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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen
von Information des lebenden Körpers
und dergleichen zum invasiven Messen der Information über den
lebenden Körper
einer Testperson, wie der Pulsrate, des Blutzuckerspiegels, der
Unterhautfettdicke der Testperson und des Fettprozentsatzes.
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2. Verwandte
Techniken der Erfindung
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Eine
Vorrichtung zum nicht-invasiven Messen des Körperfettprozentsatzes einer
Testperson wurde früher
schon vorgeschlagen.
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Beispielsweise
schlägt
das US-Patent Nr. 4,990,772 ein Verfahren zum Messen des Körperfettprozentsatzes
einer Testperson durch Verwendung von Nahinfrarotstrahlung vor.
Gemäß diesem
US-Patent werden Infrarotstrahlen, die für die Bestandteilanalyse von
Nahrungsmitteln und dergleichen verwendet werden, auf eine Testperson
eingestrahlt und eine spezifische Wellenlängenkomponente des Lichtes,
das in die Testperson eingedrungen ist, wird analysiert.
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45 zeigt
den Aufbau einer Körperfettprozentsatzmessvorrichtung
gemäß dem Stand
der Technik. Wie in der Figur gezeigt, sind ein Paar lichtemittierender
Einrichtungen 12A und eine Lichtempfangseinrichtung 13A an
eine Endoberfläche
eines Körpers 11A angeordnet.
In einer Kappe 14A zum Schutz der Endoberfläche ist
eine optische Standardplatte 15A so angeordnet, dass sie
den Lichtsendeeinheiten 12A und der Lichtempfangseinheit 13A gegenüberliegt.
Die Lichtsendeeinheiten 12A senden Nahinfrarotstrah len
auf eine Testperson, die in engem Kontakt mit der Endoberfläche des
Körpers 11A steht.
Das ausgesendete Licht wird reflektiert, nachdem es in die Testperson
eingedrungen ist. Die Lichtempfangseinheit 13A detektiert
das reflektierte Licht. Ein Mikrocomputer (nicht dargestellt), der
in dem Körper 11A integriert
ist, berechnet den Körperfettprozentsatz
der Testperson auf der Basis von Daten über die Größe und das Gewicht der Testperson
sowie der Information über
das reflektierte Licht, das von der Lichtempfangseinheit 13A detektiert
wird. Bei der eigentlichen Messung wird zunächst das Lichtaussenden und
die Detektion des reflektierten Lichts mit der Kappe 14A durchgeführt, die
auf dem Körper 11A aufgesetzt
ist, und ein Referenzwert für die
nachfolgende Messung wird erhalten. Danach wird das Lichtaussenden
auf die Testperson und die Detektion des reflektierten Lichts durchgeführt.
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Bei
der oben beschriebenen Körperfettmessanordnung
jedoch ist die Lichtabschattung ungenügend, weil der gemessene Teil
der Testperson, beispielsweise ein Arm, dünn ist. Die Lichtabschattung ist
auch ungenügend
wegen des Winkels, in welchem die Körperfettmessvorrichtung gegen
die Testperson gepresst wird. Entsprechend können genaue Daten nicht erhalten
werden.
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Weiterhin,
da es notwendig ist, die Messung zweimal durchzuführen, für den Abgleich
und für
die tatsächliche
Messung, wird eine lange Zeit für
die Messung benötigt.
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Da
weiterhin die Farbe der Haut zwischen einzelnen Individuen sich
unterscheidet, ist der Körperfettprozentsatz,
der von einer Körperfettmessvorrichtung
detektiert wird, die Licht von oberhalb der Haut aussendet, natürlicherweise
ungenau, wenn die Farbe der Haut von Testperson zu Testperson unterschiedlich
ist.
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Da
weiterhin in der herkömmlichen
Körperfettmessvorrichtung
Nahinfrarotstrahlen (Wellenlänge
950 nm) verwendet werden, wird das Licht, das durch den lebenden
Körper
gedrungen ist, eine Störung,
wenn die Messung an einem sehr hellen Ort durchgeführt wird,
weil Nahinfrarotstrahlen die Eigenschaft haben, besser durch lebende
Körper
zu dringen als sichtbares Licht, so dass eine genaue Messung nicht
durchgeführt
werden kann.
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Da
weiterhin die herkömmliche
Körperfettmessvorrichtung
Nahinfrarotstrahlen verwendet, die von der Fettkomponente weitgehend
absorbiert werden, ändert
sich die Lichtmenge stark, wenn die Testpersonen unterschiedliche
Fettqualität
haben, und es ist dann schwierig, die Dicke des Fetts genau zu bestimmen.
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Da
weiterhin die Intensität
der Lichtquelle und die Sensitivität des Lichtempfangsteils sich
mit der Zeit ändern,
ist es notwendig, den Referenzwert für die nachfolgende Messung
bei jeder Messung zu erhalten, indem Licht mit der auf dem Körper befestigten
Kappe ausgesendet wird und das reflektierte Licht von der Standardplatte
detektiert wird, was sehr mühsam
ist.
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Wenn
außerdem
aus irgendeinem Grund die optische Eichplatte schmutzig wird, variiert
der Messwert signifikant.
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Die
EP 0516251 A2 offenbart
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Dicke einer Fettschicht,
bei dem die Fettschicht an verschiedenen Orten beleuchtet wird.
Die Intensität
des Lichts, das aus der Fettschicht herausdringt, wird für die Beleuchtung
von verschiedenen Orten gemessen. Aus dem Verhältnis der verschiedenen Intensitäten kann die
Dicke der Fettschicht ermittelt werden.
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Aus
der
US 5,014,713 sind
eine Vorrichtung und Mittel zum nicht-invasiven Messen der Dicke
von Körperfett
durch die Verwendung von Infrarot bekannt, bei denen ein Paar von
infrarotemittierenden Dioden, von denen eine ein gleichmäßiges Licht
mit niedriger Intensität
und die andere periodische Pulse von hoher Intensität emittiert,
gegen die Haut angeordnet werden, wo die Fettdicke gemessen werden soll.
Die Beleuchtung mit gleichmäßiger niedriger
Intensität
stellt ein Basisinfrarotniveau in dem Gewebe her und reduziert den
Effekt von Umgebungslicht, während
die Pulse mit hoher Intensität
durch das Fett gebrochen werden und eine Anzeige für seine
Dicke herstellen. Ein Array von Infrarotfototransistoren wird gegen
die Haut an vorbestimmten Orten in der Nähe der zwei Dioden platziert,
jedoch abgeschirmt vom Umgebungslicht. Die Fototransistoren stellen
Detektionssignale bereit, die proportional zu der Menge an detektiertem
Infrarotlicht sind, die dann summiert und verstärkt werden und ein zusammengesetztes
Signal bilden. Die Amplitude dieses zusammengesetzten Signals zeigt
die Dicke der Fettschicht an und kann angezeigt und aufgezeichnet
werden.
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Das
US-Patent 5,676,143 offenbart eine Vorrichtung zum Bestimmen einer
Glucosekonzentration in einer biologischen Matrix. Diese Vorrichtung
hat eine Strahlungseinheit zum Ausstrahlen von Licht als primäres Licht
in eine biologische Matrix und eine Erfassungseinheit zum Messen
der Intensität
von Licht, das als sekundäres
Licht aus der Grenzoberfläche der
biologischen Matrix heraustritt. Wie beispielsweise aus 4 ersichtlich,
wird das primäre
Licht 15 in die Matrix 10 durch ein Strahlungsfeld 12a gestrahlt und
das sekundäre
Licht 17 wird detektiert, wenn es aus den zwei Erfassungsfeldern 14a und 14b heraustritt,
wobei es in verschiedenen Messabständen D1 und D2 von dem Strahlungsfeld 12a läuft. Darüber hinaus
erzeugt die Erfassungsvorrichtung getrennte Messsignale für jede der
mindestens zwei Erfassungsmessungen. Wie aus den 13 und 15 und
der Beschreibung, Spalte 18, Zeilen 14 bis 39, ersichtlich,
wird die Vielzahl von lichtemittierenden Teilen durch eine Reihe 35 von
optischen Fasern realisiert, die mit einer zentralen Einheit verbunden
sind, in der sich vorzugsweise eine monochromatische Lichtquelle
befindet. Ein gemeinsamer Messempfänger ist für jede Reihe 36 und 39 von
optischen Fasern 29 vorgesehen, um einen möglichen
Erfassungsort zu definieren. Die optischen Fasern dieser Reihen sind
zusammengebündelt
und werden zu einem Messempfänger
geführt,
von dem das Licht, das von diesen optischen Fasern hervortritt,
erfasst wird.
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Die
Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht
darin, eine Vorrichtung zum Messen von Information des lebenden
Körpers
anzugeben, insbesondere zum Messen von Unterhautfettdicke und/oder
Fettprozentsatz, und zwar schnell und nichtinvasiv in einer genaueren
Art und Weise.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren, wie in den
unabhängigen
Ansprüchen
definiert, gelöst.
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Es
wird ein Verfahren zum Messen von Information des lebenden Körpers gezeigt,
wobei eine Vielzahl von Pfaden von einem lichtemittierenden Teil zu
einem Lichtempfangsteil geschaffen werden, und auf der Basis eines
Lichtempfangssignals von einem Pfad mit höherer Genauigkeit von einer
Vielzahl von Lichtempfangssignalen, die von den Pfaden erhalten werden,
Information des lebenden Körpers
von einem Signalprozessor berechnet wird.
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Weiterhin
wird eine Vorrichtung zum Messen von Information des lebenden Körpers gezeigt,
die umfasst: einen Lichtsendeteil zum Senden von Lichtstrahlen auf
eine Testperson; einen Lichtempfangsteil zum Detektieren eines übertragenen
Lichtstrahls von den Lichtstrahlen, der durch die Testperson hindurchgedrungen
ist oder einen reflektierten Lichtstrahl; und einen Signalprozessor
zum Berechnen der Information des lebenden Körpers der Testperson durch
Analysieren eines Lichtstrahls, der von dem Lichtempfangsteil detektiert
wurde, wobei entweder die Anzahl der Lichtsendeteile oder die Anzahl der
Lichtempfangsteile nicht weniger als zwei ist, und wobei der Signalprozessor
aus einer Vielzahl von Lichtstrahlen, die von dem Lichtempfangsteil
detektiert werden, einen Lichtstrahl mit höherer Genauigkeit analysiert,
um die Information des lebenden Körpers der Testperson zu berechnen.
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Eine
Körperfettmessvorrichtung
umfasst: einen Lichtsendeteil zum Aussenden von Lichtstrahlen auf
das Gewebe einer Testperson; einen Lichtempfangsteil zum Detektieren
eines übertragenen
Lichtstrahls aus den Lichtstrahlen, der durch das Gewebe der Testperson
gedrungen ist und/oder eines reflektierten Lichtstrahls, der im
Inneren des Körpers
der Testperson reflektiert wurde; und Signalverarbeitungsmittel
zum Berechnen der Unterhautfettdicke und/oder des Körperfettprozentsatzes
der Testperson mittels Durchführen
eines Verfahrens, das ein Detektionsergebnis des Lichtsendeteils
verwendet, wobei entweder die Anzahl der Lichtsendeteile oder die
Anzahl der Lichtempfangsteile nicht weniger ist als zwei, und wobei
die nicht weniger als zwei Lichtsendeteile oder Lichtempfangsteile
in verschiedenen Abständen
von entsprechenden Lichtempfangsteilen oder Lichtsendeteilen angeordnet
sind.
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Weiterhin
umfasst ein Körperfettmessverfahren
die folgenden Schritte: Aussenden von Lichtstrahlen auf die Testperson
durch den Lichtsendeteil; Erfassen eines übertragenen Lichtstrahls (und/oder eines
reflektierten Lichtstrahls), der auf dem Wege der Haut der Testperson
angekommen ist oder der Haut und einer Schicht der Nachbarschaft
davon, durch den ersten Lichtempfangsteil; Erfassen eines übertragenen
Lichtstrahls (und/oder eines reflektierten Lichtstrahls), der auf
dem Wege der Haut der Testperson und einer subkutanen Fettschicht
angekommen ist, durch den zweiten Lichtempfangsteil; und Berechnen
der Unterhautfettdicke oder des Körperfettprozentsatzes der Testperson
mittels der Signalverarbeitungsmittel, indem ein Detektionsergebnis
des zweiten Lichtemp fangsteils durch ein Detektionsergebnis des
ersten Lichtempfangsteils korrigiert wird und eine Verarbeitung
unter Verwendung des Ergebnisses der Korrektur durchgeführt wird.
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Ein
weiteres Körperfettmessverfahren
umfasst: einen Schritt, in dem ein Lichtstrahl, der von dem ersten
Lichtsendeteil ausgesendet wird, von dem Lichtempfangsteil als ein
erster übertragender Lichtstrahl
(und/oder ein reflektierter Lichtstrahl) detektiert wird, der durch
die Haut der Testperson oder die Haut und eine Schicht in der Nachbarschaft
davon hindurchgedrungen ist; einen Schritt, in dem ein Lichtstrahl,
der von dem zweiten Lichtsendeteil ausgesendet wird, von dem Lichtempfangsteil
als zweiter übertragener
Lichtstrahl (und/oder reflektierter Lichtstrahl) detektiert wird,
der durch die Haut der Testperson und die Unterhautfettschicht gedrungen ist;
und einen Schritt, in dem die Unterhautfettdicke oder der Körperfettprozentsatz
der Testperson mittels der Signalverarbeitungsmittel berechnet wird,
indem ein Messergebnis, das von dem zweiten Lichtsendeteil und dem
Lichtempfangsteil erhalten wird, durch ein Messergebnis korrigiert
wird, das von dem ersten Lichtsendeteil und dem Lichtempfangsteil
erhalten wird, und indem eine Verarbeitung unter Verwendung eines
Messergebnisses der Korrektur durchgeführt wird.
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Die
oben beschriebene Körperfettmessvorrichtung
weist einen Lichtsendeteil zum Aussenden von Lichtstrahlen auf eine
Testperson auf, einen Lichtempfangsteil zum Messen eines übertragenen Lichtstrahls
von den Lichtstrahlen, der durch die Testperson gedrungen ist oder
eines reflektierten Lichtstrahls, und einen Signalprozessor zum
Berechnen der Information des lebenden Körpers der Testperson, indem
das Licht, das von dem Lichtempfangsteil gemessen wurde, analysiert
wird. Zwei oder mehr Lichtempfangsteile oder Lichtsendeteile sind
vorgesehen, und das Körperfett
wird berechnet unter Verwendung eines Messwerts von den Lichtempfangsteilen.
Weiterhin ist es wünschenswert,
eine lichtemittierende Diode mit einer zentralen Wellenlänge von nicht
mehr als 650 nm als Lichtsendeteil zu verwenden.
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Weiterhin
umfasst eine Messvorrichtung für Information
des lebenden Körpers:
einen Lichtsendeteil zum Aussenden von Lichtstrahlen auf das Gewebe
einer Testperson; einen Lichtempfangsteil zum Detektieren eines übertragenen
Lichtstrahls aus den Lichtstrahlen, der durch das Gewebe der Testperson gedrungen
ist und/oder eines reflektierten Lichtstrahls, der im Inneren des
Körpers
der Testperson reflektiert wurde; und Sig nalverarbeitungsmittel
zum Berechnen der Information des lebenden Körpers der Testperson mittels
Durchführen
einer Verarbeitung unter Verwendung eines Messergebnisses des Lichtempfangsteils,
wobei entweder die Anzahl der Lichtsendeteile oder die Anzahl der
Lichtempfangsteile nicht geringer ist als zwei, wobei die nicht
weniger als zwei Lichtsendeteile oder Lichtempfangsteile in unterschiedlichen
Abständen
von entsprechenden Lichtempfangsteilen oder Lichtsendeteilen angeordnet
sind, wobei Lichtquellen der Vielzahl von Lichtsendeteilen dieselben
sind oder fotoelektrische Umwandlungseinheiten der Vielzahl von
Lichtempfangsteilen dieselben, und wobei eine der Ausgänge der Vielzahl
von Lichtsendeteilen oder Ausgängen
der Lichtempfangsteilen durch einen anderen der Ausgänge korrigiert
wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Ansicht, die den Aufbau einer Vorrichtung zum
Messen von Information des lebenden Körpers zeigt.
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2(a) ist ein Schnittbild eines Endes einer Sensorvorrichtung,
die in der Vorrichtung zum Messen von Information am lebenden Körper gemäß 1 verwendet
wird.
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2(b) ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines
Signalprozessors der Vorrichtung zum Messen von Information des
lebenden Körpers
der 1 zeigt.
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3 ist
eine Ansicht, die eine Schemazeichnung einer Körperfettmessvorrichtung zeigt.
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4 ist
eine Ansicht, die ein Korrekturprinzip von individuellen Unterschieden
zwischen Testpersonen in der Körperfettmessvorrichtung
nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist
eine Ansicht, die eine Tabelle von Daten des lebenden Körpers in
Fällen
von herkömmlichen
Vorrichtungen zeigt, bei denen eine Wellenlänge von 950 nm verwendet wird.
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6 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der herkömmlichen
Vorrichtung, wobei die verwendete Wellenlänge 950 nm ist.
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7 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der herkömmlichen
Vorrichtung, wobei die verwendete Wellenlänge 950 nm ist.
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8 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der herkömmlichen
Vorrichtung, wobei die verwendete Wellenlänge 950 nm ist.
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9 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der herkömmlichen
Vorrichtung, wobei die verwendete Wellenlänge 950 nm ist.
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10 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der herkömmlichen
Vorrichtung, wobei die verwendete Wellenlänge 950 nm ist.
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11 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der herkömmlichen
Vorrichtung, wobei die verwendete Wellenlänge 950 nm ist.
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12 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der herkömmlichen
Vorrichtung, wobei die verwendete Wellenlänge 950 nm ist.
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13 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der herkömmlichen
Vorrichtung, wobei die verwendete Wellenlänge 950 nm ist.
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14 ist
eine Ansicht, die eine Tabelle von Daten des lebenden Körpers für den Fall
der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die verwendete Wellenlänge 950
nm ist.
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15 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 950 nm ist.
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16 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 950 nm ist.
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17 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 950 nm ist.
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18 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 950 nm ist.
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19 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 950 nm ist.
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20 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 950 nm ist.
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21 ist
eine Ansicht einer Tabelle, die Daten des lebenden Körpers in
Fällen
zeigt, bei denen, obwohl nicht von der herkömmlichen Anordnung, die Verarbeitung
mit einem Lichtempfangsteil durchgeführt wurde und die verwendete
Wellenlänge
650 nm ist.
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22 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers in dem Fall, in dem,
obwohl nicht von der herkömmlichen
Anordnung, die Verarbeitung durchgeführt wird mit einem Lichtempfangsteil
und die verwendete Wellenlänge
650 nm ist.
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23 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers in dem Fall, in dem,
obwohl nicht von der herkömmlichen
Anordnung, die Verarbeitung durchgeführt wird mit einem Lichtempfangsteil
und die verwendete Wellenlänge
650 nm ist.
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24 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers in dem Fall, in dem,
obwohl nicht von der herkömmlichen
Ar Ordnung, die Verarbeitung durchgeführt wird mit einem Lichtempfangsteil
und die verwendete Wellenlänge
650 nm ist.
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25 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers in dem Fall, in dem,
obwohl nicht von der herkömmlichen
Ar Ordnung, die Verarbeitung durchge führt wird mit einem Lichtempfangsteil
und die verwendete Wellenlänge
650 nm ist.
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26 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers in dem Fall, in dem,
obwohl nicht von der herkömmlichen
Anordnung, die Verarbeitung durchgeführt wird mit einem Lichtempfangsteil
und die verwendete Wellenlänge
650 nm ist.
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27 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers in dem Fall, in dem,
obwohl nicht von der herkömmlichen
Anordnung, die Verarbeitung durchgeführt wird mit einem Lichtempfangsteil
und die verwendete Wellenlänge
650 nm ist.
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28 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers in dem Fall, in dem,
obwohl nicht von der herkömmlichen
Anordnung, die Verarbeitung durchgeführt wird mit einem Lichtempfangsteil
und die verwendete Wellenlänge
650 nm ist.
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29 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers in dem Fall, in dem,
obwohl nicht von der herkömmlichen
Anordnung, die Verarbeitung durchgeführt wird mit einem Lichtempfangsteil
und die verwendete Wellenlänge
650 nm ist.
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30 ist
eine Ansicht einer Tabelle, die Daten des lebenden Körpers in
Fällen
der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die verwendete Wellenlänge 650
nm ist.
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31 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 650 nm ist.
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32 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 650 nm ist.
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33 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 650 nm ist.
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34 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 650 nm ist.
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35 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 650 nm ist.
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36 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 650 nm ist.
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37 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 650 nm ist.
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38 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 650 nm ist.
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39 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 650 nm ist.
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40 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 650 nm ist.
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41 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 650 nm ist.
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42 ist
eine Darstellung von Daten des lebenden Körpers im Fall der vorliegenden
Erfindung, wobei die verwendete Wellenlänge 650 nm ist.
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43 ist
eine schematische Ansicht, die eine Schemazeichnung einer Körperfettmessvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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44 ist
eine schematische Ansicht, die eine Schemazeichnung einer Messvorrichtung
für Information
des lebenden Körpers
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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45 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel einer Körperfettmessvorrichtung gemäß dem Stand
der Technik zeigt.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden im Detail mit Bezug
auf die Figuren beschrieben. Die Ausführungsformen, die mit Bezug
auf die 1-3 beschrieben
sind und die eine Vielzahl von Lichtquellen (z.B. LEDs) oder eine
Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen (Fotodioden)
enthalten, beschreiben nicht die Erfindung.
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In 1 sind
an einer Endoberfläche
der Sensorvorrichtung 1A eine Vielzahl von Lichtsendeteilen 4Aa bis 4Ac und
eine Vielzahl von Lichtempfangsteilen 5Aa bis 5Ac abwechselnd
angeordnet, um jeweils in engem Kontakt miteinander zu sein.
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In
der tatsächlichen
Messung wird die Endoberfläche
in engen Kontakt mit der Haut der Testperson gebracht. Die Lichtsendeteile 4Aa bis 4Ac senden
Lichtstrahlen einer speziellen Wellenlänge auf die Testperson. Der
Lichtstrahl, der von dem Lichtsendeteil 4Aa ausgesendet
wird, fällt
auf den Lichtempfangsteil 5Aa, nachdem er durch die Testperson gedrungen
ist. Die Lichtstrahlen, die von den Lichtsendeteilen 4Ab und 4Ac ausgesendet
werden, fallen jeweils auf die Lichtempfangsteile 5Ab und 5Ac, nachdem
sie durch die Testperson hindurchgedrungen sind. In diesem Fall
werden das Lichtsenden und der Lichtempfang zeitlich versetzt durchgeführt. In
einem Fall, in dem Lichtstrahlen gleichzeitig von einer Vielzahl
von Lichtsendeteilen ausgesendet werden, ist eine Unterscheidung
nötig wie
beispielsweise eine Variation der Wellenlänge zwischen den Lichtstrahlen.
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Wie
oben beschrieben, erfassen die Lichtempfangsteile 5Aa bis 5Ac Lichtstrahlen,
die von den Lichtsendeteilen 4Aa bis 4Ac ausgesendet
wurden.
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Um
sicherzustellen, dass die Vorrichtung in engem Kontakt mit der Testperson
ist, ist es wünschenswert,
dass die Lichtsendeteile und die Lichtempfangsteile in derselben
Ebene angeordnet sind.
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Um
eine Vielzahl von Lichtsendeteilen und Lichtempfangsteilen auf der
Endoberfläche
der Sensorvorrichtung anordnen zu können, ist es wünschenswert,
dass deren Größen minimal
sind.
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Die
Lichtstrahlen, die von den Lichtsendeteilen ausgesendet werden,
werden danach ausgewählt,
was von der Vorrichtung gemessen wird. Das heißt, wenn der Körperfettprozentsatz
gemessen wird, werden als Lichtquellen kleine lichtemittierende Vorrichtungen
(LEDs) gewählt,
die Lichtstrahlen mit Wellenlängen
von 930 bis 950 nm emittieren, welche besonders gut von Körperfett
absorbiert werden.
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Als
Lichtempfangsteile werden beispielsweise Siliziumfotodioden verwendet.
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Die
Lichtempfangsteile 5Aa bis 5Ac geben Signale in
Antwort auf die Intensität
der detektierten Lichtstrahlen an einen Signalprozessor 6A aus.
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Der
Signalprozessor 6A führt
eine ausgezeichnete Signalverarbeitung wie unten beschrieben durch.
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Wenn
beispielsweise ein Blutgefäß in dem gemessenen
Teil der Testperson vorhanden ist, kann Rauschen, das durch das
Blutgefäß verursacht
ist, vermieden werden.
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Das
heißt,
der Teil eines Blutgefäßes absorbiert
von dem ausgesendeten Licht vorzugsweise eine Komponente mit einer
Wellenlänge
von 580 nm. Andererseits ist die Lichtabsorption von Körperfett maximal,
wenn die Wellenlänge
930 bis 950 nm beträgt.
Die Lichtabsorption von Feuchtigkeit ist maximal, wenn die Wellenlänge 970
nm beträgt.
Daher ist die Komponente des Lichtes, die durch den Teil eines Blutgefäßes und
die Komponente des Lichtes, die durch anderes Gewebe des lebenden
Körpers
hindurchgedrungen ist, im Spektrum unterschiedlich.
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Wenn
daher das Verhältnis
der Intensität
einer Komponente mit der Wellenlänge
in der Nähe von
580 nm von dem Lichtstrahl, der von dem Lichtempfangsteil detektiert
wurde, geringer ist als das der Lichtstrahlen, die von den anderen
Lichtempfangsteilen detektiert wurden oder das von den ausgesendeten
Lichtstrahlen, wird angenommen, dass der Lichtstrahl, der von dem
Lichtempfangsteil detektiert wurde, durch ein Blutgefäß hindurchgedrungen
ist. Bei einer Messung von Körperfett
muss ein solches Licht normalerweise ausgeschlossen werden.
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Daher
kann gemäß der Vorrichtung
zum Messen von Information des lebenden Körpers der vorliegenden Erfindung,
weil eine Vielzahl von Lichtstrahlen, die sich entlang verschiedener
Pfaden ausgebreitet haben, untersucht wird, aus den Lichtstrahlen,
die von den Lichtempfangsteilen detektiert werden, ein Lichtstrahl,
der durch ein Blutgefäß gedrungen
sein muss, ausgeschlossen werden, so dass die Lichtstrahlen, die
von den anderen Lichtempfangsteilen detektiert wurden, analysiert
werden. Infolgedessen kann die Messung des Körperfetts mit hoher Genauigkeit
durchgeführt
werden.
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Lichtstrahlen,
die durch fremde Substanzen, die an der Oberfläche des lebenden Körpers hängen, passiert
sind, wie Tumore, Pickel, Wunden oder dergleichen, können erkannt
und ausgeschlossen werden auf der Basis eines ähnlichen Prinzips.
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Weiterhin
kann die Vorrichtung zum Messen von Information des lebenden Körpers gemäß der vorliegenden
Erfindung, die in der Lage ist, die Blutgefäße der Testperson, wie oben
beschrieben, zu erkennen, nicht nur zum Messen von Körperfett,
sondern auch für
die Analyse von Blutbestandteilen verwendet werden.
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Durch
Aussenden von Lichtstrahlen mittels der Lichtsendeteile, die Wellenlängenkomponenten einschließen, welche
von Glucose, Cholesterin, roten Blutkörperchen und dergleichen besonders
gut absorbiert werden, zusammen mit der Komponente von 580 nm, die
besonders gut von dem Teil eines Blutgefäßes absorbiert wird, können insbesondere
die Konzentrationen dieser Blutbestandteile gemessen werden.
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Um
insbesondere den Blutzuckerspiegel zu messen, d.h. die Konzentration
der Glucose im Blut, wird ein Lichtstrahl einer Komponente mit einer
Wellenlänge
von 1600 nm emittiert, um spektroskopische Analyse durchzuführen. Um
den Cholesterinspiegel im Blut zu messen, wird ein Lichtstrahl mit
einer Wellenlänge
von 960 nm emittiert, um spektroskopische Analyse durchzuführen.
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In
den Fällen
der Blutgefäßdetektion
und der Glucosekonzentrations- und Cholesterindetektion wird, im
Gegensatz zu dem Fall der Körperfettmessung,
Licht, das nicht durch ein Blutgefäß gedrungen ist, Rauschen für das Licht,
das durch ein Blutgefäß gedrungen
ist.
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Der
Signalprozessor 6A schließt eine Lichtintensitätsverarbeitungseinheit 8A,
eine Verarbeitungseinheit für
Information des lebenden Körpers 9A und
eine Speichereinheit 10A ein, wie in 2 gezeigt.
Die Lichtintensitätsverarbeitungseinheit 8A zeichnet
das Eingangssignal von dem Lichtempfangsteil 5A auf und
erfasst den Anfang und das Ende der Messung basierend auf einer
Schwankung des Eingangssignals. Wenn eine anomale Bedingung, wie
eine Trennung der Sensorvorrichtung 1A von der Testperson,
während
der Messung auftritt, erfasst dies die Lichtintensitätsverarbeitungseinheit 8A.
Beim Erfassen des Beginns der Messung gibt die Lichtintensitätsverarbeitungseinheit 8A ein
Signal in Antwort auf die Intensität des Lichtes, das von dem Lichtempfangsteil 5A detektiert
wurde, an die Verarbeitungseinheit für Information des lebenden
Körpers 9A aus.
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Die
Verarbeitungseinheit für
Information des lebenden Körpers 9A berechnet
Information des lebenden Körpers,
wie den Körperfettprozentsatz,
auf der Basis des Eingangssignals. Zu dieser Zeit identifiziert
die Verarbeitungseinheit für
Information des lebenden Körpers 9A in
der Messung des Körperfettprozentsatzes
den Lichtstrahl mit höherer
Genauigkeit, indem sie eine Vielzahl von Signalen basierend auf
Lichtstrahlen, die sich entlang verschiedener Pfade ausgebreitet
haben, miteinander vergleicht oder indem sie die Signale mit einem
vorbestimmten Referenzwert vergleicht, und den Lichtstrahl analysiert.
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Zum
Beispiel wird das Signal, das auf dem Lichtstrahl basiert, der durch
ein Blutgefäß 20A der Testperson 21A hindurchgedrungen
ist, wie der Lichtstrahl, der von einem Lichtsendeteil 4Ae,
der in 1(a) gezeigt ist, und auf einen
Lichtempfangsteil 5Ae fällt, aufgeschlossen,
und die Information des lebenden Körpers wird berechnet, indem
nur die Signale verwendet werden, die auf den Lichtstrahlen basieren,
die von den Lichtsendeteilen 4Ad und 4Af auf die
Testperson 21A gesendet werden, um jeweils auf die Lichtempfangsteile 5Ad bis 5Af zu
fallen.
-
Im
Gegensatz dazu wird bei Messung von Blutbestandteilen nur das Signal
auf der Basis des Lichtstrahls, der durch das Blutgefäß 20A gedrungen ist,
identifiziert und die Information des lebenden Körpers, wie der Blutzuckerspiegel,
wird auf der Basis dieses Signals berechnet.
-
Die
erhaltene Information des lebenden Körpers wird in der Speichereinheit 10A gespeichert,
die ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, einen Halbleiterspeicher
oder dergleichen hat.
-
Die
Information des lebenden Körpers,
die auf die oben beschriebene Art und Weise gewonnen wird, wird
auf einem Display 7A, wie einer Flüssigkristallanzeige, angezeigt,
um die Testperson oder dergleichen zu informieren.
-
Wie
oben beschrieben, ist die Messvorrichtung für Information des lebenden
Körpers
in der Lage, Information des lebenden Körpers mit hoher Genauigkeit
leicht zu erhalten.
-
Eine
Körperfettmessvorrichtung
ist in 3 gezeigt. Eine Lichtsendeeinheit 2B und
Lichtempfangseinheit 3B und 4B sind an einer Endoberfläche eines
Körpers 1B angeordnet.
Weiterhin sind ein Verstärker 5B,
eine Zentralverarbeitungseinheit (central processing unit, CPU) 6B und
ein Display 7B auf dem Körper 1B angeordnet.
-
Die
grundlegende Funktionsweise der Körperfettmessvorrichtung gemäß einer
solchen Struktur wird im Folgenden beschrieben. Die Lichtsendeeinheit 2B sendet
einen sichtbaren Lichtstrahl mit einer Mittenwellenlänge von
nicht mehr als 650 nm auf die Testperson, die in engem Kontakt mit
der Endoberfläche
des Körpers 1B steht.
Als Lichtsendeeinheit 2B wird beispielsweise eine lichtemittierende
Diode mit einer Mittenwellenlänge
von 635 nm (beispielsweise FR1111 C, hergestellt von Stanley) verwendet.
Als Lichtempfangseinheit 3B und 4B werden beispielsweise
Siliziumfotodioden verwendet.
-
Die
Lichtempfangseinheit 3B ist ungefähr 3 mm weit entfernt von der
Lichtquelle angeordnet. Während
die Entfernung von der Lichtquelle zu der Lichtempfangseinheit 3B nicht
auf 3 mm beschränkt ist,
ist es wünschenswert,
dass die Lichtempfangseinheit 3B innerhalb von 5 mm von
der Lichtquelle angeordnet ist.
-
Die
Lichtempfangseinheit 4B ist ungefähr 9 mm von der Lichtquelle
entfernt angeordnet. Während
die Entfernung von der Lichtquelle zu der Lichtempfangseinheit 4B nicht
auf 9 mm beschränkt
ist, wie beispielsweise im Fall der Lichtempfangseinheit 3B,
ist es wünschenswert,
dass die Lichtempfangseinheit 4B nicht weniger als 6 mm
von der Lichtquelle entfernt ist.
-
Das
Licht, das von der Lichtsendeeinheit 2B ausgesendet wird,
dringt in die Testperson ein und dann wird ein Teil des Lichtes
gestreut und wiederholt reflektiert, um von der Oberfläche des
lebenden Körpers
wieder auszutreten. Die Lichtempfangseinheiten 3B und 4B detektieren
das reflektierte Licht.
-
Das
Licht, das von den Lichtempfangseinheiten 3B und 4B detektiert
wird, wird von dem Verstärker 5A verstärkt und
wird von der CPU 6B korrigiert, indem der Ausgang der Lichtempfangseinheit 4B durch
den Ausgang der Lichtempfangseinheit 3B dividiert wird,
und wird in eine Körperfettmenge
oder -dicke umgewandelt, die auf dem Display 7B dargestellt
wird.
-
Als
nächstes
wird das Funktionsprinzip der Körperfettmessvorrichtung
und des Körpermessverfahrens
gemäß dieser
Ausführungsform
erwähnt.
Allgemein ist bekannt, wie in "Photon
Migration in the Presence of a Single Defect" von S. Feng et al., Applied Optics,
Vol. 34, Nr. 19: 3826-3837 beschrieben, dass, wenn Licht, das von
einer Lichtquelle ausgesendet wird, sich durch einen lebenden Körper ausbreitet,
um eine Lichtempfangseinheit zu erreichen, unter der Annahme, dass
der Abstand zwischen der Lichtquelle und der Lichtempfangseinheit
d ist, das Licht an einer Stelle am tiefsten eindringt, die um die Hälfte des
Abstandes d von der Lichtquelle entfernt ist. Das Licht dringt bis
zu einer Tiefe von etwa 0,35 d ein. Tatsächlich dringt einiges Licht
auch tiefer ein und einiges Licht breitet sich durch einen flacheren Teil
aus.
-
Wenn
daher der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Lichtempfangsteil
kurz ist, wird Licht, das durch einen Teil in der Nähe der Oberfläche des lebenden
Körpers
sich ausgebreitet hat, detektiert, und wenn der Abstand zwischen
der Lichtquelle und dem Lichtempfangsteil groß ist, wird Licht detektiert, das
sich durch einen tiefen Teil des lebenden Körpers ausgebreitet hat.
-
Die
vorliegende Erfindung wendet eine derartige Lichtausbreitungscharakteristik
an und das Funktionsprinzip wird mit Bezug auf 4 als
schematische Darstellung beschrieben.
-
Zunächst wird
angenommen, dass die Dicke detektiert werden kann, indem ein Lichtausbreitungspfad
zwischen der Lichtsendeeinheit 21B und der Lichtempfangseinheit 23B verwendet
wird.
-
Das
Licht, das von der Einheit 21B ausgesendet wird, dringt
in die Oberfläche
der Haut ein. Der lebende Körper
hat eine Lichtstreueigenschaft für
nahinfrarote Strahlen oder sichtbare Strahlen und dann wird das
eingedrungene Licht in dem Fettanteil gestreut. Das Licht, das in
den Fettanteil eindringt, breitet sich aus und wird gestreut und
ein Teil des Lichts erreicht einen Muskelteil. Da der Muskelteil
viel Blut und Wasser und Muskelfasern enthält, wird das eindringende Licht
größtenteils
absorbiert und gestreut in dem Muskelteil.
-
Das
Licht, das nicht den Muskelteil erreicht, d.h. das hauptsächlich den
Fettanteil durchdringt, wird nicht so stark gedämpft, wie das in dem Muskelteil.
-
Der
Abstand zwischen der Lichtquelle und der ersten Lichtempfangseinheit,
die der Lichtquelle am nächsten
ist, ist auf 3 mm festgesetzt und das Licht, das sich durch einen
Teil in der Nähe
der Oberfläche
der Testperson ausgebreitet hat, wird detektiert, und der Abstand
zwischen der Lichtquelle und der zweiten Lichtempfangseinheit ist
auf 9 mm festgesetzt und das Licht, das hauptsächlich durch einen tieferen
Teil des lebenden Körpers
sich ausgebreitet hat, wird detektiert. Dann wird der Detektionswert
der zweiten Lichtempfangseinheit durch den Detektionswert der ersten
Lichtempfangseinheit dividiert, um den Detektionswert der zweiten
Lichtempfangseinheit zu korrigieren, und die Menge des Körperfetts wird
unter Verwendung des korrigierten Werts berechnet, wodurch die Korrelation
mit dem wahren Messwert verbessert wird.
-
Im
Folgenden wird Bezug auf 4 der Grund erklärt, warum
diese Korrektur wirksam ist.
-
Wenn
zwischen der Sendeeinheit 21B und der Empfangseinheit 22B,
die einander nahe sind, das Licht von der Einheit 21B in
die Haut eindringt, wird es in verschiedene Richtungen gestreut
und ein Teil dieses Lichts gelangt in die Empfangseinheit 22B.
Aufgrund des Abstands zwischen der Einheit 21B und 22B kann
starkes Licht detektiert werden. Beinahe alles Licht, das die Haut
durchdringt und das Fett erreicht, wird weiter gestreut und breitet
sich aus. Etwas von dem Licht kann in die Empfangseinheit 22B eindringen,
aber das ist nur sehr schwach im Vergleich mit dem Licht, das sich
in der Nähe
der Haut ausgebreitet hat und dann wird beinahe alles Licht in tiefere
Teile gestreut und in die Breite und erreicht nicht die Empfangseinheit 22B.
Das heißt,
es wird angenommen, dass zwischen der Sendevorrichtung 21B und
der Empfangsvorrichtung 22B das Licht sich entlang oder
in der Nähe
der Haut ausbreitet und dass dann das Licht, das an der Empfangseinheit 22B empfangen
wird, viel Information über
die Haut und den Teil in der Nähe
der Haut enthält.
-
Im
Fall der Lichtausbreitung von der Lichtsendeeinheit 21B zu
einer Lichtempfangseinheit 23B, die in größere Entfernung
davon angeordnet ist, wird grob angenommen, dass nach dem Durchdringen
der Haut das Licht, das von der Lichtsendeeinheit 21B ausgesendet
wurde, Körperfett
in einem tieferen Teil des lebenden Körpers erreicht, sich weiter ausbreitet,
während
es im Körperfett
gestreut und reflektiert wird, und die zweite Lichtempfangseinheit 23B erreicht,
nachdem es nochmals die Haut passiert hat.
-
Das
heißt,
es wird angenommen, dass das Licht, das die Empfangseinheit 23B erreicht
hat, von dem Fettanteil, der in einem tiefen Teil des lebenden Körpers liegt,
und von der Haut beeinflusst wird, im Gegensatz zu dem Licht, das
auf die Empfangseinheit 22B auftrifft.
-
Beides
Licht, das in die Empfangseinheit 22B und in die Empfangseinheit 23B eindringt,
hat in etwa dieselbe Hautinformation oder Information über die
Nähe der
Haut.
-
Daher
wird angenommen, dass der Effekt infolge der Haut oder eines Teils
in der Nähe
der Haut dadurch gelöscht
werden kann, dass das detektierte Signal von der zweiten Einheit
durch das detektierte Signal von der ersten Einheit dividiert wird.
-
Deshalb
wird angenommen, dass, selbst wenn die Haut eine unterschiedliche
Farbe hat oder eine unterschiedliche Struktur, der reine Effekt
von dem Fettteil durch die obige Korrektur detektiert werden kann.
-
Testdaten
der vorliegenden Erfindung, die die Wirkungsweise der Körperfettmessvorrichtung und
des Körperfettmessverfahrens
gemäß dieser Ausführungsform
bestätigen,
werden erklärt.
-
Die
Erfinder haben den Körperfettprozentsatz
und die Körperfettdicke
von fünfzehn
Testpersonen gemessen, deren wahre Körperfettprozentsätze und
Körperfettdicken
vorab durch die Verwendung der herkömmlichen Messvorrichtung und
der Messvorrichtung der vorliegenden Erfindung bekannt waren. Daten
bezüglich
der Beziehung zwischen den wahren Werten und den Werten durch die
Messvorrichtungen sind in den 5 bis 42 graphisch dargestellt
und in Tabellenform dargestellt.
-
Weiterhin
erhielten die Erfinder für
die Daten eine Beziehung in Form einer Gleichung ersten Grades,
die die wahren Körperfettprozentsätze und
Körperfettdicken
darstellt, und die berechneten Werte wurden so genau wie möglich durch
ein mathematisches Verfahren, wie das Verfahren der kleinsten Quadrate,
berechnet und es wurde ein Korrelationskoeffizient der Gleichung
ersten Grades erhalten.
-
Die 5 bis 13 zeigen
Fälle der
herkömmlichen
Vorrichtung, in denen die verwendete Wellenlänge 950 nm betrug. 14 bis 20 zeigen
Fälle der
vorliegenden Erfindung, in denen die verwendete Wellenlänge 950
nm betrug. 21 bis 29 zeigen
Fälle,
bei denen, obwohl nicht von der herkömmlichen Anordnung, die Signalverarbeitung mit
einer Lichtempfangseinheit durchgeführt wird und die verwendete
Wellenlänge
650 nm beträgt. 30 bis 42 zeigen
Fällen
der vorliegenden Erfindung, bei denen die verwendete Wellenlänge 650
nm beträgt.
Die Körperfettdicke
und der Körperfettprozentsatz
wurden in allen Fällen
gemessen, außer
in den Fällen
der vorliegenden Erfindung, die in den 14 bis 20 gezeigt
sind.
-
Beispielsweise
zeigt die äußerste linke
Spalte in 5, welche die Fälle der
herkömmlichen
Anordnung zeigt, in denen die verwendete Wellenlänge 950 nm beträgt, einen
Fall, bei dem die Anzahl der Lichtempfangsteile eins ist und der
Lichtempfangsteil 9 mm entfernt von dem Lichtsendeteil angeordnet
ist. Die Graphen, die zu dem Fall gehören, sind in 6 (Körperfettdicke)
und 10 (KÖrperfettprozentsatz)
gezeigt. Für
die Körperfettdicke
ist der Korrelationsausdruck y = 936,4 x + 5,789 und der Korrelationskoeffizient
R ist R = 0,6429. Die anderen Spalten zeigen Fälle, in denen die Abstände 7 mm,
5 mm und 3 mm betragen und die Daten sind in einer ähnlichen Art
und Weise gezeigt wie im Fall von 9 mm.
-
Die äußerste linke
Spalte der obersten Tabelle in 14, die
Fälle der
vorliegenden Erfindung zeigt, in denen die Wellenlänge 950
nm beträgt,
zeigt einen Fall, bei dem die Anzahl der Lichtempfangsteile zwei
ist und der Abstand von dem Lichtsendeteil 9 mm für den weiter
entfernten und 3 mm für
den näher liegenden
beträgt.
Der Graph, der diesem Fall entspricht, ist in 15 gezeigt.
Für die
Körperfettdicke ist
der Korrelationsausdruck y = 125,48 x + 2,9141 und der Korrelationskoeffizient
R ist R = 0,67. In dem Fall, in dem die Abstände 9 mm und 5 mm sind, beträgt der Korrelationskoeffizient
R = 0,65. In dem Fall, in dem die Abstände 9 mm und 7 mm sind, beträgt der Korrelationskoeffizient
R = 0,61. Die anderen Spalten zeigen Fälle von 7 mm und 5 mm, 7 mm
und 3 mm sowie 5 mm und 3 mm, und die Daten sind in einer ähnlichen
Art und Weise wie in dem Fall von 9 mm gezeigt.
-
Wie
aus diesem Beispiel deutlich wird, sind die Korrelationskoeffizienten,
wenn der Abstand zwischen den zwei Lichtempfangsteilen 2 mm überschreitet,
wie in der vorliegenden Erfindung, beachtlich besser als die der
herkömmlichen
Vorrichtung, indem der Ausgang des Lichtempfangsteils in einem größeren Abstand
durch den Ausgang des Lichtempfangsteils in einem kürzeren Abstand
korrigiert wird.
-
Die äußerste linke
Spalte in 21, die die Fälle zeigt,
in denen die Anzahl der Lichtempfangsteile eins ist und die Wellenlänge 650
nm, zeigt einen Fall, bei dem die Anzahl der Lichtempfangsteile
eins ist und der Lichtempfangsteil 9 mm entfernt von dem Licht sendeteil
angeordnet ist. Die Graphen, die diesem Fall entsprechen, sind in 22 (Körperfettdicke)
und 26 (Körperfettprozentsatz)
gezeigt. Für die
Körperfettdicke
der 22 ist der Korrelationsausdruck y = 258,74 x +
5,70952 und der Korrelationskoeffizient R ist R = 0,5677. Für den Körperfettprozentsatz
der 26 ist der Korrelationsausdruck y = 508,95 x +
11,601 und der Korrelationskoeffizient R ist R = 0,7308. Die anderen
Spalten zeigen Fälle der
Abstände
von 7 mm, 5 mm und 3 mm und die Daten sind in einer ähnlichen
Art und Weise wie im Fall von 9 mm dargestellt.
-
Die äußerste linke
Spalte der obersten Tabelle in 30, die
die Fälle
der vorliegenden Erfindung zeigt, in denen die Wellenlänge 650
nm beträgt,
zeigt einen Fall, in dem die Anzahl der Lichtempfangsteile zwei
ist und der Abstand von dem Lichtsendeteil 9 mm für den weiter
entfernten ist und 3 mm für
den näherliegenden.
Die Graphen, die diesem Fall entsprechen, sind in den 31 und 37 gezeigt.
-
Für den Körperfettprozentsatz
der 31 ist der Korrelationsausdruck y = 226,64 x +
0,3454 und der Korrelationskoeffizient R ist R = 0,8426. In dem Fall,
in dem die Abstände
9 mm und 5 mm sind, ist der Korrelationskoeffizient R = 0,7796.
In dem Fall, in dem Abstände
9 mm und 7 mm sind, ist der Korrelationskoeffizient R = 0,7378.
Die anderen Spalten zeigen Fälle
von 7 mm und 5 mm, 7 mm und 3 mm sowie 5 mm und 3 mm und die Daten
sind in einer ähnlichen Art
und Weise dargestellt wie im Fall von 9 mm.
-
Für die Körperfettdicke
der 37 ist der Korrelationsausdruck y = 123,55 x – 0,8747
und der Korrelationskoeffizient R ist R = 0,7019. Im Fall, in dem
die Abstände
9 mm und 5 mm sind, ist der Korrelationskoeffizient R R = 0,6912.
In dem Fall, indem die Abstände
9 mm und 7 mm betragen, ist der Korrelationskoeffizient R = 0,6712.
Die anderen Spalten zeigen Fälle
von 7 mm und 5 mm, 7 mm und 3 mm sowie 5 mm und 3 mm und die Daten
sind in einer ähnlichen
Art und Weise wie im Fall von 9 mm dargestellt.
-
Wie
aus diesem Beispiel deutlich wird, sind die Korrelationskoeffizienten
im Fall von 650 nm, wenn der Abstand zwischen den zwei Lichtempfangsteilen
2 mm wie in der vorliegenden Erfindung überschreitet, sowohl für den Körperfettprozentsatz als
auch für
die Körperfettdicke
beachtlich besser als die der herkömmlichen Vorrichtung, indem
der Ausgang des Lichtempfangsteils in einem größeren Abstand durch den Ausgang
des Lichtempfangsteils in einem kürzeren Abstand korrigiert wird.
-
In
den Fällen,
in denen Licht einer Wellenlänge
von 650 nm verwendet wird, dringt außerdem die 650 nm Wellenlänge des
Sonnenlichts nicht leicht in den lebenden Körper ein, da die Durchlässigkeit
des lebenden Körpers
niedriger ist, so dass, selbst wenn eine Störung wie Sonnenlicht vorhanden
ist, das Rauschen auf einen niedrigen Wert gedrückt werden kann. Licht von
einer Wellenlänge
kürzer
als 600 nm kann jedoch nicht verwendet werden, weil eine notwendige
Lichtmenge dann nicht mehr durch den lebenden Körper übertragen werden kann. Eine
Wellenlänge
von etwa 650 nm ist am geeignetsten. Daher ist es wünschenswert,
die Messung unter Verwendung von allen oder einigen der Wellenlängenkomponenten
um 600 nm und 660 nm zu verwenden.
-
Es
ist anzumerken, dass die Korrelation verbessert werden kann, selbst
wenn die Lichtempfangseinheit 4B in einem Abstand von 9
mm oder mehr angeordnet ist. Dies ist jedoch nicht praktikabel, weil
die Dämpfung
der Lichtmenge dann zu groß wird.
-
Aus
diesen Testdaten kann gesagt werden, dass sowohl der Körperfettprozentsatz
als auch die Körperfettdicke
genauer gemessen werden können, wenn
der Abstand nicht mehr als 3 mm für den näheren Lichtempfangsteil und
nicht mehr als 9 mm für den
entfernter gelegenen Empfangsteil beträgt.
-
Daher
bedeutet das Obige, dass ein Dividieren des Detektionswertes, der
durch Detektieren des Lichts erhalten wurde, das sich durch einen
tieferen Teil eines lebenden Körpers
ausgebreitet hat, durch den Detektionswert des Lichts, das sich
durch die Oberfläche
des lebenden Körpers
ausgebreitet hat, den Effekt hat, individuelle Unterschiede in der
Oberflächenbeschaffenheit
eines lebenden Körpers
auszugleichen, d.h. die Unterschiede in der Hautfarbe.
-
Für die Division
der zweiten Lichtmenge durch die erste Lichtmenge wurden verschiedene Näherungsausdrücke untersucht,
und es wurde experimentell gefunden, dass die einfache Division
wie oben erwähnt
am effektivsten ist. Diese Tatsache ist in der Praxis sehr effektiv,
weil die elektronische Schaltung für die Berechnung der Körperfettmenge oder
der Körperfettdicke
vereinfacht werden kann.
-
In
dieser Ausführungsform
wird, da zwei Lichtempfangsteile vorgesehen sind, auch der folgende
Effekt erreicht: Wenn die Vorrichtung nicht in vollständigem Kontakt
mit dem lebenden Körper steht, ändern sich
die Werte, die von den beiden Lichtempfangsteilen detektiert werden,
beide in der Struktur der vorliegenden Erfindung, obwohl der Wert signifikant
abweicht, wenn nur ein Lichtempfangsteil vorgesehen ist. Selbst
wenn die Vorrichtung nicht in vollständigem Kontakt mit dem lebenden
Körper steht
und die Lichtempfangsmenge gleichmäßig abnimmt, wird eine Abweichung
unterdrückt,
weil einer der Werte durch den anderen Wert dividiert wird, um den
Körperfettprozentsatz
oder die Körperfettdicke zu
berechnen. Man kann sagen, dass diese Tatsache sehr effektiv ist,
weil die Messgenauigkeit verbessert werden kann.
-
In
dieser Ausführungsform
wird Licht mit einer zentralen Wellenlänge von 650 nm verwendet und
dies hat die Auswirkung, dass der Einfluss von Störlicht unterdrückt wird,
weil die Durchlässigkeit, bei
welcher dieses Licht von dem lebenden Körper durchgelassen wird, niedriger
ist als die von nahinfraroten Strahlen mit einer Wellenlänge in der
Nachbarschaft von etwa 950 nm. Das heißt, selbst wenn Störlicht mit
verschiedenen Wellenlängen
anwesend ist, kann, da das sichtbare Licht weitgehend gedämpft wird,
bevor es die Lichtempfangsteile erreicht, im Vergleich zu dem Fall
der Nahinfrarotstrahlen eine genauere Messung durchgeführt werden.
-
Weiterhin ändert sich
die Eindringmenge eines Infrarotstrahls mit einer Wellenlänge von
etwa 950 nm stark mit der Lage des Fetts, wo ein Absorptionsmaximum
ist, und ist außerdem
von der Beschaffenheit des Fetts beeinflusst.
-
Insbesondere
wenn die Einheiten an der Haut befestigt werden und die Beschaffenheit
des Fetts für
die Testpersonen unterschiedlich ist, haben die gemessenen Werte
keine ausreichende Genauigkeit.
-
Wenn
die vorliegende Erfindung eine sichtbare Wellenlänge verwendet, was schwierig
zu bewerkstelligen ist mit den absorbierenden Eigenschaften des
Fetts, dann kann die Fettdicke und der Körperfettprozentsatz genau detektiert
werden.
-
Die
bevorzugte Wellenlänge
hat eine Wellenlänge,
die von Fett weniger absorbiert wird und das sichtbare Licht ist
vorzuziehen, insbesondere 650 nm bis 660 nm.
-
Dann
hat die vorliegende Erfindung eine überlegene Detektionsgenauigkeit,
die weniger von den unterschiedlichen Fettbeschaffenheiten in Personen
beeinflusst wird.
-
Wie
oben beschrieben, können
gemäß der Körperfettdetektionsvorrichtung
dieser Ausführungsform,
da die Lichtsendeeinheit 2B und die zwei Lichtempfangseinheiten 3B und 4B in
unterschiedlichen Abständen
von der Lichtsendeeinheit angeordnet sind, individuelle Unterschiede
in Folge von unterschiedlicher Hautfarbe bei den Testpersonen, dem Streukoeffizienten
der Fettschicht, der Kontaktbeschaffenheit der Messvorrichtung und
dergleichen eliminiert werden, so dass der Körperfettprozentsatz oder die
Körperfettdicke
einer Testperson exzellent gemessen werden können.
-
In
der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass die Korrelationsfunktion
mit Berücksichtigung
des Gewichts, des Alters, des Geschlechts, der Größe, usw.,
der Person gemacht wird.
-
Der
Teil, der gemessen wird, kann jeder Teil des lebenden Körpers sein.
Zum Beispiel kann der Arm, der Bauch oder das Schulterblatt der
Teil, der gemessen wird, sein.
-
In
der obigen Beschreibung wird ein Teil des lebenden Körpers gemessen,
aber eine Vielzahl von Teilen des lebenden Körpers kann gemessen werden,
um die Dicke oder den Prozentsatz zu verbessern.
-
Während Beispiele
in dieser Ausführungsform
beschrieben wurden, die einen Lichtsendeteil und zwei Lichtempfangsteile
benützen,
ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt; zwei
Lichtsendeteile und ein Lichtempfangsteil können vorgesehen sein. In diesem
Fall sind die Lichtsendeteile in verschiedenen Abständen von
dem Lichtempfangsteil angeordnet, um die Körperfettmenge zu berechnen.
-
Der
Lichtsendeteil der vorliegenden Erfindung entspricht dem Lichtsendeteil 2B dieser
Ausführungsform,
der erste Lichtempfangsteil der vorliegenden Erfindung entspricht
der Lichtempfangseinrichtung 3B dieser Ausführungsform,
der zweite Lichtempfangsteil der vorliegenden Erfindung entspricht
dem Lichtempfangsteil 4B dieser Ausführungsform, und die Signalverarbeitungsmittel
der vorliegenden Erfindung entsprechen der CPU 6B dieser Ausführungsform.
-
Wie
oben beschrieben, kann man sagen, dass die vorliegende Erfindung
sehr effektiv ist, weil der Körperfettprozentsatz
und die Unterhautfettdicke leicht mit hoher Genauigkeit gemessen
werden können,
da eine individuelle Variation unterdrückt werden kann.
-
Als
nächstes
wird eine weitere Realisierung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
Bevorzugte
Ausführungsformen
einer Vorrichtung zum Messen von Information des lebenden Körpers der
vorliegenden Erfindung werden im Folgenden im Detail beschrieben.
-
Eine
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird beschrieben mit Bezug auf 43.
-
Ein
Körper 1 ist
mit einer Lichtquelle 2 zum Aussenden von Licht von einer
Endoberfläche
vom Körper 1 und
einem Lichtempfangsteil 3, der eine fotoelektrische Umwandlungseinheit
zum Erfassen der Lichtmenge, die von der Lichtquelle 2 ausgesendet wurde
und durch die Testperson gedrungen ist, hat, ausgestattet.
-
Als
Lichtquelle 2 wird beispielsweise eine lichtemittierende
Diode mit einer zentralen Wellenlänge von 635 nm (beispielsweise
FR1111 C, hergestellt von Stanley) verwendet.
-
Ein
Dämpfungsfilter 5 zum
Dämpfen
des Lichtes, das von der Lichtquelle 2 emittiert wird,
ist unter der Lichtquelle 2 angeordnet.
-
Das
Bezugszeichen 4 bezeichnet Bewegungsmittel zum Bewegen
der Lichtquelle 2 in eine Position 2', gezeigt durch
die strichlierte Linie in der Figur, die weiter entfernt von dem
Lichtempfangsteil 3 ist. Damit kann der Abstand zwischen
der Lichtquelle 2, 2' und dem Lichtempfangsteil 3 leicht
verändert
werden.
-
Bezugszeichen 6 bezeichnet
einen Signalverarbeitungsschaltkreis zum Verarbeiten eines Signals
von dem Lichtempfangsteil 3 zum Berechnen der Information
des lebenden Körpers.
Das Bezugszeichen 7 bei bezeichnet ein Display zum Anzeigen der
Werte der Information des lebenden Körpers.
-
Als
nächstes
wird ein Beispiel des Messverfahrens beschrieben.
-
Der
Lichtsendeteil 2 ist 3 mm entfernt von dem Lichtempfangsteil 3 angeordnet
und Licht wird auf eine Testperson von einer Endoberfläche des Körpers 1 ausgesendet.
Zu dieser Zeit ist es wünschenswert,
die Lichtmenge zu dämpfen,
indem man das Licht durch das Dämpfungsfilter 5 passieren lässt.
-
Das
Licht, das auf die Testperson abgestrahlt wird, breitet sich durch
den Körper
der Testperson aus und wird dabei diffus reflektiert und ein Teil
des Lichtes erreicht den Lichtempfangsteil 3. Der Lichtmengenwert
zu dieser Zeit wird von dem Signalprozessor 6 berechnet.
-
Dann
bewegen die Bewegungsmittel 4 den Lichtsendeteil 2 in
die Position 2',
die ungefähr
9 mm entfernt von dem Lichtempfangsteil 3 ist. Da die Menge
des Lichts, die den Lichtempfangsteil 3 erreicht, abnimmt,
weil die Entfernung von dem Lichtempfangsteil 3 zunimmt,
ist es wünschenswert,
das Dämpfungsfilter
in der Position 2' nicht
vorzusehen. Das heißt,
der Unterschied zwischen der Lichtmenge im Fall; in dem das Licht,
das von dem Lichtsendeteil 2 emittiert wird, den Lichtempfangsteil 3 erreicht,
und die Lichtmenge in dem Fall, in dem das Licht, das aus der Position 2' des Lichtempfangsteils
den Lichtempfangsteil 3 erreicht, wird reduziert durch
das Vorsehen des Dämpfungsfilters
in der Position 2, so dass eine Sättigung nicht auftritt, selbst
wenn der Bereich, der mit der Lichtmenge der fotoelektronischen
Umwandlungseinheit, die als Lichtempfangseinheit des Lichtempfangsteils 3 dient,
gebunden ist, klein ist. Es ist nicht erforderlich, zu sagen, dass
ein bekanntes Verhältnis
als Dämpfungsverhältnis des
Dämpfungsfilters
verwendet wird.
-
Ein
geeignetes Dämpfungsverhältnis wurde auf
die folgende Art und Weise erhalten: wie Licht von einer Wellenlänge von
650 nm in dem lebenden Körper
gedämpft
wird, wurde für
fünfzehn
Testpersonen untersucht, und es wurde gefunden, dass die Lichtempfangs menge
in einer Entfernung von 3 mm von dem Lichtsendeteil in einer Entfernung
von 7 mm auf etwa 1/5 gedämpft
wurde und auf etwa 1/10 in einer Entfernung von 9 mm.
-
Es
kann daher gesagt werden, dass, wenn die Entfernung zwischen dem
Lichtsendeteil und dem Lichtempfangsteil zwischen 3 mm und 9 mm verändert wird,
es wünschenswert
ist, die Lichtmenge durch das Dämpfungsfilter
auf etwa 1/10 zu dämpfen.
-
Infolgedessen
sind die Lichtempfangsmengen in den zwei Entfernungen in etwa auf
der gleichen Höhe,
so dass der Bereich, der von der fotoelektrischen Umwandlungseinheit
verlangt wird, reduziert wird, was wünschenswert ist.
-
Die
Untersuchung wurde auch für
Fälle durchgeführt, in
denen als Lichtsendewellenlängen des
Lichtsendeteils 2 Wellenlängen zwischen 600 nm und 1100
nm verwendet wurden, und eine im Wesentlichen ähnliche Tendenz wurde gezeigt.
-
Das
Licht, das aus der Position 2' des Lichtsendeteils gesendet wird,
wird innerhalb des lebenden Körpers
diffus reflektiert, um den Lichtempfangsteil 3 zu erreichen.
Die Menge des Lichts, das den Lichtempfangsteil 3 erreicht
hat, wird durch den Signalprozessor 6 berechnet.
-
Die
Lichtempfangsmenge, wenn der Lichtsendeteil in Position 2' ist, wird durch
die Lichtempfangsmenge, wenn der Lichtsendeteil in Position 2 ist,
von dem Signalprozessor 6 dividiert. Unter Verwendung dieses
Wertes wird Information des lebenden Körpers berechnet und das Ergebnis
wird auf dem Display 7 angezeigt. Details hiervon sind
wie oben beschrieben.
-
Im
Allgemeinen variiert die Lichtemissionscharakteristik des Lichtsendeteils 2 herstellungsbedingt.
-
Weiterhin
verändert
sich die Lichtsendeintensitätscharakteristik
während
des Gebrauchs infolge der Temperatur, mit der Zeit oder aus anderen Gründen.
-
Weiterhin
variiert die Sensitivitätscharakteristik
des Lichtempfangsteils 3 ebenso herstellungsbedingt und
es ist bekannt, dass seine Sensitivität sich mit der Zeit und seine
Charakteristik sich infolge der Temperatur verändern.
-
Diese
Probleme können
jedoch durch Verwendung der oben beschriebenen Ausführungsform gelöst werden.
-
Es
sei die Lichtmenge, die von dem Lichtempfangsteil 3 gemessen
wird, während
der Lichtsendeteil 2 über
den Dämpfungsmitteln 5 angeordnet sind,
P3 und es sei die Lichtmenge, die gemessen wird, wenn der Lichtsendeteil
durch die Bewegungsmittel 4 in die Position 2' bewegt werden,
P4.
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Weiterhin
wird angenommen, dass die Lichtsendeintensität des Lichtsendeteils 2 sich
um das L-fache ändert
und sich die Sensitivität
des Lichtempfangsteils 3 um das M-fache ändert.
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Dann ändert sich
die Lichtmenge, die gemessen wird, wenn der Lichtsendeteil 2 über den Dämpfungsmitteln
positioniert ist, von P3 auf P3 × L × M, und die Lichtmenge, die
gemessen wird, wenn der Lichtsendeteil in Position 2' bewegt wird, ändert sich
von P4 auf P4 × L × M.
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In
der vorliegenden Erfindung kann dies gelöscht werden, weil ein Signalwert
durch den anderen dividiert wird, um Information des lebenden Körpers zu
berechnen. Das heißt,
es wird die folgende Division durchgeführt (P3 × L × M)/(P4 × L × M) = P3/P4.
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Infolgedessen
ist offensichtlich, dass, selbst wenn die Lichtmenge der Lichtquelle
oder die Sensitivität
des Lichtempfangsteils sich ändern,
die Information des lebenden Körpers
unbeeinflusst von dieser Änderung
gemessen werden kann.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
können
die oben genannten Probleme dadurch gelöst werden, dass der Lichtsendeteil
bewegt wird, das die Lichtmenge in jeder Position messen wird und
dass eine Lichtmenge durch die andere dividiert wird, um die Information des
lebenden Körpers
zu erhalten. Selbst in anderen Fällen,
als in den Fällen,
in denen die Division durchgeführt
wird, ist die Lichtquelle ein und dieselbe, da derselbe Lichtsendeteil
bewegt wird, so dass die vorliegende Erfindung toleranter gegenüber Änderungen über der
Zeit zumindest in dem Punkt ist, als Vorrichtungen, die zwei oder
mehr Lichtquellen haben.
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Weiterhin
kann die üblicherweise
durchgeführte
Kalibrierung, bei der für
jede Messung das reflektierte Licht von der Standardplatte gemessen wird,
um diese zu kalibrieren, weggelassen werden. Daher ist die Vorrichtung
dieser Ausführungsform sehr
bequem.
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Während in
dieser Ausführungsform
ein Beispiel beschrieben wurde, in dem der Lichtsendeteil bewegt
wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt; der
Lichtempfangsteil kann bewegt werden, um Information des lebenden
Körpers
zu messen.
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Als
nächstes
wird mit Bezug auf 44 eine weitere Ausführungsform
der Vorrichtung zum Messen von Information des lebenden Körpers gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
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Ein
Körper 21 ist
mit einer Lichtsendeeinheit 22 und Lichtführungsmittel 23 und 24 zum
Führen des
Lichtes, das von der Lichtsendeeinheit 22 gesendet wurde,
auf eine Endoberfläche
des Körpers 21, ausgestattet.
Die Lichtführungsmittel 23 und 24 entsprechen
dem optischen Pfad der vorliegenden Erfindung.
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Ein
Verschluss 25 zum Auswählen
von Lichtstrahlen, die auf die Lichtführungsmittel 23 und 24 aus
den Lichtstrahlen, die von der Lichtquelle 22 ausgesendet
werden, fallen, ist zwischen der Lichtquelle 22 und den
Lichtführungsmitteln 23 und 24 angeordnet.
Der Verschluss 25 hat ein Loch 26, und kann in einer
horizontalen Richtung durch Bewegungsmittel 27 bewegt werden.
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Für die Lichtführungsmittel 23 und 24 kann eine
kunststoffoptische Faser oder transparentes Material wie ein transparentes
Acrylharz verwendet werden. Für
den Verschluss 25 wird ein Metall oder Kunststoff verwendet.
Es ist wünschenswert,
den Verschluss 25 mit schwarzem anodisiertem Aluminium
oder dergleichen zu schwärzen,
damit kein Licht hiervon reflektiert wird. Der Verschluss 25 und
die Lichtführungsmittel 23 und 24 bilden
die Mittel zum Anpassen des optischen Pfads gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Das
Bezugszeichen 28 bezeichnet einen Lichtempfangsteil, der
eine fotoelektrische Umwandlungseinheit zum Detektieren der Lichtmenge,
die von den Endoberflächen
der Lichtführungsmittel 23 und 24 austreten
und durch den lebenden Körper
hindurchtreten, während
sie diffus reflektiert werden. Das Bezugszeichen 29 bezeichnet
einen Signalprozessor zum Verarbeiten elektrischer Signale von dem Lichtempfangsteil 28,
um Informationswerte des lebenden Körpers zu berechnen, wie das
Körperfett und
den Blutzuckerspiegel.
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Bezugszeichen 20 bezeichnet
ein Display zum Anzeigen der Information des lebenden Körpers, wie
des Körperfetts
und des Blutzuckerspiegels, die durch den Signalprozessor 29 berechnet werden.
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Als
nächstes
wird die Funktionsweise beschrieben.
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Zunächst wird
Licht, das von dem Lichtsendeteil 22 ausgesendet wird,
nur zu dem Lichtführungsmittel 23 durch
das Loch 26 des Verschlusses 25 geführt, so
dass das Licht auf die Testperson von dem Teil ausgesendet wird,
der in direktem Kontakt mit der Endoberfläche des Körpers 21 ist. Zu dieser Zeit
wird kein Licht auf die Lichtführungsmittel 24 geführt.
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Der
Lichtempfangsteil 28 befindet sich beispielsweise etwa
7 mm entfernt von der Lichtausgangsendoberfläche der Lichtführungsmittel 23. Durch
Festlegen des Abstandes zwischen dem Lichtempfangsteil 28 und
der Lichtausgangsendoberfläche
der Lichtführungsmittel 23 auf
7 mm kann Information über
einen vergleichsweise tiefen Teil des lebenden Körpers gemessen werden.
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Das
Licht, das den Lichtempfangsteil 28 erreicht hat, wird
in ein elektrisches Signal umgewandelt und an die Signalverarbeitungsmittel 29 gesendet.
Der Messwert zu dieser Zeit sei P3.
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Dann
wird der Verschluss 25 durch Bewegungsmittel 27 so
bewegt, dass das Loch 26 sich über den Lichtführungsmittel 24 befindet.
Infolgedessen wird Licht, das von dem Lichtsendeteil 22 ausgesandt
wird, nur auf die Lichtführungsmittel 24 geführt. Zu
dieser Zeit wird kein Licht auf die Lichtführungsmittel 23 geführt.
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Die
Lichtausgangsendoberfläche
der Lichtführungsmittel 24 ist
etwa 3 mm entfernt von dem Lichtempfangsteil 28 angeordnet.
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Das
ausgesendete Licht dringt in die Testperson ein und dann wird ein
Teil des Lichtes gestreut und wiederholt reflektiert, um von der
Oberfläche
des lebenden Körpers
wieder auszutreten. Im Gegensatz zu dem Licht, das die Endoberfläche der
Lichtführungsmittel 23 verlässt, kann
viel von dem Licht, das durch die Nachbarschaft der Oberfläche des
lebenden Körpers
sich ausgebreitet hat, detektiert werden, da die Entfernung von
dem Lichtempfangsteil 28 eine vergleichsweise kurze Entfernung
von 3 mm ist.
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Das
Licht, das von dem Lichtempfangsteil 28 detektiert wird,
wird auch in ein elektrisches Signal umgewandelt und an die Signalverarbeitungsmittel 29 übertragen.
Der Messwert zu dieser Zeit sei P4.
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Basierend
auf den Messwerten P3 und P4 wird P3 durch P4 dividiert, um P3/P4
zu erhalten, und die Information des lebenden Körpers wird aus diesem Wert
berechnet und auf dem Display 20 angezeigt.
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Durch
dieses Messverfahren kann P3/P4 leicht gemessen werden, wie in der
vorigen Ausführungsform,
und der Einfluss der Veränderung
der Intensität
der Lichtquelle und der Veränderung
der Sensitivität
des Lichtempfangsteils kann unterdrückt werden. Daher kann man
sagen, dass diese Ausführungsform äußerst effektiv
ist.
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Während eine
Struktur gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben wurde, in der der Lichtsendeteil 22 über den
Lichtführungsmitteln 23 und 24 angeordnet
ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt; beispielsweise
kann eine Struktur verwendet werden, in der der Lichtsendeteil 22 in
der Lage des Lichtempfangsteils 28 der Figur angeordnet
ist und der Lichtempfangsteil 28 in der Position des Lichtsendeteils 22 angeordnet
ist.
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In
dieser Ausführungsform
wurde ein Beispiel beschrieben, in dem durch Bewegen des Verschlusses 25 mittels
der Bewegungsmittel 27 die Menge des Lichts, das auf die
Lichtführungsmittel 23 und 24 fällt, ausgewählt wird
und daher der Pfad des Lichtes geschaltet wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt; der
Lichtsendeteil 22 kann bewegt werden, um zwischen den Lichtführungsteilen 23 und 24 auszuwählen.
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In
dieser Ausführungsform
ist es sehr wünschenswert,
Dämpfungsmittel
am oberen Ende der Lichtführungsmittel 24 vorzusehen.
Dies kann beispielsweise dadurch leicht realisiert werden, indem ein
Dämpfungsfilm
angebracht wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist auch ein Programmspeichermedium, wie eine
CD-ROM oder eine DVD, die von einem Computer lesbar ist und auf
der ein Programm und/oder Daten gespeichert sind, die einen Computer
zu veranlassen, alle oder einige der Funktionen von allen oder einigen
der Elemente der Messvorrichtung von allen der oben beschriebenen Realisierungen
der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Das Leseprogramm und/oder
die Daten führen
die Funktion in Verbindung mit dem Computer aus.
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Darüber hinaus
ist die vorliegende Erfindung auch ein Programmspeichermedium, wie
eine CD-ROM oder eine DVD, die von einem Computer lesbar ist, und
auf der ein Programm und/oder Daten gespeichert sind, die einen
Computer dazu veranlassen, alle oder einige der Arbeitsschritte
von allen oder einigen der Schritte des Messverfahrens aller der
oben beschriebenen Realisierungen der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Das
Leseprogramm und/oder die Daten führen die Funktionen in Verbindung
mit dem Computer aus.
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Wie
oben beschrieben, ist eine Messvorrichtung zum Messen von Information
des lebenden Körpers
in der Lage, leicht und mit hoher Genauigkeit Information des lebenden
Körpers
zu erhalten.
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Weiterhin
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung, da die individuelle Variation zwischen den Testpersonen
unterdrückt
werden kann, der Körperfettprozentsatz
und die Unterhautfettdicke leicht und mit hoher Genauigkeit bestimmt
werden. Daher kann man sagen, dass die vorliegende Erfindung sehr
effektiv ist.
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Weiterhin
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung, selbst wenn die Charakteristiken der Lichtquelle und
des Lichtempfangsteils sich ändern,
der Einfluss der Veränderungen
unterdrückt
werden, so dass die Information des lebenden Körpers, wie der Körperfettprozentsatz
und die Unterhautfettdicke, mit hoher Genauigkeit gemessen werden
können.
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Weiterhin
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Kalibrierung, wie das Messen des reflektierten Lichts
von einer Standardplatte, von jeder Messung ausgelassen werden.
Daher kann man sagen, dass die vorliegende Erfindung äußerst effektiv ist.
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- 1A
- Sensorvorrichtung
- 2A
- Testperson
- 3A
Blutgefäß
-
- 4A,
4Aa, 4Ab, 4Ac, 4Ad, 4Ae, 4Af
- Lichtsendeteile
- 5A,
5Aa, 5Ab, 5Ac, 5Ad, 5Ae, 5Af
- Lichtempfangsteile
- 6A
- Signalprozessor
- 7A
- Display
- 8A
- Lichtintensitätsverarbeitungseinheit
- 9A
- Verarbeitungseinheit
für Information
des lebenden Körpers
- 10A
- Speichereinheit
- 11A
- Körper
- 12A
- Lichtsendevorrichtung
- 13A
- Lichtempfangsvorrichtung
- 14A
- Kappe
- 15A
- Optische
Eichplatte
- 20A
- Blutgefäß
- 21A
- Testperson
- 1B
- Körper
- 2B,
21B
- Lichtsendevorrichtungen
- 3B,
4B, 22B, 23B
- Lichtempfangsvorrichtungen
- 5B
- Verstärker
- 6B
- CPU
- 7B
- Display
- 1,
21
- Körper
- 2,
22
- Lichtsendeteile
- 3,
28
- Lichtempfangsteile
- 4
- Bewegungsmittel
- 5
- Dämpfungsfilter
- 6,
29
- Signalprozessoren
- 7,
20
- Display
- 23,
24
- Lichtführungsmittel
- 25
- Lichtmengenanpassungsmittel
- 26
- Loch
- 27
- Bewegungsmittel