JP2008301938A - 生体電気インピーダンス測定装置、低栄養測定システム、低栄養測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 低栄養を簡便に測定する生体電気インピーダンス測定装置を提供する。
【解決手段】 身体の１つの部位にあてがう当接面と、把持部と、当接面に電極を備える生体電気インピーダンス測定装置であって、低栄養を測定する低栄養測定手段を備える生体電気インピーダンス測定装置を提供する。低栄養測定手段は、Ｐｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θ及び／又はＲｃＸｃ比を測定して栄養状態の測定を行う。また、低栄養測定手段は、Ｐｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θの値から栄養失調の状態の判定を行うことを特徴とする。さらに、表示手段に色分けされたバーにより判定結果を表示することが可能である。加えて、筋肉量を測定する筋肉量測定手段を更に備え、この筋肉量測定手段は、５歳以下の児童又は６０歳以上の老人に対しても筋肉量の測定を行うことができる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、特に栄養失調を測定できる生体電気インピーダンス測定装置、低栄養測定システム、低栄養測定方法に関する。

近年においても、発展途上国における貧困、先進国における家庭内での虐待・拒食症等により、世界には５歳未満の栄養失調の子供が６千万人以上おり、毎年５００万人が死亡している。栄養失調とは、身体の成長、維持、活動に必要な、栄養の需要と供給が不均衡な状態と定義される。

この栄養失調の測定を行うために、上腕周径囲を測定するＭＵＡＣ法が存在する（例えば、国境なき医師団著、「栄養失調ガイド（入門編）」、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｓｆ．ｏｒ．ｊｐ／ｐｒｅｓｓｒｏｏｍ／ｉｍｇ＿ｐｒｅｓｓ＿ｒｅｐｏｒｔ／ｐｄｆ／ｐｒｅｓｓＭａｌｎｕｔｒｉｔｉｏｎＪ．ｐｄｆを参照）。
ＭＵＡＣ法は、５歳以下の児童に対して簡易に栄養失調を測定できるものの、上腕周径囲は肩と肘の間で大きさが変わり、測定者による誤差も大きいため、あまり再現性が高くないという問題がある。

そこで、再現性が高く正確に栄養失調の測定ができる装置への需要が存在する。
ここで、従来から使用されている生体電気インピーダンス測定装置による体組成計は、体重、体脂肪量と筋肉量を正確に測定できる。
しかし、体組成計は立位で測定するものが主流であり、栄養失調や病気等により立位姿勢が保持できない対象は測定できない。
また、立位の体組成計の場合、裸足で生活して足の裏が角質化している対象には使用できない。
そこで立位以外の対象に使用できる生体電気インピーダンス測定装置として、例えば、特許文献１に記載されている上腕部に電極を押しつける体組成計（以下、従来技術１とする。）を使用することが考えられる。
特開２００１−２９９７１７号公報

しかし、従来特許文献１の体組成計は、体脂肪量と筋肉量の測定については成人を対象としているため、乳幼児を測定することができなかった。
また、体脂肪量と筋肉量は、必ずしも飢餓による急性の栄養失調とは相関しないことがあるという問題があった。
さらに、拒食症・思春期やせ症においては、患者が体重を計り体脂肪量を見ることがストレスになるという問題があった。
このため、栄養失調に係る別の尺度で測定ができる生体電気インピーダンス測定装置が求められていた。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消することを課題とする。

本発明の生体電気インピーダンス測定装置は、ハウジングに身体の部位にあてがう当接面と、把持部とを備え、前記把持部の両端部から同一方向に電極を備える生体電気インピーダンス測定装置であって、低栄養を測定する低栄養測定手段を備えることを特徴とする。
本発明の生体電気インピーダンス測定装置は、前記把持部と共に凹溝を形成するように前記当接面を前記把持部の両端部から同一方向に突出して電極を備えるように構成したことを特徴とする。
本発明の生体電気インピーダンス測定装置は、前記低栄養測定手段は、Ｐｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θ及び／又はＲｃＸｃ比を測定して栄養状態の測定を行う手段であることを特徴とする。
本発明の生体電気インピーダンス測定装置は、前記低栄養測定手段は、Ｐｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θの値から栄養失調の状態の判定を行う手段を備えたことを特徴とする。
本発明の生体電気インピーダンス測定装置は、表示手段に色分けされたバーにより前記判定結果を表示する手段を備えたことを特徴とする。
本発明の生体電気インピーダンス測定装置は、筋肉量を測定する筋肉量測定手段を更に備えることを特徴とする。
本発明の生体電気インピーダンス測定装置は、前記筋肉量測定手段は、５歳以下の児童又は６０歳以上の老人に対する筋肉量の測定のためのデータを備えることを特徴とする。
本発明の生体電気インピーダンス測定装置は、性別及び／又は身長及び年齢の個人パラーメータにより、栄養状態の測定及び／又は筋肉量の測定を行うことができることを特徴とする。
本発明の生体電気インピーダンス測定装置は、片手で保持し携帯することが可能であり、低栄養を測定することが可能であることを特徴とする。
本発明の生体電気インピーダンス測定システムは、ハウジングに身体の部位にあてがう当接面と、把持部とを備え、前記把持部の両端部から同一方向に電極を備える生体電気インピーダンス測定装置と他のコンピュータを含む低栄養測定システムであって、低栄養を測定する低栄養測定手段を備えることを特徴とする生体電気インピーダンス測定装置と、前記インピーダンス測定装置からデータを受け取り、経時的なデータを通信を介して記憶することができる記憶手段を備えたことを特徴とする。
本発明の低栄養測定方法は、携帯することが可能な電気インピーダンス測定装置によりＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θ及び／又はＲｃＸｃ比から栄養状態を判定し、同時に筋肉量を測定し、栄養失調の状態を測定することを特徴とする。

本発明によれば、栄養失調を測定することができる生体電気インピーダンス測定装置を提供することができる。

＜実施の形態＞
以下に本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の実施の形態に係る生体電気インピーダンス測定による、低栄養の測定の実施例について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る生体電気インピーダンス測定装置の外部構成を表側から示す斜視図であり、図２は、図１に示した生体電気インピーダンス測定装置の外部構成を裏側から示す斜視図であり、図３は、図１に示した生体電気インピーダンス測定装置を用いて生体電気インピーダンスを測定している様子を示す斜視図である。

図３に示すように、本測定装置４０は、片手で把持し、上腕部にあてがって、生体電気インピーダンスを測定するものであり、ほぼ四角形の断面形状を有する棒状の把持部４２と、把持部４２と共に凹溝４３を形成するように把持部４２の両端部から歪曲して同一方向に突出して当接面を有する２つの突出部とを備える据置型の電話機の受話器に似た形状をしている。

（生体電気インピーダンス測定装置の外部構成）
図１および図２に示すように、本測定装置４０は、片手で携帯容易なほぼ手のひらサイズのハウジング４１を備える。ハウジング４１は、上腕部にあてがう当接面４４と、片手で把持する把持部４２とを備える。
当接面４４には、各々がハウジング４１の長手方向に対して直交するように当接面４４に沿って延びる１対の棒状の電圧測定電極４５ａ、４５ｂおよび１対の棒状の測定電流印加電極４６ａ、４６ｂと、１対の円形の充電用電極４７ａ、４７ｂとが固定的に備えられている。１対の測定電流印加電極４６ａ、４６ｂは１対の電圧測定電極４５ａ、４５ｂを間に挟むように配置され、また、１対の充電用電極４７ａ、４７ｂは１対の電圧測定電極４５ａ、４５ｂおよび１対の測定電流印加電極４６ａ、４６ｂを挟むように配置されている。これら３対の電極４７ａ、４６ａ、４５ａ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂはハウジング４１の長手方向にほぼ直線状に並ぶように配置されている。また、把持部４２を片手で把持し易い形状にするように形成されている。

ハウジング４１の当接面４４とは反対側の面には、操作案内、測定状況、測定結果、演算結果等が表示される液晶表示装置又は有機ＥＬ表示装置等である表示部４８（表示手段）と、本測定装置４０の制御命令および測定に必要な被測定者の個人パラメータ等を入力するための操作キー４９とが備えられている。

本測定装置４０は、当接面４４を下方にして本測定装置４０を充電器８０の所定の位置に置き、１対の充電用電極４７ａ、４７ｂを、これらに対応して充電器８０に備えられている１対の電極（図示されていない）に接触させることにより、充電されるようになっている。充電器８０はＡＣコード８１を備え、ＡＣコード８１の先端には、図示されていないが、通常の家庭用電源のコンセントに差し込み可能なプラグが取り付けられている。

（内部構成）
図４は、図１から図３に示した生体電気インピーダンス測定装置の内部構成を示す制御ブロック図である。図４に示すように、本測定装置４０の内部構成は、主として制御、演算およびデータの入出力を行う第１ブロックと、主として生体電気インピーダンス測定およびアナログ信号からデジタル信号への変換を行う第２ブロックとに分けられ、ハウジング４１内に収容されている。

第１ブロックは、測定に関する制御、測定データの処理等を行う演算および制御装置５１、制御および演算用プログラム、本実施の形態で使用する低栄養測定プログラム２００、筋肉量測定プログラム２１０、データテーブル、回帰式、定数等を記憶するＲＯＭ５２、測定データ、演算結果、外部より読み込んだデータ、プログラム等を一時的に記憶するＲＡＭ５３、測定データ、演算結果、測定に関するパラメータ等を記憶、読み出し、更新可能な不揮発性のフラッシュメモリやＳＲＡＭ等である補助記憶装置５４、表示部４８に接続され、操作案内、測定状況、測定結果、演算結果等を表示部４８に表示させる表示装置５５、測定に関するパラメータ、測定結果等を外部機器へ出力し、また、測定に関するパラメータ、測定時の制御情報、制御プログラム等を外部機器から本測定装置４０へ読み込むための外部入出力インターフェイス５６、外部入出力インターフェイス５６と外部機器とを接続するための外部インターフェイス端子５７、操作キー４９に接続され、操作キー４９の押下を受けて、本測定装置４０の制御命令や測定に必要な被測定者の個人パラメータ等の入力情報を生成するキー入力装置５８、測定の日時等を管理するための時間情報を取得するための時計装置５９、測定値、測定値から算出されたパラメータ等を電話回線やＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）を通じて又は無線ＬＡＮやブルートゥース（登録商標）、無線ＵＳＢ等の無線通信を用いて他のコンピュータとの間で送受信する通信装置６０、１対の充電用電極４７ａ、４７ｂを介して充電され、また、操作キー４９の押下によりキー入力装置５８において生成された入力情報を受けて、本測定装置４０の各部分への電力供給を開始または停止する電源装置６１、１対の充電用電極４７ａ、４７ｂと電源装置６１とを接続するための充電用端子６２ａ、６２ｂを備える。

第２ブロックは、ＲＯＭ５２またはＲＡＭ５３に記憶された制御プログラムにより決められた周波数の交流信号を発生させる交流信号発生装置６３、交流信号発生装置６３から出力される交流信号をＲＯＭ５２またはＲＡＭ５３に記憶された制御プログラムにより決められた実効値の交流信号にするための交流電流出力装置６４、被測定者を流れる電流を検出して、基準電流検出信号として出力する基準電流検出装置６５、交流電流出力装置６４から基準電流検出装置６５を介して供給される交流電流を出力するための１対の交流電流出力端子６６ａ、６６ｂ、基準電流検出装置６５の出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換する第１Ａ／Ｄ変換装置６７、被測定者の２ヶ所の電位信号を入力するための１対の電圧測定端子６８ａ、６８ｂ、１対の電圧測定端子６８ａ、６８ｂ間の電位信号の差分信号を出力する電位差検出装置６９、電位差検出装置６９の出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換する第２Ａ／Ｄ変換装置７０を備える。１対の交流電流出力端子６６ａ、６６ｂは１対の測定電流印加電極４６ａ、４６ｂに接続され、１対の電圧測定端子６８ａ、６８ｂは１対の電圧測定電極４５ａ、４５ｂに接続されている。

〔栄養失調の測定〕
図２に示した生体電気インピーダンス測定装置の測定手順および動作の概要と、本発明の実施の形態に係る栄養失調の測定について、フローチャートである図５を参照して説明する。
まず、測定者が操作キー４９を押下すると、本測定装置４０内部の初期化が行われ、図示しない初期画面が表示部４８に表示される。

（ステップＳ１０１）
次に、ステップＳ１０１において、測定者又は被測定者は、個人パラメータである被測定者の性別の入力を行う。この性別の入力に関しては、操作キー４９に特定の性別ボタンを備えておいてもよい。この性別のデータに関しては、演算および制御装置５１がＲＡＭ５３に記憶する。

（ステップＳ１０２）
次に、ステップＳ１０２において、測定者又は被測定者の指示により、演算および制御装置５１が、第２ブロックの機構と連動して生体電気インピーダンス（ＢＩ：Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）の測定を行う。
ここでは、測定者は、図３に示すように、本測定装置４０を把持し（被測定者が単独で測定する場合は片手で）、当接面４４を被測定者の上腕部にあてがって、２対の電極４６ａ、４５ａ、４５ｂ、４６ｂを被測定者の上腕部に接触させる。
そして、表示部４８の表示に従って、本測定装置４０を把持している手の指先で操作キー４９を押下して、測定開始の指示を入力する。
本測定装置４０は、片手で携帯容易なほぼ手のひらサイズであり、片手で把持し易い形状にされた把持部４２を備えるので、測定者は、凹溝４３に指をかけるようにして、片手でもきわめて容易に本測定装置４０を把持することができる。

測定開始の指示が入力されると、ステップＳ１０２では、生体電気インピーダンスが以下のように測定される。
まず、ＲＯＭ５２に予め記憶されるか、または、補助記憶装置５４や外部入出力インターフェイス５６からＲＡＭ５３に記憶された測定制御パラメータ（周波数、電圧等）に基づいて交流信号発生装置６３に出力信号周波数が設定され、交流信号発生装置６３からの出力信号は交流電流出力装置６４に出力される。
次に、測定制御パラメータに基づいて交流電流出力装置６４の定電流出力回路に出力電流値が設定され、交流電流出力装置６４からの出力は、基準電流検出装置６５、１対の交流電流出力端子６６ａ、６６ｂ、１対の測定電流印加電極４６ａ、４６ｂを順に介して被測定者に印加される。
この時、被測定者に流れる電流は基準電流検出装置６５により検出され、そのアナログ信号の出力は第１Ａ／Ｄ変換装置６７によりデジタル信号に変換される。そして、そのデジタル信号の出力はＲＡＭ５３に記憶される。同時に、被測定者の２ヶ所の電位信号は、１対の電圧測定電極４５ａ、４５ｂ、１対の電圧測定端子６８ａ、６８ｂを順に介して電位差検出装置６９に入力され、電位差検出装置６９により、入力された電位信号の差分信号が第２Ａ／Ｄ変換装置７０に出力される。
第２Ａ／Ｄ変換装置７０では、アナログ信号である差分信号がデジタル信号に変換され、そのデジタル信号の出力はＲＡＭ５３に記憶される。このようにして、生体電気インピーダンスが、測定制御パラメータに基づき周波数Ｆｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）について繰り返し測定される。

続いてステップＳ１０２で測定された生体電気インピーダンス測定値から、生体電気インピーダンスベクトル軌跡およびそれに関するパラメータが算出される。
通常、生体電気インピーダンスは、図１１に示すような、細胞外液抵抗Ｒｅ、細胞内液抵抗Ｒｉ、細胞膜容量Ｃｍを集中定数で表現した等価回路で表されるが、実際には、生体を構成する個々の細胞が、その形状や性質の差異により、それぞれ定数の異なる回路で表されるため、その集合体である生体では、集中定数による等価回路を測定した場合のように、生体電気インピーダンスベクトル軌跡は半円とならずに、コール−コールの円弧則に従う円弧となるとされている。

従って、一般に、生体電気インピーダンスは、図１２に示すような円弧状の軌跡を描く。ここで、Ｘ軸は生体電気インピーダンスのレジスタンス成分を表し、Ｙ軸は生体電気インピーダンスのリアクタンス成分を表す。生体電気インピーダンスのリアクタンス成分は容量性なので負の値をとるため、生体電気インピーダンスベクトル軌跡は、Ｘ軸の下方に位置し、また、求める生体電気インピーダンスベクトル軌跡は円弧であるという仮定から、周波数Ｆ１、Ｆ２、…、ＦＮの各々における生体電気インピーダンス測定値Ｚ１、Ｚ２、…、ＺＮは、ある円の円周上にある。ここで、円の中心のＸ座標をａ、円の中心のＹ座標をｂ、円の半径をｒとすると、生体電気インピーダンス測定値を通る円の方程式は式１のように表される。

（Ｘ−ａ）²＋（Ｙ−ｂ）²＝ｒ² …… （式１）

ａ、ｂ、ｒは、式１に、周波数Ｆ１、Ｆ２、…、ＦＮにおける生体電気インピーダンス測定値Ｚ１、Ｚ２、…、ＺＮを代入することにより求められる。

また、式１から、Ｘは以下のように表される。

Ｘ＝ａ±ｓｑｒｔ（ｒ²−ｂ²） …… （式２）

なお、ｓｑｒｔ（）は平方根を示す。

そして、式２より、式１で表される円とＸ軸との交点Ｒ0、Ｒinf（Ｒ0＞Ｒinf）は、以下のように求められる。

Ｒ0 ＝ ａ＋ｓｑｒｔ（ｒ²−ｂ²） …… （式３）
Ｒinf ＝ ａ−ｓｑｒｔ（ｒ²−ｂ²） …… （式４）

更に、式３および式４より、図１１の等価回路におけるＲｅおよびＲｉは以下のように求められる。

Ｒｅ＝Ｒ0 …… （式５）
Ｒｉ＝Ｒ0・Ｒinf／（Ｒ0−Ｒinf） …… （式６）

特性周波数Ｆcにおける生体電気インピーダンスベクトルＺcは、リアクタンス成分、すなわちＹ軸成分の絶対値が最大になる点であるから、その場合のレジスタンス成分であるＸ座標値およびリアクタンス成分であるＹ座標値は以下のように算出される。

Ｘ＝ａ …… （式７）
Ｙ＝ｂ−ｒ …… （式８）

ここで、ＲcはＺcのレジスタンス成分、ＸcはＺcのリアクタンス成分とすると、Ｚcは以下のように表される。

Ｚc＝Ｒc＋ｊＸc＝ａ＋ｊ（ｂ−ｒ） …… （式９）

また、Ｚ（ω）はωにおける生体電気インピーダンスベクトル、τ、βは定数とすると、コール−コールの円弧則から、任意の角周波数ωにおける生体電気インピーダンスベクトルは以下のように表される。

Ｚ（ω）＝（Ｒ0−Ｒinf）／｛１＋（ｊωτ）^β｝ …… （式１０）

更に、τ＝１／ωｃとして、式１０は以下のように表される。

Ｚ（ω）＝（Ｒ0−Ｒinf）／｛１＋（ｊω／ωｃ）^β｝ …… （式１１）

ここで、ωｃ＝２πＦcであるから、先に測定された生体電気インピーダンス測定値を用いて、Ｆcおよびβが求められる。

上述のように生体電気インピーダンス測定値から求められた生体電気インピーダンスベクトル軌跡およびそれに関するパラメータＲ0およびＲinf、ＲeおよびＲi、Ｚc、Ｒc、Ｘc、Ｆc等に基づいて、細胞外液量、細胞内液量、体水分液量（細胞外液量と細胞内液量との和）、体脂肪量、除脂肪量（体重と体脂肪量との差）等の身体成分量が算出され、また、算出された身体成分量から、細胞内液量対細胞外液量比、細胞外液量対体水分液量比、体水分液量比から求められる脱水状態、体脂肪の割合等を算出することができる。

（ステップＳ１０３）
次に、ステップＳ１０３において、本発明の実施の形態に係る栄養失調を測定するために、演算および制御装置５１が、ＲＯＭ５２内に記憶された低栄養測定プログラム２００（低栄養測定手段）により、例えば、Ｐｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θ又はＲｃＸｃ比と呼ばれる値を上述のパラメータ（Ｒ0 …… Ｆｃ等）から算出する。以下、ステップＳ１０５まで、演算および制御装置５１は、低栄養測定プログラム２００を実行する。
Ｐｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θとＲｃＸｃ比は、急性の栄養失調と相関する低栄養の状態を測定することができることが分かっている。
図８を参照して説明すると、Ｘ軸である上述のＭＵＡＣ法で測定された上腕周径囲と、Ｙ軸であるＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θは、Ｒ＝０．９０１、Ｐ＜０．００１という非常によい相関を示している。

ここで、本発明の実施の形態に係るＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θは、上述のＲｃとＸｃから以下の式で算出する。

θ＝ａｔａｎ（Ｘｃ／Ｒｃ）・180／π …… （式１２）

ここで、ａｔａｎ（）は、ラジアン単位の逆正接（アークタンジェント）の角度を求める関数である。
また、より簡便に栄養状態判定方法を利用するために、次のＲｃＸｃ比ηを、以下の式により算出することができる。

η＝Ｘｃ／Ｒｃ …… （式１３）

（ステップＳ１０４）
次に、ステップＳ１０３で求めたＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θ又はＲｃＸｃ比ηにより、演算および制御装置５１が、栄養状態の判定を行う。
ここで、本発明の実施の形態においては、図８に示すような正の相関関係を利用した回帰式により、死亡可能性がある急性の栄養失調から正常までの数段階の状態に対応する上腕周径囲の値に相当するＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θ又はＲｃＸｃ比の値θｓ，ηｓを、閾値としてＲＯＭ５２内の低栄養測定プログラム２００用のデータ・テーブルに記憶してある。
さらに、このデータ・テーブルの閾値θｓ，ηｓと、測定により求められたＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θ又はＲｃＸｃ比ηの値を比較して、栄養状態の判定を行う。これにより、栄養失調か正常かを端的に示す指標を得ることができる。
図７を参照すると、たとえば、正常の状態である上腕周径囲１４ｃｍに相当するＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θの値θｓは４なので、得られたＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θの値が４以上なら、演算および制御装置５１は正常と判定する。

（ステップＳ１０５）
次に、ステップＳ１０５において、演算および制御装置５１は、ステップＳ１０４の栄養状態の判定の結果を表示部４８に表示する。
この表示としては、Ｐｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θ又はＲｃＸｃ比ηの値を表示すると同時に、たとえば緑色のバーを描画するような表示をして、測定者が視覚的・直感的に判断しやすい表示をすることができる。
また、図７の図（ａ）に示す例のように、緑色を正常、黄色を栄養失調の危険あり、橙色を中程度の栄養失調、赤色を重度の栄養失調および死亡の危険ありというように色分けして表示すると、さらに測定者が理解・判断しやすいため好適である。
例えばＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θの値が２であると低栄養に相当し「栄養失調の危険あり」であるため、表示部４８の黄色のバーを点灯することができる。
さらに、多数の児童を診断する測定者に、より注意を促すための機構として、非常に低栄養である「重度の栄養失調および死亡の危険あり」（急性の栄養失調に相当する）であった場合、ブザー、効果音、及び描画されたバーの点滅等により知らせることも可能である。
以上の測定の手順が終了すると、測定者は本測定装置４０の電源を切り、測定を終了する。

上述の栄養状態の測定結果は、図示しないプリンター等で印字することができ、またこの測定結果のデータを補助記憶装置５４に記憶する又は通信装置６０を介してＰＣ（パーソナル・コンピュータ）等で読み出すことができる。
このデータは、例えば、タブ区切りやＣＳＶ（コンマ区切り）等の利用しやすいテキストファイルであるため、複数の児童の低栄養の測定に役立つ。

〔栄養評価と筋肉量表示〕
次に、本発明の実施の形態に係る栄養失調の測定と同時に筋肉量も表示する場合における、本測定装置４０の測定手順および動作の概要について、図６のフローチャートを参照して説明する。
まず、被測定者が操作キー４９を押下すると、本測定装置４０内部の初期化が行われ、図示しない初期画面が表示部４８に表示されるのは、上述の栄養失調の測定のみ行う場合と同様である。

（ステップＳ２０１）
次に、ステップＳ２０１において、測定者又は被測定者は、上述のステップＳ１０１と同様に個人パラメータである被測定者の性別の入力を行う。

（ステップＳ２０２）
次に、ステップＳ２０２において、測定者又は被測定者は、被測定者の生年月日を入力する。これは、筋肉量の算出をするためには、個人パラメータである被測定者の生年月日（年齢）の情報が必要であるためである。

（ステップＳ２０３）
次に、ステップＳ２０３において、測定者又は被測定者は、被測定者の身長を入力する。これは、筋肉量の算出については、個人パラメータである身長の情報も必要であるためである。身長については、図示しない身長計の身長測定結果を通信装置６０を通じて入力してもよい。
以上の個人パラメータに関しては、演算および制御装置５１がＲＡＭ５３に記憶する。
また、通信装置６０を通じて、ＰＣから送信したものをＲＡＭ５３に記憶することもできる。

（ステップＳ２０４）
次に、ステップＳ２０４において、ステップＳ１０２と同様に測定者又は被測定者が、生体電気インピーダンス（ＢＩ）の測定を行う。
上述のように生体電気インピーダンス測定値から求められた生体電気インピーダンスベクトル軌跡およびそれに関するパラメータＲ0およびＲinf、ＲeおよびＲi、Ｚc、Ｒc、Ｘc、Ｆc等に基づいて、細胞外液量、細胞内液量、体水分液量（細胞外液量と細胞内液量との和）、体脂肪量、除脂肪量（体重と体脂肪量との差）等の身体成分量が算出され、また、算出された身体成分量から、細胞内液量対細胞外液量比、細胞外液量対体水分液量比、体水分液量比から求められる脱水状態、体脂肪の割合等を算出することができる。

（ステップＳ２０５）
次に、ステップＳ２０５において、演算および制御装置５１が、ＲＯＭ５２内にある筋肉量測定プログラム２１０（筋肉量測定手段）により、筋肉量またはレジスタンスを算出する。
本発明の発明者が鋭意研究を行ったところ、筋肉量の算出については、図９を参照すると、１０歳以下（結果を図９（ａ）に示す）および６０歳以上（結果を図９（ｃ）に示す）の被測定者についても、身長²／左腕（又は右腕）のインピーダンスは全身の筋肉量と強い相関があることを突き止めた。
また、特に５歳以下の被測定者についても、身長²／左腕（又は右腕）のインピーダンスは全身の筋肉量と強い相関がある（結果を図９（ｂ）に示す）ことが分かる。
本測定装置４０においては、これらの相関による回帰式又はデータ・テーブルを、ＲＯＭ５２内に記憶している。
これにより、５歳以下の被測定者について、従来のＭＵＡＣ法よりも正確な測定を行うことが可能になる。また、５歳より年齢が高く１０歳以下の児童と、６０歳以上の被測定者についても、正確に筋肉量の測定が可能である。
さらに、従来と同様に１０歳より年齢が高く、６０歳未満の被測定者についての回帰式も記憶しているため、すべての年齢の被測定者に対して、筋肉量の測定を行うことができる。

新生児に関しては、生体電気インピーダンス測定は、安定した測定姿勢をとることができるように考慮すれば、正確な測定を行うことが可能であるので、未熟児等であっても筋肉量の測定を行うことができる。
この際、身体の水分量の比率は年齢によって変わり、特に新生児は水分量の比率が極端に多く、それが１歳頃まで急激に減少が続き、それ以降は緩やかに減少するため、この補正を行うことで、より正確に測定することができる。
また、新生児の場合、手足を折り曲げているため、正確な生体電気インピーダンスの測定が難しいという問題がある。このため、新生児が睡眠状態にある間に測定するか、又は安定した測定姿勢を取らせるために、砂袋の重しを用いる等の方法で、新生児の手足を伸ばした状態で測定をするのが好適である。

本発明の実施の形態の筋肉量の算出については、身長²／Ｚｃの値を、上述の筋肉量に係る回帰式又はデータテーブルに当てはめて、ＬＭＩ値（筋肉量／身長²）として算出する。さらに、上述のグラフを基にした閾値を設定し、これと比較することによりＬＭＩ値により、「筋肉量がかなり少なめ」から「正常」までの筋肉量に対応する判定を行う。
また、より簡易的に、１０歳以下および６０歳以上の被測定者のＲｃを基にした回帰式を用意しておき、本発明の実施の形態に係る測定値であるＲｃを当てはめて、ＬＭＩ値に相当するレジスタンスの値を算出してもよい。

（ステップＳ２０６）
ステップＳ２０６においては、上述のステップＳ１０３と同様に、演算および制御装置５１がＲＯＭ５２内の低栄養測定プログラム２００により、Ｐｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θ又はＲｃＸｃ比ηを算出する。

（ステップＳ２０７）
ステップＳ２０７においては、上述のステップＳ１０４と同様に、Ｐｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θ又はＲｃＸｃ比ηより、演算および制御装置５１が、栄養状態の判定を行う。

（ステップＳ２０８）
ステップＳ２０８においては、ステップＳ１０５と同様に、演算および制御装置５１は、Ｐｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θの値又はＲｃＸｃ比の値と栄養状態の判定の結果とを、表示部４８に表示する。

（ステップＳ２０９）
次に、ステップＳ２０９においては、演算および制御装置５１は、筋肉量を表示部４８に表示する。
図７の図（ｂ）を参照すると、栄養状態の表示と同様に、筋肉量についてのＬＭＩ値を表示すると同時に、例えば、ＬＭＩ値の判定の結果を「かなり少なめ」に対応する場合は赤色、「少なめ」の場合は橙色、「やや少なめ」の場合は黄色、「正常」以上の場合は緑色で表示する。
栄養評価の表示と同様に、「かなり少なめ」の場合、効果音や点滅等で測定者に伝えることも可能である。

この結果を確認し、測定者は本測定装置４０の電源を切り、測定を終了する。
また、この筋肉量の測定結果も上述の栄養失調の測定結果と同様に、プリントやＰＣへの送信を行うことができる。

以上のように構成することにより、本発明の実施の形態に係る測定装置４０により、生体電気インピーダンス測定を行い、Ｐｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θ又はＲｃＸｃ比を測定することができる。
これにより、従来のＭＵＡＣ法よりも、再現性に優れた栄養失調の測定を行うことができる。特に、例えば乳幼児や５歳児といった対象別に電極部分の長さ又は装置の大きさを変えれば毎回同じ位置に電極があたり、更に再現性の優れた測定が可能になる。
また、ＭＵＡＣ法も併用して本測定装置４０で栄養失調を測定することにより、より再現性が高く正確な低栄養の測定結果を得ることが可能となる。
加えて、本測定装置４０は、従来技術１の測定装置と異なり、上腕部に電極を当てるようにＲＯＭ５２内の各データを調整しているため、医師が目安とできるＭＵＡＣ法の結果とより高い相関を得ることができる。
幼児の場合、下腕部は手の筋肉に比例するため体の筋肉量より多くなる傾向がある。しかし、上腕部を測定することで、より栄養失調の状態を正確に測定することが可能になる。
なお、低栄養測定プログラム２００と筋肉量測定プログラム２１０は、ＲＯＭ５２内から直接実行するように記述したが、ＲＡＭ５３内に読み込まれて実行してもよい。

また、本測定装置４０は、測定姿勢を問わず（立位でも仰臥位でも）、栄養失調の測定を行うことができる。このため、栄養状態が悪く寝たきりの状態になっている被測定者の栄養失調の測定を行うことができる。加えて、裸足で生活する環境等や年齢のために、かかとの角質化により生体電気インピーダンスの測定が困難な被測定者の場合でも、栄養失調の測定を行うことができる。
さらに、本測定装置４０のような小型軽量の測定装置に栄養失調の測定を行う機能を付加しているため、持ち運びが便利である。これにより、交通機関が発達していなかったり、自然的・人的災害に見舞われた土地でも、簡便に再現性がある正確な栄養失調の測定を行うことができる。加えて、本測定装置４０は、図示しない電池によって動作させることもできるため、電気の普及していない土地でも使用することができる。
また、身長、体重といった入力はしないでも、短時間で簡便にＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θを使用して栄養失調の測定をすることができる。このため、難民キャンプ等の多数の児童に対して栄養状態を判定する必要がある際に、効率的に用いることができる。
加えて、本測定装置は、栄養状態の判定結果をバーで表示することにより、視覚的に分かりやすく表示することができるため、栄養失調の測定結果について、測定者が把握ミスをする可能性を減らすことが可能になる。
さらに、身長を基に筋肉量についても測定することにより、より精度の高い栄養失調のの測定を行うことが可能になる。

次に、図１０を参照して、実際に本測定装置４０によりＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θの値の測定を行い（測定結果を図１０（ｃ）に示す）、比較として標準的な装置により筋肉量の測定も行った（測定結果を図１０（ｂ）に示す）実施例について説明する。
図１０は、育児放棄によるやせ女児の５ヶ月間の体組成とＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θの値の変化について示すグラフである。各グラフにおいて、横軸は時間を、縦軸は各値の変化について示している。
女児は、計測初日に体重は２４．０ｋｇで医学的に栄養失調の状態であったが、５ヶ月後には３４．１ｋｇまで回復している（測定結果を図１０（ａ）に示す）。
実際のところ、栄養失調から回復する場合は、筋肉から回復することが知られている。上のグラフの筋肉量の増加とともに、下のグラフのＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θの値も上昇しているのが分かる。
また、一定の回復の後は、運動等を行わない場合は脂肪分の増加の方が筋肉の増加よりも早くなる傾向があるが、Ｐｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θの値は筋肉量の増加とよく一致していることが分かる。加えて、本測定装置４０のＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θの値による栄養失調の状態の測定は、医学的な所見ともよく一致した。

このように、本発明の実施の形態に係る測定装置４０は、栄養失調の改善について経時的な観測を行うことができる。これは、再現性が高い栄養失調の測定を行うことができるのと同時に、被験者の筋肉量についても測定することができるためである。
よって、低栄養からの回復度合いを、簡便に知覚することが可能になる。測定装置４０のデータを参考に、回復度合いをみながら処方を考えることができるため、測定者や医師の負担を軽減することができる。
また、本測定装置４０は測定結果を図示しない他のコンピュータに送信でき、他のコンピュータは補助記憶装置であるＨＤＤ等の不揮発性の記憶手段を備えているため、この経時的な観測のデータをチェックすることを簡便に行うことができる。
さらに、栄養失調の測定が簡便なため、栄養失調の状態の経時的変化を追跡するのに適しており、回復とともに数値が増加して視覚的に把握することができるため、回復による測定者又は被測定者の回復に掛ける意欲を増進させることが可能である。
加えて、本測定装置４０は、従来技術１の生体電気インピーダンス測定装置と異なり、児童やお年寄りを含む被験者の筋肉量についても測定することができる。このため、Ｐｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θに加えて筋肉量を測定することにより、より回復の度合いを正確に把握することが可能である。

また、本測定装置４０は、短時間で測定できるため、乳幼児や体動が大きい者、ふるえ（振戦）が激しい者等についても、栄養失調の測定を行うことができる。
実際に、乳幼児、入院患者、寝たきり患者や思春期やせ症などは、低栄養に陥る可能性が高く、栄養状態を把握する必要がある。このため、従来技術１の体組成計のように体脂肪率等を測定するのに加えて、再現性の高い正確な栄養失調の測定をする本測定装置４０は有効に活用することができる。
さらに、本測定装置４０は、特別な操作が必要でないため、看護婦や検査技師等ではない、親、介護者、又は被測定者本人の誰でも栄養失調の測定を行うことができる。
加えて、小型の装置のため、病院、自宅、検診センター、高齢者施設、児童福祉施設など、様々な測定状況において使用できる。また、使用状況を問わず、いつでも使用できるため、汎用性が高いという特徴がある。

また、思春期やせ症、神経性無食欲症等の摂食障害がある痩せている患者は、栄養失調の状態から回復しているにもかかわらず体重が増えることを恐怖に感じることがあり、なかなか回復しないという問題がある。このような患者に本測定装置４０を使用する場合、体重を測定しないため、恐怖感を与えることがなく、スムーズに栄養失調の状態から回復することが可能になる。

なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。

本発明の実施の形態に係る生体電気インピーダンス測定装置の外部構成を表側から示す斜視図である。 図１に示した生体電気インピーダンス測定装置の外部構成を裏側から示す斜視図である。 図１に示した生体電気インピーダンス測定装置を用いて生体電気インピーダンスを測定している様子を示す斜視図である。 図１に示した生体電気インピーダンス測定装置の内部構成を示すブロック図である。 図１に示した生体電気インピーダンス測定装置による低栄養の測定手順および動作の概要を示すフローチャートである。 図１に示した生体電気インピーダンス測定装置による低栄養の測定と筋肉量の測定の手順および動作の概要を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る生体電気インピーダンス測定装置による低栄養の測定と筋肉量の測定の結果の表示例を示す概念図である。 本発明の実施の形態に係るＭＵＡＣ法で測定された栄養状態とＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θとの相関関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る１０歳以下と６０歳以上における、身長²／左腕のインピーダンスと全身の筋肉量との相関関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態の実施例に係る女児の体組成とＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θとの関係を示すグラフである。 生体電気インピーダンスを表す等価回路図である。 生体電気インピーダンスベクトル軌跡を表すグラフ図である。

符号の説明

４０ 測定装置
４１ ハウジング
４２ 把持部
４３ 凹溝
４４ 当接面
４５ａ、４５ｂ 電圧測定電極
４６ａ、４６ｂ 測定電流印加電極
４７ａ、４７ｂ 充電用電極
４８ 表示部
４９ 操作キー
５１ 演算および制御装置
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５４ 補助記憶装置
５５ 表示装置
５６ 外部入出力インターフェイス
５７ 外部インターフェイス端子
５８ キー入力装置
５９ 時計装置
６０ 通信装置
６１ 電源装置
６２ａ、６２ｂ 充電用端子
６３ 交流信号発生装置
６４ 交流電流出力装置
６５ 基準電流検出装置
６６ａ、６６ｂ 交流電流出力端子
６７ 第１Ａ／Ｄ変換装置
６８ａ、６８ｂ 電圧測定端子
６９ 電位差検出装置
７０ 第２Ａ／Ｄ変換装置
８０ 充電器
８１ ＡＣコード
２００ 低栄養測定プログラム
２１０ 筋肉量測定プログラム

Claims (11)

1. ハウジングに身体の部位にあてがう当接面と、把持部とを備え、前記把持部の両端部から同一方向に電極を備える生体電気インピーダンス測定装置であって、
   低栄養を測定する低栄養測定手段を備えることを特徴とする生体電気インピーダンス測定装置。
2. 前記把持部と共に凹溝を形成するように前記当接面を前記把持部の両端部から同一方向に突出して電極を備えるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の生体電気インピーダンス測定装置。
3. 前記低栄養測定手段は、Ｐｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θ及び／又はＲｃＸｃ比を測定して栄養状態の測定を行う手段である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の生体電気インピーダンス測定装置。
4. 前記低栄養測定手段は、Ｐｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θの値から栄養失調の状態の判定を行う手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の生体電気インピーダンス測定装置。
5. 表示手段に色分けされたバーにより前記判定結果を表示する手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の生体電気インピーダンス測定装置。
6. 筋肉量を測定する筋肉量測定手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の生体電気インピーダンス測定装置。
7. 前記筋肉量測定手段は、５歳以下の児童又は６０歳以上の老人に対する筋肉量の測定のためのデータを備えることを特徴とする請求項６に記載の生体電気インピーダンス測定装置。
8. 性別及び／又は身長及び年齢の個人パラーメータにより、栄養状態の測定及び／又は筋肉量の測定を行うことができることを特徴とする請求項６又は７に記載の生体電気インピーダンス測定装置。
9. 片手で保持し携帯することが可能であり、低栄養を測定することが可能であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の生体電気インピーダンス測定装置。
10. ハウジングに身体の部位にあてがう当接面と、把持部とを備え、前記把持部の両端部から同一方向に電極を備える生体電気インピーダンス測定装置と他のコンピュータを含む低栄養測定システムであって、
    低栄養を測定する低栄養測定手段を備えることを特徴とする生体電気インピーダンス測定装置と、
    前記インピーダンス測定装置からデータを受け取り、経時的なデータを通信を介して記憶することができる記憶手段を備えた
    ことを特徴とする低栄養測定システム。
11. 携帯することが可能な電気インピーダンス測定装置によりＰｈａｓｅ ａｎｇｌｅ θ及び／又はＲｃＸｃ比から栄養状態を判定し、
    同時に筋肉量を測定し、
    栄養失調の状態を測定する、低栄養測定方法。

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