JP2002028146A - 体内脂肪量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全身または胴体部の各インピーダンスを、胴
体部内部全体の組織インピーダンスをできるだけ反映し
た形で求め。 【解決手段】 身体の胴体内部の各組織に対応するよう
に設定される複数個のインピーダンス片ｒ１〜ｒ４を並
列接続および直列接続してなる等価回路により胴体内部
および／または全身のインピーダンス値を求め、この求
められたインピーダンス値に基づいて胴体内部および／
または全身の脂肪量を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、身体の胴体を経由
して両手、両足間に電源を印加し、全身または胴体のイ
ンピーダンス値を求め、このインピーダンス値から体内
の脂肪量を測定する体内脂肪量測定装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の体内脂肪量測定装置とし
て、身体の手、足、胴体に等価インピーダンスを設定
し、胴体を経由して両手、両足間に電流を流して、手、
足、胴体のそれぞれのインピーダンスを求めるようにし
たものが、特開平７−７９９３８号公報、特表平１０−
５１０４５５号公報等において開示されている。

【０００３】次に、この従来技術におけるインピーダン
ス測定方法を図８を参照しつつ説明する。

【０００４】この図８に示される体内脂肪量測定装置に
おいては、人間の身体を右手、左手、右足、左足、胴体
の各部位に分け、それぞれの部位のインピーダンスをＲ
１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５と置くとともに、右手、左
手、右足、左足の各先端部の２箇所（例えば異なる指と
指、掌と足の裏または足の裏と指）にそれぞれ接触され
る計８個の電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，
Ｅ７，Ｅ８を配置するように構成されている。各部位の
２個の電極のうち一つは電流印加用、他の一つは電圧測
定用に用いられ、各電極は測定装置の電気回路に接続さ
れている。ここで、この電気回路の主要部は、前記電極
間に一定電流を印加する回路インピーダンス測定回路、
発生電圧測定回路、測定対象切替回路および、切り替え
の指令と測定値を演算してインピーダンス値と体脂肪値
に変換するための演算回路とにより構成されている。

【０００５】このような装置において、前記特開平７−
７９９３８号公報に開示されているものでは、右手、左
手、右足、左足の４つの部位から選択される２つの部位
の各電極に電流を印加し、これら４つの部位から選択さ
れる２つの部位の各電極より導出される電位より各部位
間のインピーダンスを測定するようにされている。すな
わち、４つの部位のそれぞれの組み合わせのうち、手と
足の間のインピーダンスを測定する際にはその測定電流
が必ず胴体を経由するため、この胴体インピーダンスＲ
５を含んだ値が得られ、図８に示される回路から次の各
値を求めることができる。 右手−左手間の測定；Ｒ１＋Ｒ２ 右足−左足間の測定；Ｒ３＋Ｒ４ 右手−左足間の測定；Ｒ１＋Ｒ５＋Ｒ４ 左手−右足間の測定；Ｒ２＋Ｒ５＋Ｒ３ 右手−右足間の測定；Ｒ１＋Ｒ５＋Ｒ３ 左手−左足間の測定；Ｒ２＋Ｒ５＋Ｒ４

【０００６】これらの式から胴体部インピーダンスＲ５
は、前記の各式を用い次式により演算される。 Ｒ５＝｛＋−（＋）｝／２ なお、この公報に記載のものでは、測定原理として四端
子法が用いられているので、手、足の先端部に存在する
身体末端組織部のインピーダンスと、電極と手足の接触
面間に存在する接触インピーダンスとの和ｒａ，ｒｂ，
ｒｃ，ｒｄ，ｒｅ，ｒｆ，ｒｇ，ｒｈは除外して測定さ
れるようになっている。

【０００７】一方、特表平１０−５１０４５５号公報に
開示されているものでは、身体の各部位のインピーダン
スを直接測定によって求めるようにしている。例えば胴
体部インピーダンスＲ５を求める際には、左手−左足間
に電流Ｉを流し右手−右足間に発生する電圧Ｖを測定す
ることにより、 Ｒ５＝Ｖ／Ｉ （電流値Ｉは既知） の変換演算にてＲ５が得られる。また、左足インピーダ
ンスＲ４を求める際には、右足−左足間に電流Ｉを流し
て左手−左足間の電圧を測定して求められる。さらに、
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３についても同様にして求められる。

【０００８】なお、これら各先行技術のものがいずれ
も、胴体部のみあるいは手、足、胴体部と各部位別にイ
ンピーダンスを求めようとする目的は、以下の点にあ
る。 （１）前記各部位は組織構成が異なっているので、イン
ピーダンス値と実際の脂肪量を結びつける係数が各部位
毎に異なっている。したがって、正しく全身の脂肪量を
求めるには、全身のインピーダンスを求めて全身体脂肪
量に変換するより、各部位毎にそれぞれのインピーダン
ス値を求める方が正確である。 （２）体脂肪量によって健康の度合いを推定しようとす
るとき、この健康度合いに大きな影響を与えるのは胴体
部脂肪量である。したがって、胴体部のみの脂肪量を推
定したい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術のものはいずれも、身体内に存在するインピーダ
ンスを得るのに、予め身体インピーダンス等価回路を概
念的に設定し、この設定された等価回路の通りに身体が
構成されているものと仮定して各部位のインピーダンス
を求めるようにしている。この場合、前記等価回路は、
実際に電流の流れる経路を左右の手および足と胴体部の
各ブロックに分けて設定されている。

【００１０】ところで、両手間もしくは両足間に電流を
流す際、この電流は実際には両手もしくは両足のみでは
なく胴体部を通過することになる。しかしながら、前記
式〜式のうち、式および式では手、足のインピ
ーダンス値Ｒ１〜Ｒ４の中に胴体部インピーダンス値が
含まれた形になっている。手、足の組織は胴体と相当異
なっており、式および式のように胴体部インピーダ
ンス値の一部を手、足のインピーダンス値の一部に加え
てしまうと正しく身体各部のインピーダンス配分ができ
ないという問題点がある。

【００１１】また、図８において、胴体部インピーダン
スＲ５は、右手、右足間に電流を流したときは主として
右体側部組織のインピーダンスを測定し、左手、左足間
に電流を流したときは主として左体側部組織のインピー
ダンスを測定することになるため、均等に胴体全体の組
織インピーダンスを反映している値にはなっていない。

【００１２】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、全身または胴体部の各インピーダンスを、
胴体部内部全体の組織インピーダンスをできるだけ反映
した形で求め、これによって胴体部における脂肪分布を
精度良く推定することのできる体内脂肪量測定装置を提
供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前記目
的を達成するために、本発明による体内脂肪量測定装置
は、身体の胴体内部の各組織に対応するように設定され
る複数個のインピーダンス片を並列接続および直列接続
してなる等価回路により胴体内部および／または全身の
インピーダンスを求め、この求められたインピーダンス
に基づいて胴体内部および／または全身の脂肪量を求め
ることを特徴とするものである。

【００１４】本発明においては、例えば手、足と胴体部
組織との接触面に各点を設置してそれらの点を基点とす
る胴体上部周辺組織インピーダンス、胴体部右半面周辺
組織インピーダンス、胴体部左半面周辺組織インピーダ
ンスおよび胴体下部周辺組織インピーダンスというよう
に、身体の胴体内部の各組織に対応するように複数個の
インピーダンス片が設定され、これらインピーダンス片
を並列接続および直列接続してなる等価回路によって胴
体内部のインピーダンス、さらには全身のインピーダン
スが求められる。このように両手、両足の組織と区別し
て、電流の流れ方に応じた等価インピーダンスが胴体内
部組織に対して設定されるので、求められた結果が胴体
部内部全体の組織インピーダンスをできるだけ反映する
ことになり、正しい胴体部または全身インピーダンスが
得られることになる。この結果、胴体内部体脂肪量を正
しく推定することが可能となる。

【００１５】本発明の一態様として、両手用および両足
用にそれぞれ電源印加電極が設けられるとともに、手用
電源印加回路と足用電源印加回路とが設けられ、これら
手用電源印加回路と足用電源印加回路とが導線にて結ば
れてなる構成を採用することができる。

【００１６】また、他の態様として、両手用および両足
用にそれぞれ電源印加電極が設けられるとともに、手用
電源印加回路と足用電源印加回路とが設けられ、これら
手用電源印加回路と足用電源印加回路との間のデータ通
信が無線通信手段を介して行われる構成を採用しても良
い。あるいは、両手用および両足用にそれぞれ電源印加
電極が設けられるとともに、手用電源印加回路と足用電
源印加回路とが設けられ、これら手用電源印加回路と足
用電源印加回路との間のデータ通信が身体内を通じて行
われる構成を採用しても良い。

【００１７】前記胴体内部のインピーダンスは、右手用
電源印加電極と右足用電源印加電極間または左手用電源
印加電極と左足用電源印加電極間に電源を印加すること
により求められるインピーダンスと、右足用電源印加電
極と左足用電源印加電極間または右手用電源印加電極と
左手用電源印加電極間に電源を印加することにより求め
られるインピーダンスとを演算することにより求められ
るのが好ましい。

【００１８】また、全身のインピーダンスは、右手用電
源印加電極と左手用電源印加電極間、右足用電源印加電
極と左足用電源印加電極間、右手用電源印加電極と左足
用電源印加電極間、左手用電源印加電極と右足用電源印
加電極間、右手用電源印加電極と右足用電源印加電極
間、左手用電源印加電極と左足用電源印加電極間のそれ
ぞれに電源を印加することにより求められるインピーダ
ンスを演算することにより求められるのが好ましい。

【００１９】また、この全身のインピーダンスは、両手
の各電源印加電極間に電源を印加することにより求めら
れるインピーダンスと、両足の各電源印加電極間に電源
を印加することにより求められるインピーダンスと、両
手の各電源印加電極間に電源を印加して両足の各電圧測
定電極間に発生する電圧を測定することにより求められ
るインピーダンスまたは両足の各電源印加電極間に電源
を印加して両手の各電圧測定電極間に発生する電圧を測
定することにより求められるインピーダンスを演算する
ことにより求められるようにすることもできる。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、本発明による体内脂肪量測
定装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつ
つ説明する。

【００２１】最初に、本発明による体内脂肪量測定装置
の基本概念について、図１に示される等価インピーダン
ス回路図によって説明する。図示の回路図において、両
手、両足の各組織と胴体部の組織とは、図において斜線
にて示される手および足のそれぞれの付け根部の各境界
面Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄにて接触する。全身のインピ
ーダンスを測定するために両手または両足の先端部間に
電源を与えると、電流は手または足の先端からこれら各
境界面Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄを通して胴体部へ流入
し、胴体部内に存在する種々の組織層を通過した後、別
の境界面から他の手または足の先端部へ向けて流出す
る。

【００２２】ところで、電気インピーダンス法による体
脂肪測定法は測定したい身体組織のインピーダンスを求
め、実験式を用いて最終的に脂肪量を求める方法である
が、胴体のように電流の流入面・流出面が前述のように
４箇所ある場合には電源が印加される手または足の組み
合わせによって胴体内部組織内を流れる電流の経路が異
なることになる。したがって、従来の方法では、異なる
電源印加ルートによって、測定される胴体内インピーダ
ンス値が異なることになってしまう。また、胸部も下腹
部も胴体内部組織であるから、これらのインピーダンス
値が胴体内インピーダンス値から除外されてしまうと、
求められる胴体内インピーダンス値として正しい値が得
られない。

【００２３】このような問題点を回避して胴体内部のイ
ンピーダンスを正確に測定するには、手、足と胴体部組
織との接触面に点ａ，ｂ，ｃ，ｄを設置し、胴体内部に
点ａと点ｂを基点とする胴体上部周辺組織インピーダン
スをｒ１とし、同様に、点ａと点ｃを基点とする胴体部
右半面周辺組織インピーダンスをｒ２、点ｂと点ｄを基
点とする胴体部左半面周辺組織インピーダンスをｒ３、
点ｃと点ｄを基点とする胴体下部周辺組織インピーダン
スをｒ４とする等価回路を設定し、この等価回路から胴
体部内部のインピーダンスを推定するのが適切である。

【００２４】次に、図１を参照しつつ、本発明の測定法
について説明する。ここで、右手、左手、右足、左足の
インピーダンスをそれぞれＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とす
る。なお、手と足の先端部組織のインピーダンスは除外
されているが、これらの部位には関節部などがあって、
脂肪分には関係のない要素でインピーダンス値が大き
い。これらのインピーダンス成分を加えると、結果が本
来の体内脂肪量を測定するという目的に合わない値とな
るので、例えば４端子法による測定法をもって測定値か
ら除外することとした。

【００２５】（第１の実施の形態）本実施の形態は、胴
体部インピーダンスを測定するための測定法に関わるも
のである。

【００２６】まず、右手−右足間（または左手−左足
間）に電流Ｉを流して左手−左足間（または右手−右足
間）に発生する電圧Ｖａを測定すると、次式が成り立
つ。 Ｖａ＝｛ｒ２・ｒ３／（ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）｝・Ｉ ……（１）

【００２７】ところで、胴体部の全体の脂肪量を表わす
ために求める胴体全体のインピーダンス（胴体部合成イ
ンピーダンス）を求めるには、図１の等価回路からすれ
ばｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４の合計値、すなわちｒ１＋ｒ
２＋ｒ３＋ｒ４を得ることができれば良い。しかし、こ
の胴体部合成インピーダンスの値を体の外側から直接測
定する方法がないので、この胴体部合成インピーダンス
値との相関が大きい値で、この胴体部合成インピーダン
ス値との間でしかるべき定まった関係（例：比例関係）
が成り立つ値であれば実用上使用できることになる。こ
のような値として、本実施の形態では、（１）式におけ
る｛ｒ２・ｒ３／（ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）｝の値を
用いることとする。

【００２８】胴体各部が次式 ｒ１＝ａｒ，ｒ２＝ｂｒ，ｒ３＝ｃｒ，ｒ４＝ｄｒ （ただし、ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれ部位によって異
なる、組織に特有の脂肪付着係数とする。）で表わされ
るインピーダンスをもつ脂肪組織で構成され、その人の
胴体部全体の脂肪量の多少はｒの値の大小によるものと
考える、言い換えればその人が肥えたときも痩せたとき
もｒの大きさが変化し、胴体内の各部組織において均一
に脂肪量が増減するものと考えれば（ａ，ｂ，ｃ，ｄは
一定であるとすれば）、値｛ｒ２・ｒ３／（ｒ１＋ｒ２
＋ｒ３＋ｒ４）｝は次式で表わされる。 ｛ｒ２・ｒ３／（ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）｝＝Ｖａ／Ｉ ＝｛ｂｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）｝・ｒ ……（２） この式から明らかなように、値｛ｒ２・ｒ３／（ｒ１＋
ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）｝の大小はｒの大小で評価すれば良
いことになる。

【００２９】一方、組織の総合インピーダンス（胴体部
合成インピーダンス）Ｒｔは次式で表わされる。 Ｒｔ＝ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）・ｒ ……（３） したがって、この総合インピーダンスＲｔの大小もｒの
大小に依存することになる。また、次式 ｛ｒ２・ｒ３／（ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）｝／Ｒｔ ＝ｂｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）^２＝一定 ……（４） の比例関係が成り立つので、値｛ｒ２・ｒ３／（ｒ１＋
ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）｝の大小は総合インピーダンスＲｔ
の大小を表わしていることになる。

【００３０】ところが、人によって、または同じ人でも
体の状態が変化することによって脂肪の付着具合が部位
毎に異なるか、あるいは変化する。よって、前記ａ，
ｂ，ｃ，ｄの値も人それぞれで異なった値になったり、
年月の経過によって変化したりすれば、値｛ｒ２・ｒ３
／（ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）｝の大小がそのままその
人の胴体内合計インピーダンスの大小に対応しなくな
る。つまり、前記（４）式においては、ｂおよびｃに関
わっている体の縦方向インピーダンスｒ２，ｒ３のみに
大きい影響を受ける。

【００３１】現実には、人によって同じ脂肪量だけ増え
たといっても、胴体の各部位によって脂肪の付き方は異
なるし、個人別に体質によって脂肪の付着し易い部位も
異なる。したがって、前記（４）式によって胴体部のイ
ンピーダンスを求め、この値を基に胴体部脂肪量を推定
するのは好ましくない。これを避けて胴体部全体のイン
ピーダンス値との相関を大きくするためには、ｒ１，ｒ
４に関わる要素を加えることが必要である。

【００３２】そこで、次に右手−左手間（または右足−
左足間）に電流を流し、右足−左足間（または右手−左
手間）に発生する電圧Ｖｂを測定すると次式が成り立
つ。 Ｖｂ＝｛ｒ１・ｒ４／（ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）｝・Ｉ ……（５）

【００３３】前記（２）式および（５）式より、Ｖａ／
ＩとＶｂ／Ｉとの和をＲｍとすると、このＲｍは次式で
表わされる。 Ｒｍ＝Ｖａ／Ｉ＋Ｖｂ／Ｉ＝（ｒ１・ｒ４＋ｒ２・ｒ３）／Ｒｔ （ただし、Ｒｔ＝ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４） ……（６） 各部位のインピーダンスに係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを考慮す
ると、Ｒｍは次式で表わすことができる。 Ｒｍ＝｛（ａｄ＋ｂｃ）／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）｝・ｒ ……（７）

【００３４】この（７）式は（３）式のＲｔと比例関係
にはないが、ａ，ｂ，ｃ，ｄの大小によってＲｍも増減
するという関連性のあることがわかる。言い換えれば、
胴体内の特定部分に脂肪の付き方が偏在していても胴体
部全体を反映するインピーダンス値を知ることができ、
その結果正しい脂肪量を推定することができる。なお、
（７）式のＲｍの値の中には手、足部のインピーダンス
値は含まれておらず、胴体部内のみに対する値となって
いる。

【００３５】（第２の実施の形態）次に、胴体部のみで
はなく、全身のインピーダンスを測定したときに、胴体
部インピーダンスを全身インピーダンスの値の中に正確
に反映させる方法について説明する。

【００３６】本実施の形態では、体内脂肪量測定装置が
手用測定器と足用測定器とで構成され、これら両測定器
が導線にて接続されるように構成されたものである。ま
た、手用測定器および足用測定器においては、右手、左
手および右足、左足の各先端部の２箇所にそれぞれ接触
される計４個の電極が配置され、各部位の２個の電極の
うち一つを電流印加用、他の一つを電圧測定用に用いる
ようにされている。こうして、下記の〜の部位間に
一定電流Ｉを流したときのそれぞれの電流印加電極に対
応する電圧測定電極にて電圧を測定する。このときの測
定電圧をそれぞれＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６
とすると、この等価回路に発生する電圧の関係は次式で
表される。 右手−左手間；（Ｒ１＋ＲＡ＋Ｒ２）・Ｉ＝Ｖ１ 右足−左足間；（Ｒ３＋ＲＢ＋Ｒ４）・Ｉ＝Ｖ２ 右手−左足間；（Ｒ１＋ＲＣ＋Ｒ４）・Ｉ＝Ｖ３ 左手−右足間；（Ｒ２＋ＲＤ＋Ｒ３）・Ｉ＝Ｖ４ 右手−右足間；（Ｒ１＋ＲＥ＋Ｒ３）・Ｉ＝Ｖ５ 左手−左足間；（Ｒ２＋ＲＦ＋Ｒ４）・Ｉ＝Ｖ６ ……（８） ただし、ＲＡ〜ＲＦはそれぞれ図１の胴体部内等価回路
の電流の流れ方で決まる並列合成インピーダンス値であ
る。

【００３７】この（８）式のうち、、、式にお
いて、ＲＡ，ＲＢ，ＲＥ，ＲＦは次式で表わされる。 ＲＡ＝ｒ１（ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）／Ｒｔ ＲＢ＝ｒ４（ｒ１＋ｒ２＋ｒ３）／Ｒｔ ＲＥ＝ｒ２（ｒ１＋ｒ３＋ｒ４）／Ｒｔ ＲＦ＝ｒ３（ｒ１＋ｒ２＋ｒ４）／Ｒｔ ……（９）

【００３８】したがって、＋＋＋を実行する
と、次式が得られる。２・（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）
＋ＲＡ＋ＲＢ＋ＲＥ＋ＲＦ＝Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ５＋Ｖ６故
に、次式が成り立つ。 （Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）＋（１／２Ｒｔ）・｛ｒ１（ｒ２＋ｒ３＋ｒ４） ＋ｒ４（ｒ１＋ｒ２＋ｒ３）＋ｒ２（ｒ１＋ｒ３＋ｒ４）＋ｒ３（ｒ１＋ｒ２＋ ｒ４）｝＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ５＋Ｖ６）／２ ……（１０）

【００３９】この（１０）式を見ると、測定電圧を加え
ればｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４のそれぞれが全て等しい条
件で式に関わっているので、胴体部全体のインピーダン
スをより反映していることがわかる。また、この結果
は、両手および両足のインピーダンスが加わることで、
身体全体のインピーダンスが正しく反映されていること
がわかる。

【００４０】（第３の実施の形態）次に、両手足と胴体
部の脂肪量が測定でき、測定量を表示するための表示・
操作器（手用測定器）と足用測定器との間に導線がな
く、自由に携帯できる胴体部用または全身用脂肪計につ
いて説明する。

【００４１】本実施の形態では、手用測定器と足用測定
器との間は無線もしくは身体内通信で情報を交信するこ
とができるようにされており、測定シーケンスは手用測
定器から全体を制御するようにされている。

【００４２】このような構成において、まず手用測定器
にて右手−左手間に電流Ｉを流し両手間に発生する電圧
を測定してＶ１を得たとする。また、無線あるいは身体
内通信で測定シーケンスの情報交換をし、両足間に電流
Ｉを流したときに手用測定器によって両手間に発生する
電圧を測定する。この電圧がＶ２であったとする。

【００４３】このとき、次の２式が成立する。 （Ｒ１＋Ｒ２）・Ｉ＋｛ｒ１（ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）／Ｒｔ｝・Ｉ＝Ｖ１ ｒ１・ｒ４／Ｒｔ＝Ｖ２ ……（１１） ただし、胴体内総合インピーダンスＲｔを、Ｒｔ＝ｒ１
＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４と置く。

【００４４】次に、足用測定器にて右足−左足間に電流
Ｉを流し両足間に発生する電圧を測定してＶ３を得たと
する。この測定電圧Ｖ３は足用測定器で測定し、無線ま
たは身体内通信によって手用測定器に送信する。このと
き、次式が成立する。 （Ｒ３＋Ｒ４）・Ｉ＋｛ｒ４（ｒ１＋ｒ２＋ｒ３）／Ｒｔ｝・Ｉ＝Ｖ３ ……（１２）

【００４５】これら得られた式に基づき、手用測定器に
おいて次の演算を行う。 −より （Ｒ１＋Ｒ２）・Ｉ＋｛（ｒ１ｒ２＋ｒ１ｒ３）／Ｒｔ｝・Ｉ＝Ｖ１−Ｖ２ −より （Ｒ３＋Ｒ４）・Ｉ＋｛（ｒ４ｒ２＋ｒ４ｒ３）／Ｒｔ｝・Ｉ＝Ｖ３−Ｖ２ ＋より （Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）・Ｉ＋ ｛（ｒ１＋ｒ４）・（ｒ２＋ｒ３）／Ｒｔ｝・Ｉ＝Ｖ１＋Ｖ３−２Ｖ２ ……（１３）

【００４６】この（１３）式においては、胴体上部組織
インピーダンスｒ１と下部組織インピーダンスｒ４の組
と、胴体右半面組織インピーダンスｒ２と左半面組織イ
ンピーダンスｒ３の組とが等しく全身インピーダンスに
関わっているので、胴体インピーダンスを表現するのに
適していると言える。

【００４７】

【実施例】次に、本発明による体内脂肪量測定装置の具
体的実施例について説明する。

【００４８】（第１実施例）本実施例は、前記第１の実
施の形態に係る測定法を実現するための実施例に関する
ものである。図２には本実施例における等価インピーダ
ンス回路図が、図３には測定回路図がそれぞれ示されて
いる。

【００４９】本実施例の体内脂肪量測定装置１におい
て、右手、左手、右足、左足の各先端部の２箇所にそれ
ぞれ接触される計８個の電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，
Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８が配置され、各部位の２個の電
極のうち一つ（Ｅ１，Ｅ３，Ｅ５，Ｅ７）は電流印加
用、他の一つ（Ｅ２，Ｅ４，Ｅ６，Ｅ８）は電圧測定用
に用いられるようにされている。また、右手、左手、右
足、左足の各等価インピーダンスＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ
４がそれぞれ設置され、右手、右足間または左手、左足
間に電源を付加したときの胴体部インピーダンスＲ５、
右手、左足間または左手、右足間に電源を付加したとき
の胴体部インピーダンスＲ６がそれぞれ設置される。な
お、図２において、ｒｘ，ｒｙ；ｒｓ，ｒｔ；ｒｍ，ｒ
ｎ；ｒｏ，ｒｐは、それぞれ右手、左手、右足、左足の
２つの電極に接触する手または足の接触部周辺組織のイ
ンピーダンスと、これら電極と皮膚表面との間の接触イ
ンピーダンスとの和を示している。

【００５０】前記電極Ｅ３，Ｅ５，Ｅ７はアナログスイ
ッチＡＳ２を介して、前記電極Ｅ１，Ｅ３，Ｅ５はアナ
ログスイッチＡＳ１を介してそれぞれ定電流回路２に接
続されている。この定電流回路２は、電圧信号Ｖが入力
されて定電流Ｉを出力する演算増幅器３と、この演算増
幅器３から定電流Ｉが出力されるように回路電流を制限
する参照抵抗４（既知の抵抗値Ｒｓ）を備える構成とさ
れている。

【００５１】また、前記電極Ｅ４，Ｅ６，Ｅ８はアナロ
グスイッチＡＳ４を介して、前記電極Ｅ２，Ｅ４，Ｅ６
はアナログスイッチＡＳ３を介してそれぞれ電圧測定回
路５に接続されている。この電圧測定回路５は、前記定
電流Ｉを印加した状態で測定電極から得られる電圧信号
に基づきそれら電極間に発生する電圧を出力する演算増
幅器６を備える構成とされている。この演算増幅器６の
出力側にはその演算増幅器６から出力される交流電圧信
号を直流化する整流回路７と、この整流回路７から出力
される電圧信号を平滑化するフィルタ８と、このフィル
タ８から出力されるアナログ信号をデジタル化するＡ／
Ｄ変換器９と、このＡ／Ｄ変換器９からの出力データを
読み込む第１のＩ／Ｏ回路１０と、この第１のＩ／Ｏ回
路１０からのデータに基づいて各種演算を実行するＣＰ
Ｕ１１と、このＣＰＵ１１の演算結果並びに各種プログ
ラム等を記憶するメモリ１２と、前記ＣＰＵ１１からの
制御指令に基づいてアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２，
ＡＳ３，ＡＳ４を操作する第２のＩ／Ｏ回路１３とが接
続されている。

【００５２】前述の（１）式および（５）式を作成する
ための測定操作は表１に示されるように行われる。な
お、この表は各アナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ
３，ＡＳ４がどの電極に接続されるかを示すものであ
る。

【００５３】

【表１】

【００５４】表１から明らかなように測定モードはと
とからなっており、予めプログラムされた操作シーケ
ンスに基づき、ＣＰＵ１１からの制御指令によってアナ
ログスイッチＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３，ＡＳ４が切替操
作されて所要の電極間に定電流Ｉが印加され、この定電
流Ｉの印加状態で、測定電極間に発生する電圧Ｖａ，Ｖ
ｂが測定され、この測定電圧値がメモリ１２に記憶され
る。こうして、測定シーケンスが終了した時点におい
て、得られた測定電圧値Ｖａ，Ｖｂに基づき、前記
（６）式に示される演算を行わせて胴体内部合成インピ
ーダンスＲｍが求められる。なお、本実施例の４端子法
による回路構成からして、演算増幅器６の方へ電流はほ
とんど流れないので、Ｖａ，Ｖｂの各測定電圧値の中に
は、前記ｒｘ，ｒｙ；ｒｓ，ｒｔ；ｒｍ，ｒｎ；ｒｏ，
ｒｐのインピーダンスによる電圧降下成分は含まれな
い。

【００５５】本実施例によれば、Ｒｍが（６）式のよう
に表わせるので、それぞれ胴体内各部のインピーダンス
ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４の大小の影響を受けるように導
かれる。したがって、体脂肪の付着が各部にばらついて
いても、正しく測定インピーダンス値に反映させること
ができる。

【００５６】（第２実施例）本実施例は、前記第２の実
施の形態に係る測定法を実現するための実施例に関する
ものである。

【００５７】前述の（８）式および（１０）式を作成す
るための測定操作は表２に示されるように行われる。な
お、この表は各アナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ
３，ＡＳ４がどの電極に接続されるかを示すものであ
る。

【００５８】

【表２】

【００５９】（１０）式のように測定電圧を演算すれば
胴体部分の合成インピーダンスの値に対してｒ１，ｒ
２，ｒ３，ｒ４がそれぞれ等しい条件で関わっているの
で、胴体内部の体脂肪分布のばらつきがあっても全身の
体脂肪値は影響を受けにくいものとなる。

【００６０】（第３実施例）本実施例は、前記第３の実
施の形態に係る測定法を実現するための実施例に関する
ものである。

【００６１】本実施例の体内脂肪量測定装置は、携帯可
能な手用測定器１４と足用測定器１５とで構成されてい
る。図４には手用測定器の回路構成図が、図５には足用
測定器の回路構成図がそれぞれ示されている。なお、測
定対象となる人体インピーダンス等価回路は図２に示さ
れる回路と同一であるとする。

【００６２】図４に示されるように、前記手用測定器１
４においては、左右の各電極Ｅ１，Ｅ３がそれら電極Ｅ
１，Ｅ３間に一定電流を印加する定電流回路１６に接続
され、他の各電極Ｅ２，Ｅ４がそれら電極Ｅ２，Ｅ４間
に発生する電圧を測定する高入力インピーダンス型差動
増幅回路１７に接続されている。また、この高入力イン
ピーダンス型差動増幅回路１７は、順に整流回路１８、
フィルタ１９、Ａ／Ｄ変換器２０またはコンパレータ２
１を介してＩ／Ｏ回路２２に接続され、このＩ／Ｏ回路
２２には、演算結果並びに各種プログラム等を記憶する
メモリ２３を備えるＣＰＵ２４が接続されている。

【００６３】前記定電流回路１６は、非反転入力端子に
電圧Ｖが印加されて定電流Ｉを出力する演算増幅器２５
と、この演算増幅器２５の反転入力端子に接続され、前
記演算増幅器２５から定電流Ｉが出力されるように回路
電流を制限する参照抵抗Ｒｓとにより構成されている。
また、この演算増幅器２５の出力端子と電極Ｅ１との間
にはアナログスイッチＡＳ１１が介挿されている。この
アナログスイッチＡＳ１１は前記Ｉ／Ｏ回路２２によっ
てその開閉が制御される。一方、前記高入力インピーダ
ンス型差動増幅回路１７は、３つの演算増幅器２６，２
７，２８を含んでなり、図２における点ａ−点ｂ間の電
圧を差電圧として検出する。

【００６４】こうして、演算増幅器２５を含む定電流回
路１６が両手の各電極Ｅ１，Ｅ３に接続されて両手間に
電流を流し、演算増幅器２６，２７，２８を含む電圧測
定回路としての高入力インピーダンス型差動増幅回路１
７にて両手の各電極Ｅ２，Ｅ４の間に発生する電圧Ｖ１
が測定される。この電圧Ｖ１が前記（１１）式の値であ
る。また、この高入力インピーダンス型差動増幅回路１
７は、両足間に電流を流したとき両手間に発生する電圧
Ｖ２を測定する。この電圧Ｖ２が前記（１１）式の値で
ある。

【００６５】一方、図５に示されるように、前記足用測
定器１５においては、左右の各電極Ｅ５，Ｅ７がそれら
電極Ｅ５，Ｅ７間に一定電流を印加する演算増幅器２９
を含む定電流回路３０に接続され、他の各電極Ｅ６，Ｅ
８がそれら電極Ｅ６，Ｅ８間に発生する電圧を測定する
演算増幅器３１を含む電圧測定回路３２に接続されてい
る。また、この電圧測定回路３２は、順に整流回路３
３、フィルタ３４、Ａ／Ｄ変換器３５、第１のＩ／Ｏ回
路３６、ＣＰＵ３７を介して第２のＩ／Ｏ回路３８に接
続され、かつＣＰＵ３７には、演算結果並びに各種プロ
グラム等を記憶するメモリ３９が接続されている。さら
に、前記第２のＩ／Ｏ回路３８によって、定電流回路３
０におけるアナログスイッチＡＳ２１，ＡＳ２２，ＡＳ
２３の開閉が制御されるようにされている。

【００６６】こうして、演算増幅器２９を含む定電流回
路３０が両足の各電極Ｅ５，Ｅ７に接続されて両足間に
電流を流し、演算増幅器３１を含む電圧測定回路３２に
て両足の各電極Ｅ６，Ｅ８の間に発生する電圧Ｖ３が測
定される。この電圧Ｖ３が前記（１２）式の値である。

【００６７】次に、図６に示される動作シーケンス図に
したがって、手用測定器１４および足用測定器１５によ
る測定動作について説明する。ここで、各測定器１４，
１５の測定動作の基準は足用測定器１５に置くものとす
る。すなわち、足用測定器１５は、電源がＯＮされる
と、予め決められた時間間隔で決められた動作を自律的
・連続的に実行し、手用測定器１４は足用測定器１５の
動作を検出して従属的に動作するものとする。

【００６８】最初に、足用測定器１５の動作について説
明する。この足用測定器１５のシーケンスは、「測定モ
ード」「送信モード」「休みモード」をそれぞれ一定時
間間隔Ｔ_１，Ｔ_２，Ｔ_３で連続的に繰り返している。

【００６９】「測定モード」では、図５におけるアナロ
グスイッチＡＳ２１をＯＮ、アナログスイッチＡＳ２３
をＯＮ、アナログスイッチＡＳ２２をＯＦＦにして定電
流を両足間に与え、電圧測定回路３２の演算増幅器３１
にて発生電圧Ｖ３を測定してＣＰＵ３７のメモリ３９に
入れる。

【００７０】「送信モード」では、測定された電圧Ｖ３
の値を基に送信データを作成し、この送信データのビッ
ト信号（１と０）に対応させた信号を定電流回路３０の
演算増幅器２９から身体内へ出力する。この場合、送信
データは電圧Ｖ３のデジタル値の前後にそれぞれＳＴＸ
コード（スタートテキストコード），ＥＴＸコード（エ
ンドテキストコード）を付けて構成され、読み取り側で
ある手用測定器１４がデータを正しく読み取ったことを
確認できるようにされる。

【００７１】また、「休みモード」では、時間Ｔ_３の
間、アナログスイッチＡＳ２１がＯＦＦ状態に保たれ
る。

【００７２】一方、手用測定器１４においては、電源Ｏ
Ｎの時点では、アナログスイッチＡＳ１１がＯＦＦ状態
で停止して足用測定器１５からの送信データ読み込み状
態（「測定Ａモード」でデジタルデータ受信モード）に
ある。この後、足用測定器１５から送信されるデータを
読み込んだとき、予め決められた内容のデータであるこ
とを確認して初めて次の動作を実行する。

【００７３】次に、手用測定器１４および足用測定器１
５による測定動作について図４、図５を参照しつつ図６
に示される動作シーケンス図にしたがって順を追ってよ
り詳細に説明する。

【００７４】１）最初に、足用測定器１５のアナログス
イッチＡＳ２１，ＡＳ２２がＯＮされることにより両足
電極Ｅ５，Ｅ７に定電流が与えられ、電極Ｅ６，Ｅ８間
に発生する電圧が電圧測定回路３２にて測定される。こ
の測定値が（１３）式のＶ３である。得られた電圧Ｖ３
は、整流回路３３、フィルタ３４、Ａ／Ｄ変換器３５、
第１のＩ／Ｏ回路３６を介してＣＰＵ３７へ送られる。
ＣＰＵ３７では、Ｔ_２のタイミングのｔ_１時間経過後に
前記電圧Ｖ３の値を図７（ａ）に示されるような送信デ
ータ列に変換しながら、演算増幅器２９から電圧信号が
身体内へ送信される。

【００７５】ここで、送信データは次のようにして作成
される。まず、演算増幅器２９の非反転入力端子に印加
される一定交流電圧Ｖは、一定の振幅をもつ数十ＫＨｚ
の周波数の交流信号でインピーダンス測定用にも使用さ
れる参照電圧信号である。また、この演算増幅器２９は
定電流回路を構成しているため、その演算増幅器２９の
出力信号の振幅は、電極Ｅ７，Ｅ５間の負荷インピーダ
ンスの大きさによって増減する。ＣＰＵ３７にて作成さ
れた送信データ列（図７（ａ））に対応するアナログ電
圧信号（図７（ｂ））を作成する際には、送信データ列
のビット信号０に対応させて、アナログスイッチＡＳ２
２を一定時間ｔ_０の間ＯＦＦにするとともにアナログス
イッチＡＳ２３をＯＮにすれば、演算増幅器２９からは
そのｔ_０の間零電圧信号が出力され、逆に送信データ列
のビット信号１に対応させて、アナログスイッチＡＳ２
２を一定時間ｔ_０の間ＯＮにするとともにアナログスイ
ッチＡＳ２３をＯＦＦにすれば、ある一定以上の振幅の
電圧信号が出力される。

【００７６】この出力信号は手用測定器１４にて読み取
られ、整流回路１８およびフィルタ１９を通ることによ
り１と０とに対応する矩形状信号（図７（ｃ））に変え
られ、コンパレータ２１に入力される。このコンパレー
タ２１では閾値Ｖｃと比較されてパルス信号になり（図
７（ｄ））、ＣＰＵ２４により読み取られて送信データ
の内容が確認される。一方、足用測定器１５はＥＴＸコ
ードを送信した後にアナログスイッチＡＳ２１をＯＦＦ
にして体内への電流付加を止め、自律的にＴ_３の間だけ
休みモードに入る。

【００７７】２）前記データ列は手用測定器１４におい
て１と０とよりなる列に復調され（図７（ｆ））、一旦
メモリ２３内に記憶されるが、この手用測定器１４のＣ
ＰＵ２４にてＳＴＸコードと何らかの値のデータとＥＸ
Ｔコードが確認されると、手用測定器１４は足用測定器
１５からのデータを読み込んだものとして「測定Ｂモー
ド」に切り替わる。

【００７８】３）「測定Ｂモード」において手用測定器
１４はアナログスイッチＡＳ１１をＯＮにして電極Ｅ
１，Ｅ３から両手間に通電し、電極Ｅ２，Ｅ４間に発生
する電圧Ｖ１を測定する。この動作は足用測定器１５の
休みモードの時間Ｔ_３が終わる前に終了するようにす
る。しかし、手用測定器１４の方でも時間Ｔ_３はカウン
トしておく。電圧Ｖ１の測定が終了すれば、手用測定器
１４はアナログスイッチＡＳ１１をＯＦＦにして「測定
Ｃモード」、言い換えれば電極Ｅ２，Ｅ４間の発生電圧
測定モードに切り替わる。

【００７９】４）足用測定器１５は「休みモード」Ｔ_３
の終了後、「測定モード」を開始し、アナログスイッチ
ＡＳ２３をＯＦＦ、アナログスイッチＡＳ２１，ＡＳ２
２をＯＮにして電極Ｅ５，Ｅ７間に通電する。

【００８０】５）手用測定器１４は、「測定Ｃモード」
にて電極Ｅ２，Ｅ４間の電圧Ｖ２を測定する。また、
「測定Ｃモード」の時間もカウントし、Ｔ_１時間が経過
すると、「測定Ａモード」（デジタルデータ受信モー
ド）に自動的に変わって、足用測定器１５からの入力デ
ータを読み込みながらデータ内容を判断する状態とな
る。

【００８１】本実施例において、足用測定器と手用測定
器との役割が反対であっても良い。また、前述の説明で
は、手用測定器と足用測定器との間のデータ通信を身体
内を介して行うようにしたが、このデータ通信手段とし
ては、電磁波、光などによる無線手段を用いることもで
きる。

【００８２】前記各実施例においては、インピーダンス
測定方法として４端子法を用いたものを説明したが、２
端子法をベースにして、電極と電極に接触する身体部分
との間にある接触インピーダンスと、身体末端部インピ
ーダンスと前記末端部を除く身体内部インピーダンスの
合計値を測定し、これとは別に前記接触インピーダンス
と身体末端部インピーダンスとの合計値を測定して両者
の値を差し引くことで、身体内部インピーダンスのみを
求めるようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による体内脂肪量測定装置の等
価インピーダンス回路図である。

【図２】図２は、第１実施例の等価インピーダンス回路
図である。

【図３】図３は、第１実施例の測定回路図である。

【図４】図４は、第３実施例における手用測定器の回路
構成図である。

【図５】図５は、第３実施例における足用測定器の回路
構成図である。

【図６】図６は、手用測定器および足用測定器の動作シ
ーケンス図である。

【図７】図７（ａ）〜（ｆ）は、足用測定器から出力さ
れる送信データが手用測定器に読み取られるまでの信号
波形を示す図である。

【図８】図８は、従来例における等価インピーダンス回
路図である。

【符号の説明】

１ 体内脂肪量測定装置 ２，１６，３０ 定電流回路 ３，６，２５，２６，２７，２８，２９，３１ 演算
増幅器 ５，３２ 電圧測定回路 ７，１８，３３ 整流回路 ８，１９，３４ フィルタ ９，２０，３５ Ａ／Ｄ変換器 １０，１３，２２，３６，３８ Ｉ／Ｏ回路 １１，２４，３７ ＣＰＵ １２，２３，３９ メモリ １４ 手用測定器 １５ 足用測定器 １７ 高入力インピーダンス型差動増幅回路 ２１ コンパレータ Ｅ１〜Ｅ８ 電極 ＡＳ１〜ＡＳ４，ＡＳ１１，ＡＳ２１，ＡＳ２２，ＡＳ
２３ アナログスイッチ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 身体の胴体内部の各組織に対応するよう
   に設定される複数個のインピーダンス片を並列接続およ
   び直列接続してなる等価回路により胴体内部および／ま
   たは全身のインピーダンスを求め、この求められたイン
   ピーダンスに基づいて胴体内部および／または全身の脂
   肪量を求めることを特徴とする体内脂肪量測定装置。
2. 【請求項２】 両手用および両足用にそれぞれ電源印加
   電極が設けられるとともに、手用電源印加回路と足用電
   源印加回路とが設けられ、これら手用電源印加回路と足
   用電源印加回路とが導線にて結ばれてなる請求項１に記
   載の体内脂肪量測定装置。
3. 【請求項３】 両手用および両足用にそれぞれ電源印加
   電極が設けられるとともに、手用電源印加回路と足用電
   源印加回路とが設けられ、これら手用電源印加回路と足
   用電源印加回路との間のデータ通信が無線通信手段を介
   して行われる請求項１に記載の体内脂肪量測定装置。
4. 【請求項４】 両手用および両足用にそれぞれ電源印加
   電極が設けられるとともに、手用電源印加回路と足用電
   源印加回路とが設けられ、これら手用電源印加回路と足
   用電源印加回路との間のデータ通信が身体内を通じて行
   われる請求項１に記載の体内脂肪量測定装置。
5. 【請求項５】 右手用電源印加電極と右足用電源印加電
   極間または左手用電源印加電極と左足用電源印加電極間
   に電源を印加することにより求められるインピーダンス
   と、右足用電源印加電極と左足用電源印加電極間または
   右手用電源印加電極と左手用電源印加電極間に電源を印
   加することにより求められるインピーダンスとを演算す
   ることにより前記胴体内部のインピーダンスが求められ
   る請求項１〜４のうちのいずれかに記載の体内脂肪量測
   定装置。
6. 【請求項６】 右手用電源印加電極と左手用電源印加電
   極間、右足用電源印加電極と左足用電源印加電極間、右
   手用電源印加電極と左足用電源印加電極間、左手用電源
   印加電極と右足用電源印加電極間、右手用電源印加電極
   と右足用電源印加電極間、左手用電源印加電極と左足用
   電源印加電極間のそれぞれに電源を印加することにより
   求められるインピーダンスを演算することにより前記全
   身のインピーダンスが求められる請求項１〜４のうちの
   いずれかに記載の体内脂肪量測定装置。
7. 【請求項７】 両手の各電源印加電極間に電源を印加す
   ることにより求められるインピーダンスと、両足の各電
   源印加電極間に電源を印加することにより求められるイ
   ンピーダンスと、両手の各電源印加電極間に電源を印加
   して両足の各電圧測定電極間に発生する電圧を測定する
   ことにより求められるインピーダンスまたは両足の各電
   源印加電極間に電源を印加して両手の各電圧測定電極間
   に発生する電圧を測定することにより求められるインピ
   ーダンスを演算することにより前記全身のインピーダン
   スが求められる請求項１〜４のうちのいずれかに記載の
   体内脂肪量測定装置。