JP2013027431A - 体内水分計およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な操作でもって、被検者の体内水分量並びに塩分量の状態を計測し、且つ、脱水の場合の塩分摂取に関わる適切な情報を提供する。
【解決手段】体内水分計は、被検者の体表面に接触させることで生体中の水分に関するデータを測定するセンサ部により算出された体内水分量、並びに、被検者からの分泌物の塩分濃度を測定する測定部と、測定部により測定された体内水分量を表示する表示部を有する。そして、測定された水分量から被検者が脱水状態であると判定した場合、測定した塩分濃度から塩分欠乏状態か否かを判定する。そして、塩分欠乏状態である場合には、塩分を含む飲料物による水分摂取を促す情報を表示する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、被験者の生体の水分を測定する体内水分計及びその制御方法に関する。

被検者の生体の水分を測定することは重要である。生体における脱水症状は、生体中の水分が減少する病態であり、日常しばしば発現し、特に発汗や体温上昇により多くの水分が体内から体外に排出される運動時や気温の高い時に多く発現する症状である。特に、高齢者においては、生体の水分保持能力自体が低下していることが多いために、一般健常者と比較して脱水症状を起こし易いと言われている。

また、高齢者になると、水をためる筋肉が減少したり、腎臓機能の低下により尿量が増大したり、感覚鈍化により口の渇きに気づきにくくなったり、細胞内で必要とされる水分が少なくなったりする。この脱水症状を放置すると、脱水症状が引き金となって深刻な症状に進行してしまうことがある。また、同じような脱水症状は、乳幼児でも見られる。乳幼児はもともと水分量が多いが、自ら水分補給を訴えることができず、保護者が気づくのが遅れることから脱水症状を起こすことがある。

通常、生体中の水分が体重の３％以上失われた時点で体温調整の障害が起こると言われており、体温調整の障害は体温の上昇を引き起こし、体温の上昇は更なる生体中の水分の減少を引き起こすという悪循環に陥り、遂には熱中症と称される病態にまで至ってしまう。熱中症には、熱痙攣、熱疲労、熱射病等の病態があり、時には全身の臓器障害が起こることもあり、脱水症状を的確に把握することで、熱中症に至る危険を未然に回避できるようにすることが望まれる。

また、特に熱中症対策としては、こまめな塩分摂取も大事になる。塩分が不足すると、その分だけ熱中症にかかり易くなるからである。ただし、一方で、過剰な塩分摂取は高血圧を招き、生活習慣病に発展する可能性が高まることに気をつける必要がある。従って、必要なときに必要なだけの水分、並びに、塩分の摂取が望まれる。

脱水症状を把握する装置としては、両手でハンドルを保持するような装置で人体インピーダンスを測定し、その測定結果から水分量を算出するものが知られている（特許文献１）。また、肌にセンサを押し当てて、簡易に肌水分を測定する装置が提案されている(特許文献２)。更に、塩分濃度を測定する装置も提案されている（特許文献３）。

特開平１１−３１８８４５号公報 特開２００３−１６９７８８号公報 特開２００８−２０３１２９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の体内水分計は、被検者自身が両手でハンドルを把持することが要求されるため、被検者以外の他人が容易に体内水分量を測定するという用途には向いていない。すなわち、特許文献１に記載された体内水分計の構造では、乳幼児や意識障害に陥った被検者の体内水分量を測定することが困難である。

これに対して、特許文献２に記載されたような肌水分計は、いわゆる肌の潤いをチェックすることを目的としており、「乾燥肌」における水分量と「脱水症」における体内水分量では測定される物理量のレベルが全く異なっている。従って、外気の湿度に影響される肌の潤いの程度をみる肌水分計を上述したような脱水症を見極めるための体内水分計として利用することはできない。

本願発明は上記の問題に鑑みなされたものであり、簡単な操作でもって、被検者の体内水分量並びに塩分量の状態を計測し、且つ、脱水の場合の塩分摂取に関わる適切な情報を提供することを可能にする技術を提供しようとするものである。

上記の目的を達成するための本発明の一態様による体内水分計は、以下の構成を備える。すなわち、
被検者の体表面に接触させることで生体中の水分に関するデータを測定する第１の測定手段と、
前記被検者からの分泌物の塩分濃度を測定する第２の測定手段と、
前記第１の測定手段により測定された体内水分量を表示する第１の表示手段と、
前記体内水分量に基づいて、前記被検者が脱水状態か非脱水状態かを判定する第１の判定手段と、
該第１の判定手段で前記被検者が脱水状態か非脱水状態であると判定された場合、前記第第２の測定手段で得られた塩分濃度に基づき、前記被検者が塩分欠乏性脱水状態であるか否かを判定する第２の判定手段と、
該第２の判定手段の判定結果が塩分欠乏症脱水状態ではないと判定した場合には水分摂取を促す情報を表示し、該第２の判定手段の判定結果が塩分欠乏症脱水状態を示す場合には塩分を含む飲料物による水分摂取を促す情報を表示する第２の表示手段とを備える。

本発明によれば、簡単な操作でもって、被検者の体内水分量並びに塩分量の状態を計測し、且つ、脱水の場合の塩分摂取に関わる適切な情報を提供する。この結果、熱中症対策に特に優れた情報を被検者に提供できるようになる。

実施形態による体内水分計の外観を示す図である。 実施形態による体内水分計の機能構成を示すブロック図である。 実施形態におけるセンサ部１１０の断面構成図である。 実施形態による体内水分計の測定回路を説明するブロック図である。 実施形態による体内水分計の動作を説明するフローチャートである。

以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。

図１は、実施形態による塩分計付き体内水分計１００（以下、単に体内水分計という）の外観の一例を示す図である。体内水分計１００は、被検者の皮膚に端部を接触させ、端部において供給した電気信号に応じた物理量を検出することで被検者の体内の水分量を検出する。また、このとき、端部に皮膚が接触したことにより皮膚の表面（汗腺）からの分泌物（汗）に含まれる塩分（実際はナトリュウムイオンＮａ＋）を、光源、光学プリズム、光センサにより検出する。本実施形態の体内水分計１００では、被検者の腋の下に端部を接触させ、物理量として被検者の静電容量を測定することにより、腋下の皮膚の湿り具合とＮＡ＋とを検出し、体内の水分量、ＮＡ＋量（％）を推定、検出する。なお、体内水分量を測定するために検出する物理量は静電容量に限られるものではなく、例えば、定電圧もしくは定電流を被検者に供給して測定されるインピーダンスを用いることもできる。また、塩分測定も光学プリズムを用いるものに限らず、他の方式を用いても構わない。

体内水分計１００において、本体部１０１には、各種ユーザインターフェースが配置されるとともに、体内水分量、塩分量を測定するための電子回路が収納される。ユーザインターフェースとしては、電源スイッチ１０２及び表示部１０３が備わっている。電源スイッチ１０２がオンされると後述の電源部２１１（図２）から体内水分計１００の各部への電源供給が開始され、体内水分計１００は動作状態となる。表示部１０３には、今回の水分量の測定結果は領域１０３１に表示される。また、比較のため、前回測定した水分量は領域１０３２に表示される。さらに、表示部１０３において、電池表示部１０３３は、電池（図２の電源部２１１）の残量をユーザに報知する。また、無効な測定結果が得られた場合や測定エラーが検出された場合には、表示部１０３が“Ｅ”を表示してその旨をユーザに報知する。

また、詳細は後述するが、今回測定した水分量が予め設定された閾値以下の場合となって脱水状態である可能性が高いと判定された場合、水分補給を促すアイコン１０３４（図示はペットボトルアイコン）を表示する。更に、脱水状態であり、塩分濃度が予め設定された閾値を超える場合、塩分が不足しているもの見なし、図示のように「塩」の文字を含むアイコン１０３４を表示する。一方、塩分濃度が閾値以下の場合、塩分不足とはなっていないと判断し、図示のうち、「塩」の文字を除外したペットボトルのアイコン１０３４を表示する。なお、表示部１０３が十分なドット表示の解像度を持っている場合には、アイコンの代わりにメッセージを表示しても良い。メッセージとしては、塩分濃度が閾値以下の場合には、「低濃度の塩分を含む水を補給してください」というメッセージを表示し、逆に、塩分濃度が閾値を超える場合には「高濃度の塩分を含む水を補給してください」というメッセージを表示するようにしても良い。この場合の低濃度とは、ナトリウムイオン濃度が０〜４０ｍEqの濃度であり、高濃度とは、ナトリウムイオン濃度が４０〜７５ｍＥｑの濃度を示す。また、具体的な経口補水液名やスポーツドリンク名を示すようにしても良い。

本体部１０１には、センサ部１１０が矢印１１０１ａ、１１０１ｂの方向にスライド可能に設けられている。センサ部１１０は、センサヘッド１１１の皮膚への密着を保証する上での押し圧を確保するため、不図示のばねにより、矢印１１０１ａの方向へ付勢されており（たとえば２００ｇ程度の付勢力）、センサヘッド１１１が肌に押し当てられてセンサ部１１０が矢印１１０１ｂの方向へ所定量（例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ、本実施形態では５ｍｍ）移動させることで水分、並びに、塩分濃度の測定をスタートするようになっている。例えば、ユーザが電源スイッチ１０２をオンして体内水分計１００を動作状態とし、センサヘッド１１１を被検者の肌に所定時間以上（例えば２秒以上）押し当てたことが検知されると、体内水分量、塩分濃度の測定が開始されるようになっている。例えば、ユーザが電源スイッチ１０２をオンして体内水分計１００を動作状態とし、センサヘッド１１１を被検者の肌に所定負荷（例えば１００ｇｆ〜３００ｇｆ、さらに好ましくは１５０ｇｆ〜２５０ｇｆ、本実施形態では２００ｇｆ）押し当てたことが検知されると、体内水分量の測定が開始されるようになっている。この仕組みにより、測定時におけるセンサヘッド１１１の肌への密着の程度を一定にしている。

実施形態における、センサ部１１０の先端に装着されたセンサヘッド１１１の被検者との接触面は、図３に示す断面図のように２等分されている。一方の面には水分量計測のための第１の測定手段として、互いに対向する櫛形の電極１１１ａが敷設され、その電極１１１ａを覆うように保護膜が設けられている。もう一方の面は、第２の測定手段として、プリズム３０２の一面１１１ｂであり、その直下には、そのプリズムを挟んで光源３０１と受光センサ３０３が配置され、光がプリズムの面１１１ｂから反射光を受光センサ３０３が検出することにより、面１１１ｂに付着した体液（汗）中のナトリウムイオンの濃度を測定するようになっている。なお、測定対象が汗中の塩分であることを前提にしているので、固定のテーブルを用いて塩分濃度（Ｎａ＋）を測定できる。なお、プリズム３０２、光源３０１、受光センサ３０３により塩分濃度を測定する技術は、先に示した特許文献３に詳しく記載されているので、ここでの詳述は省略する。また、センサヘッド１１１の接触面は平面形状でもよいし、凸状の曲面形状でもよい。そのような接触面の形状の例としては、球面（例えば半径１５ｍｍの球面）の一部とすることが挙げられる。

図２は、実施形態の体内水分計１００の機能構成例を示すブロック図である。図２において、制御部２０１は、ＣＰＵ２０２、メモリ２０３を有し、ＣＰＵ２０２はメモリ２０３に格納されているプログラムを実行することにより、体内水分計１００における種々の制御を実行する。例えば、ＣＰＵ２０２は、図５のフローチャートにより後述する表示部１０３の表示制御、ブザー２２５やＬＥＤランプ２２３の駆動制御、体内水分量の測定（本実施形態では静電容量測定）、塩分濃度測定を実行する。メモリ２０３は、不揮発性メモリと揮発性メモリを含み、不揮発性メモリはプログラムメモリとして、揮発性メモリはＣＰＵ２０２の作業メモリとして利用される。

電源部２１１は、交換が可能なバッテリー、或いは充電が可能なバッテリーを有し、体内水分計１００の各部へ電源を供給する。電圧レギュレータ２１２は、制御部２０１等へ一定電圧（例えば、２．３Ｖ）を供給する。電池残量検出部２１３は、電源部２１１から供給される電圧値に基づいて、電池の残量を検出し、その検出結果を制御部２０１に通知する。制御部２０１は、電池残量検出部２１３からの電池残量検出信号に基づいて、電池表示部１０３３の表示を制御する。

電源スイッチ１０２が押下されると、各部への電源部２１１からの電力供給が開始される。そして、制御部２０１は、電源スイッチ１０２のユーザによる押下が１秒以上継続したことを検出すると、電源部２１１からの各部への電源供給を維持させ、体内水分計１００を動作状態とする。上述したように、測定スイッチ２１４は、センサ部１１０が矢印１１０１ｂの方向へ所定量以上押されるとオン状態になる。制御部２０１は、測定スイッチ２１４のオン状態が所定時間（例えば２秒）継続すると、水分量、塩分濃度の測定を開始する。なお、電源部２１１の消耗を防止するために、体内水分計１００が動作状態になってから５分経過しても測定開始とならない場合は、制御部２０１は自動的に体内水分計１００を電源オフの状態へ移行する。

水分量測定回路２２１は、センサヘッド１１１の電極１１１ａと接続され、静電容量を測定する。図４は、測定回路２２１の構成例を示す図である。オペアンプ４０１，４０２、抵抗４０３，４０４、被検体容量４１０によりＣＲ発振回路が形成されている。被検体容量４１０によって出力信号４０５の発振周波数が変化するので、制御部２０１は、出力信号４０５の周波数を測定することにより、被検体容量４１０を推定する。なお、本実施形態のセンサヘッド１１１の電極１１１ａは、例えば、２つのくし型電極が、それぞれのくし歯が互い違いに並ぶように配置されているものとするが、これに限られるものではない。

一方、塩分濃度測定回路２２２は、先に説明したように、光源３０１からの光のプリズム３０２の反射を利用して、受光センサ３０３で検出することで塩分濃度（％）を測定する。なお、塩分濃度を測定できれば良いので、塩分濃度に係る構成は、これに限らず、他の方式を利用しても良い。

図２に戻り、表示部１０３は、図１で説明したような表示を制御部２０１の制御下で行なう。ブザー２２５は、センサ部１１０の押下による測定の開始や、体内水分量の測定が完了した際に鳴動し、測定の開始や完了をユーザに通知する。ＬＥＤランプ２２３もブザー２２５と同様の通知を行う。すなわち、ＬＥＤランプ２２３は、センサ部１１０の押下による測定の開始や、体内水分量、塩分濃度の測定が完了した際に点灯し、測定の開始や完了をユーザに通知する。計時部２２４は、電源がオフの状態であっても電源部２１１からの電源供給を受けて動作し、動作状態においては時刻を制御部２０１に通知する。

以上のような構成を備えた、本実施形態の体内水分計１００の動作を、図５のフローチャートを参照して説明する。本実施形態の体内水分計１００では、測定された体内水分量と塩分濃度に基づき、脱水状態と判定された場合の適切な水分補給を促すものである。

ステップＳ５０１において、制御部２０１は、測定開始の指示を検出する。本例では、測定スイッチ２１４の状態を監視し、測定スイッチ２１４のオン状態が２秒以上継続した場合に測定開始の指示を検出したと判定する。制御部２０１は、測定開始の指示を検出すると、ステップＳ５０２において、水分量測定回路２２１からの発振信号の周波数を測定することにより被検者の体内水分量を算出する。また、これと実質的に同時に、制御部２０１は、塩分濃度測定回路２２２による塩分濃度も測定する。そして、ステップＳ５０３において、制御部２０１は、ステップＳ４０２で推定された今回測定した体内水分量と、比較のため、前回測定した体内水分量とをそれぞれ領域１０３１、１０３２に表示する。次いで、制御部２０１は、今回測定した体内水分量が、予め設定された閾値を超えるか否かに基づき、被検者が脱水状態か否かを判定処理を行う。この場合の閾値とは、例えば、水を１００％、空気を０％とした時の２５％に相当する値が望ましい。

次いで、処理はステップ５０５に進み、ステップ５０４の判定処理の結果が、脱水状態を示しているか否かを判定する。脱水状態ではない（非脱水状態）と判定した場合には、ステップＳ５０９に進み、今回測定した体内水分量をメモリ２０３に保存（上書き）し、本処理を終える。

一方、脱水状態を示している場合、処理はステップＳ５０５からステップ５０６に進む。この場合、制御部２０１は、測定した塩分（Ｎａ＋）濃度が予め設定された閾値以下であるか否かを判定する。塩分濃度が閾値以下で、少ないと判定された居場合、体内には十分な塩分が残っているものと見なせる。ただし、脱水状態にあることに変わりはないので、制御部２０１は、ステップＳ５０７にて、水分（例えば真水）の摂取を促すアイコン（図１における文字「塩」を除外したアイコン）１０３４を表示する。また、測定した塩分濃度が閾値を超えると判断した場合、被検者の体内の塩分が欠乏状態である可能性が高い。そこで、制御部２０１は、ステップＳ５０８にて、塩分を多く含む飲料物（例えばスポーツドリンク等）による水分摂取を促すアイコン（図１における文字「塩」を含むアイコン）１０３４を表示する。

なお、測定した塩分濃度と比較する閾値であるが、一般に、Ｎａ＋濃度が０．６５％から０．９％に近づくほど、Ｎａ欠乏性脱水を発症しているとされている。そこで、本実施形態では、閾値を０．７５％とした。すなわち、測定した塩分濃度が０．７５以下の場合には、低濃度の塩分を含む水の摂取を促すアイコンを表示し、０．７５％を超える場合には高濃度の塩分を含む飲料物の摂取を促すアイコンを表示する。

いずれの場合であっても、処理はステップ５０９に進み、今回測定した体内水分量をメモリ２０３に保存し、本処理を終える。

以上説明したように、本実施形態によれば、被検者の体内水分量の状態により脱水状態か否かを判定すると共に、脱水状態である場合には塩分を補給すべきか否かを含めた水分補給を報知する。従って、熱中症等に対する適切な対処法を被検者に通知することが可能となり、発症を未然に防ぐことも可能となる。

なお、脱水状態ではあるものの塩分欠乏状態ではない場合、必ずしも塩分を含まない飲料物による水分を摂取することを強制するものではない。むしろ、塩分欠乏性脱水状態である場合に対して、特に塩分を含む飲料物を摂取を促すことに本願発明の意味があることに留意願いたい。

また、上記実施形態では、塩分濃度に応じて２種類のアイコンを使い分けたが、アイコンではなく、マークでも良いし、文字列によるメッセージを表示するようにしても良い。

１００：体内水分計 １０１：本体部 １０２：電源スイッチ １０３：表示部 １１０センサ部 １１１：センサヘッド ２０１：制御部 ２０２：ＣＰＵ ２０３：メモリ ２２１：水分量測定回路 ２２２：塩分濃度測定回路

Claims (4)

1. 被検者の体表面に接触させることで生体中の水分に関するデータを測定する第１の測定手段と、
   前記被検者からの分泌物の塩分濃度を測定する第２の測定手段と、
   前記第１の測定手段により測定された体内水分量を表示する第１の表示手段と、
   前記体内水分量に基づいて、前記被検者が脱水状態か非脱水状態かを判定する第１の判定手段と、
   該第１の判定手段で前記被検者が脱水状態か非脱水状態であると判定された場合、前記第第２の測定手段で得られた塩分濃度に基づき、前記被検者が塩分欠乏性脱水状態であるか否かを判定する第２の判定手段と、
   該第２の判定手段の判定結果が塩分欠乏症脱水状態ではないと判定した場合には水分摂取を促す情報を表示し、該第２の判定手段の判定結果が塩分欠乏症脱水状態を示す場合には塩分を含む飲料物による水分摂取を促す情報を表示する第２の表示手段と
   を備えることを特徴とする体内水分計。
2. 前記第２の表示手段は、前記第２の判定手段の判定結果に従って、塩分を含まない飲料物を示すアイコン、塩分を含む飲料物を示すアイコンのいずれか一方を表示することを特徴とする請求項１に記載の体内水分計。
3. 前記第２の表示手段は、前記第２の判定手段の判定結果に従って、塩分を含まない飲料物の摂取を示すメッセージ、塩分を含む飲料物の摂取を示すメッセージのいずれか一方を表示することを特徴とする請求項１に記載の体内水分計。
4. 被検者の体内水分を測定する体内水分計の制御方法であって、
   被検者の体表面に接触させることで生体中の水分に関するデータを測定する第１の測定工程と、
   前記被検者からの分泌物の塩分濃度を測定する第２の測定工程と、
   前記第１の測定工程により測定された体内水分量を表示する第１の表示工程と、
   前記体内水分量に基づいて、前記被検者が脱水状態か非脱水状態かを判定する第１の判定工程と、
   該第１の判定工程で前記被検者が脱水状態か非脱水状態であると判定された場合、前記第２の測定工程で得られた塩分濃度に基づき、前記被検者が塩分欠乏性脱水状態であるか否かを判定する第２の判定工程と、
   該第２の判定工程の判定結果が塩分欠乏症脱水状態ではないと判定した場合には水分摂取を促す情報を表示し、該第２の判定工程の判定結果が塩分欠乏症脱水状態を示す場合には塩分を含む飲料物による水分摂取を促す情報を表示する第２の表示工程と
   を有することを特徴とする体内水分計の制御方法。

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