CN1154433C - 阻抗测定装置与保健方向忠告装置 - Google Patents

Abstract

提供了测定精度高的保健方向忠告装置。测定开始后，对每个取样周期算出阻抗变化率ΔZn/ΔT(ST11)，当判定出此变化值比预定值ΔZo/ΔT小的次数连续达到m次(ST13，ST15)，同时判定出两手已附着在恒定电流施加电极17、18与电压测量用电极19、20上时，一旦经过了未确定时间t1(ST16)，便将此后测得的阻抗的平均值作为测定的确定值(ST17)。

Description

阻抗测定装置与保健方向忠告装置

技术领域

本发明涉及测定人体阻抗的阻抗测定装置，同时涉及到备有这种阻抗测定装置的提示有关保健方向的保健方向忠告装置。

背景技术

作为以往阻抗测定装置的电极，有心电计所使用的挟住手脚的挟持型电极和接触手脚的接触型电极。挟持型电极对应于人手脚粗细，对手脚施加的压力是不同的，所以因人而有暂时的压痕存在。为了消除这种不良现象，需要准备多个不同大小的电极。再有，接触型电极，在摘去电极后有残留导电膏等存在，需要去除。总之，无论那种电极，都有安装或取下及其前后处理麻烦的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供具有安装和取下都非常简单的电极的阻抗测定装置。

本发明另一目的是提供，在别的发明中由于体动等产生测量误差的场合，也能良好处理，精度高的阻抗测定装置，以及可靠性高的提示保健方向信息的忠告装置。

根据本发明的一个方面，阻抗测定装置，包括有高频施加电极、测量用电极、以及根据测量用电极获得的信号来测定人体阻抗的测定装置，其特征在于：握持棒在所述阻抗测量装置的左侧和右侧构成，在上述阻抗测量装置的左右两侧的握持棒上相互接近设置上述高频施加电极和上述测量用电极，所述高频施加电极和所述测量电极沿所述握持棒的轴方向相分离构成。带上电极时，两手握住左右把柄(电极)，即可。摘除电极时，放开两手握住的电极。

根据本发明的另一方面，阻抗测定装置，包括有高频施加电极、测量用电极、以及根据测量用电极获得的信号来测定人体阻抗的阻抗测量装置，其特征在于：上述阻抗测量装置配备有异常判定装置，用于判定测出的阻抗值是否是在预定范围内。

根据本发明的阻抗测定装置，由于一旦测得的阻抗值为人体所有而不能进到预定的范围内就能作出异常判定，因而有很高的测定精度。

根据本发明再一方面，保健方向忠告装置，设置有包括高频施加电极、测量用电极、以及能由此测量用电极求得的信号来测定人体阻抗的阻抗测定装置的阻抗测定装置，还设置有根据此阻抗测定装置的测定值来输出保健忠告的输出装置，其特征为装配有：通过判定上述阻抗测定装置测得的阻抗值是否在预定范围内，而能判定前述高频施加电极与测量用电极对被测者的身体是否安装正确的安装完成判定装置；以及基于此安装完成判定装置对安装完成的判定，通过检测来确定出最佳身体阻抗值的自动的检测值确定用处理装置。

根据此保健方向忠告装置，可以判定测得的阻抗值是否在预定范围内。如果是在预定的范围内，则对被测者的身体安装上述高频施加电极与测量用电极的安装情况进行判断，而进入用来对确定最佳身体阻抗值进行的处理。

附图说明

图1是本发明一实施例的保健方向忠告装置的本体装置的外观图。

图2是本发明另一实施例的保健方向忠告装置的外观图。

图3说明图1中保健方向忠告装置的本体装置的使用状态。

图4说明图2中保健方向忠告装置的本体装置的使用状态。

图5是示明上述实施例保健方向忠告装置中电路结构的框图。

图6是流程图，用来说明上述实施例保健方向忠告装置的整体工作情形。

图7是与图6一起用来说明上述实施例保健方向忠告装置整体工作情况的流程图。

图8是用来说明上述实施例保健方向忠告装置安装完成后，测定身体阻抗的时间图。

图9是用来说明上述实施例保健方向忠告装置中自动的检测值确定用处理的时间图。

图10说明表示上述实施例保健方向忠告装置中阻抗变化的显示图案。

图11中示明了上述实施例保健方向忠告装置测定过程中阻抗变化的显示例。

图12示明了测定开始后平均的人体阻抗变化。

图13示明了肌肉较干燥的人在测定开始后的变化。

图14是保健方向忠告装置一实施例的外观图。

图15是上述保健方向忠告装置使用状态的说明图。

图16是图14保健方向忠告装置中沿足部A-A线截取的剖面图。

在以上各图中，标号17与18指恒定电流施加电极，而标号19与20指电压测量用电极。

具体实施方式

本发明的申请人等业已对被测者的身体，特别是在其右手-右足间、两手间、两足间等，由于掌握住以及用足度压接住，安装上电极而组成的4电极式人体内部阻抗的测定法，研制出测定人体脂肪率等保健方向忠告装置，并已提出专利申请。

上述保健方向忠告装置如图14所示，包括本体装置10、足电极部50、以及与此本体装置10和电极部50相连接的电缆51。

本体装置10包括本体部11以及在本体部11左右两端间整体成形的左手用握持部12与右手用握持部13。在本体部11的前面则设有电源开关14、用于起动指示与用于被检测者身体特征如身高和体重等输入的键式开关15，以及用来显示测定结果与提示信息等的显示部16。此显示部16应设置在左、右手用握持部12、13之间大致中央处。

左手用握持部12与右手用握持部13都呈竖直的大致圆柱形，在其表面上分别设有施加高频信号(施加恒定电流)用的电极17、18以及电阻电位测量(电压检测)用的电极19、20。电极17、18与电极19、20未于图14中示明，它们与本体部11内的电路部形成电连接。

足电极50是在大致呈矩形的平板状片材部52上设置有左足定位部53与右足定位部54，还在此两足定位部53、54上分别设有施加高频信号(施加恒定电流)用电极55、56和电阻电位测量(电压检测)用电极57、58。此外，在片材部52前部的上端设有罩部59，在此罩部59中设有测定状态监控用显示器60。在片材部52的两足定位部间还设有通孔61。

片材部52如图16的剖面图所示，由表面片件62与底面片件63构成。作为这种片件62、63的材料可以采用PVC、PET与聚醚。此外，足定位部53、54的相当于脚掌心的区域则形成为要较片材部52更具有弹性的突出部64、65，在突出部64、65上则分别设置上述的电极55、56、57、58。在图16中，示明的是右足定位极限部分的剖面结构，但左足定位部的剖面结构与此相同。设置这样的突出部64、65并于其中形成电极，乃是为了当两足定位部53、54为被检测者的足踏上时，能确实与各个电极接触。作为在突出部64、65处形成的弹性片材，例如可使用硅橡胶等。作为罩部59所用的材料，可以采用ABS、PVC等。

电缆51的两端有连接器66、67，得以可自由卸下的方式与本体装置10和电极部连接。在采用这一实施例的装置来测定被检测者身体的阻抗时，如图15所示，让被检测者M以自身的两足同时置于足电极部50的足定位部53、54上，用左手握住本体装置1的握持部12，以右手握位握持其握持部13，使两手水平地前伸，将本体装置10保持在肩高的状态下开始测定。

本发明的申请人在以后就上述保健方向忠告装置在继续进行使用与探讨的过程中，已发现有下述若干问题。

(1)当以两手掌握住握持部的电极同时将足放到足电极上时，就会对给与电极接触的皮肤表面的毛细血管施加握持压力与重力压力，由于这会暂时改变血流状态，就有可能使阻抗电阻变动。

具体地说，增加接触压力时，皮肤表面的血流会暂时减少，皮肤下的阻抗即加大，与此同时，电流进入的路程分散，进入主血管的电流密度会暂时减小再又加大，因此从表观上看，表现在电压测量用电极间的检出电压便升高而又下降，与稳态时相比，阻抗值降低，而在恢复期间，从表观上看，阻抗值则一般表现为先是下降而后又上升(参看图12)。此外，在恢复期间虽因人不同而有差别，但普通约经5-10秒左右即基本稳定。

(2)对于肌体较干燥的人来说，皮肤表面干燥，阻抗值高，虽然上述的电流进入的路程同样分散，但由于流入主血管的电流密度减小，因而表观上检测出的电压下降，与皮肤表面湿润的稳态时相比，常显示出低的阻抗值，同时前述恢复期的时间也有加长的趋势(参看图13)。

(3)当采取站立力姿势而将臂按90度严格地伸直来测定两手之间阻抗时，由于存在有上述的变动时间，虽然所需要的测定时间为5-10秒左右。但当在此测定期间中维持着两臂严格伸直的姿势以及用手掌握持电极的形势一旦发生了变化时，就会使测定值变化，成为测定误差的原因。

(4)在采取站立姿势将足踏放于足用电极上时，由于测定中足位的变化与重心的摆动变化，就会产生测定位置与接触压力的变化而致测定值变动，成为测定误差的原因。

(5)在测定开始阶段，当按压测定起动开关开始测定时，在用一定的时间来完成测定的情形中，即使是为组装需要用去一部分时间，但实际上所用的测定时间是很短的，因此要考虑到有时是不能充分避开上述那种变动因素的影响的。

下面叙述解决以上问题的实施例。

图1是本发明代表性实施例的保健方向忠告装置的本体装置外观图。于本体装置10a内设有沿身长方向握持住被测者身体的垂直的握持部。

此本体装置10a包括有：安装于机壳11中的垂直形的握持部12、13；设在机壳11表面上来显示保健信息(体内脂肪、体脂肪量、体脂肪率、水分量、基础代谢量等)的LCD(液晶显示)等的显示部(显示器件)16、电源开关15a、起动开关15b、转换开关15c以及电键15d等操作开关。此外，机壳11内还设有根据身体内部阻抗与被测者身体的特定信息(身高、体重、年龄、性别等)，来演算保健所需信息的CPU(保健信息演算器件)等电子部件组成的电路。

在右握持部12与13呈圆筒形，在其上方有环状恒定电流施加电极17、18，在其下方有环状电压检测电极19、20，它们分别由分隔部(非电极部)12b、13b所分开而并列设置，在这两个握持部的上端与下端还分别设有定位用的凸缘部12a、12c、13a、13c。

此外，作为本体装置的另一个例子，如图2所示的10b，是一种在其外观上具有夹持被测者肩宽方向的水平握持部的保健方向忠告装置。这种保健方向忠告装置与10b相同，包括：有以突出形式设于机壳11上的水平握持部12、13；设于机壳11表面上的显示部16；电源开关15a；起动开关15b；转换开关15c以及电键15d等操作开关。

左右握持部12、13同样呈圆筒形，分别设有：在其内部的环状的恒定电流施加电极17、18；在其外部的环状的电压测量用电极19、20；将两个电极17、19以18、20相分开的分离部12b、13b；以及在其外端与内端的定位用的凸缘12a、12c、13a、13c。

图1所示的本体装置10a如图3所示，使用时使被测者M的手臂按肩宽限度张开同时相对于身体正交的方向，笔直前伸，用左右手握住握持部12、13。同样，图2所示的本体装置10b则如图4所示，以左右手分别握住握持部12、13使用。

图5是示明本体部11内与电极17、18和电极19、20相连接的电路结构的框图。

在此实施例装置的内部电路，除数据输入部15与显示部16外，尚包括：产生频率为fo的恒定电流高频信号的高频信号发生部21(10≤fo≤100KHz)；从电极19、20接收电位信号的差动放大器；用来截止频率fo以外的信号的带通滤波器23；对高频信号分量进行解调的解调电路24；将模拟信号变换为数据信号的A/D变换器25；ROM26；RAM27；对A/D变换器25的输入与数据输入部15的身高、体重、年龄、性别、日期与时间等数据的收入，对阻抗的测定处理演算，以及对抽取出的保健方向忠告信息进行处理的CPU28；用于报警的蜂鸣器29；将测定结果例如发送给打印机等的输出测定结果的输出部30；电源用电池8；连接于电极17、19之间的电阻31；以及连接在电极18、20之间的电阻32等。

在上述实施例装置中进行测定时，分别以左右手握持住左手用握持部12与右手用握持部13。通过高频信号发生部21将频率为fo的信号加到电极17、18之上，给电极17、左手掌、电极19、身体(阻抗)、电极20、右手掌和电极通电，电极19、20的电位加到差动放大器22上，而获得电位差信号。

下面参看图6与图7所示的流程图来说明上述实施例装置的测定作业。

接通电源开关15a，进行RAM的初始化与各电路元件、显示元件的检验等测定准备处理〔步骤ST(以下略作ST)1〕。随后被测者由数据输入部15输入身长、体重、年龄与性别等身体特征信息与测定日期与时间的数据(ST2)。等待到上述数据输入完成(ST2、ST3)，当数据输入完成后，将数据输入部15的起动开关15b接通等待(ST4)。在此，当ST3的“就绪否？”的判定为“是”，即于显示部16显示出“请接通起动开关”的指示，敦促使测者可以进行键操作。当起动开关15b接通后，经数秒的时延(ST5)，即由蜂鸣器29通知或以显示部16显示测定开始(ST6)。在ST5中延迟的时间经设定为，从被测者接通起动开关15b开始到其左右两手能完全正确地握持住握持部12、13的充分的一段时间。

然后转移到安装完毕后的判定处理(ST7)。如图8所示，于测定开始后，要测定所测的阻抗值Z是否在预定范围内例如300-1000Ω内，如果不在所定范围内，则可以判断手未附着到电极部上；如果在所定范围内，则可以判断手已附着到电极部上。但是由于在握住握持部的最初时不稳定，于是或进到预定范围内或脱离开此范围而会有很大变化，故在此应如图8中所例示的箭头时刻点⑤所标明，当连续5次落在预定范围内时，才能判定安装完毕(ST8)。如果测定的阻抗值未在预定范围内或者即使在预定范围内而连续次数未达到5次时，即从ST8的判定“否”转移到ST9，再判定从安装完毕判定处理开始是否已超过规定时间(20s＜t)，当超过20秒便返回到ST7，重复安装完成的判定处理。当经过20秒后仍不能判定已安装完时，这就意味着会显示出“错误”(ST10)。

当于ST8判定安装完毕，便移至自ST11起以后的自动的检测值确定处理。这以后的处理同时参看图9说明。首先在tn取样时，以到目前为止的在预期间ΔT内变化的电阻值为ΔZn，求出ΔZn/ΔT(ST11)，或是于显示部16中进行与ΔZn/ΔT相对应的条形图显示，或是以蜂鸣器29作与频率相对应的通知(ST12)。这里对于ΔZ的显示，在显示部16中使用图10中所示的显示图案。图中的数字单位为Ω/sec，每1厘米相当于0.5Ω。图11中给出了这种显示例，图11(a)、(b)与(c)分别表明ΔZ＝5Ω/S以上、ΔZ＝-2Ω/S以及ΔZ＝1.5Ω/sec的显示例。此外，对于Δ＝0.5Ω/S时等等情形在稳定规格值±1Ω/sec以内的情形，则如图11(d)所示，使显示段开始闪光。

随后判定ΔZn/ΔT的绝对值是否在规定值ΔZo/ΔT(0.5Ω/S～1Ω2/S)以内(ST13)。如果不在规定值以内，则移至ST14判定是否在测定时间限度以内，如果在此限度之内则返回ST11，而移至对下一采样时间内的ΔZn/ΔT的算出。

在ST13，当ΔZn/ΔT在规定值以内，则去判定这样的规定值是否连续达到m次(例如m为3)(ST15)。如果不能连续到m次，经ST14而返回到ST11。在ST15判定为“是”时，则去判定是否经过进行确定用的可能时间也就是去判定是否超过了未确定时间(ST16)，当超过了未确定期间而进入到确定处理期间时，计算出平均值 $Z=\underset{c}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Zm}/m$ 而算出确定值(ST17)。然后进行测定结束的通知处理(ST18)，再进行各种演算处理(ST19)，最后进行将演算结果与测定结果显示于显示部16上的处理(ST20)。

当在ST16中没有经过确定用的可能时间后，则经ST14返回到ST11。当于ST16对是否经过确定用的可能时间的判定没有达到“是”的状态下而超越ST14的测定时间限制后，即移至ST21来判定在测定期间内测定值的变化有无单调上升或单调下降的倾向。当ST21的判定为“是”时，则在显示部16中将进行错误通知显示：“测定部分可能干燥。请将测定部分濡湿后再者测定”(ST22)。当ST21的判定为“否”时，则于显示部16中会进行错误通知显示：“测定姿势不稳定，请作出正确的测定姿势后再进行测定”(ST23)。

另外，在上述实施例中是以手用形式为例进行了阻抗测定的说明，但本发明显然也适用于在手与足之间，两足之间进行阻抗测定的情形。

本发明具有下述效果。

根据要求1和2的发明，由于在阻抗测定装置的左右两侧握持棒上设置相互接近的高频施加电极和测量用电极，带上电极时，两手握住把柄(电极)；摘下电极时，放开双手握着的电极，即可。因此，电极的安装和取下都可非常简单地进行。

根据后附的权利要求3，由于能由异常判定器件能判断电极安装不良与电路接触不良和断线等异常现象，故可以提高测定精度。

根据后附的权利要求4-11，由于配置有安装完毕的判定装置，故能确定可靠性高的最佳阻抗测量值。还由于备有自动的测量值确定处理器件，故能自动地确定可靠性高的最佳阻抗测量值，而极其适应于朝通用化的方向发展。

根据后附的权利要求10，由于能根据错误原因对其来源推测与再测定指示等提出忠告，故能在再测定时作出可靠性高的测量。

根据后附的权利要求11，由于能实时地通知时间系列测量值的变化量，故能有效地让自动的测定值确定处理器件发挥作用，而能确定可靠性高的最佳阻抗测量值。

Claims (11)

1.一种阻抗测定装置，包括有高频施加电极、测量用电极、以及根据测量用电极获得的信号来测定人体阻抗的测量装置，其特征在于：握持棒在所述阻抗测量装置的左侧和右侧构成，在上述阻抗测量装置的左右两侧的握持棒上相互接近设置上述高频施加电极和上述测量用电极，所述高频施加电极和所述测量电极沿所述握持棒的轴方向相分离构成。

2.如权利要求1所述的阻抗测定装置，其特征在于：设置有覆盖上述阻抗测量装置的本体壳，该本体壳与左右上述握持棒之间形成空间，左右上述握持棒的上端与上述本体壳的上部相连，左右上述握持棒的下端与上述本体壳的下部相连。

3.根据权利要求1所述的阻抗测定装置，其特征在于，上述阻抗测量装置配备有：通过判定测得的阻抗值是否在预定范围内，而能判定前述高频施加电极与测量用电极对被测者的身体是否安装正确的安装完成判定装置，通过检测来确定出最佳身体阻抗值的自动的检测值确定用处理装置。

4.如权利要求3所述的阻抗测定装置，其特征在于：上述安装完成判定装置是在测定开始后，通过判定阻抗值在预定范围内连续地达到预定次数而判定为安装完成，而在此之外则保持成测定开始的等待状态。

5.如权利要求3所述的阻抗测定装置，其特征在于：所述的自动的检测值确定用处理装置是根据取样的各个时间系列的阻抗值数据，算出预定的取样周期时间或一批取样周期时间中各个阻抗变化值，使其与规定的阻抗变化值比较，在连续地接收到预定次数以上的规定阻抗变化值时，来自动地确定作为最佳的身体阻抗测量值。

6.如权利要求3所述的阻抗测定装置，其特征在于：所述的自动的检测值确定用处理装置是在安装完成判定之后直到经过预定的时间之前不作确定。

7.一种阻抗测定装置，包括有高频施加电极、测量用电极、以及根据测量用电极获得的信号来测定人体阻抗的阻抗测量装置，其特征在于：上述阻抗测量装置配备有异常判定装置，用于判定测出的阻抗值是否是在预定范围内。

8.一种保健方向忠告装置，其特征是在权利要求1所述的阻抗测定装置中，还设置有：根据此阻抗测定装置的测定值来输出保健忠告的输出装置；通过上述阻抗测量装置测得的阻抗值是否在预定范围内，而能判定前述高频施加电极与测量用电极对被测者的身体是否安装正确的安装完成判定装置；以及基于此安装完成判定装置对安装完成的判定，通过检测来确定出最佳身体阻抗值的自动的检测值确定用处理装置。

9.如权利要求8所述的保健方向忠告装置，其特征在于：在上述自动的检测值确定处理装置于经过预定时间以后尚未进行确定处理时，前述输出装置即作出错误通知的输出。

10.如权利要求9所述的保健方向忠告装置，特征在于：所述的自动的检测值确定处理装置是根据取样的各个时间系列的阻抗值数据，算出预定的取样周期时间或一批取样周期时间中各个阻抗变化值，使其与规定的阻抗变化值比较，在连续地接收到预定次数以上的阻抗变化值时，来自动地确定作为最佳的身体阻抗测量值；而所述的输出装置，当前述时间系列阻抗数据显示出有单调上升或单调下降倾向时和显示出有超过预定值的倾向时，则可根据相应的原因，输出其来源推测与再测定指示等忠告性信息。

11.如上述权利要求8所述保健方向忠告装置，其特征在于：前述输出装置能实时地通知时间系列测量值的变化量。

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