CN205215225U - 人体阻抗测量电路 - Google Patents

Abstract

人体阻抗测量电路，属于人体阻抗测量领域，要解决的技术问题是：现有人体阻抗分析测量仪硬件设计复杂和开发成本高，技术要点是：控制器控制多频信号发生电路产生交流电压信号，该交流电压信号由信号转换电路转换为对应的激励电流信号，该激励电流信号输入至激励电极，并由此得到测量电极的电压信号；多路选择开关由控制器控制，对激励电流回路和测量电压回路选择。效果是：通过WIFI实现数据的传输，解决了目前必须依靠电脑或者安装在测量装置上的LCD显示数据的麻烦，有效降低成本；体积小，成本低、便于携带，更容易走进广大劳动人民的家庭中；八电极测量以及MAX14778芯片的选择使得电路设计简单、测量更加准确。

Description

人体阻抗测量电路

技术领域

本实用新型人体阻抗测量领域，涉及一种人体阻抗测量电路和通过WIFI传输测量数据的人体阻抗测量装置。

背景技术

生物阻抗与人体生理、病理等密切相关，因此生物阻抗测量技术在不断进步，且有各种人体阻抗分析仪的出现。目前的人体阻抗测量装置虽然可以准确的测量出人体的各段阻抗值，但是它们的硬件设计复杂，体积较大，开发成本高，价格昂贵，因此难以走进广大劳动人民的家庭中，只能在一些大、中型医疗机构才能见到其身影；并且现有人体阻抗分析仪没有无线传输数据的功能，因此用户不能通过手机、PAD等手持终端对该装置进行实时的有效的控制和管理，难以满足现代用户随时随地自由控制测量装置的需求。

实用新型内容

为了解决现有人体阻抗分析测量仪硬件设计复杂和开发成本高的技术问题，本实用新型提供了一种人体阻抗测量电路，该测量电路基于WIFI实现测量数据传输，形成一种可以对数据远程传输的人体阻抗测量装置，其电路结构紧凑，硬件实现简单，体积小、携带方便、实用性强。

为了实现上述目的，本实用新型使用的技术方案是：一种人体阻抗测量电路，包括控制器、多频信号发生电路、信号转换电路、激励电极、测量电极、多路选择开关、标准参考电阻；

控制器控制多频信号发生电路产生交流电压信号，该交流电压信号由信号转换电路转换为对应的激励电流信号，该激励电流信号输入至激励电极，并由此得到测量电极的电压信号；多路选择开关由控制器控制，对激励电流回路和测量电压回路选择；在任一激励电流回路，标准参考电阻一端串接在该激励电流回路中，且标准参考电阻的另一端接地。

进一步的，所述的人体阻抗测量电路，还包括依次信号连接的弱电压信号放大电路、滤波电路、有效值检测电路、模数转换电路，测量电极与弱电压信号放大电路信号连接，放大电路模数转换电路与控器信号连接。

进一步的，所述控制器还与无线通信模块信号连接。

进一步的，所述的模数转换电路还与体重测量电路信号连接。

进一步的，所述的控制器以STM32F103芯片作为主控芯片，所述的多频信号发生电路以AD9850为频率发生芯片，所述的信号转换电路用电流反馈运算放大器AD844对输入电压幅值反馈。

进一步的，所述的多路选择开关采用2片MAX14778双通道4:1模拟多路复用器，并将选择通道引出分别作为激励电极和测量电极。

进一步的，所述的标准参考电阻的阻值为1000欧姆。

进一步的，所述的弱电压信号放大电路采用AD8221ARM和LTC6910提取和放大弱电压信号，所述的滤波电路采用LTC1560芯片滤除高频噪声。

进一步的，所述的有效值检测电路采用AD637JR提取信号的有效值。

进一步的，所述的无线通信模块为WM-G-MR-09WIFI模块或者ESP8266串口转WIFI模块或其他WIFI模块。

本实用新型的有益效果是：所述的人体阻抗测量电路，其电路结构紧凑，硬件实现简单，实用性强，且用户可以通过无线通讯模块对测量电路进行管理和控制。

附图说明

图1为本实用新型的人体阻抗测量电路的结构示意图；

图2为测量电极与人体连接的关系示意图；

图3为实施例中的人体阻抗测量电路与手机终端的通信的示意图。

具体实施方式

实施例1:结合图1和图2，本实施例提供了一种人体阻抗测量电路，包括控制器2、多频信号发生电路3、信号转换电路4、激励电极5、测量电极6、多路选择开关7、标准参考电阻8、弱电压信号放大电路9、滤波电路10、有效值检测电路11、模数转换电路12；

控制器2控制多频信号发生电路3产生交流电压信号，该交流电压信号由信号转换电路4转换为对应的激励电流信号，该激励电流信号输入至激励电极5，并由此得到测量电极6的电压信号；多路选择开关7由控制器2控制，对激励电流回路和测量电压回路选择；在任一激励电流回路，标准参考电阻8一端串接在该激励电流回路中，且标准参考电阻的另一端接地。

弱电压信号放大电路9、滤波电路10、有效值检测电路11、模数转换电路12依次信号连接，测量电极6与弱电压信号放大电路9信号连接，模数转换电路12与控制器2信号连接。

所述测量电路各部分由电源1供电。其中，控制器可以是单片机，模数转换电路12可以是与单片机连接的外部电路，也可以采用单片机内部的AD，即实际电路是直接将信号线与单片机的相应引脚直接连接实现。

本实施例的测量电路，将人体阻抗等效为躯干和四肢5段阻抗模型，测量电路的4个激励电极分别与人体左右手腕和左右前脚掌接触，测量电路的4个电压测量电极分别与左右两手掌和左右脚后跟接触。使用所述测量电路测量人体阻抗的一种方法为：

S1：控制器控制多频信号发生电路发出起始频率10kHZ的交流电压信号。

S2：交流电压信号经信号转换电路转换成有效值小于100uA的人体安全激励电流信号。

S3：在控制器的控制下，由多路开关对与激励电流回路和测量电压回路选择，每种频率下的测量通道为：

激励电流通过I1-R1-R2-I2-R形成回路1，测量回路：V1-V2，根据参考电阻R的值可以得到R1+R2的阻值；

激励电流通过I3-R3-R4-I4-R形成回路2，测量回路：V3-V4，根据参考电阻R的值可以得到R3+R4的阻值；

激励电流通过I1-R1-R5-R3-I3-R形成回路3，测量回路：V1-V3，根据参考电阻R的值可以得到R1+R5+R3的阻值；

激励电流通过I2-R2-R5-R4-I4-R形成回路4，测量回路：V2-V4，根据参考电阻R的值可以得到R2+R5+R4的阻值；

激励电流通过I1-R1-R5-R4-I4-R形成回路5，测量回路：V1-V4，根据参考电阻R的值可以得到R1+R5+R4的阻值。

S4.在每个测量回路，测量电极在控制器的控制下适时的进行各段人体等效阻抗的电压值测量，并对其进行放大、滤波和有效值检测；

S5：模数转换电路对测量得到的各测量电极的电压信号进行模数转换，并对其进行计算修正，最后获得准确的人体各段阻抗值，其中，阻抗值的计算由控制器完成，其计算数据来自上述的参考电阻的阻值与测量电压，即由上可得到5个线性无关的方程和5个未知数，计算获得R1~R5的阻值。

S6：变换频率值，依照上述步骤的过程继续测量。

实施例2:具有与实施例1相同的技术方案，更为具体的是，本实施例中的控制器2还与无线通信模块13信号连接，优选的，该无线通讯模块13为WIFI模块，而使用该无线通信模块，在测量完毕后，控制器执行完算法得到人体各部分的等效阻抗值，可以将该值由测量电路直接传输至设备终端，在设备终端对应设置相应的显示程序，测量到数据就可以通过无线通信模块传输到用户终端上并显示。

增加该无线通讯模块，可以在使用所述测量电路时，先用手机搜索信号R_TEST初始化信号，输入密码后连接该信号；连接成功后，打开手机上阻抗测量软件，选择测量方式；本实施例中给出两种测量方式：选频测量和自动测量。以自动测量为例，***默认起始频率为10kHZ，步长为5kHZ，终止频率为100kHZ。

此外，也可以在终端设备使用相应的软件，以控制控制器对于多频信号发生电路的控制，从而使得测试者将自己的手机、PAD等手持移动终端接入无线通信模块，然后打开相应的应用软件并选择测量方式，控制器可根据用户选择的测量方式控制多频信号发生电路生成交流电压信号，或者选择默认的频率输出。本实施例中的测量电路，极大便捷了测试者对于测试的控制和管理，提升了测试体验性。而使用终端手持设备，不再需要电脑或者LCD触摸显示屏的配合，大大降低了开发成本，可以将所述测量电路更为方便和广泛地应用于人体成分分析、人体血流图测量、胃动力学检测等以人体阻抗特性为基础的临床和研究领域，并且本实施例中的测量电路的硬件设计简单，硬件和软件成本都比较低，市场前景好。

实施例3:具有与实施例1或2相同的技术方案，更为具体的是，所述的模数转换电路12还与体重测量电路14信号连接，采集体重测量数据，在人体阻抗分析时，作为参考数据，而体重测量电路是比较常规的测量电路，在此不予详述，其中，模数转换电路12可以是与单片机连接的外部电路，也可以采用单片机内部的AD，即实际电路是直接将信号线与单片机的相应引脚直接连接实现。

实施例4:具有与实施例1或2或3相同的技术方案，更为具体的是，本实施例对于实施例1或2或3或中的技术方案中，涉及的各个元器件进行选型：所述的控制器2以STM32F103芯片作为主控芯片，所述的多频信号发生电路3以AD9850为频率发生芯片，所述的信号转换电路4用电流反馈运算放大器AD844对输入电压幅值反馈。所述的多路选择开关7采用2片MAX14778双通道4:1模拟多路复用器，并将选择通道引出分别作为激励电极5和测量电极6，该种芯片的选择，由于无需再增加ESD保护电路，使得电路结构更加紧凑和电路体积较小。所述的标准参考电阻8的阻值为1000欧姆。所述的弱电压信号放大电路9采用AD8221ARM和LTC6910提取和放大弱电压信号，所述的滤波电路10采用LTC1560芯片滤除高频噪声。所述的有效值检测电路11采用AD637JR提取信号的有效值。所述的无线通信模块13为WM-G-MR-09(marvell8686)模块或者ESP8266串口转WIFI模块，其中：WM-G-MR-09模块作为AP发出的信号只能与苹果终端和电脑连接，选择该模块与苹果终端或电脑进行数据传输，然而该模块对于安卓手机没有相应的协议支持，因此不能连接安卓手机，而选择ESP8266这个模块就可以实现与安卓手机的通讯，对于无线通信模块的选型可以适配不同的终端设备，覆盖范围较广泛。

本实施例提供的测量电路，在电路设计方面，体积小，便于携带并且成本小，在数据传输方面，由于其基于WIFI，使得传输更加方便，在测量精确度方面，由于使用了8电极，可以消除人体皮肤接触电阻，测量更加精确。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种人体阻抗测量电路，其特征在于：包括控制器（2）、多频信号发生电路（3）、信号转换电路（4）、激励电极（5）、测量电极（6）、多路选择开关（7）、标准参考电阻（8）；

控制器（2）控制多频信号发生电路（3）产生交流电压信号，该交流电压信号由信号转换电路（4）转换为对应的激励电流信号，该激励电流信号输入至激励电极（5），并由此得到测量电极（6）的电压信号；多路选择开关（7）由控制器控制，对激励电流回路和测量电压回路选择；在任一激励电流回路，标准参考电阻（8）一端串接在该激励电流回路中，且标准参考电阻（8）的另一端接地。

2.如权利要求1所述的人体阻抗测量电路，其特征在于，还包括依次信号连接的弱电压信号放大电路（9）、滤波电路（10）、有效值检测电路（11）、模数转换电路（12），测量电极（6）与弱电压信号放大电路（9）信号连接，模数转换电路（12）与控制器（2）信号连接。

3.如权利要求1所述的人体阻抗测量电路，其特征在于，所述控制器（2）还与无线通信模块（13）信号连接。

4.如权利要求2所述的人体阻抗测量电路，其特征在于，所述的模数转换电路（12）还与体重测量电路（14）信号连接。

5.如权利要求1所述的人体阻抗测量电路，其特征在于，所述的控制器（2）以STM32F103芯片作为主控芯片，所述的多频信号发生电路（3）以AD9850为频率发生芯片，所述的信号转换电路（4）用电流反馈运算放大器AD844对输入电压幅值反馈。

6.如权利要求1所述的人体阻抗测量电路，其特征在于：所述的多路选择开关（7）采用2片MAX14778双通道4:1模拟多路复用器，并将选择通道引出分别作为激励电极（5）和测量电极（6）。

7.如权利要求1所述的人体阻抗测量电路，其特征在于：所述的标准参考电阻（8）的阻值为1000欧姆。

8.如权利要求2所述的人体阻抗测量电路，其特征在于：所述的弱电压信号放大电路（9）采用AD8221ARM和LTC6910提取和放大弱电压信号，所述的滤波电路（10）采用LTC1560芯片滤除高频噪声。

9.如权利要求2所述的人体阻抗测量电路，其特征在于：所述的有效值检测电路（11）采用AD637JR提取信号的有效值。

10.如权利要求3所述的人体阻抗测量电路，其特征在于：所述的无线通信模块（13）为WM-G-MR-09WIFI模块或者ESP8266串口转WIFI模块或其他WIFI模块或其他无线通信模块。