專利名稱：皮下脂肪厚度測定方法及其測定裝置、程序以及記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用光學(xué)方法測定局部皮下脂肪厚度的皮下脂肪厚度測定方法、皮下脂肪厚度測定裝置、程序以及記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
以前，如圖13所示，采用如下測定方法通過配置于生物體表面1的光源2向生物體內(nèi)部照射光，經(jīng)在生物體內(nèi)部一邊散射、吸收一邊傳播，并再次顯露在生物體表面的光、被光接收元件3接收的方式來測定生物體內(nèi)部的皮下脂肪4厚度(例如參照專利文獻(xiàn)1)。另外，在專利文獻(xiàn)1，還設(shè)計(jì)了利用光源附近配置的光接收元件3的接收光量，來校正皮膚5的顏色不同帶來的差異的方法。
肌肉、脂肪對光的傳播特性有很大不同，肌肉相對吸收能力強(qiáng)、脂肪相對散射能力強(qiáng)。這種特性的差異對500nm～1000nm的波長的光尤為顯著。為此，由光源2從生物體表面入射的光，皮下脂肪4越厚越在皮下脂肪4內(nèi)擴(kuò)散，并且不僅向更深方向擴(kuò)散，還向橫向擴(kuò)散。
由此，皮下脂肪越厚，經(jīng)橫向擴(kuò)散后再次向生物體表面1射出的光越會(huì)增加。經(jīng)光接收元件3接收該再次從生物體表面1射出的光，可以測定皮下脂肪4的厚度及量。
還有，用這種方法，為能得到幾個(gè)發(fā)射接收光之間的距離，配置光源2和光接收元件3，通過校正皮膚5的顏色等、能高精度測定皮下脂肪的厚度。即，在求光接收元件3的接收光量時(shí)，通過最靠近光源2的光接收元件3的接收光量，來校正由皮膚色差帶來的各光接收元件3的接收光量。
但是，關(guān)于上述的現(xiàn)有的皮下脂肪測定裝置，即便能校正皮膚5的顏色帶來的誤差，但因血液量的變化等因素造成的、在皮下脂肪4內(nèi)的吸收散差而產(chǎn)生的誤差卻不能得到校正。
即，作為被檢對象的人體的皮下脂肪4內(nèi)遍布血管，雖能可以被看作為形成有實(shí)質(zhì)上均勻的組織，由于運(yùn)動(dòng)、起床等原因流進(jìn)組織的血液量變化，引起血液濃度會(huì)增減，因此在皮下脂肪4內(nèi)的光吸收量也會(huì)增減，從而造成吸收散差。
這樣，在現(xiàn)有技術(shù)的皮下脂肪厚度測定裝置中，就產(chǎn)生了在皮下脂肪4內(nèi)的吸收散差造成的誤差得不到校正的問題。
專利文獻(xiàn)1特開2000-155091號(hào)公報(bào)。
發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述課題，本發(fā)明的目的在于提供一種能高精度、良好再現(xiàn)性地測定皮下脂肪厚度等皮下脂肪信息的皮下脂肪測定方法、皮下脂肪測定裝置、程序及記錄介質(zhì)。
本發(fā)明之一，提供一種皮下脂肪測定方法，包括照射步驟，用中心波長互不相同的多種光照射生物體的表面；光接收步驟，接收從上述生物體表面射出的、上述多個(gè)波長的光，測量上述多種光的各自的接收光量；和計(jì)算步驟，在皮下脂肪內(nèi)的血液濃度互不相同的情況下，使用皮下脂肪厚度與中心波長互不相同的多種光的接收光量之間的對應(yīng)關(guān)系，依據(jù)通過上述光接收步驟測量得到的上述多種光的各自的上述接收光量、計(jì)算出上述生物體的皮下脂肪厚度。
本發(fā)明之二，是在本發(fā)明之一所述的皮下脂肪測定方法中，上述對應(yīng)關(guān)系是，以已知皮下脂肪厚度的生物體的表面為對象，對上述多種光分別進(jìn)行相當(dāng)于上述照射步驟及上述光接收步驟的步驟時(shí)求得的接收光量、與上述已知皮下脂肪厚度之間的關(guān)系；上述接收光量與上述皮下脂肪厚度之間的關(guān)系，對應(yīng)于每個(gè)血液濃度具有多個(gè)。
本發(fā)明之三，是在本發(fā)明之二所述的皮下脂肪測定方法中，上述計(jì)算步驟為對用上述光接收步驟求得的上述多種光各自的接收光量、與每個(gè)血液濃度的上述已知皮下脂肪厚度進(jìn)行比較；給各接收光量共用同一值，找出上述血液濃度及上述已知皮下脂肪厚度的上述對應(yīng)關(guān)系時(shí)、該對應(yīng)關(guān)系中上述已知皮下脂肪厚度即為上述生物體表面的皮下脂肪厚度。
本發(fā)明之四，是在本發(fā)明之一所述的皮下脂肪測定方法中，上述多種光為第1中心波長的光和第2中心波長的光的兩種波長的光；上述第1中心波長為從650到700nm中的任一波長；上述第2中心波長為從800到850nm中的任一波長。
本發(fā)明之五，是在本發(fā)明之一所述的皮下脂肪測定方法中，上述光接收步驟是在上述生物體表面的多個(gè)位置，接收從上述生物體表面射出的上述多個(gè)波長的光。
本發(fā)明之六，是在本發(fā)明之一所述的皮下脂肪測定方法中，還包括體脂肪率計(jì)算步驟，利用具有上述生物體表面的被檢測對象的體重、性別、身高、年齡、測定部位的全部或者一部分有關(guān)信息，從計(jì)算出的上述皮下脂肪厚度、求得上述被檢測對象的體脂肪率。
本發(fā)明之七，提供一種皮下脂肪厚度測定裝置，具有照射單元，用多個(gè)中心波長互不相同的光照射生物體表面；光接收單元，接收從上述生物體表面射出的、上述多個(gè)波長的光，測量上述多種光的各自的接收光量；和計(jì)算單元，在皮下脂肪內(nèi)的血液濃度互不相同的情況下，使用皮下脂肪厚度與中心波長互不相同的多種光的接收光量之間的對應(yīng)關(guān)系，依據(jù)通過上述光接收單元測量得到的上述多種光的各自的上述接收光量、計(jì)算出上述生物體的皮下脂肪厚度。
本發(fā)明之八，是在本發(fā)明之七所述的皮下脂肪測定裝置中，上述對應(yīng)關(guān)系是，以已知皮下脂肪厚度的生物體的表面為對象，對上述多種光分別進(jìn)行相當(dāng)于用上述照射單元及上述光接收單元的上述接收及測量的條件的動(dòng)作時(shí)求得的接收光量、與上述已知皮下脂肪厚度之間的關(guān)系；上述接收光量與上述皮下脂肪厚度之間的關(guān)系，對應(yīng)于每個(gè)血液濃度具有多個(gè)。
本發(fā)明之九，是在本發(fā)明之八所述的皮下脂肪測定裝置中，上述計(jì)算單元為對由上述光接收單元求得的上述多種光各自的接收光量、與每個(gè)血液濃度的上述已知皮下脂肪厚度進(jìn)行比較；給各接收光量共用同一值，找出上述血液濃度及上述已知皮下脂肪厚度的上述對應(yīng)關(guān)系時(shí)、該對應(yīng)關(guān)系中上述已知皮下脂肪厚度即為上述生物體表面的皮下脂肪厚度。
本發(fā)明之十，是在本發(fā)明之七所述的皮下脂肪測定裝置中，上述照射單元，作為上述多種光，照射第1中心波長的光和第2中心波長的光的兩種波長的光；上述第1中心波長為從650到700nm中的任一波長；上述第2中心波長為從800到850nm中的任一波長。
本發(fā)明之十一，是在本發(fā)明之七所述的皮下脂肪測定裝置中，上述光接收單元是在上述生物體表面的多個(gè)位置，接收對從上述生物體表面射出的上述多個(gè)波長的光。
本發(fā)明之十二，是在本發(fā)明之七所述的皮下脂肪測定裝置中，還包括體脂肪率計(jì)算單元，其利用具有上述生物體表面的被檢測對象的體重、性別、身高、年齡、測定部位的全部或者一部分有關(guān)信息，從計(jì)算出的上述皮下脂肪厚度、求得上述被檢測對象的體脂肪率。
本發(fā)明之十三，提供一種程序，用于讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行本發(fā)明之一所述的皮下脂肪厚度測定方法的計(jì)算步驟，在皮下脂肪內(nèi)的血液濃度互不相同的情況下，使用皮下脂肪厚度與中心波長互不相同的多種光的接收光量之間的對應(yīng)關(guān)系，依據(jù)通過上述光接收步驟測量得到的上述多種光的各自的上述接收光量，計(jì)算出上述生物體的皮下脂肪厚度。
本發(fā)明之十四，提供一種計(jì)算機(jī)可處理的記錄介質(zhì)，其載有本發(fā)明之十三所述的程序。
本發(fā)明可以提供能高精度、良好再現(xiàn)性地測定皮下脂肪厚度等皮下脂肪信息的皮下脂肪測定方法、皮下脂肪測定裝置、程序及記錄介質(zhì)。
圖1表示本發(fā)明實(shí)施方式的光學(xué)皮下脂肪厚度裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2表示同一光學(xué)皮下脂肪厚度裝置的、從成形部分與生物體表面接觸一側(cè)觀察到的上面圖。
圖3表示采用仿真求得的測量用接收光量與皮下脂肪厚度關(guān)系的圖表。
圖4表示通過仿真、考慮到脂肪吸收散差后的測量用接收光量與皮下脂肪厚度的關(guān)系曲線圖。
圖5表示校正脂肪吸收散差、通過換算式求得的皮下脂肪厚度換算值與皮下脂肪厚度的關(guān)系曲線圖。
圖6表示通過仿真、考慮到皮膚及脂肪的吸收散差后的測量用接收光量與皮下脂肪厚度的關(guān)系曲線圖。
圖7表示校正皮膚及脂肪吸收散差、通過換算式求得的皮下脂肪厚度換算值與皮下脂肪厚度的關(guān)系曲線圖。
圖8表示通過仿真求得的、波長800nm時(shí)皮下脂肪厚度與接收光量的關(guān)系曲線圖。
圖9表示通過仿真求得的、波長680nm時(shí)皮下脂肪厚度與接收光量的的關(guān)系曲線圖。
圖10表示由血液濃度變化產(chǎn)生的、波長680nm、波長800nm時(shí)接收光量變化的比較圖。
圖11表示通過仿真計(jì)算、脂肪內(nèi)血液濃度一定脂肪厚度變化情況下680nm和800nm時(shí)接收光量的關(guān)系曲線圖。
圖12表示圖11所示曲線的0點(diǎn)附近狀態(tài)的詳細(xì)放大圖。
圖13表示現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)皮下脂肪厚度裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖中1—生物體表面，2—光源，3—光接收元件，4—脂肪，5—皮膚，6—肌肉，7—成形部分，8—光源部分，9—光接收部分，10—測量用光接收元件，11—校正用光接收元件，12—第1光源，13—第2光源，14—計(jì)算部分，15—顯示部分，16—通信部分，17—輸入部分，18—到達(dá)測量用光接收元件的光，19—到達(dá)校正用光接收元件的光。
具體實(shí)施例方式
下面，參照
本發(fā)明的實(shí)施方式。
(第1實(shí)施方式)首先，說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式。
圖1是表示關(guān)于本發(fā)明實(shí)施方式的皮下脂肪測定裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖2是同一皮下脂肪測定裝置的從成形部分7與生物體表面1相接一側(cè)觀察到的上面圖。
本實(shí)施方式的皮下脂肪測定裝置，具有校正脂肪層4的吸收散差的功能。即，在皮膚5的黑色素、肌肉6的肌紅蛋白等血液以外的其他成分內(nèi)存在有吸收大的物質(zhì)。但是，由于皮下脂肪4中不存在黑色素、肌紅蛋白，吸收的主要成分是血液?？傊?，皮下脂肪4的吸收散差主要是血液量的偏差。雖然已知血液的吸收光譜隨氧濃度而變化，由于在安靜狀態(tài)下生物體的氧濃度保持穩(wěn)定，因此皮下脂肪4內(nèi)的血液吸收光譜也呈現(xiàn)穩(wěn)定。故，通過采用在容易通過生物體的光內(nèi)的、從被血液吸收多的650nm到被血液吸收少的850nm的多種光，就可以校正皮下脂肪4的吸收散差。
另外，特別是通過測量該差較為顯著的650nm附近的中心波長和800nm附近的中心波長這兩個(gè)波長、由該結(jié)果計(jì)算出皮下脂肪厚度，可以高精度測量皮下脂肪的厚度。
還有，通過在生物體表面1的幾個(gè)位置接收射出生物體表面1的光，更能校正皮膚5的顏色散差，可以高精度測量皮下脂肪厚度。
另外，通過加入體重、性別、身高、年齡、測量部位等信息，還可以計(jì)算出與皮下脂肪厚度密切相關(guān)的全身的體脂肪率。
即，在圖1和圖2中，在由皮膚5、皮下脂肪4、肌肉6這3層構(gòu)成的生物體表面1上，設(shè)置以生物體表面1做大致平面形成的成形部分7。
在成形部分7內(nèi)，設(shè)置有含兩個(gè)光源的光源部分8和光接收部分9。光接收部分9由測量用光接收元件10(第2光接收元件)和校正用光接收元件11(第1光接收元件)構(gòu)成。測量用光接收元件10與光源部分8間的距離為35mm，校正用光接收元件11與光源部分8間的距離為20mm。從光源8射出的光的射出口直徑為φ5mm，測量用光接收元件10及校正用光接收元件11的光的入射口為φ5mm。另外，測量用光接收元件10和光源部分8間的距離優(yōu)選為35mm～80mm之間，校正用光接收元件9和光源部分8間的距離優(yōu)選為15mm～30mm。這里，光源部分8具有作為第1光源12的中心波長為660nm的LED，還具有作為第2光源13的波長850nm的LED。
另外，優(yōu)選在第1光源12的中心波長為650nm～700nm、第2光源13的中心波長為800nm～850nm的激光二極管或者LED等光源元件，這樣血液的吸光度的差大。此外，優(yōu)選從光源元件到生物體表面1使用光纖等傳導(dǎo)光的結(jié)構(gòu)，這樣光源元件產(chǎn)生的熱不會(huì)傳導(dǎo)到生物體表面1。
光接收部分9使用光電二極管作為光接收元件。另外，光接收元件也可以是Cds等光電變換元件。還有，從生物體表面到光接收元件還可以使用光纖等傳導(dǎo)光的結(jié)構(gòu)。
另外，通過將成形部分7設(shè)計(jì)為大致平面形狀、生物體表面1穩(wěn)定為平面形狀，可以提高測定再現(xiàn)性。成形部分7為直徑60mm的圓盤形狀，為遮光的目的形成黑色ABS。成形部分7的材質(zhì)為對從光源部分8來的光的反射率低的物質(zhì)，從而可以防止從生物體表面1射出的光再次返回生物體，這樣光接收部分9可以僅接收從生物體的深處傳遞來的光，從而提高測定精度。另外，還可以遮擋從光源部分8等以外來的外來光等噪音，從而提高精度。成形部分7的角做成圓形以使生物體表面1不接觸銳角部分，從而成形部分7按壓接觸到生物體表面1時(shí)也不會(huì)造成由角形帶來的疼痛。
計(jì)算部分14，以光接收部分9得到的接收光量為基礎(chǔ)，算出皮下脂肪4的厚度。算出的皮下脂肪4的厚度通過顯示部分15顯示，通過通信部分16傳輸?shù)狡渌麢C(jī)器。
再有，通過從輸入部分17直接輸入、或者通過通信部分16從其他機(jī)器輸入的身高、體重、年齡、測定部位等數(shù)據(jù)，可以在計(jì)算部分14計(jì)算出與皮下脂肪4的厚度有關(guān)的體脂肪率，并通過顯示部分15顯示、通過通信部分16傳輸?shù)狡渌麢C(jī)器。
下面說明一下當(dāng)皮下脂肪內(nèi)的血液濃度變化時(shí)，校正測定誤差的方法。
在現(xiàn)有技術(shù)的例子中，依據(jù)皮下脂肪4內(nèi)的血液濃度會(huì)引起光的增減，這種增減是導(dǎo)致計(jì)算部分14的測定誤差的原因。
這表明，如果皮下脂肪4的血液濃度隨機(jī)偏差，在仿真上，800nm時(shí)的接收光量，如圖4中白圈所示隨機(jī)散差、根據(jù)接收光量測量脂肪厚度會(huì)變得很難。
這里，在600nm到850nm的波長中，通過使用被血液吸收大的650nm到700nm附近的光、和吸收小的800nm到850nm附近的光，校正由皮下脂肪4內(nèi)的血液濃度的散差產(chǎn)生的測定值的誤差。
圖8是在脂肪層內(nèi)的血液濃度為標(biāo)準(zhǔn)、從標(biāo)準(zhǔn)增加25％(+25％)、從標(biāo)準(zhǔn)減少25％(-25％)三種情況下，使用中心波長為800nm的光源，已知的皮下脂肪厚度和接收光量之間關(guān)系的關(guān)系通過仿真求出的結(jié)果，圖9是使用中心波長為680nm的光源、在與圖8同樣的血液濃度條件下，已知皮下脂肪厚度和接收光量之間的關(guān)系通過仿真求出的結(jié)果。
這里，在作為已知實(shí)際值的皮下脂肪厚度為15mm的情況下，當(dāng)血液濃度為-25％時(shí)，兩個(gè)波長下的接收光量均增加，如在血液濃度為標(biāo)準(zhǔn)情況的曲線中，應(yīng)用該增加的接收光量，得出的皮下脂肪厚度為比實(shí)際值大的值。但是，由于在兩個(gè)波長下、對應(yīng)血液濃度變化而曲線的變化量不同，算出在800nm下的皮下脂肪厚度約為18mm、在680nm下的皮下脂肪厚度約為28mm，在兩個(gè)波長下的皮下脂肪厚度為不同的值。
如此，根據(jù)使用兩個(gè)波長測定的皮下脂肪厚度為不同值，可以看出由于血液濃度的變化帶來測定結(jié)果的差異。
這時(shí)、800nm和680nm兩個(gè)波長下，血液濃度變化帶來的接收光量的變化值與皮下脂肪厚度變化帶來的接收光量的變化值有所不同。即，如在圖3中說明過那樣，測定時(shí)用的光的波長越長接收光量越大，而如圖10所示那樣，對應(yīng)同一血液濃度變化、當(dāng)測定用的光的中心波長不同時(shí)，使用波長長的光的情況下、接收光量的變化表現(xiàn)得小。
針對此點(diǎn)，通過以兩個(gè)波長下的接收光量為參數(shù)進(jìn)行回歸分析求得換算式，能校正皮下脂肪4內(nèi)的血液濃度的散差。
以下說明使用換算式情況下測量的順序。
第1動(dòng)作，是在光源部分8沒有點(diǎn)亮的狀態(tài)下，按壓接觸成形部分7于生物體表面1。
第2動(dòng)作，點(diǎn)亮第1光源12。通過測量到達(dá)測量用光接收元件10的光18得出測量用接收光量Y21。
第3動(dòng)作，熄滅第1光源12，點(diǎn)亮第2光源13。通過測量到達(dá)測量用光接收元件10的光18得出測量用接收光量Y22。
第4動(dòng)作，在計(jì)算部分14算出皮下脂肪4的厚度。皮下脂肪厚度X用下面的式1表示。
X＝A×Y22+B×Y21+C (式1)式中，A、B、C為常數(shù)，當(dāng)皮下脂肪內(nèi)的血液濃度互不相同，由測量多個(gè)已知皮下脂肪厚度X的生物體時(shí)的接收光量Y21、Y22的組合，通過進(jìn)行回歸分析來決定。已知的皮下脂肪厚度X可以通過超聲波診斷議，MRI或者X光CT圖像求出。如果已求得皮下脂肪厚度和接收光量Y21、Y22，則即使不測量皮下脂肪內(nèi)的血液濃度，也可以求得A、B、C。因此，式1反映的是在皮下脂肪內(nèi)的血液濃度互不相同的情況下，皮下脂肪厚度與中心波長互不相同的多種光的接收光量的對應(yīng)關(guān)系。
計(jì)算當(dāng)給皮下脂肪4的吸收出現(xiàn)隨機(jī)散差時(shí)、在2個(gè)波長下的接收光量Y22、Y21，由此結(jié)果求得參數(shù)A、B、C。由式1和接收光量求得的皮下脂肪換算值、與模擬條件下皮下脂肪厚度的關(guān)系表示于圖5中。通過對比圖4和圖5，可以看出在圖5中，皮下脂肪厚度的散差得到收斂，皮下脂肪的吸收散差得以校正。優(yōu)選在計(jì)算單元的計(jì)算部分14內(nèi)保存式1的換算式。
下面說明一下其他的校正方法。
圖11表示通過仿真計(jì)算，當(dāng)脂肪內(nèi)的血液濃度為一定而脂肪厚度變化時(shí)680nm和800nm的接收光量的關(guān)系曲線、和當(dāng)脂肪厚度為一定而脂肪內(nèi)的血液濃度變化時(shí)680nm和800nm的接收光量的關(guān)系曲線，被重疊畫在一起時(shí)的曲線圖。即，將圖8和圖9的圖表，以各波長的接收光量為坐標(biāo)軸重做的圖表。另外，圖12是圖11中接收光量為0～1附近的放大圖。圖11、12，在本發(fā)明中相當(dāng)于皮下脂肪層與中心波長互不相同的多種光的接收光量之間的對應(yīng)關(guān)系。此時(shí)，優(yōu)選在計(jì)算部分14內(nèi)保存圖11，12所示的對應(yīng)關(guān)系。
圖11中，表示當(dāng)脂肪內(nèi)的血液濃度為一定而脂肪厚度變化的情況下680nm和800nm時(shí)的接收光量的關(guān)系曲線，成為拋物線曲線。對此，當(dāng)脂肪厚度為一定而脂肪內(nèi)的血液濃度變化的情況下680nm和800nm的接收光量的關(guān)系曲線，成為直線形狀。
從圖11中，也可以看出，脂肪厚度越厚，血液濃度的影響越大、接收光量的變化越大。比如，在脂肪厚度為5.0mm而脂肪內(nèi)的血液濃度變化的情況下680nm和800nm時(shí)的接收光量的關(guān)系曲線，記載在圖11的原點(diǎn)附近。因此，在血液濃度比標(biāo)準(zhǔn)少25％、血液濃度為標(biāo)準(zhǔn)、血液濃度比標(biāo)準(zhǔn)多25％三種情況下，如白圈○所示，接收光量基本上沒有變化。對此，在脂肪厚度為40mm而脂肪內(nèi)的血液濃度變化的情況下680nm和800nm時(shí)的接收光量的關(guān)系曲線，記載在圖11的遠(yuǎn)離原點(diǎn)最遠(yuǎn)的位置。因此，在血液濃度比標(biāo)準(zhǔn)少25％、血液濃度為標(biāo)準(zhǔn)、血液濃度比標(biāo)準(zhǔn)多25％三種情況下，如黑圈●所示，接收光量產(chǎn)生很大的變化。
此時(shí)，連結(jié)表示同一皮下脂肪厚度的同樣印記的各點(diǎn)而成的曲線，得到的是近似直線。
由圖11、12也能清楚地看出，這些對應(yīng)各皮下脂肪厚度的近似直線，不交叉。
因此，對皮下脂肪厚度未知的被檢對象，各自以680nm和800nm的光進(jìn)行測定，在圖11和圖12中找到該接收光量的交點(diǎn)所在的近似直線，該近似直線中定義的皮下脂肪厚度，就是測得的該被檢對象的皮下脂肪厚度。
例如，對皮下脂肪厚度未知的被檢對象，以800nm的光進(jìn)行測定時(shí)的接收光量為0.8、以680nm的光進(jìn)行測定時(shí)的接收光量為0.56的情況下，以這些接收光量分別為縱軸、橫軸求得交點(diǎn)，如圖11、圖12中大黑圈所示，位于表示脂肪厚度為15mm的近似直線上。這意味著該未知被檢對象的皮下脂肪厚度為15mm。另外，圖中大黑圈配置在表示血液濃度標(biāo)準(zhǔn)的△印記和表示血液濃度-25％的△印記之間，而這意味著被檢對象的皮下脂肪的血液濃度為從標(biāo)準(zhǔn)到-25％之間的值。此時(shí)，也可以根據(jù)成為圖12的根源的圖8、9中表示的、血液濃度的變化和接收光量的變化，推算出血液濃度的具體值。
如此，依照本實(shí)施方式，決定了800nm和680nm 2個(gè)中心波長下的接收光量后，可以不依賴血液濃度而唯一確定被檢對象的皮下脂肪厚度。
這樣，如果以圖11、12作為本發(fā)明的對應(yīng)關(guān)系的例子，通過使用兩個(gè)波長下的接收光量，盡管脂肪層內(nèi)的血液濃度發(fā)生變化，仍可算出正確的皮下脂肪層厚度。
下面說明測量順序。
第1實(shí)施方式還沒有如下面將要說明的那樣使用校正用光接收元件11。因此，第1實(shí)施方式的皮下脂肪測定裝置是不具有校正用光接收元件11的結(jié)構(gòu)。校正用光接收元件11在第2實(shí)施方式中使用。
第1動(dòng)作，是在光源部分8沒有點(diǎn)亮的狀態(tài)下，按壓接觸成形部分7于生物體表面1。
第2動(dòng)作，點(diǎn)亮第1光源12。通過測量到達(dá)測量用光接收元件10的光18得出測量用接收光量Y21。
第3動(dòng)作，熄滅第1光源12，點(diǎn)亮第2光源13。通過測量到達(dá)測量用光接收元件10的光18得出測量用接收光量Y22。
第4動(dòng)作，在計(jì)算部分14算出皮下脂肪4的厚度。皮下脂肪厚度可以通過Y22及Y21與脂肪厚度之間的對應(yīng)關(guān)系的圖11及圖12來求得。
(第2實(shí)施方式)下面說明第2實(shí)施方式。
第2實(shí)施方式的皮下脂肪測定裝置的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式同樣，故省略說明。
下面以本實(shí)施方式的動(dòng)作不同于第1實(shí)施方式的地方為中心進(jìn)行說明。
在第1實(shí)施方式，通過從式1和接收光量求出皮下脂肪厚度，皮下脂肪厚度的散差得到收斂，可以校正皮下脂肪的吸收散差。
但是，在測量用接收光量內(nèi)包含有成為誤差主要原因的皮膚5的散射和吸收散差的影響。這里，通過仿真，在皮膚5及皮下脂肪4的吸收度出現(xiàn)隨機(jī)散差時(shí)，800nm的接收光量在仿真上如圖6中白圈所示，由于散差接收光量使計(jì)算脂肪厚度會(huì)變得更難。通過仿真，為校正皮膚5和皮下脂肪4的吸收散差的影響，采用由校正用光接收元件11測量的校正用接收光量Y11及Y12。即，第2實(shí)施方式中使用測量用接收光量Y22、Y21和校正用接收光量Y11、Y12來測量皮下脂肪厚度。
第2實(shí)施方式的皮下脂肪測定裝置，用校正用光接收元件11得到的接收光量校正由皮膚色差造成的測量用光接收元件10的接收光量的散差。
首先說明測量的順序。
第1動(dòng)作，是在光源部分8沒有點(diǎn)亮的狀態(tài)下，按壓接觸成形部分7于生物體表面1上。
第2動(dòng)作，點(diǎn)亮第1光源12。利用測量到達(dá)校正用光接收元件9的光19得出校正用接收光量Y11、測量到達(dá)測量用光接收元件10的光18得出測量用接收光量Y21。
第3動(dòng)作，熄滅第1光源12，點(diǎn)亮第2光源13。通過測量到達(dá)校正用光接收元件11的光19得出校正用接收光量Y12、測量到達(dá)測量用光接收元件10的光18得出測量用接收光量Y22。
第4動(dòng)作，在計(jì)算部分14算出皮下脂肪4的厚度。皮下脂肪4的厚度X由式2表示。
X＝A×Y22/Y12+B×Y21/Y11+C (式2)式中，A、B、C為常數(shù)，由測量多個(gè)已知皮下脂肪厚度X的生物體時(shí)的接收光量Y11、Y12、Y21、Y22的組合，通過進(jìn)行回歸分析來決定。已知的皮下脂肪厚度X可以通過超聲波診斷議，MRI或者X光CT圖像求出。
計(jì)算當(dāng)給皮膚5及皮下脂肪4的吸收出現(xiàn)隨機(jī)散差時(shí)、在兩個(gè)波長下的接收光量Y11、Y12、Y21、Y22，由此結(jié)果求得參數(shù)A、B、C。由式2和接收光量求得的皮下脂肪推定值、與仿真條件下皮下脂肪厚度的關(guān)系表示于圖7中。圖6與圖7相比可以看出，散差得到收斂，皮膚及皮下脂肪的吸收散差得到校正。
另外，在本實(shí)施方式中，雖然主要就求出皮下脂肪厚度進(jìn)行了說明，但并不局限于皮下脂肪厚度。還可以求得體脂肪率等皮下脂肪厚度以外的皮下脂肪信息。在求體脂肪率情況下，可以通過體重、身高、性別、年齡、測定部位等信息中一部分或者全部及皮下脂肪厚度，來算出全身的體脂肪率。
還有，在上述的實(shí)施方式中采用的是中心波長為680nm和中心波長為800nm這兩種中心波長的光，根據(jù)情況也可以使用3種以上的光。
另外，本發(fā)明涉及的計(jì)算機(jī)程序，是令計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述本發(fā)明的皮下脂肪厚度測定方法的全部或其中一部分步驟的動(dòng)作、與計(jì)算機(jī)配合實(shí)行動(dòng)作的程序。
再有，本發(fā)明，還可以有載有、令計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述本發(fā)明的皮下脂肪厚度測定方法的全部或其中一部分步驟中的全部或其中一部分動(dòng)作的程序的介質(zhì)，該介質(zhì)可為計(jì)算機(jī)讀取且讀取的上述程序與上述計(jì)算機(jī)配合，執(zhí)行上述動(dòng)作。
另外，本發(fā)明的上述“一部分步驟”是指，上面的多個(gè)步驟中的幾個(gè)步驟，或者一個(gè)步驟中的一部分動(dòng)作。
還有，本發(fā)明還包含載有本發(fā)明的程序并可被計(jì)算機(jī)讀取的記錄介質(zhì)。
再有，本發(fā)明的程序的一個(gè)利用方式可以為，記錄在可被計(jì)算機(jī)讀取的記錄介質(zhì)上，與計(jì)算機(jī)配合執(zhí)行動(dòng)作。
再有，本發(fā)明的程序的另一個(gè)利用方式可以為，通過傳輸介質(zhì)傳輸，由計(jì)算機(jī)讀取，與計(jì)算機(jī)配合執(zhí)行動(dòng)作。
另外，本發(fā)明的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)列表、數(shù)據(jù)種類等。
再有，作為記錄媒體，包括ROM、作為傳輸介質(zhì)、包含因特網(wǎng)等傳輸機(jī)構(gòu)、光、電波、聲波等。
還有，上面所述本發(fā)明的計(jì)算機(jī)，不僅包括單純由CPU等構(gòu)成的硬件，還可以包括固件、操作系統(tǒng)、以及外圍機(jī)器。
總之，如上所述，本發(fā)明的構(gòu)成，可以由軟件實(shí)現(xiàn)，也可以由硬件實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明涉及的皮下脂肪測定方法、皮下脂肪測定裝置、程序及記錄介質(zhì)，能達(dá)到高精度、良好再現(xiàn)性地測定皮下脂肪厚度等皮下脂肪信息的效果，應(yīng)用于用光學(xué)方法測定局部皮下脂肪厚度的皮下脂肪厚度測定方法，皮下脂肪測定裝置、程序及記錄介質(zhì)等。
權(quán)利要求
1.一種皮下脂肪測定方法，包括照射步驟，用中心波長互不相同的多種光照射生物體的表面；光接收步驟，接收從所述生物體表面射出的、所述多個(gè)波長的光，測量所述多種光的各自的接收光量；和計(jì)算步驟，在皮下脂肪內(nèi)的血液濃度互不相同的情況下，使用皮下脂肪厚度與中心波長互不相同的多種光的接收光量之間的對應(yīng)關(guān)系，依據(jù)通過所述光接收步驟測量得到的所述多種光的各自的所述接收光量、計(jì)算出所述生物體的皮下脂肪厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮下脂肪測定方法，其特征在于，所述對應(yīng)關(guān)系是，以已知皮下脂肪厚度的生物體的表面為對象，對所述多種光分別進(jìn)行相當(dāng)于所述照射步驟及所述光接收步驟的步驟時(shí)求得的接收光量、與所述已知皮下脂肪厚度之間的關(guān)系；所述接收光量與所述皮下脂肪厚度之間的關(guān)系，對應(yīng)于每個(gè)血液濃度具有多個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的皮下脂肪厚度測定方法，其特征在于，所述計(jì)算步驟為對用所述光接收步驟求得的所述多種光各自的接收光量、與每個(gè)血液濃度的所述已知皮下脂肪厚度進(jìn)行比較；給各接收光量共用同一值，找出所述血液濃度及所述已知皮下脂肪厚度的所述對應(yīng)關(guān)系時(shí)、該對應(yīng)關(guān)系中所述已知皮下脂肪厚度即為所述生物體表面的皮下脂肪厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮下脂肪厚度測定方法，其特征在于，所述多種光為第1中心波長的光和第2中心波長的光的兩種波長的光；所述第1中心波長為從650到700nm中的任一波長；所述第2中心波長為從800到850nm中的任一波長。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮下脂肪厚度測定方法，其特征在于，所述光接收步驟是在所述生物體表面的多個(gè)位置，接收從所述生物體表面射出的所述多個(gè)波長的光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮下脂肪厚度測定方法，其特征在于，還包括體脂肪率計(jì)算步驟，利用具有所述生物體表面的被檢測對象的體重、性別、身高、年齡、測定部位的全部或者一部分有關(guān)信息，從計(jì)算出的所述皮下脂肪厚度、求得所述被檢測對象的體脂肪率。
7.一種皮下脂肪厚度測定裝置，其特征在于，具有照射單元，用多個(gè)中心波長互不相同的光照射生物體表面；光接收單元，接收從所述生物體表面射出的、所述多個(gè)波長的光，測量所述多種光的各自的接收光量；和計(jì)算單元，在皮下脂肪內(nèi)的血液濃度互不相同的情況下，使用皮下脂肪厚度與中心波長互不相同的多種光的接收光量之間的對應(yīng)關(guān)系，依據(jù)通過所述光接收單元測量得到的所述多種光的各自的所述接收光量、計(jì)算出所述生物體的皮下脂肪厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的皮下脂肪厚度測定裝置，其特征在于，所述對應(yīng)關(guān)系是，以已知皮下脂肪厚度的生物體的表面為對象，對所述多種光分別進(jìn)行相當(dāng)于用所述照射單元及所述光接收單元的所述接收及測量的條件的動(dòng)作時(shí)求得的接收光量、與所述已知皮下脂肪厚度之間的關(guān)系；所述接收光量與所述皮下脂肪厚度之間的關(guān)系，對應(yīng)于每個(gè)血液濃度具有多個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的皮下脂肪厚度測定裝置，其特征在于，所述計(jì)算單元為對由所述光接收單元求得的所述多種光各自的接收光量、與每個(gè)血液濃度的所述已知皮下脂肪厚度進(jìn)行比較；給各接收光量共用同一值，找出所述血液濃度及所述已知皮下脂肪厚度的所述對應(yīng)關(guān)系時(shí)、該對應(yīng)關(guān)系中所述已知皮下脂肪厚度即為所述生物體表面的皮下脂肪厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的皮下脂肪厚度測定裝置，其特征在于，所述照射單元，作為所述多種光，照射第1中心波長的光和第2中心波長的光的兩種波長的光；所述第1中心波長為從650到700nm中的任一波長；所述第2中心波長為從800到850nm中的任一波長。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的皮下脂肪厚度測定裝置，其特征在于，所述光接收單元是在所述生物體表面的多個(gè)位置，接收對從所述生物體表面射出的所述多個(gè)波長的光。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的皮下脂肪厚度測定裝置，其特征在于，還包括體脂肪率計(jì)算單元，其利用具有所述生物體表面的被檢測對象的體重、性別、身高、年齡、測定部位的全部或者一部分有關(guān)信息，從計(jì)算出的所述皮下脂肪厚度、求得所述被檢測對象的體脂肪率。
13.一種程序，用于讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求1所述的皮下脂肪厚度測定方法的計(jì)算步驟，在皮下脂肪內(nèi)的血液濃度互不相同的情況下，使用皮下脂肪厚度與中心波長互不相同的多種光的接收光量之間的對應(yīng)關(guān)系，依據(jù)通過所述光接收步驟測量得到的所述多種光的各自的所述接收光量，計(jì)算出所述生物體的皮下脂肪厚度。
14.一種計(jì)算機(jī)可處理的記錄介質(zhì)，其特征在于，載有權(quán)利要求13所述的程序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種皮下脂肪厚度測定裝置，具有用中心波長互不相同的多種光照射生物體表面的光源部分(8)，接收從生物體表面射出的多個(gè)波長的光并對該多個(gè)波長的光各自的接收光量進(jìn)行測量的光接收部分(9)，應(yīng)用預(yù)先求得的、皮下脂肪厚度與皮下脂肪內(nèi)血液濃度和中心波長互不相同的多種光的接收光量之間的對應(yīng)關(guān)系，依據(jù)由光接收部分(9)測量得到的多種光各自的接收光量、計(jì)算出生物體表面的皮下脂肪厚度的計(jì)算部分(14)。這樣，可以克服在現(xiàn)有技術(shù)的皮下脂肪厚度測定裝置中不能校正由皮下脂肪內(nèi)的吸收散差造成的誤差的缺陷。
文檔編號(hào)G01N21/47GK1616919SQ20041009260
公開日2005年5月18日 申請日期2004年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月14日
發(fā)明者近藤和也, 內(nèi)田真司 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社