JP4740629B2 - 体幹部内臓脂肪測定方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、体幹部内臓脂肪測定方法および装置に関する。

生体電気インピーダンスを利用した体脂肪組織の推定技術は、体脂肪組織および体脂肪率を計測する技術として世に広がってきたが、実際には、脂肪組織を直接的に測定するものとはなっておらず、脂肪組織以外の水が支配的な除脂肪組織を電気的に計測したものである。特に、全身（Whole Body）計測では、旧来のタイプでは仰臥位姿勢で片手-片足間を一つの円柱でモデル化している(片手-片足間誘導法)し、簡易型としては、立位姿勢で測定する両掌間誘導法や、体重計と一体になった両脚裏間誘導法、上肢と下肢または、上肢と下肢と体幹部、または、左右上肢、左右下肢、体幹部の様に５セグメントに分けて個別に円柱モデルを適用可能としてインピーダンスを計測した技術も顕在化してきている。また、インピーダンスＣＴ計測技術を簡略して体幹部臍囲に電流印加・電圧計測電極を配置して腹部のインピーダンスを計測し、内臓脂肪組織量を推定する計測技術について、特許出願がなされている（特許文献１および特許文献２参照）。

特許第３３９６６７７号 特許第３３９６６７４号

しかし、体脂肪の情報は、糖尿病や高血圧および高脂血症などの生活習慣病のスクリ−ニング用としての有用性が特に問われており、内臓器近辺に付着、蓄積した内臓脂肪に関して、その計測の重要性が日に日に高まってきている。

内臓脂肪組織は、体幹部の腹部付近に集中的に分布する脂肪組織で、Ｘ線ＣТ やＭＲＩ等による腹部横断画像でその脂肪組織の横断面積で判断されてきていた。しかし、装置が大掛かりで、また、Ｘ線の場合被曝の問題もあり、費用面もあり、フィールドおよび家庭用での計測に適さない。そこで、内臓脂肪組織は、全身脂肪組織との相関または、全身の除脂肪組織との相関からの推定するのが一般的で、スクリーニング用としても、十分な信頼性を確保するにいたらなかった。

最近では、体幹部の臍囲周辺に電極を配置し、体幹部の内部インピーダンスを計測して、内臓脂肪組織情報を推定するといった方法も開発中である。しかしながら、この方法は、骨格筋組織層と皮下脂肪組織層と内臓脂肪組織の間に有意な相関が存在することに基づくものであり、いずれかの組織の情報が捕捉出来ればおおよその情報の推定が可能であることを前提とするものである。このため、非常に有意な相関が存在し得る自立性の高い健康域の被験者については良好な結果が期待できるが、各組織間の相関が異なる対象者、例えば、内臓脂肪組織が顕著に肥大し、かつ、皮下脂肪組織層や骨格筋組織層との相関性が顕著に低い被験者における計測結果については大きな誤差を含んだものとなり得る。つまり、この開発中の方法にあっても、健康な自立生活が可能な被験者であれば、臍部全周囲のどこに電極を配置しても何とか計測の可能性は考えられるが、麻痺・介護患者等、特にベッド上の寝たきり患者での計測となると課題が大きい。

また、この開発中の方法は、測定対象としている組織部位を腹部表面から電流を印加通電させて、内部の組織に関連するインピーダンス値を取得している点で高い技術と言えるが、測定部位である体幹部が有する内部構造上の問題から、測定されたインピーダンス情報そのものが内臓脂肪組織に対してほとんど有用な感度を有していないのが実情である。即ち、測定部位である体幹部は太短く、多重構造、つまり、測定対象である内臓脂肪組織は内臓器組織や背骨組織とともに非常に良好な導電性を示す骨格筋組織層で覆われ、更に、この骨格筋組織層は電気導電性が非常に悪い皮下脂肪組織層で覆われているといった構造になっている。特に、測定対象である内臓脂肪組織周辺は、骨格筋組織層より導電性が劣る内臓器組織とこの内臓器組織に付着、蓄積した導電性が悪い内臓脂肪組織が支配的で、かつ、複雑な構成のため、骨格筋組織層より内部の導電性はかなり劣るものとなっている。このため、単純に電流印加電極を腹周囲に配置したとしても、大半は、骨格筋組織層を通じた通電になり、電流密度分布も、骨格筋組織層に支配的な電位分布として表面計測電極から観測されることになる。さらに、電流印加電極の表面積または腹周囲方向への電極幅で印加電流密度の分布が決まり、電極直下の皮下脂肪組織層における電流密度が高い拡がり抵抗領域での情報の観測が支配的となってしまう。

更に言えば、測定部位である体幹部は太短いため、電流印加電極直下の電流密度集中（広がり抵抗）領域の皮下脂肪組織層における感度が高くなり、さらに、骨格筋組織は脂肪組織に比べて導電性が相当高いことから、皮下脂肪組織層を通過した電流の大半が骨格筋組織層を介して対抗する電流印加電極側に皮下脂肪組織層を通って戻るル−トを取り、結果的に、内部での電位分布はこの骨格筋組織層で大幅に歪められてしまう。よって、従来の方法では、測定される電位の大半は、皮下脂肪組織層の情報となってしまい、測定対象である内臓脂肪組織、即ち、内臓器組織およびその周囲に付着、蓄積する内臓脂肪組織への通電はほとんど期待できず、全インピーダンス計測区間の１０％以下の極めて計測感度の低い情報しか捕捉出来ていないのである。

これらの問題を回避するために、皮下脂肪組織層面積と相関性が高い腹囲長を推定式に組み込むことで、その推定誤差の拡大を防止する方法も考えられてはいるが、この方法はあくまで構成組織間の相関性による間接推定にほかならず、腹部中央に必要な通電感度を確保した計測法とは言いづらい。つまり、統計的相関デザインからずれる個々人の誤差は、保証出来ず、特に病的に皮下や内臓脂肪組織が多い場合や、中間の骨格筋組織層が多い/少ない場合などは顕著な誤差が生じ得る。尚、皮下脂肪組織層面積が腹囲長と相関性が高いのは、人間の体幹部は同心円上の組織配列デザインとなっており、皮下脂肪組織層は、最も外側の配置であるため、外周囲長と皮下脂肪組織厚でその面積が決まることになるからである。

体幹部に対しての電極配置にも通常は、四電極法が用いられる。この方法は、被験者の体内に電流を印加するとともに、印加電流によって被験者の測定部位区間に生じた電位差を測定して測定部位区間生体電気インピーダンスを測定するというものである。体幹部のような太短い測定部位に四電極法を適用した場合、電流が広がり始めの電流密度集中（即ち、広がり抵抗領域）が、例えば、電流印加電極直下のため、皮下脂肪組織層付近で大きな電位差を生じ、電圧計測電極間で計測される電位差の大半を占めることになる。この広がり抵抗による影響を小さくするためには、電流印加電極と電圧計測電極間距離を十分確保する配置とすることが重要である。一般的な測定では、測定区間が長く電圧計測電極間距離が十分確保できる条件での測定であるため、いわゆるＳ／Ｎ感度（Ｎは広がり抵抗による影響（ノイズ）、Ｓは電圧電極間で計測される信号）は十分確保されるはずである。しかしながら、体幹部のような太短い測定部位の場合は、Ｎを小さくすべく、電流印加電極からの距離を確保しようとして電圧計測電極を遠ざけると、逆に、電圧計測電極区間距離が小さくなり、この結果、Ｓが小さくなって、結局、Ｓ／Ｎは悪くなってしまう。さらに、電流密度が高い広がり抵抗部は、皮下脂肪組織層部であり、厚みがある肥満傾向の被験者が一般的であるため、かなり大きなＮとなってしまい、二重にＳ／Ｎが悪くなってしまう。このように、体幹部のような太短い測定部位に対して四電極法を用いる場合には、単に臍囲周上に電極を配置しただけでは、内臓脂肪組織への有用なＳ／Ｎ感度を確保することにかなり無理があると推測される。尚、Ｓ／Ｎに関しては、後述する実施例についての説明において更に詳述する。

本発明の目的は、これら従来技術における問題点を解消することにあり、通電性の悪い内臓器組織および内臓脂肪組織の領域においても測定に必要な感度を確保し、体幹部に蓄積される脂肪組織、特に、内臓器組織周辺に付着、蓄積する脂肪組織および皮下層に蓄積する脂肪組織情報を高精度で簡便に測定可能とする方法および装置を提供することにある。

本発明の一つの観点によれば、第１および第２の電流印加電極と第１および第２の電圧計測電極とを体幹部に配置し、前記第１および第２の電流印加電極間に電流を流し、前記第１および第２の電圧計測電極間の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、前記体幹部のインピーダンスから推定される、体幹部内臓脂肪組織情報を利用して、体幹部内臓脂肪組織量を測定する方法において、前記第１の電流印加電極および第１の電圧計測電極を体幹周囲方向において臍を中心として見た場合の左右いずれかの腱部に配置することを特徴とする体幹部内臓脂肪測定方法が提供される。
本発明の別の観点によれば、第１および第２の電流印加電極と第１および第２の電圧計測電極とを体幹部に配置し、前記第１および第２の電流印加電極間に電流を流し、前記第１および第２の電圧計測電極間の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、前記体幹部のインピーダンスから推定される、体幹部内臓脂肪組織情報を利用して、体幹部内臓脂肪組織量を測定する方法において、前記第１の電流印加電極および前記第１の電圧計測電極を、体幹周囲方向において臍を中心として見た場合の左右いずれか一方の側の腱部に、体幹長方向に互いに距離をおいて配置し、前記第２の電流印加電極および前記第２の電圧計測電極を、体幹周囲方向において臍を中心として見た場合の他方の側の腱部に、体幹長方向に互いに距離をおいて配置することを特徴とする体幹部内臓脂肪測定方法が提供される。

本発明の別の観点によれば、体幹部に配置される第１および第２の電流印加電極と第１および第２の電圧計測電極とを有し、前記第１および第２の電流印加電極間に電流を流し、前記第１および第２の電圧計測電極間の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、前記体幹部のインピーダンスから推定される、体幹部内臓脂肪組織情報を利用して、体幹部内臓脂肪組織量を測定する装置において、前記第１の電流印加電極および第１の電圧計測電極を体幹周囲方向において臍を中心として見た場合の左右いずれかの腱部に配置されていることを特徴とする体幹部内臓脂肪測定装置が提供される。
本発明の更に別の観点によれば、体幹部に配置される第１および第２の電流印加電極と第１および第２の電圧計測電極とを有し、前記第１および第２の電流印加電極間に電流を流し、前記第１および第２の電圧計測電極間の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、前記体幹部のインピーダンスから推定される、体幹部内臓脂肪組織情報を利用して、体幹部内臓脂肪組織量を測定する装置において、前記第１の電流印加電極および前記第１の電圧計測電極は、体幹周囲方向において臍を中心として見た場合の左右いずれか一方の側の腱部に、体幹長方向に互いに距離をおいて配置され、前記第２の電流印加電極および前記第２の電圧計測電極は、体幹周囲方向において臍を中心として見た場合の他方の側の腱部に、体幹長方向に互いに距離をおいて配置され、前記第１および第２の電流印加電極と前記第１および第２の電圧計測電極は、腱部において、体幹長方向に距離をおいて配置されることを特徴とする体幹部内臓脂肪測定装置が提供される。

本発明のさらに別の実施の形態によれば、呼吸周期時間より短いサンプリング周期で測定した体幹部のインピーダンスに基づいて呼吸による変動の影響を除去するための呼吸変動影響除去手段を更に備えるものであってもよい。

本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記測定した体幹部のインピーダンスを集団の一般的な値と比較することにより異常値判定処理を行う異常値判定処理手段を更に備えるものであってもよい。

本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記異常値判定処理手段による判定結果に基づいてアドバイス情報を表示する表示手段を更に備えるものであってもよい。

本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記体幹部内臓脂肪組織量は、体幹部内臓脂肪率で表されてもよいし、体幹部内臓脂肪組織横断面積で表されてもよいし、体幹部内臓脂肪組織体積量で表されてもよいし、体幹部内臓脂肪組織重量で表されてもよい。
また、前記腱部は、腹直筋と外腹斜筋間の結合腱部であってもよい。

本発明によれば、内臓器組織及び内臓脂肪組織への通電量及び感度を引き上げて、体幹部内臓脂肪組織を精度よく測定できる。また、ノイズとなる骨格筋組織層による電位の乱れによるＮ成分も、筋腹組織を外す位置で電圧計測電極を配置することでＳ／Ｎ特性を改善できる。

また、麻痺患者及び介護等によりベッド上で寝たきりの被験者においても、測定部を背中部を除く腹部前面とすることで、被験者が容易に測定を可能と出来る。更に、腹部への電極装着により、測定部位を被験者が意識できることによって、意識的拘束による測定精度の向上及びモチベ−ションの確保に有益となる。

更に、内臓器組織付近に付着する蓄積脂肪組織の蓄積具合を従来の簡易計測法との組み合わせ及び簡便性を踏襲する中で、必要なレベルに応じた精度の高いスクリーニング情報を顕在化させることができる。

更に、本発明によれば、小型で簡便な装置にて体幹部内臓脂肪組織を精度よく測定できるので、家庭用として最適なものとすることもできる。しかも、測定前の腹部コンディションチェック、すなわち、内臓器組織等での炎症や病的な体液分布異常の早期チェック等も可能で、それに応じた適切な健康指針アドバイスも与えることができる。したがって、ユーザにとっては、食事および運動による日々のダイエットを適正に行い且つそのためのモチベーションを維持し、継続可能な健康の維持増進の自己管理をする上で役立つ諸情報を簡便な仕方で得ることができ、非常に有用なものとなる。

本発明の実施の形態および実施例について詳細に説明する前に、本発明による体幹部の内臓脂肪測定の原理について説明する。本発明は、基本的には、生体電気インピーダンス情報と身体特定化情報を用いて、体幹部（体幹部腹部）の内臓脂肪組織情報(横断面積量、体積量または重量)、更に言えば、体幹部に蓄積される脂肪組織、特に内臓器組織周辺に付着、蓄積する脂肪組織および皮下層に蓄積する脂肪組織情報を、高精度で簡便に測定可能とする方法等に関する。

本発明は、このため次のような手法を駆使する。
（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）。

（２）腹囲長が身体特定化情報として確保できる場合は、皮下脂肪組織量も、等価回路モデルに含めた、高精度モデルとして、皮下脂肪組織層と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。

（３）皮下脂肪組織量推定は、身体特定化情報のうち腹囲長を主体的な説明変数とした重回帰式で構成されること。さらには、腹囲長の二乗を主体的説明変数と置くこと。

（４）内臓器組織情報の確定は、身体特定化情報のうち、身長情報が主体的な説明変数とした重回帰式で構成し、内臓脂肪組織情報推定のための未確定情報の確定に用いる。

（５）各組織を定量化するための重回帰分析（検量線作成手法）に用いる組織の基準測定は、臍位でのＸ線ＣＴ断層画像からの組織横断面積（ＣＳＡ）やＭＲＩ法によるＣＳＡ及び体幹部全体でのＤＥＸＡ法、ＭＲＩ法（長さ方向へ、スライス毎の積分処理）を用いた組織体積量，重量（体積量から重量への変換は、先行研究による組織密度情報より算出可能）で実現できる。ＤＥＸＡ法では、腹部内臓脂肪組織と皮下脂肪組織の合計の総脂肪組織情報を基準測定できる。

（６）上記のような手法を用いて内臓脂肪組織の情報を高精度に捕捉可能とするためには、呼吸等による体幹部の計測インピーダンス情報の変動を一定条件値に置き換える手立てが必要となり、インピーダンス計測サンプリング周期を一般的な呼吸周期の１／２以内とし、呼吸変化を時系列的にモニタリングして、呼吸周期及び呼吸周期毎の最大値と最小値を呼吸周期毎に判別し、安静呼吸の中央値を補足可能とすること。

（７）さらに、測定前の飲食及び膀胱尿の貯留などによる悪影響の事前チェックも、計測インピーダンス情報より可能とする。一般に、体幹部のインピーダンス値は、健康な一般的な被験者集団では、骨格筋組織層の情報が支配的に反映される。また、体幹部の骨格筋組織層の情報は、測定値としては非常に小さく個々人毎で大きな違いが認められない。理由は、地球重力下で自重を支えて発達する抗重力筋との相関の高いデザインとなるため、特別に寝たきりで重力の影響を受けない被験者とか、自重の数倍のストレスが加わる種目のアスリートなど、特殊な集団以外ではほぼ身体サイズで決定されてしまうためである。ここで、骨格筋組織層及び前記呼吸変動以外で体幹部のインピーダンスに影響が大きいのは、飲食及び膀胱尿の貯留などによる悪影響である。よって、集団デ−タとして体幹部のインピーダンス値を収集し、平均値[mean]と偏差[SD]で見ると、飲食及び膀胱尿の貯留などによる影響は、２ＳＤを超える範囲にあることがわかった。ただ、ある程度のアスリート等の準一般的集団まで踏まえると、３ＳＤをクライテリアとすることで、本影響のスクリーニングを可能と出来る。

次に、前述したような手法に基づく本発明の測定原理につき、更に詳述する。

１．体幹部構成組織の電気的等価回路モデル化
（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合成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。脂肪の合成分解が皮下脂肪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。

組織間の電気的特性は、インピーダンスよりはむしろ体積抵抗率ρ［Ωｍ］で決まる。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．体幹部骨格筋組織横断面積量（AMM）と体幹部骨格筋組織層インピーダンス（ZMM）の推定
（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法（Ｘ線−ＣＴ、ＭＲＩ）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。

３．内臓脂肪組織インピーダンス（ZFV）及び内臓脂肪組織量（AFV）の推定
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

（５）アプローチ２
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(特に皮下脂肪組織が多い被験者に対して、または、皮下脂肪組織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

（６）内臓脂肪組織量（AFV）は、ここでは内臓脂肪組織横断面積として取り扱う。内臓脂肪組織組織量（AFV）は、式１０において、上記インピーダンス情報と身長情報から算出することができ、
AFV＝aa＊H/ZFV＋bb・・・式１０
ここで、aa、bbは定数である。

４．内臓器組織量[AVM]及び内臓器組織インピーダンス[ZVM]の推定
（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)に用いる内臓脂肪組織量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。

（８）次に、内臓器組織のインピーダンスZVMを推定する。
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。

５．皮下脂肪組織量[AFS]の推定
（９）体幹部の皮下脂肪組織量[AFS]は、腹囲長[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。

６．体幹部内臓脂肪／皮下脂肪比[V／S]の推定
（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

７．体幹部(中部)のインピーダンスによる内臓器組織異常判定の考え方
（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。

（12）呼吸による変動の影響除去処理
（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。

（13）飲食及び膀胱等への水分貯留(尿等)による異常値判定処理
（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望んで貰う様促す。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。

次に、前述したような本発明の測定原理に基づいて、本発明による体幹部内臓脂肪測定方法および装置の実施例について説明する。

図１に、本発明による体幹部内臓脂肪測定装置の一実施例の外観を示す概略斜視図を、図２に、その使用法を、図３に、本発明による体幹部内臓脂肪測定装置に含まれる本体部のブロック図を、それぞれ示す。

本発明の体幹部内臓脂肪測定装置１は、本体部１１と、電線１２０Ｌ、１２０Ｒを介して本体部１１に接続された２つのグリップ電極部１３０、１４０から成る。グリップ電極部１３０、１４０は、図２に示すようなハンディタイプのものであってもよい。グリップ電極部１３０、１４０を各手に持って、それらを被験者の測定部位、例えば、腹部に押し当てて使用する。

本体部１１の前面には、操作・入力部５１と表示部５２を有する操作表示パネル５や報知器ブザー２２が、その内部には、図３から明らかなように、例えば、演算・制御部２１や、電源部１８、記憶部（メモリ）４、印刷部２１ａ、更に、インピーダンス測定部等が設けてある。

操作・入力部５１は、身長、体重を含む身体特定化情報の入力等に使用することができ、操作表示パネル５は、各種結果、アドバイス情報等を表示部５２を通じて表示する。この操作表示パネル５１は、操作・入力部５１と表示部５２とが一体となったタッチパネル式の液晶表示器として形成されてもよい。

演算・制御部２１は、操作・入力部５１から入力された身体目方特定情報（体重等）、計測したインピーダンス、式１から式１５等に基づいて、体幹部骨格筋組織横断面積量、体幹部骨格筋組織層インピーダンス、内臓脂肪組織インピーダンス、内臓脂肪組織量、内臓器組織量、内臓器組織インピーダンス、皮下脂肪組織量、体幹部内臓脂肪／皮下脂肪比等を演算したり、呼吸による変動の影響除去処理や、内臓器組織異常判定等の処理を行ったり、その他、各種の入出力、測定、演算等を行う。

電源部１８は、本装置の電気系統各部に電力を供給する。

記憶部４は、身長、体幹部長、体幹部長等の身体特定化情報や、前記の式１から式１５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。

印刷部２１ａは、表示部５２にて表示される各種結果、アドバイス情報等を印刷する。

インピーダンス測定部は、被験者の測定部位に電流を印加する電流印加電極１３Ｌ、１３Ｒ、被験者の測定部位における電位差を計測する電圧計測電極１４Ｌ、１４Ｒ、電流印加電極１３に電流を供給する電流源１２、電圧計測電極１４が３個以上存在する場合に（図示されていない）電極を選択するための電極選択部２０、測定された電位差を増幅する差動増幅器２３、フィルタリングのためのバンドパスフィルタ２４、検波部２５、増幅器２６、及び、Ａ／Ｄ変換器２７等を含む。

各グリップ電極部１３０、１４０の接触面には、例えば、その下段に、電流印加電極１３Ｒ、１３Ｌが、上段に電圧計測電極１４Ｒ、１４Ｌが、それぞれ１つずつ設けられている。

電流印加電極１３Ｒ、１３Ｌと電圧計測電極１４Ｒ、１４Ｌは、ＳＵＳ材及び樹脂材表面を金属めっき処理等して実現されていてもよい。このタイプの電極は、金属電極表面に、保水性高分子膜をコ−ティングすることで、測定前に水分をふきつけるか、水にぬらして使用する。水にぬらすことにより、皮膚との電気的接触の安定性を確保することができる。また、特に図示しないが、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確保するタイプのものである。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ようなディスポ形態と、パッド表面が汚れて密着性が低下したり水分が蒸発した場合にのみ廃棄交換し、廃棄するまでの間はカバ−シ−ト等で保管する形態がある。

本発明の原理を説明するため、ここで、電気的な等価回路モデルを導入する。図４に、この等価回路の基になる体幹部（腹部）の構造を模式的に示す。電気的特性の観点でみると、体幹部は、皮下脂肪組織層（ＦＳ）、骨格筋組織層（ＭＭ）、内臓器組織（ＶＭ）、その隙間に付着する内臓脂肪組織（ＦＶ）の各組織に分けることができる。

図５は、図４に示された体幹部の模式図を臍高さにおける腹囲周横断面にてモデル化した図である。この図に示すように、体幹部断面は、最も外側にある皮下脂肪組織層（ＦＳ）と、そのすぐ内側にある骨格筋組織層（ＭＭ）と、最も内側にある内臓器組織（ＶＭ）とそれに取り巻く内臓脂肪組織（ＦＶ）を含む。

図６は、図５に示された模式図を更に電気的な等価回路として表したものである。例えば、電流印加電極１３Ｌ、１３Ｒで電流（Ｉ）を印加し、電圧計測電極１４Ｌ、１４Ｒで電位差（Ｖ）を測定するものとした場合、この等価回路における電気抵抗は、主として、臍前後付近の皮下脂肪組織層のインピーダンス（ＺＦＳ１、ＺＦＳ２）と、腹周囲の皮下脂肪組織層のインピーダンス（ＺＦＳ０）と、臍の左右各側の骨格筋組織層のインピーダンス（ＺＭＭ１、ＺＭＭ２）と、臍前後付近の内臓脂肪組織のインピーダンス（ＺＦＶ１、ＺＦＶ２）、更に、体幹部中心付近の内臓器組織のインピーダンス（ＺＶＭ）として現れる。

図７に、図６を更に簡略化した回路を示す。ＺＦＳ１とＺＦＳ２は略同じ大きさと考えられるため、ここでは、それらを同値のＺＦＳとして表し、また、ＺＭＭ１とＺＭＭ２、或いは、ＺＦＶ１とＺＦＶ２は、それぞれ、ＺＭＭ、ＺＦＶとして表している。また、導電性が他の領域に比べて著しく低いと考えられるＺＦＳ０は省略した。これを省略できる点は、前項「１．体幹部構成組織の電気的等価回路モデル化」（１）の記載から明らかであろう。

次に、図８を参照して、四電極法における電極間距離と広がり抵抗の関係を説明する。図８は、電極間距離と広がり抵抗の関係を示したものである。図中、丸い点線で囲った部分３０は広がり抵抗領域を示す。電流印加電極からの電流は、印加後に徐々に被験者の体内に広がることになるが、印加直後の領域、即ち、広がり抵抗領域においては、それほど大きくは広がっておらず、このため、これらの領域では電流密度が他の領域に比べて非常に高くなる。したがって、電流印加電極１３と電圧計測電極１４をあまりに接近させて配置した場合には、電圧計測電極１４において測定される電圧は広がり抵抗領域における電流の影響を大きく受けてしまう。

例えば、前述した式２より明らかなように、臍付近における皮下脂肪組織層のインピーダンス（ＺＦＳ）と、腹周囲における皮下脂肪組織層のインピーダンス（ＺＦＳ０）、骨格筋組織層のインピーダンス（ＺＭＭ）、内臓脂肪組織のインピーダンス（ＺＦＶ）、及び、体幹部中心付近の内臓器組織のインピーダンス（ＺＶＭ）の間には、
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圧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。

広がり抵抗の影響を小さくするには、電流印加電極と電圧計測電極の間の距離を大きくする必要がある。例えば、Ｉ−Ｖ電極間距離を１０ｃｍ程度確保して配置した場合の電圧計測インピーダンスΣＺ２は、
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。

この広がり抵抗の影響を詳細に検討するため、図９に示すように、電極１３Ｌ、１４Ｌｂ、１４Ｒｂ、１３ＲにおけるＩ−Ｖ電極間及びＶ−Ｖ電極間相互の距離が各々１／３程度になるよう１０ｃｍ程度確保して配置した場合を考える。ただし、電極１４Ｌａ、１４Ｒａは、前記Ｉ−Ｖ電極間距離がほとんど無い近接配置とする。この場合の電圧計測インピーダンスΣＺ３は、
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。

また、ほとんどの電流は骨格筋組織層で支配的に通電されるため、内臓器組織と内臓脂肪組織の混成組織層への通電感度を十分に確保することはできない。即ち、骨格筋組織層に流れる電流をＩ１、測定対象である内臓器組織と内臓脂肪組織に流れる電流をＩ２とすれば、
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。

図１０に、図５と同様の方法で、本発明による電極配置方法の一例を示す。最適なＳ／Ｎ条件を確保するため、ここでは、骨格筋組織層より内側の内臓器組織及び内臓脂肪組織における電流印加電極１３Ｌ、１３Ｒからの電流通電量を増やし、測定対象組織への計測感度を確保する。更に言えば、皮下脂肪組織層の薄い部位、換言すれば、皮下脂肪組織層のインピーダンス（ＺＦＳ）が小さい部位から電流を印加することによって、広がり抵抗の影響を最小限にとどめ、内臓器組織や内臓脂肪組織への通電感度を改善する。広がり抵抗の影響を少なくするため、電圧計測電極１４Ｌ、１４Ｒによる電位差の測定も、皮下脂肪組織層による影響が少ない皮下脂肪組織層の薄い部位、換言すれば、皮下脂肪組織層のインピーダンス（ＺＦＳ）が小さい部位で行うのが好ましい。尚、腹囲周横断面積を測定基準とする場合、電流印加電極１３Ｌ、１３Ｒから電流を印加する部位は、皮下脂肪組織層が最も薄く沈着する部位、または、導電性の良い骨格筋組織層の筋腹部が無いまたは薄い骨格筋結合領域である、例えば、腱部（腱画，腱膜等）１５、更に具体的に言えば、臍と腸骨稜上縁間の区間、腹直筋と外腹斜筋間の結合腱部（腱膜部）となる。

更に、最適なＳ／Ｎ条件を確保するため、本発明では、四電極の全てを腹囲周上に揃わせることはせず、少なくとも一つの電極を腹囲周上からずらした位置に配置する。臍囲周から離した配置を取ることで、最善の距離条件を確保することができ、また、皮下脂肪組織層のインピーダンス（ＺＦＳ）を本来の四電極法の計測として、分離除去することができる。

このような配置方法として、例えば、電流印加電極対は腹（臍）囲周上に配置し、電圧計測電極のみを対としてまたは対を形成する電極のうちの一方を周上から外れた位置に配置する方法が考えられる。また、電流印加電極対のうちの一方を周上に配置し、他方を周上から外れた位置に配置してもよい。尚、電流印加電極対、或いは、電圧計測電極対は、被験者の臍Ａを中心として見た場合の左右の上記部位間、つまり、皮下脂肪組織層の薄い部位に配置してもよい。但し、電圧計測電極は、例えば、腹（臍）囲周上から外れた腹部領域内の体幹部長手方向とする。

図１１乃至図１３に実際の電極配置例を示す。図１１は、電圧計測電極を臍囲周より上部に配置したもの、図１２は、電圧計測電極を臍囲周より下部に配置したもの、図１３は、図１１と同様に、臍囲周より上部であるが、腹直筋の臍Ａより少し上の腱画位置の腱膜位置に配置したものである。

次に、図１４に示す基本フローチャートと図１５から図２０に示すサブルーチンフローチャートを参照して、図１および図２に示す本発明の実施例での体幹部内臓脂肪測定装置の操作および動作について説明する。

図１４に示す基本フローチャートにおいては、先ず、操作・入力部５１における電源スイッチ（図示していない）がオンされると、電源部１８から電気系統各部に電力を供給し、表示部５２により身長等を含む身体特定化情報（身長、体重、性別、年齢等）を入力するための画面が表示される（ステップＳ１）。

続いて、この画面にしたがって、ユーザは、操作・入力部５１から身長、体重、性別、年齢等を入力する（ステップＳ２）。この場合において、体重については、操作・入力部５１から入力してもよいが、本体部１１に接続された体重測定装置（図示されていない）により測定したデータを自動的に入力して、演算・制御部２１により身体目方特定情報（体重）を演算するようにしてもよい。これら入力値は、記憶部４に記憶される。

次に、ステップＳ３にて、体幹部長、腹囲長等の形態計測実測値を入力するか否かの判断を行い、それら形態計測実測値を入力する場合には、ステップＳ４にて、形態計測を実施して、体幹部長、腹囲長等の実測値を操作・入力部５１から入力し、ステップＳ６へ移行する。ステップＳ３において、形態計測実測値を入力しないと判断する場合には、ステップＳ５に移行する。これら入力値も、記憶部４に記憶される。同様に、以下の処理において得られる数値情報等は、記憶部４に記憶される。

ステップＳ５において、演算・制御部２１は、記憶部４に記憶された身長、体重、性別、年齢等の身体特定化情報から、体幹部長、腹囲長等を推定する形態計測情報推定処理（例えば、人間身体情報データベースから作成する検量線使用）を行う。

続いて、ステップＳ６において、インピーダンス測定部により、体幹部インピーダンス計測処理を行う。この体幹部インピーダンス計測処理については、図１８等に示すサブルーチンフローチャートを参照して後述する。

次に、ステップＳ７において、演算・制御部２１により、体幹部骨格筋組織横断面積量（ＡＭＭ）の推定処理を行う。この演算処理は、例えば、記憶部４に記憶された身長Ｈ、体重Ｗ、年齢Ａｇｅを用いて、前述の式３に基づいて行われる。

次に、ステップＳ８において、演算・制御部２１により、体幹部骨格筋組織層インピーダンス（ＺＭＭ）の推定処理を行う。このＺＭＭは、記憶部４に記憶された身長Ｈと、ステップＳ７で求めたＡＭＭとを用いて、前述の式４に基づいて行われる。

次に、ステップ９において、演算・制御部２１により、皮下脂肪組織量（ＡＦＳ）の推定処理を行うものである。このステップ９については、図１５に示すサブルーチンフローチャートを参照して後で詳述する。

ステップＳ１０は、演算・制御部２１により、内臓器組織量（ＡＶＭ）および内臓脂肪器組織インピーダンス（ＺＶＭ）の推定処理を行うものである。このステップ１０については、図１６に示すサブルーチンフローチャートを参照して後で詳述する。

ステップＳ１１は、演算・制御部２１により、内臓脂肪組織インピーダンス（ＺＦＶ）および内臓脂肪組織量（ＡＦＶ）の推定処理を行うものである。このステップ１１については、図１７に示すサブルーチンフローチャートを参照して後で詳述する。

次に、ステップＳ１２において、演算・制御部２１により、内臓脂肪／皮下脂肪比（Ｖ／Ｓ）の演算処理を行う。この処理は、記憶部４に記憶された前述した式１５に従って行われる。

次に、ステップＳ１３において、演算・制御部２１により、体格指数（ＢＭＩ）の演算処理を行う。この演算処理は、記憶部４に記憶された体重Ｗと身長Ｈから次の式にて算出され得る。
ＢＭＩ＝Ｗ／Ｈ²

更に、ステップＳ１４において、演算・制御部２１により、体幹部体脂肪率（％Ｆａｔｔ）の演算処理を行う。この演算処理は、記憶部４に記憶された皮下脂肪組織量（ＡＦＳ）、内臓脂肪組織量（ＡＦＶ）、体幹部骨格筋横断面積量（ＡＭＭ）、及び、内臓器組織量（ＡＶＭ）から次の式にて算出されるものである。
％Ｆａｔｔ＝（ＡＦＳ＋ＡＦＶ）／［（ＡＦＳ＋ＡＦＶ）＋ＡＭＭ＋ＡＶＭ］＊１００

次に、ステップＳ１５において、演算・制御部２１により、内臓脂肪率（％ＶＦａｔ）の演算処理が行われる。この処理は、前述の演算処理により算出され記憶部４に記憶された体幹部体脂肪率（％Ｆａｔｔ）、内臓脂肪／皮下脂肪比（Ｖ／Ｓ）から次の式にて行われる。
％ＶＦａｔ=％Ｆａｔｔ＊（Ｖ／Ｓ）／[（Ｖ／Ｓ）＋１]

最後に、ステップＳ１６において、演算・制御部２１は、前述したような演算処理にて求められた内臓脂肪組織情報（ＡＦＶ、％ＶＦａｔ）、体組成情報（％Ｆａｔｔ、ＡＭＭ、ＡＦＳ、ＡＶＭ）、体格指数（ＢＭＩ）や、後述する処理によって得られるアドバイス指針等を、表示部５２に表示させるような表示処理を行う。これにより、一連の処理を終了する（ステップＳ１７）。

次に、前述のステップＳ９の皮下脂肪組織量（ＡＦＳ）の推定処理について、図１５のサブルーチンフローチャートを参照して詳述する。この推定処理は、ステップＳ１８にて、記憶部４に記憶された諸数値および前述の式１３，１４を用いて行われる。

次に、前述のステップＳ１０の内臓器組織量（ＡＶＭ）および内臓器組織インピーダンス（ＺＶＭ）の推定処理について、図１６のサブルーチンフローチャートを参照して詳述する。この推定処理は、ステップＳ１９において、記憶部４に記憶された諸数値および前述の式１１を用いて内臓器組織量（ＡＶＭ）を算出し、ステップＳ２０において、記憶部４に記憶された諸数値および前述の式１２を用いて実行される。

次に、前述のステップＳ１１の内臓脂肪組織インピーダンス（ＺＦＶ）および内臓脂肪組織量（ＡＦＶ）の推定処理について、図１７のサブルーチンフローチャートを参照して詳述する。この推定処理は、ステップＳ２１において、記憶部４に記憶された諸数値および前述の式７を用いて内臓脂肪組織インピーダンス（ＺＦＶ）を算出し、ステップＳ２２において、記憶部４に記憶された身長Ｈおよび算出した内臓脂肪組織インピーダンス（ＺＦＶ）および前述の式１０を用いて内臓脂肪組織量（ＡＦＶ）を算出するものである。

次に、ステップＳ６の体幹部インピーダンス計測処理について、第一の実施形態を示す図１８のサブルーチンフローチャートを参照して、詳述する。この第一形態においては、前項７．（１２）および（１３）において説明したような「呼吸による変動の影響除去処理」および「飲食および膀胱等への水分貯留（尿等）による異常値判定処理」を行うものである。先ず、ステップＳ２３において、演算・制御部２１は、操作・入力部５１等からの指示に基づいて、カウンター等の初期設定体幹部のインピーダンスＺｔｍの測定データのサンプル数及びフラグＦの初期設定を行う。Ｆは、”１”、”０”のフラグである。

続いて、ステップＳ２４において、演算・制御部２１は、測定タイミングか否かの判定を行う。そして、測定タイミングと判定された場合には、ステップＳ２５にて、演算・制御部２１は、体幹部インピーダンス（Ｚｔｍ）測定電極配置設定処理を行い体幹部インピーダンス（Ｚｔｍ_x）計測処理を行う。

次いで、ステップＳ２４において測定タイミングでないと判定された場合には、ステップＳ２６に移行して、計測インピーダンス（Ｚｘ）データスムージング処理（移動平均処理等）を行う。それから、ステップ２７において、体幹部インピーダンス計測データ呼吸変動補正処理を行う。この補正処理については、図１９のサブルーチンフローチャートを参照して後述する。

続いて、ステップＳ２８にて、演算・制御部２１は、各部位毎の計測インピーダンスの時系列安定性確認処理を行う。これは、ステップＳ２７の体幹部インピーダンス計測データ呼吸変動補正処理後の各値が所定回数所定変動以内の値に収束したかどうかを判定することによって行われる。ステップＳ２９において、演算・制御部２１は、測定したＺｔｍ_xが安定条件を満足するか否かの判定を行う。この判定は、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するようなものである。このステップＳ２９にて、安定条件が満足されたと判定される場合には、ステップＳ３０に移行して、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、最終安定条件判定値を測定値結果値として記憶部４に登録する。一方、ステップＳ２９において、安定条件が満足されないと判定される場合には、ステップＳ２４に戻って同様の処理が繰り返される。

ステップＳ３０に続いて、ステップＳ３１において、演算・制御部２１は、飲食および膀胱尿貯留等による異常値判定処理を行い、更に、ステップＳ３２において、測定の完了を報知器ブザー２２（図２参照）等を用いてブザー等で報知し、測定を完了する。尚、ステップ３１の異常値判定処理については、図２０のサブルーチンフローチャートを参照して後述する。

次に、ステップＳ２７の体幹部インピーダンス計測データ呼吸変動補正処理について、図１９のサブルーチンフローチャートを参照して、詳述する。先ず、ステップＳ３３において、演算・制御部２１は、ステップＳ２７にて処理後の時系列データから変極点検知処理を行う。ステップＳ３４において、変極点か否かの判定を行う。これは、前後の微係数または差分値の極性変化位置のデータを検知することにより行われる。ステップＳ３４にて変極点であると判定される場合には、ステップＳ３５に進み、最大値か否かの判定がなされる。これは、最大値と最小値の振り分けを行うステップである。最大値でない場合には、ステップＳ３６にて、記憶部４に記憶された次の式にて最小値判定データ移動平均化処理が行われる。
[Ｚｔｍ]ｍｉｎ_x←（[Ｚｔｍ]ｍｉｎ_x-1＋[Ｚｔｍ]ｍｉｎ_x）／２

ステップＳ３５において最大値と判定される場合には、ステップＳ３７において、記憶部４に記憶された次の式にて最大値判定データ移動平均化処理が行われる。
[Ｚｔｍ]ｍａｘ_x←（[Ｚｔｍ]ｍａｘ_x-1＋[Ｚｔｍ]ｍａｘ_x）／２

続いて、ステップＳ３８において、一呼吸周期分の最大値と最小値データが確保されたかの判定がなされる。ステップＳ３８において、そのデータが確保されたと判定された場合には、ステップＳ３９にて、記憶部４に記憶された次の式にて呼吸変動中央値演算処理（最大値と最小値データの平均値演算）がなされる。
Ｚｔｍ_x←（[Ｚｔｍ]ｍａｘ_x＋[Ｚｔｍ]ｍｉｎ_x）／２

次に、ステップＳ３１の飲食および膀胱尿貯留等による異常値判定処理について、図２０のサブルーチンフローチャートを参照して、詳述する。先ず、ステップＳ４０において、演算・制御部２１は、記憶部４に記憶された次の式にて、体幹部インピーダンス（Ｚｔｍ）が正常許容範囲内かのチェックを行う。
Ｍｅａｎ−３ＳＤ≦Ｚｔｍ≦Ｍｅａｎ＋３ＳＤ
ここで、許容値例としては、２６．７±４．８（Ｍｅａｎ±３ＳＤ）が考えられる。

ステップＳ４１において、体幹部インピーダンスが許容範囲内かの判定がなされる。許容範囲内でないと判定される場合には、ステップＳ４２に移行して、演算・制御部２１にて、体幹部（腹部）コンディション異常に関するメッセージ報知処理がなされ、表示部５２に適切なアドバイスの表示等がなされる。このアドバイスとしては、例えば、「体幹部コンディション異常につき、排便、排尿等の準備処理を実施」等の報知が考えられる。また、準備処理後も同様の判定結果となる場合は、異常値を用いて測定を完了させ、測定の中止はしないようにすることもできる。

ステップＳ４１において許容範囲内で判定される場合には、ステップＳ４３において、演算・制御部２１は、体幹部（腹部）コンディション正常に関するメッセージ報知処理がなされ、表示部５２に適切なアドバイスの表示等がなされる。このアドバイスとしては、例えば、「体幹部コンディション正常」等の報知が考えられる。

このような操作および動作にて、本発明によれば、体幹部（体幹部腹部）の内臓脂肪組織情報を求めることができ、しかも、呼吸による変動の影響除去処理や飲食および膀胱等への水分貯留（尿等）による異常判定処理を行い、それに応じたアドバイス情報も提供できる。なお、前述の実施例では、体幹部内臓脂肪組織情報を脂肪率として求めるものとしたが、本発明は、これに限らず、適当な変換式等を用いることにより、横断面積量や、体積量や重量等として求めることができるものである。

図２１に、本発明の他の実施形態による測定装置の外観斜視図を示す。尚、上の実施形態と同様の部材には同様の番号を付すものとする。本装置１’は、被験者の腹部形状に適合するように多少湾曲させた本体部６０と、この本体部６０に対して多少折れ曲がることができるように、例えば蝶番式に、本体部６０の左右各側に可動状態で設けられた電極支持部６２Ｒ、６２Ｌとから成る。この装置１は図示のように、ハンディタイプのものであってもよく、例えば、電極支持部６２Ｒ、６２Ｌの各側を左右の手で把持しながら被験者の腹に押し当てて使用することができる。電極支持部６２Ｒ、６２Ｌは本体部６０に対して可動状態で設けられていることから、本装置１’は被験者の腹周りにぴったりフィットする。

本体部６０の腹側面に、液晶表示部６４と各種スイッチ６６が設けてある。これらの部分は測定時には被験者の腹側に配置される。したがって、測定中は、被験者は、本体部６０の表示を見ることはできないが、測定後に、腹から引き離すことによってそれを見ることができる。

電極支持部６２は、中心に穴を設けた支持枠７０Ｒ、７０Ｌと、これら支持枠７０Ｒ、７０Ｌの穴７２Ｒ、７２Ｌに左右にかけ渡された２本の並列スライド棒７４Ｒ、７４Ｌと、これらのスライド棒７４Ｒ、７４Ｌに沿ってスライド可能なスライド支持体７６Ｒ、７６Ｌから成る。スライド支持体７６Ｒ、７６Ｌの上面には、被験者の腹に配置される各種電極、即ち、電流印加電極１３Ｌ₁、電圧計測電極１４Ｌ₁、１４Ｌ₂、電流印加電極１３Ｒ₁、電圧計測電極１４Ｒ₁、１４Ｒ₂が設けてある。

電極１３、１４の数や位置は、使用態様に応じて決定される。図２５の例では、図１と同様の配置とした。上記の構成から明らかなように、本実施形態による測定装置１’によれば、スライド支持体７６Ｒ、７６Ｌを装置の左右各側に図示矢印ア方向にスライドさせることにより、それらスライド支持体７６上の電極１３、１４を、被験者の体の大きさに応じて様々な幅に容易に設定することができる。

本発明による体幹部内臓脂肪測定装置の一実施例の外観を示す概略斜視図である。 図１の装置の使用法を示す図である。 本発明による体幹部内臓脂肪測定装置の本体部のブロック図である。 体幹部腹部の構造を模式的に示す図である。 図４に示した体幹部の模式図を臍高さにおける腹囲周横断面にてモデル化した図である。 図５のモデル図を電気的等価回路として表した図である。 図６の回路を簡略化して示したものである。 電極間距離と広がり抵抗の関係を説明する図である。 電極間距離と広がり抵抗の関係を説明する図である。 本発明による電極配置の一例を体幹部腹部の構造とともに模式的に示す図である。 電極配置の一例を示す図である。 電極配置の一例を示す図である。 電極配置の一例を示す図である。 本発明の一実施例による体幹部内臓脂肪測定用の基本フローチャートを示す図である。 図１４の基本フローのサブルーチンとしての皮下脂肪組織量の推定処理フローを示す図である。 図１４の基本フローのサブルーチンとしての内臓器組織量および内臓器組織インピーダンスの推定処理フローを示す図である。 図１４の基本フローのサブルーチンとしての内臓脂肪組織インピーダンスおよび内臓脂肪組織量の推定処理フローを示す図である。 図１４の基本フローのサブルーチンとしての体幹部インピーダンス計測処理フローを示す図である。 図１８の体幹部インピーダンス計測処理フローのサブルーチンとしての体幹部中部インピーダンス計測データ呼吸変動補正処理フローを示す図である。 図１８の体幹部インピーダンス計測処理フローのサブルーチンとしての飲食および膀胱尿貯留等による異常値判定処理フローを示す図である。 本発明の他の実施形態による測定装置の外観斜視図を示す図である。

符号の説明

１ 脂肪測定装置
５ 操作表示パネル
１１ 本体部
１３ 電流印加電極
１４ 電圧計測電極
２１ 演算・制御部
５１ 操作・入力部
５２ 表示部
１２０Ｌ 電線
１２０Ｒ 電線
１３０ グリップ電極部
１４０ グリップ電極部
Ａ 臍

Claims (13)

1. 第１および第２の電流印加電極と第１および第２の電圧計測電極とを体幹部に配置し、前記第１および第２の電流印加電極間に電流を流し、前記第１および第２の電圧計測電極間の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、前記体幹部のインピーダンスから推定される、体幹部内臓脂肪組織情報を利用して、体幹部内臓脂肪組織量を測定する方法において、
   前記第１の電流印加電極および第１の電圧計測電極を体幹周囲方向において臍を中心として見た場合の左右いずれかの腱部に配置することを特徴とする体幹部内臓脂肪測定方法。
2. 第１および第２の電流印加電極と第１および第２の電圧計測電極とを体幹部に配置し、前記第１および第２の電流印加電極間に電流を流し、前記第１および第２の電圧計測電極間の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、前記体幹部のインピーダンスから推定される、体幹部内臓脂肪組織情報を利用して、体幹部内臓脂肪組織量を測定する方法において、
   前記第１の電流印加電極および前記第１の電圧計測電極を、体幹周囲方向において臍を中心として見た場合の左右いずれか一方の側の腱部に、体幹長方向に互いに距離をおいて配置し、
   前記第２の電流印加電極および前記第２の電圧計測電極を、体幹周囲方向において臍を中心として見た場合の他方の側の腱部に、体幹長方向に互いに距離をおいて配置する、
   ことを特徴とする体幹部内臓脂肪測定方法。
3. 体幹部に配置される第１および第２の電流印加電極と第１および第２の電圧計測電極とを有し、前記第１および第２の電流印加電極間に電流を流し、前記第１および第２の電圧計測電極間の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、前記体幹部のインピーダンスから推定される、体幹部内臓脂肪組織情報を利用して、体幹部内臓脂肪組織量を測定する装置において、
   前記第１の電流印加電極および第１の電圧計測電極は体幹周囲方向において臍を中心として見た場合の左右いずれかの腱部に配置されることを特徴とする体幹部内臓脂肪測定装置。
4. 体幹部に配置される第１および第２の電流印加電極と第１および第２の電圧計測電極とを有し、前記第１および第２の電流印加電極間に電流を流し、前記第１および第２の電圧計測電極間の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、前記体幹部のインピーダンスから推定される、体幹部内臓脂肪組織情報を利用して、体幹部内臓脂肪組織量を測定する装置において、
   前記第１の電流印加電極および前記第１の電圧計測電極は、体幹周囲方向において臍を中心として見た場合の左右いずれか一方の側の腱部に、体幹長方向に互いに距離をおいて配置され、
   前記第２の電流印加電極および前記第２の電圧計測電極は、体幹周囲方向において臍を中心として見た場合の他方の側の腱部に、体幹長方向に互いに距離をおいて配置される
   ことを特徴とする体幹部内臓脂肪測定装置。
5. 呼吸周期時間より短いサンプリング周期で測定した体幹部のインピーダンスに基づいて呼吸による変動の影響を除去するための呼吸変動影響除去手段を更に備える請求項３又は４に記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
6. 前記測定した体幹部のインピーダンスを集団の一般的な値と比較することにより異常値判定処理を行う異常値判定処理手段を更に備える請求項３乃至５のいずれかに記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
7. 前記異常値判定処理手段による判定結果に基づいてアドバイス情報を表示する表示手段を更に備える請求項６に記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
8. 前記体幹部内臓脂肪組織量は、体幹部内臓脂肪率で表される請求項３乃至７のいずれかに記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
9. 前記体幹部内臓脂肪組織量は、体幹部内臓脂肪組織横断面積で表される請求項３乃至７のいずれかに記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
10. 前記体幹部内臓脂肪組織量は、体幹部内臓脂肪組織体積量で表される請求項３乃至７のいずれかに記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
11. 前記体幹部内臓脂肪組織量は、体幹部内臓脂肪組織重量で表される請求項３乃至７のいずれかに記載の体幹部内臓脂肪測定装置。
12. 前記腱部が、腹直筋と外腹斜筋間の結合腱部である請求項１又は２に記載の体幹部内臓脂肪測定方法。
13. 前記腱部が、腹直筋と外腹斜筋間の結合腱部である請求項３乃至１１のいずれかに記載の体幹部内臓脂肪測定装置。

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