專利名稱：身體脂肪測量裝置和操作該裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種身體脂肪測量裝置和方法，更具體地講，涉及這樣一種 身體脂肪測量裝置和方法，該裝置和方法能夠通過利用至少兩個光源單元之 間的距離與從生物組織檢測的對應(yīng)于每一光源單元的光學(xué)信號強度之間的關(guān) 系，來測量身體脂肪的厚度。
背景技術(shù)：
對于生活在現(xiàn)代社會中的人們而言，健康和美麗是關(guān)鍵問題，相應(yīng)地， 尋求健康和愉悅的生活的康樂潮流正在蓬勃發(fā)展。健康評估的一個標(biāo)準(zhǔn)就是 測量肥胖度。有各種方法來測量肥胖度，身體脂肪率是一個常用的測量肥胖 度的標(biāo)準(zhǔn)，此外，身體脂肪率還是為了美麗的目的而進行節(jié)食的人們所用的 一個標(biāo)準(zhǔn)。測量身體脂肪率的方法包括身體平均密度測量，測量在水中的重量； 皮膚褶測試，通過測量身體的特定點中的脂肪的厚度來計算身體脂肪率；身 體阻抗分析，通過在身體中通弱電流來測量身體的電阻，從而計算身體脂肪 率；重量和腰圍關(guān)系表，利用重量和腰圍來測量身體脂肪率；等等。然而， 這些方法通常需要復(fù)雜的設(shè)備，并且在測量身體脂肪率時不精確。目前，提出利用光的身體脂肪測量方法，以便用筒單的設(shè)備來容易并精 確地測量身體脂肪。利用光的身體脂肪測量裝置基于這樣的原理當(dāng)從光源 發(fā)出的光被發(fā)射到身體的測量點處時，在身體中發(fā)生反向散射，然后通過使 用光學(xué)^f企測器測量散射的光學(xué)信號來測量身體脂肪。與其它身體脂肪測量方法相比，上述身體脂肪測量方法是非入侵式的， 并且可以快速測量身體脂肪的厚度。因此，身體脂肪測量裝置被制造為小尺 寸，并且通常被包括在便攜式裝置中。這里，在測量身體脂肪的厚度時，必 須不受特定時間、地點或操作者的限制而保證測量的精度。然而，根據(jù)傳統(tǒng) 技術(shù)的便攜式身體脂肪測量裝置被制造為小尺寸，并且被構(gòu)造為便攜式裝置 或者被安裝在移動終端等中。因此，便攜式身體脂肪測量裝置不能總精確地
測量身體脂肪的厚度。因此，需要一種用戶能夠不受特定時間或特定地點的限制而攜帶并且能 夠精確地測量身體脂肪的厚度的身體脂肪測量裝置。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一方面提供一種能夠通過計算至少兩個/三個光源單元之間的 距離以及從生物組織檢測到的與每一光源單元對應(yīng)的光學(xué)信號強度來更有效 地測量身體脂肪厚度的身體脂肪測量裝置和方法。本發(fā)明的一方面還提供一種能夠通過利用斜率或斜率比與身體脂肪厚度 之間的關(guān)系計算身體脂肪的厚度來更容易和精確地測量身體脂肪厚度的身體 脂肪測量裝置和方法。這里，使用至少兩個/三個光源單元之間的距離以及與 每一光源單元對應(yīng)的光學(xué)信號強度來計算所述斜率。根據(jù)一方面，提供一種使用包括光學(xué)檢測器和至少兩個光源單元的身體脂肪測量裝置來測量身體脂肪的方法，該方法包括通過光學(xué)檢測器來檢測 從生物組織散射的光學(xué)信號，并測量每一光學(xué)信號強度；利用所述至少兩個 光源單元中的第一光源單元和第二光源單元之間的距離以及第一光學(xué)信號強 度和第二光學(xué)信號強度之差來計算針對第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強 度的斜率，所述第一光學(xué)信號強度對應(yīng)于第一光源單元，第二光學(xué)信號強度 對應(yīng)于第二光源單元；從計算出的斜率來測量生物組織的身體脂肪厚度。根據(jù)另一方面，提供一種使用包括光學(xué)檢測器和至少三個光源單元的身 體脂肪測量裝置來測量身體脂肪的方法，該方法包括檢測從所述三個光源 單元中的每一個發(fā)射到生物組織的光學(xué)信號，并測量每一光學(xué)信號強度；利 用所述至少三個光源單元中的第一光源單元和第二光源單元之間的距離以及第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強度之差來計算針對第一光學(xué)信號強度和 第二光學(xué)信號強度的第一斜率，所述第一光學(xué)信號強度對應(yīng)于第一光源單元， 第二光學(xué)信號強度對應(yīng)于第二光源單元；利用所述至少三個光源單元中的第 三光源單元和第四光源單元之間的距離以及第三光學(xué)信號強度和第四光學(xué)信 號強度之差來計算針對第三光學(xué)信號強度和第四光學(xué)信號強度的第二斜率， 所述第三光學(xué)信號強度對應(yīng)于第三光源單元，第四光學(xué)信號強度對應(yīng)于第四 光源單元；使用第二斜率與第一斜率之比來測量生物組織的身體脂肪厚度。 才艮據(jù)另一方面，提供一種身體脂肪測量裝置，包括至少兩個光源單元， 向生物組織發(fā)射光；光學(xué)檢測器，檢測從生物組織散射的光學(xué)信號，并將檢 測到的光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電信號；光學(xué)信號強度測量單元，測量檢測到的光學(xué) 信號的強度；身體脂肪測量單元，利用所述光源單元之間的距離以及與每一 光源單元對應(yīng)的光學(xué)信號強度來計算生物組織的身體脂肪厚度。本發(fā)明的另外和/或其它方面和優(yōu)點將在下面的描述中被部分地闡述，并 且部分地才艮據(jù)描述將變得明顯，或者可通過實施本發(fā)明而了解。


通過下面結(jié)合附圖進行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和/或其他方面和優(yōu)點將會變得清楚并且更容易理解，其中圖1是示出根據(jù)示例性實施例的身體脂肪測量裝置的構(gòu)造的框圖；圖2是示出根據(jù)示例性實施例的身體脂肪測量裝置中的光學(xué)傳感器模塊的俯視圖的示圖；圖3是示出根據(jù)示例性實施例的身體脂肪測量裝置中的光學(xué)傳感器模塊 的側(cè)視圖的示圖；圖4是示出從光學(xué)檢測器到每一光源單元的距離與通過根據(jù)示例性實施 例的身體脂肪測量裝置測量的光學(xué)信號強度之間的關(guān)系的曲線圖；圖5是示出根據(jù)第一示例性實施例的身體脂肪的厚度和斜率(slope)之 間的關(guān)系的曲線圖；圖6是示出根據(jù)第二示例性實施例的身體脂肪的厚度和斜率之間的關(guān)系 的曲線圖；圖7是示出根據(jù)第一示例性實施例的測量身體脂肪的厚度的方法的流程圖；圖8是示出根據(jù)第二示例性實施例的測量身體脂肪的厚度的方法的流程圖。
具體實施方式
現(xiàn)在，將詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實施例，其例子示出于附圖中，在附 圖中，相同的標(biāo)號始終表示相同的部件。下面，參照附圖描述示例性實施例 以解釋本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的包括光學(xué)傳感器模塊的身體脂肪測量裝置可以包括在移動
終端、個人數(shù)字助理(PDA)、便攜式游戲機、MP3播放器、個人多媒體播放 器(PMP)、數(shù)字多媒體廣播(DMB)終端、便攜式血糖測量裝置和握力訓(xùn) 練裝置中的任何一種中。具體地講，可通過將包括在根據(jù)本發(fā)明的身體脂肪 測量裝置中的光學(xué)傳感器模塊構(gòu)造為上述便攜式裝置的一部分來實現(xiàn)根據(jù)本 發(fā)明的身體脂肪測量裝置。此外，身體脂肪測量裝置可以不安裝在所述裝置 中，而可被設(shè)計為具有單機構(gòu)造。此外，本iJL明書通篇所-使用的生物組織(biological tissue)不限于人體。 具體地講，根據(jù)本發(fā)明的包括光學(xué)傳感器模塊的身體脂肪測量裝置可以用于 在皮膚和肌肉之間具有皮下脂肪層的所有生物。以下，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實施例。圖1是示出根據(jù)示例性實施例的身體脂肪測量裝置的構(gòu)造的框圖。才艮據(jù)本發(fā)明的身體脂肪測量裝置可包括光學(xué)傳感器模塊110、電信號計 算單元120和輸出單元130。光學(xué)傳感器模塊110可包括光功率控制單元111、 光源單元112和光學(xué)檢測器113。電信號計算單元120可包括光學(xué)信號強度測 量單元121、身體脂肪測量單元122和輸出控制單元123。輸出單元130可包 括顯示單元131和聲音輸出單元132。光學(xué)傳感器^f莫塊110的光源單元112可包括至少兩個光源單元。可以以 點光源(包括廣泛使用的頂部發(fā)光(top view)發(fā)光二極管(LED))的形式 構(gòu)造所述光源。此外，所述光源可被構(gòu)造為面光源形式。此外，所述光源還 可包括除了頂部發(fā)光LED之外的側(cè)部發(fā)光(side view )LED。當(dāng)頂部發(fā)光LED 用于光源時，將參照圖2對其進行描述。圖2是示出根據(jù)示例性實施例的便攜式身體脂肪測量裝置中的光學(xué)傳感 器模塊的俯視圖的示圖。在圖2中，示出了光學(xué)傳感器模塊110的光學(xué)檢測器210和光源單元112 的俯視圖。根據(jù)本發(fā)明的實施例，可建立至少兩個光源單元。具體地講，為 了測量身體脂肪的厚度，可建立至少兩個光源單元。此外，可安裝至少三個 光源單元。隨著光源單元的數(shù)量增加，針對測量點可用于身體脂肪的測量的 反射光的基準(zhǔn)提高，因此可提高測量結(jié)果的精度。將參照圖2描述建立三個 光源單元S1、 S2和S3的情況。如圖2中所示，至少兩個光源單元112和光學(xué)檢測器210水平排列，每 一光源單元S1、S2和S3水平排列并且分別與光學(xué)檢測器210隔開距離SD1、SD2和SD3。每一光源單元S1、 S2和S3包括光源212和引導(dǎo)單元211。在每一光源 單元S1、 S2和S3中可建立至少一個光源212。具體地講，如圖2所示，與 光學(xué)檢測器210水平排列的每一光源單元Sl 、 S2和S3可被構(gòu)造為包括至少 一個光源212。所建立的光源212的數(shù)量和位置可由本領(lǐng)域技術(shù)人員不同地 實現(xiàn)。如上所述，光源212可被構(gòu)造為點光源(包括廣泛使用的頂部發(fā)光LED) 和面光源中的任何一種，所述點光源和面光源都包括LED。引導(dǎo)單元211垂直地將從光源212發(fā)出的光引導(dǎo)為向著測量點發(fā)射。由 于一般的頂部發(fā)光LED具有很大的輻射角，所以輸出到垂直方向的光的強度 往往降低。因此，引導(dǎo)單元211可通過減小來自LED的光的輻射角并沿垂直 方向?qū)⒐庖龑?dǎo)到測量點來使光的減小最小化。為了上述操作，引導(dǎo)單元211 可被實現(xiàn)為棱鏡片。此外，引導(dǎo)單元211還可包括現(xiàn)有技術(shù)中使用的除了棱 鏡片之外的各種單元。如上所述，來自光源212的光經(jīng)引導(dǎo)單元211垂直地發(fā)射向測量點。在 這種情況下，光發(fā)射向引導(dǎo)單元211的頂面，即，光以表面光的形式發(fā)射， 并且發(fā)射的光的尺寸與引導(dǎo)單元211的頂面的尺寸相同。包括光源212和引導(dǎo)單元211的每一光源單元Sl、 S2和S3可與光學(xué)檢 測器210隔開預(yù)定距離，即，光源單元S1可與光學(xué)^r測器210隔開距離SD1, 光源單元S2可與光學(xué)^r測器210隔開距離SD2，光源單元S3可與光學(xué)檢測 器210隔開距離SD3。每一光源單元S1、 S2和S3與光學(xué)檢測器210之間的 距離SD1、 SD2和SD3可根據(jù)測量點中可測量的身體脂肪厚度的閾值來不同 地建立。具體地講，當(dāng)距離SD1、 SD2和SD3的值增加時，測量點中可測量 的身體脂肪厚度的鬮值也相對增加。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，光源單元 Sl和光學(xué)4企測器210之間的距離可被設(shè)置為2mm到5mm，以針對表皮進行 調(diào)整。此外，每一光源單元Sl、 S2和S3的光源212輸出的光功率可被構(gòu)造 為隨著與光學(xué)檢測器210相距的距離增加而增加。具體地講，光功率可按照 從光源單元Sl的光源212輸出的光功率、從光源單元S2的光源212輸出的可由光功率控制單元111控制光功率。來自每一光源212的光的波長可被設(shè) 置為彼此相同。 此外，包括光源212和引導(dǎo)單元211的光源單元112可被構(gòu)造為具有小 于約1.5mm的厚度，以便安裝在移動終端中。如上所述，可通過在引導(dǎo)單元 211中以陣列形式建立至少兩個光源來實現(xiàn)更薄的光源單元。因此，根據(jù)本 發(fā)明的光學(xué)傳感器模塊110可適宜于安裝在這樣的移動終端中當(dāng)在該移動 終端中建立組件時，厚度受到極大限制。此外，無論移動終端的厚度或大小如何，通過在引導(dǎo)單元211中以陣列 形式排列每一頂部發(fā)光光源，可實現(xiàn)較薄但是相對較大的面光源。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的身體脂肪測量裝置中的光學(xué)傳感 器模塊的側(cè)視圖的示圖。如參照圖2所描述的，圖3中所示的每一光源單元Sl、 S2和S3被設(shè)置 為與光學(xué)^r測器D隔開相應(yīng)的距離。光功率控制單元111可控制施加到每一 光源單元S1、 S2和S3的操作電流的量，以使得光功率可按照距離增加的順 序增加。具體地講，施加到光源單元S3的操作電流的量可大于施加到光源單 元S2的操作電流的量。此外，施加到光源單元S2的操作電流的量可大于施 加到光源單元Sl的操作電流的量。再參照圖1，光功率控制單元111控制施加到光源單元112中的至少一 個光源單元上的4喿作電流。具體地講，當(dāng)光源單元112包括多個光源單元時， 光功率控制單元111可控制施加到每一光源單元的操:作電流，以使得從每一 光源單元輸出的光功率可與光學(xué)^r測器113和每一光源單元之間的距離成比 例地增加。光學(xué)檢測器113接收發(fā)射到生物組織114內(nèi)部并被散射的光，并將接收 的散射光轉(zhuǎn)換為電信號。具體地講，光學(xué)檢測器113接收從測量點(即，從 生物組織114)散射的散射光，并將散射光轉(zhuǎn)換為電信號。這里，光學(xué)檢測 器113可包括將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換元件。光學(xué)信號強度測量單元121測量由光學(xué)檢測器113檢測到的光學(xué)信號的 強度。光學(xué)信號強度測量單元121可通過校正從每一光源單元輸出的光功率 以及預(yù)定的放大器增益來測量光學(xué)信號強度。具體地講，如上所述，光學(xué)信 號強度測量單元121可在考慮光功率以及預(yù)定的放大器增益而對光學(xué)信號強 度進行標(biāo)準(zhǔn)化之后測量光學(xué)信號強度，所述光功率基于光源單元和光學(xué)檢測 器113之間的距離而改變，所述預(yù)定的放大器增益是通過使用放大器115對 光學(xué)檢測器113所檢測到的光學(xué)信號進行放大而獲得的。
具體地講，當(dāng)從每一光源單元S1、 S2和S3發(fā)出的光功率不同，并且對 從每一光源單元Sl、 S2和S3檢測的光學(xué)信號進行放大的放大器增益不同時， 光學(xué)信號強度測量單元121可執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化以使用相同條件校正從每一光源單 元輸出的光功率大小的差異以及放大器增益的差異。例如，參照圖3，當(dāng)假設(shè)光源單元S1的光功率為1,光源單元S2的光 功率為2，光源單元S3的光功率為3時，光學(xué)信號強度測量單元121可將由 光學(xué)檢測器113從光源單元S2測量的光學(xué)信號強度校正為1/2,可將由光學(xué) 檢測器113從光源單元S3測量的光學(xué)信號強度校正為1/3。具體地講，光學(xué) 信號強度測量單元121可執(zhí)行每一光學(xué)信號強度的標(biāo)準(zhǔn)化，以假設(shè)從每一光 源單元S1、 S2和S3發(fā)出的光學(xué)信號強度相同。此外，光學(xué)信號強度測量單元121可基于對每一光學(xué)信號進行放大的放 大器增益來執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化。例如，當(dāng)對從光源單元S1檢測的光學(xué)信號進行放大 的放大器增益為1，對從光源單元S2檢測的光學(xué)信號進行放大的另一放大器 增益為2,而對從光源單元S3檢測的光學(xué)信號進行放大的另一放大器增益為 3時，光學(xué)信號強度測量單元121可將從光源單元S2檢測的光學(xué)信號的強度 校正為1/2，將從光源單元S3檢測的光學(xué)信號的強度校正為1/3。具體地講， 光學(xué)信號強度測量單元121可執(zhí)行每一光學(xué)信號強度的標(biāo)準(zhǔn)化，以假設(shè)對從 每一光源單元Sl、 S2和S3檢測的光學(xué)信號進行放大的放大器增益相同。身體脂肪測量單元122利用光源單元之間的距離以及;f企測到的與每一光 源單元對應(yīng)的光學(xué)信號強度來測量生物組織114的身體脂肪厚度。根據(jù)實施例，身體脂肪測量單元122的身體脂肪測量方法可分為兩個實 施例。根據(jù)第一示例性實施例，可通過從至少兩個光學(xué)信號計算至少一個斜 率并使用所述斜率和預(yù)定的函數(shù)來測量身體脂肪的厚度。根據(jù)第二示例性實 施例，可通過從至少三個光學(xué)信號計算至少兩個斜率并使用所述斜率之比以 及預(yù)定的函數(shù)來測量身體脂肪的厚度。身體脂肪測量單元122保存根據(jù)第一示例性實施例的所述函數(shù)和根據(jù)第 二示例性實施例的所述函數(shù)，以便測量身體脂肪的厚度。這里，可通過根據(jù) 預(yù)定的實驗選擇的算法的形式，以程序來實現(xiàn)所述函數(shù)。因此，身體脂肪測 量單元122可包括存儲器133，該存儲器133記錄有包含所述函數(shù)算法的程 序。可從身體脂肪的厚度與光學(xué)信號強度之間的斜率之間的關(guān)系來實驗性地 獲得所述函數(shù)，這將在隨后進行詳細(xì)描述。
根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例，身體脂肪測量單元122利用至少兩個 光源單元中的第一光源單元和第二光源單元之間的距離以及第一光學(xué)信號強 度和第二光學(xué)信號強度之差來計算針對第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強 度的斜率。這里，第一光學(xué)信號強度對應(yīng)于第一光源單元，第二光學(xué)信號強度對應(yīng)于第二光源單元，將參照圖4對其進行描述。圖4是示出從光學(xué)檢測器到每一光源單元的距離與通過根據(jù)本發(fā)明示例 性實施例的身體脂肪測量裝置測量的光學(xué)信號強度之間的關(guān)系的曲線圖。如圖4所示，當(dāng)使用第一光源單元、第二光源單元和第三光源單元將光 發(fā)射到生物組織，并且使用光學(xué)檢測器從生物組織^r測對應(yīng)于每一光源單元 的光學(xué)信號時，光學(xué)信號強度與光學(xué)檢測器和光源單元之間的距離成反比。 在該曲線中，距離SD1表示第一光源單元和光學(xué)檢測器之間的距離，距離SD2 表示第二光源單元和光學(xué)檢測器之間的距離，距離SD3表示第三光源單元和 光學(xué)檢測器之間的距離。身體脂肪測量單元122可針對第一光源單元和第二 光源單元計算斜率。具體地講，身體脂肪測量單元122可利用與第一光源單元對應(yīng)的光學(xué)信 號強度(即，與距離SD1對應(yīng)的光學(xué)信號強度)和與第二光源單元對應(yīng)的光 學(xué)信號強度(即，與距離SD2對應(yīng)的光學(xué)信號強度)之差以及第一光源單元 和第二光源單元之間的距離(即，SD2-SD1 )來計算斜率。這里，身體脂肪 測量單元122可通過對每一光學(xué)信號強度取對數(shù)值來計算斜率。再參照圖1,身體脂肪測量單元122計算斜率，然后利用所述斜率和第 一示例性實施例的函數(shù)來測量身體脂肪的厚度。將參照圖5描述根據(jù)第一示 例性實施例的函數(shù)。圖5是示出根據(jù)第一示例性實施例的身體脂肪的厚度和斜率之間的關(guān)系 的曲線圖。圖5中的曲線示出了針對生物組織測量身體脂肪的厚度的結(jié)果以及利用 根據(jù)第 一示例性實施例的身體脂肪測量裝置從生物組織根據(jù)兩個光源單元之 間的距離計算斜率的結(jié)果。具體地講，所述身體脂肪的厚度對應(yīng)于利用計算 機體層成像(CT)掃描所測量的結(jié)果，所述斜率對應(yīng)于利用才艮據(jù)第一示例性 實施例的身體脂肪測量裝置測量的結(jié)果。針對多個用戶以及每一用戶的不同 的腹部部分進^f于所述測量。在該曲線中，由24個點指示的每一數(shù)據(jù)表示通過利用CT掃描針對6個
用戶的每一個的四個腹部部分(即，總共24個腹部部分)測量身體脂肪的厚 度而獲得的結(jié)果，以及使用所述身體脂肪測量裝置針對24個腹部部分根據(jù)光 源和光學(xué)檢測器之間的距離測量光學(xué)信號強度以及斜率而獲得的結(jié)果。具體 地講，與每一數(shù)據(jù)對應(yīng)的身體脂肪厚度(垂直軸)是利用CT掃描測量的， 而斜率(水平軸)是利用所述身體脂肪測量裝置測量的。如上所述，可通過 將從第一光源單元檢測的光學(xué)信號強度與從第二光源單元檢測的光學(xué)信號強 度之差除以第 一光源單元和第二光源單元之間的距離來計算所述斜率。如圖5所示，身體脂肪的厚度與斜率成比例。具體地講，隨著斜率增加， 身體脂肪的厚度也增加。因此，可從斜率與身體脂肪厚度之間的關(guān)系來獲得 使用斜率作為參數(shù)的身體脂肪厚度測量函數(shù)?？赏ㄟ^針對由圖5的曲線中的點所指示的每一數(shù)據(jù)的離散度(dispersion) 計算回歸方程來獲得斜率和身體脂肪厚度的關(guān)系?？赏ㄟ^本領(lǐng)域中廣泛使用的各種回歸方程計算程序來執(zhí)行針對離散度的回歸方程計算。作為針對數(shù)據(jù)的離散度計算回歸方程的結(jié)果，針對圖5的曲線中所示的 數(shù)據(jù)的回歸方程是"y=31.8+157x，，。這里，y表示利用CT掃描測量的身體脂 肪厚度，對應(yīng)于曲線的垂直軸，x表示利用所述身體脂肪測量裝置測量的斜 率比，對應(yīng)于水平軸。此外，作為針對所述24個數(shù)據(jù)計算斜率比和身體脂肪厚度之間的皮爾遜 相關(guān)系數(shù)(pearson correlation)的結(jié)果，獲得值0.604。因此，從所述回歸方 程和皮爾遜相關(guān)系數(shù)可以看出，身體脂肪厚度和斜率之間具有線性比例關(guān)系。因此，根據(jù)第一示例性實施例，身體脂肪厚度測量函數(shù)可被設(shè)置為"身體 脂肪厚度二第二常數(shù)+(第一常數(shù)x斜率)"。在當(dāng)前示例性實施例中，第一常數(shù) 可被設(shè)置為157，而第二常數(shù)可被設(shè)置為31.8。此外，根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員 的實驗結(jié)果，第一常數(shù)和第二常數(shù)可被設(shè)置為預(yù)定誤差范圍內(nèi)的各種值。因此，身體脂肪測量單元122可使用所述身體脂肪厚度測量函數(shù)和計算 出的斜率來計算身體脂肪的厚度。如上所述，根據(jù)第一示例性實施例，通過 將基于光學(xué)信號強度和光源單元之間的距離計算出的斜率代入所述身體脂肪 測量函數(shù)，從而測量身體脂肪的厚度，可更有效和精確地測量身體脂肪。根據(jù)第二示例性實施例，身體脂肪測量單元122使用至少三個光源單元中的第一光源單元和第二光源單元之間的距離以及第一光學(xué)信號強度和第二 光學(xué)信號強度之差來計算針對第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強度的第一
斜率。這里，第一光學(xué)信號強度對應(yīng)于第一光源單元，第二光學(xué)信號強度對應(yīng)于第二光源單元。此外，身體脂肪測量單元122利用至少三個光源單元中的第三光源單元和第四光源單元之間的距離以及第三光學(xué)信號強度和第四光 學(xué)信號強度之差來計算針對第三光學(xué)信號強度和第四光學(xué)信號強度的第二斜 率。這里，第三光學(xué)信號強度對應(yīng)于第三光源單元，第四光學(xué)信號強度對應(yīng) 于第四光源單元。如上面參照圖4對第一示例性實施例的描述，根據(jù)第二示例性實施例的 身體脂肪測量單元122利用第一光源單元和第二光源單元來計算斜率。此外， 身體脂肪測量單元122還針對第三光源單元和第四光源單元來計算斜率。第 三光源單元可以是第一光源單元或第二光源單元。具體地講，身體脂肪測量 單元122可針對第一光源單元和第四光源單元計算斜率，還可針對第二光源 單元和第三光源單元計算斜率。上述描述適用于存在三個光源單元的情況。
身體脂肪測量單元122使用第一斜率和第二斜率以及才艮據(jù)第二示例性實 施例的函數(shù)來測量身體脂肪的厚度。將參照圖6描述根據(jù)第二示例性實施例 的函凄史。圖6是示出根據(jù)第二示例性實施例的身體脂肪的厚度和斜率之間的關(guān)系 的曲線圖。在根據(jù)第二示例性實施例的圖6中，圖6的曲線示出了針對生物組織測 量身體脂肪的厚度的結(jié)果以及使用根據(jù)第二示例性實施例的身體脂肪測量裝 置從生物組織根據(jù)至少兩個光源單元之間的距離計算至少一個斜率從而計算 斜率比的結(jié)果。具體地講，所述身體脂肪的厚度對應(yīng)于CT掃描的測量結(jié)果， 所述斜率對應(yīng)于根據(jù)第二示例性實施例的身體脂肪測量裝置的測量結(jié)果。可 利用至少兩個斜率來計算斜率比。具體地講，可計算關(guān)于兩個斜率的斜率比。 可計算關(guān)于至少三個斜率的斜率比。如圖6中所示，身體脂肪的厚度與斜率比大約成平方比例關(guān)系。具體地 講，隨著斜率比增加，身體脂肪的厚度也按照平方比例增加。因此，可從斜 率比和身體脂肪厚度之間的關(guān)系來獲得使用斜率比作為參數(shù)的身體脂肪厚度 測量函數(shù)。如上面在圖5的第一示例性實施例中所描述的，可通過針對由圖6的曲 線中的點所指示的每一數(shù)據(jù)的離散度計算回歸方程來獲得斜率比和身體脂肪 厚度之間的關(guān)系。
作為針對數(shù)據(jù)的離散度計算回歸方程的結(jié)果，針對圖6的曲線中所示的數(shù)據(jù)的回歸方程是"y=34.2544-86.2168x+58.0241x2，，。這里，y表示利用CT 掃描測量的身體脂肪厚度，對應(yīng)于曲線的垂直軸，x表示利用所述身體脂肪 測量裝置測量的斜率比，對應(yīng)于曲線的水平軸。此外，作為針對所述數(shù)據(jù)計算斜率比和身體脂肪厚度之間的皮爾遜相關(guān) 系數(shù)的結(jié)果，獲得值0.839。因此，從所述回歸方程和皮爾遜相關(guān)系數(shù)可以看 出，身體脂肪厚度和斜率之間具有線性比例關(guān)系。
因此，根據(jù)第二示例性實施例，身體脂肪厚度測量函數(shù)可被設(shè)置為"身 體脂肪厚度二第三常數(shù)-(第一常數(shù)x斜率比)+(第二常數(shù)x斜率比2)"。在當(dāng)前示例性實施例中，第一常數(shù)可被設(shè)置為86.2186,第二常數(shù)可^皮設(shè)置為58.0241， 第三常數(shù)可被設(shè)置為34.2544。此外，第一常數(shù)、第二常數(shù)和第三常數(shù)可根據(jù) 本領(lǐng)域技術(shù)人員的實驗結(jié)果而被設(shè)置為預(yù)定誤差范圍內(nèi)的各種值。
因此，身體脂肪測量單元122可使用所述身體脂肪厚度測量函數(shù)以及計 算出的斜率比來計算身體脂肪的厚度。如上所述，根據(jù)第二示例性實施例， 通過將至少兩個斜率(基于光學(xué)信號強度和光源單元之間的距離計算)之比 代入該身體脂肪測量函數(shù)，從而測量身體脂肪的厚度，可更有效和精確地測 量身體脂肪。輸出控制單元123控制將通過輸出單元130顯示或插j文的身體脂肪信息。 輸出單元130可使用顯示單元131或聲音輸出單元132來顯示或播放測量的 身體脂肪信息。圖7是示出根據(jù)第一示例性實施例的測量身體脂肪厚度的方法的流程圖。
根據(jù)第一示例性實施例的身體脂肪測量裝置包括光學(xué)檢測器和至少兩個 光源單元。在操作711,身體脂肪測量裝置利用所述至少兩個光源單元中的 每一個來向生物組織發(fā)射光。在操作712,身體脂肪測量裝置使用光學(xué)檢測 器來檢測來自所述至少兩個光源單元中的每一個并一皮散射的從生物組織發(fā)射 的光學(xué)信號。在操作713，身體脂肪測量裝置測量檢測到的光學(xué)信號的強度。
在操作714,身體脂肪測量裝置利用所述至少兩個光源單元中的第一光 源單元和第二光源單元之間的距離以及第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強 度之差來計算針對第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強度的斜率。第一光學(xué) 信號強度對應(yīng)于第一光源單元，第二光學(xué)信號強度對應(yīng)于第二光源單元。
此外，在操作714，身體脂肪測量裝置可通過針對第一光學(xué)信號強度和 第二光學(xué)信號強度取對數(shù)來計算第一光學(xué)信號強度的對數(shù)值和第二光學(xué)信號 強度的對數(shù)值，并用第一光學(xué)信號強度的對數(shù)值與第二光學(xué)信號強度的對數(shù) 值之差除以第一光源單元和第二光源單元之間的距離，來計算斜率。
在操作715，身體脂肪測量裝置通過將所述斜率乘以第一常數(shù)，并將相乘的結(jié)果與第二常數(shù)相加，來測量生物組織的身體脂肪厚度。這里，第一常數(shù)可被設(shè)置為157，第二常數(shù)可被設(shè)置為31.8。
圖8是示出根據(jù)第二示例性實施例的測量身體脂肪厚度的方法的流程圖。
根據(jù)第二示例性實施例的身體脂肪測量裝置包括光學(xué)檢測器和至少三個 光源單元。在操作811,身體脂肪測量裝置使用所述至少三個光源單元中的 每一個來向生物組織發(fā)射光。在操作812，身體脂肪測量裝置使用光學(xué)檢測 器來測量來自所述至少三個光源單元中的每一個并^皮散射的從生物組織發(fā)射 的光學(xué)信號。在操作813，身體脂肪測量裝置測量檢測到的光學(xué)信號的強度。
在操作814，身體脂肪測量裝置利用第一光源單元和第二光源單元之間 的距離以及第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強度之差來計算針對第一光學(xué) 信號強度和第二光學(xué)信號強度的第一斜率。第一光學(xué)信號強度對應(yīng)于第一光 源單元，第二光學(xué)信號強度對應(yīng)于第二光源單元。此外，在操作814，身體脂肪測量裝置可通過針對第一光學(xué)信號強度和 第二光學(xué)信號強度取對數(shù)來計算第一光學(xué)信號強度的對數(shù)值和第二光學(xué)信號 強度的對數(shù)值，并用第一光學(xué)信號強度的對數(shù)值與第二光學(xué)信號強度的對數(shù) 值之差除以第一光源單元和第二光源單元之間的距離，來計算第一斜率。
在操作815，身體脂肪測量裝置使用所述至少三個光源單元中的第三光 源單元和第四光源單元之間的距離以及第三光學(xué)信號強度和第四光學(xué)信號強 度之差來計算基于第三光學(xué)信號強度和第四光學(xué)信號強度的第二斜率。第三 光學(xué)信號強度對應(yīng)于第三光源單元，第四光學(xué)信號強度對應(yīng)于第四光源單元。
此外，在操作815，身體脂肪測量裝置可通過針對第三光學(xué)信號強度和 第四光學(xué)信號強度取對數(shù)來計算第三光學(xué)信號強度的對數(shù)值和第四光學(xué)信號強度的對數(shù)值，并用第三光學(xué)信號強度的對數(shù)值與第四光學(xué)信號強度的對數(shù) 值之差除以第三光源單元和第四光源單元之間的距離，來計算第二斜率。
在操作816，身體脂肪測量裝置通過用第一斜率除以第二斜率來計算斜 率比。在操作817,身體脂肪測量裝置通過將第一斜率除以第二斜率來計算 斜率比，通過將所述斜率比乘以第一常數(shù)來計算第一值，通過將所述斜率比 的平方乘以第二常數(shù)來計算第二值，從第三常數(shù)中減去第一值，并將相減的 結(jié)果與第二常數(shù)相加，從而測量身體脂肪的厚度。這里，第一常數(shù)可被設(shè)置為86.2186,第二常數(shù)可被設(shè)置為58.0241,第三常數(shù)可被設(shè)置為34.2544。盡管簡明地進行了描述，但是已參照圖7和圖8描述的根據(jù)第一示例性 實施例和第二示例性實施例的身體脂肪測量方法可包括利用已參照圖1至圖 6描述的本發(fā)明的身體脂肪測量裝置的根據(jù)第 一示例性實施例的身體脂肪測 量操作和根據(jù)第二示例性實施例的身體脂肪測量操作。根據(jù)本發(fā)明的上述實施例的身體脂肪測量方法可被記錄在計算機可讀介 質(zhì)上，該計算機可讀介質(zhì)包括使計算機實現(xiàn)各種操作的程序指令。所述介質(zhì) 還可包括程序指令、數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等或者其組合。計算機可讀介質(zhì)的 例子包括磁介質(zhì)，如硬盤、軟盤和磁帶；光學(xué)介質(zhì)，如CDROM盤和DVD; 光磁介質(zhì)，如光盤；被專門構(gòu)造為存儲和執(zhí)行程序指令的硬件裝置，如只讀 存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、閃存等。所述介質(zhì)還可以是包含 載波的傳輸^ 某介，如光學(xué)或金屬線、波導(dǎo)等，所述載波傳輸指定程序指令、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等的信號。程序指令的例子包括如通過編譯器生成的機器碼以及包 含可由計算機利用解釋器執(zhí)行的高級代碼的文件。所描述的硬件裝置可被構(gòu) 造為用作一個或多個軟件模塊，以便執(zhí)行本發(fā)明的上述實施例的操作。根據(jù)本發(fā)明的上述示例性實施例，身體脂肪測量裝置和方法通過計算至 少兩個/三個光源單元之間的距離以及從生物組織;險測到的對應(yīng)于每 一 光源 單元的光學(xué)信號強度，能夠更有效地測量身體脂肪的厚度。此外，根據(jù)本發(fā)明的上述示例性實施例，身體脂肪測量裝置和方法通過 使用斜率或斜率比與身體脂肪厚度之間的關(guān)系來計算身體脂肪厚度，從而能 夠更容易和精確地測量身體脂肪的厚度。這里，使用至少兩個/三個光源單元 之間的距離以及對應(yīng)于每一光源單元的光學(xué)信號強度來計算所述斜率。盡管已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的幾個示例性實施例，但是本發(fā)明不限于 所描述的示例性實施例。相反，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利 要求及其等同物限定其范圍的本發(fā)明的原理和精神的情況下，可對這些示例 性實施例進行改變。
權(quán)利要求
1、一種使用包括光學(xué)檢測器和至少兩個光源單元的身體脂肪測量裝置來測量身體脂肪的方法，該方法包括檢測從生物組織散射的光學(xué)信號，并測量每一光學(xué)信號強度；利用所述至少兩個光源單元中的第一光源單元和第二光源單元之間的距離以及第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強度之差來計算基于第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強度的斜率，所述第一光學(xué)信號強度對應(yīng)于第一光源單元，第二光學(xué)信號強度對應(yīng)于第二光源單元；從計算出的斜率來測量生物組織的身體脂肪厚度。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，測量光學(xué)信號強度的步驟包括 通過校正從每一光源單元輸出的光功率以及放大器增益來使每一光學(xué)信號強度標(biāo)準(zhǔn)化。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，計算步驟包括 通過對第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強度取對數(shù)來計算第一光學(xué)信號強度的對數(shù)值和第二光學(xué)信號強度的對數(shù)值；用第一光學(xué)信號強度的對數(shù)值與第二光學(xué)信號強度的對數(shù)值之差除以第 一光源單元和第二光源單元之間的距離。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，測量身體脂肪厚度的步驟還包括 將所述斜率乘以第一常數(shù)，并將相乘的結(jié)果與第二常數(shù)相加。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一常數(shù)為157，所述第二常 數(shù)為31.8。
6、 一種使用包括光學(xué)檢測器和至少三個光源單元的身體脂肪測量裝置來 測量身體脂肪的方法，該方法包括檢測從生物組織散射的光學(xué)信號，并測量每一光學(xué)信號強度； 利用所述至少三個光源單元中的第一光源單元和第二光源單元之間的距離以及第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強度之差來計算針對第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強度的第一斜率，所述第一光學(xué)信號強度對應(yīng)于第一光源單元，第二光學(xué)信號強度對應(yīng)于第二光源單元；利用所述至少三個光源單元中的第三光源單元和第四光源單元之間的距離以及第三光學(xué)信號強度和第四光學(xué)信號強度之差來計算針對第三光學(xué)信號 強度和第四光學(xué)信號強度的第二斜率，所述第三光學(xué)信號強度對應(yīng)于第三光源單元，第四光學(xué)信號強度對應(yīng)于第四光源單元；使用第二斜率與第 一斜率之比來測量生物組織的身體脂肪厚度。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第三光源單元包括第一光源單 元和第二光源單元中的任何一個。
8、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，測量光學(xué)信號強度的步驟包括 通過校正從每一光源單元發(fā)出的光功率以及預(yù)定的放大器增益來使每一光學(xué)信號強度標(biāo)準(zhǔn)化。
9、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，計算第一斜率的步驟包括 通過對第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強度取對數(shù)來計算第一光學(xué)信號強度的對數(shù)值和第二光學(xué)信號強度的對數(shù)值；用第一光學(xué)信號強度的對數(shù)值與第二光學(xué)信號強度的對數(shù)值之差除以第 一光源單元和第二光源單元之間的距離，計算第二斜率的步驟包括通過對第三光學(xué)信號強度和第四光學(xué)信號強度取對數(shù)來計算第三光學(xué)信 號強度的對數(shù)值和第四光學(xué)信號強度的對數(shù)值；用第三光學(xué)信號強度的對數(shù)值與第四光學(xué)信號強度的對數(shù)值之差除以第 三光源單元和第四光源單元之間的距離。
10、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，測量身體脂肪厚度的步驟包括 通過用第 一斜率除以第二斜率來計算斜率比； 通過將所述斜率比乘以第一常數(shù)來計算第一值； 通過將所述斜率比的平方乘以第二常數(shù)來計算第二值；用第三常數(shù)減去第 一值，并將相減的結(jié)果與第二常數(shù)相加。
11、 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中，所述第一常數(shù)為86.2186,所述 第二常數(shù)為58.0241,所述第三常數(shù)為34.2544。
12、 一種存儲有用于實現(xiàn)一種方法的程序的計算機可讀記錄介質(zhì)，所述體脂肪，該方法包括檢測從生物組織散射的光學(xué)信號，并測量每一光學(xué)信號強度； 利用所述至少兩個光源單元中的第一光源單元和第二光源單元之間的距離以及第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強度之差來計算針對第一光學(xué)信號 強度和第二光學(xué)信號強度的斜率，所述第一光學(xué)信號強度對應(yīng)于第一光源單 元，第二光學(xué)信號強度對應(yīng)于第二光源單元；從計算出的斜率來測量生物組織的身體脂肪厚度。
13、 一種身體脂肪測量裝置，包括 至少兩個光源單元，向生物組織發(fā)射光；光學(xué)檢測器，檢測從生物組織散射的光學(xué)信號，并將檢測到的光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電信號；光學(xué)信號強度測量單元，測量檢測到的光學(xué)信號的強度；身體脂肪測量單元，利用所述至少兩個光源單元之間的距離以及與每一光源單元對應(yīng)的光學(xué)信號強度來計算生物組織的身體脂肪厚度。
14、 如權(quán)利要求13所述的裝置，所述身體脂肪測量單元利用所述至少兩 個光源單元中的第一光源單元和第二光源單元之間的距離以及第一光學(xué)信號 強度和第二光學(xué)信號強度之差來計算基于第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號 強度的斜率，并從計算出的斜率測量生物組織的身體脂肪厚度，所述第一光 學(xué)信號強度對應(yīng)于第一光源單元，第二光學(xué)信號強度對應(yīng)于第二光源單元。
15、 如權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述身體脂肪測量單元利用所述 至少兩個光源單元中的第一光源單元和第二光源單元之間的距離以及第一光 學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強度之差來計算針對第一光學(xué)信號強度和第二光 學(xué)信號強度的第一斜率，利用所述至少兩個光源單元中的第三光源單元和第 四光源單元之間的距離以及第三光學(xué)信號強度和第四光學(xué)信號強度之差來計 算針對第三光學(xué)信號強度和第四光學(xué)信號強度的第二斜率，并利用第二斜率 與第一斜率之比來測量生物組織的身體脂肪厚度，所述第一光學(xué)信號強度對 應(yīng)于第一光源單元，第二光學(xué)信號強度對應(yīng)于第二光源單元，所述第三光學(xué) 信號強度對應(yīng)于第三光源單元，第四光學(xué)信號強度對應(yīng)于第四光源單元。
全文摘要
提供一種使用包括光學(xué)檢測器和至少兩個光源單元的身體脂肪測量裝置來測量身體脂肪的方法，該方法包括通過光學(xué)檢測器來檢測從生物組織散射的光學(xué)信號，并測量第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強度；利用第一光源單元和第二光源單元之間的距離以及第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強度之差來計算第一光學(xué)信號強度和第二光學(xué)信號強度的斜率，所述第一光學(xué)信號強度對應(yīng)于第一光源單元，第二光學(xué)信號強度對應(yīng)于第二光源單元；從計算出的斜率來測量生物組織的身體脂肪厚度。
文檔編號A61B5/00GK101133951SQ20071014783
公開日2008年3月5日 申請日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月31日
發(fā)明者申健洙, 金法敏, 黃寅德 申請人:三星電子株式會社