人体脂肪测量方法与相应装置的制作方法

专利名称：人体脂肪测量方法与相应装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种简易和精确地测量人体层状皮下脂肪和内脏脂 肪的方法和装置。
背景技术：
一个阻抗CT系统，利用媒质具有各自的电阻抗值的原理，来测 定一个三维对象的空间媒质分布。阻抗CT系统使电流穿过一个对象， 测量这个对象表面感应的电势分布，并根据这个电势分布使该对象内 的阻抗分布可^L化。该系统可用于测量人体血液、肺部、脂肪等的分 布("BME"Vo1.8, No.8(1994), p.49,日本医学和生物工程协会)除了阻抗CT系统之外，还有其他测量电阻抗值和测定皮下脂肪 和内脏脂肪数量的装置。这种装置的 一个例子发表在日本专利公开 NO.ll-113870(第一现有技术)，另 一个例子发表在日本专利公开 N0.11-123182(第二现有技术)。第一现有才支术，将许多电极附着到人 体表面上，测量电极之间的阻抗值，并为该人体的一个橫截部分建立 一个阻抗矩阵。然后， 一个操作单元计算出电极提供信息的该阻抗矩 阵和一个系数矩阵的乘积，该系数矩阵通过一个输入单元输入的身体电极附着部分的信息来确定，并提供一个身体脂肪的横截分布。第二 现有技术围绕一个目标身体缠绕一个带子，该带子的内侧面带有电极 对，每个电极对包括一个电流通路形成电极和测量电极。电极对基本 上等间隔排列。选中两个电极对，在选中的电极对的电流路径形成电 极之间通过一束交流电，以形成一条电流3各径。测量电极测量电流通 路中的一个阻抗值。这两个电极对要恰当选择，以便相邻电极可以主 要测量皮下脂肪，而相对电极可以主要测量内脏脂肪。发明内容阻抗CT系统在估算一个内在脂肪分布时涉及到一个不充足的空 间分辨率，所以不能恰当地计算身体脂肪数量.另外，该系统还必须 执行许多数学计算的操作，来测定一个身体脂肪数量.第一现有技术没有具体说明如何形成一个电极连接部分的系数矩 阵，也没有具体说明如何利用阻抗和系数矩阵的乘积来创建一个身体 脂肪横截部分的分布图像.第二现有技术可以在人体的一个测量位置测出一个皮下脂肪数 量.然而，测出的脂肪数量由于受到体内其他媒质的数量和分布的影 响，因而是不准确的.另外，由于受到体内层状皮下脂肪的强烈影响， 第二现有技术不能准确地测出人体内脏脂肪.本发明提供了一种人体脂肪测量方法，能够筒易而准确地测出人 体层状皮下脂肪的数量，例如厚度或横截面积，以及人体内脏脂肪的 数量，同时提供实现这一方法的一种装置.实现本发明的最佳方法根据本发明的一种身体脂肪测量方法，包括在布置在一个对象 周围的两个电流电极之间通电的一个步骤，电极间距要足够短于该对 象的周长；测量产生在第一测量电极和第二测量电极之间的第一电压 的一个步骤，第一测量电极的布置与两个电流电极中的一个相邻，第 二测量电极的布置基本上与横穿该对象的两个电流电极相对；以及依 照这个第一电压计算该对象的皮下脂肪数量的一个步骤.本发明包括在两个布置在一个对象周围的电极之间通电的一个 步骤，这两个电极横穿这个对象，基本上彼此相对；测量该对象周围 两个电极之间基本上处于居中位置的空间电势梯度的一个步骤；以及 根据这个空间电势梯度计算该对象的内脏脂肪数量的一个步骤。本发明也包括一个在对象周围基本上横穿这个对象彼此相对的两 个电流电极之间通电的步骤；测量在两个测量电极之间产生的电压的
一个步骤，这两个测量电极与两个电流电极相邻；并且用代表该对象 大小的一个特征量的幂与这个电压相乘，并按照乘积计算出这个对象 的皮下和内脏脂肪的总量的一个步猓；根据本发明， "内脏脂肪数量"总体表示存在于一个对象内部 的脂肪数量，也就是说，它表示存在于一个对象的内脏器官四周的内 脏脂肪的数量和普通的内脏脂肪例如肝脏脂肪的数量.附图简述

图1表示基于第一方面按照第一实施方案的一种身体脂肪测量装置.图2表示当一束电流通过两个电流电极时在一个人体周闺的电势分布图3表示在皮下脂肪厚度和电压之间的相互关系. 图4表示电极间距，皮下脂肪厚度与电压之间的关系. 图5表示基于第一方面按照第一实施方案的身体脂肪测量装置的 另一例子.图6表示基于第一方面按照第二实施方案的身体脂肪测量装置的 另一例子。图7A和图7B表示基于第一方面按照第三实施方案的一种身体脂 肪测量装置.图8表示基于第一方面按照第四实施方案的一种身体脂肪测量装置.图9表示人体皮下脂肪断层摄影图像的计算. 图10表示基于第二方面按照第一实施方案的一种身体脂肪测量 装置.图11表示基于第二方面按照第一实施方案的另一种身体脂肪测 量装置.图12表示基于第二方面按照第一实施方案的另一种身体脂肪测 量装置。
图13表示当一束电流通过电流电极时在人体周围的电势分布.图14表示内脏脂肪数量和空间电势梯度之间的相互关系.图15表示作为代表人体尺寸的特征量的人体纵向的和横向的宽度.图16表示基于第二方面按照第二实施方案的一种身体脂肪测量 装置.图17表示测量电极的定位，每个位置表示为从人体上的一个点到 测量电极中心的距离.图18表示标准化距离和空间电势梯度之间的相互关系.图19表示基于第二方面按照第三实施方案的一种身体脂肪测量 装置。图20表示基于第二方面按照第四实施方案的一种身体脂肪测量 装置。图21A和图21B表示基于第二方面按照第五实施方案的一种身体 脂肪测量装置。图22A和图22B表示基于第二方面按照第六实施方案的一种身 体脂肪测量装置.图23A和图23B表示基于第二方面按照第六实施方案的另一种身 体脂肪测量装置.图24表示基于第三方面按照第一实施方案的一种身体脂肪测量 装置.图25表示基于第三方面按照第一实施方案的另一种身体脂肪测 量装置的例子.图26表示基于第三方面按照第一实施方案的另一种身体脂肪测 量装置的例子。图27表示基于第三方面按照第二实施方案的一种身体脂肪测量 装置的例子。而且图28表示基于第三方面按照第五实施方案的一种身体脂肪测量 装置的例子。 最佳实施方法本发明的优选实施方案将参考对应的附图详细的进行说明.第一方面按照本发明的第一方面测量身体脂肪的方法和装置测量人体中层 状皮下脂肪的数量，例如厚度或横截面积.图1示出了基于第一方面按照第一实施方案的一种身体脂肪测量 装置。该装置有两个电流电极，2和3，它们布置在一个对象的周围， 例如， 一个对象(人)1的身体的周围，电极间距足够短于对象1的 周长； 一个电流源4在电极2和3之间提供电流；第一测量电极5布 置得与电极2相邻；第二测量电极ll布置得基本上跨过对象l与电极 2和3相对，；电压表7用来测量电极5和电极1 l之间产生的电压； 一个身体脂肪计算单元2 5根据电压表7测出的电压计算对象1的层 状皮下脂肪8的厚度。对象1有层状皮下脂肪8:非脂肪部分9，其阻 抗完全不同于层状皮下脂肪8的阻抗；内脏脂肪IO，其阻抗完全不同 于非脂肪部分9的阻抗；身体脂肪计算单元25可以是一个计算机.下面解释一个使用该装置的身体脂肪测量方法。电流源4在布置 在对象1的周围表面的电极2和电极3之间通电，电极2和电极 3之间的距离足够短于对象l的周长.电压表7测量产生在第一和第 二测量电极5和11之间的电压.电极5的布置接近电极2，而电极ll 的布置橫跨对象1与电极2和电极3相对.计算单元25根据测出的电 压计算对象1的层状皮下脂肪8的厚度.图2概略地示出了对象1的周围，由于在电极2和3之间通 过电流而感应的电势(即时值)分布。在电极11的周围，空间的电势 变化很小，因此，用电压表7测出的电压V是稳定的，即使稍微改变 电极11的位置.电压V实际上与对象l的非脂肪部份9和内脏脂 肪10的数量和分布无关，因此，有可能简易而准确地测量在电极2, 3和5周围的皮下脂肪8的厚度.代表性地，电压V基本上在电流 电极2和第一测定电极5之间的一个中间的位置反映出皮下脂肪8 的厚度d .电流源4可以是直流源或交流源.如果电流源4是交流电流源， 当电压表7测量电压(幅度或有放值)时，可以同时测出相位延迟， 而且藉此测出的相位延迟可使用于分析数据.当测量一个人体的时候， 采用交流电比较容易处理，而且交流电流源的频率可以从IO kHz到 5 0 0 kHz,从5 0 kHz到2 0 OkHz更佳，而且电流强度可以从 0.3mA到3 mA.为了计算在电极2, 3和5周闺皮下脂肪8的厚度d,必须准备 好相关表达式，使电压V(或复电压)同皮下脂肪8的厚度d相互 关联.要准备这样的一个相关表达式，必须检测大量的有相同媒质和 不同厚度d的样本。基于这些样本，准备好相关表达式，使依照困l 的方法测出的电压V同实际厚度d相互关联.当测量这些样本上的电 压V时，相同的电流或不同的电流作用于样本-当采用不同的电流 时，测量电压必须以一个电流为基础使之标准化.测量样本的真实厚度 d， 一个X光CT系统或一个MR I系统可以提供样本的断层摄影固 像，基於这些图像，可以估算出样本的皮下脂肪厚度.如果样本不是 人体，就可以机械地将其切片，直接测量它们的厚度.样本可以有已 知的内在结构.使电压V(或复电压)同皮下脂肪8的厚度d相互关 联的相关表达式可以借助计算机，通过解电传导方程，用数值计算来 得到。相关表达式依赖于对象l的表面曲率和在皮下的脂肪8和非 脂肪部份9之间的接口结构，因此，相关表达式根据皮下脂肪8的厚 度被测量的部份(肚脐区域，側面，背面等)的不同而不同.当测量对象 1不同位置的皮下脂肪厚度时，为每一个位置准备一个相关表达式更 为优选.皮下的脂肪8的厚度d可以表示为一个绝对值或相对于反映对 象1的横截面长度的长度的比率(相对值)，该长度例如为对象1的 周长U 。从它们之中，选择出一个最佳的.图3示出电压V和皮下脂肪8的厚度d之间的相互关系的 一个例子.在图3中，十字代表为一个相关表达式而准备的相关样本
的数据点，而点划曲线代表通过适当地追踪数据点形成的相关表达式.当皮下的脂肪厚度d增加，电压V向值V8收敛，反映了皮下脂 肪8的阻抗.当皮下的脂肪厚度d减少，电压V向值V 9收敛， 反映了非脂肪部分9的阻抗.这个相互关系可以模拟为一个解析函数， 例如， 一个双曲正切函数(y-tanh x).使电压V同厚度d相关联的 相关表达式可以近似为一个多变量分析，例如 一个包括电压V的线 性多项式.例如，如果厚度d是皮下脂肪8的绝对厚度，表达为 d=aO+al.V . U+a2 U+a3/U.这里aO， al, a2和a3是回归系数， U是对象l的周长.例如，如果厚度d是对应皮下脂肪8的厚度的相 对值，相关表达式为d-aO+al V+a2/U+a3/U2.在图3中，皮下 脂肪8的阻抗远大于非脂肪部分9的阻抗，而且电压V是厚度d的一 个增函数. 一旦准备好相关表达式，构成同一媒质的一个样本的皮下 脂肪厚度就可以通过在电极2和电极3之间通电，并且根据电压表7测出的电压解相关表达式而计算出来.电流电极2和电流电极3之间的距离最好小于对象1周长的1/6， 小于对象1周长的1/8更好.如果电极2和电极3之间距离过大，在 它们之间提供的电流会深深地流进对象l内.这时，测量电压V会受 到非脂肪部分9和内脏脂肪10的分布和数量的影响，如果电极2和电 极3之间距离过小，在样本皮下脂肪8厚的情况下，测量灵敏度会降 低，并且测出电压V会受到电极的形状和大小的影响.测量电极5和电流电极2之间的距离必须在一个恰当的范围内.如果距离过大，非脂肪部分9和内脏脂肪10的分布和数量会影响测量 电压V。另外，如图4所示，在样本皮下脂肪薄时，测量灵敏度会降 低。如果距离过小，如固4所示，在样本皮下脂肪厚的情况下，测量 敏感性会降低，另外，电极的形状和大小以及电极和对象1之间的接 触状态会影响测量电压V.测量电极5和电流电极2之间的距离最好 0.5倍到3倍于样本皮下脂肪的平均厚度.如果皮下脂肪8的厚度是1 到4cm，电极间距(中心到中心距离)最好是lcm到15cm， 2cm到 lOcm更好.电流电极2和邻近测量电极5之间的电极间距(中心到中
心距离)最好是0.6cm到10cm, lcm到6cm更好.电极的形状例如 是圓盘或矩形.如果采用園盘电极，它们直径可以从0.6cm到3.Scm， 1.5cm到2.5cm更好.当测量为相关表达式准备的样本或测量有未知厚度d的样本时， 按样本周长的比例变换电流电极之间的距离以及电流电极同测量电极之间的距离是很方便的，或者不考虑样本的周长而把电极间距罔定在 上述的最佳值.如果样本有广泛变化的厚度d，范闺从薄到厚，并且 用固定的电极间距不能测量其厚度，那么要准备和恰当地使用许多测 量系统，它们具有各自的电极间距，以样本厚度为取决条件.可以增加固5的装置到图1的装置中，以提高皮下脂肪8的厚度 d的计算精度.在图5中，相对于皮下脂肪8厚度d的测量点(电极2 和5之间的中点)电极的布置基本上与图1中的相对称.像图1的装 置一样，图5的装置采用了一个电压表7以测量电压V*，它也反映出 皮下脂肪8的厚度d.可以算出用图1的装置测出的电压V和电压V* 的平均值，并且准备使平均电压同皮下脂肪8的厚度d相关联的相关 表达式.于是，像这样的一个平均电压可以用来准确地计算皮下脂肪 8的厚度d.下面解释第二实施方案.基于第一方面依照第二实施方案的身体 脂肪测量装置是通过增加图6的装置到固1的装置上而形成的.图6 的装置有两个电流电极2和12，其布置基本上横穿对象l彼此相对； 电流源4;测量电极13和14,布置在对象l的周围表面，基本上位于 电极2和电极l 2的中间位置；电压表15,用来测量产生在测量电极 13和14之间的电压。以及一个身体脂肪计算单元25 ，用来按照电压 表15测出的电压，校正用图1的电压表7测出的电压，并按照校正后 的电压来计算皮下脂肪8的厚度.下面解释一种身体脂肪测量方法.在图l的装置中，电流源4在电极2和3之间通电，电压表7测量产生在布置得与电极2相邻的第 一测量电极5同布置得基本上横穿对象l与电流电极2和3相对的第 二测量电极ll之间的第一电压.
在图6的装置中，电流源4在电极2和12之间通电.电压表15 测量产生在电极13和14之间的第二电压.身体脂肪计算单元25使用 电压表15测出的第二电压来校正电压表7测出的第一电压，并按照校 正后的电压计算皮下脂肪8的厚度.用电压表7测出的第一电压V稍微受到对象l中非脂肪部分9和 内脏脂肪10的分布和数量的影响.该影响可以通过使用在另一个电极 2和12组成的电流路径中测出的第二电压(阻抗)V，来消除.这提髙 了皮下脂肪8厚度的测量精度。利用第二电压进行的校正，是依照一个相关表达式而实现的。可 以通过把V+a，V，用于图3的纵坐标，并为系数a，选一个最佳值，准备 好一个较好的相关表达式，或者，相关表达式可以近似为一个基于多 变量分析的线性多项式.如果皮下脂肪8的厚度d是一个绝对值，回 归系数a0，al，a2，a3和a4，对象1的周长U，和测量电极13与14的间 距 L 被用来表达厚度， 例如为 d=aO+al . V . U+a2 (V， U/L) . U+a3 . U+a4/U.如果皮下脂肪8 的厚度d是一个相对值，厚度表示为，例如，d=aO+al ' V +a2 .V， U/L+a3/U+a4/U2.这样的相关表达式可以用来在测出样本 电压V和V，的基础上，准备测出样本的皮下脂肪厚度d.可以增加图5的装置到图l和图6的装置上，来进一步提高皮下 脂肪8的厚度d的测量精度.即，用图1的装置测出的电压V同用图 5的装置测出的电压VA取平均，这个平均值按照用图6测出的电压V， 来校正，以计算皮下脂肪8的厚度d。这样的情况下，图3的纵坐标 是(V+V*)/2+a， 'V，，并且为系数a，选取一个最佳值；或者，在上面 提到的相关表达式中，用(V+V*) /2代替V。下面解释第三实施方案，按照第三实施方案， 一种身体脂肪测量 装置包括图7A的测量装置和图7B的测量装置，图7A的装置有两个 布置在对象l上的电流电极2和3，电极间距足够短于对象l的周长； 电流源4;布置得与电极2和3相邻的测量电极5和6;测量产生在电 极5和6之间电压的电压表7 ;以及一个接收测量电压的身体脂肪计
算单元25。图7B的测量装置与图6的相同，因此，解释省略.第一 实施方案的条件，包括准备使电压同厚度相关联的相关表达式的技术、 电流电极之间的距离、电流电极同测量电极之间的距离，同样适用于 第三实施方案.下面解释一种身体脂肪测量方法，在图7A的测量装置中，电流 源4在电极2和3之间通电，电压表7测量产生在测量电极5和6之 间的第一电压。在图7B的测量装置中，电流源4在电流电极2和12间通电.电 压表15测量产生在测量电极1 3和1 4之间的第二电压.身体脂肪计 算单元2 5使用电压表1 5测出的第二电压来校正电压7测出的第一 电压，并根据校正后的电压，计算闺绕着电极2， 3， 5和6的皮下脂 肪8的厚度.以第二电压为基础的第一电压的校正，其实施类似于第 二实施方案.准备好类似第二实施方案的一个相关表达式，以根据校 正后的电压求出皮下脂肪的数量.下面解释第四实施方案.图8表示依照第四实施方案的一种身体脂肪测量装置。该装置沿许多方向连续通电，并在沿着对象l的周围 的许多点上自动测量对象l的皮下脂肪8的厚度.在图8中，从26a 到26h的许多电极布置在对象l的周围.从26a到26h的电极与电流 电极选择器27和电压电极选择器2 8相连接.数据输入羊元33输入电极逸择数据，该数据按照从计算机35发 出的指令传递到电流电极选择器27.电流电极选择器27选择从26a 到26h中的两个电极作为当前工作电极.电流/电压变流器30转换交 流振荡器29的输出以在电流电极之间提供一个预定电流，电压电极选择器28按照从计算机35发出的指令在剩下的电极中 选择测量电极.产生在测量电极之间的电压通过一个微分放大器31和 A/D转换器32被计算机35所获得.上述操作通过按照从计算机3 5 发出的指令依次选择电流电极和测量电极重复进行.当提供一个参考 电流时，计算机35获得的电压数据转化成一个将要产生的电压。转换 后的电压运用于一个相关表达式，即通过数据输入单元33送入并在电
压和皮下脂肪厚度d之间表达出相关性，基于这个相关表达式计算出皮下脂肪8的厚度d,并从计算机35转向一个数据输出单元34,它显 示这个厚度.电流电极被连续地从电极26a到26h中选择，以提供例如图1的 电流电极和测量电极的布置，以便用来沿着对象l的一个周长的许多 位置精确的测出皮下脂肪8的厚度.沿着对象l的一个周闺的许多位 置测出的皮下脂肪8的厚度可以与单独测出的对象1的周边轮廓数据 相结合，以提供皮下脂肪8的一个概略的断层图像.图9表示一个皮 下脂肪8的断层图的一个例子，它是根据沿着对象1的周围9个点量 出的厚度dl到d9，而绘制出来的.在对象l的一个给定截面上，计算机35可以提供皮下脂肪8的一 个模截面积S.为了获得S，要准备一个使电压V同横截面积s相关 联的相关表达式.测量一个单点电压，例如在对象l的側面上，可以 粗略计算出横截面积S.测量沿着对象1的一个给定截面周闺的几个 点的电压VI到Vn更好，并准备一个使测出电压同皮下脂肪8的横截 面积S相关联的相关表达式.沿着对象1的横截面的周长U可以单独 测出，并包括在相关表达式中，以提高表达式的精度.使电压(VI到Vn)同一个横截面积S相关联的相关表达式，可 以像使电压V同皮下脂肪厚度d相关联的相关表达式一样来准备.一 个样本的皮下脂肪8的横截面积S可以用一个X射线CT系统或一个 MRI系统来获取。如果样本不是人体，可以把它机械地切片，直接测 量其皮下脂肪横截面积.相关表达式可以近似为一个多变量分析.例 如， 一个线性多项式，如果数量S是皮下脂肪8的横截面积与对象l 的总的横截面积的比率(相对值)，相关表达式例如是 S-aO+al Vl+a2 V2+……+an .Vn，这里a0，al，a2，……和a"是回归 系数。例如，如果包括周长U,相关表达式是，S = a0+al . Vl+a2 ' V2+……+an ' Vn+bl/U+b2/U2这里bl和b2是回归 系数。例如，如果数量S是皮下脂肪8的绝对横截面积，相关表达式 例如是S-aO+(al Vl+a2 . V2+......+an Vn).U2+bl . U+b2 U2.这
些相关表达式使得根据在样本中测出的一系列电压(VI到Vn)或一 系列电压与周长(VI到Vn和U)来计算一个样本的皮下脂肪的横截 面积S成为可能。测出皮下脂肪8的体积B是可能的.在这种情况中，在对象l上 的许多点上测出电压VI到Vn (n是一个自然数)，并准备使测出的 电压同皮下脂肪8的体积B相关联的相关表达式.周长和/或重量B0 和/或对象l的一个重量高度比率单独测出，且它们可以包括进相关表 达式，以提高表达式的精度.皮下脂肪8的体积是，例如对象l的身 体的体积，腿的体积或上臂的体积.在任何情况中，电极是布置在待 测量部分的周围的.使一系列电压(VI到Vn)同一个体积B相关联的相关表达式， 可以像使电压V同皮下脂肪厚度相关联的相关表达式一样来准备.对 象1中皮下脂肪8的体积可以通过一个X射线CT系统或一个MRT 系统来获得。例如，如果数量B是皮下脂肪8的体积同对象1的测量 部分的总体积的比率(相对值)，相关表达式为 B=aO+al .Vl+a2 - V2+……+an Vn这里a0到an是回归系数.如 果对象1的周长U包括进来，相关表达式为，例如 B=aO+al Vl+a2 . V2+……+犯 Vn+bl/U+b2/U2.如果对象1的重 量BO包括进来，相关表达式为，例如B=aO+al . Vl+a2 . V2+…… an 'Vn+bl/B0m+b2/B0.这里bl和b2是回归系数.例如，如果数量 B是皮下脂肪8的一个绝对体积，相关表达式例如为 B-aO+(al . Vl+a2 ' V2+……十an. , Vn) . U2+bl . U+b2 ■ U2，或 B=aO+(al Vl+a2 V2+……an . Vn) . U2+ bl B0"2+b2 BO.这些 相关表达式使得根据样本中测出的一系列电压(V1到Vn);或一系列电 压和一个周长(VI到Vn和U);或一系列电压和重量(VI到Vn 和BO)来计算一个样本的皮下脂肪的体积B成为可能.也使得计算该 皮下脂肪的重量，来代替体积，成为可能。可以选择电极26a到26h构成图1和图6中电流电极和测量电极 的布置。即，选中两个电流电极26a和26b，选中两个测量电极26h
和26e，然后选中两个电流电极26a和26d，选中两个测量电极26g和 26f，以精确地测量在电极26a和26h之间的皮下脂肪8的厚度.电流 电极连续选中来重复测量，以沿着对象1周围的许多点精确的提供皮 下脂肪8的厚度.可以选择电极26a到26h,以连续地构成图1和图S 的电流和测量电极的布置，以及图1，图5和图6的电流和测量电极 的布置.可以选中电极26a到26h以构成图7A和7 B的电流和测量电极 的布置，即选中两个电流电极26 a和26b，以及两个测量电极26h和 26c，然后，选中两个电流电极26a和26d，两个测量电极26g和26f， 以准确地测量闺绕电极26a和26b的皮下脂肪的厚度.连续地选中电 流电极以重复测量，在沿着对象1的周闺的许多点，准确地测量皮下 脂肪8的厚度.校正测量电压消除了对象1非脂肪部分9和内脏脂肪 10的数量和分布的影响，以准确地测量对象1的皮下脂肪8的厚度， 橫截面积或体积.按照第1至第4实施方案，测量可以在许多电流频率下进行，并且测量结果可以相互比较，以提高测量的可靠性. 第二方面依照本发明的第二方面测量身体脂肪的方法和装置测量人体中的 内脏脂肪数量.图IO表示了依照第一实施方案的一种身体脂肪测量装置.该装置 有两个电流电极2和3，布置在对象l的周闺，基本上橫穿对象l彼 此相对； 一个电流源4;两个测量电极21和22，布置在对象l的周围， 基本上位于电流电极2和3的中间位置，电极21和22之间的距离足 够小于对象1的一个周长； 一个参考电势，用来测量测量电极21和 22的电势； 一个转换开关16,用来连接参考电势与测量电极21或22; 一个电压表7，用来测量电极21和22的电势；以及一个身体脂肪计 算单元25，用来根据电压表7测出的电压来计算内脏脂肪10的数量. 电压可以在电流电极2和3之间的其他中点测出，象图11所示，其中 测量电极21，和22，是相对于图10的测量电极21和22对称布置的。
电流电极2和3可以分别布置在对象1的背部和腹部，或分别布置在 对象l的側面.要精确地测量内脏脂肪数量，电流电极2和3分别布 置在对象1的背部和腹部更佳，如果电流横穿对象1，布置在对象1 的周闺的电流电极数可以多于2个，如闺12所示.图IO和11的身体脂肪测量装置可以有一个数据输入单元33，以 输入与对象l的周长、电极21和22之间距离、和电极21，和22，之间 的距离相关的数据。身体脂肪计算单元25根据通过数据输入单元33 输入的对象l的周长、电极21和22之间的距离、及电极21，和22，之 间距离、以及电压表7测出的电压来计算内脏脂肪的数量.下面解释一种身体脂肪测量方法.电流源4在布置在橫穿对象1 基本上彼此相对的对象l的周围上的电流电极2和3之间通电.转换 开关16进行转换，使得电压表7测出测量电极21和参考电势17之间 的电压V1，并测出测量电极22和参考电势17之间的电压V2，计算 单元25根据电压表7测出的电压VI和V2来计算内脏脂肪IO的数量 m,在图10到12中，电流源4可以是直流源或交流源。如果电流源 4是交流电流源，当电压表7测量电压(振幅或有效值)时可以同时 测出相位延迟.测出的相位延迟用于分析数据.当测量人体时，交流 电流源更易于操作.交流电流源的频率可以从IOKHZ到500KHZ， 50KHZ到200KHZ更佳，而电流值可以从0.3mA到3mA,图13表示响应一束电流从电极2流向电极3，对象l周围感应一 个电势(即时值)的示意性分布.围绕电极21和22或电极21 ，和22 ' 的空间电势梯度(倾度)的绝对值相对较小，它与内脏脂肪10的数量 有密切联系.如果空间电势梯度的绝对值大，内脏脂肪10的数量也大， 如果空间电势梯度的绝对值小，内脏脂肪IO的数量也小.空间电势梯 度基本上同对象1的皮下脂肪8的数量和分布无关，因而，筒易和精 确的测出内脏脂肪10的数量m而不考虑皮下脂肪8的数量和分布是 可能的.内脏脂肪10的数量可以根据围绕电极21和22的空间电势梯度和
围绕电极21 ，和22 ，的空间电势梯度之一计算出，或根据这两个空间 电势梯度的平均值计算出.具有大的内脏脂肪数量的人一般来说也有 大的总脂肪数量(内脏和皮下脂肪的总和)，因而，空间电势梯度对 估算对象l的总脂肪数是有用的.空间电势梯度可以是电势差IVl-V2|，这里，VI是测量电极21 和参考电势17之间测出的电压，V2是测量电极22和参考电势17之 间测出的电压.IVI - V2|可以除以电极21和22之间的距离U2，用IVI-V2I/L12作为VI空间电势梯度.可能使用一个更通用的空间电势梯 度G,它的获得是通过使电极距离标准化为 "L12/U",且用"L12/U"除IV1 - V2|，得到C叫V1 - V2| . U/L12.要计算内脏脂肪的数量IO,必须准备一个使空间电势梯度同内脏 脂肪10的数量m相关联的相关表达式，准备这样一个相关表达式， 要测量有不同脂肪数量m的大量样本，发现用图lO和ll中任一方法 测出的空间电势梯度同实际的内脏脂肪数量m之间的关系.当测量电 压V1和V2时，供应相同的或不同的电流给样本。当使用不同的电流 时，测量电压必须基于同一电流使之标准化.要测量样本的实际内脏 脂肪数量m， 一个X射线CT系统或MRI系统可以提供样本的断层 摄像图，以便计算内脏脂肪的截面积和体积.如果样本不是人体，可 以机械的把其切成薄片，直接的测量它们的截面积和体积.样本可以 有已知的内在结构.当从一个断层摄像图计算一个截面积时，可以考 虑电流分布.即不仅需要一个目标截面的断层摄影图，而且可能要 准备目标截面附近的断层摄影固，而目标截面的内脏脂肪的截面积 根据截面图群的平均值来计算.当根据一个空间电势梯度计算总的脂 肪数量(内脏和皮下脂肪的总和)时，用同样的方式准备一个相关表 达式。内脏脂肪数量m可以用内脏脂肪10的截面积或体积表示，或者 用内脏脂肪10的横截面积同对象1的整个横截面积的比率来表示，或 者用内脏脂肪10的横截面积同围绕内脏脂肪10的非脂肪部分9的横 截面积的比率来表示。可以在实践中从它们之中选择表示同空间电势梯度最佳联系的一个比率.原则上，标准空间梯度C叫V1-V2|.U/L12表示内脏脂肪10的橫 截面积同对象l的总的橫截面积的比率的良好表达，或者其横截面积同 围绕内脏脂肪10的非脂肪部分9的比率的良好表达.这是因为它基本 上满足了关于电势分布的比率法则，即，只要电流保持同一，即使对象1 相同地扩大，图13的电势分布不变.如果对象1的周围有电势分布 V-g(x),相同更大或更小G的对象l，的周围有粗略表达为V-g(x，)的分 布，这里x，-Gx.用空间电势梯度《计算内脏脂肪数量m，最好设数量 m为上述提到的相对值.固14表示空间电势梯度(同内脏脂肪数量m 之间的关联的一个例子.在图1 4中，十字表示产生相关表达式的样本 的数据点，而点划的线表示通过恰当的追踪十字形成的相关表达式. 在图1 4中，内脏脂肪的阻抗大于非脂肪部分的阻抗，而且^是内脏脂 肪数量m的增函数.使内脏脂肪数量m同空间梯度G相关联的关系表 达式m=f( C )能近似为基于多变量分析的一个线性函数.在这种情况中， 关系表达式将为m=aO+al. C，这里a0和al是回归系数.根据这个关 系表达式，样本的内脏脂肪数量m可以用电压表7在样本上测出的电压 得出的空间电势梯度C来计算-在一个周长U不变的样本上，当电极21和22(或21，和22，)之间距 离L12固定时，标准空间电势梯度C等于电压IVl-V2|.在这种情况 中，IV1 - V2I而不是C有用.在一个周长U可变的样本上，当电极21和 22 (或21，和22，)之间的距离L12按照周长U的比例变化时，标准化 空间电势梯度《等于电压IV1-V2|,在这种情况中，也是IVi-V2l而 不是G有用.可以改变电极21和22(或21，和22，)之间的距离L12， 方法是通过把电极固定在弹性材料例如橡胶构成的带子上，并用这个 带子缠绕这个样本，以使得带子可以在样本上伸缩.另一技术是测量 样本的周长，并根据这个周长，机械地改变样本上的电极间距.在图IO(或图ll)中，最好恰当地设置电极21和22(或21，和22，) 之间的距离.如果电极21和22之间距离过小，产生在电极21和22 之间的电势差相对于测量灵敏度不足。电极21和22之间的距离最好 是3cm或更大.如果电极21和22之间距离过大，测出的电压受皮下 脂肪8的分布和数量的影响。相应地，电极之间距离最好为周长的1 /6或更短.电极的形状可以是，例如，圆盘形或矩形.如果采用圃 盘形电极，它们的直径可以从0.6cm到3.5cm，1.5cm到2.5cm更佳.对象1的一个绝对内脏脂肪数可以算出，方法是，用代表对象1 大小的特征量的幂乘上标准空间电势梯度C这种方法一般比通过标准空间电势梯度G计算内脏脂肪的相对值具有更高的精确性.内脏脂 肪的绝对数量最好是电极所布置闺绕的横截部分上或接近该部分的内 脏脂肪10的横截面积.可能用代表对象1大小的特征量的幂乘上标准 空间电势梯度C近似得到绝对总脂肪数，在此情况下，绝对总脂肪数 最好是电极所布置的横截部分上或周围的内脏脂肪10和皮下脂肪8的 总的横截面积.代表对象1大小的特征量是同对象的横截部分的大小相关的值. 它可以是总的横截面积S、围绕对象的一个横截部分周长U、纵向的 宽度W1、或横向的宽度W2，如图15所示，代表对象大小的特征量 的幂通常是总横截面积S的一次幂，纵向的宽度和横向的宽度的积 W2 .W2，或者是周长U的二次幂IP.实际上，很难准确测量总横截 面积S,因此，我们采用同S高度相关的Wl 'W2和IP,也可.能使 用有整数指数的值，例如有指数1的Wi ， W2 ,和U ，有指数2 的WP，W2VW1U，和W2 .U，有指数3的IP和Wl W2 .U ， 和有指数4的U4.采用有非整数指数的值，也是可能的，例如U"和 U22.如此的值的加权的线性的和或差也是可用的.代表对象大小的特 征量可以是间接地代表对象的横截部分面积的数量，例如对象的重量 或对象的高度同重量的比率.要计算内脏脂肪10的数量，准备使内脏的脂肪10的橫截面积m 与C xWl xw2的乘积，或空间电势梯度G和代表对象1的大小的特 征量的二次幂的乘积C xlP相关联的相关表达式是必要的.相关表达 式能近似为基于多变量分析的一个线性的多项式。近似的相关表达式 是，例如，m-aO + al " ' Wl . W2 ，或m-aO + al " U2 ， a0 和al在此是回归系数.也可能是ra = a0 + al'。 W1.W2+ a2 . Wl . W2 ,和m-aO + al.。lP + a2'U2, a2在此是一个回 归系数.在对象l上其他的电流路径测量的其他的电压V，可以用来提 供改进了精确性的相关表达式，例如m = a0 +al々Wl* W2 + a2.V'.Wl.W2，和m-aO + al IP+ a2 .V，IP.同代表对象1的大小的 特征量相关的值可以不是W1.W2和U2.这些值用Wl 'W2或IP 在相关表达式中代替.如果电极21和22之间的距离L12按图10 的周长IJ的比例改变，可以采用电压1V1-V2|，而不是空间电势梯度 C在这种情况中，相关表达式将为m = aO + al j VI - V2卜Wl'W2 , 或m = aO + al'|Vl-V2|,IP . —旦设置好相关表达式， 一件给定的 样本的内脏脂肪数量m可以根据在样本中测量出的一个空间电势梯度 C或电压l VI-V2I和代表样本的大小的特征量来计算。下面解释第二实施方案.图16表示根据第二实施方案的测量身 体脂肪的装置.这个装置有电极2和3，其布置基本上跨过对象l相 互对立； 一个电流源4;布置在对象1的周围基本上位于电极2和3 中间位置的测量电极21到24，邻近电极距离足够短于对象l的周长； 一个测量测量电极21到24的电势的参考电势17; —个连接参考电势 17到测量电极21到24的转换开关16 ; —个测量四个测量电极21到 24的电势的电压表7; —个数据输入单元33,用来输入对象l的周 长U和关于测量电极的位置数据；以及一个身体脂肪计算单元25,用 来根据电压表7测量出的电压和进入数据输入单元33的周长U和电 极位置数据来计算对象1中内脏脂肪10的数量.电流电极2和3可 以分別布置在对象l的背部和腹部，或分別布置在对象l的側部.要 精确测量内脏脂肪数量，电极2和3最好分别布置在对象1的背部和 腹部-下面解释一种身体脂肪测量方法。电流源4在布置在对象1的 周围表面的电极2和电极3之间通电，电极2和电极3基本上跨过对象l相互对立.转换开关16进行转换，使得电压表7测出测量电 极21到24和参考电势17之间的电压VI到V4。身体脂肪计算单元
25根据电压表7测出的电压VI到V4和进入数据输入单元33的周长 U和电极位置数据计算出空间电势梯度C,并根据空间电势梯度G计 算出内脏脂肪10的数量m..下面解释如何用电压VI到V4计算空间电势梯度C .固17表示 测量电极21， 22， 23和24的位置xl，x2，x3，和x4，这些位置对应从对 象l的表面的一个点到电极中心的距离.这些电极位置数据进入数据 输入单元33.身体脂肪计算单元25使用进入数据输入单元33的数据 段xl到x4，并计算电极21和22之间的距离L12 = x2-xl，电极22 和23之间的距离L23-x3-x2，以及电极23和24之间的距离L34 = x4-x3.基于它们，身体脂肪计算单元25计算电极之间的本地空间电 势梯度G为C 12 = |V1 - V2|'U/L12，;23=|V2 - V3j.U/L23，以及；34叫V3 - V4|*U/L34.找出空间电势梯度C的最简单的方法是计算当地空间电 势梯度《12,《23和C34的算术平均值.或者，空间电势梯度G可以 是U2，《23，和C34中最小的。如图18所示，空间电势梯度G的获得 也可以通过绘G 12于x/U=(xl+x2)/2U，;23于x/U-(x2+x3)/2U，以及；34 于x/U-(x3+x4)/2U，令这三个点拟合一个二次函数，找到这个二次函数 的最小值G min，并规定这个最小值为空间电势梯度C .基于这样获得的空间电势梯度C ,同第一实施方案的方法一样， 可以算出内脏脂肪的数量或总脂肪数量(内脏脂肪和皮下脂肪的总 和).下面解释第三实施方案.图19表示根据笫三实施方案的一种身体 脂肪测量装置.这个装置设置图16的身体脂肪测量装置的参考电势 17为对象1上的电极24.在图19中， 一个转换开关16连接参考测 量电极24到测量电极21到23中的一个.电压表7测量产生在参考测 量电极24和测量电极21到23之间的电压.下面解释图19中的装置实施的身体脂肪测量方法.电流源4在电 极2和3之间通电'转换开关16实施转换，使得电压表7可以测量参 考测量电极24和测量电极21到23之间的电压VI到V3.身体脂肪计 算单元25使用电压表测出的电压VI到V3和进入数据输入单元33的
周长U和电极位置数据，来得出空间电势梯度L并根据空间电势梯度C计算内脏脂肪数量io.正如第二实施方案用电压VI到V3得到空间电势梯度L通过用 V3 U/L34代替第二实施方案的空间电势梯度C34，使用这样得到的 空间电势梯度C和第 一 实施方案的方法，可以算出内脏脂肪数量或总 脂肪数量(内脏脂肪数量和皮下脂肪数量的总和).下面解释第四实施方案。困20表示根据第四实施方案的身体脂肪 测量装置'这个装置设置图10的身体脂肪测量装置的参考电势17为 对象1上的电极22.电压表7测量产生在参考测量电极22和测量电 极21之间的电压V。下面解释图20中的装置实施的身体脂肪测量方法.电流源4在电 极2和3之间通电。电压表7可以测量产生在测量电极21和参考测 量电极22之间的电压V.身体脂肪计算单元25根据电压表7测出的 电压V来计算内脏脂肪10的数量m.更精确地，第一实施方案的电 压IV1 - V2I用电压V来代替，并且采用第一 实施方案同样的方法来计算 内脏脂肪数量或总脂肪数量(内脏脂肪数量和皮下脂肪数量的总和).下面解释第五实施方案.图21A表示根据第五实施方案的一种身 体脂肪测量装置.电流电极2和3的布置基本上横穿对象1彼此相对， 定向于第一个方向标作"A".电流源4在电极2和3之间通电。 测量电极21和22基本上布置在电流电极2和3的中间位置.电压表 7测量产生在测量电极21和22之间的电压，闺21B表示另一种身体 脂肪测量装置.电流电极2和3的布置基本上横穿对象1彼此相对， 定向于第二个方向标作"B",电流源4在电极2和3之间通电. 测量电极21和22基本上布置在电流电极2和3的中间位置。电压表 7测量产生在测量电极21和22之间的电压.这样，电流接连地以许多方向通过对象1，电流产生的电压被测 出。根据这些电压，身体脂肪计算单元25准确地计算出对象1中内脏 脂肪10的数量。这个测量方法需要一个使测出的n个电压(VI到Vn)同内脏脂
肪数量m相关联的相关表达式.该相关表达式可以象第一实施方案一 样来准备.该相关表达式可以近似为一个基于多变量分析的线性表达 式，例如，m-aO+al'Vl+a2.V2+…+an'Vn，这里aO到an是回归系数. 一旦准备好相关表达式，可能从一个样本测出的一系列电压(VI到 Vn)算出样本的内脏脂肪数量m,相关表达式的准备可以根据一系列 值(V1-U/L1， V2.U/L2,…，Vn-U/Ln)来进行，这些值的 获得是通过用测量出的电压Vi(i-l到n)乘以单独测出的周长U，其 乘积再除以测量电极间距Li(i-l到n).相关表达式使得用样本中测出 的值(VI 'U/L1， V2 'U/L2，…，Vn'U/Ln)来计算样本的内脏 脂肪的数量m成为可能。相关表达式的准备也可以用对象l的特征量， 例如纵向宽度Wl，横向宽度W2，以及周长U。这个相关表达式为 m-aO+(al.Vl.U/Ll+a2.V2U/L2+ ." anVn.U/Ln).WlW2， 或 m-aO+(al.Vl.U/Ll+a2'V2.L2+…an.Vn'U/Ln)'U2.这个相关表达式用 于计算内脏脂肪10的横截面积m。下面解幹第六实施方案.根据第六实施方案的一种身体脂肪测量 装置是把固22A的一种测量装置和/或图22B的一种测量装置增加到 图20的身体脂肪测量装置而制成的，或者是把图23A的一种测量装 置和/或图23B的一种测量装置增加到图20的身体脂肪测量装置而制 成的。图22A和图22B的一种测量装置与图7A的身体脂肪测量装置 相对应.图23A和图23B的一种测量装置与图l的身体脂肪测量装置 相对应。它们的详细解释将省略，下面解释一种身体脂肪测量装置.在图20的测量装置中，电流源 4在电极2和3之间通电.电压表7可以测量产生在测量电极21和 22之间的第一电压V.在图22A的测量装置中，电流源4在两个电流电极36和37之间 通电.电压表40可以测量产生在两个测量电极38和39之间的第二电 压V，.在图22B的测量装置中，电流源4在两个电流电极36，和37，之 间通电，电压表40可以测量产生在两个测量电极38，和39，之间的第二 电压V，，.一个身体脂肪计算单元25利用电压表40测出的第二电压V，
和V，，，来校正电压表7测量出的第一电压V,并根据校正后的电压计 算出内脏脂肪IO的数量。电压表7测量出的电压V包含了对象1的皮下脂肪8的分布的影 响，特別是，围绕电极2和3的皮下脂肪8的厚度的影响.在图22B 中，电压(阻抗)V"的测量通过闺绕电极2通电，而在图22A中，电 压(阻抗)V"的测量通过闺绕电极3通电.这样，这些电压V"和V， 用于消除皮下脂肪的影响，以提高测量精度.如果预先知道闺绕电极 2的皮下脂肪8的厚度基本上等于闺绕电极3的皮下脂肪的厚度，电 压V，和V，，可以仅有一个用来校正电压表7测出的电压V.当准备一个相关表达式时，进行电压的校正.这就是说，图14的 纵座标设为V- a，V， - a"V"，而系数a，和a"要恰当选择，以提供更佳 的相关性.相关表达式可以近似为一个基于多变量分析的线性多项式， 例如m=aO+a.V - a，'V， - a，，.V"，这里aO，a，a，，和a，，是待定的回归系數。可以采用 一个更通用的校正技术，它用到电极21和22之间的距 离L12和对象l的周长U.在这样的情况中，图14的纵座标为V.U/L12 -a，'V， - a"'V"。
一个基于多变量分析的相关表达式为，例如， m=aO+aV.U/L12 - a，.V， - a，，V，，.对象1的周长U和它的二次幂IP可 用作独立的变量来提供相关表达式m=aO+a.V*U丄12 - a，.V， -a"V"+al/U+a2/LP，这里al和a2是回归系数.这提高了测量精度.代表对象1的大小的一个特征量的一个幂可以用来得出内脏脂肪 IO的一个横截面积.在这样的情况中， 一个基于多变量分析的相关表 达式为，例如，m=aO+a .V - (U/L12) . e — a，.V，'E， - a"'V"'e，，，这 里，e， e，， e"代表对象l大小的特征量的指数值.例如，它们是 对象l的纵向长度W1同横向长度W2的乘积Wl . W2，以及对象l 的周长U的二次幂IP.指数不限于1和2.它们的确定是为了提供更 佳的关联性.如果e， e，，和e"个个是U2,相关表达式将为m=aO+a*V (U/L12) U2-a，V，U1-a"V，，'U2.当U和LP用作独立的变量，相 关表达式将为m=aO+a.V - ( U/L12 ) U2 - a，V，U2 - a，，V，，U2 + al.U+a2.lP，以提高计算精度.当按照周长U的比例改变电极21和22
之间的距离L12,相关表达式为，m=aO+a.V e - a，V，.s， - a"V，，e"， 或m=aO+a.V U2- a，V，.U2_ a"V，，U2 + alU+a2.U2.上面提到的样本采用了图22中的测量装置来校正电压.代替图 22A的装置，可以采用图23A的测量装置；而代替图22B的装置，可 以采用固23B的测量装置.在这一情况中，即使电极41和41，的位置 稍微移动，用电压表40测出的电压不会变化很大.这样，这种布置使 得可能在即使电极的位置稍微移动的情况下也准确测出电压.这使得 计算内脏脂肪数量更加准确.图22或23的电流电极和测量电极可以 布置在沿着对象l的一个周长的其他位置，以基于图22或图23的测 量手段来测量第二电压.测出的第二电压用于校正第一电压V，以进 一步提高测量精度.图22或23的测量装置可以添加到图10, 11， 12, 16，和19中的任何一个测量装置，而不是添加到图20的装置中，来 精确的测量内脏脂肪的数量.下面解释第七实施方案.根据第七实施方案的一种身体脂肪测量 装置有图8的身体脂肪测量装置相同的结构并依次按不同的方向通 电，以自动测量对象l中的内脏脂肪.通过数据输入单元33, —个使 电压同内脏脂肪数量m相关联的相关表达式进入计算机35.计算机 35使用这个相关表达式来得出内脏脂肪数量m，并用内脏脂肪数量m 提供给数据输出单元34.数据输出单元34显示收到的数据.第七实 施方案的其他部分和测量操作同于第一方面的第四实施方案的相应部 分.下面解释选择电流电极和测量电极.例如，图20， 21A，和21B 的布置被依次选用.图22或图23的电压校正过程可以在每个方向另 外执行，以消除对象l的皮下脂肪的分布和数量的影响.这使得内脏 脂肪10数量的计算精度提高.第一到第七实施方案可在不同的电流频率下实施测量，并彼此比较测量结果，以提高测量的可靠性. 第三方面根据第三方面的测量身体脂肪和一种方法和装置测量皮下脂肪的
数量，例如皮下脂肪的厚度或横截面积，测量内脏脂肪的数量，例如 内脏脂肪的横截面积，或皮下脂肪和内脏脂肪数量的总和.图24表示一种基于第三方面按照第一实施方案的一种身体脂肪 测量装置。这个装置有两个电流电极2和3，其布置沿着，例如对象l 的身体的一个周围，近似地通过对象1彼此相对； 一个电流源4; 一 个测量电极42，其布置接近电极2; —个测量电极43，其布置接近电 极3; —个电压表7，用来测量产生在两个测量电极42和43之间的电 压；以及一个身体脂肪计算单元25,用来根振电压表7测出的电压来 计算对象1的皮下脂肪8的橫截面积和内脏脂肪10的横截面积的总 和.电流电极2和3可以分别布置在对象l的背部和腹部，或分别布 置在对象l的側部，要准确的计算脂肪数量，它们最妤是分別布置在 对象1的背部和腹部.邻近电极3的测量电极可以布置在基本上穿过 电极3对称于电极43的位置，如图25所示。如果电极能跨过对象1 通电，沿着对象l的一条周长的电流电极数可以大于2个，如图26所下面解释一种身体脂肪测量装置.在固24的测量装置中，电流源 4在电极2和3之间通电.电压表7测出产生在测量电极42和43之 间的电压V。身体脂肪计算单元25利用电压表7测出的电压V来计算 对象1中皮下脂肪8的横截面积和内脏脂肪10的横截面积的总和m，. 有大的总脂肪数量(皮下脂肪和内脏脂肪的总和)的人通常有大的内 脏脂肪数量.因此，电压V可用来计算对象1的内脏脂肪10的横截 面积m,电流源4已经在第一方面作了解释，因此，它的解释将省咯.当电流基本上通过对象l时，如图24所示，容易预计产生的电 压同主要导致对象1中的电阻的脂肪数量有一些关联.但是，令人惊 奇的是，电压V准确的反映了对象1的皮下脂肪8的横截面积同内脏 脂肪10的横截面积的总和与在电极所围绕的横截面或周围的对象1的 总的横截面积的比率(相对值)。同样超出预期的是，通过把该电压 乘以一个代表对象l的大小的特征量的幂的乘积，表现了在正被讨论
的横截面上同皮下脂肪8的横截面积和内脏脂肪10的横截面积的总和 (绝对值)的强烈相关.代表对象的大小的特征量和它的一个幂已经在 第二方面的第一实施方案中作了解释.要计算皮下脂肪8和内脏脂肪10的总和m，，准备使电压V同脂 肪数量m，相关联的相关表达式是必要的.或者，准备使电压V同代表 对象l的大小的特征量的幂的乘积，例如VxWl xW2，或VxlP与 脂肪数量m，相关联的相关表达式是必要的.相关表达式的准备可以象 第二方面的第一实施方案.这个相关表达式可以近似为一个基于多变量分析的线性多项式. 如果数量m，表示皮下脂肪8的横截面积和内脏脂肪10的横截面积的 总和同对象l的总的横截面积的比率(相对值)，表达式将为，例如， m，-aO+al'V+a2'L/U，这里，aO，al，和a2是回归系数，而L是电极2和 42之间的距离，或电极3和43之间的距离.如果数量m，表示皮下脂 肪8的横截面积和内脏脂肪IO的横截面积的总和(绝对值) > 相关表 达式将为，m，-aO+al.VWl.W2，或m，-aO+alV'U2.值Wl W2和 TJ2可以用作独立的变量，以提供表达式 m，=aO+alVWl'W2+a2.Wl.W2+a3Wl.W2.L/U， 或者 m，=aO+ al'V'IP+a2'U2+a3'lP'L/U，这里a3是一个回归系数。这提高了相关表达 式的精度.代表对象1的大小的特征量的指数值不限于Wl .W2和 U2-如果采用其他的指数值，它们用Wl 'W2和IP来代替. 一旦相 关表达式设定好， 一个样本的脂肪数量m，可以用相关表达式，样本测 出的电压V，代表样本的大小的特征量算出，在图24中，电流电极2和测量电极42之间的距离必须在一个恰 当的范围内.如果距离过大，因为皮下脂肪8更少占用测量电压V， 电压下降，使测量精度下降.另外，在薄的皮下脂肪的样本上，测量 敏感性会较差.如果距离过小，在厚的皮下脂肪的样本上，测量敏感 性会较差。另外，电极的形状和大小以及电极同对象1的接触状态会 影响测量电压V.电极2和42之间的距离最好是0.3倍到3倍于皮下 脂肪8的厚度.当沿着一个人体的腰部周围布置电极时，电极2和42
之间的距离(中心到中心的距离)最好是0.6cm到12cm, lcm到6cm 更好，电极2和42之间的距离可以按照一个对象的周长U的比例改 变.按照周长的比例改变电极间距可以实现，方法是把电极固定在一 个弹性材料例如橡胶构成的带子上，并把带子绕在一个对象上，使电 极可在对象上伸缩。同样的原理可以应用于电极3和43之间的距离.电流电极和测量电极的形状是，例如，圆盘形或矩形.如果采用 固盘形电极，它们的直径可以为0.6cm到3.5cm, 1.5cm到2.5cm更佳。下面解释第二实施方案.图27表示按照第二实施方案的一种身体 脂肪测量装置.该装置有两个电极2和3，布置在例如对象l的身体 的周围，基本上穿过对象1彼此相对；电流源4;测量电极44,其布 置接近电极3;测量电极45，布置在对象l的周围，基本上位于两个 电流电极2和3之间的中间位置；电压表7，用来测量产生在两个测 量电极44和45之间的电压；身体脂肪计算单元25，用来根据电压表 7测出的电压来计算对象1中皮下脂肪8的横截面积和内脏脂肪10的 横截面积的总和.电流电极2和3可以分別布置在对象1的背部和腹 部，或分别布置在对象1的側部。要准确的计算脂肪数量，它们最好 是分别布置在对象l的背部和腹部。电流电极3和测量电极44之间的 距离设置在一个恰当的范围，象图24中的电流电极2和测量电极42 之间的距离一样.下面解释一种身体脂肪测量装置.在图27的测量装置中，电流源 4在电极2和3之间通电.电压表7测出产生在测量电极44和45之 间的电压V。身体脂肪计算单元25利用电压表7测出的电压V来计算 对象1中皮下脂肪8的横截面积和内脏脂肪10的横截面积的总和m，. 有大的总脂肪数量(皮下脂肪和内脏脂肪的总和)的人通常有大的内 脏脂肪数量.因此，电压V能用来计算对象1的内脏脂肪10的横截 面积m.要计算皮下脂肪8和内脏脂肪10的总和m，，准备使电压V同脂 肪数量m，相关联的相关表达式是必要的.或者，准备使电压V同代表 对象1的大小的特征量的幂的乘积，例如VxwlXW2，或VxU2与
脂肪数量m，相关联的相关表达式是必要的，相关表达式的准备可以仿 效第一实施方案.在第一实施方案的相关表达式中，L被定义为电极3 和44之间的距离.这个相关表达式使根据一个样本上测出的电压V 和代表样本大小的特征量计算样本的脂肪数量m，成为可能.下面解释第三实施方案.第三实施方案的一种身体脂肪测量装置 由增加图1的身体脂肪测量装置到图24的身体脂肪测量装置而构成. 这个装置已经在第三方面的第一实施方案和第一方面的第一实施方案 中解释过，因此，将不再解释。下面解释一种身体脂肪测量装置.在图24的测量装置中，电流源 4在电极2和3之间通电.电压表7测出产生在测量电极42和43之 间的第一电压V.在图l的测量装置中，电流源4在电极2和3之间 通电.电压表7测出产生在测量电极5和ll之间的第二电压V，.身 体脂肪计算单元25利用电压表7测量出的第一电压和第二电压V和 V，， 来计算对象1中皮下脂肪8的横截面积和内脏脂肪10的横截面 积的总和m，。第一电压V用第二电压V，来校正，以提高脂肪数量m， 的计算精度，要计算皮下脂肪8和内脏脂肪10的总和m，，有必要准备使第一 电压和第二电压V和V，同脂肪数量m，相关联的相关表达式.这个相 关表达式可以近似为一个基于多变量分析的线性多项式.如果数量m， 表示皮下脂肪8的横截面积和内脏脂肪10的横截面积的总和同对象1 的总的横截面积的比率(相对值)，表达式将为，例如， m，=a0+alV+a2'V，+a3Ll/U+a4.L2/U+a5L2，/U+a6L2L2，/U2，这里， a0到a6是回归系数，Ll是电极2和42之间的距离，或图24的电极 3和43之间的距离，L2是图1的电极2和3之间的距离，L2，是图1 的电极2和5之间的距离.如果数量m，表示皮下脂肪8的横截面积和 内脏脂肪10的横截面积的总和(绝对值)，相关表达式将为， m，=aO+al'V s + a2'V，'s，，或进一步提高精度，m，=aO+al.V s + a2.V， e， + ( a3 + a4'Ll/U) ￡ + (a5+a6.L2/U + a7'L2，/U + a8'L2'L2，/lJ2).s，，这里 aO到a8是回归系数，而e和E，是代表对象i的大小的特征量的指数 值，例如对象的纵向的长度和横向的长度的积W2 -W2,或者是对象 的周长U的二次幂U2.指数值不限于1和2，其取决使关联最优化. 一旦相关表达式设定好，就被用来根据样本测出的电压V和V，和代表 样本的大小的特征量来计算一个样本的脂肪数量m，.根据这个实施方案的身体脂肪测量装置，图l的电流电极和测量 电极可以布置在沿着对象1的周闺的其他位置.在这种情况中，第二 电压的测量类似于图1的测量方法，而测出的第二电压用来校正第一 电压V，以进一步提高测量精度.这个实施方案的身体脂肪测量装置可以另外用图7B的身体脂肪 测量装置来提供.图7B的身体脂肪测量装置的电压表15测出第三电 压V"，它用来准确的计算对象l中皮下脂肪8的橫截面积和内脏脂肪 10的横截面积的总和m，.如果数量m，表示皮下脂肪8的横截面积和 内脏脂肪10的横截面积的总和(绝对值)，要准备的相关表达式为， 例如，m=aO+a V . e + a，.V，.g， + a，，W，这里，aO，a，a，和a，，是回归 系数，而e， e，， e"是代表对象l的大小的特征量的指数值.或者，图2 4的身体脂肪测量装置可以另外具有图7A的一种身体脂肪测量 装置和/或图7B的一种身体脂肪测量装置，以用近似的方式计算脂 肪数m，，代替图2 4的身体脂肪测量装置，可以采用图2 7的身体脂 肪测量装置，以近似的方式计算脂肪数m，.下面解释第四实施方案.根据第四实施方案的身体脂肪测量装置 具有图8的装置同样的结构，接连地以许多不同的方向供电，并计算 对象1中皮下脂肪8的横截面积和内脏脂肪10的横截面积的总和m，. 数据输入单元3 3预先输入计算机3 5—个使电压同脂肪数量m，相 关联的相关表达式.计算机3 5采用这个相关表达式来得出身体脂肪 数m，， m，传到数据输出单元3 4.数据输出单元3 4显示脂肪数m，. 这个实施方案的其他部分和测量方法同于第一方面的第四实施方案.电流电极和测量电极的选择和布置是，例如，如图2 4所示的那 些，或图2 7所示的那些.图l，图7 A，或图7B的电极布置也是 可用的.在这个情况中，测量电极采用上面提到的在每个方向的校正 搡作，以精确的测量皮下脂肪8和内脏脂肪10的横截面积的总和m，.按照第五实施方案的身体脂肪测量装置包括图2 4的测量装置和 图2 8的测量装置.身体脂肪测计算单元2 5使用图2 4的电压表7 测出的第一电压和图2 8的电压表7测出的第二电压，来计算对象l 的皮下脂肪8的数量.图2 8的测量装置具有图6或图2 0的测量装 置相同的结构.图2 4的测量装置已经在第三面的第一实施方案中作 了解释，因此，不会详细解释.电极2和4 6可以是同样的电极，而 电极3和4 7可以是同样的电极.代替图2 4的身体脂肪测量装置， 可以采用图2 5和图26中任何一种身体脂肪测量装置.下面解释一种身体脂肪测量装置.在图2 4的测量装置中，电流 源4在第一和第二电流电极3和2之间通电，而电压表7测出产生在 第一和第二测量电极4 3和4 2之间第一电压.在图2 8的测量装置 中，电流源4在第三和第四电流电极4 7和4 6之间通电，而电压表 7测量产生在第三和第四测量电极2 l和2 2之间的第二电压.身体 脂肪计算单元2 5使用电压表7测出的第一电压和第二电压来计算对 象1的皮下脂肪8的数量.皮下脂肪8的数量可以是围绕电极3的皮 下脂肪的厚度d和闺绕电板2的皮下脂肪的厚度d，的和d + d，，或在 电极布置的横截部分或围绕这个部分的皮下脂肪的横截面积S.第一 电压基本上是围绕电极3和2的皮下脂肪8造成的电压降和内脏脂肪 1 O造成的电压降的总和.第二电压基本上对应内脏脂肪l 0造成的 电压下降.因此，从第一电压减去第二电压准确的给出了围绕电极3 的皮下脂肪8的厚度和围绕电极2的皮下脂肪8的厚度的和.第一和 第二电压的差可以近似得出皮下脂肪8的横截面积。要计算围绕电极3的皮下脂肪的厚度d和围绕电极2的皮下脂肪 的厚度d，的和d+ d，，预先准备使第一和第二电压V 1和V 2同皮下 脂肪厚度d + d，相关联的相关表达式。相关表达式能近似为基于多变 量分析的一个线性函数.如果数量d + d，是皮下脂肪8的厚度的绝对 值，相关表达式为，例如，d + d，-aO + al'Vl'el _ a2(V2'U/L2)'s2 + a3'sl + a4'(Ll/U)'sl，这里a0，al，a2，a3和a4是回归系数，Ll是电极2和42之间或3和4 3之间的距离，L 2是电极2 1和2 2之间的距离， 而e 1和e 2是代表对象l的大小的特征量的指数值.例如，它们是 对象l的周长U，或对象l的纵向长度W 1或横向长度W 2的一次幂，指数不限于1，它们的确定是为了提供更佳的关联性.电极到电极的 距离L 1和L 2可以根据对象l的周长U的比例改变.在这种情况中，相关表达式为d + d，-a0 + al'Vl'sl - a2'V2's2 + a3'sl.要计算皮下脂肪8的横截面积S，预先准备使第一和第二电压V 1和V 2同皮下脂肪面积S相关联的相关表达式.如果数量S是皮下 脂肪8的横截面积的绝对值，相关表达式为，例如，S =aO+al*Vl*sl - a2-(V2.U/L2)'s2 + a3.sl + a4'(Ll/U)'sl，这里e 1和e 2典型的是对 象1的周长U的平方U2，或穿过对象l的纵向长度和横向长度W 1和 W2的乘积W1.W2.电极到电极的距离L1和L2可以根据对象 1的周长U的比例改变.在这种情况中，相关表达式为S = aO + al.Vl-e图2 4卞，第一电流电极3和第一测量电极43之间的距离与第 二电流电极2和第二测量电极4 2之间的距离的设置同于所提到的第 三方面第一实施方案.图28中，第三测量电极2 1和第四测量电极 2 2之间的距离最好设为如同第二方面第一实施方案所解释的图1 0 的电极2 l和2 2之间的距离.. 按照该实施方案，图28的测量装置可以用图10的测量装置来 代替-下面解幹第六实施方案.根据第六实施方案的一种身体脂肪测量 装置通过增加图2 2 A或图2 3 A的测量装置和图2 2 B或图2 3 B的测量装置到第五实施方案的身体脂肪测量装置中构成.图2 2 A或 2 3 A的电极3 6和3 7最好布置得邻近图2 4的电极3 .电极3 6 或3 7可以相当于电极3 .图2 2 B或2 3 B的电极3 6 ，和3 7 ，最妤布置得邻近图2 4的电极2.电极3 6，或3 7，可以相当于电极2。下面解释一种身体脂肪测量装置。在图2 2 A或2 3 A中，电压 表4 0测量产生在测量电极3 8和3 9，或3 8和4 1之间的笫三电
压.在國2 2B或2 3 B中，电压表4 0测量产生在测量电极3 8，和3 9，，或3 8，和4 l，之间的第四电压'身体脂肪计算单元2 5使用 电压表7测出的第一和第二电压以及电压表4 0测出的第三和第四电 压，来像第五实施方案一样计算皮下脂肪8的数量，第三电压主要由于围绕电极3 6和3 7,即电极3的皮下脂肪8 的电压降而产生.第四电压主要由于围绕电极3 6，和3 7，，即电极2 的皮下脂肪8的电压降而产生.第三和第四电压同第五实施方案的第 一和第二电压相结合，来准确测量围绕电极3和2的皮下脂肪的厚度 的总和，或围绕电极3和2的皮下脂肪的横截面积。第一和第四电压可以按任何顺序测出。这些电压中的任何一个可以首先测出.要计算围绕电流电极3的皮下脂肪8的厚度d和围绕电极2的皮 下脂肪的厚度d，的和d + d，，预先准备使第一到第四电压V 1 , V2, V 3和V 4同总厚度d + d，相关联的相关表达式.相关表达式能近似 为基于多变量分析的一个线性函数.如果数量d + d，是皮下脂肪8的厚 度的绝对值，相关表达式为，例如，d + d，-aO + al'Vl'e 1 -a2(V2.U/L2)'￡2 + a3' V 3 e 3 + a4' V " 4 + ( a5 + a6'Ll/U) ￡l + (a7'L3/U + a8'L3，/U + a9L3L3，AP)e3 + (alOL4/U + allL4，/U + al2.L4'L4，/LP》s4，这里a0到a12是回归系数，Ll是电极2和4 2之 间或3和4 3之间的距离，L 2是电极2 1和2 2之间的距离，L3 是电极3 6和3 7之间的距离，L 3，是电极36和3 8之间的距离， L4是电极3 6，和3 7 ，之间的距离，L4，是电极36，和38，之间的距离， 而e 1到e 4是代表对象1的大小的特征量的指数值，例如，它们是 对象l的周长U(它的一次幂)的一次幂，和对象1的纵向长度W1 或横向长度W2的一次幂.指数不限于1，它们的确定是为了提供更 佳的关联性。电极到电极的距离L 1 , L 2 , L 3 , L 3 ，， L4和L4 ，可以根据对象l的周长U的比例改变.在这种情况中，相关表达式 为d + d，-aO + al'Vl.el - a2V2.s2 + a3.V3.s3 + a4V4s4 + a5.sl.要计算皮下脂肪8的横截面积S,预先准备使第一到第四电压V 1到V 4同皮下脂肪的横截面积S相关联的相关表达式.如果数量S
是皮下脂肪8的横截面积的绝对值，相关表达式为，例如S-aO十 al.Vl.s 1 一 a2(V2'U/L2)'s2 + a3' V 3 s 3 + a4' V 4 .E 4 + ( a5 + a6'Ll/U ) ￡1 + (a7L3/U + a8L3，/U + a9L3L3，/LP)s3 + (alOL4/U + all.L47U+ 312'1>1>47112).￡4，这里e 1到E 4典型的是对象1的周长 U的平方U2，或对象1的纵向长度和横向长度W 1和W 2的乘积W 1 -W2,电极到电极的距离L1， L2, L3, L 3 ，， L4和L4， 可以根据对象1的周长U按比例改变。在这种情况中，相关表达式为 S = a0 + alVlsl — a2.V2'e2 + a3'V3'e3 + a4V4e4 + a5.sl.按照第七实施方案的身体脂肪测量装置包括图2 7的测量装置和 图2 8的测量装置.身体脂肪测计算单元2 5使用图2 7的电压表7 测出的第一电压和图2 8的电压表7测出的笫二电压，来计算对象l 的皮下脂肪8的数量.电极2可以等价于电极46，而电极3可以等 价于电极4 7 .下面解释一种身体脂肪测量装置.在图2 7的测量装置中，电流 源4在第一和第二电流电极3和2之间通电，而电压表7测出产生在 第一测量电极4 4和第二测量电极4 5之间笫一电压.在图2 8的测 量装置中，电流源4在第三和第四电流电极47和46之间通电，而 电压表7测量产生在第三和第四测量电极2 l和2 2之间的第二电 压。身体脂肪计算单元2 5使用电压表7测出的第一电压和第二电压 来计算对象1的皮下脂肪8的数量.皮下脂肪8的数量可以是围绕电 极3的皮下脂肪的厚度d，或在电极布置的横截部分或围绕这个部分 的皮下脂肪的横截面积S。第一电压基本上是围绕电极3的皮下脂肪 8造成的电压降和内脏脂肪l0造成的电压降的总和.第二电压基本 上等于内脏脂肪l O造成的电压降.因此，从第一电压减去第二电压 准确的给出了围绕电极3的皮下脂肪8的厚度.第一和第二电压的差 可以近似得出皮下脂肪8的横截面积.第一和第二电压可以用随意的 顺序测量.可以先测量第二电压，然后测量第一电压.要计算围绕电极3的皮下脂肪8的厚度和皮下脂肪8的横截面 积，预先准备使第一和第二电压V 1和V 2同脂肪数量相关联的相关
表达式.这个相关表达式的构成，可以通过用d代替第五实施方案的相关 表达式d+d，，并定义3和4 4之间的距离为L 1 .根据这个相关表 达式和一个给定样本测得的电压V1和V2，可以算出这个样本的皮 下脂肪的厚度d和横截面积S.下面解释第八实施方案。第八实施方案的身体脂肪测量装置的构 成，是通过增加图2 2 A或2 3 A的测量装置到第七实施方案的身体 脂肪测量装置中.图2 2 A和2 3 A的电极3 6和3 7布置得接近图 2 7的电极3的位置更佳.电极3 6或3 7可等价于电极3.下面解释一种身体脂肪测量装置.在图2 2A或2 3A中，电压 表4 0测量产生在测量电极3 8和3 9，或3 8和4 l之间的第三电 压-身体脂肪计算单元2 5使用电压表7测出的第一和第二电压及电 压表4 0测出的第三电压，来像第七实施方案一样计算对象l的皮下 脂肪8的数量 第三电压的产生主要因为围绕电极3 6和3 7即电极3的皮下脂 肪8导致的电压降.将第三电压同第七实施方案的第一电压和第二电 压相结合，进一步精确的测量闺绕电极3的皮下脂肪8的厚度.第一 到第三电压的测量顺序可以任意.电压中的任何一个可以先测.要计算围绕电极3的皮下脂肪8的厚度d或皮下脂肪8的横截面 积S，预先准备使第一到第三电压V 1至V3同脂肪数量相关联的相 关表达式.这个相关表达式的构成，例如，由第六实施方案的相关表达式设 置e 4 = 0，用d代替d+d，，定义电极3和4 4之间的距离为L1。下面解释第九实施方案.按照第九实施方案的身体脂肪测量装置 有图8的装置相同的结构.类似于第一方面的第四实施方案，电流沿 许多方向连续通电，并沿着对象l的周长的不同点自动测量对象l的 皮下脂肪8的厚度.电极2 6 a到2 6 h的选择和布置类似于图2 7和2 8的电流电 极和测量电极，用于测量第一和第二电压。准备一个类似于第七实施 方案的相关表达式，沿着对象1的周长的不同点精确的测量皮下脂肪8的厚度.用于测量第一到第三电压的电极2 6a到2 6h的选择和布 置类似于图27， 28和22A(或23A)的电流电极和测量电极。准备一个类似于第八实施方案的相关表达式，沿着对象1的厨长的不 同点进一步精确的测量皮下脂肪8的厚度.沿着对象l的周长的不同 点测量出的皮下脂肪8的厚度可以同单独测出的对象l的等高线形状 相关的数据相结合，使计算机35可以概略提供皮下脂肪8的断层摄 影图像.计算机3 5可以得出对象l的皮下脂肪8的横截面积S.在这样 的情况中，必须准备一个使电压同皮下脂肪8的横截面积相关联的相 关表达式.第一电压V 1 (1)， V 2 ")，…Vn")沿着一个给定横截 部分的ii个点测出，第二电压V 1 (2)， V 2 (2)，…Vm(2)沿着同样 的横截部分的m个点测出。 一个使这些电压同皮下脂肪8的横截面积 S相关联的相关表达式的准备类似于第七实施方案.下面解释第十实施方案.按照第十实施方案的身体脂肪测量装置 由图2 4的测量装置，图2 2 A或2 3 A的测量装置，和图2 2 B或2 3 B的测量装置构成.图2 4的电压表7测量产生在测量电极4 2 和4 3之间的第一电压.图2 2 A (或2 3 A )测量的电压表4 0产 生在测量电极3 8和39 (或38和41)之间的第二电压.图2 2 B (或2 3 B )的电压表4 0测量产生在测量电极3 8，和3 9，(或3 8 ，和4 1 ，)之间的第三电压.身体脂肪计算单元2 5使用测出的第 一到第三电压来计算对象l的内脏脂肪IO的数量.电极3 6或3 7布 置得接近电极3的位置更佳.电极36或37可以等价于电极3.电 极3 6，或3 7 ，布置得接近电极2的位置更佳.电极3 6，或3 7 ，可以 等价于电极2。代替图2 4的测量装置，可以采用图2 5或图2 6的 测量装置.下面解释一种身体脂肪测量方法.图24的电压表7测量第一电 压.图22A(或23A)的电压表4 0测量第二电压.图2 2 B (或 2 3 B )的电压表4 O测量第三电压.身体脂肪计算单元2 5使用电
压表7和4 0测出的第一到第三电压来计算内脏脂肪1 O的数量.第 一电压基本上是由于围绕电极3的皮下脂肪8造成的电压降，由于内 脏脂肪l0造成的电压降和由于围绕电极2的皮下脂肪8造成的电压 降的和，第二电压基本上对应围绕电极3的皮下脂肪8造成的电压降， 第三电压基本上对应围绕电极2的皮下脂肪8造成的电压降.结果， 从第一电压减去第二电压和第三电压得出内脏脂肪l 0的数量.第一 到第三电压的测量顺序可以任意.电压中的任何一个可以先测.要计算围绕内脏脂肪l0的数量m，预先准备使第一到第三电压 V 1到V 3同内脏脂肪数量m相关联的相关表达式.如果数量m是一 个相对值，例如内脏脂肪l 0的横截面积同对象l的总横截面积的比 率，或内脏脂肪l0的横截面积同围绕该内脏脂肪的非脂肪部分9的 横截部分面积的比率，这个相关表达式最简单的形式是，例如， m=aO+al'Vl - a2'V2 - a3'V3，这里，a0到a3是回归系数.如果预先知 道围绕电极2的皮下脂肪8的厚度基本上等于围绕电极3的皮下脂肪 8，第二和第三电压中的任何一个的测量可以省略.在这种情况中， 相关表达式为，例如，m=aO+al'Vl - a2.V2.如果数量m是内脏脂肪l O的绝对横截面积，相关表达式为，例 如，m-aO + al'Vl.s 1 _ a2.V2.s2 - a3.V3'e3 + (a4 + a5.Ll/U)el + (a6.L2/U + a7L2，/U + a8'L2L2，/U2).s2 + (a9L3/U + alO.L3，/U + all'L3'L3，/lP)'e3，这里a0到all是回归系数，Ll是电极2和4 2之 间或3和4 3之间的距离，L 2是电极36和37之间的距离，L2， 是电极36和38之间的距离，L 3是电极3 6 ，和3 7，之间的距离，L 3，是电极36，和3 8，之间的距离，而￡1到E3是对象1的周长U的 平方U2,或对象l的纵向长度W1和横向长度W2的乘积Wl W2. 指数不限于1和2，它们的确定是为了提供更佳的关联性.电极到电 极的距离L1， L2， L2，， L3，和L 3 ，可以根据对象1的周长U按比例改变.在这种情况中，相关表达式为m=aO + al.Vl.sl- a2.V2.s2-a3.V3.s3 + a4.sl。这种实施方案的装置可以另外附加一个装置来实现，这个装置基
本上等价于图22或23的装置，它的电极布置在沿着对象1的周围的其 他位置，在这种情况中，用增加的测量装置的电压表4 0测量电压， 它们被包括于相关表达式中用于进一步精确的计算内脏脂肪的数量 m'下面解释第十一实施方案.按照第十一实施方案的身体脂肪测量 装置的构成，是通过增加图2 8的测量装置到第十实施方案的身体脂 肪测量装置中.图2 8的电压表7测量产生在测量电极2 1和2 2之 间的第四电压.身体脂肪计算单元2 5，使用测出的第一到第四电压， 来计算对象l的内脏脂肪10的数量.电极2可以等价于电极46， 而电极3可以等价于电极4 7 .第四电压基本上是由于内脏脂肪l 0 造成的电压降的结果，因此，把第四电压同第十实施方案的第一到第 三电压相结合，更精确的测量内脏脂肪lO的数量.第一到第四电压 可以用任意顺序测出.电压中的任何一个可以先测，得出同样的效果.要计算内脏脂肪l 0的数量m,预先准备使第一到第四电压V 1 到V 4同内脏脂肪数量m相关联的相关表达式.如果数量m是一个相 对值，例如内脏脂肪l 0的横截面积同对象l的总横截面积的比率， 或内脏脂肪l 0的横截面积同围绕该内脏脂肪的非脂肪部分9的横截部分面积的比率，这个相关表达式最简单的形式是，例如，m-aO+al.Vl - a2.V2 - a3.V3 + a4'V4，这里，a0到a4是回归系数.如果预先知道围 绕电极2的皮下脂肪8的厚度基本上等于闺绕电极3的皮下脂肪8 ， 第二和第三电压中的任何一个的测量可以省略.在这种情况中，相关 表达式为，例如，m-aO+al'Vl - a2'V2+a4'V4.如果数量m是内脏脂肪1 0的横截面积的绝对值，相关表达式 为，例如，同于第六实施方案为S准备的相关表达式.下面解释第十二实施方案.按照第十二实施方案的身体脂肪测量 装置，包括图2 7的测量装置，图2 2 A或2 3 A的测量装置.图2 7的电压表7测量产生在测量电极4 4和4 5之间的第一电压.图22 A (或2 3 A )测量的电压表4 0产生在测量电极3 8和3 9 (或3 8和4 1 )之间的第二电压。身体脂肪计算单元2 5使用测出的第
一到第二电压来计算对象l的内脏脂肪l O的数量.电板3 6和3 7 布置得接近电极3的位置更佳'电极36或37可以等价于电极3。下面解释一种身体脂肪测量方法-图27的电压表7测量第一电 压.图22A(或23A)的电压表4 0测量第二电压.基于测出的 第一和第二电压，身体脂肪计算单元2 5计算内脏脂肪1 O的数量. 第一电压基本上是闺绕电极3的皮下脂肪8造成的电压降和内脏脂肪 IO造成的电压降的总和.第二电压基本上是闺绕电极3的皮下脂肪 8造成的电压降的结果.相应地，从第一电压减去第二电压得出了内 脏脂肪l O的数量.第一和第二电压可以用随意的顺序测量.其中的 任何一个可以先测.要计算内脏脂肪l 0的数量m，预先准备使第一到第二电压V 1 和V 2同内脏脂肪数量m相关联的相关表达式.如果数量m是一个相 对值，例如内脏脂肪l 0的横截面积同对象l的总横截面积的比率， 或内脏脂肪l 0的横截面积同围绕该内脏脂肪的非脂肪部分9的横截 部分面积的比率，这个相关表达式最简单的形式是，例如，m=aO+al'Vl -a2.V2，这里，a0到a2是回归系數.如果数量m是内脏脂肪l 0的绝对横截面积，相关表达式是，例如，第十实施方案的相关表达式， 其中，s == 0而L 1再定义为电极3和4 4之间的距离'该实施方案的测量装置可以具有基本上等同于图22或23的装置， 它的电极布置在沿着对象1的周围的不同位置.增加的测量装置的电 压表4 0测量电压，它们被包括于相关表达式中用于进一步精确的计 算内脏脂肪l 0的数量m.下面解释第十三实施方案.按照第十三实施方案的身体脂肪测量 装置的构成，是通过增加图2 8的测量装置到第十二实施方案的测量 装置中。图2 8的电压表7测量产生在测量电极2 1和2 2之间的第 三电压.身体脂肪计算单元25，基于测出的第一到第三电压，来计 算对象l的内脏脂肪l0的数量.电极2可以等价于电极46，而电 极3可以等价于电极4 7 。第三电压基本上是由于内脏脂肪1 0造成 的电压下降的结果，相应地，把第三电压同第十二实施方案的第一和
第二电压相结合，进一步提高内脏脂肪io的数量的测量精度，第一 到第三电压可以用任意顺序测出.电压中的任何一个可以先测.
要计算内脏脂肪l 0的数量m，预先准备使第一到第三电压V 1 到V 3同内脏脂肪数量m相关联的相关表达式.如果数量m是一个相 对值，例如内脏脂肪l0的橫截面积同对象l的总横截面积的比率， 或内脏脂肪l 0的横截面积同围绕该内脏脂肪的非脂肪部分9的横截 部分面积的比率，这个相关表达式最简单的形式是，例如，m=aO+al*Vl -a2.V2 + a3.V3，这里，aO到a3是回归系数.如果数量m是内脏脂肪
1 O的绝对横截面积，相关表达式是，例如，第六实施方案的相关表 达式，其中，e4 = 0， S用m代替，而L 1再定义为电极3和4 4 之间的距离.
下面解释第十四实施方案.按照第十四实施方案的身体脂肪测量 装置的构成类似于图8的装置，依次按不同的方向通电，并自动测量 对象l中的内脏脂肪数量.通过数据输入单元33, —个使电压同内脏 脂肪数量m相关联的相关表达式预先进入计算机35.计算机35使用 这个相关表达式来得出内脏脂肪数量m,并把内脏脂肪数量m提供给 数据输出单元34.数据输出单元34显示数量m.这个实施方案的其 他部分和测量方法同于第一方面的第四实施方案。
电极26a到26h接连地选择和布置，类似于图2 7和2 2 A (或
2 3 A)的电流电极和测量电极，来测量n个第一电压 Vl("，V2("，….Vn("和n个第二电压Vl(2)，V2(2)，...，Vn(2)。类似于第十二 实施方案，准备一个相关表达式m-aO +al(1)* Vl(1)+ a2(1).V2(1)+....+an(1).Vn(1)-al(2)'Vl(2) -32(2)々2(2)-"..-犯(2)^11(2)以准确的 测量对象l的内脏脂肪l O的数量.电极26a到26h接连地选择和布 置，也可能类似于图2 7， 22A(或23A)和28的电流电极和 测量电极，来测量n个第一电压V 1 (1)， V2("，…Vn(1)，11个第二电压 V 1(2)， V2(2)，…Vn(2) ， m个第二电压V 1 (3)， V2(3)，...Vm(3)。类似于 第十三实施方案，准备一个相关表达式m=aO+al(1)'Vl(1)+a2(1) V2(l)+.... +an(1).Vn("-al(2).Vl(2)-a2(2)-V2(2)-"..-an(2).Vn(2) + al(3).Vl(3)+a2(3).V2(3)
+ .…+ amP、VmW以准确的测量对象l的内脏脂肪数量l 0.
同样的，电极26a到26h接连地选择和布置，可以类似于图2 4， 22A(或23A)，和22B(或23g)的电流电极和测量电极，
来测量许多个第一到第三电压-基于测得的电压，类似于笫十实施方 案的相关表达式准确的测量出对象l的内脏脂肪l 0的数量.电极26a 到26h的接连地选择和布置，也可以类似于图2 4， 2 8， 2 2A(或 23A),和22B(或23B)的电流电极和测量电极，来测量许 多个第一到第四电压.基于测得的电压，类似于第十一实施方案的相 关表达式准确的计算出对象l的内脏脂肪lo的数量'
按照第一到第十四实施方案，测量可以在许多电流频率下执行， 而且测量可以相互比较，以提高测量的可靠性.
第一到第三方面的身体脂肪测量装置可以通过在电极和对象之间
应用传导性凝胶或传导性凝胶片以减少电极和一个对象之间的接触电 阻.人体对象的电阻抗在一天内发生变化。因此，测量出的电压可以 根据测量的时间来校正一个算出的人体脂肪数量中由于这个对象的电 阻抗的每小时的变化而产生的误差。人体的胃在用餐前和用餐后改变 它的状态。因此， 一个测出的电压可以根据一餐饭后到这次测量所流 逝的时间来校正.这校正了 一个算出的身体脂肪数量由于这頓饭造成 的误差.
本发明的第一到第三方面的身体脂肪测量装置可以用来组合形成 另一个装置.例如，第三方面的第一实施方案的身体脂肪测量装置测 量出皮下和内脏脂肪的总和.从这个总和，减去第二方面的第四实施 方案的身体脂肪测量装置测量出的内脏脂肪数量，得出一个高度精确 的皮下脂肪的数量.这导致得出内脏脂肪数量同皮下脂肪数量的比率 (V/S).或者是，第三方面的第一实施方案的身体脂肪测量装置 测量出皮下和内脏脂肪的总和.并从这个总和，减去第一方面的第四 实施方案的身体脂肪测量装置测量出的皮下脂肪数量(皮下脂肪的横 截面积)，得出一个内脏脂肪的数量.
有一种医学观点认为，内脏脂肪导致生活方式相关的疾病，例如，
高脂血症，糖尿病，高血压，等等.因此，可以在用本发明的身体脂 肪测量装置测出的内脏脂肪数量的基础上，在本装置的数据输出单元 上显示健康建议。在用本发明的身体脂肪测量装置测出的皮下脂肪数 量的基础上，在本装置的数据榆出单元上显示美容建议.用本发明的 身体脂肪测量装置测出的皮下和内脏脂肪数量的总和，可能同常规的 身体脂肪仪器处理的身体脂肪率相关联，这样，数据输出单元可以显 示身体脂肪率.
本发明不仅可以用于评估内脏脂肪数量，也可用于评估肝脏脂肪 数量。本发明的装置不仅可以用于一个对象的身体，也可用于对象的 大腿或上臂，来计算该部分的皮下脂肪数量.本发明的应用对象不仅 包括人体，也包括牲畜，例如猪和牛，以及鱼，例如金枪鱼。本发明 能够测量一个给定对象的皮下脂肪和内脂肪的数量。
在工业中的应用
如上所述，按照本发明的测量身体脂肪的方法和装置能够比阻抗
C T方法更简易而准确的测量一个身体脂肪的数量。特别是，本发明 的方法和装置能够简易而准确的测出一个对象的皮下脂肪的厚度，横 截面积，或体积，几乎不受对象中的内脏脂肪的数量和分布的影响. 本发明的方法和装置能够消除其他媒质包括对象中的内脏脂肪的数量 和分布的残留影响，并进一步准确的测量对象的皮下脂肪的厚度，横 截面积，或体积.本发明的方法和装置也能简易而准确的测出对象的 内脏脂肪的数量，几乎不受对象的皮下脂肪的数量和分布的影响.本 发明能够消除对象的皮下脂肪的数量和分布的残留影响，并进一步准 确的测量对象的内脏脂肪数量.按照本发明的的身体脂肪测量装置作 为一个身体脂肪仪器特别有效.
权利要求
1.一种身体脂肪测量装置，包括第一和第二电流电极，布置在一个对象的周围，基本上跨过这个对象彼此相对；第三和第四电流电极，布置在所述对象的周围，所述第三和第四电流电极之间的距离足够短于这个对象的周长；第一测量电极，布置得邻近于所述第一电流电极；第二测量电极，布置得邻近于所述第二电流电极，或者，布置在所述对象的周围基本上位于所述第一和第二电流电极的中间位置；第三测量电极，布置得邻近于第三电流电极；第四测量电极，布置得邻近于所述第四电流电极，或者，布置在所述对象的周围基本上跨过所述对象与所述第三和第四电流电极相对；测量装置，用来在所述第一和第二电流电极之间通电，用来在所述第三和第四电流电极之间通电，测量在第一和第二测量电极之间产生的第一电压，并测量当在第三和第四电流电极之间通电时在第三和第四测量电极之间产生的第二电压；以及身体脂肪计算装置，用来根据用该测量装置测出的所述第一电压和第二电压与内脏脂肪的数量的相关关系来计算所述对象的内脏脂肪的数量。
2. 根据权利要求1所述的身体脂肪测量装置，其中，所述第三和第四电流电4及布置在第 一 或第二电流电极的 位置或附近。
全文摘要
两个电流电极2和3布置在一个对象1的周围，两个电流电极之间的距离远远短于对象1的周长。电流源4在两个电流电极之间通电。一个测量电极5布置得与两个电流电极2和3中的一个相邻。一个测量电极11布置得基本上穿过对象1与两个电流电极2和3相对。电压表7测量产生在测量电极5和11之间的电压。身体脂肪计算单元25根据电压表7测出的电压来计算对象1的皮下脂肪8的数量。
文档编号A61B5/053GK101152082SQ20071018610
公开日2008年4月2日 申请日期2000年10月5日 优先权日1999年10月15日
发明者山口亨, 恩田智彦, 木村毅, 槙和男, 片嶋充弘, 福原正树 申请人:花王株式会社