人体成分分析仪

X-ONE+ 3T智能健身体测仪，基于生物电阻抗测量原理和3D成像技术的全方位测量设备，通过分析人体成分、人体形态、人体机能等身体数据，全面评估体测者的健康状况和运动能力，为客户提供量化分析对比及其他多场景应用。但是很多小伙伴对背后的原理却是一知半解，接下来小u每期都会为大家解析这些测试功能背后的专业原理。

那么本期我们要介绍的主角就是：人体成分分析仪的意义

体成分测试的原理:生物电阻抗技术（BIA）以及作为一款专业的人体成分分析仪所要具备的直接节段多频率生物电阻抗(DSM-BIA)技术。

01、基本原理

基于生物电阻抗的测量法是一种用来评估身体成分的方法，其基本思路是将微弱的交流电信号导入人体时，电流会沿着电阻小、传导性能好的体液流动。水分的多少决定了电流通路的导电性，可用阻抗的测定值来表示。大量实验数据表明，人体的电阻特性同体成分之间存在统计关系，这就是基于生物电阻抗技术的体成分测量原理。

02、发展历史

生物电阻抗测量技术具有悠久的发展历史。

1780年，意大利神经生理学家Galvani通过观察蛙的神经肌肉收缩现象，建立了著名的生物电理论。*早开始研究生物电阻抗的是德国科学家Hermann,在1871年，他成功地测量了骨骼肌的电阻。1920年，Philippson*早认识到生物组织细胞膜电容的特性，并提出将人体组织等效为一个电路模型。1931年，Cole KS和Cole RH发现青蛙的肌肉组织存在一个散射系数，从而提出Cole-Cole圆图理论，并建立了生物组织的R，C三元件电路等效模型。而到1969年Hoffer正式提出人体水分与身高平方/阻抗具有显著相关性，验证了人体可以通过测试生物电学数据获得人体组成数据方案的可行性。

03、测量准确性

通过近几十年努力，科学家们运用物理、化学以及生物学技术，发展出许多人体成分测定方法，在众多方法中，常用方法有稀释性同位素法，DXA（双能量X射线吸收法），MRI（核磁共振）技术以及生物电阻抗分析技术等。

生物电阻抗技术具有快速、经济和操作简便的优点。以DXA作为标准，结果显示二者测定的脂肪和瘦体组织有着高度的相关性，可以看出BIA能够较准确地测定人体的成分以及变化情况。

直到1980年代后期，BIA为单频全身阻抗测量法，由于准确率低，必须使用经验估算值进行补偿。但是经验估算值公式应用于其他群体时，准确性大幅度下降，无法准确使用。

动图封面

而X-ONE+ 为克服这一弊端，所使用的DSM-BIA（直接节段多频率生物电阻抗）技术更加使得生物电阻抗设备准确测量人体成分变为可能。

其中8-4-5-5-3所代表的含义更是整个DSM-BIA的关键所在。

01、8点式 4电极

普通的体脂秤，只有脚部四点式接触，由于电流通入距离有限制的原因，因此只能判定出下肢部分的体脂率，从而估算整体体脂率，对于身体比较匀称的人群，这个数值是可以做参考的，一旦遇到上肢较强壮或有腹部肥胖的人群，这些数据就谈不上什么精准度了。

而具有8点式接触的设备电极连接方式如下图所示，在E1、E3、E5、E7(即手掌和前脚掌)发射电极；在E2、E4、E6、E8（即大拇指和脚后跟）测量电极，形成4个电流回路。测量阻抗的位置固定在发射电极与测量电极交汇处（即手腕和脚踝处），不仅测量部位更加全面外，还因此大大减少了因接触电极的方式或位置不同而产生的测量误差，保证了测量结果的高度准确性。

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02、5因素人体成分分析仪的检测目的

设备测量的前提因素在于身高、体重、年龄、性别、阻抗这五个数值，多种数值的结合使得测量结果更加精准。

生物电阻抗测量技术从产生到人体成分分析仪原理现在不断发展，有俩条主线：测量方法和测量频率。

03、5节段（测量方法）

生物电阻抗测量法分为整体测量法和分段测量法。

整体测量法，即将人体看作一个整体，通常认为是一个理想的圆柱体，且各向同性，电阻率相同，如图所示。

分段测量法就是将人体模型等效为5段圆柱体组成，即左上肢、右上肢、躯干、左下肢、和右下肢5段，如图所示。

全身阻抗法将人体看作是一个均匀的圆柱体，且电阻率相同。

这样导致了用人体总阻抗来评定人体成分在应用中精度不高，其原因之一是人体形状复杂，四肢与躯干肩的横截面积相差很大。由于上肢、躯干、下肢3段阻抗是串联的，总阻抗等于3段阻抗之和，这意味着即使躯干体积有很大的变化，总阻抗的变化也很小。而在手腕或脚踝处即使有很小的变化，也会引起总阻抗较大的改变。所以总体阻抗测量法对人体躯干部位组织体积变化不灵敏，几乎不能评定躯干部分的人体成分分布。原因之二是人体成分在各部分分布不均匀，因此电阻率ρ不是一个常数。

因此采用分段测量将提高测量的精度。将测量得到的电阻抗结合人体的其他信息（即体重、年龄、身高和性别）将会得到比全身法更加**的人体成分信息。

小程序端界面

04、3频率（测量频率）

从频率上看，生物电阻抗测量技术的发展，是由单频向多频发展的过程。

随着研究的不断深入，研究者发现采用单一的激励频率得到的人体生物电阻抗信息不够丰富，为了获取更加丰富的人体阻抗信息，并且基于低频穿透力弱，干扰性小与高频穿透力强，干扰性大的特性，因此出现了采用多频激励信号的生物电阻抗测量技术，X-ONE+采用5kHZ、50kHZ、250kHZ高低频相结合，数据更加准确。