主控制芯片负责控制人体体重信息和阻抗信息的采集，并与上位机进行通信。上位机包括计算机或嵌入式平台。其中计算机主要用于人机交互，控制系统的初始化，接收和处理数据，显示和管理测量结果，侧重于固定端的使用。嵌入式平台主要用于移动式采集和处理数据，显示测量结果，主要侧重于移动端的使用。通信模块包含串口通信电路或蓝牙通信电路。其中串口通信电路与计算机连接，同时进行数据传输和控制通信；蓝牙通信电路与嵌入式平台连接，同时进行数据传输和控制通信。
[0021]体重测量电路与工作芯片连接，采用四极桥式压力传感器，直接测量人体体重数据并经由主控制芯片传输到上位机。
[0022]人体阻抗测量电路包括前置滤波放大电路和工作芯片，工作芯片内含有恒流源产生电路、模数转换电路和电极选通电路，前置滤波放大电路与模数转换电路连接。滤波放大电路、恒流源产生电路、模数转换电路和电极选通电路采用现有常规电路。
[0023]如图3所示，参考阻抗电路采用细胞内液等效电阻Ri与细胞膜等效电容C串联后再一并与细胞外液等效电阻Re并联的电路结构。参考阻抗电路通过测量电极与工作芯片连接，在主控制芯片控制下，在每次测量时提供固定的参考值，减小测量误差，保证测量精度。给出了参考阻抗电路的原理图。
[0024]人体阻抗测量电路通过工作芯片受主控制芯片控制，主要负责采集人体四肢阻抗信息和躯干阻抗信息并将采集到的数据经由主控制芯片传输到上位机。主控制芯片控制工作芯片中的恒流源电路产生大小恒定为375 μ A，频率为1ΚΗζ-250ΚΗζ可调的施加于参考阻抗电路和人体的电流，然后主控制芯片控制电极选通电路打开电流电极，向参考阻抗电路或者人体施加指定频率的电流，同时打开相应的电压电极，将检测到的电压信号经前置滤波放大后送入工作芯片，工作芯片将数据处理后经由主控制芯片传输到上位机。
[0025]测量电极与人体阻抗测量电路连接，分别与前置滤波放大电路以及工作芯片中的恒流源产生电路和电极选通电路连接。测量电极包括电流电极和电压电极，电流电极和电压电极各有6路，一共包含12路电极。其中4路(两路电压电极和两路电流电极)与参考阻抗电路连接，这4路电极采用板载固定方式，其位置与连接方式不会再发生更改。剩余8路与人体直接相连，这8路电极采用了复合电极结构，包括两个手握手柄与两片脚踩踏板两部分，每个手握手柄包括一根引线接口，通过引线接口在手握手柄前端设置了一路左右对称的两片电流电极，后端设置了一路左右对称的两片电极，电流电极与电压电极之间的绝缘距离为2.5cm。脚踩踏板采用绝缘材料分离式设计，分为左右独立的两块，每块踏板包括一根引线接口，每个引线接口连接一路电流和一路电压电极，踏板前端为一块4cm*5cm连通电流电极的金属导电材料，后面为一块4cm*4cm连通电压电极的金属导电材料，前后两块金属导电材料的绝缘距离为9cm。
[0026]上述分析仪的工作流程如图2所示。
[0027]开机后等待初始化完成，此时待测人员可以查阅并管理以前的测量结果，如果要进行新的测量，则需要输入待测者各种数据，包括年龄、身高、性别，通过选择测量方式，体重也可以输入，不必再进行下位机测量。各种设定完成之后，可以开始进行阻抗的测量，首先测量参考电阻的阻抗值，将测得的数据传输回上位机；然后测量人体的分段分频阻抗，将测量的结果传输回上位机。下位机全部测量传输完成后，上位机将测得的数据进行分析，并显示出结果，在待测者观看完测量结果之后，上位机会存储本次的测量结果。
【主权项】
1.一种便携式人体成分分析仪，其特征是，包括主控制芯片、体重测量电路、参考阻抗电路、人体阻抗测量电路、测量电极、通信模块和上位机；主控制芯片通过通信模块与上位机连接；人体阻抗测量电路包括前置滤波放大电路和工作芯片，工作芯片直接与主控制芯片连接，工作芯片内含有恒流源产生电路、模数转换电路和电极选通电路，前置滤波放大电路与模数转换电路连接；体重测量电路与所述工作芯片直接连接；参考阻抗电路和人体阻抗测量电路通过测量电极连接。2.根据权利要求1所述的便携式人体成分分析仪，其特征是，所述上位机包括计算机或嵌入式平台。3.根据权利要求1所述的便携式人体成分分析仪，其特征是，所述通信模块包括串口通信模块或蓝牙通信模块。4.根据权利要求1所述的便携式人体成分分析仪，其特征是，所述测量电极包括六路电流电极和六路电压电极，其中两路电压电极和两路电流电极与参考阻抗电路连接，其余电压电极和电流电极均与人体直接相连。5.根据权利要求4所述的便携式人体成分分析仪，其特征是，所述与人体直接相连的电压电极和电流电极采用复合电极结构，包括两个手握手柄与两个脚踩踏板，每个手握手柄包括一根引线接口，通过引线接口在手握手柄前端设置了一路左右对称的两片电流电极，后端设置了一路左右对称的两片电极；脚踩踏板分为左右独立的两块，每块脚踩踏板上设置一个引线接口，该引线接口连接一路一片电流电极和一路一片电压电极，踏板前端设置有连通电流电极的导电块，后端设置有连通电压电极的导电块。6.根据权利要求1所述的便携式人体成分分析仪，其特征是，所述体重测量电路采用四极桥式压力传感器。7.根据权利要求1所述的便携式人体成分分析仪，其特征是，所述参考阻抗电路是细胞内液等效电阻Ri与细胞膜等效电容C串联后再一并与细胞外液等效电阻Re并联。
【专利摘要】一种便携式人体成分分析仪，包括主控制芯片、体重测量电路、参考阻抗电路、人体阻抗测量电路、测量电极、通信模块和上位机；主控制芯片通过通信模块与上位机连接；人体阻抗测量电路包括前置滤波放大电路和工作芯片，工作芯片直接与主控制芯片连接，工作芯片内含有恒流源产生电路、模数转换电路和电极选通电路，前置滤波放大电路与模数转换电路连接；体重测量电路与所述工作芯片直接连接；参考阻抗电路和人体阻抗测量电路通过测量电极连接。该分析仪通过对各路测量电极的合理搭配、参考阻抗电路与人体阻抗测量测量电路及上位机处理能力的充分使用，不仅保证了测量的多样性与准确性，还充分的减小了设备的体积，实现了简单快捷的便携式测量。
【IPC分类】A61B5/053
【公开号】CN105212930
【申请号】CN201510554725
【发明人】杨静, 刘常春, 杨磊, 刘奇, 于洪良
【申请人】杨静
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月2日