【摘要】：生物電阻抗技術(shù)是通過(guò)提取生物體的電阻抗信息反映生物體生理、病理相關(guān)信息的檢測(cè)技術(shù),而細(xì)胞內(nèi)外液容量測(cè)量是生物電阻抗技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用分支。細(xì)胞內(nèi)外液容量的變化過(guò)程,其生物電阻抗有著明顯的改變。利用電信號(hào)在人體生物組織中的傳輸特性,由激勵(lì)源發(fā)出正弦電流信號(hào)作用于被測(cè)體,通過(guò)對(duì)采集信號(hào)的處理,得到被測(cè)部位阻抗的幅值和相位。人體內(nèi)液體的容量與阻抗數(shù)據(jù)有對(duì)應(yīng)關(guān)系,因此,生物電阻抗測(cè)量細(xì)胞內(nèi)外液容量具有重要的研究?jī)r(jià)值和意義。本文基于生物電阻抗檢測(cè)技術(shù)的基本原理,研究了多頻分段測(cè)量方法的理論及關(guān)鍵技術(shù),設(shè)計(jì)了一套人體細(xì)胞內(nèi)外液容量多頻檢測(cè)系統(tǒng)。首先基于多頻測(cè)量電阻抗的基本原理以及生物細(xì)胞組織的電特性,研究了檢測(cè)人體細(xì)胞內(nèi)外液容量的檢測(cè)方法;為了得到輸出精度高、頻率和相位處理速度快、波形失真小及頻率可調(diào)的正弦電壓信號(hào),采用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)設(shè)計(jì)激勵(lì)源;針對(duì)生物電阻抗測(cè)量系統(tǒng)的恒流源需滿足高電流精度、波形穩(wěn)定、高輸出阻抗等特殊要求,結(jié)合第二代電流鏡及反饋環(huán)技術(shù)設(shè)計(jì)了高精度低功耗電壓控制電流源;設(shè)計(jì)自舉式放大器結(jié)構(gòu)的電壓跟隨器以減小檢測(cè)電極與皮膚的接觸阻抗,并消除人體生理噪聲對(duì)采集信號(hào)的影響;基于檢測(cè)信號(hào)是差分輸入且電壓幅值較小的特點(diǎn),為得到不同頻率下的測(cè)量信息,設(shè)計(jì)了差分轉(zhuǎn)單端放大電路,提高檢測(cè)信號(hào)的準(zhǔn)確性;設(shè)計(jì)鑒幅鑒相電路,提取生物電阻抗的幅值和相位信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)的高精度測(cè)量;最后通過(guò)液晶顯示屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面顯示細(xì)胞內(nèi)外液容量的檢測(cè)數(shù)據(jù),完成了細(xì)胞內(nèi)外液多頻阻抗檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。應(yīng)用細(xì)胞內(nèi)外液容量多頻阻抗檢測(cè)系統(tǒng),通過(guò)在不同頻率下,分別測(cè)量人體左上肢、右上肢、左小腿、右小腿的生物電阻抗,結(jié)合人體細(xì)胞內(nèi)外液與生物阻抗計(jì)算公式,得到人體各部位細(xì)胞內(nèi)外液容量,并通過(guò)調(diào)整兩測(cè)量電極的間距,驗(yàn)證細(xì)胞內(nèi)外液阻抗與電極間距的相關(guān)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:細(xì)胞內(nèi)外液容量與被測(cè)部位體積成正比;男性體內(nèi)細(xì)胞內(nèi)外液容量所占體重比率略高于女性;且隨著兩電極間距離的增加,細(xì)胞內(nèi)外液阻抗均極顯著增加,阻抗的增加與電極距離高度相關(guān),本文所研究的方法及系統(tǒng)可用于人體細(xì)胞內(nèi)外液容量測(cè)量。
【圖文】：

體積與其電阻抗值存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)系細(xì)胞外液的大小。種通過(guò)電學(xué)方法測(cè)量人體水分的技術(shù)。用的最多，且技術(shù)最為成熟的方法。的基本原理物組織是由無(wú)數(shù)不同的細(xì)胞構(gòu)成，而細(xì)胞內(nèi)液及細(xì)胞膜[26]。細(xì)胞膜因其電容屬性性。在低頻或直流電流作用下，生物組膜成分，只能穿過(guò)細(xì)胞外液；當(dāng)逐步增性，電容的等效容抗值會(huì)變小的，一部。從宏觀層面上看，生物組織在低頻或液的電阻[27]；當(dāng)不斷增大激勵(lì)頻率時(shí)，所得阻抗為細(xì)胞內(nèi)外液的總阻抗。如圖

生物組織中細(xì)胞的等效電路模型[31]如下圖2.2(a)所示，Re是細(xì)胞外液的電阻，Rm是細(xì)胞膜的電阻，Ri是細(xì)胞內(nèi)液的電阻，Ce是細(xì)胞外液的并聯(lián)電容，Cm是細(xì)胞膜的并聯(lián)電容，Ci是細(xì)胞細(xì)胞內(nèi)液的并聯(lián)電容[32]。則整個(gè)電路模型簡(jiǎn)化為圖 2.2(a)所示，，此模型稱為并聯(lián)等效電路模型。生物組織中存在大量的細(xì)胞成分，因此對(duì)于生物組織的等效電路模型可以用圖沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R318;TM934.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2659786