Měření bioimpedance v širokém pásmu frekvencí

Abstract

Tato práce se věnuje návrhu modulu pro měření bioimpedanční spektroskopie. Cílem bylo navrhnout takové zařízení, které bude měřit bioimpedanci ve frekvenčním rozsahu 1 kHz až 1 MHz. K měření impedance je zde použita metoda detekce poměru zesílení a rozdílu fáze dvou signálů (MRPDD), která je založena na porovnání dvou signálů, z nichž jeden je naměřen na referenčním rezistoru R o známé hodnotě a druhý na neznámé měřené impedanci Zx. Pro měření je využito tetrapolární zapojení – zapojení 4 elektrod, kterým se eliminuje vliv impedance elektrod na měřenou impedanci. Zařízení je napojeno na vývojový modul s mikrokontrolérem HCS08, který zde zajišťuje naprogramování frekvence generátoru a měření dat AD převodníkem. Celý cyklus měření je řízen z osobního počítače pomocí WPF aplikace. Zařízení měří impedance v rozsahu 100 Ω až 2 kΩ, což pokrývá rozsah impedance lidského těla. Byla provedena kalibrace zařízení, ale pouze na měření rezistivity.

This thesis is dedicated to the design of module for measuring bioimpedance spectroscopy. The aim was to design a device, which is capable of measuring bioelectrical impedance in a wide range of frequencies, specifically from 1 kHz to 1 MHz. In order to measure bioelectrical impedance Magnitude Ratio and Phase Difference Detection method was used, which is based on comparison of two signals – one sensed on reference resistor R of known value and the second on unknown impedance load Zx. The tetrapolar connection of electrodes was used - the connection of four electrodes, which eliminates influence of additional parasitive electrode impedance. The device is connected to evaluation board with microcontroller HCS08, which provides programming frequency of signal generator and measurement of data by AD converter. The measurement cycle is controlled by a personal computer using WPF application. The device measures impedance in range from 100 Ω to 2 kΩ, that covers an impedance of a human body. The calibration of device was performed, but only for resistivity measurements.