帶有改進型顯示裝置的人體成分測量設備的製作方法
2023-10-09 17:47:59 1
專利名稱：帶有改進型顯示裝置的人體成分測量設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種自然變化的人體成分參數的測量設備，這些參數例如重量、脂肪總量或其它與人體新陳代謝相關的參數，本發明尤其涉及一種用於這種設備的改進型顯示裝置。
電子體重秤通常包含託盤、與體重測量和計算電路相連的重量傳感器、以及用來記憶所測出的體重或該體重與標準值的差異的裝置。測量結果被傳送到設備的數字和/或圖形顯示器。還有一些設備能夠同時顯示當前的測量結果以及其與之前測量結果的差異。
專利文獻JP 60 161533提出了一種包含數字LCD顯示器的體重秤用顯示裝置，該數字LCD顯示器在顯示當前測量值的同時，通過毗鄰的箭頭顯示標誌顯示了相對於用戶已記錄的先前測量結果的演變(évolution)。這種類型的顯示器的缺點是，它只進行與先前測量結果的簡單比對，而沒有考慮到重量的自然變化，因此，它經常顯示出錯誤的演變。
專利文獻EP 0 188 175示出的設備允許顯示最近七天的測量記錄，或者最近七個星期的平均重量，或者最近七個月的平均月重量。
專利文獻WO 99/52425描述了一種通過測量生物電抗阻來測量人體成分的測量設備，該設備包含設備記錄的測量值的數字和圖形顯示裝置。顯示裝置包含用於以數字形式顯示重量和脂肪量的測量值的第一顯示區，和以直方圖形式展示重量和脂肪量的平均值按照周或者月為單位的時間演變的第二圖形顯示區。
這種類型的圖形顯示允許顯現出重量和脂肪量變化在一段時間內的走向，同時也可以顯示測量值的周或者月平均值。然而，這些設備必須每天進行測量才能確保正確評估這樣一種走向。但是，每天測量這樣一種要求對使用者來講約束性過強。此外，這樣一種圖形顯示器比較複雜和昂貴，使用者也較難正確解讀顯示的演變走向參數。
本發明的目的在於彌補上述的不足，並提出一種人體成分參數測量設備，該設備允許使用者在任何時候都可以正確解讀測量參數的演變。
本發明的另一個目的在於提出一種人體成分參數測量設備，該設備能夠簡便地顯示測量參數演變的正確走向，而無需強制性要求按照精確的及有規律的時間間隔來嚴格進行上述參數的測量。
本發明的又一個目的在於提出一種人體成分參數測量設備用顯示裝置，該裝置允許以清楚，簡潔而又直觀的方式顯示所測量參數的演變的正確走向，並且可以較低的生產成本實現批量生產。
上述這些目的可以通過這樣一種人體成分參數測量設備實現，該設備包括所述參數的測量裝置、測量值的記錄裝置、計算裝置和用於對當前值與參考值進行比較的裝置、以及用於顯示比較結果的發光顯示裝置，其特徵在於，所述計算裝置通過對多個先前值以及在必要時結合當前值進行取平均來確定一個或多個參考值，由此確定出一個具有參數穩定性的有效數值範圍。
所述人體成分參數可以理解為重量，脂肪總量，非脂肪總量，肌肉總量，水分總量，內臟總量。
通常可知，重量或者其它人體成分參數(例如，脂肪總量，非脂肪總量，肌肉總量，水分總量)根據不同的人在每次測量時都會在不同變化範圍內自然可變的參數。尤其是重量，有時可在不同的日子裡相差幾公斤。這樣的變化由例如身體活動，壓力，荷爾蒙周期，偶爾的過度飲食等因素導致的。
本發明的設備，尤其是一種阻抗計型體重秤，包括測量裝置，記錄裝置，甚至計算多個測量值的裝置，該設備可以確定更能代表測量參數演變走勢的參考值，因為該參考值排除了因人體活動或者新陳代謝引起的日常波動。參考值可以是一組數據或者參考值範圍的平均值，或者也可以通過統計的方法計算得出，例如，可以計算一組數據的方差和均方根偏差。
設備還可包含用來對當前數值與計算出的參考值或參考值範圍進行比較的比較裝置，以便從中得出真實的測量參數演變走勢實際的下降，穩定或者顯著的增長。
此外，該走勢可通過發光的顯示器而簡單可見地顯示出來，這樣可以對使用者產生深刻的印象。發光的顯示器可以理解為一種通過使用至少一個燈泡並至少可以使設備的顯示區(在本發明中指阻抗計型體重秤的測量盤)發光的顯示器。該燈泡可以是安放在設備的透明或者半透明的一個或者多個部件下的發光二極體(LED)或者電致發光燈泡。
有益的是，所述發光顯示裝置包含對應於穩定數值範圍的中央區域，和分別位於所述中央區域兩側的用於指示結果變化的不同區域。
使用者可以很容易地理解通過這種顯示器顯示出的信息，因為它允許按照以穩定中心區域為起點的演變方向(sens de l』évolution)來更好的確定比較結果。此外，可以根據預定的顏色規則在每個區域使用不同的顏色，以便使用者更方便地解讀測量結果。這種發光顯示裝置可以採用能夠發出不同顏色或者通過濾色片發出一種唯一顏色的發光二極體(LED)或者電致發光燈泡。
在本發明的一個簡化變化形式中，只有結果變化區域根據演變方向而被點亮，而穩定區域則不帶有有效的發光工具並保持中性。這樣可以將使用者的注意力吸引到測量參數的演變方向上。
在本發明的第一實施例中，所述取平均是通過計算多個先前值的移動平均值而實現的。
因此，可以確定一個數據樣本並為其計算平均值。這樣，通過非常簡單和經濟的計算裝置就可得到用取平均法得出的參考值。之後比較該參考值和最後一次的測量值。然後，通過採用該平均值兩側的固定變化限值(例如對重量而言，介於-0.3kg到+0.3kg之間)來確定穩定值範圍。
在本發明的一個變化形式中，穩定值範圍通過採用根據測量參數值的可變化的限值(例如，介於總重量的-0.5％到+0.5％之間)來確定。
在本發明實施例的一個變化形式中，所述參考值範圍是通過在多個先前值的平均值的兩側界定出+3和-3個均方根偏差(écart-types)而計算出來的。
參數的隨機變量可以通過使用統計學中常用的離散方法(尤其是可有效測量數據組的平均值的離散度的均方根偏差)來界定。因此，我們可以這樣來界定參數穩定值的區間，即，計算每個參數的均方根偏差，並優選地將該穩定值區間的限值固定為測量參數平均值的+3和-3個均方根偏差。偏離這些限值的測量值被認為是可以代表所研究的參數演變的走向。
在本發明的第二實施例中，所述取平均是通過計算與多個先前值和最近一次測量值相關的回歸線而實現的。
可通過例如最小二乘法(moindres carrés)計算這種回歸線，以便通過使被認為是測量誤差的自然隨機變量的影響最小化從而得到能最好地顯示測量值直線的正確估值。
有益的是，所述取平均是通過計算與多個先前值和最近一次測量值相關的回歸線而實現，並且所述顯示器在其一個或另一個結果變化區域中顯示該回歸線的斜率的正負號情況。
因此，只應用一個其斜率的正負號能代表確定的演變方向的回歸線計算公式。計算裝置向顯示裝置發送與計算出的斜率的正負號相符的信號，斜率的正負號可輕易地將演變展示在一個或另一個與穩定區域毗鄰的變化區域中。
所述先前值的數目優選是固定的。
經過測試，已經確定了為得到特定參數的回歸線的正確估值所需的最少測量次數。該次數可以預先確定，並輸入到設備的程序中以便於設備運行。舉例來說，一組七次測量(一周內每天進行測量)足以顯示一個人體重的演變走向。
有益的是，使用者可以選擇開始記錄測量值的日期。
因此，使用者可以自由選擇何時開始跟蹤測量參數的演變，以便能夠更好地安排節食計劃或者訓練項目的跟蹤。
在該實施例的一種更先進的變化形式中，所述設備具有與該設備的測量值記錄裝置相連的時間測量裝置。
這樣允許在設備的存儲器中同時存儲所跟蹤的參數測量值和秤重的時間。因此，通過記錄例如兩次測量間隔的天數，設備可以更好地估算參數的測量值的日平均增長或者降低。
設備最好包含體重或者脂肪總量測量裝置。
本發明的設備有益地被用來測量重量或者重量和脂肪總量，這些參數每天都有較大的自然變動，跟蹤這些參數對人體健康和保持體形都相當重要。
有益的是，本發明的設備具有由該設備測量和/或計算出值的數字顯示裝置。
這樣就可允許使用者不但知曉測量參數的演變走向，還能知曉兩次測量之間該參數值的平均增長或者降低。
通過以下針對本發明的並非限定性的多個實施例的詳細說明並結合附圖，可以更好地了解本發明，附圖中圖1示出了根據本發明一個實施例的人體成分測量設備的俯視圖；圖2示出了設備主要組成部分的方框圖。
具體實施例方式
圖1示出了人體成分測量設備1的一個實施例，即電子體重秤。本發明的電子體重秤包含用於接納待測重量的剛性託盤10，該託盤10可由例如包含四個分別帶有重量傳感器的支腳的秤重底座(圖中未示出)支撐。這一種重量傳感器包含應變測量儀型撓曲性杆(barreau deflexion)，該撓曲性杆裝載在一懸伸物(porte àfaux)上，該懸伸物位於支腳的與託盤10相接觸的部分和支腳的支撐在地面上的另一部分之間。應變測量儀組裝在撓曲性杆的一個面上，並通過惠斯通電橋組件與設備的控制電路相連，以便將測量儀承受的變形轉化為電子信號，並將後者變換成與測量到的重量相應的數字值。應變測量儀及其電路構成了設備的測量裝置。此外，該設備可以包含用來將測量值存入存儲器的按鍵11，12，每個按鍵對應一個不同的使用者。
該設備具有當前測量值或設備存儲的先前數值的數字顯示器14。該設備還具有發光顯示器15，如以下詳述的那樣，它用於顯示當前測量結果與參考測量結果之間的比較結果。
發光顯示器15有益地布置在數字顯示器14旁邊，以便既可以實現設備結構的簡化，還可以讓使用者的注意力僅集中到託盤10的一個區域上。發光顯示器15有益地含有三個不同的發光區域中央穩定值區域17和位於穩定值區域17兩側的變化區域18，19，代表重量增加的區域18位於中央區域右側，而代表重量減小的區域19位於左側。為了突出顯示發光顯示器15的其中一個區域，可將例如彩色或者白色發光二極體的燈安放到託盤10的空腔中，空腔隨後被由透明或者半透明，彩色或者無色的塑料部件製成的保護罩蓋住。保護罩在託盤10的上部面位置蓋住燈泡。此外，保護罩可以具有呈現為符號或者字符的雕刻(gravure)，從而當位於其下面的相應的燈泡被供電時，使該符號或者字符被突出顯示。當通過按照預定的顏色規則著色的發光區域進行顯示時，發光顏色可以由發光二極體、塑料保護罩或二者的組合而獲得。
在一個變化形式中，所使用的燈泡可以是基於磷的電致發光燈泡，這些燈泡呈現出三個不同的發光區域，這些區域與透明或者半透明的塑料材料製成的保護罩組合或者不組合，不同的顏色可通過電致發光燈泡、保護罩或者二者的組合而獲得。
用於承載重量的託盤10可以是圓形、矩形或者方形的並具有較小厚度(例如介於4mm至20mm)的板。託盤10可由塑料、金屬或者木製材料等，或者例如鋼化玻璃或者PMMA(甲基丙烯酸甲酯)型樹脂的透明或者半透明的材料製成。
圖2示出了這種設備的運行模塊方框圖，其中，測量裝置4由重量傳感器及其電路構成，該電路將測得的信號傳送給計算單元7，計算單元7特別可以是適合於進行所需信息處理的微處理器或者微控制器。計算單元7與存儲器8相連，存儲器8可以存儲個人所獨有的數據(如測量裝置4測出的數據)。該設備還可選擇性地包含人體數據(它也可存儲到設備的存儲器8中)的採集裝置2。採集裝置2可以採取與設備電路相連的獨立的鍵盤形式實現，或者也可以採取與體重秤託盤集成在一起的鍵盤形式實現，如以申請人名義提交的專利文獻EP 1 538 428所述的那樣。計算單元7算出的或者已存儲到存儲器8中的數值通過顯示裝置3顯示，當測量設備是圖1所示的設備時，其中的數值代表了使用者的體重。
在一個圖中未示出的變化形式中，該人體成分測量設備可以含有人體生物電抗阻測量裝置以及通過所測出的生物電抗阻而獲得的參數值的計算和顯示裝置，這些參數值可以是脂肪總量數量，非脂肪總量數量，肌肉總量，機體水分，等。
本發明設備的計算單元7包含測出參數的當前值與參考值的比較裝置，其中，當前值為從測量裝置4傳送的信號中得出的數值，而參考值則是在存儲於設備的存儲器8中的先前測量結果的基礎上取得的。比較結果通過至少一個中介發光裝置發送到顯示裝置3。
對當前值與所存儲的先前值進行比較的目的在於從中提取出所跟蹤參數的演變走向。然而，已被證明的是，例如體重和脂肪總量或非脂肪總量的人體成分參數每天都有很大的浮動，而且沒有確定的體重或者脂肪總量的增減走向。這些浮動源於以下因素體育活動、壓力、荷爾蒙周期、偶爾的過度飲食等。因此，重要的是，在連續測量的基礎上(例如每日進行)，從已完成的記錄中減去這些浮動，然後比較當前值和能夠代表測出參數的演變走向的先前值。
本發明的設備包含計算裝置，該計算裝置能夠通過對多個先前值以及在必要時結合當前測量值進行取平均(lissage)，從而確定參考值或者參考值範圍。
在本發明的第一個實施例中，所採用的用來與體重當前值比較的先前值為在大於或等於7天的周期內n次體重測量的移動平均值(moyenne mobile)。該平均值通過植入到計算單元7的微處理器的存儲器中的如下公式計算得出。
然後，將測出的當前值與算出的移動平均值比較，得出的結果通過發光顯示器15顯示。
因此，如果設備測出的當前值與計算單元7算出的平均值之差為0，則上述穩定區域17會發光顯示；如果該差為正數，則區域18會發光顯示，若該差為負數，則發光顯示器15的區域19會發光顯示。
在該實施例的一種更高級的變化形式中，計算單元7利用如下公式為n個先前的體重測量參數值計算出均方根偏差(écart-type)σpnX2-(X)2n(n-1)]]>然後，為了儘可能地從記錄值中減去隨機浮動，計算單元採用算出的平均值為中心值，並將例如其±3個均方根偏差之內確定為穩定區。因此，如果最新測得的體重值介於如此定義的穩定區之中，則中央區域17會點亮；相反地，根據與預定的穩定值範圍的比較結果，區域18或19其中之一的燈泡會點亮。
在本發明的第二個實施例中，使用了另一種植入到計算單元7的微處理器的存儲器中的算法。即，通過最小二乘法計算一組測量結果(最好是7次測量)的回歸線(droite de régression)，其公式如下y＝mx+bm為直線的斜率，其計算公式如下m=n(xy)-(x)(y)n((x2))-(x)2]]>而b為直線的截距，計算公式如下b=(y)((x2))-(x)(xy)n((x2))-(x)2]]>其中n為所採用的測量組的測量次數；x代表所進行的測重序數，它取值為所有介於1和n之間的整數值；y為體重測量值。
在每次新的測重時，該設備計算出歸入有(intègre)前次測重的新一組測量的回歸線的斜率m。根據由此算出的斜率的正負號(signe)，發光顯示器15的區域17，18，19之一相應地進行發光顯示。根據回歸線的斜率，區域18或者19之一的燈泡是這樣點亮的如果斜率為正數，區域19的燈泡被點亮。如果斜率為負數，則區域18的燈泡被點亮。如果斜率為0，區域17的燈泡被點亮。還可以確定出一個穩定區，從而當算出的斜率介於一定範圍內時(例如就體重而言±300g)，皆為區域17的燈泡被點亮。
在該實施例的第一個變化形式中，人體的不同測重被逐個存儲，而不考慮每次測重的時間間隔。該變化形式造價不高，且便於設備的電子裝置處理，但使用者需遵循固定的測重間隔以獲取相對精確的結果。
在第二實施例的一種更為高級的變化形式中，人體的不同測重與測重的時間同時被存儲到設備的存儲器中。這種情況下，設備包含兩次測重的時間間隔測量裝置，該時間間隔將用於回歸線斜率的計算。設備在這種情況下算出的回歸線斜率能夠在清楚地顯示平均體重增減的同時，也給使用者留下自由選擇測重時間的餘地。
在操作運行時，使用者站到設備託盤10上，並通過按鍵11，12之一選擇一個記憶區用以存儲預定組(例如7次測重)的所有測量結果。在進行該組測量結果的記錄的第一階段，發光顯示器15保持關閉，並且設備不顯示任何比較結果。當該組的所有測量全部記錄完畢後，設備將對最後測量值和通過用平均法處理先前測量值所獲得的參考值進行比較。因此，設備的託盤的區域17，18或19之一進行發光顯示，以便向使用者指示其體重的演變走向。數字顯示器14可以同時顯示體重的當前值、體重的平均增或減值或者同時都顯示。
在不超出本發明權利要求的範圍內，還可以實現很多其他的實施例和變化形式。
因此，發光顯示器可以處於設備託盤的其它位置上，或者也可以不在託盤上(déporté)。
當使用者不使用該產品時，顯示器的發光區域可以是不可見的，其只在光信號的激勵下才顯示出來。
還可以使用一種更先進的字母數字顯示器和與之相匹配的操控按鍵，操控按鍵用來在屏幕上調出菜單和啟動參考值的計算。
權利要求
1.一種人體成分參數測量設備，所述設備包括所述參數的測量裝置、測量值的記錄裝置、計算裝置和用於對當前值與參考值進行比較的裝置、以及用於顯示比較結果的發光顯示裝置(15)，其特徵在於，所述計算裝置通過對多個先前值以及在必要時結合當前值進行取平均來確定一個或多個參考值，由此確定出一個具有參數穩定性的有效數值範圍。
2.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述發光顯示裝置(15)具有對應於所述穩定數值範圍的中央區域(17)，以及分別位於所述中央區域(17)兩側的用於指示結果變化的不同區域(18，19)。
3.如權利要求1或2中的任意一項所述的設備，其特徵在於，所述取平均是通過計算多個先前值的移動平均值來實現的。
4.如權利要求1或2中的任意一項所述的設備，其特徵在於，所述參考值範圍是通過在多個先前值的平均值的兩側界定出+3和-3個均方根偏差而計算出來的。
5.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述取平均是通過計算與多個先前值相關的回歸線來實現的。
6.如權利要求2所述的設備，其特徵在於，所述取平均是通過計算與多個先前值及當前值相關的回歸線來實現的，並且所述回歸線的斜率的正負號情況被顯示在所述顯示器的所述一個或另一個結果變化區域中。
7.如權利要求5所述的設備，其特徵在於，所述先前值的數目是固定的。
8.如權利要求5所述的設備，其特徵在於，開始記錄測量值的日期由使用者選擇。
9.權利要求5至8中的任意一項所述的設備，其特徵在於，所述設備具有與該設備的測量值記錄裝置相連的時間測量裝置。
10.如前述權利要求中的任意一項所述的設備，其特徵在於，所述設備具有體重或者脂肪總量測量裝置。
11.如前述權利要求中的任意一項所述的設備，其特徵在於，所述設備具有由該設備測量和/或計算出的值的數字顯示裝置(14)。
全文摘要
本發明涉及一種人體成分參數測量設備，該設備包括所述參數的測量裝置、測量值的記錄裝置、計算裝置和用於對當前值與參考值進行比較的裝置、以及用於顯示比較結果的發光裝置(15)，所述計算裝置通過對多個先前值以及在必要時接合當前值進行取平均來確定一個或多個參考值，由此確定出一個具有參數穩定性的有效數值範圍。
文檔編號G01G19/44GK101080197SQ200580043339
公開日2007年11月28日 申請日期2005年12月22日 優先權日2004年12月23日
發明者班迪特·西蒙德 申請人:Seb公司