專利名稱：：基于深表面波諧振器的人體腹部脂肪檢測系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種檢測系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種基于深表面波諧振器的人體腹部脂肪檢測方法。
背景技術(shù)：
：隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，肥胖人群占總?cè)丝诘谋壤絹碓酱蟆Ｖ镜姆e累可以誘發(fā)多種疾病，如糖尿病、膽囊疾病、高血壓、心腦血管疾病等等。目前測量人體脂肪含量的方法有水下稱重法、總體水法、人體測量法、密度測定法、超聲、X射線檢測、核磁共振、CT、光子吸收法等等。然而這些方法普遍具有操作復(fù)雜、精度低、儀器設(shè)備成本較高等缺陷，而且有些方法對(duì)人體有一定傷害性，很難在大范圍內(nèi)應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的人體脂肪測量技術(shù)的操作復(fù)雜、精度低、儀器設(shè)備成本較高的不足，本發(fā)明提供一種操作方便、精度高、成本低的基于深表面波諧振器的人體腹部脂肪檢測系統(tǒng)及方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了如下技術(shù)方案:一種基于深表面波諧振器的人體腹部脂肪檢測系統(tǒng)，所述檢測系統(tǒng)包括:聲表面波諧振裝置，包括金屬外殼和聲表面波諧振器，所述聲表面波諧振器真空封裝于所述金屬外殼中，所述聲表面波諧振器采用ST切型石英作為壓電基底材料，通過光刻工藝制備，發(fā)出的聲表面波頻率為433MHz；·硅膠檢測電極及導(dǎo)線，與所述聲表面波諧振器相串聯(lián)；負(fù)載電路，與所述聲表面波諧振器相串聯(lián)；電源，電性連接所述負(fù)載電路以提供穩(wěn)定電壓的直流電；頻率計(jì)數(shù)器，電性連接所述負(fù)載電路；微型計(jì)算機(jī)，電性連接所述頻率計(jì)數(shù)器以獲得檢測結(jié)果。進(jìn)一步，所述聲表面波諧振器由刻蝕在壓電基片上的叉指換能器、兩側(cè)的左、右反射柵及最外側(cè)的吸聲材料層組成。一種檢測人體腹部脂肪的方法，所述方法包括如下步驟:I)啟動(dòng)檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測，聲表面波諧振器發(fā)出433MHz的聲表面波，經(jīng)過設(shè)定的檢測時(shí)間后，得出硅膠檢測電極在空白狀態(tài)下的時(shí)間-頻率曲線，確定空白頻率，建立平衡占.2)將硅膠檢測電極貼于受試者腹部左右部位，啟動(dòng)檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測，經(jīng)過相同的檢測時(shí)間，扣除空白頻率后，處理單元得出受試者的時(shí)間-頻率曲線，確定受試者腹部脂肪的檢測頻率；3)處理單元中存有預(yù)設(shè)的不同受試者腹部脂肪深度與聲表面波頻率的關(guān)系，根據(jù)檢測頻率在不同受試者腹部脂肪深度與聲表面波頻率的關(guān)系中找出對(duì)應(yīng)的受試者腹部脂肪深度。進(jìn)一步，處理單元中存有預(yù)設(shè)的不同受試者腹部脂肪深度與聲表面波頻率的關(guān)系，所述腹部脂肪深度與聲表面波頻率的關(guān)系的得到過程如下:a、準(zhǔn)備825_脂肪深度的頻率檢測信息；b、將硅膠檢測電極貼于受試者腹部左右部位，啟動(dòng)檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測，經(jīng)過相同的檢測時(shí)間，扣除空白頻率后，處理單元得出受試者的時(shí)間-頻率曲線，確定受試者腹部脂肪的檢測頻率；C、處理單元中存有預(yù)設(shè)的不同受試者腹部脂肪深度與聲表面波頻率的關(guān)系，根據(jù)檢測頻率在不同受試者腹部脂肪深度與聲表面波頻率的關(guān)系中找出對(duì)應(yīng)的受試者腹部脂肪深度。d、以聲表面波諧振器頻率為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的受試者脂肪深度為縱坐標(biāo)，處理單元繪制脂肪深度-聲表面波頻率曲線。更進(jìn)一步，所述步驟I)中，所述檢測時(shí)間為200400s。優(yōu)選為300s。本發(fā)明的有益效果為:體積小巧，實(shí)用方便，電極響應(yīng)快、靈敏度高，具有批量重復(fù)性好、成本低廉等優(yōu)勢，而且可以達(dá)到很高的頻率。本發(fā)明提供的人體腹部脂肪檢測系統(tǒng)及其檢測方法，具有較高的靈敏度和穩(wěn)定性，操作簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)受試者腹部脂肪深度的實(shí)時(shí)、快速檢測。圖1所示為本發(fā)明提供的金屬外殼和聲表面波諧振器的分解示意圖。圖2所示為本發(fā)明提供的聲表面波諧振器的電極設(shè)計(jì)示意圖。圖3所示為本發(fā)明提供的人體腹部脂肪的檢測系統(tǒng)的示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。圖1所示為本發(fā)明提供的金屬外殼和聲表面波諧振器的分解示意圖。圖2所示為本發(fā)明提供的聲表面波諧振器的電極設(shè)計(jì)示意圖。請(qǐng)一并參考圖1和圖2。聲表面波諧振裝置包括金屬外殼12和聲表面波諧振器(SAWR)11。聲表面波諧振器11真空封裝于金屬外殼12中，聲表面波諧振器11米用ST切型石英作為壓電基底材料，通過光刻工藝制備，發(fā)出的聲表面波頻率為433MHz。于本發(fā)明中，首先聲表面波諧振器11封裝于金屬外殼12中，然后金屬外殼12內(nèi)部抽成真空,這樣會(huì)消除聲表面波諧振器11表面空氣所形成的干擾。采用ST切型石英作為基底材料而非其它石英晶體切型(譬如AT切、SC切)是因?yàn)槠涓菀自诟哳l率端工作。ST切型(ST=StableTemperature)其歐拉角度為(0°,132.75°,0°)。有時(shí)此切型也稱為“X軸方向傳播的Y切石英晶體”。通過將聲表面波諧振器11的頻率設(shè)定為高頻433MHz，這樣聲表面波諧振器11工作在較高的頻率下，有利于提高傳感器的穩(wěn)定性和靈敏度。如圖2所示，于本實(shí)施例中，聲表面波諧振器11是單端口諧振器，由刻蝕在壓電基片1111上的叉指換能器1112(InterdigitalTransducers,IDT)、兩側(cè)的左、右反射柵1113及最外側(cè)的吸聲材料1114組成。諧振器的諧振頻率隨IDT1112叉指間距變化而改變。IDT1112為叉指狀電極，電信號(hào)加于IDT1112兩端時(shí)，在壓電基片1111上激勵(lì)的聲表面波(SurfaceAcousticWave,SAW)向兩側(cè)傳播在左右兩反射柵1113柵極之間和左右反射柵1113之間發(fā)生多次反射，反射波仍由IDT1112接收。本發(fā)明通過設(shè)置IDT金屬叉指寬度、叉指間距、反射柵柵極寬度和IDT與柵極間距使得聲表面波的諧振頻率為433MHz。本實(shí)施例中，硅膠檢測電極可以選擇絲網(wǎng)印刷碳電極，所述絲網(wǎng)印刷碳電極包括PVC電極基片，基片上印制有碳工作電極、碳對(duì)電極和Ag/AgCl參比電極，各電極分別對(duì)應(yīng)連接有一根電極引線。然而，本發(fā)明對(duì)絲網(wǎng)印刷碳電極的具體類型和型號(hào)不作任何限定。電化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的絲網(wǎng)印刷碳電極都可以作為本發(fā)明中的絲網(wǎng)印刷碳電極使用。圖3所示為本發(fā)明提供的人體腹部脂肪的檢測系統(tǒng)的示意圖。如圖3所示，本發(fā)明還提供一種人體腹部脂肪的檢測系統(tǒng)，包括硅膠檢測電極及導(dǎo)線、負(fù)載電路、電源、頻率計(jì)數(shù)器和處理單元。負(fù)載電路通過導(dǎo)線與硅膠檢測電極相串聯(lián)。電源電性連接負(fù)載電路以提供穩(wěn)定電壓的直流電。頻率計(jì)數(shù)器電性連接負(fù)載電路。處理單元電性連接頻率計(jì)數(shù)器以獲得檢測結(jié)果。在實(shí)際應(yīng)用中，負(fù)載電路包括放大器、諧振電感線圈、電容、諧振器接口和檢測電極連接端等部分，負(fù)載電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出。電源穩(wěn)定提供電壓為3.5V的直流電。頻率計(jì)數(shù)器是實(shí)時(shí)測量聲表面波諧振器輸出頻率值的一臺(tái)數(shù)字化儀器。處理單元為微型計(jì)算機(jī)。一種檢測人體腹部脂肪的方法，所述方法包括如下步驟:I)啟動(dòng)檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測，聲表面波諧振器發(fā)出433MHz的聲表面波，經(jīng)過設(shè)定的檢測時(shí)間后，得出硅膠檢測電極在空白狀態(tài)下的時(shí)間-頻率曲線，確定空白頻率，建立平衡占.2)將硅膠檢測電極貼于受試者腹部左右部位，啟動(dòng)檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測，經(jīng)過相同的檢測時(shí)間，扣除空白頻率后，處理單元得出受試者的時(shí)間-頻率曲線，確定受試者腹部脂肪的檢測頻率；3)處理單元中存有預(yù)設(shè)的不同受試者腹部脂肪深度與聲表面波頻率的關(guān)系，根據(jù)檢測頻率在不同受試者腹部脂肪深度與聲表面波頻率的關(guān)系中找出對(duì)應(yīng)的受試者腹部脂肪深度。以下簡要介紹本發(fā)明的人體腹部脂肪檢測系統(tǒng)及檢測方法的工作原理。聲表面波諧振器負(fù)載硅膠電極的等效電路如以下公式(I)所示。當(dāng)硅膠與諧振器串聯(lián)之后，Ce與Re分別是硅膠電極的等效電容與等效電阻。聲表面波諧振器負(fù)載硅膠電極的頻率計(jì)算為:權(quán)利要求1.一種基于深表面波諧振器的人體腹部脂肪檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述檢測系統(tǒng)包括:聲表面波諧振裝置，包括金屬外殼和聲表面波諧振器，所述聲表面波諧振器真空封裝于所述金屬外殼中，所述聲表面波諧振器采用ST切型石英作為壓電基底材料，通過光刻工藝制備，發(fā)出的聲表面波頻率為433MHZ；硅膠檢測電極及導(dǎo)線，與所述聲表面波諧振器相串聯(lián)；負(fù)載電路，與所述聲表面波諧振器相串聯(lián)；電源，電性連接所述負(fù)載電路以提供穩(wěn)定電壓的直流電；頻率計(jì)數(shù)器，電性連接所述負(fù)載電路；微型計(jì)算機(jī)，電性連接所述頻率計(jì)數(shù)器以獲得檢測結(jié)果。2.如權(quán)利要求1所述的基于深表面波諧振器的人體腹部脂肪檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述聲表面波諧振器由刻蝕在壓電基片上的叉指換能器、兩側(cè)的左、右反射柵及最外側(cè)的吸聲材料層組成。3.一種利用如權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的檢測人體腹部脂肪的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟:1)啟動(dòng)檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測，聲表面波諧振器發(fā)出433MHz的聲表面波，經(jīng)過設(shè)定的檢測時(shí)間后，得出硅膠檢測電極在空白狀態(tài)下的時(shí)間-頻率曲線，確定空白頻率，建立平衡點(diǎn)；2)將硅膠檢測電極貼于受試者腹部左右部位，啟動(dòng)檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測，經(jīng)過相同的檢測時(shí)間，扣除空白頻率后，處理單元得出受試者的時(shí)間-頻率曲線，確定受試者腹部脂肪的檢測頻率；3)處理單元中存有預(yù)設(shè)的不同受試者腹部脂肪深度與聲表面波頻率的關(guān)系，根據(jù)檢測頻率在不同受試者腹部脂肪深度與聲表面波頻率的關(guān)系中找出對(duì)應(yīng)的受試者腹部脂肪深度。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測人體腹部脂肪的方法，其特征在于，處理單元中存有預(yù)設(shè)的不同受試者腹部脂肪深度與聲表面波頻率的關(guān)系，所述腹部脂肪深度與聲表面波頻率的關(guān)系的得到過程如下:a、準(zhǔn)備825mm脂肪深度的頻率檢測信息；b、將硅膠檢測電極貼于受試者腹部左右部位，啟動(dòng)檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測，經(jīng)過相同的檢測時(shí)間，扣除空白頻率后，處理單元得出受試者的時(shí)間-頻率曲線，確定受試者腹部脂肪的檢測頻率；C、處理單元中存有預(yù)設(shè)的不同受試者腹部脂肪深度與聲表面波頻率的關(guān)系，根據(jù)檢測頻率在不同受試者腹部脂肪深度與聲表面波頻率的關(guān)系中找出對(duì)應(yīng)的受試者腹部脂肪深度。d、以聲表面波諧振器頻率為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的受試者脂肪深度為縱坐標(biāo)，處理單元繪制脂肪深度-聲表面波頻率曲線。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的檢測人體腹部脂肪的方法，其特征在于:所述步驟I)中，所述檢測時(shí)間為200400s。全文摘要一種基于深表面波諧振器的人體腹部脂肪檢測系統(tǒng)，包括聲表面波諧振裝置，包括金屬外殼和聲表面波諧振器，所述聲表面波諧振器真空封裝于所述金屬外殼中，所述聲表面波諧振器采用ST切型石英作為壓電基底材料，通過光刻工藝制備，發(fā)出的聲表面波頻率為433MHz；硅膠檢測電極及導(dǎo)線，與所述聲表面波諧振器相串聯(lián)；負(fù)載電路，與所述聲表面波諧振器相串聯(lián)；電源，電性連接所述負(fù)載電路以提供穩(wěn)定電壓的直流電；頻率計(jì)數(shù)器，電性連接所述負(fù)載電路；微型計(jì)算機(jī)，電性連接所述頻率計(jì)數(shù)器以獲得檢測結(jié)果。本發(fā)明操作方便、精度高、成本低。文檔編號(hào)A61B5/00GK103239209SQ201310160758公開日2013年8月14日申請(qǐng)日期2013年5月3日優(yōu)先權(quán)日2013年5月3日發(fā)明者惠國華,姜燕,沈鳳,王綠野,尹芳緣申請(qǐng)人:浙江工商大學(xué)