专利名称：基于生物电阻抗测量的人体成分检视仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及非医用人体检测仪器，尤其涉及基于生物电阻抗测量的人体成 分检视仪。
背景技术：
现有的非医用人体检测仪器，最常见的有对人体重量进行称量的家用体重计。 有了家用体重计后，人们可以在家随时检测自己的体重，从而在饮食上做出合适的调 整，以免身体过胖或过瘦给健康带来负面的影响。但现有的家用体重计，只能检测体 重，人们无法对自身体内的脂肪、水分、肌肉等成分进行检测，因此单纯通过体重来对 身体胖瘦等健康状况进行判断，误差显然是比较大的。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供基于生物电阻抗测量 的人体成分检视仪，该检视仪不但可以称量人体重量，而且还能检测人体的脂肪、水 分、肌肉等成分指标，给人们对身体健康状况的自我评估提供了更全面的参数，从而提 高了人们对身体健康状况进行自我评估的准确率。本实用新型的目的通过下述技术方案实现基于生物电阻抗测量的人体成分检 视仪，包括控制模块，分别与控制模块连接的体重检测模块、输入模块、显示模块、 电流生成模块、电压检测模块和数据库存储模块，以及激励电极选通模块、检测电极选 通模块、手部电极模块和脚部电极模块；激励电极选通模块分别与电流生成模块、控制 模块、手部电极模块和脚部电极模块连接；检测电极选通模块分别与电压检测模块、控 制模块、手部电极模块和脚部电极模块连接。所述体重检测模块包括依次连接的测力传感器、差动电压放大模块及模数转换 模块，模数转换模块还与控制模块连接。所述测力传感器为四个电阻应变片组成的四臂差动电桥。所述差动电压放大模块包括相连接的前置放大端和次级放大端，其中前置放大 端采用差动放大器，次级放大端采用同向放大器。所述手部电极模块包括一个左手激励电极、一个右手激励电极、一个左手测量 电极和一个右手测量电极，左手激励电极、右手激励电极分别与激励电极选通模块连 接，左手测量电极、右手测量电极分别与检测电极选通模块连接。所述脚部电极模块包括一个左脚激励电极、一个右脚激励电极、一个左脚测量 电极和一个右脚测量电极，左脚激励电极、右脚激励电极分别与激励电极选通模块连 接，左脚测量电极、右脚测量电极分别与检测电极选通模块连接。在上述基于生物电阻抗测量的人体成分检视仪中，还包括用于把数据库存储模 块的数据无线发送到电脑的无线输出模块；所述无线输出模块与数据库存储模块连接。本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果[0012]1、不但可以称量人体重量，还能检测人体的脂肪、水分、肌肉等成分指标，给 人们对身体健康状况的自我评估提供了更全面的参数，从而提高了人们对身体健康状况 进行自我评估的准确率。2、在人体等效电阻模型建立方面，本实用新型通过8个电极来测定人体电阻 抗，从人体相应部位采集到的电压信号与人体脂肪含量及分布相关系数最高，重复性最 好，因而根据该8个电极所测定的电阻抗来计算出来的人体各成分指标，具有比较高的 准确性。
图1是本实用新型的硬件结构框图；图2是本实用新型的工作流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实 施方式不限于此。实施例人体在通电的情况下会表现出一定的电学特性，由于人体非脂肪组织含有较多 的水分，可以看作是电的良导体，而脂肪组织水分少，可以看作是电的不良导体。当交 流电流通入人体时，电流将主要通过非脂肪组织，且通过细胞内、细胞外路径的电流比 例与电流频率有关。当在一定大小、一定频率的激励电流作用下，单位体积的人体如果 脂肪含量越多，阻抗就越大，体水分含量越多，阻抗就越小，人体成分含量与人体阻抗 的大小有很高的相关性。因此，可以通过在人体输入某一固定频率、固定大小的直流 电，测量得到人体的阻抗，最终将可以推导出人体脂肪等各成分指标。本实用新型正是 基于上述人体的电阻抗特性来检测人体各个成分指标的。如图1所示，本实用新型包括控制模块17，分别与控制模块17连接的供电模块 18、体重检测模块19、输入模块20、显示模块21、电流生成模块22、电压检测模块27 和数据库存储模块28，以及激励电极选通模块23、检测电极选通模块26、手部电极模 块24、脚部电极模块25和无线输出模块29 ；激励电极选通模块23分别与电流生成模块 22、控制模块17、手部电极模块24和脚部电极模块25连接；检测电极选通模块26分别 与电压检测模块27、控制模块17、手部电极模块24和脚部电极模块25连接；无线输出 模块29与数据库存储模块28连接。无线输出模块29用于把数据库存储模块28的数据 无线发送到电脑，其在结构上主要包括无线双向收发芯片。所述无线双向收发芯片优选 射频芯片，该射频芯片设有用作数据输入的串行控制接口的管脚1、用作时钟输入的串行 控制接口的管脚2、用作芯片的串行控制接口的管脚3、用作串行数据输出总线保持的管 脚4、用于中断请求输出的管脚5，其中管脚3和管脚5都是低电平有效。控制模块17根据手部电极模块24和脚部电极模块25所测得的电阻值，计算出 人体成分。在本实施例中，控制模块17选用的是单片机芯片；该单片机芯片具有内存量 大，集成度高，价格便宜等优点。供电模块18选用低压差稳压芯片，功耗极低。体重检测模块19包括依次连接的测力传感器191、差动电压放大模块192及模数转换模块193，模数转换模块193还与控制模块17连接。测力传感器191为四个电阻 应变片组成的四臂差动电桥，四臂差动电桥具有线性度好，灵敏度高，温度自补偿等优 点，保证了测量信号源的质量。差动电压放大模块192采用二级放大，其中前置放大端 使用差动放大器，特点是共模抑制比高，电路具有很强的抗干扰能力；次级放大端采用 同向放大器，放大器的增益主要在前置放大端，有效利用差动放大器的优点，使误差尽 量减到最小。模数转换模块193使用主控芯片集成的10位A/D芯片，电路简单，可靠 性高。输入模块20采用4*4矩阵键盘。显示模块21使用段码式LCD显示，功耗极 低。由控制模块17的主控芯片发出的50KHz方波经滤波选频模块选出50KHz的正弦波， 此正弦波在放大器作用下产生0.1mA左右的正弦电流源，此电流源经电流生成模块22放 大后即为测量使用的激励电流源。激励电极选通模块23为一个多路模拟开关，通过控制 模块17的主控芯片控制多路模拟开关，把激励电流源输送到不同的测量点。手部电极模块24包括一个左手激励电极、一个右手激励电极、一个左手测量电 极和一个右手测量电极，左手激励电极、右手激励电极分别与激励电极选通模块23连 接，左手测量电极、右手测量电极分别与检测电极选通模块26连接。脚部电极模块25， 结构与手部电极模块24相类似，包括一个左脚激励电极、一个右脚激励电极、一个左脚 测量电极和一个右脚测量电极，左脚激励电极、右脚激励电极分别与激励电极选通模块 23连接，左脚测量电极、右脚测量电极分别与检测电极选通模块26连接。检测电极选通模块26，结构与激励电极选通模块23相同。电压检测模块27对 所测量到的电压进行滤波、整形、放大、峰值采样等处理，然后把处理后的电压传输到 控制模块17的主控芯片，由主控芯片求出人体总阻抗值。数据库存储模块28，使用16K 的eeprom可存储大量用户数据，使用户对自身近期的身体状况了如指掌。如图2所示，本实用新型的工作过程如下1、开启检视仪。若显示的系统时间为初始设定的时间(如2010)，则表明系统 掉电重启了，若不是则说明上次是正常关机的；系统掉电重启时通过面板的按键即可完 成系统时间的修改。2、测量体重，显示体重值，按“用户/设定”键显示用户资料及选择界面。3、若需要编辑用户资料或系统时间，则进入编辑界面，通过键盘便可完成用户 资料(如性别、身高、体重等)或系统时间的修改；若不需要编辑用户资料或系统时间， 则进行人体电阻抗测量。当用户选择用户ID时，屏幕清除体重显示，显示所选用户的资料，以方便用户 校对信息；若用户发现所显示的用户资料有误，或者是需要新添一个用户时，通过键盘 便可修改有误资料或建立一个新用户的资料。当用户所有信息都确认无误，也无新用户 添加，且不需要修改系统时间时，就可以进行人体电阻测量；人体电阻抗的测量通过多 路模拟开关的选通作用，进行五段式测量。4、人体各部分阻抗都测量完成后，控制模块将测量值进行处理，计算人体各成 分指标。5、用户通过按键，查找需要显示的成分指标。若所查找的成分指标处于历史数 据状态，则通过二分法查找数据库数据，取出历史数据；历史数据查找出来后，首先将此数据显示在显示屏上，同时计算与成分指标的当前测量值的差值，然后将差值显示出 来。若所查找的成分指标不是处于历史数据状态，则直接将成分指标的当前测量值显示 出来。6、若需要将当前测量值存入数据库作为当前时间的数据，则将当前测量值存 入eeprom中。这样一来，该当前测量值会覆盖上次保存的数据。如果当前测量值存入 eeprom后，还需要进一步传输给个人PC机，即电脑上，则可通过无线输出模块29来完 成。上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上 述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修 饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之 内。
权利要求1.基于生物电阻抗测量的人体成分检视仪，其特征在于，包括控制模块，分别与 控制模块连接的体重检测模块、输入模块、显示模块、电流生成模块、电压检测模块和 数据库存储模块，以及激励电极选通模块、检测电极选通模块、手部电极模块和脚部电 极模块；激励电极选通模块分别与电流生成模块、控制模块、手部电极模块和脚部电极 模块连接；检测电极选通模块分别与电压检测模块、控制模块、手部电极模块和脚部电 极模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于生物电阻抗测量的人体成分检视仪，其特征在于，所述 体重检测模块包括依次连接的测力传感器、差动电压放大模块及模数转换模块，模数转 换模块还与控制模块连接。
3.根据权利要求2所述的基于生物电阻抗测量的人体成分检视仪，其特征在于，所述 测力传感器为四个电阻应变片组成的四臂差动电桥。
4.根据权利要求2所述的基于生物电阻抗测量的人体成分检视仪，其特征在于，所述 差动电压放大模块包括相连接的前置放大端和次级放大端，其中前置放大端采用差动放 大器，次级放大端采用同向放大器。
5.根据权利要求1所述的基于生物电阻抗测量的人体成分检视仪，其特征在于，所述 手部电极模块包括一个左手激励电极、一个右手激励电极、一个左手测量电极和一个右 手测量电极，左手激励电极、右手激励电极分别与激励电极选通模块连接，左手测量电 极、右手测量电极分别与检测电极选通模块连接。
6.根据权利要求1所述的基于生物电阻抗测量的人体成分检视仪，其特征在于，所述 脚部电极模块包括一个左脚激励电极、一个右脚激励电极、一个左脚测量电极和一个右 脚测量电极，左脚激励电极、右脚激励电极分别与激励电极选通模块连接，左脚测量电 极、右脚测量电极分别与检测电极选通模块连接。
7.根据权利要求1所述的基于生物电阻抗测量的人体成分检视仪，其特征在于，还包 括用于把数据库存储模块的数据无线发送到电脑的无线输出模块；所述无线输出模块与 数据库存储模块连接。
专利摘要本实用新型涉及基于生物电阻抗测量的人体成分检视仪，包括控制模块，分别与控制模块连接的体重检测模块、输入模块、显示模块、电流生成模块、电压检测模块和数据库存储模块，以及激励电极选通模块、检测电极选通模块、手部电极模块和脚部电极模块；激励电极选通模块分别与电流生成模块、控制模块、手部电极模块和脚部电极模块连接；检测电极选通模块分别与电压检测模块、控制模块、手部电极模块和脚部电极模块连接。该检视仪不但可以称量人体重量，而且还能检测人体的脂肪、水分、肌肉等成分指标，给人们对身体健康状况的自我评估提供了更全面的参数，从而提高了人们对身体健康状况进行自我评估的准确率。
文档编号A61B5/053GK201798740SQ20102053166
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者朱海波 申请人:广州市智禾电子科技有限公司