(57)【要約】  本発明は、診断、より詳細には、人の日常の活動の過程において人体内の水分欠乏の状態を人体の一領域のインピーダンスを測定することによって判断することに関する。本方法では、人体の一領域のインピーダンス値は、高周波数及び低周波数で測定される。高周波数で測定されたインピーダンス値に基づいて、分析対象の容積における生体組織内の現体液量の評価が得られ、低周波数で測定されたインピーダンス値に基づいて、分析対象の容積における生体組織内の現細胞外液量の評価が得られる。測定時間の開始時点において、分析対象の容積における細胞外液の量の評価のために、基準値が選択される。そして、分析対象の容積における現血液量の変化を考慮する補正値が求められる。そして、上記容積における現血液量の変化を考慮する、分析対象の容積における生体組織内の体液の量の補正評価が求められる。分析対象の容積における生体組織内の体液の量の補正評価から得られる値を使用して、人体内の水分欠乏の状態の兆候が判断される。請求項に係る発明の技術的結果は、日常生活活動の過程において人体内の水分欠乏の状態を、人体の一領域のインピーダンスの測定値を用いて判断する可能性である。【選択図】図５
2019501692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体内の水分欠乏を検出する方法であって、
低周波数及び高周波数で前記人体の一部分のインピーダンス値を測定することと、
現測定時点において前記高周波数で測定されたインピーダンスに基づいて、検査対象の容積における生体組織内の体液の量を評価することと、
前記現測定時点において前記低周波数で測定されたインピーダンスに基づいて、検査対象の前記容積における細胞外液の量を評価することと、
測定の開始時に、検査対象の前記容積における細胞外液の量の基準評価値を事前選択することと、
前記現測定時点において検査対象の前記容積における前記生体組織内の血液量の変化に関連する補正値を求めることと、
検査対象の前記容積における前記生体組織内の前記体液の量の補正評価値であって、前記現測定時点において検査対象の前記容積における前記生体組織内の前記血液量の前記変化に関連する補正評価値を求めることと、
検査対象の前記容積における前記生体組織内の前記体液量の前記補正評価値を使用して、前記人体内の水分欠乏の状態の兆候を判断することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記人体に取り付けられた、間隔を空けて配置された電極を使用することにより、該人体の一部分の前記インピーダンス値を測定することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
検査対象の前記容積における前記生体組織内の前記血液量の前記変化に関連する、検査対象の前記容積における前記生体組織内の前記体液量の前記補正評価値を求めるために、赤血球容積率値を使用することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記現測定時点における検査対象の前記容積における前記生体組織内の前記血液量の前記変化に関連する、検査対象の前記容積における前記生体組織内の前記体液量の補正評価値の最大値に基づいて、前記人体内の水分欠乏の前記状態の前記兆候を求めることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記低周波数及び前記高周波数で測定された前記人体の前記一部分の前記インピーダンス値を、体温センサーの前記読取値を使用することによって補正することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記基準測定時間は、前記人体を測定センサーに適応させるために必要な遷移時間の終了に続いて事前選択される、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、診断、特に、日常生活活動中に人体内の水分欠乏の状態を、人体の一部分のインピーダンス値を測定することによって判断することに関する。
【背景技術】
【０００２】
著者は、日常生活活動中に人体内に給水を補給する必要を、人体の一部分のインピーダンス値を測定することによって判断する他の方法を知らない。
【０００３】
主に医療目的で、人体内の水分のバランス及び分布を測定するために、様々な方法が使用されることが知られている。
【０００４】
例えば、１９９５年１１月２８日に発行された特許文献１（ＩＰＣ  Ａ６１Ｂ  ５／０８５）は、人体の基本心肺パラメーターを求める方法を開示している。パラメーターは、患者の手足に電極を取り付けて、患者の身体全体における細胞外液の量及びそのバランスを測定することによって、求められる。これらの測定は医療目的で行われる。上記特許は、日常生活活動中に人体内の水分欠乏の状態を判断することは教示していない。
【０００５】
２００８年１月２０日に発行された特許文献２（ＩＰＣ  Ａ６１Ｂ  ５／０５）は、人体内の血液及び流体力学のシステム関連評価の方法について教示している。その方法によれば、人体の様々な部分のインピーダンスを測定するために、患者の頭部及び四肢に電極が取り付けられる。インピーダンスの緩やかな変化及び急な変化が記録され、それらの測定値に基づいて、末梢部分及び人体全体における血液及び流体力学が計算している。この方法は、患者の健康状態のモニタリング及び医療処置方法の選択を含む医療目的を意図している。
【０００６】
２０１３年３月２６日に発行された特許文献３（ＩＰＣ  Ａ６１Ｂ  ５／００）は、取り付けられた電極と結果としてのデータ処理とを介して人体の幾つかの部分のインピーダンスを測定することにより、人体の生理学的パラメーターを求めるシステムを開示しており、これは、本発明に最も近い。この発明の主な目的は、インピーダンス測定値に基づいて心臓及び呼吸のはたらきを判断することである。このシステムは、除脂肪体重（すなわち、総体重−体脂肪量）における水分、細胞外液の総量とともに、患者の身体全体における体液バランス指数の決定を可能にする。このシステムは、医療用に意図されており、日常生活活動中に人体内の水分欠乏の状態を判断することを可能にするものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，４６９，８５９号
【特許文献２】ロシア国特許第２３１４７５０号
【特許文献３】米国特許第８，４０６，８６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
それらの方法に共通する限界は、それらが医療目的に対してのみ意図され、人体の異なる部分のインピーダンス測定値に基づいて体液量を求めることを可能にする、ということである。
【０００９】
上記方法は、主に、病院環境において、患者が静止した状態にあるときに測定するために使用されるので、日々の生活において、仕事、スポーツ活動中等に測定を行うためには適用可能ではない。
【００１０】
本出願人は、体内に給水を補給する必要を警告するために、日常生活活動中に人体内の水分欠乏の状態を判断することを可能にするいかなる方法も知らない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項に係る発明の技術的結果は、日常生活活動中に人体内の水分欠乏の状態を、人体の一部分のインピーダンス値を測定することによって判断することである。上記技術的結果は、日常生活活動中の一時的な又は偶発的な原因に起因して様々な身体部分内の体液の再配分によってもたらされる、同じ身体部分内の血液の量の変化を考慮しながら、検査対象の人体の上記部分における体液量を評価することによって達成される。
【００１２】
上述した技術的結果は、以下のように達成される。
【００１３】
人体内の水分欠乏を検出する方法は、以下のステップを含む。
【００１４】
低周波数及び高周波数で人体の一部分のインピーダンス値を測定すること。現測定時点において、高周波数で測定されたインピーダンス値に基づいて、検査対象の容積における生体組織内の体液の量を評価すること。現測定時点において、低周波数で測定されたインピーダンス値に基づいて、検査対象の容積における細胞外液の量を評価すること。基準測定時点で、検査対象の容積における細胞外液の量の基準評価値を事前選択すること。次いで、現測定時点において検査対象の容積における血液量の変化に関連する補正値が求められる。さらに、検査対象の容積における生体組織内の体液の量の補正評価値を求めること。なお、補正評価値は、現測定時点における検査対象の容積における血液量の変化に関連する。検査対象の容積における体液量の補正評価値を使用して、人体内の水分欠乏の兆候に関する結論を下すこと。
【００１５】
本技術分野において既知であるように、低周波数でのインピーダンス測定により、検査対象の容積における細胞外液の量の評価が可能になり、一方で、高周波数でのインピーダンス測定により、検査対象の容積における体液の総量の評価が可能になる。本発明の方法は、現測定時点における検査対象の容積における血液量の変化を考慮することにより、人体内の水分欠乏の状態の兆候に関する結論を下すことができる。本方法は、例えば運動又は他の一時的な若しくは無作為の要因によってもたらされる所与の身体部分における血液量の変化の、測定結果に対する影響をなくし、検査対象の容積における生体組織内の体液の量の補正された評価を行うことができる。後者により、人体内の水分欠乏の兆候に関する結論を下すことができる。
【００１６】
特定の実施の形態では、人体の一部分のインピーダンス値は、人体に取り付けられた、間隔を空けて配置された電極を使用することによって測定される。
【００１７】
具体的な実施の形態では、検査対象の容積における血液量の変化に関連する、上記容積における体液量の補正評価値を求めるために、赤血球容積率（hematocrit：ヘマトクリット）値が考慮される。
【００１８】
特に、人体内の水分欠乏の状態の兆候に関する結論は、現測定時点における検査対象の容積における血液量の変化に関連する、上記容積における生体組織内の体液量の補正評価値の最大値に基づいて下される。
【００１９】
特に、低周波数及び高周波数での人体の上記部分のインピーダンス値は、人体温度センサーの読取値を使用することによって補正される。
【００２０】
さらに、基準測定時間は、人体を測定センサーに適応させるために必要な遷移時間の終了に続いて事前選択される。
【００２１】
人体内の水分欠乏を検出する方法は、以下の図面によって示される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】異なる周波数で測定されたインピーダンス値の時間依存性を示すグラフである。
【図２】メディアンフィルターを使用するメディアンフィルタリングの後の測定されたインピーダンス値の時間依存性を示すグラフである。
【図３】検査対象の容積における生体組織内の体液の量と、上記容積における生体組織内の細胞外液の量とに対応する、導電率の時間依存性を示すグラフである。
【図４】検査対象の容積における生体組織内の細胞内液及び細胞外液の量に対応する、異なる周波数での導電率とともに、現測定時点における血液量の変化を引いた、上記容積の生体組織内の体液の量に対応する導電率の時間依存性を示すグラフである。
【図５】基準測定時点以来の血液量の変化を引いた、検査対象の容積における生体組織内の体液の量に対応する導電率の時間依存性とともに、水分欠乏状態に対する閾値としてみなされる導電率の値の時間依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
人体内の水分欠乏を検出する方法は、以下のように実施される。
【００２４】
まず、人体に電極が取り付けられる。特に、人体の一部分に対して２つの電極を取り付けることで十分である。試験は、この方法が、電極が、例えば、人の手首に取り付けられた状態で、人体内の水分欠乏の状態の兆候の判断を可能にすることを実証したが、身体のこの部分は、本方法を実施するために最も好適ではない。しかしながら、人体の所与の小さい部分に対する低周波数ｆ０でのインピーダンス値のセンサー読取値
2019501692.tif 000003
とともに高周波数ｆ３での読取値
2019501692.tif 000004
により、体内の水分欠乏兆候の判断が可能になる。異なる周波数でインピーダンス値を測定するために最も効率的なサンプリングレートは、１分当たり約１回〜４回であることが分かる。
【００２５】
図１は、高周波数ｆ３での測定されたインピーダンス値
2019501692.tif 000005
の時間依存性（曲線１）と、低周波数ｆ０での測定されたインピーダンス値
2019501692.tif 000006
の時間依存性（曲線２）とを示す。
【００２６】
いかなる干渉も回避するために、測定されたインピーダンス値のフィルター処理を使用することが有益である。この目的で様々なタイプのフィルター処理が好適であり、この具体的な場合には、いわゆる「メディアンフィルター」が適用される。
【００２７】
図２は、メディアンフィルターを使用して処理された後の、高周波数ｆ３で測定されたインピーダンス値
2019501692.tif 000007
の時間依存性（曲線１）と、メディアンフィルターを使用して処理された後の、低周波数ｆ０で測定されたインピーダンス値
2019501692.tif 000008
の時間依存性（曲線２）とを示す。図２は、フィルタリングされたインピーダンス値が、実際には、無作為要因によってもたらされる外れ値を含まないことを示す。
【００２８】
本方法は、人体温度を無視して実施することができる。しかしながら、体温が考慮される場合、本方法の精度は向上する。低周波数ｆ０で測定されるインピーダンス値
2019501692.tif 000009
及び高周波数ｆ３で測定されるインピーダンス値
2019501692.tif 000010
は、以下の依存性を使用することにより、温度センサー読取値を考慮して補正される。
2019501692.tif 000011
【００２９】
式中、
2019501692.tif 000012
及び
2019501692.tif 000013
は、周波数ｆ０及び周波数ｆ３での瞬間インピーダンス値であり、
2019501692.tif 000014
及び
2019501692.tif 000015
は、周波数ｆ０及び周波数ｆ３での補正された瞬間インピーダンス値であり、
Ｔｉは、インピーダンス測定領域における人体温度の瞬間値であり、
Ｔ０は、インピーダンス測定領域における人体温度の基準値であり、
ｋＴは、インピーダンス値の測定に使用される測定電流が通過する、組織の温度抵抗係数である。
【００３０】
測定の開始時の温度値は、基準値Ｔ０として選択することができる。
【００３１】
高周波数ｆ３で測定されたインピーダンスの値に基づいて、導電率の評価値
2019501692.tif 000016
が取得され、それは、以下のように、現測定時点における検査対象の容積における生体組織内の体液の量に比例する。
2019501692.tif 000017
【００３２】
低周波数ｆ０で測定されたインピーダンスの値に基づいて、導電率の評価値
2019501692.tif 000018
が取得され、それは、以下のように、現測定時点における検査対象の容積における生体組織内の細胞外液の量に比例する。
2019501692.tif 000019
【００３３】
図３に、検査対象の容積における生体組織内の体液の量に対応する、高周波数ｆ３での導電率を特徴付ける
2019501692.tif 000020
（曲線１）と、検査対象の容積における生体組織内の細胞外液の量に対応する、低周波数ｆ０での
2019501692.tif 000021
（曲線２）とを示す。
【００３４】
測定の開始時、基準値
2019501692.tif 000022
が事前に選択され、それは、基準測定時点における検査対象の容積における細胞外液の量に比例する。
【００３５】
人体を取り付けられた後の測定センサーに適応させるために必要な遷移時間の終了に続き、基準測定時点ｔｂａｓｅが事前に選択される。
【００３６】
次に、値
2019501692.tif 000023
を使用して、以下のように、現測定時点における検査対象の容積における血液の量の変化を考慮する補正の値
2019501692.tif 000024
が求められる。
2019501692.tif 000025
【００３７】
式中、ｈは、赤血球容積率、すなわち、血漿の容積に対する、血球の約９９％を構成する赤血球の容積の割合であり、女性の場合の赤血球容積率値は０．４０であるとみなされる可能性があり、男性の場合は０．４６であるとみなされる可能性がある。
【００３８】
次に、補正値
2019501692.tif 000026
が見つけられ、それは、以下のように、検査対象の容積における生体組織内の体液の量に比例し、かつ、現測定時点における上記容積における生体組織内の血液量の変換に関連する。
2019501692.tif 000027
【００３９】
式中、
2019501692.tif 000028
は、検査対象の容積における生体組織内の体液の現時点での量に比例する評価された導電率である。
【００４０】
検査対象の容積における生体組織内の血液の量の変化を考慮することにより、上記容積における細胞内液及び細胞外液両方の量の評価が可能になる。
【００４１】
図４に、基準測定時点に対する現測定時点における血流の変化を引いた、検査対象の容積における生体組織内の体液の量に対応する導電率
2019501692.tif 000029
の時間依存性（曲線３）を示す。明確にするために、同じプロットが、検査対象の容積における生体組織内の体液の量に対応する導電率
2019501692.tif 000030
の時間依存性（曲線１）と、基準測定時点（４）に対する現測定時点における検査対象の容積における生体組織内の細胞外液の量に対応する導電率
2019501692.tif 000031
の時間依存性（曲線２）とを示す。
【００４２】
プロットから分かるように、現測定時点で観察された血流変化を引いた、検査対象の容積の生体組織内の体液の量を反映する依存性
2019501692.tif 000032
（曲線３）は、一時的な外部要因に起因して検査対象の容積における生体組織内の血流変化によってもたらされるいかなる著しい起伏も有していない。一時的な外部要因としては、例えば、運動又はその不足、精神状態の変化、又は人の日常生活活動に関連する他の要因が挙げられる。
【００４３】
検査対象である容積の生体組織内の体液の量に比例する、取得された補正評価値
2019501692.tif 000033
に基づいて、上記補正評価値を閾値と比較することにより（図５）、人体内の水分欠乏の状態の兆候が判断される。
【００４４】
ここで、閾値は、導電率の補正評価値として取得され、それは、検査対象の容積における生体組織内の体液の量に比例し、かつ考慮されている所与の期間にわたる血液量の変化に関連する。閾値は、以下のように、処理測定時間全体にわたって、所定の値だけ、最大値より小さいものであるべきである。
2019501692.tif 000034
【００４５】
式中、
2019501692.tif 000035
は、導電率の閾値であり、
2019501692.tif 000036
は、先行する測定値における導電率の最大値であり、
Δｔｈｒｅｓｈは、閾値導電率値がその最大値と比較してどれくらい小さくなければならないかを決定する値である。
【００４６】
本方法が、水分が欠乏している使用者が、必要な量の水を、飲む及び／又は食べる過程において消費した後に適用される場合、装置使用の最初の数時間以内の値
2019501692.tif 000037
は、きわめて高くなる可能性があることが、留意されるべきである。
【００４７】
プロット（図５）は、値
2019501692.tif 000038
の時間変化（曲線１）と、その下で体内の水分欠乏の兆候が発生する閾値（曲線２）とを示す。
【００４８】
人体内の水分欠乏の兆候を判断する信頼度は、観察が長くなるほど増大し、それは、閾値
2019501692.tif 000039
が、日常生活活動中に特定の人の水分バランスを維持するために必要な水分の最大量をより正確に反映することになるためである。
【００４９】
本発明の方法は、健康な人体内の現時点での水分の欠乏を判断するように示され、人体の状態をモニタリングするためのさまざまな装置又は自動システムを開発するために使用することができる。本方法は、十分に多数の被験者に対して試験されている。
【図１】
2019501692.tif 000040
【図２】
2019501692.tif 000041
【図３】
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【図４】
2019501692.tif 000043
【図５】
2019501692.tif 000044
【国際調査報告】
2019501692.tif 000045
2019501692.tif 000046