一种基于双频生物电阻抗测量的人体成分分析仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于双频生物电阻抗测量的人体成分分析仪，包括人体载置装置，还包括主电路板、测量系统和打印机；主电路板包括主控单片机系统、双频交流恒流发生系统、激励信号选通、测量信号选通、AD转换器、数据输入、数据显示和语音播报；双频交流恒流发生系统与激励信号选通相连；测量系统的一端与测量信号选通相连，另一端与AD转换器相连；双频交流恒流发生系统、激励信号选通、测量信号选通、AD转换器、数据输入、数据显示和语音播报及打印机均与主控单片机系统相连，主电路板和打印机安装在人体载置装置内部。解决了由于价格昂贵、操作不便、影响身体健康等缺点，普通家庭无法普及的问题。该分析仪成本低，方便、安全、无创伤。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及人体健康监测领域，特别涉及一种基于双频生物电阻抗测量的人体成分分析仪。
技术介绍
在医疗应用中，人体成分测定往往关注人体水分含量的测量，以便为血液透析、水肿治疗等提供操作指导。在人体锻炼与保健中，我们往往关注身体肌肉与脂肪含量的比例以保持身体健康与匀称。目前主要的人体成分测定方法有同位素稀释法、水下称重法、双能X射线法、计算机断层扫描、磁共振成像、中子活化分析等方法，但是由于具有价格昂贵、操作不便、影响身体健康等缺点，无法普及普通家庭使用。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种采用定时单片机，双频率和人体五节段阻抗模型，采用生物电阻抗法测量人体成分的分析仪，既降低了成本，提高了测量精度，又方便、安全、无创伤。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种基于双频生物电阻抗测量的人体成分分析仪，包括人体载置装置，还包括主电路板、测量系统和打印机；所述主电路板包括主控单片机系统、双频交流恒流发生系统、激励信号选通、测量信号选通、AD转换器、数据输入、数据显示和语音播报；所述双频交流恒流发生系统与激励信号选通相连；所述测量系统的一端与所述测量信号选通相连，另一端与所述AD转换器相连；所述双频交流恒流发生系统、激励信号选通、测量信号选通、AD转换器、数据输入、数据显示语音播报和打印机均与所述主控单片机系统相连；所述主电路板和打印机均安装在所述人体载置装置内部。进一步地，所述的测量系统包括第一激励电极、第二激励电极、第三激励电极、第四激励电极，第一测量电极、第二测量电极、第三测量电极、第四测量电极，身高传感器和体重传感器；所述每一个激励电极与一个测量电极组成一组电极，分别连接人体的左手、右手、左脚、右脚处；所述激励电极与所述激励信号选通相连；所述的测量电极与所述测量信号选通相连。进一步地，所述人体载置装置包括底板，所述底板上方连接有支撑杆，所述支撑杆为长方体，所述支撑杆距所述底板上方1m处固定有显示屏装置，两侧分别连接有第一手柄、第二手柄，所述支撑杆一侧开有打印纸张出口，所述支撑杆上方连接有伸缩杆，所述伸缩杆顶端到所述底板的最大距离为2.2m，所述伸缩杆顶部衔接一个与所述底板平行的支撑横杆。进一步地，所述第一激励电极和第一测量电极安装在所述第一手柄的顶端，所述第二激励电极和第二测量电极安装在所述第二手柄的顶端；所述第三激励电极和第三测量电极，所述第四激励电极和第四测量电极安装在所述底板上；所述体重传感器安装于所述底板内；所述身高传感器安装在所述支撑横杆的末端且与所述底板平行；所述主电路板和打印机均安装在所述支撑杆内部。进一步地，所述显示屏装置包括一个三棱柱和显示屏，所述三棱柱固定于所述支撑杆上，所述显示屏安装于所述三棱柱上面。更进一步地，所述双频交流恒流发生系统包括串联连接的定时单片机、低通滤波器和恒流运放；所述定时单片机与所述主控单片机系统连接，所述恒流运放与所述激励信号选通连接；所述双频交流恒流发生系统分别产生频率为20KHz和100KHz的信号。上述人体成分分析仪中，所述的数据输入，用于将被测人的ID信息，以及年龄、性别等手动输入到主控单片机中。双频交流恒流发生系统包括定时单片机、低通滤波器、恒流运放，定时单片机、低通滤波器、恒流运放串联连接；定时单片机与主控单片机系统连接，恒流运放与激励信号选通连接，定时单片机产生由主控单片机设置频率的方波信号，双频交流恒流发生系统，产生2个频率分别为20KHz和100KHz的交流恒流小信号。上述人体成分分析仪中，测量系统包括第一激励电极、第二激励电极、第三激励电极、第四激励电极、第一测量电极、第二测量电极、第三测量电极、第四测量电极，身高传感器和体重传感器；每个激励电极与另一个测量电极作为一组电极，分别连接于人体的左手、右手、左脚掌、右脚掌处；激励电极与激励信号选通相连；测量电极与测量信号选通相连。测量系统通过测量电极间的电压差与激励电极间的电流值之比计算电阻抗值，通过身高传感器、体重传感器测量人体的身高、体重。激励信号选通由主控单片机控制，依次选通2个激励电极，通过这两个电极将电流传输到被测人体；测量信号选通由主控单片机控制，依次选通2个激励电极、身高传感器、体重传感器，将测量结果传输到AD转换器；主控单片机将输入的数据和测得的人体电阻抗进行计算得身体质量指数BMI、人体水总量TBW、腰臀比WHR、脂肪质量FM以及非脂肪量FFM等主要人体成分含量，通过输出显示和打印将结果反应给用户。本技术的有益效果：本技术通过时分方法，基于五节段人体电阻抗模型，测量20KHz、100KHz情况下各节段的阻抗值，相比于使用单频测量大大提高了预算结果的准确性；用单片机定时产生一定频率的信号，相比使用晶振和分频精度高，比使用直接数字式频率合成器（DDS）成本更低；可以灵活设置信号的频率，省去晶振、分频等模块，结构简单；系统合理地采取了滤波、去耦、恒流等技术，提高所测阻抗的准确性，使预测人体成分更稳定可靠。附图说明图1：本技术的一种实施方式系统结构示意图；图2：本技术的一种实施方式人体成分分析仪结构图；图3：本技术的一种实施方式双频交流恒流发生系统电路图；图4：本技术的一种实施方式人体阻抗模型原理图；图5：本技术的一种实施方式人体阻抗测量原理图；图中，1-第一激励电极、2-第一测量电极、3-第二激励电极、4-第二测量电极、5-第三激励电极、6-第三测量电极、7-第四激励电极、8-第四测量电极、9-底板、10-主电路板、11-支撑杆、12-伸缩杆、13-体重传感器、14-身高传感器、15-打印纸张出口、16-显示屏、17-第一手柄、18-第二手柄、19-支撑横杆、20-主控单片机系统、21-数据输入、22-激励信号选通、23-测量信号选通、24-AD转换器、u3-定时单片机、u5-低通滤波器、u4-恒流运放 、Zra-右手腕到右肩间的阻抗、Zla-左手腕到左肩间的阻抗、Zrl-右脚踝到右髋关节间的阻抗、Zll-左脚踝到左髋关节间的阻抗、Zt-躯干的阻抗。具体实施方式下面将结合附图对本技术的实施方式进行详细描述，如图1所示，本实施方式采用如下技术方案：一种基于双频生物电阻抗测量的人体成分分析仪，包括人体载置装置，还包括主电路板10、测量系统和打印机；所述主电路板10包括主控单片机系统20、双频交流恒流发生系统、激励信号选通22、测量信号选通23、AD转换器24、数据输入21、数据显示和语音播报；所述双频交流恒流发生系统与激励信号选通22相连；所述测量系统的一端与所述测量信号选通23相连，另一端与所述AD转换器24相连；所述双频交流恒流发生系统、激励信号选通22、测量信号选通23、AD转换器24、数据输入21、数据显示语音播报和打印机均与所述主控单片机系统20相连；所述主电路板10和打印机均安装在所述人体载置装置内部。所述的测量系统包括第一激励电极1、第二激励电极3、第三激励电极5、第四激励电极7，第一测量电极2、第二测量电极4、第三测量电极6、第四测量电极8，身高传感器14和体重传感器13；所述每一个激励电极与一个测量电极组成一组电极，分别连接人体的左手、右手、左脚、右脚处；所述激励电极与所述激励信号选通22相连；所述的测量电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双频生物电阻抗测量的人体成分分析仪，包括人体载置装置，其特征在于：还包括主电路板、测量系统和打印机；所述主电路板包括主控单片机系统、双频交流恒流发生系统、激励信号选通、测量信号选通、AD转换器、数据输入、数据显示和语音播报；所述双频交流恒流发生系统与激励信号选通相连；所述测量系统的一端与所述测量信号选通相连，另一端与所述AD转换器相连；所述双频交流恒流发生系统、激励信号选通、测量信号选通、AD转换器、数据输入、数据显示语音播报和打印机均与所述主控单片机系统相连；所述主电路板和打印机均安装在所述人体载置装置内部。

【技术特征摘要】
1.一种基于双频生物电阻抗测量的人体成分分析仪，包括人体载置装置，其特征在于：还包括主电路板、测量系统和打印机；所述主电路板包括主控单片机系统、双频交流恒流发生系统、激励信号选通、测量信号选通、AD转换器、数据输入、数据显示和语音播报；所述双频交流恒流发生系统与激励信号选通相连；所述测量系统的一端与所述测量信号选通相连，另一端与所述AD转换器相连；所述双频交流恒流发生系统、激励信号选通、测量信号选通、AD转换器、数据输入、数据显示语音播报和打印机均与所述主控单片机系统相连；所述主电路板和打印机均安装在所述人体载置装置内部。2.如权利要求1所述的基于双频生物电阻抗测量的人体成分分析仪，其特征在于：所述的测量系统包括第一激励电极、第二激励电极、第三激励电极、第四激励电极，第一测量电极、第二测量电极、第三测量电极、第四测量电极，身高传感器和体重传感器；所述每一个激励电极与一个测量电极组成一组电极，分别连接人体的左手、右手、左脚、右脚处；所述激励电极与所述激励信号选通相连；所述的测量电极与所述测量信号选通相连。3.如权利要求2所述的基于双频生物电阻抗测量的人体成分分析仪，其特征在于：所述人体载置装置包括底板，所述底板上方连接有支撑杆，所述支撑杆为长方体，所述支撑杆距所述底板...

【专利技术属性】
技术研发人员：周立青，吕雪晴，张令，李俊，陈隆，孙沛琪，李易，陈小桥，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42