(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電位から人体抵抗に応じて印加電圧を変えて一定の電流を人体の測定部位間に印加する定電流印加手段と、人体の測定部位間に前記定電流印加手段により高周波電流を印加する第１の電極対と、この高周波電流の身体通電経路内に配置して人体抵抗電位を測定する第２の電極対と、前記第１の電極対間に流れる高周波電流と前記第２の電極対間の人体抵抗電位により人体インピーダンスを計測する計測手段と、人体の個人別情報を入力する人体個別情報手段と、前記人体インピーダンスと前記人体の個人別情報により体脂肪率等の生体情報を算出する制御手段とを備え、前記第１の電極対の内、定電流印加手段の基準電位側の電極は、人体との接触抵抗が低くなる部位に配置するもので、第１の電極対は、人体の一方の手の指で挟み込まれる指電極部と、人体の他方の手で握られる手電極部とにそれぞれ配設され、定電流印加手段の基準電位側の電極を手電極部に配設したことを特徴とした生体情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体のインピーダンスと人体の個人別情報により体脂肪率等の生体情報を算出する生体情報測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、個人で健康管理を行う指標の一つとして人体インピーダンスを測定することによる体脂肪率などの生体情報測定装置が急激に普及してきている。この生体情報測定装置は図１０に示すように本体１にリード線２で接続された高周波電流を人体へ印加する第１の電極対３、高周波電流の身体通電経路内に配置して人体抵抗電位を測定する第２の電極対４とからなり、第２の電極対４の内の一つの電極の人体抵抗電位と他方の電極の人体抵抗電位から第２の電極対間（すなわち人体抵抗の測定部位間）の電位差と、人体に印加している高周波電流値とによって人体のインピーダンスを測定するものである。この人体インピーダンス値と、予め統計的手法によって導き出した相関式をもとに、体脂肪率などの生体情報を算出している。
【０００３】
また、この種の生体情報測定装置として、人体に流れる高周波電流の電流経路を両手間としたものや、両足間としたもの、また、人体の胴体部を含めた電流経路としたものなどがある。更に、日々の測定をより容易に人体インピーダンスを測定して体脂肪率などの生体情報を測定するものとして、特開２０００−３３３９２７公報に記載されている体脂肪率計がある。これは、図１１に示すように様式便座５とこの便座にそれぞれ配設した右尻部と左尻部が接触する尻電極対６と、左右いづれか一方の手に接触する手電極対７があり、これらの電極間の人体インピーダンスを測定して体脂肪率を算出して報知手段８へ体脂肪率を転送し、使用者に対して測定された体脂肪率を報知するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の体脂肪率計では様式便座に座り、右尻部や左尻部に尻電極部を接触させる際に、電極との接触面である人体の尻部の肌が乾燥していたり、様式便座の前方へ浅く座ったり上半身を前方へ傾けたりして、尻電極部に人体の体重を十分加重できていないときには、人体と電極面との接触抵抗が大きくなってしまう。接触抵抗が大きくなると、高周波電流を十分に流すことができなくなり人体インピーダンスを測定できなくなるばかりでなく、人体が高周波電流を印加する電極対から電気的に大きな接触抵抗で接続された場合、人体自身がＡＣ電源部を有した他の機器などからの電源ハムノイズを受け易くなることで、人体抵抗電位が安定しなくなり、正確な人体インピーダンスを測定できないという課題を有している。また、接触抵抗を小さくするために電極装着する部位に心電計による心電図測定の際の電極装着と同様に導電性クリームを塗布しなければならないという課題を有している。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、人体に高周波電流を印加する定電流印加手段の基準電位側の電極を人体との接触抵抗が小さくなる部位に配置することにより、人体と電極間の接触抵抗の影響を低減させ、正確な人体インピーダンスを測定することができる生体情報測定装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の生体情報測定装置は、人体に高周波電流を印加する定電流印加手段の基準電位側の電極を人体と電極間の接触抵抗が小さくなる部位に配置するものである。
【０００７】
上記発明によれば、人体自身がＡＣ電源部を有した他の機器などからの電源ハムノイズを受けにくくなり、人体抵抗電位が安定して、正確な人体インピーダンスを測定することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、基準電位から人体抵抗に応じて印加電圧を変えて一定の電流を人体の測定部位間に印加する定電流印加手段と、人体の測定部位間に前記定電流印加手段により高周波電流を印加する第１の電極対と、この高周波電流の身体通電経路内に配置して人体抵抗電位を測定する第２の電極対と、前記第１の電極対間に流れる高周波電流と前記第２の電極対間の人体抵抗電位により人体インピーダンスを計測する計測手段と、人体の個人別情報を入力する人体個別情報手段と、前記人体インピーダンスと前記人体の個人別情報により体脂肪率等の生体情報を算出する制御手段とを備え、前記第１の電極対の内、定電流印加手段の基準電位側の電極は、人体との接触抵抗が低くなる部位に配置するもので、第１の電極対は、人体の一方の手の指で挟み込まれる指電極部と、人体の他方の手で握られる手電極部とにそれぞれ配設され、定電流印加手段の基準電位側の電極を手電極部に配設したことで、手の指より比較的汗腺が多く、電極との接触抵抗が小さくなるため、人体自身がＡＣ電源部を有した他の機器などからの電源ハムノイズを受けにくくなり、人体抵抗電位が安定して、正確な人体インピーダンスを測定することができる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例及び参考例について図面を用いて説明する。
【００１０】
（参考例１）
図１は、本発明の第１の参考例における生体情報測定装置の構成図である。図において、定電流印加手段９は基準電位から人体抵抗に応じて印加電圧を変えて一定の電流を人体の測定部位間に印加するものである。１０は電極１０ａ、１０ｂからなる第１の電極対で人体の手や足などの測定部位間に配置され、定電流印加手段９によって人体に一定の電流が印加される。１１は電極１１ａ、１１ｂからなる第２の電極対で、人体に印加された電流が流れる経路内に配置されており、計測手段１２により第２の電極対１１間の電位差から人体インピーダンスを計測する。また、人体の性別、年齢、身長、体重などの各個人毎の情報を入力する人体個別情報手段１３の個人別情報と、計測手段１２にて計測された人体インピーダンスによって、体脂肪率等の生体情報を算出する制御手段１４を有している。
【００１１】
図２（ａ）は第１の電極対１０の内の電極１０ａと第２の電極対１１の内の電極１１ａの人体への接触の位置関係を示したもので、矢印で示すように電極１０ａは手のひらの人差し指側に配置され、電極１１ａは手のひらの小指側に配置されており、使用者が手電極部１５を手で握ることにより人体（手）と電極１０ａ、１１ａとが接触するように構成されている。また、図２（ｂ）は第１の電極対１０の内の電極１０ｂと第２の電極対１１の内の電極１１ｂの人体への接触の位置関係を示したもので、矢印で示すように電極１０ｂは足の裏の指側に配置され、電極１１ｂは足の裏の足首側に配置されており、使用者が足電極部１６の上に乗ることにより人体と電極とが接触するように構成されている。
【００１２】
定電流印加手段９の内部回路は図３に示すように、周波数ｆの高周波信号を発生する高周波信号発生部１７と人体インピーダンスに応じて人体への印加電圧を変えて一定電流を印加する定電流発生部１８から構成されており、定電流発生部１８の出力端子は出力インピーダンスが低く、定電流印加手段９の基準電位としている。印加周波数は人体内部の細胞膜を印加電流が通過できるように１０〜１００ｋＨｚ程度としており、印加電流は使用者が感じないように０．１〜１ｍＡ程度としている。
【００１３】
計測手段１２の内部回路は図４に示すように、差動増幅部１９、フィルター部２０、演算部２１から構成されている。ここで、第２の電極対１１のそれぞれの電極の人体抵抗電位が差動増幅部１９に入力され第２の電極対１１の人体抵抗電位差信号が出力される。電極１１ａ、１１ｂのそれぞれの人体抵抗電位信号は、図５（ａ）に示すように、定電流印加手段９からの高周波電流の周波数ｆの信号に同期した信号となる。この信号の差（図中の斜線部）である人体抵抗電位差は、第２の電極対１１間の人体抵抗電位の差が大きい、すなわち、人体インピーダンスが大きいほど振幅が大きくなる。次に、この人体抵抗電位差信号の高周波信号発生部１７の印加周波数ｆ以外のノイズはフィルター部２０にてカットされ、さらに、演算部２１により、第１の電極対１０間に印加した一定の電流と人体抵抗電位差信号により人体インピーダンスが演算される。なお、第２の電極対１１に接続されている差動増幅部１９の入力端子は数１００ｋΩ程度と入力インピーダンスが高く、第２の電極対１１と人体との接触抵抗が１００〜１ｋΩ程度でもほとんど影響しない設定となっている。
【００１４】
次に、各構成要素についての動作を説明する。使用者は人体の性別、年齢、身長、体重などの各個人毎の情報を入力する人体個別情報手段１３へ個人別情報を入力して、手電極部１５を握り、足電極部１６の上に乗って、人体と電極とを接触させる。定電流印加手段９により一定の高周波電流を人体に印加し、計測手段１２にて人体インピーダンスを計測する。制御手段１４では、人体個別情報手段１３にて設定された個人別情報のうち身長と体重と、計測された人体インピーダンスから予め統計的手法によって求められた「人体インピーダンスと体密度の相関式」により、体脂肪率を算出して、報知手段（図示せず）にて使用者に体脂肪率を報知する。
【００１５】
体脂肪率の算出方法としては一般的にＢｒｏｚｅｋ（ブロゼク）の式が有名であり、人体インピーダンスと体密度の関係から、体脂肪率＝（（４．５７０／体密度）−４．４１２）×１００により求められる。更に、性別、年齢などによってより体密度との相関を高めるために計算式を分けて使用している。
【００１６】
ここで、人体と、第１の電極対１０および第２の電極対１１との接触抵抗と人体インピーダンス計測との関係を述べる。第２の電極対１１に接続されている差動増幅部１９の入力端子は数１００ｋΩ程度と入力インピーダンスが高く、第２の電極対１１と人体との１００〜１ｋΩ程度の接触抵抗はほとんど影響しないが、第１の電極対１０と人体との接触抵抗が大きい場合、人体自身がＡＣ電源部を有した他の機器などからの電源ハムノイズを受け易くなる。特に接触抵抗が大きい場合は、図５（ｂ）に示すように、第２の電極対１１からの計測手段１２への人体抵抗電位差信号は、定電流印加手段９での高周波電流の周波数ｆの信号に電源ハムノイズの５０Ｈｚや６０Ｈｚが重畳した信号となり、電源ハムノイズの重畳の程度によっては計測手段１２の電圧測定範囲を超過（点線で示す）してしまう。人体抵抗電位差信号が計測手段１２の電圧測定範囲を超過していない期間（Ｔ１）は、電源ハムノイズが重畳していてもフィルター部２０にて高周波信号発生部１７の印加周波数ｆ以外のノイズは電源ハムノイズを含めカットされるが、人体抵抗電位差信号が計測手段１２の電圧測定範囲を超過した期間（Ｔ２、Ｔ３）は、人体抵抗電位差信号の振幅が小さくなり、正確な人体抵抗電位差信号を検出できず、正確な人体インピーダンスを計測することができなくなってしまう。
【００１７】
一般的に、人体の生理学的発汗として、気温が高いときなどに出る汗など体温調節のための温熱性発汗と、驚いたときや感動したとき、緊張したときなどに出る汗など精神性発汗がある。全身の内、手のひらや足の裏などは温熱性発汗に加え精神性発汗が起こり、他の部分は温熱性発汗のみが起こる。このため、手のひらや足の裏は人体の他の表面に比べ汗が出やすく、人体表面と電極との接触抵抗としては小さくなる。
【００１８】
本参考例では、手のひらと足の裏にて人体インピーダンスを計測しており、計測の際には手のひらは手電極部１５を握り、足の裏は足電極部１６の上に乗ることとしている。手のひらと足の裏の各電極部との接触抵抗は、手電極部１５を握る握力に比べ、足電極部１６には人体の体重がかかるため、足の裏と足電極部１６との接触抵抗は小さくなる。よって、人体インピーダンスを計測する第１の電極対１０ａ、１０ｂの内の、定電流印加手段９の基準電位側に接続されている電極１０ｂを足の裏側に配置することで、人体自身がＡＣ電源部を有した他の機器などからの電源ハムノイズを受けにくくなり、人体抵抗電位が安定して、正確な人体インピーダンスを測定することができる。
【００１９】
（参考例２）
図６は、本発明の第２の参考例における生体情報測定装置の外観図である。図に示すように、本参考例の生体情報測定装置は、電極２５ａ、２５ｂからなる第１の電極対２５、及び電極２６ａ、２６ｂからなる第２の電極対２６が便座２２及び本体２３の側部に設けた手電極部２４にそれぞれ設けられている。
【００２０】
本参考例では、参考例１の定電流印加手段９の基準電位側に接続された第１の電極対１０ｂにあたる電極が、右手に接触する電極２５ｂとして手電極部２４の手のひらの人差し指側に配置されたものであり、それ以外の同じ構成および、同じ作用効果を果たす部分については参考例１と同様であり詳細な説明を省略する。
【００２１】
上記構成にて、手と大腿部にて人体インピーダンスを計測しており、計測の際には手で手電極部２４を握ることで、電極２５ｂ、２６ｂが手のひらに接触し、大腿部を露出した状態で便座２２に座ることにより、大腿部が便座２２に配置された電極２５ａ、２６ａに接触する。大腿部と電極２５ａ、２６ａとの接触抵抗は、便座２２への座り方や上半身の姿勢により電極への人体の体重のかかり方が変化して不安定なものになる。また、人体の汗腺は手のひらには蜜に分布しているが、大腿部の汗腺は手のひらに比べると少なく、大腿部と便座２２に設けた電極２５ａ、２６ａとの接触抵抗は手のひらよりも大きくなる。そこで、人体インピーダンスを計測する第１の電極対２５ａ、２５ｂの内、定電流印加手段の基準電位側に接続されている電極２５ｂを手のひら側に配置することで、人体自身がＡＣ電源部を有した他の機器などからの電源ハムノイズを受けにくくなり、人体抵抗電位が安定して、正確な人体インピーダンスを測定することができる。
【００２２】
（参考例３）
図７（ａ）は第３の参考例における生体情報測定装置の外観図である。図に示すように、本参考例の生体情報測定装置は腕電極部２７と手電極部２８とをリード線２９にて接続したものである。腕電極部２７にはマジックテープ（登録商標）等の巻きつけ固定部３０にて使用者の一方の腕に巻きつけて固定される。また、腕電極部２７の使用者の皮膚に接触する面には、第１の電極対３１の内の電極３１ａと、第２電極対３２の内の電極３２ａが配置されている。手電極部２８には第１の電極対３１の内の電極３１ｂと、第２電極対３２の内の電極３２ｂが配置されている。使用状態は図７（ｂ）に示すように一方の腕に腕電極部２７を巻きつけ、他方の手にて手電極部２８を握る。
【００２３】
本参考例では、参考例１の定電流印加手段９の基準電位側に接続された第１の電極対１０の電極１０ｂにあたる電極が手電極部２８の電極３１ｂとして手のひらの人差し指側に配置されたものであり、それ以外の同じ構成および、同じ作用効果を果たす部分については参考例１と同様であり詳細な説明を省略する。
【００２４】
上記構成により、手と腕にて人体インピーダンスを計測しており、計測の際には腕には腕電極部２７が巻きつけられ、手で手電極２８を握ることとしている。腕の腕電極部２７との接触抵抗は、マジックテープ等の巻きつけ固定部３０の巻きつけ方や腕の皮膚の乾燥度合いによって電極と腕の皮膚表面との接触抵抗が変化して不安定なものになる。また、人体の汗腺は手のひらには蜜に分布しているが、腕の表面の汗腺は手のひらに比べると少なく、腕と腕電極部２７との接触抵抗は手のひらよりも大きくなる。そこで、人体インピーダンスを計測する第１の電極対３１の内の、定電流印加手段９の基準電位側に接続されている第１の電極３１ｂを手のひら側に配置することで、人体自身がＡＣ電源部を有した他の機器などからの電源ハムノイズを受けにくくなり、人体抵抗電位が安定して、正確な人体インピーダンスを測定することができる。
【００２５】
（実施例１）
図８（ａ）は本発明における第１の実施例における生体情報測定装置の外観図である。図に示すように本実施例の生体情報測定装置は、一方の手の指が接触する指電極部３３と手電極部３４が一体に構成されている。また、指電極部３３の使用者の指が接触する面には、第１の電極対３５の内の電極３５ａと、第２電極対３６の内の電極３６ａが配置され、手電極部３４には第１の電極対３５の内の電極３５ｂと、第２電極対３６の内の電極３６ｂが配置されている。使用状態は図８（ｂ）に示すように一方の手の指で指電極部３３をはさみ込み、他方の手にて手電極部３４を握った状態となる。
【００２６】
本実施例では、参考例１の定電流印加手段９の基準電位側に接続された第１の電極対１０ｂにあたる電極が手電極部３４の電極３５ｂとして手のひらの人差し指側に配置されたものであり、それ以外の同じ構成および、同じ作用効果を果たす部分については参考例１と同様であり詳細な説明を省略する。
【００２７】
上記構成にて、一方の手の指と他方の手のひらにて人体インピーダンスを計測しており、計測の際には一方の手の指は指電極部３３をはさみ込み、他方の手のひらで手電極部３４を握ることとしている。一方の手の指と指電極部３３との接触抵抗は、一方の手の指の接触強度（指の挟みこむ力）や指の皮膚の乾燥度合いによって電極と手の指の皮膚表面との接触抵抗が変化して不安定なものになる。また、人体の汗腺は手のひらには蜜に分布しているが、指の表面の汗腺は手のひらに比べると少なく、また、電極との接触面積も手のひらよりも小さくなるため、手の指と指電極部３３との接触抵抗は手のひらよりも大きくなる。そこで、人体インピーダンスを計測する第１の電極対３５の内、定電流印加手段９の基準電位側に接続されている第１の電極３５ｂを手のひら側に配置することで、人体自身がＡＣ電源部を有した他の機器などからの電源ハムノイズを受けにくくなり、人体抵抗電位が安定して、正確な人体インピーダンスを測定することができる。
【００２８】
（参考例４）
図９（ａ）は本発明における第４の参考例における生体情報測定装置の外観図である。図に示すように、本発明の生体情報測定装置は一方の手の指が接触する指電極部３７と手首電極部３８が一体に構成されている。また、手首電極部３８にはマジックテープ等の巻きつけ固定部３９にて使用者の一方の手首に巻きつけて固定される。また、指電極部３７の使用者の指が接触する面には、第１の電極対４０の内の電極４０ａと、第２電極対４１の内の電極４１ａが配置されている。手首電極部３８には第１の電極対４０の内の電極４０ｂと、第２電極対４１の内の電極４１ｂが配置されている。使用状態は図９（ｂ）に示すように一方の手の指で指電極部３７をはさみ込み、他方の手首に手首電極部３８を巻きつけた状態となる。
【００２９】
本参考例では、参考例１の定電流印加手段９の基準電位側に接続された第１の電極対１０ｂにあたる電極が指電極部３７の電極４０ａとして手の指側に配置されたものであり、それ以外の同じ構成および、同じ作用効果を果たす部分については参考例１と同様であり詳細な説明を省略する。
【００３０】
上記構成により、一方の手の指と他方の手首にて人体インピーダンスを計測しており、計測の際には一方の手の指は指電極部３７をはさみ込み、他方の手首には手首電極部３８が巻きつけられることとしている。手首の手首電極部３８との接触抵抗は、マジックテープ等の巻きつけ固定部３９の巻きつけ方や手首の皮膚の乾燥度合いによって電極と手首の皮膚表面との接触抵抗が変化して不安定なものになる。また、人体の汗腺は手のひらには蜜に分布しており、指の表面の汗腺も同じく多く分布しているが、手首の皮膚の表面には汗腺分布が少なく、手首と手首電極部３８との接触抵抗は手の指よりも大きくなる。そこで、人体インピーダンスを計測する第１の電極対４０の内、定電流印加手段９の基準電位側に接続されている電極４０ａを手の指側に配置することで、人体自身がＡＣ電源部を有した他の機器などからの電源ハムノイズを受けにくくなり、人体抵抗電位が安定して、正確な人体インピーダンスを測定することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、人体に高周波電流を印加する定電流手段の基準電位側に接続された第１の電極を人体と第１の電極対間の接触抵抗が低くなる部位に配置したことで、人体自身がＡＣ電源部を有した他の機器などからの電源ハムノイズを受けにくくなり、人体抵抗電位が安定して、正確な人体インピーダンスを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例１における生体情報測定装置の構成図
【図２】  （ａ）本発明の参考例１における生体情報測定装置の電極と手の接続図
（ｂ）本発明の参考例１における生体情報測定装置の電極と足の接続図
【図３】  本発明の参考例１における定電流印加手段の内部回路図
【図４】  本発明の参考例１における計測手段の内部回路図
【図５】  （ａ）人体抵抗電位信号の波形図
（ｂ）人体抵抗電位信号に電源ハムノイズが重畳したときの波形図
【図６】  本発明の参考例２における生体情報計測装置の外観図
【図７】  （ａ）本発明の参考例３における生体情報計測装置の外観図
（ｂ）本発明の参考例３における生体情報計測装置と人体との接続図
【図８】  （ａ）本発明の実施例１における生体情報計測装置の外観図
（ｂ）本発明の実施例１における生体情報計測装置と人体との接続図
【図９】  （ａ）本発明の参考例４における生体情報計測装置の外観図
（ｂ）本発明の参考例４における生体情報計測装置と人体との接続図
【図１０】  従来の生体情報測定装置の構成図
【図１１】  従来の体脂肪率計の外観図
【符号の説明】
９  定電流印加手段
１０、２５、３１、３５、４０  第１の電極対
１１、２６、３２、３６、４１  第２の電極対
１２  計測手段
１３  人体個別情報手段
１４  制御手段
【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】
0004333071.tif 000006
【図６】
0004333071.tif 000007
【図７】
0004333071.tif 000008
【図８】
0004333071.tif 000009
【図９】
0004333071.tif 000010
【図１０】
0004333071.tif 000011
【図１１】
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