JP2001299717A

JP2001299717A - 生体電気インピーダンス測定装置

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Publication number: JP2001299717A
Application number: JP2000128049A
Authority: JP
Inventors: Yasutsugu Yamada; 泰嗣山田
Original assignee: Tanita Corp
Current assignee: Tanita Corp
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2001-10-30
Anticipated expiration: 2020-04-27
Also published as: JP3747146B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】電極間に挟まれた身体部分の姿態が変動せ
ず、電極間の距離が明確になるようして、高い測定精度
で簡便に生体電気インピーダンスを測定できる生体電気
インピーダンス測定装置。【解決手段】身体の１つの部位にあてがう当接面を有
するハウジング４１と、当接面４４の１対の測定電流印
加電極４６ａ，４６ｂと、測定電流印加電極間に位置す
るように配置された、１対の電圧測定電極４５ａ，４５
ｂと、ハウジング内には、１対の測定電流印加電極に交
流電流を供給する交流電流供給手段と、供給された交流
電流と測定された電圧とに基づいて生体電気インピーダ
ンスを演算する演算手段と、を備え、１対の電圧測定電
極間には、ハウジングの端から端まで延びる凹溝４３が
形成されて、凹溝により当接面は実質的に１対の測定電
流印加電極および１対の電圧測定電極の周縁近傍にのみ
存在するように小さくされている生体電気インピーダン
ス測定装置４０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、身体の生体電気イ
ンピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定装
置に関し、また、生体電気インピーダンスと共に体脂
肪、体水分、脈拍、血圧等を測定する生体電気インピー
ダンス測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、生体電気インピーダンス測定装置
としては、図１に示すように、ケーブル接続１１された
１対の測定電流印加電極１２ａ、１２ｂおよび１対の電
圧測定電極１３ａ、１３ｂを両手、両足、または、手足
等に貼り付けて測定するケーブル接続電極型のもの１０
や、図２に示すように、１対のグリップ２１ａ、２１ｂ
に配置された１対の測定電流印加電極２２ａ、２２ｂお
よび１対の電圧測定電極２３ａ、２３ｂを両手で握って
測定する手専用電極型のもの２０や、または、図３に示
すように台３１上に配置された１対の測定電流印加電極
３２ａ、３２ｂおよび１対の電圧測定電極３３ａ、３３
ｂ上に両足で乗って測定する足専用電極型のもの３０が
知られており、いずれも両手、両足、または、手足間と
いった身体の２つの部位に２対の電極を配置して生体電
気インピーダンスを測定するものである。尚、本願明細
書において、身体の１つの部位とは、関節間に挟まれ
た、関節が介在しない身体の連続する部分をいう。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来の生体電
気インピーダンス測定装置では、両手、両足、または、
手足間といった身体の２つの部位に２対の電極が配置さ
れて生体電気インピーダンスが測定されるので、電極間
に挟まれた身体部分には関節が介在し、関節において身
体が曲がってしまって、電極間に挟まれた身体部分の姿
態が大きく変動してしまい、生体電気インピーダンスの
測定精度が低くなってしまうという問題があった。

【０００４】また、両手、両足、または、手足間といっ
た身体の２つの部位に２対の電極が配置されて生体電気
インピーダンスが測定されるので、電極間の距離が被測
定者毎に変動してしまって不明であり、生体電気インピ
ーダンスの測定精度が低くなってしまうという問題があ
った。

【０００５】更に、ケーブル接続型の場合には、長いケ
ーブルの取り扱いや身体への電極の貼り付けが面倒であ
り、また、商用電源が必要になってしまうという問題が
あった。

【０００６】本発明の目的は、上述した問題点を解消
し、電極間に挟まれた身体部分の姿態が変動せず、電極
間の距離が明確になるようして、高い測定精度で簡便に
生体電気インピーダンスを測定することができるような
生体電気インピーダンス測定装置を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの観点によ
れば、身体の１つの部位にあてがう当接面と、把持部
と、を有するハウジングと、当接面に配置された、身体
の１つの部位に接触させる１対の測定電流印加電極と、
該１対の測定電流印加電極間に位置するように当接面に
配置された、身体の１つの部位に接触させる１対の電圧
測定電極と、ハウジングの当接面とは異なる面に配置さ
れた表示手段と、ハウジング内には、１対の測定電流印
加電極に交流電流を供給する交流電流供給手段と、１対
の電圧測定電極間の電圧を測定する電圧測定手段と、供
給された交流電流と測定された電圧とに基づいて生体電
気インピーダンスを演算する演算手段と、を備え、１対
の電圧測定電極間には、ハウジングの端から端まで延び
る凹溝が形成されて、該凹溝により当接面は実質的に１
対の測定電流印加電極および１対の電圧測定電極の周縁
近傍にのみ存在するように小さくされている生体電気イ
ンピーダンス測定装置が提供される。

【０００８】本発明の１つの実施の形態によれば、生体
電気インピーダンス測定装置は、表示手段を見ることが
できる状態で片手で把持して、身体の１つの部位にあて
がうことのできるような形状およびサイズとされてい
る。例えば、生体電気インピーダンス測定装置は、把持
部は凹溝を取り囲むように形成され、凹溝により片手で
把持し易い形状にされている。また、表示部は、表示部
の上下方向と１対の測定電流印加電極および１対の電圧
測定電極が並ぶ方向とが直交するように配置されてい
る。

【０００９】本発明の別の実施の形態によれば、生体電
気インピーダンス測定装置は、家庭用電源によって充電
可能である。

【００１０】本発明の更に別の実施の形態によれば、演
算手段は体脂肪、体水分、脈拍、または、血圧のうちの
少なくとも１つを更に演算する。

【００１１】本発明の更に別の実施の形態によれば、体
の１つの部位は左右いずれか一方の前腕であるか、また
は、左右いずれか一方の下腿である。

【００１２】本発明の更に別の実施の形態によれば、交
流電流供給手段は複数の異なる周波数の交流電流を供給
し、電圧測定手段は各周波数の交流電流に対応して電圧
を測定し、演算手段は、供給された異なる周波数の前記
交流電流とこれらに対応して測定された電圧とに基づい
て生体電気インピーダンスを演算するか、または、交流
電流供給手段は単一の周波数の交流電流を供給し、電圧
測定手段は測定された前記電圧の位相を更に測定し、演
算手段は、供給された電流と測定された電圧との位相差
を更に演算する。

【００１３】本発明の更に別の実施の形態によれば、演
算手段は細胞内液量対細胞外液量比、細胞外液量対体水
分液量比、細胞内液量、細胞外液量、体水分液量、また
は、体脂肪量のうちの少なくとも１つを更に演算する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好適な実施例を図
面に基づいて説明する。

【００１５】先ず、本発明に係る生体電気インピーダン
スの実施例について説明する。図４は、本発明に係る生
体電気インピーダンス測定装置の一実施例の外部構成を
表側から示す斜視図であり、図５は、図４に示した生体
電気インピーダンス測定装置の外部構成を裏側から示す
斜視図であり、図６は、図４に示した生体電気インピー
ダンス測定装置を用いて生体電気インピーダンスを測定
している様子を示す斜視図である。

【００１６】図６に示すように、本測定装置４０は、片
手で把持し、前腕にあてがって、前腕において生体電気
インピーダンスを測定するものであり、ほぼ四角形の断
面形状を有する棒状の把持部と、把持部と共に凹溝を形
成するように把持部の両端部から同一方向に突出して突
端面を有する２つの突出部とを備える据置型の電話機の
受話器に似た形状をしている。

【００１７】図４および図５に示すように、本測定装置
４０は、片手で携帯容易なほぼ手のひらサイズのハウジ
ング４１を備える。ハウジング４１は、前腕にあてがう
当接面４４と、片手で把持する把持部４２とを備える。
当接面４４には、各々がハウジング４１の長手方向に対
して直交するように当接面４４に沿って延びる１対の棒
状の電圧測定電極４５ａ、４５ｂおよび１対の棒状の測
定電流印加電極４６ａ、４６ｂと、１対の円形の充電用
電極４７ａ、４７ｂとが固定的に備えられている。１対
の測定電流印加電極４６ａ、４６ｂは１対の電圧測定電
極４５ａ、４５ｂを挟むように配置され、また、１対の
充電用電極４７ａ、４７ｂは１対の電圧測定電極４５
ａ、４５ｂおよび１対の測定電流印加電極４６ａ、４６
ｂを挟むように配置されている。これら３対の電極４７
ａ、４６ａ、４５ａ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂはハウジ
ング４１の長手方向にほぼ直線状に並ぶように配置され
ている。１対の電圧測定電極４５ａ、４５ｂ間には、ハ
ウジングの端から端まで延びて両端が開口している凹溝
４３が、当接面４４を実質的に３対の電極４７ａ、４６
ａ、４５ａ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂの周縁近傍にのみ
存在するように小さくするように、また、把持部４２を
片手で把持し易い形状にするように形成されている。

【００１８】ハウジング４１の当接面４４とは反対側の
面には、操作案内、測定状況、測定結果、演算結果等が
表示される表示部４８と、本測定装置４０の制御命令お
よび測定に必要な被測定者の個人パラメータ等を入力す
るための操作キー４９とが備えられている。表示部４８
は、表示部４８の上下方向と３対の電極４７ａ、４６
ａ、４５ａ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂが並ぶ方向とが直
交するように配置されている。

【００１９】本測定装置４０は、当接面４４を下方にし
て本測定装置４０を充電器８０の所定の位置に置き、１
対の充電用電極４７ａ、４７ｂを、これらに対応して充
電器８０に備えられている１対の電極（図示されていな
い）に接触させることにより、充電されるようになって
いる。充電器８０はＡＣコード８１を備え、ＡＣコード
８１の先端には、図示されていないが、通常の家庭用電
源のコンセントに差し込み可能なプラグが取り付けられ
ている。

【００２０】図７は、図４から図６に示した生体電気イ
ンピーダンス測定装置の内部構成を示すブロック図であ
る。図７に示すように、本測定装置４０の内部構成は、
主として制御、演算およびデータの入出力を行う第１ブ
ロックと、主として生体電気インピーダンス測定および
アナログ信号からデジタル信号への変換を行う第２ブロ
ックとに分けられ、ハウジング４１内に収容されてい
る。

【００２１】第１ブロックは、測定に関する制御、測定
データの処理等を行う制御および演算装置５１、制御お
よび演算用プログラム、定数等を記憶するＲＯＭ５２、
測定データ、演算結果、外部より読み込んだデータ、プ
ログラム等を一時的に記憶するＲＡＭ５３、測定デー
タ、演算結果、測定に関するパラメータ等を記憶、読み
出し、更新可能な不揮発性の補助記憶装置５４、表示部
４８に接続され、操作案内、測定状況、測定結果、演算
結果等を表示部４８に表示させる表示装置５５、測定に
関するパラメータ、測定結果等を外部機器へ出力し、ま
た、測定に関するパラメータ、測定時の制御情報、制御
プログラム等を外部機器から本測定装置４０へ読み込む
ための外部入出力インターフェイス５６、外部入出力イ
ンターフェイス５６と外部機器とを接続するための外部
インターフェイス端子５７、操作キー４９に接続され、
操作キー４９の押下を受けて、本測定装置４０の制御命
令や測定に必要な被測定者の個人パラメータ等の入力情
報を生成するキー入力装置５８、測定の日時等を管理す
るための時間情報を取得するための時計装置５９、測定
値、測定値から算出されたパラメータ等を電話回線を通
じて他のコンピュータに送信するためのモデム内蔵の通
信装置６０、１対の充電用電極４７ａ、４７ｂを介して
充電され、また、操作キー４９の押下によりキー入力装
置５８において生成された入力情報を受けて、本測定装
置４０の各部分への電力供給を開始または停止する電源
装置６１、１対の充電用電極４７ａ、４７ｂと電源装置
６１とを接続するための充電用端子６２ａ、６２ｂを備
える。

【００２２】第２ブロックは、ＲＯＭ５２またはＲＡＭ
５３に記憶された制御プログラムにより決められた周波
数の交流信号を発生させる交流信号発生装置６３、交流
信号発生装置６３から出力される交流信号をＲＯＭ５２
またはＲＡＭ５３に記憶された制御プログラムにより決
められた実効値の交流信号にするための交流電流出力装
置６４、被測定者を流れる電流を検出して、基準電流検
出信号として出力する基準電流検出装置６５、交流電流
出力装置６４から基準電流検出装置６５を介して供給さ
れる交流電流を出力するための１対の交流電流出力端子
６６ａ、６６ｂ、基準電流検出装置６５の出力であるア
ナログ信号をデジタル信号に変換する第１Ａ／Ｄ変換装
置６７、被測定者の２ヶ所の電位信号を入力するための
１対の電圧測定端子６８ａ、６８ｂ、１対の電圧測定端
子６８ａ、６８ｂ間の電位信号の差分信号を出力する電
位差検出装置６９、電位差検出装置６９の出力であるア
ナログ信号をデジタル信号に変換する第２Ａ／Ｄ変換装
置７０を備える。１対の交流電流出力端子６６ａ、６６
ｂは１対の測定電流印加電極４６ａ、４６ｂに接続さ
れ、１対の電圧測定端子６８ａ、６８ｂは１対の電圧測
定電極４５ａ、４５ｂに接続されている。

【００２３】図８は、図４に示した生体電気インピーダ
ンス測定装置の測定手順および動作の概要を示すフロー
チャートである。ステップ１で、被測定者が操作キー４
９を押下すると、ステップ２で、本測定装置４０内部の
初期化が行われ、ステップ３で、図９に示す初期画面が
表示部４８に表示される。ステップ４で、被測定者の個
人パラメータである性別、身長、体重、年齢が既に入力
されているかどうかが判断され、既に入力されている場
合には、ステップ８に進む。まだ入力されていない場合
には、ステップ５に進み、個人パラメータ入力用画面が
表示部４８に表示される。ステップ６で、被測定者が操
作キー４９を押下して個人パラメータを入力すると、ス
テップ７で、初期画面が再び表示部４８に表示される。
ステップ８に進み、被測定者が操作キー４９を押下して
「１」を入力すると、ステップ９で、個人パラメータ入
力画面が表示部４８に表示され、ステップ１０で、個人
パラメータの変更が有る場合には、被測定者は操作キー
４９を押下して個人パラメータを変更し、ステップ１１
に進む。ステップ１１で、被測定者は、図６に示すよう
に、片手で本測定装置４０を把持し、当接面４４を他方
の手の前腕にあてがって、２対の電極４６ａ、４５ａ、
４５ｂ、４６ｂを前腕に接触させる。そして、表示部４
８の表示に従って、本測定装置４０を把持している手の
指先で操作キー４９を押下して、測定開始の指示を入力
する。本測定装置４０は、片手で携帯容易なほぼ手のひ
らサイズであり、片手で把持し易い形状にされた把持部
４２を備えるので、被測定者は、凹溝４３に指をかける
ようにして、片手でも非常に容易に本測定装置４０を把
持することができる。また、当接面４４は１対の電圧測
定電極４５ａ、４５ｂ間には存在せず、実質的に３対の
電極４７ａ、４６ａ、４５ａ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂ
の周縁近傍にのみ存在するように小さくされているの
で、例えば筋肉質で隆起が激しい前腕において測定する
ような場合であっても、被測定者は、当接面４４により
妨げられることなく、２対の電極４６ａ、４５ａ、４５
ｂ、４６ｂを前腕に密接させることができ、また、２対
の電極４６ａ、４５ａ、４５ｂ、４６ｂの前腕への接触
圧を容易に調整することができる。そしてまた、表示部
４８は、表示部４８の上下方向と当接面４４の長手方向
とが直交するように配置されているので、本測定装置４
０を片手で把持して、自身の他方の前腕にあてがってい
る状態の被測定者にとって、表示部４８に表示される情
報は非常に見易くなる。ステップ１２では、生体電気イ
ンピーダンスが以下のように測定される。すなわち、Ｒ
ＯＭ５２に予め記憶されるか、または、補助記憶装置５
４や外部入出力インターフェイス５６からＲＡＭ５３に
記憶された測定制御パラメータに基づいて交流信号発生
装置６３に出力信号周波数が設定され、交流信号発生装
置６３からの出力信号は交流電流出力装置６４に出力さ
れる。測定制御パラメータに基づいて交流電流出力装置
６４の定電流出力回路に出力電流値が設定され、交流電
流出力装置６４からの出力は、基準電流検出装置６５、
１対の交流電流出力端子６６ａ、６６ｂ、１対の測定電
流印加電極４３ａ、４３ｂを順に介して被測定者に印加
される。この時、被測定者に流れる電流は基準電流検出
装置６５により検出され、そのアナログ信号の出力は第
１Ａ／Ｄ変換装置６７によりデジタル信号に変換され
る。そして、そのデジタル信号の出力はＲＡＭ５３に記
憶される。同時に、被測定者の２ヶ所の電位信号は、１
対の電圧測定電極４４ａ、４４ｂ、１対の電圧測定端子
６８ａ、６８ｂを順に介して電位差検出装置６９に入力
され、電位差検出装置６９により、入力された電位信号
の差分信号が第２Ａ／Ｄ変換装置７０に出力される。第
２Ａ／Ｄ変換装置７０では、アナログ信号である差分信
号がデジタル信号に変換され、そのデジタル信号の出力
はＲＡＭ５３に記憶される。このようにして、生体電気
インピーダンスが、測定制御パラメータに基づき周波数
Ｆｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）について繰り返し測定され
る。

【００２４】続いてステップ１３に進み、ステップ１２
で測定された生体電気インピーダンス測定値から、生体
電気インピーダンスベクトル軌跡およびそれに関するパ
ラメータが算出される。

【００２５】通常、生体電気インピーダンスは、図１０
に示すような、細胞外液抵抗Ｒｅ、細胞内液抵抗Ｒｉ、
細胞膜容量Ｃｍから成る集中定数による等価回路で表さ
れるが、実際には、生体を構成する個々の細胞が、その
形状や性質の差異により、それぞれ定数の異なる回路で
表されるため、その集合体である生体では、集中定数に
よる等価回路を測定した場合のように、生体電気インピ
ーダンスベクトル軌跡は半円とならずに、コール−コー
ルの円弧則に従う円弧となるとされている。

【００２６】従って、一般に、生体電気インピーダンス
は、図１１に示すような円弧状の軌跡を描くことにな
る。ここで、Ｘ軸は生体電気インピーダンスのレジスタ
ンス成分を表し、Ｙ軸は生体電気インピーダンスのリア
クタンス成分を表す。生体電気インピーダンスのリアク
タンス成分は容量性なので負の値をとるため、生体電気
インピーダンスベクトル軌跡は、Ｘ軸の下方に位置し、
また、求める生体電気インピーダンスベクトル軌跡は円
弧であるという仮定から、周波数Ｆ１、Ｆ２、…、ＦＮ
の各々における生体電気インピーダンス測定値Ｚ１、Ｚ
２、…、ＺＮは、ある円の円周上にある。ここで、円の
中心のＸ座標をａ、円の中心のＹ座標をｂ、円の半径を
ｒとすると、生体電気インピーダンス測定値を通る円の
方程式は式１のように表される。

【００２７】（Ｘ−ａ）２＋（Ｙ−ｂ）２＝ｒ２（式１）ａ、ｂ、ｒは、式１に、周波数Ｆ１、Ｆ２、…、ＦＮに
おける生体電気インピーダンス測定値Ｚ１、Ｚ２、…、
ＺＮを代入することにより求められる。

【００２８】また、式１から、Ｘは以下のように表され
る。

【００２９】そして、式２より、式１で表される円とＸ
軸との交点Ｒ0、Ｒinf（Ｒ0＞Ｒinf）は、以下のように
求められる。

【００３０】更に、式３および式４より、図１０の等価
回路におけるＲｅおよびＲｉは以下のように求められ
る。

【００３１】Ｒe＝Ｒ0 （式５）Ｒi＝Ｒ0・Ｒinf／（Ｒ0−Ｒinf）（式６）特性周波数Ｆcにおける生体電気インピーダンスベクト
ルＺcは、リアクタンス成分、すなわちＹ軸成分の絶対
値が最大になる点であるから、その場合のレジスタンス
成分であるＸ座標値およびリアクタンス成分であるＹ座
標値は以下のように算出される。

【００３２】Ｘ＝ａ（式７）Ｙ＝ｂ−ｒ（式８）ここで、ＲcはＺcのレジスタンス成分、ＸcはＺcのリア
クタンス成分とすると、Ｚcは以下のように表される。

【００３３】Ｚc＝Ｒc＋ｊＸc＝ａ＋ｊ（ｂ−ｒ）（式９）また、Ｚ（ω）はωにおける生体電気インピーダンスベ
クトル、τ、βは定数とすると、コール−コールの円弧
則から、任意の角周波数ωにおける生体電気インピーダ
ンスベクトルは以下のように表される。

【００３４】更に、τ＝１／ωｃとして、式１０は以下
のように表される。

【００３５】ここで、ωｃ＝２πＦcであるから、先に
測定された生体電気インピーダンス測定値を用いて、Ｆ
cおよびβが求められる。

【００３６】上述のように生体電気インピーダンス測定
値から求められた生体電気インピーダンスベクトル軌跡
およびそれに関するパラメータＲ0およびＲinf、Ｒeお
よびＲi、Ｚc、Ｒc、Ｘc、Ｆc等に基づいて、細胞外液
量、細胞内液量、体水分液量（細胞外液量と細胞内液量
との和）、体脂肪量、除脂肪量（体重と体脂肪量との
差）等の身体成分量が算出され、また、算出された身体
成分量から、細胞内液量対細胞外液量比、細胞外液量対
体水分液量比、体水分液量比から求められる脱水状態、
体脂肪の割合等が算出される。

【００３７】それから、ステップ１４に進み、測定値お
よび測定値から算出された結果が表示部４８に表示され
る。ステップ１５では、測定値および測定値から算出さ
れた結果等が、補助記憶装置５４に記憶されるか、また
は、外部入出力インターフェイス５６を介して外部機器
へ送信される。その後、ステップ１６に進み、被測定者
が操作キー４７を押下して、再測定の指示を入力した場
合は、ステップ１１から再度測定がやり直される。ステ
ップ１６で、被測定者が再測定の指示を入力せず、ステ
ップ１７で、操作キー４９を押下して、グラフ表示を指
示した場合は、過去に求められた測定値および測定値か
ら算出された結果が表示部４８にグラフ表示される。そ
して、ステップ１８で、被測定者が操作キー４８を押下
すると、一連の測定は終了し、本測定装置４０は停止す
る。

【００３８】上述したステップ８で、被測定者が操作キ
ー４９を押下して、「２」を入力した場合には、ステッ
プ１９で、表示に関連するデータおよびパラメータ等が
補助記憶装置５４から読み出され、ステップ１７に進
み、上述したように所定のデータが表示部４８にグラフ
表示される。そして、ステップ１８で、上述したように
本測定装置４０は停止する。

【００３９】ステップ８で、被測定者が操作キー４９を
押下して、「３」を入力した場合には、ステップ２０
で、送信に関連するデータおよびパラメータ等が補助記
憶装置５４から読み出され、ステップ２１で、所定のデ
ータが、電話回線を介して、外部の他のデータ処理装置
に送信される。所定のデータは、例えば、上述した生体
電気インピーダンス測定により測定された測定値（生体
電気インピーダンス、電圧、位相差、測定日時等）、そ
の測定値から算出されたパラメータ（Ｒ0、Ｒinf、Ｒ
e、Ｒi、Ｚc、Ｒc、Ｘc、Ｆc等）、身体成分量（細胞内
液量、細胞外液量、体水分液量、除脂肪量、体脂肪量
等）、むくみ指標値（細胞外液量、細胞内液量対細胞外
液量比、細胞外液量対体水分液量比等）、個人パラメー
タ（識別番号、名前、性別、年齢、身長、体重等）等で
ある。それから、ステップ１８で、上述したように本測
定装置４０は停止する。

【００４０】尚、上述したステップ１２およびステップ
１３では、複数の周波数の交流電流について測定および
演算が実施されるが、より簡易に、単一の周波数の交流
電流についてのみ測定および演算が実施されても良い。
その場合には、ステップ１２では、生体電気インピーダ
ンス、および、生体電気インピーダンス測定時に被測定
者へ印加された交流電流の位相と被測定者から測定され
た電圧の位相との間の位相差が単一の周波数Ｆ１につい
てのみ測定される。

【００４１】ステップ１３では、Ｆ１の周波数における
生体電気インピーダンス測定値Ｚ１からレジスタンス成
分値Ｒ１およびリアクタンス成分値Ｘ１が求められ、そ
れらの値が、図１２に示されるＦ１＝５０ｋHｚの場合
の例に示されるような予め求められたレジスタンス成分
およびリアクタンス成分の正常値の範囲内にあるか否か
が判定される。そして、もし、正常値の範囲内にないな
らば、生体電気インピーダンス測定値から、生体電気イ
ンピーダンスベクトル軌跡に関するパラメータが以下に
基づいて算出される。

【００４２】すなわち、生体電気インピーダンスの電気
的特性については、第１実施例の場合と同様である。生
体電気インピーダンスベクトル軌跡は円弧であるという
仮定から、周波数Ｆ１における生体電気インピーダンス
測定値Ｚ１は、図１３に示すように、ある円の円周上に
ある。ここで、Ｘ軸は生体電気インピーダンスのレジス
タンス成分を表し、Ｙ軸は生体電気インピーダンスのリ
アクタンス成分を表す。

【００４３】任意の角周波数ωFにおける生体電気イン
ピーダンスベクトルは、ω0、βは定数として、式１２
のように表される。

【００４４】更に、β＝１として、式１２は以下のよう
に表される。

【００４５】そして、生体電気インピーダンスおよび位
相差の測定値、測定された電圧と印加された交流電流と
から求められる抵抗値とに基づいて、体水分液量、除脂
肪量、体脂肪量等の身体成分量が算出され、また、算出
された身体成分量から体脂肪の割合等が算出される。

【００４６】以上、本発明に係る生体電気インピーダン
ス測定装置の一実施例を説明したが、本発明の実施例は
それらの実施例に限定されることはない。

【００４７】例えば、上述した実施例はいずれも前腕に
おいて生体電気インピーダンスを測定するものである
が、下腿といったような身体の他の１つの部位において
測定するようにしても良い。肝要なのは、電極間に挟ま
れた身体部分に関節が介在しないように、２対の電極を
身体のいずれか１つの部位のみに配置することであり、
これによって、電極間に挟まれた身体部分の姿態の変動
は小さくなる。

【００４８】また、上述した実施例では、細胞外液量、
細胞内液量、体水分液量（細胞外液量と細胞内液量との
和）、体脂肪量、除脂肪量（体重と体脂肪量との差）、
細胞内液量対細胞外液量比、細胞外液量対体水分液量
比、体脂肪の割合、体水分液量比から求められる脱水状
態等が算出されるが、脈拍や血圧が算出されても良い。

【００４９】また、上述した実施例では、把持部は凹溝
を取り囲むように形成されているが、例えば、把持部と
して、ハウジングの当接面とは反対側の面に片手で把持
し易い形状の取手を突設するようにしても良い。

【００５０】また、上述した実施例では、表示部は、電
極が配置された当接面とは反対側の面に備えられている
が、反対側の面には限定されず、当接面とは異なる他の
面のいずれか見易い位置に配置されても良い。

【００５１】また、上述した実施例では、１対の充電用
電極は当接面に備えられているが、当接面とは異なるい
ずれか他の面に備えるようにして、当接面を、１対の測
定電流印加電極および１対の電圧測定電極を身体の１つ
の部位に密接させる際の妨げとならないように極力小さ
くするのが好ましい。

【００５２】そしてまた、上述した実施例のように、本
測定装置は操作性の点からは充電式であるのが好ましい
が、乾電池式や、ＡＣコードを介して家庭用電源に接続
可能なコード接続式であっても良い。

【００５３】更に、上述した実施例では、被測定者自身
が本測定装置を操作しているが、本測定装置は片手で携
帯容易な手のひらサイズであり、片手で把持し易い形状
の把持部が備えられており、前腕や下腿といった身体の
１つの部位にあてがって測定可能であるので、被測定者
自身ではなく、被測定者以外の者が操作して測定するの
にも適しており、例えば、介護者は、自身での測定が困
難な高齢者や乳幼児、病人の生体電気インピーダンスを
非常に容易に測定することができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の生体電気
インピーダンス測定装置では、前腕や下腿といった身体
の１つの部位に２対の電極が配置されて生体電気インピ
ーダンスが測定されるので、電極間に挟まれた身体部分
に関節は介在せず、電極間に挟まれた身体部分の姿態は
殆ど変動しない。また、２対の電極は当接面上に固定的
に配置されるので、電極間の距離は被測定者毎に変動せ
ず常に一定で明確である。更に、当接面間には凹溝が形
成されて、当接面は電極の周縁のみに存在するように小
さくされているので、電極を身体の１つの部位に密接さ
せることができ、また、電極の前腕への接触圧を容易に
調整することができる。従って、高い測定精度で生体電
気インピーダンスを測定することが可能である。

【００５５】また、本発明の生体電気インピーダンス測
定装置は、片手で携帯容易なほぼ手のひらサイズで、片
手で把持し易い形状にされた把持部が備えられており、
単に前腕や下腿といった身体の１つの部位に本装置をあ
てがうのみで測定可能であるので、長いケーブルを取り
扱ったり、身体へ電極を貼り付けたりする必要はない。
更に、充電式であり、家庭用電源で充電可能であるの
で、商用電源や電池交換は不用である。従って、被測定
者自身が操作して測定するのも、被測定者以外の者が操
作して測定するのも非常に容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術のケーブル接続電極型の生体電気イン
ピーダンス測定装置を示す概要図である。

【図２】従来技術の手専用電極型の生体電気インピーダ
ンス測定装置を示す概要図である。

【図３】従来技術の足専用電極型の生体電気インピーダ
ンス測定装置を示す概要図である。

【図４】本発明に係る生体電気インピーダンス測定装置
の一実施例の外部構成を表側から示す斜視図である。

【図５】図４に示した生体電気インピーダンス測定装置
の外部構成を裏側から示す斜視図である。

【図６】図４に示した生体電気インピーダンス測定装置
を用いて生体電気インピーダンスを測定している様子を
示す斜視図である。

【図７】図４に示した生体電気インピーダンス測定装置
の内部構成を示すブロック図である。

【図８】図４に示した生体電気インピーダンス測定装置
の測定手順および動作の概要を示すフローチャートであ
る。

【図９】図４に示した生体電気インピーダンス測定装置
の表示部に表示される初期画面を示す図である。

【図１０】生体電気インピーダンスを表す等価回路図で
ある。

【図１１】生体電気インピーダンスベクトル軌跡を表す
グラフ図である。

【図１２】予め求められている生体電気インピーダンス
のレジスタンス成分とリアクタンス成分の正常値の範囲
を示すグラフ図である。

【図１３】生体電気インピーダンスベクトル軌跡を示す
グラフ図である。

【符号の簡単な説明】

１０、２０、３０、４０生体電気インピーダンス
測定装置１１ケーブル１２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ、４
６ａ、４６ｂ測定電流印加電極１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ、４
５ａ、４５ｂ電圧測定電極３１台４１ハウジング４２把持部４３凹溝４４当接面４７ａ、４７ｂ充電用電極４８表示部４９操作キー５１演算および制御装置５２ＲＯＭ５３ＲＡＭ５４補助記憶装置５５表示装置５６外部入出力インターフェイス５７外部インターフェイス端子５８キー入力装置５９時計装置６０通信装置６１電源装置６２ａ、６２ｂ充電用端子６３交流信号発生装置６４交流電流出力装置６５基準電流検出装置６６ａ、６６ｂ交流電流出力端子６７第１Ａ／Ｄ変換装置６８ａ、６８ｂ電圧測定端子６９電位差検出装置７０第２Ａ／Ｄ変換装置８０充電器８１ＡＣコード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】身体の１つの部位にあてがう当接面と、
把持部と、を有するハウジングと、前記当接面に配置された、前記身体の１つの部位に接触
させる１対の測定電流印加電極と、該１対の測定電流印加電極間に位置するように前記当接
面に配置された、前記身体の１つの部位に接触させる１
対の電圧測定電極と、前記ハウジングの前記当接面とは異なる面に配置された
表示手段と、前記ハウジング内には、前記１対の測定電流印加電極に交流電流を供給する交流
電流供給手段と、前記１対の電圧測定電極間の電圧を測定する電圧測定手
段と、供給された前記交流電流と測定された前記電圧とに基づ
いて生体電気インピーダンスを演算する演算手段と、を
備え、前記１対の電圧測定電極間には、前記ハウジングの端か
ら端まで延びる凹溝が形成されて、該凹溝により前記当
接面は実質的に前記１対の測定電流印加電極および前記
１対の電圧測定電極の周縁近傍にのみ存在するように小
さくされていることを特徴とする生体電気インピーダン
ス測定装置。
【請求項２】請求項１に記載の生体電気インピーダン
ス測定装置において、前記表示手段を見ることができる
状態で片手で把持して、前記身体の１つの部位にあてが
うことのできるような形状およびサイズとされている生
体電気インピーダンス測定装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の生体電気
インピーダンス測定装置において、前記把持部は前記凹
溝を取り囲むように形成され、前記凹溝により片手で把
持し易い形状にされている生体電気インピーダンス測定
装置。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれか１項に
記載の生体電気インピーダンス測定装置において、前記
表示部は、前記表示部の上下方向と前記１対の測定電流
印加電極および前記１対の電圧測定電極が並ぶ方向とが
直交するように配置されている生体電気インピーダンス
測定装置。
【請求項５】請求項１から請求項４のいずれか１項に
記載の生体電気インピーダンス測定装置において、家庭
用電源によって充電可能である生体電気インピーダンス
測定装置。
【請求項６】請求項１から請求項５のいずれか１項に
記載の生体電気インピーダンス測定装置において、前記
演算手段は体脂肪、体水分、脈拍、または、血圧のうち
の少なくとも１つを更に演算する生体電気インピーダン
ス測定装置。
【請求項７】請求項１から請求項６のいずれか１項に
記載の生体電気インピーダンス測定装置において、前記
身体の１つの部位は左右いずれか一方の前腕である生体
電気インピーダンス測定装置。
【請求項８】請求項１から請求項７のいずれか１項に
記載の生体電気インピーダンス測定装置において、前記
身体の１つの部位は左右いずれか一方の下腿である生体
電気インピーダンス測定装置。
【請求項９】請求項１から請求項８のいずれか１項に
記載の生体電気インピーダンス測定装置において、前記
交流電流供給手段は複数の異なる周波数の交流電流を供
給し、前記電圧測定手段は各周波数の交流電流に対応し
て電圧を測定し、前記演算手段は、供給された異なる周
波数の前記交流電流とこれらに対応して測定された前記
電圧とに基づいて生体電気インピーダンスを演算する生
体電気インピーダンス測定装置。
【請求項１０】請求項１から請求項８のいずれか１項
に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、前
記交流電流供給手段は単一の周波数の交流電流を供給
し、前記電圧測定手段は測定された前記電圧の位相を更
に測定し、前記演算手段は、供給された前記電流と測定
された前記電圧との位相差を更に演算する生体電気イン
ピーダンス測定装置。
【請求項１１】請求項９もしくは請求項１０に記載の
生体電気インピーダンス測定において、前記演算手段は
細胞内液量対細胞外液量比、細胞外液量対体水分液量
比、細胞内液量、細胞外液量、体水分液量、または、体
脂肪量のうちの少なくとも１つを更に演算する生体電気
インピーダンス測定装置。