JP2001333891A - 生体インピーダンス測定装置 - Google Patents
生体インピーダンス測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低電圧で動作し、しかも、測定誤差の少ない
生体インピーダンス測定装置を得る。 【解決手段】 一方の電流供給極３１と基準抵抗群３８
の一端とを定電流発生器２２の一端に接続し、一方の電
流供給極３１に近接した電圧検出極３３を差動増幅器２
４の一端に接続し、他方の電流供給極３２と基準抵抗群
３８の他端とを電流切り替えスイッチ４１を介して定電
流発生器２２の他端に接続し、他方の電流供給極３２と
近接した電圧供給極３４と、基準抵抗群３８の他端と、
両基準抵抗３５、３６の接続点とを電圧切り替えスイッ
チ４２を介して差動増幅器２２の他端に接続する。
生体インピーダンス測定装置を得る。 【解決手段】 一方の電流供給極３１と基準抵抗群３８
の一端とを定電流発生器２２の一端に接続し、一方の電
流供給極３１に近接した電圧検出極３３を差動増幅器２
４の一端に接続し、他方の電流供給極３２と基準抵抗群
３８の他端とを電流切り替えスイッチ４１を介して定電
流発生器２２の他端に接続し、他方の電流供給極３２と
近接した電圧供給極３４と、基準抵抗群３８の他端と、
両基準抵抗３５、３６の接続点とを電圧切り替えスイッ
チ４２を介して差動増幅器２２の他端に接続する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生体インピーダン
ス測定装置に関し、さらに詳細には、人の身体の末端部
間のインピーダンスと身長、体重等の身体的条件から体
内の脂肪量を測定する体脂肪計に用いられる生体インピ
ーダンス測定装置に関する。
ス測定装置に関し、さらに詳細には、人の身体の末端部
間のインピーダンスと身長、体重等の身体的条件から体
内の脂肪量を測定する体脂肪計に用いられる生体インピ
ーダンス測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来用いられていた生体インピーダンス
測定装置は、特許第２８３５６５６号公報に開示された
ようなものであった。この装置のブロック図を図５に示
す。正弦波発振器１で発生させた５０ｋＨｚの正弦波
を、電圧−電流変換器（定電流発生器）２で８００μＡ
の正弦波の定電流とし、この定電流を直列接続された複
数の基準抵抗９、１０、１１を介して一対の電極Ａから
人体（生体）３へ流す。一対の電極（電流供給極）Ａに
近接させて一対の電極（電圧検出極）Ｂが人体３に取り
付けられ、一対の電極Ｂからの取り出した電位は、スイ
ッチ１２へ入力される。スイッチ１２へは、各基準抵抗
９、１０、１１の両端の電位も入力される。スイッチ１
２は、ＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）８か
らの指示により、一対の電極Ｂからの取り出した電位ま
たは各基準抵抗９、１０、１１の両端の電位のうちから
任意のものを選択して、差動増幅器４へ入力する。差動
増幅器４からの出力は、整流器５、ＬＰＦ（ローパスフ
ィルタ）６、アナログ−デジタル変換器７を経て、人体
のインピーダンスまたは基準抵抗に対応するデジタルデ
ータとされる。このデジタルデータは、ＭＰＵ８へ入力
される。
測定装置は、特許第２８３５６５６号公報に開示された
ようなものであった。この装置のブロック図を図５に示
す。正弦波発振器１で発生させた５０ｋＨｚの正弦波
を、電圧−電流変換器（定電流発生器）２で８００μＡ
の正弦波の定電流とし、この定電流を直列接続された複
数の基準抵抗９、１０、１１を介して一対の電極Ａから
人体（生体）３へ流す。一対の電極（電流供給極）Ａに
近接させて一対の電極（電圧検出極）Ｂが人体３に取り
付けられ、一対の電極Ｂからの取り出した電位は、スイ
ッチ１２へ入力される。スイッチ１２へは、各基準抵抗
９、１０、１１の両端の電位も入力される。スイッチ１
２は、ＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）８か
らの指示により、一対の電極Ｂからの取り出した電位ま
たは各基準抵抗９、１０、１１の両端の電位のうちから
任意のものを選択して、差動増幅器４へ入力する。差動
増幅器４からの出力は、整流器５、ＬＰＦ（ローパスフ
ィルタ）６、アナログ−デジタル変換器７を経て、人体
のインピーダンスまたは基準抵抗に対応するデジタルデ
ータとされる。このデジタルデータは、ＭＰＵ８へ入力
される。
【０００３】ＭＰＵ（８）は、スイッチ１２を切り替え
ることにより、まず、インピーダンスが既知である各基
準抵抗９、１０、１１の両端の電位を差動増幅器４に入
力し、このときの差動増幅器４の出力電圧から、インピ
ーダンスと差動増幅器４の出力電圧との関係を求め、そ
の後、人体３の両端の電位を差動増幅器４に入力し、こ
のときの差動増幅器４の出力電圧から、人体３のインピ
ーダンスを決定する。
ることにより、まず、インピーダンスが既知である各基
準抵抗９、１０、１１の両端の電位を差動増幅器４に入
力し、このときの差動増幅器４の出力電圧から、インピ
ーダンスと差動増幅器４の出力電圧との関係を求め、そ
の後、人体３の両端の電位を差動増幅器４に入力し、こ
のときの差動増幅器４の出力電圧から、人体３のインピ
ーダンスを決定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に記載されたものは、次のような問題点があった。
報に記載されたものは、次のような問題点があった。
【０００５】比較的高抵抗の生体と複数の基準抵抗を直
列に接続しているため、これらに所定の定電流を流すた
めには、ある程度高い電圧が必要であった。このため、
電池の数が多くなったり、昇圧装置が必要となったりし
て、生体インピーダンス測定装置のいっそうの小型化を
阻んでいた。
列に接続しているため、これらに所定の定電流を流すた
めには、ある程度高い電圧が必要であった。このため、
電池の数が多くなったり、昇圧装置が必要となったりし
て、生体インピーダンス測定装置のいっそうの小型化を
阻んでいた。
【０００６】また、差動増幅器は、＋入力側の増幅率と
−入力側の増幅率が完全に一致するものを得ようとする
と高価になり、経済的理由から、両者にある程度差があ
ることは避けられなかった。そして、両者の差が大きく
なるほど、生体インピーダンスの誤差が大きくなり易か
った。
−入力側の増幅率が完全に一致するものを得ようとする
と高価になり、経済的理由から、両者にある程度差があ
ることは避けられなかった。そして、両者の差が大きく
なるほど、生体インピーダンスの誤差が大きくなり易か
った。
【０００７】この理由を図６と図７を用いて説明する。
図６は、前記公報に記載の生体インピーダンス測定装置
において、電圧−電流変換器２で発生した電流の流れる
回路図である。ここで、アース電位をＶ０とし、基準抵
抗９と基準抵抗１０との接続点の電位をＶ３、基準抵抗
を１０と基準抵抗１１の接続点の電位をＶ２、基準抵抗
１１と人体３との接続点の電位をＶ１とする。また、差
動増幅器４の＋入力側の増幅率と−入力側の増幅率に差
があったとし、差動増幅器４の入力電位と出力電位の関
係が、図７のような関係があったとする。このとき、人
体３の両端の電位Ｖ０とＶ１が差動増幅器４に入力され
ると、差動増幅器４は図７でＳで示される出力電圧を生
じる。また、基準抵抗１０の両端の電位Ｖ２とＶ３が差
動増幅器４に入力されると、差動増幅器４は図７のＴで
示される出力電圧を生じる。もし、差動増幅器４の出力
電圧ＳとＴが等しいとすると、ＭＰＵ８は、人体３と基
準抵抗９とが同じインピーダンスであると決定してしま
う。しかしながら、図７から明らかなように、基準抵抗
９の両端の電位差（Ｖ３−Ｖ２）と人体３の両端の電位
差（Ｖ１−Ｖ０）には大きな差があり、言い換えれば、
両者のインピーダンスには大きな差があり、ＭＰＵ８の
決定が誤りであることが解る。このように、差動増幅器
の＋入力側の増幅率と−入力側の増幅率に差があると、
正確に生体インピーダンスを測定できなくなる。
図６は、前記公報に記載の生体インピーダンス測定装置
において、電圧−電流変換器２で発生した電流の流れる
回路図である。ここで、アース電位をＶ０とし、基準抵
抗９と基準抵抗１０との接続点の電位をＶ３、基準抵抗
を１０と基準抵抗１１の接続点の電位をＶ２、基準抵抗
１１と人体３との接続点の電位をＶ１とする。また、差
動増幅器４の＋入力側の増幅率と−入力側の増幅率に差
があったとし、差動増幅器４の入力電位と出力電位の関
係が、図７のような関係があったとする。このとき、人
体３の両端の電位Ｖ０とＶ１が差動増幅器４に入力され
ると、差動増幅器４は図７でＳで示される出力電圧を生
じる。また、基準抵抗１０の両端の電位Ｖ２とＶ３が差
動増幅器４に入力されると、差動増幅器４は図７のＴで
示される出力電圧を生じる。もし、差動増幅器４の出力
電圧ＳとＴが等しいとすると、ＭＰＵ８は、人体３と基
準抵抗９とが同じインピーダンスであると決定してしま
う。しかしながら、図７から明らかなように、基準抵抗
９の両端の電位差（Ｖ３−Ｖ２）と人体３の両端の電位
差（Ｖ１−Ｖ０）には大きな差があり、言い換えれば、
両者のインピーダンスには大きな差があり、ＭＰＵ８の
決定が誤りであることが解る。このように、差動増幅器
の＋入力側の増幅率と−入力側の増幅率に差があると、
正確に生体インピーダンスを測定できなくなる。
【０００８】このような問題点を解決するため、低電圧
で動作し、しかも、差動増幅器の＋入力側の増幅率と−
入力側の増幅率に差がある場合にも、誤差の少ない生体
インピーダンス測定装置が求められていた。
で動作し、しかも、差動増幅器の＋入力側の増幅率と−
入力側の増幅率に差がある場合にも、誤差の少ない生体
インピーダンス測定装置が求められていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め請求項１に係る発明では、一対の電流供給極と、一対
の電圧検出極と、既知のインピーダンスの基準抵抗が直
列接続された基準抵抗群とを備えた生体インピーダンス
測定装置において、一方の電流供給極と基準抵抗群の一
端とを定電流発生器の一端に接続し、一方の電流供給極
に近接した電圧検出極を差動増幅器の一端に接続し、他
方の電流供給極と基準抵抗群の他端とを電流切り替えス
イッチを介して定電流発生器の他端に接続し、他方の電
流供給極と近接した電圧供給極と、基準抵抗群の他端
と、各基準抵抗どうしの接続点とを電圧切り替えスイッ
チを介して差動増幅器の他端に接続した。請求項２に係
る発明では、定電流発生器と、差動増幅器と、一対の電
流供給極と、一対の電圧検出極と、既知のインピーダン
スの基準抵抗が直列接続された基準抵抗群とを備えた生
体インピーダンス測定装置において、一方の電流供給極
を定電流発生器の一端に接続し、一方の電流供給極に近
接した電圧検出極と基準抵抗群の一端とを差動増幅器の
一端に接続し、他方の電流供給極と基準抵抗群の他端と
を電流切り替えスイッチを介して定電流発生器の他端に
接続し、他方の電流供給極と近接した電圧供給極と、基
準抵抗群の他端と、各基準抵抗どうしの接続点とを電圧
切り替えスイッチを介して差動増幅器の他端に接続し
た。
め請求項１に係る発明では、一対の電流供給極と、一対
の電圧検出極と、既知のインピーダンスの基準抵抗が直
列接続された基準抵抗群とを備えた生体インピーダンス
測定装置において、一方の電流供給極と基準抵抗群の一
端とを定電流発生器の一端に接続し、一方の電流供給極
に近接した電圧検出極を差動増幅器の一端に接続し、他
方の電流供給極と基準抵抗群の他端とを電流切り替えス
イッチを介して定電流発生器の他端に接続し、他方の電
流供給極と近接した電圧供給極と、基準抵抗群の他端
と、各基準抵抗どうしの接続点とを電圧切り替えスイッ
チを介して差動増幅器の他端に接続した。請求項２に係
る発明では、定電流発生器と、差動増幅器と、一対の電
流供給極と、一対の電圧検出極と、既知のインピーダン
スの基準抵抗が直列接続された基準抵抗群とを備えた生
体インピーダンス測定装置において、一方の電流供給極
を定電流発生器の一端に接続し、一方の電流供給極に近
接した電圧検出極と基準抵抗群の一端とを差動増幅器の
一端に接続し、他方の電流供給極と基準抵抗群の他端と
を電流切り替えスイッチを介して定電流発生器の他端に
接続し、他方の電流供給極と近接した電圧供給極と、基
準抵抗群の他端と、各基準抵抗どうしの接続点とを電圧
切り替えスイッチを介して差動増幅器の他端に接続し
た。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の望ましい第１の実施例を
図１に示す。本実施例も、従来のものと同じく、一対の
電流供給極３１、３２と一対の電圧検出極３３、３４と
の４つの電極を有する。ただし、本実施例では、一方の
電流供給極３１と基準抵抗群３８の一端は、定電流発生
器２２の一端に接続され、他方の電流供給極３２と基準
抵抗群３８の他端とを電流切り替えスイッチ４１を介し
て定電流発生器２２の他端に接続している。定電流発生
器２２は、ＣＰＵ（中央処理装置）２８からの指示によ
り動作を開始または終了する。基準抵抗群３８は、２つ
の基準抵抗３５、３６を直列接続している。また、一方
の電流供給極３１に近接した電圧検出極３３を差動増幅
器２４の一端に接続し、他方の電流供給極３２と近接し
た電圧検出極３４と、基準抵抗群３８の他端と、両基準
抵抗３５、３６の接続点とを電圧切り替えスイッチ４２
を介して差動増幅器２４の他端に接続している。電流切
り替えスイッチ４１と電流切り替えスイッチ４２は、半
導体スイッチが用いられ、ＣＰＵ２８からの指示によっ
て切り替えられる。
図１に示す。本実施例も、従来のものと同じく、一対の
電流供給極３１、３２と一対の電圧検出極３３、３４と
の４つの電極を有する。ただし、本実施例では、一方の
電流供給極３１と基準抵抗群３８の一端は、定電流発生
器２２の一端に接続され、他方の電流供給極３２と基準
抵抗群３８の他端とを電流切り替えスイッチ４１を介し
て定電流発生器２２の他端に接続している。定電流発生
器２２は、ＣＰＵ（中央処理装置）２８からの指示によ
り動作を開始または終了する。基準抵抗群３８は、２つ
の基準抵抗３５、３６を直列接続している。また、一方
の電流供給極３１に近接した電圧検出極３３を差動増幅
器２４の一端に接続し、他方の電流供給極３２と近接し
た電圧検出極３４と、基準抵抗群３８の他端と、両基準
抵抗３５、３６の接続点とを電圧切り替えスイッチ４２
を介して差動増幅器２４の他端に接続している。電流切
り替えスイッチ４１と電流切り替えスイッチ４２は、半
導体スイッチが用いられ、ＣＰＵ２８からの指示によっ
て切り替えられる。
【００１１】差動増幅器２４からの出力は、ＡＣ−ＤＣ
(交流-直流）変換器２５、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタ
ル）変換器２７を経て、生体２３または基準抵抗３５、
３６のインピーダンスに対応するデジタルデータとされ
る。これらのデジタルデータは、ＣＰＵ２８へ入力され
る。これらのデジタルデータから求められた生体インピ
ーダンスは、表示装置２９に表示される。
(交流-直流）変換器２５、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタ
ル）変換器２７を経て、生体２３または基準抵抗３５、
３６のインピーダンスに対応するデジタルデータとされ
る。これらのデジタルデータは、ＣＰＵ２８へ入力され
る。これらのデジタルデータから求められた生体インピ
ーダンスは、表示装置２９に表示される。
【００１２】生体２３のインピーダンス測定にさいして
は、まず、生体に４つの電極を接続した後に、ＣＰＵ２
８は，電流切り替えスイッチ４１に指示を出して、定電
流発生器２２で発生させた正弦波の定電流を基準抵抗群
３８に流す。さらに、ＣＰＵ２８は、電圧切り替えスイ
ッチ４２に指示を出して、両基準抵抗３５、３６の接続
点の電位または基準抵抗群３８の他端の電位を順次選択
して、差動増幅器２４の他端へ入力する。こうして、既
知のインピーダンスの両端の電位が差動増幅器２４に入
力されたときの差動増幅器２４の出力を求め、ＣＰＵ２
８にインピーダンスと差動増幅器２４の出力電圧の関係
を記憶させる。このとき、４つの電極のうち少なくとも
電流供給極３１と電圧検出極３３が生体に接続されてい
ない場合には、差動増幅器２４の一端への入力がないた
め、作動増幅器２４は異常な出力を出すので、電極と生
体が接続されていないことを知らせる警報等を出すよう
にしてある。
は、まず、生体に４つの電極を接続した後に、ＣＰＵ２
８は，電流切り替えスイッチ４１に指示を出して、定電
流発生器２２で発生させた正弦波の定電流を基準抵抗群
３８に流す。さらに、ＣＰＵ２８は、電圧切り替えスイ
ッチ４２に指示を出して、両基準抵抗３５、３６の接続
点の電位または基準抵抗群３８の他端の電位を順次選択
して、差動増幅器２４の他端へ入力する。こうして、既
知のインピーダンスの両端の電位が差動増幅器２４に入
力されたときの差動増幅器２４の出力を求め、ＣＰＵ２
８にインピーダンスと差動増幅器２４の出力電圧の関係
を記憶させる。このとき、４つの電極のうち少なくとも
電流供給極３１と電圧検出極３３が生体に接続されてい
ない場合には、差動増幅器２４の一端への入力がないた
め、作動増幅器２４は異常な出力を出すので、電極と生
体が接続されていないことを知らせる警報等を出すよう
にしてある。
【００１３】次に、ＣＰＵ２８は、電流切り替えスイッ
チ４１へ指示を出して、生体２３に定電流を流すととも
に、電圧切り替えスイッチ４２へも指示を出して、電圧
検出極３４の電位を差動増幅器２４へ入力し、このとき
の差動増幅器２４からの出力電圧と、基準抵抗群３８を
利用して求めたインピーダンスと差動増幅器２４の出力
電圧の関係を用いて、生体インピーダンスを求める。
チ４１へ指示を出して、生体２３に定電流を流すととも
に、電圧切り替えスイッチ４２へも指示を出して、電圧
検出極３４の電位を差動増幅器２４へ入力し、このとき
の差動増幅器２４からの出力電圧と、基準抵抗群３８を
利用して求めたインピーダンスと差動増幅器２４の出力
電圧の関係を用いて、生体インピーダンスを求める。
【００１４】このように、本実施例では、生体２３と基
準抵抗群３８のいずれかを選択して一方のみに電流を流
すから、比較的低い電圧でも所定の定電流を流すことが
できるので、電池の数を減らすことができ、また、昇圧
装置も不要となるので、軽量小型の生体インピーダンス
測定装置が得られる。
準抵抗群３８のいずれかを選択して一方のみに電流を流
すから、比較的低い電圧でも所定の定電流を流すことが
できるので、電池の数を減らすことができ、また、昇圧
装置も不要となるので、軽量小型の生体インピーダンス
測定装置が得られる。
【００１５】また、本実施例では、差動増幅器の＋入力
側の増幅率と−入力側の増幅率にある程度差があって
も、生体ピーダンスの誤差がさほど大きくならない。こ
の理由を図２、図３及び図４を用いて説明する。
側の増幅率と−入力側の増幅率にある程度差があって
も、生体ピーダンスの誤差がさほど大きくならない。こ
の理由を図２、図３及び図４を用いて説明する。
【００１６】図２は、定電流発生器２２で発生させた電
流を基準抵抗群３８へ流したときの回路図である。ここ
で、定電流発生器２２の一端の電位をＶ０とし、定電流
発生器２２の他端の電位をＶ２、基準抵抗を３５と基準
抵抗３６の接続点の電位をＶ１とする。また、図３は、
定電流発生器２２で発生させた電流を生体２３へ流した
ときの回路図である。ここで、電圧検出極３３の電位を
Ｖ０’、他方の電圧検出極の電位をＶ３とする。そし
て、差動増幅器の＋入力側と−入力側の増幅率に差があ
ったとして、入力電位と出力電位の関係が、図４のよう
な関係があったとする。
流を基準抵抗群３８へ流したときの回路図である。ここ
で、定電流発生器２２の一端の電位をＶ０とし、定電流
発生器２２の他端の電位をＶ２、基準抵抗を３５と基準
抵抗３６の接続点の電位をＶ１とする。また、図３は、
定電流発生器２２で発生させた電流を生体２３へ流した
ときの回路図である。ここで、電圧検出極３３の電位を
Ｖ０’、他方の電圧検出極の電位をＶ３とする。そし
て、差動増幅器の＋入力側と−入力側の増幅率に差があ
ったとして、入力電位と出力電位の関係が、図４のよう
な関係があったとする。
【００１７】さて、基準抵抗群３８へ電流を流した場
合、定電流発生器２２の一端の電位Ｖ０と定電流発生器
２２の他端の電位Ｖ２とが差動増幅器に２４に入力され
るので、差動増幅器２４は図４のＴ’で示される出力電
圧を生じる。このように、基準抵抗群３８の両端の電圧
（Ｖ２−Ｖ０）と差動増幅器２４の出力電圧Ｔ’との関
係は、差動増幅器２４の＋入力側の増幅率によって決ま
る。すなわち、インピーダンスと差動増幅器２４の出力
電圧の間の関係は、この場合には差動増幅器２４の＋入
力側の増幅率で決まる。
合、定電流発生器２２の一端の電位Ｖ０と定電流発生器
２２の他端の電位Ｖ２とが差動増幅器に２４に入力され
るので、差動増幅器２４は図４のＴ’で示される出力電
圧を生じる。このように、基準抵抗群３８の両端の電圧
（Ｖ２−Ｖ０）と差動増幅器２４の出力電圧Ｔ’との関
係は、差動増幅器２４の＋入力側の増幅率によって決ま
る。すなわち、インピーダンスと差動増幅器２４の出力
電圧の間の関係は、この場合には差動増幅器２４の＋入
力側の増幅率で決まる。
【００１８】なお、差動増幅器２４の一端には、電流供
給極３１から電圧供給極３３との間の生体２３部分を介
して、定電流発生器２２の一端の電位Ｖ０が加えられる
が、この生体２３部分の抵抗は差動増幅器２４の入力抵
抗に比べて小さいので、この生体２３部分の電圧降下は
無視して、差動増幅器２４の一端には、定電流発生器２
２の一端の電位Ｖ０が加えられるとしても問題ない。
給極３１から電圧供給極３３との間の生体２３部分を介
して、定電流発生器２２の一端の電位Ｖ０が加えられる
が、この生体２３部分の抵抗は差動増幅器２４の入力抵
抗に比べて小さいので、この生体２３部分の電圧降下は
無視して、差動増幅器２４の一端には、定電流発生器２
２の一端の電位Ｖ０が加えられるとしても問題ない。
【００１９】一方、生体２３に電流を流した場合、生体
２３の両端の電位、即ち、両電圧検出極３３、３４の電
位Ｖ０’、Ｖ３が差動増幅器２４に加えられるので、差
動増幅器２４は図４でＳ’で示される出力電圧を生じ
る。ところで、インピーダンスと差動増幅器２４の出力
電圧との関係は、この場合には差動増幅器２４の＋入力
側の増幅率で決まるから、正確な生体２３のインピーダ
ンスを求めるためには、両電圧検出極３３、３４の電位
Ｖ０’、Ｖ３が差動増幅器２４に入力されたとき、差動
増幅器２４の出力電圧は図４でＳ”で示されるように校
正されなければならない。
２３の両端の電位、即ち、両電圧検出極３３、３４の電
位Ｖ０’、Ｖ３が差動増幅器２４に加えられるので、差
動増幅器２４は図４でＳ’で示される出力電圧を生じ
る。ところで、インピーダンスと差動増幅器２４の出力
電圧との関係は、この場合には差動増幅器２４の＋入力
側の増幅率で決まるから、正確な生体２３のインピーダ
ンスを求めるためには、両電圧検出極３３、３４の電位
Ｖ０’、Ｖ３が差動増幅器２４に入力されたとき、差動
増幅器２４の出力電圧は図４でＳ”で示されるように校
正されなければならない。
【００２０】しかし、図４から明らかなように、電圧検
出極３３は電流供給極３１に近接していて、電位Ｖ０’
は電位Ｖ０に近い値であり、差動増幅器２４の実際の出
力電圧Ｓ’と適正に校正された出力電圧Ｓ”との差は、
極めて小さいため、実際の出力電圧Ｓ’を用いて、生体
２３のインピーダンスを求めても、大きな誤差は生じな
い。このように、本実施例では、安価な差動増幅器２４
で＋入力側の増幅率と−入力側の増幅率に差がある場合
にも、誤差の少ない生体インピーダンス測定ができる。
出極３３は電流供給極３１に近接していて、電位Ｖ０’
は電位Ｖ０に近い値であり、差動増幅器２４の実際の出
力電圧Ｓ’と適正に校正された出力電圧Ｓ”との差は、
極めて小さいため、実際の出力電圧Ｓ’を用いて、生体
２３のインピーダンスを求めても、大きな誤差は生じな
い。このように、本実施例では、安価な差動増幅器２４
で＋入力側の増幅率と−入力側の増幅率に差がある場合
にも、誤差の少ない生体インピーダンス測定ができる。
【００２１】ただし、生体２３の皮膚の状態によって
は、皮膚と電極と間の接触抵抗が大きくなり、生体２３
における電圧降下（Ｖ０−Ｖ０’）が無視できなくな
り、差動増幅器２４の実際の出力電圧Ｓ’と適正に校正
された出力電圧Ｓ”との差も無視できなくなることもあ
る。このような場合にも、常に生体インピーダンス測定
に誤差を生じないようにした第２の実施例について、以
下に説明する。
は、皮膚と電極と間の接触抵抗が大きくなり、生体２３
における電圧降下（Ｖ０−Ｖ０’）が無視できなくな
り、差動増幅器２４の実際の出力電圧Ｓ’と適正に校正
された出力電圧Ｓ”との差も無視できなくなることもあ
る。このような場合にも、常に生体インピーダンス測定
に誤差を生じないようにした第２の実施例について、以
下に説明する。
【００２２】第２の実施例を図８に示す。本実施例で図
１に示した第１の実施例と異なる点は、基準抵抗群３８
の一端が、定電流発生器２２の一端ではなく、作動増幅
器２４の−入力端、又は電圧検出極３３と前記−入力端
を接続する導線の途中に接続されたことである。また、
本実施例では、電流切り替えスイッチ４１を電圧切り替
えスイッチ４２を同じ形式にして、部品の共通化とスイ
ッチ制御の単純化を図っているが、図８に示した電流切
り替えスイッチ４１と図１に示した電流切り替えスイッ
チ４１の働きに差異はない。その他は、図１に示した第
１の実施例と同じであるから、図８について、これ以上
の説明は省略する。
１に示した第１の実施例と異なる点は、基準抵抗群３８
の一端が、定電流発生器２２の一端ではなく、作動増幅
器２４の−入力端、又は電圧検出極３３と前記−入力端
を接続する導線の途中に接続されたことである。また、
本実施例では、電流切り替えスイッチ４１を電圧切り替
えスイッチ４２を同じ形式にして、部品の共通化とスイ
ッチ制御の単純化を図っているが、図８に示した電流切
り替えスイッチ４１と図１に示した電流切り替えスイッ
チ４１の働きに差異はない。その他は、図１に示した第
１の実施例と同じであるから、図８について、これ以上
の説明は省略する。
【００２３】次に第２の実施例の動作について説明す
る。図９は、定電流発生器２２で発生させた電流を基準
抵抗群３８へ流したときの回路図である。ここで、電圧
検出極３３と基準抵抗群３８の一端が共に差動増幅器２
４の−入力端に接続されているから、電圧検出極３３の
電位を基準電位とすることができ、この基準電位をＶ０
ｂ、定電流発生器２２の他端の電位をＶ２、基準抵抗を
３５と基準抵抗３６の接続点の電位をＶ１とする。ま
た、図１０は、定電流発生器２２で発生させた電流を生
体２３へ流したときの回路図である。ここで、電圧検出
極３３の電位は同様に基準電位とすることができ、この
基準電位をＶ０ｂ、他方の電圧検出極３４の電位をＶ３
とする。そして、差動増幅器の＋入力側と−入力側の増
幅率に差があったとして、入力電位と出力電位の関係
が、図１１のような関係があったとする。
る。図９は、定電流発生器２２で発生させた電流を基準
抵抗群３８へ流したときの回路図である。ここで、電圧
検出極３３と基準抵抗群３８の一端が共に差動増幅器２
４の−入力端に接続されているから、電圧検出極３３の
電位を基準電位とすることができ、この基準電位をＶ０
ｂ、定電流発生器２２の他端の電位をＶ２、基準抵抗を
３５と基準抵抗３６の接続点の電位をＶ１とする。ま
た、図１０は、定電流発生器２２で発生させた電流を生
体２３へ流したときの回路図である。ここで、電圧検出
極３３の電位は同様に基準電位とすることができ、この
基準電位をＶ０ｂ、他方の電圧検出極３４の電位をＶ３
とする。そして、差動増幅器の＋入力側と−入力側の増
幅率に差があったとして、入力電位と出力電位の関係
が、図１１のような関係があったとする。
【００２４】さて、図９に示したように、基準抵抗群３
８へ電流を流した場合、電圧供給極３３の電位Ｖ０ｂと
定電流発生器２２の他端の電位Ｖ２とが差動増幅器に２
４に入力され、差動増幅器２４は、図１１のＴ’で示さ
れる出力電圧を生じる。一方、図１０に示したように、
生体２３に電流を流した場合、両電圧検出極３３、３４
の電位Ｖ０ｂ、Ｖ３が差動増幅器２４に加えられ、差動
増幅器２４は、図１１でＳ’で示される出力電圧を生じ
る。
８へ電流を流した場合、電圧供給極３３の電位Ｖ０ｂと
定電流発生器２２の他端の電位Ｖ２とが差動増幅器に２
４に入力され、差動増幅器２４は、図１１のＴ’で示さ
れる出力電圧を生じる。一方、図１０に示したように、
生体２３に電流を流した場合、両電圧検出極３３、３４
の電位Ｖ０ｂ、Ｖ３が差動増幅器２４に加えられ、差動
増幅器２４は、図１１でＳ’で示される出力電圧を生じ
る。
【００２５】このように、基準抵抗群３８と生体２３の
いずれに電流を流しても、差動増幅器２４の−入力端に
は常に基準電位Ｖ０ｂが入力されるので、電流供給極３
１と電圧検出極３３との間の生体２３部分の抵抗が大き
く、かつ、安価な差動増幅器で＋入力側の増幅率と−入
力側の増幅率に差異があっても、差動増幅器２４に入力
される電圧（Ｖ２−Ｖ０ｂ）、（Ｖ３−Ｖ０ｂ）と差動
増幅器２４の出力電圧Ｔ’、Ｓ’間には、常に一定の関
係が保たれる。このため、本実施例では、図１に示した
第１の実施例よりも、さらに誤差の少ない生体２３のイ
ンピーダンス測定が可能となる。
いずれに電流を流しても、差動増幅器２４の−入力端に
は常に基準電位Ｖ０ｂが入力されるので、電流供給極３
１と電圧検出極３３との間の生体２３部分の抵抗が大き
く、かつ、安価な差動増幅器で＋入力側の増幅率と−入
力側の増幅率に差異があっても、差動増幅器２４に入力
される電圧（Ｖ２−Ｖ０ｂ）、（Ｖ３−Ｖ０ｂ）と差動
増幅器２４の出力電圧Ｔ’、Ｓ’間には、常に一定の関
係が保たれる。このため、本実施例では、図１に示した
第１の実施例よりも、さらに誤差の少ない生体２３のイ
ンピーダンス測定が可能となる。
【００２６】ところで、前記両実施例では、基準抵抗を
２つ用いたが、基準抵抗をもっと多数用いてもよい。こ
の場合には、差動増幅器２４、ＡＣ−ＤＣ変換器２５又
はＡ／Ｄ変換器２７に非直線性があっても精度よく生体
インピーダンスを求めることができる。もっとも、所定
範囲のインピーダンス測定に限れば、基準抵抗の値を適
切に選定することにより、２つの基準抵抗で充分であ
る。また、差動増幅器２４の入力側の＋と−を本実施例
と逆にしてもよいことは言うまでもない。
２つ用いたが、基準抵抗をもっと多数用いてもよい。こ
の場合には、差動増幅器２４、ＡＣ−ＤＣ変換器２５又
はＡ／Ｄ変換器２７に非直線性があっても精度よく生体
インピーダンスを求めることができる。もっとも、所定
範囲のインピーダンス測定に限れば、基準抵抗の値を適
切に選定することにより、２つの基準抵抗で充分であ
る。また、差動増幅器２４の入力側の＋と−を本実施例
と逆にしてもよいことは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】請求項１に係る発明では、電流切り替え
スイッチを切り替えて、生体と基準抵抗群の一方のみに
電流を供給するので、比較的低い電圧でも動作し、電池
の数を少なくでき、しかも、昇圧装置を必要としないか
ら、生体インピーダンス測定装置の小型化が可能とな
る。また、本発明では、安価な差動増幅器で＋入力側の
増幅率と−入力側の増幅率に差がある場合にも、誤差の
少ない生体インピーダンス測定が可能ととなる。請求項
２に係る発明では、請求項１に係る発明の効果に加え
て、さらに、一方の電圧検出極と基準抵抗群の一端が共
に差動増幅器の一端に接続されているから、生体と基準
抵抗群のいずれに電流を流しても、差動増幅器一端には
常に基準電位が入力されるので、生体の皮膚と各電極と
の間の接触抵抗が大きく、かつ、安価な差動増幅器で＋
入力側の増幅率と−入力側の増幅率に差があった場合に
も、差動増幅器の入力電圧と出力電圧との間には、常に
一定の関係が保たれ、常に誤差の少ない生体インピーダ
ンス測定が可能となる。
スイッチを切り替えて、生体と基準抵抗群の一方のみに
電流を供給するので、比較的低い電圧でも動作し、電池
の数を少なくでき、しかも、昇圧装置を必要としないか
ら、生体インピーダンス測定装置の小型化が可能とな
る。また、本発明では、安価な差動増幅器で＋入力側の
増幅率と−入力側の増幅率に差がある場合にも、誤差の
少ない生体インピーダンス測定が可能ととなる。請求項
２に係る発明では、請求項１に係る発明の効果に加え
て、さらに、一方の電圧検出極と基準抵抗群の一端が共
に差動増幅器の一端に接続されているから、生体と基準
抵抗群のいずれに電流を流しても、差動増幅器一端には
常に基準電位が入力されるので、生体の皮膚と各電極と
の間の接触抵抗が大きく、かつ、安価な差動増幅器で＋
入力側の増幅率と−入力側の増幅率に差があった場合に
も、差動増幅器の入力電圧と出力電圧との間には、常に
一定の関係が保たれ、常に誤差の少ない生体インピーダ
ンス測定が可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例のブロック図である。
【図２】第１の実施例において、基準抵抗群に電流を流
したときの回路図である。
したときの回路図である。
【図３】第１の実施例において、生体に電流を流したと
きの回路図である。
きの回路図である。
【図４】第１の実施例において、差動増幅器の入力と出
力との関係を示す図である。
力との関係を示す図である。
【図５】生体インピーダンス測定装置の従来例のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図６】従来例において、電圧-電流変換器で発生させ
た電流の流れる回路図である。
た電流の流れる回路図である。
【図７】従来例において、差動増幅器の入力と出力との
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図８】第２の実施例のブロック図である。
【図９】第２の実施例において、基準抵抗群に電流を流
したときの回路図である。
したときの回路図である。
【図１０】第２の実施例において、生体に電流を流した
ときの回路図である。
ときの回路図である。
【図１１】第２の実施例において、差動増幅器の入力と
出力との関係を示す図である。
出力との関係を示す図である。
２２ 定電流発生器 ２３ 生体 ２４ 差動増幅器 ３１、３２ 電流供給極 ３３、３４ 電圧検出極 ３５、３６ 基準抵抗 ３８ 基準抵抗群 ４１ 電流切り替えスイッチ ４２ 電圧切り替えスイッチ
Claims (2)
- 【請求項１】 一対の電流供給極と、一対の電圧検出
極と、既知のインピーダンスの基準抵抗が直列接続され
た基準抵抗群とを備えた生体インピーダンス測定装置に
おいて、 一方の電流供給極と基準抵抗群の一端とを定電流発生器
の一端に接続し、 一方の電流供給極に近接した電圧検出極を差動増幅器の
一端に接続し、 他方の電流供給極と基準抵抗群の他端とを電流切り替え
スイッチを介して定電流発生器の他端に接続し、 他方の電流供給極と近接した電圧供給極と、基準抵抗群
の他端と、各基準抵抗どうしの接続点とを電圧切り替え
スイッチを介して差動増幅器の他端に接続したことを特
徴とする生体インピーダンス測定装置。 - 【請求項２】 定電流発生器と、差動増幅器と、一対
の電流供給極と、一対の電圧検出極と、既知のインピー
ダンスの基準抵抗が直列接続された基準抵抗群とを備え
た生体インピーダンス測定装置において、 一方の電流供給極を定電流発生器の一端に接続し、 一方の電流供給極に近接した電圧検出極と基準抵抗群の
一端とを差動増幅器の一端に接続し、 他方の電流供給極と基準抵抗群の他端とを電流切り替え
スイッチを介して定電流発生器の他端に接続し、 他方の電流供給極と近接した電圧供給極と、基準抵抗群
の他端と、各基準抵抗どうしの接続点とを電圧切り替え
スイッチを介して差動増幅器の他端に接続したことを特
徴とする生体インピーダンス測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000156103A JP4525995B2 (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | 生体インピーダンス測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000156103A JP4525995B2 (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | 生体インピーダンス測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001333891A true JP2001333891A (ja) | 2001-12-04 |
| JP4525995B2 JP4525995B2 (ja) | 2010-08-18 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4525995B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017149284A (ja) * | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | パワーステアリング装置の制御装置、及びそれを用いたパワーステアリング装置 |
| KR20190065697A (ko) * | 2017-12-04 | 2019-06-12 | 주식회사 셀바스헬스케어 | 인체 임피던스 측정 방법 및 이를 이용하는 장치 |
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|---|---|---|---|---|
| KR102265066B1 (ko) | 2014-07-17 | 2021-06-15 | 삼성전자주식회사 | 생체 임피던스 측정 방법 및 장치 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0324627U (ja) * | 1989-07-21 | 1991-03-14 | ||
| JP2835656B2 (ja) * | 1991-05-21 | 1998-12-14 | 株式会社タニタ | 生体インピーダンス測定法 |
| JP2000245705A (ja) * | 1999-02-15 | 2000-09-12 | A & D Co Ltd | 生体インピーダンス測定装置 |
-
2000
- 2000-05-26 JP JP2000156103A patent/JP4525995B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0324627U (ja) * | 1989-07-21 | 1991-03-14 | ||
| JP2835656B2 (ja) * | 1991-05-21 | 1998-12-14 | 株式会社タニタ | 生体インピーダンス測定法 |
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|---|---|---|---|---|
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| KR20190065697A (ko) * | 2017-12-04 | 2019-06-12 | 주식회사 셀바스헬스케어 | 인체 임피던스 측정 방법 및 이를 이용하는 장치 |
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