專利名稱：光學式生物信息測量方法以及光學式生物信息測量裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及能夠?qū)ζは轮竞穸取Ⅲw脂肪比率、生物體內(nèi)部葡萄糖濃度、生物體內(nèi)部氧濃度等生物信息進行光學性測量的光學式生物信息測量方法以及光學式生物信息測量裝置。
背景技術(shù)：
考慮了一種從安裝在生物表面上的光源入射到生物內(nèi)部的光的中間，接收在生物內(nèi)部一邊被散射、吸收一邊傳播，而后再次出現(xiàn)在生物表面的光，以此測量生物內(nèi)部的吸收物質(zhì)的濃度或者組織的厚度的測量方法。圖38是作為其中一例的日本特開2000-155091號公報中記載的皮下脂肪厚度測量裝置中的光源、受光元件以及生物體的位置關(guān)系。而且，通過完全引用(參考)特開2000-155091號公報文獻的全部公開內(nèi)容，在這里形成一體。在生物表面301安裝光源302與測定用受光元件303。如果生物體像圖38那樣，皮膚305、皮下脂肪306以及肌肉307的3層為平行平板結(jié)構(gòu)，則測定用受光元件303接收的光308因各生物組織的吸收、散射特性的不同而與皮下脂肪306的厚度有相關(guān)性。然而，測定用受光元件303接收的光308的受光量很大程度受到皮膚305以及皮下的血液流動變化而產(chǎn)生波動。因此，在光源302的近旁(1～6mm距離)安裝修正用受光元件304，根據(jù)修正用受光元件304接收的光309的光量修正計量用受光元件303接收的光308，可以精確地測量皮下脂肪的厚度。
然而，由于物組織并非如圖39那樣是嚴格的平行平板結(jié)構(gòu)，而是如圖40所示那樣腕部與足部呈圓筒形狀，因此測量精度受到局部地區(qū)厚度變化的影響而變差。
又，由于生物組織柔軟容易變形，即使每次對同一人物、同一部位進行測量，也會因生物表面301的形狀的變化而導致受光量發(fā)生波動，測量結(jié)果的再現(xiàn)性變差。
又，在皮下脂肪306厚度大的情況下，為了利用計量用受光元件303接收從生物體內(nèi)部較深部傳播而來的光，有必要使光源302與計量用受光元件303隔開一定距離。因此就會產(chǎn)生測量裝置的尺寸變大的問題。
又，在皮下脂肪306厚度大的情況下，由于光源302與計量用受光元件303隔開一定距離，因此計量用受光元件303的受光量變小，測量精度變差。
又，在皮下脂肪306厚的情況下，由于有必要提高計量用受光元件303的受光靈敏度，因此必須使計量用受光元件303高精度化以及高靈敏度化，從而就有必須采用高價部件的問題。
又，在皮下脂肪306厚度大的情況下，即使要提高計量用受光元件303的靈敏度，為了測量完來自太陽光等光源302以外的射入生物體的入射光，有必要對生物表面301進行充分遮光。
又，在所述已有的皮下脂肪厚度測量裝置中，由于生物表面的光源302以及計量用受光元件303施于生物體的接觸壓力的波動，連動使皮下脂肪306的厚度發(fā)生變化，因此每次測量時，皮下脂肪306的厚度的波動都導致測量再現(xiàn)性變差。尤其在皮下脂肪厚的情況下這個問題更加突出。
還有，由于接觸壓力導致的皮下脂肪306的變形，引起皮下脂肪306的內(nèi)部的血液量發(fā)生變化，并且皮下脂肪306內(nèi)部的血液的吸收特性會發(fā)生波動。因此，計量用受光元件303的受光量不穩(wěn)定，測量再現(xiàn)性變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠考慮上述課題，高再現(xiàn)性高精度地測定皮下脂肪厚度、體脂肪比率等生物信息的小型的光學式生物信息測量方法以及光學式生物信息測量裝置。
又，本發(fā)明的目的在于，提供能夠考慮所述課題，再現(xiàn)性良好地、高精度地對皮下脂肪厚度進行測量的光學式生物信息測量方法以及光學式生物信息測量裝置。
為解決所述課題，第1種本發(fā)明是具有下述工序的生物信息測量方法，即具有對生物表面施加壓力形成規(guī)定的形狀的第1工序、對所述生物照射光的第2工序、在所述生物內(nèi)部傳播并接收從所述生物表面射出的所述光的第3工序、以及利用根據(jù)所述第3工序中接收的所述光的受光量預先求出的所述光的受光量與所述生物的生物信息的關(guān)聯(lián)信息，計算出所述生物的生物信息的第4工序。
又，第2種本發(fā)明是所述第4工序以所述壓力達到規(guī)定值以上之后的所述光的受光量為依據(jù)，利用所述壓力達到規(guī)定值以上之后的預先求出的所述光的受光量與所述生物的生物信息的關(guān)系信息，計算出所述生物的生物信息的第1種本發(fā)明的光學式生物信息測量方法。
又，第3種本發(fā)明是，具有測量所述壓力的第5工序，所述第4工序依據(jù)所述第3工序中接收的所述光的受光量以及所述第5工序中測量的所述壓力，利用預先求出的所述光的受光量、所述壓力以及所述生物的生物信息之間的關(guān)系信息，計算出所述生物的生物信息的第1種本發(fā)明的生物信息測量方法。
又，第4種本發(fā)明是所述壓力的規(guī)定值為7kPa以上的第2種本發(fā)明的光學式生物信息測量方法。
又，第5種本發(fā)明是所述第2工序中照射的所述光的中心波長為500nm～1000nm的第1種本發(fā)明的光學式生物信息的測量方法。
又，第6種本發(fā)明是所述第4工序從所述壓力達到規(guī)定的壓力開始，在規(guī)定時間之后的時刻計算出所述生物的生物信息的第1種本發(fā)明的光學式生物信息測量方法。
又，第7種本發(fā)明是具有檢測出所述壓力達到所述規(guī)定值的第6工序，所述第4工序從所述第6工序檢測出所述壓力達到所述規(guī)定值時開始，在規(guī)定時間之后的時刻，依據(jù)所述第3工序中接收的所述受光量計算出所述生物的生物信息的第6種本發(fā)明的光學式生物信息測量方法。
又，第8種本發(fā)明是所述規(guī)定時間為200ms以上的第7種本發(fā)明的光學式生物信息測量方法。
又，第9種本發(fā)明是所述第4工序在所述光的受光量穩(wěn)定之后計算出所述生物的生物信息的第1種本發(fā)明的光學式生物信息測量方法。
又，第10種本發(fā)明是，具有檢測出所述壓力達到所述規(guī)定值的第6工序，所述第4工序在所述第6工序檢測出所述壓力達到所述規(guī)定值時監(jiān)視所述第3工序中接收的所述光的受光量的變化，并根據(jù)使所述受光量的變化納入規(guī)定值范圍之內(nèi)時的所述光的受光量，計算出所述生物的生物信息的第9種本發(fā)明的光學式生物信息測量方法。
又，第11種本發(fā)明是，使所述受光量的變化納入規(guī)定值的范圍之內(nèi)就是指使所述受光量的變化范圍納入±10％以下的第10的本發(fā)明的生物信息測量方法。
又，第12種本發(fā)明是具有下述部件的光學式生物信息測量裝置，所述部件即具有照射生物體的光源部(11)、接收從所述光源部(11)向所述生物內(nèi)部傳播并從所述生物表面射出的光(13)的受光部(12)、對所述生物體表面(11)施壓并形成規(guī)定形狀的成型部(10)、
根據(jù)在所述受光部(12)中接收的所述光的受光量，利用預先求出的所述光的受光量與所述生物的生物信息之間的關(guān)系信息，計算出所述生物的生物信息的運算部(14)。
又，第13種本發(fā)明是，具有檢測出所述成型部施加于所述生物表面的壓力達到規(guī)定值以上的壓力檢測部(124)，所述運算部(120)根據(jù)檢測出所述壓力達到所述規(guī)定值以上時的所述光的受光量，對所述生物的生物信息進行檢測的第12種本發(fā)明的光學式生物信息測量裝置。
又，第14種本發(fā)明是，具有測量所述成型部(110)施加于所述生物表面的壓力的壓力測量部(115)、根據(jù)在所述受光部(112)中接收的所述光的受光量以及在所述壓力測量部(115)中測量的所述壓力，計算出所述生物的生物信息的第12種本發(fā)明的光學式生物信息測量裝置。
又，第15種本發(fā)明是，與成型部(110)的生物表面(1)相連接的面實質(zhì)上為平面形狀的第12種本發(fā)明的光學式生物信息測量裝置。
又，第16種本發(fā)明是，成型部(10)與生物表面(1)相連接的面上具有凸起部(18)，所述凸起部(18)上設置光源部(11)以及受光部(12)的第12種本發(fā)明的光學式生物信息測量裝置。
又，第17種本發(fā)明是所述光源部具有多個光源(111)的第12種本發(fā)明的光學式生物信息測量裝置。
又，第18種本發(fā)明是，其所述光源部(111)具有設置為使所述光源與所述受光部(112)之間的距離為15mm～30mm、即第1距離的所述光源(117)以及設置為使所述光源與所述受光部(112)之間的距離為35mm～80mm、即第2距離的所述光源(116)，而且是，從具有所述第1距離的所述光源(111)接收的，所述受光部(112)的受光量為Y1，從具有所述第2距離的所述光源(117)接收的，受光元件的受光量為Y2的情況下，所述運算部采用所述Y2與所述Y1之比計算出所述生物體的生物信息的第17種本發(fā)明的光學式生物信息測量裝置。
又，第19種本發(fā)明是所述受光部(112)具有多個受光元件(114、113)的第12種本發(fā)明的光學式生物信息測量裝置。
又，第20種本發(fā)明是，其所述受光部(112)具有將所述光源部(111)與所述受光元件之間的距離設置為15mm～30mm、即第1距離的所述受光元件(114)、以及將所述光源部(111)與所述受光元件之間的距離設置為35mm～80mm、即第2距離的所述受光元件(113)，而且在將具有所述第1距離的所述受光元件(114)的受光量記為Y1，將具有所述第2距離的所述受光元件(113)的受光量記為Y2的情況下，所述運算部(120)采用所述Y2與所述Y1之比計算所述生物體的生物信息的第19種本發(fā)明的光學式生物信息測量裝置。
又，第21種本發(fā)明是具有下述部件的第12種本發(fā)明光學式生物信息測量裝置，即具有顯示由所述運算部(14)計算得出的所述生物體的所述生物信息的顯示部(15)、使所述生物的所述生物信息與外部設備通信的通信部(16)、以及輸入所述生物體的測量條件的輸入部(17)。


圖1是本發(fā)明實施形態(tài)1中的光學式生物信息測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的光學式生物信息測量裝置中的受光量與皮下脂肪厚度之間的關(guān)系曲線。
圖3是本發(fā)明實施形態(tài)1中的成型部形狀不同的光學式生物信息測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明實施形態(tài)2中的光學式生物信息測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明實施形態(tài)2中的光學式生物信息測量裝置的成型部的俯視圖。
圖6是本發(fā)明實施形態(tài)3中的光學式生物信息測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是本發(fā)明實施形態(tài)3中的光學式生物信息測量裝置的成型部的俯視圖。
圖8是本發(fā)明實施形態(tài)4中的光學式生物信息測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖9是本發(fā)明實施形態(tài)4中的光學式生物信息測量裝置的成型部的俯視圖。
圖10是本發(fā)明實施形態(tài)5中的光學式生物信息測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖11是本發(fā)明實施形態(tài)5中的光學式生物信息測量裝置的成型部的俯視圖。
圖12是本發(fā)明實施形態(tài)6中的光學式生物信息測量裝置的立體圖。
圖13是本發(fā)明實施形態(tài)6中的光學式生物信息測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖14是表示本發(fā)明實施形態(tài)6中的光學式生物信息測量裝置的不同截面的結(jié)構(gòu)圖。
圖15是本發(fā)明實施形態(tài)7的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖16是對本發(fā)明實施形態(tài)7的所述光學式皮下脂肪厚度測量裝置的成型部從與生物體表面相連接的一側(cè)觀察的俯視圖。
圖17是本發(fā)明實施形態(tài)7中的光源部與受光部結(jié)構(gòu)不同的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖18是對本發(fā)明實施形態(tài)7的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的成型部從與生物體表面相連接的一側(cè)觀看的俯視圖。
圖19是利用本發(fā)明實施形態(tài)7的光學式皮下脂肪厚度測量裝置求得的計量用受光量與皮下脂肪厚度之間的關(guān)系曲線。
圖20是利用本發(fā)明實施形態(tài)7的光學式皮下脂肪厚度測量裝置求得的參數(shù)Y2/Y1與皮下脂肪厚度之間的關(guān)系曲線。
圖21是本發(fā)明實施形態(tài)8的光學式皮下脂肪測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖22是利用本發(fā)明實施形態(tài)8的光學式皮下脂肪厚度測量裝置求得的計量用受光量與皮下脂肪厚度之間的關(guān)系曲線。
圖23是利用本發(fā)明實施形態(tài)8的光學式皮下脂肪厚度測量裝置求得的參數(shù)Y2/Y1與皮下脂肪厚度之間的關(guān)系曲線。
圖24是本發(fā)明實施形態(tài)9的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖25是對本發(fā)明實施形態(tài)9的對光學式皮下脂肪厚度測量裝置的成型部從與生物表面相連接的一側(cè)觀看的俯視圖。
圖26(a)是本發(fā)明實施形態(tài)9的成型部與凸起部的形狀不同的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的成型部從其與生物表面相連接的一側(cè)觀看的俯視圖。
圖26(b)是本發(fā)明實施形態(tài)9中的成型部與凸起部的形狀不同的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的成型部從其與生物表面相連接的一側(cè)觀看的側(cè)視圖。
圖27(a)是本發(fā)明實施形態(tài)9中的成型部與凸起部形狀不同的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的成型部從其與生物表面相連接的一側(cè)觀看的俯視圖。
圖27(b)是本發(fā)明實施形態(tài)9中的成型部與凸起部形狀不同的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的成型部從其與生物表面相連接的一側(cè)觀看的側(cè)視圖。
圖28是利用本發(fā)明實施形態(tài)9的光學式皮下脂肪厚度測量裝置求得的計量用受光量與皮下脂肪厚度之間的關(guān)系曲線。
圖29是利用本發(fā)明實施形態(tài)9中的光學式皮下脂肪厚度測量裝置求得的參數(shù)Y2/Y1與皮下脂肪厚度之間的關(guān)系曲線。
圖30是本發(fā)明實施形態(tài)10、11的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖31是本發(fā)明實施形態(tài)10、11的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的成型部從其與生物表面相連接的一側(cè)觀看的俯視圖。
圖32是本發(fā)明實施形態(tài)10的光源部與受光部結(jié)構(gòu)不同的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖33是本發(fā)明實施形態(tài)10的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的成型部從其與生物表面相連接的一側(cè)觀看的俯視圖。
圖34是本發(fā)明實施形態(tài)10的皮下脂肪厚度與接觸力之間關(guān)系的一個例子。
圖35是根據(jù)本發(fā)明實施形態(tài)10、11的光學式皮下脂肪厚度測量裝置求得的計量用受光量與皮下脂肪厚度之間關(guān)系曲線的一個例子。
圖36是本發(fā)明實施形態(tài)10中不控制壓力時的測量用受光量與皮下脂肪厚度之間的關(guān)系曲線之一例。
圖37是本發(fā)明實施形態(tài)10、11中的根據(jù)光學式皮下脂肪厚度測量裝置求得的參數(shù)Y2/Y1與皮下脂肪厚度之間的關(guān)系曲線。
圖38是已有的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖39是表示已有的皮下脂肪厚度測量裝置中的存在問題的概念圖。
圖40是表示已有的皮下脂肪厚度測量裝置中其他存在問題的概念圖。
符號說明1.生物體表面2.光源3.測定用受光元件4.皮膚5.皮下脂肪6.肌肉7.測定用受光元件接收的光8.修正用受光元件9.修正用受光元件接收的光10.成型部11.光源部12.受光部13.受光部接收的光14.運算部15.顯示部16.通信部
17.輸入部18.凸起部19.第1光源部20.第2光源部21.第1受光部22.第2受光部23.第3受光部24、26第3受光部接收的光25.第1受光部接收的光27.第2受光部接收的光101.生物體表面102.光源103.測定用受光元件104.修正用受光元件105.皮膚106.皮下脂肪107.肌肉108.測定用受光元件接收的光109.修正用受光元件接收的光110.成型部111.光源(光源部)112.受光部113.計量用受光元件114.修正用受光元件115.壓力計量部116.計量用光源元件117.修正用光源元件118.修正用受光元件接收的光(來自修正用光源元件的光)119.計量用受光元件接收的光(來自計量用光源元件的光)120.運算部121.顯示部122.通信部
123.輸入部124.壓力檢測部125.凸起部201.生物體表面202.光源203.測定用受光元件204.修正用受光元件205.皮膚206.皮下脂肪207.肌肉208.測定用受光元件接收的光209.修正用受光元件接收的光210.成型部211.光源(光源部)212.受光部213.計量用受光元件214.修正用受光元件215.壓力檢測部216.計量用光源元件217.修正用光源元件218.來自修正用光源元件的光219.來自計量用光源元件的光220.運算部221.顯示部222.通信部223.輸入部具體實施形態(tài)以下參考附圖對本發(fā)明的實施形態(tài)進行說明。
本發(fā)明的光學式生物信息測量裝置，其特征在于，具有對生物進行照明的光源部、接收從所述光源部向所述生物內(nèi)部傳播并從所述生物表面射出的光的受光部、使所述生物表面形成規(guī)定形狀的成型部、在所述受光部中根據(jù)接收的受光量計算出所述生物的生物信息的運算部。
這里，與成型部隊生物表面相連接的面最好是平面形狀。
又，成型部的與生物表面相連接的面的反射率實質(zhì)上為0為佳。
又，在成型部的與生物表面相連接的面上最好具有凸出部。
這里，凸出部也可以設置在光源部與受光部之間。在這種情況下，最理想的情況是將凸出部設置在離光源部3～30mm的位置。
又，光源部或/及受光部也可以設置于凸出部。
這里，凸出部最好是具有能夠使縱向為3～10mm，橫向為3～50mm的生物表面領域發(fā)生朝著深度方向凹下2～20mm的變形的形狀。
又，光源部或/及受光部也可以是多個。
又，本分明的光學式生物信息測量裝置最好是，光源部具備設置在成型部的第1規(guī)定位置上的第1光源部和設置在凸出部的第2規(guī)定位置上的第2光源部；受光部具備設置在夾住所述凸出部與所述第1規(guī)定位置相反一側(cè)的所述成型部的第3規(guī)定位置的第1受光部和設置在所述凸出部的第4規(guī)定位置的第2受光部。
還有，理想情況的是受光部具有設置在第2規(guī)定位置與第4規(guī)定位置之間的第5規(guī)定位置的第3受光部。
這里，理想的情況是，第1規(guī)定位置與凸出部之間的距離在1～20mm之間，所述凸出部與第3規(guī)定位置之間的距離在1～20mm之間。又，理想的情況是，第2規(guī)定位置與第5規(guī)定位置之間的距離在1～20mm之間，所述第2規(guī)定位置與第4規(guī)定位置之間的距離在20～50mm之間。
又，在第1規(guī)定位置與第3規(guī)定位置之間的第5規(guī)定位置上也可以設置第3受光部。
又，理想的情況是，本分明的光學式皮下脂肪厚度測量裝置還具有顯示由運算部計算得出的生物信息的顯示部、就所述生物信息與外部設備通信的通信部以及輸入測量條件的輸入部。
本分明中，作為生物信息，可以列舉出皮下脂肪、生物體內(nèi)部的葡萄糖濃度、生物體內(nèi)部的氧濃度等。這里，在生物信息為生物體內(nèi)部的葡萄糖濃度的情況下，理想的情況是，從光源部射出的光的中心波長為450nm～1000nm。在生物信息為生物體內(nèi)部的氧濃度的情況下，理想的情況是，從光源部射出的光的中心波長為1000nm～2000nm。
實施形態(tài)1圖1是本分明實施形態(tài)1的光學式生物信息測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。
在本實施形態(tài)的光學式生物信息測量裝置中，將光源部11與受光部12設置在使生物表面1平整成型的成型部10上。這里，雖然并非特別限定，但理想的情況是，例如，成型部10的大小為縱向25mm，橫向40mm的矩形，成型部的面積在1000mm2以上。但是，成型部10無須一定為矩形。成型部10的材料具有接觸生物表面時形狀不發(fā)生變化那樣的強度即可。
成型部10是黑色ABS等材料形成的，該材料與生物表面1相連接的面對由光源部11射出的波長范圍的光線的反射率實際上為0。這里所說的實際為0是指反射率在2％以下。而且，作為其他方法，也可以在成型部10上涂布反射率為2％的涂層或者油漆。
將LED光源、激光光源或者燈泡等光源納入光源部11。由光源部11輸出的光的中心波長為500nm～1000nm或者1000nm～2000nm。還有，光源部11也可以是將光源設置成與生物體表面保持距離并用光纖等將光線引導到生物體表面的結(jié)構(gòu)。
受光部12具有光電二極管、雪崩光電二極管、CdS元件等受光傳感器。另外，也可以是用光纖等從生物表面1引導光線到受光傳感器的結(jié)構(gòu)。
運算部14根據(jù)受光部12接收的光13的受光量計算皮下脂肪厚度，顯示部15顯示由運算部14求得的作為生物信息的皮下脂肪厚度等。又，通信部16就運算部14求得的作為生物信息的皮下脂肪厚度信息、測量開始等的控制數(shù)據(jù)與外部設備通信。又可以通過輸入部17對被檢測者的測量部位、性別、年齡、身高、體重等的測量條件進行輸入和對測量的開始進行控制。
下面對本實施形態(tài)的光學式生物信息測量裝置的動作進行說明。
從光源部11射出的光一邊由生物內(nèi)部的皮膚4、皮下脂肪5、肌肉6的散射、吸收一邊傳播。在生物內(nèi)部傳播的光的中，受光部12接收的光13的受光量，由于皮膚4、皮下脂肪5、肌肉6對光的吸收特性、散射特性不同，受光量隨皮下脂肪5的厚度的增厚而增加。皮下脂肪5與受光量的關(guān)系如圖2所述。預先求出如圖2那樣的關(guān)系曲線并預先儲存在運算部14內(nèi)，在運算部14中，利用由受光部12接收的光13的受光量可以求皮下脂肪的厚度。在運算部14可以根據(jù)通過輸入部17、通信部16輸入的測量條件與皮下脂肪厚度，計算出被檢測者的體脂肪率。又可以預先儲存多個測量條件。
在此動作中，通過利用成型部10平整生物表面的方法，可以抑止生物表面1的局部形狀變化所引起的光的傳播變化。此外，由于成型部10具有某一定尺寸以上的面積，接觸生物表面1的力分散于其面積，因此也防止在每次測量生物表面時成型部10的接觸力的波動而導致生物體變形。通過這些效果能夠?qū)⑸锏男螤罱?jīng)常成型為一定形狀，因此能夠抑止每次測量時生物形狀的波動，所以能夠提高測量精度。而且，生物表面不一定要形成平面，例如，如圖3所示，即使將成型部10的與生物體相連接的部分作成凹面形狀，也夠經(jīng)常使測量時的生物體的形狀保持一定形狀，因此能夠進行再現(xiàn)性良好的測量。
又，成型部10的與生物表面1相連接的面的反射率大致為0，以此可以防止從生物表面1向生物體外部射出的光再次射入生物體內(nèi)部。因此，能夠減少受光部12接收的光13在生物內(nèi)較淺的部分傳播而來的那部分光分量，從而提高受光量與皮下脂肪厚度的相關(guān)性。
又，通過將以光源部11的波長選擇于作為對象的物質(zhì)的吸收頻帶、或?qū)⑹芄獠?2的受光特性選擇于作為為對象的物質(zhì)的吸收頻帶的方法，也能夠根據(jù)受光量測量生物內(nèi)部的氧濃度、生物內(nèi)部的葡萄糖濃度。在測量生物內(nèi)部氧濃度的情況下，通過采用具有450nm～800nm的波長、800nm～1000nm的波長的2個波長的光源元件的光源部11，或者采用具有對450nm～800nm波長、800nm～1000nm的波長的區(qū)域的2個波長有靈敏度特性的2個以上的受光傳感器的受光部12，可以測量與皮下脂肪5同樣高精度的生物內(nèi)部氧濃度。此外，在生物內(nèi)部葡萄糖濃度的測量方面，通過采用由1000nm～2000nm波長的光源元件組成的光源部11與對1000nm～2000nm波長靈敏的受光傳感器所構(gòu)成的受光部12可以進行高精度測量。
實施形態(tài)2圖4是本發(fā)明實施形態(tài)2的光學式生物信息測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。另外，圖5是從上表面觀察成型部10的圖。在使生物表面1平整成形的成型部10上的光源部11與受光部12之間，具有寬5mm、長50mm、高度5mm的凸起部18。
這里，雖然不是特別限定，但理想的情況是，例如成型部10的大小為長25mm、寬40mm的矩形，成型部10的面積在1000mm2以上。但是，成型部10無需為矩形。另外，凸起部18的長、寬以及高度的尺寸不一定為該值。
成型部10以及凸起部18是黑色ABS等材料形成的，該材料與生物表面1相連接的面對由光源部11射出的波長范圍的光線的反射率實際上為0。這里所說的實際為0是指反射率在2％以下。而且，作為其他方法，也可以在成型部10上覆蓋反射率為2％以下的涂層或者油漆。
生物表面1由于壓著成型部10以及凸起部18而發(fā)生變形。但是，由于這里的凸起部18的寬度較窄，因此如圖4那樣只有生物組織中最柔軟的皮下脂肪5中的凸起部18垂直下方的部分發(fā)生變形而壓著沒有凸起部18的部分，且生物內(nèi)部中只是皮下脂肪5的厚度發(fā)生局部變化。
本實施形態(tài)的光學式生物信息測量裝置的光源部11、受光部12、運算部14、顯示部15、通信部16以及輸入部17，具有與實施形態(tài)1中的光學式生物信息測量裝置同樣的結(jié)構(gòu)及功能。
如果采用本實施形態(tài)的光學式生物信息測量裝置，由于利用成型部10使生物表面變1平，與成型部10的生物表面1相連接的面的反射率大致為0，因此能夠取得與實施形態(tài)1中的光學式生物信息測量裝置同樣的效果。
而且，在已有例中，為了得到生物內(nèi)部的更深區(qū)域的信息，必須使光源部11與受光部12隔開一定距離，但是，本實施例中，因凸起部18阻礙從生物表面1附近的較淺的部分傳播來的光到達受光部12，與沒有凸起部18的情況相比，受光部12可以更多地接收從生物內(nèi)部更深部位傳播來的光的成分。因此，與沒有凸起部18的情況相比，在受光部12接收的光更能夠得到脂肪5的厚度信息。因此，無需將光源部11與受光部12隔開一定距離就可以接收單從生物內(nèi)部更深部位傳播來的光，因此，能夠使光學測量系統(tǒng)小型化。此外，通過減少測量對象的生物區(qū)域，可以減少局部組織厚度的波動所產(chǎn)生的影響，提高測量精度。即，通過減少光經(jīng)過的生物內(nèi)部的區(qū)域，提高測量精度。
另外，與實施形態(tài)1相同，通過將光源部11的波長選擇于作為對象的物質(zhì)的吸收頻帶、將受光部12的受光特性選擇于作為對象的物質(zhì)的吸收頻帶，也能夠根據(jù)受光量測量生物內(nèi)部氧濃度以及生物內(nèi)部葡萄糖濃度。
實施形態(tài)3圖6是本發(fā)明實施形態(tài)3中的光學式生物信息測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。另外，圖7是從上表面觀察成型部10的圖。本實施形態(tài)的光學式生物信息測量裝置中，在使生物表面平整成形的成型部10上面具有長5mm、寬50mm、高度5mm的凸起部18。
這里，雖然不是特別限定，但理想的情況是，例如成型部10的大小為長25mm、寬40mm的矩形，成型部10的面積在1000mm2以上。但是，成型部10并不一定要為矩形。另外，凸起部18的長、寬以及高度的尺寸不一定為該值。在凸起部18上設置光源部11與受光部12。
生物表面1由于壓著成型部10以及凸起部18而發(fā)生變形。但是，由于這里的凸起部18的寬度較窄，因此如圖6那樣只有生物組織中最柔軟的皮下脂肪5中的凸起部18垂直下方的部分發(fā)生變形而壓著沒有凸起部18的部分，且只是皮下脂肪5的厚度發(fā)生局部變化。
成型部10以及凸起部18是黑色ABS等的材料形成的，該材料與生物表面1相接觸的面對由光源部射出的波長范圍的光線的反射率實際上為0。這里所說的實際為0是指反射率在2％以下。而且，作為其他方法，也可以在成型部10上覆蓋反射率為2％以下的涂層或者油漆。
本實施形態(tài)的光學式生物信息測量裝置的光源部11、受光部12、運算部14、顯示部15、通信部16以及輸入部17，具有與實施形態(tài)1中的光學式生物信息測量裝置同樣的結(jié)構(gòu)及功能。
如果采用本實施形態(tài)的光學式生物信息測量裝置，由于利用成型部10使生物表面1變平、與成型部10的生物表面1相接觸的面的反射率大致為0，因此能夠取得與實施形態(tài)1中的光學式生物信息測量裝置同樣的效果。
又，由于在凸起部18上設有光源部11與受光部，將光傳播的皮下脂肪5的厚度與實際厚度相比較，實際上僅變薄了凸起部18的高度的份額。由于被測的皮下脂肪5的厚度越厚，越是須將光源部11與受光部12隔開一定距離，因此，相反地通過使皮下脂肪5的厚度變薄，可以使光源部11與受光部12的距離靠近。而且，通過在被測的皮下脂肪上近加上凸起部18的高度份額的厚度，可以計算出原來的皮下脂肪厚度?？傊?，與沒有凸起部18的情況相比較，能夠使光源部11與受光部12的距離靠近。因此，能夠使光學測量系統(tǒng)小型化。并且，通過減少測量對象的生物區(qū)域，可以減少局部組織厚度的波動所產(chǎn)生的影響，提高測量精度。
另外，與實施形態(tài)1相同，通過將光源部11的波長選擇于作為對象的物質(zhì)的吸收頻帶、將受光部12的受光特性選擇于作為對象的物質(zhì)的吸收頻帶，也能夠根據(jù)受光量測量生物內(nèi)部氧濃度以及生物內(nèi)部葡萄糖濃度。
實施形態(tài)4圖8是本發(fā)明實施形態(tài)4中的光學式生物信息測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。另外，圖9是從上表面觀察成型部10的圖。本實施形態(tài)的光學式生物信息測量裝置中，在使生物表面1平整成形的成型部10上具有長5mm、寬50mm、高度5mm的凸起部18和受光部12。
這里，雖然不是特別限定，但理想的情況是，例如成型部10的大小為長25mm、寬40mm的矩形，成型部10的面積在1000mm2以上。但是，成型部10不一定要為矩形。另外，凸起部18的長、寬以及高度的尺寸不一定為該值。在凸起部18上設置光源部11。
生物表面1由于壓著成型部10以及凸起部18而發(fā)生變形。但是，由于這里的凸起部18的寬度較窄，因此如圖8那樣只有皮下脂肪5中的凸起部18垂直下方的部分發(fā)生變形而壓著沒有凸起部18的部分，且只是皮下脂肪5的厚度發(fā)生局部變化。
成型部10以及凸起部18是黑色ABS等的材料形成的，該材料與生物表面1相連接的面對由光源部射出的波長范圍的光線的反射率實際上為0。這里所說的實際為0是指反射率在2％以下。而且，作為其他方法，也可以在成型部10上覆蓋反射率為2％以下的涂層或者油漆。
本實施形態(tài)的光學式生物信息測量裝置的光源部11、受光部12、運算部14、顯示部15、通信部16以及輸入部17具有與實施形態(tài)1中的光學式生物信息測量裝置同樣的結(jié)構(gòu)及功能。
如果采用本實施形態(tài)的光學式生物信息測量裝置，由于利用成型部10使生物表面1變平、與成型部10的生物表面1相接觸的面的反射率大致為0，因此能夠取得與實施形態(tài)1中的光學式生物信息測量裝置同樣的效果。
又，由于在凸起部18上有光源部11存在，實際上光傳播時經(jīng)過的生物內(nèi)部的區(qū)域僅變深了凸起部18的高度。因此，與沒有凸起部18的情況相比，用受光部12可以更多地接收從生物內(nèi)部更深部位傳播來的光的成分。由此，與沒有凸起部18的情況相比，在受光部12接收的光更能夠得到脂肪5的厚度信息。因此，由于無需將光源部11與受光部12隔開一定距離就可以僅接收從生物內(nèi)部更深部位傳播來的光，因此，能夠使光學測量系統(tǒng)小型化。并且，通過減少測量對象的生物區(qū)域，可以減少局部組織厚度的波動所產(chǎn)生的影響，提高測量精度。
另外，與實施形態(tài)1相同，通過將光源部11的波長選擇于作為對象的物質(zhì)的吸收頻帶、將受光部12的受光特性選擇于作為對象的物質(zhì)的吸收頻帶，也能夠根據(jù)受光量測量生物內(nèi)部氧濃度以及生物內(nèi)部葡萄糖濃度。
實施形態(tài)5圖10是本發(fā)明實施形態(tài)5中的光學式生物信息測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。另外，圖11是從上表面觀察成型部10的圖。這里，雖然不是特別限定，但理想的情況是，例如成型部10的大小為長25mm、寬40mm的矩形，成型部10的面積在1000mm2以上。但是，成型部10不一定要為矩形。又，使生物表面1平整成形的成型部10上具有長5mm、寬50mm、高5mm的凸起部18與光源部11。且凸起部18的長、寬以及高的尺寸不一定為該值。此外，在凸起部18上設置受光部12。
生物表面由于壓著成型部10以及凸起部18而發(fā)生變形。但是，由于這里的凸起部18的寬度較窄，因此如圖10那樣只有生物組織中最柔軟的皮下脂肪5中的凸起部18垂直下方的部分發(fā)生變形而壓著沒有凸起部18的部分，且只是皮下脂肪5的厚度發(fā)生局部變化。
成型部10以及凸起部18是黑色ABS等材料形成的，該材料與生物表面1相連接的面對由光源部射出的波長范圍的光線的反射率實際上為0。這里所說的實際為0是指反射率在2％以下。而且，作為其他方法，也可以在成型部10上覆蓋反射率為2％以下的涂層或者油漆。
本實施形態(tài)的光學式生物信息測量裝置的光源部11、受光部12、運算部14、顯示部15、通信部16以及輸入部17，具有與實施形態(tài)1中的光學式生物信息測量裝置同樣的結(jié)構(gòu)及功能。
如果采用本實施形態(tài)的光學式生物信息測量裝置，由于利用成型部10使生物表面1變平、與成型部10的生物表面1相連接的面的反射率大致為0，因此能夠取得與實施形態(tài)1中的光學式生物信息測量裝置同樣的效果。
又，由于在凸起部18上設有受光部12，實際上光進行傳播的生物內(nèi)部的區(qū)域僅變深凸起部18的高度。因此，與沒有凸起部18時的情況相比較，受光部12可以更多地接收從生物內(nèi)部更深部位傳播來的光的成分。因此，與沒有凸起部18時的情況相比較，在受光部12接收的光更能夠得到脂肪5的厚度信息。因此，無需將光源部11與受光部12隔開一定距離就可以僅接收從生物內(nèi)部更深部位傳播來的光，因此，能夠使光學測量系統(tǒng)小型化。并且，通過減少測量對象的生物區(qū)域，可以減少局部組織厚度的波動所產(chǎn)生的影響，提高測量精度。
另外，與實施形態(tài)1相同，通過將光源部11的波長選擇于作為對象的物質(zhì)的吸收頻帶、將受光部12的受光特性選擇于作為對象的物質(zhì)的吸收頻帶，也能夠根據(jù)受光量測量生物內(nèi)部氧濃度以及生物內(nèi)部葡萄糖濃度。
實施形態(tài)6圖12是本發(fā)明實施形態(tài)5中的光學式生物信息測量裝置的成型部10的立體圖。
成型部10實質(zhì)上是平的且在其大致中央設置了凸起部18。成型部10為直徑60mm的圓形。凸起部18的大小為長5mm、寬50mm、高5mm。這里，成型部10不一定要為矩形，面積最好在1000mm2以上。此外，凸起部18的長、寬以及高不一定必須為該值。
在除了凸起部18之外的成型部10上且離凸起部18的中心15mm的位置(第1規(guī)定位置)上設置第1光源部19，在凸起部18的一端且離凸起部18的中心15mm的位置(第2規(guī)定位置)上設置第2光源部20。在與第1光源部19相反的一側(cè)，且離凸起部18的中心距離15mm的位置(第3規(guī)定位置)上設置第1受光部21，在與凸起部18上的第2光源相反一側(cè)，且離凸起部18的中心距離15mm的位置(第4規(guī)定位置)上設置第2受光部22，在凸起部18的中心(第5規(guī)定位置)上設置第3受光部23。這里，各個光源部、受光部不一定必須為該值。
此外，圖13以及圖14顯示本實施形態(tài)的光學式生物信息測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖13是表示使成型部10壓到生物表面1時的A-a方向的截面圖。
由于生物表面1壓著成型部10以及凸起部18而發(fā)生變形。而且，由于這里的凸起部18的寬度較窄，因此如圖13、14那樣只有生物組織中最柔軟的皮下脂肪5中的凸起部18垂直下方的部分發(fā)生變形而壓著沒有凸起部18的部分，且只是皮下脂肪5的厚度發(fā)生局部變化。
成型部10以及凸起部18是黑色ABS等材料形成的，該材料與生物表面1相連接的面對由第1光源部19以及第2光源部20射出的波長范圍的光線的反射率實際上為0。這里所說的實際為0是指反射率在2％以下。而且，作為其他方法，也可以在成型部10上覆蓋反射率為2％以下的涂層或者油漆。
將LED光源、激光光源或者燈泡等光源組入第1光源部19以及第2光源部20。由第1光源部19以及第2光源部20輸出的光的中心波長為500nm～1000nm或者1000nm～2000nm。此外，在構(gòu)造上也可以將第1光源部19以及第2光源部20離開生物表面1而設置并用光纖等導向到生物表面1。
第1受光部21、第2受光部22以及第3受光部23具有光電二極管、雪崩光電二極管、CdS元件等的受光傳感器。另外，各個受光部也可以是從生物表面1到受光傳感器采用光纖等進行導光的結(jié)構(gòu)。
運算部14根據(jù)第1受光部21、第2受光部22以及第3受光部23接收到的光的受光量，計算出皮下脂肪厚度，顯示部15顯示由運算部14求得的作為生物信息的皮下脂肪厚度等。另外，通信部16將運算部14求得的作為生物信息的皮下脂肪厚度信息、測量啟動等的控制數(shù)據(jù)與外部設備進行通信。此外，可以利用輸入部17輸入檢測者的測量部位、性別、年齡、身高、體重等的測量條件以及控制測量啟動等。
本實施形態(tài)的光學式生物信息測量裝置的動作在以下進行說明。
圖13中，從第1光源部19射出的光一邊被生物內(nèi)部的皮膚4、皮下脂肪5、肌肉6散射、吸收一邊進行傳播。通過采用生物內(nèi)部傳播的光中、第3受光部23接收的光24的受光量進行測量，能夠得到與實施形態(tài)5同樣的效果。此外，通過采用生物內(nèi)部傳播的光中、第1受光部21接收的光25的受光量，能夠與實施形態(tài)2相同地，無需將光源部11與受光部12隔開一定距離就可以僅接收從生物內(nèi)部更深部位傳播來的光，因此，能夠使光學測量系統(tǒng)小型化。而且，通過減少測量對象的生物區(qū)域，可以減少局部組織厚度的波動所產(chǎn)生的影響，提高測量精度。另外，通過采用設置在凸起部18上的第3受光部23所接收的光，并進行與與已有例同樣的修正，可以進行高精度的測量。
圖14中，從第2光源部20射出的光邊一邊被生物內(nèi)部的皮膚4、皮下脂肪5、肌肉6散射、吸收一邊進行傳播。在生物內(nèi)部傳播的光中的、第3受光部23接收的光26以及第2受光部22接收的光27的受光量，與實施形態(tài)3相同，無需將第2光源部20、第3受光部23以及第2受光部22隔開一定距離就可以近接收從生物內(nèi)部更深部位傳播來的光，因此，能夠使光學測量系統(tǒng)小型化。而且，通過減少測量對象的生物區(qū)域，可以減少局部組織厚度的波動所產(chǎn)生的影響，提高測量精度。另外，通過采用設置在凸起部18上的第3受光部23所接收的光并進行與與已有例同樣的修正，可以進行高精度的測量。
又，通過采用運算部14對同時進行這2個測量所得到的皮下脂肪厚度進行平均化，可以進行精度更高的測量。
另外，與實施形態(tài)1相同，通過將第1光源部19以及第2光源部20的波長選擇于作為對象的物質(zhì)的吸收頻帶、將第1受光部21、第2受光部22以及第3受光部23的受光特性選擇于作為對象的物質(zhì)的吸收頻帶，也能夠根據(jù)受光量測量生物內(nèi)部氧濃度以及生物內(nèi)部葡萄糖濃度。
本發(fā)明的一個實施形態(tài)中的光學式皮下脂肪厚度測量方法的特征在于包含對生物表面施加壓力形成規(guī)定形狀的工序A、測量所述壓力的工序B、對所述生物照射光的工序C、以及接收在所述生物內(nèi)部傳播并從所述生物表面射出的光的工序D、根據(jù)在所述工序D中接收的受光量以及在所述工程B中計量的壓力，計算出所述生物的皮下脂肪厚度的工序E。這樣，通過除去施加于生物表面的壓力所產(chǎn)生的皮下脂肪厚度的變化以及皮下脂肪內(nèi)部的血液量的變化所帶來的影響，可以對皮下脂肪厚度進行再現(xiàn)性良好的高精度測量。
本發(fā)明的其他實施形態(tài)中的光學式皮下脂肪厚度測量方法的特征在于包含對生物表面施加壓力形成規(guī)定形狀的工序A、檢測出所述壓力達到規(guī)定值的工序B、
對所述生物照射光的工序C、當在所述工序B檢測到所述壓力達到所述規(guī)定值時，接收在所述生物內(nèi)部傳播并從所述生物表面射出的光的工序D、以及根據(jù)所述工序D中接收的受光量計算出所述生物皮下脂肪厚度的工序E。雖然皮下脂肪的厚度隨著施加于生物表面的壓力的增加而減少，但其厚度將穩(wěn)定在某個值上。當將皮下脂肪厚度穩(wěn)定時的壓力作為規(guī)定值時，由于可以通過對生物表面施加規(guī)定值以上的壓力，能夠在皮下脂肪穩(wěn)定的狀態(tài)下進行測量，因此，可以再現(xiàn)性良好且高精度地測量皮下脂肪的厚度。
這里，以工序B中的規(guī)定值在1kg重以上時，皮下脂肪的厚度穩(wěn)定為佳。
又，工序C中照射的光的中心波長最好為500nm～1000nm，這是由于皮膚、皮下脂肪、肌肉的各個組織間的吸收以及散射特性的差異大。
本發(fā)明的一個實施形態(tài)中的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的特征在于具有照明生物的光源部、接收從所述光源部向所述生物內(nèi)部傳播并從所述生物表面射出的光的受光部、使所述生物表面形成規(guī)定形狀的成型部、計量所述成型部施加在所述生物表面的壓力的壓力計量部、根據(jù)在所述受光部中接收的受光量以及在所述壓力計量部中計量的壓力，計算出所述生物皮下脂肪厚度的運算部。
這樣，通過除去施加于生物表面的壓力所產(chǎn)生的皮下脂肪厚度的變化以及皮下脂肪內(nèi)部的血液量的變化所帶來的影響，可以對皮下脂肪厚度進行再現(xiàn)性良好的高精度測量。
本發(fā)明的其他實施形態(tài)中的光學式皮下脂肪厚度測量方法的特征在于具有對生物進行照明光源部、接收從所述光源部向所述生物內(nèi)部傳播并從所述生物表面射出的光的受光部、使所述生物表面形成規(guī)定形狀的成型部、檢測所述成型部施加于所述生物表面的壓力達到規(guī)定值的壓力檢測部、根據(jù)在述壓力檢測部檢測出所述壓力達到所述規(guī)定值時的所述受光部中接收的受光量，計算出所述生物的皮下脂肪厚度的運算部。
這樣，以皮下脂肪穩(wěn)定時的壓力為規(guī)定值，通過對生物表面施加規(guī)定值以上的壓力，可以在皮下脂肪穩(wěn)定的狀態(tài)下進行測量，因此能夠?qū)ζは轮竞穸冗M行再現(xiàn)性良好的高精度測量。
這里，理想的情況是，成型部的與生物表面相連接的面呈大致平面形狀，、對作為測量對象部分的生物表面均勻地施加壓力。
又，理想的情況是，成型部的與生物表面相連接的面上具有凸起部，在所述凸起部上設置光源部以及受光部。
又，理想的情況是，在光源部上設置多個光源。另外，在受光部上也可以設置多個受光元件。
又，理想的情況是，具有將光源一受光元件之間的距離設置為15mm～30mm即第1距離的光源以及受光元件、與設置為35mm～80mm即第2距離的光源以及受光元件，將與光源的距離是所述第1距離的受光元件中的受光量設為Y1、將與光源的距離是所述第2距離的受光元件中的受光量設為Y2時，在運算部采用Y2/Y1計算出生物的皮下脂肪的厚度。這樣，由于能夠除去皮膚以及皮下血流的影響，因此可以對皮下脂肪厚度進行再現(xiàn)性良好的高精度測量。
以下，參照附圖就有關(guān)本發(fā)明的光學式皮下脂肪厚度測量方法及其中使用的裝置進行詳細說明。
實施形態(tài)7圖15是本發(fā)明實施形態(tài)7中的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖16是從將該光學式皮下脂肪厚度測量裝置的成型部110與生物表面10連接的一側(cè)觀察的俯視圖。
在由皮膚105、皮下脂肪106、肌肉107這3層構(gòu)成的生物表面101上設置使生物表面101形成大致平面形狀的成型部110。成型部110呈直徑為60mm的圓盤形狀，由黑色ABS做成。且成型部110的材質(zhì)最好是對來自光源的光為低反射率。成型部110采用通過把角磨圓使尖角部分不碰到生物表面的構(gòu)造。而且，在這里，成型部110也可以采用橢圓形狀或者對長40mm、寬60mm左右大小的平板的角進行倒角的形狀。
在成型部110內(nèi)設置由光源111構(gòu)成的光源部與受光部112。受光部112由計量用受光元件113與修正用受光元件114構(gòu)成。計量用受光元件113與光源111之間的距離為45mm，修正用受光元件114與光源111的距離為22.5mm。從光源111射出的光的射出口的直徑是1.5mm，計量用受光元件113以及修正用受光元件114的光射出口為1.5mm。而且，以計量用受光元件113與光源111之間的距離在35mm～80mm(第2距離)為佳，以修正用受光元件114與光源111之間的距離(第1距離)在15mm～30mm為佳。光源111點燈時，修正用受光元件114中接收修正用受光量(第1距離上的受光量Y1)，計量用受光元件113中接收測量用受光量(第2距離上的受光量Y2)。
這里，光源111采用中心波長為785nm的激光二極管作為光源元件。而且，以光源元件是中心波長為500nm～1000nm的激光二極管或者LED等的光源元件為佳。另外，理想的情況是，當在構(gòu)造上為采用光纖等的導光部件將光從激光二極管導光到生物表面時，光源元件所產(chǎn)生的熱將不會傳遞到生物表面。
受光部112采用光電二極管作為受光元件。而且，受光元件也可以是CdS等的光電轉(zhuǎn)換元件。此外，也可以采用光纖等的導光部件將光從生物表面引導至受光元件。
將計量施加于生物表面101的壓力的壓力計量部115，與成型部110相連接。
在運算部120中，根據(jù)受光部112得到的受光量與壓力計量部115得到的壓力，計算皮下脂肪106的厚度。將計算出的皮下脂肪106的厚度顯示于顯示部121，通過通信部122，以數(shù)據(jù)形式傳送到其他設備。
又，也可以通過從輸入部123直接或者通過通信部122從其他設備輸入身高、體重、年齡、性別、測量部位等的數(shù)據(jù)，用運算部120計算與皮下脂肪6的厚度相關(guān)的身體脂肪率，顯示于顯示部121或者通過通信部122向其他設備傳輸數(shù)據(jù)。
以下對于計量步驟進行說明。第1動作是，在光源111沒有點燈的狀態(tài)下，使成型部110與生物表面101接觸。
第2動作是，在受光部112中的受光量在100pW以下、壓力計量部115中的計量值因為接觸力而為0.1kg重以上(成型部110是直徑60mm的圓盤形狀，故換算成壓力為0.35kPa以上)的情況下，確認受光部112的整體與生物表面相連接且與、成型部110相接觸，在這種狀態(tài)下，當由通信部122或者輸入部123輸入計量開始的信號時，光源111將點燈。
第3動作是通過測量到達修正用受光元件114的光118，得到修正用受光量(Y1)，通過測量到達計量用受光元件113的光119，得到計量用受光量(Y2)。
以下，就有關(guān)運算部120中的皮下脂肪的106的厚度的計算方法進行說明。圖19中表示在接觸力為0.5kg重(由于成型部110呈直徑為60mm的圓盤形狀，故換算成壓力為1.75kPa)以及2.5kg重(由于成型部110呈直徑為60mm的圓盤形狀，故換算成壓力為8.75kPa)情況下的計量用受光量與皮下脂肪106的厚度之間的關(guān)系。圖19中，黑圓點表示1.75kPa下的計量用受光量與皮下脂肪106厚度之間的關(guān)系，白圓點表示在8.75kPa下的計量用受光量與皮下脂肪106的厚度之間的關(guān)系。另外，實線是壓力為1.75kPa情況下的線性回歸直線，虛線是壓力為8.75kPa情況下的線性回歸直線。
這里，所謂圖19中的皮下脂肪厚度，是表示因成型部110接觸造成被壓穿的情況下的皮下脂肪的厚度。而且，皮下脂肪的厚度不限于表示因與成型部110接觸造成被壓穿的情況下的皮下脂肪的厚度。皮下脂肪也可以表示未被成型部110沒有接觸的狀態(tài)即自然狀態(tài)下皮下脂肪的厚度。即，如果預先求受光量與自然狀態(tài)下的皮下脂肪的厚度之間的關(guān)系，就能夠根據(jù)受光量求出自然狀態(tài)下的皮下脂肪的厚度。還有，在實施形態(tài)7以外的其他實施形態(tài)中，雖然皮下脂肪厚度表示因成型部110接觸造成被壓穿的情況下的皮下脂肪的厚度，但是，也可以與實施形態(tài)7相同地，通過預先求自然狀態(tài)下的皮下脂肪的厚度與受光量之間的關(guān)系，將自然狀態(tài)下的皮下脂肪厚度表示為皮下脂肪厚度。因此，雖然在實施形態(tài)7以及實施形態(tài)7以外的其他實施形態(tài)中，皮下脂肪厚度是表示因成型部接觸造成被壓穿的情況下的皮下脂肪的厚度，但不限于此，也可以表示自然狀態(tài)下的皮下脂肪厚度。
從附圖可以得知，由于施加于生物表面的壓力不同，表示計量用受光量與皮下脂肪106的厚度之間的關(guān)系的直線發(fā)生變化。因此，對于施加于生物表面的壓力為不同的多種情況，通過預先求出表示受光量與皮下脂肪厚度關(guān)系的多個線性回歸直線，從多個線性回歸直線中選擇與壓力計量部115計量的壓力值相對應的線性回歸直線并采用選擇的線性回歸直線以及測量的計量用受光量，可以再現(xiàn)性良好地對皮下脂肪厚度進行高精度測量。
然而，主要的誤差原因，是計量用受光量中包含皮膚105的散射以及吸收的波動影響。為修正該皮膚105的影響，采用修正用受光量。
將計量用受光量(第2距離中的受光量Y2)被修正用受光量(第1距離中的受光量Y1)除的參數(shù)Y2/Y1與皮下脂肪106的厚度的關(guān)系表示在圖20中。圖20中，黑圓點表示在1.75kPa條件下的Y2/Y1與皮下脂肪106厚度的關(guān)系，白圓點表示在8.75kPa條件下的Y2/Y1與皮下脂肪106厚度的關(guān)系。此外，實線是壓力在1.75kPa情況下的線性回歸直線，虛線是壓力在8.75kPa情況下的線性回歸直線。
與圖19相比較可以清楚地得知，其波動穩(wěn)定且具有采用修正用受光量的修正效果。另外，與圖19相同，因壓力不同，表示Y2/Y1與皮下脂肪106厚度之間關(guān)系的直線發(fā)生變化。因此，與只采用計量用受光量的情況相同，對于施加于生物表面的壓力為不同的多種情況，由于通過預先求出表示Y2/Y1與皮下脂肪厚度的關(guān)系的多個線性回歸直線，從多個線性回歸直線中選擇與壓力計量部115計量的壓力值相對應的線性回歸直線并采用選擇的線性回歸直線以及Y2/Y1，可以修正皮膚105的影響以及施加于生物表面的壓力的影響，因此能夠進一步再現(xiàn)性良好地對皮下脂肪厚度進行高精度測量。
這里，雖然采用光源部由1個光源111組成、受光部112由計量用受光元件113與修正用受光元件114組成的結(jié)構(gòu)，然而，也可以如圖17的結(jié)構(gòu)圖以及圖18的成型部110的俯視圖所述，采用受光部112由1個受光元件、光源部111由計量用由光源元件1106與修正用光源元件117組成的結(jié)構(gòu)。這種情況下，在修正用光源元件117點燈且計量用光源元件116熄燈時，使受光部112中接收的光(來自修正用光源元件的光)118的受光量成為修正用受光量(第1距離下的的受光量Y1)，修正用光源元件117熄燈且計量用光源元件116點燈時，使受光部112中接收的光(來自計量用光源元件的光)119的受光量成為計量用受光量(第2距離下的受光量Y2)。
實施形態(tài)8圖21是本發(fā)明實施形態(tài)8中的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。與圖17中所示的實施形態(tài)7中的光學式皮下脂肪厚度測量裝置不同之處在于，檢測成型部110施加于生物表面101上的壓力達到規(guī)定值以上的壓力檢測部124替代壓力計量部而與成型部110相連接。在其他結(jié)構(gòu)方面，由于與實施形態(tài)7中的光學式皮下脂肪厚度測量裝置相同，省略說明。
在將成型部10與生物表面接觸的狀態(tài)下，當增加施加于成型部110的壓力時，則隨著壓力增加，皮下脂肪106被壓縮變薄，但其厚度穩(wěn)定在某個值。當將皮下脂肪厚度穩(wěn)定時的壓力作為規(guī)定值，則通過對生物表面101施加規(guī)定值以上的壓力，可以在皮下脂肪106厚度穩(wěn)定的狀態(tài)下進行測量。此外，由于皮下脂肪106被壓縮變薄，皮下脂肪106內(nèi)部的血液量波動所產(chǎn)生的波動也將減少。理想的情況是，如果接觸力的規(guī)定值在2kg重以上(由于成型部110呈直徑60mm的圓盤形狀，如果換算成壓力，在7kPa以上)，則皮下脂肪106的厚度將保持穩(wěn)定。在本實施形態(tài)中，將壓力的規(guī)定值設定在8.75kPa。
以下就測量步驟進行說明。第1動作是，在光源111沒有點燈的狀態(tài)下，使成型部110與生物表面101接觸。
第2動作是，確認檢測出受光部112中的受光量在100pW以下、壓力檢測部124中的壓力在8.75kPa以上的情況下，受光部112的整體與生物表面相連接且在充分的壓力條件下成型部110與生物表面相接觸，在這種狀態(tài)下，當由通信部122或者輸入部123輸入計量開始的信號時，則修正用光源元件117將點燈。
第3動作是，計量從修正用光源元件117向生物內(nèi)部傳播并到達受光部112的光118的受光量、即修正用受光量(第1距離下的受光量Y1)。
以下，第4動作是，在修正用光源元件117熄燈且計量用光源元件116熄燈的狀態(tài)下，計量從計量用光源元件116向生物內(nèi)部傳播并到達受光部112的光119的受光量，即計量用受光量(第2距離下的受光量Y2)。
以下就運算部120中的皮下脂肪106的厚度的計算方法進行說明。
圖22表示計量用受光量與皮下脂肪106的厚度的關(guān)系。圖22中，白圓點表示計量用受光量與皮下脂肪106的厚度之間的關(guān)系，虛線是該線性回歸直線。因此，若采用表示該線性回歸直線的關(guān)系式與計量出的計量用受光量，則可以求出皮下脂肪的厚度。如果采用該測量方法，由于是在皮下脂肪106的厚度穩(wěn)定的狀態(tài)下進行測量，因此可以再現(xiàn)性良好地對皮下脂肪厚度進行高精度測量。
進一步就對皮膚105產(chǎn)生的影響所進行的修正作說明。將計量用受光量(第2距離下的受光量Y2)被修正用受光量(第1距離下的受光量)除的參數(shù)Y2/Y1與皮下脂肪106的關(guān)系表示在圖23中。圖23中，白圓點表示Y2/Y1與皮下脂肪106的厚度之間的關(guān)系，虛線是其線性回歸直線。因此，采用表示該線性回歸直線的關(guān)系式與計算出的參數(shù)Y2/Y1，可以求出皮下脂肪的厚度。如果采用該測量方法，可以對皮膚105產(chǎn)生的影響進行修正，因此可以進一步再現(xiàn)性良好地對皮下脂肪厚度進行高精度測量。
實施形態(tài)9圖24是本發(fā)明實施形態(tài)9中的光學式皮下脂肪測量裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖25是從將該光學式皮下脂肪厚度測量裝置的成型部110與生物表面10連接的一側(cè)觀察的俯視圖。省略了與施形態(tài)7或者8結(jié)構(gòu)相同部分的說明。在成型部110的大致中心部位設置寬5mm、長52.5mm、高5mm的凸起部125，在其凸起部125上設置光源111與受光部112。
而且，凸起部125以及成型部110的形狀，理想的情況是，如圖26(a)的俯視圖以及圖26(b)的側(cè)視圖所示，如使凸起部125的角不成為銳角，就能消除接觸生物所帶來的疼痛感。即，在圖26(a)以及圖26(b)中，凸起部125帶有斜坡以使其角不成為銳角。另外，如圖27(a)的俯視圖以及圖27(b)的側(cè)視圖所示，也可以設計成使凸起部125在成型部110上整體呈曲面。
通過使設有成型部110的凸起部125的一面與生物表面101相接觸，用成型部110與凸起部125，穩(wěn)定生物表面101并局部性將其進行擠壓，減少凸起部125垂直下方的皮下脂肪106內(nèi)部的血液量。與只使用成型部110進行擠壓的情況相比，由于擠壓面積狹小，因此凸起部125垂直下方的皮下脂肪106內(nèi)部的血液量變得更少，血液量所產(chǎn)生的波動的個體差將進一步減小。
又，受光部112中接收的光內(nèi)、從生物內(nèi)部的凸起部125的垂直下方以外的區(qū)域傳播來的光的成分由于是在與凸起部125垂直下方的區(qū)域相比血液量多的區(qū)域進行傳播，與在凸起部125垂直下方傳播來的光的成分相比較，其會發(fā)生衰減。因此，在計量的受光量內(nèi)、從凸起部125垂直下方的皮下脂肪106傳播來的光的成分由于其所占比例增加，更加可以局部性地對皮下脂肪進行測量。
以下就計量步驟進行說明。第1動作是，光源111沒有點燈的狀態(tài)下，使成型部110與生物表面101接觸。
第2動作是，確認受光部112中的受光量在100pW以下、在壓力檢測部124中檢測到8.75kPa壓力以上的情況下，受光部112的整體與生物表面相連接且以及在充分的壓力條件下生物表面與成型部110相接觸，在這種狀態(tài)下，當由通信部122或者輸入部123輸入計量開始的信號，光源111將點燈。
第3動作是，通過計量修正用受光元件114到達的光118，可以得到修正用受光量(第1距離下的受光量Y1)，且通過計量達到計量用受光元件113的光119，可以得到計量用受光量(第2距離下的受光量Y2).
以下就運算部120中的皮下脂肪106厚度的計算方法進行說明。圖28表示計量用受光量與皮下脂肪106的厚度的關(guān)系。圖28中，白圓點表示計量用受光量與皮下脂肪106的厚度之間的關(guān)系，虛線是其線性回歸直線。因此，采用表示該線性回歸直線的關(guān)系式與計量完成的計量用受光量，可以求出皮下脂肪的厚度。如果采用該測量方法，由于是在皮下脂肪106的厚度穩(wěn)定的狀態(tài)下進行測量，因此可以再現(xiàn)性良好地對皮下脂肪厚度進行高精度測量。
下面進一步對皮膚105的影響的修正進行說明。將計量用受光量(第2距離下的受光量Y2)除以修正用受光量(第1距離下的受光量Y1)的參數(shù)Y2/Y1與皮下脂肪106的厚度的關(guān)系表示于圖29中。圖29中，白圓點表示Y2/Y1與皮下脂肪106的厚度之間的關(guān)系，虛線是其線性回歸直線。因此，若采用表示該線性回歸直線的關(guān)系式與計算出的參數(shù)Y2/Y1，則可以求出皮下脂肪的厚度。如果采用該測量方法，也可以對皮膚105產(chǎn)生的影響進行修正，因此可以進一步再現(xiàn)性良好地對皮下脂肪厚度進行高精度測量。
本發(fā)明的一個實施形態(tài)中的光學式皮下脂肪厚度測量方法，其特征在于，具有對生物表面施加壓力的第1工序、檢測出所述壓力達到規(guī)定值的第2工序、對所述生物照射光線的第3工序、以及接收在所述生物體內(nèi)部傳播并從所述生物體表面射出的所述光的第4工序，還具有根據(jù)從檢測出所述壓力達到所述規(guī)定值時開始經(jīng)過規(guī)定的時間之后的時刻在第4工序所接收的受光量，計算出皮下脂肪厚度的第5工序。
雖然皮下脂肪的厚度隨著施加于生物表面的壓力的增加而減少，但其厚度將穩(wěn)定在某個值上。如果將皮下脂肪厚度穩(wěn)定時的壓力作為規(guī)定值，則通過對生物表面施加規(guī)定值以上的壓力，能夠使皮下脂肪厚度穩(wěn)定。此外，在施加壓力瞬間之后，施加了壓力的部位的血液移動到?jīng)]有施加壓力的部位之前，其在血管內(nèi)流動有阻力，皮下脂肪等的變形處于過渡狀態(tài)。因此，從施加規(guī)定值以上的壓力后經(jīng)過規(guī)定的時間的時刻的所述第4工序的受光量計算皮下脂肪厚度，由于皮下脂肪厚度穩(wěn)定，能夠再現(xiàn)性良好地高精度地測定皮下脂肪的厚度。
在這里，第5工序的規(guī)定的時間最好是200ms以上。
本發(fā)明一實施形態(tài)的皮下脂肪的測定方法，其特征在于，具備對生物體表面施加壓力的第1工序、檢測出所述壓力達到規(guī)定值的第2工序、對所述生物照射光線的第3工序、以及接收從所述生物內(nèi)部傳播并從所述生物體表面射出的所述光的第4工序、還具有監(jiān)視在檢測出所述壓力達到所述規(guī)定值時在所述第4工序接收的受光量的變動，根據(jù)所述受光量的變動穩(wěn)定于規(guī)定值范圍內(nèi)時的受光量計算出所述生物體的皮下脂肪的厚度的第5工序。
隨著施加于生物體表面的壓力的增加，皮下脂肪的厚度減小，但是該厚度穩(wěn)定于某一值。以皮下脂肪的厚度穩(wěn)定時的壓力作為規(guī)定值，則通過在生物表面施加規(guī)定值以上的壓力，能夠使皮下脂肪厚度穩(wěn)定。此外，在施加壓力瞬間之后，施加了壓力的部位的血液移動到?jīng)]有施加壓力的部位之前，其在血管內(nèi)流動有阻力，皮下脂肪等的變形處于過渡狀態(tài)。因此，一直等到受光量穩(wěn)定在規(guī)定值以內(nèi)之后，根據(jù)所述第4工序的受光量計算出皮下脂肪厚度，這時皮下脂肪厚度的穩(wěn)定，可以再現(xiàn)性良好地對皮下脂肪厚度進行高精度測定。
這里，受光量的變化在±10％以下時，皮下脂肪厚度穩(wěn)定，因此是理想的。
這里，第2工序中的規(guī)定值在7kPa以上時，皮下脂肪厚度穩(wěn)定，因此是理想的。
又，在第3工序中，照射的光的中心波長為500nm～1000nm時，皮膚、肌肉、脂肪各個組織中吸收以及散射特性有差異，因此是理想的。
本發(fā)明的一個實施形態(tài)的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的特征在于，具有對生物表面施加壓力的加壓部、檢測所述壓力達到規(guī)定值的壓力檢測部、將光照射于所述生物體的光源部、以及接收在述生物內(nèi)部傳播并從所述生物表面射出的所述光的受光部，還具有根據(jù)從檢測出所述壓力達到所述規(guī)定值時開始在規(guī)定的時間之后的時刻所述受光部所接收的受光量，計算出所述生物體的皮下脂肪厚度的運算部。
雖然皮下脂肪的厚度隨著施加于生物表面的壓力的增加而減少，但其厚度將穩(wěn)定在某個值上。如果將皮下脂肪厚度穩(wěn)定時的壓力作為規(guī)定值，則通過對生物表面施加規(guī)定值以上的壓力，能夠使皮下脂肪穩(wěn)定。此外，在施加壓力瞬間之后，施加了壓力的部位的血液移動到?jīng)]有施加壓力的部位之前，其在血管內(nèi)的流動遇到阻力，皮下脂肪的變形處于過渡狀態(tài)。因此，根據(jù)在施加規(guī)定值以上壓力之后經(jīng)過規(guī)定時間的時刻的所述受光部的受光量，可以計算出皮下脂肪厚度，這時皮下脂肪厚度穩(wěn)定，可以再現(xiàn)性良好地對皮下脂肪厚度進行高精度測定。
又，本發(fā)明的一個實施形態(tài)中的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的特征在于，具有對生物體表面施加壓力的加壓部、檢測出所述壓力達到所述規(guī)定值的壓力檢測部、將光照射于所述生物的光源部、以及接收在述生物內(nèi)部傳播并從所述生物表面射出的所述光的受光部，還具有在檢測出所述壓力達到所述規(guī)定值時，監(jiān)視在所述受光部接收的受光量的變化，并根據(jù)所述受光量的變化穩(wěn)定在規(guī)定值范圍內(nèi)時的受光量，計算出所述皮下脂肪厚度的運算部。
雖然皮下脂肪的厚度隨著施加于生物表面的壓力的增加而減少，但其厚度將穩(wěn)定在某個值上。如果將皮下脂肪厚度穩(wěn)定時的壓力作為規(guī)定值，則通過對生物表面施加規(guī)定值以上的壓力，能夠使皮下脂肪穩(wěn)定。此外，在施加壓力瞬間之后，施加了壓力的部位的血液移動到?jīng)]有施加壓力的部位之前，其在血管內(nèi)的流動遇到阻力，皮下脂肪的變形處于過渡狀態(tài)。因此，一直等到受光量穩(wěn)定在規(guī)定值以內(nèi)之后，根據(jù)所述受光部的受光量計算出皮下脂肪厚度，皮下脂肪厚度的穩(wěn)定，可以再現(xiàn)性良好地對皮下脂肪厚度進行高精度測定。
這里，理想的情況是，如果加壓部的與生物表面連接的面為大致平面形狀，則可以對作為測量對象部分的生物體表面均衡地施加壓力。
又，最好是在光源部設置多個光源。又可以在受光部設置多個受光元件。
又，最好是，具有將光源一受光元件之間的距離設置為15mm～30mm、即第1距離的光源以及受光元件、與設置為35mm～80mm、即第2距離的光源以及受光元件，將具有所述第1距離的受光元件中的受光量記為Y1，將具有所述第2距離的受光元件中的受光量記為Y2時，在運算部用Y2與Y1之比計算出生物體皮下脂肪的厚度。這樣，由于也能夠消除皮膚的顏色等影響，因此可以對皮下脂肪厚度進行更為再現(xiàn)性良好的高精度測定。
以下利用附圖就本發(fā)明的光學式皮下脂肪厚度測量方法以及使用于該方法的裝置進行詳細說明。
實施形態(tài)10圖30是本實施形態(tài)10中的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖31是該光學式皮下脂肪測量裝置的加壓部、即成型部210從其與生物表面201相連接的一側(cè)觀察的俯視圖。
在皮膚205、皮下脂肪206、肌肉207三層組成的生物體表面201上設置使生物體表面201成形為大致平面形狀的成型部210。成型部210呈直徑60mm的圓盤形狀，采用黑色ABS材料做成。而且，成型部210的材質(zhì)最好是對來自光源部211的光具有低反射率的材料。成型部210采用通過把角磨圓使生物表面不碰到銳角部分的構(gòu)造。而且，這里成型部210也可以采用橢圓形或者具有長40mm、寬60mm左右大小的平板倒角后的形狀。
在成型部210內(nèi)設置光源部211與受光部212。受光部212由計量用受光元件213(第2受光元件)與修正用受光元件214(第1受光元件)組成。計量用受光元件213與光源部211之間的距離為45mm，修正用受光元件214與光源部211之間的距離為22.5mm。從光源部211射出的光的出射口的直徑為Φ1.5mm，計量用受光元件213以及修正用受光元件214的光的入射口的直徑為Φ1.5mm。而且，以計量用受光元件213與光源部211之間的距離最好是在35mm～80mm(第2距離)的范圍內(nèi)，修正用受光元件214與光源部211之間的距離(第1距離)最好是在15mm～30mm范圍內(nèi)。光源部211點燈時，在修正用受光元件214接收修正用受光量(Y1)，在計量用受光元件213接收計量用受光量(Y2)。
這里，雖然光源部采用一個光源211，受光部212采用由計量用受光元件213與修正用受光元件214組成的結(jié)構(gòu)，但并非僅限于此，也可以是圖32的結(jié)構(gòu)圖以及圖33的成型部210所示的結(jié)構(gòu)。即如圖32的結(jié)構(gòu)圖以及圖33的成型部210a的俯視圖所示，也可以是受光部212a采用一個受光元件，光源部211a采用由計量用光源元件216與修正用光源元件217組成的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，修正用光源元件217點亮，計量用光源元件216熄燈時，使受光部212a中接收的光218的受光量成為修正用受光量(在第1距離的受光量Y1)，修正用光源元件217熄滅，計量用光源元件216點亮時，受光部212中接收的光219的受光量成為計量用受光量(在第2距離的受光量Y2)。
這里，光源部211采用中心波長785nm的激光二極管作為光源元件。而且，光源元件中以中心波長在500nm～1000nm范圍內(nèi)的激光二極管或者LED等光源元件為佳。而且，最好是采用光纖等導光零件將光從光源元件引導至生物體表面的結(jié)構(gòu)，這樣，由于光源元件中產(chǎn)生的熱將不會傳遞到生物體表面。而且，對于圖32及圖33所說明的光源部211a，可以說也有與上面所述相同的情況。
受光部212采用光電二極管作為受光元件。而且，受光元件也可以是CdS等的光電變換元件。也可以采用光纖等導光零件將光從生物體表面引導至受光元件。而且，對于圖32和圖33所說明的受光部212a，可以說也有與上面所述相同的情況。
圖30中，檢測成型部210施加于生物表面201的壓力達到某一規(guī)定值的壓力檢測部215與成型部210相連接。在使成型部210壓在生物體表面的狀態(tài)下，一旦增加施加于成型部210的壓力，隨著壓力增加，皮下脂肪206被壓縮變薄，但其厚度穩(wěn)定在某個值。如果將皮下脂肪厚度穩(wěn)定時的壓力作為規(guī)定值，通過對生物體表面201施加規(guī)定值以上的壓力，可以在皮下脂肪206厚度穩(wěn)定的狀態(tài)下進行測量。由于皮下脂肪206被壓縮變薄，皮下脂肪206內(nèi)部的血液量波動所產(chǎn)生的個體差也將減少。
圖34表示使與成型部210相同形狀的板按壓在不同的3個生物體上時的接觸力與皮下脂肪厚度的關(guān)系圖。根據(jù)圖34，接觸力的規(guī)定值在2kg以上，則皮下脂肪206的厚度將變得穩(wěn)定，因此是理想的。這里，由于成型部210的面積是28.26cm2，因此在本實施形態(tài)中，將壓力規(guī)定值設定在7kPa。
因此，只要對生物表面施加規(guī)定值以上的壓力，即使壓力有些波動，皮下脂肪206的厚度將處于穩(wěn)定的狀態(tài)。因此，即使沒有采用為使成型部21按壓在生物體表面201的特別裝置，只要用人體的手等采以規(guī)定值以上的壓力使成型部210按壓生物表面201，就能夠簡單且精度良好地對皮下脂肪厚度進行計量。
運算部220中，根據(jù)從壓力檢測部215檢測出規(guī)定值以上的壓力的時刻開始經(jīng)過規(guī)定的時間之后在受光部212得到的受光量，計算出皮下脂肪206的厚度。這是因為在壓力達到規(guī)定值的瞬間生物組織內(nèi)的血液的流動在血管等中遇到阻力，血液等移動過程中的皮下脂肪的厚度在產(chǎn)生變化導致受光量不穩(wěn)定，根據(jù)其變化停止的規(guī)定時間后的受光量計算出皮下脂肪厚度。這里，將規(guī)定時間選擇在200ms以上。將運算部220計算出的皮下脂肪206的厚度顯示在顯示部221，通過通信部222作為數(shù)據(jù)輸送到其他設備。
又，采用由輸入部223直接輸入身高、體重、年齡、性別、測量部位等數(shù)據(jù)或者通過通信部222由其他設備輸入這些數(shù)據(jù)的方法，用運算部220計算與皮下脂肪206的厚度具有相關(guān)性的身體脂肪率，并且可以在顯示部221上顯示，或通過通信部222向其他設備傳送數(shù)據(jù)。
以下就計量步驟進行說明。第1動作是，在光源211沒有點亮的狀態(tài)下，使成型部210按壓在生物表面201上。
第2動作是，確認受光部212中的受光量在100pW以下，壓力計量部215中的計量值在7kPa以上的情況下，受光部212整體與生物表面相連接且在規(guī)定值以上的壓力下使生物表面與成型部210相接觸，在這種的狀態(tài)下，一旦由通信部222或者輸入部123輸入計量開始的信號，光源211就點亮。
第3動作是，通過測定200ms后到達修正用受光元件214的光，得到修正用受光量(在第1距離上的受光量Y1)，通過測量到達計量用受光元件213的光，得到計量用受光量(在第2距離上的受光量Y2)。
還有，上述說明中假定第1、第2、第3動作按照這一動作順序進行，但是第1、第2、第3動作的順序也可以是任意順序。又，在說明第1動作時，是假定光源1不點亮進行說明的，但也可以預先使光源點亮進行第1動作。
以下就用運算部220計算皮下脂肪206的厚度的計算方法進行說明。圖35是一例計量用受光量與皮下脂肪206的厚度之間的關(guān)系圖。通過預先求出表示計量用受光量與皮下脂肪厚度之間關(guān)系的多條線性回歸直線(regression line)，采用線性回歸直線與計量用受光量，可以抑制施加于生物表面的壓力的波動以及生物內(nèi)部的血液量的波動，再現(xiàn)性良好地對皮下脂肪的厚度進行高精度測量。這里，將在沒有進行壓力控制情況下的計量用受光量與皮下脂肪厚度之間的關(guān)系的一例示于圖36。圖36中波動大，其相關(guān)性與控制壓力的情況下的圖35相比相關(guān)性差。
然而，計量用受光量Y2包含作為主要誤差原因的皮膚205的顏色等影響。為修正該皮膚205的顏色等，采用修正用受光量Y1。
將計量用受光量(第2距離上的受光量Y2)除以修正用受光量(第1距離上的受光量Y1)的參數(shù)Y2/Y1與皮下脂肪206厚度的關(guān)系示于圖37。
與圖35相比，可以清楚地看出，其波動穩(wěn)定下來且具有采用修正用受光量修正的效果。因此，與只采用計量用受光量的情況相同，可以通過預先求出表示Y2/Y1與皮下脂肪厚度的關(guān)系的線性回歸直線，并采用線性回歸直線以及Y2/Y1，進一步修正皮膚105的影響，因此能夠再現(xiàn)性良好地對皮下脂肪厚度進行更高精度的測定。
實施形態(tài)11本發(fā)明的實施形態(tài)11中的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的結(jié)構(gòu)圖與圖30以及圖31相同。與實施形態(tài)10中的光學式皮下脂肪厚度測量裝置的不同之處在于，壓力檢測部檢測出壓力之后，運算部一直等到計量用受光量以及修正用受光量的變化穩(wěn)定在規(guī)定值以內(nèi)之后，才根據(jù)出計量用受光量以及修正用受光量計算出皮下脂肪厚度。
其他結(jié)構(gòu)由于與實施形態(tài)10中的光學式皮下脂肪厚度測量裝置相同，故省略其說明。
以下就計量測量步驟進行說明。第1動作是，在光源211沒有點亮的狀態(tài)下，使成型部210按壓在生物表面201上。
第2動作是，確認受光部212的受光量在100pW以下，在壓力檢測部224檢測出7kPa以上壓力的情況下，受光部212整體與生物表面相連接并且在充分的壓力條件下生物表面與成型部210相接觸，在這種狀態(tài)下，一旦由通信部222或者輸入部223輸入計量開始信號，修正用光源217將點亮。
第3動作是，計量從修正用光源元件217向生物內(nèi)部傳播并到達受光部212的光218的受光量、即修正用受光量(第1距離上的受光量Y1)。
還有，雖然假定依照第1、第2、第3動作的順序工作進行說明，但是并不限于此，也可以以任意時序工作。又假定第1動作時光源211不點亮進行說明，但也可以預先使光源211點亮再進行第1動作。
用運算部220監(jiān)視修正用受光量，并求1秒鐘的修正用受光量的變化在±10％以內(nèi)時的修正用受光量的平均值。
接著，作為第4動作，在修正用光源元件217熄燈，且計量用光源元件216點亮的狀態(tài)下，計量從計量用光源元件216向生物內(nèi)部傳播達到受光部212的光219的受光量、即計量用受光量(第2距離上的受光量Y2)。用運算部220監(jiān)視計量用受光量，并求1秒內(nèi)的計量用受光量的變化在±10％以內(nèi)時的計量用受光量的平均值。這里，求1秒鐘的受光量的平均值的理由是，由于受光量也受到在生物內(nèi)部流動的血液的脈流的影響，人的脈搏跳動節(jié)奏大約在1秒鐘1次以上，因此通過取1秒鐘以上的平均值，可以取得不受脈流影響的數(shù)據(jù)。
以下就運算部220中的皮下脂肪206的厚度的計算方法進行說明。圖35是一例計量用受光量的平均值與皮下脂肪厚度之間的關(guān)系圖。圖35中，白圓點表示計量用受光量與皮下脂肪206的實測值之間的關(guān)系，實線是其線性回歸直線。因此，如果采用表示該線性回歸直線的關(guān)系式與測出的計量用受光量的平均值，可以求出皮下脂肪的厚度。如果采用該測量方法，由于是在皮下脂肪206的厚度穩(wěn)定的狀態(tài)下進行測量，因此可以再現(xiàn)性良好地對皮下脂肪厚度進行高精度測量。
還有，下面就有關(guān)皮膚205的顏色等的影響的修正進行說明。將計量用受光量(第2距離上的受光量Y2)的平均值除以修正用受光量(第1距離上的受光量Y1)的參數(shù)Y2/Y1與皮下脂肪206厚度的關(guān)系示于圖37。圖37中，白圓點表示Y2/Y1與皮下脂肪206厚度之間的關(guān)系，實線是其線性回歸直線。因此，采用表示該線性回歸直線的關(guān)系式與計算出的參數(shù)Y2/Y1，就可以求出皮下脂肪的厚度。由于采用該測量方法可以修正因皮膚205的顏色等產(chǎn)生的影響，因此能夠以更加良好的再現(xiàn)性對皮下脂肪厚度進行高精度測量。
工業(yè)應用性通過以上說明可以清楚地知道，采用本發(fā)明可以提供能對皮下脂肪厚度、體脂肪率、體內(nèi)葡萄糖濃度、體內(nèi)氧濃度等生物信息進行再現(xiàn)性良好且高精度的測量的小型的光學式生物信息測量方法以及光學式生物信息測量裝置。
通過以上說明可以清楚地知道，采用本發(fā)明可以提供能對皮下脂肪厚度、體脂肪率、體內(nèi)葡萄糖濃度、體內(nèi)氧濃度等生物信息進行再現(xiàn)性良好且高精度測量的光學式皮下脂肪厚度測量方法以及光學式皮下脂肪壓力測量裝置。
權(quán)利要求
1.一種光學式生物信息測量方法，其特征在于，具有對生物表面施加壓力形成規(guī)定的形狀的第1工序、對所述生物照射光的第2工序、在所述生物內(nèi)部傳播并接收從所述生物體表面射出的所述光的第3工序、以及根據(jù)所述第3工序中接收的所述光的受光量，利用預先求出的所述光的受光量與所述生物的生物信息的關(guān)系信息，計算所述生物的生物信息的第4工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學式生物信息測量方法，其特征在于，所述第4工序以所述壓力達到規(guī)定值以上之后的所述光的受光量為依據(jù)，利用所述壓力達到規(guī)定值以上之后的預先求出的所述光的受光量與所述生物的生物信息之間的關(guān)系信息，計算所述生物的生物信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學式生物信息測量方法，其特征在于，具有對所述壓力進行計量的第5工序，所述第4工序以所述第3工序中接收的所述光的受光量以及所述第5工序中計量的所述壓力為依據(jù)，利用預先求出的所述光的受光量、所述壓力、以及所述生物的生物信息之間的關(guān)系信息，計算所述生物的生物信息
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學式生物信息測量方法，其特征在于，所述壓力的規(guī)定值在7kPa以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學式生物信息的測量方法，其特征在于，所述第2工序中照射的所述光的中心波長為500nm～1000nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學式生物信息測量方法，其特征在于，所述第4工序在從所述壓力達到規(guī)定的壓力開始起規(guī)定時間之后的時刻計算所述生物的生物信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學式生物信息測量方法，其特征在于，具有檢測所述壓力達到所述規(guī)定值的第6工序，所述第4工序在從所述第6工序檢測出所述壓力達到所述規(guī)定值時開始起規(guī)定時間之后的時刻，依據(jù)所述第3工序中接收的所述光的受光量，計算出所述生物的生物信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的的光學式生物信息測量方法，其特征在于，所述規(guī)定時間為200ms以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1記載的光學式生物信息測量方法，其特征在于，所述第4工序在所述光的受光量穩(wěn)定之后計算出所述生物的生物信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學式生物信息測量方法，其特征在于，具有檢測所述壓力達到規(guī)定值的第6工序，所述第4工序在所述第6工序檢測出所述壓力達到所述規(guī)定值時監(jiān)視所述第3工序中接收的所述光的受光量的變化，并根據(jù)使所述受光量的變化納入規(guī)定值范圍之內(nèi)時的所述光的受光量計算出所述生物的生物信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學式生物信息測量方法，其特征在于，使所述受光量的變化納入規(guī)定值的范圍之內(nèi)，是指使所述受光量的變化范圍納入±10％以下。
12.一種光學式生物信息測量裝置，其特征在于，具有照射生物的光源部、接收由所述光源部向所述生物體內(nèi)部傳播并從所述生物體表面射出的光的受光部、對所述生物體表面施壓并形成規(guī)定形狀的成型部、根據(jù)在所述受光部中接收的所述光的受光量，利用預先求出的所述光的受光量與所述生物信息之間的關(guān)系信息，計算出所述生物的生物信息的運算部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學式生物信息測量裝置，其特征在于，具有檢測所述成型部施加于所述生物體表面的壓力達到規(guī)定值以上的壓力檢測部、所述運算部根據(jù)在檢測出所述壓力達到所述規(guī)定值以上時的所述光的受光量，對所述生物的生物信息進行檢測。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學式生物信息測量裝置，其特征在于，具有計量所述成型部施加于所述生物表面的壓力的壓力計量部、根據(jù)在所述受光部中接收的所述光的受光量以及在所述壓力計量部計量的所述壓力，計算出所述生物的生物信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學式生物信息測量裝置，其特征在于，成型部的與生物表面相連接的面實質(zhì)上為平面形狀。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學式生物信息測量裝置，其特征在于，成型部的與生物表面相連接的面上具有凸起部，所述凸起部上設置光源部及受光部。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學式生物信息測量裝置，其特征在于，所述光源部具有多個光源。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光學式生物信息測量裝置，其特征在于，所述光源部具有設置得使所述光源與所述受光部之間的距離為15mm～30mm、即第1距離的所述光源、以及設置得使所述光源與所述受光部之間的距離為35mm～80mm、即第2距離的所述光源，從具有所述第1距離的所述光源接收的，所述受光部的受光量記為Y1、從具有所述第2距離的所述光源接收的，受光元件的受光量記為Y2的情況下，所述運算部用所述Y2與所述Y1之比計算出所述生物的生物信息。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學式生物信息測量裝置，其特征在于，所述受光部具有多個受光元件。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光學式生物信息測量裝置，其特征在于，其所述受光部具有將所述光源部與所述受光元件之間的距離設置為15mm～30mm、即第1距離的所述受光元件、以及將所述光源部與所述受光元件之間的距離設置為35mm～80mm、即第2距離的所述受光元件，將具有所述第1距離的所述受光元件的受光量記為Y1，將具有所述第2距離的所述受光元件的受光量記為Y2的情況下，所述運算部用所述Y2與所述Y1之比計算出所述生物的生物信息。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學式生物信息測量裝置，其特征在于，具有顯示所述運算部計算出的所述生物的所述生物信息的顯示部、就所述生物的所述生物信息與外部設備通信的通信部、以及輸入所述生物體測定條件的輸入部。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠再現(xiàn)性良好且高精度地測量生物體信息的，小型的光學式生物信息測量裝置。該裝置具有對生物進行照明的光源部(11)、接收從光源部(11)向生物內(nèi)部傳播并從生物表面(1)射出的光(13)的受光部(12)、對生物表面(1)施壓并使其形成規(guī)定形狀的成型部(10)、以在受光部(12)接收的受光量為依據(jù)，利用預先求出的光的受光量與生物體信息之間的關(guān)系信息計算出生物體的生物信息的運算部(14)。
文檔編號A61B5/00GK1509154SQ0380023
公開日2004年6月30日 申請日期2003年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月25日
發(fā)明者近藤和也, 內(nèi)田真司, 司 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社