本實(shí)用新型涉及人體成分檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種人體阻抗測量裝置及其人體成分分析儀。

背景技術(shù)：

人體是由水分、蛋白質(zhì)、脂肪和礦物質(zhì)等組成的，這四種物質(zhì)是組成人體的基本成分，它們之間的平衡對健康非常重要。人體成分分析儀是一種用測量生物電阻抗(BIA)的方法確定人體成分的儀器。它采用微弱的，人體感覺不到的恒定交流電流，通過人體手、足與電極連接，測量人體各組成部分的電阻抗值。人體內(nèi)脂肪為非導(dǎo)電體，而肌肉水分含量較多，為易導(dǎo)電體，如果脂肪含量多，肌肉少，電流通過時生化電阻值相對較高；反之，生化電阻值相對較低。通過以上信息，根據(jù)不同年齡、性別以及不同人群的數(shù)字模型可以定量分析人體成分。人體成分分析儀測得的人體成分有：細(xì)胞內(nèi)液、細(xì)胞外液、總體水、體脂肪、體蛋白、肌肉、瘦體重及礦物質(zhì)等8種成份。目前，對人體阻抗測量通常采用生物電阻抗檢測方法，生物電阻抗檢測方法是一項(xiàng)測量人體在不同的交流頻率下顯示出的阻抗特性的方法。但是由于人體的接觸阻抗的不確定性以及四肢及軀干的阻抗在數(shù)值上存在相當(dāng)大的差異，檢測出的阻抗往往很不穩(wěn)定，其準(zhǔn)確性也很低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型要解決的一個技術(shù)問題是提供一種人體阻抗測量裝置及其人體成分分析儀。

根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供一種人體阻抗測量裝置，包括：檢測電極單元、測量電路單元、模擬開關(guān)單元和信號采集單元；所述檢測電極單元與測量電路單元連接，所述測量電路單元通過模擬開關(guān)單元與所述信號采集單元連接；所述檢測電極單元與人體接觸，用于輸出檢測電流，所述測量電路單元中設(shè)置有運(yùn)算放大器，用于對所述檢測電流進(jìn)行放大處理。

可選地，測量電路單元包括：第一測量電路；所述第一測量電路包括：第一運(yùn)算放大器；第一檢測電極單元與所述第一運(yùn)算放大器的正輸入端連接，所述第一運(yùn)算放大器的輸出端通過電路與所述模擬開關(guān)單元連接，所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端與所述電路連接。

可選地，所述第一檢測電極單元包括：右手檢測電極單元和右腳檢測電極單元；第一測量電路的數(shù)量為2個，2個所述第一測量電路與所述右手檢測電極單元和右腳檢測電極單元為一一對應(yīng)設(shè)置。

可選地，所述測量電路單元包括：第二測量電路；所述第二測量電路包括：第二運(yùn)算放大器、第一電阻、第二電阻、第一模擬開關(guān)；第二檢測電極單元與所述第二運(yùn)算放大器的正輸入端連接，所述第一電阻與所述第二電阻串聯(lián)，形成第一子電路，所述第二運(yùn)算放大器的輸出端通過第二子電路與所述模擬開關(guān)單元連接；所述第一子電路的一端接地，另一端與第二子電路連接；在所述第一子電路上、并位于所述第一電阻和第二電阻之間引出第一開關(guān)支路，在所述第一子電路上、并位于所述第二電阻和第一子電路與第二子路的連接點(diǎn)之間引出第二開關(guān)支路；所述第一模擬開關(guān)的一端與所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端連接，另一端與所述第一開關(guān)支路或第二開關(guān)支路連接。

可選地，所述第二檢測電極單元包括：左手檢測電極單元和左腳檢測電極單元；第二測量電路的數(shù)量為2個，2個所述第二測量電路與所述左手檢測電極單元和左腳檢測電極單元為一一對應(yīng)設(shè)置。

可選地，所述檢測電極單元包括：第一檢測電極、第二檢測電極；所述第一檢測電極和所述第二檢測電極都與人體接觸，所述第一檢測電極輸出測量電流，所述第二檢測電極采集檢測信號并輸出所述檢測電流。

可選地，包括正弦檢測信號發(fā)生器模塊；所述正弦信號發(fā)生器模塊產(chǎn)生施加在所述第一檢測電極上的正弦波形的測量電流。

可選地，所述測量電流的頻率包括：1kHz、5kHz、50kHz、250kHz、500kHz、1000kHz。

根據(jù)本方面的另一方面，提供一種人體成分分析儀，包括：如上所述的人體阻抗測量裝置。

可選地，所述檢測電極單元的數(shù)量為4個；其中，2個所述檢測電極單元固定在人體成分分析儀的手握柄上，2個所述檢測電極單元固定在人體成分分析儀的腳踏板上。

本實(shí)用新型的人體阻抗測量裝置及其人體成分分析儀，可以采用運(yùn)算放大器對檢測電流進(jìn)行放大處理，能夠放大有效信號，減少噪聲的影響，運(yùn)算放大器擁有高的輸入阻抗和低的輸出阻抗，可以克服由于人體與電極片的接觸阻抗而產(chǎn)生的影響，使得測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的人體阻抗測量裝置的一個實(shí)施例的模塊組成示意圖；

圖2為人體阻抗等效模型的示意圖；

圖3為根據(jù)本實(shí)用新型的人體阻抗測量裝置的另一個實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的描述，其中說明本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例。下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。下面結(jié)合各個圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行多方面的描述。

下文中的“第一”、“第二”等為描述上相區(qū)別，并沒有其它特殊的含義。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種人體阻抗測量裝置，包括：檢測電極單元110、測量電路單元111、模擬開關(guān)單元112和信號采集單元113。檢測電極單元110與測量電路單元111連接，測量電路單元111通過模擬開關(guān)單元112與信號采集單元113連接。

檢測電極單元110與人體接觸，用于輸出檢測電流，測量電路單元111中設(shè)置有運(yùn)算放大器，用于對檢測電流進(jìn)行放大處理。檢測電極單元110可以有多個，可以檢測多個部位并輸出多個檢測電流。測量電路單元111也可以有多個，通過模擬開關(guān)單元112的控制可以將一個或多個測量電路單元111放大的檢測電流輸入信號采集單元113。

上述實(shí)施例的人體阻抗測量裝置，可以采用運(yùn)算放大器對檢測電流進(jìn)行放大處理，能夠放大有效信號，減少了進(jìn)行生物電阻抗檢測時的干擾噪聲影響，增加信號采集的可靠性。

運(yùn)算放大器是指具有一個信號輸出端口(Out)和同相、反相兩個高阻抗輸入端的高增益直接耦合電壓放大單元。反饋電阻是指影響將輸出端的值經(jīng)過反饋網(wǎng)絡(luò)的變換后傳遞給輸入端、從而影響原有網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)的電阻。模擬開關(guān)是指能使模擬信號通過或阻斷的電路。

人體阻抗等效模型如圖2所示，雙手雙腳為四個電壓檢測的端點(diǎn)。本實(shí)用新型的人體阻抗測量裝置采用5段法進(jìn)行生物電阻抗檢測，針對人體的右上肢、左上肢、軀干、右下肢、左下肢，測量電路單元111選取不同放大倍數(shù)的測量電路，能夠針對人體不同的肢段進(jìn)行選擇性的檢測。

如圖3所示，測量電路單元包括：第一測量電路。第一測量電路包括：第一運(yùn)算放大器UB。第一檢測電極單元與第一運(yùn)算放大器UB的正輸入端連接。模擬開關(guān)單元包括：第三模擬開關(guān)SW3和第四模擬開關(guān)SW4。信號采集單元113根據(jù)對S+和S-兩端的信號進(jìn)行采集和分析以得出人體的不同肢段的阻抗。第一運(yùn)算放大器UB的輸出端通過電路與第三模擬開關(guān)SW3連接，第一運(yùn)算放大器UB的負(fù)輸入端與電路連接，即在檢測時，第一運(yùn)算放大器UB的負(fù)輸入端與第一運(yùn)算放大器UB的輸出端呈直接連接狀態(tài)。

第一檢測電極單元的數(shù)量或檢測的部位可以根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)置。例如，第一檢測電極單元包括：右手檢測電極單元32和右腳檢測電極單元34。可以設(shè)置2個相同的第一測量電路，2個第一測量電路分別與右手檢測電極單元32和右腳檢測電極單元34一一對應(yīng)設(shè)置，可以對右手、右腳進(jìn)行阻抗檢測。通過模擬開關(guān)SW3、SW4選擇合適的正，負(fù)極，使2個第一測量電路輸送的檢測電流通過S+和S-兩端，信號采集單元113根據(jù)對S+和S-兩端的信號進(jìn)行采集和分析，以得出人體的不同肢段阻抗。

在一個實(shí)施例中，測量電路單元包括：第二測量電路。第二測量電路包括：第二運(yùn)算放大器UA、第一電阻R1、第二電阻R2、第一模擬開關(guān)SW1。第二檢測電極單元與第二運(yùn)算放大器UA的正輸入端連接，第一電阻R1與第二電阻R2串聯(lián)，形成第一子電路。第二運(yùn)算放大器UA的輸出端通過第二子電路與模擬開關(guān)SW3連接。

第一子電路的一端接地，另一端與第二子電路連接。在第一子電路上、并位于第一電阻R1和第二電阻R2之間引出第一開關(guān)支路36。在第一子電路上、并位于第二電阻R2和第一子電路與第二子路的連接點(diǎn)之間引出第二開關(guān)支路35。第一模擬開關(guān)SW1的一端與第二運(yùn)算放大器UA的負(fù)輸入端連接，另一端與第一開關(guān)支路36或第二開關(guān)支路35連接。當(dāng)?shù)谝荒M開關(guān)SW1另一端與第一開關(guān)支路36連接，形成差分電路。

第二檢測電極單元的數(shù)量或檢測的部位可以根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)置。例如，第二檢測電極單元包括：左手檢測電極單元31和左腳檢測電極單元33。可以設(shè)置2個相同的第二測量電路，2個第二測量電路分別與左手檢測電極單元31和左腳檢測電極單元33一一對應(yīng)設(shè)置，可以對左手、左腳進(jìn)行阻抗檢測。例如，左腳檢測電極單元33也連接有第二測量電路，第二測量電路包括：運(yùn)算放大器UC、電阻R3和R4、模擬開關(guān)SW2，并且連接方式相同。

2個第二測量電路分別與左手檢測電極單元31和左腳檢測電極單元33連接，通過模擬開關(guān)SW1、SW2選擇合適的正，負(fù)極，使2個第二測量電路輸送的檢測電流通過S+和S-兩端，信號采集單元113根據(jù)對S+和S-兩端的信號進(jìn)行采集和分析以得出人體的不同肢段阻抗。

人體是一個帶有電特性的復(fù)合體，其易受到外界干擾，因此在對進(jìn)行檢測時需要對信號進(jìn)行放大以及對干擾進(jìn)行衰減。但是由于人體的接觸阻抗的不確定性以及四肢及軀干的阻抗在數(shù)值上存在相當(dāng)大的差異。人體的軀干阻抗在15－35歐姆之間，四肢的阻抗在150－500歐姆之間。因此，針對人體的右上肢，左上肢，軀干，右下肢，左下肢等，可以選取不同放大倍數(shù)的電路進(jìn)行測量。

運(yùn)算放大器UA,UB,UC,UD有著極高的輸入阻抗和極低的輸出阻抗，以及很好的頻率特性，因此更好的保證了信號通過模擬開關(guān)時的完整性。電阻R2和R4為反饋電阻，其中，R2/R1＝R4/R3＝信號的放大倍數(shù)，信號的放大倍數(shù)可以根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求進(jìn)行設(shè)置，例如為10等。

當(dāng)檢測四肢阻抗時，模擬開關(guān)SW1和SW2的另一端與第二開關(guān)支路35連接，使得放大倍數(shù)為1。在檢測軀干時，模擬開關(guān)SW1和SW2的另一端與第一開關(guān)支路36連接，形成差分電路，將反饋電阻R2、R4引入到放大電路中，此時電路對信號的放大倍數(shù)為10。

上述實(shí)施例中人體阻抗測量裝置，運(yùn)算放大器帶有極高的輸入阻抗和極低的輸出阻抗，在進(jìn)行軀干檢測時通過模擬開關(guān)選用反饋電阻，形成差分電路，可以對檢測信號進(jìn)行放大，當(dāng)進(jìn)行四肢阻抗檢測時，對檢測信號放大一倍。

檢測電極單元包括：第一檢測電極、第二檢測電極。第一檢測電極和第二檢測電極都與人體(手、足)接觸，第一檢測電極輸出測量電流，第二檢測電極采集檢測信號。第一檢測電極輸出的施加在負(fù)載(人體)的驅(qū)動電流，具有電流數(shù)值恒定的特點(diǎn)，電流的恒定利于消除外部干擾。第二檢測電極作為信號采集端，對阻抗信號進(jìn)行采樣、收集，其輸入阻抗越大，抗干擾性就越強(qiáng)。

正弦檢測信號發(fā)生器模塊產(chǎn)生施加在第一檢測電極上的正弦波形的測量電流，采用恒流源給人體施加大小可控的約100－500μA的短暫交流信號，用于采集人體阻抗。測量電流的頻率包括：1kHz、5kHz、50kHz、250kHz、500kHz、1000kHz。采用多頻率測量電路，在測量中混合多種頻率，能夠覆蓋人體細(xì)胞外成分和細(xì)胞內(nèi)成分測量所需的全部頻率，使得測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。使用此人體成分分析儀測出的結(jié)果的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、重復(fù)性均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)產(chǎn)品的結(jié)果。

在一個實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供一種人體成分分析儀，包括：如上的人體阻抗測量裝置。檢測電極單元的數(shù)量為4個；其中，2個檢測電極單元固定在人體成分分析儀的手握柄上，2個檢測電極單元固定在人體成分分析儀的腳踏板上。

上述實(shí)施例提供的人體阻抗測量裝置及其人體成分分析儀，可以采用運(yùn)算放大器對檢測電流進(jìn)行放大處理，能夠放大有效信號，減少了生物電阻抗檢測時的干擾噪聲的影響，使信號采集的可靠性增強(qiáng)，運(yùn)算放大器由于擁有極高的輸入阻抗和極低的輸出阻抗，可以克服由于人體與電極片的接觸阻抗而產(chǎn)生的影響；同時在進(jìn)行軀干檢測時通過模擬開關(guān)選用反饋電阻形成差分電路，可以對檢測信號進(jìn)行放大，克服上肢和下肢的影響，使得測量結(jié)果更加準(zhǔn)確，可以獲得更加準(zhǔn)確的生物體成分?jǐn)?shù)據(jù)。

可能以許多方式來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的方法和系統(tǒng)。例如，可通過軟件、硬件、固件或者軟件、硬件、固件的任何組合來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的方法和系統(tǒng)。用于方法的步驟的上述順序僅是為了進(jìn)行說明，本實(shí)用新型的方法的步驟不限于以上具體描述的順序，除非以其它方式特別說明。此外，在一些實(shí)施例中，還可將本實(shí)用新型實(shí)施為記錄在記錄介質(zhì)中的程序，這些程序包括用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本實(shí)用新型的方法的機(jī)器可讀指令。因而，本實(shí)用新型還覆蓋存儲用于執(zhí)行根據(jù)本實(shí)用新型的方法的程序的記錄介質(zhì)。

本實(shí)用新型的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本實(shí)用新型限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯然的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本實(shí)用新型的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本實(shí)用新型從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。