(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の周波数の電流及び第二の周波数の電流を生体に印加する電流印加手段と、電流の印加により生体に生じた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とから周波数ごとの生体電気インピーダンス値を算出する生体電気インピーダンス算出手段と、算出された生体電気インピーダンス値に基づいて身体組成の指標の算出を行う身体組成算出手段とを有する体組成測定装置において、
前記生体電気インピーダンス算出手段は、第一の周波数または第二の周波数における生体電気インピーダンス値を、第一の周波数における生体電気インピーダンス値と第二の周波数における生体電気インピーダンス値との差を用いて補正し、
前記身体組成算出手段は、補正後の生体電気インピーダンス値に基づいて身体組成の指標を算出することを特徴とする体組成測定装置。
【請求項２】
第一の周波数の電流及び第二の周波数の電流を生体に印加する電流印加手段と、電流の印加により生体に生じた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とから周波数ごとの生体電気インピーダンス値を算出する生体電気インピーダンス算出手段と、算出された生体電気インピーダンス値に基づいて身体組成の指標の算出を行う身体組成算出手段とを有する体組成測定装置において、
前記身体組成算出手段は、第一の周波数または第二の周波数における生体電気インピーダンス値の何れか一方に基づいて算出した身体組成の指標を、第一の周波数における生体電気インピーダンス値と第二の周波数における生体電気インピーダンス値との差を用いて補正することを特徴とする体組成測定装置。
【請求項３】
前記身体組成算出手段は、次の補正式に従って身体組成の指標を補正することを特徴とする請求項２に記載の体組成測定装置。
Ｐ´＝Ｐ＋〔ａ×Ｐ×｛Ｚ（Ｆ１）−Ｚ（Ｆ２）｝／Ｚ（Ｆ２）＋ｂ〕
ただし、
Ｐ´：補正された身体組成の指標
Ｐ  ：算出された補正前の身体組成の指標
Ｚ（Ｆ１）：第一の周波数における生体電気インピーダンス
Ｚ（Ｆ２）：第二の周波数における生体電気インピーダンス
ａ，ｂ：定数
【請求項４】
前記第一の周波数は０Ｈｚ近傍の周波数であり、前記第二の周波数は特性周波数近傍の周波数であることを特徴とする請求項１〜３に記載の体組成測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体電気インピーダンスを測定すると共にその測定値に基づいて種々の生体指標を算出する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生体電気インピーダンスを測定し、その測定値と被験者の身長や体重とに基づいて体脂肪率、筋肉量、体水分量といった身体組成の指標を算出することが可能であり、既にそのような装置が市場に存在する。しかし、生体電気インピーダンス値は、日内変動と呼ばれる変動が一日の間で生じており、この変動が体脂肪率のような身体指標の算出に誤差として現れることが知られている。この日内変動による誤差を低減するため、一日を複数の時間領域に分割し、各時間領域に応じて測定したインピーダンス値を補正する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、身体指標を算出するための生体電気インピーダンス測定は、一般的には特性（臨界）周波数近傍の単一周波数の電流を用いて行われるが、複数の周波数の電流を用いて生体電気インピーダンスを測定することで、より正確に体脂肪率の算出を行う技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−２３９３５号公報
【特許文献２】特開平９−１５４８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
生体電気インピーダンス測定法を用いて体脂肪率を算出する場合、通常であれば体脂肪率が変動することはないと考えられるような短時間内であるにもかかわらず、算出された体脂肪率が変動してしまうことがある。生体電気インピーダンス測定法では、生体に含まれる電解質の電気的特性を測定する。ここで、身体内における体水分の分布は、運動や食事などによる体水分量の増減や、睡眠や不動による体水分の停滞に起因して、一日の中でも様々に変化する。これは日内変動と呼ばれる現象であるが、この体水分分布の変化が、生体電気インピーダンスやこれに基づく体脂肪率の測定結果に誤差要因として影響を及ぼす。特開２０００−２３２９３５号公報に記載の装置では、日内変動を考慮して、インピーダンス計測値を補正するとしている。しかし、この装置は、現時点の測定データと他の時間に測定されたデータとを用いて生体電気インピーダンスを補正するものであるため、例えば朝の測定データと夜の測定データといったように、長い時間を隔てて測定したデータを必要とする。そのため、最初に測定を行った時点では補正は行われず、補正による効果を得るためには長い時間を要するものであった。
【０００５】
また、特開平９−１５４８２９号公報に記載の多周波インピーダンス測定における体脂肪率の算出は、生体電気インピーダンスの軌跡から周波数無限大時のインピーダンスを算出し、その値と被験者の身長、体重、性別および年齢等の人体特徴項目とから被験者の体脂肪を推定するとしている。しかし、このような多周波インピーダンス測定を用いて体脂肪率を算出したとしても、日内変動と呼ばれる体水分量の変化が体脂肪率の変化として現れてしまう。
【０００６】
そこで、本出願人は、特願２００３−０５２２５７号明細書で、生体の電気的特性から体組成を測定する技術に関し、印加電流の位相差を検出することで生体電気インピーダンスをレジスタンス成分とリアクタンス成分とに分割し、これにより得られた値に基づいて被験者の体組成を推定する技術を開示した。この技術において、細胞内外液比を表すパラメータとしてリアクタンス成分を生体電気インピーダンス値の補正に用いることで、前記日内変動を抑えることが出来る。
【０００７】
しかし、この補正方法では、レジスタンス成分とリアクタンス成分を検出するために、生体に印加した電流とその電圧の位相差とを測定する必要がある。そのため、生体へ電流を供給する電流供給装置と生体に流れる電圧を測定する電圧測定装置との間に、位相差検出装置を設けなくてはならない。
【０００８】
また、位相差検出装置だけでなく、位相差検出装置で測定された位相差よりレジスタンス成分とリアクタンス成分を計算する計算処理（プログラム）も必要であり、このような装置は生体電気インピーダンス測定のみを行う機器よりも煩雑な構成・手段を必要とする。
【０００９】
これらの問題点に鑑みてなされた本発明は、生体電気インピーダンス測定法に基づく体脂肪率といった身体組成の指標の算出において、簡易な測定方法を用いながらも日内変動の影響を抑えた精度のよい算出結果を得ることを可能とし、それにより、常に正確な身体指標を算出することができる体組成測定装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の体組成測定装置では、第一の周波数の電流及び第二の周波数の電流を生体に印加する電流印加手段と、電流の印加により生体に生じた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とから周波数ごとの生体電気インピーダンス値を算出する生体電気インピーダンス算出手段と、算出された生体電気インピーダンス値に基づいて身体組成の指標の算出を行う身体組成算出手段とを有し、前記生体電気インピーダンス算出手段が、第一の周波数または第二の周波数における生体電気インピーダンス値を、第一の周波数における生体電気インピーダンス値と第二の周波数における生体電気インピーダンス値との差を用いて補正し、前記身体組成算出手段が、補正後の生体電気インピーダンス値に基づいて身体組成の指標を算出することとする。
【００１１】
或いは、本発明の体組成測定装置では、第一の周波数の電流及び第二の周波数の電流を生体に印加する電流印加手段と、電流の印加により生体に生じた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とから周波数ごとの生体電気インピーダンス値を算出する生体電気インピーダンス算出手段と、算出された生体電気インピーダンス値に基づいて身体組成の指標の算出を行う身体組成算出手段とを有し、前記身体組成算出手段が、第一の周波数または第二の周波数における生体電気インピーダンス値の何れか一方に基づいて算出した身体組成の指標を、第一の周波数における生体電気インピーダンス値と第二の周波数における生体電気インピーダンス値との差を用いて補正することとする。また、特にこの場合、前記身体組成算出手段は、次の補正式に従って身体組成の指標を補正することとする。
Ｐ´＝Ｐ＋〔ａ×Ｐ×｛Ｚ（Ｆ１）−Ｚ（Ｆ２）｝／Ｚ（Ｆ２）＋ｂ〕
ただし、
Ｐ´：補正された身体組成の指標
Ｐ  ：算出された補正前の身体組成の指標
Ｚ（Ｆ１）：第一の周波数における生体電気インピーダンス
Ｚ（Ｆ２）：第二の周波数における生体電気インピーダンス
ａ，ｂ：定数
【００１２】
また、本発明の体組成測定装置では、前記第一の周波数が０Ｈｚ近傍の周波数であり、前記第二の周波数が特性周波数近傍の周波数であることとする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の体組成測定装置であれば、第一の周波数と第二の周波数といった異なる複数の周波数の電流を生体に印加して各周波数における生体電気インピーダンス値の測定を行うと共に、測定された第一または第二の周波数における生体電気インピーダンス値を、これら第一と第二の各周波数における生体電気インピーダンス値の差を用いて補正し、この補正後の生体電気インピーダンスに基づいて身体組成の指標を算出するか、或いは、測定された第一の周波数または第二の周波数における生体電気インピーダンス値の何れか一方に基づいて身体組成の指標を算出し、この算出された身体組成の指標を、第一と第二の各周波数における生体電気インピーダンス値の差を用いて補正するものであり、これにより、日内変動と呼ばれる体水分分布の変動の影響を抑えた身体組成の算出を行うことができる。
【００１４】
また、本発明の体組成測定装置における補正は、２種類の周波数における生体電気インピーダンス値の差をパラメータとして用いるだけであり、その構成は簡易であり測定時間も短く、特別に複雑な演算処理も必要としないで実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を説明するにあたり、まず、生体電気インピーダンス測定の原理について説明する。
【００１６】
生体電気インピーダンス値は、通常、図１に示すような細胞外液抵抗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。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細胞膜により取り囲まれており、この細胞膜は絶縁膜と見做すことができる。この絶縁膜は、図１の等価回路においてはコンデンサ（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。
【００１７】
一方、細胞外液区画については、図１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。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。そのため、個々の細胞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２に示すような円弧状の軌跡を描くことになる。図２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２に示すように実軸の下側になる。
【００１８】
求めるベクトル軌跡が円弧であると仮定すると、Ｆi周波数（ｉ＝１からｎ）において測定されたそれぞれの生体電気インピーダンス値Ｚ1、Ｚ2、・・・、Ｚnは、図２に示すようになる。図２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軸とすると、ベクトル軌跡とＸ軸との交点は、各々Ｒ０およびＲｉｎｆ（又はＲ∞）とされる。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と、個人パラメータとして入力された性別、身長、体重、年齢の値とに基づいて、既知の計算方法により、体脂肪率を算出することができるものである。
【００１９】
一方、現在一般的な体水分あるいは身体組成の測定方法である単一周波数による生体電気インピーダンス測定では、Cole-Coleの円弧則による特性周波数Ｆｃ（１／２πτ）に近い周波数である５０ｋＨｚ近傍の周波数の交流電流を用いている。この周波数領域では、測定電流は、細胞外液区画には十分に流れるものの、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、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。
【００２０】
一般的に、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を測定する際の測定部位もしくは測定姿勢などにより、細胞外液の分布のみが容易かつ短時間で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は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。
【００２１】
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が発生しうる。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が一般人より大きく、従って、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るが、特性周波数近傍における生体電気インピーダンス測定では、前記のとおり細胞内液区画が過小評価されることになるため、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。
【００２２】
このような問題は、特性周波数近傍における測定の場合だけではなく、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基づく体水分、体組成の推定時にも起こり得る可能性がある。
【００２３】
前述したように、多周波数の生体電気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。これにより体水分の測定精度の向上を図っているが、複数回の生体電気インピーダンス測定を行うために測定時間が長くなってしまう上に、体水分量の算出から体脂肪を算出する場合には細胞外液量の変動が体脂肪の変動として算出されてしまうため、この方法を用いても、短時間では変化しないはずの体脂肪が変動したように測定されてしまう。
【００２４】
図３は、多周波生体電気インピーダンス測定におけるインピーダンスの円弧軌跡を模式的に表したものである。体水分量の変化は、ベクトル軌跡の変動にも現れ、例えば図３に示すような変化を起こすことになる。体水分量の変動により、ある時点で測定されたベクトル軌跡の位置及び大きさが変化する。このような変化が、体脂肪のような身体組成の算出に影響を与えてしまっていた。このように、多周波数の生体電気インピーダンス測定といえども、体水分量の変動による影響が、測定結果に現れてしまうものであった。尚、生体電気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であり、図２では実軸の下側にベクトル軌跡を示したが、図３では説明の便宜上、上側を負の値としてベクトル軌跡を示している。
【００２５】
そこで本出願人が既に出願した特願２００３−０５２２５７号明細書では、測定された生体電気インピーダンス値の位相差からレジスタンス成分とリアクタンス成分を検出し、それらのパラメータを生体電気インピーダンスの補正に用いることとし、多周波数での生体電気インピーダンス測定を行わずに測定精度の向上を実現している。
【００２６】
しかし、レジスタンス成分とリアクタンス成分を検出するには、生体に印加した電流及びその電圧の位相差を測定する必要があるため、生体へ電流を供給する電流供給装置と生体に流れる電圧を測定する電圧測定装置との間に、位相差検出装置を設けなくてはならない。
【００２７】
更に、位相差検出装置だけでなく、位相差検出装置で測定された位相差からレジスタンス成分とリアクタンス成分を算出する計算処理（プログラム）も必要であり、このような装置は生体電気インピーダンス測定のみを行う機器よりも煩雑な構成・手段を必要とする。
【００２８】
そこで本発明では、生体電気インピーダンスの測定において、位相差の測定を行うことなく、より簡単な構成及び計算処理で、前述の特願２００３−０５２２５７号明細書に記載した生体電気インピーダンスの補正技術と同等の測定精度を図ることとする。
【００２９】
前述したCole-Coleの円弧則においては、特性周波数Ｆｃ（１／２πτ）における生体電気インピーダンス値においてリアクタンス成分の値（Ｙ軸成分）は最大となる。これは、体水分量の変動によって図３に示すように円弧軌跡が移動した場合、周波数０Ｈｚ（Ｆ０）近傍や周波数無限大（Ｆ∞）近傍におけるリアクタンス成分の変動よりも変動幅が大きく、体水分量の変動の影響が最も顕著に現れることを意味する。つまり、特性周波数Ｆｃ近傍におけるリアクタンス成分の変動を見ることで、測定時の体水分量の変動を容易に判定できる。言い換えると、特性周波数Ｆｃ近傍でのリアクタンス値を測定要素として選択した場合に、補正の効果が大きい。
【００３０】
更に、図４に示すように、Cole-Coleの円弧において円弧の中心が実軸上に存在するとした場合、周波数０Ｈｚにおけるレジスタンス値Ｒ０と特性周波数Ｆｃにおけるレジスタンス値Ｒｃとの差（図４においてＡ成分）、特性周波数Ｆｃにおけるレジスタンス値Ｒｃと周波数無限大におけるレジスタンス値Ｒ∞との差（図４においてＢ成分）、周波数０Ｈｚにおけるレジスタンス値Ｒ０と周波数無限大におけるレジスタンス値Ｒ∞との差の１／２（図４においてＣ成分）は、それぞれが特性周波数におけるリアクタンス値Ｘｃ（図４においてＤ成分）と等しく、これらの値はCole-Coleの円弧の半径を表すことになる。
【００３１】
実際の生体測定においては、Cole-Coleの円弧の中心などにズレが観察されることが多く、上記の３種のレジスタンス値（図４のＡ、Ｂ、Ｃ成分）とリアクタンス値（図４のＤ成分）は必ずしも等しくはならないが、それぞれのレジスタンス値とリアクタンス値との間には、非常に良好な相関関係が見られる。
【００３２】
図５は、周波数０Ｈｚ近傍の８ｋＨｚと特性周波数Ｆｃ近傍の６４ｋＨｚとの２つの周波数における生体電気インピーダンスの測定を複数の被験者に対して行った場合の、８ｋＨｚと６４ｋＨｚそれぞれのレジスタンス値の差（横軸）と、６４ｋＨｚにおけるリアクタンス値（縦軸）との関係を示すものである。
【００３３】
ここでは男女別に線形及び相関係数を示しているが、男性においてはＲ２＝０．９５８６、女性においてはＲ２＝０．８０８７と高い相関係数が得られ、どちらにおいても有意な相関が得られている。
【００３４】
生体電気インピーダンス測定において、インピーダンス値Ｚとレジスタンス値Ｒは、非常に近い値を示すため、Ｚ≒Ｒとして扱われることが多い。図６は、図５に示した測定条件において、８ｋＨｚと６４ｋＨｚそれぞれのレジスタンス値の差（縦軸）と、８ｋＨｚと６４ｋＨｚそれぞれのインピーダンス値の差（横軸）との関係を示すものである。
【００３５】
男性においてはＲ２＝０．９９９８、女性においてはＲ２＝０．９９８５とかなり高い相関係数が得られている。これは、８ｋＨｚと６４ｋＨｚそれぞれのレジスタンス値の差に代えて８ｋＨｚと６４ｋＨｚそれぞれのインピーダンス値の差を用いても、６４ｋＨｚにおけるリアクタンス値との相関が得られることを意味している。
【００３６】
そこで、８ｋＨｚと６４ｋＨｚそれぞれのインピーダンス値の差と６４ｋＨｚにおけるリアクタンス値の相関を見てみる。図７は、周波数０Ｈｚ近傍の８ｋＨｚと特性周波数Ｆｃ近傍の６４ｋＨｚとの２つの周波数における生体電気インピーダンスの測定を複数の被験者に対して行った場合の、８ｋＨｚと６４ｋＨｚそれぞれのインピーダンス値の差（横軸）と、６４ｋＨｚにおけるリアクタンス値（縦軸）との関係を示すものである。
【００３７】
ここでも男女別に線形及び相関係数を示しているが、男性においてはＲ２＝０．９５４５、女性においてはＲ２＝０．７８２９と高い相関係数が得られ、どちらにおいても有意な相関が得られている。これは、特定周波数Ｆｃにおけるリアクタンス値Ｘｃの代用として、生体電気インピーダンス値から算出されたパラメータを代用し、適切な係数を用いることで生体電気インピーダンスの補正を行うことが可能であることを意味しており、そのような補正方法であっても、特願２００３−０５２２５７号明細書に記載されているようなリアクタンス値を用いた補正と同等の効果が得られることを意味する。本発明ではこのような関係を利用して、生体電気インピーダンス値の補正を行う。
【００３８】
図８は、ある一般男性の被験者における体脂肪率の一日の変化を示すものであり、本発明の算出式の適用前と適用後の体脂肪率（％ＦＡＴ）のデータを示すものである。算出式として、
Ｐ´＝Ｐ＋〔ａ×Ｐ×｛Ｚ（Ｆ１）−Ｚ（Ｆ２）｝／Ｚ（Ｆ２）＋ｂ〕
ただし、
Ｐ´：補正された身体組成の指標
Ｐ  ：算出された補正前の身体組成の指標
Ｚ（Ｆ１）：第一の周波数における生体電気インピーダンス
Ｚ（Ｆ２）：第二の周波数における生体電気インピーダンス
ａ，ｂ：定数
を用いた。
【００３９】
具体的には、周波数８ｋＨｚの生体電気インピーダンス値：Ｚ（Ｆ８ｋ）と、６４ｋＨｚの生体電気インピーダンス値：Ｚ（Ｆ６４Ｋ）とを用いて、次に示す（１）式により体脂肪率（％ＦＡＴ）の算出を行った。
補正後％ＦＡＴ＝補正前％ＦＡＴ＋
〔-2.96×補正前％ＦＡＴ×｛Ｚ（Ｆ８ｋ）−Ｚ（Ｆ６４Ｋ）｝／Ｚ（Ｆ６４Ｋ）＋10.8〕
・・・（１）
尚、体脂肪率（％ＦＡＴ）の算出については、既に製品が市場に存在し、先行技術等にも記載の事項であるため、ここでは説明を省略する。
【００４０】
図８を見ると、補正前、補正後のどちらの体脂肪率においても、朝の値から徐々に低下し始め、夕方において高い値に戻るという傾向が見られる。しかし、その変動幅は、補正前の体脂肪率においては約４％の変動を生じているのに対し、補正後の体脂肪率においては約１％程度の変動に抑えることが出来ている。
【００４１】
ここではある一人の被験者についての補正前後におけるデータを示したが、その他の被験者においても同様の結果が得られ、本発明は一般被験者において適用可能なものであると考える。
【００４２】
このように、身体組成の指標の算出に本発明を用いることにより、特願２００３−０５２２５７号明細書に記載した補正方法と同等に日内変動を抑えることが可能であり、非常に有用なものである。
【００４３】
具体的な補正方法としては、測定された生体電気インピーダンス値を補正し、補正後の生体電気インピーダンス値から身体組成の指標の算出を行ってもよいし、身体組成の指標の算出後に、その指標を補正するものとしてもよい。
【実施例】
【００４４】
本発明の実施例を図面に基づき説明する。
【００４５】
図９は、本発明を実施した体組成測定装置１の外観斜視図である。図１０は、図９に示す体組成測定装置１の内部接続状態を示すブロック図である。
【００４６】
体組成測定装置１の上面には、インピーダンス測定手段として、利用者の両足間におけるインピーダンスを測定することが出来るように、一対の電流供給電極２Ａ、２Ｂと電圧測定電極３Ａ、３Ｂの４つの電極を備える。
【００４７】
一対の電流供給電極２Ａ、２Ｂは、高周波の微弱な定電流を印可するための高周波定電流回路４に繋がれている。別の一対の電圧測定電極３Ａ、３Ｂは、前述の定電流による電圧降下分を測定するための電圧測定回路５に繋がれている。また、体組成測定装置１の内部には、被測定者が体組成測定装置１に乗ったとき、その重量である体重を測定する体重測定手段として重量測定回路６が備えられている。この電圧測定回路５と重量測定回路６とは、アナログ値からデジタル値への変換や体脂肪率の算出、各種の制御を行う演算手段である演算制御部１０に接続されている。
【００４８】
また、個人データを入力する手段である入力装置１１は、アップスイッチ１１Ａ、ダウンスイッチ１１Ｂ、設定スイッチ１１Ｃの３つのスイッチからなる。
【００４９】
更に、体組成測定装置１は、入力された個人の身体情報や測定された体重、演算された体脂肪等を表示する表示手段である表示装置１２を備える。また、体組成測定装置１の前面には、個人用の測定スイッチ１３が設けられている。
【００５０】
更に、体組成測定装置１の内部には、複数人分の個人情報の記憶や測定された体重値、生体電気インピーダンス値の一時的な記憶に用いるための記憶手段である記憶装置１５が備えられている。
【００５１】
次に本発明の体組成測定装置１の動作について説明する。
【００５２】
図１１は、体組成測定装置１における動作の流れを示すメインのフローチャートである。
【００５３】
体組成測定装置１は、利用者が初めての測定である場合には、予め個人の身体情報の設定を行う必要がある。
【００５４】
個人用測定スイッチ１３のうちのいずれか１つが押されると、体組成測定装置１は電源がオンとなり（ステップＳ１）、初期化され、制御プログラムが読み込まれる（ステップＳ２）。ここで演算制御部１０は、押された測定スイッチ１３の番号に該当する記憶装置１５内のメモリ領域に個人身体情報が設定されているかをチェックする（ステップＳ３）。
【００５５】
個人身体情報が設定されていない場合には、設定モードとなる。利用者は、アップスイッチ１１Ａ、ダウンスイッチ１１Ｂを用いて表示装置１２に表示される情報、数値を変更し、所望のデータが表示された状態で設定スイッチ１１Ｃを押すことで、情報の入力を行う。これにより、性別、年齢、身長が入力され（ステップＳ４〜Ｓ６）、入力された各情報が表示装置１２に表示される（ステップＳ７）。
【００５６】
ここで、再度、設定スイッチ１１Ｃが押されると（ステップＳ８）、入力された各情報は、記憶装置１５のメモリ領域に、測定スイッチの番号と関連付けて記憶される（ステップＳ９）。
【００５７】
ステップＳ３において、押された測定スイッチ１３の番号に該当する記憶装置１５内のメモリ領域に個人の身体情報が設定済みであった場合、演算制御部１０は、その情報を読み出して表示装置１２に表示する（ステップＳ１０）。ここで設定スイッチ１１Ｃが押された場合には、ステップＳ４の個人情報の設定モードへ移行する（ステップＳ１１）。
【００５８】
個人身体情報の設定が終了した場合、または個人身体情報が設定済みであった場合、表示装置１２には、個人身体情報の表示に加え、測定を開始するために体組成測定装置１の上面に載るように利用者に指示する表示がなされる（ステップＳ１２）。
【００５９】
重量測定回路６において荷重が検知されるまでは、ステップＳ１１の設定スイッチが押されているかの検出と、ステップＳ１２の測定を開始するために体組成測定装置１の上面に載るように指示する表示を続けることになる（ステップＳ１３）。
【００６０】
利用者は、右足の爪先及び踵が電流供給電極２Ａ及び電圧測定電極３Ａに接触し、左足の爪先及び踵が電流供給電極２Ｂ及び電圧測定電極３Ｂに接触するように、生体測定装置１に載る。ここで重量測定回路６は、利用者の体重を測定する（ステップＳ１４）。
【００６１】
次いで、生体電気インピーダンスの測定を行う（ステップＳ１５）。図１２は、生体電気インピーダンス測定のサブルーチンである。
【００６２】
最初に、周波数０Ｈｚ近傍の生体電気インピーダンス測定として、測定周波数８ｋＨｚにおける生体電気インピーダンスの測定を行う。演算制御部１０からの信号に従って高周波定電流回路４で８ｋＨｚの測定信号が生成され、電流供給電極２Ａ、２Ｂを介して被験者の体内に供給される。電圧測定電極３Ａ、３Ｂ間の電圧が電圧測定回路５で測定され、演算制御部１０では測定者の生体電気インピーダンス値が算出される（ステップＳ２１）。算出された生体電気インピーダンス値は、記憶装置１５に記憶される（ステップＳ２２）。
【００６３】
次に、特性周波数Ｆｃ近傍の生体電気インピーダンス測定として、測定周波数６４ｋＨｚにおける生体電気インピーダンスの測定を行う。演算制御部１０からの信号に従って高周波定電流回路４で６４ｋＨｚの測定信号が生成され、電流供給電極２Ａ、２Ｂを介して被験者の体内に供給される。電圧測定電極３Ａ、３Ｂ間の電圧が電圧測定回路５で測定され、演算制御部１０では測定者の生体電気インピーダンス値が算出される（ステップＳ２３）。算出された生体電気インピーダンス値は、記憶装置１５に記憶される（ステップＳ２４）。
【００６４】
生体電気インピーダンスの測定が終了すると、体脂肪率の演算を行う（ステップＳ１６）。図１３は、演算処理のサブルーチンである。
【００６５】
測定された体重値及び特性周波数近傍の周波数である６４ｋＨｚにおける生体電気インピーダンス値と、記憶装置１５に記憶されている利用者の身長等の身体情報とから、体脂肪率の演算処理を行う（ステップＳ３１）。この体脂肪率の算出については公知技術であるため、説明を省略する。
【００６６】
次に演算された体脂肪率の補正を行う。ステップＳ３１で算出された体脂肪率と、ステップＳ１５で８ｋＨｚ及び６４ｋＨｚの２つの周波数で測定された生体電気インピーダンス値とを用いて、前述した（１）式に基づき補正を行い、補正後の体脂肪率を算出する（ステップＳ３２）。
【００６７】
算出された補正後の体脂肪率を測定結果として表示装置１２に表示し（ステップＳ１７）、その後、一定時間が経過した後に表示装置１２の表示は消え、生体測定装置１の電源もオフとなる（ステップＳ１８）。
【００６８】
以上、本発明の実施例においては、２つの測定周波数として８ｋＨｚと６４ｋＨｚとを用いたが、これは演算制御部の分周器で簡単に生成することができる周波数であるためこの周波数を用いる場合を示したに過ぎず、測定に用いる周波数は、これらの周波数に限られるものではない。
【００６９】
また、測定周波数領域に関しても、ここでは０Ｈｚ近傍と特性周波数Ｆｃ近傍の２つの周波数を用いる場合を示したが、前述したように、特性周波数Ｆｃにおけるリアクタンス成分に相当する値を得ることができれば、その値を用いて補正することが可能である。即ち、２つの周波数を特性周波数Ｆｃ近傍の周波数と周波数無限大近傍の周波数とし、それらの周波数における生体電気インピーダンス値の差を補正のパラメータとして用いるものでもよい。あるいは、０Ｈｚ近傍の周波数と周波数無限大近傍の周波数とを用いて、それらの周波数における生体電気インピーダンス値の差の１／２を補正のパラメータとして用いることも可能である。
【００７０】
また、ここでは、特性周波数近傍の生体電気インピーダンス値に基づいて体脂肪率を一度算出し、その後、周波数０Ｈｚ近傍の生体電気インピーダンス値と特性周波数近傍の生体電気インピーダンス値との差を補正パラメータとして用いて補正することで、補正後の体脂肪率を算出したが、体脂肪率の算出に用いる特性周波数近傍の生体電気インピーダンス値自体を補正し、補正された生体電気インピーダンス値に基づいて体脂肪率を算出する形態としてもよい。
【００７１】
また、算出される身体組成として体脂肪率を挙げて説明したが、本発明は、生体電気インピーダンスの測定に基づいて算出される身体組成であれば適用可能なものであり、筋肉量、基礎代謝量、体水分量、骨量といった身体組成の指標の算出にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】組織内細胞の電気的等価回路を表す図。
【図２】人体の生体電気インピーダンスベクトル軌跡を表す図。
【図３】人体の生体電気インピーダンスベクトル軌跡の変動を表す図。
【図４】人体の生体電気インピーダンスベクトル軌跡においてレジスタンス値とリアクタンス値の関係を表す図。
【図５】０Ｈｚ近傍と特性周波数近傍のレジスタンス値の差と特性周波数近傍のリアクタンス値の関係を示すグラフ。
【図６】０Ｈｚ近傍と特性周波数近傍のインピーダンス値の差とレジスタンス値の差の関係を示すグラフ。
【図７】０Ｈｚ近傍と特性周波数近傍のインピーダンス値の差と特性周波数近傍のリアクタンス値の関係を示すグラフ。
【図８】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体脂肪率の算出の関係を示すグラフ。
【図９】本発明の一実施例である体組成測定装置の外観図。
【図１０】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１１】本発明の一実施例である体組成測定装置のメインフロー。
【図１２】本発明の一実施例である体組成測定装置の生体電気インピーダンス測定のサブルーチン。
【図１３】本発明の一実施例である体組成測定装置の体脂肪率演算処理のサブルーチン。
【符号の説明】
【００７３】
１  体脂肪測定装置
２Ａ、２Ｂ  電流供給電極
３Ａ、３Ｂ  電圧測定電極
４  高周波定電流回路
５  電圧測定回路
６  重量測定回路
１０  演算制御部
１１  入力装置
１２  表示装置
１３  測定スイッチ
１４  時計装置
１５  記憶装置
【図１】
0004646614.tif 000002
【図２】
0004646614.tif 000003
【図３】
0004646614.tif 000004
【図４】
0004646614.tif 000005
【図５】
0004646614.tif 000006
【図６】
0004646614.tif 000007
【図７】
0004646614.tif 000008
【図８】
0004646614.tif 000009
【図９】
0004646614.tif 000010
【図１０】
0004646614.tif 000011
【図１１】
0004646614.tif 000012
【図１２】
0004646614.tif 000013
【図１３】
0004646614.tif 000014