体脂秤的前世今生人类斤斤计较的历史

#历史冷知识#

我们现在正处在一个“斤斤计较”的时代,体脂秤上每增加一个小小的数字,都牵动着无数人的心。

然而大部分人其实都没有想过,重量的测量在人类历史上有着非常重要的意义。

最初的秤,主要用于商业和贸易商的需求,用来定义物品的多少;后来,准确测量重量变成了物理、化学、医学研究的基础条件。

我们现在想测量自己的体重就非常方便了,甚至想要粗略的测量体脂率也不是什么难事儿,家用体脂秤就可以满足你的需求。

那么,让我们又爱又恨的秤,到底是从哪儿来的呢?

古代中东的天平秤

世界上最原始的秤,其实物证据——石块砝码,发现于今天巴基斯坦境内的印度河文明遗址,距今已有三、四千年的历史了。

古埃及人在同时代的记载中也有提及,但可惜的是,至今并没有实物秤出土。

我们只能根据古埃及的壁画了解秤最早的样子——平衡天平。

平衡天平的工作原理并不复杂,将要测量的物体放在天平的一端,将用来称重的砝码放在另一端,根据这些石头或者砝码来测量物体的重量。

古代中国的杆秤

在古代中国,测量重量的器具被称为“衡器”。

战国中期在楚中一代已经广泛使用天平和砝码了,考古发掘的最早的秤是战国时期楚墓中的木衡与环权,属于等臂平衡天平。

在古代,天平和秤叫作“衡”,砝码叫作“权”。

在衡的杠杆正中有一小孔用作支点,在杆的两端各悬有挂钩,一边挂物品,一边挂权。

每一副权衡都有一组权,权的重量逐一递增,以称不同重量。

古代中国人还发明了有两个支点的秤,使用这种秤,变动支点而不需要换秤杆就可以称量比较重的物体。

这是中国人在衡器上的重大发明之一,汉朝以后逐步演化成杆秤,利用杠杆原理,一个秤砣就可以称出各种重量。

公元前,杆秤传入西方,又称“罗马秤”。

当然啦,由于这种秤杆称量范围有限,古代人除了在刚出生的时候称过体重,之后就不再以体重衡量一个人了。

机械时代的弹簧秤

在西方工业革命之前,平衡天平一直是称重的主要方法。直到年,英国人理查德·索尔特发明了弹簧秤。

弹簧秤是通过测量施加在弹簧上的压力,来测量物体的重量,其结构基于一个弹簧系统。

利用物体的重量来压下杠杆,而杠杆又会旋转一个附在表盘上的链轮,刻度盘会随着链轮一直旋转,通过一个塑料指针标记出重量值。

弹簧秤的误差范围会随着弹簧的疲劳而变大,这点不如天平秤。但是因为方便、廉价得到广泛应用。

数字时代的电子秤

随着越来越多的科学技术应用于重量的测量,数字秤被发明出来。

年,理查德·洛什博和爱德华·普莱尔是第一个为他们的数字秤申请专利的人。

数字秤使用与弹簧秤相同的原理来测量重量,通过重量传感器把施加在材料上的压力变成电阻值的大小,从而测试出秤上人(或物体)的重量。

当天平上的压力增大或减小时,电阻值就会发生变化,这样就可以确定重量了。

现在电子秤越来越精准,然而随着社会的发展,人们对身材管理的理念也发生着巨变。

单纯测量体重的时代已经过去,体内的脂肪含量(体脂率),才是现代男女的新潮身体指标。

体脂秤的前世

然而想准确测量体脂,在以前并不是一件容易的事情,需要在专业的实验室内进行。

年Rakers提出「水下称重法」,与阿基米德测量真金密度原理类似,利用不同物体密度不同的原理,测量身体成分。

被测试者要全程浸没在水中,由于人体肌肉和体液的密度较大,在水中会下沉,而脂肪密度较大,在水中会上浮。

利用这一原理,可以计算出身体密度,从而推测体脂率。

但是水下称重操作起来极其复杂,它需要被测试者先地面上称重,再浸入水中称重。

然后对比这两个体重值,利用公式可以从这体重差中知道脂肪的含量,最后反复测量得出一个相对准确的均值。

这个方法需要良好的硬件设施和技术人员,实际操作中更为复杂一些,还要考虑肺内空气等对浮力的影响。

还有一种测量方法是DXA扫描法(双能X线测量),原理是通过一强一弱两束X光线穿过被测试者身体。

由于组织密度的高低不同,射线的吸收率也会有差别,从而测量人体的脂肪含量。

得出的数据也是较为准确,这里包括肌肉量、脂肪百分比、骨密度等等,参考价值很高。

但是DXA扫描法测试时长较长,约为10~20分钟左右,而且价格不菲。

这些方法既复杂造价又高,一般只能在医院实施。

体脂秤的出现

年,Lukaski提出用生物电阻抗(BIA)测定人体成分,并称此法无痛、安全、精准。

各国学者对生物电阻抗测定人体体成分这一方法进入了深入细致的研究,取得了大量的成果。

假设人体是由脂肪和非脂肪组成,非脂肪有大量水分和电解质,是电的良导体;而脂肪是无水物质,是电的不良导体。

因此,人体内的非脂肪物质越多,对电流的阻值越小;而脂肪越多,对电流的阻值越大,相应的体脂含量就越高。

年,体重秤行业龙头日本TANITA百利达初任社长谷田五八士,对简易测量体脂产品的研发立项,由此诞生了世界上第一台体脂肪秤。

产品正是应用了BIA生物电阻抗测量法测量体脂,通过秤上4块电极片从脚底发送的50kHz单一频率电流,可以推测出身体中的导电成分,并结合数字公式估算出体脂率。

单一频率测量人体成分的方法虽然比较容易实现,但它只能够简单反映人体组织的阻抗特性。

当施加50KHz单频率的激励电流通过细胞时,由于低频率电流不能完全穿透细胞,只能测量细胞外液的一些成分含量。

因此单频率测量只能获取基本参数和对皮下脂肪含量的测量。

基于四电极、单频率的全身阻抗测量法,是将整个人视作一个圆柱体模型来进行人体相关成分的分析。

但实际上人体并非一个圆柱体,四肢和躯干的差别就很大,所以整体阻抗测量法在理论上就不准确。

体脂秤的发展

年,韩国人车基哲博士意识到了当时BIA类体测设备存在的问题,遂创办了InBody公司,着手研发人体成分分析仪,并于两年后面世。

为了解决测量精准度问题,InBody采用8电极测量系统,通过增加测量系统中的电极数目,从而实现对人体的不同部位分段测量。

而且InBody首次采用了多频率测量法,HKz高频率激励电流能够完全穿透细胞。

通过对多频率采集的数据进行分析,以此来评估人体总体水含量、细胞内水含量和细胞外水含量,所以多频率测量系统多用于人体成分检测中。

但不论是单频率还是多频率,生物电阻抗法不足以准确分析复杂的身体成分结构。

最直接的原因是,液体电阻较小,人体内水分微小的波动,都会干扰微电流测量。

比如测量前喝了一瓶水,或者测量前进行了90-分钟的中强度运动……

因此,健身一小时后,测出的肌肉量上升、体脂肪下降,不是因为训练效果立刻显现,而是被体脂秤欺骗了。

体脂秤的未来

年,中国维塑科技历经3代技术原型机研发,于北京发布第一代3D体型追踪仪。

最新一代的维塑3D智能体测仪采用国际领先的AI视觉与光学三维重建技术,能够在34秒内采集人体数据并生成高精度3D模型,实现°全维度体测。

采用3D扫描的方法获取人体体积,从而计算人体密度;同时结合生物电阻抗法(BIA)的优势,独创融合算法测量人体成分,让测量数据更加稳定、更具备参考价值。

维塑用非接触方式自动测量体围,以人体模型识别与理解算法获取到的部位分割信息和关键点信息为基础,直接在模型上画出可用于测量的直线或围度环,解放双手,避免人为测量造成的误差,让测量数据更精准。

有别于传统的体脂秤和体测仪,维塑


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