一種超小型體溫和生物電阻抗測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物醫(yī)學及可穿戴設備技術領域，具體涉及一種超小型體溫和生物電 阻抗測量裝置的設計。
【背景技術】
[0002] 可穿戴計算機是一種新概念、超微型、可穿戴的計算機系統(tǒng)，由于可以"穿戴"在人 體上，所以可以實現(xiàn)人機之間自然、方便和直接的交互，使人們能以更自然的方式攜帶計算 設備和獲得計算功能，最終實現(xiàn)人機之間的"最佳結合和協(xié)同"。據(jù)權威部門預測，可穿戴科 技會是市場上的下一個重頭戲，未來三五年市場價值將從今天30~50億美元發(fā)展到約500 億美元，市場潛力非常巨大（魏保志.熱點技術專利預警分析《可穿戴計算設備分冊》[M]. 北京：知識產權出版社，2014,1)。市場上已經(jīng)有一些極具創(chuàng)意和價值的可穿戴健康設備，例 如，ZephyrBioModule健身服。ZephyrBioModule健身服胸部位置有一個圓形的生物學傳 感器（BioModule)，這個生物學傳感器中有一個能夠監(jiān)測動作和速度的加速度計，能夠測量 使用者的心率、呼吸速率和皮膚溫度（魏保志.熱點技術專利預警分析《可穿戴計算設備分 冊》[M] ?北京：知識產權出版社，2014,10-11)。這恰恰說明把各種生理信號采集功能嵌入 到可穿戴設備領域具有極佳的應用前景。
[0003] 體溫指機體深部的平均溫度，有深部溫度（胸腹腔、臟器和腦的溫度）及表層溫度 (體表溫度）之分，它是反映人體健康狀況的重要指標之一，其準確性直接影響到疾病的診 斷、治療和護理。由于深部溫度不易測試，臨床上通常用腋窩、口腔、直腸等處溫度來代表機 體體溫。體溫的常規(guī)測量手段主要為：接觸式測量方法和非接觸式測量方法。根據(jù)這2種 方法，常規(guī)的體溫計分為：玻璃內汞溫度計、溫差電偶溫度計、熱敏電阻溫度計以及紅外線 體溫計。
[0004] 生物電阻抗技術是指利用生物組織及器官的電學特征來提取人體生理信息的無 創(chuàng)檢測技術。它是利用置于體表的電極向人類輸入微弱的檢測電流，然后測量適當部位的 電壓變化，從而得到相關組織或器官的電阻抗變化情況，以獲取生理及病理信息。這種技 術由于有無創(chuàng)傷、安全、價格低廉、簡便等優(yōu)點，廣泛的應用在醫(yī)學中，主要是包括：電抗血 流圖，人體阻抗成像、人體成分測量等方面（dlx.鞍山市知識產權維權援助中心：生物電及 生物電阻抗技術專利情況分析[EB/0L].www.asl2330.gov.cn/fwtx/ShowArticle.asp? ArticleID= 1250,12月4日，2013)。市場上常見的基于生物電阻抗測量開發(fā)的設備多應 用在體脂稱上面，例如歐姆龍公司的HBF-214脂肪測量儀。
[0005] 然而，傳統(tǒng)的生物電阻抗測量儀器因為體積龐大、功耗高，所以無法很好地嵌入到 可穿戴設備當中，這導致了市場上很少有能進行生物電阻抗測量的可穿戴設備，而同時具 有體溫測量以及生物電阻抗測量的設備則更少之又少。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術中傳統(tǒng)的生物電阻抗測量儀器體積龐大、功耗 高，無法很好地嵌入到可穿戴設備當中的問題，提出了一種超小型體溫和生物電阻抗測量 裝置。
[0007] 本發(fā)明的技術方案為：一種超小型體溫和生物電阻抗測量裝置，包括FPC連接器 J1、FPC連接器J2、供電電路、四通道橋式體溫測量電路、三通道生物電阻抗測量電路、測試 網(wǎng)絡電路以及主功能芯片工作電路；FPC連接器J1、供電電路、四通道橋式體溫測量電路、 三通道生物電阻抗測量電路、測試網(wǎng)絡電路分別與主功能芯片工作電路連接，F(xiàn)PC連接器 J1與供電電路連接，F(xiàn)PC連接器J2與三通道生物電阻抗測量電路連接；
[0008] FPC連接器J1用于把外部電源接入供電電路并傳輸對外的數(shù)字信號；
[0009] 供電電路用于把外部的電源轉換成額定電壓；
[0010] 測試網(wǎng)絡電路用于接受來自主功能芯片工作電路的激勵信號，然后輸出反饋信號 給主功能芯片工作電路進行采樣；
[0011] FPC連接器J2內部與三通道生物電阻抗測量電路中的電流通道和電壓通道相連， 用于提供與位于人體的電極片相連的接口；
[0012] 三通道生物電阻抗測量電路用于接收來自主功能芯片工作電路的激勵信號，并通 過FPC連接器J2送入人體，然后接收來自人體的反饋信號，并將其送至主功能芯片工作電 路進行后續(xù)處理；
[0013] 四通道橋式體溫測量電路用于接收來自主功能芯片工作電路的VLD0激勵信號， 同時其內部的溫度傳感器在與人體接觸后輸出一個反饋信號到主功能芯片工作電路中進 行后續(xù)處理；
[0014] 主功能芯片工作電路包括調制電路、解調電路、數(shù)字電路、內部兩級放大電路以及 ADC;調制電路產生激勵信號，為其他電路提供輸入信號；解調電路對其他電路的輸出信號 進行解調，然后把解調后的信號送至ADC進行模數(shù)轉換；內部兩級放大電路放大四通道橋 式體溫測量電路輸出的信號，然后送至ADC進行模數(shù)轉換；ADC采樣過后得到的數(shù)據(jù)通過數(shù) 字電路部分傳輸至FPC連接器J1。
[0015] 優(yōu)選地，主功能芯片工作電路的主功能芯片采用U1芯片AFE4300。
[0016] 優(yōu)選地，F(xiàn)PC連接器J2為20pin的0. 5_腳間距的FPC連接器。
[0017] 優(yōu)選地，F(xiàn)PC連接器J1為20pin的FPC連接器。
[0018] 優(yōu)選地，供電電路使用U2芯片TLV71333為裝置供電。
[0019] 優(yōu)選地，四通道橋式體溫測量電路的每個體溫測量通道前端均有一個橋式電阻電 路；每個橋式電阻電路均包括3個1%。精度51K阻值的電阻與一個MF51E型NTC熱敏電阻 器；每個橋式電阻電路正負輸出端都分別接有1階的RC濾波電路。
[0020] 優(yōu)選地，三通道生物電阻抗測量電路的每個生物電阻抗測量通道都包括4路信號 線和4個ESD二極管；4路信號線中2路信號線為電流信號線，另外2路信號線為電壓信號 線。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是：
[0022] (1)本發(fā)明尺寸小，大小不超過25mmX25mm。
[0023] (2)本發(fā)明測量體溫效果好，由于有四通道橋式體溫測量電路，所以可以把4個傳 感器放置在人體4個不同位置，從而提高體溫測量的精度，使用本裝置進行體溫測量誤差 不超過±0. 05 °C。
[0024] (3)本發(fā)明測量生物電阻抗的性能優(yōu)秀，由于有三通道生物電阻抗測量電路，所以 可以對人體3個不同部位進行生物電阻抗的測量，從而得到更加精確的結果，使用本裝置 進行生物電阻抗測量誤差不超過±2n。
[0025] (4)本發(fā)明結構簡單，方便使用。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明實施例中測量裝置頂層的物理結構示意圖。
[0027] 圖2為本發(fā)明實施例中測量裝置底層的物理結構示意圖。
[0028] 圖3為本發(fā)明實施例中測量裝置電路結構示意圖。
[0029] 圖4為本發(fā)明實施例中FPC連接器J2結構示意圖。
[0030] 圖5為本發(fā)明實施例中FPC連接器J1結構示意圖。
[0031] 圖6為本發(fā)明實施例中供電電路圖。
[0032] 圖7為本發(fā)明實施例中四通道橋式體溫測量電路圖。
[0033] 圖8為本發(fā)明實施例中MF51E型NTC熱敏電阻阻值-溫度曲線圖。
[0034] 圖9為本發(fā)明實施例中生物電阻抗模型圖。
[0035] 圖10為本發(fā)明實施例中三通道生物電阻抗測量電路圖。
[0036] 圖11為本發(fā)明實施例中測試網(wǎng)絡電路圖。
[0037] 圖12為本發(fā)明實施例中主功能芯片工作電路圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步的說明。
[0039] 本發(fā)明提供了一種超小型體溫和生物電阻抗測量裝置，其物理結構如圖1、圖2所 示，通過緊湊化設計、使用TI公司的AFE4300芯片和使用MF51E型NTC熱敏電阻器，在保證 性能的情況下裝置大小為不超過25mmX25mm。其中，區(qū)域1為FPC連接器J2,區(qū)域2為三 通道生物電阻抗測量電路，