(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチ周波数のプローブ電流を生成し、生成した各周波数のプローブ電流を被験者の体に投入して該被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、
該生体電気インピーダンス測定手段によって測定された前記被験者の体の周波数０時及び無限大時の前記電気インピーダンスに基づいて、前記被験者の体の細胞内液抵抗を算出する抵抗算出手段と、
細胞外液抵抗及び細胞膜の容量成分が除かれて、該抵抗算出手段によって算出された前記細胞内液抵抗のみから、前記被験者の体脂肪の状態を推計する体脂肪推計手段とを備えてなることを特徴とする体脂肪測定装置。
【請求項２】
前記生体電気インピーダンス測定手段は、前記被験者の体に投入される前記プローブ電流の各周波数毎に、該被験者の体の生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスを測定し、測定された各周波数毎の前記生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスに基づいて、最小二乗法の演算手法を駆使して、インピーダンス軌跡又はアドミッタンス軌跡を求め、求められた該インピーダンス軌跡又はアドミッタンス軌跡から、前記被験者の体の周波数０時及び周波数無限大時の生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスを算出すると共に、
前記抵抗算出手段は、前記生体電気インピーダンス測定手段によって算出された前記被験者の体の周波数０時及び周波数無限大時の生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスに基づいて、前記被験者の体の細胞内液抵抗を算出することを特徴とする請求項１記載の体脂肪測定装置。
【請求項３】
前記被験者の身長、体重、性別及び年齢のうち少なくとも一つを人体特徴データとして入力するための人体特徴データ入力手段が付加されてなると共に、
前記体脂肪推計手段は、前記抵抗算出手段によって算出された前記被験者の体の細胞内液抵抗と、前記体特徴データ入力手段から入力された前記人体特徴データとに基づいて、前記被験者の体脂肪の状態を推計することを特徴とする請求項１又は２記載の体脂肪測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、体脂肪の状態（体脂肪率、脂肪重量、除脂肪体重等）を電気的に測定するための体脂肪測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
肥満であるかないかは、見た目や体重ではなく、実は、体重に占める脂肪の割合、すなわち体脂肪率で決まる、といわれている。だから、健康づくりを考える上で、ウェイトコントロールよりもファットコントロール（肥満の解消・予防）が重視される今日、正しい体脂肪の測定は大きな意味を持つ。
ところで、体の総電導量は、体水分量の総電導量と略等しく、その大部分が筋組織に含まれていると考えられること、及び脂肪組織の水分含有量は、最小であると仮定できることから、生体電気インピーダンス（Bioelectric Impedance）は、体脂肪等の身体組成を充分反映していると考えらている。例えば、除脂肪体重（ＦＦＭ）は、身長の二乗を生体電気インピーダンスで割った量に比例することが、ルカスキー等によって報告されている（H.C.Lukaski et al, The American Journal of Clinical Nutrition, 41(1985)810-817）。
【０００３】
生体電気インピーダンスの上述した特性を活かして、従来から、例えば、特開平５−３３７０９７号公報等に記載されているように、４個の表面電極を被験者の皮膚表面の所定の部位、すなわち、被験者の手甲部と、同側の足甲部とにそれぞれ２個ずつ貼り付け、このうち、手甲部と足甲部との間の２個の電極間に正弦波交流電流を流し、残りの２個の電極から被験者の手足間の電圧を検出して、生体電気インピーダンスを測定し、測定された生体電気インピーダンスに基づいて、予めプログラムされた所定の身体組成推定式を駆使して、体脂肪率等の体脂肪の状態を推計する体脂肪測定装置が開発されている。
【０００４】
ここで、人体の組織を構成する細胞について言及すると、図７に示すように、細胞１，１，…は、細胞膜２，２，…によって取り囲まれてなっているが、細胞膜２，２，…は、電気的には容量（リアクタンス）の大きなコンデンサと見ることができる。したがって、生体電気インピーダンスは、図８に示すように、細胞外液抵抗Ｒeのみからなる細胞外液インピーダンスと、細胞内液抵抗Ｒiと細胞膜容量Ｃmとの直列接続からなる細胞内液インピーダンスとの並列合成インピーダンスと考えることができる。
そこで、上記従来の体脂肪測定装置では、手足の表面電極間に流すべき正弦波交流電流の周波数を骨格筋組織の特性周波数である５０ｋＨｚに固定し、被験者の生体電気インピーダンスを測定して、細胞外液インピーダンスと細胞内液インピーダンスとの並列合成インピーダンスを得、得られた並列合成インピーダンスに基づいて、被験者の体脂肪率等を算出していた。
ところで、体脂肪率は、血液（正確には血漿）やリンパ液等の細胞外液を除いた、純粋に細胞内の脂肪と筋肉との割合である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の体脂肪測定装置にあっては、上記したように、細胞外液抵抗を含む生体電気インピーダンスに基づいて、体脂肪率等を求めていたため、例えば、透析の際の除水の直後やハードトレーニングの直後等では、細胞外液抵抗の増加の影響を受けて、体脂肪率等の測定誤差が増大するという欠点があった。また、測定される体電気インピーダンスには、細胞膜２，２，…の容量（リアクタンス）成分も含まれているために、体脂肪率等の推計値の精度向上が阻まれていた。
【０００６】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、体脂肪率の測定精度の向上を図ることのできる体脂肪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】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明に係る体脂肪測定装置は、マルチ周波数のプローブ電流を生成し、生成した各周波数のプローブ電流を被験者の体に投入して該被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、該生体電気インピーダンス測定手段によって測定された上記被験者の体の周波数０時及び無限大時の上記電気インピーダンスに基づいて、上記被験者の体の細胞内液抵抗を算出する抵抗算出手段と、細胞外液抵抗及び細胞膜の容量成分が除かれて、該抵抗算出手段によって算出された上記細胞内液抵抗のみから、上記被験者の体脂肪の状態を推計する体脂肪推計手段とを備えてなることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の体脂肪測定装置であって、上記生体電気インピーダンス測定手段は、上記被験者の体に投入される上記プローブ電流の各周波数毎に、該被験者の体の生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスを測定し、測定された各周波数毎の上記生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスに基づいて、最小二乗法の演算手法を駆使して、インピーダンス軌跡又はアドミッタンス軌跡を求め、求められた該インピーダンス軌跡又はアドミッタンス軌跡から、上記被験者の体の周波数０時及び周波数無限大時の生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスを算出すると共に、上記抵抗算出手段は、上記生体電気インピーダンス測定手段によって算出された上記被験者の体の周波数０時及び周波数無限大時の生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスに基づいて、上記被験者の体の細胞内液抵抗を算出することを特徴としている。
【０００９】
さらにまた、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の体脂肪測定装置であって、上記被験者の身長、体重、性別及び年齢のうち少なくとも一つを人体特徴データとして入力するための人体特徴データ入力手段が付加されてなると共に、上記体脂肪推計手段は、上記抵抗算出手段によって算出された上記被験者の体の細胞内液抵抗と、上記体特徴データ入力手段から入力された上記人体特徴データとに基づいて、上記被験者の体脂肪の状態を推計することを特徴としている。
【００１０】
【作用】
この発明の構成において、生体電気インピーダンス測定手段は、マルチ周波数のプローブ電流を生成し、生成した各周波数のプローブ電流を被験者の体に投入して被験者の体の電気インピーダンスを測定する。抵抗算出手段は、生体電気インピーダンス測定手段によって測定された被験者の体の電気インピーダンスに基づいて、被験者の生体組織の細胞内液抵抗を求める。体脂肪推計手段は、求められた細胞内液抵抗に基づいて、被験者の体脂肪率等の体脂肪の状態を推計する。それ故、この発明の構成によれば、細胞内液抵抗が正確に求められ、求められた細胞内液抵抗に基づいて、一段と実情に即した正確な体脂肪に関する推計値を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。
図１は、この発明の一実施例である体脂肪測定装置の電気的構成を示すブロック図、図２は、同装置の使用状態を模式的に示す模式図、図３は、人体のインピーダンス軌跡を示す図、図４は、組織内細胞の電気的等価回路図、図５は、周波数無限大時の組織内細胞の電気的等価回路図、また、図６は、同装置における表示器の表示例を示す図である。
この例の体脂肪測定装置４は、図１及び図２に示すように、被験者の体Ｅに測定信号としてマルチ周波数電流Ｉｂを流すための信号出力回路５と、被験者の体Ｅを流れるマルチ周波数電流Ｉｂを検出するための電流検出回路６と、被験者の手足間の電圧Ｖｐを検出するための電圧検出回路７と、入力装置としてのキーボード８と、出力装置としての表示器９と、各種制御・各種演算処理を行うＣＰＵ（中央処理装置）１０と、ＣＰＵ１０の処理プログラムを記憶するＲＯＭ１１と、各種データを一時記憶するデータ領域及びＣＰＵ１０の作業領域が設定されるＲＡＭ１２と、測定時に被験者の手甲部Ｈや足甲部Ｌの皮膚表面に貼り付けられる４個の表面電極Ｈｐ,Ｈｃ,Ｌｐ,Ｌｃとから概略構成されている。
【００１２】
上記信号出力回路５は、ＰＩＯ（パラレル・インタフェース）５１、測定信号発生器５２及び出力バッファ５３から構成されている。測定信号発生器５２は、全測定時間の間、例えば８００ｎｓｅｃの周期で、ＰＩＯ５１を介して行われるＣＰＵ１０の指示に従って、周波数が、例えば１ｋＨｚ〜４００ｋＨｚの範囲で、かつ、１５ｋＨｚの周波数間隔で段階変化する測定信号（電流）Ｉａを繰り返し生成して、出力バッファ５３に入力する。出力バッファ５３は、入力される測定信号Ｉａを定電流状態に保ちながら、マルチ周波数電流Ｉｂとして表面電極Ｈｃに送出する。この表面電極Ｈｃは、測定時、被験者の手甲部Ｈに貼り付けられ、これにより、５００〜８００μＡの範囲にあるマルチ周波数電流Ｉｂが被験者の体Ｅを流れることになる。
【００１３】
上記電流検出回路６は、Ｉ／Ｖ変換器（電流／電圧変換器）６１、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）６２、Ａ／Ｄ変換器６３及びサンプリングメモリ６４から概略構成されている。Ｉ／Ｖ変換器６１は、被験者の体Ｅ、すなわち被験者の手甲部Ｈ（図２）に貼り付けられた表面電極Ｈｃと足甲部Ｌに貼り付けられた表面電極Ｌｃとの間を流れるマルチ周波数電流Ｉｂを検出して電圧Ｖｂに変換し、変換により得られた電圧ＶｂをＢＰＦ６２に供給する。ＢＰＦ６２は、入力された電圧Ｖｂのうち、略１ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの帯域の電圧信号のみを通して、Ａ／Ｄ変換器６３に供給する。
Ａ／Ｄ変換器６３は、ＣＰＵ１０が発行するデジタル変換指示に従って、アナログの入力電圧Ｖｂをデジタルの電圧信号Ｖｂに変換した後、デジタル化された電圧信号Ｖｂを電流データＶｂとして、サンプリング周期毎、測定信号Ｉａの周波数毎にサンプリングメモリ６４に格納する。また、サンプリングメモリ６４は、ＳＲＡＭから構成され、測定信号Ｉａの周波数毎に一時格納されたデジタルの電圧信号Ｖｂを、ＣＰＵ１０の求めに応じて、ＣＰＵ１０に送出する。
【００１４】
電圧検出回路７は、差動増幅器７１、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）７２、Ａ／Ｄ変換器７３及びサンプリングメモリ７４から構成されている。差動増幅器７１は、被験者の体Ｅ、すなわち被験者の手甲部Ｈに貼り付けられた表面電極Ｈｐと足甲部Ｌに貼り付けられた表面電極Ｌｐとの間の電圧（電位差）を検出する。ＢＰＦ７２は、入力された電圧Ｖｐのうち、略１ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの帯域の電圧信号のみを通して、Ａ／Ｄ変換器７３に供給する。
Ａ／Ｄ変換器７３は、ＣＰＵ１０が発行するデジタル変換指示に従って、アナログの入力電圧Ｖｐをデジタルの電圧信号Ｖｐに変換した後、デジタル化された電圧信号Ｖｐを電圧データＶｐとして、サンプリング周期毎、測定信号Ｉａの周波数毎にサンプリングメモリ７４に格納する。また、サンプリングメモリ７４は、ＳＲＡＭから構成され、測定信号Ｉａの周波数毎に一時格納されたデジタルの電圧信号Ｖｐを、ＣＰＵ１０の求めに応じて、ＣＰＵ１０に送出する。
なお、ＣＰＵ１０は、２つのＡ／Ｄ変換器６３，７３に対して同一のタイミングでデジタル変換指示を行う。
【００１５】
上記キーボード８は、被験者の身長、体重、性別及び年齢等の人体特徴項目、全測定時間及び測定回数等を入力するためのテンキーや機能キー、及び操作者（又は被験者）が測定開始を指示するための開始スイッチ等を有して構成されている。キーボード８から供給される操作データ及び人体特徴データは、図示せぬキーコード発生回路でキーコードに変換されてＣＰＵ１０に供給される。ＣＰＵ１０は、コード入力された各種操作信号及び人体特徴データをＲＡＭ１２のデータ領域に一時記憶する。
【００１６】
ＲＯＭ１１は、ＣＰＵ１０の処理プログラムとして、主プログラムの他、例えば、生体電気インピーダンス算出サブプログラム、インピーダンス軌跡算出サブプログラム、周波数０時インピーダンス決定サブプログラム、周波数無限大時インピーダンス決定サブプログラム、細胞内液抵抗算出サブプログラム及び体脂肪推計サブプログラム等を格納する。
ここで、生体電気インピーダンス算出サブプログラムには、サンプリングメモリ６４，７４に記憶された周波数毎の電流データ及び電圧データを順次読み出して、各周波数についての被験者の生体電気インピーダンスを算出する手順が記載されている。
「従来の技術」欄で説明したように、細胞膜２，２，…は、容量の大きなコンデンサとみることができるため、外部から印加された電流は、周波数の低いときには、図７に実線Ａ，Ａ，…で示すように、細胞外液３のみを流れる。しかし、周波数が高くなるにつれて、細胞膜２，２，…を通って流れる電流が増え、周波数が非常に高くなると、同図に破線Ｂ，Ｂ，…で示すように、細胞１，１，…内を通って流れるようになる。
【００１７】
インピーダンス軌跡算出サブプログラムには、生体電気インピーダンス算出サブプログラムの稼働により得られた各周波数についての被験者の生体電気インピーダンスに基づいて、最小二乗法の演算手法に従って、周波数０から周波数無限大までのインピーダンス軌跡を算出する処理手順が書き込まれている。
「従来の技術」欄では、人体の組織内細胞を単純な電気的等価回路（図８）で表したが、実際の人体の組織では、いろいろな大きさの細胞が不規則に配置されているので、実際の人体のインピーダンス軌跡は、図３に実線Ｄで示すように、中心が実軸より上がった円弧となり、電気的等価回路は、図４に示すように、時定数τ＝Ｃmk・Ｒikが分布している分布定数回路で表される。なお、同図において、Ｒeは細胞外液抵抗、Ｒikは各細胞の細胞内液抵抗、Ｃmkは各細胞の細胞膜容量を示す。
【００１８】
周波数０時インピーダンス決定サブプログラム、周波数無限大時インピーダンス決定サブプログラムには、それぞれ、インピーダンス軌跡算出サブプログラムの稼働により得られたインピーダンス軌跡に基づいて、それぞれ、周波数０時、無限大時の被験者の生体電気インピーダンスを決定する手法が手順を追って書き込まれている。
細胞内液抵抗算出サブプログラムには、周波数０時インピーダンス決定サブプログラム及び周波数無限大時インピーダンス決定サブプログラムの稼働により得られた両インピーダンスに基づいて、細胞内液抵抗を算出する。
周波数０では、測定される生体電気インピーダンスは、細胞外液抵抗と等価となり、また、周波数無限大では、図３に示すように、細胞膜が容量性能力を失い、測定される生体電気インピーダンスは、細胞内液抵抗と細胞外液抵抗との合成抵抗と等価（図５）になる。したがって、周波数０時及び無限大時の生体電気インピーダンスから、細胞内液抵抗が正確に算出される。
【００１９】
また、体脂肪推計サブプログラムは、細胞内液抵抗算出サブプログラムの稼働により得られた細胞内液抵抗と、キーボード８を介して入力された被験者の身長、体重、性別及び年齢等の人体特徴項目とに基づいて、被験者の体脂肪の状態（体脂肪率、脂肪重量、除脂肪体重等）を推計する。
【００２０】
ＲＡＭ１２のデータ領域には、さらに、生体電気インピーダンス算出サブプログラム等により得られた被験者の生体電気インピーダンスを周波数毎に格納する生体電気インピーダンス記憶領域と、細胞内液抵抗算出サブプログラムにより得られた細胞内液抵抗を格納する抵抗値記憶領域と、キーボード８を介して入力された被験者の身長、体重、性別及び年齢等の人体特徴項目を格納する人体特徴項目記憶領域と、体脂肪推計サブプログラムにより得られた体脂肪率、脂肪重量、除脂肪体重等の数値を格納する体脂肪記憶領域等が設定される。
【００２１】
ＣＰＵ１０は、装置各部を制御する他、ＲＯＭ１１に記憶された処理プログラムをＲＡＭ１２を用いて順次実行することにより、被験者の体脂肪の状態（体脂肪率、脂肪重量、除脂肪体重等）を推計する。
表示器９は、例えば、液晶表示パネルからなり、キーボード８からの入力データやＣＰＵ１０の演算結果、例えばインピーダンス軌跡や、細胞内液抵抗や、被験者の氏名や、身長、体重、性別及び年齢等の人体特徴項目を表示する。
【００２２】
次に、この例の動作について説明する。
まず、測定に先だって、図２に示すように、２個の表面電極Ｈｃ,Ｈｐを被験者の手甲部Ｈに、２個の表面電極Ｌｐ,Ｌｃを被験者の同じ側の足甲部Ｌにそれぞれ導電クリームを介して貼り付ける（このとき、表面電極Ｈｃ,Ｌｃを、表面電極Ｈｐ,Ｌｐよりも人体の中心から遠い部位に取り付ける）。次に、操作者（又は被験者自身）が体脂肪測定装置４のキーボード８を操作して、被験者の身長、体重、性別及び年齢等の人体特徴項目を入力すると共に、全測定時間や測定回数等を設定する。全測定期間は、測定精度を高めるため、少なくとも２秒以上（呼吸の周期以上）となるように設定する。また、測定回数は例えば１００回に設定する。
【００２３】
次に、操作者（又は被験者自身）がキーボード８の開始スイッチをオンにすると、ＣＰＵ１０は、信号出力回路５の測定信号発生器５２に、信号発生指示信号ＳＧを発行する。測定信号発生器５２は、ＣＰＵ１０から信号発生指示信号ＳＧを受け取ると、駆動を開始して、全測定時間の間、例えば、８００ｎｓｅｃの周期で、周波数が、１ｋＨｚ〜４００ｋＨｚの範囲で、かつ、１５ｋＨｚの周波数間隔で段階変化する測定信号Ｉａを繰り返し生成して、出力バッファ５３に入力する。出力バッファ５３は、入力される測定信号Ｉａを定電流状態（５００〜８００μＡに範囲の一定値）に保ちながら、マルチ周波数電流Ｉｂとして表面電極Ｈｃに送出する。これにより、定電流のマルチ周波数電流Ｉｂが、表面電極Ｈｃから被験者の体Ｅを流れ、測定が開始される。
【００２４】
マルチ周波数電流Ｉｂが被験者の体Ｅに供給されると、電流検出回路６のＩ／Ｖ変換器６１において、表面電極Ｈｃ,Ｌｃが貼り付けられた手足間を流れるマルチ周波数電流Ｉｂが検出され、アナログの電圧信号Ｖｂに変換された後、ＢＰＦ６２に供給される。ＢＰＦ６２では、入力された電圧信号Ｖｂの中から１ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの帯域の電圧信号成分のみが通過を許されて、Ａ／Ｄ変換器６３へ供給される。Ａ／Ｄ変換器６３では、供給されたアナログの電圧信号Ｖｂが、デジタルの電圧信号Ｖｂに変換され、電流データＶｂとして、所定のサンプリング周期毎、測定信号Ｉａの周波数毎にサンプリングメモリ６４に格納される。サンプリングメモリ６４では、格納されたデジタルの電圧信号ＶｂがＣＰＵ１０の求めに応じて、ＣＰＵ１０に送出される。
一方、電圧検出回路７の差動増幅器７１において、表面電極Ｈｐ,Ｌｐが貼り付けられた手足間で生じた電圧Ｖｐが検出され、ＢＰＦ７２に供給される。ＢＰＦ７２では、入力された電圧信号Ｖｐの中から１ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの帯域の電圧信号成分のみが通過を許されて、Ａ／Ｄ変換器７３へ供給される。Ａ／Ｄ変換器７３では、供給されたアナログの電圧信号Ｖｐが、デジタルの電圧信号Ｖｐに変換され、電圧データＶｐとして、所定のサンプリング周期毎、測定信号Ｉａの周波数毎にサンプリングメモリ７４に格納される。サンプリングメモリ７４では、格納されたデジタルの電圧信号ＶｐがＣＰＵ１０の求めに応じて、ＣＰＵ１０に送出される。
ＣＰＵ１０は、装置各部を制御して、上述の処理を指定された測定回数（今の場合、１００回）繰り返す。
【００２５】
そして、測定回数が１００回になると、ＣＰＵ１０は、測定を停止する制御を行った後、これより、まず、生体電気インピーダンス算出サブプログラムを起動して、両サンプリングメモリ６４，７４に格納された周波数毎の電流データ及び電圧データを順次読み出して、各周波数についての被験者の生体電気インピーダンス（測定回数１００回の平均値）を算出する。なお、生体電気インピーダンスの算出には、その成分（抵抗及びリアクタンス）の算出も含まれる。次に、ＣＰＵ１０は、インピーダンス軌跡算出サブプログラムを起動して、生体電気インピーダンス算出サブプログラムにより得られた各周波数についての被験者の生体電気インピーダンス及びその成分（抵抗及びリアクタンス）に基づいて、最小二乗法を用いるカーブフィッティングの手法に従って、周波数０から周波数無限大までのインピーダンス軌跡を算出する。このようにして算出されたインピーダンス軌跡は、図６（ａ）,（ｂ）に示すように、中心が実軸より上がった円弧となる。
【００２６】
次に、ＣＰＵ１０は、周波数０時インピーダンス決定サブプログラム及び周波数無限大時インピーダンス決定サブプログラムに従って、インピーダンス軌跡算出サブプログラムにより得られたインピーダンス軌跡に基づいて、それぞれ、周波数０時及び無限大時の被験者の生体電気インピーダンスを求める。つまり、インピーダンス軌跡の円弧が、図中Ｘ軸と交わる点が、それぞれ周波数０Ｈｚと無限大の時の生体電気インピーダンスになる。次に、ＣＰＵ１０は、細胞内液抵抗算出サブプログラムに従って、周波数０時インピーダンス決定サブプログラム及び周波数無限大時インピーダンス決定サブプログラムにより得られた両インピーダンスに基づいて、細胞内液抵抗を算出する。
次に、ＣＰＵ１０は、体脂肪推計サブプログラムの処理手順に従って、細胞内液抵抗比算出サブプログラムの稼働により得られた細胞内液抵抗と、キーボード８を介して入力された被験者の身長、体重、性別及び年齢等の人体特徴項目とに基づいて、被験者の体脂肪の状態（体脂肪率、脂肪重量、除脂肪体重等）を推計する。
【００２７】
最後に、ＣＰＵ１０は、算出された被験者の体脂肪状態（体脂肪率、脂肪重量、除脂肪体重等）をＲＡＭ１２に記憶すると共に、図６に示すように、インピーダンス軌跡、細胞内液抵抗、被験者の氏名、身長、体重、性別及び年齢等の人体特徴項目等を表示器９に表示する。そして、当該一連の処理を終了する。
【００２８】
このように、上記構成によれば、細胞外液抵抗及び細胞膜の容量成分が除かれて、細胞内液抵抗のみが求められ、求められた細胞内液抵抗に基づいて、被験者の体脂肪率等の体脂肪の状態が推計される。それ故、一段と実情に即した正確な推計値を得ることができる。
また、インピーダンス軌跡算出サブプログラムにより、最小二乗法の演算手法を駆使して、インピーダンス軌跡を求め、求められた軌跡から、周波数０時インピーダンス決定サブプログラム及び周波数無限大時インピーダンス決定サブプログラムにより、周波数０時及び無限大時の生体電気インピーダンスを求めるので、高周波投入時の浮遊容量や外来ノイズの影響を回避でき、また、人体への直流の直接投入を回避できる。それ故、測定精度が向上する。
【００２９】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
例えば、測定信号（電流）Ｉａの周波数範囲は、１ｋＨｚ〜４００ｋＨｚに限定されない。同様に、周波数の数も複数である限り任意である。また、生体電気インピーダンスを算出する代わりに、生体電気アドミッタンスを算出するようにしても良く、これに伴い、インピーダンス軌跡を算出する代わりに、アドミッタンス軌跡を算出するようにしても良い。
また、上述の実施例では、最小二乗法によるカーブフィッティングの手法を用いて、周波数０時及び無限大時の生体電気インピーダンスを求めるようにしたが、これに限らず、浮遊容量や外来ノイズの影響を他の手段により回避できる場合には、例えば、２周波数（５ｋＨｚ以下の低周波と、２００ｋＨｚ以上の高周波）の測定信号を生成して被験者に投入し、被験者の体の低周波時の生体電気インピーダンスを周波数０時の生体電気インピーダンスとみなすと共に、被験者の体の高周波時の生体電気インピーダンスを周波数無限大時の生体電気インピーダンスとみなすようにしても良い。
また、上述の実施例においては、人体特徴項目として、被験者の身長、体重、性別及び年齢等を入力する場合について述べたが、必要に応じて、その一部を省略しても良く、人種の項目を付加しても良い。また、出力装置として、プリンタを付設しても良い。
また、上述の実施例では、４個の表面電極Ｈｃ，Ｈｐ，Ｌｃ，Ｌｐのうち、２個の表面電極Ｈｃ，Ｈｐを被験者Ｅの手甲部Ｈに、残り２個の表面電極Ｌｃ，Ｌｐを被験者Ｅの足甲部Ｌに、貼り付けるようにしたが、これに限らず、例えば、４個とも足に取り付けるようにしても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の体脂肪測定装置によれば、細胞外液抵抗及び細胞膜の容量成分が除かれて、細胞内液抵抗が正確に求められ、求められた細胞内液抵抗に基づいて、被験者の体脂肪率等の体脂肪の状態が推計される。それ故、一段と実情に即した正確な推計値を得ることができる。
また、最小二乗法の演算手法を駆使して、インピーダンス軌跡又はアドミッタンス軌跡を求め、求められた軌跡から周波数０時及び無限大時の生体電気インピーダンスを求め、これらの生体電気インピーダンスに基づいて、細胞内液抵抗を算出するので、高周波投入時の浮遊容量や外来ノイズの影響を回避でき、また、人体への直流の直接投入を回避できる。それ故、測定精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例である体脂肪測定装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】同装置の使用状態を模式的に示す模式図である。
【図３】人体のインピーダンス軌跡を示す図である。
【図４】組織内細胞の電気的等価回路図である。
【図５】周波数無限大時の組織内細胞の電気的等価回路図である。
【図６】同装置における表示器の表示例を示す図である。
【図７】人体の組織内細胞を模式的に示す模式図である。
【図８】組織内細胞の電気的等価回路図である。
【符号の説明】
４      体脂肪測定装置
５      信号出力回路（生体電気インピーダンス算出手段の一部）
５２      測定信号発生器
５３      出力バッファ
６      電圧検出回路（生体電気インピーダンス算出手段の一部）
６１      Ｉ／Ｖ変換器
６２      ＢＰＦ
６３      Ａ／Ｄ変換器
６４      サンプリングメモリ
７      電圧検出回路（生体電気インピーダンス算出手段の一部）
７１      差動増幅器
７２      ＢＰＦ
７３      Ａ／Ｄ変換器
７４      サンプリングメモリ
８      キーボード（人体特徴データ入力手段）
１０      ＣＰＵ（生体電気インピーダンス算出手段、抵抗算出手段、体脂肪推計手段）
１１      ＲＯＭ
１２      ＲＡＭ
Ｈｃ，Ｈｐ，Ｌｃ，Ｌｐ      表面電極
Ｅ      被験者の体
Ｈ      被験者の手甲部
Ｌ      被験者の足甲部
Ｉａ      測定信号
Ｉｂ      マルチ周波数電流（マルチ周波数のプローブ電流）
Ｖｐ      被験者の手足間の電圧
【図１】
0003636825.tif 000002
【図２】
0003636825.tif 000003
【図３】
0003636825.tif 000004
【図４】
0003636825.tif 000005
【図５】
0003636825.tif 000006
【図６】
0003636825.tif 000007
【図７】
0003636825.tif 000008
【図８】
0003636825.tif 000009