(57)【要約】【課題】生体インピーダンスの測定装置及びその測定方法を提供する。【解決手段】生体インピーダンスの測定装置は、被測定者の身体部位に接触される複数の電極と、生体インピーダンスの測定のための入力電気信号を生成して、複数の電極のうち駆動電極に供給する入力信号生成部と、複数の電極のうちセンシング電極を通じて出力される出力電気信号から生体インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、測定状態及び結果を表示する表示部と、を含む。入力信号生成部は、信号を変調する変調部を含み、インピーダンス測定部は、出力電気信号を変調部に対応する方式で復調する復調部を含む。本発明による生体インピーダンスの測定装置は、印加される駆動信号を変調し、出力される測定信号を復調するので、生体から付加されるノイズの影響を効果的に除去することができる。【選択図】図１
2010221036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定者の身体部位に接触される複数の電極と、
生体インピーダンスの測定のための入力電気信号を生成して、前記複数の電極のうち駆動電極に供給する入力信号生成部と、
前記複数の電極のうちセンシング電極を通じて出力される出力電気信号から生体インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
測定状態及び結果を表示する表示部と、
を含む生体インピーダンスの測定装置において、
前記入力信号生成部は、信号を変調する変調部を含み、
前記インピーダンス測定部は、出力電気信号を前記変調部に対応する方式で復調する復調部を含むことを特徴とする生体インピーダンスの測定装置。
【請求項２】
前記入力信号生成部は、
正弦波を発振する発振器と、
前記発振器の出力信号を変調する変調部と、を含み、
前記インピーダンス測定部は、
出力電気信号を前記変調部に対応する方式で復調する復調部と、
前記復調部から出力される信号成分を分析して、生体インピーダンスを計算するインピーダンス計算部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の生体インピーダンスの測定装置。
【請求項３】
前記入力信号生成部は、
正弦波を発振する発振器と、
前記発振器で発振された信号をそれぞれ相異なるパラメータによって変調して、対応する駆動電極に同時に印加する複数の変調部と、を含み、
前記インピーダンス測定部は、
複数のセンシング電極のそれぞれから出力される出力電気信号を対応する変調部に対応する方式で復調する複数の復調部と、
前記複数の復調部のそれぞれから出力される信号から生体インピーダンスを計算するインピーダンス計算部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の生体インピーダンスの測定装置。
【請求項４】
前記入力信号生成部は、
それぞれが相異なる周波数で発振する複数の発振器と、
前記複数の発振器の出力信号を合成する混合部と、
前記混合部の出力信号を変調する変調部と、を含み、
前記インピーダンス測定部は、
出力電気信号を前記変調部に対応する方式で復調する復調部と、
前記復調部から出力される電気信号を周波数成分別に分離する出力フィルターと、
前記出力フィルターから出力される複数の信号成分を分析して、生体インピーダンスを計算するインピーダンス計算部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の生体インピーダンスの測定装置。
【請求項５】
前記入力信号生成部は、
それぞれが相異なる周波数を有した複数の信号成分が合成された信号に該当する単一のデジタル信号のサンプル値を保存する入力信号メモリと、
前記メモリに保存されたサンプル値を読み取ってアナログ信号に変換する信号合成部と、
前記信号合成部の出力信号を変調する変調部と、を含み、
前記インピーダンス測定部は、
出力電気信号のうち入力された正弦波成分のみを復調する復調部と、
前記復調部から出力される電気信号を周波数成分別に分離する出力フィルターと、
前記出力フィルターから出力される複数の信号成分を分析して、生体インピーダンスを計算するインピーダンス計算部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の生体インピーダンスの測定装置。
【請求項６】
前記出力フィルターは、
入力電気信号の周波数成分に対応する通過帯域周波数を有した複数の帯域通過フィルターであることを特徴とする請求項４ないし請求項５のうち何れか一項に記載の生体インピーダンスの測定装置。
【請求項７】
前記出力フィルターは、
入力電気信号の周波数成分に対応するフーリエ係数を求めるフーリエ変換部であることを特徴とする請求項４ないし請求項５のうち何れか一項に記載の生体インピーダンスの測定装置。
【請求項８】
前記変調部及び前記復調部は、
それぞれＢＰＳＫ変調部及びＢＰＳＫ復調部であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうち何れか一項に記載の生体インピーダンスの測定装置。
【請求項９】
生体インピーダンスの測定のための電気信号を生成する段階と、
前記電気信号を変調する変調段階と、
変調された信号を駆動電極に供給する段階と、
センシング電極を通じて出力される出力電気信号を前記変調方式に対応する方式で復調する段階と、
復調された信号を分析して、生体インピーダンスを計算するインピーダンス計算段階と、を含むことを特徴とする生体インピーダンスの測定方法。
【請求項１０】
正弦波を発振する段階と、
発振された信号を複数の変調部でそれぞれ相異なるパラメータによって変調して、対応する駆動電極に印加する段階と、
複数のセンシング電極から出力される信号をそれぞれ対応する変調方式のパラメータによって復調する段階と、
復調された複数の電気信号から生体インピーダンスを計算する段階と、
を含むことを特徴とする生体インピーダンスの測定方法。
【請求項１１】
相異なる周波数の複数の電気信号を合成した信号を生成する信号合成段階と、
前記合成した信号を変調して、入力電気信号を生成する段階と、
被測定者の身体部位に接触される駆動電極に入力電気信号を印加する段階と、
被測定者の身体部位に接触されるセンシング電極に出力される信号を獲得する段階と、
獲得された信号を前記変調に対応する方式で復調する段階と、
前記復調された信号を周波数成分別に分析して、生体インピーダンスを計算するインピーダンス計算段階と、
を含むことを特徴とする生体インピーダンスの測定方法。
【請求項１２】
前記インピーダンス計算段階は、
復調された信号を周波数成分別に分離するフィルタリング段階と、
前記分離された信号の値から生体インピーダンスを計算する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の生体インピーダンスの測定方法。
【請求項１３】
前記インピーダンス計算段階は、
復調された信号をフーリエ変換する段階と、
前段階で求められたフーリエ係数値から生体インピーダンスを計算する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の生体インピーダンスの測定方法。
【請求項１４】
前記信号合成段階は、
それぞれが相異なる周波数を有した複数の電気信号を発振する段階と、
前記発振された複数の電気信号を合成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のうち何れか一項に記載の生体インピーダンスの測定方法。
【請求項１５】
前記信号合成段階は、
メモリからそれぞれが相異なる周波数を有した複数の信号成分が合成された信号に該当する単一のデジタル信号のサンプル値を読み取るメモリアクセス段階と、
読み取ったデータをアナログ電気信号に変換する信号変換段階と、
を含むことを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のうち何れか一項に記載の生体インピーダンスの測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体インピーダンスの測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
体脂肪などを測定するために、生体インピーダンスの測定装置が広く使われている。身体の成分のうち、筋肉は水分が多いが、脂肪は水分がない。これにより、生体インピーダンス値は、筋肉が多ければ低くなり、脂肪が多ければ高くなる。生体インピーダンスを測定して、被測定者の体水分量、筋肉量、脂肪量を簡便かつ高い再現度で求めうる。
【０００３】
この装置は、身体部位、例えば、両手、両足に電極を付着し、その電極のうち測定部位によって一対を選択して、測定のための電流信号を印加した後、測定部位によって適切な電極対を選択して、その両端の電圧を測定することで生体インピーダンスを測定する。例えば、電流を左腕から右腕に印加した後、左腕から左足までの電圧降下を測定すれば、重複区間である左腕の生体インピーダンスを測定することができる。
【０００４】
ところが、細胞膜の影響によって細胞外水分は低周波数で反応するが、細胞内水分は高周波数に反応するので、生体内の体脂肪を正確に測定するためには、多様な周波数に対する測定が行われなければならない。部位別測定によって、そして、多数の周波数に対する測定によって全体インピーダンスの測定時間が相当長くなる。このような長くなった測定時間中に被測定者が動くか、話をすれば、また生体インピーダンス値は不安定になる。
【０００５】
このように、従来の生体インピーダンスの測定技術は、多様な周波数成分に対して信号印加及び測定する過程が数回反復されなければならないので、測定時間が多くかかるという問題点があった。また、長い測定時間中に被測定者が動くか、話をする場合、周波数成分別に測定条件が変わり、これにより、測定誤差が大きくなるという問題があった。
【０００６】
一方、測定信号が非常に高い周波数の正弦波成分であるために、被測定者の身体がアンテナの役割を果たして、外部の電磁気場が測定結果信号に混じてしまう。特に、生体インピーダンスの測定装置が、主に設けられる病院やフィットネスセンターの場合、診断装備、ランニングマシンなど多くの電磁気場ノイズ源に露出されている。また、測定装置の電源を通じてノイズが流入される場合もある。これにより、敏感な生体インピーダンスの正確な測定がさらに難しくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためのものであって、生体インピーダンスの測定時に、外部ノイズの影響を減らすことを目的とする。
【０００８】
さらに、本発明は、生体インピーダンスの測定に必要となる時間を減らすことを目的とする。
【０００９】
さらに、本発明は、生体インピーダンスの測定の測定誤差を減らすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を果たすための本発明の一態様による生体インピーダンスの測定装置は、被測定者の身体部位に接触される複数の電極と、生体インピーダンスの測定のための入力電気信号を生成して、前記複数の電極のうち駆動電極に供給する入力信号生成部と、前記複数の電極のうちセンシング電極を通じて出力される出力電気信号から生体インピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、測定状態及び結果を表示する表示部と、を含む。本発明の特徴的な一態様によって、本発明による生体インピーダンスの測定装置で入力信号生成部は、信号を変調する変調部を含み、インピーダンス測定部は、出力電気信号を前記変調部に対応する方式で復調する復調部を含む。
【００１１】
インピーダンス測定は、正弦波信号によってなされ、回路的に生体は線形媒質として理解されるので、出力信号は正常状態で入力信号の位相遅延と振幅の変化のみをもたらすので、入力信号に含まれた周波数の正弦波信号成分のみが含まれることが理想的である。したがって、複雑な応答特性を有する生体を伝送媒体として理解する時、元々伝送された信号成分を抽出する多様な変復調技術が適用可能である。また、原信号に追加されたノイズ成分は、復調過程によって効果的に除去されうる。
【００１２】
本発明のまた他の態様によれば、入力電気信号は、互いに相異なる周波数の電気信号を合成した信号を含む。本発明において、生体は、重畳の原理（ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）が概略的に適用される線形回路であると言える。生体が経時的に変わらなければ、獲得されなければならない複数の周波数に対する順次的な測定結果は、これら周波数を合成した信号に対する結果から求められうる。
【００１３】
本発明のまた他の特徴的な態様によれば、インピーダンス測定部は、出力電気信号を周波数成分別に分離して生体インピーダンスを測定する。
【００１４】
本発明のこのような態様によって、複数の周波数に対するインピーダンス測定は、一回のみ行われ、したがって、測定時間が、測定周波数の個数の比率ほど短縮されうる。また、これにより、測定時間中に被測定者によって発生する測定誤差が回避されうる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による生体インピーダンスの測定装置は、印加される駆動信号を変調し、出力される測定信号を復調するので、生体から付加されるノイズの影響を効果的に除去することができる。
【００１６】
本発明による生体インピーダンスの測定装置は、複数の周波数に対するインピーダンス測定を一回の測定で可能であり、したがって、測定時間が測定周波数の個数の比率ほど短縮されうる。さらに、測定時間が長くなるにつれて、被測定者によって発生する測定誤差が回避されうる。
【００１７】
それだけではなく、従来には、測定時間が過度に長くなることを回避するために、使える周波数の個数が制限された。しかし、本発明によって測定に使われる周波数の個数が画期的に多くなりうる。これにより、さらに正確かつ精密であり、豊かな生体情報が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による生体インピーダンスの測定装置の全体的な構成及び使用状態を概略的に説明する図である。
【図２】本発明の一実施形態による変調部１７０及び復調部３７０を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態によるインピーダンス測定装置の概略的な構成を示す図である。
【図４】本発明のまた他の実施形態による生体インピーダンスの測定装置の概略的な構成を示す図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態による生体インピーダンスの測定装置の概略的な構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
前述した、そして、追加的な本発明の態様は、後述する実施形態を通じてさらに明確になる。以下、このような本発明の態様を添付した図面を参照して記述される望ましい実施形態を通じて当業者が理解して再現できるように説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態による生体インピーダンスの測定装置の全体的な構成を概略的に説明する図である。示されたように、一実施形態による生体インピーダンスの測定装置は、被測定者の身体部位に接触される複数の電極９１０、９３０と、生体インピーダンスの測定のための入力電気信号を生成して、前記複数の電極のうち駆動電極９１０に供給する入力信号生成部１００と、前記複数の電極のうちセンシング電極９３０を通じて出力される出力電気信号から生体インピーダンスを測定するインピーダンス測定部３００と、測定状態及び結果を表示する表示部５３０とを含む。
【００２１】
複数の電極９１０、９３０は、身体の両足、両手などに接触される。望ましい一実施形態において、複数の電極は、測定のための電流あるいは電圧信号が印加される駆動電極９１０と、その結果として惹起される電圧降下あるいは流れる電流を測定するセンシング電極９３０とを含みうる。電流を印加してセンシング電極間の電圧降下を測定することで、身体部位の生体インピーダンスを測定することができる。または、電圧を印加して、そのセンシング電極間に流れる電流を測定することで、身体部位の生体アドミタンス（ａｄｍｉｔｔａｎｃｅ）を測定することができる。
【００２２】
本発明は、駆動電極のうち、一部ずつ順次に入力電気信号を印加してセンシング電極で順次に測定してもよく、あるいは駆動電極の全部に区別可能に変調された信号を同時に印加してセンシング電極でこれらを同時にセンシングしてもよく、これらをいずれも包括するように解析してもよい。さらに、駆動電極とセンシング電極は、一部あるいは全部が同一電極であり得る。
【００２３】
本発明の特徴的な一態様によって、入力信号生成部１００は、信号を変調する変調部１７０を含む。本実施形態において、入力信号生成部１００は、正弦波を発振する発振器１１０と、この発振器１１０の出力信号を変調する変調部１７０と、変調された駆動信号を多数の駆動電極９１０−１、９１０−２、９１０−３、９１０−４のうち測定部位によって選択される一対の電極に供給されるように経路をスイッチングする駆動スイッチング部１５０とを含む。駆動スイッチング部１５０は、一つのみ図示されたが、閉回路を構成するように一対を選択するために、二つのスイッチで構成される。このようなスイッチング部の制御は、測定部位によって制御部５００によって制御される。しかし、駆動スイッチング部１５０は、必須的なものではなく、各電極対の信号が電気的に区分される場合、または部位別に測定しない方式の場合のように省略される場合もある。
【００２４】
本発明の特徴的なまた他の態様によって、インピーダンス測定部３００は、出力電気信号を前記の変調部１７０に対応する方式で復調する復調部３７０を含む。
【００２５】
図示された一実施形態において、インピーダンス測定部３００は、測定部位によってセンシング電極９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４のうち一対の電極に経路をスイッチングするセンシングスイッチング部３５０と、センシングスイッチング部３５０から出力される信号を前記の変調部１７０に対応する方式で復調する復調部３７０と、復調された信号からインピーダンスを計算するインピーダンス計算部３３０とを含む。センシングスイッチング部３５０も一つのみ図示されたが、閉回路を構成するように一対を選択するために、二つのスイッチで構成される。このようなスイッチング部の制御は、測定部位によって制御部５００によって制御される。同様に、このようなセンシングスイッチング部３５０も必須的な構成ではない。
【００２６】
本明細書で、‘変調部に対応する方式の復調部’とは、電気通信で変調部で変調された信号を元々信号に復調する、元々変調部と一対を成す復調部を意味する。入力信号が発振器１１０で発振された正弦波である時、復調部３７０で復調された信号は、正弦波成分のみが含まれる。
【００２７】
図１に示された実施形態において、生体インピーダンスの測定方法は、生体インピーダンスの測定のための電気信号を生成する段階と、前記電気信号を変調する変調段階と、変調された信号を駆動電極に供給する段階と、センシング電極を通じて出力される出力電気信号を前記変調方式に対応する方式で復調する段階と、復調された信号を分析して、生体インピーダンスを計算するインピーダンス計算段階とを含む。このような生体インピーダンスの測定方法は、前述した内容から容易に理解されうる。
【００２８】
図２は、本発明の一実施形態による変調部１７０及び復調部３７０を示す図である。図示された実施形態において、変調部１７０は、ＣＤＭＡ方式の変調器である。ＣＤＭＡ変調器は、それぞれ互いに垂直な擬似ランダムコード（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ  Ｎｕｍｂｅｒ、ＰＮ）のうち一つと入力信号ベクタを互いにベクタ積する。これは、ＰＮコード発生器１７３が発生したＰＮコードによってＢＰＳＫ変調部１７１でＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ−Ｋｅｙｉｎｇ）変調を行うと見られる。図示された実施形態において、発振器１１０の出力は、ＢＰＳＫ変調されれば、ＰＮコードが‘１’である場合には、原信号の位相を維持し、‘０’である場合には、位相が１８０°遅延される形態に変調される。このように変調された信号は、人体に印加される。
【００２９】
復調部３７０は、ＣＤＭＡ復調を通じて信号を復元する。復調部３７０は、変調部１７０のＰＮコード発生器１７３と同期化されたコード値で受信された信号列を自己相関（ａｕｔｏｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）処理して復調する。
【００３０】
復調された信号は、変調された信号が生体を通過しながら減殺された位相情報と振幅情報とを有している。インピーダンス計算部３３０は、最初の発振器１１０で発振されて印加された電圧値あるいは電流値と、この復調された信号から測定された電流値あるいは電圧値から生体インピーダンス値とを計算する。
【００３１】
制御部５００は、ユーザインターフェースと、全体装置の総括制御を担当する。制御部５００は、例えば、マイクロプロセッサとプログラムコードが保存されたメモリとを含んで構成される。発振器１１０やインピーダンス計算部３３０を含んだ本発明の多くの構成要素が、マイクロプロセッサ内のプログラムコードとして具現可能である。
【００３２】
表示部５３０は、測定状態情報を表示して、電極９１０、９３０が、測定部位に十分に接触して正しい測定姿勢を維持するように助ける。また、表示部５３０は、中間及び最終測定結果を表示する。操作部５１０は、測定の基礎資料である性別、身長、年齢などの個人情報を入力するためのキーパッドあるいはタッチパッドあるいは加速度センサーなどを利用したデータ入力手段になりうる。
【００３３】
図３は、本発明の他の実施形態によるインピーダンス測定装置の概略的な構成を示す図である。図示された実施形態において、入力信号生成部１００は、正弦波を発振する発振器１１０と、前記発振器１１０で発振された信号をそれぞれ相異なるパラメータによって変調して、対応する駆動電極９１０−１、９１０−２、９１０−３、９１０−４に同時に印加する複数の変調部１７０−１、１７０−２、１７０−３、１７０−４とを含み、前記インピーダンス測定部３００は、複数のセンシング電極９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４のそれぞれから出力される出力電気信号を対応する変調部１７０−１、１７０−２、１７０−３、１７０−４に対応する方式で復調する複数の復調部１７０−１、１７０−２、１７０−３、１７０−４と、前記複数の復調部のそれぞれから出力される信号から生体インピーダンスを計算するインピーダンス計算部３３０とを含む。
【００３４】
図示された実施形態において、複数の変調部１７０−１、１７０−２、１７０−３、１７０−４は、発振器で発振された信号をそれぞれ相異なるＰＮコードに変調する。したがって、４個の測定電気信号が、駆動電極９１０−１、９１０−２、９１０−３、９１０−４を通じて同時に印加されたが、これらは、センシング電極９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４で同時に出力された後、前記複数の変調部１７０−１、１７０−２、１７０−３、１７０−４のそれぞれに対応する方式で動作する複数の復調部３７０−１、３７０−２、３７０−３、３７０−４によって復調されて区分されうる。測定部位の個数が、左腕、右腕、左足、右足、胴体の５部位とする時、実際、変調部１７０−１、１７０−２、１７０−３、１７０−４は、測定部位によって２回あるいはそれ以上駆動されうる。例えば、変調部１７０−１が、左手の電極に連結された変調部とする時、変調部１７０−１は左手を測定する時と、左足を測定する時、２回駆動されうる。但し、順次に駆動され、別途のスイッチング構成は不要である。これにより、図１に示された実施形態で、駆動スイッチング部１５０及びセンシングスイッチング部３５０を無くすことが可能であり、これにより、多様な部位の測定が順次的ではなく、同時になされるので、測定時間を短縮しうる。
【００３５】
図３に示された実施形態において、生体インピーダンスの測定方法は、正弦波を発振する段階と、前記発振された信号を複数の変調部でそれぞれ相異なるパラメータによって変調して、対応する駆動電極に印加する段階と、複数のセンシング電極から出力される信号をそれぞれ対応する変調方式のパラメータによって復調する段階と、復調された複数の電気信号から生体インピーダンスを計算する段階とを含む。このような生体インピーダンスの測定方法は、前述した実施形態の説明から容易に理解されうる。
【００３６】
図４は、本発明のまた他の実施形態による生体インピーダンスの測定装置の概略的な構成を示す図である。示されたように、本発明のまた他の実施形態において、入力信号生成部１００は、それぞれが相異なる周波数で発振する複数の発振器１１０−１、１１０−２、１１０−３、１１０−４と、前記複数の発振器の出力信号を合成する混合部１３０と、前記混合部１３０の出力信号を変調する変調部１７０とを含む。
【００３７】
また、本実施形態において、インピーダンス測定部３００は、出力電気信号を前記変調部１７０に対応する方式で復調する復調部３７０と、復調部３７０から出力される電気信号を周波数成分別に分離する出力フィルター３１０−１、３１０−２、３１０−３、３１０−４と、前記出力フィルターから出力される複数の信号成分を分析して、生体インピーダンスを計算するインピーダンス計算部３３０とを含む。
【００３８】
複数の発振器１１０は、それぞれが独立的な発振回路であり得る。しかし、例えば、複数の発振器１１０は、一つの発振回路と、それを分周して逓倍周波数を作る回路及びそれを正弦波に変調させる回路とを含んで構成されるなど多様な形態に変更されるということは、当業者に自明である。本実施形態において、インピーダンス計算部３３０は、多様な周波数範囲で生体インピーダンスを測定して、より多くの生体情報を反映することができる。
【００３９】
図示された実施形態において、出力フィルターは、入力電気信号の周波数成分に対応する通過帯域周波数を有した複数の帯域通過フィルター３１０−１、３１０−２、３１０−３、３１０−４として具現される。この帯域通過フィルターは、アナログフィルターで構成されることもあり、デジタルフィルターで構成されることもある。また他の例として、出力フィルターは、入力電気信号の周波数成分に対応するフーリエ係数を求めるフーリエ変換部で具現されることもある。フーリエ係数は、信号成分のうち当該周波数に該当する信号成分の大きさを表わす。
【００４０】
制御部５００は、ユーザインターフェースと、全体装置の総括制御を担当する。制御部５００は、例えば、マイクロプロセッサとプログラムコードが保存されたメモリとを含んで構成される。発振器１１０やインピーダンス計算部３３０を含んだ本発明の多くの構成要素が、マイクロプロセッサ内のプログラムコードとして具現可能である。
【００４１】
表示部５３０は、測定状態情報を表示して、電極９１０、９３０が、測定部位に十分に接触して正しい測定姿勢を維持するように助ける。また、表示部５３０は、中間及び最終測定結果を表示する。操作部５１０は、測定の基礎資料である性別、身長、年齢などの個人情報を入力するためのキーパッドあるいはタッチパッドあるいは加速度センサーなどを利用したデータ入力手段になりうる。
【００４２】
図４に示された実施形態において、生体インピーダンスの測定方法は、相異なる周波数の複数の電気信号を合成した信号を生成する信号合成段階と、前記合成した信号を変調して、入力電気信号を生成する段階と、被測定者の身体部位に接触される駆動電極に入力電気信号を印加する段階と、被測定者の身体部位に接触されるセンシング電極に出力される信号を獲得する段階と、獲得された信号を前記変調に対応する方式で復調する段階と、前記復調された信号を周波数成分別に分析して、生体インピーダンスを計算するインピーダンス計算段階とを含む。
【００４３】
図４に示された実施形態において、入力信号は、それぞれが相異なる周波数を有した複数の電気信号を発振する段階と、前記発振された複数の電気信号を合成する段階とを通じて生成された。
【００４４】
ここで、インピーダンス計算段階は、復調された信号を周波数成分別に分離するフィルタリング段階と、前記分離された信号の値から生体インピーダンスを計算する段階とを含みうる。また他の例として、インピーダンス計算段階は、復調された信号をフーリエ変換する段階と、前段階で求められたフーリエ係数値から生体インピーダンスを計算する段階とを含みうる。
【００４５】
図示された実施形態において、複数の周波数に対する測定が一回に行われ、これにより、測定速度を減らしうる。さらに、短くなった測定時間によって測定中に被測定者が動くか、話をするかという要因によってなされる測定の不安定性を除去することができる。
【００４６】
図５は、本発明のさらに他の実施形態による生体インピーダンスの測定装置の概略的な構成を示す図である。示されたように、本発明のさらに他の実施形態において、入力信号生成部１００は、それぞれが相異なる周波数を有した複数の信号成分が合成された信号に該当する単一のデジタル信号のサンプル値を保存する入力信号メモリ１２０と、前記メモリ１２０に保存されたサンプル値を読み取ってアナログ信号に変換する信号合成部１４０と、前記信号合成部１４０の出力信号を変調する変調部１７０とを含む。駆動スイッチング部１５０は、図１に示された実施形態において、それと類似している。インピーダンス測定部３００は、出力電気信号のうち入力された正弦波成分のみを復調する復調部３７０と、前記復調部３７０から出力される電気信号を周波数成分別に分離する出力フィルター３２０と、前記出力フィルター３２０から出力される複数の信号成分を分析して、生体インピーダンスを計算するインピーダンス計算部３４０とを含む。センシングスイッチング部３５０は、図１に示された実施形態において、それと類似している。
【００４７】
それぞれが相異なる周波数を有した正弦波の合成信号は、最大周期を有した正弦波の周期に該当する周期を有する単一の周期的信号である。本発明の特徴的な一態様によって、入力信号メモリ１２０は、デジタル信号の一周期分のサンプル値を保存し、前記信号合成部は、前記メモリを周期的にアクセスしながら信号を合成する。正弦波のように半周期を中心に原点対称である信号の場合、単に半周期分のサンプル値のみを保存し、残りの半周期は、保存されたサンプル値の負数値を取って生成することもできる。
【００４８】
信号合成部１４０は、入力信号メモリ１２０をアクセスするためのアドレスを生成して供給するメモリ制御器１４４と、メモリ制御器１４４がアドレス値を供給するによって履歴信号メモリ１２０から出力されるサンプル値をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換器１４２とを含んで構成される。
【００４９】
図示された実施形態において、センシングスイッチング部３５０は、測定部位によって複数の電極のうち一対を選択する。該選択された電極から出力される出力電気信号は、フーリエ変換部３２０でフーリエ変換される。インピーダンス計算部３４０は、フーリエ変換部３２０から出力される周波数成分別のフーリエ係数から生体インピーダンスを計算する。入力信号生成部１００から供給される入力電気信号が、複数周波数の正弦波信号の合成信号であるので、理想的には、出力される出力電気信号も入力電気信号に含まれた正弦波成分のみが出力される。したがって、フーリエ変換部３２０は、単に入力電気信号に含まれた周波数成分に該当する係数のみ求める。フーリエ変換のためのアナログ回路は、乗算器と積分器とを組み合わせたものと知られている。インピーダンス計算部３４０は、フーリエ変換部３２０で求められた係数値から生体インピーダンス値を求める。
【００５０】
また他の変形例において、フーリエ変換部３２０は、信号をデジタルサンプル値にサンプリングした後、デジタルフーリエ変換を行う方式で具現されることもある。
【００５１】
制御部５００は、ユーザインターフェースと、全体装置の総括制御を担当する。制御部５００は、例えば、マイクロプロセッサとプログラムコードが保存されたメモリとを含んで構成される。発振器１１０やインピーダンス計算部３３０を含んだ本発明の多くの構成要素が、マイクロプロセッサ内のプログラムコードとして具現可能である。
【００５２】
表示部５３０は、測定状態情報を表示して、電極９１０、９３０が、測定部位に十分に接触して正しい測定姿勢を維持するように助ける。また、表示部５３０は、中間及び最終測定結果を表示する。操作部５１０は、測定の基礎資料である性別、身長、年齢などの個人情報を入力するためのキーパッドあるいはタッチパッドあるいは加速度センサーなどを利用したデータ入力手段になりうる。
【００５３】
図示された実施形態において、出力フィルターは、図４の実施形態と同様に入力電気信号の周波数成分に対応する通過帯域周波数を有した複数の帯域通過フィルター３１０−１、３１０−２、３１０−３、３１０−４として具現されることもある。この帯域通過フィルターは、アナログフィルターで構成されることもあり、デジタルフィルターで構成されることもある。数に該当する信号成分の大きさを表わす。
【００５４】
図５に示された実施形態において、入力信号は、メモリからそれぞれが相異なる周波数を有した複数の信号成分が合成された信号に該当する単一のデジタル信号のサンプル値を読み取るメモリアクセス段階と、読み取ったデータをアナログ電気信号に変換する信号変換段階とを通じて生成されたということが理解されうる。
【００５５】
以上、本発明は、添付した図面を参照して、記述される望ましい実施形態を中心に説明されたが、これに限定されるものではない。したがって、本発明は、記載の実施形態から自明に導出される変形を包括するように意図された特許請求の範囲によって解析されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、生体インピーダンスの測定装置及びその測定方法の分野で適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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