(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体を左右の手、胴および左右の足の５つの身体部分に分割して前記５つの身体部分のインピーダンスを求める身体インピーダンス測定装置において、
測定時に全ての電極を身体末端部に接触するように配置し、前記全ての電極を介して前記５つの身体部分の全てに同時に電流を流すように回路を構成し、前記５つの身体部分のインピーダンスを身体末端組織のインピーダンスを除外して求めることを特徴とする身体インピーダンス測定装置。
【請求項２】
前記身体末端部に近接配置される電極の間を導電性物体で接続することによって前記５つの身体部分の全てに同時に電流が流れるようにされる請求項１に記載の身体インピーダンス測定装置。
【請求項３】
前記身体末端部に近接配置される電極の間を抵抗で接続することによって前記５つの身体部分の全てに同時に電流が流れるようにされる請求項１に記載の身体インピーダンス測定装置。
【請求項４】
前記５つの身体部分に流れる全ての電流値を既知化して、電極間に発生する電圧の測定値に基づいて前記５つの身体部分のインピーダンスを求めるようにされる請求項１〜３のいずれかに記載の身体インピーダンス測定装置。
【請求項５】
身体末端部に近接配置される電極が測定器側に固定的に設けられる請求項１〜４のいずれかに記載の身体インピーダンス測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人間の身体のインピーダンスを測定する装置に関し、より詳しくは人間の身体を左右の手足と胴体の５つの部分に分割してそれら各部分のインピーダンスを電気インピーダンス測定法によって求める身体インピーダンス測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特表平１０−５１０４５５号公報に開示されているように、人間の身体を左手、右手、左足、右足および胴体の５つの身体部分に分割して、電気インピーダンス測定法によってそれぞれの身体部分のインピーダンスを測定し、この求められたインピーダンス値にそれぞれの組織に特有の係数を与えて、各部分の体脂肪量を求めるようにした方法が知られている。
【０００３】
この公報に開示された方法は公知の４端子法を利用するもので、図６、図７に示されるように、人体を、左手、右手、胴、左足、右足の５つの部分に分けて、それぞれのインピーダンスをＺ，Ｕ，Ｍ，Ｘ，Ｙとし、また左手、右手、左足、右足の各末端にそれぞれ測定用電極Ｅ１，Ｅ２；Ｅ３，Ｅ４；Ｅ５，Ｅ６；Ｅ７，Ｅ８を設けて各インピーダンスＺ，Ｕ，Ｍ，Ｘ，Ｙの値を求めるように構成されている。この場合、各電極に接触する人体末端組織および接触インピーダンスをそれぞれｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４，ｖ５，ｖ６，ｖ７，ｖ８で表し、前記各インピーダンスＺ，Ｕ，Ｍ，Ｘ，Ｙの値を測定する際にそれらインピーダンスｖ１〜ｖ８を除外するようにされている。
【０００４】
すなわち、例えば図６（ａ）（ｂ）に示されるように、定電流Ｉを電極Ｅ８から電極Ｅ４に流して電極Ｅ２，Ｅ３間の電圧Ｖ１を、入力抵抗値の極めて高い電圧信号増幅器を持つ測定器によって測定すると、電流はインピーダンスｖ３，Ｚ，ｖ２へは流れないので、電圧Ｖ１は体内の電流流路上の点ｂ−Ｐ間に発生する電位降下の値に等しくなる。よって、式Ｖ１／Ｉを演算することにより右手インピーダンスＵの値を求めることができる。同様に、電極Ｅ６，Ｅ２間の電圧Ｖ２を測定すると、体内の電流流路上の点Ｐ−Ｑ間の電位降下を測定したことになり、式Ｖ２／Ｉを演算することにより胴体インピーダンスＭの値を求めることができる。また、電極Ｅ７，Ｅ６間の電圧Ｖ３を測定して式Ｖ３／Ｉを演算することにより右足インピーダンスＹの値を求めることができる。
【０００５】
次に、図７（ａ）（ｂ）に示されるように、定電流Ｉを電極Ｅ５〜電極Ｅ１に流して電極Ｅ３，Ｅ２間の電圧Ｖ４および電極Ｅ６，Ｅ７間の電圧Ｖ５をそれぞれ測定し、式Ｖ４／ＩおよびＶ５／Ｉを演算することにより左手インピーダンスＺおよび左足インピーダンスＸの値をそれぞれ求めることができる。
【０００６】
一方、人間の身体を複数の部分に分け、各部分のインピーダンスを求めるようにした他の公知例として、米国特許第５，３３５，６６７号明細書に開示されたものがある。
【０００７】
この米国特許明細書に開示された方法はやはり４端子法を利用するもので、図８（ａ）に示されているように、右手、右足にそれぞれ設けた電流電極１０１，１０２間および左手、左足にそれぞれ設けた電流電極１０３，１０４間に定電流Ｉを流し、図８（ｂ）に示されているように、インピーダンスを測定したい人体の部分の両端に電圧計測電極１０５，１０６を設置してそれら両電極１０５，１０６間の電圧を測定することで、その間のインピーダンスを求めるようにされている。このように４個の電流電極と２個の電圧計測電極よりなる、少なくとも６個の電極を使用して人体の部分組織のインピーダンスの測定が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特表平１０−５１０４５５号公報に開示されている測定法においては、例えば図７に示されるように左手および左足の各先端に設けた電流電極間に電流を流すと、図９に示されているように、胴部を流れる電流は左側部分に偏って流れることになり、同様に図６に示されるように右手および右足の各先端に設けた電流電極間に電流を流すと、胴部を流れる電流は右側部分に偏って流れることになって、人体の片側に電流を流すような電極配置は胴体部において電流分布が偏り、胴部全体を代表するインピーダンスの評価に適していないという問題点がある。
【０００９】
これに対して、前記米国特許第５，３３５，６６７号明細書に開示されている測定法においては、図８に示されるように、二つの電流源から電流を両手と両足間に流すようにされているので、注入電流の約半分ずつが胴部の右側と左側とにそれぞれ流れることになって体全体に平均的に分布し、これによって平均的な電位分布が得られ、正しいインピーダンスの測定が可能になるという長所を有している。
【００１０】
ところが、この米国特許明細書に記載の測定法においては、測定電極を測定したい身体部分の両端に配置しなければならないという問題点がある。例えば足のインピーダンスを測定したい場合には、電圧計測電極を足首と足の付け根とに配置しなければならない。
【００１１】
この種の体脂肪計に要求される機能としては、手軽に、かつ服装にも影響されずに測定することができ、しかもできるだけ正確に身体の各部分毎のインピーダンスを分離測定して、各部分に特有の係数をもって全身の脂肪量に変換できる点にある。このような観点からすれば、前述の米国特許明細書に記載の方法では、全身を分離測定するに当たり、電圧計測電極を衣服の下に配置する必要があって簡便に使用するのが困難であるという問題点がある。
【００１２】
また、人間の身体組織は、電極と皮膚面との接触抵抗の大きさも含めて完全には電気インピーダンスの上で左右対称ではなく、２つの電流装置から定電流を図８（ｂ）に示されるように同時に注入した場合にも、電極１０１と電極１０３とに接続される定電流回路の電流制御増幅器から回路コモンを見たインピーダンスには差が生じてしまう。したがって、例えば電極１０２と電極１０４とに全く同じ量の電流Ｉ／２が帰還するように回路設計をしたとしても両手部に同じ電流Ｉ／２が流れることがなく、例えば左手に発生する電圧を左手の両端に設けた電極により測定して得られる電圧測定値Ｖｒによって式Ｖｒ／（Ｉ／２）にてインピーダンスを求めても正確な左手インピーダンスを得ることができないという問題点がある。
【００１３】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、人間の身体を両手、両足、胴の５部分に分割して各部分のインピーダンスを測定するに際して、これら胴部のインピーダンス、および左右の手、足のインピーダンスをそれぞれ正確に測定することのできる身体インピーダンス測定装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明による身体インピーダンス測定装置は、
身体を左右の手、胴および左右の足の５つの身体部分に分割して前記５つの身体部分のインピーダンスを求める身体インピーダンス測定装置において、
測定時に全ての電極を身体末端部に接触するように配置し、前記全ての電極を介して前記５つの身体部分の全てに同時に電流を流すように回路を構成し、前記５つの身体部分のインピーダンスを身体末端組織のインピーダンスを除外して求めることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明によれば、少なくとも１個の電流制御回路から左右の手、胴および左右の足の５つの身体部分の全てに同時に電流が分布されるので、従来の片手と片足との間に電流を流す方法に比べて胴部を流れる電流分布が偏ることがなく、胴部インピーダンスを正確に測定することができる。また、身体末端部に近接配置される電極から身体への電流の注入が行われるので、電圧測定用電極を例えば足の付け根などに移動させる必要がなく、測定者が衣服の着脱を行うことなく、測定用電極を手と足の先端部に固定的に配置して、身体各部分のインピーダンスを容易に測定することができるという利点がある。
【００１６】
本発明において、前記身体末端部に近接配置される電極の間を導電性物体で接続することによって前記５つの身体部分の全てに同時に電流が流れるようにするのが好ましい。また、前記身体末端部に近接配置される電極の間を抵抗で接続することによって前記５つの身体部分の全てに同時に電流が流れるようにするのが好ましい。このようにすれば、抵抗値が既知の抵抗を接続することで、各部分のインピーダンス値を未知数とする回路方程式の係数をなす電流値を既知にすることができ、それらインピーダンス値を容易に求めることが可能となる。
【００１７】
本発明において、前記５つの身体部分に流れる全ての電流値を既知化して、電極間に発生する電圧の測定値に基づいて前記５つの身体部分のインピーダンスを求めるようにされるのが好ましい。このように５つの身体部分に流れる全ての電流値を既知化できるようにすることで正確に５つの身体部分のインピーダンスを求めることができる。
【００１８】
本発明においては、身体末端部に近接配置される電極が測定器側に固定的に設けられるのが好ましい。これにより、電極を移動させることがなく、測定者にとって使い勝手の良い測定装置を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による身体インピーダンス測定装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）には、本発明の第１の実施形態に係る身体インピーダンス測定装置の測定原理を示す回路構成図が示されている。
【００２１】
本実施形態においては、人体を、左手、右手、胴、左足、右足の５つの部分に分けて、各部分の電極インピーダンスをＺ，Ｕ，Ｍ，Ｘ，Ｙとし、また手用測定器と足用測定器とを設け、手用測定器には左手、右手の各先端に一対ずつの測定用電極Ｅ１，Ｅ２；Ｅ３，Ｅ４を、足用測定器には左足、右足の各先端に一対ずつの測定用電極Ｅ５，Ｅ６；Ｅ７，Ｅ８を設けるようにされている。
【００２２】
ここで、手用測定器の電極Ｅ１，Ｅ２；Ｅ３，Ｅ４は、測定者が衣服を着用していても接触が容易なように指先接触式もしくは掌接触式とされている。また、足用測定器の電極Ｅ５，Ｅ６；Ｅ７，Ｅ８も、測定者が衣服を着用していても接触が容易なように足の裏などの足の先端部に接触できるようにされている。また、これら両測定器は、測定者の体内を流れる電流が帰還するように、また電圧信号を測定できるように、互いに導線で結ばれている。なお、手足の末端組織のインピーダンスと、それら末端組織の皮膚表面と電極との間にある接触インピーダンスとの和をそれぞれｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４，ｖ５，ｖ６，ｖ７，ｖ８にて表すものとする。
【００２３】
本実施形態では、図示のように、足用測定器の電極Ｅ６と電極Ｅ７との間および手用測定器の電極Ｅ２と電極Ｅ３との間にそれぞれ抵抗ｒ１，ｒ２が接続される。このように抵抗を接続すると、１個の電流源から両手足を含む全身に同時に電流を流すことができる。なお、抵抗ｒ１の大きさはインピーダンスＺまたはＵと同程度がそれより低い値、抵抗ｒ２の大きさはインピーダンスＸまたはＹと同程度かそれより低い値とするのが好ましい。また、これら抵抗を接続する代わりに、同等の電極間抵抗となる導電性物体を接続しても良い。
【００２４】
このような構成の身体インピーダンス測定装置においては、次のような測定手順にしたがって測定が行われる。
【００２５】
まず、第１測定ステップとして、図１（ａ）に示されるように、電極Ｅ７と電極Ｅ３との間に既知の一定電流Ｉを印加する。そうすると、電流Ｉは電極Ｅ７において両足の各インピーダンスＹ，Ｘに対してそれぞれＩ−ｉ１とｉ１とに分流して両足を同時に流れ、胴部で集まることになる。また、胴部で集まった電流は両手インピーダンスＵ，Ｚに対してそれぞれＩ−ｉ２とｉ２とに分流して両手を同時に流れ、電極Ｅ３において集まり再びＩとなって体外へ出ることになる。
【００２６】
このとき、各電極間に発生する電圧を測定し、電極Ｅ７−Ｅ６間がＶ１、電極Ｅ８−Ｅ５間がＶ２、電極Ｅ２−Ｅ３間がＶ３、電極Ｅ１−Ｅ４間がＶ４、電極Ｅ８−Ｅ４間がＶ５であったとする。このとき、人体を５つの部分に分けた等価回路には次の式が成り立つ。
（Ｉ−ｉ１）・Ｙ−ｉ１・Ｘ＝Ｖ２                  ……………（１）
（Ｉ−ｉ１）・Ｙ＋Ｉ・Ｍ＋（Ｉ−ｉ２）・Ｕ＝Ｖ５    …………（２）
（Ｉ−ｉ２）・Ｕ−ｉ２・Ｚ＝Ｖ４                    …………（３）
これら式（１）〜（３）において、係数となる電流値は、ｉ１＝Ｖ１／ｒ１、ｉ２＝Ｖ３／ｒ２より既知となり、Ｉは既知であるので全て既知となる。
【００２７】
次に第２測定ステップとして、図１（ｂ）に示されるように、今度は既知の一定電流Ｉを電極Ｅ６と電極Ｅ２との間に印加する。そうすると、電流Ｉは電極Ｅ６において両足の各インピーダンスＸ，Ｙに対してそれぞれＩ−ｊ１とｊ１とに分流して両足を同時に流れ、胴部で集まることになる。また、胴部で集まった電流は両手インピーダンスＺ，Ｕに対してそれぞれＩ−ｊ２とｊ２とに分流して両手を同時に流れ、電極Ｅ２において集まり再びＩとなって体外へ出ることになる。
【００２８】
このとき、各電極間に発生する電圧を測定し、電極Ｅ６−Ｅ７間がＶ６、電極Ｅ５−Ｅ８間がＶ７、電極Ｅ３−Ｅ２間がＶ８、電極Ｅ４−Ｅ１間がＶ９であったとする。このとき、人体を５つの部分に分けた等価回路には次の式が成り立つ。
（Ｉ−ｊ１）・Ｘ−ｊ１・Ｙ＝Ｖ７                    …………（４）
（Ｉ−ｊ２）・Ｚ−ｊ２・Ｕ＝Ｖ９                    …………（５）
これら式（４）（５）において、係数となる電流値は、ｊ１＝Ｖ６／ｒ１、ｊ２＝Ｖ８／ｒ２より既知となり、Ｉは既知であるので全て既知となる。
【００２９】
こうして、前記式（１）〜（５）の連立方程式を解けば、身体各部のインピーダンスＸ，Ｙ，Ｚ，Ｕ，Ｍを求めることができる。なお、実施に当たっては、予め方程式の解Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｕ，ＭをＶ１〜Ｖ９の測定値からなる演算式の形で記述しておき、前述の第１測定ステップおよび第２測定ステップのように順次電流を切り換えて所定の端子に発生する電圧Ｖ１〜Ｖ９を測定して演算回路に読み込み、前記演算式に代入するようにすれば良い。
【００３０】
本実施形態の身体インピーダンス測定装置によれば、両足から与えた電流は一旦胴部に集められた後再び両手部に分かれて流れ出すようにされているので、片手と片足間に電流を印加する従来方法に比べて、電流を胴部全体に分布させることができることになり、正確に胴部インピーダンスを求めることができる。また、測定したい部位の両端に電極を配置しなくても、手と足とに設置した固定の電極間に発生する電圧を測定し、回路方程式を解くことで両手、両足および胴部よりなる人体の主要５部分のインピーダンスを求めることができるという利点がある。
【００３１】
次に、本実施形態の身体インピーダンス測定装置を体脂肪計に適用した具体例について説明する。図２（ａ）（ｂ）には、本具体例における体脂肪計の回路構成図が示され、図３には、同体脂肪計による測定状態の外観図が示されている。
【００３２】
図２において、符号１にて示されるのは、人体の体内組織構成を等価インピーダンス回路で描いたモデルであり、左足、右足、胴、左手、右手の各部分のインピーダンス値がＸ，Ｙ，Ｍ，Ｚ，Ｕで表され、また左手、右手、左足、右足のそれぞれにおいて測定電極に接触する皮膚面と測定電極との間の接触インピーダンスに接触部近傍の末端組織のインピーダンスを加算した値がｖ１，ｖ２；ｖ３，ｖ４；ｖ５，ｖ６；ｖ７，ｖ８にて表されている。また、手用測定器２と足用測定器３とが設けられ、手用測定器２には左手、右手の各先端に一対ずつの測定用電極Ｅ１，Ｅ２；Ｅ３，Ｅ４を、足用測定器３には左足、右足の各先端に一対ずつの測定用電極Ｅ５，Ｅ６；Ｅ７，Ｅ８を設けるようにされている（足用測定器３には体重計が併設される場合もある。）。これら電極Ｅ１〜Ｅ８は、電流印加もしくは電圧測定のいずれかまたは共用で使用される。さらに、足用測定器３の電極Ｅ６と電極Ｅ７との間および手用測定器２の電極Ｅ２と電極Ｅ３との間にはそれぞれ抵抗ｒ１，ｒ２が接続されている。これら抵抗ｒ１，ｒ２の抵抗値としては数十オームの値が選択される。なお、この抵抗ｒ１，ｒ２としては、電極間に導電性を与え電流経路を作るものであれば抵抗以外のものでも良く、例えば導電性板材を使用して電極間をつなぐようにしても良い。
【００３３】
前記各電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８はそれぞれ端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８に接続され、端子Ｐ６，Ｐ７は定電流回路４の出力端子に、端子Ｐ２，Ｐ３は定電流回路４の入力端子にアナログスイッチＡＳ１を介してそれぞれ接続できるようにされている。前記定電流回路４は、非反転入力端子に参照電圧Ｖｃが入力されて定電流Ｉを出力する演算増幅器ＡＭＰ１と、この演算増幅器ＡＭＰ１から定電流Ｉが出力されるように回路を制御する参照抵抗Ｒｓを備えてなり、演算増幅器ＡＭＰ１の負荷が変動しても常に一定値Ｉ＝Ｖｃ／Ｒｓの電流が出力されるように構成されている。
【００３４】
また、前記各端子Ｐ１〜Ｐ８はアナログスイッチＡＳ２およびＡＳ３を介して電圧測定回路５の入力端子に接続できるようにされている。この電圧測定回路５は、２つの入力端子間に発生する電圧を出力する演算増幅器ＡＭＰ２と、この演算増幅器ＡＭＰ２の入力抵抗Ｒ１，Ｒ２とフィードバック抵抗Ｒ３，Ｒ４とを備えて構成されている。なお、入力抵抗Ｒ１，Ｒ２としては、測定誤差が生じないように、身体の信号源インピーダンス（数百オーム程度）に比べて十分大きい値（数百Ｋオーム程度）が選ばれる。
【００３５】
前記電圧測定回路５による人体のインピーダンス測定に際しては数十ＫＨｚの交流信号が印加されるので、この電圧測定回路５の演算増幅器ＡＭＰ２の出力側には、この演算増幅器ＡＭＰ２の出力電圧を整流する整流回路６と、この整流回路６から出力される電圧信号を平滑化するフィルタ回路７が設けられ、さらにそのフィルタ回路７にて平滑化されて直流に変換された後にアナログ信号をデジタル測定値に変換するＡ／Ｄ変換器８が設けられている。
【００３６】
こうして、Ａ／Ｄ変換器８により変換されたデジタル測定値はＩ／Ｏ回路９を通して演算回路ＣＰＵ１０に入力され、この演算回路ＣＰＵ１０により各種演算が実行される。この演算回路ＣＰＵ１０には、演算のための各種プログラム並びに記憶定数および演算結果を記憶するＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成された記憶素子１１が接続されている。また、前記Ｉ／Ｏ回路９には、測定者が自己の年齢や性別など、測定インピーダンスを元に体脂肪量を算出するのに必要な各種データを設定するためのキースイッチとしての操作スイッチ１２と、測定データ等を表示するための表示器１３とが接続されている。
【００３７】
このような構成において、演算回路ＣＰＵ１０からの指令に基づき、アナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３により電流印加端子と電圧測定端子とを前述の第１測定ステップおよび第２測定ステップに対応するように所定位置に切り換え操作することで、人体を両手、胴、両足の５つの部分に分けたときのそれら各部のインピーダンス値Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｕ，Ｍを求めることができる。
【００３８】
これら測定されたインピーダンス値Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｕ，Ｍは、予めＸ線ＣＴなど直接的な体脂肪測定手段による測定結果と比較することによって求められたそれぞれの組織に特有な変換係数と、操作スイッチ１２から与えられた個人特有の設定値、更には体重計が併設されている場合にはその体重計からの体重測定値とを演算させることで、体脂肪量および体脂肪率を算出して表示器１３に表示することができる。
【００３９】
図４には、本発明の第２の実施形態に係る身体インピーダンス測定装置の測定原理を示す回路構成図が示されている。
【００４０】
前記第１の実施形態においては、１個の定電流回路から電流を与えるように構成されているが、本実施形態においては、２個の定電流回路（電流注入回路）から電流を与えるように構成されている。すなわち、左足から胴部を通して左手に至る電流経路と、右足から胴部を通して右手に至る電流経路とが設けられ、各電流経路に等しく電流値Ｉ／２が帰還するように２つの定電流回路４Ａ，４Ｂが設けられている。各定電流回路４Ａ，４Ｂは、非反転入力端子に参照電圧Ｖｃが入力されて両方の出力電流の合計値がＩになるように出力する演算増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２をそれぞれ備えるとともに、各演算増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２から出力された電流がＩ／２ずつに分岐するように回路を制御する参照抵抗Ｒｓ，Ｒｓをそれぞれ備え、常に一定値Ｉ／２＝Ｖｃ／Ｒｓの電流が出力されるように構成されている。
【００４１】
前記各演算増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２の出力端子Ｏ１，Ｏ２を電極Ｅ６，Ｅ８にそれぞれ接続したとき、これら端子Ｏ１，Ｏ２から回路コモンを見たインピーダンスは異なるので、端子Ｏ１，Ｏ２から出力される電流値は異なるが、それら電流値の合計値はＩとなる（Ｉ／２＋Ｉ／２＝Ｉ）。この場合、端子Ｏ１，Ｏ２にそれぞれ流れる電流値を知るにはいずれか一方の演算増幅器ＡＭＰ１またはＡＭＰ２の出力電流値を知る必要がある。そのため、一方の演算増幅器ＡＭＰ２の出力側に直列に測定用抵抗ｒ１を接続するとともに、アナログスイッチＡＳ１により左右の足に印加する電流源を切り換えるようにされる。なお、他方の演算増幅器ＡＭＰ１の出力側にも抵抗ｒ２を接続してそれぞれの演算増幅器が電流を適切な割合で負担できるようにされる。
【００４２】
このような構成の身体インピーダンス測定装置において、まず、図４に示されるように、第１測定ステップにてアナログスイッチＡＳ１の接点をａ側にしたときに、右足インピーダンスＹに電流Ｉｘが流れ、左足インピーダンスＸに電流Ｉ−Ｉｘが流れ、測定用抵抗ｒ１の両端に電圧Ｖ１が、電極Ｅ５，Ｅ８間に電圧Ｖ３が、電極Ｅ４，Ｅ１間に電圧Ｖ６が、電極Ｅ８，Ｅ４間に電圧Ｖ５がそれぞれ発生しそれらを測定したとすると、図４に示される人体等価回路には次の式が成り立つ。
Ｉｘ・Ｙ−（Ｉ−Ｉｘ）・Ｘ＝Ｖ３                    …………（６）
（Ｉ／２）・Ｚ−（Ｉ／２）・Ｕ＝Ｖ６                …………（７）
Ｉｘ・Ｙ＋Ｉ・Ｍ＋（Ｉ／２）・Ｕ＝Ｖ５              …………（８）
ここで、抵抗ｒ１の両端の電圧Ｖ１を測定すれば、Ｉｘ＝Ｖ１／ｒ１からＩｘの値を既知化できるので、式（６）（７）（８）の係数を既知化できる。
【００４３】
続いて、第２測定ステップにてアナログスイッチＡＳ１の接点をｂ側にしたときに、左足インピーダンスＸに電流Ｉｙが流れ、右足インピーダンスＹに電流Ｉ−Ｉｙが流れ、測定用抵抗ｒ１の両端に電圧Ｖ２が、電極Ｅ５，Ｅ８間に電圧Ｖ４が、電極Ｅ８，Ｅ４間に電圧Ｖ７がそれぞれ発生しそれらを測定したとすると、次の式が成り立つ。
Ｉｙ・Ｘ−（Ｉ−Ｉｙ）・Ｙ＝Ｖ４                    …………（９）
（Ｉ−Ｉｙ）・Ｙ＋Ｍ・Ｉ＋（Ｉ／２）・Ｕ＝Ｖ７      …………（１０）
ここで、抵抗ｒ１の両端の電圧Ｖ２を測定すれば、Ｉｙ＝Ｖ２／ｒ１からＩｙの値を既知化できるので、式（９）（１０）の係数を既知化できる。
【００４４】
本実施形態によれば、左右の足に流れる電流が異なっても、それぞれの電流を既知化するとともに、回路方程式を解くことで、人体の５つの部分のインピーダンスを正確に求めることができる。また、電圧測定回数も７回で済む。
【００４５】
図５（ａ）（ｂ）には、本発明の第３の実施形態に係る身体インピーダンス測定装置の測定原理を示す回路構成図が示されている。
【００４６】
本実施形態では、左手と左足間および右手と右足間にそれぞれ抵抗ｒ２，ｒ１を接続し、身体の５つの部分の全てに電流が流れるように構成したものである。ここで、図５（ａ）に示される例では、電極Ｅ４，Ｅ１間に定電流Ｉを流す測定ステップを実行し、図５（ｂ）に示される例では、電極Ｅ８，Ｅ５間に定電流Ｉを流す測定ステップを実行し、それぞれの測定ステップで成り立つ回路方程式から前記各実施形態と同様にインピーダンスＸ，Ｙ，Ｚ，Ｕ，Ｍを求めるようにされる。なお、これらインピーダンスの演算手順等についてはその詳細な説明を省略することとする。
【００４７】
本実施形態のような回路構成によっても、前記各実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る身体インピーダンス測定装置の測定原理を示す回路構成図である。
【図２】図２（ａ）（ｂ）は、第１の実施形態を体脂肪計に適用した具体例を示す回路構成図である。
【図３】図３は、体脂肪計による測定状態の外観図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係る身体インピーダンス測定装置の測定原理を示す回路構成図である。
【図５】図５（ａ）（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る身体インピーダンス測定装置の測定原理を示す回路構成図である。
【図６】図６（ａ）（ｂ）は、第１の従来例による身体インピーダンス測定装置の測定原理を示す回路構成図（１）である。
【図７】図７（ａ）（ｂ）は、第１の従来例による身体インピーダンス測定装置の測定原理を示す回路構成図（２）である。
【図８】図８（ａ）（ｂ）は、第２の従来例による身体インピーダンス測定装置の測定原理を示す回路構成図である。
【図９】図９は、従来例の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
１              人体の等価インピーダンス回路モデル
２              手用測定器
３              足用測定器
４，４Ａ，４Ｂ  定電流回路
５              電圧測定回路
６              整流回路
７              フィルタ回路
８              Ａ／Ｄ変換器
９              Ｉ／Ｏ回路
１０            演算回路ＣＰＵ
１１            記憶素子
１２            操作スイッチ
１３            表示器
ＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３    アナログスイッチ
Ｅ１〜Ｅ８      電極
Ｐ１〜Ｐ８      端子
ｒ１，ｒ２      抵抗
Ｘ              左足のインピーダンス
Ｙ              右足のインピーダンス
Ｍ              胴部のインピーダンス
Ｚ              左手のインピーダンス
Ｕ              右手のインピーダンス
ｖ１〜ｖ８      接触インピーダンスと末端組織インピーダンスとの加算値
【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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