生物电阻抗技术与人体功能信息
生物电阻抗技术与人体功能信息任超世 (中国医学科学院、中国协和医科大学)
[摘要] 生物电阻抗技术是与人体组织和器官的功能信息相联系的。生物电阻抗技术今后的发展方向在于采用全信息生物阻抗检测方法,注意提取与人体生理、病理状态相联系的,丰富的阻抗全信息。该技术今后具有一定的应用与发展前景。
关键词: 生物电阻抗 阻抗全信息 功能信息
1 引言
生物电阻抗(Electrical Bioimpedance)技术是利用生物组织与器官的电特性及其变化提取与人体生理、病理状况相关的生物医学信息的一种无损伤检测技术。它通常是借助置于体表的电极系统向检测对象送入一微小的交流测量电流或电压,检测相应的电阻抗及其变化情况,然后根据不同的应用目的,获取相关的生理和病理信息。这种技术具有无创、廉价、安全、无毒无害、操作简单和功能信息丰富等特点,医生和病人易于接受。
国外的生物阻抗技术在基础研究方面水平较高,以电阻抗断层图像技术(EIT)为发展方向的新一代生物阻抗技术正吸引着世界各国越来越多的研究者[1]。国内的生物阻抗技术以应用研究为主,以各种临床血流图为代表的生物阻抗技术已广泛用于临床,并不断取得进展,水平较高。但是,无论在基础研究还是在临床应用领域,使用单一测量频率,只取阻抗模量的现行阻抗测量方法的现状是不能令人满意的。除了定量性差和定位性不好以外,它还把一些可能是最重要的,最能反映生物阻抗特点和优越性的宝贵信息丢失了[2]。
2 阻抗技术与人体功能信息
生物阻抗技术的真正优势或诱人之处在于利用生物阻抗所携带的丰富生理和病理信息,进行人体组织与器官的无损伤功能评价。当疾病发生时,相关组织与器官的功能性变化往往会先于器质性病变和其它临床症状,如能在疾病的潜伏期或功能代偿期及时检测和确认这些变化,对于相关疾病的普查、预防和早期治疗将是非常有利的。生物阻抗技术提取的是与人体组织和器官功能紧密相关的电特性信息,对血液、气体、体液和不同组织成份具有独特的鉴别力,对那些影响组织与器官电特性的因素,如血液的流动与分布,肺内的血气交换,体液变化与移动等非常敏感。以此为基础,进行心、脑、肺及相关循环系统的功能评价,血液动力学与流变学在体动态研究,肿瘤的早期发现与诊断以及人体组成成份分析等功能性评价,将是生物阻抗技术显示优越性,展现其诱人应用前景的广阔天地。可惜这一点至今还没有被大多数研究者所充分注意。
阻抗技术的进一步发展应把重点放在全信息复阻抗检测方法和人体组织和器官功能信息的提取方面[2]。如果充分考虑人体组织阻抗中的容抗特性,改进理论模型,采用复阻抗全信息的检测方法,以血流中的红细胞为观察研究对象,就可能实现从细胞水平上提取与人体生理、病理状态相联系的,丰富的阻抗全信息。建立旨在评价人体组织和器官功能状态的新型检测技术。
3 发展与应用前景
在获取阻抗全信息(模量与相角或实部与虚部)的前提下,生物阻抗技术可进入细胞层
1998年第11期?热点评介?
次,今后的应用与发展前景是广阔的。主要应用与发展方向如下:
11现行血流图技术的改善和提高 由于采用包括容抗特性的人体组织阻抗物理模型,可分别描述细胞外液,细胞内液和细胞膜的电特性,不再把血液、组织、器官等作为一个均匀的整体,将在今后的血流图技术中出现与人体组织和器官功能状况紧密相关的新的特征参数,使用更准确的阻抗量化关系。测量结果的定量性、重复性等将从根本上得到改善,适用范围扩大,被测个体之间的可比性增加。各类血流图用于评价人体功能变化的临床应用效果将明显提高。
21实现血液动力学和流变学的在体动态研究 全信息的复阻抗检测技术可望以血流中的红细胞为观察研究对象,通过其在血流中运动状况的检测,可提取出反映血液性质、血管状态和血液流场变化等血液动力学和流变学信息,形成一系列新型的,可在体、动态地综合评价血液动力学和流变学行为的无损检测方法[8]。具有广泛的社会效益和显著的经济效益。
31心、脑、肺血管及循环系统功能检测 以红细胞为观察研究对象的全信息生物阻抗技术,由于是从细胞水平上提取血液、血管、组织和器官的生理和病理状态及其变化信息,因而对心、脑、肺血管及循环系统的功能变化非常敏感,可方便地对这些系统进行多指标、全面的功能检测和评价[8],并可对尚未表现出临床症状的某些疾病作出前瞻性预报。对于相关疾病的普查、预防和早期治疗将是非常有利的。
41肿瘤的早期发现和诊断 肿瘤组织细胞与正常细胞之间的差异很大。采用对细胞变异敏感的全信息生物阻抗技术,可在细胞发生癌变的早期,获取相关信息。可确定肿瘤的存在,并监测细胞癌变的发生和发展过程,精确定位异常与正常细胞的界面等,将为肿瘤的早期发现、及时治疗和康复监测提供一种有效的无损检测手段。
51人体组成成份测定 不同的组织、器官具有不同的构成特点和组成成份,表现出相应的阻抗特性。使用全信息的阻抗方法可以准确地检测和区分脂肪、肌肉、矿物质和含水物质等人体组成成分[10]。还可以对组织中的水肿、血肿、气肿和肺内粉尘等作出鉴别。这对于各类人群的健康调查,儿童生长发育中营养状况的评价,指导运动员训练、提高竞赛成绩,正确地进行减肥和健美锻炼以及相关疾病的诊断等是一种非常方便而有效的方法。
61电阻抗断层图像技术(EIT) EIT属于功能成像,是继形态、结构成像之后,新一代更为有效的成像技术。EIT不使用核素或射线,对人体无害,可以多次测量,重复使用,可以成为对病人进行长期、连续监护而不给病人造成损伤或带来不适的医院监护设备。加之其成本低廉,不要求特殊的工作环境,因而是一种理想的,具有诱人应用前景的无损伤医学成像技术。作为当今生物医学工程学重大研究课题和具有广泛应用前景的热门研究领域之一,EIT已经吸引了世界各国越来越多的研究者。目前国外的EIT研究工作多集中于改善成像模型和算法方面,以期提高EIT的分辨能力。事实上, EIT的真正诱人之处在于利用生物阻抗所携带的丰富生理和病理信息,实现功能成像,这是其它成像技术,如CT、超声成像技术等无法与之相比的。如能将研究工作的重点放在深化生物阻抗检测技术,利用阻抗全信息,丰富和发展EIT图像功能,则EIT的发展将进入一个新天地[11]。
笔者在全面分析和研究了当今EIT技术状况和存在问题的基础上,目前正以实现EIT 功能成像为主要目标,在国家自然科学基金的支持下,直接针对影响EIT发展和进入临床应用的两大关键问题———系统分辨力差和阻抗信息丢失严重,利用多年从事生物阻抗基础研究和技术储备的优势,采用区别于国外同行的研究方法和技术路线,进行EIT成像系统的方法学研究,旨在走出一条适合我国国情,能将EIT 技术迅速推向临床应用的发展道路。
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参考文献
1 Proceedings of the5th International Conference on Electrical Bio2Impedance.1995,9.
2 任超世,崔云莉等1医学电阻抗技术的问题和发展与应用前景1中国医学物理学杂志,1997,14
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8 王慧艳,任超世1一种研究血液电特性的新方法———多频率阻抗法1山东生物医学工程,1994
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9 郝冬梅,任超世1检测肺血流分布的深部区域阻抗法的研究1中国医学物理学杂志,1995,12(1): 54～571
10 王慧艳,任超世1生物电阻抗法测量人体组成成分1国外医学生物医学工程分册,1996,19(2): 961
11 任超世1EIT———一种诱人的医学成像新技术1电子科技导报,1996,(5):9～131
注:任超世,研究员,中国电子学会高级会员,生物医学电子学分会及生命电子学分会委员,中国生物医学工程学会生物医学测量分会生物电阻抗学组副主任。
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6倍数字信道倍增设备
南京邮电学院研制成功6倍数字信道倍增设备,该设备采用一系列高新电子技术和新型器件,综合了数字信号处理中的新技术和语音插空技术,通过信源编码利用语声猝发特性,有效地在2mb码速码型(HDB3)不变的情况下,使原有接纳的电路数扩大6倍,具有信增、监控、诊断、话务特收、告警、统计、显示、打印等多种功能,可用于卫星电路、光纤、数字微波、数字特高频等数字电路的倍增扩容。
(李相彬)
“华电”新一代高效节能灯
南京华电集团推出的新一代高效节能灯上市,这种新型电工牌荧光灯管径只有215cm,照明亮度却超过普通40瓦灯的效果,国际上称这种节约能源、保护环境效果显著的灯为“绿色照明”。华电集团是我国“绿色照明”工程的龙头企业,几年来,投资数百万美元,潜心研究新产品,采用国际新技术、新材料、新工艺,使这种细管型灯达到光效高、寿命长、节能的要求,被国家定为重点推广的绿色产品,目前该集团已形成年产2000万支的能力。(李相彬)
HP简化和加快数据采集与分析的测量方案
HP公司和MathWorks公司共同提出一项总体测量解决方案,利用HP硬件和MA TLAB 软件可在分析现场测量数据时提供直接控制。
该解决方案包括配备具有灵活分析功能的MA TLAB512软件的两台高性能HP E1432A/33A/34A VXI数字化仪,通过较少的软件编程进行数据采集和分析。挂有计算软件的HP数字化仪可使用嵌入式控制器或外部HP控制器,在Windows N T、Windows95或HPΟUX工作站上运行。
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用生物电阻抗法测量身体脂肪含量
关于用生物电阻抗法测量身体脂肪含量的研究摘要：体脂率现已成为判断是否健康的标准之一，测量体脂率的方法有很多，但大多方法的设备仪器复杂，操作复杂而不适用于生活中。生物电阻抗则是近年来被广泛应用的一种快速、简便、安全测量体成分的一种方法。本文将对其原理，数据分析方法进行介绍，对其准确性进行分析，并对其前景进行展望。 关键词：生物电阻抗脂肪统计方法误差 一、引言 现代社会，随着生活条件不断改善，人们对健康也越来越重视。对于大多数人而言，体重是最直接也是最简单的衡量身体状况的一个标准。其中BMI=m/h2，m为体重（千克），h为身高（米），是被使用最广泛的公式，BMI 指数以22为最佳。但是，越来越多的案例表明BMI指数不能够客观地反映一个人的身体状况。因为每个人的脂肪肌肉比例不同，并且肌肉和脂肪密度相差较大，相同BMI指数的人可能是虚胖也可能是强壮。这时，脂肪率则是另一个至关重要的指数，所以既简单又不失精确的生物电阻法就很有价值。 二、原理 生物电阻分析方法（bio-impedance analysis）BIA 技术测定骨骼肌含量的基本原理是，组织、器官层次的各个组分具有不同的电导性。人体细胞被细胞外液包围，细胞则由具有选择透过性的细胞膜、细胞质和细胞器构成。细胞外液以及细胞内部可近似视作电阻。而细胞膜则可视为电容。故人体的电学性质可视作若干个电容与电阻连接而成，其中最为简洁的三元件模型下
图所示。 一种常见的测试方式是，受试者仰面平躺，电流信号从脚部的电极传导 到手部的电极上，得出电阻抗(R)和电容抗(C)，并计算生物电阻抗 ，为系数，L为身高。骨骼肌含有大量水分与电解质，其电导性最好；脂肪组织含有的水分与电解质很少，其电导性很差。信号传输越慢，受到阻力越大，表明脂肪量越多。 当然，复杂的人体是不能用上述简陋的模型描述的。因为生物电阻分析法本身就不是在数学物理定义上严格，而是由大量数据依据统计学规律发展而来。而正好该模型得到的阻抗指数和一些身体参数显着相关，所以我们认为这种方法是可行的。 最初，大多数研究的电流频率固定在50KHZ，现在则大多使用多频率电阻抗进行脂肪等身体成分的测量分析。 三、数据统计方法 选取若干不同性别、身高、体重、年龄、身体状况的人，由生物电阻法测出其阻抗指数，对以上变量和在实验室用排水法测得的体脂率的精确值做相关性分析。使用统计软件，用多元线性逐步回归分析方法，建立体脂含量的推算方程。 根据相关的研究数据[1]显示，生物电阻抗推算去脂体重的推算方程为：
传输线反射以及终端电阻
传输线反射以及终端电阻 传输线反射(reflection) 就是在传输线上的回波。信号功率(电压和电流)的一部分传输到线上并达到负载处，但是有一部分被反射了。如果源端与负载端具有相同的阻抗，反射就不会发生了。源端与负载端阻抗不匹配会引起线上反射，负载将一部分电压反射回源端。如果负载阻抗小于源阻抗，反射电压为负，反之，如果负载阻抗大于源阻抗，反射电压为正。布线的几何形状、不正确的线端接、经过连接器的传输及电源平面的不连续等因素的变化均会导致此类反射。 反射(reflection) 就是在传输线上的回波。信号功率(电压和电流)的一部分传输到线上并达到负载处，但是有一部分被反射了。如果源端与负载端具有相同的阻抗，反射就不会发生了。源端与负载端阻抗不匹配会引起线上反射，负载将一部分电压反射回源端。如果负载阻抗小于源阻抗，反射电压为负，反之，如果负载阻抗大于源阻抗，反射电压为正。布线的几何形状、不正确的线端接、经过连接器的传输及电源平面的不连续等因素的变化均会导致此类反射。 按照传输线理论，当负载与输出不匹配时，信号的传输为非理想行波状态（驻波或反射），会出现波形失真或衰减。阻抗匹配则传输功率大，对于一个电源来讲，当它的内阻等于负载时，输出功率最大，此时阻抗匹配。最大功率传输定理，如果是高频的话，就是无反射波。对于普通的宽频放大器 ，输出阻抗50 Q，功率传输电路中需要考虑阻抗匹配，可是如果信号波长远远大于电缆长度，即电缆长度可以忽略的话，就无须考惠阻抗匹配了。阻抗匹配是指在能量传输时，要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等，此时的传输不会产生反射，这表明所有能量都被负载吸收了；反之则在传输中有能量损失。在高速的设计中，阻抗的匹配与否关系到信号质量的优劣。阻抗匹配的技术可以说丰富多样，但是在具体的系统中怎样才能比较合理地应用，需要衡量多个方面的因素。例如，在系统设计中，很多采用的都是源端的串联匹配。对于什么情况下需要匹配，采用什么方式的匹配，为什么采用这种方式，以下逐一分析。例如，差分的匹配多数采用串联终端的匹配；时钟采用并联终端匹配。1)串联终端匹配串联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下，在信号的源端和传输线之间串接一个电阻 R，使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射。串联终端匹配后的信号传输具有以下特点：(1)由于串联匹配电阻的作用，驱动信号传播时以其幅度的50%向负载端传播。(2)信号在负载端的反射系数接近十1，因此反射信号的幅度接近原始信号幅度的50%。(3)反射信号与源端传播的信号叠加，使负载端接收到的信号与原始信号的幅度近似相同。(4)负载端反射信号向源端传播，到达源端后被匹配电阻吸收。(5)反射信号到达源端后，源端驱动电流降为0，直到下一次信号传输。相对并联匹配来说，串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动能力。选择串联终端匹配电阻值的原则很简单，就是要求匹配电阻值与驱动器的输出阻抗之和与传输线的特征阻抗相等。理想的信号驱动器的输出阻抗为零，实际的驱动器总是有比较小的输出阻抗，而且在信号的电平发生变化时，输出阻抗可能不同。比如电源电压为+4.5 V的CMOS驱动器，在低电平时典型的输出阻抗为37 Q，在高电平时典型的输出阻抗为45 Q；TTL驵动器和CMOS驱动器一样，其输出阻抗会随信号的电平大小变化而变化。因此，对TTL或CMOS电路来说，不可能有十分正确的匹配电阻，只能折中考虑。2)并联终端匹配并联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗很小的情况下，通过增加并联电阻使负载端输入阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，达到消除负载端反射的目的。实现形式分为单电阻和双电阻两种形式。并联终端匹配后的信
CB阻抗计算
阻抗线计算 一.传输线类型 1 最通用的传输线类型为微带线(microstrip)和带状线(stripline) 微带线(microstrip)：指在 PCB外层的线和只有一个参考平面的线，有非嵌入/嵌入两种 如图所示：（图1） 非嵌入(我们目前常用) （图2） 嵌入(我们目前几乎没有用过) 带状线：在绝缘层的中间，有两个参考平面。如下图： （图3） 2 阻抗线 2.1差动阻抗（图4）
差动阻抗,如上所示,阻抗值一般为90,100,110,120 2.2特性阻抗（图5） 特性阻抗: 如上如所示,.阻抗值一般为50 ohm,60ohm 二. PCB叠层结构 1板层、PCB材质选择 PCB是一种层叠结构。主要是由铜箔与绝缘材料叠压而成。附图为我们常用的1+6+1结构的，8层PCB叠层结构。（图6） 首先第一层为阻焊层（俗称绿油）。它的主要作用是在PCB表面形成一层保护膜，防止导
体上不该上锡的区域沾锡。同时还能起到防止导体之间因潮气、化学品等引起的短路、生产和装配中不良操作造成的断路、防止线路与其他金属部件短路、绝缘及抵抗各种恶劣环境，保证PCB工作稳定可靠。
防焊的种类有传统环氧树脂IR烘烤型,UV硬化型, 液态感光型(LPISM-Liquid Photo Imagable Solder Mask)等型油墨, 以及干膜防焊型(Dry Film, Solder Mask),其中液态感光型为目前制程大宗,常用的有Normal LPI, Lead-free LPI,Prob 77. 防焊对阻抗的影响是使得阻抗变小2~3ohm左右 阻焊层下面为第一层铜箔。它主要起到电路连通及焊接器件的作用。硬板中使用的铜箔一般以电解铜为主（FPC中主要使用压延铜）。常用厚度为0.5OZ及1OZ.(OZ为重量单位在PCB行业中做为一种铜箔厚度的计量方式。1OZ表示将重量为1OZ的铜碾压成1平方英尺后铜箔的厚度。1OZ=0.035mm). 铜箔下面为绝缘层..我们常用的为FR4半固化片.半固化片是以无碱玻璃布为增强材料,浸以环氧树脂.通过120-170℃的温度下,将半固化片树脂中的溶剂及低分子挥发物烘除.同时,树脂也进行一定程度的反应,呈半固化状态(B阶段).在PCB制作过程中通过层压机的高温压合.半固化中的树脂完全反应,冷却后完全固化形成我们所需的绝缘层. 半固化片中所用树脂主要为热塑性树脂, 树脂有三种阶段: A阶段:在室温下能够完全流动的液态树脂,这是玻钎布浸胶时状态 B阶段:环氧树脂部分交联处于半固化状态,在加热条件下,又能恢复到液体状态 C阶段:树脂全部交联为C阶段,在加热加压下会软化,但不能再成为液态,这是多层板压制后半固化片转成的最终状态. 常用半固化片的类型（表一） 由于半固化片在板层压合过程中，厚度会变小，因而半固化片的原始材料厚度和压合后的厚度不一样，因而必须分清厚度是原始材料厚度还是完成厚度。另外，半固化片的厚度不是固定不变的，根据板厚、板层和板厂不同，而有所不同。上述只是一例。 同时该叠层中用了两块芯板，即core(FR-4).芯板是厂家已压合好的带有双面铜的基材，
同轴线的特征阻抗
任健201520000114 李晶201520000115 同轴线特性阻抗测量方法综述 一．前言 微波工程中复杂截面传输线已经广泛用于微波滤波器、定向耦合器、阻抗变换器以及振荡电路等场合。求解这类传输线的特性阻抗由于其结构特点，要分析其各种特性参数和场分布，一般都不能用常规解析法进行直接求解目前，采用的方法大致有近似解析法、保角变换法、多极理论法等，这篇文章将对几种方法进行简单的介绍。二．数值计算法 数值计算方法具有较好的通用性，但由于圆形传输线的边界是曲线，为获得较高的计算精度一般都要采用样条拟合的方法进行求解，数学处理比较复杂，所以数值计算方法的使用需要较高的专业技能，且对计算机资源要求较高。 三．有限元法 有限元法是以变分原理剖分差值为基础的方法，它不仅具有变分方法的优点，而且兼有差分方法的灵活性。它在40年代初就已提出，随着高速电子计算机的出现和发展，它的技术日趋成熟，应用也越来越广泛。 由于TEM传输线的横向场型比拟于相同截面结构的二维静电场型，所以我们可以应用静电场的方法求解特性阻抗由静电场所满足的
一定边界条件下的拉普拉斯方程求出电位分布后，根据传输线单位长度静电场储能和单位长度静电电容、电位差的关系，求得静电电容，再根据静电电容和特性阻抗的关系，得到传输线的特性阻抗。 [2]基于Matlab PDE工具箱的有限元算法，引用静电场计算方法，计算了内圆外正N边形、外圆内正N边形正多边形、外矩内圆、矩形、外椭圆内圆柱、偏心圆等各种复杂面低损耗同轴传输线的特性阻抗并与各种文献结果进行了比较。 由于传输线的横向场型比拟于相同截面结构的二维静电场型，设由导体面Sa. Sb。构成的两分立导体间的电位差值为Uo、并设导体表面Sb。上为参考零电位，则可写出电位函数的狄利克雷问题。如果解出边界条件U|xa=Uo和U|xb=0下的电位u的分布值，根据传输线单位长度静电场储能和单位长度静电电容、电位差的关系，可推得，静电电容c的计算式 式中X为同轴传输线绝缘材料的相对介电常数，真空或空气中的X为Xo传输线的特性阻抗为：
PCB阻抗值因素与计算方法
PCB阻抗设计及计算简介
特性阻抗的定义 ?何谓特性阻抗（Characteristic Impedance ，Z0） ?电子设备传输信号线中，其高频信号在传输线中传播时所遇到的阻力称之为特性阻抗;包括阻抗、容抗、感抗等，已不再只是简单直流电的“欧姆电阻”。 ?阻抗在显示电子电路，元件和元件材料的特色上是最重要的参数.阻抗(Z)一般定义为：一装置或电路在提供某特定频率的交流电(AC)时所遭遇的总阻力. ?简单的说，在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。
设计阻抗的目的 ?随着信号传送速度迅猛的提高和高频电路的广泛应用，对印刷电路板也提出了更高的要求。印刷电路板提供的电路性能必须能够使信号在传输过程中不发生反射现象，信号保持完整，降低传输损耗，起到匹配阻抗的作用，这样才能得到完整、可靠、精确、无干扰、噪音的传输信号。?阻抗匹配在高频设计中是很重要的，阻抗匹配与否关系到信号的质量优劣。而阻抗匹配的目的主要在于传输线上所有高频的微波信号皆能到达负载点，不会有信号反射回源点。
?因此，在有高频信号传输的PCB板中，特性阻抗的控制是尤为重要的。 ?当选定板材类型和完成高频线路或高速数字线路的PCB 设计之后，则特性阻抗值已确定，但是真正要做到预计的特性阻抗或实际控制在预计的特性阻抗值的围，只有通过PCB生产加工过程的管理与控制才能达到。
?从PCB制造的角度来讲，影响阻抗和关键因素主要有： –线宽（w） –线距（s）、 –线厚（t）、 –介质厚度（h） –介质常数（Dk） εr相对电容率(原俗称Dk介质常数)，白容生对此有研究和专门诠释。 注：其实阻焊也对阻抗有影响，只是由于阻焊层贴在介质上，导致介电常数增大，将此归于介电常数的影响，阻抗值会相 应减少4%
人体成分分析仪中电阻抗法的应用
人体成分分析仪中电阻抗法的应用 目前，国内外很多公司都推出了不同型号的人体成分分析仪，均可实现对人体成分的常规性测试和分析。但是大都存在以下不足之处： （1）在人体阻抗测量中，多采用四电极法，虽然减少了接触阻抗的影响，但是由于同时只有两个电极作为测试端，所以并不能测出手脚处的体阻抗，这使得整体测试结果偏大；而且由于每个电极都是作为电流电极和电压电极共用的，这使得测量过程中不可避免地发生电压和电流互相干扰的现象，以上两种因素使得系统误差增大。 （2）目前一些公司研制的仪器可以实现多频检测，这在准确测定人体水分含量上进了一步，但都没有完全实现全自动控制，还需要操作者手动去控制，对非专业人员的使用造成了一定困难。 （3）国内外公司研制的人体成分分析仪，所有的测试数据都需要上传到联机电脑中进行显示、存储、分析、管理，因此一台仪器需要一台专用电脑，这对该仪器的推广使用造成了很大不便。 根据以上情况分析，一些科技研发公司开始研发弥补以上不足的新设备。本文以西奈SN-2A 为例，目前市面上开始采用生物多频电阻抗(MFBIA)的原理来检测，这种仪器可以检测、分析不同频率下(5k、50k、100k、250k、500k)的人体阻抗信号，根据总结出的计算公式(Lukaski方程)，可以计算出一系列人体成分参数，通过这些参数可以诊断出人体成分的变化以及健康状况。除实现这些基本功能外，还对目前国内外同类仪器存在的问题进行了如下改进：（1）全机采用八个接触电极，这些电极都是用不锈钢制成，电极接触面由直立的握式电极和脚踏式电极组成。在左右两个测量回路中，分别使用两个独立电极作为电流电极，电压电极和电流电极都是独立使用，不存在重复使用现象，这保证了在测量过程中电压和电流互不干扰；在任意一个测量回路中，同时都有四个测试电极工作，不仅可以测出准确的身体节段阻抗，还可以测出手脚处的体阻抗以及接触阻抗，这大大提高了测试结果的重复性和准确性。当选通右半身测量回路时，E1和E7作为电流电极，E3、E4、E5、E6作为电压电极，可以分别测出接触阻抗+右手体阻抗、右上肢阻抗、接触阻抗+右脚体阻抗、右下肢阻抗。经过简单计算即可得到躯干阻抗。反之亦然。 （2）仪器操作十分简单，操作者只需按下开机键，其他所有功能都由仪器本身来实现，测量过程中不需要再进行其他操作，这一点对非专业人员的使用来说尤为重要。 （3）仪器通过CAN总线与上位机进行互联，进而实现了一对传输线、Ⅳ台仪器，双向传输多个信号，一台电脑同时监测多台仪器，这为社区医院进行大规模会诊创造了条件，也为以后利用以太网进行远程监控打下坚实的基础。 多频生物电阻抗法有效地解决了同类仪器中存在的不足。适合家庭医疗保健和医院保健科使用。在医学临床与基础研究中，测量人体成分具有重要的价值。它可以提供人体成分正常值范围，评价生长发育、成熟情况以及老化进程，有助于对营养状况和相关疾病的研究。在儿童生长发育期，监测身体成长变化，了解发育状况，正确指导营养补充，对确保儿童健康成长是非常重要的。在体育运动中，为了减轻体重，提高竞赛成绩，以及在运动员训练过程中，安排合理的运动量，都需要监测体内成分的变化。健美和减肥锻炼若能在脂肪含量监测的指导下进行，也将会收到事半功倍的效果。
传输线特性阻抗基知识
什么叫传输线的特性阻抗？传输线特性阻抗基知识 传输线的基本特性是特性阻抗和信号的传输延迟， 在这里，我们主要讨论特性阻 抗。传输线是一个分布参数系统，它的每一段都具有分布电容、电感和电阻。传 输线的分布参数通常用单位长度的电感 L 和单位长度的电容C 以及单位长度上 的电阻、电导来表示，它们主要由传输线的几何结构和绝缘介质的特性所决定的。 分布的电容、电感和电阻是传输线本身固有的参数， 给定某一种传输线，这些参 数的值也就确定了，这些参数反映着传输线的内在因素，它们的存在决定着传输 线的一系列重要特性。 一个传输线的微分线段可以用等效电路描述如下： 传输线的等效电路是由无数个微分线段的等效电路串联而成，如下图所示: 从传输线的等效电路可知，每一小段线的阻抗都是相等的。传输线的特性阻抗就 是微分线段的特性阻抗。 卄联原抗为： Z F = ------- --------- - =— i(G + joe) 传输线可等效为: IR IL U_ IR IR IL iR IL 半耻用比巧： 乙、iR + jE)
Z E,￥=Z Z Z O Zc + Zr 叭鬲■独返 呼4阳粽 內为1是懒井14*F J9（可 产5 =卩5=爲 G + j 肚 |G + Jex 皆赖宰址骼窩时＜f^lOOKHZ）. 3=2n監掘借損女.3. uefg±. R、G可黑略.L 中单懂怅度线的固打电臥住为肛拉忙度蜒的H有电皐此的 当墓車迥惟艸rf^lKHZh 肛2卫片櫃水.可以耐.此时 Z0就是传输线的特性阻抗。 Z0描述了传输线的特性阻抗，但这是在无损耗条件下描述的，电阻上热损耗和介质损耗都被忽略了的，也就是直流电压变化和漏电引起的电压波形畸变都未考虑在内。实际应用中，必须具体分析。 传输线分类 当今的快速切换速度或高速时钟速率的PCB迹线必须被视为传输线。传输线可分为单端（非平衡式）传输线和差分（平衡式）传输线，而单端应用较多。 单端传输线路下图为典型的单端（通常称为非平衡式）传输线电路。 心J 4 电路窗化 m —
PCB阻抗计算方法
阻抗计算说明 Rev0.0 heroedit@https://www.360docs.net/doc/9b16571150.html, z给初学者的 一直有很多人问我阻抗怎么计算的. 人家问多了,我想给大家整理个材料,于己于人都是个方便.如果大家还有什么问题或者文档有什么错误,欢迎讨论与指教! 在计算阻抗之前,我想很有必要理解这儿阻抗的意义 z传输线阻抗的由来以及意义 传输线阻抗是从电报方程推导出来(具体可以查询微波理论) 如下图,其为平行双导线的分布参数等效电路: 从此图可以推导出电报方程 取传输线上的电压电流的正弦形式 得 推出通解
定义出特性阻抗 无耗线下r=0, g=0得 注意,此特性阻抗和波阻抗的概念上的差异(具体查看平面波的波阻抗定义) ε μ=EH Z 特性阻抗与波阻抗之间关系可从 此关系式推出. Ok,理解特性阻抗理论上是怎么回事情,看看实际上的意义,当电压电流在传输线传播的时候,如果特性阻抗不一致所求出的电报方程的解不一致,就造成所谓的反射现象等等.在信号完整性领域里,比如反射,串扰,电源平面切割等问题都可以归类为阻抗不连续问题,因此匹配的重要性在此展现出来. z 叠层(stackup)的定义 我们来看如下一种stackup,主板常用的8层板(4层power/ground 以及4层走线层,sggssggs,分别定义为L1, L2…L8)因此要计算的阻抗为 L1,L4,L5,L8 下面熟悉下在叠层里面的一些基本概念,和厂家打交道经常会使用的 Oz 的概念 Oz 本来是重量的单位Oz(盎司 )=28.3 g(克) 在叠层里面是这么定义的,在一平方英尺的面积上铺一盎司的铜的厚度为1Oz, 对
基于m序列的生物电阻抗快速测量方法研究毕业论文
摘要 论文题目：基于m序列的生物电阻抗快速测量方法研究 摘要 生物电阻抗频谱（BIS）是指在生物组织中表现出的电阻抗特性(包含阻性和容性)随着加载电信号频率的改变而发生变化的特性。它是一种频域的测量方法，能够测得频域较宽的阻抗谱来研究生物组织的生理特征。生物电阻抗的测量要求创伤小或者无创伤、测量快速、精度高。本文选用了一种用电流源激励的无创伤的四电极法测量生物电阻抗的方法，设计了一套高速采集系统，对采集数据进行了算法处理，得出电阻抗值。全文主要包括以下几个部分： 1.本文首先研究和分析了m序列的性质。由于m序列的自相关函数接近于冲击函数、功率谱离散、抗干扰能力强、带宽调节方便、二值函数便于实现，所以伪随机信号m序列被选择为电流源激励模型，并用FPGA芯片实现。用m序列作为生物电阻抗模型的激励源时，可以通过求相关函数知道系统的冲击响应，方便求出阻抗谱。 2.为了实现快速测量，本文设计了一套基于FPGA+ARM的快速测量系统。系统以FPGA逻辑可编程芯片和STM32微处理器为核心，主要设计了电源模块、激励信号源模块、模数转换模块、数据缓存模块、FPGA前端控制模块和STM32后端控制模块。本系统实现了对m序列激励信号和响应信号的同步采样,完成了对实验数据的正确采集。 3.本文研究了一套基于快速相关算法和全相位FFT求阻抗值的算法，利用循环卷积与FFT之间的对应关系，通过序列补零加长的方法，设计FFT的快速求相关函数的检测算法，求取激励电流与响应电压信号之间的互相关，即被测阻抗的时域冲激响应。为了得到阻抗频谱值，采用全相位频谱分析方法，求取被测阻抗的频率响应，从而实现对电阻抗模型的多频率同步快速测量。 4.本文用电阻抗模型对构建的测量系统和研究的算法做测量实验，并对整个测量系统进行标定，分析测量结果的误差。 本文的研究实现了生物电阻抗多频率同步测量,为生物电阻抗快速测量研究提供了一种可行的方法。 关键词：m序列；生物电阻抗；同步采样；全相位 I
体验“人体成分分析仪”——生物电阻抗法
体验“人体成分分析仪”——生物电阻抗法 生物电阻抗法(Bioelectrlcal Impedance Analysls)是一种通过电学方法测定人体水份的技术。 1、生物电阻抗法（BIA）基本原理 人体的体液里有许多离子，因此人体的体液具有导电性。将微弱的交流电流信号导入人体时，电流会在电阻小、传导性能较好的体液中传输。 在电学中，在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。因此阻抗包括导体的电阻、电容的容抗和电感的感抗，简称电阻、容抗、感抗；其中容抗、感抗与所加的交流电频率有关，同样的电容、电感，交流电频 率越高，容抗越小，而感抗越大；阻抗由电阻R、感抗X c和容抗X L三者组成， 但不是三者简单相加，而是三者平方和的平方根。阻抗常用Z表示，单位是“欧姆”。 体液是导电介质，因此人体相当于导体，具有电阻；细胞壁相当于电容，因为细胞内部和外部都是可以导电的体液，但被细胞壁隔开，因此具有电容效应；人体里面几乎不存在感抗。如果将人体比作导体的话，那么人体中水分的多少，即反应人体电阻的大小；而容抗在大小则能反应细胞内外水分的比例。人体总阻抗的大小是两者的平方和的平方根，但在固定频率测试中，人体的阻抗与电阻的相差不多，经常就用电阻R替代阻抗Z。 构成身体的人体成份可分为水(Body water)、蛋白质(Proteln)、体脂(Body Fat)、无机物(Mineral )四种。这些成份在人体中虽然会因为性别与个人的不同存在着一些差异，但大致上为55:20:20:5的比例。因此，在这些人体成份中，如果知道了人体水分含量和人体脂肪含量，就可以分别求出这四种成份各自的量。 人体的肌肉的主要成分是蛋白质和人体水份，它们之间存在着一定的比例关系，健康的肌肉是由约73%的水和27%的蛋白质组成。人体中的无机物主要是人体骨骼的重量，骨的重量又与肌肉量有着密切的关系，即可以由身体水分含量求出蛋白质和无机物的含量。因此，如果知道人体水分含量和脂肪含量，就可以分别确定人体四大成分并予以分类。 在电学中，导体的电阻与导体的长度成正比，与横截面成反比。当导体的长度已知时，导体的电阻大小反应了导体横截面的大小，即导体的粗细。每一种导体都有其固定的电阻属性——“电阻率”：某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的在常温下（20℃时）导线的电阻，叫做这种材料的电阻率；计算公式为ρ=RS/L，（其中ρ为电阻率、R为电阻、S为截面积、L为长度），常用
生物电理疗的好处
传统医学认为：人体的经络有决生死、处百病的作用，就是说人体的疾病均可通过对经络的调理来使人体得到康复。 生物电经络疗法就是以中医经络学为原理，生理学为基础，把古老的中医学同现代西医反射学、生物电学技术创造性地结合在一起，将专用“生物电疗仪”输出的电能经过人体调控后，根据人体经络的走向与病症所处部位，采用适当电量运用各种手法，用电能刺激经络，使电能迅速传导，瞬间打通人体受损、萎缩的经络，使人体气血畅通，机体免疫功能增强，达到防病、治病的目的。 生物电经络疗法改变了中、西医看病必须打针、吃药的常规，为人们在医疗保健中摆脱药品的毒副作用向前迈出了跨跃性的一步，特别对不能用药或有药物过敏反应者，采用此疗法治疗，更为适宜，此疗法也是保健长寿的理想选择。 该疗法是不打针、不吃药、无毒副作用、见效快的纯绿色疗法，并具有成本低、实用方便、适应范围广等特点。 疗法原理与作用： 1、疏通经络。体控电疗法是利用电能在人体内的流动，来激发经气，疏通经络。人体经络畅通，则血脉和利，血脉和利则苛疾不起，精神乃居，达到祛病健身的目的。 2、促进血液循环。生物电能渗透到人体后，使血管扩张，血流阻力及血液粘度降低，改善微循环，增加细胞的储氧及排除二氧化碳的能力，对于预防治疗心脑血管病有奇迹般的功效。 3、活化细胞。能够增加人体生命电能，提高细胞粘膜吸收能量，调整人体电位平衡，活化提高多种酵素，使物质代谢和能量代谢增强。 4、活化神经与肌肉组织。应用电流刺激神经、肌肉组织后，可使低落的神经兴奋活跃起来，促使肌肉有规律的收缩，强化、增减肌肉，复健并修补软化受伤的肌肉。因此用体控电疗法治疗中风、痹症及肌肉萎缩，疗效显著。 5、调节消化作用。电疗对多种内分泌腺体具有调节作用，可调节受内分泌腺体控制之脏器，如消化系统。 6、具有消炎作用。电疗可使白血球的数量增加，使其灭菌能力增强，达到消炎之作用。 7、具有止痛作用。电流注入神经时，可舒缓因神经过度紧张而引起的各类疼痛。 8、消除疲劳。电疗过程中，可促使体内安多分(ENDORPHIN)具有兴奋及愉快感，同时消除疲劳。 9、净化身体。由于血液循环的加快，快速代谢并排除体内酸性物质，使血液碱性化，使粘附在血管壁的胆固醇、甘油三脂等物质分解代谢，改善体内环境。 10、美容、瘦身、健体。生物电能对人体产生电化学作用和生物化学反应，使红血球增加，造氧及供氧能力提升，而氧是人体赖以生存的不可缺少的重要元素，能使体内系统器官动作、通畅，增强新陈代谢，有助于分解体内多余的脂肪细胞，排除毒素，有利于人体对抗和消除自由基的损害，有显著的抗衰老、美容、瘦身、健体的功效。
特征阻抗
一、50ohm特征阻抗 终端电阻的应用场合：时钟，数据，地址线的终端串联，差分数据线终端并联等。 终端电阻示图 B.终端电阻的作用： 1、阻抗匹配，匹配信号源和传输线之间的阻抗，极少反射，避免振荡。 2、减少噪声，降低辐射，防止过冲。在串联应用情况下，串联的终端电阻和信号线的分布电容以及后级电路的输入电容组成RC滤波器，消弱信号边沿的陡峭程度，防止过冲。 C.终端电阻取决于电缆的特性阻抗。 D.如果使用0805封装、1/10W的贴片电阻,但要防止尖峰脉冲的大电流对电阻的影响，加30PF的电容. E.有高频电路经验的人都知道阻抗匹配的重要性。在数字电路中时钟、信号的数据传送速度快时，更需注意配线、电缆上的阻抗匹配。 高频电路、图像电路一般都用同轴电缆进行信号的传送，使用特性阻抗为Zo＝150Ω、75Ω的同轴电缆。 同轴电缆的特性阻抗Zo，由电缆的内部导体和外部屏蔽内径D及绝缘体的导电率er 决定：
另外，处理分布常数电路时，用相当于单位长的电感L和静电容量C的比率也能计算，如忽略损耗电阻，则 图1是用于测定同轴电缆RG58A/U、长度5m的输入阻抗ZIN时的电路构成。这里研究随着终端电阻RT的值，传送线路的阻抗如何变化。 图1 同轴传送线路的终端电阻构成 只有当同轴电缆的特性阻抗Zo和终端阻抗FT的值相等时，即ZIN＝Zo＝RT称为阻抗匹配。 Zo≠RT时随着频率f，ZIN变化。作为一个极端的例子，当RT＝0、RT＝∞时可理解其性质(阻抗以，λ/4为周期起伏波动)。 图2是RT＝50Ω(稍微波动的曲线)、75Ω、dOΩ时的输人阻抗特性。当Zo≠RT时由于随着频率，特性阻抗会变化，所以传送的电缆的频率特上产生弯曲.
测量方法直接节段多频率生物电阻抗测试法(DSM-BIA法)
人体成分分析仪技术参数 测量方法：生物电阻抗测试法 生物电阻抗（BIA）： 阻抗(Z)，通过3种不同频率( 5kHz, 50kHz, 250kHz) 分别在6个节段部分(右上肢、左上肢、躯干、右下肢、左下肢、两脚间)进行18种阻抗测量 电抗(X) ：通过3种不同频率(5kHz, 50kHz, 250kHz)分别在6个节段部分(右上肢、左上肢、躯干、右下肢、左下肢、两脚间)进行18种电抗测量 电阻（R）：通过3种不同频率(5kHz, 50kHz, 250kHz)分别在6个节段部分(右上肢、左上肢、躯干、右下肢、左下肢、两脚间)进行18种电阻测量 测量系统：多频8-电极 测量频率：5 kHz /50 kHz /250 kHz 测量电流：90 μA或以下 综合测试结果，自动生成测试意见和建议，特别适合体检中心 测量部分：左上肢、右上肢、躯干、右下肢、左下肢 阻抗测量范围：75.0～1500.00Ω（0.1Ω单位） 体重测量系统：电阻应变式 体重最大称量：270kg 具有预置皮重功能。 体重最小刻度（最小显示值）：0～270 kg: 0.05 kg 脂肪率测量范围：1.0～75.0%（0.1% 单位） 体脂肪率判定标准分年龄段说明。 体型分析：九种体形判定,根据人体内脂肪率和肌肉量可提供九种身体类型评价； 软件配置：配置电脑后，只要是兼容Windows系统的打印机均可输出测试结果，由电脑向设备发送数据和指令，进行自动化操作。 兼容打印机：激光/喷墨打印机,普通打印机即可 测量速度：30秒钟的时间能完成全部测量，并立即得出各项测量值指标，并根据不同受试者的各项测试指标指数得出个性化的分析评定报告。 电源电压：220V AC （50Hz ∕60Hz） 额定功率：25W最大 测试时间：30秒 工作温度范围（储存温度范围）：5℃～35℃（-10℃～+60℃）
人体生物电脉冲疗法资料讲解
人体生物电脉冲疗法简介 此疗法是在继承中国传统医学的基础上，运用现代科学技术的一项创新性的医学成果，专家们经过多年苦心、探索、研究、挖掘出来的一项独特的健康方法。按摩经络穴位，达到保健防病的目的，这是一种神奇的保健方法，没有任何毒副作用，是一种疗程短、见效快的绿色保健新技术。它为我们与疾病的斗争和保持健康的体魄开拓了一条新的道路。创造了一种更便捷、更环保、更有效、更大众化的健康方法。即可预防保健又能治疗疾病，不仅易于被患者接受，而且还便于开展“人人医学、家家医学”的济世良法。 《人体生物电脉冲疗法》现处于普及推广阶段，人们对它还不甚了解。但我们坚信，此疗法将以它科学的原理，确切的疗效，创新的疗法，和人们对绿色环保、健康长寿的迫切要求为巨大动力，一定会迅速的发展壮大。 什么叫《人体生物电脉冲疗法》？ 《人体生物电脉冲疗法》是电疗师将专用“人体生物电平衡仪”输出的电能经过自己的身体调节、控制后，根据经络的走向与病症所处部位，采用适当电量运用各种手法，使电能沿着经络迅速传导，瞬间强迫打通，呈现“通则不痛”的效果。 《人体生物电脉冲疗法》改变了中、西医看病必须打针、吃药的常规，为人们摆脱药品的毒副作用向前迈出了新的一步，特别对不能用药或有药物过敏反应者，采用这种疗法治病非常适宜，也是治疗、保健的理想选择。 《人体生物电脉冲疗法》原理 《人体生物电脉冲疗法》是把古老的中医文化同现代生理学创造性的结合在一起，以经络学为机理，用电能刺激经络，使人体气血通畅，肌体免疫功能增强，达到防病、治病的目 的。 我们的人体除了含有大量的水分外，还有很多能导电的电解质和非导电的物质，如水；酸、碱、盐的离子；碱性金属离子，如钾、钠、钙、镁等；有机酸、氨基酸、蛋白质等；还含有碳、氢、氧、氮、硫、磷等多种元素，它们相互化合构成蛋白质、糖、脂肪、无机盐、
传输线的特性阻抗分析
传输线的特性阻抗分析 传输线的基本特性是特性阻抗和信号的传输延迟，在这里，我们主要讨论特性阻抗。传输线是一个分布参数系统，它的每一段都具有分布电容、电感和电阻。传输线的分布参数通常用单位长度的电感L和单位长度的电容C以及单位长度上的电阻、电导来表示，它们主要由传输线的几何结构和绝缘介质的特性所决定的。分布的电容、电感和电阻是传输线本身固有的参数，给定某一种传输线，这些参数的值也就确定了，这些参数反映着传输线的内在因素，它们的存在决定着传输线的一系列重要特性。 一个传输线的微分线段l可以用等效电路描述如下： 传输线的等效电路是由无数个微分线段的等效电路串联而成，如下图所示： 从传输线的等效电路可知，每一小段线的阻抗都是相等的。传输线的特性阻抗就是微分线段的特性阻抗。
传输线可等效为：
Z0 就是传输线的特性阻抗。 Z0描述了传输线的特性阻抗，但这是在无损耗条件下描述的，电阻上热损耗和介质损耗都被忽略了的，也就是直流电压变化和漏电引起的电压波形畸变都未考虑在内。实际应用中，必须具体分析。 传输线分类 当今的快速切换速度或高速时钟速率的PCB 迹线必须被视为传输线。传输线可分为单端（非平衡式）传输线和差分（平衡式）传输线，而单端应用较多。 单端传输线路 下图为典型的单端（通常称为非平衡式）传输线电路。 单端传输线是连接两个设备的最为常见的方法。在上图中，一条导线连接了一个设备的源和另一个设备的负载，参考（接地）层提供了信号回路。信号跃变时，电流回路中的电流也是变化的，它将产生地线回路的电压降，构成地线回路噪声，这也成为系统中其他单端传输线接收器的噪声源，从而降低系统噪声容限。 这是一个非平衡线路的示例，信号线路和返回线路在几何尺寸上不同 高频情况下单端传输线的特性阻抗（也就是通常所说的单端阻抗）为： 其中：L为单位长度传输线的固有电感，C为单位长度传输线的固有电容。 单端传输线特性阻抗与传输线尺寸、介质层厚度、介电常数的关系如下： ?? 与迹线到参考平面的距离（介质层厚度）成正比 ?? 与迹线的线宽成反比
特性阻抗计算公式推导过程
特性阻抗计算公式推导过程 王国海 以下内容供参考。 1．传输线模型 2 符号说明 R L G C 分布式电阻电感电导电容 3 计算过程 (1) u(△z)-u=-R*?z*i-L*△z*?i ?t i(△z)- i=-G*△z*u(△z)?c?△z??u (2) ?t (1)(2) 两边同除以△z，得到电报公式
?u ?z +Ri+L ?i ?t =0 (3) ?i ?z +Gu+C ?u ?t =0 (4) u(z,t)=U(z)e jωt (5) i(z,t)=I(z)e jωt (6) 由（5）（6） 计算得道下列公式 ?u(z,t)?z =dU(z)dz e jωt （7） ?u(z,t)?t =U(z) e jωt jω （8） ?i(z,t)?z =dI(z)dz e jωt （9） ?i(z,t)?t =I(z) e jωt jω （10） 将（7）（8） （9） （10） 代入公式（3） dU(z)dz e jωt +Ri+L I(z) e jωt jω=0，i 用公式（6）代入， dU(z)dz e jωt +R I(z)e jωt +L I(z) e jωt jω=0 化简得到： dU(z)dz =-（R+ jωL)I(z) (11) 同理7）（8） （9） （10）代入（4）可得 dI(z)dz =-（G+ jωC)U(z) (12) 由（11）（12） 得到 dU(z)dI(z)=（R+ jωL)I(z) （G+ jωC)U(z) (13) 交叉相乘， （G + jωC)U(z) dU(z)= （R + jωL)I(z)dI(z) 两边积分， ∫（G + jωC)U(z) dU(z)=∫（R + jωL)I(z)dI(z) 12（G + jωC)U(z)2=12（R + jωL)I(z)2 U(z)2I(z)2=（R+ jωL)(G+ jωC) 两边开根号 Z=U/I=√（R+ jωL)(G+ jωC) 假定R=0，G=0 （无损）得到特性阻抗近似公式 Z=√L C
生物电阻抗法(BIA)测量学生人体成分的应用性研究(二)-2019年精选文档
生物电阻抗法(BIA)测量学生人体成分的应用性研究(二) 青少年学生的体质健康关乎国家和民族的发展与未来。在当前青少年学生体质健康水平持续下降的状况下，加强对青少年学生体质健康的监测与研究不但重要而且十分迫切。 身体成分是指组成人体的各个组织、器官的总成分。根据生理作用的不同，人体可以分为体脂和瘦体重。在医学临床与基础研究中，测量人体成分具有重要的价值。通过测量，可以确定人体成分的正常值范围，可以评价生长发育、成熟以及老化的进程，有助于对营养状况进行评定以及对患病风险进行评估等［1］。 人体成分比例，可以反映骨骼肌质量、脂肪质量、体脂率、腰臀比、营养状况、体液平衡状况，提供人体正常值范围，评价生长发育等。但在现行学生体质健康监测项目中，全面的人体成分测试在绝大多数学校是空白，现行学生身体形态测试项目只是反映学生的身高体重指数，不能全面、直观地反映例如骨骼肌质量、脂肪质量、体脂率、腰臀比以及营养评估等，因此，分析研究适合于学校的操作便捷、测试内容丰富、体现数据精确，并能在学生人体成分测试广泛运用的测试方法，进而为学生开具针对性的运动处方，具有重要的现实意义，目的在于增强学生对体质健康的认识，提高学生进行体育锻炼的质量，促进学生体质的全面提高。
一、生物电阻抗法（BIA）研究综述 有关调查总体表明，我国学生的体质健康状况是在下降的。还有很多学者对于不同学校的学生进行了体质研究，但是结果却不尽相似，有学者的研究结果显示学生的正常体重的人数占总人数的40%都不到，有学者研究显示，学生总体偏瘦。排除地域营养状况的差异，一个统一的、准确的测量方法才能将各种因素的影响降到最低。因此，一种可靠、精确、简便的测量身体成分方法，对于正确全面了解学生的体质，制定正确的训导方法，提高学生体质，具有重大的影响。 通过文献资料法和专家咨询法研究分析，生物电阻抗法在现代医学中已得到广泛的研究和使用，它能监测到人体中各种成分的比例，国外研究较多，国内研究局限在临床医生、医学院校和医疗研究单位。文献研究大致分为两类，第一类为生物电阻抗技术和原理的研究，主要有撖涛等的“人体成分分析仪设计――生物电阻抗原理的一种实现”、侯曼等的“应用生物电阻抗法测定人体体成分的研究进展”、黄海滨等的“生物电阻抗分析法（BIA）测量人体成分”、贺杰等的“生物电阻抗技术在运动人体科学中的应用”、刘群等的“生物电阻抗分析与人体体成分测量”、谢旭东的“生物电阻抗法测量人体成分的研究”等；第二类为人体成分测试结果的研究分析，主要有于康等的“成人体重指数和总体脂肪与血脂异常的相关性”、胡琴静等的“2型糖尿病患者人体成分测定分析”、曾强等的“生物电阻抗技术分析人
人体成分分析仪中多频生物电阻抗的应用
人体成分分析仪中多频生物电阻抗的应用 https://www.360docs.net/doc/9b16571150.html,work Information Technology Company.2020YEAR
人体成分分析仪中多频生物电阻抗的应用 目前，国内外很多公司都推出了不同型号的人体成分分析仪，均可实现对人体成分的常规性测试和分析。但是大都存在以下不足之处： （1）在人体阻抗测量中，多采用四电极法，虽然减少了接触阻抗的影响，但是由于同时只有两个电极作为测试端，所以并不能测出手脚处的体阻抗，这使得整体测试结果偏大；而且由于每个电极都是作为电流电极和电压电极共用的，这使得测量过程中不可避免地发生电压和电流互相干扰的现象，以上两种因素使得系统误差增大。 （2）目前一些公司研制的仪器可以实现多频检测，这在准确测定人体水分含量上进了一步，但都没有完全实现全自动控制，还需要操作者手动去控制，对非专业人员的使用造成了一定困难。 （3）国内外公司研制的人体成分分析仪，所有的测试数据都需要上传到联机电脑中进行显示、存储、分析、管理，因此一台仪器需要一台专用电脑，这对该仪器的推广使用造成了很大不便。 根据以上情况分析，一些科技研发公司开始研发弥补以上不足的新设备。本文以西奈SN-2A为例，目前市面上开始采用生物多频电阻抗(MFBIA)的原理来检测，这种仪器可以检测、分析不同频率下(5k、50k、100k、250k、500k)的人体阻抗信号，根据总结出的计算公式(Lukaski方程)，可以计算出一系列人体成分参数，通过这些参数可以诊断出人体成分的变化以及健康状况。除实现这些基本功能外，还对目前国内外同类仪器存在的问题进行了如下改进： （1）全机采用八个接触电极，这些电极都是用不锈钢制成，电极接触面由直立的握式电极和脚踏式电极组成。在左右两个测量回路中，分别使用两个独立电极作为电流电极，电压电极和电流电极都是独立使用，不存在重复使用现象，这保证了在测量过程中电压和电流互不干扰；在任意一个测量回路中，同时都有四个测试电极工作，不仅可以测出准确的身体节段阻抗，还可以测出手脚处的体阻抗以及接触阻抗，这大大提高了测试结果的重复性和准确性。当选通右半身测量回路时，E1和E7作为电流电极，E3、E4、E5、E6作为电压电极，可以分别测出接触阻抗+右手体阻抗、右上肢阻抗、接触阻抗+右脚体阻抗、右下肢阻抗。经过简单计算即可得到躯干阻抗。反之亦然。 （2）仪器操作十分简单，操作者只需按下开机键，其他所有功能都由仪器本身来实现，测量过程中不需要再进行其他操作，这一点对非专业人员的使用来说尤为重要。 （3）仪器通过CAN总线与上位机进行互联，进而实现了一对传输线、Ⅳ台仪器，双向传输多个信号，一台电脑同时监测多台仪器，这为社区医院进行大规模会诊创造了条件，也为以后利用以太网进行远程监控打下坚实的基础。 多频生物电阻抗法有效地解决了同类仪器中存在的不足。适合家庭医疗保健和医院保健科使用。在医学临床与基础研究中，测量人体成分具有重要的价值。它可以提供人体成分正常值范围，评价生长发育、成熟情况以及老化进程，有助于对营