體脂秤的原理是什么

體脂秤的測(cè)量原理是BIA生物電阻抗測(cè)量法，是通過(guò)電極測(cè)量出人體的生物電阻抗值，然后結(jié)合人體生物模型計(jì)算出人體各項(xiàng)身體成分，根據(jù)各家模型的差異會(huì)可能有相互之間存在差異。

你是同一個(gè)人測(cè)量，測(cè)量出來(lái)的人體生物電阻抗值也是一樣的，但是由于男女的身體屬性不一樣所以人體生物模型也是不一樣的。另外你如果懷疑只是通過(guò)身高和體重計(jì)算出來(lái)的，那么你可以穿鞋測(cè)量或者隔一層絕緣的塑料布，試一下是否還能測(cè)量呢？

BIA分析法，是在人的皮膚表面放置幾個(gè)接觸電極，輸入一個(gè)固定電流，就能獲得一個(gè)電阻抗值。再用公式算出人體的體成份。我們平常使用的體脂秤上，都有幾個(gè)光滑的金屬觸板，需要我們光腳踩上去，或者用手握著。這些金屬觸板，就是接觸電極。

因?yàn)锽IA分析的最后結(jié)果，是利用電阻抗值通過(guò)公式計(jì)算出來(lái)的，所以BIA是個(gè)“黑盒子”方法，測(cè)量出的直接結(jié)果很簡(jiǎn)單，就一個(gè)電阻抗值，剩下的結(jié)論都需要計(jì)算。這些計(jì)算體成份的公式，都是經(jīng)驗(yàn)公式，而且不止一種。不同的公式之間，差異還挺大。所以，BIA分析法能不能精確測(cè)量體成份。

因?yàn)锽IA生物電阻技術(shù)，是基于人群數(shù)據(jù)樣本的電阻值與身體數(shù)據(jù)指標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系測(cè)算出來(lái)的，對(duì)人體的影響是很少的。如果產(chǎn)品的人群數(shù)據(jù)樣本不同，檢測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)結(jié)果也會(huì)大不相同。比如亞洲人和歐美人群的人體生物模型可定是不一樣的。您所對(duì)比的數(shù)據(jù)產(chǎn)品就沒(méi)有實(shí)際對(duì)比意義了。

可以發(fā)現(xiàn)在秤的表面都有四個(gè)電極，這四個(gè)電極完成的功能就是測(cè)量人體的阻抗。因?yàn)橐话阒境铀涮椎腁PP，需要我們輸入性別，年齡和身高等信息，通過(guò)公式便可以推算出人體的各種成分的數(shù)據(jù)。

人體存在阻抗，為了測(cè)量人體各部分的阻抗，可以將人體分為左上肢、?右上肢、?軀干、?左下肢和右下肢共 5 段。

信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生的正弦電流源作為系統(tǒng)的激勵(lì)信號(hào)通過(guò)電極施加到人體的相應(yīng)部位上。比較準(zhǔn)確的做法是采用八電極( 4 對(duì))?測(cè)量系統(tǒng)，每一對(duì)包括一個(gè)激勵(lì)電極和一個(gè)檢測(cè)電極。

但是一個(gè)秤用八電極顯然不大合適。體脂秤應(yīng)該是比較方便的，因此現(xiàn)在市面上的稱都是采用四電極法測(cè)量的，我們所看到的體脂秤屏幕面上的四個(gè)電極，其中兩個(gè)是用于產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)的激勵(lì)電極，另外兩個(gè)是用于測(cè)量電壓的檢測(cè)電極。通過(guò)激勵(lì)電極產(chǎn)生正弦激勵(lì)信號(hào)，分別加在人體的兩個(gè)腳上，然后另外兩個(gè)電極分別在兩個(gè)腳上采集電壓，嚴(yán)格意義上講，這測(cè)量的并不是人體的全部阻抗，但是沒(méi)有關(guān)系，后期的算法總是有辦法通過(guò)所測(cè)量的阻抗擬合出人體的各種成分的數(shù)據(jù)。

體脂秤一般采用四電極生物阻抗分析方式，四電極體脂秤通過(guò)左右腳的兩個(gè)電極（E1、E3）產(chǎn)生安全正弦激勵(lì)信號(hào)（一般為50KHz），再?gòu)牧硗鈨蓚€(gè)電極（E2、E4）檢測(cè)到電壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、整流、A/D 轉(zhuǎn)換，再經(jīng)MCU 處理后計(jì)算出人體阻抗，再結(jié)合人體模型即可計(jì)算出正比于體脂的參數(shù)。

人體就好比一個(gè)并聯(lián)電阻，每個(gè)部分的電阻值都是不同的，而體脂秤就好比一個(gè)萬(wàn)用表，接在電路的A、B兩端，就可以直接從表上讀取電阻值，然后就可以拿著電阻值，根據(jù)物理公式和其他已知條件解題了。

兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，一個(gè)是測(cè)量部分，體脂秤的測(cè)量是通過(guò)電極片/導(dǎo)電膜測(cè)量人體電阻值；另一個(gè)是計(jì)算部分，計(jì)算是通過(guò)內(nèi)置的模型算法估算。測(cè)量和估算，都會(huì)有誤差，要想誤差更小，就需要更精確的測(cè)量方式以及更標(biāo)準(zhǔn)的算法模型。

典型的實(shí)驗(yàn)室BIA分析方法。實(shí)驗(yàn)室或醫(yī)院里的BIA分析，從設(shè)備和操作方法上，跟民用體脂秤，區(qū)別都比較大。

家用體脂秤或健身房的體成分分析儀測(cè)量準(zhǔn)確度如何？

實(shí)際上我們了解了實(shí)驗(yàn)室的BIA分析法之后，對(duì)家用體脂秤，或健身房的體成份分析儀，心里應(yīng)該有個(gè)大致的評(píng)價(jià)了。這些測(cè)量體成份的方法，從設(shè)備到操作要求，再到被測(cè)試者的個(gè)人情況的配合，都明顯達(dá)不到BIA的規(guī)范。

從設(shè)備來(lái)看，家用體脂秤的接觸電極，往往是2~4個(gè)。健身房里的體成份分析儀，一般是4~6個(gè)，8個(gè)電極的很少。并且，這些設(shè)備，測(cè)量時(shí)被測(cè)試者都是抓握或者踩踏接觸電極，這就造成一個(gè)問(wèn)題，皮膚跟電極接觸的壓力不穩(wěn)定，位置也非常不理想。

腳踩在電極上，跟規(guī)范的電極貼片方法相比，壓力要大得多。而且因?yàn)楸粶y(cè)試者站著，身體姿態(tài)不穩(wěn)定，接觸電極的壓力也在不停變化。手里抓握的電極也一樣，握得輕和握得重，測(cè)出來(lái)的電阻抗值也不一樣，結(jié)果很難把握。而且，不同的人，手心和腳心的皮膚厚度差別很大，有些人體力活干得多，或者經(jīng)常運(yùn)動(dòng)，手上有老繭，這時(shí)皮膚的導(dǎo)電性就要低得多，明顯影響測(cè)量結(jié)果。

手心腳心容易出汗，有些人手汗多，接觸電極的皮膚過(guò)于濕潤(rùn)，電阻抗值測(cè)量結(jié)果會(huì)受到干擾。同樣，室內(nèi)溫度和濕度不恒定，也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響。冬天北方空氣非常干燥，干燥的皮膚，測(cè)出來(lái)的電阻抗值，跟正常濕潤(rùn)的皮膚完全不一樣。

被測(cè)試者的自身因素，倒是相對(duì)容易控制。測(cè)量前3~4個(gè)小時(shí)不要吃飯或者大量喝水，也不要在大量出汗后測(cè)量，這樣的結(jié)果會(huì)稍微準(zhǔn)確一些。但具體到體脂秤，使用的是哪種計(jì)算公式，里面的體成份常數(shù)是否適合亞洲人，這就很難說(shuō)了。

所以，客觀的評(píng)價(jià)家用體脂秤和健身房的體成份測(cè)量?jī)x，結(jié)論并不能讓人滿意。尤其是家用體脂秤，很可能測(cè)量的結(jié)論沒(méi)有多少參考價(jià)值。

有些體脂秤，據(jù)稱使用了所謂“雙頻BIA技術(shù)”，能提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。實(shí)際上這種技術(shù)也不見(jiàn)得能把體脂秤的準(zhǔn)確度提高多少，它只是使用了兩種頻率的輸入電流。但是家用BIA設(shè)備的固有缺陷，比如接觸電極方式和位置、環(huán)境溫濕度的不穩(wěn)定等等，還是沒(méi)有改善。

家用體脂秤能測(cè)出內(nèi)臟脂肪嗎？

家用體脂秤能測(cè)出內(nèi)臟脂肪嗎？這也是個(gè)問(wèn)題?，F(xiàn)在的體脂秤，為了制造產(chǎn)品賣點(diǎn)，多數(shù)聲稱不但可以測(cè)出人的體脂和瘦體重?cái)?shù)據(jù)，還能測(cè)出內(nèi)臟脂肪，甚至骨密度。實(shí)際上這是根本做不到的。包括健身房的體成份分析儀，也不能準(zhǔn)確的測(cè)量?jī)?nèi)臟脂肪的比例。這些設(shè)備里給出的所謂內(nèi)臟脂肪的數(shù)據(jù)，實(shí)際上都是根據(jù)某種模型估算出來(lái)的。但每個(gè)人的內(nèi)臟脂肪比例都不一樣，差別很大，這種估算沒(méi)有多少實(shí)際意義。

想準(zhǔn)確的知道體成分怎么辦？

實(shí)際上，準(zhǔn)確測(cè)量體成份，一直都比較難。過(guò)去一般使用“水下稱重法”，這種方法，實(shí)際上類似阿基米德幫錫拉丘茲國(guó)王鑒別金王冠的純度。是用水下稱重測(cè)量出被測(cè)者的體積，再計(jì)算出身體密度，通過(guò)公式計(jì)算出體脂肪含量。

還有一種方法，叫雙能量X光吸收法（DXA），這種儀器，實(shí)際上是測(cè)量骨密度使用的。通過(guò)X射線穿過(guò)不同組織時(shí)的衰減程度變化，這種方法不但可以準(zhǔn)確測(cè)量骨密度，還能測(cè)量身體成份，精確度也非常高。

想知道減肥的效果，有時(shí)候光看體重并不準(zhǔn)確。因?yàn)槿说捏w重受到肌肉含量和身體水分變化的干擾。減肥者真正想要知道的，是身體脂肪的變化。皮褶鉗能直接測(cè)量皮下脂肪的變化，所以比用體重監(jiān)控減肥效果更準(zhǔn)確，也更直接。

▲?水下稱重法，這種方法的結(jié)果相對(duì)比較準(zhǔn)確，但設(shè)備和操作要求非常復(fù)雜。

▲后來(lái)出現(xiàn)了一種用氣體置換測(cè)量人體體積的方法，叫“太空艙法”。這種方法實(shí)際上跟水下稱重方法原理類似，只不過(guò)操作要簡(jiǎn)單得多。人在一個(gè)密封艙里，通過(guò)氣體置換，測(cè)量出人體體積。目前很多實(shí)驗(yàn)室都是用這種方法，結(jié)果也比較準(zhǔn)確。這種方法的好處是，基本適合所有人，從嬰兒到體型高大的運(yùn)動(dòng)員，都可以用。

▲更簡(jiǎn)單準(zhǔn)確的方法，就是X光斷層掃描或核磁共振成像，也就是CT和MRI。這兩種方法，都可以直接測(cè)量身體成份，很直觀，測(cè)量結(jié)果也最準(zhǔn)確。這兩種測(cè)量方法的另一個(gè)好處，是可以準(zhǔn)確的直接測(cè)量出內(nèi)臟脂肪。

▲?甚至于，最簡(jiǎn)單的皮褶厚度測(cè)量法，雖然簡(jiǎn)單，但如果操作得當(dāng)，使用的公式正確，準(zhǔn)確度也很高。而且，皮褶厚度測(cè)量法，有一個(gè)非常大的好處，就是便于直接監(jiān)控皮下脂肪的變化，而且設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易。

編輯：黃飛

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