JP5481732B2 - 体指標計 - Google Patents
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Description
また、上記の比の値を示す特徴量を用いない演算では、内臓脂肪面積や腹部皮下脂肪面積の推定精度も低く抑制されてしまう。さらに、上記の比の値を示す特徴量を簡便に測定する技術も知られていない。
そこで、本発明は、腹腔内脂肪に対する腹部皮下脂肪の比の値を示す特徴量を簡便に測定して肥満型などの肥満指標を推定することができる体指標計を提供することを解決課題とする。
仰臥位の被験者の腹部では、皮下脂肪が重力によって腹部の後側へ垂れ下がる。この垂れ下がりは、腹腔内脂肪に対する腹部皮下脂肪の比(比率B)の値が大きいほど顕著となる。つまり、仰臥位の被験者の腹部の形状と比率Bとの間には相関がある。したがって、平面Gにおける仰臥位の被験者の腹部の形状を示す特徴量を用いれば、肥満型などの肥満指標を推定することができる。
そこで、この体指標計は、第1距離と第2距離との相違に関する変数Aを用いた演算によって肥満指標を推定する構成を採っている。第1距離は、平面Gにおける仰臥位の被験者の腹部の横幅のうち最長の仰臥位最長横幅に準じた横幅を示す距離であり、第2距離は、平面Gに含まれる所定の測定箇所での横幅を示す距離であるから、変数Aは、平面Gにおける仰臥位の被験者の腹部の横幅の分布の傾向、すなわち平面Gにおける仰臥位の被験者の腹部の形状を示す特徴量である。また、前述のように、仰臥位の被験者の腹部の形状と比率Bとの間には相関がある。つまり、変数Aは、比率Bの値を示す特徴量である。よって、この体指標計によれば、比率B(腹腔内脂肪に対する腹部皮下脂肪の比)の値を示す特徴量を測定して肥満型などの肥満指標を推定することができる。
また、この体指標計によれば、被験者は仰臥位であればよいから、寝たきりの人が被験者の場合にも、比率Bの値を示す特徴量を測定することができる。また、測定手段は、複数の測定箇所で腹部の横幅を示す距離を測定する手段であるから、その構成を簡素とすることができる。よって、この体指標計によれば、比率B(腹腔内脂肪に対する腹部皮下脂肪の比)の値を示す特徴量を簡便に測定することができる。
なお、前述したように、仰臥位の被験者の腹部の皮下脂肪は重力によって腹部の後側へ垂れ下がるから、推定精度の向上の観点では、鉛直方向に直交する平面を基準面とし、この基準面に平面Gが直交するように測定手段を配置して距離を測定するのが好ましい。この場合、距離の測定時に平面Gと身長方向とが直交するように測定手段を配置するのが更に好ましい。
また、測定手段としては、腹部の横幅方向において腹部を挟んで対向する二つの測距センサで構成される測距センサ対を複数備えるとともに、測距センサによって計測された距離を測距センサ対毎に合計して合計距離を算出する合計手段とを備えるものを例示可能である。この測定手段では、複数の測距センサ対は、それぞれ複数の測定箇所に配置され、各測距センサは、配置された測定箇所で腹部との距離を計測する。この場合、「複数の測定箇所の距離」の各々として、測距センサによって計測された距離を測距センサ対毎に合計して得られる複数の合計距離の各々を採用してもよいし、各測距センサ対の合計距離と当該測距センサ対を構成する二つの測距センサ間の距離との差分を採用してもよい。
また、「所定の測定箇所」は、単数であっても複数であってもよい。所定の測定箇所が複数の場合、指標を推定する演算は、複数の所定の測定箇所の各々と推定する指標とに対応する演算となる。また、肥満型を推定する演算としては、所定の測定箇所に対応する条件式や回帰式を用いた演算を例示可能である。条件式の閾値や回帰式の係数は、第1距離が仰臥位最長横幅を示す場合に推定精度が最高となるように定められる。
ここで、腹囲を高い精度で推定可能な理由について説明する。腹囲の推定には、本来、内臓脂肪と腹部皮下脂肪との区別は不要である。しかし、仰臥位の被験者の腹部では、皮下脂肪が垂れ下がることにより、腹部の後側の横幅が立位最長横幅よりも著しく長くなる虞がある。この場合、立位最長横幅よりも著しく長い横幅を第1距離が示す虞がある。この場合、第1距離のみを用いる演算によって腹囲を推定すると、その推定値が実測値と大きく相違する虞がある。これに対して、この体指標計では、第1距離のみならず、腹部の形状を示す特徴量である変数Aをも用いた演算によって腹囲が推定されるから、上記の相違が小さく抑制される。これが、腹囲が高い精度で推定される理由である。
例えば、図3に示すように、基準面(基準面S)から順に、第1の測定箇所(測距センサ21a及び21e)、第2の測定箇所(測距センサ21b及び21f)、第3の測定箇所(測距センサ21c及び21g)、第4の測定箇所(測距センサ21d及び21h)が並んでいるものとする。さらに、第2距離が示す横幅よりも第1距離が示す横幅が長いものとする。
この場合、所定の測定箇所が第2の測定箇所ならば、仰臥位最長横幅(Wmax)の位置として有り得るのは、所定の測定箇所の前側(第3の測定箇所側)と後側(第1の測定箇所側)との二つである。また、所定の測定箇所が第3の測定箇所ならば、仰臥位最長横幅(Wmax)の位置として有り得るのは、所定の測定箇所の前側(第4の測定箇所側)と後側(第2の測定箇所側)との二つである。
これに対して、所定の測定箇所が基準面に最も近い第1の測定箇所ならば、仰臥位最長横幅(Wmax)の位置として有り得るのは、所定の測定箇所の前側(第2の測定箇所側)のみである。また、所定の測定箇所が基準面に最も遠い第4の測定箇所ならば、仰臥位最長横幅(Wmax)の位置として有り得るのは、所定の測定箇所の後側(第3の測定箇所側)のみである。
このように、複数の測定箇所のうち基準面に最も近い測定箇所又は最も遠い測定箇所を所定の測定箇所とすることにより、第2距離が示す横幅よりも第1距離が示す横幅が長いケースにおいて、所定の測定箇所と仰臥位最長横幅との相対的な位置関係の候補を絞ることができる。これは、変数Aが示すべき仰臥位の被験者の腹部の形状が限定されることを意味する。つまり、複数の測定箇所のうち基準面に最も近い測定箇所又は最も遠い測定箇所を所定の測定箇所とすることにより、第2距離が示す横幅よりも第1距離が示す横幅が長いケースにおいて、変数Aが示す形状が実際の腹部の形状とかけ離れる可能性を低減することができるのである。
さらに、基準面に最も近い測定箇所を所定の測定箇所とするよりも、基準面に最も遠い測定箇所を所定の測定箇所とするのが好適である。その理由は以下の通りである。
仰臥位の被験者の腹部では皮下脂肪が重力によって腹部の後側へ垂れ下がるから、基準面に最も近い測定箇所での横幅より第1距離が長いケースよりも、基準面に最も遠い測定箇所での横幅より第1距離が長いケースの方が発生し易い。つまり、基準面に最も近い測定箇所を所定の測定箇所とする場合に比べて、基準面に最も遠い測定箇所を所定の測定箇所とする場合の方が、第2距離が示す横幅よりも第1距離が示す横幅が長いケースが発生し易くなるのである。
所定の測定箇所を前記基準面から最も遠い測定箇所とした場合、所定の測定箇所で零を示す距離(長さが零の横幅を示す距離)が測定される可能性が高くなる。零を示す距離が第2距離となる場合、この距離を測定した測定箇所と腹部との距離を考慮に入れる等の工夫をしないと、仰臥位の腹部の形状の推定精度が著しく低下してしまう。これに対して、この体指標計では、基準面から最も遠い測定箇所で零を示す距離が測定された場合には、他の測定箇所で計測された距離が第2距離となる。つまり、この体指標計によれば、腹部の形状の推定精度が著しく低下する事態を回避することができる。
なお、演算において回帰式や条件式を用いる場合、所定の測定箇所が固定ならば、所定の測定箇所に対応する回帰式や条件式を用意しておけば足りるが、所定の測定箇所が可動ならば、所定の測定箇所となりうる各箇所に対応する回帰式や条件式を用意しておき、所定の測定箇所となった箇所に対応する回帰式や条件式を演算に用いるようにすべきである。
本発明の第1実施形態は、複数の測定箇所が総て固定の測定手段(後述の測距センサ21とCPU41とROM42とメモリ43)を備えた体指標計100である。測定手段は、ベッド1の上面である基準面S上に仰臥位で横たわる被験者10の腹部11について複数の測定箇所で距離を測定する。体指標計100は、さらに、腹部11の生体インピーダンスを測定する生体インピーダンス測定手段(後述の生体インピーダンス測定部30とCPU41とROM42とメモリ43)と、測定された距離と測定された生体インピーダンスとに基づいて、肥満指標を推定する推定手段(後述のCPU41とROM42とメモリ43)とを備える。肥満指標は、腹囲、腹部皮下脂肪面積、内臓脂肪面積および肥満型である。
図1は、体指標計100の外観を示す立面図である。この図には、基準面S上に仰臥位で横たわる被験者10も示されている。この図に示されるように、体指標計100は、フレーム20と生体インピーダンス測定部30とを備える。フレーム20は、一片が開放した枠であり、距離を計測する複数の測距センサ21a〜21hを備え、距離測定時には、腹部11を囲むように基準面S上に配置される。生体インピーダンス測定部30は、電流供給用電極31a及び32aと電圧測定用電極31b及び32bとを備え、生体インピーダンス測定時には、各電極が腹部11に接触するように配置される。
図6及び図7は、図3と同様に、距離測定時におけるフレーム20と腹部11との位置関係を示す断面図である。ただし、被験者10の肥満型は、図3では中間型であるのに対し、図6では皮下脂肪型であり、図7では内臓脂肪型である。これらの図に示すように、腹部11の横断面には、縦線のハッチングが施された骨H、横線のハッチングが施された内臓N、斜線のハッチングが施された筋肉M、筋肉Mの外側に存在する皮下脂肪SF、及び筋肉Mの内側に存在する内臓脂肪IFが現れる。
腹囲の推定では、変数Aを用いる回帰式である式1が選択される。
EW=−68.9+3.13×(L−L1)+62.0×A … (式1)
式1の各項の係数は、L2=Ld+LhかつL1=Wmaxの場合に推定精度が最高となるように定められている。CPU41は、L1、A、L及び式1を用いて、腹囲の推定値EWを算出する。この推定値EWと腹囲の実測値との関係は図8に示す通りである。この図に示すように、両者の間には強い相関がある。つまり、体指標計100によれば、腹囲を高い精度で推定することができる。
内臓脂肪面積の推定では、生体インピーダンスデータがメモリ43に記憶されていない場合には、Zを用いない回帰式である式2が選択され、生体インピーダンスデータがメモリ43に記憶されている場合には、Zを用いる回帰式である式3が選択される。
EIF=−907.2+937.8×A+0.127×(L−L1)2 … (式2)
EIF=−787.4+878.6×A+0.001215×Z×(L−L1)2 … (式3)
式2及び式3の各項の係数は、L2=Ld+LhかつL1=Wmaxの場合に推定精度が最高となるように定められている。
腹部皮下脂肪面積の推定では、生体インピーダンスデータがメモリ43に記憶されていない場合には、Zを用いない回帰式である式4が選択され、生体インピーダンスデータがメモリ43に記憶されている場合には、Zを用いる回帰式である式5が選択される。
ESF=210.6−415.6×A+0.363×(L−L1)2 … (式4)
ESF=593.7−576.3×A+0.003512×Z×(L−L1)2 … (式5)
式4及び式5の各項の係数は、L2=Ld+LhかつL1=Wmaxの場合に推定精度が最高となるように定められている。
肥満型の推定では、Aを用いる条件式である式6及び式7が選択される。
A>0.95 … (式6)
A≦0.9 … (式7)
式6及び式7の右辺の値(閾値)は、L2=Ld+LhかつL1=Wmaxの場合に推定精度が最高となるように定められている。CPU41は、A及び式6を用いて、式6の真偽を算出する。式6が真の場合、CPU41は、被験者10の肥満型を内臓脂肪型と推定(判定)する。式6が偽の場合、CPU41は、A及び式7を用いて、式7の真偽を算出する。式7が真の場合、CPU41は、被験者10の肥満型を皮下脂肪型と推定(判定)する。式7が偽の場合、CPU41は、被験者10の肥満型を中間型と推定(判定)する。前述したように、変数Aと比率Bとの間には強い相関があるから、このような推定の仕方により、高い精度で肥満型を推定することができる。
本発明の第2実施形態は、複数の測定箇所のうち二つの測定箇所が可動の測定手段(測距センサ21とCPU41とROM62とメモリ43)を備えた体指標計200である。以下、図面を参照して体指標計200を説明する。図14は、体指標計200の電気的構成を示すブロック図である。この図に示されるように、体指標計200が体指標計100と異なる点は、フレーム20に代えてフレーム50を備える点のみである。
図15は、フレーム50の外観を示す斜視図である。この図に示すように、フレーム50の内側には、X方向に延在する摺動溝24b,24c,24f及び24gが形成されている。X方向は、距離測定時には腹部11の前後方向に一致する。測距センサ21b,21c,21f,21gは、それぞれ対応する摺動溝24b,24c,24f,24gに沿って可動である。ただし、いかなる場合でも、同一の測距センサ対を構成する二つの測距センサの距離計測軸は一致する。
本発明は、上記の各実施形態に以下の変形を施して得られる各種の形態や、これらの形態の任意の組み合わせをも範囲に含みうる。
変数Aとして、第2距離に対する第1距離の比ではなく、第2距離に対する第1距離の比を採用してもよいし、第1距離と第2距離との差分を採用してもよい。図16は、第1距離と第2距離との差分である変数Aの値と、腹腔内脂肪面積に対する腹部皮下脂肪面積の比(比率B)の値との関係を示す相関図であり、第4段の測距センサ対を所定の測定箇所の測距センサ対とした場合のものである。この図から明らかなように、差分を採用した場合でも、変数Aと比率B(腹腔内脂肪に対する腹部皮下脂肪の比)との間に相関がある。したがって、式1〜式5の係数や式6及び式7の閾値を適切に定めることにより、肥満に関する指標を推定することができる。つまり、本発明では、変数Aとして、第1距離と第2距離との相違に関する任意の変数を採用可能である。ただし、図5及び図16から明らかなように、変数Aと比率Bとの間の相関は、差分を採用した場合よりも、比を採用した場合の方が強い。したがって、肥満に関する指標の推定精度を向上させる観点では、比の採用が好ましい。
例えば、図3に示すように、基準面Sから順に、第1の測定箇所(測距センサ21a及び21e)、第2の測定箇所(測距センサ21b及び21f)、第3の測定箇所(測距センサ21c及び21g)、第4の測定箇所(測距センサ21d及び21h)が並んでいるものとする。さらに、第2距離が示す横幅よりも第1距離が示す横幅が長いものとする。
この場合、所定の測定箇所が第2の測定箇所ならば、仰臥位最長横幅の位置として有り得るのは、所定の測定箇所の前側(第3の測定箇所側)と後側(第1の測定箇所側)との二つである。また、所定の測定箇所が第3の測定箇所ならば、仰臥位最長横幅の位置として有り得るのは、所定の測定箇所の前側(第4の測定箇所側)と後側(第2の測定箇所側)との二つである。
これに対して、所定の測定箇所が基準面Sに最も近い第1の測定箇所ならば、仰臥位最長横幅の位置として有り得るのは、所定の測定箇所の前側(第2の測定箇所側)のみである。また、所定の測定箇所が基準面Sに最も遠い第4の測定箇所ならば、仰臥位最長横幅の位置として有り得るのは、所定の測定箇所の後側(第3の測定箇所側)のみである。
このように、複数の測定箇所のうち基準面Sに最も近い測定箇所又は最も遠い測定箇所を所定の測定箇所とすることにより、第2距離が示す横幅よりも第1距離が示す横幅が長いケースにおいて、所定の測定箇所と仰臥位最長横幅との相対的な位置関係の候補を絞ることができる。これは、変数Aが示すべき仰臥位の被験者の腹部の形状が限定されることを意味する。つまり、複数の測定箇所のうち基準面Sに最も近い測定箇所又は最も遠い測定箇所を所定の測定箇所とすることにより、第2距離が示す横幅よりも第1距離が示す横幅が長いケースにおいて、変数Aで示される腹部の形状が実際の腹部の形状とかけ離れる可能性を低減することができる。
一方、仰臥位の被験者の腹部では皮下脂肪が重力によって腹部の後側へ垂れ下がるから、基準面Sに最も近い測定箇所での横幅より第1距離が長いケースよりも、基準面Sに最も遠い測定箇所での横幅より第1距離が長いケースの方が発生し易い。つまり、基準面Sに最も近い測定箇所を所定の測定箇所とする場合に比べて、基準面Sに最も遠い測定箇所を所定の測定箇所とする場合の方が、第2距離が示す横幅よりも第1距離が示す横幅が長いケースが発生し易くなるのである。
100,200 体指標計
11 腹部
20,50 フレーム
21a〜21h 測距センサ
30 生体インピーダンス測定部
41 CPU
42,62 ROM
43 メモリ
G 平面
S 基準面
Claims (7)
- 基準面に仰臥位で横たわる被験者の腹部の横幅を示す距離を複数の測定箇所で測定し、前記複数の測定箇所は、前記基準面までの距離が互いに相違し、前記基準面と交わる一つの面に含まれる測定手段と、
前記測定手段によって測定された前記複数の測定箇所の距離のうち、最長の横幅を示す距離を第1距離とし、当該複数の測定箇所のうち所定の測定箇所での横幅を示す距離を第2距離としたとき、前記第1距離と前記第2距離との比又は前記第1距離と前記第2距離との差分を用いた演算により、肥満に関する指標を推定する推定手段とを備え、
前記複数の測定箇所は、前記基準面に最も近い測定箇所と最も遠い測定箇所との間に、前記一つの面における前記腹部の横幅のうち最長の横幅が位置するように定められる、
ことを特徴とする体指標計。 - 前記推定手段は、前記第1距離と、前記第1距離と前記第2距離との比又は前記第1距離と前記第2距離との差分とを用いた演算を実行する、
ことを特徴とする請求項1に記載の体指標計。 - 複数の電極を前記腹部に接触させて、前記腹部の生体インピーダンスを測定する生体インピーダンス測定手段を備え、
前記推定手段は、前記生体インピーダンス測定手段に測定された前記生体インピーダンスと、前記第1距離と、前記第1距離と前記第2距離との比又は前記第1距離と前記第2距離との差分とを用いた演算を実行する、
ことを特徴とする請求項2に記載の体指標計。 - 前記所定の測定箇所は、前記複数の測定箇所のうち前記基準面から最も遠い測定箇所である、
ことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の体指標計。 - 前記推定手段は、
前記所定の測定箇所を前記基準面から最も遠い測定箇所とした場合に前記指標を推定する第1演算と、前記所定の測定箇所を他の測定箇所とした場合に前記指標を推定する第2演算とを実行可能であり、
前記測定手段によって測定された前記基準面から最も遠い測定箇所の距離が零を示す場合には前記第2演算を実行し、前記測定手段によって測定された前記基準面から最も遠い測定箇所の距離が零を示さない場合には前記第1演算を実行する、
ことを特徴とする請求項4に記載の体指標計。 - 前記複数の測定箇所のうち1以上の測定箇所は、前記基準面と交わる方向に可動である、
ことを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の体指標計。 - 前記測定手段は、前記複数の測定箇所の距離を、前記腹部に接触することなく測定する、
ことを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか1項に記載の体指標計。
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