专利名称：带有改进型显示装置的人体成分测量设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自然变化的人体成分参数的测量设备，这些参数例如重量、脂肪总量或其它与人体新陈代谢相关的参数，本发明尤其涉及一种用于这种设备的改进型显示装置。
电子体重秤通常包含托盘、与体重测量和计算电路相连的重量传感器、以及用来记忆所测出的体重或该体重与标准值的差异的装置。测量结果被传送到设备的数字和/或图形显示器。还有一些设备能够同时显示当前的测量结果以及其与之前测量结果的差异。
专利文献JP 60 161533提出了一种包含数字LCD显示器的体重秤用显示装置，该数字LCD显示器在显示当前测量值的同时，通过毗邻的箭头显示标志显示了相对于用户已记录的先前测量结果的演变(évolution)。这种类型的显示器的缺点是，它只进行与先前测量结果的简单比对，而没有考虑到重量的自然变化，因此，它经常显示出错误的演变。
专利文献EP 0 188 175示出的设备允许显示最近七天的测量记录，或者最近七个星期的平均重量，或者最近七个月的平均月重量。
专利文献WO 99/52425描述了一种通过测量生物电抗阻来测量人体成分的测量设备，该设备包含设备记录的测量值的数字和图形显示装置。显示装置包含用于以数字形式显示重量和脂肪量的测量值的第一显示区，和以直方图形式展示重量和脂肪量的平均值按照周或者月为单位的时间演变的第二图形显示区。
这种类型的图形显示允许显现出重量和脂肪量变化在一段时间内的走向，同时也可以显示测量值的周或者月平均值。然而，这些设备必须每天进行测量才能确保正确评估这样一种走向。但是，每天测量这样一种要求对使用者来讲约束性过强。此外，这样一种图形显示器比较复杂和昂贵，使用者也较难正确解读显示的演变走向参数。
本发明的目的在于弥补上述的不足，并提出一种人体成分参数测量设备，该设备允许使用者在任何时候都可以正确解读测量参数的演变。
本发明的另一个目的在于提出一种人体成分参数测量设备，该设备能够简便地显示测量参数演变的正确走向，而无需强制性要求按照精确的及有规律的时间间隔来严格进行上述参数的测量。
本发明的又一个目的在于提出一种人体成分参数测量设备用显示装置，该装置允许以清楚，简洁而又直观的方式显示所测量参数的演变的正确走向，并且可以较低的生产成本实现批量生产。
上述这些目的可以通过这样一种人体成分参数测量设备实现，该设备包括所述参数的测量装置、测量值的记录装置、计算装置和用于对当前值与参考值进行比较的装置、以及用于显示比较结果的发光显示装置，其特征在于，所述计算装置通过对多个先前值以及在必要时结合当前值进行取平均来确定一个或多个参考值，由此确定出一个具有参数稳定性的有效数值范围。
所述人体成分参数可以理解为重量，脂肪总量，非脂肪总量，肌肉总量，水分总量，内脏总量。
通常可知，重量或者其它人体成分参数(例如，脂肪总量，非脂肪总量，肌肉总量，水分总量)根据不同的人在每次测量时都会在不同变化范围内自然可变的参数。尤其是重量，有时可在不同的日子里相差几公斤。这样的变化由例如身体活动，压力，荷尔蒙周期，偶尔的过度饮食等因素导致的。
本发明的设备，尤其是一种阻抗计型体重秤，包括测量装置，记录装置，甚至计算多个测量值的装置，该设备可以确定更能代表测量参数演变走势的参考值，因为该参考值排除了因人体活动或者新陈代谢引起的日常波动。参考值可以是一组数据或者参考值范围的平均值，或者也可以通过统计的方法计算得出，例如，可以计算一组数据的方差和均方根偏差。
设备还可包含用来对当前数值与计算出的参考值或参考值范围进行比较的比较装置，以便从中得出真实的测量参数演变走势实际的下降，稳定或者显著的增长。
此外，该走势可通过发光的显示器而简单可见地显示出来，这样可以对使用者产生深刻的印象。发光的显示器可以理解为一种通过使用至少一个灯泡并至少可以使设备的显示区(在本发明中指阻抗计型体重秤的测量盘)发光的显示器。该灯泡可以是安放在设备的透明或者半透明的一个或者多个部件下的发光二极管(LED)或者电致发光灯泡。
有益的是，所述发光显示装置包含对应于稳定数值范围的中央区域，和分别位于所述中央区域两侧的用于指示结果变化的不同区域。
使用者可以很容易地理解通过这种显示器显示出的信息，因为它允许按照以稳定中心区域为起点的演变方向(sens de l’évolution)来更好的确定比较结果。此外，可以根据预定的颜色规则在每个区域使用不同的颜色，以便使用者更方便地解读测量结果。这种发光显示装置可以采用能够发出不同颜色或者通过滤色片发出一种唯一颜色的发光二极管(LED)或者电致发光灯泡。
在本发明的一个简化变化形式中，只有结果变化区域根据演变方向而被点亮，而稳定区域则不带有有效的发光工具并保持中性。这样可以将使用者的注意力吸引到测量参数的演变方向上。
在本发明的第一实施例中，所述取平均是通过计算多个先前值的移动平均值而实现的。
因此，可以确定一个数据样本并为其计算平均值。这样，通过非常简单和经济的计算装置就可得到用取平均法得出的参考值。之后比较该参考值和最后一次的测量值。然后，通过采用该平均值两侧的固定变化限值(例如对重量而言，介于-0.3kg到+0.3kg之间)来确定稳定值范围。
在本发明的一个变化形式中，稳定值范围通过采用根据测量参数值的可变化的限值(例如，介于总重量的-0.5％到+0.5％之间)来确定。
在本发明实施例的一个变化形式中，所述参考值范围是通过在多个先前值的平均值的两侧界定出+3和-3个均方根偏差(écart-types)而计算出来的。
参数的随机变量可以通过使用统计学中常用的离散方法(尤其是可有效测量数据组的平均值的离散度的均方根偏差)来界定。因此，我们可以这样来界定参数稳定值的区间，即，计算每个参数的均方根偏差，并优选地将该稳定值区间的限值固定为测量参数平均值的+3和-3个均方根偏差。偏离这些限值的测量值被认为是可以代表所研究的参数演变的走向。
在本发明的第二实施例中，所述取平均是通过计算与多个先前值和最近一次测量值相关的回归线而实现的。
可通过例如最小二乘法(moindres carrés)计算这种回归线，以便通过使被认为是测量误差的自然随机变量的影响最小化从而得到能最好地显示测量值直线的正确估值。
有益的是，所述取平均是通过计算与多个先前值和最近一次测量值相关的回归线而实现，并且所述显示器在其一个或另一个结果变化区域中显示该回归线的斜率的正负号情况。
因此，只应用一个其斜率的正负号能代表确定的演变方向的回归线计算公式。计算装置向显示装置发送与计算出的斜率的正负号相符的信号，斜率的正负号可轻易地将演变展示在一个或另一个与稳定区域毗邻的变化区域中。
所述先前值的数目优选是固定的。
经过测试，已经确定了为得到特定参数的回归线的正确估值所需的最少测量次数。该次数可以预先确定，并输入到设备的程序中以便于设备运行。举例来说，一组七次测量(一周内每天进行测量)足以显示一个人体重的演变走向。
有益的是，使用者可以选择开始记录测量值的日期。
因此，使用者可以自由选择何时开始跟踪测量参数的演变，以便能够更好地安排节食计划或者训练项目的跟踪。
在该实施例的一种更先进的变化形式中，所述设备具有与该设备的测量值记录装置相连的时间测量装置。
这样允许在设备的存储器中同时存储所跟踪的参数测量值和秤重的时间。因此，通过记录例如两次测量间隔的天数，设备可以更好地估算参数的测量值的日平均增长或者降低。
设备最好包含体重或者脂肪总量测量装置。
本发明的设备有益地被用来测量重量或者重量和脂肪总量，这些参数每天都有较大的自然变动，跟踪这些参数对人体健康和保持体形都相当重要。
有益的是，本发明的设备具有由该设备测量和/或计算出值的数字显示装置。
这样就可允许使用者不但知晓测量参数的演变走向，还能知晓两次测量之间该参数值的平均增长或者降低。
通过以下针对本发明的并非限定性的多个实施例的详细说明并结合附图，可以更好地了解本发明，附图中图1示出了根据本发明一个实施例的人体成分测量设备的俯视图；图2示出了设备主要组成部分的方框图。
具体实施例方式
图1示出了人体成分测量设备1的一个实施例，即电子体重秤。本发明的电子体重秤包含用于接纳待测重量的刚性托盘10，该托盘10可由例如包含四个分别带有重量传感器的支脚的秤重底座(图中未示出)支撑。这一种重量传感器包含应变测量仪型挠曲性杆(barreau deflexion)，该挠曲性杆装载在一悬伸物(porte àfaux)上，该悬伸物位于支脚的与托盘10相接触的部分和支脚的支撑在地面上的另一部分之间。应变测量仪组装在挠曲性杆的一个面上，并通过惠斯通电桥组件与设备的控制电路相连，以便将测量仪承受的变形转化为电子信号，并将后者变换成与测量到的重量相应的数字值。应变测量仪及其电路构成了设备的测量装置。此外，该设备可以包含用来将测量值存入存储器的按键11，12，每个按键对应一个不同的使用者。
该设备具有当前测量值或设备存储的先前数值的数字显示器14。该设备还具有发光显示器15，如以下详述的那样，它用于显示当前测量结果与参考测量结果之间的比较结果。
发光显示器15有益地布置在数字显示器14旁边，以便既可以实现设备结构的简化，还可以让使用者的注意力仅集中到托盘10的一个区域上。发光显示器15有益地含有三个不同的发光区域中央稳定值区域17和位于稳定值区域17两侧的变化区域18，19，代表重量增加的区域18位于中央区域右侧，而代表重量减小的区域19位于左侧。为了突出显示发光显示器15的其中一个区域，可将例如彩色或者白色发光二极管的灯安放到托盘10的空腔中，空腔随后被由透明或者半透明，彩色或者无色的塑料部件制成的保护罩盖住。保护罩在托盘10的上部面位置盖住灯泡。此外，保护罩可以具有呈现为符号或者字符的雕刻(gravure)，从而当位于其下面的相应的灯泡被供电时，使该符号或者字符被突出显示。当通过按照预定的颜色规则着色的发光区域进行显示时，发光颜色可以由发光二极管、塑料保护罩或二者的组合而获得。
在一个变化形式中，所使用的灯泡可以是基于磷的电致发光灯泡，这些灯泡呈现出三个不同的发光区域，这些区域与透明或者半透明的塑料材料制成的保护罩组合或者不组合，不同的颜色可通过电致发光灯泡、保护罩或者二者的组合而获得。
用于承载重量的托盘10可以是圆形、矩形或者方形的并具有较小厚度(例如介于4mm至20mm)的板。托盘10可由塑料、金属或者木制材料等，或者例如钢化玻璃或者PMMA(甲基丙烯酸甲酯)型树脂的透明或者半透明的材料制成。
图2示出了这种设备的运行模块方框图，其中，测量装置4由重量传感器及其电路构成，该电路将测得的信号传送给计算单元7，计算单元7特别可以是适合于进行所需信息处理的微处理器或者微控制器。计算单元7与存储器8相连，存储器8可以存储个人所独有的数据(如测量装置4测出的数据)。该设备还可选择性地包含人体数据(它也可存储到设备的存储器8中)的采集装置2。采集装置2可以采取与设备电路相连的独立的键盘形式实现，或者也可以采取与体重秤托盘集成在一起的键盘形式实现，如以申请人名义提交的专利文献EP 1 538 428所述的那样。计算单元7算出的或者已存储到存储器8中的数值通过显示装置3显示，当测量设备是图1所示的设备时，其中的数值代表了使用者的体重。
在一个图中未示出的变化形式中，该人体成分测量设备可以含有人体生物电抗阻测量装置以及通过所测出的生物电抗阻而获得的参数值的计算和显示装置，这些参数值可以是脂肪总量数量，非脂肪总量数量，肌肉总量，机体水分，等。
本发明设备的计算单元7包含测出参数的当前值与参考值的比较装置，其中，当前值为从测量装置4传送的信号中得出的数值，而参考值则是在存储于设备的存储器8中的先前测量结果的基础上取得的。比较结果通过至少一个中介发光装置发送到显示装置3。
对当前值与所存储的先前值进行比较的目的在于从中提取出所跟踪参数的演变走向。然而，已被证明的是，例如体重和脂肪总量或非脂肪总量的人体成分参数每天都有很大的浮动，而且没有确定的体重或者脂肪总量的增减走向。这些浮动源于以下因素体育活动、压力、荷尔蒙周期、偶尔的过度饮食等。因此，重要的是，在连续测量的基础上(例如每日进行)，从已完成的记录中减去这些浮动，然后比较当前值和能够代表测出参数的演变走向的先前值。
本发明的设备包含计算装置，该计算装置能够通过对多个先前值以及在必要时结合当前测量值进行取平均(lissage)，从而确定参考值或者参考值范围。
在本发明的第一个实施例中，所采用的用来与体重当前值比较的先前值为在大于或等于7天的周期内n次体重测量的移动平均值(moyenne mobile)。该平均值通过植入到计算单元7的微处理器的存储器中的如下公式计算得出。
然后，将测出的当前值与算出的移动平均值比较，得出的结果通过发光显示器15显示。
因此，如果设备测出的当前值与计算单元7算出的平均值之差为0，则上述稳定区域17会发光显示；如果该差为正数，则区域18会发光显示，若该差为负数，则发光显示器15的区域19会发光显示。
在该实施例的一种更高级的变化形式中，计算单元7利用如下公式为n个先前的体重测量参数值计算出均方根偏差(écart-type)σpnΣX2-(ΣX)2n(n-1)]]>然后，为了尽可能地从记录值中减去随机浮动，计算单元采用算出的平均值为中心值，并将例如其±3个均方根偏差之内确定为稳定区。因此，如果最新测得的体重值介于如此定义的稳定区之中，则中央区域17会点亮；相反地，根据与预定的稳定值范围的比较结果，区域18或19其中之一的灯泡会点亮。
在本发明的第二个实施例中，使用了另一种植入到计算单元7的微处理器的存储器中的算法。即，通过最小二乘法计算一组测量结果(最好是7次测量)的回归线(droite de régression)，其公式如下y＝mx+bm为直线的斜率，其计算公式如下m=n(Σxy)-(Σx)(Σy)n(Σ(x2))-(Σx)2]]>而b为直线的截距，计算公式如下b=(Σy)(Σ(x2))-(Σx)(Σxy)n(Σ(x2))-(Σx)2]]>其中n为所采用的测量组的测量次数；x代表所进行的测重序数，它取值为所有介于1和n之间的整数值；y为体重测量值。
在每次新的测重时，该设备计算出归入有(intègre)前次测重的新一组测量的回归线的斜率m。根据由此算出的斜率的正负号(signe)，发光显示器15的区域17，18，19之一相应地进行发光显示。根据回归线的斜率，区域18或者19之一的灯泡是这样点亮的如果斜率为正数，区域19的灯泡被点亮。如果斜率为负数，则区域18的灯泡被点亮。如果斜率为0，区域17的灯泡被点亮。还可以确定出一个稳定区，从而当算出的斜率介于一定范围内时(例如就体重而言±300g)，皆为区域17的灯泡被点亮。
在该实施例的第一个变化形式中，人体的不同测重被逐个存储，而不考虑每次测重的时间间隔。该变化形式造价不高，且便于设备的电子装置处理，但使用者需遵循固定的测重间隔以获取相对精确的结果。
在第二实施例的一种更为高级的变化形式中，人体的不同测重与测重的时间同时被存储到设备的存储器中。这种情况下，设备包含两次测重的时间间隔测量装置，该时间间隔将用于回归线斜率的计算。设备在这种情况下算出的回归线斜率能够在清楚地显示平均体重增减的同时，也给使用者留下自由选择测重时间的余地。
在操作运行时，使用者站到设备托盘10上，并通过按键11，12之一选择一个记忆区用以存储预定组(例如7次测重)的所有测量结果。在进行该组测量结果的记录的第一阶段，发光显示器15保持关闭，并且设备不显示任何比较结果。当该组的所有测量全部记录完毕后，设备将对最后测量值和通过用平均法处理先前测量值所获得的参考值进行比较。因此，设备的托盘的区域17，18或19之一进行发光显示，以便向使用者指示其体重的演变走向。数字显示器14可以同时显示体重的当前值、体重的平均增或减值或者同时都显示。
在不超出本发明权利要求的范围内，还可以实现很多其他的实施例和变化形式。
因此，发光显示器可以处于设备托盘的其它位置上，或者也可以不在托盘上(déporté)。
当使用者不使用该产品时，显示器的发光区域可以是不可见的，其只在光信号的激励下才显示出来。
还可以使用一种更先进的字母数字显示器和与之相匹配的操控按键，操控按键用来在屏幕上调出菜单和启动参考值的计算。
权利要求
1.一种人体成分参数测量设备，所述设备包括所述参数的测量装置、测量值的记录装置、计算装置和用于对当前值与参考值进行比较的装置、以及用于显示比较结果的发光显示装置(15)，其特征在于，所述计算装置通过对多个先前值以及在必要时结合当前值进行取平均来确定一个或多个参考值，由此确定出一个具有参数稳定性的有效数值范围。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述发光显示装置(15)具有对应于所述稳定数值范围的中央区域(17)，以及分别位于所述中央区域(17)两侧的用于指示结果变化的不同区域(18，19)。
3.如权利要求1或2中的任意一项所述的设备，其特征在于，所述取平均是通过计算多个先前值的移动平均值来实现的。
4.如权利要求1或2中的任意一项所述的设备，其特征在于，所述参考值范围是通过在多个先前值的平均值的两侧界定出+3和-3个均方根偏差而计算出来的。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述取平均是通过计算与多个先前值相关的回归线来实现的。
6.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述取平均是通过计算与多个先前值及当前值相关的回归线来实现的，并且所述回归线的斜率的正负号情况被显示在所述显示器的所述一个或另一个结果变化区域中。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述先前值的数目是固定的。
8.如权利要求5所述的设备，其特征在于，开始记录测量值的日期由使用者选择。
9.权利要求5至8中的任意一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有与该设备的测量值记录装置相连的时间测量装置。
10.如前述权利要求中的任意一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有体重或者脂肪总量测量装置。
11.如前述权利要求中的任意一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有由该设备测量和/或计算出的值的数字显示装置(14)。
全文摘要
本发明涉及一种人体成分参数测量设备，该设备包括所述参数的测量装置、测量值的记录装置、计算装置和用于对当前值与参考值进行比较的装置、以及用于显示比较结果的发光装置(15)，所述计算装置通过对多个先前值以及在必要时接合当前值进行取平均来确定一个或多个参考值，由此确定出一个具有参数稳定性的有效数值范围。
文档编号G01G19/44GK101080197SQ200580043339
公开日2007年11月28日 申请日期2005年12月22日 优先权日2004年12月23日
发明者班迪特·西蒙德 申请人:Seb公司