专利名称：带有人体脂肪含量测定功能的电子秤的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测试技术领域，更进一步涉及一种带有人体脂肪含量测定功能的电子秤。
人体脂肪含量对于评价人体肥胖程度、营养状态及健康情况具有重要意义。迄今为止，已有一些测定人体脂肪含量的方法和成果。如同位素标记法、水下称重法、身高体重经验算法、超声波测量法、红外线测量法及人体阻抗测量法等。其中在日常生活中简便易行的方法是身高体重经验算法和人体阻抗测量法。对于身高体重经验算法，只能在正常体型的人群中一个小的范围内粗略估算人体脂肪含量，而对于肥胖体型或运动员体型，虽然身高体重相同，也无法区分两者的脂肪含量。对于人体阻抗测量法，则是通过区分人体肌肉组织与人体脂肪的不同电阻抗，及与人体脂肪含量的相关性，而判断人体脂肪含量。此种方法有两种实施方式一种是仅通过与人体表皮相接触的电极测量局部阻抗；另一种是测量与人体表皮相接触的局部阻抗后，将被测人的身高、体重、年龄输入，进行估算。显然，与水下称重法等测量方法相比，人体阻抗测量法由于只是取得人体局部阻抗，应该说是一种精度低于水下称重法的估算方法。但是，此种方法简便易行，对于为控制肥胖、保持体形、防止某些疾病、强体健身等目的而需经常测量脂肪含量，掌握变化趋势的要求来说，不失为一种实际可行的方法。
以往的人体阻抗测量法要么单纯测量人体局部阻抗而显对客观全面评价人体脂肪含量的局限性，要么在测量人体阻抗后需同时通过其它方法测量人体重量、身高而显不便。
本实用新型的目的在于克服以上所述的不足，而提供一种将人体阻抗测量与人体称重结合在一起，将通过足底测量的人体阻抗和测量的体重与输入的身高、年龄由智能芯片进行综合判断，同时给出体重值和脂肪含量值的一种带有人体脂肪含量测定功能的电子秤。
本实用新型包括与秤盘结合在一起的电极板，人体阻抗测量电路、称重传感器及信号处理电路、微处理器系统、显示器、键盘等。其基本原理是极板作为与人体脚掌接触的电极，当交流脉冲电流通过极板通入人体后，在与人体串连在一条通路中的取样电阻和被测人体处均会产生电压降，该电压降信号与经测量电路处理的称重传感器信号在微处理中被处理成人体阻抗值和人体重量值，经数学模型处理成人体脂肪含量。数学模型的一种表达方式为Fat=a1H+a2W+a3Rm+a4Y+a0ce-(b1H+b2W)]]>Fat(%)=FatW]]>其中Fat为人体脂肪值(kg)，Fat(％)为人体脂肪含量，W为人体重量(kg)，H为人体身高(cm)，Rm为人体阻抗值，Y为被测人年龄，a0、a1、a2、a3、a4、b1、b2、c均为系数。在数学模型中，Rm和W为测得参数，H和Y为经键盘输入参数。
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述。
图1为本实用新型系统结构图。
图2为测量方式示意图。
图3为电极板结构实施例1示意图。
图4为电极板结构实施例2示意图。
图5为人体阻抗测量电路中信号取样原理示意图。
图6为人体阻抗测量电路中信号量化实施例示意图。
图7为微处理器MCU系统原理示意图。
图8为应变式重量传感器测试电路实施例示意图。
图9为电容式重量传感器测试电路实施例示意图。
参照图1，电极板1和2与含有阻抗变换和整流功能的人体阻抗测量电路3的端口相连，经阻抗变换和整流后的信号由人体阻抗测量电路3的输出端与微处理器MCU系统4的端口相连。称重传感器8的信号线与称重信号处理电路7相连，处理后的信号由称重信号处理电路7的输出端与微处理器MCU系统4的端口。作为重量和人体脂肪含量的显示输出部件的显示器5与微处理器MCU系统4的输出端相连，作为被测者身高和年龄等非测量参数的输入部件的键盘6与微处理器MCU系统4的I/O端口相连。
参照图2，本实用新型的测量方式是被测者裸足立于电子秤秤盘9之上，双足的足底脚掌分别与置于秤盘9之上的电极板1和2相接触。这样可使重量测量与人体阻抗测量同时进行。
本实用新型的电极板结构有两种实施例。参照图3，电极板结构实施例1表示了置于秤盘9之上的电极板1和2至少有两只以上可与人体脚掌相接触的具有一定表面积的电极板。参照图4，电极板结构实施例2表示了置于称盘9之上的电极板至少有两组以上由导线相连接的若干电极片组成的可与人体脚掌相接触的电极组12、13。
参照图5，交流脉冲信号由电极板1、2加载至人体负载Rm，与电极板1相连的导线经阻抗变换及整流电路(由射极跟随器与整流二极管组成)10转换为直流电压信号V1。串联在交流脉冲回路中的取样电阻R的一端与阻抗变换及整流电路(由射极跟随器与整流二极管组成)11的输入端相连，并由阻抗变换及整流电路11输出反映取样电阻R电压降信号的直流电压信号V2。由下式可知人体阻抗RmRm=V1-V2V2*R]]>阻抗变换及整流电路10和11即是人体阻抗测量电路3的组成部分。
参照图6，一种人体阻抗测量电路中信号量化的实施例。在电源VCC和地之间串联接有R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9九只电阻，每两只电阻的连接处共有八条引线与八选一模拟开关4051的八个输入端相连。4051的输出端与比较器393的参考极相连。对人体阻抗取样的直流电压信号V2(或V1)与比较器393的输入极相连。比较器393的输出极输出V0，V0为0或1的逻辑电平，接至微处理器MCU系统4的一个I/O口。4051的选择端口A、B、C接自微处理器MCU系统4的I/O口。
参照图7，人体阻抗取样的直流电压信号V1、V2接至微处理器MCU系统4的AD口进行AD转换。一种人体阻抗测量电路中信号量化的实施例图6中的量化逻辑电平V0接至微处理器MCU系统的一个I/O口。重量传感器8是谐振力传感器，它的振荡电路的输出端和标准晶振M振荡电路的输出端分别接至7474D触发器的D端和CLK端，进而形成差频信号由Q端输出至微处理器MCU系统4的一个计数器口计量频率。
参照图8，应变式重量传感器测试电路实施例表示了应变式重量传感器Rb1与其它三个电阻Rb2、Rb3、Rb4连接成电桥形式，电桥的输出端与电桥信号处理电路14的输入端相连，电桥信号处理电路14的输出端与微处理器MCU系统4的AD口相连。
参照图9，电容式重量传感器测试电路实施例表示了电容式重量传感器Cs与电阻Rc并联，两端分别与RC振荡信号处理电路15的输入端相连，RC振荡信号处理电路15的输出端与微处理器MCU系统4的一个计数器口相连。
本实用新型以将通过测量人体阻抗进而测量人体脂肪含量的功能与人体重量测量的功能集成于一体，使之成为带有测量人体脂肪含量测定功能的电子秤装置为目的，应用于日常生活中被测者在测量重量的同时便捷地测量人体脂肪含量。
权利要求1.一种带有人体脂肪含量测定功能的电子秤，它包括置于称盘上表面并与秤盘结合在一起的电极板、人体阻抗测量电路、重量传感器及其信号处理电路、微处理器MCU系统、显示器、键盘等，其特征在于电极板1和2置于称盘上表面，并与人体阻抗测量电路3的端口相连，经阻抗变换和整流后的信号由人体阻抗测量电路3的输出端与微处理器MCU系统4的端口相连。称重传感器8的信号线与称重信号处理电路7相连，处理后的信号由称重信号处理电路7的输出端与微处理器MCU系统4的端口相连。作为重量和人体脂肪含量的显示输出部件的显示器5与微处理器MCU系统4的输出端口相连，作为身高和年龄等非测量参数的输入部件的键盘6与微处理器MCU系统4的I/O端口相连。
2.如权利要求1所述的一种带有人体脂肪含量测定功能的电子秤，其特征在于置于秤盘9之上的电极板1和2至少有两只以上可与人体脚掌相接触的具有一定表面积的电极板。
3.如权利要求1所述的一种带有人体脂肪含量测定功能的电子秤，其特征在于置于秤盘9之上的电极板至少有两组以上由导线相连接的若干电极片组成的可与人体脚掌相接触的电极组12、13。
专利摘要一种带有人体脂肪含量测定功能的电子秤,主要由置于秤盘上表面并与秤盘结合在一起的电极板、人体阻抗测量电路、重量传感器及其信号处理电路、微处理器MCU系统、显示器、键盘等组成。它将通过测量人体阻抗进而测量人体脂肪含量的功能与人体重量测量的功能集成于一体,利用交流脉冲电流使人体产生的电压降与人体脂肪含量的相关性并结合输入的人体身高、年龄测算人体脂肪含量,由显示器输出测量的人体重量和人体脂肪含量,应用于日常生活中被测者在测量重量的同时便捷地测量人体脂肪含量。
文档编号G01N5/00GK2472227SQ00239320
公开日2002年1月16日 申请日期2000年8月29日 优先权日2000年8月29日
发明者刘岩, 敬刚, 金玉叶, 吴东鑫, 冯冠平 申请人:深圳清华大学研究院