专利名称：一种人体体成分测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于人体体成份检测技术领域。
背景技术：
人体主要由水分、蛋白质、骨骼、肌肉及脂肪等主要成份组成。定量测量各种成份称为身体成份分析。最近几年，由于肥胖对身体健康的危害引起越来越多人的关注，身体成份分析也得到很大的发展。脂肪重量与体重之比超过一定数值称为肥胖，可能引发许多疾病。在医学上，经常通过检查人体成份来判断疾病的缓和情况或监视疾病的发展。而肥胖患者采用体育锻炼来减少体重时，测量身体的成份，能够合理的评价体育锻炼的功效。另外，在身体成份分析的基础上，可以诊断儿童少年的身体发育状况和老年人的营养状况，特别是对于一些患者，测量身体不同部分的水分分布可以帮助医生诊断和治疗疾病。对需要控制体重的运动员来说，正确判断运动员是脂肪增多，还是肌肉增多而造成体重增加是十分重要的。如果判断错误，将导致减少运动员运动寿命。为此，进行体成份分析仪和体成份分析方法的研究，日趋被人们所重视。
生物电阻抗法(BIA)是一种无创伤、简便、安全的测量方法，它采用微弱的交流电通过人体，同时测量人体的身高和体重。根据这些测量数据计算出细胞内外液体及身体脂肪含量等身体成份。
现有技术中采用生物电阻抗方法的专用测量仪器是根据一般的生物电阻抗测量方法设计的。受试者用手握住电极，测量身体的电阻抗。也有双足踏在电极板上，测量身体的电阻抗。在测试前输入受试者的性别、年龄、体重和身高，然后对身体成份进行分析，结果显示在屏幕上。计算结果只有脂肪重量和脂肪率，其优点是结构简单、易于操作。但是它的测试仪器是单一频率，而且仅测量人体局部的电阻抗，前者是测双上肢，后者是测双下肢。由于对测试范围有局限性，其结果会有一定的误差，对某些人群误差较大；另外，受试者或操作者需要通过键盘输入受试者的体重和身高。
实用新型内容为了解决现有人体体成份测试仪测试指标少，测试范围有局限的问题，本实用新型提供了一种集成度高的操作简单的适合中国人的人体成份测试仪。
本发明的技术方案如下一种人体体成份测试仪，其特征在于该测试仪包括固化程序的作为信息处理核心的微处理器、与所述微处理器连接的A/D转换器，分别与A/D转换器输入端连接的身高计、体重计和电阻测量系统，与所述电阻测量系统连接的8个检测电极，以及与微处理器连接的具有语音提示的触摸电屏显示器和打印输出装置；所述电阻测量系统统包括依次连接的频率发生器、由电极转换开关控制的交流恒流源采集系统；所述采集系统包括依次连接的放大器、检波器和滤波器，所述滤波器的输出端与所述的A/D转换器相连，所述电极转换开关受所述微处理器的控制来选择接通的检测电极。
所述频率发生器由振荡器和频率选择器组成，振荡器采用2206芯片为核心，频率选择器采用4051芯片来选择连接到所述2206芯片的电容和电阻，从而产生不同的振荡频率。
所述交流恒流源由运算放大器、增益选择器、取样电阻及跟随电路组成，所述运算放大器的放大倍率由增益选择器、取样电阻及跟随电路来控制。
所述采集系统中的放大器包括由两个运算放大器组成的差分放大电路，以及由两个运算放大器组成的跟随电路。
所述的被测电阻为由微处理器控制的电极转换开关转换的待测电极间人体电阻。
所述8个检测电极分别接触受试者的右足跟、右前脚掌、左足跟、左前脚掌、右手掌、右手拇指、左手掌和左手拇指。
本测试仪根据中国人的人种特点专门设计的检测方法，只需要通过键盘输入受试者的ID号、年龄和性别，便可快速地测量和计算出多项身体成份的准确数据。本测试仪直接测量受试者的体重和身高，不必通过键盘输入。操作简单、方便、对人无损害。
图1为本实用新型所述的人体体成份测试仪的示意图。
图2为本实用新型的原理结构框图。
图3为电阻测量系统的原理框图。
图4为频率发生器和交流恒流源电路部分的电路图。
图5为采集系统部分的电路图。
图6为测量人体不同部位电阻的电子开关示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细阐述本实用新型。
本实用新型的整体结构如图1所示，该人体体成份测试仪的主体为内置控制系统的站立平台，身高计103设置在站立平台的延伸立柱上，体重计102设置在站立平台的底盘上，具有语音提示的触摸电屏显示器104安装在站立平台的看台上。打印输出装置的出纸端口105设置在控制箱朝向受试者的一方。采集人体各部分数据的8个检测电极(101a，101b，101c，101d，101e，101f，101g，101h)分别设置在站立平台的不同部位。以便与受试者的右足跟、右前脚掌、左足跟、左前脚掌、右手掌、右手拇指、左手掌和左手拇指分别接触。
本实用新型的原理结构框图如图2所示，人体体成份测试仪包括作为信息处理核心的存储经验公式的微处理器、与微处理器连接的A/D转换器，与A/D转换器输入端连接的身高计、体重计和电阻测量系统，与所述电阻测量系统连接的8个检测电极，以及与微处理器连接的具有语音提示的触摸电屏显示器和打印输出装置。微处理器还可以连接计算机接口，以便与外部计算机进行数据交流。
如图3所示，电阻测量系统统包括依次连接的频率发生器、由电极转换开关控制的交流恒流源和采集系统；所述采集系统包括依次连接的放大器、检波器和滤波器，所述滤波器的输出端与所述的A/D转换器相连，所述电极转换开关受所述微处理器的控制来选择接通的检测电极。
如图4所示，频率发生器由振荡器1和频率选择器2组成，振荡器1采用2206芯片为核心，与外围的4个电阻、3个电容及3个电位器按照常规方式连接组成；频率选择器2由2个4051芯片和4个电位器、4个电容按照常规方式连接组成。频率选择器采用4051芯片来选择连接到所述2206芯片的电容和电阻，从而产生不同的振荡频率。
所述交流恒流源3由运算放大器OP37、4051芯片和4个电位器组成的增益选择器、取样电阻及跟随电路组成，所述运算放大器的放大倍率由增益选择器、取样电阻及跟随电路来控制。
如图5所示，所述采集系统包括依次连接的放大器4、检波器5和滤波器6。采集系统中的放大器4包括由两个运算放大器OP37组成的差分放大电路，以及由两个运算放大器OP37组成的跟随电路。检波器5采用两个LM101芯片为核心，滤波器6的输出端与所述A/D转换器连接，它是由2个电阻和2个电容组成的，检波器5和滤波器6将放大器4传来的交流信号转化为直流电平。
如图6所示，所述的被测电阻为由微处理器控制的电极转换开关选择的待测电极间的人体电阻。
本测试仪的使用过程如下一、开机，测试仪语音提示请受试者在测试仪触摸屏上输入受试者的ID号、年龄、性别，检查输入无错误后点“确认键”。若有错误点“消除键”，修改后点“确认键”。
二、位于测量底板内的压力传感器在受试者站稳，按击“确认键”后，自动测试体重。
三、测试仪语音提示受试者站到测量板上，背对身高计，立正姿势站好。受试者按击“确认键”后，身高计的电动机启动，带动测试板自动下滑至受试者头顶，用光电码盘测试下滑的距离，计算身高。身高测试完毕，测试板自动返回。
四、语音提示受试者转身面对触摸屏，双手握住手电极，双足与足电极接触。
五、测试仪内电阻测量系统在微处理器的控制下，依次测出在50KHz、250KHz、500KHz三种测量频率下，受试者右手左脚、左手右脚间的生物电阻抗。
六、身高计、体重计及电阻测量系统采集的信号经A/D转换后，传入微处理器。
七、微处理器利用内部固化的完全适合中国人的计算人体成份的回归方程计算出受试者整体的细胞外液、总水重和瘦体重。所计算出的细胞外液表示人体内所有细胞以外的液体重量，存在于血管、细胞间质、及一些小的空间内(脊髓液、眼球内液、关节腔液)，可以反映人体内参加循环的液体数量；总水重是人体内所有液体的重量，反映了人体对水的吸纳、水的潴留情况；瘦体重为体内除脂肪量以外的所有器官组织及液体的重量，是计算脂肪量、蛋白质、无机盐等参量的重要依据。
八、利用受试者个人参数，根据微处理器中存储的国家体育总局2000年发表的《中国国民体质监测系统的研究》中各年龄男女平均体重表，确定受试者的目标体重；九、在计算出细胞外液、总水重和瘦体重的基础上，利用微处理器中固化的经验公式计算出细胞内液、软组织去脂体重、蛋白质、无机盐重、脂肪重、脂肪百分比、体重控制、脂肪控制、肌肉控制、水肿测试、肥胖度、体质指数和基础代谢率等指标。
测试的结果可以显示在触摸电屏显示器上，或利用内置的打印输出装置打印出来。
权利要求1.一种人体体成份测试仪，其特征在于该测试仪包括固化程序的作为信息处理核心的微处理器、与所述微处理器连接的A/D转换器，分别与A/D转换器输入端连接的身高计、体重计和电阻测量系统，与所述电阻测量系统连接的8个检测电极，以及与微处理器连接的具有语音提示的触摸电屏显示器和打印输出装置；所述电阻测量系统统包括依次连接的频率发生器、由电极转换开关控制的交流恒流源采集系统；所述采集系统包括依次连接的放大器、检波器和滤波器，所述滤波器的输出端与所述的A/D转换器相连，所述电极转换开关受所述微处理器的控制来选择接通的检测电极。
2.根据权利要求1所述的人体体成份测试仪，其特征在于所述频率发生器由振荡器和频率选择器组成，振荡器采用2206芯片为核心，频率选择器采用4051芯片来选择连接到所述2206芯片的电容和电阻，从而产生不同的振荡频率。
3.根据权利要求1所述的人体体成份测试仪，其特征在于所述交流恒流源由运算放大器、增益选择器、取样电阻及跟随电路组成，所述运算放大器的放大倍率由增益选择器、取样电阻及跟随电路来控制。
4.根据权利要求1所述的人体体成份测试仪，其特征在于所述采集系统中的放大器包括由两个运算放大器组成的差分放大电路，以及由两个运算放大器组成的跟随电路。
5.根据权利要求1所述的人体体成份测试仪，其特征在于所述的被测电阻为由微处理器控制的电极转换开关转换的待测电极间人体电阻。
6.根据权利要求1所述的人体体成份测试仪，其特征在于所述8个检测电极分别接触受试者的右足跟、右前脚掌、左足跟、左前脚掌、右手掌、右手拇指、左手掌和左手拇指。
专利摘要一种人体体成分测试仪，属于人体体成分检测技术领域。为了解决现有测试仪测试指标少，测试范围有局限的问题，本实用新型提供了一种人体体成分测试仪，包括固化程序的微处理器与微处理器连接的A/D转换器，与A/D转换器输入端连接的身高计、体重计和电阻测量系统，与电阻测量系统连接的8个检测电极，及与微处理器连接的具有语音提示的触摸电屏显示器和打印输出装置。电阻测量系统包括依次连接的频率发生器、由电极转换开关控制的交流恒流源和采集系统；所述电极转换开关受微处理器的控制来选择接通的检测电极。通过本实用新型所述测试仪可快速地测量和计算出多项身体成分的准确数据。
文档编号A61B5/053GK2669788SQ20042000010
公开日2005年1月12日 申请日期2004年1月2日 优先权日2004年1月2日
发明者郑秀瑗, 刘静民, 侯曼, 韩洪波, 龚也君 申请人:中体同方体育科技有限公司, 清华大学