[发明专利]一种电极‑皮肤间接触阻抗的测量装置及方法

说明书

【技术领域】

本发明属于医学监护测试装置领域，涉及一种接触阻抗的测量装置，尤其是一种电极-皮肤间接触阻抗的测量装置及方法。

【背景技术】

生物电极被广泛用在医学监护的各个领域，如心电监护，脑电信号的提取和电阻抗断层成像(EIT)系统等。电极信号是经过人体组织传递到体表，经过电极感应，后端信号放大、电压测量电路和处理器处理得到。在电极信号整个传输路径中，人体组织是一个良导体，其阻抗根据频率不同从几百欧到几十欧变化，而电极-皮肤间接触阻抗则在几万欧姆到几百欧姆间变化，因此电极-皮肤间的接触阻抗直接影响到电极信号的质量。如果能够准确测量，将为心电，脑电和电阻抗测量电路的设计以及生物电极的改进提供重要依据。同时，公认为接触阻抗的大小反映了电极-皮肤间的接触质量。因此，数据采集过程中实时测量接触阻抗的大小有利于我们实时掌握电极的接触状况。

目前在心电，脑电，EIT成像方面，对于电极-皮肤间接触阻抗的测量应用较多是两电极法和四电极推导法。

两电极法将两电极即作为激励电极，又作为测量电极。激励电流计做I，测得电压差为V。那么基于边界电压差等于接触阻抗的值与电流I的乘积，计算接触阻抗值Z。两电极法将测得接触阻抗Z作为两个电极上的接触阻抗之和。此方法测得的接触阻抗中包含了电极与电极之间组织的传输阻抗成分，且不能区分两个电极上的接触阻抗值，因而不利于电极实际接触效果的判定。

而四电极推导法是：第一步，利用四电极法，也就是将激励电极和测量电极分开，测得电极与电极之间的传输阻抗成分Z1；第二步，改变其中一个激励电极至某一测量电极位置，使该被测电极即作为测量电极又作为激励电极，在此条件下测得阻抗值Z2，从而可以估算得到该电极上的接触阻抗值Z＝Z2-Z1。此方法虽在一定程度上克服了两电极法的不足，提高了电极-皮肤间接触阻抗的测量精度，但因需要两次切换电极，却牺牲了测量速度，降低了机器的监测效率。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种电极-皮肤间接触阻抗的测量装置及方法，装置由电极系统，电流源和电压表组成。电流源连接至被测电极和其对象电极，电流源连接至被测电极和其相邻电极。处理器连接至电压源和电流源，计算得到接触阻抗的大小，并在显示器上显示电极和皮肤的接触状况。通过电流源分别向不同激励电极对注入激励电流，检测测量电极间的边界电压差，由处理器计算解调后的数据得到接触阻抗值，从而得到电极与皮肤的接触质量。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种电极-皮肤间接触阻抗的测量装置，包括处理器，以及均与处理器相交互的电流源、电压测量电路、显示器和报警器；电流源和电压测量电路均通过多路开关与紧贴在使用者皮肤表面的由若干电极构成的电极系统相连；其中，

电极系统包括激励电极和测量电极；

处理器用于控制激励电极和测量电极的选取，并根据激励电流和测量到的响应电压计算相应电极的接触阻抗；

电流源用于输出特定频率的正弦电流信号，在处理器的控制下通过多路开关向激励电极注入激励电流；

电压测量电路用于将采集测量电极的边界电压差信号，并对采集到的信号进行增益放大处理及模数转换，然后提供给处理器；

多路开关与电极系统相连接，将激励电流准确注入到选择的激励电极；同时多路开关与电压测量电路相连接，将检测到的边界电压差选择性的提供给电压测量电路；

显示器用于实时显示电机系统上各个电极的接触阻抗大小与连接状况；

警报器用于在处理器检测到电极与使用者皮肤接触不良时，警报器发声，提示医务人员检查电极。

本发明进一步的改进在于：

所述电压测量电路包括多个放大器和一个16位的模数转换器，模数转换器的输出端与处理器的输入端相连。

一种电极-皮肤间接触阻抗的测量方法，包括以下步骤：

1)处理器选择激励电极和测量电极，被测电极作为激励电极的正极，另取一个参考电极作为激励电极的地端；

2)处理器控制多路开关将电流源电流I送至激励电极对，电压测量电路通过多路开关将测得两相邻电极间的边界电压差U1，基于边界电压差等于接触阻抗的值与电流I的乘积，处理器计算得到被测电极与皮肤间接触阻抗值Z1；