專利名稱：腹部阻抗式身體組成測量設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于獲取使用者的身體的腹部阻抗和尺寸以估計身體組成指標的腹部阻抗式身體組成測量設備。
背景技術：
近年來，隨著對健康和美麗的要求日益增長，已進行了研發(fā)工作以獲得體脂肪(body fat)計，該體脂肪計用于估計與高血壓和高血脂等與生活方式有關的疾病密切相關的內臟脂肪指標(例如，內臟脂肪量、內臟脂肪面積或內臟脂肪體積)，以及對體形產生負面影響的腹部皮下脂肪指標(例如，皮下脂肪量、皮下脂肪面積和皮下脂肪厚度)。例如，在下面的專利公報1和2(體脂肪測量設備；內臟脂肪計算設備)中公開了作為這種研發(fā)的結果的體脂肪計。
專利公報1和2中所公開的體脂肪計(體脂肪測量設備；內臟脂肪計算設備)被設計成使用附在使用者身體的腹部區(qū)域上的電極來測量腹部阻抗，并獲取(人工輸入或測量)腹部尺寸(腰部尺寸(腹部周長，腹部直徑))，從而基于腹部阻抗和腹部尺寸來估計內臟脂肪和腹部皮下脂肪的指標。
專利公報1日本特開2002-369806號公報專利公報2日本特開2005-103198號公報發(fā)明內容在估計內臟脂肪或皮下脂肪指標的過程中，專利公報1和2中所公開的體脂肪計必須獲取(人工輸入或測量)腹部尺寸。
然而，在被設計成人工輸入腹部尺寸類型的體脂肪計中，輸入準確的腹部尺寸的可能性低，這是因為使用者或被測者在大多數情況下很少知道他/她的準確腹部尺寸。在被設計成測量腹部尺寸類型的體脂肪計中，測量出準確的腹部尺寸的可能性低，這是因為用于測量腹部尺寸的裝置(帶)的接觸(拉緊)狀態(tài)因腹部區(qū)域的柔軟度而不同。
因此，這些現有的體脂肪計在估計內臟脂肪或腹部皮下脂肪的指標中有準確性低的問題。
鑒于上述現有問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠基于準確的腹部尺寸獲得身體組成指標的腹部阻抗式身體組成測量設備。
為了實現該目的，本發(fā)明提供一種腹部阻抗式身體組成測量設備，其包括腹部阻抗測量裝置，用于測量腹部阻抗；腹部尺寸估計裝置，用于估計腹部尺寸；以及身體組成估計裝置，用于基于腹部阻抗測量裝置測得的腹部阻抗和腹部尺寸估計裝置估計的腹部尺寸來估計身體組成指標。
在本發(fā)明的腹部阻抗式身體組成測量設備中，腹部尺寸估計裝置可包括用于獲取體重的體重獲取裝置；用于獲取身高的身高獲取裝置；用于基于體重獲取裝置獲取的體重和身高獲取裝置獲取的身高來計算BMI的BMI計算裝置；以及用于基于BMI計算裝置算出的BMI計算腹部尺寸的腹部尺寸計算裝置。
在本發(fā)明的腹部阻抗式身體組成測量設備中，腹部尺寸估計裝置可包括用于獲取體重的體重獲取裝置；用于獲取身高的身高獲取裝置；用于基于體重獲取裝置獲取的體重和身高獲取裝置獲取的身高來計算BMI的BMI計算裝置；以及用于基于如下內容計算腹部尺寸的腹部尺寸計算裝置BMI計算裝置算出的BMI；和體重獲取裝置獲取的體重與身高獲取裝置獲取的身高中的至少一個。
在本發(fā)明的腹部阻抗式身體組成測量設備中，腹部尺寸估計裝置可包括用于獲取體重的體重獲取裝置；用于獲取身高的身高獲取裝置；用于基于體重獲取裝置獲取的體重和身高獲取裝置獲取的身高來計算BMI的BMI計算裝置；從由用于獲取全身脂肪指標的全身脂肪指標獲取裝置、用于獲取全身瘦體(total leanbody)指標的全身瘦體指標獲取裝置、用于獲取年齡的年齡獲取裝置以及用于獲取性別的性別獲取裝置組成的組中選擇的至少一個裝置；以及用于基于如下內容計算腹部尺寸的腹部尺寸計算裝置BMI計算裝置算出的BMI；和從由全身脂肪指標獲取裝置獲取的全身脂肪指標、全身瘦體指標獲取裝置獲取的全身瘦體指標、年齡獲取裝置獲取的年齡以及性別獲取裝置獲取的性別組成的組中選擇的至少一個。
在本發(fā)明的腹部阻抗式身體組成測量設備中，腹部尺寸估計裝置可包括用于獲取體重的體重獲取裝置；用于獲取身高的身高獲取裝置；用于基于體重獲取裝置獲取的體重和身高獲取裝置獲取的身高來計算BMI的BMI計算裝置；從由用于獲取全身脂肪指標的全身脂肪指標獲取裝置、用于獲取全身瘦體指標的全身瘦體指標獲取裝置、用于獲取年齡的年齡獲取裝置以及用于獲取性別的性別獲取裝置組成的組中選擇的至少一個裝置；以及用于基于如下內容計算腹部尺寸的腹部尺寸計算裝置BMI計算裝置算出的BMI；體重獲取裝置獲取的體重與身高獲取裝置獲取的身高中的至少一個；以及從由全身脂肪指標獲取裝置獲取的全身脂肪指標、全身瘦體指標獲取裝置獲取的全身瘦體指標、年齡獲取裝置獲取的年齡以及性別獲取裝置獲取的性別組成的組中選擇的至少一個。
在本發(fā)明的腹部阻抗式身體組成測量設備中，腹部尺寸估計裝置可包括用于獲取體重的體重獲取裝置；以及用于基于體重獲取裝置獲取的體重來計算腹部尺寸的腹部尺寸計算裝置。
在本發(fā)明的腹部阻抗式身體組成測量設備中，腹部尺寸估計裝置可包括用于獲取體重的體重獲取裝置；從由用于獲取全身脂肪指標的全身脂肪指標獲取裝置、用于獲取全身瘦體指標的全身瘦體指標獲取裝置、用于獲取年齡的年齡獲取裝置、用于獲取性別的性別獲取裝置以及用于獲取身高的身高獲取裝置組成的組中選擇的至少一個裝置；以及用于基于如下內容計算腹部尺寸的腹部尺寸計算裝置體重獲取裝置獲取的體重；以及從由全身脂肪指標獲取裝置獲取的全身脂肪指標、全身瘦體指標獲取裝置獲取的全身瘦體指標、年齡獲取裝置獲取的年齡、性別獲取裝置獲取的性別、以及身高獲取裝置獲取的身高組成的組中選擇的至少一個。
在本發(fā)明的腹部阻抗式身體組成測量設備中，腹部尺寸可包括腰部尺寸、腹部寬度和腹部厚度(abdominal depth)中的任一個。
在本發(fā)明的腹部阻抗式身體組成測量設備中，全身脂肪指標可包括全身脂肪率或全身脂肪質量，全身瘦體指標可包括全身瘦體率或全身瘦體質量。
在本發(fā)明的腹部阻抗式身體組成測量設備中，身體組成指標可包括從由軀干脂肪率、腹部總脂肪面積、腹部皮下脂肪厚度、腹部肌肉厚度、腹部皮下脂肪面積和內臟脂肪面積組成的組中選擇的至少一個。
根據本發(fā)明的腹部阻抗式身體組成測量設備，腹部阻抗測量裝置可用于測量腹部阻抗，腹部尺寸估計裝置可用于估計腹部尺寸。然后，身體組成估計裝置可用于基于所測出的腹部阻抗和所估計出的腹部尺寸估計身體組成指標。在本發(fā)明中，代替直接獲取(人工輸入或測量)腹部尺寸，通過腹部尺寸估計裝置估計腹部尺寸。這使得可以基于準確的腹部尺寸獲得身體組成指標。
根據該腹部尺寸估計裝置，體重獲取裝置可用于獲取體重，身高獲取裝置可用于獲取身高。此外，BMI計算裝置可用于基于所獲取的體重和所獲取的身高來計算BMI。然后，腹部尺寸計算裝置可用于基于所算出的BMI來計算腹部尺寸。BMI是與腹部尺寸具有高相關性的參數。這使得可以基于特別準確的腹部尺寸來獲得身體組成指標。
根據該腹部尺寸估計裝置，體重獲取裝置可用于獲取體重，身高獲取裝置可用于獲取身高。此外，BMI計算裝置可用于基于所獲取的體重和所獲取的身高來計算BMI。然后，腹部尺寸計算裝置可用于基于如下內容計算腹部尺寸所算出的BMI；和所獲取的體重與所獲取的身高中的至少一個。體重和身高中的至少任一個與BMI的組合用作與腹部尺寸具有更高相關性的參數。這使得可以基于更準確的腹部尺寸來獲得身體組成指標。
根據該腹部尺寸估計裝置，體重獲取裝置可用于獲取體重，身高獲取裝置可用于獲取身高。此外，BMI計算裝置可用于基于所獲取的體重和所獲取的身高計算BMI，全身脂肪指標獲取裝置、全身瘦體指標獲取裝置、年齡獲取裝置和性別獲取裝置中的至少一個裝置可被操作，以獲取全身脂肪指標、全身瘦體指標、年齡和性別中的至少一個。然后，腹部尺寸計算裝置可用于基于所算出的BMI、以及所獲得的全身脂肪指標、全身瘦體指標、年齡和性別中的至少一個來計算腹部尺寸。全身脂肪指標、全身瘦體指標、年齡和性別中的至少一個與BMI的組合用作與腹部尺寸具有更高相關性的參數。這使得可以基于更準確的腹部尺寸獲得身體組成指標。
根據該腹部尺寸估計裝置，體重獲取裝置可用于獲取體重，身高獲取裝置可用于獲取身高。此外，BMI計算裝置可用于基于所獲取的體重和所獲取的身高計算BMI，全身脂肪指標獲取裝置、全身瘦體指標獲取裝置、年齡獲取裝置和性別獲取裝置中的至少一個裝置可被操作，以獲取全身脂肪指標、全身瘦體指標、年齡和性別中的至少一個。然后，腹部尺寸計算裝置可用于基于所算出的BMI、所獲取的體重和身高中的至少一個、以及所獲取的全身脂肪指標、全身瘦體指標、年齡和性別中的至少一個來計算腹部尺寸。BMI，體重和身高中的至少一個，以及全身脂肪指標、全身瘦體指標、年齡和性別中的至少一個的組合用作與腹部尺寸具有更高相關性的參數。這使得可以基于更準確的腹部尺寸獲得身體組成指標。
根據該腹部尺寸估計裝置，體重獲取裝置可用于獲取體重，腹部尺寸計算裝置可用于基于所獲取的體重計算腹部尺寸。體重是與腹部尺寸具有高相關性的參數。這使得可以基于特別準確的腹部尺寸獲得身體組成參數。
根據該腹部尺寸估計裝置，體重獲取裝置可用于獲取體重，全身脂肪指標獲取裝置、全身瘦體指標獲取裝置、年齡獲取裝置、性別獲取裝置以及身高獲取裝置中的至少一個可被操作，以獲取全身脂肪指標(優(yōu)選地，全身脂肪率或全身脂肪質量)、全身瘦體指標(優(yōu)選地，全身瘦體率或全身瘦體質量)、年齡、性別以及身高中的至少一個。然后，腹部尺寸計算裝置可用于基于如下內容計算腹部尺寸所獲取的體重；以及所獲取的全身脂肪指標(優(yōu)選地，全身脂肪率或全身脂肪質量)、全身瘦體指標(優(yōu)選地，全身瘦體率或全身瘦體質量)、年齡、性別以及身高中的至少一個。全身脂肪指標(優(yōu)選地，全身脂肪率或全身脂肪質量)、全身瘦體指標(優(yōu)選地，全身瘦體率或全身瘦體質量)、年齡、性別以及身高中的至少一個與體重的組合用作與腹部尺寸具有更高相關性的參數。這使得可以基于更準確的腹部尺寸獲得身體組成指標。
腰部尺寸、腹部寬度、以及腹部厚度中的每一個是與腹部尺寸具有高相關性的參數。這使得可以基于特別準確的腹部尺寸獲得身體組成指標。


圖1a～1c是示出根據本發(fā)明一個實施例的腹部阻抗式身體組成測量設備的外部結構的外觀圖，其中圖1a、1b和1c分別是俯視圖、前視圖和側視圖。
圖2是示出該腹部阻抗式身體組成測量設備的電/電子結構的框圖。
圖3是示出該腹部阻抗式身體組成測量設備的操作過程的流程圖。
圖4是示出在測量被測者期間該腹部阻抗式身體組成測量設備的示意圖。
圖5是示出根據腹部尺寸計算公式估計的腰部尺寸和實際測得的腰部尺寸之間的關系的圖。
圖6是示出通過雙能X射線吸收測定法(DXA)測得的軀干脂肪率和根據身體組成計算公式獲得的軀干脂肪率之間的關系的圖。
圖7是示出通過CT掃描測得的腹部總脂肪面積和根據身體組成計算公式獲得的腹部總脂肪面積之間的關系的圖。
圖8是示出通過CT掃描測得的腹部皮下脂肪厚度和根據身體組成計算公式獲得的腹部皮下脂肪厚度之間的關系的圖。
圖9是示出通過CT掃描測得的腹部肌肉厚度和根據身體組成計算公式獲得的腹部肌肉厚度之間的關系的圖。
圖10是示出通過CT掃描測得的腹部皮下脂肪面積和根據身體組成計算公式獲得的腹部皮下脂肪面積之間的關系的圖。
圖11是示出通過CT掃描測得的內臟脂肪面積和根據身體組成計算公式獲得的內臟脂肪面積之間的關系的圖。
圖12是示意圖，示出在顯示部分中顯示各種計算結果的屏幕。
圖13是示出被測者身體的前腹部區(qū)域的等效電路模型的圖。
圖14a～14b是示出當被施加電流時，被測者身體的前腹部區(qū)域的等效電路模型的圖，其中圖14a是當被施加低頻電流時的等效電路模型，圖14b是當被施加高頻電流時的等效電路模型。
圖15是示出通過DXA測得的全身脂肪率和通過DXA測得的軀干脂肪率之間的關系的圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的腹部阻抗式身體組成測量設備包括腹部阻抗測量裝置、腹部尺寸估計裝置以及身體組成估計裝置。
腹部阻抗測量裝置可用于測量腹部阻抗。
腹部尺寸估計裝置可用于估計腹部尺寸(腰部尺寸、腹部寬度、腹部厚度等)。具體來說，該腹部尺寸估計裝置被設計成基于以下結構中的任一個計算和估計腹部尺寸(i)第一結構，包括用于獲取體重的體重獲取裝置，用于獲取身高的身高獲取裝置，用于基于所獲取的體重和身高計算BMI(Body Mass Index，身體質量指標)的BMI計算裝置，以及用于基于所算出的BMI計算腹部尺寸的腹部尺寸計算裝置；(ii)第二結構，包括用于獲取體重的體重獲取裝置，用于獲取身高的身高獲取裝置，用于基于所獲取的體重和身高計算BMI的BMI計算裝置，以及用于基于所算出的BMI和所獲得的體重與身高中的至少一個計算腹部尺寸的腹部尺寸計算裝置；(iii)第三結構，包括用于獲取體重的體重獲取裝置，用于獲取身高的身高獲取裝置，用于基于所獲取的體重和身高計算BMI的BMI計算裝置，從由用于獲取全身脂肪指標的全身脂肪指標獲取裝置、用于獲取全身瘦體指標的全身瘦體指標獲取裝置、用于獲取年齡的年齡獲取裝置、以及用于獲取性別的性別獲取裝置組成的組中選擇的至少一個裝置，以及用于基于如下內容計算腹部尺寸的腹部尺寸計算裝置所算出的BMI，從由所獲取的全身脂肪指標、全身瘦體指標、年齡和性別組成的組中選擇的至少一個；(iv)第四結構，包括用于獲取體重的體重獲取裝置，用于獲取身高的身高獲取裝置，用于基于所獲取的體重和身高計算BMI的BMI計算裝置，從由用于獲取全身脂肪指標的全身脂肪指標獲取裝置、用于獲取全身瘦體指標的全身瘦體指標獲取裝置、用于獲取年齡的年齡獲取裝置、以及用于獲取性別的性別獲取裝置組成的組中選擇的至少一個裝置，以及用于基于如下內容計算腹部尺寸的腹部尺寸計算裝置所算出的BMI，所獲取的體重和身高中的至少一個，以及從由所獲取的全身脂肪指標、全身瘦體指標、年齡和性別組成的組中選擇的至少一個；(v)第五結構，包括用于獲取體重的體重獲取裝置，以及用于基于所獲取的體重計算腹部尺寸的腹部尺寸計算裝置；以及(vi)第六結構，包括用于獲取體重的體重獲取裝置，從由用于獲取全身脂肪指標的全身脂肪指標獲取裝置、用于獲取全身瘦體指標的全身瘦體指標獲取裝置、用于獲取年齡的年齡獲取裝置、用于獲取性別的性別獲取裝置、以及用于獲取身高的身高獲取裝置組成的組中選擇的至少一個裝置，以及用于基于如下內容計算腹部尺寸的腹部尺寸計算裝置所獲取的體重，以及從由所獲取的全身脂肪指標、全身瘦體指標、年齡、性別以及身高組成的組中選擇的至少一個。
身體組成估計裝置可用于基于腹部阻抗測量裝置測得的腹部阻抗和腹部尺寸估計裝置估計的腹部尺寸來估計身體組成指標(軀干脂肪率、腹部總脂肪面積、腹部皮下脂肪厚度、腹部肌肉厚度、腹部皮下脂肪面積、內臟脂肪面積等)。
根據上述腹部阻抗式身體組成測量設備，腹部阻抗測量裝置可用于測量腹部阻抗，腹部尺寸估計裝置可用于估計腹部尺寸(腰部尺寸、腹部寬度、腹部厚度等)。然后，身體組成估計裝置可用于基于所測得的腹部阻抗和所估計出的腹部尺寸來估計身體組成指標。在該腹部阻抗式身體組成測量設備中，代替直接獲取(人工輸入或測量)腹部尺寸，通過腹部尺寸估計裝置估計腹部尺寸。因此，可基于準確的腹部尺寸獲得身體組成指標。
腹部尺寸計算裝置可用于基于所算出的BMI或所獲取的體重計算腹部尺寸。BMI或體重是與腹部尺寸具有高相關性的參數。因此，可基于特別準確的腹部尺寸獲得身體組成指標。
可選地，腹部尺寸計算裝置可用于基于所算出的BMI或所獲取的體重以及所獲取的全身脂肪指標、全身瘦體指標、年齡、性別和身高中的至少一個來計算腹部尺寸。該組合用作與腹部尺寸具有更高相關性的參數。因此，可基于更準確的腹部尺寸獲得身體組成指標。
當腹部尺寸包括腰部尺寸、腹部寬度和腹部厚度中的任一個時，可基于特別準確的腹部尺寸獲得身體組成指標，其中腰部尺寸、腹部寬度和腹部厚度中的每一個是與腹部尺寸具有高相關性的參數。
現在將具體說明根據本發(fā)明實施例的腹部阻抗式身體組成測量設備。
首先，將參照圖1a～1c的外觀圖和圖2的框圖說明該腹部阻抗式身體組成測量設備的具體結構。
根據本實施例的腹部阻抗式身體組成測量設備通常包括腹部單元1、腳部單元2、以及在腹部單元10和腳部單元2之間進行電連接的線纜3。
腹部單元1包括以接觸的方式沿使用者或被測者的身體的腹部區(qū)域的外周延伸的U形體、固定在該U形體內表面(與腹部區(qū)域接觸的表面)上的腹部電極部分13、以及固定在該U形體外表面上的一對把手25a、25b。
腳部單元2具有由底座26和座板27組成的外體。該外體容納電流生成部分11、電流供應電極切換部分12、測量電極切換部分15、電壓檢測部分16、體重檢測部分17、電源部分19、時鐘部分20、存儲部分21、計算部分22、以及控制部分24。座板27具有設置有腳間電極部分14、顯示部分23、以及輸入部分18(18a、18b、18c)的頂表面。底座26具有設置有輸入部分18(18d)的前表面。
下面將更詳細地說明上述部分中的每一個。
電源部分19可用于向該設備的電/電子系統(tǒng)的每一部分供電。
輸入部分18包括設置鍵18a、向上鍵18b、向下鍵18c和開始鍵18d，作為允許被測者或操作者人工輸入身體識別信息(性別、身高和年齡)和測量開始信號的裝置。向上鍵18b和向下鍵18c用于在多個信息項中選擇想要的一個信息項以及將數值改變?yōu)樗谕臄抵?，設置鍵18a用于設置所選擇的信息和所改變的數值。開始鍵18d用于指示電源部分19開始供電從而開始一系列測量。
時鐘部分20可用于計時。
腹部電極部分13包括兩個電流供應電極13a、13b，用作提供通過腹部區(qū)域的電流的一對端子；以及兩個測量電極13c、13d，用作檢測由該電流供應導致的電壓的一對端子。
腳間電極部分14包括兩個電流供應電極14a、14b，用作提供通過腳間區(qū)域(左腳和右腳之間)的電流的一對端子；以及兩個測量電極14c、14d，用作檢測由該電流供應導致的電壓的一對端子。
電流生成部分11可用于根據控制部分24的控制來選擇性地生成具有基本頻率(50kHz)的電流A50、具有高頻(從128kHz到512kHz，優(yōu)選為256kHz)的電流Ahigh、具有低頻(從4kHz到12.5kHz，優(yōu)選為5kHz)的電流Alow中的任一個，該電流要被供給通過腹部區(qū)域或腳間區(qū)域。
電流供應電極切換部分12可用于根據控制部分24的控制可切換地連接到腹部電極部分13的電流供應電極13a、13b或腳間電極部分14的電流供應電極14a、14b。
測量電極切換部分15可用于根據控制部分24的控制可切換地連接到腹部電極部分13的測量電極13c、13d或者腳間電極部分14的測量電極14c、14d。
電壓檢測部分16可用于檢測在腹部區(qū)域或腳間區(qū)域中生成的電壓(基于電流A50生成的電壓V50、基于電流Ahigh生成的電壓Vhigh、基于電流Alow生成的電壓Vlow)。
體重檢測部分17包括重量傳感器17a、電壓放大器17b以及A/D轉換器17c，作為當被測者踏座板27時檢測電壓的裝置。
存儲裝置21用作存儲下列公式、輸入信息、結果信息、程序以及各種其它信息的裝置。
(a)用于基于體重和身高計算BMI的BMI計算公式(公式(1))。
(b)用于基于腳間阻抗、體重、身高、年齡和性別計算全身脂肪率的全身脂肪率計算公式(公式(2))。
(c)用于基于BMI、全身脂肪率和年齡計算腰部尺寸的腹部尺寸計算公式(公式(3))。
(d)用于基于腹部阻抗(基于電壓V50而生成的腹部阻抗Zab50，基于電壓Vhigh而生成的腹部阻抗Zabhigh，基于電壓Vlow而生成的腹部阻抗Zablow)和腰部尺寸計算六種身體組成的各指標(軀干脂肪率、腹部總脂肪面積、腹部皮下脂肪厚度、腹部肌肉厚度、腹部皮下脂肪面積和內臟脂肪面積)的六個身體組成計算公式(公式(4)～(9))。
BMI＝體重/(身高)2(1)全身脂肪率＝α×Zle50+β×體重+γ×身高+δ×年齡+ε×性別+ξ (2)
腰部尺寸＝a×BMI+b×全身脂肪率+c×年齡+d (3)軀干脂肪率＝e+f×Zab50-g×腰部尺寸 (4)腹部總脂肪面積＝-h-i×Zab50+j×腰部尺寸 (5)腹部皮下脂肪厚度＝k×Zablow+L×腰部尺寸-m(6)腹部肌肉厚度＝n×(1/Zabhigh)+o×(1/腰部尺寸)-p(7)腹部皮下脂肪面積＝-q-r×Zablow+s×腰部尺寸+t×Zab50(8)內臟脂肪面積＝-u-V×Zabhigh+w×腰部尺寸-y×Zab50(9)在上述公式中，Zle50腳間阻抗，Zab50、Zablow、Zabhigh腹部阻抗，以及α～ξ、a～y系數(常數)。
例如，為了獲得滿意的身體組成指標的估計結果，系數a～y可被設置為a＝0.1；b＝1.53；c＝0.6；d＝0.1；e＝92.0；f＝0.61；g＝0.52；h＝32.1；i＝0.55；j＝1.36；k＝0.24；L＝0.035；m＝2.4；n＝38.5；o＝40.3；p＝1.9；q＝510；r＝5.63；s＝9.22；t＝202；u＝780；v＝4.3；w＝36.0；以及y＝1941。
如圖5所示，從上述腹部尺寸計算公式(公式(3))獲得的腰部尺寸與實際測得的腰部尺寸(通過臍部的腹部區(qū)域的周長)具有高相關性。此外，如圖7～11所示，從上述身體組成公式(公式(5)～公式(9))獲得的腹部總脂肪面積、腹部皮下脂肪厚度、腹部肌肉厚度、腹部皮下脂肪面積以及內臟脂肪面積分別與通過通常被認為估計準確度非常高的CT(computed Tomography，計算機斷層攝影術)測得的腹部總脂肪面積、腹部皮下脂肪厚度、腹部肌肉厚度、腹部皮下脂肪面積以及內臟脂肪面積具有高相關性。如圖6所示，從上述身體組成公式(公式(4))獲得的軀干脂肪率與通過通常被認為估計準確度非常高的DXA(Dual X-ray Absorptiometry，雙能X射線吸收測定法)測得的軀干脂肪率具有高相關性。
計算部分22可用于進行下列計算和其它常規(guī)計算。
(I)基于來自體重檢測部分17的電壓計算體重。
(II)基于響應于在腳間電極部分14的電流供應電極14a、14b之間提供的電流(A50)而在腳間電極部分14的測量電極14c、14d之間生成的電壓(V50)來計算腳間阻抗(Zle50)。
(III)基于響應于在腹部電極部分13的電流供應電極13a、13b之間提供的電流(A50、Ahigh、Alow)而在腹部電極部分13的測量電極13c、13d之間生成的電壓(基于電流A50生成的電壓V50，基于電流Ahigh生成的電壓Vhigh，基于電流Alow生成的電壓Vlow)來計算腹部阻抗(基于電壓V50的腹部阻抗Zab50，基于電壓Vhigh的腹部阻抗Zabhigh，基于電壓Vlow的腹部阻抗Zablow)。
(IV)基于將之前算出的體重和作為輸入信息存儲在存儲部分21上的身高賦給存儲在存儲部分21上的BMI計算公式(公式(1))來計算BMI。
(V)基于將之前算出的體重和腳間阻抗Zle50以及作為輸入信息存儲在存儲部分21上的性別、身高和年齡賦給存儲在存儲部分21上的全身脂肪率計算公式(公式(2))來計算全身脂肪率。
(VI)基于將之前算出的BMI和全身脂肪率以及作為輸入信息存儲在存儲部分21上的年齡賦給存儲在存儲部分21上的腹部尺寸計算公式(公式(3))來計算腰部尺寸。
(VII)基于將之前算出的腹部阻抗(Zab50、Zabhigh、Zablow)和腰部尺寸賦給存儲在存儲部分21上的身體組成計算公式(公式(4)～(9))來計算各身體組成指標(軀干脂肪率、腹部總脂肪面積、腹部皮下脂肪厚度、腹部肌肉厚度、腹部皮下脂肪面積和內臟脂肪面積)。
顯示部分23可用于顯示通過計算部分22算出的關于身體組成指標(軀干脂肪率、腹部總脂肪面積、腹部皮下脂肪厚度、腹部肌肉厚度、腹部皮下脂肪面積和內臟脂肪面積)的結果信息。
控制部分24可用于進行下列控制和其它常規(guī)控制。
(A)響應于來自開始鍵18d的接通信號，控制電源部分19向該設備的電/電子系統(tǒng)的每個部分供電。
(B)響應于來自向上鍵18b、向下鍵18c和/或設置鍵18a的輸入信號對身體識別信息(性別、身高、年齡)進行設置控制。
(C)對體重、腳間阻抗和腹部阻抗進行測量控制。
(D)控制存儲部分21，以存儲輸入、測量和估計階段的各種信息。
(E)控制計算部分22，以進行各種計算。
(F)控制顯示部分23，以顯示測量和估計階段的各種信息。
參考圖13和圖14a～14b所示的腹部區(qū)域的等效電路模型來說明基于測量腹部阻抗估計身體組成指標的原理。前腹部區(qū)域的表層組織(superficial tissues)可表示為如下等效電路模型由Rs代替表面皮膚；由Rf和Cf代替皮下脂肪層；由Cm、Ri和Re分別代替腹部肌肉層中的細胞膜、細胞內液和細胞外液。測量期間的表層組織可被表示為通過在皮膚表面和電極(電流供應電極和測量電極)之間增加接觸阻抗Rc而構成的等效電路模型。如圖14a所示，當提供低頻電流時，皮下脂肪層中的電流只流過Rf而不流過Cf，腹部肌肉層中的電流只流過Re而不流過Cm(因此沒有電流流過Ri)。因此，可獲得反映皮下脂肪層的腹部阻抗。如圖14b所示，當提供高頻(包括基本頻率)電流時，皮下脂肪層中的電流流過Cf(因此沒有電流流過Rf)，腹部肌肉層中的電流流過Cm并流過Ri和Re。因此，可獲得反映腹部肌肉層的腹部阻抗(隨著內臟脂肪堆積的增加，腹部肌肉被拉長變薄，因此該腹部阻抗將反映內臟脂肪組織)。當提供基本頻率電流時，與提供高頻電流的情況相同，電流流過Ri和Re。因此，可獲得在寬的范圍內反映除脂肪組織以外的組織的腹部阻抗(即，只反映從全部組織中去除脂肪組織以外的組織后的脂肪組織的腹部阻抗)。因此，當提供低頻電流時，可估計出腹部皮下脂肪厚度和腹部皮下脂肪面積。當提供高頻電流時，可估計出腹部肌肉厚度和內臟脂肪面積。此外，當提供基本頻率電流時，可估計出軀干脂肪率和腹部總脂肪面積。
腹部電極部分13、電流供應電極切換部分12、測量電極切換部分15、電流生成部分11、電壓檢測部分16、計算部分22、存儲部分21、控制部分24、時鐘部分20以及電源部分19的組合用作腹部阻抗測量裝置。體重檢測部分17、計算部分22、存儲部分21、控制部分24、時鐘部分20以及電源部分19的組合用作體重獲取裝置。輸入部分18、存儲部分21、控制部分24、以及電源部分19的組合用作身高獲取裝置、性別獲取裝置以及年齡獲取裝置。計算部分22、存儲部分21、控制部分24以及電源部分19的組合用作BMI計算裝置、腹部尺寸計算裝置以及身體組成估計裝置。腳間電極部分14、電流供應電極切換部分12、測量電極切換部分15、電流生成部分11、電壓檢測部分16、計算部分22、存儲部分21、控制部分24、時鐘部分20以及電源部分19的組合用作全身脂肪指標獲取裝置。
下面參考圖3所示的流程圖說明根據本實施例的腹部阻抗式身體組成測量設備的操作過程。
當開始鍵18b被接通時，從電源19向電/電子系統(tǒng)的每一部分供電，并且在顯示部分23上顯示身體識別信息(性別、身高、年齡)。然后，控制部分24基于時鐘部分20的計時判斷設置鍵18a是否在給定的時間內(例如，5秒)被接通(步驟S1)。
當設置鍵18a在給定的時間內被接通時(步驟S1中的“是”)，光標出現在性別、身高以及年齡中任一個的位置處，以允許通過向上鍵18b、向下鍵18c、設置鍵18a改變和設置性別、身高和年齡中被指示的一個的數值。當使用者設置他/她的性別、身高和年齡時，存儲部分21存儲該性別、身高和年齡(當預先沒有設置數據時，則新存儲該數據。如果有以前的數據，則進行更新)(步驟S2)。如果在給定的時間內沒有接通設置鍵18a(在步驟S1中的“否”)，則跳過設置性別、身高和年齡的步驟(不更新存儲在存儲部分21上的性別、身高和年齡)。
然后，當在給定的時間內沒有接通設置鍵18a(步驟S1中的“否”)或者在完成性別、身高和年齡的設置后(步驟S2)，在顯示部分23上顯示體重測量信息(在測量前為“00kg”)，并且該設備進入測量體重的待機狀態(tài)。然后，當使用者或被測者站在座板27上(在腳間電極部分14的電流供應電極14a、14b和測量電極14c、14d上)時，計算部分22基于體重檢測部分17檢測到的電壓來計算體重，并且顯示部分23顯示所算出的體重(步驟S3)。
然后，計算部分22將所算出的體重和存儲在存儲部分21上的身高賦給存儲在存儲部分21上的BMI計算公式(公式(1))，從而計算BMI(步驟S4)。
然后，測量腳間阻抗。具體來說，控制部分24指示電流供應電極切換部分12和測量電極切換部分15切換連接到腳間電極部分14的電流供應電極14a、14b和測量電極14c、14d。然后，電流生成部分11生成將被提供給腳間區(qū)域的電流(A50)，并且電壓檢測部分16檢測在腳間區(qū)域中生成的電壓(V50)。然后，計算部分22基于所檢測到的電壓(V50)計算腳間阻抗(Zle50)(步驟S5)。
然后，計算部分22將之前算出的體重和腳間阻抗(Zle50)，以及存儲在存儲部分21上的性別、身高和年齡賦給存儲在存儲部分21上的全身脂肪率計算公式(公式(2))，從而計算全身脂肪率(步驟S6)。
然后，計算部分22將之前算出的BMI和全身脂肪率，以及存儲在存儲部分21上的年齡賦給存儲在存儲部分21上的腹部尺寸計算公式(公式(3))，從而計算腰部尺寸(步驟S7)。
然后，測量腹部阻抗。如圖4所示，該測量以這樣的方式進行腹部單元1(的U形體)的內表面(腹部電極部分13的電流供應電極13a、13b和測量電極13c、13d)與被測者50的腹部區(qū)域(腰部(穿過臍部的腹部區(qū)域的外周))相接觸。更具體來說，控制部分24指示電流供應電極切換部分12和測量電極切換部分15切換連接到腹部電極部分13的電流供應電極13a、13b和測量電極13c、13d。然后，電流生成部分11生成將被提供給腹部區(qū)域的電流(A50、Ahigh、Alow)，并且電壓檢測部分16檢測在腹部區(qū)域中生成的電壓(V50、Vhigh、Vlow)。然后，計算部分22基于所檢測到的電壓(V50、Vhigh、Vlow)計算腹部阻抗(Zab50、Zabhigh、Zablow)(步驟S 8)。
然后，計算部分22將之前算出的腹部阻抗(Zab50、Zabhigh、Zablow)和腰部尺寸賦給存儲在存儲部分21上的身體組成計算公式(公式(4)～(9))，從而計算各身體組成指標(軀干脂肪率、腹部總脂肪面積、腹部皮下脂肪厚度、腹部肌肉厚度、腹部皮下脂肪面積和內臟脂肪面積)(步驟S9)。
然后，如圖12所示，顯示部分23顯示由計算部分22算出的體重、BMI、全身脂肪率以及身體組成指標(軀干脂肪率、腹部總脂肪面積、腹部皮下脂肪厚度、腹部肌肉厚度、腹部皮下脂肪面積和內臟脂肪面積)的值，該操作過程結束。
盡管根據上述實施例的腹部阻抗式身體組成測量設備被設計成以被測者站在腳部單元2上并在用手保持腹部單元1的同時使腹部單元1與腹部區(qū)域相接觸的方式進行測量，但是本發(fā)明不局限于該具體實施例。例如，(i)可將兩個或更多個電流供應電極和兩個或更多個測量電極設置在上述實施例中的腹部單元1的把手25a、25b上，以測量手間阻抗(左手和右手之間的阻抗)，或者通過與腳間電極部分14的電流供應電極14a、14b和測量電極14c、14d的結合來測量手和腳之間的阻抗。(ii)該腹部阻抗式身體組成測量設備可包括通過將手單元(具有用于測量左手和右手之間的阻抗或者手和腳之間的阻抗的兩個或更多個電流供應電極和兩個或更多個測量電極)與上述實施例中的腳單元2結合而形成的手/腳單元，以及被設計成通過帶附到腹部區(qū)域上的帶式腹部單元。(iii)上述實施例中的腹部單元1可被設置有顯示部分23、輸入部分18、電流生成部分11、電流供應電極切換部分12、測量電極切換部分15、電壓檢測部分16、電源部分19、時鐘部分20、存儲部分21、計算部分22以及控制部分24。在此情況下，該腹部阻抗式身體組成測量設備可僅包括被設計成允許使用者從輸入部分18輸入他/她的體重的腹部單元。
此外，盡管根據上述實施例的腹部阻抗式身體組成測量設備被設計成估計腰部尺寸作為腹部尺寸，但也可以是腹部寬度或腹部厚度以獲得相同的效果。
盡管根據上述實施例的腹部阻抗式身體組成測量設備被設計成基于BMI、全身脂肪率和年齡估計腹部尺寸，但是本發(fā)明不局限于這種方式。例如，可以(I)只基于BMI，或者(II)基于BMI和從由全身脂肪指標(全身脂肪率、全身脂肪質量等)、體重、身高、年齡和性別組成的組中選擇的至少一個，或者(III)只基于體重，或者(IV)基于體重和從由全身脂肪指標(全身脂肪率、全身脂肪質量等)、全身瘦體指標(全身瘦體率、全身瘦體質量等)、身高、年齡和性別組成的組中選擇的至少一個，來估計腹部尺寸，以獲得相同的效果。
此外，在用于獲得全身瘦體指標(全身瘦體率、全身瘦體質量等)的操作中，可通過腳間電極部分14、電流供應電極切換部分12、測量電極切換部分15、電流生成部分11、電壓檢測部分16、計算部分22、存儲部分21、控制部分24、時鐘部分20和電源部分19的組合實現全身瘦體指標獲取裝置。
根據上述實施例的腹部阻抗式身體組成測量設備被設計成基于腳間阻抗來計算全身脂肪率，這是因為需要全身脂肪率來估計腹部尺寸(腰部尺寸)。如圖15所示，全身脂肪率與通過通常被認為估計準確度非常高的DXA測得的軀干脂肪率具有高相關性。因此，作為選擇，可以不使用全身脂肪率來估計腹部尺寸(腰部尺寸)，而可將基于所估計的腹部尺寸(腰部尺寸)估計的軀干脂肪率賦給下列公式(公式(10))來獲得全身脂肪率。
全身脂肪率＝Q×軀干脂肪率+R(10)在上述公式中，Q、R系數(常數)。
例如，為了獲得滿意的全身脂肪率的估計結果，Q和R可被設置為Q＝0.85，R＝1.1。
權利要求
1.一種腹部阻抗式身體組成測量設備，其包括腹部阻抗測量裝置，用于測量腹部阻抗；腹部尺寸估計裝置，用于估計腹部尺寸；以及身體組成估計裝置，用于基于由所述腹部阻抗測量裝置測得的腹部阻抗和由所述腹部尺寸估計裝置估計的腹部尺寸來估計身體組成指標。
2.根據權利要求1所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述腹部尺寸估計裝置包括體重獲取裝置，用于獲取體重；身高獲取裝置，用于獲取身高；BMI計算裝置，用于基于由所述體重獲取裝置獲取的體重和由所述身高獲取裝置獲取的身高來計算BMI；以及腹部尺寸計算裝置，用于基于由所述BMI計算裝置計算的BMI來計算腹部尺寸。
3.根據權利要求1所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述腹部尺寸估計裝置包括體重獲取裝置，用于獲取體重；身高獲取裝置，用于獲取身高；BMI計算裝置，用于基于由所述體重獲取裝置獲取的體重和由所述身高獲取裝置獲取的身高來計算BMI；以及腹部尺寸計算裝置，用于基于如下內容來計算腹部尺寸由所述BMI計算裝置計算的BMI；以及由所述體重獲取裝置獲取的體重和由所述身高獲取裝置獲取的身高中的至少一個。
4.根據權利要求1所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述腹部尺寸估計裝置包括體重獲取裝置，用于獲取體重；以及腹部尺寸計算裝置，用于基于由所述體重獲取裝置獲取的體重來計算腹部尺寸。
5.根據權利要求1所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述腹部尺寸估計裝置包括體重獲取裝置，用于獲取體重；身高獲取裝置，用于獲取身高；BMI計算裝置，用于基于由所述體重獲取裝置獲取的體重和由所述身高獲取裝置獲取的身高來計算BMI；從由用于獲取全身脂肪指標的全身脂肪指標獲取裝置、用于獲取全身瘦體指標的全身瘦體指標獲取裝置、用于獲取年齡的年齡獲取裝置、以及用于獲取性別的性別獲取裝置組成的組中選擇的至少一個裝置；以及腹部尺寸計算裝置，用于基于如下內容來計算腹部尺寸由所述BMI計算裝置計算的BMI；以及從由所述全身脂肪指標獲取裝置獲取的全身脂肪指標、所述全身瘦體指標獲取裝置獲取的全身瘦體指標、所述年齡獲取裝置獲取的年齡、以及所述性別獲取裝置獲取的性別組成的組中選擇的至少一個。
6.根據權利要求1所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述腹部尺寸估計裝置包括體重獲取裝置，用于獲取體重；身高獲取裝置，用于獲取身高；BMI計算裝置，用于基于由所述體重獲取裝置獲取的體重和由所述身高獲取裝置獲取的身高來計算BMI；從由用于獲取全身脂肪指標的全身脂肪指標獲取裝置、用于獲取全身瘦體指標的全身瘦體指標獲取裝置、用于獲取年齡的年齡獲取裝置、以及用于獲取性別的性別獲取裝置組成的組中選擇的至少一個裝置；以及腹部尺寸計算裝置，用于基于如下內容來計算腹部尺寸由所述BMI計算裝置計算的BMI；由所述體重獲取裝置獲取的體重和由所述身高獲取裝置獲取的身高中的至少一個；以及從由所述全身脂肪指標獲取裝置獲取的全身脂肪指標、所述全身瘦體指標獲取裝置獲取的全身瘦體指標、所述年齡獲取裝置獲取的年齡、以及所述性別獲取裝置獲取的性別組成的組中選擇的至少一個。
7.根據權利要求1所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述腹部尺寸估計裝置包括體重獲取裝置，用于獲取體重；從由用于獲取全身脂肪指標的全身脂肪指標獲取裝置、用于獲取全身瘦體指標的全身瘦體指標獲取裝置、用于獲取年齡的年齡獲取裝置、用于獲取性別的性別獲取裝置、以及用于獲取身高的身高獲取裝置組成的組中選擇的至少一個裝置；以及腹部尺寸計算裝置，用于基于如下內容來計算腹部尺寸由所述體重獲取裝置獲取的體重；以及從由所述全身脂肪指標獲取裝置獲取的全身脂肪指標、所述全身瘦體指標獲取裝置獲取的全身瘦體指標、所述年齡獲取裝置獲取的年齡、所述性別獲取裝置獲取的性別、以及所述身高獲取裝置獲取的身高組成的組中選擇的至少一個。
8.根據權利要求5所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述全身脂肪指標包括全身脂肪率或全身脂肪質量，所述全身瘦體指標包括全身瘦體率或全身瘦體質量。
9.根據權利要求6所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述全身脂肪指標包括全身脂肪率或全身脂肪質量，所述全身瘦體指標包括全身瘦體率或全身瘦體質量。
10.根據權利要求7所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述全身脂肪指標包括全身脂肪率或全身脂肪質量，所述全身瘦體指標包括全身瘦體率或全身瘦體質量。
11.根據權利要求1所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述腹部尺寸包括腰部尺寸、腹部寬度和腹部厚度中的任一個。
12.根據權利要求2所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述腹部尺寸包括腰部尺寸、腹部寬度和腹部厚度中的任一個。
13.根據權利要求3所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述腹部尺寸包括腰部尺寸、腹部寬度和腹部厚度中的任一個。
14.根據權利要求4所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述腹部尺寸包括腰部尺寸、腹部寬度和腹部厚度中的任一個。
15.根據權利要求5所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述腹部尺寸包括腰部尺寸、腹部寬度和腹部厚度中的任一個。
16.根據權利要求6所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述腹部尺寸包括腰部尺寸、腹部寬度和腹部厚度中的任一個。
17.根據權利要求7所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述腹部尺寸包括腰部尺寸、腹部寬度和腹部厚度中的任一個。
18.根據權利要求8所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述腹部尺寸由腰部尺寸、腹部寬度和腹部厚度中的任何一個構成。
19.根據權利要求9所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述腹部尺寸包括腰部尺寸、腹部寬度和腹部厚度中的任一個。
20.根據權利要求10所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述腹部尺寸包括腰部尺寸、腹部寬度和腹部厚度中的任一個。
21.根據權利要求1～20中任一項所述的腹部阻抗式身體組成測量設備，其特征在于，所述身體組成指標包括從由軀干脂肪率、腹部總脂肪面積、腹部皮下脂肪厚度、腹部肌肉厚度、腹部皮下脂肪面積和內臟脂肪面積組成的組中選擇的至少一個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種腹部阻抗式身體組成測量設備，其包括腹部阻抗測量裝置，用于測量腹部阻抗；腹部尺寸估計裝置，用于估計腹部尺寸；以及身體組成估計裝置，用于基于所測得的腹部阻抗和所估計出的腹部尺寸來估計身體組成指標。本發(fā)明的腹部阻抗式身體組成測量設備可以基于準確的腹部尺寸來獲得身體組成指標。
文檔編號A61B5/053GK1875879SQ200610083920
公開日2006年12月13日 申請日期2006年6月6日 優(yōu)先權日2005年6月6日
發(fā)明者笠原靖弘, 劍持宏貴 申請人:株式會社百利達