人体成分测量装置的设计

  作者:赵深林 牟东兰 重庆邮电大学生物医学工程研究中心 时间:2009-09-08来源:电子产品世界

  对于人体各个环段,假设电阻率均匀则:

 

  式中r为人体环段的电阻率,L为环段长度,A为环段横截面积;将式(2)的分子分母同时乘得到L/L:

  

  即得被测环段体积Vm为:

  

  ● 生物电阻抗与人体成分含量的关系

  在人体瘦组织中含有大量的水和导电的电介质,其电阻较小,而脂肪组织含电介质较少,其电阻值较高。当高频电流流过人体时,导电体近似认为只有肌肉组织,而脂肪组织被视为绝缘体。在理论上组织的电阻抗反映人体总体水的体积含量,由体积与密度的乘积可得人体总水的含量。当低频电流输入人体时,由生物组织电阻抗特性(如图1所示)可知,导电体是细胞外液,细胞等效于电容,由于细胞的容抗远远小于细胞外液的阻抗,因此由公式(4)可以计算出细胞外液的体积,进而得到细胞外液的含量。

  根据人体总水由细胞内液和细胞外液组成可知,细胞内液的含量是细胞总水与细胞外液的差值。人体总水含量就近似等于人体肌肉含量,用人体总质量减去总水含量就等于人体的体脂含量。

  测量系统设计

  图4所示为人体成分测量系统的系统框图,通过置于手和足的电极向人体外加激励电流,提取对侧电极间的电压信息。测量系统由单片机、正弦信号发生器、恒流源电路、液晶显示器、存储器、光电隔离器件、差分放大电路、外置12位模数转换器(A/D)组成。

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关键词: 单片机 医疗电子 测量装置 人体成分 生物电阻抗 200909

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