CN208740970U - 一种基于模块化的人体成分分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于模块化的人体成分分析装置，该装置包括有M0微处理器和生物电阻抗测量芯片CS1258组成的硬件模块及测量电极，所述测量电极为4‑8个，分别接于IS0‑IS3、VS0‑VS3引脚；M0微处理器的PA0、PA1、PA2引脚分别与CS1258的CS、SCL、SDA引脚连接，以控制CS1258。本实用新型易于工程人员开发，能够快速、准确、低成本实现生物电阻抗测量。

Description

一种基于模块化的人体成分分析装置

技术领域

本实用新型属于人体检测技术领域，特别涉及人体成分分析装置。

背景技术

在人体电阻抗分析领域，利用生物电阻抗分析法，可以实现对生物组织细胞内、外液电阻抗分布的测量，这种方法对于了解生物组织的生理状态具有十分重要的意义。同时，在心脑、肺血管与循环系统疾病的诊断、病变组织的检测及组织的分类、新陈代谢能力的估计、体内水分的测量及水肿的检测、人工透析的监护以及肿瘤的探测等方面有着广阔的应用前景。对于生物组织电阻抗特性的研究，一直是生理学、生物医学工程学关注的热点问题。

纵观国内外生物电阻抗技术的解决方案,以美国安捷伦公司为代表的一些大公司生产出了各种阻抗分析仪。以Aglient 4294A阻抗分析仪为例,该阻抗分析仪的测试频率较广(40Hz至100MHz)；基本阻抗精度为±0.08％。虽然阻抗分析仪具有高测量精度、测试频率广、很好的人机画面、强大的开发软件等优点, 但是其昂贵的价格让我们望而却步。此外,该种测量分析仪的体积庞大,携带不便。

因此，提高性价比，降低分析仪的成本，减小分析仪的体积，改善分析仪的性能，特别是对于信号发生系统、信号采集速度、采集精度等方面，成为一种迫切需要。

发明内容

基于此，因此本实用新型的首要目地是提供一种基于模块化的人体成分分析装置，该装置能够易于工程人员开发，能够快速、准确、低成本实现生物电阻抗测量。

本实用新型的另一个目地在于提供一种基于模块化的人体成分分析装置，该装置采用模块化的制作方式，能够有效地降低制作成本，同时也便于维护。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种基于模块化的人体成分分析装置，其特征在于该装置包括有M0微处理器和生物电阻抗测量芯片CS1258组成的硬件模块及测量电极，所述测量电极为4-8个，分别接于IS0-IS3、VS0-VS3引脚；M0微处理器的PA0、PA1、 PA2引脚分别与CS1258的CS、SCL、SDA引脚连接，以控制CS1258。

所述CS1258接有的R23、M0微处理器接有的R24作为人体电阻的参考电阻，用于每次测量人体电阻前进行校准，要求两个电阻使用+/-1％的精度。

进一步，所述R23设成300Ω，所述R24设为1KΩ。

进一步，C4和R22串联在一起，接于CS1258组成高通滤波及限流电路，高通滤波及限流后转换为正弦电流。

CS1258还接有模拟滤波电容C5、交流信号整流滤波电容C6，其中，C5 设为0.1Uf，C6设为1uF。

所述测量电极端各串联330欧的电阻。

进一步，所述测量电极中，电压测量端分别通过串联有C7、C8、C9、C10 的采样电容。

更进一步，为保证采样电容初始状态下是为0，所以C7、C8、C9、C10分别并联R16、R17、R18、R19电阻。

进一步，所述C7、C8、C9、C10还分别连接有R12、R13、R14、R15构成的偏置电路。当电压测量端电压偏低时，会引起整流模块异常，偏置电路使电压采样端保持在1/2VS。

所述M0微处理器的SDA0、SCL0为I2C接口，PA8为数据准备好的通知引脚，PA0、PA1、PA2分别与CS1258的CS、SCL、SDA连接控制CS1258。

进一步，M0微处理器预留用AINP0作为模组电源检测口，防止电源偏低时，影响测试结果。

本实用新型所实现的基于模块化的人体成分分析装置，具有以下效果：

1、具有多部位(手、脚、全身)精度达到测量允许误差范围内、测量准确。

2、具有多频功能、易于工程人员开发、低成本实现生物电阻抗测量。

附图说明

图1是本实用新型所实施CS1258硬件电路图。

图2是本实用新型所实施电极辅助电路图。

图3是本实用新型所实施M0微处理器电路图。

图4是本实用新型所实施人体成分分析装置与外界连接示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1、图2所示，为本实用新型所实现的模块化的人体成分分析装置硬件模型，其包括有M0微处理器和生物电阻抗测量芯片CS1258组成的硬件模块及测量电极，所述测量电极为4-8个，分别接于IS0-IS3、VS0-VS3引脚；M0 微处理器的PA0、PA1、PA2引脚分别与CS1258的CS、SCL、SDA引脚连接，以控制CS1258。

图1所示，采用CS1258作为BIM(Bioelectric Impedance Measurement)的测量，CS1258接有的R23、M0微处理器接有的R24作为人体电阻的参考电阻 (分别设成300及1K)，用于每次测量人体电阻前进行校准，要求两个电阻使用+/-1％的精度。C4和R22组成高通滤波及限流后转换为正弦电流，设激励电流为I(t)，DAC输出电压为VDAC，正弦波幅度为AMP，角频率为ω0；

CS1258模拟滤波电容C5设为0.1uF,交流信号整流滤波电容C6设为 1uF,VS电压设置成3V。

结合图2所示，为提高电极端的ESD防护，在8个电极端各串联330欧的电阻。电压测量端分别通过C7、C8、C9、C10的47nF电容采样，为保证采样电容初始状态下是为0，所以C7、C8、C9、C10分别并联R16、R17、R18、 R19各10M的电阻。

当电压测量端电压偏低时，会引起整流模块异常，所以增加了偏置电路，使电压采样端在1/2VS。R12、R13、R14、R15构成的偏置电路，R12、R13、 R14、R15分别接于C7、C8、C9、C10。

图3所示，要支持4/8电极交流测量人体阻抗，以及含人体成份分析算法，同时具有IAP算法功能，后期考虑算法增加呼吸、心率等功能，所以选型用 M0作为主控。SDA0、SCL0为模组的I2C接口，PA8为数据准备好的通知引脚(适用于主机用I/O口模拟的I2C接口)，PA0、PA1、PA2分别与CS1258 的CS、SCL、SDA连接控制CS1258。预留用AINP0作为模组电源检测口，防止电源偏低时，影响测试结果。

见图4，是本实用新型所实现人体成分分析装置与外界连结示意图。

因此，本实用新型所实现的基于模块化的人体成分分析装置，具有以下效果：

1、具有多部位(手、脚、全身)精度达到测量允许误差范围内、测量准确。

2、具有多频功能、易于工程人员开发、低成本实现生物电阻抗测量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于模块化的人体成分分析装置，其特征在于该装置包括有M0微处理器和生物电阻抗测量芯片CS1258组成的硬件模块及测量电极，所述测量电极为4-8个，分别接于IS0-IS3、VS0-VS3引脚；M0微处理器的PA0、PA1、PA2引脚分别与CS1258的CS、SCL、SDA引脚连接。

2.如权利要求1所述的基于模块化的人体成分分析装置，其特征在于所述CS1258接有的R23、M0微处理器接有的R24作为人体电阻的参考电阻。

3.如权利要求2所述的基于模块化的人体成分分析装置，其特征在于所述R23设成300Ω，所述R24设为1KΩ。

4.如权利要求1所述的基于模块化的人体成分分析装置，其特征在于C4和R22串联在一起，接于CS1258组成高通滤波及限流电路，高通滤波及限流后转换为正弦电流。

5.如权利要求1所述的基于模块化的人体成分分析装置，其特征在于CS1258还接有模拟滤波电容C5、交流信号整流滤波电容C6，其中，C5设为0.1Uf，C6设为1uF。

6.如权利要求1所述的基于模块化的人体成分分析装置，其特征在于所述测量电极端各串联330欧的电阻。

7.如权利要求6所述的基于模块化的人体成分分析装置，其特征在于所述测量电极中，电压测量端分别通过串联有C7、C8、C9、C10的采样电容。

8.如权利要求7所述的基于模块化的人体成分分析装置，其特征在于C7、C8、C9、C10分别并联R16、R17、R18、R19电阻。

9.如权利要求8所述的基于模块化的人体成分分析装置，其特征在于所述C7、C8、C9、C10还分别连接有R12、R13、R14、R15构成的偏置电路。

10.如权利要求1所述的基于模块化的人体成分分析装置，其特征在于所述M0微处理器的SDA0、SCL0为I2C接口，PA8为数据准备好的通知引脚；M0微处理器预留用AINP0作为模组电源检测口。