人体脂肪测量金标准系统的实现

体 积，X)是人体的残余肺活量。 而X-MN6(S62R Q J2 （O） 其中，6(是人体在空气中的质 量，62是人体在水中的质量，J2是水 的密度。 E 水下称重系统的自行研制 测量人体密度根据定义J3M6 Q X，其中，6是人体 质量，X是人体的体积。测量人体质量可以用精度为 !#9的磅秤。测量人体体积根据阿基米德的方法人完 全呼气后浸入水中，测出排出的水量X水，同时测出人 的残余肺活量X残，则人体体积Z XMX水SX残 而如果X的误差小于"##6,，则可以满足J3的误 差小于#<##!的要求。这样，我们设计一个水箱用来 测量X水，满足误差小于"##6,。而后，被测者在水箱外 面的肺功能仪（美国I-.’/)[-0&+’公司DT##型）里测 量残气量。该肺功能仪的误差小于"##6,。虽然，被测 者不是在水中测量残气量，但是\&,6/)-@YB认为二者 无 显 著 性差异。 下 面 我 们 来 介 绍 水 箱 的 设计，如 图 " 所 示。 水箱的大小是]!+6U]#+6U"!#+6。水箱由O个支 架支起来。底部F是直径为Y+6的排水口（由水龙头 开关控制）。水箱的顶部一半开口（宽度OT+6），一半 作者简介：王华峰，硕士，参谋讲师。 中图分类号：$[CYO<" 文献标识码：F 文章编号："##YS]]D]（T##Y）#DS###CS#T 研究论著 89 :; <; = % :; :> % ? 9 % :@A % 8 ! !""# 年第 $ 期·医疗卫生装备 !" 测量 # 测量 $ 测量 % 平均值 空桶质量 体重 水的比 残气量 脂肪 百分比 # $ % & ’ ( ) * + #, ## #$ #% #& #’ #( #) #* #+ $, ’*-’, )-,, ’#-## (,-*, (*-$$ )$-$, ($-(* (&-%* *’-&’ ($-*’ )$-’’ )’-#’ (%-’& )&-*# )$-)’ ’%-’$ )$-$$ (*-#% ’*-,& (%-,# ’*-&, )’-,, ’#-#, (,-(’ (*-$$ )#-+( (#-+) (&-%* *’-,( ($-)$ )#-($ )&-+* (%-’& )&-$$ )$-(, ’%-’# )$-,+ ((-+) ’)-+* (%-,’ ’*-%* )’-,, ’#-#, (,-), (*-$$ )#-*’ (#-*$ (&-%* *&-)& ($-)$ )#-)% )’-&, (%-%* )&-’’ )$-’, ’%-’, )$-,+ ((-+% ’)-’’ (%-,, ’*-&# )(-,, ’#-#, (,-)$ (*-$$ )#-*’ (#-*$ (&-%* *&-)% ($-*’ )#-($ )&-+* (%-’& )&-$$ )$-’, ’%-’# )$-,+ (*-#% ’*-,& (%-,$ #-*$ $-*, #-*, #-*, $-+$ $-+, $-+, $-+, $-+, $-+, $-*( $-** $-** $-*+ $-** #-*, $-** $-** #-*, $-** ’+-+, ))-,, ’$-#, (#-)# (*-&( )#-** (,-’’ (&-$* *&-), (%-(’ )$-’’ )’-*, (&-%’ )%-(+ )%-’, ’&-&’ ),-+, (*-)* ’*-#’ (%-#’ -++%, -+,,, -++%, -++$+ -++$+ -++$+ -++$+ -++$+ -++$+ -++$+ -++$+ -++$+ -++$+ -++$+ -++$+ -++$+ -++%, -++%, -++%, -++%, #-$, #-,, #-$$ #-&% #-($ #-%$ #-$# #-$# #-(* #-($ #-(& #-#+ #-’* $-#* #-’( #-&’ #-+( #-$* $-*% #-*) (-( ’-, ’-% *-+ +-& #%-) #’-% ##-$ #*-’ &-’ *-$ #$-& ’-, #%-$ *-( ’-( #(-$ +-& &-) (-& ##-, (-, #,-# #&-’ #%-* #+-# $’-$ #)-’ $#-* )-, ##-% #(-& )-* #)-+ ##-) #,-% $$-+ #%-) *-, #,-# 密封（宽度&%./0深度为#,./，形成密封凹槽）。密封 凹槽下方’./处，安装一个1形排水口2 （直径为 %./）。排水口2的高度为(./。这样排水口的顶部实 际比密封凹槽高#./。水箱的中下部($./处有一个 排水口3（直径为%./）。 还设计了一个盖子如图#所示。盖子的大小是 )+./4&#./4#,./。盖子呈槽状，两边距离顶部#./处 各有一个扶手。设计盖子的目的在于提高精度。如果 不用盖子，那么水箱开口的面积是*,4&$5%%(,./$， 水面只要有#//的波动，误差就是 %%(/6，超过 #,,/6，因此不能满足精度要求。加上盖子之后，水箱 开口的面积变成*,4&$7)+4#$#./$。考虑到水的 波动。实际误差小于$,/6。 ! 人体实验 （#）水位初始化 往水箱里加水，再用盖子盖上。等到排水口2排 完水，这时的水位称为定标水位。 （$）称出空桶的质量8,，并记录。 （%）测量被测者排出的水的质量8#。 打开水箱的排水口3，放出人体体重（/7’）9:的 水至水桶。被试者进入水箱，注意不能有水溅出。被 试者先平静呼吸，然后尽力将气呼出，然后右手捏住 鼻子，上身挺直，浸入水中。测量者盖上盖子，压紧， 将多余的水完全排出水口2后，提起盖子，被试者站 起来，露出水面。称出这时桶的总质量。 从桶中用烧杯取出%,,/6;&,,/6的水加入水箱 中。被试者再次浸入水中。重复上述实验$次。%次测 量结果如果相差小于#,,:，则桶的总质量等于%次结 果的平均。如果相差大于#,,:，则再重复实验，直到 误差小于#,,:为止。 （&）量出当前水的比重"水。 （’）测量被测者的残余肺活量<=。 被试者在水箱外测出残余肺活量<=。研究 >%? 表明，水箱外和水箱内测量残余肺活量大小都无明 显差别。 被试者在肺功能仪的密闭仓中，用口含住呼吸 管；右手捏住鼻子。先平静呼吸，再急促呼吸，然后深 吸气，再把气全部呼完。反复上述的动作$次。这时， 仪器上测出被试者的残余肺活量<=。 重复测量<=%次，如果误差小于#,,/6，则求平均 值；否则重复测量直到有%次的<=之间的值误差小于 #,,/6，再求平均值。 （(）计算人体的密度及全身脂肪。 " 测量结果 表#显示了$,名男性志愿者的测量结果。“测量 #”、“测量$”、“测量%”表示%次测量的排水及桶的质 量。“平均值”指%次测量值的平均值。“脂肪”为全身 脂肪含量。“百分比”为脂肪含量与体重的比值。 # 讨论 本系统实际上旨在测量人体的体表体积。因为， 残余肺活量用的是美国@ABCD=EAFG.C公司生产的 ($,,型多功能肺功能仪测量。从表#的测量#、测量$、 测量%来看，如果被试者%次都是将胸中的气尽量的 呼出，那么%次测量的结果之间的差值小于#,,/6。例 如，#，’，#(，$,号的测量结果。说明该测量系统可以 达到所要求的精度。 但是0其余号的测量结果却有较大差异。其原 因是被试者对最大呼气后沉入水中的操作不太熟 悉，导致每次呼气量不同造成的。解决的办法是让 被试者多次测量 （例如 #, 次）取最小的 % 次质量 求平均值。 参考文献 # H9A=C I-，J-I- 2KC9G=9-HB KBFA=LMNA= LAG:OGB: CPCNA/ KNG6GQGB: “RD=.A.KSA”N=MBCFK.A=C-T-HUU6-VOPCGD6，#+(+0$(W(&+;(’$ $ 2=DQA9 T- X-，Y=MBFA T-Z-，HBFA=CDB0 AN M6- "ABCGND/AN=G.MBM6PCGC DR SDFP .D/UDCGNGDBW=A[GCGDB DR CD/A \KMBNGNMNG[A MCCK/UNGDBC- HBB-]^ H.MF-@.G-，#+(%0##,W##%;#&, % 8G6/D=A T-_- H CG/U6GRGAF /ANODF RD= FANA=/GBMNGDB DR =ACGFKM6 6KB: [D6K/AC-T-HUU6-VOPCGD6，#+(+0$)W+(;#,, & 2AOB9A H-I-， T-_-8G6/D=A-J[M6KMNGDB DR 2DFP 2KG6F MBF 3D/ UDCGNGDB-JB:6ALDDF 36GRRC0]T-V=ABNG.A7_M660#+)& ’ YD6F/MB0I-X-， J-I-2KC9G=9-2DFP [D6K/A /AMCK=A/ABN SP KBFA= LMNA= LAG:ONGB:WFAC.=GUNGDB DR M /ANODF-!BWZA.OBG\KAC RD= EAMCK= GB: 2DFP 3D/UDCGNGDB-8MCOGB:NDB0"3W]MN-H.MF-@.G-，#+(#-)*;*+ （$,,$7,*7,+ 收稿 $,,%7,%7$’ 修回） 表 $ 测量结果 %& ’( )( + , ’( ’- , . & , ’/0 , % 研究论著 !"