СИСТЕМА РАЗДЕЛЬНОГО ВЗВЕШИВАНИЯ ОБЛАСТЕЙ ТЕЛА (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО ВЗВЕШИВАНИЯ ОБЛАСТЕЙ ТЕЛА
SYSTEM FOR SEPARATELY WEIGHING BODY REGIONS (VERSIONS) AND METHOD FOR SEPARATELY WEIGHING BODY REGIONS

Область техники
Настоящее изобретение относится к системе и способу раздельного взвешивания областей тела, проводимого с использованием системы, которая взвешивает каждую из шести отдельных областей тела, таких как голова, туловище, правая и левая руки и правая и левая ноги человеческого тела.
Описание предшествующего уровня техники
Весьма важно, что человек должен взвесить себя, чтобы, таким образом, узнать, здоров ли человек. Человек обычно взвешивает себя, стоя на весах, например, представленных посредством выложенной японской патентной заявки № 2001-141511 и выложенной японской патентной заявки № 2002-48631. Традиционно вес тела измерялся так называемыми платформенными весами, а с недавних пор получался посредством различных электронных и цифровых весов, доступных на рынке. Также было разработано множество датчиков (датчик искажения, датчик электростатической емкости и пьезоэлектрический датчик), необходимых для надежного взвешивания, в том числе точный камертонный датчик. Такой датчик обнаруживает физическое или механическое изменение в нагрузке от веса тела и преобразует его в электрический сигнал, а компьютер получает электрический сигнал, выведенный датчиком, уменьшает его до веса тела посредством обработки данных и выводит его на экране или анализирует его в разных направлениях.
С точки зрения профилактики заболеваний и здорового образа жизни или тому подобного так называемое предотвращение ожирения является решающим, таким образом требуя получения информации о весе тела, также как и количестве телесного жира, в отдельности, о количестве внутреннего жира или тому подобного, сосредоточенного в туловище. В дополнение к туловищу, чтобы предотвратить остеопороз, необходимо узнать о плотности минеральных веществ костяной ткани или размере костей обеих рук, обеих ног и т.п. Количество телесного жира или размер костей может быть получен посредством измерения веса и объема каждой области человеческого тела, чтобы узнать удельный вес каждой области.
Традиционно, здоровье проверялось или управлялось, например, с помощью BMI или другого индекса здоровья без различения людей, имеющих одинаковый вес тела, по толщине конечностей или без ясного различения людей по расположению телесного жира, внутренностей или ног или т.п.
Кроме того, инструкции по здоровью или питанию давались без выяснения прироста в весе головы, туловища, обеих рук, обеих ног и другой области ребенка, который вырастает из ребенка в юношу. Кроме того, как хорошо человек может развить мышцы конечностей посредством спортивных тренировок, как много пожилой человек потерял мышц конечностей, какой серьезный остеопороз существует, или т.п., в значительной степени неопределенно оценивалось просто с помощью веса всего тела.
Традиционно, выложенная японская патентная заявка №2001-321350 предлагает технологию измерения количества некоторого вещества в каждой области тела с помощью биоэлектрического сопротивления. Это измерение проводится посредством измерения разности потенциалов и электрического тока между предварительно определенными областями испытуемого и вычисления биоэлектрического сопротивления, чтобы, таким образом, получить вес жира, вес отличного от жира, вес воды, вес клеточной жидкости и т.п. каждой области тела.
Тем не менее, в традиционном способе раздельного измерения веса тела, проводимого с помощью биоэлектрического сопротивления, может быть получена значительная ошибка в зависимости от состояния тела испытуемого в момент измерения, таким образом мешая получению достоверных измеренных значений, достаточных, чтобы дать инструкции по питанию и, особенно, в весе каждой области тела, только получая оценки. Соответственно система и способ раздельного взвешивания области тела, способные удовлетворить вышеуказанному требованию по управлению здоровьем, еще не раскрыты.
Сущность изобретения
Принимая во внимание настоящую ситуацию, задачей настоящего изобретения является предоставление системы и способа, выполненных с возможностью взвешивать каждую область тела человека точно, используя технологию измерения веса всего тела на традиционных весах.
Чтобы решить поставленную задачу, настоящее изобретение представляет следующие конфигурации.
(1) Система раздельного взвешивания областей тела по п.1, которая взвешивает каждую из шести областей тела, а именно голову, туловище, правую руку, левую руку, правую ногу и левую ногу человеческого тела, включает в себя: шесть блоков измерения областей тела, каждый из которых предусмотрен для каждой из шести областей тела и включает в себя опору, поддерживающую каждую область тела, взвешивающую часть, взвешивающую каждую область тела на опоре, и часть передачи-приема данных, передающую и принимающую данные, включающие в себя данные о весе области тела, измеренные взвешивающей частью; и блок обработки данных, передающий управляющие данные для взвешивания каждой области тела и принимающий данные измеренного веса области тела в и из каждого из шести блоков измерения областей тела, при этом блок обработки данных включает в себя средство принятия решения, находится ли разность между общим итогом данных измеренных весов областей тела по каждой из шести областей тела и весом человеческого тела в предварительно определенном допуске.
(2) Система раздельного взвешивания области тела по п.2, при этом в п.1 каждый блок измерения области тела дополнительно включает в себя часть регулировки по росту, регулирующую высоту опоры, и часть горизонтальной регулировки, регулирующую позицию опоры в горизонтальных направлениях.
(3) Способ раздельного взвешивания области тела по п.3, который проводится с помощью системы по п.1 или п.2, включает в себя этапы: взвешивания человеческого тела с помощью любого одного из шести блоков измерения областей тела; поддержки каждой области тела с помощью опоры и взвешивания каждой области тела с помощью взвешивающей части в каждом из шести блоков измерения областей тела, и получения данных измеренного веса области тела с помощью блока обработки данных; вычисления итоговых данных измеренных весов областей тела по каждой из шести областей тела; принятия решения о том, совпадает ли общий итог данных измеренных весов областей тела с пределами предварительно определенного допуска по весу тела человека; и определения того, что данные измеренного веса области тела являются весом каждой из шести областей тела, если общий итог находится в пределах предварительно определенного допуска.
(4) Система раздельного взвешивания области тела по п.4, которая взвешивает каждую из множества областей тела человека, включает в себя: множество блоков измерения областей тела, каждый из которых предусмотрен для каждой из множества областей тела и включает в себя опору, поддерживающую каждую область тела, взвешивающую часть, взвешивающую каждую область тела на опоре, и часть передачи-приема данных, передающую и принимающую данные, включающие в себя данные о весе области тела, измеренные взвешивающей частью; и блок обработки данных, передающий управляющие данные для взвешивания каждой области тела и принимающий данные измеренного веса области тела в и из каждого из множества блоков измерения областей тела, при этом блок обработки данных включает в себя средство принятия решения, находится ли разность между общим итогом данных измеренных весов областей тела по каждой из множества областей тела и весом человеческого тела в пределах предварительно определенного допуска.
Система и способ раздельного взвешивания области тела согласно настоящему изобретению способны точно взвешивать каждую из шести главных областей тела человека, таким образом предлагая точные данные по весу каждой области тела, которые не могут по природе быть полностью отделены от другой присоединенной области (например, туловища), и, таким образом, отдельное взвешивание неуместно. Согласно настоящему изобретению, если итоговый вес каждой измеренной области тела человека в расслабленной или лежащей позе согласуется с пределами предварительно определенного допуска по весу всего тела, каждое измеренное значение рассматривается точно как вес каждой области тела. Таким образом, определенные веса областей тела, каждый, являются фиксированным значением, невзирая на состояние тела испытуемого в момент измерения, и определяются как данные, эффективно используемые для разных анализов и т.п.
Следовательно, настоящее изобретение, как предполагается, является чрезвычайно полезным для индивидуального управления здоровьем от младенцев до пожилых людей.
Настоящее изобретение полезно, например: в подтверждении того, как хорошо растет ребенок, с помощью определения изменений в весе области головы и весе тела, вызванных очень быстрым развитием умственных способностей от младенца до маленького ребенка; в ожидании падения в физической способности, ухудшения в остеопорозе и т.п. с помощью определения изменений в весе обеих рук или обеих ног и т.п. пожилого человека, когда человек становится старше; конечно, в проверке того, насколько эффективна определенная спортивная тренировка или диета; в установлении того, как хорошо растет ожидаемый ребенок беременной женщины; при уходе или медицинском обслуживании и т.п.
В системе раздельного взвешивания области тела согласно настоящему изобретению вес каждой области тела, полученный таким образом, предоставляет данные, необходимые для измерения удельной массы каждой области тела, и, кроме того, используется вместе с количеством телесного жира, процентом телесного жира и т.п., полученными посредством измерения биоэлектрического сопротивления, широко используемого в настоящее время, таким образом, в высшей степени способствуя сохранению и управлению здоровьем людей.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 является схематическим видом сверху, показывающим всю конфигурацию системы раздельного взвешивания областей тела согласно настоящему изобретению.
Фиг.2 является схематическим видом сбоку, показывающим пример внутренней конфигурации U1 блока измерения туловища.
Фиг.3 является видом сверху, показывающим систему, взвешивающую каждую область тела испытуемого.
Фиг.4А является блок-схемой, показывающей измерение веса человека.
Фиг.4В является блок-схемой, показывающей измерение веса каждой области тела человека.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
Фиг.1 является схематическим видом сверху, показывающим всю конфигурацию системы 1 раздельного взвешивания областей тела согласно настоящему изобретению. Система 1 взвешивает шесть основных областей тела человека отдельно: голову, туловище (тело, включающее в себя грудь, брюшную полость и поясницу), правую и левую руки (включающие в себя кисти), правую и левую ноги (включающие в себя ступни).
Фиг.1 показывает типичный пример (в виде сверху) размещения шести блоков U1-U6 измерения областей тела для взвешивания каждой из шести областей тела испытуемого, по существу, в расслабленной или лежащей позе. Вокруг блока U1 измерения туловища, как правило, имеющего прямоугольный контур, размещены блок U2 измерения головы с одной стороны в продольных направлениях, блоки U5 и U6 измерения левой ноги и правой ноги с другой стороны и блоки U3 и U4 измерения левой руки и правой руки с каждой стороны блока U1 измерения туловища в боковых направлениях.
Блоки U3 и U4 измерения левой руки и правой руки находятся в позициях, горизонтально протягивающихся от плеч испытуемого, и, чтобы получить лучшие результаты измерений, являются подвижными, чтобы регулировать угол каждой руки по отношению к туловищу, расстояние от туловища и т.п., соответствующим образом подходящие телосложению испытуемого. Таким же образом, блоки U5 и U6 измерения левой ноги и правой ноги могут быть оптимально расположены посредством регулировки угла относительно друг друга, расстояния от туловища и т.п. в соответствии с телосложением испытуемого.
Блоки U1-U6 измерения областей тела на фиг.1, каждый, предпочтительно имеют контур, подходящий для поддержки области тела, соответствующей ему, другими словами, контур, похожий на каждую соответствующую область тела. Однако их контуры не ограничены такими конкретными контурами, пока они не препятствуют получению результатов.
Блоки U1-U6 измерения областей тела, каждый, выполняют передачу данных с блоком 10 обработки данных через проводную или радиолинию 12 передачи данных. Блок 10 обработки данных является компьютером, имеющим программное обеспечение обработки данных согласно настоящему изобретению, который включает в себя CPU и память и позволяет CPU выполнять считывание программного обеспечения в памяти, таким образом реализуя функцию обработки данных согласно настоящему изобретению. Он также включает в себя блок хранения, блок отображения и операционный блок ввода, подходящий для обработки данных.
Фиг.2 является схематическим видом сбоку, показывающим пример внутренней конфигурации блока U1 измерения туловища, включающего в себя, из вышеупомянутого, опору U1a области тела, взвешивающую часть U1b (предусмотренную с частью U1c передачи-приема данных), часть U1d регулировки по росту и часть U1e регулировки горизонтального положения.
Самая верхняя опора U1a области тела включает в себя плоскую поддерживающую поверхность для поддержки туловища в соприкосновении и имеет механическую прочность и большую область, достаточную, чтобы поддерживать туловище вокруг его центра тяжести, и форму, подходящую для измерения туловища.
Взвешивающая часть U1b справа ниже опоры U1a области тела точно передает нагрузку в направлении опоры U1a области тела. Взвешивающая часть U1b может, по существу, иметь любую структуру хорошо известных весов, например функцию измерения тяжести с помощью датчика давления (такого как датчик электростатической емкости, полупроводниковый датчик, пьезоэлектронный датчик и камертонный датчик) и т.п. Она также снабжена частью U1c передачи-приема данных, передающей выходные данные (электрический сигнал) датчика блоку обработки данных, показанному на фиг.1, и принимающей управляющий сигнал и т.п. от блока обработки данных.
Часть U1d регулировки по росту между взвешивающей частью U1b и частью U1e регулировки горизонтального положения имеет функцию регулировки высоты плоской поддерживающей поверхности опоры U1a области тела от пола, например хорошо известный механизм для отправки управляющего сигнала двигателю, приводящему в движение средство перемещения плоской поддерживающей поверхности вертикально, чтобы, таким образом, управлять расстоянием перемещения. Управляющий сигнал привода двигателя может быть передан из блока обработки данных на фиг.1. Плоскую поддерживающую поверхность обычно легко использовать при высоте приблизительно 20-50 см (среднее значение: 35 см) от горизонтального пола, хотя это зависит от роста испытуемого. Следовательно, плоская поддерживающая поверхность стандартизирована, например, для высоты около 35 см от пола, а часть U1d регулировки по высоте имеет регулируемый диапазон ±15 см.
Самая нижняя часть U1e регулировки горизонтального положения имеет функцию выполнения довольно большого горизонтального передвижения, когда система 1 устанавливается, или когда испытуемый фиксируется в первоначальном положении, и выполнения тонкой регулировки горизонтального положения, когда область тела взвешивается. Довольно большое горизонтальное движение выполняется, например, с помощью роликов (включающих в себя стопоры), присоединенных к нижней части. Тонкая регулировка горизонтального положения выполняется, например, с помощью консоли, движущейся двумерно по горизонтальной плоскости посредством вращательного электропривода, который предусмотрен с элементами U1a-U1d верхних компонентов на них. Управляющий сигнал для этого вращательного электропривода также может быть передан из блока обработки данных на фиг.1. Конкретно, блок измерения может двигаться в соответствии с требованиями измерения для каждой области тела, например длины рук и т.п., и фиксироваться в оптимальном положении стопором.
Другие блоки U2-U6 измерения областей тела, каждый, по существу, имеют конфигурацию, общую с блоком U1 измерения области тела, и, таким образом, их описание опущено.
В условиях постоянного использования пять блоков U2-U6 измерения областей тела для головы, обеих рук и обеих ног вокруг туловища объединены и используются с центральным блоком U1 измерения областей тела. Если необходимо, однако, они могут быть отделены друг от друга и использоваться независимо.
Система 1 позволяет блоку 10 обработки данных немедленно ввести выходной сигнал каждого датчика (информацию о весе) из блоков U1-U6 измерения областей тела, поддерживающих каждую область тела испытуемого, выполнить обработку данных и вывести результат измерения. Как описано ранее, нагрузка может быть измерена посредством изменения высоты плоской поддерживающей поверхности для поддержки каждой области тела от пола в конкретном диапазоне, проверяя, таким образом, и корректируя измеренное значение веса каждой области тела. Кроме того, периодически может приниматься решение о том, равен ли итоговый вес по каждой области тела весу всего тела, таким образом делая вес каждой области тела более достоверным.
Фиг.3 является видом сверху, показывающим систему 1, взвешивающую каждую область тела испытуемого.
Если плоская поддерживающая поверхность каждого блока измерения, поддерживающая шесть областей тела, все находятся в соприкосновении на одной (горизонтальной) плоскости с каждой областью тела, другими словами, если они поддерживают все тело одновременно на одной плоскости, включающей в себя шесть контактных поверхностей (имеющих центр тяжести), то каждое измеренное значение и их сумма очевидно рассматриваются как вес каждой области тела и вес всего тела соответственно. Это потому, что вектор веса каждой области тела точно перпендикулярен горизонтальной поверхности и проходит, по существу, под прямыми углами к плоскости, включающей в себя ось тела, другими словами, различные механические векторы в направлениях соединения туловища и каждой области тела, таким образом минимизируя влияние на измерение веса.
На фиг.3 туловище 21 и голова 22 могут легко поддерживаться вокруг их центра тяжести в опорной точке, эквивалентной точке соприкосновения с каждой областью тела на поддерживающей части области тела (плоской поддерживающей поверхности) каждого блока U2-U6 измерения. В обратном смысле, обе руки 23, 24 и обе ноги 25, 26 имеют суставы, таким образом поддерживая суставы и их окрестности как точку опоры.
Чтобы отдельно взвесить каждую область тела более точно, альтернативно, может быть принято во внимание, что обе руки 23, 24 и обе ноги 25, 26, каждая, разделены на две области в локте и колене в качестве сустава, соответственно, чтобы измерить каждую из двух областей отдельно. Вкратце, десять областей тела, каждая, взвешиваются отдельно, таким образом требуя десять блоков измерения областей тела в итоге, включающих в себя два дополнительных (четыре в итоге) для обеих рук и обеих ног соответственно. В этом случае, без применения сустава в качестве окрестности центра тяжести (т.е. точки опоры) каждой такой области и включения суставов из областей, которые должны быть измерены, так называемые плечи, предплечья, бедра и голени, каждое, измеряются посредством поддержки их окрестности центра тяжести.
Противоположно, может быть предоставлена система, если необходимо, которая включает в себя меньше блоков измерения областей тела, чем блоки системы 1, показанной на фиг.1-3. Например, если один блок измерения измеряет обе ноги, пять блоков измерения областей тела, каждый, взвешивают пять областей тела (голову, туловище, правую руку, левую руку и обе ноги как одно целое). Дополнительно, например, если один блок измерения измеряет обе руки и туловище, четыре блока измерения областей тела, каждый, взвешивают каждую из четырех областей тела (голову, туловище и обе руки как целое, правую ногу и левую ногу). Более того, например, если один блок измерения измеряет обе руки и туловище, а другой блок измерения измеряет обе ноги, три блока измерения областей тела взвешивают каждую из трех областей тела (голову, туловище и обе руки как целое и обе ноги как целое).
Таким образом система раздельного взвешивания областей тела согласно настоящему изобретению не ограничивается взвешиванием каждой области тела, разделенного на шесть, а более широко может применяться как система, взвешивающая каждую из множества (например, от двух до десяти) областей тела раздельно.
Кроме того, может быть принято во внимание, что измерение может быть полностью автоматизировано (включая в себя регулировку по высоте и горизонтального положения каждого блока измерения) под управлением блока обработки данных. Кроме того, вся система взвешивания становится переносной за счет уменьшения и облегчения каждого блока измерения областей тела.
Фиг.4A и 4B, каждая, являются схематической блок-схемой, показывающей пример раздельного взвешивания областей тела, проводимого с помощью системы раздельного взвешивания областей тела, показанной на фиг.1-3. В течение раздельного взвешивания областей тела каждая область тела взвешивается с использованием веса всего тела, измеренного на более ранней стадии.
Фиг.4A показывает процесс взвешивания всего тела, и вес тела измеряется с помощью любого блока измерения областей тела, предпочтительно блока U1 измерения области тела, расположенного в центре на фиг.1.
Этап S11: Испытуемый сначала ложится на спину слегка одетым, насколько возможно, на шесть блоков измерения областей тела и поднимает и удерживает голову, обе руки и обе ноги слегка над горизонтальным уровнем, таким образом, будучи готовым для взвешивания тела с весом всего тела, нагруженным на блок U1 измерения области тела. Данные о весе тела, полученные блоком U1 измерения области тела, сохраняются в подходящем блоке хранения устройства 10 обработки данных. Альтернативно, испытуемый может сидеть или стоять на блоке U1 измерения области тела, чтобы, таким образом, удерживать вес всего тела нагруженным на него.
Этап S12: Измерение веса тела повторяется предварительно определенное число раз, чтобы, таким образом, получить множество измеренных значений X0 и вычислить их среднее значение Xave и дисперсию или размах колебаний (±Δ x0).
Этап S13: Принимается решение о том, равен или ниже размах колебаний Δx0 множества измеренных значений X0 предварительно определенного допуска δ a. Если размах колебаний Δ x0 выше допуска δ a, процесс возвращается к этапу S12, чтобы повторить взвешивание тела предварительно определенное число раз снова. Допуск δ a может быть, например, 50 граммов, так как точность весов со шкалой до 100 кг в настоящее время на рынке, как правило, градуирована с минимумом в 50 граммов, таким образом предоставляя возможность каждому блоку взвешивания области тела системы согласно настоящему изобретению измерять вес с такой высокой точностью.
Этап S14: Если размах колебаний веса Δ x0 находится в пределах допуска δ a, среднее значение Xave определяется как измеренное значение веса BW тела и сохраняется в блоке хранения, и измерение веса тела приходит к концу.
Далее будет дано описание о проведении раздельного взвешивания областей тела, показанном на фиг.4B.
Этап S21: Испытуемый сначала ложится на спину (или лицом вниз) слегка одетым, насколько возможно, на шесть блоков измерения областей тела и кладет каждую область тела на опору соответствующего блока измерения области тела.
Этап S22: Каждый блок U1-U6 измерения области тела взвешивает соответствующий вес и получает данные измеренного веса Xi (i=1-6), которые должны быть переданы устройству 10 обработки данных. Каждый блок U1-U6 взвешивания области тела повторяет измерение веса предварительно определенное число раз, чтобы, таким образом, получить множество значений Xi, измеренных каждым блоком, и вычислить их среднее значение Pi и дисперсию или размах колебаний (±Δ xi).
Этап S23: Принимается решение о том, равен или ниже размах колебаний Δ xi множества измеренных значений Xi предварительно определенного допуска δ i. Если размах колебаний Δ xi выше допуска δ i, процесс для соответствующей области тела возвращается к этапу S22, чтобы повторить взвешивание предварительно определенное число раз снова. Допуск δ i может быть, например, 50 граммов по той же причине, что и вышеупомянутый δ a. Если размах колебаний Δ xi находится в пределах допуска δ i, среднее измеренное значение Pi временно устанавливается как вес соответствующей области тела и сохраняется в блоке хранения.
Этап S24: Если размах колебаний Δ xi выше допуска δ i, тогда в соответствующей области тела процесс возвращается к этапу S22, чтобы повторить взвешивание предварительно определенное число раз снова после регулировки высоты или горизонтального положения соответствующего блока U1-U6 измерения области тела. Блок U1-U6 измерения области тела, подверженный такой регулировке, не ограничивается блоком, который измерил большой размах Δ xi, и один или более других блоков измерения областей тела могут подвергнуться регулировке высоты и/или горизонтального положения. После регулировок процесс снова возвращается к этапу S22 и повторяет измерение веса, чтобы, таким образом, временно установить вес Pi каждой области тела.
Этап S25: Производится вычисление суммы Xt веса Pi (i=1-6) по каждой области тела, установленного временно на этапе S23.
Этап S26: Получается сравнение между итоговым весом Xt каждой области тела и весом BW тела, определенным на этапе S14 на фиг.4A, и принимается решение о том, равна или ниже разница xt множества измеренных значений Xi предварительно определенного допуска δ b. Если разница xt выше допуска δ b, процесс возвращается к этапу S24, чтобы выполнить регулировку высоты и/или горизонтального положения одного или более блоков измерения областей тела, и приходит обратно к этапу S22, чтобы снова повторить измерение веса.
Этап S27: Если разница xt ниже допуска δ b, вес Pi каждой области тела, установленный временно, определяется как вес каждой области тела и сохраняется в блоке хранения, и раздельное измерение веса областей тела приходит к концу. Вес Pi каждой области тела в блоке хранения доступен для множества последующих анализов и т.п.
Основной принцип системы раздельного взвешивания областей тела согласно настоящему изобретению может также быть применен к маленьким детям, некоторым пожилым людям и т.п., хотя форму каждого блока измерения области тела и т.п. необходимо проектировать в соответствии с телосложением испытуемого.