皮肤电阻抗模型的建立和实验研究
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。
人体阻抗和皮肤电
人体阻抗和皮肤电
人体阻抗和皮肤电都是与人体生理相关的测量参数。
人体阻抗指的是电流通过人体组织时所遇到的阻力。
人体组织中的电阻和电导都会对电流的通过产生影响。
人体阻抗可以通过测量电流通过人体时的电压差来计算得出。
它通常用于生物医学领域的生理监测和生物电阻抗成像等技术中，用于估计人体的组织特性或诊断某些疾病。
皮肤电（也称为皮电反应）是指人体皮肤表面的电生理反应。
它是一种测量人体自主神经系统活动的方法。
皮肤电反应主要是通过检测皮肤表面的微弱电流变化来实现的。
这些电流变化可以由汗液的分泌、皮下血流量的变化等生理反应引起。
皮肤电反应常用于测量人体的情绪和应激反应，例如焦虑、紧张等。
人体阻抗和皮肤电都是对人体生理状态的一种间接测量手段，具体的应用和研究领域较多，包括医学、心理学、生物学等。
在医学上，人体阻抗可以用于诊断一些心血管疾病，如心脏病、心绞痛等。
由于血液和肌肉的电阻率不同，电流在不同组织中的传播速度也不同，通过测量阻抗可以判断血流量和心脏的功能。
在心理学和行为学领域，皮肤电反应通常用于测量自主神经系统的活动和情绪的变化。
例如，测量人们面对某些刺激或情境时的心理反应，从而揭示心理效应、压力反应、焦虑和情绪等状态。
此外，在生物反馈训练中，利用皮肤电反应可以训练人们调节自身的情绪和压力，提高精神健康。
总之，人体阻抗和皮肤电反应在多个领域都有广泛的应用，但在使用时需要注意测量的方法和仪器，以及有效的数据处理和分析技术，以确保得到准确的测量结果。
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。
皮肤电实验报告
皮肤电实验报告
实验目的：
本次实验主要是探究皮肤电的相关知识，通过实验的方式了解
人体皮肤电的变化规律、皮肤电信号的来源以及相关应用等方面
内容。
实验原理：
皮肤电作为一种可由人体表面电荷与周围环境的交换而引起的
电信号，它的变化与脑神经功能状态、情绪状况等因素密切相关。
皮肤电变化通常是由于情绪激发、心理压力等因素所引起，从而
导致皮肤电阻值的改变。
实验过程：
1、实验前将电极与测量仪器连接，测量仪器的带电极附在被
试者的食指和中指间的皮肤上。
2、被试者在实验前正确坐姿，调节状态至放松状态，等留出
正常工作状态时间。
3、实验开始后，被试者根据指示完成不同任务，测量其相应
的皮肤电信号变化。
实验结果：
经过实验发现，被试者在进行不同的任务时，其皮肤电强度变
化不同，表明情绪状态等因素的差异造成了皮肤电变化的差异。
同时也发现，皮肤电大小的变化并非沿线性方向或单调方向的，
因此在研究皮肤电时，需要考虑多种因素的影响。
结论：
通过本次实验的研究，深入了解了皮肤电信号的特性，以及皮
肤电在情绪状态等领域方面的应用价值和相关的使用方法及技巧。
目前，皮肤电被广泛应用于健康领域、郑重心理等有重要应用价
值的领域。
皮阻反应实验报告
通过皮阻反应实验，了解人体皮肤电阻的特性，探究影响皮肤电阻变化的因素，并验证欧姆定律在人体皮肤电阻测量中的应用。
实验原理：人体皮肤电阻是人体电生理特性之一，其大小受多种因素影响，如皮肤表面湿度、温度、接触面积等。
本实验采用直流电桥电路测量人体皮肤电阻，通过改变实验条件，观察皮肤电阻的变化，并验证欧姆定律。
实验器材：1. 直流稳压电源（0-15V）2. 电阻箱（0-999Ω）3. 人体皮肤电阻测量仪4. 线路板5. 导线6. 实验台7. 水滴、酒精、棉签实验步骤：1. 将直流稳压电源、电阻箱、人体皮肤电阻测量仪连接到线路板上，确保电路连接正确。
2. 打开直流稳压电源，调节输出电压为5V。
3. 将人体皮肤电阻测量仪的两个电极分别涂抹少量水滴，增加皮肤表面湿度。
4. 将电极放置在实验台上，确保电极与皮肤良好接触。
5. 观察人体皮肤电阻测量仪的读数，记录皮肤电阻值。
6. 分别在电极上涂抹酒精，重复步骤5，观察皮肤电阻的变化。
7. 在电极周围增加棉签，增加接触面积，重复步骤5，观察皮肤电阻的变化。
8. 将电极放置在温度较低的环境中，重复步骤5，观察皮肤电阻的变化。
1. 在皮肤表面涂抹水滴后，皮肤电阻值从约1000Ω下降至约500Ω。
2. 在皮肤表面涂抹酒精后，皮肤电阻值进一步下降至约300Ω。
3. 增加电极周围棉签的接触面积后，皮肤电阻值下降至约200Ω。
4. 将电极放置在温度较低的环境中，皮肤电阻值上升至约1200Ω。
分析与讨论：1. 皮肤表面湿度增加时，皮肤电阻值下降，说明皮肤表面湿度是影响皮肤电阻的重要因素。
2. 皮肤表面涂抹酒精后，皮肤电阻值进一步下降，说明酒精可以降低皮肤电阻。
3. 增加电极周围棉签的接触面积，皮肤电阻值下降，说明接触面积是影响皮肤电阻的重要因素。
4. 将电极放置在温度较低的环境中，皮肤电阻值上升，说明温度是影响皮肤电阻的重要因素。
结论：本实验验证了人体皮肤电阻受多种因素影响，如皮肤表面湿度、温度、接触面积等。
人体阻抗模型
在华仪电子前几期的电子报中曾经为各位介绍有关电源泄漏电流测试(Line Leakage Current Test, LLT)或是现在根据IEC60990所描述专为人体的泄漏电流测试称为”接触电流测试(Touch Current Test ,TC Test)”的应用和测试方法。
但在这一期的的电子报中我们将为各位介绍有关接触电流测试不可少的部份就是人体阻抗模型(Measuring Device, MD)，我们要知道因为是模拟人体的阻抗，所以会有男生和女生的差异，还有也会因为生病，人体的阻抗结构也会有所改变，当然外在因素如:触电的电压/频率、触电时间、接触面积、湿度环境都会有着绝对密切的关系。
人体阻抗模型Measuring Device(MD)人体的阻抗基本上可分为两种，一是皮肤阻抗(Skin Impedance)，一为人体内部阻抗(Internal Impedance)，所以总的人体阻抗(ZT)的定义为皮肤阻抗(Zp)与人体内部阻抗(Zi)的向量和。
人体阻抗的等效电路就如(图一)所示，其中Zp1及Zp2代表人身上任何两处，Zi代表人体内部的阻抗，人体阻抗分为皮肤阻抗和人体内阻抗的原因，乃是因为这两种阻抗无论是阻抗值或特性均有很大的差异：(图一)人体阻抗的等效电路(1) 皮肤阻抗Zp (Skin Impedance)人体的皮肤阻抗基本上是非常近似一个电阻和一个电容并联的等效阻抗，影响皮肤阻抗的因素很多如: 电压、频率、触电时间、接触面积、接触力度、皮肤湿度，甚至呼吸的状况都有关系。
底下将说明电压高低、频率大小、时间长短和湿度对人体皮肤阻抗的影响。
电压的影响：当电压在50V 以下时，皮肤的阻抗明显受到接触面积、室温及呼吸状况的影响；但当电压在50V以上时，皮肤阻抗则明显下降到几乎可以忽视的地步。
频率的影响：'当频率越高时，皮肤阻抗则越低，这也是为什么皮肤的阻抗等效电路会采用一个电容和一个电阻并联的原因。
人体右前臂生物电阻抗模型参数和阻抗多频曲线相对斜率的关系
人体右前臂生物电阻抗模型参数和阻抗多频曲线相对斜率的关系【摘要】笔者利用多频阻抗测量仪对人体右前臂进行全阻抗测量，记录下靶区组织的RC网络模型参数Ri、Re、Cm的值，并且利用Matlab语言作出阻抗随频率连续变化的阻抗多频曲线。
计算出所有样本的阻抗多频曲线的相对斜率K，并且将K与所有获得的模型参数Cm 进行比较。
实验结果表明：比较所有样本的Cm和K值，发现随着Cm 的增加，相对斜率K是增加的。
随着Cm的减小，K也减小。
本研究意义在于分析阻抗三元件模型和阻抗多频曲线的相对斜率K的方法可用于人体脂肪厚度的等级鉴定。
【关键词】多频生物电阻抗测量仪参数 RC网络模型参数Cm 相对斜率K 前臂皮脂厚度The Connection BetweenPparameters of Bio impedance Model in the Right Forearm and Relative Slope of Multi frequency Bio impedance CurvatureLI Dong yun， YANG Yu xing， LUO Jie， LIANG Lin qing1. School of Life Science and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan，Hubei 430074,China.；2.Journal of Hubei Vocational Technical College，Xiaogan, Hubei 432100,China.Abstract: The author measure the whole impedance in theright forearm with multi frequency impedance meter, and note down results of the RC network model parameters including Ri, Re and Cm in target tissue. Then draw Curve, impedance varies continuously with frequency, with the math tool Matlab, calculate K in all samples, and compare them with the Cm available. The result shows while Cm increases, K increases; while Cm decreases, K decreases as well. Finally, we can conclude that the method of analyzing connection between three component model and K can be applied to judge the scale of fat.Key words:Multi frequency bio impedance meter; Parameters; Cm in RC network model; Relative slope K; Thickness of fat in the forearm生物电阻抗测量分析法是目前国内外广泛采用的一种人体成分分析法，尤其是用于对人体脂肪含量的测定。
大学生皮肤电阻实验设计与研究
・教学改革・大学生皮肤电阻实验设计与研究王 正,姚云云,张红静,江 虹(山东大学医学院医学心理学研究所,山东济南 250012)[摘 要] 本文介绍了应用数字式皮阻皮温计测量大学生皮肤电阻的实验方法流程,并对影响皮肤电阻的因素进行讨论。
[关键词] 皮肤电阻;实验设计;焦虑水平[中图分类号] R395.6 [文献识码] B [文章编号] 1671-8569(2005)03-0153-02Design and R esearch of the Electrical Skin R esistance in College StudentsWAN G Zheng,YAO Yun2yun,ZHAN G Hong2jing,J IAN G Hong(Medical Psychology Instit ute S handong U niversity Medical School,Ji nan250012,Chi na) [Abstract] This article introduced the method and procedure of measuring the electrical skin resistance(ESR)by the digital electrical skin-resistance meter.And the factors affecting the ESR were discussed in the article.[K ey w ords] Electrical skin resistance;Experiment design;Anxiety level 机体在视、听、痛等感觉刺激及情绪激动时,皮肤两点之间电位差增大或电阻降低,这种现象被Tarchanoff称为皮肤电反射。
由于皮肤电反射往往伴发于心理活动过程中所以当时又被称为心理电反射[1]。
随后有众多研究发现人体皮肤表面电阻发生变化的外周机制与汗腺活动有明显关系。
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皮肤电阻抗模型的建立和实验研究
皮肤电阻抗是指人体皮肤在电流作用下对电阻力的反应。
它是医学、生物学、体育科学、物理学和心理学等多个领域研究中的重要参数。
皮肤电阻抗的测量可以帮助人们了解不同电生理变量在不同疾病和生理状态下的变化，也可以作为一种身体状态检测的手段。
然而，为了更好地理解皮肤电阻抗的原理和应用，需要建立一个准确的皮肤电阻抗模型。
本文将就皮肤电阻抗模型的建立和实验研究进行讨论。
皮肤电阻抗模型的构成
皮肤电阻抗模型是指将人体皮肤抽象成一个具有电学特性的模型。
皮肤电阻抗模型一般由四个电学元件组成，包括电阻、电容、感抗和电势源。
电阻是皮肤电流能量的衰减因素，也是影响皮肤电阻抗的主要因素之一。
电阻会受到皮肤的性质、温度、湿度和压力等因素的影响。
电容是指电磁场在物体中的存储能力。
皮肤电容的主要作用是存储交流电流和作为滤波器，减少不同频率电流的影响。
感抗是交流电流通过电感时产生的能量储存元件。
在皮肤电阻抗模型中，感抗对于低频电流的衰减和对高频电流的储存都有作用。
电势源是指在电路中提供电势差的元件。
皮肤电势源可以是人体内部发生的生理过程或外部刺激产生的外部电场。
实验研究
为了验证皮肤电阻抗模型的准确性，需要进行一些相关实验研究。
以下是一些常见的实验方法。
1. 皮肤电阻抗测量
皮肤电阻抗测量是一种常见的实验方法。
这种方法使用电极将电流注入皮肤并
测量注入电流和产生的电压之间的关系。
根据欧姆定律，通过测量电流大小和电阻大小，就可以计算出皮肤的电阻值。
2. 皮肤电阻抗成像
皮肤电阻抗成像可以对皮肤的电学特性进行三维成像。
这种方法使用一组电极
在皮肤表面测量电压，将数据转换成电阻值，并使用其他技术进行成像。
3. 皮肤电阻抗测量与其他生理变量的关系
皮肤电阻抗与其他生理变量，如心率、注意力和情感等之间存在一定的关系。
通过对这些关系进行研究，可以帮助人们更好地了解对应变量的产生机制和影响因素。
结论
皮肤电阻抗模型是研究皮肤电阻抗的基础。
建立准确的皮肤电阻抗模型可以帮
助人们更好地理解皮肤电阻抗的原理和应用，实现对身体状态的监测和改善。
同时，皮肤电阻抗模型的研究也需要与其他生理量的研究相结合，进一步提升皮肤电阻抗的研究水平。