智能化居家体重体脂健康监测系统研究

发布时间：2020-05-13 18:58

【摘要】：近年来,随着人们生活节奏的加快,不合理的膳食结构、缺乏锻炼等不良生活习惯严重影响着人们的身体健康,导致肥胖相关疾病发病率居高不下。如何有效控制肥胖率的增长是我国急需解决的健康问题之一。体脂率直接反映身体的脂肪含量,相对于体重或BMI等肥胖评价指标,可以更为科学、准确的评价人体的肥胖程度。本文以体脂率作为肥胖评价指标,针对现有体脂率测量仪在肥胖预防和长期监测中存在的不足,研制了一种适用于大众人群的家庭化无感体重、体脂率动态监测系统,对于有效预防肥胖具有重要意义,也为未来智能健康家居提供了有效的数据支持。本文的主要研究工作包括:(1)检测理论研究,研究了基于生物电阻法(Bioelectrical Impedance Analysis,BIA)的脂肪含量检测基本理论,分析了人体生物电阻抗与脂肪含量之间的关系,并以智能座便器为基体,构建了一种手掌-大腿人体阻抗测量模型。(2)系统设计与实现,基于BIA法相关理论研究,依托于云端服务器,以智能座便器为载体,完成了系统基础平台搭建和软硬件开发,实现了健康洗护、体重、体脂率测量、人机交互操控、健康数据管理等功能,研制了智能化居家体重体脂健康监测系统原型样机,包括智能座便器、体重体脂健康检测模块、Android APP以及数据服务云平台。(3)实验开展,应用本系统开展了体重和体脂率测量的准确性和重复性实验,实验结果分析表明本系统的体重测量和体脂率测量均具有较高的准确性和良好的重复性,满足设计要求,适用于大众人群的日常监测。本文主要创新点:(1)提出并设计了一种以智能座便器为基体的手掌-大腿人体阻抗测量模型,实现了体脂率的无感便捷测量;设计了一种新型座圈转轴连接装置,将传统的固定转轴连接装置改良为浮动转轴连接装置,确保体重测量的精度。(2)基于云平台和智能健康卫浴终端,将健康体征参数检测融入人们日常生活,实现了居家环境动态健康监测,为未来家庭健康中心的搭建提供了核心模块。
【图文】：

原理图,含量测量,系统整体,原理

脂肪含量测量原理逡逑常用测量人体脂肪含量的方法主要有生物电阻抗分析法（Ｂｉｏｅｌｅｃｅ邋Ａｎａｌｙｓｉｓ，ＢＩＡ）、水重法以及双能Ｘ线吸收法（ＤＥＸＡ）等＿。Ａ法操作复杂、昂贵，并且需要专业人员来操作，均不适用于家庭５年，Ｌｕｋａｓｋｉ等人［４｜］首次提出生物电阻抗法，通过测量手到脚之，建立生物电阻抗与人体脂肪含量之间的预测模型，测量结果

电路图,生物组织,电路,细胞膜

将其看作为电解质，视为导电电阻。细胞膜的组成成分相对比较复杂，其电学特逡逑性与电容的特性类似，一般将细胞膜视为电容。向生物组织施加交流电流信号的逡逑示意图如图２．２所示。从图中可以清晰的看出，当给生物组织施加小于１ｋＨｚ的逡逑低频交流电流或直流电流时，由于细胞膜的电容特性，电流主要流经细胞外液，逡逑无法流入细胞内。随着施加激励交流电流信号的频率进一步增大，细胞膜呈现出逡逑的容抗值渐渐减小，此时，部分电流可以穿过细胞膜，流进细胞内液。当激励交逡逑流电流信号频率大于１００ｋＨｚ时，电流可以完全穿过细胞。由此可以看出，，由于逡逑细胞膜的电容性，生物组织的阻抗值随着外界施加激励交流信号的频率的变化而逡逑变化，基于生物组织的这种电特性，出现了关于生物组织等效电路的相关研究。逡逑ｍ邋＾邋＇逦低频逡逑、一’逦？（ｃｌｋＨｚ）逡逑’逦？逦逦＾尚频逡逑一＇邋？逡逑逦？＾逡逑图２．２交流电流流经生物组织示意图逡逑生物组织中细胞的等效电路如图２．３邋（ａ）所示。其中Ｃｅ为细胞外液的逡逑等效电阻和等效电容，Ｃｗ为细胞膜的等效电阻和等效电容，沿、为细逡逑胞内液的等效电阻和等效电容。在施加激励电流信号的频率小于一定频率时
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU855;TP274

【参考文献】