JP4720615B2 - バランス計測機能付体重計 - Google Patents

Description

本発明は、被検者の重心位置を計測して表示することができるバランス計測機能付体重計に関するものである。

体重を計測するのみならず、被検者（被験者）の重心位置を計測することができるバランス計測機能付体重計が普及してきている（例えば特許文献１参照）。これは、三つ以上の重量センサを設けて各重量センサに掛かる重量から重心位置を求めるもので、例えば特許文献２に示すもののように、被検者が載る略三角形状をした載置板の各角部の下面側に重量センサを取り付け、前記各重量センサの出力より被検者の重心位置を演算により求めて、その重心位置の移動軌跡等の挙動を表示装置の平面のグラフ上に表示するものである。
特開２００３−２４７８８４号公報 特許第２７１０２２３号公報

しかしながら、上記のような従来の重心位置の表示装置では、重心位置を点状の軌跡として平面上に表示していたため、詳細な表示が行なわれるものの形状が複雑となって専門知識を持たない一般の被検者が一見して理解することが難しく、また、重心位置を点状に表示するため表示装置の解像度を高くする必要があり、装置のコストが高くつくものであった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、重心位置が一見して分かり易く且つコストを低く抑えることができるバランス計測機能付体重計を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために請求項１に係る発明にあっては、三つ以上の重量センサ１と、各重量センサ１で計測した重量値より二次元の重心位置を演算して求める演算手段２と、前記演算手段２で求めた重心位置を表示用の平面３１上に表示する表示手段３とを備えたバランス計測機能付体重計であって、前記表示手段３は、前記表示用の平面３１が、一点を中心とした放射状の領域に分割され且つ当該領域が前記一点を中心とした同心状の複数の円又は同心状の複数の多角形にて更に複数の領域に分割され、この分割された各領域が一つのセル４とされ、当該表示用の平面３１が当該複数のセル４により構成されており、重心位置の座標に対応するセル４及びその内側のセル４の表示がＯＮとされると共に、他のセル４の表示がＯＦＦとされるものであることを特徴とする。

このような構成とすることで、表示手段３にて表示する重心位置を点状ではなくもっと広い領域として認識されるセル４で表示するようにしたことで、重心位置が複雑な軌跡とならず広い領域として表示されて、専門知識を持たない一般の被検者でも一見して理解することが可能となり、また、重心位置を点状に表示するため解像度が高い表示手段３を使用する必要もなくて、コストを低く抑えることが可能となる。

また、請求項２に係る発明にあっては、請求項１に係る発明において、一定時間における重心位置を時間的に平均した値を演算により求める演算手段２を備えて成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、バラつきが大きいある瞬間の重心位置ではなく、重心位置の真値に近い値を表示することができる。

また、請求項３に係る発明にあっては、請求項１又は２に係る発明において、重量センサ１による被検者の重量計測を開始してから一定時間経過後に重心位置の演算を開始する演算手段２を備えて成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、被検者の体重の計測を行う体重計の載置板７１に片足ずつ載せる際の計測値の振れの影響を排除して、より精度の高い重心位置を求めることができるものである。

また、請求項４に係る発明にあっては、請求項１又は２に係る発明において、重量センサ１による被検者の重量計測を開始して前記重量センサの計測値の振幅が一定値以下となった後に重心位置の演算を開始する演算手段２を備えて成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、被検者の体重の計測を行う体重計の載置板７１に片足ずつ載せる際の計測値の振れの影響を排除して、より精度の高い重心位置を求めることができるものである。

また、請求項５に係る発明にあっては、請求項１乃至４のいずれか一項に係る発明において、計測して求めた重心位置を記憶する記憶装置５を備え、前記記憶装置５に記憶している過去の重心位置と、現在重量センサによる計測及び演算手段による演算によって求めた重心位置とを表示する表示手段３を備えて成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、過去における重心位置と現在計測している重心位置とを比較して、どの程度改善されているか等の把握を容易に行うことができる。

本発明にあっては、重心位置を点状ではなく広い領域を有するセルで表示するようにしたことで、専門知識を持たない一般の被検者でも一見して理解することが可能となると共にコストを低く抑えることが可能となり、被検者の身体の歪みや姿勢を理解して、改善の手助けに利用することができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

体重計は、図１乃至図３に示すように、三つ以上の重量センサ１と、前記各重量センサ１で計測した重量値から二次元の重心位置を演算により求める演算手段２と、前記演算手段２にて求められる重心位置を表示する表示手段３と、被検者の体重を表示する体重表示部６と、重量センサ１での計測値から重心位置を求めるための演算式や求めた重心位置を記憶する半導体メモリ等からなる記憶装置５とを備えており、本実施形態では図２及び図３に示すように、平面視長方形状（ここでは略正方形状）をした載置板７１と、載置板７１の下側に空間を介して配置される裏板７２とを備え、前記平面視長方形状をした載置板７１の四つの角部の下面と裏板７２の上面との間にそれぞれ重量センサ１を配設し、重量センサ１で計測した重量値の取得や演算手段２における演算の指令、表示手段３での表示の指令等の全体を制御するＣＰＵ等からなる制御部（図示せず）を備えている。なお、制御部が演算手段２を兼ねていてもよい。

更に本実施形態では、載置板７１上面の足裏が載置される部分に生体インピーダンスを計測する電極８と、図示しないが、被検者の性別、年齢、身長等の身体データを入力する入力手段と、体脂肪率を演算により求める演算部（上記演算手段２が兼ねてもよい）と、体脂肪率を表示する体脂肪率表示部とを備え、上記記憶装置５は体脂肪率を算出するための演算式も記憶しており、演算手段２が記憶装置５より前記演算式を読み込んで、この演算式に計測した生体インピーダンスおよび入力された被検者の身体データを代入して体脂肪率を算出し、体脂肪率表示部に体脂肪率を表示するものである。

演算手段２では、上記四つの重量センサ１から計測した重量値を得ると共に、上記記憶装置５から重心位置を求めるための演算式を読み込んで、演算式に各重量値を代入して二次元の重心位置を演算して求めるものである。重量センサ１は、鉛直方向に垂直な同一平面上に該平面視において全てが一直線状に並ばないように配置され、各重量センサ１にて計測される重量値から前記平面上における重心位置が特定されるもので、重心位置はＸ−Ｙ座標ならばＸ、Yの値として出力され、極座標ならば中心からの距離ｒ、偏角θの値として出力される。具体的な演算式は省略するが、モーメントのつりあい等から容易に求めることができる。

本発明の表示手段３は、重心位置を点状に表示するものではなく、表示用の平面３１を複数のセル４に分割し、重心位置の座標に対応するセル４の表示をＯＮとすることで、重心位置が位置する範囲を表示するものである。表示手段３の座標平面３１は例えば液晶画面で構成され、その液晶画面の一つの画素が一つのセル４となるものであるが、液晶画面の画素は、パソコンや液晶ＴＶ、携帯電話の画面等のように写真画像・映像を表示するような小さなもの（インチ当り１００〜３００ピクセル）ではなく、一つの画素が１ｍｍ〜２ｃｍ程度のもので、体重計に載った被検者から見て点状ではなく一定範囲の領域と認識するような大きさに形成してある。図１に示す表示手段３の例では、一点を中心として周方向に等しい複数の放射状の領域に分割すると共に、前記中心となる一点から同心状の距離の等しい複数の円にて複数の等幅の環状の領域に分割して、前記領域が交差して形成される一つの領域を一つのセル４ａとしてある。

被検者が体重計測を行うにあたり、体重計の電源スイッチ（特に図示せず）をオンにして載置板７１に載ると、載置板７１の四隅の重量センサ１により重量値が計測され、被検者の体重が計測される。体重は、演算手段２が記憶手段より体重を算出するための演算式（各重量センサ１にて計測された重量値の合計を求める式）を読み込み、各重量値を代入して被検者の体重を算出して体重表示部６に体重を表示するものである。そして体重を算出するのと同様に、演算手段２が記憶装置５より重心位置を求めるための演算式を読み込んで、各重量センサの重量値を代入して重心位置の座標を算出する（図４参照）。

重心位置の表示は、前記演算手段２により算出された重心位置の座標を基に、表示手段３の前記重心位置の座標に対応するセル４の表示をＯＮ（本実施形態では液晶表示をＯＮ）にすることで行なう。重量センサ１での計測および重心位置の算出は時々刻々と行われ、これに対して重心位置の表示は、重心位置の算出に即応して行なってもよいが、一定時間の平均値を取って一定時間毎に表示を行なってもよい。図５は、重心位置の時間変化をプロットした二次元の座標図で、実際は微小時間毎の重心位置を記憶装置５に記憶したものであり、表示手段３に表示するものではなく、便宜上平面上に表示したものである。そして、一定時間の各重心位置を時間的に平均して重心位置の平均座標を求め、この平均座標を一定時間毎に表示手段３にて表示するものである。重心位置、重量センサでの重量計側値は、真値を中心に振れると考えられるため、平均値を表示することで、バラつきが大きいある瞬間の重心位置ではなく、重心位置の真値に近い値を表示することができる。

図１に示す表示手段３では、重心位置の座標に対応するセル４とその内側のセル４の表示をＯＮにし、他のセル４の表示を全てＯＦＦにしているが、重心位置の座標に対応するセル４のみＯＮにしても勿論よく、重心位置のセル４が特定できればどのようにしてもよい。

また表示手段３の他例として、図６に示すように、表示手段３の表示用の平面３１をＸ−Ｙ座標系として、Ｘ方向およびＹ方向をそれぞれ等分割して一つの領域を一つのセル４ｂとしている。この場合でも、図１に示す上例とは重心位置に対応するセル４ｂが異なるのみであり、重量センサによる重量の計測からセル４の表示に至る過程は上例と同じである。

また表示手段３の更に他例として、図７に示すように、一点を中心とする同心状の複数の多角形（本例では正八角形）にて複数の等幅の略環状の領域に分割すると共に、中心となる点から前記多角形の各角を通る放射状の直線にて複数の領域に分割して、前記領域が交差して形成される一つの領域を一つのセル４ｃとしてあり、この場合でも上例と同様に、重量センサによる重量の計測からセル４の表示に至る過程は上例と同じである。

以上のように、重心位置を点状ではなく点よりも広い領域を有するセル４にて表示するようにしたことで、重心位置が分かりやすくなって、専門知識を持たない一般の被検者でも一見して理解することが可能となり、また、重心位置を点状に表示する場合のように解像度の高い装置を使用する必要もなく、コストを低く抑えることができる。

次に、他の実施形態について説明する。上実施形態と同じ部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。

本実施形態では、被検者が体重計に載ってから一定時間後に重心位置を算出する演算を開始するようにしたものである。被検者が載置板７１に乗った直後は、図８に示すように、計測値の挙動は振れが大きいものであるが、ある程度時間が経過すると振れが減衰して落ち着き、真値に近づいていく。そのため、重心位置を算出する演算を一定時間Ｔが経過した後に開始することで、体重計に片足ずつ載る際の揺れ影響を排除して、より精度の高い重心位置を求めることができるものである。一定時間Ｔは体重計に応じて経験的に決定する。

また更に他の実施形態について説明すると、本実施形態は、被検者が体重計に載ってから重量センサ１の振幅が一定値以下となった時点で重心位置を算出する演算を開始するようにしたものである。重量センサ１の計測値の振幅は、通常は単調に減衰して行くため、図９に示すように振幅が一定値Ｗ以下となるとそれ以後はその値を超えることはまずなく、振幅が減少しながら真値に近づいていく。そのため、重心位置を算出する演算を重量センサ１の振幅Ｗが一定以下となった後に開始することで、体重計に片足ずつ載る際の揺れ影響を排除して、より精度の高い重心位置を求めることができるものである。振幅Ｗは体重計に応じて経験的に決定する。

また、上記いずれかの実施形態において、記憶装置５に過去の重心位置の座標を記憶させておき、リアルタイムで計測した重心位置と同時に表示手段３に表示するようにしてもよい。記憶する重心位置は、過去の計測により求めた重心位置を記憶したもので、計測時に記憶した重心位置を読み込んで表示手段３にて表示するものである。過去の重心位置は現在計測している重心位置と区別する必要があるため、セル４の表示の色を複数用意しておいてセル４の表示の色を異ならせたり、あるいは表示の点灯や点滅の状態を異ならせることで区別可能とするものである。

これにより、過去の重心位置と現在計測している重心位置とを比較して、重心位置のずれがどの程度改善されているか等の把握を容易に行うことができる。

本発明の一実施形態の表示手段および体重表示部の平面図である。 同上の体重計の全体斜視図である。 同上の体重計の平面図である。 同上の体重計の重量計側から重心位置の表示までのフローを説明する図である。 同上において重心位置の時間変化を示す二次元図である。 表示手段の他例を示す図である。 表示手段の更に他例を示す図である。 他の実施形態において重量値−時間の関係を示す図である。 更に他の実施形態において重量値−時間の関係を示す図である。

符号の説明

１ 重量センサ
２ 演算手段
３ 表示手段
４ セル
６ 体重表示部
７１ 載置板
８ 電極

Claims (5)

1. 三つ以上の重量センサと、各重量センサで計測した重量値より二次元の重心位置を演算して求める演算手段と、前記演算手段で求めた重心位置を表示用の平面上に表示する表示手段とを備えたバランス計測機能付体重計であって、
   前記表示手段は、
   前記表示用の平面が、一点を中心とした放射状の領域に分割され且つ当該領域が前記一点を中心とした同心状の複数の円又は同心状の複数の多角形にて更に複数の領域に分割され、この分割された各領域が一つのセルとされ、当該表示用の平面が当該複数のセルにより構成されており、
   重心位置の座標に対応するセル及びその内側のセルの表示がＯＮとされると共に、他のセルの表示がＯＦＦとされるものである
   ことを特徴とするバランス計測機能付体重計。
2. 一定時間における重心位置を時間的に平均した値を演算により求める演算手段を備えて成ることを特徴とする請求項１記載のバランス計測機能付体重計。
3. 重量センサによる被検者の重量計測を開始してから一定時間経過後に重心位置の演算を開始する演算手段を備えて成ることを特徴とする請求項１又は２記載のバランス計測機能付体重計。
4. 重量センサによる被検者の重量計測を開始して前記重量センサの計測値の振幅が一定値以下となった後に重心位置の演算を開始する演算手段を備えて成ることを特徴とする請求項１又は２記載のバランス計測機能付体重計。
5. 計測して求めた重心位置を記憶する記憶装置を備え、前記記憶装置に記憶している過去の重心位置と、現在重量センサによる計測及び演算手段による演算によって求めた重心位置とを表示する表示手段を備えて成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のバランス計測機能付体重計。

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