(57)【要約】【課題】  体水分分布や体脂肪の状態や血液のヘマトクリット値等の身体組成の推計精度の向上を図る。【解決手段】  信号出力回路５は、被験者の体にマルチ周波数電流Ｉｂを投入する。電流検出回路６は、被験者の体を流れるマルチ周波数電流Ｉｂを検出する。電圧検出回路７は、被験者の手足間の電圧Ｖｐを検出する。ＣＰＵ１０は、検出された電流Ｉｂと電圧Ｖｐとに基づいて、生体電気インピーダンスを測定し、測定された生体電気インピーダンスに基づいて、被験者の体の細胞外液抵抗及び細胞内液抵抗を算出する。そして、算出された細胞外液抵抗及び／又は細胞内液抵抗に基づいて、被験者の体の細胞外液量、細胞内液量、体水分量、体脂肪率、マトクリット値等を推計し、推計結果を表示器９に表示する。【選択図】      図１
2005131434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体電気インピーダンス法に基づいて、被験者の体脂肪の状態又は体水分分布を推計する身体組成推計装置であって、
マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプローブ電流を前記被験者の体に投入して該被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、
該生体電気インピーダンス測定手段によって測定された前記電気インピーダンスに基づいて、前記被験者の体の細胞外液抵抗を算出する抵抗算出手段と、
該抵抗算出手段によって算出された前記細胞外液抵抗に基づいて、前記被験者の体の細胞外液量を推計する体液推計手段とを備えてなることを特徴とする身体組成推計装置。
【請求項２】
生体電気インピーダンス法に基づいて、被験者の体脂肪の状態又は体水分分布を推計する身体組成推計装置であって、
マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプローブ電流を前記被験者の体に投入して該被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、
該生体電気インピーダンス測定手段によって測定された前記電気インピーダンスに基づいて、前記被験者の体の細胞外液抵抗又は細胞内液抵抗を算出する抵抗算出手段と、
前記被験者の身長データを入力するための身長データ入力手段と、
前記抵抗算出手段によって算出された前記被験者の体の細胞外液抵抗又は細胞内液抵抗と、前記身長データ入力手段から入力された前記被験者の身長データとに基づいて、前記被験者の体の細胞外液量、又は細胞内液量を推計する体液推計手段とを備えてなることを特徴とする身体組成推計装置。
【請求項３】
前記体液推計手段は、前記被験者の体の細胞外液量又は細胞内液量が、前記被験者の身長データの２乗に比例し、前記被験者の体の細胞外液抵抗又は細胞内液抵抗に反比例する関係として与えられる身体組成推計式を用いて、前記被験者の体の細胞外液量又は細胞内液量を推計することを特徴とする請求項２記載の身体組成推計装置。
【請求項４】
マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプローブ電流を被験者の体に投入して該被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、
該生体電気インピーダンス測定手段によって測定された前記電気インピーダンスに基づいて、前記被験者の体の細胞外液抵抗及び細胞内液抵抗を算出する抵抗算出手段と、
前記被験者の身長に関するデータを入力するための身長データ入力手段と、
前記被験者の体液量が、式（１）によって与えられる身体組成推計式を用いて、前記被験者の体液量を推計する体液推計手段とを備えてなることを特徴とする身体組成推計装置。
ＴＢＷ＝ａ1Ｈ2Ｙe＋ｂ1Ｈ2Ｙi＋ｃ1                           （１）
ＴＢＷ：被験者の体液量
Ｈ：被験者の身長
Ｙe：細胞外液抵抗の逆数
Ｙi：細胞内液抵抗の逆数
ａ1，ｂ1，ｃ1：定数
【請求項５】
マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプローブ電流を被験者の体に投入して該被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、
該生体電気インピーダンス測定手段によって測定された前記電気インピーダンスに基づいて、前記被験者の体の細胞外液抵抗及び細胞内液抵抗を算出する抵抗算出手段と、
前記被験者の身長データを入力するための身長データ入力手段と、
前記被験者の体の脂肪重量が、式（２）によって与えられる身体組成推計式を用いて、前記被験者の体の脂肪重量を推計する脂肪重量推計手段とを備えてなることを特徴とする身体組成推計装置。
ＦＡＴ＝ａ2Ｈ2Ｙe＋ｂ2Ｈ2Ｙi＋ｃ2                           （２）
ＦＡＴ：被験者の体の脂肪重量
Ｈ：被験者の身長
Ｙe：細胞外液抵抗の逆数
Ｙi：細胞内液抵抗の逆数
ａ2，ｂ2，ｃ2：定数
【請求項６】
マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプローブ電流を被験者の体に投入して該被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、
該生体電気インピーダンス測定手段によって測定された前記電気インピーダンスに基づいて、前記被験者の体の細胞外液抵抗及び細胞内液抵抗を算出する抵抗算出手段と、
前記被験者の身長データを入力するための身長データ入力手段と、
前記被験者の体の除脂肪重量が、式（３）によって与えられる身体組成推計式を用いて、前記被験者の体の除脂肪重量を推計する除脂肪重量推計手段とを備えてなることを特徴とする身体組成推計装置。
ＬＢＭ＝ａ3Ｈ2Ｙe＋ｂ3Ｈ2Ｙi＋ｃ3                           （３）
ＬＢＭ：被験者の体の除脂肪重量
Ｈ：被験者の身長
Ｙe：細胞外液抵抗の逆数
Ｙi：細胞内液抵抗の逆数
ａ3，ｂ3，ｃ3：定数
【請求項７】
マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプローブ電流を被験者の体に投入して該被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、
該生体電気インピーダンス測定手段によって測定された前記電気インピーダンスに基づいて、前記被験者の体の細胞外液抵抗及び細胞内液抵抗を算出する抵抗算出手段と、
前記被験者の身長データ及び体重データを入力するための身長体重データ入力手段と、
前記被験者の体密度が、式（４）によって与えられる身体組成推計式を用いて、前記被験者の体密度を推計する体密度推計手段とを備えてなることを特徴とする身体組成推計装置。
Ｄb＝ａ4（Ｗ／Ｈ2）Ｙe＋ｂ4（Ｗ／Ｈ2）Ｙi＋ｃ4              （４）
Ｄb：被験者の体密度
Ｗ：被験者の体重
Ｈ：被験者の身長
Ｙe：細胞外液抵抗の逆数
Ｙi：細胞内液抵抗の逆数        ａ4，ｂ4，ｃ4：定数
【請求項８】
マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプローブ電流を被験者の体に投入して該被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、
該生体電気インピーダンス測定手段によって測定された前記電気インピーダンスに基づいて、前記被験者の体の細胞外液抵抗を算出する抵抗算出手段と、
該抵抗算出手段によって算出された前記細胞外液抵抗に基づいて、前記被験者の血液のヘマトクリット値を推計するヘマトクリット値推計手段とを備えてなることを特徴とする身体組成推計装置。
【請求項９】
一般健常者の体の正常状態における細胞外液量、細胞内液量又は体液量を、正常細胞外液量、正常細胞内液量又は正常体液量として予め記憶する記憶手段と、
該記憶手段から読み出された前記正常細胞外液量、正常細胞内液量又は正常体液量と、前記体液推計手段によって推計された前記被験者の現在の細胞外液量、細胞内液量又は体液量との差分を演算する演算手段と、
該演算手段の演算結果に基づいて、前記被験者の細胞外液、細胞内液、又は体液の現在の状態を表示装置に表示させる表示制御手段とを付加してなることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の身体組成推計装置。
【請求項１０】
一般健常者の体の正常状態における細胞外液量、細胞内液量又は体液量の除脂肪重量に対する割合を、正常細胞外液量−除脂肪重量比、正常細胞内液量−除脂肪重量比又は正常体液量−除脂肪重量比として予め記憶する記憶手段と、
該記憶手段から読み出された前記正常細胞外液量−除脂肪重量比、正常細胞内液量−除脂肪重量比又は正常体液量−除脂肪重量比と、前記体液推計手段によって推計された前記被験者の現在の細胞外液量、細胞内液量又は体液量の当該被験者の体の除脂肪重量に対する割合である細胞外液量−除脂肪重量比、細胞内液量−除脂肪重量比又は体液量−除脂肪重量比との差分を演算する演算手段と、
該演算手段の演算結果に基づいて、前記被験者の細胞外液、細胞内液、又は体液の現在の状態を表示装置に表示させる表示制御手段とを付加してなることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の身体組成推計装置。
【請求項１１】
前記生体電気インピーダンス測定手段は、前記被験者の体に投入される前記プローブ電流の各周波毎に、該被験者の体の生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスを測定し、測定された各周波毎の前記生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスに基づいて、最小二乗法の演算手法を駆使して、インピーダンス軌跡又はアドミッタンス軌跡を求め、求められた該インピーダンス軌跡又はアドミッタンス軌跡から、前記被験者の体の周波数０時、又は周波数０時及び無限大時の生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスを算出すると共に、
前記抵抗算出手段は、前記生体電気インピーダンス測定手段によって算出された被験者の体の周波数０時、又は周波数０時及び無限大時の生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスに基づいて、前記被験者の体の細胞外液抵抗又は／及び細胞内液抵抗を算出することを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０記載の身体組成推計装置。
【請求項１２】
前記被験者の性別データを入力するための性別データ入力手段を備えてなり、前記体液推計手段、前記脂肪重量推計手段、前記除脂肪重量推計手段、前記体密度推計手段又は前記ヘマトクリット値推計手段は、前記性別データ入力手段から入力された前記被験者の性別データを加味して、前記被験者の体液、脂肪重量、除脂肪重量、体密度又はヘマトクリット値を推計することを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０又は１１記載の身体組成推計装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、生体電気インピーダンス法に基づいて、被験者の体水分分布（細胞外液量、細胞内液量、体水分量（体液量）等）や体脂肪の状態（体脂肪率、脂肪重量、除脂肪重量等）や血液のヘマトクリット値を推計するための身体組成推計装置及び身体組成推計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人間や動物の身体組成を評価する目的で、生体の電気特性に関する研究が行われている。生体の電気特性は、組織又は臓器の種類によって著しく異なっており、例えば、ヒトの場合、血液の電気抵抗率は１５０Ω・ｃｍ前後であるのに対して、骨や脂肪の電気抵抗率は１〜５ｋΩ・ｃｍもある。この生体の電気特性は、生体電気インピーダンス（Bioelectric Impedance）と呼ばれ、生体の体表面に装着された複数の電極間に微小電流を流すことにより測定される。このようにして得られた生体電気インピーダンスから被験者の体水分分布（細胞外液量、細胞内液量、これらの総和たる体水分量（体液量）等）や、体脂肪の状態（体脂肪率、脂肪重量、除脂肪重量等）を推計する方法を生体電気インピーダンス（Bioelectric Impedance）法という（「身体組成の評価法としての生体電気インピーダンス法」,Baumgartner, R.N., etc.著、「生体電気インピーダンスとその臨床応用」,医用電子と生体工学,金井寛著,20(3) Jun 1982、「インピーダンス法による体肢の水分分布の推定とその応用」,医用電子と生体工学,波江野誠等著,23(6) 1985、「インピーダンス法による膀胱内尿量の長時間計測」,人間工学,口ノ町康夫等著,28(3) 1992 等参照）。
【０００３】
生体電気インピーダンスは、生体中のイオンによって搬送される電流に対する生体の抵抗（レジスタンス）と、細胞膜、組織界面、あるいは非イオン化組織によって作り出される様々な種類の分極プロセスと関連したリアクタンスとから構成される。リアクタンスの逆数である容量（キャパシタンス）は、電圧よりも電流に時間的遅れをもたらし、位相のズレ（フェーズシフト）を作り出すが、この値はレジスタンスに対するリアクタンスの比率の逆正接角（アークタンジェント）、すなわち、電気位相角として幾何学的に定量できる。
これら生体電気インピーダンスＺ、リアクタンスＸ及び電気位相角φは、周波数に依存している。
【０００４】
ここで、生体の組織を構成する細胞について言及すると、図１５に示すように、細胞１，１，…は、細胞膜２，２，…によって取り囲まれてなっているが、細胞膜２，２，…は、電気的には容量（キャパシタンス）の大きなコンデンサと見ることができる。したがって、生体電気インピーダンスは、図１６に示すように、細胞外液抵抗１／Ｙeのみからなる細胞外液インピーダンスと、細胞内液抵抗１／Ｙiと細胞膜容量Ｃmとの直列接続からなる細胞内液インピーダンスとの並列合成インピーダンスと考えることができる。
そこで、上記生体電気インピーダンス法を用いて被験者の体水分分布や体脂肪の状態を推計する従来の身体組成推計装置では、手足の表面電極間に流すべき正弦波交流電流の周波数を、電気位相角φが最大になる時の周波数（特性周波数）である略５０ｋＨｚに固定し、被験者の生体電気インピーダンスを測定して、細胞外液インピーダンスと細胞内液インピーダンスとの並列合成インピーダンスを得、得られた並列合成インピーダンスに基づいて、被験者の体水分分布や体脂肪の状態を推計していた。
ところで、生体の組織は、容量成分を含む電気的等価回路で表されるとは言え、体液測定装置の推計精度を高めるためには、測定される生体電気インピーダンスは、純粋に抵抗（レジスタンス）でなければならない。
【０００５】
【非特許文献１】「身体組成の評価法としての生体電気インピーダンス法」,Baumgartner, R.N., etc.著
【非特許文献２】「生体電気インピーダンスとその臨床応用」,医用電子と生体工学,金井寛著,20(3) Jun 1982
【非特許文献３】「インピーダンス法による体肢の水分分布の推定とその応用」,医用電子と生体工学,波江野誠等著,23(6) 1985
【非特許文献４】「インピーダンス法による膀胱内尿量の長時間計測」,人間工学,口ノ町康夫等著,28(3) 1992
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、生体電気インピーダンス（Bioelectric Impedance）法を利用する上記従来の身体組成推計装置にあっては、いずれも、手足の表面電極間に流すべき正弦波交流電流の周波数を特性周波数である略５０ｋＨｚに固定していたため、測定される生体電気インピーダンスは、同図に示すように、細胞膜の容量成分を含むこととなり、また、細胞外液抵抗と細胞内液インピーダンスとの並列合成インピーダンスとしてしか測定されないので、このことが、体水分分布や体脂肪の状態の推計値の精度向上を阻む要因となっていた。
【０００７】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、体水分分布や体脂肪の状態や血液のヘマトクリット値の推計精度の向上を図ることのできる身体組成推計装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１記載の身体組成推計装置は、生体電気インピーダンス法に基づいて、被験者の体脂肪の状態又は体水分分布を推計する身体組成推計装置であって、マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプローブ電流を上記被験者の体に投入して該被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、該生体電気インピーダンス測定手段によって測定された上記電気インピーダンスに基づいて、上記被験者の体の細胞外液抵抗を算出する抵抗算出手段と、該抵抗算出手段によって算出された上記細胞外液抵抗に基づいて、上記被験者の体の細胞外液量を推計する体液推計手段とを備えてなることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２記載の身体組成推計装置は、生体電気インピーダンス法に基づいて、被験者の体脂肪の状態又は体水分分布を推計する身体組成推計装置であって、マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプローブ電流を上記被験者の体に投入して該被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、該生体電気インピーダンス測定手段によって測定された上記電気インピーダンスに基づいて、上記被験者の体の細胞外液抵抗又は細胞内液抵抗を算出する抵抗算出手段と、上記被験者の身長データを入力するための身長データ入力手段と、上記抵抗算出手段によって算出された上記被験者の体の細胞外液抵抗又は細胞内液抵抗と、上記身長データ入力手段から入力された上記被験者の身長データとに基づいて、上記被験者の体の細胞外液量、又は細胞内液量を推計する体液推計手段とを備えてなることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３記載の身体組成推計装置は、請求項２記載の身体組成推計装置であって、上記体液推計手段は、上記被験者の体の細胞外液量又は細胞内液量が、上記被験者の身長データの２乗に比例し、上記被験者の体の細胞外液抵抗又は細胞内液抵抗に反比例する関係として与えられる身体組成推計式を用いて、上記被験者の体の細胞外液量又は細胞内液量を推計することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項４記載の発明に係る身体組成推計装置は、マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプローブ電流を被験者の体に投入して該被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、該生体電気インピーダンス測定手段によって測定された上記電気インピーダンスに基づいて、上記被験者の体の細胞外液抵抗及び細胞内液抵抗を算出する抵抗算出手段と、上記被験者の身長に関するデータを入力するための身長データ入力手段と、上記被験者の体液量が、式（１）によって与えられる身体組成推計式を用いて、上記被験者の体液量を推計する体液推計手段とを備えてなることを特徴としている。
ＴＢＷ＝ａ1Ｈ2Ｙe＋ｂ1Ｈ2Ｙi＋ｃ1                           （１）
ＴＢＷ：被験者の体液量
Ｈ：被験者の身長
Ｙe：細胞外液抵抗の逆数
Ｙi：細胞内液抵抗の逆数
ａ1，ｂ1，ｃ1：定数
【００１２】
また、請求項５記載の発明に係る身体組成推計装置は、マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプローブ電流を被験者の体に投入して該被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、生体電気インピーダンス測定手段によって測定された上記電気インピーダンスに基づいて、上記被験者の体の細胞外液抵抗及び細胞内液抵抗を算出する抵抗算出手段と、上記被験者の身長データを入力するための身長データ入力手段と、上記被験者の体の脂肪重量が、式（２）によって与えられる身体組成推計式を用いて、上記被験者の体の脂肪重量を推計する脂肪重量推計手段とを備えてなることを特徴としている。
ＦＡＴ＝ａ2Ｈ2Ｙe＋ｂ2Ｈ2Ｙi＋ｃ2                           （２）
ＦＡＴ：被験者の体の脂肪重量
Ｈ：被験者の身長
Ｙe：細胞外液抵抗の逆数
Ｙi：細胞内液抵抗の逆数
ａ2，ｂ2，ｃ2：定数
【００１３】
また、請求項６記載の発明に係る身体組成推計装置は、マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプローブ電流を被験者の体に投入して該被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、該生体電気インピーダンス測定手段によって測定された上記電気インピーダンスに基づいて、上記被験者の体の細胞外液抵抗及び細胞内液抵抗を算出する抵抗算出手段と、上記被験者の身長データを入力するための身長データ入力手段と、上記被験者の体の除脂肪重量が、式（３）によって与えられる身体組成推計式を用いて、上記被験者の体の除脂肪重量を推計する除脂肪重量推計手段とを備えてなることを特徴としている。
ＬＢＭ＝ａ3Ｈ2Ｙe＋ｂ3Ｈ2Ｙi＋ｃ3                           （３）
ＬＢＭ：被験者の体の除脂肪重量
Ｈ：被験者の身長
Ｙe：細胞外液抵抗の逆数
Ｙi：細胞内液抵抗の逆数
ａ3，ｂ3，ｃ3：定数
【００１４】
また、請求項７記載の発明に係る身体組成推計装置は、マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプローブ電流を被験者の体に投入して該被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、該生体電気インピーダンス測定手段によって測定された上記電気インピーダンスに基づいて、上記被験者の体の細胞外液抵抗及び細胞内液抵抗を算出する抵抗算出手段と、上記被験者の身長データ及び体重データを入力するための身長体重データ入力手段と、上記被験者の体密度が、式（４）によって与えられる身体組成推計式を用いて、上記被験者の体密度を推計する体密度推計手段とを備えてなることを特徴としている。
Ｄb＝ａ4（Ｗ／Ｈ2）Ｙe＋ｂ4（Ｗ／Ｈ2）Ｙi＋ｃ4              （４）
Ｄb：被験者の体密度
Ｗ：被験者の体重
Ｈ：被験者の身長
Ｙe：細胞外液抵抗の逆数
Ｙi：細胞内液抵抗の逆数
ａ4，ｂ4，ｃ4：定数
【００１５】
また、請求項８記載の発明に係る身体組成推計装置は、マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプローブ電流を被験者の体に投入して該被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、該生体電気インピーダンス測定手段によって測定された上記電気インピーダンスに基づいて、上記被験者の体の細胞外液抵抗を算出する抵抗算出手段と、該抵抗算出手段によって算出された上記細胞外液抵抗に基づいて、上記被験者の血液のヘマトクリット値を推計するヘマトクリット値推計手段とを備えてなることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項９記載の身体組成推計装置は、請求項１，２，３又は４記載の身体組成推計装置であって、一般健常者の体の正常状態における細胞外液量、細胞内液量又は体液量を、正常細胞外液量、正常細胞内液量又は正常体液量として予め記憶する記憶手段と、該記憶手段から読み出された上記正常細胞外液量、正常細胞内液量又は正常体液量と、上記体液推計手段によって推計された上記被験者の現在の細胞外液量、細胞内液量又は体液量との差分を演算する演算手段と、該演算手段の演算結果に基づいて、上記被験者の細胞外液、細胞内液、又は体液の現在の状態を表示装置に表示させる表示制御手段とを付加してなることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項１０記載の身体組成推計装置は、請求項１，２，３又は４記載の身体組成推計装置であって、一般健常者の体の正常状態における細胞外液量、細胞内液量又は体液量の除脂肪重量に対する割合を、正常細胞外液量−除脂肪重量比、正常細胞内液量−除脂肪重量比又は正常体液量−除脂肪重量比として予め記憶する記憶手段と、該記憶手段から読み出された上記正常細胞外液量−除脂肪重量比、正常細胞内液量−除脂肪重量比又は正常体液量−除脂肪重量比と、上記体液推計手段によって推計された上記被験者の現在の細胞外液量、細胞内液量又は体液量の当該被験者の体の除脂肪重量に対する割合である細胞外液量−除脂肪重量比、細胞内液量−除脂肪重量比又は体液量−除脂肪重量比との差分を演算する演算手段と、該演算手段の演算結果に基づいて、上記被験者の細胞外液、細胞内液、又は体液の現在の状態を表示装置に表示させる表示制御手段とを付加してなることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項１１記載の身体組成推計装置は、請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０記載の身体組成推計装置であって、上記生体電気インピーダンス測定手段は、上記被験者の体に投入される上記プローブ電流の各周波毎に、該被験者の体の生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスを測定し、測定された各周波毎の上記生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスに基づいて、最小二乗法の演算手法を駆使して、インピーダンス軌跡又はアドミッタンス軌跡を求め、求められた該インピーダンス軌跡又はアドミッタンス軌跡から、上記被験者の体の周波数０時、又は周波数０時及び無限大時の生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスを算出すると共に、上記抵抗算出手段は、上記生体電気インピーダンス測定手段によって算出された被験者の体の周波数０時、又は周波数０時及び無限大時の生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスに基づいて、上記被験者の体の細胞外液抵抗又は／及び細胞内液抵抗を算出することを特徴としている。
【００１９】
また、請求項１２記載の身体組成推計装置は、請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０又は１１記載の身体組成推計装置であって、上記被験者の性別データを入力するための性別データ入力手段を備えてなり、上記体液推計手段、上記脂肪重量推計手段、上記除脂肪重量推計手段、上記体密度推計手段又は上記ヘマトクリット値推計手段は、上記性別データ入力手段から入力された上記被験者の性別データを加味して、上記被験者の体液、脂肪重量、除脂肪重量、体密度又はヘマトクリット値を推計することを特徴としている。
【００２０】
この発明の構成において、生体電気インピーダンス測定手段は、マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプローブ電流を被験者の体に投入して被験者の体の電気インピーダンスを測定する。また、抵抗算出手段は、生体電気インピーダンス測定手段によって測定された被験者の体の電気インピーダンスに基づいて、被験者の生体組織の細胞外液抵抗や細胞内液抵抗を求める。そして、求められた細胞外液抵抗や細胞内液抵抗に基づいて、請求項１，２，３又は４記載の構成では、体液推計手段は、被験者の細胞外液量等の体水分分布を推計し、また、請求項５記載の構成では、脂肪重量推計手段は、被験者の体の脂肪重量を推計し、また、請求項６記載の構成では、除脂肪重量推計手段は、被験者の体の除脂肪重量を推計し、また、請求項７記載の構成では、体密度推計手段は、被験者の体の体密度を推計し、また、請求項８記載の構成では、ヘマトクリット値推計手段は、被験者の体のヘマトクリット値を推計する。
それ故、この発明の構成によれば、細胞外液抵抗と細胞内液抵抗とは、互いに分離された状態で、かつ、細胞膜の容量成分が除かれて、正確に求められ、求められた細胞外液抵抗や細胞内液抵抗に基づいて、一段と実情に即した正確な細胞外液量等の体水分分布や、脂肪重量等の体脂肪の状態や、体密度や、ヘマトクリット値に関する推計値を簡便に得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、請求項１，２，３又は４記載の発明は、生体電気インピーダンス測定手段が、マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプローブ電流を被験者の体に投入して被験者の体の電気インピーダンスを測定し、測定された被験者の体の電気インピーダンスに基づいて、抵抗算出手段が、被験者の生体組織の細胞外液抵抗や細胞内液抵抗を求め、求められた細胞外液抵抗や細胞内液抵抗に基づいて、体液推計手段が、被験者の細胞外液量等の体水分分布を推計する構成としたので、生体の抵抗を細胞外液抵抗と細胞内液抵抗とに分けて求めることができ、しかも、細胞膜の容量成分を含まない状態で正確に求めることができる。この正確な算出結果に基づいて、体水分布（細胞外液量、細胞内液量、体液量）についての推計が行われるので、一段と実情に近い推計値を簡便に得ることができる。
【００２２】
同様に、請求項５記載の発明によれば、脂肪重量について、また、請求項６記載の発明によれば、除脂肪重量について、また、請求項７記載の発明によれば、体密度について、また、請求項８記載の発明によれば、ヘマトクリット値について、それぞれ、一段と実情に近い推計値を簡便に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。
◇前提説明
この発明の実施例装置及び方法では、後述する各種の身体組成推計式が利用される。そこで、まず、これらの推計式が導出された経緯について説明する。
最初に、細胞外液量Ｖe、細胞内液量Ｖi及び体水分量ＴＢＷ等の推計式の導出方法について述べる。
透析の際の除水による被験者の細胞外液量Ｖe及び細胞内液量Ｖiの変化を考える上で、簡単のために、人体を円柱に例えてみる。図１２に示すような円柱モデルにおいて、被験者の細胞外液量Ｖeの占める断面積Ｓe、細胞内液量Ｖiの占める断面積Ｓi、身長Ｈとの間には、式（５）及び式（６）に示す関係がある。
【００２４】
Ｖe＝ＨＳe                                                …（５）
【００２５】
Ｖi＝ＨＳi                                                …（６）
【００２６】
また、細胞外液抵抗１／Ｙe及び細胞内液抵抗１／Ｙiは、それぞれ、式（７）、式（８）によって与えられる。
【００２７】
１／Ｙe＝ρeＨ／Ｓe                                       …（７）
ρe：被験者の細胞外液の抵抗率
【００２８】
１／Ｙi＝ρiＨ／Ｓi                                      …（８）
ρi：被験者の細胞内液の抵抗率
【００２９】
したがって、式（５）及び式（７）より式（９）が、式（６）及び式（８）より式（１０）が導き出される。
【００３０】
Ｖe＝ρeＨ2Ｙe                                            …（９）
【００３１】
Ｖi＝ρiＨ2Ｙi                                          …（１０）
【００３２】
したがって、細胞外液の抵抗率ρe、細胞内液の抵抗率ρiには、個人差がないと考えると、細胞外液抵抗１／Ｙe、細胞内液抵抗１／Ｙiは、それぞれ、細胞外液量Ｖe、細胞内液量Ｖiを示す指標であると考えることができる。
ここで、被験者の除脂肪重量ＬＢＭは、細胞外液と細胞内液とその他の部分（骨組織等）とからなっているとすると、除脂肪重量ＬＢＭは、式（１１）で与えられると考えられる。
【００３３】
ＬＢＭ＝Ｖe＋Ｖi＋ｃ1
＝ρeＨ2Ｙe＋ρiＨ2Ｙi＋ｃ3                       …（１１）
【００３４】
そこで、多数の被験者について、身長Ｈを測定し、かつ、細胞外液抵抗１／Ｙe及び細胞内液抵抗１／Ｙiを、後に詳述するような方法によって測定し、一方、除脂肪重量ＬＢＭについては、例えば、ＤＸＡ等のＸ線を用いる方法によって精密に測定して、これらの結果から重回帰分析によって、式（１１）の回帰定数である、ρe、ρi及び定数ｃ3の値を求めた。この結果、ρe＝０．３０７７［ｋｇΩ／ｃｍ2］、ρi＝０．８６３０［ｋｇΩ／ｃｍ2］、ｃ3＝８．９６４［ｋｇ］と定められた。
したがって、除脂肪重量ＬＢＭ［ｋｇ］は、身長Ｈ［ｃｍ］、細胞外液抵抗の逆数Ｙe［Ｓ］及び細胞内液抵抗の逆数Ｙi［Ｓ］を用いて、式（１２）によって与えられる。
【００３５】
ＬＢＭ＝０．３０７７Ｈ2Ｙe＋０．８６３０Ｈ2Ｙi＋８．９６４
…（１２）
【００３６】
なお、式（１２）に従って、生体電気インピーダンス法（ＢＩＡ）によって求められた除脂肪重量ＬＢＭ(BIA)と、ＤＸＡによって求めたれ除脂肪重量ＬＢＭ(DXA)との間の相関関係を調べたところ、図１３に示すように、高い相関が認められた。
また、式（１２）の第１項、第２項はそれぞれ、細胞外液量Ｖe［ｋｇ］、細胞内液量Ｖi［ｋｇ］を表すので、細胞外液量Ｖe、細胞内液量Ｖiは、それぞれ、式（１３）、式（１４）によって与えられる。
【００３７】
Ｖe＝０．３０７７Ｈ2Ｙe                                  …（１３）
【００３８】
Ｖi＝０．８６３０Ｈ2Ｙi                                  …（１４）
【００３９】
また、体水分量ＴＢＷ［ｋｇ］は、細胞外液量Ｖeと細胞内液量Ｖiとの和であるので、式（１５）によって与えられる。
【００４０】
ＴＢＷ＝Ｖe＋Ｖi
＝０．３０７７Ｈ2Ｙe＋０．８６３０Ｈ2Ｙi           …（１５）
【００４１】
次に、被験者の血液のヘマトクリット値Ｈｃｔの推定式の導出方法について述べる。
ヘマトクリット値Ｈｃｔは、全血量のうち血球の占める割合を体積％で表したものであり、通常は、採血を行って測定する。この出願に係る発明者らが、多数の被験者について、透析の期間中に採血によってヘマトクリット値Ｈｃｔを調べ、かつ、同時に細胞外液抵抗１／Ｙeを測定したところ、ヘマトクリット値Ｈｃｔ［％］と細胞外液抵抗の逆数Ｙe［Ｓ］との間に非常に高い相関が確認された。すなわち、回帰分析により、ヘマトクリット値Ｈｃｔ［％］は、細胞外液抵抗の逆数Ｙe［Ｓ］を用いて、式（１６）により与えられることがわかった。
【００４２】
Ｈｃｔ＝−１２６４０Ｙe＋４９．４５                     …（１６）
【００４３】
なお、この式（１６）によって表される回帰直線は、、図１４に示すような直線となる。この後、細胞外液抵抗の逆数Ｙeと、同時に採血によって測定したヘマトクリット値Ｈｃｔとの関係を複数プロットしたところ、同図に示すような結果が得られた。
【００４４】
◇第１実施例
図１は、この発明の第１実施例である身体組成推計装置の電気的構成を示すブロック図、図２は、同装置の使用状態を模式的に示す模式図、図３は、人体のインピーダンス軌跡を示す図、図４は、組織内細胞の電気的等価回路図、図５は、周波数無限大時の組織内細胞の電気的等価回路図、図６は、同装置の動作処理手順を示すフローチャート、図７は、同装置における表示器の表示例を示す図、図８は、同動作を説明するためのタイミングチャート、また、図９は、同装置における表示器の別の表示例を示す図である。
この例の身体組成推計装置４は、被験者の体水分分布（細胞外液量、細胞内液量、体水分量）や体脂肪率等を測定し、測定結果を表示する装置に係り、図１及び図２に示すように、被験者の体Ｅに測定信号としてマルチ周波数電流Ｉｂを流すための信号出力回路５と、被験者の体Ｅを流れるマルチ周波数電流Ｉｂを検出するための電流検出回路６と、被験者の手足間の電圧Ｖｐを検出するための電圧検出回路７と、体水分分布測定モード又は体脂肪測定モードを選択するモード選択キーを有した入力装置としてのキーボード８と、出力装置としての表示器９と、各種制御・各種演算処理を行うＣＰＵ（中央処理装置）１０と、ＣＰＵ１０の処理プログラムを記憶するＲＯＭ１１と、各種データを一時記憶するデータ領域及びＣＰＵ１０の作業領域が設定されるＲＡＭ１２と、測定時に被験者の手甲部Ｈａや足甲部Ｌｅの皮膚表面に導電可能に貼り付けられる４個の表面電極Ｈｐ,Ｈｃ,Ｌｐ,Ｌｃとから概略構成されている。
【００４５】
まず、上記キーボード８は、被験者の身長、測定時間等を入力するためのテンキーや機能キー、体水分分布測定モード又は体脂肪測定モードを選択するモード選択キー、及び操作者（又は被験者）が測定開始／測定終了を指示するための開始／終了スイッチ等を有して構成されている。キーボード８から供給される操作データ及び身長データは、図示せぬキーコード発生回路でキーコードに変換されてＣＰＵ１０に供給される。ＣＰＵ１０は、コード入力された各種操作信号及び身長データをＲＡＭ１２のデータ領域に一時記憶する。
また、体水分分布測定モードにおいては、全測定時間Ｔw、測定間隔ｔ、及び後述する測定信号Ｉａの掃引回数（繰返回数）Ｎが入力され、全測定時間Ｔwは、例えば、透析をモニターするのに充分な時間を考慮して、４．５時間、５時間、５．５時間、６時間、６．５時間、７時間の中から、また、測定間隔ｔは、１０分、２０分、３０分の中から任意に選択できるようになっている。これにより、全測定時間Ｔwの間、被験者の体水分分布（細胞外液量、細胞内液量、体水分量）の経時変化が測定される。このように、与えられたいくつかの時間の中から選択する代わりに、操作者が、キーボード８を用いて自由に時間Ｔw，ｔを設定できるようにしても良い。
また、体脂肪測定モードにおいては、全測定期間Ｔf及び掃引回数Ｎが入力される。
【００４６】
上記信号出力回路５は、ＰＩＯ（パラレル・インタフェース）５１、測定信号発生器５２及び出力バッファ５３から構成されている。測定信号発生器５２は、所定の掃引周期で、ＰＩＯ５１を介してＣＰＵ１０から信号発生指示信号ＳＧが供給されると、周波数が、例えば１ｋＨｚ〜４００ｋＨｚの範囲で、かつ、１５ｋＨｚの周波数間隔で段階変化する測定信号（電流）Ｉａを、所定の掃引回数Ｎに亘って、繰り返し生成して、出力バッファ５３に入力する。出力バッファ５３は、入力される測定信号Ｉａを定電流状態に保ちながら、マルチ周波数電流Ｉｂとして表面電極Ｈｃに送出する。この表面電極Ｈｃは、測定時、被験者の手甲部Ｈａに導電可能に貼り付けられ、これにより、５００〜８００μＡの範囲にあるマルチ周波数電流Ｉｂが被験者の体Ｅを流れることになる。
なお、体水分分布測定モードにおいては、信号発生指示信号ＳＧの供給周期は、操作者がキーボード８を用いて設定した測定間隔ｔに一致する。
【００４７】
上記電流検出回路６は、Ｉ／Ｖ変換器（電流／電圧変換器）６１、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）６２、Ａ／Ｄ変換器６３及びサンプリングメモリ６４から概略構成されている。Ｉ／Ｖ変換器６１は、被験者の体Ｅ、すなわち被験者の手甲部Ｈａ（図２）に貼り付けられた表面電極Ｈｃと足甲部Ｌｅに貼り付けられた表面電極Ｌｃとの間を流れるマルチ周波数電流Ｉｂを検出して電圧Ｖｂに変換し、変換により得られた電圧ＶｂをＢＰＦ６２に供給する。ＢＰＦ６２は、入力された電圧Ｖｂのうち、略１ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの帯域の電圧信号のみを通して、Ａ／Ｄ変換器６３に供給する。
Ａ／Ｄ変換器６３は、ＣＰＵ１０が発行するデジタル変換指示に従って、アナログの入力電圧Ｖｂをデジタルの電圧信号Ｖｂに変換した後、デジタル化された電圧信号Ｖｂを電流データＶｂとして、サンプリング周期毎、測定信号Ｉａの周波数毎にサンプリングメモリ６４に格納する。また、サンプリングメモリ６４は、ＳＲＡＭから構成され、測定信号Ｉａの周波数毎に一時格納されたデジタルの電圧信号Ｖｂを、ＣＰＵ１０の求めに応じて、ＣＰＵ１０に送出する。
【００４８】
電圧検出回路７は、差動増幅器７１、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）７２、Ａ／Ｄ変換器７３及びサンプリングメモリ７４から構成されている。差動増幅器７１は、被験者の体Ｅ、すなわち被験者の手甲部Ｈａに貼り付けられた表面電極Ｈｐと足甲部Ｌｅに貼り付けられた表面電極Ｌｐとの間の電圧（電位差）を検出する。ＢＰＦ７２は、入力された電圧Ｖｐのうち、略１ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの帯域の電圧信号のみを通して、Ａ／Ｄ変換器７３に供給する。
Ａ／Ｄ変換器７３は、ＣＰＵ１０が発行するデジタル変換指示に従って、アナログの入力電圧Ｖｐをデジタルの電圧信号Ｖｐに変換した後、デジタル化された電圧信号Ｖｐを電圧データＶｐとして、サンプリング周期毎、測定信号Ｉａの周波数毎にサンプリングメモリ７４に格納する。また、サンプリングメモリ７４は、ＳＲＡＭから構成され、測定信号Ｉａの周波数毎に一時格納されたデジタルの電圧信号Ｖｐを、ＣＰＵ１０の求めに応じて、ＣＰＵ１０に送出する。
なお、ＣＰＵ１０は、２つのＡ／Ｄ変換器６３，７３に対して同一のタイミングでデジタル変換指示を行う。
【００４９】
ＲＯＭ１１は、ＣＰＵ１０の処理プログラムとして、主プログラムの他、例えば、生体電気インピーダンス算出サブプログラム、インピーダンス軌跡算出サブプログラム、周波数０時インピーダンス決定サブプログラム、周波数無限大時インピーダンス決定サブプログラム、細胞内液抵抗算出サブプログラム、細胞外液量推計サブプログラム、細胞内液量推計サブプログラム、体水分量推計サブプログラム、除脂肪重量推計サブプログラム、細胞外液量−除脂肪重量比算出サブプログラム、細胞内液量−除脂肪重量比算出サブプログラム、体水分量−除脂肪重量比算出サブプログラム、細胞外液量偏差算出サブプログラム、細胞内液量偏差算出サブプログラム、体水分量偏差算出サブプログラム、脂肪重量推計サブプログラム、体脂肪率推計サブプログラム等を格納する。
また、ＲＯＭ１１には、予め統計的に処理された一般健常者の体の正常状態における細胞外液量、細胞内液量及び体液量を、それぞれ除脂肪重量で除した数値が、正常細胞外液量−除脂肪重量比、正常細胞内液量−除脂肪重量比及び正常体液量−除脂肪重量比としてそれぞれ予め設定登録されている。
【００５０】
ここで、生体電気インピーダンス算出サブプログラムには、サンプリングメモリ６４，７４に記憶された周波数毎の電流データ及び電圧データを順次読み出して、各周波数についての被験者の生体電気インピーダンスを算出する手順が記載されている。
「従来の技術」欄で説明したように、細胞膜２，２，…は、容量の大きなコンデンサとみることができるため、外部から印加された電流は、周波数の低いときには、図１５に実線Ａ，Ａ，…で示すように、細胞外液３のみを流れる。しかし、周波数が高くなるにつれて、細胞膜２，２，…を通って流れる電流が増え、周波数が非常に高くなると、同図に破線Ｂ，Ｂ，…で示すように、細胞１，１，…内を通って流れるようになる。
【００５１】
インピーダンス軌跡算出サブプログラムには、生体電気インピーダンス算出サブプログラムの稼働により得られた各周波数についての被験者の生体電気インピーダンスに基づいて、最小二乗法の演算手法に従って、周波数０から周波数無限大までのインピーダンス軌跡を算出する処理手順が書き込まれている。
「従来の技術」欄では、人体の組織内細胞を単純な電気的等価回路（図１６）で表したが、実際の人体の組織では、いろいろな大きさの細胞が不規則に配置されているので、実際の人体のインピーダンス軌跡は、図３に実線Ｄで示すように、中心が実軸より上がった円弧となり、電気的等価回路は、図４に示すように、時定数τ＝Ｃmk／Ｙikが分布している分布定数回路で表される。なお、同図において、１／Ｙeは細胞外液抵抗、１／Ｙikは各細胞の細胞内液抵抗、Ｃmkは各細胞の細胞膜容量を示す。
【００５２】
周波数０時インピーダンス決定サブプログラム、周波数無限大時インピーダンス決定サブプログラムには、それぞれ、インピーダンス軌跡算出サブプログラムの稼働により得られたインピーダンス軌跡に基づいて、それぞれ、周波数０時、無限大時の被験者の生体電気インピーダンスを決定する手法が手順を追って書き込まれている。
細胞内液抵抗算出サブプログラムには、周波数０時インピーダンス決定サブプログラム及び周波数無限大時インピーダンス決定サブプログラムの稼働により得られた両インピーダンスに基づいて、細胞内液抵抗を算出する算出式が記述されている。
周波数０では、測定される生体電気インピーダンスは、細胞外液抵抗と等価となるので、周波数０時インピーダンス決定サブプログラムにおいて得られたインピーダンスが求めるべき細胞外液抵抗となる。また、周波数無限大では、図３に示すように、細胞膜が容量性能力を失い、測定される生体電気インピーダンスは、細胞内液抵抗と細胞外液抵抗との合成抵抗と等価（図５）になる。したがって、周波数０時及び無限大時の生体電気インピーダンスから、細胞内液抵抗が正確に算出される。
【００５３】
また、細胞外液量推計サブプログラムには、周波数０時インピーダンス決定サブプログラムの稼働により得られた細胞外液抵抗と、キーボード８を介して入力された被験者の身長とに基づいて、被験者の細胞外液量を推計する手順が記述されている。
この細胞外液量推計サブプログラムには、求められた細胞外液抵抗１／Ｙeと被験者の身長Ｈとに基づいて、上述した式（１３）を内容とする細胞外液量の算出手順が書き込まれている。ここで、式（１３）は、（Ｈ，Ｙe）に関する細胞外液量Ｖeの回帰式であり、多数の被験者について予め標本調査を実施した結果得られたものである。
【００５４】
また、細胞内液量推計サブプログラムには、細胞内液抵抗算出サブプログラムの稼働により得られた細胞内液抵抗と、キーボード８を介して入力された被験者の身長とに基づいて、被験者の細胞内液量を推計する手順が記述されている。
この細胞内液量推計サブプログラムには、求められた細胞内液抵抗１／Ｙiと被験者の身長Ｈとに基づいて、上述した式（１４）を内容とする細胞内液量の算出手順が書き込まれている。ここで、式（１４）も、（Ｈ，Ｙi）に関する細胞内液量Ｖiの回帰式であり、多数の被験者について予め標本調査を実施した結果得られたものである。
【００５５】
また、体水分量推計サブプログラムには、細胞外液量推計サブプログラムによって得られた被験者の細胞外液量と、細胞内液量推計サブプログラムによって得られた被験者の細胞内液量との和を求めることによって、体液量を算出する手順が記述されている。すなわち、体水分量ＴＢＷは、上述した式（１５）によって与えられる。
【００５６】
また、除脂肪重量推計サブプログラムには、周波数０時インピーダンス決定サブプログラムにより得られた細胞外液抵抗と、細胞内液抵抗算出サブプログラムにより得られた細胞内液抵抗と、キーボード８を介して入力された被験者の身長とに基づいて、被験者の除脂肪重量ＬＢＭを推計する手順が記述されている。
この除脂肪重量推計サブプログラムには、求められた細胞外液抵抗１／Ｙe及び細胞内液抵抗１／Ｙi並びに被験者の身長Ｈとに基づいて、上述した式（１２）を内容とする細胞内液量の算出手順が書き込まれている。ここで、式（１２）は、（Ｈ，Ｙi）と（Ｈ，Ｙi）とに関する除脂肪重量ＬＢＭの重回帰式であり、多数の被験者について予め標本調査を実施した結果得られたものである。
【００５７】
細胞外液量−除脂肪重量比算出サブプログラムには、細胞外液量推計サブプログラムにより得られた細胞外液量Ｖeと除脂肪重量推計サブプログラムにより得られた除脂肪重量ＬＢＭとに基づいて、すなわち、式（１２）及び式（１３）より、細胞外液量−除脂肪重量比（Ｖe／ＬＢＭ）を算出する。
同様にして、細胞内液量−除脂肪重量比算出サブプログラムには、式（１２）及び式（１４）より、体水分量−除脂肪重量比算出サブプログラムには、式（１２）及び式（１５）より、それぞれ、細胞内液量−除脂肪重量比（Ｖi／ＬＢＭ）、体水分量−除脂肪重量比（ＴＢＷ／ＬＢＭ）を算出するための手順が記述されている。
また、細胞外液量偏差算出サブプログラムには、細胞外液量−除脂肪重量比算出サブプログラムにより得られた、被験者の細胞外液量−除脂肪重量比（Ｖe／ＬＢＭ）と、ＲＯＭ１１に予め設定登録されている正常細胞外液量−除脂肪重量比（Ｖes／ＬＢＭs）とに基づいて、両者の差である細胞外液量−除脂肪重量比偏差Δ（Ｖe／ＬＢＭ）を算出し、さらに、この細胞外液量−除脂肪重量比偏差Δ（Ｖe／ＬＢＭ）に基づいて、被験者の現在の細胞外液量偏差ΔＶeを求める手順が記述されている。すなわち、細胞外液量偏差ΔＶeは、式（１７）によって与えられる。
【００５８】
ΔＶe＝ＬＢＭ｛（Ｖe／ＬＢＭ）−（Ｖes／ＬＢＭs）｝     …（１７）
【００５９】
同様にして、細胞内液量偏差算出サブプログラムには、被験者の細胞内液量−除脂肪重量比（Ｖi／ＬＢＭ）と正常細胞内液量−除脂肪重量比（Ｖis／ＬＢＭs）との差である細胞内液量−除脂肪重量比偏差Δ（Ｖi／ＬＢＭ）に基づいて現在の細胞内液量偏差ΔＶiを、体水分量偏差算出サブプログラムには、被験者の体水分量−除脂肪重量比（ＴＢＷ／ＬＢＭ）と正常体水分量−除脂肪重量比（ＴＢＷs／ＬＢＭs）との差である体水分量−除脂肪重量比偏差Δ（ＴＢＷ／ＬＢＭ）に基づいて体水分量偏差ΔＴＢＷをそれぞれ算出する手順が記述されている。すなわち、細胞内液量偏差ΔＶi、体水分量偏差ΔＴＢＷは、それぞれ、式（１８）、式（１９）によって与えられる。
【００６０】
ΔＶi＝ＬＢＭ｛（Ｖi／ＬＢＭ）−（Ｖis／ＬＢＭs）｝      …（１８）
【００６１】
ΔＴＢＷ＝ＬＢＭ｛（ＴＢＷ／ＬＢＭ）−（ＴＢＷs／ＬＢＭs）｝
…（１９）
【００６２】
また、脂肪重量推計サブプログラムには、周波数０時インピーダンス決定サブプログラムにより得られた細胞外液抵抗と、細胞内液抵抗算出サブプログラムにより得られた細胞内液抵抗と、キーボード８を介して入力された被験者の身長とに基づいて、被験者の脂肪重量ＦＡＴを推計する手順が記述されている。
この脂肪重量推計サブプログラムには、求められた細胞外液抵抗１／Ｙe及び細胞内液抵抗１／Ｙi並びに被験者の身長Ｈとに基づいて、式（２０）を内容とする細胞内液量の算出手順が書き込まれている。ここで、式（２０）は、（Ｈ，Ｙi）と（Ｈ，Ｙi）とに関する脂肪重量ＦＡＴの重回帰式であり、多数の被験者について予め標本調査を実施した結果得られたものである。
【００６３】
ＦＡＴ＝ａ2Ｈ2Ｙe＋ｂ2Ｈ2Ｙi＋ｃ2                      …（２０）
【００６４】
ここで、細胞外液抵抗の逆数Ｙe、細胞内液抵抗の逆数Ｙi、身長Ｈは、それぞれ、［Ｓ］、［Ｓ］、［ｃｍ］で表現される。また、ａ4，ｂ2は回帰係数であり、単位は共に、［ｋｇΩ／ｃｍ2］、また、ｃ2は定数であり、単位は［ｋｇ］である。
【００６５】
また、体脂肪率推計サブプログラムには、除脂肪重量推計サブプログラムにより得られた除脂肪重量ＬＢＭと、脂肪重量推計サブプログラムにより得られた脂肪重量ＦＡＴに基づいて、被験者の体脂肪率％ＦＡＴを算出する手順が記述されている。すなわち、式（１２）及び式（２０）より、体脂肪率％ＦＡＴは式（２１）によって与えられる。
【００６６】
％ＦＡＴ＝１００ＦＡＴ／（ＦＡＴ＋ＬＢＭ）              …（２１）
【００６７】
ＲＡＭ１２のデータ領域には、さらに、生体電気インピーダンス算出サブプログラム等により得られた被験者の生体電気インピーダンスを周波数毎に格納する生体電気インピーダンス記憶領域と、細胞内液抵抗算出サブプログラムにより得られた細胞内液抵抗等を格納する抵抗値記憶領域と、キーボード８を介して入力された被験者の身長データ等を格納する身長データ記憶領域と、細胞外液量推計サブプログラムにより得られた細胞外液量等の数値を格納する体液記憶領域と、体脂肪率推計サブプログラムにより得られた体脂肪率等の数値を記憶する体脂肪記憶領域等が設定される。
【００６８】
ＣＰＵ１０は、装置各部を制御する他、ＲＯＭ１１に記憶された処理プログラムをＲＡＭ１２を用いて順次実行することにより、被験者の体水分分布（細胞外液量、細胞内液量、体液量等）や体脂肪率等を推計する。
表示器９は、例えば、カラー表示が可能な液晶表示パネルからなり、キーボード８からの入力データやＣＰＵ１０の演算結果、例えば、細胞外液量−除脂肪重量比、細胞内液量−除脂肪重量比、体水分液量−除脂肪重量比に関するトレンドグラフや、細胞外液量偏差、細胞内液量偏差、体水分量偏差、体脂肪率、インピーダンス軌跡、細胞外液抵抗、細胞内液抵抗、被験者の身長等を表示する。
【００６９】
次に、この例の動作について説明する。
まず、測定に先だって、図２に示すように、２個の表面電極Ｈｃ,Ｈｐを被験者の手甲部Ｈａに、２個の表面電極Ｌｐ,Ｌｃを被験者の同じ側の足甲部Ｌｅにそれぞれ導電クリームを介して貼り付ける（このとき、表面電極Ｈｃ,Ｌｃを、表面電極Ｈｐ,Ｌｐよりも人体の中心から遠い部位に取り付ける）。上記構成の身体組成推計装置４を、例えば、透析時のモニタとして用いる場合には、操作者（又は被験者自身）が身体組成推計装置４のキーボード８を操作して、モード設定キーを操作して、体水分分布測定モードを設定し、さらに、被験者の身長を入力すると共に、測定開始から測定終了までの全測定時間Ｔwや測定間隔等ｔ（図８）や掃引回数Ｎを設定する。この例では、全測定時間Ｔwは、透析をモニターするのに充分な時間を考慮して、７時間が選択され、また、測定間隔ｔは、３０分が選択されたとする。キーボード８から入力されたデータ及び設定値は、ＲＡＭ１２に記憶される。
【００７０】
次に、操作者（又は被験者自身）が、透析開始の時刻に合わせてキーボード８の開始／終了スイッチをオンにすると、これより、ＣＰＵ１０は、図６に示す処理の流れに従って、動作を開始する。まず、ステップＳＰ１０において、ＣＰＵ１０は、信号出力回路５の測定信号発生器５２に、信号発生指示信号ＳＧを発行する。測定信号発生器５２は、ＣＰＵ１０から信号発生指示信号ＳＧを受け取ると、駆動を開始して、全測定時間の間、所定の掃引周期で、周波数が、１ｋＨｚ〜４００ｋＨｚの範囲で、かつ、１５ｋＨｚの周波数間隔で段階変化する測定信号Ｉａを繰り返し生成して、出力バッファ５３に入力する。出力バッファ５３は、入力される測定信号Ｉａを定電流状態（５００〜８００μＡに範囲の一定値）に保ちながら、マルチ周波数電流Ｉｂとして表面電極Ｈｃに送出する。これにより、定電流のマルチ周波数電流Ｉｂが、表面電極Ｈｃから被験者の体Ｅを流れ、測定が開始される。
【００７１】
マルチ周波数電流Ｉｂが被験者の体Ｅに供給されると、電流検出回路６のＩ／Ｖ変換器６１において、表面電極Ｈｃ,Ｌｃが貼り付けられた手足間を流れるマルチ周波数電流Ｉｂが検出され、アナログの電圧信号Ｖｂに変換された後、ＢＰＦ６２に供給される。ＢＰＦ６２では、入力された電圧信号Ｖｂの中から１ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの帯域の電圧信号成分のみが通過を許されて、Ａ／Ｄ変換器６３へ供給される。Ａ／Ｄ変換器６３では、供給されたアナログの電圧信号Ｖｂが、デジタルの電圧信号Ｖｂに変換され、電流データＶｂとして、所定のサンプリング周期毎、測定信号Ｉａの周波数毎にサンプリングメモリ６４に格納される。サンプリングメモリ６４では、格納されたデジタルの電圧信号ＶｂがＣＰＵ１０の求めに応じて、ＣＰＵ１０に送出される。
一方、電圧検出回路７の差動増幅器７１において、表面電極Ｈｐ,Ｌｐが貼り付けられた手足間で生じた電圧Ｖｐが検出され、ＢＰＦ７２に供給される。ＢＰＦ７２では、入力された電圧信号Ｖｐの中から１ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの帯域の電圧信号成分のみが通過を許されて、Ａ／Ｄ変換器７３へ供給される。Ａ／Ｄ変換器７３では、供給されたアナログの電圧信号Ｖｐが、デジタルの電圧信号Ｖｐに変換され、電圧データＶｐとして、所定のサンプリング周期毎、測定信号Ｉａの周波数毎にサンプリングメモリ７４に格納される。サンプリングメモリ７４では、格納されたデジタルの電圧信号ＶｐがＣＰＵ１０の求めに応じて、ＣＰＵ１０に送出される。ＣＰＵ１０は、プローブ電流Ｉａの掃引回数が、指定された掃引回数Ｎ繰り返す。
【００７２】
そして、掃引回数が指定の回数になると、ＣＰＵ１０は、測定を停止する制御を行った後、ステップＳＰ１１へ進み、これより、まず、生体電気インピーダンス算出サブプログラムを起動して、両サンプリングメモリ６４，７４に格納された周波数毎の電流データ及び電圧データを順次読み出して、各周波数についての被験者の生体電気インピーダンス（掃引回数Ｎ回の平均値）を算出する。なお、生体電気インピーダンスの算出には、その成分（抵抗及びリアクタンス）の算出も含まれる。次に、ＣＰＵ１０は、インピーダンス軌跡算出サブプログラムを起動して、生体電気インピーダンス算出サブプログラムにより得られた各周波数についての被験者の生体電気インピーダンス及びその成分（抵抗及びリアクタンス）に基づいて、最小二乗法を用いるカーブフィッティングの手法に従って、周波数０から周波数無限大までのインピーダンス軌跡を算出する。このようにして算出されたインピーダンス軌跡は、図９（ａ）,（ｂ）に示すように、中心が実軸より上がった円弧となる。
【００７３】
次に、ＣＰＵ１０は、周波数０時インピーダンス決定サブプログラム及び周波数無限大時インピーダンス決定サブプログラムに従って、インピーダンス軌跡算出サブプログラムにより得られたインピーダンス軌跡に基づいて、それぞれ、周波数０時及び無限大時の被験者の生体電気インピーダンスを求める。つまり、インピーダンス軌跡の円弧が、図中Ｘ軸と交わる点が、それぞれ周波数０Ｈｚと無限大の時の生体電気インピーダンスになる。ここで、周波数０Ｈｚ時の生体電気インピーダンスが、求める細胞外液抵抗となる。次に、ＣＰＵ１０は、細胞内液抵抗算出サブプログラムに従って、周波数０時インピーダンス決定サブプログラム及び周波数無限大時インピーダンス決定サブプログラムにより得られた両インピーダンスに基づいて、細胞内液抵抗を算出する。
【００７４】
（ａ）体水分分布測定モード時
次にステップＳＰ１２へ進み、ＣＰＵ１０は、モード設定フラグを見て現在のモードが体水分分布測定モードであるか体脂肪測定モードであるかを調べる。
いまは、操作者（又は被験者自身）によって、体水分分布測定モードが設定されているので、ＣＰＵ１０は、ステップＳＰ１３へ進み、まず、細胞外液量推計サブプログラムを起動する。ＣＰＵ１０は、細胞外液量推計サブプログラムの処理手順に従って、周波数０時インピーダンス決定サブプログラムの稼働により得られた細胞外液抵抗と、キーボード８を介して入力された被験者の身長とを、式（１３）に代入することによって、被験者の細胞外液量を推計する。
また、ＣＰＵ１０は、細胞内液量推計サブプログラムの処理手順に従って、細胞内液抵抗算出サブプログラムの稼働により得られた細胞内液抵抗と、キーボード８を介して入力された被験者の身長とを、式（１４）に代入して、被験者の細胞内液量を推計する。
そして、ＣＰＵ１０は、体液量推計サブプログラムの処理手順に従って、細胞外液量推計サブプログラムによって得られた被験者の細胞外液量と、細胞内液量推計サブプログラムによって得られた被験者の細胞内液量とを、式（１５）に代入して、体水分量を推計する。
【００７５】
次に、ＣＰＵ１０は、除脂肪重量推計サブプログラムの処理手順に従って、周波数０時インピーダンス決定サブプログラムにより得られた細胞外液抵抗１／Ｙeと、細胞内液抵抗算出サブプログラムにより得られた細胞内液抵抗１／Ｙiと、キーボード８を介して入力された被験者の身長Ｈとを、式（１２）に代入して、被験者の除脂肪重量ＬＢＭを推計する。
そして、ＣＰＵ１０は、細胞外液量−除脂肪重量比算出サブプログラムに従って、細胞外液量推計サブプログラムにより得られた細胞外液量Ｖeと除脂肪重量推計サブプログラムにより得られた除脂肪重量ＬＢＭとに基づいて、細胞外液量−除脂肪重量比（Ｖe／ＬＢＭ）を算出する。また、細胞内液量−除脂肪重量比算出サブプログラム、体水分量−除脂肪重量比算出サブプログラムに従って、それぞれ、細胞内液量−除脂肪重量比（Ｖi／ＬＢＭ）、体水分量−除脂肪重量比（ＴＢＷ／ＬＢＭ）を算出する。
【００７６】
次に、ＣＰＵ１０は、細胞外液量偏差算出サブプログラムに従って、細胞外液量−除脂肪重量比算出サブプログラムにより得られた、被験者の細胞外液量−除脂肪重量比（Ｖe／ＬＢＭ）と、ＲＯＭ１１に予め設定登録されている正常細胞外液量−除脂肪重量比（Ｖes／ＬＢＭs）と、除脂肪重量比算出サブプログラムにより得られた被験者の除脂肪重量ＬＢＭとを、式（１７）に代入して、被験者の現在の細胞外液量偏差ΔＶeを求める。
また、ＣＰＵ１０は、細胞内液量偏差算出サブプログラムに従って、被験者の細胞内液量−除脂肪重量比（Ｖi／ＬＢＭ）と、正常細胞内液量−除脂肪重量比（Ｖis／ＬＢＭs）と、除脂肪重量ＬＢＭとを、式（１８）に代入して、被験者の現在の細胞内液量偏差ΔＶiを求め、体水分量偏差算出サブプログラムに従って、被験者の体水分量−除脂肪重量比（ＴＢＷ／ＬＢＭ）と、正常体水分量−除脂肪重量比（ＴＢＷs／ＬＢＭs）と、除脂肪重量ＬＢＭとを、式（１９）に代入して、被験者の現在の体水分量偏差ΔＴＢＷを求める。
【００７７】
そして、ＣＰＵ１０は、算出された被験者の体水分分布等（細胞外液量、細胞内液量、体水分量、除脂肪重量、細胞外液量−除脂肪重量比、細胞内液量−除脂肪重量比、体水分液量−除脂肪重量比、細胞外液量偏差、細胞内液量偏差、体水分量偏差等）を測定時点における数値としてＲＡＭ１２に記憶すると共に、ステップＳＰ１４へ進み、図７に示すように、表示器９を制御して、細胞外液量−除脂肪重量比、細胞内液量−除脂肪重量比、体水分液量−除脂肪重量比の値が表示器９に表示されたトレンドグラフ（この例では、透析開始からの経過時間を横軸とし、細胞外液量−除脂肪重量比、細胞内液量−除脂肪重量比、体水分液量−除脂肪重量比の各値を縦軸とする折れ線グラフ）上にプロットされるようにし、また、細胞外液量偏差、細胞内液量偏差、体水分量偏差、細胞外液量、細胞内液量、体水分量、除脂肪重量を現在のデータとしてこれらの数値を表示器９に表示させる。
なお、例えば、細胞外液量に関するデータは赤色で、細胞内液量に関するデータは青色で、体水分量に関するデータは緑色でそれぞれ色分けして表示させるようにする。
【００７８】
この後、ステップＳＰ１５へ進み、ＣＰＵ１０は、全測定時間Ｔw（図８）が経過したか否かを判断する。この判断において、全測定時間Ｔw（この例では、７時間）が経過したとの結論が得られれば、以後の測定処理を終了するが、いま、最初の測定が終了したばかりなので、全測定時間Ｔwがいまだ経過していないと判断され、ステップＳＰ１６へ進み、測定間隔に相当する時間ｔ（同図）が経過するのを待つ。なお、この待ち時間の間も、表示器９のトレンドグラフ画面は、表示されている。そして、測定間隔に相当する時間ｔ（この例では、３０分）が経過すると、ステップＳＰ１０へ戻り、２回目の測定を開始する。そして、上述の処理を、全測定時間Ｔwが経過するまで、すなわち、透析終了時まで繰り返す。
【００７９】
（ｂ）体脂肪測定モード時
次に、体脂肪率の測定を希望する場合には、まず、測定に先だって、操作者（又は被験者自身）が身体組成推計装置４のキーボード８を操作して、モード設定キーを操作して、体脂肪測定モードを設定し、さらに、被験者の身長を入力すると共に、全測定時間Ｔf、及び掃引回数Ｎを設定する。次に、キーボード８の開始／終了スイッチを押下すると、これより、ＣＰＵ１０は、上述した測定演算処理（ステップＳＰ１０及びステップＳＰ１１）を実行する。そして、ステップＳＰ１２へ進み、ＣＰＵ１０は、モード設定フラグを見て、現在のモードが体水分分布測定モードであるか体脂肪測定モードであるかを調べる。
今度は、体脂肪測定モードが選択されているので、ステップＳＰ１７へ進み、ＣＰＵ１０は、除脂肪重量推計サブプログラムを起動する。
【００８０】
ＣＰＵ１０は、除脂肪重量推計サブプログラムの処理手順に従って、周波数０時インピーダンス決定サブプログラムにより得られた細胞外液抵抗１／Ｙeと、細胞内液抵抗算出サブプログラムにより得られた細胞内液抵抗１／Ｙiと、キーボード８を介して入力された被験者の身長Ｈとを、式（１２）に代入して、被験者の除脂肪重量ＬＢＭを推計する。
次に、ＣＰＵ１０は、脂肪重量推計サブプログラムに従って、周波数０時インピーダンス決定サブプログラムにより得られた細胞外液抵抗１／Ｙeと、細胞内液抵抗算出サブプログラムにより得られた細胞内液抵抗１／Ｙiと、キーボード８を介して入力された被験者の身長Ｈとを式（２０）に代入して、被験者の脂肪重量ＦＡＴを推計する。
そして、ＣＰＵ１０は、体脂肪率推計サブプログラムに従って、除脂肪重量推計サブプログラムにより得られた除脂肪重量ＬＢＭと、脂肪重量推計サブプログラムにより得られた脂肪重量ＦＡＴを式（２１）に代入して、体脂肪率％ＦＡＴを算出する。
【００８１】
最後に、ＣＰＵ１０は、算出された被験者の体脂肪率等をＲＡＭ１２に記憶すると共に、ステップＳＰ１８において、図９に示すように、被験者の体脂肪率、インピーダンス軌跡、細胞外液抵抗、被験者の身長等を表示器９に表示させる。そして、当該一連の処理を終了する。
【００８２】
このように、上記構成によれば、生体の抵抗を細胞外液抵抗と細胞内液抵抗とに分けて求めることができ、しかも、細胞膜の容量成分を含まない状態で、正確に求めることができ、この算出結果に基づいて、細胞外液量、細胞内液量、体液量、体脂肪率等について、一段と実情に近い推計を簡便に行うことができる。
また、細胞外液量等に関する推計値を得るために必要な人体特徴データは、身長データ入力手段から入力される身長データのみで事足り、例えば、被験者が成人であれば、体重等のように特に変動する量ではないために、特に改めて測定を要しない場合が多いので、測定を一段と迅速かつ簡便に行うことができる。また、例えば、透析の際の除水によって体重が変動して、測定値の信頼性が低下するような事態を防ぐことができる。
また、インピーダンス軌跡算出サブプログラムにより、最小二乗法の演算手法を駆使して、インピーダンス軌跡を求め、求められた軌跡から、周波数０時及び無限大時の生体電気インピーダンスを求め、求められた生体電気インピーダンスに基づいて、細胞外液抵抗及び細胞内液抵抗を算出するので、高周波投入時の浮遊容量や外来ノイズの影響を回避でき、また、人体への直流の直接投入を回避できる。それ故、測定精度が向上する。
また、体水分分布測定モードにおいて、細胞外液量−除脂肪重量比、細胞内液量−除脂肪重量比、体液量−除脂肪重量比の現在の値が、表示器９においてトレンド表示され、かつ、被験者の現在の細胞外液量、細胞内液量、体液量の正常状態からの差が表示されるので、例えば、透析の際に除水量を、細胞外液、細胞内液のそれぞれについて、最適に制御することができる。また、この際、被験者の体格の差異の影響を補正する必要はない。
【００８３】
◇第２実施例
図１０は、この発明の第２実施例である身体組成推計装置の動作処理手順を示すフローチャートである。
この第２実施例の身体組成推計装置が、上述の第１実施例と大きく異なるところは、第１実施例の身体組成推計装置においては、体水分分布測定モード及び体脂肪測定モードの２つの測定モードの選択が可能な構成であるのに対して、さらに、被験者の血液のヘマトクリット値を測定するためのヘマトクリット値測定モードが付加された構成とした点である。また、これに伴って、ＲＯＭ１１には、ＣＰＵ１０がヘマトクリット値を算出するために必要な手順が記述されたヘマトクリット値算出サブプログラムが格納されている。また、キーボード８のモード選択キーからは、体水分分布測定モード、体脂肪測定モード及びヘマトクリット値測定モードの３つの測定モードの選択が可能なように構成されている。
なお、これ以外の点では、第１実施例と略同一の構成（図１）であるので、この第２実施例においても、同図を用いて説明する。
【００８４】
ヘマトクリット値算出サブプログラムには、周波数０時インピーダンス決定サブプログラムにより得られた細胞外液抵抗１／Ｙeに基づいて、被験者の血液のヘマトクリット値を推計する手順が記述されている。すなわち、上述した式（１６）を内容とするヘマトクリット値Ｈｃｔの算出手順が書き込まれている。ここで、式（１６）は、細胞外液抵抗の逆数Ｙeに関するヘマトクリット値Ｈｃｔの回帰式であり、多数の被験者について予め標本調査を実施した結果得られたものである。
【００８５】
次に、図１０を参照して、この例の動作について説明する。この例の処理の流れは、ステップＳＰ１０からステップＳＰ１２まで、及び体水分分布を測定するステップＳＰ１３からステップＳＰ１６までの処理は、第１実施例で述べたと略同様であるので、その説明を省略する。
次に、ヘマトクリット値Ｈｃｔの測定を希望する場合には、まず、測定に先だって、操作者（又は被験者自身）が身体組成推計装置４のキーボード８を操作して、モード設定キーを操作して、ヘマトクリット値測定モードを設定し、さらに、全測定時間Ｔh、及び掃引回数Ｎを設定する。次に、キーボード８の開始／終了スイッチを押下すると、これより、ＣＰＵ１０は、上述した測定演算処理（ステップＳＰ１０及びステップＳＰ１１）を実行する。そして、ステップＳＰ１２へ進み、ＣＰＵ１０は、モード設定フラグを見て、現在のモードが体水分分布測定モードであるか否かを調べる。
ここでは、体水分分布測定モードは選択されていないので、ステップＳＰ２０１へ進み、ＣＰＵ１０は、再びモード設定フラグを見て、現在のモードが体脂肪測定モードであるかヘマトクリット値測定モードであるかを調べる。今度は、ヘマトクリット値測定モードが選択されているので、ステップＳＰ２０２へ進み、ＣＰＵ１０は、ヘマトクリット値算出サブプログラムを起動する。
【００８６】
ＣＰＵ１０は、ヘマトクリット値算出サブプログラムの処理手順に従って、周波数０時インピーダンス決定サブプログラムにより得られた細胞外液抵抗１／Ｙeを式（１６）に代入して被験者の血液のヘマトクリット値Ｈｃｔを推計する。
そして、ＣＰＵ１０は、算出された被験者の血液のヘマトクリット値ＨｃｔをＲＡＭ１２に記憶すると共に、ステップＳＰ２０２において、被験者の血液のヘマトクリット値Ｈｃｔ等を表示器９に表示させる。
【００８７】
上記構成によれば、上述した第１実施例の効果に加えて、被験者の血液のヘマトクリット値を、採血することなく、簡単かつ正確に求めることができる。それ故、例えば、貧血の診断等を簡単かつ手軽に行うことができる。
【００８８】
◇第３実施例
図１１は、この発明の第３実施例である身体組成推計装置の動作処理手順を示すフローチャートである。
この第３実施例の身体組成推計装置が、上述の第１実施例の身体組成推計装置と大きく異なるところは、第１実施例と異なる体水分分布及び体脂肪の算出のアルゴリズムが採用される点である。すなわち、この例の身体組成推計装置は、細胞外液抵抗１／Ｙe及び細胞外液抵抗１／Ｙeを求めた後、一旦、これらの抵抗値に基づいて被験者の体密度Ｄｂを求め、この体密度Ｄｂに基づいて、体水分布のうちの体水分量及び体脂肪の算出を行うよう構成されている。また、これに伴い、キーボード８からは、被験者の身長Ｈと共に体重Ｗも入力され、これら、身長Ｈ、体重Ｗ、細胞外液抵抗１／Ｙe及び細胞外液抵抗１／Ｙeに基づいて、被験者の体密度Ｄｂが求められる。また、ＲＯＭ１１には、ＣＰＵ１０が被験者の体密度を算出するために必要な手順が記述された体密度算出サブプログラムが格納されている。
【００８９】
体密度算出サブプログラムには、周波数０時インピーダンス決定サブプログラムにより得られた細胞外液抵抗１／Ｙe及び細胞内液抵抗算出サブプログラムにより得られた細胞内液抵抗１／Ｙi、並びにキーボード８を介して入力された被験者の身長Ｈ及び体重Ｗに基づいて、被験者の体密度Ｄｂを推計する手順が記述されている。すなわち、式（２２）を内容とする体密度Ｄｂの算出手順が書き込まれている。ここで、式（２２）は、（Ｈ，Ｗ，Ｙe）と（Ｈ，Ｗ，Ｙi）とに関する被験者の体密度Ｄｂの重回帰式であり、多数の被験者について予め標本調査を実施した結果得られたものである。
【００９０】
Ｄb＝ａ4（Ｗ／Ｈ2）Ｙe＋ｂ4（Ｗ／Ｈ2）Ｙi＋ｃ4          …（２２）
【００９１】
ここで、体密度Ｄｂ、細胞外液抵抗の逆数Ｙe、細胞内液抵抗の逆数Ｙi、身長Ｈ，体重Ｗは、それぞれ、［ｇ／ｃｃ］、［Ｓ］、［Ｓ］、［ｃｍ］、［ｋｇ］で表現される。また、ａ4，ｂ4は回帰係数であり、単位は共に、［ｍΩ／ｃｍ］、また、ｃ4は定数であり、単位は［ｇ／ｃｃ］である。
【００９２】
また、体脂肪率推計サブプログラムには、体密度算出サブプログラムによって得られた被験者の体密度Ｄｂに基づいて、体脂肪率％ＦＡＴを算出するための算出式が記述されている。すなわち、式（２３）を内容とする体密度Ｄｂの算出手順が書き込まれている。ここで、式（２３）は、従来から用いられている体脂肪率％ＦＡＴの計算式である。
【００９３】
％ＦＡＴ＝１００・（４．５７０／Ｄｂ−４．１４２）      …（２３）
【００９４】
また、脂肪重量推計サブプログラムには、体脂肪率推計サブプログラムによって求められた被験者の体密度Ｄｂと、キーボード８を介して入力された被験者の体重Ｗに基づいて、脂肪重量ＦＡＴを推計する計算式が記述されている。すなわち、式（２４）を内容とする脂肪重量ＦＡＴの算出手順が書き込まれている。
【００９５】
ＦＡＴ＝Ｗ・％ＦＡＴ／１００                           …（２４）
【００９６】
また、除脂肪重量推計サブプログラムには、脂肪重量推計サブプログラムによって求められた被験者の脂肪重量ＦＡＴと、キーボード８を介して入力された被験者の体重Ｗに基づいて、除脂肪重量ＬＢＭを推計する計算式が記述されている。すなわち、式（２５）を内容とする除脂肪重量ＬＢＭの算出手順が書き込まれている。
【００９７】
ＬＢＭ＝Ｗ−ＦＡＴ                                    …（２５）
【００９８】
また、体水分量推計サブプログラムには、除脂肪重量推計サブプログラムによって求められた被験者の除脂肪重量ＬＢＭに基づいて、体水分量ＴＢＷを推計する計算式が記述されている。すなわち、式（２６）を内容とする体水分量ＴＢＷの算出手順が書き込まれている。ここで、式（２６）は、従来から用いられている体水分量ＴＢＷの計算式である。
【００９９】
ＴＢＷ＝０．７３２・ＬＢＭ                              …（２６）
【０１００】
なお、この例では、体水分量ＴＢＷは式（２６）によって、算出されるが、細胞外液量Ｖe及び細胞内液量Ｖiは、第１実施例の場合と同様に、式（１３）、式（１４）によって算出される。
また、細胞外液量−除脂肪重量比算出サブプログラムには、細胞外液量推計サブプログラムにより得られた細胞外液量Ｖeと除脂肪重量推計サブプログラムにより得られた除脂肪重量ＬＢＭとに基づいて、すなわち、式（１３）及び式（２５）より、細胞外液量−除脂肪重量比（Ｖe／ＬＢＭ）を算出する算出式が記述されている。
同様に、細胞内液量−除脂肪重量比算出サブプログラムには式（１４）及び式（２５）より、体水分量−除脂肪重量比算出サブプログラムは式（２５）及び式（２６）より、それぞれ、細胞内液量−除脂肪重量比（Ｖi／ＬＢＭ）、体水分量−除脂肪重量比（ＴＢＷ／ＬＢＭ）を算出する算出式が記述されている。
また、細胞外液量偏差算出サブプログラムには、細胞外液量−除脂肪重量比算出サブプログラムにより得られた、被験者の細胞外液量−除脂肪重量比（Ｖe／ＬＢＭ）と、ＲＯＭ１１に予め設定登録されている正常細胞外液量−除脂肪重量比（Ｖes／ＬＢＭs）とに基づいて、両者の差である細胞外液量−除脂肪重量比偏差Δ（Ｖe／ＬＢＭ）を算出し、さらに、この細胞外液量−除脂肪重量比偏差Δ（Ｖe／ＬＢＭ）に基づいて、被験者の現在の細胞外液量偏差ΔＶeを求める算出式が記述されている。この細胞外液量偏差ΔＶeの算出式は、第１実施例で用いた式（１７）と同一の算出式となる。
同様にして、細胞内液量偏差算出サブプログラムには、被験者の細胞内液量−除脂肪重量比（Ｖi／ＬＢＭ）と正常細胞内液量−除脂肪重量比（Ｖis／ＬＢＭs）との差である細胞内液量−除脂肪重量比偏差Δ（Ｖi／ＬＢＭ）に基づいて現在の細胞内液量偏差ΔＶiを、体水分量偏差算出サブプログラムは、被験者の体水分量−除脂肪重量比（ＴＢＷ／ＬＢＭ）と正常体水分量−除脂肪重量比（ＴＢＷs／ＬＢＭs）との差である体水分量−除脂肪重量比偏差Δ（ＴＢＷ／ＬＢＭ）に基づいて体水分量偏差ΔＴＢＷをそれぞれ算出する算出式が記述されている。細胞内液量偏差ΔＶi、体水分量偏差ΔＴＢＷの算出式も、それぞれ、第１実施例で用いた式（１８）、式（１９）と同一となる。
【０１０１】
次に、図１１を参照して、この例の動作について説明する。
ＣＰＵ１０は、ステップＳＰ１１において、細胞外液抵抗１／Ｙe及び細胞内液抵抗１／Ｙiを計算した後ステップＳＰ３０１へ進み、体密度算出サブプログラムを起動する。そして、体密度算出サブプログラムの処理手順に従って、算出された細胞外液抵抗１／Ｙe及び細胞内液抵抗１／Ｙi、並びにキーボード８から入力された被験者の身長Ｈ及び体重Ｗを式（２２）に代入して体密度Ｄｂを求める。
【０１０２】
次に、ＣＰＵ１０は、ステップＳＰ１２へ進み、体水分分布測定モードの時は、ステップＳＰ１３へ進む。ここで、ＣＰＵ１０は、まず、細胞外液量Ｖe及び細胞内液量Ｖiを、それぞれ、式（１３）、式（１４）によって算出する。
そして、ステップＳＰ３０１において算出した被験者の体密度Ｄｂに基づいて、式（２３）により体脂肪率％ＦＡＴを求め、さらに、式（２４）によって脂肪重量ＦＡＴを、式（２５）によって除脂肪重量ＬＢＭをそれぞれ求めた後、式（２６）によって、体水分量ＴＢＷを算出する。
また、ＣＰＵ１０は、式（１３）及び式（２５）によって細胞外液量−除脂肪重量比（Ｖe／ＬＢＭ）を、式（１４）及び式（２５）によって細胞内液量−除脂肪重量比（Ｖi／ＬＢＭ）を、式（２５）及び式（２６）によって体水分量−除脂肪重量比（ＴＢＷ／ＬＢＭ）をそれぞれ算出する。次に、ＣＰＵ１０は、式（１７）によって細胞外液量偏差ΔＶeを、式（１８）によって細胞内液量偏差ΔＶiを、式（１９）によって体水分量偏差ΔＴＢＷをそれぞれ算出する。
そして、ステップＳＰ１４へ進み、ＣＰＵ１０は、表示器９を制御して、細胞外液量−除脂肪重量比、細胞内液量−除脂肪重量比、体水分液量−除脂肪重量比の値が表示器９の画面上にプロットされ、トレンドグラフとして表示されるようにする。また、細胞外液量偏差、細胞内液量偏差、体水分量偏差、細胞外液量、細胞内液量、体水分量、除脂肪重量を現在のデータとしてこれらの数値を表示器９に表示させる。
【０１０３】
ステップＳＰ１２において、体脂肪測定モードであった時は、ステップＳＰ１７へ進み、ＣＰＵ１０は、ステップＳＰ３０１において算出した被験者の体密度Ｄｂに基づいて、式（２３）により体脂肪率％ＦＡＴを算出する。
そして、ＣＰＵ１０は、算出された被験者の体脂肪率等をＲＡＭ１２に記憶し、さらにステップＳＰ１８において、図９に示すように、被験者の体脂肪率、インピーダンス軌跡、細胞外液抵抗、被験者の身長等を表示器９に表示させる。
【０１０４】
このように、上記構成によれば、生体の抵抗を細胞外液抵抗と細胞内液抵抗とに分けて求めることができ、しかも、細胞膜の容量成分を含まない状態で、正確に求めることができ、この算出結果に基づいて、細胞外液量、細胞内液量、体液量、体脂肪率等について、一段と実情に近い推計を簡便に行うことができる。
また、求められた細胞外液抵抗及び細胞内液抵抗に基づいて被験者の体密度を求めることができ、この体密度に基づいて、体脂肪率や体水分量を求めることができる。それ故、求められた体水分量と、細胞外液抵抗と細胞内液抵抗とのうちどちらか一方との差を求めることにより、他方を求めることもできる。
また、インピーダンス軌跡算出サブプログラムにより、最小二乗法の演算手法を駆使して、インピーダンス軌跡を求め、求められた軌跡から、周波数０時及び無限大時の生体電気インピーダンスを求め、求められた生体電気インピーダンスに基づいて、細胞外液抵抗及び細胞内液抵抗を算出するので、高周波投入時の浮遊容量や外来ノイズの影響を回避でき、また、人体への直流の直接投入を回避できる。それ故、測定精度が向上する。
また、体水分分布測定モードにおいて、細胞外液量−除脂肪重量比、細胞内液量−除脂肪重量比、体液量−除脂肪重量比の現在の値が、表示器９においてトレンド表示され、かつ、被験者の現在の細胞外液量、細胞内液量、体液量の正常状態からの差が表示されるので、例えば、透析の際に除水量を、細胞外液、細胞内液のそれぞれについて、最適に制御することができる。また、この際、被験者の体格の差異の影響を補正する必要はない。
【０１０５】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
例えば、各種身体組成推計式の回帰係数等の数値は、上述の実施例のものに限定されない。すなわち、所定の範囲内での数値の変動や精度上の有効桁数の変動等は許容される。
また、上述の実施例では、４個の表面電極Ｈｃ，Ｈｐ，Ｌｃ，Ｌｐのうち、２個の表面電極Ｈｃ，Ｈｐを被験者Ｅの手甲部Ｈａに、残り２個の表面電極Ｌｃ，Ｌｐを被験者Ｅの足甲部Ｌｅに、貼り付けるようにしたが、これに限らず、例えば、４個とも片足に取り付けるようにしても良い。
また、測定信号（電流）Ｉａの周波数範囲は、１ｋＨｚ〜４００ｋＨｚに限定されない。同様に、周波数の数も複数である限り任意である。また、生体電気インピーダンスを算出する代わりに、生体電気アドミッタンスを算出するようにしても良く、これに伴い、インピーダンス軌跡を算出する代わりに、アドミッタンス軌跡を算出するようにしても良い。
また、上述の実施例では、最小二乗法によるカーブフィッティングの手法を用いて、周波数０時及び無限大時の生体電気インピーダンスを求めるようにしたが、これに限らず、浮遊容量や外来ノイズの影響を他の手段により回避できる場合には、例えば、２周波数（５ｋＨｚ以下の低周波と、２００ｋＨｚ以上の高周波）の測定信号を生成して被験者に投入し、被験者の体の低周波時の生体電気インピーダンスを周波数０時の生体電気インピーダンスとみなすと共に、被験者の体の高周波時の生体電気インピーダンスを周波数無限大時の生体電気インピーダンスとみなすようにしても良い。
また、表示器９のトレンドグラフ上に、正常細胞外液量−除脂肪重量比、正常細胞内液量−除脂肪重量比及び正常体液量−除脂肪重量比を時間的に一定の直線（水平線）として表示されるようにしても良い。また、上述の実施例では、１つの画面上に、細胞外液量−除脂肪重量比、細胞内液量−除脂肪重量比及び体液量−除脂肪重量比をまとめて表示させたが、切替操作によって別々に表示させるようにしても良い。また、表示器９のトレンドグラフを折れ線グラフに代えて棒グラフとしても良い。また、出力装置は、表示器に限らず、プリンタを用いても良い。
【０１０６】
また、上述の第１実施例及び第２実施例においては、体水分量ＴＢＷを、細胞外液量Ｖe及び細胞内液量Ｖiの和として算出し、また、上述の第３実施例においては、体水分量ＴＢＷを、まず、体密度Ｄｂを求めてから、所定の手順に従って算出したが、この体水分量ＴＢＷを、別の方法によって直接算出するようにしても良い。例えば、多数の被験者について、分布体積法等により体水分量ＴＢＷを測定し、同時に生体電気インピーダンス法により細胞外液抵抗１／Ｙe及び細胞内液抵抗１／Ｙiを測定し、体水分量ＴＢＷを細胞外液抵抗１／Ｙe及び細胞内液抵抗１／Ｙiで重回帰分析することによって、式（１５）に対応する身体組成推計式を求め、この身体組成推計式に従って体水分量ＴＢＷを算出するようにしても良い。
この場合は、例えば、細胞内液量Ｖiは、体水分量ＴＢＷと細胞外液量Ｖeとの差として算出するようにしても良い。それ故、細胞内液抵抗１／Ｙiを求める必要はないので、周波数０時の生体電気インピーダンスのみ測定すれば足りる。また、これに伴い、例えば、測定信号Ｉａの周波数を、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で変化させ、ＢＰＦ６２，７２を、略１ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの帯域の電圧信号のみを通すように設定するようにしても良い。
また、各種身体組成推計式を、例えば、被験者の年齢や性別等を加味した推計式としても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】この発明の第１実施例である身体組成推計装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】同身体組成推計装置の使用状態を模式的に示す模式図である。
【図３】人体のインピーダンス軌跡を示す図である。
【図４】組織内細胞の電気的等価回路図である。
【図５】周波数無限大時の組織内細胞の電気的等価回路図である。
【図６】同身体組成推計装置の動作処理手順を示すフローチャートである。
【図７】同身体組成推計装置における表示器の表示例を示す図である。
【図８】同身体組成推計装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】同身体組成推計装置における表示器の別の表示例を示す図である。
【図１０】この発明の第２実施例である身体組成推計装置の動作処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の第３実施例である身体組成推計装置の動作処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】細胞外液量、細胞内液量を推計するための身体組成推計式の導出方法を説明するための説明図である。
【図１３】除脂肪重量を推計するための身体組成推計式の導出方法を説明するための特性図である。
【図１４】ヘマトクリット値を推計するための身体組成推計式の導出方法を説明するための説明図である。
【図１５】人体の組織内細胞を模式的に示す模式図である。
【図１６】組織内細胞の電気的等価回路図である。
【符号の説明】
【０１０８】
４      体液測定装置
５      信号出力回路（生体電気インピーダンス算出手段の一部）
５２      測定信号発生器
５３      出力バッファ
６      電圧検出回路（生体電気インピーダンス算出手段の一部）
６１      Ｉ／Ｖ変換器
６２      ＢＰＦ
６３      Ａ／Ｄ変換器
６４      サンプリングメモリ
７      電圧検出回路（生体電気インピーダンス算出手段の一部）
７１      差動増幅器
７２      ＢＰＦ
７３      Ａ／Ｄ変換器
７４      サンプリングメモリ
８      キーボード（人体特徴データ入力手段）
１０      ＣＰＵ（生体電気インピーダンス算出手段、抵抗算出手段、体液推計手段）
１１      ＲＯＭ
１２      ＲＡＭ
Ｈｃ，Ｈｐ，Ｌｃ，Ｌｐ      表面電極
Ｅ      被験者の体
Ｈａ      被験者の手甲部
Ｌｅ      被験者の足甲部
Ｉａ      測定信号
Ｉｂ      マルチ周波数電流（マルチ周波のプローブ電流）
Ｖｐ      被験者の手足間の電圧
【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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