JP2001212099A - Equipment for measuring electric nature - Google Patents

Equipment for measuring electric nature

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JP2001212099A
JP2001212099A JP2000029109A JP2000029109A JP2001212099A JP 2001212099 A JP2001212099 A JP 2001212099A JP 2000029109 A JP2000029109 A JP 2000029109A JP 2000029109 A JP2000029109 A JP 2000029109A JP 2001212099 A JP2001212099 A JP 2001212099A
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Japan
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frequency
measurement
measuring
impedance
subject
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Application number
JP2000029109A
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Japanese (ja)
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Tetsuya Ishii
徹哉 石井
Kazutoshi Yamazaki
和俊 山崎
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide equipment for measuring electric nature to calculate bioelectric impedance and to estimate distributions of body fat and body fluid while controlling influences caused by outside noise in a low-frequency region. SOLUTION: The equipment for measuring electric nature 100 makes measuring signals Ia at the same intervals of frequencies in a low-frequency region and at intervals of frequencies that is proportional to the square of the measuring frequencies in a high-frequency region. The equipment is equipped with a generator 72 of measuring signals that input measuring signals Ia to an examinee through superficial electrodes Hc, Lc, an analog-to-digital converter 93 that measures an electric current of measuring signals Ia that are input to an examinee, an analog-to-digital converter 83 that measures voltage generated between surfaces of the examinee's body, and a central processing unit 3 that estimates bioelectric impedance between surfaces of the examinee's body and a physical value depending on the impedance from the measured electric current and voltage.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、生体電気インピー
ダンス法に基づいて、被験者の体脂肪の状態や体水分分
布を推計するのに有用な電気特性測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrical characteristic measuring apparatus useful for estimating a body fat state and a body water distribution of a subject based on a bioelectrical impedance method.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明者は、かつて生体電気インピーダ
ンス測定装置として、M系列信号を使用した装置を出願
した(特開平10−14898号公報)。その発明では
4端子A/Dコンバートされた信号をフーリエ変換する
ことにより、多くの周波数での生体電気インピーダンス
を測定して細胞の内外の水分量情報を算出している。こ
の装置では明細書には記載していないが、信号のSN比
を向上させるため、M系列信号を多数回出力させ、各信
号の同期加算を行っている。
2. Description of the Related Art The inventor of the present invention has previously applied for an apparatus using an M-sequence signal as a bioelectrical impedance measuring apparatus (Japanese Patent Laid-Open No. 10-14898). In the invention, by performing a Fourier transform on the four-terminal A / D-converted signal, bioelectric impedance at many frequencies is measured to calculate information on the water content inside and outside the cell. Although not described in the specification, this apparatus outputs an M-sequence signal many times and performs synchronous addition of each signal in order to improve the SN ratio of the signal.

【0003】以下、その従来技術を説明する。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
分分布や体脂肪率、体脂肪量を推計する方法を生体電気
インピーダンス法という(「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] The prior art will be described below. 2. Description of the Related Art In recent years, research on the electrical characteristics of living organisms has been conducted for the purpose of evaluating the body composition of humans and animals. The electrical properties of living organisms vary significantly depending on the type of tissue or organ, for example,
In the case of humans, the electrical resistivity of blood is around 150 Ω · cm, whereas the electrical resistivity of bone and fat is 1 to 5 kΩ · cm.
cm. The electrical characteristics of the living body are called bioelectric impedance, and are measured by passing a small current between a plurality of electrodes attached to the body surface of the living body. The method of estimating the body water distribution, body fat percentage, and body fat mass of the subject from the bioelectric impedance obtained in this way is called bioelectric impedance method ("Bioelectric impedance method as a method for evaluating body composition", Baumgartner , RN, etc.
Author, "Bioelectric impedance and its clinical application", Medical electronics and biotechnology, Hiroshi Kanai, 20 (3) Jun 1982, "Estimation of body limb water distribution by impedance method and its application", Medical electronics and biotechnology. See, Makoto Haeno et al., 23 (6) 1985, "Long-term measurement of urinary bladder volume by impedance method", Ergonomics, Yasuo Kuchinomachi, 28 (3) 1992, etc.).

【0004】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。
[0004] Bioelectric impedance is derived from the resistance of a living body to the current carried by ions in the body (resistance) and the reactance associated with various types of polarization processes created by cell membranes, tissue interfaces, or non-ionized tissue. Be composed. Capacitance, which is the reciprocal of reactance, causes a time delay in current rather than voltage, and creates a phase shift (phase shift). This value is the arctangent of the ratio of reactance to resistance (arctangent). It can be determined geometrically as a phase angle.

【0005】これら生体電気インピーダンスZ、レジス
タンスR、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。非常に低い周波数fLでは、細胞膜と
組織界面の生体電気インピーダンスZは、電気を伝導す
るには高すぎる。したがって、電気は細胞外液を通して
のみ流れ、測定される生体電気インピーダンスZは純粋
にレジスタンスRである。
The bioelectric impedance Z, the resistance R, the reactance X and the electric phase angle φ depend on the frequency. At very low frequencies f L , the bioelectrical impedance Z at the cell membrane-tissue interface is too high to conduct electricity. Thus, electricity flows only through the extracellular fluid and the measured bioelectrical impedance Z is purely a resistance R.

【0006】次に、周波数が増加するにつれて、電流は
細胞膜を貫通するようになり、リアクタンスXが高くな
って位相角φを広げることになる。生体電気インピーダ
ンスZの大きさは、Z2=R2+X2によって定義される
ベクトルの値に等しい。リアクタンスX及び位相角φが
共に最大になる時の周波数を臨界周波数fCといい、伝
導導体である生体の1つの電気特性値である。この臨界
周波数fCを越えると、細胞膜と組織界面が容量性能力
を失うようになり、これにつれてリアクタンスXが減少
する。非常に高い周波数fHでは、生体電気インピーダ
ンスZは、再び純粋にレジスタンスRと等価になる。
Next, as the frequency increases, the current penetrates the cell membrane, the reactance X increases, and the phase angle φ increases. The magnitude of the bioelectrical impedance Z is equal to the value of the vector defined by Z 2 = R 2 + X 2 . The frequency at which both the reactance X and the phase angle φ are maximized is called a critical frequency f C , which is one electrical characteristic value of a living body that is a conductive conductor. Beyond this critical frequency f C , the cell membrane-tissue interface loses its capacitive capacity, and the reactance X decreases accordingly. At very high frequencies f H , the bioelectrical impedance Z is again purely equivalent to the resistance R.

【0007】図4は、人体の電気的等価回路図(等価回
路モデル)である。この図において、Cmは細胞膜容量
を表し、Ri及びReはそれぞれ細胞内液抵抗及び細胞
外液抵抗を表している。低い周波数fLにおいては、電
流は主に細胞外スペースを流れており、インピーダンス
Zは細胞外液抵抗Reに等しくなる。高い周波数fH
おいては、電流は細胞膜を完全に通るようになり、細胞
膜容量Cmは、実質的に短絡されているのと等価であ
る。したがって、高い周波数fHでのインピーダンスZ
は、合成抵抗Ri・Re/(Ri+Re)に等しい。
FIG. 4 is an electrical equivalent circuit diagram (equivalent circuit model) of the human body. In this figure, Cm represents the cell membrane capacity, and Ri and Re represent the intracellular fluid resistance and the extracellular fluid resistance, respectively. At low frequencies f L , the current is mainly flowing in the extracellular space, and the impedance Z is equal to the extracellular fluid resistance Re. At high frequencies f H , the current passes completely through the cell membrane, and the cell membrane capacitance Cm is substantially equivalent to being short-circuited. Accordingly, the impedance at high frequency f H Z
Is equal to the combined resistance Ri · Re / (Ri + Re).

【0008】以上説明した方法により、細胞内液抵抗R
iと細胞外液抵抗Reとを求めることができ、これらに
基づいて、被験者の体脂肪率、脂肪重量、除脂肪体重等
の体脂肪の状態や体水分分布(細胞内液量、細胞外液量
及びこれらの総和たる体内水分量)を推計でき、また、
これらの抵抗Re,Riの変化により、体水分分布の変
化を推計できる。このような各パラメータの測定・推計
を任意に選択された複数の周波数の微小正弦波電流を生
体に投入し、得られた信号をデジタル信号処理して行う
生体電気インピーダンス測定装置としては、特表平6−
506854号公報に記載のものが知られている。
According to the method described above, the intracellular fluid resistance R
i and the extracellular fluid resistance Re can be determined, and based on these, the body fat status and body water distribution (intracellular fluid volume, extracellular fluid volume, etc.) of the subject such as body fat percentage, fat weight, lean body mass, etc. Volume and the total body water content).
The change in the body water distribution can be estimated from the change in the resistances Re and Ri. As a bioelectrical impedance measuring device that performs measurement / estimation of each of these parameters by injecting a small sine wave current of a plurality of frequencies arbitrarily selected into a living body and digitally processing the obtained signal, there is a special table. Hei 6
The thing described in 506854 is known.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従来の生体電気インピ
ーダンス測定装置では、算出した生体電気インピーダン
スから最小二乗法等によるカーブフィッティングの手法
を用いて、インピーダンス軌跡を求める。つぎに、得ら
れたインピーダンス軌跡から、被験者の体の周波数0時
の生体電気インピーダンスR0と、周波数無限大時の生
体電気インピーダンスR∞とを算出し、算出結果から、
被験者の体の細胞内液抵抗と細胞外液抵抗とを算出す
る。
In a conventional bioelectrical impedance measuring apparatus, an impedance locus is obtained from the calculated bioelectrical impedance by using a curve fitting method such as a least square method. Next, from the obtained impedance locus, the bioelectric impedance R0 of the subject's body at the frequency 0 and the bioelectric impedance R∞ at the infinite frequency are calculated, and from the calculation result,
The intracellular fluid resistance and the extracellular fluid resistance of the subject's body are calculated.

【0010】図5は、従来の生体電気インピーダンス測
定装置により測定されるインピーダンス軌跡の表示例を
示す図である。この生体電気インピーダンス測定装置
は、生体に投入される測定信号としてM系列信号を用い
ている。このインピーダンス軌跡において、周波数間隔
は一定であるが、インピーダンスプロットでは低周波数
側の点の密度が低く、高周波数側の点の密度が大きい。
このことは、高周波数側のエネルギーに比べて低周波数
側でのエネルギーが低いことを示している。
FIG. 5 is a diagram showing a display example of an impedance locus measured by a conventional bioelectrical impedance measuring device. This bioelectric impedance measuring apparatus uses an M-sequence signal as a measurement signal to be input to a living body. In this impedance locus, the frequency interval is constant, but in the impedance plot, the density of points on the low frequency side is low and the density of points on the high frequency side is large.
This indicates that the energy on the low frequency side is lower than the energy on the high frequency side.

【0011】測定時間を短縮するためにプロット点、即
ちサンプル数を減らす場合、生体に印加する測定電流値
を低くできる反面、高周波数側の点の密度が減少すると
共に低周波数側の点の密度も低くなる。これにより、低
周波数側において外部雑音の影響をより受け易くなる。
When the number of plot points, ie, the number of samples, is reduced in order to shorten the measurement time, the measured current value applied to the living body can be reduced, but the density of points on the high frequency side decreases and the density of points on the low frequency side decreases. Will also be lower. This makes it more susceptible to external noise on the low frequency side.

【0012】本発明の目的は、低周波数側における外部
雑音の影響を回避しつつ測定時間を短縮して、生体イン
ピーダンスの測定、及び体脂肪や体水分分布の状態の測
定に好適な電気特性測定装置を提供することにある。
An object of the present invention is to reduce the measurement time while avoiding the influence of external noise on the low frequency side, and to measure the electrical characteristics suitable for the measurement of bioimpedance and the state of body fat and body water distribution. It is to provide a device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の電気特性測定装
置は、低い周波数領域では等しい周波数間隔で、高い周
波数領域では測定周波数の2乗に比例する周波数間隔の
測定信号を生成し、被験者の互いに隔たる所定の2箇所
の表面部位に導電可能に付けた第1及び第2の電極を介
して、前記測定信号を前記被験者に投入する測定信号供
給手段と、前記被験者に投入される前記測定信号の電流
値を測定する電流測定手段と、前記被験者の互いに隔た
る所定の2箇所の表面部位間に生じる電圧値を測定する
電圧測定手段と、前記電流測定手段及び電圧測定手段に
よりそれぞれ測定された電流値及び電圧値により、前記
被験体の前記表面部位間の生体電気インピーダンスを算
出し、求めるべき生体電気インピーダンス又は生体電気
インピーダンスに基づく物理量を算出する演算手段と、
を備えるものである。
The electric characteristic measuring apparatus of the present invention generates measurement signals at frequency intervals equal to each other in a low frequency range and at frequency intervals proportional to the square of the measurement frequency in a high frequency range, and measures the subject's signal. Measurement signal supply means for supplying the measurement signal to the subject via first and second electrodes conductively attached to two predetermined surface portions separated from each other; and the measurement supplied to the subject. A current measuring means for measuring a current value of the signal; a voltage measuring means for measuring a voltage value generated between two predetermined surface portions of the subject which are separated from each other; and a current measuring means and a voltage measuring means, respectively. Based on the current value and the voltage value, the bioelectric impedance between the surface portions of the subject is calculated, and the bioelectric impedance or bioelectric impedance to be obtained is calculated. Calculating means for calculating a brute physical quantity,
It is provided with.

【0014】また、前記測定信号供給手段は、1+(f
/fo)2(fは測定周波数、foは基準周波数)に比例
する周波数間隔の測定信号を生成することで、基準周波
数を被験者に固有の臨界周波数に関連させて設定でき
る。すなわち、周波数間隔が等間隔又は測定周波数の2
乗に比例する間隔となる領域を自由に変更できる。
Further, the measurement signal supply means is provided as 1+ (f
By generating a measurement signal having a frequency interval proportional to (/ fo) 2 (f is a measurement frequency, fo is a reference frequency), the reference frequency can be set in relation to a critical frequency unique to the subject. That is, the frequency interval is equal to 2 or equal to the measurement frequency.
It is possible to freely change the area having an interval proportional to the power.

【0015】また、前記基準周波数は、10kHz〜3
00kHzの範囲内に設定されることで、基準周波数を
上記臨界周波数の近傍に設定でき、低周波数側での外部
雑音の影響をより確実に抑制できる。
The reference frequency is 10 kHz to 3 kHz.
By setting the frequency within the range of 00 kHz, the reference frequency can be set near the critical frequency, and the influence of external noise on the low frequency side can be suppressed more reliably.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。本発明の電気特性測定装置
を生体電気インピーダンス測定装置に用いた場合につい
て詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The case where the electrical characteristic measuring device of the present invention is used for a bioelectrical impedance measuring device will be described in detail.

【0017】図1は、本実施の形態による生体電気イン
ピーダンス測定装置の電気的構成を示すブロック図であ
る。生体電気インピーダンス測定装置は、キーボード1
と、被験者の体Bにプローブ電流Iaを測定信号として
送出し、これにより被験者の体Bから得られる電圧電流
情報をデジタル処理するための測定処理部2と、装置各
部を制御すると共に、測定処理部2の処理結果に基づい
て人体の生体電気インピーダンスや体脂肪、体内水分分
布に関する各種物理量を算出するためのCPU(中央演
算処理装置)3と、このCPU3により算出された被験
者の体Bの生体電気インピーダンス、体脂肪量及び体内
水分量等を表示するための表示部4と、CPU3の処理
プログラムを記憶するROM6と、各種データ(例え
ば、被験者の身長、体重、性別、細胞外液や細胞内液の
量等)を一時記憶するデータ領域及びCPU3の作業領
域が設定されるRAM5とから概略構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of the bioelectrical impedance measuring device according to the present embodiment. The bioelectrical impedance measuring device includes a keyboard 1
The probe current Ia is transmitted as a measurement signal to the body B of the subject, and thereby the measurement processing unit 2 for digitally processing the voltage / current information obtained from the body B of the subject, and the respective units of the apparatus are controlled and the measurement process is performed. A CPU (Central Processing Unit) 3 for calculating various physical quantities relating to the bioelectrical impedance, body fat, and body water distribution of the human body based on the processing results of the unit 2, and a living body of the subject B calculated by the CPU 3 A display unit 4 for displaying electrical impedance, body fat content, body water content, etc., a ROM 6 for storing a processing program of the CPU 3, and various data (for example, height, weight, sex, extracellular fluid and intracellular (A liquid amount and the like) and a RAM 5 in which a work area of the CPU 3 is set.

【0018】キーボード1は、測定者が測定開始を指示
するための測定開始スイッチ、被験者の身長、体重、性
別及び年齢等の人体特徴項目を入力したり、全測定時間
T、測定間隔t及び後述する基準周波数fo等を測定目
的に応じて設定/設定変更するための各種キーから構成
されており、キーボード1から供給される各キーの操作
データは、図示しないキーコード発生回路でキーコード
に変換されてCPU3に供給される。
The keyboard 1 is used by a measurer to input a measurement start switch for instructing the start of measurement, a human body characteristic item such as height, weight, gender, and age of the subject, a total measurement time T, a measurement interval t, and a measurement interval to be described later. The key 1 comprises various keys for setting / changing a reference frequency fo or the like according to a measurement purpose. Operation data of each key supplied from the keyboard 1 is converted into a key code by a key code generation circuit (not shown). Then, it is supplied to the CPU 3.

【0019】ここで、従来のインピーダンス軌跡(図5
参照)は、周波数0の生体インピーダンスR0から周波
数無限大の生体インピーダンスR∞までの周波数毎の生
体インピーダンスのプロットにより形成されている。こ
こで、生体インピーダンス軌跡の中間にあたる生体イン
ピーダンスZfCの周波数は臨界周波数fCと呼ばれ、被
験者に固有の周波数である。人間の臨界周波数fCは、
成人の場合、一般に40kHz前後であるとされてい
る。また、小児の場合、臨界周波数fCは成人の場合に
比べて高くなる傾向がある。しかし、後述する基準周波
数foを300kHzまで設定することにより小児でも
問題なく測定できる。
Here, a conventional impedance locus (FIG. 5)
Is formed by plotting bioimpedance for each frequency from bioimpedance R0 at frequency 0 to bioimpedance R イ ン ピ ー ダ ン ス at infinity. The intermediate corresponding to the frequency of the bioelectrical impedance Zf C bioimpedance locus is called the critical frequency f C, is a unique frequency to the subject. The human critical frequency f C is
In the case of an adult, it is generally considered to be around 40 kHz. In the case of children, the critical frequency f C tends to be higher than in the case of adults. However, by setting a reference frequency fo described below up to 300 kHz, even children can measure without any problem.

【0020】基準周波数foは、インピーダンス軌跡を
形成するプロットの周波数間隔を調整するための周波数
パラメータであり、臨界周波数fCの近傍に設定され
る。本実施の形態において、測定信号の周波数間隔(プ
ロット間隔)は、(1+(f/fo)2)に基づいて調整
される。ここで、fは測定周波数であり、基準周波数f
oは10kHz〜300kHzの範囲に設定される。こ
れにより、基準周波数foを境に、低周波数側での周波
数間隔は実質的に等間隔になり、高周波数側での周波数
間隔は測定周波数fの2乗に実質的に比例した間隔とな
る。
The reference frequency fo is a frequency parameter for adjusting the frequency interval of the plot forming the impedance locus, and is set near the critical frequency f C. In the present embodiment, the frequency interval (plot interval) of the measurement signal is adjusted based on (1+ (f / fo) 2 ). Where f is the measurement frequency and the reference frequency f
o is set in the range of 10 kHz to 300 kHz. Thereby, the frequency interval on the low frequency side becomes substantially equal to the reference frequency fo, and the frequency interval on the high frequency side becomes an interval substantially proportional to the square of the measurement frequency f.

【0021】測定処理部2は、PIO(パラレル・イン
タフェース)71、測定信号発生器72、ローパスフィ
ルタ(以下、LPFという)73、カップリングコンデ
ンサ74及び身体の所定の部位に貼り付けられる表面電
極Hcからなる出力処理回路と、同じく身体の所定の部
位に貼り付けられる表面電極Hp,Lp,Lc、カップ
リングコンデンサ80a,80b,90、差動増幅器8
1、I/V変換器(電流/電圧変換器)91、アナログ
のアンチエリアシングフィルタからなるLPF82,9
2、A/D変換器83,93及びサンプリングメモリ
(リングバッファ)84,94からなる入力処理回路と
から構成されている。
The measurement processing unit 2 includes a PIO (parallel interface) 71, a measurement signal generator 72, a low-pass filter (hereinafter, referred to as LPF) 73, a coupling capacitor 74, and a surface electrode Hc attached to a predetermined part of the body. Output processing circuit, surface electrodes Hp, Lp, Lc, which are also affixed to predetermined parts of the body, coupling capacitors 80a, 80b, 90, and a differential amplifier 8
1. I / V converter (current / voltage converter) 91, LPFs 82 and 9 comprising analog anti-aliasing filters
2. An input processing circuit including A / D converters 83 and 93 and sampling memories (ring buffers) 84 and 94.

【0022】測定処理部2において、測定信号発生器7
2は、発生する信号周波数の全ての領域にわたって出力
抵抗が10kΩ以上であり、全測定時間Tの間、所定の
周期tで、PIO71を介してCPU3から信号発生指
示信号が供給される度に、プローブ電流Iaを所定回数
繰り返し生成し、生成されたプローブ電流Iaを上述し
た周波数間隔を有する測定信号として、その高周波のノ
イズを除去するLPF73及び被験者の体Bに直流分が
流れないように除去するカップリングコンデンサ74を
介して、表面電極Hcに送出する。
In the measurement processing section 2, the measurement signal generator 7
2 has an output resistance of 10 kΩ or more over the entire range of the generated signal frequency, and every time a signal generation instruction signal is supplied from the CPU 3 via the PIO 71 at a predetermined cycle t during the entire measurement time T, The probe current Ia is repeatedly generated a predetermined number of times, and the generated probe current Ia is removed as a measurement signal having the above-mentioned frequency interval so that a DC component does not flow through the LPF 73 for removing the high-frequency noise and the body B of the subject. The signal is transmitted to the surface electrode Hc via the coupling capacitor 74.

【0023】プローブ電流Iaは、上記基準周波数fo
の設定に基づいて、電流出力パワーが許容できる値(例
えば人体では100μA・rms)になるように波形が
調整される。また、信号発生指示信号の供給周期は、測
定者がキーボード1を用いて設定した測定間隔tに一致
する。また、この例では、プローブ電流(測定信号)I
aの繰返回数は、信号発生指示信号1回当たり、1〜2
56回である。この繰返回数も測定者がキーボード1を
用いて任意に設定できるようにしてもよい。繰返回数
は、多いほど精度が高くなるが、微小電流とは言え、長
時間連続して人体に流した場合、人体に悪影響を及ぼす
虞があるので、1〜256回が好ましい。
The probe current Ia is equal to the reference frequency fo.
Is adjusted so that the current output power becomes an allowable value (for example, 100 μA · rms for a human body). The supply period of the signal generation instruction signal matches the measurement interval t set by the measurer using the keyboard 1. In this example, the probe current (measurement signal) I
The number of repetitions of “a” is 1 to 2 per signal generation instruction signal.
56 times. The number of repetitions may be arbitrarily set by the measurer using the keyboard 1. The number of repetitions increases as the number of repetitions increases. However, although it is a minute current, it may adversely affect the human body when continuously applied to the human body for a long time. Therefore, the number of repetitions is preferably 1 to 256.

【0024】さらに、測定信号発生器72において測定
信号を発生するために、D/A変換器(図示せず)を用
いても良い。この場合、D/A変換器は、CPU3から
供給されるデジタル信号である測定信号波を、アナログ
信号であるプローブ電流Iaに変換することになる。
Further, a D / A converter (not shown) may be used to generate a measurement signal in the measurement signal generator 72. In this case, the D / A converter converts the measurement signal wave, which is a digital signal supplied from the CPU 3, into the probe current Ia, which is an analog signal.

【0025】図2は、本実施の形態による生体電気イン
ピーダンス測定装置の使用の状態を模式的に示す図であ
る。表面電極Hc(第1電極)は、測定時、被験者の右
の手甲部Hに導電可能に吸着方式により貼り付けられ、
表面電極Lc(第2電極)は、右の足甲部Lに吸着方式
により導電可能に貼り付けられる。それゆえ、測定信号
(プローブ電流)Iaは、被験者の右手の部分から体B
に入る。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a state of use of the bioelectrical impedance measuring device according to the present embodiment. The surface electrode Hc (first electrode) is conductively affixed to the right back part H of the subject by a suction method at the time of measurement,
The surface electrode Lc (second electrode) is conductively attached to the right instep L by an adsorption method. Therefore, the measurement signal (probe current) Ia is transmitted from the right hand of the subject to the body B
to go into.

【0026】また、表面電極(高電位出力端子)Hp
は、被験者の右の手甲部Hに吸着方式により、導電可能
に貼り付けられ、表面電極Lpは、右の足甲部Lに吸着
方式により導電可能に貼り付けられる。このとき、表面
電極Hc,Lcを、表面電極Hp,Lpよりも人体の中
心から遠い部位に貼り付ける。上記各表面電極Hp,L
p,Hc,Lcは、測定用ケーブル10によって生体電
気インピーダンス測定装置100に接続されている。
The surface electrode (high potential output terminal) Hp
Is electrically conductively attached to the right back part H of the subject by suction, and the surface electrode Lp is electrically conductively attached to the right instep L by suction. At this time, the surface electrodes Hc and Lc are attached to portions farther from the center of the human body than the surface electrodes Hp and Lp. Each of the above surface electrodes Hp, L
p, Hc, and Lc are connected to the bioelectrical impedance measuring device 100 by a measuring cable 10.

【0027】次に測定信号処理について説明する。図2
に示すように、表面電極(高電位出力端子)Hpは、被
験者の右の手甲部Hに吸着方式により、導電可能に貼り
付けられ、一方、表面電極Lpは、右の足甲部Lに吸着
方式により導電可能に貼り付けられる。
Next, the measurement signal processing will be described. FIG.
As shown in the figure, the surface electrode (high-potential output terminal) Hp is conductively attached to the right back part H of the subject by a suction method, while the front electrode Lp is sucked to the right foot part L. It is stuck conductively by the method.

【0028】図1に示す差動増幅器81は、2つの表面
電極Hp,Lp間の電位(電位差)を検出する。すなわ
ち、差動増幅器81は、上記プローブ電流Iaが被験者
の体Bに投入されると、被験者の右手足間の電圧Vpを
検出し、LPF82へ入力することになる。この電圧V
pは、表面電極Hpと表面電極Lpとの間における被験
者の体Bの生体電気インピーダンスによる電圧降下であ
る。
The differential amplifier 81 shown in FIG. 1 detects a potential (potential difference) between two surface electrodes Hp and Lp. That is, when the probe current Ia is applied to the body B of the subject, the differential amplifier 81 detects the voltage Vp between the right limbs of the subject and inputs the same to the LPF. This voltage V
p is a voltage drop between the surface electrode Hp and the surface electrode Lp due to the bioelectric impedance of the body B of the subject.

【0029】LPF82は、上記電圧Vpから高周波の
ノイズを除去し、A/D変換器83へ供給する。LPF
82のカットオフ周波数は、A/D変換器83のサンプ
リング周波数の半分より低い。これにより、A/D変換
器83によるA/D変換処理で発生する折り返し雑音が
除去される。
The LPF 82 removes high frequency noise from the voltage Vp and supplies it to the A / D converter 83. LPF
The cutoff frequency 82 is lower than half the sampling frequency of the A / D converter 83. Thereby, aliasing noise generated in the A / D conversion processing by the A / D converter 83 is removed.

【0030】A/D変換器83は、CPU3からデジタ
ル変換信号Sdが供給される度に、上記ノイズが除去さ
れた電圧Vpを所定のサンプリング周期でデジタル信号
に変換し、デジタル化された電圧Vpをサンプリング周
期毎にサンプリングメモリ84へ供給する。
The A / D converter 83 converts the noise-free voltage Vp into a digital signal at a predetermined sampling cycle every time the digital conversion signal Sd is supplied from the CPU 3, and converts the digitized voltage Vp Is supplied to the sampling memory 84 every sampling period.

【0031】次に、表面電極Lcは、図2に示すよう
に、被験者の右の足甲部Lに吸着方式により貼り付けら
れる。表面電極Lcとカップリングコンデンサ90(図
1参照)との間は、同軸ケーブル(図示せず)で接続さ
れており、同軸ケーブルのシールド部は接地されてい
る。
Next, as shown in FIG. 2, the surface electrode Lc is attached to the right instep L of the subject by the suction method. The surface electrode Lc and the coupling capacitor 90 (see FIG. 1) are connected by a coaxial cable (not shown), and the shield of the coaxial cable is grounded.

【0032】I/V変換器91は、2つの表面電極H
c,Lc間に流れる電流を検出して電圧に変換する。す
なわち、I/V変換器91は、プローブ電流Iaが被験
者の体Bに投入されると、被験者の右手足間を流れるプ
ローブ電流Iaを検出し、電圧Vcに変換した後、LP
F92へ供給する。
The I / V converter 91 has two surface electrodes H
The current flowing between c and Lc is detected and converted into a voltage. That is, when the probe current Ia is applied to the body B of the subject, the I / V converter 91 detects the probe current Ia flowing between the right limb of the subject, converts the probe current Ia to the voltage Vc,
Supply to F92.

【0033】LPF92は、入力された電圧Vcから高
周波のノイズを除去し、A/D変換器93へ供給する。
LPF92のカットオフ周波数は、A/D変換器93の
サンプリング周波数の半分より低い。この場合も、A/
D変換器93によるA/D変換処理で発生する折り返し
雑音が除去される。
The LPF 92 removes high-frequency noise from the input voltage Vc and supplies it to the A / D converter 93.
The cutoff frequency of the LPF 92 is lower than half the sampling frequency of the A / D converter 93. In this case, A /
The aliasing noise generated in the A / D conversion processing by the D converter 93 is removed.

【0034】A/D変換器93は、CPU3からデジタ
ル変換信号Sdが供給される度に、上記ノイズが除去さ
れた電圧Vcを所定のサンプリング周期でデジタル信号
に変換し、デジタル化された電圧Vcをサンプリング周
期毎にサンプリングメモリ94へ供給する。
The A / D converter 93 converts the noise-free voltage Vc into a digital signal at a predetermined sampling cycle every time the digital conversion signal Sd is supplied from the CPU 3, and converts the digitized voltage Vc Is supplied to the sampling memory 94 every sampling period.

【0035】CPU3は、ROM6に記憶された処理プ
ログラムに従って、上述した測定処理部2による測定を
開始し、所定のサンプリング周期で、検出電圧Vp,V
cを所定の回数サンプリングした後、測定を停止する制
御を行う他、以下の処理を行う。まず、サンプリングメ
モリ84,94に格納された、時間の関数である電圧V
p,Vcを逐次読み出してそれぞれフーリエ変換処理に
より、周波数の関数である電圧Vp(f),Vc(f)
(fは周波数)に変換した後、平均化を行い、周波数毎
の生体電気インピーダンスZ(f)[=Vp(f)/V
c(f)]を算出する。ここで、フーリエ変換後の信号
の周波数は、測定信号の周波数と同じもの、すなわち、
測定信号と同じ周波数間隔となる。
The CPU 3 starts the measurement by the above-described measurement processing unit 2 according to the processing program stored in the ROM 6, and detects the detection voltages Vp and V at a predetermined sampling cycle.
After sampling c for a predetermined number of times, the following processing is performed in addition to the control for stopping the measurement. First, the voltage V as a function of time, stored in the sampling memories 84 and 94,
The voltages Vp (f) and Vc (f), which are functions of frequency, are sequentially read out and subjected to Fourier transform processing.
(F is a frequency), and after averaging, the bioelectrical impedance Z (f) [= Vp (f) / V
c (f)] is calculated. Here, the frequency of the signal after the Fourier transform is the same as the frequency of the measurement signal, that is,
It has the same frequency interval as the measurement signal.

【0036】図3は、本実施の形態による生体電気イン
ピーダンス測定装置により測定されるインピーダンス軌
跡の表示例を示す図である。CPU3は、得られた周波
数毎の生体電気インピーダンスZ(f)に基づいて、最
小二乗法の演算手法を駆使して、図3に示すようなイン
ピーダンス軌跡Dを求める。
FIG. 3 is a diagram showing a display example of an impedance locus measured by the bioelectrical impedance measuring device according to the present embodiment. Based on the obtained bioelectric impedance Z (f) for each frequency, the CPU 3 obtains an impedance locus D as shown in FIG. 3 by making full use of a least-squares method.

【0037】図3に示すインピーダンス軌跡は、基準周
波数foを臨界周波数fCに等しく設定した例を示してい
る。したがって、臨界周波数fCより大きい周波数側で
は測定周波数fの2乗に実質的に比例した周波数間隔で
生体インピーダンスがプロットされており、臨界周波数
Cより小さい周波数側では実質的に等しい間隔で生体
インピーダンスがプロットされている。
The impedance locus shown in FIG. 3 shows an example in which the reference frequency fo is set equal to the critical frequency f C. Therefore, on the frequency side higher than the critical frequency f C , the biological impedance is plotted at a frequency interval substantially proportional to the square of the measurement frequency f, and on the frequency side lower than the critical frequency f C , the biological impedance is plotted at substantially equal intervals. The impedance is plotted.

【0038】以上により、低周波数側でのパワースペク
トル密度を相対的に大きくすることができるため、少な
いサンプル数による測定でも低周波数側での外部雑音か
らの影響を抑制することができ、更に測定時間の短縮化
を図ることができる。
As described above, since the power spectrum density on the low frequency side can be relatively increased, the influence of external noise on the low frequency side can be suppressed even when the measurement is performed with a small number of samples. Time can be reduced.

【0039】つぎに、CPU3は、得られたインピーダ
ンス軌跡Dから、被験者の体Bの周波数0時の生体電気
インピーダンスR0と、周波数無限大時の生体電気イン
ピーダンスR∞とを算出し、算出結果から、被験者の体
Bの細胞内液抵抗と細胞外液抵抗とを算出する。
Next, the CPU 3 calculates the bioelectric impedance R0 of the body B of the subject at the frequency 0 and the bioelectric impedance R∞ at the infinite frequency of the subject B from the obtained impedance locus D. Then, the intracellular fluid resistance and the extracellular fluid resistance of the body B of the subject are calculated.

【0040】従来の技術の欄では、人体の組織内細胞を
単純な電気的等価回路(図4:Reは細胞外液抵抗、R
ikは各細胞の細胞内液抵抗、Cmkは各細胞の細胞膜容量
である)で表したが、実際の人体の組織では、色々な大
きさの細胞が不規則に配置されているので、実際に近い
電気的等価回路は、図6に示すような時定数τ=Cmk・
Rikを有する容量と抵抗との直列接続素子が分布してい
る分布定数回路で表される。したがって、本実施の形態
では、実際に近い電気的等価回路を採用して細胞内液抵
抗と細胞外液抵抗とを求めることとしたので、人体のイ
ンピーダンス軌跡Dは、図3(及び図5)に示すように
中心が実軸より上がった円弧となる。
In the section of the prior art, cells in a tissue of a human body are expressed by a simple electrical equivalent circuit (FIG. 4: Re is extracellular fluid resistance, R
ik is the intracellular fluid resistance of each cell, and Cmk is the cell membrane capacity of each cell.) In actual human tissues, cells of various sizes are irregularly arranged. A close electrical equivalent circuit has a time constant τ = Cmk ·
It is represented by a distributed constant circuit in which elements connected in series with a capacitor and a resistor having Rik are distributed. Accordingly, in the present embodiment, since the intracellular fluid resistance and the extracellular fluid resistance are determined by using an electrical equivalent circuit that is close to actual, the impedance locus D of the human body is shown in FIG. 3 (and FIG. 5). As shown in (2), the center is an arc raised from the real axis.

【0041】つぎに、算出された細胞内液抵抗と細胞外
液抵抗、及びキーボード1から入力された被験者の身
長、体重、性別及び年齢等の人体特徴データ等に基づい
て、予め処理プログラムの中に組み込まれてある身体組
成推定式を駆使して、被験者の体Bの体脂肪率、脂肪重
量、除脂肪体重、細胞内液量、細胞外液量及びこれらの
総和たる体内水分量(体液量)の各量を算出する。そし
て、算出された各データを表示コントローラと表示器
(例えば、LCD)とからなる表示部4に表示する。
Next, based on the calculated intracellular fluid resistance and extracellular fluid resistance, and the human body characteristic data such as the height, weight, sex, and age of the subject input from the keyboard 1, a processing program is prepared in advance. The body fat percentage, fat weight, lean body mass, intracellular fluid volume, extracellular fluid volume, and the sum of these amounts of body water (body fluid volume) ) Is calculated. Then, the calculated data is displayed on the display unit 4 including a display controller and a display (for example, an LCD).

【0042】つぎに、本実施の形態による生体電気イン
ピーダンス測定装置100の動作を説明する。まず、測
定に先だって、図2に示すように、2個の表面電極H
c,Hpを被験者の右の手甲部Hに、2個の表面電極L
p,Lcを被験者の右の足甲部Lにそれぞれ吸着方式に
より張り付ける。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張り
付ける。次に、測定者(又は被験者自身)が、生体電気
インピーダンス測定装置100のキーボード1を用い
て、被験者の身長、体重、性別及び年齢等の人体特徴項
目を入力するとともに、測定開始から測定終了までの全
測定時間Tや測定間隔t、基準周波数fo等を設定す
る。キーボード1から入力されたデータ及び設定値は、
RAM5に記憶される。なお、基準周波数foは、固定
的にROM6等に設定されていても良い。
Next, the operation of the bioelectrical impedance measuring apparatus 100 according to the present embodiment will be described. First, prior to the measurement, as shown in FIG.
c, Hp on the right back part H of the subject, two surface electrodes L
p and Lc are attached to the right instep L of the subject by the suction method. At this time, the surface electrodes Hc and Lc are attached to a portion farther from the center of the human body than the surface electrodes Hp and Lp. Next, the measurer (or the subject himself) uses the keyboard 1 of the bioelectrical impedance measuring device 100 to input the human body characteristic items such as the height, weight, sex, and age of the subject, and from the start of measurement to the end of measurement. The measurement time T, the measurement interval t, the reference frequency fo, and the like are set. The data and setting values input from the keyboard 1 are
Stored in the RAM 5. The reference frequency fo may be fixedly set in the ROM 6 or the like.

【0043】次に、測定者(又は被験者自身)がキーボ
ード1の測定開始スイッチをオンにすると、CPU3
は、まず、所定の初期設定を行った後、測定処理部2の
測定信号発生器72に信号発生指示信号を送出する。こ
の初期設定には、上述したインピーダンス軌跡における
全サンプル数、A/D変換器83,93のサンプリング
周期、デジタル変換信号Sdの発生タイミングを算出す
る処理等が含まれる。
Next, when the measurer (or the subject himself) turns on the measurement start switch of the keyboard 1, the CPU 3
Sends a signal generation instruction signal to the measurement signal generator 72 of the measurement processing unit 2 after performing a predetermined initial setting. This initial setting includes a process of calculating the total number of samples in the above-described impedance locus, the sampling period of the A / D converters 83 and 93, the generation timing of the digital conversion signal Sd, and the like.

【0044】これにより、測定信号発生器72が、プロ
ーブ電流Iaを所定回数繰り返し生成し、測定信号とし
てLPF73、カップリングコンデンサ74、2重シー
ルド線である測定用ケーブル10を介して、被験者の手
甲部Hに貼り付けられた表面電極Hc(図2参照)に送
出するので、100μA程度の測定信号Iaが、表面電
極Hcから被験者の体Bを流れ、最初の測定が開始され
る。
As a result, the measurement signal generator 72 repeatedly generates the probe current Ia a predetermined number of times, and outputs the measurement signal as the measurement signal via the LPF 73, the coupling capacitor 74, and the measurement cable 10 which is a double shielded wire, to the back of the subject. Since the measurement signal Ia is transmitted to the surface electrode Hc (see FIG. 2) attached to the portion H, a measurement signal Ia of about 100 μA flows from the surface electrode Hc through the body B of the subject, and the first measurement is started.

【0045】測定信号Iaが被験者の体Bに投入される
と、測定処理部2の差動増幅器81において、表面電極
Hp,Lpが貼り付けられた右手足間で生じた電圧Vp
が検出され、LPF82を経て、A/D変換器83へ供
給される。一方、I/V変換器91では、表面電極H
c,Lcが貼り付けられた右手足間を流れるプローブ電
流Iaが検出され、電圧Vcに変換された後、LPF9
2を経てA/D変換器93へ供給される。このとき、C
PU3からは、サンプリング周期毎にA/D変換器8
3,93に対してデジタル変換信号Sdが供給される。
When the measurement signal Ia is applied to the body B of the subject, the voltage Vp generated between the right limb to which the surface electrodes Hp and Lp are affixed in the differential amplifier 81 of the measurement processing unit 2.
Is supplied to the A / D converter 83 via the LPF 82. On the other hand, in the I / V converter 91, the surface electrode H
After the probe current Ia flowing between the right limb to which c and Lc are attached is detected and converted to the voltage Vc, the LPF 9
The signal is supplied to the A / D converter 93 through the second line. At this time, C
The PU 3 outputs an A / D converter 8 every sampling period.
The digital conversion signal Sd is supplied to 3,93.

【0046】A/D変換器83では、デジタル変換信号
Sdの供給を受ける度に、電圧Vpをデジタル信号に変
換し、サンプリングメモリ84へ供給する。サンプリン
グメモリ84は、デジタル化された電圧Vpを順次記憶
する。一方、A/D変換器93では、デジタル変換信号
Sdの供給を受ける度に、電圧Vcをデジタル信号に変
換し、サンプリングメモリ94へ供給する。サンプリン
グメモリ94は、デジタル化された電圧Vcを順次記憶
する。
The A / D converter 83 converts the voltage Vp into a digital signal every time the digital conversion signal Sd is supplied, and supplies the digital signal to the sampling memory 84. The sampling memory 84 sequentially stores the digitized voltage Vp. On the other hand, the A / D converter 93 converts the voltage Vc into a digital signal each time the digital converted signal Sd is supplied, and supplies the digital signal to the sampling memory 94. The sampling memory 94 sequentially stores the digitized voltage Vc.

【0047】CPU3は、プローブ電流(測定信号)I
aの繰返回数が、予め設定された回数に達すると、測定
を停止する制御を行った後、まず、サンプリングメモリ
84,94に格納された、時間の関数である電圧Vp,
Vcを逐次読み出してそれぞれフーリエ変換処理によ
り、周波数の関数である電圧Vp(f),Vc(f)
(fは周波数)に変換した後、平均化を行って、周波数
毎の生体電気インピーダンスZ(f)(=Vp(f)/
Vc(f))を算出する。
The CPU 3 calculates the probe current (measurement signal) I
When the number of repetitions of “a” reaches a preset number, after performing control to stop the measurement, first, the voltages Vp, which are stored in the sampling memories 84 and 94 and are a function of time, as a function of time.
The voltages Vp (f) and Vc (f), which are functions of frequency, are sequentially read out and subjected to Fourier transform processing.
(F is a frequency), and after averaging, bioelectric impedance Z (f) (= Vp (f) /
Vc (f)) is calculated.

【0048】次に、CPU3は、算出された周波数毎の
上記生体電気インピーダンスZ(f)に基づいて、最小
二乗法の演算手法により、カーブフィッティングを行
い、図3に示されるようなインピーダンス軌跡Dを求
め、得られたインピーダンス軌跡Dから、被験者の体B
の周波数0時の生体電気インピーダンスR0と、周波数
無限大時の生体電気インピーダンスR∞(インピーダン
ス軌跡Dの円弧がX軸と交わる点のX軸座標値に相当)
とを算出し、算出結果から、被験者の体Bの細胞内液抵
抗と細胞外液抵抗とを算出する。
Next, the CPU 3 performs curve fitting based on the calculated bioelectrical impedance Z (f) for each frequency by a least-squares method, and obtains an impedance locus D as shown in FIG. From the obtained impedance locus D, the body B of the subject
Bioelectric impedance R0 at frequency 0 and bioelectric impedance R∞ at infinite frequency (corresponding to the X-axis coordinate value of the point where the arc of impedance locus D intersects the X-axis)
Is calculated, and the intracellular fluid resistance and the extracellular fluid resistance of the body B of the subject are calculated from the calculation result.

【0049】そして、CPU3は、算出された細胞内液
抵抗と細胞外液抵抗、及びキーボード1から入力された
被験者の身長、体重、性別及び年齢等の人体特徴データ
等に基づいて、予め処理プログラムの中に組み込まれて
ある身体組成推定式を駆使して、被験者の体Bの体脂肪
率、脂肪重量、除脂肪体重、細胞内液量、細胞外液量及
びこれらの総和たる体内水分量(体液量)の各量を算出
する。そして、算出された各データをRAM5に記憶す
ると共に、表示部4に表示する。
The CPU 3 executes a processing program in advance based on the calculated intracellular fluid resistance and extracellular fluid resistance, and human body characteristic data such as the height, weight, sex, and age of the subject input from the keyboard 1. The body fat percentage, fat weight, lean body mass, intracellular fluid volume, extracellular fluid volume, and the sum of these body water ( Volume). Then, the calculated data are stored in the RAM 5 and displayed on the display unit 4.

【0050】次に、CPU3は、全測定時間Tが経過し
たか否かを判断し、経過したとの結論が得られれば、以
後の測定処理を終了し、経過していなければ、測定間隔
に相当する時間tが経過するのを待った後、再び同様の
測定処理を開始する。そして、上述の処理を、全測定時
間Tが経過するまで繰り返す。
Next, the CPU 3 determines whether or not the total measurement time T has elapsed. If it is determined that the total measurement time T has elapsed, the CPU 3 terminates the subsequent measurement processing. After waiting for the corresponding time t to elapse, the same measurement processing is started again. Then, the above process is repeated until the entire measurement time T has elapsed.

【0051】このように、この例の構成によれば、プロ
ーブ電流Iaとして、多くの周波数成分を含むにもかか
わらず1msec程度にエネルギーが分散し、しかも、
周波数スペクトルの振幅が全周波数領域にわたって略フ
ラットな信号を用いているので、体脂肪の状態や体内水
分分布の測定において、生体を損傷することもなく、ま
た、呼吸や脈による影響を取り除くことができ、全周波
数領域にわたってSN比のよい計測が可能である。さら
に、測定信号は、シフトレジスタ及び複数個の論理回路
のみから生成でき、構成が非常に簡単になる。
As described above, according to the configuration of this example, the probe current Ia disperses in energy of about 1 msec despite including many frequency components.
Since the amplitude of the frequency spectrum uses a signal that is almost flat over the entire frequency range, it is possible to measure the state of body fat and the distribution of body water without damaging the living body and removing the effects of respiration and pulse. As a result, a good SN ratio measurement can be performed over the entire frequency range. Further, the measurement signal can be generated only from the shift register and the plurality of logic circuits, so that the configuration becomes very simple.

【0052】また、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、周波数無限大時の生体電気インピ
ーダンスが求められるので、浮遊容量や外来ノイズの影
響を回避でき、細胞膜の容量成分を含まず、純粋な細胞
外液抵抗と細胞内液抵抗とを求めることができる。
Further, since the bioelectrical impedance at infinite frequency can be obtained by using the curve fitting method by the least squares method, the influence of stray capacitance and extraneous noise can be avoided. The extracellular fluid resistance and the intracellular fluid resistance can be determined.

【0053】特に、図3に示したインピーダンス軌跡か
ら、被験者に固有の臨界周波数fCに対して所定の基準
周波数foを設定することにより、低周波数側のパワー
スペクトル密度を大きくすることができるため,外部雑
音の影響を抑制することができる。また、基準周波数f
oの設定により全サンプル数を抑えることができるた
め、測定時間の短縮化、更にはプローブ電流の電流値を
従来に比して小さくすることができる。
In particular, the power spectrum density on the low frequency side can be increased by setting a predetermined reference frequency fo with respect to the critical frequency f C unique to the subject from the impedance locus shown in FIG. , The effect of external noise can be suppressed. Also, the reference frequency f
Since the total number of samples can be suppressed by setting o, the measurement time can be shortened, and the current value of the probe current can be reduced as compared with the conventional case.

【0054】以上、この発明の実施の形態を図面を参照
して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形
態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よい。例えば、上述し
た実施の形態では、単一周波数の測定信号を生成してい
るが、単一周波数の正弦波等を合成して測定信号を生成
し、複数の周波数に関する測定を一括して行う構成とし
ても良い。これにより、測定時間の短縮化を図ることが
できる。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and a design within a range not departing from the gist of the present invention. May be changed. For example, in the above-described embodiment, a single-frequency measurement signal is generated. However, a configuration in which a single-frequency sine wave or the like is synthesized to generate a measurement signal, and measurements for a plurality of frequencies are collectively performed. It is good. Thereby, the measurement time can be shortened.

【0055】また、上記実施の形態では、表面電極Hc
及び表面電極Lcを介して被験者に投入される電流値を
測定し、また、表面電極Hp及び表面電極Lpを介して
所定の2ヶ所の表面部位間に生じる電圧値を測定してい
る。他の実施の形態として、たとえば、表面電極Hc及
び表面電極Lcにより上記電流値及び電圧値を測定する
ように構成してもよく(いわゆる2端子法)、表面電極
の数は本発明を限定するものではない。
In the above embodiment, the surface electrode Hc
And a current value applied to the subject via the surface electrode Lc, and a voltage value generated between two predetermined surface portions via the surface electrode Hp and the surface electrode Lp. As another embodiment, for example, the current value and the voltage value may be measured by the surface electrode Hc and the surface electrode Lc (so-called two-terminal method), and the number of the surface electrodes limits the present invention. Not something.

【0056】また、算出する生体電気パラメータは、生
体電気インピーダンス、インピーダンス軌跡、細胞外液
抵抗及び細胞内液抵抗に限らず、生体電気アドミッタン
ス、アドミッタンス軌跡、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、細胞外液抵抗及び細胞内
液抵抗等の時間的変化量並びにこれらの一部であっても
よく、このようにすれば、体脂肪率等の測定だけではな
く、各種医療制度(例えば、透析の状態測定)への適用
が期待できる。また電極の取り付け箇所は、手や足には
限定されない。
The calculated bioelectric parameters are not limited to bioelectric impedance, impedance locus, extracellular fluid resistance and intracellular fluid resistance, but also bioelectric admittance, admittance locus, bioelectric impedance or bioelectric admittance, extracellular The amount of temporal change such as fluid resistance and intracellular fluid resistance and a part thereof may be used. In this case, not only measurement of body fat percentage and the like but also various medical systems (for example, dialysis state measurement) ) Can be expected. Also, the location where the electrode is attached is not limited to the hand or foot.

【0057】また、上記CPU3によるフーリエ変換処
理は、本発明を限定するものではなく、時間領域で示さ
れる関数を周波数領域で示される関数に変換するような
演算手法を用いるものであれば良い。
The Fourier transform processing by the CPU 3 is not limited to the present invention, and may be any method that uses an arithmetic technique that converts a function represented in a time domain into a function represented in a frequency domain.

【0058】さらに、上述の実施の形態では、人体特徴
項目として、被験者の身長、体重、性別及び年齢を入力
する場合について述べたが、必要に応じて、性別、年齢
等を省略してもよく、あるいは、人種等の項目を付加し
てもよい。算出された人体の生体電気パラメータをプリ
ンタに出力するようにしてもよい。さらに、脈波センサ
や呼吸の周期を検出できるセンサを人体に貼り付け、各
センサの出力信号により、測定タイミングを設定するよ
うにしてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case has been described where the height, weight, sex, and age of the subject are input as the human body characteristic items. However, gender, age, and the like may be omitted as necessary. Alternatively, items such as race may be added. The calculated bioelectric parameters of the human body may be output to a printer. Further, a pulse wave sensor or a sensor capable of detecting a respiratory cycle may be attached to a human body, and the measurement timing may be set based on the output signal of each sensor.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電気特性
測定装置によれば、低周波数領域におけるパワースペク
トル密度を大きくすることにより、外部雑音の影響を抑
制できると共に、測定時間を短縮できる。
As described above, according to the electric characteristic measuring apparatus of the present invention, the effect of external noise can be suppressed and the measuring time can be shortened by increasing the power spectrum density in the low frequency region.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態による生体電気インピーダ
ンス測定装置の電気的構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a bioelectrical impedance measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態による生体電気インピーダ
ンス測定装置の使用の状態を模式的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a state of use of the bioelectrical impedance measuring device according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態による生体電気インピーダ
ンス測定装置により測定されるインピーダンス軌跡の表
示例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a display example of an impedance locus measured by the bioelectrical impedance measuring device according to the embodiment of the present invention.

【図4】人体の組織内細胞を表す電気的等価回路図であ
る。
FIG. 4 is an electrical equivalent circuit diagram showing cells in a tissue of a human body.

【図5】従来技術の生体電気インピーダンス測定装置に
より測定されるインピーダンス軌跡の表示例を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a display example of an impedance locus measured by a conventional bioelectric impedance measuring device.

【図6】人体の組織内細胞を詳細に表す電気的等価回路
図である。
FIG. 6 is an electrical equivalent circuit diagram showing cells in a tissue of a human body in detail.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 キーボード 2 測定処理部 3 CPU(演算手段) 4 表示部 5 RAM 6 ROM 10 測定用ケーブル 72 測定信号発生器(測定信号供給手段の一部) 73 LPF(測定信号供給手段の一部) 81 差動増幅器(電圧測定手段の一部) 82 LPF(電圧測定手段の一部) 83 A/D変換器(電圧測定手段の一部) 84,94 サンプリングメモリ 91 I/V変換器(電流測定手段の一部) 92 LPF(電流測定手段の一部) 93 A/D変換器(電流測定装置の一部) 100 生体電気インピーダンス測定装置(電気特性測
定装置) Hc 表面電極(第1電極) Lc 表面電極(第2電極) Hp 表面電極 Lp 表面電極
Reference Signs List 1 keyboard 2 measurement processing unit 3 CPU (calculation means) 4 display unit 5 RAM 6 ROM 10 measurement cable 72 measurement signal generator (part of measurement signal supply means) 73 LPF (part of measurement signal supply means) 81 difference Dynamic amplifier (part of voltage measuring means) 82 LPF (part of voltage measuring means) 83 A / D converter (part of voltage measuring means) 84,94 Sampling memory 91 I / V converter (of current measuring means) 92 LPF (part of current measuring means) 93 A / D converter (part of current measuring device) 100 Bioelectric impedance measuring device (electric property measuring device) Hc surface electrode (first electrode) Lc surface electrode (Second electrode) Hp surface electrode Lp surface electrode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 低い周波数領域では等しい周波数間隔
で、高い周波数領域では測定周波数の2乗に比例する周
波数間隔の測定信号を生成し、被験者の互いに隔たる所
定の2箇所の表面部位に導電可能に付けた第1及び第2
の電極を介して、前記測定信号を前記被験者に投入する
測定信号供給手段と、 前記被験者に投入される前記測定信号の電流値を測定す
る電流測定手段と、 前記被験者の互いに隔たる所定の2箇所の表面部位間に
生じる電圧値を測定する電圧測定手段と、 前記電流測定手段及び電圧測定手段によりそれぞれ測定
された電流値及び電圧値により、前記被験者の前記表面
部位間の生体電気インピーダンスを算出し、求めるべき
生体電気インピーダンス又は生体電気インピーダンスに
基づく物理量を算出する演算手段と、を備えることを特
徴とする電気特性測定装置。
1. A measurement signal is generated at equal frequency intervals in a low frequency region and at a frequency interval proportional to the square of a measurement frequency in a high frequency region, and can be conducted to two predetermined surface portions of a subject separated from each other. First and second attached to
A measurement signal supply unit that supplies the measurement signal to the subject via the electrodes; a current measurement unit that measures a current value of the measurement signal that is supplied to the subject; Voltage measuring means for measuring a voltage value generated between the surface portions of the location, and a bioelectric impedance between the surface portions of the subject is calculated based on the current value and the voltage value respectively measured by the current measuring means and the voltage measuring means. And a calculating means for calculating a bioelectric impedance to be obtained or a physical quantity based on the bioelectric impedance.
【請求項2】 前記測定信号供給手段は、1+(f/f
o)2(fは測定周波数、foは基準周波数)に比例する
周波数間隔の測定信号を生成することを特徴とする請求
項1記載の電気特性測定装置。
2. The method according to claim 1, wherein the measuring signal supply means is 1+ (f / f
o) The electrical characteristic measuring apparatus according to claim 1, wherein a measuring signal is generated at a frequency interval proportional to (o) 2 (f is a measuring frequency, fo is a reference frequency).
【請求項3】 前記基準周波数は、10kHz〜300
kHzの範囲内に設定されることを特徴とする請求項2
記載の電気特性測定装置。
3. The reference frequency is 10 kHz to 300 kHz.
The frequency is set within a range of kHz.
The electrical property measurement device according to the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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