(57)【要約】【課題】生体電気インピーダンスの測定による体水分、体組成等の推定時に、細胞内外液の移動による生体インピーダンスの変化を抑えて、高精度に体組成の推定を行うこと。【解決手段】ある周波数において測定された生体電気インピーダンスに関するパラメータ値それ自身に含まれているか、或いは、その他の周波数において測定された生体電気インピーダンスに関するパラメータ値に含まれている細胞内外液の比率を表すパラメータを用いて、測定された生体電気インピーダンスに関するパラメータ値を補正し、その補正された生体電気インピーダンスに関するパラメータ値を基に体組成等の推定を行うこととし、また、補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータは、生体電気インピーダンスの絶対値、生体電気インピーダンスベクトル値、または、生体電気インピーダンスベクトルの抵抗成分値である。【選択図】        図９
2004255120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に印加する電流のパラメータ値と測定された電圧のパラメータ値とから測定部位の生体電気インピーダンスのパラメータを算出する生体電気インピーダンス測定法において、
所定の周波数において測定された生体電気インピーダンスのパラメータ値に含まれている細胞内外液の比率を表すパラメータを用いて、測定された生体電気インピーダンスのパラメータ値を補正し、補正後のパラメータ値を基に体組成の推定を行う体組成推定法。
【請求項２】
前記所定の周波数が、体組成の推定を行うために生体に印加した電流の周波数である請求項１に記載の体組成推定法。
【請求項３】
前記所定の周波数が、体組成の推定を行うために生体に印加した電流の周波数と異なる周波数である請求項１に記載の体組成推定法。
【請求項４】
前記補正される生体電気インピーダンスのパラメータは生体電気インピーダンスの絶対値、生体電気インピーダンスベクトル値、または、生体電気インピーダンスベクトルの抵抗成分値のいずれかである請求項１に記載の体組成推定法。
【請求項５】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータにより補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータをＰ´としたとき、
2004255120.tif 000055
ただし、
ｆ（Ｐ、α）：パラメータＰ、αで表される補正関数
Ｐ′：補正された生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ｐ  ：測定された生体電気インピーダンスに関するパラメータ
α：細胞内外液比を表す生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｋ：定数
の補正式で算出されることを特徴とする請求項２に記載の体組成推定法。
【請求項６】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータαは、生体電気インピーダンス測定時に、生体へ印加される交流電流波形と測定された測定電圧波形の位相差：φを用いて、
α＝１／φ
であることを特徴とする請求項５に記載の体組成推定法。
【請求項７】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータαは、生体電気インピーダンス測定時に、生体へ印加される交流電流波形と測定された測定電圧波形の位相差：φを用いて、
α＝１／ｔａｎ（φ）
であることを特徴とする請求項５に記載の体組成推定法。
【請求項８】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータαは、補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータ自身に含まれるか、或いは、その他の周波数において測定された生体電気インピーダンスに関するパラメータに含まれるパラメータより、
α＝Ｒ／Ｘ
ここで、
Ｒ：生体電気インピーダンスの抵抗成分
Ｘ：生体電気インピーダンスのリアクタンス成分
であることを特徴とする請求項５に記載の体組成推定法。
【請求項９】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータαは、補正される生体電気インピーダンスの測定周波数に比べ高い周波数および低い周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータであるか、もしくは、そのどちらかが補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータである生体電気インピーダンスの絶対値、または、生体電気インピーダンスの抵抗成分値より、
2004255120.tif 000056
ここで、
Ｐ＿ｈｉｇｈ：高い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ｐ＿ｌｏｗ  ：低い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
であることを特徴とする請求項５に記載の体組成推定法。
【請求項１０】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータαは、補正される生体電気インピーダンスの測定周波数に比べ高い周波数および低い周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータであるか、もしくは、そのどちらかが補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータである生体電気インピーダンスの絶対値、または、生体電気インピーダンスの抵抗成分値より、
2004255120.tif 000057
ここで、
Ｐ＿ｈｉｇｈ：高い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ｐ＿ｌｏｗ  ：低い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
であることを特徴とする請求項５に記載の体組成推定法。
【請求項１１】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータαは、補正される生体電気インピーダンスの測定周波数に比べ高い周波数および低い周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータであるか、もしくは、そのどちらかが補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータである生体電気インピーダンスの絶対値、または、生体電気インピーダンスの抵抗成分値より、
2004255120.tif 000058
ここで、
Ｐ＿ｈｉｇｈ：高い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ｐ＿ｌｏｗ  ：低い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
であることを特徴とする請求項５に記載の体組成推定法。
【請求項１２】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータαは、複数の周波数による生体電気インピーダンス測定値により求められた、周波数０Ｈｚの時の生体電気インピーダンス値Ｒ０、および、周波数無限大の時の生体電気インピーダンス値Ｒｉｎｆより、
α＝Ｒｉｎｆ／Ｒ０
であることを特徴とする請求項５に記載の体組成推定法。
【請求項１３】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータαは、複数の周波数による生体電気インピーダンス測定値により求められた、周波数０Ｈｚの時の生体電気インピーダンス値Ｒ０、および、周波数無限大の時の生体電気インピーダンス値Ｒｉｎｆを基に算出される細胞内液抵抗値：Ｒｉおよび細胞外液抵抗値：Ｒｅを用い、
α＝Ｒｉ／Ｒｅ
であることを特徴とする請求項５に記載の体組成推定法。
【請求項１４】
生体に電流を印加する電流印加手段と、電圧を測定する電圧測定手段と、印加した電流と測定した電圧から測定部位の生体電気インピーダンスに関するパラメータを算出する生体電気インピーダンス算出手段とを有し、
所定の周波数において測定された生体電気インピーダンスのパラメータ値に含まれている細胞内外液の比率を表すパラメータを用いて、測定された生体電気インピーダンスに関するパラメータ値を補正し、その補正された生体電気インピーダンスに関するパラメータ値を基に体組成に関する指標を算出する体組成演算手段からなる体組成測定装置。
【請求項１５】
前記所定の周波数が、体組成の推定を行うために生体に印加した電流の周波数である請求項１４に記載の体組成測定装置。
【請求項１６】
前記所定の周波数が、体組成の推定を行うために生体に印加した電流の周波数と異なる周波数である請求項１４に記載の体組成測定装置。
【請求項１７】
前記補正手段で補正される生体電気インピーダンスのパラメータは生体電気インピーダンスの絶対値、生体電気インピーダンスベクトル値、または、生体電気インピーダンスベクトルの抵抗成分値のいずれかであることを特徴とする請求項１４に記載の体組成測定装置。
【請求項１８】
前記補正手段における生体インピーダンスに関するパラメータの補正が、前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータにより補正された生体電気インピーダンスに関するパラメータをＰ´としたとき、
2004255120.tif 000059
ただし、
ｆ（Ｐ、α）：パラメータＰ、αで表される補正関数
Ｐ′：補正された生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ｐ  ：測定された生体電気インピーダンスに関するパラメータ
α：細胞内外液比を表す生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｋ：定数
の補正式で算出されることを特徴とする請求項１５に記載の体組成測定装置。
【請求項１９】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータαは、生体電気インピーダンス測定時に、前記電流印加手段から生体へ印加される交流電流波形と前記電圧測定手段で測定された測定電圧波形の位相差：φを用いて、
α＝１／φ
であることを特徴とする請求項１８に記載の体組成測定装置。
【請求項２０】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータαは、生体電気インピーダンス測定時に、前記電流印加手段から生体へ印加される交流電流波形と前記電圧測定手段で測定された測定電圧波形の位相差：φを用いて、
α＝１／ｔａｎ（φ）
であることを特徴とする請求項１８に記載の体組成測定装置。
【請求項２１】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータαは、補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータ自身に含まれるか、或いは、その他の周波数において測定された生体電気インピーダンスに関するパラメータに含まれるパラメータより、
α＝Ｒ／Ｘ
ここで、
Ｒ：生体電気インピーダンスの抵抗成分
Ｘ：生体電気インピーダンスのリアクタンス成分
であることを特徴とする請求項１８に記載の体組成測定装置。
【請求項２２】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータαは、補正される生体電気インピーダンスの測定周波数に比べ高い周波数および低い周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータであるか、もしくは、そのどちらかが補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータである生体電気インピーダンスの絶対値、または、生体電気インピーダンスの抵抗成分値より、
2004255120.tif 000060
ここで、
Ｐ＿ｈｉｇｈ：高い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ｐ＿ｌｏｗ  ：低い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
であることを特徴とする請求項１８に記載の体組成測定装置。
【請求項２３】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータαは、補正される生体電気インピーダンスの測定周波数に比べ高い周波数および低い周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータであるか、もしくは、そのどちらかが補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータである生体電気インピーダンスの絶対値、または、生体電気インピーダンスの抵抗成分値より、
2004255120.tif 000061
ここで、
Ｐ＿ｈｉｇｈ：高い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ｐ＿ｌｏｗ  ：低い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
であることを特徴とする請求項１８に記載の体組成測定装置。
【請求項２４】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータαは、補正される生体電気インピーダンスの測定周波数に比べ高い周波数および低い周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータであるか、もしくは、そのどちらかが補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータである生体電気インピーダンスの絶対値、または、生体電気インピーダンスの抵抗成分値より、
2004255120.tif 000062
ここで、
Ｐ＿ｈｉｇｈ：高い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ｐ＿ｌｏｗ  ：低い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
であることを特徴とする請求項１８に記載の体組成測定装置。
【請求項２５】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータαは、複数の周波数による生体電気インピーダンス測定値により求められた、周波数０Ｈｚの時の生体電気インピーダンス値Ｒ０、および、周波数無限大の時の生体電気インピーダンス値Ｒｉｎｆより、
α＝Ｒｉｎｆ／Ｒ０
であることを特徴とする請求項１８に記載の体組成測定装置。
【請求項２６】
前記細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータαは、複数の周波数による生体電気インピーダンス測定値により求められた、周波数０Ｈｚの時の生体電気インピーダンス値Ｒ０、および、周波数無限大の時の生体電気インピーダンス値Ｒｉｎｆを基に算出される細胞内液抵抗値：Ｒｉおよび細胞外液抵抗値：Ｒｅを用い、
α＝Ｒｉ／Ｒｅ
であることを特徴とする請求項１８に記載の体組成測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は生体電気インピーダンス測定法における精度向上に関し、更には、その生体電気インピーダンス測定法に基づく体組成測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生体電気インピーダンス測定法による体組成の推定は以下の原理による。
【０００３】
図１に示すように生体中の電流が流れやすい部分は円柱状の導電体で表されると仮定する。更に、図１に示す様に、その導電体の長さ：Ｌ、断面積：Ｓ、抵抗率：ρ、体積：Ｖ、とすると、その導電体の上下端面間の抵抗：Ｒおよび体積：Ｖは次のようになる。
【０００４】
2004255120.tif 000003
【０００５】
2004255120.tif 000004
【０００６】
ここで、断面積：Ｓは、
2004255120.tif 000005
であることから、抵抗：Ｒは次のように表される。
【０００７】
2004255120.tif 000006
【０００８】
従って、体積：Ｖは、
2004255120.tif 000007
と求められる。
【０００９】
また、このことから、
2004255120.tif 000008
の関係があることがわかる。
【００１０】
以上のように生体中の導電体の体積、すなわち生体中における電流が流れやすい水分の体積：Ｖを推定することにより、様々な体組成を推定している。
【００１１】
上記のモデルでは生体は円柱であり、その中に体水分が一様に存在すると仮定している。しかし、実際の生体ではその中に存在する水分にも細胞間質液、血漿などからなる細胞外液を有する区画と、細胞膜により囲まれた細胞内液を有する区画の２種類の区画が存在する。また後者の細胞内液を有する区画を囲む細胞膜はごく薄い絶縁体と見なされる。この２種類の水分区画を持つ生体のモデルを２コンパートメントモデル（ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ  ｍｏｄｅｌ）と呼ばれており、このモデルを基に、生体は図２に示される細胞外液抵抗：Ｒｅ、細胞内液抵抗：Ｒｉ、及び細胞膜容量：Ｃｍからなる等価回路で表されると考える。
【００１２】
しかしながら、実際の生体は多種多様な細胞の集合体であり、図２に示される集中定数的な等価回路だけで表現することは困難であることから、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅの円弧則を導入し、生体の電気的特性を表現している。
【００１３】
ここで、生体のインピーダンスベクトル軌跡が、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅの円弧則に従うと仮定すると、任意の周波数における生体電気インピーダンスベクトル：Ｚは次のように表される。
【００１４】
2004255120.tif 000009
ここで、
ω：測定角周波数（＝２πｆ、ｆ：測定周波数）
τ：円弧則の中心緩和定数
β：緩和時間の分布を表すパラメータ
Ｒ０：周波数０Ｈｚの時の抵抗値
Ｒ∞：周波数が∞の時の抵抗値
【００１５】
Ｒ０およびＲ∞と、図２で示されるＲｅおよびＲｉの関係は、Ｒ０は周波数が０Ｈｚの時のインピーダンス値であるが、図２の等価回路に表されるようにこの値は抵抗成分のみとなり、
2004255120.tif 000010
であり、さらに、Ｒ∞は周波数が∞の時のインピーダンス値であるが、上記と同様に、抵抗成分のみとなり、
2004255120.tif 000011
となる。
【００１６】
周波数が０Ｈｚの場合、電流は細胞内液区画を流れず全て細胞外液区画を流れる。従って周波数が０Ｈｚで測定される生体電気インピーダンスベクトル値は細胞外液に基づく値となる。
【００１７】
また周波数が無限大で測定される生体電気インピーダンスベクトル値は細胞外液および細胞内液区画全体を流れることになるため、体全体の体水分、即ち総体水分量を表していると言える。
【００１８】
よって細胞外液量（ＥＣＷ）または総体水分量（ＴＢＷ）は、それぞれ測定電流の周波数が０Ｈｚ時の抵抗値Ｒ０、周波数が無限大の抵抗値Ｒ∞を用いて次のように表される。
【００１９】
2004255120.tif 000012
【００２０】
同様に、図２のＲｅおよびＲｉを用いて、
2004255120.tif 000013
とも表される。
【００２１】
また、細胞内液（ＩＣＷ）は、体水分量より細胞外液量を減じたものである。
従って、
2004255120.tif 000014
と表せる。
【００２２】
以上のように２コンパートメントモデル及びＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅの円弧則を用いることで細胞外液量、総体水分量、及び細胞内液量を推定することが可能となる。
【００２３】
また、その細胞外液量、総体水分量、細胞内液量の項やその逆数と、体重、身長、年齢、性別などのパラメータより除脂肪量や筋肉量、体脂肪量および、細胞外液量、総体水分量、細胞内液量が体重に占める割合などを推定することも可能である。
【００２４】
前記原理と、多周波数の測定電流を用いて生体電気インピーダンスを測定して求められた周波数０Ｈｚと周波数無限大時のＲ０およびＲ∞の値に基づき体脂肪量、体内水分量を算出する装置が提案されている（例えば特許文献１）。
【００２５】
また、人の体細胞量、除脂肪体重、体内総水分量の推測にリアクタンス値を含むインピーダンス値を用いる方法が開示されている（例えば特許文献２）。
【００２６】
【特許文献１】
特開平９−５１８８４号公報
【００２７】
【特許文献２】
特許第３３３０９５１号明細書
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
生体電気インピーダンスの測定時に生体を流れる電流は、主として電解質成分を有し抵抗率の低い細胞外液区画および細胞内液区画を流れることになる。しかし、細胞内液区画はごく薄い絶縁膜と考えられる細胞膜により取り囲まれている。この絶縁膜は、図２の等価回路におけるコンデンサ（Ｃｍ）として表され、直流電流は流れることができず、また、それ自身のインピーダンスは周波数に反比例して変化する。このため細胞内液区画を流れる電流の値は、その流れる電流の周波数に依存することとなる。
【００２９】
一方、細胞外液区画については、図２の等価回路における細胞外液抵抗（Ｒｅ）で表されるように、流れる電流の周波数に依存せずに一定の抵抗値を示すことになる。
【００３０】
現在一般的な体水分あるいは体組成の測定方法である単一周波数による測定では、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅの円弧則による特性周波数（１／２πτ）に近い周波数である５０ｋＨｚ近傍の周波数の電流を用いている。この周波数領域では、測定電流が細胞外液区画には十分に流れるが、細胞膜のインピーダンスの影響により細胞内液区画には周波数無限大時に流れる電流の数分の１程度しか流れていない。しかし、このような生体の電気的特性を十分考慮した上で、体水分及び体組成を評価することは可能である。だが、細胞外液区画が生体電気インピーダンスに及ぼす影響に比べ、細胞内液区画のそれは小さい為に様々な問題を引き起こしている。以下に、その例を記述する。
【００３１】
一般的に言って、細胞外液は血液、リンパ液、細胞間質液などから構成され、重力の影響などで比較的移動しやすく、反対に、細胞内液は細胞膜を通しての移動となるため、その移動には比較的長時間を要する。このことは生体電気インピーダンスの測定時の測定部位もしくは測定姿勢などにより、比較的容易かつ短時間の間に細胞外液の分布のみが変化する可能性があることを意味している。前記の様に、細胞外液区画が生体電気インピーダンスに及ぼす影響が細胞内液区画のそれよりも大きいために、このような細胞外液の分布の変化は生体電気インピーダンス測定値の大きな変化として現れ、体水分もしくは体組成の推定に誤差を発生させる要因となる。
【００３２】
また被測定者の細胞外液と細胞内液の割合が、一般の人と大きく異なるような場合にも体水分もしくは体組成の推定に誤差を発生させる要因となりうる。例えば一般人に比べて著しく筋肉量の多い運動選手等では、その筋肉の発達度合いに応じて細胞内液区画は一般人より大きいと考えられる。従って、運動選手等では体水分における細胞内液の割合が一般人よりも大きいと考えられが、前記の理由により、細胞内液区画が過小評価されることになる。従って、細胞内液が過小評価されてしまい、総体水分量も過小評価されてしまうことになる。
【００３３】
このような問題は、特性周波数近傍における測定だけではなく、細胞外液区画と細胞内液区画が均等に評価されないような有限の周波数における生体電気インピーダンス測定による体水分、体組成の推定時に起こり得る可能性がある。
【００３４】
前述の特開平９−５１８８４号公報に記載のものは、多周波数の測定信号を用いて周波数０Ｈｚと周波数無限大のレジスタンス値を算出し、それらの値から特定の生体電気インピーダンスを算出するものであり、この算出にはインピーダンスの円弧軌跡を求める必要があるため処理に時間を要する。ここで算出される値は測定周波数が５０ｋＨｚの時のレジスタンス値であり、この値を被験者の生体インピーダンス値として、算出自体を行うものである。この発明では、生体インピーダンス測定における呼吸の影響を低減するとしており、細胞内外液の変動が抑えることを目的とはしていない。
【００３５】
また、前述の特許第３３３０９５１号明細書に記載のものは、生体電気インピーダンスによる人体組成を推測する上でリアクタンス値を用いるとして、ここでは体細胞量（ＢＣＭ）を算出する回帰式にリアクタンス値：Ｘｃｐを用いるとしている。つまり、算出する人体組成の回帰式にリアクタンス値を直接入力するものである。また、ここでは生体電気インピーダンスで測定できるものは細胞外液と体細胞量の並列電気回路として扱っており、細胞外液区画と細胞内液区画の評価を行っているものではない。
【００３６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、生体電気インピーダンスの測定による体水分、体組成等の推定時に、細胞内外液の移動による生体インピーダンスの変化を抑えるように、測定された生体電気インピーダンスを補正し、その補正された値を体水分、体組成等の推定時に用いることで、体水分、体組成等の推定をより高精度に行うことを可能とすることである。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
本発明の体組成推定法では、所定の周波数において測定された生体電気インピーダンスのパラメータ値に含まれている細胞内外液の比率を表すパラメータを用いて、測定された生体電気インピーダンスに関するパラメータ値を補正し、その補正された生体電気インピーダンスに関するパラメータ値を基に体組成等の推定を行うことで、比較的短時間内に発生する細胞外液分布変動の影響を低減し、かつ体水分および体組成等の推定をより高精度に行う。
【００３８】
また、本発明の体組成推定法では、前記所定の周波数が、体組成の推定を行うために生体に印加した電流の周波数であることとする。
【００３９】
また、本発明の体組成推定法では、前記所定の周波数が、体組成の推定を行うために生体に印加した電流の周波数と異なる周波数とする。
【００４０】
また、本発明の体組成推定法では、前記補正される生体電気インピーダンスのパラメータは、従来から体組成の推定に用いられてきた、生体電気インピーダンスの絶対値、生体電気インピーダンスベクトル値、または、生体電気インピーダンスベクトルの抵抗成分値である。
【００４１】
また、本発明の体組成推定法では、細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータにより補正された生体電気インピーダンスに関するパラメータ：Ｐ´は、次の様に求められる。
2004255120.tif 000015
ただし、
ｆ（Ｐ、α）：パラメータＰ、αで表される補正関数
Ｐ′：補正された生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ｐ  ：測定された生体電気インピーダンスに関するパラメータ
α：細胞内外液比を表す生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｋ：定数
【００４２】
上式により求められた生体電気インピーダンスに関するパラメータに基づき、体水分、体組成等の推定をより高精度に行う。
【００４３】
また、本発明の体組成推定法において適用される細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータ：αは、生体電気インピーダンス測定時に、生体へ印加される交流電流波形と測定された測定電圧波形の位相差：φを用いて、
α＝１／φ
および、
α＝１／ｔａｎ（φ）
である。
【００４４】
また、本発明の体組成推定法においては、補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータ自身に含まれるか、或いは、その他の周波数において測定された生体電気インピーダンスに関するパラメータに含まれるパラメータより、
α＝Ｒ／Ｘ
ここで、
Ｒ：生体電気インピーダンスの抵抗成分
Ｘ：生体電気インピーダンスのリアクタンス成分
である。
【００４５】
また、本発明の体組成推定法では、補正される生体電気インピーダンスの測定周波数に比べ高い周波数および低い周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータであるか、もしくは、そのどちらかが補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータである生体電気インピーダンスの絶対値、または、生体電気インピーダンスの抵抗成分値より、
2004255120.tif 000016
および、
2004255120.tif 000017
および、
2004255120.tif 000018
ここで、
Ｐ＿ｈｉｇｈ：高い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ｐ＿ｌｏｗ  ：低い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
である。
【００４６】
また、本発明の体組成推定法では、複数の周波数による生体電気インピーダンス測定値により求められた、周波数０Ｈｚの時の生体電気インピーダンス値Ｒ０、および、周波数無限大の時の生体電気インピーダンス値Ｒｉｎｆより、
α＝Ｒｉｎｆ／Ｒ０
【００４７】
あるいは細胞外液抵抗値Ｒｅおよび細胞内液抵抗値Ｒｉより、
α＝Ｒｉ／Ｒｅ
である。
【００４８】
また、本発明の体組成測定装置では、生体に電流を印加する電流印加手段と、電圧を測定する電圧測定手段と、印加した電流と測定した電圧から測定部位の生体電気インピーダンスに関するパラメータを算出する生体電気インピーダンス算出手段とを有し、
所定の周波数において測定された生体電気インピーダンスのパラメータ値に含まれている細胞内外液の比率を表すパラメータを用いて、測定された生体電気インピーダンスに関するパラメータ値を補正し、その補正された生体電気インピーダンスに関するパラメータ値を基に体組成等の推定を行う体組成演算手段からなり、比較的短時間内に発生する細胞外液分布変動の影響を低減し、かつ体水分および体組成等の推定をより高精度に行う。
【００４９】
また、本発明の体組成測定装置では、前記所定の周波数が、体組成の推定を行うために生体に印加した電流の周波数であることとする。
【００５０】
また、本発明の体組成測定装置では、体組成の推定を行うために生体に印加した電流の周波数と異なる周波数とする。
【００５１】
また、本発明の体組成測定装置では、前記補正手段で補正される生体電気インピーダンスのパラメータは、従来から体組成の推定に用いられてきた、生体電気インピーダンスの絶対値、生体電気インピーダンスベクトル値、または、生体電気インピーダンスベクトルの抵抗成分値である。
【００５２】
また、本発明の体組成測定装置では、前記補正手段における生体インピーダンスに関するパラメータの補正が、細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータにより補正された生体電気インピーダンスに関するパラメータ：Ｐ´としたとき、
2004255120.tif 000019
ただし、
ｆ（Ｐ、α）：パラメータＰ、αで表される補正関数
Ｐ′：補正された生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ｐ  ：測定された生体電気インピーダンスに関するパラメータ
α：細胞内外液比を表す生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｋ：定数
の補正式で算出され、求められた生体電気インピーダンスに関するパラメータに基づき、体水分、体組成等の推定をより高精度に行う。
【００５３】
また、本発明の体組成測定装置において適用される細胞内外液の比率を示す生体電気インピーダンスに関するパラメータ：αは、生体電気インピーダンス測定時に、生体へ印加される交流電流波形と測定された測定電圧波形の位相差：φを用いて、
α＝１／φ
および、
α＝１／ｔａｎ（φ）
である。
【００５４】
また、本発明の体組成測定装置においては、補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータ自身に含まれるか、或いは、その他の周波数において測定された生体電気インピーダンスに関するパラメータに含まれるパラメータより、
α＝Ｒ／Ｘ
ここで、
Ｒ：生体電気インピーダンスの抵抗成分
Ｘ：生体電気インピーダンスのリアクタンス成分
である。
【００５５】
また、本発明の体組成測定装置では、補正される生体電気インピーダンスの測定周波数に比べ高い周波数および低い周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータであるか、もしくは、そのどちらかが補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータである生体電気インピーダンスの絶対値、または、生体電気インピーダンスの抵抗成分値より、
2004255120.tif 000020
および、
2004255120.tif 000021
および、
2004255120.tif 000022
ここで、
Ｐ＿ｈｉｇｈ：高い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ｐ＿ｌｏｗ  ：低い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
である。
【００５６】
また、本発明の体組成測定装置では、複数の周波数による生体電気インピーダンス測定値により求められた、周波数０Ｈｚの時の生体電気インピーダンス値Ｒ０、および、周波数無限大の時の生体電気インピーダンス値Ｒｉｎｆより、
α＝Ｒｉｎｆ／Ｒ０
【００５７】
あるいは細胞外液抵抗値Ｒｅおよび細胞内液抵抗値Ｒｉより、
α＝Ｒｉ／Ｒｅ
である。
【００５８】
【発明の実施の形態】
生体電気インピーダンスＺを用いた体組成の推定には、一般的に測定者の身長、生体インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜および体重・性別・年齢などのパラメータから回帰式を用いて演算が行われる。この時、回帰式の重要な項として以下がある。
【００５９】
2004255120.tif 000023
ここで、
Ｌ：測定者の身長もしくは測定部位の長さ
｜Ｚ｜：測定された生体電気インピーダンスの絶対値
また、この項はインピーダンスインデックスと呼ばれている。
【００６０】
一方、測定された生体電気インピーダンスベクトルＺ（ω）は、前記Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅの円弧則から次のように表される。
【００６１】
2004255120.tif 000024
ここで、
ω：測定角周波数（＝２πｆ、ｆ：測定周波数）
τ：円弧則の中心緩和定数
β：緩和時間の分布を表すパラメータ
Ｒ０：周波数０Ｈｚの時の抵抗値
Ｒ∞：周波数が∞の時の抵抗値
【００６２】
Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅの円弧則で表されるように、周波数をスイープしながら測定された生体電気インピーダンスベクトルは、横軸を実数成分である抵抗成分：Ｒ、および、縦軸を虚数成分である容量成分：Ｘにとる平面にプロットしていくと、そのベクトル軌跡は図３に示す円弧状の軌跡となる。ただし、この場合の虚軸成分は容量性であるため符号は負となるが、以下、便宜上正の値として扱うこととする。
【００６３】
図３に示される、Ｏを原点、ベクトル軌跡と実軸との交点をＡとＢ、円弧の頂点をＣ、円の中心をＤ、線分ＣＤと実軸の交点をＥとする。このとき、点Ａは周波数無限大時の生体電気インピーダンス値を示し、点Ｂは周波数０Ｈｚにおけるそれを示しており、両者ともに虚数成分を持たず実数成分である抵抗成分のみを持つ。生体電気インピーダンス値が円弧の頂点Ｃとなるときの周波数が特性周波数と呼ばれ、そのときの角周波数は、
ω＝１／τ
である。
【００６４】
ここで、生体電気インピーダンスベクトル値を、実軸成分（抵抗成分）：Ｒ、虚軸成分（リアクタンス成分）：Ｘに分解すると、
2004255120.tif 000025
2004255120.tif 000026
ただし、
2004255120.tif 000027
【００６５】
ここで、測定角周波数が
ω＝１／τ
のとき、すなわち、被測定対象の特性周波数の場合を考えると、上記、ＲおよびＸは、
2004255120.tif 000028
2004255120.tif 000029
となり、このときのＲおよびＸの値はそれぞれ、図３に示される原点と点Ｅとの距離および点Ｅと点Ｃの間の距離を表している。
【００６６】
以上のことから、生体電気インピーダンスの絶対値：｜Ｚ｜とその実軸成分である抵抗成分：Ｒは、それらに含まれるパラメータに差はあるものの、どちらも体水分、体組成等の推定が可能であることがわかる。
【００６７】
従って、前記インピーダンスインデックス
2004255120.tif 000030
と同様に、
2004255120.tif 000031
による体水分、体組成等の推定が可能であることがわかる。以下この項をレジスタンスインデックスと呼ぶこととする。
【００６８】
このインピーダンスインデックスおよびレジスタンスインデックスは、生体中の体水分除脂肪量および筋肉量などと有意な相関関係を持ち、それらの推定に重要な項である。また、脂肪量や脂肪率などの推定にも重要な項である。
【００６９】
しかしながら、どちらにおいても特性周波数近傍の周波数における生体電気インピーダンス測定においては、前記細胞内液区画の過小評価および細胞外液分布の変化による影響が発生し、また、その他の有限な周波数における生体電気インピーダンス測定でもそれらの影響が発生する可能性がある。
【００７０】
また、この誤差は生体の特定部位の抵抗成分より全身の体組成を推定する場合は、特に大きな影響を及ぼすことになる。
【００７１】
本発明では、生体電気インピーダンス測定により得られる生体電気インピーダンスの絶対値：｜Ｚ｜または抵抗成分：Ｒに反映されていない要素、すなわち、過小評価された細胞内液区画の情報を用いて測定された生体電気インピーダンスの絶対値：｜Ｚ｜または抵抗成分：Ｒを補正し、その補正された生体電気インピーダンスの絶対値：｜Ｚ｜´または抵抗成分：Ｒ´を用いたインピーダンスインデックスまたはレジスタンスインデックスにより体水分、体組成等を推定する方法、および、補正された生体電気インピーダンスの絶対値：｜Ｚ｜´または抵抗成分：Ｒ´を用いた体水分、体組成等を推定する装置を提供する。
【００７２】
以下の本発明に関する説明は、生体電気インピーダンスベクトルの実軸成分である抵抗成分：Ｒによるレジスタンスインデックスを用いてすすめることとする。
【００７３】
一般に、インピーダンスベクトル：ｚ（ω）は、抵抗成分：ｒおよびリアクタンス成分：ｘを用いて表され、
2004255120.tif 000032
【００７４】
さらに、インピーダンスベクトルの絶対値｜ｚ（ω）｜および位相角：φを用いると、
ｒ＝｜ｚ（ω）｜ｃｏｓφ
ｘ＝｜ｚ（ω）｜ｓｉｎφ
ｔａｎ（φ）＝ｘ／ｒ
の関係がある。
【００７５】
また、前述したよう抵抗成分：Ｒおよびリアクタンス成分：Ｘは、
2004255120.tif 000033
2004255120.tif 000034
であるから、
2004255120.tif 000035
【００７６】
ここで、
Ｒ０＝Ｒｅ
Ｒ∞＝ＲｅＲｉ／（Ｒｅ＋Ｒｉ）
であることから、
2004255120.tif 000036
【００７７】
よって、
2004255120.tif 000037
となり、この式中のＲｉ／Ｒｅが細胞内液区画と細胞外液区画の相対的な情報を表している。以下このＲｉ／Ｒｅを細胞内外液区画比と呼ぶこととする。
【００７８】
この細胞内外液区画比は、生体電気インピーダンスを測定する部位におけるそれぞれの区画の状態が反映されている。細胞内液区画が大きい場合、すなわち、筋肉の発達した運動選手では細胞内外液区画比は小さく、細胞内液区画が小さいほど大きな値となり、また、細胞外液区画が大きい場合には細胞内外液区画比は大きく、細胞外液区画が小さい場合には小さくなる。
【００７９】
しかし、一般的な状況下において生体の細胞内液区画は短時間に変化するとは考えられず、細胞内液区画の変化はトレーニングおよび加齢などにより長期間にわたり徐々に変化していくと考えられるため、限られた期間内では一定であると考えてよいが、細胞外液区画に関しては前記の様に、細胞外液の分布が一様である状態からごく短時間に変動することがあるため、細胞外液区画が急激に変化する場合がある。
【００８０】
本発明では、前記細胞内外液区画比を含む生体電気インピーダンスに関するパラメータを用いて、測定された生体電気インピーダンスに関するパラメータである生体電気インピーダンスの絶対値、或いは、生体電気インピーダンスの抵抗成分を次式により補正する。ただし、以下細胞内外区画比と細胞内外液の比は同義であり、区別しない。
【００８１】
2004255120.tif 000038
ただし、
ｆ（Ｐ、α）：パラメータＰ、αで表される補正関数
Ｐ′：補正された生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ｐ  ：測定された生体電気インピーダンスに関するパラメータ
α：細胞内外液比を表す生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｋ：定数
【００８２】
さらに、補正された生体電気インピーダンスに関するパラメータ値を用いて、前記インピーダンスインデックス、或いは、レジスタンスインデックスを算出し、それを基に体水分および体組成を推定する。
【００８３】
生体電気インピーダンスに関するパラメータを補正するための細胞内外液区画比を有したパラメータとしては、このときの生体電気インピーダンスの位相角をφとするとき、
Ｒ／Ｘ＝ｃｏｔ（φ）
であり、一般に生体電気インピーダンスの位相角が１０度より少ないことを考えると、
ｃｏｔ（φ）≒１／φ
と考えてよいので、
ｃｏｔ（φ）
および
１／φ
【００８４】
複数の周波数による生体電気インピーダンス測定の結果より算出された細胞外液抵抗値：Ｒｅおよび細胞内液抵抗値：Ｒｉより
Ｒｉ／Ｒｅ
【００８５】
複数の周波数による生体電気インピーダンス測定の結果より算出された周波数０Ｈｚのときの生体電気インピーダンス：Ｒ０および周波数無限大のときの生体電気インピーダンス：Ｒ∞より
2004255120.tif 000039
2004255120.tif 000040
2004255120.tif 000041
2004255120.tif 000042
2004255120.tif 000043
2004255120.tif 000044
【００８６】
補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータの測定周波数に比べ高い周波数および低い周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータであるか、もしくは、そのどちらかが補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータである生体電気インピーダンスベクトルの絶対値｜Ｚ｜、または、生体電気インピーダンスベクトルの抵抗成分；Ｒを用いて上式のＲ０およびＲｉｎｆを近似した場合、または、いずれかを近似した場合、
2004255120.tif 000045
2004255120.tif 000046
2004255120.tif 000047
ただし、
Ｐ＿ｈｉｇｈ：高い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ｐ＿ｌｏｗ  ：低い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
である。
【００８７】
【実施例】
本発明による生体電気インピーダンス測定法の有効性および生体インピーダンス測定装置の実施例を図面に基づき説明する。
【００８８】
本発明による生体電気インピーダンス測定法の有効性を検証するために、本発明者は生体電気インピーダンスを用いて、本生体電気インピーダンス測定方法による補正前後における結果の違いを検証するための実験を行った。測定電流周波数は特性周波数近傍である５０ｋＨｚの交流信号。生体電気インピーダンス測定電流を流す生体の部位および電位差を検出する生体の部位は両足間である。
【００８９】
この検証実験では、体組成の推定において最も重要な要素であるインピーダンスインデックスである（１）式に、測定されたインピーダンス値の絶対値を単純に代入した結果、及び次に示す（２）式を適用して測定された生体電気インピーダンスの絶対値を補正し、その値をインピーダンスインデックスである（１）式に代入した結果を示す。ここでは前者を補正前、後者を補正後と定義する。
【００９０】
細胞内外液比を示すパラメータとしてＲ／Ｘを用い、測定された生体電気インピーダンスの絶対値Ｐを次式で補正を行った。
2004255120.tif 000048
ただし
Ｒ：生体電気インピーダンスの実軸成分（抵抗成分）
Ｘ：生体電気インピーダンスの虚軸成分（リアクタンス成分）
Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｋ１：定数
【００９１】
図４及び図５には、横軸に二重エネルギーＸ線吸収測定（ＤＸＡ）による除脂肪量、縦軸はインピーダンスインデックスにより求められた補正前及び補正後の値のそれぞれを、それぞれの最大値で正規化したものであり、○点は補正前を、×点は補正後を表す。また、図４は一般人における補正前及び補正後の値を示し、図５は運動選手（以下、アスリートと記述）における補正前及び補正後の値を示している。
【００９２】
図４の一般人のデータを見ると、補正前および補正後の結果を比べてみても殆ど差異は見られない。これは、補正式のパラメータを一般人のデータに合わせて作成したためであるが、補正前および補正後のデータ間に差異が見られないことは、一般的な細胞内外区画比を持つ不特定多数の被測定者についての適用が可能なことを示す。
【００９３】
次に、図５のアスリートのデータであるが、図４の一般人における結果と比較すると、明らかな違いがあり、補正前の生体電気インピーダンスの絶対値により算出された値が全体的に低く、除脂肪量を過小評価しているのがわかる。また、ＤＥＸＡ測定による除脂肪量が多いほど顕著になる傾向が見られる。これは、本発明で説明したところの、生体電気インピーダンス測定値に関して細胞外液区画と細胞内液区画が寄与する度合いが違うことに起因する。本発明による補正を行うことで、アスリートにおける除脂肪量の過小評価の傾向が改善され、本来の除脂肪量に近い値が算出されていることがわかる。従って、本発明による補正は、細胞内外区画比が一般人のそれと大きく違っている場合でも、推定値をより真の値に近くすることができる。
【００９４】
以上が、被測定対象が定常状態あるいはそれに近い状態においての本発明の適用に関する検証の結果である。
【００９５】
次に、被測定対象の細胞外液区画が変化した場合の検証を行う。これは、比較的短時間に、本発明で説明した、細胞外液の分布が変動した場合に相当するもので、図６はある個人の生体電気インピーダンスの変化を１日数回の測定を４日間にわたり行い、本発明の補正を行う前と補正後の値により算出したデータを時系列に示したグラフである。
【００９６】
横軸に時間、縦軸には補正前・補正後の最初の値をそれぞれ１００とした時の変化率である。また○点は補正前を表し、×点は補正後を表す。
【００９７】
補正前のグラフの変動が示す意味は、１日の中で生体電気インピーダンス測定値が変化するということである。原因は、起床直後はそれまで身体が横たわっていたため水分の分布は一様であり、下肢には水分が少ないため測定される生体電気インピーダンスは高い値となり、起床後に通常の生活をすることで、重力の影響による細胞外液の移動が起こり、この検証実験で生体電気インピーダンスを測定している部位である下肢の細胞外液は増加することになり、従って、その生体電気インピーダンスは低い値となる。この補正前の生体電気インピーダンスの絶対値を前記の検証実験と同様にインピーダンスインデックスに代入した結果が、補正前のグラフの変動となる。一方、補正後のグラフを見ると、細胞外液の移動に起因すると思われる変動は殆ど現れない。このように、本発明で説明する補正を、測定された生体電気インピーダンスの絶対値に対して行い、その結果を基に体組成の推定を行うことにより、細胞外液の変動による影響を低減することが可能であり、日内変動と呼ばれる一日の中での算出される体水分および体組成等の変動をかなり低く抑えることができるものである。
【００９８】
次に本発明の生体電気インピーダンス測定法を用いた体組成測定装置の実施例を説明する。
【００９９】
図７は体組成測定装置の外観図、図８はその電気的接続を示すブロック図である。
【０１００】
図７は、本発明の一実施例である体組成測定装置の外観斜視図であり、測定装置１は概略Ｌ型の形状をしている。下部に体重計２を設け、この体重計２は、公知のものであり、被験者の体重を測定するために載る載台面２ａに被験者の左右の足の底面が接する電極部３、４を設けてある。この電極部３、４は、電流を流すための電流供給電極３ａ、４ａと、電圧を測定する電圧測定電極３ｂ、４ｂとから構成される。
【０１０１】
また測定装置１の上面には、操作ボックス５が設けられている。この操作ボックス５には、電源スイッチや数値キーといった複数のキーからなり、各種の身体情報の入力を行う入力手段である入力装置６、測定結果を表示するＬＣＤからなる表示手段である表示装置７、測定結果を用紙に印刷して排出する印刷装置８が設けられている。
【０１０２】
更に操作ボックス５には、手用の電極グリップ１３、１４がコード１５、１６を介して接続されている。この手用の電極グリップ１３、１４にも電流を流すための電流供給電極１３ａ、１４ａと、電圧を測定する電圧測定電極１３ｂ、１４ｂが設けられている。手用の電極グリップ１３、１４は測定時以外は、操作ボックス５の左右両側に設けられたフック１７に掛けられる。
【０１０３】
図８は、測定装置１の内部電気的ブロック図である。電流印加手段および電圧測定手段であり、左右の手足に接する電極３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂの８電極が電極切替装置２０に接続されている。この電極切替装置２０は、電流供給装置２１と、電圧測定装置２２とを介して制御手段である演算制御装置２３に接続される。この演算制御装置２３はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を備え、印加電流と測定電圧から生体電気インピーダンスを算出する生体電気インピーダンス算出手段であり、また算出された生体電気インピーダンスの補正を行う補正手段でもある。更には生体の組成に関する指標を算出する体組成算出手段でもあり、他にも各種の演算や制御を行うものである。各種データ等を記憶する記憶手段であるメモリあるいはレジスタからなる記憶装置２４、被験者の体重を測定する体重測定装置２６を接続している。また、入力装置６と表示装置７と印刷装置８とを接続している。電源装置２８は演算制御装置２３やその他の各装置に電力を供給するものである。
【０１０４】
次に体組成測定装置の動作について説明する。
【０１０５】
図９は、体組成測定装置１の動作を示すフローチャートである。
【０１０６】
入力装置６の電源スイッチが押されると（ステップＳ１）、装置が初期化される（ステップＳ２）。ここで次のスイッチの入力を受け付ける待機状態となる（ステップＳ３）。ここで入力装置６の数値キーが押されると（ステップＳ４）、対応する番号に基づく記憶装置２４内のメモリエリアに個人パラメータに関するデータが記憶されているかが確認される（ステップＳ５）。
【０１０７】
個人パラメータが記憶されている場合には、記憶装置２４から個人パラメータを読み出し、表示装置７に表示し、ここで変更キーが押されているかを確認する（ステップＳ６）。
【０１０８】
ステップＳ４で個人パラメータが記憶されていない、又はステップＳ５で変更キーが押された場合には、個人パラメータの入力状態となる。利用者は入力装置６の数値キーを用いて身長、年齢、性別といった個人パラメータを入力する（ステップＳ７）。
【０１０９】
個人パラメータが入力されると体重測定を行う（ステップＳ８）。利用者は体重計２に載ると、体重測定装置２６は荷重を検知してその重量を測定する。
【０１１０】
続いて生体電気インピーダンスの測定が行われる（ステップＳ９）。
【０１１１】
右手左手間の生体電気インピーダンスを測定する。演算制御装置２３からの信号で電極切替装置２０が切替ることにより、電極１３ａ、１４ａ間に電流供給装置２１から交流電流が供給され、電極１３ｂ、１４ｂで電圧測定装置２２により電圧が測定される。この時、印加電流を基準抵抗に流した時に生じる電圧波形と、生体の測定部位における測定電圧の交流波形から位相のずれ（位相差）を求め、この位相差と測定された生体電気インピーダンスの絶対値：Ｐから生体電気インピーダンス値の補正を行う。図２に示すよう生体内の細胞膜が容量成分を有することにより位相差は生じるが、その大きさは生体モデルの等価回路が細胞外液抵抗と細胞内液抵抗の並列回路として表せることから解るように、細胞内外液の比によって異なるものである。尚、補正する生体電気インピーダンスに関するパラメータの算出は、細胞内外液比のパラメータとして１／φを用い、次に示す（３）式によって生体電気インピーダンスの補正値：Ｐ´を算出する（ステップＳ１０）。
【０１１２】
2004255120.tif 000049
ただし
φ：位相差
Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｋ２：定数
【０１１３】
以下同様に、右足左足間を測定するもので、電極３ａ、４ａ間に電流を流し、電極３ｂ、４ｂ間で電圧を測定する。
【０１１４】
更に体幹間を測定するもので、電極１４ａ、４ａ間に電流を流し、電極１３ｂ、３ｂ間で電圧を測定する。
【０１１５】
各部位の生体電気インピーダンス測定が終了すると、被験者の体組成の算出を行うが、体組成の算出には、それぞれ補正した生体電気インピーダンス値：Ｐ´を用いて行う。
【０１１６】
この補正された生体電気インピーダンス値と、設定・記憶されている個人パラメータ及び測定された体重値を用いて体組成の演算を行う（ステップＳ１１）。ここで算出される体組成とは体脂肪率、体水分量、筋肉量といった生体電気インピーダンス値と身長、体重などの身体パラメータから推定可能なものであり、それらの算出については既に公知な技術であるため、ここでは説明を省略する。
【０１１７】
算出された体組成に関する結果は、表示装置７に表示される（ステップＳ１２）。その後、ステップＳ３の待機状態へ戻り、キーの入力待機状態となる。
【０１１８】
ステップＳ４で個人キーが押されていない場合には、電源スイッチが押されているかを判断し（ステップＳ１３）、ここで押されている場合には電源はオフとなり、全ての動作は終了する（ステップＳ１４）。
【０１１９】
尚、この装置では、生体電気インピーダンスの測定部位を両手を含む上半身、両足を含む下半身、体幹部として説明したが、本発明の生体電気インピーダンス測定法は、特定の部位における測定に限られるものではなく、あらゆる生体の部位における生体電気インピーダンス測定に適用することが可能である。
【０１２０】
上記実施例では、位相差に関連するパラメータを用いたが、その他のパラメータに関する例を以下に挙げる。
【０１２１】
２つの測定周波数におけるｆ＿ｈｉｇｈとｆ＿ｈｉｇｈよりも十分低い測定周波数ｆ＿ｌｏｗを考える。
ｆ＿ｈｉｇｈが細胞内外液を通過する十分高い周波数であればその抵抗成分Ｒｆ＿ｈｉｇｈは総体水分を評価するパラメータとなりうる。また、ｆ＿ｈｉｇｈよりも十分に低いｆ＿ｌｏｗは、ｆ＿ｈｉｇｈに比べ細胞外液を大きく評価する。従ってＲｆ＿ｈｉｇｈから見た場合、Ｒｆ＿ｌｏｗは細胞外液を評価するパラメータと見ることができる。
【０１２２】
よってそれぞれの周波数における抵抗成分Ｒｆ＿ｈｉｇｈ／Ｒｆ＿ｌｏｗは細胞外液と総体水分の比を示す生体パラメータとなりえる。
【０１２３】
このパラメータがどのように変動するかをアスリートと一般人で考えてみる。アスリート→筋肉が多い→細胞外液量／体水分量が小→Ｒｆ＿ｈｉｇｈ／Ｒｆ＿ｌｏｗが小一般人→筋肉が少ない→細胞外液量／体水分量が大→Ｒｆ＿ｈｉｇｈ／Ｒｆ＿ｌｏｗが大
【０１２４】
従ってこのパラメータを抵抗成分Ｒに乗ずるということは、総体水分量に占める細胞外液量の割合が小さい人ほど抵抗成分Ｒを小さくすることになり、即ち筋肉の多い人ほど体水分が多いと評価される。
【０１２５】
また、個人の細胞外液の変動で考えたとき、細胞内液は変化しないと仮定すると、
細胞外液  減（抵抗成分Ｒ  増）→細胞外液量／体水分量が小→Ｒｆ＿ｈｉｇｈ／Ｒｆ＿ｌｏｗが減
細胞外液  増（抵抗成分Ｒ  減）→細胞外液量／体水分量が大→Ｒｆ＿ｈｉｇｈ／Ｒｆ＿ｌｏｗが増
【０１２６】
よって、このパラメータＲｆ＿ｈｉｇｈ／Ｒｆ＿ｌｏｗは細胞外液の増減による抵抗成分Ｒの増減と逆方向に働くパラメータである。ここでは生体電気インピーダンスベクトルの抵抗成分として説明したが、生体電気インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜を含む生体電気インピーダンスに関するパラメータＰに置き換えると、その補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータＰ´は以下のように定義できる。
【０１２７】
2004255120.tif 000050
ただし
Ｐ＿ｈｉｇｈ：高い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ｐ＿ｌｏｗ  ：低い方の周波数における生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ａ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｋ３：定数
【０１２８】
また、個人の細胞内外液比を反映する別の生体パラメータを挙げる。
【０１２９】
多周波数法によるＣｏｌｅ−Ｃｏｌｅの円弧則より、細胞外液を示すＲｅ、体水分を示すＲｉｎｆ、ＲｅとＲｉｎｆにより細胞外液を示すＲｉなどの生体の水分量に関係した抵抗値を求めることができる。多周波数の測定信号によるそれらレジスタンス値：Ｒ０，Ｒｉｎｆの算出は、前述の特開平９−５１８８４号公報に記載されているので説明を省略する。
【０１３０】
これらの抵抗値は細胞外液量、総体水分量、細胞内液量を表しているため、前述まで例と同様のことが言える。
【０１３１】
よってＲｉｎｆ／ＲｅとＲｉ／Ｒｅは前述までの例と同様の働きをするパラメータである。従って、
2004255120.tif 000051
2004255120.tif 000052
ただし、
Ａｎ，Ｂｎ，Ｃｎ，Ｋｎ：定数
といった補正であっても、同様に生体インピーダンスの測定精度の向上が見込めると考えられる。
【０１３２】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は測定された生体電気インピーダンスにおいて、細胞内外液比の変動によって変化する分を、それに関係するパラメータを用いて補正するものであり、ここに挙げたパラメータに限るものではない。例えば、前記補正パラメータは複数個の組み合わせが可能であり、次のような補正も可能である。
2004255120.tif 000053
または、
2004255120.tif 000054
ただし、
ｆ（Ｐ、α、β・・）：パラメータＰ、α、βで表される補正関数
Ｐ´：補正された生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ｐ  ：補正された生体電気インピーダンスに関するパラメータ
α、β、・・：細胞内外液の比を表す生体電気インピーダンスに関するパラメータ
Ａ、Ｂ、Ｃ：生体に整合させるためのパラメータ（定数）
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３：定数
Ｋ１１、Ｋ１２・・：定数
【０１３３】
また、本発明の体組成推定法及び体組成測定装置の説明では、補正される生体電気インピーダンスに関するパラメータとして、生体電気インピーダンスベクトルの絶対値｜Ｚ｜、または、生体電気インピーダンスベクトルの抵抗成分：Ｒを用いているが、生体電気インピーダンスに関するパラメータがそれ以外の場合でも細胞内外液区画比を有するパラメータを用いて補正を行う本発明を適用することは可能である。
【０１３４】
また、本発明の体組成推定法及び体組成測定装置の説明では、両手用の電極と両足用の電極を用いて、両手間、両足間、体幹部の生体電気インピーダンスに関するパラメータを補正するものとして説明したが、これに限らず、片手や片足、右半身や左半身といった特定の部位における生体電気インピーダンスの測定を行い、その生体電気インピーダンスに関するパラメータを補正する構成としても構わず、生体電気インピーダンスの測定部位を限定することはない。
【０１３５】
【発明の効果】
本発明の体組成推定法及び体組成測定装置であれば、細胞内外液の比率を示すパラメータを用いて生体電気インピーダンスに関するパラメータの補正を行うので、ある体水分の分布状態を標準としたときにおける細胞外液の変動によるインピーダンスの変化を抑えることができる。これは日内変動と呼ばれる生体電気インピーダンスの変化を抑えることが可能なことを示し、算出される生体電気インピーダンスに関するパラメータの値は、細胞内外液の変動の影響を受けない値となり、それを基に算出される体組成はより高精度に算出される。
【０１３６】
また、本発明の体組成推定法及び体組成測定装置であれば、細胞内外液の比率を示すパラメータとして位相差を用いる場合には、印加する電流波形と測定された電圧波形から簡単に位相差を算出可能であり、生体電気インピーダンスの補正も簡単に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】人体を円柱として考えた時の模式図。
【図２】組織内細胞の電気的等価回路を表す図。
【図３】人体の生体電気インピーダンスのベクトル軌跡を表す図。
【図４】本発明の生体電気インピーダンス補正式において補正を行った時と行わない時の一般人における除脂肪量の算出における関係を示すグラフ。
【図５】本発明の生体電気インピーダンス補正式において補正を行った時と行わない時のアスリートにおける除脂肪量の算出における関係を示すグラフ。
【図６】本発明の生体電気インピーダンス補正式において補正を行った時と行わない時の生体電気インピーダンスの時系列変化を示すグラフ。
【図７】本発明の一実施例である体組成測定装置の外観斜視図。
【図８】本発明の一実施例である体組成測定装置の内部ブロック図。
【図９】本発明の一実施例である体組成測定装置のフロー図。
【符号の説明】
１  体組成測定装置
２  体重計
３ａ、４ａ、１３ａ、１４ａ  電流供給電極
３ｂ、４ｂ、１３ｂ、１４ｂ  電圧測定電極
５  操作ボックス
６  入力装置
７  表示装置
８  印刷装置
１３、１４  電極グリップ
１５、１６  コード
１７  フック
２０  電極切替装置
２１  電流供給装置
２２  電圧測定装置
２３  演算制御装置
２４  記憶装置
２６  体重測定装置
２８  電源装置
【図１】
2004255120.tif 000063
【図２】
2004255120.tif 000064
【図３】
2004255120.tif 000065
【図４】
2004255120.tif 000066
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004255120.tif 000069
【図８】
2004255120.tif 000070
【図９】
2004255120.tif 000071