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人体成分测量装置的设计

作者:金宝搏更新时间:2020-08-01 04:24点击次数:字号:T|T

  的分析越来越受到生理学家、营养学家及医生的重视。肥胖已成为在全球范围患病人数迅速增加的一种流行性疾病,我国也不例外。特别是人体体内的脂肪含量的分析,对于评价人的营养状况、体质研究、临床疾病治疗具有重要的意义。对的测定方法有很多,如水下称重法、核磁共振法、同位素稀释法等,这些方法都需要特殊的仪器和设备,且仪器设备大多价格昂贵。针对这种情况,本文根据生物组织电阻抗特性,应用技术是利用生物组织与器官的电特性来提取与人体生理、病理状况相关的生物医学信息的无创检测技术。其基本测量方式是通过体表电极向检测对象施加安全的激励电流,并使用体表电极检测相应的电压变化,获取相关信息。

  人体的基本构造是细胞,每个细胞有一层细胞膜,细胞膜内包裹着细胞内液,在细胞间充盈着细胞外液。细胞膜由双层磷脂分子和蛋白质组成,细胞内液和细胞外液都相当于电解质溶液,因此细胞膜的导电性远小于细胞内外液,近似为绝缘体。当直流或低频电流施加于生物组织时,由于细胞膜的存在,电流将以任意一种可能的方式绕过细胞,主要流经细胞外液;当施加高频电流时,电流穿过细胞膜,流经细胞内液。

  实验表明,当电流频率小于50kHz时,电流主要流过细胞外液体;当电流频率在200kHz以上时,电流可穿过细胞膜。

  电流流过生物组织时细胞膜等效于电容,而细胞内外液等效于电阻。对于整个生物组组织,可视为无数的细胞的集合,在低频电流流过时,由于细胞膜的容抗作用,等效于无数的电容并联对电流具有容抗作用,等效于一个总电容,根据cole-cole模型,当高频的电流施加于生物组织时,由于细胞内外液的电阻抗远大于细胞膜电容抗,可忽略容抗作用,只考虑电阻抗。其等效电路模型如图1所示,图中Ri、Rm分别是细胞内液、外液电阻,C为细胞膜电容。

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