人体脂肪测量设备制造技术

利用一种非常简单的装置，不包括受测人的皮肤表面和每个电极之间的接触阻抗以及人体末端位置周围的成分阻抗的人体成分的阻抗被测量，从而高精确度地测量人体脂肪含量。两对电极（总共四个电极）分别通过模拟开关连接恒流电路。算术运算控制单元输出的控制信号按顺序切换施以恒流的电极。通过使用来自运算放大器的输出电压信号，算术运算控制单元中的ＣＰＵ通过去掉接触阻抗和身体末端位置周围的成分阻抗来计算人体成分的阻抗。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于测量人体中的脂肪含量的人体脂肪测量设备。人体的身体成分是由肌肉、骨骼、脂肪和其它物质构成的。包含大量脂肪部分的人体阻抗值不同于包含大量肌肉部分的人体阻抗值。具体来说，生物阻抗具有下面这种性质，即随着脂肪部分的增加，阻抗值也增加，并且随着含水部分的增加，阻抗值下降。当利用这种性质获得人体成分中所含的脂肪量时，通常采用下面的方法电极连在身体末端位置的皮肤表面，如左右手的指尖，左右脚的脚尖，以及左右脚的脚底。频率约为几十KHz到100KHz的交流或交变电压加到这些电极上以测量存在于末端位置之间的身体成分的阻抗。接着，通过如此获得的阻抗值以及诸如年龄、性别和身高的个人数据计算人体的脂肪含量。近年来，人体成分中所含的脂肪量已被认为是一个健康指数并且大大吸引了普通人的注意。相应地，家庭或个人用的人体脂肪测量设备的需求正在不断增加。在这种背景下，已经开发并销售了各种各样价格低廉的人体脂肪测量设备，这些设备只需简单操作就能测量人体的脂肪含量。已知的人体脂肪测量设备一般采用所谓“两端法”的测量方法(两个电极的方法)或所谓“四端法”的测量方法(四个电极的方法)，并以一种简单的方式测量身体末端位置间的阻抗(即分开的连有电极的身体末端位置间的阻抗)或不包括末端位置处的身体成分的身体成分的阻抗。图9a是表示使用传统两端法的人体脂肪测量设备进行身体成分的阻抗测量的测量原理图，并且图9(b)是用于解释该测量原理的电路图。这种人体脂肪测量设备100在其上表面包括两个电极101a、101b。两个电极101a、101b连接恒流电路102，并且受测人踩在测量设备100上，其一只脚放在电极101a上并且另一只脚放在电极101b上，以使恒流Ic从恒流电路102加给受测人。恒流电路102包括(i)运算放大器103，用于输出恒流Ic；和(ii)具有给定值Rs的基准电阻器104，用于控制该电路以允许运算放大器103输出恒流Ic。电极101a、101b连接电压测量电路105并且在恒流Ic加到电极101a、101b的情况下在电极101a、101b之间产生的电压V由电压测量电路105测量。电压测量电路105包括(i)运算放大器106，用于输出响应电极101a、101b释放的电压信号而在电极101a、101b之间产生的电压V；(ii)用于运算放大器106的输入电阻器107a、107b；和(iii)用于一个负反馈电路的电阻器108。在这样配置的人体脂肪测量设备100中，若身体末端位置间的阻抗是Zo，电极101a与受测人的一只脚的皮肤表面之间的接触阻抗是RX1，电极101b与另一只脚的皮肤表面之间的接触阻抗是RY1，则下面的公式表示阻抗Zo、RX1、RY1、恒流Ic和电压V之间存在的关系。(RX1＋Zo＋RY1)·Ic＝V即Zo＋RX1＋RY1＝V/Ic在这里，如果接触阻抗RX1、RY1之和(RX1＋RY1)远远小于人体末端位置间的阻抗Zo，即，如果Zo＋RX1＋RY1Zo，则可以得到人体末端位置间的阻抗Zo。根据如此获得的人体末端位置间的阻抗Zo和事先输入人体脂肪测量设备100的诸如受测人年龄、性别和身高的个人数据进行计算可以得到人体的脂肪含量。应当指出，人体末端位置间的阻抗Zo是通过把人体末端位置周围成分的阻抗组合到人体成分的阻抗中而获得的。下面将解释一种使用传统四端法的人体脂肪测量设备。附图说明图10a是在使用传统四端法的人体脂肪测量设备中的人体成分阻抗的测量原理图，并且图10(b)是用于解释该测量原理的电路图。人体脂肪测量设备110在其上表面上包括四个电极111a、111b、112a和112b。受测人踩在测量设备110上，其一只脚放在电极111a、112a上并且另一只脚放在电极111b、112b上。电极111a、111b连接恒流电路113，当受测人把一只脚放在电极111a上且另一只脚放在电极111b上时，电流Id从恒流电路113加给受测人。电极112a、112b连接电压测量电路114并且当恒流Id加给电极112a、112b时在电极112a、112b之间产生的电压被测量。此处的恒流电路113包括(i)运算放大器115，用于输出恒流Id；和(ii)具有给定值Rs的基准电阻器116，用于控制该电路以允许运算放大器115输出恒流Id。电压测量电路114包括(i)运算放大器117，用于输出响应电极112a、112b释放的电压信号而在电极112a、112b之间产生的电压V；(ii)用于运算放大器117的输入电阻器118a、118b；和(iii)用于负反馈电路的电阻器119。在如此配置的人体脂肪测量设备110中，要测量的人体成分的阻抗是Zi，电极111a、111b、112a和112b与受测人的脚的皮肤表面之间的接触阻抗分别是RX1、RY1、RX2和RY2，运算放大器117的输入电阻器118a、118b的电阻值的设置远大于接触阻抗RX2、RY2，从而使加到电极111a、111b之间的恒流Id不流过运算放大器117，而且即使接触阻抗RX2、RY2起伏也不会影响运算放大器117的放大因数。相应地，在身体内的虚交点P和Q之间产生的电压，也就是在不包括接触阻抗和人体末端位置周围成分的阻抗的人体成分的阻抗Zi的两端产生的电压V可由电压测量电路114测量。Zi根据如此得到的电压V和恒流值Id而由公式Zi＝V/Id计算，从而得到不受接触阻抗和人体末端位置周围成分的阻抗影响的人体成分的阻抗Zi。至于人体末端位置周围成分的阻抗，由于关节具有与人体脂肪含量无关的大阻抗值，所以必须测量不包括人体末端位置周围的成分特别是包括了关节的要测量成分的阻抗的阻抗。根据如此得到的人体成分的阻抗Zi和预先输入人体脂肪测量设备110的诸如受测人年龄、性别、身高等个人数据进行计算可获得受测人的体内脂肪含量。作为与本专利技术相关的已有技术，日本专利公开(KOKAI)公报No.7-79938(1995)和公开的日译的专利申请No.10-510455(1998)的PCT国际公开中提出了人体脂肪测量设备，根据这些设备，人体内部器官的阻抗通过上述四端法测量，从而用于测量脂肪含量。图11示出了在上述已有技术的人体脂肪测量设备中的内部器官成分的阻抗Zj的测量原理。在与上述已有技术相关的人体脂肪测量设备120中，配备有八个电极E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7和E8，它们成对并且分别连在了受测人的手和脚的左右成对的位置上。一组电极E1、E3、E5、E7连接恒流电路，而另一组电极E2、E4、E6、E8连接电压测量电路。需要指出，这些恒流电路和电压测量电路与分别使用两端法和四端法的上述人体脂肪测量设备100、110具有相同的配置。在如此配置的人体脂肪测量设备120中，电流加到电极E1和E2之间并且电极E2和E4间的电压被测量，从而得到①Z1＋Z2的值。类似地，电流加到电极E5和E7之间并且电极E6和E8之间的电压被测量，从而得到②Z4＋Z5的值；电流加到电极E1和E5之间并且电极E2和E6之间的电压被测量，从而得到③Z1＋Zj＋Z4的值；电流加到电极E3和E7之间并且电极E4和E8之间的电压被测量，从而得到④Z2＋Zj＋Z5的值。根据这些测量结果，内部器官的成分阻抗Zj通过公式{③本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量人体内的脂肪含量的人体脂肪测量设备，该设备包括：（ａ）与人皮肤表面上的多个位置中的每个位置接触的一个或多个电极；（ｂ）用于把恒定电流或电压加到电极上的电源电路；（ｃ）阻抗测量装置，用于切换电极与电源电路连接，使得在电极之间存在接触阻抗和人体末端位置周围的成分阻抗，或者使得在电极之间存在接触阻抗、人体末端位置周围的成分阻抗和人体成分的阻抗，从而可分别测量接触阻抗与人体末端位置周围的成分阻抗所合成的值以及接触阻抗、人体末端位置周围的成分阻抗与人体成分的阻抗所合成的值；和（ｄ）计算装置，用于根据由阻抗测量装置得到的测量值计算人体成分的阻抗值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：孝桥彻，三田尾健司，
申请(专利权)人：大和制衡株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]