生物电阻抗特性研究
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重庆大学
学生实验报告
实验课程名称医学物理实验
开课实验室
学院年级专业班
学生姓名学号
开课时工程学院制
《医学物理实验》实验报告
开课实验室： 年 4月9 日
学院
生物工程学院
年级、专业、班
姓名
成绩
课程
名称
医学物理实验
实验项目
名称
生物电阻抗特性研究
指导教师
教师评语
教师签名：
年月日
抗模拟等效电路如图2。
2．皮下其它组织阻抗的特性
皮下深部的各种组织都是由细胞组成的，细胞膜的主要成分是脂类物质和各
种膜蛋白，由于脂类物质在电学上几乎绝缘(电阻率ρ ≈1018 Ω⋅m)，它相当于电容
器的中间介质，而膜蛋白的电阻率ρ值相对低得多，再加上蛋白的功能特性，在宏
观上膜两侧造成特定的导电状态，膜蛋白产生了膜电阻R1，细胞膜产生的阻抗等
同频率时手臂的交流阻抗，作出Z手～1gf曲线，并根据变化规律说明猪肉的频
率特性。
4. 研究影响猪肉电阻抗的因素
人体阻抗不仅与人的性别、年龄有关，还与人的心理状态有明显的关系。心情紧张时，难以测出手臂两端的电压，也就无法按实验电路得到阻抗。 皮肤阻抗是人体总阻抗的主要部分。它是经常变化很大的非线性电阻。引起这种阻抗变化的原因，不仅是随电流增加而下降，而且还与电压高低、通电时间的长短、皮肤的湿度和温度、皮肤表面形状和接触状态、男女老幼以及健康状况
效于R1、C并联电路。膜内外组织液的阻抗等效于纯电阻R2和R3，所以皮下深部
组织的阻抗等效电路如图3所示。皮下组织的阻抗同样具有容性阻抗的特性。
总之，人体阻抗是皮肤阻抗和皮下其它组织阻抗之和，是大小不同的电阻和
电容的复杂组合。人体阻抗的特性实质上是电容阻抗的特性。
三、使用仪器、材料
猪肉 一块
流稳压电源 1台
抗大小主要取决于角质层，角质层相当于一层很薄的绝缘膜，类似于电容器的中
间介质，真皮和电极片类似于电容器的两极板（如图l所示)。由于汗腺孔里有少
量离子通过，所以我们把表皮模拟为漏了电的电容器，看成纯电容C′和纯电阻R′
的并联，其表皮阻抗为：
2而表皮下面的真皮和皮下组织电阻不太高，电性能象纯电阻R，所以皮肤电阻
润湿接触表面，则总阻抗将显著降低，其值大约为干燥条件下的一半。 设计至少三种影响人体阻抗的因素，如电极、温度、湿度、电极与皮肤间导电介质等，研究这些因素对人体阻抗的影响。
要求应用已有设备设计实验方案，实验装置，测量的实验参数，并根据实验数据分析得出相应的实验结果，并做出合理的讨论。
五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)
1121
1000
966
图形：
2湿度
频率（HZ）
10^2
10^4
10^6
干肉（mV）
29.6
21.2
16.8
电阻1（mV）
60
62
62.5
Z3=U1*R1/U2
493
342
268.8
湿肉（mV）
31.2
29
39.2
电阻2（mV）
59.0
70
62
Z4=U1*R1/U2
529
414
632
图形：
六、实验结果及分析
339
342
333
268.8
70.4
44.8
图形：
2)实验二：研究影响猪肉电阻抗的因素
1.不同材质
频率（HZ）
10^2
10^4
10^6
纯瘦肉（mV）
29.6
21.2
16.8
电阻1（mV）
60
62
62.5
Z1=U1*R1/U2
493
342
268.8
纯肥肉（mV）
65
60
56
电阻2（mV）
58
60
58
Z2=U1*R1/U2
把直流电源换成低频信号发生器， 先将信号发生器的输出衰减放在40dB，并
把输出细调逆时针调到底，打开电源开关，预热3 分钟以上。用标准电阻R =1.0
×10^4Ω ，接通电路再逐渐增大信号发生器的输出使之为 40mV，改变信号发生器的
频率，并保持输出电压不变，分别用毫伏表测出U手和UR ，根据公式（1）计算出不
一、实验目的
1. 了解人体阻抗产生的原因，测量猪肉阻抗的频率特性。
2. 研究影响猪肉阻抗的主要因素及其影响作用。
二、实验原理
本实验原理主要是人体手臂的皮肤及其它组织产生阻抗的物理机制。
1．皮肤阻抗的特性
皮肤的最外层是表皮，包括角质层，其中有汗腺孔，下面是真皮及皮下组织，
其中有大量血管，由于真皮及皮下组织导电性较好，可模拟为纯电阻。皮肤的阻
等有关。从事体力劳动者硬茧手的阻抗约为 l0K Ω ， 而细腻皮肤的阻抗约为lKΩ 。如果皮肤有割伤、擦伤，潮湿等现象，则将引起皮肤阻抗大大降低。如果人体处在温度较大的浴室、冷冻室的环境中，手、脚为导电溶液浸湿时，则皮肤表面角质层的阻抗可降到忽略不计的程度。温度的影响和湿度同样重要，甚至快速呼吸也会改变阻抗。皮肤阻抗值随接触面积、湿度和呼吸等的变化而急剧变化，由此影响到人体总阻抗的较大变化。例如用一般的水润湿接触表面所测得的人体总阻抗值要比干燥条件下测得的值约低l0 ％到25% 。如用导电溶液食盐水溶液( 似海水)
2.注意事项
（1）不要随意改变电源输出电压，更不能把市电直接接入人体；
（2）不要在手臂上有伤口的地方做实验。
1.实验数据记录：
1）试验一：量猪肉在不同频率的交流阻抗
频率（HZ）
10^1
10^2
10^3
10^4
10^5
10^6
10^7
10^8
猪肉（电压mV）
48.8
29.6
21.4
21.2
20.8
16.8
4.4
2.8
电阻（mV）
51
60
63
62
62.5
62.5
62.5
62.5
Z=U1*R1/U2
956
493
信号发生器( 频率可调，低频交流电，输出电压固定为40mV) 1台
数字万用电表或晶体管毫伏表(1 mV ～300V) 一只
导电电极 1个
标准电阻（10kΩ ）2个
通风良好、宽敞的实验室，室温保持在26℃左右。
四、实验步骤
1.熟悉实验设备、仪器，搭建好实验装置
实验装置及线路如图5所示。
2. 测量猪肉的直流阻抗
1实验结果级分析
根据实验结果可知：
1）在肉不变的情况下，不同的频率猪肉有不同的电阻。并随着频率的增大阻抗减小。
2）在频率10^4-10^6频率下，阻抗较稳定。
3）不同的材质，猪肉的阻抗不同。在同样频率下，肥肉的阻抗大于瘦肉的阻抗。
4）不同的湿度，猪肉的阻抗不同。在同样频率下，湿肉的阻抗大于干肉的阻抗。
先用消毒酒精清洗皮肤表面，然后用电极夹住蘸有36% NaC1溶液的纱布，固
定在手臂上，如图5所示。电源用直流稳压电源，使其输出为5V，标准电阻R =1.0
×10
4
Ω。如图接通电路，待电路稳定三分钟后，用万用电表分别测量U手和U R1，
由欧姆定律可知
从而算出猪肉的电阻。
3. 测量猪肉在不同频率的交流阻抗
学生实验报告
实验课程名称医学物理实验
开课实验室
学院年级专业班
学生姓名学号
开课时工程学院制
《医学物理实验》实验报告
开课实验室： 年 4月9 日
学院
生物工程学院
年级、专业、班
姓名
成绩
课程
名称
医学物理实验
实验项目
名称
生物电阻抗特性研究
指导教师
教师评语
教师签名：
年月日
抗模拟等效电路如图2。
2．皮下其它组织阻抗的特性
皮下深部的各种组织都是由细胞组成的，细胞膜的主要成分是脂类物质和各
种膜蛋白，由于脂类物质在电学上几乎绝缘(电阻率ρ ≈1018 Ω⋅m)，它相当于电容
器的中间介质，而膜蛋白的电阻率ρ值相对低得多，再加上蛋白的功能特性，在宏
观上膜两侧造成特定的导电状态，膜蛋白产生了膜电阻R1，细胞膜产生的阻抗等
同频率时手臂的交流阻抗，作出Z手～1gf曲线，并根据变化规律说明猪肉的频
率特性。
4. 研究影响猪肉电阻抗的因素
人体阻抗不仅与人的性别、年龄有关，还与人的心理状态有明显的关系。心情紧张时，难以测出手臂两端的电压，也就无法按实验电路得到阻抗。 皮肤阻抗是人体总阻抗的主要部分。它是经常变化很大的非线性电阻。引起这种阻抗变化的原因，不仅是随电流增加而下降，而且还与电压高低、通电时间的长短、皮肤的湿度和温度、皮肤表面形状和接触状态、男女老幼以及健康状况
效于R1、C并联电路。膜内外组织液的阻抗等效于纯电阻R2和R3，所以皮下深部
组织的阻抗等效电路如图3所示。皮下组织的阻抗同样具有容性阻抗的特性。
总之，人体阻抗是皮肤阻抗和皮下其它组织阻抗之和，是大小不同的电阻和
电容的复杂组合。人体阻抗的特性实质上是电容阻抗的特性。
三、使用仪器、材料
猪肉 一块
流稳压电源 1台
抗大小主要取决于角质层，角质层相当于一层很薄的绝缘膜，类似于电容器的中
间介质，真皮和电极片类似于电容器的两极板（如图l所示)。由于汗腺孔里有少
量离子通过，所以我们把表皮模拟为漏了电的电容器，看成纯电容C′和纯电阻R′
的并联，其表皮阻抗为：
2而表皮下面的真皮和皮下组织电阻不太高，电性能象纯电阻R，所以皮肤电阻
润湿接触表面，则总阻抗将显著降低，其值大约为干燥条件下的一半。 设计至少三种影响人体阻抗的因素，如电极、温度、湿度、电极与皮肤间导电介质等，研究这些因素对人体阻抗的影响。
要求应用已有设备设计实验方案，实验装置，测量的实验参数，并根据实验数据分析得出相应的实验结果，并做出合理的讨论。
五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)
1121
1000
966
图形：
2湿度
频率（HZ）
10^2
10^4
10^6
干肉（mV）
29.6
21.2
16.8
电阻1（mV）
60
62
62.5
Z3=U1*R1/U2
493
342
268.8
湿肉（mV）
31.2
29
39.2
电阻2（mV）
59.0
70
62
Z4=U1*R1/U2
529
414
632
图形：
六、实验结果及分析
339
342
333
268.8
70.4
44.8
图形：
2)实验二：研究影响猪肉电阻抗的因素
1.不同材质
频率（HZ）
10^2
10^4
10^6
纯瘦肉（mV）
29.6
21.2
16.8
电阻1（mV）
60
62
62.5
Z1=U1*R1/U2
493
342
268.8
纯肥肉（mV）
65
60
56
电阻2（mV）
58
60
58
Z2=U1*R1/U2
把直流电源换成低频信号发生器， 先将信号发生器的输出衰减放在40dB，并
把输出细调逆时针调到底，打开电源开关，预热3 分钟以上。用标准电阻R =1.0
×10^4Ω ，接通电路再逐渐增大信号发生器的输出使之为 40mV，改变信号发生器的
频率，并保持输出电压不变，分别用毫伏表测出U手和UR ，根据公式（1）计算出不
一、实验目的
1. 了解人体阻抗产生的原因，测量猪肉阻抗的频率特性。
2. 研究影响猪肉阻抗的主要因素及其影响作用。
二、实验原理
本实验原理主要是人体手臂的皮肤及其它组织产生阻抗的物理机制。
1．皮肤阻抗的特性
皮肤的最外层是表皮，包括角质层，其中有汗腺孔，下面是真皮及皮下组织，
其中有大量血管，由于真皮及皮下组织导电性较好，可模拟为纯电阻。皮肤的阻
等有关。从事体力劳动者硬茧手的阻抗约为 l0K Ω ， 而细腻皮肤的阻抗约为lKΩ 。如果皮肤有割伤、擦伤，潮湿等现象，则将引起皮肤阻抗大大降低。如果人体处在温度较大的浴室、冷冻室的环境中，手、脚为导电溶液浸湿时，则皮肤表面角质层的阻抗可降到忽略不计的程度。温度的影响和湿度同样重要，甚至快速呼吸也会改变阻抗。皮肤阻抗值随接触面积、湿度和呼吸等的变化而急剧变化，由此影响到人体总阻抗的较大变化。例如用一般的水润湿接触表面所测得的人体总阻抗值要比干燥条件下测得的值约低l0 ％到25% 。如用导电溶液食盐水溶液( 似海水)
2.注意事项
（1）不要随意改变电源输出电压，更不能把市电直接接入人体；
（2）不要在手臂上有伤口的地方做实验。
1.实验数据记录：
1）试验一：量猪肉在不同频率的交流阻抗
频率（HZ）
10^1
10^2
10^3
10^4
10^5
10^6
10^7
10^8
猪肉（电压mV）
48.8
29.6
21.4
21.2
20.8
16.8
4.4
2.8
电阻（mV）
51
60
63
62
62.5
62.5
62.5
62.5
Z=U1*R1/U2
956
493
信号发生器( 频率可调，低频交流电，输出电压固定为40mV) 1台
数字万用电表或晶体管毫伏表(1 mV ～300V) 一只
导电电极 1个
标准电阻（10kΩ ）2个
通风良好、宽敞的实验室，室温保持在26℃左右。
四、实验步骤
1.熟悉实验设备、仪器，搭建好实验装置
实验装置及线路如图5所示。
2. 测量猪肉的直流阻抗
1实验结果级分析
根据实验结果可知：
1）在肉不变的情况下，不同的频率猪肉有不同的电阻。并随着频率的增大阻抗减小。
2）在频率10^4-10^6频率下，阻抗较稳定。
3）不同的材质，猪肉的阻抗不同。在同样频率下，肥肉的阻抗大于瘦肉的阻抗。
4）不同的湿度，猪肉的阻抗不同。在同样频率下，湿肉的阻抗大于干肉的阻抗。
先用消毒酒精清洗皮肤表面，然后用电极夹住蘸有36% NaC1溶液的纱布，固
定在手臂上，如图5所示。电源用直流稳压电源，使其输出为5V，标准电阻R =1.0
×10
4
Ω。如图接通电路，待电路稳定三分钟后，用万用电表分别测量U手和U R1，
由欧姆定律可知
从而算出猪肉的电阻。
3. 测量猪肉在不同频率的交流阻抗