JP6684385B2

JP6684385B2 - 体脂肪測定装置及び方法

Info

Publication number: JP6684385B2
Application number: JP2019500200A
Authority: JP
Inventors: エンジェウー; トンインオ
Original assignee: バイラブカンパニーリミテッド
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2017-03-15
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2037-03-15
Also published as: US11185247B2; WO2017160084A1; EP3430998A4; JP2019513072A; EP3430998A1; US20190038175A1; KR20170108461A

Description

〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２０１６年０３月１７日付の韓国特許出願第１０−２０１６−００３２３９６号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として組み込まれる。

本発明は、体脂肪測定装置及び方法に関し、より具体的には、人体の皮下脂肪と内臓脂肪の分離測定及び映像化が可能な体脂肪測定装置及び方法に関する。

体脂肪は、真皮と筋膜との間に位置した脂肪である皮下脂肪、及び腹腔内側の内臓の間に位置した内臓脂肪を含む。皮下脂肪は、栄養分の貯蔵及び合成、熱の遮断、衝撃吸収などの役割を果たすが、内臓脂肪は、血液に溶けて血管に溜まったり、人体に有害な物質を分泌したりして動脈硬化、糖尿病、心臓病、高血圧などのような疾患にさらす。このように、皮下脂肪と内臓脂肪が健康に及ぼす影響に差があることにより、皮下脂肪と内臓脂肪の正確な測定が求められている。

一方、肥満の診断において腹部の皮下脂肪と内臓脂肪とを分離して測定することが重要であり、このために、Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩなどのような映像装置が使用される。しかし、Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩのような医療用映像装置は、高い検査費により、定期的な体脂肪測定に使用できないという欠点を有する。これによって、最近は、コストが低いながらも、内臓脂肪を含む体脂肪を正確に測定できる技術の研究が持続的に行われている趨勢である。

本発明は、上記のような問題点に鑑みて案出されたものであって、皮下脂肪と内臓脂肪の量をそれぞれ数値化して映像と共に出力可能な体脂肪測定装置及び方法を提供することにその目的がある。

上記目的を達成するための体脂肪測定装置は、複数の電極が設けられ、測定しようとする被験者の人体の周りに沿って装着可能な電極ユニットと、前記被験者の測定対象部位の３次元映像を取得する第１測定ユニットと、前記電極に電流を注入してインピーダンス値を測定する第２測定ユニットと、前記３次元映像及び前記インピーダンス値を用いて、前記被験者の導電率及び誘電率の映像を復元し、皮下脂肪と内臓脂肪の量を区分して計算する制御ユニットとを含み、前記電極ユニットは、前記複数の電極が取り付けられる複数の電極取付孔が設けられた電極ベルトを含み、前記電極ベルトは、前記複数の電極が取り付けられて前記被験者に接触する接触面と、前記接触面に対向して前記第１測定ユニットに向かって露出する露出面とを備え、前記露出面には、前記複数の電極にそれぞれ対応して多数の色及びパターンで形成された複数の表示部が設けられ、前記第１測定ユニットは、前記表示部を撮影して前記３次元映像を取得する撮影部を含み、前記制御ユニットは、前記第１測定ユニットによって取得された前記３次元映像を通じて前記被験者の測定対象部位の周り及び前記電極の位置を計算し、前記第２測定ユニットによって測定された前記インピーダンス値で前記被験者の導電率及び誘電率の映像を復元して導電率及び誘電率の情報の領域別変化の推移を通じて皮下脂肪と内臓脂肪の位置的情報を映像化する。

一側面によれば、前記複数の電極は、単純電極及び複合電極のうちの少なくともいずれか１つが使用され、前記電極ベルトは、弾性材質で形成される。

一側面によれば、前記第１測定ユニットは、前記撮影部を支持した状態で昇下降または前記被験者を中心に回転可能な撮影支持部と、前記被験者を支持した状態で回転可能であり、前記撮影部から前記被験者が離隔する距離を調節する回転部とを含む。

一側面によれば、前記第２測定ユニットは、前記複数の電極に接続されるケーブルベルトと、前記ケーブルベルトを介して前記電極に注入された電流によって誘起された電圧を測定して前記制御ユニットに伝送するインピーダンス測定部とを含む。

一側面によれば、前記制御ユニットは、前記第１測定ユニットによって前記被験者の測定対象部位に対する３次元映像が完了すると、前記測定対象部位の周り及び選択された電極の位置を計算し、前記第２測定ユニットから測定された前記インピーダンス値で前記測定対象部位の導電率及び誘電率の映像を復元し、復元された映像から皮下脂肪と内臓脂肪の量を区分して計算する。

本発明の好ましい一実施例に係る体脂肪測定方法は、被験者の測定対象部位の周りに沿って複数の電極が取り付けられた電極ベルトを装着するステップと、前記電極ベルトの複数の電極にそれぞれ設けられた表示部を撮影して、３次元映像を取得するステップと、前記３次元映像から前記被験者の測定対象部位の周り及び選択された電極の位置を計算するステップと、前記電極ベルトに電流を注入するケーブルベルトを接続してインピーダンス値を測定するステップと、前記インピーダンス値で前記被験者の測定対象部位の導電率及び誘電率の映像を復元し、導電率及び誘電率の情報の領域別変化の推移を通じて皮下脂肪と内臓脂肪の位置的情報を映像化するステップと、前記被験者の測定対象部位の皮下脂肪と内臓脂肪の量を分離して計算するステップとを含む。

一側面によれば、前記複数の電極は、単純電極及び複合電極のうちの少なくともいずれか１つが使用される。

上記のような構成を有する本発明によれば、第一に、体脂肪を皮下脂肪と内臓脂肪とに区分して正確に測定できるので、測定の正確度の向上による被験者の信頼性を向上させることができるようになる。

第二に、３次元映像撮影及びインピーダンス値を用いて皮下脂肪と内臓脂肪を互いに区分して量を測定できるので、低コストで正確な測定が可能となる。

本発明の好ましい第１実施例に係る体脂肪測定装置を概略的に示した図である。図１に示された体脂肪測定装置にケーブルベルトが設置された状態を概略的に示した図である。図１に示された体脂肪測定装置に採用された複合電極を概略的に示した図である。単純電極の一例を概略的に示した図である。電極ベルトを概略的に示した平面図である。電極ベルトの接触面に複合電極が取り付けられた状態を概略的に示した図である。電極ベルトの露出面に複合電極及び表示部が設置された状態を概略的に示した図である。撮影支持部が回転しながら３次元映像が撮影される状態を概略的に示した図である。回転部が回転しながら３次元映像が撮影される状態を概略的に示した図である。皮下脂肪と内臓脂肪が互いに区分されたインピーダンス映像の一例を概略的に示した図である。皮下脂肪及び内臓脂肪の情報が出力された一例を概略的に示した図である。本発明に係る体脂肪測定方法を順次示したフローチャートである。

以下、本発明の好ましい一実施例を、添付の図面を参照して説明する。

図１及び図２を参照すると、本発明の好ましい体脂肪測定装置１は、電極ユニット１０、第１測定ユニット５０、第２測定ユニット６０、及び制御ユニット７０を含む。

電極ユニット１０は、複数の電極２０が設けられ、測定しようとする被験者Ｈの人体の周りに沿って取り付け又は装着可能である。このために、電極ユニット１０は、複数の電極２０が設けられる電極ベルト３０を含む。

複数の電極２０は、図３Ａに示したような複合電極２０（以下、「複合電極」と称する）を含む。複合電極２０は、電流を注入する導電性材質の第１電極２１、及び電圧を測定する導電性材質の第２電極２２で構成される。第１電極２１は、第２電極２２と比較して相対的に広い面積を有して電流を注入し、第２電極２２は、第１電極２１に比べて相対的に小さい面積を有して電圧を測定するように一対で設けられる。

このとき、第１電極２１は平板形状を有し、第２電極２２は、第１電極２１と接続されて突出するように一対の突起形状を有する。このような複数の複合電極２０のそれぞれの第１及び第２電極２１，２２は、非伝導性材質で形成される非伝導体２３を挟んで電極ベルト３０に取り付けられる。

一方、電極２０が複合電極を含むものとして図示及び例示するが、必ずしもこれに限定されるものではなく、図３Ｂに示したような単純電極２０’を含む変形例も可能である。単純電極２０’の場合、電流の注入又は電圧の測定が一つの導電性電極２１’で行われ、非伝導体２２’に支持される。

電極ベルト３０は、図４Ａに示したように、複数の複合電極２０を固定できるように電極取付孔３１が複数個設けられる。複数の電極取付孔３１は、突出した一対の第２電極２２に対応するように設けられる。

このような電極ベルト３０は、繊維、シリコンのような高分子化合物のような弾性材質で形成され、設けられる複数の電極取付孔３１の個数及び取り付けられる複数の複合電極２０の個数は変更可能である。一方、電極ベルト３０の両端部には、互いに結合される一対の固定部３２が設けられており、相互に固定されて被験者Ｈの人体の周りに巻かれた状態を維持させる。

本実施例では、電極ベルト３０が、被験者Ｈの測定対象部位である腹部周りに沿って巻かれ、両端部に設けられたベルクロ（Ｖｅｌｃｒｏ）タイプの固定部３２によって互いに固定されるものとして図示及び例示する。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、固定部３２として、フックタイプなどのように様々な固定手段のいずれか１つを採用できることは当然である。

電極ベルト３０は、図４Ｂのように、複数の複合電極２０が取り付けられて被験者Ｈに接触する接触面３３と、図４Ｃのように、接触面３３に対向して後述する第１測定ユニット５０に向かって露出する露出面３４とを備える。このとき、電極ベルト３０の接触面３３には、複合電極２０の第１電極２１が露出され、露出面３４には、第２電極２２が電極取付孔３１を介して露出される。なお、電極ベルト３０の露出面３４には、複数の複合電極２０のそれぞれの情報に対応する多数の色及びパターンで形成された表示部４０、すなわち、マーカー（ｍａｒｋｅｒ）が複数の複合電極２０にそれぞれ対応するように複数個設けられる。

第１測定ユニット５０は、被験者Ｈの測定対象部位の周り及び複合電極２０の位置を計算するための３次元映像Ｉを取得する。第１測定ユニット５０は、撮影部５１、撮影支持部５２、及び回転部５３を含む。

撮影部５１は、被験者Ｈに取り付け又は装着された電極ユニット１０の表示部４０を撮影して３次元映像Ｉを取得する。撮影部５１は、レーザーポインタとＬＥＤ照明が採用されて３次元座標を測定できる３次元カメラを含む。撮影部５１は、図１に示された映像Ｉのように、被験者Ｈが電極ベルト３０を着用した部位である腹部の３次元モデル映像Ｉを出力する。より具体的には、撮影部５１は、実際の大きさを知っている多数の色とパターンで形成された表示部４０を含む２次元映像の情報から、被験者Ｈの測定対象部位である腹部の３次元体積情報を取得する。

撮影支持部５２は、撮影部５１を支持した状態で昇下降または被験者Ｈを中心に回転可能である。すなわち、撮影支持部５２は、撮影部５１を支持した状態で撮影位置を調整する。

回転部５３は、被験者Ｈを支持した状態で回転可能であり、撮影部５１から被験者Ｈが離隔する距離を調節する。回転部５３は、被験者Ｈを支持した状態で回転可能な回転円板を含むものとして図示及び例示する。

このような撮影支持部５２及び回転部５３の構成により、図５Ａのように、撮影支持部５２が回転しながら被験者Ｈを中心に撮影部５１が回転するか、または図５Ｂのように、被験者Ｈを支持する回転部５３が回転しながら撮影部５１が３次元モデリング映像を取得するようになる。

第２測定ユニット６０は、第１測定ユニット５０によって計算されて選択された電極２０を介してインピーダンス（Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）を測定する。第２測定ユニット６０は、ケーブルベルト６１及びインピーダンス測定部６２を含む。

ケーブルベルト６１は、複数の複合電極２０が固定された電極取付孔３１を介して露出する第２電極２２に接続される。このとき、ケーブルベルト６１は、複数の複合電極２０に対応して、電流を注入するための複数の接続ケーブル端子６１ａを有する。

インピーダンス測定部６２は、ケーブルベルト６１を介して複合電極２０に注入された電流によって誘起された電圧を測定する。具体的には、ケーブルベルト６１を介して多周波数の電流を生成して、大きさと位相を制御しながら、被験者Ｈに装着された電極ベルト３０の複合電極２０に電流を印加する。このとき、多周波数を有する電流は、複合電極２０の第１電極２１を介して注入され、注入された電流によって誘起された電圧差信号を複合電極２０の第２電極２２を用いて取得する。

制御ユニット７０は、第１測定ユニット５０から取得された３次元映像Ｉを通じて、被験者Ｈの測定対象部位の周り及び電極の位置を計算し、第２測定ユニット６０を介して測定されたインピーダンス値で被験者Ｈの導電率及び誘電率の映像を復元して皮下脂肪と内臓脂肪の量を区分して計算する。

具体的に、制御ユニット７０は、被験者Ｈの皮下脂肪と内臓脂肪の位置的情報を含む組織特性の映像化のために、複数の複合電極２０を有する測定プロトコルを有することによって、複数の複合電極２０の位置に応じた敏感度及び解像度を制御することができる。このような多数の測定プロトコルを用いた測定値又はその組み合わせと、第１測定ユニット５０を介して生成した３次元モデリング映像Ｉで改善した敏感度行列を用いて、被験者Ｈの測定対象部位の内部の導電率及び誘電率の映像、すなわち、インピーダンス映像を復元する。

図６のように、復元されたインピーダンス映像から、位置ベースの導電率及び誘電率の情報の領域別変化の推移を通じて、被験者Ｈの測定対象部位である腹部の表面の近くの皮下脂肪Ｓと内臓脂肪Ｖの領域を区分する。このとき、導電率及び誘電率スペクトルと測定プロトコルとの組み合わせから領域別の敏感度の差を用いて、皮下脂肪と内臓脂肪との境界に対する追加的な情報を活用する。

その後、制御ユニット７０は、復元されたインピーダンス映像を処理して、皮下脂肪と内臓脂肪の量を計算する。このように計算された皮下脂肪と内臓脂肪の量を復元した導電率及び誘電率の映像は、図７のように出力される。このとき、図７のように、制御ユニット７０は、被験者Ｈの断面積、体積、体重などのような体型情報と共に、皮下脂肪及び内臓脂肪の量に比例するインデックス情報も共に出力する。

上記のような構成を有する体脂肪測定装置１の体脂肪測定方法を順次整理すると、図８の通りである。参考に、体脂肪測定装置１は、被験者Ｈの腹部に対する体脂肪を測定するものとして例示して説明する。

図８のように、測定しようとする被験者Ｈの測定対象部位である腹部に電極ユニット１０の電極ベルト３０を装着する（１００）。被験者Ｈは、電極ベルト３０を装着した状態で、図１のように回転部５３に乗る。

すると、図５Ａ又は図５Ｂのように、撮影部５１が回転するか、または被験者Ｈが乗った回転部５３が回転しながら、第１測定ユニット５０の撮影部５１が被験者Ｈの腹部を撮影する（２００）。

撮影部５１によって被験者Ｈの腹部に対する３次元映像Ｉが完了すると、腹部周り及び選択された複合電極２０の位置が制御ユニット７０によって計算される（３００）。その後、図２のように、第２測定ユニット６０のケーブルベルト６１を複合電極２０に接続して電流を注入することによって、選択された複合電極２０を介してインピーダンスをインピーダンス測定部６２が測定する（４００）。

第２測定ユニット６０を介して測定されたインピーダンス値で制御ユニット７０が腹部の導電率及び誘電率の映像を、図６のように復元する（５００）。それによって、制御ユニット７０は、復元された映像から皮下脂肪と内臓脂肪の量を区分して計算することによって、図７のように最終的に出力する（６００）。

上述したように、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できるであろう。

Claims

複数の電極が設けられ、測定しようとする被験者の人体の周りに沿って装着可能な電極ユニットと、
前記被験者の測定対象部位の３次元映像を取得する第１測定ユニットと、
前記電極に電流を注入してインピーダンス値を測定する第２測定ユニットと、
前記３次元映像及び前記インピーダンス値を用いて、前記被験者の導電率及び誘電率の映像を復元し、皮下脂肪と内臓脂肪の量を区分して計算する制御ユニットとを含み、
前記電極ユニットは、前記複数の電極が取り付けられる複数の電極取付孔が設けられた電極ベルトを含み、
前記電極ベルトは、前記複数の電極が取り付けられて前記被験者に接触する接触面と、前記接触面に対向して前記第１測定ユニットに向かって露出する露出面とを備え、
前記露出面には、前記複数の電極にそれぞれ対応して多数の色及びパターンで形成された複数の表示部が設けられ、
前記第１測定ユニットは、前記表示部を撮影して前記３次元映像を取得する撮影部を含み、
前記制御ユニットは、前記第１測定ユニットによって取得された前記３次元映像を通じて前記被験者の測定対象部位の周り及び前記電極の位置を計算し、前記第２測定ユニットによって測定された前記インピーダンス値で前記被験者の導電率及び誘電率の映像を復元して導電率及び誘電率の情報の領域別変化の推移を通じて皮下脂肪と内臓脂肪の位置的情報を映像化する、体脂肪測定装置。
前記複数の電極は、単純電極及び複合電極のうちの少なくともいずれか１つが使用され、
前記電極ベルトは、弾性材質で形成される、請求項１に記載の体脂肪測定装置。
前記第１測定ユニットは、
前記撮影部を支持した状態で昇下降または前記被験者を中心に回転可能な撮影支持部と、
前記被験者を支持した状態で回転可能であり、前記撮影部から前記被験者が離隔する距離を調節する回転部とを含む、請求項１に記載の体脂肪測定装置。
前記第２測定ユニットは、
前記複数の電極に接続されるケーブルベルトと、
前記ケーブルベルトを介して前記電極に注入された電流によって誘起された電圧を測定して前記制御ユニットに伝送するインピーダンス測定部とを含む、請求項３に記載の体脂肪測定装置。
前記制御ユニットは、
前記第１測定ユニットによって前記被験者の測定対象部位に対する３次元映像が完了すると、前記測定対象部位の周り及び選択された電極の位置を計算し、
前記第２測定ユニットから測定された前記インピーダンス値で前記測定対象部位の導電率及び誘電率の映像を復元し、復元された映像から皮下脂肪と内臓脂肪の量を区分して計算する、請求項４に記載の体脂肪測定装置。
被験者の測定対象部位の周りに沿って複数の電極が取り付けられた電極ベルトを装着するステップと、
前記電極ベルトの複数の電極にそれぞれ設けられた表示部を撮影して、３次元映像を取得するステップと、
前記３次元映像から前記被験者の測定対象部位の周り及び選択された電極の位置を計算するステップと、
前記電極ベルトに電流を注入するケーブルベルトを接続してインピーダンス値を測定するステップと、
前記インピーダンス値で前記被験者の測定対象部位の導電率及び誘電率の映像を復元し、導電率及び誘電率の情報の領域別変化の推移を通じて皮下脂肪と内臓脂肪の位置的情報を映像化するステップと、
前記被験者の測定対象部位の皮下脂肪と内臓脂肪の量を分離して計算するステップとを含む、体脂肪測定方法。
前記複数の電極は、単純電極及び複合電極のうちの少なくともいずれか１つが使用される、請求項６に記載の体脂肪測定方法。