JP4664162B2 - 体幹部内臓脂肪及び皮下脂肪測定の最適電極位置自動識別方法及び装置 - Google Patents
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しかし、体幹部に電極を配置する以上、体幹部内部の組織構造は複雑であり、また測定対象が太短いためにスイートスポット(電極の最適位置)が狭く、そのため、電極が最適電極位置からずれると影響が大きいものと推測される。
また、簡便計測法として、コンシューマーにまで普及させるためにも、簡便な最適位置合わせ手段が必要である。
一方の電流印加電極である複数の電極からなるマルチ電極を体幹部に接触させ、他方の電流印加電極を前記一方の電流印加電極から離れた位置に配置し、
一方の電圧計測電極と他方の電圧計測電極を配置し、
前記マルチ電極を順に切換えながら、前記他方の電流印加電極との間に電流を印加し、前記電圧計測電極対でインピーダンスを測定し、測定したインピーダンスを示す値の変化から、前記マルチ電極の中から最適の電極を決定し、
決定した最適の電極と前記他方の電流印加電極との間に電流を印加したとき、前記電圧計測電極対で測定したインピーダンスから、体幹部の内臓脂肪組織情報、及び/又は、皮下脂肪組織層情報を求める体幹部内臓・皮下脂肪測定方法が提供される。
一方の電流印加電極は、複数の電極からなるマルチ電極であり、
前記マルチ電極を順に切換えて他方の電流印加電極との間に電流を印加する切換部と、
前記電圧計測電極対で測定されたインピーダンスにより、前記マルチ電極の中から最適の電極を求める最適電極判定手段とを備え、
前記最適の電極と前記他方の電流印加電極との間に電流を印加したときに測定された前記電圧計測電極対の間のインピーダンスから、内臓脂肪組織情報、及び/又は、皮下脂肪組織層情報を求める体幹部内臓・皮下脂肪測定装置が提供される。
本体部と、前記本体部と電線で接続された一対のグリップ電極部とを備え、
少なくとも一方のグリップ電極部の体幹部に接触させるための接触面は、電流印加電極である複数の電極からなるマルチ電極を備え、
各グリップ電極部の手で把持するためのグリップ部は、電流印加電極と電圧計測電極のうち少なくとも一方を備え、
前記本体部は、前記マルチ電極を順に切換えて他の電流印加電極との間に電流を印加する切換部と、
前記電圧計測電極対で測定されたインピーダンスにより、前記マルチ電極の中から最適の電極を求める最適電極判定手段とを備え、
前記最適の電極と前記他の電流印加電極との間に電流を印加したときに測定された前記電圧計測電極対の間のインピーダンスから、内臓脂肪組織情報、及び/又は、皮下脂肪組織層情報を求めることができることを特徴とする体幹部内臓・皮下脂肪測定装置が提供される。
前記本体部上面の両足を乗せる部分は、左足用の電流印加電極と電圧計測電極、及び右足用の電流印加電極と電圧計測電極を備える。
また、誰が測定しても、最適の電極位置で測定することができる。
(1)体幹部の生体電気インピーダンス情報に含まれる組織情報を骨格筋組織層と内臓器組織と内臓脂肪組織で直並列の等価回路モデルで仮定すること。ここでは内臓器組織と内臓脂肪組織を直列に考える(したがって、内臓脂肪組織の大小により通電量の変化を期待できる)。
(1)体幹部は、主として、皮下脂肪組織層と、骨格筋組織層(腹筋群,背筋群)と、内臓器組織とその隙間に付着する内臓脂肪組織から成ると考えることが出来る。骨組織を構成組織として挙げていないのは、骨組織は骨格筋組織層と量的相関が非常に高く、一体の組織体として考えられるからである。体積抵抗率も、生体内では骨髄組織なども含めることでかなり導電性が良く、骨格筋組織層や内臓器組織に近い特性を有するものと考えられる。よって、この4組織を電気的な等価回路モデルで表すと、内臓器組織と内臓脂肪組織を直列に構成し、その直列の合成組織に対して、皮下脂肪組織層および骨格筋組織層がそれぞれ並列に構成される。この等価回路モデルについては、後述する実施例についての説明において詳述する。このモデルによると、体幹部の長さ方向への通電に対しては、骨格筋組織層に支配的に電流が流れる。内臓脂肪組織は、内臓器組織の周辺の隙間に付着することから、内臓脂肪組織が無い時、または少ない時、内臓器組織が骨格筋組織層に近い導電性を示すことから、内臓器組織側にも電流が通電されることになる。また、内臓脂肪組織が多くなるほど、内臓器組織と内臓脂肪組織の複合体としての複合組織層への通電量が低下してゆくことになる。体幹部の計測インピーダンスと、それを構成する4組織を等価回路モデルで表した時のモデル式は、下記の様に表現できる。
Ztm = ZFS//ZMM//(ZVM+ZFV) ・・・式1
ここで、
体幹部全体のインピーダンス:Ztm
皮下脂肪組織層のインピーダンス:ZFS・・・体積抵抗率は、大きい。
骨格筋組織層のインピーダンス:ZMM・・・体積抵抗率は、小さい。
内臓器組織のインピーダンス:ZVM・・・骨格筋組織層に近い体積抵抗率と考えられている。
内臓脂肪組織のインピーダンス:ZFV・・・体積抵抗率は、皮下脂肪組織層と同等かそれよりも、やや小さ目と考えられる。脂肪組織の合成分解が皮下脂肪組織層に比べて速いことから、組織内血管及び血液量が多いものと考えられる。
上の関係から、各組織の電気的特性値は一般に以下の関係で説明される。
ρMM<<ρ(VM+FV)<ρFS
ρVM<<ρFV
ρMM=ρMV、若しくは、ρMM<ρMV
ρFV=ρFS、若しくは、ρFV<FS
ここで、
皮下脂肪組織層の体積抵抗率:ρFS
骨格筋組織層の内側の内臓器組織と内臓脂肪組織の複合組織層の体積抵抗率:
ρ(VM+FV)
骨格筋組織層の体積抵抗率:ρMM
よって、式1との関連により、各組織間の電気的特性の比較関係は、
ZFS >> (ZVM+ZFV) >> ZMM ・・・式2
となる。
(2)内臓脂肪組織量は横断面積量や体積量で表すことができる。横断面積量の場合は、臍囲周での計測においては、CT(X線−CT、MRI)法による横断面積量が一般的な計測基準と考えられる。一方、体積量の場合は、CT法によるスライスによる横断面積量を長さ方向に複数のスライス情報で積分することで求めることができる。骨格筋組織量(骨格筋量)は、これら横断面積量と体積量の双方に高い相関を有すると考えられる。ここでは横断面積量で考えることにする。骨格筋組織層の横断面積量(AMM)は、身体特定化情報でおおよそ推定することができる。なぜなら、身体の骨格筋組織層の発達デザインは、地球重力下で自重を支えるための発達、適応でほとんど決まってしまうからである。よって、アスリートや麻痺看者や介護者などの重力非適応者を除けば、身体特定化情報で推定可能となる。この推定は、身長H、体重W、年齢Ageを以下の式に代入することによって行う。
AMM=a*H+b*W+c*Age+d・・・式3
ここで、a、b、c、dは、定数である。
(3)体幹部骨格筋組織層インピーダンス(ZMM)も身体特定化情報によって推定できる。便宜上、ここでは上で求めた横断面積量(AMM)を利用する。この推定は以下の式を用いて行うことができる。
ZMM=a0*H/AMM+b0・・・式4
ここで、a0、b0は、定数である。
式1、2の関係式から、次の様な二つのアプローチ案によって、内臓脂肪組織情報を推測可能とする手法が考えられる。
(4)アプローチ1
皮下脂肪組織層は、他の構成組織と比較する中で体積抵抗率が高いことから体幹部の等価回路から見て、省略して考える。つまり、体幹部で計測されるインピーダンス値には、体幹部の皮下脂肪組織層を除いた内臓脂肪組織を含む除脂肪組織の情報が計測されているものと考えることが出来る。よって、この関係式は、次の様に表現できる。
Ztm ≒ ZMM//(ZVM+ZFV) ・・・式5
式5を変形すると、
1/Ztm ≒ 1/ZMM + 1/(ZVM+ZFV) ・・・式6
この式中の骨格筋組織層のインピーダンスZMMおよび内臓器組織のインピーダンスZVMを下記で記述される手段で顕在化することで、内臓脂肪組織のインピーダンスZFVを算出可能となる。そして、この内臓脂肪組織のインピーダンス情報より、内臓脂肪組織量を推定可能と出来る。式6からZFVを誘導すると、次の式7となり、内臓脂肪組織の情報を有するインピーダンス情報を求めることができる。
ZFV= 1/[ 1/Ztm−1/ZMM] − ZVM・・・式7
前記アプローチ1では皮下脂肪組織層を省略して考えたが、皮下脂肪組織層を大量に有する被験者に対しては誤差要因となりえるため、式1のままで進める方法である。
この式中の骨格筋組織層のインピーダンスZMMおよび内臓器組織のインピーダンスZVMは、前記手法と同様とし、皮下脂肪組織層のインピーダンスZFSに対して、インピーダンス情報は他の組織と同様の考え方で皮下脂肪組織量と有用な関係がある。ここで、皮下脂肪組織量は、その組織表面での周囲長、つまり、腹囲長との相関が非常に高い関係があることが一般に報告されている(特に皮下脂肪組織層が多い被験者に対して、または、皮下脂肪組織層を除く除脂肪組織に比較して多い場合)ことから、皮下脂肪組織層は腹囲長情報から推定可能となる。よって、皮下脂肪組織層のインピーダンスは、腹囲長の情報から推測可能と出来る。以下、前記アプローチと同様の手法で内臓脂肪組織のインピーダンスZFVを算出可能となる。そして、この内臓脂肪組織のインピーダンス情報より、内臓脂肪組織量を推定可能と出来る。
式1を変形すると、
1/Ztm = 1/ZFS + 1/ZMM + 1/(ZVM+ZFV) ・・・式8
ZFV= 1/[ 1/Ztm−1/ZMM−1/ZFS] − ZVM・・・式9
AFV=aa*H/ZFV+bb・・・式10
ここで、aa、bbは定数である。
(7)体幹部の内臓器組織量[VM]は、身長、体重、性別、年齢等の身体(個人)特定化情報から推定することが出来る。説明変数の中で、身長項の影響が大きい。
内臓器組織量[AVM] = a1*身長[H]+ b1*体重[W] + c1*年齢[Age] + d1・・・式11
ここで、a1、b1、c1、d1は、男女で別の値を与える定数である。
なお、本検量線(回帰式)に用いる内臓器組織量VMの基準量の計測は、MRI法やX線CТ法により得られるスライス毎のCSA(組織横断面積)を長さ方向に積分して求めた組織体積、または、臍位等の1スライスからのCSAとする。組織体積は、先行研究論文等で公知の組織密度情報から重量へ変換することで組織量とすることが出来る。
内臓器組織のインピーダンス[ZVM]は、身長、体重、性別、年齢等の身体(個人)特定化情報から推定することが出来る。説明変数の中で、身長項の影響が大きい。便宜上、ここでは上で求めた内臓器組織量[AVM]を利用する。この推定は、以下の式を用いて行うことができる。
ZVM=a2*H/AVM+b2・・・式12
ここで、a2、b2は、定数である。
(9)体幹部の皮下脂肪組織量[AFS]は、腹囲長の二乗[Lw]2から推定することが出来る。さらに、他の身体特定化情報を説明変数として付加して重回帰式とすることで精度向上が期待できる。
男性用: 皮下脂肪組織量[AFS] = a10*腹囲長[Lw]2+b10*身長[H]+ c10*体重[W]
+ d10*年齢[Age] + e10・・・式13
女性用: 皮下脂肪組織量[AFS] = a11*腹囲長[Lw]2+b11*身長[H]+ c11*体重[W]
+ d11*年齢[Age] + e11・・・式14
ここで、a10、a11、b10、b11、c10、c11、d10、d11、e10、e11は、回帰係数で定数である。
なお、本検量線(回帰式)に用いる皮下脂肪組織量FSの基準量の計測は、MRI法やX線CТ法により得られるスライス毎のCSA(組織横断面積)を長さ方向に積分して求めた組織体積、または、臍位等の1スライスからのCSAとする。組織体積は、先行研究論文等で公知の組織密度情報から重量へ変換することで組織量とすることが出来る。
(10)内臓脂肪/皮下脂肪比[V/S]は、式13、14からの皮下脂肪組織量[AFS]と式10からの内臓脂肪組織量[AFV]から求めることが出来る。
V/S=AFV/AFS・・・式15
(11)内臓脂肪組織量推定に必要な体幹部のインピーダンスZtmは、呼吸及び飲食等により変動が大きな部位でもあることから、安定性及び信頼性の高い情報の計測が必要となる。よって、次の様な処理を加えることで、信頼性の高い体幹部のインピーダンス情報を確保出来る。また、一部体幹部の体液分布の乱れに関連する情報としての視点から、体幹部の組織異常の判定も可能と出来る。
(a)一般的な呼吸周期時間の1/2より短いサンプリング周期で、体幹部のインピーダンスを測定する。
(b)サンプリング毎の測定デ−タに対して移動平均等によるスムージング処理を施す。
(c)処理後の時系列データより、呼吸の周期性と周期毎の最大値と最小値を検出する。
(d)毎周期毎の最大値と最小値を各々別個に平均処理する。
(e)最大値と最小値の平均処理後の値を平均して、呼吸の中央値を算出する。
(f)呼吸周期毎の呼吸の中央値が規定回数規定以内の安定域に入った時点で、呼吸中央値確定と判断し、確定した中央値のインピーダンス値を体幹部のインピーダンス値として登録し、測定を完了とする。
(a)体幹部のインピーダンスは、26.7±4.8Ω(mean±SD)が集団の一般的な値となる。
(b)反面、便秘及び膀胱尿の貯留や胃での飲食物の充満時の値は、mean±3SDの範囲を超える。
(c)よって、3SDを超える測定値が得られる場合には、飲食及び膀胱尿等の影響の可能性を被験者へ報知し、最善の環境で測定に臨んで貰う様促す。ただし、実際にこれらの影響なしに骨格筋組織層の発達及び内臓器組織が標準サイズとは異なる被験者においては、測定を継続出来る様に進める。
(d)さらに、判定感度を上げる方法としては、性別、体重、身長別で規定値を細分化する。又は、体重で割るか、身長で割って単位当たりの値として規定値を規定する。
(1) 本発明者等は、体幹部上に電極を滑らせて、電極の最適位置を探索する方法を発明した。本発明は、電極を滑らせるのではなく、複数のマルチ電極を配列し、マルチ電極を順次切換えて測定した測定情報の中から、最適位置に位置する電極での測定情報を測定結果として選択することで、更に簡便に正確に測定することができる。
記憶部4は、身長、体幹部長等の身体特定化情報や、前述した式等を記憶する他、後述するような健康指針アドバイスのための適当なメッセージ等も記憶する。
グリップ電極部140の体幹部に接触させるための接触面には、上段に、電流印加電極である複数のアレー電極A’1〜nが設けられ、下段に、電圧計測電極11fが設けられている。
グリップ電極部130の手で把持するためのグリップ部には、電流印加電極10cと電圧計測電極11cが設けられている。又は、電流印加電極10c、電圧計測電極11cのうち一方を設けることもできる。
グリップ電極部140の手で把持するためのグリップ部には、電流印加電極10dと電圧計測電極11dが設けられている。又は、電流印加電極10d、電圧計測電極11dのうち一方を設けることもできる。
第1の実施形態では、内臓脂肪組織情報を得るための測定を実施することができる。アレー電極A1〜n(又はA’1〜n)を腱膜部付近に押し当てる。グリップ部の電流印加電極10c、10dの何れかと、接触面のアレー電極A1〜n(又はA’1〜n)の間に順に電流を流し、2つの電圧計測電極の間の電位差を検出する。2つの電圧計測電極は、グリップ部の電流印加電極10c、10dの何れか通電使用側と反対の腕側のグリップ部の電圧計測電極11c、11dの何れかと、グリップ電極部140の接触面にある電圧計測電極11f(アレー電極A’1〜nを使用するときは、グリップ電極部130の接触面にある電圧計測電極11e)を使用する。測定した電位差により、腱膜部に配置したアレー電極の中から最適の電極を決定する。次に、グリップ部の電流印加電極と最適の電極との間に電流を流し、電圧計測電極の間のインピーダンスを測定して、内臓脂肪組織情報を得ることができる。
電圧計測電極を任意に切換えて、インピーダンスを計測することができる。
電流印加電極を任意に切換えて電流を印加し、電圧計測電極を任意に切換えて、インピーダンスを計測することができる。
各グリップ電極部130、140の体幹部に接触させるための接触面とグリップ部の電極配置は、第1の実施形態と同様である。即ち、グリップ電極部130の接触面には、上段に、電流印加電極である複数のアレー電極A1〜n、下段に、電圧計測電極(図示せず)が、設けてある。グリップ電極部130の手で把持するためのグリップ部には、電流印加電極10cと、電圧計測電極11cが設けられている。グリップ電極部140の接触面には、上段に、電流印加電極である複数のアレー電極A’1〜n、下段に、電圧計測電極(図示せず)が、設けてある。グリップ電極部140の手で把持するためのグリップ部には、電流印加電極10dと、電圧計測電極11dが設けられている。
グリップ電極部135の左手で把持するためのグリップ部には、電流印加電極10cと電圧計測電極11cが設けられている。又は、電流印加電極10c、電圧計測電極11cのうち一方を設けることもできる。
グリップ電極部135の右手で把持するためのグリップ部には、電流印加電極10dと電圧計測電極11dが設けられている。又は、電流印加電極10d、電圧計測電極11dのうち一方を設けることもできる。
グリップ電極部135の体幹部に接触させるための接触面には、複数のアレー電極A1〜n(電流印加電極)と、電圧計測電極11eとが設けられている。
グリップ電極部130の左手で把持するためのグリップ部には、電流印加電極10cと電圧計測電極11cとが設けられている。又は、電流印加電極10c、電圧計測電極11cのうち一方を設けることもできる。
グリップ電極部140の右手で把持するためのグリップ部には、電流印加電極10dと電圧計測電極11dが設けられている。又は、電流印加電極10d、電圧計測電極11dのうち一方を設けることもできる。
図7(b)に一方のグリップ部140の拡大図を示す。一方のグリップ電極部140の一端部には、体幹部に押し付け電流を印加するためのアレー電極A1〜nが設けられている。
本体部11の上面には、左足用の電流印加電極10aと、電圧計測電極11a、右足用の電流印加電極10bと、電圧計測電極11bとが設けられている。また、操作表示パネル5が設けられている。
電流印加電極を任意に切換えて電流を印加し、電圧計測電極を任意に切換えて、電位差を計測することができる。
図7には示さないが、アレー電極A1〜nに近接して電圧計測電極を設ければ、皮下脂肪組織情報を得るための測定を実施することができる。
また、粘着性貼り付けタイプの電極を用いることもできる。これは交換可能な粘着パッドを各電極のベ−ス電極面に貼り付けて皮膚との接触安定性をよくするものである。このタイプは、例えば、低周波治療器や心電図電極等でよく用いられており、測定後に取り外して廃棄するディスポーザブルのものと、繰り返し使用するものとがある。
Ztm ≒ ZMM//(ZVM+ZFV)の関係式が成り立ち、
図11の等価回路においては、Ztm = ZFS//ZMM//(ZVM+ZFV)の関係式が成り立つ。
特に、皮下脂肪組織層測定、或いは、皮下脂肪組織層及び内臓脂肪組織の選択測定に用いられる技術を説明する。
ZFS >> (ZVM+ZFV) >> ZMM
の関係がある。
したがって、I−V電極間距離がほとんど無く近接して配置されたときの電位差計測インピーダンスΣZ1は、
ΣZ1=2*ZFS+ZMM//(ZVM+ZFV)≒2*ZFS
となる。これにより明らかなように、広がり抵抗の影響でZFSが数倍に増幅されるため、ここでは、ZFSによる情報が支配的となる。
ΣZ2≒2*ZFS+ZMM//(ZVM+ZFV)
である。明らかなように、I−V電極間距離を広げることによって、広がり抵抗の影響は多少小さくなっているが、この程度離しただけでは、まだZFSの情報が支配的である。
ΣZ3≒2*ZFS+ZMM//(ZVM+ZFV)である。
このとき電極間で計測される電圧降下(電位差)の関係は、おおよそ次のようになる。
V1=I*ZMM//(ZVM+ZFV)
V2=V3=I*2*ZFS
V1:(V2+V3)≒1〜2:10〜20=S:N
上式におけるSの1〜2やNの10〜20のバラツキは、皮下脂肪組織層の厚みの個人差と骨格筋組織層の発達具合によるものである。この結果からも分かるように、たとえ電極間距離を調節しても、十分なS/Nが確保できるとは言いがたい。
V1=I*ZMM//(ZVM+ZFV)=I1*ZMM=I2*(ZVM+ZFV)
I=I1+I2
となり、よって、
ZMM:(ZVM+ZFV)=I2:I1≒1:2〜5
となる。これより明らかなように、たとえ広がり抵抗の影響を排除できたとしても、骨格筋組織層に流れる電流は内臓器組織と内臓脂肪組織に流れる電流の2〜5倍にも及ぶため、この結果、S/N特性は更に悪くなる。このように、体幹部のような太短い測定部位においては、たとえ電極間距離を調整しても、電流印加電極間距離で上限が決まってしまうことから、S/N特性の改善には限界がある。
1)体幹部からの突出部(例えば、四肢部や頭部)に通電用電流印加電極の一方を配置し、他方は、体幹腹部に配置する。
2)他方は、体幹腹部の骨格筋組織層上の筋腹部を除く腱膜部に配置する。
3)最適な腱膜部は、左右の腹直筋と外腹斜筋の結合区間とする。
4)上肢部および頭部より電流を印加する場合は、前記腱膜部内の臍囲周近辺に他方の電流印加電極を配置する。
5)下肢部より電流を印加する場合は、前記腱膜部内の臍囲周より上肢部寄りの大隔膜寄りの近辺域に他方の電流印加電極を配置する。
6)体幹部に配置する電極は、電流印加電極の一方のみで、他の電極、つまり電圧計測電極は、二つとも他方の電流印加電極配置以外の残りの四肢部または頭部に配置することが出来る。ここでも、Organらの誘導法を応用した新誘導法を導入することができる。
この状態で、電流印加電極10eを腱膜付近の体幹腹部に接触させて矢印で示すように臍囲周上を横方向に移動させながら、電流印加電極10dと10eの間に電流を印加し、電圧計測電極11bと11cの間でインピーダンスを測定して、内臓脂肪組織情報を得る。
こうして、電流印加電極10eを確実に腱膜部に位置決めすることができる。
図19(a)は、電流Iを印加するため、体幹腹部の臍Aの高さに一方の電流印加電極10eを設け、他方の電流印加電極10bを体幹部から十分離れた右下肢側、例えば、右脚の足裏部に設ける。電位差Vを計測するため、一方の電圧計測電極11aを、左下肢側、例えば、左脚の足裏部に設け、他方の電圧計測電極11fを、体幹腹部の電流印加電極10eに近接させて配置し、皮下脂肪組織層情報を得る電極配置を示す。この状態で、電流印加電極10eと電圧計測電極11fとを体幹腹部に接触させて矢印で示すように臍高さで横方向に移動させながら、電流印加電極10bと10eの間に電流を印加して、電圧計測電極11aと11fでインピーダンスを測定する。
電流印加電極10eと電圧計測電極11fを体幹腹部上に移動させながらインピーダンスを測定する。インピーダンスが最も高くなった位置が皮下脂肪組織層の厚さ最大部であり、最も低くなった位置が、皮下脂肪組織層の厚さ最小部であると容易に特定することができる。このようにして、皮下脂肪組織層の厚さの最大部と最小部を容易に見つけ出すことができる。
図20は、電流印加電極であるマルチ電極がアレー電極A1〜8であり、アレー電極を腱膜部に配置した状態を示す。アレー電極A1〜8を切換えながら、右手に配置した電流印加電極10dとの間に電流を印加し、右足の電圧計測電極11bと、左手の11cとでインピーダンスを測定する。アレー電極A1〜8の中から、インピーダンスが最も高いときの電極を最適の電極として選択することができる。アレー電極の電極数は、8個に限定されない。
次に、図25乃至図30を参照して、本発明のマルチ電極を使用することができる四肢部と体幹部の組み合わせ電極配置による脂肪組織、ここでは特に、内臓脂肪組織を測定するための電極配置を説明する。本発明によれば、体幹部に配置する電流印加電極のうち1つをマルチ電極とすることが出来る。
図32は、特に、右脚部−体幹腹部通電計測に関するものであって、電流I4a、I4bを印加するため、電流印加電極対それぞれに共通する一方の電流印加電極10bを右脚の足裏部に(フット電極部として)設け、他方の電流印加電極10e(右側)、10f(左側)を、体幹腹部内(腱膜上)の臍Aを中心とした左右各側に設け、更に、V4aを計測するため、電圧計測電極対の一方の電圧計測電極11eを電流印加電極10e、10fから十分離して体幹腹部上に設け、他方の電圧計測電極11fを、電流印加電極10eに近接させてその右側に、また、V4bを計測するため、電圧計測電極対の一方の電圧計測電極11eを電流印加電極10e、10fから十分離して体幹腹部上に設け、他方の電圧計測電極11gを、電流印加電極10eに近接させてその左側に、更に、V4cを計測するため、電圧計測電極対の一方の電圧計測電極11eを電流印加電極10e、10fから十分離して体幹腹部上に設け、他方の電圧計測電極11hを、電流印加電極10fに近接させてその右側に、更にまた、V4dを計測するため、電圧計測電極対の一方の電圧計測電極11eを電流印加電極10e、10fから十分離して体幹腹部上に設け、他方の電圧計測電極11iを、電流印加電極10fに近接させてその左側に、それぞれ配置して、皮下脂肪組織層を、或いは、皮下脂肪組織層と内臓脂肪組織を選択的に測定する電極配置を示す。
図33は、特に、Organらの誘導法による右腕−体幹腹部通電計測に関するものであって、電流I1を印加するため、電流印加電極対の一方の電流印加電極10dを(グリップ電極として)右手の掌部に設け、他方の電流印加電極10eを体幹腹部内(腱膜上)に設け、更に、電位差V5、V5’を計測するため、電圧計測電極対それぞれに共通する一方の電圧計測電極11cを電流印加電極10dと左右対向する左手の掌部に(グリップ電極として)設け、他方を電流印加電極10eに近接させて体幹腹部上におけるその左右各側にそれぞれ配置して、皮下脂肪組織層を選択的に測定する電極配置を示す。
図34は、特に、Organらの誘導法による右脚部−体幹腹部通電計測に関するものであって、電流I4を印加するため、電流印加電極対の一方の電流印加電極10bを(フット電極部として)右脚の足裏部に設け、他方の電流印加電極10eを体幹腹部内(腱膜上)に設け、更に、電位差V6、V6’を計測するため、電圧計測電極対それぞれに共通する一方の電圧計測電極11aを、電流印加電極10bと左右対向する足裏部に(フット電極部として)設け、他方の電圧計測電極11f、11eを、電流印加電極10eに近接させて体幹腹部上におけるその左右各側にそれぞれ配置して、皮下脂肪組織層を選択的に測定する電極配置を示す。
次に、図35に示す基本フローチャートと図36から図42に示すサブルーチンフローチャートを参照して、図1乃至7に示す本発明の実施形態での体幹部内臓脂肪組織測定装置の操作および動作について説明する。
BMI=W/H2
%Fatt=(AFS+AFV)/[(AFS+AFV)+AMM+AVM]*100
%VFat=%Fatt*(V/S)/[(V/S)+1]
まず、ステップS25にて、カウンター等の初期設定を行う。例えば、Ztmmxのmはアレー電極番号、xは時系列番号として、m=0、x=0とする。
次に、ステップS26で、測定タイミングか否かの判定を行う。一例として、サンプリング周期は、Ts=0.2秒とする。そして、測定タイミングでないと判定された場合には、所定の周期後に再度ステップS26で測定タイミングか否かの判定を行う。測定タイミングと判定された場合には、ステップ27にて、体幹部探査インピーダンス(Ztm)測定電極配置設定処理を行う。
m←m+1
Ztmx-1←Ztmmx-1
体幹部探査インピーダンス:Ztmx←(Ztmx-1+Ztmx)/2
Ztmmx←Ztmx
□x,Ztm□x
x←x+1、m←0
とする。次に、ステップS26へ戻り、再度測定タイミングか否かを判定する。
[Ztm]minx←([Ztm]minx-1+[Ztm]minx)/2
[Ztm]maxx←([Ztm]maxx-1+[Ztm]maxx)/2
Ztmx←([Ztm]maxx+[Ztm]minx)/2
Mean−3SD≦Ztm≦Mean+3SD
ここで、許容値例としては、26.7±4.8(Mean±SD)に対応して±3SDが考えられる。
4 記憶部(メモリ)
5 操作表示パネル
11 本体部
10a〜n 電流印加電極
11a〜n 電圧計測電極
15 腱膜部
16 側腹部
18 電源部
20 電圧計測電極選択部
21A 電流印加電極選択部
21B 切換部
22 報知ブザー
23 差動増幅器
24 バンドパスフィルタ
25 検波部
26 増幅器
27 A/D変換器
30 演算・制御部
31 印刷部
51 操作・入力部
52 表示部
120 電線
130、140 グリップ電極部
A 臍
A1〜n、B1〜n、C1〜n マルチ電極
SA 仮想電極位置
Claims (23)
- 体幹部に電流を流すため電流印加電極対に電流を印加し、電圧計測電極対に生じた電位差を測定することにより、前記体幹部のインピーダンスを求め、体幹部の内臓脂肪組織量を求める方法であって、
一方の電流印加電極である複数の電極からなるマルチ電極を体幹部に接触させ、他方の電流印加電極を前記一方の電流印加電極から離れた位置に配置し、
一方の電圧計測電極と他方の電圧計測電極を配置し、
前記マルチ電極を順に切換えながら、前記他方の電流印加電極との間に電流を印加し、前記電圧計測電極対でインピーダンスを測定し、測定した前記体幹部のインピーダンスを示す値が、極大値又は極小値をとる電極、又は所定の値をとる電極を、前記マルチ電極の中から最適の電極と決定し、
決定した最適の電極と前記他方の電流印加電極との間に電流を印加したとき、前記電圧計測電極対で測定したインピーダンスから、体幹部の内臓脂肪組織量を求めることを特徴とする体幹部内臓脂肪測定方法。 - 前記マルチ電極は、複数の細長い電極が隣接してアレー状に並んだアレー電極である請求項1に記載の体幹部内臓脂肪測定方法。
- 前記マルチ電極は、複数の小さい電極が縦横にマトリックス状に並んだマトリックス電極である請求項1に記載の体幹部内臓脂肪測定方法。
- 前記電極選択部は、隣接する複数の前記マルチ電極に同時に電流を印加しながら、電流を印加するマルチ電極を順に切換えていく請求項2又は3に記載の体幹部内臓脂肪測定方法。
- 前記電圧計測電極対の各電圧計測電極を、前記マルチ電極と前記他方の電流印加電極から十分離れた位置に配置し、前記マルチ電極の切換えに伴う前記体幹部のインピーダンスを示す値の変化から、前記マルチ電極の中から最適の電極を決定し、体幹部内臓脂肪組織量を得る請求項1に記載の方法。
- 前記他方の電流印加電極と前記各電圧計測電極を体幹部から突出した部位に配置する請求項5に記載の方法。
- 体幹部に電流を流すため電流印加電極対に電流を印加し、電圧計測電極対に生じた電位差を測定することにより、前記体幹部のインピーダンスを求め、体幹部の皮下脂肪組織量を求める方法であって、
一方の電流印加電極である複数の電極からなるマルチ電極を体幹部に接触させ、他方の電流印加電極を前記一方の電流印加電極から離れた位置に配置し、
前記電圧計測電極対の一方の電圧計測電極を、体幹部に接触させた前記マルチ電極に近接して配置し、他方の電圧計測電極を前記マルチ電極と他方の電流印加電極から十分離して配置し、
前記マルチ電極を順に切換えながら、前記他方の電流印加電極との間に電流を印加し、前記電圧計測電極対でインピーダンスを測定し、前記マルチ電極の切換えに伴う前記体幹部のインピーダンスを示す値の変化から、前記マルチ電極の中からインピーダンスが最大又は最小となる電極を決定し、
決定した電極と前記他方の電流印加電極との間に電流を印加したとき、前記電圧計測電極対で測定したインピーダンスから、体幹部の皮下脂肪組織量を求めることを特徴とする体幹部皮下脂肪測定方法。 - 前記他方の電流印加電極と前記他方の電圧計測電極を体幹部から突出した部位に配置する請求項7に記載の体幹部皮下脂肪測定方法。
- 前記最適の電極の決定が終了したとき、ディスプレーに表示して報知する請求項1乃至8の何れか1項に記載の体幹部内臓脂肪測定方法。
- 前記最適の電極の決定が終了したとき、ブザーで報知する請求項1乃至8の何れか1項に記載の体幹部内臓脂肪測定方法。
- 体幹部に電流を印加するための電流印加電極対と、前記体幹部に生じた電位差を測定するための電圧計測電極対とを備え、前記電圧計測電極対に生じた電位差を測定することにより、体幹部のインピーダンスを求め、それにより前記体幹部の内臓脂肪組織情報を求める装置であって、
一方の電流印加電極は、複数の電極からなるマルチ電極であり、
前記マルチ電極を順に切換えて他方の電流印加電極との間に電流を印加する切換部と、
前記電圧計測電極対で測定された前記体幹部のインピーダンスを示す値が、極大値又は極小値をとる電極、又は所定の値をとる電極を、前記マルチ電極の中から最適の電極と求める最適電極判定手段とを備え、
前記最適の電極と前記他方の電流印加電極との間に電流を印加したときに測定された前記電圧計測電極対の間のインピーダンスから、内臓脂肪組織情報を求めることを特徴とする体幹部内臓脂肪測定装置。 - 前記マルチ電極は、複数の細長い電極が隣接してアレー状に並んだアレー電極である請求項11に記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
- 前記マルチ電極は、複数の小さい電極が縦横にマトリックス状に並んだマトリックス電極である請求項11に記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
- 前記電極選択部は、隣接する複数の前記マルチ電極に同時に電流を印加しながら、電流を印加するマルチ電極を順に切換えていく請求項12又は13に記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
- 前記最適電極判定手段は、前記最適の電極を判定したとき、ディスプレーに表示して報知する請求項11乃至14に記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
- 前記最適電極判定手段は、前記最適の電極を判定したとき、ブザーで報知する請求項11乃至14に記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
- 体幹部に電流を印加するための電流印加電極対と、前記体幹部に生じた電位差を測定するための電圧計測電極対とを備え、前記電圧計測電極対に生じた電位差を測定することにより、体幹部のインピーダンスを求め、それにより前記体幹部の内臓脂肪組織情報を求める装置であって、
本体部と、前記本体部と電線で接続された一対のグリップ電極部とを備え、
少なくとも一方のグリップ電極部の体幹部に接触させるための接触面は、電流印加電極である複数の電極からなるマルチ電極を備え、
各グリップ電極部の手で把持するためのグリップ部は、電流印加電極と電圧計測電極のうち少なくとも一方を備え、
前記本体部は、前記マルチ電極を順に切換えて他の電流印加電極との間に電流を印加する切換部と、
前記電圧計測電極対で測定された前記体幹部のインピーダンスを示す値が、極大値又は極小値をとる電極、又は所定の値をとる電極を、前記マルチ電極の中から最適の電極と求める最適電極判定手段とを備え、
前記最適の電極と前記他の電流印加電極との間に電流を印加したときに測定された前記電圧計測電極対の間のインピーダンスから、内臓脂肪組織情報を求めることができることを特徴とする体幹部内臓脂肪測定装置。 - 前記本体部の各々の側にグリップ電極部が屈曲可能に接続され、前記本体部と前記一対のグリップ電極部とが一体となっている請求項17に記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
- 前記本体部は体重計形であり、
前記本体部上面の両足を乗せる部分には、左足用の電流印加電極と電圧計測電極、及び右足用の電流印加電極と電圧計測電極が設けられている請求項17に記載の体幹部内臓脂肪測定装置。 - 前記マルチ電極は、複数の細長い電極が隣接してアレー状に並んだアレー電極である請求項17乃至19の何れか1項に記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
- 前記マルチ電極は、複数の小さい電極が縦横にマトリックス状に並んだマトリックス電極である請求項17乃至19の何れか1項に記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
- 前記電極選択部は、隣接する複数の前記マルチ電極に同時に電流を印加しながら、電流を印加するマルチ電極を順に切換えていく請求項20又は21記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
- 各グリップ電極部の手で把持するためのグリップ部は、電流印加電極と電圧計測電極とを備える請求項17乃至22何れか1項に記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
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