CN204839508U - 体脂肪测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种体脂肪测量装置,其包括:连接器,包括第一输入端子和第二输入端子、输出端子以及接地端子,并可连接到主装置的音频输入输出端口;第一接触端子和第二接触端子,以能够接触于被测量者的皮肤的方式形成,以使将通过第一输入端子和第二输入端子从主装置接收的第一驱动信号和第二驱动信号施加到被测量者的第一身体部位和第二身体部位;以及第一测量端子和第二测量端子,以能够接触于皮肤的方式形成,以使获取施加第一驱动信号和第二驱动信号的第一身体部位和第二身体部位之间的电压信号,其中,所获取的电压信号通过输出端子被提供给主装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及体脂肪测量装置。
背景技术
在测量体脂肪量的各种方法中,虽然体密度法等直接测量方法准确度高,但需要特殊的设备和设施,所需时间长,而且测量过程复杂,因此主要应用于疾病的治疗或者作为研究目的应用。比直接测量方法稍微简单的间接测量方法有双能X线吸收测量法(DualEnergyX-rayAbsorptiometry,DEXA)和生物电阻抗法(BioelectricalImpedanceAnalysis,BIA)。
DEXA方式虽然准确度能够达到作为临床体成分分析的基准的程度,但是经济性差,因此平常使用比较多的是BIA方式,实际上在各种研究材料中已证明通过BIA方式获得的结果非常接近于通过DEXA方式获得的结果。
因此,正在开发各种BIA方式的普及型体脂肪测量装置。
虽然BIA方式表述为体脂肪测量,但是BIA方式实际上测量生物组织的电阻抗,根据阻抗值推算脂肪量。
生物组织中的肌肉和各个脏器以及血液等基于各种矿物质和离子溶解的电解质,因此导电性能优异,但是脂肪或者骨骼等组织导电性能相对差。BIA方式将身体简单地视为一个大的圆筒,或者视为几个圆筒的组合体,如四肢和胴体等的组合,从所测量的阻抗值可以算出体内水分总量(TBW,TotalBodyWater),从TBW推算出无脂肪体重(FFM,Fat-FreeMass)和体脂肪量(BFM,BodyFatMass)。
在以往进行的研究中,提出了各种从体重、身高、性别、年龄等信息和从所测量的阻抗值推算出体脂肪量的公式。因此,所使用的频率和电流大小可以有多种。
另一方面,与在一个电极中实施交流电的施加和阻抗的测量的二电极方式相比,将施加交流电的电极和测量阻抗的电极分离的四电极方式干扰更小,因此更广泛地应用。
在现有技术中公开了一种利用智能设备测量体成分的方法。然而,现有技术的体成分测量装置均执行需要向身体施加的交流电的产生以及阻抗的测量,因此,体成分测量装置要设计成能够执行连接的确认、交流电的产生和阻抗的测量、体成分指数的计算、数据输出和调制、以及其他的驱动控制,而且智能设备只是简单地向用户显示从体成分测量装置接收的测量数据或者起到向体成分测量装置供给电源的作用。
尤其,为了通过智能设备的耳机端口传输测量数据,体成分测量装置需要执行将测量信号转换成数字信号并调制成FSK方式来输出等功能,因此只是外形实现了小型化,而大部分的功能和结构需在外装型的体成分测量装置内实现。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够连接到主装置的音频输入输出端口的体脂肪测量装置。
本实用新型所要解决的技术问题并不限定于上述的问题,本领域的技术人员可以从以下的内容清楚地理解没有提及的其他技术问题。
根据本实用新型的技术思想的体脂肪测量装置包括:连接器,包括第一输入端子和第二输入端子、输出端子以及接地端子,并能够连接到主装置的音频输入输出端口;第一接触端子和第二接触端子,以能够接触于被测量者的皮肤的方式形成,以使将通过所述第一输入端子和第二输入端子从所述主装置接收的第一驱动信号和第二驱动信号施加到被测量者的第一身体部位和第二身体部位;以及第一测量端子和第二测量端子,以能够接触于所述皮肤的方式形成,以使获取施加所述第一驱动信号和所述第二驱动信号的所述第一身体部位和所述第二身体部位之间的电压信号,其中,所获取的所述电压信号通过所述输出端子被提供给所述主装置。
在一个实施例中,所述体脂肪测量装置可以进一步包括第一至第三耦合电容器,其分别插入在所述输出端子与所述第一测量端子之间,所述第一测量端子与所述第二测量端子之间,以及所述第二测量端子与所述接地端子之间。
在一个实施例中,所述体脂肪测量装置可以进一步包括第一模拟信号隔离单元,将所述第一驱动信号传输给所述第一接触端子,并且,在所述连接器与所述第一接触端子之间提供电性隔离;以及第二模拟信号隔离单元,将所述第二驱动信号传输给所述第二接触端子,并且,在所述连接器与所述第二接触端子之间提供电性隔离。
在一个实施例中,所述第一模拟信号隔离单元和第二模拟信号隔离单元可以由变压器来实现。
在一个实施例中,所述第一输入端子和第二输入端子能够连接到所述音频输入输出端口的第一音频端子和第二音频端子,所述输出端子能够连接到所述音频输入输出端口的麦克风端子,所述接地端子能够连接到所述音频输入输出端口的接地端子。
在一个实施例中,向所述主装置提供的所述电压信号为模拟信号。
根据本实用新型的体脂肪测量装置,诸如便携式终端的主装置能够通过音频输入输出端口向体脂肪测量装置直接输出用于测量体脂肪的电流。
根据本实用新型的体脂肪测量装置,通过主装置的音频输入输出端口,能够直接接收利用体脂肪测量装置从身体中被测量的模拟交流电压信号。
根据本实用新型的体脂肪测量装置,体脂肪测量装置可以只由无源电路来实现,不需要另外的测量控制功能或者数字通信功能,因此其制造既简单又低廉,用户容易携带。
本实用新型的效果并不限定于上述的效果,本领域的技术人员可以从以下的内容清楚地理解其他效果。
附图说明
图1为例示利用本实用新型的一个实施例的体脂肪测量装置的体脂肪测量系统的框图;
图2为等效地例示利用本实用新型的一个实施例的体脂肪测量装置的便携式体脂肪测量系统的电路图;
图3为例示本实用新型的一个实施例的体脂肪测量系统的驱动方法的流程图;
图4为例示本实用新型的一个实施例的体脂肪测量装置的体脂肪测量方法的流程图。
附图标记说明
10:便携式体脂肪测量系统
11:主装置
111:音频输出驱动单元
112:模数转换单元(ADC)
113:体脂肪分析单元
114:音频输入输出端口
12:体脂肪测量装置
121:连接器
122:第一模拟信号隔离单元
123:第二模拟信号隔离单元
124:第一接触端子
125:第二接触端子
126:第一测量端子
127:第二测量端子
128a、128b、128c:第一至第三耦合电容器
具体实施方式
在本说明书中提出的本实用新型的实施例中,对于特定的结构和功能的说明只是用于说明本实用新型的实施例,本实用新型并不限定于所述实施例,本实用新型的实施例可以以各种方式实施。
下面,参照附图对本实用新型的优选实施例进行详细的说明。附图中的相同的结构要素用相同的符号表示,对于相同的结构要素省略重复说明。
图1为例示利用本实用新型的一个实施例的体脂肪测量装置的体脂肪测量系统10的框图。
参照图1,便携式体脂肪测量系统10包括主装置11和体脂肪测量装置12。
主装置11具有能够执行特定的信息处理功能和音频信号处理功能的运算能力,所述主装置可以包括:至少一个信道的用于音频输入的麦克风端子MIC;至少一个信道的、例如两个信道的用于输出音频的第一音频端子SPK1及第二音频端子SPK2;以及接地端子GND。此时,第一音频端子SPK1和第二音频端子SPK2可称之为第一扬声器端子和第二扬声器端子。例如,主装置11可以是智能手机。另举一个例子,主装置11可以是可穿戴式设备。
更具体地,主装置11可包括音频输出驱动单元111、模数转换单元ADC112、体脂肪分析单元113以及音频输入输出端口114。
音频输出驱动单元111可产生具有第一频率的第一驱动信号ELC1,并通过音频输入输出端口114的第一音频端子SPK1输出第一驱动信号。根据实施例,音频输出驱动单元111可进一步产生具有第二频率的第二驱动信号ELC2,并通过音频输入输出端口114的第二音频端子SPK2输出第二驱动信号。
第一驱动信号ELC1和第二驱动信号ELC2是模拟交流电压信号,该信号为通过体脂肪测量装置12的第一接触端子124和第二接触端子125被施加于身体的信号。
根据各种体脂肪指数(BM1)的计算方式,可以只利用第一频率,或者可以利用第一频率和第二频率,第一频率和第二频率可以相同,或者可以不同。例如,第一频率可以是10kHz,或者第一频率和第二频率可以都是10kHz,或者第一频率可以是1kHz、第二频率可以是20kHz以下。根据实施例,第一频率或者第二频率分别可以是由两个以上的频率的组合。
另一方面,即使第一驱动信号ELC1和第二驱动信号ELC2是相同频率的交流电的波形,根据体脂肪指数的计算方式,相位和大小也可以不同,尤其是相位可以是相反。
模数转换单元112将通过麦克风端子MIC接收的麦克风端子信号MIC_OUT的电压信号的交流成分的波形进行数字转换而产生数字转换信号。
模数转换单元112通过麦克风端子MIC接收的麦克风端子信号MIC_OUT是基于从体脂肪测量装置12的第一测量端子126和第二测量端子127获取的交流电压的模拟电压信号,包括直流成分。
普通的麦克风装置大致可以分为利用连接在电磁铁线圈的振膜(diaphpragm)的振膜式麦克风和利用背板(backplate)及振膜的电容式麦克风。其中,振膜式麦克风虽然性能优异且灵敏度高,但是由于价格昂贵,因此多使用于专业人员,大众化的多利用电容式麦克风。通常,像智能手机的便携式装置也利用电容式麦克风。
当电容式麦克风的背板和振膜之间维持规定的电荷量的情况下振膜随着音响产生振动时,背板和振膜之间的电容发生变化而产生电压的变化,利用所述电压的变化即交流信号(AC)来产生音响信号,因此需要施加少量的直流(DC)电压。
然而,模数转换单元112可以通过耦合电容器消除所述通常施加的麦克风驱动电压的影响。
体脂肪分析单元113可以从数字转换信号测量身体阻抗,并基于所测量的身体阻抗和输入的用户的身高、体重、年龄、性别等信息,根据特定的体脂肪分析算法,分析用户的体脂肪。
用于将体脂肪测量装置12与主装置11电连接的音频输入输出端口114可以包括至少一个信道的用于输入音频的麦克风端子MIC和至少一个信道的用于输出音频的第一音频端子SPK1和第二音频端子SPK2以及接地端子GND。
为此,根据实施例,音频输入输出端口114可以由例如具有四个接点的3.5mmTRRS(tip,ring,ringandsleeve)连接器的方式的一个插座来实现,所述四个接点分别对应于一个信道的用于输入音频的麦克风端子MIC、两个信道的用于输出音频的第一音频端子SPK1和第二音频端子SPK2以及接地端子GND。
根据实施例,音频输入输出端口114可以由例如具有三个接点的3.5mmTRS(tip,ringandsleeve)连接器的方式的一个插座来实现,所述三个接点分别对应于一个信道的用于音频输入的麦克风端子MIC、一个信道的用于输出音频的第一音频端子SPK1以及接地端子GND。
根据实施例,音频输入输出端口114可以由物理地分离的两个插座来实现。在这种情况下,音频输入输出端口114中,对于第一音频端子SPK1和第二音频端子SPK2,可以由例如具有三个接点的3.5mmTRS连接器的方式的插座来实现,对于麦克风端子MIC,可以由例如具有两个接点的3.5mmTS(tipandsleeve)连接器的方式的插座来实现。
根据实施例,音频输入输出端口114可以由物理地分离的两个插座来实现。在这种情况下,音频输入输出端口11中,对于第一音频端子SPK1和麦克风端子MIC,分别可以由例如具有两个接点的3.5mmTS连接器的方式的插座来实现。
体脂肪测量装置12将从主装置11接收的第一驱动信号ELC1和第二驱动信号ELC2分别施加到被测量者的第一身体部位和第二身体部位,并检测被测量者的第一身体部位和第二身体部位之间的电压信号,然后将所述检测结果可以传输给主装置11,最终可以传输给体脂肪分析单元113。
为此,体脂肪测量装置12可以包括能够连接到主装置11的音频输入输出端口114的连接器121、第一模拟信号隔离单元(analogsignalisolator)122、第二模拟信号隔离单元123、第一接触端子124、第二接触端子125、第一测量端子126、第二测量端子127、第一至第三耦合电容器128a、128b、128c。
连接器121可以包括第一输入端子和第二输入端子、输出端子以及接地端子。其中,第一输入端子和第二输入端子可连接到音频输入输出端口114的第一音频端子SPK1和第二音频端子SPK2,输出端子可连接到音频输入输出端口114的麦克风端子MIC,接地端子可连接到音频输入输出端口114的接地端子GND。
更具体地,体脂肪测量装置12的连接器121可以是例如具有四个接点的一个3.5mmTRRS连接器,还可以是将具有三个接点的3.5mmTRS连接器和具有两个接点的3.5mmTS连接器组合的连接器。
第一模拟信号隔离单元122将由连接器121的第一音频端子SPK1提供的第一驱动信号ELC1直接传输给第一接触端子124,其中所述第一驱动信号为模拟电压信号,另一方面,在连接器121的第一音频端子SPK1与第一接触端子124之间可以提供电性隔离,以使音频输出驱动单元111不受第一接触端子124的电性状态的影响。
同样地,第二模拟信号隔离单元123将由连接器121的第二音频端子SPK2提供的第二驱动信号ELC2直接传输给第二接触端子125,其中所述第二驱动信号为模拟电压信号,另一方面,在连接器121的第二音频端子SPK2与第二接触端子125之间可以提供电性隔离,以使音频输出驱动单元111不受第二接触端子125的电性状态的影响。
第一模拟信号隔离单元122和第二模拟信号隔离单元123可以由例如1:1变压器来实现。
第一接触端子124和第二接触端子125可以以能够接触于被测量者的第一身体部位和第二身体部位,例如两只胳膊、两只手、或者两只脚的方式形成,以使将通过第一模拟信号隔离单元122和第二模拟信号隔离单元123传递的模拟电压信号即第一驱动信号ELC1和第二驱动信号ELC2施加于被测量者的第一身体部位和第二身体部位。
第一测量端子126和第二测量端子127可以以能够接触于被测量者的第一身体部位和第二身体部位,例如两只胳膊、两只手、或者两只脚的方式形成,以使获取施加第一驱动信号ELC1和第二驱动信号ELC2的第一身体部位和第二身体部位之间的电压信号,即获取邻接于第一接触端子124和第二接触端子125的接点的身体部位之间产生的模拟电压信号。
第一测量端子126和第二测量端子127是与第一接触端子124和第二接触端子125物理地分开的单独的端子,只是在测量体脂肪时,第一测量端子126粘附在与第一接触端子相邻的身体部位,第二测量端子127粘附在与第二接触端子123相邻的身体部位。
第一至第三耦合电容器128a、128b、128c分别可以插入在连接器121的输出端子与第一测量端子126之间、第一测量端子126与第二测量端子127之间、第二测量端子127与接地端子GND之间,以使减少麦克风驱动电压V_MIC,以及获取通过身体的阻抗产生的第一测量端子126和第二测量端子127之间的电压差。第一至第三耦合电容器128a、128b、128c的电容大小可以根据经验适当地选择全部相同的电容或者互相不同的电容。
图2为等效地例示利用本实用新型的一个实施例的体脂肪测量装置的便携式体脂肪测量系统的电路图。
参照图2,便携式体脂肪测量系统的等效电路20可以由身体阻抗ZBODY、输出第一驱动信号ELC1的电压源V_ELC1、输出第二驱动信号ELC2的电压源V_ELC2、第一接触端子122及第二接触端子123和第一测量端子126及第二测量端子127的等效连接电阻R、第一至第三耦合电容器128a、128b、128c的阻抗ZC表示。
第一驱动信号ELC1和第二驱动信号ELC2、第一接触端子122及第二接触端子123和第一测量端子126及第二测量端子127的等效连接电阻R、第一至第三耦合电容器128a、128b、128c的阻抗ZC均为已知的值或者被控制的值,因此能够从模数转换单元112中检测的麦克风端子信号MIC_OUT的交流成分的波形通过特定电路分析确定身体阻抗ZBODY。
第一测量端子126及第二测量端子127与皮肤的接触电阻R根据皮肤的状态和接触面积可以变化。首先,在施加同相位的第一驱动信号ELC1和第二驱动信号ELC2的情况下,从所输出的麦克风端子信号MIC_OUT测量的第一阻抗是除身体阻抗ZBODY之外的阻抗。
接着,在施加相反相位的第一驱动信号ELC1和第二驱动信号ELC2情况下,从所输出的麦克风端子信号MIC_OUT测量的第二阻抗是包括身体阻抗ZBODY和接触电阻R的阻抗。由此,可以通过第一阻抗值和第二阻抗值的差来确定身体阻抗ZBODY。
根据实施例,可以首先施加相反相位的第一驱动信号ELC1和第二驱动信号ELC2,然后在施加同相位的第一驱动信号ELC1和第二驱动信号ELC2。
图3为例示本实用新型的一个实施例的便携式体脂肪测量系统的驱动方法的流程图。
参照图3,本实施例的便携式体脂肪测量系统的驱动方法可以包括例如在图1的主装置11中按照时间顺序执行的如下的步骤。具体地,便携式体脂肪测量系统10的驱动方法可以从步骤S31开始,其中,所述便携式体脂肪测量系统10包括:主装置11,其包括至少一个信道的用于输入音频的麦克风端子MIC和至少两个信道的用于输出音频的第一音频端子SPK1及第二音频端子SPK2;体脂肪测量装置12,其包括电性连接到麦克风端子MIC、第一音频端子SPK1及第二音频端子SPK2的连接器121、第一模拟信号隔离单元122和第二模拟信号隔离单元123、第一接触端子124和第二接触端子125、第一测量端子126和第二测量端子127、第一至第三耦合电容器128a、128b、128c。
在步骤S31中,主装置11判断体脂肪测量装置12是否连接到主装置11上。具体地,主装置11判断体脂肪测量装置12的连接器121是否连接到主装置11的第一音频端子SPK1和第二音频端子SPK2以及麦克风端子MIC。
当判断为体脂肪测量装置12的连接器121已连接时,在步骤S32中,主装置11接收被测量者的身体数据,例如,身高、体重、年龄、性别等数据,并准备体脂肪分析流程。
在步骤S33中,主装置11产生规定频率、相位及大小的第一驱动信号ELC1和第二驱动信号ELC2,并通过第一音频端子SPK1和第二音频端子SPK2提供给体脂肪测量装置12。具体地,主装置11将所产生的第一驱动信号ELC1和第二驱动信号ELC2通过第一音频端子SPK1和第二音频端子SPK2、连接器121、第一模拟信号隔离单元122和第二模拟信号隔离单元123、第一接触端子124和第二接触端子125,施加到被测量者的第一身体部位和第二身体部位。
在步骤S34中,主装置11通过麦克风端子MIC从体脂肪测量装置12接收电压信号。具体地,主装置11通过连接器121和麦克风端子MIC接收第一测量端子126和第二测量端子127之间反映身体阻抗而显示的电压信号。
在步骤S35中,主装置11通过分析所接收的电压信号的交流成分的波形、第一驱动信号ELC1和第二驱动信号ELC2、体脂肪测量装置12的等效电路来确定身体阻抗ZBODY。
在步骤S36中,主装置11基于所确定的身体阻抗ZBODY和被测量者的身体数据分析体脂肪。
图4为例示本实用新型的一个实施例的体脂肪测量装置的体脂肪测量方法的流程图。
参照图4,本实施例的体脂肪测量方法可以包括例如在图1的体脂肪测量装置12中按照时间顺序执行的如下的步骤。
在步骤S41中,通过连接器121的第一输入端子和第二输入端子,从主装置11接收第一驱动信号ELC1和第二驱动信号ELC2。
在步骤S42中,通过第一接触端子124和第二接触端子125将第一驱动信号ELC1和第二驱动信号ELC2施加到被测量者的第一身体部位和第二身体部位。
在步骤S43中,通过第一测量端子126和第二测量端子127获取第一身体部位和第二身体部位之间的电压信号。
在步骤S44中,通过连接器121的输出端子将获取的电压信号提供给主装置11。
本实用新型虽然参照附图所示的一个实施例来进行说明的,但是其说明仅仅是举例说明的,对于本领域普通技术人员来说,可以理解从该实施例可以进行各种变形或实现等同的其它实施例。因此,本实用新型的实质性的技术保护范围应由权利要求范围的技术构思来确定。
Claims (6)
1.一种体脂肪测量装置,其特征在于,该装置包括:
连接器,包括第一输入端子和第二输入端子、输出端子以及接地端子,并能够连接到主装置的音频输入输出端口;
第一接触端子和第二接触端子,以能够接触于被测量者的皮肤的方式形成,以使将通过所述第一输入端子和第二输入端子从所述主装置接收的第一驱动信号和第二驱动信号施加到被测量者的第一身体部位和第二身体部位;以及
第一测量端子和第二测量端子,以能够接触于所述皮肤的方式形成,以使获取施加所述第一驱动信号和所述第二驱动信号的所述第一身体部位和所述第二身体部位之间的电压信号,
其中,所获取的所述电压信号通过所述输出端子被提供给所述主装置。
2.根据权利要求1所述的体脂肪测量装置,其特征在于,进一步包括第一至第三耦合电容器,其分别插入在所述输出端子与所述第一测量端子之间、所述第一测量端子与所述第二测量端子之间、所述第二测量端子与所述接地端子之间。
3.根据权利要求1所述的体脂肪测量装置,其特征在于,进一步包括:
第一模拟信号隔离单元,将所述第一驱动信号传输给所述第一接触端子,且在所述连接器与所述第一接触端子之间提供电性隔离;以及
第二模拟信号隔离单元,将所述第二驱动信号传输给所述第二接触端子,且在所述连接器与所述第二接触端子之间提供电性隔离。
4.根据权利要求3所述的体脂肪测量装置,其特征在于,所述第一模拟信号隔离单元和第二模拟信号隔离单元由变压器来实现。
5.根据权利要求1所述的体脂肪测量装置,其特征在于,
所述第一输入端子和第二输入端子能够连接到所述音频输入输出端口的第一音频端子和第二音频端子,
所述输出端子能够连接到所述音频输入输出端口的麦克风端子,
所述接地端子能够连接到所述音频输入输出端口的接地端子。
6.根据权利要求1所述的体脂肪测量装置,其特征在于,向所述主装置提供的所述电压信号为模拟信号。
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20151209 Termination date: 20170515 |