【摘 要】
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肥胖已成为在全球范围患病人数迅速增加的一种流行性疾病,一种简单有效的人体脂肪含量测量方法是十分必要的。现有的人体脂肪含量测量方法分别存在成本高,测量条件苛刻,测试
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肥胖已成为在全球范围患病人数迅速增加的一种流行性疾病,一种简单有效的人体脂肪含量测量方法是十分必要的。现有的人体脂肪含量测量方法分别存在成本高,测量条件苛刻,测试者需要经历一些痛苦或携带不方便等缺点。本课题尝试使用近红外技术研制便携式脂肪厚度测量仪,测量人体特定部位皮下脂肪厚度,从而估计人体脂肪含量,具有简单、快速、实用和直观等特点。本研究工作主要集中在测量原理研究、计算机模拟,基础实验设计和仪器系统设计等四部分。测量原理部分给出了红外光法测量人体脂肪厚度的基本原理。它的基本原理为:人体表皮对红外光有很好的透过特性; 脂肪吸收系数小,存在着相当强烈的背向散射; 相反作为脂肪层下层的肌肉组织有较强的吸收且散射主要为前向散射,将不会造成大量的背向散射贡献给探测器,因此我们可以通过检测背向散射光来测定人体脂肪厚度。编制蒙特卡罗模拟程序对脂肪厚度变化进行模拟,结果显示:不同出射位置所有出射光子的平均最大穿透深度与光源和接收器之间的距离在一定的范围内呈线性关系; 脂肪厚度越大,后向散射光越强,则出射光强度越大,且探测位置距离入射位置越远,脂肪厚度与出射光强度的相关越好。基础实验设计包括傅立叶红外光谱仪人体皮下脂肪测量实验和同心九环光纤束的脂肪厚度红外光测量实验,实验证明了红外光谱法测量脂肪厚度的可行性并讨论了在测量中应该注意的测量条件:应采用在一定压力下的接触法测量; 在部位差异不大的情况下,应尽量增大光源检测器距离。文章最后论述了便携式脂肪厚度测量仪的系统设计并通过实验对仪器进行了评价。猪肉脂肪厚度实验证明测量仪能够较好的测量较薄猪肉脂肪的厚度,对于厚度在7mm以内的脂肪,测量误差能控制在0.5mm以下。人体实验表明,该方法能够预测人体皮下脂肪厚度变化趋势。
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