人体成分分析仪中电阻抗法的应用
阻抗法的测量原理监护仪
阻抗法的测量原理监护仪阻抗法是一种常见的监护仪测量原理，用于检测人体的生理状态。
它通过测量电流通过人体的障碍物水平来评估人体组织的阻抗，并据此判断人体的健康状况。
阻抗法的测量原理基于电流通过人体组织时会遇到阻力的事实。
当电流通过人体时，它会遇到阻力，产生阻抗。
人体组织的阻抗是由细胞和组织的特性决定的，包括密度、含水量、细胞间隔等。
因此，通过测量电流经过人体的过程中遇到的阻抗，可以推断人体的生理状态。
阻抗法测量人体生理状态的基本步骤如下：1. 提供一个测量电流的源头：通常是一个电极，通过其产生一个特定频率和幅度的交流电流。
这个电极通常会被放置在身体的特定位置，如胸部、手腕等。
2. 测量电流的传递：将测得的电流通过人体的特定组织传递。
当电流通过人体组织时，它会遇到阻力，并产生阻抗。
可以将人体组织视为一个电阻网络，电流在此网络中传输。
3. 接收电流的反馈：在电流传递中的另一端，放置一个接收器电极，用于测量电流的强度。
这个接收器电极通常与发射电极相对应放置，以便测量电流的传输过程中所遇到的阻抗。
4. 数据分析与计算：通过测量电流的强度和阻抗，可以推断人体组织的特性，如含水量、细胞密度等。
这些数据可以用于评估人体的生理状态，如心肺功能、血液循环等。
阻抗法的测量原理在医疗领域有广泛的应用。
例如，在心脏监护中，可以使用阻抗法来监测患者的心肺功能。
电极放置在胸部，通过测量电流经过心肌的阻抗来评估心脏功能，如心率、心律等。
此外，阻抗法还可以用于身体成分分析、血液灌注监测等方面。
需要注意的是，阻抗法虽然可以提供一些有用的生理数据，但它并不是一个直接测量方法。
它只是通过测量电流的传递过程中遇到的阻抗来间接推断人体的生理状态。
因此，在进行阻抗法测量时，需要注意数据的解释与分析，以减少误差和误判的可能性。
总而言之，阻抗法是一种基于电流通过人体时遇到阻力的测量原理，用于评估人体的生理状态。
它通过测量电流经过人体组织的阻抗，可以推断人体的特性，如心肺功能、身体成分分析等。
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。
人体成分测试数据
人体成份测试数据标题：人体成份测试数据引言概述：人体成份测试数据是通过一系列科学方法和仪器测量得出的关于人体组织、器官和物质的数据，可以匡助人们了解自己的身体状况，指导健康管理和运动训练。
一、测量方法1.1 电阻抗法：通过测量人体对电流的阻抗来推算身体的脂肪含量、肌肉含量等。
1.2 双能X射线吸收法：利用X射线通过人体时的吸收率来测量骨密度和体脂含量。
1.3 水分测量法：通过测量人体的体重变化来推算水分含量。
二、测试数据解读2.1 脂肪含量：正常成人脂肪含量男性普通在15-20%，女性在20-25%。
2.2 肌肉含量：肌肉含量是身体代谢活动的主要组成部份，过低会导致身体虚弱。
2.3 骨密度：骨密度是评估骨质健康的重要指标，过低可能导致骨质疏松。
三、影响因素3.1 饮食习惯：高糖高脂肪饮食会导致脂肪含量过高，而缺乏蛋白质会导致肌肉含量下降。
3.2 运动量：适量的运动可以增加肌肉含量，促进新陈代谢，有助于减少脂肪含量。
3.3 年龄性别：随着年龄增长，肌肉含量会逐渐减少，女性普通比男性脂肪含量高。
四、数据应用4.1 健康管理：通过定期测量人体成份数据，可以及时发现身体异常，采取相应的健康管理措施。
4.2 运动训练：运动员可以根据人体成份数据调整训练方案，达到更好的训练效果。
4.3 营养调理：根据人体成份数据，调整饮食结构和营养摄入量，保持身体健康。
五、注意事项5.1 测量环境：在测量人体成份数据时，应选择肃静、干净的环境，避免干扰。
5.2 测量时间：最好在早晨空腹状态下进行测量，避免饮食和运动对数据的影响。
5.3 专业指导：最好在专业医疗机构或者健身中心进行人体成份测试，以获得准确的数据和合理的解读。
结论：人体成份测试数据是了解身体健康状况、指导健康管理和运动训练的重要依据，通过科学的测量方法和数据解读，可以匡助人们更好地关注和维护自己的身体健康。
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(BIA)测量学生人体成分的应用性研究(二)
生物电阻抗法(BIA)测量学生人体成分的应用性研究(二)作者：何春林顾秀华左坤平越来源：《职业时空》2011年第10期摘要：生物电阻抗法（BIA）在身体成分测量方面的应用已经趋于完善，已经被越来越广泛的医学界认可。
从生物电阻抗法的测试原理、数据含量、精确度以及特点出发，对运用生物电阻抗法测量身体成分进行综合阐述，并通过对生物电阻抗法测量身体成分优点以及发展趋势的论述，认为生物电阻抗法是测量学生人体成分的最佳方法，以期望推动其在学校学生体质测试中的推广应用。
关键词：BIA；原理；数据含量；精确度；特点；发展趋势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。
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。
人体成分分析仪中电阻抗法的应用
人体成分分析仪中电阻抗法的应用目前，国内外很多公司都推出了不同型号的人体成分分析仪，均可实现对人体成分的常规性测试和分析。
但是大都存在以下不足之处：（1）在人体阻抗测量中，多采用四电极法，虽然减少了接触阻抗的影响，但是由于同时只有两个电极作为测试端，所以并不能测出手脚处的体阻抗，这使得整体测试结果偏大；而且由于每个电极都是作为电流电极和电压电极共用的，这使得测量过程中不可避免地发生电压和电流互相干扰的现象，以上两种因素使得系统误差增大。
（2）目前一些公司研制的仪器可以实现多频检测，这在准确测定人体水分含量上进了一步，但都没有完全实现全自动控制，还需要操作者手动去控制，对非专业人员的使用造成了一定困难。
（3）国内外公司研制的人体成分分析仪，所有的测试数据都需要上传到联机电脑中进行显示、存储、分析、管理，因此一台仪器需要一台专用电脑，这对该仪器的推广使用造成了很大不便。
根据以上情况分析，一些科技研发公司开始研发弥补以上不足的新设备。
本文以西奈SN-2A 为例，目前市面上开始采用生物多频电阻抗(MFBIA)的原理来检测，这种仪器可以检测、分析不同频率下(5k、50k、100k、250k、500k)的人体阻抗信号，根据总结出的计算公式(Lukaski方程)，可以计算出一系列人体成分参数，通过这些参数可以诊断出人体成分的变化以及健康状况。
除实现这些基本功能外，还对目前国内外同类仪器存在的问题进行了如下改进：（1）全机采用八个接触电极，这些电极都是用不锈钢制成，电极接触面由直立的握式电极和脚踏式电极组成。
在左右两个测量回路中，分别使用两个独立电极作为电流电极，电压电极和电流电极都是独立使用，不存在重复使用现象，这保证了在测量过程中电压和电流互不干扰；在任意一个测量回路中，同时都有四个测试电极工作，不仅可以测出准确的身体节段阻抗，还可以测出手脚处的体阻抗以及接触阻抗，这大大提高了测试结果的重复性和准确性。
当选通右半身测量回路时，E1和E7作为电流电极，E3、E4、E5、E6作为电压电极，可以分别测出接触阻抗+右手体阻抗、右上肢阻抗、接触阻抗+右脚体阻抗、右下肢阻抗。
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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。
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人体成分分析仪中电阻抗法的应用
目前，国内外很多公司都推出了不同型号的人体成分分析仪，均可实现对人体成分的常规性测试和分析。
但是大都存在以下不足之处：
（1）在人体阻抗测量中，多采用四电极法，虽然减少了接触阻抗的影响，但是由于同时只有两个电极作为测试端，所以并不能测出手脚处的体阻抗，这使得整体测试结果偏大；而且由于每个电极都是作为电流电极和电压电极共用的，这使得测量过程中不可避免地发生电压和电流互相干扰的现象，以上两种因素使得系统误差增大。
（2）目前一些公司研制的仪器可以实现多频检测，这在准确测定人体水分含量上进了一步，但都没有完全实现全自动控制，还需要操作者手动去控制，对非专业人员的使用造成了一定困难。
（3）国内外公司研制的人体成分分析仪，所有的测试数据都需要上传到联机电脑中进行显示、存储、分析、管理，因此一台仪器需要一台专用电脑，这对该仪器的推广使用造成了很大不便。
根据以上情况分析，一些科技研发公司开始研发弥补以上不足的新设备。
本文以西奈SN-2A 为例，目前市面上开始采用生物多频电阻抗(MFBIA)的原理来检测，这种仪器可以检测、分析不同频率下(5k、50k、100k、250k、500k)的人体阻抗信号，根据总结出的计算公式(Lukaski方程)，可以计算出一系列人体成分参数，通过这些参数可以诊断出人体成分的变化以及健康状况。
除实现这些基本功能外，还对目前国内外同类仪器存在的问题进行了如下改进：（1）全机采用八个接触电极，这些电极都是用不锈钢制成，电极接触面由直立的握式电极和脚踏式电极组成。
在左右两个测量回路中，分别使用两个独立电极作为电流电极，电压电极和电流电极都是独立使用，不存在重复使用现象，这保证了在测量过程中电压和电流互不干扰；在任意一个测量回路中，同时都有四个测试电极工作，不仅可以测出准确的身体节段阻抗，还可以测出手脚处的体阻抗以及接触阻抗，这大大提高了测试结果的重复性和准确性。
当选通右半身测量回路时，E1和E7作为电流电极，E3、E4、E5、E6作为电压电极，可以分别测出接触阻抗+右手体阻抗、右上肢阻抗、接触阻抗+右脚体阻抗、右下肢阻抗。
经过简单计算即可得到躯干阻抗。
反之亦然。
（2）仪器操作十分简单，操作者只需按下开机键，其他所有功能都由仪器本身来实现，测量过程中不需要再进行其他操作，这一点对非专业人员的使用来说尤为重要。
（3）仪器通过CAN总线与上位机进行互联，进而实现了一对传输线、Ⅳ台仪器，双向传输多个信号，一台电脑同时监测多台仪器，这为社区医院进行大规模会诊创造了条件，也为以后利用以太网进行远程监控打下坚实的基础。
多频生物电阻抗法有效地解决了同类仪器中存在的不足。
适合家庭医疗保健和医院保健科使用。
在医学临床与基础研究中，测量人体成分具有重要的价值。
它可以提供人体成分正常值范围，评价生长发育、成熟情况以及老化进程，有助于对营养状况和相关疾病的研究。
在儿童生长发育期，监测身体成长变化，了解发育状况，正确指导营养补充，对确保儿童健康成长是非常重要的。
在体育运动中，为了减轻体重，提高竞赛成绩，以及在运动员训练过程中，安排合理的运动量，都需要监测体内成分的变化。
健美和减肥锻炼若能在脂肪含量监测的指导下进行，也将会收到事半功倍的效果。