阻抗测量中的万能法宝（二）
用于人体阻抗分析的4线测量法
在医疗应用中，经常将阻抗测量用于生物阻抗分析（BIA）。BIA是一种4线阻抗测量，可用于需要绝对精度的应用。AD594x接收带宽高达50 kHz且信噪比（SNR）为100 dB。最常见的4线BIA应用之一是人体成分测量，以测量去脂体重。此外，这种设置也可用于监测人体内的含水量或通过生物阻抗谱测量心脏行为。其测量原理都是一样的，但是我们可以通过改变交流激励频率和电极在人体的位置来实现不同的应用。图3显示了4线测量法的原理。此设置中的未知量Z代表人体。对人体施加交流激励电压，在此之上叠加一合适的共模电压并用电压表测量，利用高速跨阻放大器测量响应电流。最终阻抗可通过下式计算：Z ＝ VM／I。
图3．用于人体阻抗分析的4线测量。
在图3的功能框图中，可以看到阻抗通过电阻和电容与测量前端隔离。电阻限制了可流过人体的最大电流。CISO确保在电极与地或其他电极之间不会产生直流信号。这是满足医疗安全标准（如IEC 60601）的要求之一。
如前所述，人体上的电极位置和激励频率将代表所执行的测量。低至几百赫兹的低频电流只停留在皮肤表面，而较高频率的电流则会深入人体内部。对于一个健康人来说，水约占其总体重的60％。人体水分的三分之一是细胞外液（ECF），而其余部分位于细胞结构内（细胞间液）。鉴于细胞结构的电模型，高达50 kHz的交流电流可进行细胞外液测量。更高频率的电流则穿透细胞，从而可以测量细胞间液。根据电极位置、激励频率和用于解译阻抗测量的算法，可以确定人体的组成成分，例如总体脂百分比或人体含水量（测量脱水）。AD594x能够支持所有这些应用。在某些应用中，采用单频激励，而在其他应用中则采用多个频率或频率扫描。另外，测量的频次可以不同。对于人体组成成分，通常每天测量一次或每周测量一次；对于人体脱水监测，通常需要连续测量。对于连续测量而言，功耗非常关键，因此AD594x的灵活性在这里具有巨大的优势。
AD594x的其他应用包括基于胸阻抗测量呼吸速率、利用经胸阻抗监测逐搏心排血量或用于估算膀胱容量的阻抗测量。
