专利名称：集成式人体机能指标综合评测装置及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种医疗器械，特别涉及能够对人体的多种 机能指标进行实时监护，并能对人体的健康状态做出评价的医疗器械， 具体为集成式人体机能指标综合评测装置及其工作方法。
背景技术：
现有的人体机能指标检测设备的种类较多，结构各异， 其结构一般都包括机箱，位于机箱中电源，与电源电连接的、设置在电路板上的测量模块，与电源和测量模块同时电连接的CPU控制器，与 CPU控制器电连接的终端显示器，与CPU控制器电连接的的键盘；测量 模块一般包括与电源电连接血压测量模块，与电源电连接的心率测量模 块，与电源电连接的血氧测量模块，与电源电连接的呼吸测量模块。血 压测量模块、心率测量模块、血氧测量模块、呼吸测量模块分別设置在 不同的电路板上，并且各个电路板上都分别放置有CPU控制器。各个模 块通过各自的传感器采集数据，并将数据通过各自的CPU控制器处理后 送入主控制器主CPU,并由主控制器主CPU完成人机交互及显示功能。 因为人体的机能指标是因人而异的，同一个人在不同的时间段，身 体健康状态也是各不相同的。因此， 一般情况下，人体身体健康状态需 要实时地进行测量分析，并需要给出准确的评价。经国家知识产权局专 利局信息检索中心检索查新，其中最接近的现有技术是2005年7月21 日申请的公开号为"CN 1723839A"的中国专利"个性化立体健康指 数测试方法及其装置"，该发明涉及一种个性化立体健康指数的测试方法
及其装置，是一种通过监测受试者不同心理和情绪状态下多种生理数据 的改变程度来纟果测个人综合健康状态及健康潜能的方法和装置。该发明 是以受试者处于安静状态下的采集的多种生理信号的数值作为基准值， 通过对心理和情绪的诱发，对比分析多种生理数值的变化程度，定量的 计算受试者不同类型心理及情绪诱导引发的生理数据改变程度，以此来 分析受试者的个性化立体健康状态及潜力。该发明的不足之处在于，在测试过程中需要受试者的心理和情绪状 态的诱发，不能够仅根据人体的多个机能指标来探测人体综合健康状态，其中包括不能够实时地测量人体多个机能指标、综合所得多个机能指标分析人体健康状态、对人体的健康状态进行综合评价并给出针对性的 锻炼建议，不便于使用者及时掌握了解自身的健康状态。发明内容本发明的目的是解决现有的人体机能指标检测设备存 在的上述不足之处，提供了一种集成式的，操作方便，并能根据实时检 测结果对人体健康状态做出评价的人体机能指标综合评测装置，即集成 式人体机能指标综合评测装置及其工作方法。为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案 一种集成式人体 机能指标综合评测装置，包括设置有多个传感器的仪器柜，特别是多个传感器的仪器拒为机箱，机箱上面置有可伸缩的声纳测距传感 器与红外测温传感器；机箱正面上方置有终端显示器，终端显示器的下 面置有键盘，键盘下面置有心率测量传感器；机箱正面下方置有体成分 测量传感器、电子称重传感器和平衡能力测量传感器；机箱右侧上方置 有血压测量传感器；机箱左侧上方置有握力测量传感器；机箱后面置有
超声波测骨密度传感器。心率测量传感器由两对电极组成，体成分测量传感器由四对电极组 成，体成分测量传感器包括心率测量传感器的两对电极，另外两对电极 嵌入到电子称重传感器中，电子称重传感器位于平衡能力测量传感器上 方。机箱的内部置有人体机能指标信号调理电路，人体才几能指标信号调理电路包括相互电连接的传感部件、数据处理部件和输入输出部件；传 感部件包括多个测量传感器；数据处理部件包括与电源电连接的电路板， 电路板上置有CPU控制器以及与CPU控制器电连接的多个信号处理模 块和数据传输接口 ，多个信号处理模块分别与对应的多个测量传感器电 连接；输入输出部件包括与CPU控制器电连接的终端显示器和键盘；多个测量传感器分别将人体多个机能指标信号转换为电信号，经过 多个信号处理模块进行处理和分析，并将处理后的电信号送入所述的 CPU控制器进行分析和综合评价，或通过终端显示器显示，或通过数据 传输接口将人体机能指标与人体健康评价结果送往上位机保存处理，生 成并打印报表。根据对现有技术的进一步改进，多个测量传感器包括血压测量传 感器，型号为BP20X03;声纳测距传感器，型号为SA03009;红外测温 传感器，型号为SS0401C/F;心率测量传感器，电极的型号为BIAHR1.1; 体成分测量传感器，电极的型号为BIAHR1.1;电子称重传感器，型号为 1IM204单维力传感器；平衡能力测量传感器，型号为IIM204单维力传 感器；超声波测骨密度传感器，型号为lMHz的GD-V-2探头；握力测
量传感器，型号为SWS80。CPU控制器为五个，型号均为MSP430F149,其中有一个CPU控制 器用于控制显示器和键盘及综合分析评价，其它四个CPU控制器用于对 多个人体机能指标信号进行处理分析，五个CPU控制器均置有用于冲莫数 转换的A/D转换器。血压测量传感器是可折叠的；声纳测距传感器与红外测温传感器是 可伸缩的；电子称重传感器与平衡能力测量传感器是共用的且是可折叠 的。多个信号处理模块包括血压信号处理模块、声纳信号处理模块、 红外信号处理模块、心率信号处理模块、体成分处理模块、电子称重处 理模块、平衡能力处理模块、超声波信号处理模块、握力信号处理模块。一种使用集成式人体机能指标综合评测装置的工作方法，包括接收 和处理人体的多个机能指标信号，并进行综合评价，特别是对CPU控制器的配置函数进行设置，装置初始化并自检；输入人体特征参数，然后判断装置中是否有相关信息？如否，则重 新输入，如是，则依次获取多个测量传感器检测的电信号；通过初步处理和分析人体的多个机能指标信号，得到人体的多个机 能指标，对人体的多个机能指标进行综合评价，实时显示人体的健康状 况，随后给出相关建议；最后将人体的多个机能指标存入数据库并发送到上位机，形成个体 或团体数据曲线。本发明的有益效果是
其一，现有技术中公开的"个性化立体健康指数测试方法及其装置"的不足之处在于在测试过程中需要受试者的心理和情绪状态的诱发， 不能够仅根据人体的多个机能指标来探测人体综合健康状态，其中包括 不能够实时地测量人体多个机能指标、综合所得多个机能指标来分析人 体健康状态、对人体的健康状态进行综合评价并给出针对性的锻炼建议， 不便于使用者及时掌握了解自身的健康状态。本发明的集成式人体机能指标综合评测装置，包括设置有多个传感 器的仪器拒，其中多个传感器的仪器拒为机箱，机箱的内部置有人体 机能指标信号调理电路，人体机能指标信号调理电路包括相互电连接的 传感部件、数据处理部件和输入输出部件；传感部件包括多个测量传感 器；数据处理部件包括与电源电连接的电路板，电路板上置有CPU控制 器以及与CPU控制器电连接的多个信号处理模块和数据传输接口，多个 信号处理模块分别与对应的多个测量传感器电连接；输入输出部件包括 与CPU控制器电连接的终端显示器和键盘；多个测量传感器分别将人体多个机能指标信号转换为电信号，经过 多个信号处理模块进行处理和分析，并将处理后的电信号送入所述的 CPU控制器进行分析和综合评价，或通过终端显示器显示，或通过数据 传输接口将人体机能指标与人体健康评价结果送往上位机保存处理，生 成并打印报表。本发明将现有技术中的若干台不同功能的人体机能指标检测设备进 行集成化，结构更加合理，不仅降低了总的造价，还实现了功能的集成 和改进，并能对各个指标进行有效分析，综合评价，同时还没有降低各
参数的检测性能。
其二，本发明使用的集成式人体机能指标综合评测装置的工作方法，
包括接收和处理人体的多个机能指标信号，并进行综合评价，特别是 对CPU控制器的配置函数进行设置，装置初始化并自检； 输入人体特征参数，然后判断装置中是否有相关信息？如否，则重
新输入，如是，则依次获取多个测量传感器检测的电信号；
通过初步处理和分析人体的多个机能指标信号，得到人体的多个机
能指标并进行综合评价，实时显示人体的健康状况，随后给出相关建议； 最后将人体的多个机能指标存入数据库并发送到上位机，形成个体
或团体数据曲线。
该方法中的综合评价程序驻有在电路板上的CPU控制器 MSP430F149中，这使本发明装置具有智能化的功能，且同时还使其上 位计算机程序的模块化得到了改善，运行速度也获得了较大的提高。
本发明将现有技术中的人体机能指标检测设备的功能进一 步完善， 既能对人体的多个机能指标进行测试分析，又可以综合人体的多个机能 指标，全面评价使用者的健康状况，让大多数国民有条件便捷及时地掌 握了解自身状态，得到康体与医疗专家监护指导。
图1为本发明的结构示意图。 图2为握力测量传感器展开图。 图3为电路板的结构示意图。 图4为本发明电路原理示意图。
图5为本发明工作方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
做进一步解
释
图1为本发明的结构示意图。图l中l是机箱；2是电源；3是血 压测量传感器；4是声纳测距传感器；5是红外测温传感器；6是终端显 示器；7是4建盘；8是心率测量传感器；9是体成分测量传感器；10是电 子称重传感器；11是平衡能力测量传感器；12是超声波测骨密度传感器； 13是电路板；14是CPU控制器；15是数据传输接口； 16是握力测量传 感器。
图2为握力测量传感器展开图。图2中，握力测量传感器根据使用 者手部的力量强度，将其转化为对应的电信号，并送入人体机能指标信 号调理电路进行初步处理。
图3为电路板的结构示意图。图3中2是电源；14是CPU控制 器；15是数据传输接口； 30是血压信号处理模块；40是声纳信号处理 模块；50是红外信号处理模块；80是心率信号处理模块；90是体成分 处理模块；IOO是电子称重处理模块；IIO是平衡能力处理模块；120是 超声波信号处理模块；160是握力信号处理模块。
图4为本发明电路原理示意图。在图4中IOOO为传感部件、2000 为数据处理部件、3000为输入输出部件，传感部件1000与数据处理部 件2000中的多个信号处理模块电连接，数据处理部件2000通过数据传 输接口 15与输入输出部件3000电连接；其中，6为终端显示器器、7为 键盘用于实现人机交互，其中传感部件1000包括血压测量传感器3，
声纳测距传感器4，红外测温传感器5，心率测量传感器8，体成分测量 传感器9，电子称重传感器IO，平衡能力测量传感器ll,超声波测骨密 度传感器12,握力测量传感器16;
数据处理部件2000包括CPU控制器MSP430F149,以及与CPU 控制器电连接的多个信号处理模块和数据传输接口 15;多个信号处理模 块用于接收人体的相关数据，并对其进行处理和分析，包括血压信号 处理模块30,声纳信号处理模块40,红外信号处理模块50,心率信号 处理模块80,体成分处理模块90，电子称重处理模块IOO,平衡能力处 理模块IIO，超声波信号处理模块120，握力信号处理模块160;
多个测量传感器分别与对应的多个信号处理模块电连接，用于将人 体多个机能指标信号转换为电信号，并对其进行处理和分析；
输入输出部件3000包括终端显示器6和键盘7，终端显示器6和所 述的键盘7均与CPU控制器MSP430F149电连接，用于显示人体的多个 机能指标与人体健康评价结果及实现人机交互，以及将数据处理部件2 处理得到的人体的多个机能指标送往上位机并打印报表。
多个传感部件1000分别将人体多个机能指标信号转换为电信号，经 过多个信号处理模块，进行处理和分析，并将处理后的人体的多个机能 指标送入CPU控制器MSP430F149进行分析和综合评价，并通过与CPU 控制器MSP430F149电连接的终端显示器6显示人体健康评价状况；通 过与CPU控制器MSP430F149电连接的键盘7实现人机交互；通过与 CPU控制器MSP430F149电连接的数据传输接口 15将分析评价送往上 位机进一步保存处理，生成并打印报表。
图5为本发明工作方法流程图。其装置工作方法流程是集成式人 体机能指标综合评测装置上电开始(步骤200)，设置CPU控制器的配 置函数(步骤210),装置初始化并自检(步骤220)。接着，输入人体特 征参数(步骤230),在步骤240中判断装置中是否有相关信息？如否， 则重新输入人体特征参数(步骤230),如是，则依次获取压力信号并初 步处理(步骤250),获取声纳信号并初步处理(步骤260),获取红外信 号并初步处理(步骤270 )，获取心率信号并初步处理(步骤280 )，获取 体成分信号并初步处理(步骤290),获取平衡能力信号并初步处理(步 骤300)，获取血压信号并初步处理(步骤310),获取握力信号并初步处 理(步骤320)，获取超声波信号并初步处理(步骤330);然后，对处理 后的多个机能指标信号进行分析，得到人体的多个机能指标(步骤340 ), 综合评价人体的多个机能指标，实时显示人体的健康状况，随后给出相 关建议(步骤350);最后将人体的多个机能指标存入数据库并发送到上 位机(步骤360)，形成个体或团体的数据曲线。如果还有新的使用者， 重复以上步骤，若没有，则关机断电，结束测试分析评价过程(步骤370)。
实施例
一种集成式人体机能指标综合评测装置，包括设置有多个传感器的 仪器拒，特别是
多个传感器的仪器拒为机箱1,机箱1上面置有可伸缩的声纳测距 传感器4与红外测温传感器5;机箱1正面上方置有终端显示器6，终端 显示器6的下面置有键盘7，键盘7下面置有心率测量传感器8;机箱1 正面下方置有体成分测量传感器9、电子称重传感器IO和平衡能力测量
传感器11;机箱1右侧上方置有血压测量传感器3;机箱1左侧上方置 有握力测量传感器16;机箱1后面置有超声波测骨密度传感器12;
心率测量传感器8由两对电才及组成，体成分测量传感器9由四对电 极组成，体成分测量传感器9包括心率测量传感器8的两对电极，另外 两对电极嵌入到电子称重传感器10中，电子称重传感器IO位于平衡能 力测量传感器11上方；
机箱1的内部置有人体机能指标信号调理电路，人体机能指标信号 调理电路包括相互电连接的传感部件1000、数据处理部件2000和输入 输出部件3000;传感部件1000包括多个测量传感器；数据处理部件2000 包括与电源2电连接的电路板13,电路板13上置有CPU控制器14以 及与CPU控制器14电连接的多个信号处理模块和数据传输接口 15,多 个信号处理模块分别与对应的多个测量传感器电连接；输入输出部件 3000包括与CPU控制器14电连接的终端显示器6和键盘7;
多个测量传感器分别将人体多个^L能指标信号转换为电信号，经过 多个信号处理模块进行处理和分析，并将处理后的电信号送入CPU控制 器14进行分析和综合评价，或通过终端显示器6显示，或通过数据传输 接口 15将人体机能指标与人体健康评价结果送往上位机保存处理，生成 并打印报表。
多个测量传感器包括血压测量传感器3，型号为BP20X03;声纳 测距传感器4，型号为SA03009;红外测温传感器5,型号为SS0401C/F; 心率测量传感器8，电极的型号为BIAHR1.1;体成分测量传感器9,电 极的型号为BIAHR1.1;电子称重传感器10，型号为IIM204单维力传感
器；平tf能力测量传感器11，型号为IIM204单维力传感器；超声波测 骨密度传感器12，型号为lMHz的GD-V-2探头；握力测量传感器16， 型号为SWS80;
CPU控制器14为五个，型号均为MSP430F149,其中有一个CPU 控制器用于控制显示器和键盘及综合分析评价，其它四个CPU控制器用 于对多个人体机能指标信号进行处理分析，五个CPU控制器14均置有 用于模数转换的A/D转换器。
血压测量传感器3与体成分测量传感器9是可折叠的；声纳测距传 感器4与红外测温传感器5是可伸缩的；电子称重传感器IO与平衡能力 测量传感器11是共用的，且是可折叠的。
多个信号处理模块包括血压信号处理模块30、声纳信号处理模块 40、红外信号处理模块50、心率信号处理模块80、体成分处理模块90、 电子称重处理模块100、平衡能力处理模块110、超声波信号处理模块 120、握力信号处理模块160;
一种使用集成式人体机能指标综合评测装置的工作方法，包括接收 和处理人体的多个机能指标信号，并进行综合评价，特别是
对CPU控制器的配置函数进行设置，装置初始化并自检；
输入人体特征参数，然后判断装置中是否有相关信息？如否，则重 新输入，如是，则依次获取多个测量传感器检测的电信号；
通过初步处理和分析人体的多个机能指标信号，得到人体的多个机 能指标并进行综合评价，实时显示人体的健康状况，随后给出相关建议；
最后将人体的多个机能指标存入数据库并发送到上位机，形成个体
或团体数据曲线。开机后，使用者首先打开电源2,然后将各个测量传感器依次打开 进入工作状态，通过键盘7输入个人信息，包括姓名、性别、年龄等， 随后根据提示，使用者首先站到集成式人体机能指标综合评测装置的机 箱1正面下方的电子称重传感器10上，同时使用者的平衡能力信号即可 被平衡能力测量传感器11获取，使用者双脚对准体成分测量传感器9, 双手紧握心率传感器8，并调节声纳测距传感器4与红外测温传感器5 至合适的位置； 一分钟后，使用者的以下六项身体指标就可以被采集同 时显示到终端显示器6上，这六项指标分别是体重、体温、身高、心率、 体成分、平纟軒能力；然后打开血压测量传感器3,使用者将胳膊置于测 量台上，缚带根据胳膊粗细自动调节，30秒后，使用者的舒张压和收缩 压就会被显示到终端显示器6上；而后使用握力传感器16得到使用者的 握力信息，并通过超声波测骨密度传感器12得到使用者的骨密度值；最 后，人体机能指标信号调理电路对上述各个测量传感器测得的人体的多 个机能信号进行初步处理，并将处理后的人体的多个机能指标送入CPU 控制器14中分析评价，由此得到使用者的身体健康状况并给出相关建 议，人体的多个机能指标和人体健康评价结果显示在终端显示器6上， 并可通过数据传输接口 15打印结果。显然，本领域的技术人员可以对本发明的集成式人体机能指标综合 评测装置及其工作方法进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范 围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同 技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1、一种集成式人体机能指标综合评测装置，包括设置有多个传感器的仪器柜，其中所述的多个传感器的仪器柜为机箱(1)，所述的机箱(1)上面置有可伸缩的声纳测距传感器(4)与红外测温传感器(5)；所述的机箱(1)正面上方置有终端显示器(6)，所述的终端显示器(6)的下面置有键盘(7)，所述的键盘(7)下面置有心率测量传感器(8)；所述的机箱(1)正面下方置有体成分测量传感器(9)、电子称重传感器(10)和平衡能力测量传感器(11)；所述的机箱(1)右侧上方置有血压测量传感器(3)；所述的机箱(1)左侧上方置有握力测量传感器(16)；所述的机箱(1)后面置有超声波测骨密度传感器(12)；所述的心率测量传感器(8)由两对电极组成，所述的体成分测量传感器(9)由四对电极组成，所述的体成分测量传感器(9)包括心率测量传感器(8)的两对电极，另外两对电极嵌入到所述的电子称重传感器(10)中，所述的电子称重传感器(10)位于所述的平衡能力测量传感器(11)上方；其特征在于所述的机箱(1)的内部置有人体机能指标信号调理电路，所述的人体机能指标信号调理电路包括相互电连接的传感部件(1000)、数据处理部件(2000)和输入输出部件(3000)；所述的传感部件(1000)包括多个测量传感器；所述数据处理部件(2000)包括与电源(2)电连接的电路板(13)，所述的电路板(13)上置有CPU控制器(14)以及与所述的CPU控制器(14)电连接的多个信号处理模块和数据传输接口(15)，所述的多个信号处理模块分别与对应的多个测量传感器电连接；所述的输入输出部件(3000)包括与CPU控制器(14)电连接的终端显示器(6)和键盘(7)；所述的多个测量传感器分别将人体多个机能指标信号转换为电信号，经过所述的多个信号处理模块进行处理和分析，并将处理后的电信号送入所述的CPU控制器(14)进行分析和综合评价，或通过所述的终端显示器(6)显示，或通过所述的数据传输接口(15)将人体机能指标与人体健康评价结果送往上位机保存处理，生成并打印报表。
2、 根据权利要求1所述的一种集成式人体机能指标综合评测装置， 其特征是所述的多个测量传感器包括血压测量传感器(3),型号为 BP20X03;声纳测距传感器(4)，型号为SA03009;红外测温传感器(5)， 型号为SS0401C/F;心率测量传感器(8 )和体成分测量传感器(9 )，电 极的型号均为BIAHR1.1;电子称重传感器(10)和平衡能力测量传感 器(ll),型号均为1IM204单维力传感器；超声波测骨密度传感器U2)， 型号为1 MHz的GD-V-2纟果头；握力测量传感器(16)，型号为SWS80。
3、 根据权利要求1所述的一种集成式人体机能指标综合评测装置， 其特征是所述的CPU控制器(14)为五个，型号均为MSP430F149, 其中有一个CPU控制器用于控制显示器和键盘及综合分析评价，其它四 个CPU控制器用于对多个人体机能指标信号进行处理分析，所述的CPU 控制器(14 )均置有用于模数转换的A/D转换器。
4、 根据权利要求1所述的一种集成式人体机能指标综合评测装置， 其特征是所述的血压测量传感器(3 )与所述的体成分测量传感器(9)是可折叠的；所述的声纳测距传感器(4)与所述的红外测温传感器(5) 是可伸缩的；所述的电子称重传感器(10)与所述的平衡能力测量传感 器(11)是共用的，且是可折叠的。
5、 根据权利要求1所述的一种集成式人体机能指标综合评测装置， 其特征是所述的多个信号处理模块包括血压信号处理模块(30)、 声纳信号处理模块(40)、红外信号处理模块(50 )、心率信号处理模块(80)、体成分处理模块(90)、电子称重处理模块(100)、平衡能力处 理模块(110)、超声波信号处理模块(120)、握力信号处理才莫块(160)。
6、 一种使用权利要求1所述的集成式人体机能指标综合评测装置 的工作方法，包括接收和处理人体的多个机能指标信号，并进行综合评 价，其特征在于对CPU控制器的配置函数进行设置，装置初始化并自检；输入人体特征参数，然后判断装置中是否有相关信息？如否，则重 新输入，如是，则依次获取多个测量传感器检测的电信号；通过初步处理和分析人体的多个机能指标信号，得到人体的多个机 能指标并进行综合评价，实时显示人体的健康状况，随后给出相关建议；最后将人体的多个机能指标存入数据库并发送到上位机，形成个体 或团体数据曲线。
全文摘要
集成式人体机能指标综合评测装置及其工作方法，装置包括置有多个测量传感器的机箱，机箱内部置有与电源电连接的电路板，电路板上置有与CPU控制器电连接的多个信号处理模块。多个测量传感器分别将人体多个机能指标信号转换为电信号，分别经过多个信号处理模块进行处理和分析，将处理后的电信号送入CPU控制器进行分析和综合评价，或通过终端显示器显示，或通过数据传输接口将人体多个机能指标与人体健康评价结果送往上位机保存处理，生成并打印报表。工作方法包括接收和处理人体的多个机能指标信号，并进行综合评价。该发明能够对人体多个机能指标进行测试分析，还能够根据测试分析得到使用者的多项综合参数，全面评价使用者的健康状况。
文档编号A61B8/00GK101125078SQ200710132390
公开日2008年2月20日 申请日期2007年9月15日 优先权日2007年9月15日
发明者旭 周, 姚志明, 孙怡宁, 涛 撖, 杨先军 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院