用于测量人体信息的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及人体测量领域，特别地，涉及人体重量、电阻率、心电等和健康有关的 信息的测量及处理。
【背景技术】
[0002] 具有重量传感器的人体测量设备通常可用作一种熟知的人体测量设备，这种人体 测量设备包括一个两层结构的测量平台，即上壳体和下壳体。测量平台的上壳体一般用乳 制的钢板通过压制工艺而形成，从而使它的形状类似于箱子的盖子，也可由亚克力或玻璃 等其他材料形成。上壳体具有足够的机械强度，以便当使用者位于测量平台上时能传递人 体的重量而无永久变形。测量平台的下壳体通常用彩色塑性树脂通过注模法而形成。下壳 体的形状也类似于箱子的盖子，所述上壳体和/或下壳体可设有肋或槽，所述上壳体设有用 压制工艺、喷涂工艺、或电镀工艺等形成的电极，以用于测量人体电阻，然而，所述电极的作 用仅在于向人体通电并通过测量人体足底的电压来测量人体的电阻，进而计算出人体的体 脂率和体内含水率等数据，对于所述电极是一种无形的资源浪费，换言之，设置在所述人体 测量设备上的电极还可用于测量人体的其他参数，诸如本发明中所提到的用于测量人体足 底的被动电势，以获得人体心电图。
[0003] 实际上，这些电极还可以用于在不向人体通电的情况下获取人体足底的被动生物 电势信号。理论上，人体任意两点之间都存在心电引起的电势差，两个电极即可实现心电测 量。在心电测量过程中，所述电极与皮肤的接触面积对测量结果有着至关重要的影响，即所 述电极与人体的接触面积越大，则连通效果越好、测得的心电信号的共模抑制比越高。所述 连通效果指的是电极与人体之间的接触电阻率，所述接触电阻率越小，则连通效果越好。
[0004] 利用两个电极测量人体心电信息的困难在于，在测量过程中，存在交流市电共模 电压的干扰，一般采用"右脚驱动"的方法来消除所述干扰，从而获得一个导联的心电信号， 换言之，通常需要至少3个电极才能获得较为准确的人体的心电信息，即获得所谓的"3芯 线"标准导联，这样会导致设备昂贵。所谓"右脚驱动"机制是将人体的共模电压，经过放大 和倒相之后，通过限流电阻反馈到右脚电极上，这是一个负反馈回路，将使共模电压降低， 人体的位移电流不流到地，而是流到运放的输出端，就心电放大器而言，这样就减小了共模 电压的拾取。
[0005] 测量人体电阻率的重要目的之一是为了计算人体的脂肪率，尽管市面上已经出现 了单独用于测量人体体脂率和体重的"体脂秤"或其他多功能的"智能秤"，也有可单独用于 监测心电的设备，但测量心电的设备的电极通常需要与人体心脏附近的部位保持接触，而 测量人体体脂率设备的电极通常与人体足底或手部保持接触，换言之，若想同时测量人体 的体脂和心电，通常需要两套独立的装置或仪器，用于测量人体体脂率的装置一般具有两 个供电电极和两个测量电极，共4个电极;而如上所述，用于测量人体心电的设备则至少需 要具有3个电极。那么，如上所述，若想同时测量人体的体脂和心电信息，则至少需要7个电 极，同时还需要相应的信号放大部件、滤波部件、以及处理器部件等，导致设备成本非常昂 贵，造成对于资源的一种浪费。尽管测量人体电阻率和检测人体心电信息都是通过测量人 体表皮电势来完成的，但为完成这两种目的所测量的电势具有很大差异:在测量人体电阻 过程中，首先利用所述供电电极对人体通以特定恒定的电流，并通过两个测量电极测量人 体的电势差，这样所获得的电势信息在发明中称为主动电势，以下简称"电压"；对应地，在 不对人体通以电流的情况下，可仅通过两个测量电极来测量由心电所引起的人体两个部位 的电势信号进而获得电势差，这样所获得的电势信息在本发明中称为被动电势，以下简称 "电势"，但是，这样的定义或简称不应当理解成与物理学上定义的冲突，而只是为了体现本 发明所测量物理量之间差异的标号而已。
[0006] 实际上，当使用者站在"体脂秤"或"智能秤"上称重、测量体脂的同时，可以充分利 用所述的用于测量人体电阻的4个电极中的任意两个电极来获取人体足部和/或足底部表 面的被动电势信息，建立人体的心电图导联，进而获取人体的心电信息，其中，向人体通电 之后所测得的电势信息称为主动电势信息，所述主动生物电势信息用于计算人体的电阻率 并通过该电阻率计算得到人体的体脂率、体水率等信息；在不向人体通电的情况下从人体 足底部测得的电势信息称为被动电势信息，所述被动生物电势信息可用于获取人体的心电 信息并进一步获取人体的心率信息。
[0007] 如上所述，具有重量传感器的人体测量设备之所以非常有用是因为，它可以同时 测量为得出人体脂肪率所需的体重和人体电阻信息，进一步地，如果这样的人体测量设备 还可以测量人的心电和心率信息，那么则可以更全面地监控人体的健康信息，实现全面的 人体健康管理。
[0008] 需要说明的是，尽管在医疗领域对于心电测量和监控有着严格的精度要求，即要 求其共模抑制比不低于60dB，性能优良的心电图仪器的共模抑制比能达到100dB。但是，对 于用于运动前后心率监测、心电监测等目的在于健康管理和运动规划的应用而言，由于考 虑到使用方便、价格亲民等因素，将监测设备的共模抑制比控制在60dB以上即可，这样的设 备可以通过人体心电信息获取人体的心率信息，让运动者准确获知当前身体是否已经进入 减脂运动进程，还是仍然处于热身阶段，同时可以有效监测到明显的早搏和间歇等对健康 具有重大危害的异常情况。
[0009] 需要说明的是，本发明中所提到的人体足底、足部、足底部表面等描述性语言均指 人体脚部和/或足部和/或小腿部的皮肤表面，不应将这些位置狭义地理解为其字面含义所 局限的部位，只要其所提供的电势信息可以满足本发明的测量目的即可。
【发明内容】
[0010] 本发明旨在解决传统人体测量设备功能单一、成本高的问题，提出了一种可用于 测量人体体重、体脂率、以及心电信息等与人体健康有关的信息的测量设备， 为了达到上述目的，本发明提供一种人体测量设备，包括:测量平台、电源、四个重量传 感器、四个电极、信号处理模块、信号调理模块、无线传输模块、及显示器、MCU单元，电缆、驱 动电路、以及表面具有电极的辅助测量配件，所述测量平台具有至少一个接口，所述电缆具 有与所述接口配合的接头，所述接头可插入所述接口从而使得所述辅助测量配件通过所述 电缆、所述接头、所述接口与所述测量平台中的信号调理模块和/或信号处理模块电连接； 其中，四个重量传感器可装配地设置于测量平台底部，以测量使用者的体重，信号处理 模块和无线传输模块可装配地设置于测量平台内部，两个电极用于向人体通以恒定电流， 另外两个电极用于测量此时的人体双脚之间的电压，所述信号处理模块可对所述电流和电 压进行处理进而得到相应的电阻值，并可将所述电阻值处理成相应的体脂率信息，所述电 阻值和体脂率信息被发送至所述无线传输模块或者显示器； 或者，当双脚站在所述测量平台上，并且一只手握住所述辅助测量配件时，所述测量平 台上左前脚掌和右前脚掌下的电极可以提供用于测量心电的生物电势信号，所述辅助测量 配件上的电极可以通过与人体手部接触测量人体手部的生物电势信号，所述三个生物电势 信号中的一个信号用作参考电势信号被传送至所述驱动电路，所述信号调理模块可对所述 驱动电路输出的信号和其他电势信号进行处理，并将处理后的信号发送至MCU单元，所述 MCU单元用于对所述信号调理模块处理过的数字信号进行运算处理并输出心电图信号，并 将所述心电图信号发送至所述无线传输模块和/或显示器，所述无线传输模块可将人体的 心电图信号以及其他从MCU单元或所述信号处理模块获得的信号发送至诸如手机之类的移 动终端； 根据本发明的一种实施方式，所述四个电极沿测量平台的对角线均匀、交错、对秤地设 置于测量平台的上表面，以使每个电极均能与人体足底尽可能充分地接触，并保证接触面 积尽可能地大。
[0011] 根据本发明的另一种实施方式，所述四个传感器沿测量平台的对角线均匀、交错、 对秤地设置于测量平台的底部或下表面，以支撑所述测量平台能够稳定地放置在地上，保 证测量平台能够稳定、准确地测量使用者的体重。
[001