一种人体电生理参数测定装置的制作方法

本实用新型涉及一种人体参数测量装置，尤其是涉及一种人体电生理参数测定装置。

背景技术：

人体电生理模型的分析和参数测定可以为健康状况的评估甚至疾病诊断提供重要的信息。人体电生理模型是不均匀的电阻和电容分布式参数模型，目前人体电生理参数的测定几乎全部是通过外加不同形式的电信号对人体电阻或阻抗进行测定，但测定方法缺乏对人体电生理模型的研究和分析，存在很大的盲目性，电阻或阻抗测量结果受人体电容的影响而不够准确。也有极个别对人体电容的测定，其实只是测定人体触摸到电路板上某个金属区域时引起对地电容的变化，并不是对真正的人体电容的测定。总之，现有技术对人体电生理模型参数的测定，一方面不够全面，忽略了人体的等效电容，另一方面在电阻的测量中因缺乏对电生理模型的认识忽略电容影响而使得测量结果不准确。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高准确度的人体电生理参数测定装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种人体电生理参数测定装置，包括四个金属电极板和主控制器，所述的主控制器包括MCU控制核心、USB接口、电源转换电路和四路电极测控回路，所述的电源转换电路分别与USB接口、MCU控制核心和电极测控回路连接，所述的电极测控回路与金属电极板一一对应连接，并分别与MCU控制核心连接，所述的MCU控制核心与USB接口连接。

所述的电极测控回路包括ADC信号调理支路、DAC驱动器支路、数字电位器支路、高电阻支路和接地支路，所述的ADC信号调理支路将金属电极板与MCU控制核心连接，所述的DAC驱动器支路、数字电位器支路、高电阻支路和接地支路分别通过多路开关连接至金属电极板，分别用于令金属电极板连接设定电压、令金属电极板变阻接地、高阻接地和直接接地。

所述的高电阻支路的阻值大于10MΩ。

所述的ADC信号调理支路包括信号调理芯片和ADC芯片，所述的信号调理芯片分别与金属电极板和ADC芯片的输入端连接，所述的ADC芯片的输出端与MCU控制核心连接。

所述的DAC驱动器支路包括DAC芯片和驱动器，所述的驱动器分别与DAC芯片的输出端和多路开关连接，所述的DAC芯片的输入端与MCU控制核心连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)装置使用USB接口供电和向外传输数据，内部带有电源转换电路，用于给电极测控回路和MCU控制核心供电，结构简单，不需使用其它电源；USB提供的电压安全可靠。

(2)通过MCU控制核心和四个电极测控回路实现对四个金属电极板的单独控制和测量，对人体电生理参数的测定更为全面。

(3)电极测控回路包括五个支路，其中四个支路通过多路选择开关与MCU控制核心连接，使金属电极板具有四种不同的电路连接状态，用于四次阻容单元参数测定中所起的不同作用；另一个支路保持接通，使MCU控制核心持续获得电极板的电压。

(4)数字电位器支路使金属电极板能变阻接地，目的是为了在每次测定过程中调整加在人体的电压，使其保持一个相对比较固定的值，即各阻容单元参数测定保持在同等条件下，提高整体测定结果的可靠性。

附图说明

图1为人体电生理模型及其与本实施例金属电极板连接关系示意图；

图2为本实施例测定装置的结构示意图；

图3为本实施例主控制器的结构示意图；

附图标记：

1为MCU控制核心；2为USB接口；3为电源转换电路；4为电极测控回路；41为ADC信号调理支路；42为DAC驱动器支路；43为数字电位器支路；44为高电阻支路；45为接地支路；46为多路开关；51、52、53、54分别为金属电极板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

本实施例通过四肢测定超低安全直流电压下人体电生理模型中的等效电阻和电容。通过四肢测定时，人体电生理模型等效为如图1所示的五个阻容单元，其中R_s1和R_s2为等效串联电阻，R_p为等效并联电阻，C为等效电容。四个与四肢对应的阻容单元被对应连接金属电极板51、52、53、54。

本实施例的人体电生理参数测定装置，由四块金属电极板51、52、53、54和主控制器组成。如图3所示，金属电极板通过导线接入主控制器中的电极测控回路4。

如图2所示，主控制器由USB接口2、电源转换电路3、四个电极测控回路4、以及MCU控制核心1组成，如图2所示。主控制器中的MCU控制核心1与USB接口2连接。

四块金属电极板4，其中二块为手电极，检测时被测对象双手手心面向电极板平放于电极表面且紧密接触；另外二块为脚电极板，被测对象赤脚站立于电极板之上。为防止长期测试过程中反复接触汗液而被腐蚀，电极板通常采用不锈钢材料制成。

电源转换电路3将USB接口2提供的5V电源转换为主控制器其他各部分所需的稳定电压，如MCU控制核心1所需的3.3V，电极测控回路4所需的5V和±9V等。

四个电极测控回路4具有完全相同的结构，以其中一个为例，其内部组成以及与MCU控制核心1的连接关系如图3所示。电极测控回路4主要由ADC信号调理支路41、DAC驱动器支路42、数字电位器支路43、高电阻支路44、接地支路45和多路开关46组成，其功能是通过多路选择器实现电极状态切换并测量电极电压信号。多路选择开关使得电极具有4个可选连接：DAC和驱动器、数字电位器、高阻接地、直接接地，对应于电极的四种状态：电压输出状态，变阻接地状态、高阻接地状态、直接接地状态。无论电极处于哪种状态，电极测控回路4的电压测量功能始终处于有效状态。

MCU控制核心1是主控制器的控制核心，控制并实现整个测定过程。以左手电极的测定过程为例，测定时主控制器通过电极测控回路4控制左手电极为电压输出状态，输出一个安全直流电压，通过左手电极加至人体左手，此时左手电极称为阳极。而右手作为对偶电极称为阴极，被控制为变阻接地状态；左脚电极称为近端被动电极，右脚电极称为远端被动电极，均被控制为高阻接地状态。

阴极被置为变阻接地状态的目的是为了在每次测定过程中调整加在人体的电压，使其保持一个相对比较固定的值。

此时人体与外接电阻形成一个电气网络，MCU控制核心1同时连续地采集四个电极上的电压信号波形。由电压信号波形数据和电极的接地电阻值可以获得各电极的电流信号波形。

由于电容效应，测试开始后各电极的电流逐渐减小并相对地稳定在一个水平，然后根据电路定律解析以下三个电生理参数：R_s、R_p、C，其中R_s＝R_s1+R_s2。

实施例2

一种人体电生理参数测定装置，还包括上位机，USB接口2与上位机连接，因此USB接口2既是上位机为主控制器提供电源的接口，也是主控制器与上位机的数据通讯通道，因此整个装置无须再配置其他外部电源，使用方便。

其余与实施例1相同。