人體成分測量裝置的設(shè)計

　　對于人體各個環(huán)段，假設(shè)電阻率均勻則：

　　式中r為人體環(huán)段的電阻率，L為環(huán)段長度，A為環(huán)段橫截面積;將式(2)的分子分母同時乘得到L/L：

　　即得被測環(huán)段體積Vm為：

　　● 生物電阻抗與人體成分含量的關(guān)系

　　在人體瘦組織中含有大量的水和導(dǎo)電的電介質(zhì)，其電阻較小，而脂肪組織含電介質(zhì)較少，其電阻值較高。當(dāng)高頻電流流過人體時，導(dǎo)電體近似認(rèn)為只有肌肉組織，而脂肪組織被視為絕緣體。在理論上組織的電阻抗反映人體總體水的體積含量，由體積與密度的乘積可得人體總水的含量。當(dāng)?shù)皖l電流輸入人體時，由生物組織電阻抗特性(如圖1所示)可知，導(dǎo)電體是細(xì)胞外液，細(xì)胞等效于電容，由于細(xì)胞的容抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于細(xì)胞外液的阻抗，因此由公式(4)可以計算出細(xì)胞外液的體積，進(jìn)而得到細(xì)胞外液的含量。

　　根據(jù)人體總水由細(xì)胞內(nèi)液和細(xì)胞外液組成可知，細(xì)胞內(nèi)液的含量是細(xì)胞總水與細(xì)胞外液的差值。人體總水含量就近似等于人體肌肉含量，用人體總質(zhì)量減去總水含量就等于人體的體脂含量。

　　測量系統(tǒng)設(shè)計

　　圖4所示為人體成分測量系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖，通過置于手和足的電極向人體外加激勵電流，提取對側(cè)電極間的電壓信息。測量系統(tǒng)由單片機(jī)、正弦信號發(fā)生器、恒流源電路、液晶顯示器、存儲器、光電隔離器件、差分放大電路、外置12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)組成。