基于八段阻抗模型的人体电阻抗测试仪制造技术

本实用新型专利技术涉及人体阻抗领域，具体为基于八段阻抗模型的人体电阻抗测试仪。该人体电阻抗测试仪主要包括ARM核心板、外围测量电路、存储模块、LCD触摸屏模块、接口模块，所述的外扩阻抗测量电路包括正弦信号产生电路、电压控制电流源、电极选通系统、微弱信号提取电路、可控增益放大电路以及相位检测电路。本实用新型专利技术设计的基于八段阻抗模型的人体电阻抗测试仪操作简单、方便、快速、安全、无创，测量结果较为精确，其应用前景十分广阔。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及人体阻抗领域，具体涉及基于八段阻抗模型的人体电阻抗测试仪。
技术介绍
人体阻抗是反映人体组织或器官电学特性的物理量，通过人体阻抗的测量可以了解人体组织或器官的生理状态，进而了解人体成分及身体状况的改变，对人体营养状况及疾病预防有着重要意义。建立准确的人体阻抗模型是人体阻抗测量的关键。目前使用最为普遍的是五段阻抗模型。该模型将人体分为四肢和躯干五个部分，将身体各部分阻抗差异考虑在内，但无法准确测量人体躯干部各部位的阻抗分布。
技术实现思路
针对五段人体阻抗模型难以反映人体躯干体成分变化的不足以及目前尚无详细完善的八段人体阻抗测试仪，本技术提出了一种基于八段阻抗模型的人体电阻抗测试仪，为人体躯干细分的阻抗测量提供了解决方案。本技术的技术方案如下：基于八段阻抗模型的人体电阻抗测试仪，该人体电阻抗测试仪包括ARM核心板、外围测量电路、存储模块、LCD触摸屏模块、接口模块；所述的外围测量电路包括正弦信号产生电路、电压控制电流源、电极选通系统、微弱信号提取电路、可控增益放大电路以及相位检测电路；所述的ARM核心板与存储模块、接口模块、LCD触摸屏模块以及外围测量电路连接，正弦信号产生电路与电压控制电流源连接，电压控制电流源与电极选通系统连接，电极选通系统与微弱信号提取电路连接，微弱信号提取电路与可控增益放大电路连接，可控增益放大电路与相位检测电路连接。进一步的，所述的测试仪还包括电极回路，所述的电极回路在左手、右手、左脚、右脚各安置两个电极，一个为电流电极，另一个为 电压电极，通过在两个电流电极添加电流激励形成回路。进一步的，所述的ARM核心板采用S3C2440处理器。进一步的，所述的正弦信号产生电路为DDS数字化电路。进一步的，所述的电极选通系统采用两片MAXIM公司的双通道四选一模拟多路复用器MAX14778。进一步的，所述的微弱信号提取电路采用TL082CP芯片或CA3140芯片。进一步的，所述的可控增益放大电路采用数字电位器。进一步的，所述的相位检测电路采用AD8302相位测量的单片集成电路。进一步的，所述的数字电位器采用Intersil公司生产的10位分辨率电阻抽头数字电位器X9119。进一步的，所述的相位检测电路，采用AD8302单片集成电路。本技术的有益效果如下：本技术提供的基于八段阻抗模型的人体电阻抗测试仪，利用多电极和多种频率的交流电对人体四肢和躯干细分的电阻抗进行测量，从而大大提高了测量的准确性。通过测得的人体组织及器官的电特性进一步测量人体脂肪含量、内脏脂肪面积、细胞内外水分、腰臀比等人体体成分，将其作为参考，指导人们形成科学的保健锻炼习惯、合理的营养膳食习惯、及时有效的医疗检查习惯，以减少疾病的发生率，尤其是在肥胖症的防治、健美、儿童及青少年生长发育状况的监测以及运动员的科学训练方面有着极大的帮助，对提高全国健康水平有着重要的研究意义。此外，本测试仪操作简单、方便、快速、安全、无创，测量结果较为精确，其应用前景十分广阔。附图说明图1是本技术测试仪的示意图；图2是实施例中系统软件架构示意图；图3是八段人体阻抗模型示意图；图4是电极分布图及电流流经人体示意图；图5是电压控制电流源电路；图6是电极选通系统示意图；图7是微弱信号提取电路；图8是可控增益放大电路。具体实施方式如附图1和附图2所示，基于八段阻抗模型的人体电阻抗测试仪，包括ARM核心板、外围测量电路、存储模块、LCD触摸屏模块、接口模块。其中，外围测量电路由正弦信号产生电路、电压控制电流源、电极选通系统、微弱信号提取电路、可控增益放大电路以及相位检测电路组成。软件架构主要包括嵌入式Linux操作系统和应用程序开发。其中，嵌入式Linux操作系统包括Linux内核移植、引导加载程序、文件系统、驱动程序开发、进程调用和通信及用户图形界面。应用程序开发包括测量控制模块、阻抗计算模块、体成分计算模块及数据存储模块。躯干是人体的最大组成部分，然而，由于它是全身面积最大的部分，所以其阻抗值是最低的，约为几十欧，而上肢和下肢的阻抗约为200Ω；但躯干却含有人体成分的40％。因此，为了保证躯干部分电阻抗测量的准确性，将躯干部分单独划分出来进行细分是十分必要的。临床上，躯干部脂肪分成皮下脂肪和内脏脂肪两大类。人体躯干的上段为胸腔，其脂肪分布主要为皮下脂肪；躯干下段为腹部，其脂肪分布主要是下腹部的内脏脂肪以及皮下脂肪。在人体成分测量中，区分躯干上部(胸部)和下部(腹部)的脂肪含量尤为重要。八段人体阻抗模型示意图如图3所示。在五段人体阻抗模型的基础上，八段人体阻抗模型将躯干部进行细分，将人体分为右上肢R1、左上肢R3、右下肢R7、左下肢R8、躯体右部纵向R4、躯体左部纵向R5、躯体部上部R2、躯体部下部R6八个部分。本技术的测量模型是一个四端口的阻抗网络即A、B、C、D，如图1所示。采用了八电极生物电阻抗测量方法，即左手、右手、左脚、右脚各安置两个电极，一个为电流电极，另一个为电压电极。通过在两个电流电极添加电流激励形成回路，通过不同的电压电极进行测量，得到该激励-测量模式下的电压值，计算相应段的阻抗结果。 不同激励-测量模式下，电流流经人体的示意图如图4-a、4-b、4-c所示，图4-a、4-b、4-c分别为电流接通右手与右脚、左手与左脚、左脚与右脚时，电流流经人体的示意图。如图4-a所示，当电流接通右手与右脚时，电流流经右上肢、躯干及右下肢，若在右手与右脚间进行电压测量时，即可得到右上肢、躯干及右下肢的电压值。这样的组合总共有36对，如表1所示。表1由电路原理可知，对于一个确定的四端口网络，有效的测量只有6组，如表2所示。对应于这六组有效测量方式的阻抗求解方程分别为 ( R 1 + R 2 * R 4 R 2 + R 4 + R 5 + R 6 ) * I = V a c 1 - - - ( 1 ) ]]> ( R 3 + R 2 * R 5 R 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于八段阻抗模型的人体电阻抗测试仪，其特征在于，包括ARM核心板、外围测量电路、存储模块、LCD触摸屏模块、接口模块；所述的外围测量电路包括正弦信号产生电路、电压控制电流源、电极选通系统、微弱信号提取电路、可控增益放大电路以及相位检测电路；所述的ARM核心板与存储模块、接口模块、LCD触摸屏模块以及外围测量电路连接，正弦信号产生电路与电压控制电流源连接，电压控制电流源与电极选通系统连接，电极选通系统与微弱信号提取电路连接，微弱信号提取电路与可控增益放大电路连接，可控增益放大电路与相位检测电路连接。

【技术特征摘要】
1.基于八段阻抗模型的人体电阻抗测试仪，其特征在于，包括ARM核心板、外围测量电路、存储模块、LCD触摸屏模块、接口模块；所述的外围测量电路包括正弦信号产生电路、电压控制电流源、电极选通系统、微弱信号提取电路、可控增益放大电路以及相位检测电路；所述的ARM核心板与存储模块、接口模块、LCD触摸屏模块以及外围测量电路连接，正弦信号产生电路与电压控制电流源连接，电压控制电流源与电极选通系统连接，电极选通系统与微弱信号提取电路连接，微弱信号提取电路与可控增益放大电路连接，可控增益放大电路与相位检测电路连接。2.如权利要求1所述的基于八段阻抗模型的人体电阻抗测试仪，其特征在于，还包括电极回路，所述的电极回路在左手、右手、左脚、右脚各安置两个电极，一个为电流电极，另一个为电压电极，通过在两个电流电极添加电流激励形成回路。3.如权利要求1所述的基于八段阻抗模型的人体电阻抗测试仪，其特征在于，所述的ARM核心板采用S...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，张云贺，高秀娥，张爱强，吴金峰，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21