(57)【要約】      （修正有）【課題】皮膚が電極に直接触れていなくても生体インピーダンスの計測が可能な生体情報計測装置及び生体情報計測方法を提供する。【解決手段】生体情報計測装置は、人体に電流が流れる導通経路に沿って設定された第１領域２１と第２領域２２においてそれぞれ人体と直接又は絶縁物を介して接触する４つの電極であって、各領域内で導通経路の方向に並ぶそれぞれ２つずつの電極３１１〜３２２と、４つの電極の組合せから１組の電極を選択する選択手段４と、選択手段によって選択された１組の電極間に交流電流を供給し、電極間のインピーダンスを計測する計測手段５と、第１領域電極と第２領域電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンスと、第１領域２１電極間で計測されたインピーダンスと、第２領域２２の電極間で計測されたインピーダンスと、を演算することにより人体のインピーダンスを算出する演算手段６と、を備える。【選択図】図１
2014204849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体に電流が流れる導通経路に沿って離れた位置に設定された第１領域と第２領域においてそれぞれ該人体と直接又は絶縁物を介して接触する４つの電極であって、前記第１領域内で前記導通経路の方向に並ぶ２つの電極、及び前記第２領域内で前記導通経路の方向に並ぶ２つの電極と、
４つの前記電極の組合せから１組の電極を選択する選択手段と、
前記選択手段によって選択された１組の電極間に交流電流を供給し、該電極間のインピーダンスを計測する計測手段と、
前記第１領域の電極と前記第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）と、前記第１領域の電極間で計測されたインピーダンス（Ｚ３）と、前記第２領域の電極間で計測されたインピーダンス（Ｚ４）と、を演算することにより人体と各電極との間の容量性リアクタンス成分を打ち消して前記人体のインピーダンス（Ｚ）を算出する演算手段と、
を備えることを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項２】
前記第１領域の電極と前記第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）は、前記第１領域の一方の電極と前記第２領域の一方の電極との間で計測されたインピーダンス（Ｚ１）、及び前記第１領域の他方の電極と前記第２領域の他方の電極との間で計測されたインピーダンス（Ｚ２）であり、
前記演算手段は、前記人体のインピーダンス（Ｚ）を、
Ｚ＝（１／２）｛Ｚ１＋Ｚ２−（Ｚ３＋Ｚ４）｝
により算出する請求項１記載の生体情報計測装置。
【請求項３】
前記第１領域の電極と前記第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）は、前記人体の導通経路に沿って遠い電極同士の間のインピーダンス（Ｚ１）、及び前記人体の導通経路に沿って近い電極同士の間のインピーダンス（Ｚ２）である、請求項１又は２に記載の生体情報計測装置。
【請求項４】
前記第１領域の電極と前記第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）は、前記人体の導通経路に沿って前記第２領域とは遠い位置にある前記第１領域の電極と、前記第１領域とは近い位置にある前記第２領域の電極との間のインピーダンス（Ｚ１）、及び前記人体の導通経路に沿って前記第２領域とは近い位置にある前記第１領域の電極と、前記第１領域とは遠い位置にある前記第２領域の電極との間のインピーダンス（Ｚ２）である、請求項１又は２に記載の生体情報計測装置。
【請求項５】
人が着座する座面において、前記第１領域の各電極は一方の太股に対応する位置に備えられ、前記第２領域の各電極は他方の太股に対応する位置に備えられる請求項１乃至４のいずれかに記載の生体情報計測装置。
【請求項６】
前記演算手段により周期的に前記人体のインピーダンス（Ｚ）を算出し、その値の変化に基づき前記人体の水分量の変化を判断する判断手段を備える請求項１乃至５のいずれかに記載の生体情報計測装置。
【請求項７】
人体に電流が流れる導通経路に沿って離れた位置に設定された第１領域と第２領域においてそれぞれ該人体と直接又は絶縁物を介して接触する４つの電極であって、前記第１領域内で前記導通経路の方向に並ぶ２つの電極、及び前記第２領域内で前記導通経路の方向に並ぶ２つの電極を用いて行う生体情報計測方法であって、
４つの前記電極の組合せから１組の電極を選択する選択工程と、
前記選択工程によって選択された１組の電極間に交流電流を供給し、該１組の電極間のインピーダンスを計測する計測工程と、
前記第１領域の電極と前記第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）と、前記第１領域の電極間で計測されたインピーダンス（Ｚ３）と、前記第２領域の電極間で計測されたインピーダンス（Ｚ４）と、を演算することにより人体と各電極との間の容量性リアクタンス成分を打ち消して前記人体のインピーダンス（Ｚ）を算出する演算工程と、
を備えることを特徴とする生体情報計測方法。
【請求項８】
前記第１領域の電極と前記第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）は、前記第１領域の一方の電極と前記第２領域の一方の電極との間で計測されたインピーダンス（Ｚ１）、及び前記第１領域の他方の電極と前記第２領域の他方の電極との間で計測されたインピーダンス（Ｚ２）であり、
前記演算工程は、前記人体のインピーダンス（Ｚ）を、
Ｚ＝（１／２）｛Ｚ１＋Ｚ２−（Ｚ３＋Ｚ４）｝
により算出する請求項７記載の生体情報計測方法。
【請求項９】
前記第１領域の電極と前記第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）は、前記人体の導通経路に沿って遠い電極同士の間のインピーダンス（Ｚ１）、及び前記人体の導通経路に沿って近い電極同士の間のインピーダンス（Ｚ２）である、請求項７又は８に記載の生体情報計測方法。
【請求項１０】
前記第１領域の電極と前記第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）は、前記人体の導通経路に沿って前記第２領域とは遠い位置にある前記第１領域の電極と、前記第１領域とは近い位置にある前記第２領域の電極との間のインピーダンス（Ｚ１）、及び前記人体の導通経路に沿って前記第２領域とは近い位置にある前記第１領域の電極と、前記第１領域とは遠い位置にある前記第２領域の電極との間のインピーダンス（Ｚ２）である、請求項７又は８に記載の生体情報計測方法。
【請求項１１】
人が着座する座面において、前記第１領域は一方の太股に対応する位置であり、前記第２領域は他方の太股に対応する位置である請求項７乃至１０のいずれかに記載の生体情報計測方法。
【請求項１２】
前記演算工程により周期的に前記人体のインピーダンス（Ｚ）を算出し、その値の変化に基づき前記人体の水分量の変化を判断する判断工程を備える請求項７乃至１１のいずれかに記載の生体情報計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報計測装置及び生体情報計測方法に関する。詳しくは、計測用の電極が人体の皮膚に直接触れていなくても人体のインピーダンス（生体インピーダンス）を計測することができる生体情報計測装置及び生体情報計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体インピーダンスは、手や足を介して０．５ｍＡ程度の交流電流（例えば５０ｋＨｚ）を流し、計測部位における電圧降下等を検出することにより計測されている。そして、生体インピーダンスの計測を利用した除脂肪体重、肥満の影響、筋量等に関する研究が多数なされている。更に、医学分野においては、生体インピーダンスの計測による浮腫（むくみ）の定量化や、局所的な体液の増減を観察する試みも行われている。
また、自動車分野においては、運転者の疾患や疲労等を検出するために、運転中の人体の生体情報を精度よく計測する試みがされている。例えば、ステアリングホイールに心電信号検出装置を設け、運転者の心電信号を検出する計測装置が知られている。このような計測装置において、ステアリングホイールに複数の電極を設け、心電波形や心拍信号等、運転者の生体情報の測定精度の向上を図る発明が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。特許文献１に記載された生体情報測定装置では、ステアリングホイールの把持部に４つの電極を設けて各電極の接触インピーダンスを求め、その結果を用いて生体信号の計測に用いる電極の組を決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３７３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、生体インピーダンスや心電信号等の生体情報を電気的に計測するためには、計測用の電極が皮膚に直接触れている必要があった。また、電極が皮膚に触れていても、接触状態が良好でなければ接触インピーダンスが大きくなり、生体インピーダンスによる電圧降下分を測定することは困難である。更に、人体の皮膚と電極との間に衣服が介在するような場合には、生体インピーダンスを計測することができないという問題があった。
また、自動車等乗物の運転者の生体情報を計測するような場合には、非拘束状態で生体情報を検出する必要がある。そこで、特許文献１に記載されているように、電極をステアリングホイールに設けることによって、心電波形や心拍信号等の生体情報が測定されている。しかし、電極をステアリングホイールに設けるとしても、運転手の皮膚が直接電極に触れている必要があり、その電気的接触状態を良好に保つことは困難である。また、運転者が手袋をはめていたり、ステアリングホイールにカバーが取り付けられたりした場合には、計測ができなくなるという問題があった。
更に、前記のとおり、生体インピーダンスをモニタすることにより長時間の着座等による浮腫や疲労を評価する試みもなされている。
上記いずれの場合にも、電極を人体に直接貼り付けたり、皮膚が直接に触れる部位に電極を設けたりしなければならないという問題を解決することが求められている。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、皮膚が電極に直接触れていなくても生体インピーダンスの計測が可能な生体情報計測装置及び生体情報計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記問題点を解決するために、本第１発明の生体情報計測装置は、人体に電流が流れる導通経路に沿って離れた位置に設定された第１領域と第２領域においてそれぞれ該人体と直接又は絶縁物を介して接触する４つの電極であって、前記第１領域内で前記導通経路の方向に並ぶ２つの電極、及び前記第２領域内で前記導通経路の方向に並ぶ２つの電極と、４つの前記電極の組合せから１組の電極を選択する選択手段と、前記選択手段によって選択された１組の電極間に交流電流を供給し、該電極間のインピーダンスを計測する計測手段と、前記第１領域の電極と前記第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）と、前記第１領域の電極間で計測されたインピーダンス（Ｚ３）と、前記第２領域の電極間で計測されたインピーダンス（Ｚ４）と、を演算することにより人体と各電極との間の容量性リアクタンス成分を打ち消して前記人体のインピーダンス（Ｚ）を算出する演算手段と、を備えることを要旨とする。
本第２発明は、前記第１発明において、前記第１領域の電極と前記第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）は、前記第１領域の一方の電極と前記第２領域の一方の電極との間で計測されたインピーダンス（Ｚ１）、及び前記第１領域の他方の電極と前記第２領域の他方の電極との間で計測されたインピーダンス（Ｚ２）であり、前記演算手段は、前記人体のインピーダンス（Ｚ）を、
Ｚ＝（１／２）｛Ｚ１＋Ｚ２−（Ｚ３＋Ｚ４）｝
により算出することを要旨とする。
本第３発明は、前記第１又は第２発明において、前記第１領域の電極と前記第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）は、前記人体の導通経路に沿って遠い電極同士の間のインピーダンス（Ｚ１）、及び前記人体の導通経路に沿って近い電極同士の間のインピーダンス（Ｚ２）であることを要旨とする。
本第４発明は、前記第１又は第２発明において、前記第１領域の電極と前記第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）は、前記人体の導通経路に沿って前記第２領域とは遠い位置にある前記第１領域の電極と、前記第１領域とは近い位置にある前記第２領域の電極との間のインピーダンス（Ｚ１）、及び前記人体の導通経路に沿って前記第２領域とは近い位置にある前記第１領域の電極と、前記第１領域とは遠い位置にある前記第２領域の電極との間のインピーダンス（Ｚ２）であることを要旨とする。
本第５発明は、前記第１乃至第４発明のいずれかにおいて、人が着座する座面において、前記第１領域の各電極は一方の太股に対応する位置に備えられ、前記第２領域の各電極は他方の太股に対応する位置に備えられることを要旨とする。
本第６発明は、前記第１乃至第５発明のいずれかにおいて、前記演算手段により周期的に前記人体のインピーダンス（Ｚ）を算出し、その値の変化に基づき前記人体の水分量の変化を判断する判断手段を備えることを要旨とする。
本第７発明の生体情報計測方法は、人体に電流が流れる導通経路に沿って離れた位置に設定された第１領域と第２領域においてそれぞれ該人体と直接又は絶縁物を介して接触する４つの電極であって、前記第１領域内で前記導通経路の方向に並ぶ２つの電極、及び前記第２領域内で前記導通経路の方向に並ぶ２つの電極を用いて行う生体情報計測方法であって、４つの前記電極の組合せから１組の電極を選択する選択工程と、前記選択工程によって選択された１組の電極間に交流電流を供給し、該１組の電極間のインピーダンスを計測する計測工程と、前記第１領域の電極と前記第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）と、前記第１領域の電極間で計測されたインピーダンス（Ｚ３）と、前記第２領域の電極間で計測されたインピーダンス（Ｚ４）と、を演算することにより人体と各電極との間の容量性リアクタンス成分を打ち消して前記人体のインピーダンス（Ｚ）を算出する演算工程と、を備えることを要旨とする。
本第８発明は、前記第７発明において、前記第１領域の電極と前記第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）は、前記第１領域の一方の電極と前記第２領域の一方の電極との間で計測されたインピーダンス（Ｚ１）、及び前記第１領域の他方の電極と前記第２領域の他方の電極との間で計測されたインピーダンス（Ｚ２）であり、前記演算工程は、前記人体のインピーダンス（Ｚ）を、
Ｚ＝（１／２）｛Ｚ１＋Ｚ２−（Ｚ３＋Ｚ４）｝
により算出することを要旨とする。
本第９発明は、前記第７又は第８発明において、前記第１領域の電極と前記第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）は、前記人体の導通経路に沿って遠い電極同士の間のインピーダンス（Ｚ１）、及び前記人体の導通経路に沿って近い電極同士の間のインピーダンス（Ｚ２）であることを要旨とする。
本第１０発明は、前記第７又は第８発明において、前記第１領域の電極と前記第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）は、前記人体の導通経路に沿って前記第２領域とは遠い位置にある前記第１領域の電極と、前記第１領域とは近い位置にある前記第２領域の電極との間のインピーダンス（Ｚ１）、及び前記人体の導通経路に沿って前記第２領域とは近い位置にある前記第１領域の電極と、前記第１領域とは遠い位置にある前記第２領域の電極との間のインピーダンス（Ｚ２）であることを要旨とする。
本第１１発明は、前記第７乃至第１０発明のいずれかにおいて、人が着座する座面において、前記第１領域は一方の太股に対応する位置であり、前記第２領域は他方の太股に対応する位置であることを要旨とする。
本第１２発明は、前記第７乃至第１１発明のいずれかにおいて、前記演算工程により周期的に前記人体のインピーダンス（Ｚ）を算出し、その値の変化に基づき前記人体の水分量の変化を判断する判断工程を備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本第１発明の生体情報計測装置は、人体に電流が流れる導通経路に沿って離れた位置に設定された第１領域と第２領域において人体と直接又は絶縁物を介して接触し、第１領域内の前記導通経路の方向に並ぶ２つの電極、及び第２領域内の前記導通経路の方向に並ぶ２つの電極と、その４つの電極の組合せから１組の電極を選択する選択手段と、選択された電極間に交流電流を供給してその電極間のインピーダンスを計測する計測手段と、第１領域の電極と第２領域の電極との２組の組合せについてそれぞれ計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）と、第１領域の電極間で計測されたインピーダンス（Ｚ３）と、第２領域の電極間で計測されたインピーダンス（Ｚ４）と、を演算することにより人体と各電極との間の容量性リアクタンス成分を打ち消して人体のインピーダンス（Ｚ）を算出する演算手段と、を備える。このため、各電極と対象人体の皮膚との間に衣類等の絶縁物が介在していても、各電極と人体との間の容量性リアクタンス成分を打ち消して、人体のインピーダンス（Ｚ）のみを求めることができる。これによって、ステアリングホイール等、人体が直接に触れる部位に電極を設ける必要がなく、座席の座面等に電極を設けて生体情報を計測することが可能になる。
【０００８】
第１領域の電極と第２領域の電極との２組の組合せについて計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）は、第１領域の一方の電極と第２領域の一方の電極との間で計測されたインピーダンス（Ｚ１）、及び第１領域の他方の電極と第２領域の他方の電極との間で計測されたインピーダンス（Ｚ２）であり、前記演算手段は、人体のインピーダンス（Ｚ）を、
Ｚ＝（１／２）｛Ｚ１＋Ｚ２−（Ｚ３＋Ｚ４）｝
により算出する場合は、各電極と皮膚との間、及び各領域内の電極間のインピーダンス成分が差し引かれ、第１領域と第２領域との間の人体のインピーダンス（Ｚ）を簡単に求めることができる。
【０００９】
計測された前記インピーダンス（Ｚ１及びＺ２）は、人体の導通経路に沿って遠い電極同士の間のインピーダンス（Ｚ１）、及び人体の導通経路に沿って近い電極同士の間のインピーダンス（Ｚ２）である場合は、より正確に人体のインピーダンス（Ｚ）を求めることができる。
また、計測された前記インピーダンス（Ｚ１及びＺ２）は、人体の導通経路に沿って第２領域とは遠い位置にある第１領域の電極と、第１領域とは近い位置にある第２領域の電極との間のインピーダンス（Ｚ１）、及び人体の導通経路に沿って第２領域とは近い位置にある第１領域の電極と、第１領域とは遠い位置にある第２領域の電極との間のインピーダンス（Ｚ２）である場合にも、より正確に人体のインピーダンス（Ｚ）を求めることができる。
【００１０】
人が着座する座面において、第１領域の各電極は一方の太股に対応する位置に備えられ、第２領域の各電極は他方の太股に対応する位置に備えられる場合は、着座した人体に対して、第１領域と第２領域との間の導通経路を相対的に長い距離とすることができ、人体のインピーダンスを計測するために好適である。また、例えば乗物の運転席の座面部に設けた電極により、運転者の生体情報を取得することが可能になる。
【００１１】
前記演算手段により周期的に人体のインピーダンス（Ｚ）を算出し、その値の変化に基づき人体の水分量の変化を判断する判断手段を備える場合は、着座後の人体のインピーダンス変化から着座者体内の水分移動を判断することができる。これによって、着座者の局所的な浮腫や脱水を評価し、着座者に対して注意を促すことが可能になる。
【００１２】
以上は、本発明が生体情報計測装置として実現される場合について記載したが、第７乃至１２発明は、上記に対応した生体情報計測方法を実現する構成としている。その実質的な作用及び効果については、上記生体情報計測装置の場合と同様であり、生体情報計測装置に係る各発明の構成要素は、全て生体情報計測方法として構成することが可能である。
尚、本発明の思想は、上記生体情報計測装置又は生体情報計測方法に限らず、各種の態様を含むものである。したがって、本発明は、以上の各手段又は各工程を機能として備えるプログラムとして実現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
【図１】生体情報計測装置の構成を表すブロック図である。
【図２】各電極間に生じるインピーダンスの成分を説明するための模式図である。
【図３】左右太股の位置に４つの電極（ａ〜ｄ）を配置し、選択された２つの電極（ｂ、ｃ）間のインピーダンスを計測する場合の等価回路である。
【図４】図２に示した電極ａｄ間のインピーダンス（Ｚ１）を計測する場合について、導通経路及びインピーダンスの成分を表す模式図である。
【図５】図２に示した電極ｂｃ間のインピーダンス（Ｚ２）を計測する場合について、導通経路及びインピーダンスの成分を表す模式図である。
【図６】図２に示した電極ａｂ間のインピーダンス（Ｚ３）を計測する場合について、導通経路及びインピーダンスの成分を表す模式図である。
【図７】図２に示した電極ｃｄ間のインピーダンス（Ｚ４）を計測する場合について、導通経路及びインピーダンスの成分を表す模式図である。
【図８】乗物用シートの座面に電極を設ける例を表す模式斜視図である。
【図９】片足の下腿部に電極を貼付してインピーダンスを計測する試験例を表す模式図である。
【図１０】大腿部及び下腿部において計測される生体インピーダンスの経時的変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図を参照しながら、本発明を詳しく説明する。
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【００１５】
（生体情報計測装置の構成）
本実施形態に係る生体情報計測装置の構成を図１に示す。生体情報計測装置１は、人体８に電流が流れる導通経路８１に沿って離れた位置に設定された第１領域２１と第２領域２２において、それぞれ人体８と直接又は絶縁物を介して接触する４つの電極３を備える。４つの電極３は、第１領域２１内において導通経路８１の方向に並ぶ２つの電極ａ（３１１）及びｂ（３１２）と、第２領域２２内において導通経路８１の方向に並ぶ２つの電極ｃ（３２１）及びｄ（３２２）である。つまり、４つの電極３は、導通経路８１に沿って、ａ−ｂ−ｃ−ｄの順に並ぶように配置されている。
また、生体情報計測装置１は、４つの電極ａ〜ｄの組合せから１組の電極を選択する選択手段４と、選択手段４によって選択された１組の電極間に交流電流を供給し、その１組の電極間のインピーダンスを計測する計測手段５を備えている。
【００１６】
更に、生体情報計測装置１は、選択手段４及び計測手段５を用いて、人体８のインピーダンス（Ｚ）を算出する演算手段６を備えている。演算手段６は、第１領域２１の電極（ａ及びｂ）と第２領域２２の電極（ｃ及びｄ）との組合せのうち２組の組合せ（例えば、ａｄ、及びｂｃ）について、それぞれ計測されたインピーダンス（Ｚ１及びＺ２）を取得することができる。また、第１領域２１の電極ａｂ間で計測されたインピーダンス（Ｚ３）を取得することができる。更に、第２領域２２の電極ｃｄ間で計測されたインピーダンス（Ｚ４）を取得することができる。そして、取得したインピーダンスの値を演算することにより、人体８と各電極３との間の容量性リアクタンス成分を打ち消して、人体８のインピーダンス（Ｚ）を算出する。
ここで、算出する人体８のインピーダンス（Ｚ）は、人体の導通経路８１に沿って第２領域２２と近い位置にある第１領域２１の電極ｂと、第１領域２１と近い位置にある第２領域２２の電極ｃと、の間のインピーダンスとすることができる。人体のインピーダンスを「生体インピーダンス」ともいう。
【００１７】
上記導通経路８１とは、人体８の２つの領域の間に電極から電気信号を与えたとき、人体８内で電流が流れる経路を意図している。
上記第１領域２１及び第２領域２２は、人体８上で離れた任意の位置とすることができる。第１領域２１と第２領域２２とは、人体８の導通経路８１ができるだけ長くなるように設定されることが好ましい。例えば、第１領域２１と第２領域２２を、それぞれ、左と右の太股、左と右の掌、左と右の足底、背中の上部と下部又は左部と右部、等とすることができる。
【００１８】
各電極３は、それぞれ、布、衣服等の絶縁物を介して人体８と接するように備えられればよい。また、人体８の皮膚と直接触れてもよい。
電極３は、領域２１及び２２のそれぞれに、２つが離隔して備えられる。１つの領域内（２１又は２２）で隣り合う各電極は、他方の領域（２２又は２１）に対して、それぞれ導通経路８１の長さが異なるように配設される。即ち、図１に示すように、第１領域２１の電極ａは、第２領域２２からの距離が電極ｂよりも遠くなるように配置され、第２領域２２の電極ｄは、第１領域２１からの距離が電極ｃよりも遠くなるように配置される。
各電極３の大きさや形状は特に限定されない。１つの領域内で隣り合う電極の隙間は、電極と人体との間に介在する絶縁物等の厚みより長く離れていることが好ましく、例えば５ｍｍ以上とすることができる。
【００１９】
また、電極３の材料は、導電性を有する限り問わず、例えば、平板、網状体、布状体等の金属を用いることができる。また、金属、炭素等を織り込んだ織布若しくは導電糸を編み込んだ編物（導電布）であってもよい。各電極３を座席に備える場合、電極３は人体が接する座席等の表面に設けてもよいし、表皮材の裏等に設けてもよい。
電極３として導電布を使用する場合は、人体が接する座席等の表面材を構成するように電極を形成することができ、意匠性や快適性を損なうことなく好適である。導電布の例として、ステンレス線やカーボン繊維、メッキ繊維等の導電性繊維を適宜に織り込んだ織布を挙げることができる。更に、ステンレス線を絡ませた糸、金属、カーボンを分散させた糸、導電性物質を含む樹脂でコーティングした糸等の導電性糸を適宜に編み込んだ編物を挙げることができる。
【００２０】
上記選択手段４は、４つの電極３の６通りの組合せから、切り替えにより１組の電極を選択し、その選択した各電極と計測手段５とを電気的に接続するように構成されている。１組の電極の選択は、演算手段６からの指示によって行われるように構成することができる。具体的な接続の切り替えは、既知のスイッチング方法を適用することができる。
【００２１】
上記計測手段５は、選択手段４によって選択された１組の電極間に交流電流を供給し、その１組の電極間のインピーダンスを計測する手段である。このため、計測手段５は、交流電流源５１、電極に直列に接続される電流計測部５２、両電極と並列に接続される電圧計測部５３等を備えて構成することができる。
交流電流源５１から電極３を介して人体８に供給する電流は、人体に対する安全のため、人体が通電を感知しないとされている０．５ｍＡ以下の電流とすることが好ましい。また、交流電流源５１から供給する電流の周波数は、計測目的に応じて１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ程度の範囲の単一周波数又は２以上の周波数の組合せ、又は前記帯域の周波数（周期）スイープとすることができる。例えば、単一周波数では５０ｋＨｚの正弦波を用いることにより生体インピーダンスを計測することができる。
電流計測部５２及び電圧計測部５３は、１組の電極間の電流及び電圧（実効値）を計測する。計測手段５又は演算手段６は、公知の方法により、この計測値に基づいて当該電極間のインピーダンスを求め、それを計測したインピーダンスとすることができる。計測値は、計測手段５から演算手段６に送られる。
【００２２】
上記演算手段６は、選択手段４及び計測手段５を用いて、人体８のインピーダンス（Ｚ）を算出する手段である。ある時点における人体８のインピーダンス（Ｚ）の算出のために、演算手段６は、少なくとも４つの計測値を取得する。第１に、第１領域２１の電極と第２領域２２の電極との組合せのうちの１つ（例えば、ａｄ）を選択し、当該電極間のインピーダンス（Ｚ１）を取得する。第２に、第１領域２１の電極と第２領域２２の電極との組合せのうちの他の１つ（例えば、ｃｂ）を選択し、当該電極間のインピーダンス（Ｚ２）を取得する。第３に、第１領域２１の電極（ａｂ）間で計測されたインピーダンス（Ｚ３）を取得する。第４に、第２領域２２の電極（ｃｄ）間で計測されたインピーダンス（Ｚ４）を取得する。
上記各インピーダンス（Ｚ１〜Ｚ４）は、どのような順に取得されてもよい。このため、演算手段６は、所定の電極の組合せを選択手段４により順に選択し、当該電極間の計測値を計測手段５から得るように構成することができる。各計測値に基づいた人体８のインピーダンス（Ｚ）の算出方法については、後述する。
【００２３】
更に、生体情報計測装置１は、演算手段６により周期的に人体８のインピーダンス（Ｚ）を算出し、その値の変化に基づき人体８の局所的な水分量の変化を判断する判断手段７を備えることができる（図示せず）。後述するように、本発明者は、座席に人が長時間着座した場合、人体の各部位で生体インピーダンスの経時的変化が異なり、着座者の主観的疲労感を反映する有用な指標であることを見出した。判断手段７は、着座時から一定時間毎に人体８のインピーダンス（Ｚ）を計測し、その値、変化の向きや傾斜等から、人体８の局所的水分量の変化（例えば、浮腫の発生）を判断するように構成される。また、その局所的水分量の変化に基づき、着座者の疲労感を推定するように構成することもできる。
【００２４】
以上の各手段における制御、演算等の具体的な構成方法は特に限定されず、例えば、論理回路やメモリ、マイクロプロセッサ等を用いて構成することができる。また、生体情報計測装置１を構成する各手段は、それぞれに相当する工程を備えた生体情報計測方法として構成することができる。更に、各手段に相当する機能を備えた生体情報計測プログラムとして構成することもできる。
また、本生体情報計測装置は、生体インピーダンス計測装置として構成されてもよいし、生体インピーダンスの計測を利用する各種生体情報計測装置（例えば、除脂肪体重、肥満、筋量等の計測装置）の一部として構成されてもよい。
【００２５】
（生体情報計測装置による計測方法）
以下では、人体の左腿部（背面側）を前記第１領域、右腿部（背面側）を前記第２領域とする場合を例として、生体情報計測装置１における生体インピーダンスの計測方法を説明する。
図２は、上記の場合の電極配置と、計測されるインピーダンスの成分を、人体８の背面側からみて模式的に示した図である。電極３の構成は図１と同様であり、左腿部８２に電極ａ及びｂ、右腿部８３に電極ｃ及びｄが配置されている。ここで、電極ｂｃ間、電極ａｂ間及び電極ｃｄ間の人体（導通経路８１）のインピーダンスを、それぞれＺ（Ｚｂｃ）、Ｚａｂ、Ｚｃｄと表す。また、各電極が布地等からなる絶縁体９５を介して人体に接して場合等には、各電極と人体との間には容量性リアクタンスが生じる。電極ａ、ｂ、ｃ及びｄと人体との間に生じる容量性リアクタンスを、それぞれＸａ、Ｘｂ、Ｘｃ及びＸｄと表す。
【００２６】
従来、４つの電極を用いてインピーダンスを計測する４電極法が知られている。４電極法においては、図２に示した電極ａｄ間に交流電流を供給し、電極ｂｃ間で電圧が計測される。しかし、その場合、計測されるインピーダンスは（Ｚ＋Ｘｂ＋Ｘｃ）となるので、容量性リアクタンスを無視できない条件においては、人体８のインピーダンス（Ｚ）を正しく計測することができない。生体情報計測装置１による計測は、容量性リアクタンスが大きい場合であっても、上記人体８のインピーダンス（Ｚ）を正確に計測することを目的にしている。
【００２７】
このため、生体情報計測装置１では、電極ａ〜ｄのうちから選択した２つの電極の間に交流電流を供給すると共に、当該電極間の電圧（電圧降下）を計測する（２電極法）。図３は、電極ｂとｃを１組として選択した場合の、等価的な電気回路図である。その他の電極を１組として選択した場合も同様である。図３において、電極ｂｃ間の人体８のインピーダンス（Ｚ）は、細胞膜の静電容量Ｃｍ、細胞内液の抵抗Ｒｉ及び細胞外液の抵抗Ｒｏによって表されている。また、電極ｂ及びｃと人体８との間には、布地等により容量性リアクタンスＸｂ及びＸｃが生じる。そうすると、交流電流源５１より印加される電流Ａと、接触インピーダンスより十分大きな分流抵抗Ｒｓを介して検出される電圧Ｖから計測されるインピーダンスは、（Ｚ＋Ｘｂ＋Ｘｃ）となる。
また、電極ａとｄを１組として選択した場合のインピーダンス（Ｚａｄ）は、電極ｂｃ間の人体８のインピーダンス（Ｚ）に電極ａｂ間及び電極ｃｄ間の導通経路８１の人体８のインピーダンス（Ｚａｂ及びＺｃｄ）が加わり、電極ａ及びｄと人体８との間の容量性リアクタンスＸａ及びＸｄが生じるので、（Ｚ＋Ｚａｂ＋Ｚｃｄ＋Ｘａ＋Ｘｄ）となる（図２参照）。
【００２８】
生体情報計測装置１は、例えば、次の４通りのインピーダンスの計測を行う。
図４に示すように、電極ａｄ間のインピーダンス（Ｚ１）を計測する。
Ｚ１＝（Ｚ＋Ｚａｂ＋Ｚｃｄ＋Ｘａ＋Ｘｄ）
図５に示すように、電極ｂｃ間のインピーダンス（Ｚ２）を計測する。
Ｚ２＝（Ｚ＋Ｘｂ＋Ｘｃ）
図６に示すように、電極ａｂ間のインピーダンス（Ｚ３）を計測する。
Ｚ３＝（Ｚａｂ＋Ｘａ＋Ｘｂ）
図７に示すように、電極ｃｄ間のインピーダンス（Ｚ４）を計測する。
Ｚ４＝（Ｚｃｄ＋Ｘｃ＋Ｘｄ）
【００２９】
生体情報計測装置１は、上記で計測された各インピーダンス（Ｚ１〜Ｚ４）を用いて、次の演算を行う。
（Ｚ１＋Ｚ２）−（Ｚ３＋Ｚ４）
この式に、計測された前記各インピーダンス（Ｚ１〜Ｚ４）を当てはめれば、容量性リアクタンス成分（Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄ）と、電極ａｂ間及び電極ｃｄ間の導通経路８１のインピーダンス（Ｚａｂ、Ｚｃｄ）と、は消去されるため、２Ｚが得られる。すなわち、電極ｂｃ間の人体８のみのインピーダンス（Ｚ）の２倍の値を得ることができる。
上記電極ａｄ間及び電極ｂｃ間のインピーダンス計測（Ｚ１及びＺ２）に代えて、電極ａｃ間のインピーダンスを計測してその計測値をＺ１とし、電極ｂｄ間のインピーダンスを計測してその計測値をＺ２とすると、
Ｚ１＝（Ｚ＋Ｚａｂ＋Ｘａ＋Ｘｃ）
Ｚ２＝（Ｚ＋Ｚｃｄ＋Ｘｂ＋Ｘｄ）
となる。この場合にも、
（Ｚ１＋Ｚ２）−（Ｚ３＋Ｚ４）＝２Ｚ
となるので、上記同様に、電極ｂｃ間の人体８のみのインピーダンス（Ｚ）の値を求めることができる。
このようなインピーダンスを計測する回数や周期は、特に問わない。
【００３０】
図８は、生体情報計測装置１を乗物用シートに適用する例を表している。シート９の座面９１上には、着座者８の左腿部８２及び右腿部８３に対応するように、４つの電極ａ〜ｄ（３１１、３１２、３２１、３２２）が設けられている。この生体情報計測装置１を用いた試験例について説明する。
電極ａ〜ｄは、それぞれ大きさが５０×１００ｍｍである金属箔とし、電極ａとｂとの間及び電極ｃとｄとの間には、いずれも２０ｍｍの隙間を設けた。そして、着衣の着座者（成人男性）８が着座した状態で、５０ｋＨｚ、０．４ｍＡの交流電流により前記各インピーダンス（Ｚ１〜Ｚ４）を計測した。
【００３１】
計測結果は、Ｚ１＝７２７８Ω、Ｚ２＝７３３５Ω、Ｚ３＝７２３１Ω、Ｚ４＝７２１９Ωとなり、Ｚ＝（１／２）｛Ｚ１＋Ｚ２−（Ｚ３＋Ｚ４）｝＝８０Ωと求められた。一方、電極ｂ及びｃの位置となる着座者８の皮膚に同じ大きさの電極を直接貼付して、上記と同じ交流電流により２電極間のインピーダンスを計測したところ７５Ωとなった。衣服が介在する状態で生体情報計測装置１により人体のインピーダンスを求めた場合と、皮膚に直接電極を貼付して人体のインピーダンスを計測した場合とでほぼ同じ値が得られ、本生体情報計測方法によって生体インピーダンスを正しく計測できることが確認された。
【００３２】
更に、上記のとおり着座者の左右大腿部に電極を貼付した状態で、約１２０分間、１分毎に生体インピーダンスの計測を行った。また、同時に、図９に示すように、片足の下腿部の２箇所（膝の下と、踝の上）にも電極を貼付して、生体インピーダンスを計測した。下腿部も、左右大腿部間の計測と同じ交流電流により計測した。その計測結果を図１０に示す。
図１０に示すように、大腿部では、時間の経過と共にインピーダンス値が上昇した。一方、下腿部では、時間の経過と共にインピーダンスが低下した。これは、足の下方に水分が移動して、水分の減少した大腿部のインピーダンスが増加する一方、下腿部には浮腫が生じてインピーダンスが減少したものと考えられる。
【００３３】
上記結果から、本生体情報計測方法によって、初期の状態から適宜の周期で生体インピーダンスの計測を行い、その値や変化の方向・傾斜等を検出することにより、局所的な水分量の変化を判断することができることが分かる。浮腫等による人体部位の水分量の変化は、着座者の主観的疲労感と対応させることができるので、本生体情報計測方法による計測結果を用いて、着座者に対して注意を喚起したり、警告を発したりすることが可能になる。
【００３４】
尚、前述の記載は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施態様を挙げて説明したが、本発明の記述及び図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく、説明的及び例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その態様において本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料及び実施態様を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、寧ろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用のすべてに及ぶものとする。
【符号の説明】
【００３５】
１；生体情報計測装置、２１；第１領域、２２；第２領域、３；電極、３１１；電極ａ、３１２；電極ｂ、３２１；電極ｃ、３２２；電極ｄ、４；選択手段、５；計測手段、５１；交流電流源、５２；電流計測部、５３；電圧計測部、６；演算手段、７；判断手段、８；人体、８１；導通経路、９；座席、９１；座面。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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