專利名稱：人體脂肪測(cè)量設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量人體中的脂肪含量的人體脂肪測(cè)量設(shè)備。
人體的身體成分是由肌肉、骨骼、脂肪和其它物質(zhì)構(gòu)成的。包含大量脂肪部分的人體阻抗值不同于包含大量肌肉部分的人體阻抗值。具體來(lái)說(shuō)，生物阻抗具有下面這種性質(zhì)，即隨著脂肪部分的增加，阻抗值也增加，并且隨著含水部分的增加，阻抗值下降。當(dāng)利用這種性質(zhì)獲得人體成分中所含的脂肪量時(shí)，通常采用下面的方法電極連在身體末端位置的皮膚表面，如左右手的指尖，左右腳的腳尖，以及左右腳的腳底。頻率約為幾十KHz到100KHz的交流或交變電壓加到這些電極上以測(cè)量存在于末端位置之間的身體成分的阻抗。接著，通過如此獲得的阻抗值以及諸如年齡、性別和身高的個(gè)人數(shù)據(jù)計(jì)算人體的脂肪含量。
近年來(lái)，人體成分中所含的脂肪量已被認(rèn)為是一個(gè)健康指數(shù)并且大大吸引了普通人的注意。相應(yīng)地，家庭或個(gè)人用的人體脂肪測(cè)量設(shè)備的需求正在不斷增加。在這種背景下，已經(jīng)開發(fā)并銷售了各種各樣價(jià)格低廉的人體脂肪測(cè)量設(shè)備，這些設(shè)備只需簡(jiǎn)單操作就能測(cè)量人體的脂肪含量。
已知的人體脂肪測(cè)量設(shè)備一般采用所謂“兩端法”的測(cè)量方法(兩個(gè)電極的方法)或所謂“四端法”的測(cè)量方法(四個(gè)電極的方法)，并以一種簡(jiǎn)單的方式測(cè)量身體末端位置間的阻抗(即分開的連有電極的身體末端位置間的阻抗)或不包括末端位置處的身體成分的身體成分的阻抗。
圖9a是表示使用傳統(tǒng)兩端法的人體脂肪測(cè)量設(shè)備進(jìn)行身體成分的阻抗測(cè)量的測(cè)量原理圖，并且圖9(b)是用于解釋該測(cè)量原理的電路圖。這種人體脂肪測(cè)量設(shè)備100在其上表面包括兩個(gè)電極101a、101b。兩個(gè)電極101a、101b連接恒流電路102，并且受測(cè)人踩在測(cè)量設(shè)備100上，其一只腳放在電極101a上并且另一只腳放在電極101b上，以使恒流Ic從恒流電路102加給受測(cè)人。恒流電路102包括(i)運(yùn)算放大器103，用于輸出恒流Ic；和(ii)具有給定值Rs的基準(zhǔn)電阻器104，用于控制該電路以允許運(yùn)算放大器103輸出恒流Ic。電極101a、101b連接電壓測(cè)量電路105并且在恒流Ic加到電極101a、101b的情況下在電極101a、101b之間產(chǎn)生的電壓V由電壓測(cè)量電路105測(cè)量。電壓測(cè)量電路105包括(i)運(yùn)算放大器106，用于輸出響應(yīng)電極101a、101b釋放的電壓信號(hào)而在電極101a、101b之間產(chǎn)生的電壓V；(ii)用于運(yùn)算放大器106的輸入電阻器107a、107b；和(iii)用于一個(gè)負(fù)反饋電路的電阻器108。
在這樣配置的人體脂肪測(cè)量設(shè)備100中，若身體末端位置間的阻抗是Zo，電極101a與受測(cè)人的一只腳的皮膚表面之間的接觸阻抗是RX1，電極101b與另一只腳的皮膚表面之間的接觸阻抗是RY1，則下面的公式表示阻抗Zo、RX1、RY1、恒流Ic和電壓V之間存在的關(guān)系。
(RX1＋Zo＋RY1)·Ic＝V即Zo＋RX1＋RY1＝V/Ic在這里，如果接觸阻抗RX1、RY1之和(RX1＋RY1)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于人體末端位置間的阻抗Zo，即，如果Zo＋RX1＋RY1Zo，則可以得到人體末端位置間的阻抗Zo。
根據(jù)如此獲得的人體末端位置間的阻抗Zo和事先輸入人體脂肪測(cè)量設(shè)備100的諸如受測(cè)人年齡、性別和身高的個(gè)人數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算可以得到人體的脂肪含量。應(yīng)當(dāng)指出，人體末端位置間的阻抗Zo是通過把人體末端位置周圍成分的阻抗組合到人體成分的阻抗中而獲得的。
下面將解釋一種使用傳統(tǒng)四端法的人體脂肪測(cè)量設(shè)備。

圖10a是在使用傳統(tǒng)四端法的人體脂肪測(cè)量設(shè)備中的人體成分阻抗的測(cè)量原理圖，并且圖10(b)是用于解釋該測(cè)量原理的電路圖。人體脂肪測(cè)量設(shè)備110在其上表面上包括四個(gè)電極111a、111b、112a和112b。受測(cè)人踩在測(cè)量設(shè)備110上，其一只腳放在電極111a、112a上并且另一只腳放在電極111b、112b上。電極111a、111b連接恒流電路113，當(dāng)受測(cè)人把一只腳放在電極111a上且另一只腳放在電極111b上時(shí)，電流Id從恒流電路113加給受測(cè)人。
電極112a、112b連接電壓測(cè)量電路114并且當(dāng)恒流Id加給電極112a、112b時(shí)在電極112a、112b之間產(chǎn)生的電壓被測(cè)量。此處的恒流電路113包括(i)運(yùn)算放大器115，用于輸出恒流Id；和(ii)具有給定值Rs的基準(zhǔn)電阻器116，用于控制該電路以允許運(yùn)算放大器115輸出恒流Id。電壓測(cè)量電路114包括(i)運(yùn)算放大器117，用于輸出響應(yīng)電極112a、112b釋放的電壓信號(hào)而在電極112a、112b之間產(chǎn)生的電壓V；(ii)用于運(yùn)算放大器117的輸入電阻器118a、118b；和(iii)用于負(fù)反饋電路的電阻器119。
在如此配置的人體脂肪測(cè)量設(shè)備110中，要測(cè)量的人體成分的阻抗是Zi，電極111a、111b、112a和112b與受測(cè)人的腳的皮膚表面之間的接觸阻抗分別是RX1、RY1、RX2和RY2，運(yùn)算放大器117的輸入電阻器118a、118b的電阻值的設(shè)置遠(yuǎn)大于接觸阻抗RX2、RY2，從而使加到電極111a、111b之間的恒流Id不流過運(yùn)算放大器117，而且即使接觸阻抗RX2、RY2起伏也不會(huì)影響運(yùn)算放大器117的放大因數(shù)。相應(yīng)地，在身體內(nèi)的虛交點(diǎn)P和Q之間產(chǎn)生的電壓，也就是在不包括接觸阻抗和人體末端位置周圍成分的阻抗的人體成分的阻抗Zi的兩端產(chǎn)生的電壓V可由電壓測(cè)量電路114測(cè)量。Zi根據(jù)如此得到的電壓V和恒流值Id而由公式Zi＝V/Id計(jì)算，從而得到不受接觸阻抗和人體末端位置周圍成分的阻抗影響的人體成分的阻抗Zi。至于人體末端位置周圍成分的阻抗，由于關(guān)節(jié)具有與人體脂肪含量無(wú)關(guān)的大阻抗值，所以必須測(cè)量不包括人體末端位置周圍的成分特別是包括了關(guān)節(jié)的要測(cè)量成分的阻抗的阻抗。
根據(jù)如此得到的人體成分的阻抗Zi和預(yù)先輸入人體脂肪測(cè)量設(shè)備110的諸如受測(cè)人年齡、性別、身高等個(gè)人數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算可獲得受測(cè)人的體內(nèi)脂肪含量。
作為與本發(fā)明相關(guān)的已有技術(shù)，日本專利公開(KOKAI)公報(bào)No.7-79938(1995)和公開的日譯的專利申請(qǐng)No.10-510455(1998)的PCT國(guó)際公開中提出了人體脂肪測(cè)量設(shè)備，根據(jù)這些設(shè)備，人體內(nèi)部器官的阻抗通過上述四端法測(cè)量，從而用于測(cè)量脂肪含量。圖11示出了在上述已有技術(shù)的人體脂肪測(cè)量設(shè)備中的內(nèi)部器官成分的阻抗Zj的測(cè)量原理。
在與上述已有技術(shù)相關(guān)的人體脂肪測(cè)量設(shè)備120中，配備有八個(gè)電極E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7和E8，它們成對(duì)并且分別連在了受測(cè)人的手和腳的左右成對(duì)的位置上。一組電極E1、E3、E5、E7連接恒流電路，而另一組電極E2、E4、E6、E8連接電壓測(cè)量電路。需要指出，這些恒流電路和電壓測(cè)量電路與分別使用兩端法和四端法的上述人體脂肪測(cè)量設(shè)備100、110具有相同的配置。在如此配置的人體脂肪測(cè)量設(shè)備120中，電流加到電極E1和E2之間并且電極E2和E4間的電壓被測(cè)量，從而得到①Z1＋Z2的值。類似地，電流加到電極E5和E7之間并且電極E6和E8之間的電壓被測(cè)量，從而得到②Z4＋Z5的值；電流加到電極E1和E5之間并且電極E2和E6之間的電壓被測(cè)量，從而得到③Z1＋Zj＋Z4的值；電流加到電極E3和E7之間并且電極E4和E8之間的電壓被測(cè)量，從而得到④Z2＋Zj＋Z5的值。根據(jù)這些測(cè)量結(jié)果，內(nèi)部器官的成分阻抗Zj通過公式{③×④－(①＋②)}/2計(jì)算。隨后，通過內(nèi)部器官的成分阻抗Zj計(jì)算人體脂肪含量。
日本專利公開(KOKAI)公報(bào)No.5-49050(1993)公開了一種人體脂肪測(cè)量設(shè)備，在該設(shè)備中，由人體成分的阻抗和人體末端位置周圍的成分阻抗構(gòu)成的人體末端位置間的阻抗被測(cè)量，并且人體脂肪含量根據(jù)該測(cè)量阻抗和受測(cè)人的個(gè)人數(shù)據(jù)計(jì)算。
由于圖10所示的使用四端法的人體脂肪測(cè)量設(shè)備110設(shè)計(jì)用于通過受測(cè)人的腳之間的接觸阻抗并且通過存在于人體末端位置間的所有阻抗來(lái)測(cè)量在不包括人體末端位置周圍的成分的人體成分中所產(chǎn)生的電壓，所以測(cè)量設(shè)備110需要運(yùn)算放大器117，構(gòu)成電壓測(cè)量電路113的一部分；用于運(yùn)算放大器117的輸入電阻器118a、118b；和用于反饋電路的電阻器119。結(jié)果，該測(cè)量設(shè)備的配置成比例地增加，并且導(dǎo)線和電路數(shù)增加，從而不可避免地使成本增加。
使用四端法的已有技術(shù)的人體脂肪測(cè)量設(shè)備110在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)需要一對(duì)電極(兩個(gè)電極)(總共四個(gè)電極)，以便通過身體的兩個(gè)位置測(cè)量人體成分的阻抗Zi。另外，導(dǎo)線和各種電路要連接每個(gè)電極，因此會(huì)涉及一個(gè)大的系統(tǒng)配置，從而使成本增加。
在圖9中示出并且采用兩端法的已有技術(shù)的人體脂肪測(cè)量設(shè)備100具有另外一個(gè)問題。這個(gè)設(shè)備100設(shè)計(jì)用于在接觸阻抗RX1、RY1之和遠(yuǎn)小于人體末端位置間的阻抗Zo的情況下獲得包括接觸阻抗RX1、RY1的人體末端位置間的阻抗Zo。由于每次在人皮膚表面存在的水分和其它沉積物的量不同，所以接觸阻抗RX1、RY1的值或多或少有些變化，從而難以正確穩(wěn)定地獲得人體末端位置間的阻抗Zo。另外，人體末端位置間的阻抗Zo包括人體末端位置周圍的成分阻抗，因而阻抗Zo有時(shí)具有與受測(cè)人體內(nèi)的脂肪含量無(wú)關(guān)的大阻抗值。從而使人體脂肪測(cè)量設(shè)備100不能正確測(cè)量人體脂肪含量。
圖11所示的用于測(cè)量?jī)?nèi)部器官成分的阻抗Zj的人體脂肪測(cè)量設(shè)備120也有一些問題。由于其總共需要八個(gè)電極(每只手和每只腳兩個(gè)電極)，所以需要很多導(dǎo)線和電路，從而導(dǎo)致一種大系統(tǒng)配置，并且使成本增加。另外，當(dāng)測(cè)量人體驅(qū)干截面的阻抗時(shí)，許多對(duì)電極連在每對(duì)電極之間的驅(qū)干上，并且每對(duì)相對(duì)的電極之間的電壓需要測(cè)量。在這種情況下，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)需要一對(duì)電極，因而需要大量電極，使得導(dǎo)線和電路數(shù)增加且成本增加。
日本專利公開(KOKOKU)公報(bào)No.5-49050中公開的人體脂肪測(cè)量設(shè)備測(cè)量人體末端位置間的阻抗并根據(jù)測(cè)量的人體末端位置間的阻抗獲得人體的脂肪含量，其中該人體末端位置間的阻抗包括具有與人體脂肪含量無(wú)關(guān)的大數(shù)值的人體末端位置周圍的成分阻抗。因此，這種測(cè)量設(shè)備也難以正確測(cè)量人體脂肪含量。
本發(fā)明的目標(biāo)就是克服上述問題，并且本發(fā)明的首要目的是提供一種人體脂肪測(cè)量設(shè)備，該設(shè)備能夠精確測(cè)量不包括每個(gè)電極和受測(cè)人皮膚表面之間產(chǎn)生的接觸阻抗以及人體末端位置的成分阻抗的人體成分的阻抗，從而可高精確度地測(cè)量受測(cè)人體內(nèi)的脂肪含量。
在實(shí)現(xiàn)上述首要目的時(shí)，根據(jù)本發(fā)明提供了一種用于測(cè)量人體內(nèi)的脂肪含量的人體脂肪測(cè)量設(shè)備，該設(shè)備包括(a)與人皮膚表面上的多個(gè)位置中的每個(gè)位置接觸的一個(gè)或多個(gè)電極；(b)用于把恒定電流或電壓加到電極上的電源電路；(c)阻抗測(cè)量裝置，用于切換電極與電源電路連接，使得在電極之間存在接觸阻抗和人體末端位置周圍的成分阻抗，或者使得在電極之間存在接觸阻抗、人體末端位置周圍的成分阻抗和人體成分的阻抗，從而可分別測(cè)量接觸阻抗與人體末端位置周圍的成分阻抗所合成的值以及接觸阻抗、人體末端位置周圍的成分阻抗與人體成分的阻抗所合成的值；和(d)計(jì)算裝置，用于根據(jù)由阻抗測(cè)量裝置得到的測(cè)量值計(jì)算人體成分的阻抗值。
在本發(fā)明中，一個(gè)或多個(gè)電極被放置與人皮膚表面上的多個(gè)位置中的每個(gè)位置接觸。阻抗測(cè)量裝置測(cè)量接觸阻抗與人體末端位置周圍的成分阻抗所合成的值以及接觸阻抗、人體末端位置周圍的成分阻抗與人體成分的阻抗所合成的值。計(jì)算裝置則根據(jù)測(cè)量的值計(jì)算只有人體成分的阻抗值。受測(cè)人的個(gè)人數(shù)據(jù)(年齡、性別、身高等)事先輸入，并且通過使用一種已知的方法，人體脂肪含量(人體脂肪百分比)通過計(jì)算的人體成分的阻抗值和個(gè)人數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。
根據(jù)本發(fā)明，由于阻抗測(cè)量使用了施以電流或電壓的不同電極的組合，所以接觸阻抗和人體末端位置周圍成分的阻抗的影響通過計(jì)算可完全消除，從而可計(jì)算反映受測(cè)人的脂肪含量的高精確度的人體成分的阻抗值，并且進(jìn)而計(jì)算高精確度的人體脂肪含量。由于測(cè)量人體內(nèi)產(chǎn)生的電壓所需的電極和電壓測(cè)量電路可以省去，所以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化，從而使成本降低。
本發(fā)明最好進(jìn)行如下配置。電極的配備要使一對(duì)電極被放置與兩個(gè)皮膚表面位置中的第一位置接觸，并且另一對(duì)電極與皮膚表面的第二位置接觸，其中要測(cè)量的人體成分的阻抗存在于這兩個(gè)位置之間。每一對(duì)中的電極彼此接近。電源電路通過阻抗測(cè)量裝置連接第一位置或第二位置的電極對(duì)，以便測(cè)量接觸阻抗和人體末端位置周圍的成分阻抗所合成的值，這些阻抗存在于連接電源電路的電極對(duì)之間。電源電路連接第一位置和第二位置的相應(yīng)電極對(duì)中的電極之一，以測(cè)量接觸阻抗、人體末端位置周圍的成分阻抗和人體成分的阻抗所合成的值，這些阻抗存在于連接電源電路的電極之間。計(jì)算裝置根據(jù)測(cè)量的值計(jì)算人體成分的阻抗值。
利用這種配置，接觸阻抗和人體末端位置周圍的成分阻抗的影響可被完全消除，與上面的情況類似，從而可以高精確度地計(jì)算反映受測(cè)人的脂肪含量的人體成分的阻抗值，并可簡(jiǎn)化系統(tǒng)配置，使成本降低。
本發(fā)明也可進(jìn)行如下配置。電極的配備要使兩個(gè)電極與兩個(gè)皮膚表面位置中的第一位置接觸，并且一個(gè)電極與兩個(gè)位置中的第二位置接觸，其中要測(cè)量的人體成分的阻抗存在于兩個(gè)位置之間。置于第一位置的兩個(gè)電極彼此接近。電源電路通過阻抗測(cè)量裝置連接第一位置的兩個(gè)電極，以便測(cè)量接觸阻抗與人體末端位置周圍的成分阻抗所合成的值，這些阻抗存在于連接電源電路的電極之間。電源電路連接第一位置的電極之一和第二位置的電極，以便測(cè)量接觸阻抗、人體末端位置周圍的成分阻抗與人體成分的阻抗所合成的值，這些阻抗存在于連接電源電路的電極之間。計(jì)算裝置根據(jù)測(cè)量值計(jì)算人體成分的阻抗值。
與采用四端法的已有技術(shù)的人體脂肪測(cè)量設(shè)備相比，采用上述配置可減少本發(fā)明設(shè)備所需的電極數(shù)。另外，接觸阻抗和人體末端位置周圍的成分阻抗的影響可被完全消除，從而可計(jì)算人體成分的阻抗值。
本發(fā)明的另一個(gè)可選方案如下所示。電極的配備要使一個(gè)電極被放置分別與圍繞腳和手的每個(gè)皮膚表面位置接觸。電源電路通過阻抗測(cè)量裝置連接與一只手接觸的電極以及與一只腳接觸的電極，以便測(cè)量接觸阻抗、手臂的成分阻抗、腿的成分阻抗和內(nèi)部器官的阻抗所合成的值，這些阻抗存在于連接電源電路的電極之間。電源電路連接與手接觸的電極以測(cè)量接觸阻抗與手臂的成分阻抗所合成的值，這些阻抗存在于連接電源電路的電極之間。電源電路連接與腳接觸的電極以測(cè)量接觸阻抗與腿的成分阻抗所合成的值，這些阻抗存在于連接電源電路的電極之間。計(jì)算裝置根據(jù)測(cè)量的值計(jì)算內(nèi)部器官成分的阻抗值。
使用上述配置，測(cè)量?jī)?nèi)部器官成分的阻抗以前需要八個(gè)電極現(xiàn)在可由四個(gè)電極代替。這使得導(dǎo)線和電路數(shù)減少，從而簡(jiǎn)化系統(tǒng)配置并降低成本。
本發(fā)明最好還包括體重測(cè)量裝置。利用這種配置，在阻抗測(cè)量裝置測(cè)量阻抗的同時(shí)，可測(cè)量通過人體成分的阻抗計(jì)算人體脂肪含量所需的數(shù)據(jù)，即體重值。這樣可提高最終獲得的人體脂肪含量的精確程度。
在瞬時(shí)體重現(xiàn)象的狀態(tài)(體重起伏狀態(tài))期間，在體重測(cè)量裝置測(cè)量體重的同時(shí)最好由阻抗測(cè)量裝置執(zhí)行電極間的阻抗測(cè)量。當(dāng)受測(cè)人站在該設(shè)備上并且他的皮膚表面位置與電極接觸時(shí)，體重測(cè)量裝置處于起伏狀態(tài)，但正確的阻抗測(cè)量是可能的。在上述配置中，在測(cè)量設(shè)備準(zhǔn)備好正確的體重測(cè)量的等待時(shí)間期間可進(jìn)行阻抗測(cè)量，這樣則可以有效地測(cè)量體重值和人體脂肪含量，同時(shí)減少測(cè)量所需的總時(shí)間。
在本發(fā)明中，當(dāng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)的體重測(cè)量裝置測(cè)量的體重值明顯起伏時(shí)，在體重測(cè)量裝置測(cè)量體重的同時(shí)最好由阻抗測(cè)量裝置執(zhí)行電極間的阻抗測(cè)量。利用這種配置，在等待時(shí)間流逝期間，電極間的阻抗可由阻抗測(cè)量裝置測(cè)量，直到由體重測(cè)量裝置測(cè)量的體重值起伏的瞬時(shí)狀態(tài)穩(wěn)定為止。因此，即使阻抗測(cè)量需要很多個(gè)周期，換言之，即使測(cè)量阻抗需要很長(zhǎng)的時(shí)間，延長(zhǎng)的時(shí)間也不會(huì)影響與體重值測(cè)量同時(shí)執(zhí)行的人體脂肪含量的測(cè)量。
在本發(fā)明中，當(dāng)處于穩(wěn)定狀態(tài)的體重測(cè)量裝置所測(cè)量的體重值起伏不大時(shí)，最好中斷阻抗測(cè)量裝置執(zhí)行的電極間的阻抗測(cè)量。通常，計(jì)算人體成分的阻抗所需值的測(cè)量在體重值變穩(wěn)定時(shí)完成。當(dāng)體重值穩(wěn)定時(shí)，電極間的阻抗的測(cè)量被中斷并且人體成分的阻抗的計(jì)算根據(jù)測(cè)量的值來(lái)執(zhí)行，這樣，人體脂肪含量可與體重值一起輸出。相應(yīng)地，電極間的阻抗測(cè)量可被執(zhí)行，直到體重值變穩(wěn)定為止，因而人體成分的阻抗的計(jì)算可利用最新的測(cè)量值來(lái)執(zhí)行，從而可以提高最終得到的人體脂肪含量的精確度。
在本發(fā)明中，當(dāng)處于穩(wěn)定狀態(tài)的體重測(cè)量裝置所測(cè)量的體重值起伏不大時(shí)，最好中斷阻抗測(cè)量裝置執(zhí)行的電極間的阻抗的測(cè)量，同時(shí)只進(jìn)行體重測(cè)量。通過如此連續(xù)地執(zhí)行體重測(cè)量可以檢測(cè)體重值是處于穩(wěn)定狀態(tài)還是不穩(wěn)定狀態(tài)。
圖1(a)是表示基于本發(fā)明第一實(shí)施例的人體脂肪測(cè)量設(shè)備中的人體成分的阻抗測(cè)量電路的電路圖。
圖1(b)是表示受測(cè)人踩在電極上的情況的說(shuō)明圖。
圖2是基于第一實(shí)施例的算術(shù)運(yùn)算控制單元的框圖。
圖3是結(jié)合了體重測(cè)量電路的算術(shù)運(yùn)算控制單元的框圖。
圖4是表示人體脂肪和體重的測(cè)量順序的一個(gè)例子的說(shuō)明圖。
圖5(a)是表示基于本發(fā)明第二實(shí)施例的人體脂肪測(cè)量設(shè)備中的人體成分的阻抗測(cè)量電路的電路圖。
圖5(b)是表示受測(cè)人踩在電極上的情況的說(shuō)明圖。
圖6是表示基于本發(fā)明第三實(shí)施例的人體脂肪測(cè)量設(shè)備中的人體成分的阻抗測(cè)量電路的電路圖。
圖7(a)是表示基于本發(fā)明第四實(shí)施例的人體脂肪測(cè)量設(shè)備中的人體成分的阻抗測(cè)量電路的電路圖。
圖7(b)是表示人體成分的阻抗的說(shuō)明圖。
圖8是表示另一種形式的第一到第三實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖9(a)是表示在已有技術(shù)的人體脂肪測(cè)量設(shè)備中的人體成分的阻抗測(cè)量原理的原理圖。
圖9(b)是表示該測(cè)量原理的電路圖。
圖10(a)是表示在另一個(gè)已有技術(shù)的人體脂肪測(cè)量設(shè)備中的人體成分的阻抗測(cè)量原理的原理圖。
圖10(b)是表示該測(cè)量原理的電路圖。
圖11是表示在另一個(gè)已有技術(shù)的人體脂肪測(cè)量設(shè)備中的內(nèi)部器官成分的阻抗測(cè)量原理的原理圖。
現(xiàn)在參考附圖，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例將在下面描述本發(fā)明的人體脂肪測(cè)量設(shè)備。
圖(1a)示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例構(gòu)建的人體脂肪測(cè)量設(shè)備1的人體成分的阻抗測(cè)量電路。
在本實(shí)施例的人體脂肪測(cè)量設(shè)備1中，其上表面上提供兩對(duì)電極(四個(gè)電極)2A、2B、3A、3B。這些電極2A、2B、3A、3B的排列要使受測(cè)人的每只腳站在一對(duì)電極上。具體來(lái)說(shuō)，受測(cè)人把兩個(gè)腳后跟放在電極2A、3A上，并把兩個(gè)腳尖放在電極2B、3B上。
圖1(b)示出了受測(cè)人站在電極2A、2B、3A、3B上的情況。當(dāng)受測(cè)人的腳分別接觸電極2A、2B、3A、3B時(shí)，接觸阻抗R2A、R2B、R3A、R3B在腳和電極2A、2B、3A、3B之間產(chǎn)生。在此，腳后跟周圍成分的阻抗(例如，在每只腳后跟周圍的成分中產(chǎn)生阻抗)由Z2A、Z3A表示，而腳尖周圍成分的阻抗(即在每只腳的腳尖周圍的成分中產(chǎn)生的阻抗)由Z2B、Z3B表示。這些腳跟周圍成分的阻抗和腳尖周圍成分的阻抗對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的人體末端位置周圍的成分阻抗。另外，存在于兩只腳之間的人體成分的阻抗(不包括腳末端位置周圍的區(qū)域)由Zi表示。
電板2A、2B、3A、3B通過模擬開關(guān)4(4a，4b；4c，4d；和4e，4f)連接恒流電路5(對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的電源電路)。恒流電路5包括(i)運(yùn)算放大器6，輸入從同相輸入端傳送的電壓信號(hào)v并輸出恒流I；和(ii)基準(zhǔn)電阻器7，連接運(yùn)算放大器6的倒相輸入端并限制電路電流以使運(yùn)算放大器6輸出恒流I。應(yīng)當(dāng)指出，基準(zhǔn)電阻器7具有穩(wěn)定的給定值Rs，用于設(shè)置上述恒流I。
電極2A、3A、3B分別通過模擬開關(guān)4c，4e，4f與運(yùn)算放大器6的一個(gè)輸出端連接。電極2A、2B、3A、3B通過模擬開關(guān)4a，4b，4d連接運(yùn)算放大器6的倒相輸入端。另外，運(yùn)算放大器6的輸出端連接算術(shù)運(yùn)算控制單元8(隨后描述)，在單元8中，來(lái)自運(yùn)算放大器6的輸出電壓V(V1到V4)被存儲(chǔ)并且根據(jù)輸出電壓V(V1到V4)計(jì)算人體成分的阻抗Zi。
圖2是詳細(xì)表示算術(shù)運(yùn)算控制單元8的配置的框圖。這個(gè)算術(shù)運(yùn)算控制單元8連接運(yùn)算放大器6的輸出端，并且包括(i)整流電路9，用于把從運(yùn)算放大器6輸出的交流電壓信號(hào)(幾十KHz)變?yōu)橹绷鳎?ii)連接整流電路9的低通濾波器10，用于整平已轉(zhuǎn)換為直流的電壓信號(hào)，(iii)連接低通濾波器10的A/D轉(zhuǎn)換器11，用于數(shù)字化模擬信號(hào)，和(iv)I/O電路12，用于接收來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器11的數(shù)字信號(hào)。與I/O電路12連接的是(i)CPU13，用于根據(jù)各部分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算受測(cè)人的脂肪含量，(ii)按鍵開關(guān)14，用于輸入受測(cè)人的個(gè)人數(shù)據(jù)(年齡、身高、體重和性別)，和(iii)顯示單元15，用于顯示人體脂肪含量(人體脂肪百分比)。與CPU13連接的是ROM/RAM存儲(chǔ)器(以下稱作“存儲(chǔ)器”)，用于存儲(chǔ)各部分?jǐn)?shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)指出，本實(shí)施例的算術(shù)運(yùn)算控制單元8和CPU13分別對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的阻抗測(cè)量裝置和計(jì)算裝置。
CPU13根據(jù)運(yùn)算放大器6輸出的輸出電壓V1到V4計(jì)算人體成分的阻抗Zi，并且根據(jù)如此計(jì)算的人體成分的阻抗Zi和通過按鍵開關(guān)14輸入的個(gè)人數(shù)據(jù)計(jì)算人體脂肪含量(人體脂肪百分比)。CPU13經(jīng)I/O電路12輸出ON/OFF控制信號(hào)給模擬開關(guān)4a到4f，以用于控制模擬開關(guān)4a到4f的ON/OFF狀態(tài)。
在上述配置的人體脂肪測(cè)量設(shè)備1中，當(dāng)受測(cè)人的腳放在電極2A、2B、3A、3B上時(shí)，模擬開關(guān)4a到4f一旦接收到來(lái)自CPU13的輸出信號(hào)就按順序切換，以使來(lái)自運(yùn)算放大器6的輸出電壓V1到V4輸入算術(shù)運(yùn)算控制單元8。下面將描述模擬開關(guān)4a到4f的ON/OFF控制和輸出電壓V1到V4。
-在只有模擬開關(guān)4e，4b接通時(shí)，通過測(cè)量運(yùn)算放大器6的輸出電壓V1獲得下面的公式1。
(R3A＋Z3A＋Zi＋Z2A＋R2A＋Rs)·I＝V1…(公式1)-在只有模擬開關(guān)4f，4a接通時(shí)，通過測(cè)量運(yùn)算放大器6的輸出電壓V2獲得下面的公式2。
(R3B＋Z3B＋Zi＋Z2B＋R2B＋Rs)·I＝V2…(公式2)-在只有模擬開關(guān)4f，4d接通時(shí)，通過測(cè)量運(yùn)算放大器6的輸出電壓V3獲得下面的公式3。
(R3B＋Z3B＋Z3A＋R3B＋Rs)·I＝V3…(公式3)-在只有模擬開關(guān)4c，4a接通時(shí)，通過測(cè)量運(yùn)算放大器6的輸出電壓V4獲得下面的公式4。
(R2A＋Z2A＋Z2B＋R2B＋Rs)·I＝V4…(公式4)這些測(cè)量的輸出電壓V1、V2、V3、V4曾分別存儲(chǔ)在算術(shù)運(yùn)算控制單元8的存儲(chǔ)器16中，并且測(cè)量電壓V1、V2、V3、V4在CPU13中使用以計(jì)算人體成分的阻抗Zi。具體來(lái)說(shuō)，前面的公式1到4用來(lái)計(jì)算公式1+公式2-(公式3+公式4)的值。應(yīng)當(dāng)指出，恒流I的值由I＝v/Rs表示。
因此可以理解，在恒流I的傳導(dǎo)路線經(jīng)過身體的情況下的腳末端成分的內(nèi)容與傳導(dǎo)路線經(jīng)過腳背面上的電極的情況下的腳末端成分的內(nèi)容沒有區(qū)別。因此，如果(公式1的Z3A)(公式3的Z3A)，(公式2的Z3B)(公式3的Z3B)，(公式1的Z2A)(公式4的Z2A)，且(公式2的Z2B)(公式4的Z2B)成立，則2Zi·I＝V1＋V2－(V3＋V4)且因此Zi＝{V1＋V2－(V3＋V4)}/2I。
正如上面公式中所述的，通過從接觸阻抗和人體末端位置間阻抗中去除人體末端位置成分的阻抗得到的只有人體成分的阻抗Zi。之后，根據(jù)人體成分的阻抗Zi和事先輸入的個(gè)人數(shù)據(jù)，人體脂肪含量(和人體脂肪百分比)在CPU13中通過已知的計(jì)算方法獲得。如此獲得的人體脂肪含量(和人體脂肪百分比)經(jīng)I/O電路12發(fā)送到顯示單元15以便傳遞給受測(cè)人。
根據(jù)第一實(shí)施例，接觸阻抗R2A、R2B、R3A、R3B和人體末端位置周圍成分的阻抗Z2A、Z3A、Z2B、Z3B被消除并且只有穩(wěn)定的人體成分的阻抗Zi被正確得到，這樣最終可高精確度地測(cè)量人體脂肪的含量(和人體脂肪百分比)。
根據(jù)第一實(shí)施例，由于人體成分的阻抗Zi根據(jù)運(yùn)算放大器6的輸出電壓V1到V4獲得，所以不必采用傳統(tǒng)上需要的電壓測(cè)量電路，因而可簡(jiǎn)化系統(tǒng)配置，使成本降低。
盡管根據(jù)第一實(shí)施例的算術(shù)運(yùn)算控制單元8設(shè)計(jì)用于只測(cè)量人體脂肪含量，但它也可以按圖3所示來(lái)配置，其中模擬開關(guān)17a在低通濾波器10和A/D轉(zhuǎn)換器11之間提供，并且體重測(cè)量電路(它對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的體重測(cè)量裝置)18通過模擬開關(guān)17b連接在模擬開關(guān)17a之后，這樣受測(cè)人的體重可與人體脂肪含量同時(shí)測(cè)量。在這種情況下，不必由按鍵開關(guān)14輸入作為個(gè)人數(shù)據(jù)的體重值。在圖3所示的例子中，體重測(cè)量電路18由重量傳感器(它在本實(shí)施例中是負(fù)重單元)19A、運(yùn)算放大器19B和用于體重測(cè)量的低通濾波器19C組成。具體來(lái)說(shuō)，來(lái)自重量傳感器19A的輸出信號(hào)由運(yùn)算放大器19B放大并且經(jīng)過用于體重測(cè)量的低通濾波器19C以進(jìn)行整平。隨后，輸出信號(hào)經(jīng)前述A/D轉(zhuǎn)換器11和I/O電路12輸入CPU13。應(yīng)當(dāng)指出，用于確定體重值處于穩(wěn)定狀態(tài)的體重差閾值Wa，用于確定體重值處于不穩(wěn)定狀態(tài)的體重差閾值Wb，和用于顯示人體脂肪百分比的最低體重值Wc分別在CPU13中設(shè)置。在此，閾值Wb和Wa滿足Wb＞W(wǎng)a。
圖4是表示算術(shù)運(yùn)算控制單元8`中的人體脂肪和體重測(cè)量順序的一個(gè)實(shí)例說(shuō)明圖。在算術(shù)運(yùn)算控制單元8`的CPU13中，根據(jù)該測(cè)量順序執(zhí)行顯示單元15、A/D轉(zhuǎn)換器11和模擬開關(guān)17a、17b和4a到4f的ON/OFF控制。這個(gè)測(cè)量順序是從上面開始按順序表示顯示單元15上顯示的數(shù)據(jù)內(nèi)容，A/D轉(zhuǎn)換器11的取樣周期、模擬開關(guān)17b、17a和4a到4f的ON狀態(tài)。
圖4中的代碼W(W1到W9)表示A/D轉(zhuǎn)換器11對(duì)體重信號(hào)進(jìn)行取樣的周期，而代碼I(I1到I4)表示A/D轉(zhuǎn)換器11對(duì)從運(yùn)算放大器6釋放的輸出電壓信號(hào)(V1到V4)取樣的周期。
重量傳感器19A的輸出信號(hào)(模擬體重值)經(jīng)過放大器19B和用于體重測(cè)量的低通濾波器19C之后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換以輸入I/O電路12。同時(shí)，通過比較新的按順序的輸入體重值與以前的輸入體重值作出確定體重值是否穩(wěn)定的穩(wěn)定性判斷。用于穩(wěn)定性判斷的體重?cái)?shù)據(jù)可根據(jù)諸如特定數(shù)目的新輸入數(shù)據(jù)部分的平均值和特定數(shù)目的先前輸入數(shù)據(jù)部分的平均值的比較來(lái)確定，或者根據(jù)一個(gè)新數(shù)據(jù)部分和一個(gè)以前數(shù)據(jù)部分的比較來(lái)確定。如果最新的體重值和就在該最新體重值之前一個(gè)的體重值的差值小于上述體重差閾值Wa，則可確定體重值處于穩(wěn)定狀態(tài)。如果體重值小于上述最低體重值Wc，則可確定不進(jìn)行體重測(cè)量，這樣將不進(jìn)行阻抗測(cè)量即人體脂肪測(cè)量。
當(dāng)受測(cè)人站在人體脂肪測(cè)量設(shè)備1上且他的腳分別放在電極2A、2B和3A、3B上時(shí)，從重量傳感器19A輸出的值由于重量的加入而明顯變化，并在隨后判斷人體脂肪測(cè)量設(shè)備是否準(zhǔn)備好進(jìn)行體重測(cè)量和人體脂肪測(cè)量。在此，如果最新體重值和該最新體重值之前一個(gè)體重值之間的差值大于體重差閾值Wb，則在上述穩(wěn)定性判斷中確定體重值處于不穩(wěn)定狀態(tài)并且受測(cè)人已經(jīng)站在測(cè)量設(shè)備1上，隨后，受測(cè)人的體重以及人體成分的阻抗Zi以下面的方式測(cè)量。通過設(shè)置體重差閾值Wa、Wb以使其滿足上述的Wb＞W(wǎng)a，則測(cè)量模式不會(huì)以一種振蕩的方式在用作判斷的閾值點(diǎn)周圍的重量值之間起伏。當(dāng)受測(cè)人走下測(cè)量設(shè)備1或在測(cè)量設(shè)備1上移動(dòng)時(shí)，則確定體重值處于不穩(wěn)定狀態(tài)，這樣則開始用于人體脂肪測(cè)量的人體成分的阻抗測(cè)量。
當(dāng)受測(cè)人踩在測(cè)量設(shè)備1上并且如果A/D轉(zhuǎn)換器11在第一取樣周期W1得到的體重值和在第二取樣周期W2得到的體重值之間的差值大于體重差閾值Wb而確定體重值處于不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，在A/D轉(zhuǎn)換器11結(jié)束第三取樣周期W3后(即A/D轉(zhuǎn)換操作完成之后)，只有模擬開關(guān)4e、4b接通。另外，一旦A/D轉(zhuǎn)換器11結(jié)束第四取樣周期W4，模擬開關(guān)17b就斷開，同時(shí)模擬開關(guān)17a接通，這樣人體成分的阻抗測(cè)量，即人體成分阻抗的一個(gè)取樣周期I1開始，并且來(lái)自運(yùn)算放大器6的輸出電壓信號(hào)V1由A/D轉(zhuǎn)換器11進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。利用就在A/D轉(zhuǎn)換器11的取樣周期I1之前一點(diǎn)的一個(gè)定時(shí)，輸出電壓信號(hào)V1輸入低通濾波器10以進(jìn)行整平。當(dāng)計(jì)時(shí)的時(shí)間接近取樣周期I1時(shí)，模擬開關(guān)17a接通以對(duì)信號(hào)V1進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，從而在算術(shù)運(yùn)算電路中取得穩(wěn)定的阻抗信號(hào)。在上述取樣周期I1中已經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的輸出電壓信號(hào)V1經(jīng)I/O電路12存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器16中。
在之后結(jié)束取樣周期I1后，模擬開關(guān)17b再次接通(同時(shí)模擬開關(guān)17a斷開)并且體重測(cè)量電路18連接A/D轉(zhuǎn)換器11，同時(shí)模擬開關(guān)4f、4a接通以使來(lái)自運(yùn)算放大器6的輸出電壓信號(hào)V2提供給低通濾波器10以進(jìn)行整平。同時(shí)，來(lái)自體重測(cè)量電路18的重量傳感器19A的體重信號(hào)按順序輸入用于體重測(cè)量的低通濾波器19C，進(jìn)而在取樣周期W5由A/D轉(zhuǎn)換器11進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。
在結(jié)束用于由A/D轉(zhuǎn)換器11對(duì)體重信號(hào)取樣的取樣周期W5之后，模擬開關(guān)17a接通(同時(shí)模擬開關(guān)17b斷開)，從而開始人體成分阻抗的取樣周期I2，并且由低通濾波器10整平的輸出電壓信號(hào)V2進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。以此方式，在取樣周期I2中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的輸出電壓信號(hào)V2經(jīng)I/O電路12存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器16中。
在取樣周期I2結(jié)束之后，模擬開關(guān)17b再次接通(同時(shí)模擬開關(guān)17a斷開)從而把體重測(cè)量電路18連接到A/D轉(zhuǎn)換器11，同時(shí)只有模擬開關(guān)4f、4d接通以使來(lái)自運(yùn)算放大器6的輸出電壓信號(hào)V3提供給低通濾波器10以進(jìn)行整平。同時(shí)，來(lái)自體重測(cè)量電路18的重量傳感器19A的體重信號(hào)按順序輸入用于體重測(cè)量的低通濾波器19C并且由A/D轉(zhuǎn)換器11在取樣周期W6進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。
在結(jié)束用于由A/D轉(zhuǎn)換器11對(duì)體重信號(hào)取樣的取樣周期W6之后，模擬開關(guān)17a接通(同時(shí)模擬開關(guān)17b斷開)，以開始人體成分阻抗的取樣周期I3，并且由低通濾波器10整平的輸出電壓信號(hào)V3進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。以此方式，在取樣周期I3中轉(zhuǎn)換的輸出電壓信號(hào)V3經(jīng)I/O電路12存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器16中。
在之后結(jié)束取樣周期I3后，模擬開關(guān)17b再次接通(同時(shí)模擬開關(guān)17a斷開)，從而使體重測(cè)量電路18連接A/D轉(zhuǎn)換器11。只有模擬開關(guān)4c、4a接通，從而把來(lái)自運(yùn)算放大器6的輸出電壓信號(hào)V4提供給低通濾波器10以整平。同時(shí)，來(lái)自體重測(cè)量電路18的重量傳感器19A的體重信號(hào)按順序輸入用于體重測(cè)量的低通濾波器19C并且在取樣周期W7由A/D轉(zhuǎn)換器11進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。
在結(jié)束用于由A/D轉(zhuǎn)換器11對(duì)體重信號(hào)取樣的取樣周期W7之后，模擬開關(guān)17a接通(同時(shí)模擬開關(guān)17b斷開)，從而開始用于人體成分的阻抗的取樣周期I4，并且由低通濾波器10整平的輸出電壓信號(hào)V4進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。已經(jīng)在取樣周期I4轉(zhuǎn)換的輸出電壓信號(hào)V4經(jīng)I/O電路12存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器16中。以此方式，計(jì)算人體成分的阻抗Zi所需的輸出電壓V1到V4存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器16中。
在結(jié)束用于對(duì)體重信號(hào)取樣的取樣周期W5到W7之后，針對(duì)每個(gè)體重值進(jìn)行穩(wěn)定性判斷。甚至在計(jì)算人體成分的阻抗Zi所需的輸出電壓(V1到V4)已存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器16中時(shí)，如果體重值處于不穩(wěn)定狀態(tài)(即，得到的體重值和前個(gè)體重值之間的差值大于體重差閾值Wb)，那么模擬開關(guān)17a、17b也繼續(xù)交替切換以進(jìn)行體重測(cè)量和人體成分的阻抗測(cè)量。
特別是，如果確定取樣周期I4結(jié)束之后執(zhí)行的體重信號(hào)取樣周期W8中得到的體重值和在前個(gè)取樣周期W7得到的體重值的差值大于體重差閾值Wb(即體重值處于不穩(wěn)定狀態(tài))，則測(cè)量設(shè)備的操作再一次切換到人體成分的阻抗測(cè)量模式以開始阻抗取樣周期I1`。在這個(gè)取樣周期I1`中，來(lái)自運(yùn)算放大器6的輸出電壓信號(hào)V1進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換以存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器16中，同時(shí)先前已存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器16中的輸出電壓信號(hào)V1被更新。如果確定在結(jié)束取樣周期I1`之后執(zhí)行的體重信號(hào)取樣周期W9中得到體重值和在前個(gè)取樣周期W6得到的體重值的差值小于體重差值閾值Wa(即穩(wěn)定狀態(tài))，則中斷人體成分的阻抗測(cè)量。在以此方式進(jìn)行了體重值的穩(wěn)定性判斷之后，人體成分的阻抗Zi由CPU13使用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器16中的輸出信號(hào)V1到V4進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)人體脂肪含量(人體脂肪百分比)通過人體成分的阻抗Zi和個(gè)人數(shù)據(jù)計(jì)算。
如果確定體重值處于穩(wěn)定狀態(tài)并且大于最低體重值Wc，則體重值(測(cè)量的體重值)顯示在顯示單元15上，直到一個(gè)規(guī)定時(shí)間過去為止。在規(guī)定時(shí)間之后，在CPU13中計(jì)算的人體脂肪含量(人體脂肪百分比)顯示在顯示單元15上。在規(guī)定時(shí)間再次過去之后，體重值再次顯示在顯示單元15上。之后，在每個(gè)流逝的規(guī)定時(shí)間，體重值和人體脂肪含量重復(fù)顯示，直到繼續(xù)體重值的穩(wěn)定判斷為止。在繼續(xù)體重值的穩(wěn)定性判斷期間，只有體重值測(cè)量被連續(xù)執(zhí)行并且一直執(zhí)行穩(wěn)定性判斷。在確定體重值的穩(wěn)定性之前，在取樣周期W1到W8得到的體重值按順序顯示在顯示單元15上，這是因?yàn)楸仨毻ㄖ軠y(cè)人在瞬態(tài)時(shí)體重值的順序變化。
舉例來(lái)說(shuō)，如果受測(cè)人從測(cè)量設(shè)備1上走下而使體重值被確定為不穩(wěn)定狀態(tài)，則體重值測(cè)量和人體成分的阻抗測(cè)量再次交替重復(fù)。由于即使體重值確定為穩(wěn)定狀態(tài)也低于最低體重值Wc，因此只有該體重值顯示在顯示單元15上。如果受測(cè)人在測(cè)量設(shè)備1上移動(dòng)而使體重值被確定為不穩(wěn)定狀態(tài)，則當(dāng)隨后再次確定穩(wěn)定性時(shí)，體重值大于最低體重值Wc，因而體重值和人體脂肪含量在顯示單元15上交替顯示。
在上面的測(cè)量順序中，在運(yùn)算放大器6發(fā)送的一系列輸出電壓信號(hào)V1到V4存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器16中之后，人體成分的阻抗測(cè)量在體重值的穩(wěn)定性得到確定的時(shí)刻被中斷，但是如果在確定穩(wěn)定狀態(tài)之后一系列輸出電壓信號(hào)V1到V4的存儲(chǔ)還沒有結(jié)束，則一系列輸出電壓信號(hào)V1到V4存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器16中并在之后中斷人體成分的阻抗測(cè)量。
根據(jù)該測(cè)量順序，當(dāng)受測(cè)人踩在測(cè)量設(shè)備1的上表面并且他的腳放在電極2A、2B、3A、3B上時(shí)，由于體重值處于一種振蕩狀態(tài)，所以在體重值變穩(wěn)定而可以獲得正確的體重值之前有一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的等待時(shí)間。但是，由于受測(cè)人的腳固定在電極2A、2B、3A、3B上并且因此測(cè)量設(shè)備1準(zhǔn)備好正確的人體成分的阻抗測(cè)量，因而這個(gè)等待時(shí)間可用于與體重測(cè)量同時(shí)的人體成分的阻抗測(cè)量。相應(yīng)地，在體重值變穩(wěn)定之前，測(cè)量設(shè)備1進(jìn)入了可計(jì)算人體成分的阻抗Zi的狀態(tài)，所以即使計(jì)算人體成分的阻抗需要很多個(gè)周期，這些周期所需的時(shí)間也不會(huì)影響體重值和人體脂肪含量的最終值的測(cè)量。最好是，在體重值變穩(wěn)定后，換言之，在最新和前個(gè)體重值之間的差值處于小于重量差閾值Wa的范圍內(nèi)之后，正確的體重值可以顯示。另外，由于在盡可能短的時(shí)間間隔需要大量的體重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行諸如平均值計(jì)算的過濾計(jì)算以盡可能降低顯示體重值的閃動(dòng)，因此最好每次都只進(jìn)行體重測(cè)量。
接著將描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的人體脂肪測(cè)量設(shè)備20。除了人體成分的阻抗測(cè)量電路的配置不同之外，第二實(shí)施例的人體脂肪測(cè)量設(shè)備20與第一實(shí)施例的人體脂肪測(cè)量設(shè)備1基本上沒有差別。因此，下面只解釋專用于第二實(shí)施例的人體成分的阻抗測(cè)量電路21的配置，并且省去第一和第二實(shí)施例共有的其它部分的詳細(xì)解釋。
圖5(a)是表示根據(jù)第二實(shí)施例構(gòu)建的人體成分的阻抗測(cè)量電路21的電路圖。人體脂肪測(cè)量設(shè)備20在其上表面上有三個(gè)電極22A、22B和23A并且設(shè)計(jì)用以使受測(cè)人的一只腳放在電極22A、22B上，同時(shí)另一只腳放在電極23A上。具體來(lái)說(shuō)，受測(cè)人把他的腳跟放在22A、23A上且他的腳尖放在電極22B上。
圖5(b)示出了受測(cè)人踩在電極22A、22B和23A上的情況。在受測(cè)人腳和相應(yīng)電極22A、22B和23A之間產(chǎn)生的是接觸阻抗R22A、R22B、R23A。在腳背周圍產(chǎn)生的是人體末端位置周圍成分的阻抗Z22A、Z22B、Z23A。在圖5(b)中，存在于兩腳之間的要測(cè)量的人體成分的阻抗由Zi表示。
電極22B、22A、23A分別通過模擬開關(guān)24a，24b，24c連接恒流電路25。與第一實(shí)施例類似，這個(gè)恒流電路25包括(i)運(yùn)算放大器26，輸入從同相輸入端傳送的電壓信號(hào)v并且輸出恒流I，和(ii)基準(zhǔn)電阻器27，連接運(yùn)算放大器26的倒相輸入端并限制電路電流以使運(yùn)算放大器26輸出恒流I。應(yīng)當(dāng)指出，基準(zhǔn)電阻器27具有穩(wěn)定的給定值Rs以用于設(shè)置上述恒流I。
電極22A、23A分別通過模擬開關(guān)24b、24c與運(yùn)算放大器26的輸出端連接，并且電極22B通過模擬開關(guān)24a連接運(yùn)算放大器26的倒相輸入端。運(yùn)算放大器26的輸出端連接算術(shù)運(yùn)算控制單元8。
在包括上述配置的人體成分的阻抗測(cè)量電路21的人體脂肪測(cè)量設(shè)備20中，在受測(cè)人的腳放在電極22A、22B、23A上時(shí)，模擬開關(guān)24a到24c一旦接收到算術(shù)運(yùn)算控制單元8的CPU13提供的輸出信號(hào)就按順序切換以使來(lái)自運(yùn)算放大器26的輸出電壓V5、V6輸入算術(shù)運(yùn)算控制單元8。下面將描述模擬開關(guān)24a到24c的ON/OFF控制和輸出電壓V5、V6。
-在只有模擬開關(guān)24a，24c接通時(shí)，通過測(cè)量運(yùn)算放大器26的輸出電壓V5獲得下面的公式5。
(R23A＋Z23A＋Zi＋Z22B＋R22B＋Rs)·I＝V5(公式5)-在只有模擬開關(guān)24a，24c接通時(shí)，通過測(cè)量運(yùn)算放大器26的輸出電壓V6獲得下面的公式6。
(R22A＋Z22A＋Z22B＋R22B＋Rs)·I＝V6(公式6)測(cè)量的輸出電壓V5、V6曾經(jīng)存儲(chǔ)在算術(shù)運(yùn)算控制單元8的存儲(chǔ)器16中。在CPU13中，通過使用V5、V6可進(jìn)行人體成分的阻抗Zi的計(jì)算。具體來(lái)說(shuō)就是公式5的值減去公式6的值(公式5-公式6)。應(yīng)當(dāng)指出，恒流I的值由I＝v/Rs表示。相應(yīng)地，接觸阻抗R22A接觸阻抗R23A成立，并且可以理解，右腳中的成分的內(nèi)容與左腳中的成分的內(nèi)容沒有差別，而且在電流傳導(dǎo)路線經(jīng)過人體時(shí)的成分的內(nèi)容與電流傳導(dǎo)路線經(jīng)過腳背上的電極之間時(shí)的成分內(nèi)容沒有差別。因此，如果公式5的Z23A公式6的Z22A并且公式5的Z22B公式6的Z22B成立，則Zi·I＝V5-V6，并且因此Zi＝(V5-V6)}/I。通過這種計(jì)算可得到人體成分的阻抗Zi。
在CPU13中，根據(jù)人體成分的阻抗Zi和事先輸入的個(gè)人數(shù)據(jù)，通過使用已知的計(jì)算方法可以得到人體脂肪的含量(人體脂肪百分比)。如此獲得的人體脂肪含量(人體脂肪百分比)經(jīng)I/O電路12后顯示在顯示單元15上以傳遞給受測(cè)人。
在測(cè)量人體成分的阻抗Zi時(shí)引起錯(cuò)誤的因數(shù)有(i)測(cè)量值R22A和R23A之間的差值；(ii)公式5的測(cè)量值Z23A和公式6的測(cè)量值Z22A之間的差值；和(iii)公式5的測(cè)量值Z22B和公式6的Z22B之間的差值。但是，通過把電極22A、23A做大可以解決R22A和R23A之間的差異。而且，由于考慮到它們的傳導(dǎo)路線實(shí)際上沒有差別的情況時(shí)Z23A和Z22A之間的差值以及Z22B和Z22B之間的差值小于要測(cè)量的人體阻抗，因此在實(shí)際中可以忽略Z23A和Z22A之間的差值以及Z22B和Z22B之間的差值。因此，通過上面的計(jì)算可獲得不受接觸阻抗和人體末端位置周圍的成分阻抗影響的人體成分的阻抗。
根據(jù)第二實(shí)施例可以得到基本上與第一實(shí)施例相同的效果，并且在短測(cè)量時(shí)間期間的要測(cè)量的身體表面的情況基本上與第一實(shí)施例的情況相同。因而，假定在所有位置的接觸阻抗具有相同的值并且在所有位置的人體末端位置周圍的成分阻抗具有相同的值，則一對(duì)電極22A、22B僅提供給一個(gè)典型位置并且其它位置均提供一個(gè)電極23A就能夠測(cè)量人體阻抗。利用這種配置可以減少電極數(shù)，從而使系統(tǒng)簡(jiǎn)化，進(jìn)而降低成本。
例如，在第二實(shí)施例的設(shè)備用于進(jìn)行人體驅(qū)干截面的阻抗測(cè)量的情況下，電極數(shù)量的減少可以減少連接電極所需的時(shí)間。具體來(lái)說(shuō)，上述公式6所述的測(cè)量在提供一對(duì)電極的位置進(jìn)行，并且上述公式5所述的測(cè)量在其它n個(gè)位置進(jìn)行。如果在所有位置的接觸阻抗具有相同的值并且在所有位置的人體末端位置周圍成分的阻抗具有相同的值，則通過公式5的值減去公式6的值可以得到在n個(gè)位置的阻抗，這些值通過在每個(gè)位置的測(cè)量而獲得。
接著將描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例構(gòu)建的人體脂肪測(cè)量設(shè)備30。除了人體成分的阻抗測(cè)量電路的配置有所不同外，第三實(shí)施例的人體脂肪測(cè)量設(shè)備30與第一實(shí)施例的人體脂肪測(cè)量設(shè)備1基本上沒有差別。因此，下面只解釋專用于第三實(shí)施例的人體成分的阻抗測(cè)量電路31的配置，并且省略第一和第三實(shí)施例通用的其它部分的詳細(xì)解釋。
圖6是表示根據(jù)第三實(shí)施例構(gòu)建的人體成分的阻抗測(cè)量電路31的電路圖。這個(gè)人體脂肪測(cè)量設(shè)備30在其上表面有三個(gè)電極32A、32B和33A，并且設(shè)計(jì)用以使受測(cè)人的一只腳放在電極32A、32B上，同時(shí)另一只腳放在電極33A上。具體來(lái)說(shuō)，受測(cè)人把他的腳跟放在電極32A、33A上并且他的腳尖放在電極32B上。
在受測(cè)人的兩只腳和相應(yīng)電極32A、32B和33A之間產(chǎn)生的是接觸阻抗R33A、R32B、R33A，而主要存在于腳背周圍的是人體末端位置周圍成分的阻抗Z32A、Z32B、Z33A。應(yīng)當(dāng)指出，在圖6中，存在于兩腳之間的要測(cè)量的人體成分的阻抗由Zi表示。
電極32A、33A連接一個(gè)電壓源(它對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的電源電路)35以用于分別經(jīng)模擬開關(guān)34b，34c提供恒壓V。電極32B經(jīng)模擬開關(guān)34a連接與運(yùn)算放大器36的同相端耦合的基準(zhǔn)電阻器(Rs)37。運(yùn)算放大器36的輸出端連接算術(shù)運(yùn)算控制單元8。
在包括上述配置的人體成分的阻抗測(cè)量電路31的人體脂肪測(cè)量設(shè)備30中，在受測(cè)人的腳放在電極32A、32B、33A上時(shí)，模擬開關(guān)34a到34c一旦接收到算術(shù)運(yùn)算控制單元8的CPU13所提供的輸出信號(hào)就按順序切換以使來(lái)自運(yùn)算放大器36的輸出信號(hào)輸入算術(shù)運(yùn)算控制單元8。下面將描述模擬開關(guān)34a到34c的ON/OFF控制和輸出電壓V5、V6。
-只有模擬開關(guān)34a，34c被接通。若在該時(shí)刻電路中流動(dòng)的電流是Ia并且在該時(shí)刻在基準(zhǔn)電阻器37的兩端產(chǎn)生的電壓是Va，則下面的公式成立。
(R33A＋Z33A＋Zi＋Z32A＋R32A＋Rs)·Ia＝V在Ia＝Va/Rs時(shí)，上面的公式可改寫如下。R33A＋Z33A＋Zi＋Z32A＋R32A＝(V－Va)/Ia＝{(V－Va)/Va}·Rs＝L1…(公式7)-只有模擬開關(guān)34a，34b被接通。若在該時(shí)刻電路中流動(dòng)的電流是Ib并且在該時(shí)刻在基準(zhǔn)電阻器37的兩端產(chǎn)生的電壓是Vb，則下面的公式成立。
(R32B＋Z32B＋Z32A＋R32A＋Rs)·Ib＝V若Ib＝Vb/Rs，則上面的公式可改寫如下。R32B＋Z32B＋Z32A＋R32A＝(V－Vb)/Ib＝{(V－Vb)/Vb}·Rs＝L2…(公式8)與前面的情況類似，接觸阻抗R32A接觸阻抗R33A成立，并且可以理解，右腳中的成分的內(nèi)容與左腳中的成分的內(nèi)容沒有差別，并且在電流傳導(dǎo)路線經(jīng)過人體的情況下的成分內(nèi)容與電流傳導(dǎo)路線經(jīng)過腳背上的電極之間的情況下的成分內(nèi)容沒有差別。因此，如果公式7的Z33A公式8的Z32A并且公式7的Z32B公式8的Z32B成立，則通過公式7減去公式8(Zi＝L1－L2)可以得到人體成分的阻抗Zi。
通過第三實(shí)施例可獲得與前述實(shí)施例相同的效果。第三實(shí)施例特別適用于接觸阻抗高至不能使用第一和第二實(shí)施例的情況，不能使用是因?yàn)闃?gòu)成恒流電路的一部分的運(yùn)算放大器已飽和。
盡管在第三實(shí)施例中提供了三個(gè)電極32A、32B、33A并且這些電極耦合人體成分的阻抗測(cè)量電路31，但本發(fā)明并不限于此，而是可以有不同的配置。例如可提供四個(gè)電極，它們分別通過六個(gè)模擬開關(guān)與施以恒壓的人體成分的阻抗測(cè)量電路耦合。在這種情況下，模擬開關(guān)的ON/OFF控制類似于第一實(shí)施例的情況，并且人體成分的阻抗Zi可根據(jù)公式7和8計(jì)算。
接著將描述根據(jù)第四實(shí)施例的人體脂肪測(cè)量設(shè)備40。圖7(a)示出了第四實(shí)施例的人體脂肪測(cè)量設(shè)備的人體成分(內(nèi)部器官的成分)的阻抗測(cè)量電路的電路圖。圖7(b)示出了人體成分的阻抗。本實(shí)施例的人體脂肪測(cè)量設(shè)備40具有電極41A、41B、41C、41D，其中受測(cè)人的兩只腳分別放在電極41A、41B上，而受測(cè)人的兩只手分別抓住電極41C、41D。電極41A、41B、41C、41D通過模擬開關(guān)43a、43b、43c、43d、43e、43f分別連接恒流電路44，恒流電路44具有與第一實(shí)施例相同的配置。構(gòu)成恒流電路44一部分的運(yùn)算放大器45的輸出端連接算術(shù)運(yùn)算控制單元8。這個(gè)算術(shù)運(yùn)算控制單元8與第一實(shí)施例具有相同的配置，因而省略其描述。
電極41C、41A、41B通過模擬開關(guān)43c、43e、43f連接運(yùn)算放大器45的輸出端。電極41D、41C、41A分別通過模擬開關(guān)43a、43b、43d連接運(yùn)算放大器45的倒相輸入端。運(yùn)算放大器45的倒相輸入端連接基準(zhǔn)電阻器46以用于限制電路電流以使運(yùn)算放大器45輸出恒流I。需要指出，基準(zhǔn)電阻器46具有穩(wěn)定的給定值Rs以用于設(shè)置上述恒流I。
下面將解釋受測(cè)人的身體成分的阻抗。在第四實(shí)施例中，由于電極41A、41B、41C、41D分別與受測(cè)人的手和腳接觸，所以在受測(cè)人的手和腳以及電極41A、41B、41C、41D之間分別產(chǎn)生接觸阻抗R41A、R41B、R41C、R41D，而人體成分阻抗Z41A、Z41B、Z41C、Z41D分別在右腳、左腳、右手臂和左手臂中產(chǎn)生。在圖7中，要測(cè)量的內(nèi)部器官的成分的阻抗，即內(nèi)部器官成分阻抗由Zj表示。
在上述配置的人體脂肪測(cè)量設(shè)備40中，當(dāng)受測(cè)人右腳和左腳分別放在電極41A、41B上并且電極41C、41D分別由右手和左手抓住時(shí)，模擬開關(guān)43a、43b、43c、43d、43e、43f通過CPU13的ON/OFF控制按順序切換以使運(yùn)算放大器45釋放的輸出電壓V9到V12輸入算術(shù)運(yùn)算控制單元8。下面將解釋模擬開關(guān)43a到43f的ON/OFF控制和輸出電壓V9到V12。
-在只有模擬開關(guān)43b，43e接通時(shí)，通過測(cè)量運(yùn)算放大器45的輸出電壓V9可得到下面的公式。
(R4iA＋Z41A＋Zj＋Z41C＋R41C＋Rs)·I＝V9…(公式9)-在只有模擬開關(guān)43a，43f接通時(shí)，通過測(cè)量運(yùn)算放大器45的輸出電壓V10可得到下面的公式。
(R41B＋Z41B＋Zj＋Z41D＋R41D＋Rs)·I＝V10…(公式10)-在只有模擬開關(guān)43a，43c接通時(shí)，通過測(cè)量運(yùn)算放大器45的輸出電壓V11獲得下面的公式。
(R41C＋Z41C＋Z41D＋R41D＋Rs)·I＝V11…(公式11)-在只有模擬開關(guān)43d，43f接通時(shí)，通過測(cè)量運(yùn)算放大器45的輸出電壓V12可獲得下面的公式。
(R41B＋Z41B＋Z41A＋R41A＋Rs)·I＝V12…(公式12)這些測(cè)量的輸出電壓V9到V12曾存儲(chǔ)在算術(shù)運(yùn)算控制單元8的存儲(chǔ)器16中，同時(shí)通過使用測(cè)量的電壓V9到V12在CPU13中計(jì)算內(nèi)部器官成分的阻抗Zj。具體來(lái)說(shuō)，前面的公式9到12用于計(jì)算公式9+公式10-(公式11＋公式12)的值，這樣可消除接觸阻抗，并且下面的公式成立。
2Zj·I＝V9＋V10－(V11＋V12)因而，Zj＝{V9＋V10－(V11＋V12)}/2I從上面的公式可以得到內(nèi)部器官成分的阻抗Zj。恒流I的值由I＝v/Rs表示。
在CPU13中，通過使用已知的計(jì)算方法，內(nèi)部器官中的人體脂肪含量隨后通過內(nèi)部器官成分阻抗Zj和事先輸入的個(gè)人數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。如此獲得的內(nèi)部器官中的脂肪含量經(jīng)I/O電路12顯示在顯示單元15上以傳遞給受測(cè)人。
根據(jù)第四實(shí)施例，在受測(cè)人手和腳上的四個(gè)測(cè)量位置中的每一個(gè)位置上提供一個(gè)電極，這樣則可以測(cè)量不包括整個(gè)手和腳的接觸阻抗和人體末端位置周圍成分的阻抗的內(nèi)部器官成分的阻抗(與此相比較，第一實(shí)施例的人體成分的阻抗不包括兩腳周圍的人體末端位置周圍的成分阻抗)。利用這種配置可以穩(wěn)定準(zhǔn)確地測(cè)量?jī)?nèi)部器官中的人體脂肪含量。由此可減少內(nèi)部器官成分的阻抗測(cè)量所需的電極數(shù)，從而使導(dǎo)線和電路數(shù)減少，因而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)配置。另外也可獲得與第一盡管內(nèi)部器官成分的阻抗Zj是根據(jù)在第四實(shí)施例切換模擬開關(guān)所得到的四個(gè)測(cè)量結(jié)果(即輸出電壓V9和V10的測(cè)量結(jié)果)進(jìn)行計(jì)算的，但該計(jì)算也可根據(jù)三個(gè)測(cè)量結(jié)果計(jì)算。具體來(lái)說(shuō)，假定左右手上的接觸阻抗R41D和R41C彼此相等；左右手臂上的成分阻抗Z41D和Z41C彼此相等；左右腳上的接觸阻抗R41B、R41A彼此相等；并且左右腳上的成分阻抗Z41B和Z41A彼此相等，則公式11可轉(zhuǎn)換為下面的公式11`2·(R41C＋Z41C)＝(V11－Rs·I)/I…(公式11`)并且公式12可轉(zhuǎn)換為下面的公式12`2·(R41A＋Z41A)＝(V12－Rs·I)/I…(公式12`)因而，內(nèi)部器官的成分阻抗Zj可描述為Zj＝公式9－(公式11`＋公式12`)/2，并且可根據(jù)通過切換模擬開關(guān)得到的三個(gè)測(cè)量結(jié)果(即，輸出電壓V9、V11、V12的測(cè)量結(jié)果)測(cè)量。另外，還可通過允許電流在受測(cè)人身體內(nèi)對(duì)角流動(dòng)，如只接通模擬開關(guān)43f、43b來(lái)獲得內(nèi)部器官的成分阻抗Zj。
第四實(shí)施例的配置可類似于第一實(shí)施例，人體脂肪測(cè)量電路18可置于算術(shù)運(yùn)算電路8中以能夠進(jìn)行切換，以便在測(cè)量?jī)?nèi)部器官中的人體脂肪含量的同時(shí)測(cè)量體重。在這種情況下，可采用第一實(shí)施例的測(cè)量順序且利用等待體重值變穩(wěn)定的等待時(shí)間來(lái)測(cè)量?jī)?nèi)部器官的成分阻抗Zj。
在前面的每個(gè)實(shí)施例中，人體重量信號(hào)(體重信號(hào))和阻抗信號(hào)(輸出電壓信號(hào)V1到V4)在同一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器11中進(jìn)行數(shù)字化。本發(fā)明并不限于此，而是可采用不同的配置。例如，可為人體成分的阻抗測(cè)量電路提供一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器并且為體重測(cè)量電路提供一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，并且體重信號(hào)和阻抗信號(hào)由它們相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換。
在前面的每個(gè)實(shí)施例中，人體重量值(體重值)和人體脂肪含量(人體脂肪百分比)以預(yù)定的時(shí)間間隔在同一個(gè)顯示單元15上交替顯示。本發(fā)明并不限于此，而是可配置為體重值和人體脂肪含量在不同的顯示單元上顯示，或者配置為通過按一個(gè)鍵式開關(guān)而在同一個(gè)顯示單元上有選擇地顯示這些值。
盡管在第一到第三實(shí)施例中人體成分的阻抗Zi利用與電極接觸的腳背來(lái)測(cè)量，但也可以如圖8所示把電極(2A`、2B`、3A`、3B`)置于兩只手之間而進(jìn)行類似測(cè)量。在這種情況下，盡管測(cè)量路線包括許多具有大阻抗值的關(guān)節(jié)，但由于人體末端位置周圍成分的阻抗被消除，因此可以高精確度地測(cè)量人體脂肪含量。
在第一到第三實(shí)施例中測(cè)量設(shè)備包括體重測(cè)量電路18的情況下，電極最好放置在該體重測(cè)量面上。也可把一些電極放置在手或手指可接觸或抓住的位置上，同時(shí)其它電極放置在該體重測(cè)量面上。在測(cè)量設(shè)備不包括體重測(cè)量電路18或者體重測(cè)量部分與人體脂肪測(cè)量部分分開的情況下，電極可放置在手或手指可接觸或抓住的位置上，或者一些電極可放置在手或手指可接觸或抓住的位置上，同時(shí)其它電極放置在該體重測(cè)量面上。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量人體內(nèi)的脂肪含量的人體脂肪測(cè)量設(shè)備，該設(shè)備包括(a)與人皮膚表面上的多個(gè)位置中的每個(gè)位置接觸的一個(gè)或多個(gè)電極；(b)用于把恒定電流或電壓加到電極上的電源電路；(c)阻抗測(cè)量裝置，用于切換電極與電源電路連接，使得在電極之間存在接觸阻抗和人體末端位置周圍的成分阻抗，或者使得在電極之間存在接觸阻抗、人體末端位置周圍的成分阻抗和人體成分的阻抗，從而可分別測(cè)量接觸阻抗與人體末端位置周圍的成分阻抗所合成的值以及接觸阻抗、人體末端位置周圍的成分阻抗與人體成分的阻抗所合成的值；和(d)計(jì)算裝置，用于根據(jù)由阻抗測(cè)量裝置得到的測(cè)量值計(jì)算人體成分的阻抗值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的人體脂肪測(cè)量設(shè)備，其中電極的配備要使一對(duì)電極被放置與兩個(gè)皮膚表面位置中的第一位置接觸，并且另一對(duì)電極與皮膚表面的第二位置接觸，其中要測(cè)量的人體成分的阻抗存在于這兩個(gè)位置之間；其中每一對(duì)中的電極彼此接近；其中電源電路通過阻抗測(cè)量裝置連接第一位置或第二位置的電極對(duì)，以便測(cè)量接觸阻抗和人體末端位置周圍的成分阻抗所合成的值，所述阻抗存在于連接電源電路的電極對(duì)之間；并且其中電源電路連接第一位置和第二位置的相應(yīng)電極對(duì)中的電極之一，以測(cè)量接觸阻抗、人體末端位置周圍的成分阻抗和人體成分的阻抗所合成的值，所述阻抗存在于連接電源電路的電極對(duì)之間；并且其中計(jì)算裝置根據(jù)測(cè)量的值計(jì)算人體成分的阻抗值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的人體脂肪測(cè)量設(shè)備，其中電極的配備要使兩個(gè)電極與兩個(gè)皮膚表面位置中的第一位置接觸，并且一個(gè)電極與兩個(gè)位置中的第二位置接觸，其中要測(cè)量的人體成分的阻抗存在于兩個(gè)位置之間；其中置于第一位置的兩個(gè)電極彼此接近；其中電源電路通過阻抗測(cè)量裝置連接第一位置的兩個(gè)電極，以便測(cè)量接觸阻抗與人體末端位置周圍的成分阻抗所合成的值，所述阻抗存在于連接電源電路的電極對(duì)之間；并且其中電源電路連接第一位置的電極之一和第二位置的電極，以便測(cè)量接觸阻抗、人體末端位置周圍的成分阻抗與人體成分的阻抗所合成的值，所述阻抗存在于連接電源電路的電極對(duì)之間；并且其中計(jì)算裝置根據(jù)測(cè)量值計(jì)算人體成分的阻抗值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的人體脂肪測(cè)量設(shè)備，其中電極的配備要使一個(gè)電極被放置分別與圍繞腳和手的每個(gè)皮膚表面位置接觸；其中電源電路通過阻抗測(cè)量裝置連接與一只手接觸的電極以及與一只腳接觸的電極，以便測(cè)量接觸阻抗、手臂的成分阻抗、腿的成分阻抗和內(nèi)部器官的阻抗所合成的值，所述阻抗存在于連接電源電路的電極對(duì)之間；其中電源電路連接與手接觸的電極以測(cè)量接觸阻抗與手臂的成分阻抗所合成的值，所述阻抗存在于連接電源電路的電極之間；其中電源電路連接與腳接觸的電極以測(cè)量接觸阻抗與腿的成分阻抗所合成的值，所述阻抗存在于連接電源電路的電極對(duì)之間；并且其中計(jì)算裝置根據(jù)測(cè)量的值計(jì)算內(nèi)部器官成分的阻抗值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4任意之一的人體脂肪測(cè)量設(shè)備，它還包括體重測(cè)量裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的人體脂肪測(cè)量設(shè)備，其中在體重起伏的瞬時(shí)體重現(xiàn)象的狀態(tài)期間，在體重測(cè)量裝置測(cè)量體重的同時(shí)最好由阻抗測(cè)量裝置執(zhí)行電極間的阻抗測(cè)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的人體脂肪測(cè)量設(shè)備，其中當(dāng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)的體重測(cè)量裝置所測(cè)量的體重值明顯起伏時(shí)，在體重測(cè)量裝置測(cè)量體重的同時(shí)由阻抗測(cè)量裝置執(zhí)行電極間的阻抗測(cè)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6的人體脂肪測(cè)量設(shè)備，其中當(dāng)處于穩(wěn)定狀態(tài)的體重測(cè)量裝置所測(cè)量的體重值起伏不大時(shí)，由阻抗測(cè)量裝置執(zhí)行的電極間的阻抗測(cè)量被中斷。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的人體脂肪測(cè)量設(shè)備，其中當(dāng)處于穩(wěn)定狀態(tài)的體重測(cè)量裝置所測(cè)量的體重值起伏不大時(shí)，由阻抗測(cè)量裝置執(zhí)行的電極間的阻抗測(cè)量被中斷，同時(shí)只進(jìn)行體重測(cè)量。
全文摘要
利用一種非常簡(jiǎn)單的裝置,不包括受測(cè)人的皮膚表面和每個(gè)電極之間的接觸阻抗以及人體末端位置周圍的成分阻抗的人體成分的阻抗被測(cè)量,從而高精確度地測(cè)量人體脂肪含量。兩對(duì)電極(總共四個(gè)電極)分別通過模擬開關(guān)連接恒流電路。算術(shù)運(yùn)算控制單元輸出的控制信號(hào)按順序切換施以恒流的電極。通過使用來(lái)自運(yùn)算放大器的輸出電壓信號(hào),算術(shù)運(yùn)算控制單元中的CPU通過去掉接觸阻抗和身體末端位置周圍的成分阻抗來(lái)計(jì)算人體成分的阻抗。
文檔編號(hào)G01N27/02GK1327375SQ00802193
公開日2001年12月19日 申請(qǐng)日期2000年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月7日
發(fā)明者孝橋徹, 三田尾健司 申請(qǐng)人:大和制衡株式會(huì)社