JP3024627U - 生体インピーダンス測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 皮膚下のいろいろな深さにおける生体インピ
ーダンスを測定し、これら数通りに測定された生体イン
ピーダンスから、総合的に体内の脂肪率や脂肪量を知る
ことができ生体インピーダンス測定装置を提供すること
である。 【解決手段】 生体インピーダンス測定装置に、人体に
装着自在とした複数の電極センサと、交流電圧を発振
し、かつ、その周波数を設定した範囲内で変化させる発
振回路と、発振回路に接続し、かつ、上記電極センサの
うち２つの電極センサ間の測定用定電流を出力する電流
回路と、これら２つの電極センサ間の電圧降下から生体
インピーダンスを測定する処理回路とを備えている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

この考案は、体内の脂肪率や脂肪量を知るために生体インピーダンスを測定す る生体インピーダンス測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

体内の脂肪率や脂肪量を知るために生体インピーダンスを測定する装置として は、例えば図４に示すものがある。 この生体インピーダンス測定装置では、５０kHzの正弦波を発振する発振回路 １を、ローパスフィルター２を介して電流回路３に接続している。 そして、この電流回路３には、両足のつま先に設けられた電極センサ４ａ、４ ｂを接続している。なお、一方の電極センサ４ｂと電流回路３との間には、既知 の基準抵抗ａ，ｂ、ｃを介在させている。 このようにした電流回路３からは、生体インピーダンスの線形性に影響のない ８００μＡ程度の測定用定電流Ｉが出力され、電極センサ４ａ、４ｂ間に流され る。そして、基準抵抗を含めた電極センサ４ａ、４ｂ間の電圧降下を差動増幅器 ５で測定している。

【０００３】 ここでは、マイクロコンピューター７によって切換スイッチ６を制御し、ある 時間毎に切換位置６ａ〜６ｄに切り換えている。 例えば、切換スイッチ６が切換位置６ａにあると、基準抵抗ａ，ｂ，ｃを含め た電極センサ４ａ、４ｂ間の電圧降下を測定することができる。また、切り換え 位置６ｂにあると、基準抵抗ｂ、ｃを含めた電極センサ間４ａ、４ｂの電圧降下 を測定することができる。さらに、切り換え位置６ｃにあると、基準抵抗ｃのみ を含めた電極センサ４ａ、４ｂ間の電圧降下を測定することができる。 なお、両足のかかとにも一対の電極センサ４ｃ、４ｄを設けているが、これは 電極センサの接触状態をチェックするためのものであり、切換スイッチ６が切換 位置６ｄにあるときに接触状態をチェックしている。

【０００４】 このようにして差動増幅器５で測定された電圧値は増幅され、整流器８に出力 される。そして、この整流器８で直流に整流され、平滑回路９で整形される。 さらに、整形された信号は、ＡＤ変換器１０でデジタル信号に変換される。そ して、マイクロコンピューター７で、このデジタル信号から生体インピーダンス を測定している。 マイクロコンピューター７で生体インピーダンスが測定されれば、この生体イ ンピーダンスと、身長・体重などの身体的条件とから、体内の脂肪率や脂肪量を 知ることができる。つまり、脂肪を除いた体重は身長の二乗を生体インピーダン スで割った値に比例する、というルカスキーの報告に基づいて、体内の脂肪率や 脂肪量を算出することができる。 しかも、この生体インピーダンス装置によれば、既知のインピーダンスと比較 して生体インピーダンスを測定することができる。したがって、外部環境による 影響を補正することができ、より正確に生体インピーダンスを測定することがで きる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来例の生体インピーダンス測定装置では、発振回路１で発振される交流 電圧の周波数が一定に保たれている。 しかしながら、測定用定電流が到達する皮膚下の深さは、交流電圧の周波数に よって決められるので、周波数が一定だとある一定の深さにおける生体インピー ダンスしか測定できない。そのため、皮膚下の浅層から深層にわたる生体インピ ーダンスを測定するには不十分であった。 この考案の目的は、皮膚下のいろいろな深さにおける生体インピーダンスを測 定し、これら数通りに測定された生体インピーダンスから、総合的に体内の脂肪 率や脂肪量を知ることのできる生体インピーダンス測定装置を提供することであ る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 第１の考案は、生体インピーダンス測定装置に係り、人体に装着自在とした複 数の電極センサと、交流電圧を発振し、かつ、その周波数を設定した範囲内で変 化させる発振回路と、発振回路に接続し、かつ、上記電極センサのうち２つの電 極センサ間に測定用定電流を出力する電流回路と、これら２つの電極センサ間の 電圧降下から生体インピーダンスを測定する処理回路とからなる点に特徴を有す る。 このような構成としたので、交流電圧の周波数を変化させて、測定用定電流を 人体に流すことができる。そして、周波数を変化させると、測定用定電流が到達 しうる皮膚下の深さを変えることができるので、皮膚下の浅層から深層にわたる 広範囲の生体インピーダンスも測定することができる。

【０００７】 第２の考案は、第１の考案において、測定用定電流の電流値を、設定した範囲 内で変化させる構成とした電流回路を用いた点に特徴を有する。 交流電圧の周波数だけを変化させると、測定するインピーダンスが変わる分だ け、電圧降下を測定すべき範囲も大きくなってしまう。そのため、この電圧値デ ータの変化に合わせて処理回路のレンジを切り換なければならず、あらたにレン ジ切換回路などを設けなければならない。 そこで、周波数に合わせて測定用定電流の電流値を変化させてやれば、測定す るインピーダンスが異なっても、電圧降下の測定すべき範囲をある範囲内におさ めることができる。したがって、あらたにレンジ切換回路などを設ける必要がな い。

【０００８】

【考案の実施の形態】

図１〜４に示すこの考案の実施例では、上記従来例と同様に、電源として交流 電圧を発振する発振回路１１を設けている。 ただし、この実施例の発振回路１１では、交流電圧の周波数ｆを所定の範囲で 自由に変えることができる。そして、この発振回路１１をマイクロコンピュータ ー７に接続し、そのタイマー機能を利用して周波数ｆを変化させている。 例えば、この実施例ではある時間ｔごとに、従来例と同様５０kHz程度の周波 数ｆ_Mと、５０kHzよりもやや高い周波数ｆ_Hと、反対に５０kHzよりもやや低い周 波数ｆ_Lとに変化させている。 このようにした発振回路１１を、ローパスフィルター１２を介して電流回路１ ３に接続している。なお、このローパスフィルター１２も、マイクロコンピュー ター７のタイマー機能を利用して、その設定値を周波数ｆの変化ｆ_L〜ｆ_Hに合わ せて変化させている。

【０００９】 さらに、ローパスフィルター１２に接続する電流回路１３も、マイクロコンピ ューター７に接続している。そして、同様に、マイクロコンピューター７の出力 ポートに接続するアナログスイッチ及びオペアンプを利用し、出力する測定用定 電流の電流値Ｉを、周波数の変化ｆ_L〜ｆ_Hに合わせて変化させている。 例えば、周波数ｆ_Mのときに測定用定電流の電流値がＩ_Mであるとしたら、やや 高い周波数ｆ_Hのときに電流値Ｉ_H＝(ｆ_H/ｆ_M)・Ｉ_Mと、また、やや低い周波数ｆ_H のときに電流値Ｉ_L＝(ｆ_L/ｆ_M)・Ｉ_Mとし、周波数ｆの変化に比例させて電流値Ｉ も変化させている。 このようにして周波数ｆと電流値Ｉとを変化させて、測定用定電流をつま先の 電極センサ４ａ、４ｂ間に流す。そして、これらつま先の電極センサ４ａ、４ｂ 間の電圧降下を測定すれば、マイクロコンピューター７で生体インピーダンスを 測定することができる。 なお、差動増幅器５に接続する整流器８、平滑回路９、ＡＤ変換器１０につい ては従来例と同様であり、その詳細な説明を省略する。

【００１０】 この実施例では、マイクロコンピューター７が、図２のフローチャートに対応 するプログラムを実行している。 つまり、まず周波数ｆ_H及び電流値Ｉ_Hで、つま先の電極センサ４ａ、４ｂ間の 電圧降下を測定する。 次に、周波数ｆ_M及び電流値Ｉ_Mで、つま先の電極センサ４ａ、４ｂ間の電圧降 下を測定する。 さらに、周波数ｆ_L及び電流値Ｉ_Lで、につま先の電極センサ４ａ、４ｂ間の電 圧降下を測定する。

【００１１】 このように周波数ｆ_L〜ｆ_H及び電流値Ｉ_L〜Ｉ_Hで、つま先の電極センサ４ａ、 ４ｂ間の電圧降下をそれぞれ測定したら、次に、かかとの電極センサ４ｃ、４ｄ 間で接触状態をチェックする。つまり、かかとの電極センサ４ｃ、４ｄ間の電位 差を測定して、その電位差が生体インピーダンスとしてあり得ないほど大きかっ たり、あるいは小さかったりしないか判断し、接触状態をチェックしている。 さらに、体重を測定する。これにより、脂肪率や脂肪量を算出するのに必要な 体重を測定するとともに、被測定者が動いて不安定な状態か、あるいは静止して 安定した状態かをチェックしている。

【００１２】 次に、この生体インピーダンス測定装置の作用を説明する。 この実施例では、発振回路１１で発振する交流電圧の周波数ｆを変化させてい るので、測定用定電流を皮膚下のある深さにだけではなく、浅層あるいは深層に も到達させることができる。 その理由は、以下の通りである。つまり、図３に示すように、人体は抵抗Ｒと コンデンサＣとを並列に接続した回路で表すことができる。そして、コンデンサ Ｃは、そこを通る電流の周波数が高ければインピーダンスが低くなり、逆に低け ればインピーダンスは高くなる。したがって、周波数ｆを高くすれば深層に到達 する電流を増加させ、また、周波数ｆを低くすれば浅層に到達する電流を増加さ せることができる。 そして、このように測定用定電流を、皮膚下のある深さにだけではなく、浅層 あるいは深層にも到達させて生体インピーダンスを測定すれば、無視される生体 インピーダンスを少なくできる。したがって、数通りに周波数ｆを変化させて生 体インピーダンスを測定すれば、皮膚下のいろいろな深さにおける脂肪率や脂肪 量を知ることができ、それらを総合して、より的確に被検査者の身体の状態を知 ることができる。

【００１３】 また、この実施例では、周波数ｆに合わせて測定用定電流の電流値Ｉも変化さ せているので、不要なコストをかけずに、簡単に生体インピーダンスを測定でき る。 つまり、この実施例では、つま先の電極センサ４ａ、４ｂ間で測定した電圧降 下を、ＡＤ変換器１０でデジタル信号に変換している。 しかし、周波数ｆのみを変化させた場合、測定するインピーダンスが変わる分 だけ、その電圧降下を測定すべき範囲も大きくなってしまう。そのため、電圧降 下が入力されるＡＤ変換器１０のレンジをその範囲に対応させるため、あらたに レンジ切換回路などを設けなければならない。 そこで、周波数ｆに合わせて測定用定電流の電流値Ｉを変化させてやれば、測 定するインピーダンスが異なっても、電圧降下の測定すべき範囲をある範囲内に おさめることができる。したがって、レンジ切換回路などをあらたに設けなくて もよく、不要なコストをかけずに、簡単に生体インピーダンスを測定できる。

【００１４】 なお、以上述べたこの実施例では、整流器８、平滑回路９、ＡＤ変換器、及び マイクロコンピューター７が相まって、処理回路を構成しているものとする。 また、この実施例では、マイクロコンピューター７のタイマー機能を利用して 、周波数ｆを変化させているが、もちろんその他の手段で周波数ｆを変化させて もかまわない。 さらに、この実施例では、２点間のインピーダンス測定装置を例にして説明し たが、４端子ケルビンブリッヂの生体インピーダンス測定装置に応用しても構わ ない。 さらにまた、この実施例の生体インピーダンスの測定装置を、基準抵抗を設け た従来例の装置と併用させても構わない。

【００１５】

【考案の効果】

第１の考案によれば、皮膚下のある一定の深さの生体インピーダンスだけでは なく、浅層から深層にわたる広範囲の生体インピーダンスも測定できる。 そして、数通りに周波数を変化させて生体インピーダンスを測定すれば、皮膚 下のいろいろな深さにおける脂肪率や脂肪量を知ることができ、それらを総合し て、より的確に被検査者の身体の状態を知ることができる。 また、第２の考案によれば、第１の考案において、あらたにレンジ切換回路な ど設ける必要がなく、不要なコストをかけずに生体インピーダンスを測定できる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例の生体インピーダンスの測定
装置を示す図である。

【図２】この考案の実施例で、マイクロコンピューター
が実行するプログラムを示すフローチャート図である。

【図３】人体を表した等価回路図である。

【図４】従来例の生体インピーダンス測定装置を示す図
である。

【符号の説明】

４ａ、４ｄ 電極センサ ７ マイクロコンピューター ８ 整流器 ９ 平滑回路 １０ ＡＤ変換器 １１ 発振回路 １３ 電流回路

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 人体に装着自在とした複数の電極センサ
   と、交流電圧を発振し、かつ、その周波数を設定した範
   囲内で変化させる発振回路と、発振回路に接続し、か
   つ、上記電極センサのうち２つの電極センサ間に測定用
   定電流を出力する電流回路と、これら２つの電極センサ
   間の電圧降下から生体インピーダンスを測定する処理回
   路とを備えたことを特徴とする生体インピーダンス測定
   装置。
2. 【請求項２】 測定用定電流の電流値を、設定した範囲
   内で変化させる構成とした電流回路を用いたことを特徴
   とする請求項１記載の生体インピーダンス測定装置。