具有人體成分分析功能的筆記本電腦的製作方法
2023-09-18 09:58:25 1
專利名稱：具有人體成分分析功能的筆記本電腦的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種筆記本電腦，尤其涉及一種採用生物電阻抗分析技術來進行人體成分分析筆記本電腦。
背景技術：
在醫學臨床與基礎研究中，測量人體成分具有重要的價值。它可以提供人體成分正常值範圍及變化情況，是評價生長發育、成熟情況、健康水平以及老化進程的重要因素， 有助於對營養狀況和相關疾病的研究。在兒童生長發育期，監測身體成長變化，了解發育狀況，正確指導營養補充，對確保兒童健康成長是非常重要的。在體育運動中，為了減輕體重，提高競賽成績，以及在運動員訓練過程中，安排合理的運動量，都需要監測體內成分的變化。健美和減肥鍛鍊若能在脂肪含量監測的指導下進行，也將會收到事半功倍的效果。人體成分的分析越來越受到生理學家、營養學家及醫生的重視。對人體成分的測定方法有很多，如水下稱重法、核磁共振法、同位素稀釋法等，這些方法都需要特殊的儀器和設備，且儀器設備大多價格昂貴。近些年隨著生物電阻抗分析法的成熟，也相應的出現了很多採用生物電阻抗法進行人體分析的儀器設備，生物電阻抗分析(Bioelectrical Impedance Analysis,ΒΙΑ)是近20年發展起來的一項人體成分測量技術，它根據人體脂肪組織(Fat Mass, FM)和非脂肪組織(Fat Free Mass, FFM)不同的電阻抗特性，即非脂肪組織含有大量的水分和電解質，電阻抗較低，脂肪是無水物質，電阻抗很高，通過放置在體表的電極向人體施加一個微小的交流測量電流，提取人體阻抗信息，測定人體脂肪含量。然而，這些採用生物電阻抗法進行人體分析的儀器設備動輒數萬元，只有有規模的醫院和專業的體檢公司、健身中心才有這種儀器，很難發揮到人體成分測量的價值和優勢。
實用新型內容本實用新型的目的在於，提供一種具有人體成分分析功能的筆記本電腦，其實現人體成分測量和分析的同時，具有體積小、成本低、便於攜帶等優點，有利於人體成分分析的普及，從而提高人們的健康水平。為了實現上述目的，本實用新型提供一種具有人體成分分析功能的筆記本電腦， 其包括筆記本電腦本體、設於筆記本電腦本體內的嵌入式控制器及生物電阻抗測量電路板、及電極，該筆記本電腦本體包括主板及微處理器，該主板上具有與微處理器電性連接的外設控制器，該電極包括成對設置的激勵電流電極及測量電壓電極，該生物電阻抗測量電路板包括與嵌入式控制器電性連接的測量電路，其包括依次電性連接於嵌入式控制器與激勵電流電極之間的正弦信號發生器、壓控恆流源及第一多路開關、及依次電性連接於嵌入式控制器與測量電壓電極之間的A/D轉換器、差分放大器及第二多路開關，外設控制器與嵌入式控制器電性連接。所述生物電阻抗測量電路板還包括分別與測量電路及嵌入式控制器電性連接的電源控制電路、及光電隔離器，光電隔離器電性連接於嵌入式控制器與正弦信號發生器、A/ D轉換器之間、及測量電路與電源控制電路之間，光電隔離器兩端通過光學耦合而電性隔
1 O所述嵌入式控制器通過LPC總線接口或UART串口與外設控制器電性連接通訊。所述筆記本電腦本體還包括一殼體、設於殼體上的顯示屏、內存、硬碟、光碟機、內置鍵盤、觸摸板，微處理器設於主板上，顯示屏與筆記本電腦主板電性連接。所述生物電阻抗測量電路板設於殼體內併集成於主板上。所述生物電阻抗測量電路板設於殼體內併集成於一 PCB板上。所述生物電阻抗測量電路板上對應電極設有連接埠，其設於殼體上。所述電極包括數對激勵電流電極及測量電壓電極、插頭、及分別連接於激勵電流電極與插頭及測量電壓電極與插頭之間的導線，該插頭插入連接埠。所述主板上設有筆記本電腦標準接口，其包括網絡接口、無線網絡接口、USB接口、 讀卡器接口、視頻輸出接口、及HDMI接口。本實用新型的有益效果本實用新型根據生物電阻抗特性，應用生物電阻抗技術， 依託筆記本本身的硬體系統平臺，省去了獨立測量設備的最貴的微處理器、存儲、顯示等部件，將生物電阻抗測量電路板模塊集成到筆記本上，依靠筆記本微處理器、內存、顯示屏、硬碟等系統平臺，實現獨立測量分析設備的完整功能；僅僅是增加了少量生物電阻抗測量電路板的成本，就在普通筆記本電腦上實現了一部數萬元的高端人體成分分析儀的功能，在實現人體成分測量和分析的同時，具有體積小、成本低、便於攜帶等優點，有利於人體成分分析的普及，從而提高人們的健康水平。為了能更進一步了解本實用新型的特徵以及技術內容，請參閱以下有關本實用新型的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本實用新型加以限制。
以下結合附圖，通過對本實用新型的具體實施方式
詳細描述，將使本實用新型的技術方案及其它有益效果顯而易見。附圖中，
圖1為本實用新型具有人體成分分析功能的筆記本電腦的電路原理示意圖；圖2為本實用新型的一應用狀態示意圖；圖3為本實用新型的一應用流程示意圖。
具體實施方式
為更進一步闡述本實用新型所採取的技術手段及其效果，以下結合本實用新型的優選實施例及其附圖進行詳細描述。如圖1-3所示，本實用新型提供一種具有人體成分分析功能的筆記本電腦，其包括筆記本電腦本體10、設於筆記本電腦本體10內的嵌入式控制器20及生物電阻抗測量電路板、及電極50，該筆記本電腦本體10包括主板(未圖示)及微處理器11，該主板上具有與微處理器11電性連接的外設控制器(PCH) 12，該電極50包括成對設置的激勵電流電極 51及測量電壓電極52，該生物電阻抗測量電路板包括與嵌入式控制器20電性連接的測量電路30，其包括依次電性連接於嵌入式控制器20與激勵電流電極51之間的正弦信號發生器31、壓控恆流源32及第一多路開關33、及依次電性連接於嵌入式控制器20與測量電壓電極52之間的A/D轉換器34、差分放大器35及第二多路開關36，外設控制器12與嵌入式控制器20電性連接。本實用新型通過筆記本電腦實現人體成分測量和分析、成本低、便於攜帶、有利於人體成分分析的普及，從而提高人們的健康水平。另外，該生物電阻抗測量電路板還包括分別與測量電路30及嵌入式控制器20電性連接的電源控制電路37、及光電隔離器38，光電隔離器38電性連接於嵌入式控制器20 與正弦信號發生器31、A/D轉換器34之間、及測量電路30與電源控制電路37之間，光電隔離器38兩端通過光學耦合而電性隔離；該電源控制電路37用於控制測量電路30，在測量電路30不工作時，關閉測量電路30，從而節省電能耗。進一步的，該嵌入式控制器20通過 LPC(Low PinCount)總線接口或UART串口與外設控制器12電性連接通訊。該A/D轉換器 ；34可採用12位A/D轉換器。該筆記本電腦本體10可採用現有設計，具體的，該筆記本電腦本體10還包括一殼體13、設於殼體13上的顯示屏14、內存15、硬碟16、光碟機17、內置鍵盤18、觸摸板19，微處理器11設於主板上，顯示屏14與筆記本電腦主板電性連接；該主板上設有筆記本電腦標準接口，其包括網絡接口、無線網絡接口、USB接口、讀卡器接口、視頻輸出接口、及HDMI接口。優選的，該生物電阻抗測量電路板設於殼體13內併集成於一 PCB板上，該生物電阻抗測量電路板可單獨設置成一個小的電路板，其通過導線連接的方式與主板電性連接。更優選的，該生物電阻抗測量電路板設於殼體13內併集成於主板上。使筆記本電腦在實現人體成分測量和分析的同時，兼顧筆記本電腦的體積及便攜性。該生物電阻抗測量電路板上對應電極50設有連接埠 301，其設於殼體13上；該電極50包括數對激勵電流電極及測量電壓電極、插頭53、及分別連接於激勵電流電極與插頭53及測量電壓電極與插頭53之間的導線M，該插頭53插入連接埠 301。作為本實用新型的一種選擇實施例，將人體分為5環段，包括左右手、左右腿及軀幹，該電極包括四對激勵電流電極51，、51」、51」，、51」」及測量電壓電極52，、52」、52」，、52」」，四對電極分別組合可對人體進行阻抗測量。測量生物電阻抗時，採用三個頻率的電流信號分別輸入，即IOkHz、50kHz、IOOkHz， 將激勵電流電極51』、51」分別置於掌心1、3處，測量電壓電極52』、52」分別置於掌根2、4 處，激勵電流電極51」』、51」」分別置於足心5、7處，測量電壓電極52」』、52」」分別置於足跟 6、8處，在作業系統下，當用戶啟動人體成分分析軟體，按下測量開始時，系統軟體會通過筆記本電腦的微處理器11傳送開始測量的指令給嵌入式控制器20，嵌入式控制器30會開啟測量電路電源，然後開始預置相關硬體參數，啟動正弦信號發生器31，通過第一多路開關 33將壓控恆流源32的lOKHz、、50kHzUOOkHz激勵電流分次通過51，和51」，電極輸入，置於2和4、2和8、6和8處的電壓測量電極用以測量兩端的電壓，由於電壓信號幅值很小，經差分放大器35後送入A/D轉換器34，轉換後的數據信號通過嵌入式控制器20回報給系統軟體，由測量分析軟體在系統下通過筆記本電腦的微處理器11運算，從而分別計算出人體左手、軀幹、左腿的電阻抗；然後將安全電流由電極3和7輸入，置於4和2、8和6處的電壓測量電極用以測量兩端的電壓，分別測出兩端的電壓，分別計算出右手、右腿的電阻抗。同時測量分析軟體還可以將測量數據通過網絡接口發送到伺服器匯總，由後臺醫學專家針對測量數據給出合理的飲食、運動、就醫建議，在顯示屏14上顯示，並可存儲在筆記本電腦硬碟16裡。綜上所述，本實用新型根據生物電阻抗特性，應用生物電阻抗技術，將依託筆記本本身的硬體系統平臺，省去了獨立測量設備的最貴的微處理器、存儲、顯示等部件，將生物電阻抗測量電路板模塊集成到筆記本上，依靠筆記本微處理器、內存、顯示屏、硬碟等系統平臺，實現獨立測量分析設備的完整功能；僅僅是增加了少量生物電阻抗測量電路板的成本，就在普通筆記本電腦上實現了一部數萬元的高端人體成分分析儀的功能，在實現人體成分測量和分析的同時，具有體積小、成本低、便於攜帶等優點，有利於人體成分分析的普及，從而提高人們的健康水平。以上所述，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本實用新型的技術方案和技術構思做出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬於本實用新型權利要求的保護範圍。
權利要求1.一種具有人體成分分析功能的筆記本電腦，其特徵在於，包括筆記本電腦本體、設於筆記本電腦本體內的嵌入式控制器及生物電阻抗測量電路板、及電極，該筆記本電腦本體包括主板及微處理器，該主板上具有與微處理器電性連接的外設控制器，該電極包括成對設置的激勵電流電極及測量電壓電極，該生物電阻抗測量電路板包括與嵌入式控制器電性連接的測量電路，其包括依次電性連接於嵌入式控制器與激勵電流電極之間的正弦信號發生器、壓控恆流源及第一多路開關、及依次電性連接於嵌入式控制器與測量電壓電極之間的A/D轉換器、差分放大器及第二多路開關，外設控制器與嵌入式控制器電性連接。
2.如權利要求1所述的具有人體成分分析功能的筆記本電腦，其特徵在於，所述生物電阻抗測量電路板還包括分別與測量電路及嵌入式控制器電性連接的電源控制電路、及光電隔離器，光電隔離器電性連接於嵌入式控制器與正弦信號發生器、A/D轉換器之間、及測量電路與電源控制電路之間，光電隔離器兩端通過光學耦合而電性隔離。
3.如權利要求1所述的具有人體成分分析功能的筆記本電腦，其特徵在於，所述嵌入式控制器通過LPC總線接口或UART串口與外設控制器電性連接通訊。
4.如權利要求1所述的具有人體成分分析功能的筆記本電腦，其特徵在於，所述筆記本電腦本體還包括一殼體、設於殼體上的顯示屏、內存、硬碟、光碟機、內置鍵盤、觸摸板，微處理器設於主板上，顯示屏與筆記本電腦主板電性連接。
5.如權利要求4所述的具有人體成分分析功能的筆記本電腦，其特徵在於，所述生物電阻抗測量電路板設於殼體內併集成於主板上。
6.如權利要求4所述的具有人體成分分析功能的筆記本電腦，其特徵在於，所述生物電阻抗測量電路板設於殼體內併集成於一 PCB板上。
7.如權利要求5或6所述的具有人體成分分析功能的筆記本電腦，其特徵在於，所述生物電阻抗測量電路板上對應電極設有連接埠，其設於殼體上。
8.如權利要求7所述的具有人體成分分析功能的筆記本電腦，其特徵在於，所述電極包括數對激勵電流電極及測量電壓電極、插頭、及分別連接於激勵電流電極與插頭及測量電壓電極與插頭之間的導線，該插頭插入連接埠。
9.如權利要求4所述的具有人體成分分析功能的筆記本電腦，其特徵在於，所述主板上設有筆記本電腦標準接口，其包括網絡接口、無線網絡接口、USB接口、讀卡器接口、視頻輸出接口、及HDMI接口。
專利摘要本實用新型提供一種具有人體成分分析功能的筆記本電腦，其包括筆記本電腦本體、設於筆記本電腦本體內的嵌入式控制器及生物電阻抗測量電路板、及電極，該筆記本電腦本體包括主板及微處理器，該主板上具有與微處理器電性連接的外設控制器，該電極包括成對設置的激勵電流電極及測量電壓電極，該生物電阻抗測量電路板包括與嵌入式控制器電性連接的測量電路，其包括依次電性連接於嵌入式控制器與激勵電流電極之間的正弦信號發生器、壓控恆流源及第一多路開關、及依次電性連接於嵌入式控制器與測量電壓電極之間的A/D轉換器、差分放大器及第二多路開關，外設控制器與嵌入式控制器電性連接。
文檔編號G06F1/16GK202141974SQ20112022760
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者韓東鋒 申請人:深圳市卓怡恆通電腦科技有限公司