人体脂肪分析仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种智能化的人体脂肪分析仪，它依据特定频率下的高频电流阻抗与人体脂肪量有严格的数学关系，因而设计了由微处理系统，标准信号发生器，人体阻抗信号采集系统，模数转换接口，仪器电源五部分组成的人体脂肪分析仪，借助于实验总结出的经验公式和理论数据，及编制好的管理软件，将４０－５０ＫＨｚ电流下人体阻抗处理出人的瘦体重，脂肪含量，基础代谢率等指标直读或打印出来，是目前最经济实用的脂肪测定仪。（*该技术在2003年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种特种频率下电流阻抗的测量与分仪装置，具体应用于对人体脂肪的测试。人体脂肪含量对于评价人的营养状况，是否应当做减肥处理指标维持人体内脂肪含量标准都具有十分重要的意义。在临床保健上脂肪含量偏离标准的教值也具有特殊的意义。因此脂肪测定受到临床医学，保健部门的普遍关注。目前，国内外对人体脂肪的测量有人体密度法，同位素稀释法，X线摄影法，超声波法等等。用以上方法获得的测量值均有一定精度。但其需要特殊设备，投次操作复杂。目前只能在高档次实验机构中采用，不可能普及推广到临床医学中，以上测量更不可能应用于基层医疗单位。近年来，学术界推荐应用皮皱厚度方法测量脂肪。此法简单易行，但标准无法确定，测量误差大，实际上没有临床价值。以上均称为间接法测理，均须一系列的计算和数值处理才能得到脂肪含量值。做为直读脂肪含量的测试装置到今还未见问世。本技术的目的在于提供一种直读式人体脂肪分析仪的结构设计，采用特种频率下人体的电流阻抗测试，借助于经验公式准确测算出被测人的瘦体重，体脂重和基础代谢率。过过大量的实验证明人体的脂肪含量与人体生理阻抗之间存在着特定的连系，特别是某些特定频率下采用恒稳电流源测量时人体的脂肪含量与人体生理阻抗之间存在着严格的数学关系，本技术正是在这理论研究的基础上而设计成功的。这一特定频频值为40－60KHz，稳恒电流700－1000MA。通过对大量试验数据做统计处理，回归分析和与标准仪器值对照修正后的经验公式为。①生理阻抗值Z(UR／UZ)×RB，其中UR为特定频率下测得的标准电阻RB上的压降，Uz为同样测试条件下人体(手、足之间)的压降，RB为标准电阻值。②瘦体重WLI×(ht)2／z＋Cz体脂重WF=Wt－W1其中C1、C2为常数，据性别年令而不同，男性C1在0.8－0.9之间，单位为欧姆·公斤／cm2。C2D4.9－5.4之间单位公斤。ht为身高，单位cm。Wt为人体重。女姓C1为0.75－0.85之间，C2在4.1－5.1之间。③基础代谢率BMR=C3×Wt＋C4Wt为体重，C3、C4为选择字数，C3为0.04－0.1之间，C4在2－4之间，根据性别、年龄、体重、体脂重等因素选择。本技术正是大量的实验与经验数据的统计处理为前题而提出的，是本专利技术的依据，也是创造的关键技术资料。为实现本技术的专利技术目的，设计该脂肪分析仪由以下5部分组成(参考附图说明图1)。(a)一个微处理系统1，基本上采用常规微处理器的结构和配置。重要的是具有一个存贮有本专利技术经验公式，及标准人体阻抗数值和处理程序的只读存贮器，借助于这些经验公式数据和程序可以方便地计算出被测人的脂肪参数并通过处围设备输出显示或打印来，实现直读的功能。(b)一个标准号发生器，其作用是生成40－60KHZ的标准方波信号，并将其处理成为稳恒流，并从其中将处理完的标准测量信号引至被测人体。(c)人体阻抗信号采集处理系统它将特定频率下恒流通手人体(手足之间)测其压降值，通过对比转化成为人体阻抗值对应的模拟电参数。(d)模数转换接口，将采集系统处理的模拟量进行模数转化，处理成数字量送入单片机系统进行处理。(e)分析仪的电源系统，此部分为整个仪器提供稳恒的＋5V，±12V工作电压。以上五部分构成一个完整的人体脂肪分析仪。将特定频率下的电流通过人体之间，测出其相对于标准电阻的模拟阻抗参数。通过模数转换输入单片机微处理系统，借助于只读存贮器中的经验公式，标准人体参数及编好的处理程序计算出被测人体的瘦体重，脂肪量和基础代谢率，再通过显示和打印系统直读出来供给临床治疗，减肥或保健的做参考依据。以下结合附图给出的电原理图进一步说明本专利技术的目的是如何实现的图1为本分析仪的结构原理构图，其中1代表微处理系统，1A代表单片机8031，1B代表控制器，1C代表存贮器，1E代表中间数据存贮器，1F代表操作键盘，1G代表显示器，1H代表微型打印机，以上各部件采用传统连接方式组合在一起。图2为标准信号发生器械的电原理图，U2－U4为运算放大器。图3为人体阻抗信号采集系统3的电原理图其中U5－U10为运算放大器，K1为单片机程序控制的双刀三掷模拟开关。E1－E4为四个测量电极。图4为模数转换接口的电原理图，其中K2为单片机程序控制的单刀三掷模拟开关。以上附图中2A代表方波整形电路，2B代表有源带通滤波器，2C代表电压电流变换器。3A代表信号采集电路，3B代表信号放大电路，3C代表全波峰值检波电路，3D代表稳幅电路。由附图可以看出信号发生器的设计目的是生成一个频率40－60KHZ的稳流源，本设计中标准信号发生器2的信号源引自于单片机8031的内部定时器，引出频率值依靠内部管理程序设定，信号源引出后通至方波整形电路2A分频、整形、放大和光电隔离，然而送至有源带通滤波器2B，滤波后信号再送至电压电流变换器2C处理成为恒流源。其中标准信号发生器2中的方波整形电路2A由集成块74LS74，74LS04，光电耦合器TIL117和精密电位器W1构成，经分频整形，放大、光电隔离后的标准信号经精密电位器W1的调整后由滑动臂送至带通滤波器2B。此时的信号频率已处理为40－60KHZ之间。有源带通滤波器2B运算放大器U1及电阻R1、R2、R3、R4、R5电容C1、C2，电位器W2搭成有源阻容网络。经该网络调整后的正弦电压信号由运放U1的输出端引至电压电流变换器2C。电压电流变换器2C由运算放大器U2与电阻R6－R9构成的加法器，U3与电阻R10－R12构成的反相器，U4与电阻R13构成的跟随器三部分组成，由以上几部构成一个高内阻恒流源结构，然后恒稳电流自U3端出输经电阻R2，电容C3引至人体阻抗信号采集系统3。图3给出了人体阻抗信号采集系统3的实用电原理图。该部分是本专利技术的设计关键之一。人体中电导与含水量、离子浓度有关，而瘦体几乎包括全身的水份和电介质，所以瘦体组织的电导率比脂肪组织大得多，也就是说脂肪越多电阻越大。在实际测量中又证明所用测量电流的频率与所测体结果的影响较大具有线性关系。1KHZ以下的电流主要通过细胞外液，500KHZ以上的电流主要过细胞内、外液，而40－60KHZ做为测量电流最易反应出脂肪量。为进一步消除干扰因素本专利技术采用四路电极设置在同侧手足之间以减少皮肤与电极间的相互影响。四路电极中的信号注入极(E3、E4)置在同手、足的远端，E3通过标准电阻R14接信号发生器械的输出端，E4接地端。信号取出极(E1、E2)置在人体同侧手、足的近端，这样可以有效地排除电流信号微小变化产生的影响。信号采集电路3A由受程序控制的模拟开关K1，与模拟开关K1相连接的标准电阻R14和电阻R15、R16、R17，四路电极(E1-E4)，及防止屏蔽线信号短路而设置的运算放大器U11所组成。模拟开关的控制线接至单片机8031的P1.0、P1.1接口上，模拟开关为双刀三掷型，将采集到的标准电阻压降，人体压降两组数值通过模拟开关K1送至信号放大电路3B。信号放大电路3B由运算放大器U5、U6、U7电阻R20－R25，电位器W3搭成，经放大器3B放大的信号由运放U7的输出端引至全波峰值检波电路3C。全波峰值检波电路3C由运算放大器U8、U9，电阻R26－R31，二极管D1－D5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人体脂肪分析仪，其特征在于该分析仪由以下５部分组成：ａ．微处理系统１，其中包括一个固化有经验公式和人体阻抗处理程序的只读存贮器，ｂ．标准信号发生器２，其中引出恒流标准测量信号至被测人体，ｃ．人体阻抗信号采集处理系统３，ｄ．模数转换接口４，ｅ．分析仪电源系统５。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王育才，杨景林，李清亚，傅根铭，
申请(专利权)人：中国人民解放军北京军区后勤部军事医学研究所，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]