JP2001321353A - Electric characteristic measuring device - Google Patents

Electric characteristic measuring device

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JP2001321353A
JP2001321353A JP2000143562A JP2000143562A JP2001321353A JP 2001321353 A JP2001321353 A JP 2001321353A JP 2000143562 A JP2000143562 A JP 2000143562A JP 2000143562 A JP2000143562 A JP 2000143562A JP 2001321353 A JP2001321353 A JP 2001321353A
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JP
Japan
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component
respiratory
signal
measuring
impedance
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Application number
JP2000143562A
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Japanese (ja)
Inventor
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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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric characteristic measuring device suitable for a long-time monitoring or the measurement of bioelectric impedance of an infant. SOLUTION: A filter 7a filters the bioelectric impedance Xn to extract a steady component Xn0. The filter 7a extracts a component having a frequency, for example, less than 0.1 Hz (f0). A filter 7b filters the bioelectric impedance to extract a heart beat component Xn1. The filter 7b extracts a component having a frequency, for example, of 0.5 Hz (f1) or more and 4.0 Hz (f2) or less. A filter 7c filters the bioelectric impedance to extract a respiration component Xn2. The filter 7c extracts a component having a frequency, for example, of 0.1 Hz (f0) or more and less than 0.5 Hz (f1).

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、被験者の呼吸量や心拍量、さらに
運動量やエネルギー代謝量を求めることができる電気特
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 capable of determining a subject's respiratory rate, heart rate, exercise rate and energy metabolism 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 the bioelectric impedance method ("Bioelectric impedance method as an evaluation method of body composition", Baumgartner , RN, etc.
Authors, "Bioelectric Impedance and Its Clinical Application", Medical Electronics and Biotechnology, Hiroshi Kanai, 20 (3) Jun 1982, "Estimation of Body Water Distribution by Impedance Method and Its Application",
Medical electronics and biotechnology, Makoto Haeno, 23 (6) 1985, "Long-term measurement of urinary bladder volume by impedance method", Ergonomics, Yasuo Kuchimachi, 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5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Cmk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)、(1/Ri
=Σ1/Rik)に等しい。
FIG. 5 is an electrical equivalent circuit diagram (equivalent circuit model) of the human body. In this figure, Cmk represents the cell membrane capacity, and Rik 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 through the cell membrane completely, and the cell membrane capacitance Cmk is substantially equivalent to being short-circuited. Accordingly, the impedance at high frequency f H Z
Is the combined resistance Ri · Re / (Ri + Re), (1 / Ri
= Σ1 / Rik).

【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。
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 lean body mass of the subject can be estimated, and a change in body water distribution can be estimated based on a change in these 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. 6-5
The thing described in 06854 is known.

【0009】このような生体電気インピーダンス測定装
置において、被験者の呼吸や心拍によって測定される生
体電気インピーダンスが変化するため、その影響を測定
することが知られている。例えば、特表平8−5024
30号公報には、呼吸の影響分を測定するために、呼吸
を止めた状態と正常な呼吸の状態との間のインピーダン
ス変化を測定し、心拍の影響分を測定するために、呼吸
を止めた状態における変動インピーダンス信号のピーク
トゥピーク振幅を測定することが記載されている。
In such a bioelectrical impedance measuring apparatus, it is known to measure the influence of the bioelectrical impedance measured by the subject's respiration or heartbeat because the bioelectrical impedance changes. For example, Tokuhyo Hei 8-5024
No. 30 discloses that, in order to measure the influence of respiration, the impedance change between a state in which breathing is stopped and a normal state of respiration is measured, and in order to measure the effect of heartbeat, the breathing is stopped. It describes measuring the peak-to-peak amplitude of the variable impedance signal in the closed state.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように呼吸を止める測定方法では、長時間のモニタや小
児の計測には適さないという問題がある。また、逆に生
体電気インピーダンス測定が呼吸や心拍の影響を受ける
ことを利用して、その呼吸や心拍の状態を測定するとい
う発想がなかった。本発明はかかる点に鑑みてなされた
ものであり、呼吸や心拍の状態に関して、長時間のモニ
タや小児の場合の計測にも適する電気特性測定装置を提
供することを目的とする。
However, the above-described measurement method for stopping breathing has a problem that it is not suitable for long-term monitoring or measurement of children. Conversely, there has been no idea to measure the state of respiration or heartbeat by utilizing the fact that bioelectric impedance measurement is affected by respiration or heartbeat. The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide an electrical characteristic measuring device that is suitable for a long-term monitor and a measurement in a case of a child with respect to the state of respiration and heartbeat.

【0011】[0011]

【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、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から心拍成分を抽出する心
拍成分抽出フィルタと、を有する。
According to the present invention, there is provided an electric characteristic measuring apparatus comprising: signal generating means for generating a measuring signal; and current measuring means for measuring a current flowing when the generated measuring signal is applied to a subject's body. A voltage measuring means for measuring a potential difference generated between predetermined surface portions of the subject's body, and a bioelectric impedance from a current value measured by the current measuring means and a voltage value measured by the voltage measuring means. A calculating means for calculating, and a heartbeat component extracting filter for extracting a heartbeat component from the bioelectrical impedance calculated by the calculating means.

【0012】前記演算手段は、前記心拍成分抽出フィル
タによって抽出された心拍成分から心拍量を演算するこ
とで、被験者の心拍量を計測することができる。前記心
拍成分抽出フィルタは、0.5〜4.0Hzの周波数の
信号を抽出することで、生体電気インピーダンスから心
拍成分を正確に抽出することができる。
The calculating means can calculate the heart rate of the subject by calculating the heart rate from the heart rate component extracted by the heart rate component extracting filter. The heartbeat component extraction filter can accurately extract a heartbeat component from bioelectric impedance by extracting a signal having a frequency of 0.5 to 4.0 Hz.

【0013】本発明の電気特性測定装置は、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
ンピーダンスから呼吸成分を抽出する呼吸成分抽出フィ
ルタと、を有する。
[0013] The electrical characteristic measuring apparatus of the present invention comprises: signal generating means for generating a measurement signal; current measuring means for measuring a current flowing when the generated measurement signal is applied to the body of the subject; Voltage measuring means for measuring a potential difference generated between predetermined surface portions, and calculating means for calculating bioelectric impedance from a current value measured by the current measuring means and a voltage value measured by the voltage measuring means, A respiratory component extraction filter for extracting a respiratory component from the bioelectrical impedance calculated by the calculating means.

【0014】前記演算手段は、前記呼吸成分抽出フィル
タによって抽出された呼吸成分から呼吸量を演算するこ
とで、被験者の呼吸量を計測することができる。前記呼
吸成分抽出フィルタは、0.1〜0.5Hzの周波数の
信号を抽出することで、生体電気インピーダンスから呼
吸成分を正確に抽出することができる。
The calculating means calculates the respiratory volume from the respiratory component extracted by the respiratory component extracting filter, so that the respiratory volume of the subject can be measured. The respiratory component extraction filter can accurately extract a respiratory component from bioelectric impedance by extracting a signal having a frequency of 0.1 to 0.5 Hz.

【0015】前記演算手段は、演算された前記心拍量及
び前記呼吸量から運動量又はエネルギー代謝量を演算す
ることで、被験者の運動量又はエネルギー代謝量をも計
測することができる。前記演算手段は、前記心拍量及び
前記呼吸量の一次結合として運動量又はエネルギー代謝
量を演算することで、簡単な計算で正確に運動量又はエ
ネルギー代謝量を求めることができる。
The calculating means calculates the amount of exercise or energy metabolism of the subject by calculating the amount of exercise or energy metabolism from the calculated heart rate and respiratory rate. The calculating means calculates the amount of exercise or energy metabolism as a linear combination of the heart rate and the amount of respiration, and thereby can accurately obtain the amount of exercise or energy metabolism by simple calculation.

【0016】[0016]

【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。本発明を生体電気インピ
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。図1は、この測定装置の電気的構成を示すブロック
図である。この例の生体電気インピーダンス測定装置
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
インピーダンスから呼吸量や心拍量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
ンスや呼吸量及び心拍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、CPU3
によって算出された生体電気インピーダンスの周波数成
分に応じて恒常成分、呼吸成分及び心拍成分の各々に分
離するデジタルフィルタ7と、から概略構成されてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The case where the present invention is used for a bioelectrical impedance measuring device will be described in detail. FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of the measuring device. As shown in FIG. 1, a bioelectrical impedance measuring device of this example includes a keyboard 1 and a body B of a subject.
The probe current Ia is sent out as a measurement signal to thereby control the measurement processing unit 2 for digitally processing the voltage / current information obtained from the subject's body B, and each unit of the apparatus. CPU (Central Processing Unit) 3 for calculating quantities such as respiratory volume and heart rate from bioelectrical impedance of the human body based on the CPU 3
Display unit 4 for displaying the bioelectric impedance, respiratory volume, heart rate, and the like of body B of the subject calculated by
ROM 6, which stores a processing program of CPU 3,
A RAM 5 in which a data area for temporarily storing various data (for example, the height, weight, and sex of the subject, amounts of extracellular fluid and intracellular fluid, etc.) and a work area of the CPU 3 are set;
And a digital filter 7 for separating each of a constant component, a respiratory component, and a heartbeat component according to the frequency component of the bioelectric impedance calculated by the above.

【0017】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、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。
The keyboard 1 is used by a measurer to input a measurement start switch for instructing a start of measurement, a human body characteristic item such as height, weight, gender and age of a subject, and to measure a total measurement time T and a measurement interval t. The operation data of each key supplied from the keyboard 1 is converted into a key code by a key code generation circuit (not shown), and
Supplied to

【0018】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。
The measurement processing section 2 is attached to 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 predetermined part of the body. An output processing circuit including a surface electrode Hc; and surface electrodes Hp, Lp, and L that are also attached to a predetermined part of the body.
c, coupling capacitors 80a, 80b, 90, differential amplifier 81, I / V converter (current / voltage converter) 9
1. L composed of an analog anti-aliasing filter
PFs 82 and 92, an A / D converter 83.93, and an input processing circuit including sampling memories (ring buffers) 84 and 94.

【0019】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。
In the measurement processing section 2, the measurement signal generator 7
2 is equal to or more than 10 kΩ over the entire signal frequency range in which the output resistance is generated, 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 longest linear code (maximal li
LPF7 that repeatedly generates the probe current Ia of the (near codes) series (M series) a predetermined number of times and uses the generated probe current Ia as a measurement signal to remove high-frequency noise.
3 and a coupling capacitor 74 that removes the DC component from flowing to the subject's body B so as not to flow to the surface electrode Hc. The value of the probe current Ia is, for example, 500 to
800 μA. The supply period of the signal generation instruction signal is set to a measurement interval t set by the measurer using the keyboard 1.
Matches. Further, in this example, the number of repetitions of the probe current (measurement signal) Ia is 1 to 256 per signal generation instruction signal. 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.

【0020】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。
Here, the M-sequence signal will be described. The M-sequence signal is a code signal generally used in a spread-spectrum communication system or a spread-spectrum ranging system, and is the longest code sequence generated by a shift register or a delay element having a certain length. Say. A binary M-sequence generator that generates an M-sequence signal having a length of (2 n -1) bits (n is a positive integer) is composed of an n-stage shift register and a logical combination of the n-stage states. And a logic circuit (exclusive logic circuit) that feeds back to the input of the shift register. M at a certain sample time (clock time)
The output of the sequence generator and the state of each stage is a function of the output of the feedback stage at the immediately preceding sample time. In this embodiment, an M-sequence generator having eight stages (n = 8) of shift registers is used. Further, the frequency of the shift clock of the shift register is set to 2 MHz.

【0021】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。
When an impulse signal is used, energy concentrates in a small time interval (0.1 μsec), whereas a probe current using an M-sequence signal contains many frequency components, Since the energy is dispersed to about 1 msec, it does not damage the living body, and occurs at a time interval sufficiently shorter than the pulse or respiratory cycle. Absent. Furthermore, for example, in the case of a rectangular wave signal with a duty of 50%, the amplitude of the frequency spectrum is large at low frequencies,
Since the frequency characteristic of the SN ratio deteriorates in the high frequency region because it is small at high frequencies, the M-sequence signal has a substantially flat frequency characteristic of the SN ratio because the amplitude of the frequency spectrum is substantially flat over the entire frequency region. is there. Note that M
For details of the sequence signal, see “Spread Spectrum Communication System” by RCDixon (p.56 to p.89).

【0022】図2は、本実施の形態の電気インピーダン
ス測定装置の使用の状態を模式的に示す図である。図2
においては、表面電極Hc(第1電極)は、測定時、被
験者の右胸の横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、胸を挟んで左胸の横
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、被験者の右の胸
部分から体Bに入る。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a state of use of the electric impedance measuring device of the present embodiment. FIG.
In the method, the surface electrode Hc (first electrode) is electrically conductively adhered to the side of the subject's right breast at the time of measurement, and the surface electrode Lc (second electrode) is placed on the left breast across the breast. Adhered to the side conductively by the adhesive method. Therefore, the measurement signal (probe current) Ia enters the body B from the right chest portion of the subject.

【0023】また、表面電極Hp(第3電極)は、被験
者の右胸横の第1電極Hcの内側に粘着方式により、導
電可能に貼り付けられ、表面電極Lp(第4電極)は、
胸を挟んで左胸横の第2電極Lcの内側に粘着方式によ
り導電可能に貼り付けられる。上記各表面電極Hp,L
p,Hc,Lcは、測定用ケーブル10c,10d,1
0a,10b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 Hp (third electrode) is conductively attached to the inside of the first electrode Hc next to the right breast of the subject by an adhesive method, and the surface electrode Lp (fourth electrode) is
It is conductively attached to the inside of the second electrode Lc on the left side of the chest across the chest by an adhesive method. Each of the above surface electrodes Hp, L
p, Hc, and Lc are measurement cables 10c, 10d, and 1
Oa and 10b are connected to the bioelectrical impedance measuring device 100.

【0024】図3は、本発明の一実施の形態に用いるデ
ジタルフィルタ7を説明する図である。フィルタ7a〜
7cは、CPU3から出力された生体電気インピーダン
スのそれぞれ恒常成分、心拍成分、呼吸成分を抽出す
る。生体電気インピーダンスは、呼吸成分や心拍成分に
より乱されて時々刻々変化するので、この呼吸成分や心
拍成分を分離して恒常成分のみにすることにより、変化
のない、すなわち呼吸成分や心拍成分に影響されない状
態の生体電気インピーダンスを求めることができる。さ
らに、呼吸成分や心拍成分から呼吸量や心拍量を求める
ことができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a digital filter 7 used in an embodiment of the present invention. Filter 7a ~
7c extracts a constant component, a heartbeat component, and a respiratory component of the bioelectric impedance output from the CPU 3, respectively. Since the bioelectric impedance is disturbed by the respiratory component and the heartbeat component and changes every moment, by separating the respiratory component and the heartbeat component into only the constant component, there is no change, that is, the respiratory component and the heartbeat component are affected. The bioelectrical impedance in a state where the measurement is not performed can be obtained. Furthermore, the respiratory volume and the heart rate can be obtained from the respiratory component and the heart rate component.

【0025】フィルタ7aは、生体電気インピーダンス
Xn(測定時刻nT(Tは時間単位)におけるインピー
ダンスデータ、すなわち、n番目のインピーダンスデー
タ(それぞれRoや、測定信号周波数が50kHzのイ
ンピーダンスや、測定信号周波数がfCのインピーダン
スなど))の時間的な変動をフィルタリングして恒常成
分Xn0を抽出する。このフィルタ7aは、例えば周波
数0.1Hz(f0)未満の成分を抽出する。このよう
に抽出された恒常成分は、体脂肪量、体内水分量などを
求めるため、CPU3に出力される。
The filter 7a provides impedance data at the bioelectric impedance Xn (measurement time nT (T is time unit), ie, n-th impedance data (Ro, impedance at 50 kHz of the measurement signal frequency, and measurement signal frequency of 50 kHz, respectively). A constant component Xn0 is extracted by filtering a temporal variation of the impedance of f C ))). The filter 7a extracts, for example, a component having a frequency lower than 0.1 Hz (f0). The extracted constant component is output to the CPU 3 in order to determine the amount of body fat, the amount of water in the body, and the like.

【0026】フィルタ7bは、生体電気インピーダンス
Xnの時間的な変動をフィルタリングして心拍成分Xn
1を抽出する。このフィルタ7bは、例えば周波数0.
5Hz(f1)以上4.0Hz(f2)以下の成分を抽
出する。このように抽出された心拍成分は、心拍量、運
動量、エネルギー代謝量などを求めるため、CPU3に
出力される。
The filter 7b filters the temporal variation of the bioelectrical impedance Xn to filter the heartbeat component Xn.
1 is extracted. The filter 7b has, for example, a frequency of 0.
A component between 5 Hz (f1) and 4.0 Hz (f2) is extracted. The heartbeat component thus extracted is output to the CPU 3 in order to obtain a heart rate, an amount of exercise, an amount of energy metabolism, and the like.

【0027】フィルタ7cは、生体電気インピーダンス
Xnの時間的な変動をフィルタリングして呼吸成分Xn
2を抽出する。このフィルタ7cは、例えば周波数0.
1Hz(f0)以上0.5Hz(f1)未満の成分を抽
出する。このように抽出された呼吸成分は、呼吸量、運
動量、エネルギー代謝量などを求めるため、CPU3に
出力される。
The filter 7c filters the temporal variation of the bioelectrical impedance Xn to filter the respiratory component Xn.
2 is extracted. The filter 7c has, for example, a frequency of 0.
A component of not less than 1 Hz (f0) and less than 0.5 Hz (f1) is extracted. The respiratory component extracted in this way is output to the CPU 3 in order to determine the respiratory volume, the amount of exercise, the amount of energy metabolism, and the like.

【0028】なお、フィルタ7a〜7cは、デジタルフ
ィルタでも、アナログフィルタでも良い。フィルタ7a
〜7cにアナログフィルタを用いる場合には、CPU3
からの出力をアナログ信号に変換した後にフィルタリン
グを行うようにする。
The filters 7a to 7c may be digital filters or analog filters. Filter 7a
If an analog filter is used for 7 to 7c, the CPU 3
After the output from is converted to an analog signal, filtering is performed.

【0029】図4は、本発明の一実施の形態に用いるC
PU3におけるデジタルフィルタ7の出力を処理する機
能を説明する図である。CPU3は、フィルタ7aで抽
出された恒常成分から体脂肪量などを求める体脂肪量算
出部51と、フィルタ7bで抽出された心拍成分から心
拍量を求める心拍量算出部52と、フィルタ7cで抽出
された呼吸成分から呼吸量を求める呼吸量算出部53
と、求められた心拍量と呼吸量とから運動量やエネルギ
ー代謝量を求める運動量・エネルギー代謝量算出部54
とから主に構成されている。求められた体脂肪量、心拍
量、呼吸量、運動量及びエネルギー代謝量はRAM5に
記憶されると共に、表示部4に表示される。
FIG. 4 is a diagram showing C used in one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a function of processing an output of a digital filter 7 in a PU 3. The CPU 3 calculates a body fat mass from the constant component extracted by the filter 7a and calculates a body fat mass from the heartbeat component extracted by the filter 7b. Respiratory volume calculating unit 53 for obtaining a respiratory volume from the obtained respiratory component
And an exercise / energy metabolism calculating unit 54 for obtaining an exercise or energy metabolism from the obtained heart rate and respiration.
It is mainly composed of The obtained body fat amount, heart rate, respiratory amount, exercise amount, and energy metabolism are stored in the RAM 5 and displayed on the display unit 4.

【0030】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及び表
面電極Hcは、被験者の右胸の横に粘着方式により、導
電可能に貼り付けられ、一方、表面電極Lp及び表面電
極Lcは、左胸の横に粘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 and the surface electrode Hc are conductively affixed to the side of the right breast of the subject by an adhesive method, while the surface electrode Lp and the surface electrode Lc are connected to the left. Adhered conductively to the side of the chest by the adhesive method.

【0031】図1に示す差動増幅器81は、胸を挟んだ
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I
aが被験者の体Bに投入されると、被験者の胸の間の電
圧Vpを検出し、LPF82へ入力することになる。こ
の電圧Vp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降下
電圧である。
The differential amplifier 81 shown in FIG. 1 detects a potential (potential difference) between two surface electrodes Hp and Lp sandwiching the chest. That is, the differential amplifier 81 has the probe current I
When a is applied to the subject's body B, the voltage Vp between the subject's chests is detected and input to the LPF 82. This voltage Vp 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.

【0032】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。
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. The A / D converter 83 converts the noise-removed 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 to the sampling cycle. The data is supplied to the sampling memory 84 every time.

【0033】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、被験者の胸の間を流れるプロ
ーブ電流Iaを検出し、電圧Vcに変換した後、LPF
92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 subject's body B, the I / V converter 91 detects the probe current Ia flowing between the subject's chests, converts the probe current Ia to the voltage Vc, and then converts the LPF into the voltage Vc.
92.

【0034】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。
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. The A / D converter 93 converts the noise-removed 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 into a sampling cycle. The data is supplied to the sampling memory 94 every time.

【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。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。
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. That is, the CPU 3
First, the voltages Vp and Vc, which are functions of time, stored in the sampling memories 84 and 94 are sequentially read out, and the voltages Vp (f) and Vc (f) (f Is converted to a frequency), and averaging is performed to calculate bioelectric impedance Z (f) {= Vp (f) / Vc (f)} for each frequency.

【0036】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5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。
Next, based on the obtained bioelectrical impedance Z (f) for each frequency, the CPU 3 obtains an impedance locus D as shown in FIG. From the obtained impedance locus D, the bioelectric impedance R0 of the body B of the subject at a frequency of 0 and the bioelectric impedance R at a frequency of infinity are obtained.
∞ is calculated, and from the calculation result, the intracellular fluid resistance and the extracellular fluid resistance of the body B of the subject are calculated.

【0037】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6: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5に示すように
中心が実軸より上がった円弧となる。
In an actual human body tissue, cells of various sizes are arranged irregularly. Therefore, an electrical equivalent circuit close to the actual one has a series of a capacitance and a resistance having a time constant τ = Cmk · Rik. It is represented by a distributed constant circuit in which the connection elements are distributed (FIG. 6: Re is the extracellular fluid resistance, Rik is the intracellular fluid resistance of each cell, and Cmk is the cell membrane capacity of each cell). Therefore, the impedance locus D of the human body is an arc whose center is higher than the real axis as shown in FIG.

【0038】次に、算出された細胞内液抵抗Riと細胞
外液抵抗Re、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部4に表示する。
Next, based on the calculated intracellular fluid resistance Ri and extracellular fluid resistance Re, and the human body characteristic data such as the height, weight, sex and age of the subject inputted from the keyboard 1, a processing program is performed in advance. 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 is displayed on the display unit 4.

【0039】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
後の測定処理を絶了し、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 time t corresponding to to elapse, the same measurement processing is started again. Then, the above process is repeated until the entire measurement time T has elapsed.

【0040】一方、求められた生体電気インピーダンス
は、CPU3からフィルタ7a〜7cに出力される。フ
ィルタ7aでは、生体電気インピーダンスから恒常成分
を抽出する。フィルタ7bでは、生体電気インピーダン
スから心拍成分を抽出する。フィルタ7cでは、生体電
気インピーダンスから呼吸成分を抽出する。
On the other hand, the obtained bioelectric impedance is output from the CPU 3 to the filters 7a to 7c. The filter 7a extracts a constant component from bioelectric impedance. The filter 7b extracts a heartbeat component from the bioelectrical impedance. The filter 7c extracts a respiratory component from the bioelectrical impedance.

【0041】抽出された恒常成分は、CPU3の体脂肪
量算出部51で、体脂肪量、体内水分量などの算出に使
用される。この恒常成分は心拍成分や呼吸成分を含まな
いので、この恒常成分を求めると、心拍成分や呼吸成分
に影響を受けない生体電気インピーダンスを得ることが
でき、心拍成分や呼吸成分に影響を受けないで体脂肪
量、体内水分量などを得ることができる。
The extracted constant component is used by the body fat mass calculating section 51 of the CPU 3 to calculate the body fat mass, the body water mass and the like. Since this constant component does not include a heartbeat component or a respiratory component, when this constant component is obtained, a bioelectric impedance that is not affected by the heartbeat component or the respiratory component can be obtained, and is not affected by the heartbeat component or the respiratory component. Can obtain the body fat amount, the body water amount and the like.

【0042】抽出された心拍成分から、CPU3の心拍
量算出部52で心拍量が求められる。心拍成分から心拍
量を算出する方法については特に制限はなく、適当な係
数を掛算してもよいし、心拍成分と心拍量との対応表を
作成しておいて、心拍成分に対応する心拍量を求めるな
どの方法を用いることができる。
From the extracted heart rate component, the heart rate is obtained by the heart rate calculator 52 of the CPU 3. There is no particular limitation on the method of calculating the heart rate from the heart rate component. An appropriate coefficient may be multiplied, or a correspondence table between the heart rate component and the heart rate may be prepared, and the heart rate corresponding to the heart rate component may be calculated. Can be used.

【0043】また、抽出された呼吸成分から、CPU3
の呼吸量算出部53で呼吸量が求められる。呼吸成分か
ら呼吸量を算出する方法についても心拍成分から心拍量
を算出する方法と同様であり特に制限はない。
Also, the CPU 3
The respiratory volume calculation unit 53 calculates the respiratory volume. The method for calculating the respiratory volume from the respiratory component is similar to the method for calculating the heart rate from the heartbeat component, and is not particularly limited.

【0044】このようにして求められた心拍量及び呼吸
量は、RAM5に格納されて、必要に応じて使用される
と共に、表示部4に出力される。また、心拍量及び呼吸
量は、運動量・エネルギー代謝量算出部54で、運動量
やエネルギー代謝量の算出に用いられる。ここで、心拍
量及び呼吸量を用いて運動量やエネルギー代謝量を算出
する方法としては、心拍量及び呼吸量の一次結合aX+
bY(X:心拍量、Y:呼吸量)で求める方法を挙げる
ことができる。このようにして求められた運動量及びエ
ネルギー代謝量は、RAM16に格納されて、必要に応
じて使用されると共に、表示部4に出力される。
The heart rate and the respiratory rate obtained in this way are stored in the RAM 5, used as needed, and output to the display unit 4. The heart rate and the respiratory rate are used by the exercise amount / energy metabolism calculation unit 54 to calculate the exercise amount and the energy metabolism. Here, as a method of calculating the amount of exercise and the amount of energy metabolism using the heart rate and the respiratory rate, a linear combination aX +
There is a method of obtaining by bY (X: heart rate, Y: respiratory rate). The amount of exercise and energy metabolism obtained in this way are stored in the RAM 16, used as needed, and output to the display unit 4.

【0045】このように本実施の形態に係る電気特性測
定装置である生体電気インピーダンス測定装置では、心
拍成分や呼吸成分に影響を受けない生体電気インピーダ
ンスを得ることができ、心拍成分や呼吸成分に影響を受
けないで体脂肪量、体内水分量など得ることができる。
この結果、長期間のモニタを行うことが可能となる。ま
た、本実施の形態に係る電気特性測定装置である生体電
気インピーダンス測定装置では、抽出した心拍成分や呼
吸成分から心拍量や呼吸量を求めることができる。
As described above, in the bioelectrical impedance measuring apparatus, which is the electric characteristic measuring apparatus according to the present embodiment, it is possible to obtain a bioelectrical impedance that is not affected by a heartbeat component and a respiratory component, and to obtain a bioelectrical impedance that is not affected by a heartbeat component and a respiratory component. It is possible to obtain the amount of body fat and the amount of water in the body without being affected.
As a result, long-term monitoring can be performed. In the bioelectrical impedance measuring device, which is the electrical characteristic measuring device according to the present embodiment, the heart rate and the respiratory rate can be obtained from the extracted heart rate component and the respiratory component.

【0046】以上、この発明の実施例を図面を参照して
詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施例に限ら
れるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更があってもこの発明に含まれる。
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 the design can be changed within the scope of the present invention. Even if there is, it is included in the present invention.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電気特性
測定装置は、心拍成分や呼吸成分に影響を受けない生体
電気インピーダンスを得ることができ、心拍成分や呼吸
成分に影響を受けないで体脂肪量、体内水分量など得る
ことができる。この結果、長時間のモニタや小児の生体
電気インピーダンスの計測を行うことが可能となる。ま
た、本実施の形態に係る電気特性測定装置である生体電
気インピーダンス測定装置では、抽出した心拍成分や呼
吸成分から心拍量や呼吸量を求めることができる。
As described above, the electrical characteristic measuring apparatus of the present invention can obtain a bioelectrical impedance which is not affected by a heartbeat component or a respiratory component, and can be obtained without being affected by a heartbeat component or a respiratory component. The body fat amount, the body water amount, etc. can be obtained. As a result, it is possible to monitor for a long time and measure the bioelectric impedance of a child. In the bioelectrical impedance measuring device, which is the electrical characteristic measuring device according to the present embodiment, the heart rate and the respiratory rate can be obtained from the extracted heart rate component and the respiratory component.

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

【図1】本発明の一実施の形態である電気インピーダン
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 an electrical impedance measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施の形態の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 electrical impedance measuring device of the present embodiment.

【図3】本発明の一実施の形態に用いるデジタルフィル
タを説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a digital filter used in an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施の形態に用いるCPUにおける
デジタルフィルタの出力を処理する機能を説明する図で
ある。
FIG. 4 is a diagram illustrating a function of processing output of a digital filter in a CPU used in an embodiment of the present invention.

【図5】人体のインピーダンス軌跡を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an impedance locus of a human body.

【図6】人体の組織内細胞を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.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 キーボード 3 CPU(演算手段) 4 表示部 5 RAM 6 ROM 7 デジタルフィルタ 10 測定用ケーブル 51 体脂肪量算出部 52 心拍量算出部 53 呼吸量算出部 54 運動量・エネルギー代謝量算出部 72 測定信号発生器(信号発生手段の一部) 73 LPF(信号発生手段の一部) 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) 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) 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 Lc 表面電極 Hp 表面電極 Lp 表面電極
Reference Signs List 1 keyboard 3 CPU (computing means) 4 display unit 5 RAM 6 ROM 7 digital filter 10 measurement cable 51 body fat mass calculation unit 52 heart rate calculation unit 53 respiration volume calculation unit 54 exercise / energy metabolism calculation unit 72 measurement signal generation (Part of signal generating means) 73 LPF (part of signal generating means) 81 Differential amplifier (part of voltage measuring means) 82 LPF (part of voltage measuring means) 84, 94 Sampling memory 91 I / V Transducer (part of current measuring means) 92 LPF (part of current measuring means) 100 Bioelectric impedance measuring device (electrical property measuring device) Hc surface electrode Lc surface electrode Hp surface electrode Lp surface electrode

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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
スから心拍成分を抽出する心拍成分抽出フィルタと、を
有することを特徴とする電気特性測定装置。
1. A signal generation means for generating a measurement signal; a current measurement means for measuring a current flowing when the generated measurement signal is applied to a body of a subject; Voltage measuring means for measuring a potential difference to be measured; calculating means for calculating bioelectric impedance from a current value measured by the current measuring means and a voltage value measured by the voltage measuring means; An electrical characteristic measuring device, comprising: a heartbeat component extraction filter for extracting a heartbeat component from bioelectric impedance.
【請求項2】 前記演算手段は、前記心拍成分抽出フィ
ルタによって抽出された心拍成分から心拍量を演算する
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 electrical characteristic measuring apparatus according to claim 1, wherein said calculating means calculates a heart rate from a heartbeat component extracted by said heartbeat component extraction filter.
【請求項3】 前記心拍成分抽出フィルタは、0.5〜
4.0Hzの周波数の信号を抽出することを特徴とする
請求項1又は2記載の電気特性測定装置。
3. The heartbeat component extraction filter, wherein:
3. The electrical characteristic measuring device according to claim 1, wherein a signal having a frequency of 4.0 Hz is extracted.
【請求項4】 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
スから呼吸成分を抽出する呼吸成分抽出フィルタと、 を有することを特徴とする電気特性測定装置。
4. A signal generating means for generating a measurement signal; a current measuring means for measuring a current flowing when the generated measurement signal is applied to a subject's body; Voltage measuring means for measuring a potential difference to be measured; calculating means for calculating bioelectric impedance from a current value measured by the current measuring means and a voltage value measured by the voltage measuring means; A respiratory component extraction filter for extracting a respiratory component from bioelectrical impedance, comprising:
【請求項5】 前記演算手段は、前記呼吸成分抽出フィ
ルタによって抽出された呼吸成分から呼吸量を演算する
ことを特徴とする請求項4記載の電気特性測定装置。
5. The electrical characteristic measuring device according to claim 4, wherein said calculating means calculates a respiratory volume from a respiratory component extracted by said respiratory component extracting filter.
【請求項6】 前記呼吸成分抽出フィルタは、0.1〜
0.5Hzの周波数の信号を抽出することを特徴とする
請求項4又は5記載の電気特性測定装置。
6. The respiratory component extraction filter, wherein:
The electrical characteristic measuring apparatus according to claim 4, wherein a signal having a frequency of 0.5 Hz is extracted.
【請求項7】 前記演算手段は、演算された前記心拍量
及び前記呼吸量から運動量又はエネルギー代謝量を演算
することを特徴とする請求項2又は5記載の電気特性測
定装置。
7. The electrical characteristic measuring apparatus according to claim 2, wherein the calculating means calculates a movement amount or an energy metabolism amount from the calculated heart rate and the respiratory amount.
【請求項8】 前記演算手段は、前記心拍量及び前記呼
吸量の一次結合として運動量又はエネルギー代謝量を演
算することを特徴とする請求項7記載の電気特性測定装
置。
8. The electrical characteristic measuring apparatus according to claim 7, wherein said calculating means calculates a momentum or an energy metabolism as a linear combination of the heart rate and the respiration.
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