CN107582055B - 一种生物阻抗模拟仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物阻抗模拟仪，包括至少一对测量端子；每对测量端子包含一个第一测量端子和一个第二测量端子；用于模拟接触阻抗的接触阻抗模拟装置，包括正极子装置和负极子装置；正极子装置的第一端分别连接各个第一测量端子；负极子装置的第一端分别连接各个第二测量端子；正极子装置和负极子装置均分别包括若干个可变电阻，各个可变电阻分别与每个测量端子一一对应设置；用于模拟生物阻抗的生物阻抗模拟装置，生物阻抗模拟装置的两端分别连接正极子装置的第二端和负极子装置第二端。本发明考虑到真实环境中的接触阻抗，提供了一种充分模拟生物阻抗模型的模拟仪，是一种更准确的测试校准工具。

Description

一种生物阻抗模拟仪

技术领域

本发明涉及生物阻抗分析领域，特别是涉及一种生物阻抗模拟仪。

背景技术

生物阻抗是生物体征的重要部分，尤其生物阻抗分析已成为健康领域关注的重点。目前阻抗分析常用的方法有四线制和两线制，基于这两种方法的体脂称、体脂手表等产品也相继出现。为了保证体脂称、体脂手表等产品的测量准准确性，需要采用阻抗模拟设备来模拟生物阻抗，之后由体脂称、体脂手表等待测设备测量阻抗模拟设备的生物阻抗，之后将其测量值与实际模拟值进行比较，来确定待测设备是否准确。

但是，由于现有的阻抗模拟设备未考虑真实测量环境下的接触阻抗及其变化，以及未能充分模拟人体阻抗模型，上述产品的准确性一直备受质疑。

因此，如何提供一种准确性更高的、用于上述测试校准设备的生物阻抗模拟仪是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物阻抗模拟仪，能够更准确地模拟真实测量环境下接触阻抗与人体阻抗模型。

为了解决上述问题，本发明提供的一种生物阻抗模拟仪，包括：

至少一对测量端子；每对所述测量端子包含一个第一测量端子和一个第二测量端子；

用于模拟接触阻抗的接触阻抗模拟装置，包括正极子装置和负极子装置；所述正极子装置的第一端分别连接各个所述第一测量端子；所述负极子装置的第一端分别连接各个所述第二测量端子；所述正极子装置和所述负极子装置均分别包括若干个可变电阻，各个所述可变电阻分别与每个测量端子一一对应设置；

用于模拟生物阻抗的生物阻抗模拟装置，所述生物阻抗模拟装置的两端分别连接所述正极子装置的第二端和所述负极子装置第二端。

优选地，所述生物阻抗模拟装置包括RC网络。

优选地，所述可变电阻为程控电阻。

优选地，所述接触阻抗模拟装置还包括若干个滤波电容，各个所述滤波电容分别与每个所述程控电阻一一对应串联。

优选地，所述接触阻抗模拟装置还包括分别与每个所述滤波电容一一对应并联的若干个开关，所述开关用于控制与其对应的滤波电容是否接入电路。

优选地，各个所述开关均为三极管、MOS管和单刀双掷开关中的任意一种。

优选地，进一步包括：

用于供用户输入测试参数，并接收所述测试参数的数据输入装置；

分别与所述接触阻抗模拟装置、所述生物阻抗模拟装置、所述数据输入装置相连的数据处理装置，用于从所述数据输入装置获取所述测试参数并根据所述测试参数调节所述接触阻抗模拟装置的接触阻抗和所述和所述生物阻抗模拟装置的生物阻抗。

优选地，进一步包括：

与所述生物阻抗模拟装置并联、且输出端与所述数据处理装置相连的阻抗测量装置，用于测量所述生物阻抗模拟装置的生物阻抗并将测量结果发送到所述数据处理装置，以便所述数据处理装置根据所述测量结果校准所述生物阻抗模拟装置的生物阻抗以及将所述测量结果作为标准值与所述待测设备的测出值对照。

优选地，进一步包括：

与所述生物阻抗模拟装置串联、且输出端与所述数据处理装置相连的电流测量装置，用于测量所述生物阻抗模拟装置中的电流并将测量结果发送到所述数据处理装置，以便所述数据处理装置判断所述电流对生物体是否安全，并显示判断结果。

优选地，进一步包括：

与数据处理装置相连的、用于显示所述测试结果的输出显示装置。

本发明提供了一种生物阻抗模拟仪，包括测量端子，串联起来的接触阻抗模拟装置、生物阻抗模拟装置。本发明提供的生物阻抗模拟仪考虑到真实测量环境中的接触阻抗以及接触阻抗的变化，用接触阻抗模拟装置模拟接触阻抗，用生物阻抗模拟装置模拟生物阻抗，更准确地模拟真实环境下的接触阻抗与生物阻抗。故使用本发明的生物阻抗模拟仪测试待测设备可以得到更为准确的测试结果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的人体阻抗模拟仪的结构示意图；

图2为本发明提供的一种模拟仪的具体实施方式的结构示意图；

图3为本发明提供的一种具体实施方式中模拟仪的电路图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种能够更准确地模拟真实测量环境下接触阻抗与人体阻抗模型的生物阻抗模拟仪，以便使用本发明的生物阻抗模拟仪的测试校准设备提供更为准确的测试结果。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，图1为本发明提供的生物阻抗模拟仪的结构示意图。本发明提供的生物阻抗模拟仪包括：

至少一对测量端子1，每对所述测量端子1包含一个第一测量端子和一个第二测量端子；第一测量端子和第二测量端子分别用于连接待测设备的正负极；

用于模拟接触阻抗的接触阻抗模拟装置2，包括正极子装置和负极子装置；所述正极子装置的第一端分别连接各个所述第一测量端子；所述负极子装置的第一端分别连接各个所述第二测量端子；正极子装置和负极子装置均分别包括若干个可变电阻，各个可变电阻分别与每个测量端子一一对应设置；

用于模拟生物阻抗的生物阻抗模拟装置3，所述生物阻抗模拟装置3的两端分别连接所述正极子装置的第二端和所述负极子装置第二端。

其中，上述待测设备指的是待检测的体脂测量设备，例如体脂称、体脂手表等产品。生物阻抗模拟仪用于模拟人体阻抗，之后待测设备通过测量端子1与生物阻抗模拟仪相连，测量生物阻抗模拟仪的阻抗值，之后将其测量值与生物阻抗模拟仪的模拟值进行比较，来确定待测设备是否准确。

在一种优选实施例中，该生物阻抗模拟仪还包括：

数据输入装置4，用于供用户输入测试参数，并接受测试数据；

分别与接触阻抗模拟装置2、生物阻抗模拟装置3、数据输入装置4相连的数据处理装置5，用于从数据输入装置4获取测试参数并根据测试参数控制接触阻抗模拟装置2的接触阻抗以及控制生物阻抗模拟装置3的生物阻抗。

进一步可知，在检测待测设备的过程中，将待测设备的测量值与生物阻抗模拟仪的模拟值进行比较的过程可以由人为进行，也可以将待测设备与数据处理装置5连接，待测设备将自身的测量值发送给数据处理装置5，由数据处理装置5将待测设备测得的生物阻抗与生物阻抗模拟仪模拟的生物阻抗比对，得到得到待测设备的测试结果。具体采用哪种方式本发明不作具体限定。

需要说明的是，上述测试结果可以通过将待测设备测得的生物阻抗与生物阻抗模拟仪的生物阻抗做比值或做差值，只要可以得到二者的误差，以便数据处理装置5根据上述误差得到待测设备的测试结果即可，具体如何得到误差，并不影响本发明的实现。测试结果可以根据用户的需要设置为合格、不合格或一等品、二等品等。具体测试结果的设置并不影响本发明的实现。

由于现有的体脂手环、体脂手表、体脂秤等待测设备一般是基于两线制方法或四线制方法设计的，其待测端子通常也是成对出现的，故本发明提供的测量端子1也是成对出现的。

在使用本发明提供的生物阻抗模拟仪进行体脂称等相关设备的测试校准设备进行测试时，将测量端子1与待测设备相连，在数据输入装置4中输入测试参数，如测试信号频率、目标生物阻抗值、目标接触阻抗值等，数据处理装置5根据上述参数调整生物阻抗模拟装置3与接触阻抗模拟装置2的阻抗值，生物阻抗模拟仪以上述生物阻抗模拟装置3的生物阻抗作为测试待测设备的标准。

在本发明的一种具体实施方式中，请结合图2，上述生物阻抗模拟仪进一步包括：

与生物阻抗模拟装置3并联、且输出端与数据处理装置5相连的的阻抗测量装置6，用于测量生物阻抗模拟装置3的生物阻抗并将测量结果发送到数据处理装置5，以便数据处理装置5根据测量结果与测试参数调节生物阻抗模拟装置3的生物阻抗。

在上述实施方式中，阻抗测量设备的具体类型可以是如图3所示的LCR表，也可以是其他的阻抗测量装置，具体的装置类型并不影响本发明的实现。

可以理解的是，在本实施例中，可以通过阻抗测量设备测到生物阻抗测量值，知道生物阻抗模拟设备的生物阻抗与目标生物阻抗值之间的误差，并对生物阻抗模拟设备的生物阻抗进行进一步的调整，使之更接近目标生物阻抗值，进而使测试结果更加准确。

在本发明一种具体实现中，生物阻抗模拟装置3可以采用如图3所示的RC网络，数据处理装置5根据阻抗测量装置6的测量结果与测试参数控制RC网络的阻值与容值，例如在生物阻抗模拟装置3的测试结果小于理想值时，控制RC网络的阻值和容值增大。在这种实现方法中，数据处理装置5通过调节RC网络的阻值与容值，使生物阻抗模拟装置的总阻抗为测试参数中的目标生物阻抗值。当然，在其他的具体实现中，生物阻抗模拟装置3也可以采用其他的电路，具体的电路设计并不影响本发明的实现。

另外，该RC网络中的电阻为程控电阻，电容为程控电容。

请结合图3，图3所示为本发明提供的一种具体实施方式中的主要结构的电路图，在这种实施方式中，上所述正极子装置和所述负极子装置均分别包括若干个程控电阻21，各个所述程控电阻21分别与每个测量端子1一一对应设置。测量端子1，程控电阻21的阻值变化模式受数据处理模块5控制。此时，测试参数中关于的目标接触阻抗的参数具体包括程控电阻21的阻值与阻值变化模式。

阻值变化模式包括以下几种：

程控电阻21保持某一个恒定阻值；

程控电阻21的阻值在一定范围内以一定的增速逐渐增大或减小；

程控电阻21的阻值在一个特定的时间段内的增加量或减少量超过一个特定的范围(即骤增或骤减情况)；

此外，基于上述变化模式的各个程控电阻21的阻值可以相同也可以不同。

可以理解的是，阻值变化模式影响的是接触阻抗模拟装置模拟的接触阻抗值，根据实际需要，可以选择以上任意一种变化模式来调整接触阻抗的值，由于不同的生物阻抗的条件下接触阻抗也会相应的不同，因此为了能够尽可能的模拟多种情况下的生物阻抗来为待测设备进行测试，也需要接触阻抗能够模拟较多阻抗值。当然，除了以上变化模式，用户还可以自主定义程控电阻21阻值的变化模式。

在这种具体实现中，使用该生物阻抗模拟仪的测试校准设备可以对基于两线制方法的设备进行测试。在图3所示的电路图中，在对两线制设备进行测试时，从测试端子1a、测试端子1b中任选一个端子，从测试端子1c、测试端子1d中任选一个端子，选出的两个测试端子构成一对测试端子，分别与待测两线制设备的两个端子相连，后续测试过程与上述实施例的测试过程相同，在此不再赘述。

基于上述模拟仪，结合图3，接触阻抗模拟装置2还包括若干个滤波电容22，各个所述滤波电容22分别与每个所述程控电阻21一一对应串联。

上述滤波电容22用来过滤测试电流中的直流成分，这种生物阻抗模拟仪可以用来测试基于四线制方法的设备。此时，将四个测试端子分别连接到待测设备相应的端子上即可。

在基于上述模拟仪的另一种优选实施例中，接触阻抗模拟装置2还包括分别与每个滤波电容22一一对应并联的开关23。该开关23用于控制与其对应的滤波电容22是否接入电路。

具体请参见图3所示的电路图。

可以理解的是，若开关23闭合，则滤波电容22被短路，可以对基于两线制方法的设备进行测试；若开关23打开，滤波电容22会将测试电流中的直流成分滤除，此时可以对基于四线制方法的设备进行测试。故在本实施例中的模拟仪，可以通过切换开关23的状态，测试上述两种类型的设备。

在上述模拟仪的具体实现中，各个开关23均为三极管、MOS管和单刀双掷开关中的任意一种。当然，也可以是其他类型的开关，具体的开关的类型并不影响本发明实施例的实现。并且，本发明的生物阻抗模拟仪中的不同开关23可以选择不同的类型。

在本发明的另一种具体实现中，测量端子1进一步包括导电胶。

可以理解的是，若待测设备使用异形测量端子，在测量端子1上加装导电胶，可以充分接触断面，方便对待测设备的测试。

在本发明的一种具体实施方式中，请参见图2所示的结构示意图，上述生物阻抗模拟仪还可以包括：

与生物阻抗模拟装置3串联、且输出端与数据处理装置5相连的的电流测量装置7，用于测量生物阻抗模拟装置3中的电流并将测量结果发送到数据处理装置5，以便数据处理装置5判断电流对生物体是否安全，并显示判断结果。

请结合图3，上述电流测量装置7为电流表A。当然，电流测量装置7的种类并不影响本发明的实现，也可以采用其他类型的电流测量装置7。

容易理解的是，生物体能够承受的电流有限，若体脂称等产品在使用时电流过大，会对使用该产品的人造成伤害。相关安全规范(IEC-60601标准)对流经人体的电流安全范围做了规定，在电流测量装置7将电流值上传至数据处理模块后，由数据处理装置5根据相应的算法确定当前电流值是否安全，并根据判断结果进行相应处理，如进行输出显示或报警等。通过上述电流测量装置7，可以提高产品的安全保障。

在一种实施方式中，请结合图2所示的结构示意图，本发明的生物阻抗模拟仪进一步包括：

输出显示装置8，用于显示测试结果，这里的测试结果包括测试参数电流值、判断结果和测试参数。

可以理解的是，通过上述输出显示装置8，可以直观的展示模拟仪的各项参数，测试中通过生物阻抗模拟装置3的电流以及该电流对待测设备的使用者而言是否安全、以及待测设备的测试结果等。使得该模拟仪的可交互性得到提高。

本发明提供了一种生物阻抗模拟仪，包括测量端子，串联起来的接触阻抗模拟装置、生物阻抗模拟装置。本发明提供的生物阻抗模拟仪考虑到真实测量环境中的接触阻抗以及接触阻抗的变化，用接触阻抗模拟装置模拟接触阻抗，用生物阻抗模拟装置模拟生物阻抗，更准确地模拟真实环境下的接触阻抗与生物阻抗。故使用本发明的生物阻抗模拟仪测试待测设备可以得到更为准确的测试结果。

以上的几种具体实施方式仅是本发明的优选实施方式，以上几种具体实施例可以任意组合，组合后得到的实施例也在本发明的保护范围之内。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种生物阻抗模拟仪，其特征在于，包括：

至少一对测量端子；每对所述测量端子包含一个第一测量端子和一个第二测量端子；

用于模拟接触阻抗的接触阻抗模拟装置，包括正极子装置和负极子装置；所述正极子装置的第一端分别连接各个所述第一测量端子；所述负极子装置的第一端分别连接各个所述第二测量端子；所述正极子装置和所述负极子装置均分别包括若干个可变电阻，各个所述可变电阻分别与每个测量端子一一对应设置；

用于模拟生物阻抗的生物阻抗模拟装置，所述生物阻抗模拟装置的两端分别连接所述正极子装置的第二端和所述负极子装置第二端。

2.根据权利要求1所述的模拟仪，其特征在于，所述生物阻抗模拟装置包括RC网络。

3.根据权利要求1所述的模拟仪，其特征在于，所述可变电阻为程控电阻。

4.根据权利要求3所述的模拟仪，其特征在于，所述接触阻抗模拟装置还包括若干个滤波电容，各个所述滤波电容分别与每个所述程控电阻一一对应串联。

5.根据权利要求4所述的模拟仪，其特征在于，所述接触阻抗模拟装置还包括分别与每个所述滤波电容一一对应并联的若干个开关，所述开关用于控制与其对应的滤波电容是否接入电路。

6.根据权利要求5所述的模拟仪，其特征在于，各个所述开关均为三极管、MOS管和单刀双掷开关中的任意一种。

7.根据权利要求1-6任一项所述的模拟仪，其特征在于，进一步包括：

用于供用户输入测试参数，并接收所述测试参数的数据输入装置；

分别与所述接触阻抗模拟装置、所述生物阻抗模拟装置、所述数据输入装置相连的数据处理装置，用于从所述数据输入装置获取所述测试参数并根据所述测试参数调节所述接触阻抗模拟装置的接触阻抗和所述生物阻抗模拟装置的生物阻抗。

8.根据权利要求7所述的模拟仪，其特征在于，进一步包括：

与所述生物阻抗模拟装置并联、且输出端与所述数据处理装置相连的阻抗测量装置，用于测量所述生物阻抗模拟装置的生物阻抗并将测量结果发送到所述数据处理装置，以便所述数据处理装置根据所述测量结果校准所述生物阻抗模拟装置的生物阻抗以及将所述测量结果作为标准值与待测设备的测出值对照。

9.根据权利要求7所述的模拟仪，其特征在于，进一步包括：

与所述生物阻抗模拟装置串联、且输出端与所述数据处理装置相连的电流测量装置，用于测量所述生物阻抗模拟装置中的电流并将测量结果发送到所述数据处理装置，以便所述数据处理装置判断所述电流对生物体是否安全，并显示判断结果。

10.根据权利要求7所述的模拟仪，其特征在于，进一步包括：

与数据处理装置相连的、用于显示所述数据处理装置输出的测试结果的输出显示装置。