專利名稱：向量檢波裝置及具備該裝置的生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)頻率已知的交流信號(hào)進(jìn)行向量檢波的向量檢波裝置。另外，涉及通過(guò)對(duì)來(lái)自流過(guò)頻率已知的交流信號(hào)的生物體的信號(hào)進(jìn)行向量檢波從而測(cè)定生物體阻抗的生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置。
背景技術(shù)：
以往，對(duì)作為對(duì)象的輸出進(jìn)行向量檢波的向量檢波裝置、測(cè)定進(jìn)行了向量檢波的阻抗的阻抗測(cè)定裝置，通過(guò)相位檢波器對(duì)來(lái)自測(cè)定對(duì)象的輸出進(jìn)行向量檢波，通過(guò)積分器對(duì)該向量檢波的輸出進(jìn)行平滑化以及累加，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器將該進(jìn)行了平滑化以及累加的模擬輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)(例如參照專利文獻(xiàn)1、2)。
專利文獻(xiàn)1日本特開平4-80667號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開平4-109174號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容發(fā)明要解決的問(wèn)題然而，在上述的以往裝置中，積分器的功能只是將放大來(lái)自相位檢波器的向量檢波作為目的的累加，因此存在積分器所具有的偏置電壓的產(chǎn)生等問(wèn)題、除了積分器還需要昂貴的AD轉(zhuǎn)換器的問(wèn)題。
在此，本發(fā)明以解決如上所述的以往的問(wèn)題點(diǎn)為目的，其課題為提供如下的向量檢波裝置廉價(jià)地構(gòu)成、且避免積分器所具有的偏置電壓的產(chǎn)生等，并且對(duì)設(shè)為對(duì)象的輸出進(jìn)行向量檢波。另外，其課題為提供如下的生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置通過(guò)廉價(jià)地構(gòu)成、并避免積分器所具有的偏置電壓的產(chǎn)生等，并且對(duì)設(shè)為對(duì)象的輸出進(jìn)行向量檢波，由此測(cè)定生物體阻抗。
用于解決問(wèn)題的手段根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)觀點(diǎn)，一種向量檢波裝置包括第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電位；輸入放大器，其取入頻率已知的交流信號(hào)，放大或者緩沖輸出上述頻率已知的交流信號(hào)；相位靈敏檢波器，其以由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位為基準(zhǔn)，對(duì)由上述輸入放大器放大或者緩沖輸出的頻率已知的交流信號(hào)進(jìn)行相位靈敏檢波；第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生比由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位低的第二基準(zhǔn)電位；充放電切換開關(guān)，其切換由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位、由上述第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第二基準(zhǔn)電位、以及由上述相位靈敏檢波器進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接關(guān)系；積分器，其對(duì)來(lái)自上述充放電切換開關(guān)的進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)進(jìn)行積分，輸出該積分的電位；第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生比由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位高的第三基準(zhǔn)電位；比較器，其以由上述第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第三基準(zhǔn)電位為界線，在由上述積分器輸出的積分后的電位高的情況和低的情況下輸出不同電平的信號(hào)；積分時(shí)間計(jì)時(shí)部，其對(duì)輸出由上述積分器積分的電位時(shí)的時(shí)間進(jìn)行計(jì)測(cè)；同步信號(hào)控制部，其對(duì)上述相位靈敏檢波器，輸出以固定相位與頻率已知的交流信號(hào)同步的2種相位信號(hào)；充放電控制部，其對(duì)上述充放電切換開關(guān)，在由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的時(shí)間從開始充電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為對(duì)上述積分器進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)，然后，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為將上述積分器放電的關(guān)系的控制信號(hào)，直到由上述比較器輸出的信號(hào)成為不同電平為止；以及向量檢波信息運(yùn)算部，其根據(jù)在上述充放電控制部對(duì)上述充放電切換開關(guān)輸出用于切換為對(duì)上述積分器進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)時(shí)由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的從開始充電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間、由上述充放電控制部對(duì)上述充放電切換開關(guān)輸出用于切換為將上述積分器放電的關(guān)系的控制信號(hào)直到由上述比較器輸出的信號(hào)成為不同電平為止時(shí)由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的時(shí)間、以及由上述同步信號(hào)控制部輸出的2種相位信號(hào)，運(yùn)算由上述輸入放大器取入的頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息。
另外，根據(jù)本發(fā)明的其他觀點(diǎn)，一種向量檢波裝置包括第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電位；輸入放大器，其取入頻率已知的交流信號(hào)，放大或者緩沖輸出上述頻率已知的交流信號(hào)；相位靈敏檢波器，其以由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位為基準(zhǔn)，對(duì)由上述輸入放大器放大或者緩沖輸出的頻率已知的交流信號(hào)進(jìn)行相位靈敏檢波；第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生比由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位高的第二基準(zhǔn)電位；充放電切換開關(guān)，其切換由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位、由上述第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第二基準(zhǔn)電位、以及由上述相位靈敏檢波器進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接關(guān)系；積分器，其對(duì)來(lái)自上述充放電切換開關(guān)的進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)進(jìn)行積分，輸出該積分的電位；第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生比由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位低的第三基準(zhǔn)電位；比較器，其以由上述第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第三基準(zhǔn)電位為界線，在由上述積分器輸出的積分后的電位高的情況和低的情況下輸出不同電平的信號(hào)；積分時(shí)間計(jì)時(shí)部，其對(duì)輸出由上述積分器積分的電位時(shí)的時(shí)間進(jìn)行計(jì)測(cè)；同步信號(hào)控制部，其對(duì)上述相位靈敏檢波器輸出以固定相位與頻率已知的交流信號(hào)同步的2種相位信號(hào)；充放電控制部，其對(duì)上述充放電切換開關(guān)，在由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的時(shí)間從開始放電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為將上述積分器放電的關(guān)系的控制信號(hào)，然后，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為對(duì)上述積分器進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)，直到由上述比較器輸出的信號(hào)成為不同電平為止；以及向量檢波信息運(yùn)算部，其根據(jù)在上述充放電控制部對(duì)上述充放電切換開關(guān)輸出用于切換為將上述積分器放電的關(guān)系的控制信號(hào)時(shí)由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的從開始放電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間、由上述充放電控制部對(duì)上述充放電切換開關(guān)輸出用于切換為對(duì)上述積分器進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)直到由上述比較器輸出的信號(hào)成為不同電平為止時(shí)由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的時(shí)間、以及由上述同步信號(hào)控制部輸出的2種相位信號(hào)，運(yùn)算由上述輸入放大器取入的頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息。
而且，根據(jù)本發(fā)明的其他觀點(diǎn)，一種生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置包括交流恒定電流信號(hào)產(chǎn)生部，其產(chǎn)生頻率已知的正弦波交流恒定電流信號(hào)；基準(zhǔn)阻抗，其與生物體串聯(lián)或者并聯(lián)連接，流過(guò)由上述交流恒定電流信號(hào)產(chǎn)生部產(chǎn)生的頻率已知的正弦波交流恒定電流信號(hào)；選擇器，其切換為經(jīng)由上述生物體的連接或者經(jīng)由上述基準(zhǔn)阻抗的連接；第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電位；輸入放大器，其取入通過(guò)上述選擇器的頻率已知的正弦波交流恒定電流信號(hào)，放大或者緩沖輸出上述頻率已知的交流信號(hào)；相位靈敏檢波器，其以由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位為基準(zhǔn)，對(duì)由上述輸入放大器放大或者緩沖輸出的頻率已知的交流信號(hào)進(jìn)行相位靈敏檢波；第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，產(chǎn)生比由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位低的第二基準(zhǔn)電位；充放電切換開關(guān)，其切換由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位、由上述第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第二基準(zhǔn)電位、以及由上述相位靈敏檢波器進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接關(guān)系；積分器，其對(duì)來(lái)自上述充放電切換開關(guān)的進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)進(jìn)行積分，輸出該積分的電位；第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生比由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位高的第三基準(zhǔn)電位；比較器，其以由上述第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第三基準(zhǔn)電位為界線，在由上述積分器輸出的積分的電位高的情況和低的情況下輸出不同電平的信號(hào)；積分時(shí)間計(jì)時(shí)部，其對(duì)輸出由上述積分器積分后的電位時(shí)的時(shí)間進(jìn)行計(jì)測(cè)；同步信號(hào)控制部，其對(duì)上述相位靈敏檢波器輸出頻率以固定相位與正弦波交流恒定電流信號(hào)同步的2種相位信號(hào)；充放電控制部，其對(duì)上述充放電切換開關(guān)，在由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的時(shí)間從開始充電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為對(duì)上述積分器進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)，然后，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為將上述積分器放電的關(guān)系的控制信號(hào)，直到由上述比較器輸出的信號(hào)成為不同電平為止；向量檢波信息運(yùn)算部，其根據(jù)在上述充放電控制部對(duì)上述充放電切換開關(guān)輸出用于切換為對(duì)上述積分器進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)時(shí)由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的從開始充電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間、由上述充放電控制部對(duì)上述充放電切換開關(guān)輸出用于切換為將上述積分器放電的關(guān)系的控制信號(hào)直到由上述比較器輸出的信號(hào)成為不同電平為止時(shí)由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的時(shí)間、以及由上述同步信號(hào)控制部輸出的2種相位信號(hào)，運(yùn)算由上述輸入放大器取入的頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息；以及生物體阻抗運(yùn)算部，其根據(jù)由上述向量檢波信息運(yùn)算部運(yùn)算的向量檢波信息，運(yùn)算生物體阻抗。
而且，根據(jù)本發(fā)明的其他觀點(diǎn)，一種生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置包括交流恒定電流信號(hào)產(chǎn)生部，其產(chǎn)生頻率已知的正弦波交流恒定電流信號(hào)；基準(zhǔn)阻抗，其與生物體串聯(lián)或者并聯(lián)連接，流過(guò)由上述交流恒定電流信號(hào)產(chǎn)生部產(chǎn)生的頻率已知的正弦波交流恒定電流信號(hào)；選擇器，其切換為經(jīng)由上述生物體的連接或者經(jīng)由上述基準(zhǔn)阻抗的連接；第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電位；輸入放大器，其取入通過(guò)上述選擇器的頻率已知的正弦波交流恒定電流信號(hào)，放大或者緩沖輸出上述頻率已知的交流信號(hào)；相位靈敏檢波器，其以由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位為基準(zhǔn)，對(duì)由上述輸入放大器放大或者緩沖輸出的頻率已知的交流信號(hào)進(jìn)行相位靈敏檢波；第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生比由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位高的第二基準(zhǔn)電位；充放電切換開關(guān)，其切換由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位、由上述第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第二基準(zhǔn)電位、以及由上述相位靈敏檢波器進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接關(guān)系；積分器，其對(duì)來(lái)自上述充放電切換開關(guān)的進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)進(jìn)行積分，輸出該積分的電位；第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生比由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位低的第三基準(zhǔn)電位；比較器，其以由上述第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第三基準(zhǔn)電位為界線，在由上述積分器輸出的積分后的電位高的情況和低的情況下輸出不同電平的信號(hào)；積分時(shí)間計(jì)時(shí)部，其對(duì)輸出由上述積分器積分的電位時(shí)的時(shí)間進(jìn)行計(jì)測(cè)；同步信號(hào)控制部，其對(duì)上述相位靈敏檢波器，輸出頻率以固定相位與正弦波交流恒定電流信號(hào)同步的2種相位信號(hào)；充放電控制部，其對(duì)上述充放電切換開關(guān)，在由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的時(shí)間從開始放電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為將上述積分器放電的關(guān)系的控制信號(hào)，然后，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為對(duì)上述積分器進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)，直到由上述比較器輸出的信號(hào)成為不同電平為止；向量檢波信息運(yùn)算部，其根據(jù)在上述充放電控制部對(duì)上述充放電切換開關(guān)輸出用于切換為將上述積分器放電的關(guān)系的控制信號(hào)時(shí)由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的從開始放電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間、由上述充放電控制部對(duì)上述充放電切換開關(guān)輸出用于切換為對(duì)上述積分器進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)直到由上述比較器輸出的信號(hào)成為不同電平為止時(shí)由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的時(shí)間、以及由上述同步信號(hào)控制部輸出的2種相位信號(hào)，運(yùn)算由上述輸入放大器取入的頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息；以及生物體阻抗運(yùn)算部，根據(jù)由上述向量檢波信息運(yùn)算部運(yùn)算的向量檢波信息，運(yùn)算生物體阻抗。
發(fā)明的效果本發(fā)明的向量檢波裝置可獲取直接將由相位靈敏檢波器進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后的頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息，因此，可減少構(gòu)成部件、且避免偏置電壓的產(chǎn)生等，并且對(duì)作為對(duì)象的輸出進(jìn)行向量檢波。
另外，具備向量檢波裝置的生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置可獲取直接將由相位靈敏檢波器相位靈敏檢波后的交流信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后的頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息，因此，可在減少構(gòu)成部件且避免偏置電壓的產(chǎn)生等的同時(shí)對(duì)作為對(duì)象的輸出進(jìn)行向量檢波而獲得生物體阻抗。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的向量檢波裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是表示本發(fā)明所涉及的向量檢波裝置的動(dòng)作處理的步驟的流程圖。
圖3是表示具備本發(fā)明所涉及的向量檢波裝置的生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4是表示具備本發(fā)明所涉及的向量檢波裝置的生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置的動(dòng)作處理(前半部分)的步驟的流程圖。
圖5是表示具備本發(fā)明所涉及的向量檢波裝置的生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置的動(dòng)作處理(后半部分)的步驟的流程圖。
圖6是表示具備本發(fā)明所涉及的向量檢波裝置的生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置的各部分的輸出波形的波形圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明1向量檢波裝置；2、106第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部；3、107輸入放大器；4、108相位靈敏檢波器；5、109第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部；6、110充放電切換開關(guān)；7、111積分器；8、112第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部；9、113比較器；10、114微控制器；114a交流信號(hào)產(chǎn)生部；10a、114b積分時(shí)間計(jì)時(shí)部；10b、114c充放電控制部；10c、114d同步信號(hào)控制部；10d、114e向量檢波信息運(yùn)算部；114f生物體阻抗運(yùn)算部；101生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置；102LPF；103V-I轉(zhuǎn)換器；104基準(zhǔn)阻抗；105選擇器；115電源；116電源開關(guān)；117EEPROM；118LCD。
具體實(shí)施例方式
利用圖1所示的框圖、圖2所示的流程圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的向量檢波裝置。
首先，如圖1所示，本發(fā)明的向量檢波裝置1由以下部分構(gòu)成第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部2、輸入放大器3、相位靈敏檢波器4、第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部5、充放電切換開關(guān)6、積分器7、第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部8、比較器9、以及微控制器10(包括積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a、充放電控制部10b、同步信號(hào)控制部10c以及向量檢波信息運(yùn)算部10d)。
第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部2對(duì)輸入放大器3、相位靈敏檢波器4以及充放電切換開關(guān)6產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電位。
輸入放大器3取入頻率已知的交流信號(hào)，將頻率已知的交流信號(hào)放大(正放大、負(fù)放大)或者緩沖(例如，輸入輸出阻抗變換)輸出。
相位靈敏檢波器4以由第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部2產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位為基準(zhǔn)，對(duì)由輸入放大器3放大輸出的頻率已知的交流信號(hào)進(jìn)行相位靈敏檢波。
第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部5產(chǎn)生比由第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部2產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位低的第二基準(zhǔn)電位。
充放電切換開關(guān)6切換由第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部2產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位、由第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部5產(chǎn)生的第二基準(zhǔn)電位、以及由相位靈敏檢波器4進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接關(guān)系。
積分器7對(duì)來(lái)自充放電切換開關(guān)6的進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)進(jìn)行積分，輸出該積分的電位。
第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部8產(chǎn)生比由第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部2產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位高的第三基準(zhǔn)電位。此外，第三基準(zhǔn)電位最好決定為在積分器7進(jìn)行積分時(shí)不飽和、且使輸出振幅盡量大的地位。
積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a對(duì)輸出由積分器7積分后的電位時(shí)的時(shí)間(從開始充電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間(充電時(shí)間)，從開始放電到達(dá)到第三基準(zhǔn)電位為止的時(shí)間(放電時(shí)間))進(jìn)行測(cè)定。
同步信號(hào)控制部10c對(duì)相位靈敏檢波器4輸出以固定相位與頻率已知的交流信號(hào)同步的2種相位信號(hào)(最好相差90°相位)。
充放電控制部10b對(duì)充放電切換開關(guān)6，在由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a測(cè)定的時(shí)間從開始充電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為充電的關(guān)系的控制信號(hào)，然后，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為放電的關(guān)系的控制信號(hào)，直到由比較器9輸出的信號(hào)成為不同電平為止。
向量檢波信息運(yùn)算部10d根據(jù)在充放電控制部10b對(duì)充放電切換開關(guān)6輸出用于切換為充電的關(guān)系的控制信號(hào)時(shí)由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a測(cè)定的從開始充電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間(充電時(shí)間)、由充放電控制部10b對(duì)充放電切換開關(guān)6輸出用于切換為放電的關(guān)系的控制信號(hào)直到由比較器9輸出的信號(hào)變成不同電平為止時(shí)由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a測(cè)定的時(shí)間(放電時(shí)間)、以及由同步信號(hào)控制部10c輸出的2種相位信號(hào)，運(yùn)算由輸入放大器3取入的頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息。
接著，本發(fā)明的向量檢波裝置1以如圖2所示的流程進(jìn)行用于獲取向量檢波信息的動(dòng)作。
首先，在輸入放大器3中，取入頻率已知的交流信號(hào)(Asin(ft+θ)，A為振幅，f為頻率，t為時(shí)間，θ為相位)，將頻率已知的交流信號(hào)放大(正放大、負(fù)放大)或者緩沖(輸入輸出阻抗變換)輸出。此外，在此輸入放大器3以由第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部2產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位為基準(zhǔn)進(jìn)行放大(正放大)輸出(步驟S1)。
接著，在同步信號(hào)控制部10c中，向相位靈敏檢波器4輸出以固定相位與由輸入放大器3放大輸出的頻率已知的交流信號(hào)同步的相位(例如，第一同步相位(＝0°))。并且，在充放電控制部10b中，當(dāng)輸出用于將充放電切換開關(guān)6切換為充電的關(guān)系的信號(hào)(例如，S＝Low)時(shí)，在積分器7中響應(yīng)于來(lái)自相位靈敏檢波器4的對(duì)第一同步相位的輸出(X-Y)，開始積分器的充電(步驟S2)。
接著，在積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a中，進(jìn)行預(yù)先決定的規(guī)定充電時(shí)間(tm)的測(cè)定。然后，在積分器7中，進(jìn)行充電直到達(dá)到該預(yù)先決定的規(guī)定充電時(shí)間(tm)為止(步驟S3)。
接著，在充放電控制部10b中，當(dāng)輸出用于將充放電切換開關(guān)6切換為放電的關(guān)系的信號(hào)(例如，S＝Hi)時(shí)，在積分器7中根據(jù)(第一基準(zhǔn)電位)-(第二基準(zhǔn)電位)而開始積分器的放電，并進(jìn)行放電直到積分器的輸出電位達(dá)到由第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部8產(chǎn)生的第三基準(zhǔn)電位而使從比較器9輸出的信號(hào)變成不同電平為止(步驟S4)。
接著，在積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a中，測(cè)定從開始放電(tst)到從比較器9輸出的信號(hào)成為不同電平(tend)為止的放電時(shí)間(tend-tst)。然后，在積分器7中從開始放電(tst)到從比較器9輸出的信號(hào)變成不同電平(tend)為止進(jìn)行放電(步驟S5)。
接著，在同步信號(hào)控制部10c中，向相位靈敏檢波器4輸出與由輸入放大器3放大輸出的頻率已知的交流信號(hào)同步的相位(例如，第二同步相位(＝90°))。在充放電控制部10b中，當(dāng)輸出用于將充放電切換開關(guān)6切換為充電的關(guān)系的信號(hào)(例如，S＝Low)時(shí)，在積分器7中根據(jù)來(lái)自相位靈敏檢波器4的對(duì)第二同步相位的輸出(X-Y)，開始積分器的充電(步驟S6)。
接著，在積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a中，進(jìn)行預(yù)先決定的規(guī)定充電時(shí)間(tm)的測(cè)定。然后，在積分器7中，直到達(dá)到該預(yù)先決定的規(guī)定充電時(shí)間(tm)為止進(jìn)行充電(步驟S7)。
接著，在充放電控制部10b中，當(dāng)輸出用于將充放電切換開關(guān)6切換為放電的關(guān)系的信號(hào)(例如，S＝Hi)時(shí)，在積分器7中根據(jù)(第一基準(zhǔn)電位)-(第二基準(zhǔn)電位)，開始積分器的放電，并進(jìn)行放電直到積分器的輸出電位達(dá)到由第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部8產(chǎn)生的第三基準(zhǔn)電位而使從比較器9輸出的信號(hào)變成不同電平為止(步驟S8)。
接著，在積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a中，測(cè)定從開始放電(tst)到從比較器9輸出的信號(hào)成為不同電平(tend)為止的放電時(shí)間(tend-tst)。然后，在積分器7中從開始放電(tst)到從比較器9輸出的信號(hào)成為不同電平(tend)為止進(jìn)行放電(步驟S9)。
接著，在向量檢波信息運(yùn)算部10d中，首先通過(guò)(1)式，根據(jù)關(guān)于第一同步相位進(jìn)行了充電以及放電時(shí)的充電時(shí)間(tm)以及放電時(shí)間(tend-tst)，運(yùn)算向量檢波信息(Acosθ)。在此，α為裝置固有的常數(shù)，A為振幅，θ為相位。
α(tend-tst)/tm＝Acosθ …(1)接著，通過(guò)(2)式，根據(jù)關(guān)于第二同步相位進(jìn)行了充電以及放電時(shí)的充電時(shí)間(tm)以及放電時(shí)間(tend-tst)，運(yùn)算向量檢波信息(Asinθ)。在此，α為裝置固有的常數(shù)，A為振幅，θ為相位。
α(tend-tst)/tm＝Asinθ …(2)通過(guò)以上的動(dòng)作，結(jié)束向量檢波的處理。
根據(jù)這樣構(gòu)成的向量檢波裝置1，能夠獲取將由相位靈敏檢波器4進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)直接進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后的頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息，因此，可減少構(gòu)成部件且避免偏置電壓的產(chǎn)生等，并且可對(duì)作為對(duì)象的輸出進(jìn)行向量檢波。
此外，上述向量檢波裝置1是在求出頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息時(shí)基于如下內(nèi)容進(jìn)行的，所述內(nèi)容為在充放電控制部10b對(duì)充放電切換開關(guān)6輸出用于切換為對(duì)積分器7進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)時(shí)由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a測(cè)定的從開始充電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間、由充放電控制部10b對(duì)充放電切換開關(guān)6輸出用于切換為將積分器7放電的關(guān)系的控制信號(hào)直到由比較器9輸出的信號(hào)成為不同電平為止時(shí)由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a測(cè)定的時(shí)間、以及由同步信號(hào)控制部10c輸出的2種相位信號(hào)；但是，即使基于如下內(nèi)容來(lái)進(jìn)行也可同樣地實(shí)施，所述內(nèi)容為在充放電控制部10b對(duì)充放電切換開關(guān)6輸出用于切換為將積分器7放電的關(guān)系的控制信號(hào)時(shí)由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a測(cè)定的從開始放電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間、由充放電控制部10b對(duì)充放電切換開關(guān)6輸出用于切換為對(duì)積分器7進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)直到由比較器9輸出的信號(hào)成為不同電平為止時(shí)由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a測(cè)定的時(shí)間、以及由同步信號(hào)控制部10c輸出的2種相位信號(hào)。
在該情況下，在第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部5中，產(chǎn)生比由第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部2產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位高的第二基準(zhǔn)電位；在第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部8中，產(chǎn)生比由第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部2產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位低的第三基準(zhǔn)電位；在積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a中，測(cè)定輸出由積分器7積分后的電位時(shí)的時(shí)間(從開始放電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間(放電時(shí)間)、從開始充電后到達(dá)到第三基準(zhǔn)電位為止的時(shí)間(充電時(shí)間))；在充放電控制部10b中，由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a測(cè)定的時(shí)間從開始放電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止，對(duì)充放電切換開關(guān)6輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為將積分器7放電的關(guān)系的控制信號(hào)，然后，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為對(duì)積分器7進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)，直到由比較器9輸出的信號(hào)成為不同電平為止；在向量檢波信息運(yùn)算部10d中，根據(jù)在充放電控制部10b對(duì)充放電切換開關(guān)6輸出用于切換為將積分器7放電的關(guān)系的控制信號(hào)時(shí)由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a測(cè)定的從開始放電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間(放電時(shí)間)、由充放電控制部10b對(duì)充放電切換開關(guān)6輸出用于切換為對(duì)積分器7進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)直到由比較器9輸出的信號(hào)成為不同電平為止時(shí)由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部10a測(cè)定的時(shí)間(測(cè)定時(shí)間)、以及由同步信號(hào)控制部10c輸出的2種相位信號(hào)，運(yùn)算由輸入放大器3取入的頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息。
此外，上述向量檢波裝置可用作其他裝置的一部分。因此，作為其例子，說(shuō)明具備上述向量檢波裝置的生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置。
實(shí)施例利用圖3所示的框圖、圖4以及圖5所示的流程圖、圖6所示的波形圖，說(shuō)明具備本發(fā)明的向量檢波裝置的生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置。
首先，如圖3所示，具備本發(fā)明的向量檢波裝置的生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置101由以下部分構(gòu)成LPF(Low-Pass Filter低通濾波器)102、V-I轉(zhuǎn)換器103、基準(zhǔn)阻抗104、選擇器105、第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部106、輸入放大器107、相位靈敏檢波器108、第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部109、充放電切換開關(guān)110、積分器111、第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部112、比較器113、微控制器114(包括交流信號(hào)產(chǎn)生部114a、積分時(shí)間計(jì)時(shí)部114b、充放電控制部114c、同步信號(hào)控制部114d、向量檢波信息運(yùn)算部114e以及生物體阻抗運(yùn)算部114f)、電源115、電源開關(guān)116、EEPROM(Electronically Erasable andProgrammable Read Only Memory電可擦除只讀存儲(chǔ)器)117以及LCD(Liquid Crystal Display液晶顯示器)118。
此外，由以下部分構(gòu)成向量檢波裝置第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部106、輸入放大器107、相位靈敏檢波器108、第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部109、充放電切換開關(guān)110、積分器111、第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部112、比較器113以及微控制器114(積分時(shí)間計(jì)時(shí)部114b、充放電控制部114c、同步信號(hào)控制部114d以及向量檢波信息運(yùn)算部114e)。
另外，由交流信號(hào)產(chǎn)生部114a、LPF102以及V-I轉(zhuǎn)換器103構(gòu)成產(chǎn)生頻率已知的正弦波交流恒定電流信號(hào)的交流恒定電流信號(hào)產(chǎn)生部。
交流信號(hào)產(chǎn)生部114a輸出50kHz方波(圖6的OSC波形)。
LPF102將由交流信號(hào)產(chǎn)生部114a輸出的50kHz方波轉(zhuǎn)換為50kHz正弦波(圖6的LPF波形)并輸出。
V-I轉(zhuǎn)換器103將由LPF102轉(zhuǎn)換輸出的50kHz正弦波轉(zhuǎn)換為50kHz恒定電流并輸出。
基準(zhǔn)阻抗104與生物體119串聯(lián)或者并聯(lián)連接(在本例中，如圖3所示串聯(lián)連接)，流過(guò)從V-I轉(zhuǎn)換器輸出的50kHz恒定電流。此外，基準(zhǔn)阻抗104用于校正由環(huán)境等的溫度變化引起的恒定電流變化等干擾的影響。
選擇器105根據(jù)來(lái)自微控制器114的控制，切換為經(jīng)由基準(zhǔn)阻抗104的連接或者經(jīng)由生物體119的連接。
第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部106對(duì)輸入放大器107、相位靈敏檢波器108以及充放電切換開關(guān)110產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電位(最好是成為電源電壓的中點(diǎn)的電位)。
輸入放大器107取入流過(guò)基準(zhǔn)阻抗104或者生物體119的50kHz恒定電流，以由第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部106產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位為基準(zhǔn)，放大輸出該50kHz恒定電流(圖6的輸入放大器的波形)。
相位靈敏檢波器108根據(jù)來(lái)自同步信號(hào)控制部114d的方波(圖6的SYN波形)，以由第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部106產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位為基準(zhǔn)，對(duì)由輸入放大器107放大輸出的50kHz恒定電流進(jìn)行相位靈敏檢波(X、Y)。
第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部109產(chǎn)生比由第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部106產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位低的第二基準(zhǔn)電位(例如，成為電源電壓的1/3的電位)。
充放電切換開關(guān)110根據(jù)來(lái)自充放電控制部114c的Low信號(hào)(圖6的S＝L電位)，將由第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部106產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位、由第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部109產(chǎn)生的第二基準(zhǔn)電位、以及由相位靈敏檢波器108進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)，切換為輸出相位靈敏檢波后的交流信號(hào)-第一基準(zhǔn)電位、第一基準(zhǔn)電位-相位靈敏檢波后的交流信號(hào)(圖6的X-Y波形)的連接關(guān)系。另外，根據(jù)來(lái)自充放電控制部114c的Hi信號(hào)(圖6的S＝H電位)，將由第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部106產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位、由第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部109產(chǎn)生的第二基準(zhǔn)電位、由相位靈敏檢波器108進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)，切換為輸出第二基準(zhǔn)電位-第一基準(zhǔn)電位(固定)的連接關(guān)系。
積分器111輸出基于從充放電切換開關(guān)110輸出的信號(hào)(進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào))的進(jìn)行了積分的電位(圖6的積分器的波形)。
第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部112產(chǎn)生比由第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部106產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位高的第三基準(zhǔn)電位(例如，成為電源電壓的2/3的電位)。
比較器113以由第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部112產(chǎn)生的第三基準(zhǔn)電位為界線，在由積分器111輸出的積分后的電位在高的情況和低的情況下，輸出不同電平的信號(hào)(圖6的比較器的波形)。
積分時(shí)間計(jì)時(shí)部114b測(cè)定積分時(shí)間(預(yù)先決定的從開始充電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間tm)以及放電時(shí)間(從成為S＝Hi的電位到由積分器111進(jìn)行積分的電位成為第三基準(zhǔn)電位為止的時(shí)間tend-tst)。
同步信號(hào)控制部114d，對(duì)相位靈敏檢波器108輸出以固定相位與頻率已知的交流信號(hào)(由交流信號(hào)產(chǎn)生部114a產(chǎn)生的50kHz方波)同步的2種相位信號(hào)(例如，將相對(duì)于作為本裝置的系統(tǒng)相對(duì)于從交流信號(hào)產(chǎn)生部114a產(chǎn)生的50kHz方波的相位的固有的相位延遲的約90°為0°～-45°范圍的相位，也就是說(shuō)，將相對(duì)于由交流信號(hào)產(chǎn)生部114a產(chǎn)生的50kHz方波的相位滯后90°～45°的相位設(shè)為0°并作為一個(gè)相位信號(hào)，將從該滯后90°～45°進(jìn)一步滯后90°的相位設(shè)為90°并作為另一個(gè)相位信號(hào)。)充放電控制部114c在充電時(shí)間(由交流信號(hào)產(chǎn)生部114a(或者同步信號(hào)控制部114d)產(chǎn)生的信號(hào)周期的n/2倍時(shí)間)內(nèi)對(duì)充放電切換開關(guān)110輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為對(duì)積分器111進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)(S＝Low)，然后，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為將積分器111放電的關(guān)系的控制信號(hào)(S＝Hi)，直到由比較器113輸出的信號(hào)變成不同電平(圖6的比較器113的波形)為止。
向量檢波信息運(yùn)算部114e根據(jù)從在充放電控制部114c對(duì)充放電切換開關(guān)110輸出用于切換為對(duì)積分器111進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)時(shí)由計(jì)時(shí)部測(cè)定的開始充電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間(充電時(shí)間)tm、由充放電控制部114c對(duì)充放電切換開關(guān)110輸出用于切換為將積分器111放電的關(guān)系的控制信號(hào)直到由比較器113輸出的信號(hào)變成不同電平為止時(shí)由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部114b測(cè)定的時(shí)間(放電時(shí)間)tend-tst、以及由同步信號(hào)控制部114d輸出的0°和90°的相位信號(hào)，運(yùn)算由輸入放大器107取入的50kHz恒定電流的向量檢波信息。
生物體阻抗運(yùn)算部114f根據(jù)由向量檢波信息運(yùn)算部114e運(yùn)算的向量檢波信息，運(yùn)算生物體阻抗。
電源115給電氣系統(tǒng)各部分提供電力。
電源開關(guān)116切換從電源115對(duì)電氣系統(tǒng)各部分的電力提供或者停止。
EEPROM117存儲(chǔ)充電時(shí)間、放電時(shí)間等獲取信息。
LCD118顯示測(cè)定結(jié)果、輸入事項(xiàng)等各種信息。
接著，具備本發(fā)明的向量檢波裝置的生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置101以如圖4以及圖5所示的流程進(jìn)行動(dòng)作。
首先，當(dāng)接通電源開關(guān)116時(shí)，從電源115向電氣系統(tǒng)各部分提供電力，讀入預(yù)先存儲(chǔ)在EEPROM117中的復(fù)常數(shù)c、b(步驟S101)。
接著，根據(jù)來(lái)自微控制器114的CH＝Low的信號(hào)，將選擇器105切換為對(duì)基準(zhǔn)阻抗104進(jìn)行測(cè)定的連接(步驟S102)。
接著，在交流信號(hào)產(chǎn)生部114a中輸出50kHz方波(圖6的OSC的波形)，在LPF102中轉(zhuǎn)換為50kHz正弦波，在V-I轉(zhuǎn)換器103中轉(zhuǎn)換為50kHz恒定電流。然后，該被轉(zhuǎn)換的50kHz恒定電流流過(guò)基準(zhǔn)阻抗104和生物體119，返回V-I轉(zhuǎn)換器103(步驟S103)。此外，此時(shí)流過(guò)基準(zhǔn)阻抗104和生物體119的50kHz恒定電流，相位也相同，但是在基準(zhǔn)阻抗104和生物體119中產(chǎn)生的電壓，根據(jù)基準(zhǔn)阻抗104、生物體阻抗的絕對(duì)值以及相位角的不同而不同。
接著，從同步信號(hào)控制部114d對(duì)相位靈敏檢波器108輸出同步相位為0°的方波(圖6的SYN的波形)(步驟S104)。此外，此時(shí)的同步相位為0°的方波與由交流信號(hào)產(chǎn)生部114a輸出的50kHz方波相位不同。另外，輸入放大器107使用輸出與LPF102的輸出相同極性的放大器。
接著，從充放電控制部114c對(duì)充放電切換開關(guān)110輸出使積分器111的積分動(dòng)為進(jìn)行充電的信號(hào)S＝Low(圖6的S中的方波L)(步驟S105)。由此，從相位靈敏檢波器108輸出與∫f(θ)δ(θ)dθ＝4Acosφ等效的X-Y的波形(圖6的X-Y的波形)。
接著，在微控制器114中，對(duì)用于進(jìn)行多次測(cè)定的測(cè)定次數(shù)計(jì)數(shù)器的值Cnt、用于對(duì)二重積分的時(shí)間進(jìn)行累加的時(shí)間累加緩沖器的值Tt、以及在同步相位為0°的充電時(shí)、同步相位為0°的放電時(shí)、同步相位為90°的充電時(shí)和同步相位為90°的放電時(shí)保存測(cè)定結(jié)果的環(huán)形緩沖器的值R
～R[4]進(jìn)行初始化(Cnt＝0、Tt＝0、R
～R[4]＝0)(步驟S106)。
接著，由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部(定時(shí)器)114b開始積分時(shí)間的測(cè)定(步驟S107)。
接著，在充放電控制部114c中判斷積分時(shí)間計(jì)時(shí)部114b的測(cè)定是否達(dá)到規(guī)定的用于充電的積分時(shí)間tm(步驟S108)，在沒(méi)有達(dá)到規(guī)定的用于充電的積分時(shí)間tm的情況下(在步驟S108中“否”)，繼續(xù)進(jìn)行判斷直到達(dá)到tm為止。此外，在此為了將積分時(shí)間計(jì)時(shí)部(定時(shí)器)114b的時(shí)間分辨率發(fā)揮到最大限度，將tm設(shè)為500個(gè)周期，設(shè)為500s×(1/50kHz)＝10ms。另外，為了不產(chǎn)生誤差，將tm設(shè)為從交流信號(hào)產(chǎn)生部114a(或者同步信號(hào)控制部114d)產(chǎn)生的信號(hào)周期的n/2倍。
另一方面，在達(dá)到規(guī)定的用于充電的積分時(shí)間tm(10ms)的情況下(在步驟S108中“是”)，從充放電控制部114c對(duì)充放電切換開關(guān)110輸出使積分器111的積分動(dòng)作為進(jìn)行放電的信號(hào)S＝Hi(圖6的S中的方波H)(步驟S109)。
接著，在充放電控制部114c中存儲(chǔ)由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部114b計(jì)測(cè)的用于放電的積分開始時(shí)間tst(步驟S110)。
接著，在充放電控制部114c中判斷是否達(dá)到由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部114b計(jì)測(cè)的用于放電的積分結(jié)束時(shí)間tend(步驟S111)，在沒(méi)有達(dá)到用于放電的積分結(jié)束時(shí)間tend的情況下(在步驟S111中“否”)，繼續(xù)判斷直到達(dá)到tend為止。更具體地說(shuō)，以由第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部112產(chǎn)生的第三基準(zhǔn)電位(V3)為界線，在積分器111的輸出電位低的情況下繼續(xù)接著進(jìn)行判斷。另一方面，在達(dá)到用于放電的積分結(jié)束時(shí)間tend的情況下(在步驟S111中“是”)，進(jìn)入接著的步驟S112。
接著，判斷在微控制器114中的測(cè)定次數(shù)計(jì)數(shù)器的值Cnt是否為0(步驟S112)，在判斷為測(cè)定次數(shù)計(jì)數(shù)器的值Cnt是0的情況下(在步驟S112中“是”)，進(jìn)入步驟S114的處理。本處理用于避免存在如下情況由于用來(lái)測(cè)定基準(zhǔn)阻抗104或者生物體阻抗的連接切換、同步相位的變化影響等，不能得到正確的測(cè)定數(shù)據(jù)。
另一方面，在測(cè)定次數(shù)計(jì)數(shù)器的值Cnt不是0的情況下(在步驟S112中“否”)，在時(shí)間累加緩沖器的值Tt上加上這次獲取的放電時(shí)間tend-tst(步驟S113)。
接著，將微控制器114中的測(cè)定次數(shù)計(jì)數(shù)器的值Cnt增加1(步驟S114)。
接著，判斷微控制器114中的測(cè)定次數(shù)計(jì)數(shù)器的值Cnt是否為4(步驟S115)，在測(cè)定次數(shù)計(jì)數(shù)器的值Cnt不是4的情況下(在步驟S115中“否”)，返回步驟S107并重復(fù)處理。另一方面，在測(cè)定次數(shù)計(jì)數(shù)器的值Cnt是4的情況下(在步驟S115中“是”)，進(jìn)入接著的步驟S116。
接著，判斷從同步信號(hào)控制部114d對(duì)相位靈敏檢波器108輸出的同步相位是否為90°的方波(步驟S116)。
在此，在同步相位不是90°的方波的情況下(在步驟S116中“否”)，在環(huán)形緩沖器的值R
中保存時(shí)間累加緩沖器的值Tt(步驟S117)，從同步信號(hào)控制部114d對(duì)相位靈敏檢波器108輸出同步相位為90°的方波(步驟S118)，并返回步驟S105，重復(fù)處理。
另一方面，在同步相位是90°的方波的情況下(在步驟S116中“是”)，判斷微控制器114中的測(cè)定次數(shù)計(jì)數(shù)器的值Cnt是否為1(步驟S119)。
接著，在測(cè)定次數(shù)計(jì)數(shù)器的值Cnt不是1的情況下(在步驟S119中“否”)，在環(huán)形緩沖器的值R[1]中保存時(shí)間累加緩沖器的值Tt(步驟S120)，根據(jù)來(lái)自微控制器114的CH＝Hi的信號(hào)，將選擇器105切換成用于測(cè)定生物體阻抗的連接(步驟S121)，并返回步驟S104，重復(fù)處理。此外，在重復(fù)該處理的步驟S117中，在環(huán)形緩沖器的值R[2]中保存時(shí)間累加緩沖器的值Tt。
另一方面，在測(cè)定次數(shù)計(jì)數(shù)器的值Cnt是1的情況下(在步驟S119中“是”)，在環(huán)形緩沖器的值R[3]中保存時(shí)間累加緩沖器的值Tt(步驟S122)。
接著，在向量檢波信息運(yùn)算部114e中，通過(guò)將作為基準(zhǔn)阻抗104的cos成分的測(cè)定數(shù)據(jù)的環(huán)形緩沖器的值R
、作為基準(zhǔn)阻抗104的sin成分的測(cè)定數(shù)據(jù)的環(huán)形緩沖器的值R[1]、作為生物體阻抗的cos成分的測(cè)定數(shù)據(jù)的環(huán)形緩沖器的值R[2]、作為生物體阻抗的sin成分的測(cè)定數(shù)據(jù)的環(huán)形緩沖器的值R[3]，代入以下的(3)式、(4)式，由此運(yùn)算向量檢波信息(復(fù)阻抗)(步驟S123)。
Zr＝γ(R
+jR[1]) …(3)Zh＝γ(R[2]+jR[3]) …(4)此外，在此Zr表示基準(zhǔn)阻抗值，Zh表示生物體阻抗值，γ表示常數(shù)，j表示復(fù)數(shù)。另外，常數(shù)γ是β/Ic。
此外，(3)式、(4)式是如下導(dǎo)出的。在設(shè)固定充電時(shí)間為tm、設(shè)放電時(shí)間為tend-tst的情況下，可通過(guò)二重積分的一般式α(tend-tst)/tm來(lái)求出輸入電壓Vin。在此α為裝置固有的常數(shù)。在到此為止的步驟中，關(guān)于基準(zhǔn)阻抗104的cos成分的測(cè)定、基準(zhǔn)阻抗104的sin成分的測(cè)定、生物體阻抗的cos成分的測(cè)定、生物體阻抗的sin成分的測(cè)定，分別重復(fù)進(jìn)行3次相加，因此各測(cè)定中的輸入電壓是Vin
＝αR
/3tm、Vin[1]＝αR[1]/3tm、Vin[2]＝αR[2]/3tm、Vin[3]＝αR[3]/3tm。根據(jù)相位靈敏檢波的理論，當(dāng)同步相位為0°時(shí)是cos成分，當(dāng)同步相位為90°時(shí)是sin成分，因此當(dāng)將α和3tm置換為新的裝置固有的常數(shù)β時(shí)，這些式子成為如下|Zr|·Ic·cosφr＝β·R
、|Zr|·Ic·sinφr＝β·R[1]、|Zh|·Ic·cosφh＝β·R[2]、|Zh|·Ic·sinφh＝β·R[3]。然后，通過(guò)將從V-I轉(zhuǎn)換器103輸出的50kHz恒定電流的值Ic和常數(shù)β置換為新的裝置固有的常數(shù)γ，作成復(fù)合表示的式子，由此成為(3)式、(4)式。
另外，在生物體阻抗運(yùn)算部114f中，通過(guò)將由向量檢波信息運(yùn)算部114e運(yùn)算的向量檢波信息(復(fù)阻抗Zr、Zh)、以及在步驟S101中讀入的復(fù)常數(shù)c、b代入到以下的(5)式，由此運(yùn)算生物體阻抗(步驟S123)。
Zm＝c·Zm/Zr+b…(5)通過(guò)如上的動(dòng)作處理，結(jié)束進(jìn)行向量檢波后的生物體阻抗的測(cè)定處理。
根據(jù)具備這樣構(gòu)成的向量檢波裝置的生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置101，能夠獲取將由相位靈敏檢波器108進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)直接進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后的頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息。因此，可在避免偏置電壓的產(chǎn)生等的同時(shí)對(duì)作為對(duì)象的輸出進(jìn)行向量檢波而獲得生物體阻抗。
另外，具備上述向量檢波裝置的生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置101是在求出頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息時(shí)基于如下內(nèi)容進(jìn)行的，所述內(nèi)容為在充放電控制部114c對(duì)充放電切換開關(guān)110輸出用于切換為對(duì)積分器111進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)時(shí)由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部114b測(cè)定的從開始充電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間、由充放電控制部114c對(duì)充放電切換開關(guān)110輸出用于切換為將積分器111放電的關(guān)系的控制信號(hào)直到由比較器113輸出的信號(hào)成為不同電平為止時(shí)由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部114b測(cè)定的時(shí)間、以及由同步信號(hào)控制部114d輸出的2種相位信號(hào)；但是，即使基于如下內(nèi)容進(jìn)行也可同樣地實(shí)施，所述內(nèi)容為在充放電控制部114c對(duì)充放電切換開關(guān)110輸出用于切換為將積分器111放電的關(guān)系的控制信號(hào)時(shí)由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部114b測(cè)定的從開始放電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間、由充放電控制部114c對(duì)充放電切換開關(guān)110輸出用于切換為對(duì)積分器111進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)直到由比較器113輸出的信號(hào)成為不同電平為止時(shí)由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部114b測(cè)定的時(shí)間、以及由同步信號(hào)控制部114d輸出的2種相位信號(hào)。
在這種情況下，在第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部109中，產(chǎn)生比由第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部106產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位高的第二基準(zhǔn)電位；在第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部112中，產(chǎn)生比由第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部106產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位低的第三基準(zhǔn)電位；在積分時(shí)間計(jì)時(shí)部114b中，對(duì)輸出由積分器111積分后的電位時(shí)的時(shí)間(從開始放電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間(放電時(shí)間)、從開始充電到達(dá)到第三基準(zhǔn)電位為止的時(shí)間(充電時(shí)間))進(jìn)行測(cè)定；在充放電控制部114c中，由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部114b測(cè)定的時(shí)間從開始放電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止，對(duì)充放電切換開關(guān)110輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為將積分器111放電的關(guān)系的控制信號(hào)，然后，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為對(duì)積分器111進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)，直到由比較器113輸出的信號(hào)成為不同電平為止；在向量檢波信息運(yùn)算部114e中，根據(jù)在充放電控制部114c對(duì)充放電切換開關(guān)110輸出用于切換為將積分器111放電的關(guān)系的控制信號(hào)時(shí)由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部114b測(cè)定的從開始放電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間(放電時(shí)間)、由充放電控制部114c對(duì)充放電切換開關(guān)110輸出用于切換為對(duì)積分器111進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)直到由比較器113輸出的信號(hào)成為不同電平為止時(shí)由積分時(shí)間計(jì)時(shí)部114b測(cè)定的時(shí)間(充電時(shí)間)、以及由同步信號(hào)控制部114d輸出的2種相位信號(hào)，運(yùn)算由輸入放大器107取入的頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息。
權(quán)利要求
1.一種向量檢波裝置，包括第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電位；輸入放大器，其取入頻率已知的交流信號(hào)，放大或者緩沖輸出上述頻率已知的交流信號(hào)；相位靈敏檢波器，其以由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位為基準(zhǔn)，對(duì)由上述輸入放大器放大或者緩沖輸出的頻率已知的交流信號(hào)進(jìn)行相位靈敏檢波；第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生比由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位低的第二基準(zhǔn)電位；充放電切換開關(guān)，其切換由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位、由上述第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第二基準(zhǔn)電位、以及由上述相位靈敏檢波器進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接關(guān)系；積分器，其對(duì)來(lái)自上述充放電切換開關(guān)的進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)進(jìn)行積分，輸出該積分的電位；第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生比由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位高的第三基準(zhǔn)電位；比較器，其以由上述第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第三基準(zhǔn)電位為界線，在由上述積分器輸出的積分后的電位高的情況和低的情況下輸出不同電平的信號(hào)；積分時(shí)間計(jì)時(shí)部，其對(duì)輸出由上述積分器積分的電位時(shí)的時(shí)間進(jìn)行計(jì)測(cè)；同步信號(hào)控制部，其對(duì)上述相位靈敏檢波器，輸出以固定相位與頻率已知的交流信號(hào)同步的2種相位信號(hào)；充放電控制部，其對(duì)上述充放電切換開關(guān)，在由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的時(shí)間從開始充電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為對(duì)上述積分器進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)，然后，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為將上述積分器放電的關(guān)系的控制信號(hào)，直到由上述比較器輸出的信號(hào)成為不同電平為止；以及向量檢波信息運(yùn)算部，其根據(jù)在上述充放電控制部對(duì)上述充放電切換開關(guān)輸出用于切換為對(duì)上述積分器進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)時(shí)由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的從開始充電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間、由上述充放電控制部對(duì)上述充放電切換開關(guān)輸出用于切換為將上述積分器放電的關(guān)系的控制信號(hào)直到由上述比較器輸出的信號(hào)成為不同電平為止時(shí)由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的時(shí)間、以及由上述同步信號(hào)控制部輸出的2種相位信號(hào)，運(yùn)算由上述輸入放大器取入的頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息。
2.一種向量檢波裝置，包括第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電位；輸入放大器，其取入頻率已知的交流信號(hào)，放大或者緩沖輸出上述頻率已知的交流信號(hào)；相位靈敏檢波器，其以由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位為基準(zhǔn)，對(duì)由上述輸入放大器放大或者緩沖輸出的頻率已知的交流信號(hào)進(jìn)行相位靈敏檢波；第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生比由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位高的第二基準(zhǔn)電位；充放電切換開關(guān)，其切換由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位、由上述第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第二基準(zhǔn)電位、以及由上述相位靈敏檢波器進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接關(guān)系；積分器，其對(duì)來(lái)自上述充放電切換開關(guān)的進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)進(jìn)行積分，輸出該積分的電位；第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生比由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位低的第三基準(zhǔn)電位；比較器，其以由上述第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第三基準(zhǔn)電位為界線，在由上述積分器輸出的積分后的電位高的情況和低的情況下輸出不同電平的信號(hào)；積分時(shí)間計(jì)時(shí)部，其對(duì)輸出由上述積分器積分的電位時(shí)的時(shí)間進(jìn)行計(jì)測(cè)；同步信號(hào)控制部，其對(duì)上述相位靈敏檢波器輸出以固定相位與頻率已知的交流信號(hào)同步的2種相位信號(hào)；充放電控制部，其對(duì)上述充放電切換開關(guān)，在由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的時(shí)間從開始放電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為將上述積分器放電的關(guān)系的控制信號(hào)，然后，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為對(duì)上述積分器進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)，直到由上述比較器輸出的信號(hào)成為不同電平為止；以及向量檢波信息運(yùn)算部，其根據(jù)在上述充放電控制部對(duì)上述充放電切換開關(guān)輸出用于切換為將上述積分器放電的關(guān)系的控制信號(hào)時(shí)由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的從開始放電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間、由上述充放電控制部對(duì)上述充放電切換開關(guān)輸出用于切換為對(duì)上述積分器進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)直到由上述比較器輸出的信號(hào)成為不同電平為止時(shí)由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的時(shí)間、以及由上述同步信號(hào)控制部輸出的2種相位信號(hào)，運(yùn)算由上述輸入放大器取入的頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息。
3.一種生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置，包括交流恒定電流信號(hào)產(chǎn)生部，其產(chǎn)生頻率已知的正弦波交流恒定電流信號(hào)；基準(zhǔn)阻抗，其與生物體串聯(lián)或者并聯(lián)連接，流過(guò)由上述交流恒定電流信號(hào)產(chǎn)生部產(chǎn)生的頻率已知的正弦波交流恒定電流信號(hào)；選擇器，其切換為經(jīng)由上述生物體的連接或者經(jīng)由上述基準(zhǔn)阻抗的連接；第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電位；輸入放大器，其取入通過(guò)上述選擇器的頻率已知的正弦波交流恒定電流信號(hào)，放大或者緩沖輸出上述頻率已知的交流信號(hào)；相位靈敏檢波器，其以由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位為基準(zhǔn)，對(duì)由上述輸入放大器放大或者緩沖輸出的頻率已知的交流信號(hào)進(jìn)行相位靈敏檢波；第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，產(chǎn)生比由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位低的第二基準(zhǔn)電位；充放電切換開關(guān)，其切換由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位、由上述第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第二基準(zhǔn)電位、以及由上述相位靈敏檢波器進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接關(guān)系；積分器，其對(duì)來(lái)自上述充放電切換開關(guān)的進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)進(jìn)行積分，輸出該積分的電位；第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生比由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位高的第三基準(zhǔn)電位；比較器，其以由上述第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第三基準(zhǔn)電位為界線，在由上述積分器輸出的積分后的電位高的情況和低的情況下輸出不同電平的信號(hào)；積分時(shí)間計(jì)時(shí)部，其對(duì)輸出由上述積分器積分的電位時(shí)的時(shí)間進(jìn)行計(jì)測(cè)；同步信號(hào)控制部，其對(duì)上述相位靈敏檢波器輸出頻率以固定相位與正弦波交流恒定電流信號(hào)同步的2種相位信號(hào)；充放電控制部，其對(duì)上述充放電切換開關(guān)，在由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的時(shí)間從開始充電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為對(duì)上述積分器進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)，然后，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為將上述積分器放電的關(guān)系的控制信號(hào)，直到由上述比較器輸出的信號(hào)成為不同電平為止；向量檢波信息運(yùn)算部，其根據(jù)在上述充放電控制部對(duì)上述充放電切換開關(guān)輸出用于切換為對(duì)上述積分器進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)時(shí)由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的從開始充電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間、由上述充放電控制部對(duì)上述充放電切換開關(guān)輸出用于切換為將上述積分器放電的關(guān)系的控制信號(hào)直到由上述比較器輸出的信號(hào)成為不同電平為止時(shí)由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的時(shí)間、以及由上述同步信號(hào)控制部輸出的2種相位信號(hào)，運(yùn)算由上述輸入放大器取入的頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息；以及生物體阻抗運(yùn)算部，其根據(jù)由上述向量檢波信息運(yùn)算部運(yùn)算的向量檢波信息，運(yùn)算生物體阻抗。
4.一種生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置，包括交流恒定電流信號(hào)產(chǎn)生部，其產(chǎn)生頻率已知的正弦波交流恒定電流信號(hào)；基準(zhǔn)阻抗，其與生物體串聯(lián)或者并聯(lián)連接，流過(guò)由上述交流恒定電流信號(hào)產(chǎn)生部產(chǎn)生的頻率已知的正弦波交流恒定電流信號(hào)；選擇器，其切換為經(jīng)由上述生物體的連接或者經(jīng)由上述基準(zhǔn)阻抗的連接；第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生第一基準(zhǔn)電位；輸入放大器，其取入通過(guò)了上述選擇器的頻率已知的正弦波交流恒定電流信號(hào)，放大或者緩沖輸出上述頻率已知的交流信號(hào)；相位靈敏檢波器，其以由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位為基準(zhǔn)，對(duì)由上述輸入放大器放大或者緩沖輸出的頻率已知的交流信號(hào)進(jìn)行相位靈敏檢波；第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生比由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位高的第二基準(zhǔn)電位；充放電切換開關(guān)，其切換由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位、由上述第二基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第二基準(zhǔn)電位、以及由上述相位靈敏檢波器進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接關(guān)系；積分器，其對(duì)來(lái)自上述充放電切換開關(guān)的進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)進(jìn)行積分，輸出該積分的電位；第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部，其產(chǎn)生比由上述第一基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第一基準(zhǔn)電位低的第三基準(zhǔn)電位；比較器，其以由上述第三基準(zhǔn)電位產(chǎn)生部產(chǎn)生的第三基準(zhǔn)電位為界線，在由上述積分器輸出的積分后的電位高的情況和低的情況下輸出不同電平的信號(hào)；積分時(shí)間計(jì)時(shí)部，其對(duì)輸出由上述積分器積分的電位時(shí)的時(shí)間進(jìn)行計(jì)測(cè)；同步信號(hào)控制部，其對(duì)上述相位靈敏檢波器，輸出頻率以固定相位與正弦波交流恒定電流信號(hào)同步的2種相位信號(hào)；充放電控制部，其對(duì)上述充放電切換開關(guān)，在由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的時(shí)間從開始放電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為將上述積分器放電的關(guān)系的控制信號(hào)，然后，輸出用于將第一基準(zhǔn)電位、第二基準(zhǔn)電位、以及進(jìn)行相位靈敏檢波后的交流信號(hào)之間的連接切換為對(duì)上述積分器進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)，直到由上述比較器輸出的信號(hào)成為不同電平為止；向量檢波信息運(yùn)算部，其根據(jù)在上述充放電控制部對(duì)上述充放電切換開關(guān)輸出用于切換為將上述積分器放電的關(guān)系的控制信號(hào)時(shí)由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的從開始放電到達(dá)到規(guī)定時(shí)間為止的時(shí)間、由上述充放電控制部對(duì)上述充放電切換開關(guān)輸出用于切換為對(duì)上述積分器進(jìn)行充電的關(guān)系的控制信號(hào)直到由上述比較器輸出的信號(hào)成為不同電平為止時(shí)由上述積分時(shí)間計(jì)時(shí)部計(jì)測(cè)的時(shí)間、以及由上述同步信號(hào)控制部輸出的2種相位信號(hào)，運(yùn)算由上述輸入放大器取入的頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息；以及生物體阻抗運(yùn)算部，根據(jù)由上述向量檢波信息運(yùn)算部運(yùn)算的向量檢波信息，運(yùn)算生物體阻抗。
全文摘要
本發(fā)明是一種向量檢波裝置及具備該裝置的生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置。提供一種廉價(jià)地構(gòu)成且避免積分器所具有的偏置電壓的產(chǎn)生等、并且對(duì)作為對(duì)象的輸出進(jìn)行向量檢波的向量檢波裝置，進(jìn)一步提供一種通過(guò)進(jìn)行向量檢波來(lái)測(cè)定生物體阻抗的生物體復(fù)阻抗測(cè)定裝置。通過(guò)在相位靈敏檢波器中對(duì)從輸入放大器(3)輸出的頻率已知的交流信號(hào)進(jìn)行相位靈敏檢波，由積分器(7)對(duì)該相位靈敏檢波的X－Y的輸出進(jìn)行二重積分，由此獲取頻率已知的交流信號(hào)的向量檢波信息α(tend－tst)/tm＝Acosθ、α(tend－tst)/tm＝Asinθ。
文檔編號(hào)G01R27/02GK101039102SQ20071008744
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者中田雅人 申請(qǐng)人:株式會(huì)社百利達(dá)