JP2005253723A - 体組成計 - Google Patents

Abstract

【課題】生体電気インピーダンス測定における測定精度を維持し、かつ、収納性も兼ね備えた生体の体組成に関する指標を算出可能な体組成計を提供すること。
【解決手段】装置の上面に被験者の足裏が接触する足用の電極を設け、その筐体の左右からコードで接続された右手及び左手用の２つのハンドグリップに電極を設ける。また、筐体の内部には、そのコードを巻き取るコードリールが設けられている。このコードリールには渦巻きバネが用いられ、自動的にコードを巻き取るように、常に引張力が働いている。また、筐体とハンドグリップとを繋ぐコードはハンドグリップの軸方向に対する略中央の位置に接続される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、生体電気インピーダンス法に基づき、体脂肪率、筋肉量といった生体の体組成に関する指標を算出する装置の構造に関するものである。

生体電気インピーダンス測定法（bioelectrical impedance analysis：ＢＩＡ）により被験者の生体電気インピーダンスを測定し、その値と測定部位間の長さや周径囲といった情報から、測定部位の体組成を判定することが行われている。その一つに体脂肪計と呼ばれる被験者の体脂肪を測定する装置と体重計とが一体となったものがある。これは、生体電気インピーダンス値から被験者の体脂肪を算出する場合、測定したインピーダンス値に加えて体重値を用いるためである。

また、両手間の生体電気インピーダンス測定を行う装置や両手と両足間の測定から体脂肪率のような身体の指標を算出する装置もある。

また、更に詳しく体組成を知りたいという要望は高まっており、片腕や片足、体幹部のみといった身体の特定部位の体脂肪量や筋肉量を測定する装置も普及されている。

その１つの形態として、装置の左右側面からコードで接続されたハンドグリップに掌及び指に接触するように電極を設け、また、装置の下部には足裏が接触するように足用の電極を設け、８つの電極を用いて生体電気インピーダンスを測定し、生体情報を算出、表示する装置がある（例えば、特許文献１参照）。

また、手用のハンドグリップを１つ設け、そのハンドグリップを片手で握る構成とし、片手両足間における生体電気インピーダンスを測定して、その値から体脂肪率のような身体の指標を算出する装置がある（例えば、特許文献２及び３参照）。

また、手用の電極グリップを表示部の両側に設け、その表示部を含めた電極グリップを握ることで、両手両足間の生体電気インピーダンスを測定し、その値から体脂肪率のような身体の指標を算出する装置がある（例えば、特許文献４及び５参照）。
特開２００１−１０４２７２号公報 特開２００３−１８０６４８号公報 特開２００３−２９９６２８号公報 特開２００３−０７０７６２号公報 特開２００３−２２００４８号公報

前記生体情報を測定する装置においては、次のような問題が生じていた。

特開２００１−１０４２７２号公報に記載の装置では、両手両足間の生体電気インピーダンスの測定を行うことは可能であるが、フィットネスクラブや病院のような公共施設で使用することを考えて設計された装置である。そのため装置自体が大型であり、一般家庭での使用には向いていない。

また、特開２００３−１８０６４８号公報及び特開２００３−２９９６２８号公報に記載の生体情報測定装置では、ハンドグリップが１つであり、測定可能な生体電気インピーダンスは片手と両足間、あるいは片手と左右一方の足間といういように手に関しては片手に限られてしまう。また、その測定姿勢は、ハンドグリップを握った方の手を前方に伸ばし、測定中は、その姿勢を保ちつづける必要がある。ここで測定中に姿勢が変化すると、生体電気インピーダンスは変動し、測定値に影響を与えてしまっていた。

また、特開２００３−０７０７６２号公報及び特開２００３−２２００４８号公報に記載の健康指針アドバイス装置では、両手両足に接触する電極を備えるため、各部位の生体電気インピーダンスを測定することが可能であるが、手用の電極は表示部及び複数のスイッチと共に一体的に設けられている。この装置での測定姿勢は、手用の電極を備えた表示部を測定者の身体正面、具体的には胴と腕が直行するように、腕を正面に伸ばしきった姿勢とし、測定中は、その姿勢を保ちつづける必要がある。これは手用の電極を備えた表示部を両手で支持してはいるものの、表示手段やスイッチなどを備えるため、単なる電極グリップより重く、測定中に腕が疲れてしまうものであった。従って測定開始から終了まで、その測定姿勢を維持し続けることは、利用者にとっては辛いものであった。測定姿勢に疲れて生体電気インピーダンスの測定中に腕が下がってくると、正確な生体電気インピーダンスの測定が出来なくなり、測定誤差の要因となっていた。

特に近年、身体の部位別における体組成の測定を行う装置や、測定電流に複数の周波数を用いる多周波数生体電気インピーダンス測定による体組成の測定装置もあり、そのような装置では、測定の開始から終了まで長い時間を要する。そのような装置で腕を上げた状態で測定姿勢を保ち続けることは、被験者にとって大きな苦痛である。

本発明はこれら問題点に鑑みてなされるものであり、生体電気インピーダンス測定において、楽な姿勢で測定することが可能であり、かつ、測定精度を維持することができ、また、収納性も兼ね備えた生体の体組成に関する指標を算出可能な体組成計を提供することである。

本発明の体組成計では、生体電気インピーダンス測定法に基づき流入した電流値と測定した電圧値から被験者の生体電気インピーダンスを求め、求められた生体電気インピーダンス値に基づき被験者の体組成に関する指標を算出する演算手段を有し、
人体の足に接触し被験者の体内に測定電流を流入する電流供給電極と、電圧値を測定するための電圧測定電極を備える本体と、
人体の掌に接触し被験者の体内に測定電流を流入する電流供給電極と、電圧値を測定するための電圧測定電極をそれぞれ備える右手用及び左手用の２つの独立したハンドグリップとからなり、
該２つのハンドグリップは各々コードにより前記本体と接続され、
前記本体には該コードを巻き取る引張手段であるコードリールが備えられていることとする。

また、本発明の体組成計では、前記コードのハンドグリップ側の端面は前記ハンドグリップの軸方向に対する略中央に接続されていることとする。

また、本発明の体組成計では、前記本体の左右側面に、前記２つのハンドグリップをそれぞれ収納するハンドグリップ収納部を備えることとする。

本発明の体組成計では、右手、左手それぞれの手用に設けられたハンドグリップを備え、このハンドグリップは、装置の内部に設けられたコードリールにより、常に引張力が働いている構造である。そのため、被験者は体組成の測定時、両手を身体の横に下ろした自然な直立姿勢で測定を行うことができる。このような測定姿勢は腕が疲れることもなく、測定姿勢は常に安定している。また、コードリールによりハンドグリップが引っ張られているため、被験者はハンドグリップを握っているだけで適切な接触状態となる。このように安定した測定姿勢及びハンドグリップの接触状態が得られることにより、測定される生体電気インピーダンス値は安定した値となり、測定精度が保たれることになる。

このような構成の装置は、身体の部位別の生体電気インピーダンス測定や、複数の測定電流を用いるマルチ周波数測定といった測定に長時間を要する場合であっても、測定に疲れることもなく、測定精度も保たれることとなる。

また、本発明の体組成計では、本体とハンドグリップとを繋ぐコードがハンドグリップの軸方向に対する略中央の位置に接続されているため、被験者が人差し指と中指の間にコードを挟んでハンドグリップを握ることができるので、コードリールによる引張力をハンドグリップが受けていても、ハンドグリップと掌との接触状態は安定しており、測定精度が保たれることになる。

また、本発明の体組成計では、本体の左右側面にはハンドグリップを収納する収納部を備えるので、測定時以外には、ハンドグリップを本体と一体的に収納することが可能であり、また、ハンドグリップは常に引張力を受けているため、引き出さない限りハンドグリップが外れることはなく、持ち運びの際にも便利なものとなる。

本発明の体組成計では、装置の上面に被験者の足裏が接触する足用の電極を設け、その筐体の左右からコードで接続された右手及び左手用の２つのハンドグリップに電極を設ける。また、筐体の内部には、そのコードを巻き取るコードリールが設けられている。このコードリールには渦巻きバネが用いられ、自動的にコードを巻き取るように、常に引張力が働いている。筐体とハンドグリップとを繋ぐコードはハンドグリップの軸方向に対する略中央の位置に接続されている。

被験者は体組成に関する指標の測定時には、ハンドグリップを握り、コードを引き上げ、また、装置の載台面に載り、生体電気インピーダンスの測定を行う。この時、被験者は両手の人差し指と中指との間にコードを挟むこととする。

筐体の左右両側には、ハンドグリップを収納することができる収納部が設けられ、未使用時にはハンドグリップが収納される。

本発明の生体測定装置の一実施例を説明する。

本発明の実施例を説明するに、図１は本発明を適用した体組成計、具体的には両手、両足の８ヶ所に接触する電極を備え、生体電気インピーダンス法を用いた体組成計１の外観斜視図である。この体組成計１は、従来公知の両足間で生体電気インピーダンスを測定する体脂肪計と同様に内部に体重を測定する重量検出手段を備えるとともに、上面の載台部３に右足用の電極４ａ，４ｂと、左足用の電極５ａ，５ｂと、各種データを入力したり測定結果の表示を切り替えるための操作部６と、測定結果を表示する表示手段である表示部７とを備えている。また、載台部３の手前側には、被験者のデータを呼び出すため４つの個人キー８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ及び体重のみの測定と電源を強制的にオフするための体重／ＯＦＦキー９を備えている。体組成計１の左右両側には、右手用ハンドグリップ１１と左手用ハンドグリップ１２が設けられている。

図２は、右手用ハンドグリップ１１及び左手用ハンドグリップ１２を体組成計１のハンドグリップ収納部１３及び１４から取り出した状態を示す図である。

この図２に示すよう体組成計１には、内部の電気基板に接続するためのコード１５を介して右手用ハンドグリップ１１が接続されており、同様にコード１６を介して左手用ハンドグリップ１２が接続される。この右手用ハンドグリップ１１と左手用ハンドグリップ１２とは、載台部３の右左の収納部１３，１４に嵌め込むことにより載台部３と一体的になる。尚、この体組成計１の構成は従来公知の８電極方式の体脂肪計の構成と同様であるので詳細な構成の説明は省略する。

図３は右手用ハンドグリップ１１の拡大図であり、図３（ａ）は測定時における握った状態での内側、図３（ｂ）は外側から見た図である。ここに示すよう右手用ハンドグリップ１１は筒状であり、その軸方向に沿って内側に電流供給電極１１ａが、外側に電圧測定電極１１ｂが対照的な位置に形成されている。コード１５はブシュ１７によってハンドグリップ１１の軸方向に対する略中央から、僅か前方の位置に固着されている。

図４は左手用ハンドグリップ１２の拡大図であり、図４（ａ）は測定時における握った状態での内側、図４（ｂ）は外側から見た図である。ここに示すよう左手用ハンドグリップ１２は筒状であり、その軸方向に沿って内側に電流供給電極１２ａが、外側に電圧測定電極１１ｂが対照的な位置に形成されている。コード１６はブシュ１７によってハンドグリップ１２の中央から、やや前方の位置に固着されている。

また図３及び４に示す通り、ハンドグリップの外観は筒状であり、前方（図３，４においては上方：Ｘ側）に比べ後方（図３，４においては下方：Ｙ側）がやや太い形状であり、前方から後方にかけて徐々にその径が太くなる構造である。

図５は体組成計１の底面図において、体組成計１の裏側を覆うベース材を取り外した状態における内部を示す図である。つまり、ベース材と鉄板カバー１９との間を示す図である。尚、鉄板カバー１９は、更に樹脂カバー２０で覆われており、この樹脂カバー１９が体組成計１の載台部３に当たるものである。

体組成計１の内部には体重を検出するための重量センサユニット２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが四隅に設けられている。

また、内部には２つのコードリール２２，２３が設けられている。このコードリール２２には、右手用ハンドグリップ１１に接続されているコード１５が巻かれている。コードリール２３には、左手用ハンドグリップ１２に接続されているコード１６が巻かれている。ハンドグリップ１１，１２を取り外し引き上げると、コード１５，１６も引き出されるために、それぞれのコードリール２２，２３は軸を中心として回転することとなる。尚、図５においてはコードリール２２，２３の上カバー２２ａ及び２３ａが見えている状態である。尚、２４はバッテリーとなる乾電池を挿入する電池ボックスである。

図６は、コードリールとハンドグリップの接続状態を説明するための図であり、左手用ハンドグリップ１２とコードリール２３のみを取り出し、コードリール２３の上カバー２３ａを外した状態を示す平面図である。図７は図６における斜視図である。

コードリール２３は上カバー２３ａと下カバー２３ｂとの間に、薄い円形のドラム２３ｃが挟まれることにより構成されている。このドラム２３ｃは、コード１６を巻き取るため回動自在に設けられ、コード１６を巻き取る方向にドラム２３ｃに回動力を与えるゼンマイなどの回動力手段である渦巻バネ２５が設けられる。渦巻バネ２５は名前の通り、渦巻き状をなし、その内側と外側の各単部が、上カバー２３ａとドラム２３ｃに係止される。

下カバー２３ｂにはコード１６の出口が形成されており、この出口から出たコード１６は、ブシュ１８を介してハンドグリップ１２に接続されている。

また、コード１６は巻き取られている状態では、図６及び図７に示すように、内周から外周に向かって一段整列巻きに巻かれる。

尚、図には示さないが、コード１６のハンドグリップ１２に接続する端の反対側の端は、下カバー２３ｂ中央部の孔から出ており、回路基板に繋がっているものである。

本発明を用いた生体電気インピーダンス法に基づく体組成計１の回路構成は公知のものであるので、ここでは詳しく示さず簡単な説明とする。体組成計１の内部測定回路には、各種の演算処理や制御を行うＣＰＵがあり、ＣＰＵからの処理命令により、測定電流となる定電流を発生する定電流回路部が接続されており、定電流回路部の出力端子は足用電流供給電極４ａ，５ａ及び手用電流供給電極１１ａ，１２ａに接続されている。

電圧測定電極４ｂ，５ｂ及び１１ｂ，１２ｂは電圧増幅回路部に接続されており、測定された電圧値を増幅した波形を整形する検波回路、整形された電圧波形のデータを、アナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器があり、Ａ／Ｄ変換器によって生成されたデジタル値はＣＰＵに入る。またＣＰＵには、体重測定手段である重量センサユニット２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄも接続され、体重の測定を行う。

更にＣＰＵには、求められた生体電気インピーダンス値及び体重値と予め設定記憶された測定者の個人情報より、推定された体脂肪率、筋肉量、水分量といった測定結果を表示する表示部７も繋がれている。

従って、ＣＰＵは入力した測定電流値と検出された測定電圧値から生体電気インピーダンス値を演算し、記憶設定してある個人情報と求められた生体電気インピーダンス値及び体重値から体脂肪率、筋肉量などの体組成を算出する演算手段であり、表示部７に結果表示を行ったり、各部の制御を行う制御手段でもある。

次に本発明の体組成計１の使用方法を、実際の流れに沿って説明する。測定の手順としては、被験者は予め入力手段である操作部６を用いて、身長、性別、年齢といった個人情報を登録しておく。実際の体組成の測定は、被験者が個人キー８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのいずれかを押すことで個人情報は読み出されて測定開始状態となる。

被験者は体組成計１の載台部３にある各電極に足の裏が接触するように素足で載る。図８は体組成計１の足用電極と被験者の足の接触状態を示す図であるが、右足の爪先及び踵が電流供給電極４ａ及び電圧測定電極４ｂにそれぞれ接触するようにし、左足の爪先及び踵が電流供給電極５ａ及び電圧測定電極５ｂにそれぞれ接触するように載る。

更に被験者は手用の電極を有するハンドグリップ１１，１２を、手の皮膚に接触する必要がある。被験者はハンドグリップ収納部１３，１４に収納されているハンドグリップ１１，１２を右手及び左手で持つ。従ってハンドグリップ１１，１２を持ち上げ、図９及び図１０に示すように握ることになる。

図９及び図１０は被験者がハンドグリップを実際に握った状態を示す図である。図９（ａ）は被験者が右手で右手用ハンドグリップを握った状態を内側から示した図であり、
図９（ｂ）は外側から示した図である。同様に図１０（ａ）は被験者が左手で左手用ハンドグリップを握った状態を内側から示した図であり、図１０（ｂ）は外側から示した図である。尚、この図９及び図１０では、電極部とそれ以外の樹脂からなるハンドグリップが解り易いように色分けして示している。

この図９及び図１０に示すように、被験者は人差し指と中指の間にコードを挟み、ハンドグリップを握ることになる。尚、このハンドグリップは前方（人差し指側）に比べて後方（小指側）の方が径が太くなっている。これは、通常、ハンドグリップを握ろうとした場合には、人差し指や中指には強い力が入るため、それらの指はハンドグリップの電極と密着することは可能であるが、把持力の弱い薬指や小指はハンドグリップとの接触が安定しない。しかし、薬指や小指が接触するハンドグリップ後方が太い形状であるため、全ての指がハンドグリップと接触しやすくなる。これにより、各指先が電流供給電極１１ａ及び１２ａと、拇指球（親指の付け根）が電圧測定電極１１ｂ及び１２ｂと確実かつ安定した接触状態が得られる。

また、コード１３及び１４が人差し指と中指の間に挟むことができる構成となっている。背景技術で挙げた先行文献にも記載されているように、従来のハンドグリップでは、コードが上面あるいは下面から出ていた。下面からコードが出ているハンドグリップを用いて測定を行った場合、ハンドグリップを握った状態は図１１に示すようになる。本発明の体組成計のようにコードリールによりハンドグリップを引張した場合、図１１の矢印方向に回転するよう引っ張られることになり、ハンドグリップの後方側は下がり、前方側は持ち上がることになる。そのため、特に拇指球が電圧測定電極から離れ易くなり、接触状態が不安定となる。このような状態は、測定結果のばらつきとして現われるため、好ましくない。これに対し本発明では、図９及び図１０に示すようにコードがハンドグリップ中央付近から接続されており、コードを人差し指と中指の間に挟む構成のため、ハンドグリップが回転するような力は働かず、安定した把持状態となる。

被験者は、図８に示すように足裏を各電極に接触させ、図９及び図１０に示すようにハンドグリップを握り、測定姿勢をとることになる。図１２は被験者が体組成計１を用いて体組成の測定を行っている状態を正面から表した図である。この図１２に示すように、被験者は直立姿勢で両腕は身体の横に自然に下げた状態であり、両手にはハンドグリップが握られている。ハンドグリップ１１，１２にはコードリールの張力が働いているため、ハンドグリップを握っているだけで被験者の掌と適切な接触圧が得られ、測定姿勢は常に一定状態となる。このような測定姿勢を取ることで測定が開始される。

体組成計１は初めに重量センサユニット２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄからの信号により体重測定を行い、その後、各電極の接続を切り換えることで各身体部位の生体電気インピーダンス測定を行う。求められた生体電気インピーダンス値、体重値と予め設定された個人情報から被験者の全身や各部位の体脂肪率、筋肉量、体水分量、基礎代謝量、骨量といった体組成を算出し、表示部７に算出結果を表示する。

このように本発明の体組成計１では、図１２に示すように、被験者が体組成計１の載台部３に載りハンドグリップ１１，１２を握った測定姿勢をとるだけで測定の開始から結果表示まで行われるものである。そのために測定姿勢に疲れることはなく、測定の途中で測定姿勢が変化することも抑えられるために、生体電気インピーダンスの測定精度は保たれ、結果的に算出される体組成の指標も高精度なものとなる。

以上、本発明の一実施例を説明したが、ここではハンドグリップとコードとの接続位置として、ハンドグリップの軸方向に対する中央から僅かに上方の位置として示したが、接続位置を中央の位置として、被験者の手の中指と薬指との間にコードを挟む構造としても、ハンドグリップが回転することなく同様の効果が得られる。

本発明の一実施例における体組成計の外観斜視図 本発明の一実施例における体組成計のハンドグリップ取り出し時の斜視図 本発明の一実施例における体組成計の右ハンドグリップ 本発明の一実施例における体組成計の左ハンドグリップ 本発明の一実施例における体組成計の内部の背面図 本発明の一実施例における体組成計のコードリールとハンドグリップの図 本発明の一実施例における体組成計のコードリールとハンドグリップの斜視図 本発明の一実施例における体組成計の足の接触状態を示す図 本発明の一実施例における体組成計の右ハンドグリップを握っている図 本発明の一実施例における体組成計の左ハンドグリップを握っている図 従来のハンドグリップの使用状態を示す図 本発明の一実施例における体組成計の測定状態を示す図

符号の説明

１ 体組成計
３ 載台部
４ａ，５ａ 電流供給電極
４ｂ，５ｂ 電圧測定電極
６ 操作部
７ 表示部
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 個人キー
９ 体重／ＯＦＦキー
１１ 右手用ハンドグリップ
１２ 左手用ハンドグリップ
１３，１４ ハンドグリップ収納部
１５，１６ コード
１７，１８ ブッシュ
１９ 鉄板カバー
２０ 樹脂カバー
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 重量センサユニット
２２，２３ コードリール
２２ａ，２３ａ 上カバー
２３ｂ 下カバー
２３ｃ ドラム
２４ 電池ボックス
２５ 渦巻きバネ

Claims (3)

1. 生体電気インピーダンス測定法に基づき流入した電流値と測定した電圧値から被験者の生体電気インピーダンスを求め、求められた生体電気インピーダンス値に基づき被験者の体組成に関する指標を算出する演算手段を有する体組成計において、
   人体の足に接触し被験者の体内に測定電流を流入する電流供給電極と、電圧値を測定するための電圧測定電極を備える本体と、
   人体の掌に接触し被験者の体内に測定電流を流入する電流供給電極と、電圧値を測定するための電圧測定電極をそれぞれ備える右手用及び左手用の２つの独立したハンドグリップとからなり、
   該２つのハンドグリップは各々コードにより前記本体と接続され、
   前記本体には該コードを巻き取る引張手段であるコードリールが備えられていることを特徴とする体組成計。
2. 前記コードのハンドグリップ側の端面は前記ハンドグリップの軸方向に対する略中央に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の体組成計。
3. 前記本体の左右側面に、前記２つのハンドグリップをそれぞれ収納するハンドグリップ収納部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の体組成計。

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