低频电流下人体阻抗模型的研究
人体生物电阻抗的检测方法及其应用
人体生物电阻抗的检测方法及其应用
1、引言
在人体成分的研究中，测量人体生物电阻抗值可以得到水分、脂肪等与人体健康状况有关的信息，对人身体状况的监视、疾病的早期诊断有着重要的意义[1]。
人体组织的电阻抗特性比一般物体要复杂得多，最明显的特点是电阻抗的值会随着测量频率的变化而变化。
这是由于人体细胞内液体组织不是简单的表现为电阻的特性，细胞内水分与细胞膜的作用更多是以电容的特性存在。
图1 所示为人体皮肤电阻抗的等效电路模型[2]。
其中R1 为活性皮肤中的离子电阻；R2 是基于角质层中离子迁移率的电阻；CPE 是恒定相位角元件，RPOL、CPOL 为其两个参数，用来描述皮肤角质层中的介电弥散和损耗[3][4]。
图1 人体皮肤的等效电路模型该模型的总的导纳如（1）式所示：（1）其中：
显然，CPE 环节的存在，使得人体的生物电阻抗原则上无法用简单的R、C 元件所组成的集总参数电路模型来描述。
传统的人体生物电阻抗检测采用单频法，即只在一个固定频率下，利用正弦波信号进行测量，一般只测量电阻抗的模，所以实现简单，很适合在便携仪器上推广。
但是，单频法无法将CPE 的影响表现出来，测量结果容易出现较大的误差。
为了能够更准确地得到人体生物电阻抗的信息，需要有一种可同时检测多个频率点电阻抗的方法。
人体阻抗模型分析
人体阻抗模型分析作者：卢岳俊叶青钱雪伟来源：《科技风》2017年第07期摘要：从人体的构成，结合泄漏电流测试，分析常见的四种人体阻抗模型。
关键词：人体阻抗模型；泄漏电流；频率因数Abstract：From the composition of the human body， combined with leakage current test，analysis four kinds of common human body impedance model.Key words：Human body impedance model；Leakage current；Frequency factor1 人体人体是由上皮组织、结缔组织、肌肉组织、神经组织组成的，不同的组织导电性不同。
人体含有碳、氮、氢、氧、钙、钠等50多种元素，这些元素构成人体的五个主要成分，即水、糖、脂肪、蛋白质、无机盐。
由此可见，人体的体液实质上是一种比较复杂的特殊电解质。
人体内部大部分是导电能力较强的体液，表面则是一层导电能力较差的皮肤。
[ 1 ]2 人体阻抗人体阻抗是皮肤阻抗和皮下其它组织阻抗之和，它是大小不同的电阻和电容的复杂组合。
[ 2 ]角质层在人皮肤最外层的表皮，导电性能较差。
大量的血管分布在表皮下面的真皮和皮下组织里，导电性能较好。
在触电电极和导电性能较好的真皮之间夹了一层导电性较差的表皮，这结构相当于电容，而表皮有汗腺孔，会有少量离子通过，因此皮肤阻抗相当于漏电的电容。
皮肤下由无数细胞组成，含有各种不同的物质。
细胞内有细胞液，导电性较好，细胞膜由脂类物质组成，导电性差，细胞间有组织液，导电性较好，这样三个部分也组成了电容。
同时细胞膜具有选择透过性，可以通过一些特定离子，因此细胞的阻抗相当于漏电的电容。
人体中有无数个细胞，则存在无数类似的电容。
3 人体阻抗模型人体阻抗模型是利用电阻和电容元器件，模拟真实人体阻抗的模型。
人体阻抗模型相当于一个由电阻和电容器构成的复杂的串并联电路。
人体生物电阻抗的检测方法及其应用
人体生物电阻抗的检测方法及其应用1、引言在人体成分的研究中，测量人体生物电阻抗值可以得到水分、脂肪等与人体健康状况有关的信息，对人身体状况的监视、疾病的早期诊断有着重要的意义[1]。
人体组织的电阻抗特性比一般物体要复杂得多，最明显的特点是电阻抗的值会随着测量频率的变化而变化。
这是由于人体细胞内液体组织不是简单的表现为电阻的特性，细胞内水分与细胞膜的作用更多是以电容的特性存在。
图1 所示为人体皮肤电阻抗的等效电路模型[2]。
其中R1 为活性皮肤中的离子电阻；R2 是基于角质层中离子迁移率的电阻；CPE 是恒定相位角元件，RPOL、CPOL 为其两个参数，用来描述皮肤角质层中的介电弥散和损耗[3][4]。
图1 人体皮肤的等效电路模型该模型的总的导纳如（1）式所示：（1）其中：显然，CPE 环节的存在，使得人体的生物电阻抗原则上无法用简单的R、C 元件所组成的集总参数电路模型来描述。
传统的人体生物电阻抗检测采用单频法，即只在一个固定频率下，利用正弦波信号进行测量，一般只测量电阻抗的模，所以实现简单，很适合在便携仪器上推广。
但是，单频法无法将CPE 的影响表现出来，测量结果容易出现较大的误差。
为了能够更准确地得到人体生物电阻抗的信息，需要有一种可同时检测多个频率点电阻抗的方法。
脉冲式检测法是近几年发展起来的一种无损检测方法。
利用脉冲信号中所含有的多谐波频率成分，能够比正弦波信号激励提供更多的信息，并拥有更快的响应速度。
本文研制了一种以现场可编程门阵列（FPGA）为核心的脉冲式检测系统，利用该系统，对电阻抗的脉冲式检测方法的可行性进行了分析研究，在此基础上，对人体皮肤水分的脉冲式检测方法进行了实验分析。
2、电阻抗的脉冲式测量原理方波脉冲信号作为电阻抗测量的激励源，波形稳定，易于同数字电路结合实现，且具有较宽的频谱，在防止被测单元极化的同时，能够得到多频率点的信息。
图2 理想方波和实际方波的时域波形图3 理想方波和实际方波的频谱图图2、3 中的细实线为理想方波的时域波形及频谱，图2 中的粗实线、图3 中的虚线分别表示实际方波信号的时域波形及频谱。
安规测试面面观-浅谈人体阻抗模型(MD) & 接触电流测试方法
安规测试面面观–浅谈人体阻抗模型(MD) & 接触电流测试方法前言：在华仪电子前几期的电子报中曾经为各位介绍有关电源泄漏电流测试(Line Leakage Current Test, LLT)或是现在根据IEC60990所描述专为人体的泄漏电流测试称为”接触电流测试(Touch Current Test ,TC Test)”的应用和测试方法。
但在这一期的的电子报中我们将为各位介绍有关接触电流测试不可少的部份就是人体阻抗模型(Measuring Device, MD)，我们要知道因为是模拟人体的阻抗，所以会有男生和女生的差异，还有也会因为生病，人体的阻抗结构也会有所改变，当然外在因素如:触电的电压/频率、触电时间、接触面积、湿度环境都会有着绝对密切的关系。
人体阻抗模型Measuring Device(MD)人体的阻抗基本上可分为两种，一是皮肤阻抗(Skin Impedance)，一为人体内部阻抗(Internal Impedance)，所以总的人体阻抗(ZT)的定义为皮肤阻抗(Zp)与人体内部阻抗(Zi)的向量和。
人体阻抗的等效电路就如(图一)所示，其中Zp1及Zp2代表人身上任何两处，Zi代表人体内部的阻抗，人体阻抗分为皮肤阻抗和人体内阻抗的原因，乃是因为这两种阻抗无论是阻抗值或特性均有很大的差异：(图一)人体阻抗的等效电路(1) 皮肤阻抗Zp (Skin Impedance)人体的皮肤阻抗基本上是非常近似一个电阻和一个电容并联的等效阻抗，影响皮肤阻抗的因素很多如: 电压、频率、触电时间、接触面积、接触力度、皮肤湿度，甚至呼吸的状况都有关系。
底下将说明电压高低、频率大小、时间长短和湿度对人体皮肤阻抗的影响。
电压的影响：当电压在50V 以下时，皮肤的阻抗明显受到接触面积、室温及呼吸状况的影响；但当电压在50V以上时，皮肤阻抗则明显下降到几乎可以忽视的地步。
频率的影响：'当频率越高时，皮肤阻抗则越低，这也是为什么皮肤的阻抗等效电路会采用一个电容和一个电阻并联的原因。
低频电磁场作用下人体生物效应研究
低频电磁场作用下人体生物效应研究随着现代社会的不断发展和进步，人类的生活方式和工作条件也在不断改善与变化。
然而，伴随着科技进步和社会发展，人类也面临着一些新的问题，其中最为重要的一个就是低频电磁场对人体健康的影响问题。
低频电磁场是大自然中广泛存在的一种电磁波，它是由直流电或低频交流电引起的。
随着电子产品的普及和使用范围的扩大，人们经常面临着与低频电磁场的接触。
这些电磁场对人体的生物效应已经成为学界和社会普遍关注的问题之一。
一、低频电磁场的来源与分类低频电磁场是指频率在1Hz以下的电磁波。
该类电磁波最为普遍的来源是人类日常生活中所使用的各种电子产品。
例如手机、电视、电脑、微波炉、蓝牙耳机等等，这些电子产品都会产生低频电磁辐射。
除此之外，一些大型电力设备，如变压器、输电线路、电车等，也会产生较为丰富的低频电磁场。
根据频率的不同，低频电磁场可以分为极低频电磁场（ELF）和中频电磁场（MF）两种。
其中，ELF电磁场的频率小于100Hz，MF电磁场的频率范围为100Hz到10kHz。
二、低频电磁场的生物效应低频电磁场对人体健康的影响已经引起了广泛的关注。
大量的实验研究表明，低频电磁场对人体的生物效应是复杂而且不可逆的。
低频电磁场是一种非离子辐射，其特点是能量低、频率低，不足以产生化学反应。
但是，低频电磁场会在人体内部产生电荷和电流效应，这些效应会对生理系统产生影响。
1. 对中枢神经系统的影响低频电磁场能够干扰中枢神经系统的正常功能，导致一系列的生理和行为异常。
研究表明，长期暴露在低频电磁场下的人群，其神经系统功能异常，易患神经衰弱、失眠、抑郁等疾病。
2. 对生殖系统的影响低频电磁场对生殖系统的影响主要是由于其对生殖细胞的影响。
实验证明，长期接触低频电磁场的人群，男性的精子数量和活力会明显降低，女性的生殖能力下降。
3. 对心血管系统的影响长期接触低频电磁场对心血管系统的影响也是值得关注的问题。
研究表明，长期接触低频电磁场的人群，其心脏的心率变异性和心电图表现存在异常。
皮肤电阻抗模型的建立和实验研究
皮肤电阻抗模型的建立和实验研究皮肤电阻抗是指人体皮肤在电流作用下对电阻力的反应。
它是医学、生物学、体育科学、物理学和心理学等多个领域研究中的重要参数。
皮肤电阻抗的测量可以帮助人们了解不同电生理变量在不同疾病和生理状态下的变化，也可以作为一种身体状态检测的手段。
然而，为了更好地理解皮肤电阻抗的原理和应用，需要建立一个准确的皮肤电阻抗模型。
本文将就皮肤电阻抗模型的建立和实验研究进行讨论。
皮肤电阻抗模型的构成皮肤电阻抗模型是指将人体皮肤抽象成一个具有电学特性的模型。
皮肤电阻抗模型一般由四个电学元件组成，包括电阻、电容、感抗和电势源。
电阻是皮肤电流能量的衰减因素，也是影响皮肤电阻抗的主要因素之一。
电阻会受到皮肤的性质、温度、湿度和压力等因素的影响。
电容是指电磁场在物体中的存储能力。
皮肤电容的主要作用是存储交流电流和作为滤波器，减少不同频率电流的影响。
感抗是交流电流通过电感时产生的能量储存元件。
在皮肤电阻抗模型中，感抗对于低频电流的衰减和对高频电流的储存都有作用。
电势源是指在电路中提供电势差的元件。
皮肤电势源可以是人体内部发生的生理过程或外部刺激产生的外部电场。
实验研究为了验证皮肤电阻抗模型的准确性，需要进行一些相关实验研究。
以下是一些常见的实验方法。
1. 皮肤电阻抗测量皮肤电阻抗测量是一种常见的实验方法。
这种方法使用电极将电流注入皮肤并测量注入电流和产生的电压之间的关系。
根据欧姆定律，通过测量电流大小和电阻大小，就可以计算出皮肤的电阻值。
2. 皮肤电阻抗成像皮肤电阻抗成像可以对皮肤的电学特性进行三维成像。
这种方法使用一组电极在皮肤表面测量电压，将数据转换成电阻值，并使用其他技术进行成像。
3. 皮肤电阻抗测量与其他生理变量的关系皮肤电阻抗与其他生理变量，如心率、注意力和情感等之间存在一定的关系。
通过对这些关系进行研究，可以帮助人们更好地了解对应变量的产生机制和影响因素。
结论皮肤电阻抗模型是研究皮肤电阻抗的基础。
人体阻抗模型分析
２ 人 体 阻 抗 人 体阻抗是皮肤 阻抗和皮下其 它组织阻抗之 和， 它是 大小
４ ． ２ 感 知 与反 应 电 流人 体 阻抗 模 型
人体阻抗模 型是利用 电阻和电容元器件 ，模拟真实人体阻 抗 的模 型。人体 阻抗模 型相 当于一个 由电阻和电容器构成的复 杂的串并联电路。 ” 】 多种人体阻抗模型适用不同的情况 。 人体的 阻抗有性别 、 身体健康的差异 ， 同时与触 电的 电压 、 频率 、 接触面 积、 接触时间 、 环境湿 度都有着密切关系 。 在正常或故障情况下 ， 器具的带电部件 与绝缘表 面形成 的电流称为泄漏 电流 。泄漏 电 流包括人体 触及器具 时 ，由器具经人体到大地的电流或 由器具 经人体又 回到器具的电流。 在泄漏 电流 的试验 中， 使用人体阻抗 模 型来 测量流过人体 电流 的情况 ，根据实际情况选择合适 的人 体阻抗模型是测量泄漏电流的关键之一 。同时 因为 电气设备 的 不同 ， 不 同标准 中推荐使用的人体阻抗模 型也不尽相 同。 ４常见的 四种人体阻抗模型
４ ． １ 电 灼伤 电流 人 体 阻抗 模 型
人体对 电流 的感知和反应是流过人体 内部器 官的电流引起 的。 为了准确测量这些 电流 ， 此模 型是电灼伤人体 阻抗模型 的基 础 上考 虑补偿频率对人体效应阈值 的影响 ，增加 了 Ｒ 、 ｃ 。 低通 滤 波网络。其 中， Ｒ 、 Ｃ 两者并 联为皮肤 的接 触阻抗 ， 为人体 内部阻抗 ， Ｒ 、 ｃ 组成 的电阻电容分压网络实现加权 。 频率越 高 ， 则 流过人体 的电流效应阈值越大。 该 网模 型的频率 因数 ：
≯ 一
图 １ 是 Ｉ Ｅ Ｃ ６ ０ ９ ９ ０等标准 中采用 的人体阻抗模 型 ， 该模型为 电灼伤电流人体阻抗模 型。电灼伤是 当电流通过人体表皮和人 体构成 的阻抗时 ， 因为消耗功率所造 成。 该模 型只考虑 了人体模
低频电流下人体阻抗模型的研究
下 人体 手 臂 阻抗 的大 小 。结果 ： 随着 电流频 率 的增 加 ， 人体 阻抗 呈 现下 降趋 势 。结 论 ： 人体 阻 抗模 型 可 以认为 是 由 电
阻和 电容 组成 的 复杂 的串并 联 电路 ， 因而 具 有容 抗 的性 质 。 【 关键 词】 频 电流 ； 低 人体 阻抗 ； 型 模
［ 中图分 类号 】 １２ Ｒ １
［ 标识 码】Ａ 文献
【 编 号】１ ７ — ２ ０ ２ １ ）５ ａ 一 ３ — ２ 文章 ６ ３ ７ １ （０ ０ ０ （ ）０ ３ ０
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｄ ｌｏ ｕ ａ ｏ ｙ ｉ ｐ ｄ ｎ ｅ ｕ ｄ ｒ ｔ ｅ ｌ ｗ－ ｒ ｑ ｅ ｃ ｕ ｒ ｎ ｔ ｄ ｎ ｍｏ ｅ ｆｈ ｍ ｎ ｂ ｄ ｍ ｅ ａ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｃ ｒ ｅ ｔ
ｃ ｐ ｃ ｔ ｒ ， ｉ ｈ ｈ ｓ ａ ｎ ｔ ｒ ｆｔ ｅ ｃ ｐ ｃ ｔ ｎ ｅ ａ ａ ｉ ｓ ｗｈ ｃ ａ ａ ｕ ｅ ｏ ｈ ａ ａ ｉ ｃ ． ｏ ａ
【 ｙｗｏ ｄ 】 ｏ ｅ ｕ ｎ ｙｃ ｒ ｎ； ｍ ｎｂ ｄ ｅ ａ ｃ ； ｄ ｌ Ｋｅ ｒ ｓ Ｌ ｗ￣ ｑ ｅ ｃ ｕｒ ｔＨｕ ａ ｏ ｙｉ ｄ ｎ ｅ Ｍｏ ｅ ｅ ｍｐ
２１ ０ ０年 ５月第 ７卷第 １ 期 ３
・
实验 研 究 ・
体验“人体成分分析仪”——生物电阻抗法
体验“人体成分分析仪” 一一生物电阻抗法生物电阻抗法(Bioelectrical Impedance Analysis)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&•和容抗/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；人体里面儿乎不存在感抗。
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) 蛋口质(Protein)、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口质和人体水份，它们之间存在着一定的比例关系，健康的肌肉是山约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，骨的重量乂与肌肉量有着密切的关系，即可以山身体水分含量求出蛋口质和无机物的含量。
人体电阻值的科学探讨
人体电阻值的科学探讨在我们日常生活中，电无处不在，从家用电器到工业设备，电的应用极为广泛。
然而，电在带来便利的同时，也隐藏着潜在的危险。
了解人体电阻值对于保障我们在电环境中的安全至关重要。
首先，我们需要明确什么是人体电阻值。
简单来说，人体电阻值就是人体对电流通过所呈现的阻力大小。
它并不是一个固定不变的数值，而是会受到多种因素的影响。
年龄和性别就是其中两个重要的因素。
一般来说，儿童的身体组织含水量较高，电阻相对较低。
随着年龄的增长，人体组织逐渐老化，皮肤变厚，电阻值会有所增加。
在性别方面，通常女性的电阻值要低于男性，这可能与女性的身体结构和生理特点有关。
身体的不同部位，其电阻值也存在差异。
例如，双手之间的电阻通常较大，而当电流通过手部到脚部时，电阻值相对较小。
这是因为手部的皮肤较为厚实，而脚部由于经常与地面接触，皮肤相对较薄，且汗腺分布较多，导电性更好。
皮肤的状态也对人体电阻值有着显著影响。
干燥的皮肤电阻值较高，而湿润的皮肤，由于水分增加了导电性，电阻值会大幅降低。
这也是为什么在潮湿的环境中，我们更容易遭受电击的一个重要原因。
比如在浴室中，当我们的身体被水浸湿，电阻值下降，即使是较低的电压也可能对我们造成严重的伤害。
此外，接触面积和压力也会改变人体电阻值。
当电流通过的接触面积增大，电阻值会减小；压力越大，接触越紧密，电阻也会相应变小。
人体电阻值的测量是一个复杂的过程。
常用的方法包括直流测量法和交流测量法。
直流测量法相对简单，但由于人体在直流下的电阻特性与交流下有所不同，其测量结果可能存在一定的局限性。
交流测量法则更能反映人体在实际电环境中的电阻情况，但测量设备和技术要求相对较高。
了解人体电阻值的大小和变化规律，对于电气安全具有重要的意义。
在设计电气设备和电路时，工程师需要充分考虑人体电阻值的范围，以确定安全的电压和电流阈值。
这样可以有效地预防电击事故的发生，保障使用者的生命安全。
在家庭和工作场所中，我们也应该具备一定的电气安全知识。
人体阻抗模型
在华仪电子前几期的电子报中曾经为各位介绍有关电源泄漏电流测试(Line Leakage Current Test, LLT)或是现在根据IEC60990所描述专为人体的泄漏电流测试称为”接触电流测试(Touch Current Test ,TC Test)”的应用和测试方法。
但在这一期的的电子报中我们将为各位介绍有关接触电流测试不可少的部份就是人体阻抗模型(Measuring Device, MD)，我们要知道因为是模拟人体的阻抗，所以会有男生和女生的差异，还有也会因为生病，人体的阻抗结构也会有所改变，当然外在因素如:触电的电压/频率、触电时间、接触面积、湿度环境都会有着绝对密切的关系。
人体阻抗模型Measuring Device(MD)人体的阻抗基本上可分为两种，一是皮肤阻抗(Skin Impedance)，一为人体内部阻抗(Internal Impedance)，所以总的人体阻抗(ZT)的定义为皮肤阻抗(Zp)与人体内部阻抗(Zi)的向量和。
人体阻抗的等效电路就如(图一)所示，其中Zp1及Zp2代表人身上任何两处，Zi代表人体内部的阻抗，人体阻抗分为皮肤阻抗和人体内阻抗的原因，乃是因为这两种阻抗无论是阻抗值或特性均有很大的差异：(图一)人体阻抗的等效电路(1) 皮肤阻抗Zp (Skin Impedance)人体的皮肤阻抗基本上是非常近似一个电阻和一个电容并联的等效阻抗，影响皮肤阻抗的因素很多如: 电压、频率、触电时间、接触面积、接触力度、皮肤湿度，甚至呼吸的状况都有关系。
底下将说明电压高低、频率大小、时间长短和湿度对人体皮肤阻抗的影响。
电压的影响：当电压在50V 以下时，皮肤的阻抗明显受到接触面积、室温及呼吸状况的影响；但当电压在50V以上时，皮肤阻抗则明显下降到几乎可以忽视的地步。
频率的影响：'当频率越高时，皮肤阻抗则越低，这也是为什么皮肤的阻抗等效电路会采用一个电容和一个电阻并联的原因。
人体阻抗(参照分析)
人体阻抗人体阻抗是包括人体皮肤、血液、肌肉、细胞组织及其结合部在内的含有电阻和电容的全阻抗。
人体阻抗是确定和限制人体电流的参数之一。
人体阻抗的等值电路见图1。
图中，R s1和R s2是皮肤电阻，C s1和C s2是皮肤电容，Ri 及与其并联的虚线支路是体内阻抗。
皮肤表面0．05～0．2mm厚的角质层的电阻值很高。
在干燥和干净的状态下，其电阻率可达1×105～1×106Ω·m。
但因其不是一张完整的薄膜，又很容易受到破坏，故计算人体阻抗时一般不予考虑。
人体电容很小，工频条件下可忽略不计。
皮肤阻抗在人体阻抗中占有较大的比例。
体内阻抗是除去表皮之后的人体阻抗。
人体阻抗是皮肤阻抗与体内阻抗之和。
图1 人体阻抗等值电路人体阻抗受皮肤状态、接触电压、电流、接触面积、接触压力等多种因素的影响，在很大的范围内变化。
在皮肤干燥、电流途径从左手到右手、接触面积为50～100cm2的条件下，人体阻抗见下表。
电流途径左手到右手，或单手到单脚时的人体阻抗曲线见图2。
图2 人体阻抗角质层的击穿强度只有500～2 000V／m，数十伏的电压即可击穿角质层，使人体阻抗大大降低。
接触电压在50～100V以下时，随着接触电压升高，人体阻抗明显降低。
在角质层击穿后，人体阻抗变化不大。
皮肤击穿后，人体阻抗近似等于体内阻抗。
随着电流增加，皮肤局部发热增加，使汗液增多，人体阻抗下降。
电流持续时间越长，人体阻抗下降越多。
皮肤沾水、有汗、损伤、表面沾有导电性粉尘等都会使人体阻抗降低。
接触压力增加、接触面积增大也会使人体阻抗降低。
例如，干燥条件下的人体阻抗约为1 000～3 000Ω，而用导电性溶液浸湿皮肤后，人体阻抗锐减为干燥条件下的1／2。
此外，女子的人体阻抗比男子的小、儿童的比成人的小、青年人的比中年人的小。
遭受突然的生理刺激时，人体阻抗可能明显降低。
——摘自《安全科学技术百科全书》（中国劳动社会保障出版社，2003年6月出版）。
浅谈人体阻抗模型(MD) & 接触电流测试方法
安規測試面面觀 – 淺談人體阻抗模型(MD) & 接觸電流測試方法前言：在華儀電子前幾期的電子報中曾經為各位介紹有關電源洩漏電流測試(Line Leakage Current Test, LLT)或是現在根據IEC60990所描述專為人體的洩漏電流測試稱為」接觸電流測試(Touch Current Test ,TC Test)」的應用和測試方法。
但在這一期的的電子報中我們將為各位介紹有關接觸電流測試不可少的部份就是人體阻抗模型(Measuring Device, MD)，我們要知道因為是模擬人體的阻抗，所以會有男生和女生的差異，還有也會因為生病，人體的阻抗結構也會有所改變，當然外在因素如:觸電的電壓/頻率、觸電時間、接觸面積、濕度環境都會有著絕對密切的關係。
人體阻抗模型Measuring Device(MD)人體的阻抗基本上可分為兩種，一是皮膚阻抗(Skin Impedance)，一為人體內部阻抗(Internal Impedance)，所以總的人體阻抗(ZT)的定義為皮膚阻抗(Zp)與人體內部阻抗(Zi)的向量和。
人體阻抗的等效電路就如(圖一)所示，其中Zp1及Zp2代表人身上任何兩處，Zi代表人體內部的阻抗，人體阻抗分為皮膚阻抗和人體內阻抗的原因，乃是因為這兩種阻抗無論是阻抗值或特性均有很大的差異：(圖一)人體阻抗的等效電路(1) 皮膚阻抗Zp (Skin Impedance)人體的皮膚阻抗基本上是非常近似一個電阻和一個電容並聯的等效阻抗，影響皮膚阻抗的因素很多如:電壓、頻率、觸電時間、接觸面積、接觸力度、皮膚濕度，甚至呼吸的狀況都有關係。
底下將說明電壓高低、頻率大小、時間長短和濕度對人體皮膚阻抗的影響。
電壓的影響：當電壓在50V 以下時，皮膚的阻抗明顯受到接觸面積、室溫及呼吸狀況的影響；但當電壓在50V以上時，皮膚阻抗則明顯下降到幾乎可以忽視的地步。
頻率的影響：'當頻率越高時，皮膚阻抗則越低，這也是為什麼皮膚的阻抗等效電路會採用一個電容和一個電阻並聯的原因。
人体阻抗模型
在华仪电子前几期的电子报中曾经为各位介绍有关电源泄漏电流测试(Line Leakage Current Test, LLT)或是现在根据IEC60990所描述专为人体的泄漏电流测试称为”接触电流测试(Touch Current Test ,TC Test)”的应用和测试方法。
但在这一期的的电子报中我们将为各位介绍有关接触电流测试不可少的部份就是人体阻抗模型(Measuring Device, MD)，我们要知道因为是模拟人体的阻抗，所以会有男生和女生的差异，还有也会因为生病，人体的阻抗结构也会有所改变，当然外在因素如:触电的电压/频率、触电时间、接触面积、湿度环境都会有着绝对密切的关系。
人体阻抗模型Measuring Device(MD)人体的阻抗基本上可分为两种，一是皮肤阻抗(Skin Impedance)，一为人体内部阻抗(Internal Impedance)，所以总的人体阻抗(ZT)的定义为皮肤阻抗(Zp)与人体内部阻抗(Zi)的向量和。
人体阻抗的等效电路就如(图一)所示，其中Zp1及Zp2代表人身上任何两处，Zi代表人体内部的阻抗，人体阻抗分为皮肤阻抗和人体内阻抗的原因，乃是因为这两种阻抗无论是阻抗值或特性均有很大的差异：(图一)人体阻抗的等效电路(1) 皮肤阻抗Zp (Skin Impedance)人体的皮肤阻抗基本上是非常近似一个电阻和一个电容并联的等效阻抗，影响皮肤阻抗的因素很多如: 电压、频率、触电时间、接触面积、接触力度、皮肤湿度，甚至呼吸的状况都有关系。
底下将说明电压高低、频率大小、时间长短和湿度对人体皮肤阻抗的影响。
电压的影响：当电压在50V 以下时，皮肤的阻抗明显受到接触面积、室温及呼吸状况的影响；但当电压在50V以上时，皮肤阻抗则明显下降到几乎可以忽视的地步。
频率的影响：'当频率越高时，皮肤阻抗则越低，这也是为什么皮肤的阻抗等效电路会采用一个电容和一个电阻并联的原因。
人体组织对电流的阻抗
人体组织对电流的阻抗在我们的身体里，有一种神奇的东西叫做电流，听起来是不是很高科技？电流就像一条流动的小河，穿梭在我们体内，给各个器官送去能量。
这时候，有个小角色叫做“阻抗”也登场了。
你没听错，阻抗就像是在河流中放了一些石头，有的石头小，有的石头大，有的甚至还是山一样的巨大，能让河流的速度慢下来，造成不同的流动情况。
想象一下，如果我们身体的电流太快，哇，那可就麻烦了，感觉像是开着超级跑车在窄小的巷子里飞驰，真的很危险哦。
你可能会问，什么是阻抗呢？简单来说，阻抗就是电流在通过某个物体时遭遇的“抵抗”。
这就好比你在沙滩上走路，沙子会让你每一步都沉重，走得慢慢吞吞的。
人体的不同组织，比如肌肉、脂肪、骨骼，都是对电流产生不同阻抗的“沙子”。
肌肉像是湿沙，通电性不错，电流可以较快通过；而脂肪呢，就像干沙，阻力更大，电流想通过的时候得多花点力气。
有趣的是，不同的电流频率在穿过这些组织时，阻抗也会发生变化。
低频电流更容易通过肌肉，而高频电流却更愿意在皮肤上打转，就像你在游泳池里，低频水流让你轻松漂浮，而高频水花却让你不得不拼命保持平衡。
哎，科学真是有趣，每次想想都感觉脑洞大开。
这样看来，电流和阻抗的关系就像是舞蹈，电流是舞者，阻抗是舞台，舞者在不同的舞台上跳出不同的舞步。
医生在做一些检查，比如心电图，实际上就是在测量这些组织对电流的阻抗。
你可以想象医生就像一个乐队指挥，手里的指挥棒在引导电流在身体里优雅地流动，而他需要了解每一个乐器（组织）发出的音色（阻抗），才能演奏出完美的乐曲。
心脏的电流强度和频率会告诉医生很多信息，比如心脏是不是健康，节奏是不是正常。
嘿，难怪医生总是那么忙，真是个需要高度专注的工作呀。
随着科技的发展，越来越多的医疗器械开始使用这种阻抗原理。
比如，电阻抗成像技术，可以让医生“看见”你身体内部的情况。
想象一下，就像是在玩一款超级先进的游戏，医生通过电流的“反馈”，像玩侦探一样，拼凑出你身体的健康状况。
生物阻抗技术概述
生物阻抗技术概述生物阻抗技术是一种基于生理信号对人体组织的阻抗特性进行测量和分析的方法。
该技术是一种无创的、简便易行的检测方法，可以测量人体的电导率、电阻率、阻抗等特性，用于诊断和监测各种疾病，包括心脏病、肺病、消化系统疾病和神经系统疾病等。
生物阻抗技术通过在身体表面或内部穿刺放置电极，测量电流和电压之间的关系来测量生物组织的电阻力。
该技术最常用的应用是身体成分分析，包括脂肪、水、骨质和肌肉等成分。
生物阻抗技术主要有三种形式，包括单频、多频和交流生物阻抗技术。
单频生物阻抗技术是最简单的形式，通过在低频（50 kHz）下测量电阻率来检测电流在人体内的传递情况。
然而，这种技术仅适用于测量基础生理指标，如脂肪、水和骨质等。
多频生物阻抗技术增加了更多的频率（通常在5 kHz至1 MHz之间），以便更精确地测量组织阻抗的变化。
交流生物阻抗技术则将电流以交流方式传递，以便检测体内不同组织的情况。
这种技术有助于诊断和监测心脏和肺部功能。
生物阻抗技术可以测量人体的各种指标，包括身体成分、心肺健康、肌肉健康和神经系统健康等。
最常见的应用是身体成分分析，包括通过测量电阻率、电容量和电感等指标来分析人体的脂肪含量、总身水含量、全身细胞质和骨骼肌含量等。
此外，生物阻抗技术也在心脏健康评估和治疗中得到广泛使用。
例如，该技术可以测量心脏的电阻率和电容量，以便诊断心脏疾病和评估心脏功能。
此外，生物阻抗技术还可用于肺疾病的评估和治疗。
例如，该技术可以测量气道阻力和人体电阻率来诊断慢性阻塞性肺疾病（COPD）和支气管哮喘等。
总的来说，生物阻抗技术是一种广泛应用于医学、运动学和营养学等领域的无创、方便、可重复和可靠的技术。
该技术可以对各种疾病和身体功能进行有效的评估和监测，有助于提高医疗、健康和营养的质量和效果。
虽然生物阻抗技术目前仍存在一些技术和应用上的限制，但该技术未来仍有广泛的发展前景，将在医学和健康领域中发挥更加重要的作用。
人体科学研究中的生物阻抗测量技术 .doc
人体科学研究中的生物阻抗测量技术浙江大学信电系xx生物阻抗(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无损伤检测技术[1]。
对于生物阻抗技术的研究最早始于19世纪末20世纪初，其原理是借助置于体表的电极系统通过向检测对象送入一微小的交直流测量电流或电压，检测相应的电阻抗及其变化的情况，然后根据不同的应用目的，获取相关的生理和病理的信息。
生物阻抗测量技术,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，具有广泛的应用前景[2]。
一、生物电阻抗测量与经络研究[3][4]二千多年前，我国的医学典藉内经对经络系统已有详细记载。
近几十年来对于各种经络现象的大量研究也表明，传统经络图所标明的部位的确具有与其它部位不同的特性。
但到现在为止，现代自然科学的方法未能肯定地揭示经络的客观本质。
经络和腧穴作为机体联络、反应、调节的功能单元和体系, 必然有其特定的理化特性及生物学效应,并在机体物质、能量和信息的传递和调控过程中发挥着重要作用。
国内外科学家都为此作出了巨大的努力, 进行了多方面的探索。
其中一些工作试图用人体的被动电性质来研究经络。
20世纪30年代，日本清小芳太郎用测定皮肤电阻的方法发现了经络具有低电阻与高电位的特性，并设计出经穴探测仪。
1950年，日本京都大学生物学教授中谷义雄博士，发现经络有低电阻(良导)性，穴位比周边区域皮肤的电阻值低，且两者阻值相差很多倍。
近年来,利用生物电阻抗技术和生物物理学手段对经络进行的相关研究成为经络研究的重要方向,对经络的实质问题提出了许多假说，促进了祖国医学的研究和发展。
随着微电子和计算机技术的发展，经络电阻抗特性的研究已经初步证实:1) 经络穴位具有低电阻特性穴位上的电阻抗阻值较其周围区域的电阻抗低经络穴位的电阻抗特性与人体的健康状态密切相关:当人体脏腑组织发生病变的时候，可以通过经络的电阻抗特性反映出来。
人体的阻抗实验报告
一、实验目的1. 了解人体阻抗的基本概念和测量方法。
2. 掌握人体阻抗的测量原理和实验操作技能。
3. 分析人体阻抗与人体生理、环境因素的关系。
二、实验原理人体阻抗是指人体对电流的阻碍作用，主要由皮肤阻抗和体内阻抗两部分组成。
皮肤阻抗与接触面积、皮肤湿度、接触压力等因素有关；体内阻抗与电流路径、组织结构等因素有关。
人体阻抗的测量方法有直接测量法和间接测量法。
三、实验器材1. 人体阻抗测量仪2. 电极3. 测量电极线4. 电源5. 导线6. 阻抗分析仪7. 计算器四、实验步骤1. 准备实验器材，连接好电路。
2. 调整人体阻抗测量仪的参数，选择合适的测量频率和电压。
3. 将电极贴在受试者的手腕和脚踝部位，确保电极与皮肤良好接触。
4. 打开电源，开始测量人体阻抗。
5. 记录测量数据，包括频率、电压、电流和阻抗值。
6. 关闭电源，整理实验器材。
五、实验结果与分析1. 实验结果实验过程中，我们选取了多个频率点进行测量，得到人体阻抗与频率的关系曲线，如图1所示。
图1 人体阻抗与频率的关系曲线2. 结果分析（1）从图1可以看出，人体阻抗随频率的增加而减小。
这是因为人体阻抗具有容性特性，在低频段，电容成分起主导作用，导致人体阻抗降低。
（2）在实验过程中，我们发现人体阻抗与接触面积、皮肤湿度等因素有关。
当接触面积增大、皮肤湿度增加时，人体阻抗减小。
（3）实验结果还表明，人体阻抗与电流路径、组织结构等因素有关。
例如，手到手路径的人体阻抗低于手到脚路径。
六、实验总结1. 通过本次实验，我们掌握了人体阻抗的基本概念和测量方法。
2. 了解了人体阻抗与人体生理、环境因素的关系，为相关领域的研究提供了实验依据。
3. 本实验具有一定的实用价值，如用于触电事故的急救、人体生理参数的监测等。
七、注意事项1. 实验过程中，注意电极与皮肤的接触，确保测量准确。
2. 实验结束后，及时关闭电源，整理实验器材。
3. 注意实验安全，避免触电事故的发生。
实验五_人体阻抗实验
实验五 人体阻抗实验一、实验目的：1. 了解人体阻抗的测量方法。
2. 通过心脏收缩和舒张时其心房、心室的体积变化，可观察到回路中人体阻抗的相应变化，进而了解阻抗测量的实际应用。
二、原理简介：阻抗为测量路径上，对交流电通过时，所产生阻力性和电抗性合成的总抗量。
这其中包含三种成分：电阻、电感、电抗。
所有导电物质。
包括活体组织皆具有阻抗，且其阻抗会随着季节或阻抗内体液的变化而变化。
一般对电阻的定义是电流经过的物质上，所产生对直流电位和交流电位的抵抗量。
所有物质在高于绝对零度的温度下，皆具有电抗的特性。
LR Aρ= 依上式，此电阻值会与电流通过物体的及面积A 成反比，而与电流的路径长度L 成正比，其中ρ是电阻系数。
下图为体阻抗测量的原理框图：图5-1 体阻抗测量原理框图由韦恩电桥振荡器产生的50KHz 交流信号，经由一定电流电路，将信号以表面电极送入体内。
再将向量信号萃取出为单极性信号，其放大倍率为5。
再者，隔离电路将信号和电源做隔离，其方法可采用光学式或变压器式。
经由精密全波整流电路所构成的解调器，将50KHz 的载波信号和身体阻抗的低频信号予以分离，又经一频宽为0.1~10Hz 的带通滤波器，即可提取出因心脏输出而改变的体阻抗信号，再将此微弱信号放大500倍，便可于示波器上显示体阻抗的变化信号。
前置放大器：图5-2 前置放大器前置放大器由OP1仪表放大器所组成，其放大增益设计如下式所示，可以调整Z10补偿电位，来消除输出端的漂移电压，使其归零。
949.41k Av Z Ω=+ 带阻滤波器、隔离电路、带通滤波器略，可以查阅心电实验中所述的相关内容。
韦恩电桥震荡电路：图5-3 韦恩电桥震荡电路由OP6A、Z21、Z22、Z23、Z24、Z25和Z26组成的振荡器，可产生正弦交流波信号，振荡器采用正反馈设计，震荡频率由Z22、Z23、Z24和Z26决定，如下式：o f =而振荡条件由Z21决定，必须满足公式：21252Z Z ≥ 定电流电路：图5-4 定电流电路在OP6B 电路中，因具有负反馈的设计，因此输入端有虚短的现象，所以输出电流只与输入电压有关，即28iL V I Z =，而与负载的大小无关，所以OP6B 、Z27和Z28可视为一定电流电路的组合。
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低频电流下人体阻抗模型的研究
目的:探讨低频电流(f<1 000 Hz)下人体阻抗的模型。
方法:采用串联电路法测量94名男性在不同频率电流下人体手臂阻抗的大小。
结果:随着电流频率的增加,人体阻抗呈现下降趋势。
结论:人体阻抗模型可以认为是由电阻和电容组成的复杂的串并联电路,因而具有容抗的性质。
[Abstract] Objective: To discuss the model of the human body impedance under the low-frequency current (f<1 000 Hz). Methods: The size of the arm impedance of 94 men under different frequency current was measured with series circuit. Results: With the current frequency increase, a downward trend appeared in the human body impedance. Conclusion: The human body impedance models can be considered to be complex series-parallel circuit composed of the resistors and capacitors, which has a nature of the capacitance.
[Key words] Low frequency current; Human body impedance; Model
阻抗是指交流电路中电阻、电容和电感对交流电所起的阻碍作用[1]。
人体阻抗是人体皮肤、血液、肌肉、细胞组织等含有的电阻和电容对交流电的阻碍作用[2],这种阻碍作用受到电流频率的影响。
在临床上,各种电疗、诊断(肌电图、脑电图、心电图)需要了解人体阻抗的频率特性,以达到良好的治疗和诊断效果[3]。
在日常生活中,我们接触最多的脉冲电流是50 Hz的工频电,而医学上把频率低于1 000 Hz的脉冲电流称作低频电流[4]。
因此,研究人体阻抗的低频特性就显得尤为重要。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取齐齐哈尔医学院2009级本科临床医学专业4个班级中的94名男生作为被测量对象,测量其手臂人体阻抗。
测量对象平均年龄(19.65±1.45)岁,平均身高(172.33±12.36) cm,平均体重(66.21±15.21) kg,身高、体重数据均来自于新生入学体检记录。
1.2 方法
测量电路如图1所示,采用串连分压电路,在不同电源频率下测得电压Uab和UR,则手臂阻抗Z手臂=RUab/UR,其中R=20 kΩ。
交流电源采用江苏洪泽瑞特电子设备有限公司生产的XD2A型低频信号发生器,可产生1 Hz到1 MHz的正弦波振荡信号,频率基本误差为(1%f±0.3) Hz。
电压Uab和UR的测量采用江苏扬中绿扬电子厂生产的YB2172A型交流毫伏表,其测量频率范围为2~5 MHz,测量电压范围30 μV~100 V;与手臂接触的a、b两电极片采用医用心电夹代替。
1.3 统计学处理
每一名学生的测量数据记入事先设计好的表格中,经计算得到每一名学生的手臂阻抗,数据以均数±标准差(x±s)表示,将手臂阻抗值用SPSS 13.0进行统计并进行确切概率法检验,P＜0.05表示差异有统计学意义。
2 结果
2.1 手臂阻抗
测量对象在不同频率下手臂阻抗值见表1。
从表1中的数据可以看出,人体手臂阻抗在低频电流(f<1 000 Hz)下为几千欧量级;随着电流频率的增加,人体阻抗呈现下降趋势。
2.2 人体阻抗模型
皮肤阻抗模型如图2所示,皮肤下组织由各种细胞组成,细胞的阻抗模型如图3所示。
人体阻抗由皮肤阻抗和皮肤下组织阻抗两部分构成,人体阻抗模型如图4所示。
3 讨论
阻抗是由于交流电路中电阻、电容和电感对电流共同的阻碍作用引起的,其中导体对电流的阻碍作用叫电阻,电容和电感对电流的阻碍作用叫电抗。
在测量手臂人体阻抗时,电流流经的路径是电极片、皮肤、皮肤下各种组织、另一侧皮肤、另一电极片。
人体阻抗就产生在皮肤和皮肤下各种组织中,即人体阻抗是皮肤阻抗和皮肤下各种组织阻抗之和。
皮肤的最外层是表皮,包含有角质层,导电性能极差,相当于电介质[5]。
表皮下是真皮及皮下组织,其中含有大量的血管[6],因此导电性能较好。
在导电性能较好的真皮和电极片间夹了一层导电性能极差的表皮,这一结构相当于一个电容器,而表皮中有汗腺孔,会有少量的离子通过,因此皮肤阻抗模型相当于一个漏了电的电容器。
皮肤下是电阻率不相同的各种物质,它们由各种细胞构成。
细胞膜主要由脂类物质组成,导电性能差,而细胞内溶液和细胞间质导电性能好,这样细胞膜加上内外溶液便构成了一个电容器。
细胞膜具有选择通透性,可以通过某些特定离子[7],因此细胞的阻抗模型也相当于一个漏了电的电容器。
人体内处处存在这样的电容器[8]。
人体阻抗是皮肤阻抗和皮肤下各种组织阻抗之和,因此,人体阻抗模型相当于一个由电阻和电容构成的复杂的串并联电路。
从这个模型可以看出,人体阻抗在低频电流下具有容抗的性质,随着电流频率的增加,人体阻抗呈现下降趋势。
[参考文献]
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