TWM573213U - Bioelectrical impedance analysis instrument - Google Patents

Abstract

本創作揭示一種生物電阻抗分析儀器，包括：生物電阻抗感測裝置、用戶介面裝置、儲存單元、處理單元。生物電阻抗感測裝置用以獲取受測者的生物電阻抗。用戶介面裝置用以接收受測者的個人資料。處理單元電性耦接生物電阻抗感測裝置、儲存單元與用戶介面裝置，且根據受測者的個人資料啟用儲存單元中的一族群的生物電阻抗分析預測模型，處理單元透過生物電阻抗分析預測模型轉換受測者的生物電阻抗，並據以計算出受測者的估測身體組成資料；其中生物電阻抗分析預測模型係基於族群之多個訓練測試者的多筆訓練資料來建模。

Description

生物電阻抗分析儀器

本創作係關於一生理資料量測裝置，更特別的是關於一種生物電阻抗分析儀器。

為了保持健康的身體，需要對人體的身體組成進行分析，例如是測定體脂肪量和肌肉量的情況，由於體脂機有易於使用、成本較低的優點，所以為大眾所接納而使用於日常。體脂機通常使用生物電阻抗分析來測量身體組成。

利用生物電阻抗分析(bioelectrical impedance analysis, BIA)的儀器廣泛應用於各年齡層人士。但是，習知的生物電阻抗分析儀器是利用其製造廠商自身制定的處理估算方式來對所有受測者進行身體組成的測量及估算，往往會忽略了個別受測者所屬年齡層或族群的差異，估算出來的身體組成存有一定的誤差是在所難免的事情。而且使用不同型號、不同廠牌的生物電阻抗分析儀所獲得的身體組成也會有所差異，如此造成使用者在分析、比較身體組成上造成困擾。

故此，測量身體組成的儀器，仍有待改進，以便於民眾更為準確及方便地進行身體組成的測量。

本創作之一目的在於提供一種生物電阻抗分析儀器，其可利用某一族群（例如高齡族群）的生物電阻抗分析預測模型，從而獲得受測者的估測身體組成資料。依據本創作之生物電阻抗分析儀器能夠避免習知生物電阻抗分析儀器在不同族群測量上的系統性誤差，藉此能夠有效應用於評估某一族群，如高齡老年人的身體組成。

為達至少上述目的，本創作提出一種生物電阻抗分析儀器，包括：生物電阻抗感測裝置、用戶介面裝置、儲存單元、處理單元。生物電阻抗感測裝置用以獲取一受測者的生物電阻抗。用戶介面裝置用以接收受測者的個人資料，受測者的個人資料包含年齡資料。儲存單元儲存有一族群的生物電阻抗分析預測模型。處理單元電性耦接生物電阻抗感測裝置、儲存單元與用戶介面裝置，且根據受測者的個人資料啟用生物電阻抗分析預測模型，於生物電阻抗分析預測模型啟用時，處理單元透過生物電阻抗分析預測模型轉換受測者的生物電阻抗，並根據轉換後的受測者的生物電阻抗計算出受測者的估測身體組成資料；其中生物電阻抗分析預測模型係基於族群之多個訓練測試者的多筆訓練資料來建模。

於本創作之一實施例中，族群的生物電阻抗分析預測模型為一高齡族群的生物電阻抗分析預測模型，處理單元於受測者的個人資料中的年齡資料大於或等於年齡門檻值時啟用生物電阻抗分析預測模型。

於本創作之一實施例中，此等訓練資料包括此等訓練測試者的多個個人資料、多個測量生物電阻抗與多個目標生物電阻。

於本創作之一實施例中，處理單元透過用戶介面裝置呈現估測身體組成資料，其中估測身體組成資料包含受測者之肌肉量、脂肪量、骨質量、臂肌肉量、軀幹肌肉量、腿肌肉量中之至少一種資料。

於本創作之一實施例中，生物電阻抗感測裝置包括生物電阻抗量測單元以及多個感測部。多個感測部電性耦接至生物電阻抗量測單元，於受測者的身體接觸這些感測部時，生物電阻抗量測單元獲取受測者的生物電阻抗。

於本創作之一些實施例中，生物電阻抗感測裝置為可攜式裝置或穿戴式裝置。

於本創作之一些實施例中，生物電阻抗分析儀器為直立式裝置、可攜式裝置及穿戴式裝置中之一種。

於本創作之一實施例中，生物電阻抗分析儀器更包括一通訊單元，電性耦接至處理單元且用於與一外部裝置進行通信。

於本創作之一實施例中，族群的生物電阻抗分析預測模型為一第一生物電阻抗分析預測模型，儲存單元更儲存有多個生物電阻抗分析預測模型，此等生物電阻抗分析預測模型包含第一生物電阻抗分析預測模型及另一族群的一第二生物電阻抗分析預測模型，處理單元根據受測者的個人資料啟用此等生物電阻抗分析預測模型中之一選擇之生物電阻抗分析預測模型，於選擇之生物電阻抗分析預測模型啟用時，處理單元透過選擇之生物電阻抗分析預測模型轉換受測者的生物電阻抗，並根據轉換後的受測者的生物電阻抗計算出受測者的估測身體組成資料。

藉此，上述實施例揭示生物電阻抗分析儀器，其可利用至少一族群（例如高齡族群）的生物電阻抗分析預測模型，從而獲得受測者的估測身體組成資料。實施例之生物電阻抗分析儀器能夠避免習知生物電阻抗分析儀器在不同族群測量上的系統性誤差，藉此能夠有效應用於評估某一族群，如高齡老年人的身體組成。此外，依據本創作之生物電阻抗分析儀器可以實現為各種形式如直立式裝置、可攜式裝置或穿戴式裝置等任何形式，以便於民眾利用以及推廣。

為充分瞭解本創作之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本創作做一詳細說明，說明如後：

請參考圖1，其為依據本創作一實施例之生物電阻抗分析儀器的示意方塊圖。如圖1所示，生物電阻抗分析儀器1包括生物電阻抗感測裝置10、用戶介面裝置20、儲存單元30及處理單元40。生物電阻抗感測裝置10用以獲取一受測者的生物電阻抗。用戶介面裝置20用以與受測者互動或呈現測量結果，例如接收受測者的個人資料，受測者的個人資料包含年齡資料。用戶介面裝置20可以實現為觸控螢幕、LCD螢幕或按鍵等各種方式。儲存單元30儲存有一族群的生物電阻抗分析預測模型31。儲存單元30例如是記憶體或硬碟等各種儲存裝置。處理單元40電性耦接生物電阻抗感測裝置10、儲存單元30與用戶介面裝置20，且根據受測者的個人資料啟用生物電阻抗分析預測模型31。處理單元40例如是微處理器、微控制器或特殊應用積體電路等任何處理電路。

於生物電阻抗分析預測模型31啟用時，處理單元40透過生物電阻抗分析預測模型31轉換受測者的生物電阻抗，並根據轉換後的受測者的生物電阻抗計算出受測者的估測身體組成資料；其中生物電阻抗分析預測模型31係基於族群之多個訓練測試者的多筆訓練資料來建模。

舉例而言，生物電阻抗分析預測模型31係基於某一族群（例如高齡族群、地區、國家或種族之族群）之多個訓練測試者的多筆訓練資料來建模，此等訓練資料包括此等訓練測試者的多個個人資料、多個測量生物電阻抗與多個目標生物電阻。生物電阻抗分析預測模型31可以利用程式模組或查找表(lookup table)或其他各種方式來實現並儲存於儲存單元30以讓處理單元40利用或執行。

例如，此族群的生物電阻抗分析預測模型31為一高齡族群的生物電阻抗分析預測模型，如針對某一國家或地區的高齡族群，如台灣65歲以上老年人的生物電阻抗分析預測模型。藉此，生物電阻抗分析儀器1可以配置為能夠針對屬於高齡族群的受測者根據生物電阻抗分析預測模型31而得出更為測確的估測身體組成資料。估測身體組成資料包含受測者之肌肉量、脂肪量、骨質量、臂肌肉量、軀幹肌肉量、腿肌肉量中之至少一種資料。

舉例而言，為了生物電阻抗分析預測模型的建模，針對測量目標族群中的各訓練測試者，可以利用雙能量 X 光吸收儀(dual energy X-ray absorptiometry, DXA)來測量身體組成資料作為參考之黃金標準，並同時利用已有之生物電阻抗分析儀器來對測量訓練測試者的生物電阻抗進行量測及據以得到的身體組成資料。雙能量 X 光吸收儀對於身體組成的測量結果的準確度較習知生物電阻抗分析儀器來得高。雙能量 X 光吸收儀一般為床形，且佔用體積較大。在使用時，受測者必須平躺於雙能量 X 光吸收儀的受測平台上等待受其掃描單元進行掃描。雙能量 X 光吸收儀的設備成本較高、操作和維護不易、不便於攜帶且具有放射性，故大多數是醫療機構用在臨床的診斷和評估使用。

此外，訓練測試者的個人資料可以包含年齡、身高、體重及性別，或可進一步包含身體質量指數 (body mass index, BMI)，其中BMI可以定義為體重除以身高的平方。舉例而言，使用雙能量 X 光吸收儀測量 438 名健檢老人的身體組成（男性 179 人，女性259 人，年齡皆為 65 歲以上），並使用站立式四極八點觸感式的市售的生物電阻抗分析儀器，測量訓練測試者的右臂、左臂、軀幹、右腿、左腿的生物電阻抗，測量頻率包括 1kHz、5kHz、50kHz、 250 kHz、500kHz、1000kHz。例如，利用線性迴歸分析，可以得出估測身體組成資料的數值（如肌肉量、脂肪量、骨質量、臂肌肉量、軀幹肌肉量、腿肌肉量中之任何一種資料的數值），係可以利用個人資料（如年齡、身高、體重、性別、BMI中至少一者）及生物電阻抗（測量訓練測試者的身體的各部分於不同測量頻率下的生物電阻抗）作為自變量的函數而獲得，藉此可以得出生物電阻抗分析預測模型。然而，本創作並不受上述建模相關的例子限制，生物電阻抗分析預測模型也可以利用其他函數關係或對應表來獲得。

請再參考圖1，就以生物電阻抗分析預測模型31係基於線性迴歸公式為例，於生物電阻抗分析預測模型31啟用時，處理單元40透過生物電阻抗分析預測模型31轉換受測者的生物電阻抗，例如對右臂於測量頻率為 1kHz的生物電阻抗（或其他部位的生物電阻抗）乘以對應的係數。處理單元40並根據轉換後的受測者的生物電阻抗計算出受測者的估測身體組成資料，例如，將受測者的身體的各部分於不同測量頻率下的生物電阻抗乘以對應的係數以後相加，並將個人資料（如年齡、身高、體重、性別、BMI中至少一者）乘以對應的係數以後相加，最後加總的結果即為估測身體組成資料（如肌肉量、脂肪量、骨質量、臂肌肉量、軀幹肌肉量、腿肌肉量中之任何一種資料的數值）。

如此，本實施例之生物電阻抗分析儀器1利用生物電阻抗分析預測模型31能夠避免習知生物電阻抗分析儀器在不同族群測量上的系統性誤差，因此能夠有效應用於評估某一族群，如高齡老年人的身體組成。對於生物電阻抗分析預測模型31為高齡族群的例子下，生物電阻抗分析儀器1除了可以用於也可用準確地獲得高齡老年人的身體組成以外，亦可以用於監測老年人的營養狀況，以及檢測社區中肌少症的族群。

於本創作之一實施例中，族群的生物電阻抗分析預測模型31為一高齡族群的生物電阻抗分析預測模型31，處理單元40於受測者的個人資料中的年齡資料大於或等於年齡門檻值時啟用生物電阻抗分析預測模型31。舉例而言，生物電阻抗分析儀器1可具有普通模式及族群模式，當受測者透過用戶介面裝置20輸入個人資料中的年齡資料大於或等於年齡門檻值（例如65時），處理單元40進入族群模式，以啟用高齡族群的生物電阻抗分析預測模型。於受測者輸入的年齡資料為小於年齡門檻值時，處理單元40進入族群模式普通模式，以啟用可適合於65歲以下的族群或通用的生物電阻抗分析預測模型。

請參考圖2，其為圖1中生物電阻抗感測裝置10的一實施例的示意方塊圖。於本創作之一實施例中，生物電阻抗感測裝置10包括生物電阻抗量測單元110以及多個感測部121、122、123及124。多個感測部121~124電性耦接至生物電阻抗量測單元110，於受測者的身體接觸這些感測部時，生物電阻抗量測單元110獲取受測者的生物電阻抗。各感測部亦可包含一個或多個電極。舉例而言，受測者可以讓左右手分別接觸感測部121、122，並同時讓左右腳分別接觸感測部123、124以測量生物電阻抗。生物電阻抗量測單元110例如可以包括交流電產生電路、電壓測量電路及類比數位轉換器等。然而，本創作並不受上述例子限制。

於本創作之一些實施例中，生物電阻抗感測裝置10為可攜式裝置或穿戴式裝置。譬如，生物電阻抗量測單元110可以設置於可穿戴物之上，讓使用者利用穿戴方式進行測量。感測部可以設置於或配置為可穿戴物如手套、手環、腳套或腳環之上。

請參考圖3，其為基於圖1的生物電阻抗分析儀器的一實施例的示意圖。如圖3所示，生物電阻抗分析儀器2係實現為可攜式裝置，其中生物電阻抗分析儀器2具有外殼100A以及感測部121A、122A。此外，在另一實施例中，可將生物電阻抗分析儀器2的外殼100A改為一種可穿戴物，如衣服、手環或其他，使生物電阻抗分析儀器2成為一種可穿戴式裝置。

請參考圖4，其為基於圖1的生物電阻抗分析儀器的另一實施例的示意圖。如圖4所示，生物電阻抗分析儀器3為直立式裝置，其中生物電阻抗分析儀器3具有外殼100B、多個感測部121B、122B、123B及124B、用戶介面裝置20B。用戶介面裝置20B為觸控螢幕，此外亦可包含按鍵。感測部121B、122B用於讓受測者的左手、右手握持，感測部123B及124B用於讓受測者的左腳、右腳踏於其上，從而進行測量。生物電阻抗分析儀器3的其他元件則在設置於外殼100B內。

請參考圖5，其為基於圖1的生物電阻抗分析儀器的另一實施例的示意方塊圖。於本創作之一實施例中，生物電阻抗分析儀器更包括通訊單元50，電性耦接至處理單元40且用於與外部裝置90以有線（如USB或區域網路等）或無線方式（如藍牙或Wi-Fi等）進行通信。外部裝置90例如是智慧型裝置如手機或平板電腦或桌上型電腦等，也可以是透過網路而連接的伺服器如雲端伺服器。處理單元40藉由通訊單元50，可以將生物電阻抗分析儀器所產生的身體組成資料或其他資料或狀態傳至外部裝置90，以進行進一步的儲存、分析或其他用途。

請再參考圖5，於本創作之一實施例中，基於圖1的生物電阻抗分析儀器的儲存單元30更儲存有多個生物電阻抗分析預測模型，此等生物電阻抗分析預測模型包含第一族群的第一生物電阻抗分析預測模型31A及第二族群的第二生物電阻抗分析預測模型32A。

處理單元40根據受測者的個人資料啟用此等生物電阻抗分析預測模型中之一選擇之生物電阻抗分析預測模型，於選擇之生物電阻抗分析預測模型啟用時，處理單元40透過選擇之生物電阻抗分析預測模型轉換受測者的生物電阻抗，並根據轉換後的受測者的生物電阻抗計算出受測者的估測身體組成資料。例如，第一族群的第一生物電阻抗分析預測模型31A為台灣之高齡族群的生物電阻抗分析預測模型，第二族群的第二生物電阻抗分析預測模型32A為日本或其他國家或地區之高齡族群的生物電阻抗分析預測模型。受測者輸入個人資料中的國家別為日本且年齡為超過年齡門檻值（如65或70）時，處理單元40啟用第二生物電阻抗分析預測模型32A。受測者輸入個人資料中的國家別為台灣且年齡為超過年齡門檻值（如65或70）時，處理單元40啟用第一生物電阻抗分析預測模型31A。如此，可以使身體組成的結果更為精確。然而，本創作並不受上述例子限制，生物電阻抗分析預測模型亦不限於高齡族群或國家，例如可以於基於圖1的生物電阻抗分析儀器中建立更多不同族群的生物電阻抗分析預測模型，如中國、美國或加拿大等的生物電阻抗分析預測模型，或針對幼齡或青少年的生物電阻抗分析預測模型。

藉此，上述實施例揭示生物電阻抗分析儀器，可以配置為能夠針對屬於某一族群的受測者根據生物電阻抗分析預測模型而得出更為測確的估測身體組成資料。實施例之生物電阻抗分析儀器利用生物電阻抗分析預測模型能夠避免習知生物電阻抗分析儀器在不同族群測量上的系統性誤差，因此能夠有效應用於評估某一族群，如高齡老年人的身體組成。對於生物電阻抗分析預測模型為高齡族群的例子下，生物電阻抗分析儀器除了可以用於也可用準確地獲得高齡老年人的身體組成以外，亦可以用於監測老年人的營養狀況，以及檢測社區中肌少症的族群。此外，依據本創作之生物電阻抗分析儀器可以實現為各種形式如直立式裝置、可攜式裝置或穿戴式裝置等任何形式，以便於民眾利用以及推廣，將對相關族群對的身體檢測上帶來莫大的助益。

本創作在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本創作，而不應解讀為限制本創作之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本創作之範疇內。因此，本創作之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

1、2、3‧‧‧生物電阻抗分析儀器

10‧‧‧生物電阻抗感測裝置

20、20A、20B‧‧‧用戶介面裝置

30‧‧‧儲存單元

31、31A、32A‧‧‧生物電阻抗分析預測模型

40‧‧‧處理單元

50‧‧‧通訊單元

90‧‧‧外部裝置

100A、100B‧‧‧殼體

110‧‧‧生物電阻抗量測單元

121~124‧‧‧感測部

121A~122A‧‧‧感測部

121B~124B‧‧‧感測部

［圖1］係為依據本創作一實施例之生物電阻抗分析儀器的示意方塊圖。 ［圖2］係為圖1中生物電阻抗感測裝置的一實施例的示意方塊圖。 ［圖3］係為基於圖1的生物電阻抗分析儀器的一實施例的示意圖。 ［圖4］係為基於圖1的生物電阻抗分析儀器的另一實施例的示意圖。 ［圖5］係為基於圖1的生物電阻抗分析儀器的另一實施例的示意方塊圖。

Claims (9)

1. 一種生物電阻抗分析儀器，包括： 一生物電阻抗感測裝置，用以獲取一受測者的生物電阻抗； 一用戶介面裝置，用以接收該受測者的個人資料，該受測者的個人資料包含年齡資料； 一儲存單元，儲存有一族群的一生物電阻抗分析預測模型；以及 一處理單元，電性耦接該生物電阻抗感測裝置、該儲存單元與該用戶介面裝置，且根據該受測者的個人資料啟用該生物電阻抗分析預測模型，於該生物電阻抗分析預測模型啟用時，該處理單元透過該生物電阻抗分析預測模型轉換該受測者的生物電阻抗，並根據轉換後的該受測者的生物電阻抗計算出該受測者的一估測身體組成資料； 其中該生物電阻抗分析預測模型係基於該族群之多個訓練測試者的多筆訓練資料來建模。
2. 如請求項1所述之生物電阻抗分析儀器，其中該族群的生物電阻抗分析預測模型為一高齡族群的生物電阻抗分析預測模型，該處理單元於該受測者的個人資料中的年齡資料大於或等於一年齡門檻值時啟用該生物電阻抗分析預測模型。
3. 如請求項1所述之生物電阻抗分析儀器，其中該等訓練資料包括該等訓練測試者的多個個人資料、多個測量生物電阻抗與多個目標生物電阻。
4. 如請求項1所述之生物電阻抗分析儀器，其中該處理單元透過該用戶介面裝置呈現該估測身體組成資料，其中該估測身體組成資料包含該受測者之肌肉量、脂肪量、骨質量、臂肌肉量、軀幹肌肉量、腿肌肉量中之至少一種資料。
5. 如請求項1所述之生物電阻抗分析儀器，其中該生物電阻抗感測裝置包括： 一生物電阻抗量測單元；以及 多個感測部，電性耦接至該生物電阻抗量測單元，於該受測者的身體接觸該等感測部時，該生物電阻抗量測單元獲取該受測者的生物電阻抗。
6. 如請求項5所述之生物電阻抗分析儀器，其中該生物電阻抗感測裝置為一可攜式裝置或一穿戴式裝置。
7. 如請求項1所述之生物電阻抗分析儀器，其中該生物電阻抗分析儀器為一直立式裝置、一可攜式裝置及一穿戴式裝置中之一種。
8. 如請求項1所述之生物電阻抗分析儀器，其中該生物電阻抗分析儀器更包括一通訊單元，電性耦接至該處理單元且用於與一外部裝置進行通信。
9. 如請求項1所述之生物電阻抗分析儀器，其中該族群的生物電阻抗分析預測模型為一第一生物電阻抗分析預測模型，該儲存單元更儲存有多個生物電阻抗分析預測模型，該等生物電阻抗分析預測模型包含該第一生物電阻抗分析預測模型及另一族群的一第二生物電阻抗分析預測模型，該處理單元根據該受測者的個人資料啟用該等生物電阻抗分析預測模型中之一選擇之生物電阻抗分析預測模型，於該選擇之生物電阻抗分析預測模型啟用時，該處理單元透過該選擇之生物電阻抗分析預測模型轉換該受測者的生物電阻抗，並根據轉換後的該受測者的生物電阻抗計算出該受測者的估測身體組成資料。