JP2002209866A - 身体インピーダンス測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人間の身体を両手、両足、胴の５部分に分割
したときの各部分のインピーダンスを正確に測定する。 【解決手段】 手用測定器の電極Ｅ２，Ｅ３間に抵抗ｒ
２を、足用測定器の電極Ｅ６，Ｅ７間に抵抗ｒ１をそれ
ぞれ接続する。第１測定ステップにおいて、電極Ｅ７と
電極Ｅ３との間に既知の一定電流Ｉを印加して、電極Ｅ
７−Ｅ６間、電極Ｅ８−Ｅ５間、電極Ｅ２−Ｅ３間、電
極Ｅ１−Ｅ４間に発生する電圧を測定する。また、第２
測定ステップにおいて、電極Ｅ６と電極Ｅ２との間に既
知の一定電流Ｉを印加して、電極Ｅ６−Ｅ７間、電極Ｅ
５−Ｅ８間、電極Ｅ３−Ｅ２間、電極Ｅ４−Ｅ１間に発
生する電圧を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人間の身体のイン
ピーダンスを測定する装置に関し、より詳しくは人間の
身体を左右の手足と胴体の５つの部分に分割してそれら
各部分のインピーダンスを電気インピーダンス測定法に
よって求める身体インピーダンス測定装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特表平１０−５１０４５５
号公報に開示されているように、人間の身体を左手、右
手、左足、右足および胴体の５つの身体部分に分割し
て、電気インピーダンス測定法によってそれぞれの身体
部分のインピーダンスを測定し、この求められたインピ
ーダンス値にそれぞれの組織に特有の係数を与えて、各
部分の体脂肪量を求めるようにした方法が知られてい
る。

【０００３】この公報に開示された方法は公知の４端子
法を利用するもので、図６、図７に示されるように、人
体を、左手、右手、胴、左足、右足の５つの部分に分け
て、それぞれのインピーダンスをＺ，Ｕ，Ｍ，Ｘ，Ｙと
し、また左手、右手、左足、右足の各末端にそれぞれ測
定用電極Ｅ１，Ｅ２；Ｅ３，Ｅ４；Ｅ５，Ｅ６；Ｅ７，
Ｅ８を設けて各インピーダンスＺ，Ｕ，Ｍ，Ｘ，Ｙの値
を求めるように構成されている。この場合、各電極に接
触する人体末端組織および接触インピーダンスをそれぞ
れｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４，ｖ５，ｖ６，ｖ７，ｖ８で
表し、前記各インピーダンスＺ，Ｕ，Ｍ，Ｘ，Ｙの値を
測定する際にそれらインピーダンスｖ１〜ｖ８を除外す
るようにされている。

【０００４】すなわち、例えば図６（ａ）（ｂ）に示さ
れるように、定電流Ｉを電極Ｅ８から電極Ｅ４に流して
電極Ｅ２，Ｅ３間の電圧Ｖ１を、入力抵抗値の極めて高
い電圧信号増幅器を持つ測定器によって測定すると、電
流はインピーダンスｖ３，Ｚ，ｖ２へは流れないので、
電圧Ｖ１は体内の電流流路上の点ｂ−Ｐ間に発生する電
位降下の値に等しくなる。よって、式Ｖ１／Ｉを演算す
ることにより右手インピーダンスＵの値を求めることが
できる。同様に、電極Ｅ６，Ｅ２間の電圧Ｖ２を測定す
ると、体内の電流流路上の点Ｐ−Ｑ間の電位降下を測定
したことになり、式Ｖ２／Ｉを演算することにより胴体
インピーダンスＭの値を求めることができる。また、電
極Ｅ７，Ｅ６間の電圧Ｖ３を測定して式Ｖ３／Ｉを演算
することにより右足インピーダンスＹの値を求めること
ができる。

【０００５】次に、図７（ａ）（ｂ）に示されるよう
に、定電流Ｉを電極Ｅ５〜電極Ｅ１に流して電極Ｅ３，
Ｅ２間の電圧Ｖ４および電極Ｅ６，Ｅ７間の電圧Ｖ５を
それぞれ測定し、式Ｖ４／ＩおよびＶ５／Ｉを演算する
ことにより左手インピーダンスＺおよび左足インピーダ
ンスＸの値をそれぞれ求めることができる。

【０００６】一方、人間の身体を複数の部分に分け、各
部分のインピーダンスを求めるようにした他の公知例と
して、米国特許第５，３３５，６６７号明細書に開示さ
れたものがある。

【０００７】この米国特許明細書に開示された方法はや
はり４端子法を利用するもので、図８（ａ）に示されて
いるように、右手、右足にそれぞれ設けた電流電極１０
１，１０２間および左手、左足にそれぞれ設けた電流電
極１０３，１０４間に定電流Ｉを流し、図８（ｂ）に示
されているように、インピーダンスを測定したい人体の
部分の両端に電圧計測電極１０５，１０６を設置してそ
れら両電極１０５，１０６間の電圧を測定することで、
その間のインピーダンスを求めるようにされている。こ
のように４個の電流電極と２個の電圧計測電極よりな
る、少なくとも６個の電極を使用して人体の部分組織の
インピーダンスの測定が行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
表平１０−５１０４５５号公報に開示されている測定法
においては、例えば図７に示されるように左手および左
足の各先端に設けた電流電極間に電流を流すと、図９に
示されているように、胴部を流れる電流は左側部分に偏
って流れることになり、同様に図６に示されるように右
手および右足の各先端に設けた電流電極間に電流を流す
と、胴部を流れる電流は右側部分に偏って流れることに
なって、人体の片側に電流を流すような電極配置は胴体
部において電流分布が偏り、胴部全体を代表するインピ
ーダンスの評価に適していないという問題点がある。

【０００９】これに対して、前記米国特許第５，３３
５，６６７号明細書に開示されている測定法において
は、図８に示されるように、二つの電流源から電流を両
手と両足間に流すようにされているので、注入電流の約
半分ずつが胴部の右側と左側とにそれぞれ流れることに
なって体全体に平均的に分布し、これによって平均的な
電位分布が得られ、正しいインピーダンスの測定が可能
になるという長所を有している。

【００１０】ところが、この米国特許明細書に記載の測
定法においては、測定電極を測定したい身体部分の両端
に配置しなければならないという問題点がある。例えば
足のインピーダンスを測定したい場合には、電圧計測電
極を足首と足の付け根とに配置しなければならない。

【００１１】この種の体脂肪計に要求される機能として
は、手軽に、かつ服装にも影響されずに測定することが
でき、しかもできるだけ正確に身体の各部分毎のインピ
ーダンスを分離測定して、各部分に特有の係数をもって
全身の脂肪量に変換できる点にある。このような観点か
らすれば、前述の米国特許明細書に記載の方法では、全
身を分離測定するに当たり、電圧計測電極を衣服の下に
配置する必要があって簡便に使用するのが困難であると
いう問題点がある。

【００１２】また、人間の身体組織は、電極と皮膚面と
の接触抵抗の大きさも含めて完全には電気インピーダン
スの上で左右対称ではなく、２つの電流装置から定電流
を図８（ｂ）に示されるように同時に注入した場合に
も、電極１０１と電極１０３とに接続される定電流回路
の電流制御増幅器から回路コモンを見たインピーダンス
には差が生じてしまう。したがって、例えば電極１０２
と電極１０４とに全く同じ量の電流Ｉ／２が帰還するよ
うに回路設計をしたとしても両手部に同じ電流Ｉ／２が
流れることがなく、例えば左手に発生する電圧を左手の
両端に設けた電極により測定して得られる電圧測定値Ｖ
ｒによって式Ｖｒ／（Ｉ／２）にてインピーダンスを求
めても正確な左手インピーダンスを得ることができない
という問題点がある。

【００１３】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、人間の身体を両手、両足、胴の５
部分に分割して各部分のインピーダンスを測定するに際
して、これら胴部のインピーダンス、および左右の手、
足のインピーダンスをそれぞれ正確に測定することので
きる身体インピーダンス測定装置を提供することを目的
とするものである。

【００１４】

【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、本発明による身体インピーダンス
測定装置は、身体を左右の手、胴および左右の足の５つ
の部分に分割してそれら各部分のインピーダンスを求め
る身体インピーダンス測定装置において、測定時に少な
くとも１個の電流制御回路より、身体末端部に近接配置
される電極を介して前記身体の各部分の全てに同時に電
流を流すように回路を構成することを特徴とするもので
ある。

【００１５】本発明によれば、少なくとも１個の電流制
御回路から身体の各部分の全てに同時に電流が分布され
るので、従来の片手と片足との間に電流を流す方法に比
べて胴部を流れる電流分布が偏ることがなく、胴部イン
ピーダンスを正確に測定することができる。また、身体
末端部に近接配置される電極から身体への電流の注入が
行われるので、電圧測定用電極を例えば足の付け根など
に移動させる必要がなく、測定者が衣服の着脱を行うこ
となく、測定用電極を手と足の先端部に固定的に配置し
て、身体各部分のインピーダンスを容易に測定すること
ができるという利点がある。

【００１６】本発明において、身体末端部に近接配置さ
れる電極間に導電度を与えることによって前記身体の各
部分の全てに同時に電流が流れるようにするのが好まし
い。また、この場合、前記電極間に抵抗を接続すること
によって導電度を与えるようにするのが良い。このよう
にすれば、抵抗値が既知の抵抗を接続することで、各部
分のインピーダンス値を未知数とする回路方程式の係数
をなす電流値を既知にすることができ、それらインピー
ダンス値を容易に求めることが可能となる。

【００１７】本発明において、身体末端部に近接配置さ
れる二つの電極にそれぞれ電流制御回路より電流を与
え、各電流制御回路における電流値を既知化して身体の
各部分のインピーダンスを求めるようにすることもでき
る。このように二つの電流制御回路を用いた場合にも、
各電流制御装置の電流値を既知化できるようにすること
で正確に５つの部分のインピーダンスを求めることがで
きる。

【００１８】本発明においては、身体末端部に近接配置
される電極が固定的に設けられるのが好ましい。これに
より、電極を移動させることがなく、測定者にとって使
い勝手の良い測定装置を得ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明による身体インピー
ダンス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。

【００２０】図１（ａ）（ｂ）（ｃ）には、本発明の第
１の実施形態に係る身体インピーダンス測定装置の測定
原理を示す回路構成図が示されている。

【００２１】本実施形態においては、人体を、左手、右
手、胴、左足、右足の５つの部分に分けて、各部分の電
極インピーダンスをＺ，Ｕ，Ｍ，Ｘ，Ｙとし、また手用
測定器と足用測定器とを設け、手用測定器には左手、右
手の各先端に一対ずつの測定用電極Ｅ１，Ｅ２；Ｅ３，
Ｅ４を、足用測定器には左足、右足の各先端に一対ずつ
の測定用電極Ｅ５，Ｅ６；Ｅ７，Ｅ８を設けるようにさ
れている。

【００２２】ここで、手用測定器の電極Ｅ１，Ｅ２；Ｅ
３，Ｅ４は、測定者が衣服を着用していても接触が容易
なように指先接触式もしくは掌接触式とされている。ま
た、足用測定器の電極Ｅ５，Ｅ６；Ｅ７，Ｅ８も、測定
者が衣服を着用していても接触が容易なように足の裏な
どの足の先端部に接触できるようにされている。また、
これら両測定器は、測定者の体内を流れる電流が帰還す
るように、また電圧信号を測定できるように、互いに導
線で結ばれている。なお、手足の末端組織のインピーダ
ンスと、それら末端組織の皮膚表面と電極との間にある
接触インピーダンスとの和をそれぞれｖ１，ｖ２，ｖ
３，ｖ４，ｖ５，ｖ６，ｖ７，ｖ８にて表すものとす
る。

【００２３】本実施形態では、図示のように、足用測定
器の電極Ｅ６と電極Ｅ７との間および手用測定器の電極
Ｅ２と電極Ｅ３との間にそれぞれ抵抗ｒ１，ｒ２が接続
される。このように抵抗を接続すると、１個の電流源か
ら両手足を含む全身に同時に電流を流すことができる。
なお、抵抗ｒ１の大きさはインピーダンスＺまたはＵと
同程度がそれより低い値、抵抗ｒ２の大きさはインピー
ダンスＸまたはＹと同程度かそれより低い値とするのが
好ましい。また、これら抵抗を接続する代わりに、同等
の電極間抵抗となる導電性物体を接続しても良い。

【００２４】このような構成の身体インピーダンス測定
装置においては、次のような測定手順にしたがって測定
が行われる。

【００２５】まず、第１測定ステップとして、図１
（ａ）に示されるように、電極Ｅ７と電極Ｅ３との間に
既知の一定電流Ｉを印加する。そうすると、電流Ｉは電
極Ｅ７において両足の各インピーダンスＹ，Ｘに対して
それぞれＩ−ｉ_１とｉ_１とに分流して両足を同時に流
れ、胴部で集まることになる。また、胴部で集まった電
流は両手インピーダンスＵ，Ｚに対してそれぞれＩ−ｉ
_２とｉ_２とに分流して両手を同時に流れ、電極Ｅ３にお
いて集まり再びＩとなって体外へ出ることになる。

【００２６】このとき、各電極間に発生する電圧を測定
し、電極Ｅ７−Ｅ６間がＶ１、電極Ｅ８−Ｅ５間がＶ
２、電極Ｅ２−Ｅ３間がＶ３、電極Ｅ１−Ｅ４間がＶ
４、電極Ｅ８−Ｅ４間がＶ５であったとする。このと
き、人体を５つの部分に分けた等価回路には次の式が成
り立つ。 （Ｉ−ｉ_１）・Ｙ−ｉ_１・Ｘ＝Ｖ２ ……………（１） （Ｉ−ｉ_１）・Ｙ＋Ｉ・Ｍ＋（Ｉ−ｉ_２）・Ｕ＝Ｖ５ …………（２） （Ｉ−ｉ_２）・Ｕ−ｉ_２・Ｚ＝Ｖ４ …………（３） これら式（１）〜（３）において、係数となる電流値
は、ｉ_１＝Ｖ１／ｒ１、ｉ_２＝Ｖ３／ｒ２より既知とな
り、Ｉは既知であるので全て既知となる。

【００２７】次に第２測定ステップとして、図１（ｂ）
に示されるように、今度は既知の一定電流Ｉを電極Ｅ６
と電極Ｅ２との間に印加する。そうすると、電流Ｉは電
極Ｅ６において両足の各インピーダンスＸ，Ｙに対して
それぞれＩ−ｊ_１とｊ_１とに分流して両足を同時に流
れ、胴部で集まることになる。また、胴部で集まった電
流は両手インピーダンスＺ，Ｕに対してそれぞれＩ−ｊ
_２とｊ_２とに分流して両手を同時に流れ、電極Ｅ２にお
いて集まり再びＩとなって体外へ出ることになる。

【００２８】このとき、各電極間に発生する電圧を測定
し、電極Ｅ６−Ｅ７間がＶ６、電極Ｅ５−Ｅ８間がＶ
７、電極Ｅ３−Ｅ２間がＶ８、電極Ｅ４−Ｅ１間がＶ９
であったとする。このとき、人体を５つの部分に分けた
等価回路には次の式が成り立つ。 （Ｉ−ｊ_１）・Ｘ−ｊ_１・Ｙ＝Ｖ７ …………（４） （Ｉ−ｊ_２）・Ｚ−ｊ_２・Ｕ＝Ｖ９ …………（５） これら式（４）（５）において、係数となる電流値は、
ｊ_１＝Ｖ６／ｒ１、ｊ _２＝Ｖ８／ｒ２より既知となり、
Ｉは既知であるので全て既知となる。

【００２９】こうして、前記式（１）〜（５）の連立方
程式を解けば、身体各部のインピーダンスＸ，Ｙ，Ｚ，
Ｕ，Ｍを求めることができる。なお、実施に当たって
は、予め方程式の解Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｕ，ＭをＶ１〜Ｖ９の
測定値からなる演算式の形で記述しておき、前述の第１
測定ステップおよび第２測定ステップのように順次電流
を切り換えて所定の端子に発生する電圧Ｖ１〜Ｖ９を測
定して演算回路に読み込み、前記演算式に代入するよう
にすれば良い。

【００３０】本実施形態の身体インピーダンス測定装置
によれば、両足から与えた電流は一旦胴部に集められた
後再び両手部に分かれて流れ出すようにされているの
で、片手と片足間に電流を印加する従来方法に比べて、
電流を胴部全体に分布させることができることになり、
正確に胴部インピーダンスを求めることができる。ま
た、測定したい部位の両端に電極を配置しなくても、手
と足とに設置した固定の電極間に発生する電圧を測定
し、回路方程式を解くことで両手、両足および胴部より
なる人体の主要５部分のインピーダンスを求めることが
できるという利点がある。

【００３１】次に、本実施形態の身体インピーダンス測
定装置を体脂肪計に適用した具体例について説明する。
図２（ａ）（ｂ）には、本具体例における体脂肪計の回
路構成図が示され、図３には、同体脂肪計による測定状
態の外観図が示されている。

【００３２】図２において、符号１にて示されるのは、
人体の体内組織構成を等価インピーダンス回路で描いた
モデルであり、左足、右足、胴、左手、右手の各部分の
インピーダンス値がＸ，Ｙ，Ｍ，Ｚ，Ｕで表され、また
左手、右手、左足、右足のそれぞれにおいて測定電極に
接触する皮膚面と測定電極との間の接触インピーダンス
に接触部近傍の末端組織のインピーダンスを加算した値
がｖ１，ｖ２；ｖ３，ｖ４；ｖ５，ｖ６；ｖ７，ｖ８に
て表されている。また、手用測定器２と足用測定器３と
が設けられ、手用測定器２には左手、右手の各先端に一
対ずつの測定用電極Ｅ１，Ｅ２；Ｅ３，Ｅ４を、足用測
定器３には左足、右足の各先端に一対ずつの測定用電極
Ｅ５，Ｅ６；Ｅ７，Ｅ８を設けるようにされている（足
用測定器３には体重計が併設される場合もある。）。こ
れら電極Ｅ１〜Ｅ８は、電流印加もしくは電圧測定のい
ずれかまたは共用で使用される。さらに、足用測定器３
の電極Ｅ６と電極Ｅ７との間および手用測定器２の電極
Ｅ２と電極Ｅ３との間にはそれぞれ抵抗ｒ１，ｒ２が接
続されている。これら抵抗ｒ１，ｒ２の抵抗値としては
数十オームの値が選択される。なお、この抵抗ｒ１，ｒ
２としては、電極間に導電性を与え電流経路を作るもの
であれば抵抗以外のものでも良く、例えば導電性板材を
使用して電極間をつなぐようにしても良い。

【００３３】前記各電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ
５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８はそれぞれ端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８に接続され、端子Ｐ
６，Ｐ７は定電流回路４の出力端子に、端子Ｐ２，Ｐ３
は定電流回路４の入力端子にアナログスイッチＡＳ１を
介してそれぞれ接続できるようにされている。前記定電
流回路４は、非反転入力端子に参照電圧Ｖｃが入力され
て定電流Ｉを出力する演算増幅器ＡＭＰ１と、この演算
増幅器ＡＭＰ１から定電流Ｉが出力されるように回路を
制御する参照抵抗Ｒｓを備えてなり、演算増幅器ＡＭＰ
１の負荷が変動しても常に一定値Ｉ＝Ｖｃ／Ｒｓの電流
が出力されるように構成されている。

【００３４】また、前記各端子Ｐ１〜Ｐ８はアナログス
イッチＡＳ２およびＡＳ３を介して電圧測定回路５の入
力端子に接続できるようにされている。この電圧測定回
路５は、２つの入力端子間に発生する電圧を出力する演
算増幅器ＡＭＰ２と、この演算増幅器ＡＭＰ２の入力抵
抗Ｒ１，Ｒ２とフィードバック抵抗Ｒ３，Ｒ４とを備え
て構成されている。なお、入力抵抗Ｒ１，Ｒ２として
は、測定誤差が生じないように、身体の信号源インピー
ダンス（数百オーム程度）に比べて十分大きい値（数百
Ｋオーム程度）が選ばれる。

【００３５】前記電圧測定回路５による人体のインピー
ダンス測定に際しては数十ＫＨｚの交流信号が印加され
るので、この電圧測定回路５の演算増幅器ＡＭＰ２の出
力側には、この演算増幅器ＡＭＰ２の出力電圧を整流す
る整流回路６と、この整流回路６から出力される電圧信
号を平滑化するフィルタ回路７が設けられ、さらにその
フィルタ回路７にて平滑化されて直流に変換された後に
アナログ信号をデジタル測定値に変換するＡ／Ｄ変換器
８が設けられている。

【００３６】こうして、Ａ／Ｄ変換器８により変換され
たデジタル測定値はＩ／Ｏ回路９を通して演算回路ＣＰ
Ｕ１０に入力され、この演算回路ＣＰＵ１０により各種
演算が実行される。この演算回路ＣＰＵ１０には、演算
のための各種プログラム並びに記憶定数および演算結果
を記憶するＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成された記憶素子１１
が接続されている。また、前記Ｉ／Ｏ回路９には、測定
者が自己の年齢や性別など、測定インピーダンスを元に
体脂肪量を算出するのに必要な各種データを設定するた
めのキースイッチとしての操作スイッチ１２と、測定デ
ータ等を表示するための表示器１３とが接続されてい
る。

【００３７】このような構成において、演算回路ＣＰＵ
１０からの指令に基づき、アナログスイッチＡＳ１，Ａ
Ｓ２，ＡＳ３により電流印加端子と電圧測定端子とを前
述の第１測定ステップおよび第２測定ステップに対応す
るように所定位置に切り換え操作することで、人体を両
手、胴、両足の５つの部分に分けたときのそれら各部の
インピーダンス値Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｕ，Ｍを求めることがで
きる。

【００３８】これら測定されたインピーダンス値Ｘ，
Ｙ，Ｚ，Ｕ，Ｍは、予めＸ線ＣＴなど直接的な体脂肪測
定手段による測定結果と比較することによって求められ
たそれぞれの組織に特有な変換係数と、操作スイッチ１
２から与えられた個人特有の設定値、更には体重計が併
設されている場合にはその体重計からの体重測定値とを
演算させることで、体脂肪量および体脂肪率を算出して
表示器１３に表示することができる。

【００３９】図４には、本発明の第２の実施形態に係る
身体インピーダンス測定装置の測定原理を示す回路構成
図が示されている。

【００４０】前記第１の実施形態においては、１個の定
電流回路から電流を与えるように構成されているが、本
実施形態においては、２個の定電流回路（電流注入回
路）から電流を与えるように構成されている。すなわ
ち、左足から胴部を通して左手に至る電流経路と、右足
から胴部を通して右手に至る電流経路とが設けられ、各
電流経路に等しく電流値Ｉ／２が帰還するように２つの
定電流回路４Ａ，４Ｂが設けられている。各定電流回路
４Ａ，４Ｂは、非反転入力端子に参照電圧Ｖｃが入力さ
れて両方の出力電流の合計値がＩになるように出力する
演算増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２をそれぞれ備えるととも
に、各演算増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２から出力された電
流がＩ／２ずつに分岐するように回路を制御する参照抵
抗Ｒｓ，Ｒｓをそれぞれ備え、常に一定値Ｉ／２＝Ｖｃ
／Ｒｓの電流が出力されるように構成されている。

【００４１】前記各演算増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２の出
力端子Ｏ１，Ｏ２を電極Ｅ６，Ｅ８にそれぞれ接続した
とき、これら端子Ｏ１，Ｏ２から回路コモンを見たイン
ピーダンスは異なるので、端子Ｏ１，Ｏ２から出力され
る電流値は異なるが、それら電流値の合計値はＩとなる
（Ｉ／２＋Ｉ／２＝Ｉ）。この場合、端子Ｏ１，Ｏ２に
それぞれ流れる電流値を知るにはいずれか一方の演算増
幅器ＡＭＰ１またはＡＭＰ２の出力電流値を知る必要が
ある。そのため、一方の演算増幅器ＡＭＰ２の出力側に
直列に測定用抵抗ｒ１を接続するとともに、アナログス
イッチＡＳ１により左右の足に印加する電流源を切り換
えるようにされる。なお、他方の演算増幅器ＡＭＰ１の
出力側にも抵抗ｒ２を接続してそれぞれの演算増幅器が
電流を適切な割合で負担できるようにされる。

【００４２】このような構成の身体インピーダンス測定
装置において、まず、図４に示されるように、第１測定
ステップにてアナログスイッチＡＳ１の接点をａ側にし
たときに、右足インピーダンスＹに電流Ｉｘが流れ、左
足インピーダンスＸに電流Ｉ−Ｉｘが流れ、測定用抵抗
ｒ１の両端に電圧Ｖ１が、電極Ｅ５，Ｅ８間に電圧Ｖ３
が、電極Ｅ４，Ｅ１間に電圧Ｖ６が、電極Ｅ８，Ｅ４間
に電圧Ｖ５がそれぞれ発生しそれらを測定したとする
と、図４に示される人体等価回路には次の式が成り立
つ。 Ｉｘ・Ｙ−（Ｉ−Ｉｘ）・Ｘ＝Ｖ３ …………（６） （Ｉ／２）・Ｚ−（Ｉ／２）・Ｕ＝Ｖ６ …………（７） Ｉｘ・Ｙ＋Ｉ・Ｍ＋（Ｉ／２）・Ｕ＝Ｖ５ …………（８） ここで、抵抗ｒ１の両端の電圧Ｖ１を測定すれば、Ｉｘ
＝Ｖ１／ｒ１からＩｘの値を既知化できるので、式
（６）（７）（８）の係数を既知化できる。

【００４３】続いて、第２測定ステップにてアナログス
イッチＡＳ１の接点をｂ側にしたときに、左足インピー
ダンスＸに電流Ｉｙが流れ、右足インピーダンスＹに電
流Ｉ−Ｉｙが流れ、測定用抵抗ｒ１の両端に電圧Ｖ２
が、電極Ｅ５，Ｅ８間に電圧Ｖ４が、電極Ｅ８，Ｅ４間
に電圧Ｖ７がそれぞれ発生しそれらを測定したとする
と、次の式が成り立つ。 Ｉｙ・Ｘ−（Ｉ−Ｉｙ）・Ｙ＝Ｖ４ …………（９） （Ｉ−Ｉｙ）・Ｙ＋Ｍ・Ｉ＋（Ｉ／２）・Ｕ＝Ｖ７ …………（１０） ここで、抵抗ｒ１の両端の電圧Ｖ２を測定すれば、Ｉｙ
＝Ｖ２／ｒ１からＩｙの値を既知化できるので、式
（９）（１０）の係数を既知化できる。

【００４４】本実施形態によれば、左右の足に流れる電
流が異なっても、それぞれの電流を既知化するととも
に、回路方程式を解くことで、人体の５つの部分のイン
ピーダンスを正確に求めることができる。また、電圧測
定回数も７回で済む。

【００４５】図５（ａ）（ｂ）には、本発明の第３の実
施形態に係る身体インピーダンス測定装置の測定原理を
示す回路構成図が示されている。

【００４６】本実施形態では、左手と左足間および右手
と右足間にそれぞれ抵抗ｒ２，ｒ１を接続し、身体の５
つの部分の全てに電流が流れるように構成したものであ
る。ここで、図５（ａ）に示される例では、電極Ｅ４，
Ｅ１間に定電流Ｉを流す測定ステップを実行し、図５
（ｂ）に示される例では、電極Ｅ８，Ｅ５間に定電流Ｉ
を流す測定ステップを実行し、それぞれの測定ステップ
で成り立つ回路方程式から前記各実施形態と同様にイン
ピーダンスＸ，Ｙ，Ｚ，Ｕ，Ｍを求めるようにされる。
なお、これらインピーダンスの演算手順等についてはそ
の詳細な説明を省略することとする。

【００４７】本実施形態のような回路構成によっても、
前記各実施形態と同様の作用効果を奏することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の第１の実
施形態に係る身体インピーダンス測定装置の測定原理を
示す回路構成図である。

【図２】図２（ａ）（ｂ）は、第１の実施形態を体脂肪
計に適用した具体例を示す回路構成図である。

【図３】図３は、体脂肪計による測定状態の外観図であ
る。

【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係る身体イ
ンピーダンス測定装置の測定原理を示す回路構成図であ
る。

【図５】図５（ａ）（ｂ）は、本発明の第３の実施形態
に係る身体インピーダンス測定装置の測定原理を示す回
路構成図である。

【図６】図６（ａ）（ｂ）は、第１の従来例による身体
インピーダンス測定装置の測定原理を示す回路構成図
（１）である。

【図７】図７（ａ）（ｂ）は、第１の従来例による身体
インピーダンス測定装置の測定原理を示す回路構成図
（２）である。

【図８】図８（ａ）（ｂ）は、第２の従来例による身体
インピーダンス測定装置の測定原理を示す回路構成図で
ある。

【図９】図９は、従来例の問題点を説明する図である。

【符号の説明】

１ 人体の等価インピーダンス回路モデル ２ 手用測定器 ３ 足用測定器 ４，４Ａ，４Ｂ 定電流回路 ５ 電圧測定回路 ６ 整流回路 ７ フィルタ回路 ８ Ａ／Ｄ変換器 ９ Ｉ／Ｏ回路 １０ 演算回路ＣＰＵ １１ 記憶素子 １２ 操作スイッチ １３ 表示器 ＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３ アナログスイッチ Ｅ１〜Ｅ８ 電極 Ｐ１〜Ｐ８ 端子 ｒ１，ｒ２ 抵抗 Ｘ 左足のインピーダンス Ｙ 右足のインピーダンス Ｍ 胴部のインピーダンス Ｚ 左手のインピーダンス Ｕ 右手のインピーダンス ｖ１〜ｖ８ 接触インピーダンスと末端組織インピ
ーダンスとの加算値

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 身体を左右の手、胴および左右の足の５
   つの部分に分割してそれら各部分のインピーダンスを求
   める身体インピーダンス測定装置において、 測定時に少なくとも１個の電流制御回路より、身体末端
   部に近接配置される電極を介して前記身体の各部分の全
   てに同時に電流を流すように回路を構成することを特徴
   とする身体インピーダンス測定装置。
2. 【請求項２】 身体末端部に近接配置される電極間に導
   電度を与えることによって前記身体の各部分の全てに同
   時に電流が流れるようにされる請求項１に記載の身体イ
   ンピーダンス測定装置。
3. 【請求項３】 前記電極間に抵抗を接続することによっ
   て導電度を与えるようにされる請求項２に記載の身体イ
   ンピーダンス測定装置。
4. 【請求項４】 身体末端部に近接配置される二つの電極
   にそれぞれ電流制御回路より電流を与え、各電流制御回
   路における電流値を既知化して身体の各部分のインピー
   ダンスを求めるようにされる請求項１〜３のいずれかに
   記載の身体インピーダンス測定装置。
5. 【請求項５】 身体末端部に近接配置される電極が固定
   的に設けられる請求項１〜４のいずれかに記載の身体イ
   ンピーダンス測定装置。