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阿基米德原理(当心哦，这种秤会放电！)

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发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

你们每天都称体重吗

以前的体重秤仅能显示体重

而现在

只知道体重的变化已经不能满足人们了

智能体脂秤应运而生

基础代谢、体脂率、内脏脂肪含量、水分等

都可以通过一个小小的体脂秤计算出来

那么这些数值是怎么来的

首先

我们来了解一下所有事情的源头

人体体成分测定法

公元前400年，希腊人最早提出了“体成分”这一概念。虽然理念超前，但是受当时信仰等因素影响，他们认为宇宙以及人体都是由水、火、空气和泥土这几种基本元素组成的。

emmm……这大概组成的是泥人吧。

后来，科学开始发展，尽管科学家们依然对人体成分充满了好奇，可当时只有一种方法可以用来探究——解剖。

将尸体解剖后，分离脂肪组织并称重，就是当时测定体成分的唯一方法。

所以，那时候要想活着知道自己的体成分是不可能的。

直到1942年，科学家Behnke受阿基米德原理启发，利用人体水下称量重量的变化来推算人体密度，这就是继解剖之后的新一代的体成分测定方法——水下皮脂测定法。

直到如今，这个方法测出的数据还被称为“体成分测定界的黄金准则”。

我们一起来回顾一下阿基米德原理。

相传阿基米德有天接了个活，要测定一个皇冠是否是用纯金打造，他在泡澡时看到水往外溢而受到启发，发现可以用测定固体在水中排水量的办法来确定皇冠的成分。

最后阿基米德通过将皇冠和同等重量的黄金放入水中，观察排水量的方式完美“破案”。

©维基百科

其实这就有点像曹冲称象，曹冲是通过大象上船后的水位变化算出大象的重量，而水下皮脂测定法则是测密度。

但是这种方法具有一定的局限性，被测试者需要完全沉入水中，这对体质不好的人来说就十分不友好了。

在水下皮脂测定法之后，又诞生了皮褶厚度测量法、核素测定、DEXA（双能X吸收测定法）、计算机断层扫描法（CT）、磁共振成像（MRI）等多种体成分测量方式。

但是这些方法或多或少都有各自的“小问题”，比如皮褶厚度测量法误差较大，DEXA等用精密仪器测量的方式虽然结果准确度高，但不是需要专业人员操作，就是机器昂贵，甚至还要担心辐射对身体的危害。

科学家们心想，就不能发明一个安全、简单、方便、成本低廉、普及性高、结果准确度也有参考意义的方式了吗？

能

它就是如今很多医院、体检中心、健身房

乃至体脂秤用的方法

体脂秤上的数据是怎么测出来的

体脂秤上都有可导电材质组成的区域，数据就是通过它们测量出来的

上秤后，一只脚下的导电区域释放微弱的电流进入人体，在体内“溜达”了一圈后，将数据经由另一只脚传回，这样人和秤就相当于形成了一个闭合的交流电路。

©soogif

电路怎么还能测身体成分啊？

除了超导体之外，基本所有物质在经过电流时都会产生电阻，人体也不例外。

人体细胞的细胞外液与细胞内液都可以导电，它们的电学性质就接近于电阻。

而细胞膜是由两层导电性好的蛋白质分子夹着一层导电性差的脂质组成，当电流通过人体时，细胞膜的结构起到了一种电容的作用。

人体是由无数细胞组成，因此就可以看成是由若干电阻、电容构成的串并联网络。

©《生物电阻抗分析法 ( BIA)测量人体成分》黄海滨 任超世

人体不同成分的电阻不同，比如非脂肪组织中含有大量的水和电介质，因此其电阻较低，而脂肪组织含电介质较少，所以电阻值较高。

通过不断地向人体传送多频率的电流，得出不同的参数，再经过事先输入好的公式，就可以计算出人体成分含量。

这就是以统计学为工具，通过人体相应部位不同频率的阻抗值，再结合相应阻抗和相应人体成分的经验公式，近年来大火的人体成分测量法——生物电阻抗分析法（BIA）。

接下来就到了大家比较关心的问题：

BIA测出的数据准确吗

上面我们说到，BIA测试法跟传统的解剖学、生理学等不同，它是以统计学为工具的，在这个前提下它必然会存在些许的误差。

但是大家也不用慌，科学家发明它的目的，不是为了让它跟各种精密仪器“抢饭碗”的，只是为了有一个可能普遍使用，结果准确度又高的测量方式。

如今国内外的多项研究都可以证明，BIA测出的数据是可靠，并具有参考意义的。

比如1986年，科学家Luskaski JC等人发现，被誉为体成分测定界的“黄金法则”的水下皮脂测定法误差在2.5％以下，而BIA的误差在2.7％以下。

那是不是说明体脂秤的误差也只有2.7%呢？

体脂秤算出的数据并不准

为什么肯定了BIA，又否定了体脂秤？

首先，我们先来看一下BIA的常规操作。

在BIA测量中，通常采用四电极法，四只体表电极置于被测试人同侧或异侧的上下肢。测量时，两端的体表电极释放电流，中间两电极之间的电压差通过一个高输入阻抗放大器来进行测量。

这种方法通常用来测全身阻抗。

©皮妹儿手作

除此之外，还有分段电阻抗分析法。

因为人四肢和躯干的电阻会有差别，所以为了得到更准确的结果，需要分段测量。

甚至曾经有台湾研究人员为了让数据更准确，在被测试者身上贴了20对电极。

通常情况下的分段电阻抗分析法不需要这么复杂，只要将四个电极分别置于四肢，这样电流从右手流到右脚，可以认为仅经过右半边躯体，左边同理。

很多医院，体检中心，以及健身房采用的也是这个方法，他们一般会有一个站式测量设备，通过手持电击棒与脚底的电极在人体中形成电路。

©中国制造网

而我们家里用的体脂秤有什么？

除了脚底下四个电极什么也没有，也就是说它测量的范围十分有限，大概仅限于双脚。

要求它给出高准确度的数据，真的有点强人所难。

其次，在2003年《中国康复医学杂志》上发布的《多频节段生物电阻抗分析法测量人体成分的信度研究 》一文中，专业实验人员的测量所需时间是5分钟，完成每次测量的全过程是40分钟。

可是咱们平时称量时，站上去也不过几秒钟，就能得出来数据？

这还不是最刺激的，最刺激的是它的材质。

我们查询了一下现在比较火的体脂秤，发现它们的表明覆盖材质无一例外，都是钢化玻璃。

©淘宝截图

BIA不得过电吗？可是钢化玻璃根本不导电啊！玻璃要想导电需要有一层可导电的镀膜，但是这些体脂秤的材质介绍中都并没有发现。

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