专利名称：便携式数字多功能测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量人体成份的装置，主要是指一种可兼测量人体脂肪、水份、肌肉、骨钙的便携式数字多功能测量仪。
背景技术：
人体中脂肪、水份、肌肉、骨钙是人体四大基本组成部分，其含量及变化趋势，在某种程度上可反映出人的健康状况，如明显发胖，体内脂肪过多，可直接或间接引起各种疾病，尤其容易导致心脑血管疾病及糖尿病等；体内水份的含量，可提醒我们要及时补充水份及补充量多少；人体的肌肉、骨钙含量应在正常范围内，不足时应予补充。这些都对我们长期保持一个健康的身体，精力充沛地工作和生活至关重要。
随着生活水平的不断提高，人们对健康越来越重视，对生活的质量要求也越来越高。为了满足人们的需求，出现了可以检测人体脂肪或水份的装置，其基本工作原理是通过检测人体电流的变化，来反映人体不同组织的阻值变化，再通过数学模型的计算，来确定脂肪和水份的含量。目前这样的装置有体积大、成本高等缺陷。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可同时测量人体脂肪、水份、肌肉、骨钙的便携式数字多功能测量仪，用准确度高、操作方便、功能更多的检测仪器，来满足人们的需求。
实现本实用新型的技术方案是这种便携式数字多功能测量仪包括触摸式电极、检测电路、LCD显示器，其主要技术是所述检测电路包括有左手电极对、右手电极对，以及与电极对和MCU微处理器连接的人体阻抗信号输入及输出检测电路，该MCU微处理器连接输出显示电路。
该技术方案还包括所述检测电路包括一主控芯片MCU，及与MCU连接的按键操作电路、主晶振电路、人体阻抗检测电路、电源稳压及控制电路、低电压检测电路、A/D模数转换电路、数据存储器、LCD显示器。
所述检测电路中按键操作电路为三个按键组成的开关电路；主晶振电路包括一晶振XT与跨接其两端的电容C2、C3；人体阻抗检测电路包括两个与人手串联的放大器Q4、Q6和Q3、Q5，电容C4、C5、C6、C7、C8、C9，电阻R6、R15、R16接Q4、Q6、三极管Q2和与基极电阻R5，集电极电阻R4、R13、R14另一对电极由Q3、Q5发射极接三极管Q7集电极电阻R11为连接电源，基极经R12接MCU，运算放大器UID的正端接在R13、R14之间，负端接R15、R16之间；电源控制电路包括一直流电源BT和与之连接的电容C、C14、三极管Q12、C15，Q12基极通过R36与MCU连接；数据存储器为一数据存储芯片U3；低电检测电路包括一运算放大器UIA和三极管Q9，其中电源电压经R27、R28分压后接UIA“+”端，直流电压VB经R24、R25串联再经R26分压后接UIA“-”端，输出经R23接Q9基极；A/D模数转换电路包括两极运放U1B、U1C和三极管Q10、Q11，其中Q10基极经R31接入MCU，集电极经R29接MCU，经R30接UIB“-”，UIB“+”经R32接地，输出接UIC“-”，“+”端经R33接R32，经R34接电源VCC，UIC输出经R35接Q11基极，其集电极接MCU。
所述按键操作电路分别为控制按键MODE、增加“△”按键ADD、减少“”按键SUB。以及所述左、右手电极对分为手掌触摸型和手指触摸型。
本实用新型的有益效果是在测量人体肌肉、骨钙、脂肪和水份四大指标中，将多种高深技术经自行设计优化在一起；将一系列大型复杂仪器才能检测的指标，精缩在一个便携式小仪器里。功能多样，操作方便，符合消费者保健需求，有广泛的市场前景。
图1是本实用新型的原理框图。
图2是人体阻抗等效路径框图。
图3是近似恒流信号的模拟示意图。
图4是图1的电路原理图，其中1按键操作电路、2 MCU主晶振电路、3人体阻抗检测电路、4低电压检测电路、5 A/D转换电路、6电源稳压及控制电路、7数据存储器、LCD显示。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明本仪器是测量人体成份(脂肪、水份、肌肉和骨钙)的装置。采用BIA法(即生物电阻抗分析法)并结合BMI(即人体质量指数法)的计算结果，该综合计算法用以提高测算的合理性及准确性。
该装置是基本于人体不同肌体组织之间具有导电性差异的原理而设计。例如，人体的血液、脑脊液、汗腺等液体是优良导体；肌肉、神经、肝、脑、水肾等富含水份，是良导体；而脂肪、骨、干皮肤、结缔组织等是不良导体。通常水份多且矿物离子含量高的肌体组织导电性好。而油脂是不导电的。钙90％以上集中于骨骼，骨骼主要成分是非离子的固态钙化合物，是难导电。皮肤的角质是电液难通过的地方，而汗腺孔多的手掌导电性较好，但随着手掌的干湿等因素的不同而呈现较大的差异，这是要消除的差异。
1、图1为本装置结构及原理示意图，两个电极对置于人的左右手，其中P1L、P2L为左手接触的电极P1R、P2R为右手接触的电极MCU信号输入控制电路将交流信号通过不同的电极施加与人体上。电极两端的信号由输出检测电路检测出当交流信号通过人体后的变化。通常人体阻抗越大，其变化越大。MCU包含核心数学模型、控制信号输入及输出检测、数据输入及结果输出的程序。将不同电极间加以输入信号并检测输出信号变化，用以解算人体阻抗值，解算结果可将双手1/4电极间的接触阻抗及局部组织阻抗去除，使其不受双手的干湿度、粗糙度、皮下脂肪以及电极接触面积大小等因素的影响，从而可得到较为准确的人体支体及躯干的阻抗。核心数学模型程序将根据此结果以及输入的数据算出人体成份的四项指标。
2、人体阻抗等效电路如图2所示。Rl为P1L、P2L之间包含人体与电极接触阻抗和左手局部组织阻抗的等效阻抗；Rr为P1R、P2R之间包含人体与电极接触阻抗和右手局部组织阻抗的等效阻抗；Rb分别将左右手的等效阻抗分成了两部分。
由于人体左右手构造基本一致，故可假定Rl＝Rr＝Rh，尚可假定人手掌纹皮下是基本上无皮下脂肪的。Rh的值与掌骨头及掌肌肉相关。
将微弱交流电流以不同的路径施加于人体上，例如可以选择Rout1至Rout6中的几条路径，各条路径将用于导出电压平衡方程组，通过联解该方程组可以解算出人体等效阻抗Rb。
3、输出阻抗检测电路输出阻抗检测电路包含近恒流信号的摸拟。为避免少数人困手掌干燥及角质层过厚所造成的接触电阻过大而导致检测失败，施加于电极上的信号为近恒流交流信号。
图3为近值流信号的模拟示意图。U为恒压交流信号电源，RouteX为图2中任意一条路径所构成的回路。Rx为该路径的等效阻抗，Ri则为恒流源的等效内阻。
当选定近恒流的电流大小后，设定Ri＞＞Rx，则Rx上将承受的是近恒流信号。
分别测出交流信号经过图2中各条路径RoutX的压降UX，可得到方程UX＝U*RX/(Ri+Rx)联解电压平衡方程组，可得出Rb及Rb两端上Rl，Rr上分压位置的上下各部分阻抗抗值。
4、人体成分分析人体成分分析主要采用组织系统模型并结合细胞模型、分子模型和原子模型的优势。
需要说明的是本产品的测算结果将不被建议作为医疗诊断的依据，但可作为日常保健、掌握身体的变化趁势(如提前发现肥胖和消瘦)的参考，以帮助您保持良好的体质。
权利要求1.一种便携式数字多功能测量仪，包括触摸式电极、检测电路、LCD显示器，其特征是所述检测电路包括有左手电极对、右手电极对，及与电极对和MCU微处理器连接的人体阻抗信号输入及输出检测电路，该MCU微处理器连接输出显示电路。
2.如权利要求1所述的便携式数字多功能测量仪，其特征是所述检测电路包括一主控芯片U1，及与U1连接的按键操作电路、主晶振电路、人体阻抗检测电路、电源稳压及控制电路、低电压检测电路、A/D模数转换电路、数据存储器、LCD显示器。
3.如权利要求2所述的便携式数字多功能测量仪，其特征是所述检测电路中按键操作电路为三个按键组成的开关电路；主晶振电路包括一晶振XT与跨接其两端的电容C2、C3；人体阻抗检测电路包括两个与人手串联的放大器Q4、Q6和Q3、Q5，电容C4、C5、C6、C7、C8、C9，电阻R6、R15、R16接Q4、Q6、三极管Q2和与基极电阻R5，集电极电阻R4、R13、R14另一对电极由Q3、Q5发射极接三极管Q7集电极电阻R11为连接电源，基极经R12接MCU，运算放大器UID的正端接在R13、R14之间，负端接R15、R16之间；电源控制电路包括一直流电源BT和与之连接的电容C、C14、三极管Q12、C15，Q12基极通过R36与MCU连接；数据存储器为一数据存储芯片U3；低电检测电路包括一运算放大器UIA和三极管Q9，其中电源电压经R27、R28分压后接UIA“+”端，直流电压VB经R24、25串联再经R26分压后接UIA“-”端，输出经R23接Q9基极；A/D模数转换电路包括两极运放U1B、U1C和三极管Q10、Q11，其中Q10基极经R31接入MCU，集电极经R29接MCU，经R30接UIB“-”，UIB“+”经R32接地，输出接UIC“-”，“+”端经R33接R32，经R34接电源VCC，UIC输出经R35接Q11基极，其集电极接MCU。
4.如权利要求2或3所述的便携式数字多功能测量仪，其特征是所述按键操作电路分别为控制按键MODE、增加“△”按键ADD、减少“”按键SUB。
5.如权利要求1所述的便携式数字多功能测量仪，其特征是所述左、右手电极对分为手掌触摸型和手指触摸型。
专利摘要一种便携式数字多功能测量仪，包括触摸式电极、检测电路、LCD显示器。其中检测电路包括按键操作电路、MCU主晶振电路、人体阻抗检测电路、低电压检测电路、A/D转换电路、电源稳压及控制电路、数据存储器、LCD显示。人体双手与二电极对相接触形成电流路径，电极与MCU端口间有信号输入及结果输出的程序。将不同电极间加以输入信号并检测输出信号变化，用以解算人体阻抗值，从而可得到较为准确的人体肢体及躯干的阻抗。核心数学模型程序将根据此结果以及输入的数据算出人体成份的四项指标。
文档编号A61B5/00GK2852930SQ200520018699
公开日2007年1月3日 申请日期2005年5月23日 优先权日2005年5月23日
发明者温锦铨, 周青 申请人:创鸿电子科技有限公司, 周青