JP5903863B2 - 体組成測定装置 - Google Patents
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
Sv=α1×π×2a×2b−α2×Zs×a−α3×1/Ztt−β1…(1)、(ただし、α1,α2,α3,β1:係数)。
Ss=α4×2a×Zss+β2 …(2)、
(ただし、α4,β2:係数)。
FFM=α5×1/Ztt+β3 …(3)、
(ただし、α5、β3は:係数)。
図4には、測定時における仰臥位の被測定者と、カメラ420およびライン光源430との位置関係が示される。図4には、プレート450の表面とバー440の間の直線距離Lと、バー440におけるカメラ420とライン光源430との間の直線距離Hが示される。ここでは、説明を簡単にするために、プレート450の表面とカメラ420およびライン光源430のそれぞれとの間は、直線距離Lであると想定する。
本実施の形態に係る腹部形状を測定する概略手順を説明する。
図18と図19を用いて、装置本体100での測定動作を具体的に説明する。フローチャートに示される動作は、制御部10がメモリ部29に記憶されているプログラムを読み出して実行し、図3の各部を制御することによって実現される。
なお、インピーダンスZt1〜Zt4の典型的な値は、それぞれ約5Ω程度である。また、インピーダンスZs1〜Zs4の典型的な値は、それぞれ約15Ω程度である。
図12には撮像した画像が模式的に示される。図12を参照して、カメラ420が視野角θx、θyで撮像した場合に、Nxドット×Nyドットの画像データとして得られるとする。
図12を参照し、前提を説明する。撮像空間を規定するための互いに直交する座標軸(X,Y,Z軸)を説明する。Y軸は、プレート450の表面上で仰臥位の被測定者の体軸が延びる方向と同一方向に延びる軸を指す。X軸は、Y軸に垂直であり且つ当該表面に平行な軸を指す。Z軸は、当該表面に垂直な方向に延びる軸を指す。
光照射(ステップS3)において、ライン光源430は、仰臥位にある被測定者の腹部腹側に照射されるライン光が、臍位置を通過するように位置決めされる。位置決めの方法としては、被測定者がY軸方向に移動することで、腹部腹側に照射されるライン光の位置調整をするか、またはプレート450をY軸方向に移動するようにして位置調整する。もしくは、バー440をY軸方向に移動するようにして、位置調整する。
撮像(ステップS5)では、被測定者の腹部腹側にライン光が照射された状態で図12の位置関係に配置されたカメラ420が撮像する。撮像によりカメラ420から、画像データ(図13参照)が取得される。
幅測定(ステップS7)では、臍位置座標が取得される。図13を参照して、画像データにおける臍に対応したピクセルの座標値に関して、X座標値は、腹部厚みによらず画像データの中央に位置するように位置決めされる。そのX座標値を“xc”とする。Y座標値は、腹部縦幅の大きさに従って変化する。
距離ΔDを算出する手順は、[1−4−1.角度θF算出]→[1−4−2.距離D0算出]→[1−4−3.物理的な距離D1算出]→[1−4−4.距離D1とD0からΔD算出]を含む。
カメラ420から臍位置の方向に延びる仮想的な軸とカメラ420の光学軸がなす角度θFを算出する。
角度θF=∠SAC=arctan(直線C´F´の距離/直線AC´の距離)
=arctan((2×m×tan(θy/2)/Ny×Δy)/m)
=arctan((2×Δy/Ny×tan(θy/2)))
[1−4−2.距離D0算出]
図14を参照して、プレート450の表面の位置Bから、ライン光源430からのライン光が当該面に照射された位置Cとの物理的な距離D0を算出する。
図14を参照して、プレート450の表面の位置Bと位置Fと間の物理的な距離D1は、以下のように算出できる。
D1=L×tan(θs+θF)
=L×tan(θs+arctan((2×Δy/Ny×tan(θy/2))))
[1−4−4.距離ΔD算出]
図14を参照して、距離ΔDは以下のように算出できる。
ΔD=D1−D0
=L×tan(θs+arctan((2×Δy/Ny×tan(θy/2))))−L×tan(θs)
=L×(tan(θs+arctan((2×Δy/Ny×tan(θy/2))))−tan(θs))
[1−5.距離LをΔDと距離Hで内分する距離を算出]
図14を参照して、被測定者の臍位置での腹部厚み、すなわち腹部縦幅は、直線CSの距離Tで指示される。
図13を参照して、カメラ420、ライン光源430などの各部の位置関係は、撮像視野に被測定者が存在しない状態では、ライン光源430が照射するライン光のライン画像が、画像のX軸と一致するように設計される。
図15は、図14のYZ平面に垂直な直線ACを含む面を示す。カメラ420からプレート450の表面までの距離は直線ACの距離である。直線ACの距離は、図14から直角三角形ACGの斜辺の長さである。直角三角形ACGの直角をなす直線CGと直線AGの距離はれぞれ、設計値である距離LとHに対応する。
[2−2.画像のX軸方向の長さ算出]
画像のX軸方向の長さを算出する。視野角θxで直線ACの距離に照射される直線JKの距離は、以下のように算出できる。
直線JKの距離=2×直線ACの距離×tan(θx/2)=2×√(L2+H2)×tan(θx/2)
[2−3.境界間の距離算出]
境界間の距離は、座標x1とx2間の距離Wであって、腹部横幅を指す。距離Wは、次の式に示すように、直線JKの距離に対応するドット数Nxとの比を掛ければよい。これにより、被測定者の腹部横幅Wが算出される。
W=直線JKの距離×(x2−x1)/Nx=2×√(L2+H2)×(x2−x1)/Nx×tan(θx/2)
ここで、誤差について検討する。カメラ420とライン光源430が単一光源および単一カメラで構成される場合において、腹部横幅を測定するときの誤差として、2つの可能性がある。
次に、画像から、腹部臍位置の断面形状を算出する方法を説明する。手順としては、前述した[1−1.位置決め]および[1−2.画像取得]の後に、[3−1.距離Rの算出]→[3−2.ライン画像のx座標について原点からの距離を算出]することによってXZ平面上の腹部臍位置の具体的断面形状を算出することができる。
図16を参照して、画像データにおけるライン画像700に対応のピクセルのy座標の変位Δy´を求め、座標(0、Δy´)とカメラ420間の物理的距離Rを求める。図16には、ライン画像700のピクセルのy座標がΔy´である点P´と点Q´とカメラ420の位置関係が示される。点S´の厚みT´は、前述の<1.腹部縦幅を測定>のΔyの代わりにΔy´を入れると、
T´=L×ΔD´/(H+ΔD´)と求まる。ただし、
ΔD´=L×(tan(θs+arctan((2×Δy´/Ny×tan(θy/2))))−tan(θs))
したがって、図17を参照すると、座標(0、Δy´)とカメラ420間の物理的距離Rは、CF´´の距離:F´´S´の距離=AGの距離:AS´の距離、すなわち、
ΔD´:√((H+ΔD´)2+L2)−R=H:Rから、
R=H/(H+ΔD´)×√((H+ΔD´)2+L2)と算出できる。
カメラ420から距離Rでのライン画像700に対応した各ピクセルのx座標についてx座標原点からの物理的距離を算出する。
2×R×tan(θx/2)/Nx×xP´、2×R×tan(θx/2)/Nx×xQ´で算出できる。
(2×R×tan(θx/2)/Nx×xP´,T)と算出され、点Q´の物理座標は、
(2×R×tan(θx/2)/Nx×xQ´,T)と算出される。
変形度取得部122について説明する。図10と図11は変形度を説明するための図である。
補正部123による、変形度を用いたインピーダンス補正を説明する。たとえば、変形度として、比率(H1/H0)を用いる。
図18では、幅・形状測定の後に、インピーダンスが算出されるが、インピーダンス算出の後に、幅・形状測定がされてもよい。
上述の実施の形態では、楕円を規定するための腹部縦幅および横幅を、撮像した画像から測定したが、測定方法はこれに限定されず、実測するようにしてもよい。
上述の実施の形態では、変形度を用いて補正される対象は、生体インピーダンスであるとしたが、生体インピーダンスに代替して体組成情報(内臓脂肪面積Sv´、皮下脂肪面積Ss´、および除脂肪量FFM´など)であってもよい。
Ss´=α4×2a×Zs+β2 …(2´)。
その後、算出した体組成情報を比率(H1/H0)を用いて補正する。つまり、補正後の内臓脂肪面積SvをSv´×(H1/H0)により算出する。同様に、補正後の皮下脂肪面積SsをSs´×(H1/H0)により算出し、および補正後の除脂肪量FFMをFFM´×(H1/H0)により算出する。
Claims (9)
- 被測定者の仰臥位における腹部の縦幅と横幅とを取得する幅取得部と、
被測定者の仰臥位における腹部形状の、前記幅取得部により取得される前記腹部の縦幅と横幅とで規定される楕円形状からの変化の度合いである変形度を取得する変形度取得部と、
被測定者の腹部の体組成情報を取得する情報取得部と、を備え、
前記情報取得部は、
被測定者の腹部の生体インピーダンスと、前記変形度取得部により取得された前記変形度に従う係数とを用いて、被測定者の腹部の体組成情報を取得する、体組成測定装置。 - 被測定者の腹部の生体インピーダンスと、前記変形度取得部により取得された前記変形度に従う係数とを用いて補正後インピーダンスを取得する補正部を、さらに備え、
前記情報取得部は、
前記補正後インピーダンスを用いて被測定者の腹部の体組成情報を取得する、請求項1に記載の体組成測定装置。 - 前記情報取得部は、
被測定者の腹部の生体インピーダンスを用いて被測定者の腹部の体組成情報を取得し、取得した体組成情報と、前記変形度取得部により取得された前記変形度に従う係数とを用いて、補正後体組成情報を取得する、請求項1または2に記載の体組成測定装置。 - 前記幅取得部は、
被測定者の仰臥位における腹部まわりがラインを用いて指示された状態で、前記ラインに対して仰俯角で腹部を撮像する撮像部を含み、
前記撮像部の撮像により取得される画像について2次元座標系を規定し、前記2次元座標系における前記ラインの画像の座標値から、前記縦幅と前記横幅とを取得する、請求項1から3のいずれかに記載の体組成測定装置。 - 被測定者の仰臥位における前記腹部形状を取得する形状取得部を、さらに備え、
前記形状取得部は、
前記2次元座標系における前記ラインの画像の各ドットの座標値に基づき前記腹部形状を取得する、請求項4に記載の体組成測定装置。 - 被測定者の仰臥位における腹部表面に光照射することにより前記ラインをマーキングする光源部を、さらに備える、請求項4に記載の体組成測定装置。
- 前記変形度取得部は、外部からの入力により前記変形度を取得する、請求項1から6のいずれかに記載の体組成測定装置。
- 前記体組成情報は、腹部の内臓脂肪および皮下脂肪に関する情報を含む、請求項1から7のいずれかに記載の体組成測定装置。
- 被測定者の腹部において体軸方向に装着される第1電極対と、
被測定者の腹部において体軸方向に装着される第2電極対と、
前記第1電極対の電極間および前記第2電極対の電極間に選択的に電流を流す電流生成部と、
前記第1電極対の電極間に通電した状態で前記第2電極対の電極間の電位差と、前記第2電極対に通電した状態で前記第1電極対の電極間の電位差とを検出する電位差検出部と、
検出された前記第2電極対の電極間の電位差と、前記第1電極対の電極間の電位差とに基づき、被測定者の腹部の前記生体インピーダンスを取得するインピーダンス取得部と、をさらに備える、請求項1から8のいずれかに記載の体組成測定装置。
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