CN212816239U - 一种人体成分检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种人体成分检测装置，包括左手检测电极、右手检测电极和分析处理单元，分析处理单元包括信号采样模块、中控模块、显示模块、数据传输模块和供电模块，所述信号采样模块包括依次电连接的微弱信号提取电路、滤波陷波电路和后置放大电路，微弱信号提取电路用于对检测电极送来的原始信号进行高共模抑制比地放大，滤波陷波电路用于抑制工频干扰和电路噪声，后置放大电路用于放大最终信号。本实用新型应用时能够有效削弱检测电极原始信号中的共模干扰，对微弱生物电信号进行高质量的提取放大，有利于提高检测精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物电检测领域，具体是一种人体成分检测装置。
背景技术
生物电阻抗技术简称为BIA(Bioelectrical Impedance Analysic)，是指利用人体内血液、肌肉等组织具有良好的导电性，而脂肪几乎不导电的原理，以极其微弱、对人体无害的微弱电流通过人体，通过精密测量手段得到人体的电阻抗值，从而得到人体内生物组织信息的一种非侵入式生物检测技术，该技术已在全球临床医学领域广泛应用。
生物电检测仪就是一种通过生物电阻抗技术来检测人体电阻抗值的设备，其搭载不同算法模型的检测软件可实现人体体脂肪率、骨密度、微量元素、体水分、骨矿、基础代谢等检测。生物电检测仪通常包括检测电极和控制处理单元，如中国专利文件CN207785150U公开的一种全息生物电检测仪，包括检测仪本体，检测仪本体的一侧设置有导线，导线的一端与生物电信号传感器连接，生物电信号传感器的表面设置有生物电极片，检测仪本体的表面设置有显示屏，显示屏的两侧均设置有指示灯，检测仪本体的内部设置有电路板。
但由于生物电阻抗技术是对人体进行安全无创检测，因此生物电检测仪检测电极检测到的电信号幅值很小，且存在较大的噪声干扰，现有生物电检测装置的检测精度有待提高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有技术的上述问题，提供了一种人体成分检测装置，其应用时能够有效削弱检测电极原始信号中的共模干扰，对微弱生物电信号进行高质量的提取放大，有利于提高检测精度。
本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：
一种人体成分检测装置，包括左手检测电极、右手检测电极和分析处理单元，分析处理单元包括信号采样模块、中控模块、显示模块、数据传输模块和供电模块，所述信号采样模块包括依次电连接的微弱信号提取电路、滤波陷波电路和后置放大电路，微弱信号提取电路用于对检测电极送来的原始信号进行高共模抑制比地放大，滤波陷波电路用于抑制工频干扰和电路噪声，后置放大电路用于放大最终信号。
优选地，所述微弱信号提取电路包括保护缓冲电路、驱动反馈电路和前置放大电路，保护缓冲电路输入端连接左手检测电极和右手检测电极，保护缓冲电路输出端连接前置放大电路输入端，前置放大电路输出端连接滤波陷波电路，驱动反馈电路输入端和输出端分别连接前置放大电路和保护缓冲电路。
优选地，所述保护缓冲电路包括连接器H1和H2，电阻R1至R3、R5、R8、R10至R12，电容C2、C4、C6、C8，二极管D1至D4，放电管DS1至DS3，放大器U1A和U1B；驱动反馈电路包括电阻R4、R6和R7，电容C1、C3、C5，放大器U1C，前置放大电路包括电阻R8、R9、R13，电容C7、C9、C10，放大器U1D；保护缓冲电路连接器H1和H2分别接左手检测电极和右手检测电极，连接器H1引脚1接放电管DS1正端后接电容C6一端，连接器H2引脚1接放电管DS3正端后接电容C8一端，H1引脚2和H2引脚2连接后接放电管DS2正端、D1正极、D2负极、D3负极、D4正极后接驱动反馈电路输出端，放电管DS1至DS3的负端均接地，电容C6另一端接电阻R1后接电阻R11一端、D1负极、D2正极后接放大器U1A正相输入脚，电容C8另一端接电阻R10后接电阻R12一端、D4负极、D3正极后接放大器U1B正相输入脚，R11另一端接R12另一端，放大器U1A反相输入脚接电阻R2一端和电容C2一端后接电阻R3一端，放大器U1B反相输入脚接电阻R5一端和电容C4一端后接电阻R3另一端，放大器U1A输出脚接电阻R2另一端和电容C2另一端后作保护缓冲电路一输出端接前置放大电路电容C9负极，放大器U1B输出脚接电阻R5另一端和电容C4另一端后作保护缓冲电路另一输出端接前置放大电路电容C10负极；前置放大电路电容C9正极接电阻R8后接电阻R13一端和电容C7一端后接放大器U1D反相输入脚，前置放大电路电容C10正极接电阻R9后接驱动反馈电路输入端和放大器U1D正相输入脚，放大器U1D输出脚接电阻R13另一端和电容C7另一端后接滤波陷波电路；驱动反馈电路电阻R4一端和电容C3一端连接后作驱动反馈电路输入端，电阻R4另一端和电容C3另一端连接后接放大器U1C反相输入脚和输出脚、电容C1一端和C5正极后作驱动反馈电路输出端，放大器U1C正相输入脚接电阻R7一端后接电阻R6一端，R6另一端接供电信号，R7另一端接放大器U1C引脚11、电容C1另一端和C5负极。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：设置信号采样模块包括微弱信号提取电路、滤波陷波电路和后置放大电路，能够先对检测电极送来的原始信号中的共模干扰进行有效削弱，再抑制信号采样模块自身产生的工频干扰和电路噪声，最终实现对有效的微弱生物电信号进行高质量的提取放大，从而提高检测精度。此外对微弱信号提取电路进行设计，电路安全隔离度好，共模抑制比高，抗干扰能力强。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
图1为本实用新型一个具体实施例的微弱信号提取电路图。
具体实施方式
以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
需要说明，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例：
一种人体成分检测装置，其结构与现有生物电检测仪结构相似，包括左手检测电极、右手检测电极和分析处理单元，分析处理单元包括信号采样模块、中控模块、显示模块、数据传输模块和供电模块。供电模块与其余模块电连接，为其余模块提供供电信号。信号采样模块分别与检测电极和中控模块电连接，接收检测电极的生物电信号进行处理后送至中控模块。显示模块和数据传输模块分别与中控模块电连接，受中控模块显示/传输检测结果。其中，中控模块、显示模块、数据传输模块和供电模块均选用现有市面在售模块即可实现，上述模块型号分别可选为STM32F103RCT6、ENHDG128064-34、SX1278、NZX-1220。
由于生物电阻抗技术是对人体进行安全无创检测，因此检测电极检测到的电信号幅值很小，且存在较大的噪声干扰，为了实现高精度的生物电信号检测，本实用新型中信号采样模块包括依次电连接的微弱信号提取电路、滤波陷波电路和后置放大电路，微弱信号提取电路用于对检测电极送来的原始信号进行高共模抑制比地放大，滤波陷波电路用于抑制信号采样模块自身产生工频干扰和电路噪声，后置放大电路用于放大最终信号，从而实现对有效的微弱生物电信号进行高质量的提取放大，从而提高检测精度。其中，滤波陷波电路和后置放大电路分别选用常规电容电阻滤波陷波电路结构和放大器放大电路结构即可实现。
为了提高微弱信号提取电路共模干扰抑制能力和安全隔离度，本实用新型中微弱信号提取电路包括保护缓冲电路、驱动反馈电路和前置放大电路，保护缓冲电路输入端连接左手检测电极和右手检测电极，保护缓冲电路输出端连接前置放大电路输入端，前置放大电路输出端连接滤波陷波电路，驱动反馈电路输入端和输出端分别连接前置放大电路和保护缓冲电路。
具体地，保护缓冲电路包括连接器H1和H2，电阻R1至R3、R5、R8、R10至R12，电容C2、C4、C6、C8，二极管D1至D4，放电管DS1至DS3，放大器U1A和U1B；驱动反馈电路包括电阻R4、R6和R7，电容C1、C3、C5，放大器U1C，前置放大电路包括电阻R8、R9、R13，电容C7、C9、C10，放大器U1D。
如图1所示，保护缓冲电路连接器H1和H2分别接左手检测电极和右手检测电极，连接器H1引脚1接放电管DS1正端后接电容C6一端，连接器H2引脚1接放电管DS3正端后接电容C8一端，H1引脚2和H2引脚2连接后接放电管DS2正端、D1正极、D2负极、D3负极、D4正极后接驱动反馈电路输出端，放电管DS1至DS3的负端均接地，电容C6另一端接电阻R1后接电阻R11一端、D1负极、D2正极后接放大器U1A正相输入脚，电容C8另一端接电阻R10后接电阻R12一端、D4负极、D3正极后接放大器U1B正相输入脚，R11另一端接R12另一端，放大器U1A反相输入脚接电阻R2一端和电容C2一端后接电阻R3一端，放大器U1B反相输入脚接电阻R5一端和电容C4一端后接电阻R3另一端，放大器U1A输出脚接电阻R2另一端和电容C2另一端后作保护缓冲电路一输出端接前置放大电路电容C9负极，放大器U1B输出脚接电阻R5另一端和电容C4另一端后作保护缓冲电路另一输出端接前置放大电路电容C10负极。
前置放大电路电容C9正极接电阻R8后接电阻R13一端和电容C7一端后接放大器U1D反相输入脚，前置放大电路电容C10正极接电阻R9后接驱动反馈电路输入端和放大器U1D正相输入脚，放大器U1D输出脚接电阻R13另一端和电容C7另一端后接滤波陷波电路；驱动反馈电路电阻R4一端和电容C3一端连接后作驱动反馈电路输入端，电阻R4另一端和电容C3另一端连接后接放大器U1C反相输入脚和输出脚、电容C1一端和C5正极后作驱动反馈电路输出端，放大器U1C正相输入脚接电阻R7一端后接电阻R6一端，R6另一端接供电信号，R7另一端接放大器U1C引脚11、电容C1另一端和C5负极。
左手检测电极和右手检测电极两路检测原始信号分别经电容C6和电阻R1、电容C8和电阻R10滤波后，再经二极管D1至D4低压箝位保护后分别送至放大器U1A和U1B跟随放大。跟随放大后两路检测信号送至U1D进行大比例放大后输出至后续电路。
U1C将跟随放大后的检测信号反向反馈，以提高电路共模抑制比。U1A和U1B跟随放大，能够提高输入阻抗，克服左手检测电极和右手检测电极与人体接触电阻引起的信号衰减，同时使得输出阻抗足够小，以有效驱动保护缓冲电路后面的电路。放电管DS1至DS3能够泄放高压脉冲到地，安全隔离左手检测电极、右手检测电极与信号采样模块电路。微弱信号提取电路安全隔离度好，共模抑制比高，抗干扰能力强。
上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (3)
1.一种人体成分检测装置，包括左手检测电极、右手检测电极和分析处理单元，分析处理单元包括信号采样模块、中控模块、显示模块、数据传输模块和供电模块，其特征在于：所述信号采样模块包括依次电连接的微弱信号提取电路、滤波陷波电路和后置放大电路，微弱信号提取电路用于对检测电极送来的原始信号进行高共模抑制比地放大，滤波陷波电路用于抑制工频干扰和电路噪声，后置放大电路用于放大最终信号。
2.根据权利要求1所述的一种人体成分检测装置，其特征在于：所述微弱信号提取电路包括保护缓冲电路、驱动反馈电路和前置放大电路，保护缓冲电路输入端连接左手检测电极和右手检测电极，保护缓冲电路输出端连接前置放大电路输入端，前置放大电路输出端连接滤波陷波电路，驱动反馈电路输入端和输出端分别连接前置放大电路和保护缓冲电路。
3.根据权利要求2所述的一种人体成分检测装置，其特征在于：所述保护缓冲电路包括连接器H1和H2，电阻R1至R3、R5、R8、R10至R12，电容C2、C4、C6、C8，二极管D1至D4，放电管DS1至DS3，放大器U1A和U1B；驱动反馈电路包括电阻R4、R6和R7，电容C1、C3、C5，放大器U1C，前置放大电路包括电阻R8、R9、R13，电容C7、C9、C10，放大器U1D；保护缓冲电路连接器H1和H2分别接左手检测电极和右手检测电极，连接器H1引脚1接放电管DS1正端后接电容C6一端，连接器H2引脚1接放电管DS3正端后接电容C8一端，H1引脚2和H2引脚2连接后接放电管DS2正端、D1正极、D2负极、D3负极、D4正极后接驱动反馈电路输出端，放电管DS1至DS3的负端均接地，电容C6另一端接电阻R1后接电阻R11一端、D1负极、D2正极后接放大器U1A正相输入脚，电容C8另一端接电阻R10后接电阻R12一端、D4负极、D3正极后接放大器U1B正相输入脚，R11另一端接R12另一端，放大器U1A反相输入脚接电阻R2一端和电容C2一端后接电阻R3一端，放大器U1B反相输入脚接电阻R5一端和电容C4一端后接电阻R3另一端，放大器U1A输出脚接电阻R2另一端和电容C2另一端后作保护缓冲电路一输出端接前置放大电路电容C9负极，放大器U1B输出脚接电阻R5另一端和电容C4另一端后作保护缓冲电路另一输出端接前置放大电路电容C10负极；前置放大电路电容C9正极接电阻R8后接电阻R13一端和电容C7一端后接放大器U1D反相输入脚，前置放大电路电容C10正极接电阻R9后接驱动反馈电路输入端和放大器U1D正相输入脚，放大器U1D输出脚接电阻R13另一端和电容C7另一端后接滤波陷波电路；驱动反馈电路电阻R4一端和电容C3一端连接后作驱动反馈电路输入端，电阻R4另一端和电容C3另一端连接后接放大器U1C反相输入脚和输出脚、电容C1一端和C5正极后作驱动反馈电路输出端，放大器U1C正相输入脚接电阻R7一端后接电阻R6一端，R6另一端接供电信号，R7另一端接放大器U1C引脚11、电容C1另一端和C5负极。
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|---|---|---|---|---|
| CN114400880A (zh) * | 2022-01-30 | 2022-04-26 | 电子科技大学 | 一种适用于双电极的大共模干扰抑制电路 |
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