JPH06209923A - 体格測定装置 - Google Patents

体格測定装置

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Publication number
JPH06209923A
JPH06209923A JP5004355A JP435593A JPH06209923A JP H06209923 A JPH06209923 A JP H06209923A JP 5004355 A JP5004355 A JP 5004355A JP 435593 A JP435593 A JP 435593A JP H06209923 A JPH06209923 A JP H06209923A
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JP
Japan
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laser
laser light
subject
body surface
photographing
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Pending
Application number
JP5004355A
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English (en)
Inventor
Yutaka Misawa
裕 三澤
Teruhiko Ouchi
輝彦 大内
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Terumo Corp
Original Assignee
Terumo Corp
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Publication date
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】非接触、および短時間で、身長、体重、体表面
積、体容積、任意部位の長さや周長などの測定が、正確
に行うことができる体格測定装置を提供することを目的
とする。 【構成】可視レーザー光或いは近赤外レーザー光を被検
者の人体表面上に照射する光学的手段18と、前記人体
表面上に照射されたレーザー光を画像として取り込む撮
影手段17と、前記光学的手段と前記撮影手段が被検者
の周りを回る回転手段21と、前記光学的手段と前記撮
影手段と前記回転手段とを制御する制御手段と、前記手
段にて得られた情報から体表面積、体容積、任意部位の
周長、身長など体格的特徴を計算する演算手段13とか
ら構成され、また、必要に応じ測定時に被検者が位置す
る測定台に被検者の体重を測定する体重計24を備えた
体格測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、病院、保健所、各種の
健康管理センタ等において被検者の身長や体重ばかりで
なく、体表面積、体容積、任意の部分の周長測定等の体
格的特徴を測定する体格測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】身長計や体重計による体格測定は、身体
の発達や肥満の度合いを知るために一般的に行われてい
ることは周知の如くである。従来は身長と体重を別々の
測定装置で測定していたが、最近では身長計と体重計を
一台の装置にまとめた自動式の身長体重測定装置が実用
化されている。肥満等についてさらに詳細なデータを得
ようとすると、体表面積、体容積、そして胴周り等任意
の部位の周長を測定することが必要となってくる。体表
面積は人体の基礎代謝量を算出したり、小児では薬物投
与量を決定する因子になっているが、体表面積を直接測
定する装置はなく、今のところ体表面積は体重と身長の
値から概算している。この体表面積の計算方法は多くの
研究者から報告されているが、人種、性別、年齢等によ
って適応される計算式が異なる。さらにまた、同じ人
種、同性、同年齢で身長と体重が同じ被検者であって
も、骨格や筋肉及び脂肪のつき具合等にも依存する体表
面積値の違いを算出することは不可能であった。
【0003】以下に従来用いられてきた身長と体重から
体表面積を概算する計算式の一例を示す。現在、体表面
積を求める手段としては一般的にデュボアの式、場合に
よっては高比良の式、坪井らの式、大谷の式などを用い
て被検者の身長と体重の値から計算によって概算してい
る。式の中のAは体表面積を表す。
【0004】(欧米成人男子) デュボアの式 A(cm2)={体重(kg)}0・425×{身長(c
m)}0・725×71.84 (日本成人男子) 高比良の式 A(cm2)={体重(kg)}0・425×{身長(c
m)}0・725×72.46 坪井らの式 A(cm2)=0.1342×{体重(kg)}+51.48×
{身長(cm)}−373 (日本人小児) 大谷の式 A(cm2)=5.99[{体重(g)}×{身長(cm)}]
0・5 また、体容積も身体の肥満度を知るうえで有用な値であ
る。従来の体容積測定方法の一例を図2に示し、以下簡
単に測定方法の説明を行う。水槽25にはあらかじめ水
を十分に入れておく。被検者11は頭まで水に浸かるよ
うに水槽25に入ると水槽25の中の水位は、被検者1
1によって排除された水の量だけ上昇し、水位の変化か
ら求めた水の体積は被検者の体容積と等しい。
【0005】さらに、身体の部分的な肥満の状態と経時
的な変化を調べるため、その部位(例えば胴や大腿等)
の周長を巻尺等で測定する方法等が取られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの被検
者の身長と体重のみから求める方法では、ある一人の被
検者の体表面積を求めるための異なる式が幾つかあり、
用いる式によって導かれる値が異なるという問題があ
る。
【0007】また、被検者の体容積を求める方法は図2
に示したように、被検者は息を全部吐いた後、息を止め
たままで水中に潜る必要がある。幼児や老人あるいは怪
我人や病人にとって、様々な危険がともなうこのような
方法での体容積測定は決して望ましいものではない。
【0008】さらに、被検者の身体の各部位の周長測定
では、巻尺を用いて胴周りや胸囲を測定しているので、
それぞれの部位を個別に測ることになり、必然的に、時
間がかかってしまうという問題点があった。
【0009】したがって、本発明は上記問題点を鑑みて
なされたもので、すなわち、身長、体重を含め上記の体
表面積、体容積、身体の任意部位の周長等の測定を一度
にかつ短時間で行うことができる体格測定装置を提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を解
決するために、少なくとも、可視光レーザー光或いは近
赤外レーザー光を被検者の人体表面上に照射させる光学
的手段と、前記人体表面上に照射されたレーザー光を画
像として取り込むレーザー投光帯撮影手段と、前記光学
的手段と前記撮影手段とにより被検者の全周が測定可能
となる回転手段と、前記光学的手段と前記レーザー投光
帯撮影手段と前記回転手段とを制御するそれぞれの制御
手段と、前記各手段にて得られた情報から体表面積、体
容積、任意部位の周長、身長など体格的特徴を計算する
演算手段とから構成されることを特徴とする。また、必
要に応じ測定時に被検者が位置する測定台に被検者の体
重を測定する手段を有することがあってもよい。
【0011】
【作用】本発明によれば、可視光レーザー装置或いは近
赤外レーザー装置から出力されたレーザー光は、少なく
とも1つのスキャニングミラーで反射し、測定台上の被
検者の体表面上に走査されるので、残像現象によって体
表面上のレーザー光は1本の線(レーザー投光帯)のよ
うに見える。この線を前記レーザー光を照射した方向に
対し基準位置を中心として90度よりも小さな異なる角
度から眺めると、レーザー投光帯の線は曲線となり、こ
の曲線は被検者の人体の凹凸を反映する。この曲線をT
Vカメラで撮影し、それを画像処理演算部にて画像処理
すると、被検者の鉛直線に沿った人体の凹凸曲線の状態
のデータが得られる。そしてこのレーザー照射方向と画
像の撮影方向および被検者から見た両者の中心角の回転
角度のデータとを全周にわたり演算処理することで、モ
ニタ画面上に被検者の立体画像が再構築される。このと
き体表面積、体容積、立体画面上で指定された部位の長
さや周長、身長が算出されるとともに必要に応じてモニ
タ画面上に表示される。
【0012】また、測定台に具備された体重計からは、
被検者の体重の情報を得ることができ、必要に応じてモ
ニタ画面上に表示することができる。さらに、測定され
た体表面積、体容積、各部位の周長、各部位の長さ、お
よび身長と体重等の値から様々な方法で算出される数
値、例えば肥満度等の値も同時に算出され、必要に応じ
てこれらの値をモニタ画面上に表示することができる。
【0013】また、これらモニタ画面上に表示された被
検者の立体画像を含むすべてのデータおよび算出された
値は、オペレーターの指示によってプリンタ等への出力
や他の装置へのデータ転送もできる。
【0014】なお、レーザー光を被検者の人体表面上に
照射させる光学的手段であるレーザー光出力部やレーザ
ー投光帯撮影部や回転機構部の制御、および演算パラメ
ータ等の指定は、演算処理制御装置のキーボード、マウ
ス、ライトペン等の入力装置の中から選ばれる1つ以上
の入力装置を用いた方法で行われる。
【0015】
【実施例1】図1は、本発明の一実施例の全体の構成を
示したものである。本体格測定装置は、体格測定部12
と画像処理演算部13との大きく2つに分けられる。
【0016】図7は、本体格測定装置のレーザー光照射
方向とレーザー投光帯撮影部であるTVカメラ撮影方向
の関係を円柱座標を用いて表したものであり、位置基準
棒22はz軸と同一線上にある。ここでz軸上の同一の
鉛直面内に光軸をもつ幾つかのレーザー光はレーザー光
出力部が1系統とみなし、また同様にz軸上の鉛直面内
に光軸をもつ幾つかのTVカメラはレーザー投光帯撮影
部が1系統とみなすこととする。
【0017】このとき図3に示す実施例1の体格測定部
12は、レーザー光出力部が1系統と、レーザー投光帯
撮影部が1系統と、レーザー光出力部とレーザー投光帯
撮影部が被検者の全周を回転するための回転機構部とか
ら構成される。
【0018】レーザー光出力部では、まず電源36に接
続されたレーザー光源装置31で発振したレーザー光1
9はビームエキスパンダ32により径を大きくすること
で幅を広げられる。径の大きくなったレーザー光は見や
すくなると同時に、光線のエネルギー密度も小さくなる
のでレーザー光を照射された被検者の目等への影響が小
さくなるという効果等がある。
【0019】幅の広げられたレーザー光19は電源36
に接続されたスキャニングミラードライバ34によって
駆動する1系統に1つ以上のスキャニングミラー18に
より被検者の体表面上へ走査しながら照射されるので、
照射部は残像現象により1本の線(レーザー投光帯)の
ように見える。
【0020】実施例1を示す図3の実施様態ではスキャ
ニングミラー18aとスキャニングミラー18bの2つ
で構成する場合を示す。これら2つのスキャニングミラ
ー18a、8bの反射ミラーは10〜1000Hzとい
う周波数で振動しているが、両者の振動の位相は180
度ずれているので、レーザー光19は常にどちらかのス
キャニングミラーで反射し、被検者の体表面上に照射す
る。
【0021】また、図7は本体格測定装置のレーザー光
出力部とレーザー投光撮影部との関係を円柱座標を用い
て示しているが、スキャニングミラー18a、18bで
反射し被検者へ照射するレーザー光19a、19bは、
被検者全身に照射し、また、常に円柱座標のz軸を通る
ように設定するので、レーザー光が通過するそれぞれの
面は同一平面上にあり、この平面は常にz軸上にある位
置基準棒22を通る鉛直な平面になるように各構成部位
を調節してある。なお、レーザー光の波長帯は488〜
670nmの可視光、或いは700〜850nmの近赤
外光が適当であり、例えば、ヘリウムネオンレーザーを
光源装置とした633nm程度等が良い。
【0022】スキャニングミラー18は本例の態様のよ
うに1系統につき2つとは限らず、3つあるいはそれ以
上でも構わないが、その場合もミラー振動の位相を等分
にずらすことで、レーザー光は常にどれかのスキャニン
グミラーにあたるようにし、かつそれぞれのスキャニン
グミラーで反射したレーザ光が通過する面は位置基準棒
22(z軸)を通る鉛直な一平面になるようにする。
【0023】また、本実施例の図3ではレーザー光源装
置31を横置きに設置してあるので、水平方向に発振し
たレーザー光19は反射ミラー33により鉛直方向のレ
ーザー光となるが、半導体レーザー等のような鉛直に設
置も何ら問題のないレーザー光源装置の場合では、レー
ザー光がはじめから鉛直方向に発振できるよう縦置きに
設置して反射ミラー33を用いない構成であっても良
い。
【0024】レーザー投光帯撮影部では、電源36から
電力を供給されるTVカメラアンプ35に接続されたT
Vカメラ17で被検者体表面上のレーザー投光帯を撮影
する。
【0025】被検者の体表面上に照射されたレーザー光
は、被検者の頭頂から足先の全身へ鉛直方向に走査され
るので、残像現象により1本の線となって見える。図7
に示すように、レーザー光の照射方向とz軸の中心角が
θ1異なる方向からz軸へ向けてTVカメラ17を設置
すると、体の表面形状を反映したレーザー投光帯の曲線
がで撮影できる。被撮影物はレーザー投光帯であるの
で、レーザー光の波長のみを透過する光学フィルター3
0を用いて使用するレーザー光のみを選択的に撮影して
も良い。
【0026】図1および図3によるとTVカメラ17は
1系統に1つだけであるが、TVカメラは1系統につき
2つ以上でも良く、この場合被検者の身体を鉛直方向に
分割して撮影することが良く、これら同一系統内のTV
カメラ間のθ方向の光軸がずれないように補正しておく
ことが望ましい。
【0027】実施例1の実施態様においてはレーザー光
出力部が1系統と、レーザー投光帯撮影部が1系統を備
えている。図7に示すように、本装置を上部から見た場
合のスキャニングミラー18で反射したレーザー光19
とTVカメラ17の光軸は、位置基準棒22(z軸)で
交差し、交差した両光軸の中心角θ1は10〜85度の
範囲であればよく、より好ましくは30〜60度の範囲
になるように各装置を設置する。なお、両者の配置は上
記のような中心角が確保されていれば良く、どちらが左
右にきても良い。
【0028】回転機構部は、前記レーザー光出力部と前
記レーザー投光帯撮影部による被検者身体の鉛直方向の
凹凸測定を全周にわたって行うためのものである。図7
を用いて説明すると、1回の測定でレーザー光8とTV
カメラ17が被検者を見るθ方向の角度が、両光軸の中
心角θ1を保ったまま被検者の周りを0〜360度移動
するようにするためのものである。
【0029】本実施態様における回転機構部の構成は、
図1と図3に示すように、スキャングミラー18が設置
された柱15があり、TVカメラ17を設置するアーム
16は柱15に固定されている。柱15の上端は回転円
盤21に固定され、位置基準棒22のある回転円盤21
の回転中心では、支柱20に組み込まれたモーター37
によって回転円盤21が回転するように支柱20と接続
されている。
【0030】回転円盤21および柱15にはレーザー光
源装置31、スキャニングミラードライバ34、TVカ
メラアンプ35等が組み込まれ、これらへの電源供給と
各装置の制御信号やTVカメラ17の映像信号等の伝達
は、回転円盤21と支柱20の接続部にあるスリップリ
ング38を通して行われる。また、回転円盤21の回転
角度の情報は、支柱20に設けられた角度センサ39
(例えばロータリエンコーダ)より画像演算部13に送
られる。
【0031】ここで回転円盤21を回転させるためのモ
ーター37は支柱20でなく回転円盤21側に組み込ま
れていても良く、また上記電源供給や上記の各信号の伝
達の方法はスリップリング38を用いず、可能であれば
コード等による有線や無線を用いても差し支えない。さ
らに、回転円盤21は図1に示すような被検者の上部か
ら吊される構造ではなく、柱15の下端が測定台の外側
を回る回転台に固定される構造であっても良い。
【0032】また、図1では柱15と支柱20はそれぞ
れ1本ずつであるが、本発明の趣旨を損なわない範囲で
はこれらの数は制限するものではなく、支柱20や柱1
5を複数本として本装置の安定性の向上等を図っても良
く、アームを用いず増えた支柱にTVカメラ17を設置
しても良い。
【0033】さらに、回転円盤21に固定されたレーザ
ー光出力部やレーザー投光帯撮影部を構成する器具を回
転円盤21と共に回転させるのではなく、被検者の立つ
測定台を自転させることによって本発明の目的を達成す
ることも何ら差し支えない。これら回転機構による回転
が1周あるいは1往復した時点で、1回の測定を終了す
ることを原則とし、また回転円盤21は2分以内で1周
することが望ましく、回転の動きは、本発明の趣旨を損
なわない範囲であれば、連続的でも非連続的でもよく、
その速さも一定である必要はない。
【0034】本体格測定装置における被検者の体表面形
状の測定は、被検者体表面のレーザー光の照射部から発
するレーザー光形状を、画像として取り込み、これの画
像処理と観測した角度との画像演算処理とにより被検者
の体格を3次元的に再現するものである。
【0035】画像演算処理部4のフローを図4、図5、
図6に示す。
【0036】画像の取り込みはTVカメラ17で行う
(ステップS40)。このとき取り込まれた画像から画
像処理によってレーザー光が照射して最も明るくなって
いるところを判断するため、使用するレーザー光と同じ
波長の光のみ透過させる光学フィルタ30を用いること
は大変有用である。
【0037】本実施態様によると、取り込んだ光の帯の
画像のアナログ信号はA−D変換器によってデジタル信
号に量子化され、フレームメモリに格納される(スッテ
プS41)。
【0038】次に前処理部(ステップS42)では、図
5の画像前処理部の処理フローチャートに示すように、
まず投光線としてみる明るさのスレッシュホールドレベ
ルによって、濃淡のある投光線のデータを2値化して処
理する(ステップS50)。2値化されたデータは、は
っきりとした線として扱うようにノイズ除去(ステップ
S51)と細線化処理(ステップS52)を行い、TV
カメラに広角レンズ等を取り付けた場合に生じる画面の
歪み等を補正し(ステップS53)、フレームメモリ処
理するための光の帯だけのビットマップデータを得る。
【0039】前処理が終了し2値化されたデータはDS
P(Digital Signal Processor)やRISC CPU
(Reduced Instruction Set Computer Central Proces
singUnit)などの高速演算素子、またはハードウェアに
よるベクトル演算回路によってビットマップデータから
ベクトルデータに変換され、回転台に設置された位置基
準棒22を基準として光の帯の変形量を算出し(ステッ
プS43)、座標データを生成する。この座標データは
各画面について作成され角度情報とともにテーブルメモ
リに蓄積される(ステップS44)。
【0040】画像演算処理部4での画像の取り込みは、
回転円盤21の1回転について1度から10度間隔で行
うので、1回転当たりの画面数は36個から360個と
なる。
【0041】図4にある演算制御装置では、図6の演算
処理フローに示すように、テーブルメモリのデータを読
み込み(ステップS60)、位置基準棒22の座標によ
ってデータ修正を施され(ステップS61)、このデー
タを基に3次元データへの再構成処理を行い(ステップ
S62)、体表面の形状データを生成する(ステップS
63)。この処理はテーブルメモリに保存された被検者
の全周にわたるすべてのデータを読み込むまで行われる
(ステップS64)。
【0042】このデータから計測ルーチンにより体表面
積、体容積、身長を算出する(ステップS65)。ま
た、モニタ画面上でカーソルで指定した(ステップS4
6)部位の周長等を算出する。算出された値と体重計に
より検出された値は、モニタ画面上に表示される(ステ
ップS47)とともにVTRもしくはビデオプリンタな
どに撮影画面情報とともに記録される。さらに、数値デ
ータは、専用のプリンタより出力される(ステップS4
8)。
【0043】この光の帯は、レーザー光の代わりに白色
ランプ等の光源とスリットを用いたものでもよい。ま
た、カメラ映像部にはフィルタを設けなくてもよい。
【0044】
【実施例2】実施例2は、レーザー光出力部を2系統と
レーザー投光帯撮影部を1系統を備えた点を除くと、基
本的な構成は実施例1と同じである。以下、実施例1と
異なる点について説明する。
【0045】実施例2では、図9に示すようにレーザー
投光帯撮影部を構成するTVカメラを設置した位置より
も円柱座標θ方向の左右両側10〜80度の範囲にレー
ザー光出力部のスキャニングミラーがそれぞれ1系統づ
つ具備した構成である。図9のθ2とθ3は、θ1と同様
に10〜85度の範囲であればよく、より好ましくは3
0〜60度の範囲が良い。
【0046】したがって、レーザー投光帯撮影部のTV
カメラで取り込んだ画像には、レーザー照射部からなる
曲線が2本できる。
【0047】このとき、2系統のレーザー光の波長をそ
れぞれ異なるようにしておき、実施例1同様の画像処理
手段もそれぞれのレーザー波長に対応するように2系統
備えておく必要がある。
【0048】
【実施例3】実施例3は、レーザー光出力部を1系統と
レーザー投光帯撮影部を2系統を備えた点を除くと、基
本的な構成は実施例1と同じである。以下、実施例1と
異なる点について説明する。
【0049】実施例3では、図10に示すようにレーザ
ー光出力部を構成するスキャニングミラーを設置した位
置よりも円柱座標θ方向の左右両側の10〜80度の範
囲にレーザー投光帯撮影部を構成するTVカメラがそれ
ぞれ1系統づつ具備した構成である。図10のθ4とθ5
は、θ1と同様に10〜85度の範囲であればよく、よ
り好ましくは30〜60度の範囲が良い。
【0050】したがって、レーザー投光帯撮影部のTV
カメラで同時に取り込んだ画像は、それぞれ異なる光の
帯が現れる。
【0051】このとき、2つのTVカメラのどちらかは
必ずレーザー光照射部を撮影しているので、被検者の陰
になって撮影されない所がなくなる。
【0052】また、本実施例のような場合、それぞれの
レーザー投光帯撮影部に対応する画像処理手段を具備す
ることは言うまでもない。
【0053】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明は、体格
測定装置において、可視光レーザー光源或いは近赤外レ
ーザー光とこのレーザー光を導光し体表面に帯状に照射
するためのスキャニングミラーと体表面上のレーザー投
光帯を撮影するためのTVカメラを有する柱とこの柱を
体の周囲360度に回転させるための回転円盤およびこ
の回転円盤の回転角度を検出するための角度センサと、
体表面に投影された光の帯の画像と角度情報を取り込ん
で体表面積、体容積、任意部位の周長、身長を算出する
ための演算装置を備えかつ、測定台に体重計を有するこ
とで、被検者が測定台に立つだけで自動的かつ非接触で
短時間に身長、体表面積、体容積、任意部位の周長を測
定でき同時に体重も測定できる装置を供給できる。
【0054】また、実施例2や実施例3のような態様に
おいては、レーザー光出力部あるいはレーザー投光帯撮
影部が2系統具備されている。したがって、それぞれ1
系統づつでは股の下等の測定部分によっては死角となる
ためデータの補間等を行うので、体表面形状を正確に再
現できない可能性があるが、実施例2や実施例3におい
ては、被検者の全身を死角がないような測定が可能であ
るのでより正確な体表面形状の測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる体格測定装置の全体
構成を表す図である。
【図2】従来の体容積測定方法を表す図である。
【図3】本発明の実施例1に係わる体格測定装置の体格
測定部の構成を表す図である。
【図4】図3の体格測定装置の画像処理演算部の構造を
表す図である。
【図5】図3の体格測定装置の画像処理演算部における
画像処理部の処理フローチャートを表す図である。
【図6】図3の体格測定装置の画像処理演算部における
演算処理フローを表す図である。
【図7】図3の体格測定装置のレーザー光照射方向とT
Vカメラ撮影方向の関係を円柱座標で表した図である。
【図8】図7の円柱座標を上部から見た図である。
【図9】本発明の実施例2の2系統レーザー照射部と照
射方向と1系統のレーザー投光帯撮影部のTVカメラの
撮影方向の関係を示す円柱座標を上部から見た図であ
る。
【図10】本発明の実施例3の1系統レーザー照射部と
照射方向と2系統のレーザー投光帯撮影部のTVカメラ
の撮影方向の関係を示す円柱座標を上部から見た図であ
る。
【符号の説明】
11 被検者 12 体格測定部 13 画像処理演算部 14 プリンタ 15 柱 16 アーム 17 TVカメラ 18 スキャニングミラー 19 レーザー光 20 支柱 21 回転円盤 22 位置基準棒 23 測定台 24 体重計 25 水槽 30 光学フィルタ 31 レーザー光源装置 32 ビームエキスパンダレンズ 33 反射ミラー 34 スキャニングミラードライバ 35 TVカメラアンプ 36 電源 37 モータ 38 スリップリング 39 角度センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可視光レーザー光或いは近赤外レーザー
    光を被検者の人体表面上に照射させる光学的手段と、前
    記人体表面上に照射されたレーザー光を画像として取り
    込むレーザー投光帯撮影手段と、前記光学的手段と前記
    レーザー投光帯撮影手段とにより被検者の全周が測定可
    能となる回転手段と、前記光学的手段と前記レーザー投
    光帯撮影手段と前記回転手段とを制御するそれぞれの制
    御手段と、前記各手段にて得られた情報から体表面積、
    体容積、任意部位の周長、身長など体格的特徴を計算す
    る演算手段とを備えたことを特徴とする体格測定装置。
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