WO2007094099A1 - 体部位別重量測定システム及び方法 - Google Patents

体部位別重量測定システム及び方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a body part weight measurement system that divides a human whole body into six body parts including a head, a trunk, left and right arms, and left and right legs, and measures the weight of each part. And methods.
  • Body weight measurement is very important in evaluating human health.
  • Body weight is usually measured using a weight scale in a standing position.
  • weight measuring instruments described in Patent Documents 1 and 2.
  • the measurement of body weight starts with a so-called platform scale, and recently various electronic weight scales and digital weight scales have been developed and are commercially available from various companies.
  • sensors strain gauges, capacitance sensors, piezoelectric sensors
  • These sensors detect physical or mechanical fluctuations due to weight loading and convert them into electrical signals. These electrical signals, which are sensor outputs, are taken into a computer, processed and converted into weight, and the results are displayed on the screen, and various analyzes can be performed.
  • a conventional technique for measuring a certain amount for each body part is based on bioelectrical impedance described in Patent Document 3.
  • Measurements by body part using bioelectrical impedance measure the bioelectrical impedance by measuring the potential difference and current generated between the predetermined parts of the subject, and determine the fat weight, non-fat weight, and water content for each part. The amount, cell fluid weight, etc. are obtained.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-141511
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-48631
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-321350
  • an object of the present invention is to provide a system and method for accurately measuring the weight of each body part by using a conventional weighing scale technique used for whole body weight measurement.
  • the body part weight measurement system according to claim 1 is a body that measures the weight of each of the six body parts of the head, trunk, right arm, left arm, right leg and left leg of the body. A weight measurement system for each part,
  • a support base provided for each of the six body parts and supporting the body parts; 6 body parts each comprising a weight measuring unit for measuring the weight of the body part on the support table and a data transmitting / receiving unit for transmitting and receiving data including body part weight measurement data measured by the weight measuring unit A measurement unit;
  • a data processing unit that transmits control data for measuring the weight of the body part to each of the six body part measurement units and receives the body part weight measurement data;
  • the data processing unit includes means for determining whether or not a difference between a sum of body part weight measurement data of each of the six body parts and a body weight is within a preset allowable range.
  • the body part-by-body weight measurement system according to claim 2 is characterized in that, in claim 1, the body part measurement unit includes: a height adjustment unit that adjusts a height of the support; It further comprises a horizontal adjustment unit for adjusting the horizontal position of the support base.
  • the body part-specific weight measurement method according to claim 3 is a body part-specific weight measurement method using the system of claim 1 or 2,
  • the body part-specific weight measurement system according to claim 4 is a body part-specific weight measurement system for measuring the weight of each of a plurality of body parts of the body,
  • a support base provided for each of the plurality of body parts and supporting the body parts;
  • a plurality of body parts each comprising a weight measuring unit for measuring the weight of the body part on the support table and a data transmitting / receiving unit for transmitting and receiving data including body part weight measurement data measured by the weight measuring unit A measurement unit;
  • a data processing unit that transmits control data for measuring the weight of the body part to each of the plurality of body part measurement units and receives the body part weight measurement data;
  • the data processing unit includes means for determining whether or not a difference between a total body weight measurement data and a body weight of each of the plurality of body parts is within a preset allowable range. .
  • the body part-specific weight measurement system according to claim 5 is configured to measure the weight of each of the six body parts including the head, trunk, right arm, left arm, right leg, and left leg of the body.
  • a weight measurement system for body parts to be measured is configured to measure the weight of each of the six body parts including the head, trunk, right arm, left arm, right leg, and left leg of the body.
  • It has six body part measuring units provided for each of the six body parts, each having a weight measuring unit for measuring the weight of the body part.
  • the weights of the six body parts in the whole body can be accurately measured, and accurate weight data for each body part can be obtained.
  • each measured value is regarded as the weight of each body part.
  • the weight of each body part determined in this way can be a constant value regardless of the physical condition of the subject at the time of measurement, and should be data that can be used effectively for various analyses. Is known.
  • the present invention is expected to be very useful in health management at an individual level from infants to elderly people.
  • head weight change and weight change ability accompanying the very rapid brain development from early childhood to childhood will be more reliable, and both arms in the elderly, It is considered possible to predict the degree of athletic performance decline and the degree of progression of osteoporosis based on changes in weight of both legs over time.
  • it can also be used for training effects and dietary evaluations of athletes, grasping the fetal growth status of pregnant women, and various other uses in nursing / medical settings.
  • the body part weight obtained by the body part weight measurement system of the present invention can provide data necessary for density measurement of each body part, and moreover, body fat mass by bioelectrical impedance measurement, which is currently widely used, It is expected to contribute significantly to the maintenance and management of people's health when used together with measurements such as body fat percentage.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a body part-by-body weight measurement system 1 according to the present invention.
  • This system 1 has a large body with a head, trunk (torso) part (ie, a part consisting of the chest, abdomen, and waist), left and right arms (including the hand), and left and right legs (foot). ) And measure the weight of each body part.
  • FIG. 1 shows a typical example (view from above) of the arrangement of six body part measurement units U1 to U6 for measuring the weights of six body parts, respectively.
  • the arrangement of the body part measurement units Ul to U6 basically assumes that the person to be measured lies in the supine or prone position.
  • a head measurement unit U2 is arranged on one side in the longitudinal direction centered on a trunk measurement unit U1 that is generally rectangular in shape, and the left leg measurement unit U5 and right leg are arranged on the other side.
  • the measurement unit U6 is located.
  • a left arm measurement unit U3 and a right arm measurement unit U4 are arranged on both sides in the width direction of the trunk measurement unit U1, respectively.
  • the left and right arm measurement units U3 and U4 are arranged in a position extending horizontally from both shoulders of the person to be measured, but both arms and body according to the body shape of the person to be measured. Adjust the angle to the trunk, the distance from the trunk, etc. as appropriate to obtain the best measurement results. Also, for the left and right leg measurement units U5 and U6, consideration should be given so that the angle between them and the distance from the trunk are optimally positioned according to the body shape of the person being measured.
  • a shape suitable for supporting a body part that is, a shape that is preferably similar to the corresponding body part, is not limited to a specific shape as long as it does not interfere with force measurement.
  • Each of the body part measurement units U1 to U6 is connected to the data processing device 10 via a wired or wireless data transmission line 12, and is capable of data communication.
  • the data processing device 10 is a computer into which data processing software for the present invention is installed, and includes a CPU and a memory. The installed software is read into the memory and executed by the CPU, so that the data processing function in the present invention is performed. Realize. It also includes appropriate storage devices, display devices, and operation input devices necessary for data processing.
  • FIG. 2 is a side view schematically showing an example of the internal configuration of the trunk measurement unit U1.
  • the body part support Ula, the weight measuring unit Ulb (including the data transmitting / receiving unit Ulc), the height adjusting unit Uld, and the horizontal position adjusting unit Ule are arranged from the top to the bottom.
  • the body part support base Ula is disposed on the uppermost part, and includes a flat support surface that comes into contact with the trunk, and has a function of supporting the trunk on the flat support surface. That is, it has sufficient mechanical strength and area to support the center of gravity of the trunk and its vicinity, and a shape suitable for trunk measurement.
  • the weight measuring unit Ulb is disposed immediately below the body part support base Ula.
  • the load applied to the body part support Ula is faithfully transmitted to the weight measuring unit Ulb.
  • the weight measuring unit Ulb can adopt any structure of basically known weight scales. For example, it has a load measurement function using a pressure sensor (electrostatic capacitance sensor, semiconductor sensor, piezoelectric sensor, tuning fork sensor, etc.).
  • a data transmission / reception unit Ulc for transmitting output data (electrical signals) of these sensors to the data processing unit shown in FIG. 1 and receiving control signals and the like from the data processing unit is also provided.
  • the height adjusting unit Uld is disposed between the weight measuring unit Ulb and the horizontal position adjusting unit Ule, and has a function of adjusting the height of the flat support surface from the floor surface in the body part support base Ula.
  • a mechanism for controlling a moving distance by sending a control signal to a motor driving means for moving a flat support surface in a vertical direction is known.
  • Such a motor drive control signal can also be transmitted from the data processing unit shown in FIG.
  • the height of the flat support surface is Although it depends on the height of the measurer, it is usually easy to use 20 to 50 cm (average value: 35 cm) from the horizontal floor. Therefore, for example, the standard height of the flat support surface from the floor is about 35 cm, and the adjustable range of the height adjustment unit Uld is ⁇ 15 cm.
  • the horizontal position adjustment unit Ule is arranged at the bottom, has a function of performing a relatively large horizontal movement when installing the system and setting an initial position of the person to be measured, and a horizontal position when measuring a body part weight. And a function for finely adjusting the position. For example, relatively large horizontal movement is performed by a roller (with a stopper) attached to the bottom surface.
  • a control stand that can be moved two-dimensionally on a horizontal plane by driving a motor is provided, and the upper components Ula to Uld may be placed on the control stand.
  • Such a motor drive control signal can also be transmitted from the data processing unit shown in FIG. In other words, according to the measurement conditions for each body part, for example, the measurement unit can be moved according to the length of the arm, etc., and fixed at the optimum position by the stopper function.
  • the other body part measurement units U2 to U6 have basically the same configuration as that of the body part measurement unit U1, and will not be described.
  • the five measurement units U2 to U6 for the head, arms, and legs placed around the trunk are integrated with the central trunk measurement unit U1. It can be used in the form, but if necessary, separate them individually and use them independently for ⁇ IJ.
  • the sensor output signals (weight information) of the body part measurement units U1 to U6 that support the body parts of the measurement subject are immediately input to the data processing unit 10, and after the data processing, The measurement result is output.
  • the weight measurement value of each body part can be obtained by measuring the load while changing the height within a certain range. Confirmation can be corrected.
  • the reliability of the weight of each body part can be confirmed by determining whether or not the total weight of each body part always matches the body weight.
  • FIG. 3 is a top view showing a state in which the subject is measuring the weight of each body part using the system 1.
  • each flat support surface and each body of a measurement unit that supports six body parts
  • each measurement is performed.
  • the values indicate the weight of each body part and the sum is expected to indicate the body weight. This is because in this case, the weight vector of each body part is exactly perpendicular to the horizontal plane, and the various vector motions toward the plane including the body axis, that is, the connecting direction between the trunk and each body part. Is considered to have minimal impact on gravimetric measurement.
  • the trunk 21 and the head 22 are either Is easy to support near the center of gravity.
  • both arm parts 23 and 24 and both leg parts 25 and 26 have joints, so it is necessary to consider that the support point can support the vicinity of the joint.
  • both arms 23 and 24 and both legs 25 and 26 are individually measured for each part divided by the elbows and knees of the joints. It is also possible to do this.
  • body part weight measurement is performed for each of the ten body parts of the body.
  • the joint part is not adopted as the vicinity of the center of gravity of each part (that is, the support point) and is excluded from the measurement part, and the so-called upper arm part and arm part, so-called thigh part and lower leg part In this case, the measurement is performed while supporting the vicinity of the center of gravity.
  • the system may be provided with a smaller number of body part measurement units than the system shown in FIGS.
  • the number of body part measurement units is 5.
  • each weight of the four body parts head, integral trunk and arms, left and right legs
  • the number of body part measurement units will be four.
  • the three body parts The weight of each part (head, integral trunk and arms, integral legs) will be measured, and the number of body part measurement units will be three.
  • the body part-by-body part weight measurement system of the present invention is not necessarily limited to the case where the body is divided into six body parts, and more generally, the body is divided into a plurality of body parts (for example, 2 ⁇ : 10) and can be applied as a system for measuring the weight of each body part.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are schematic flow diagrams showing an example of the flow of body part weight measurement using the body part weight measurement system shown in FIGS.
  • body weight measurement system shown in FIGS.
  • the measured body weight data will be used in the weight measurement flow for each body part.
  • FIG. 4A is a flow chart of weight measurement.
  • Body weight measurements can be made using any one of the body part measurement units.
  • the trunk measurement unit U1 located at the center in FIG. 1 is used.
  • Step S 11 The subject first lies in the supine position on the six body part measurement units with the minimum necessary clothing, and then the head, both arms, and both legs. Lift up slightly from the horizontal plane and keep it lifted. As a result, the whole body weight is loaded only on the trunk measurement unit U1, and weight measurement is possible.
  • the weight data measured by the trunk measurement unit U1 is stored in an appropriate storage device in the data processing unit. It is also possible for the person to be measured to sit or stand on the trunk measurement unit U1 so that the entire weight is loaded.
  • Step S12 Weight measurement is repeated a predetermined number of times to obtain a plurality of measurement values X0, and an average value Xave and a variation, that is, a fluctuation range ( ⁇ ⁇ ) are calculated.
  • Step S 13 Determines whether or not the variation width ⁇ of the plurality of measured values ⁇ 0 is within a preset allowable range ⁇ a. If the fluctuation range ⁇ is larger than the allowable range, the process returns to step S 12 and repeats the weight measurement a predetermined number of times.
  • the value of the allowable range ⁇ a is, for example, the minimum when the full scale is 100 kg on a high-precision weight scale currently on the market. Since the scale display is generally 50g, the body part unit of this system can measure with the same level of accuracy. Therefore, ⁇ a may be 50 g.
  • Step S14 If the fluctuation range ⁇ is within the allowable range, the average value Xave is determined as the measured value of the body weight BW and stored in the storage device. This completes the weight measurement.
  • Step S21 The person to be measured lies in the supine position (or prone position) on the six body part measurement units with the minimum necessary clothes, and each body part is placed on the support base of the corresponding body part measurement unit. Placed on.
  • Each body part measurement unit U1 to U6 performs weight measurement.
  • Step S23 Fluctuation width of the plurality of measured values Xi ⁇ It is determined whether or not the force is within a preset allowable range ⁇ i. For body parts whose fluctuation range ⁇ is within the allowable range ⁇ , return to step S22 and repeat the weight measurement a predetermined number of times.
  • the allowable range ⁇ i may be 50 g for the same reason as ⁇ a described above.
  • the average value Pi of the measurement is temporarily set as the weight of the body part and stored in the storage device.
  • Step S24 For body parts where the fluctuation range ⁇ ⁇ is within the allowable range ⁇ beam, after performing height adjustment and / or horizontal position adjustment of any of the corresponding body part measurement units U1 to U6, Returning to step S22, the weight measurement is repeated a predetermined number of times.
  • the body part measurement units U1 to U6 to be adjusted are not limited to the body part measurement unit having a large fluctuation range ⁇ xi, but the height adjustment and / or horizontal of one or more other body part measurement units. Position adjustment may be performed. After these adjustments, return to step S22 again and repeat the weight measurement to temporarily set the weight Pi of each body part.
  • ⁇ Step S26 The total weight Xt of each body part is compared with the body weight BW determined in step S14 in FIG. 4A described above, and the difference xt is equal to or less than the preset allowable range ⁇ b Judge whether or not. If the difference xt is larger than the allowable range ⁇ b, the process returns to step S24, the height adjustment and / or horizontal position adjustment of one or more body part measurement units is performed, the process returns to step S22, and the measurement is repeated again.
  • Step S27 If the difference xt is equal to or smaller than the allowable range ⁇ b, the weight Pi temporarily set for each body part is determined as the weight of each body part and stored in the storage device. Thereby, the weight measurement for each body part is completed. The stored weight Pi of each body part can then be used for various analyses.
  • the shape of the body part measurement unit needs to be designed according to the body shape of the person being measured.
  • the basic principle of the body part weight measurement system of the present invention is applicable.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a body part weight measurement system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a side view schematically showing an example of the internal configuration of the trunk measurement unit U1.
  • FIG. 3 is a top view showing a state in which a subject is measuring the weight of each body part using this system.
  • FIG. 4A is a flow chart for measuring body weight.
  • FIG. 4B is a flow diagram of weight measurement by body part.

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Abstract

【課題】体部位別の重量を正確に測定するためのシステム及び方法を提供する。 【解決手段】身体の6つの体部位の各々の重量を測定する体部位別重量測定システムであって、6つの体部位の各々に対して設けられ、体部位を支持する支持台と、体部位の重量を測定する重量測定部と、重量測定部により測定された体部位重量測定データを含むデータの送受信を行うデータ送受信部とをそれぞれ具備する6つの体部位測定ユニットと、6つの体部位測定ユニットの各々に対し制御データを送信しかつ体部位重量測定データを受信するデータ処理ユニットとを有し、データ処理ユニットが6つの体部位の各々の体部位重量測定データの総和が予め設定された許容範囲内で体重と一致するか否かを判断する手段を備える。

Description

明 細 書
体部位別重量測定システム及び方法
技術分野
[0001] 本発明は、人間の全身を頭部、体幹部、左右の各腕部、左右の各脚部の 6つの体 部位に分け、各部位別の重量を測定する体部位別重量測定システム及び方法に関 する。
背景技術
[0002] 人間の健康状態を評価する上で体重測定は非常に重要である。体重は通常、立 位で体重測定器を使用して測定される。例えば、特許文献 1及び 2に記載の体重測 定器がある。従来、体重の測定はいわゆる台秤からはじまり、最近は各種の電子体 重計、デジタル体重計が開発され、各社から市販されている。また、信頼性のある重 量測定に不可欠なセンサー類 (歪みゲージ、静電容量センサー、圧電センサー)も 多種'多様なものが開発され、中には音叉センサーのように高精度のものまであり、こ れらのセンサーは、体重の負荷による物理的または機械的な変動を検出し、電気信 号に変換する。これらのセンサー出力である電気信号は、コンピュータに取り込みデ ータ処理して体重に換算し、その結果を画面表示する他、種々の解析を行うこともで きる。
[0003] なお、生活習慣病の予防等の観点からはいわゆる肥満予防が大切であり、単に、 体重のみならず、体内脂肪量、特に、体幹部に集中している内臓脂肪量等を知るこ とが重要である。さらに、骨粗鬆症予防の観点からは体幹部のみならず、両腕部、両 脚部などの骨密度や骨量を知ることも必要である。これらの体脂肪量や骨量を知るた めには、人体の部位別の重量と容積の測定による部位別体密度の把握が不可欠で ある。
[0004] 例えば、従来は、同一体重であれば手足が太い人や細い人も区別されず、また、 体脂肪が内臓脂肪なのか、脚部にあるのか等々についてもあまり明確な区別がされ ずに、 BMIやその他の健康指標を用いて健康評価や健康管理が行われてきた。 さらに、成長期の幼児から青年にかけての体重増加も、頭部、体幹部、両腕部、両 脚部などの発達に伴う重量変化が不明確のまま健康指導や栄養指導が行われてき た。さらにまた、スポーツ選手のトレーニングによる手足の筋肉発達の評価、高齢者 における手足の筋肉量の減少、骨粗鬆症の進行度評価なども、全身の体重測定結 果を用いて非常に曖昧な形でなされてきた。
[0005] 体部位別に何らかの量を測定する従来の技術としては、特許文献 3に記載の生体 電気インピーダンスに基づいて行うものがある。生体電気インピーダンスを用いた体 部位別の測定は、被測定者の所定部位間で発生する電位差及び電流を測定して生 体電気インピーダンスを演算し、部位別の脂肪重量、脂肪以外の重量、水分量、細 胞液重量等を求めるものである。
特許文献 1 :特開 2001— 141511号公報
特許文献 2 :特開 2002— 48631号公報
特許文献 3:特開 2001— 321350号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] し力、しながら、従来の生体電気インピーダンスを用いた体部位別測定方法は、被測 定者の測定時の身体条件によって誤差が大きぐ不正確であるため、栄養指導等を する上で十分な根拠となる測定値が得られなレ、。特に、体部位別の重量に関しては 、推定量しか得られない。従って、前述の健康管理上の要請に満足に対応できるよう な体部位別重量測定システム及び方法は、未だ提示されていないのが現状である。 以上の現状に鑑み本発明は、従来の全身体重測定に用いる体重計技術を利用し て、体部位別の重量を正確に測定するためのシステム及び方法を提供することを目 的とする。
課題を解決するための手段
[0007] 上記の目的を達成するべぐ本発明は以下の構成を提供する。
(1)請求項 1に係る体部位別重量測定システムは、身体の頭部、体幹部、右腕部、 左腕部、右脚部及び左脚部の 6つの体部位の各々の重量を測定する体部位別重量 測定システムであって、
前記 6つの体部位の各々に対して設けられ、前記体部位を支持する支持台と、前 記支持台上の前記体部位の重量を測定する重量測定部と、前記重量測定部により 測定された体部位重量測定データを含むデータの送受信を行うデータ送受信部とを それぞれ具備する 6つの体部位測定ユニットと、
前記 6つの体部位測定ユニットの各々に対し前記体部位の重量の測定のための制 御データを送信しかつ前記体部位重量測定データを受信するデータ処理ユニットと を有し、
前記データ処理ユニットが、前記 6つの体部位の各々の体部位重量測定データの 総和と体重との差が予め設定された許容範囲内か否かを判断する手段を備えたこと を特徴とする。
[0008] (2)請求項 2に係る体部位別重量測定システムは、請求項 1におレ、て、前記体部位 測定ユニットが、前記支持台の高さを調整する高さ調節部と、前記支持台の水平方 向の位置を調整する水平調整部とをさらに具備することを特徴とする。
[0009] (3)請求項 3に係る体部位別重量測定方法は、請求項 1または 2のシステムを用いた 体部位別重量測定方法であって、
前記 6つの体部位測定ユニットのいずれか 1つを用いて体重を測定するステップと 前記 6つの体部位測定ユニットの各々における前記支持台により前記体部位を支 持し、各々における前記重量測定部により前記体部位の重量を測定し、測定された 体部位重量測定データを前記データ処理ユニットが取得するステップと、
前記 6つの体部位の各々の前記体部重量測定データの総和を算出するステップと 前記体部位重量測定データの総和が、予め設定された許容範囲内で体重と一致 するか否かを判断するステップと、
前記許容誤差の範囲内である場合は前記体部位重量測定データの値を、前記 6 つの体部位の各々の体部位重量と決定するステップとを含むものである。
[0010] (4)請求項 4に係る体部位別重量測定システムは、身体の複数の体部位の各々の重 量を測定する体部位別重量測定システムであって、
前記複数の体部位の各々に対して設けられ、前記体部位を支持する支持台と、前 記支持台上の前記体部位の重量を測定する重量測定部と、前記重量測定部により 測定された体部位重量測定データを含むデータの送受信を行うデータ送受信部とを それぞれ具備する複数の体部位測定ユニットと、
前記複数の体部位測定ユニットの各々に対し前記体部位の重量の測定のための 制御データを送信しかつ前記体部位重量測定データを受信するデータ処理ユニット とを有し、
前記データ処理ユニットが、前記複数の体部位の各々の体部位重量測定データの 総和と体重との差が予め設定された許容範囲内か否かをを判断する手段を備えたこ とを特徴とする。
[0011] (5)請求項 5に係る体部位別重量測定システムは、身体の頭部、体幹部、右腕部、 左腕部、右脚部及び左脚部の 6つの体部位の各々の重量を測定する体部位別重量 測定システムであって、
前記 6つの体部位の各々に対して設けられ、前記体部位の重量を測定する重量測 定部をそれぞれ具備する 6つの体部位測定ユニットを有することを特徴とする。
発明の効果
[0012] 本発明の体部位別重量測定システム及び方法によれば、全身の 6つの体部位の重 量をそれぞれ正確に測定でき、体部位別の正確な重量データが得られる。本来、こ れら全身の 6つの体部位の重量を、それらが結合している他の部位(たとえば、体幹 部等)と無関係に完全に別個の状態で測定することは不可能であるが、本発明では 、仰臥位または伏臥位において測定された全身の各体部位重量の総和が、体重と 所定の許容範囲内で一致する場合には、それぞれの測定値を各体部位の重量とみ なして確定する。このようにして確定された各体部位の重量は、測定時の被測定者の 身体条件によらず一定の値が得られるものであり、種々の解析等に有効に利用でき るデータであることが判明している。
[0013] これにより本発明は、幼児から高齢者にいたるまで、個人レベルでの健康管理をす る際に非常に役立つものと期待される。
例えば、幼児期から小児期にかけての非常に急速な脳の発達に伴う、頭部重量変 ィ匕と体重変化力 発育状態の把握がより確実なものとなるし、高齢者における両腕、 両脚部の経年的重量変化等から運動能力低下や骨粗鬆症の進行程度などの予測 が可能になると考えられる。もちろん、スポーツ選手のトレーニング効果やダイエット の評価などにも利用可能であるし、妊婦の胎児発育状態の把握、さらには、介護 ·医 療現場などにおける各種利用性等も考えられる。
本発明の体部位別重量測定システムにより得られる体部位重量は、それぞれの体 部位の密度測定に必要なデータを提供でき、さらには、現在、多用されている生体 電気インピーダンス測定による体脂肪量、体脂肪率などの測定と併用することにより、 国民の健康維持 ·管理の面で顕著に貢献し得るものと期待される。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 図 1は、本発明による体部位別重量測定システム 1の全体構成を模式的に示した 図である。本システム 1は、全身を大きく頭部、体幹 (胴体)部(すなわち、胸部、腹部 、腰部からなる部位)、左右の各腕部(手部を含む)、左右の各脚部(足部を含む)の 6つの体部位に分け、各体部位別の重量を測定する。
[0015] 図 1には、 6つの体部位の重量をそれぞれ測定するための 6個の体部位測定ュニッ ト U1〜U6の配置の典型例(上面からの図)を示している。体部位測定ユニット Ul〜 U6の配置は、基本的には被測定者が仰臥位または伏臥位で横たわることを想定し たものとなっている。一般的に矩形の外郭形状とされる体幹部測定ユニット U1を中 心に、その長手方向の一方の側に頭部測定ユニット U2が配置され、他方の側に左 脚部測定ユニット U5及び右脚部測定ユニット U6が配置されている。体幹部測定ュ ニット U1の幅方向の両側には、左腕部測定ユニット U3及び右腕部測定ユニット U4 がそれぞれ配置されている。
[0016] 左右の腕部測定ユニット U3、 U4については、被測定者の両肩から水平方向に延 在する位置に配置されているが、被測定者の体型に応じて、両腕部と体幹部との角 度、体幹部からの距離などを適宜、最良の測定結果が得られるように調節する。また 、左右の脚部測定ユニット U5、 U6についても、これらの挟む角度や、これらの体幹 部からの距離などを、被測定者の体型に応じて最適に位置決めするように配慮する
[0017] 図 1における体部位測定ユニット U1〜U6各々の外郭形状は、それぞれ対応する 体部位を支持するに適した形状、すなわち、対応する体部位にほぼ類似した形状と することが好適である力 測定に支障のない限り特定の形状に限定されるものではな レ、。
[0018] 各体部位測定ユニット U1〜U6は、いずれもデータ処理装置 10と有線または無線 のデータ伝送ライン 12を介して接続されており、データ通信可能である。データ処理 装置 10は、本発明のためのデータ処理用ソフトウェアを導入したコンピュータであり、 CPUとメモリを備え、導入したソフトウェアをメモリに読み込み CPUが実行することに より、本発明におけるデータ処理機能を実現する。データ処理に必要な適宜の記憶 装置、表示装置及び操作用入力装置も備える。
[0019] 図 2は、体幹部測定ユニット U1の内部構成の一例を概略的に示す側面図である。
上方から下方へ、体部位支持台 Ula、重量測定部 Ulb (データ送受信部 Ulcを含 む)、高さ調整部 Uld及び水平位置調整部 Uleが配置されている。
[0020] 体部位支持台 Ulaは最上部に配置され、体幹部と接触する平坦支持面を具備し、 この平坦支持面上で体幹部を支持する機能をもつ。すなわち、体幹部の重心および その近傍を支えるのに十分な力学的強度と面積、および体幹部測定に適した形状を 有する。
[0021] 重量測定部 Ulbは、体部位支持台 Ulaの直下に配置される。体部位支持台 Ula に負荷される荷重は、重量測定部 Ulbに忠実に伝達される。重量測定部 Ulbは、基 本的に公知の体重計のいずれの構造も採用できる。例えば、圧力センサー(静電容 量センサー、半導体センサー、圧電センサー、音叉センサー等)などによる荷重測定 機能を具備する。さらに、これらのセンサーの出力データ(電気信号)を、図 1に示し たデータ処理ユニットへ送信し、かつ、データ処理ユニットから制御信号等を受信す るためのデータ送受信部 Ulcも具備する。
[0022] 高さ調整部 Uldは、重量測定部 Ulbと水平位置調整部 Uleの間に配置され、上記 の体部位支持台 Ulaにおける平坦支持面の床面からの高さ調節機能を有する。例 えば、平坦支持面を鉛直方向に移動させるモータ駆動手段に対して制御用の信号 を送って移動距離を制御する機構は公知である。このようなモータ駆動制御信号も、 図 1に示したデータ処理ユニットから送信することができる。平坦支持面の高さは被 測定者の身長などにもよるが、通常は、水平な床面から 20〜50cm程度(平均値: 35 cm)が使用し易い。従って、例えば平坦支持面の床面からの高さは 35cm程度を標準 とし、高さ調整部 Uldの調整可能範囲は ± 15cmとする。
[0023] 水平位置調整部 Uleは、最下部に配置され、本システムの設置時や被測定者の 初期位置を設定する際の比較的大きな水平移動を行う機能と、体部位重量測定時 における水平位置の微調整を行う機能とを有する。例えば、比較的大きな水平移動 は、底面に取り付けたローラ (ストッパー付)により行う。また例えば、水平位置の微調 整においては、モータ駆動により水平面上で二次元的に移動可能な制御台を備え、 その制御台上に上部構成要素 Ula〜Uldを載置してもよレ、。このようなモータ駆動 用の制御信号も、図 1に示したデータ処理ユニットから送信することができる。すなわ ち、各体部位毎の測定条件に合わせ、例えば、腕の長さ等に合わせて測定ユニット を移動させ、ストッパー機能により最適の位置に固定することができる。
[0024] なお、他の体部位測定ユニット U2〜U6については、上記の体部位測定ユニット U 1と基本的に共通の構成であるので、説明を省略する。
[0025] 通常の使用条件下では、体幹部の周囲に配置される頭部、両腕部、両脚部用の 5 つの測定ユニット U2〜U6は、中心の体幹部測定ユニット U1といわば一体化した形 で使用することが可能であるが、必要に応じて、それぞれ個別に切り離し、独立して 禾 IJ用することちでさる。
[0026] 本システム 1の稼動時には、被測定者の各体部位を支える各体部位測定ユニット U 1〜U6のセンサー出力信号 (重量情報)は直ちにデータ処理ユニット 10に入力され 、データ処理後、測定結果が出力される。前述のように、各体部位を支える平坦支持 面の床面からの高さは可変であるので、高さをある範囲内で変化させて荷重測定を することで、各体部位の重量測定値の確認 ·補正ができる。また、各体部位毎の重量 の合計が、常に体重に一致するか否かを判定することで、各体部位重量の信頼性が 確認できる。
[0027] 図 3は、本システム 1を用いて被験者が体部位別重量測定を行っている状態を上か ら見た図である。
[0028] なお、常識的には、 6つの体部位を支える測定ユニットの各々の平坦支持面と各体 部位との接触面が、 6つとも同一(水平)面上にある時、すなわち、全身が 6箇所の接 触面(重心が存在する)において同時に同一平面で支えられている時、その各測定 値が各体部位重量を示し、その総和が体重を示すものと期待される。なぜなら、その 場合には各体部位の重量ベクトルはまさに水平面に対して垂直であり、身体軸を含 む平面、すなわち、体幹部と各体部位との結合方向に向けての各種力学的べクトノレ とはほぼ垂直に交わるため、それらが重量測定に与える影響が最小になると考えら れるからである。
[0029] 図 3を参照すると、各測定ユニット U1〜U6の体部位支持部(平坦支持面)上での 体部位との接触点である支持点については、体幹部 21と頭部 22はいずれも重心近 傍を支えるのが容易である。それに対し、両腕部 23、 24と両脚部 25、 26は共に関節 を有しているため、支持点は関節を中心にその近傍を支持できるように配慮すること が必要である。
[0030] なお、体部位別重量測定をより精密化する上では、両腕部 23、 24及び両脚部 25、 26共にそれぞれの関節である肘、膝で 2分される部位につき、個別に測定することも 可能である。つまり、身体の 10個の体部位の各々について体部位別重量測定を行う 。この場合には体部位測定ユニットをさらに、それぞれ 2個づっ(合計 4個)追加して 1 0個の体部位測定ユニットを設ける必要が生じる。また、この場合には関節部位を各 部位の重心近傍(つまり、支持点)としては採用せずに測定部位から除外し、いわゆ る上腕部と腕の部分、大腿部と下腿部について、それぞれ重心部位近傍を支持して 測定することになる。
[0031] 逆に、必要に応じて、図 1〜図 3で示したシステムよりも少ない数の体部位測定ュニ ットを備えたシステムとすることも可能である。例えば、両脚部を 1つの測定ユニットで 測定する場合は、身体の 5つの体部位 (頭部、体幹部、左右の各腕部、一体的な両 脚部)の各重量を測定することになり、体部位測定ユニットの数は 5個となる。また例 えば、両腕部と体幹部を 1つの測定ユニットで測定する場合は、身体の 4つの体部位 (頭部、一体的な体幹部と両腕部、左右の各脚部)の各重量を測定することになり、 体部位測定ユニットの数は 4個となる。さらに例えば、両腕部と体幹部を 1つの測定ュ ニットで測定しかつ両脚部を 1つの測定ユニットで測定する場合は、身体の 3つの体 部位 (頭部、一体的な体幹部と両腕部、一体的な両脚部)の各重量を測定することに なり、体部位測定ユニットの数は 3個となる。
[0032] このように、本発明の体部位別重量測定システムは、必ずしも身体を 6つの体部位 に分けて測定する場合に限られず、より一般的には、身体を複数の体部位 (例えば、 2〜: 10個)に分け、各体部位別に重量測定するシステムとして適用できる。
[0033] なお、これらの測定は、データ処理ユニットの制御により全自動化(各測定ユニット の高さ、水平位置の調整含む)が可能である。さらに、体部位測定ユニットの小型-軽 量化により、本測定システム全体の易可搬化も可能である。
[0034] 図 4A及び図 4Bは、図 1〜図 3に示した体部位別重量測定システムを使用した、体 部位別重量測定の流れの一例を示す概略フロー図である。体部位別重量測定にあ たっては、その前段階として体重を測定することが必要である。測定された体重デー タは、体部位別重量測定フローにおいて用いられることになる。
[0035] 図 4Aは、体重測定のフロー図である。体重測定は、体部位測定ユニットのいずれ 力 1つを用いて行うことができる。好適には、図 1において中心に位置する体幹部測 定ユニット U1を用いて行う。
[0036] ·ステップ S 11:被測定者は、先ず、必要最小限の着衣状態で 6個の体部位測定ュニ ット上に仰臥位で横たわった後、頭部、両腕部、両脚部を水平面より多少浮かせ、持 ち上げる状態を保持する。これにより、体幹部測定ユニット U1のみに全体重が負荷 され、体重測定が可能である。体幹部測定ユニット U1により測定された体重データ は、データ処理ユニット内の適宜の記憶装置に記憶される。なお、被測定者が体幹 部測定ユニット U1上において座位や立位をとり、全体重が負荷されるようにしてもよ レ、。
[0037] ·ステップ S 12:所定の回数だけ体重測定を繰り返して複数の測定値 X0を取得し、そ れらの平均値 Xaveと、ばらつきすなわち変動幅(± Δ χΟ)とを算出する。
[0038] ·ステップ S 13 :複数の測定値 Χ0の変動幅 Δ χΟが、予め設定された許容範囲 δ a以 下であるか否力、を判断する。変動幅 Δ χΟが許容範囲よりも大きければ、ステップ S 12 へ戻り再び所定の回数の体重測定を繰り返す。許容範囲 δ aの値としては、例えば、 現在市販されている高精度の体重計では、フルスケールを体重 100kgとすると最小 目盛の表示が 50gのものが一般的であるので、本システムの体部位ユニットでも同様 にその程度の高精度の測定が可能である。従って、 δ aを 50gとしてもよい。
[0039] ·ステップ S14:変動幅 Δ χθが許容範囲内であれば、平均値 Xaveを体重 BWの測定 値として確定し、記憶装置に記憶する。これにより、体重測定を終了する。
[0040] 次に、図 4Bに示す体部位別重量測定のフローを説明する。
•ステップ S21:被測定者は、必要最小限の着衣状態で 6個の体部位測定ユニット上 に仰臥位 (または伏臥位)で横たわり、各体部位を対応する体部位測定ユニットの支 持台上に載置する。
[0041] ·ステップ S22:各体部位測定ユニット U1〜U6でそれぞれ重量測定を行う。各体部 位ユニット U1〜U6の取得した重量測定データ Xi (i= l〜6)は、データ処理ユニット 10へ送られる。所定の回数だけ各体部位測定ユニット U1〜U6における重量測定を 繰り返し、それぞれのユニットにおける複数の測定値 Xiを取得し、それらの平均値 Pi と、ばらつきすなわち変動幅(土 Δ χί)とを算出する。
[0042] ·ステップ S23:複数の測定値 Xiの変動幅 Δ χ 予め設定された許容範囲 δ i以下 であるか否力を判断する。変動幅 Δ が許容範囲 δはりも大きい体部位については 、ステップ S22へ戻り再び所定の回数の重量測定を繰り返す。許容範囲 δ iの値とし ては、例えば、上記の δ aと同様の理由から 50gとしてもよレ、。変動幅 Δ が許容範 囲内である体部位については、測定の平均値 Piをその体部位の重量と仮設定し、記 憶装置に記憶する。
[0043] ·ステップ S24 :変動幅 Δ χίが許容範囲 δはりも大きい体部位については、対応する 体部位測定ユニット U1〜U6のいずれかの高さ調整及び/または水平位置調整を 行った後に、ステップ S22へ戻り再び所定の回数の重量測定を繰り返す。なお、調 整する体部位測定ユニット U1〜U6は、変動幅 Δ xiの大きかった体部位測定ュニッ トに限られず、それ以外の 1または複数の体部位測定ユニットの高さ調整及び/また は水平位置調整を行ってもよい。これらの調整後に再びステップ S22へ戻り重量測 定を繰り返すことにより、各体部位の重量 Piを仮設定する。
[0044] ·ステップ S25 :ステップ S23で仮設定された各体部位の重量 Pi (i= l〜6)の総和 Xt を算出する。 [0045] ·ステップ S26 :各体部位の重量の総和 Xtと、前述の図 4Aのステップ S14で確定さ れた体重 BWとを比較し、その差 xtが、予め設定された許容範囲 δ b以下であるか否 かを判断する。差 xtが許容範囲 δ bより大きい場合は、ステップ S24に戻り、 1または 複数の体部位測定ユニットの高さ調整及び/または水平位置調整を行い、ステップ S22へ戻り、再度測定を繰り返す。
[0046] ·ステップ S27 :差 xtが許容範囲 δ b以下であれば、各体部位について仮設定された 重量 Piを、各体部位の重量として確定し、記憶装置に記憶する。これにより、体部位 別重量測定を終了する。記憶された各体部位の重量 Piは、その後、種々の解析等に 利用可能となる。
[0047] なお、幼児、小児、小学校低学年の生徒、一部の高齢者などの場合には、体部位 測定ユニットの形状などを被測定者の体型に合わせて設計する必要があるが、本発 明の体部位別重量測定システムの基本原理は適用可能である。
図面の簡単な説明
[0048] [図 1]本発明による体部位別重量測定システムの全体構成を模式的に示した図であ る。
[図 2]体幹部測定ユニット U1の内部構成の一例を概略的に示す側面図である。
[図 3]本システムを用いて被験者が体部位別重量測定を行っている状態を上から見 た図である。
[図 4A]体重測定のフロー図である。
[図 4B]体部位別重量測定のフロー図である。
符号の説明
[0049] 1 体部位別重量測定システム
U1〜U6 体部位測定ユニット
Ula 体部位支持台
Ulb 重量測定部
Ulc データ送受信部
Uld 高さ調整部
Ule 水平位置調整部

Claims

請求の範囲
[1] 身体の頭部、体幹部、右腕部、左腕部、右脚部及び左脚部の 6つの体部位の各々 の重量を測定する体部位別重量測定システムであって、
前記 6つの体部位の各々に対して設けられ、前記体部位を支持する支持台と、前 記支持台上の前記体部位の重量を測定する重量測定部と、前記重量測定部により 測定された体部位重量測定データを含むデータの送受信を行うデータ送受信部とを それぞれ具備する 6つの体部位測定ユニットと、
前記 6つの体部位測定ユニットの各々に対し前記体部位の重量の測定のための制 御データを送信しかつ前記体部位重量測定データを受信するデータ処理ユニットと を有し、
前記データ処理ユニットが、前記 6つの体部位の各々の体部位重量測定データの 総和と体重との差が予め設定された許容範囲内か否かを判断する手段を備えたこと を特徴とする体部位別重量測定システム。
[2] 前記体部位測定ユニットが、前記支持台の高さを調整する高さ調節部と、前記支持 台の水平方向の位置を調整する水平調整部とをさらに具備することを特徴とする請 求項 1に記載の体部位別重量測定システム。
[3] 請求項 1また 2に記載の体部位別重量測定システムを用いた体部位別重量測定方 法であって、
前記 6つの体部位測定ユニットのいずれか 1つを用いて体重を測定するステップと 前記 6つの体部位測定ユニットの各々における前記支持台により前記体部位を支 持し、各々における前記重量測定部により前記体部位の重量を測定し、測定された 体部位重量測定データを前記データ処理ユニットが取得するステップと、
前記 6つの体部位の各々の前記体部重量測定データの総和を算出するステップと 前記体部位重量測定データの総和が、予め設定された許容範囲内で体重と一致 するか否かを判断するステップと、
前記許容誤差の範囲内である場合は前記体部位重量測定データの値を、前記 6 つの体部位の各々の体部位重量と決定するステップとを含む
体部位別重量測定方法。
[4] 身体の複数の体部位の各々の重量を測定する体部位別重量測定システムであつ て、
前記複数の体部位の各々に対して設けられ、前記体部位を支持する支持台と、前 記支持台上の前記体部位の重量を測定する重量測定部と、前記重量測定部により 測定された体部位重量測定データを含むデータの送受信を行うデータ送受信部とを それぞれ具備する複数の体部位測定ユニットと、
前記複数の体部位測定ユニットの各々に対し前記体部位の重量の測定のための 制御データを送信しかつ前記体部位重量測定データを受信するデータ処理ユニット とを有し、
前記データ処理ユニットが、前記複数の体部位の各々の体部位重量測定データの 総和と体重との差が予め設定された許容範囲内か否かを判断する手段を備えたこと を特徴とする体部位別重量測定システム。
[5] 身体の頭部、体幹部、右腕部、左腕部、右脚部及び左脚部の 6つの体部位の各々 の重量を測定する体部位別重量測定システムであって、
前記 6つの体部位の各々に対して設けられ、前記体部位の重量を測定する重量測 定部をそれぞれ具備する 6つの体部位測定ユニットを有することを特徴とする体部位 重量測定システム。
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