JP2001228012A

JP2001228012A - 体重表示装置

Info

Publication number: JP2001228012A
Application number: JP2000036957A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Ishii; 徹哉石井; Kazutoshi Yamazaki; 和俊山崎
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-02-15
Filing date: 2000-02-15
Publication date: 2001-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】寝たきりの老人または病人の体重等の値を簡
単に測定することができ、その変化を表示することがで
きる体重表示装置を提供すること。【解決手段】本発明による体重表示装置１００は、体
の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
ンスに基づいて被験者の体重Ｗを算出し、当該体重Ｗの
値を表示する表示手段４を有することを特徴とする。体
を自由に動かすことができない在宅の寝たきりの老人ま
たは病人の体重等の値を簡単に表示することができ、そ
の変化を表示することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、特に寝たきりの老人また
は病人の体重を表示する体重表示装置に関する。

【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。

【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）。

【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。

【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ｆ_l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。

【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ｆ_C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ｆ_C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ｆ_H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。

【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、Ｃmkは細胞膜容量
を表し、Ｒik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ｆ_L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ｆ_Hに
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ｆ_HでのインピーダンスＺ
は、合成抵抗Ｒｉ・Ｒｅ／( Ｒｉ＋Ｒｅ）、（１／Ｒｉ
＝Σ１／Ｒik）に等しい。

【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、被験者の除脂肪体重等を推計でき、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６−５
０６８５４号公報に記載のものが知られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ここで、種々の病気に
おいて体重の変動はなんらかの病気の進行、あるいは新
たな疾病の兆候としての指標となる。透析患者などは自
分で体を動かすことができるので、体重の測定は可能で
あるが、寝たきりの老人または病人の体重を測定するこ
は困難である。さらに従来の生体電気インピーダンス測
定装置では、体重を用いて体脂肪率等のデータを得るた
め、被験者の体重を入力する必要がある。

【００１０】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、体を自由に動かすことができない在宅の寝
たきりの老人または病人の体重等の値を実際にその重さ
を計測することなく簡単に測定することができ、体重の
値と体重の変化を表示することができる体重表示装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の体重表示装置
は、測定信号を生成する信号発生手段と、生成した測定
信号を被験者の体に投入した際に流れる電流を測定する
電流測定手段と、前記被験者の体の所定の表面部位間で
発生する電位差を測定する電圧測定手段と、前記電流測
定手段によって測定された電流値と前記電圧測定手段に
よって測定された電圧値とから生体電気インピーダンス
を演算する演算手段と、前記演算手段によって演算され
た生体電気インピーダンスに基づいて体重を算出する体
重算出手段と、該体重を表示する表示手段とを備えるも
のである。

【００１２】また、前記信号発生手段は、複数の周波数
を含む信号を生成することで、測定信号を短時間供給す
るだけで広い周波数範囲の測定を行うことができる。さ
らに、前記体重算出手段は、細胞内水分量と細胞外水分
量とから体重を算出することで、より的確な体重を算出
することができる。

【００１３】また、前記体重算出手段は、細胞内水分量
と細胞外水分量の比から体重を算出することで、さら
に、的確な体重を算出することができる。また、前記表
示手段は、前記体重の経時変化を表示することで、体重
に関わる病気の診断に有益な情報を提供することができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施
の形態による体重表示装置の電気的構成を示すブロック
図である。この例の体重表示装置は、図１に示すよう
に、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、特に寝た
きりの老人または病人の体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重等の数量を算出する
ためのＣＰＵ（中央演算処理装置）３と、このＣＰＵ３
によって算出された被験者の体Ｂの生体電気インピーダ
ンスや体重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、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。

【００１５】上記キーボード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や、被験者の身長、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や測定間隔ｔ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。

【００１６】また、上記測定処理部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，Ｌ
ｃ、カップリングコンデンサ８０ａ，８０ｂ，９０、差
動増幅器８１、Ｉ／Ｖ変換器（電流／電圧変換器）９
１、アナログのアンチエリアシングフィルタからなるＬ
ＰＦ８２，９２、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。

【００１７】測定処理部２において、測定信号発生器７
２は、出力抵抗が発生する信号周波数のすべての領域に
わたって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、最長線形符号（maximal li
near codes）系列（Ｍ系列）のプローブ電流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を測
定信号として、その高周波のノイズを除去するＬＰＦ７
３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。プローブ電流Ｉａの値は、例えば、５００〜
８００μＡである。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。さらに、この例では、プローブ電流（測定
信号）Ｉａの繰返回数は、信号発生指示信号１回当た
り、１〜２５６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。

【００１８】ここでＭ系列信号について説明する。Ｍ系
列信号は、スペクトラム拡散通信方式やスペクトラム拡
散測距システムにおいて、一般的に用いられる符号信号
であって、ある長さのシフトレジスタ又は遅延素子によ
って生成される符号系列のうち、最長のものをいう。長
さが（２ⁿ−１）ビット（ｎは正の整数）のＭ系列信号
を生成する２値のＭ系列発生器は、ｎ段のシフトレジス
タと、そのｎ段の状態の論理的結合をシフトレジスタの
入力に帰還する論理回路（排他的論理回路）とから構成
される。あるサンプル時刻（クロック時刻）におけるＭ
系列発生器の出力及び各段の状態は、直前のサンプル時
刻における帰還段の出力の関数である。なお、この実施
の形態では、シフトレジスタが８段（ｎ＝８）のＭ系列
発生器を用いている。また、シフトレジスタのシフトク
ロックの周波数を２ＭＨｚに設定している。

【００１９】インパルス信号を用いた場合には少ない時
間間隔（０. １μ秒）にエネルギーが集中するのに対し
て、Ｍ系列信号を用いたプローブ電流は、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
が分散するため、生体を損傷することなく、また、脈や
呼吸の周期より十分に短い時間間隔で発生するので、時
間的に測定値を平均すればこれらの影響を受けることも
ない。さらに、例えば、デューティ５０％の矩形波信号
の場合、周波数スペクトルの振幅は低周波では大きく、
高周波で小さいので、ＳＮ比の周波数特性が高周波領域
で劣化するのに対して、Ｍ系列信号は、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であるの
で、ＳＮ比の周波数特性も略フラットである。なお、Ｍ
系列信号の詳細については、R.C.Dixon 著、「スペクト
ラム拡散通信方式」（ｐ５６〜ｐ８９）を参照された
い。

【００２０】図２は、本実施の形態の体重表示装置の使
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、ベッドＤ上に寝たきりの被験者の右
の手甲部Ｈに導電可能に粘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に粘着方式
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。

【００２１】また、表面電極Ｈｐ（第３電極）は、被験
者の右の手甲部Ｈに粘着方式により、導電可能に貼り付
けられ、表面電極Ｌｐ（第４電極）は、右の足甲部Ｌに
粘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Ｈ
ｐ，Ｌｐ，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。

【００２２】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Ｈｐは、被験者の右の手甲部Ｈ
に粘着方式により、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に粘着方式により導電可能
に貼り付けられる。

【００２３】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発生電圧であ
る。

【００２４】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。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。

【００２５】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に粘着方式により貼り付けら
れる。表面電極Ｈｃとカップリングコンデンサ９０（図
１参照）との間は、２重シールド線である測定用ケーブ
ル１０で接続されている。Ｉ／Ｖ変換器９１は、２つの
表面電極Ｈｃ，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、ＬＰＦ９２へ供給する。

【００２６】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。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。

【００２７】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。すなわち、ＣＰＵ３
は、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、平均化を行い、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。

【００２８】次に、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
∞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。

【００２９】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、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
（図４：Ｒｅは細胞外液抵抗、Ｒik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）。したがっ
て、人体のインピーダンス軌跡Ｄは、図３に示すように
中心が実軸より上がった円弧となる。

【００３０】次に算出された細胞内液抵抗Ｒｉ，細胞外
液抵抗Ｒｅ，及び臨界周波数ｆ_C、キーボード１から入
力された被験者の身長ｈ、性別ｓｅｘ，及び年齢ａｇ
ｅ，その他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いる身体組成推定式を駆使
して、細胞外液量を求めてから体重Ｗを算出する。すな
わち、Ｗ＝ＦＡＴ（脂肪重量）＋ＢＭＣ（骨重量）＋ＬＴＭ
（電気伝導組織重量）ＬＴＭ＝ＣＩＬ（細胞内液重量）＋ＣＥＬ（細胞外液重
量）

【００３１】ここで、骨重量は、全体重に占める量が少
なく、かつ、個体差が小さいので、標準的な人の値を用
いても実用上差し支えない。また、脂肪重量は、一般的
に数日で変化するものではなく、数カ月単位で変化する
ものなので、病状を観察するために体重をモニタする上
ではその変化を無視できる。そこで、電気伝導組織重
量、すなわち、細胞内液重量＋細胞外液重量をモニタす
ることで、体重の変化をモニタすることができる。測定
の最初は、手間をかけて体重を測定して初期値としても
良いし、それが困難であれば、標準的な人の脂肪重量＋
骨重量を初期値とすることでも十分に実用できるし、身
長、男女の性別、年齢などに応じた標準的な人の値を用
いればさらに精度は高まる。したがって、Ｗ＝Ｗ(Ｒｉ,Ｒｅ,ｆ_C,ｈ,ｓｅｘ,ａｇｅ,その他) 「その他」とは、例えば、病歴であり、その病気となっ
てからどれくらいの期間が経つのかを示すものである。
さらに、ここで求められたＦＦＭ（除脂肪重量＝ＢＭＣ
＋ＬＴＭ）を用いて、ＦＦＭ／ｈ²を計算し、肥満の指
標とすることもできる。

【００３２】そして算出された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。このとき、算出された体重を表示するととも
に、時間経過的に表示することが好ましい。寝た切りの
老人及び病人にとって体重の時間的な変化を把握するこ
とは広く疾病を診断予測する上で重要な要因になるから
である。

【００３３】上記構成の生体電気インピーダンス測定装
置１００を用いる場合には、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
右の手甲部Ｈに、２個の表面電極Ｌｐ, Ｌｃを被験者の
右の足甲部Ｌにそれぞれ粘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、
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。

【００３４】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
れにより、測定信号発生器７２が、Ｍ系列のプローブ電
流Ｉａを所定回数繰り返し生成し、測定信号としてＬＰ
Ｆ７３、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、５００〜８００μＡ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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】この２つの値を算出した後、前に詳述した
ように、算出された細胞内液抵抗Ｒｉ，細胞外液抵抗Ｒ
ｅ，及び臨界周波数ｆ_C、キーボード１から入力された
被験者の身長ｈ、性別ｓｅｘ，及び年齢ａｇｅ，その他
の人体特徴データ等に基づいて、予め処理プログラムの
中に組み込まれている身体組成推定式を駆使して、被験
者の体重Ｗ＝Ｗ(Ｒｉ,Ｒｅ,ｆ_C,ｈ,ｓｅｘ,ａｇｅ,その
他)を求め、表示コントローラと表示器（例えば、ＬＣ
Ｄ）とからなる表示部４に表示する。

【００４０】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。

【００４１】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Ｍ系列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。

【００４２】また、最小二乗法によるカーブフィティン
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。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。

【００４３】例えば、本実施の形態では、例えば、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、体重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
の取付箇所は、手や足には限定されない。

【００４４】また、Ｍ系列発生器を構成するシフトレジ
スタや論理回路は、ハードウエア構成であると、ソフト
ウエアである構成とを問わない。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、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、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。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の体重表
示装置によれば、演算手段が、被験者の体重を演算し、
当該体重の値を表示する表示手段を有するために、体を
自由に動かすことができない在宅の寝たきりの老人また
は病人に負担をかけることなく、体重等の値を実際の重
さを測定することなく簡単に算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である体重表示装置の電
気的構成を示すブロック図である。

【図２】本実施の形態の体重表示装置の使用の状態を模
式的に示す図である。

【図３】本実施の形態による人体のインピーダンス軌跡
を示す図である。

【図４】人体の組織内細胞を表す電気的等価回路図であ
る。

【符号の説明】

１キーボード３ＣＰＵ（演算手段）４表示部１０測定用ケーブル７２測定信号発生器（信号発生手段の一部）７３ＬＰＦ（信号発生手段の一部）８１差動増幅器（電圧測定手段の一部）８２ＬＰＦ（電圧測定手段の一部）８４，９４サンプリングメモリ９１Ｉ／Ｖ変換器（電流測定手段の一部）９２ＬＰＦ（電流測定手段の一部）１００生体電気インピーダンス測定装置（体重表示装
置）Ｈｃ表面電極Ｌｃ表面電極Ｈｐ表面電極Ｌｐ表面電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定信号を生成する信号発生手段と、生成した測定信号を被験者の体に投入した際に流れる電
流を測定する電流測定手段と、前記被験者の体の所定の表面部位間で発生する電位差を
測定する電圧測定手段と、前記電流測定手段によって測定された電流値と前記電圧
測定手段によって測定された電圧値とから生体電気イン
ピーダンスを演算する演算手段と、前記演算手段によって演算された生体電気インピーダン
スに基づいて体重を算出する体重算出手段と、該体重を表示する表示手段とを備えることを特徴とする
体重表示装置。
【請求項２】前記信号発生手段は、複数の周波数を含
む信号を生成することを特徴とする請求項１記載の体重
表示装置。
【請求項３】前記体重算出手段は、細胞内水分量と細
胞外水分量とから体重を算出することを特徴とする請求
項１又は２記載の体重表示装置。
【請求項４】前記体重算出手段は、細胞内水分量と細
胞外水分量の比から体重を算出することを特徴とする請
求項３記載の体重表示装置。
【請求項５】前記表示手段は、前記体重の経時変化を
表示することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記
載の体重表示装置。