专利名称：便携式生物电阻抗测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种便携式生物电阻抗测量装置，用于利用4个电极测量电阻抗以测量体脂肪占有率、血压、脉率等等。
一种常规的便携式体脂肪监视器公开于日本实用新型公告第5-2164号中。该体脂肪监视器具有形成在主体正面上的显示器和操作单元。4个测量电极成对形成在主体的背面。每对测量电极与右手或左手的一个手指相接触。
Namco公司已经把一种类似于袖珍游戏机的体脂肪监视器投入市场。该监视器具有形成在主体两侧上的一个电极。
Yamato Scale有限公司销售一种称为“Poke-navi”和“Poke-mini”的便携式体脂肪监视器，其具有形成在主体的正面和背面的上左和上右部分的电极。
日本未审查专利审请公告第11-700092号中公开一种具有形成在卡的上端和下端的电极的便携式体脂肪监视器。
卡西欧计算机有限公司销售一种具有形成在椭圆柱形的主体上的两个电极和光电传感器的血压监视器。
另外，现在出现一种具有形成在椭圆柱形状的主体上的光电传感器的电子脉搏计。
公开于日本实用新型公告第5-2164号中的体脂肪监视器具有操作性较差的缺点。这是因为主体必须要从内向外翻以使得电极与手指相接触，用于测量体脂肪占有率，然后必须在完成测量之后翻回去。另外，尽管4个测量电极形成在背面，但是每对测量电极必须与左手或右手的一个手指相接触。因此每对电极之间的间隔非常狭窄，从而牺牲了测量精度。
与使用新型公告5-2164中所述的体脂肪监视器一样，由Namco有限公司所销售的体脂肪监视器具有同样的缺点，即缺乏精度。该监视器足够小以便于可以握在一只手中。当用双手握住该监视器用于测量时，右手和左手的大多数手指相互接触，导致相当大的测量误差。
由Yamato Scale有限公司所销售的体脂肪监视器也具有操作性较差的缺点。一个操作开关必须被按下，同时电极与手指相接触，使得手指必须与相互大大分开，或者必须以一种不舒服的方式来握住主体。
公开于日本未审查专利申请公告第11-700092中的监视器具有分布在监视器的四个角的电极。从而，需要较长的连接线。因此该监视器容易受到外来电子噪声等等的影响。
卡西欧血压监视器和电子脉搏计都仅仅具有一个功能。
现在需要一种提供精确测量并且容易操作的多功能便携式生物电阻抗测量装置。
本发明的一个优点是一种用于监测体脂肪、血压和脉率的便携式阻抗测量装置，该装置具有适当设置而使得该装置容易由用户操作的电极，从而便于精确测量。
本发明的其它优点和其它特点将部分地在下文的描述中示出，并且在下文中这些优点和特点对于本领域内的普通技术人员来说将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到。如本申请中所具体指出的，本发明的优点可以实现并获得。
根据本发明，上述和其它特点部分地是通过一种便携式生物电阻抗测量装置实现的，该装置包括一个主体、在主体的一个正面上的第一电极对、在与正面相对的主体背面上的第二电极对、以及在正面上的一个操作单元和一个显示单元。该装置足够小以便于能够握在一只手的手掌中，并且在主体正面上的电极与另一只手的手指相接触。因此，用户可以容易并且稳固地握住该装置，从而增加测量精度。
本发明的另一个方面是一种便携式生物电阻抗测量装置，它包括一个主体、在主体的一个正面上的第一对电极、在主体相对侧上的第二对电极、以及在正面上的一个操作单元和显示器。该装置的大小为能够握在一只手的手掌中，并且在主体正面上的电极与另一只手的手指相接触。因此用户可以容易并且稳定地握住该装置，从而增加测量精度。
本发明的另一个方面是一种便携式生物电阻抗测量装置，它包括一个主体、在主体的两个相对侧的两对电极、以及在主体的一个正面上的操作单元和显示器。该装置的大小为可以握在一个手的手掌中。当该装置握在一只手中时，生物电阻抗由这四个电极精确测量，以监测体脂肪占有率、脉率、血压等等。
从下文的描述，本发明的其它优点对于本领域内的专业人员来说将变得显而易见，其中仅仅通过说明用于实施本发明的最佳方式，示出和描述本发明的优选实施例。应当认识到，本发明可以具有其它不同的实施例，并且它的几个具体细节可以用各种显而易见的方式来改变，所有这些都不脱离本发明的范围。相应地，附图和描述在本质上被认为是说明性的而不是限制性的。
参照附图，其中具有相同参考标号的部件表示相同的部件，其中
图1示出根据本发明第一实施例的便携式生物电阻抗测量装置；图2为沿着图1中所示的测量装置的线I-I截取的截面示图；图3简要示出图1中所示的测量装置的电子电路；图4为描述要在图1中所示的测量装置中执行的动作的流程图；图5示出根据本发明第二实施例的便携式生物电阻抗测量装置；图6为沿着图5中所示的测量装置的线II-II截取的截面视图；且图7示出根据本发明第三实施例的便携式生物电阻抗测量装置。
传统的便携式生物电阻抗测量装置的部件被设置为使得用户难以操作该装置，导致不精确的测量，并且/或者不提供较多的功能。本发明针对并解决由传统的非人体工程、非多功能的便携式生物电子装置所产生的这些问题。
根据本发明，提供了一种便携式生物电阻抗测量装置，其容易握在一只手中，并且具有4个电极，其控制被设置为便于操作。在本发明的一个实施例中，一对电极设置在该装置的主体的背面，使得当主体被握在手掌中时，该电极与用户的手掌相接触。另一对电极、一组操作开关、以及显示器被设置在主体的正面(即，前面)上，使得用户的另一只手的两个手指可以同时接触该电极，并且操作该装置，以根据由电极所测量的阻抗获得体脂肪占有率和/或脉率。一个光电检测器被可选地设置于主体的正面上，以产生一个信号，以提供血压读数或脉率。因此，由于该装置的人体工程结构设计使得电极可以牢固地与用户皮肤相接触，所以本发明提供一种产生精确读数的容易操作的装置。另外，本发明提供一种用于监测体脂肪占有率、脉率、血压等等的多功能装置。
下面将参照附图描述本发明的实施例。参照图1，用于开关测量装置的电源和选择一种模式的设置开关2(例如按键)位于便携式生物电阻抗测量装置的主体1的正面的中部。一个向上开关3和一个向下开关4(例如按键)位于设置开关2的左右侧。
当设置开关2被操作一次时，电源接通。测量装置被置于体脂肪测量模式，其中存储在一个存储器中的数据被显示。当再次操作设置开关2时，体脂肪测量模式切换到一重新测量模式，其中使用存储在存储器中的数据来测量体脂肪占有率。当又一次操作设置开关2时，该重新测量模式被切换到一个新测量模式，其中体脂肪占有率被重新测量。当再一次操作设置开关2时，新测量模式被切换到血压测量模式，其中测量血压。当再次操作设置开关2时，血压测量装置切换到脉搏测量模式，其中测量脉率。每次操作该开关时，就从一个模式切换到另一个模式。
当向上开关3被重复接通，或者在新测量模式中被保持接通时，则显示数据的值增大。向下开关4用于减小通过向上开关3所增大的显示数据。一个显示单元5被设置于主体1的正面，以显示使用开关设置或输入的数据、测量结果、用于测量的指导信息，等等。
具有感应金属片或金属镀层的电极A位于主体1的正面的下部。由与电极A相同材料所制成的电极B位于电极A的右侧。由与电极A和B相同材料所制成的电极C和D位于主体1的背面，并且相距比电极A和B的间距更宽一点的距离。主体1置于右手的手掌中，使得电极C和D与右手手掌相接触。电极A和B与左手的中指和食指相接触。电极C和D相互分离比电极A和B的间距更宽的距离，是因为由于手掌的弧形形状，使得当电极C和D相互接近时，电极C和D与手掌之间的接触变得不稳定。与电极A和B相接触的手指不限于中指和食指，而可以是任何手指。另外，右手和左手的设置可以互换。图2为沿着图1中所示的测量装置的线I-I截取的截面视图，其中示出电极A、B、C、D的相对间隔。
具有例如发光二极管(LED)这样的发光器件和光检测器的光电检测器6位于主体1的下部。
图3示出图1中所示的便携式生物电阻抗测量装置的电路图。控制单元10处理来自操作单元11的数据，操作单元11包括设置开关2、向上开关3以及向下开关4。算法运算的结果显示在显示装置5上。用于把恒定电流提供给电极A和D的恒流发生装置12连接到控制单元10。用于测量在电极B和C上的电压测量电路13也连接到控制电路10。用于存储在操作单元11读取的数据以及表示算法运算的结果的数据的存储器14也连接到控制单元10。光电传感器6也连接到控制单元10。
当接通设置开关20，电能从一个电池15提供到各个部件。一个自动断电定时器包含在控制单元10中，用于切断电源。
图4为描述要在本发明的实施例中执行的动作的流程图。下面将利用该流程图，描述在根据本发明的生物电阻抗测量装置中执行的动作。首先，图1中所示的设置开关2被接通。然后电能提供到图2中所示的电路和控制单元(步骤1)。在步骤1，显示单元和电路被初始化，并且包含在控制单元10中的自动断电定时器被置位。当在预定的时间内(例如，5分钟)没有一个开关2、3、4被按下，则定时器表示超时(步骤4)。在步骤5，电源被切断，以避免当未留意该装置时电池耗尽。
在步骤2，判断设置开关2是否被按下。如果电源接通，则控制转到步骤3。根据已有的程序测量体脂肪占有率和体脂肪量，并且测量结果(由控制开关10执行)被显示在显示装置5上。在步骤4，检查自动断电定时器。如果定时器没有表示超时，则控制返回到步骤2，使得测量状态保持在步骤3的显示。如果定时器表明超时，则在步骤5切断电源。
在体脂肪显示模式下，如果设置开关2接通，则在步骤2的判断为肯定，在步骤6的判断为否定。在步骤7，建立体脂肪重新测量模式。当建立重新测量模式时，例如测量者的性别、年龄、身高以及体重这样的数据被输入，以根据已有的程序测量体脂肪占有率和体脂肪含量。数据被存储在存储器14中。然后控制转到测量和显示体脂肪占有率和体脂肪含量的步骤3。在重新测量模式中，如果设置开关2接通，则在步骤6的判断为肯定。然后控制转到步骤8。在步骤8，判断为否定。然后，控制转到测量和显示血压的步骤9。为了测量血压，电极A、B、C和D用于检测心电波。光电检测器6与指尖相接触以检测脉搏波。根据脉搏波相对于心电波的时间滞后，通过计算测量血压。
当设置开关2在血压测量模式下被接通时，则在步骤8的判断为肯定。控制转到步骤10。光电传感器6与指尖相接触，以检测血流改变，从而以已知的方式测量脉率。然后表示测量结果。
根据本实施例，光电检测器6被用于测量脉率。或者，不采用光电传感器6，可以根据在电极之间出现的生物电阻抗改变，检测脉搏波。在这种情况下，手指受伤的测量者也可以测量他的脉率等等。
参照图5和6，在下文中将描述本发明的第二实施例。
图5和6中所示的实施例与图1中所示的第一实施例不同之处在于，在图1的实施例中电极对C和D位于图1中的主体1的背面，而在图5和6的实施例中，电极C’和D’位于主体100的相对侧。另外，不包含光电检测器6。图5和6的实施例的其它部件与第一实施例相同。在图5和6中采用的参考标号比在第一实施例中采用的参考标号大100。与第一实施例中相同的字母被用于图5和6中，并带有一撇(’)。
由第二实施例的装置所执行的动作与第一实施例的装置所执行的动作相同，只是不包括血压测量模式。
与第一实施例相类似，可以包含光电检测器。
根据第二实施例，与手掌相接触的电极C’和D’位于主体100的相对侧。主体100被牢固地握在手掌中。因此主体100与第一实施例相比更不容易跌落。另外，电极C’和D’的接触更加可靠。这导致稳定的测量。
参照图7，将描述本发明的第三实施例。与图6中所示的电极C’和D’相类似，本实施例具有在主体200的相对侧上的4个电极A”、B”、C”和D”，使得电极从主体的正面延伸到其背面。主体200被握在左手或右手的手掌中，其两侧被夹紧。因此，手指受伤的用户也可以进行测量。
第三实施例的其它部件与图1和图5中所示相同。在图7中采用的参考标号比第一实施例中采用的标号大200。
在上述实施例中，主体的形状接近于圆柱体形状。但是，形状不限于任何特定的形状，只要主体能够握在手掌中就可以。形状可以是椭圆柱形或平行六面体形状。
本发明可以通过采用常规的材料、方法和设备来实现。相应地，这些材料、设备和方法的细节不在此具体给出。在以前的描述中给出了各种具体细节，例如特定材料、结构、化学成份、工艺等等，以便于对本发明的彻底理解。但是，应当认识到本发明不限于给出的具体细节。在其它例子中没有具体描述众所周知的处理工艺过程，以避免对本发明造成不必要的混淆。
在本说明书中仅仅示出和描述本发明的优选实施例以及其几个例子。应当理解的是，本发明能够用于各种其它组合和环境，并且能够在本发明的构思的范围内做出改变和变化。
权利要求
1.一种便携式生物电阻抗测量装置，包括一个主体，其基本上为平行六面体形状并且由绝缘材料所构成；在所述主体的正面上的第一对电极，其相互分开；第二对电极，其相互分开，并在与正面相对的主体背面上；在所述主体正面上的一个显示单元；以及在所述主体正面上的一个操作单元。
2.一种便携式生物电阻抗测量装置，包括一个主体，其基本上为平行六面体形状并且由绝缘材料所构成；第一对电极，其相互分开，并在所述主体的正面上；第二对电极，其相互分开，并在所述主体的相对侧上；在所述主体正面上的一个显示单元；以及在所述主体正面上的一个操作单元。
3.一种便携式生物电阻抗测量装置，包括一个主体，其基本上为平行六面体形状并且由绝缘材料所构成；两对电极，其相互分开，并在所述主体的一对相对侧上；在所述主体正面上的一个显示单元；以及在所述主体正面上的一个操作单元。
4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的便携式生物电阻抗测量装置，其特征在于所述便携式生物电阻抗测量装置用于测量体脂肪占有率。
5.根据权利要求1至3中的任何一项所述的便携式生物电阻抗测量装置，其中还包括在所述主体中的反射光电检测装置。
6.根据权利要求1、2、3或5所述的便携式生物电阻抗测量装置，其特征在于所述便携式生物电阻抗测量装置用于测量血压。
7.根据权利要求1、2、3或5所述的便携式生物电阻抗测量装置，其特征在于所述便携式生物电阻抗测量装置用于测量脉率。
8.一种便携式生物电阻抗测量装置，包括一个主体；在主体的正面上的第一对电极；在与正面相对的主体的背面上的第二对电极；以及在正面上的一个操作单元。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，主体基本上为平行六面体、圆柱体或椭圆柱体形状。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，主体由绝缘材料构成。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，第一和第二对电极中的每一对电极相互分离。
12.根据权利要求11中所述的装置，其特征在于，第二对电极被这样定位，即使得当用户把该装置持在一只手中时，第二对电极的两个电极可以同时与用户手掌相接触。
13.根据权利要求8中所述的装置，进一步包括在主体正面上的显示单元。
14.根据权利要求8中所述的装置，其特征在于操作单元包括多个电开关。
15.根据权利要求8所述的装置，进一步包括用于根据来自电极的信号计算体脂肪占有率或脉率的一个处理器。
16，根据权利要求8所述的装置，进一步包括在主体正面上的反射光电检测器。
17.根据权利要求16所述的装置，进一步包括用于根据来自电极和光电检测器的信号计算血压的一个处理器。
18.根据权利要求16所述的装置，进一步包括用于根据来自光电检测器的信号计算脉率的一个处理器。
19.一种便携式生物电阻抗测量装置，包括一个主体；在主体正面上的第一对电极；在主体的相对侧上的第二对电极；以及在正面上的一个操作单元。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，主体基本上为平行六面体、圆柱体或椭圆柱体形状。
21.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，主体由绝缘材料构成。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，第一和第二对电极中的每一对电极相互分离。
23.根据权利要求22中所述的装置，其特征在于，第二对电极被这样定位，即使得当用户把该装置持在一只手中时，第二对电极的两个电极可以同时与用户手掌相接触。
24.根据权利要求23中所述的装置，其特征在于第二对电极中每个电极延伸到主体的正面。
25.根据权利要求23所述的装置，其特征在于第二对电极中的每个电极延伸到与正面相对的主体背面上。
26.根据权利要求19所述的装置，其中还包括在主体正面上的一个显示单元。
27.根据权利要求19中所述的装置，其中操作单元包括多个电开关。
28.根据权利要求19所述的装置，进一步包括用于根据来自电极的信号计算体脂肪占有率或脉率的一个处理器。
29.根据权利要求19所述的装置，进一步包括在主体正面上的一个反射光电检测器。
30.根据权利要求29所述的装置，进一步包括用于根据来自电极和光电检测器的信号计算血压的一个处理器。
31.根据权利要求29所述的装置，进一步包括用于根据来自光电检测器的信号计算脉率的一个处理器。
32.一种便携式生物电阻抗测量装置，其中包括一个主体；在主体的一对相对侧上的两对电极；以及在主体的正面上的一个操作单元。
33.根据权利要求32所述的装置，其特征在于主体基本上为平行六面体、圆柱体或椭圆柱体形状。
34.根据权利要求32所述的装置，其特征在于，主体由绝缘材料构成。
35.根据权利要求34所述的装置，其特征在于，两对电极中的每一对电极相互分离。
36.根据权利要求35中所述的装置，其特征在于，电极对被这样定位，即使得当用户把该装置持在一只手中时，第二对电极可以同时与用户手掌相接触。
37.根据权利要求36中所述的装置，其特征在于，电极对的每个电极延伸到主体正面上。
38.根据权利要求36所述的装置，其特征在于，电极对的每个电极延伸到与正面相对的主体的前面上。
39.根据权利要求32所述的装置，进一步包括在主体正面上的一个显示单元。
40.根据权利要求32中所述的装置，其特征在于操作单元包括多个电开关。
41.根据权利要求32所述的装置，进一步包括用于根据来自电极的信号计算体脂肪占有率或脉率的一个处理器。
全文摘要
一种多功能便携式生物电阻抗测量装置,其容易握在手中,并且具有电极。实施例中一对电极设置在该装置的主体的背面,使得当主体被握在手掌中时,该电极与用户的手掌相接触。另一对电极、一组操作开关、以及显示器位于在主体的正面上,使得用户的另一只手的两个手指可以同时接触该电极,并且操作该装置,以根据由电极所测量的阻抗获得体脂肪占有率和/或脉率。光电检测器被用以产生一个信号,以提供血压读数或脉率。
文档编号A61B5/022GK1335116SQ0111161
公开日2002年2月13日 申请日期2001年3月16日 优先权日2000年3月17日
发明者稻川英明, 伊藤雄介 申请人:株式会社百利达