JP2002085364A

JP2002085364A - 生体電気インピーダンス計測方法及び計測装置、並びに該計測装置を用いた健康指針管理アドバイス装置

Info

Publication number: JP2002085364A
Application number: JP2000283073A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Masuo; 善久増尾
Original assignee: Art Haven 9 Co Ltd
Current assignee: Art Haven 9 Co Ltd
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2002-03-26
Anticipated expiration: 2020-09-19
Also published as: KR20030036801A; CN1460005A; JP4840952B2; US7203536B2; WO2002024069A1; US20030176808A1; CN1315427C; AU2001286263A1; KR100879787B1

Abstract

(57)【要約】【課題】生体表面直下の深さ方向の組織層の情報（脂
肪層、筋肉層、骨組織層など）を簡便に且つ精度よく計
測する。【解決手段】小面積の通電用電極１ａのごく近傍に小
面積の計測用電極２ａがくるように、一対の通電用電極
１ａ、１ｂと一対の計測用電極２ａ、２ｂとを一直線状
に生体５の表面に当着して配置する。通電用電極１ａ、
１ｂ間に高周波電流源３より一定電流を流した状態で、
検知器４により計測用電極２ａ、２ｂ間の電圧を測定す
る。計測用電極２ａは通電用電極１ａ当着位置Ｐ３とほ
ぼ等電位、計測用電極２ｂは生体５内部の縦方向部位５
ｃの最深位置Ｐ１とほぼ等電位となるから、検知器４で
は縦方向部位５ｃの上下両端の電位差が得られ、この電
位差と電流値ｉとから縦方向部位５ｃの生体電気インピ
ーダンスＺｖを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人間や家畜等の動
物の生体の内部組織である脂肪組織、筋肉組織、骨組織
等に関する各種生体情報を取得するための、生体電気イ
ンピーダンス計測方法、及び該方法を利用した計測装
置、並びに該計測装置を用いた健康指針管理アドバイス
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、肥満等の健康管理のためには専ら
体重測定を行うことが一般的であったが、近年、単に体
格上の肥満のみならず、肥満を測る一つの指標として、
皮下脂肪や内臓脂肪などの体脂肪の量や体重に対する体
脂肪の割合を示す体脂肪率が注目されている。

【０００３】初期の体脂肪測定は、被検者が全身を水中
に没して水中体重を測定し、比重を求めるといった大掛
かりなものであった。これに対し、近年、従来の方法に
より得られる結果と相関の高い結果を推計可能な、簡易
な計測方法がいくつか提案されている。これら計測方法
には、超音波を利用したもの、近赤外線を利用したもの
もあるが、最近一般的なのは、生体電気インピーダンス
（Bioelectrical Impedance）を利用したものである。

【０００４】従来、広く行われている生体電気インピー
ダンス計測は、いわゆる四電極法と呼ばれる測定原理に
基づいたものである。そこで、この四電極法による生体
電気インピーダンス計測方法について、図２７を参照し
つつ説明する。

【０００５】この方法では、二個一組の通電用電極１
ａ、１ｂと、同じく二個一組の計測用電極２ａ、２ｂと
を用い、二個の通電用電極１ａ、１ｂの内側に二個の計
測用電極２ａ、２ｂが位置するように生体５の表面に密
着して設ける。通電用電極１ａ、１ｂ間には高周波電流
源３を接続し、生体５の内部に一定の高周波電流ｉを流
す。これによって発生する電圧（電位差）を、計測用電
極２ａ、２ｂ間に接続した検知器４により測定する。生
体５の内部が均質であれば、通電用電極１ａ、１ｂから
離れた位置での電流分布はほぼ一様になっていると考え
られるので、計測用電極２ａ、２ｂをそれぞれ或る程度
以上、通電用電極１ａ、１ｂから離して配置することに
よって、生体深部に水平方向に延在する部位５ａに対応
する生体電気インピーダンスを得ることができる。ま
た、検知器４の入力インピーダンスを計測用電極２ａ、
２ｂのインピーダンスよりも充分に高くすることによ
り、電極インピーダンスの影響を除去した正確な測定が
行えるという利点を有する。

【０００６】このような四電極法による生体電気インピ
ーダンス計測を利用した身体組成計測装置としては、種
々のものが文献に記載されているとともに、実際に市販
されている。例えば特開平７−５１２４２号公報には、
両手で握持するグリップのそれぞれに通電用電極及び計
測用電極を配置し、被検者が該グリップを握持した際
に、両手の指側に通電用電極が密着し、両手の手首側に
計測用電極が密着するように構成し、これによって取得
した生体電気インピーダンスに基づいて体内脂肪、除脂
肪量、体脂肪率、体内水分量、基礎代謝量等の各種生体
情報を推計する装置が開示されている。また、特公平５
−４９０５０号公報には、被検者が両足を載せたときに
両足の裏側に電極が密着する構成とし、体重と体脂肪と
を同時に計測できるようにした装置が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、四電極法
による生体電気インピーダンス計測は簡便であるわりに
は精度が高いため、現在広く利用されている。しかしな
がら、図２７で明らかなように、この計測方法は、生体
５の内部にあって二個の計測用電極２ａ、２ｂで挟まれ
る広い領域、換言すれば、生体５の表面にほぼ平行に延
伸する方向に沿った生体内部組織層の並列構成の生体電
気インピーダンスを測定するものである、という原理的
な制約がある。そのため、例えば、局部的な皮下脂肪の
厚さ、内臓脂肪の厚さ、といった生体表面直下の深さ方
向（つまり生体内部組織層の断面方向）の生体情報を取
得することは実質的に不可能であった。

【０００８】また、上述したような四電極法による生体
電気インピーダンス計測を利用した身体組成計測装置で
は、両手間、両足間、又は手と足との間、を電流経路と
した生体電気インピーダンスを測定して除脂肪量を推定
し、更に身長や体重といった体格に関する補助データを
利用して体脂肪率を推定している。このような装置で
は、脚部や腕部と比較して断面積が数十倍大きな腹部が
電流経路の一部となっているため、生体電気インピーダ
ンスに対する脚部や腕部の寄与が相対的に大きく、逆
に、腹部の皮下脂肪、腹腔内脂肪（内臓脂肪）の寄与が
低い。そのため、腹部の皮下脂肪、腹腔内脂肪の増減が
結果に現れにくく、結果として信頼性を欠くことになっ
ている。

【０００９】上述したような生体表面直下の深さ方向の
生体情報は生体電気インピーダンス計測に依らず、Ｘ線
ＣＴスキャン、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）等の他
の装置により得ることができる。しかしながら、このよ
うな装置はたいへんに大掛かりで且つ高価なものであ
る。また、計測のための拘束時間も長く、被検者に身体
的、精神的及び経済的に大きな負担を強いるものであ
る。更にまた、一般の人が健康管理・健康維持のために
日常的に使用することができるものではない。

【００１０】本発明はこのような点に鑑みて成されたも
のであり、その主たる目的とするところは、被検者に対
し、現在実用化されている四電極法による生体電気イン
ピーダンス計測と同程度の負担しか与えず、従来方法で
は測定が困難であった生体内部の深さ方向の生体電気イ
ンピーダンスを計測することができる生体電気インピー
ダンス計測方法及び計測装置を提供するものである。

【００１１】また、本発明の他の目的は、生体内部の深
さ方向の生体電気インピーダンスの計測結果を利用し
て、皮下脂肪厚、筋肉組織の脂肪化（いわゆる霜降り化
現象）、骨組織の強度や厚さ（皮質骨密度、海面骨密度
等）、骨内部骨髄細胞の脂肪化等、従来は簡易的に測定
ができなかった各種生体情報を取得して、被検者や検査
者に提示することができるような計測装置を提供するこ
とである。

【００１２】更に、本発明の他の目的は、従来の四電極
法を利用した身体組成計測装置の精度を向上させ、有用
性の高い健康管理への指針情報を提示することができる
健康管理指針アドバイス装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述したように従来の四
電極法では、通電用電極を計測用電極から離間して当着
することにより、高周波電流ができるだけ理想的に、つ
まり充分に広がり且つ一様に生体内部を通過するように
している。本願発明者は、生体電気インピーダンスの計
測方法に関して長年研究を続ける過程で、このような従
来の方法とは全く逆の発想でもって、通電用電極の略直
下にあって電流が生体表面にほぼ直交する方向に進行す
る部分、つまり電流経路が略水平になるよりも浅い部分
での電位差を測定する点に着目した。

【００１４】そして、このような電位差を測定するため
に、（１）一方の通電用電極をその直下で生体の深さ方
向に電流密度が集中するように構成し、この通電用電極
近傍に計測用電極を配置することによって、その通電用
電極当着部位と略同等の電圧を測定すること、及び、
（２）生体表面から深さ方向に流れる電流によって生体
内部に等電位面が形成されるから、その等電位面が生体
表面に露出している個所に計測用電極を配置することに
より深さ方向の或る位置での電圧と略同等の電圧を測定
すること、若しくは、（３）計測用電極を（１）の位置
に維持したまま、その近傍に配置した上記通電用電極を
遠くに離間させることにより、その計測用電極直下の深
さ方向の或る位置での電圧と略同等の電圧を測定するこ
と、に想到し、（１）及び（２）、又は（１）及び
（３）の組み合わせにより、深さ方向に延在する所定部
位の上下両端の電位差を得て、この電位差と電流とから
生体電気インピーダンスを算出する、という新規な生体
電気インピーダンス計測方法を得るに到った。

【００１５】すなわち、本発明に係る生体電気インピー
ダンス計測方法は、生体表面において測定した電気信号
から、該生体内部の情報に関連する生体電気インピーダ
ンスを計測する生体電気インピーダンス計測方法であっ
て、小さな接触面積を有する第１電極、及び第２電極を
含む一組の通電用電極を、所定間隔離間して生体の表面
に当着して、該生体の内部に高周波電流を流し、該高周
波電流に応じて、生体表面であって前記第１電極の近傍
の第１部位と、該第１部位から所定距離又はそれ以上離
間した第２部位との間に生じる電位差を測定し、該電位
差及び前記高周波電流の電流値に基づいて、前記第１電
極の当着部位及びその近傍の略直下の深さ方向の生体電
気インピーダンスを算出する、ことを特徴としている。

【００１６】また、上記計測方法を具現化する本発明に
係る生体電気インピーダンス計測装置は、生体表面にお
いて測定した電気信号から、該生体内部の情報に関連す
る生体電気インピーダンスを計測する生体電気インピー
ダンス計測装置であって、ａ）所定間隔離間して生体表面に当着される、電流密度
を集中すべく小さな接触面積を有する第１電極、及び第
２電極を含む一組の通電用電極と、ｂ）該通電用の第１電極及び第２電極を通して生体内部
に高周波電流を流す高周波電流供給手段と、ｃ）生体表面であって前記通電用の第１電極の当着部位
の近傍に当着された第１電極と、該第１電極から所定距
離又はそれ以上離間した位置に当着された第２電極とを
含む計測用電極と、ｄ）前記高周波電流に応じて、前記計測用の第１電極、
第２電極間に生じる電位差を測定する電圧測定手段と、ｅ）該電位差及び前記高周波電流の電流値に基づいて、
前記通電用の第１電極の当着部位及びその近傍の略直下
の深さ方向の生体電気インピーダンスを算出する算出手
段と、を備えることを特徴としている。

【００１７】なお、本発明に係る生体電気インピーダン
ス計測方法及び計測装置において、通電用電極の第１電
極は、その電極直下で電流密度を集中させるために或る
程度接触面積を小さくしておく必要があるが、第２電極
は、後記の理由により、大きな接触面積を確保できるよ
うに構成することが好ましい。

【００１８】この発明に係る生体電気インピーダンス計
測方法及び計測装置では、高周波電流供給手段より、通
電用の第１電極と第２電極との間に所定周波数で一定の
高周波電流を流す。上述のように通電用の第２電極の接
触面積を大きくしておくと、生体の内部において電流は
容易に深部にまで広がり、深部に達して安定した電流密
度分布で水平方向に流れる。一方、通電用の第１電極は
接触面積が小さいため、この第１電極の直下では電流が
集中し、断面積当たりの電流密度がかなり高い、生体表
面にほぼ直交する深さ方向に電流経路が形成される。こ
の第１電極の当着部位の近傍である第１部位の電位は、
上記電流経路の中で生体表面又は皮膚組織層を除いた個
所の電位とほぼ同等である。また、生体の内部には上記
深さ方向の電流経路に沿う電位に対する等電位面が形成
され、その等電位面は生体表面にも露出する。したがっ
て、第１部位から所定距離離間した第２部位では、その
電流経路の深さ方向の或る位置での電位と同等の電位が
測定されるから、第１部位と第２部位との間の電位差は
その電流経路に沿った深さ方向の或る領域の上下端の電
位差と等価となる。これにより、通電用の第１電極の当
着部位及びその近傍における、略直下の深さ方向、例え
ば皮膚直下の各生体組織層を横貫する方向の生体電気イ
ンピーダンスを算出することができる。

【００１９】上記第１部位、第２部位間の電位差の測定
は、種々の態様を採ることができる。最も簡単な態様
は、通電用の第１電極の近傍、つまり第１部位に当着し
た計測用の第１電極と、前記第２部位に当着した計測用
の第２電極との間に検知器を接続し、電圧を直接測定す
る構成とすればよい（図１参照）。これによれば、通電
を行って１回のみ電圧を測定をすればよいので、計測に
要する手間や時間が少なくて済む。

【００２０】また、他の態様として、生体表面にあって
第１部位及び第２部位以外の第３部位に設けた電極を基
準とし、その第１部位と第３部位との間の電圧、第２部
位と第３部位との間の電圧をそれぞれ測定し、その両者
の電圧差を算出してもよい（図３参照）。その場合、第
３部位に設ける電極は通電用の第２電極と兼用すること
もできるし、これとは別個に設けてもよい。

【００２１】また、通電用の第１、第２電極、及び電圧
計測用の複数の電極は、生体表面に略一直線状に配置す
るとよい。特に、通電用の第１電極と第２電極とを結ぶ
直線の延長線上でその第１電極の至近に計測用の第１電
極を設け、該計測用の第１電極から、通電用の第１電極
と第２電極との間の離間距離と略同じ離間距離を保って
計測用の第２電極を設ける構成とすると好ましい。この
とき、通電用、計測用共に、第１電極と第２電極との間
の離間距離の最小値は、測定対象である生体の太さ及び
計測深さに依存して決める。このように構成すると、通
電用電極と計測用電極とは線対称の配置となり、相反の
定理を利用して、通電用電極間に電圧の検知手段を、計
測用電極間に電流供給手段を接続するというように、接
続を入れ替えることが可能である（図２参照）。このよ
うに接続を入れ替えて行った２回の測定の結果を利用し
て、測定精度を向上させることができる。また、両測定
結果を比較することにより、例えば、両測定に共通であ
る深さ方向の電流集中個所に対応する生体電気インピー
ダンス以外の、具体的には水平方向に延在する生体内部
組織層の並列構成の生体電気インピーダンスの差、等を
取得することができる。

【００２２】更にまた、前記計測用の第１電極と第２電
極との間に一以上の他の計測用の電極を配置し、これら
各電極間の電圧を測定する構成とすれば、前記通電用の
第１電極の当着部位近傍の略直下の深さ方向の深さ位置
の相違する領域の生体電気インピーダンスを計測するこ
とができ、これによって詳細で精度の高い生体情報が得
られる。

【００２３】また、本発明に係る他の生体電気インピー
ダンス計測方法は、生体表面において測定した電気信号
から、該生体内部の情報に関連する生体電気インピーダ
ンスを計測する生体電気インピーダンス計測方法であっ
て、小さな接触面積を有する第１電極、及び第２電極を
含む一組の通電用電極を所定間隔離間して生体の表面に
当着し、該第１電極及び第２電極を通して生体内部に高
周波電流を流す第１の測定モードと、生体表面であって
前記第１電極と第２電極とを結ぶ直線の、第１電極側の
延長線上に当着した第３電極と前記第２電極とを通して
生体内部に高周波電流を流す第２の測定モードとを有
し、生体表面であって前記第１電極の近傍部位と、前記
第２電極の当着部位又はその近傍部位との間に生じる電
圧を、第１及び第２の測定モードに対してそれぞれ測定
して、その両者の電圧差を計算し、該電圧差及び前記高
周波電流の電流値に基づいて、前記第１電極の当着部位
及びその近傍の略直下の深さ方向の生体電気インピーダ
ンスを算出する、ことを特徴としている。

【００２４】また、上記本発明に係る他の生体電気イン
ピーダンス計測方法を具現化した計測装置は、生体表面
において測定した電気信号から、該生体内部の情報に関
連する生体電気インピーダンスを計測する生体電気イン
ピーダンス計測装置であって、ａ）それぞれ所定間隔離間して生体表面に当着される、
小さな接触面積を有する第１電極、第２電極、及び、生
体表面であって前記第１電極と第２電極とを結ぶ直線
の、第１電極側の延長線上に当着した第３電極を含む一
組の通電用電極と、ｂ）第１の測定モードでは、通電用の第１電極及び第２
電極を通して生体内部に高周波電流を流し、第２の測定
モードでは、通電用の第２電極及び第３電極を通して生
体内部に高周波電流を流す高周波電流供給手段と、ｃ）生体表面であって前記通電用の第１電極の近傍に当
着された第１電極と、前記通電用の第２電極の当着部位
又はその近傍に当着された第２電極とを含む計測用電極
と、ｄ）該計測用の第１電極、第２電極間に生じる電圧を第
１及び第２の測定モードに対してそれぞれ測定するとと
もに、両者の電圧差を求める電圧測定手段と、ｅ）該電圧差及び前記高周波電流の電流値に基づいて、
前記通電用の第１電極の当着部位及びその近傍の略直下
の深さ方向の生体電気インピーダンスを算出する算出手
段と、を備えることを特徴としている。

【００２５】すなわち、この発明に係る生体電気インピ
ーダンス計測方法及び計測装置では、計測用の第１電
極、第２電極間の電位差を測定する際に、この第１電極
に近接した通電用の第１電極に電流が流れるような、つ
まり測定部位の深さ方向に集中的に電流が流れるような
第１の測定モードと、この第１電極に電流が流れない、
つまりこの第１電極の深部で略水平方向に電流が流れる
ような第２の測定モードでそれぞれ電圧を測定する（図
６参照）。第１の測定モードで得られる電圧は通電用の
第１電極の当着部位の電位とほぼ同一の電位、第２の測
定モードで得られる電圧は、第１電極直下の所定深さ位
置の電位とほぼ同一になるから、両者の電圧差は、上記
計測方法及び計測装置と同様に、深さ方向の電流経路に
沿った或る領域の上下端の電位差と等価となる。これに
より、通電用の第１電極の当着部位及びその近傍におけ
る、略直下の深さ方向の生体電気インピーダンスを算出
することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】〔計測方法の一実施例〕まず、本
発明に係る生体電気インピーダンス計測方法の原理を説
明する。図１は、本発明による生体電気インピーダンス
計測方法の最も基本的な電極配置構成を示す図であり、
（ａ）は生体表面の平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−
Ａ’線断面図、（ｃ）は（ｂ）中の要部の拡大図であ
る。

【００２７】高周波電流供給用の電極は、互いに面積の
相違する通電用第１電極１ａと通電用第２電極１ｂとか
ら成る。一方、電圧計測用の電極は同様に、互いに面積
の相違する計測用第１電極２ａと計測用第２電極２ｂと
から成る。通電用第１電極１ａ及び計測用第１電極２ａ
は共にＬ２×Ｗの大きさの短冊形状であり、通電用第２
電極１ｂ及び計測用第２電極２ｂは共にＬ１×Ｗの大き
さの短冊形状である。ここではＬ１＞＞Ｌ２である。こ
れら４個の電極１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂは、図１（ａ）
に示すようにほぼ一直線状に、且つ、通電用第１電極１
ａと計測用第１電極２ａとの間隙を二分する中心線に対
して線対称になるように配置される。各電極をこのよう
に短冊状に形成することにより、これら電極の配列方向
（つまり電極の短手方向）で計測条件を規定するととも
に、電極の長手方向で必要充分な接触性を確保して、接
触不良を回避し、電極抵抗も低減することができる。

【００２８】通電用第１電極１ａと通電用第２電極１ｂ
との間には、高周波電流源（以下、単に「電流源」とい
う）３より所定周波数で電流値ｉの一定電流が流され
る。一方、計測用第１、第２電極２ａ、２ｂの間には電
圧を計測するための検知器４が接続され、両電極２ａ、
２ｂ間の電位差が計測される。通電用第１電極１ａは通
電用第２電極１ｂに比べて遙かに面積が小さいため、図
１（ｂ）に示すように、通電用第１電極１ａ直下の生体
５の内部においては、深さ方向に電流ｉはきわめて集中
的に流れる。一方、通電用第２電極１ｂは面積が大きい
ため、生体５の深部まで電流が安定して到達し易く、深
部では電流は水平方向に或る程度広がって安定して流れ
る。したがって、図１（ｂ）に示すように、電流ｉの経
路中には、インピーダンスの点からみて、インピーダン
スＺｈを有し水平方向に延在する横方向部位５ｂと、イ
ンピーダンスＺｖを有し通電用第１電極１ａ直下で深さ
方向に延在する縦方向部位５ｃとが存在しているものと
看做すことができる。

【００２９】上述の如く流れる電流ｉによって、生体５
の内部には、図１（ｃ）に点線で記した等電位線Ｅを描
くような電位分布が生じる。すなわち、縦方向部位５ｃ
の中で深さ方向位置と等電位となるような個所が生体表
面に存在することになる。ここでは、深さ方向位置Ｐ１
と同一電位となる生体表面上の点Ｐ２に計測用第２電極
２ｂが配置されている。そのため、この計測用第２電極
２ｂでは、深さ方向位置Ｐ１における電位を測定するこ
とができる。一方、計測用第１電極２ａは通電用第１電
極１ａにきわめて近接して配置されているので、この計
測用第１電極２ａで測定される電位は、通電用第１電極
１ａの当着位置Ｐ３の電位と同一であると看做すことが
できる。そのため、計測用第１、第２電極２ａ、２ｂで
は、縦方向部位５ｃの深さ方向の両端部Ｐ１、Ｐ３の電
位差を測定しているのと同じことになる。したがって、
電流源３が供給する電流ｉと検知器４により検知された
電圧値とに基づいて、縦方向部位５ｃの生体電気インピ
ーダンスＺｖを求めることができる。

【００３０】ところで、上述したように深さ方向の生体
電気インピーダンスを計測するためであれば、通電用電
極１ａ、１ｂと計測用電極２ａ、２ｂとを完全に線対称
に配置する必要はない。つまり、電極間距離ｄは等しく
なくてもよく、通電用第１電極１ａと計測用第１電極２
ａ、通電用第２電極１ｂと計測用第２電極２ｂの大きさ
もそれぞれ同一である必要はない。しかしながら、上記
実施例のように意図的に対称な構成とすることにより、
次のような測定が可能となる。

【００３１】図１（ｂ）にあって、通電用第１、第２電
極１ａ、１ｂで挟まれた部分の生体５の内部状態と、計
測用第１、第２電極２ａ、２ｂで挟まれた部分の生体５
の内部状態とが同一であると仮定すれば、図２に示すよ
うに、電流源３と検知器４とを入れ替えても同一の測定
結果が得られる筈である。したがって、このような条件
が成立し得る場合、電流源３及び検知器４を入れ替えて
測定した２回の測定結果の差は、生体電気インピーダン
スＺｖの測定誤差であると考えることができる。したが
って、例えば、２回の測定結果の平均を計算し、その平
均値を結果として採用するとよい。また、他の何らかの
方法で信頼性が判断し得る場合には、いずれか信頼性の
高いと看做せるほうの結果を採用してもよい。

【００３２】また、電流源３及び検知器４を入れ替えて
測定しても生体電気インピーダンスＺｖの測定誤差が小
さいとすれば、その２回の測定結果の差は、生体内部の
横方向部位の生体電気インピーダンスの相違を反映した
ものだと言える。つまり、図１（ｂ）における横方向部
位５ｂと図２における横方向部位５ｄとの生体電気イン
ピーダンスＺｈ、Ｚｈ’の差に相当する情報が得られる
ことになる。例えば、手首、足首、背骨等、電極の当着
位置の僅かな違いによって、それら電極直下の組織構成
が大きく相違するような身体部位を計測する場合には、
上記２回の測定結果の差から、体積抵抗率等の電気的特
性の相違を相対的に算出し、比較法によって測定対象組
織の分析精度を向上させることができる。

【００３３】〔計測方法の変形例〕上述した基本的な計
測方法は種々の形態に変形することができる。図３〜図
６はその変形例を示す電極配置である。

【００３４】図３、図４の二つの例は、図１に示したも
のと基本的に同一の測定原理を利用している。すなわ
ち、図３の構成によれば、計測用第１、第２電極２ａ、
２ｂ間の電位差を直接測定する代わりに、スイッチ６の
切替えによって通電用第２電極１ｂと計測用第１電極２
ａとの間の電圧Ｖ１、及び、通電用第２電極１ｂと計測
用第２電極２ｂとの間の電圧Ｖ２をそれぞれ測定し、Ｖ
１−Ｖ２を計算して電位差を求めるものである。勿論、
スイッチ６に依らず、各計測用電極２ａ、２ｂに対して
別個に検知器を設ける構成としてもよい。また、図４の
例では、電圧Ｖ１、Ｖ２に対する基準電位点である計測
用第３電極２ｃを、通電用第２電極１ｂとは別に設ける
ようにしている。なお、計測用第３電極２ｃと通電用第
２電極１ｂの位置は入れ替えてもよい。

【００３５】図５、図６の二つの例は、図３、図４の例
のように電圧の測定点を切り替える代わりに、生体５の
内部にあって高周波電流ｉを流す経路を変え、そのとき
の同一個所の電圧をそれぞれ測定し、両者の電位差を求
めるようにしたものである。構成上は、図５は図３の構
成において、図６は図４の構成において、電流源３と検
知器４とを入れ替えたものに相当するが、測定原理は上
記実施例とは若干相違している。

【００３６】すなわち、図５においてスイッチ６を下側
に倒し、電流源３から電流を通電用第１電極１ａと計測
用第２電極２ｂとの間に流すと、生体５の内部には、横
方向部位５ｂ及び縦方向部位５ｃを通る電流経路が形成
される。このときに検知器４により検知される電圧Ｖ１
は、計測用第２電極２ｂの位置を基準とした通電用第１
電極１ａの当着個所の電位であると看做すことができる
（何故なら、計測用第１電極２ａは通電用第１電極１ａ
にきわめて近接配置されているためである）。

【００３７】次に、スイッチ６を上側に倒し、電流源３
から電流を通電用第２電極１ｂと計測用第２電極２ｂと
の間に流すと、生体５の内部には、横方向部位５ｂ及び
その横方向に長く延在する部位を通る電流経路が形成さ
れる。このとき、縦方向部位５ｃには電流が流れないた
め、検知器４により検知される電圧Ｖ２は、計測用第２
電極２ｂの位置を基準とした、ほぼ縦方向部位５ｃの最
深部であるＰ１の電位であると看做すことができる。し
たがって、Ｖ１−Ｖ２は、縦方向部位５ｃの縦方向の両
端部の電位差に相当するから、これにより、上記各例と
同様に縦方向部位５ｃの生体電気インピーダンスＺｖを
求めることができる。

【００３８】上述の通り、本発明による生体電気インピ
ーダンス計測方法によれば、生体表面直下又はそれより
も深部の生体内部の深さ方向の情報を取得することがで
きることがわかる。生体組織の種類（つまり脂肪組織、
骨組織、筋肉組織、血管組織など）に関係なく、いろい
ろな生体情報を得ることができるが、一例として、上記
生体電気インピーダンス計測を皮下脂肪厚の計測に利用
できることを、図７を参照して説明する。

【００３９】図７は皮下脂肪厚の測定モデルを示す縦断
面図であり、皮膚層１０の下に皮下脂肪層１１、その下
に筋肉組織層１２が存在している。ここでは、小面積の
通電用第１電極１ａは、面積Ａ０の円形状電極としてモ
デル化している。この通電用第１電極１ａの直下におい
ては、図７に示すように略円錐状に電流経路が形成され
ているものと仮定する。

【００４０】いま、皮下脂肪層１１の厚さがＬｆ、筋肉
組織層１２の中で電流経路として利用されている個所の
厚さがＬｍであるとすると、電位差ΔＶ（図１で言えば
検知器４による検知電圧）は次のようになる。 ΔＶ＝ｉ・Ｚｖ＝ρｆ・Ｌｆ・（ｉ／Ａｆ）＋ρｍ・Ｌｍ・（ｉ／Ａｍ）なお、ρｆは皮下脂肪層１１の体積抵抗率、ρｍは筋肉
組織層１２の体積抵抗率である。また、Ａｆ、Ａｍはそ
れぞれ、図７中に示すように、上記電流経路の横断面積
及び底面積である。この横断面積は電極位置からの距離
の二乗に反比例するから、（１／Ａｆ）＞（１／Ａｍ）である。

【００４１】また、従来より、生体内部組織層の中では
脂肪層は最も体積抵抗率が高く、筋肉層に比較して約１
０倍程度体積抵抗率が高いことが知られている。したが
って、皮下脂肪層１１の体積抵抗率ρｆと筋肉組織層１
２の体積抵抗率ρｍとの関係は、 ρｆ＞＞ρｍである。更に、Ｌｆ≒Ｌｍであるとすると、Ｚｖ≒ρｆ・Ｌｆ／Ａｆである。ここで、ρｆは一定値であり、Ａｆは通電用第
１電極１ａのサイズＡ０や通電用電極間の距離等の条件
により一義的に決まる（例えば、円筒形モデルで近似す
ればＡｆ≒Ａ０）。したがって、ＺｖはＬｆに比例する
こととなり、生体電気インピーダンスＺｖを用いて皮下
脂肪層１１の厚さＬｆを導出できることがわかる。

【００４２】なお、皮膚層１０の情報を取り除く必要が
ある場合には、通電用第１電極１ａとこれに近接する計
測用第１電極２ａとの離間距離を若干広めにすればよ
い。この理由は後述する通りである。

【００４３】皮下脂肪層の厚さは本計測方法を用いて最
も容易に計測できる生体情報の一つであるが、これ以外
にも、後述するような種々の生体情報を得ることができ
る。

【００４４】上記実施例で説明した生体電気インピーダ
ンス計測方法では、基本的に通電用電極、計測用電極は
それぞれ一対である。図３〜図６の例では、電極は必ず
しも一対ではないが、これは一部の電極を共用してい
る、又は他の基準の電極を設けているためであって、基
本は一対である。しかしながら、本計測方法を更に発展
させる上で、電極の数を増加させることができることは
容易に想到し得る。例えば、図１（ｃ）に示すように、
生体５の内部に等電位線Ｅが描かれるように電位勾配が
形成されていることから、この生体５の表面にあって計
測用第１電極２ａから計測用第２電極２ｂに向かうに従
い、縦方向部位５ｃの中の深さ方向位置がそれぞれ相違
する電位を計測できることは容易に推測し得る。

【００４５】図８は、計測用の電極を通電用第１電極１
ａと計測用第２電極２ｂとの間に多数配設した例であ
る。各電極２ａ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈ、２ｉ
は同一寸法（例えばＬ２×Ｗ）であるが、その間隙は必
ずしも一定でなくてもよい。通電用第１、第２電極１
ａ、１ｂ間に高周波電流を流し、スイッチ７を順次切り
替えて計測用第２電極２ｂと他の電極２ａ、２ｄ、２
ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈ、２ｉとの間の電圧をそれぞれ測
定し、必要に応じてその電圧の差を求めることにより、
縦方向部位５ｃ全体のみならず、その一部の生体電気イ
ンピーダンスを算出することができる。つまり、これに
よれば、特定の深さの生体情報を取得することができ、
例えば、皮下脂肪の下の筋肉組織層の情報、血管組織の
情報などが精度よく得られるようになる。

【００４６】上記多数電極の配置構成を利用した計測の
具体例を、図９及び図１０を参照して説明する。図９は
筋肉組織層１２の内部に局部脂肪１３が存在する場合の
例である。上述したように、通電用第１電極１ａと計測
用第２電極２ｂとの間に配設されたｎ個の計測用電極の
電位を順に測定していった場合の電位差分布を図１０に
示している。筋肉組織層１２内部に局部脂肪１３が存在
する場合、脂肪はその周囲の筋肉に比べて抵抗率が遙か
に大きいから、生体内部での電位分布に乱れが生じ、そ
の結果が図１０に示すように観測される。これにより、
局部脂肪の存在の有無が確認できるほか、この電位差の
変位情報を基に局部脂肪の大きさ、位置、混入の程度な
どを推定することもできる。

【００４７】また、図１１は、同様の構成により骨部の
内部構造のバランスを推定する例を示す図である。図１
１に示すように、骨部は、骨髄組織１４を海綿骨１５が
取り囲み、更にその外側を皮質骨１６が覆うという構造
を有する。皮質骨１６の体積抵抗率は筋肉層１２及び海
綿骨１５のそれよりも高いから、各電極で測定する電位
分布を基に、皮質層１６の厚さを推定することができ
る。また、海綿層１５の体積抵抗率は皮質層１６の及び
骨髄組織１４のそれよりも低いから、同様にして海綿骨
１５の厚さ（例えば発達の程度）を推定することができ
る。更に、骨髄組織１４は老化により脂肪化するが、体
積抵抗率の相違により、脂肪化の進行状況を推定するこ
ともできる。

【００４８】図８は図１の実施例を多数電極に拡張した
例であるが、当然のことながら、同様の考え方により、
図３〜図６の各例に対応して多数電極に拡張して、深さ
方向の緻密な生体情報を得るようにすることができる。

【００４９】更にまた、同様に多数の電極を配置する構
成として、生体表面で水平方向にそれぞれ異なる位置の
直下の、深さ方向の生体電気インピーダンスを計測する
ようにすることもできる。図１２は、このような計測方
法の一例を示す図である。スイッチ８は各電極に対する
検知器４の接続を切り替え、スイッチ９は各電極に対す
る電流源３の接続を切り替えるものである。

【００５０】図１３は図１２に示した構成を備える計測
装置の、一計測方法を示す制御フローチャートである。
計測が開始されると、まずｍ＝１とし、電流源３を電極
ａ1に、検知器４を電極ａ2に接続するようにスイッチ
８、９を動作させる（ステップＳ１０）。この状態で生
体内部に電流を流して電圧を測定し（ステップＳ１
１）、その結果から生体電気インピーダンスを算出し
て、それに基づいて脂肪厚を推算する（ステップＳ１
２）。このときに得られるのは、電極ａ1直下の脂肪厚
である。この結果をメモリに格納する（ステップＳ１
３）。

【００５１】次いで、全ての計測が終了したか否かを判
定し（ステップＳ１４）、終了していなければステップ
Ｓ１０へと戻り、ｍを１だけインクリメントしてステッ
プＳ〜Ｓ１３の処理を行う。この処理により、電極ａ2
直下の脂肪厚が推算されて、メモリに格納される。この
ようにして順次、通電用電極及び計測用電極の両方をず
らしながら測定を行うと、電極ａ1〜ａ(n-1)直下の各脂
肪厚が得られることになる。全ての計測が終了すると、
ステップＳ１４からＳ１５へと進み、計測結果をディス
プレイに表示したり、プリンタから出力する。表示の一
例を図１４に示す。このように、本計測装置では、生体
の所定の直線上における或る区間の脂肪厚分布を容易に
得ることができる。

【００５２】なお、上述した各計測方法では、通電用電
極の一方のサイズを小さくすることにより生体内部での
電流密度を高めている。この電流密度が低過ぎると、信
号のＳ／Ｎ比が低下して充分な測定精度を確保できなく
なるが、逆に電流密度を高くし過ぎると、電流集中によ
る局部的な生体組織破壊を生じる恐れがある。したがっ
て、生体組織に適用するに適した許容値が存在し、安全
面とＳ／Ｎ比確保の両者を満足し得る電流密度は、本願
発明者の実験や経験的にみると、約１μＡ／ｍｍ^２程
度である。すなわち、例えば、電極のサイズが３ｍｍ×
２２ｍｍである場合には、電極面積は６６ｍｍ^２であ
るから、６６μＡ程度の電流が適当である。なお、上記
許容値は高周波電流の周波数にも依存しており、上記約
１μＡ／ｍｍ^２は約５０ｋＨｚの周波数に対する許容
値である。

【００５３】また、上記各実施例は電極を短冊形状にし
ていたが、電極の形状はこれに限定されるものではな
く、円形状、楕円形状等、様々な形状とすることができ
ることは明らかである。特に、円形状電極を用いた場
合、図７で説明したような電極理論解析が容易になると
ともに、幅の狭い被測定物の測定に適する。

【００５４】〔計測装置の実施例〕上述したような本発
明に係る生体電気インピーダンス計測方法を利用した計
測装置は各種形態や構成を採ることができるのは当然で
あるが、次に、いくつかの具体的な利用形態を説明す
る。

【００５５】図１５は、本計測方法を利用した計測装置
にあって、被検者の身体に当着させる電極パッド２０の
構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
中のＢ−Ｂ’線断面図である。本例は、図１で説明した
計測方法を具現化する貼着式電極パッドの一例である。

【００５６】基体２１はポリエチレン、ポリ塩化ビニル
等の絶縁体から成る薄膜シートであり、この基体２１に
カーボン、塩化銀、などの導電体が蒸着されることによ
り、端子部２２及び各電極に対応した導電電極ベース２
３、２４、２５、２６を形成している。更に、この導電
電極ベース２３、２４、２５、２６の上には、ゲル状又
は導電性ゴム等による導電性粘着部２７が形成されてお
り、また導電性粘着部２７以外の個所には絶縁性粘着部
２８が形成されている。端子部２２にはいずれの粘着部
２７、２８も設けられておらず、導電体の蒸着層が露出
している。なお、絶縁性粘着部２８は必ずしも粘着性を
有するものでなくともかまわないが、粘着性を持たせる
ことにより、被検者の皮膚に確実にこの電極パッドを貼
着させて、ずれや剥がれを防止するのに有効である。

【００５７】この電極パッド２０を使用する際には、図
１６に示すように、被検者の測定部位に中央の幅狭の電
極２４、２５が位置するように電極パッド２０を貼着す
る。そして、図１５（ｂ）及び図１６に示すように、ク
リップ状のコネクタ３０で端子部２２を挟み込み、コネ
クタ３０の接触片３１を端子部２２の各端子に接触さ
せ、これらに導通するケーブル３２を外部に引き出す。
図１６に示す例では、ちょうど被検者の手首４１の関節
部分に電極パッド２０を貼着している。一般に、手首の
関節部分は皮下脂肪や筋肉組織が薄く、皮膚の直下に骨
組織が存在する。そのため、骨組織の情報を得るのに好
都合である。

【００５８】このように外部へ取り出したケーブル３２
の末端に、図１に示したように電流源３及び検知器４を
装着し、導電電極ベース２３、２４の間に微弱な高周波
電流を流し、導電電極ベース２５、２６間の電位差を測
定し、その電流値と電位差とから生体電気インピーダン
スを求める。この生体電気インピーダンスを基に、導電
電極ベース２４、２５直下の生体情報、例えば、骨粗鬆
症の進行度合等を調べることができる。

【００５９】勿論、手首のみならず、被検者の身体の様
々な個所に上記の如き電極パッド２０を当着して各種の
計測を行うことができる。例えば、骨組織の情報を取得
したい場合には、身体部位の断面積の中で骨組織の面積
の占有割合が大きい部位や骨組織が皮膚直下に存在する
ような部位が望ましく、上述したような手首のほか、足
首、脛部などに電極パッドを当着するとよい。また、皮
下脂肪の厚さを計測したい場合には、上腕部、腹部（特
に横腹部）などに電極パッドを当着するとよい。更にま
た、図１７に示すように、被検者４０の背中の腰椎４５
（厳密には第３−第４腰椎）の直上に電極パッド２０を
当着すれば、腰椎４５に関する情報を取得することもで
きる。また、例えば、大腿部など一般的に筋肉組織が発
達した部位に電極パッドを当着し、筋肉組織の体積抵抗
率を計測すれば、この体積抵抗率から筋肉組織の脂肪化
（筋肉組織内部に脂肪が筋状に入る状態）の進行状態を
検査することもできる。

【００６０】また、図８で説明したように多数の電極を
アレイ状に配列して計測を行う場合に使用する電極パッ
ド２０Ａの一例を、図１８及び図１９（ａ）に示す。基
本的な構造は図１５に示したものと同様であって、図１
５における導電電極ベース２５が、図１８及び図１９
（ａ）では多数の導電電極ベース２５１〜２５６で置換
されている点が異なる。

【００６１】このように端子部２２の接点個所が多い場
合、図１５の例のように単に両側から挟み込むクリップ
状のコネクタでは接点の位置決めが困難である。そこ
で、図１９（ａ）では、端子部２２の一端に位置決め用
の円形状の孔２９を開口させている。一方、図１９
（ｂ）に示すように、コネクタ３０には位置決め用のピ
ン３３を突設しておき、このコネクタ３０で端子部２２
を挟み込む際に、ピン３３が孔２９に貫通するようにし
て接触片３１と所定の端子とを位置決めして、確実な接
触が行われるようにしている。また、図１８に示す構成
では、例えば、端子部２２の基体２１の厚さを厚くして
強度を増し、いわゆるフレキシブル基板接続用コネクタ
と同様に、水平方向に挿入・抜去するタイプのコネクタ
を利用するとよい。この場合、端子部２２がコネクタに
挿入された状態で上下方向から圧接する抜け止め機構を
備えていると好ましい。

【００６２】次に、上述したような電極パッド２０を利
用した計測装置の一例として、被検者の体脂肪率などを
測定して表示するための健康管理指針アドバイス装置に
ついて説明する。

【００６３】この健康管理指針アドバイス装置は、生体
内部の深さ方向の情報を得るのに好適な本発明による計
測方法と、主として生体内部の水平方向（四肢、体幹な
どの長手方向）の情報を得るのに適した従来の四電極法
との組合せを利用したものである。このような組合せに
よれば、従来では困難であった各種計測を行ったり、従
来の計測の精度を格段に高めたりすることができる。例
えば、本計測方法により、骨組織や筋肉組織の発育又は
老化の程度に関連した情報を取得し、これを利用して、
従来の四電極法による測定結果から体脂肪を推定する際
の各種パラメータを変更し、結果的に、体脂肪の推定精
度を向上させることができる。また、本計測方法によ
り、身体各部の皮下脂肪の厚さを測定し、これを従来法
による体脂肪の推定にフィードバックして精度を向上さ
せることもできる。

【００６４】図２０は、この健康管理指針アドバイス装
置を利用した身体組成計測の一例である。被検者４０
は、素足で両脚部を軽く開き、両腕も体幹から軽く離間
した状態でベッド上に仰臥する。この被検者４０の両手
首、両足首に、それぞれ上述したような二対の電極を備
える電極パッド２０を貼着する。各電極パッド２０から
引き出された各４本のケーブルは、健康管理指針アドバ
イス装置６０に接続される。この健康管理指針アドバイ
ス装置６０は、各種演算処理や制御を行うＣＰＵ６１を
中心に、複数のスイッチを内蔵する切替部６２、切替部
６２に接続された電流源３及び検知器４、キースイッチ
等を備える入力部６３、文字情報や画像情報などを表示
可能な表示部６４、計測結果等をプリントアウトする印
刷部６５等を含んでいる。

【００６５】この構成では、次のような計測を行うこと
ができる。図２１においてＩに示すように、手首４１に
貼着した電極パッド２０の電極２３、２４間に電流源３
を、電極２５、２６間に検知器４を接続するように切替
部６２を制御すれば、ＣＰＵ６１では、手首４１の深さ
方向の生体電気インピーダンスを算出することができ
る。またIIに示すように、足首４２に貼着した電極パッ
ド２０の電極２３、２４間に電流源３を、電極２５、２
６間に検知器４を接続するように切替部６２を制御すれ
ば、ＣＰＵ６１では、足首４２の深さ方向の生体電気イ
ンピーダンスを算出することができる。他方の手首、足
首も同様である。

【００６６】一方、IIIに示すように手首４１に貼着し
た電極パッド２０の電極２３と足首４２に貼着した電極
パッド２０の電極２３との間に電流源３を接続し、同じ
く手首４１に貼着した電極パッド２０の電極２５と足首
４２に貼着した電極パッド２０の電極２５との間に検知
器４を接続すれば、手首と足首との間に電流を流し、そ
の内側に設けた電極で腕部、体幹及び脚部をほぼ貫通す
る状態での手首、足首間の電位差を得ることができる。
つまり、従来の四電極法による生体電気インピーダンス
計測を行うことができる。

【００６７】ＣＰＵ６１は内蔵する制御プラグラムに従
って切替部６２を制御し、例えば上述したように電流源
３及び検知器４の接続先を切り替える。そして、切り替
える毎に、電流源３を制御して所定の電流を被検者４０
の体内に流し、そのときに検知器４で得られる電圧値を
読み込む。そして、１乃至複数の動作モードで取得され
た生体電気インピーダンスを基に、所定のアルゴリズム
に従って体脂肪率等を算出し、これを表示部６４に表示
したり、要求に応じて印刷部６５よりプリントアウトす
る。このように、本計測方法を実現可能な電極パッド２
０を被検者４０の手首及び足首に装着すれば、本計測方
法を実現できるのみならず、従来法による生体電気イン
ピーダンス計測も問題なく行える。

【００６８】図２２は、他の健康管理指針アドバイス装
置を用いた身体組成計測の一例である。この例では、被
検者４０の一方の手首及び足首にそれぞれ上記２個の電
極５０及び５１、５２及び５３を備えた電極パッドを貼
着し、腹部４３に本計測方法による電極パッド２０を貼
着している。すなわち、手首、足首に装着された合計４
個の電極５０、５１、５２、５３は、従来の四電極法に
よる手首、足首間の生体電気インピーダンス計測を行う
ためのものである。

【００６９】この健康管理指針アドバイス装置におい
て、体脂肪率の測定時の動作を図２３のフローチャート
を参照して説明する。まず、体脂肪を算出する際の基礎
パラメータとして、被検者４０の身長、体重、年齢、性
別等の情報を入力部６３より入力する（ステップＳ
１）。例えば、計測開始キーが操作されて実際の計測が
開始されると、切替部６２により電極５０、５２間に電
流源３が接続され、その内側の電極５１、５３間に検知
器４が接続される。これにより、従来の四電極法によっ
て、手首−足首間の生体電気インピーダンスが計測され
る（ステップＳ２）。

【００７０】次いで、切替部６２により電極パッド２０
の一対の通電用電極間に電流源３が接続され、一対の計
測用電極間に検知器４が接続される。これにより、腹部
の深さ方向の生体電気インピーダンスが計測される（ス
テップＳ３）。これは、電極パッド２０直下の皮下脂肪
の厚さを反映したものとなる。ＣＰＵ６１は計測された
両インピーダンスを用いるとともに、始めに入力された
基礎パラメータに応じた計算式（又はアルゴリズム）に
基づいて体脂肪率を計算する（ステップＳ４）。そし
て、その結果を表示部６４に表示する、又は印刷部６５
からプリントアウトする（ステップＳ５）。この構成で
は、被検者の腹部の皮下脂肪厚がかなり正確にわかって
いるので、体脂肪率の算出自体の精度も格段に向上す
る。

【００７１】図２４は、上記健康管理指針アドバイス装
置の外観の一例である。本体部７０の前面には、入力部
６３、表示部６４が設けられ、背面から、ＡＣアダプタ
７２を備えた電源コード７１と電極用ケーブル７３とが
引き出されている。電極用ケーブル７３の末端には、上
述したような電極パッド２０と電極５０、５１、５２、
５３が着脱可能に設けられている。

【００７２】このように、本発明に係る生体電気インピ
ーダンスの計測方法はそれ単独で計測装置に適用しても
充分に意味のある重要な生体情報が得られるが、四電極
法など従来の計測方法と組み合わせて使用することによ
り、従来では測定が困難であった生体情報を取得した
り、従来の計測方法により得られる情報の精度を改善し
たりするのに非常に有効である。

【００７３】また、上記健康管理指針アドバイス装置は
比較的大掛かりなものであるが、皮下脂肪厚等を計測す
る目的であれば、より小型で取扱いが容易な装置が望ま
しい。図２５はそのような携帯型健康管理指針アドバイ
ス装置８０の一例を示す図であり、（ａ）は本装置８０
を下面方向から見た外観図、（ｂ）は本装置８０の使用
状態を示す図である。この装置８０は、本体と電極とが
一体化されており、扁平箱形状の本体８１の下面に、僅
かに突出して４つの電極、つまり一対の通電用電極８
２、８３と一対の計測用電極８４、８５が配置されてい
る。電極８２、８３、８４、８５はステンレスや塩化銀
等の金属である。本体８１の一側面には、本体８１を把
持したときに滑りにくいように滑止め部材８６が取り付
けられるとともに、その一部には電源スイッチを兼ねる
計測開始キー８７が設けられている。更にまた、本体８
１の上面には計測結果を表示するための表示部８８が設
けられている。

【００７４】使用に際して、検査者９０は図２５（ｂ）
に示すようにこの携帯型健康管理指針アドバイス装置８
０を把持して、電極８２〜８５を被検者９１の身体に押
し当てる。このとき、測定部位９２がちょうど中央の電
極８３、８４の直下になるようにする。電極８２〜８５
は本体８１の下面より僅かに突出しているから、電極８
２〜８５は被検者９１の皮膚表面に密着し、適度な接圧
を維持して安定した計測が行える。また、検査者９０は
本装置８０を被検者９１の測定部位９２に押し当てた状
態で、親指で計測開始キー８７を押すことができるの
で、簡単にしかも安定した状態で計測を行うことができ
る。

【００７５】図２６は図２５の例とは電極の形状が相違
する携帯型健康管理指針アドバイス装置８０の例であ
り、（ａ）は本装置８０を下面方向から見た外観図、
（ｂ）は本装置８０の底部の側面図である。本例では、
各電極８２〜８５は本体８１の下面から突出した略コ字
形状の針金である。この装置を被検者の体表面に押し付
けると、接触面積は小さいものの高い接触圧を維持で
き、安定した正確な測定を行うことができる。

【００７６】なお、上記実施例はいずれも一例にすぎ
ず、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行えること
は明らかである。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る生体
電気インピーダンス計測方法及び計測装置によれば、従
来の四電極法と同様に、被検者の身体の皮膚表面の一部
に所定の電極を貼り付る又は接触させるだけで、その皮
膚直下の生体内部の深さ方向の情報、例えば、皮下脂肪
厚、筋肉組織厚、骨組織厚などを計測することが可能と
なる。また、筋肉組織の脂肪化等の筋肉組織の健康度、
骨粗鬆症の進行度合等の骨組織の健康度、骨髄細胞の脂
肪化等の骨髄組織の健康度などといった、各種の健康指
針に関する情報を推計することができる。このような診
断・検査には従来大掛かりな装置が必要であったが、本
発明によれば、きわめて簡便に、しかも高い精度でもっ
て同様の診断・検査が行えるので、被検者に対して心理
的、身体的及び経済的負担が軽くて済む。また、装置を
安価、小型軽量化するにも有利であるので、日常的な健
康管理・健康維持のための装置としても好適である。

【００７８】更に、本発明による生体電気インピーダン
ス計測方法を単独で用いるのではなく、従来の四電極法
による計測と組み合わせれば、非常に広範な計測が行え
るとともに、体脂肪率等の計測結果の精度を大幅に向上
させることができる。勿論、四電極法との組み合わせで
は、被検者に対する負担も従来と同様であり、装置のコ
ストも殆ど増加することなく対応が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による生体電気インピーダンス計測方
法の最も基本的な電極配置構成を示す図であり、（ａ）
は生体表面の平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’線断
面図、（ｃ）は（ｂ）中の要部の拡大図。

【図２】図１の計測方法で電流源と検知器を入れ替え
た状態を示す図。

【図３】本発明による生体電気インピーダンス計測方
法の他の電極配置構成を示す図。

【図４】本発明による生体電気インピーダンス計測方
法の他の電極配置構成を示す図。

【図５】本発明による生体電気インピーダンス計測方
法の他の電極配置構成を示す図。

【図６】本発明による生体電気インピーダンス計測方
法の他の電極配置構成を示す図。

【図７】皮下脂肪厚の測定モデルを示す縦断面図。

【図８】本発明による生体電気インピーダンス計測方
法で電極を多数配置した場合の一例を示す図。

【図９】図８に示す構成による測定の一例を示す図。

【図１０】図９に示す測定の一例によって得られた電
位変動を示す図。

【図１１】図８に示す構成による測定の他の例を示す
図。

【図１２】本発明による生体電気インピーダンス計測
方法で電極を多数配置した場合の他の例を示す図。

【図１３】図１２に示す電極構成を備えた計測装置に
よる計測の制御フローチャート。

【図１４】図１３に示す計測の結果の一例を示す図。

【図１５】本計測方法を利用した計測装置で被検者の
身体に当着させる電極パッドの構成を示す図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ’線断面
図。

【図１６】図１５に示す電極パッドの一使用形態を示
す図。

【図１７】図１５に示す電極パッドの他の使用形態を
示す図。

【図１８】図８に示す多数電極の場合の電極パッドの
構成図。

【図１９】多数電極の場合の他の電極パッドの構成
図。

【図２０】本発明の生体電気インピーダンス計測装置
を用いた健康管理指針アドバイス装置による計測の一例
を示す図。

【図２１】図２０に示す健康管理指針アドバイス装置
の動作説明図。

【図２２】本発明の生体電気インピーダンス計測装置
を用いた健康管理指針アドバイス装置による計測の他の
例を示す図。

【図２３】図２２に示す健康管理指針アドバイス装置
の計測動作を示すフローチャート。

【図２４】図２２に示す健康管理指針アドバイスの装
置の外観図。

【図２５】携帯型の健康管理指針アドバイス装置の一
例を示す外観図。

【図２６】他の携帯型の健康管理指針アドバイス装置
の外観図。

【図２７】従来行われている四電極法による生体電気
インピーダンス計測方法の原理を示す断面図。

【符号の説明】

１ａ…通電用第１電極１ｂ…通電用第２電極２ａ…計測用第１電極２ｂ…計測用第２電極２ｃ…計測用第３電極３…高周波電流源４…検知器６、７、８、９…スイッチ２０、２０Ａ…電極パッド２１…基体２２…端子部２３、２４、２５、２６、２５１〜２５６…導電電極ベ
ース２７…導電性粘着部２８…絶縁性粘着部３０…コネクタ３１…接触片３２…ケーブル６０…健康管理指針アドバイス装置６１…ＣＰＵ６２…切替部６３…入力部６４…表示部６５…印刷部８０…携帯型健康管理指針アドバイス装置８１…本体８２、８３…通電用電極８４、８５…計測用電極８７…計測開始キー８８…表示部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体表面において測定した電気信号か
ら、該生体内部の情報に関連する生体電気インピーダン
スを計測する生体電気インピーダンス計測方法であっ
て、小さな接触面積を有する第１電極、及び第２電極を含む
一組の通電用電極を、所定間隔離間して生体の表面に当
着して、該生体の内部に高周波電流を流し、該高周波電流に応じて、生体表面であって前記第１電極
の近傍の第１部位と、該第１部位から所定距離又はそれ
以上離間した第２部位との間に生じる電位差を測定し、該電位差及び前記高周波電流の電流値に基づいて、前記
第１電極の当着部位及びその近傍の略直下の深さ方向の
生体電気インピーダンスを算出する、ことを特徴とする生体電気インピーダンス計測方法。
【請求項２】生体表面において測定した電気信号か
ら、該生体内部の情報に関連する生体電気インピーダン
スを計測する生体電気インピーダンス計測装置であっ
て、ａ）所定間隔離間して生体表面に当着される、電流密度
を集中すべく小さな接触面積を有する第１電極、及び第
２電極を含む一組の通電用電極と、ｂ）該通電用の第１電極及び第２電極を通して生体内部
に高周波電流を流す高周波電流供給手段と、ｃ）生体表面であって前記通電用の第１電極の当着部位
の近傍に当着された第１電極と、該第１電極から所定距
離又はそれ以上離間した位置に当着された第２電極とを
含む計測用電極と、ｄ）前記高周波電流に応じて前記計測用の第１電極、第
２電極間に生じる電位差を測定する電圧測定手段と、ｅ）該電位差及び前記高周波電流の電流値に基づいて、
前記通電用の第１電極の当着部位及びその近傍の略直下
の深さ方向の生体電気インピーダンスを算出する算出手
段と、を備えることを特徴とする生体電気インピーダンス計測
装置。
【請求項３】前記電位差の測定は、生体表面にあって
前記第１部位に当着した計測用の第１電極と、前記第２
部位に当着した計測用の第２電極との間の電圧を得るこ
とであることを特徴とする請求項１又は２記載の生体電
気インピーダンス計測方法及び計測装置。
【請求項４】前記電位差の測定は、生体表面にあって
前記第１部位及び第２部位以外の第３部位に設けた電極
を基準とし、第１部位と第３部位との間の電圧、第２部
位と第３部位との間の電圧をそれぞれ測定し、その両者
の電圧差を算出して得ることであることを特徴とする請
求項１又は２記載の生体電気インピーダンス計測方法及
び計測装置。
【請求項５】生体表面において測定した電気信号か
ら、該生体内部の情報に関連する生体電気インピーダン
スを計測する生体電気インピーダンス計測方法であっ
て、小さな接触面積を有する第１電極、及び第２電極を含む
一組の通電用電極を所定間隔離間して生体の表面に当着
し、該第１電極及び第２電極を通して生体内部に高周波
電流を流す第１の測定モードと、生体表面であって前記第１電極と第２電極とを結ぶ直線
の、第１電極側の延長線上に当着した第３電極と前記第
２電極とを通して生体内部に高周波電流を流す第２の測
定モードとを有し、生体表面であって前記第１電極の近傍部位と、前記第２
電極の当着部位又はその近傍部位との間に生じる電圧
を、第１及び第２の測定モードに対してそれぞれ測定し
て、その両者の電圧差を計算し、該電圧差及び前記高周波電流の電流値に基づいて、前記
第１電極の当着部位及びその近傍の略直下の深さ方向の
生体電気インピーダンスを算出する、ことを特徴とする生体電気インピーダンス計測方法。
【請求項６】生体表面において測定した電気信号か
ら、該生体内部の情報に関連する生体電気インピーダン
スを計測する生体電気インピーダンス計測装置であっ
て、ａ）それぞれ所定間隔離間して生体表面に当着される、
小さな接触面積を有する第１電極、第２電極、及び、生
体表面であって前記第１電極と第２電極とを結ぶ直線
の、第１電極側の延長線上に当着した第３電極を含む一
組の通電用電極と、ｂ）第１の測定モードでは、通電用の第１電極及び第２
電極を通して生体内部に高周波電流を流し、第２の測定
モードでは、通電用の第２電極及び第３電極を通して生
体内部に高周波電流を流す高周波電流供給手段と、ｃ）生体表面であって前記通電用の第１電極の近傍に当
着された第１電極と、前記通電用の第２電極の当着部位
又はその近傍に当着された第２電極とを含む計測用電極
と、ｄ）該計測用の第１電極、第２電極間に生じる電圧を第
１及び第２の測定モードに対してそれぞれ測定するとと
もに、両者の電圧差を求める電圧測定手段と、ｅ）該電圧差及び前記高周波電流の電流値に基づいて、
前記通電用の第１電極の当着部位及びその近傍の略直下
の深さ方向の生体電気インピーダンスを算出する算出手
段と、を備えることを特徴とする生体電気インピーダンス計測
装置。
【請求項７】通電用の複数の電極、及び計測用の複数
の電極は、生体表面に略一直線状に配置することを特徴
とする請求項１〜６のいずれかに記載の生体電気インピ
ーダンス計測方法及び計測装置。
【請求項８】通電用の第１、第２電極、及び計測用の
第１、第２電極は生体表面に略一直線状に配置し、通電
用の第１電極と第２電極とを結ぶ直線の延長線上でその
第１電極の至近に計測用の第１電極を設け、該計測用の
第１電極から、通電用の第１電極と第２電極との間の離
間距離と略等離間距離を保って計測用の第２電極を設
け、通電用の第１電極及び第２電極を通して生体内部に電流
を流して計測用の第１電極、第２電極間の電圧を測定す
る第１の測定と、計測用の第１電極及び第２電極を通して生体内部に電流
を流して通電用の第１電極、第２電極間の電圧を測定す
る第２の測定とを実行し、第１の測定及び第２の測定の結果を用いて、通電用の第
１電極及び計測用の第１電極とその近傍の略直下の深さ
方向の生体電気インピーダンスの算出精度を高めること
を特徴とする請求項３記載の生体電気インピーダンス計
測方法及び計測装置。
【請求項９】通電用の第１、第２電極、及び計測用の
第１、第２電極は生体表面に略一直線状に配置し、通電
用の第１電極と第２電極とを結ぶ直線の延長線上でその
第１電極の至近に計測用の第１電極を設け、該計測用の
第１電極から、通電用の第１電極と第２電極との間の離
間距離と略等離間距離を保って計測用の第２電極を設
け、通電用の第１電極及び第２電極を通して生体内部に電流
を流して計測用の第１電極、第２電極間の電圧を測定す
る第１の測定と、計測用の第１電極及び第２電極を通して生体内部に電流
を流して通電用の第１電極、第２電極間の電圧を測定す
る第２の測定とを実行し、第１の測定及び第２の測定の結果を用いて、通電用の第
１電極、第２電極間、及び計測用の第１電極、第２電極
間の略直下深部における水平方向の生体電気インピーダ
ンスの相違を求めることを特徴とする請求項３記載の生
体電気インピーダンス計測方法及び計測装置。
【請求項１０】前記計測用の第１電極と第２電極との
間に一以上の他の計測用の電極を配置し、これら各電極
間の電圧を測定することにより、前記通電用の第１電極
の当着部位近傍の略直下の深さ方向の深さ位置の相違す
る領域の生体電気インピーダンスを計測することを特徴
とする請求項１〜３又は７のいずれかに記載の生体電気
インピーダンス計測方法及び計測装置。
【請求項１１】前記計測用の第１電極と第２電極との
間に一以上の他の電極を配置し、電流を供給するための
電極と電圧を計測するための電極とを前記一以上の他の
電極にあって順次ずらして設定することにより、前記計
測用の第１電極と第２電極との間での略直下の深さ方向
の生体電気インピーダンスの分布を計測することを特徴
とする請求項１〜３又は７のいずれかに記載の生体電気
インピーダンス計測方法及び計測装置。
【請求項１２】前記通電用の複数の電極と計測用の複
数の電極とを同一のシート状部材の一面に形成し、該シ
ート状部材を生体の表面に貼着して計測を行うようにし
たことを特徴とする請求項２〜４又は６〜１１のいずれ
かに記載の生体電気インピーダンス計測装置。
【請求項１３】請求項２〜４又は６〜１１のいずれか
に記載の生体電気インピーダンス計測装置を用いた健康
管理指針アドバイス装置であって、前記深さ方向の生体電気インピーダンスの計測値を基に
被検者の身体組成に関する情報を推定する身体組成推定
手段と、該推定された身体組成に関する情報を表示する表示手段
と、を備えたことを特徴とする健康管理指針アドバイス装
置。
【請求項１４】通電用の複数の電極及び計測用の複数
の電極を生体に密着する面内に配置し、該面を一面とす
る筐体内部に、前記高周波電流供給手段、電圧測定手
段、算出手段、身体組成推定手段を内蔵し、前記生体へ
の密着面以外の面に前記表示手段の表示部を備えたこと
を特徴とする請求項１３記載の健康管理指針アドバイス
装置。
【請求項１５】前記身体組成推定手段は生体電気イン
ピーダンスの計測値を基に被検者の皮下脂肪層の厚さを
推算する手段であり、前記表示手段は該推算された脂肪
厚を表示する手段であることを特徴とする請求項１３又
は１４記載の健康管理指針アドバイス装置。
【請求項１６】請求項２〜４又は６〜１１のいずれか
に記載の生体電気インピーダンス計測装置を用いた健康
管理指針アドバイス装置であって、被検者の体表面の所定部位に当着した複数の電極を通し
て四肢及び／又は体幹の長手方向に電流を流し、その内
側の所定部位に当着した電極間の電圧を測定してその長
手方向の生体電気インピーダンスを計測する、四電極法
による主計測手段と、該主計測手段による生体電気インピーダンスの計測値、
身体特定化情報、及び前記生体電気インピーダンス計測
装置による生体の深さ方向の生体電気インピーダンスの
計測値を基に前記被検者の身体組成を推定する身体組成
推定手段と、を備えたことを特徴とする健康管理指針アドバイス装
置。
【請求項１７】前記主計測手段の複数の電極の少なく
とも一部を、前記生体電気インピーダンス計測装置の通
電用又は計測用の複数の電極と兼用することを特徴とす
る請求項１６記載の健康管理指針アドバイス装置。