體液的平衡對于人體健康具有重要意義,通過測量細胞內(nèi)外液容量評估身體體液總量及分布,在營養(yǎng)狀況、運動機能評估以及透析治療、癌癥篩查等眾多領(lǐng)域當中廣泛使用。而基于生物阻抗譜技術(shù)的細胞內(nèi)外液測量方法具有無創(chuàng)、便捷、快速、可重復等優(yōu)點,是細胞內(nèi)外液測量方式中最為常用的一種。本文針對人體細胞內(nèi)外液生物阻抗多頻同步測量技術(shù),研究多頻同步激勵信號的合成方法,以及信號頻率、幅值參數(shù)的設(shè)計方案,并設(shè)計了配套的生物阻抗合成多頻檢測系統(tǒng)。首先通過了解細胞內(nèi)外液生物阻抗譜法的測量原理,確定細胞內(nèi)外液計算方程。然后研究了多頻激勵信號的合成方法,結(jié)合人體生物組織的電氣特性與多頻激勵信號測量原理,設(shè)計了一種適合于人體生物阻抗測量的多頻激勵信號,理論計算與仿真分析結(jié)果表明,本文激勵信號主諧波功率占比達到63.71%,波峰因數(shù)等于1.25,相比傳統(tǒng)多頻正弦激勵方案,本文激勵信號設(shè)計方案測量誤差平均降低1.73%,信號信噪比提高約10dB。然后針對混頻激勵下生物阻抗的測量特點,設(shè)計了配套的測量系統(tǒng),其中包括邏輯控制模塊、多頻信號發(fā)生模塊、信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊以及上位機軟件。邏輯控制模塊以FPGA為載體,使用Veri... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

人體身體成分結(jié)構(gòu)

第2章細胞內(nèi)外液生物阻抗測量技術(shù)7圖2.2細胞膜的結(jié)構(gòu)[39]Fig.2.2Structureofcellmembrane表2.1肌肉組織中細胞外液（血漿+組織間質(zhì)）及細胞內(nèi)液的離子濃度（mmol/L）Tab.2.1Ionconcentrationofextracellularfluid(plasma+interstitium)andintracellularfluidinmuscletissue(mmol/L)離子Na+K+Ca2+Mg+Cl-HCO3-PO4-蛋白質(zhì)有機酸血漿142453103272165組織間質(zhì)1514.35.43.2109.728.72.1175.3細胞內(nèi)液10160352814055Schwan通過研究實驗發(fā)現(xiàn)，當?shù)皖l電流（<5kHz）通過細胞時，細胞膜呈現(xiàn)出較高的電阻率；隨著電流頻率的增大，細胞膜的絕緣絕緣能力逐漸下降，到頻率上升到1MHz以上時，電流可以幾乎完全透過細胞膜在細胞外液與細胞內(nèi)液中自由流動。根據(jù)上述特性，可以將人體生物組織簡化成為由電阻電容構(gòu)成的電路模型，對于一個細胞的等效電路圖如圖2-3.a所示，其中EC表示細胞外液的并聯(lián)電容，ER表示細胞外液電阻，mC表示細胞膜的并聯(lián)電容，mR表示細胞膜電阻，IC表示細胞內(nèi)液的并聯(lián)電容，IR表示細胞內(nèi)液電阻。整個生物組織可以視為由無數(shù)個圖2.3.a的電路模型串聯(lián)而成。圖2.3生物組織等效電路Fig2.3Equivalentcircuitofbiologicaltissue

第2章細胞內(nèi)外液生物阻抗測量技術(shù)7圖2.2細胞膜的結(jié)構(gòu)[39]Fig.2.2Structureofcellmembrane表2.1肌肉組織中細胞外液（血漿+組織間質(zhì)）及細胞內(nèi)液的離子濃度（mmol/L）Tab.2.1Ionconcentrationofextracellularfluid(plasma+interstitium)andintracellularfluidinmuscletissue(mmol/L)離子Na+K+Ca2+Mg+Cl-HCO3-PO4-蛋白質(zhì)有機酸血漿142453103272165組織間質(zhì)1514.35.43.2109.728.72.1175.3細胞內(nèi)液10160352814055Schwan通過研究實驗發(fā)現(xiàn)，當?shù)皖l電流（<5kHz）通過細胞時，細胞膜呈現(xiàn)出較高的電阻率；隨著電流頻率的增大，細胞膜的絕緣絕緣能力逐漸下降，到頻率上升到1MHz以上時，電流可以幾乎完全透過細胞膜在細胞外液與細胞內(nèi)液中自由流動。根據(jù)上述特性，可以將人體生物組織簡化成為由電阻電容構(gòu)成的電路模型，對于一個細胞的等效電路圖如圖2-3.a所示，其中EC表示細胞外液的并聯(lián)電容，ER表示細胞外液電阻，mC表示細胞膜的并聯(lián)電容，mR表示細胞膜電阻，IC表示細胞內(nèi)液的并聯(lián)電容，IR表示細胞內(nèi)液電阻。整個生物組織可以視為由無數(shù)個圖2.3.a的電路模型串聯(lián)而成。圖2.3生物組織等效電路Fig2.3Equivalentcircuitofbiologicaltissue

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]基于FPGA的萬兆以太網(wǎng)與高速圖像傳輸系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D]. 李攀.西安電子科技大學 2017
[4]基于FPGA的多頻EIT系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 楊現(xiàn)仃.天津大學 2017



本文編號：3261035