专利名称：体脂肪测定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测定人体的体脂肪的体脂肪测定装置。
技术背景公知地，将利用生物阻抗(BI)测定的技术以及利用将光照射到人体而 造成的肌肉和脂肪之间光吸收率的不同以及基于反射光的量来测定皮下脂 肪的技术作为安全容易地测量体脂肪(皮下脂肪、内脏脂肪)的方法。例如，专利公开No.3396663 (专利文件l)中公开了一种体脂肪测定装 置，在该测定装置中，在被检者腰部周围设置有多个电极，并且测定特定电 极之间通过的电流所产生的电压，从而算出阻抗，接着算出脂肪量。专利公开No.3035791 (专利文件2)中公开了一种借助光照测定人体的皮下脂肪厚度的方法和装置。未经审査的专利公开No.2000-350710 (专利文件3)中公开了一种通过使用阻抗方法和超声波装置测定皮下脂肪厚度来算出内脏脂肪的方法和装置。未经审查的专利公开No.2003-169783 (专利文件4)中公开了一种根据 光学方法测定皮下脂肪厚度的装置。但是，在专利文件l所公开的装置中，测定被检者腰部脂肪总量，并基 于脂肪总量与内脏脂肪量之间的相互关系根据测定值估计内脏脂肪量。在此 情况下，在测定阻抗时，不能将内脏脂肪从皮下脂肪中分离，而是根据基于 个人物理信息(身高、腰围等)所做出的估计，将它们相互分离。专利文件 1还公开了另一种装置，其中用于提供电流的电极设置在腰部的前面和后面 上，用于检测电压的电极设置在侧面上，并且测定电极之间的电压来算出内 脏脂肪量。在此情况下，由于用于检测电压的电极位置不同使得测定值相差 很大，因此由于具有不同腰部形状和腰围的被检者之间的个体差异而造成的 不同，使得所引起的误差变大。 专利文件2中公开的装置仅能够测定皮下脂肪厚度，基本上不能测定内脏脂肪量。在专利文件3和4公开的装置中，根据阻抗方法将电极贴附在手和脚上 来测定脂肪总量。因此，在专利文件3和4中，不直接测定所要测定的位置， 而是基于相互关系算出脂肪总量。因此，测定精度不令人满意。此外，在根据阻抗方法算出脂肪总量的装置中，必须提供在电极被贴附 在手和脚上的状态下所测定的阻抗与体脂肪量之间关系的数据库，从而基于 该数据库根据在手和脚处测得的阻抗来算出脂肪总量。为此，需要进行准备 数据库的复杂操作。发明内容为了解决上述的传统问题，本发明的目的在于提供一种体脂肪测定装 置，其能够提高内脏脂肪量的测定精度，并且能够容易地获取被检者的内脏 脂肪量而不需要准备数据库。为了实现上述目的，根据本发明的用于测定被检者的内脏脂肪量的体脂肪测定装置具有多个电极，与被检者的腰部相接触；阻抗测定装置，用于 测定电极之间的阻抗；光学传感器，由向被检者的腰部照射光的光照射部和 接收反射光的光接收部构成；皮下脂肪厚度测定装置，用于根据光学传感器 检测到的值测定被检者的皮下脂肪厚度；以及体脂肪算出装置，用于通过从 被检者的脂肪总量中减去皮下脂肪量来算出内脏脂肪量，其中所述被检者的 脂肪总量是根据阻抗测定装置测定的阻抗获取的，所述皮下脂肪量是基于皮 下脂肪厚度测定装置测定的皮下脂肪厚度的。根据本发明，可以使用阻抗方法来直接测定被检者腰部处待测定位置的 腰部脂肪总量，并且也可以通过光学传感器直接测定腰部处待测定位置的皮 下脂肪厚度，以及根据检测到的值算出皮下脂肪量。然后，通过从由此获取 的腰部脂肪总量中减去算出的皮下脂肪量，可以计算出内脏脂肪量。以此方 式，由于可以将光学传感器测定的皮下脂肪厚度(或者皮下脂肪量)用作基 于物理特征的一个校正参数，因此可以以较高的精度测定内脏脂肪量。因此 仅仅通过从直接测定作为待测定位置的腰部所获取的脂肪总量中减去皮下 脂肪量，就可以容易地测定内脏脂肪量而不需使用数据库。
优选地，提供与位于被检者腰部上不同的相对位置相接触的多组电极。 因此，能够考虑到体脂肪的形状，从而改善测定精度。优选地，在被检者腰部的不同位置提供多组用于测定被检者的皮下脂肪 厚度的光学传感器。因此，由于可以得出待测定位置的皮下脂肪厚度的分布， 因此能够考虑到皮下脂肪厚度的分布，从而改善体脂肪的测定精度。优选地，设置有沿被检者的腰部周围贴附的支撑组件，并且光学传感器 能够相对所述支撑组件移动。因此，通过相对于沿被检者的腰部贴附的支撑 组件来移动光学传感器，可以在每个移动位置测定皮下脂肪厚度。因此，能 够考虑到整个腰部上的皮下脂肪厚度的分布，从而改善体脂肪的测定精度。优选地，电极和光学传感器集合在一处。由于可以在测定阻抗的位置测 定皮下脂肪的厚度，因此可以以较高的精度测定体脂肪量。此外，由于阻抗 测定和根据光学方法的测定基本上可以同时进行，因此测定时被检者处于相 同的位置。因此，可以稳定地测定阻抗和皮下脂肪厚度，并且可以以较高的 精度测定脂肪总量、皮下脂肪量和内脏脂肪量。此外，可以将电极和光学传 感器设置在同一个组件的同一位置，从而减少体脂肪测定装置的部件数目， 并简化操作。优选地，设置有电极和光学传感器，并设置有贴附于被检者腰部的带状 支撑组件，支撑组件具有用于在贴附于被检者腰部时调节压力的压力调节装 置。因此，由于可以在相对于被检者腰部的最佳压力状态下进行阻抗测定以 及借助于光照射的皮下脂肪厚度测定，因此可以改善测定精度。优选地，多个电极为一对导电电极和一对用于电压检测的电极，并且阻 抗测定装置基于导电电极之间流过的电流以及用于电压检测的电极之间的 电压，来测定腰部的阻抗。
图1为根据本发明实施例的体脂肪测定装置的控制方框图。图2为通过上述装置中的阻抗测定装置测定阻抗的结构图。 图3为通过上述装置中的光学皮下脂肪测定装置测定皮下脂肪厚度的结 构图。图4为根据本发明另一实施例的体脂肪测定装置中的阻抗测定装置的结 构图。图5为根据本发明又一实施例的体脂肪测定装置的透视图。图6为根据本发明又一实施例的体脂肪测定装置的主要部分的透视图。 图7为根据本发明又一实施例的体脂肪测定装置的主要部分的透视图。
具体实施方式
下面将参考附图描述根据本发明实施例的体脂肪测定装置(以下，称为 该装置)。图l示出了装置的控制方框结构图，图2示出了该装置中的阻抗 测定装置的结构图，图3示出了该装置中的光学皮下脂肪测定装置的结构图。如图1所示，体脂肪测定装置用于测定被检者的内脏脂肪量，其具有阻抗测定装置(阻抗测定工具)，用于测定电极之间的阻抗；光学皮下脂肪 测定装置2 (皮下脂肪测定工具)；体脂肪算出部3 (体脂肪算出工具)， 用于基于这些测定装置测定的值算出体脂肪；以及显示部4，用于显示算出 的体脂肪。阻抗测定装置具有电流源10;多个电极11，与被检者的腰部接触； 电压表12;以及阻抗算出部13，用于算出电极之间的阻抗。多个电极ll具 有 一对用于测定阻抗的导电电极lla;和一对用于电压检测的电极llb， 用于在导电时检测腰部的电压。电流源10使电流从该对导电电极lla流向 腰部。电压表12检测该对用于电压检测的电极llb之间的电压。光学皮下脂肪测定装置2具有光学传感器21和皮下脂肪厚度算出部24， 该光学传感器21包括光照射部22，用于将光从被检者的腰部表面照射到 腰部组织内；以及光接收部23，用于接收从腰部组织反射的光；该皮下脂肪 厚度算出部24用于基于光学传感器21检测到的值(即，光接收信息)，测 量被检者腰部的皮下脂肪厚度。通过从使用由阻抗算出部13算出的阻抗而 确定的被检者的脂肪总量中，减去基于由皮下脂肪厚度算出部24算出的皮 下脂肪厚度的皮下脂肪量，体脂肪算出部3算出被检者的内脏脂肪量。例如， 将用于照射红外线的红外发光元件用作光照射部22。图2和图3均示出了将阻抗测定装置1和光学皮下脂肪测定装置2贴附 在被检者腰部以测定体脂肪的模式。图中示意性地示出了被检者的腰部5(作 为待测定部位)的横截面。被检者的腰部5具有位于其外围的皮下脂肪51、 皮下脂肪51内部的肌肉52以及肌肉52内部的内脏脂肪53。阻抗测定装置1的一对导电电极lla与作为被检者的待测定部位的腰部 5相接触， 一对用于电压检测的电极llb与腰部5相接触。在这种情况下， 这对导电电极lla中的两个电极以彼此相对地跨在腰部5两侧的方式与腰部 5相接触，从而使电流在经由电极11a流向腰部5时可以流经内脏脂肪53。 在图2所示的模式中，这对用于电压检测的电极llb设置为相邻于这对导电 电极lla，从而彼此相对地跨过腰部5。电流源10使电流经由导电电极11 a流向被检者的腰部5 ，从而产生电压。 电压表12测定该电压。阻抗算出部13基于电极lla之间流过的电流和电压 表12测定的电压算出这对电极11之间的阻抗值。在此情况下，电流流过位于以彼此相对地跨过腰部5的方式设置的一对 导电电极11a之间的腰部5，从而以图2中的箭头所示的方式传播。因此， 算出的阻抗为彼此相对地跨过腰部5的部分之间的联合阻抗(joint impedance)，该联合阻抗是基于腰部5的横截面的脂肪总量的阻抗。因此， 当脂肪总量(皮下脂肪+内脏脂肪)增大时，联合阻抗变大；当脂肪总量减 小时，联合阻抗变小。在此实施例中，光学皮下脂肪测定装置2的光学传感器21中的光接收 部23设置在光照射部22的附近。光照射部22和光接收部23均与作为被检 者待测定位置的腰部5相接触，光照射部22照射的光在皮下脂肪51上散射， 并被吸收入皮下脂肪51内部的肌肉52。因此，当皮下脂肪51较薄时，较少 的由光照射部22照射的光散射向皮肤表面，较少的光返回到皮肤表面并且 传播范围较窄。结果，到达光接收部23的光量变少。相反地，当皮下脂肪 51较厚时，较多的由光照射部22照射的光散射，较多的光返回到皮肤表面 并且传播范围较宽。结果，到达光接收部23的光量变大。基于光接收部23中的光接收信息，皮下脂肪厚度算出部24算出皮下脂 肪51的厚度。以此方式，可以直接测定作为被检者待测定位置的腰部5的 皮下脂肪厚度。如上所述，根据使用阻抗测定装置1直接测定作为被检者待测定位置的 腰部5而确定的阻抗，来获取被检者的脂肪总量。此外，根据使用光学皮下 脂肪测定装置2直接测定作为待测定位置的腰部5而确定的腰部5的皮下脂
肪厚度的数据，来获取皮下脂肪量。体脂肪算出部3通过从由此得到的脂肪 总量中减去皮下脂肪量，算出被检者的内脏脂肪量。将由此得到的被检者的内脏脂肪量显示在显示部4上。这里，除了从脂肪总量中减去由光学皮下脂肪测定装置2直接测定的被 检者的皮下脂肪厚度(皮下脂肪量)之外，通过根据物理特征(例如被检者 的身高和腰围)而进行的校正，可以以较高的精度测定内脏脂肪量。在此情 况下，可以在数据库中存储关于物理特征(例如身高和腰围)与体脂肪量之 间关系的数据，并且可以基于这些数据，根据物理特征(例如被检者的高度 和腰围)进行校正。此外，在数据库中也可以存储关于皮下脂肪厚度(皮下 脂肪量)的数据。根据本发明，即使提供了数据库，通过采用人体的腰部5作为图2所示 的模型，也可以基于阻抗来获取被检者的脂肪总量，并基于皮下脂肪厚度获 取被检者的皮下脂肪量。因此，如果不提供数据库，体脂肪算出部3也可以 仅仅通过从脂肪总量中减去皮下脂肪量而容易地测定内脏脂肪量。在上述实施例中，腰部5上仅有一个位置是关于皮下脂肪厚度的待测定 位置。但是，可以通过在多个位置(肚脐、后背、体侧以及其它区域)测定 皮下脂肪，找出腰部5周围的皮下脂肪分布。因此，提高了测定皮下脂肪量 的精度。结果，也提高了算出内脏脂肪量的精度。图4示出了将阻抗测定装置1贴附在被检者腰部以测量体脂肪的另一实 施例。在此实施例中，在多个位置来测定阻抗。即，设置了多组(在本实施 例中为两组)导电电极对lla，并且使多组电极lla与作为待测定位置的腰 部5上的不同位置相接触。例如，使一组电极对lla与腰部5的前面和后面 相接触，从而使腰部5处于这对电极之间；使另一组电极对11a与腰部5的 右侧面和左侧面相接触，从而使腰部5处于这对电极之间。在此实施例中， 将多组(在本实施例中为两组)用于电压检测的电极对llb设置在相应组的 导电电极lla的附近。在此实施例中，使用开关按时间顺序切换所述多组电极，从而二维地测 定电极之间的阻抗。除了图2中示出的组件外，阻抗测定装置l还具有一 对导电电极15a， 一对用于电压检测的电极15b，用于切换导通的开关16和 17，以及用于切换电压检测的开关18和19。电流在一对导电电极lla之间
流过，由电压表12测定一对用于电压检测的电极lib之间的电压，从而获 取阻抗。通过切换开关16、 17、 18、 19，电流在另一对导电电极lla之间流 过，由电压表12测定另一对用于电压检测的电极lib之间的电压，从而获 取阻抗。以这种方式，可以二维地得出体脂肪量。因此，可以容易地描绘出 皮下脂肪的分布与内脏脂肪的分布，并且可以在显示部4上显示这些图像。 结果，由于可以向被检者提供皮下脂肪量和内脏脂肪量的视觉显示，因此被 检者易于对其进行识别。图5示出了根据本发明的又一实施例的体脂肪测定装置。在此实施例中， 在阻抗测定装置1中，用于阻抗测定的电极lla、 lib与腰部5相接触；光 学皮下脂肪测定装置2中的光照射部22和光接收部23集合(gather)在一 处作为探测器6。具有相同结构的两个探测器6贴附在腰部，以使腰部保持 在它们之间。在每一个探测器6中，电极lla和llb、光照射部22以及光接 收部23被集合在与腰部5相接触的接触表面61上。在此实施例中，由于阻抗测定位置与皮下脂肪测定位置相同，因此可以 在测定阻抗的位置测定皮下脂肪的厚度，从而以较高的精度测定体脂肪量。 此外，基本上可以同时进行阻抗的测定以及根据光学方法的测定，并且被检 者在测定时处于相同的位置。因此，由于可以稳定地测定阻抗和皮下脂肪的 厚度，从而可以以较高的精度测定脂肪总量、皮下脂肪量以及内脏脂肪量。 此外，由于电极lla、 lb和其它元件集合在与腰部5相接触的探测器6的接 触表面61上，因此可以减少体脂肪测定装置中部件的数量，简化操作，縮 短测定时间，从而减少了被检者的负担。图6示出了根据本发明又一实施例的光学皮下脂肪测定装置。该装置具有探测器6，该探测器6包括光照射部22;光接收部23;以及带状长支撑组件7，其可移动地支撑探测器6。可变形的支撑组件7可以沿被检者的腰 部5周围布置，其具有用于可分离地贴附在腰部5的装置(未示出)。内部 凸轨72形成于支撑组件7的内部表面的中心，从而向内凸起；C形凹槽63 形成于探测器6上。通过将C形凹槽63与带状支撑组件7啮合，探测器6 可以自由地沿纵向移动。在探测器6的内部开口的上端和下端分别形成凸起 64。每个凸起64上分别设置有光照射部22和光接收部23。内部凸轨72设 置在凸起64之间，并基本上与凸起64齐平。因此，当支撑组件7与腰部5 相接触时，光照射部22和光接收部23与腰部5相接触。在此实施例中，在带状支撑组件7沿被检者的腰部5周围布置并贴附的 状态下，通过沿支撑组件7移动探测器6，探测器6可以沿腰部5周围移动， 以顺序地测定接收到的光量。因此，能够在腰部5周围的每个位置处准确地 测量腰部5的横截面内的皮下脂肪厚度，从而获取准确的皮下脂肪量。当设 置有用于测定探测器6的移动的装置并且测定探测器6的移动时，可以自动 地测定腰部5的周长，并可以基于腰部5的皮下脂肪厚度信息和周长信息， 算出皮下脂肪量。可选择地，当使用加速传感器等测定探测器6的移动和移 动方向时，可以获取腰部5的轮廓形状的信息，并可以在成像时描绘出具体 的图像。图7示出了根据本发明的又一实施例的体脂肪测定装置。此实施例中的 装置具有可变形的带状支撑组件7，以贴附在被检者的腰部5，并且用于测 定阻抗的电极lla、 lib以及用于根据光学方法进行测定的光照射部22和光 接收部23都设置在支撑组件7的内部表面。当支撑组件7沿被检者的腰部5 布置并贴附时，其具有用于调节压力的压力调节装置。压力调节装置可以包 括支撑组件7，由作为中空部分71的管形成；供气装置，由空气泵72构 成，用于将空气供应至中空部分71中；以及压力传感器(未示出)，设置 在支撑组件7处。在此实施例中，沿被检者的腰部5的周围布置并贴附由管形成的带状支 撑组件7，然后，构成压力调节装置的空气泵72向支撑组件7的中空部分 71供应空气，并且压力传感器测定支撑组件7对于腰部5的接触压力，以调 节空气供应量。因此，可以将电极lla和llb、光照射部22以及光接收部 23对于腰部5的接触压力调节为分别适合于阻抗方法和光学方法的接触压 力。由于可以在相对于被检者的腰部5的最佳压力状态下进行阻抗测定和借 助光照射的皮下脂肪厚度测定，因此可以提高测定精度。本发明并不受限于上述实施例中的结构，而可以对其进行修改但不改变 本发明的主题。本申请基于日本专利申请No. 2005-018721，并且该申请的全 部内容通过参考并入本申请。
权利要求
1、一种体脂肪测定装置，用于测定被检者的内脏脂肪量，该装置包括多个电极，与被检者的腰部相接触；阻抗测定装置，用于测定所述电极之间的阻抗；光学传感器，由用于向被检者腰部照射光的光照射部和用于接收反射光的光接收部构成；皮下脂肪厚度测定装置，用于基于所述光学传感器检测到的值来测定被检者的皮下脂肪厚度；以及体脂肪算出装置，用于通过从被检者的脂肪总量中减去皮下脂肪量来算出内脏脂肪量，其中所述被检者的脂肪总量是根据所述阻抗测定装置测定的阻抗获取的，所述皮下脂肪量是基于所述皮下脂肪厚度测定装置测定的皮下脂肪厚度。
2、 如权利要求1所述的体脂肪测定装置，其中所述多个电极为与被检 者腰部上不同的相对位置相接触的多组电极。
3、 如权利要求2所述的体脂肪测定装置，其中所述阻抗测定装置通过 按时间顺序切换多组电极来二维地测定电极之间的阻抗。
4、 如权利要求1所述的体脂肪测定装置，其中所述光学传感器向被检 者腰部上的不同位置照射光并接收反射光，以测定多个位置处的皮下脂肪厚 度。
5、 如权利要求1所述的体脂肪测定装置，其中设置有沿被检者腰部周 围贴附的支撑组件，并且所述光学传感器能够相对所述支撑组件移动。
6、 如权利要求1所述的体脂肪测定装置，其中所述电极和所述光学传 感器集合在一处。
7、 如权利要求1所述的体脂肪测定装置，其中设置有所述电极和所述 光学传感器，设置有贴附于被检者腰部的带状支撑组件，并且所述支撑组件 具有压力调节装置，用于在被贴附于被检者腰部时调节压力。
8、 如权利要求1所述的体脂肪测定装置，其中所述多个电极为一对导 电电极和一对用于电压检测的电极，并且所述阻抗测定装置基于所述导电电极之间流过的电流和所述用于电压 检测的电极之间的电压，来测定腰部的阻抗。
9、 如权利要求7所述的体脂肪测定装置，其中所述多个电极为与被检 者腰部上不同的相对位置相接触的多组电极。
10、 如权利要求8所述的体脂肪测定装置，其中所述阻抗测定装置通过 按时间顺序切换多组电极来二维地测定电极之间的阻抗。
11、 如权利要求7所述的体脂肪测定装置，其中所述光学传感器向被检 者腰部上的不同位置照射光并接收反射光，以测定多个位置处的皮下脂肪厚 度。
12、 如权利要求7所述的体脂肪测定装置，其中设置有沿被检者腰部周 围贴附的支撑组件，并且所述光学传感器能够相对所述支撑组件移动。
13、 如权利要求7所述的体脂肪测定装置，其中所述电极和所述光学传 感器集合在一处。
14、 如权利要求7所述的体脂肪测定装置，其中设置有所述电极和所述 光学传感器，设置有贴附于被检者腰部的带状支撑组件，并且所述支撑组件 具有压力调节装置，用于在被贴附于被检者腰部时调节压力。
全文摘要
一种体脂肪测定装置，包括电极，与被检者的腰部相接触；光学传感器，由光照射部和光接收部构成；阻抗算出部，用于算出电极之间的阻抗；皮下脂肪厚度算出部，用于通过光学传感器检测到的值算出被检者的皮下脂肪厚度；以及体脂肪算出部，其用于从使用阻抗算出部算出的阻抗所确定的被检者的脂肪总量中，减去使用皮下脂肪厚度算出部算出的皮下脂肪厚度所确定的皮下脂肪量，来确定被检者的内脏脂肪量。借助于此，不仅可以提高内脏脂肪量的测定精度，而且即使没有数据库也可以容易地计算出被检者的内脏脂肪量。
文档编号A61B5/107GK101106940SQ20068000328
公开日2008年1月16日 申请日期2006年1月25日 优先权日2005年1月26日
发明者村上宗司, 田村秀树, 田舍片悟 申请人:松下电工株式会社