JP2013132517A - 体内水分計 - Google Patents

Abstract

【課題】 腋窩を測定部位とする体内水分計において、測定しやすい構造を提供する。
【解決手段】 体内水分計２００であって、本体部１１０と、センサ部１２１と、先端面１２２において、センサ部１２１を該先端面１２２に略直交する方向にスライド可能に保持し、かつ、センサ部１２１のスライドを検知することで測定開始を指示する信号を出力する挿入部１２０と、を備え、挿入部１２０の筐体は、本体部１１０の長軸方向２０１と、センサ部１２１のスライド方向２０２とのなす角度が、約３０°となるように先端面１２２が形成されており、かつ、前記先端面１２２の近傍において、スライド方向２０２に沿うように形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、被検者の生体の水分量を測定する体内水分計に関するものである。

被検者の生体の水分量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、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。特に、高齢者の場合、生体の水分保持能力自体が低下しているため、一般健常者と比較して脱水症状を起こし易い。

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いる。体温調整の障害が起こり体温が上昇すると、生体中の更なる水分の減少を引き起こすため悪循環に陥り、遂には熱中症と称される病態に至ることとなる。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る。このため、熱中症に至る危険を未然に回避するためには、生体の水分量を的確に把握することが不可欠である。

生体の水分量を把握する、いわゆる体内水分計としては、従来より、例えば、両手でハンドルを保持するような装置で人体インピータンスを測定し、その測定結果から体内水分量を算出するものが知られている（特許文献１）。

特開平１１−３１８８４５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の体内水分計の場合、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、被検者以外の第三者（測定者）が被検者の体内水分量を測定することができないという問題がある。すなわち、特許文献１に記載された測定部位を前提とする体内水分計の構造では、例えば、意識障害に陥った被検者の体内水分量を、第三者（測定者）が測定できないという問題がある。

一方で、被検者以外の第三者（測定者）による測定を容易に行うことができ、かつ、体内水分量の測定に適した測定部位としては、例えば、腋窩の皮膚等が挙げられる。しかしながら、高齢者のように腋窩が深い被検者の場合、体内水分計のセンサ部を腋窩に的確に押し当てることは必ずしも容易ではない。このため、腋窩を測定部位とする体内水分計においては、被検者（の身体的特徴）によらず測定者にとって測定しやすい構造となっていることが重要である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、腋窩を測定部位とする体内水分計において、測定しやすい構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る体内水分計は以下のような構成を備える。即ち、
直線状に形成された本体部と、
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と、
先端面において、前記センサ部を該先端面に略直交する方向にスライド可能に保持し、かつ、前記センサ部のスライドを検知することで、前記センサ部の測定の開始を指示する信号を出力する挿入部と、を備え、
前記挿入部の筐体は、
前記本体部の長軸方向と、前記センサ部のスライド方向とのなす角度が、約２０°〜４５°となるように前記先端面が形成されており、かつ、
前記先端面の近傍において、前記スライド方向に沿うように形成されていることを特徴とする。

腋窩を測定部位とする体内水分計において、測定しやすい構造を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態にかかる体内水分計の外観構成を示す図である。 体内水分計の筐体形状を説明するための図である。 体内水分計の使用態様を説明するための図である。 体内水分計の機能構成を示す図である。 体内水分計の測定回路を説明するための図である。 体内水分計の動作を説明するための図である。 測定情報のデータ構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態にかかる体内水分計の外観構成を示す図である。

以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
＜１．体内水分計の外観構成＞
図１は、本実施形態に係る体内水分計１００の外観構成の一例を示す図である。体内水分計１００は、被検者の体表面である腋窩の皮膚にセンサ部を接触させ、センサ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。本実施形態に係る体内水分計１００では、当該物理量（生体中の水分に関するデータ）として被検者の静電容量を測定することにより、腋窩の皮膚の湿り具合を検出し、体内の水分量を算出する。なお、体内水分量を算出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であってもよい。

図１に示すように、体内水分計１００は本体部１１０と挿入部１２０とを備える。本体部１１０は、上面１１４、下面１１５、側面１１６、１１７がそれぞれ長軸方向（不図示）に略平行に形成されており、全体として、直線状に形成されている。本体部１１０の筐体表面には、各種ユーザインターフェースが配置されるとともに、筐体内部には体内水分量を算出するための電子回路が収納される。

図１の例では、ユーザインターフェースとして、電源スイッチ１１１及び表示部１１２が示されている。電源スイッチ１１１は、本体部１１０の後端面１１３の凹部に配されている。このように凹部に電源スイッチ１１１を配する構成とすることで、電源スイッチ１１１の誤操作を防ぐことができる。なお、電源スイッチ１１１がオンされると後述の電源部４１１（図４）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１１２は、本体部１１０の側面１１７上において、長軸方向のやや前方側に配されている。これは、体内水分計１００を用いて被検者の体内水分量を測定するにあたり、測定者が把持領域１１８を把持した場合であっても、測定者の把持した手で表示部１１２が完全に覆われることがないようにするためである（把持した状態でも測定結果が視認できるようにするためである）。

表示部１１２には、今回の水分量の測定結果１３１が表示される。また、参考として前回の測定結果１３２もあわせて表示される。さらに、電池表示部１３３には、電池（図４の電源部４１１）の残量が表示される。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１１２に“Ｅ”が表示され、その旨をユーザに報知する。なお、表示部１１２に表示される文字等は、本体部１１０の上面１１４側を上とし、下面１１５側を下として、表示されるものとする。

体内水分計１００の挿入部１２０は、上面１２４及び下面１２５が曲面形状を有しており、本体部１１０に対して、全体として、下向きに緩やかに湾曲している。挿入部１２０の先端面１２２には、センサ部１２１がスライド可能に保持されている。

センサ部１２１は、先端面１２２に略平行な面を有するセンサヘッド１２３を有しており、センサヘッド１２３の皮膚への密着を保証する上での押圧を確保するため、不図示のばねにより、矢印１４１ｂの方向へ付勢されている（たとえば７０ｇｆ程度の付勢力）。そして、センサヘッド１２３が被検者の腋窩の皮膚に押し当てられると、センサ部１２１が矢印１４１ａの方向（先端面１２２と略直交する方向、すなわち先端面１２２の法線方向）に所定量（例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ、本実施形態では４ｍｍ）スライドし、これにより測定が開始するよう構成されている（以下、矢印１４１ａの方向をスライド方向と称す）。

具体的には、ユーザが電源スイッチ１１１をオンして体内水分計１００を動作状態とした後、センサヘッド１２３を被検者の腋窩に所定時間以上（例えば２秒以上）押し当てられたことが検知されると、体内水分量の測定が開始される。あるいは、ユーザが電源スイッチ１１１をオンして体内水分計１００を動作状態とした後、センサヘッドを被検者の腋窩に所定負荷（例えば２０ｇｆ〜２００ｇｆ、さらに好ましくは３０ｇｆ〜１００ｇｆ、本実施形態では７０ｇｆ）で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。このような仕組みにより、測定時におけるセンサヘッド１２３の腋窩への密着の程度を一定にすることができる。

なお、センサヘッド１２３の被検者との接触面には、電極が敷設され、電極を覆うように保護材が設けられている。また、センサヘッド１２３の接触面は平面形状に限られず、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。

＜２．体内水分計の筐体形状＞
次に、体内水分計１００の筐体形状について詳細に説明する。図２は、体内水分計１００の筐体形状を詳細に説明するための図である。

図２に示すように、体内水分計１００の挿入部１２０は、先端面１２２の法線方向２０２（つまりスライド方向）が、本体部１１０の長軸方向２０１に対して、約３０°の角度をなすように、先端面１２２が形成されている（先端面１２２と平行な方向２０３が、本体部１１０の長軸方向２０１と直交する方向２０４に対して、約３０°の角度をなすように、先端面１２２が形成されている）。加えて、挿入部１２０の先端面１２２近傍の筐体は、先端面１２２の法線方向２０２に概ね沿った形状を有している。

このように、挿入部１２０の湾曲方向２０５とセンサ部１２１のスライド方向２０２とが一致するように、挿入部１２０の湾曲形状を形成したことにより、測定時に測定者が体内水分計１００を把持して被検者の腋窩に押し当てるにあたり、先端面１２２が視認できない状態であっても、測定者は、湾曲方向２０５に向かって体内水分計１００を押圧するだけで、押圧方向を誤ることなく測定を行うことができる。つまり、センサ部１２１を被検者の腋窩に的確に密着させることができ、正確な測定を実現することが可能となる。

また、図２に示すように、体内水分計１００の挿入部１２０は、下面１２５が曲面形状を有している。このように、挿入部１２０の下面１２５を曲面形状に形成することで、測定時に測定者が体内水分計１００を把持して被検者の腋窩に押し当てるにあたり、被検者の腋窩が深い場合であっても、被検者の上腕の前側側壁と体内水分計１００の下面１２５とが干渉することを回避させることが可能となる。

更に、図２に示すように、体内水分計１００の挿入部１２０は、センサ部１２１が、本体部１１０と挿入部１２０との境界位置２０６から、約４０〜５０ｍｍの位置に配置されるように、その長さが規定されている。

挿入部１２０の長さをこのように規定することで、被検者の腋窩が深い場合であっても、測定者は、把持した手が被検者の上腕等と干渉することなく、被検者の腋窩にセンサ部１２１を押し当てることができる。

更に、図２に示すように、挿入部１２０は、その断面積が、境界位置２０６において本体部１１０の断面積と等しくなるように形成され、センサ部１２１に近づくにつれ、徐々に小さくなるように形成されている（つまり、挿入部１２０は、先端に向かって、細くなるように形成されている）。

このように、挿入部１２０のセンサ部１２１近傍の断面積を小さくすることで、測定者が体内水分計１００を被検者の腋窩に挿入するにあたり、上腕の可動範囲が狭い被検者であっても、容易に挿入することができる。

＜３．体内水分計の使用例＞
次に、上記特徴的な外観形状を有する体内水分計１００の使用例について説明する。図３は、体内水分計１００の使用例を説明するための図である。

図３（Ａ）は、被測定者の左上半身を示しており、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のａ−ａ断面を模式的に示したものである。

図３（Ｂ）に示すように、体内水分計１００は、センサ部１２１が、被検者の左上腕と左胸壁との間の腋窩に押し当てられた状態で、被検者の体内水分量の測定を行う。

センサ部１２１を腋窩に押し当てるにあたり、測定者は、センサ部１２１が上側を向くように体内水分計１００の把持領域１１８を右手で把持し、被検者の前方下側から、腋窩に向かって、センサ部１２１を挿入する。

上述したように、体内水分計１００の挿入部１２０は緩やかに湾曲しており、かつ、境界位置２０６からセンサ部１２１までの長さが４０〜５０ｍｍ程度あるため、被検者の前方下側から腋窩に向かって挿入した際に、上腕の前側の側壁と体内水分計１００とが干渉することはなく、また、測定者の右手が被検者の上腕と干渉することもなくセンサ部１２１を腋窩に略直角に押し当てることができる。

また、挿入部１２０の湾曲方向２０５とセンサ部１２１のスライド方向２０２とが一致するように、挿入部１２０の湾曲形状が形成されているため、測定者は、湾曲方向２０５に沿って押圧することで、センサ部１２１を腋窩に略直角に押し当てることができる。

このように、本実施形態に係る体内水分計１００の形状によれば、高齢者等のように、腋窩が深い被検者であっても、容易に測定を行うことができる。

＜４．体内水分計の機能構成＞
図４は、本実施形態に係る体内水分計１００の機能構成例を示すブロック図である。図４において、制御部４０１は、ＣＰＵ４０２、メモリ４０３を有し、ＣＰＵ４０２はメモリ４０３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、ＣＰＵ４０２は、図６のフローチャートにより後述する表示部１１２の表示制御、ブザー４２２やＬＥＤランプ４２３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）などを実行する。メモリ４０３は、不揮発性メモリと揮発性メモリとを含み、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ＣＰＵ４０２の作業メモリとして利用される。

電源部４１１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４１２は、制御部４０１等へ一定電圧（例えば、２．３Ｖ）を供給する。電池残量検出部４１３は、電源部４１１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４０１に通知する。制御部４０１は、電池残量検出部４１３からの電池残量検出信号に基づいて、電池表示部１３３の表示を制御する。

電源スイッチ１１１が押下されると、各部への電源部４１１からの電力供給が開始される。そして、制御部４０１は、電源スイッチ１１１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４１１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４１４は、センサ部１２１が矢印１４１ａの方向へ所定量以上押されるとオン状態になる。制御部４０１は、測定スイッチ４１４のオン状態が所定時間（例えば２秒）継続すると、水分量の測定を開始する。なお、電源部４１１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４０１は自動的に体内水分計１００を電源オフの状態へ移行させる。

測定回路４２１は、センサヘッド１２３と接続され、静電容量を測定する。図５は、測定回路４２１の構成例を示す図である。オペアンプ５０１、５０２、抵抗５０３、５０４、被検者容量５１０によりＣＲ発振回路が形成されている。被検者容量５１０によって出力信号５０５の発振周波数が変化するので、制御部４０１は、出力信号５０５の周波数を測定することにより、被検者容量５１０を算出する。なお、本実施形態のセンサヘッド１２３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。

図４に戻る。表示部１１２は、図１で説明したような表示を制御部４０１の制御下で行う。ブザー４２２は、センサ部１２１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４２３もブザー４２２と同様の通知を行う。すなわち、ＬＥＤランプ４２３は、センサ部１２１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点灯し、測定の開始や完了をユーザに通知する。計時部４２４は、電源がオフの状態であっても電源部４１１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４０１に通知する。

＜６．体内水分計の動作＞
以上のような構成を備えた、本実施形態に係る体内水分計１００の動作を、図６のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ６０１では、制御部４０１が、測定開始の指示を検出する。本実施形態では、測定スイッチ４１４の状態を監視し、測定スイッチ４１４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４０１は、測定開始の指示を検出すると、ステップＳ６０２において、測定回路４２１からの出力信号５０５の発振周波数を測定する。

ステップＳ６０３では、ステップＳ６０２において測定された出力信号５０５の発振周波数に基づいて、被検者の体内水分量を算出する。

ステップＳ６０４では、ステップＳ６０３で算出された体内水分量が所定の閾値を超えるか否かに基づいて被検者が脱水状態か否かを判定する。なお、この場合の閾値とは、例えば、水を１００％、空気を０％とした時の３５％に相当する値が望ましい。

ステップＳ６０５では、今回の測定情報をメモリ４０３に格納する。図７は、メモリ４０３に格納される測定情報のデータ構成を示す図である。図７において、測定値７０１は、今回の測定により算出された体内水分量である。判定結果７０２は、今回の測定により算出された体内水分量に対して、ステップＳ６０４において判定された、脱水状態か非脱水状態かを示す情報である。測定時刻７０３は、今回の測定において計時部４２４から通知された時刻を示す情報である。測定時刻７０３としては、例えば、ステップＳ６０２において測定を実行した時点で計時部４２４から通知されている時刻とすることができる。

ステップＳ６０６では、今回の測定により算出された体内水分量を表示部１１２に表示する。このとき、脱水状態か非脱水状態かの判定結果に応じた表示形態により表示を行う（例えば、脱水状態の場合には、赤色にて体内水分量を表示し、非脱水状態の場合には、青色にて体内水分量を表示する）。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る体内水分計１００は、腋窩を測定部位とするのに適した形状とすべく、
・先端面の法線方向が、本体部の長軸方向に対して、約３０°の角度をなすように、先端面を形成した。
・先端面の法線方向に沿った形状となるように、挿入部の先端を形成した。
・挿入部の下面側を湾曲形状に形成した。
・センサ部と境界位置との距離が４０〜５０ｍｍとなるように、挿入部の長さを規定した。
・挿入部が先端に向かって細くなるように形成した。

この結果、腋窩を測定部位とする体内水分計において、測定しやすい構造を提供することが可能となった。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、挿入部１２０が境界位置２０６から下方向に向かって湾曲する形状（つまり、挿入部１２０の上面１２４が本体部１１０の上面１１４より下方に位置する形状）について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、挿入部１２０の上面１２４の一部が本体部１１０の上面１１４より上方に位置する形状に構成してもよい。

図８は、本発明の第２の実施形態に係る体内水分計８００の外観構成を示す図である。挿入部１２０を、図８に示す形状に構成した場合であっても、上記第１の実施形態と同様の効果が得られる。

［第３の実施形態］
上記第１の実施形態では、体内水分計１００の重心位置について特に言及しなかったが、体内水分計１００の重心位置は、必ずしも本体部１１０の中央位置である必要はない。

上述したように、測定者は、測定時に、体内水分計１００をセンサ部１２１を上向きにして把持するため、本体部１１０の後端面１１３側に、例えば、電源部４１１や制御部４０１といった筐体内の構成要素を配置することで、重心が本体部１１０の後端面１１３側となり、測定者にとっては、測定時のバランスが取りやすくなる。

また、体内水分計１００は、測定時に、上面１１４側を下向きにして把持することから、本体部１１０の上面１１４側（挿入部１２０の湾曲方向とは反対側）に重心を配置することで、測定者にとっては、測定時のバランスが取りやすくなる。

［第４の実施形態］
上記第１乃至第３の実施形態では、先端面１２２の法線方向２０２が、本体部１１０の長軸方向２０１に対して、約３０°の角度をなすように形成するものとして説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、先端面１２２の法線方向２０２が、本体部１１０の長軸方向２０１に対して、約２０°〜４０°の角度をなすように、先端面１２２を形成するようにしてもよい。

また、上記第１の実施形態では、センサ部１２１から境界位置２０６までの距離が、４０〜５０ｍｍ程度となるように、挿入部１２０の長さを規定することとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、被検者の腋窩の深さを考慮し、センサ部１２１から境界位置２０６までの距離が、８０〜９０ｍｍ程度となるように、挿入部１２０の長さを規定するようにしてもよい。

また、上記第１乃至第３の実施形態では、後端面１１３から表示部１１２までの距離が、４０〜５０ｍｍ程度として説明したが、本発明はこれに限定されない。測定者が本体部１１０を把持した際に、表示部１１２が完全に覆われることがない程度に配置されていればよい。

１００：体内水分計、１１０：本体部、１１１：電源スイッチ、１１２：表示部、１１３：後端面、１１４：上面、１１５：下面、１１６：側面、１１７：側面、１１８：把持領域、１２０：挿入部、１２１：センサ部、１２２：先端面、１２３：センサヘッド、１２４：上面、１２５：下面、２０１：長軸方向、２０２：先端面の法線方向、２０３：先端面と平行な方向、２０４：長軸方向と直交する方向、２０５：湾曲方向、２０６：境界位置

Claims (4)

1. 体内水分計であって、
   直線状に形成された本体部と、
   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と、
   先端面において、前記センサ部を該先端面に略直交する方向にスライド可能に保持し、かつ、前記センサ部のスライドを検知することで、前記センサ部の測定の開始を指示する信号を出力する挿入部と、を備え、
   前記挿入部の筐体は、
   前記本体部の長軸方向と、前記センサ部のスライド方向とのなす角度が、約２０°〜４５°となるように前記先端面が形成されており、かつ、
   前記先端面の近傍において、前記スライド方向に沿うように形成されていることを特徴とする体内水分計。
2. 前記挿入部の筐体の下面は、前記先端面に向かって湾曲して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の体内水分計。
3. 前記本体部と前記挿入部との境界位置から前記センサ部までの距離が、４０〜９０ｍｍとなるように、前記挿入部の長さが規定されていることを特徴とする請求項２に記載の体内水分計。
4. 前記挿入部は、前記先端面に向かって、断面積が小さくなるよう構成されていることを特徴とする請求項３に記載の体内水分計。

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