人体生物电阻抗的检测方法及其应用
生物电阻抗法(BIA)测量学生人体成分的应用性研究(一)
生物电阻抗法(BIA)测量学生人体成分的应用性研究(一)作者：何春林平越顾秀华左坤来源：《职业时空》2011年第09期摘要：运用文献资料法分析人体成分的变化对体质健康状况的影响，阐明研究身体成分的意义，以数据分析学生体质健康状况，对各种测量和评价身体成分的方法进行了综合阐述，探讨水下称重法、DEXA、BMI、皮褶法等测量方法的优缺点。
通过分析，得出这些方法中存在操作复杂、准确度不高、影响因素多、设备成本费用高等诸多因素，不适合学生群体进行身体成分测试。
关键词：身体成分；学生体质；测量方法随着科学技术的日益进步以及经济的快速发展，人们的生活水平日益提高。
富裕的生活给人们带来的不仅仅是富足，更多的是由于不注意生活习惯而带来的健康问题。
体质健康状况逐年下降，超重和肥胖的发生率与日俱增，各种代谢类疾病的趋于年轻化，2002年我国人群的超重率为17.6%，肥胖率为5.6%，比1992年几乎翻了一倍［1］。
体质健康状况下降给个人的生活带来极大的不便和健康隐患，更为社会增添了许多额外的负担。
资料显示，由超重和肥胖引发的高血压、糖尿病、冠心病和脑猝等疾病造成的直接经济负担高达211.1亿元人民币，占其直接疾病负担的25.5%［2］。
体质健康状况逐年下降已经成为现实和必须面对的问题。
一、研究身体成分的意义人体成分测量与研究已广泛应用于运动医学、康复医学、临床医学、体育科研、医疗体检、国民体质监测、健身美体医学等多个领域。
人体成分（Body Composition）是指组成人体各组织器官的总成分，其总重量就是体重，它包括脂肪成分和非脂肪成分两大类，前者重量称为体脂重，体脂重量占体重的百分比是体脂率，后者包括内脏、骨骼、肌肉、水份、矿物盐等各种成分的重量，又叫瘦体重或去脂体重。
身体成分是反映人体生长发育内在结构比例特征的指标，人体内在结构成分不同，机能运动也各不相同，而且在各个成分之间要有一定的比例，才能维持正常的生理机能。
人体生物电阻抗的检测方法及其应用
人体生物电阻抗的检测方法及其应用1、引言在人体成分的研究中，测量人体生物电阻抗值可以得到水分、脂肪等与人体健康状况有关的信息，对人身体状况的监视、疾病的早期诊断有着重要的意义[1]。
人体组织的电阻抗特性比一般物体要复杂得多，最明显的特点是电阻抗的值会随着测量频率的变化而变化。
这是由于人体细胞内液体组织不是简单的表现为电阻的特性，细胞内水分与细胞膜的作用更多是以电容的特性存在。
图1 所示为人体皮肤电阻抗的等效电路模型[2]。
其中R1 为活性皮肤中的离子电阻；R2 是基于角质层中离子迁移率的电阻；CPE 是恒定相位角元件，RPOL、CPOL 为其两个参数，用来描述皮肤角质层中的介电弥散和损耗[3][4]。
图1 人体皮肤的等效电路模型该模型的总的导纳如（1）式所示：（1）其中：显然，CPE 环节的存在，使得人体的生物电阻抗原则上无法用简单的R、C 元件所组成的集总参数电路模型来描述。
传统的人体生物电阻抗检测采用单频法，即只在一个固定频率下，利用正弦波信号进行测量，一般只测量电阻抗的模，所以实现简单，很适合在便携仪器上推广。
但是，单频法无法将CPE 的影响表现出来，测量结果容易出现较大的误差。
为了能够更准确地得到人体生物电阻抗的信息，需要有一种可同时检测多个频率点电阻抗的方法。
脉冲式检测法是近几年发展起来的一种无损检测方法。
利用脉冲信号中所含有的多谐波频率成分，能够比正弦波信号激励提供更多的信息，并拥有更快的响应速度。
本文研制了一种以现场可编程门阵列（FPGA）为核心的脉冲式检测系统，利用该系统，对电阻抗的脉冲式检测方法的可行性进行了分析研究，在此基础上，对人体皮肤水分的脉冲式检测方法进行了实验分析。
2、电阻抗的脉冲式测量原理方波脉冲信号作为电阻抗测量的激励源，波形稳定，易于同数字电路结合实现，且具有较宽的频谱，在防止被测单元极化的同时，能够得到多频率点的信息。
图2 理想方波和实际方波的时域波形图3 理想方波和实际方波的频谱图图2、3 中的细实线为理想方波的时域波形及频谱，图2 中的粗实线、图3 中的虚线分别表示实际方波信号的时域波形及频谱。
生物电阻抗法测量原理
生物电阻抗法测量原理生物电阻抗法（Bioimpedance Analysis, BIA）是一种常用于测量人体组织中电流通过程度的方法，通过测量电阻和导电率的变化，可以获取到人体组织的生物电阻抗参数。
本文将介绍生物电阻抗法的测量原理及其应用。
一、生物电阻抗法的原理生物电阻抗法基于组织的生物电导，通过测量在人体组织中通过的微弱电流，来估计组织的电阻和导电率。
这些参数能够提供有关身体组织的生理和病理状态的信息。
1. 电流路径生物电阻抗法通过在人体中通入微弱电流来测量电阻和导电率，常用的电极位置包括手腕、脚踝、手指和脚趾。
电流的路径通常是通过身体的一侧，并沿一个称为“截面”的平面穿过身体，然后离开身体的另一侧。
2. 电极选择在生物电阻抗法中，电极的选择对测量结果至关重要。
电极应该能够与皮肤充分接触，并能稳定地传递电流。
通常使用的电极为粘贴式电极，选择良好的电极能够减小电流通过过程中的电极接触阻抗，提高测量的精确性。
3. 测量方法常用的生物电阻抗测量方法有两种：一种是多频段测量法，通过在不同频率下测量电阻和阻抗，来分析身体组织的特性；另一种是单频段测量法，只在一个频率下进行测量。
不同的方法有不同的适用范围和测量精度。
二、生物电阻抗法的应用生物电阻抗法具有非侵入性、简单易行、快速、经济等特点，广泛应用于医学领域、健康管理和运动康复等方面。
1. 医学领域生物电阻抗法在医学领域有着广泛的应用，特别是在脏器功能评估和疾病诊断方面。
通过对人体的生物电阻抗测量，可以判断体内的细胞、组织和器官的状态，提供临床医生进行疾病诊断和治疗的参考依据。
2. 健康管理生物电阻抗法在健康管理中也扮演着重要的角色。
通过测量人体的身体成分，如肌肉量、脂肪含量、水分百分比等，可以评估身体的健康状况，并提供制定合理的饮食和锻炼计划的依据。
3. 运动康复在运动康复中，生物电阻抗法可用于追踪患者的肌肉质量和水分状况的变化。
通过定期测量，可以评估康复效果，并根据测量结果进行调整和优化康复计划，帮助患者尽快恢复运动能力。
体验“人体成分分析仪”——生物电阻抗法
体验“人体成分分析仪”——生物电阻抗法生物电阻抗法(Bioelectrlcal Impedance Analysls)是一种通过电学方法测定人体水份的技术。
1、生物电阻抗法（BIA）基本原理人体的体液里有许多离子，因此人体的体液具有导电性。
将微弱的交流电流信号导入人体时，电流会在电阻小、传导性能较好的体液中传输。
在电学中，在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。
因此阻抗包括导体的电阻、电容的容抗和电感的感抗，简称电阻、容抗、感抗；其中容抗、感抗与所加的交流电频率有关，同样的电容、电感，交流电频率越高，容抗越小，而感抗越大；阻抗由电阻R、感抗X c和容抗X L三者组成，但不是三者简单相加，而是三者平方和的平方根。
阻抗常用Z表示，单位是“欧姆”。
体液是导电介质，因此人体相当于导体，具有电阻；细胞壁相当于电容，因为细胞内部和外部都是可以导电的体液，但被细胞壁隔开，因此具有电容效应；人体里面几乎不存在感抗。
如果将人体比作导体的话，那么人体中水分的多少，即反应人体电阻的大小；而容抗在大小则能反应细胞内外水分的比例。
人体总阻抗的大小是两者的平方和的平方根，但在固定频率测试中，人体的阻抗与电阻的相差不多，经常就用电阻R替代阻抗Z。
构成身体的人体成份可分为水(Body water)、蛋白质(Proteln)、体脂(Body Fat)、无机物(Mineral )四种。
这些成份在人体中虽然会因为性别与个人的不同存在着一些差异，但大致上为55:20:20:5的比例。
因此，在这些人体成份中，如果知道了人体水分含量和人体脂肪含量，就可以分别求出这四种成份各自的量。
人体的肌肉的主要成分是蛋白质和人体水份，它们之间存在着一定的比例关系，健康的肌肉是由约73%的水和27%的蛋白质组成。
人体中的无机物主要是人体骨骼的重量，骨的重量又与肌肉量有着密切的关系，即可以由身体水分含量求出蛋白质和无机物的含量。
因此，如果知道人体水分含量和脂肪含量，就可以分别确定人体四大成分并予以分类。
生物电阻抗法(BIA)测量学生人体成分的应用性研究(二)-2019年精选文档
生物电阻抗法(BIA)测量学生人体成分的应用性研究(二)青少年学生的体质健康关乎国家和民族的发展与未来。
在当前青少年学生体质健康水平持续下降的状况下，加强对青少年学生体质健康的监测与研究不但重要而且十分迫切。
身体成分是指组成人体的各个组织、器官的总成分。
根据生理作用的不同，人体可以分为体脂和瘦体重。
在医学临床与基础研究中，测量人体成分具有重要的价值。
通过测量，可以确定人体成分的正常值范围，可以评价生长发育、成熟以及老化的进程，有助于对营养状况进行评定以及对患病风险进行评估等［1］。
人体成分比例，可以反映骨骼肌质量、脂肪质量、体脂率、腰臀比、营养状况、体液平衡状况，提供人体正常值范围，评价生长发育等。
但在现行学生体质健康监测项目中，全面的人体成分测试在绝大多数学校是空白，现行学生身体形态测试项目只是反映学生的身高体重指数，不能全面、直观地反映例如骨骼肌质量、脂肪质量、体脂率、腰臀比以及营养评估等，因此，分析研究适合于学校的操作便捷、测试内容丰富、体现数据精确，并能在学生人体成分测试广泛运用的测试方法，进而为学生开具针对性的运动处方，具有重要的现实意义，目的在于增强学生对体质健康的认识，提高学生进行体育锻炼的质量，促进学生体质的全面提高。
一、生物电阻抗法（BIA）研究综述有关调查总体表明，我国学生的体质健康状况是在下降的。
还有很多学者对于不同学校的学生进行了体质研究，但是结果却不尽相似，有学者的研究结果显示学生的正常体重的人数占总人数的40%都不到，有学者研究显示，学生总体偏瘦。
排除地域营养状况的差异，一个统一的、准确的测量方法才能将各种因素的影响降到最低。
因此，一种可靠、精确、简便的测量身体成分方法，对于正确全面了解学生的体质，制定正确的训导方法，提高学生体质，具有重大的影响。
通过文献资料法和专家咨询法研究分析，生物电阻抗法在现代医学中已得到广泛的研究和使用，它能监测到人体中各种成分的比例，国外研究较多，国内研究局限在临床医生、医学院校和医疗研究单位。
基于生物电阻抗的人体状态监测方法研究
基于生物电阻抗的人体状态监测方法研究近年来，人们越来越意识到身体健康的重要性。
然而，如何进行准确的健康监测仍然是人们关注的焦点。
基于生物电阻抗的人体状态监测方法，因其无创、简便、可靠等特点，受到了越来越多的关注。
本文以此为主题，探讨其研究进展、优缺点以及未来应用前景。
一、生物电阻抗及其在人体状态监测中的应用生物电阻抗是指人体组织对电流的阻碍程度。
很多器官和肌肉都含有不同程度的电阻性物质，因此通过测量电流通过人体的程度就能了解人体状态的一些信息，如体水分、体脂肪、肌肉量等。
利用生物电阻抗技术进行身体状态监测的方法有很多种，例如单频阻抗法、多频阻抗法、阻抗成像等。
其中，最常用的是多频阻抗法。
这种方法通过在不同频率下测量电阻抗，并且通过数学模型计算分析人体组织的情况。
二、基于生物电阻抗的人体状态监测方法的研究进展基于生物电阻抗的人体状态监测方法已经得到了广泛的应用。
例如，智能手环、智能体脂秤和医疗设备等都采用了它。
此外，近年来，研究者还提出了一些创新的应用方案，如人体水合状态监测、运动状态监测、脑功能状态监测等。
在这些应用中，人体水合状态监测被认为是最有前景的。
水合状态是指人体内水分的平衡程度。
水合状态良好的人体代谢能力更高，身体机能更健康。
采用基于生物电阻抗的方法可以非侵入式地实时地检测人体水分变化，为个性化的水合状态管理提供了新途径。
三、基于生物电阻抗的人体状态监测方法的优缺点基于生物电阻抗的人体状态监测方法具有以下优点：1.非侵入式：相比传统的测量方法，生物电阻抗的方法不需要穿刺、抽血或者作出切口，不会对人体造成任何伤害。
2.简便易行：测量过程简单，测量器具也非常方便携带。
3.精确度高：通过生物电阻抗的方法测量的数据可以快速、准确地获取。
除了这些优点，基于生物电阻抗的人体状态监测方法也存在一些缺点，主要包括：1.测量误差比较大：由于人体内部物质的复杂性，生物电阻抗测量容易受到多种因素的影响，因此测量误差相比其他测量方法稍大。
bioelectric impedance analysis
bioelectric impedance analysis bioelectric impedance analysis（生物电阻抗分析）是一种测量人体组织中电流通过的方法。
它是一种常见的非侵入性技术，用于评估人体组织中的脂肪含量、肌肉质量和身体液体等。
第一步：简单介绍生物电阻抗分析生物电阻抗分析是一种通过在人体中施加微弱电流来测量电流通过的技术。
这种电流通过电极放置在人体上的特定位置，从而测量组织对电流的阻抗。
根据电流通过的难易程度，可以推断出组织的脂肪含量、水分含量和肌肉质量。
第二步：生物电阻抗分析的原理和方法生物电阻抗分析是基于人体组织对电流的阻抗属性来测量的。
人体组织主要由细胞、水分和脂肪组成，而这些成分对电流的通过有不同的阻抗。
生物电阻抗分析经常使用双频率或多频率电流，在人体上的特定位置放置电极。
通常在脚掌和手掌间测量电流的通过，因为这两个部位的身体组织含水量较高，可以提供更精确的测量结果。
测量过程中，电流经过人体组织后，根据电流通过的难易程度，测量仪器可以计算出脂肪含量和肌肉质量的估算值。
这是因为脂肪组织对电流的阻抗较低，而肌肉组织对电流的阻抗较高。
第三步：生物电阻抗分析的应用生物电阻抗分析广泛应用于健康领域，例如体重管理、营养评估和运动训练等。
1. 体重管理：通过测量体脂含量，生物电阻抗分析可以帮助人们了解自己的体脂百分比。
对于想要减重或控制体重的人来说，这些信息可以指导饮食和运动计划。
2. 营养评估：生物电阻抗分析可以测量人体的瘦体重和水分含量，从而评估人体的营养状况。
通过监测这些指标，医生和营养师可以为个体制定个性化的饮食计划。
3. 运动训练：生物电阻抗分析可以帮助运动员和健身爱好者监测肌肉质量的变化。
通过定期测量肌肉质量的变化，运动员可以了解自己的训练效果，并相应地调整训练计划。
第四步：生物电阻抗分析的优缺点尽管生物电阻抗分析是一种便捷且非侵入性的技术，但它也有一些优缺点。
生物电阻抗测体脂原理
生物电阻抗测体脂原理引言:随着人们健康意识的增强，对于体脂含量的控制和了解也越来越重要。
而生物电阻抗测体脂成为了一种常见的方法。
本文将介绍生物电阻抗测体脂的原理及其应用。
一、生物电阻抗测体脂的基本原理生物电阻抗测体脂是利用电流通过人体时，对电流的阻抗进行测量，进而推算出人体的体脂含量。
其基本原理是根据人体组织的电阻、导体以及电流的通过情况来计算体脂含量。
1.1 电阻与导体人体组织中包含了各种不同性质的组织，如肌肉、脂肪、骨骼等。
这些组织对电流的传导都有不同的阻力，即电阻。
其中，脂肪组织的电阻较大，而肌肉组织的电阻较小。
当电流通过人体时，不同组织的电阻会对电流产生不同的阻碍。
1.2 电流通过人体生物电阻抗测体脂通常使用的是微弱的交流电流。
电极贴于人体皮肤上，电流会从一个电极流入人体，经过组织传导，再从另一个电极流出。
电流的通过路径会受到人体组织的阻碍，从而形成电阻。
1.3 体脂计算通过测量电流通过人体时的电阻，可以计算出人体的体脂含量。
一般来说，体脂含量与电阻成反比。
因此，测量电阻值越大，体脂含量就越高。
二、生物电阻抗测体脂的应用生物电阻抗测体脂可以广泛应用于健身房、医院、家庭等场合。
它能够提供快速、非侵入性的体脂测量结果，帮助人们更好地了解自己的身体状况。
2.1 健身房中的应用在健身房中，生物电阻抗测体脂通常被用于指导健身计划。
通过定期测量体脂含量，可以了解到自己的健身效果。
如果体脂含量下降，说明脂肪减少，肌肉增加，健身计划取得了良好效果；相反，如果体脂含量上升，可能需要调整饮食和运动方案。
2.2 医院中的应用在医院中，生物电阻抗测体脂被广泛应用于肥胖病人的诊断和治疗。
通过测量体脂含量，医生可以判断病人的肥胖程度，并制定相应的减肥方案。
此外，生物电阻抗测体脂还可以用于监测病人的康复情况，特别是在康复后的肌肉恢复和脂肪减少方面。
2.3 家庭中的应用在家庭中，生物电阻抗测体脂可以帮助人们了解自己的身体状况，并制定健康管理计划。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
人体生物电阻抗的检测方法及其应用
1、引言
在人体成分的研究中，测量人体生物电阻抗值可以得到水分、脂肪等与人体健康状况有关的信息，对人身体状况的监视、疾病的早期诊断有着重要的意义[1]。
人体组织的电阻抗特性比一般物体要复杂得多，最明显的特点是电阻抗的值会随着测量频率的变化而变化。
这是由于人体细胞内液体组织不是简单的表现为电阻的特性，细胞内水分与细胞膜的作用更多是以电容的特性存在。
图1 所示为人体皮肤电阻抗的等效电路模型[2]。
其中R1 为活性皮肤中的离子电阻；R2 是基于角质层中离子迁移率的电阻；CPE 是恒定相位角元件，RPOL、CPOL 为其两个参数，用来描述皮肤角质层中的介电弥散和损耗[3][4]。
图1 人体皮肤的等效电路模型该模型的总的导纳如（1）式所示：（1）其中：
显然，CPE 环节的存在，使得人体的生物电阻抗原则上无法用简单的R、C 元件所组成的集总参数电路模型来描述。
传统的人体生物电阻抗检测采用单频法，即只在一个固定频率下，利用正弦波信号进行测量，一般只测量电阻抗的模，所以实现简单，很适合在便携仪器上推广。
但是，单频法无法将CPE 的影响表现出来，测量结果容易出现较大的误差。
为了能够更准确地得到人体生物电阻抗的信息，需要有一种可同时检测多个频率点电阻抗的方法。