CN2220063Y - 红外光测定皮脂厚度的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于光电测量皮脂厚度的装置的设计技术领域。本装置包括由红外发光二极管及其相连的脉冲发生器组成的信号发射单元，由光电接收管及放大器组成的信号接收单元以及由单片机与液晶显示器组成的数据处理及显示单元三大部分。本装置测量精度高、结构简单、紧凑操作方便、具有很强的实用性。
Description
本实用新型属于光电测量技术领域，特别涉及对人体皮脂厚度的测量装置。
测定皮下脂肪厚度是衡量人体肥胖程度的重要手段。当前人类健康状况发展的总趋势是平均寿命延长，老年病比例上升，除了治病之外，自觉而主动地锻炼身体已成为社会的潮流，在这种情况下，使人们能简便地了解自己的健康状况并采取针对性措施很有必要，对人体肥胖状况测定就是其中一个重要内容，这个问题对于飞行员和运动员的选材也有实际意义。按照惯例，人们往往从测定体重来判断肥胖程度，这实际上是不准确的，例如，对同一个人，若要减去一磅体重，可以采取节食的方法也可以采取运动的方法，用前一种方法，可能减去3/4磅的皮脂和1/4磅的瘦肉，而用后一种方法则可能减去1.25磅的皮下脂肪而增加1/4的瘦肉，效果差别很大。
为了直接测定皮脂厚度，当前最常用的方法是用弹簧夹具，装置的示意如图1所示。也就是将一个钳式的卡具的两个端1夹住从人体表待测部位揪起来的一层皮脂，根据夹具开口的大小由指针表头2给出皮下脂肪的厚度，为提高测试精度，卡具夹紧的程度由重量一定的悬挂砝码3决定。这种产品国内外都有，目前精度较高的是日本Meikosha株式会社生产的Elyoken-Type PAT376843型，这种皮脂计其主要缺点是：(1)在皮肤很紧的情况下不容易将脂肪完全揪起来；(2)由于这是机械装置，用久了以后弹簧会疲劳而引入误差。
另一种测定脂肪厚度的方法是将人体浸入水中，测其整体比重，这种方法虽然精确，但操作十分麻烦，无法经常使用。
本实用新型的目的是为克服已有技术的不足之处，根据用红外光射向人体表层，测量其背向散射强度的方法来确定人体脂肪厚度的新方法，设计出一种皮下脂肪厚度测定红外光电传感器，具有测量精确、操作方便、结构简单、实用等特点。
本实用新型设计的一种红外光测定皮下脂肪厚度的装置，其特征在于包括信号发射单元、信号接收单元及数据处理及显示单元，所说的信号发射单元由发射红外发光二极管及与其相连的脉冲发生器所组成，所说的信号接收单元由光电接收管及与其相连对接收信号进行放大的光电流放大器所组成，所说的数据处理及显示单元由单片机及与其相连的液晶显示器所组成。本实用新型的红外发光二极管可采用SE303A，其输出光波长为0.8～1μ范围，发光二极管与光电接收管设置在所测皮肤的同侧，其距离约为10mm。
本实用新型是根据在整个光谱范围内，近红外光(从0.8μ到1.6μ)对皮肤有很好的透过率。根据人体的结构，皮肤下面即是脂肪，脂肪下面是肌肉，光透过皮肤进入脂肪之后产生吸收和散射两个效应，散射也就是光子和脂肪大分子之间的弹性碰撞，散射后的光的后向散射部分可穿过皮肤并被检测到。由于脂肪和肌肉之间的分介层对红外光起到强烈的吸收作用，因此肌肉不会对后向散射光给予贡献。因此在入射光强度相同的情况下，当皮下脂肪愈厚，后向散射的光就愈强。
本实用新型的工作原理是发光二极管由脉冲发生器激励发出近红外光射入待测皮肤，其后向散射光由与设置在发光二极管同侧相邻的光电接收管接收并转换成光电压信号，由放大器放大后送入单片机进行数据处理，单片机根据电压强弱与脂肪厚度的对应关系转换成脂肪的厚度再送入液晶显示器显示。本实用新型全部元器件均安装在一小的盒体内，发光管及光电接收管的发射(或接收)表面朝向盒体之外，其相应位置的盒体开有孔洞，以便向待测皮肤发射(或接收来自皮肤)光束。
本实用新型结构简单、紧凑、操作方便、测量精确、具有很强的实用性。
附图简要说明：
图1为已有技术中的一种测定皮脂的弹簧夹具结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为本实用新型的一种实施例外型结构示意图。
图4为图3装置的仰视图。
图5为本实施例的发射部分电路示意图。
图6为本实施例的接收部分电路示意图。
本实用新型的一种红外光皮脂厚度测定装置最佳实施例如图2～6所示，结合各图描述如下：
本装置由红外光信号发射、红外光信号接收、信号处理及显示三大部分。全部元器件均安装在一小盒体内，其外形如图3所示。图中，4为液晶数码显示器，5，6分别为触摸开关和功能设置键，当二者配合使用时，可以实现电源开关，数据采集和结果显示的功能。7为一圈泡沫塑料。图4是图3的仰视图，这是一块打了三个孔的黑色塑料板。在孔中安插了三个光学元件，8为红外发光二极管，9，10为光电接收管。这三个元件的发射(或接收)面都是朝向小盒子之外的。当使用本仪器时，可将小盒子的泡沫塑料端压在皮肤待测的部位，泡沫塑料圈和皮肤接触并被压缩，起到了遮均杂散光的作用。三个光学元件的表面均与皮肤平坦接触。当发光二极管工作时，即可从接收管中测得与皮脂厚度相关的后向散射波，接收管将此信号接收放大之后为8098单片机所采集。最终结果显示于液晶屏上，这个数值可与皮脂之厚度相对应。
图5、图6给出了本装置发射部分和接收部分的电路图。发射部分(图5)为一个由NE555构成的单稳态脉冲发生器，在5，6，7腿上分别接C1、C2和R1。3腿接+5V，1腿接地，适当调整电阻、电容R1、C1、C2的数值，可使脉冲宽度达到314ms，输出脉冲由8腿输出，经过R2、W1对发光管L1和L2进行馈电，并使其发光，作为入射到皮肤的光源。接收部分由图4表示，3DU5L为硅光电三极管，被入射光源照射之后，产生的背向散射光经过皮肤透出之后射到3DU5L的光敏面上，使其产生光电流此光电流由光电管的发射极送入到三极管89013的基极，并由其构成的光电流放大电路予以放大，并从89013的发射极上电阻R4取出输出电压送给单片机采集。本装置的核心是一个8098型单片机，它与译码器、地址锁存器、RAM、EPMOM和液晶显示器相连构成数据采集和显示单元。由接收部分(图6)的out端取出的与光强成正比的电压信号由8098的任何一个A/D转换端输入，在运行单片机的数据采集程序之后，即可得到以数字量表示的电压，此电压与皮脂厚度之间的对应值关系事先以对照表示形式编程放在EPROM之中，将每次录得的电压用这个对照表进行核算，即可将皮脂厚度的数据从输出口输出，并在液晶显示器上予以显示，以上均属于常规技术。
Claims (3)
1、一种红外光测定皮下脂肪厚度的装置，其特征在于，包括信号发射单元、信号接收单元及数据处理及显示单元，所说的信号发射单元由发射红外光的红外发光二极管及与其相连的脉冲发生器所组成，所说的信号接收单元由接收从皮肤下反射回的红外信号的光电接收管及与其相连对接收信号进行放大的光电流放大器所组成，所说的数据处理及显示单元由A/D转换接口与所说的放大器相连，对放大的信号进行数据处理的单片机及与其相连的液晶显示器所组成。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于所说的红外发光二极管与光电接收管设置在所测皮肤同侧，其距离约为10mm。
3、如权利要求1或2所述的装置，其特征在于所说的红外发光二极管的输出波长为0.8～1μ。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101133951B (zh) * | 2006-08-31 | 2012-04-25 | 三星电子株式会社 | 身体脂肪测量装置和操作该装置的方法 |
| CN104912168A (zh) * | 2015-04-15 | 2015-09-16 | 上海威思特科技发展有限公司 | 智能马桶装置 |
| CN105806232A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-07-27 | 南京航空航天大学 | 一种基于近红外光的猪劈半胴体脂肪/瘦肉厚度无损测量系统 |
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1994
- 1994-08-19 CN CN 94218449 patent/CN2220063Y/zh not_active Expired - Fee Related
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