JP2012020073A - 脂肪厚計測装置、脂肪厚計測方法および脂肪厚計測プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】予め決められた期間に予め決められた周期において、複数の発光量で、かつ、期間内に2回以上同一の発光量で発光部5を発光させる制御部9と、複数の受光量のうち1つ以上の判定対象の発光量の各々と同一の発光量で前記期間内に2回以上前記発光部5を発光させたときに受光部6が受光した2つ以上の受光量を取得し、取得した2つ以上の受光量各々について互いに差を求め、判定対象の発光量各々で求めた差が全て閾値内のとき、期間内に発光された複数の光に対応する複数の受光量を有効と判定する判定部10と、判定部10により有効であると判定されたとき、期間内に発光された複数の光に対応する複数の受光量を用いて生体の脂肪厚を求める算出部11と、を備える脂肪厚計測装置1である。
【選択図】図1
Description
さらに、成形部が生体表面に加える圧力を計測する圧力計測部と、受光部において受光した受光量および圧力計測部において計測した圧力に基づき生体の皮下脂肪厚を算出する演算部と、を備える装置が提案されている。該装置の皮下脂肪厚を算出する演算部は、圧力が異なる複数の場合に対応する、受光量と皮下脂肪厚との相関を示す複数の関係式を有している。また、演算部は複数の関係式の中から圧力計測部において計測された圧力の値に応じた関係式を選択し、選択した関係式と受光量とを用いて、生体の皮下脂肪厚を算出する。このように、突起部を備えた装置を用いることにより、外来光の影響を抑え、皮下脂肪厚を計測する提案もされている。
センサ部は、生体に入射する光を複数回発光する発光部と、上記生体の表面に現れる光を受光して受光量を検出する受光部を有する。
判定部は、上記複数の発光量のうち1つ以上の判定対象の発光量の各々と同一の発光量で上記期間内に2回以上前記発光部を発光させたときに上記受光部が受光した2つ以上の受光量を取得する。そして、取得した上記2つ以上の受光量各々について互いに差を求め、上記判定対象の発光量各々で求めた上記差が全て閾値内のとき、上記期間内に発光された複数の光に対応する複数の上記受光量を有効と判定する。
図1は、脂肪厚計測装置の一実施例を示すブロック図である。図1の脂肪厚計測装置1は、センサ部2、処理部3、記録部4、駆動部7、取得部8、出力部12を備えている。センサ部2は、赤外線領域の発光をする発光部5と赤外線領域の受光量を検出する受光部6を備えている。センサ部2は、生体に入射する光を複数回発光する発光部5と、生体表面に現れる出射する光を受光して受光量を検出する受光部6と、発光部5と受光部6が生体に直接接触しないように保護するカバーフィルタを備える。センサ部2、発光部5、受光部6およびカバーフィルタについては後述する。なお、生体とは人間、動物などである。
判定部10は、受光部6が受光した光の受光量が有効であるか否かを判定するために、予め1つ以上の判定対象とする発光量を設定し、判定対象の発光量各々に対応する2つ以上の受光量を取得して、取得した2つ以上の受光量各々について互いに差を求める。例えば、2つの受光量を取得したときは受光量Aと受光量Bの差を求める。3つの受光量を取得したときは、受光量Aと受光量Bの差、受光量Aと受光量Cの差、受光量Bと受光量Cの差を求める。次に、判定部10は、判定対象の発光量各々で求めた差が全て閾値内のとき、期間内に発光された複数の光に対応する複数の受光量を有効と判定する。
出力部12は、ディスプレイ、プリンタなどの出力装置である。出力部12は、例えば、処理部3の演算結果である脂肪厚などを表示する。
図2は、センサ部の一実施例を示す断面図である。図2の例では、生体内部の表皮と真皮を示す皮部21、脂肪層22と筋肉層23が表されている。そして、皮部21の上に脂肪厚計測装置1のセンサ部2が密着して配置されている。センサ部2は、赤外線領域の発光をする発光部5を収納する穴部24と赤外線領域の受光量を検出する受光部6を収納する穴部25を備えている。発光部5は、例えば、近赤外線領域のLight Emitting Diode(LED)、半導体レーザなどであり、チップLEDを用いることが望ましい。受光部6は、生体内部で散乱、吸収されながら伝播して再び生体表面に現れる光を受光する。例えば、フォトダイオードなどを用いることが望ましい。
図3は、発光部5の発光タイミングと取得部8の受光データの取得タイミングの一実施例を示す図である。図3は縦軸にトリガ信号、電流値、発光タイミング信号、受光タイミング信号が示され、横軸に時間が示されている。センサ部2はトリガ信号が有効な期間に動作をし、図3ではトリガ信号がハイレベルのときに有効となりセンサ部2が動作する。制御部9は、入力部13から脂肪厚計測の指示を受信すると、トリガ信号が有効な期間、駆動部7から予め決められた電流量になるように、予め決められた周期でパルスを出力する。次に、パルスを受信した駆動部7は、パルスに対応した出力電流を発光部5に出力して、発光部5を発光させる。図3の例では、期間1〜期間6各々のt1時間の間に発光部5へ電流を供給している。t1時間は、例えば、0.85秒などが望ましい。しかし、限定されるものではなく、発光量と受光量などを考慮して最適な時間を設定すればよい。
図4は、処理部3の動作の一実施例を示すフロー図である。図4のステップS1では、判定部10が記録部4の受光テーブルに記録されている受光データから、予め決められた箇所の受光データを取得する。なお、図4に示したステップに記載されているPDは受光データを示すものである。
第1の判定として、受光テーブルに記録されている取得番号順に受光データの前後のデータの差を求めるとともに、受光データの前後の大小も求める。そして、求めたその差が閾値を越えているか否かと、求めた受光データの大小関係に基づいて判定をする。例えば、図6に示すように受光データを受信した場合、PD1からPD49までの受光データの前後の差と大小関係を求める。PD1とPD2については、PD2がPD1より大きい値であるので、PD2−PD1を求めて第1の判定に用いる閾値と比較して、閾値以下であればPD1とPD2を有効なデータと判断する。同様に、PD2とPD3、PD3とPD4・・・PD23とPD24までの受光データが有効か否かを判定する。有効と判定した受光データには、例えば、有効であることを示す識別子を付する。なお、本例では閾値以下であれば2つの受光データを有効なデータとしているが、さらに、受光データ各々について詳細に有効であるか否かを判定してもよい。
図8のフローを用いて脂肪厚の求め方について説明する。ステップS81では、算出部11が、受光データ全ての集計を行う。図9と図10を用いて説明する。図9は、取得した受光データPD1〜PD49のうちPD24〜PD26が飽和していることを示している。図10は、集計結果と集計結果に関連付けられている判定式を選択するための集計テーブルの一実施例を示す図である。算出部11は、受光テーブルの受光データを取得して、受光データを集計して図10に示す「集計受光データ(mV)」に記録する。図9の例では、図10の集計テーブルには、「対象」の「取得番号」と「集計受光データ(mV)」を有している。「対象」の「取得番号」各々には、発光部5の発光した光の発光量が同じ箇所の受光データに関連付けられている取得番号がそれぞれ記録されている。図9の例では、「25」、「24」「26」、「23」「27」、「22」「28」・・・「6」「44」、「5」「45」が記録されている。図9の例では、PD25に対応する発光は1回しかされていないため、PD25のデータのみを用いている。ただし、PD25に対応する発光をせずに、受光データPD1〜PD24、PD26〜PD49に対応する発光だけでもよい。「集計受光データ(mV)」には、発光した光の発光量が同じ箇所の有効データの平均値各々から発光部5が発光していない状態の受光データの平均値を減じたデータが記録されている。図9では全ての受光データが有効であるので、図10の「集計受光データ(mV)」には、PD25−AVE(PD1,PD49)、AVE(PD24,PD26)−AVE(PD1,PD49)、AVE(PD23,PD27)−AVE(PD1,PD49)・・・・が記録されている。
判定式3−2:206.25mV<X≦825.00mV
判定式3−3:825.00mV<X≦1237.5mV
判定式3−4:1237.5mV<X≦1650.0mV
判定式3−5:1650.0mV<X≦2062.5mV
判定式3−6:2062.5mV<X≦2475.0mV
判定式3−7:2475.0mV<X≦2887.5mV
判定式3−8:2887.5mV<X≦3300.0mV
発光部5が4回以上同じ発光量で発光した光を、生体を介して受光部6が受光した場合について説明する。
ステップS130では、判定部10が全ての受光データの処理をしたか否かを判定する。図12は、図6に示した受光データの取得を2回行った場合の例であり、範囲M1と範囲M2における受光データの取得方法は同じである。ただし、発光部5が発光していない状態の受光データPD49は範囲M1と範囲M2の受光データで共用している。なお、受光データPD49は共用しなくてもよく、範囲M2で再度発光部5が発光していない状態の受光データを測定してもよい。図12の例では、範囲M1と範囲M2の受光データに対してステップS2〜S7の処理を完了している場合ステップS131に移行する。範囲M1の受光データに対してステップS2〜S7の処理を完了しているだけの場合は、範囲M2の受光データに対してステップS2〜S7の処理をするためにステップS2に移行する。
図14は、範囲M1、M2がある場合の有効データテーブルの一実施例を示す図である。図14に示す有効データテーブルは、範囲を識別する「M1」「M2」・・・、「対象」の「取得番号」と「平均値(mV)」「有効受光データ(mV)」を有している。「対象」の「取得番号」は範囲を識別する「M1」「M2」に関連付けられ、「対象」の「取得番号」各々には、発光部5の発光した光の発光量が同じ箇所の受光データに関連付けられている取得番号がそれぞれ記録されている。図14の例では、「1」「49」、「7」「43」、「11」「39」、「17」「33」、「21」「29」・・・が記録されている。「平均値(mV)」は範囲を識別する「M1」「M2」に関連付けられ、「平均値(mV)」には、有効データの平均値が記録されている。図14の例では、平均値AVE(PD7,PD43)、AVE(PD11,PD39)、AVE(PD17,PD33)、AVE(PD21,PD29)・・・が記録されている。また、範囲M1の発光部5が発光していない状態の受光データPD1とPD49の平均値AVE(PD1,PD49)と範囲M2の発光部5が発光していない状態の受光データPD49とPD97の平均値AVE(PD49,PD97)が記録されている。「有効受光データ(mV)」は範囲を識別する「M1」「M2」に関連付けられ、「有効受光データ(mV)」には、有効データの平均値各々から発光部5が発光していない状態の受光データの平均値を減じたデータが記録されている。図14ではAVE(PD7,PD43)−AVE(PD1,PD49)、AVE(PD11,PD39)−AVE(PD1,PD49)・・・が記録されている。
実施形態3は、実施形態1、2で説明した受光データを取得するさいに、受光データに影響を与えるノイズ成分を抑止する方法について説明する。ここで、ノイズ成分とは例えば脈波成分や外乱ノイズ成分などである。脈波成分は、受光データを取得する測定中に常に検出され、測定対象の生体の脈拍に関係して変動するノイズ成分である。主に、生体内の血液中のヘモグロビンが光を吸収することにより、脈を打つたびに受光量に変動が生じて発生する。外乱ノイズ成分は、測定中に起きた手振れ、外来光などにより受光した光の光量が変動して起きるノイズ成分である。なお、外乱ノイズ成分は、手振れや外来光の他にも測定時の周辺環境により起こる受光量の変動でもある。
なお、上記実施形態1、2、3は、携帯端末などに用いることが考えられる。
実施形態4は、実施形態1、2、3を、コンピュータを用いて実現する場合について説明する。
記録部1902には、CPU1901が実行するプログラムやデータが記録されている。また、ワークエリアなどとして使用される。また、記録部1902は上記説明した記録部4の機能を有する。記録部1902は、例えば、ROM、RAM、ハードディスクドライブなどである。
(付記1)
生体に入射する光を複数回発光する発光部と、前記生体の表面に現れる光を受光して受光量を検出する受光部を有するセンサ部と、
予め決められた期間に予め決められた周期において、複数の発光量で、かつ、前記期間内に2回以上同一の発光量で前記発光部を発光させる制御部と、
前記複数の発光量のうち1つ以上の判定対象の発光量の各々と同一の発光量で前記期間内に2回以上前記発光部を発光させたときに前記受光部が受光した2つ以上の受光量を取得し、取得した前記2つ以上の受光量各々について互いに差を求め、前記判定対象の発光量各々で求めた前記差が全て閾値内のとき、前記期間内に発光された複数の光に対応する複数の前記受光量を有効と判定する判定処理を行う判定部と、
前記判定部により有効であると判定された複数の前記受光量を用いて前記生体の脂肪厚を求める算出部と、
を備えることを特徴とする脂肪厚計測装置。
(付記2)
前記受光部が受光した複数の受光量を用いて、前記複数の受光量に漸近する関数式を求め、前記受光量と該受光量に対応する前記関数式により表される位置の値との差を、前記受光量各々で求め、求めた差に対して一次微分をした値から特徴点を求め、前記複数の特徴点で構成されるパターンが予め設定した周期外であり、かつ、周期外の特徴点における一次微分値が閾値を超えているとき外乱ノイズ成分を含む受光量であると判定して、前記外乱ノイズ成分を含む受光量が有効でないことを前記判定部に通知する外乱ノイズ判定部を備えることを特徴とする付記1に記載の脂肪厚計測装置。
(付記3)
前記判定部は、前記受光量を測定した順に前後の受光量の差を求め、求めた差が閾値内であるとき該前後の前記受光量を有効と判定することを特徴とする付記1に記載の脂肪厚計測装置。
(付記4)
前記判定部は、前記発光部が発光していない状態の受光量を2つ以上取得して、取得した前記発光部が発光していない状態の受光量各々の差を求め、求めた差が閾値外であるとき前記期間内に発光された複数の光に対応する複数の前記受光量を異常と判定することを特徴とする付記1に記載の脂肪厚計測装置。
(付記5)
コンピュータが、
生体に入射する光を複数回発光する発光部を、予め決められた期間に予め決められた周期において、複数の発光量で、かつ、前記期間内に2回以上同一の発光量で、発光させ、
前記複数の発光量のうち1つ以上の判定対象の発光量の各々と同一の発光量で前記期間内に2回以上前記発光部を発光させたときに前記生体の表面に現れる光を受光部が受光して検出した2つ以上の受光量を取得し、取得した前記2つ以上の受光量各々について互いに差を求め、前記判定対象の発光量各々で求めた前記差が全て閾値内のとき、前記期間内に発光された複数の光に対応する複数の前記受光量を有効と判定し、
前記判定により有効であると判定された複数の前記受光量を用いて前記生体の脂肪厚を求める、
処理を実行する脂肪厚計測方法。
(付記6)
コンピュータが、
前記受光部が受光した複数の受光量を用いて、前記複数の受光量に漸近する関数式を求め、前記受光量と該受光量に対応する前記関数式により表される位置の値との差を、前記受光量各々で求め、求めた差に対して一次微分をした値から特徴点を求め、
前記複数の特徴点で構成されるパターンが予め設定した周期外であり、かつ、周期外の特徴点における一次微分値が閾値を超えているとき外乱ノイズ成分を含む受光量であると判定して、前記外乱ノイズ成分を含む受光量を有効としない、
処理を実行する付記5に記載の脂肪厚計測方法。
(付記7)
前記判定は、
前記受光量を測定した順に前後の受光量の差を求め、求めた差が閾値内であるとき該前後の前記受光量を有効と判定する付記5に記載の脂肪厚計測方法。
(付記8)
前記判定は、
前記発光部が発光していない状態の受光量を2つ以上取得して、取得した前記発光部が発光していない状態の受光量各々の差を求め、求めた差が閾値外であるとき前記期間内に発光された複数の光に対応する複数の前記受光量を異常と判定する、
処理を実行する付記5に記載の脂肪厚計測方法。
(付記9)
コンピュータに、
生体に入射する光を複数回発光する発光部に、予め決められた期間に予め決められた周期において、複数の発光量、かつ、前記期間内に2回以上同一の発光量で、発光させる処理と、
前記複数の発光量のうち1つ以上の判定対象の発光量の各々と同一の発光量で前記期間内に2回以上前記発光部を発光させたときに前記生体の表面に現れる光を受光部が受光して検出した2つ以上の受光量を取得し、取得した前記2つ以上の受光量各々について互いに差を求め、前記判定対象の発光量各々で求めた前記差が全て閾値内のとき、前記期間内に発光された複数の光に対応する複数の前記受光量を有効と判定する判定処理と、
前記判定処理により有効であると判定された複数の前記受光量を用いて前記生体の脂肪厚を求める処理と、
を実行させる脂肪厚計測プログラム。
(付記10)
コンピュータに、
前記受光部が受光した複数の受光量を用いて、前記複数の受光量に漸近する関数式を求め、前記受光量と該受光量に対応する前記関数式により表される位置の値との差を、前記受光量各々で求め、求めた差に対して一次微分をした値から特徴点を求める処理と、
前記複数の特徴点で構成されるパターンが予め設定した周期外であり、かつ、周期外の特徴点における一次微分値が閾値を超えているとき外乱ノイズ成分を含む受光量であると判定して、前記外乱ノイズ成分を含む受光量を有効としない処理と、
を実行させることを特徴とする付記9に記載の脂肪厚計測プログラム。
(付記11)
前記判定は、
前記受光量を測定した順に前後の受光量の差を求め、求めた差が閾値内であるとき該前後の前記受光量を有効と判定して、前記判定処理を、実行させることを特徴とする付記9に記載の脂肪厚計測プログラム。
(付記12)
前記判定は、
前記発光部が発光していない状態の受光量を2つ以上取得して、取得した前記発光部が発光していない状態の受光量各々の差を求め、求めた差が閾値外であるとき前記期間内に発光された複数の光に対応する複数の前記受光量を異常と判定する処理を、実行させることを特徴とする付記9に記載の脂肪厚計測プログラム。
2 センサ部
3 処理部
4 記録部
5 発光部
6 受光部
7 駆動部
8 取得部
9 制御部
10 判定部
11 算出部
12 出力部
13 入力部
21 皮部
22 脂肪層
23 筋肉層
24、25 穴部
26、27 カバーフィルタ
151 外乱ノイズ判定部
1900 ハードウェア
1901 CPU
1902 記録部
1903 記録媒体読取装置
1904 入出力インタフェース
1905 通信インタフェース
1906 バス
1907 記録媒体
1908 入出力装置
Claims (7)
- 生体に入射する光を複数回発光する発光部と、前記生体の表面に現れる光を受光して受光量を検出する受光部を有するセンサ部と、
予め決められた期間に予め決められた周期において、複数の発光量で、かつ、前記期間内に2回以上同一の発光量で前記発光部を発光させる制御部と、
前記複数の発光量のうち1つ以上の判定対象の発光量の各々と同一の発光量で前記期間内に2回以上前記発光部を発光させたときに前記受光部が受光した2つ以上の受光量を取得し、取得した前記2つ以上の受光量各々について互いに差を求め、前記判定対象の発光量各々で求めた前記差が全て閾値内のとき、前記期間内に発光された複数の光に対応する複数の前記受光量を有効と判定する判定処理を行う判定部と、
前記判定部により有効であると判定された複数の前記受光量を用いて前記生体の脂肪厚を求める算出部と、
を備えることを特徴とする脂肪厚計測装置。 - 前記受光部が受光した複数の受光量を用いて、前記複数の受光量に漸近する関数式を求め、前記受光量と該受光量に対応する前記関数式により表される位置の値との差を、前記受光量各々で求め、求めた差に対して一次微分をした値から特徴点を求め、前記複数の特徴点で構成されるパターンが予め設定した周期外であり、かつ、周期外の特徴点における一次微分値が閾値を超えているとき外乱ノイズ成分を含む受光量であると判定して、前記外乱ノイズ成分を含む受光量が有効でないことを前記判定部に通知する外乱ノイズ判定部を備えることを特徴とする請求項1に記載の脂肪厚計測装置。
- 前記判定部は、前記受光量を測定した順に前後の受光量の差を求め、求めた差が閾値内であるとき該前後の前記受光量を有効と判定することを特徴とする請求項1に記載の脂肪厚計測装置。
- 前記判定部は、前記発光部が発光していない状態の受光量を2つ以上取得して、取得した前記発光部が発光していない状態の受光量各々の差を求め、求めた差が閾値外であるとき前記期間内に発光された複数の光に対応する複数の前記受光量を異常と判定することを特徴とする請求項1に記載の脂肪厚計測装置。
- コンピュータが、
生体に入射する光を複数回発光する発光部を、予め決められた期間に予め決められた周期において、複数の発光量で、かつ、前記期間内に2回以上同一の発光量で、発光させ、
前記複数の発光量のうち1つ以上の判定対象の発光量の各々と同一の発光量で前記期間内に2回以上前記発光部を発光させたときに前記生体の表面に現れる光を受光部が受光して検出した2つ以上の受光量を取得し、取得した前記2つ以上の受光量各々について互いに差を求め、前記判定対象の発光量各々で求めた前記差が全て閾値内のとき、前記期間内に発光された複数の光に対応する複数の前記受光量を有効と判定し、
前記判定により有効であると判定された複数の前記受光量を用いて前記生体の脂肪厚を求める、
処理を実行する脂肪厚計測方法。 - コンピュータが、
前記受光部が受光した複数の受光量を用いて、前記複数の受光量に漸近する関数式を求め、前記受光量と該受光量に対応する前記関数式により表される位置の値との差を、前記受光量各々で求め、求めた差に対して一次微分をした値から特徴点を求め、
前記複数の特徴点で構成されるパターンが予め設定した周期外であり、かつ、周期外の特徴点における一次微分値が閾値を超えているとき外乱ノイズ成分を含む受光量であると判定して、前記外乱ノイズ成分を含む受光量を有効としない、
処理を実行する請求項5に記載の脂肪厚計測方法。 - コンピュータに、
生体に入射する光を複数回発光する発光部に、予め決められた期間に予め決められた周期において、複数の発光量で、かつ、前記期間内に2回以上同一の発光量で、発光させる処理と、
前記複数の発光量のうち1つ以上の判定対象の発光量の各々と同一の発光量で前記期間内に2回以上前記発光部を発光させたときに前記生体の表面に現れる光を受光部が受光して検出した2つ以上の受光量を取得し、取得した前記2つ以上の受光量各々について互いに差を求め、前記判定対象の発光量各々で求めた前記差が全て閾値内のとき、前記期間内に発光された複数の光に対応する複数の前記受光量を有効と判定する判定処理と、
前記判定処理により有効であると判定された複数の前記受光量を用いて前記生体の脂肪厚を求める処理と、
を実行させる脂肪厚計測プログラム。
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