(57)【要約】【課題】インピーダンスを高精度に測定できる簡単な構成を有する生体電気インピーダンス測定装置を提供する。【解決手段】測定電極１５〜１８と、電圧測定回路１０及び制御解析装置２を含む主基板１上に配置された測定回路２、１０とを備え、制御解析装置２は、所定の測定プログラムに基づき、それぞれの測定プログラムに特有の電極１５に対し、可制御交流電流源４から人体に交流電流を印加し、交流電流を別の電極１８を介して流出させ、生じた電圧を、別の２つの電極１６、１７により電圧測定回路１０を用いて測定し、これに基づき身体セグメントのインピーダンスを測定するよう構成されている人体の組成データを測定するための生体電気インピーダンス測定装置において、各電圧印加電極１５には、主基板１とは別体であり、電流印加電極の１５の近傍に配置された遠隔操作される交流電流源４が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測定電極（１５、１６、１７、１８）と、
電圧測定回路（１０）及び制御解析装置（２）を含む、主基板（１）上に配置された測定回路（２、１０）とを備える、人体の組成データを測定するための生体電気インピーダンス測定装置であって、
前記制御解析装置（２）は、
所定の測定プログラムに基づき、それぞれの測定プログラムに特有の電極（１５）に対し、可制御交流電流源（４）から前記人体に交流電流を印加し、
交流電流を別の電極（１８）を介して流出させ、
生じた電圧を、別の２つの電極（１６、１７）により前記電圧測定回路（１０）を用いて測定し、
これに基づき身体セグメントのインピーダンスを測定するよう構成されている、生体電気インピーダンス測定装置において、
各電圧印加電極（１５）には、主基板（１）とは別体であり、電流印加電極の（１５）の近傍に配置された遠隔操作される交流電流源（４）が設けられていることを特徴とする生体電気インピーダンス測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、
電圧測定に用いられる前記電極（１６、１７）の近傍には、それぞれの電極に対し主基板（１）とは別体のプリアンプ（６、８）が設けられていることを特徴とする生体電気インピーダンス測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、
前記印加された交流電流を測定するための回路（１１）をさらに備えることを特徴とする生体電気インピーダンス測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、
前記電極は人体の四肢のそれぞれに一対割り当てられることを特徴とする生体電気インピーダンス測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、
前記交流電流源（４）を制御するために、制御信号が、前記制御解析装置（２）により差動信号として生成され、前記交流電流源へツイストペアケーブル上で送信されることを特徴とする生体電気インピーダンス測定装置。
【請求項６】
請求項１に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、
前記交流電流源（４）の制御は、当該交流電流源へシールドケーブル上で送信される信号を用いる前記制御解析装置（２）により行われることを特徴とする生体電気インピーダンス測定装置。
【請求項７】
請求項２に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、
前記電極の近傍に位置する前記プリアンプ（６、８）からの前記電圧測定信号は、前記主基板（１）に差動信号として制御解析装置（２）へ向かうツイストペアケーブル上で送信されることを特徴とする生体電気インピーダンス測定装置。
【請求項８】
請求項２に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、
前記電極の近傍に位置するプリアンプ（６、８）からの前記電圧測定信号は、前記主基板（１）に制御解析装置（２）へ向かうシールドケーブル上で送信されることを特徴とする生体電気インピーダンス測定装置。
【請求項９】
請求項２に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、
前記人体から交流電流を流出させる各電極は、前記主基板にシールドケーブルを介して接続されていることを特徴とする生体電気インピーダンス測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体の組成データを測定するための生体電気インピーダンス測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体の導電率は、水の含有量に強く影響を受ける。筋肉や体液などの脂肪の無い人体の部分に、体内の水分の大部分が含まれる。一方、脂肪組織中の水の含有量は比較的低い。そのため、人体や身体セグメントの導電率を測定した上で（あるいは、人体や身体セグメントの抵抗の逆数又はインピーダンスを測定した上で）、さらに少なくとも被測定者の身長や体重などのデータを考慮に入れれば、相対的な脂肪含有量を決定することができる。
【０００３】
典型的な生体電気インピーダンス測定装置は、８つの電極を備える。即ち、足電極４つ（被測定者のそれぞれの足の接続用に２つずつの電極が用いられる）、と手電極４つ（被測定者のそれぞれの手の接続用に２つずつの電極用いられる）である。肢のそれぞれに、１つの電極を電流印加又は注入用として割り当てることができる。交流電流を一の電極を介して注入し、他の肢上に位置する別の電極を介して流出させる。そして、同様に異なる肢上に位置する２つの別の電極を用いて電圧を測定する。電流注入流出用の電極対及び、電圧差検知用の電極対を別の電極対に切り替えることにより、異なる体の部分を連続的に調べてもよい。電流を片手片足に注入し、電圧を同じ手の他方の電極と同じ足の他方の電極で測定すると、体の片側全体が測定される。測定回路の大部分は、制御解析装置とともに主基板上に位置する。主基板は、離れた場所にある肢の電極とケーブルにより接続されている。特に、交流電流の電源もまた主基板上に位置する。該交流電流電源は、体に交流電流を印加するための制御解析装置に制御された振幅を有する交流電流を発生させる。このような回路設計を図３に模式的に示す。主基板１上には、電圧測定回路１０に接続される制御解析装置２が位置する。また、電圧測定回路１０は、電極１６及び１７に接続されている。制御解析装置２はまた電流測定回路１１の出力信号を受け取る。さらに、制御解析装置２は、交流電流源３の振幅を決定する制御信号を供給する。交流電流源３からケーブル１９を介して交流電流が印加され、さらに、電極１５を介して体に印加される。本構成においては、電流はケーブル１９及び２２を介して印加され、電極１６及び１７間の電圧が測定される。インピーダンス１４を高精度に測定するためには、体に印加される電流をできるだけ高精度に知る必要がある。この点において、図３に示す構成では、交流電流源３により生成される交流電流が、かなり長い導体を伝わって体の電極における印加点まで到達する必要があるため、不利である。導体の寄生容量は、特に高周波交流電流においてロスに繋がるので、実際に注入された交流電流が高精度には分からない。その結果、インピーダンスもまた高精度には測定できない。
【０００４】
本発明の請求項１のプレアンブル（序文）に記載の生体電気インピーダンス分析装置は、国際公開ＷＯ９７／０１３０３（特許文献１）に記載されている。回路の模式的構成が図４に示されており、この構成は、プリアンプ６及び８が主基板１から分離されるとともに、電圧測定電極の近くに位置し、前記プリアンプが電圧測定回路１０へ出力信号を送信する以外は、先に図３とともに説明した構成に概ね対応する。さらに、電流測定回路１２は、主基板と分離されて配置されており、この電流測定回路１２により、電極１８を介して流出する電流が測定される。この測定値は制御解析装置２へ送信される。本構成においても、印加される交流電流は主基板上の交流電流源３により生成されており、印加電極１５へさらに伝えられる間に寄生容量によるロスを受ける。このロスは、高精度には予測できない。しかしながら、本構成においては、実際に流れる電流が電流測定回路１２により測定されるので、インピーダンスを決定するために、この測定された電流を、電極１６及び１７間で測定された電圧とともに考慮に入れることができる。しかしながら、本構成においては、電流測定回路１２を付け足す必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ９７／０１３０３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、インピーダンスを高精度に測定できる簡単な構成を有する生体電気インピーダンス測定装置を提供することを目的とする。特に、これは印加電流を高精度に調節することにより達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、各電流印加電極には、主基板とは別体の、電流印加電極の近傍に配置される交流電流源が設けられる。各電流印加電極は、制御解析装置により遠隔制御される。このように、所望の振幅を有する交流電流が電流印加電極の近傍で生成された後、その電極に供給される。このように、印加交流電流の振幅が正確に分かり、しかも電極に至るまでの寄生容量に影響されない。主基板上の制御解析装置からは、単に、制御信号を各電流源に送信すればよい。この制御信号は、生成される交流電流の振幅を定める。このような制御信号は、交流電流の実際に生成される振幅に関して不確実なことが存在しないように、干渉による影響をより受けにくい手法で、制御解析装置から遠くにある電極へ送信することができる。電極における印加交流電流の振幅を高精度に知ることで、別の２つの電極間の電圧が簡単に測定できる。最終的に、実際に印加される交流電流又は流出する交流電流を別個に測定する必要なく、この判明した振幅と測定された電圧に基づき、インピーダンスが測定できる。故に、電流測定回路は不必要である。このように、簡単な回路設計を有するにもかかわらず、高精度でインピーダンスを測定できる構成が実現された。
【０００８】
好適な実施形態においては、このようにプリアンプ入力前の電流経路による容量を最小化するために、電圧測定電極用プリアンプが同様にそれぞれの電極の近傍に配置される。
【０００９】
好適な実施形態においては、交流電流源は、ツイストペアケーブルを介して送信される差動信号を利用する制御解析装置により遠隔操作される。あるいは、交流電流源の制御は、シールド導体を介して交流電流源へ送信される信号を用いて行うことができる。
【００１０】
好適な実施形態においては、電圧測定電極の近傍に配置されたプリアンプからの電圧測定信号を、制御解析装置へツイストペアケーブルを介して差動信号として送信してもよく、あるいは、制御解析装置へシールドケーブルを介してアブソリュート信号として送信してもよい。さらに、好適な実施形態においては、電流を流出させる各電極は、制御解析装置にシールドケーブルを介して接続されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高精度にインピーダンスを測定することのできる簡単な構成を有する生体電気インピーダンス測定装置を提供することが可能となる。特にこれは、印加電流を高精度に調節することにより達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、生体電気インピーダンス測定装置の模式的な回路図を示す。
【図２】図２は、生体電気インピーダンス測定装置の代替実施形態の模式的な回路図を示す。
【図３】図３は、従来技術の生体電気インピーダンス測定装置の模式的な回路図を示す。
【図４】図４は、従来技術の生体電気インピーダンス測定装置の模式的な回路図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を図面に示した実施形態を参照の上説明する。
図１及び図２に示す本発明の実施形態において、電極１５を介して体に交流電流を印加する交流電流源４は、主基板１から離れた独立した部品として印加電極１５の近傍に位置する。このように、交流電流は、電極のごく近傍の交流電流源４により生成されるので、主基板から、離れた肢用電極へと向かう信号が損なわれることはあり得ない。このように制御解析装置により前もって決定された既知の振幅を有し、交流電流源４により生成される交流電流は、劣化することがなく、そのため、制御解析装置２は高精度に知ることができる。電極１６及び１７を介する電圧を測定し、その信号をプリアンプ６及び８を介して電圧測定回路１０へ伝えることにより、印加交流電流に対応する電圧を決定し、それからインピーダンスを導出してもよい。よって、電流を別個に測定することは原理的にもはや必要ではなく、その結果、図１に示す実施形態では、電流測定回路は省略される。
【００１４】
図２に示す実施形態においては、クロスチェックができるように、補足電流測定回路１１が主基板上に設けられている。
【００１５】
良好な品質の交流電流源を利用した場合、その交流電流源が精度良く制御されているのであれば、交流電流は十分良く分かっているので、電流測定をしなくとも良い。このように、電流測定用回路部品全体を省いても良く、生体電気インピーダンス測定装置をそのように簡略化しても良い。
【００１６】
さらに、その後の測定においてより確実に印加交流電流の振幅を再現できる。これは、後の測定における印加交流電流の振幅が、後の測定におけるケーブル経路の変更により変化することがないためである。
【符号の説明】
【００１７】
１    主基板
２    制御解析装置
４    交流電流源
１０  電圧測定回路
１５、１６、１７、１８  測定電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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