ES2220018T3 - Aparato y procedimiento de medida de la composicion corporal. - Google Patents

Abstract

UN APARATO (2) DE MEDICION DE LA COMPOSICION CORPORAL DEL CUERPO DE UN INDIVIDUO COMPRENDE UN PRIMER MODULO ELECTRONICO (6) DESTINADO A MEDIR UNA IMPEDANCIA BIOELECTRICA Y QUE COMPRENDE AL MENOS UNA FUENTE DE CORRIENTE (10) DESTINADA A EMITIR, CUANDO EL INDIVIDUO ESTA CONECTADO AL APARATO DE MEDICION (2), UNA SEÑAL ELECTRICA VARIABLE (11). DICHA SEÑAL ELECTRICA (11) PRESENTA UNA FORMA DE ONDA CUYA DURACION ES AJUSTABLE PARA DETERMINAR DIRECTAMENTE LA IMPEDANCIA CORPORAL GLOBAL, LA IMPEDANCIA INTRACELULAR Y LA IMPEDANCIA EXTRACELULAR DEL CUERPO DEL INDIVIDUO.

Description

Aparato y procedimiento de medida de la composición corporal.

La presente invención se refiere a un aparato y un procedimiento de medida de la composición corporal de un individuo, comportando dicho aparato un primer módulo electrónico destinado a medir la impedancia bioeléctrica del cuerpo y que comprende una fuente de corriente destinada a entregar una señal eléctrica variable que atraviesa el cuerpo del individuo cuando este último está unido al aparato de medida.

La medida de la composición corporal se utiliza para apreciar la necesidad nutricional de un individuo y se basa, de manera conocida en sí, sobre la medida de la impedancia bioeléctrica del cuerpo de ese individuo. Proporciona informaciones sobre la relación entre la masa magra y, a masa grasa, así como sobre la cantidad de agua contenida en el cuerpo.

Los métodos y los aparatos de medida de la impedancia bioeléctrica conocidos se basan en un principio consistente en aplicar una corriente alterna débil (de 50 a 1500 \muA) al cuerpo del individuo por medio de dos o de cuatro electrodos, como se esquematiza en la figura 1. La diferencia de potencial que aparece entre ellos permite calcular la impedancia corporal global Z del cuerpo, estando este último asimilado a una suspensión de células en una solución electrolítica. La determinación de la impedancia corporal global Z se efectúa a partir de un módulo eléctrico del cuerpo, tal como el modelo de Fricke representado en la figura 2, y teniendo en cuenta la frecuencia f_{c} de la corriente utilizada, la resistencia opuesta al paso de la corriente eléctrica por el agua y por los electrolitos intra y extra celulares. Las resistencias de dichos electrolitos se representan respectivamente por R_{I} y por R_{E} en el modelo de Fricke. El cálculo de la impedancia bioeléctrica tiene en cuenta igualmente la reactancia X_{fc} de la membrana del cuerpo que tiene por efecto provocar un desfase \Theta entre la corriente aplicada y la tensión medida. Con referencia a la figura 2, R_{1}, R_{2}, C_{1}, C_{2} representan respectivamente las resistencias y las capacidades de contacto de los electrodos. Las ecuaciones que relacionan estos factores son

\hbox{las
siguientes:}

Z^{2} = R^{2} + X_{fc}{}^{2}

X_{fc} = |Z| \ x \ sen \ \Theta

R = |Z| \ x \ cos \ \Theta.

El lugar geométrico de la impedancia de esas ecuaciones es un semicírculo centrado en el eje de las abscisas, como se representa en la figura 3.

Un inconveniente de los aparatos basados en este método proviene del hecho que para determinar los valores de la impedancia del cuerpo a partir del diagrama de la figura 3 es necesario utilizar varias frecuencias de excitación. Además, ocurre que una frecuencia demasiado baja no permite explorar correctamente el sector intracelular, ya que la capacidad membranaria presenta una reactancia demasiado elevada a esa frecuencia. Asimismo, estos aparatos requieren la medida del desfase \Theta que es indispensable para, aparte de la medida de la impedancia Z, estimar la parte resistiva R que da la mejor precisión para el cálculo de la masa magra y del agua total.

Se conocen aparatos que utilizan cuatro electrodos y una frecuencia única de 50 KHz para la cual el desfase es máximo. Estos aparatos no permiten medir concretamente la impedancia intracelular R_{I} y la impedancia extracelular R_{E} del cuerpo. Solamente proporcionan una medida global de la impedancia del cuerpo.

El objeto de la presente invención es paliar los inconvenientes descritos más arriba.

Según la invención, la señal eléctrica entregada por la fuente de corriente presenta una forma de onda cuadrada cuya duración es regulable, de manera que determine directamente la impedancia corporal global, la impedancia intracelular y la impedancia extracelular del cuerpo.

El ajuste de la duración de la señal cuadrada permite medir la resistencia equivalente del modelo de Ficke, sin tener que recurrir a varias frecuencias. Además, el efecto capacitivo de las membranas celulares puede determinarse directamente a partir de la medida de dichas impedancias intracelular y extracelular.

Ventajosamente, a fin de adaptar la medida a individuos fisiológicamente diferentes, la frecuencia de la señal eléctrica se escoge entre 2 KHz y 400 KHz.

Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto por la descripción que sigue, tomada a título de ejemplo no limitativo, con referencia a las figuras adjuntas, en las cuales:

La figura 1 representa un esquema de principio conocido de medida de la impedancia bioeléctrica basada en la utilización de dos electrodos.

La figura 2 representa esquemáticamente un dispositivo de medida con cuatro electrodos según el estado de la técnica anterior.

La figura 3 representa un diagrama de impedancia utilizado en los métodos según el estado de la técnica anterior para calcular la impedancia bioeléctrica del cuerpo humano.

La figura 4 representa un diagrama de bloques de un aparato de medida de la calidad de materia grasa en un cuerpo según la invención.

La figura 5 representa esquemáticamente una vista en planta del aparato de la figura 4.

La figura 6 representa un esquema que ilustra el modelo bioeléctrico del cuerpo humano.

La figura 7 representa un esquema que ilustra la forma de onda de una corriente eléctrica suministrada por una fuente que equipa un aparato según la invención.

La figura 8 ilustra esquemáticamente una variante de la corriente utilizada en un aparato según la invención.

La figura 4 representa esquemáticamente un aparato 2 de medida de la composición corporal de un individuo, que puede ser un ser humano o un animal, comportando dicho aparato un primer módulo electrónico 6 destinado a medir la impedancia bioeléctrica del cuerpo y que comprende una fuente de corriente 10 destinada a suministrar una señal eléctrica variable 11 que atraviesa el cuerpo del individuo cuando este último se pone en contacto con el aparato 2.

El aparato 2 comporta igualmente un segundo módulo electrónico 7 destinado a medir el peso del individuo. El primer módulo 6 y el segundo módulo 7 están conectados a una unidad de cálculo 14, que puede ser un microprocesador o un microcontrolador adaptado al tratamiento a efectuar. La citada unidad de cálculo 14 recibe los valores respectivos del peso y la impedancia bioelectrónica medidas y calcula la cantidad de masa grasa y de masa magra contenidas en el cuerpo del individuo, en función de estos valores y a partir de fórmulas conocidas en sí, de las cuales se describe un desarrollo completo en la patente francesa n° 2.698.779. Además, la unidad de cálculo 14 está conectada a un medio de presentación de signos 15 que permite visualizar simultáneamente o secuencialmente los citados valores medidos y los valores calculados a fin de seguir en tiempo real la evolución de las magnitudes medidas.

Como se puede observar en la figura 5, el aparato 2 comporta dos electrodos de excitación 20, 22 destinados a aplicar la señal eléctrica 11 entre un primer punto y un segundo punto situados en el cuerpo del individuo, y dos electrodos de medida 24 y 26 en cuyos bornes se mide una tensión eléctrica 30. Los electrodos 24 y 26 están conectados a una unidad de medida 32 integrada al segundo módulo electrónico 7.

En el aparato de la invención, la señal eléctrica 11 suministrada por la fuente de corriente 10 presenta una forma de onda cuadrada cuya duración puede regularse por la unidad de tratamiento 14, en función de las medidas y de los tratamientos a efectuar.

Como puede apreciarse en la figura 8, la señal eléctrica 11 puede anularse durante una duración predeterminada d de manera que se anule perfectamente el efecto capacitivo de las membranas celulares. Dicha señal eléctrica 11 puede igualmente mantenerse a un valor constante durante un tiempo previamente determinado por el usuario. Dicha duración puede fijarse por programación de la unidad de cálculo 14 o por un medio de regulación exterior que el usuario puede manipular durante la medición.

Como se puede ver en la figura 7, la parte capacitiva del dipolo que representa el cuerpo se carga con una constante de tiempo R_{I}. C, mientras que la parte resistiva sigue perfectamente la rampa de la señal 11. La recta de carga V_{C} del condensador C corta periódicamente el soporte de la parte resistiva. Efectuando la medición en este momento preciso, es posible calcular la resistencia R equivalente a las resistencias R_{E} y R_{I} en paralelo.

Esa resistencia R_{E} se determina por la relación R_{E} = (V_{B}-V_{C})/i, midiéndose las tensiones V_{b} y V_{c} en un instante correspondiente a la saturación del condensador C. La resistencia R_{I} se deduce de la relación R = (R_{E} x R_{I})/(R_{E} + R_{I}) y la capacidad C se calcula a partir de la relación \DeltaV = i/C x x \Deltat, en la cual \DeltaV representa una variación de la tensión V_{C} durante un intervalo \Deltat.

El procedimiento de medida consiste, pues, en aplicar la señal cuadrada 11 entre los electrodos de excitación 20 y 22, y en medir la tensión 30 entre los electrodos de medida 24 y 26 en unos instantes en los cuales el efecto capacitivo de los tejidos del cuerpo del individuo es mínimo, si no nulo. A este fin, se programa la unidad de medida 32 de modo que retenga los valores medidos de la tensión 30 a cada paso por cero de la tensión V_{C}. Esta medición se efectúa con relación a una tensión de referencia estable obtenida en los bornes de una resistencia de precisión R_{r}.

El principio de esta medición se ilustra en la figura 6, en la cual se representan los diferentes puntos de conexión de los electrodos 20, 22, 24 y 26. Como puede verse en dicha figura, se mide una tensión V_{d} en el borne 26, una tensión V_{c} en el borne 24 y una tensión V_{b} en el borne 22. Los valores medidos, así como el peso del individuo, se transmiten seguidamente a la unidad de cálculo 14, que determina, en tiempo real, la cantidad de materia grasa y la cantidad de materia magra, así como la cantidad de agua contenidas en el cuerpo del individuo.

Según un segundo modo de realización de la invención, se anula la señal de corriente 11 en medio de cada alternancia, como se ilustra en la figura 8, de manera que se anule perfectamente la tensión V_{C}. Esto permite mejorar la estabilidad de la tensión medida 30.

El primer módulo 6 puede integrarse en un pesa-personas clásico. Puede igualmente utilizarse para seguir la evolución de un tratamiento destinado a apreciar las necesidades nutricionales de un individuo. El aparato según la invención puede igualmente servir de indicador de la evolución de la composición corporal local de un individuo en el curso de una sesión de tratamiento de la celulitis o en el curso de sesiones de masaje.

Claims (10)

1. Aparato (2) de medida de la composición corporal de un individuo, que comporta un primer módulo electrónico (6) destinado a medir una impedancia bioeléctrica y comprende por lo menos una fuente de corriente (10) destinada a suministrar una señal eléctrica variable (11) que atraviesa el cuerpo del individuo cuando este último se pone en contacto con el aparato de medida (2), caracterizado porque la señal eléctrica (11) presenta una forma de onda cuadrada cuya duración es regulable de manera que determine directamente la impedancia corporal global, la impedancia intracelular y la impedancia extracelular del cuerpo del individuo.

2. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque comporta además un segundo módulo electrónico (7) destinado a medir el peso del individuo.

3. Aparato según la reivindicación 2, caracterizado porque el primer módulo (6) y el segundo módulo (7) están conectados a una unidad de cálculo (14) adecuada para calcular, en función del peso y de la impedancia bioeléctrica medidos, la masa grasa, la masa magra y la cantidad de agua contenida en el cuerpo del individuo.

4. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque la frecuencia de la señal eléctrica (11) se escoge entre 2 KHz y 400 KHz.

5. Aparato según la reivindicación 3, caracterizado porque la unidad de cálculo (14) es un microprocesador adaptado al tratamiento a efectuar.

6. Aparato según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comporta un medio de presentación (15) de los valores medidos y de los valores calculados.

7. Aparato según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comporta por lo menos dos electrodos de excitación (20, 22) destinados a aplicar la señal eléctrica (11) entre un primer punto y un segundo punto del cuerpo del individuo y por lo menos dos electrodos de medida (24, 26) en los bornes de los cuales se mide una tensión eléctrica (30).

8. Pesa-personas, que comporta un primer módulo electrónico (6) destinado a medir una impedancia bioeléctrica y que comprende por lo menos una fuente de corriente (10) destinada a suministrar una señal eléctrica variable (11) que atraviesa el cuerpo de un individuo, caracterizado porque la señal eléctrica (11) presenta una forma de onda cuadrada cuya duración es ajustable de manera que determine directamente la impedancia intracelular y la impedancia extracelular del cuerpo del individuo.

9. Procedimiento de medición de la impedancia bioeléctrica del cuerpo de un individuo, caracterizado porque se aplica una señal cuadrada (11) de duración ajustable entre dos electrodos de excitación (20)(22) conectados al individuo y se mide una tensión (30) entre dos electrodos de medida (24) y (26) conectados igualmente al individuo, efectuándose la medida de la tensión (30) en instantes durante los cuales el efecto capacitivo del tejido del cuerpo del individuo es nulo.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la duración de la señal eléctrica puede regularse por la unidad de cálculo (14), en función de las mediciones y de los tratamientos a efectuar.