人體成分測量裝置的設(shè)計(jì)

　　生物電阻抗測量原理及與人體成分含量的關(guān)系

　　● 人體環(huán)段假設(shè)

　　當(dāng)電信號(hào)導(dǎo)入人體時(shí)，電流主要流過導(dǎo)電性好的肌肉等含水的組織，而脂肪和骨骼基本沒有電流通過。頭顱和手足中含脂肪和肌肉很少，對(duì)其體成分的分析沒有什么意義，只取人體的四肢和軀干進(jìn)行分析。然而肌肉等含水的組織在人體四肢和軀干中的含量不同，如大腿的肌肉多于手臂的肌肉，因此必須對(duì)人體進(jìn)行分段。對(duì)于肢體或軀干，導(dǎo)電組織的分布也是不均勻的，可以將其理想化為電阻率均勻的圓柱體。綜上所述，可以將人體分為5環(huán)段，每個(gè)環(huán)段都為圓柱體，如圖2所示。圖中將人體分為5個(gè)環(huán)段，包括左右手、左右腿及軀干。

　　● 生物電阻抗測量原理

　　生物電阻抗測量是一種利用生物組織與器官的電特性及其變化規(guī)律提取與人體生理狀況相關(guān)的信息的生物醫(yī)學(xué)檢測技術(shù)。

　　測量生物電阻抗時(shí)，采用三個(gè)頻率的電流信號(hào)輸入，即10kHz、50kHz、100kHz。采用8電極，其電極的位置如圖3所示，圖中用數(shù)字1至8分別標(biāo)記電極的位置。其中1、3電極置于掌心，2、4電極置于掌根，5、7電極置于足心，6、8電極置于足跟;1、3、5、7為電流極、2、4、6、8為電壓極。假設(shè)人體環(huán)段電阻為R，由歐姆定律知它是測量電極兩端的電壓與輸入電流的商，即：

　　當(dāng)安全電流通過1和5電極輸入時(shí)，將測量電極分別置于2和4、2和8、6和8處，測量兩端的電壓，從而分別計(jì)算出人體左手、軀干、左腿的電阻抗;然后將安全電流由電極3和7輸入，測量電極置于4和2、8和6處，分別測出兩端的電壓，分別計(jì)算出右手、右腿的電阻抗。