用于判断受测人体格和体力的方法和装置 【技术领域】
本发明涉及判断受测人的体格和体力，更详细地讲，涉及利用如下数据，如人的体脂肪率、BMI(体质量指数)、“均衡年龄”(proportion Age)和“体力年龄”，判断受测人的体格和体力的装置和方法，从而有效地确定其是否具有良好或健康的体格和体力，即是否不易罹患成人非传染性疾病如肥胖症等，或者是否能够在轻松的环境下进行日常生活而没有任何卧病在床的可能。
背景技术
在先前的技术中，人们使用体脂肪率和BMI作为判断人的体格的指标，其中BMI是体重与身高平方的比率。
然而，即使人们具有相同的体脂肪率，但根据其是否超重或者瘦小也可能会产生不同的判断结果。此外，因为BMI只是简单由人的体重和身高决定的，所以可能会发生如下情况，即可能将由于肌肉而增加了体重的人误判为肥胖。在先前技术的BMI设备中，肥胖的判断仅仅取决于体脂肪和BMI地数值，因此使用者的学识对于正确判断肥胖是不可或缺的。
在肥胖症对人体的各种影响之中，已知任何由于肥胖而导致的超重或者任何下肢中固定膝盖的肌肉量的减少，都会给膝盖施加更大的负担，结果可能导致骨关节炎。在先前的技术中，肥胖的判断是根据体脂肪率和BMI而进行的，但是，它不能对骨关节炎发生的可能性进行判断。
【发明内容】
考虑到上面的问题，本发明的一个目的在于提供一种用于判断受测人体格和体力的新的和改进的装置和方法，其能够有效地系统评估体脂肪率、BMI及脂肪与肌肉的分布，并绘图显示评估结果，从而能够容易地理解所确定的结果，即是否该人具有良好的或健康的体格与体力，而不必需要具有专家的知识。
本发明的另一个目的在于提供一种用于判断受测人体格和体力的新的和改进的装置和方法，其能够有效地判断骨关节炎发生的可能性及其至少一个病因。
根据本发明的一个方案，提供了一种用于判断受测人体格和体力的方法，其包括如下步骤：
根据受测人的躯干脂肪质量和下肢脂肪质量计算均衡年龄。
根据本发明的另一个方案，提供了一种用于判断受测人体格和体力的方法，其包括如下步骤：
根据受测人的上半身重量和下肢肌肉量计算体力年龄。
根据本发明进一步的方案，提供了一种用于判断受测人体格和体力的方法，其包括如下步骤：
根据受测人的体脂肪率、BMI、均衡年龄和体力年龄这些指标中的至少一个判断受测人的体格和体力。
根据本发明的一个实施例，均衡年龄是根据受测人的躯干脂肪质量和下肢脂肪质量计算出来的。
根据本发明的另一个实施例，体力年龄是根据受测人的上半身重量和下肢肌肉量计算出来的。
根据本发明更进一步的方案，提供了一种用于判断受测人体格和体力的方法，其包括如下步骤：
根据受测人的体重和下肢肌肉量计算骨关节炎的KOI(膝盖骨关节炎指数)。
根据本发明的一个实施例，KOI根据受测人的至少一个膝盖形状参数而加以修正。
根据本发明的另一个实施例，受测人的膝盖形状参数包括膝盖周长和罗圈腿程度。
根据本发明更进一步的方案，提供了一种提供了一种用于判断受测人体格和体力的方法，其包括如下步骤：
根据BMI、体脂肪率以及骨关节炎的KOI等指标中的至少一个，判断骨关节炎发生的可能性及其至少一个病因。
根据本发明的一个实施例，KOI根据受测人的体重和下肢肌肉量而计算出来。
根据本发明的另一个实施例，骨关节炎的病因包括受测人超重、下肢肌肉量少、膝盖周长小和罗圈腿程度大。
根据本发明更进一步的方案，提供了一种用于判断受测人体格和体力的装置，包括第一输入单元；第二输入单元和运算单元；其中
该第一输入单元输入受测人的躯干脂肪质量；
该第二输入单元输入受测人的下肢脂肪质量；和
该运算单元根据由第一和第二输入单元输入的数据计算均衡年龄。
根据本发明的一个实施例，第一输入单元为体脂肪计。
根据本发明的另一个实施例，第一输入单元是一个键单元，通过它可以手工输入躯干的脂肪质量。
根据本发明进一步的实施例，第二输入单元为体脂肪计。
根据本发明更进一步的实施例，第二输入单元是一个键单元，通过它可以手工输入下肢的脂肪质量。
根据本发明更进一步的方案，提供了一种用于判断受测人体格和体力的装置，包括第一输入单元；第二输入单元和运算单元；其中
该第一输入单元输入受测人的上半身重量；
该第二输入单元输入受测人的下肢肌肉量；和
该运算单元根据由第一和第二输入单元输入的数据计算体力年龄。
根据本发明的一个实施例，第一输入单元为体重计。
根据本发明的另一个实施例，第一输入单元是一个键单元，通过它可以手工输入上半身的重量。
根据本发明进一步的实施例，第二输入单元为体脂肪计。
根据本发明更进一步的实施例，第二输入单元是一个键单元，通过它可以手工输入下肢的肌肉量。
根据本发明更进一步的方案，提供了一种用于判断受测人体格和体力的装置，包括：第一输入单元；第二输入单元；第三输入单元；第四输入单元；判断单元；和显示单元，其中
该第一输入单元输入受测人的体脂肪率；
该第二输入单元输入受测人的BMI(体质量指数)；
该第三输入单元输入受测人的均衡年龄；
该第四输入单元输入受测人的体力年龄；
该判断单元根据由第一、第二、第三和第四输入单元中的至少一个输入的数据判断体格和体力；和
该显示单元显示由判断单元执行的判断的结果。
根据本发明的一个实施例，显示单元绘图显示该判断结果。
根据本发明的另一个实施例，第一输入单元为体脂肪计。
根据本发明进一步的实施例，第一输入单元是一个键单元，通过它能够手工输入体脂肪率。
根据本发明更进一步的实施例，第二输入单元是一个键单元，通过它能够手工输入BMI。
根据本发明更进一步的实施例，第三输入单元根据受测人的躯干脂肪质量和下肢脂肪质量计算均衡年龄。
根据本发明更进一步的实施例，第三输入单元是一个键单元，通过它能够手工输入均衡年龄。
根据本发明更进一步的实施例，第四输入单元根据受测人的上半身重量和下肢肌肉量计算体力年龄。
根据本发明更进一步的实施例，第四输入单元是一个键单元，通过它能够手工输入体力年龄。
根据本发明更进一步的方案，提供了一种用于判断受测人体格和体力的装置，包括：第一输入单元；第二输入单元；和运算单元，
其中
该第一输入单元输入受测人的体重；
该第二输入单元输入受测人的下肢肌肉量；和
该运算单元根据由第一和第二输入单元输入的数据计算骨关节炎的KOI(膝盖骨关节炎指数)。
根据本发明的一个实施例，第一输入单元为体重计。
根据本发明的另一个实施例，第一输入单元是一个键单元，通过它能够手工输入体重。
根据本发明进一步的实施例，第二输入单元为体脂肪计。
根据本发明更进一步的实施例，第二输入单元是一个键单元，通过它能够手工输入下肢的肌肉量。
根据本发明更进一步的实施例，KOI根据受测人的至少一个膝盖形状参数而加以修正。
根据本发明更进一步的实施例，受测人的膝盖形状参数包括膝盖周长和罗圈腿的程度。
根据本发明更进一步的方案，提供了一种用于判断受测人体格和体力的装置，包括：第一输入单元；第二输入单元；第三输入单元；判断单元；和显示单元，其中
该第一输入单元输入受测人的BMI(体质量指数)；
该第二输入单元输入受测人的体脂肪率；
该第三输入单元输入受测人的骨关节炎KOI(膝盖骨关节炎指数)；
该判断单元根据由第一和第二输入单元中的至少一个输入的数据以及第三输入单元输入的数据判断骨关节炎发生的可能性及其至少一个病因；和
该显示单元显示由判断单元执行的判断的结果。
根据本发明的一个实施例，第一输入单元是一个键单元，通过它能够手工输入BMI。
根据本发明的另一个实施例，第二输入单元为体脂肪计。
根据本发明进一步的实施例，第二输入单元是一个键单元，通过它能够手工输入体脂肪率。
根据本发明更进一步的实施例，第三输入单元根据受测人的体重和下肢肌肉量计算KOI。
根据本发明更进一步的实施例，第三输入单元是一个键单元，通过它能够手工输入KOI。
根据本发明更进一步的实施例，KOI根据受测人的至少一个膝盖形状参数而加以修正。
根据本发明更进一步的实施例，受测人的膝盖形状参数包括膝盖周长和罗圈腿的程度。
根据本发明更进一步的实施例，骨关节炎的病因包括受测人超重、下肢肌肉量少、膝盖周长小和罗圈腿程度大。
【附图说明】
现在，参考附图对本发明进行更详细的说明，其中：
图1是用于判断受测人体格和体力的装置的透视图，该装置根据本发明的一个实施例构建而成；
图2是图1中判断装置的电结构图；
图3是举例说明操作该判断装置的流程图；
图4A-4F是显示单元的显示屏幕；
图5A和5B是该显示单元的显示屏幕；
图6是该显示单元的显示屏幕；
图7A和7B每一个都是均衡年龄的视图；
图8A和8B每一个都是体力年龄的视图；
图9是该显示单元的显示屏幕；
图10是该显示单元的显示屏幕；
图11是该显示单元的显示屏幕；
图12是体质测量结果的打印页；
图13是举例说明操作该根据本发明第二实施例的判断装置的流程图；
图14是该显示单元的显示屏幕；
图15是该显示单元的显示屏幕；
图16是该显示单元的显示屏幕；
图17是该显示单元的显示屏幕；
图18是该显示单元的显示屏幕；和
图19是骨关节炎发生可能性判断结果的打印页。
【具体实施方式】
图1是用于判断受测人体格和体力的装置的透视图，该装置根据本发明的第一实施例构建而成。该判断装置1通常成字母“L”形，并且在其下部安装有体重计2。该体重计2为先前的类型，包括平板2a，受测人站在其上面，左脚和右脚分别与安装在平板上的电极3和4接触以测量他或她的体重。电极3、4包括电流供应电极3a和4a与电压测量电极3b和4b。该判断装置1还包括位于其前部的电源开关5和打印机6。此外，由触摸面板类型的液晶装置构成的显示与输入单元7安装在判断装置1的顶部，且左右手电极8、9安装在判断装置1左右侧壁的上部。手电极8、9包括电流供应电极8a、9a和电压测量电极8b、9b。此处省略了对手电极的进一步说明，因为它在“手类型体脂肪计”技术中是为人所熟知的。
图2是判断装置1的电结构图。八个适于与受测人的左右手脚相接触的电极3a，3b，4a，4b，8a，8b，9a，9b均与电极开关单元10连接。该电极开关单元10通过电流供应单元11和电压测量单元12与控制器单元13连接。该控制器单元13包括微型计算机，并与用于存储各种类型数据的存储器单元14连接。如图1所示，显示与输入单元7根据电路分为输入单元15和显示单元16，它们都通过输入/输出控制器单元17与控制器单元13连接。指代数字18代表的是用于给控制器单元13和其它单元提供电能的电源。
图3是举例说明操作判断装置1的流程图。首先，当判断装置1的电源开关5开启时，装置内所有的电单元都在步骤S1初始化，接着程序进行到步骤S2的皮重输入模式，如图4A所示。在该模式中，一些用于提示受测人输入皮重的信息和用于输入皮重的键盘都显示在显示单元16上。在受测人用他或她的手指通过显示单元上键盘的数字键输入其皮重，例如1.5kg，之后，便显示出了如图4B所示的屏幕。按下“继续”键之后，程序进行到步骤S3。在这一点上，如果输入了错误的皮重数值，那么可以通过“删除”键一次性删除所有已经输入的数字，或者通过“后退”键一个一个地删除已经输入的数字，从而可以重新输入正确的数字。
在步骤S3，对受测人的体重进行测量。特别地，如图4C所示，受测人被提示裸足站立在体重计2的平板2a上，且在步骤S2中输入的皮重数值以“负数(-)”形式显示，从而表示减去皮重。当受测人站立在体重计2的平板2a上时，体重计测量受测人的体重，并且如图4D所示，体重数值与一些用于提示人进行下一步骤的信息一起显示出来。如果按下“继续”键，程序将进行到步骤S4。在步骤S4中，设定受测人的体格和性别，如图4E所示。例如按下“标准/男性”。然后，按下“继续”键进行到步骤S5。在步骤S5，如图4F所示，键盘的数字键用于输入受测人的年龄，随后按下“继续”键进行到步骤S6。在步骤S6，如图5A所示，键盘的数字键用于输入受测人的身高。然后，按下“继续”键进行到步骤S7，在步骤S7中，步骤S3-S6所测量和输入的受测人的数据显示在显示单元16上，如图5B所示。如果在这里按下“返回”键或“停止”键，程序将返回到步骤S2，并从该步开始重新进行上面所述的输入和测量操作。但是，如果在这里按下“开始”键，程序将进行到步骤S9，开始对受测人的每个部分进行测量。
在步骤S9，开关单元10根据控制器单元13的命令而开启，从而电流供应单元11将AC电流施加到电极3a、4a上，而电压测量单元12测量电极3b和4b之间的电压。根据所供应的电流和所测量的电压，控制器单元13计算受测人两脚间的生物电阻抗(BI)。以同样的方式，受测人其它部分的BI：全身、右脚、左脚、右手和左手也一一加以测量。在步骤S10，测得的BI数值存储在存储单元14中。
在步骤S11，受测人的体脂肪率、去脂肪质量和体脂肪质量根据测得的BI数值而计算出来。更详细地讲，首先，受测人全身的体脂肪率、去脂肪质量和体脂肪质量根据其测得的体重和全身的BI而计算出来。然后，受测人每一部分：右脚、左脚、右手和左手的体脂肪率、去脂肪质量和体脂肪质量根据这些部分的BI而一一计算出来。接着，从全身的体脂肪质量中减去这些部分的体脂肪质量的总和，从而获得躯干的体脂肪质量。以相同的方式，从全身的去脂肪质量中减去这些部分的去脂肪质量的总和，从而获得躯干的去脂肪质量。之后，躯干的体脂肪质量加上躯干的去脂肪质量便获得了躯干的重量。
在步骤S12，确定肌肉的估计量。更详细地讲，凭借去脂肪质量与骨骼量之间相互关系的知识，根据去脂肪质量估计骨骼量，并从去脂肪质量中减去骨骼量，从而得到肌肉的估计量。
在步骤S13，受测人的BMI、标准体重和肥胖程度根据体重和身高而计算出来。然后，全身的体脂肪率、体脂肪质量、去脂肪质量、BMI、标准体重和肥胖程度以表格形式显示在显示单元16的左侧区域，如图6所示。在此处需要注意：标准体重定义为BMI为22时所得到的体重。肥胖程度由下述公式确定：
肥胖程度(％)＝{(测得体重-标准体重)/标准体重}×100
此外，体脂肪率以圆饼图的形式显示在显示单元的右侧区域，如图6所示。该图表示了体脂肪率的正常区域，其有助于判断受测人的体脂肪是过多还是过少。
在步骤S14中，计算受测人“均衡年龄”。图7A中，以“躯干脂肪质量/下肢脂肪质量”为纵坐标，以年龄为横坐标在图中描点。该图显示了脂肪的分布，从中显然可知躯干脂肪质量/下肢脂肪质量与年龄之间存在相互关系。因此，如果获得了图中实线所代表的回归曲线，受测人的年龄就能够根据躯干脂肪质量/下肢脂肪质量的数据而确定。该年龄在此处称为“均衡年龄”。在步骤S14中，图7B所示的屏幕最终显示在显示单元16上，其中“您的位置”表示受测人的“均衡年龄”。更详细地讲，在此实例中，与回归曲线上纵坐标(躯干脂肪质量/下肢脂肪质量的数值)水平与“您的位置”相一致的点相应的横坐标上的年龄，就是“均衡年龄”，其等于25岁。在这一点上需要注意：可以用上半身脂肪质量、总脂肪质量、体重或胳膊脂肪质量代替躯干脂肪质量。而且，也可以用双脚的脂肪质量或单脚的脂肪质量，或者甚至总脂肪质量代替下肢脂肪质量。此外，躯干脂肪质量/下肢脂肪质量的倒数，也就是，下肢脂肪质量/躯干脂肪质量也可以使用。实验显示，随着年龄的增长，上半身脂肪质量的增加大于下半身脂肪质量的增加。特别地，躯干脂肪质量的增加很显著，所以，在最优选的实施例中选择躯干脂肪质量/下肢脂肪质量在纵坐标上描点
在步骤S15，计算受测人的“体力年龄”。图8A中，以“上半身重量/下肢肌肉量”为纵坐标，以年龄为横坐标在图中描点。上半身重量/下肢肌肉量代表了行走时施加于下肢肌肉上的负担的大小，或者由单位量的下肢肌肉支撑的上半身重量，因此代表了受测人的活动性。由该图显然可知，上半身重量/下肢肌肉量与年龄之间存在相关性。因此，如果获得了图中实线所代表的回归曲线，受测人的年龄就能够根据上半身重量/下肢肌肉量的数据而确定。该年龄在此处称为“体力年龄”。在步骤S15中，图8B所示的屏幕最终显示在显示单元16上，其中“您的位置”表示受测人的“体力年龄”。更详细地讲，在此实例中，与回归曲线上纵坐标(上半身重量/下肢肌肉量)水平与“您的位置”相一致的点相应的横坐标上的年龄，就是“体力年龄”，其等于40岁。显示单元16在其左侧区域上以表格的形式显示了上半身和下半身每一个的脂肪率、脂肪质量、去脂肪质量和肌肉估计量，它们是“您的位置”的修正值。由此，便能够知道上、下半身彼此不平衡的程度。
在此步骤中，可以使用去脂肪质量代替肌肉量。而且，也可以使用体重、上半身肌肉量、躯干肌肉量或者一个胳膊的肌肉量代替上半身重量。双脚或单脚的肌肉量也可以用于代替下肢肌肉量。
在步骤S16中，根据体脂肪率、BMI、均衡年龄和体力年龄制备的雷达表图显示在显示单元16上，如图9所示。根据表图所示的标准数值，便可能容易地确定受测人的体格和体力是否良好。出于解释本发明的目的，术语“体格”表示人的外在躯体条件，如身高、体重、骨骼结构、营养条件等。特别地，“良好的体格”是指一个人不易罹患成人非传染性疾病如肥胖症等的条件。另一方面，术语“体力”是指工作或锻炼或者抵抗疾病的身体能力。特别地，“良好的体力”是指一个人至少处于能够在轻松的环境下进行日常生活而没有任何卧病在床的可能的条件。
在步骤S17，显示单元16显示出比例判断图，如图10所示。比例判断图显示受测人的各个部分：躯干、双手、双脚的体脂肪率、体脂肪质量、去脂肪质量和肌肉估计量。因此，受测人一眼就能够客观地判断出他或她的身体特征。
在步骤S18，显示单元16显示出由步骤S13-S17的结果综合得出的最终判断结果，如图11所示。
在步骤S19，体质(body composition)测量结果通过打印装置6而打印出来，其将所有的显示结果都汇总在一页内。
能够自动计算体脂肪率、BMI、均衡年龄和体力年龄的第一实施例的判断装置说明完了。但是，当然也可以用传统的体脂肪计进行测量、用手工进行计算等，来产生用于判断体格和体力的体脂肪率、BMI、均衡年龄和体力年龄。
现在，对用于判断受测人体格和体力的装置进行说明，其根据本发明的第二实施例构建而成，并能够确定骨关节炎发生的可能性及其病因。第一实施例装置的透视图和电结构图同样适用于第二实施例的装置。
参考图13的流程图，将对第二实施例判断装置的操作进行说明。在图13的步骤中，操作方式与图3的步骤相同的步骤用相同的参考字符表示。此处省略了对图13中步骤S1-S12的说明，因为它们的操作方式与图3中的相同。
在步骤S113，BMI根据受测人的体重和身高而计算出来。此外，骨关节炎的“KOI”(膝盖骨关节炎指数)也计算出来，且全身的KOI、体脂肪率、脂肪质量、去脂肪质量和BMI以表格的形式显示在显示单元16上，如图14的左侧区域所示。KOI由下述公式确定：
KOI＝体重/下肢肌肉量
该公式根据体重和下肢肌肉量计算KOI，但是如果根据膝盖的形状参数，如膝盖周长、罗圈腿程度(其定义为人站立并合拢他或她的双腿时，两膝之间的分离程度)等，而作出了任何修正的话，KOI的精度将提高。
然后，上半身和下半身每一个的脂肪率、脂肪质量、去脂肪质量和肌肉估计量以表格的形式显示在显示单元16上，如图14所示。
在步骤S114，举例说明KOI、BMI和％脂肪(体脂肪率)的雷达表图显示在显示单元16上，如图15所示。根据表图虚线所示的平均值，便可能利用雷达表图或体型(body build)判断图容易地确定出骨关节炎发生的可能性及其病因。特别地，在本实例中，KOI高于平均值，这意味着骨关节炎发生的可能性较高。此外，由体脂肪率和BMI表示的体格基本上处于平均水平，因此体重不会导致骨关节炎，而是下肢肌肉量小的问题。
在步骤S115中，每个部分：右臂、左臂、右腿和左腿的脂肪率、脂肪质量、去脂肪质量和肌肉估计量以表格的形式显示在显示单元16上，如图16所示。
在步骤S116中，举例说明每个部分：躯干、左臂、左腿、右腿和右臂的肌肉量的雷达表图显示在显示单元6上，如图17所示。此处假定，相同年龄和相同BMI的肌肉量设定为100。因此，受测人能够一眼就客观地判断出他或她自身的肌肉量。
在步骤S117中，由步骤S113-S116的每一个结果得出的最终判断结果作为一条信息显示在显示单元16上，如图18所示。该信息至少包括：(1)骨关节炎发生的可能性和(2)其至少一个病因。骨关节炎的病因包括：受测人超重、下肢肌肉量少、膝盖周长小和罗圈腿程度大。在图18的实例中，该病因包括：(1)KOI较高或骨关节炎发生的可能性较高，和(2)腿部肌肉量少。而且，该判断也可以根据受测人的年龄与膝盖的形状而进行。
在步骤S118，骨关节炎发生可能性的判断结果通过打印装置6而打印出来，其将所有的显示结果都汇总在一页内，如图19所示。
上面说明了用于判断受测人体格和体力的装置和方法的通常优选实施例。但是，本发明并不仅限于这些实施例，在如权利要求所确定的本发明的范围内，还可以进行各种修饰和修正。
本发明提供了一种优势，即根据由受测人的躯干脂肪质量和下肢脂肪质量计算出来的“均衡年龄”，受测人可以清楚地知道他或她的均衡年龄与标准值相差有多远。
本发明还提供了另外一种优势，即根据由受测人的上半身重量和下肢肌肉量计算出来的“体力年龄”，便可能直接确定受测人是否具有能够在轻松的环境下进行日常生活的体力程度。
此外，由根据受测人的体脂肪率、BMI、均衡年龄和体力年龄进行的体格和体力判断，便可能不仅确定受测人是否具有不易罹患肥胖症的良好的体格和体力，而且还能确定受测人是否具有能够在轻松环境下进行日常生活而没有任何卧病在床的可能的体力。
而且，由根据受测人的体重和下肢肌肉量计算出的骨关节炎KOI(膝盖骨关节炎指数)，便能够根据KOI容易地判断骨关节炎发生的可能性。而且，由根据BMI、体脂肪率以及骨关节炎KOI中的至少一种进行的骨关节炎发生可能性及其病因的判断，便可能使任何受测人都能够容易地知道施加到他或她膝盖上的负担有多大，以及为什么这些负担会施加，从而能够容易地接近骨关节炎发生可能性较低的理想体型。