体脂秤的原理是什么

体脂秤的测量原理是BIA生物电阻抗测量法，是通过电极测量出人体的生物电阻抗值，然后结合人体生物模型计算出人体各项身体成分，根据各家模型的差异会可能有相互之间存在差异。

你是同一个人测量，测量出来的人体生物电阻抗值也是一样的，但是由于男女的身体属性不一样所以人体生物模型也是不一样的。另外你如果怀疑只是通过身高和体重计算出来的，那么你可以穿鞋测量或者隔一层绝缘的塑料布，试一下是否还能测量呢？

BIA分析法，是在人的皮肤表面放置几个接触电极，输入一个固定电流，就能获得一个电阻抗值。再用公式算出人体的体成份。我们平常使用的体脂秤上，都有几个光滑的金属触板，需要我们光脚踩上去，或者用手握着。这些金属触板，就是接触电极。

因为BIA分析的最后结果，是利用电阻抗值通过公式计算出来的，所以BIA是个“黑盒子”方法，测量出的直接结果很简单，就一个电阻抗值，剩下的结论都需要计算。这些计算体成份的公式，都是经验公式，而且不止一种。不同的公式之间，差异还挺大。所以，BIA分析法能不能精确测量体成份。

因为BIA生物电阻技术，是基于人群数据样本的电阻值与身体数据指标的对应关系测算出来的，对人体的影响是很少的。如果产品的人群数据样本不同，检测出来的数据结果也会大不相同。比如亚洲人和欧美人群的人体生物模型可定是不一样的。您所对比的数据产品就没有实际对比意义了。

可以发现在秤的表面都有四个电极，这四个电极完成的功能就是测量人体的阻抗。因为一般脂肪秤所配套的APP，需要我们输入性别，年龄和身高等信息，通过公式便可以推算出人体的各种成分的数据。

人体存在阻抗，为了测量人体各部分的阻抗，可以将人体分为左上肢、右上肢、躯干、左下肢和右下肢共 5 段。

信号产生电路产生的正弦电流源作为系统的激励信号通过电极施加到人体的相应部位上。比较准确的做法是采用八电极( 4 对) 测量系统，每一对包括一个激励电极和一个检测电极。

但是一个秤用八电极显然不大合适。体脂秤应该是比较方便的，因此现在市面上的称都是采用四电极法测量的，我们所看到的体脂秤屏幕面上的四个电极，其中两个是用于产生激励信号的激励电极，另外两个是用于测量电压的检测电极。通过激励电极产生正弦激励信号，分别加在人体的两个脚上，然后另外两个电极分别在两个脚上采集电压，严格意义上讲，这测量的并不是人体的全部阻抗，但是没有关系，后期的算法总是有办法通过所测量的阻抗拟合出人体的各种成分的数据。

体脂秤一般采用四电极生物阻抗分析方式，四电极体脂秤通过左右脚的两个电极（E1、E3）产生安全正弦激励信号（一般为50KHz），再从另外两个电极（E2、E4）检测到电压信号，该信号经过放大、整流、A/D 转换，再经MCU 处理后计算出人体阻抗，再结合人体模型即可计算出正比于体脂的参数。

人体就好比一个并联电阻，每个部分的电阻值都是不同的，而体脂秤就好比一个万用表，接在电路的A、B两端，就可以直接从表上读取电阻值，然后就可以拿着电阻值，根据物理公式和其他已知条件解题了。

两个关键点，一个是测量部分，体脂秤的测量是通过电极片/导电膜测量人体电阻值；另一个是计算部分，计算是通过内置的模型算法估算。测量和估算，都会有误差，要想误差更小，就需要更精确的测量方式以及更标准的算法模型。

典型的实验室BIA分析方法。实验室或医院里的BIA分析，从设备和操作方法上，跟民用体脂秤，区别都比较大。

家用体脂秤或健身房的体成分分析仪测量准确度如何？

实际上我们了解了实验室的BIA分析法之后，对家用体脂秤，或健身房的体成份分析仪，心里应该有个大致的评价了。这些测量体成份的方法，从设备到操作要求，再到被测试者的个人情况的配合，都明显达不到BIA的规范。

从设备来看，家用体脂秤的接触电极，往往是2~4个。健身房里的体成份分析仪，一般是4~6个，8个电极的很少。并且，这些设备，测量时被测试者都是抓握或者踩踏接触电极，这就造成一个问题，皮肤跟电极接触的压力不稳定，位置也非常不理想。

脚踩在电极上，跟规范的电极贴片方法相比，压力要大得多。而且因为被测试者站着，身体姿态不稳定，接触电极的压力也在不停变化。手里抓握的电极也一样，握得轻和握得重，测出来的电阻抗值也不一样，结果很难把握。而且，不同的人，手心和脚心的皮肤厚度差别很大，有些人体力活干得多，或者经常运动，手上有老茧，这时皮肤的导电性就要低得多，明显影响测量结果。

手心脚心容易出汗，有些人手汗多，接触电极的皮肤过于湿润，电阻抗值测量结果会受到干扰。同样，室内温度和湿度不恒定，也会对测量结果造成影响。冬天北方空气非常干燥，干燥的皮肤，测出来的电阻抗值，跟正常湿润的皮肤完全不一样。

被测试者的自身因素，倒是相对容易控制。测量前3~4个小时不要吃饭或者大量喝水，也不要在大量出汗后测量，这样的结果会稍微准确一些。但具体到体脂秤，使用的是哪种计算公式，里面的体成份常数是否适合亚洲人，这就很难说了。

所以，客观的评价家用体脂秤和健身房的体成份测量仪，结论并不能让人满意。尤其是家用体脂秤，很可能测量的结论没有多少参考价值。

有些体脂秤，据称使用了所谓“双频BIA技术”，能提高测量的准确度。实际上这种技术也不见得能把体脂秤的准确度提高多少，它只是使用了两种频率的输入电流。但是家用BIA设备的固有缺陷，比如接触电极方式和位置、环境温湿度的不稳定等等，还是没有改善。

家用体脂秤能测出内脏脂肪吗？

家用体脂秤能测出内脏脂肪吗？这也是个问题。现在的体脂秤，为了制造产品卖点，多数声称不但可以测出人的体脂和瘦体重数据，还能测出内脏脂肪，甚至骨密度。实际上这是根本做不到的。包括健身房的体成份分析仪，也不能准确的测量内脏脂肪的比例。这些设备里给出的所谓内脏脂肪的数据，实际上都是根据某种模型估算出来的。但每个人的内脏脂肪比例都不一样，差别很大，这种估算没有多少实际意义。

想准确的知道体成分怎么办？

实际上，准确测量体成份，一直都比较难。过去一般使用“水下称重法”，这种方法，实际上类似阿基米德帮锡拉丘兹国王鉴别金王冠的纯度。是用水下称重测量出被测者的体积，再计算出身体密度，通过公式计算出体脂肪含量。

还有一种方法，叫双能量X光吸收法（DXA），这种仪器，实际上是测量骨密度使用的。通过X射线穿过不同组织时的衰减程度变化，这种方法不但可以准确测量骨密度，还能测量身体成份，精确度也非常高。

想知道减肥的效果，有时候光看体重并不准确。因为人的体重受到肌肉含量和身体水分变化的干扰。减肥者真正想要知道的，是身体脂肪的变化。皮褶钳能直接测量皮下脂肪的变化，所以比用体重监控减肥效果更准确，也更直接。

▲ 水下称重法，这种方法的结果相对比较准确，但设备和操作要求非常复杂。

▲后来出现了一种用气体置换测量人体体积的方法，叫“太空舱法”。这种方法实际上跟水下称重方法原理类似，只不过操作要简单得多。人在一个密封舱里，通过气体置换，测量出人体体积。目前很多实验室都是用这种方法，结果也比较准确。这种方法的好处是，基本适合所有人，从婴儿到体型高大的运动员，都可以用。

▲更简单准确的方法，就是X光断层扫描或核磁共振成像，也就是CT和MRI。这两种方法，都可以直接测量身体成份，很直观，测量结果也最准确。这两种测量方法的另一个好处，是可以准确的直接测量出内脏脂肪。

▲ 甚至于，最简单的皮褶厚度测量法，虽然简单，但如果操作得当，使用的公式正确，准确度也很高。而且，皮褶厚度测量法，有一个非常大的好处，就是便于直接监控皮下脂肪的变化，而且设备简单，操作容易。

编辑：黄飞

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