JP3461646B2 - 体脂肪測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、体脂肪（体脂肪
率、脂肪重量、除脂肪体重等）を電気的に測定するため
の体脂肪測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】肥満であるかないかは、見た目や体重で
はなく、実は、体重に占める脂肪の割合、すなわち体脂
肪率で決まる、といわれている。だから、健康づくりを
考える上で、ウェイトコントロールよりもファットコン
トロール（肥満の解消・予防）が重視される今日、正し
い体脂肪の測定は大きな意味を持つ。ところで、体の総
電導量は、体水分量の総電導量と略等しく、その大部分
が筋組織に含まれていると考えられること、及び脂肪組
織の水分含有量は、最小であると仮定できることから、
生体電気インピーダンス（Bioelectric Impedance）
は、体脂肪等の身体組成を充分反映していると考えらて
いる。例えば、除脂肪体重（ＦＦＭ）は、身長の二乗を
生体電気インピーダンスで割った量に比例することが、
ルカスキー等によって報告されている（H.C.Lukaski et
al, The American Journal of Clinical Nutrition, 4
1(1985)810-817）。

【０００３】生体電気インピーダンスの上述した特性を
活かして、従来から、例えば、特開平５−３３７０９７
号公報等に記載されているように、４個の表面電極を人
体の皮膚表面の所定の部位、すなわち、人体の手甲部
と、同側の足甲部とにそれぞれ２個ずつ貼り付け、この
うち、手甲部と足甲部との間の２個の電極間に正弦波交
流電流を流し、残りの２個の電極から人体の手足間の電
圧を検出して、生体電気インピーダンスを測定し、測定
された生体電気インピーダンスに基づいて、予めプログ
ラムされた所定の身体組成推定式を駆使して、体脂肪率
等の身体組成を推計する体脂肪測定装置が開発されてい
る。

【０００４】ここで、人体の組織を構成する細胞につい
て言及すると、図４に示すように、細胞１，１，…は、
細胞膜２，２，…によって取り囲まれているが、細胞膜
２，２，…は、電気的には容量（リアクタンス）の大き
なコンデンサと見ることができる。このため、外部から
印加された電流は、周波数の低いときには、同図に実線
Ａ，Ａ，…で示すように、細胞外液３のみを流れる。し
かし、周波数が高くなるにつれて、細胞膜２，２，…を
通って流れる電流が増え、周波数が非常に高くなると、
同図に破線Ｂ，Ｂ，…で示すように、細胞１，１，…内
を通って流れるようになる。したがって、組織内細胞
は、図５（ａ）に示すような電気的等価回路で表される
ことになる。なお、同図（ａ）において、Ｒeは細胞外
液抵抗、Ｒiは細胞内液抵抗、Ｃmは細胞膜容量を示す。
このような電気的等価回路のインピーダンス軌跡は、図
６に破線Ｃで示すように、半円となる。

【０００５】しかしながら、実際の人体の組織では、い
ろいろな大きさの細胞が不規則に配置されているので、
実際の人体のインピーダンス軌跡は、同図に実線Ｄで示
すように、中心が実軸より上がった円弧となり、電気的
等価回路は、図５（ｂ）に示すように、時定数τ＝Ｃmk
・Ｒikが分布している分布定数回路で表される。なお、
同図（ｂ）において、Ｒeは細胞外液抵抗、Ｒikは各細
胞の細胞内液抵抗、Ｃmkは各細胞の細胞膜容量を示す。
人体の組織は、このように、容量成分を含む電気的等価
回路で表されるとは言え、体脂肪測定装置の推計精度を
高めるためには、測定される生体電気インピーダンス
は、純粋に抵抗（レジスタンス）でなければならない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、生体電
気インピーダンス（BI）法を利用する上記従来の体脂肪
測定装置にあっては、いずれも、手足の表面電極間に流
すべき正弦波交流電流の周波数を骨格筋組織の特性周波
数である５０ｋＨｚに固定していたため、測定される生
体電気インピーダンスには、図６に示すように、細胞膜
の容量（リアクタンス）成分が含まれることとなり、こ
のことが、体脂肪率等の推計値の精度向上を阻む要因と
なっていた。

【０００７】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、細胞膜の容量成分を含まず、純粋に抵抗と等価
の生体電気インピーダンスを求めることができ、求めら
れた生体インピーダンスに基づいて、体脂肪を正確に測
定することのできる体脂肪測定装置を提供することを目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明に係る体脂肪測定装置は、被験
者の身長、体重、性別、年齢、人種に関する人体特徴項
目のうち少なくとも一の項目に係る人体特徴データを入
力するための人体特徴データ入力手段と、所定の周波数
範囲で周波数が時間変化するマルチ周波数電流を生成
し、生成したマルチ周波数電流を被験者の手甲部と足甲
部とにあてた２つの電極から被験者の体に流すためのマ
ルチ周波数電流生成手段と、被験者の体を流れる前記マ
ルチ周波数電流を検出するための電流検出手段と、該電
流検出手段の検出動作に同期して、被験者の前記手甲部
と前記足甲部とにあてた別の２つの電極から被験者の手
足間の電圧を検出するための電圧検出手段と、前記電流
検出手段から得られた電流データと、前記電圧検出手段
から得られた電圧データとを周波数毎に記憶するための
記憶手段と、該記憶手段に記憶された周波数毎の前記電
流データ及び前記電圧データを順次読み出して、各周波
数についての被験者の生体電気インピーダンスを算出す
る生体電気インピーダンス算出手段と、該生体電気イン
ピーダンス算出手段から得られた各周波数についての被
験者の前記生体電気インピーダンスに基づいて、最小二
乗法の演算手法に従って、周波数０から周波数無限大ま
でのインピーダンス軌跡を算出するインピーダンス軌跡
算出手段と、該インピーダンス軌跡算出手段から得られ
た前記インピーダンス軌跡に基づいて、周波数無限大の
時の被験者の前記生体電気インピーダンスを決定する周
波数無限大時インピーダンス決定手段と、該周波数無限
大時インピーダンス決定手段によって求められた周波数
無限大の時の被験者の前記生体電気インピーダンスと、
前記人体特徴データ入力手段から入力された被験者の前
記人体特徴項目のうち少なくとも一の項目に係る人体特
徴データに基づいて、被験者の体脂肪率を含む身体組成
を推計する身体組成推計手段とを備えてなることを特徴
としている。

【０００９】また、請求項２記載の発明に係る体脂肪測
定装置は、被験者の身長、体重、性別、年齢、人種に関
する人体特徴項目のうち少なくとも一の項目に係る人体
特徴データを入力するための人体特徴データ入力手段
と、所定の周波数範囲で周波数が時間変化するマルチ周
波数電流を生成し、生成したマルチ周波数電流を被験者
の手甲部と足甲部とにあてた２つの電極から被験者の体
に流すためのマルチ周波数電流生成手段と、被験者の体
を流れる前記マルチ周波数電流を検出するための電流検
出手段と、該電流検出手段の検出動作に同期して、被験
者の前記手甲部と前記足甲部とにあてた別の２つの電極
から被験者の手足間の電圧を検出するための電圧検出手
段と、前記電流検出手段から得られた電流データと、前
記電圧検出手段から得られた電圧データとを周波数毎に
記憶するための記憶手段と、該記憶手段に記憶された周
波数毎の前記電流データ及び前記電圧データを順次読み
出して、各周波数についての被験者の生体電気アドミッ
タンスを算出する生体電気アドミッタンス算出手段と、
該生体電気アドミッタンス算出手段から得られた各周波
数についての被験者の前記生体電気アドミッタンスに基
づいて、最小二乗法の演算手法に従って、周波数０から
周波数無限大までのアドミッタンス軌跡を算出するアド
ミッタンス軌跡算出手段と、該アドミッタンス軌跡算出
手段から得られた前記アドミッタンス軌跡に基づいて、
周波数無限大の時の被験者の前記生体電気アドミッタン
スを決定する周波数無限大時アドミッタンス決定手段
と、該周波数無限大時アドミッタンス決定手段によって
求められた周波数無限大の時の被験者の前記生体電気ア
ドミッタンスと、前記人体特徴データ入力手段から入力
された被験者の前記人体特徴項目のうち少なくとも一の
項目に係る人体特徴データに基づいて、被験者の体脂肪
率を含む身体組成を推計する身体組成推計手段とを備え
てなることを特徴としている。

【００１０】また、請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載の体脂肪測定装置であって、前記マルチ周波数
電流生成手段によって生成される前記マルチ周波数電流
は、１ｋＨｚ〜４００ｋＨｚの周波数範囲で周波数が時
間変化する正弦波交流電流であることを特徴としてい
る。

【００１１】

【作用】この発明の構成では、周波数無限大時の生体電
気インピーダンスに基づいて、被験者の体脂肪率等の身
体組成を推計する。周波数無限大では、図６に示すよう
に、細胞膜が容量性能力を失い、測定される生体電気イ
ンピーダンスは、純粋に抵抗と等価（図７）になる。そ
れゆえ、この発明の構成によれば、一段と確かな推計値
を得ることができる。ここで、周波数無限大時の生体電
気インピーダンスを計算で求める代わりに、例えば、４
００ｋＨｚの生体電気インピーダンスを周波数無限大の
電気インピーダンスとみなして取り扱うことも考えられ
るが、高周波では、浮遊容量や外来ノイズの影響を受け
るため、所望の測定再現性や測定精度が得られないとい
う問題がある。しかし、この発明の構成では、最小二乗
法の演算手法を駆使して、周波数無限大時の生体電気イ
ンピーダンスを求めるので、一段と再現性が良くかつ正
確な体脂肪に関する推計値を得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。図１は、この発明の一実施例である体
脂肪測定装置の電気的構成を示すブロック図、また、図
２は、同装置の使用状態を模式的に示す模式図である。
この例の体脂肪測定装置４は、図１及び図２に示すよう
に、被験者の体Ｂに測定信号としてマルチ周波数電流Ｉ
ａを流すための信号出力回路５と、被験者の体Ｂを流れ
るマルチ周波数電流Ｉａを検出するための電流検出回路
６と、被験者の手足間の電圧Ｖｂを検出するための電圧
検出回路７と、入力装置としてのキーボード８と、出力
装置としての表示器９と、各種制御・各種演算処理を行
うＣＰＵ（中央処理装置）１０と、ＣＰＵ１０の処理プ
ログラムを記憶するＲＯＭ１１と、各種データを一時記
憶するデータ領域及びＣＰＵ１０の作業領域が設定され
るＲＡＭ１２と、測定時に被験者の手甲部Ｈや足甲部Ｌ
の皮膚表面に貼り付けられる４個の表面電極Ｈｐ,Ｈｃ,
Ｌｐ,Ｌｃとから概略構成されている。

【００１３】上記信号出力回路５は、ＰＩＯ（インタフ
ェース）５１、測定信号発生器５２及び出力バッファ５
３から構成されている。測定信号発生器５２は、全測定
時間の間、例えば８００ｎｓｅｃの周期で、ＰＩＯ５１
を介して行われるＣＰＵ１０の指示に従って、周波数
が、例えば１ｋＨｚ〜４００ｋＨｚの範囲で、かつ、１
５ｋＨｚの周波数間隔で段階変化するマルチ周波数電流
（測定信号）Ｉａを繰り返し生成し、生成したマルチ周
波数電流（測定信号）Ｉａを出力バッファ５３を介して
表面電極Ｈｃに送出する。この表面電極Ｈｃは、測定
時、被験者の手甲部Ｈに貼り付けられ、これにより、５
００〜８００μＡの範囲にあるマルチ周波数電流（測定
信号）Ｉａが被験者の体Ｂを流れることになる。

【００１４】上記電流検出回路６は、Ｉ／Ｖ変換器（電
流／電圧変換器）６１、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）６
２、サンプルホールド回路６３及びＡ／Ｄ変換器６４か
ら構成されている。Ｉ／Ｖ変換器６１は、被験者の体
Ｂ、すなわち被験者の手甲部Ｈ（図２）に貼り付けられ
た表面電極Ｈｃと足甲部Ｌに貼り付けられた表面電極Ｌ
ｃとの間を流れるマルチ周波数電流Ｉａを検出して電圧
Ｖａに変換し、変換により得られた電圧ＶａをＬＰＦ６
２に供給する。ＬＰＦ６２は、入力された電圧Ｖａから
高周波のノイズを除去し、サンプルホールド回路６３に
供給する。サンプルホールド回路６３は、ＣＰＵ１０の
指示に従って、アナログの入力電圧Ｖａを所定のサンプ
リング周期毎に標本化して保持し、保持された電圧を後
段のＡ／Ｄ変換器６４がデジタル信号に変換し終わるま
でそのまま持続する。Ａ／Ｄ変換器６４は、ＣＰＵ１０
の指示に従って、周波数毎に、サンプルホールド回路６
３に保持されているアナログの電圧Ｖａをデジタルの電
圧に変換し、変換されたデジタルの電圧を（この電圧
は、上記したように、マルチ周波数電流値を変換して得
られたものなので）"電流データ"としてＲＡＭ１２のデ
ータ領域に順次記憶する。

【００１５】上記電圧検出回路７は、差動増幅器７１、
ＬＰＦ（ローパスフィルタ）７２、サンプルホールド回
路７３及びＡ／Ｄ変換器７４から構成されている。差動
増幅器７１は、被験者の体Ｂ、すなわち被験者の手甲部
Ｈに貼り付けられた表面電極Ｈｐと足甲部Ｌに貼り付け
られた表面電極Ｌｐとの間の電圧（電位差）を検出す
る。ＬＰＦ７２は、入力された電圧Ｖｂから高周波のノ
イズを除去し、サンプルホールド回路７３に供給する。
サンプルホールド回路７３は、ＣＰＵ１０の指示に従っ
て、アナログの入力電圧Ｖｂを所定のサンプリング周期
毎に標本化して保持し、保持された電圧を後段のＡ／Ｄ
変換器７４がデジタル信号に変換し終わるまでそのまま
持続する。Ａ／Ｄ変換器７４は、ＣＰＵ１０の指示に従
って、周波数毎に、サンプルホールド回路７３に保持さ
れているアナログの電圧Ｖａをデジタルの電圧データに
変換し、ＲＡＭ１２のデータ領域に順次記憶する。な
お、電流検出回路６のサンプルホールド回路６３と電圧
検出回路７のサンプルホールド回路７３との検出動作の
タイミングは、ＣＰＵ１０の制御によって揃えられてい
る。同様に、電流検出回路６のＡ／Ｄ変換器６４と電圧
検出回路７のＡ／Ｄ変換器７４との検出動作のタイミン
グは、ＣＰＵ１０の制御によって揃えられている。

【００１６】上記キーボード８は、被験者の身長、体
重、性別及び年齢等の人体特徴項目、全測定時間及び測
定回数等を入力するためのテンキーや機能キー、及び操
作者が測定開始を指示するための開始スイッチ等を有し
て構成されている。キーボード８から供給される各キー
の操作データは、図示せぬキーコード発生回路でキーコ
ードに変換されてＣＰＵ１０に供給される。

【００１７】ＲＯＭ１１は、オペレーティングシステム
（ＯＳ）の他に、ＣＰＵ１０の各種処理プログラム、例
えば、生体電気インピーダンス算出プログラム、インピ
ーダンス軌跡算出プログラム、周波数無限大時インピー
ダンス決定プログラム及び身体組成推計プログラム等を
格納する。ここで、生体電気インピーダンス算出プログ
ラムには、ＲＡＭ１２に記憶された周波数毎の電流デー
タ及び電圧データを順次読み出して、各周波数について
の被験者の生体電気インピーダンスを算出する手順が記
載されている。インピーダンス軌跡算出プログラムに
は、生体電気インピーダンス算出プログラムの稼働によ
り得られた各周波数についての被験者の生体電気インピ
ーダンスに基づいて、最小二乗法の演算手法に従って、
周波数０から周波数無限大までのインピーダンス軌跡を
算出する処理手順が書き込まれている。周波数無限大時
インピーダンス決定プログラムには、インピーダンス軌
跡算出プログラムの稼働により得られたインピーダンス
軌跡に基づいて、周波数無限大の時の被験者の生体電気
インピーダンスを決定する手法が手順を追って書き込ま
れている。また、身体組成推計プログラムは、周波数無
限大時インピーダンス決定プログラムの稼働により得ら
れた周波数無限大の時の被験者の生体電気インピーダン
ス及びキーボード８を介して入力された被験者の身長、
体重、性別及び年齢等の人体特徴項目に基づいて、被験
者の体脂肪（体脂肪率、脂肪重量、除脂肪体重等）を推
計する。

【００１８】ＲＡＭ１２のデータ領域には、さらに、Ａ
／Ｄ変換器６４，７４から順次供給される電流データ及
び電圧データを周波数毎に格納する電圧電流データ記憶
領域と、生体電気インピーダンス算出プログラムや周波
数無限大時インピーダンス決定プログラムにより得られ
た被験者の生体電気インピーダンスを周波数毎に格納す
る生体電気インピーダンス記憶領域と、キーボード８を
介して入力された被験者の身長、体重、性別及び年齢等
の人体特徴項目を格納する人体特徴項目記憶領域と、身
体組成推計プログラムにより得られた体脂肪率、脂肪重
量、除脂肪体重等の数値を格納する体脂肪記憶領域等が
設定される。

【００１９】ＣＰＵ１０は、装置各部を制御する他、Ｒ
ＯＭ１１に記憶された各種処理プログラムをＲＡＭ１２
を用いて順次実行することにより、被験者の体脂肪（体
脂肪率、脂肪重量、除脂肪体重等）を推計する。表示器
９は、例えば、液晶表示パネルからなり、キーボード８
からの入力データやＣＰＵ１０の演算結果、例えばイン
ピーダンス軌跡や、周波数無限大時インピーダンスや、
被験者の氏名や、身長、体重、性別及び年齢等の人体特
徴項目を表示する。

【００２０】次に、この例の動作について説明する。ま
ず、測定に先だって、図２に示すように、２個の表面電
極Ｈｃ,Ｈｐを被験者の手甲部Ｈに、２個の表面電極Ｌ
ｐ,Ｌｃを被験者の同じ側の足甲部Ｌに貼り付ける（こ
のとき、表面電極Ｈｃ,Ｌｃを、表面電極Ｈｐ,Ｌｐより
も人体の中心から遠い部位に取り付ける）。次に、操作
者（又は被験者自身）が体脂肪測定装置４のキーボード
８を操作して、被験者の身長、体重、性別及び年齢等の
人体特徴項目を入力すると共に、全測定時間や測定回数
等を設定する。全測定期間は、測定精度を高めるため、
少なくとも２秒以上（呼吸の周期以上）となるように設
定する。また、測定回数は例えば１００回に設定する。

【００２１】次に、操作者（又は被験者自身）がキーボ
ード８の開始スイッチをオンにすると、ＣＰＵ１０は、
信号出力回路５の測定信号発生器５２に、マルチ周波数
電流（測定信号）Ｉａの生成を指示する。これにより、
測定信号発生器５２が、マルチ周波数電流（測定信号）
Ｉａを生成するので、マルチ周波数電流（測定信号）Ｉ
ａが出力バッファ５３及び被験者の手甲部Ｈに貼り付け
られた表面電極Ｈｃを介して、被験者の体Ｂを流れ、測
定が開始される。

【００２２】マルチ周波数電流（測定信号）Ｉａが被験
者の体Ｂに供給されると、電流検出回路６のＩ／Ｖ変換
器６１において、表面電極Ｈｃ,Ｌｃが貼り付けられた
手足間を流れるマルチ周波数電流Ｉａが検出され、アナ
ログの電圧Ｖａに変換された後、ＬＰＦ６２を経て、サ
ンプルホールド回路６３へ供給される。サンプルホール
ド回路６３では、供給された入力電圧Ｖａが、ＣＰＵ１
０の指示に従って、所定のサンプリング周期毎に標本化
されて保持され、Ａ／Ｄ変換器６４によって、デジタル
の電圧に変換される。変換されたデジタルの電圧は、"
電流データ"としてＲＡＭ１２の電圧電流データ記憶領
域に順次記憶される。一方、電圧検出回路７の差動増幅
器７１において、表面電極Ｈｐ,Ｌｐが貼り付けられた
手足間で生じた電圧Ｖｂが検出され、ＬＰＦ７２を経
て、サンプルホールド回路７３へ供給される。サンプル
ホールド回路７３では、供給された入力電圧Ｖａが、Ｃ
ＰＵ１０の指示に従って、所定のサンプリング周期毎に
標本化されて保持され、Ａ／Ｄ変換器７４によって、デ
ジタルの電圧に変換される。変換されたデジタルの電圧
は、電圧データとしてＲＡＭ１２の電圧電流データ記憶
領域に順次記憶される。ＣＰＵ１０は、装置各部を制御
して、上述の処理を指定された測定回数（今の場合、１
００回）繰り返す。

【００２３】そして、測定回数が１００回になると、Ｃ
ＰＵ１０は、測定を停止する制御を行った後、これよ
り、まず、生体電気インピーダンス算出プログラムを起
動して、ＲＡＭ１２の電圧電流データ記憶領域に記憶さ
れた周波数毎の電流データ及び電圧データを順次読み出
して、各周波数についての被験者の生体電気インピーダ
ンス（測定回数１００回の平均値）を算出する。なお、
生体電気インピーダンスの算出には、その成分（抵抗及
びリアクタンス）の算出も含まれる。次に、ＣＰＵ１０
は、インピーダンス軌跡算出プログラムを起動して、生
体電気インピーダンス算出プログラムにより得られた各
周波数についての被験者の生体電気インピーダンス及び
その成分（抵抗及びリアクタンス）に基づいて、最小二
乗法を用いるカーブフィッティングの手法に従って、周
波数０から周波数無限大までのインピーダンス軌跡を算
出する。このようにして算出されたインピーダンス軌跡
は、図３（ａ）,（ｂ）に示すように、中心が実軸より
上がった円弧となる。

【００２４】次に、ＣＰＵ１０は、周波数無限大時イン
ピーダンス決定プログラムに従って、インピーダンス軌
跡算出プログラムにより得られたインピーダンス軌跡に
基づいて、周波数無限大の時の被験者の生体電気インピ
ーダンスを求める。つまり、インピーダンス軌跡の円弧
が、図中Ｘ軸と交わる点が、それぞれ周波数０Ｈｚと無
限大の時の生体電気インピーダンスになる。次に、ＣＰ
Ｕ１０は、身体組成推計プログラムの処理手順に従っ
て、周波数無限大時インピーダンス決定プログラムによ
り得られた周波数無限大の時の被験者の生体電気インピ
ーダンス及びキーボード８を介して入力された被験者の
身長、体重、性別及び年齢等の人体特徴項目に基づい
て、被験者の体脂肪（体脂肪率、脂肪重量、除脂肪体重
等）を推計する。

【００２５】最後に、ＣＰＵ１０は、算出された被験者
の体脂肪（体脂肪率、脂肪重量、除脂肪体重等）をＲＡ
Ｍ１２に記憶すると共に、図３に示すように、インピー
ダンス軌跡、周波数無限大時インピーダンス、被験者の
氏名、身長、体重、性別及び年齢等の人体特徴項目を表
示器９に表示する。そして、当該一連の処理を終了す
る。

【００２６】このように、上記構成によれば、周波数無
限大時の生体電気インピーダンスに基づいて、被験者の
体脂肪率等の身体組成が推計される。周波数無限大で
は、細胞膜が容量性能力を失うので、測定される生体電
気インピーダンスは、純粋に抵抗と等価（図７）にな
る。それゆえ、一段と確かな体脂肪率等の推計値を得る
ことができる。この場合、周波数無限大時の生体電気イ
ンピーダンスを計算で求める代わりに、例えば、４００
ｋＨｚの生体電気インピーダンスを周波数無限大の電気
インピーダンスとみなして取り扱うことも考えられる
が、高周波では、浮遊容量や外来ノイズの影響を受ける
ため、所望の測定再現性や測定精度が得られないという
問題がある。しかし、上記構成では、最小二乗法の演算
手法を駆使して、周波数無限大時の生体電気インピーダ
ンスを求めるので、一段と再現性が良くかつ正確な体脂
肪に関する推計値を得ることができる。

【００２７】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、生体電気
インピーダンスを算出する代わりに、生体電気アドミッ
タンスを算出するようにしても良く、これに伴い、イン
ピーダンス軌跡を算出する代わりに、アドミッタンス軌
跡を算出するようにしても良い。また、上述の実施例に
おいては、人体特徴項目として、被験者の身長、体重、
性別及び年齢等を入力する場合について述べたが、必要
に応じて、その一部を省略しても良く、人種の項目を付
加しても良い。また、出力装置として、プリンタを付設
しても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の体脂肪
測定装置によれば、周波数無限大時の生体電気インピー
ダンスに基づいて、被験者の体脂肪率等の身体組成が推
計される。周波数無限大では、細胞膜が容量性能力を失
い、測定される生体電気インピーダンスは、純粋に抵抗
と等価になる。それゆえ、一段と確かな体脂肪率等の推
計値を得ることができる。この場合、周波数無限大時の
生体電気インピーダンスを計算で求める代わりに、例え
ば、４００ｋＨｚの生体電気インピーダンスを周波数無
限大の電気インピーダンスとみなして取り扱うことも考
えられるが、高周波では、浮遊容量や外来ノイズの影響
を受けるため、所望の測定再現性や測定精度が得られな
いという問題がある。しかし、上記構成では、最小二乗
法の演算手法を駆使して、周波数無限大時の生体電気イ
ンピーダンスを求めるので、一段と再現性が良くかつ正
確な体脂肪に関する推計値を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である体脂肪測定装置の電
気的構成を示すブロック図である。

【図２】同装置の使用状態を模式的に示す模式図であ
る。

【図３】同装置における表示器の表示例を示す図であ
る。

【図４】人体の細胞組織中を低周波の電流及び高周波の
電流が流れる様子を説明するための図である。

【図５】組織内細胞の電気的等価回路図である。

【図６】人体のインピーダンス軌跡を示す図である。

【図７】周波数無限大時の組織内細胞の電気的等価回路
図である。

【符号の説明】

４ 体脂肪測定装置 ５ 信号出力回路（マルチ周波数電流生成手段） ５２ 測定信号発生器（マルチ周波数電流生成手段
の一部） ５３ 出力バッファ（マルチ周波数電流生成手段の
一部） ６ 電圧検出回路（電流検出手段） ６１ Ｉ／Ｖ変換器（電流検出手段の一部） ６２ ＬＰＦ（電流検出手段の一部） ６３ サンプルホールド回路（電流検出手段の一
部） ６４ Ａ／Ｄ変換器（電流検出手段の一部） ７ 電圧検出回路（電圧検出手段の一部） ７１ 差動増幅器（電圧検出手段の一部） ７２ ＬＰＦ（電圧検出手段の一部） ７３ サンプルホールド回路（電圧検出手段の一
部） ７４ Ａ／Ｄ変換器 ８ キーボード（人体特徴データ入力手段） １０ ＣＰＵ（生体電気インピーダンス算出手段、
インピーダンス軌跡算出手段、周波数無限大時インピー
ダンス決定手段、身体組成推計手段） １１ ＲＯＭ １２ ＲＡＭ（記憶手段） Ｈｃ，Ｈｐ，Ｌｃ，Ｌｐ 表面電極（電極） Ｂ 被験者の体 Ｈ 被験者の手甲部 Ｌ 被験者の足甲部 Ｉａ マルチ周波数電流（測定信号） Ｖｂ 被験者の手足間の電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−79938（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−281626（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−279135（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−337097（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 5/053

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被験者の身長、体重、性別、年齢、人種
   に関する人体特徴項目のうち少なくとも一の項目に係る
   人体特徴データを入力するための人体特徴データ入力手
   段と、 所定の周波数範囲で周波数が時間変化するマルチ周波数
   電流を生成し、生成したマルチ周波数電流を被験者の手
   甲部と足甲部とにあてた２つの電極から被験者の体に流
   すためのマルチ周波数電流生成手段と、被験者の体を流
   れる前記マルチ周波数電流を検出するための電流検出手
   段と、該電流検出手段の検出動作に同期して、被験者の
   前記手甲部と前記足甲部とにあてた別の２つの電極から
   被験者の手足間の電圧を検出するための電圧検出手段
   と、 前記電流検出手段から得られた電流データと、前記電圧
   検出手段から得られた電圧データとを周波数毎に記憶す
   るための記憶手段と、 該記憶手段に記憶された周波数毎の前記電流データ及び
   前記電圧データを順次読み出して、各周波数についての
   被験者の生体電気インピーダンスを算出する生体電気イ
   ンピーダンス算出手段と、該生体電気インピーダンス算
   出手段から得られた各周波数についての被験者の前記生
   体電気インピーダンスに基づいて、最小二乗法の演算手
   法に従って、周波数０から周波数無限大までのインピー
   ダンス軌跡を算出するインピーダンス軌跡算出手段と、 該インピーダンス軌跡算出手段から得られた前記インピ
   ーダンス軌跡に基づいて、周波数無限大の時の被験者の
   前記生体電気インピーダンスを決定する周波数無限大時
   インピーダンス決定手段と、該周波数無限大時インピー
   ダンス決定手段によって求められた周波数無限大の時の
   被験者の前記生体電気インピーダンスと、前記人体特徴
   データ入力手段から入力された被験者の前記人体特徴項
   目のうち少なくとも一の項目に係る人体特徴データに基
   づいて、被験者の体脂肪率を含む身体組成を推計する身
   体組成推計手段とを備えてなることを特徴とする体脂肪
   測定装置。
2. 【請求項２】 被験者の身長、体重、性別、年齢、人種
   に関する人体特徴項目のうち少なくとも一の項目に係る
   人体特徴データを入力するための人体特徴データ入力手
   段と、 所定の周波数範囲で周波数が時間変化するマルチ周波数
   電流を生成し、生成したマルチ周波数電流を被験者の手
   甲部と足甲部とにあてた２つの電極から被験者の体に流
   すためのマルチ周波数電流生成手段と、被験者の体を流
   れる前記マルチ周波数電流を検出するための電流検出手
   段と、該電流検出手段の検出動作に同期して、被験者の
   前記手甲部と前記足甲部とにあてた別の２つの電極から
   被験者の手足間の電圧を検出するための電圧検出手段
   と、 前記電流検出手段から得られた電流データと、前記電圧
   検出手段から得られた電圧データとを周波数毎に記憶す
   るための記憶手段と、 該記憶手段に記憶された周波数毎の前記電流データ及び
   前記電圧データを順次読み出して、各周波数についての
   被験者の生体電気アドミッタンスを算出する生体電気ア
   ドミッタンス算出手段と、該生体電気アドミッタンス算
   出手段から得られた各周波数についての被験者の前記生
   体電気アドミッタンスに基づいて、最小二乗法の演算手
   法に従って、周波数０から周波数無限大までのアドミッ
   タンス軌跡を算出するアドミッタンス軌跡算出手段と、 該アドミッタンス軌跡算出手段から得られた前記アドミ
   ッタンス軌跡に基づいて、周波数無限大の時の被験者の
   前記生体電気アドミッタンスを決定する周波数無限大時
   アドミッタンス決定手段と、該周波数無限大時アドミッ
   タンス決定手段によって求められた周波数無限大の時の
   被験者の前記生体電気アドミッタンスと、前記人体特徴
   データ入力手段から入力された被験者の前記人体特徴項
   目のうち少なくとも一の項目に係る人体特徴データに基
   づいて、被験者の体脂肪率を含む身体組成を推計する身
   体組成推計手段とを備えてなることを特徴とする体脂肪
   測定装置。
3. 【請求項３】 前記マルチ周波数電流生成手段によって
   生成される前記マルチ周波数電流は、１ｋＨｚ〜４００
   ｋＨｚの周波数範囲で周波数が時間変化する正弦波交流
   電流であることを特徴とする請求項１又は２記載の体脂
   肪測定装置。