JP2005192777A

JP2005192777A - インピーダンス測定装置

Info

Publication number: JP2005192777A
Application number: JP2004001697A
Authority: JP
Inventors: Masahito Nakada; 雅人中田
Original assignee: Tanita Corp
Current assignee: Tanita Corp
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】廉価に、精度良く、処理スピードを速く、接触インピーダンスの測定を可能とし、更にこの接触インピーダンスによる成分を除いた体内インピーダンスのみの測定を可能とするインピーダンス測定装置を提供する。
【解決手段】測定部１において外部基準インピーダンスと内部基準インピーダンスとを測定し、定数演算部１９において各種定数を演算し、定数記憶部１８において各種定数を記憶しておき、測定部１において内部基準インピーダンスと身体との切換えにより測定した各電圧値と、接触インピーダンス演算部２０において演算式記憶部１７の各演算式を用いて接触インピーダンス成分を含む全インピーダンス値と体内インピーダンス成分のみを含む身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値とを求め、全インピーダンス値から身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値を除いた接触インピーダンス値を求め、更に、体内インピーダンス演算部２１において身体を測定の際の体内インピーダンス値を求めるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、身体の部位間に電極を接触した際に生ずる接触インピーダンスを測定するインピーダンス測定装置に関する。更に、本発明は、この接触インピーダンスによる成分を除いた体内インピーダンスのみを測定するインピーダンス測定装置に関する。

身体の部位間に電極を接触し、この電極から電流を身体に流し、そのときの電極間に生ずるインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置は、身体の部位と電極との接触により接触インピーダンスが発生する。

近年、インピーダンス測定装置として、この接触インピーダンスを独立して求めることができるもの（特許文献１参照）が開示されている。このインピーダンス測定装置は、身体部位と接触する複数の電極のそれぞれと定電流回路とをアナログスイッチを介して接続し、身体部位と電極との接触部に生じる電位降下の測定が可能な電流が流れるように、各電極相互間を常に測定可能な電気伝導度に保ちつつ、各電極間電圧を測定することによって、接触インピーダンスを独立して求めることができるものである。

特開２００１−３４０３１３号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示されているインピーダンス測定装置は、各電極相互間を常に測定可能な電気伝導度に保つために各電極相互間に抵抗を有するため、部品点数の多さによるコスト高や浮遊容量発生による精度低下を及ぼすという問題があった。また、各電極間電圧の測定に多くの切換えを必要とするため、処理スピードが劣るという問題があった。

そこで、本発明は、このような背景技術の問題点に鑑みて、廉価に、精度良く、処理スピードを速く、接触インピーダンスの測定を可能とするインピーダンス測定装置を提供することを目的とする。更には、この接触インピーダンスによる成分を除いた体内インピーダンスのみの測定を可能とするインピーダンス測定装置を提供することを目的とする。

本発明のインピーダンス測定装置は、外部基準インピーダンス又は身体に接触するための複数の電極と、外部基準インピーダンス又は身体が前記複数の電極に接触している際に参照するための内部基準インピーダンスとを有し、身体の体内インピーダンス成分として想定する第１外部基準インピーダンスが前記複数の電極に接触している際の第１外部基準インピーダンス両端間に生ずる第１外部基準電圧値及び内部基準インピーダンス両端間に生ずる第１内部基準電圧値と、身体の体内インピーダンス成分として想定する第２外部基準インピーダンスが前記複数の電極に接触している際の第２外部基準インピーダンス両端間に生ずる第２外部基準電圧値及び内部基準インピーダンス両端間に生ずる第２内部基準電圧値と、身体の体内インピーダンス成分として想定する第１外部基準インピーダンス及び接触インピーダンス成分として想定する第３外部基準インピーダンスが前記複数の電極に接触している際の第１外部基準インピーダンス両端間に生ずる第３外部基準電圧値及び内部基準インピーダンス両端間に生ずる第３内部基準電圧値と、身体が前記複数の電極に接触している際の身体接触部位間に生ずる身体電圧値及び内部基準インピーダンス両端間に生ずる第４内部基準電圧値とを測定する測定部と、
インピーダンス変動要因による変動定数と第１外部基準電圧値と第１内部基準電圧値とに基づいて第１外部基準インピーダンス値を求めるための第１外部基準インピーダンス演算式と、インピーダンス変動要因による変動定数と第２外部基準電圧値と第２内部基準電圧値とに基づいて第２外部基準インピーダンス値を求めるための第２外部基準インピーダンス演算式と、第１外部基準インピーダンス値と第２外部基準インピーダンス値と第３外部基準インピーダンス値と第３内部基準電圧値と第２内部基準電圧値とに基づいて内外基準インピーダンス関係の傾き定数を求めるための傾き演算式と、内外基準インピーダンス関係の傾き定数と第４内部基準電圧値と第２内部基準電圧値とに基づいて身体を測定の際の全インピーダンスを求めるための全インピーダンス演算式と、インピーダンス変動要因による変動定数と身体電圧値と第４内部基準電圧値とに基づいて身体を測定の際の暫定体内インピーダンスを求めるための第１暫定体内インピーダンス演算式と、全インピーダンス値と身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値とに基づいて身体を測定の際の接触インピーダンス値を求めるための身体接触インピーダンス演算式とを予め記憶する演算式記憶部と、
前記測定部により測定した第１外部基準電圧値及び第１内部基準電圧値を前記演算式記憶部により記憶している第１外部基準インピーダンス演算式に代入し、前記測定部により測定した第２外部基準電圧値及び第２内部基準電圧値を前記演算式記憶部により記憶している第２外部基準インピーダンス演算式に代入することによって、インピーダンス変動要因による変動定数を演算し、前記測定部により測定した第３内部基準電圧値及び第２内部基準電圧値を前記演算式記憶部により記憶している傾き演算式に代入することによって、内外基準インピーダンス関係の傾き定数を演算する定数演算部と、
前記定数演算部により演算したインピーダンス変動要因による変動定数及び内外基準インピーダンス関係の傾き定数と前記測定部により測定した第２内部基準電圧値とを記憶する定数記憶部と、
前記定数記憶部により記憶した内外基準インピーダンス関係の傾き定数と前記測定部により測定した第４内部基準電圧値及び第２内部基準電圧値とを前記演算式記憶部により記憶している全インピーダンス演算式に代入することによって、身体を測定の際の全インピーダンス値を演算し、前記定数記憶部により記憶したインピーダンス変動要因による変動定数と前記測定部により測定した身体電圧値及び第４内部基準電圧値とを前記演算式記憶部により記憶している第１暫定体内インピーダンス演算式に代入することによって、身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値を演算し、先に演算した身体を測定の際の全インピーダンス値及び身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値を前記演算式記憶部により記憶している身体接触インピーダンス演算式に代入することによって、身体を測定の際の接触インピーダンス値を演算する接触インピーダンス演算部と、を備えることを特徴とする。

また、前記演算式記憶部は、インピーダンス変動要因による変動定数と第３内部基準電圧値と第３外部基準電圧値とに基づいて第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値を求めるための第２暫定体内インピーダンス演算式と、第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値と第１外部基準インピーダンス値と第３外部基準インピーダンス値とに基づいて外部基準インピーダンスを測定の際の接触インピーダンス値を求めるための外部基準接触インピーダンス演算式と、第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値と外部基準インピーダンスを測定の際の接触インピーダンス値と補正定数とに基づいて第１外部基準インピーダンス値を求めるための外部基準インピーダンス演算式と、身体を測定の際の接触インピーダンス値と身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値と補正定数とに基づいて身体を測定の際の体内インピーダンス値を求めるための体内インピーダンス演算式とを更に記憶し、
前記接触インピーダンス演算部は、前記測定部により測定した第３外部基準電圧値及び第３内部基準電圧値と前記定数記憶部に記憶したインピーダンス変動要因による変動定数とを前記演算式記憶部により記憶している第２暫定体内インピーダンス演算式に代入することによって、第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値を演算し、この第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値を前記演算式記憶部により記憶している外部基準接触インピーダンス演算式に代入することによって、外部基準インピーダンスを測定の際の接触インピーダンス値を更に演算し、
前記定数演算部は、接触インピーダンス演算部により演算した第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値と外部基準インピーダンスを測定の際の接触インピーダンス値とを前記演算式記憶部により記憶している外部基準インピーダンス演算式に代入することによって、補正定数を更に演算し、
前記定数記憶部は、前記定数演算部により演算した補正定数を更に記憶し、
前記接触インピーダンス演算部により演算した身体を測定の際の接触インピーダンス値及び身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値と前記定数記憶部により記憶した補正定数とを前記演算式記憶部により記憶している体内インピーダンス演算式に代入することによって、身体を測定の際の体内インピーダンス値を演算する体内インピーダンス演算部を更に備えることを特徴とする。

本発明のインピーダンス測定装置は、各種定数を取得し、内部基準インピーダンスと身体との切換えによって、接触インピーダンス成分を含む全インピーダンス値と体内インピーダンス成分のみを含む身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値とを求め、全インピーダンス値から身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値を除いた接触インピーダンス値を求め、更に、身体を測定の際の体内インピーダンス値を求めるものである。

このように、本発明のインピーダンス測定装置は、内部基準インピーダンスを有し、この内部基準インピーダンス両端間と身体接触部位間とを切換えるだけなので、部品点数及び部品に係わる浮遊容量発生が少なくなり、かつ身体を測定の際のサンプリングのための切換えが少なくなる。したがって、廉価に、精度良く、処理スピードを速く、接触インピーダンス及び体内インピーダンスの測定をすることができる。

本発明のインピーダンス測定装置は、測定部、演算式記憶部、定数演算部、定数記憶部、接触インピーダンス演算部及び体内インピーダンス演算部から構成し、接触インピーダンス値及び体内インピーダンス値を求める。

測定部は、複数の電極と内部基準インピーダンスとを有し、次の各種電圧値の測定を行う。（ｉ）第１外部基準インピーダンスが複数の電極に接触している際の第１外部基準インピーダンス両端間に生ずる第１外部基準電圧値及び内部基準インピーダンス両端間に生ずる第１内部基準電圧値の測定、（ii）第２外部基準インピーダンスが複数の電極に接触している際の第２外部基準インピーダンス両端間に生ずる第２外部基準電圧値及び内部基準インピーダンス両端間に生ずる第２内部基準電圧値の測定、（iii）第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスが複数の電極に接触している際の第１外部基準インピーダンス両端間に生ずる第３外部基準電圧値及び内部基準インピーダンス両端間に生ずる第３内部基準電圧値の測定、（iv）身体が複数の電極に接触している際の身体接触部位間に生ずる身体電圧値及び内部基準インピーダンス両端間に生ずる第４内部基準電圧値の測定。なお、第１外部基準インピーダンスと第２外部基準インピーダンスについては、身体の体内インピーダンス成分を、第３外部基準インピーダンスについては接触インピーダンス成分を想定するものである。

演算式記憶部は、次の各種演算式の記憶を行う。（ｉ）インピーダンス変動要因による変動定数と第１外部基準電圧値と第１内部基準電圧値とに基づいて第１外部基準インピーダンス値を求めるための第１外部基準インピーダンス演算式の記憶、（ii）インピーダンス変動要因による変動定数と第２外部基準電圧値と第２内部基準電圧値とに基づいて第２外部基準インピーダンス値を求めるための第２外部基準インピーダンス演算式の記憶、（iii）第１外部基準インピーダンス値と第２外部基準インピーダンス値と第３外部基準インピーダンス値と第３内部基準電圧値と第２内部基準電圧値とに基づいて内外基準インピーダンス関係の傾き定数を求めるための傾き演算式の記憶、（iv）内外基準インピーダンス関係の傾き定数と第４内部基準電圧値と内外基準インピーダンス関係の切片定数（第２内部基準電圧値）とに基づいて身体を測定の際の全インピーダンスを求めるための全インピーダンス演算式の記憶、（ｖ）インピーダンス変動要因による変動定数と身体電圧値と第４内部基準電圧値とに基づいて身体を測定の際の暫定体内インピーダンスを求めるための第１暫定体内インピーダンス演算式の記憶、（vi）全インピーダンス値と身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値とに基づいて身体を測定の際の接触インピーダンス値を求めるための身体接触インピーダンス演算式の記憶、（vii）インピーダンス変動要因による変動定数と第３内部基準電圧値と第３外部基準電圧値とに基づいて第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値を求めるための第２暫定体内インピーダンス演算式の記憶、（viii）第1外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値と第1外部基準インピーダンス値と第３外部基準インピーダンス値とに基づいて外部基準インピーダンスを測定の際の接触インピーダンス値を求めるための外部基準接触インピーダンス演算式の記憶、（ix）第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値と外部基準インピーダンスを測定の際の接触インピーダンス値と補正定数とに基づいて第１外部基準インピーダンス値を求めるための外部基準インピーダンス演算式の記憶、（ｘ）身体を測定の際の接触インピーダンス値と身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値と補正定数とに基づいて身体を測定の際の体内インピーダンス値を求めるための体内インピーダンス演算式の記憶。なお、第１外部基準インピーダンス演算式、第２外部基準インピーダンス演算式、傾き演算式、外部基準接触インピーダンス演算式及び外部基準インピーダンス演算式における第1外部基準インピーダンス値、第２外部基準インピーダンス値、第３外部基準インピーダンス値及び内部基準インピーダンスは身体を測定の際に想定される値に基づいて決めた既定値である。

定数演算部は、次の各種定数の演算を行う。（ｉ）測定部により測定した第１外部基準電圧値及び第１内部基準電圧値を演算式記憶部により記憶している第１外部基準インピーダンス演算式に代入し、測定部により測定した第２外部基準電圧値及び第２内部基準電圧値を演算式記憶部により記憶している第２外部基準インピーダンス演算式に代入することによるインピーダンス変動要因による変動定数の演算、（ii）測定部により測定した第３内部基準電圧値及び第２内部基準電圧値を演算式記憶部により記憶している傾き演算式に代入することによる内外基準インピーダンス関係の傾き定数の演算、（iii）接触インピーダンス演算部により演算した第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値と外部基準インピーダンスを測定の際の接触インピーダンス値とを演算式記憶部ににより記憶している外部基準インピーダンス演算式に代入することによる補正定数の演算。

定数記憶部は、次の各種定数の記憶を行う。（ｉ）定数演算部により演算したインピーダンス変動要因による変動定数の記憶、（ii）定数演算部により演算した内外基準インピーダンス関係の傾き定数の記憶、（iii）測定部により測定した第２内部基準電圧値（内外基準インピーダンス関係の切片定数）の記憶、（iv）定数演算部により演算した補正定数の記憶。

接触インピーダンス演算部は、次の各種インピーダンス値の演算を行う。（ｉ）定数記憶部により記憶した内外基準インピーダンス関係の傾き定数と測定部により測定した第４内部基準電圧値及び第２内部基準電圧値とを演算式記憶部により記憶している全インピーダンス演算式に代入することによる身体を測定の際の全インピーダンス値の演算、（ii）定数記憶部により記憶したインピーダンス変動要因による変動定数と測定部により測定した身体電圧値及び第４内部基準電圧値とを演算式記憶部により記憶している第１暫定体内インピーダンス演算式に代入することによる身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値の演算、（iii）先に演算した身体を測定の際の全インピーダンス値及び身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値を演算式記憶部により記憶している身体接触インピーダンス演算式に代入することによる身体を測定の際の接触インピーダンス値の演算、（iv）測定部により測定した第３外部基準電圧値及び第３内部基準電圧値と定数記憶部に記憶したインピーダンス変動要因による変動定数とを演算式記憶部により記憶している第２暫定体内インピーダンス演算式に代入することによる第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値の演算、（ｖ）第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値を演算式記憶部により記憶している外部基準接触インピーダンス演算式に代入することによる外部基準インピーダンスを測定の際の接触インピーダンス値の演算。

体内インピーダンス演算部は、身体接触インピーダンス演算部により演算した身体を測定の際の接触インピーダンス値及び身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値と定数記憶部により記憶した補正定数とを演算式記憶部により記憶している体内インピーダンス演算式に代入することによって、身体を測定の際の体内インピーダンス値の演算を行う。

以下、インピーダンス測定装置における具体的な実施例について説明する。

まず、図１に示すブロック図を用いて、本発明のインピーダンス測定装置の具体的な構成について説明する。

インピーダンス測定装置は、測定部１、ＥＥＰＲＯＭ２、マイクロコンピュータ３、表示部４、入力部６及び電源部７を公知の体重計５に備える。なお、測定部１の一部、ＥＥＰＲＯＭ２、マイクロコンピュータ３、表示部４、入力部６及び電源部７については、体重計５の各部と兼用している。

インピーダンス測定装置を構成するこれら各部のうち、測定部１は、身体、外部基準インピーダンス（抵抗）又は内部基準インピーダンス（抵抗）についてのインピーダンスに基因する電圧値を測定する。この測定部１は、定電圧（正弦波交流）発生器８、Ｖ／Ｉ変換器９、内部基準インピーダンス１０、電極Ａ１１、電極Ｂ１２、切換器１３、増幅器１４、フィルタ１５及びＡ／Ｄ変換器１６から成る。なお、本実施例において、外部基準インピーダンスには、８００Ω（３ヶ）、２００Ω（１ヶ）の抵抗を、内部基準インピーダンス１０には、８００Ω（１ヶ）の抵抗を用いる。そして、これら抵抗値は、身体を測定の際に想定される値に基づいて決めたものである。

測定部１を構成するこれら各部のうち、定電圧（正弦波交流）発生器８は、高周波の定電圧を発生する。また、Ｖ／Ｉ変換器９は、この定電圧（正弦波交流）発生器８から受けた定電圧を定電流に変換する。

また、内部基準インピーダンス１０は、環境等の温度変化に基因する定電流の変化、浮遊容量等及び身体が電極に接触した際に発生する接触インピーダンスを補正するための基準として参照するためのものである。

また、電極Ａ１１は、Ｖ／Ｉ変換器９から出力され内部基準インピーダンス１０を経た定電流を身体又は外部基準インピーダンスに通電するための端子であり、電極Ｂ１２は、身体又は外部基準インピーダンスに発生する電圧を検出するための端子であり、体重計５の載せ台に配設する。

また、切換器１３は、定電流が内部基準インピーダンス１０に流れたことにより内部基準インピーダンス両端間に発生する電圧値と、定電流が２つの電極Ｂ間の身体又は外部基準インピーダンスに流れたことにより２つの電極Ｂ間に発生する電圧値との検出の切換えを行う。より具体的には、（ｉ）第１外部基準インピーダンスが電極に接触している際の第１外部基準インピーダンス両端間に生ずる第１外部基準電圧値と内部基準インピーダンス両端間に生ずる第１内部基準電圧値との検出の切換え、（ii）第２外部基準インピーダンスが電極に接触している際の第２外部基準インピーダンス両端間に生ずる第２外部基準電圧値と内部基準インピーダンス両端間に生ずる第２内部基準電圧値との検出の切換え、（iii）第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスが電極に接触している際の第１外部基準インピーダンス両端間に生ずる第３外部基準電圧値と内部基準インピーダンス両端間に生ずる第３内部基準電圧値との検出の切換え、（iv）身体が電極に接触している際の身体接触部位間に生ずる身体電圧値と内部基準インピーダンス両端間に生ずる第４内部基準電圧値との検出の切換えを行う。

また、増幅器１４は、切換器１３を経た内部基準インピーダンス１０のインピーダンスに基因する電圧値、又は身体若しくは外部基準インピーダンスのインピーダンスに基因する電圧値を増幅する。また、フィルタ１５は、増幅器１４で増幅された電圧のノイズ成分を除去する。Ａ／Ｄ変換器１６は、フィルタ１５でノイズ成分が除去された電圧（アナログ）をデジタル変換する。

インピーダンス測定装置を構成するこれら各部のうち、ＥＥＰＲＯＭ２は、演算式記憶部１７及び定数記憶部１８を兼有し、各種演算式及び各種定数を予め記憶する。より具体的には、
（ｉ）インピーダンス変動要因による変動定数をｃ、ｏｓとし、第１外部基準電圧値をＶ_Ｏ１とし、第１内部基準電圧値をＶ_Ｒ１とし、第１外部基準インピーダンス値をＺ_Ｏ１（既定値＝８００Ω）とし、
Ｚ_Ｏ１＝８００＝ｃ×Ｖ_Ｏ１／Ｖ_Ｒ１＋ｏｓ
で表す第１外部基準インピーダンス演算式と、
（ii）インピーダンス変動要因による変動定数をｃ、ｏｓとし、第２外部基準電圧値をＶ_Ｏ２とし、第２内部基準電圧値をＶ_Ｒ２とし、第２外部基準インピーダンス値をＺ_Ｏ２（既定値＝２００Ω）とし、
Ｚ_Ｏ２＝２００＝ｃ×Ｖ_Ｏ２／Ｖ_Ｒ２＋ｏｓ
で表す第２外部基準インピーダンス演算式と、
（iii）第１外部基準インピーダンス値をＺ_Ｏ１（既定値＝８００Ω）とし、第３外部基準インピーダンス値をＺ_Ｏ３（既定値＝８００Ω）とし、第２外部基準インピーダンス値をＺ_Ｏ２（既定値＝２００Ω）とし、第３内部基準電圧値をＶ_Ｒ３とし、第２内部基準電圧値をＶ_Ｒ２とし、内外基準インピーダンス関係の傾き定数をｐとし、
ｐ＝｛（Ｚ_Ｏ３＋Ｚ_Ｏ１＋Ｚ_Ｏ３）−Ｚ_Ｏ２｝／（Ｖ_Ｒ３−Ｖ_Ｒ２）
＝｛（８００＋８００＋８００）−２００｝／（Ｖ_Ｒ３−Ｖ_Ｒ２）
で表す傾き演算式と、
（iv）内外基準インピーダンス関係の傾き定数をｐとし、第４内部基準電圧値をＶ_Ｒ４とし、内外基準インピーダンス関係の切片定数をｑ（＝第２内部基準電圧値Ｖ_Ｒ２）とし、身体を測定の際の全インピーダンス値をＺ_{ＴＯＴＡＬ}とし、
Ｚ_{ＴＯＴＡＬ}＝ｐ×Ｖ_Ｒ４＋ｑ
で表す全インピーダンス演算式と、
（ｖ）インピーダンス変動要因による変動定数をｃ、ｏｓとし、身体電圧値をＶ_ＨＵＭとし、第４内部基準電圧値をＶ_Ｒ４とし、身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値をＺ_{Ｂ−ＴＥＭＰ}とし、
Ｚ_{Ｂ−ＴＥＭＰ}＝ｃ×Ｖ_ＨＵＭ／Ｖ_Ｒ４＋ｏｓ
で表す第１暫定体内インピーダンス演算式と、
（vi）全インピーダンス値をＺ_{ＴＯＴＡＬ}とし、身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値をＺ_{Ｂ−ＴＥＭＰ}とし、身体を測定の際の接触インピーダンス値をＺ_Ｃとし、
Ｚ_Ｃ＝（Ｚ_{ＴＯＴＡＬ}−Ｚ_{Ｂ−ＴＥＭＰ}）／２
で表す身体接触インピーダンス演算式と、
（vii）インピーダンス変動要因による変動定数をｃ、ｏｓとし、第３内部基準電圧値をＶ_Ｒ３とし、第３外部基準電圧値Ｖ_Ｏ３とし、第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値をＺ_{Ｏ１−ＴＥＭＰ}とし、
Ｚ_{Ｏ１−ＴＥＭＰ}＝ｃ×Ｖ_Ｏ３／Ｖ_Ｒ３＋ｏｓ
で表す第２暫定体内インピーダンス演算式と、
（viii）第１外部基準インピーダンス値をＺ_Ｏ１（既定値＝８００Ω）とし、第３外部基準インピーダンスをＺ_Ｏ３（既定値＝８００Ω）とし、第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値をＺ_{Ｏ１−ＴＥＭＰ}とし、外部基準を測定の際の接触インピーダンス値をＺ_ＣＯとし、
Ｚ_ＣＯ＝｛（Ｚ_Ｏ３＋Ｚ_Ｏ１＋Ｚ_Ｏ３）−Ｚ_{Ｏ１−ＴＥＭＰ}｝／２
＝｛（８００＋８００＋８００）−Ｚ_{Ｏ１−ＴＥＭＰ}｝／２
で表す外部基準接触インピーダンス演算式と、
（ix）補正定数をｋとし、外部基準を測定の際の接触インピーダンス値をＺ_ＣＯとし、第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値をＺ_{Ｏ１−ＴＥＭＰ}とし、第１外部基準インピーダンス値をＺ_Ｏ１とし、
Ｚ_Ｏ１＝８００＝（１＋ｋＺ_ＣＯ）×Ｚ_{Ｏ１−ＴＥＭＰ}
で表す外部基準インピーダンス演算式と、
（ｘ）補正定数をｋとし、身体を測定の際の接触インピーダンス値をＺ_Ｃとし、身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値をＺ_{Ｂ−ＴＥＭＰ}とし、身体を測定の際の体内インピーダンス値をＺ_Ｂとし、
Ｚ_Ｂ＝（１＋ｋＺ_Ｃ）×Ｚ_{Ｂ−ＴＥＭＰ}
で表す体内インピーダンス演算式とを演算式記憶部１７に予め記憶する。
また、測定部１で測定した第２内部基準電圧値Ｖ_Ｒ２と、定数演算部１９で演算したインピーダンス変動要因による変動定数ｃ、ｏｓ、内外基準インピーダンス関係の傾き定数ｐ及び補正定数ｋとを定数記憶部１８に記憶する。

なお、第１外部基準インピーダンス演算式、第２外部基準インピーダンス演算式、第１暫定体内インピーダンス演算式及び第２暫定体内インピーダンス演算式は、測定部１に生じるインピーダンス変動要因に基づく変動を考慮した図２の回路モデルに基づいて導き出したものである。図２の各部は、内部基準インピーダンスをＺ_Ｒ、身体を測定の際の接触インピーダンスをＺ_Ｃ、身体を測定の際の体内インピーダンスをＺ_Ｂ、身体を測定の際の全インピーダンスＺ_{ＴＯＴＡＬ}、浮遊容量等によるインピーダンスをＺ_Ｓ、寄生インピーダンスをＺ_Ｐ、内部基準インピーダンスと身体とにかけて生ずる電圧をＶ_Ｏ、定電流をＩ_Ｃ及び電圧検出に係わる回路をＡＭＰで表している。また、インピーダンス変動要因による変動定数ｃとはスケールファクター変動定数を示し、インピーダンス変動要因による変動定数ｏｓとはオフセット電圧変動定数を示している。

インピーダンス測定装置を構成するこれら各部のうち、マイクロコンピュータ３は、変動定数・傾き定数・補正定数を演算する定数演算部１９、身体を測定の際の全インピーダンス値・身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値・身体を測定の際の接触インピーダンス値・第１外部基準インピーダンス及び第３外部インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値・外部基準インピーダンスを測定の際の接触インピーダンス値を演算する接触インピーダンス演算部２０及び身体を測定の際の体内インピーダンス値を演算する体内インピーダンス演算部２１を兼有し、各種の演算や制御や内部記憶を行う。なお、定数演算部１９、接触インピーダンス演算部２０及び体内インピーダンス演算部２１における具体的な働きについては、後述する動作についての説明の際に兼ねて行う。

インピーダンス測定装置を構成するこれら各部のうち、表示部４は、マイクロコンピュータ３により演算した結果等を表示する。入力部６は、電源投入や定数取得モードへの切換を行う。電源部７は、入力部６からの信号に基づいて電気系統各部に電力を供給する。

次に、本発明のインピーダンス測定装置の具体的な動作について説明する。

インピーダンス測定装置は、接触インピーダンス及び体内インピーダンスを測定する事前の段階として、図３の定数取得フローチャートで示す流れに従って、接触インピーダンス値及び体内インピーダンス値を求めるにあたって必要な各種定数を取得する。

まず、入力部６により定数取得モードに切換え、第１外部基準インピーダンス（Ｚ_Ｏ１＝８００Ω）だけを電極Ａ、Ｂに接続すると（ステップＳ１）、測定部１において、内部基準インピーダンス（Ｚ_Ｒ＝８００Ω）両端間（図１のｍｎ間）の電圧値を第１内部基準電圧値Ｖ_Ｒ１として測定し（ステップＳ２）、第１外部基準インピーダンス（Ｚ_Ｏ１＝８００Ω）両端間（図１のｂｃ間）の電圧値を第１外部基準電圧値をＶ_Ｏ１として測定する（ステップＳ３）。

続いて、第２外部基準インピーダンス（Ｚ_Ｏ２＝２００Ω）だけを電極Ａ、Ｂに接続すると（ステップＳ４）、測定部１において、内部基準インピーダンス（Ｚ_Ｒ＝８００Ω）両端間（図１のｍｎ間）の電圧値を第２内部基準電圧値Ｖ_Ｒ２として測定し（ステップＳ５）、第２外部基準インピーダンス（Ｚ_Ｏ２＝２００Ω）両端間（図１のｆｇ間）の電圧値を第２外部基準電圧値Ｖ_Ｏ２として測定し（ステップＳ６）、定数記憶部１８において、この第２外部基準電圧値Ｖ_Ｏ２を記憶する（ステップＳ７）。

続いて、定数演算部１９において、測定部１により測定した第１外部基準電圧値Ｖ_Ｏ１及び第１内部基準電圧値Ｖ_Ｒ１を演算式記憶部１７により予め記憶している第１外部基準インピーダンス演算式に代入し、測定部１により測定した第２外部基準電圧値Ｖ_Ｏ２及び第２内部基準電圧値Ｖ_Ｒ２を演算式記憶部１７により記憶している第２外部基準インピーダンス演算式に代入し、これら２つの演算式を連立方程式として解くことによってインピーダンス変動要因による変動定数ｃ、ｏｓを演算し（ステップＳ８）、定数記憶部１８において、このインピーダンス変動要因による変動定数ｃ、ｏｓを記憶する（ステップＳ９）。

続いて、第１外部基準インピーダンス（Ｚ_Ｏ１＝８００Ω）及び第３外部基準インピーダンス（Ｚ_Ｏ３＝８００Ω）を電極Ａ、Ｂに接続すると（ステップＳ１０）、測定部１において、内部基準インピーダンス（Ｚ_Ｒ＝８００Ω）両端間（図１のｍｎ間）の電圧値を第３内部基準電圧値Ｖ_Ｒ３として測定し（ステップＳ１１）、第１外部基準インピーダンス（Ｚ_Ｏ１＝８００Ω）両端間（図１のｊｋ間）の電圧値を第３外部基準電圧値Ｖ_Ｏ３として測定する（ステップＳ１２）。

続いて、定数演算部１９において、測定部１により測定した第３内部基準電圧値をＶ_Ｒ３及び第２内部基準電圧値をＶ_Ｒ２を演算式記憶部１７により記憶している傾き演算式に代入して傾き定数ｐを演算し（ステップＳ１３）、定数記憶部１８において、この傾き定数ｐを記憶する（ステップＳ１４）。

続いて、接触インピーダンス演算部２０において、測定部１により測定した第３外部基準電圧値Ｖ_Ｏ３及び第３内部基準電圧値Ｖ_Ｒ３と、定数記憶部１８に記憶したインピーダンス変動要因による変動定数ｃ、ｏｓとを演算式記憶部１７により記憶している第２暫定体内インピーダンス演算式に代入して第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値Ｚ_{Ｏ１−ＴＥＭＰ}とを演算する（ステップＳ１５）。

続いて、接触インピーダンス演算部２０において、第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値Ｚ_{Ｏ１−ＴＥＭＰ}を演算式記憶部１７により記憶している外部基準接触インピーダンス演算式に代入して第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の外部基準を測定の際の接触インピーダンス値Ｚ_ＣＯを演算する（ステップＳ１６）。

続いて、定数演算部１９において、接触インピーダンス演算部２０により演算した第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の外部基準を測定の際の接触インピーダンス値Ｚ_ＣＯ及び暫定体内インピーダンス値Ｚ_{Ｏ１−ＴＥＭＰ}とを演算式記憶部１７により記憶している外部基準インピーダンス演算式に代入して補正定数ｋを演算し（ステップＳ１７）、定数記憶部１８において、この補正定数ｋを記憶し（ステップＳ１８）、定数取得モードを終了する。

接触インピーダンス値及び体内インピーダンス値を求めるにあたって必要な各種定数を取得したインピーダンス測定装置は、取得後、定数取得モードに切換えられない限り、図４の測定フローチャートで示す流れに従って、身体を測定の際の接触インピーダンス値及び体内インピーダンス値を求める。

まず、電源投入直後または定数取得モードの後、インピーダンス測定装置は、測定モードとなり、接触インピーダンス演算部２０において、定数記憶部１８に記憶した変動定数ｃ、ｏｓ、傾き定数ｐ、切片定数ｑ及び補正定数ｋを呼び出す（ステップＳ３１）。

続いて、電極に足が接触するように体重計５の載せ台に乗ると、測定部１において、身体の両足間の電圧値を身体電圧値Ｖ_ＨＵＭとして測定し（ステップＳ３２）、内部基準インピーダンス（Ｚ_Ｒ＝８００Ω）両端間（図１のｍｎ間）の電圧値を第４内部基準電圧値をＶ_Ｒ４として測定する（ステップＳ３３）。

続いて、接触インピーダンス演算部２０において、測定部１により測定した第４内部基準電圧値をＶ_Ｒ４と、定数記憶部１８から呼び出した傾き定数をｐ及び切片定数をｑ（＝第２内部基準電圧値Ｖ_Ｒ２）とを演算記憶部により予め記憶している全インピーダンス演算式に代入して身体を測定の際の全インピーダンス値をＺ_{ＴＯＴＡＬ}を演算する（ステップＳ３４）。

続いて、接触インピーダンス演算部２０において、測定部１により測定した身体電圧値Ｖ_ＨＵＭ及び第４内部基準電圧値をＶ_Ｒ４と、定数記憶部１８から呼び出したインピーダンス変動要因による変動定数ｃ、ｏｓとを演算記憶部により予め記憶している第１暫定体内インピーダンス演算式に代入して身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値Ｚ_{Ｂ−ＴＥＭＰ}を演算する（ステップＳ３５）。

続いて、接触インピーダンス演算部２０において、先に演算した全インピーダンス値Ｚ_{ＴＯＴＡＬ}及び身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値Ｚ_{Ｂ−ＴＥＭＰ}を演算記憶部により予め記憶している身体接触インピーダンス演算式に代入して身体を測定の際の接触インピーダンス値をＺ_Ｃを演算する（ステップＳ３６）。

続いて、体内インピーダンス演算部２１において、接触インピーダンス演算部２０により演算した身体を測定の際の接触インピーダンス値Ｚ_Ｃ及び身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値をＺ_{Ｂ−ＴＥＭＰ}と、定数記憶部１８から呼び出した補正定数ｋとを演算記憶部により予め記憶している体内インピーダンス演算式に代入して身体を測定の際の体内インピーダンス値Ｚ_Ｂを演算する（ステップＳ３７）。

インピーダンス測定装置の構成を示すブロック図である。身体を測定する際の回路モデル図である。インピーダンス測定装置の定数取得モードにおける動作の流れを示すフローチャートである。インピーダンス測定装置の測定モードにおける動作の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１測定部
２ＥＥＰＲＯＭ
３マイクロコンピュータ
４表示部
５体重計
６入力部
７電源部
８定電圧（正弦波交流）発生器
９Ｖ／Ｉ変換器
１０内部基準インピーダンス
１１電極Ａ
１２電極Ｂ
１３切換器
１４増幅器
１５フィルタ
１６Ａ／Ｄ変換器
１７演算式記憶部
１８定数記憶部
１９定数演算部
２０接触インピーダンス演算部
２１体内インピーダンス演算部

Claims

外部基準インピーダンス又は身体に接触するための複数の電極と、外部基準インピーダンス又は身体が前記複数の電極に接触している際に参照するための内部基準インピーダンスとを有し、身体の体内インピーダンス成分として想定する第１外部基準インピーダンスが前記複数の電極に接触している際の第１外部基準インピーダンス両端間に生ずる第１外部基準電圧値及び内部基準インピーダンス両端間に生ずる第１内部基準電圧値と、身体の体内インピーダンス成分として想定する第２外部基準インピーダンスが前記複数の電極に接触している際の第２外部基準インピーダンス両端間に生ずる第２外部基準電圧値及び内部基準インピーダンス両端間に生ずる第２内部基準電圧値と、身体の体内インピーダンス成分として想定する第１外部基準インピーダンス及び接触インピーダンス成分として想定する第３外部基準インピーダンスが前記複数の電極に接触している際の第１外部基準インピーダンス両端間に生ずる第３外部基準電圧値及び内部基準インピーダンス両端間に生ずる第３内部基準電圧値と、身体が前記複数の電極に接触している際の身体接触部位間に生ずる身体電圧値及び内部基準インピーダンス両端間に生ずる第４内部基準電圧値とを測定する測定部と、
インピーダンス変動要因による変動定数と第１外部基準電圧値と第１内部基準電圧値とに基づいて第１外部基準インピーダンス値を求めるための第１外部基準インピーダンス演算式と、インピーダンス変動要因による変動定数と第２外部基準電圧値と第２内部基準電圧値とに基づいて第２外部基準インピーダンス値を求めるための第２外部基準インピーダンス演算式と、第１外部基準インピーダンス値と第２外部基準インピーダンス値と第３外部基準インピーダンス値と第３内部基準電圧値と第２内部基準電圧値とに基づいて内外基準インピーダンス関係の傾き定数を求めるための傾き演算式と、内外基準インピーダンス関係の傾き定数と第４内部基準電圧値と第２内部基準電圧値とに基づいて身体を測定の際の全インピーダンスを求めるための全インピーダンス演算式と、インピーダンス変動要因による変動定数と身体電圧値と第４内部基準電圧値とに基づいて身体を測定の際の暫定体内インピーダンスを求めるための第１暫定体内インピーダンス演算式と、全インピーダンス値と身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値とに基づいて身体を測定の際の接触インピーダンス値を求めるための身体接触インピーダンス演算式とを予め記憶する演算式記憶部と、
前記測定部により測定した第１外部基準電圧値及び第１内部基準電圧値を前記演算式記憶部により記憶している第１外部基準インピーダンス演算式に代入し、前記測定部により測定した第２外部基準電圧値及び第２内部基準電圧値を前記演算式記憶部により記憶している第２外部基準インピーダンス演算式に代入することによって、インピーダンス変動要因による変動定数を演算し、前記測定部により測定した第３内部基準電圧値及び第２内部基準電圧値を前記演算式記憶部により記憶している傾き演算式に代入することによって、内外基準インピーダンス関係の傾き定数を演算する定数演算部と、
前記定数演算部により演算したインピーダンス変動要因による変動定数及び内外基準インピーダンス関係の傾き定数と前記測定部により測定した第２内部基準電圧値とを記憶する定数記憶部と、
前記定数記憶部により記憶した内外基準インピーダンス関係の傾き定数と前記測定部により測定した第４内部基準電圧値及び第２内部基準電圧値とを前記演算式記憶部により記憶している全インピーダンス演算式に代入することによって、身体を測定の際の全インピーダンス値を演算し、前記定数記憶部により記憶したインピーダンス変動要因による変動定数と前記測定部により測定した身体電圧値及び第４内部基準電圧値とを前記演算式記憶部により記憶している第１暫定体内インピーダンス演算式に代入することによって、身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値を演算し、先に演算した身体を測定の際の全インピーダンス値及び身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値を前記演算式記憶部により記憶している身体接触インピーダンス演算式に代入することによって、身体を測定の際の接触インピーダンス値を演算する接触インピーダンス演算部と、
を備えることを特徴とするインピーダンス測定装置。
前記演算式記憶部は、インピーダンス変動要因による変動定数と第３内部基準電圧値と第３外部基準電圧値とに基づいて第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値を求めるための第２暫定体内インピーダンス演算式と、第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値と第１外部基準インピーダンス値と第３外部基準インピーダンス値とに基づいて外部基準インピーダンスを測定の際の接触インピーダンス値を求めるための外部基準接触インピーダンス演算式と、第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値と外部基準インピーダンスを測定の際の接触インピーダンス値と補正定数とに基づいて第１外部基準インピーダンス値を求めるための外部基準インピーダンス演算式と、身体を測定の際の接触インピーダンス値と身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値と補正定数とに基づいて身体を測定の際の体内インピーダンス値を求めるための体内インピーダンス演算式とを更に記憶し、
前記接触インピーダンス演算部は、前記測定部により測定した第３外部基準電圧値及び第３内部基準電圧値と前記定数記憶部に記憶したインピーダンス変動要因による変動定数とを前記演算式記憶部により記憶している第２暫定体内インピーダンス演算式に代入することによって、第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値を演算し、この第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値を前記演算式記憶部により記憶している外部基準接触インピーダンス演算式に代入することによって、外部基準インピーダンスを測定の際の接触インピーダンス値を更に演算し、
前記定数演算部は、接触インピーダンス演算部により演算した第１外部基準インピーダンス及び第３外部基準インピーダンスを測定の際の暫定体内インピーダンス値と外部基準インピーダンスを測定の際の接触インピーダンス値とを前記演算式記憶部により記憶している外部基準インピーダンス演算式に代入することによって、補正定数を更に演算し、
前記定数記憶部は、前記定数演算部により演算した補正定数を更に記憶し、
前記接触インピーダンス演算部により演算した身体を測定の際の接触インピーダンス値及び身体を測定の際の暫定体内インピーダンス値と前記定数記憶部により記憶した補正定数とを前記演算式記憶部により記憶している体内インピーダンス演算式に代入することによって、身体を測定の際の体内インピーダンス値を演算する体内インピーダンス演算部を更に備えることを特徴とする請求項１記載のインピーダンス測定装置。