(57)【要約】【課題】多周波生体電気インピーダンス測定において、適切な回帰式を用いて被験者の総体水分量（ＴＢＷ）、細胞外液量（ＥＣＷ）、細胞内液量（ＩＣＷ）といった体水分量を演算する。それにより、正確かつ簡単に体水分量の演算を行うことができる装置を提供すること。【解決手段】多周波生体電気インピーダンス測定によるデータから、最も細胞外液と関係のあるＲ０と体水分と関係のあるＲｉｎｆを求め、これらの値を用いて算出される細胞外液抵抗Ｒｅと細胞内液抵抗Ｒｉから、被験者毎の臨海周波数の違いによる影響は除去され、かつ、人体の体積を表すとされるインピーダンスインデックス（Ｈｔ２／Ｒ）に加え、身体的特徴を表す指標を組み合わせることによって総体水分量（ＴＢＷ）、細胞外液量（ＥＣＷ）、細胞内液量（ＩＣＷ）の算出をより正確に行うことができる。【選択図】　　　　図１
2004065282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の周波数の交流電流を用いて生体電気インピーダンス値を測定するための多周波生体インピーダンス測定手段と、
測定された生体電気インピーダンス値に基づいて体水分量を算出するための演算手段とを備える体水分測定装置において、
前記体水分量を算出する回帰式として、
ＴＢＷ＝ａ１Ｈｔ２／Ｒｉｎｆ＋ｄ１Ｗｔ＋ｅ１Ａｇｅ＋ｆ１Ｈｔ＋ｇ１ＢＭＩ＋ｈ１
（但し、ＴＢＷ：総体水分量、Ｈｔ：身長、Ｗｔ：体重、Ａｇｅ：年齢、ＢＭＩ：体格指数、Ｒｉｎｆ：周波数無限大時のインピーダンス、ａ１，ｄ１，ｅ１，ｆ１，ｇ１，ｈ１は定数）
を用いることを特徴とする体水分測定装置。
【請求項２】
複数の周波数の交流電流を用いて生体電気インピーダンス値を測定するための多周波生体インピーダンス測定手段と、
測定された生体電気インピーダンス値に基づいて体水分量を算出するための演算手段とを備える体水分測定装置において、
前記体水分量を算出する回帰式として、
ＥＣＷ＝ｂ２Ｈｔ２／Ｒｅ＋ｄ２Ｗｔ＋ｅ２Ａｇｅ＋ｆ２Ｈｔ＋ｇ２ＢＭＩ＋ｈ２
（但し、ＥＣＷ：細胞外液量、Ｈｔ：身長、Ｗｔ：体重、Ａｇｅ：年齢、ＢＭＩ：体格指数、Ｒｅ：細胞外液抵抗、ｂ２，ｄ２，ｅ２，ｆ２，ｇ２，ｈ２は定数）
を用いることを特徴とする体水分測定装置。
【請求項３】
複数の周波数の交流電流を用いて生体電気インピーダンス値を測定するための多周波生体インピーダンス測定手段と、
測定された生体電気インピーダンス値に基づいて体水分量を算出するための演算手段とを備える体水分測定装置において、
前記体水分量を算出する回帰式として、
ＩＣＷ＝ｃ３Ｈｔ２／Ｒｉ＋ｄ３Ｗｔ＋ｅ３Ａｇｅ＋ｆ３Ｈｔ＋ｇ３ＢＭＩ＋ｈ３
（但し、ＩＣＷ：細胞内液量、Ｈｔ：身長、Ｗｔ：体重、Ａｇｅ：年齢、ＢＭＩ：体格指数、Ｒｉ：細胞内液抵抗、ｃ３，ｄ３，ｅ３，ｆ３，ｇ３，ｈ３は定数）
を用いることを特徴とする体水分測定装置。
【請求項４】
複数の周波数の交流電流を用いて生体電気インピーダンス値を測定するための多周波生体インピーダンス測定手段と、
測定された生体電気インピーダンス値に基づいて体水分量を算出するための演算手段とを備える体水分測定装置において、
前記体水分量を算出する回帰式として、
ＴＢＷ＝ａ４Ｈｔ２／Ｒｉｎｆ＋ｄ４Ｗｔ＋ｈ４
（但し、ＴＢＷ：総体水分量、Ｈｔ：身長、Ｗｔ：体重、Ｒｉｎｆ：周波数無限大時のインピーダンス、ａ４，ｄ４，ｈ４は定数）
を用いることを特徴とする体水分測定装置。
【請求項５】
複数の周波数の交流電流を用いて生体電気インピーダンス値を測定するための多周波生体インピーダンス測定手段と、
測定された生体電気インピーダンス値に基づいて体水分量を算出するための演算手段とを備える体水分測定装置において、
前記体水分量を算出する回帰式として、
ＥＣＷ＝ｂ５Ｈｔ２／Ｒｅ＋ｄ５Ｗｔ＋ｈ５
（但し、ＥＣＷ：細胞外液量、Ｈｔ：身長、Ｗｔ：体重、Ｒｅ：細胞外液抵抗、ｂ５，ｄ５，ｈ５は定数）
を用いることを特徴とする体水分測定装置。
【請求項６】
複数の周波数の交流電流を用いて生体電気インピーダンス値を測定するための多周波生体インピーダンス測定手段と、
測定された生体電気インピーダンス値に基づいて体水分量を算出するための演算手段とを備える体水分測定装置において、
前記体水分量を算出する回帰式として、
ＩＣＷ＝ｃ６Ｈｔ２／Ｒｉ＋ｄ６Ｗｔ＋ｈ６
（但し、ＩＣＷ：細胞内液量、Ｈｔ：身長、Ｗｔ：体重、Ｒｉ：細胞内液抵抗、ｃ６，ｄ６，ｈ６は定数）
を用いることを特徴とする体水分測定装置。
【請求項７】
更に体重を測定可能な体重測定手段を備え、測定された体重値を前記回帰式の体重として使用する請求項１から６のいずれか１項に記載の体水分測定装置。
【請求項８】
更に身長を測定可能な身長測定手段を備え、測定された身長を前記回帰式の身長として使用する請求項１から６のいずれか１項に記載の体水分測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の周波数の交流電流を用いて生体電気インピーダンス値を測定することにより人体内の体水分を測定する体水分測定装置に関し、詳しくはその体水分を算出する推定式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体電気インピーダンスを測定して、被験者の体水分量を推定することが可能であることが知られている。
【０００３】
総体水分量（ＴＢＷ）、細胞外液量（ＥＣＷ）、細胞内液量（ＩＣＷ）といった被験者の体水分量を重水希釈法（Ｄ２Ｏ）、ブロマイド（Ｂｒ）測定法、体内カリウム（ＴＢＫ）測定法といった測定法で求めた水分量と比較することで体水分量を算出する回帰式を作成している。例えば、次のような回帰式が知られている。下記は従来のインピーダンスインデックスＨｔ２／ＺのＺは固定周波数（５０ｋＨｚや２００ｋＨｚ）でのインピーダンス値である。Ｒ５は測定周波数５ｋＨｚの時の抵抗値、Ｚ５０は測定周波数５０ｋＨｚのときのインピーダンス値である。
Ｋｕｓｈｎｅｒ　ａｎｄ　Ｓｃｈｏｅｌｌｅｒ　ＴＢＷ＝０．５５６１＊Ｈｔ２／Ｚ＋０．９５５＊Ｗｔ＋１．７２６
Ｄａｖｉｅｓ　ら　　　ＴＢＷ＝０．６０＊Ｈｔ２／Ｚ＋０．５０
Ｈａｎｎａｎ　ら　　　ＥＣＷ＝０．１７８＊Ｈｔ２／Ｒ５＋０．０６８８＊Ｗｔ＋３．７７
Ｐａｔｏｎ　ら　　　ＩＣＷ＝０．２６５７３１＊Ｈｔ２／Ｚ５０＋０．１１１４４８＊Ｗｔ−２．５９
【０００４】
このように、従来の体水分量に関する回帰式は、インピーダンスインデックス：Ｈｔ２／Ｚに加え、様々な変数（体重：Ｗｔ、身長：Ｈｔ、年齢：Ａｇｅなど）の組合せで作成している。この回帰式を用いて体水分量を算出する際に使用されるインピーダンスＺは、単一の固定周波数（例えば５０ＫＨｚや２００ＫＨｚ）で測定された値である。また、それらの研究では、体水分の基準とする測定法も様々であり、ＴＢＷの場合は−重水希釈法、ＥＣＷの場合−ブロマイド（Ｂｒ）測定法、ＩＣＷの場合−体内カリウム（ＴＢＫ）測定法と比較される。
【０００５】
また、多周波生体電気インピーダンス測定法による体水分量の算出法も知られている。この方法における回帰式としては、特開平１０−１４８９９号に次式が記載されている。
Ｖｅ＝０．３０７７Ｈ２Ｙｅ
Ｖｉ＝０．８６３０Ｈ２Ｙｉ
ＴＢＷ＝Ｖｅ＋Ｖｉ
ここで、Ｖｅ：細胞外液量、Ｖｉ：細胞内液量、ＴＢＷ：体水分量、Ｈ：身長、Ｙｅ：細胞外液抵抗の逆数、Ｙｉ：細胞内液抵抗の逆数である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来の体水分量を求める回帰式は、単一の固定周波数で測定したインピーダンス値を用いて演算することを前提にした式のため、被験者毎に臨海周波数（コールコール軌跡のリアクタンス及び位相角が共に最大になる時の周波数）が異なることを考慮しておらず、これらの式を用いて多周波数インピーダンス測定で得られる値から体水分を演算した場合、正確な体水分量を算出しているとは言えなかった。
【０００７】
また、多周波生体電気インピーダンス測定において、体水分量を算出する方法は、臨海周波数の違いによる影響は除去されるが、現在、知られている回帰式は、細胞外液抵抗Ｒｅ、細胞内液抵抗Ｒｉのみから体水分を算出しており、身体的特徴を表す指標は身長のみしか用いられておらず、信頼性の面から充分であるとは言えなかった。
【０００８】
本発明は、多周波生体電気インピーダンス測定において、適切な回帰式を用いて被験者の総体水分量（ＴＢＷ）、細胞外液量（ＥＣＷ）、細胞内液量（ＩＣＷ）といった体水分量を演算する。それにより、正確かつ簡単に体水分量の演算を行うことができる装置を提供することである。
【０００９】
【発明を解決するための手段】
本発明の体水分測定装置は、複数の周波数の交流電流を用いて生体電気インピーダンス値を測定するための多周波生体インピーダンス測定手段と、
測定された生体電気インピーダンス値に基づいて体水分量を算出するための演算手段とを備え、
前記体水分量を算出する回帰式として、
ＴＢＷ＝ａ１Ｈｔ２／Ｒｉｎｆ＋ｄ１Ｗｔ＋ｅ１Ａｇｅ＋ｆ１Ｈｔ＋ｇ１ＢＭＩ＋ｈ１
（但し、ＴＢＷ：総体水分量、Ｈｔ：身長、Ｗｔ：体重、Ａｇｅ：年齢、ＢＭＩ：体格指数、Ｒｉｎｆ：周波数無限大時のインピーダンス、ａ１，ｄ１，ｅ１，ｆ１，ｇ１，ｈ１は定数）
を用いることとする。
【００１０】
また本発明の体水分測定装置は、複数の周波数の交流電流を用いて生体電気インピーダンス値を測定するための多周波生体インピーダンス測定手段と、
測定された生体電気インピーダンス値に基づいて体水分量を算出するための演算手段とを備え、
前記体水分量を算出する回帰式として、
ＥＣＷ＝ｂ２Ｈｔ２／Ｒｅ＋ｄ２Ｗｔ＋ｅ２Ａｇｅ＋ｆ２Ｈｔ＋ｇ２ＢＭＩ＋ｈ２
（但し、ＥＣＷ：細胞外液量、Ｈｔ：身長、Ｗｔ：体重、Ａｇｅ：年齢、ＢＭＩ：体格指数、Ｒｅ：細胞外液抵抗、ｂ２，ｄ２，ｅ２，ｆ２，ｇ２，ｈ２は定数）
を用いることとする。
【００１１】
また本発明の体水分測定装置は、複数の周波数の交流電流を用いて生体電気インピーダンス値を測定するための多周波生体インピーダンス測定手段と、
測定された生体電気インピーダンス値に基づいて体水分量を算出するための演算手段とを備え、
前記体水分量を算出する回帰式として、
ＩＣＷ＝ｃ３Ｈｔ２／Ｒｉ＋ｄ３Ｗｔ＋ｅ３Ａｇｅ＋ｆ３Ｈｔ＋ｇ３ＢＭＩ＋ｈ３
（但し、ＩＣＷ：細胞内液量、Ｈｔ：身長、Ｗｔ：体重、Ａｇｅ：年齢、ＢＭＩ：体格指数、Ｒｉ：細胞内液抵抗、ｃ３，ｄ３，ｅ３，ｆ３，ｇ３，ｈ３は定数）
を用いることとする。
【００１２】
また本発明の体水分測定装置は、複数の周波数の交流電流を用いて生体電気インピーダンス値を測定するための多周波生体インピーダンス測定手段と、
測定された生体電気インピーダンス値に基づいて体水分量を算出するための演算手段とを備え、
前記体水分量を算出する回帰式として、
ＴＢＷ＝ａ４Ｈｔ２／Ｒｉｎｆ＋ｄ４Ｗｔ＋ｈ４
（但し、ＴＢＷ：総体水分量、Ｈｔ：身長、Ｗｔ：体重、Ｒｉｎｆ：周波数無限大時のインピーダンス、ａ４，ｄ４，ｈ４は定数）
を用いることとする。
【００１３】
また本発明の体水分測定装置は、複数の周波数の交流電流を用いて生体電気インピーダンス値を測定するための多周波生体インピーダンス測定手段と、
測定された生体電気インピーダンス値に基づいて体水分量を算出するための演算手段とを備え、
前記体水分量を算出する回帰式として、
ＥＣＷ＝ｂ５Ｈｔ２／Ｒｅ＋ｄ５Ｗｔ＋ｈ５
（但し、ＥＣＷ：細胞外液量、Ｈｔ：身長、Ｗｔ：体重、Ｒｅ：細胞外液抵抗、ｂ５，ｄ５，ｈ５は定数）
を用いることとする。
【００１４】
また本発明の体水分測定装置は、複数の周波数の交流電流を用いて生体電気インピーダンス値を測定するための多周波生体インピーダンス測定手段と、
測定された生体電気インピーダンス値に基づいて体水分量を算出するための演算手段とを備え、
前記体水分量を算出する回帰式として、
ＩＣＷ＝ｃ６Ｈｔ２／Ｒｉ＋ｄ６Ｗｔ＋ｈ６
（但し、ＩＣＷ：細胞内液量、Ｈｔ：身長、Ｗｔ：体重、Ｒｉ：細胞内液抵抗、ｃ６，ｄ６，ｈ６は定数）
を用いることとする。
【００１５】
また本発明の体水分測定装置は、更に体重を測定可能な体重測定手段を備え、測定された体重値を前記回帰式の体重として使用する。
【００１６】
また本発明の体水分測定装置は、更に身長を測定可能な身長測定手段を備え、測定された身長を前記回帰式の身長として使用する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
生体電気インピーダンス理論では、人体が円筒形の導体と仮定され、身長をＨｔ、身体のインピーダンスをＲとしたとき、その体積はＨｔ２／Ｒと表すことが出来るとされる。しかし実際には人体が一様な円筒形でないこと、体水分は年齢、性別、体脂肪の程度により異なることから、Ｈｔ２／Ｒの１変数ではＴＢＷを正確に求めることはできない。
【００１８】
従って本発明では、複数の周波数の交流電流を用いて生体電気インピーダンス値を測定し、測定されたインピーダンス値から、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅ軌跡に基づき、周波数０Ｈｚ時のインピーダンスＲ０と周波数無限大時のインピーダンスＲｉｎｆを求める。求められたＲ０、Ｒｉｎｆから、細胞外液抵抗Ｒｅと細胞内液抵抗Ｒｉを算出する。
【００１９】
更にインピーダンスインデックスＨｔ２／Ｒの他に、身体的特徴を表す指標を組み合わせることによって総体水分量（ＴＢＷ）、細胞外液量（ＥＣＷ）、細胞内液量（ＩＣＷ）を推測する回帰式を作成する。
【００２０】
本発明における体水分の回帰式は、身長Ｈｔ、体重Ｗｔ、年齢Ａｇｅ、体格指数ＢＭＩ、周波数無限大時のインピーダンスＲｉｎｆ、細胞外液抵抗Ｒｅ、細胞内液抵抗Ｒｉとし、
ＴＢＷ＝ａ１Ｈｔ２／Ｒｉｎｆ＋ｄ１Ｗｔ＋ｅ１Ａｇｅ＋ｆ１Ｈｔ＋ｇ１ＢＭＩ＋ｈ１　　　　・・・（１）
（但し、ａ１，ｄ１，ｅ１，ｆ１，ｇ１，ｈ１は定数）
ＥＣＷ＝ｂ２Ｈｔ２／Ｒｅ＋ｄ２Ｗｔ＋ｅ２Ａｇｅ＋ｆ２Ｈｔ＋ｇ２ＢＭＩ＋ｈ２　　　　・・・（２）
（但し、ｂ２，ｄ２，ｅ２，ｆ２，ｇ２，ｈ２は定数）
ＩＣＷ＝ｃ３Ｈｔ２／Ｒｉ＋ｄ３Ｗｔ＋ｅ３Ａｇｅ＋ｆ３Ｈｔ＋ｇ３ＢＭＩ＋ｈ３　　　　・・・（３）
（但し、ｃ３，ｄ３，ｅ３，ｆ３，ｇ３，ｈ３は定数）
を用いる。
【００２１】
これらの式において、それぞれの変数は次のような意味を持つ。
Ｈｔ２／ＲＸ：生体インピーダンス理論では人体が円筒形の導体と仮定され、その体積はＨｔ２／Ｒであるとされる。
【００２２】
Ｗｔ：体水分は一般の成人男性で体重の６０％、女性で５０％と言われ、体重に依存する。実際には脂肪の多い女性で体水分量が少ないと言われ、体重よりも除脂肪量に関与するとされる。
【００２３】
Ａｇｅ：体水分は高齢男性で体重の５２％、女性で４２％と言われ、年齢に依存する。更に細胞内外液量も年齢によって異なり、細胞外液量は若年とあまり変わらないが、細胞内液量は１０％程度減少する。
【００２４】
Ｈｔ：生体電気インピーダンス値に依存する値であり、生体電気インピーダンスは導体の長さに比例し、断面積に反比例する。人体においては長さ＝身長であり、生体電気インピーダンスは身長に比例するといえる。
【００２５】
ＢＭＩ：肥満の判定に使われることから、ＢＭＩが小さいと体重当たりの脂肪が少ない。つまり除脂肪量が多い体型である。ＢＭＩが大きいと体重当たりの脂肪が多い。つまり除脂肪量が少ない体型である。同じ体重であっても、ＢＭＩ項があることで、除脂肪量が多いか少ないかの判断が可能となり、つまりは体水分の推定に有益であると考えられる。
【００２６】
更に具体的な体水分量の回帰式について説明するに、本発明者は、男性６５名、女性７６名の合計１４１名の被験者に対して体水分量に関する様々な測定を行った。生体電気インピーダンスの測定値との比較は、ＴＢＷは重水希釈法、ＥＣＷとＩＣＷはブロマイド希釈法、総体内カリウム量との比較を行った。
【００２７】
始めに本発明者は、実測した生体電気インピーダンス値を用いて、前述の式（１）に示すようインピーダンスインデックスＨｔ２／Ｒｉｎｆと様々な変数とを組み合わせて総体水分量を算出してみた。その結果と重水希釈法での総体水分量（ＴＢＷ＿Ｄ２Ｏ）との関係について調べ、体重のみを変数として用いて算出した総体水分量が高い相関を示していることを見出した。
【００２８】
このことより発明者は、総体水分量を求める時、インピーダンスインデックスＨｔ２／Ｒｉｎｆに体重を変数に用いること、具体的には以下の式より総体水分量を求めることを見出した。
ＴＢＷ＝ａ４Ｈｔ２／Ｒｉｎｆ＋ｄ４Ｗｔ＋ｈ４　　・・・（４）
ＴＢＷは総体水分量（ｌ：リットル）、Ｈｔは身長（ｍ）、Ｗｔは体重（ｋｇ）、Ｒｉｎｆは周波数無限大におけるインピーダンス（＝Ｒｉ／／Ｒｅ）、ａ４，ｄ４，ｈ４は定数
【００２９】
この式に基づき求めた総体水分量と、重水希釈法における総体水分量との関係を図１、図２に示す。
【００３０】
図１は男性の被験者、図２は女性の被験者の場合であり、両足間（脚−脚）、手足間（脚−腕）、両手間（腕−腕）での測定データを示す。重水希釈法における総体水分量との相関係数が男性で０．８３〜０．９１、女性で０．８４〜０．８９であり、インピーダンスインデックスＨｔ２／Ｒｉｎｆのみを変数として算出する場合に比べて相関がよくなっている。尚、標準誤差を見ても、平均体水分量が男性４４．６ｌ、女性３２．０ｌに対しそれぞれ、２．２〜３．０ｌ、１．９〜２．３ｌと、かなり正確に回帰直線を予測できていると考えられる。
【００３１】
次に本発明者は、実測した生体電気インピーダンス値を用いて、前述の式（２）に示すようインピーダンスインデックスＨｔ２／Ｒｅと様々な変数とを組み合わせて細胞外液量を算出してみた。その結果とブロマイド希釈法での細胞外液量（ＥＣＷ＿Ｂｒ）との関係について調べ、体重のみを変数として用いて算出した細胞外液量が高い相関を示していることを見出した。
【００３２】
このことより発明者は、細胞外液量を求める時、インピーダンスインデックスＨｔ２／Ｒｅに体重を変数に用いること、具体的には以下の式より細胞外液量を求めることを見出した。
ＥＣＷ＝ｂ５Ｈｔ２／Ｒｅ＋ｄ５Ｗｔ＋ｈ５　　　・・・（５）
ここで、ＥＣＷは細胞外液量（ｌ：リットル）、Ｈｔは身長（ｍ）、Ｗｔは体重（ｋｇ）、Ｒｅは細胞外液抵抗、ｂ５，ｄ５，ｈ５は定数
【００３３】
この式に基づき求めた細胞外液量と、ブロマイド希釈法における細胞外液量との関係を図３、図４に示す。
【００３４】
図３は男性の被験者、図４は女性の被験者の場合であり、両足間（脚−脚）、手足間（脚−腕）、両手間（腕−腕）での測定データを示す。ブロマイド希釈法における細胞外液量との相関係数が男性で０．７３〜０．７５、女性で０．７１〜０．７３であり、インピーダンスインデックスＨｔ２／Ｒｅのみを変数として算出する場合に比べて相関がよくなっている。尚、標準誤差を見ても、平均細胞外液量が男性１９．０ｌ、女性１４．７ｌに対しそれぞれ、１．９ｌ、１．５〜１．６ｌとかなり正確に回帰直線を予測できていると考えられる。
【００３５】
また、図５、図６は前述の式（５）で求めた細胞外液量と、カリウム測定法における細胞外液量（ＥＣＷ＿Ｋ）との関係を示すものであり、図５は男性の被験者、図６は女性の被験者の場合である。両足間（脚−脚）、手足間（脚−腕）、両手間（腕−腕）での測定データを示す。ブロマイド希釈法における細胞外液量との相関係数が男性で０．８８〜０．８９、女性で０．７５〜０．７９であり、インピーダンスインデックスＨｔ２／Ｒｅのみを変数として算出する場合に比べて相関がよくなっている。尚、標準誤差を見ても、平均細胞外液量が男性１９．５ｌ、女性１５．４ｌに対しそれぞれ、１．５ｌ、１．１〜１．２ｌとかなり正確に回帰直線を予測できていると考えられる。
【００３６】
次に本発明者は、実測した生体電気インピーダンス値を用いて、前述の式（３）に示すようインピーダンスインデックスＨｔ２／Ｒｉと様々な変数とを組み合わせて細胞内液量を算出してみた。その結果とブロマイド希釈法での細胞内液量（ＩＣＷ＿Ｂｒ）との関係について調べ、体重のみを変数として用いて算出した細胞内液量が高い相関を示していることを見出した。
【００３７】
このことより発明者は、細胞内液量を求める時、インピーダンスインデックスＨｔ２／Ｒｉに体重を変数に用いること、具体的には以下の式より細胞内液量を求めることを見出した。
ＩＣＷ＝ｃ６Ｈｔ２／Ｒｉ＋ｄ６Ｗｔ＋ｈ６　　　・・・（６）
ここで、ＩＣＷは細胞内液量（ｌ：リットル）、Ｈｔは身長（ｍ）、Ｗｔは体重（ｋｇ）、Ｒｉは細胞内液抵抗、ｃ６，ｄ６，ｈ６は定数
【００３８】
この式に基づき求めた細胞内液量と、ブロマイド希釈法における細胞内液量との関係を図７、図８に示す。
【００３９】
図７は男性の被験者、図８は女性の被験者の場合であり、両足間（脚−脚）、手足間（脚−腕）、両手間（腕−腕）での測定データを示す。ブロマイド希釈法における細胞内液量との相関係数が男性で０．７２〜０．７５、女性で０．７０〜０．７２であり、インピーダンスインデックスＨｔ２／Ｒｉのみを変数として算出する場合に比べて相関がよくなっている。尚、標準誤差を見ても、平均細胞内液量が男性２５．６ｌ、女性１７．３ｌに対しそれぞれ、２．４ｌ〜２．６ｌ、２．２ｌとかなり正確に回帰直線を予測できていると考えられる。
【００４０】
また、図９、図１０は前述の式（３）で求めた細胞内液量と、カリウム測定法における細胞内液量（ＩＣＷ＿Ｋ）との関係を示すものであり、図９は男性の被験者、図１０は女性の被験者の場合である。両足間（脚−脚）、手足間（脚−腕）、両手間（腕−腕）での測定データを示す。カリウム測定法における細胞外液量との相関係数が男性で０．６９〜０．８１、女性で０．６９〜０．７４であり、インピーダンスインデックスＨｔ２／Ｒｉのみを変数として算出する場合に比べて相関がよくなっている。尚、標準誤差を見ても、平均細胞内液量が男性２６．１ｌ、女性１６．３ｌに対しそれぞれ、１．９〜２．３ｌ、１．６〜１．７ｌとかなり正確に回帰直線を予測できていると考えられる。
【００４１】
以上のことから、総体水分量、細胞外液量、細胞内液量を算出する式においては、式（４）〜（６）のように、インピーダンスインデックスＨｔ２／Ｒに加えて体重のみを変数として用いることで、簡単かつ高精度に体水分量の算出を行うことができる。更に、体水分推定法の基準とされる重水希釈法、ブロマイド希釈法、カリウム測定法といったものとの相関係数からみても、本発明の推定式は充分に適用可能であり有用なものと言える。
【００４２】
【実施例】
以下に本発明の演算式を用いた好適な装置の実施例を図面に基づいて説明する。
【００４３】
図１１は、本発明に係る体水分測定装置の一実施例の構成を示すブロック図である。図１１に示すように、本実施例の体水分測定装置１は、大きく２個のブロックに別けられる。第１番目のブロックは、主として測定に関する制御、演算、データ等の入出力を行うブロックであり、測定および判定に関する制御および演算処理等を行う演算および制御装置２、本測定装置１の制御および演算用プログラム、定数等を記憶するＲＯＭ３、測定データ、演算結果、外部より読み込んだデータおよびプログラム等を一時的に記憶するＲＡＭ４、測定データ、演算結果、基準値、測定に関するパラメータ等を記憶、読み出し、更新可能な不揮発性の補助記憶装置５、操作に関する情報、測定中の状況、測定結果および演算結果等を表示するための表示装置６、外部機器へ測定に関するパラメータおよび測定結果等を出力し、または、外部機器より測定に関するパラメータ、測定時の制御情報や制御プログラム等を本測定装置１に読み込むための外部入出力インターフェイス７、外部入出力インターフェイス７と外部機器を接続するための外部インターフェース端子８、本判定装置１の制御用命令や測定に必要な被測定者の個人パラメータ等を入力するためのキー入力装置９、測定の日時などを管理するための時間情報を得るための時計装置１０、本測定装置１の各部分に電力を供給するための電源装置１１、外部より電源装置１１へ電力を供給するための電源端子１２を備える。
【００４４】
第２番目のブロックは、主としてインピーダンス測定およびそのアナログ信号をデジタル信号に変換するブロックであり、ＲＯＭ３またはＲＡＭ４に記憶された制御プログラムにより決められた周波数の交流信号を発生させる交流信号発生装置２０、交流信号発生装置２０から出力される交流信号をＲＯＭ３またはＲＡＭ４に記憶された制御プログラムにより決められた実効値で被験者に流すための交流電流出力装置２１、被験者に流れる電流を検出し、基準電流検出信号として出力する基準電流検出装置２２、基準電流検出装置２２を通して交流電流出力装置２１より供給される交流電流を被験者に流すための出力端子である交流電流出力端子３０および３１、基準電流検出装置２２の出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換装置２３、被験者の２箇所の電位信号を入力するための入力端子である電位測定端子３２および３３、電位測定端子３２および３３間の電位信号の差分信号を出力する電位差検出装置２５、電位差検出装置２５の出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換装置２４を備える。
【００４５】
１対の交流電流出力端子３０、３１には測定ケーブル４０、４１を介して１対の測定電流供給電極５０、５１が接続され、１対の電位測定端子３２、３３には測定ケーブル４２、４３を介して１対の電位測定電極５２、５３が接続されている。本測定装置１は、被験者の手−足間で生体電気インピーダンス値の測定を行うものであり、各測定用電極５０、５１、５２、５３は測定時に被験者の身体の所定の位置に貼付される。すなわち、１対の測定電流供給電極５０、５１の一方５０は手の甲の指関節付近に貼付され、他方５１は足の甲の指関節付近に貼付される。また、１対の電位測定電極５２、５３の一方５２は手首関節付近に貼付され、他方５３は足首関節付近に貼付される。
【００４６】
次に、本測定装置の動作および手順について説明する。図１２は、実施例の動作フローを示すフローチャートである。被験者により電源スイッチがオンにされると（ステップ１）、本測定装置１は装置内部の初期化を行い（ステップ２）、被験者に識別番号の入力を促す画面を表示装置６に表示する。被験者によりキー入力装置９を介して識別番号が入力されると、本測定装置１は、入力された識別番号が個人パラメータ設定済みの被験者の識別番号として補助記憶装置５に記憶されているかを判断する。識別番号は、後のステップ６で新しい被験者により個人パラメータが入力される度に本測定装置１が新しい被験者に対して固有に割り振る番号であり、以下の処理では、記載は省略するが、本測定装置１は、この識別番号と対応づけて個人パラメータ、測定結果、演算結果等を補助記憶装置５に記憶して、これらのデータを被験者毎に管理する。入力された識別番号が個人パラメータ設定済みの被験者の識別番号でない場合には、不正な識別番号であるとして、再度個人パラメータの入力を促す画面を表示装置６に表示する（ステップ３）。識別番号が個人パラメータ設定済みの被験者の識別番号である場合には、本測定装置１は、更に被験者によりキー入力装置９を介して再設定命令が入力されているかを判断する（ステップ４）。再設定命令が入力されている場合、または、ステップ３で識別番号なしが入力された場合には、図１３に示す個人パラメータ入力用画面を表示装置６に表示して、入力待ちとなる（ステップ５）。被験者によりキー入力装置９を介して個人パラメータとして性別、年齢、身長、体重が入力されると、本測定装置１は、その被験者が新しい被験者であれば新しい識別番号を割り振り、その識別番号を表示装置６に表示する（ステップ６）。個人パラメータの入力が終了すると、或いは、ステップ４で再設定命令が入力されていない場合には、本測定装置１は測定モードになる。本測定装置１は被験者により測定用電極５０、５１、５２、５３が被験者の身体の所定の位置に貼付され、キー入力装置９を介して測定開始命令が入力されると、本測定装置１は多周波生体インピーダンス測定を開始する。
【００４７】
ここで多周波生体インピーダンス測定について簡単に説明する。多周波生体インピーダンス測定は、ｎつの異なる所定の周波数Ｆｉ（ｉ＝１からｎであり、ｎは所定の設定値である。）の各々についてｎ回に渡って生体電気インピーダンス値の測定を行うものである。ｉ＝１が初期設定されて、第１回目の生体電気インピーダンス値の測定が所定の周波数Ｆ１について開始される。すなわち、ＲＯＭ３に予め記憶されている測定制御パラメータ、または、補助記憶装置５や外部入出力インターフェイスからＲＡＭ４に記憶された測定制御パラメータ（以下、これらを単に測定制御パラメータと略記する）に基づいて出力信号周波数が交流信号発生装置２０に設定され、その周波数の出力信号が交流信号発生装置２０から交流電流出力装置２１へ出力される。交流電流出力装置２１は電流値を設定可能な定電流出力回路で構成されている。測定制御パラメータに基づいて出力電流値が交流信号出力装置２１に設定され、その出力電流値の交流電流出力が、交流信号出力装置２１から、基準電流検出装置２２、交流電流出力端子３０、３１、測定用ケーブル４０、４１、および、被験者に貼付された測定電流供給電極５０、５１を介して被験者に印加される。
【００４８】
そして、電流が被験者に印加されている時に被験者に流れる電流が基準電流検出装置２２により検出され、その出力のアナログ信号はＡ／Ｄ変換装置２３によりデジタル信号に変換され、その出力結果はＲＡＭ４に記憶される。
【００４９】
電流が被験者に印加されている時にはまた被験者の２点の電位が被験者に貼付された電位測定電極５２、５３により検出され、それらの出力は、測定用ケーブル４２、４３、電位測定端子３２、３３を介して電位差検出装置２５に入力される。そして、入力された電位の差分である電位差信号が電位差検出装置２５により出力され、そのアナログの出力はＡ／Ｄ変換装置２４によりデジタル信号に変換され、そのデジタル信号に基づいて演算および制御装置２により生体電気インピーダンス値が求められ、ＲＡＭ４に記憶される。
【００５０】
第１回目の生体電気インピーダンス値の測定が終了すると、ｉ＝ｉ＋１と更新され、ｉが所定の設定値ｎを超えていないかが判断される。ｉがｎを超えているならば生体電気インピーダンス値の測定は全て終了となり、超えていなければ、次の新たな周波数について生体電気インピーダンス値の測定が行われる（ステップ７）。
【００５１】
以上のようにして多周波生体インピーダンス測定を行うと、次に、本測定装置１は、複数の異なる周波数の各々について測定した生体電気インピーダンス値から、インピーダンスベクトル軌跡、および、それに関するパラメータの値を算出する。
【００５２】
ここでインピーダンスベクトル軌跡、および、それに関するパラメータの値の算出方法について簡単に説明する。生体電気インピーダンス値は、通常、図１４に示すような、細胞外抵抗Ｒｅ、細胞内液抵抗Ｒｉ、細胞膜容量Ｃｍから成る集中定数による等価回路で説明されるが、実際には、生体を構成する個々の細胞は、その形状や性質の差異により、それぞれ定数の異なる回路で表されるため、その集合体である生体では、インピーダンスベクトル軌跡は集中定数による等価回路を測定した場合のように半円とはならずに、Ｃｏｌｅ−Ｃｏｌｅの円弧則に従う円弧となるとされている。従って、生体のインピーダンスは、一般的に、図１５に示すような円弧状の軌跡を描くことになる。図１５において、横軸はインピーダンスのレジスタンス成分を表し、縦軸はインピーダンスのリアクタンス成分を表している。生体インピーダンスのリアクタンス成分は容量性であるため、負の値となり、そのベクトル軌跡は図１５に示すように実軸の下側になる。
【００５３】
求めるベクトル軌跡が円弧であるという過程から、Ｆｉ周波数（ｉ＝１からｎ）におけるそれぞれの測定された生体電気インピーダンス値Ｚ１、Ｚ２、・・・、Ｚｎは図１６に示すようになる。以下では、図１６におけるインピーダンスベクトル平面の実軸である横軸をＸ軸とし、虚軸である縦軸をＹ軸として記述する。
【００５４】
座標上にプロットされたＺｉ（ｉ＝１からｎ）から、以下の相関関数が得られる。
（Ｘ−ａ）２＋（Ｙ−ｂ）２＝ｒ２　　　・・・（７）
式（７）において、ａは円の中心のＸ座標、ｂは円の中心のＹ座標、ｒは円の半径であり、式（７）は、すなわち、ｎ点間の近似相関式である。そして、式（７）より、
Ｘ＝ａ±√（ｒ２−ｂ２）
が得られ、更に、Ｒ０＞Ｒｉｎｆであるから、
Ｒ０＝ａ＋√（ｒ２−ｂ２）
Ｒｉｎｆ＝ａ−√（ｒ２−ｂ２）
が得られる。これより、図１４の等価回路におけるＲｅおよびＲｉは、
Ｒｅ＝Ｒ０
Ｒｉ＝Ｒ０・Ｒｉｎｆ／（Ｒ０−Ｒｉｎｆ）
として求められる。
【００５５】
以上の演算により、細胞内外液合成抵抗Ｒｉｎｆ（＝Ｒｉ／／Ｒｅ）、細胞外液抵抗Ｒｅ、細胞内液抵抗Ｒｉが求められる。これらの値は、性別、身長、体重、年齢等の個人パラメータの値なしに求められる値であることに留意されたい。
【００５６】
また、求められたインピーダンスベクトル軌跡、および、それに関するパラメータであるＲ０およびＲｉｎｆ、または、ＲｅおよびＲｉの値と、ステップ３で個人パラメータとして入力された性別、身長、体重の値とに基づいて、前述の式（４）〜（６）により、体水分量ＴＢＷ、細胞内液量ＩＣＷ、細胞外液量ＥＣＷの値が求められる（ステップ８）。
【００５７】
算出された総体水分量、細胞外液量、細胞内液量は表示装置６に表示される（ステップ９）。表示例を図１７に示す。更に測定結果、演算結果、個人パラメータ等を測定制御パラメータに基づいて外部入出力インターフェイス７により、モニターはプリンタ等の外部機器へ送信し（ステップ１０）、また補助記憶装置５に記憶する（ステップ１１）。
【００５８】
本測定装置１は、被験者によりキー入力装置９を介して再測定命令が入力されているか否かを判断し（ステップ１２）、再測定命令が入力されている場合には、再度、ステップ７より測定および判定を行う。ステップ１２で、再測定命令が入力されていない場合には、一連の測定および判定処理は終了となる。
【００５９】
以上、本発明について説明したが、各個人で臨界周波数（コール・コール軌跡の最大点）が異なるため、従来の固定周波数での生体インピーダンス測定では正確な体水分量（ＴＢＷ、ＥＣＷ、ＩＣＷ）を算出しているとは言い難いが、マルチ周波数による測定でのデータを求めることによって、全被験者の臨界周波数の違いによる影響は除去され、最も細胞外液と関係のあるＲ０と体水分と関係のあるＲｉｎｆを求めることが可能となった。従って、これらの値を用いて入手された細胞外液抵抗Ｒｅと細胞内液抵抗Ｒｉは、それぞれ細胞外液と細胞内液を最もよく表している値であるといえ、これらの変数を用いて作られた回帰式はかなり信頼できる。
【００６０】
また、本発明の実施例での測定装置は、身長、体重といった個人パラメータをキー入力装置から入力する形態であるが、身長を測定することができる身長計や体重を測定することが可能な体重計を備える構成としてもよい。身長と体重を測定することが可能な装置であれば、上述の式（４）〜（６）において必要なそれらの値を手入力する必要はなく、簡単かつ正確に体水分量を算出することができる。
【００６１】
また、実施例では手足間の測定として説明したが、両手あるいは両足に各電極を装着することによって、その間の体水分量を測定することは可能である。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の生体の体水分量を算出する装置は、多周波生体電気インピーダンス測定によるデータから、最も細胞外液と関係のあるＲ０と体水分と関係のあるＲｉｎｆを求め、これらの値を用いて算出される細胞外液抵抗Ｒｅと細胞内液抵抗Ｒｉから、被験者毎の臨海周波数の違いによる影響は除去され、かつ、人体の体積を表すとされるインピーダンスインデックス（Ｈｔ２／Ｒ）に加え、身体的特徴を表す指標を組み合わせることによって総体水分量（ＴＢＷ）、細胞外液量（ＥＣＷ）、細胞内液量（ＩＣＷ）の算出をより正確に行うことができる。
【００６３】
また、本発明の体水分測定装置で、インピーダンスインデックス（Ｈｔ２／Ｒ）に加え、体重という１つの変数のみから体水分量を算出するものであれば入力パラメータは少ないため演算処理は早く、正確な体水分量を算出することが出来る。
【００６４】
また、体重を測定することが可能な形態とすれば、体重をキー入力する必要もなく、測定はより簡単なものとなり、また、被験者にとっても使い易いものとなる。
【００６５】
同様に身長を測定することが可能な形態とすれば、身長をキー入力する必要もなく、測定はより簡単なものとなり、また、被験者にとっても使い易いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】被験者が男性の場合の、本発明の回帰式で算出した総体水分量と重水希釈法で算出した総体水分量との関係を示す図。
【図２】被験者が女性の場合の、本発明の回帰式で算出した総体水分量と重水希釈法で算出した総体水分量との関係を示す図。
【図３】被験者が男性の場合の、本発明の回帰式で算出した細胞外液量とブロマイド希釈法で算出した細胞外液量との関係を示す図。
【図４】被験者が女性の場合の、本発明の回帰式で算出した細胞外液量とブロマイド希釈法で算出した細胞外液量との関係を示す図。
【図５】被験者が男性の場合の、本発明の回帰式で算出した細胞外液量とカリウム測定法で算出した細胞外液量との関係を示す図。
【図６】被験者が女性の場合の、本発明の回帰式で算出した細胞外液量とカリウム測定法で算出した細胞外液量との関係を示す図。
【図７】被験者が男性の場合の、本発明の回帰式で算出した細胞内液量とブロマイド希釈法で算出した細胞内液量との関係を示す図。
【図８】被験者が女性の場合の、本発明の回帰式で算出した細胞内液量とブロマイド希釈法で算出した細胞内液量との関係を示す図。
【図９】被験者が男性の場合の、本発明の回帰式で算出した細胞内液量とカリウム測定法で算出した細胞内液量との関係を示す図。
【図１０】被験者が女性の場合の、本発明の回帰式で算出した細胞内液量とカリウム測定法で算出した細胞内液量との関係を示す図。
【図１１】本発明の実施例における体水分測定装置のブロック図
【図１２】本発明の実施例における体水分測定装置のフローチャート
【図１３】体水分測定装置の個人パラメータを入力する時の表示画面
【図１４】人体の組織内細胞の電気的等価回路を示す図
【図１５】人体の生体電気インピーダンスベクトル軌跡を示す図
【図１６】周波数０Ｈｚおよび周波数無限大と特性周波数の関係を表す図
【図１７】体水分測定装置の結果表示画面
【符号の説明】
１　体水分測定装置
２　演算および制御装置
３　ＲＯＭ
４　ＲＡＭ
５　補助記憶装置
６　表示装置
７　外部入出力インターフェイス
８　外部入出力インターフェイス端子
９　キー入力装置
１０　時計装置
１１　電源装置
１２　電源端子
２０　交流信号発生装置
２１　交流電流出力装置
２２　基準電流検出装置
２３　Ａ／Ｄ変換装置
２４　Ａ／Ｄ変換装置
２５　電位差検出装置
３０，３１　交流電流出力端子
３２，３３　電位測定端子
４０，４１，４２，４３　ケーブル
５０，５１　測定電流印加電極
５２，５３　電位測定用電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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