JP2006304998A - Trunk visceral fat measuring method and instrument - Google Patents
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Description
本発明は、体幹内臓脂肪測定方法及び装置に関する。 The present invention relates to a trunk visceral fat measurement method and apparatus.
生体電気インピーダンスを利用した体脂肪組織の推定技術は、体脂肪組織量及び体脂肪率を計測する技術として世に広がってきたが、実際には、脂肪組織を直接的に測定するものとはなっておらず、脂肪組織以外の水が支配的な除脂肪組織を電気的に計測したものである。特に、全身(Whole Body)計測では、旧来のタイプでは仰臥位姿勢で片手-片足間を一つの円柱でモデル化している(片手-片足間誘導法)し、簡易型としては、立位姿勢で測定する両掌間誘導法や、体重計と一体になった両脚裏間誘導法、上肢と下肢又は、上肢と下肢と体幹、又は、左右上肢、左右下肢、体幹の様に5セグメントに分けて個別に円柱モデルを適用可能としてインピ−ダンスを計測した技術も顕在化してきている。また、インピ−ダンスCT計測技術を簡略して体幹部臍囲に電流印加・電圧計測電極を配置して腹部のインピ−ダンスを計測し、内臓脂肪組織量を推定する計測技術について、特許出願がなされている(特許文献1及び特許文献2参照)。
Body fat tissue estimation technology using bioelectrical impedance has spread to the world as a technique for measuring body fat tissue volume and body fat percentage, but in reality, it is not directly measuring fat tissue. In addition, it is an electrical measurement of lean tissue in which water other than adipose tissue is dominant. In particular, in the whole body measurement, the conventional type models one hand-one leg with a single cylinder in the supine position (one-hand-one leg guidance method). Measure between both palms to measure, guide between both legs integrated with weight scale, upper and lower limbs, upper and lower limbs and trunk, or left and right upper limbs, left and right lower limbs, trunk as 5 segments The technique of measuring the impedance by making it possible to apply a cylindrical model separately has also become apparent. In addition, a patent application has been filed for a measurement technique that simplifies the impedance CT measurement technique, arranges current application / voltage measurement electrodes in the trunk umbilical girdle, measures the impedance of the abdomen, and estimates the visceral fat tissue mass. (See
しかし、体脂肪組織の情報は、糖尿病や高血圧及び高脂血症などの生活習慣病のスクリ−ニング用としての有用性が特に問われており、中でも内臓器組織近辺に付着、蓄積した内臓脂肪組織に関して、その計測の重要性が日に日に高まってきている。 However, information on body adipose tissue is particularly useful for screening lifestyle-related diseases such as diabetes, hypertension and hyperlipidemia, and in particular, visceral fat that has adhered and accumulated in the vicinity of internal organ tissues. For organizations, the importance of measurement is increasing day by day.
内臓脂肪組織は、体幹の腹部付近に集中的に分布する脂肪組織で、X線CТやMRI等による腹部横断画像でその脂肪組織の横断面積で判断されてきていた。しかし、装置が大掛かりで、また、X線の場合被曝の問題もあり、費用面もあり、フィールド及び家庭用での計測に適さない。そこで、内臓脂肪組織は、全身脂肪組織との相関又は、全身の除脂肪組織との相関からの推定するのが一般的で、スクリーニング用としても、十分な信頼性を確保するにいたらなかった。 Visceral adipose tissue is an adipose tissue that is intensively distributed near the abdomen of the trunk, and has been determined by the cross-sectional area of the adipose tissue in an abdominal cross-sectional image obtained by X-ray CТ or MRI. However, the apparatus is large, and in the case of X-rays, there is a problem of exposure, and there is a cost aspect, which is not suitable for measurement in the field and home. Therefore, the visceral adipose tissue is generally estimated from the correlation with the whole body adipose tissue or the correlation with the whole body lean tissue, and sufficient reliability has not been ensured even for screening.
最近では、体幹部の臍囲周辺に電極を配置し、体幹部の内部インピ−ダンスを計測して、内臓脂肪組織情報を推定するといった方法も開発中である。しかしながら、この方法は、骨格筋組織層と皮下脂肪組織層と内臓脂肪組織の間に有意な相関が存在することに基づくものであり、いずれかの組織層の情報が捕捉出来ればおおよその情報の推定が可能であることを前提とするものである。このため、非常に有意な相関が存在し得る自立性の高い健康域の被験者については良好な結果が期待できるが、各組織間の相関が異なる対象者、例えば、内臓脂肪組織が顕著に肥大し、かつ、皮下脂肪組織層や骨格筋組織層との相関性が顕著に低い被験者における計測結果については大きな誤差を含んだものとなり得る。つまり、この開発中の方法にあっても、健康な自立生活が可能な被験者であれば、臍部全周囲のどこに電極を配置しても何とか計測の可能性は考えられるが、麻痺・介護患者等、特にベッド上の寝たきり患者での計測となると課題が大きい。 Recently, a method for estimating visceral adipose tissue information by placing electrodes around the umbilical girth of the trunk and measuring the internal impedance of the trunk is also under development. However, this method is based on the fact that there is a significant correlation among the skeletal muscle tissue layer, the subcutaneous fat tissue layer, and the visceral adipose tissue. It is assumed that estimation is possible. For this reason, good results can be expected for healthy subjects with high independence where a very significant correlation can exist, but subjects with different correlations between tissues, such as visceral adipose tissue, are significantly enlarged. In addition, the measurement result in the subject having a remarkably low correlation with the subcutaneous fat tissue layer or the skeletal muscle tissue layer can include a large error. In other words, even if this method is under development, if it is a subject who can live a healthy independent life, it is possible to measure somehow regardless of where the electrodes are placed around the entire umbilicus. In particular, the problem is large when measurement is performed on a bedridden patient on a bed.
また、この開発中の方法は、測定対象としている組織部位を腹部表面から電流を印加通電させて、内部の組織に関連するインピ−ダンス値を取得している点で高い技術と言えるが、測定部位である体幹部が有する内部構造上の問題から、測定されたインピ−ダンス情報そのものが内臓脂肪組織に対してほとんど有用な感度を有していないのが実情である。即ち、測定部位である体幹部は太短く、多重構造、つまり、測定対象である内臓脂肪組織は内臓器組織や背骨組織とともに非常に良好な導電性を示す骨格筋組織層で覆われ、更に、この骨格筋組織層は導電性が非常に悪い皮下脂肪組織層で覆われているといった構造になっている。特に、測定対象である内臓脂肪組織周辺は、骨格筋組織層より導電性が劣る内臓器組織とこの内臓器組織に付着、蓄積した導電性が悪い内臓脂肪組織が支配的で、かつ、複雑な構成のため、骨格筋組織層より内部の導電性はかなり劣るものとなっている。このため、単純に電流印加電極を腹周囲に配置したとしても、大半は、骨格筋組織層を通じた通電になり、電流密度分布も、骨格筋組織層に支配的な電位分布として表面計測電極から観測されることになる。更に、電流印加電極の表面積又は腹周囲方向への電極幅で印加電流密度の分布が決まり、電極直下の皮下脂肪組織層における電流密度が高い広がり抵抗領域での情報の観測が支配的となってしまう。 In addition, this method under development can be said to be a high technology in that the impedance value related to the internal tissue is obtained by applying current from the abdominal surface to the tissue site to be measured. The fact is that the measured impedance information itself has little useful sensitivity to visceral adipose tissue due to problems in the internal structure of the trunk, which is the part. That is, the trunk that is the measurement site is short and thick, the multiple structure, that is, the visceral fat tissue that is the measurement target is covered with a skeletal muscle tissue layer that exhibits very good conductivity together with the internal organ tissue and the spine tissue, This skeletal muscle tissue layer has a structure in which it is covered with a subcutaneous fat tissue layer having very poor conductivity. In particular, the visceral adipose tissue that is the subject of measurement is dominated by internal organ tissues that are less conductive than the skeletal muscle tissue layer and visceral adipose tissues that are attached and accumulated on this internal organ tissue and have poor conductivity. Due to the configuration, the internal conductivity is considerably inferior to that of the skeletal muscle tissue layer. For this reason, even if the current application electrode is simply arranged around the abdomen, the majority is energized through the skeletal muscle tissue layer, and the current density distribution is also a potential distribution dominant to the skeletal muscle tissue layer from the surface measurement electrode. Will be observed. Furthermore, the distribution of the applied current density is determined by the surface area of the electrode to which the current is applied or the electrode width in the abdominal circumference direction, and the current density in the subcutaneous fat tissue layer immediately below the electrode is widened, and the observation of information in the resistance region becomes dominant. End up.
更に言えば、測定部位である体幹部は太短いため、電流印加電極直下の電流密度集中(広がり抵抗)領域の皮下脂肪組織層における感度が高くなり、更に、骨格筋組織層は脂肪組織に比べて導電性が相当高いことから、皮下脂肪組織層を通過した電流の大半が骨格筋組織層を介して対抗する電流印加電極側に皮下脂肪組織層を通って戻るル−トを取り、結果的に、内部での電位分布はこの骨格筋組織層で大幅に歪められてしまう。よって、従来の方法では、測定される電位の大半は、皮下脂肪組織層の情報となってしまい、測定対象である内臓脂肪組織、即ち、内臓器組織及びその周囲に付着、蓄積する内臓脂肪組織への通電はほとんど期待できず、全インピ−ダンス計測区間の10%以下の極めて計測感度の低い情報しか捕捉出来ていないのである。 Furthermore, because the trunk, which is the measurement site, is thick and short, the sensitivity in the subcutaneous adipose tissue layer in the current density concentration (spreading resistance) region directly under the current application electrode is higher, and the skeletal muscle tissue layer is more in comparison with the adipose tissue. Since the electrical conductivity is considerably high, a route in which most of the current passing through the subcutaneous adipose tissue layer returns through the subcutaneous adipose tissue layer to the side of the current application electrode through the skeletal muscle tissue layer is taken. In addition, the internal potential distribution is greatly distorted in this skeletal muscle tissue layer. Therefore, in the conventional method, most of the measured potential is information of the subcutaneous fat tissue layer, and the visceral adipose tissue to be measured, that is, the visceral adipose tissue that adheres to and accumulates in the internal organ tissue and its surroundings. It is almost impossible to energize the battery, and only information with extremely low measurement sensitivity of 10% or less of the entire impedance measurement section can be captured.
これらの問題を回避するために、皮下脂肪組織層面積と相関性が高い腹囲長を推定式に組み込むことで、その推定誤差の拡大を防止する方法も考えられてはいるが、この方法はあくまで構成組織間の相関性による間接推定にほかならず、腹部中央に必要な通電感度を確保した計測法とは言いづらい。つまり、統計的相関デザインからずれる個々人の誤差は、保証出来ず、特に病的に皮下や内臓の脂肪組織が多い場合や、中間の骨格筋組織層が多い/少ない場合などは顕著な誤差が生じ得る。尚、皮下脂肪組織層面積が腹囲長と相関性が高いのは、人間の体幹は同心円上の組織配列デザインとなっており、皮下脂肪組織層は、最も外側の配置であるため、外周囲長と皮下脂肪組織厚でその面積が決まることになるからである。 In order to avoid these problems, a method for preventing an increase in the estimation error by incorporating an abdominal circumference that is highly correlated with the area of the subcutaneous fat tissue layer into the estimation formula has been considered. It is nothing but indirect estimation based on the correlation between the constituent tissues, and it is difficult to say that it is a measurement method that secures the necessary energization sensitivity at the center of the abdomen. In other words, individual errors that deviate from the statistical correlation design cannot be guaranteed, especially when there are many pathologically subcutaneous or visceral adipose tissues, or when there are many / small intermediate skeletal muscle tissue layers. obtain. It should be noted that the area of the subcutaneous fat tissue layer is highly correlated with the abdominal circumference, because the human trunk has a concentric tissue arrangement design, and the subcutaneous fat tissue layer is the outermost arrangement, so the outer circumference This is because the area is determined by the length and the thickness of the subcutaneous fat tissue.
体幹に対しての電極配置にも通常は、四電極法が用いられる。この方法は、被験者の体内に電流を印加するとともに、印加電流によって被験者の測定部位に生じた電位差を測定して測定部位区間の生体電気インピーダンスを測定するというものである。体幹部のような太短い測定部位に四電極法を適用した場合、電流の広がり始めの電流密度集中(即ち、広がり抵抗領域)が、例えば、電流印加電極直下の、皮下脂肪組織層付近で大きな電位差を生じ、この電位差が、電圧計測電極間で計測される電位差の大半を占めることになる。この広がり抵抗による影響を小さくするためには、電流印加電極と電圧計測電極の間の距離を十分確保して配置することが重要である。一般的な測定は、測定区間が長く電圧計測電極間距離が十分確保できる条件での測定であるため、いわゆるS/N感度(Nは広がり抵抗による影響(ノイズ)、Sは電圧計測電極間で計測される信号)は十分確保されるはずである。しかしながら、体幹部のような太短い測定部位の場合は、Nを小さくすべく、電流印加電極からの距離を確保しようとして電圧計測電極を遠ざけると、逆に、電圧計測電極区間距離が小さくなり、この結果、Sが小さくなって、結局、S/Nは悪くなってしまう。更に、電流密度が高い広がり抵抗部は、皮下脂肪組織層であり、厚味がある肥満傾向の被験者が一般的であるため、かなり大きなNとなってしまい、二重にS/Nが悪くなってしまう。このように、体幹部のような太短い測定部位に対して四電極法を用いる場合には、単に臍囲周上に電極を配置しただけでは、内臓脂肪組織への有用なS/N感度を確保することにかなり無理があると推測される。尚、S/Nに関しては、後述する実施例についての説明において更に詳述する。 Usually, the four-electrode method is also used for the electrode arrangement on the trunk. In this method, a current is applied to the body of the subject, and a potential difference generated in the measurement site of the subject due to the applied current is measured to measure the bioelectrical impedance in the measurement site section. When the four-electrode method is applied to a thick and short measurement site such as the trunk, the current density concentration at the beginning of current spreading (ie, spreading resistance region) is large, for example, near the subcutaneous fat tissue layer directly under the current application electrode. A potential difference is generated, and this potential difference occupies most of the potential difference measured between the voltage measurement electrodes. In order to reduce the influence of the spreading resistance, it is important to arrange the current application electrode and the voltage measurement electrode with a sufficient distance. Since general measurement is performed under the condition that the measurement interval is long and the distance between the voltage measurement electrodes can be sufficiently secured, so-called S / N sensitivity (N is an influence (noise) due to spreading resistance, and S is between the voltage measurement electrodes). The signal to be measured) should be sufficiently secured. However, in the case of a thick and short measurement site such as the trunk, if the voltage measurement electrode is moved away from the current application electrode in order to reduce N, the voltage measurement electrode section distance becomes smaller. As a result, S becomes smaller and eventually the S / N becomes worse. Further, the spreading resistance portion having a high current density is a subcutaneous fat tissue layer, and a thick and obese subject is generally used. Therefore, the N is considerably large, and the S / N is doubled. End up. As described above, when the four-electrode method is used for a short and short measurement site such as the trunk, a useful S / N sensitivity to visceral adipose tissue can be obtained simply by placing an electrode on the circumference of the umbilicus. It is speculated that it is quite impossible to secure. The S / N will be described in more detail in the description of the embodiments described later.
本発明の目的は、これら従来技術における問題点を解消することにあり、通電性の悪い内臓器組織及び内臓脂肪組織の領域においても測定に必要な感度を確保し、体幹部に蓄積される脂肪組織、特に、内臓器組織周辺に付着、蓄積する内臓脂肪組織及び皮下層に蓄積する皮下脂肪組織層情報を高精度で簡便に測定可能とすることに加えて、複雑に混在する組織による誤差要素を排除した、測定再現性の高い、信頼性の高い測定結果情報を提供できる体幹内臓脂肪測定方法及び装置、並びに測定情報を用いた健康指針アドバイス装置を提供することである。特に、本発明の目的は、内臓脂肪組織量の推定に際し、推定誤差の主要因となる骨格筋組織層の推定手法について、身体特定化情報のみからの手法を使用せずに、骨格筋組織層の筋発達に関連する組織層情報を電気的計測手段で計測可能とすることによってその捕捉情報を用いて内臓脂肪組織量を推定可能とすることである。 The object of the present invention is to eliminate these problems in the prior art, ensuring the sensitivity necessary for measurement even in areas of internal organ tissues and visceral adipose tissues with poor electrical conductivity, and fat accumulated in the trunk. In addition to making it possible to measure visceral adipose tissue that adheres to and accumulates around internal organ tissues and subcutaneous adipose tissue layer information that accumulates in the subcutaneous layer with high accuracy and simplicity, it is also an error factor due to complex mixed tissues It is to provide a trunk visceral fat measurement method and apparatus capable of providing measurement result information with high measurement reproducibility and high reliability, and a health guideline advice apparatus using the measurement information. In particular, an object of the present invention is to estimate a skeletal muscle tissue layer that is a main factor of estimation error when estimating the amount of visceral adipose tissue without using a method based only on body-specific information. By making it possible to measure tissue layer information related to muscle development of the human by means of electrical measurement means, it is possible to estimate the amount of visceral adipose tissue using the captured information.
本発明の一つの観点によれば、体幹に配置した電流印加電極対と電圧計測電極対を使用して測定した体幹の生体インピーダンスを利用して体幹内臓脂肪組織量を求める体幹内臓脂肪測定方法において、一方の電流印加電極を臍位から上部の体幹腹部長手方向に長く配列する骨格筋群上に配置して体幹腹部長手方向に長く配列する骨格筋群を仮想電極層として利用することによって骨格筋組織層より内側の内臓器組織及び内臓脂肪組織に対する電流通電量を増やすとともに、体幹腹部長手方向に長く配列する骨格筋群上に別の電圧計測電極対を更に配置して腹直筋組織層のインピーダンスを測定し、その測定した腹直筋組織層のインピーダンスを利用して体幹内臓脂肪組織量を求めることを特徴とする体幹内臓脂肪測定方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, the trunk viscera for obtaining the amount of trunk visceral adipose tissue using the bioimpedance of the trunk measured using the current application electrode pair and the voltage measurement electrode pair disposed on the trunk. In the fat measurement method, one current application electrode is arranged on the skeletal muscle group that is arranged long in the longitudinal direction of the trunk abdomen from the umbilical position, and the skeletal muscle group that is arranged in the longitudinal direction of the trunk abdomen is used as a virtual electrode layer In addition to increasing the amount of current applied to internal organ tissue and visceral fat tissue inside the skeletal muscle tissue layer, another voltage measurement electrode pair is further placed on the skeletal muscle group that is arranged long in the trunk abdomen longitudinal direction. Thus, a trunk visceral fat measuring method is provided, wherein the impedance of the rectus abdominis muscle tissue layer is measured, and the trunk visceral fat tissue amount is obtained using the measured impedance of the rectus abdominis muscle tissue layer.
本発明の一つの実施の形態によれば、前記腹直筋組織層のインピーダンスに基づいて体幹の骨格筋組織層のインピーダンスを求め、身体特定化情報に基づいて体幹の内臓器組織量を求め、該求めた体幹の内臓器組織量と身体特定化情報とに基づいて体幹の内臓器組織のインピーダンスを求め、前記体幹の生体インピーダンスと、前記求めた体幹骨格筋組織層のインピーダンス及び体幹の内臓器組織のインピーダンスとに基づいて体幹内臓脂肪組織のインピーダンスを求め、該求めた体幹内臓脂肪組織のインピーダンスと身体特定化情報とに基づいて体幹内臓脂肪組織量を求めてもよい。 According to one embodiment of the present invention, the impedance of the skeletal muscle tissue layer of the trunk is obtained based on the impedance of the rectus abdominis muscle tissue layer, and the internal organ tissue amount of the trunk is calculated based on the body specifying information. Determining the impedance of the internal organ tissue of the trunk based on the determined internal organ tissue amount and body specifying information of the trunk, and determining the bioimpedance of the trunk and the determined trunk skeletal muscle tissue layer The impedance of the trunk visceral adipose tissue is obtained based on the impedance and the impedance of the internal organ tissue of the trunk, and the amount of the trunk visceral adipose tissue is determined based on the impedance of the trunk visceral adipose tissue and the body specifying information. You may ask for it.
本発明の一つの実施の形態によれば、前記腹直筋組織層のインピーダンスと身体特定化情報とに基づいて体幹の骨格筋組織層のインピーダンスを求め、身体特定化情報に基づいて体幹の内臓器組織量を求め、該求めた体幹の内臓器組織量と身体特定化情報とに基づいて体幹の内臓器組織のインピーダンスを求め、前記体幹の生体インピーダンスと、前記求めた体幹骨格筋組織層のインピーダンス及び体幹の内臓器組織のインピーダンスとに基づいて体幹内臓脂肪組織のインピーダンスを求め、該求めた体幹内臓脂肪組織のインピーダンスと身体特定化情報とに基づいて体幹内臓脂肪組織量を求めてもよい。 According to one embodiment of the present invention, the impedance of the skeletal muscle tissue layer of the trunk is obtained based on the impedance of the rectus abdominis muscle tissue layer and the body specifying information, and the trunk is based on the body specifying information. The internal organ tissue amount of the trunk, the impedance of the internal organ tissue of the trunk based on the determined internal organ tissue amount of the trunk and the body specifying information, the bioimpedance of the trunk, and the determined body The impedance of the trunk visceral adipose tissue is determined based on the impedance of the trunk skeletal muscle tissue layer and the impedance of the internal organs of the trunk, and the body is determined based on the determined impedance of the trunk visceral adipose tissue and the body specifying information. The amount of trunk visceral adipose tissue may be determined.
本発明の別の実施の形態によれば、前記腹直筋組織層のインピーダンスの測定を、腹直筋組織層に対して感度の高い周波数f1の印加電流によって行い、前記体幹の生体インピーダンスの測定を、f1よりも高い周波数で筋線維に対してほとんど影響を受けない周波数f2の印加電流によって行ってもよい。 According to another embodiment of the present invention, the impedance of the rectus abdominis muscle tissue layer is measured by an applied current having a frequency f1 with high sensitivity to the rectus abdominis muscle tissue layer, and the bioimpedance of the trunk is measured. The measurement may be performed with an applied current at a frequency f2 that is substantially unaffected by muscle fibers at a frequency higher than f1.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、体幹皮下脂肪組織層のインピーダンスを測定する第3の電圧計測電極対を更に配置し、該第3の電圧計測電極対の一方の電圧計測電極を、電流印加電極直下の広がり抵抗の影響が支配的な電流印加電極に近接した位置に配置し、他方の電圧計測電極を、電流印加電極直下の広がり抵抗の影響が軽減されるまで電流印加電極から離れた位置に配置し、該電圧計測電極対によって測定した体幹皮下脂肪組織層のインピーダンスを利用して体幹内臓脂肪組織量を求めてもよい。 According to still another embodiment of the present invention, a third voltage measurement electrode pair for measuring the impedance of the trunk subcutaneous fat tissue layer is further arranged, and one voltage measurement electrode of the third voltage measurement electrode pair is arranged. Is placed near the current application electrode where the influence of the spreading resistance directly under the current application electrode is dominant, and the other voltage measurement electrode is arranged until the influence of the spreading resistance under the current application electrode is reduced. The amount of trunk visceral adipose tissue may be obtained using the impedance of the trunk subcutaneous fat tissue layer measured by the voltage measurement electrode pair.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記第3の電圧計測電極対の一方の電圧計測電極に近接した位置に、第2の電流印加電極対の一方の電流印加電極を更に配置し、前記電圧計測電極対によって測定した皮下脂肪組織層のインピーダンスを利用して体幹内臓脂肪組織量を求めてもよい。 According to still another embodiment of the present invention, one current application electrode of the second current application electrode pair is further arranged at a position close to one voltage measurement electrode of the third voltage measurement electrode pair. The trunk visceral adipose tissue amount may be obtained using the impedance of the subcutaneous fat tissue layer measured by the voltage measurement electrode pair.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記体幹の生体インピーダンスと、前記求めた体幹骨格筋組織層のインピーダンス及び体幹の内臓器組織のインピーダンスとに基づいて体幹内臓脂肪組織のインピーダンスを求める段階は、体幹の電気的等価回路が、前記体幹の内臓器組織のインピーダンスと前記体幹内臓脂肪組織のインピーダンスとの直列回路に対して前記体幹骨格筋組織層のインピーダンスが並列に接続されたものとしてもよい。 According to still another embodiment of the present invention, the trunk visceral adipose tissue based on the bioelectrical impedance of the trunk, and the determined impedance of the trunk skeletal muscle tissue layer and the impedance of the internal organ tissue of the trunk. Determining the impedance of the trunk, the electrical equivalent circuit of the trunk is an impedance of the trunk skeletal muscle tissue layer with respect to a series circuit of the impedance of the internal organ tissue of the trunk and the impedance of the trunk visceral fat tissue May be connected in parallel.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記体幹の生体インピーダンスと、前記求めた体幹骨格筋組織層のインピーダンス及び体幹の内臓器組織のインピーダンスとに基づいて体幹内臓脂肪組織のインピーダンスを求める段階は、体幹の電気的等価回路が、前記体幹の内臓器組織のインピーダンスと前記体幹内臓脂肪組織のインピーダンスとの直列回路に対して、前記体幹骨格筋組織層のインピーダンスと前記体幹皮下脂肪組織層のインピーダンスとが並列に接続されたものとしてもよい。 According to still another embodiment of the present invention, the trunk visceral adipose tissue based on the bioelectrical impedance of the trunk, and the determined impedance of the trunk skeletal muscle tissue layer and the impedance of the internal organ tissue of the trunk. Determining the impedance of the trunk, the electrical equivalent circuit of the trunk is connected to the series circuit of the impedance of the internal organ tissue of the trunk and the impedance of the trunk visceral fat tissue of the trunk skeletal muscle tissue layer The impedance and the impedance of the trunk trunk fat tissue layer may be connected in parallel.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記体幹腹部長手方向に長く配列する骨格筋群は腹直筋組織層であることが好ましい。 According to still another embodiment of the present invention, the group of skeletal muscles arranged long in the trunk abdomen longitudinal direction is preferably a rectus abdominis muscle tissue layer.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記電流印加電極対を体幹表側鳩尾下部の腹直筋組織層上部と背面腰下部との間に配置してもよい。この場合、前記電流印加電極対の一方の電流印加電極を体幹表側鳩尾下部の腹直筋組織層上部上端近くに配置し、前記電圧計測電極対の一方の電圧計測電極を前記一方の電流印加電極から一定の距離を置いて配置し、他方の電圧計測電極を腹直筋組織層中部から下部の臍位置を基準として、臍上又は臍下部に、又は、臍部を含めた位置に配置することが好ましい。 According to still another embodiment of the present invention, the current application electrode pair may be disposed between the upper part of the rectus abdominis muscle layer and the lower back of the trunk on the trunk front side. In this case, one current application electrode of the current application electrode pair is disposed near the upper upper end of the rectus abdominis muscle layer at the lower trunk side of the trunk, and one voltage measurement electrode of the voltage measurement electrode pair is applied to the one current application Place a certain distance from the electrode, and place the other voltage measurement electrode on the umbilicus or lower umbilicus, or on the umbilicus, including the umbilicus, based on the midline to lower umbilicus position. It is preferable.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記電流印加電極及び電圧計測電極を、左右の腹直筋組織層に均等に通電及び計測に寄与するように白線をまたいで両方に対称に配置してもよい。 According to still another embodiment of the present invention, the current application electrode and the voltage measurement electrode are arranged symmetrically on both sides across the white line so as to contribute equally to the conduction and measurement of the left and right rectus abdominis muscle tissue layers. May be.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記電流印加電極及び電圧計測電極を左右の腹直筋組織層のいずれか一方のみに配置してもよい。 According to still another embodiment of the present invention, the current application electrode and the voltage measurement electrode may be arranged only in one of the left and right rectus abdominis muscle tissue layers.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記電圧計測電極を、腹直筋組織層の腱画部を基準として配置してもよい。 According to still another embodiment of the present invention, the voltage measurement electrode may be disposed with reference to a tendon portion of the rectus abdominis muscle tissue layer.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記電圧計測電極を、臍部の凹部に配置してもよい。 According to still another embodiment of the present invention, the voltage measurement electrode may be disposed in the concave portion of the umbilicus.
本発明の別の観点によれば、体幹に配置した電流印加電極対と電圧計測電極対を使用して測定した体幹の生体インピーダンスを利用して体幹内臓脂肪組織量を求める体幹内臓脂肪測定装置において、前記電流印加電極対の一方の電流印加電極が臍位から上部の体幹腹部長手方向に長く配列する骨格筋群上に配置され、体幹腹部長手方向に長く配列する骨格筋群上に腹直筋組織層のインピーダンスを計測するための別の電圧計測電極対が更に配置されていることを特徴とする体幹内臓脂肪測定装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, the trunk viscera for obtaining the trunk visceral adipose tissue amount using the bioimpedance of the trunk measured using the current application electrode pair and the voltage measurement electrode pair arranged on the trunk. In the fat measurement device, one current application electrode of the current application electrode pair is arranged on a skeletal muscle group that is arranged long in the longitudinal direction of the trunk abdomen from the umbilical position, and the skeletal muscle arranged in the longitudinal direction of the trunk abdomen There is provided a trunk visceral fat measuring device characterized in that another voltage measuring electrode pair for measuring the impedance of the rectus abdominis muscle tissue layer is further arranged on the group.
本発明の一つの実施の形態によれば、前記腹直筋組織層のインピーダンスに基づいて体幹の骨格筋組織層のインピーダンスを推定する体幹骨格筋組織層インピーダンス推定手段と、身体特定化情報に基づいて体幹の内臓器組織量を推定し、該推定された体幹の内臓器組織量と身体特定化情報とに基づいて体幹の内臓器組織のインピーダンスを推定する体幹内臓器組織インピーダンス推定手段と、前記体幹の生体インピーダンスと、前記推定した体幹骨格筋組織層のインピーダンス及び体幹の内臓器組織のインピーダンスとに基づいて体幹内臓脂肪組織のインピーダンスを推定する体幹内臓脂肪組織インピーダンス推定手段と、前記推定した体幹内臓脂肪組織のインピーダンスと身体特定化情報とに基づいて体幹内臓脂肪組織量を推定する体幹内臓脂肪組織量推定手段とを更に備えてもよい。 According to one embodiment of the present invention, the trunk skeletal muscle tissue layer impedance estimating means for estimating the impedance of the trunk skeletal muscle tissue layer based on the impedance of the rectus abdominis muscle tissue layer, and body specifying information The internal organ tissue of the trunk is estimated based on the internal organ tissue amount of the trunk and the impedance of the internal organ tissue of the trunk is estimated based on the estimated internal organ tissue amount of the trunk and the body specifying information Trunk viscera for estimating impedance of trunk visceral adipose tissue based on impedance estimation means, biological impedance of the trunk, impedance of the estimated trunk skeletal muscle tissue layer and impedance of internal organ tissue of the trunk A trunk that estimates the amount of trunk visceral adipose tissue based on the fat tissue impedance estimation means and the estimated impedance and body specific information of the trunk visceral adipose tissue It may further comprise a visceral fat tissue volume estimating means.
本発明の別の実施の形態によれば、前記腹直筋組織層のインピーダンスと身体特定化情報とに基づいて体幹の骨格筋組織層のインピーダンスを推定する体幹骨格筋組織層インピーダンス推定手段と、身体特定化情報に基づいて体幹の内臓器組織量を推定し、該推定された体幹の内臓器組織量と身体特定化情報とに基づいて体幹の内臓器組織のインピーダンスを推定する体幹内臓器組織インピーダンス推定手段と、前記体幹の生体インピーダンスと、前記推定した体幹骨格筋組織層のインピーダンス及び体幹の内臓器組織のインピーダンスとに基づいて体幹内臓脂肪組織のインピーダンスを推定する体幹内臓脂肪組織インピーダンス推定手段と、前記推定した体幹内臓脂肪組織のインピーダンスと身体特定化情報とに基づいて体幹内臓脂肪組織量を推定する体幹内臓脂肪組織量推定手段とを更に備えてもよい。 According to another embodiment of the present invention, the trunk skeletal muscle tissue layer impedance estimation means for estimating the impedance of the trunk skeletal muscle tissue layer based on the impedance of the rectus abdominis muscle tissue layer and body specifying information And estimating the internal organ tissue amount of the trunk based on the body specifying information, and estimating the impedance of the internal organ tissue of the trunk based on the estimated internal organ tissue amount of the trunk and the body specifying information Torso organ tissue impedance estimation means, based on the biomedical impedance of the trunk, impedance of the estimated trunk skeletal muscle tissue layer and impedance of the trunk internal organ tissue based on the impedance of the trunk internal organ tissue A trunk visceral adipose tissue impedance estimating means for estimating the trunk visceral adipose tissue based on the estimated impedance and body specifying information of the trunk visceral adipose tissue May further comprise a trunk visceral fat tissue volume estimating means for estimating a.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、体幹皮下脂肪組織層のインピーダンスを測定する第3の電圧計測電極対が更に配置され、該第3の電圧計測電極対の一方の電圧計測電極が、電流印加電極直下の広がり抵抗の影響が支配的な電流印加電極に近接した位置に配置され、他方の電圧計測電極が、電流印加電極直下の広がり抵抗の影響が軽減されるまで電流印加電極から離れた位置に配置され、該電圧計測電極対によって測定した体幹皮下脂肪組織層のインピーダンスを利用して体幹内臓脂肪組織量を求めてもよい。 According to still another embodiment of the present invention, a third voltage measurement electrode pair for measuring the impedance of the trunk subcutaneous fat tissue layer is further arranged, and one voltage measurement electrode of the third voltage measurement electrode pair is arranged. However, it is arranged at a position close to the current application electrode where the influence of the spreading resistance just under the current application electrode is dominant, and the other voltage measurement electrode is reduced until the influence of the spreading resistance just under the current application electrode is reduced. The amount of trunk visceral adipose tissue may be determined using the impedance of the trunk subcutaneous adipose tissue layer disposed at a position away from the body and measured by the voltage measurement electrode pair.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記第3の電圧計測電極対の一方の電圧計測電極に近接した位置に、第2の電流印加電極対の一方の電流印加電極が更に配置され、前記電圧計測電極対によって測定した皮下脂肪組織層のインピーダンスを利用して体幹内臓脂肪組織量を求めてもよい。 According to still another embodiment of the present invention, one current application electrode of the second current application electrode pair is further arranged at a position close to one voltage measurement electrode of the third voltage measurement electrode pair. The trunk visceral adipose tissue amount may be obtained using the impedance of the subcutaneous fat tissue layer measured by the voltage measurement electrode pair.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記体幹内臓脂肪組織インピーダンス推定手段は、体幹の電気的等価回路が、前記体幹の内臓器組織のインピーダンスと前記体幹内臓脂肪組織のインピーダンスとの直列回路に対して前記体幹骨格筋組織層のインピーダンスが並列に接続されたものとして推定を行ってもよい。 According to still another embodiment of the present invention, the trunk visceral adipose tissue impedance estimating means is configured such that an electrical equivalent circuit of the trunk includes the impedance of the internal organ tissue of the trunk and the trunk visceral adipose tissue. The estimation may be performed on the assumption that the impedance of the trunk skeletal muscle tissue layer is connected in parallel to the series circuit with the impedance.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記体幹内臓脂肪組織インピーダンス推定手段は、体幹の電気的等価回路が、前記体幹の内臓器組織のインピーダンスと前記体幹内臓脂肪組織のインピーダンスとの直列回路に対して、前記体幹骨格筋組織層のインピーダンスと前記体幹皮下脂肪組織層のインピーダンスとが並列に接続されたものとして推定を行ってもよい。 According to still another embodiment of the present invention, the trunk visceral adipose tissue impedance estimating means is configured such that an electrical equivalent circuit of the trunk includes the impedance of the internal organ tissue of the trunk and the trunk visceral adipose tissue. For the series circuit with the impedance, the impedance of the trunk skeletal muscle tissue layer and the impedance of the trunk subcutaneous fat tissue layer may be estimated in parallel.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記体幹腹部長手方向に長く配列する骨格筋群は腹直筋組織層であることが好ましい。 According to still another embodiment of the present invention, the group of skeletal muscles arranged long in the trunk abdomen longitudinal direction is preferably a rectus abdominis muscle tissue layer.
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記電流印加電極対が体幹表側鳩尾下部の腹直筋組織層上部と背面腰下部との間に配置されてもよい。 According to still another embodiment of the present invention, the current application electrode pair may be disposed between the rectus abdominis muscle layer upper part and the lower back waist part of the trunk front side dovetail lower part.
本発明によれば、一方の電流印加電極が配置された体幹表側鳩尾下部の腹直筋組織層上部は、皮下脂肪組織層が薄く分布し、広がり抵抗による影響の少なく部位であるため、信頼性の高い内臓脂肪組織情報が計測可能である。また、電圧計測電極を電流印加電極にある程度まで接近して配置できるので、筋発達に関連する骨格筋組織層の情報が計測可能である。特に腹筋群は、背筋群に比べて抗重力筋として個人差が大きく、体幹腹部の筋発達の特徴を強く持つため、局部情報ではあるが、全身骨格筋デザインとの関連が強い。よって、筋発達に関連する骨格筋組織層の情報が計測可能であることによって、骨格筋組織層の推定手法における誤差を軽減できる。特に、骨格筋組織層の周波数特性に基づいて、2つの周波数の電流印加による計測情報を使用することにより、さらに誤差を軽減できる。また、組合せ計測として、皮下脂肪組織層計測を付加することで、骨格筋組織層と皮下脂肪組織層の両方の個人差による誤差の主要因を解決できるため、内臓脂肪組織推定精度を大幅に改善できる。また、内臓脂肪と皮下脂肪の比率表現としてのV/S比の測定精度向上に有用となる。 According to the present invention, the upper part of the abdominal rectus muscle tissue layer at the lower trunk side dovetail where one current application electrode is arranged is a region where the subcutaneous fat tissue layer is thinly distributed and is less affected by spreading resistance. Highly visceral adipose tissue information can be measured. Further, since the voltage measurement electrode can be arranged close to the current application electrode to some extent, information on the skeletal muscle tissue layer related to muscle development can be measured. In particular, the abdominal muscle group has greater individual differences as anti-gravity muscles than the back muscle group, and has strong characteristics of muscle development in the trunk abdomen. Therefore, although it is local information, it is strongly related to the whole body skeletal muscle design. Therefore, by measuring information on the skeletal muscle tissue layer related to muscle development, errors in the estimation method of the skeletal muscle tissue layer can be reduced. In particular, based on the frequency characteristics of the skeletal muscle tissue layer, errors can be further reduced by using measurement information obtained by applying currents of two frequencies. In addition, by adding subcutaneous adipose tissue layer measurement as a combination measurement, the main cause of error due to individual differences in both skeletal muscle tissue layer and subcutaneous adipose tissue layer can be solved, greatly improving the accuracy of visceral adipose tissue estimation it can. Further, it is useful for improving the measurement accuracy of the V / S ratio as a ratio expression of visceral fat and subcutaneous fat.
さらに、内臓器組織と内臓脂肪組織の複雑な複合組織層に対して、平均化した再現性の高い電気的情報を提供できるとともに、呼吸及び姿勢による内部組織間配置の微妙な変化に対する測定への影響の軽減し、また、内臓器組織内の尿・便等の貯留による影響を軽減できる。 In addition, it can provide averaged and highly reproducible electrical information for complex tissue layers of internal organ tissue and visceral adipose tissue, and can measure subtle changes in internal tissue placement due to breathing and posture. The influence can be reduced, and the influence by the storage of urine and feces in the internal organ tissue can be reduced.
本発明によれば、内臓器組織及び内臓脂肪組織への通電量及び感度を引き上げて、体幹内臓脂肪組織組織を精度よく測定できる。また、ノイズとなる骨格筋組織層による電位の乱れによるN成分も、筋腹を外す位置で電圧計測電極を配置することでS/N特性を改善できる。 According to the present invention, it is possible to accurately measure the trunk visceral adipose tissue by increasing the energization amount and sensitivity to the visceral organ tissue and the visceral adipose tissue. Further, the S / N characteristic can be improved by arranging the voltage measurement electrode at the position where the muscle belly is removed from the N component due to the disturbance of the potential due to the skeletal muscle tissue layer that becomes noise.
また、麻痺患者及び介護等によりベッド上で寝たきりの被験者においても、測定部を背中部を除く腹部前面及び腹測面とすることで、被験者が容易に測定を可能と出来る。更に、腹部への電極装着により、測定部位を被験者が意識できることによって、意識的拘束による測定精度の向上及びモチベ−ションの確保に有益となる。 Further, even in a paralyzed patient and a subject who is bedridden due to care or the like, the subject can easily measure by setting the measurement part to the front of the abdomen and the abdominal measurement surface excluding the back part. Furthermore, since the subject can be aware of the measurement site by attaching electrodes to the abdomen, it is beneficial to improve measurement accuracy and to ensure motivation by conscious restraint.
更に、内臓器組織付近付着、蓄積脂肪組織の蓄積具合を従来の簡易計測法との組み合わせ及び簡便性を踏襲する中で、必要なレベルに応じた精度の高いスクリーニング情報を顕在化させることができる。 Furthermore, it is possible to reveal highly accurate screening information according to the required level in the vicinity of internal organ tissues and the accumulation of accumulated fat tissues following the combination with the conventional simple measurement method and simplicity. .
更に、本発明によれば、小型で簡便な装置にて体幹内臓脂肪組織を精度よく測定できるので、家庭用として最適なものとすることもできる。しかも、測定前の腹部コンディションチェック、すなわち、内臓器組織等での炎症や病的な体液分布異常の早期チェック等も可能で、それに応じた適切な健康指針アドバイスも与えることができる。したがって、ユーザにとっては、食事及び運動による日々のダイエットを適正に行い且つそのためのモチベーションを維持し、継続可能な健康の維持増進の自己管理をする上で役立つ諸情報を簡便な仕方で得ることができ、非常に有用なものとなる。 Furthermore, according to the present invention, the trunk visceral adipose tissue can be accurately measured with a small and simple device, so that it can be optimized for home use. Moreover, an abdominal condition check prior to measurement, that is, early check of inflammation or pathological abnormal fluid distribution in internal organ tissues or the like is possible, and appropriate health guide advice can be given accordingly. Therefore, it is possible for a user to obtain various information useful for self-management for maintaining and promoting sustainable health by appropriately performing daily diet and exercise and maintaining motivation therefor. Can be very useful.
本発明の実施の形態及び実施例について詳細に説明する前に、本発明による体幹部の内臓脂肪測定の原理について説明する。本発明は、基本的には、生体電気インピーダンス情報と身体特定化情報を用いて、体幹部(体幹腹部)の内臓脂肪組織情報(横断面積量、体積量又は重量)、更に言えば、体幹部に蓄積される脂肪組織、特に内臓器組織周辺に付着、蓄積する内臓脂肪組織及び皮下層に蓄積する皮下脂肪組織層情報を、高精度で簡便に測定可能とする方法等に関する。 Before describing the embodiments and examples of the present invention in detail, the principle of measuring the visceral fat of the trunk according to the present invention will be described. The present invention basically uses the bioelectrical impedance information and the body specifying information, and visceral fat tissue information (cross-sectional area amount, volume amount or weight) of the trunk (trunk abdomen), more specifically, the body The present invention relates to a method and the like that makes it possible to easily and accurately measure adipose tissue accumulated in the trunk, particularly visceral adipose tissue attached and accumulated around the internal organ tissue and subcutaneous adipose tissue layer information accumulated in the subcutaneous layer.
本発明は、このため次のような手法を駆使する。
(1)体幹部の生体電気インピーダンス情報に含まれる組織情報を、骨格筋組織層と内臓器組織と内臓脂肪組織で直並列の等価回路モデルを仮定すること。ここでは内臓器組織と内臓脂肪組織を直列に考える(したがって、内臓脂肪組織の大小により通電量の変化を期待できる)。
For this reason, the present invention makes full use of the following technique.
(1) The tissue information included in the bioelectrical impedance information of the trunk is assumed to be an equivalent circuit model in which the skeletal muscle tissue layer, the internal organ tissue, and the visceral fat tissue are serially parallel. Here, the internal organ tissue and the visceral adipose tissue are considered in series (therefore, a change in energization amount can be expected depending on the size of the visceral adipose tissue).
(2)腹囲長が身体特定化情報として確保できる場合は、皮下脂肪組織量も、等価回路モデルに含めた、高精度モデルとして、皮下脂肪組織層と骨格筋組織層と内臓器組織と内臓脂肪組織で直並列の等価回路モデルを仮定すること。 (2) When the abdominal circumference can be secured as body specific information, the subcutaneous fat tissue layer, the skeletal muscle tissue layer, the internal organ tissue, and the visceral fat are included as a high-accuracy model including the subcutaneous fat tissue amount in the equivalent circuit model. Assuming a series-parallel equivalent circuit model in the organization.
(3)皮下脂肪組織量推定は、身体特定化情報のうち腹囲長を主の説明変数とした重回帰式で構成されること。さらには、腹囲長の二乗を主体的説明変数と置くこと。 (3) Subcutaneous adipose tissue mass estimation is made up of multiple regression equations with the abdominal circumference in the body specifying information as the main explanatory variable. Furthermore, put the square of the waist circumference as the main explanatory variable.
(4)内臓器組織情報の確定は、身体特定化情報のうち、身長情報が主体的な説明変数とした重回帰式で構成し、内臓脂肪組織情報推定のための未確定情報の確定に用いる。 (4) The determination of internal organ tissue information is made up of multiple regression equations with height information as the main explanatory variable in the body specific information, and is used to determine uncertain information for visceral fat tissue information estimation. .
(5)各組織を定量化するための重回帰分析(検量線作成手法)に用いる組織の基準測定は、臍位でのX線CT断層画像からの組織横断面積(CSA)やMRI法によるCSA及び体幹部全体でのDEXA法、MRI法(長さ方向へ、スライス毎の積分処理)を用いた組織体積量,重量(体積量から重量への変換は、先行研究による組織密度情報より算出可能)で実現できる。DEXA法では、腹部内臓脂肪組織と皮下脂肪組織層の合計の総脂肪組織情報を基準測定できる。 (5) The standard measurement of the tissue used for the multiple regression analysis (calibration curve creation method) for quantifying each tissue is the tissue cross-sectional area (CSA) from the X-ray CT tomographic image at the umbilical position or the CSA by the MRI method. Tissue volume and weight using the DEXA method and MRI method (integration processing for each slice in the length direction) for the entire trunk can be calculated from the tissue density information from previous studies. ). In the DEXA method, the total adipose tissue information of the total of the abdominal visceral adipose tissue and the subcutaneous adipose tissue layer can be measured as a reference.
(6)上記のような手法を用いて内臓脂肪組織の情報を高精度に捕捉可能とするためには、呼吸等による体幹部の計測インピ−ダンス情報の変動を一定条件値に置き換える手立てが必要となり、インピーダンス計測サンプリング周期を一般的な呼吸周期の1/2以内とし、呼吸変化を時系列的にモニタリングして、呼吸周期及び呼吸周期毎の最大値と最小値を呼吸周期毎に判別し、安静呼吸の中央値を捕捉可能とすること。 (6) In order to be able to capture visceral adipose tissue information with high accuracy using the method as described above, it is necessary to take a means to replace fluctuations in the measured impedance information of the trunk due to breathing or the like with a certain condition value. The impedance measurement sampling period is within 1/2 of the general respiratory cycle, the respiratory change is monitored in time series, the maximum value and the minimum value for each respiratory cycle are determined for each respiratory cycle, Capability to capture median rest breathing.
(7)さらに、測定前の飲食及び膀胱尿の貯留などによる悪影響の事前チェックも、計測インピーダンス情報より可能とする。一般に、体幹部のインピーダンス値は、健康な一般的な被験者集団では、骨格筋組織層の情報が支配的に反映される。また、体幹の骨格筋組織層の情報は、測定値としては非常に小さく個々人毎で大きな違いが認められない。理由は、地球重力下で自重を支えて発達する抗重力筋との相関の高いデザインとなるため、特別に寝たきりで重力の影響を受けない被験者とか、自重の数倍のストレスが加わる種目のアスリートなど、特殊な集団以外ではほぼ身体サイズで決定されてしまうためである。ここで、骨格筋組織層及び前記呼吸変動以外で体幹部のインピーダンスに影響が大きいのは、飲食及び膀胱尿の貯留などによる悪影響である。よって、集団デ−タとして体幹部のインピーダンス値を収集し、平均値[mean]と偏差[SD]で見ると、飲食及び膀胱尿の貯留などによる影響は、2SDを超える範囲にあることがわかった。ただ、ある程度のアスリート等の準一般的集団まで踏まえると、3SDをクライテリアとすることで、本影響のスクリーニングを可能と出来る。 (7) Further, it is also possible to check in advance of adverse effects caused by eating and drinking before the measurement and retention of bladder and urine from the measured impedance information. Generally, the information on the skeletal muscle tissue layer is dominantly reflected in the impedance value of the trunk in a general healthy subject group. In addition, information on the skeletal muscle tissue layer of the trunk is very small as a measurement value, and no great difference is recognized between individuals. The reason is that the design is highly correlated with anti-gravity muscles that support and develop their own weight under the earth's gravity, so subjects who are specially bedridden and not affected by gravity, or athletes who are subject to several times the stress of their own weight This is because it is almost determined by body size except for special groups. Here, the influence on the impedance of the trunk other than the skeletal muscle tissue layer and the respiratory fluctuation is an adverse effect due to food and drink and urinary bladder urine storage. Therefore, when the impedance values of the trunk are collected as collective data and viewed as the mean value [mean] and deviation [SD], it can be seen that the effects of food and drink and bladder urine retention are in the range exceeding 2SD. It was. However, considering even a semi-general group such as athletes to a certain extent, 3SD can be used as a criterion to screen for this effect.
次に、前述したような手法に基づく本発明の測定原理につき、更に詳述する。 Next, the measurement principle of the present invention based on the above-described method will be described in further detail.
1.体幹部構成組織の電気的等価回路モデル化
(1)体幹部は、主として、皮下脂肪組織層と、骨格筋組織層(腹筋群、背筋群)と、内臓器組織とその隙間に付着する内臓脂肪組織から成ると考えることが出来る。骨組織を構成組織として挙げていないのは、骨組織は骨格筋組織層と量的相関が非常に高く、一体の組織体として考えられるからである。体積抵抗率も、生体内では骨髄組織なども含めることでかなり導電性が良く、骨格筋組織層や内臓器組織に近い特性を有するものと考えられる。よって、この4組織を電気的な等価回路モデルで表すと、内臓器組織と内臓脂肪組織を直列に構成し、その直列の複合組織層に対して、皮下脂肪組織層及び骨格筋組織層がそれぞれ並列に構成される。この等価回路モデルについては、図5〜図7についての説明において詳述する。このモデルによると、体幹の長さ方向への通電に対しては、骨格筋組織層に支配的に電流が流れる。内臓脂肪組織は、内臓器組織の周辺の隙間に付着することから、内臓脂肪組織が無い時、又は少ない時、内臓器組織が骨格筋組織層に近い導電性を示すことから、内臓器組織側にも電流が通電されることになる。また、内臓脂肪組織が多くなるほど、内臓器組織と内臓脂肪組織の複合体としての複合組織層への通電量が低下してゆくことになる。体幹部の計測インピーダンスと、それを構成する4組織を等価回路モデルで表した時のモデル式は、下記の様に表現できる。
Ztm = ZFS//ZMM//(ZVM+ZFV) ・・・式1
ここで、
体幹部全体のインピーダンス:Ztm
皮下脂肪組織層のインピーダンス:ZFS・・・体積抵抗率は、大きい。
骨格筋組織層のインピーダンス:ZMM・・・体積抵抗率は、小さい。
内臓器組織のインピーダンス:ZVM・・・骨格筋組織層に近い体積抵抗率と考えられている。
内臓脂肪組織のインピーダンス:ZFV・・・体積抵抗率は、皮下脂肪組織層と同等かそれよりも、やや小さ目と考えられる。脂肪組織の合成分解が皮下脂肪組織層に比べて速いことから、組織内血管及び血液量が多いものと考えられる。
1. Electrical equivalent circuit modeling of trunk tissue (1) The trunk mainly consists of subcutaneous fat tissue layer, skeletal muscle tissue layer (abdominal muscle group, back muscle group), internal organ tissue and visceral fat attached to the gap It can be thought of as an organization. The reason why the bone tissue is not listed as a constituent tissue is that the bone tissue has a very high quantitative correlation with the skeletal muscle tissue layer and can be considered as an integral tissue body. The volume resistivity is considered to have a property that is considerably good in conductivity by including bone marrow tissue and the like in a living body, and has characteristics close to those of a skeletal muscle tissue layer and internal organ tissue. Therefore, when these four tissues are represented by an electrical equivalent circuit model, the internal organ tissue and the visceral adipose tissue are configured in series, and the subcutaneous adipose tissue layer and the skeletal muscle tissue layer are respectively formed with respect to the serial composite tissue layer. Configured in parallel. This equivalent circuit model will be described in detail in the description of FIGS. According to this model, a current flows predominantly through the skeletal muscle tissue layer when energized in the length direction of the trunk. Since visceral adipose tissue adheres to the gaps around the internal organ tissue, when there is no visceral adipose tissue or when there is little visceral tissue, the internal organ tissue exhibits conductivity close to that of the skeletal muscle tissue layer. Also, a current is applied. Further, as the visceral adipose tissue increases, the energization amount to the composite tissue layer as a complex of the internal organ tissue and the visceral adipose tissue decreases. The model impedance when the measured impedance of the trunk and the four tissues constituting it are expressed by an equivalent circuit model can be expressed as follows.
Ztm = ZFS // ZMM // (ZVM + ZFV)
here,
Impedance of the whole trunk: Ztm
Impedance of subcutaneous adipose tissue layer: ZFS: Volume resistivity is large.
Impedance of skeletal muscle tissue layer: ZMM: Volume resistivity is small.
Impedance of internal organ tissue: ZVM ... It is considered as volume resistivity close to the skeletal muscle tissue layer.
Impedance of visceral adipose tissue: ZFV: Volume resistivity is considered to be equal to or slightly smaller than the subcutaneous adipose tissue layer. Since the synthetic decomposition of adipose tissue is faster than that of the subcutaneous adipose tissue layer, it is considered that the blood vessels and blood volume in the tissue are large.
組織間の電気的特性は、インピーダンスよりはむしろ体積抵抗率ρ[Ωm]で決まる。上の関係から、各組織の電気的特性値は一般に以下の関係で説明される。
ρMM<<ρ(VM+FV)<ρFS
ρVM<<ρFV
ρMM=ρMV、若しくは、ρMM<ρMV
ρFV=ρFS、若しくは、ρFV<FS
ここで、
皮下脂肪組織層の体積抵抗率:ρFS
骨格筋組織層の内側の内臓器組織と内臓脂肪組織の複合組織層の体積抵抗率:ρ(VM+FV)
骨格筋組織層の体積抵抗率:ρMM
よって、式1との関連により、各組織間の電気的特性の比較関係は、
ZFS >>(ZVM+ZFV) >> ZMM・・・式2
となる。
The electrical characteristics between tissues are determined by volume resistivity ρ [Ωm] rather than impedance. From the above relationship, the electrical characteristic values of each tissue are generally explained by the following relationship.
ρMM << ρ (VM + FV) << ρFS
ρVM << ρFV
ρMM = ρMV or ρMM <ρMV
ρFV = ρFS or ρFV <FS
here,
Volume resistivity of subcutaneous adipose tissue layer: ρFS
Volume resistivity of composite tissue layer of internal organ tissue and visceral adipose tissue inside skeletal muscle tissue layer: ρ (VM + FV)
Volume resistivity of skeletal muscle tissue layer: ρMM
Therefore, due to the relationship with
ZFS >> (ZVM + ZFV) >> ZMM ...
It becomes.
(2)従来の方法で腹部臍囲周上に電極を配置するだけでは、電流印加電極直下での広がり抵抗の影響により、皮下脂肪組織層のインピ−ダンス分が支配的な計測となり、本来の理想的な四電極法による皮下脂肪組織層の分離除去が実現できなかった。本発明によれば、新電極配置法を適用することで、理想的な四電極法を実現可能とし、皮下脂肪組織層のインピ−ダンス分を削除可能とした。
後述するように、本発明の電極配置法によれば、腹直筋組織層を仮想電極として利用している。したがって、電気的等価回路モデルは、図12に示すように表現できる。すなわち、
Ztm = 2 * ZFS+ZMM2//(ZVM+ZFV) ・・・式3
骨格筋組織層(MM)は、腹直筋組織層(MM1)と腹直筋組織層以外の筋線維走向が斜めのものが支配的な骨格筋組織層(MM2)とに分けられ、ZMM1及びZMM2は、それぞれ、MM1及びMM2のインピーダンスである。本発明の電極配置法によれば、電流印加電極近辺の広がり抵抗の影響を無視できるまで離して配置しているため皮下脂肪組織層を分離除去することができ、また、腹直筋組織層を仮想電極として利用するために、さらに腹直筋組織層での電圧降下分の電極間距離を確保することで、腹直筋組織層のインピーダンス直列分を外すことができる。そこで、ZMM=ZMM2とおくと、式3は次のように表される。
Ztm = ZMM//(ZVM+ZFV) ・・・式4
(2) By simply placing an electrode on the circumference of the abdominal umbilicus using the conventional method, the impedance component of the subcutaneous fat tissue layer becomes the dominant measurement due to the effect of spreading resistance directly under the current application electrode, Separation and removal of the subcutaneous adipose tissue layer by the ideal four-electrode method could not be realized. According to the present invention, an ideal four-electrode method can be realized by applying the new electrode arrangement method, and the impedance component of the subcutaneous fat tissue layer can be deleted.
As will be described later, according to the electrode placement method of the present invention, the rectus abdominis muscle tissue layer is used as a virtual electrode. Therefore, the electrical equivalent circuit model can be expressed as shown in FIG. That is,
Ztm = 2 * ZFS + ZMM2 // (ZVM + ZFV) ・ ・ ・
The skeletal muscle tissue layer (MM) is divided into the rectus abdominis muscle tissue layer (MM1) and the skeletal muscle tissue layer (MM2) in which the muscle fibers other than the rectus abdominis muscle tissue layer are diagonally inclined, and ZMM1 and ZMM2 Are the impedances of MM1 and MM2, respectively. According to the electrode arrangement method of the present invention, the subcutaneous adipose tissue layer can be separated and removed because the effect of spreading resistance in the vicinity of the current application electrode can be neglected, and the rectus abdominis muscle tissue layer can be removed. In order to use it as a virtual electrode, the impedance series part of the rectus abdominis muscle tissue layer can be removed by further securing the inter-electrode distance corresponding to the voltage drop in the rectus abdominis muscle tissue layer. Therefore, when ZMM = ZMM2 is set,
Ztm = ZMM // (ZVM + ZFV)
2.体幹部骨格筋組織横断面積量[AMM]及び体幹部骨格筋組織層インピーダンス[ZMM]の推定
(3)体幹部骨格筋組織層インピーダンス(ZMM)を腹直筋組織層のインピ−ダンス(ZMM1)の計測情報より推定する。体幹腹部の骨格筋組織層は、背筋群と腹筋群に分けられ、背筋群は起立筋支配であるため、地球重力下で立って生活する中で決まるため、身体特定化情報との相関が高い。個人の活動能力に関連する筋発達の情報は、腹筋群に現れやすく、個人毎のバラツキも腹筋群で顕著に出てくる。腹筋群は、腹直筋組織層と腹斜筋組織層等で構成されており、腹直筋組織層が筋発達との関係が高い。また、本技術では、腹直筋組織層をインピ−ダンス情報として捕捉可能と出来る。よって、アスリ−トとか、麻痺患者や介護者などの重力非適応者を除けば、腹直筋組織層のインピ−ダンス情報と身体特定化情報とで推定可能となる。この推定は、腹直筋組織層のインピ−ダンスZMM1、身長H、体重W、年齢Ageを以下の式に代入することによって行う。
ZMM=a0*ZMM1+b0*H+c0*W+d0*Age+e0・・・式5
ここで、a0、b0、c0、d0、e0は、男女で別の値を与える定数である。
2. Estimation of trunk skeletal muscle tissue cross-sectional area [AMM] and trunk skeletal muscle tissue layer impedance [ZMM] (3) trunk skeletal muscle tissue layer impedance (ZMM) impedance of rectus abdominis muscle tissue layer (ZMM1) Estimated from the measurement information. The skeletal muscle tissue layer of the trunk abdomen is divided into the back muscle group and the abdominal muscle group, and the back muscle group is controlled by standing muscles, so it is determined while living under the earth's gravity, so there is a correlation with body specific information high. The information of muscle development related to the individual's activity ability is likely to appear in the abdominal muscle group, and the individual variation also appears prominently in the abdominal muscle group. The abdominal muscle group is composed of a rectus abdominis muscle tissue layer, an oblique abdominis muscle tissue layer, etc., and the rectus abdominis muscle tissue layer is highly related to muscle development. Further, according to the present technology, the rectus abdominis muscle tissue layer can be captured as impedance information. Therefore, except for athletes and non-gravity adaptors such as paralyzed patients and caregivers, it is possible to estimate with the impedance information and body specifying information of the rectus abdominis muscle tissue layer. This estimation is performed by substituting impedance ZMM1, height H, weight W, and age Age of the rectus abdominis muscle tissue layer into the following equation.
ZMM = a0 * ZMM1 + b0 * H + c0 * W + d0 * Age +
Here, a0, b0, c0, d0, and e0 are constants that give different values for men and women.
(4)体幹腹部の骨格筋組織層の横断面積量(骨格筋組織量)AMMは、体幹部骨格筋組織層インピーダンスZMMを用いて、次の式であらわすことが出来る。
AMM=a*H/ZMM+b・・・式6
ここで、a、bは、定数である。
(4) The cross sectional area (skeletal muscle tissue mass) AMM of the skeletal muscle tissue layer of the trunk abdomen can be expressed by the following equation using the trunk skeletal muscle tissue layer impedance ZMM.
AMM = a * H / ZMM + b ・ ・ ・
Here, a and b are constants.
3.内臓器組織量[AVM]及び内臓器組織インピーダンス[ZVM]の推定
(5)体幹部の内臓器組織量[VM]は、身長、体重、性別、年齢等の身体(個人)特定化情報から推定することが出来る。説明変数の中で、身長項の影響が大きい。
内臓器組織量[AVM] = a1*身長[H]+ b1*体重[W] + c1*年齢[Age] + d1・・・式7
ここで、a1、b1、c1、d1は、男女で別の値を与える定数である。
3. Estimating internal organ tissue volume [AVM] and internal organ tissue impedance [ZVM] (5) Estimating internal organ tissue volume [VM] of the trunk from body (individual) specific information such as height, weight, sex, and age I can do it. Among the explanatory variables, the influence of the height term is large.
Internal organ tissue volume [AVM] = a1 * Height [H] + b1 * Weight [W] + c1 * Age [Age] +
Here, a1, b1, c1, and d1 are constants that give different values for men and women.
(6)次に、内臓器組織のインピーダンスZVMを推定する。
内臓器組織のインピーダンスZVMは、身長、体重、性別、年齢等の身体(個人)特定化情報から推定することが出来る。説明変数の中で、身長項の影響が大きい。便宜上、ここでは上で求めた内臓器組織量AVMを利用する。この推定は、以下の式を用いて行うことができる。
ZVM=a2*H/AVM+b2・・・式8
ここで、a2、b2は、男女で別の値を与える定数である。
(6) Next, the impedance ZVM of the internal organ tissue is estimated.
The internal organ tissue impedance ZVM can be estimated from body (individual) specifying information such as height, weight, sex, and age. Among the explanatory variables, the influence of the height term is large. For convenience, the internal organ tissue amount AVM obtained above is used here. This estimation can be performed using the following equation.
ZVM = a2 * H / AVM + b2 Equation 8
Here, a2 and b2 are constants that give different values for men and women.
4.内臓脂肪組織インピーダンス[ZFV]及び内臓脂肪組織量[AFV]の推定
(7)次に、内臓脂肪組織のインピーダンスZFVを推定する。
式4を変形すると、
1/Ztm = 1/ZMM + 1/(ZVM+ZFV) ・・・式9
式9からZFVを誘導すると、次のようになり、内臓脂肪組織の情報を有するインピーダンス情報を求めることができる。
ZFV= 1/[ 1/Ztm−1/ZMM] − ZVM・・・式10
本式において、Ztmは実測値である。骨格筋組織層のインピ−ダンスZMMは2周波計測値を用いることができる。また、体幹部骨格筋組織層インピーダンスZMMと内臓器組織のインピ−ダンスZVMは、上述したように推定できるので、その推定値を代入することで、ZFVが抽出できる。すなわち、式10に、式5及び式8を代入することによって、算出できる。
4). Estimation of visceral adipose tissue impedance [ZFV] and visceral adipose tissue volume [AFV] (7) Next, the impedance ZFV of the visceral adipose tissue is estimated.
When
1 / Ztm = 1 /
When ZFV is derived from
ZFV = 1 / [1 / Ztm-1 / ZMM]-ZVM ...
In this equation, Ztm is an actual measurement value. The impedance ZMM of the skeletal muscle tissue layer can use a two-frequency measurement value. Moreover, since the trunk skeletal muscle tissue layer impedance ZMM and the internal organ tissue impedance ZVM can be estimated as described above, ZFV can be extracted by substituting the estimated values. That is, it can be calculated by substituting
(8)内臓脂肪組織量AFVは、ここでは内臓脂肪組織横断面積として取り扱う。内臓脂肪組織量AFVは、上記インピーダンス情報と身長情報から算出することができ、
AFV=aa*H/ZFV+bb・・・式11
ここで、aa、bbは定数である。
(8) Visceral adipose tissue volume AFV is treated here as the cross-sectional area of visceral adipose tissue. Visceral adipose tissue amount AFV can be calculated from the above impedance information and height information,
AFV = aa * H / ZFV + bb ...
Here, aa and bb are constants.
5.皮下脂肪組織量[AFS]の推定
(9)体幹部の皮下脂肪組織量AFSは、皮下脂肪組織層のインピーダンス情報ZFSと腹囲長Lwから推定することが出来る。
皮下脂肪組織量[AFS] = aa0*ZFS*Lw+bb0・・・式12
ここで、aa0、bb0は、定数である。
5. Estimation of subcutaneous fat tissue volume [AFS] (9) The subcutaneous fat tissue volume AFS of the trunk can be estimated from impedance information ZFS of the subcutaneous fat tissue layer and abdominal circumference Lw.
Subcutaneous fat tissue volume [AFS] = aa0 * ZFS * Lw + bb0
Here, aa0 and bb0 are constants.
6.体幹部内臓脂肪/皮下脂肪比[V/S]の推定
(10)内臓脂肪/皮下脂肪比[V/S]は、式12からの皮下脂肪組織量[AFS]と式11からの内臓脂肪組織量[AFV]から求めることが出来る。
V/S=AFV/AFS・・・式13
6). Estimating the trunk visceral fat / subcutaneous fat ratio [V / S] (10) The visceral fat / subcutaneous fat ratio [V / S] is calculated based on the amount of subcutaneous fat tissue [AFS] from
V / S = AFV /
7.体幹部(中部)のインピーダンスによる内臓器組織異常判定の考え方
(11)内臓脂肪組織量推定に必要な体幹部のインピーダンスZtmは、呼吸及び飲食等により変動が大きな部位でもあることから、安定性及び信頼性の高い情報の計測が必要となる。よって、次の様な処理を加えることで、信頼性の高い体幹部のインピーダンス情報を確保出来る。また、一部体幹の体液分布の乱れに関連する情報としての視点から、体幹部の組織異常の判定も可能と出来る。
7. Concept of internal organ tissue abnormality judgment by trunk (middle) impedance (11) Trunk impedance Ztm necessary for visceral adipose tissue mass estimation is also a part that varies greatly due to breathing and eating and drinking, stability and Measurement of highly reliable information is required. Therefore, highly reliable impedance information of the trunk can be secured by applying the following processing. In addition, it is possible to determine a tissue abnormality of the trunk from the viewpoint as information related to the disturbance of the body fluid distribution of the trunk.
(12)呼吸による変動の影響除去処理
(a)一般的な呼吸周期時間の1/2より短いサンプリング周期で、体幹部のインピーダンスを測定する。
(b)サンプリング毎の測定デ−タに対して移動平均等によるスムージング処理を施す。
(c)処理後の時系列データより、呼吸の周期性と周期毎の最大値と最小値を検出する。
(d)毎周期毎の最大値と最小値を各々別個に平均処理する。
(e)最大値と最小値の平均処理後の値を平均して、呼吸の中央値を算出する。
(f)呼吸周期毎の呼吸の中央値が規定回数規定以内の安定域に入った時点で、呼吸中央値確定と判断し、確定した中央値のインピ-ダンス値を体幹部のインピーダンス値として登録し、測定を完了とする。
(12) Removal of influence of fluctuation due to respiration (a) The impedance of the trunk is measured at a sampling cycle shorter than 1/2 of a general respiration cycle time.
(B) A smoothing process such as moving average is performed on the measurement data for each sampling.
(C) From the time series data after processing, the periodicity of respiration and the maximum and minimum values for each cycle are detected.
(D) A maximum value and a minimum value for each period are averaged separately.
(E) The average value of the maximum value and the minimum value is averaged, and the median value of respiration is calculated.
(F) When the median respiration for each respiratory cycle enters a stable range within the specified number of times, it is determined that the median respiration is confirmed, and the determined impedance value is registered as the impedance value of the trunk. And complete the measurement.
(13)飲食及び膀胱等への水分貯留(尿等)による異常値判定処理
(a)体幹部のインピーダンスは、26.7±4.8Ω(mean±SD)が集団の一般的な値となる。
(b)反面、便秘及び膀胱尿の貯留や胃での飲食物の充満時の値は、mean±3SDの範囲を超える。
(c)よって、3SDを超える測定値が得られる場合には、飲食及び膀胱尿等の影響の可能性を被験者へ報知し、最善の環境で測定に望んで貰う様促す。ただし、実際にこれらの影響なしに骨格筋組織層発達及び内臓器組織が標準サイズとは異なる被験者においては、測定を継続出来る様に進める。
(d)さらに、測定感度を上げる方法としては、性別、体重、身長別で規定値を細分化する。又は、体重で割るか、身長で割って単位別の値として規定値を規定する。
(13) Abnormal value determination processing due to eating and drinking and water retention (such as urine) in the bladder (a) As for the impedance of the trunk, 26.7 ± 4.8Ω (mean ± SD) is a general value of the group.
(B) On the other hand, the value at the time of constipation and urinary bladder retention and fullness of food and drink in the stomach exceeds the range of mean ± 3SD.
(C) Therefore, when a measured value exceeding 3SD is obtained, the subject is informed of the possibility of effects such as eating and drinking and bladder and urine, and is encouraged to hope for the measurement in the best environment. However, in a subject whose skeletal muscle tissue layer development and internal organ tissue are different from the standard size without actually having these effects, proceed so that the measurement can be continued.
(D) Further, as a method for increasing the measurement sensitivity, the specified values are subdivided according to sex, weight, and height. Alternatively, the specified value is defined as a unit-specific value divided by weight or divided by height.
次に、前述したような本発明の測定原理に基づいて、本発明による体幹内臓脂肪測定方法及び装置、並びに測定情報を用いた健康指針アドバイス装置の実施例について説明する。 Next, based on the measurement principle of the present invention as described above, an embodiment of a trunk visceral fat measurement method and apparatus according to the present invention and a health guide advice device using measurement information will be described.
図1は、本発明による体幹内臓脂肪測定装置の一実施例の外観を示す概略斜視図であり、図2は、その使用法、図3は、本発明による体幹内臓脂肪測定装置に含まれる本体部のブロック図である。 FIG. 1 is a schematic perspective view showing an appearance of an embodiment of a trunk visceral fat measuring device according to the present invention, FIG. 2 is a method for using the same, and FIG. 3 is included in the trunk visceral fat measuring device according to the present invention. FIG.
本発明の体幹内臓脂肪測定装置1は、本体部11と、本体部11に直接接続されたグリップ電極部130と、本体部11にバンド120を介して接続されたグリップ電極部140とから成る。グリップ電極部130、140は、図2に示すように、グリップ電極部130、140を各手に持って、それらを被験者の測定部位、例えば、腹部に押し当てて使用する。
The trunk visceral
本体部11の前面には、操作部51と表示部52を有する操作表示パネル5や報知器ブザー22等が設けられており、その内部には、図3から明らかなように、例えば、演算・制御部21や、電源部18、記憶部(メモリ)4、インピーダンス測定部等が設けられている。
On the front surface of the
操作部51は、身長、体重等を含む身体特定情報の入力等に使用することができ、操作表示パネル5は、各種結果、アドバイス情報等を、表示部52を通じて表示する。この操作表示パネル5は、操作部51と表示部52とが一体となったタッチパネル式の液晶表示器として形成されもよい。
The
演算・制御部21は、操作部51から入力された身体目方特定情報(体重等)と、計測したインピーダンスと、前記式1〜式13とに基づいて、体幹部骨格筋組織横断面積量、体幹部骨格筋組織層インピーダンス、内臓脂肪組織インピーダンス、内臓脂肪組織量、内臓器組織量、内臓器組織インピーダンス、皮下脂肪組織量、体幹部内臓脂肪/皮下脂肪比等を演算したり、呼吸による変動の影響除去処理や、内臓器組織異常判定等の処理を行ったり、その他、各種の入出力、測定、演算等を行う。
The calculation /
電源部18は、本装置の電気系統各部に電力を供給する。記憶部4は、身長、体幹長、体幹部長等の身体特定情報や、前記の式1〜式13等を記憶する他、後述するような健康指針アドバイスのための適当なメッセージ等も記憶する。
The
インピーダンス測定部には、被験者の測定部位に電流を印加する複数個の電流印加電極13、被験者の測定部位における電位差を計測する複数個の電圧計測電極14、電流印加電極13に電流を供給する電流源12、複数個の電流印加電極13から任意の電極及び複数個の電流源12を選択するための電流印加電極選択部20a、複数個の電圧計測電極14から任意の電極を選択するための電圧計測電極選択部20b、電圧計測電極14によって測定された電位差を増幅する差動増幅器23、フィルタリングのためのバンドパスフィルタ(BPF)24、検波部25、増幅器26、及び、A/D変換器27等が含まれる。
The impedance measurement unit includes a plurality of
電流印加電極13及び電圧計測電極14は、グリップ電極部130、140の接触面に設けられる。例えば、電流印加電極13は、グリップ電極部140の接触面の下側とグリップ電極部130の接触面の上側に設けられ、電圧計測電極14は、グリップ電極部140の接触面の上側とグリップ電極部130の接触面の下側に設けられる。なお、電極の配置や数は、使用態様に応じて決定されるものであり、特に限定されるものでない。
The
電流印加電極13及び電圧計測電極14は、SUS材及び樹脂材表面を金属めっき処理等して実現されていてもよい。このタイプの電極は、金属電極表面に、保水性高分子膜をコ−ティングすることで、測定前に水分をふきつけるか、水にぬらして使用する。水にぬらすことにより、皮膚との電気的接触の安定性を確保することができる。また、特に図示しないが、粘着性貼り付けタイプの電極を用いることもできる。これは交換可能な粘着パッドを各電極のベ−ス電極面に貼り付けて皮膚との接触安定性を確保するタイプのものである。このタイプは、例えば、低周波治療器や心電図電極等でよく用いられており、測定後に取り外して廃棄するようなディスポ形態と、パッド表面が汚れて密着性が低下したり水分が蒸発したりした場合にのみ廃棄交換し、廃棄するまでの間はカバ−シ−ト等で保管する形態がある。
The
電流印加電極選択部20aは、電流印加電極13と電流源12との間に接続され、電圧計測電極選択部20bは、電圧計測電極14と差動増幅器23との間に接続される。
The current application
本発明の原理を説明するため、電気的な等価回路モデルを導入する。図4は、この等価回路の基になる体幹腹部の構造を模式的に示した図である。電気的特性の観点でみると、体幹部は、皮下脂肪組織層(FS)、骨格筋組織層(MM)、内臓器組織(VM)、その隙間に付着する内臓脂肪組織(FV)の各組織に分けることができる。 In order to explain the principle of the present invention, an electrical equivalent circuit model is introduced. FIG. 4 is a diagram schematically showing the structure of the trunk abdomen which is the basis of this equivalent circuit. From the viewpoint of electrical characteristics, the trunk is composed of subcutaneous fat tissue layer (FS), skeletal muscle tissue layer (MM), internal organ tissue (VM), and visceral adipose tissue (FV) adhering to the gap. Can be divided into
図5は、図4に示された体幹部の模式図を、臍高さにおける腹囲周横断面にてモデル化した図である。この図に示すように、体幹部断面は、最も外側にある皮下脂肪組織層(FS)と、そのすぐ内側にある骨格筋組織層(MM)と、最も内側にある内臓器組織(VM)とそれに取り巻く内臓脂肪組織(FV)を含む。 FIG. 5 is a diagram in which the schematic diagram of the trunk shown in FIG. 4 is modeled in the abdominal circumference cross section at the umbilical height. As shown in this figure, the trunk cross section includes the outermost subcutaneous adipose tissue layer (FS), the skeletal muscle tissue layer (MM) just inside, and the inner organ tissue (VM) inside. It includes visceral adipose tissue (FV) surrounding it.
図6は、図5に示された模式図を更に電気的な等価回路として表したものである。ここでは一例として、臍の前後付近において、電流印加電極13で電流(I)を印加し、その近傍に配置した電圧計測電極14で電圧(V)を測定するものとする。等価回路とした場合、電気抵抗は、主として、臍前後付近の皮下脂肪組織層のインピーダンス(ZFS1、ZFS2)と、腹周囲の皮下脂肪組織層のインピーダンス(ZFS0)と、臍の左右各側の骨格筋組織層のインピーダンス(ZMM1、ZMM2)と、臍前後付近の内臓脂肪組織のインピーダンス(ZFV1、ZFV2)、更に、体幹部中心付近の内臓器組織のインピーダンス(ZVM)として現れる。
FIG. 6 shows the schematic diagram shown in FIG. 5 as an electrical equivalent circuit. Here, as an example, current (I) is applied by the
図7に、図6を更に簡略化した回路を示す。ZFS1とZFS2は略同じ大きさと考えられるため、ここでは、それらを一まとめにしてZFSとして表し、また、ZMM1とZMM2、或いは、ZFV1とZFV2は、それぞれ、ZMM、ZFVとして表した。また、導電性が他の領域に比べて著しく低いと考えられるZFS0は省略した。これを省略できる点は、前項「1.体幹部構成組織の電気的等価回路モデル化」(1)の記載から明らかであろう。 FIG. 7 shows a circuit obtained by further simplifying FIG. Since ZFS1 and ZFS2 are considered to have substantially the same size, they are collectively represented as ZFS here, and ZMM1 and ZMM2 or ZFV1 and ZFV2 are represented as ZMM and ZFV, respectively. In addition, ZFS0, which is considered to be significantly lower in conductivity than other regions, is omitted. The point where this can be omitted will be apparent from the description in the previous section “1. Modeling an electrical equivalent circuit of the trunk tissue” (1).
次に、図8を参照して、四電極法における電極間距離と広がり抵抗の関係を説明する。この図8は、電極間距離と広がり抵抗の関係を示したものである。図中、丸い点線で囲った部分30は広がり抵抗領域である。電流印加電極からの電流は、印加後に徐々に被験者の体内に広がることになるが、印加直後の領域、即ち、広がり抵抗領域においては、それほど大きく広がっておらず、このため、これらの領域では電流密度が他の領域に比べて非常に高くなってしまう。したがって、電流印加電極13と電圧計測電極14をあまりに接近させて配置した場合には、電圧計測電極14において測定される電圧は広がり抵抗領域における電流の影響を大きく受けてしまう。
Next, the relationship between the interelectrode distance and the spreading resistance in the four-electrode method will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows the relationship between the distance between the electrodes and the spreading resistance. In the figure, a
例えば、前述した式2より明らかなように、臍付近における皮下脂肪組織層のインピーダンス(ZFS)と、骨格筋組織層のインピーダンス(ZMM)、内臓脂肪組織のインピーダンス(ZFV)、及び、体幹部中心付近の内臓器組織のインピーダンス(ZVM)の間には、
ZFS >>(ZVM+ZFV) >> ZMM・・・式2
の関係がある。
したがって、I−V電極間距離がほとんど無く近接して配置されたときの電位差計測インピーダンスΣZ1は、
ΣZ1=2*ZFS+ZMM//(ZVM+ZFV)≒2*ZFS
となる。これにより明らかなように、広がり抵抗の影響でZFSが数倍に増幅されるため、ここでは、ZFSによる情報が支配的となる。
For example, as is apparent from
ZFS >> (ZVM + ZFV) >> ZMM ...
There is a relationship.
Therefore, the potential difference measurement impedance ΣZ1 when arranged close to each other with almost no distance between the IV electrodes is as follows:
ΣZ1 = 2 * ZFS + ZMM // (ZVM + ZFV) ≈2 * ZFS
It becomes. As is clear from this, ZFS is amplified several times under the influence of spreading resistance, and information by ZFS is dominant here.
広がり抵抗の影響を小さくするには、電流印加電極と電圧計測電極の間の距離を大きくする必要がある。例えば、I−V電極間距離を10cm程度確保して配置した場合の電位差計測インピーダンスΣZ2は、
ΣZ2≒2*ZFS+ZMM//(ZVM+ZFV)
となる。I−V電極間距離を広げることによって、広がり抵抗の影響は多少小さくなっているが、この程度離しただけでは、まだ、ZFSの情報が支配的である。
In order to reduce the influence of the spreading resistance, it is necessary to increase the distance between the current application electrode and the voltage measurement electrode. For example, the potential difference measurement impedance ΣZ2 when the distance between the IV electrodes is secured to about 10 cm is
ΣZ2≈2 * ZFS + ZMM // (ZVM + ZFV)
It becomes. By increasing the distance between the IV electrodes, the influence of the spreading resistance is somewhat reduced. However, the ZFS information is still dominant only by separating the distance.
広がり抵抗の影響を更に小さくするため、図9に示すように、I−V電極間及びV−V電極間相互の距離が各々1/3程度になるよう10cm程度確保して配置した場合を考える。この場合の電位差計測インピーダンスΣZ3は、
ΣZ3≒2*ZFS+ZMM//(ZVM+ZFV)である。
このとき電極間で計測される電圧降下の関係は、おおよそ次のようになる。
V1=I*ZMM//(ZVM+ZFV)
V2=V3=I*2*ZFS
V1:(V2+V3)≒1〜2:10〜20=S:N
ここで、Sの1〜2やNの10〜20のバラツキは、皮下脂肪組織層の厚みの個人差と骨格筋組織層の発達具合によるものである。この結果からも分かるように、たとえ電極間距離を調節しても、十分なS/Nが確保できるとは言いがたい。
In order to further reduce the influence of spreading resistance, as shown in FIG. 9, consider a case where the distance between the IV electrodes and the VV electrodes is about 10 cm so that the distance between them is about 1/3. . The potential difference measurement impedance ΣZ3 in this case is
ΣZ3≈2 * ZFS + ZMM // (ZVM + ZFV).
At this time, the relationship of the voltage drop measured between the electrodes is approximately as follows.
V1 = I * ZMM // (ZVM + ZFV)
V2 = V3 = I * 2 * ZFS
V1: (V2 + V3) ≈1-2: 10-20 = S: N
Here, S 1-2 and N 10-20 variation are due to individual differences in the thickness of the subcutaneous fat tissue layer and the development of the skeletal muscle tissue layer. As can be seen from this result, it is difficult to say that a sufficient S / N can be secured even if the distance between the electrodes is adjusted.
また、ほとんどの電流は骨格筋組織層で支配的に通電されるため、内臓器組織と内臓脂肪組織の複合組織層への通電感度を十分に確保することはできない。即ち、骨格筋組織層に流れる電流をI1、測定対象である内臓器組織と内臓脂肪組織に流れる電流をI2とすれば、
V1=I*ZMM//(ZVM+ZFV)=I1*ZMM=I2*(ZVM+ZFV)
I=I1+I2
となり、よって、
ZMM:(ZVM+ZFV)=I2:I1≒1:2〜5
となる。これより明らかなように、たとえ広がり抵抗の影響を排除できたとしても、骨格筋組織層に流れる電流は内臓器組織と内臓脂肪組織に流れる電流の2〜5倍にも及ぶため、この結果、S/N特性は更に悪くなる。このように、体幹部のような太短い測定部位においては、たとえ電極間距離を調整しても、電流電極間距離で上限が決まってしまうことから、S/N特性の改善には限界がある。
In addition, since most of the current is predominantly energized in the skeletal muscle tissue layer, it is not possible to sufficiently secure energization sensitivity to the composite tissue layer of internal organ tissue and visceral adipose tissue. That is, if the current flowing in the skeletal muscle tissue layer is I1, and the current flowing in the internal organ tissue and visceral fat tissue to be measured is I2,
V1 = I * ZMM // (ZVM + ZFV) = I1 * ZMM = I2 * (ZVM + ZFV)
I = I1 + I2
And therefore
ZMM: (ZVM + ZFV) = I2: I1≈1: 2-5
It becomes. As is clear from this, even if the influence of spreading resistance can be eliminated, the current flowing through the skeletal muscle tissue layer reaches 2-5 times the current flowing through the internal organ tissue and visceral adipose tissue. The S / N characteristic is further deteriorated. In this way, in a thick and short measurement site such as the trunk, even if the inter-electrode distance is adjusted, the upper limit is determined by the distance between the current electrodes, so there is a limit to the improvement of the S / N characteristics. .
そこで、本発明によれば、骨格筋(腹直筋)組織層を仮想電極層として利用することによって、骨格筋組織層より内側の内臓器組織及び内臓脂肪組織に電流通電量を増やし、内臓脂肪組織への計測感度を確保するとともに、腹直筋組織層自身のインピーダンスも計測する。図10〜図12に、本発明による腹直筋組織層仮想電極による腹直筋組織層の計測における電極配置方法を示す。図10は、体幹腹部の実際の構造を表面側及び背面側から示したものであり、図11は、図10の構造を模式的に示した図である。図12は、図10を等価回路として表した図である。 Therefore, according to the present invention, by using the skeletal muscle (stratus abdominis) tissue layer as a virtual electrode layer, the current conduction amount is increased in the internal organ tissue and the visceral fat tissue inside the skeletal muscle tissue layer, and the visceral fat In addition to ensuring measurement sensitivity to the tissue, the impedance of the rectus abdominis muscle tissue layer itself is also measured. 10 to 12 show an electrode arrangement method in measurement of a rectus abdominis muscle tissue layer using a rectus abdominis muscle tissue layer virtual electrode according to the present invention. FIG. 10 shows the actual structure of the trunk abdomen from the front side and the back side, and FIG. 11 is a diagram schematically showing the structure of FIG. FIG. 12 is a diagram illustrating FIG. 10 as an equivalent circuit.
図10に示すように、腹直筋組織層30は、体幹長手方向に沿って規則正しく筋線維が配列されており、50KHz近辺の筋線維に感度の高い周波数電流を体幹長に沿って通電させると、腹直筋組織層に支配的に電流が誘導される、導電ガイドとなる。他の外腹斜筋組織層31は、斜めに筋線維が走行していて、腹直筋組織層30に比べて通電性が悪くなる。
As shown in FIG. 10, in the rectus abdominis
特に、体幹長手方向の中でも、鳩尾下と背面腰部間に体幹を斜めに通電する区間では、外腹斜筋組織層31は、線維方向が通電方向に対して垂直に配列することとなり、一番体積抵抗率の高い条件となるため、通電ガイドとしての機能は低い。
In particular, in the longitudinal direction of the trunk, in the section in which the trunk is energized diagonally between the dovetail and the back waist, the external oblique
図11に示すように、体幹腹部の構造は、外側から内側に向かって、皮下脂肪組織層(FS)、骨格筋組織層(MM)、内臓脂肪組織(FV)及び内臓器組織(VM)の組織の層状構造として表される。これは、図4にも示した通りである。そして、骨格筋組織層(MM)は、腹直筋組織層(MM1)と腹直筋組織層以外の斜めに筋線維走向の骨格筋組織層(MM2)とに分けられる。 As shown in FIG. 11, the structure of the trunk abdomen consists of a subcutaneous fat tissue layer (FS), a skeletal muscle tissue layer (MM), a visceral fat tissue (FV), and an internal organ tissue (VM) from the outside to the inside. Represented as a layered structure of tissue. This is as shown in FIG. The skeletal muscle tissue layer (MM) is divided into a rectus abdominis muscle tissue layer (MM1) and a skeletal muscle tissue layer (MM2) diagonally extending to the muscle fibers other than the rectus abdominis muscle tissue layer.
組織間の電気的特性は、体積抵抗率ρ[Ωm]で決まり、腹直筋組織層(MM1)と、腹直筋組織層以外の斜めに筋線維走向の骨格筋組織層(MM2)の組織の電気的特性値を考慮すると、上記「1.体幹部構成組織の電気的等価回路モデル化」において説明された各組織の電気的特性値は一般に以下の関係で説明される。
ρMM1<<ρ(VM+FV)<ρFS
ρVM<<ρFV
ρMM1<ρMM2
ρMM2=ρVM、若しくは、ρMM2<ρVM
ρFV=ρFS、若しくは、ρFV<FS
ここで、
皮下脂肪組織層の体積抵抗率:ρFS
内臓器組織と内臓脂肪組織の複合組織層の体積抵抗率:ρ(VM+FV)
骨格筋組織層の中の腹直筋組織層の体積抵抗率:ρMM1
骨格筋組織層以外の斜めに筋線維走向の骨格筋組織層の体積抵抗率:ρMM2
よって、インピーダンス情報に置き換えると上記式2は、次のように表される。
ZFS >>Z(VM+FV) >ZMM2> ZMM1・・・式14
となる。
ここで、
皮下脂肪組織層のインピーダンス:ZFS
骨格筋組織層の中の腹直筋組織層のインピーダンス: ZMM1
骨格筋組織層以外の斜めに筋線維走向の骨格筋組織層のインピーダンス: ZMM2
内臓器組織と内臓脂肪組織の複合組織層のインピーダンス: Z(VM+FV)=ZVM+ZFV
The electrical characteristics between the tissues are determined by the volume resistivity ρ [Ωm], and the tissues of the rectus abdominis muscle tissue layer (MM1) and the skeletal muscle tissue layer (MM2) obliquely muscular fibers other than the rectus abdominis muscle tissue layer In consideration of the electrical characteristic values of the tissue, the electrical characteristic values of the tissues described in “1. Modeling the electrical equivalent circuit of the trunk tissue” are generally described in the following relationship.
ρMM1 << ρ (VM + FV) << ρFS
ρVM << ρFV
ρMM1 <ρMM2
ρMM2 = ρVM or ρMM2 <ρVM
ρFV = ρFS or ρFV <FS
here,
Volume resistivity of subcutaneous adipose tissue layer: ρFS
Volume resistivity of composite tissue layer of internal organ tissue and visceral adipose tissue: ρ (VM + FV)
Volume resistivity of rectus abdominis muscle layer in skeletal muscle tissue layer: ρMM1
Volume resistivity of skeletal muscle tissue layer with oblique muscle fiber orientation other than skeletal muscle tissue layer: ρMM2
Therefore, when replaced with impedance information, the
ZFS >> Z (VM + FV) >>ZMM2>
It becomes.
here,
Impedance of subcutaneous adipose tissue layer: ZFS
Impedance of rectus abdominis muscle layer in skeletal muscle tissue layer: ZMM1
Impedance of skeletal muscle tissue layer with oblique muscle fiber orientation other than skeletal muscle tissue layer: ZMM2
Impedance of the composite tissue layer of internal organ tissue and visceral adipose tissue: Z (VM + FV) = ZVM + ZFV
図10〜図12図に示す実施例では、一方の電流印加電極33が体幹表側鳩尾下部の腹直筋組織層上部上端近くに配置され、他方の電流印加電極34が背面腰下部に配置されている。内臓脂肪組織計測用の電圧計測電極対の一方の電極36を、電流印加電極近辺の広がり抵抗の影響を無視できるまで離して配置する。他方の電極37は、腹直筋組織層のインピーダンス直列分を外すために、腹直筋組織層上の臍囲周近辺に配置する。さらに、腹直筋組織層計測用の電圧計測電極対の一方の電極38を、電流印加電極近辺の広がり抵抗の影響を無視できるまで電流印加電極33から離して腹直筋組織層上に配置する。他の電極37は、上記内臓脂肪組織計測用の電圧計測電極と共用する。この腹直筋組織層計測用の電圧計測電極37は、腹直筋組織層中部から下部の臍Aの位置を基準として、臍上又は臍下部に、又は、臍部を含めた位置に配置可能である。
In the embodiment shown in FIGS. 10 to 12, one
電極33と電極34の間に電流Iが印加されると、その電流は図11及び図12の破線で示すような経路に沿って流れる。したがって、電極36と37で計測される電位V1は、内臓脂肪組織計測電位であり、V1の計測範囲は、S1で示される。また、電極37と38で計測される電位V2は、腹直筋組織層計測電位であり、V2の計測範囲は、S2で示される。ここで選定した電流印加電極位置は、表面側鳩尾下部と背面側腰下部とも、皮下脂肪組織層が非常に薄いため、広がり抵抗の影響回避のためのI−V電極間距離の確保は、容易でわずかで良い。したがって、I、V1、V2から次のインピーダンスが得られる。
Ztm=V1/I=ZMM2//(ZVM+ZFV)
ZMM1=V2/I
When a current I is applied between the
Ztm = V1 / I = ZMM2 // (ZVM + ZFV)
ZMM1 = V2 / I
ここで、Ztmは電圧計測電極36及び37で捕捉される体幹腹部の合成インピーダンスであり、ZMM=ZMM2とおくと、
Ztm=ZMM//(ZVM+ZFV)
となり、これは、上記式4と同じである。よって、上述した手法によって、内臓脂肪組織量を計測することができる。
Here, Ztm is the combined impedance of the trunk abdomen captured by the
Ztm = ZMM // (ZVM + ZFV)
Which is the same as in
上述したように、本発明によれば、骨格筋組織層のインピ−ダンスZMMは2周波計測値を用いることができる。これは、腹直筋組織層のインピーダンスの測定を、腹直筋組織層に対して感度の高い周波数f1の印加電流によって行い、前記体幹の生体インピーダンスの測定を、f1よりも高い周波数で筋線維に対してほとんど影響を受けない周波数f2の印加電流によって行うものである。 As described above, according to the present invention, the impedance ZMM of the skeletal muscle tissue layer can use a two-frequency measurement value. This is because the measurement of the impedance of the rectus abdominis muscle tissue layer is performed with an applied current having a frequency f1 with high sensitivity to the rectus abdominis muscle tissue layer, and the bioimpedance of the trunk is measured at a frequency higher than f1. This is performed by an applied current having a frequency f2 that is hardly affected by the fibers.
表面側電流印加電極33の位置としては、図13に示すように、腹直筋組織層30上の上部で、腱画40で6区分されている二段目上部ぐらいまで配置可能である。この場合、白線41を挟んだ左右の腹直筋組織層両方にまたがる電極幅を確保する。背面側電流印加電極34の位置としては、臍Aの位置(高さ)から左右大殿筋42の間の結合腱膜部までの範囲で配置可能である。なお、図13において、S3及びS4は、電極33及び34の電流印加電極配置の許容範囲を示す。
As shown in FIG. 13, the surface-side
また、表面側電圧計測電極37の位置としては、図14に示すように、腹直筋組織層上で臍位置よりやや上から臍位置より下部まで配置可能である。外腹斜筋組織層と腹直筋組織層の結合腱膜部も、腹直筋組織層との近接範囲では許容範囲となる。背面側電圧計測電極36の位置としては、電流印加電圧より広がり抵抗の影響分の距離を確保する中で、広背筋43と大殿筋42の結合腱膜部で腹側部までの範囲で配置可能である。なお、図14において、S5及びS6は、電極37及び36の電圧計測電極配置の許容範囲を示す。
Moreover, as a position of the surface side
本発明によれば、上述したような内臓脂肪組織及び腹直筋組織層の計測技術に皮下脂肪組織層の計測技術を組み合わせることもできる。このような計測技術の組合せについて、以下、説明する。 According to the present invention, the measurement technique of the subcutaneous adipose tissue layer can be combined with the measurement technique of the visceral fat tissue and rectus abdominis muscle tissue layer as described above. Such a combination of measurement techniques will be described below.
図15〜図18は、本発明の内臓脂肪組織、腹直筋組織層及び皮下脂肪組織層の計測のための組合せ電極配置例又は電極配置の位置決め方法を示しており、いずれも図においても、右側が被験者の臍Aを中心として見た腹部の表面側の図であり、左側が被験者の背面側の図である。 FIGS. 15 to 18 show a combination electrode arrangement example or an electrode arrangement positioning method for measurement of visceral adipose tissue, rectus abdominis muscle tissue layer and subcutaneous adipose tissue layer according to the present invention. The right side is a diagram of the front side of the abdomen viewed from the subject's navel A, and the left side is a diagram of the back side of the subject.
(i)内臓脂肪組織と腹直筋組織層と皮下脂肪組織層の計測電極配置
図15において、53〜55は電流印加電極を示し、56〜59は電圧計測電極を示す。電極53、54、56、57、58は、図10の33、34、37、38、36に相当するもので、その配置は、図10と同様である。電極56は、腹直筋組織層中部から下部の臍Aの位置を基準として、臍上又は臍下部に、又は、臍部を含めた位置に配置可能である。S7は、電極56の配置における許容範囲を示す。
(i) Visible electrode arrangement of visceral adipose tissue, rectus abdominis muscle tissue layer and subcutaneous adipose tissue layer In FIG. 15,
電極54、55は、皮下脂肪組織層組織計測用の電流印加電極対を構成する電極であり、電極58、59は皮下脂肪組織層計測用の電圧計測電極対を構成する電極である。電極59は、電流印加電極55に近接して、電流印加電極直下の広がり抵抗の影響が支配的な位置に配置され、電極58は、電流印加電極54に対して電流印加電極直下の広がり抵抗の影響が軽減されるまで離れた位置に配置されている。V1は、印加電流Iによる内臓脂肪組織計測電位、V2は、印加電流Iによる腹直筋組織層計測電位、V3は、印加電流I3による皮下脂肪組織層計測電位(特に電極55、59の位置を考慮して背面腰側部皮下脂肪組織層計測電位)をそれぞれ示す。
The
(ii)電圧計測電極共用の計測電極配置
図16において、60〜62は電流印加電極を示し、63〜65は電圧計測電極を示す。図16は、内臓脂肪組織計測用電極と腹直筋組織層計測用電極の配置については、図15と同じであり、皮下脂肪組織層計測用の電極配置のみが異なっている。電極60、62は、皮下脂肪組織層計測用の電流印加電極対を構成する電極であり、電極63、64は皮下脂肪組織層計測用の電圧計測電極対を構成する電極である。また、電極63、64は腹直筋組織層計測用の電極も兼用している。これらの電圧計測電極は、電流印加電極直下の広がり抵抗の影響を考慮して印加電流電極と上述した関係に配置されている。V1は、印加電流Iによる内臓脂肪組織計測電位、V2は、印加電流Iによる腹直筋組織層計測電位、V3は、印加電流I2による皮下脂肪組織層計測電位(特に電極63、64の位置を考慮して臍位近辺部皮下脂肪組織層計測電位)をそれぞれ示す。
(ii) Measurement Electrode Arrangement Shared with Voltage Measurement Electrode In FIG. 16,
(iii)電極配置位置決めに腱画又は臍位置を用いた計測電極配置
図17において、70〜71は電流印加電極を示し、72〜74は電圧計測電極を示す。図17は、腹直筋組織層計測用の電圧計測電極を配置する際の位置決め方法を示したものであり、腹直筋組織層計測用電極72を配置する場合には、腱画部を電極貼り付けマーク位置とする。腹直筋組織層は、体幹長手方向に配置されており、腱画(腱部)で上部、中部、下部(臍部が存在する)に分かれるが、この腱画部を電圧計測電極配置の目安位置として用いる。また、腹直筋組織層計測用電極74を配置する場合には、臍位部を電極貼り付けマーク位置とする。すなわち、腹直筋組織層中部から下部の臍Aの位置を基準として、臍上又は臍下部に、又は、臍部を含めた位置に配置する。臍部の凹部は、電圧計測電極が一部で接触確保できる長さを持っていれば、測定エリアとしての許容範囲と考えられる。V1は、印加電流Iによる内臓脂肪組織計測電位、V2は、印加電流Iによる腹直筋組織層計測電位をそれぞれ示す。
(iii) Measurement Electrode Arrangement Using Tendon Drawing or Umbilical Position for Positioning Electrode In FIG. 17,
(iv)腹直筋組織層の左右何れか半分を計測に用いた計測電極配置
図18において、80〜82は電流印加電極を示し、83〜86は電圧計測電極を示す。図18は、内臓脂肪組織計測用電極と腹直筋組織層計測用電極の配置については、図15と同じであり、皮下脂肪組織層計測用の電極配置のみが異なっている。電極80、82は、皮下脂肪組織層計測用の電流印加電極対を構成する電極であり、電極84、85は、皮下脂肪組織層計測用の電圧計測電極対を構成する電極である。これらの電圧計測電極は、電流印加電極直下の広がり抵抗の影響を考慮して印加電流電極と上述した関係に配置されている。電流印加電極82と電圧計測電極85は、腹直筋組織層の左半分側に配置されている。腹直筋組織層は白線(図13参照)で左右に分離されているので、白線で分かれる左右何れかのみを計測及び通電ガイドの対象とすることができる。そのため、電極の長さも他の電極よりも小さくなっている。図18では、左半分に配置されているが、右半分に配置することもできる。これに対し、腹直筋組織層上に配置される電流印加電極80及び電圧計測電極83、84は、左右の腹直筋組織層に均等に通電及び計測に寄与するように白線をまたいで両方に対象に計測可能な長さを有している。
(iv) Measurement electrode arrangement using either right or left half of rectus abdominis muscle tissue layer for measurement In FIG. 18, 80 to 82 indicate current application electrodes, and 83 to 86 indicate voltage measurement electrodes. FIG. 18 is the same as FIG. 15 in the arrangement of the visceral adipose tissue measurement electrode and the rectus abdominis muscle tissue layer measurement electrode, and only the electrode arrangement for the subcutaneous fat tissue layer measurement is different. The
次に、図19に示す基本フローチャートと図20〜図25に示すサブルーチンフローチャートを参照して、図1〜図3及び図15〜図18に示す本発明の実施例での体幹内臓脂肪測定装置の操作及び動作について説明する。 Next, referring to the basic flowchart shown in FIG. 19 and the subroutine flowcharts shown in FIGS. 20 to 25, the trunk visceral fat measuring device in the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 3 and FIGS. 15 to 18. The operation and operation will be described.
図19に示す基本フローチャートにおいては、先ず、操作部51における電源スイッチ(図示していない)がオンされると、電源部18から電気系統各部に電力を供給し、表示部52により身長等を含む身体特定化情報(身長、体重、性別、年齢等)を入力するための画面が表示される(ステップS1)。
In the basic flowchart shown in FIG. 19, first, when a power switch (not shown) in the
続いて、この画面にしたがって、ユーザは、操作部51から身長、体重、性別、年齢等を入力する(ステップS2)。この場合において、体重については、操作部51から入力してもよいが、本体部11に接続された体重測定装置(図示されていない)により測定したデータを自動的に入力して、演算・制御部21により身体目方特定情報(体重)を演算するようにしてもよい。これら入力値は、記憶部4に記憶される。
Subsequently, according to this screen, the user inputs height, weight, sex, age, and the like from the operation unit 51 (step S2). In this case, the body weight may be input from the
次に、ステップS3にて、体幹長、腹囲長等の形態計測実測値を入力するか否かの判断を行い、それら形態計測実測値を入力する場合には、ステップS4にて、形態計測を実施して、体幹長、腹囲長等の実測値を操作部51から入力し、ステップS6へ移行する。ステップS3において、形態計測実測値を入力しないと判断する場合には、ステップS5に移行する。これら入力値も、記憶部4に記憶される。同様に、以下の処理において得られる数値情報等は、記憶部4に記憶される。
Next, in step S3, it is determined whether or not morphometric measurement actual values such as trunk length and abdominal circumference length are input. If these morphometric measurement actual values are input, morphometric measurement is performed in step S4. The actual values such as the trunk length and the waist circumference are input from the
ステップS5において、演算・制御部21は、記憶部4に記憶された身長、体重、性別、年齢等の身体特定化情報から、体幹中部長、腹囲長等を推定する形態計測情報推定処理(例えば、人間身体情報データベースから作成する検量線使用)を行う。
In step S <b> 5, the calculation /
続いて、ステップS6において、インピーダンス測定部により、体幹インピーダンス(Zx)計測処理を行う。この体幹インピーダンス計測処理において、体幹中部インピーダンス(Ztm)、腹直筋組織層インピーダンス(Zmm1)及び皮下脂肪組織層インピーダンス(ZFS)を計測する。この体幹インピーダンス計測処理については、図23等に示すサブルーチンフローチャートを参照して後述する。 Subsequently, in step S6, the impedance measurement unit performs trunk impedance (Zx) measurement processing. In this trunk impedance measurement process, the trunk middle impedance (Ztm), rectus abdominis muscle layer impedance (Zmm1), and subcutaneous fat tissue layer impedance (ZFS) are measured. This trunk impedance measurement process will be described later with reference to a subroutine flowchart shown in FIG.
次に、ステップS7において、演算・制御部21により、体幹部骨格筋組織層インピーダンス(ZMM)の推定処理を行う。このZMMは、記憶部4に記憶された身長Hと、ステップS6で計測したZmm1とを用いて、前述の式5に基づいて行われる。
Next, in step S7, the calculation /
次に、ステップS8において、演算・制御部21により、体幹部骨格筋組織横断面積量(AMM)の推定処理を行う。この演算処理は、例えば、記憶部4に記憶された身長H、体重W、年齢Ageと上記ステップで求めたZMMを用いて、前述の式6に基づいて行われる。
Next, in step S8, the calculation /
次に、ステップ9は、演算・制御部21により、皮下脂肪組織量(AFS)の推定処理を行うものである。このステップ9については、図20に示すサブルーチンフローチャートを参照して後で詳述する。
Next, in
ステップS10は、演算・制御部21により、内臓器組織量(AVM)及び内臓器組織インピーダンス(ZVM)の推定処理を行うものである。このステップ10については、図21に示すサブルーチンフローチャートを参照して後で詳述する。
In step S10, the calculation /
ステップS11は、演算・制御部21により、内臓脂肪組織インピーダンス(ZFV)及び内臓脂肪組織量(AFV)の推定処理を行うものである。このステップ11については、図22に示すサブルーチンフローチャートを参照して後で詳述する。
In step S11, the calculation /
次に、ステップS12において、演算・制御部21により、内臓脂肪/皮下脂肪比(V/S)の演算処理を行う。この処理は、記憶部4に記憶された前述した式13に従って行われる。
Next, in step S12, the calculation /
次に、ステップS13において、演算・制御部21により、体格指数(BMI)の演算処理を行う。この演算処理は、記憶部4に記憶された体重Wと身長Hから次の式にて算出され得る。
BMI=W/H2
Next, in step S <b> 13, the calculation /
BMI = W / H 2
更に、ステップS14において、演算・制御部21により、体幹部体脂肪率(%Fatt)の演算処理を行う。この演算処理は、記憶部4に記憶された皮下脂肪組織量(AFS)、内臓脂肪組織量(AFV)、体幹部骨格筋組織横断面積量(AMM)、及び、内臓器組織量(AVM)から次の式にて算出されるものである。
%Fatt=(AFS+AFV)/[(AFS+AFV)+AMM+AVM]*100
Furthermore, in step S14, the calculation /
% Fatt = (AFS + AFV) / [(AFS + AFV) + AMM + AVM] * 100
次に、ステップS15において、演算・制御部21により、内臓脂肪率(%VFat)の演算処理が行われる。この処理は、前述の演算処理により算出され記憶部4に記憶された体幹部体脂肪率(%Fatt)、内臓脂肪/皮下脂肪比(V/S)から次の式にて行われる。
%VFat=%Fatt*(V/S)/[(V/S)+1]
Next, in step S15, the calculation /
% VFat =% Fatt * (V / S) / [(V / S) +1]
最後に、ステップS16において、演算・制御部21は、前述したような演算処理にて求められた内臓脂肪組織情報(AFV、%VFat)、体組成情報(%Fatt、AMM、AFS、AVM)、体格指数(BMI)や、後述する処理によって得られるアドバイス指針等を、表示部52に表示させるような表示処理を行う。これにより、一連の処理を終了する(ステップS17)。
Finally, in step S16, the calculation /
次に、前述のステップS9の皮下脂肪組織量(AFS)の推定処理について、図20のサブルーチンフローチャートを参照して詳述する。この推定処理は、ステップS18にて、記憶部4に記憶された諸数値及び前述の式12を用いて行われる。
Next, the subcutaneous fat tissue mass (AFS) estimation processing in step S9 will be described in detail with reference to the subroutine flowchart of FIG. This estimation process is performed in step S18 using the numerical values stored in the
次に、前述のステップS10の内臓器組織量(AVM)及び内臓器組織インピーダンス(ZVM)の推定処理について、図21のサブルーチンフローチャートを参照して詳述する。この推定処理は、ステップS19において、記憶部4に記憶された諸数値及び前述の式7を用いて内臓器組織量(AVM)を算出し、ステップS20において、記憶部4に記憶された諸数値及び前述の式8を用いて実行される。
Next, the internal organ tissue quantity (AVM) and internal organ tissue impedance (ZVM) estimation processing in step S10 will be described in detail with reference to the subroutine flowchart of FIG. In this estimation process, the internal organ tissue amount (AVM) is calculated using the numerical values stored in the
次に、前述のステップS11の内臓脂肪組織インピーダンス(ZFV)及び内臓脂肪組織量(AFV)の推定処理について、図22のサブルーチンフローチャートを参照して詳述する。この推定処理は、ステップS21において、記憶部4に記憶された諸数値及び前述の式10を用いて内臓脂肪組織インピーダンス(ZFV)を算出し、ステップS22において、記憶部4に記憶された身長H及び算出した内臓脂肪組織インピーダンス(ZFV)及び前述の式11を用いて内臓脂肪組織量(AFV)を算出するものである。
Next, the visceral adipose tissue impedance (ZFV) and visceral adipose tissue volume (AFV) estimation processing in step S11 will be described in detail with reference to the subroutine flowchart of FIG. In this estimation process, the visceral fat tissue impedance (ZFV) is calculated using the numerical values stored in the
次に、ステップS6の体幹インピーダンス(Zx)計測処理について、第1の実施形態を示す図23のサブルーチンフローチャートを参照して、詳述する。この第1形態においては、前項7.(12)及び(13)において説明したような「呼吸による変動の影響除去処理」及び「飲食及び膀胱等への水分貯留(尿等)による異常値判定処理」を行うものである。先ず、ステップS23において、演算・制御部21は、操作部51等からの指示に基づいて、カウンター等の初期設定、例えば、体幹部のインピーダンスZtmの測定データのサンプル数Fの初期設定を行う。
Next, the trunk impedance (Zx) measurement process in step S6 will be described in detail with reference to the subroutine flowchart of FIG. 23 showing the first embodiment. In the first embodiment, the preceding
続いて、ステップS24において、演算・制御部21は、測定タイミングか否かの判定を行う。そして、測定タイミングと判定された場合には、ステップS25a〜S25cにて、演算・制御部21は、体幹部インピーダンス(Ztm)、皮下脂肪組織層インピーダンス(ZFS)及び腹直筋組織層インピーダンス(Zmm1)の測定電極配置設定処理を行い、体幹部インピーダンス(Ztmx)、皮下脂肪組織層インピーダンス(ZFSx)及び腹直筋組織層インピーダンス(Zmm1x)の計測処理を行う。このサブルーチンフローチャートでは、図15、図16又は図18に示されたような電極配置例によって、体幹部インピーダンス(Ztm)、皮下脂肪組織層インピーダンス(ZFS)及び腹直筋組織層インピーダンス(Zmm1)の計測値を得る場合を想定しており、この場合において、演算・制御部21は、各体幹部インピーダンスの計測値(Ztmx)、(ZFSx)及び(Zmm1x)の計測処理を、順次行う。すなわち、図15、図16又は図18に示すような回路配置を行って、内臓脂肪組織計測用電位V1(I)、V2(I)、V3(I2)及びV3(I3)を計測してその計測値から、Ztmx、ZFSx及びZmm1xを算出する。
Subsequently, in step S24, the calculation /
次いで、ステップS24において測定タイミングでないと判定された場合には、ステップS26に移行して、計測インピーダンス(Zx)データスムージング処理(移動平均処理等)を行う。それから、ステップ27において、体幹部インピーダンス計測データ呼吸変動補正処理を行う。この補正処理については、図24のサブルーチンフローチャートを参照して後述する。
Next, when it is determined in step S24 that it is not the measurement timing, the process proceeds to step S26, and measurement impedance (Zx) data smoothing processing (moving average processing or the like) is performed. Then, in
続いて、ステップS28にて、演算・制御部21は、各部位毎の計測インピーダンスの時系列安定性確認処理を行う。これは、ステップS27の体幹部インピーダンス計測データ呼吸変動補正処理後の各値が所定回数所定変動以内の値に収束したかどうかを判定することによって行われる。
Subsequently, in step S28, the calculation /
ステップS29において、演算・制御部21は、測定したZtmx、ZFSx及びZmm1xが安定条件を満足するか否かの判定を行う。この判定は、呼吸周期毎の呼吸の中央値が規定回数規定以内の安定域に入った時点で、呼吸中央値確定と判断するようなものである。このステップS29にて、安定条件が満足されたと判定される場合には、ステップS30に移行して、確定した中央値のインピーダンス値を体幹部のインピーダンス値として、最終安定条件判定値を測定結果値として記憶部4に登録する。一方、ステップS29において、安定条件が満足されないと判定される場合には、ステップS24に戻って同様の処理が繰り返される。
In step S29, the calculation /
ステップS30に続いて、ステップS31において、演算・制御部21は、飲食及び膀胱尿貯留等による異常値判定処理を行い、更に、ステップS32において、測定の完了を報知器ブザー22(図2参照)等を用いてブザー等で報知し、測定を完了する。尚、ステップ31の異常値判定処理については、図25のサブルーチンフローチャートを参照して後述する。
Subsequent to step S30, in step S31, the calculation /
次に、ステップS27の体幹部インピーダンス計測データ呼吸変動補正処理について、図24のサブルーチンフローチャートを参照して、詳述する。先ず、ステップS33において、演算・制御部21は、ステップS27にて処理後の時系列データから変極点検知処理を行う。ステップS34において、変極点か否かの判定を行う。これは、前後の微係数又は差分値の極性変化位置のデータを検知することにより行われる。ステップS34にて変極点であると判定される場合には、ステップS35に進み、最大値か否かの判定がなされる。これは、最大値と最小値の振り分けを行うステップである。最大値でない場合には、ステップS36にて、記憶部4に記憶された次の式にて最小値判定データ移動平均化処理が行われる。
[Ztm]minx←([Ztm]minx-1+[Ztm]minx)/2
Next, the trunk impedance measurement data respiration variation correction process in step S27 will be described in detail with reference to the subroutine flowchart of FIG. First, in step S33, the calculation /
[Ztm] min x ← ([Ztm] min x-1 + [Ztm] min x ) / 2
ステップS35において最大値と判定される場合には、ステップS37において、記憶部4に記憶された次の式にて最大値判定データ移動平均化処理が行われる。
[Ztm]maxx←([Ztm]maxx-1+[Ztm]maxx)/2
If the maximum value is determined in step S35, the maximum value determination data moving average process is performed in step S37 according to the following equation stored in the
[Ztm] max x ← ([Ztm] max x-1 + [Ztm] max x ) / 2
続いて、ステップS38において、一呼吸周期分の最大値と最小値データが確保されたかの判定がなされる。ステップS38において、そのデータが確保されたと判定された場合には、ステップS39にて、記憶部4に記憶された次の式にて呼吸変動中央値演算処理(最大値と最小値データの平均値演算)がなされる。
Ztmx←([Ztm]maxx+[Ztm]minx)/2
Subsequently, in step S38, it is determined whether the maximum value and minimum value data for one breathing cycle have been secured. If it is determined in step S38 that the data has been secured, in step S39, the respiration fluctuation median value calculation process (average value of maximum value and minimum value data) is calculated using the following formula stored in the
Ztm x ← ([Ztm] max x + [Ztm] min x ) / 2
次に、ステップS31の飲食及び膀胱尿貯留等による異常値判定処理について、図25のサブルーチンフローチャートを参照して、詳述する。先ず、ステップS40において、演算・制御部21は、記憶部4に記憶された次の式にて、体幹部インピーダンス(Ztm)が正常許容範囲内かのチェックを行う。
Mean−3SD≦Ztm≦Mean+3SD
ここで、許容値例としては、26.7±4.8(Mean±3SD)が考えられる。
Next, the abnormal value determination processing based on eating and drinking and urinary bladder retention in step S31 will be described in detail with reference to the subroutine flowchart of FIG. First, in step S40, the calculation /
Mean-3SD ≦ Ztm ≦ Mean + 3SD
Here, 26.7 ± 4.8 (Mean ± 3SD) can be considered as an example of the allowable value.
ステップS41において、体幹部インピーダンスが許容範囲内かの判定がなされる。許容範囲内でないと判定される場合には、ステップS42に移行して、演算・制御部21にて、体幹部(腹部)コンディション異常に関するメッセージ報知処理がなされ、表示部52に適切なアドバイスの表示等がなされる。このアドバイスとしては、例えば、「体幹コンディション異常につき、排便、排尿等の準備処理を実施」等の報知が考えられる。また、準備処理後も同様の判定結果となる場合は、異常値を用いて測定を完了させ、測定の中止はしないようにすることもできる。
In step S41, it is determined whether the trunk impedance is within an allowable range. When it is determined that the value is not within the allowable range, the process proceeds to step S42, where the arithmetic /
ステップS41において許容範囲内で判定される場合には、ステップS43において、演算・制御部21は、体幹部(腹部)コンディション正常に関するメッセージ報知処理がなされ、表示部52に適切なアドバイスの表示等がなされる。このアドバイスとしては、例えば、「体幹コンディション正常」等の報知が考えられる。
When it is determined within the allowable range in step S41, in step S43, the calculation /
このような操作及び動作にて、本発明によれば、体幹部(体幹腹部)の内臓脂肪組織情報を求めることができ、しかも、呼吸による変動の影響除去処理や飲食及び膀胱等への水分貯留(尿等)による異常判定処理を行い、それに応じたアドバイス情報も提供できる。なお、前述の実施例では、体幹内臓脂肪組織情報として脂肪率として求めるものとしたが、本発明は、これに限らず、適当な変換式等を用いることにより、横断面積量や、体積量や重量等として求めることができるものである。また、本発明のマルチ計測の実施例では、左右の腱膜部間に電極を配置した例で説明しているが、背部及び臍部間の測定でも同様の電極対の組合せが実施可能である。 With such operations and operations, according to the present invention, visceral adipose tissue information of the trunk (trunk abdomen) can be obtained, and furthermore, the influence removal process of fluctuation due to breathing, and the moisture in the bladder and the like It is possible to perform abnormality determination processing due to storage (such as urine) and provide advice information accordingly. In the above-described embodiment, the fat percentage is obtained as the trunk visceral fat tissue information. However, the present invention is not limited to this, and by using an appropriate conversion formula, the cross-sectional area amount and the volume amount are obtained. Or weight. Further, in the multi-measurement embodiment of the present invention, an example is described in which electrodes are arranged between the left and right aponeurosis, but the same combination of electrodes can also be implemented in the measurement between the back and the umbilicus. .
1 体幹内臓脂肪測定装置
5 操作表示パネル
11 本体部
12 バンド
13 電流印加電極
14 電圧計測電極
21 演算・制御部
51 操作部
52 表示部
130 グリップ電極部
140 グリップ電極部
A 臍
30 腹直筋組織層
31 外腹斜筋組織層
40 腱画
41 白線
42 大殿筋
43 広背筋
S1 V1計測範囲
S2 V2計測範囲
S3 電流印加電極配置許容範囲
S4 電流印加電極配置許容範囲
S5 電圧計測電極配置許容範囲
S6 電圧計測電極配置許容範囲
S7 電圧計測電極配置許容範囲
33、34、53、54、55 電流印加電極
60、61、62、70、71、80、81、82 電流印加電極
36、37、38、56、57、58 電圧計測電極
63、64、65、72、73、74、83、84、85、86 電圧計測電極
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