JP4413938B2 - 腹部インピーダンス測定装置および体組成測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、人体の腹部インピーダンス測定装置および体組成測定装置に関する。

人体の内臓脂肪面積および皮下脂肪面積に関するデータを正確に導出する装置としては、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）もしくはインピーダンスＣＴ等の各種ＣＴ法、またはＭＲＩ（magnetic resonance imaging）による断層画像に基づいて体脂肪データを算出する体脂肪測定装置がある。

従来より、腹部に接触させたインピーダンス測定電極で測定したインピーダンスに基づいて体脂肪に関する指標を算出する研究がされている。例えば、腹部の前面と背中に接触させた一対の電流供給電極と、腹部の側面に接触させた電圧測定電極とにより測定したインピーダンスと、ウエスト周囲径（ウエスト周囲長）とに基づいて、ＣＴ法との相関により内臓脂肪量または面積を算出する研究がされている（非特許文献１）

また、インピーダンス測定電極が配置されたベルトを腹部に巻き付けて、腹部前面にインピーダンス測定電極を接触させ、測定した腹部インピーダンスから皮下脂肪を推定する研究がされている（非特許文献２、特許文献１）。

梁美和著、「腹部生体インピーダンス法による内臓脂肪測定法の開発」、 肥満研究、日本国、日本肥満学会、２００３年、Vol.9、No.2、p32-38 ヘルマン・シャルフェッター（Hermann Scharfetter）、外５名、「アセッシング アブドミナル ファットネス ウィズ ローカル バイオインピーダンス アナリシス：ベーシックス アンド エクスペリメンタル ファインディングス（Assessing abdominal fatness with local bioimpedance analysis: Basics and experimental findings）」、[online]、[平成１９年２月１５日検索]、インターネット（URL:http://www.imt.tugraz.at/scharfetter/no_sync/publications/scharfetter_IJO_01.pdf#search='hermann%20scharfetter%20assessing%20abdominal'） 特開平11-113870号公報

人体のインピーダンスの測定においては、同一の被験者であっても測定電極の位置によって異なる測定結果が得られる。従って、測定結果の再現性を確保するには、同一の位置に測定電極を配置することが必要である。例えば、被験者の臍を通り正中線に垂直な横断面を、測定電極を配置する基準面とすることが考えられる。

しかし、インピーダンス測定電極をそのような基準位置に配置することは実際には困難である。例えば、インピーダンス測定電極が配置されたベルトを腹部に巻き付ける手法では、ベルトが弛んで測定電極の位置が基準位置からずれるおそれがある。また、ベルトを腹部に巻いたときには、基準位置は被験者にも第三者にも見えなくなり明確には分からないことが多い。

そこで、本発明は、インピーダンスを測定するための電極を正確に基準位置に配置することが可能な腹部インピーダンス測定装置およびこれを有する体組成測定装置を提供する。

本発明に係る腹部インピーダンス測定装置の一つの形態は、被験者の腹部のインピーダンスを測定するための複数の電極と、前記電極を支持する電極支持体と、被験者の周囲に配置されるフレームと、前記フレームに支持されており前記フレームの内側に向けて光線束を照射する発光部と、前記電極支持体に設けられ前記光線束で照射されうる目印とを備える。この腹部インピーダンス測定装置を使用するにあたっては、発光部から被験者に照射された光線束を頼りにして測定の基準位置に対してフレームを適切な位置と向きに調整した後、電極支持体に設けられた目印に光線束の位置が合致するように、電極支持体の位置と向きを調整する。このようにして、測定の基準位置に電極を正確に配置することが可能であり、再現性の高い生体インピーダンス測定が可能である。

前記電極は前記電極支持体の長手方向に配列されており、前記発光部は少なくとも２点に光線束を照射し、前記目印は、前記電極支持体の長手方向に延びる部分を有すると好ましい。目印の電極支持体の長手方向に延びる部分に２点の光線束が合致するように、電極支持体の位置と向きを調整することにより、電極支持体の長手方向に配列された電極を所望の一方向内に配置することができる。

さらに、前記電極は前記電極支持体の長手方向に配列されており、前記発光部は少なくとも３点に光線束を照射し、前記目印は、前記電極支持体の長手方向に延びる部分と、前記長手方向に延びる部分に直交する部分を有する十字形であると好ましい。目印の電極支持体の長手方向に延びる部分に２点の光線束が合致するように、電極支持体の位置と向きを調整することにより、電極支持体の長手方向に配列された電極を所望の一方向内に配置することができる。また、目印の長手方向に延びる部分に直交する部分に他の１点の光線束が合致するように、電極支持体の位置と向きを調整することにより、電極支持体の長手方向に配列された電極を前記の所望の一方向における適切な位置に配置することができる。

本発明に係る腹部インピーダンス測定装置の他の一つの形態は、被験者の腹部のインピーダンスを測定するための複数の電極と、前記電極を支持する電極支持体と、被験者の周囲に配置されるフレームと、前記フレームに支持されており前記フレームの内側に向けて光線束を照射する発光部と、前記電極支持体に設けられ前記光線束で照射されうる受光素子とを備える。この腹部インピーダンス測定装置を使用するにあたっては、発光部から被験者に照射された光線束を頼りにして測定の基準位置に対してフレームを適切な位置と向きに調整した後、電極支持体に設けられた受光素子に光線束の位置が合致するように、電極支持体の位置と向きを調整する。このようにして、測定の基準位置に電極を正確に配置することが可能であり、再現性の高い生体インピーダンス測定が可能である。

前記電極は前記電極支持体の長手方向に配列されており、前記発光部は少なくとも２点に光線束を照射し、前記電極支持体に前記少なくとも２点の光線束で照射されうる少なくとも２つの受光素子が設けられ、前記受光素子が前記電極支持体の長手方向に延びる同一線上に配置されていると好ましい。電極支持体の長手方向に延びる同一線上にある２つの受光素子に少なくとも２点の光線束が合致するように、電極支持体の位置と向きを調整することにより、電極支持体の長手方向に配列された電極を所望の一方向内に配置することができる。

さらに、前記電極は前記電極支持体の長手方向に配列されており、前記発光部は少なくとも３点に光線束を照射し、前記電極支持体に前記少なくとも３点の光線束で照射されうる少なくとも３つの受光素子が設けられ、前記受光素子のうち２つが前記電極支持体の長手方向に延びる同一線上に配置されていると好ましい。電極支持体の長手方向に延びる同一線上にある２つの受光素子に少なくとも２点の光線束が合致するように、電極支持体の位置と向きを調整することにより、電極支持体の長手方向に配列された電極を所望の一方向内に配置することができる。また、他の受光素子に他の１点の光線束が合致するように、電極支持体の位置と向きを調整することにより、電極支持体の長手方向に配列された電極を前記の所望の一方向における適切な位置に配置することができる。

この明細書で「少なくとも２点に光線束を照射する」とは、２点のすべてを含む一つの広い領域に光線を照射することではないが、（１）２つ以上の互いに離れたスポットに光線束を照射すること、（２）互いに離れた２点を通る１つの直線に光線束を照射することを少なくとも含む。

この明細書で「少なくとも３点に光線束を照射する」とは、３点のすべてを含む一つの広い領域に光線を照射することではないが、（１）３つ以上の互いに離れたスポットに光線束を照射すること、（２）互いに離れた２点を通る１つの直線および他の１点に光線束を照射すること、（３）互いにほぼ直交する２つの直線（各々が２点以上を通る）に光線束を照射することを少なくとも含む。

その中でも、前記発光部は、１つの直線および１つの点に光線束を照射すると好ましい。直線状の光線束は点状の光線束よりも目立つので目印にしやすい一方、複数の直線状の光線束を照射することはエネルギ消費の増加につながるからである。十字形の目印を使用する場合には、直線状の光線束を十字をなす２本の線の一つに合わせ、点状の光線束を他の線に合わせれば、電極支持体の位置と向きを適切にすることができる。また、３つの受光素子を使用する場合には、直線状の光線束を２つの受光素子に合わせ、点状の光線束を他の受光素子に合わせれば、電極支持体の位置と向きを適切にすることができる。

本発明に係る体組成測定装置は、前記の腹部インピーダンス測定装置と、前記フレームに配置されており前記被験者の腹部との距離に相当する信号を出力する距離測定装置と、前記距離測定装置の出力する信号に基づいて被験者の腹部の横幅を推定する横幅推定部と、前記腹部インピーダンス測定装置で測定されるインピーダンスと、前記横幅推定部で推定される横幅とから体組成に関する指標を演算する体組成指標演算部とを備える。この体組成測定装置では、測定の基準位置に電極を正確に配置することが可能であるので、体組成に関する指標を高い再現性で演算することが可能である。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。なお、図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異なる。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る体組成測定装置を示す斜視図であり、図２はこの体組成測定装置の正面図である。この体組成測定装置は、腹部横幅測定装置１０と、インピーダンス計１２を備える。後述するように、実施の形態に係る腹部インピーダンス測定装置は、腹部横幅測定装置１０の一部とインピーダンス計１２を含む。

図２に示すように、腹部横幅測定装置１０は、人間すなわち被験者１４が内側に配置される枠体（筐体）すなわちフレーム１６を有する。フレーム１６は、持ち運び可能であって略コの字である。つまり概略的には、矩形であるが、一辺が開放し、被験者が内部に配置される枠である。従って、被験者１４が例えば寝たきりの身障者または老人であっても、フレーム１６を被験者１４の外側に容易に配置することができる。

フレーム１６は、一対のほぼ平行な脚部１８ａ，１８ｂと、これらの脚部１８ａ，１８ｂの上部に固定された連結部２０を有する。脚部１８ａ，１８ｂは、被験者１４が仰臥した床面またはベッドに置かれ、連結部２０は被験者１４の腹部の前面に対向する。

フレーム１６には、複数の既知の位置と、被験者１４の外周上の複数の被測定点との距離を非接触式で測定する距離測定装置が取り付けられている。この実施の形態では、距離測定装置は、フレーム１６の内側に固定された複数の光学式距離センサ２２を有する。光学式距離センサ２２は同一の鉛直平面に配置されている。図において、光学式距離センサ２２の各々を識別するために添字ａ〜ｈを付ける。図の実施の形態では、８個の光学式距離センサ２２ａ〜２２ｈが設けられているが、光学式距離センサ２２の個数は実施の形態には限定されない。センサ２２ａ〜２２ｄは脚部１８ａに固定的に取り付けられ、センサ２２ｅ〜２２ｈは脚部１８ｂに固定的に取り付けられている。センサ２２ａ〜２２ｄと、センサ２２ｅ〜２２ｈの距離はＬである。

図示しないが、光学式距離センサ２２の各々は、例えば赤外線のような光を発光する発光素子と、被験者１４上の被測定点からの反射光を受けて電気信号を発する受光素子とを有する。受光素子は、受光状態に基づいて光学式距離センサ２２と被験者１４上の被測定点との距離に相当する電気信号を発する。

図２におけるＬａ〜Ｌｈは、センサ２２ａ〜２２ｈが測定する距離をそれぞれ示す。各光学式距離センサ２２の受光素子は、その光学式距離センサ２２を通る水平な直線（距離計測軸）と被験者１４が交わる点からの反射光を受ける。その点が、その光学式距離センサ２２が測定する被測定点である。例えば、光学式距離センサ２２ａの受光素子は、光学式距離センサ２２ａを通る水平な直線と被験者１４が交わる点からの反射光を受けて、この点と光学式距離センサ２２ａ自身との距離Ｌａに相当する電気信号を発する。同様に、センサ２２ｂ〜２２ｈは、それぞれ距離Ｌｂ〜Ｌｈに相当する電気信号を発する。図１の矢印は、センサ２２ａおよび２２ｅの距離計測軸方向を示す。センサ２２ａおよび２２ｅを結ぶ一点鎖線は、距離計測軸方向が一直線上にあることを示す。センサ２２ｂ，２２ｆの距離計測軸方向も一直線上にあり、センサ２２ｃ，２２ｇの距離計測軸方向も一直線上にあり、センサ２２ｄ，２２ｈの距離計測軸方向も一直線上にある。

連結部２０には、この体組成測定装置のコンソールが設けられている。つまり、図１に示すように、この体組成測定装置の使用手順の案内および測定結果を表示する表示装置２４、ならびに使用者が操作して体組成測定装置に指令を与えるボタンなどからなる操作装置２５が設けられている。また、連結部２０の内部には、体組成測定装置１の制御を行うための電気回路（後述する）が設けられている。

また、図２に示すように、連結部２０には、フレーム１６の内側に向けて光線束を照射する発光部２６が配置されている。発光部２６は、断面が細い１つの直線状の光線束６０と断面が小さい１つの点状の光線束６２（図７および図８参照）を発する発光装置、例えばレーザである。発光部２６は、直線状の光線束６０と点状の光線束６２をそれぞれ発する二つの発光素子から構成されていてもよいし、一つの発光素子から構成されていてもよい。

光線束６０は、照射野において、フレーム１６の連結部２０の長手方向に平行に延びる直線状の領域を照射する。つまり直線状の光線束６０は、連結部２０の長手方向軸線の投射である。光線束６２は、連結部２０の長手方向の中央から連結部２０に垂直な方向に向けて発し、照射野において、点状の領域を照射する。つまり点状の光線束６２は、連結部２０の長手方向の中央点の投射である。発光部２６から照射される光線束を頼りにして、使用者はフレーム１６ひいてはセンサ２２ａ〜２２ｈを被験者１４に対する適切な位置および向きに調整することができる。例えば、被験者１４の臍を通り正中線に垂直な横断面にフレーム１６を配置し、その横断面にセンサ２２ａ〜２２ｈを配置することができる。また、後述するように、発光部２６から照射される光線束を頼りにして、使用者はインピーダンス計１２を被験者１４に対する適切な位置および向きに調整することができる。

図２から図４に示すように、インピーダンス計１２は、被験者の腹部のインピーダンスを測定するための複数の電極３０，３２と、電極３０，３２を支持する電極支持体とを有する。電極支持体は、使用者がつかむハンドル３４と、ハンドル３４の両端からハンドル３４の長手方向に延びる一対のアーム３６を有する。この実施の形態では、各アーム３６は、三つのセグメント３８ａ，３８ｂ，３８ｃを有するが、各アームを構成するセグメントの個数は実施の形態に限定されない。

詳細は図示しないが、セグメント３８ａはハンドル３４にヒンジで結合され、セグメント３８ｂはセグメント３８ａにヒンジで結合され、セグメント３８ｃもセグメント３８ｂにヒンジで結合されている。従って、インピーダンス計１２の電極支持体は、これらの要素の境界で折り曲げ可能である。これらのセグメントは互いに同じ大きさであり、インピーダンス計１２は、両方のアーム３６が同じ姿勢のときハンドル３４を中心として線対称である。

ハンドル３４から遠い方にあるセグメント３８ｃの下面には電流供給電極３０が取り付けられており、ハンドル３４の近い方にあるセグメント３８ａの下面には電圧測定電極３２が取り付けられている。これらの電極３０，３２は図３に示すように被験者１４に接触した状態で使用され、電流供給電極３０は被験者１４に一定電流を流し、電圧測定電極３２はこれらの電圧測定電極３２相互の間の電圧を測定するために使用される。被験者１４の腹部の生体インピーダンスは、この電圧と電流の比として算出することができる。インピーダンス計１２の電極支持体が折り曲げ可能であるので、電極３０，３２は被験者１４の腹部に適切に接触させることができる。図４に示すように、電極３０，３２は、電極支持体の長手方向に配列されている。

フレーム１６の連結部２０の内部には、電流供給電極３０に一定電流を供給するための電流供給回路４２（図５参照）および電圧測定電極３２間の電圧を測定するための電圧測定回路４４（図５参照）が設けられている。連結部２０とハンドル３４を結ぶケーブル４０に、これらの回路と電極３０，３２を接続するためのワイヤが含まれている。

インピーダンス計１２の電極支持体のハンドル３４の上面には、十字形の目印４６が設けられている。目印４６としては、印刷もしくは手書きによる十字形の描線または十字形の隆起でもよいが、この実施の形態では、十字形の溝を使用する。具体的には、実施の形態の目印４６は、インピーダンス計１２の電極支持体の長手方向に延びる長手方向溝４８と、長手方向溝４８に直交し電極支持体の幅方向に延びる幅方向溝５０を有する。目印４６は、発光部２６から照射される光線束で照射することができ、後述するように、発光部２６から照射される光線束を頼りにして、使用者はインピーダンス計１２ひいては電極３０，３２を被験者１４に対する適切な位置および向きに調整することができる。

次に、図５を参照して、この体組成測定装置の電気的構成を説明する。フレーム１６の連結部２０の内部には、体組成測定装置１の制御を行うための電気回路が設けられている。具体的には、連結部２０の内部には、マイクロコンピュータ５２、スイッチ５３、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器５４、上述した電流供給回路４２、および上述した電圧測定回路４４が設けられている。マイクロコンピュータ５２には、表示装置２４、操作装置２５、電流供給回路４２、電圧測定回路４４、発光部２６およびＡ／Ｄ変換器５４が接続されている。

操作装置２５からの指令信号を受けて、マイクロコンピュータ５２は発光部２６を発光させる。また、操作装置２５からの腹部横幅測定の指令信号を受けて、マイクロコンピュータ５２は、図示しないセンサの駆動回路を駆動して、センサ２２ａ〜２２ｈの発光素子を発光させる。

スイッチ５３は、光学式距離センサ２２ａ〜２２ｈの受光素子の出力信号を次々とＡ／Ｄ変換器５４に供給し、Ａ／Ｄ変換器５４は供給された信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器５４からのデジタル信号は、マイクロコンピュータ５２に供給される。従って、マイクロコンピュータ５２には、光学式距離センサ２２ａ〜２２ｈの出力信号に基づくデジタルの距離信号が次々と供給される。デジタルの距離信号の各々は、対応する光学式距離センサ２２と、被験者１４上のその光学式距離センサ２２に対応する被測定点との距離を示す。

マイクロコンピュータ５２は、センサが出力する距離信号に基づいて被験者１４の腹部の横幅を推定する横幅推定部として機能する。まず、マイクロコンピュータ５２は、これらの距離信号に基づいて、被験者１４の腹部の被測定点間距離を算出する。具体的には、センサ２２ａ，２２ｅの距離信号に基づいて、被測定点間距離Ｗ１＝Ｌ−Ｌａ−Ｌｅを算出する（図２参照）。また、センサ２２ｂ，２２ｆの距離信号に基づいて、被測定点間距離Ｗ２＝Ｌ−Ｌｂ−Ｌｆを算出する。さらに、センサ２２ｃ，２２ｇの距離信号に基づいて、被測定点間距離Ｗ３＝Ｌ−Ｌｃ−Ｌｇを算出し、センサ２２ｄ，２２ｈの距離信号に基づいて、被測定点間距離Ｗ４＝Ｌ−Ｌｄ−Ｌｈを算出する。

この後、横幅推定部としてマイクロコンピュータ５２は、被測定点間距離Ｗ１〜Ｗ４のうち最大値を選択する。この最大値が被験者１４の腹部の横幅である。マイクロコンピュータ５２は、表示装置２４にこの横幅を表示させる。

また、操作装置２５からのインピーダンス測定の指令信号を受けて、マイクロコンピュータ５２は、電流供給回路４２と電圧測定回路４４を駆動して、電流供給回路４２によって電流供給電極３０相互の間に一定電流を流すようにし、電圧測定電極３２相互の間の電圧を電圧測定回路４４が測定できるようにする。マイクロコンピュータ５２は、電圧測定回路４４で測定された電圧と電流供給電極３０に供給される電流の比である生体インピーダンスを算出する。

実施の形態に係る腹部インピーダンス測定装置は、上述したインピーダンス計１２と、腹部横幅測定装置１０の一部（フレーム１６、発光部２６およびマイクロコンピュータ５２）を含む。

さらに、マイクロコンピュータ５２は、腹部インピーダンス測定装置で測定されたインピーダンス（マイクロコンピュータ５２が算出したインピーダンス）と、マイクロコンピュータ５２で推定された横幅とから体組成に関する指標を演算する体組成指標演算部として機能する。体組成に関する指標としては、皮下脂肪厚、腹筋厚、皮下脂肪面積、内臓脂肪面積、腹部全脂肪面積、体幹部脂肪率および全身脂肪率が挙げられる。被験者の生体インピーダンスと横幅から体脂肪を測定する原理自体は、例えば、特開２００５−２８８０２３号公報に記載されているように公知であるので、その説明を省略する。マイクロコンピュータ５２は、表示装置２４にこれらの指標を表示させる。

次に図６を参照し、実施の形態の体組成測定装置の使用方法を説明する。図６は、体組成測定装置の使用の手順を示すフローチャートである。まず、使用者は、図２に示すように、被験者１４の腹部をまたぐようフレーム１６を床面またはベッド上に設置する（ステップＳ１）。

この後、使用者は操作装置２５を操作し、発光部２６を駆動して、光を被験者１４の腹部に照射する（ステップＳ２）。使用者の操作により操作装置２５はマイクロコンピュータ５２に発光部２６を駆動する指令信号を与え、この指令信号を受けて、マイクロコンピュータ５２は発光部２６を発光させる。上述した通り、発光部２６は、断面が細い１つの直線状の光線束６０と断面が小さい１つの点状の光線束６２（図７および図８参照）を発する。発光部２６から照射される光線束を頼りにして、使用者はフレーム１６ひいてはセンサ２２ａ〜２２ｈを被験者１４に対する適切な位置および向きに調整する（ステップＳ３，Ｓ４）。

具体的な目標とする位置および向きとは、被験者１４の臍６４（図７および図８参照）を通り正中面６６に垂直な横断面に、フレーム１６を傾きなく配置することである。直線状の光線束６０は、フレーム１６の連結部２０の長手方向軸線の投射であるから、例えば図７に示すように、被験者１４の臍６４を直線状の光線束６０が照射していない場合には、被験者１４の臍６４を通り正中面６６に垂直な横断面にフレーム１６が位置していないことが使用者に理解できる。使用者は、臍６４を直線状の光線束６０が照射するように、フレーム１６の位置を調整する。

点状の光線束６２は、連結部２０の長手方向の中央点の投射である。臍６４を直線状の光線束６０が照射していたとしても、被験者１４の正中面６６に点状の光線束６２が位置していない場合には、フレーム１６が正中面６６に垂直な横断面に対して傾いていることが使用者に理解できる。使用者は、臍６４を直線状の光線束６０が照射するようにフレーム１６の位置を調整した後、図８に示すように、正中面６６を点状の光線束６２が照射するように、フレーム１６の向きを調整する。正中面６６は完全に目測で判別できるわけではないが、ある程度正確には目測で推定できるので、このような手順で、被験者１４の臍６４を通り正中面６６に垂直な横断面にフレーム１６を配置し、その横断面にセンサ２２ａ〜２２ｈを配置することができる。

フレーム１６の位置および向きを適切に調整した後（ステップＳ４の判断がＹＥＳとなった後）、使用者は操作装置２５を操作し、被験者１４の腹部の横幅を測定する（ステップＳ５）。使用者の操作により操作装置２５はマイクロコンピュータ５２に腹部横幅測定の指令信号を与え、この指令信号を受けて、マイクロコンピュータ５２は、図示しないセンサの駆動回路を駆動して、センサ２２ａ〜２２ｈの発光素子を発光させる。そして、上述したように、マイクロコンピュータ５２は、被験者１４の腹部の横幅を推定し、表示装置２４にこの横幅を表示させる。

この後、使用者は、図３に示すように、インピーダンス計１２を被験者１４の腹部上に設置する（ステップＳ６）。さらに、発光部２６から照射される光線束６０，６２を頼りにして、使用者はインピーダンス計１２を被験者１４に対する適切な位置および向きに調整する（ステップＳ７，Ｓ８）。

ステップＳ５，Ｓ６では、発光部２６による照射は不要である。従って、使用者がステップＳ５で横幅測定を行うように操作装置２５を操作すると、マイクロコンピュータ５２は発光部２６の駆動を停止し、ステップＳ６の後に、使用者が操作装置２５を操作し、発光部２６を再び駆動して、光を被験者１４の腹部に照射するようにしてもよい。但し、ステップＳ５，Ｓ６で発光部２６による照射を継続していてもよい。

インピーダンス計１２の具体的な目標とする位置および向きとは、被験者１４の臍６４を通り正中面６６に垂直な横断面に、インピーダンス計１２を傾きなく配置することである。また、インピーダンス計１２のハンドル３４の中心点６８が被験者１４の臍６４に重なるようにインピーダンス計１２を配置し、正中面６６を中心にして一方のアーム３６の電極３０，３２を他方のアーム３６の電極３０，３２にほぼ対称に配置することが好ましい。

フレーム１６を既に適切な位置および向きに調整してあるので、図８に示すように、直線状の光線束６０は被験者１４の臍６４を通り正中面６６に垂直な横断面を照射し、点状の光線束６２は被験者１４の正中面６６上に位置している。インピーダンス計１２を被験者１４の腹部に載せたことで臍６４が見えなくなっているが、光線束６０，６２と十字形の目印４６に依存して、インピーダンス計１２を目標の位置および向きに合わせることが可能である。例えば図９に示すように、目印４６のうちインピーダンス計１２の長手方向に延びる溝４８を直線状の光線束６０が照射していない場合には、被験者１４の臍６４を通り正中面６６に垂直な横断面にインピーダンス計１２が位置していないことが使用者に理解できる。使用者は、長手方向溝４８を直線状の光線束６０が照射するように、インピーダンス計１２の位置および向きを調整し、その横断面にインピーダンス計１２を配置する。

長手方向溝４８に直線状の光線束６０が合致していたとしても、目印４６の幅方向溝５０に点状の光線束６２が位置していない場合には、ハンドル３４の中心点６８（溝４８，５０の交点）が臍６４に重なっておらず、インピーダンス計１２が被験者１４の右または左に片寄っていることが使用者に理解できる。使用者は、長手方向溝４８を直線状の光線束６０が照射するようにインピーダンス計１２の位置および向きを調整した後、図１０に示すように、幅方向溝５０を点状の光線束６２が照射するように、インピーダンス計１２の位置を調整する。このような手順で、被験者１４の臍６４を通り正中面６６に垂直な横断面にインピーダンス計１２を配置し、その横断面に電極３０，３２を配置することができ、さらに正中面６６を中心にして一方のアーム３６の電極３０，３２を他方のアーム３６の電極３０，３２にほぼ対称に配置することができる。

インピーダンス計１２の位置および向きを適切に調整した後（ステップＳ８の判断がＹＥＳとなった後）、使用者は操作装置２５を操作し、被験者１４の腹部の生体インピーダンスを測定する（ステップＳ９）。使用者の操作により操作装置２５はマイクロコンピュータ５２にインピーダンス測定の指令信号を与え、この指令信号を受けて、マイクロコンピュータ５２は、電流供給回路４２と電圧測定回路４４を駆動して、上記のように生体インピーダンスを算出する。さらにマイクロコンピュータ５２は、体組成に関する指標を演算し、表示装置２４にこれらの指標を表示させる。ステップＳ９では発光部２６による照射は不要なので、使用者がステップＳ９でインピーダンス測定を行うように操作装置２５を操作すると、マイクロコンピュータ５２は発光部２６の駆動を停止する。

以上のように、発光部２６から被験者１４に照射された光線束６０，６２を頼りにしながら測定の基準位置に対してフレーム１６を適切な位置と向きに調整した後、インピーダンス計１２の電極支持体に設けられた十字形の目印４６に光線束６０，６２の位置が合致するように、インピーダンス計１２の電極支持体の位置と向きを調整する。このようにして、測定の基準位置に電極３０，３２を正確に配置することが可能であり、再現性の高い生体インピーダンス測定が可能である。

＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、点状の光線束６２は直線状の光線束６０から離れた位置を照射するが、図１１および図１２に示すように、点状の光線束６２は直線状の光線束６０上の位置を照射してもよい。点状の光線束６２の大きさ（例えば点状の光線束６２が円形であればその直径、正方形であればその一辺または対角線の長さ）が、直線状の光線束６０の幅よりも十分大きければ、点状の光線束６２が直線状の光線束６０に重なっていても、直線状の光線束６０のほかに点状の光線束６２が存在することが使用者に識別できる。

従って、使用者は、光線束６０，６２と目印４６を頼りにして、インピーダンス計１２を例えば図１１に示すような不適切な位置から、図１２に示すような適切な位置に調整することができる。つまり、直線状の光線束６０を長手方向溝４８に合致させることで、被験者１４の臍６４を通り正中面６６に垂直な横断面にインピーダンス計１２を配置することができ、点状の光線束６２を幅方向溝５０に合致させることで、正中面６６を中心にして一方のアーム３６の電極３０，３２を他方のアーム３６の電極３０，３２にほぼ対称に配置することができる。このようにして、測定の基準位置に電極３０，３２を正確に配置することが可能であり、再現性の高い生体インピーダンス測定が可能である。

このように点状の光線束６２が直線状の光線束６０に重なっている場合には、フレーム１６の向きを被験者１４の正中面６６に垂直な横断面に合わせる目的では、点状の光線束６２はほとんど役立たない。しかし、直線状の光線束６０を臍６４に合わせ、直線状の光線束６０が被験者１４の左右の腰骨に平行になるようにフレーム１６の位置および向きを調整すれば、被験者１４の臍６４を通り正中面６６に垂直な横断面に、フレーム１６を傾きなく配置することが可能である。

＜第３の実施の形態＞
第１の実施の形態では、使用者が光線束６０，６２が目印４６に合致したと肉眼で判断すると、使用者は操作装置２５を操作し、被験者１４の腹部の生体インピーダンスを測定する。目印４６に代えてまたは目印４６に加えて、図１３および図１４に示すように、インピーダンス計１２の電極支持体のハンドル３４の上面に３つの受光素子７０，７２，７４を設けてもよい。受光素子７０，７２，７４は、例えばフォトダイオードまたはＣＣＤ（電荷結合素子）である。

受光素子７０，７２は、インピーダンス計１２の長手方向に延びる同一線上に配置され、受光素子７４はその線からずれているがインピーダンス計１２のハンドル３４の長手方向の中心に配置されている。受光素子の数は４つ以上でもよい。

この実施の形態では、受光素子７０，７２，７４の各々は、所定の強度の光を受けると、マイクロコンピュータ５２（図５参照）に受光信号を供給する。あるいは、受光素子７０，７２，７４の各々は、受ける光の強度の上昇が閾値を超えると、マイクロコンピュータ５２に受光信号を供給してもよい。

受光素子７０，７２，７４のすべてから受光信号を同時に所定の期間より長い期間受信すると、マイクロコンピュータ５２は、電流供給回路４２と電圧測定回路４４を駆動して、上記のように生体インピーダンスを算出し、体組成に関する指標を演算する。あるいは、使用者が生体インピーダンスを測定するための操作を操作装置２５で行っても、受光素子７０，７２，７４のすべてから受光信号を同時に所定の期間より長い期間受信しない限り、マイクロコンピュータ５２は、電流供給回路４２と電圧測定回路４４を駆動せず生体インピーダンス測定を開始しないようにしてもよい。

この実施の形態を使用するにあたっては、発光部２６から被験者１４に照射された光線束６０，６２を頼りにしながら測定の基準位置に対してフレーム１６を適切な位置と向きに調整した後、光線束６０，６２と受光素子７０，７２，７４に依存して、インピーダンス計１２を例えば図１３に示すような不適切な位置から、図１４に示すような適切な位置に調整する。つまり、図１４に示すように、使用者は、受光素子７０，７２に直線状の光線束６０が合致し、受光素子７４に点状の光線束６２が合致するように、インピーダンス計１２の電極支持体の位置と向きを調整する。直線状の光線束６０を受光素子７０，７２に合致させることで、被験者１４の臍６４を通り正中面６６に垂直な横断面にインピーダンス計１２を配置することができ、点状の光線束６２を受光素子７４に合致させることで、正中面６６を中心にして一方のアーム３６の電極３０，３２を他方のアーム３６の電極３０，３２にほぼ対称に配置することができる。このようにして、測定の基準位置に電極３０，３２を正確に配置すると、受光素子７０，７２，７４のすべてが受光信号をマイクロコンピュータ５２に供給して、マイクロコンピュータ５２によるインピーダンス測定を可能にする。このため、再現性の高い生体インピーダンス測定が可能である。上述の通り、この実施の形態では、目印４６は設けてもよいし設けなくてもよい。

＜第４の実施の形態＞
第２の実施の形態において、目印４６に代えてまたは目印４６に加えて、図１５および図１６に示すように、インピーダンス計１２の電極支持体のハンドル３４の上面に第３の実施の形態と同様に３つの受光素子７０，７２，７４を設けてもよい。この第４の実施の形態では、受光素子７０，７２，７４のいずれもインピーダンス計１２の長手方向に延びる同一線上に配置され、さらに受光素子７４はインピーダンス計１２のハンドル３４の長手方向の中心に配置されている。受光素子の数は４つ以上でもよい。

受光素子７０，７２，７４の各々は、所定の強度の光を受けると、マイクロコンピュータ５２（図５参照）に受光信号を供給する。但し、受光素子７４は、受光素子７０，７２が受光信号を出力する契機となる強度よりも高い強度の光を受けると受光信号を出力する。あるいは、受光素子７０，７２，７４の各々は、受ける光の強度の上昇が閾値を超えると、マイクロコンピュータ５２に受光信号を供給してもよく、受光素子７４は、受光素子７０，７２が受光信号を出力する契機となる強度上昇よりも大きい強度上昇があると受光信号を出力する。

使用にあたっては、光線束６０，６２と受光素子７０，７２，７４に依存して、インピーダンス計１２を例えば図１５に示すような不適切な位置から、図１６に示すような適切な位置に調整する。つまり、図１６に示すように、使用者は、受光素子７０，７２に直線状の光線束６０が合致し、受光素子７４に点状の光線束６２が合致するように、インピーダンス計１２の電極支持体の位置と向きを調整する。直線状の光線束６０を受光素子７０，７２に合致させることで、被験者１４の臍６４を通り正中面６６に垂直な横断面にインピーダンス計１２を配置することができ、点状の光線束６２を受光素子７４に合致させることで、正中面６６を中心にして一方のアーム３６の電極３０，３２を他方のアーム３６の電極３０，３２にほぼ対称に配置することができる。このようにして、測定の基準位置に電極３０，３２を正確に配置すると、受光素子７０，７２，７４のすべてが受光信号をマイクロコンピュータ５２に供給して、マイクロコンピュータ５２によるインピーダンス測定を可能にする。このため、再現性の高い生体インピーダンス測定が可能である。この実施の形態では、目印４６は設けてもよいし設けなくてもよい。上述の通り、受光素子７４の感度は受光素子７０，７２よりも低いので、直線状の光線束６０が受光素子７４に合致しただけでは、受光素子７４は受光信号を出力せず、直線状の光線束６０に加えて点状の光線束６２が受光素子７４に合致したときに、受光素子７４は受光信号を出力する。

＜第５の実施の形態＞
上記の実施の形態では、発光部２６が直線状の光線束６０と点状の光線束６２を発するが、図１７および図１８に示すように、発光部２６が直線状の光線束６０のみを発するようにしてもよい。このような形態で受光素子を使用する場合には、インピーダンス計１２の電極支持体の長手方向に延びる同一線上に配置されている２つの受光素子７０，７２のみを使用すればよい。また、このような形態で目印を使用する場合には、十字形である必要はなく、インピーダンス計１２の電極支持体の長手方向に延びる線形の目印９０を使用すればよい。目印９０としては、印刷もしくは手書きによる描線、隆起または溝を使用することができる。図では、受光素子７０，７２と目印９０が示されているが、受光素子７０，７２だけ、または目印９０だけ設けてもよい。

使用にあたっては、直線状の光線束６０と直線状の目印９０（および／または２つの受光素子７０，７２）に依存して、インピーダンス計１２を例えば図１７に示すような不適切な位置から、図１８に示すような適切な位置に調整する。つまり、図１８に示すように、使用者は、目印９０（および／または受光素子７０，７２）に直線状の光線束６０が合致するように、インピーダンス計１２の電極支持体の位置と向きを調整する。直線状の光線束６０を直線状の目印９０（および／または受光素子７０，７２）に合致させることで、被験者１４の臍６４を通り正中面６６に垂直な横断面にインピーダンス計１２を配置することができる。

＜第６の実施の形態＞
図１９および図２０に示すように、発光部２６が３つの点状の光線束８０，８２，８４を発するようにしてもよい。光線束８０，８２は、照射野において、フレーム１６の連結部２０の長手方向に平行に延びる一つの直線８８上の点状の領域を照射する。つまり点状の光線束８０，８２を通る仮想的な直線８８は、連結部２０の長手方向軸線の投射である。光線束８４は、連結部２０の長手方向の中央から連結部２０に垂直な方向に向けて発し、照射野において、点状の領域を照射する。つまり点状の光線束８４は、連結部２０の長手方向の中央点の投射である。

使用にあたっては、点状の光線束８０，８２，８４と目印４６（および／または受光素子７０，７２，７４）に依存して、インピーダンス計１２を例えば図１９に示すような不適切な位置から、図２０に示すような適切な位置に調整する。つまり、図２０に示すように、使用者は、目印４６の長手方向溝４８（および／または受光素子７０，７２）に点状の光線束８０，８２が合致し、目印４６の幅方向溝５０（および／または受光素子７４）に他の点状の光線束８４が合致するように、インピーダンス計１２の電極支持体の位置と向きを調整する。点状の光線束８０，８２を長手方向溝４８（および／または受光素子７０，７２）に合致させることで、被験者１４の臍６４を通り正中面６６に垂直な横断面にインピーダンス計１２を配置することができ、他の点状の光線束８４を幅方向溝５０（および／または受光素子７４）に合致させることで、正中面６６を中心にして一方のアーム３６の電極３０，３２を他方のアーム３６の電極３０，３２にほぼ対称に配置することができる。

＜第７の実施の形態＞
図２１および図２２に示すように、発光部２６が２つの点状の光線束８０，８２のみを発するようにしてもよい。このような形態で受光素子を使用する場合には、インピーダンス計１２の電極支持体の長手方向に延びる同一線上に配置されている２つの受光素子７０，７２のみを使用すればよい。また、このような形態で目印を使用する場合には、十字形である必要はなく、インピーダンス計１２の電極支持体の長手方向に延びる線形の目印９０を使用すればよい。目印９０としては、印刷もしくは手書きによる描線、隆起または溝を使用することができる。図では、受光素子７０，７２と目印９０が示されているが、受光素子７０，７２だけ、または目印９０だけ設けてもよい。

使用にあたっては、点状の光線束８０，８２と直線状の目印９０（および／または２つの受光素子７０，７２）に依存して、インピーダンス計１２を例えば図２１に示すような不適切な位置から、図２２に示すような適切な位置に調整する。つまり、図２２に示すように、使用者は、目印９０（および／または受光素子７０，７２）に点状の光線束８０，８２が合致するように、インピーダンス計１２の電極支持体の位置と向きを調整する。点状の光線束８０，８２を直線状の目印９０に合致させることで、被験者１４の臍６４を通り正中面６６に垂直な横断面にインピーダンス計１２を配置することができる。

受光素子７０，７２を使用する場合には、直線状の目印９０を使用する場合よりもさらに正確な位置決めが可能である。つまり、２つの点状の光線束８０，８２を２つの受光素子７０，７２に合致させることで、被験者１４の臍６４を通り正中面６６に垂直な横断面にインピーダンス計１２を配置することができると同時に、正中面６６を中心にして一方のアーム３６の電極３０，３２を他方のアーム３６の電極３０，３２にほぼ対称に配置することができる。

＜他の変形＞
上記の実施の形態では、複数のセンサ２２がフレーム１６に固定されている。しかし、フレーム１６の脚部１８ａ，１８ｂの各々に１つのセンサを移動可能に取り付けて、これらのセンサを既知の位置で作動させて距離測定を行ってもよい。

上記の実施の形態では、既知の位置と被験者１４の外周上の被測定点との距離を非接触式で測定する距離測定装置として、光学式距離センサ２２が使用されている。しかし、距離測定装置は他の非接触式距離測定装置であってもよい。

上記の実施の形態では、被験者１４の腹部の横幅と、被験者１４の生体インピーダンスとから直接、体組成に関する指標を演算している。しかし、被験者１４の腹部の横幅から他の指標（例えば、腹部の断面積またはウエスト周囲径）を算出し、この指標から体組成に関する指標を演算してもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る体組成測定装置を示す斜視図である。 図１の体組成測定装置の正面図である。 被験者の生体インピーダンス測定中の図１の体組成測定装置の正面図である。 図１の体組成測定装置におけるインピーダンス計の平面図である。 図１の体組成測定装置の電気的構成を示すブロック図である。 図１の体組成測定装置の使用の手順を示すフローチャートである。 図１の体組成測定装置における発光部で照射された直線状の光束と点状の光束と被験者の腹部を示す平面図である。 前記光束が被験者の腹部の適切な位置を照射しているときの腹部の平面図である。 図１の体組成測定装置における発光部で照射された直線状の光束と点状の光束が、前記インピーダンス計のハンドルの不適切な位置を照射しているときのハンドルの平面図である。 前記光束が、前記インピーダンス計のハンドルの適切な位置を照射しているときのハンドルの平面図である。 本発明の第２の実施の形態において、直線状の光束と点状の光束が、前記インピーダンス計のハンドルの不適切な位置を照射しているときのハンドルの平面図である。 第２の実施の形態において、前記光束が、前記インピーダンス計のハンドルの適切な位置を照射しているときのハンドルの平面図である。 本発明の第３の実施の形態において、直線状の光束と点状の光束が、前記インピーダンス計のハンドルの不適切な位置を照射しているときのハンドルの平面図である。 第３の実施の形態において、前記光束が、前記インピーダンス計のハンドルの適切な位置を照射しているときのハンドルの平面図である。 本発明の第４の実施の形態において、直線状の光束と点状の光束が、前記インピーダンス計のハンドルの不適切な位置を照射しているときのハンドルの平面図である。 第４の実施の形態において、前記光束が、前記インピーダンス計のハンドルの適切な位置を照射しているときのハンドルの平面図である。 本発明の第５の実施の形態において、直線状の光束が、前記インピーダンス計のハンドルの不適切な位置を照射しているときのハンドルの平面図である。 第５の実施の形態において、前記光束が、前記インピーダンス計のハンドルの適切な位置を照射しているときのハンドルの平面図である。 本発明の第６の実施の形態において、３つの点状の光束が、前記インピーダンス計のハンドルの不適切な位置を照射しているときのハンドルの平面図である。 第６の実施の形態において、前記光束が、前記インピーダンス計のハンドルの適切な位置を照射しているときのハンドルの平面図である。 本発明の第７の実施の形態において、３つの点状の光束が、前記インピーダンス計のハンドルの不適切な位置を照射しているときのハンドルの平面図である。 第７の実施の形態において、前記光束が、前記インピーダンス計のハンドルの適切な位置を照射しているときのハンドルの平面図である。

符号の説明

１０…腹部横幅測定装置、１２…インピーダンス計、１４…被験者、１６…フレーム、２２（２２ａ〜２２ｈ）…センサ、２４…表示装置、２５…操作装置、２６…発光部、３０…電流供給電極、３２…電圧測定電極、３４…ハンドル、３６…アーム、４２…電流供給回路、４４…電圧測定回路、４６…目印、４８…長手方向溝、５０…幅方向溝、５２…マイクロコンピュータ、６０…直線状の光線束、６２…点状の光線束、６４…臍、６６…正中面、７０，７２，７４…受光素子、８０，８２，８４…点状の光線束、９０…目印。

Claims (8)

1. 被験者の腹部のインピーダンスを測定するための複数の電極と、
   前記電極を支持する電極支持体と、
   被験者の周囲に配置されるフレームと、
   前記フレームに支持されており前記フレームの内側に向けて光線束を照射する発光部と、
   前記電極支持体に設けられ前記光線束で照射されうる目印とを備えることを特徴とする腹部インピーダンス測定装置。
2. 前記電極は前記電極支持体の長手方向に配列されており、
   前記発光部は少なくとも２点に光線束を照射し、
   前記目印は、前記電極支持体の長手方向に延びる部分を有することを特徴とする請求項１に記載の腹部インピーダンス測定装置。
3. 前記電極は前記電極支持体の長手方向に配列されており、
   前記発光部は少なくとも３点に光線束を照射し、
   前記目印は、前記電極支持体の長手方向に延びる部分と、前記長手方向に延びる部分に直交する部分を有する十字形であることを特徴とする請求項１に記載の腹部インピーダンス測定装置。
4. 被験者の腹部のインピーダンスを測定するための複数の電極と、
   前記電極を支持する電極支持体と、
   被験者の周囲に配置されるフレームと、
   前記フレームに支持されており前記フレームの内側に向けて光線束を照射する発光部と、
   前記電極支持体に設けられ前記光線束で照射されうる受光素子とを備えることを特徴とする腹部インピーダンス測定装置。
5. 前記電極は前記電極支持体の長手方向に配列されており、
   前記発光部は少なくとも２点に光線束を照射し、
   前記電極支持体に前記少なくとも２点の光線束で照射されうる少なくとも２つの受光素子が設けられ、前記受光素子が前記電極支持体の長手方向に延びる同一線上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の腹部インピーダンス測定装置。
6. 前記電極は前記電極支持体の長手方向に配列されており、
   前記発光部は少なくとも３点に光線束を照射し、
   前記電極支持体に前記少なくとも３点の光線束で照射されうる少なくとも３つの受光素子が設けられ、前記受光素子のうち２つが前記電極支持体の長手方向に延びる同一線上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の腹部インピーダンス測定装置。
7. 前記発光部は、１つの直線および１つの点に光線束を照射することを特徴とする請求項３または請求項６に記載の腹部インピーダンス測定装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の腹部インピーダンス測定装置と、
   前記フレームに配置されており前記被験者の腹部との距離に相当する信号を出力する距離測定装置と、
   前記距離測定装置の出力する信号に基づいて被験者の腹部の横幅を推定する横幅推定部と、
   前記腹部インピーダンス測定装置で測定されるインピーダンスと、前記横幅推定部で推定される横幅とから体組成に関する指標を演算する体組成指標演算部とを備えることを特徴とする体組成測定装置。
   

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