(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の上肢に装着され人体の血圧により変化する生体情報を検出する生体情報検出手段と、前記生体情報検出手段の出力から人体の血圧値を算出する血圧値決定手段と、前記生体情報検出手段が装着された生体の部分に接触するように配置された第一の電極と、前記生体情報検出手段が装着された部分とは別の上肢における生体の皮膚を接触させる第二の電極と、前記第一の電極と第二の電極との間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、前記インピーダンス測定手段の出力から前記人体の体脂肪率を算出する体脂肪率算出手段とからなり、前記生体情報検出手段は、前記血圧値決定手段が算出した人体の血圧値により決定される圧力をかけて前記第一の電極を生体に接触させる圧力印加手段を持つことを特徴とする体脂肪率計。
【請求項２】
人体の上肢に装着され人体の血圧により変化する生体情報を検出する生体情報検出手段と、前記生体情報検出手段の出力から人体の血圧値を算出する血圧値決定手段と、前記生体情報検出手段が装着された生体の部分に接触するように配置された第一の電極と、前記生体情報検出手段が装着された部分とは別の上肢における生体の皮膚を接触させる第二の電極と、前記第一の電極と第二の電極との間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、前記インピーダンス測定手段の出力から人体の体脂肪率を算出する体脂肪率算出手段とからなり、前記生体情報検出手段は、前記血圧値決定手段が算出した人体の血圧値により決定される圧力をかけて前記第一の電極を生体に接触させる圧力印加手段を持つことを特徴とする体脂肪率計付き血圧計。
【請求項３】
圧力印加手段の圧力を検出する圧力検出手段を持ち、前記圧力検出手段の検出結果が、前記血圧値決定手段が算出した人体の血圧値により決定される圧力の時に測定されたインピーダンスの値から前記人体の体脂肪率を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の体脂肪率計または体脂肪率計付き血圧計。
【請求項４】
体脂肪率を算出するために用いるインピーダンスを測定する際の圧力印加手段の圧力範囲の上限は人体の平均血圧値以上かつ最高血圧値以下とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の体脂肪率計または体脂肪率計付き血圧計。
【請求項５】
血圧値と体脂肪率を同時または連続して測定するものであり、体脂肪率を算出するために用いるインピーダンスを測定する際の圧力印加手段の圧力範囲は同時または連続して測定した血圧値から決定することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の体脂肪率計付き血圧計。
【請求項６】
圧力印加手段の圧力を制御する圧力制御手段を持ち、圧力印加手段の圧力が、前記血圧値決定手段が算出した人体の血圧値により決定される圧力範囲外になった時に圧力範囲内に戻すように制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の体脂肪率計または体脂肪率計付き血圧計。
【請求項７】
生体情報検出手段は圧力印加手段を用いて上肢の装着部位を加圧した時の生体情報を検出し、血圧値決定手段は前記生体情報検出手段の出力から人体の血圧値を決定することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の体脂肪率計付き血圧計。
【請求項８】
前記第一の電極を、前記生体情報検出手段の生体に接触する部分に配置するとともに、前記第二の電極を、前記生体情報検出手段と一体的に設けられた筐体表面に配置したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか1項に記載の体脂肪率計または体脂肪率計付き血圧計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体の体脂肪率を測定する体脂肪率計、および血圧と体脂肪率を１台で測定できる体脂肪率計付き血圧計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
まず、従来の体脂肪率計については、人体の密度を測定し脂肪分とそれ以外の組織の比重の違いから体脂肪率を算出する密度法が標準的な計測法として医師や研究者に用いられているが、この方法では人体の容積や比重を求めるために、全身を水中に潜らせる必要があり、被測定者への肉体的な負荷が大きく家庭用としては用いられてはいない。そこで家庭用としては体脂肪率と相関があると言われている生体のインピーダンスや光の透過率、超音波の反射率や透過率を測定し、測定値を上記で述べた密度法で計測された体脂肪率と対応づけることによって間接的に体脂肪率を求める間接法が多く用いられている。
【０００３】
また、従来の電子血圧計については、腕や手首にカフを巻き付けカフに最高血圧以上の圧力を加えて血流を一時的に阻害した後に、徐々にカフの圧力を下げその過程で脈音が発生する時点と消失する時点の圧力から最高血圧値と最低血圧値を決定するコロトコフ音法や、同じくカフ圧の減圧過程における心拍に同期して発生するカフの微小な圧力変動の振幅の変化を用いて血圧値を決定するオシロメトリック法を用いて人体の血圧を決定するものが多く、実際に家庭用としても広く使用されている。
【０００４】
また、これら従来の電子血圧計と体脂肪率計を同時に測定できる体脂肪率計付き血圧計も提案されている。例えば、特許第２５３４０１９号公報では血圧測定時に加圧するためのカフを２つ持っており、これらを両手首に装着して２つのカフに配置された電極間のインピーダンスを計測する事により、被検者の体脂肪率を測定している。
【０００５】
図８に従来の体脂肪率計付き血圧計の説明図を示す。図中３１は左腕用カフ、３２は右腕用カフ、３３は本体、３４、３５はそれぞれ本体３３と左右のカフ３１、３２とを結び本体で発生させた圧力を左右のカフ３１、３２に伝達するエアパイプ、３６、３７はそれぞれ本体３３と左右のカフ３１、３２とを結び両手首間のインピーダンスを測定するためのリード線である。なお、本体３３には血圧測定時にカフに加える圧力を発生させる圧力発生手段と圧力発生手段が発生した圧力を測定する圧力検出手段とカフの圧力を徐々に減圧する微速減圧弁や、体脂肪率を測定する際に両腕間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段とインピーダンスを算出するための身長・体重データを入力する入力手段３８、３９、４０や、血圧や体脂肪率の測定結果等を表示する表示装置４１と、全体の制御を司る制御手段が収納されている。
【０００６】
この従来例における作用を説明する。まず、入力手段３８、３９、４０から被験者の身長・体重が入力され、被験者が左右の手首に装着したカフ３１、３２により手首部分の動脈を圧迫阻血して、片側、もしくは両手首のカフを用いて血圧を測定すると同時に、両手首部位の甲側に配置された電極装置により人体インピーダンスを測定し、このインピーダンスの値と入力手段３８、３９、４０から入力された身長・体重データとから、体脂肪率を算出し表示装置４１に表示している。この構成により、血圧と体脂肪率が同時に測定でき、カフの加圧により電極装置が人体の皮膚に十分に圧接されて良好な皮膚への接触を図る事が可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の体脂肪率計付き血圧計では、両手首にカフを装着するので、測定の前後で両手が自由にならないために、カフの装着やデータ入力の操作が困難になったり、拘束感があるなど使用上の不快感が多くなるほか、両手首へのリード線やエアパイプの引き回しが必要になり、取り扱いがわずらわしくなるという欠点があった。また、カフを加圧することによりカフの手首側に配置された電極と手首との接触を良好にすることが可能とも記述されているが、装置の小型化を図る場合は電極の大きさを小さくする必要があり、どこまで電極を小さくできるかは接触抵抗の増加をいかに押さえるかにかかっている。しかるに、上記従来の体脂肪率計付き血圧計では接触抵抗の削減のために具体的にどれだけ加圧すればよいかは明細書に記載されておらず、どれだけ加圧してよいか分からないという欠点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、人体の上肢に装着され人体の血圧により変化する生体情報を検出する生体情報検出手段と、前記生体情報検出手段の出力から人体の血圧値を算出する血圧値決定手段と、前記生体情報検出手段が装着された生体の部分に接触する様に配置された第一の電極と、前記生体情報検出手段が装着された部分とは別の上肢における生体の皮膚を接触させる第二の電極と、前記第一の電極と第二の電極との間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、前記インピーダンス測定手段の出力から前記人体の体脂肪率を算出する体脂肪率算出手段とからなり、前記生体情報検出手段は、前記血圧値決定手段が算出した人体の血圧値により決定される圧力をかけて前記第一の電極を生体に接触させる圧力印加手段を持つ構成としたものである。
【０００９】
上記発明によれば、体脂肪率測定の際に圧力印加手段により第１の電極を手首の皮膚に押し付けるので接触抵抗を減じることが可能で、あらかじめ決められた最適な加圧状態の時のインピーダンスから人体の体脂肪率を測定できるので、正確な体脂肪率を測定できる体脂肪率計を提供できる。また、このような体脂肪率計は、圧力印加手段を用いて上肢の装着部位を加圧した時の生体情報を検出し血圧値を決定する血圧計に体脂肪率測定機能を付加することで、より簡単に実現できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１にかかる体脂肪率計は、人体の上肢に装着され人体の血圧により変化する生体情報を検出する生体情報検出手段と、前記生体情報検出手段の出力から人体の血圧値を算出する血圧値決定手段と、前記生体情報検出手段が装着された生体の部分に接触するように配置された第一の電極と、前記生体情報検出手段が装着された部分とは別の上肢における生体の皮膚を接触させる第二の電極と、前記第一の電極と第二の電極との間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、前記インピーダンス測定手段の出力から前記人体の体脂肪率を算出する体脂肪率算出手段とからなり、前記生体情報検出手段は、前記血圧値決定手段が算出した人体の血圧値により決定される圧力をかけて前記第一の電極を生体に接触させる圧力印加手段を持つ構成としたものである。
【００１１】
そして、体脂肪率測定の際に圧力印加手段によりあらかじめ決められた強さで加圧して第１の電極を手首の皮膚に押し付けて接触抵抗を低減させたときの人体のインピーダンスを測定して人体の体脂肪率を算出するので、電極が小さい場合でも正確な体脂肪率を算出できる体脂肪率計を提供できる。また、インピーダンスを測定する際の圧力印加手段の圧力を人体の血圧値を用いて最適化するので、圧力印加手段直下の血流が安定した状態で正確なインピーダンスの測定ができる。
【００１２】
本発明の請求項２にかかる体脂肪率計付き血圧計は、人体の上肢に装着され人体の血圧により変化する生体情報を検出する生体情報検出手段と、前記生体情報検出手段の出力から前記人体の血圧値を算出する血圧値決定手段と、前記生体情報検出手段が装着された生体の部分に接触するように配置された第一の電極と、前記生体情報検出手段が装着された部分とは別の上肢における生体の皮膚を接触させる第二の電極と、前記第一の電極と第二の電極との間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、前記インピーダンス測定手段の出力から前記人体の体脂肪率を算出する体脂肪率算出手段とからなり、前記生体情報検出手段は、前記血圧値決定手段が算出した人体の血圧値により決定される圧力をかけて前記第一の電極を生体に接触させる圧力印加手段を持つ構成としたものである。
【００１３】
そして、体脂肪率測定の際にも圧力印加手段によりあらかじめ決められた強さで加圧して第一の電極を手首の皮膚に押し付けて接触抵抗を低減させたときの人体のインピーダンスを測定して人体の体脂肪率を算出するので、電極が小さい場合でも正確な体脂肪率を算出できる体脂肪率計付き血圧計を提供できる。また、インピーダンスを測定する際の圧力印加手段の圧力を人体の血圧値を用いて最適化するので、圧力印加手段直下の血流が安定した状態で正確なインピーダンスの測定ができる。
【００１４】
本発明の請求項３にかかる体脂肪率計または体脂肪率計付き血圧計は、圧力印加手段の圧力を検出する圧力検出手段を持ち、前記圧力検出手段の検出結果が、前記血圧値決定手段が算出した人体の血圧値により決定される圧力の時に測定されたインピーダンスの値から前記人体の体脂肪率を決定する構成とした。
【００１５】
そして、圧力検出手段の出力から第一の電極と手首の皮膚とが接触している最適な状態を検出できるので、接触抵抗の少ない状態でインピーダンスを検出することが可能であり、したがって、正確な体脂肪率測定が可能な体脂肪率計または体脂肪率計付き血圧計を提供できる。
【００２０】
本発明の請求項４にかかる体脂肪率計または体脂肪率計付き血圧計は、体脂肪率を算出するために用いるインピーダンスを測定する際の圧力印加手段の圧力範囲の上限は平均血圧値以上かつ人体の最高血圧値以下とする構成とした。
【００２１】
そして、圧力印加手段の圧力が被験者の平均血圧値以上かつ最高血圧値以下の時のインピーダンスを測定するので、圧力印加手段直下の血流が安定した状態で正確なインピーダンスの測定ができる。
【００２２】
本発明の請求項５にかかる体脂肪率計付き血圧計は、血圧値と体脂肪率を同時または連続して測定するものであり、体脂肪率を算出するために用いるインピーダンスを測定する際の圧力印加手段の圧力範囲は同時または連続して測定した血圧値から決定する構成とした。
【００２３】
そして、体脂肪率を測定する状態またはその直前の血圧値からインピーダンス測定を行う圧力印加手段の圧力値を決定するので、被験者の状況に応じたインピーダンス測定ができる。
【００２４】
本発明の請求項６にかかる体脂肪率計または体脂肪率計付き血圧計は、圧力印加手段の圧力を制御する圧力制御手段を持ち、圧力印加手段の圧力が、前記血圧値決定手段が算出した人体の血圧値により決定される圧力範囲外になった時に圧力範囲内に戻すように制御する構成とした。
【００２５】
そして、インピーダンスの測定が完了する前に圧力印加手段の圧力値が安定して測定できる圧力範囲以下になった場合に再度加圧して圧力印加手段の圧力を上昇させてインピーダンスを測定するので、圧力印加手段の圧力が低下した場合でも正確なインピーダンス測定ができる。
【００２６】
本発明の請求項７にかかる体脂肪率計付き血圧計は、生体情報検出手段は圧力印加手段を用いて上肢の装着部位を加圧した時の生体情報を検出し、血圧値決定手段は前記生体情報検出手段の出力から人体の血圧値を決定する構成とした。
【００２７】
そして、血圧計で使用するカフを用いて加圧するので、カフを血圧計測と体脂肪率計測とで共用できる。
本発明の請求項８にかかる体脂肪率計または体脂肪率計付き血圧計は、前記第一の電極を、前記生体情報検出手段の生体に接触する部分に配置するとともに、前記第二の電極を、前記生体情報検出手段と一体的に設けられた筐体表面に配置した構成とした。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２９】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１における体脂肪率計付き血圧計のブロック図、図２は同装置の外観図である。なお、本実施例の体脂肪率計付き血圧計は、生体情報検出手段として人体の左腕手首部に装着して加圧することにより血圧と加圧した圧力との関係により変化する血管の振動を検出するカフを用い、手首の血圧を測定する血圧計と、左右の上肢間のインピーダンスを測定して被験者の体脂肪率を算出する手首式の体脂肪率計を合体した体脂肪率計付き血圧計の例を示す。
【００３０】
図１において、１は人体の手首に装着され手首を加圧して血液の脈動による血管の振動を検出する生体情報検出手段であるカフ、２はカフ１に圧力を供給する加圧ポンプ、３はカフ２の圧力を徐々に減圧する微速減圧弁、４は測定終了時や異常時に急速に開放しカフ圧を大気圧に戻す急速排気弁、５はカフ１内の圧力を検出する圧力センサ、６は圧力センサ５の出力信号からＤＣ成分をカットし心臓の活動に同期した微小な圧力変化を示す脈波を抽出して出力する脈波検出手段、７は圧力センサ５の出力と脈波検出手段６の出力とから人体の血圧値を決定する血圧値決定手段である。
【００３１】
また、１１はカフ１の被験者の皮膚に接触する部分に設置された第一の電極、１２はカフ１が装着されない側の上肢の一部を接触させる第二の電極、１３は第一の電極１１と第二の電極１２との間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段、１４は測定されたインピーダンスから体脂肪率を算出するために必要な被験者の身体情報を入力するための入力手段、１５はインピーダンス測定手段１３の出力と入力手段１４により入力された被験者の身体情報とから被験者の体脂肪率を算出する体脂肪率算出手段である。
【００３２】
さらに、１９は被験者などが電源をオン・オフしたり測定項目を選択し測定を開始させるために操作する制御スイッチ、２０は測定結果を表示する表示手段、２１はこれらの制御を統括する制御手段である。なお、制御スイッチ１９は電源ボタン１９ａと血圧測定スタートボタン１９ｂと体脂肪測定スタートボタン１９ｃとからなっており、各ボタンを被験者が指などで押すことにより電源のオン・オフや測定項目の選択できるようにしている。
【００３３】
また、入力スイッチ１４は選択・決定ボタン１４ａと増加ボタン１４ｂと減少ボタン１４ｃとからなっており、身長や体重の項目を選択・決定ボタン１４ａで選択した上で増加ボタン１４ｂと減少ボタン１４ｃで数字を増減させて被験者の数字に合わせ、もう一度選択・決定ボタン１４ａを押す事により身体情報の入力を行っている。
【００３４】
また、インピーダンス測定手段１３は電流印加手段１６と電圧検出手段１７とインピーダンス算出手段１８からなっており、本実施例では第一の電極１１と第二の電極１２はそれぞれ電流印加手段１６に接続された電極（１１−ａ、１２−ａ）と電圧検出手段１７に接続された電極（１１−ｂ、１２−ｂ）の２枚の電極を持ち合計４枚の電極を用いてインピーダンスを測定する４端子法を用いている。また、微速減圧弁３は制御手段２１の制御を受けず、カフ１の圧力に応じて徐々にカフ１の内部の空気を抜き圧力をゆっくりと減圧させるものである。
【００３５】
次に動作、作用について説明する。図３に制御手段２１のフローチャートを示す。電源ボタン１９ａを押し電源をオン（ＳＴ１）すると、次に血圧測定スタートボタン１９ｂ（ＳＴ２）または体脂肪率測定スタートボタン１９ｃ（ＳＴ３）が押されるまで待機する。この状態で血圧を測定する被験者がカフ１を左腕手首部に装着し、血圧測定スタートボタン１９ｂを押すと、制御手段２１が血圧測定を許可し、血圧測定が開始される。制御手段２１は、まず、急速排気弁４を閉じ（ＳＴ１６）、次に加圧ポンプ２を動作させ、発生した圧力がカフ１に供給されてカフ１が装着された被験者の左腕手首部を加圧する（ＳＴ１７）。この時、制御手段２１は圧力センサ５の出力をモニターしてカフ１の圧力が人体の最高血圧値より高くなるようにあらかじめ決められた加圧目標値を越えたかいなかを判定し（ＳＴ１８）、加圧目標値を越えた場合に加圧ポンプ２の動作を停止して加圧を止め（ＳＴ１９）、微速減圧弁３によりカフ１の圧力を徐々に減圧していく減圧動作に移行する。
【００３６】
この時、圧力センサ５の出力には心臓の活動による血管の振動がカフ１に伝達されるため微小な圧力変化が現れ、脈波検出手段６が圧力センサ５の信号からＤＣ成分を除去し脈動成分のみを取り出して脈波を抽出し（ＳＴ２０）、血圧値決定手段７では脈波検出手段６の出力から心臓の１拍毎の脈波波形の振り幅を求め、この振り幅とその時の圧力センサ５の出力値とを用い、振り幅のカフ圧に伴なう変化が被験者の血圧と相関がある事を用いて人体の血圧値を決定するオシロメトリック法により被験者の血圧値を算出し決定している。オシロメトリック法では、カフ圧が平均血圧と等しい時に脈波の振り幅が最大になることを用いて最高血圧や最低血圧を決定するが、脈波の採取が始まった時のカフ圧が最高血圧より十分に大きくない場合には脈波の振り幅が始めから大きく現れてしまうが、平均血圧のときの脈波の振り幅に対して十分小さい振り幅でないと最高血圧を正確に検出できない。
【００３７】
そこで、加圧終了後に暫く脈波の振り幅を調べ、大きさが十分小さいことを確認した上で血圧値決定のルーチンに移行させている（ＳＴ２１）。なお、脈波の振り幅が大きいと判断された場合には、加圧目標値を大きく再設定（ＳＴ２２）した上で再度加圧動作に移行する（ＳＴ１７）。脈波の振り幅が十分に小さいと判断された場合は脈波採取を継続し、カフ圧が平均血圧と等しい時の脈波の振り幅が最大となる圧力を検出する（ＳＴ２４）と、最低血圧となる脈波の振り幅の算出（ＳＴ２５）を行い、検出している脈波の振り幅が算出された最低血圧の脈波の振り幅より小さくなったことを検出する（ＳＴ２６）とその時点で最高血圧と最低血圧の算出と心拍数の算出を行い（ＳＴ２８）、結果を表示器２０に表示させる（ＳＴ２９）とともに、急速排気弁４を解放（ＳＴ３０）し血圧測定を終了させて、再び血圧測定スタートボタン１９ａもしくは体脂肪率測定スタートボタン１９ｂが押されるまで待機するステップ（ＳＴ２、ＳＴ３）へ戻る。
【００３８】
また、ここで体脂肪率測定を行う被験者がカフ１を左腕手首部に装着して体脂肪率測定スタートボタン１９ｃを押すと、制御手段２１が体脂肪率測定を許可し（ＳＴ３）、体脂肪率測定が開始される。まず、被験者の自身の身長（ＳＴ４）や体重（ＳＴ５）、年齢（ＳＴ６）、性別（ＳＴ７）の各身体情報を入力してもらうため入力手段１４からのデータ入力を受け付け、被験者は身長や体重等の各項目を選択・決定ボタン１４ａで選択した上で増加ボタン１４ｂと減少ボタン１４ｃで数字を増減させて被験者の数字に合わせ、もう一度選択・決定ボタン１４ａを押す事により自身の身体情報の入力を行なう。
【００３９】
この時、表示手段２０に入力情報を表示させ被験者はその数値を確認しながら入力を行なっている。被験者の身体情報が入力されると、次はインピーダンス測定手段１３により被験者の上肢間のインピーダンスの測定が行われる。測定を開始すると、まず、急速排気弁を閉じ（ＳＴ８）加圧ポンプ２を動作させ、発生した圧力がカフ１に供給されてカフ１が装着された被験者の左手首部を加圧（ＳＴ９）し、カフ１の手首側に配置された第一の電極１１が手首の皮膚に押し付けれられて強く接触する。この時、制御手段２１は圧力センサ５の出力をモニターし、カフ１の圧力があらかじめ決められた加圧目標値を越えた場合（ＳＴ１０）に加圧ポンプ２の動作を停止して加圧を止め（ＳＴ１１）、微速減圧弁３によりカフ１の圧力を徐々に減圧していく減圧動作に移行する。
【００４０】
その後、電流印加手段１６は第一の電極１１と第二の電極１２の間に電流を流そうとするが、被験者がカフ１を装着させていない右腕の掌をケース２３の右腕側の表面に露出して配置された第二の電極１２に接触させると、被験者の左右の上肢間に電流が流れ、第一の電極１１と第二の電極１２間には被験者の左右の上肢間のインピーダンスに応じた電圧が発生する。このように発生する電圧を電圧検出手段１７によって検出し、この電圧値を電流印加手段１６が印加した電流で除算して被験者の両上肢間のインピーダンスを測定している（ＳＴ１２）。なお、本実施例では電流印加手段１６が第一の電極１１と第二の電極の間に流す電流はインピーダンスが変化しても一定電流となるように調整されており、インピーダンス算出手段ではあらかじめこの値を記憶してインピーダンスの算出を行っている。インピーダンス測定手段１３により被験者の左右の上肢間のインピーダンスが測定されると、体脂肪率算出手段１５により、このインピーダンスの値と、入力手段１４により入力された被験者の身体情報とを用いて、あらかじめ決定された換算式により被験者の体脂肪率を決定している（ＳＴ１３）。
【００４１】
ここで用いる換算式は、多数の人体の体脂肪率を密度法などの直接法で測定し、これと両上肢間で測定したインピーダンス、身長、体重、年齢、性別などの身体情報で回帰式を求めておいたものである。体脂肪率が大きくなると当然組織中の脂肪分も多くなるが、脂肪分の抵抗率は脂肪分以外の組織や体液などよりかなり大きいために、組織内に脂肪分が増えると生体の２点間のインピーダンスも大きくなる。この関係は身長や体重、性別や年齢が一定の条件下では安定しているので、様々な身長や体重、性別、年齢の人を用いて体脂肪率とインピーダンスとの関係を調べる事によりあらゆる被験者に対して有効な回帰式を求める事ができる。このような回帰式に基づいて算出された被験者の体脂肪率は表示手段２０に表示されて（ＳＴ１４）被験者に報知され、急速排気弁を解放してカフ１の圧力を大気圧に戻して（ＳＴ１５）測定が終了し、再び血圧測定スタートボタン１９ａもしくは体脂肪率測定スタートボタン１９ｂが押されるまで待機するステップ（ＳＴ２、ＳＴ３）へ戻る。
【００４２】
本実施例の体脂肪率計付き血圧計では、上記のように体脂肪測定時にカフ１を加圧しカフ１の手首側に配置された第一の電極１１を手首の皮膚面に押し付けることにより安定した接触を可能にし、接触抵抗を低減させることに効果がある。接触抵抗が大きい場合、電流印加回路１６の電極間にかかる電圧も接触抵抗に応じて大きくなり、電流印加回路１６の電源以上に電圧が大きくなった場合に正しく正弦波を印加できず、歪んだ印加電流に基づく誤ったインピーダンス検出を行うことがある他、電圧検出回路１７では接触抵抗の影響を避けるために入力インピーダンスを接触抵抗より十分に大きくする必要があり、接触抵抗の低減はこのような体脂肪率計の開発においては設計仕様を決めるために必要な事項である。
【００４３】
さて、図４に、ある被験者で様々なカフ圧で接触抵抗を測定した結果を示すが、カフ圧が０mmHg、すなわち、カフによる加圧を行わない場合は、カフによる加圧がある場合よりも接触抵抗が大きく、また、測定の度に大きくばらついていることが分かる。カフ圧が１０〜２０mmHgの間で接触抵抗が大きく変化するが、これは、カフ加圧による効果がこの間で顕著に現れるためで、ここでは、カフ加圧なしの軽い接触が、カフ加圧による安定した接触に接触状態が変化しているカフ圧であることを示していると考えられる。さらに圧力加えていくと徐々に接触抵抗が低下し、５０mmHgを越えると変化がほとんどなくなる。５０〜１５０mmHgでは接触抵抗が低くかつ安定しており、インピーダンス測定には最適である。１５０mmHgを越えると、手首にかかる圧力が大きくなり被験者にとっては負担になってしまうので、圧力を大きくしすぎるのもよくない。さらに、１５０mmHg以上の時却って接触抵抗が大きくなっていることもあり、カフ加圧には最適な範囲が存在することが予想される。
【００４４】
あるカフ圧以上で却って接触抵抗が大きくなる理由としては、カフ加圧によりカフ直下の血流などが変化し水分状態が変わっていることが影響していると考えられる。これまで体脂肪率測定に用いるインピーダンス以外のインピーダンス成分を単に接触抵抗と記述してきたが、実は、図５に示すように、４端子法による生体インピーダンスの測定においては電流印加電極（１１−ａ、１２−ａ）と電圧検出電極（１１−ｂ、１２−ｂ）を分離させ、図のように２つの電流印加電極（１１−ａ、１２−ａ）の間に電圧検出電極（１１−ｂ、１２−ｂ）を配置するが、両電極間の組織抵抗ＲbL、ＲbRと実際の接触抵抗ＲIL、ＲIRとを合算したものになる。
【００４５】
図６にカフ加圧下の手首断面図を示す。断面には皮膚２５、筋肉２６、脂肪２７、骨２８などの組織や血管２９、リンパ管（図示せず）などの循環系の管路が形成されているが、これらに含まれる水分は筋肉などの組織に結びついていて容易に分離しない非流動性のものと動脈や静脈、毛細血管などの血管やリンパ管を流れる流動性のものに分けられる。血管やリンパ腺などを通じて外部から供給される流動性水分は、酸素や栄養分、廃棄物などの移動に用いられているが、これらは、カフの圧力が上昇すると水分にかかっている圧力より大きな圧力が加えられるとカフ直下から押し出されてしまう。組織の抵抗率は組織内の水分量に大きく左右されることがわかっており、導電体となる水分量が少ない場合には抵抗率が大きくなる。
【００４６】
従って、カフ加圧により組織や皮膚表面から水分が押し出されるとカフ直下の抵抗も大きくなり、押し出される水分が多いほど組織内の抵抗は大きくなると考えられる。カフ圧と血圧との関係を考えると、カフ圧が２０〜５０mmHg以上になるとその付近の圧力を持つ静脈血やリンパ液がカフ直下から押し出され、さらにカフ圧が上がって最低血圧以上になると一時的に動脈血管が閉じ動脈血の流動も阻害されるようになる。そして最高血圧以上になると、カフ直下の血流はすべてなくなり、流動可能な水分はすべて押し出されることになる。このようにカフの圧力に従って、カフ直下の水分量は徐々に減少するので、カフ直下の組織抵抗も大きくなる。
【００４７】
一方、カフ圧が大きくなると電極が皮膚により密着するのでに示すように接触抵抗は小さくなっていくが、カフ圧がある程度大きくなると接触抵抗の減少はほとんど見られなくなるために、電極と皮膚との密着による接触抵抗の低減よりも組織内水分の減少による組織抵抗の上昇の方が大きくなってしまい、そのような場合ではカフ圧が大きくなると体脂肪率測定に用いる生体インピーダンス以外の抵抗成分も大きくなる。この様子を図７に示す。
【００４８】
この例では最高血圧が１４０mmHg、平均血圧が１００mmHg、最低血圧が８０mmHgの人の場合で、カフ圧の上昇にしたがって組織抵抗Ｂは大きくなり接触抵抗Ｃは小さくなっている。そして、両者の合算分Ａはカフ圧が０〜２０mmHgで急激に下がり、２０〜５０mmHgで徐々に低下して５０〜１００mmHgで安定し１２０mmHg以上で再度徐々に上昇していく。安定から上昇に転じるカフ圧は平均血圧と最高血圧の間であるが、それは他の被験者でも同様であり、多数の被験者で確認した結果では１００mmHg以上となる場合が大多数であった。
【００４９】
従って、大きくばらつかない範囲として２０mmHg以上あればよく、さらに安定した結果が得られる範囲として、５０mmHg〜１００mmHgが求められる。本実施例ではこの大多数の人で安定した結果の得られる５０mmHg〜１００mmHgのカフ圧で得られた生体インピーダンスを用いて体脂肪率を算出している。なお、個人の血圧を測定し被験者の血圧により制御する範囲を変化させることによって、さらに、この最適なカフ圧の範囲を広げることも可能である。ただし、加圧が大きすぎると被験者の負担となるため、１８０mmHg以上加圧するのは避けるべきである。制御手段２１では、上記のような生体の反応を考慮し、１００mmHgを加圧目標として、生体インピーダンスの測定を行なっている。
【００５０】
本実施例の体脂肪率計付き血圧計では、以上のような生体の反応を考慮し、圧力印加手段を用いあらかじめ決められた圧力により第一の電極を皮膚に押さえつけて接触抵抗を減じるので、接触抵抗のより効果的な低減が可能であり、接触抵抗の影響の少ない、より正確な体脂肪率計測ができる。
【００５１】
また、体脂肪率計付き血圧計の場合、血圧計が測定した被験者の血圧を用いて加圧目標圧力を可変させることも簡単に実現可能であり、この場合は、被験者が変わっても低い接触抵抗を安定して実現できる。
【００５２】
なお、本実施例では、血圧計に体脂肪率測定機能を付加した体脂肪率計付き血圧計に付いて記しているが、圧力印加手段により第１の電極を装着部の皮膚に押さえつける構成であれば、単体の体脂肪率計にも適用できる。もちろん、圧力印加手段をもつオシロメトリック式の家庭用電子血圧計であれば、血圧測定用にすでに圧力印加手段であるカフが準備されているので、本発明の効果を簡単に実現できることは言うまでもない。また、血圧測定と体脂肪率測定を連続して測定するものであれば、先に測定した血圧値を用いて加圧目標値を決定することが可能である。さらに、血圧測定と体脂肪率測定を同時に測定するものであれば、血圧測定時にさまざまなカフ圧におけるインピーダンスを測定しておき、血圧測定結果からどのカフ圧の時点のインピーダンス値を体脂肪率測定に用いるかを判定してより適切なインピーダンスを選択することが可能で、より正確な体脂肪率測定を行なう事が可能となる。
【００５３】
また、本実施例の体脂肪率計付き血圧計では、圧力検出手段によりカフの圧力を検出して加圧目標圧力になったかを判定して最適な加圧を実現しているが、圧力検出手段を用いずに加圧手段の運転時間等で加圧量を制御しても良い。この場合、被験者の腕の太さやカフの装着状態により電極の皮膚への接触圧が変化するが、上記のように２０〜１８０mmHgという広い圧力範囲であればかなりの人で圧力範囲の加圧を実現可能である。
【００５４】
また、本実施例の体脂肪率計付き血圧計では、微速減圧弁があるため、体脂肪率計測中も微速減圧してしまい、測定中にカフの圧力が低下しすぎる場合がある。それを避けるためには、カフの圧力が一定値以下になった場合に再度加圧手段でカフを加圧し、カフ圧を適正範囲に戻すことが有効である。また、微速減圧弁の前に弁を配置して体脂肪率測定時には微速減圧動作を行なわない構成にしてもよい。さらに、微速減圧弁を制御手段２１で制御できるものとし、血圧測定時と体脂肪率測定時で減圧速度を切り替えられるものでももちろん良い。
【００５５】
また、本実施例では、加圧手段は制御手段による制御を受けて人体の加圧を行っているが、装着時に加圧される構成としたり、手動で加圧した後に測定スタートボタンを押すと言ったような単純な構成でも同様な効果を実現できる。
【００５６】
また、本実施例では、血圧の測定にカフ圧の変化を用いるオシロメトリック法を用いて血圧を測定しているが、マイクロフォンを用いてコロトコフ音という生体情報を検出しその変化から血圧値を決定するコロトコフ音法を用いるものでもよい。さらに、カフを用いずに心電信号と脈波の出現時間の時間差を求めて血圧値に換算するＰＷＶ法による血圧計でも被験者の血圧計が分かる方法であればどんな血圧計でもよい。もちろん、体脂肪率計でカフを用いるので、カフを用いるものが最適であることは言うまでもない。
【００５７】
さらに、上記実施例では、インピーダンスの測定に第一の電極と第二の電極のそれぞれにおいて電流電極と電圧電極を別々に設ける４端子法を用いているが、これによって原理的には接触抵抗の影響を無くす事が可能で、特に第二の電極が十分な面積を取れない場合が多いので、本発明には有効なインピーダンス測定法である。しかし、接触面積を拡大する等の対策により接触抵抗の問題が解決されるならば、２端子法を用いてもよい。
【００５８】
以上説明したように、本発明の体脂肪率計付き血圧計は、血圧測定と正確な他脂肪率測定が実現できるので、一つの装置で複数の健康指標を測定可能で、日々の健康管理に役立てる事ができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に係る体脂肪率計は、体脂肪率測定の際に圧力印加手段によりあらかじめ決められた強さで加圧して第一の電極を手首の皮膚に押し付けて接触抵抗を低減させたときの人体のインピーダンスを測定して人体の体脂肪率を算出するので、正確な体脂肪率を算出できる。また、インピーダンスを測定する際の圧力印加手段の圧力を人体の血圧値を用いて最適化するので、圧力印加手段直下の血流が安定した状態で正確なインピーダンスの測定ができる。
【００６０】
また、本発明の請求項２に係る体脂肪率計付き血圧計は、体脂肪率測定の際にも圧力印加手段によりあらかじめ決められた強さで加圧して第１の電極を手首の皮膚に押し付けて接触抵抗を低減させたときの人体のインピーダンスを測定して人体の体脂肪率を算出するので、正確な体脂肪率を算出できる。また、インピーダンスを測定する際の圧力印加手段の圧力を人体の血圧値を用いて最適化するので、圧力印加手段直下の血流が安定した状態で正確なインピーダンスの測定ができる。
また、請求項３に係る体脂肪率計または体脂肪率計付き血圧計は、圧力検出手段の出力から第１の電極と手首の皮膚とが接触している最適な状態を検出できるので、接触抵抗の少ない状態で生体インピーダンスを検出することが可能であり、したがって、正確な体脂肪率測定が可能な体脂肪率計付き血圧計を提供できる。
【００６３】
また、請求項４に係る体脂肪率計または体脂肪率計付き血圧計は、圧力印加手段の圧力が被験者の平均血圧以上かつ最高血圧値以下の時のインピーダンスを測定するので、圧力印加手段の直下の血流が安定した状態で正確なインピーダンスの測定ができる。
【００６４】
また、請求項５に係る体脂肪率計付き血圧計は、体脂肪率を測定する状態またはその直前の血圧値からインピーダンス測定を行う圧力印加手段の圧力値を決定するので、被験者の状況に応じたインピーダンス測定ができる。
【００６５】
また、請求項６に係る体脂肪率計または体脂肪率計付き血圧計は、インピーダンスの測定が完了する前に圧力印加手段の圧力値が測定可能な圧力範囲以下になった場合に再度加圧して圧力印加手段の圧力を上昇させてインピーダンスを測定するので、圧力印加手段の圧力が低下した場合でも正確なインピーダンス測定ができる。
【００６６】
また、請求項７に係る体脂肪率計または体脂肪率計付き血圧計は、血圧計で使用するカフを用いて加圧するので、カフを血圧計測と体脂肪率計測とで共用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における体脂肪率計付き血圧計のブロック図
【図２】同血圧計の外観斜視図
【図３】同血圧計の流れ図
【図４】同血圧計のカフ圧力と接触抵抗の関係を示した特性図
【図５】同血圧計の４端子法を説明する回路図
【図６】人体の手首部の断面図
【図７】同血圧計の組織抵抗及び接触抵抗と、カフ圧力との関係特性図
【図８】従来の体脂肪率計付き血圧計の外観図
【符号の説明】
１  カフ（生体情報検出手段、装着手段）
５  圧力センサ（圧力検出手段）
７  血圧値決定手段
１１  第一の電極
１２  第二の電極
１３  インピーダンス測定手段
１５  体脂肪率算出手段
【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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