你們每天都稱體重嗎
以前的體重秤僅能顯示體重
而現在
只知道體重的變化已經不能滿足人們了
智能體脂秤應運而生
基礎代謝、體脂率、內臟脂肪含量、水分等
都可以通過一個小小的體脂秤計算出來
那麼這些數值是怎麼來的
首先
我們來了解一下所有事情的源頭
人體體成分測定法
公元前400年，希臘人最早提出了“體成分”這一概念。雖然理念超前，但是受當時信仰等因素影響，他們認為宇宙以及人體都是由水、火、空氣和泥土這幾種基本元素組成的。
emmm……這大概組成的是泥人吧。
後來，科學開始發展，儘管科學家們依然對人體成分充滿了好奇，可當時只有一種方法可以用來探究——解剖。
將屍體解剖後，分離脂肪組織並稱重，就是當時測定體成分的唯一方法。
所以，那時候要想活著知道自己的體成分是不可能的。
直到1942年，科學家Behnke受阿基米德原理啟發，利用人體水下稱量重量的變化來推算人體密度，這就是繼解剖之後的新一代的體成分測定方法——水下皮脂測定法。
直到如今，這個方法測出的數據還被稱為“體成分測定界的黃金準則”。
我們一起來回顧一下阿基米德原理。
相傳阿基米德有天接了個活，要測定一個皇冠是否是用純金打造，他在泡澡時看到水往外溢而受到啟發，發現可以用測定固體在水中排水量的辦法來確定皇冠的成分。
最後阿基米德通過將皇冠和同等重量的黃金放入水中，觀察排水量的方式完美“破案”。
©維基百科
其實這就有點像曹衝稱象，曹衝是通過大象上船後的水位變化算出大象的重量，而水下皮脂測定法則是測密度。
但是這種方法具有一定的侷限性，被測試者需要完全沉入水中，這對體質不好的人來說就十分不友好了。
在水下皮脂測定法之後，又誕生了皮褶厚度測量法、核素測定、DEXA（雙能X吸收測定法）、計算機斷層掃描法（CT）、磁共振成像（MRI） 等多種體成分測量方式。
但是這些方法或多或少都有各自的“小問題”，比如皮褶厚度測量法誤差較大，DEXA等用精密儀器測量的方式雖然結果準確度高，但不是需要專業人員操作，就是機器昂貴，甚至還要擔心輻射對身體的危害。
科學家們心想，就不能發明一個安全、簡單、方便、成本低廉、普及性高、結果準確度也有參考意義的方式了嗎？
能
它就是如今很多醫院、體檢中心、健身房
乃至體脂秤用的方法
體脂秤上的數據是怎麼測出來的
體脂秤上都有可導電材質組成的區域，數據就是通過它們測量出來的
上秤後，一隻腳下的導電區域釋放微弱的電流進入人體，在體內“溜達”了一圈後，將數據經由另一隻腳傳回，這樣人和秤就相當於形成了一個閉合的交流電路。
©soogif
電路怎麼還能測身體成分啊？
除了超導體之外，基本所有物質在經過電流時都會產生電阻，人體也不例外。
人體細胞的細胞外液與細胞內液都可以導電，它們的電學性質就接近於電阻。
而細胞膜是由兩層導電性好的蛋白質分子夾著一層導電性差的脂質組成，當電流通過人體時，細胞膜的結構起到了一種電容的作用。
人體是由無數細胞組成，因此就可以看成是由若干電阻、電容構成的串並聯網絡。
©《生物電阻抗分析法 ( BIA)測量人體成分》黃海濱 任超世
人體不同成分的電阻不同，比如非脂肪組織中含有大量的水和電介質，因此其電阻較低，而脂肪組織含電介質較少，所以電阻值較高。
通過不斷地向人體傳送多頻率的電流，得出不同的參數，再經過事先輸入好的公式，就可以計算出人體成分含量。
這就是以統計學為工具，通過人體相應部位不同頻率的阻抗值，再結合相應阻抗和相應人體成分的經驗公式，近年來大火的人體成分測量法——生物電阻抗分析法（BIA）。
接下來就到了大家比較關心的問題：
BIA測出的數據準確嗎
上面我們說到，BIA測試法跟傳統的解剖學、生理學等不同，它是以統計學為工具的，在這個前提下它必然會存在些許的誤差。
但是大家也不用慌，科學家發明它的目的，不是為了讓它跟各種精密儀器“搶飯碗”的，只是為了有一個可能普遍使用，結果準確度又高的測量方式。
如今國內外的多項研究都可以證明，BIA測出的數據是可靠，並具有參考意義的。
比如1986年，科學家Luskaski JC等人發現，被譽為體成分測定界的“黃金法則”的水下皮脂測定法誤差在2.5％以下，而BIA的誤差在2.7％以下。
那是不是說明體脂秤的誤差也只有2.7%呢？
體脂秤算出的數據並不準
為什麼肯定了BIA，又否定了體脂秤？
首先，我們先來看一下BIA的常規操作。
在BIA測量中，通常採用四電極法，四隻體表電極置於被測試人同側或異側的上下肢。測量時，兩端的體表電極釋放電流，中間兩電極之間的電壓差通過一個高輸入阻抗放大器來進行測量。
這種方法通常用來測全身阻抗。
©皮妹兒手作
除此之外，還有分段電阻抗分析法。
因為人四肢和軀幹的電阻會有差別，所以為了得到更準確的結果，需要分段測量。
甚至曾經有臺灣研究人員為了讓數據更準確，在被測試者身上貼了20對電極。
通常情況下的分段電阻抗分析法不需要這麼複雜，只要將四個電極分別置於四肢，這樣電流從右手流到右腳，可以認為僅經過右半邊軀體，左邊同理。
很多醫院，體檢中心，以及健身房採用的也是這個方法，他們一般會有一個站式測量設備，通過手持電擊棒與腳底的電極在人體中形成電路。
©中國製造網
而我們家裡用的體脂秤有什麼？
除了腳底下四個電極什麼也沒有，也就是說它測量的範圍十分有限，大概僅限於雙腳。
要求它給出高準確度的數據，真的有點強人所難。
其次，在2003年《中國康復醫學雜誌》上發佈的《多頻節段生物電阻抗分析法測量人體成分的信度研究 》一文中，專業實驗人員的測量所需時間是5分鐘 ，完成每次測量的全過程是40分鐘。
可是咱們平時稱量時，站上去也不過幾秒鐘，就能得出來數據？
這還不是最刺激的，最刺激的是它的材質。
我們查詢了一下現在比較火的體脂秤，發現它們的表明覆蓋材質無一例外，都是鋼化玻璃。
©淘寶截圖
BIA不得過電嗎？可是鋼化玻璃根本不導電啊！玻璃要想導電需要有一層可導電的鍍膜，但是這些體脂秤的材質介紹中都並沒有發現。
那我已經買了體脂秤怎麼辦啊？
雖然無法給出準確的體成分數據，但是它稱體重還是挺準的嘛……
閱讀更多 中科院物理所 的文章
