體脂秤的原理是什么

體脂秤的測量原理是BIA生物電阻抗測量法，是通過電極測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)人測量，測量出來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身高和體重計(jì)算出來的，那么你可以穿鞋測量或者隔一層絕緣的塑料布，試一下是否還能測量呢？

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公式計(jì)算出來的，所以BIA是個(gè)“黑盒子”方法，測量出的直接結(jié)果很簡單，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)的對應(yīng)關(guān)系測算出來的，對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，檢測出來的數(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。您所對比的數(shù)據(jù)產(chǎn)品就沒有實(shí)際對比意義了。

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)信號通過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)?測量系統(tǒng)，每一對包括一個(gè)激勵(lì)電極和一個(gè)檢測電極。

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)信號的激勵(lì)電極，另外兩個(gè)是用于測量電壓的檢測電極。通過激勵(lì)電極產(chǎn)生正弦激勵(lì)信號，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，這測量的并不是人體的全部阻抗，但是沒有關(guān)系，后期的算法總是有辦法通過所測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，四電極體脂秤通過左右腳的兩個(gè)電極（E1、E3）產(chǎn)生安全正弦激勵(lì)信號（一般為50KHz），再從另外兩個(gè)電極（E2、E4）檢測到電壓信號，該信號經(jīng)過放大、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)是測量部分，體脂秤的測量是通過電極片/導(dǎo)電膜測量人體電阻值；另一個(gè)是計(jì)算部分，計(jì)算是通過內(nèi)置的模型算法估算。測量和估算，都會(huì)有誤差，要想誤差更小，就需要更精確的測量方式以及更標(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)大致的評價(jià)了。這些測量體成份的方法，從設(shè)備到操作要求，再到被測試者的個(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，測量時(shí)被測試者都是抓握或者踩踏接觸電極，這就造成一個(gè)問題，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，測出來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，接觸電極的皮膚過于濕潤，電阻抗值測量結(jié)果會(huì)受到干擾。同樣，室內(nèi)溫度和濕度不恒定，也會(huì)對測量結(jié)果造成影響。冬天北方空氣非常干燥，干燥的皮膚，測出來的電阻抗值，跟正常濕潤的皮膚完全不一樣。

被測試者的自身因素，倒是相對容易控制。測量前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，這就很難說了。

所以，客觀的評價(jià)家用體脂秤和健身房的體成份測量儀，結(jié)論并不能讓人滿意。尤其是家用體脂秤，很可能測量的結(jié)論沒有多少參考價(jià)值。

有些體脂秤，據(jù)稱使用了所謂“雙頻BIA技術(shù)”，能提高測量的準(zhǔn)確度。實(shí)際上這種技術(shù)也不見得能把體脂秤的準(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，還是沒有改善。

家用體脂秤能測出內(nèi)臟脂肪嗎？

家用體脂秤能測出內(nèi)臟脂肪嗎？這也是個(gè)問題?，F(xiàn)在的體脂秤，為了制造產(chǎn)品賣點(diǎn)，多數(shù)聲稱不但可以測出人的體脂和瘦體重?cái)?shù)據(jù)，還能測出內(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)確的測量內(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)確測量體成份，一直都比較難。過去一般使用“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王鑒別金王冠的純度。是用水下稱重測量出被測者的體積，再計(jì)算出身體密度，通過公式計(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)際上是測量骨密度使用的。通過X射線穿過不同組織時(shí)的衰減程度變化，這種方法不但可以準(zhǔn)確測量骨密度，還能測量身體成份，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)果相對比較準(zhǔn)確，但設(shè)備和操作要求非常復(fù)雜。

▲后來出現(xiàn)了一種用氣體置換測量人體體積的方法，叫“太空艙法”。這種方法實(shí)際上跟水下稱重方法原理類似，只不過操作要簡單得多。人在一個(gè)密封艙里，通過氣體置換，測量出人體體積。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，都可以直接測量身體成份，很直觀，測量結(jié)果也最準(zhǔn)確。這兩種測量方法的另一個(gè)好處，是可以準(zhǔn)確的直接測量出內(nèi)臟脂肪。

▲?甚至于，最簡單的皮褶厚度測量法，雖然簡單，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)備簡單，操作容易。

編輯：黃飛

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