(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体に導電接触させる複数の電極と、
前記複数の電極を通じて身体に測定電流を供給して前記身体のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、
ユーザに少なくとも体重を含む個人情報を入力させる入力手段と、
前記インピーダンス測定手段によって測定されたインピーダンスと前記入力手段により入力された前記個人情報とに基づいて、身体の骨量、体内水分量、及び／又は筋肉量の近似値を算出する近似値算出手段と、
前記近似値算出手段により算出された近似値と体重との相関関係によって分類されるタイプを判別する判別手段と、
前記判別手段により判別されたタイプを表示するタイプ表示手段と、
を具備することを特徴とする体内構成測定装置。
【請求項２】
前記近似値算出手段が、前記インピーダンス測定手段によって測定されたインピーダンスと前記入力手段により入力された前記個人情報とに基づいて除脂肪体重の近似値を算出し、この除脂肪体重の近似値に、当該除脂肪体重に対する骨量、体内水分量、及び／又は筋肉量の割合の平均統計値を個別に乗算して、骨量、体内水分量、及び／又は筋肉量の近似値を算出することを特徴とする請求項１に記載の体内構成測定装置。
【請求項３】
前記近似値算出手段が、前記インピーダンス測定手段によって測定されたインピーダンスと前記入力手段により入力された前記個人情報とに基づいて除脂肪体重の近似値を算出し、この除脂肪体重の近似値に、当該除脂肪体重に対する骨量、体内水分量、及び／又は筋肉量の割合の平均統計値を個別に乗算し、この乗算結果に対して、前記入力手段により入力された補正用の個人情報に基づく補正を行って骨量、体内水分量、及び／又は筋肉量の近似値を算出することを特徴とする請求項１に記載の体内構成測定装置。
【請求項４】
前記補正用の個人情報が、性別、年齢、身長、体重の少なくとも一つであることを特徴とする請求項３に記載の体内構成測定装置。
【請求項５】
前記近似値算出手段によって前回算出された近似値を記憶する記憶部と、
この記憶部に記憶された前記前回の近似値を出力する前回近似値出力手段と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の体内構成測定装置。
【請求項６】
前記複数の電極を通じて前記身体にトリートメント用のパルス電流を供給するトリートメントパルス供給手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の体内構成測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、体内の骨量、体内水分量、筋肉量を測定する体内構成測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人体は、主に血液を含む水分、筋肉、骨、そして脂肪からなりたつ。正しいダイエットはその中の脂肪を減らすことである。ところが、食事量を制限するだけのダイエット法では、体脂肪の量は減らせても、同時に筋肉・骨の量も減ってしまい、減量に成功しても体脂肪率にはきわだった変化が認められないケースが少なくない。逆に基礎代謝が低下し、脂肪のつきやすい体質をつくってしまう危険すらある。そこで、基礎代謝を高めつつ体脂肪を効率的に燃焼させることのできるダイエット法が求められている。
【０００３】
有酸素運動は、体脂肪を筋肉にとっての酸素の燃焼材料として消費する運動であり、基礎代謝を高める効果もあるので、体脂肪率を落とすのに理想的な手段の一つである。
【０００４】
また、近年、外部からパルス電流を人体に供給して筋肉を電気的に刺激することによって筋肉を収縮させ、有酸素運動と同様な体脂肪低減効果を期待できるパルス健康器などがある。このパルス健康器によれば、実際の運動時よりも効率的な筋肉の収縮運動が可能となり、基礎代謝量の増大効果も期待できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、いかなるダイエット法においても、それを成功させるには食事量（カロリー摂取量）の管理は必須である。しかし、個人にとって適度なカロリー摂取量の計算は、体重、年齢、性別、その日の運動量など様々なパラメータが関与し、計算式を使って理論的に求めることは精度的に限界がある。このため、食事制限を伴う有酸素運動は、ときには体脂肪のみならず筋肉や骨の量までも減少させ、いわゆるやつれの状態を引き起こすおそれがある。このため本来健康を目的としたダイエットや運動が逆効果となってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、体内の構成要素である骨、水分、筋肉の重量を測定して、健全なダイエットと健康管理に役立てることのできる体内構成測定装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の体内構成測定装置は、身体に導電接触させる複数の電極と、前記複数の電極を通じて身体に測定電流を供給して前記身体のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、ユーザに少なくとも体重を含む個人情報を入力させる入力手段と、前記インピーダンス測定手段によって測定されたインピーダンスと前記入力手段により入力された前記個人情報とに基づいて、身体の骨量、体内水分量、及び／又は筋肉量の近似値を算出する近似値算出手段と、前記近似値算出手段により算出された近似値と体重との相関関係によって分類されるタイプを判別する判別手段と、前記判別手段により判別されたタイプを表示するタイプ表示手段と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、骨量の近似値を測定することができ、ユーザは測定結果である骨量の変化から、ダイエット中ならばその食事量などの健全性の是非を確認することができるなど、個人の健康管理に大いに役立てることができる。
【０００９】
ユーザから与えられる個人情報としては、体重のほかに、性別、年齢、身長、体重、手首回り長さ、足首回り長さなどがある。なお、体重に関しては、体重計の測定値をこの体重計から直接取り込むようにしても構わない。全体重から体脂肪重量を除いた体重のうちの骨量の占める割合は、性別、年齢、身長、体重、手首回りの長さ、足首回りの長さといった骨の太さの実測値などとの間に何らかの相関をもつ。これらの相関を統計的に導出しておき、骨量測定に利用することで、骨重量の近似値を精度良く求めることができる。
【００１０】
また、前記近似値算出手段は、骨量とともに体内水分量の近似値、筋肉量の近似値を算出するものであってもよい。骨量とともに体内水分量、筋肉量の各近似値を知ることで、自身の健康状態をより細かに管理することができる。
【００１１】
さらに、好ましくは、本発明は、近似値算出手段によって前回算出された近似値を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された前記前回の近似値を出力する前回近似値出力手段とを具備するものであってよい。これにより、前回と今回との骨量・水分量・筋肉量の近似値測定データを比較して、変化の傾向をユーザが容易に把握することができる。
【００１２】
さらに、好ましくは、本発明は、近似値算出手段により算出された近似値と体重との相関によって分類されるタイプを判別する判別手段と、判別手段により判別されたタイプを表示するタイプ表示手段とをさらに具備するものであってよい。これにより、骨量・水分量・筋肉量の近似値と体重との相関によって分類されるタイプをユーザに示すことで、ユーザが身体の状態、たとえばやつれた状態にあることや、骨太な健康な状態にあることを客観的に認識することができる。
【００１３】
また、本発明は、前記複数の電極を通じて前記身体にトリートメント用のパルス電流を供給するトリートメントパルス供給手段をさらに有するものであってもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１に、本発明の第１の実施形態である体内構成測定装置が機能の一つとして組み込まれた電極ベルト付きのパルス健康器１００の全体の構成を示す。同図に示すように、このパルス健康器１００は主に携帯可能なサイズのパルス健康器本体１０１と、このパルス健康器本体にケーブル１０２を介して接続される電極ベルト１０３とで構成される。
【００１６】
図２は、パルス健康器本体１０１を正面から見た外観図である。同図に示すように、パルス健康器本体１０１の左右両端部には一対の把持部１０４が形成されており、各々の把持部１０４には給電側電極Ｈ１と検出側電極Ｈ２とが設けられている。
【００１７】
左右の把持部１０４の間には表示・操作部１１４が設けられ、この表示・操作部１１４の上部にはＬＣＤなどの表示部１０５が設けられている。この表示部１０５の下方には、電源をオン／オフする電源ボタン１０６と、体脂肪量測定や骨量測定、トリートメントなどの機能を選択するための機能選択ボタン１０７と、機能の実行の開始／終了を指示するための開始／終了ボタン１０８と、ユーザの性別、年齢、身長、体重、手首回りの長さ、足首回りの長さといった個人情報の入力、トリートメントのためのパルス電流の強さ・周波数およびトリートメント時間の設定などに各々用いられるアップキー１０９ならびにダウンキー１１０などが配設されている。
【００１８】
パルス電流の強さには、たとえば、弱い方から順に「さする」「ほぐす」「おす」「たたく」「もむ」といった感覚的な言葉で表記された選択肢が予め用意されており、その中からユーザはアップ／ダウンキー１０９、１１０を用いてパルス電流の強さを選択することができる。
【００１９】
表示部１０５には、ユーザからの個人情報、ユーザにより選択された機能やその動作状況、測定結果である体脂肪率や骨量の数値が表示されるほか、ユーザの体脂肪率と体重との相関に基づく体型タイプの判別結果や、骨量と体重との相関に基づく骨量タイプの判別結果を表示するマトリックス表示領域１１１が設けられている。なお、ここで「骨量」とは骨重量、骨重量率であり、骨重量率とは全体重で骨重量が占める割合である。また「骨量」は骨体積であってもよい。
【００２０】
さらに、パルス健康器本体１０１には、電極ベルト１０３との接続用のケーブル１０２の接続ジャック１１２を挿抜自在なコネクタ１１３が設けられている。電極ベルト１０３は、図３に示すように、身体Ｍの腹部に巻き付けて使用される。図１に示したように、この電極ベルト１０３には、４端子電極である４つの面状電極Ｈ１、Ｈ２が設けられている。これらの面状電極Ｈ１、Ｈ２は図３に示したように、身体Ｍの腹部左右前後の４つの部位に各々対応するものであり、左側の前後の２つの面状電極Ｈ１が給電側電極、右側の前後の２つの面状電極Ｈ２が検出側電極である。そして、これらの面状電極Ｈ１、Ｈ２はケーブル１０２を通じてパルス健康器本体１０１と電気的に接続される。
【００２１】
なお、電極ベルト１０３の４つの面状電極Ｈ１、Ｈ２には、柔軟なウレタン樹脂の表面に導電性のカーボンインクをコーティングしてなるもののほか、柔軟な絶縁性の帯状シートの表面にアルミ泊を接着してなるもの、あるいは、導電性のゴムやシリコンで形成されてなるものを使用することができる。
【００２２】
図４は、本パルス健康器１００の機能的な構成を示すブロック図である。同図に示すように、本パルス健康器１００は、切換手段１、インピーダンス測定手段２、体脂肪率・骨量算出手段３、体型・骨量タイプ判別手段４、表示制御手段５、トリートメント手段６、トリートメント選択手段７、およびデータ入力手段８を備えている。
【００２３】
切換手段１は、パルス健康器本体１０１および電極ベルト１０３の各々の４端子電極Ｈ１、Ｈ２の接続の組み合わせを切り換える手段である。端子電極Ｈ１、Ｈ２の接続の組み合わせには少なくとも以下がある。
【００２４】
▲１▼両手間のインピーダンスを測定する際の接続の組み合わせであり、パルス健康器本体１０１の４端子電極において接続する給電側電極Ｈ１と検出側電極Ｈ２との組み合わせ。
▲２▼腹部のインピーダンスを測定する際の接続の組み合わせであり、電極ベルト１０３の４端子電極において接続する給電側電極Ｈ１と検出側電極Ｈ２との組み合わせ。
▲３▼手と腹部との間のインピーダンスを測定する際の接続の組み合わせであり、パルス健康器本体のいずれかの端子電極と電極ベルト１０３のいずれかの端子電極との組み合わせ。
【００２５】
切換手段１は、これら▲１▼〜▲３▼の接続の組み合わせを時系列で順番に切り換えて行く。すなわち、両手間、腹部、手腹間のインピーダンス測定を順番に行うように切り替えて行く。
【００２６】
インピーダンス測定手段２は、上記▲１▼〜▲３▼の接続の組み合わせ毎に、給電側電極Ｈ１に所定の電圧（たとえば５０ｋＨｚの正弦波交流電圧）を印加し、検出側電極Ｈ２から検出電圧を取り出すことによって、両手間、腹部、手腹間のインピーダンスを測定する手段である。
【００２７】
体脂肪率・骨量算出手段３は、インピーダンス測定手段２によって測定された両手間、腹部および手腹間の各部位のインピーダンスとデータ入力手段８によって入力されたユーザの個人情報とに基づいてユーザの上記各部位の体脂肪率やその平均値、さらには骨重量、骨重量率などの骨量を算出する。
【００２８】
体型・骨量タイプ判別手段４は、体脂肪率・骨量算出手段３によって算出された体脂肪率およびデータ入力手段８によって入力されたユーザの個人情報とに基づいて体脂肪率と体重との相関に基づく体型を判別したり、体型・骨量タイプ判別手段４によって算出された骨重量率およびデータ入力手段８によって入力されたユーザの個人情報とに基づいて骨重量率と体重との相関に基づく骨量タイプを判別する処理を行う。
【００２９】
表示制御手段５は、体脂肪率・骨量算出手段３によって算出された体脂肪率の値を表示部１０５に表示したり、体型・骨量タイプ判別手段４によって判別された体型を表示部１０５のマトリックス表示領域１１１に表示させる制御を行う。また、表示制御手段５は、体脂肪率・骨量算出手段３により算出された骨重量、骨重量率などの骨量の値を表示部１０５に表示したり、体型・骨量タイプ判別手段４によって判別された、骨重量率と体重との相関に基づく骨量タイプを表示部１０５のマトリックス表示領域１１１に表示させる制御を行う。
【００３０】
トリートメント手段６は、パルス健康器本体１０１および電極ベルト１０３の端子電極群を介して人体に電気的刺激による複数の種類のトリートメントを行う手段である。
【００３１】
トリートメント選択手段７は、トリートメント手段６に実行させるトリートメントの種類をユーザからの指示に従って選択する手段である。
【００３２】
次に、この本パルス健康器１００において、体脂肪率および骨量の測定を行う場合の動作を説明する。
【００３３】
１．電極ベルト１０３をユーザのたとえば腹部に巻き付けて装着する。
２．パルス健康器本体１０１の機能選択ボタン１０７を使って、体脂肪率測定の機能を選択する。
３．アップキー１０９ならびにダウンキー１１０などを使ってユーザの個人情報を入力する。このとき、ユーザは体脂肪率測定および骨量測定のための個人情報として性別、年齢、身長、体重などを入力する。
【００３４】
４．パルス健康器本体１０１の左右両端の把持部１０４にユーザの両手を密着させ、この状態で開始／終了ボタン１０８を押す。
５．両手間、腹部、手腹間のインピーダンス測定が行われる。
６．体脂肪率・骨量算出手段３により、インピーダンス測定手段２によって測定された両手間、腹部および手腹間の各部位のインピーダンスとデータ入力手段８によって入力されたユーザの少なくとも体重を含む個人情報とに基づいて、ユーザの各部位の体脂肪率および全体的な体脂肪率（たとえば各部位の体脂肪率の平均値等）の算出が行われる。
【００３５】
７．算出された各部位の体脂肪率および全体的な体脂肪率（たとえば各部位の体脂肪率の平均値等）の値が表示部１０５にデジタル表示される。
８．体型・骨量タイプ判別手段４によって、体脂肪率・骨量算出手段３によって算出された体脂肪率およびデータ入力手段８によって入力されたユーザの個人情報とに基づいて体脂肪率と体重との相関に基づく体型が判別され、その結果が表示部１０５のマトリックス表示領域１１１に表示される。
【００３６】
９．パルス健康器本体１０１の機能選択ボタン１０７を使って骨量測定の機能を選択する。
１０．アップキー１０９ならびにダウンキー１１０などを使って骨量測定に必要な個人情報を入力する。このとき体脂肪率測定のために入力済みの情報は再度入力する必要はない。
【００３７】
１１．開始／終了ボタン１０８を押す。
１２．既に算出されている体脂肪率と、入力されているユーザの個人情報とに基づいて当該ユーザの骨重量、骨重量率なとの骨量の算出が行われる。
１３．図９（ａ）および（ｂ）に示すように、算出された骨重量、骨重量率などの骨量測定結果が表示部１０５にデジタル表示される。
【００３８】
１４．体型・骨量タイプ判別手段４によって、体脂肪率・骨量算出手段３によって算出された骨重量率およびデータ入力手段８によって入力されたユーザの個人情報とに基づいて骨重量率と体重との相関に基づく骨量タイプの判別が行われ、その結果が表示部１０５のマトリックス表示領域１１１に表示される。
【００３９】
図５にマトリックス表示領域１１１に体型を表示した場合を示し、図６にマトリックス表示領域１１１に骨重量率と体重との相関に基づく骨量タイプを表示した場合をそれぞれ示す。
【００４０】
これらの図示すように、マトリックス表示領域１１１は縦横３×３の計９つの区画Ｄ１，Ｄ２，・・・・，Ｄ９に分割されている。個々の区画Ｄ１，Ｄ２，・・・・，Ｄ９にはそれぞれ一つのドット１１５を点滅表示させることが可能とされており、その中のどの区画のドット１１５が点滅表示しているかで、ユーザは自身の体型や、骨重量率と体重との相関に基づく骨量タイプを一目で知ることができる。また、マトリックス表示領域１１１の各区画には、体型と骨量タイプの内容を示す文字が体型判別時と骨量タイプ判別時とで切り替えて表示されるようになっている。たとえば、図５において、判別された体型は「健康理想型」であることを示し、また、図６において、判別された骨量タイプは「超隠れ骨太型」であることを示している。
【００４１】
体脂肪率と体重との相関に基づく体型の判別は、たとえば以下のようにして行われる。
【００４２】
体型・骨量タイプ判別手段４は、たとえばユーザから与えられた性別、年齢、身長、体重等の個人情報に基づき、当該ユーザの体重の高低ランクを判定するとともに、体脂肪率・骨量算出手段３により算出されたユーザの体脂肪率の高低ランクを判定する。ここで体重の高低ランクはマトリックス表示領域１１１の縦軸に対応し、中間の高さにある区画行が体重の理想帯である。一方、体脂肪率の高低ランクはマトリックス表示領域１１１の横軸に対応しており、中間の区画列が体脂肪率の理想帯である。
【００４３】
理想体重は（身長−１００）＊０．９＊０．９１の計算式で求められ、体重の理想帯は理想体重＊０．９〜理想体重＊１．１の範囲とする。また、体脂肪率の理想帯は女性の場合１７〜２４％、男性の場合は１４〜２０％とする。この理想帯を基準にユーザの体重、体脂肪率の高低ランクが判別される。
【００４４】
以上のように体型・骨量タイプ判別手段４によってユーザの体重、体脂肪率の各ランクが判別され、その判別結果が表示制御手段５に通知される。表示制御手段５はこの通知に従ってマトリックス表示領域１１１の該当する一つの区画にドット１１５を点滅表示するように制御を行う。
【００４５】
次に、骨重量率と体重との相関に基づく骨量タイプがたとえば以下のようにして判別される。
【００４６】
体型・骨量タイプ判別手段４は、体脂肪率・骨量算出手段３によって、たとえば以下のように算出された骨重量率の高低ランクを判別する。
【００４７】
体脂肪率・骨量算出手段３による骨重量の算出方法の例を説明する。インピーダンスの測定値とユーザの個人情報とに基づいて体脂肪率が求まれば、個人情報として入力された全体重から、体脂肪率を基に求まる体脂肪重量を除いた体重（除脂肪体重）が分かる。さらに、この除脂肪体重のうちの骨の占める割合は年齢や性別との間に何らかの相関があり、これの相関は統計的に導き出すことが可能である。たとえば、一般に全体重において骨が占める割合は、男性は女性より高く、また、ある年齢を越えたところから年齢とともに低くなる。そこで、除脂肪体重と年齢や性別などのパラメータによって決まる上記の割合とから、骨重量の近似値を求めることができる。
【００４８】
なお、除脂肪体重のうちの骨の占める割合は、年齢または性別のうちいずれか一つのパラメータに基づいて決めてもよいし、年齢と性別の二つのパラメータに基づいて決めてもよい。または、さらに身長のパラメータを加えた３つのパラメータにより決めても構わない。
【００４９】
さらに、パラメータには、手首回りの長さ、足首回りの長さといった骨の太を有効に測定することのできる部位の実測値や、身長を利用することが可能であり、より精度な骨重量の近似値を求めために有効である。
【００５０】
以下に、これら手首回りの長さ、足首回りの長さ、身長を骨重量計算のための入力パラメータに加えた骨重量計算の例を示す。
【００５１】
ユーザからの個人情報として入力された性別をＳｘ、年齢をＡｇ、身長をＨ、手首回りの長さをＲ、足首回りの長さをＡｎ、体重をＷとし、前記の方法で算出された体脂肪率（たとえば平均値）をＦｐとして、まず次式（１）により、腕と足の骨の太さの近似値ｔを求める。ここで、骨の太さを有効に測定することのできる部位は、手首回り、足首回り以外の部位、たとえば膝回り、肘回りなどであっても構わない。
ｔ＝Ｒ＋Ａｎ−（ａ×Ｆｐ）    ・・・・（１）
ここで、ａは性別Ｓｘ、年齢Ａｇ、身長Ｈなどにより決まる定数である。
【００５２】
次に、この骨の太さの近似値ｔを用いて次式（２）により骨体積Ｂｖを計算する。
Ｂｖ＝Ｈ×ｔ×ｂ              ・・・・（２）
ｂは性別Ｓｘ、年齢Ａｇなどにより決まる定数である。
【００５３】
続いて、骨重量Ｂｗを次式（３）により算出する。
Ｂｗ＝Ｄ×Ｂｖ                ・・・・（３）
ここで、Ｄは骨密度であり、性別Ｓｘ、年齢Ａｇなどによって決まる定数である。
【００５４】
最後に、骨重量Ｂｗを体重Ｗで割ることで骨重量率Ｂｐが求まる。
Ｂｐ＝Ｂｗ／Ｗ                ・・・・（４）
【００５５】
骨重量率を求める計算方法は、もちろんこれに限定されない。他の計算方法で骨重量率を求めるようにしても構わない。
【００５６】
体型・骨量タイプ判別手段４は、このようにして体脂肪率・骨量算出手段３によっ算出された骨重量率の高低ランクを判別し、この判別した骨重量率のランクと体重のランクとを表示制御手段５に通知する。これにより、表示制御手段５によってマトリックス表示領域１１１の該当する一つの区画にドット１１５が点滅表示され、骨量タイプをユーザが認識することができる。
【００５７】
次に、パルス電流によるトリートメントについて説明する。
【００５８】
この実施形態のパルス健康器１００は、出力パルスの周波数や電圧などのパラメータをユーザからの指示に従って切り替えることで、トリートメントの種類を選択する機能（トリートメント選択手段７）を備えている。
【００５９】
トリートメントの種類には、大別して、たとえば５〜１０Ｈｚ程度の低い周波数のパルスで身体の深部を刺激し、骨格筋を運動させて血液の循環を促し、身体を揉みほぐす効果のあるトーニングと呼ばれるもの、たとえば２０〜１００Ｈｚ程度の周波数のパルスで身体の表部を刺激し、上層部の筋肉を運動させてリンパ液の流れを助長し、浮腫などを取り除く効果のあるドレナージュと呼ばれるものがある。
【００６０】
本実施形態のパルス健康器１００では、これらトーニングおよびドレナージュをさらに周波数で細分化し、多くの種類のトリートメントを用意し、これらを自由に切り替えることができるようになっている。
【００６１】
また、体脂肪率と体重との相関に基づく体型の判別結果または骨重量率と体重との相関に基づく骨量タイプの判別結果に応じて、最適な種類のトリートメントを自動的に選択して実行するように構成してもよい。
【００６２】
また、ドレナージュとトーニングには、パルス電圧をサイクリックに上下して刺激を変化させるスペシャル・ドレナージュとスペシャル・トーニングがある。さらに、同時に複数の電極間にパルスを流す通常のドレナージュとトーニングの他に、時系列で時間を分けて複数の電極間にパルスを流す時系列ドレナージュと時系列トーニング、あるいは時分割で同時に複数の電極間にパルスを流す時分割ドレナージュと時分割トーニングがある。これらを選択可能なトリートメントの種類に加えてもよい。
【００６３】
次に、本実施形態のパルス健康器１００におけるインピーダンス測定とトリートメントを実現するための回路の例を説明する。
【００６４】
図７および図８に、この回路構成の例を示す。人体インピーダンスを測定するために、発振器１１より正弦波交流電圧を発振させ、この発振出力を駆動回路１２、トランスＴ１、切換スイッチ１３を介してパルス健康器本体１０１および電極ベルト１０３の給電側電極Ｈ１、Ｈ１に供給する。
【００６５】
人体インピーダンスの測定は、ユーザがパルス健康器本体１０１の左右の把持部１０４を、給電側電極Ｈ１と検出側電極Ｈ２とに指が同時に触れるようなかたちで把持するとともに、ユーザの腹部に電極ベルト１０３を巻き付けた状態で行われる。この状態でユーザによって測定開始のためのボタン１０８が押されると、切換スイッチ１３がインピーダンス測定回路側に切り換わり、パルス健康器本体１０１、電極ベルト１０３の検出側電極Ｈ２に交流の検出電圧が発生する。
【００６６】
このとき両手間のインピーダンス、腹部のインピーダンス、手腹間のインピーダンスを個別に測定するために、接続する切換スイッチ１３の選択と切り換えタイミングが制御される。すなわち、ＣＰＵ１４からスイッチ切換制御信号がＩ／Ｏインタフェース１９、切換ユニット２０を通じて切換制御回路２１に入力され、切換制御回路２１はこのスイッチ切換制御信号に基づいて切換スイッチ１３の切換制御を行う。
【００６７】
検出側電極Ｈ２に発生した交流電圧は、切換スイッチ１３、トランスＴ２、帯域フィルタ１５、整流回路１６、増幅器１７を介して直流電圧に変換され、波形整形、レベル調整、オフセット調整された後、Ａ／Ｄ変換器１８によってデジタル信号に変換され、Ｉ／Ｏインタフェース１９を介してＣＰＵ１４に入力される。これにより、両手間のインピーダンス、腹部のインピーダンス、手腹間のインピーダンスが個別に測定される。
【００６８】
なお、インピーダンスを測定する前に、インピーダンス測定回路の経時変化や温度特性による測定誤差を修正するために、検出側回路の出力特性について以下のような校正が行われる。
【００６９】
３つの変量である人体インピーダンスＺ（両手間のインピーダンス、腹部のインピーダンス、手腹間のインピーダンス）と検出側回路が検出する交流電圧Ｖの関係を回帰直線Ｚ＝ｋ・Ｖ＋Ｃ０にあてはめる。抵抗値が既知である３つのダミー抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の両端に人体インピーダンスＺを測定するときと同じ所定の交流電圧を印加し、ダミー抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の両端に発生する交流電圧Ｖを検出して回帰直線の比例定数ｋと固定定数Ｃ０を求める。
【００７０】
このような検出側回路の出力特性の校正を行うため、ＣＰＵ１４は、Ｉ／Ｏインタフェース１９、切換ユニット２０および切換制御回路２２を介して切換スイッチ２３を切換えることによって、トランスＴ１の二次側およびトランスＴ２の二次側への接続を検出側電極Ｈ２の側からダミー抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の側に切換えるとともに、切換制御回路２１を介して切換スイッチ１３を切り換えて測定対象を三つのダミー抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の中で切り換える。
【００７１】
ＣＰＵ１４は、トリートメント選択手段７にて選択されたトリートメントの種類に基づいて基準クロック発生器２５のクロックパルスの分周率を決定し、この分周率で分周したデジタルトリガ信号をＩ／Ｏインタフェース１９およびＤ／Ａ変換器２６を介してパルス発生器２７に供給する。パルス発生器２７は、このデジタルトリガ信号を用いて、選択されたトリートメントの種類に応じた周波数、電圧のパルスを生成し、トランスＴ３の一次側に供給する。
【００７２】
トランスＴ３の二次側にはトランスＴ４の一次巻線が直列に接続されており、このトランスＴ４の二次巻線には、過電流を検出するための電流検出回路２８が接続されている。電流検出回路２８によって得られた検出電流はＡ／Ｄ変換器２９とＩ／Ｏインタフェース１９を介してＣＰＵ１４に入力され、ＣＰＵ１４はその電流値が基準をオーバーしているときは、電流保護回路３０によって遮断スイッチ３１を作動して回路を遮断する。
【００７３】
トランスＴ１の二次側には、それぞれフォトカプラ等からなる切換スイッチ３２、切換スイッチ３３を介してパルス健康器本体１０１および電極ベルト１０３の給電側電極Ｈ１および検出側電極Ｈ２と夫々接続されている。切換スイッチ３２、切換スイッチ３３は、ＣＰＵ１４による制御のもと、切換制御回路３４、３５によって両手間、腹部、手腹間に選択的にトリートメント用のパルスを供給するように切り換えられる。
【００７４】
また、インピーダンス測定とトリートメントとの切り換えは、切換スイッチ３６を切換制御回路３７によって切り換えることによって行われる。
【００７５】
なお、実行されるトリートメントの種類は、以上説明してきたユーザの体型・骨量タイプに応じて最適に選択されるようにしもよいし、ユーザが好みの種類のトリートメントを選択して実行させることも可能であることは言うまでもない。
【００７６】
以上説明したように、この実施形態のパルス健康器によれば、骨重量、骨重量率などの骨量を近似測定することができるので、たとえば体重の変化と骨量の変化との相関などから、ダイエット中ならばその食事量などの健全性の是非を確認することができるなど、個人の健康管理に大いに役立てることができる。
【００７７】
次に、本発明にかかる第２の実施形態の体内構成測定装置を説明する。この第２の実施形態の体内構成測定装置は、骨量の近似値測定のみならず、水分量、筋肉量の近似値測定を可能としたものである。ここで、「骨量」とは骨重量または体内骨重量率、「体脂肪量」とは体脂肪重量または体脂肪率、「体内水分量」とは体内水分重量または体内水分重量率、「筋肉量」とは筋肉重量または体内筋肉重量比のことを言う。各々の比はすべて全体重に対する比を意味する。また、この第２の実施形態の体内構成測定装置はパルス健康器に採用することが可能であるが、ここでは体内構成測定装置として特化した場合を説明する。
【００７８】
図１０に、本発明の第２の実施形態である体内構成測定装置２００を正面から見た外観図である。
【００７９】
同図に示すように、この体内構成測定装置２００の左右の両端部にはそれぞれ給電側電極Ｈ１および検出側電極Ｈ２が設けられている。左側の給電側電極Ｈ１および検出側電極Ｈ２には被測定者の左手の指が接触され、右側の給電側電極Ｈ１および検出側電極Ｈ２には被測定者の右手の指が接触されるようになっている。これら左右の電極の間には、表示・操作部１１４が設けられ、この表示・操作部１１４にはＬＣＤなどの表示部１０５が設けられている。この表示部１０５の下方には、電源をオン／オフする電源ボタン１０６と、体脂肪量、骨量、体内水分量、筋肉量などの測定の機能を選択するための機能選択ボタン１０７と、機能の実行の開始／終了を指示するための開始／終了ボタン１０８と、ユーザの性別、年齢、身長、体重、手首回りの長さ、足首回りの長さといった個人情報の入力などに各々用いられるアップキー１０９ならびにダウンキー１１０などが配設されている。
【００８０】
図１１は、表示部１０５の画面の構成を示す図である。表示部１０５の画面には、ユーザより個人情報として入力された性別、年齢、身長、体重、手首回りサイズなどの数値、ユーザにより選択された機能やその動作状況、測定結果である体内脂肪量、骨重、体内水分量、筋肉量などの数値を表示する領域１３４と、骨量と体重との相関に基づくタイプ、体脂肪量と体重との相関に基づくタイプ、体内水分量と体重との相関に基づくタイプ、および筋肉量と体重との相関に基づくタイプの判別結果を表示するマトリックス表示領域１１１と、測定された骨量の大小のランクを絵の表示数で表示する領域１２２と、測定された水分量の大小のランクを絵の表示数で表示する領域１２３などが設けられている。
【００８１】
図１２は、この体内構成測定装置２００の機能ブロック図である。
【００８２】
同図に示すように、この体内構成測定装置２００は、インピーダンス測定手段４２、体脂肪量・骨量・水分量・筋肉量の近似値算出手段４３、タイプ判別手段４４、表示制御手段４５、データ入力手段４８、不揮発性メモリ４９を備えている。
【００８３】
インピーダンス測定手段４２は、給電側電極Ｈ１に所定の電圧（たとえば５０ｋＨｚの正弦波交流電圧）を印加し、検出側電極Ｈ２から検出電圧を取り出すことによって、両手間のインピーダンスを測定する手段である。
【００８４】
体脂肪量・骨量・水分量・筋肉量の近似値算出手段４３は、インピーダンス測定手段４２によって測定された両手間のインピーダンスとデータ入力手段４８によって入力されたユーザの個人情報とに基づいてユーザの体脂肪量、骨量、水分量、筋肉量の近似値を算出する。
【００８５】
タイプ判別手段４４は、体脂肪量・骨量・水分量・筋肉量の近似値算出手段４３の算出結果およびユーザの個人情報とに基づいて、体脂肪率と体重との相関に基づくタイプ、骨重量率と体重との相関に基づくタイプ、体内水分量と体重との相関に基づくタイプ、筋肉量と体重との相関に基づくタイプを判別する処理を行う。
【００８６】
不揮発性メモリ４９は、たとえば、前回測定時の体脂肪量、骨量、体内水分量、筋肉量などの測定データを記憶するメモリである。この不揮発性メモリ４９に記憶されている前回の測定データはユーザからの指示により読み出され、表示部１０５の画面に表示させることができる。また、この不揮発性メモリ４９に記憶された前回の測定データは、新しく測定が行われる度に最新の測定データで自動的に上書き更新される。また、前回だけではなく、過去複数回の測定データを記憶できるように、これら複数回の測定データを処理して、変動の傾向を識別できるようなグラフ形式で表示するようにしてもよい。
【００８７】
次に、この体内構成測定装置２００において、体脂肪量、骨量、体内水分量、筋肉量などの測定を行う場合の動作を説明する。
【００８８】
１．アップキー１０９ならびにダウンキー１１０などを使ってユーザの個人情報である性別、年齢、身長、体重、手首回りの長さ、足首回りの長さなどを入力する。
２．開始／終了ボタン１０８を押した後、体内構成測定装置２００の左右両端の給電側電極Ｈ１および検出側電極Ｈ２にユーザの左右の親指の腹を密着させる。
【００８９】
３．ユーザのインピーダンス測定が行われる。
４．体脂肪量・骨量・水分量・筋肉量の近似値算出手段４３が、測定されたインピーダンスとユーザの個人情報とに基づいてユーザの体脂肪量、骨量・水分量・筋肉量を算出する。
【００９０】
５．タイプ判別手段４４が、体脂肪量・骨量・水分量・筋肉量の近似値算出手段４３の算出結果およびユーザの個人情報とに基づいてユーザの体脂肪量、骨量・水分量・筋肉量と体重との相関によるそれぞれのタイプの判別を行う。すなわち、タイプ判別手段４４は、ユーザから与えられた性別、年齢、身長、体重等の個人情報に基づきユーザの体重の高低ランクを判定するとともに、体脂肪量・骨量・水分量・筋肉量の近似値算出手段４３のそれぞれの測定結果について、予め設定された体脂肪量・骨量・水分量・筋肉量の理想帯と比較して高低ランクを判定する。以上の体脂肪量・骨量・水分量・筋肉量の算出結果ならびにタイプ判別結果である測定結果はメモリに記憶される。
【００９１】
６．測定結果を表示する項目をユーザが体脂肪量、骨量・水分量・筋肉量の中から選択することによって、メモリから選択項目の測定結果が読み出されて表示される。
【００９２】
図１３は、体脂肪量の測定結果の表示の様子を示す図である。このとき体脂肪量の測定結果であることを示す絵図１２５が表示されるとともに、数値表示領域１３４に体脂肪量として体脂肪率の値が表示され、マトリックス表示領域１１１に体脂肪率と体重との相関によるタイプが表示される。また、この表示の状態からたとえばアップキー１０９を一度押すことによって、図１４に示すように、現状の体脂肪率と、個人情報に応じて決まる理想値との差が表示部１０５の数値表示領域１３４に表示される。
【００９３】
図１５は、骨量の測定結果の表示の様子を示す図である。数値表示領域１３４に骨量として骨重量の値が表示され、マトリックス表示領域１１１に骨重量と体重との相関によるタイプが表示される。また、骨量の大小のランクを絵の表示数で表示する領域１２２にて骨重量の測定結果が直感的な絵として表示される。
【００９４】
図１６は、筋肉量の測定結果の表示の様子を示す図である。このとき筋肉量の測定結果であることを示す絵図１２６が表示されるとともに、数値表示領域１３４に筋肉量として筋肉重量の値が表示され、マトリックス表示領域１１１に筋肉量重量と体重との相関によるタイプが表示される。
【００９５】
図１７は、体内水分量の測定結果の表示の様子を示す図である。数値表示領域１３４に体内水分量として体内水分率の値が表示され、マトリックス表示領域１１１に体内水分率と体重との相関によるタイプが表示される。また、体内水分率の大小のランクを絵の表示数で表示する領域１２２にて体内水分量の測定結果が直感的な絵として表示される。
【００９６】
また、この体内構成測定装置２００では、前回測定時のデータを記憶する不揮発性メモリ４９を備えており、たとえば図１７に示す測定結果の表示状態からたとえばアップキー１０９を一度押すことによって、図１８に示すように、不揮発性メモリ４９から前回測定時のデータが読み出されて表示されるようになっている。前回の測定時のデータであることは「前回」という文字１１７が表示に加わることによってユーザが判別することができる。そして、不揮発性メモリ４９のデータは、測定完了後に最新測定データで上書き更新されるようになっている。また、この前回の測定時のデータ表示画面には、今回の測定データとの差を数値などで表示するようにしてもよい。
【００９７】
次に、この体内構成測定装置２００における、体脂肪量、骨量、体内水分量、筋肉量の具体的な測定方法を説明する。
【００９８】
インピーダンスの測定値とユーザの個人情報とに基づいて体脂肪率が求まれば、個人情報として入力された全体重から、体脂肪率を基に求まる体脂肪重量を除いた体重（除脂肪体重）が分かる。体脂肪量は人間の体重を最も大きく左右する要因であり、その他の体内要素である骨、水分、筋肉などの重さは、性別、年齢、身長、体重などの条件によりやはり左右されるとは言え、体脂肪に比べてその影響は格段に低い。そこで、除脂肪体重に対する骨量、水分量、筋肉量のそれぞれの割合の統計値を使用する方法が考えられる。すなわち、測定結果である除脂肪体重に、除脂肪体重に対する骨量の割合の平均統計値を乗算することによって骨量の近似値を得ることができる。同様に、測定結果である除脂肪体重に、除脂肪体重に対する水分量の割合の平均統計値を乗算することによって体内水分量の近似値が、また、測定結果である除脂肪体重に、除脂肪体重に対する筋肉量の割合の平均統計値を乗算することによって筋肉量の近似値がそれぞれ得られる。このようにして得られた近似値を最終的な測定結果として出力してもよいが、この実施形態では、さらに精度向上のため、次のような補正を行うものとしている。
【００９９】
すなわち、平均統計値を使って算出された近似値に、ユーザの個人情報である性別、年齢、身長、体重、手首回りの長さ、足首回りの長さなどに応じた細かい補正を施すことによって、より精度の高い近似値を得ることが可能である。具体的には、除脂肪体重に対する骨量の割合の平均統計値は０．２１５、除脂肪体重に対する水分量の割合の平均統計値は一般に０．７２３と言われおり、このような既知の平均統計値を測定結果である除脂肪体重に乗算し、この乗算結果にユーザの個人情報である性別、年齢、身長、体重、手首回りの長さ、足首回りの長さなどに応じて決まる補正値を付加して骨量、体内水分量、筋肉量の近似値を求める機能が、この実施形態の体内構成測定装置２００にたとえばソフトウェアなどによって実装されている。なお、体内水分量の近似値の補正に関しては、手首回りの長さ、足首回りの長さは無効である。
【０１００】
なお、除脂肪体重は、骨重量、体内水分重量、筋肉重量の和によって近似することができるので、たとえば、骨重量と体内水分重量の近似値を平均統計値を使ってそれぞれ求めた後、骨重量と体内水分重量のそれぞれの近似値の和を測定結果である除脂肪体重から減算して筋肉重量を求めるようにしてもよい。
【０１０１】
なお、これまで「骨量」と言う場合は、人体内で骨の部分が占める重量を指している。換言すれば、骨に含まれる水分量も含めた重量を「骨量」と言っている。これとは別に「骨塩量」と呼ばれるものがある。これは、骨中のミネラルの量すなわちカルシウム量である。そこで、この「骨塩量」を除脂肪体重から計算式によって求めるようにしてもよい。
【０１０２】
この場合、除脂肪重量別に係数を用意しておく。一例として、除脂肪体重が４０−４５ｋｇに対する係数は０．０４５とする。除脂肪体重に係数を乗じて、これにより算出された値に手首回りの測定値に応じた補正を行い、その結果を骨塩量の近似値とする。
【０１０３】
次に、この骨塩量の測定精度について示す。図１９および図２０は、それぞれ本実施形態の骨塩量の男女別測定結果をデキサ法による測定結果とともに示した表である。ここで、ＩＭＰはユーザの測定インピーダンス、ＢＣＡは本実施形態の近似法によって求められた骨塩量、そしてＤＸＡはデキサ法によって測定された骨塩量である。ＤＸＡは"Dual Energy X-Ray Absoptiometry"の略である。デキサ法は現在病院などにおいて最も普及している骨塩量あるいは骨密度の測定方法であり、２つの異なるエネルギーピークをもつＸ線ビームを被検者に照射し、Ｘ線ビームの透過を検出器にて検出して骨塩量あるいは骨密度を測定する方法である。
【０１０４】
図２１および図２２は、図１９および図２０に示したＢＣＡとＤＸＡのそれぞれの骨塩量測定結果を比較して示す線グラフである。これから分かるように、本実施形態の近似計算された骨塩量（ＢＣＡ）はデキサ法によって測定された骨塩量と十分近似していることを確認できる。
【０１０５】
また、以上はインピーダンスの測定結果などによって求めた除脂肪体重から係数を乗じて得られる骨量の近似値から、手首回りの長さや足首回りの長さなどによる補正を行ったが、逆に、手首回りの長さや足首回りの長さに基づいて骨量の近似値を計算し、これにインピーダンスの測定結果などによって求めた除脂肪体重やその他の個人情報などに基づく補正を行って最終的な近似値を得るようにしてもよい。
【０１０６】
本発明は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。たとえば、本発明は、体重計、体脂肪計、身長計などの身体測定器に組み込んだ形態で採用してもよい。さらには、本発明は、エアロバイク、ルームランナー、ステップウォーカーなどの運動機具に組み込んだ形態で採用することも可能である。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の体内構成測定装置によれば、骨量、体内水分量、筋肉量を近似的に測定してユーザにその結果を掲示することによって、健全なダイエットと健康管理に役立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した形態であるパルス健康器の全体構成を示す図である。
【図２】本実施形態におけるパルス健康器本体を正面から見た外観図である。
【図３】図１のパルス健康器の電極ベルトの使用形態を示す図である。
【図４】図１のパルス健康器の機能ブロック図である。
【図５】体型の判別結果の表示形態を示す図である。
【図６】骨量タイプの判別結果の表示形態を示す図である。
【図７】本実施形態のパルス健康器におけるトリートメント手段の回路構成を示す図である。
【図８】本実施形態のパルス健康器におけるインピーダンス測定手段の回路構成を示す図である。
【図９】骨重量および骨重量率の測定結果の表示の例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態である体内構成測定装置を正面から見た外観図である。
【図１１】図１の体内構成測定装置の表示部の画面の構成を示す図である。
【図１２】図１の体内構成測定装置２００の機能ブロック図である。
【図１３】体脂肪率の測定結果の表示の例を示す図である。
【図１４】体脂肪率の測定結果と理想値との差の表示の例を示す図である。
【図１５】骨量の測定結果の表示の例を示す図である。
【図１６】筋肉量の測定結果の表示の例を示す図である。
【図１７】体内水分量の測定結果の表示の例を示す図である。
【図１８】体内水分量の前回測定データの表示例を示す図である。
【図１９】本発明にかかる第２の体内構成測定装置による男性の骨塩量測定結果をデキサ法による骨塩量測定結果とともに示した表である。
【図２０】同じく本発明にかかる第２の体内構成測定装置による女性の骨塩量測定結果をデキサ法による骨塩量測定結果とともに示した表である。
【図２１】図１９のＢＣＡとＤＸＡの骨塩量測定結果を比較して示す線グラフである。
【図２２】図２０のＢＣＡとＤＸＡの骨塩量測定結果を比較して示す線グラフである。
【符号の説明】
１・・・切換手段
２・・・インピーダンス測定手段
３・・・体脂肪率・骨量算出手段
４・・・骨量算出手段
５・・・表示制御手段
６・・・トリートメント手段
７・・・トリートメント選択手段
８・・・データ入力手段
９・・・体型判別手段
４２・・・インピーダンス測定手段
４３・・・体脂肪量・骨量・水分量・筋肉量の近似値算出手段
４４・・・タイプ判別手段
４８・・・データ入力手段
４９・・・不揮発性メモリ
１００・・・パルス健康器
１０３・・・電極ベルト
１０５・・・表示部
１１１・・・マトリックス表示領域
２００・・・体内構成測定装置
Ｈ１，Ｈ２・・・電極
【図１】
0003653519.tif 000002
【図２】
0003653519.tif 000003
【図３】
0003653519.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003653519.tif 000006
【図６】
0003653519.tif 000007
【図７】
0003653519.tif 000008
【図８】
0003653519.tif 000009
【図９】
0003653519.tif 000010
【図１０】
0003653519.tif 000011
【図１１】
0003653519.tif 000012
【図１２】
0003653519.tif 000013
【図１３】
0003653519.tif 000014
【図１４】
0003653519.tif 000015
【図１５】
0003653519.tif 000016
【図１６】
0003653519.tif 000017
【図１７】
0003653519.tif 000018
【図１８】
0003653519.tif 000019
【図１９】
0003653519.tif 000020
【図２０】
0003653519.tif 000021
【図２１】
0003653519.tif 000022
【図２２】
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