JP2004147787A - 光式皮下脂肪厚測定方法及びそれに用いる装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができない。
【解決手段】生体表面５、６に圧力を加える第１の工程と、圧力が所定の値に達したことを検出する第２の工程と、生体５、６、７に光を照射する第３の工程と、生体５、６、７内部を伝播して生体５、６、７表面より出射した光を受光する第４の工程とを備え、圧力が所定の値に達したことを検出したときから所定の時間後の時刻に第４の工程にて受光した受光量に基づき生体５、６、７の皮下脂肪厚を算出する第５の工程をさらに備える。
【選択図】 図１
【解決手段】生体表面５、６に圧力を加える第１の工程と、圧力が所定の値に達したことを検出する第２の工程と、生体５、６、７に光を照射する第３の工程と、生体５、６、７内部を伝播して生体５、６、７表面より出射した光を受光する第４の工程とを備え、圧力が所定の値に達したことを検出したときから所定の時間後の時刻に第４の工程にて受光した受光量に基づき生体５、６、７の皮下脂肪厚を算出する第５の工程をさらに備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、皮下脂肪の厚みを光学式に測定することができる光式皮下脂肪厚測定方法及びそれに用いる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体表面に配置された光源から生体内部に入射した光のうち、生体内部で散乱、吸収されながら伝播して再び生体表面にあらわれた光を受光することで生体内部の組織の厚みを測定する方法が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。図９は従来の皮下脂肪厚測定装置における光源と受光素子と生体との位置関係を表したものである。生体表面１に光源２と測定用受光素子３を配置している。
生体は図１６のように皮膚５、皮下脂肪６および筋肉７の三層の平行平板の構造であるとすると、測定用受光素子３の受光する光８は各生体組織の吸収、散乱特性の違いから皮下脂肪６の厚みに相関性がある。しかしながら、測定用受光素子３が受光する光８の受光量は皮膚５および皮下の血流の変化の影響も多く受けて変動している。したがって、光源２の近傍（１から６ｍｍの距離）に補正用受光素子４を配置し、補正用受光素子４が受光する光９の受光量により測定用受光素子３が受光する光８を補正することで、精度の良い皮下脂肪厚みの測定が可能となる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１５５０９１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の皮下脂肪厚測定装置においては、生体表面の光源１および測定用受光素子３の生体への押し当て圧力のばらつきに連動して皮下脂肪６の厚みが変化してしまうために、測定ごとに皮下脂肪６の厚みがばらつくため測定再現性が悪化していた。この問題点は、特に皮下脂肪が厚い場合に顕著であった。
【０００５】
さらに、押し当て圧力により皮下脂肪６が変形することにより、皮下脂肪６内部の血液量が変化し、皮下脂肪６内部の血液による吸収特性にばらつきが生じる。そのため、測定用受光素子３での受光量が安定せず測定再現性が悪化していた。また、皮下脂肪の厚み自体も変化し測定再現性が変動した。
【０００６】
そこで本発明は上記従来の問題点に鑑み、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる光式皮下脂肪厚測定方法及びそれに用いる装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【発明を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、第１の本発明は、生体表面に圧力を加える第１の工程と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する第２の工程と、
前記生体に光を照射する第３の工程と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する第４の工程とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したときから所定の時間後の時刻に前記第４の工程にて受光した受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する第５の工程をさらに備えた光式皮下脂肪厚測定方法である。
【０００８】
また、第２の本発明は、前記所定の時間が２００ｍｓ以上である第１の本発明の光式皮下脂肪厚測定方法である。
【０００９】
また、第３の本発明は、生体表面に圧力を加える第１の工程と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する第２の工程と、
前記生体に光を照射する第３の工程と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する第４の工程とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したとき前記第４の工程にて受光した受光量の変動を監視し前記受光量の変動が所定の値の範囲内に収まったときの受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する第５の工程をさらに備えた光式皮下脂肪厚測定方法である。
【００１０】
また、第４の本発明は、前記第５の工程における前記所定の値の範囲内とは、前記受光量の変動の範囲がプラスマイナス１０パーセント以下に収まることである第３の本発明の光式皮下脂肪厚測定方法である。
【００１１】
また、第５の本発明は、前記第２の工程における前記所定の値は７０ｇ／ｃｍ２以上である第１〜４の本発明のいずれかの光式皮下脂肪厚測定方法である。
【００１２】
また、第６の本発明は、前記第３の工程において照射する光の中心波長が５００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長である第１〜４の本発明のいずれかの光式皮下脂肪厚測定方法である。
【００１３】
また、第７の本発明は、生体表面に圧力を加える加圧部と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する圧力検出部と、
前記生体に光を照射する光源部と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する受光部とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したときから所定の時間後の時刻に前記受光部にて受光した受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する演算部をさらに備えた光式皮下脂肪厚測定装置である。
【００１４】
また、第８の本発明は、生体表面に圧力を加える加圧部と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する圧力検出部と、
前記生体に光を照射する光源部と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する受光部とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したとき前記受光部にて受光した受光量の変動を監視し前記受光量の変動が所定の値の範囲内に収まったときの受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する演算部をさらに備えた光式皮下脂肪厚測定装置である。
【００１５】
また、第９の本発明は、前記成形部の生体表面と接する面は、実質上平面形状である第７または８の本発明の光式皮下脂肪厚測定装置である。
【００１６】
また、第１０の本発明は、前記光源部に複数の光源を設けた第７または８の本発明の光式皮下脂肪厚測定装置である。
【００１７】
また、第１１の本発明は、前記光源部は、前記光源と前記受光部間との距離が１５ｍｍ〜３０ｍｍである第１の距離となるように設けられた前記光源、及び前記光源と前記受光部との距離が３５ｍｍ〜８０ｍｍである第２の距離となるように設けられた前記光源を有し、
前記第１の距離を有する前記光源からの前記受光部における受光量をＹ１、前記第２の距離を有する前記光源からの受光素子における受光量をＹ２とした場合、前記演算部は、前記Ｙ２と前記Ｙ１との比を用いて前記生体の皮下脂肪厚を算出する第１０の本発明の光式皮下脂肪厚測定装置である。
【００１８】
また、第１２の本発明は、前記受光部に複数の受光素子を設けた第７または８の本発明の光式皮下脂肪厚測定装置である。
【００１９】
また、第１３の本発明は、前記受光部は、前記光源部と前記受光素子間との距離が１５ｍｍ〜３０ｍｍである第１の距離となるように設けられた前記受光素子、及び前記光源部と前記受光素子との距離が３５ｍｍ〜８０ｍｍである第２の距離となるように設けられた前記受光素子を有し、
前記第１の距離を有する前記受光素子における受光量をＹ１、前記第２の距離を有する前記受光素子における受光量をＹ２とした場合、前記演算部は、前記Ｙ２と前記Ｙ１との比を用いて前記生体の皮下脂肪厚を算出する第１２の本発明の光式皮下脂肪厚測定装置である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態における光式皮下脂肪厚測定方法は、
生体表面に圧力を加える第１の工程と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する第２の工程と、
前記生体に光を照射する第３の工程と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する第４の工程とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したときから所定の時間後の時刻に前記第４の工程にて受光した受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する第５の工程をさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
生体表面に加える圧力が増加するにしたがって皮下脂肪の厚みは減少するが、その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体表面に加えることにより、皮下脂肪厚が安定する。
また、圧力を加えた直後では圧力を加えた部位の血液が圧力を加えていない部位に移動するまでに血管内などを流れる抵抗があり皮下脂肪などの変形が過渡状態にある。そのため、規定値以上の圧力を加えてから規定時間おいた時の前記第４の工程の受光量から皮下脂肪厚を算出することにより、皮下脂肪厚が安定し、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。
【００２２】
ここで、第５の工程における規定時間は２００ｍｓ以上が好ましい。
【００２３】
本発明における一実施の形態における光式皮下脂肪厚測定方法は、
生体表面に圧力を加える第１の工程と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する第２の工程と、
前記生体に光を照射する第３の工程と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する第４の工程とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したとき前記第４の工程にて受光した受光量の変動を監視し前記受光量の変動が所定の値の範囲内に収まったときの受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する第５の工程をさらに備えることを特徴とする。
【００２４】
生体表面に加える圧力が増加するにしたがって皮下脂肪の厚みは減少するが、その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体表面に加えることにより、皮下脂肪厚が安定する。
また、圧力を加えた直後では圧力を加えた部位の血液が圧力を加えていない部位に移動するまでに血管内などを流れる抵抗があり皮下脂肪などの変形が過渡状態にある。そのため、受光量が規定値内に安定するまで待ってのちに前記第４の工程の受光量から皮下脂肪厚を算出することにより、皮下脂肪厚が安定し、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。
【００２５】
ここで、受光量の変動はプラスマイナス１０パーセント以下であれば、皮下脂肪厚が安定するので好ましい。
【００２６】
ここで、第２の工程における規定値が７０ｇ／ｃｍ２以上であれば、皮下脂肪厚が安定するので好ましい。
【００２７】
また、第３の工程において照射する光の中心波長が５００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長であれば、皮膚、筋肉、脂肪の各組織で吸収および散乱特性に差があるので好ましい。
【００２８】
本発明の一実施の形態の光式皮下脂肪厚測定装置は、
生体表面に圧力を加える加圧部と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する圧力検出部と、
前記生体に光を照射する光源部と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する受光部とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したときから所定の時間後の時刻に前記受光部にて受光した受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する演算部をさらに備えることを特徴とする。
【００２９】
生体表面に加える圧力が増加するにしたがって皮下脂肪の厚みは減少するが、その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体表面に加えることにより、皮下脂肪厚が安定する。
また、圧力を加えた直後では圧力を加えた部位の血液が圧力を加えていない部位に移動するまでに血管内などを流れる抵抗があり皮下脂肪などの変形が過渡状態にある。そのため、規定値以上の圧力を加えてから規定時間おいた時の前記受光部の受光量から皮下脂肪厚を算出することにより、皮下脂肪厚が安定し、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。
【００３０】
また、本発明の一実施の形態における光式皮下脂肪厚測定装置は、
生体表面に圧力を加える加圧部と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する圧力検出部と、
前記生体に光を照射する光源部と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する受光部とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したとき前記受光部にて受光した受光量の変動を監視し前記受光量の変動が所定の値の範囲内に収まったときの受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する演算部をさらに備えることを特徴とする。
【００３１】
生体表面に加える圧力が増加するにしたがって皮下脂肪の厚みは減少するが、その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体表面に加えることにより、皮下脂肪厚が安定する。
また、圧力を加えた直後では圧力を加えた部位の血液が圧力を加えていない部位に移動するまでに血管内などを流れる抵抗があり皮下脂肪などの変形が過渡状態にある。そのため、受光量が規定値内に安定するまで待ってのちに前記受光部の受光量から皮下脂肪厚を算出することにより、皮下脂肪厚が安定し、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。
【００３２】
ここで、加圧部の生体表面と接する面が略平面形状であると、測定対象部分である生体表面に均一に圧力が加わるので好ましい。
【００３３】
また、光源部に複数の光源を設けることが好ましい。また、受光部に複数の受光素子を設けてもよい。
【００３４】
また、光源−受光素子間の距離が１５ｍｍ〜３０ｍｍである第１の距離となるように設けられた光源及び受光素子、並びに３５ｍｍ〜８０ｍｍである第２の距離となるように設けられた光源及び受光素子を有し、前記第１の距離を有する受光素子における受光量をＹ１、前記第２の距離を有する受光素子における受光量をＹ２としたとき、演算部においてＹ２とＹ１の比を用いて生体の皮下脂肪厚を算出することが好ましい。このようにすると、皮膚の色などの影響も除くことができるので、皮下脂肪厚をより再現性良く高精度に測定することができる。
【００３５】
以下、図面を用いて、本発明の光式皮下脂肪厚測定方法及びそれに用いる装置について詳細に説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における光式皮下脂肪厚測定装置の構成図であり、図２は同光式皮下脂肪厚測定装置の加圧部である成形部１０を生体表面１と接する側から見た上面図である。
【００３７】
皮膚５、皮下脂肪６、筋肉７の３層からなる生体表面１上に、生体表面１を略平面形状に成形する成形部１０が設けられている。成形部１０は直径６０ｍｍの円盤形状をしており、黒色ＡＢＳでできている。なお、成形部１０の材質は光源部１１からの光に対して低反射率のものであればよい。成形部１０は角を丸くすることで生体表面に鋭角な部分があたらない構造としている。なお、ここで成形部１０は楕円または縦４０ｍｍ、横６０ｍｍ程度の大きさを有する平板の角を面取りした形状としてもよい。
【００３８】
成形部１０内に光源部１１と受光部１２とが設けられている。受光部１２は計測用受光素子１３（第２の受光素子）と補正用受光素子１４（第１受光素子）からなる。計測用受光素子１３と光源部１１との距離は４５ｍｍであり、補正用受光素子１４と光源部１１との距離は２２．５ｍｍである。光源部１１から出射する光の出射口は直径φ１．５ｍｍであり、計測用受光素子１３及び補正用受光素子１４の光の入射口はφ１．５ｍｍである。なお、計測用受光素子１３と光源部１１との距離は３５ｍｍ〜８０ｍｍ（第２の距離）の間であることが好ましく、補正用受光素子１４と光源部１１との距離（第１の距離）は１５ｍｍ〜３０ｍｍであることが好ましい。光源部１１が点灯したときに、補正用受光素子１４において補正用受光量（Ｙ１）が受光され、計測用受光素子１３において計測用受光量（Ｙ２）が受光される。
【００３９】
ここで、光源部を１つの光源１１、受光部１２を計測用受光素子１３と補正用受光素子１４からなる構成としたが、これに限らず、図３の構成図及び図４の成形部１０ａに示すようにしてもよい。すなわち、図３の構成図及び図４の成形部１０ａの上面図に示すように、受光部１２ａを１つの受光素子、光源部１１ａを計測用光源素子１６と補正用光源素子１７からなる構成としてもよい。この場合、補正用光源素子１７が点灯し計測用光源素子１６が消灯しているときに、受光部１２ａにおいて受光される光１８の受光量が補正用受光量（第１の距離での受光量Ｙ１）となり、補正用光源素子１７が消灯し計測用光源素子１６が点灯しているときに、受光部１２において受光される光１９の受光量が計測用受光量（第２の距離での受光量Ｙ２）となる。
【００４０】
ここで、光源部１１は光源素子として中心波長が７８５ｎｍのレーザーダイオードを用いている。なお、光源素子は中心波長が５００ｎｍ〜１０００ｎｍの、レーザーダイオードまたはＬＥＤなどの光源素子であることが好ましい。さらに光源素子から光ファイバーなどの導光部品を用いて生体表面まで光を導光する構成とすると、光源素子で発生した熱が生体表面に伝わらないので好ましい。なお、図３及び図４で説明した光源部１１ａについても上記と同様のことが言える。
【００４１】
受光部１２は受光素子としてフォトダイオードを用いている。なお、受光素子はＣｄＳなどの光電変換素子でもよい。また、生体表面から受光素子までを光ファイバーなどの導光部品を用いて光を導光する構成としても良い。なお、図３及び図４で説明した受光部１２ａについても上記と同様のことが言える。
【００４２】
図１において、成形部１０が生体表面１に加える圧力がある規定値に達したことを検出する圧力検出部１５が成形部１０につながっている。成形部１０を生体表面に押し当てた状態で、成形部１０に加える圧力を増加させると、圧力が増加するにしたがって皮下脂肪６は圧縮されて薄くなるが、その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体表面１に加えることにより、皮下脂肪６の厚みが安定した状態で測定を行うことができる。皮下脂肪６が圧縮されて薄くなることで、皮下脂肪６内部の血液量のばらつきによる個体差も減少する。
【００４３】
図５は異なる３つの生体に対して成形部１０と同様の形状の板を押し当てた場合の押し当て力と皮下脂肪厚みの関係を示している。図５より圧力の規定値が２ｋｇ以上であれば皮下脂肪６の厚みが安定するので好ましいといえる。ここで、成形部１０の面積は２８．２６ｃｍ２であるので、本実施の形態では、圧力の規定値を７０ｇ／ｃｍ２とした。
【００４４】
従って、規定値以上の圧力を生体表面１に加えさえすれば、多少の圧力の変動があったとしても、皮下脂肪６の厚みは安定した状態にある。従って、成形部１０を生体表面１に押し当てるための特別な装置を用いなくても、成形部１０を人体の手などで生体表面に規定値以上の圧力で押し当てるだけで、簡単でかつ精度良く皮下脂肪厚を計測することが出来る。
【００４５】
演算部２０では、圧力検出部１５で規定値以上の圧力が検出された時刻から規定時間後の受光部１２で得られた受光量に基づき、皮下脂肪６の厚みを算出する。これは圧力が規定値に達した瞬間では生体組織内の血液は血管内などの抵抗があり、血液などが移動過程にあり皮下脂肪厚みが変動している途中であるため受光量は安定しないためで、その変動が収まる規定時間後の受光量から皮下脂肪厚みを算出している。ここで、規定時間は２００ｍｓ以上としている。演算部２０で算出された皮下脂肪６の厚みは表示部２１に表示され、通信部２２を通して他の機器にデータとして送られる。
【００４６】
また、入力部２３から直接、または通信部２２を通して他の機器から、身長、体重、年齢、性別、測定部位などのデータを入力することにより、皮下脂肪６の厚みと相関性のある体脂肪率を演算部２０で計算し、表示部２１に表示したり通信部２２によって他の機器へデータを転送したりすることもできる。
【００４７】
次に計測の手順について説明する。第１の動作として、光源１１が点灯していない状態で、成形部１０を生体表面１に押し当てる。
【００４８】
第２の動作として、受光部１２での受光量が１００ｐＷ以下であり、圧力計測部１５での計測値が７０ｇ／ｃｍ２以上である場合、受光部１２全体が生体表面と接しており、成形部１０が規定値以上の圧力で生体表面に押し当てられていることが確認され、その状態で通信部２２または入力部２３から計測開始の信号が入力されると光源１１が点灯する。
【００４９】
第３の動作として、２００ｍｓ後、補正用受光素子１４に到達した光を計測することにより補正用受光量（第１の距離での受光量Ｙ１）が得られ、計測用受光素子１３に到達した光を計測することにより計測用受光量（第２の距離での受光量Ｙ２）が得られる。
【００５０】
なお、第１、第２、第３の動作はこの順で動作するとして説明したが、第１、第２、第３の動作の順序は任意の順序でも構わない。また、第１の動作の際に光源１を点灯させないとして説明したが、予め光源を点灯させて第１の動作を行っても構わない。
【００５１】
次に、演算部２０での皮下脂肪６の厚みの算出方法について説明する。図６に計測用受光量と皮下脂肪６の厚みとの関係の一例を示す。計測用受光量と皮下脂肪厚との相関を示す複数の１次回帰直線をあらかじめ求めておき、１次回帰直線と計測用受光量とを用いることにより、生体表面に加わる圧力のばらつきおよび生体内部の血液量のばらつきを抑えた、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。ここで、圧力の制御をしない場合の計測用受光量と皮下脂肪厚との関係の一例を図７に示す。図７ではばらつきが大きく相関が圧力を制御した場合の図６に比べて相関性が悪い。
【００５２】
しかしながら、計測用受光量Ｙ２には皮膚５の色などの影響が誤差要因として含まれている。この皮膚５の色などの影響を補正するために、補正用受光量Ｙ１を用いる。
【００５３】
計測用受光量（第２の距離での受光量Ｙ２）を補正用受光量（第１の距離での受光量Ｙ１）で割ったパラメータＹ２／Ｙ１と皮下脂肪６の厚みとの関係を図８に示す。
【００５４】
図６と比較して、明らかにばらつきは収まり、補正用受光量による補正の効果のあることがわかる。そこで計測用受光量のみを用いる場合と同様に、Ｙ２／Ｙ１と皮下脂肪厚との相関を示すの１次回帰直線をあらかじめ求めておき、１次回帰直線とＹ２／Ｙ１とを用いることにより、皮膚５の影響をさらに補正することができるので、皮下脂肪厚をさらに再現性良く高精度に測定することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態の成形部１０は本発明の加圧部の例である。
【００５６】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における光式皮下脂肪厚測定装置の構成図は図１と同様である。実施の形態１における光式皮下脂肪厚測定装置と異なる点は、圧力検出部で圧力を検出したのち、演算部で計測用受光量および補正用受光量の変動が規定値以内に安定するまで待ってのち、計測用受光量および補正用受光量から皮下脂肪厚みを算出している点である。その他の構成については実施の形態１における光式皮下脂肪厚測定装置と同じであるため説明を省略する。
【００５７】
次に計測の手順について説明する。第１の動作として、光源１１が点灯していない状態で、成形部１０を生体表面１に押し当てる。
【００５８】
第２の動作として、受光部１２での受光量が１００ｐＷ以下であり、圧力検出部２４において７０ｇ／ｃｍ２以上の圧力が検出された場合、受光部１２全体が生体表面と接しており、成形部１０が十分な圧力で生体表面に押し当てられていることが確認され、その状態で通信部２２または入力部２３から計測開始の信号が入力されると補正用光源素子１７が点灯する。
【００５９】
第３の動作として、補正用光源素子１７から生体内部を伝播して受光部１２に到達した光１８の受光量、すなわち補正用受光量（第１の距離での受光量Ｙ１）を計測する。
【００６０】
なお、第１、第２、第３の動作はこの順で動作するとして説明したが、これに限らず任意の順で動作しても構わない。また、第１の動作の際に光源１１が点灯していないとして説明したが、光源１１を予め点灯させておいてから第１の動作を行っても構わない。
【００６１】
演算部２０では補正用受光量を監視し、１秒間の補正用受光量の変動がプラスマイナス１０パーセント以内になったときの補正用受光量の平均値を求める。
【００６２】
次に、第４の動作として、補正用光源素子１７が消灯し、計測用光源素子１６が点灯している状態で、計測用光源素子１６から生体内部を伝播して受光部１２に到達した光１９の受光量、すなわち計測用受光量（第２の距離での受光量Ｙ２）を計測する。演算部２０では計測用受光量を監視し、１秒間の計測用受光量の変動がプラスマイナス１０パーセント以内になったときの計測用受光量の平均値を求める。ここで、１秒間の受光量の平均値を求める理由としては、受光量は生体内部を流れる血液の脈流の影響も受けているためで人の脈拍はおよそ１秒間に１回以上であることから１秒間以上の平均値を取ることで脈流の影響のないデータを取ることができる。
【００６３】
次に演算部２０での皮下脂肪６の厚みの算出方法について説明する。図６に、計測用受光量の平均値と皮下脂肪厚の関係の一例を示す。図６において、白丸が計測用受光量と皮下脂肪６の実測値の関係を示しており、実線がその１次回帰直線である。したがって、この１次回帰直線を表わす関係式と計測された計測用受光量の平均値とを用いると、皮下脂肪の厚みが求められる。この測定方法によれば、皮下脂肪６の厚みが安定した状態で測定を行うので、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。
【００６４】
さらに、皮膚５の色などの影響の補正について説明する。計測用受光量（第２の距離での受光量Ｙ２）の平均値を補正用受光量（第１の距離での受光量Ｙ１）の平均値で割ったパラメータＹ２／Ｙ１と皮下脂肪６の厚みとの関係を図８に示す。図８において、白丸がＹ２／Ｙ１と皮下脂肪６の厚みとの関係を示しており、実線がその１次回帰直線である。したがって、この１次回帰直線を表わす関係式と算出されたパラメータＹ２／Ｙ１とを用いると、皮下脂肪厚が求められる。
この測定方法によれば、皮膚５の色などの影響も補正することができるので、皮下脂肪厚をさらに再現性良く高精度に測定することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明は、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる光式皮下脂肪厚測定方法及びそれに用いる装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における光式皮下脂肪厚測定装置の構成図
【図２】同光式皮下脂肪厚測定装置の成形部を生体表面と接する側から見た上面図
【図３】同実施の形態における、光源部と受光部の構成が異なる光式皮下脂肪厚測定装置の構成図
【図４】同光式皮下脂肪厚測定装置の成形部を生体表面と接する側から見た上面図
【図５】皮下脂肪厚みと押し当て圧力の関係の一例を示す図
【図６】本発明の一実施の形態における光式皮下脂肪厚測定装置により求めた計測用受光量と皮下脂肪厚みとの関係の一例を示すグラフを示す図
【図７】圧力を制御しない場合の計測用受光量と皮下脂肪厚みとの関係の一例を示すグラフを示す図
【図８】同光式皮下脂肪厚測定装置により求めたパラメータＹ２／Ｙ１と皮下脂肪厚みとの関係を示すグラフを示す図
【図９】従来の光式皮下脂肪厚測定装置の構成図
【符号の説明】
１ 生体表面
２ 光源
３ 測定用受光素子
４ 補正用受光素子
５ 皮膚
６ 皮下脂肪
７ 筋肉
８ 測定用受光素子が受光する光
９ 補正用受光素子が受光する光
１０ 成形部
１１ 光源（光源部）
１２ 受光部
１３ 計測用受光素子
１４ 補正用受光素子
１５ 圧力検出部
１６ 計測用光源素子
１７ 補正用光源素子
１８ 補正用光源素子からの光
１９ 計測用光源素子からの光
２０ 演算部
２１ 表示部
２２ 通信部
２３ 入力部
【発明の属する技術分野】
本発明は、皮下脂肪の厚みを光学式に測定することができる光式皮下脂肪厚測定方法及びそれに用いる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体表面に配置された光源から生体内部に入射した光のうち、生体内部で散乱、吸収されながら伝播して再び生体表面にあらわれた光を受光することで生体内部の組織の厚みを測定する方法が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。図９は従来の皮下脂肪厚測定装置における光源と受光素子と生体との位置関係を表したものである。生体表面１に光源２と測定用受光素子３を配置している。
生体は図１６のように皮膚５、皮下脂肪６および筋肉７の三層の平行平板の構造であるとすると、測定用受光素子３の受光する光８は各生体組織の吸収、散乱特性の違いから皮下脂肪６の厚みに相関性がある。しかしながら、測定用受光素子３が受光する光８の受光量は皮膚５および皮下の血流の変化の影響も多く受けて変動している。したがって、光源２の近傍（１から６ｍｍの距離）に補正用受光素子４を配置し、補正用受光素子４が受光する光９の受光量により測定用受光素子３が受光する光８を補正することで、精度の良い皮下脂肪厚みの測定が可能となる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１５５０９１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の皮下脂肪厚測定装置においては、生体表面の光源１および測定用受光素子３の生体への押し当て圧力のばらつきに連動して皮下脂肪６の厚みが変化してしまうために、測定ごとに皮下脂肪６の厚みがばらつくため測定再現性が悪化していた。この問題点は、特に皮下脂肪が厚い場合に顕著であった。
【０００５】
さらに、押し当て圧力により皮下脂肪６が変形することにより、皮下脂肪６内部の血液量が変化し、皮下脂肪６内部の血液による吸収特性にばらつきが生じる。そのため、測定用受光素子３での受光量が安定せず測定再現性が悪化していた。また、皮下脂肪の厚み自体も変化し測定再現性が変動した。
【０００６】
そこで本発明は上記従来の問題点に鑑み、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる光式皮下脂肪厚測定方法及びそれに用いる装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【発明を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、第１の本発明は、生体表面に圧力を加える第１の工程と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する第２の工程と、
前記生体に光を照射する第３の工程と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する第４の工程とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したときから所定の時間後の時刻に前記第４の工程にて受光した受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する第５の工程をさらに備えた光式皮下脂肪厚測定方法である。
【０００８】
また、第２の本発明は、前記所定の時間が２００ｍｓ以上である第１の本発明の光式皮下脂肪厚測定方法である。
【０００９】
また、第３の本発明は、生体表面に圧力を加える第１の工程と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する第２の工程と、
前記生体に光を照射する第３の工程と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する第４の工程とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したとき前記第４の工程にて受光した受光量の変動を監視し前記受光量の変動が所定の値の範囲内に収まったときの受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する第５の工程をさらに備えた光式皮下脂肪厚測定方法である。
【００１０】
また、第４の本発明は、前記第５の工程における前記所定の値の範囲内とは、前記受光量の変動の範囲がプラスマイナス１０パーセント以下に収まることである第３の本発明の光式皮下脂肪厚測定方法である。
【００１１】
また、第５の本発明は、前記第２の工程における前記所定の値は７０ｇ／ｃｍ２以上である第１〜４の本発明のいずれかの光式皮下脂肪厚測定方法である。
【００１２】
また、第６の本発明は、前記第３の工程において照射する光の中心波長が５００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長である第１〜４の本発明のいずれかの光式皮下脂肪厚測定方法である。
【００１３】
また、第７の本発明は、生体表面に圧力を加える加圧部と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する圧力検出部と、
前記生体に光を照射する光源部と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する受光部とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したときから所定の時間後の時刻に前記受光部にて受光した受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する演算部をさらに備えた光式皮下脂肪厚測定装置である。
【００１４】
また、第８の本発明は、生体表面に圧力を加える加圧部と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する圧力検出部と、
前記生体に光を照射する光源部と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する受光部とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したとき前記受光部にて受光した受光量の変動を監視し前記受光量の変動が所定の値の範囲内に収まったときの受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する演算部をさらに備えた光式皮下脂肪厚測定装置である。
【００１５】
また、第９の本発明は、前記成形部の生体表面と接する面は、実質上平面形状である第７または８の本発明の光式皮下脂肪厚測定装置である。
【００１６】
また、第１０の本発明は、前記光源部に複数の光源を設けた第７または８の本発明の光式皮下脂肪厚測定装置である。
【００１７】
また、第１１の本発明は、前記光源部は、前記光源と前記受光部間との距離が１５ｍｍ〜３０ｍｍである第１の距離となるように設けられた前記光源、及び前記光源と前記受光部との距離が３５ｍｍ〜８０ｍｍである第２の距離となるように設けられた前記光源を有し、
前記第１の距離を有する前記光源からの前記受光部における受光量をＹ１、前記第２の距離を有する前記光源からの受光素子における受光量をＹ２とした場合、前記演算部は、前記Ｙ２と前記Ｙ１との比を用いて前記生体の皮下脂肪厚を算出する第１０の本発明の光式皮下脂肪厚測定装置である。
【００１８】
また、第１２の本発明は、前記受光部に複数の受光素子を設けた第７または８の本発明の光式皮下脂肪厚測定装置である。
【００１９】
また、第１３の本発明は、前記受光部は、前記光源部と前記受光素子間との距離が１５ｍｍ〜３０ｍｍである第１の距離となるように設けられた前記受光素子、及び前記光源部と前記受光素子との距離が３５ｍｍ〜８０ｍｍである第２の距離となるように設けられた前記受光素子を有し、
前記第１の距離を有する前記受光素子における受光量をＹ１、前記第２の距離を有する前記受光素子における受光量をＹ２とした場合、前記演算部は、前記Ｙ２と前記Ｙ１との比を用いて前記生体の皮下脂肪厚を算出する第１２の本発明の光式皮下脂肪厚測定装置である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態における光式皮下脂肪厚測定方法は、
生体表面に圧力を加える第１の工程と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する第２の工程と、
前記生体に光を照射する第３の工程と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する第４の工程とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したときから所定の時間後の時刻に前記第４の工程にて受光した受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する第５の工程をさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
生体表面に加える圧力が増加するにしたがって皮下脂肪の厚みは減少するが、その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体表面に加えることにより、皮下脂肪厚が安定する。
また、圧力を加えた直後では圧力を加えた部位の血液が圧力を加えていない部位に移動するまでに血管内などを流れる抵抗があり皮下脂肪などの変形が過渡状態にある。そのため、規定値以上の圧力を加えてから規定時間おいた時の前記第４の工程の受光量から皮下脂肪厚を算出することにより、皮下脂肪厚が安定し、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。
【００２２】
ここで、第５の工程における規定時間は２００ｍｓ以上が好ましい。
【００２３】
本発明における一実施の形態における光式皮下脂肪厚測定方法は、
生体表面に圧力を加える第１の工程と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する第２の工程と、
前記生体に光を照射する第３の工程と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する第４の工程とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したとき前記第４の工程にて受光した受光量の変動を監視し前記受光量の変動が所定の値の範囲内に収まったときの受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する第５の工程をさらに備えることを特徴とする。
【００２４】
生体表面に加える圧力が増加するにしたがって皮下脂肪の厚みは減少するが、その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体表面に加えることにより、皮下脂肪厚が安定する。
また、圧力を加えた直後では圧力を加えた部位の血液が圧力を加えていない部位に移動するまでに血管内などを流れる抵抗があり皮下脂肪などの変形が過渡状態にある。そのため、受光量が規定値内に安定するまで待ってのちに前記第４の工程の受光量から皮下脂肪厚を算出することにより、皮下脂肪厚が安定し、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。
【００２５】
ここで、受光量の変動はプラスマイナス１０パーセント以下であれば、皮下脂肪厚が安定するので好ましい。
【００２６】
ここで、第２の工程における規定値が７０ｇ／ｃｍ２以上であれば、皮下脂肪厚が安定するので好ましい。
【００２７】
また、第３の工程において照射する光の中心波長が５００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長であれば、皮膚、筋肉、脂肪の各組織で吸収および散乱特性に差があるので好ましい。
【００２８】
本発明の一実施の形態の光式皮下脂肪厚測定装置は、
生体表面に圧力を加える加圧部と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する圧力検出部と、
前記生体に光を照射する光源部と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する受光部とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したときから所定の時間後の時刻に前記受光部にて受光した受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する演算部をさらに備えることを特徴とする。
【００２９】
生体表面に加える圧力が増加するにしたがって皮下脂肪の厚みは減少するが、その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体表面に加えることにより、皮下脂肪厚が安定する。
また、圧力を加えた直後では圧力を加えた部位の血液が圧力を加えていない部位に移動するまでに血管内などを流れる抵抗があり皮下脂肪などの変形が過渡状態にある。そのため、規定値以上の圧力を加えてから規定時間おいた時の前記受光部の受光量から皮下脂肪厚を算出することにより、皮下脂肪厚が安定し、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。
【００３０】
また、本発明の一実施の形態における光式皮下脂肪厚測定装置は、
生体表面に圧力を加える加圧部と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する圧力検出部と、
前記生体に光を照射する光源部と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する受光部とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したとき前記受光部にて受光した受光量の変動を監視し前記受光量の変動が所定の値の範囲内に収まったときの受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する演算部をさらに備えることを特徴とする。
【００３１】
生体表面に加える圧力が増加するにしたがって皮下脂肪の厚みは減少するが、その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体表面に加えることにより、皮下脂肪厚が安定する。
また、圧力を加えた直後では圧力を加えた部位の血液が圧力を加えていない部位に移動するまでに血管内などを流れる抵抗があり皮下脂肪などの変形が過渡状態にある。そのため、受光量が規定値内に安定するまで待ってのちに前記受光部の受光量から皮下脂肪厚を算出することにより、皮下脂肪厚が安定し、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。
【００３２】
ここで、加圧部の生体表面と接する面が略平面形状であると、測定対象部分である生体表面に均一に圧力が加わるので好ましい。
【００３３】
また、光源部に複数の光源を設けることが好ましい。また、受光部に複数の受光素子を設けてもよい。
【００３４】
また、光源−受光素子間の距離が１５ｍｍ〜３０ｍｍである第１の距離となるように設けられた光源及び受光素子、並びに３５ｍｍ〜８０ｍｍである第２の距離となるように設けられた光源及び受光素子を有し、前記第１の距離を有する受光素子における受光量をＹ１、前記第２の距離を有する受光素子における受光量をＹ２としたとき、演算部においてＹ２とＹ１の比を用いて生体の皮下脂肪厚を算出することが好ましい。このようにすると、皮膚の色などの影響も除くことができるので、皮下脂肪厚をより再現性良く高精度に測定することができる。
【００３５】
以下、図面を用いて、本発明の光式皮下脂肪厚測定方法及びそれに用いる装置について詳細に説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における光式皮下脂肪厚測定装置の構成図であり、図２は同光式皮下脂肪厚測定装置の加圧部である成形部１０を生体表面１と接する側から見た上面図である。
【００３７】
皮膚５、皮下脂肪６、筋肉７の３層からなる生体表面１上に、生体表面１を略平面形状に成形する成形部１０が設けられている。成形部１０は直径６０ｍｍの円盤形状をしており、黒色ＡＢＳでできている。なお、成形部１０の材質は光源部１１からの光に対して低反射率のものであればよい。成形部１０は角を丸くすることで生体表面に鋭角な部分があたらない構造としている。なお、ここで成形部１０は楕円または縦４０ｍｍ、横６０ｍｍ程度の大きさを有する平板の角を面取りした形状としてもよい。
【００３８】
成形部１０内に光源部１１と受光部１２とが設けられている。受光部１２は計測用受光素子１３（第２の受光素子）と補正用受光素子１４（第１受光素子）からなる。計測用受光素子１３と光源部１１との距離は４５ｍｍであり、補正用受光素子１４と光源部１１との距離は２２．５ｍｍである。光源部１１から出射する光の出射口は直径φ１．５ｍｍであり、計測用受光素子１３及び補正用受光素子１４の光の入射口はφ１．５ｍｍである。なお、計測用受光素子１３と光源部１１との距離は３５ｍｍ〜８０ｍｍ（第２の距離）の間であることが好ましく、補正用受光素子１４と光源部１１との距離（第１の距離）は１５ｍｍ〜３０ｍｍであることが好ましい。光源部１１が点灯したときに、補正用受光素子１４において補正用受光量（Ｙ１）が受光され、計測用受光素子１３において計測用受光量（Ｙ２）が受光される。
【００３９】
ここで、光源部を１つの光源１１、受光部１２を計測用受光素子１３と補正用受光素子１４からなる構成としたが、これに限らず、図３の構成図及び図４の成形部１０ａに示すようにしてもよい。すなわち、図３の構成図及び図４の成形部１０ａの上面図に示すように、受光部１２ａを１つの受光素子、光源部１１ａを計測用光源素子１６と補正用光源素子１７からなる構成としてもよい。この場合、補正用光源素子１７が点灯し計測用光源素子１６が消灯しているときに、受光部１２ａにおいて受光される光１８の受光量が補正用受光量（第１の距離での受光量Ｙ１）となり、補正用光源素子１７が消灯し計測用光源素子１６が点灯しているときに、受光部１２において受光される光１９の受光量が計測用受光量（第２の距離での受光量Ｙ２）となる。
【００４０】
ここで、光源部１１は光源素子として中心波長が７８５ｎｍのレーザーダイオードを用いている。なお、光源素子は中心波長が５００ｎｍ〜１０００ｎｍの、レーザーダイオードまたはＬＥＤなどの光源素子であることが好ましい。さらに光源素子から光ファイバーなどの導光部品を用いて生体表面まで光を導光する構成とすると、光源素子で発生した熱が生体表面に伝わらないので好ましい。なお、図３及び図４で説明した光源部１１ａについても上記と同様のことが言える。
【００４１】
受光部１２は受光素子としてフォトダイオードを用いている。なお、受光素子はＣｄＳなどの光電変換素子でもよい。また、生体表面から受光素子までを光ファイバーなどの導光部品を用いて光を導光する構成としても良い。なお、図３及び図４で説明した受光部１２ａについても上記と同様のことが言える。
【００４２】
図１において、成形部１０が生体表面１に加える圧力がある規定値に達したことを検出する圧力検出部１５が成形部１０につながっている。成形部１０を生体表面に押し当てた状態で、成形部１０に加える圧力を増加させると、圧力が増加するにしたがって皮下脂肪６は圧縮されて薄くなるが、その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体表面１に加えることにより、皮下脂肪６の厚みが安定した状態で測定を行うことができる。皮下脂肪６が圧縮されて薄くなることで、皮下脂肪６内部の血液量のばらつきによる個体差も減少する。
【００４３】
図５は異なる３つの生体に対して成形部１０と同様の形状の板を押し当てた場合の押し当て力と皮下脂肪厚みの関係を示している。図５より圧力の規定値が２ｋｇ以上であれば皮下脂肪６の厚みが安定するので好ましいといえる。ここで、成形部１０の面積は２８．２６ｃｍ２であるので、本実施の形態では、圧力の規定値を７０ｇ／ｃｍ２とした。
【００４４】
従って、規定値以上の圧力を生体表面１に加えさえすれば、多少の圧力の変動があったとしても、皮下脂肪６の厚みは安定した状態にある。従って、成形部１０を生体表面１に押し当てるための特別な装置を用いなくても、成形部１０を人体の手などで生体表面に規定値以上の圧力で押し当てるだけで、簡単でかつ精度良く皮下脂肪厚を計測することが出来る。
【００４５】
演算部２０では、圧力検出部１５で規定値以上の圧力が検出された時刻から規定時間後の受光部１２で得られた受光量に基づき、皮下脂肪６の厚みを算出する。これは圧力が規定値に達した瞬間では生体組織内の血液は血管内などの抵抗があり、血液などが移動過程にあり皮下脂肪厚みが変動している途中であるため受光量は安定しないためで、その変動が収まる規定時間後の受光量から皮下脂肪厚みを算出している。ここで、規定時間は２００ｍｓ以上としている。演算部２０で算出された皮下脂肪６の厚みは表示部２１に表示され、通信部２２を通して他の機器にデータとして送られる。
【００４６】
また、入力部２３から直接、または通信部２２を通して他の機器から、身長、体重、年齢、性別、測定部位などのデータを入力することにより、皮下脂肪６の厚みと相関性のある体脂肪率を演算部２０で計算し、表示部２１に表示したり通信部２２によって他の機器へデータを転送したりすることもできる。
【００４７】
次に計測の手順について説明する。第１の動作として、光源１１が点灯していない状態で、成形部１０を生体表面１に押し当てる。
【００４８】
第２の動作として、受光部１２での受光量が１００ｐＷ以下であり、圧力計測部１５での計測値が７０ｇ／ｃｍ２以上である場合、受光部１２全体が生体表面と接しており、成形部１０が規定値以上の圧力で生体表面に押し当てられていることが確認され、その状態で通信部２２または入力部２３から計測開始の信号が入力されると光源１１が点灯する。
【００４９】
第３の動作として、２００ｍｓ後、補正用受光素子１４に到達した光を計測することにより補正用受光量（第１の距離での受光量Ｙ１）が得られ、計測用受光素子１３に到達した光を計測することにより計測用受光量（第２の距離での受光量Ｙ２）が得られる。
【００５０】
なお、第１、第２、第３の動作はこの順で動作するとして説明したが、第１、第２、第３の動作の順序は任意の順序でも構わない。また、第１の動作の際に光源１を点灯させないとして説明したが、予め光源を点灯させて第１の動作を行っても構わない。
【００５１】
次に、演算部２０での皮下脂肪６の厚みの算出方法について説明する。図６に計測用受光量と皮下脂肪６の厚みとの関係の一例を示す。計測用受光量と皮下脂肪厚との相関を示す複数の１次回帰直線をあらかじめ求めておき、１次回帰直線と計測用受光量とを用いることにより、生体表面に加わる圧力のばらつきおよび生体内部の血液量のばらつきを抑えた、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。ここで、圧力の制御をしない場合の計測用受光量と皮下脂肪厚との関係の一例を図７に示す。図７ではばらつきが大きく相関が圧力を制御した場合の図６に比べて相関性が悪い。
【００５２】
しかしながら、計測用受光量Ｙ２には皮膚５の色などの影響が誤差要因として含まれている。この皮膚５の色などの影響を補正するために、補正用受光量Ｙ１を用いる。
【００５３】
計測用受光量（第２の距離での受光量Ｙ２）を補正用受光量（第１の距離での受光量Ｙ１）で割ったパラメータＹ２／Ｙ１と皮下脂肪６の厚みとの関係を図８に示す。
【００５４】
図６と比較して、明らかにばらつきは収まり、補正用受光量による補正の効果のあることがわかる。そこで計測用受光量のみを用いる場合と同様に、Ｙ２／Ｙ１と皮下脂肪厚との相関を示すの１次回帰直線をあらかじめ求めておき、１次回帰直線とＹ２／Ｙ１とを用いることにより、皮膚５の影響をさらに補正することができるので、皮下脂肪厚をさらに再現性良く高精度に測定することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態の成形部１０は本発明の加圧部の例である。
【００５６】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における光式皮下脂肪厚測定装置の構成図は図１と同様である。実施の形態１における光式皮下脂肪厚測定装置と異なる点は、圧力検出部で圧力を検出したのち、演算部で計測用受光量および補正用受光量の変動が規定値以内に安定するまで待ってのち、計測用受光量および補正用受光量から皮下脂肪厚みを算出している点である。その他の構成については実施の形態１における光式皮下脂肪厚測定装置と同じであるため説明を省略する。
【００５７】
次に計測の手順について説明する。第１の動作として、光源１１が点灯していない状態で、成形部１０を生体表面１に押し当てる。
【００５８】
第２の動作として、受光部１２での受光量が１００ｐＷ以下であり、圧力検出部２４において７０ｇ／ｃｍ２以上の圧力が検出された場合、受光部１２全体が生体表面と接しており、成形部１０が十分な圧力で生体表面に押し当てられていることが確認され、その状態で通信部２２または入力部２３から計測開始の信号が入力されると補正用光源素子１７が点灯する。
【００５９】
第３の動作として、補正用光源素子１７から生体内部を伝播して受光部１２に到達した光１８の受光量、すなわち補正用受光量（第１の距離での受光量Ｙ１）を計測する。
【００６０】
なお、第１、第２、第３の動作はこの順で動作するとして説明したが、これに限らず任意の順で動作しても構わない。また、第１の動作の際に光源１１が点灯していないとして説明したが、光源１１を予め点灯させておいてから第１の動作を行っても構わない。
【００６１】
演算部２０では補正用受光量を監視し、１秒間の補正用受光量の変動がプラスマイナス１０パーセント以内になったときの補正用受光量の平均値を求める。
【００６２】
次に、第４の動作として、補正用光源素子１７が消灯し、計測用光源素子１６が点灯している状態で、計測用光源素子１６から生体内部を伝播して受光部１２に到達した光１９の受光量、すなわち計測用受光量（第２の距離での受光量Ｙ２）を計測する。演算部２０では計測用受光量を監視し、１秒間の計測用受光量の変動がプラスマイナス１０パーセント以内になったときの計測用受光量の平均値を求める。ここで、１秒間の受光量の平均値を求める理由としては、受光量は生体内部を流れる血液の脈流の影響も受けているためで人の脈拍はおよそ１秒間に１回以上であることから１秒間以上の平均値を取ることで脈流の影響のないデータを取ることができる。
【００６３】
次に演算部２０での皮下脂肪６の厚みの算出方法について説明する。図６に、計測用受光量の平均値と皮下脂肪厚の関係の一例を示す。図６において、白丸が計測用受光量と皮下脂肪６の実測値の関係を示しており、実線がその１次回帰直線である。したがって、この１次回帰直線を表わす関係式と計測された計測用受光量の平均値とを用いると、皮下脂肪の厚みが求められる。この測定方法によれば、皮下脂肪６の厚みが安定した状態で測定を行うので、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。
【００６４】
さらに、皮膚５の色などの影響の補正について説明する。計測用受光量（第２の距離での受光量Ｙ２）の平均値を補正用受光量（第１の距離での受光量Ｙ１）の平均値で割ったパラメータＹ２／Ｙ１と皮下脂肪６の厚みとの関係を図８に示す。図８において、白丸がＹ２／Ｙ１と皮下脂肪６の厚みとの関係を示しており、実線がその１次回帰直線である。したがって、この１次回帰直線を表わす関係式と算出されたパラメータＹ２／Ｙ１とを用いると、皮下脂肪厚が求められる。
この測定方法によれば、皮膚５の色などの影響も補正することができるので、皮下脂肪厚をさらに再現性良く高精度に測定することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明は、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる光式皮下脂肪厚測定方法及びそれに用いる装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における光式皮下脂肪厚測定装置の構成図
【図２】同光式皮下脂肪厚測定装置の成形部を生体表面と接する側から見た上面図
【図３】同実施の形態における、光源部と受光部の構成が異なる光式皮下脂肪厚測定装置の構成図
【図４】同光式皮下脂肪厚測定装置の成形部を生体表面と接する側から見た上面図
【図５】皮下脂肪厚みと押し当て圧力の関係の一例を示す図
【図６】本発明の一実施の形態における光式皮下脂肪厚測定装置により求めた計測用受光量と皮下脂肪厚みとの関係の一例を示すグラフを示す図
【図７】圧力を制御しない場合の計測用受光量と皮下脂肪厚みとの関係の一例を示すグラフを示す図
【図８】同光式皮下脂肪厚測定装置により求めたパラメータＹ２／Ｙ１と皮下脂肪厚みとの関係を示すグラフを示す図
【図９】従来の光式皮下脂肪厚測定装置の構成図
【符号の説明】
１ 生体表面
２ 光源
３ 測定用受光素子
４ 補正用受光素子
５ 皮膚
６ 皮下脂肪
７ 筋肉
８ 測定用受光素子が受光する光
９ 補正用受光素子が受光する光
１０ 成形部
１１ 光源（光源部）
１２ 受光部
１３ 計測用受光素子
１４ 補正用受光素子
１５ 圧力検出部
１６ 計測用光源素子
１７ 補正用光源素子
１８ 補正用光源素子からの光
１９ 計測用光源素子からの光
２０ 演算部
２１ 表示部
２２ 通信部
２３ 入力部
Claims (13)
- 生体表面に圧力を加える第１の工程と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する第２の工程と、
前記生体に光を照射する第３の工程と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する第４の工程とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したときから所定の時間後の時刻に前記第４の工程にて受光した受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する第５の工程をさらに備えた光式皮下脂肪厚測定方法。 - 前記所定の時間が２００ｍｓ以上である請求項１記載の光式皮下脂肪厚測定方法。
- 生体表面に圧力を加える第１の工程と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する第２の工程と、
前記生体に光を照射する第３の工程と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する第４の工程とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したとき前記第４の工程にて受光した受光量の変動を監視し前記受光量の変動が所定の値の範囲内に収まったときの受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する第５の工程をさらに備える光式皮下脂肪厚測定方法。 - 前記第５の工程における前記所定の値の範囲内とは、前記受光量の変動の範囲がプラスマイナス１０パーセント以下に収まることである請求項３記載の光式皮下脂肪厚測定方法。
- 前記第２の工程における前記所定の値は７０ｇ／ｃｍ２以上である請求項１〜４のいずれかに記載の光式皮下脂肪厚測定方法。
- 前記第３の工程において照射する光の中心波長が５００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長である請求項１〜４のいずれかに記載の光式皮下脂肪厚測定方法。
- 生体表面に圧力を加える加圧部と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する圧力検出部と、
前記生体に光を照射する光源部と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する受光部とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したときから所定の時間後の時刻に前記受光部にて受光した受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する演算部をさらに備えた光式皮下脂肪厚測定装置。 - 生体表面に圧力を加える加圧部と、
前記圧力が所定の値に達したことを検出する圧力検出部と、
前記生体に光を照射する光源部と、
前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する受光部とを備え、
前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したとき前記受光部にて受光した受光量の変動を監視し前記受光量の変動が所定の値の範囲内に収まったときの受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する演算部をさらに備えた光式皮下脂肪厚測定装置。 - 前記加圧部の生体表面と接する面は、実質上平面形状である請求項７または８に記載の光式皮下脂肪厚測定装置。
- 前記光源部に複数の光源を設けた請求項７または８に記載の光式皮下脂肪厚測定装置。
- 前記光源部は、前記光源と前記受光部間との距離が１５ｍｍ〜３０ｍｍである第１の距離となるように設けられた前記光源、及び前記光源と前記受光部との距離が３５ｍｍ〜８０ｍｍである第２の距離となるように設けられた前記光源を有し、
前記第１の距離を有する前記光源からの前記受光部における受光量をＹ１、前記第２の距離を有する前記光源からの受光素子における受光量をＹ２とした場合、前記演算部は、前記Ｙ２と前記Ｙ１との比を用いて前記生体の皮下脂肪厚を算出する請求項１０記載の光式皮下脂肪厚測定装置。 - 前記受光部に複数の受光素子を設けた請求項７または８に記載の光式皮下脂肪厚測定装置。
- 前記受光部は、前記光源部と前記受光素子間との距離が１５ｍｍ〜３０ｍｍである第１の距離となるように設けられた前記受光素子、及び前記光源部と前記受光素子との距離が３５ｍｍ〜８０ｍｍである第２の距離となるように設けられた前記受光素子を有し、
前記第１の距離を有する前記受光素子における受光量をＹ１、前記第２の距離を有する前記受光素子における受光量をＹ２とした場合、前記演算部は、前記Ｙ２と前記Ｙ１との比を用いて前記生体の皮下脂肪厚を算出する請求項１２記載の光式皮下脂肪厚測定装置。
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Cited By (3)
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| JP2010178799A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 光学式皮下脂肪厚測定装置 |
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2002
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| JP2010178799A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 光学式皮下脂肪厚測定装置 |
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| JP2011067351A (ja) * | 2009-09-25 | 2011-04-07 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 体組成測定装置 |
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