专利名称：一种人体体成分的检测方法
技术领域：
本发明属于人体体成份检测技术领域。
背景技术：
人体主要由水分、蛋白质、骨骼、肌肉及脂肪等主要成份组成。定量测量各种成份称为身体成份分析。最近几年，由于肥胖对身体健康的危害引起越来越多人的关注，身体成份分析也得到很大的发展。脂肪重量与体重之比超过一定数值称为肥胖，可能引发许多疾病。在医学上，经常通过检查人体成份来判断疾病的缓和情况或监视疾病的发展。而肥胖患者采用体育锻炼来减少体重时，测量身体的成份，能够合理的评价体育锻炼的功效。另外，在身体成份分析的基础上，可以诊断儿童少年的身体发育状况和老年人的营养状况，特别是对于一些患者，测量身体不同部分的水分分布可以帮助医生诊断和治疗疾病。对需要控制体重的运动员来说，正确判断运动员是脂肪增多，还是肌肉增多而造成体重增加是十分重要的。如果判断错误，将导致减少运动员运动寿命。为此，进行体成份分析仪和体成份分析方法的研究，日趋被人们所重视。
生物电阻抗法(BIA)是一种无创伤、简便、安全的测量方法，它采用微弱的交流电通过人体，同时测量人体的身高和体重。根据这些测量数据计算出细胞内外液体及身体脂肪含量等身体成份。
现有技术中采用生物电阻抗方法的专用测量仪器是根据一般的生物电阻抗测量方法设计的。受试者用手握住电极，测量身体的电阻抗。也有双足踏在电极板上，测量身体的电阻抗。在测试前输入受试者的性别、年龄、体重和身高，然后对身体成份进行分析，结果显示在屏幕上。计算结果只有脂肪重量和脂肪率，其优点是结构简单、易于操作。但是它的测试仪器是单一频率，而且仅测量人体局部的电阻抗，前者是测双上肢，后者是测双下肢。由于对测试范围有局限性，其结果会有一定的误差，对某些人群误差较大；另外，受试者或操作者需要通过键盘输入受试者的体重和身高。
发明内容
为了解决现有检测人体体成份方法具有一定局限性的问题，本发明提供了一种根据中国人的人种特点专门设计的检测方法。
本发明的技术方案为一种人体体成份的检测方法，包含利用微处理器中固化程序计算人体成份的步骤，其特征在于该方法的步骤如下1)向所述微处理器中输入受试者的年龄和性别；
2)分别利用身高计、体重计测量受试者的身高和体重，并经A/D转换器送入所述微处理器；3)利用电阻测量系统分别在50KHz、250KHz、500KHz三种测量频率下测量出受试者右手左脚、左手右脚间的生物电阻抗，送入所述微处理器，由微处理器处理分别选取三种频率下测得电阻抗的最小值记为Z50、Z250和Z500，单位为Ω；4)利用所述微处理器中固化的下述经验公式计算受试者整体的细胞外液、总水重和瘦体重，细胞外液EXF=B0+B1H2Z50+B2W,]]>总水重TF=B3+B4H2Z250+B5W,]]>瘦体重LBM=B6+B7H2Z500+B8W,]]>式中H表示受试者的身高，单位为cm；W表示受试者的体重，单位为kg；B0～B8为经验计算系数，随年龄的增加而递增，B0男子为2～18，女子为1～16；B1男子为0.01～2.2，女子为0.04～3.5；B2男子为0.02～2.8，女子为0.02～3.9；B3男子为3～17，女子为1～19；B4男子为0.1～2.2，女子为0.05～4.6；B5男子为0.01～4.7，女子为0.005～3.8；B6男子为7～22，女子为3～18；B7男子为0.01～2.9，女子为0.01～4.9；B8男子为0.1～5.3，女子为0.1～5.8；对于系数B0、B3、B6，中年、老年均比青年增加1.5～6，对于系数B1、B4、B7，中年、老年均比青年增加0.05～1.6，对于系数B2、B5、B8，中年、老年均比青年增加0.07～4.2；5)根据所述微处理器中固化的国家体育总局2000年公开的《中国国民体质监测系统的研究》中各年龄男女平均体重表，确定受试者的标准体重BW；6)利用所述微处理器中固化的下列经验公式计算出下述16个参考指标，细胞内液InF＝TF-EXF；肌肉重SLM＝TF/0.73；蛋白质PM＝SLM-TF；骨质重MM＝LBM-PM；脂肪重FM＝W-LBM；水肿测试EE＝EXF/TF；肥胖度OD＝(W/BW)*100；体质指数BMI＝(W/H2)*100；脂肪百分比FM％＝(FM/W)*100％；
标准肌肉BM＝c×H+d，其中，c＝0.7～0.9，d＝80～100；肌肉控制MC＝BM-SLM；当W＜BW，体重控制WC＝BW-W，脂肪控制FC＝WC-MC，当W≥BW，脂肪控制 体重控制WC＝MC+FC；目标体重TW＝W+WC；体成分分布评分＝-7.22+0.21×FW％+95×(SLM/BM)；基础代谢率 本发明所述的根据中国人的人种特点专门设计的检测方法，可快速地测量和计算出多项身体成份的准确数据。
本发明所述方法与国内外检测方法比较如下日本生产了一种欧姆龙身体脂肪测量器(HBF-301)，它的检测方法是用单一信号频率50KHz测量双手的生物电阻抗，因此得到的指标单一，只能给出体脂肪率和瘦体重。用本发明所述方法和日本欧姆龙身体脂肪测量器(HBF-301)所用检测方法测试青年、中年、老年的脂肪值，并对它们的测试结果按男女分别进行t检验，发现青年男子、青年女子、中年女子三组，两种检测方法得到的检测结果无显著性差异；对中年男子，老年男子，老年女子三组，两种检测方法得到的检测结果有显著性差异。分析原因，其一是由于人体的脂肪分布大多在中下腹部，用双手的生物电阻抗值来计算全身的体脂肪量势必误差较大；其二是日本检测方法未考虑水肿、年龄的影响，而且是单一频率。
由北京军区军事医学研究所研制的人体脂肪分析仪(BFA-100)的检测方法也同样只用单一信号频率50KHz进行检测，测量指标单一，只能给出体脂肪率和瘦体重。
美国的Inbody所使用的检测方法中的计算公式不适合于中国人，不是针对中国人得出的。尤其是它的标准值、打分系统都采用的是国外的数据，例如标准身高为176cm，显然高于中国人的平均身高，是不符合中国人的情况的。
由于人的种族不同、食物结构不同、生活的环境不同造成体成份各异，因此西方国家检测装置所采用的检测方法不宜测试中国人。而本发明所述方法是根据中国人体的特征设计的，并适合亚洲人群，并考虑到年龄、水肿和女子绝经等影响，在相应的经验计算公式中将这些因素考虑在内，使检测结果更准确。同时，我们根据检测的指标，根据中国人的脂肪分布规律，设计体成分分布评分，以受测者体脂肪百分比和肌肉比例的不同权重来评价受测者的体成分分布，分数越高，则受测者体内肌肉含量比例越高，体成分分布越趋于合理。
图1为一种人体体成份测试仪的示意图。
图2为图1所示测试仪的原理结构框图。
具体实施例方式
下面结合附图详细阐述本发明。
如图1所示，人体体成份测试仪的主体为内置控制系统的站立平台，身高计103设置在站立平台的延伸立柱上，体重计102设置在站立平台的底盘上，具有语音提示的触摸电屏显示器104安装在站立平台的看台上。打印输出装置的出纸端口105设置在控制箱朝向受试者的一方。采集人体各部分数据的8个电极(101a，101b，101c，101d，101e，101f，101g，101h)分别设置在站立平台的不同部位。以便与受试者的右足跟、右前脚掌、左足跟、左前脚掌、右手掌、右手拇指、左手掌和左手拇指分别接触。
上述人体体成份测试仪原理结构框图如图2所示，该测试仪包括作为信息处理核心的存储适合经验公式的微处理器、与微处理器连接的A/D转换器，与A/D转换器输入端连接的身高计、体重计和电阻测量系统，以及与微处理器连接的具有语音提示的触摸电屏显示器和打印输出装置。微处理器还可以连接计算机接口，以便与外部计算机进行数据交流。
利用上述测试仪，采用本发明所述检测人体体成份的方法，结合具体的受试者举例如下一、开机，测试仪语音提示请本实施例受试者在测试仪触摸屏上输入受试者的年龄—“20”，性别—“男”，检查输入无错误后点“确认键”。若有错误点“消除键”，修改后点“确认键”。
二、位于测量底板内的压力传感器在受试者站稳，按击“确认键”后，自动测试体重。
三、测试仪语音提示受试者站到测量板上，背对身高计，立正姿势站好。受试者按击“确认键”后，身高计的电动机启动，带动测试板自动下滑至受试者头顶，用光电码盘测试下滑的距离，计算身高。身高测试完毕，测试板自动返回。
四、语音提示受试者转身面对触摸屏，双手握住手电极，双足与足电极接触。
五、测试仪内电阻测量系统在微处理器的控制下，依次测出在50KHz、250KHz、500KHz三种测量频率下受试者右手左脚、左手右脚间的生物电阻抗。
六、身高计、体重计及电阻测量系统采集的信号经A/D转换后，传入微处理器。由微处理器存储受试者身高172cm，体重64.5kg，选取50KHz、250KHz、500KHz三种测量频率下受试者电阻抗的最小值，得到Z50＝480、Z250＝447和Z500＝423，单位为Ω。
七、微处理器利用内部固化的完全适合中国人的计算人体成份的回归方程计算出该受试者整体的细胞外液、总水重和瘦体重。即代入以下公式求出细胞外液EXF＝3.69+0.07H2/z50+0.06W，
总水重TF＝5.91+0.22H2/z250+0.25W瘦体重LBM＝5.25+0.34H2/z500+0.37W，式中H表示受试者的身高，单位为cm；W表示受试者的体重，单位为kg。
所计算出的细胞外液表示人体内所有细胞以外的液体重量，存在于血管、细胞间质、及一些小的空间内(脊髓液、眼球内液、关节腔液)，可以反映人体内参加循环的液体数量；总水重是人体内所有液体的重量，反映了人体对水的吸纳、水的潴留情况；瘦体重为体内除脂肪量以外的所有器官组织及液体的重量，是计算脂肪量、蛋白质、无机盐等参量的重要依据。
八、利用受试者年龄、性别、身高，根据微处理器中存储的国家体育总局2000年发表的《中国国民体质监测系统的研究》中各年龄男女平均体重表，确定该受试者的标准体重BW＝64.6kg；九、在计算出细胞外液、总水重和瘦体重的基础上，利用微处理器中固化的经验公式计算出下述16个参考指标，细胞内液InF＝TF-EXF；肌肉重SLM＝TF/0.73；蛋白质PM＝SLM-TF；骨质重MM＝LBM-PM；脂肪重FM＝W-LBM；脂肪百分比FM％＝(FM/W)*100％；水肿测试EE＝EXF/TF；肥胖度OD＝(W/BW)*100；体质指数BMI＝(W/H2)*100；标准肌肉BM＝c×H+d，其中c＝0.8，d＝90；肌肉控制MC＝BM-SLM；当W＜BW，体重控制WC＝BW-W，脂肪控制FC＝WC-MC，当W≥BW，脂肪控制 体重控制WC＝MC+FC；目标体重TW＝W+WC；体成分分布评分＝-7.22+0.21×FW％+95×(SLM/BM)；
基础代谢率
计算得到的受试者的检测结果如下表。
测试的结果可以显示在触摸电屏显示器上，或利用打印输出装置打印出来。
权利要求
1.一种人体体成份的检测方法，包含利用微处理器中固化程序计算人体成份的步骤，其特征在于该方法的步骤如下1)向所述微处理器中输入受试者的年龄和性别；2)分别利用身高计、体重计测量受试者的身高和体重，并经A/D转换器送入所述微处理器；3)利用电阻测量系统分别在50KHz、250KHz、500KHz三种测量频率下测量出受试者右手左脚、左手右脚间的生物电阻抗，送入所述微处理器，由微处理器处理分别选取三种频率下测得电阻抗的最小值记为Z50、Z250和Z500，单位为Ω；4)利用所述微处理器中固化的下述经验公式计算受试者整体的细胞外液、总水重和瘦体重，细胞外液EXF=B0+B1H2Z50+B2W,]]>总水重TF=B3+B4H2Z250+B5W,]]>瘦体重LBM=B6+B7H2Z500+B8W,]]>式中H表示受试者的身高，单位为cm；W表示受试者的体重，单位为kg；B0～B8为经验计算系数，随年龄的增加而递增，B0男子为2～18，女子为1～16；B1男子为0.01～2.2，女子为0.04～3.5；B2男子为0.02～2.8，女子为0.02～3.9；B3男子为3～17，女子为1～19；B4男子为0.1～2.2，女子为0.05～4.6；B5男子为0.01～4.7，女子为0.005～3.8；B6男子为7～22，女子为3～18；B7男子为0.01～2.9，女子为0.01～4.9；B8男子为0.1～5.3，女子为0.1～5.8；5)根据所述微处理器中固化的国家体育总局2000年公开的《中国国民体质监测系统的研究》中各年龄男女平均体重表，确定受试者的标准体重BW；6)利用所述微处理器中固化的下列经验公式计算出下述16个参考指标，细胞内液InF＝TF-EXF；肌肉重SLM＝TF/0.73；蛋白质PM＝SLM-TF；骨质重MM＝LBM-PM；脂肪重FM＝W-LBM；水肿测试EE＝EXF/TF；肥胖度OD＝(W/BW)*100；体质指数BMI＝(W/H2)*100；脂肪百分比FM％＝(FM/W)*100％；标准肌肉BM＝c×H+d，其中，c＝0.7～0.9，d＝80～100；肌肉控制MC＝BM-SLM；当W＜BW，体重控制WC＝BW-W，脂肪控制FC＝WC-MC，当W≥BW，脂肪控制 体重控制WC＝MC+FC；目标体重TW＝W+WC；体成分分布评分＝-7.22+0.21×FW％+95×(SLM/BM)；基础代谢率
全文摘要
一种人体体成分的检测方法，属于人体体成分检测技术领域。为了解决现有检测人体体成分方法具有一定局限性的问题，本发明公开了一种人体体成分的检测方法，包括如下步骤向微处理器中输入受试者的年龄和性别；分别利用身高计、体重计测量受试者的身高和体重，并经A/D转换器送入微处理器；利用电阻测量系统分别在50KHz、250KHz、500KHz三种频率下测量受试者右手左脚、左手右脚间的生物电阻抗值并送入微处理器；利用所述微处理器中固化的经验公式计算受试者的各指标。本发明是根据中国人人种特点设计的检测方法，可快速地测量和计算出多项身体成分的准确数据。
文档编号G01N27/04GK1611934SQ200410033769
公开日2005年5月4日 申请日期2004年4月16日 优先权日2004年4月16日
发明者郑秀瑗, 刘静民, 侯曼, 何维华, 王并举, 李超群, 相子元, 龚也君 申请人:中体同方体育科技有限公司, 清华大学