人體成分測量裝置的設計
對于人體各個環(huán)段,假設電阻率均勻則:
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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:
在人體瘦組織中含有大量的水和導電的電介質,其電阻較小,而脂肪組織含電介質較少,其電阻值較高。當高頻電流流過人體時,導電體近似認為只有肌肉組織,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。當低頻電流輸入人體時,由生物組織電阻抗特性(如圖1所示)可知,導電體是細胞外液,細胞等效于電容,由于細胞的容抗遠遠小于細胞外液的阻抗,因此由公式(4)可以計算出細胞外液的體積,進而得到細胞外液的含量。
根據人體總水由細胞內液和細胞外液組成可知,細胞內液的含量是細胞總水與細胞外液的差值。人體總水含量就近似等于人體肌肉含量,用人體總質量減去總水含量就等于人體的體脂含量。
測量系統(tǒng)設計
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,提取對側電極間的電壓信息。測量系統(tǒng)由單片機、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位模數轉換器(A/D)組成。
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