專利名稱：帶有人體脂肪含量測定功能的電子秤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于測試技術(shù)領(lǐng)域，更進一步涉及一種帶有人體脂肪含量測定功能的電子秤。
人體脂肪含量對于評價人體肥胖程度、營養(yǎng)狀態(tài)及健康情況具有重要意義。迄今為止，已有一些測定人體脂肪含量的方法和成果。如同位素標記法、水下稱重法、身高體重經(jīng)驗算法、超聲波測量法、紅外線測量法及人體阻抗測量法等。其中在日常生活中簡便易行的方法是身高體重經(jīng)驗算法和人體阻抗測量法。對于身高體重經(jīng)驗算法，只能在正常體型的人群中一個小的范圍內(nèi)粗略估算人體脂肪含量，而對于肥胖體型或運動員體型，雖然身高體重相同，也無法區(qū)分兩者的脂肪含量。對于人體阻抗測量法，則是通過區(qū)分人體肌肉組織與人體脂肪的不同電阻抗，及與人體脂肪含量的相關(guān)性，而判斷人體脂肪含量。此種方法有兩種實施方式一種是僅通過與人體表皮相接觸的電極測量局部阻抗；另一種是測量與人體表皮相接觸的局部阻抗后，將被測人的身高、體重、年齡輸入，進行估算。顯然，與水下稱重法等測量方法相比，人體阻抗測量法由于只是取得人體局部阻抗，應(yīng)該說是一種精度低于水下稱重法的估算方法。但是，此種方法簡便易行，對于為控制肥胖、保持體形、防止某些疾病、強體健身等目的而需經(jīng)常測量脂肪含量，掌握變化趨勢的要求來說，不失為一種實際可行的方法。
以往的人體阻抗測量法要么單純測量人體局部阻抗而顯對客觀全面評價人體脂肪含量的局限性，要么在測量人體阻抗后需同時通過其它方法測量人體重量、身高而顯不便。
本實用新型的目的在于克服以上所述的不足，而提供一種將人體阻抗測量與人體稱重結(jié)合在一起，將通過足底測量的人體阻抗和測量的體重與輸入的身高、年齡由智能芯片進行綜合判斷，同時給出體重值和脂肪含量值的一種帶有人體脂肪含量測定功能的電子秤。
本實用新型包括與秤盤結(jié)合在一起的電極板，人體阻抗測量電路、稱重傳感器及信號處理電路、微處理器系統(tǒng)、顯示器、鍵盤等。其基本原理是極板作為與人體腳掌接觸的電極，當(dāng)交流脈沖電流通過極板通入人體后，在與人體串連在一條通路中的取樣電阻和被測人體處均會產(chǎn)生電壓降，該電壓降信號與經(jīng)測量電路處理的稱重傳感器信號在微處理中被處理成人體阻抗值和人體重量值，經(jīng)數(shù)學(xué)模型處理成人體脂肪含量。數(shù)學(xué)模型的一種表達方式為Fat=a1H+a2W+a3Rm+a4Y+a0ce-(b1H+b2W)]]>Fat(%)=FatW]]>其中Fat為人體脂肪值(kg)，F(xiàn)at(％)為人體脂肪含量，W為人體重量(kg)，H為人體身高(cm)，Rm為人體阻抗值，Y為被測人年齡，a0、a1、a2、a3、a4、b1、b2、c均為系數(shù)。在數(shù)學(xué)模型中，Rm和W為測得參數(shù)，H和Y為經(jīng)鍵盤輸入?yún)?shù)。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。


圖1為本實用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2為測量方式示意圖。
圖3為電極板結(jié)構(gòu)實施例1示意圖。
圖4為電極板結(jié)構(gòu)實施例2示意圖。
圖5為人體阻抗測量電路中信號取樣原理示意圖。
圖6為人體阻抗測量電路中信號量化實施例示意圖。
圖7為微處理器MCU系統(tǒng)原理示意圖。
圖8為應(yīng)變式重量傳感器測試電路實施例示意圖。
圖9為電容式重量傳感器測試電路實施例示意圖。
參照圖1，電極板1和2與含有阻抗變換和整流功能的人體阻抗測量電路3的端口相連，經(jīng)阻抗變換和整流后的信號由人體阻抗測量電路3的輸出端與微處理器MCU系統(tǒng)4的端口相連。稱重傳感器8的信號線與稱重信號處理電路7相連，處理后的信號由稱重信號處理電路7的輸出端與微處理器MCU系統(tǒng)4的端口。作為重量和人體脂肪含量的顯示輸出部件的顯示器5與微處理器MCU系統(tǒng)4的輸出端相連，作為被測者身高和年齡等非測量參數(shù)的輸入部件的鍵盤6與微處理器MCU系統(tǒng)4的I/O端口相連。
參照圖2，本實用新型的測量方式是被測者裸足立于電子秤秤盤9之上，雙足的足底腳掌分別與置于秤盤9之上的電極板1和2相接觸。這樣可使重量測量與人體阻抗測量同時進行。
本實用新型的電極板結(jié)構(gòu)有兩種實施例。參照圖3，電極板結(jié)構(gòu)實施例1表示了置于秤盤9之上的電極板1和2至少有兩只以上可與人體腳掌相接觸的具有一定表面積的電極板。參照圖4，電極板結(jié)構(gòu)實施例2表示了置于稱盤9之上的電極板至少有兩組以上由導(dǎo)線相連接的若干電極片組成的可與人體腳掌相接觸的電極組12、13。
參照圖5，交流脈沖信號由電極板1、2加載至人體負載Rm，與電極板1相連的導(dǎo)線經(jīng)阻抗變換及整流電路(由射極跟隨器與整流二極管組成)10轉(zhuǎn)換為直流電壓信號V1。串聯(lián)在交流脈沖回路中的取樣電阻R的一端與阻抗變換及整流電路(由射極跟隨器與整流二極管組成)11的輸入端相連，并由阻抗變換及整流電路11輸出反映取樣電阻R電壓降信號的直流電壓信號V2。由下式可知人體阻抗RmRm=V1-V2V2*R]]>阻抗變換及整流電路10和11即是人體阻抗測量電路3的組成部分。
參照圖6，一種人體阻抗測量電路中信號量化的實施例。在電源VCC和地之間串聯(lián)接有R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9九只電阻，每兩只電阻的連接處共有八條引線與八選一模擬開關(guān)4051的八個輸入端相連。4051的輸出端與比較器393的參考極相連。對人體阻抗取樣的直流電壓信號V2(或V1)與比較器393的輸入極相連。比較器393的輸出極輸出V0，V0為0或1的邏輯電平，接至微處理器MCU系統(tǒng)4的一個I/O口。4051的選擇端口A、B、C接自微處理器MCU系統(tǒng)4的I/O口。
參照圖7，人體阻抗取樣的直流電壓信號V1、V2接至微處理器MCU系統(tǒng)4的AD口進行AD轉(zhuǎn)換。一種人體阻抗測量電路中信號量化的實施例圖6中的量化邏輯電平V0接至微處理器MCU系統(tǒng)的一個I/O口。重量傳感器8是諧振力傳感器，它的振蕩電路的輸出端和標準晶振M振蕩電路的輸出端分別接至7474D觸發(fā)器的D端和CLK端，進而形成差頻信號由Q端輸出至微處理器MCU系統(tǒng)4的一個計數(shù)器口計量頻率。
參照圖8，應(yīng)變式重量傳感器測試電路實施例表示了應(yīng)變式重量傳感器Rb1與其它三個電阻Rb2、Rb3、Rb4連接成電橋形式，電橋的輸出端與電橋信號處理電路14的輸入端相連，電橋信號處理電路14的輸出端與微處理器MCU系統(tǒng)4的AD口相連。
參照圖9，電容式重量傳感器測試電路實施例表示了電容式重量傳感器Cs與電阻Rc并聯(lián)，兩端分別與RC振蕩信號處理電路15的輸入端相連，RC振蕩信號處理電路15的輸出端與微處理器MCU系統(tǒng)4的一個計數(shù)器口相連。
本實用新型以將通過測量人體阻抗進而測量人體脂肪含量的功能與人體重量測量的功能集成于一體，使之成為帶有測量人體脂肪含量測定功能的電子秤裝置為目的，應(yīng)用于日常生活中被測者在測量重量的同時便捷地測量人體脂肪含量。
權(quán)利要求1.一種帶有人體脂肪含量測定功能的電子秤，它包括置于稱盤上表面并與秤盤結(jié)合在一起的電極板、人體阻抗測量電路、重量傳感器及其信號處理電路、微處理器MCU系統(tǒng)、顯示器、鍵盤等，其特征在于電極板1和2置于稱盤上表面，并與人體阻抗測量電路3的端口相連，經(jīng)阻抗變換和整流后的信號由人體阻抗測量電路3的輸出端與微處理器MCU系統(tǒng)4的端口相連。稱重傳感器8的信號線與稱重信號處理電路7相連，處理后的信號由稱重信號處理電路7的輸出端與微處理器MCU系統(tǒng)4的端口相連。作為重量和人體脂肪含量的顯示輸出部件的顯示器5與微處理器MCU系統(tǒng)4的輸出端口相連，作為身高和年齡等非測量參數(shù)的輸入部件的鍵盤6與微處理器MCU系統(tǒng)4的I/O端口相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種帶有人體脂肪含量測定功能的電子秤，其特征在于置于秤盤9之上的電極板1和2至少有兩只以上可與人體腳掌相接觸的具有一定表面積的電極板。
3.如權(quán)利要求1所述的一種帶有人體脂肪含量測定功能的電子秤，其特征在于置于秤盤9之上的電極板至少有兩組以上由導(dǎo)線相連接的若干電極片組成的可與人體腳掌相接觸的電極組12、13。
專利摘要一種帶有人體脂肪含量測定功能的電子秤,主要由置于秤盤上表面并與秤盤結(jié)合在一起的電極板、人體阻抗測量電路、重量傳感器及其信號處理電路、微處理器MCU系統(tǒng)、顯示器、鍵盤等組成。它將通過測量人體阻抗進而測量人體脂肪含量的功能與人體重量測量的功能集成于一體,利用交流脈沖電流使人體產(chǎn)生的電壓降與人體脂肪含量的相關(guān)性并結(jié)合輸入的人體身高、年齡測算人體脂肪含量,由顯示器輸出測量的人體重量和人體脂肪含量,應(yīng)用于日常生活中被測者在測量重量的同時便捷地測量人體脂肪含量。
文檔編號G01N5/00GK2472227SQ00239320
公開日2002年1月16日 申請日期2000年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月29日
發(fā)明者劉巖, 敬剛, 金玉葉, 吳東鑫, 馮冠平 申請人:深圳清華大學(xué)研究院