УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ЖИРА ТЕЛА
BODY-FAT MEASUREMENT DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к устройству измерения жира тела для вычисления массы жира тела субъекта посредством измерения биоэлектрического импеданса с использованием множества электродов, установленных в контакте с телом субъекта, и, в частности, к устройству измерения жира тела, способному индивидуально вычислять массу висцерального жира, массу подкожного жира и т.п.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
С недавнего времени массе жира тела уделяется внимание, как показателю, позволяющему судить о состоянии здоровья субъекта. В частности, уделяется внимание массе висцерального жира как показателю наличия или отсутствия висцерального ожирения. Как говорят, висцеральное ожирение вызывает болезни, связанные с образом жизни, такие как диабет, высокое кровяное давление и гиперлипемию, в свою очередь, легко вызывающие артериосклероз, и этот показатель, как ожидается, должен использоваться с точки зрения предотвращения таких болезней. В этом случае висцеральный жир является жиром, который откладывается вокруг внутренних органов на внутренней стороне мышц живота и отличается от подкожного жира, который откладывается на поверхностном слое живота. Площадь (здесь далее упоминаемая как площадь, занятая висцеральным жиром), занятая висцеральным жиром в поперечном сечении живота в той части, которая соответствует положению пупка, обычно принимается в качестве показателя, указывающего массу висцерального жира.
Обычно для измерения массы висцерального жира применяется способ анализа изображения, использующий томографическое изображение живота, сфотографированного, используя рентгеновскую компьютерную томографию (СТ) или магниторезонансное изображение (MRI). При таком способе анализа изображения область висцерального жира вычисляется по полученному томографическому изображению живота. Однако для применения такого способа требуются крупногабаритные установки, которые могут устанавливаться в медицинских учреждениях, такие как установки рентгеновской СТ и MRI, и, таким образом, ежедневно измерять массу висцерального жира очень трудно. При использовании рентгеновской СТ также возникает проблема экспозиции и, таким образом, такой способ не обязательно может быть предпочтительным способом измерения.
В качестве способа измерения, заменяющего такой способ, рассматривается способ биоэлектрического импеданса. Способ биоэлектрического импеданса является способом измерения массы жира тела, широко используемым в устройстве измерения жира тела для бытового применения, при котором электроды контактируют с четырьмя конечностями и биоэлектрический импеданс измеряется с помощью таких электродов для вычисления массы жира тела по измеренному биоэлектрическому импедансу. Описанное выше устройство измерения жира тела точно измеряет степень отложения жира тела в разных местах тела, таких как все тело или четыре конечности или тело (туловище тела) и широко используется в быту и т.п.
Однако традиционное устройство измерения жира тела измеряет степень отложения жира тела в разных местах тела, таких как все тело или четыре конечности, или тело (туловище тела), как описано выше, и не выделяет индивидуально и не измеряет точно степень накопления висцерального жира или степень накопления подкожного жира. Это происходит потому, что тело содержит не только висцеральный жир, но также и подкожный жир, как описано выше, и в описанном выше устройстве измерения жира тела такое точное отдельное измерение массы висцерального жира и массы подкожного жира затруднительно.
Чтобы решить такие проблемы, проводится рассмотрение наложения электродов для непосредственного контакта с телом, измерение биоэлектрического импеданса, используя электрод, и точное измерение массы висцерального жира и массы подкожного жира на основе результата этого измерения. Например, публикация японского нерассмотренного патента № 2002-369806 (Патентный документ 1) раскрывает устройство измерения жира тела, выполненное таким образом, что электрод установлен в контакте с телом посредством установки электрода на внутренней поверхности окружности элемента ремня и обертывания элемента ремня вокруг тела и крепления его к телу. Устройство измерения жира тела, раскрытое в публикации японского нерассмотренного патента № 2002-369806, позволяет производить измерение массы висцерального жира и массы подкожного жира с высокой точностью, что было трудно на предшествующем уровне техники, посредством измерения биоэлектрического импеданса, используя электрод, установленный в контакте с телом субъекта с помощью ременного элемента.
Патентный документ 1: Публикация японского нерассмотренного патента № 2002-369806
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Проблемы, решаемые с помощью изобретения
При измерении биоэлектрического импеданса с использованием описанного выше способа биоэлектрического импеданса измерение выполняется посредством создания прямого контакта электрода с частью тела субъекта, и, таким образом, важно устойчиво поддерживать постоянной силу давления электрода на поверхность тела при каждом измерении. Однако достигнуть этого нелегко, поскольку форма и размеры тела субъекта у разных людей различны. В частности, когда разница в форме и размерах тела людей велика, очень трудно обеспечить устойчивую силу давления электрода на тело, если установка электрода производится таким образом, чтобы он был в контакте с телом субъекта, используя для этого блок присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса, содержащий ременный элемент.
Например, в блоке присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса для устройства измерения жира тела, раскрытого в публикации японского нерассмотренного патента № 2002-369806, сила обертывания ременным элементом различается при каждой установке, поскольку этап установки ременного элемента к телу выполняется вручную и, таким образом, сила давления электрода на тело при каждой установке в результате также различается.
В случае, если сила давления электрода на поверхность тела меняется, такое изменение проявляет себя как изменение контактного сопротивления между электродом и поверхностью тела, которое может снижать точность измерения. Следовательно, важно, чтобы блок присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса был выполнен так, чтобы электрод всегда устойчиво прижимался к телу субъекта с постоянной силой, независимо от субъекта и при каждом измерении.
С другой стороны, в случае, когда ременный элемент с силой оборачивается вокруг тела субъекта, чтобы обеспечить силу давления электрода на тело, тело субъекта сжимается ременным элементом, что может быть болезненно для субъекта. В частности, поскольку форма тела (в частности, живот тела) при дыхательном движении отклоняется (обычно длина окружности тела увеличивается при движении вдоха и длина окружности тела уменьшается при движении выдоха), при движении вдоха пользователь может ощущать сильное чувство сжатия, способное вызвать сильную боль у субъекта.
В случае, когда биоэлектрический импеданс измеряется с помощью электрода, контактирующего с телом субъекта, значение измеренного биоэлектрического импеданса, как известно, должно отклоняться в зависимости от дыхательного движения субъекта. Главные факторы здесь являются такими, что форма тела изменяется в зависимости от дыхательного движения и состав тела между электродами, установленными в контакте с телом, отклоняется, что расстояние между электродами отклоняется с изменением формы тела, что состояние контакта электрода и поверхности тела отклоняется и сопротивление контакта изменяется или т.п. Отклонение значения биоэлектрического импеданса, происходящее при таком дыхательном движении, не позволяет получить высокую точность измерения массы висцерального жира и массы подкожного жира, в связи с чем необходимо предпринимать некоторые меры.
С точки зрения описанных выше проблем задача настоящего изобретения состоит в обеспечении устройства измерения жира тела, снабженного блоком присоединения для измерения биоэлектрического импеданса, позволяющего субъекту безболезненно выполнять плавное дыхательное движение и способного плотно присоединяться к телу субъекта с удовлетворительной воспроизводимостью, независимо от длины окружности тела субъекта.
В дополнение к указанной выше задаче задача настоящего изобретения также состоит в обеспечении устройства измерения жира тела, снабженного блоком присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса, позволяющего электроду в присоединенном состоянии прижиматься к телу субъекта с постоянной силой при удовлетворительной воспроизводимости.
В дополнение к указанной выше задаче другая задача настоящего изобретения состоит также в обеспечении устройства измерения жира тела, способного определять состояние дыхания с высокой точностью и, таким образом, с высокой точностью измерять массу жира тела, в частности массу висцерального жира и массу подкожного жира.
СРЕДСТВО РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ
Устройство измерения жира тела, соответствующее настоящему изобретению, содержит блок присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса, участок измерения импеданса, участок вычисления массы жира тела, блок определения величины сдвига и секцию управления механизмом регулировки длины обертывания. Блок присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса содержит множество электродов, установленных в контакте с телом субъекта в присоединенном состоянии, опору для электродов для поддержки множества электродов и длинный ремень, который в присоединенном состоянии должен быть обернут вокруг тела субъекта, чтобы присоединять опору для электродов к телу субъекта. Ремень содержит, по меньшей мере, в одной части растягивающуюся область, которая растягивается в направлении длины. Опора для электродов содержит крепежный участок, скрепленный одним концом ремня относительно неподвижным образом по отношению к опоре для электродов, и держатель для удержания участка вблизи другого конца ремня относительно подвижным образом по отношению к опоре для электродов. Держатель содержит механизм регулировки длины обертывания для регулировки длины обертывания ремнем. Участок измерения импеданса измеряет биоэлектрический импеданс субъекта, используя множество электродов. Участок вычисления массы жира тела вычисляет массу жира тела субъекта на основе биоэлектрического импеданса, измеренного участком измерения импеданса. Блок определения величины сдвига определяет величину сдвига в направлении длины ремня, вызванного растяжением растягивающейся области. Секция управления механизмом регулировки длины обертывания управляет механизмом регулировки длины обертывания на основе информации, определенной блоком определения величины сдвига, чтобы регулировать длину обертывания ремнем.
В соответствии с такой конфигурацией длина обертывания ремнем может регулироваться с помощью механизма регулировки длины обертывания на основе величины сдвига ремня, вызванного растяжением растягивающейся области. Таким образом, обеспечивается устройство измерения жира тела, снабженное блоком присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса, позволяющим субъекту безболезненно выполнять плавное дыхательное движение и способным плотно присоединяться к телу субъекта с удовлетворительной воспроизводимостью, независимо от длины окружности тела субъекта, посредством соответствующей регулировки длины обертывания ремнем с помощью механизма регулировки длины обертывания.
В устройстве измерения жира тела, соответствующем настоящему изобретению, секция управления механизмом регулировки длины обертывания предпочтительно регулирует длину обертывания ремнем, управляя механизмом регулировки длины обертывания, так чтобы величина сдвига в направлении длины ремня, вызванного растягиванием растягивающейся области, становилась соответствующей заданному значению.
В соответствии с такой конфигурацией тело субъекта всегда сжимается блоком присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса всегда с постоянной сжимающей силой. Таким образом, достигается устройство измерения жира тела, обеспечивающее в присоединенном состоянии постоянную силу нажима электрода на тело субъекта при удовлетворительной воспроизводимости и которое может вычислять массу жира тела с высокой точностью.
В устройстве измерения жира тела, соответствующем настоящему изобретению, длина обертывания ремнем предпочтительно регулируется во время выполнения этапа присоединения при присоединении к телу субъекта блока присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса.
В соответствии с такой конфигурацией после того, как блок присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса автоматически присоединяется к телу субъекта с оптимальной сжимающей силой, достигается устройство измерения жира тела, снабженное блоком присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса, которое в большой степени облегчает этап присоединения и которое превосходно по своей пригодности к применению.
В устройстве измерения жира тела, соответствующем настоящему изобретению, во время операции измерения биоэлектрического импеданса длина обертывания ремнем предпочтительно непрерывно регулируется.
В соответствии с такой конфигурацией тело субъекта во время измерения всегда сжимается блоком присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса с постоянной сжимающей силой. Таким образом, достигается устройство измерения жира тела, обеспечивающее в присоединенном состоянии во время измерения постоянную силу нажима электрода на тело субъекта при удовлетворительной воспроизводимости и которое может вычислять массу жира тела с высокой точностью.
Предпочтительно устройство измерения жира тела, соответствующее настоящему изобретению, дополнительно содержит: блок измерения длины окружности тела для измерения длины окружности тела субъекта посредством определения длины обертывания ремнем, обернутым вокруг тела субъекта с помощью блока присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса, присоединенного к телу субъекта, и в этом случае участок вычисления массы жира тела предпочтительно вычисляет массу жира тела субъекта на основе биоэлектрического импеданса, измеренного участком измерения импеданса, и длины окружности тела субъекта, измеренной блоком измерения длины окружности тела субъекта.
В соответствии с такой конфигурацией длина окружности тела субъекта может легко и автоматически измеряться, присоединяя блок присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса, и жир тела может быть измерен с высокой точностью посредством вычисления массы жира тела, используя полученную длину окружности тела.
Предпочтительно устройство измерения жира тела, соответствующее настоящему изобретению, дополнительно содержит: блок измерения величины отклонения длины окружности тела для определения отклонения длины окружности тела субъекта посредством определения отклонения длины обертывания ремнем, обернутым вокруг тела субъекта с помощью блока присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса, присоединенного к телу субъекта; и участок определения состояния дыхания для определения состояния дыхания субъекта на основе отклонения длины окружности тела субъекта, измеренной блоком измерения величины отклонения длины окружности тела; и в этом случае участок вычисления массы жира тела предпочтительно вычисляет массу жира тела субъекта на основе биоэлектрического импеданса, измеренного участком измерения импеданса, и информации о состоянии дыхания, определенной с помощью участка определения состояния дыхания.
В соответствии с такой конфигурацией состояние дыхания субъекта во время измерения может определяться с высокой точностью с помощью простой конфигурации определения отклонения длины обертывания ремнем блока присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса. Используя такой способ определения, изменение длины окружности тела субъекта, происходящее при дыхательном движении, может быть получено с высокой точностью и, таким образом, может быть получено устройство измерения жира тела, способное вычислять массу жира тела с высокой точностью.
В устройстве измерения жира тела, соответствующем настоящему изобретению, участок вычисления жира тела предпочтительно извлекает биоэлектрический импеданс, измеренный во время перехода от движения выдоха к движению вдоха, определенный участком определения состояния дыхания по серии последовательных во времени данных биоэлектрического импеданса, измеренного участком измерения импеданса, и вычисляет массу жира тела субъекта по извлеченному биоэлектрическому импедансу.
В соответствии с такой конфигурацией биоэлектрический импеданс может быть измерен с исключением влияния отклонения биоэлектрического импеданса, происходящего при дыхательном движении, и, таким образом, масса жира тела может быть вычислена с высокой точностью.
В устройстве измерения жира тела, соответствующем настоящему изобретению, участок вычисления массы жира тела предпочтительно содержит элемент вычисления массы висцерального жира для вычисления массы висцерального жира субъекта.
Для измерения массы висцерального жира с высокой точностью биоэлектрический импеданс необходимо измерять с помощью электродов, установленных в контакте с телом субъекта, и, таким образом, масса висцерального жира может быть вычислена отдельно с высокой точностью с помощью устройства измерения жира тела в описанной выше конфигурации.
В устройстве измерения жира тела, соответствующем настоящему изобретению, участок вычисления массы жира тела предпочтительно содержит элемент вычисления массы подкожного жира для вычисления массы подкожного жира в животе субъекта.
Для измерения массы подкожного жира с высокой точностью биоэлектрический импеданс необходимо измерять с помощью электродов, установленных в контакте с телом субъекта, и, таким образом, масса подкожного жира может быть вычислена отдельно с высокой точностью с помощью устройства измерения жира тела в описанной выше конфигурации.
ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением обеспечивается устройство измерения жира тела, снабженное блоком присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса, позволяющим субъекту в присоединенном состоянии безболезненно выполнять плавное дыхательное движение и способным плотно присоединяться к телу субъекта с удовлетворительной воспроизводимостью, независимо от длины окружности тела субъекта.
В дополнение к указанным выше преимуществам, соответствующим настоящему изобретению, обеспечивается устройство измерения жира тела, снабженное блоком присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса, позволяющим электроду в присоединенном состоянии прижиматься к телу субъекта с постоянной силой при удовлетворительной воспроизводимости.
В дополнение к указанным выше преимуществам, соответствующим настоящему изобретению, достигается устройство измерения жира тела, способное определять состояние дыхания субъекта с высокой точностью и которое может измерять массу жира тела, в частности массу висцерального жира и массу подкожного жира с высокой точностью.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - функциональная блок-схема устройства измерения жира тела, соответствующего первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 - блок-схема последовательности выполнения рабочих процедур устройства измерения жира тела при измерении площади, занятой висцеральным жиром, площади, занятой подкожным жиром, и процента жира тела, используя устройство измерения жира тела, соответствующее первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 - общий вид в перспективе блока присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, соответствующего первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4 - общий вид снизу блока присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, входящего в устройство измерения жира тела, соответствующее первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5 - вид в поперечном сечении вдоль линии V-V, показанной на фиг. 3 и 4, блока присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, показанного на фиг. 3 и 4.
Фиг. 6 - вид в перспективе, подробно показывающий конструкцию держателя блока присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, показанного на фиг. 3 и 4.
Фиг. 7 - схематический вид в поперечном сечении, показывающий состояние, в котором блок присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, показанный на фиг. 3 и 4, присоединен к животу субъекта.
Фиг. 8 - функциональная блок-схема конкретной конфигурации блока определения величины сдвига и механизма регулирования длины обертывания устройства измерения жира тела, соответствующего первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 9 - блок-схема последовательности выполнения рабочих процедур устройства измерения жира тела при измерении площади, занятой висцеральным жиром, площади, занятой подкожным жиром, и процента жира тела, используя устройство измерения жира тела, соответствующее первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 10 - функциональная блок-схема устройства измерения жира тела, соответствующего второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 11 - функциональная блок-схема конкретной конфигурации блока регулировки длины окружности при обертывании и блока измерения длины окружности талии устройства измерения жира тела, соответствующего второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 12 - вид снизу ремня блока присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, соответствующего второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 13 - вид в перспективе, показывающий конструкцию держателя блока присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, соответствующего второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 14 - график зависимости между отклонением длины окружности талии субъекта и биоэлектрическим импедансом, изменяющимся ежечасно.
Фиг. 15 - блок-схема последовательности выполнения рабочих процедур устройства измерения жира тела при измерении площади, занятой висцеральным жиром, площади, занятой подкожным жиром, и процента жира тела, используя устройство измерения жира тела, соответствующее второму варианту осуществления настоящего изобретения.
ОПИСАНИЕ ССЫЛОЧНЫХ НОМЕРОВ
1A, 1B Устройство измерения жира тела
10 Блок управления
11 Секция обработки вычислений
12 Участок измерения импеданса
13 Участок вычисления массы жира тела
14 Элемент вычисления общей массы жира
15 Элемент вычисления массы жира в определенном типе места
16 Элемент вычисления массы висцерального жира
17 Элемент вычисления массы подкожного жира
18 Участок определения состояния дыхания
19 Секция управления механизмом регулировки длины обертывания
21 Блок генерирования стабилизированного тока
22 Блок переключения выводов
23 Блок определения разности потенциалов
24 Блок измерения физических данных
25 Блок ввода информации о субъекте
26 Блок отображения
27 Функциональный блок
28 Блок электропитания
29 Память
30 Блок определения величины сдвига
32 Механизм регулировки длины обертывания
34 Блок измерения длины окружности талии
100 Блок присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса
110 Опора для электродов
111 Участок в виде листа
112 Участок для расположения механизма опоры для электродов
113 Электрод
113а Стержневой участок
113a1 Втулочная часть
113b Участок в виде пластины
114 Крепежный участок
116 Направляющая рама
116a Основной корпус
116b Корпус крышки
117 Спиральная пружина
118 Соединитель
119 Установочное сквозное отверстие
120 Держатель
121 Шкив с зубьями
122 Серводвигатель
123 Ось вращения
124 Угловой кодер
125 Ось обнаружения
126 Фотоэлектрический датчик
130 Блок определения величины сдвига
131 Подвижный стальной сердечник
132 Катушка определения
140 Ремень
141 Один конец
142 Другой конец
143 Пружина
144 Полоска кодера
145a, 145b Элемент штрих-кода
151 Схема привода двигателя
152 Схема определения величины сдвига
153 Схема измерения длины окружности талии
165 Основной корпус устройства
172A, 172B Блок присоединения к верхней конечности для измерения биоэлектрического импеданса
173A, 173B Блок присоединения к нижней конечности для измерения биоэлектрического импеданса
180 Соединительный кабель
300 Субъект
301 Живот
302A, 302B Запястье
303A, 303B Лодыжка
400 Поверхность кушетки
A11, A12, A21, A22 Брюшной электрод
F11, F12, F21, F22 Электрод нижней конечности
H11, H12, H21, H22 Электрод верхней конечности
НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны подробно со ссылкой на чертежи. Устройство измерения жира тела в каждом варианте осуществления, описанном ниже, выполнено с возможностью содержания в нем блока присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, служащего в качестве блока присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса. Устройство измерения жира тела в каждом варианте осуществления, описанном ниже, выполнено с возможностью индивидуального измерения массы висцерального жира и массы подкожного жира, но устройство измерения жира тела выполнено с возможностью измерения не только массы висцерального жира и массы подкожного жира, но также и массы жира (общей массы жира) всего тела и массы жира в конкретном месте тела (масса жира каждой верхней конечности и нижней конечности, масса жира тела и т.п.).
Сначала перед описанием устройства измерения жира тела в каждом варианте осуществления настоящего изобретения будут разъяснены различные термины, представляющие места тела. Термин "тело" относится к части тела, исключая голову, шею и четыре конечности тела, и к части, соответствующей так называемому туловищу тела, в том числе грудной клетке и животу. "Живот" относится к части, расположенной со стороны нижних конечностей, если тело делится на часть, расположенную со стороны шеи (то есть грудная клетка), и часть, расположенную со стороны нижних конечностей, и содержит переднюю поверхность живота и заднюю поверхность живота. "Передняя поверхность живота" относится к части поверхности тела, видимой, если смотреть на субъект со стороны передней поверхности живота субъекта. "Задняя поверхность живота" относится к части поверхности тела, видимой, если смотреть на субъекте со стороны задней поверхности живота субъекта. "Место, удаленное от живота," содержит верхнюю конечность, в том числе плечевую часть руки, предплечье, запястье и пальцы, часть грудной клетки, удаленную на расстояние, большее или равное заданному расстоянию (например, примерно 10 см) от места расположения диафрагмы, шею и голову, и нижнюю конечность, в том числе бедро, голень, лодыжку и пальцы. "Ось тела" относится к оси, проходящей в направлении, по существу, перпендикулярном к поперечному сечению живота субъекта.
Первый вариант осуществления
На фиг.1 показана функциональная блок-схема устройства измерения жира тела, соответствующего первому варианту осуществления настоящего изобретения. Сначала, со ссылкой на фиг. 1 будет описана конфигурация функциональных блоков устройства 1А, соответствующего настоящему варианту осуществления.
Как показано на фиг. 1, устройство 1А измерения жира тела, соответствующее настоящему варианту осуществления, содержит, главным образом, блок 10 управления, блок 21 генерирования стабилизированного тока, блок 22 переключения выводов, блок 23 определения разности потенциалов, блок 24 измерения физических данных, блок 25 ввода информации о субъекте, блок 26 отображения, функциональный блок 27, блок 28 электропитания, память 29, блок 30 определения величины сдвига, механизм 32 регулировки длины и множество электродов A11, A12, A21, A22, H11, H12, H21, H22, F11, F12, F21 и F22, присоединенных к телу. Блок 10 управления содержит секцию 11 обработки вычислений и секцию 19 управления механизмом регулировки длины обертывания. Секция 11 обработки вычислений содержит участок 12 измерения импеданса и участок 13 вычисления массы жира тела.
Конфигурация блока 10 управления определяется центральным процессором (CPU) и т.п., и оно управляет устройством 1А измерения общего жира тела. Конкретно, блок 10 управления посылает команду на различные типы функциональных узлов, описанных выше, или выполняет различные типы процессов вычислений на основе полученной информации. Различные типы процессов вычислений выполняются секцией 11 обработки вычислений, расположенной в блоке 10 управления.
Множество электродов включает в себя брюшные электроды A11, A12, A21, A22, которые должны присоединяться к животу субъекта, электроды H11, H12, H21, H22 верхней конечности, которые должны присоединяться к верхней конечности субъекта, и электроды F11, F12, F21, F22 нижней конечности, которые должны присоединяться к нижней конечности субъекта.
Брюшные электроды A11, A12, A21, A22 устанавливаются в блоке 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, содержащем элемент в форме ленты, которая должна оборачиваться вокруг части тела, содержащей живот субъекта, и присоединяются к поверхности живота субъекта с выравниванием каждого электрода вдоль направления оси тела посредством присоединения блока 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического потенциала к животу субъекта. В этом случае брюшные электроды A11, A12, A21, A22 могут присоединяться к передней поверхности живота, субъекта или могут присоединяться к задней поверхности живота субъекта. Группа брюшных электродов, где четыре брюшных электрода A11, A12, A21, A22 образуют один набор, могут присоединяться к животу многочисленными наборами, параллельными друг другу. В таком случае группа брюшных электродов, состоящая из всех наборов, может присоединяться только к передней поверхности живота или только к задней поверхности живота, или группа брюшных электродов, состоящая из нескольких наборов, может присоединяться к передней поверхности живота, а группа брюшных электродов, состоящая из остальных наборов, может присоединяться к задней поверхности живота. Ниже подробно описан блок 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, содержащий электроды А11, А12, А21, А22.
Электроды H11, H12, H21, H22 верхней конечности присоединяются в одно из мест на верхней конечности, соответствующее месту, удаленному от живота субъекта, и одна их пара присоединяется должным образом к поверхности запястья правой руки и к поверхности запястья левой руки соответственно. Электроды F11, F12, F21, F22 нижней конечности присоединяются в одно из мест на нижней конечности, соответствующее месту, удаленному от живота субъекта, и одна их пара присоединяется должным образом к поверхности лодыжки правой ноги и к поверхности лодыжки левой ноги соответственно. Брюшные электроды A11, A12, A21, A22, электроды H11, H12, H21, H22 верхней конечности и электроды F11, F12, F21, F22 нижней конечности соответственно электрически присоединяются к блоку 22 переключения выводов.
Блок 22 переключения выводов выполнен в виде переключающей схемы и т. п. и электрически соединяет конкретный электрод, выбранный из множества электродов, с блоком 21 генерирования стабилизированного тока и электрически соединяет конкретный электрод, выбранный из множества электродов, с блоком 23 определения разности потенциалов на основе команды, принятой от блока 10 управления. Таким образом, электрод, электрически соединенный с блоком генерирования стабилизированного тока с помощью блока 22 переключения выводов, функционирует как электрод приложения стабилизированного тока, а электрод, электрически соединенный с блоком 23 определения разности потенциалов с помощью блока 22 переключения выводов, функционирует как электрод определения разности потенциалов. Во время операции измерения электрическое соединение с помощью блока 22 переключения выводов по-разному переключается. Обычно электрод приложения стабилизированного тока и электрод определения разности потенциалов должным образом образуются парой электродов, где каждая пара электродов, как она упоминается здесь, содержит одиночный электрод или множество электродов. Другими словами, каждая пара электродов может быть выполнена с возможностью обращения с ней электрически эквивалентным способом в равной степени как с отдельно и независимо установленным электродом.
Блок 21 генерирования стабилизированного тока генерирует стабилизированный ток на основе команды, введенной от блока 10 управления, и подает сгенерированный стабилизированный ток на электрод приложения стабилизированного тока через блок 22 переключения выводов. Высокочастотный ток (например, 50 кГц, 500 мкА), должным образом используемый для измерения информации о составе тела, выбирается для стабилизированного тока, генерируемого блоком 21 генерирования стабилизированного тока. Таким образом, стабилизированный ток подается к субъекту через электрод приложения стабилизированного тока.
Блок 23 определения разности потенциалов определяет разность потенциалов между электродами (то есть между электродами определения разности потенциалов), электрически соединенными с блоком 23 определения разности потенциалов блоком 22 переключения выводов, и выводит определенную разность потенциалов на блок 10 управления. Таким образом, определяется разность потенциалов между электродами определения разности потенциалов со стабилизированным током, подаваемым к субъекту.
Блок 24 измерения физических данных и блок 25 ввода информации о субъекте являются местами получения информации о субъекте, используемой в процессе вычисления, выполняемого в участке 13 вычисления массы жира тела секции 11 обработки вычислений. "Информация о субъекте" относится к информации, относящейся к субъекту, и содержит, по меньшей мере, информацию о возрасте, поле или информацию о физических данных. "Информация о физических данных" содержит информацию, касающуюся размера в конкретном месте тела субъекта (например, информацию, содержащую, по меньшей мере, длину окружности живота (длину окружности талии) и поперечную ширину живота, толщину живота, рост и т.д.) или такую информацию, как вес. Блок 24 измерения физических данных является блоком автоматического измерения физических данных о субъекте и выводит определенные физические данные на блок 10 управления. Блок 25 ввода информации о субъекте является блоком ввода информации о субъекте и вывода введенной информации о субъекте на блок 10 управления.
На функциональной блок-схеме, показанной на фиг.1, представлен случай, когда блок 24 измерения физических данных, как и блок 25 ввода информации о субъекте, размещаются в устройстве 1А измерения жира тела, но как блок 24 измерения физических данных, так и блок 25 ввода информации о субъекте не обязательно являются существенно необходимыми элементами конфигурации. Независимо от того, устанавливается ли блок 24 измерения физических данных и/или блок 25 ввода информации о субъекте, он соответственно выбирается на основе типа информации о субъекте, используемой в процессе вычисления, выполняемого в секции 11 обработки вычислений блока 10 управления. Физические данные информации о субъекте могут измеряться автоматически, используя блок 24 измерения физических данных, и могут использоваться данные измерения или субъект может самостоятельно вводить информацию в блок 25 ввода информации о субъекте без установки блока 24 измерения физических данных и могут использоваться введенные данные.
Секция 11 обработки вычислений содержит участок 12 измерения импеданса и участок 13 вычисления массы жира тела, как описано выше. Участок 12 измерения импеданса вычисляет различные типы биоэлектрических импедансов на основе текущего значения стабилизированного тока, сгенерированного блоком 21 генерирования стабилизированного тока, и информации о разности потенциалов, введенной в блок 10 управления, определяемой блоком 23 определения разности потенциалов. Участок 13 вычисления массы жира тела вычисляет массу жира тела на основе информации о биоэлектрическом импедансе, полученной участком 12 вычисления импеданса, и информации о субъекте, введенной от блока 24 измерения физических данных и/или блока 25 ввода информации о субъекте. Участок 13 вычисления массы жира тела содержит, например, по меньшей мере, элемент 14 вычисления массы жира тела для вычисления массы жира тела для всего тела субъекта или элемент 15 вычисления массы жира по типу места для вычисления массы жира в конкретном месте тела субъекта или элемент 16 вычисления массы висцерального жира для вычисления массы висцерального жира субъекта или элемент 17 вычисления массы подкожного жира для вычисления массы подкожного жира в животе субъекта.
Блок 26 отображения отображает информацию о массе различных типов жира тела, вычисленной участком 13 вычисления массы жира тела. В качестве блока 26 отображения может использоваться, например, дисплей на жидких кристаллах (LCD). Масса жира, отображаемая на блоке 26 отображения, может быть общей массой жира, то есть массой жира всего тела субъекта, массой жира в определенном типе месте, то есть массой жира в конкретном месте тела субъекта, массой висцерального жира, массой подкожного жира в животе и т.п. Термин "масса жира" относится к показателю, указывающему массу жира, представленную весом жира, площадью, занятой жиром, объемом жира, слоем жира и т.п. В частности, термин "масса висцерального жира" относится к показателю, представленному, по меньшей мере, весом висцерального жира или площадью, занятой висцеральным жиром, или объемом висцерального жира или слоем висцерального жира; и термин "масса подкожного жира" относится к показателю, представленному, по меньшей мере, весом подкожного жира или площадью, занятой подкожным жиром, или объемом подкожного жира, или слоем подкожного жира.
Функциональный блок 27 является блоком, позволяющим субъекту вводить команду на устройство 1А измерения жира тела, и выполнен с возможностью использования клавиш и т.п., которые могут нажиматься субъектом.
Блок 28 электропитания является блоком для подачи электропитания на блок 10 управления и содержит внутренний источник электропитания, такой как батарея, и внешний источник электропитания, такой как коммерческий источник электропитания.
Память 29 является блоком для хранения различных типов данных и программы, относящихся к устройству 1А измерения жира тела, и хранит информацию о субъекте, вычисленных массах различных типов жира тела, программу измерения жира тела для выполнения процесса измерения жира тела, описанного ниже, и т.п.
Блок 30 определения величины сдвига является блоком для определения величины сдвига в направлении длины ремня 140 (смотрите фиг. 3 и т.п., подробности будут описаны ниже) в блоке 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса и вывода определенной величины сдвига на блок 10 управления.
Механизм 32 регулировки длины является блоком регулировки длины обертывания ремнем 140 в отношении живота субъекта, работа которого управляется секцией 19 управления механизмом регулировки длины обертывания.
Секция 19 управления механизмом регулировки длины обертывания управляет работой механизма 32 регулировки длины обертывания на основе информации, определенной блоком 30 определения величины сдвига. Длина обертывания ремнем 140 относительно живота, таким образом, регулируется. Здесь, термин "длина обертывания ремнем относительно живота субъекта" является длиной ремня 140 в той части всей длины ремня 140, которая соответствует животу субъекта в присоединенном состоянии.
Теперь будет описан пример процесса вычисления, выполняемого в устройстве 1А измерения жира тела, соответствующем первому варианту осуществления. Как описано выше, массы жира тела различных типов могут измеряться с помощью участка 13 вычисления массы жира тела, входящего в устройство 1А измерения жира тела, соответствующее настоящему варианту осуществления, для которого конкретно описанное ниже посредством примера является процессом вычисления, выполняемым при вычислении площади, занятой висцеральным жиром, служащей в качестве показателя, указывающего массу висцерального жира, площади, занятой поверхностным жиром, служащей в качестве показателя, указывающего массу подкожного жира, и процента жира тела, служащего в качестве показателя, указывающего взаимосвязь между массой жира тела и весом.
Со ссылкой на фиг. 1 на основе величины тока, сгенерированного блоком 21 генерирования стабилизированного тока, и разности потенциалов, определенной блоком 23 определения разности потенциалов, участок 12 вычисления импеданса вычисляет два типа импедансов. Одним из двух типов биоэлектрических импедансов является биоэлектрический импеданс Zt, отражающий массу, свободную от жира, в животе субъекта. Другим биоэлектрическим импедансом является биоэлектрический импеданс Zs, отражающий массу подкожного жира в животе субъекта.
2
Элемент 16 вычисления массы висцерального жира вычисляет площадь Sv, занятую висцеральным жиром (единица измерения: см) субъекта на основе вычисленных двух типов импедансов Zt, Zs и длины W окружности талии, которая является одним из физических данных субъекта. Конкретно, площадь Sv, занятая висцеральным жиром, вычисляется с помощью следующего уравнения (1), выражающего взаимосвязь двух типов импедансов Zt и Zs и длины W окружности талии субъекта и площади Sv, занятой висцеральным жиром.
Sv=a×W<sup>2</sup>-b×(1/Zt)-c×W×Zs-d
(1)
(где a, b, c, d: коэффициенты)
2
Элемент 17 вычисления массы подкожного жира вычисляет площадь Ss, занятую подкожным жиром (единица измерения: см) субъекта на основе вычисленного биоэлектрического импеданса Zs и длины W окружности талии, которая является одним из физических данных субъекта. Конкретно, площадь Ss, занятая подкожным жиром, вычисляется согласно следующему уравнению (2), выражающему зависимость между импедансом Zs и длиной W окружности талии субъекта и площадью Ss, занятой подкожным жиром.
Ss=e×W×Zs+f
(2)
(где e, f: коэффициенты)
Элемент 14 вычисления общей массы жира вычисляет массу, свободную от жира, FFM (единица измерения: кг) на основе вычисленного биоэлектрического импеданса Zt и роста H, который является одним из физических данных субъекта. Конкретно, масса, свободная от жира, FFM вычисляется в соответствии со следующим уравнением (3), выражающим зависимость между биоэлектрическим импедансом Zt и ростом Н субъекта и массой, свободной от жира, FFM.
FFM=i×H<sup>2</sup>/Zt+j
(3)
(где i, j: коэффициенты)
Коэффициенты в каждом из приведенных выше уравнений (1), (2) и (3) определяются уравнением регрессии, основанным на результате измерения MRI. Коэффициенты в каждом из уравнений (1), (2) и (3) могут определяться возрастом и/или полом.
Элемент 14 вычисления массы общего жира вычисляет массу жира тела субъекта в виде процента (%) жира тела на основе вычисленной массы, свободной от жира, FFM и веса Wt, который является одним из физических данных при вычислении массы жира тела для всего тела субъекта, хотя и не связан напрямую с вычислением площади Sv, занятой висцеральным жиром, или с вычислением площади Ss, занятой подкожным жиром. Конкретно, например, процент жира тела вычисляется в соответствии со следующим уравнением (4) на основе массы, свободной от жира, FFM и веса Wt субъекта.
Процент жира тела=(Wt-FFM)/Wt×100
(4)
Хотя конкретное описание даваться не будет, масса жира тела в конкретных местах тела может быть вычислена на основе биоэлектрического импеданса, полученного по-разному подключаемыми электродом приложения тока и электродом определения разности потенциалов, и физических данных субъекта.
На фиг. 2 приведен внешний вид устройства измерения жира тела, соответствующего настоящему варианту осуществления, и вид в перспективе, показывающий состояние, когда к субъекту присоединяются различные типы блоков присоединения, установленные в устройстве измерения жира тела. Внешний вид устройства 1А измерения жира тела, соответствующего настоящему варианту осуществления, и положение, которое должен занимать субъект при измерении, будут описаны со ссылкой на фиг. 2. Устройство 1А измерения жира тела, описанное ниже, выполнено с использованием четырех наборов групп брюшных электродов, где каждый набор содержит показанные на чертеже брюшные электроды А11, А12, А21, А22, установленные параллельно друг другу в устройстве измерения жира тела, показанном на фиг. 1.
Как показано на фиг. 3, устройство 1A измерения жира тела, соответствующее настоящему варианту осуществления, содержит блок 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, который должен присоединяться к животу 301 субъекта 300, пару блоков 172A, 172B присоединения к верхней конечности для измерения биоэлектрического импеданса, которые должны присоединяться к верхней конечности субъекта 300, пару блоков 173A, 173B присоединения к нижней конечности для измерения биоэлектрического импеданса, которые должны присоединяться к нижней конечности субъекта 300, и основной корпус 165 устройства, соединенный с различными типами блоков 100, 172A, 172B, 173A, 173B присоединения соединительным кабелем 180.
Блок 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса образован элементом в форме ленты, которая может оборачиваться вокруг живота 301. Каждый из блоков 172A, 172B присоединения к верхней конечности для измерения биоэлектрического импеданса и блоков 173A, 173B присоединения к нижней конечности для измерения биоэлектрического импеданса выполнен с использованием элемента в виде зажима, способного охватывать верхнюю конечность или нижнюю конечность субъекта 300. Блок 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса содержит брюшные электроды (брюшные электроды A11, A12, A21, A22, описанные выше), пригодные для установки в контакте с поверхностью живота субъекта. Каждый блок 172A, 172B присоединения к верхней конечности для измерения биоэлектрического импеданса содержит электрод верхней конечности (электроды верхней конечности H11, H12, H21, H22, описанные выше), пригодный для установки в контакте с поверхностью верхней конечности субъекта. Каждый блок 173A, 173B присоединения к нижней конечности для измерения биоэлектрического импеданса содержит электрод нижней конечности (электроды нижней конечности F11, F12, F21, F22, описанные выше), пригодный для установки в контакте с поверхностью нижней конечности субъекта.
Основной корпус 165 устройства содержит блок 10 управления, блок 21 генерирования стабилизированного тока, блок 22 переключения выводов, блок 23 определения разности потенциалов, блок 25 ввода информации о субъекте, блок 26 отображения, функциональный блок 27, память 29 и т.п. Блок 21 генерирования стабилизированного тока, блок 22 переключения выводов, блок 23 определения разности потенциалов и т.п., установленные в основном корпусе 165 устройства, могут при необходимости устанавливаться в блоке 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса. Блок 30 определения величины сдвига и механизм 32 регулировки длины обертывания устанавливаются в блоке 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса.
Как показано на фиг. 2, при измерении массы различных типов жира тела субъект 300 принимает лежачее положение (то есть лежачее положение лицом вверх) на поверхности 400 кушетки. Блок 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса присоединяется к животу 301 субъекта 300, блоки 172А, 172В присоединения к верхней конечности для измерения биоэлектрического импеданса присоединяются к верхней конечности (соответственно к запястьям 302А, 302В) субъекта 300 и блоки 173А, 173В присоединения к нижней конечности для измерения биоэлектрического импеданса присоединяются к нижней конечности (соответственно к лодыжкам 303А, 303В) субъекта 300. Электроды, прикрепленные к различным типам блоков 100A, 172A, 172B, 173A, 173B для присоединения, контактируют с поверхностью тела субъекта 300 посредством присоединения различных типов блоков 100, 172A, 172B, 173A, 173B присоединения. Во время измерения масс различных типов жира тела субъект 300 сохраняет лежачее положение.
На фиг. 3 и 4 показан внешний вид блока присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса для устройства измерения жира тела, соответствующего настоящему варианту осуществления, где фиг. 3 представляет вид в перспективе, а фиг. 4 является видом снизу. На фиг. 5 показано поперечное сечение по линии VI-VI, указанной на фиг. 3 и 4 блока присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, показанного на фиг. 3 и 4. На фиг. 6 показан вид в перспективе для представления подробной конструкции держателя блока присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, показанного на фиг. 3 и 4. Со ссылкой на фиг. 3-6 будет описана подробно конструкция блока присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса устройства 1А измерения жира тела, соответствующего настоящему варианту осуществления, а также механизм удержания ремня в держателе, установленном в блоке присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса. Заметим, что на фиг. 6 изображение кожуха держателя частично не показано, чтобы облегчить понимание.
Как показано на фиг. 3 и 4, блок 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса содержит, главным образом, опору 110 для электродов и ремень 140. Опора 110 для электродов содержит участок 111 в виде листа, содержащий элемент в виде листа, имеющий в плане, по существу, прямоугольную форму, участок 112 размещения механизма опоры для электродов, установленный на верхней поверхности участка 111 в виде листа, множество электродов 113, установленных так, чтобы они частично выступали на нижней поверхности участка 111 в виде листа, крепежный участок 114 и блок 130 определения величины сдвига, установленный на одном конце в направлении длины участка 111 в виде листа, и держатель 120, установленный на другом конце в направлении длины участка 111 в виде листа.
Как показано на фиг. 3, один конец 141 ремня 140 крепится так, чтобы быть относительно неподвижным в отношении опоры 110 для электродов, с помощью крепежного участка 114. Ремень 140 крепится по отношению к опоре 110 для электрода посредством скрепления наложением одного конца 141 ремня 140 с участком 111 в виде листа и элемента в форме пластины, который крепится винтом или подобным образом к участку 111 в форме листа. Опора 110 для электрода и ремень 140 тем самым образуют элемент в форме ленты, которая должна оборачиваться вокруг живота субъекта.
Блок 130 определения величины сдвига устанавливается на участке, расположенном на более дальней стороне дистального конца концевой части, снабженной крепежным участком 114 участка 111 в виде листа. Блок 130 определения величины сдвига крепится так, чтобы быть относительно неподвижным по отношению к участку 111 в виде листа. Направляющая для вставки ремня 140 устанавливается в заранее определенном месте блока 130 определения величины сдвига, где участок, ближний к одному концу 141 ремня 140, вставляется в направляющую для вставки.
Участок 111 в виде листа образуется элементом, который, по существу, не обладает эластичностью и изготавливается из гибкого материала, так чтобы в присоединенном состоянии соответствовать поверхности живота субъекта. Ремень 140 имеет длинную форму и узкий по ширине по сравнению с участком 111 в виде листа и образуется элементом, который, по существу, не обладает эластичностью в направлении длины. Расположенная снаружи часть в отличие от части, вставленной в блок 130 определения величины сдвига ремня 140, образуется ремнем с зубьями (синхронный ремень), имеющим зубья, сформированные на одной поверхности (основная поверхность на стороне, не обращенной к животу субъекта в присоединенном состоянии). Обращенная наружу часть ремня 140 изготавливается из гибкого материала, так чтобы в присоединенном состоянии он соответствовал поверхности живота субъекта. Эластичная область, которая растягивается в направлении длины ремня 140, обеспечивается в том участке, который вставлен в блок 130 определения величины сдвига ремня 140. Подробная конструкция эластичной области и участка вблизи нее будет описана ниже.
Как показано на фиг. 5, каждый из множества электродов 113, размещенных в опоре 110 для электродов, содержит стержневой участок 113а, который вытянут в форме стержня, и участок 113b в виде пластины, помещенный на дистальном конце стержневого участка 113а. Стержневой участок 113а вставляется в отверстие для вставки, выполненное в участке 111 в виде листа. Участок 113b в виде пластины выступает со стороны нижней поверхности участка 111 в виде листа. Основная поверхность на боковой стороне, не связанная со стержневым участком 113а участка 113b в виде пластины, становится поверхностью, приходящей в контакт с животом субъекта. Каждый из множества электродов 113 изготавливается из металлического материала, превосходного по биологической совместимости. Множество электродов 113 располагаются в форме матрицы на нижней поверхности опоры 110 для электродов, где каждый из электродов 113 должным образом соответствует брюшным электродам A11, A12, A21, A22.
В соответствии с фиг. 3 участок 112 расположения механизма опоры для электродов образуется элементом, имеющим форму коробки, и внутри содержит механизм опоры для электродов для подвижной поддержки каждого из множества электродов 113 в конкретном направлении. Участок 112 размещения механизма опоры для электродов устанавливается для каждого из четырех наборов групп брюшных электродов, где каждый набор содержит брюшные электроды A11, A12, A21, A22.
Как показано на фиг. 5, механизм опоры для электродов, размещенный внутри участка 112 размещения механизма опоры для электродов, образуется направляющей рамой 116, имеющей основной корпус 116а, прикрепленный к участку 111 в виде листа, и корпус 116b крышки, прикрепленный к основному корпусу 116а винтом или подобным образом, и спиральной пружиной 117, размещенной в пространстве, сформированном внутри направляющей рамы 116. Как основной корпус 116а, так и корпус 116b крышки, образующие направляющую раму 116, имеют установочное отверстие, в которое вставляется стержневой участок 113а электрода 113 и помещается в полую часть спиральной пружины 117, вставляя стержневой участок 113а электрода 113 в установочное отверстие. Спиральная пружина 117 имеет один конец, контактирующий с корпусом 116b крышки, и другой конец, контактирующий с втулочным участком 113а1, образованным стержневым участком 113а электрода 113. При такой конфигурации множество электродов 113 таким образом поддерживаются механизмом опоры для электродов с возможностью движения, так чтобы в присоединенном состоянии они могли двигаться только в направлении, по существу, перпендикулярном поверхности живота субъекта, и смещаться в направлении стороны живота силой смещения, создаваемой спиральной пружиной 117.
Как показано на фиг. 3 и 6, держатель 120 присоединяется на другом конце в направлении длины участка 111 в виде листа (конец на стороне, не закрепляемой с помощью крепежного участка 114 и содержащей участок 130 определения величины сдвига). Блок 120 определения величины сдвига крепится так, чтобы быть относительно неподвижным по отношению к участку 111 в виде листа. Направляющая для вставки ремня 140 обеспечивается в заданном положении держателя 120. Держатель 120 внутри содержит серводвигатель 122 и шкив 121 с зубьями присоединяется к оси 123 вращения (смотрите фиг. 8) серводвигателя 122.
Шкив 121 с зубьями устанавливается таким образом, чтобы быть обращенным к направляющей, обеспечиваемой в держателе 120, и входить в зацепление с зубьями ремня 140, вставленного в направляющую. Участок 120 подачи ремня крепится к участку 111 в виде листа и удерживает ремень 140 образом, позволяющим введение и выведение ремня 140. Другими словами, держатель 120 служит для удержания участка вблизи другого конца 142 ремня 140, так чтобы он был относительно подвижным по отношению к опоре 110 для электродов.
Чтобы удерживать участок вблизи другого конца 142 ремня 140 с помощью держателя 120, другой конец 142 ремня 140 вставляется в направляющую для вставки держателя 120 в направлении стрелки А, показанной на чертеже. Зубья, расположенные на вставленном ремне 140, тем самым входят в зацепление с зубьями шкива 121 с зубьями, расположенного в держателе 120, так чтобы другой конец 142 ремня 140 удерживался держателем 120. После этого длина обертывания ремнем 140 регулируется, используя механизм 32 регулировки длины обертывания, так чтобы ремень затягивался с соответствующей затягивающей силой в отношении живота субъекта, и подробное описание этой операции будет приведено ниже.
Как показано на фиг. 3, соединитель 118 для присоединения соединительного кабеля 180 для переключения различных типов блоков 100, 172A, 172B, 173A, 173B присоединения и основного корпуса 165 устройства формируется в заданном положении участка 111 в виде листа. Как показано на фиг. 4, направляющее установочное сквозное отверстие 119, совмещенное с положением пупка субъекта, чтобы установить электрод 113 в правильное положение по отношению к животу во время присоединения, формируется, по существу, в центральной части участка 111 в виде листа.
На фиг. 7 показан схематический вид в поперечном сечении, показывающий состояние, в котором блок присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса присоединен к животу субъекта. Состояние, в котором блок присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса устройства 1А измерения жира тела, соответствующего настоящему варианту осуществления, присоединяется к животу субъекта, будет описано со ссылкой на фиг. 7.
Как показано на фиг. 7, в состоянии, когда блок 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса крепится к животу 301 субъекта 300, блок 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, содержащий элемент в форме ленты, присоединяется в состоянии, обернутом вокруг субъекта, к животу 301 субъекта 300. Во время присоединения опора 110 для электродов располагается и устанавливается на животе 301 субъекта таким образом, что направляющее установочное сквозное отверстие 119, сформированное в опоре 110 для электродов, совпадает с положением пупка субъекта 300, и ремень 140 в установленном состоянии обернут вокруг боков и задней поверхности живота субъекта 300. Блок 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса присоединяется к животу 301 субъекта 300 посредством удержания участка вблизи другого конца 142 ремня 140 с помощью держателя 120, установленного на опоре 110 для электродов. Таким образом множество электродов 113, помещенных на нижней стороне (внутренняя сторона по окружности в присоединенном состоянии) опоры 110 для электродов, располагаются в контакте с передней поверхностью живота субъекта 300.
На фиг. 8 показана функциональная блок-схема конкретной конфигурации блока определения величины сдвига и механизма регулирования длины обертывания устройства измерения жира тела, соответствующего настоящему варианту осуществления. Конкретная конфигурация блока определения величины сдвига и механизма регулирования длины обертывания устройства 1А измерения жира тела, соответствующего настоящему варианту осуществления, будет описана ниже со ссылкой на чертеж.
Как показано на фиг. 8, ремень, оборачиваемый вокруг живота субъекта, делится надвое в заданном месте. Ремень, поделенный надвое, соединяется с помощью подвижного стального стержня 131 и пружины 143, установленной между разделенными частями. Конкретно, подвижный стальной стержень 131 и пружина 143 соединяются последовательно, и оба конца элемента, содержащего подвижный стальной стержень 131 и пружину 143, соединенные последовательно, присоединяются к соответствующим концам ремня, поделенного надвое, так что ремень, поделенный надвое, соединяется подвижным стальным стержнем 131 и пружиной 143.
Более конкретно, для ремня, поделенного надвое, один конец пружины 143 присоединяется к ремню, содержащему один конец 141, прикрепленный к опоре 110 для электродов крепежным участком 114, и один конец подвижного стального стержня 131 присоединяется к другому концу стержня. Подвижный стальной стержень 131 и пружина 143 устанавливаются внутри блока 130 определения величины сдвига, где пружина 143 образует растягивающуюся область ремня 140. Поэтому растягивающаяся область ремня 140 упруго деформируется в направлении длины.
Блок 30 определения величины сдвига содержит подвижный стальной стержень 131, помещенный в месте, расположенном в середине ремня 140, катушка 132 определения намотана и установлена таким образом, чтобы позволить подвижному стальному стержню 131 вставляться в нее, и схема 152 определения величины сдвига электрически присоединяется к катушке 132 определения. Схема 152 определения величины сдвига определяет величину сдвига подвижного стального стержня 131 посредством пропускания высокочастотного тока через катушку 132 определения и определения отклонения импеданса, которое происходит, когда подвижный стальной стержень движется через катушку 132 определения в направлении вставки. Величина сдвига подвижного стального стержня 131, определенная схемой 152 определения величины сдвига, вводится в схему блока 10 управления.
Механизм 32 регулировки длины обертывания содержит серводвигатель, установленный в держателе 120, и схему 151 привода двигателя для управления работой серводвигателя 122. Схема 151 привода двигателя управляет работой серводвигателя 122 на основе команды, поступающей от секции 19 управления механизмом регулировки длины обматывания блока 10 управления. Более конкретно, схема 151 привода серводвигателя регулирует электрический сигнал для подачи на серводвигатель 122 (например, регулирует величину напряжения привода и тока привода), чтобы переключать направление вращения оси 123 вращения серводвигателя 122 в прямом направлении/обратном направлении и регулировать величину вращения.
Длина обертывания ремнем 140 в отношении живота 301 субъекта 300 может регулироваться автоматически на основе определенной величины сдвига ремня 140, посредством использования описанной выше конфигурации. Другими словами, величина сдвига ремня 140, определенная блоком 30 определения величины сдвига, вводится в блок 10 управления, секция 19 управления механизмом регулировки длины обертывания приводит в действие и управляет серводвигателем 122 на основе информации о введенной величине сдвига, и ремень 140 направляется в направлении стрелки В1 или В2, показанной на фиг. 6, в держателе 120. Таким образом регулируется положение удержания ремня 140 в держателе 120 и регулируется длина обертывания ремнем 140 в отношении живота 301 субъекта 300.
В этом случае ремень 140 всегда может оборачиваться вокруг живота 301 субъекта 300 с постоянной силой обертывания посредством управления длиной обертывания ремнем 140, такой, чтобы величина сдвига, определяемая блоком 30 определения величины сдвига, всегда равнялась заданному значению, определенному заранее. Таким образом, с помощью блока 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса множество электродов 113 всегда могут присоединяться к животу субъекта 300 с постоянной силой. В этом случае заданное значение устанавливается как значение, при котором электрод 113 прижимается к животу 301 субъекта 300 с оптимальной силой, подходящей для проведения измерения, так чтобы электрод 113 во время измерения всегда был прижат к животу 301 субъекта 300 с оптимальной силой давления. Сила натяжения, приложенная к элементу в форме ленты, в том числе к участку 111 в виде листа и к ремню 140, когда сила давления электрода 113 на живот 301 субъекта 300 оптимизирована, составляет приблизительно 1,0 и 2,0 кгс и предпочтительно 1,5 кгс.
Автоматическая регулировка длины обертывания ремнем 140 в отношении живота 301 субъекта 300 предпочтительно выполняется как во время выполнения этапа присоединения блока 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса к животу 301 субъекта 300, так и во время операции измерения биоэлектрического импеданса. Другими словами, во время выполнения этапа присоединения длина обертывания автоматически регулируется после вставления другого конца 142 ремня 140 в держатель 120, так что излишняя часть ремня 140 направляется серводвигателем 122 в направлении стрелки В2, показанной на фиг. 6, и ремень 140 плотно присоединяется к животу 301 субъекта 300 и оборачивается вокруг живота 301 субъекта 300 с соответствующей силой стягивания. Во время операции измерения ремень 140 всегда оборачивается вокруг живота 301 субъекта 300 с соответствующей силой стягивания посредством регулировки длины оборачивания ремнем 140 по отношению к животу 301 субъекта 300 с учетом отклонения длины окружности талии, изменяющейся при дыхательном движении субъекта 300.
В приведенном выше описании конфигурация, в которой ремень, поделенный надвое, соединяется, используя подвижный стальной стержень 131 и пружину, соединенные последовательно, была описана с помощью примера конструкции соединения ремня, поделенного надвое, но могут также применяться и другие конструкции соединения. Например, ремень, поделенный надвое, может соединяться просто одной пружиной. В таком случае подвижный стальной стержень присоединяется к ремню отдельно и подвижный стальной стержень движется, следуя за сдвигом ремня.
На фиг. 9 приведена блок-схема последовательности выполнения рабочих процедур устройства измерения жира тела при измерении площади, занятой висцеральным жиром, площади, занятой подкожным жиром, и процента жира тела, используя устройство измерения жира тела, соответствующее настоящему варианту осуществления. Работа устройства 1А измерения жира тела при измерении площади, занятой висцеральным жиром, площади, занятой подкожным жиром, и процента жира тела, используя устройство 1А измерения жира тела, будет описана со ссылкой на фиг. 9.
Процесс, показанный на блок-схеме, приведенной на фиг. 9, заранее запоминается в памяти 29 в виде программы, где блок 10 управления, содержащий секцию 11 обработки вычислений, считывает и выполняет программу, чтобы осуществлять функции процесса измерения площади, занятой висцеральным жиром, процесса измерения площади, занятой подкожным жиром, и процесса измерения жира тела. Описанные ниже рабочие процедуры являются рабочими процедурами для случая, когда четыре набора групп брюшных электродов, где каждый набор содержит четыре брюшных электрода A11, A12, A21, A22, показанные на чертеже, устанавливаются параллельно друг другу в устройстве измерения жира тела, показанном на фиг. 1.
Со ссылкой на фиг. 9, блок 10 управления принимает входной сигнал информации о субъекте, содержащей длину W окружности талии, рост Н, вес Wt и т.п., являющиеся физическими данными субъекта (этап S1). Принятая информация о субъекте временно хранится, например, в памяти 29. В случае, когда используется конфигурация с автоматическим измерением физических данных субъекта, используя блок 24 измерения физических данных, физические данные, измеренные блоком 24 измерения физических данных, вводятся в блок 10 управления.
Блок 10 управления определяет, подана ли команда начала измерения (этап S2). Блок 10 управления ждет до тех пор, пока не будет подана команда начала измерения (НЕТ на этапе S2). Блок 10 управления начинает автоматическую регулировку длины обертывания ремнем 140 (этап S3), когда обнаруживает команду начать измерение (ДА на этапе S2). Конкретно, секция 19 управления механизмом регулирования длины обертывания блока 10 управления начинает сервоуправление механизмом 32 регулировки длины обертывания на основе величины сдвига, определенной блоком 30 определения величины сдвига. Предпочтительно для сервоуправления используется таблица или подобное, заранее сохраненные в памяти 29, показывающие взаимосвязь между величиной сдвига и сигналом привода.
Блок 10 управления затем устанавливает электроды (этап S4). На этапе S4 блок 10 управления включает, например, пару, состоящую из электрода H11 верхней конечности и электрода F11 нижней конечности, и пару, состоящую из электрода H21 верхней конечности и электрода F21 нижней конечности, в качестве пар электродов для подачи тока и выбирает одну пару брюшных электродов A11, A21 в одной группе брюшных электродов из четырех наборов групп брюшных электродов в качестве пары электродов определения разности потенциалов. Блок 22 переключения выводов электрически соединяет пару электродов, состоящую из электрода H11 верхней конечности и электрода F11 нижней конечности, и пару электродов, состоящую из электрода H21 верхней конечности и электрода F21 нижней конечности, с блоком 21 генерирования стабилизированного тока и электрически соединяет пару брюшных электродов A11, A21 с блоком 23 определения разности потенциалов на основе сигнала управления от блока 10 управления. Блок 22 переключения выводов разрывает электрическое соединение отключаемого электрода с блоком 21 генерирования стабилизированного тока и блоком 23 определения разности потенциалов на основе сигнала управления блока 10 управления.
Блок 21 генерирования стабилизированного тока пропускает стабилизированный ток между электродами верхней конечности и нижней конечности на основе сигнала управления, принятого от блока 10 управления. Например, блок 21 генерирования стабилизированного тока пропускает стабилизированный ток от электрода H11 верхней конечности и электрода H21 верхней конечности к электроду F11 нижней конечности и к электроду F21 нижней конечности (этап S5). В этом случае блок 22 переключения выводов предпочтительно имеет конфигурацию короткого замыкания электрода H11 верхней конечности и электрода H21 верхней конечности и конфигурацию короткого замыкания электрода F11 нижней конечности и электрода F21 нижней конечности. Блок 21 генерирования стабилизированного тока и блок 22 переключения выводов могут иметь конфигурацию для пропускания тока от одного из электродов H11 или H21 верхней конечности к любому из электродов F11 и F21 нижней конечности.
В этом состоянии блок 23 определения разности потенциалов определяет разность потенциалов между брюшными электродами A11 и A21 на основе сигнала управления, принятого от блока 10 управления (этап S6).
Блок 10 управления определяет, закончено ли определение разности потенциалов для комбинаций всех пар электродов, определенных заранее (этап S7). Когда определено, что определение разности потенциалов для комбинаций всех пар электродов, определенных заранее, не закончено (НЕТ на этапе S7), блок 10 управления переходит к этапу S4. Когда определено, что определение разности потенциалов закончено для комбинаций всех пар электродов, определенных заранее (ДА на этапе S7), блок 10 управления переходит к этапу S8, который описывается здесь далее.
Таким образом, блок 10 управления включает по порядку брюшные электроды А11, А21 другой группы брюшных электродов в качестве пары электродов определения разности потенциалов. То есть блок 22 переключения выводов по порядку электрически соединяет брюшные электроды А11, A21 другой группы брюшных электродов с блоком 23 определения разности потенциалов на основе сигнала управления, принятого от блока 10 управления (этап S4). Блок 23 определения разности потенциалов затем по порядку определяет разность потенциалов между электродами А11, А21 другой группы брюшных электродов на основе сигнала управления, принятого от блока 10 управления (этап S6).
Когда для комбинации брюшных электродов А11, А21 во всех группах брюшных электродов определение разности потенциалов закончено (ДА на этапе S7), участок 12 измерения импеданса вычисляет биоэлектрические импедансы Zt1-Zt4 на основе текущего значения стабилизированного тока, сгенерированного блоком 21 генерирования стабилизированного тока и пропущенного через тело, и каждой разности потенциалов, определенной блоком 23 определения разности потенциалов (этап S8). Величины биоэлектрических импедансов Zt1-Zt4, вычисленные участком 12 измерения импеданса, временно сохраняются, например, в памяти 29.
Блок 10 управления затем снова устанавливает электроды (этап S9). Более конкретно, блок 10 управления включает пару брюшных электродов А11, А21 в группе брюшных электродов из четырех наборов групп брюшных электродов как пару электродов приложения тока и включает пару брюшных электродов А12, А22 в группе брюшных электродов в качестве пары электродов определения разности потенциалов. Блок 22 переключения выводов электрически соединяет пару брюшных электродов А11, А21 с блоком 21 генерирования стабилизированного тока и электрически соединяет пару брюшных электродов A12, A22 с блоком 23 определения разности потенциалов на основе сигнала управления, полученного от блока 10 управления. При этом блок 22 переключения выводов разрывает электрическое соединение отключаемого брюшного электрода, электрода верхней конечности и электрода нижней конечности с блоком 21 генерирования стабилизированного тока и блоком 23 определения разности потенциалов на основе сигнала управления, принятого от блока 10 управления.
Блок 21 генерирования стабилизированного тока пропускает стабилизированный ток между брюшными электродами А11, А22 на основе сигнала управления, принятого от блока 10 управления (этап S10).
В этом состоянии блок 23 определения разности потенциалов определяет разность потенциалов между брюшными электродами A12 и A22 на основе сигнала управления, принятого от блока 10 управления (этап S11).
Блок 10 управления определяет, закончено ли определение разности потенциалов для комбинаций всех пар электродов, определенных заранее (этап S12). Когда определено, что определение разности потенциалов для комбинаций всех пар электродов, определенных заранее, не закончено (НЕТ на этапе S12), блок 10 управления переходит к этапу S9. Когда определено, что определение разности потенциалов закончено для комбинаций всех пар электродов, определенных заранее (ДА на этапе S12), блок 10 управления переходит к этапу S13, который описывается здесь далее.
Таким образом устройство 10 управления по порядку включает брюшные электроды А11, А21 другой группы брюшных электродов в качестве пары электродов приложения тока и включает брюшные электроды А12, А22 в соответствующей группе брюшных электродов в качестве пары электродов определения разности потенциалов. Другими словами, блок 22 переключения выводов по порядку электрически соединяет брюшные электроды А11, А21 другой группы брюшных электродов с блоком 21 генерирования стабилизированного тока и по порядку электрически соединяет брюшные электроды А12, А22 в соответствующей группе брюшных электродов с блоком 23 определения разности потенциалов на основе сигнала управления, принятого от устройства 10 управления (этап S9). Блок 23 определения разности потенциалов затем пропускает стабилизированный ток между брюшными электродами А11, А12 в другой группе брюшных электродов (этап S10) и по порядку обнаруживает разность потенциалов между брюшными электродами А12, А22 в соответствующей группе брюшных электродов на основе сигнала управления, принятого от устройства 10 управления (этап S10).
Когда приложение тока и определение разности потенциалов для комбинации пар электродов во всех группах брюшных электродов закончено (ДА на этапе S12), участок 12 измерения импеданса вычисляет биоэлектрические импедансы Zs1-Zs4 (этап S13) на основе текущего значения стабилизированного тока, сгенерированного блоком 21 генерирования стабилизированного тока и пропущенного через тело, и на каждой разности потенциалов, определенной блоком 23 определения разности потенциалов. Значения биоэлектрических импедансов Zs1-Zs4, вычисленные участком 12 измерения импеданса, временно сохраняются, например, в памяти 29.
Блок 10 управления затем прекращает автоматическую регулировку длины обертывания ремнем 140 (этап S14).
Элемент 16 вычисления массы висцерального жира затем вычисляет площадь Sv, занятую висцеральным жиром на основе длины W окружности талии, являющейся одним из физических данных, принятых блоком 10 управления на этапе S1, вычисленных биоэлектрических импедансах Zt1-Zt4 и биоэлектрических импедансах Zs1-Zs4 (этап S15). Площадь Sv, занятая висцеральным жиром, вычисляется согласно уравнению (1). В случае, когда четыре набора групп брюшных электродов, где каждый набор содержит четыре брюшных электрода А11, А12, А21, А22, устанавливаются параллельно друг другу, в уравнение (1) соответственно подставляются среднее значение четырех биоэлектрических импедансов Zt1-Zt4 и среднее значение четырех биоэлектрических импедансов Zs1-Zs4.
Элемент 17 вычисления массы подкожного жира затем вычисляет площадь Ss, занятую подкожным жиром на основе длины W окружности талии, являющейся одним из физических данных, принятых блоком 10 управления на этапе S1, и вычисленных биоэлектрических импедансах Zs1-Zs4 (этап S16). Площадь Ss, занятая подкожным жиром, вычисляется посредством подстановки длины W окружности талии и вычисленного биоэлектрического импеданса Zs в уравнение (2). В случае, когда четыре набора групп брюшных электродов, где каждый набор содержит четыре брюшных электрода А11, А12, А21, А22, устанавливаются параллельно друг другу, в уравнение (2) вместо биоэлектрического импеданса Zs соответственно подставляется среднее значение четырех биоэлектрических импедансов Zs1-Zs4.
Элемент 14 вычисления общей массы жира вычисляет массу, свободную от жира, FFM на основе роста Н, являющегося одним из физических данных, принятых блоком 10 управления на этапе S1, и вычисленного биоэлектрического потенциала Zt (этап S17). Масса, свободная от жира, FFM вычисляется согласно уравнению (3).
Участок 14 вычисления общей массы жира вычисляет процент жира тела на основе веса Wt, являющегося одним из физических данных, полученных блоком 10 управления на этапе S1, и массы, свободной от жира, FFM, вычисленной участком 14 вычисления общей массы жира на этапе S17 (этап S18). Процент жира тела вычисляется согласно уравнению (4).
Блок 26 отображения отображает каждый результат измерения на основе сигнала управления, принятого от блока 10 управления (этап S19).
Устройство 1А измерения жира тела затем прекращает процесс измерения массы жира тела, в том числе процесс измерения площади, занятой висцеральным жиром, процесс измерения площади, занятой подкожным жиром, и процесс измерения процента жира тела. Типичное значение импедансов Zt1-Zt4 составляет примерно 5 Ом. Типичное значение импедансов Zs1-Zs4 равно примерно 80 Ом.
Блок 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса всегда может присоединяться к животу субъекта с постоянной силой стягивания в присоединенном состоянии посредством конфигурации устройства 1А измерения жира тела, соответствующей варианту осуществления, описанному выше, и тем самым множество электродов 113 всегда могут прижиматься к животу субъекта с постоянной силой. Используя описанную выше конфигурацию, блок 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса может плотно присоединяться к животу субъекта с удовлетворительной воспроизводимостью, независимо от длины окружности талии субъекта. Дополнительно, поскольку длина обертывания блоком 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса изменяется в соответствии с дыхательным движением субъекта, при использовании описанной выше конфигурации субъект не испытывает чувства чрезмерного сдавливания и достигается блок присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, безболезненный для субъекта.
Поэтому соответственно устройству 1А измерения жира тела, соответствующему настоящему варианту осуществления, достигается устройство 1А измерения жира тела, позволяющее электродам прижиматься к телу субъекта с постоянной силой при удовлетворительной воспроизводимости в присоединенном состоянии, которое безболезненно для пользователя и которое позволяет вычислять массу жира тела с высокой точностью.
Второй вариант осуществления
На фиг. 10 показана функциональная блок-схема устройства измерения жира тела, соответствующего второму варианту осуществления настоящего изобретения. Сначала, со ссылкой на фиг. 10 будет описана конфигурация функциональных узлов, устройства 1В измерения жира тела, соответствующего настоящему варианту осуществления. Для обозначения участков, соответствующих первому варианту осуществления, используются те же самые ссылочные номера, и их описание здесь повторяться не будет.
Как показано на фиг. 10, устройство 1В измерения жира тела, соответствующее настоящему варианту осуществления, содержит блок 34 измерения длины окружности талии, служащий в качестве блока измерения физических данных. Блок 34 измерения длины окружности талии является блоком для автоматического измерения длины окружности талии субъекта и измеряет длину окружности талии субъекта на основе выходных сигналов различных датчиков, размещенных в блоке 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса. Длина окружности талии субъекта постоянно отклоняется, хотя и немного, за счет дыхательного движения. Блок 34 измерения длины окружности талии во время измерения непрерывно измеряет отклоняющуюся длину окружности талии, измеряет длину окружности талии субъекта, определяя длину обертывания ремнем, обернутым вокруг тела субъекта, а также измеряет отклонение длины окружности талии субъекта, определяя отклонение длины обертывания ремнем, обернутым вокруг тела субъекта. Другими словами, блок 34 измерения длины окружности талии функционирует как блок измерения длины окружности тела, а также как блок измерения величины отклонения длины окружности тела. Блок 34 измерения длины окружности талии выводит информацию об измеренной длине окружности талии и информацию об ее отклонении на блок 10 управления. В этом случае длина окружности талии является длиной окружности тела в месте расположения пупка субъекта.
В устройстве 1В измерения жира тела, соответствующем настоящему варианту осуществления, секция 11 обработки вычислений содержит участок 18 определения состояния дыхания в дополнение к участку 12 измерения импеданса и участку 13 вычисления массы жира тела. Участок 18 определения состояния дыхания определяет состояние дыхания субъекта во время операции измерения на основе информации о длине окружности талии субъекта, измеренной блоком 34 измерения длины окружности талии и введенной в блок 10 управления. Участок 13 вычисления массы жира вычисляет массу жира тела на основе биоэлектрического импеданса, полученного участком 12 измерения импеданса, информации о состоянии дыхания, полученной участком 18 определения состояния дыхания, и информации о субъекте, введенной от блока 24 измерения физических данных и/или блока 25 ввода информации о субъекте.
На фиг. 11 показана функциональная блок-схема конкретной конфигурации блока измерения длины окружности талии устройства измерения жира тела, соответствующего настоящему варианту осуществления. На фиг. 12 показан вид снизу ремня блока присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, соответствующего настоящему варианту осуществления, а на фиг. 13 показан схематичный вид конструкции держателя в поперечном разрезе. Конкретная конфигурация блока измерения длины окружности талии, соответствующего настоящему варианту осуществления, будет конкретно описана со ссылкой на фиг. 11-13. Для обозначения участков, подобных первому варианту осуществления, используются те же самые ссылочные номера, и их описание здесь повторяться не будет.
Как показано на фиг. 11, блок 34 измерения длины окружности талии содержит фотоэлектрический датчик 126, угловой кодер 124, служащий в качестве датчика для определения положения ремня 140 блока 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, и схему 153 измерения длины окружности талии. Фотоэлектрический датчик 126 и угловой кодер 124 устанавливаются в держателе 120 блока 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса. Конкретно, как показано на фиг. 13, фотоэлектрический датчик 126 расположен на нижней поверхности кожуха держателя 120, прикрепленного со стороны опоры 110 для электродов, где ремень 140 проходит по верхней его стороне. Угловой кодер 124 установлен в держателе 120 таким образом, что ось 125 обнаружения крепится к шкиву 121 с зубьями.
Как показано на фиг. 12, полоска 144 кодера присоединяется к нижней поверхности ремня 140 (основная поверхность на стороне, обращенной к животу субъекта в присоединенном состоянии, и поверхность на стороне, не снабженной зубьями). Полоска 144 кодера размещается таким образом, чтобы проходить от другого конца 142 ремня 140 к заданному положению одного конца 141, где идентификатор (здесь элементы 145а, 145b штрих-кода и т.п.), указывающий абсолютное положение ремня 140, располагается на его поверхности. Полоска 144 кодера располагается обращенной к фотоэлектрическому датчику 126, описанному выше и расположенному в держателе 120.
Фотоэлектрический датчик 126 содержит светоизлучающий блок и светоприемный блок, при этом свет, излучаемый светоизлучающим блоком, попадает на полоску 144 кодера, и отраженный свет принимается светоприемным блоком. Фотоэлектрический датчик 126 выводит электрический сигнал, полученный посредством фотоэлектрического преобразования принятого света, и вводит этот сигнал на схему 153 измерения длины окружности талии. Схема 153 измерения длины окружности талии определяет положение ремня 140 в той части, которая обращена к фотоэлектрическому датчику 126 на основе введенного электрического сигнала, определяет длину обертывания ремнем 140, обернутым вокруг живота субъекта, на основе позиционной информации, и на этой основе указывает длину окружности талии субъекта.
Угловой кодер 124 определяет угол вращения шкива 121 с зубьями, который вращается, когда ремень 140 подается при вращении оси 125 обнаружения. Угловой кодер 124 выводит электрический сигнал, соответствующий определенному углу вращения, и вводит этот сигнал в схему 153 измерения длины окружности талии. Схема 153 измерения длины окружности талии определяет величину подачи ремня 140 на основе введенного электрического сигнала и указывает величину отклонения длины обертывания, вызванную дыхательным движением ремня 140, обернутого вокруг живота субъекта на его основе.
Схема 153 измерения длины окружности талии выводит на блок 10 управления длину окружности талии и величину отклонения длины обертывания, определенные, используя фотоэлектрический датчик 126 и угловой кодер 124.
В настоящем варианте осуществления длина окружности талии субъекта указывается на основе информации, определенной фотоэлектрическим датчиком 126, и величина отклонения длины окружности талии субъекта указывается на основе информации, определяемой угловым кодером 124, но информация, определяемая угловым кодером 124, может использоваться для указания длины окружности талии субъекта, а информация, определенная фотоэлектрическим датчиком 126, может использоваться для указания величины отклонения длины окружности талии субъекта.
Теперь будет описан пример процесса вычисления, выполняемого устройством 1В измерения жира тела, соответствующего настоящему варианту осуществления. В устройстве 1В измерения жира тела, соответствующем настоящему варианту осуществления, процесс вычисления выполняется, в основном, также, как в устройстве 1А измерения жира тела, соответствующем первому варианту осуществления, но значение длины окружности талии, фактически измеренное блоком 34 измерения длины окружности талии, используется в качестве значения длины W окружности талии, и значения биоэлектрических импедансов Zt, Zs, полученные вместе с информацией о состоянии дыхания, определенной участком 18 определения состояния дыхания, используются в качестве значений биоэлектрических импедансов Zt, Zs, используемых в процессах различных вычислений.
Участок 12 измерения импеданса вычисляет два типа биоэлектрических импедансов Zt и Zs на основе текущего значения стабилизированного тока, сгенерированного блоком 21 генерирования стабилизированного тока, и разности потенциалов, определенной блоком 23 определения разности потенциалов, но биоэлектрический импеданс Zt, который отражает массу, свободную от жира в животе субъекта, как и биоэлектрический импеданс Zs, который отражает массу подкожного жира в животе субъекта, ежечасно изменяются в соответствии с дыхательным движением субъекта.
На фиг. 14 представлен график, представляющий взаимосвязь между отклонением длины окружности талии субъекта и биоэлектрическим импедансом, который ежечасно изменяется. На фиг. 14 по горизонтальной оси указывается время, по вертикальной оси участка (A) указывается длина окружности талии, а по вертикальной оси участка (B) указывается биоэлектрический импеданс.
Как показано на участке (A) фиг. 14, длина W окружности талии субъекта отклоняется в соответствии с дыхательным движением субъекта, причем длина W окружности талии увеличивается, когда субъект выполняет движение вдоха, и длина W окружности талии уменьшается, когда субъект выполняет движение выдоха. С другой стороны, биоэлектрический импеданс Z также отклоняется в соответствии с дыхательным движением субъекта, как показано на участке (B) фиг. 14, где значение обычно уменьшается, когда субъект выполняет движение вдоха, и значение обычно увеличивается, когда субъект выполняет движение выдоха.
В устройстве 1В измерения жира тела, соответствующем настоящему варианту осуществления, последующие процессы выполняются на полученных данных, чтобы исключить такое отклонение биоэлектрического импеданса Z, которое является следствием дыхательного движения, как ошибочный компонент. Сначала, для заданного периода времени, определенного заранее, с помощью блока 23 определения разности потенциалов множество раз в течение заданного интервала измеряется разность потенциалов между электродами определения разности потенциалов, и данные полученной разности потенциалов принимаются как серия последовательных во времени данных. Серия последовательных во времени данных биоэлектрического потенциала Z затем получается из серии последовательных во времени данных разности потенциалов, полученных участком 12 измерения импеданса. Параллельно с этим длина W окружности талии субъекта за тот же самый период времени, в котором выполнено определение разности потенциалов, принимается блоком 34 измерения длины окружности талии в качестве серии последовательных во времени данных.
Серия последовательных во времени данных полученного биоэлектрического импеданса Z и серия последовательных во времени данных длины W окружности талии затем синхронизируются. После этого для каждого момента времени в участке 18 определения состояния дыхания вычисляется dW/dt на основе серии последовательных во времени данных длины W окружности талии. Если вычисленное dW/dt принимает положительное значение (то есть dW/dt>0), то субъект определяется как выполняющий движение выдоха (например, период от t2 до t3, показанный на участке (A) фиг. 14), тогда как, если вычисленное dW/dt принимает отрицательное значение (то есть dW/dt<0), то субъект определяется как выполняющий движение вдоха (например, периоды от t1 до t2, от t3 до t4, показанные на участке (A) фиг. 14). Затем указывается время перехода от движения выдоха к движению вдоха (то есть время, когда значение dW/dt=0, или время, когда dW/dt изменяется с отрицательного значения на положительное значение) (например, моменты времени t2, t4, показанные на участке (A) фиг. 14).
Биоэлектрический импеданс (например, биоэлектрический импеданс, показанный контурным кругом на участке (B) фиг. 14), полученный в момент времени, ближайший по времени или во время перехода от движения выдоха к движению вдоха, выделяется из серии последовательных во времени данных биоэлектрического импеданса Z, и среднее значение выделенных данных определяется как репрезентативное значение биоэлектрического импеданса Z. Среднее значение длины окружности талии, полученное в момент времени, ближайший или соответствующий времени перехода от движения выдоха к движению вдоха, определяется как репрезентативное значение длины W окружности талии субъекта.
Описанный выше способ принятия решения по репрезентативному значению биоэлектрического импеданса просто показывает один из примеров. Показан случай использования биоэлектрического импеданса, полученного в момент перехода от движения выдоха к движению вдоха, как репрезентативного значения, но в качестве репрезентативного значения может использоваться биоэлектрический импеданс, полученный в момент перехода от движения вдоха к движению выдоха. Вместо простого выделения конкретных данных из серии последовательных во времени данных биоэлектрического импеданса Z и получения его среднего значения для принятия решения по репрезентативному значению для принятия решения по репрезентативному значению могут быть добавлены другие вычисления или подобное. В любом случае решение по репрезентативному значению биоэлектрического импеданса Z просто необходимо принимать в связи с присутствием дыхательного движения субъекта, определяемого по отклонению длины окружности талии субъекта.
В устройстве 1В измерения жира тела, соответствующем настоящему варианту осуществления, вычисляются массы различных типов жира, используя репрезентативное значение длины W окружности талии и репрезентативные значения биоэлектрических импедансов Zt, Zs, полученные описанным выше образом. Для их вычисления в качестве уравнений используются уравнения (1)-(4), приведенные при описании первого варианта осуществления.
На фиг. 15 приведена блок-схема последовательности выполнения рабочих процедур устройства измерения жира тела при измерении площади, занятой висцеральным жиром, площади, занятой подкожным жиром, и процента жира тела, используя устройство измерения жира тела, соответствующее настоящему варианту осуществления. На фигуре этапы, подобные приведенным для первого варианта осуществления, обозначаются теми же самыми номерами этапов, и их подробное описание повторяться здесь не будет.
Со ссылкой на фиг. 15 блок 10 управления принимает входной сигнал, соответствующий росту Н, весу Wt и т.п., являющийся информацией о физических данных, кроме длины W окружности талии (этап S1). Принятая информация о субъекте временно хранится, например, в памяти 29.
Блок 10 управления затем выводит на блок 34 измерения длины окружности талии команду начать измерение длины окружности талии и блок 34 измерения длины окружности талии на ее основе начинает измерение длины W окружности талии (этап S1A).
Блок 10 управления определяет, подана ли команда начала измерения (этап S2). Блок 10 управления ждет до тех пор, пока не будет подана команда начала измерения (НЕТ на этапе S2). Когда блок 10 управления определяет команду начать измерение (ДА на этапе S2), он начинает автоматическую регулировку длины обертывания ремнем 140 (этап S3).
Блок 10 управления затем производит установку электрода (этап S4) и блок 21 генерирования стабилизированного тока пропускает стабилизированный ток между верхней конечностью и нижней конечностью на основе сигнала управления, принятого от блока 10 управления (этап S5). В этом состоянии блок 23 определения разности потенциалов многократно определяет разность потенциалов между брюшными электродами, служащими в качестве выбранного электрода определения разности потенциалов в заданном интервале для заданного периода, определенного заранее на основе сигнала управления, принятого от блока 10 управления (этап S6).
Блок 10 управления определяет, закончено ли определение разности потенциалов для комбинаций всех пар брюшных электродов, служащих в качестве электрода определения разности потенциалов, определенных заранее (этап S6). Блок 10 управления переходит к процессу этапа S4, если обнаружено, что определение разности потенциалов для комбинаций всех пар брюшных электродов, служащих в качестве электрода определения разности потенциалов, определенного заранее, не закончено (НЕТ на этапе S7), и включает не включенную пару брюшных электродов. Блок 10 управления, таким образом, для множества пар определяет по порядку разность потенциалов между брюшными электродами пары электродов определения разности потенциалов.
Когда определение разности потенциалов закончено для комбинации пар брюшных электродов, служащих в качестве пары электродов определения разности потенциалов, определенных заранее (ДА на этапе S7), участок 12 измерения импеданса вычисляет серию последовательных во времени данных биоэлектрических импедансов Zt1-Zt4 на основе текущего значения стабилизированного тока, сгенерированного блоком 21 генерирования стабилизированного тока и пропущенного через тело, и серии последовательных во времени данных для каждой разности потенциалов, определенной блоком 23 определения разности потенциалов (этап S8). Серия последовательных во времени данных биоэлектрических импедансов Zt1-Zt4, вычисленных участком 12 измерения импеданса, связывается с серией последовательных во времени данных длины W окружности талии, измеренных блоком 34 измерения длины окружности талии и временно хранящихся в памяти 29.
Блок 10 управления затем снова производит установку электродов (этап S9) и блок 21 генерирования стабилизированного тока пропускает стабилизированный ток между брюшными электродами, служащими в качестве электрода, включенного для приложения стабилизированного тока на основе сигнала управления, принятого от блока 10 управления (этап S10). В этом состоянии блок 23 определения разности потенциалов многократно определяет разность потенциалов между брюшными электродами, служащими в качестве выбранного электрода определения разности потенциалов в заданном интервале для заданного периода, определенного заранее на основе сигнала управления, принятого от блока 10 управления (этап S11).
Блок 10 управления определяет, закончено ли приложение стабилизированного тока и определение разности потенциалов для всех комбинаций пар электродов приложения стабилизированного тока и пар электродов определения разностей потенциалов, определенных заранее (этап S12). Блок 10 управления переходит к процессу этапа S9, если определено, что приложение стабилизированного тока и определение разности потенциалов для комбинаций всех пар электродов для приложения стабилизированного тока и пар электродов определения разности потенциалов, определенных заранее, не закончено (НЕТ на этапе S12), и включает не включенную пару электродов. Таким образом блок 10 управления по порядку выполняет приложение стабилизированного тока и определение разности потенциалов для всех комбинаций пар электродов приложения стабилизированного тока и пар электродов определения разности потенциалов, определенных заранее.
Когда приложение стабилизированного тока и определение разности потенциалов закончено для всех комбинаций пар электродов приложения стабилизированного тока и пар электродов определения разности потенциалов, определенных заранее (ДА на этапе S12), участок 12 измерения импеданса вычисляет серию последовательных во времени данных биоэлектрических импедансов Zs1-Zs4 на основе текущего значения стабилизированного тока, сгенерированного блоком 21 генерирования стабилизированного тока и пропущенного через тело, и серии последовательных во времени данных для каждой разности потенциалов, определенной блоком 23 определения разности потенциалов (этап S13). Серия последовательных во времени данных биоэлектрических импедансов Zs1-Zs4, вычисленных участком 12 измерения импеданса, связывается с серией последовательных во времени данных длины W окружности талии, измеренных блоком 34 измерения длины окружности талии и временно хранящихся в памяти 29.
Блок 10 управления затем выводит на блок 34 измерения длины окружности талии команду закончить измерение длины окружности талии и блок 34 измерения длины окружности талии на ее основе заканчивает измерение длины W окружности талии (этап S13A). После этого участок 13 вычисления массы жира тела принимает решение по репрезентативным значениям биоэлектрических импедансов Zt1-Zt4 и биоэлектрических импедансов Zs1-Zs4 и принимает решение по репрезентативному значению длины W окружности талии на основе серии последовательных во времени данных биоэлектрических импедансов Zt1-Zt4 и серии последовательных во времени данных биоэлектрических импедансов Zs1-Zs4, которые временно хранятся в памяти 29 и связаны с серией последовательных во времени данных длины W окружности талии (этап S13B). Способ принятия решения по репрезентативному значению описан выше.
Блок 10 управления затем прекращает автоматическую регулировку длины обертывания ремнем 140 (этап S14).
Элемент 16 вычисления массы висцерального жира затем вычисляет площадь Sv, занятую висцеральным жиром на основе репрезентативного значения фактически измеренной длины W окружности талии, репрезентативного значения вычисленных биоэлектрических импедансов Zt1-Zt4 и репрезентативного значения биоэлектрических импедансов Zs1-Zs4 (этап S15). Площадь Sv, занятая висцеральным жиром, вычисляется согласно уравнению (1). В случае, когда четыре набора групп брюшных электродов, где каждый набор содержит четыре брюшных электрода А11, А12, А21, А22, устанавливаются параллельно друг другу, как упомянуто выше, в уравнение (1) соответственно подставляются, например, среднее значение репрезентативных значений четырех биоэлектрических импедансов Zt1-Zt4 и среднее значение репрезентативных значений четырех биоэлектрических импедансов Zs1-Zs4.
Элемент 17 вычисления массы подкожного жира затем вычисляет площадь Ss, занятую подкожным жиром на основе репрезентативного значения фактически измеренной длины W окружности талии и репрезентативного значения вычисленных биоэлектрических импедансов Zs1-Zs4 (этап S16). Площадь Ss, занятая подкожным жиром, вычисляется посредством подстановки в уравнение (2) длины W окружности талии и вычисленного биоэлектрического импеданса Zs. В случае, когда четыре набора групп брюшных электродов, где каждый набор содержит четыре брюшных электрода А11, А12, А21, А22, устанавливаются параллельно друг другу, как упомянуто выше, в уравнение (2) вместо биоэлектрического импеданса Zs соответственно подставляется среднее значение репрезентативных значений четырех биоэлектрических импедансов Zs1-Zs4.
Элемент 14 вычисления общей массы жира вычисляет массу, свободную от жира, FFM на основе роста Н, являющегося одним из физических данных, полученных блоком 10 управления на этапе S1, и репрезентативного значения вычисленного биоэлектрического импеданса Zt (этап S17). Масса, свободная от жира, FFM вычисляется согласно уравнению (3). В случае, когда четыре набора групп брюшных электродов, где каждый набор содержит четыре брюшных электрода А11, А12, А21, А22, устанавливаются параллельно друг другу, как упомянуто выше, в уравнение (3) вместо биоэлектрического импеданса Zt подставляется, например, среднее значение репрезентативных значений четырех биоэлектрических импедансов Zt1-Zt4.
Элемент 14 вычисления общей массы жира вычисляет процент жира тела на основе веса Wt, являющегося одним из физических данных, полученных блоком 10 управления на этапе S1, и массы, свободной от жира, FFM, вычисленной элементом 14 вычисления общей массы жира на этапе S17 (этап S18). Процент жира тела вычисляется согласно уравнению (4).
Блок 26 отображения отображает каждый результат измерения на основе сигнала управления, принятого от блока 10 управления (этап S19).
Устройство 1В измерения жира тела затем прекращает процесс измерения массы жира тела, в том числе процесс измерения площади, занятой висцеральным жиром, процесс измерения площади, занятой подкожным жиром, и процесс измерения процента жира тела.
Применяя конфигурацию устройства 1В измерения жира тела к настоящему варианту осуществления, описанному выше, в дополнение к преимуществам, достигаемым в первом варианте осуществления, длина окружности талии субъекта 300 может измеряться автоматически с помощью простой конфигурации с определением в момент измерения длины обертывания ремнем 140 блока 100 присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса. Таким образом, достигается устройство измерения жира тела, способное выполнять измерение жира тела с высокой точностью посредством вычисления массы жира тела, используя информацию о фактически измеренной длине окружности талии.
Дополнительно, в соответствии с описанной выше конфигурацией, состояние дыхания субъекта 300 может определяться во время измерения с высокой точностью с помощью простой конфигурации определения отклонения длины обертывания ремнем 140 блока 100 присоединения к телу для измерения биоэлектрического импеданса. Используя такой способ определения, изменение длины окружности талии субъекта 300, связанное с дыхательным движением, может быть получено с высокой точностью. Таким образом, биоэлектрический импеданс может точно измеряться, исключая влияние отклонения биоэлектрического импеданса, которое происходит при дыхательном движении, получая при использовании описанного выше способа определения значения биоэлектрического импеданса как серии последовательных во времени данных и связывая его с дыхательным движением субъекта для принятия решения по репрезентативному значению биоэлектрического импеданса. В результате может быть получено устройство измерения жира тела, способное вычислять массу жира тела с высокой точностью, которое может изготавливаться при небольших затратах. В частности, поскольку биоэлектрический импеданс необходимо измерять с помощью электрода 113, установленного в контакте с животом 301 субъекта 300, чтобы измерять с высокой точностью массу висцерального жира и массу подкожного жира в животе, масса висцерального жира и масса подкожного жира в животе могут вычисляться с высокой точностью с помощью устройства 1В измерения массы тела в описанной выше конфигурации.
В первом и втором вариантах осуществления настоящего изобретения был описан случай, когда электрод устанавливается в контакте с передней поверхностью живота субъекта, но настоящее изобретение также применяется к устройству измерения жира тела, выполненному с возможностью установки электродов таким образом, чтобы осуществить контакт с задней поверхностью живота или боком (бочком) субъекта, и к блоку присоединения к животу для измерения биологического импеданса, установленному в нем.
В первом и втором вариантах осуществления настоящего изобретения, описанных выше, описан случай, когда в качестве ремня используется ремень с зубьями, но следует признать, что в качестве ремня может также использоваться ремень без зубьев. В таком случае в качестве шкива, предусмотренного в держателе, используется шкив без зубьев и механизм или что-либо подобное для удержания ремня посредством трения и протягивания ремня выполняется в качестве механизма регулировки длины обертывания, предусмотренного в держателе.
Во втором варианте осуществления настоящего изобретения, описанном выше, был описан случай, когда блок измерения длины окружности талии имеет конфигурацию, позволяющую определять не только длину окружности талии субъекта, но также величину ее отклонения, но конфигурация для получения также и величины отклонения длины окружности талии не всегда является необходимой, и такое измерение может выполняться в порядке очередности, чтобы упростить устройство.
В первом и втором вариантах осуществления настоящего изобретения было описано устройство измерения жира тела, в котором электрод предназначен для установки в контакте с четырьмя конечностями субъекта, используя блок присоединения к верхней конечности и блок присоединения к нижней конечности для измерения биологического импеданса, но применение настоящего изобретения не ограничивается таким устройством измерения жира тела, и оно может применяться к устройству измерения жира тела, в котором электрод не устанавливается в контакте с четырьмя конечностями, а предназначен для установки в контакте только с телом (животом).
Дополнительно, в первом и втором вариантах осуществления настоящего изобретения был описан случай, в котором настоящее изобретение применяется к устройству измерения жира субъекта, в котором субъект во время измерения должен занимать лежачее положение, и к блоку присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, расположенному в нем, но настоящее изобретение может также применяться к устройству измерения жира тела, в котором субъект должен занимать позу, отличную от лежачего положения, такую как положение лицом вниз, боковое положение, стоячее положение и сидячее положение, и к блоку присоединения к животу для измерения биоэлектрического импеданса, расположенному на нем.
Раскрытые здесь варианты осуществления являются иллюстративными во всех аспектах и не должны рассматриваться как содержащие ограничение. Объем изобретения определяется в соответствии с формулой изобретения, а не в соответствии с приведенным выше описанием, и все изменения, эквивалентные по смыслу формуле изобретения и находящиеся в пределах его объема, подразумеваются охваченными им.