(57)【要約】      （修正有）【課題】生体インピーダンス分析を与えるための方法及び装置が提供される。【解決手段】いくつかの態様において、ＭＲＩデータとの改善された相関をもたらす等価回路周波数応答モデルが提供される。周波数応答モデルには、身体分区の脂肪成分を含む、身体組成を考慮にいれている。被験者の腓に関して生体インピーダンススペクトロスコピー（ＢＩＳ）及びＭＲＩを実施することによって得られたデータは、５０ｋＨｚにおける単一周波数分析及び通常のコール−コールモデルを用いて実施された分析に比較して改善された相関が得られることを示す。【選択図】図１Ｂ
2011050765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚で覆われた身体分区の一部の周長を決定する方法において、
（ａ）  前記部分の周りに、一群の電極であって、第１電極及び最終電極を有し、前記第１電極と前記最終電極の間隔を除く、前記群の全ての電極間の周縁距離が既知の、一群の電極を付ける工程、
（ｂ）  実質的に皮膚に侵入しない低周波数の電流を印加することによって、前記第１電極及び前記最終電極以外の前記一群の電極の内の少なくとも２つの電極の間の抵抗値を決定する工程、
（ｃ）  前記工程（ｂ）において決定された抵抗値及び前記２つの電極間の前記既知の周縁距離から前記皮膚について単位長当りの比抵抗値を決定する工程、
（ｄ）  実質的に皮膚に侵入しない低周波数の電流を印加することによって、前記一群の電極の内の前記第１電極と前記最終電極の間の抵抗値を決定する工程、及び
（ｅ）  前記工程（ｄ）において測定された抵抗値及び前記工程（ｃ）において決定された前記単位長当りの比抵抗値から前記一群の電極の内の前記第１電極と前記最終電極の間隔を計算する工程、
を有してなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１電極及び前記最終電極を除く、全ての隣接対の電極間の前記抵抗値が、前記工程（ｂ）において決定され、前記比抵抗値を決定するための前記工程（ｃ）において用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１電極及び前記最終電極を除き、隣接対の電極の間隔が等しいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記一群の電極がベルト上に載せられていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
皮膚によって覆われた身体分区の一部の周長を決定する方法において、請求項１に記載の方法を実施するためのプログラムされたコンピュータを備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条ｅ項の下に、２００３年９月２２日に出願された米国仮特許出願第６０/５０２４８３号、２００４年６月１６日に出願された米国仮特許出願第６０/５８０１６６号及び２００４年７月１４日に出願された米国仮特許出願第６０/５８７６５２号の恩典を主張するものである。これらの仮特許出願明細書の全ての内容はそれぞれの全体が本明細書に含まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は生体インピーダンス方法及び装置に関し、さらに詳しくは、被験者の身体の分区の筋肉含量、脂肪含量及び／または細胞外液含量を決定するためのそのような方法及び装置の使用に関する。分区には基本的に被験者の全身を含めることができる。
【背景技術】
【０００３】
生体組織の電気特性はかなりの期間にわたって科学的に注目されてきた。前世紀に、生体電気の知識に基づく多くの発展があり、新しい装置が生物学及び生物医学分野において用いられた。
【０００４】
生体電気インピーダンス分析はこの分野において注目され、取り組まれてきた研究課題の１つである。生体インピーダンスは、非侵襲性であり、簡単で、費用がかからず、可搬な方法で身体組成を測定できる能力を秘めているため、多くの医学分野で研究されてきた。特に、生体インピーダンスは多年にわたり臨床研究に用いられてきた。例えば、生体インピーダンスを用いる臨床応用が初期段階において非特許文献１及び２に報告されている。
【０００５】
多くの研究者が生きた組織の電気特性の本質を調べてきた（非特許文献２,３,４）。シュバン（Schwan）等は複数の周波数の電流を用いて細胞膜の誘電特性の間の関係を説明している（非特許文献３）。身体の組織の電気特性を説明するための基本理論はコール（Cole）によって十分に確立された（非特許文献５）。特に、コールはＡＣ電流に対する細胞及び細胞膜の電気応答を説明するための等価回路モデル（以降「コール−コールモデル」）の展開に成功した。
【０００６】
コール−コールモデル及びハナイ（Hanai）の方法に基づく細胞外液（ＥＣＶ）量及び細胞内液（ＩＣＶ）量を測定するための生体インピーダンススペクトロスコピー（ＢＩＳ）を用いる方法が提案された（非特許文献４,６,７）。今では複数周波数生体インピーダンス分析法が全身または分区身体画分における細胞外液量及び細胞内液量に関する何らかの情報を提供できる（非特許文献６）。
【０００７】
しかし、ＢＩＳを含む、生体インピーダンス分析の確度が臨床ユーザの主要な関心事である（非特許文献８,９）。体液推定への生体インピーダンス分析の使用が多くの研究で報告されているが、信頼性、妥当性及び確度に関して疑問があるため、現行の手法は臨床診療において広く受け入れられてはいない。
【０００８】
現在利用できる生体インピーダンス手法を用いる測定及び分析の確度に悪影響を及ぼす多くの要因がある。本発明のいくつかの態様にしたがえば、本発明はこれらの要因の内の１つ、すなわち生体インピーダンスデータを分析するために用いられるモデルに関する。様々な組織の電気特性を計算するためにこれまで普通に用いられている生体インピーダンスモデルは、脂肪は無脂肪質に比較して高い抵抗を有し、したがって脂肪量は無視できるという基本仮定を有する。しかし、最近の研究により、被験者が大量の脂肪組織を有している場合に、５０ｋＨｚにおける生体インピーダンス測定が影響を受けることがわかった（非特許文献８）。以下で詳細に論じるように、本発明により、脂肪量が様々な体容積指数（ＢＭＩ）値を有する被験者についてのＢＩＳによる身体組成の正確な測定に影響する主要な要因の１つであることがわかった。
【非特許文献１】ジェイ・ナイボーア（J. Nyboer）著，「電気インピーダンスプレチスモグラフィ（Electrical impedance plethysmography）」，（米国イリノイ州スプリングフィールド），チャールズ・シー・トーマス（Charles C. Thomas），第２版，１９７０年，
【非特許文献２】アール・ピー・パターソン（R. P. Patterson），「インピーダンス心拍記録法の基礎（Fundamentals of impedance cardiography）」，IEEE Engineering in Medicine and Biology magazine，１９８９年，第８巻，ｐｐ.１６−１８
【非特許文献３】エイチ・シュバン（H. Schwan），ケイ・リー（K. Li），「大腸菌における低導電率表面膜の誘電的研究（A dielectric study of low-conductance surface membrane）」，Nature，１９５６年，第１７７巻，ｐｐ.１３４−１３５
【非特許文献４】ピー・エイチ・シャーマン（P. H. Sherman）編，「エマルジョンの科学（Emulsion Science）」，（英国ロンドン），アカデミック（Academic），１９６８年，ｐｐ.３５４−４７７の、ティー・ハナイ（T. Hanai），「エマルジョンの電気特性（Electrical properties of emulsions）」
【非特許文献５】ケイ・エス・コール（K. S. Cole）及びアール・エイチ・コール（R. H. Cole），「誘電体における分散及び吸収Ｉ．交流特性（Dispersion and absorption in dielectrics. I. Alternating current characteristics）」，J. chem. Phys.，１９４１年，第９巻，ｐｐ.３４１−３５１
【非特許文献６】エイ・ディー・ロレンツォ（A. D. Lorenzo），エイ・アンドレオリ（A. Andreoli），ジェイ・アール・マッシー（J. R. Matthie）及びピー・オー・ウイザース（P. O. Withers），「理論的方法を用いることによる生体インピーダンスによる身体細胞量予測：技術的総論（Predicting body cell mass with bioimpedance by using theoretical methods: a technological review）」，J. Appl. Physiol.，１９９７年，第８２巻，ｐｐ.１５４２−１５５８
【非特許文献７】ザイトロン・テクノロジーズ社（Xitron Technologies, Inc.），「４０００Ｂ生体インピーダンススペクトルアナライザシステム操作マニュアル（4000B Bio-Impedance Spectrum Analyzer System Operating Manual）」，（米国カリフォルニア州サンディエゴ），予告版，１９９５年，付録Ａ，ｐｐ.５０−６１
【非特許文献８】アール・エヌ・ボウムガートナー（R. N. Baumgartner），アール・ロス（R. Ross）及びエス・ビー・ヘイムスフィールド（S. B. Heymsfield），「脂肪組織は肥満した男性及び女性の生体電気インピーダンスに影響するか？（Does adipose tissue influence bioelectric impedance in obese men and women ?）」，J. Appl. Physol.，１９９８年，第８４巻，ｐｐ.２５７−２６２
【非特許文献９】ケイ・アール・フォスター（K. R. Foster）及びエイチ・シー・ルカスキー（H. C. Lukaski），「全身インピーダンス−何を測定するのか？（Whole-body impedance-what does it measure ?）」，Am. J. Clin. Nutr.，１９９６年，第６４巻（補遺），ｐｐ.３８８Ｓ−３９６Ｓ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、皮膚、脂肪、筋肉のような様々な身体構成成分の電気入力に対する応答を調べることによって現行の分析手法にともなう様々な問題を軽減することであり、特に、等価回路を用いて身体組織の様々な成分の効果を表すモデルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の態様にしたがえば、本発明は被験者の身体分区について生体インピーダンスを分析する方法を提供する。身体分区は外皮表面を有し、本方法は、
（ａ）  電流に分区を通過させるように外皮表面上の少なくとも２つの点に複数の周波数で交流電流を印加する工程、
（ｂ）  それぞれの周波数について、外皮表面上の別の少なくとも２つの点の間の電圧差を記録する工程、及び
（ｃ）  分区の筋肉含量、脂肪含量及び／または細胞外液含量を示す少なくとも１つの数値を決定するために複数の周波数において記録された電圧差を用いる工程、
を含み、
記録された電圧差は絶対値情報及び位相情報（すなわち絶対値及び位相値あるいは、等価的に、抵抗値及びリアクタンス値）のいずれをも含み、
数値は、１つは主に分区の筋肉成分を表す直列の静電容量ＣＭ及び抵抗ＲＩを含み、１つは主に分区の脂肪成分を表す直列の静電容量ＣＦ及び抵抗ＲＦを含み、１つは抵抗を含む、３つの平行経路を少なくとも有する、分区に対するインピーダンスモデルを用いて決定される。
【００１１】
第２の態様にしたがえば、本発明は被験者の身体分区について生体インピーダンスを分析する方法を提供する。身体分区は外皮表面を有し、本方法は、
（ａ）  電流に分区を通過させるように外皮表面上の少なくとも２つの点に複数の周波数で交流電流を印加する工程、
（ｂ）  それぞれの周波数について、外皮表面上の別の少なくとも２つの点の間の電圧差を記録する工程、及び
（ｃ）  分区の脂肪含量及び／または細胞外液含量を示す少なくとも１つの数値を決定するために複数の周波数において記録された電圧差を用いる工程、
を含み、
記録された電圧差は絶対値情報及び位相情報（すなわち絶対値及び位相値あるいは、等価的に、抵抗値及びリアクタンス値）のいずれをも含み、
数値は、一方は主に分区の脂肪成分を表す直列の静電容量ＣＦ及び抵抗ＲＦを含み、他方は主に分区の細胞外液成分を表す抵抗を含む、２つの平行経路を少なくとも有する分区に対するインピーダンスモデルを用いて決定され、
（ｉ）  ２つの平行経路だけが皮膚の内側の分区の組成を表すインピーダンスモデルの平行経路であり、
（ii）  工程（ａ）で印加される周波数のそれぞれは１０ｋＨｚ以下である。
【００１２】
本発明の上述した態様のいくつかの実施形態にしたがえば、モデルパラメータ（例えばＲＦ）を分区についての生理学的値（例えば脂肪含量値）に変換する相関方程式が用いられる。相関方程式は、
（ｉ）  複数の較正被験者のそれぞれについてモデルパラメータ値を得るために複数の被験者について工程（ａ），（ｂ）及び（ｃ）を実施する工程、
（ii）  複数の較正被験者のそれぞれについて分区に対する生理学的値を得るために複数の被験者について分区に関する測定（例えば磁気共鳴画像化を用いる脂肪含量の測定）を実施する工程、及び
（iii） 相関方程式を得るために工程（ｉ）及び（ii）で得られた値に回帰分析を実施する工程、
によって得ることができる。
【００１３】
複数の較正被験者には、体容積指数が２０より低い被験者を少なくとも一人、及び体容積指数が３５より高い被験者を少なくとも一人含めることが望ましい。複数の較正被験者には、体容積指数が２０より低い被験者を少なくとも一人、及び体容積指数が４０より高い被験者を少なくとも一人含めることがさらに望ましい。
【００１４】
第３の態様にしたがえば、本発明は皮膚で覆われた身体分区の一部の周長を決定するための、
（ａ）  身体区分の一部の周りに、一群の電極であって、第１電極及び最終電極を有し、第１電極と最終電極の間隔を除く、群の全ての電極間の周縁距離が既知の、一群の電極を付ける工程、
（ｂ）  実質的に皮膚に侵入しない低周波数の電流を印加することによって、第１電極及び最終電極以外の一群の電極の内の少なくとも２つの電極の間の抵抗値を決定する工程、
（ｃ）  工程（ｂ）において決定された抵抗値及び２つの電極間の既知の周縁距離から皮膚について単位長当りの比抵抗値を決定する工程、
（ｄ）  実質的に皮膚に侵入しない低周波数の電流を印加することによって、一群の電極の内の第１電極と最終電極の間の抵抗値を決定する工程、及び
（ｅ）  工程（ｄ）において測定された抵抗値及び工程（ｃ）において決定された単位長当りの比抵抗値から一群の電極の内の第１電極と最終電極の間隔を計算する工程、
を含む方法を提供する。
【００１５】
上述の全般的説明及び以下の詳細な説明が本発明の例示に過ぎず、本発明の本質及び性格を理解するための概要または枠組みの提供が目的とされていることは当然である。
【００１６】
本発明のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、ある程度は当業者には説明から容易に明らかであろうし、あるいは本明細書に説明されるように本発明を実施することによって認められるであろう。添付図面は本発明のさらなる理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】本発明にしたがう身体組成モデルを断面形態で示す
【図１Ｂ】本発明にしたがう身体組成モデルを３次元形態で示す
【図２Ａ】図１の身体組成モデルに対する等価回路周波数応答モデルである
【図２Ｂ】図１の身体組成モデルに対する等価回路周波数応答モデルである
【図３】低周波条件、例えば１０ｋＨｚより低い周波数の下での図１の身体組成モデルに対する等価回路周波数モデルである
【図４】本発明の実施に用いることができる電極構成を示す
【図５】図４の電極構成に対する抵抗器モデルを示す
【図６】詳細な説明に与えられる具体例の生体インピーダンスを生じさせるために用いられた電極配置を示す
【図７】ρ測定値と式１２及び１３を用いて得られたρ計算値の間の相関を示す。式１２を用いて得られたより急峻な相関勾配は生体インピーダンス測定に対する等価回路周波数応答モデルにおける脂肪含量に関する情報を含む値を示す
【図８】脂肪含量が異なる被験者グループ間のｔ検定のｐ値を示す
【図９】脂肪含量が異なる３人の被験者（患者）についてのインピーダンスの曲線のあてはめを示す
【図１０】脂肪量が０.５８８ｋｇの被験者（患者）についてのインピーダンスの絶対値（図１０Ａ）およびインピーダンスの位相（図１０Ｂ）を示す
【図１１】脂肪量が０.１３４ｋｇの被験者（患者）についてのインピーダンスの絶対値（図１１Ａ）およびインピーダンスの位相（図１１Ｂ）を示す
【図１２】筋肉（ＭＳ）のＭＲＩによる推定量と本発明のＢＩＳ手法による推定量の間の相関を示す
【図１３】ＭＲＩによって測定された筋肉量と５ｋＨｚで測定された抵抗値の間の相関を示す
【図１４】（ｉ）ＭＲＩによって測定された筋肉量と本発明の複数周波数−３平行経路モデルを用いて決定された細胞内抵抗値（ＲＩ）の間の相関（図１４Ａ）を、（ii）ＭＲＩによって測定された筋肉量と５０ｋＨｚにおけるインピーダンスの間の相関（図１４Ｂ）と比較して示す
【図１５】（ｉ）ＭＲＩによって測定された脂肪量と本発明の複数周波数−３平行経路モデルを用いて決定された脂肪抵抗値（ＲＦ）の間の相関（図１５Ａ）を、（ii）ＭＲＩによって測定された脂肪量と５０ｋＨｚにおけるインピーダンスの間の相関（図１５Ｂ）と比較して示す
【図１６】（ｉ）ＭＲＩによって測定された筋肉量と本発明の複周波数−３平行経路モデルを用いて決定された細胞内抵抗値（ＲＩ）の間の相関（図１６Ａ）を、（ii）ＭＲＩによって測定された筋肉量とコール−コールモデルを用いて決定された細胞内抵抗値の間の相関（図１６Ｂ）と比較して示す
【図１７】（ｉ）ＭＲＩによって測定された脂肪量と本発明の複数周波数−３平行経路モデルを用いて決定された脂肪抵抗値（ＲＦ）の間の相関（図１７Ａ）を、（ii）ＭＲＩによって測定された脂肪量とコール−コールモデルを用いて決定された細胞内抵抗値の間の相関（図１７Ｂ）と比較して示す
【発明を実施するための形態】
【００１８】
上で論じたように、本発明は被験者、すなわち人間または動物の身体の分区の脂肪含量、筋肉含量及び／または細胞外液含量に関する情報を与えることができる生体インピーダンス方法及び装置に関する。
【００１９】
分区は一般に被験者の四肢の一部または全て、例えば被験者の腓または前腕
であろうが、被験者の胴の全てまたは一部、例えば被験者の腹部の一部または全てとすることもできる。同様に、分区は特定の筋肉または筋肉の一部のように小さくすることができ、基本的に被験者の全身のように大きくすることができる。
【００２０】
分区の位置及び大きさは被験者の皮膚上の電流印加電極の配置に依存するであろう。詳しくは、分区は、電流印加電極を作動させたときに実質的な電流が通過する被験者の身体の部分を構成するであろう。電流印加電極の数、位置及び極性の適切な選択により、被験者の身体内に様々な電流パターンを達成することができる。実際上、選択された電流印加電極の極性を変えることにより、電流印加電極の移動を必要とせずに１つより多くの分区を分析することができる。
【００２１】
技術上知られているように、電圧記録電極は一般に電流印加電極の内側に配置されるであろう。すなわち、電圧記録電圧は一般に、電流印加電極を作動させたときに実質的な電流が通過する患者の身体の部分を囲む、皮膚上に配置されるであろう。
【００２２】
電流の印加及び電圧の記録は、現在知られているかまたは今後開発される、電流印加電極及び記録電極を有する生体インピーダンス装置、例えば以下で論じられる具体例で用いた４０００Ｂ生体インピーダンススペクトルアナライザシステム（ザイトロン・テクノロジーズ社（Xitron Technologies、Inc.），米国カリフォルニア州サンディエゴ）のような市販装置で実施することができる。あるいは、特別調製装置を本発明の実施に用いることができる。
【００２３】
生体インピーダンス装置によって得られたデータの処理は装置内で完全に実施することができ、あるいは別のコンピュータを用いてオンラインで実施することができる。あるいは、データを格納し、測定後に処理することができる。
【００２４】
好ましくは、生体インピーダンス装置は本発明の分析手順の少なくとも一部を実施するようにプログラムされたマイクロプロセッサを備えるであろう。例えば、生体インピーダンス装置は較正被験者に関する調査から得られた回帰方程式をある被験者について測定されたインピーダンスデータに適用することができ、したがって、その被験者の脂肪含量、筋肉含量及び／または細胞外液含量を装置のユーザ、例えば被験者自身及び／または、その情報に関心がある別の人、例えば健康管理者に直接報告することができる。脂肪含量、筋肉含量及び／または細胞外液含量はグラフで、数値で（例えば、脂肪及び／または筋肉の百分率値として）、または色（例えば、高脂肪含量に対して赤）で、あるいはその他の様式で、報告することができる。
【００２５】
本発明のいくつかの実施形態においては、被験者の皮膚に複数の周波数で交流電流が印加される。少なくとも１０の周波数が用いられることが好ましく、ほぼ５０の周波数が用いられることがさらに好ましい。複数の周波数は５ｋＨｚと１０００ｋＨｚの間の周波数からなることが好ましいが、望ましければより広いかまたはより狭い範囲にわたる周波数を用いることができる。周波数は周波数範囲にわたり対数的に分布することが最も好ましい。
【００２６】
上で論じたように、様々な組織の電気特性を計算するためにこれまで普通に用いられているインピーダンスモデルには多くの問題がある。そのような問題の１つは、脂肪は無脂肪質に比較して抵抗が高く、したがって脂肪量は無視できるという基本仮定である。別の問題は細胞外抵抗及び細胞内抵抗のモデルの計算に関する。既存のモデルでは考慮されていないが、皮膚下の組織に基づくモデルは皮膚及び脂肪組織量によって影響を受ける。
【００２７】
本発明は、皮膚、脂肪、筋肉のような様々な身体構成成分の電気入力に対する応答を調べることによって現在の分析手法にともなう様々な問題を軽減することに向けられる。さらに詳しくは、いくつかの態様にしたがえば、本発明は等価回路を用いて身体組織の様々な成分の効果を表すためのモデルを提供する。
【００２８】
詳しくは、現行の生体インピーダンス手法を改善するため、本発明のいくつかの態様にしたがえば、様々な身体組織比による電気特性及び広い範囲の電流周波数の効果を説明することができる、改善された電気モデルが提供される。以下で具体例１において提示されるデータでは特に、皮膚で測定された５ｋＨｚにおける比抵抗値の、モデルを用いて計算された比抵抗値との関係が評価される。
【００２９】
図１は、四肢の導電率の成分を表すために用いることができる、本発明にしたがう分区身体組成モデルを示す。特に、図は本発明の電気モデルに対する基礎をなす四肢分区における導電性成分を示す。参考のため、表１は、以前の研究（非特許文献９）で報告されているように、周波数が１０ｋＨｚの電流を用いたときの様々な組織の電気特性（比誘電率及び比抵抗）を示す。
【００３０】
図１に対する等価回路モデルが図２Ａに示される。ここで、ＲＧは皮膚上の２つの電極による抵抗測定値を表し、ＲＳ，ＲＦ，ＲＥ，ＲＩ及びＲＢはそれぞれ、皮膚、脂肪量、細胞外液量、細胞内液量及び骨の抵抗値を表す。図２Ａにおいて、ＣＩＮ，ＣＦ及びＣＭはそれぞれ、皮膚と電極の間の静電容量、脂肪量の静電容量及び細胞膜の静電容量を表す。
【００３１】
図２Ａのモデルから、総電流（ＩＧ）は式１：
【数１】
2011050765.tif 000003
【００３２】
によって与えることができる。
【００３３】
ＲＧにかかる電圧は式２：
【数２】
2011050765.tif 000004
【００３４】
により得ることができ、ここでＩ'ＧはコンデンサＣＩＮを通る電流であり、式３：
【数３】
2011050765.tif 000005
【００３５】
で与えられる。
【００３６】
皮膚の抵抗値（ＲＳ）は他の組織の抵抗よりかなり高いからＩＳは非常に小さく、よって式４：
【数４】
2011050765.tif 000006
【００３７】
が得られる。
【００３８】
低周波数（例えば５ｋＨｚ）の電流は細胞内空間を通らないであろうから、等価回路は図３に示されるように修正することができる。
【００３９】
図３において、Ｅは（ＲＧにかかる）２つの測定電極間の電圧を表し、ＥＥはＲＥにかかる電圧を表す。したがって、電圧方程式を式５：
【数５】
2011050765.tif 000007
【００４０】
と書くことができ、ここで、
【数６】
2011050765.tif 000008
【００４１】
はコンデンサＣＩＮにかかる電圧を表す。この電圧は高電流周波数において、またはＣＩＮが大きいときは、無視することができる。
【００４２】
図３の並列回路にしたがい、皮膚電極による抵抗ＲＧの測定値は式６：
【数７】
2011050765.tif 000009
【００４３】
で計算することができる。
【００４４】
脂肪量のリアクタンス（ＸＦ）及び皮膚と電極の間のリアクタンス（ＸＩＮ）は、
【数８】
2011050765.tif 000010
【００４５】
及び
【数９】
2011050765.tif 000011
【００４６】
である。
【００４７】
したがって、ＲＧは式７：
【数１０】
2011050765.tif 000012
【００４８】
及び式８：
【数１１】
2011050765.tif 000013
【００４９】
のように簡単にすることができる。ここで、ＡＦ及びＡＥはそれぞれ、この分区におけるＭＲＩ及びＥＣＶからの脂肪量の断面積を表す。以前の研究により、ＥＣＶにおける比抵抗に対する脂肪量の比抵抗の比は近似的に式９：
【数１２】
2011050765.tif 000014
【００５０】
である（非特許文献６）。
【００５１】
式8はさらに式１０:
【数１３】
2011050765.tif 000015
【００５２】
のように簡単にすることができ、ここでρＧは皮膚上で測定された比抵抗であり、ρＥは値が一定のＥＣＶ空間の比抵抗である。式１１：
【数１４】
2011050765.tif 000016
【００５３】
とし、
【数１５】
2011050765.tif 000017
【００５４】
が小さいと仮定すれば、式１２：
【数１６】
2011050765.tif 000018
【００５５】
が得られる。
【００５６】
ｋＥ＝１であれば、比抵抗は式１３：
【数１７】
2011050765.tif 000019
【００５７】
によって計算することができる。
【００５８】
一組の較正被験者から得られた実験データへのこれらの式、特に式１２及び１３の適用が以下の具体例１に述べられる。具体例１に説明される結果は、脂肪質の量が標準の４電極生体インピーダンス法を用いる身体組成の推定に影響する重要な要因であることを示す。
【００５９】
具体例１の実験データは、印加電流について１つの周波数、すなわち５ｋＨｚを用いて得られた。発明者等の分区身体成分の等価回路モデルは、複周波数電流への応答を表すために用いられることが好ましい。具体例２はそのような複周波数検査の結果を示す。特に、この具体例は、電流周波数が高くなるにつれて、脂肪含量が異なる被験者に対してインピーダンスの減少が異なることを示す。
【００６０】
図２Ｂは図２Ａの等価回路モデルの修正版である。図２Ｂにおいて、Ｚ総合はＡ及びＢにある２つの電極による測定の総合インピーダンスを表す。図２Ａと同じく、ＲＳ，ＲＦ，ＲＥ，ＲＩ及びＲＢはそれぞれ、皮膚、脂肪量、細胞外液量、細胞内液量及び骨の抵抗値を表し、ＣＩＮ，ＣＦ及びＣＭはそれぞれ、皮膚と電極の間の静電容量、脂肪量の静電容量及び細胞膜の静電容量を表す。Ｒｉ１及びＲｉ２は注入電極と測定電極の間の身体分区の抵抗値を表す。
【００６１】
図２のモデルについての周波数に基づく関係を得るため、モデルが標準化されるように、式を用いてモデルを簡略化した。第１に、ＲＰをＲＥとＲＢの並列抵抗（式１４）：
【数１８】
2011050765.tif 000020
【００６２】
とした。第２に、計算を簡単にするために、式１５，１６，１７及び１８：
【数１９】
2011050765.tif 000021
【数２０】
2011050765.tif 000022
【数２１】
2011050765.tif 000023
【００６３】
及び
【数２２】
2011050765.tif 000024
【００６４】
で表されるパラメータａ，ｂ，ｃ及びｄを用いた。
【００６５】
総合インピーダンス（Ｚ総合）を図２の回路から得ることができ、式１９：
【数２３】
2011050765.tif 000025
【００６６】
で与えられる。
【００６７】
式１９を標準化するために、式２０：
【数２４】
2011050765.tif 000026
【００６８】
とおいた。
【００６９】
よって、Ｚ総合は式２１：
【数２５】
2011050765.tif 000027
【００７０】
で得られる。
【００７１】
個々の被験者についての周波数応答データの定量的分析は等価回路における構成要素の関数を表すために一群のパラメータを用いて実施されることが好ましい。そのようなパラメータ群は、分析に対する標準伝達関数の使用を容易にすることによって個々の被験者の身体組成における差異の識別に役立つ。
【００７２】
式２１は、例えば、関係式２２：
【数２６】
2011050765.tif 000028
【００７３】
を用いて規格化することができ、ここでＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３はパラメータ群である。
【００７４】
個々の患者（個々の被験者）についてのＲＩ，ＲＦ，ＣＩ，ＣＦ，ＲＰ，ＲＳ，ＣＩＮに対する値は、式２３，２４，２５，２６，２７，２８及び２９：
【数２７】
2011050765.tif 000029
【数２８】
2011050765.tif 000030
【数２９】
2011050765.tif 000031
【数３０】
2011050765.tif 000032
【数３１】
2011050765.tif 000033
【数３２】
2011050765.tif 000034
【００７５】
及び
【数３３】
2011050765.tif 000035
【００７６】
を用いて計算される。ここで、ａ，ｂ，ｃ及びｄは上に式１５〜１８で定義されている。
【００７７】
これらの式において、ＲＩ，ＲＦ，ＣＩ，ＣＦ，ＲＰ，ＲＳ，ＣＩＮは決定されるべき変数であり、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３は個々の患者についての周波数応答データの曲線あてはめによって得られるその患者についてのデータ値である。詳しくは、個々の患者についての７つの変数ＲＩ，ＲＦ，ＣＩ，ＣＦ，ＲＰ，ＲＳ，ＣＩＮの値は、その患者についてのＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の値を用いて上の７つの式（式２３から式２９）を解くことによって得られる。
【００７８】
以下の具体例２においては、個々の患者についてのパラメータＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の値を得るために、ＭＡＴＬＡＢツールボックスの曲線あてはめプログラム（マスワークス社（MathWorks, Inc.），米国マサチューセッツ州ナティック）を用いた。周波数応答曲線のシミュレーション値はＭＡＴＬＡＢツールボックスの標準信号処理プログラムを用いて得られた。
【００７９】
式２２は、当業者には本開示から明らかであろうように、生体インピーダンス実験中に得られるタイプの周波数応答データとともに用いるに好ましい曲線あてはめ式であるが、望ましければ別の曲線あてはめ式を用いることができる。同様に、ＭＡＴＬＡＢプログラム以外の数学処理プログラムを本発明の実施に用いることができる。
【００８０】
分区の長さ及び周長は手作業で測定することができる。あるいは、本発明のいくつかの実施形態にしたがえば、分区の周長及び分区長は単電極の代りに電極群を用いて測定することができる（図４を見よ）。低周波数（例えば＜１０Ｈｚ，好ましくは＜１Ｈｚ）における抵抗値は皮膚の電気特性を表すことができる。それぞれの対においていずれの隣接する２つの電極の間隔も知られているから、測定領域の周長は式３０：
【数３４】
2011050765.tif 000036
【００８１】
として計算することができる。ここで、Ｃは周長を表し、ｎは電極数であり、Ｄは２つの隣接する電極の既知の間隔であり、Ｒｎ（図５ではｎ＝８）は電極がどの分区においても円をなしている場合の第１電極と最終電極の間の抵抗値であり、λは式３１：
【数３５】
2011050765.tif 000037
【００８２】
によって計算することができる断面領域面積に対する比抵抗の比であって、Ｒｉは第１電極と最終電極の間の抵抗値を除く全ての隣接する２つの電極間の抵抗値であり、Ｄｉは第１電極と最終電極の間隔を除く全ての隣接する２つの電極の間隔である。
【００８３】
したがって、この分区の皮膚における比抵抗は式３２：
【数３６】
2011050765.tif 000038
【００８４】
であり、ここでＡは分区の断面積である。Ａ＝Ｃ２/（４π）であるから、ρ'は式３３：
【数３７】
2011050765.tif 000039
【００８５】
で計算することができる。皮膚の比抵抗が決定されれば、分区長は式３４：
【数３８】
2011050765.tif 000040
【００８６】
で計算することができ、ここでＬは分区長であり、Ａは分区の断面積であって、ＲＬは分区の縦軸に沿う２つの断面領域間の抵抗値である。
【００８７】
図４において、Ｅ１〜Ｅ８は電極であり、Ｄ１〜Ｄ７はそれぞれ２つの隣接する電極の間隔を表し、Ｄ１＝Ｄ２＝・・・＝Ｄ７である。図５において、Ｒ１〜Ｒ７は２つの隣接する電極間の皮膚抵抗値を表す。Ｒ８は、上述したように、第１電極（Ｅ１）と最終電極（Ｅ８）の間の抵抗値である。Ｅ１とＥ８の間隔は未知であるが、上で論じたように、Ｒ８/λによって計算することができ、したがって、式３０によって周長（Ｃ）を計算することができる。
【００８８】
本明細書に説明される数学操作は様々なコンピュータ及びソフトウエアを用いて実施することができる。例えば、そのような操作は、上で論じた市販のＭＡＴＬＡＢプログラム及びプログラム作成者の仕様にしたがってそのプログラムを実行するように構成されたパーソナルコンピュータを用いて実施することができる。本発明の数学操作の実施に合せて作成されたプログラムを、その上にプログラムがエンコードされる、磁気ディスク、光ディスク等のようなコンピュータが利用できる媒体を含む製品として実現することができる。プログラムで生成されたデータは同様に様々なタイプの記憶媒体上に格納することができる。
【００８９】
いかなる態様においても本発明を限定することは目的とせずに、以下の具体例によって本発明をさらに十分に説明する。
【００９０】
（具体例１）
生体インピーダンス分析への脂肪量の効果
本具体例は、脂肪量が、生体インピーダンス分析を用いる、透析患者の臨床診療における体液の正確な測定を含む身体組成の正確な測定に影響する主要な要因であることを示す。
【００９１】
２８人の長期血液透析患者を処置の前に調べた。表２はこの被験者（患者）グループについての当該パラメータを示す。
【００９２】
ザイトロン４２００（ザイトロン・テクノロジーズ社，米国カリフォルニア州サンディエゴ）ＢＩＳ装置を用いて腓生体インピーダンス測定を実施した。電極配置手順は以前の研究で発表されている（エフ・ツー（F. Zhu），エス・サーカー（S. Sarker），シー・カイトワッチャラチャイ（C. Kaitwatcharachai），アール・グリーンウッド（R. Greenwood），シー・ロンコ（C. Ronco），エヌ・ダブリュー・レビン（N. W. Levin），「局所生体インピーダンス分析を用いる腓の比抵抗測定の方法及び再現性（Methods and reproducibility of measurement of resistivity in the calf using regional bioimpedance analysis）」，Blood Purif.，２００３年，第２１巻，ｐｐ.１３１−１３６。本文献は以降非特許文献１０と称する）。非特許文献１０に説明されるように、正規の位置に電極を配置するため、被験者を座位において、膝蓋骨の中央部と外果の中央の間隔（Ｈ）を測定した（図６を見よ）。患者を横臥させ、２つの測定電極を、一方は中心点より５ｃｍ上、他方は５ｃｍ下に配置した。２つの電流注入電極を、一方は測定電極より３ｃｍ上、他方は３ｃｍ下に配置した。２つの測定電極における腓の周長は精度０.１ｃｍのテープを用いて測定した。
【００９３】
５０の周波数を５ｋＨｚから１ＭＨｚにかけて対数的に分布させてＢＩＳ装置を用いて腓の抵抗値及びリアクタンスを測定した。ＢＩＳ装置で提供されるプログラムを用いて（非特許文献７及び１０）、細胞外抵抗値（Ｒｅ）及び細胞内抵抗値を計算し、ＥＣＶ及びＩＣＶを得た。同じ領域でＭＲＩによって脂肪量、筋肉量及び骨を個別に測定した。
【００９４】
幾何学的体積（ＶＧ）を分区の断面積（ＡＧ）×長さ（Ｌ）として定めた。ＡＧはＡＧ＝Ｃ２/（4π）で計算することができ、ここでＣは腓の周長の平均値である。比抵抗（ρＧ,Ｍｅａ）を式３５：
【数３９】
2011050765.tif 000041
【００９５】
に示される測定値を用いて計算した。ここでＲＧは５ｋＨｚで測定した抵抗値であり、ＡＧは断面積であって、長さ（Ｌ）は全ての被験者について１０ｃｍに固定した。
【００９６】
測定及び計算の両者からの比抵抗値への脂肪量の効果を比較するため、幾何学的体積（ＶＧ）に対する脂肪量（ＶＦ）の比にしたがって２８人の患者を２グループに分けた。ＶＦ/ＶＧ＞０.２として高脂肪値グループを定め、ＶＦ/ＶＧ≦０.２として正常脂肪値グループを定めた。データを平均値±標準偏差として表し、異なるグループからのデータを比較するためにスチューデントのｔ検定を用いた。ｐ値＜０.０５であれば、グループ間の差を有意であると見なした。
【００９７】
表３は２グループ間の比抵抗比較の結果を示す。ρＧ,Ｍｅａ（ｐ＜０.０５）、ρＧ,Ｃａｌ（ｐ＜０.００５）及びΔρ（ｐ＜０.０５）には有意な差があったが、ρ＊Ｇ,Ｃａｌでは２グループ間に有意な差が見られなかった（表３）。ρＧ,Ｍｅａとρ＊Ｇ,Ｃａｌの間の差（ｐ＜０.０５）は有意であったが、ρＧ,ＭｅａとρＧ,Ｃａｌの間には有意な差が見られなかった。
【００９８】
図７は式１２及び１３を用いた比抵抗の計算値と測定値の間の相関を示す。本図は測定値に基づいて式３５から決定した比抵抗（ρＧ,Ｍｅａ）と式１２を用いて決定した比抵抗（ρＧ,Ｃａｌ）の間の強い相関を示す。図7において、◆印は式１３によるρ＊Ｇ,ＣａｌとのρＧ,Ｍｅａの相関（ρ＊Ｇ,Ｃａｌ＝０.６６ρＧ,Ｍｅａ＋７６.７，Ｒ２＝０.９６）を表し、●印は式１２で計算した個々の様々なｋＥ値を用いたρＧ,ＭｅａとρＧ,Ｃａｌの間の相関（ρＧ,Ｃａｌ＝０.９３ρＧ,Ｍｅａ＋４１.１，Ｒ２＝０.９）を表す。ρ＊Ｇ,ＣａｌとのρＧ,Ｍｅａの相関は強いが、勾配は０.６６（◆印）に過ぎない。式１２を用いた個々のｋＥによる較正後の勾配は０.９３（●印）である。すなわち、かなり改善されている。
【００９９】
皮膚で測定された比抵抗の様々な皮下組織との関係の知識は、関係する生体電気現象の理解に肝要である。初期の研究の多くが直接測定による様々な生体組織及び器官の比抵抗を示している（非特許文献６）。しかし、臨床測定は皮膚表面上で行われ、様々な組織の比抵抗は数多くの理論モデルによって計算されているから、（１）電極と皮膚の界面のインピーダンスが個人毎に異なること、（２）脂肪組織の量が個々に異なること及び（３）個人間の皮膚インピーダンス及び脂肪量の差の変数を理論モデルが含んでいないことにより、誤差が生じ得る。
【０１００】
本発明は脂肪量のインピーダンスの変数を含み、皮膚及び静電容量間の界面の比抵抗の変数を含めることができる、モデルを提供する。表３は、脂肪量が多くなると、モデルによる計算と測定に基づく計算の間で５ｋＨｚにおける比抵抗に有意な差（Δρ）があることを示す。これは、皮膚上の測定から得られた低周波数（５ｋＨｚ）における比抵抗値には細胞外液画分からの寄与だけでなく脂肪量画分からの寄与も含めるべきであることを示唆する。図７は、●印で示されるような、個々のｋＥによる較正後の曲線の勾配が１にほとんど等しいことを示し、これは計算値が測定値に近いことを示す。健康な被験者における比抵抗の変動性が主に個々の脂肪量に依存することを理解することが重要である。したがって、本モデルを用いれば、例えば、腓の比抵抗の測定によって、ＥＣＶに関する正しい情報を得ることができる。この情報は、とりわけ、透析患者で変動し得る異常含水量を調節するための正確な含水パラメータを提供するために重要である。これによって、透析中の過剰な体液を除去することで適切な体重を目指すことが可能となるであろう。
【０１０１】
要約すれば、本具体例は、皮膚表面における比抵抗の測定から様々な組織における比抵抗を計算するための基礎として用いることができるモデルを提供する、本発明の態様のいくつかを説明する。すなわち、本具体例は、皮膚表面上の測定による比抵抗と四肢を構成する組織の計算による比抵抗の関係をモデルが表す、生体インピーダンス分析に使用するための身体分区組成の電気比抵抗モデルを提供する、本発明の態様のいくつかを説明する。
【０１０２】
特に、本具体例においては、腓の表面において注入された５ｋＨｚの電流を用いて特定の分析を被験者グループで行った。本調査はモデルを用いて計算した比抵抗値が実際の測定による比抵抗値と強く相関することを示した。次の具体例においては、様々な周波数の電流に対するシステムの応答を調査する。この具体例の結果は、本発明の３平行形路モデルを用いて細胞膜の比抵抗を検査できることを示す。
【０１０３】
（具体例２）
複数周波数分析
既存のＢＩＳ手法を改善するためには、正しい電気モデルは広い範囲の電流周波数にわたって身体組織の様々な比率による電気特性を説明できるべきである。本研究の目的は腓の皮膚で測定される５ｋＨｚから１ＭＨｚでの等価回路モデルの周波数応答を評価することであった。等価回路モデルは図２Ｂに示される。
【０１０４】
具体例１と同じ２８人の血液透析患者（表２を見よ）を処置前に調べた。同じく、ザイトロン４２００（ザイトロン・テクノロジーズ社，米国カリフォルニア州サンディエゴ）ＢＩＳ装置を用いて腓生体インピーダンス測定を実施した。電極の配置は上に具体例１で説明した配置と同じである（図６を見よ）。
【０１０５】
５０の周波数を５ｋＨｚから１ＭＨｚにかけて対数的に分布させてＢＩＳ装置を用いて腓の抵抗及びリアクタンスを測定した。ＭＲＩによって脂肪量、筋肉量及び骨をＢＩＳ測定と同じ領域で個別に測定した。患者を腓の脂肪量にしたがって、脂肪＞０.４ｋｇのＧ１，０.２５＜脂肪＜０.４ｋｇのＧ２及び脂肪＜０.２５ｋｇのＧ３の、３グループに分けた。
【０１０６】
Ｇ１とＧ３の間には抵抗、リアクタンス及びインピーダンスに有意な差が見られたが、Ｇ１とＧ２の間の有意な差は４０ｋＨｚより高い周波数でしか見られない（図８）。様々な周波数によるインピーダンスの生データ（○，△及び□）への曲線あてはめの結果を図９に示す。○印で示されるデータはＭＲＩで推定された脂肪量が０.５９ｋｇの患者についてのデータであり、△印及び□印はそれぞれ、同じくＭＲＩで推定された脂肪量が０.２９ｋｇ及び０.２３ｋｇの２人の別の患者についてのデータを示す。
【０１０７】
２人の患者による、周波数応答曲線（Ａ）及び位相応答（Ｂ）が図１０及び１１に示され、一方の患者（図１０）はＭＲＩで推定された脂肪量が０.５５ｋｇ，筋肉量が１.０４６ｋｇ，骨が０.０２１ｋｇであり、他方の患者（図１１）は同じくＭＲＩで推定された脂肪量が０.１３４ｋｇ，筋肉量が１.０２２ｋｇ，骨が０.０２２ｋｇである。
【０１０８】
脂肪量が少ない方の患者のインピーダンスは１〜１０ｋＨｚの周波数範囲で減少する（図１１Ａ）が、患者がより多くの脂肪量を有する場合は、同じ周波数範囲で曲線がほとんど一定である（図１０Ａ）ことがはっきり分かる。さらに、位相の最小点における周波数値が２人の患者の間で異なっている。
【０１０９】
図１２はＢＩＳ及びＭＩＲによる筋肉（ＭＳ）推定値の相関を示す（ＭＳＢＩＳ＝２８５Ｌ２/Ｒｉ，ここでＬ（１０ｃｍ）は患者の腓に沿う測定電極間隔であり、Ｒｉは図２Ｂのモデルを用いて計算した細胞内抵抗値である）。ＭＳＢＩＳの計算において筋肉比抵抗として用いた２８５Ω-ｃｍの値はＭＲＩデータに基づく回帰分析によって得た。
【０１１０】
図１２の作成においては、測定した周波数応答データからそれぞれの患者について得られたＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｑ１，Ｑ２及びＱ３の値を用いて式２３〜２９を解くことによって、それぞれの患者についてＲｉを決定した。したがって、図１２は個々の被験者の身体組成における差を識別するために用いることができる等価回路の構成要素の周波数応答の分析を定量化するためのパラメータ群の使用を説明する。
【０１１１】
上に論じたグループＧ１，Ｇ２及びＧ３についてＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｑ１，Ｑ２及びＱ３の値の差を調べた。表４はＧ１とＧ２の間のＰ１の有意な差（ｐ＜０.０５）及びＧ１とＧ３の間のＰ４の有意な差を示す。Ｐ及びＱパラメータではＰ１及びＰ４を除いて有意な差はなかった。
【０１１２】
具体例１は、図２の等価回路モデルを用いる皮膚表面上での電気比抵抗測定が脂肪組織によって影響を受けることを上に示した。これは、細胞外液量及び細胞内液量のような身体組成を推定するための生体インピーダンス法の確度に影響する、さらに重要な要因の１つであると考えられる。もちろん、生体インピーダンスの確度は、脂肪量だけでなく、電極と皮膚の間の界面または皮膚含水量の度合いによっても影響を受ける。
【０１１３】
本具体例において、図９に示される結果は脂肪含量が様々な患者において電流周波数が高くなるとインピーダンスが減少することを示す。脂肪量が多い患者のインピーダンスは脂肪量が少ない患者のインピーダンスより高い。筋肉量及び骨量が同様の２人の患者のシミュレーション結果は周波数応答曲線が０〜１ｋＨｚの周波数範囲において異なることを示す。図１０と１１の間の差は０〜１ｋＨｚの周波数に対する応答における曲線の変化が脂肪量に依存し、複数周波数生体インピーダンス分析による細胞外抵抗値及び細胞内抵抗値の推定に大きく影響するであろうことを示す。さらに、２人の患者の間の位相応答の最小点における差は、被験者の脂肪量が多い場合に、５０ｋＨｚの単一周波数生体インピーダンス法を使用すると誤差が生じ得るであろうことを示す。
【０１１４】
図１２に示されるＢＩＳ及びＭＲＩによる筋肉量推定値の間の相関には、臨床及びその他の応用について多くの重要な関連がある。すなわち、図１２に示されるように、本発明の電気モデルはＭＲＩで測定されるような実筋肉量との十分な相関を与える。したがって、本モデルにより、簡単で、費用がかからず、非侵襲性の電気測定だけを用いる、個々の被験者（患者）の筋肉量の決定が可能になる。
【０１１５】
本モデルを用いて決定される特定の筋肉量はＢＩＳ測定を行うために用いられる電極に対して選ばれる特定の場所に依存するであろう。例えば、図１２のデータは全腓筋肉についてのデータである。異なる電極配置を用いることによって、例えば、腓筋肉の一部、例えば腓の腓腹部の筋肉量を決定することができる。あるいは、腓筋肉について測定を行う以外に、その他の筋肉、筋肉の各部及び／または筋肉群について測定を行うことができ、例えば被験者の二頭筋の全てまたは一部について測定を行うことができる。相対測定だけが必要であれば、生体インピーダンス測定値をそのまま用いることができる。あるいは、図１２に示されるタイプの相関を、特定の筋肉、筋肉の各部または筋肉群について生体インピーダンス測定値とＭＲＩ測定値の間で得ることができ、よって、電気測定で筋肉量についての「絶対」値を提供することが可能になる。ここで「絶対」値は、筋肉量測定に対して受認された「黄金基準」である、ＭＲＩを用いて得られる筋肉量に相当する筋肉量であることが好ましい。
【０１１６】
ＭＲＩ測定値に対して照合するかまたはせずに、電極の適切な適用により個々の筋肉または筋肉群の筋肉量を測定できる能力によって、数多くの応用が得られる。例えば、これらの手法は、筋肉量増加の効果が意味をもつ、家庭、ジム、運動クラブ及びヘルスクラブにおけるエクササイズプログラム並びに外科手術または傷害後のリハビリテーションにおいて、適用できる。すなわち、時間の経過とともに一連の生体インピーダンス測定を行うことにより、被験者（患者）及び／または被験者（患者）のヘルスケア専門家が、エクササイズプログラム、食事の変化及び／またはリハビリテーションプログラムの結果としての筋肉量変化を監視することができる。
【０１１７】
（具体例３）
単一低周波数生体インピーダンス測定
図１３は、５ｋＨｚで測定した抵抗値とＭＲＩで決定した筋肉量の間に相関がないことを示す、具体例１及び２のデータに基づくグラフである。このデータは低周波数では生体インピーダンス測定データが分区の筋肉量に関係しないという結論を支持する。むしろ、図３の回路モデルで述べたように、そのような周波数においては、生体インピーダンス法で得られる測定値を主として決定する分区の成分は脂肪成分及び細胞外液成分である。
【０１１８】
（具体例４）
比較例
複数周波数−３平行経路モデル対５０ｋＨｚ
図１４及び１５は、図２の複数周波数−３平行経路モデルを用いて得られた生体インピーダンス測定値とＭＲＩ測定値の間の相関を、単一周波数、すなわち普通に用いられる５０ｋＨｚの周波数におけるインピーダンスを用いて得られた相関と比較する。これらの図の作成に用いたデータは具体例１及び２に関して上で論じたデータである。
【０１１９】
図１４は筋肉量の相関を示し、図１５は脂肪量の相関を示す。これらの図で示されるように、本発明の複数周波数−３平行経路等価回路周波数応答モデルでは、単一５０ｋＨｚ手法よりも強い相関が筋肉量（５０ｋＨｚでのＲ２＝０.３に対して本発明ではＲ２＝０.６）及び脂肪量（５０ｋＨｚでのＲ２＝０.２に対し本発明ではＲ２＝０.７）のいずれについても得られる。
【０１２０】
（具体例５）
比較例
複数周波数−３平行経路モデル対コール−コールモデル
図１６及び１７は、図２の複数周波数−３平行経路モデルを用いて得られたＢＩＳ測定値とＭＲＩ測定値の間の相関を、コール−コールモデルを用いて得られた相関と比較する。これらの図の作成に用いたデータは具体例１及び２に関して上で論じたデータである。
【０１２１】
図１６は筋肉量の相関を示し、図１７は脂肪量の相関を示す。これらの図で示されるように、本発明の複数周波数−３平行経路等価回路周波数応答モデルではコール−コールモデルよりも強い相関が筋肉量（コール−コ−ルモデルでのＲ２＝０.４に対して本発明ではＲ２＝０.６）及び脂肪量（コール−コールモデルでのＲ２＝０.１に対し本発明ではＲ２＝０.７）のいずれについても得られる。
【０１２２】
本発明の特定の実施形態を説明し、図示したが、当業者には本発明の範囲及び精神を逸脱しない様々な改変が上述した開示から明らかであろうことは当然である。ほんの一例として、添付される特許請求の範囲には本発明の様々な特徴が挙げられるが、本発明がそれらの特徴の内のいくつかまたは全ての組合せを、添付される特許請求の範囲にそのような組合せが実際に述べられているか否かにかかわらず、包含することは当然である。
【表１】
2011050765.tif 000042
【表２】
2011050765.tif 000043
【表３】
2011050765.tif 000044
【表４】
2011050765.tif 000045
【図１Ａ】
2011050765.tif 000046
【図１Ｂ】
2011050765.tif 000047
【図２Ａ】
2011050765.tif 000048
【図２Ｂ】
2011050765.tif 000049
【図３】
2011050765.tif 000050
【図４】
2011050765.tif 000051
【図５】
2011050765.tif 000052
【図６】
2011050765.tif 000053
【図７】
2011050765.tif 000054
【図８】
2011050765.tif 000055
【図９】
2011050765.tif 000056
【図１０】
2011050765.tif 000057
【図１１】
2011050765.tif 000058
【図１２】
2011050765.tif 000059
【図１３】
2011050765.tif 000060
【図１４】
2011050765.tif 000061
【図１５】
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【図１６】
2011050765.tif 000063
【図１７】
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