腹部阻抗测量装置和身体组成确定装置的制作方法

专利名称：腹部阻抗测量装置和身体组成确定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于人体的腹部阻抗测量装置和身体组成确定装置。
背景技术：
为了对人体的内脏脂肪和皮下脂肪的面积进行精确测量，已经使用io 了基于通过各种CT (计算断层成像)程序(包括X-射线CT和阻抗CT) 或MRI (磁共振成像)所获得的断层摄影图像来计算体脂数据的体脂确 定装置。常规上已经进行了这样的研究，其中基于使用可以与被试者(human subject)腹部接触的阻抗测量电极所测得的阻抗来计算体脂指^^。例如， 15根据一项研究，基于使用一对与腹部的前表面和后表面接触的电流源电极以及与腹部侧面接触的电压测量电极所测得的阻抗，并且基于腰围来 计算人体的内脏脂肪的质量或面积。如在MhvaRYO的"Developmentof Visceral-fat Measuring Method Using Abdominal Bioelectrical Impedance", Himan Kenkyu ( Journal of Japan Society for the Study of Obesity ) ， Japan ， 20 JapanSociety for the Study of Obesity, 2003， Vol.9， No.2， pp.32-38中所 公开的，所述计算方法是通过CT结果、阻抗和腰围之间的关联而得到的。 如Hermann SCHARFETTER和五个其他人的Assessing abdominal fatness with local bioimpedance analysis: Basics and experimental findings (在线)(2007年2月15日的搜索中找到)因特网URL: 25 http:〃www.imt.tugraz.at/scharfetter/no—sync/publications/scharfetter—IJO—01. p(^search='hermanno/o20scharfetter%20assessing%20abdominal 以及在 JP-A-11-113870中所公开的，己经存在这样的研究，其中，阻抗测量电极 安装在巻绕被试者腹部的带上，由此使阻抗测量电极与腹部的前表面接 触，并且根据所测得的腹部阻抗来估计皮下脂肪质量。在对人的生物阻抗的测量中，即使对于同一被试者，所测;得的结果 也可能根据测量电极的位置而不同。因此，为了保证测量的可再现性， 测量电极应该总是设置在相同的位置。例如，可以考虑将穿过被试者肚 脐并且垂直于中线的横断面作为基准面，应该总是相对于基准面来设置 5测量电极。然而，在实践中，难以将阻抗测量电极设置在这样的基准位置。例 如，在设置有阻抗测量电极的带巻绕在腹部周围的方法中，存在这样的 可能性由于带的变形而使得测量电极的位置可能不对齐。此外，当带 巻绕在腹部周围时，因为由于该带而使得被试者或其他任何人都不能看 10到基准位置，所以在大多数场合下都不能明确地确认基准位置。发明内容因此，本发明提供了一种能够将阻抗测量电极准确地设置在基准位 置处的腹部阻抗测量装置，和一种包括所述腹部阻抗测量装置的人体组 15成确定装置。根据本发明的一方面， 一种腹部阻抗测量装置包括多个电极，用 于测量被试者的腹部阻抗；电极支承构件，用于支承所述多个电极；可 以围绕被试者而布置的框；由所述框支承的发光器，所述发光器用于向 所述框的内部发射光束；以及设置在所述电极支承构件处的标记，所述20标记能够用所述光束来照射。为了使用所述腹部阻抗测量装置，在从所述发光器发射到被试者的光束的帮助下，可以相对于测量基准^^置将所 述框调整到适当的位置和适当的朝向。之后，可以调整所述电极支承构 件的位置和朝向，以使得所述光束的位置与所述电极支承构4牛上的所述 标记一致。因此，可以将所述电极准确地设置在测量基准位置上，从而25可以按高度的可再现性来测量生物阻抗。在优选实施方式中，所述多个电极沿所述电极支承构件的纵向方向 排列。所述发光器将光束发射到至少两个点。上述标记包括沿所述电极 支承构件的纵向方向延伸的部分。调整所述电极支承构件的位置和朝向 以使得所述光束的两个点与所述标记的沿所述电极支承构件的纵向方向延伸的部分一致。因此，可以将沿所述电极支承构件的纵向方向排列的 所述电极设置在期望的方向上。在另一个优选实施方式中，所述多个电极沿所述电极支承构件的纵 向方向排列，所述发光器将光束发射到至少三个点。所述标记为十字形， 5包括沿所述电极支承构件的纵向方向延伸的部分以及与沿所述纷人向方向 延伸的部分正交的另一部分。调整所述电极支承构件的位置和^^向以使 得所述光束的两个点与所述标记的沿所述电极支承构件的纵向方向延伸 的部分一致。因此，可以将沿所述电极支承构件的纵向方向排列的所述 电极设置在期望的方向上。此外，调整所述电极支承构件的位置和朝向10以使得所述光束的另一个点与所述标记的与沿所述纵向方向延伸的所述 部分正交的所述另一部分一致。因此，可以将沿所述电极支承构件的纵 向方向排列的所述电极设置在期望方向上的适当位置处。根据本发明的一方面， 一种腹部阻抗测量装置包括多个电极，用 于测量被试者的腹部阻抗；电极支承构件，用于支承所述多个电极；可15以围绕被试者而布置的框；由所述框支承的发光器，所述发光器用于向 所述框的内部发射光束；以及设置在所述电极支承构件处的光接收元件， 所述光接收元件能够被所述光束照射。为了使用所述腹部阻抗测量装置， 在从所述发光器发射到被试者上的所述光束的帮助下，可以相对于测量 基准位置将所述框调整到适当的位置和适当的朝向。之后，可以调整所20述电极支承构件的位置和朝向，以使得所述光束的位置与所述电极支承构件上的所述光接收元件一致。因此，可以将所述电极准确地设置在测 量基准位置上，从而可以按高度的可再现性来测量生物阻抗。在优选实施方式中，所述多个电极沿所述电极支承构件的纵向方向 排列。所述发光器将光束发射到至少两个点。在所述电极支承构件处设25置有至少两个光接收元件，这些光接收元件能够被所述至少两点的光束 照射，这些光接收元件排列在沿所述电极支承构件的纵向方向延伸的线 上。调整所述电极支承构件的位置和朝向以使得所述光束的^f述至少两 点与排列在沿所述电极支承构件的纵向方向延伸的线上的所述光接收元 件一致。因此，可以将沿所述电极支承构件的纵向方向排列的所述电极设置在期望的方向上。在另一个优选实施方式中，所述多个电极沿所述电极支承构件的纵 向方向排列。所述发光器将光束发射到至少三个点。在所述电极支承构 件处设置有至少三个光接收元件，这些光接收元件能够被所述至少三个 5点的光束照射，两个光接收元件排列在沿所述电极支承构件的纵向方向 延伸的线上。可以调整所述电极支承构件的位置和朝向，以使得所述光 束的至少两个点与排列在沿所述电极支承构件的纵向方向延伸的线上的 光接收元件一致。因此，可以将沿所述电极支承构件的纵向方向排列的 所述电极设置在期望的方向上。此外，调整所述电极支承构件的位置和 10朝向，以使得所述光束的另一个点与另一个光接收元件一致。因此，可 以将沿所述电极支承构件的纵向方向排列的所述电极设置在期望方向上 的适当位置处。在本说明书中，"将光束发射到至少两个点"并不意味着将光线发射 到包括两个点的一个广泛区域上；它的意思至少包括(1)将光束发射到 15两个或更多个分离点，和(2)将光束发射到穿过两个或更多个分离点的 直线。在本说明书中，"将光束发射到至少三个点"并不意味着将光线发射到包括全部这三个点的一个广泛区域J;;它的意思至少包括(1)将光束 发射到三个或更多个分离点，(2)将光束发射到穿过两个或更多个分离 20点的直线并且发射到另一个点，以及(3)将光束发射到相互正交的两条 直线，每条直线穿过两个或三个点。在上面的例子中，所述发光器优选地将光束发射到直线和点。这是 因为被光束照射的直线是显著的并且适合作为标记，但是将光束发射到 多条直线上导致能耗的增加。当使用十字形的标记时，如果被光束照射25的直线与十字的两条线中的一条一致并且被另一光束照射的点与十字的另一条线一致，则所述电极支承构件的位置和朝向是合适的。当使用三 个光接收元件时，如果被光束照射的直线与两个光接收元件一致并且被 另一光束照射的点与另一个光接收元件一致，则所述电极支承构件的位 置和朝向是合适的。根据本发明的一种身体组成确定装置包括前述的腹部阻抗测量装 置中的任一个；位于所述框处的多个距离测量装置，各个距离测量装置输出对应于从该距离测量装置到被试者腹部的距离的信号；宽度估计器， 用于基于所述距离测量装置输出的信号来估计被试者腹部的宽度值；以 5及身体组成指标计算器，用于基于由所述腹部阻抗测量装置测量的阻抗 和由所述宽度估计器估计的所述宽度值来计算被试者的身体组成的指 标。根据所述身体组成确定装置，因为可以将电极设置在基准位置处从 而可以进行准确的测量，所以可以按高度的可再现性确定身体组成的指标c10


图1是示出根据本发明第一实施方式的身体组成确定装置的立体图；图2是示出图1中的身体组成确定装置的前视图； 15 图3是示出正在测量被试者的生物阻抗的图1中的身体组成确定装置的前视图；图4是示出图1中的身体组成确定装置中的阻抗测量单元的平面图； 图5是示出图1中的身体组成确定装置的电结构的框图； 图6是示出使用图1中的身体组成确定装置的过程的流程图； 20 图7是示出被图1中的身体组成确定装置中的发光器发射的线性光束和点光束照射的被试者腹部的平面图；图8是示出当光束照射适当位置时的被试者腹部的平面图； 图9是示出当用图1中的身体组成确定装置中的发光器发^J"的线性 光束和点光束照射阻抗测量单元的手柄的不适当位置时的手柄的平面 25图；图10是示出当用光束照射阻抗测量单元的手柄的适当位置时的手 柄的平面图；图ll是示出在本发明的第二实施方式中用线性光束和点光束照射阻 抗测量单元的手柄的不适当位置时的手柄的平面图；图12是示出在第二实施方式中用光束照射阻抗测量单元的手柄的 适当位置时的手柄的平面图；图13是示出在本发明的第三实施方式中用线性光束和点光束照射 阻抗测量单元的手柄的不适当位置时的手柄的平面图； 5 图14是示出在第三实施方式中用光束照射阻抗测量单元的手柄的适当位置时的手柄的平面图；图15是示出在本发明的第四实施方式中用线性光束和点光束照射 阻抗测量单元的手柄的不适当位置时的手柄的平面图-，图16是示出在第四实施方式中用光束照射阻抗测量单元的手柄的 10适当位置时的手柄的平面图；图17是示出在本发明的第五实施方式中用线性光束照射阻抗测量 单元的手柄的不适当位置时的手柄的平面图；图18是示出在第五实施方式中用光束照射阻抗测量单元的手柄的 适当位置时的手柄的平面图； 15 图19是示出在本发明的第六实施方式中用三点光束照射阻抗测量单元的手柄的不适当位置时的手柄的平面图；图20是示出在第六实施方式中用光束照射阻抗测量单元的手柄的 适当位置时的手柄的平面图；图21是示出在本发明的第七实施方式中用三点光束照射阻抗测量 20单元的手柄的不适当位置时的手柄的平面图；以及图22是示出在第七实施方式中用光束照射阻抗测量单元的手柄的 适当位置时的手柄的平面图。
具体实施方式
25 后文中将参照附图描述根据本发明的各种实施方式。在附图中，长度的比例可能与实际产品的长度比例不同。 第一实施方式图1是根据本发明第一实施方式的身体组成确定装置的立体图，图 2是该身体组成确定装置的前视图。该身体组成确定装置包括腹部宽度确定装置IO和阻抗测量单元12。如后面将要描述的，根据本实施方式的腹 部阻抗测量装置包括腹部宽度确定装置10的一些部件和整个阻抗测量单元12。如图2中所示出的，腹部宽度确定装置10包括外壳(壳体)(即框)5 16，人(即被试者14)可以位于框内部。框16是便携式的，并且通常为 U形和通常为矩形，而且具有开放的一侧，由此被试者可以容易地位于 所述框内。因此，即使被试者14是卧床不起的残疾人或者是卧床不起的 老年人，也可以将框16容易地定位在被试者14周围。框16具有一对一般为平行的腿部(leg) 18a和18b以及固定在腿部10 18a和18b的每一个的顶部上的连接部20。在被试者仰躺的情况下，将 腿部18a和18b放置在被试者14仰躺的地板或床上，并且连接部20与 被试者14腹部的前表面相对。距离测量装置安装在框16上，来测量多个已知位置和被试者14的 轮廓上的多个测量点之间的距离。在本实施方式中，距离测量装置包括15安装在框16的内表面上的多个光学距离传感器22。光学距离传感器22 设置在垂直平面中。在附图中，将后缀a到h附加在标号22，以标识各 个距离传感器22。在图示的实施方式中，提供了八个距离传感器22a到 22h，但是距离传感器22的数目并不限于本实施方式中的数目。传感器 22a到22d固定在腿部18a，而传感器22e到22h固定在腿部18b。传感20器22a到22d的阵列和传感器22e到22h的阵列之间的距离间隔称作L。 尽管未示出，但是各个光学距离传感器22包括用于发射光束(例如 但不限于红外光束)的发光器和用于接收从被试者14上的测量点反射的 光的光接收元件。基于接收到的光的状态，光接收元件产生对应于从对 应传感器到测量点的距离的电信号。25 图2中的La到Lh分别指出由传感器22a到22h测量的距离。每个光学距离传感器22的光接收元件接收从穿过对应距离传感器22的水平 线(距离测量线)与被试者14的交点反射的光。该点是距离传感器22 测量的测量点。例如，光学距离传感器22a的光接收元件接收从穿过对 应距离传感器22a的水平线与被试者14的交点反射的光，并且产生对应于从对应传感器22a到所述点的距离La的电信号。类似地，传感器22b 到22h分别产生对应于距离Lb到Lh的电信号。图1中的箭头表示传感 器22a和22e的距离测量线的方向。连接传感器22a和22e的虚线表示距 离测量线在一条直线上。传感器22b和22f的距离测量线也在一条直线上。5传感器22c和22g的距离测量线也在一条直线上。传感器22d和22h的 距离测量线也在一条直线上。身体组成确定装置的控制台布置在连接部20处。更具体地说，如图 1中所示出，提供有用于显示身体组成确定装置的操作指南和确定结果的 显示器24、以及用于响应于操作者的操控而向身体组成确定装置提供命io令的人工接口25 (包括按钮等)。在连接部20内部，提供有电路(将在 后面描述)来控制身体组成确定装置1。如图2中所示出，发光器26位于连接部20处，用于向框16内部发 射光束。发光器26例如但不限于是发射横截面为窄直线的光束60和横 截面为小点的光束62 (见图7和8)的激光器。发光器26可以由分别发15射线性光束60和点光束62的两个发光元件组成，或者可以由单个发光 元件组成。光束60在它的照射域中照射线性区域。该线性区域平行于框16的 连接部20的纵向方向地延伸。因此，线性光束60是连接部20的纵轴的 投影。从连接部20在纵向方向的中央朝向与连接部20正交的方向发射20光束62。光束62在它的照射域中照射点区域。因此，点光束是连接部 20在纵向方向的中心点的投影。通过从发光器26发射的光束的帮助，操 作者可以将框16 (并由此将传感器22a到22h)调整到相对于被试者14 合适的位置和合适的朝向。例如，可以将框16布置在穿过被试者14的 肚脐并且与被试者14的中线垂直的横断面中，由此将传感器22a到22h25布置在该横断面中。如后面将描述的，借助于从发光器26发射的光束， 操作者还可以将阻抗测量单元12调整到相对于被试者14合适的位置和 合适的朝向。如图2到4中所示出，阻抗测量单元12包括用于测量被试者的腹部 阻抗的多个电极30与32，和用于支承电极30与32的电极支承构件33。电极支承构件33包括操作者握持的手柄34、以及从手柄34的各个端部 在手柄34的纵向上延伸的一对臂部36。在本实施方式中，每个臂部36 包括三段38a、 38b以及38c，但是组成每个臂部的段的数目并不限于本 实施方式中的数目。5 尽管未详细示出，但是段38a铰接到手柄34，段38b铰接到段38a，并且段38c也铰接到段38b。因此，阻抗测量单元12的电极支承构件33 可以在这些元件的边缘处弯曲。这些段都具有相同的尺寸，当两个臂部 36处于相互^f应的位置时，阻抗测量单元12关于手柄34轴对称。电流供应电极30接合到离手柄34最远的段38c的下表面，而电压io测量电极32接合到离手柄34最近的段38a的下表面。以这样的方式使 用电极30和32，即它们如图3中示出的那样与被试者14接触，即，电 流供应电极30将交变电流施加到被试者14，而电压测量电极32用于测 量电压测量电极32之间的电压。可以基于所述电流和电压计算被试者14 的腹部的生物阻抗。因为阻抗测量单元12的电极支承构件33可弯曲，15所以电极30和32可以与被试者14的腹部适当地接触。如图4中所示出， 电极30和32排列在电极支承构件33的纵向方向上。在框16的连接部20的内部，提供有电流供应电路42 (见图5)来 向电流供应电极30提供交变电流，提供有电压测量电路44 (见图5)来 对测量电极32之间的电压进行测量。将连接部20和手柄34相连接的电20缆40包括用于将这些电路与电极30及32电连接的导线。阻抗测量单元 12可以在由电缆40的长度限定的空间内相对于框16进行移动。在阻抗测量单元12的手柄34的上表面上，提供了十字形标记46。 作为标记46，可以使用印刷或手写的十字图案，或者可以使用作为凸十 字的十字图案，但是在本实施方式中，使用由凹槽形成的十字。更具体25地说，本实施方式的标记46包括沿阻抗测量单元12的电极支承构件33 的纵向方向延伸的纵向凹槽48、以及沿电极支承构件33的宽度方向延伸 并与纵向凹槽48正交的横向凹槽50。可以用来自发光器26的光束照射 标记46，并且如将在后面描述的，在来自发光器26的光束的帮助下，操 作者可以将阻抗测量单元12 (并由此将电流供应电极30和32)调整到相对于被试者14适当的位置和适当的朝向。接着，将参照图5描述身体组成确定装置的电结构。在框16的连接部20的内部，提供有电路来控制身体组成确定装置1。更具体地说，在连接部20的内部，提供了微计算机52、切换器53、 A/D (模拟到数字) 5转换器54、前面提及的电流供应电路42以及前面提及的电压测量电路44。微计算机52与显示器24、人工接口25、电流供应电路42、电压测量电路44、发光器26以及A/D转换器54电连接。响应于来自人工接口 25的命令，微计算机52使发光器26发射光束。响应于来自人工接口 25的确定腹部宽度的命令，微计算机52驱动用于传 io感器的驱动机构(未示出)，以使传感器22a到22h的发光元件发射光束。 切换器53将来自光学距离传感器22a到22h的光接收元〗牛的输出信号一个接一个按顺序传送到A/D转换器54。 A/D转换器54将从切换器53提供的信号按顺序转换成数字信号。将该数字信号提供给微计算机52。因此，将对应于来自光学距离传感器22a到22h的输出信号的数字距离 15信号提供给微计算机52。每个数字距离信号表示对应的光学距离传感器22与被试者14上的与相应光学距离传感器22相对应的测量点之间的间隔距离。微计算机52用作基于从传感器输出的距离信号来估计被试者14的 腹部宽度值的宽度估计器。为了此目的，微计算机52基于距离信号来计 20算被试者14的腹部的测量点间距离。更具体地说，基于来自传感器22a 和22e的距离信号，微计算机52根据下式来计算测量点间距离Wl (见 图2):Wl =L — La — Le基于来自传感器22b和22f的距离信号，按照W2 = L-Lb -Lf来计 25算测量点间距离W2。此外，基于来自传感器22c和22g的距离信号，按 照W3 = L - Lc - Lg来计算测量点间距离W3 ，而基于来自传感器22d和 22h的距离信号，按照W4 = L-Ld-Lh来计算测量点间距离W4。之后，作为宽度估计器，微计算机52从测量点间距离Wl到W4中 选择最大值。认为该最大值是被试者14的腹部宽度值。微计算机52使显示器24示出该宽度值。在从人工接口 25接收了测量阻抗的命令时，微计算机52驱动电流 供应电路42和电压测量电路44，从而电流供应电路42在电流供应电极 30之间传递交变电流，电压测量电路44测量电压测量电极32之间的电 5压。微计算机52基于电压测量电路44测量的电压和提供到电流供应电 极30的电流来计算生物阻抗。根据本实施方式的腹部阻抗测量装置包括前面提及的阻抗测量单元 12、和腹部宽度确定装置10的一些部件(具体地说，框16、发光器26 以及微计算机52)。io 微计算机52还用作身体组成指标计算器，用于基于腹部阻抗测量装置测量(即由微计算机52计算)的阻抗和微计算机52估计的宽度值来 计算身体组成指标。身体组成指标例如包括但不限于皮下脂肪厚度、腹 部肌肉厚度、皮下脂肪面积、内脏脂肪面积、腹部总脂肪面积、体干部 脂肪率以及全身脂肪率。例如在日本特开2005-288023号公报(2005年15公开)中已经公知用于确定身体组成指标的理论，所以本文未对它们进 行描述。在此通过引用并入日本特开2005-288023号公报的全部内容。微 计算机52使显示器24示出这些计算出的指标。接着，将参照图6描述使用本实施方式的身体组成确定装置的方法。 图6是示出使用身体组成确定装置的过程的流程图。首先，操作者以这20样的方式将框16安放在地板或床上使得框16如图2中示出的那样放 在被试者14的腹部上方(步骤S1)。然后，操作者操控人工接口 25来驱动发光器26，以将光照射到被 试者14的腹部上(步骤S2)。根据操作者的操控，人工接口 25向微计算 机52提供命令以驱动发光器26。在接收了命令时，微计算机52使得发25光器26发射光。如上面所描述的，发光器26发射其横截面为窄直线的 光束60和其横截面为小点的光束62 (见图7和8)。在从发光器26发射 的光束的帮助下，操作者将框16 (并由此将传感器22a到22h)调整到 相对于被试者14适当的位置和适当的朝向(步骤S3和S4)。目标位置和朝向如下框16无倾斜地位于穿过被试者14的肚脐64中线垂直的横断面中。线性光束60是框 16的连接部20的纵轴的投影。因此，如果线性光束60未照射到肚脐64 (例如如图7中所示出的)，则操作者可以知道框16未位于穿过被试者 14的肚脐64并与被试者14的中线垂直的横断面中。在这种情况下，操5作者调整框16的位置，从而使线性光束60照射到肚脐64。点光束62是连接部20在纵向方向上的中心点的投影。即使线性光 束60照射到肚脐64，如果点光束62未照射到中平面66，则操作者可以 知道框16相对于与中平面66正交的横断面有所倾斜。在调整框16的位 置以使线性光束60照射到肚脐64之后，操作者调整框16的朝向，从而io用点光束62照射中平面66，如图8中所示出。尽管不能完全用眼睛来识 别中平面66，但是可以通过眼睛以足够的准确性进行估计。因此，通过 此过程，框16可以位于穿过被试者14的肚脐64并与被试者14的中线 垂直的横断面中，由此传感器22a到22h可以位于穿过被试者14的肚脐 64并与被试者14的中线垂直的横断面中。15 在调整了框16的位置和朝向后(在步骤S4的确定为肯定后)，操作者操控人工接口 25来确定被试者14的腹部宽度(步骤S5)。根据操作者 的操控，人工接口 25向微计算机52提供命令以确定腹部宽度。在接收 了该命令时，微计算机52使得传感器驱动电路(未示出)使传感器22a 到22h的发光元件发射光束。然后，如上面所描述的，微计算机52估计20被试者14的腹部宽度并使得显示器24示出腹部宽度值。接着，操作者将阻抗测量单元12如图3所示地放在被试者14的腹 部上(步骤S6)。此外，在来自发光器26的光束60和62的帮助下，操 作者将阻抗测量单元12调整到相对于被试者14适当的位置和适当的朝 向(步骤S7和S8)。25 在步骤S5和S6处，发光器26的照射不是必需的。因此，当操作者操控人工接口 25以在步骤S5处进行宽度确定时，微计算机52可以停止 驱动发光器26。在步骤S6之后，操作者可以操控人工接口 25来再次驱 动发光器26，以将光发射到被试者14的腹部上。然而，发光器26可以 在步骤S5和S6处继续发射光。阻抗测量单元12的目标位置和朝向如下阻抗测量单元12无倾斜
地位于穿过被试者14的肚脐64并与被试者14的中线垂直的横断面中。 因此，优选地，阻抗测量单元12的手柄34的中心点68与被试者14的 肚脐64重合，从而臂部36上的电极30和32与另一臂部36上的电极30
5和32被设置为相对于中平面66大致对称。
因为已经将框16调整到适当的位置和适当的朝向，如图8中所示出， 所以线性光束60照射穿过被试者14的肚脐64并与被试者14的中线垂 直的横断面，而点光束62被定位为再照射被试者14的中平面66。通过 将阻抗测量单元12放置在被试者14的腹部上，不能看到肚脐64。然而，
io在光束60和62以及十字形标记64的帮助下，可以将阻抗测量单元12调 整到目标位置和朝向。例如，如图9中所示出，如果线性光束60未照射 标记46的沿阻抗测量单元12的纵向方向延伸的凹槽48，则操作者可以知 道阻抗测量单元12未位于穿过被试者14的肚脐64并与被试者14的中线 垂直的横断面中。操作者调整阻抗测量单元12的位置和朝向，以使得线
15性光束60照射纵向凹槽48，由此将阻抗测量单元12定位在横断面中。
即使线性光束60与纵向凹槽48 —致，如果点光束62未定位在标记 46的橫向凹槽50上，则操作者可以知道手柄34的中心点68 (凹槽48 和50的交点)未与肚脐64重合，并且阻抗测量单元12相对于被试者14 向右或向左偏移。在调整阻抗测量单元12的位置和朝向以使线性光束60
20照射纵向凹槽48之后，操作者调整阻抗测量单元12的位置以使点光束 62照射横向凹槽50，如图IO中所示出。通过此过程，可以使阻抗测量 单元12位于穿过被试者14的肚脐64并与被试者14的中线垂直的横断面 中，由此电极30和32也位于该横断面中，此外，臂部36上的电极30和 32与另一臂部36上的电极30和32被设置为相对于中平面66大致对称。
25 在调整阻抗测量单元12的位置和朝向后(在步骤S8的确定为肯定
后)，操作者操控人工接口 25来测量被试者14的腹部的生物阻抗(步骤 S9)。根据操作者的操控，人工接口25向微计算机52提供命令以测量阻 抗。在接收了命令时，微计算机52驱动电流供应电路42和电压测量电 路44来计算生物阻抗，如上所述。此外，微计算机52计算身体组成指标并使得显示器24示出这些指标。在步骤S9处，发光器26的照射不是 必需的。因此，当操作者操控人工接口 25以在步骤S9进行阻抗测量时， 微计算机52停止驱动发光器26。
如上面所描述的，在从发光器26照射到被试者14上的光束60和 5 62的帮助下，相对于测量基准位置将框16调整到适当位置和适当朝向， 然后调整阻抗测量单元12的电极支承构件33的位置和朝向，以使得光 束60和62与阻抗测量单元12的电极支承构件33上的十字标记46 —致。 因此，可以将电极30和32准确地设置在测量基准位置上，从而可以按
高度的可再现性来测量生物阻抗。 io 第二实施方式
尽管在第一实施方式中点光束62照射与由线性光束60照射的线分 离的位置，然而点光束62也可以照射由线性光束60照射的线上的位置， 如图11和12中所示出。假设线性光束60的尺寸(例如，如果线性光束 为圆形则为直径，当线性光束为正方形时为边或对角线的长度)比线性
15光束60的宽度大得多，则操作者可以在点光束62与线性光束60重叠的 情况下识别出除了线性光束60外还存在点光束62。
因此，在光束60和62以及标记46的帮助下，操作者可以将阻抗测 量单元12从不适当的位置(例如图11中所示出的位置)调整到适当的 位置(例如图12中所示出的位置)。即，将线性光束60的位置与纵向凹
20槽48的位置相匹配使得将阻抗测量单元12定位在穿过被试者14的肚脐 64并与被试者14的中线垂直的横断面中，而将点光束62的位置与横向 凹槽50相匹配使得臂部36上的电极30和32与另一臂部上的电极30和 32被设置为相对于中平面66大致对称。因此，可以将电极30和32准确 地设置在测量基准位置上，从而可以按高度的可再现性测量生物阻抗。
25 如在本实施方式中那样，因为点光束62与线性光束60重叠，所以
对于将框16的朝向调整到与被试者14的中平面66正交的横断面来说， 点光束62几乎没有作用。然而，如果调整框16的位置和朝向以使线性 光束60位于肚脐64上并与左右骨盆之间的线平行，则可以使框16无倾 斜地位于穿过被试者14的肚脐64并与被试者14的中线垂直的横断面中。第三实施方式
在第一实施方式中，当操作者通过眼睛确定了光束60和62与标记 46 —致时，操作者操控人工接口 25来测量被试者14的腹部的生物阻抗。 作为对标记46的替换或附加，可以在阻抗测量单元12的电极支承构件 5 33的手柄34的上表面上安装三个光接收元件70、 72和74，如图13和 14中所示出。光接收元件70、72和74例如但不限于是光电二极管或CCD (电荷耦合器件)。
光接收元件70和72排列在沿阻抗测量单元12的纵向方向上延伸的 线上。光接收元件74与元件70和72所在的线分离，但是位于阻抗测量 io单元12的手柄34在纵向方向上的中心。光接收元件的数目可以是四个 或更多。
在本实施方式中，如果各个光接收元件70、 72和74接收到强于预 定强度的光，则它向微计算机52 (见图5)提供光接收信号。在另选实 施方式中，如果各个光接收元件70、 72和74接收到的光的强度增加了
15大于阈值的程度，则对应的光接收元件向微计算机52提供光接收信号。 当微计算机52在长于规定时间段的时间段内持续从所有光接收元 件70、 72和74同时接收到光接收信号时，微计算机52驱动电流供应电 路42和电压测量电路44，由此如上面描述的那样计算生物阻抗，然后计 算身体组成指标。在另选实施方式中，操作者可以操控人工接口25来开
20始测量生物阻抗，但是优选地，即使操作者已经使用人工接口25来开始 测量阻抗，但是除非微计算机52在长于规定时间段的时间段内持续从所 有光接收元件70、 72和74同时接收到光接收信号，否则微计算机52也 不驱动电流供应电路42和电压测量电路44来测量生物阻抗。
在使用第三实施方式时，首先，在从发光器26到被试者14上的光
25束60和62的帮助下，相对于测量基准位置将框16调整到适当的位置和 朝向。第二，依赖于光束60和62以及光接收元件70、 72和74，将阻抗 测量单元12从不适当的位置(例如，如图13中所示出)调整到适当位 置(例如，如图14中所示出)。更具体地说，如图14中所示出，操作者 调整阻抗测量单元12的位置和朝向以使得线性光束60与光接收元件70和72 —致并且使得点光束62与光接收元件74 —致。使线性光束60与 光接收元件70和72相匹配使得阻抗测量单元12定位在穿过被试者14 的肚脐64并与被试者14的中线垂直的横断面中。使点光束62与光接收 元件74相匹配使得一臂部36上的电极30和32与另一臂部36上的电极
5 30和32相对于中平面66大致对称地设置。当由此使得电极30和32准 确地位于测量基准位置时，所有的光接收元件70、 72和74向微计算机 52提供光接收信号，并使微计算机52能够测量阻抗。因此，可以按高度 的可再现性测量生物阻抗。如上面所描述的，在本实施方式中可以提供 或不提供前述的标记46。
io 第四实施方式
与第三实施方式类似，参照第二实施方式，作为对前述标记46的替 换或附加，可以在阻抗测量单元12的电极支承构件33的手柄34的上表 面上安装三个光接收元件70、 72和74，如图15和16中所示出。在该第 四实施方式中，所有光接收元件70、 72和74排列在沿阻抗测量单元12
15的纵向方向延伸的一条直线上。光接收元件74处于阻抗测量单元12的 手柄34在纵向方向上的中央处。光接收元件的数目可以是四个或更多。
如果各个光接收元件70、 72和74接收到强于预定强度的光，则它 向微计算机52 (见图5)提供光接收信号。然而，将针对光接收元件74 的预定强度设置为高于针对光接收元件70和72的预定强度。
20 在另选实施方式中，如果各个光接收元件70、 72和74接收到的光
的强度增加了大于阈值的程度，则对应的光接收元件向微计算机52提供 光接收信号。然而，将针对光接收元件74的阈值设置为高于针对光接收 元件70和72的阈值。
在使用本装置时，依赖于光束60和62以及光接收元件70、 72和
25 74，将阻抗测量单元12从不适当的位置(例如，如图15中所示出)调 整到适当位置(例如，如图16中所示出)。更具体地说，如图16中所示 出，操作者调整阻抗测量单元12的位置和朝向，以使得线性光束60与 光接收元件70和72 —致并且使得点光束62与光接收元件74 —致。使 线性光束60与光接收元件70和72相匹配使得阻抗测量单元12定位在穿过被试者14的肚脐64并与被试者14的中线垂直的横断面中。使点光 束62与光接收元件74相匹配使得一臂部36上的电极30和32与另一臂 部36上的电极30和32相对于中平面66大致对称地设置。当由此使得 电极30和32准确地位于测量基准位置时，所有的光接收元件70、 72和 5 74向微计算机52提供光接收信号，并使微计算机52能够测量阻抗。因 此，可以按高度的可再现性测量生物阻抗。在本实施方式中可以提供或 不提供前述的标记46。
如上面所描述的，光接收元件74的灵敏度低于光接收元件70和72 的灵敏度，从而如果只有线性光束60与光接收元件74 —致则光接收元 io件74不会输出光接收信号。当光接收元件74除了被线性光束60之外还 被点光束62照射时，光接收元件74输出光接收信号。
第五实施方式
在上述实施方式中，发光器26发射线性光束60和点光束62。然而， 如图17和18中所示出，发光器26可以仅发射单个线性光束60。在这种
15实施方式中，当使用光接收元件时，可以仅使用两个光接收元件70和72， 所述两个光接收元件70和72沿阻抗测量电压12的电极支承构件33的 纵向方向延伸。在这种实施方式中，当使用标记时，标记不必是十字形 的，而是可以使用沿阻抗测量单元12的电极支承构件33的纵向方向延 伸的线形标记90。作为标记90，可以使用印刷或手写的线、凸起的线或
20者线形凹槽。在图17和18中，图示了光接收元件70和72以及标记90。 然而，可以仅提供光接收元件70和72，或者仅提供标记90。
在使用本装置时，依赖于线性光束60和线形标记90 (和/或两个光 接收元件70和72)，将阻抗测量单元12从不适当的位置(例如，如图 17中所示出)调整到适当的位置(例如，如图18中所示出)。更具体地
25说，如图18中所示出，操作者调整阻抗测量单元12的位置和朝向，以 使得线性光束60与标记90 (和/或光接收元件70和72) —致。使线性光 束60与线形标记(和/或光接收元件70和72)相匹配使得阻抗测量单元 12定位在穿过被试者14的肚脐64并与被试者14的中线垂直的横断面中。 第六实施方式如图19和20中所示出，发光器26可以发射三个点光束80、 82和 84。光束80和82分别在其照射域中照射平行于框16的连接部20的纵 向方向延伸的直线88上的两个点区域。因此，穿过点光束80和82的虚 幻线88是连接部20的纵轴的投影。从连接部20在纵向方向上的中心点
5朝向垂直于连接部20的方向发射光束84，光束84在其照射域中照射点 区域。因此，点光束84是连接部20在纵向方向上的中心点的投影。
在使用本装置时，依赖于点光束80、 82和84以及标记46 (和/或光 接收元件70、 72和74)，将阻抗测量单元12从不适当的位置(例如，如 图19中所示出)调整到适当位置(例如，如图20中所示出)。更具体地
io说，如图20中所示出，操作者调整阻抗测量单元12的位置和朝向，以 使得点光束80和82与标记46的纵向凹槽48(和/或光接收元件70和72) 一致，并使得另一点光束84与标记46的横向凹槽50 (和/或光接收元件 74) —致。使点光束80和82与纵向凹槽48 (和/或光接收元件70和72) 相匹配使得阻抗测量单元12定位在穿过被试者14的肚脐64并与被试者
15 14的中线垂直的横断面中。使另一点光束84与横向凹槽50 (和/或光接 收元件74)相匹配使得一臂部36上的电极30和32与另一臂部36上的 电极30和32相对于中平面66大致对称地设置。 第七实施方式
如图21和22中所示出，发光器26可以仅发射两个点光束80和82。 20在这种实施方式中，当使用光接收元件时，可以仅使用两个光接收元件 70和72，所述两个光接收元件70和72沿阻抗测量电压12的电极支承 构件33的纵向方向延伸。在这种实施方式中，当使用标记时，标记不必 是十字形的，而是可以使用沿阻抗测量单元12的电极支承构件33的纵 向方向延伸的线形标记90。作为标记90，可以使用印刷或手写的线、凸 25起的线或者线形凹槽。在图17和18中，图示了光接收元件70和72以 及标记90。然而，可以仅提供光接收元件70和72，或者仅提供标记卯。 在使用本装置时，依赖于点光束80和82以及线形标记90 (和/或两 个光接收元件70和72)，将阻抗测量单元12从不适当的位置(例如，如 图21中所示出)调整到适当的位置(例如，如图22中所示出)。更具体地说，如图22中所示出，操作者调整阻抗测量单元12的位置和朝向，以使得点光束80和82与标记90 (和/或光接收元件70和72) —致。使 点光束80和82与线形标记90相匹配使得阻抗测量单元12定位在穿过 被试者14的肚脐64并与被试者14的中线垂直的横断面中。 5 使用光接收元件70和72使得可以获得比仅使用线形标记90更准确的定位。使两个点光束80和82与两个光接收元件70和72相匹配使得 阻抗测量单元12定位在穿过被试者14的肚脐64并与被试者14的中线 垂直的横断面中，并且使得一臂部36上的电极30和32与另一臂部36 上的电极30和32相对于中平面66大致对称地设置。 io 其他变型例在上述实施方式中，多个传感器22固定到框16。然而，传感器可 以可移动地接合到腿部18a和18b，并且在已知位置驱动各个传感器以测 量从对应传感器到被试者的轮廓上的多个测量点的距离。在上述实施方式中，将光学距离传感器22用作距离测量装置来以非 15接触方式测量从多个已知位置到被试者14的轮廓上的多个测量点的距 离。然而，距离测量装置可以是其他类型的非接触距离测量装置。在上述实施方式中，直接根据被试者14的腹部宽度和生物阻抗计算 身体组成指标。然而，可以根据腹部宽度计算其他指标(例如腹部的横 截面面积或腰围)，然后根据该指标和生物阻抗计算身体组成指标。 20 在上述实施方式中，为了确定腹部宽度，将传感器22a到22h布置在穿过被试者14的肚脐并与被试者14的中线垂直的横断面中。然而， 通过调整发光器26相对于传感器22a到22h的位置，可以将传感器22a 到22h布置在垂直于被试者14的中线的另一横断面中来确定腹部宽度。 在上述实施方式中，为了测量腹部的生物阻抗，将电极30和32也 25布置在穿过被试者14的肚脐并与被试者14的中线垂直的横断面中。然 而，通过调整手柄34上的标记(和/或光接收元件)相对于电极30和32 的位置，可以将电极30和32布置在垂直于被试者14的中线的另一横断 面中来测量腹部的生物阻抗。
权利要求
1.一种腹部阻抗测量装置，该腹部阻抗测量装置包括多个电极，用于测量被试者的腹部阻抗；电极支承构件，用于支承所述多个电极；可以围绕被试者而布置的框；由所述框支承的发光器，所述发光器用于向所述框的内部发射光束；以及设置在所述电极支承构件处的标记，所述标记能够由所述光束来照射。
2. 如权利要求1所述的腹部阻抗测量装置，其中，所述多个电极沿 所述电极支承构件的纵向方向排列，所述发光器将光束发射到至少两个 点，所述标记包括沿所述电极支承构件的纵向方向延伸的部分。
3. 如权利要求1所述的腹部阻抗测量装置，其中，所述多个电极沿 15所述电极支承构件的纵向方向排列，所述发光器将光束发射到至少三个点，所述标记为十字形，包括沿所述电极支承构件的纵向方向延伸的部 分以及与沿所述纵向方向延伸的所述部分正交的另一部分。
4. 如权利要求3所述的腹部阻抗测量装置，其中，所述发光器将光 束发射到直线和点。
5.—种腹部阻抗测量装置，该腹部阻抗测量装置包括多个电极，用于测量被试者的腹部阻抗； 电极支承构件，用于支承所述多个电极； 可以围绕被试者而布置的框；由所述框支承的发光器，所述发光器用于向所述框的内部发射光束；以及设置在所述电极支承构件处的光接收元件，所述光接收元件能够由 所述光束来照射。
6.如权利要求5所述的腹部阻抗测量装置，其中，所述多个电极沿 所述电极支承构件的纵向方向排列，所述发光器将光束发射到至少两个点，在所述电极支承构件设置有至少两个光接收元件，这些光接收元件 能够由所述至少两个点光束来照射，所述至少两个光接收元件排列在沿 所述电极支承构件的纵向方向延伸的线上。
7. 如权利要求5所述的腹部阻抗测量装置，其中，所述多个电极沿 5所述电极支承构件的纵向方向排列，所述发光器将光束发射到至少三个点，在所述电极支承构件设置有至少三个光接收元件，这些光接收元件 能够由所述至少三个点光束来照射，所述至少三个光接收元件中的两个 光接收元件排列在沿所述电极支承构件的纵向方向延伸的线上。
8. 如权利要求7所述的腹部阻抗测量装置，其中，所述发光器将光10束发射到直线和点。
9. 一种身体组成确定装置，该身体组成确定装置包括 权利要求1所述的腹部阻抗测量装置；位于所述框处的多个距离测量装置，各个距离测量装置输出与从该距离测量装置到被试者腹部的距离对应的信号； 15 宽度估计器，用于基于由所述多个距离测量装置输出的信号来估计被试者腹部的宽度值；以及身体组成指标计算器，用于基于由所述腹部阻抗测量装置测量出的 阻抗和由所述宽度估计器估计出的宽度值来计算被试者的身体组成的指 标。
10. —种身体组成确定装置，该身体组成确定装置包括权利要求5所述的腹部阻抗测量装置；位于所述框处的多个距离测量装置，各个距离测量装置输出与从该 距离测量装置到被试者腹部的距离对应的信号；宽度估计器，用于基于由所述多个距离测量装置输出的信号来估计 25被试者腹部的宽度值；以及身体组成指标计算器，用于基于由所述腹部阻抗测量装置测量出的 阻抗和由所述宽度估计器估计出的宽度值来计算被试者的身体组成的指 标。
全文摘要
本发明提供腹部阻抗测量装置和身体组成确定装置。所述腹部阻抗测量装置包括多个电极，用于测量被试者的腹部阻抗；电极支承构件，用于支承所述多个电极；以及可以围绕被试者而布置的框。用所述框支承发光器来向所述框的内部发射光束。在所述电极支承构件设置有标记。该标记能够由所述光束来照射。
文档编号A61B5/053GK101259017SQ20081008239
公开日2008年9月10日 申请日期2008年3月4日 优先权日2007年3月6日
发明者酒井良雄 申请人:株式会社百利达