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?寫在前面

由于最近兩年穿戴式設(shè)備的爆發(fā)，傳統(tǒng)醫(yī)療儀器上的部分檢測(cè)功能被搬到了手環(huán)、手表、水杯或體重秤等普通消費(fèi)類電子上。比較常見的有計(jì)步、卡里路消耗、睡眠質(zhì)量、心率、血氧、體脂等指標(biāo)的測(cè)量。

本文將介紹體脂手環(huán)、體脂稱等具有體脂檢測(cè)的消費(fèi)類電子上的體脂檢測(cè)原理及技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

下圖是某款大眾化的體脂稱的特點(diǎn)介紹：
圖中第一點(diǎn)羅列了眾多可檢測(cè)的指標(biāo)，雖然很多，但絕大部分都能用第四點(diǎn)說的BIA技術(shù)實(shí)現(xiàn)！

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BIA方法（電子生物電阻抗分析）

傳統(tǒng)上，測(cè)量體脂率的方法較為復(fù)雜，以DEXA測(cè)量為主，但所耗費(fèi)時(shí)間及費(fèi)用都相當(dāng)不經(jīng)濟(jì)，因此這幾年出現(xiàn)了較方便的生物電阻測(cè)量法(Bio-impedance analysis, 簡(jiǎn)稱BIA)，即在很短的時(shí)間內(nèi)即可獲得頗準(zhǔn)確的測(cè)量值，適合在家庭中及醫(yī)師在門診使用。

BIA測(cè)量法的主要原理乃是將身體簡(jiǎn)單分為導(dǎo)電的體液、肌肉等，以及不導(dǎo)電的脂肪組織，測(cè)量時(shí)由電極片發(fā)出極微小電流經(jīng)過身體，若脂肪比率高，則所測(cè)得的生物電阻較大，反之亦然，BIA就是經(jīng)由此種機(jī)轉(zhuǎn)來做體脂率的測(cè)量。

BIA方法本質(zhì)是測(cè)人體電阻

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?體脂稱

具有體脂檢測(cè)的體重秤的面板上往往有兩個(gè)電極。

當(dāng)用戶兩只腳踩到體脂稱上之后，其內(nèi)部的BIA模塊會(huì)測(cè)量被測(cè)者從左腳到右腳的電阻，并結(jié)合被測(cè)者的身高、體重、年齡、性別等數(shù)據(jù)，計(jì)算體脂等人體健康參數(shù)。

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?體脂手機(jī)

三星某款專利中介紹用四個(gè)傳感器來測(cè)量用戶體脂。具體來講就是，將傳感器植入智能手機(jī)或者智能手機(jī)附近，這里所說的“附近”其實(shí)也就是智能手機(jī)保護(hù)殼。

這四個(gè)傳感器可以一同來測(cè)量阻抗信息，后者產(chǎn)生于傳感器與人體之間的接觸或互動(dòng)。

手機(jī)上的傳感器能夠基于所測(cè)量的輸入電流強(qiáng)度和電壓強(qiáng)度來獲得有關(guān)物體的'阻抗'信息，并基于這些阻抗信息來測(cè)量人體體脂。

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?手環(huán)

通過該手環(huán)，你不必站上磅秤就能夠測(cè)量你的身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）。

InBody Band手環(huán)讓你可以隨時(shí)隨地檢測(cè)自己的身體狀況。它能夠告訴你你的脂肪和肌肉質(zhì)量、體脂率、心率和身體質(zhì)量指數(shù)。它是借助其配備的四個(gè)傳感器做到這一切的——其傳感器的分布為兩前兩后。只要將手指放在前面的傳感器上，再加上來自你的手腕的數(shù)據(jù)，你就可以獲得讀數(shù)。

可見，InBody測(cè)量的是從佩戴手環(huán)的手到未佩戴的手之間的人體電阻

從測(cè)試來看，InBody Band能夠在5到10秒內(nèi)得出讀數(shù)，但具體有多準(zhǔn)確目前還不好說。

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?人體成分分析的電阻抗基本理論

生物組織中包含有許多的細(xì)胞，而細(xì)胞間還有許多的液體，這些液體可以被看作電解質(zhì)。如圖所示，當(dāng)施加低頻或直流電流通過生物組織時(shí)，電流將繞過細(xì)胞組織，從細(xì)胞外液流過；

當(dāng)流過生物組織的電流頻率變高時(shí)，由于細(xì)胞膜等效的電容容抗值變小，所以一部分電流會(huì)穿進(jìn)細(xì)胞膜流過細(xì)胞內(nèi)液。

從圖可以看出生物組織在頻率較低時(shí)阻抗較大而頻率較高時(shí)阻抗比較小，阻抗值的這種變化很好的反映了在生物組織中細(xì)胞膜的這種電容性質(zhì)，而這種特性早在1920 年被Philippson 所認(rèn)識(shí)，所以后來產(chǎn)生了等效電路的概念。

從一定意義上來說，BIA 法并不是建立在生物學(xué)和物理學(xué)的推理之上而直接對(duì)我們所感興趣的生理量進(jìn)行直接的測(cè)量，它是以統(tǒng)計(jì)學(xué)為基礎(chǔ)的測(cè)量方法。

其中，通過大量的人體測(cè)量數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的處理研究，發(fā)現(xiàn)身高的平方除以一定頻率下測(cè)得的阻抗的值(H2/R)和一些人體成分的參數(shù)具有顯著的相關(guān)性，再加上人體體重，年齡，性別等基本參數(shù)，可以對(duì)我們所感興趣的人體成分(如細(xì)胞外液，TBW和非脂肪組織等)進(jìn)行評(píng)估。

BIA 法中如果得到人體水分(人體總水重或細(xì)胞外液)，根據(jù)非脂肪物質(zhì)之中水分含量具有相對(duì)固定性，可以估算出非脂肪或者脂肪含量，同理BIA 法中還可以通過已知的人體成分量估算出未知的人體成分量，從而得到我們需要的參數(shù)。

BIA 法通常根據(jù)人體的模型不同，測(cè)量方法也各不相同，同時(shí)頻率的選擇也從最初的50KHz 發(fā)展到現(xiàn)在的多頻率進(jìn)行測(cè)量，整個(gè)人體的電阻抗模型也從全身阻抗模型到分為手，腳和軀干的五段模型。

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?總結(jié)

總之，就想將心率檢測(cè)、血氧檢測(cè)、睡眠質(zhì)量檢測(cè)等從醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域移到消費(fèi)類電子領(lǐng)域一樣，無論是體脂手環(huán)、體脂手機(jī)、還是體脂稱，如果想要獲得更好的體驗(yàn)無論從硬件設(shè)計(jì)、傳感器選擇、還是核心算法都有很大的提升空間

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的手环是如何测试人体健康数据？的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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