專利名稱：身體組成評估方法和身體組成檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物電阻抗檢測方法的精確度的改進(jìn)，和一種基于該生物電阻抗檢測方法的身體組成檢測裝置。
(ii)相關(guān)技術(shù)的描述生物電阻抗檢測方法基于如下原理評估身體組成。
假設(shè)電流容易通過的活體中的一部分表示為如圖1所示的圓柱形導(dǎo)電材料。另外，當(dāng)該導(dǎo)電材料的長度、橫截面積、電阻率和體積如圖1所示分別表示為L，S，ρ和V時，該導(dǎo)電材料的上部和下部端面之間的電阻R和體積V表示如下。
R＝αL/SV＝SL然而，由于橫截面積S表示為S＝V/L，電阻R如下表示。
R＝ρL2/V從而，體積V表示為V＝ρL2/R另外，由這些表達(dá)式，可知通過V∝L2/R表示的關(guān)系可適用。
如上所述，各種身體組成通過評估活體中導(dǎo)電材料的體積，即通過評估活體中電流容易通過的水的體積V來評估。
在上述模型中，假設(shè)活體為圓柱體并且水均勻地存在于活體中。然而，在實(shí)際的活體中，存在于其中的水包括兩種隔室(compartments)，即，一種具有包括細(xì)胞間液和血漿的細(xì)胞外液的隔室，和一種具有由細(xì)胞膜包圍的細(xì)胞內(nèi)液的隔室。另外，把包圍具有細(xì)胞內(nèi)液的后一種隔室的細(xì)胞膜認(rèn)為是非常薄的絕緣材料。具有這兩種隔室的活體模型稱為隔室模型?；谶@個模型假設(shè)，活體通過圖2所示的等效電路表示，其中Re為細(xì)胞外液電阻，Ri為細(xì)胞內(nèi)液電阻，并且Cm為細(xì)胞膜體積。
然而，由于實(shí)際的活體為各種細(xì)胞的集合，并且僅僅通過圖2所示的集總常數(shù)等效電路難以來表示活體，所以引入Cole-Cole圓弧定律以便表示活體的電特性。
如果假設(shè)活體的阻抗矢量軌跡遵守Cole-Cole圓弧定律，那么給定頻率時的生物電阻抗矢量Z能夠表示如下Z(ω)＝R∞+(R0-R∞)/(1+(jωτ)β)其中ω表示檢測的角頻率(＝2πf，f檢測頻率)，τ表示Cole-Cole圓弧定律的中心松弛常數(shù)(central relaxtion constant)，β表示代表松弛(relaxation)時間的分布參數(shù)，R0表示在0Hz頻率時的電阻值，和R∞表示在∞Hz頻率時的電阻值。
至于R0和R∞與圖2所示的Re和Ri間的關(guān)系，頻率為0Hz時的阻抗值R0簡單地等于圖2的等效電路所示的電阻值。
limω→0Z(ω)=R0=Re]]>另外，和上述情況相同，頻率為∞Hz時的阻抗值R∞簡單地等于電阻值。
limω→0Z(ω)=R∞=ReRi/(Re+Ri)]]>當(dāng)頻率為0Hz時，電流通過細(xì)胞外液的隔室而不通過細(xì)胞內(nèi)液的隔室。因此，在頻率為0Hz時檢測的生物電阻抗為基于細(xì)胞外液的值。
同時，由于在∞Hz頻率檢測的生物電阻抗矢量值既通過細(xì)胞外液隔室又通過細(xì)胞內(nèi)液隔室，所以該生物電阻抗矢量值能夠說成表示全身中的水量，即，總的身體水量。
從而，細(xì)胞外液量(ECW)或總身體水量(TBW)通過使用檢測電流的頻率為0Hz時的電阻值R0，和檢測電流的頻率為∞Hz時的電阻值R∞表示如下。
ECW∝L2/R0TBW∝L2/R∞同樣，細(xì)胞外液量(ECW)或總身體水量(TBW)也可以用圖2中的Re和Ri表示如下。
ECW∝L2/ReTBW∝L2/(ReRi/(Re+Ri))另外，通過從身體水量中減去細(xì)胞外液量獲得細(xì)胞內(nèi)液量(ICW)，因此該細(xì)胞內(nèi)液量能夠表示如下。
ICW＝TBW-ECW如上所述，細(xì)胞外液量、總身體水量和細(xì)胞內(nèi)液量能夠通過兩個隔室模型和Cole-Cole圓弧定律評估。
另外，體重中的瘦體重、肌肉量、身體脂肪重以及細(xì)胞外液量、總身體水量和細(xì)胞內(nèi)液量的比例也能夠由細(xì)胞外液量、總身體水量和細(xì)胞內(nèi)液量和各種如體重、身高、年齡和性別這樣的參數(shù)之間的關(guān)系來進(jìn)行評估。
公開了一種裝置，該裝置基于通過檢測生物電阻抗獲得的檢測頻率為0Hz時的電阻值R0和頻率為∞Hz時的電阻值R∞，使用前述的原理和檢測多頻率的電流(例如，專利公開1)，計算身體脂肪重和身體水量。
另外，公開了一種方法，該方法在評估人的身體細(xì)胞量、瘦體重和總身體水量時使用包括的電抗值的阻抗值(例如，專利公開2)。
專利公開1日本專利在后公開的特開平9-51884專利公開2日本專利No.3330951的說明書在檢測生物電阻抗時通過活體的電流首先通過具有電解成份和低電阻率的細(xì)胞外隔室和細(xì)胞內(nèi)隔室。然而，該細(xì)胞內(nèi)液隔室由認(rèn)為是非常薄的絕緣膜的細(xì)胞膜包圍。這個絕緣膜在圖2的等效電路中表示為電容(Cm)。直流電不能通過該絕緣膜并且它的阻抗相對于頻率成反比變化。因此，通過細(xì)胞內(nèi)液隔室的電流值取決于通過的電流的頻率。
同時，通過細(xì)胞外液隔室的電流值不取決于通過的電流的頻率，并且顯示出恒定的電阻值，這用圖2的等效電路中的細(xì)胞外液電阻(Re)表示。
現(xiàn)在流行的使用單一頻率檢測身體水分或身體組成的方法使用接近50Hz頻率的電流，該頻率接近通過Cole-Cole圓弧定律確定的特性頻率(1/2πτ)的頻率。在這個頻率范圍內(nèi)，檢測電流充分地通過細(xì)胞外液隔室；然而由于細(xì)胞膜阻抗的影響，在∞頻率通過的電流的僅約1/n(n＝2到9，例如)通過細(xì)胞外液隔室。然而，全面考慮到活體的這種電特性，評估身體水分和身體組成是可能的。然而，由于細(xì)胞內(nèi)液隔室對于生物電阻抗的影響比細(xì)胞外液隔室小，會產(chǎn)生各種問題。在下文中，將描述該問題的一個實(shí)例。
一般而言，細(xì)胞外液由血漿，淋巴液，細(xì)胞間液和類似液組成，并且由于重力或類似作用的影響相對容易流動，而細(xì)胞內(nèi)液由于通過細(xì)胞膜要花費(fèi)相對長的時間流動。這意味著在短時間內(nèi)，細(xì)胞外液的分布變化相對容易有可能僅僅是取決于檢測的身體部位或在檢測生物電阻抗時對象的位置，。如上所述，由于細(xì)胞外液隔室對生物電阻抗的影響比細(xì)胞內(nèi)液隔室大，這種在細(xì)胞外液的分布中的變化顯現(xiàn)為生物電阻抗的檢測值中的巨大變化，并且導(dǎo)致身體水分或身體組成評估中的誤差。
另外，即使當(dāng)對象的細(xì)胞外液和細(xì)胞內(nèi)液比明顯不同于正常人時，這種不同也導(dǎo)致身體水分或身體組成的評估中的誤差。例如，假設(shè)肌肉量明顯大于普通人的運(yùn)動員，依據(jù)肌肉發(fā)達(dá)的程度，具有比普通人更大的細(xì)胞內(nèi)液隔室。因此，認(rèn)為運(yùn)動員具有比普通人大的身體水分中的細(xì)胞內(nèi)液比。然而，由于上述原因，低估了細(xì)胞內(nèi)液隔室。從而，低估了細(xì)胞內(nèi)液，并且也低估了總的身體水分。
這種問題不僅發(fā)生在特性頻率附近的檢測中，而且發(fā)生在通過在細(xì)胞外液隔室和細(xì)胞內(nèi)液隔室不是均等評估的有限頻率時檢測生物電阻抗來評估身體水分或身體成份時。
在上述日本在后公開的專利特開平9-51884中描述的裝置使用多頻率的檢測信號計算0和∞頻率時的電阻值，并且隨后從這些值計算特定的生物電阻抗。由于必須確定阻抗的圓弧軌跡，這個計算過程費(fèi)時間。上述計算值為50Hz檢測頻率時的電阻值。這個值作為對象的生物電阻抗值計算。這個發(fā)明是用來減小在檢測生物電阻抗中吸氣(aspiration)的影響，并且不是用來抑制在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外液中的變化。
同時，在上述日本專利No.3330951的說明書中描述的方法在通過生物電阻抗來評估人體組成時使用了電抗值。該方法使用用于計算身體細(xì)胞質(zhì)量(BCM)和電抗值Xcp的回歸公式。即，該方法直接將電抗值代入待計算的人體組成的回歸公式中。另外，該方法將能夠通過生物電阻抗測量的值作為細(xì)胞外液和身體細(xì)胞質(zhì)量的并聯(lián)電路來處理，并且不評價細(xì)胞外液隔室和細(xì)胞內(nèi)液隔室。
鑒于這些問題，構(gòu)思了本發(fā)明。本發(fā)明的目的為，通過校正檢測的生物電阻抗，以抑制由細(xì)胞內(nèi)液和細(xì)胞外液的流動導(dǎo)致的生物電阻抗的變化，并且通過在用生物電阻抗的檢測來對身體水分、身體組成等進(jìn)行評估時，使用該用于評估身體水分、身體組成等的校正值，從而使更準(zhǔn)確地評估身體水分、身體組成等成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的身體組成評估方法包括通過使用表示細(xì)胞內(nèi)液/細(xì)胞外液比的參數(shù)，該內(nèi)液/細(xì)胞外液比包括于在給定頻率檢測生物電阻抗的參數(shù)值中，校正檢測的生物電阻抗的參數(shù)值，并基于與生物電阻抗相關(guān)的該校正的參數(shù)評估身體組成和類似量。從而，該方法減小發(fā)生在相對短的時間內(nèi)的細(xì)胞外液的分布變化的影響，并且更準(zhǔn)確的評估身體水分，身體組成和類似量。
另外，在本發(fā)明的身體組成評估方法中，給定的頻率為施加于活體用于身體組成評估的電流頻率。
另外，在本發(fā)明的身體組成評估方法中，給定的頻率為一種不同于施加于活體用于身體組成評估的電流頻率的頻率。
另外，在本發(fā)明的身體組成評估方法中，生物電阻抗的待校正的參數(shù)為生物電阻抗的絕對值、生物電阻抗矢量值或迄今用做身體組成的評估的生物電阻抗矢量的電阻分量值的任何一個。
另外，在本發(fā)明的身體組成評估方法中，參數(shù)P’與生物電阻抗相關(guān)，該生物阻抗通過與表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的生物阻抗相關(guān)的參數(shù)校正，該參數(shù)P’計算如下P’＝f(P，α)＝K·PA·αu+C其中f(P，α)為通過參數(shù)P和α表示的校正函數(shù)，P’為與生物電阻抗相關(guān)的校正的參數(shù)，P為檢測的與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，α為與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)，并且A，B，C和K為常數(shù)。
本發(fā)明的身體組成評估方法基于與依據(jù)上述表達(dá)式計算的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，使身體水分、身體組成和類似量的評估更準(zhǔn)確。
另外，與用于本發(fā)明的身體組成評估方法的生物電阻抗相關(guān)、并表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用應(yīng)用于活體的交流電的波形和在生物電阻抗的檢測時檢測到的電壓波形間的相角差φ表示如下，
α＝1/φα＝1/tan(φ)另外，在本發(fā)明的身體組成評估方法中，與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用包括在與校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)中的參數(shù)，或包括在與在其它頻率檢測的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)表示如下，α＝R/X其中R為生物電阻抗的電阻分量，和X為生物電阻抗的電抗分量。
另外，在本發(fā)明的身體組成評估方法中，與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用生物電阻抗的絕對值或生物電阻抗的電阻分量值表示，其中該生物電阻抗的絕對值或該生物電阻抗的電阻分量值為與一個與較高和較低頻率的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，該較高和較低頻率是與校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)的檢測頻率來比較，或者該生物電阻抗矢量的絕對值和生物電阻抗矢量的電阻分量值中的任何一個為與校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，表示如下，α＝P_high/P_lowα＝P_low/(P_low-P_high)α＝P_high/(P_low-P_high)其中P_high為在較高頻率與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，P_low為在較低頻率與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)。
另外，在本發(fā)明的身體組成評估方法中，與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過在0Hz頻率的生物電阻抗值R0和在無限大頻率的生物電阻抗值Rinf表示如下，α＝Rinf/R0，其中該無限大頻率由在許多頻率檢測的生物電阻抗值確定，作為替換方式，參數(shù)α通過細(xì)胞外液電阻值Re和細(xì)胞內(nèi)液電阻值Ri表示如下。
α＝Ri/Re另外，本發(fā)明的身體組成評估裝置包括電流供應(yīng)單元，電壓檢測單元，生物電阻抗計算單元，校正單元，和身體組成計算單元，其特征在于電流供應(yīng)單元施加電流于活體，電壓檢測單元檢測電壓，生物電阻抗計算單元從施加的電流和檢測到的電壓計算與檢測的身體部分的生物電阻抗相關(guān)的一個參數(shù)，校正單元通過使用一個代表細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)校正所述的與檢測的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)值，其中該細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比包括于在給定頻率檢測的生物電阻抗的參數(shù)值中，和身體組成計算單元基于與生物電阻抗相關(guān)的該校正參數(shù)值，計算與身體組成相關(guān)的指數(shù)。
從而，該方法減小發(fā)生在相對短的時間內(nèi)的細(xì)胞外液的分布變化的影響，并且更準(zhǔn)確的評估身體水分、身體組成和類似量。
另外，在本發(fā)明的身體組成評估裝置中，給定的頻率為施加于活體用于身體組成評估的電流頻率。
另外，在本發(fā)明的身體組成評估裝置中，給定的頻率為一種不同于施加于活體用于身體組成評估的電流頻率的頻率。
另外，在本發(fā)明的身體組成評估裝置中，通過校正單元校正的生物電阻抗的參數(shù)為生物電阻抗的絕對值、生物電阻抗矢量值或迄今用于做身體組成的評估的生物電阻抗矢量的電阻分量值中的任何一個。
另外，在本發(fā)明的身體組成評估裝置中，當(dāng)與所述的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)為P’時，其中該生物電阻抗通過與代表細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的生物阻抗相關(guān)的參數(shù)校正，在校正單元進(jìn)行的與生物阻抗相關(guān)的參數(shù)的校正依據(jù)下述的表達(dá)式進(jìn)行P’＝f(P，α)＝K·PA·αB+C其中f(P，α)為通過參數(shù)P和α表示的校正函數(shù)，P’為與生物電阻抗相關(guān)的參校正的數(shù)，P為檢測的與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，α為與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)，并且A，B，C和K為常數(shù)。本發(fā)明的身體組成評估裝置基于計算與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，使身體水分身體組成和類似量的評估更準(zhǔn)確。
另外，與用于本發(fā)明的身體組成評估裝置的生物電阻抗相關(guān)、并表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用應(yīng)用于活體的交流電的波形和在生物電阻抗的檢測時檢測到的電壓的波形之間的相角差φ表示如下，α＝1/φα＝1/tan(φ)另外，在本發(fā)明的身體組成評估裝置中，表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比、與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)α，通過使用包括在與校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)中的參數(shù)，或包括在與在其它頻率檢測的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)表示如下，α＝R/X其中R為生物電阻抗的電阻分量，和X為生物電阻抗的電抗分量。
另外，在本發(fā)明的身體組成評估裝置中，表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比、與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)α，通過使用生物電阻抗的絕對值或生物電阻抗的電阻分量值表示，其中該生物電阻抗為的絕對值或該生物電阻抗的電阻分量值與校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)的檢測頻率來比校，或者該生物電阻抗矢量的絕對值和生物電阻抗矢量的電阻分量值中的任何一個為與待校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，該α可以表示如下，α＝P_high/P_lowα＝P_low/(P_low-P_high)α＝P_high/(P_low-P_high)其中P_high為在較高頻率與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，P_low為在較低頻率與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)。
另外，在本發(fā)明的身體組成評估裝置中，表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比、與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)α，通過在0Hz頻率的生物電阻抗值R0和在無限大頻率的生物電阻抗值Rinf表示如下，α＝Rinf/R0，其中該無限大頻率時的生物阻抗值Rinf由在許多頻率檢測的生物電阻抗確定。
作為替換方式，參數(shù)α通過細(xì)胞外液電阻值Re和細(xì)胞內(nèi)液電阻值Ri表示如下。
α＝Ri/Re


圖1為當(dāng)人體假設(shè)為圓柱體時的圖。
圖2為間質(zhì)細(xì)胞的等效電路圖。
圖3為人體生物電阻抗的矢量軌跡圖。
圖4為示出在計算普通人的瘦體重中，當(dāng)使用本發(fā)明的生物電阻抗校正公式進(jìn)行校正和當(dāng)不使用該公式校正時之間的關(guān)系的圖表。
圖5為示出在計算運(yùn)動員的瘦體重時，使用本發(fā)明的生物電阻抗校正公式進(jìn)行校正和不使用該公式校正時之間的關(guān)系的圖表。
圖6為當(dāng)使用本發(fā)明的生物電阻抗校正公式進(jìn)行校正和當(dāng)不使用該公式校正時，生物電阻抗隨時間變化的圖表。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例的身體成份檢測裝置的外部透視圖。
圖8為本發(fā)明實(shí)施例的身體成份檢測裝置的內(nèi)部框圖。
圖9為本發(fā)明實(shí)施例的身體成份檢測裝置的流程圖。
具體實(shí)施例方式
為了通過使用生物電阻抗Z評估身體組成，通常通過將對象的身高、生物電阻抗的絕時值|Z|和例如體重、性別和年齡這樣的參數(shù)代入一回歸公式中實(shí)現(xiàn)計算。下面是回歸公式的重要項(xiàng)。
L2/|Z|...(1)其中L表示檢測對象的身高或?qū)⒈粶y量的身體部分的長度，和|Z|表示檢測的生物電阻抗的絕對值。
此外，該項(xiàng)稱為阻抗指數(shù)。
同時，檢測的生物電阻抗矢量Z(ω)根據(jù)上述的Cole-Cole模型作如下表示。
Z(ω)＝R∞+(R0-R∞)/{1+(jωτ)β}＝R∞+(R0-R∞)/[1+(ωτ)β×{cos(πβ/2)+jsin(πβ/2)}]其中ω表示檢測的角頻率(＝2πf，f檢測頻率)，τ表示圓弧定律的中心松弛常數(shù)，β表示代表松馳時間分布的參數(shù)，R0表示在0Hz頻率時的電阻值，和R∞表示在∞Hz頻率時的電阻值。
正如Cole-Cole模型所表達(dá)的那樣，當(dāng)將掃描的頻率時檢測的生物電阻抗矢量繪制在平面上時，它的橫軸表示為實(shí)數(shù)分量的阻抗分量R，并且縱軸表示為虛數(shù)分量的體積分量X，它的矢量軌跡形成如圖3所示的圓弧。雖然在這種情況下由于該分量是基于體積的，所以虛軸分量為負(fù)值，然而為了下面方便的目的該分量將作為正數(shù)處理。
在圖3中，O代表座標(biāo)原點(diǎn)，A和B表示矢量軌跡與實(shí)軸間的交點(diǎn)，C表示圓弧頂點(diǎn)，D表示圓心，和E表示直線CD與實(shí)軸間的交點(diǎn)。在這種情況中，點(diǎn)A表示頻率為∞Hz時的生物電電阻值，點(diǎn)B表示頻率為0Hz時的生物電電阻值，并且點(diǎn)A和B兩者都是僅有實(shí)數(shù)分量而無虛數(shù)分量的電阻值。生物電阻抗值到達(dá)圓弧頂點(diǎn)C的頻率稱為特性頻率，并且此時的角頻率如下表達(dá)。
ω＝1/τ當(dāng)生物電阻抗分解為實(shí)軸分量(電阻分量)R和虛軸分量(電抗分量)X時，R和X如下表達(dá)R＝R∞+[(R0-R∞)×{1+(ωτ)β×cos(πβ/2)}]/g(ω，τ，β)X＝[(R0-R∞)×{(ωτ)β×sin(πβ/2)}]/g(ω，τ，β)其中g(shù)(ω，τ，β)＝1+2(ωτ)β×cos(πβ/)+{(ωτ)2β}。
當(dāng)檢測角頻率為的1/τ，即，特性頻率假定時，上述R和X表示如下。
R＝(R0+R∞)/2X＝{(R0-R∞)/2}×[sin(πβ/2)/{1+cos(πβ/2)}]＝{(R0-R∞)/2}×tan(πβ/4)R和X的值在這種情況下分別表示成如圖3所示的坐標(biāo)原點(diǎn)和點(diǎn)E間的距離，以及點(diǎn)E和C間的距離。
從上述可知，身體水分、身體組成和類似的參數(shù)既能夠從生物電阻抗的絕對值|Z|進(jìn)行評價又能從作為它的實(shí)軸分量的電阻分量R進(jìn)行評估，雖然它們包括不同的參數(shù)。
因此，除上述阻抗指數(shù)L2/|Z|...(1)，身體水分，身體組成和類似參數(shù)能夠通過L2/R...(1)’評估。
在下文中，該項(xiàng)將稱為電阻指數(shù)。
這些阻抗指數(shù)和電阻指數(shù)與活體中的身體水分，瘦體重，肌肉量和類似參數(shù)存在明顯的關(guān)系，并且它們是評估這些數(shù)據(jù)的重要項(xiàng)。另外，這些指數(shù)也是評估脂肪質(zhì)量、脂肪百分比和類似參數(shù)的重要項(xiàng)。
然而，在任一情況下，在接近特性頻率的頻率時生物電阻抗的檢測中，都會受上述細(xì)胞內(nèi)液隔室的低估和在細(xì)胞外液的分布變化的影響。另外，它們的影響也可以發(fā)生在其它有限頻率的生物電阻抗的檢測中。
另外，當(dāng)全身的身體組成通過該活體特定部分的電阻分量來評價時，這種誤差產(chǎn)生特別明顯的影響。
本發(fā)明提供一種方法，該方法包括通過使用不涉及通過生物電阻抗檢測的獲得的生物電阻抗的絕對值|Z|或電阻分量R的分量，即，低估的細(xì)胞內(nèi)液隔室的數(shù)據(jù)來校正檢測的生物電阻抗的絕對值|Z|或檢測的電阻分量R，并且通過使用校正的生物電阻抗的絕對值|Z|’的或校正的電阻分量R’的阻抗指數(shù)或電阻指數(shù)來評估身體水分、身體組成和類似參數(shù)；以及一種通過使用校正的生物電阻抗的絕對值|Z|’或校正的電阻分量R’的來評估身體水分、身體組成和類似參數(shù)的裝置。
在下文中，將通過依據(jù)作為生物電阻抗矢量的實(shí)軸分量的由電阻分量R表示的電阻指數(shù)來描述本發(fā)明。
通常，阻抗矢量z(ω)用電阻分量r和電抗分量x表示如下。
z(ω)＝r+jx(ω)另外，存在如下用阻抗矢量的絕對值|z(ω)|和相角φ表示的關(guān)系。
r＝|z(ω)|cosφx＝|z(ω)|sinφtan(φ)＝x/r另外，如上所述，該電阻分量R和電抗分量X表示如下。
R＝(R0+R∞)/2X＝{(R0-R∞)/2}×tan(πβ/4)因此，下述的表達(dá)式成立。
X/R＝tan(πβ/4)×(R0-R∞)/(R0+R∞)由于下述的表達(dá)式R0＝ReR∞＝ReRi/(Re+Ri)成立，X/R也能夠表示如下。
X/R＝tan(πβ/4)×Re/(Re+2Ri)＝tan(πβ/4)/(1+2Ri/Re)因此，下述的表達(dá)式成立。
R/X＝(1+2Ri/Re)cot(πβ/4)在這個表達(dá)式中的Ri/Re表示細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外液隔室的相對數(shù)據(jù)。在下文中，將這個Ri/Re稱為細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液隔室比。
在這個細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液隔室比上，反映生物電阻抗測量處的身體部位中兩隔室的大小。在有發(fā)達(dá)肌肉的運(yùn)動員的情況中，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)液隔室大時，細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液隔室比小。另一方面，細(xì)胞內(nèi)液隔室變得越小，細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液隔室比變得越大。同時，當(dāng)細(xì)胞外液隔室大時，細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液隔室比大，而當(dāng)細(xì)胞外液隔室小時，細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液隔室比小。
然而，在正常環(huán)境下短時間內(nèi)活體的細(xì)胞內(nèi)液隔室改變是不可能的。在通過訓(xùn)練，衰老和類似情況的長時期內(nèi)細(xì)胞內(nèi)液隔室改變是可能的。因此，可以假定在有限的時期內(nèi)細(xì)胞內(nèi)液隔室保持不變。然而，對于細(xì)胞外液間隔，如上所述由于可以在非常短時間內(nèi)在細(xì)胞外液的均勻分布中發(fā)生變化，所以細(xì)胞外液隔室可以急劇地改變。
在本發(fā)明中，作為與檢測的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，生物電阻抗的絕對值或生物電阻抗的電阻分量，通過使用與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)來校正，該參數(shù)包括與下述表達(dá)式一致的上述細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液隔室比。在下文中，該細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液隔室比和細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外液間的比將互相同義地使用，并且將不作區(qū)分。
P’＝f(P，α)＝K·PA·αB+C其中f(P，α)為由參數(shù)P和α表示的校正函數(shù)，P’為與生物電阻抗相關(guān)的參校正的數(shù)，P為檢測的與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，α為表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比、與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，并且A，B，C和K為常數(shù)。
另外，通過與校正的生物電阻抗相關(guān)參數(shù)值的使用，計算上述阻抗指數(shù)或電阻指數(shù)，并且基于該計算的指數(shù)，來評估身體水分和身體組成。
當(dāng)生物電阻抗的相角為φ時，用于校正與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)、具有細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液隔室比的參數(shù)表示如下。
R/X＝cot(φ)考慮到生物電阻抗的相角通常小于10°，可想到下述的表達(dá)式可成立。
cot(φ)1/φ因此，該參數(shù)可以表示為
cot(φ)和1/φ。
細(xì)胞外液電阻值Re和從在多個頻率生物電阻抗的檢測結(jié)果算出的細(xì)胞內(nèi)液電阻值Ri具有下述的關(guān)系。
Ri/Re0Hz頻率時的生物電阻抗和從在多個數(shù)頻率生物電阻抗的檢測結(jié)果算出的在∞Hz頻率時的生物電阻抗具有下述關(guān)系。
Rinf/R0∵Rinf/R0＝{ReRi(Re+Ri)}/Re＝1/{1+(Re+Ri)}R0/(R0-Rinf)∵R0/(R0-Rinf)＝1+(Ri/Re)Rinf/(R0-Rinf)∵Rinf/(R0-Rinf)＝Ri/Re當(dāng)上述R0和Rinf中兩者或者任一個通過使用生物電阻抗矢量的絕對值|Z|或生物電阻抗矢量的電阻分量R來估計時，其中該生物電阻抗矢量的絕對值|Z|或該生物電阻抗矢量的電阻分量R為一個與較高和較低頻率的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，該較高和較低頻率是與待校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)的檢測頻率來比較的，或者生物電阻抗矢量的絕對值|Z|和生物電阻抗矢量的電阻分量R中的任何一個為與校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，下述的表達(dá)式可適用。
P_high/P_lowP_low/(P_low-P_high)P_high/(P_low-P_high)其中P_high為與較高頻率時的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，和P_low為與較低頻率時的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)。
實(shí)施例在下文中，將參考附圖描述依據(jù)本發(fā)明的生物電阻抗檢測方法的效果和依據(jù)本發(fā)明的生物電阻抗檢測裝置的實(shí)施例。
為了檢驗(yàn)依據(jù)本發(fā)明的生物電阻抗檢測方法的效果，本發(fā)明人通過使用生物電阻抗作了用于檢驗(yàn)在用本發(fā)明的生物電阻抗檢測方法進(jìn)行校正前后結(jié)果間的不同的實(shí)驗(yàn)。作為檢驗(yàn)電流，使用了接近特性頻率的50Hz的交流電信號。用于檢驗(yàn)生物電阻抗的電流通過兩腳間，并且電勢差也在兩腳間檢測。
這個檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)顯示出了將檢測的阻抗值的絕對值簡單代入到在身體組成的評估中為最重要的因素的阻抗指數(shù)的表達(dá)式(1)中的結(jié)果，和通過下述表達(dá)式(2)的使用對檢測的生物電阻抗的絕對值進(jìn)行校正并且將該校正值代入作為阻抗指數(shù)的表達(dá)式(1)中的結(jié)果。在這種情況中，前者定義為校正前值(pre-correction value)，和后者定義為校正后值(post-correction value)。
通過將R/X作為表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)，檢測的生物電阻抗的絕對值P通過下述表達(dá)式校正。
P’＝f(P，R，X)＝K1(P)A1(R/X)B1+C1...(2)其中R為生物電阻抗的實(shí)軸分量(電阻分量)，X為生物電阻抗的虛軸分量(電抗分量)，以及A1，B1，C1和K1為常數(shù)。
圖4和圖5示出了通過橫軸上的雙能量X射線吸光分析法(DXA)獲得的瘦體重，和通過阻抗指數(shù)獲得并且通過它們的在縱軸上相應(yīng)的最大值標(biāo)準(zhǔn)化的校正前值和校正后值?！啊稹贝硇Ｕ爸?，和“×”代表校正后值。另外，圖4示出了普通人的校正前值和校正后值，而圖5示出了運(yùn)動員的校正前值和校正后值。
參考圖4中普通人的數(shù)據(jù)，在校正后值與校正前值的比較中幾乎看不出差別。這是因?yàn)樾Ｕ磉_(dá)式的參數(shù)依據(jù)普通人的數(shù)據(jù)設(shè)置。在校正前值和校正后值間沒有差別表明本發(fā)明能夠應(yīng)用于具有普通細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液間隔比的未指明數(shù)目的對象。
至于圖5中有關(guān)運(yùn)動員的數(shù)據(jù)，當(dāng)它們與圖4中普通人的結(jié)果比較時，存在明顯的差別，并且可知在校正前通過生物電阻抗的絕對值算出的值整體上偏低，并且瘦體重被低估。通過DEXA檢測的瘦體重越大，這種趨勢變得越明顯。這可歸結(jié)于上述事實(shí)，即細(xì)胞外液隔室和細(xì)胞內(nèi)液隔室對檢測的生物電阻抗值的貢獻(xiàn)程度不同?？梢岳斫獾氖牵ㄟ^依據(jù)本發(fā)明進(jìn)行的校正，對運(yùn)動員的瘦體重低估的趨勢已經(jīng)改善，并且接近正確瘦體重的值已經(jīng)算出。因此，即使當(dāng)細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液隔室比明顯不同于普通人的時，依據(jù)本發(fā)明的校正也能夠使評估值更接近正確值。
上面是當(dāng)對象處于正常條件或接近正常條件下應(yīng)用本發(fā)明的檢驗(yàn)結(jié)果。
接下來，當(dāng)對象的細(xì)胞外液隔室變化時進(jìn)行檢驗(yàn)。這這對應(yīng)于上述的細(xì)胞外液的分布在相對短時間內(nèi)變化的情況。圖6按時間順序示出了從依據(jù)本發(fā)明的校正前后的值計算出的數(shù)據(jù)，這通過四天以上每天幾次檢驗(yàn)對象的生物電阻抗的變化得到。
橫軸代表時間，并且縱軸代表當(dāng)校正前后的第一個值為100時的變化率。另外，“○”代表校正前的值，和“×”代表校正后的值。
校正前的值在圖表中的變化意味檢測的生物電阻抗值在一天中變化。原因如下。即，由于對象在那時保持躺下，并且雙腿具有低水量，水分的分布在對象剛睡醒后是均勻的，從而檢測的生物電阻抗變高。然而，當(dāng)對象睡醒后開始正常生活時，由于重力的影響細(xì)胞外液的發(fā)生移動，由此這個檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中作為檢測生物電阻抗的身體部分的腿中的細(xì)胞外液增加，因此得到低生物電阻抗值。將生物電阻抗的絕對值象上述檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一樣代入阻抗指數(shù)的結(jié)果對應(yīng)于校正前值的圖表中的變化。同時，當(dāng)對校正后值的圖標(biāo)檢驗(yàn)時，設(shè)想的由細(xì)胞外液的流動引起的變化幾乎不能看出。從而，通過對檢測的生物電阻抗的絕對值進(jìn)行本發(fā)明描述的校正和基于該校正值評估身體組成，細(xì)胞外液流動的影響能夠減小，并且在稱為“生理節(jié)奏”的一天中計算的身體水分和身體組成的變化能夠保持非常低。
接下來，將描述使用依據(jù)本發(fā)明的生物電阻抗檢測方法的身體組成檢測裝置的實(shí)施例。
圖7為身體組成檢測裝置的外部視圖，和圖8為用于示出該裝置的電連接的框圖。
圖7為本發(fā)明的實(shí)施例的身體組成檢測裝置的外部視圖。該檢測裝置1具有接近L形。它的下部由秤2組成。該秤2為已知裝置并且在對象站上以檢測他的重量的平臺2a上具有電極部件3和4。該電極部件3和4與對象的雙腳底部接觸。該電極部件3和4包括用于供應(yīng)電流的電流供應(yīng)電極3a和4a，和用于檢測電壓的電壓檢測電極3b和4b。
另外，檢測裝置1在其頂面上具有操作箱5。這個操作箱5包括作為用于輸入各種身體數(shù)據(jù)的輸入裝置的輸入單元6，并且包括許多健，這些健包括電源開關(guān)和數(shù)字鍵，作為顯示裝置、包括用于顯示檢測結(jié)果的LCD的顯示單元7，和在紙上打印檢測結(jié)果并出紙的打印單元8。
另外，用于手握的電極把手13和14通過代碼15和16連接至操作箱5。該電極把手13和14包括用于供應(yīng)電流的電流供應(yīng)電極13a和14a，和用于檢測電壓的電壓檢測電極13b和14b。除了當(dāng)它們用于檢測時之外，電極把手13和14鉤在配置于操作箱兩側(cè)的掛鉤17上。
圖8為檢測裝置1的內(nèi)部電的框圖。為電流供應(yīng)裝置和電壓檢測裝置的八個電極，即，與雙手和雙腳接觸的電極3a，3b，4a，4b，13a，13b，14a和114b，連接于電極轉(zhuǎn)換單元20，該電極轉(zhuǎn)換單元20連接于計算和控制單元23，該計算和控制單元23為通過電流供應(yīng)單元21和電壓檢測單元22的控制裝置。該計算和控制單元23具有微型電子計算機(jī)(CPU)，并且它不僅是用于從施加的電流和檢測電壓計算生物電阻抗的生物電阻抗計算裝置，而且是用于校正該計算的生物電阻抗的校正裝置。另外，該計算和控制單元還是用于計算與活體的組成相關(guān)的指數(shù)的身體組成計算裝置，并且執(zhí)行各種其它的計算和控制。作為用于存貯各種數(shù)據(jù)的存貯裝置并且包括存儲器或寄存器的存貯單元24和檢測對象體重的體重檢測單元26連接于該計算和控制單元23。另外，輸入單元26、顯示單元7和打印單元8也連接于該計算和控制單元23上。電源單元28給計算和控制單元23和其它單元提供電源。
接下來，將描述身體組成檢測裝置的操作。
圖9為示出身體組成檢測裝置1的操作的流程圖。
在輸入單元6的電源開關(guān)按下時(步驟S1)，該裝置初始化(步驟S2)。從而，該裝置進(jìn)入等待模式以接收通過由轉(zhuǎn)換鍵執(zhí)行的接下來的輸入(步驟S3)。然后，在輸入單元6的數(shù)字鍵按下時(步驟S4)，檢查關(guān)于個人的參數(shù)是否儲存在基于相應(yīng)數(shù)字的存貯單元24中的存儲區(qū)中(步驟S5)。
當(dāng)個人參數(shù)存儲時，將該個人參數(shù)從存貯單元24讀出，并且顯示在顯示單元7上，并且然后檢查是否有轉(zhuǎn)換鍵已經(jīng)按下(步驟S6)。
當(dāng)在步驟S4中沒有存儲個人參數(shù)或在步驟S5中已經(jīng)按下轉(zhuǎn)換鍵時，該裝置進(jìn)入一模式以等待個人參數(shù)的輸入。通過使用輸入單元6的數(shù)字鍵，使用者輸入個人參數(shù)例如體重、年齡和性別(步驟S7)。
當(dāng)輸入個人參數(shù)時，檢測體重(步驟S8)。當(dāng)使用者站在秤2上時，體重檢測單元26探測負(fù)荷并檢測使用者的重量。
然后，檢測生物電阻抗(步驟S9)。
檢測雙手間的生物電阻抗。電極轉(zhuǎn)換單元20通過來自計算和控制單元23的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由此交流電流從電流供應(yīng)單元21供給到電極13a和14a之間，并且通過電壓檢測單元22檢測電極13b和14b上的電壓。在那時，從施加的電流通過一參考電阻時產(chǎn)生的電壓波形和在活體的受檢測身體部分中的檢測電壓的交流波形中確定相差，并且生物電阻抗值通過該相差和檢測的生物電阻抗的絕對值P校正。如圖2所示，由于活體中細(xì)胞膜具有體積分量，所以產(chǎn)生相差，并且該相差的大小依據(jù)細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比變化，這可以通過活體模型的等效電路能夠表示成細(xì)胞外液電阻和細(xì)胞內(nèi)液電阻的并聯(lián)電路這一事實(shí)來理解，。至于與待校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)的計算，生物電阻抗的校正值P’通過使用作為細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比參數(shù)的1/φ、依據(jù)如下表達(dá)式計算P’＝f(P，φ)＝K2(P)A2(1/φ)B2+C2...(3)其中φ為相差，并且A2，B2，C2和K2為常數(shù)(步驟S10)。
然后，檢測雙腳間的生物電阻抗。電流在電極3a和4a間通過，并且電壓在電極3b和4b間檢測。
然后，檢測通過軀干的生物電阻抗。電流在電極14a和4a間通過，并且電壓在電極13b和3b間檢測。
在身體各部分的生物電阻抗的檢測完成后，計算對象的身體組成。該身體組成通過使用校正的生物電阻抗值P’計算。
通過使用校正的生物電阻抗值、設(shè)置和存儲的個人參數(shù)以及檢測的體重值計算身體組成(步驟S11)。身體組成例如計算的身體脂肪百分比、身體水量和肌肉量能夠從生物電阻抗值和身體參數(shù)例如身高和體重來評估，并且由于上述計算為常規(guī)的已知技術(shù)，因此省略其中計算的描述。
將計算的身體組成的結(jié)果在顯示單元7上顯示(步驟S12)。其后，該裝置回到步驟S3的鍵輸入等待模式。
當(dāng)在步驟S4中個人鍵沒有按下時，其確定電源開關(guān)是否已經(jīng)按下(步驟S13)。當(dāng)確定電源開關(guān)已經(jīng)按下，關(guān)閉電源，并且該裝置的操作全部完成(步驟S14)。
雖然包括雙手的上體，包括雙腳的下體和軀干已經(jīng)作為在這個裝置中檢測的生物電阻抗的身體部分描述，然而本發(fā)明的生物電阻抗檢測方法不限于在特定的身體部分檢測，并且能夠應(yīng)用于在活體任何身體部分的生物電阻抗的檢測。
在上述實(shí)施例中，使用了與相差相關(guān)的參數(shù)。在下文中將描述與其它參數(shù)相關(guān)的實(shí)施例。
假定兩個檢測頻率，即，f_high和足夠低于f_high的f_low。當(dāng)f_high為能通過細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液的足夠高的頻率，其電阻分量Rf_high可以是用于評估總身體水分的參數(shù)。另外，足夠低于f_high的f_low，與f_high相比更主要的是評估細(xì)胞外液。從而，當(dāng)從Rf_high角度看時，Rf_low可以認(rèn)為是評估細(xì)胞外液的參數(shù)。
因此，相應(yīng)頻率的電阻分量Rf_high/Rf_low可以是表示細(xì)胞外液和總身體水分間比的參數(shù)。
設(shè)想對運(yùn)動員和普通人這個參數(shù)如何變化。
運(yùn)動員肌肉較多→細(xì)胞外液量/身體水量較低→Rf_high/Rf_low較低普通人肌肉較少→細(xì)胞外液量/身體水量較高→Rf_high/Rf_low較高從而，對于那些在總身體水量中細(xì)胞外液量的比例較小的人，用這個參數(shù)乘以電阻分量R使電阻分量R更小。即，可以確定那些帶有較多肌肉的對象具有較多身體水分。
另外，當(dāng)假設(shè)細(xì)胞內(nèi)液不變化，設(shè)想人的細(xì)胞外液中變化時，下述是可想到的。
細(xì)胞外液減少(電阻分量R增加)→較低的細(xì)胞外液量/身體水量→Rf_high/Rf_low減小細(xì)胞外液增加(電阻分量R減少)→較高的細(xì)胞外液量/身體水量→Rf_high/Rf_low增大從而，這個參數(shù)Rf_high/Rf_low為通過細(xì)胞外液的增加/減少反方向作用于電阻分量R的增大/減小。雖然上述描述已經(jīng)通過使用生物電阻抗矢量的電阻分量進(jìn)行，然而當(dāng)上述電阻分量由包括生物電阻抗的絕對值|Z|、與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)P代替時，與待校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)P’能夠作如下定義。
P’＝K3(P)A3(Pf_high/Pf_low)B3+C3其中Pf_high為在較高頻率與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，Pf_low為在較低頻率與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，并且A3，B3，C3和K3為常數(shù)。
接下來，將描述另一反映人的細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)。
依據(jù)基于多頻率方法的Cole-Cole模型，可以確定與活體的水量相關(guān)的電阻值例如表示細(xì)胞外液的Re，表示身體水分的Rinf和表示通過Re和Rinf表示的Ri。由于通過多頻率檢測信號電阻值R0的計算在上述日本再公開專利9-51884的專利中描述，因此其說明在此省略。
由于這些電阻值表示細(xì)胞外液量、總身體水量和細(xì)胞內(nèi)液量，因此也可以說成與所述的上述實(shí)施例的情況相同。
從而，Rinf/Re和Ri/Re為與上述實(shí)施例中的那些參數(shù)以同樣方式起作用的參數(shù)。因此，即使依據(jù)下述的表達(dá)式進(jìn)行校正P’＝K4(P)A4(Rinf/Re)B4+C4P’＝K5(P)A5(Ri/Re)B5+C5其中An，Bn，Cn和Kn為常數(shù)，可以認(rèn)為生物電阻抗的檢測的精確度也能夠期望能供獲得如上述情況一樣的改善。
如本發(fā)明上述實(shí)施例描述的那樣，本發(fā)明通過使用與之相關(guān)的參數(shù)來校正依據(jù)細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比變化的生物電阻抗的一部分。該參數(shù)不限于上述的那些。例如，許多上述的校正參數(shù)可以結(jié)合使用，并且下述的校正P’＝f(P，α，β...)＝K1·PA·αB·βc...+K3或P’＝f(P，α，β...)＝K1·PA·(K11αB+K12βc+...+K2)+K3是可能的，其中f(P，α，β...)為通過參數(shù)P，α和β表達(dá)的校正函數(shù)，P’為與校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，P為與校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，α，β...為與代表細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，A，B和C為用于與活體相符合的參數(shù)(常數(shù))，K1，K2和K3為常數(shù)，和K11，K12，...也為常數(shù)。
另外，在有關(guān)本發(fā)明的身體組成評估方法和身體檢測裝置的上述描述中，生物電阻抗矢量的絕對值|Z|或生物電阻抗矢量的電阻分量R作為與待校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)使用。然而，即使與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)既不是絕對值|Z|也不是電阻分量R，本發(fā)明通過使用具有細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液隔室比的參數(shù)進(jìn)行校正，并且仍然是適用的。
另外，在有關(guān)本發(fā)明的身體組成評估方法和身體檢測裝置的上述描述中，與雙手間，雙腳間和通過軀干的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)通過使用用于雙手的電極和用于雙腳的電極校正。本發(fā)明不限于這種特殊的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明也可以構(gòu)造成可以檢測特殊身體部分例如手，腳，右半身或左半身中的生物電阻抗，并且與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)被校正，并且檢測生物電阻抗的身體部分不受限制。
本發(fā)明的身體組成評估方法和身體檢測裝置通過使用代表細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)來校正與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)。因此，當(dāng)將某一部分的身體水分分布情況作為標(biāo)準(zhǔn)時，由細(xì)胞外液的變化引起的阻抗的變化得以抑制。這意味著在稱為“生理周期”的生物電阻抗中的變化能夠控制。與計算的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)值成為不受細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液中變化影響的值，并且基于該參數(shù)身體組成更準(zhǔn)確地算出。
另外，當(dāng)相差作為表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)使用時，本發(fā)明的身體組成評估方法和身體檢測裝置能夠從使用的電流的波形和檢測電壓的波形容易地計算出相差，，并且能夠容易地校正生物電阻抗。
權(quán)利要求
1.一種身體組成評估方法，該方法包括從施加于活體的電流的參數(shù)值和檢測的電壓參數(shù)值計算待檢測的身體部分中的生物電阻抗的一個參數(shù)，其特征在于通過使用表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)，該細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比包括于在給定頻率檢測的生物電阻抗的參數(shù)值中，來校正檢測的生物電阻抗的參數(shù)值，并且基于該校正的參數(shù)值評估身體組成。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述給定的頻率為施加于活體用于身體組成評估的電流頻率。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于給定的頻率為一種不同于施加于活體用于身體組成評估的電流頻率的頻率。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于生物電阻抗的待校正的參數(shù)為生物電阻抗的絕對值、生物電阻抗矢量值或生物電阻抗矢量的電阻分量值中的任何一個。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于當(dāng)與所述的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)為P’時，其中該生物阻抗通過代表細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比、與該生物阻抗相關(guān)的參數(shù)校正，P’依據(jù)下述的校正表達(dá)式計算P’＝f(P，α)＝K·PA·αB+C其中f(P，α)為通過參數(shù)P和α表示的校正函數(shù)，P’為與生物電阻抗相關(guān)的校正的參數(shù)，P為檢測的與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，α為與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)，并且A，B，C和K為常數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用應(yīng)用于活體的交流電的波形和在生物電阻抗的檢測時檢測到的電壓的波形之間的相角差φ表示如下，α＝1/φ。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用應(yīng)用于活體的交流電的波形和在生物電阻抗的檢測時檢測到的電壓波形之間的相角差φ表示如下，α＝1/tan(φ)。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的的參數(shù)α，通過使用包括在與待校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)中的參數(shù)，或與在其它頻率檢測的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)表示如下，α＝R/X其中R為生物電阻抗的電阻分量，和X為生物電阻抗的電抗分量。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用生物電阻抗的絕對值或生物電阻抗的電阻分量值表示，其中該生物電阻抗的絕對值或該生物電阻抗的電阻分量值為與一個與較高和較低頻率的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，該較高和較低頻率是與待校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)的檢測頻率來比較的，或者該生物電阻抗矢量的絕對值和生物電阻抗矢量的電阻分量值中的任何一個為與校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，該α可以表示如下，α＝P_high/P_low其中P_high為與較高頻率生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，P_low為與較低頻率生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用生物電阻抗的絕對值，或生物電阻抗的電阻分量值表示，其中該生物電阻抗的絕對值或該生物電阻抗的電阻分量為與一個與較高和較低頻率的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，該較高和較低頻率是與待校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)的檢測頻率來比較，或者該生物電阻抗矢量的絕對值和生物電阻抗矢量的電阻分量值中的任何一個為與校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，該α可以表示如下，α＝P_low/(P_low-P_high)其中P_high為在較高頻率與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，P_low為在較低頻率與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)。
11.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用生物電阻抗的絕對值或生物電阻抗的電阻分量值表示時，其中該生物電阻抗的絕對值或該生物電阻抗的電阻分量為與一個與較高和較低頻率的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，該較高和較低頻率是與待校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)的檢測頻率來比較，或者該生物電阻抗矢量的絕對值|Z|和生物電阻抗矢量的電阻分量R中的任何一個為與校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，該α可以表示如下，α＝P_high/(P_low-P_high)其中P_high為在較高頻率與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，P_low為在較低頻率與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)。
12.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過在0Hz頻率的生物電阻抗值R0和在無限大頻率的生物電阻抗值Rinf表示如下，α＝Rinf/R0，其中該無限大頻率時的生物阻抗值Rinf由在許多頻率檢測的生物阻抗值確定。
13.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用細(xì)胞內(nèi)液電阻值Ri和細(xì)胞外液電阻值Re表示如下，α＝Ri/Re，其中Ri和Re是基于0Hz頻率時的生物電阻抗值R0，和在無限大頻率時的生物電阻抗值Rinf計算的，R0和Rinf由在多個頻率檢測的生物電阻抗確定的。
14.一種身體組成檢測裝置，該裝置包括電流供應(yīng)單元，電壓檢測單元，生物電阻抗計算單元，校正單元，和身體組成計算單元，其特征在于電流供應(yīng)單元施加電流于活體，電壓檢測單元檢測電壓，生物電阻抗計算單元從施加的電流和檢測到的電壓計算與檢測的身體部分的生物電阻抗相關(guān)的一個參數(shù)，校正單元通過使用一個代表細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)校正所述的與檢測的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)值，其中該細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比包括于在給定頻率檢測的生物電阻抗的參數(shù)值中，和身體組成計算單元基于與生物電阻抗相關(guān)的該校正參數(shù)值，計算與身體組成相關(guān)的指數(shù)。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于給定的頻率為施加于活體用于身體組成評估的電流頻率。
16.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于給定的頻率為一種不同于施加于活體用于身體組成評估的電流頻率的頻率。
17.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于通過校正單元校正的生物電阻抗的參數(shù)為生物電阻抗的絕對值、生物電阻抗矢量值或生物電阻抗矢量的電阻分量值中的任何一個。
18.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于當(dāng)與所述的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)為P’時，其中該生物電阻抗通過代表細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比、與生物阻抗相關(guān)的參數(shù)校正，在校正單元中進(jìn)行的與生物阻抗相關(guān)的參數(shù)的校正依據(jù)下述的表達(dá)式進(jìn)行P’＝f(P，α)＝K·PA·αB+C其中f(P，α)為通過參數(shù)P和α表示的校正函數(shù)，P’為與生物電阻抗相關(guān)的校正的參數(shù)，P為檢測的與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，α為與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)，并且A，B，C和K為常數(shù)。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用從施加裝置施加到活體上的交流電的波形和在生物電阻抗的檢測時由電壓檢測裝置檢測到的電壓波形之間的相角差φ表示如下，α＝1/φ。
20.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用從施加裝置施加到活體上的交流電的波形和在生物電阻抗的檢測時由電壓檢測裝置檢測到的電壓波形之間的相角差φ表示如下，α＝1/tan(φ)。
21.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用包括在與待校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)中的參數(shù)，或與在其它頻率檢測的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)表示如下，α＝R/X其中R為生物電阻抗的電阻分量，和X為生物電阻抗的電抗分量。
22.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用生物電阻抗的絕對值或生物電阻抗的電阻分量值表示，其中該生物電阻抗的絕對值或該生物電阻抗的電阻分量值為與一個與較高和較低頻率的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，該較高和較低頻率是與待校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)的檢測頻率來比較，或者該生物電阻抗矢量的絕對值和生物電阻抗矢量的電阻分量值中的任何一個為與待校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，該α可以表示如下，α＝P_high/P_low其中P_high為在較高頻率與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，P_low為在較低頻率與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)。
23.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用生物電阻抗的絕對值，或生物電阻抗的電阻分量值表示時，其中該生物電阻抗的絕對值或該生物電阻抗的電阻分量值為與一個與較高和較低頻率的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，該較高和較低頻率是用于與待校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)的檢測頻率來比較，或者該生物電阻抗矢量的絕對值和生物電阻抗矢量的電阻分量值中的任何一個為與待校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，該α可以表示如下，α＝P_low/(P_low-P_high)其中P_high為在較高頻率與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，P_low為在較低頻率與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)。
24.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用生物電阻抗的絕對值或生物電阻抗的電阻分量值表示，其中該生物電阻抗的絕對值或該生物電阻抗的電阻分量值為與一個與較高和較低頻率的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，該較高和較低頻率是用于與待校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)的檢測頻率來比較，或者該生物電阻抗矢量的絕對值和生物電阻抗矢量的電阻分量值中的任何一個為與待校正的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，表示如下，α＝P_high/(P_low-P_high)其中P_high為在較高頻率與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)，P_low為在較低頻率與生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)。
25.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過在0Hz頻率的生物電阻抗值R0和在無限大頻率的生物電阻抗值Rinf表示如下，α＝Rinf/R0，其中該無限大頻率時的生物阻抗值Rinf由在許多頻率檢測的生物電阻抗值確定。
26.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于與生物電阻抗相關(guān)、表示細(xì)胞內(nèi)/細(xì)胞外液比的參數(shù)α，通過使用細(xì)胞內(nèi)液電阻值Ri和細(xì)胞外液電阻值Re表示如下，α＝Ri/Re，其中Ri和Re是基于0Hz頻率時的生物電阻抗值R0，和在無限大頻率時的生物電阻抗值Rinf計算的，R0和Rinf是由在許多頻率檢測的生物電阻抗確定的。
全文摘要
通過使用表示細(xì)胞內(nèi)液/細(xì)胞外液比的參數(shù)，該細(xì)胞內(nèi)液/細(xì)胞外液比包含于在給定頻率檢測生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)值中，或包含于在其它頻率檢測的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)值中，校正與檢測的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)值，并且基于該校正的與檢測的生物電阻抗相關(guān)的參數(shù)值，評估身體組成和類似值。另外，與生物電阻抗相關(guān)的待校正參數(shù)為生物電阻抗的絕對值、生物電阻抗矢量值、或電阻抗矢量值的電阻分量值。
文檔編號A61B5/053GK1537511SQ20041004512
公開日2004年10月20日 申請日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者竹原克 申請人:株式會社百利達(dá)