JP4788147B2

JP4788147B2 - 体脂肪測定装置

Info

Publication number: JP4788147B2
Application number: JP2005018721A
Authority: JP
Inventors: 秀樹田村; 悟田舎片; 宗司村上
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2025-01-26
Also published as: JP2006204450A; EP1844707B1; CN101106940A; CN101106940B; US8095211B2; US20090018463A1; CA2595681A1; CA2595681C; EP1844707A4; WO2006080345A1; DE602006007950D1; EP1844707A1; KR100888306B1; KR20070091360A

Description

本発明は、人体の体脂肪を測定するための体脂肪測定装置に関するものである。

従来から人体の体脂肪（皮下脂肪、内臓脂肪）を安全且つ簡便に測定する方法として生体インピーダンス（ＢＩ）測定を利用した技術や、筋肉と脂肪の吸収率の差を利用して光を照射して受光部で受光される量により皮下脂肪を測定する技術が知られている。

例えば、特許文献１には被測定者の胴部の周囲に複数の電極を配置し、特定の電極間に電流を流すことにより発生する電圧を測定し、インピーダンスを算出し、脂肪量を算出する体脂肪測定装置が開示してある。

また、光による人体の皮下脂肪を測定する手段としては、特許文献２に示される皮下脂肪厚を測定する技術が知られている。

一方、特許文献３にはインピーダンス法及び超音波等の手段を用いた皮下脂肪厚測定から内臓脂肪を算出する技術が開示してある。

また、特許文献４では皮下脂肪厚測定として光方式による測定手段が開示してある。

しかしながら、上記特許文献１に示された従来例においては、被測定者の胴部の総脂肪量を測定し、その結果から総脂肪量と内臓脂肪量の相関から内臓脂肪量を推定するようになっている。この場合、インピーダンス測定では内臓脂肪・皮下脂肪の分離はできず、個人の身体情報（身長、胴囲等）からの推定で分離している。

また、特許文献１には他の方法として、電流印加用電極を胴部正面、背面に配置し、電圧測定用電極を胴部側面に配置して、その間の電圧を測定し、そこから内臓脂肪量を算出する方法も開示してある。

上記特許文献１に示す従来例においては、電圧測定用電極の位置により測定値が変化し、いろいろな胴部形状、胴囲を持つ被測定者の個体差でのばらつきによる誤差が大きくなる。

また、特許文献２に示す従来例では、あくまで皮下脂肪厚が測定できるだけで、基本的には内臓脂肪量を求めることができない。

また、特許文献３、４に示す従来例においては、どちらもインピーダンス法の測定箇所は手足に電極を設けて総脂肪量を求めている。このため、特許文献３、４のいずれにおいても、測定対象部位を直接的に計測しておらず、総脂肪量は相関を利用して算出しており、測定精度の点で問題がある。

また、上記インピーダンス法により総脂肪量を算出するものにおいては、電極を手足に設けて測定したインピーダンスと体脂肪量の関係のデータベースを作成し、このデータベースに基づいて手足で測定したインピーダンスから総脂肪量を算出するもので、データベースの作成が必要で、しかも、このデータベースを作成するには大変な作業になるという問題があった。
特許第３３９６６６３号公報特許第３０３５７９１号公報特開２０００−３５０７１０号公報特開２００３−１６９７８３号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、内臓脂肪量の測定精度が向上し、また、データベースを設けない場合でも被測定者の内臓脂肪量を簡単に推定することができる体脂肪測定装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係る体脂肪測定装置は、被測定者の胴部Ｗに接触する複数の電極１と、光照射部２と光センサ３とを備え、電極１間のインピーダンス値を測定するインピーダンス測定手段４と、光照射部２と光センサ３とにより被測定者の皮下脂肪厚を測定する皮下脂肪厚測定手段５と、インピーダンス測定手段４で計測したインピーダンスに基づいて求めた被測定者の総脂肪量から、皮下脂肪厚測定手段５で測定した皮下脂肪厚に基づいて求めた皮下脂肪量を減じて被測定者の内臓脂肪量を求める体脂肪推定手段６とを設け、前記複数の電極１は、少なくとも一対のインピーダンス測定電流用１ａと一対の電圧計測用の電極１ｂとを有し、前記一対のインピーダンス測定電流用と前記電圧計測用の電極１ａ、１ｂはそれぞれ胴部Ｗを挟んで対向して配置されており、前記一対の電圧計測用の電極１ｂは前記一対のインピーダンス測定電流用の電極１ａの傍らに位置させて成り、プローブ２０の胴部Ｗへの接触面に、インピーダンス測定電流用の電極１ａと電圧計測用の電極１ｂ、及び、光照射部２と光センサ３が、１箇所にまとめて設けてあると共に、光照射部２と光センサ３が、インピーダンス測定電流用の電極１ａと電圧計測用の電極１ｂの間に設けてあることを特徴とするものである。

被測定者の胴部Ｗの測定対象部位をインピーダンス方式を用いて直接測定して胴部総脂肪量を直接測定し、なおかつ胴部Ｗの測定対象部位の皮下脂肪厚を直接光照射部２と光センサ３とにより直接測定してその値から皮下脂肪量を算出し、上記測定対象部位を直接測定して求めた胴部総脂肪量から測定対象部位を直接測定して求めた皮下脂肪量を減じることで、内臓脂肪量を算出することができる。この場合、身体的特徴をパラメータとして補正することで内臓脂肪量を算出する場合、上記パラメータの一つとして光照射部２と光センサ３とで測定した測定対象部位の皮下脂肪厚（又は皮下脂肪量）を採用できて、より精度よく内臓脂肪量を推定することができる。また、データベースがなくても、測定対象部位である胴部Ｗを直接測定して求めた総脂肪量から皮下脂肪量を減ずるだけで、データベース無しで簡単に内臓脂肪量を推定することができる。また、プローブ２０の胴部Ｗへの接触面に、インピーダンス測定電流用の電極１ａと電圧計測用の電極１ｂ、及び、光照射部２と光センサ３が、１箇所にまとめて設けてあると共に、光照射部２と光センサ３が、インピーダンス測定電流用の電極１ａと電圧計測用の電極１ｂの間に設けてあるので、インピーダンスを測定した部位と同一箇所の皮下脂肪厚を測定できて精度よく体脂肪量の計測ができ、また、インピーダンスによる測定と光方式による測定をほぼ同時に測定することが可能となり、被測定者が同一姿勢をしている時の測定となって、安定したインピーダンスの測定、皮下脂肪厚の測定ができ、更に、インピーダンス測定電流用の電極１ａと電圧計測用の電極１ｂ、及び、光照射部２と光センサ３とを同一部材の同一箇所にまとめて配置でき、体脂肪測定装置の部品点数が低減でき、取扱いも容易となる。

また、被測定者の胴部Ｗの異なる対向位置に接触させるための複数組の電極１を備えることが好ましい。

このような構成とすることで、体脂肪の形状を考慮することが可能となり、測定精度が向上することになる。

また、被測定者の胴部Ｗの異なる位置において被測定者の皮下脂肪厚を測定するための光照射部２と光センサ３を複数組み備えることが好ましい。

このような構成とすることで、測定対象部位における皮下脂肪の厚さ分布がわかり、測定対象部位における皮下脂肪の厚さ分布を考慮することが可能となり、体脂肪の測定精度が向上することになる。

本発明は、内臓脂肪量を簡単に求めることができる。ここで、身体的特徴をパラメータとして補正することで内臓脂肪量を算出する場合、上記パラメータの一つとして光照射部と光センサとで測定した測定対象部位の皮下脂肪厚（又は皮下脂肪量）を採用できて、より精度よく内臓脂肪量を推定することができる。また、データベースが無くても、測定対象部位である胴部を直接測定して求めた総脂肪量から、測定対象部位である胴部を直接測定して求めた皮下脂肪量を減ずるだけで、データベース無しで簡単に内臓脂肪量を推定できる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

図１、図２、図３には本発明の一実施形態が示してある。図１にはインピーダンス測定装置８の概略構成図が示してあり、図２には光式皮下脂肪測定装置９の概略構成図が示してあり、図３には制御ブロック図が示してある。

インピーダンス測定装置８には被測定者の胴部Ｗに接触させるための複数の電極１が設けてある。この複数の電極１は、被測定者の胴部Ｗに接触させるためのインピーダンス測定電流用の対となった電極１ａと、被測定者の胴部Ｗに接触させるための電圧計測用の対となった電極１ｂである。また、インピーダンス測定装置８には、上記インピーダンス測定電流用の対となった電極１ａに電流を流す電流源１０と、電圧計測用の対となった電極１ｂ間に発生した電圧を測定する電圧計１２と、電極１間に流れる電流と、電圧計１２で測定した電圧に基づいて対となる電極１間のインピーダンス値を測定するインピーダンス測定手段４とを備えている。

被測定者の計測対象部位である胴部Ｗの断面を模式的に表現すると、図１に示すように外周部に皮下脂肪１３があり、皮下脂肪１３の内側に筋肉１４があり、更に筋肉１４の内側に内臓脂肪１５が存在するというように表現できる。

ここで、上記インピーダンス測定装置８の一対のインピーダンス測定電流用の電極１ａを被測定者の計測対象部位である胴部Ｗに接触させ、一対の電圧計測用の電極１ｂを胴部Ｗに接触させる。この場合、一対のインピーダンス測定電流用の電極１ａは該電極１ａを通して胴部Ｗに電流を流した場合、電流が内臓脂肪１５を通るように胴部Ｗを挟んで対向する位置において胴部Ｗにそれぞれ接触させる。また、添付図面に示す実施形態では一対の電圧計測用の電極１ｂは胴部Ｗを挟んで対向する位置となるように上記一対のインピーダンス測定電流用の電極１ａの傍に位置させてある。

電流源１０からインピーダンス測定電流用の電極１ａを通して被測定者の胴部Ｗに電流が流れて、電圧が発生する。この電圧を電圧計１２により測定し、電極１ａ間に流れる電流と、電圧計１２で測定した電圧に基づいて対となる電極１ａ間のインピーダンス値を算出する。

この場合、胴部Ｗを挟んで対向する一対のインピーダンス測定電流用の電極１ａ間に胴部Ｗを通して流れる電流は、図１の矢印のように広がりをもって流れ、このため、算出されたインピーダンスは胴部Ｗを挟んで対向する部位間の合成インピーダンスとなり、胴部Ｗ断面の総脂肪量に基づいた値となる。

したがって総脂肪量（皮下脂肪＋内臓脂肪）が多ければ、上記合成インピーダンスは大きくなり、総脂肪量が少なければ合成インピーダンスは小さくなる。

一方、光式皮下脂肪測定装置９は、胴部Ｗの表面から胴部Ｗの組織内に光を照射する光照射部２と、胴部Ｗ組織からの反射光を受光する光センサ３と、光センサ３での受光情報に基づいて被測定者の胴部Ｗの皮下脂肪厚を測定する皮下脂肪厚測定手段５とを備えている。光照射部２としては例えば赤外線を照射するもので赤外線発光素子が使用できる。

添付図面に示す実施形態では光センサ３は光照射部２の傍に位置させてある。

光照射部２と光センサ３とは被測定者の計測対象部位である胴部Ｗに接触させるものであり、光照射部２から出た光は皮下脂肪１３で散乱し、その内側の筋肉１４で吸収される。したがって、光照射部２から出た光は皮下脂肪１３が薄い場合は、皮膚の表面方向への拡散は少なく、皮膚の表面の方に戻る光は少なくまた広がりも少ない。このため、光センサ３に届く光量は少なくなる。一方、皮下脂肪１３が厚い場合は、光照射部２から出た光の散乱が多くなり、皮膚の表面の方に戻る光も多くなりまた広がりも大きい。このため、光センサ３に届く光量は多くなる。

上記光センサ３での受光情報に基づき皮下脂肪厚測定手段５で皮下脂肪１３の厚みが算出されるもので、このようにすることで被測定者の計測対象部位である胴部Ｗの皮下脂肪厚を直接測定することができる。

上記のようにして被測定者の計測対象部位である胴部Ｗをインピーダンス測定装置８によって直接測定して求められたインピーダンスと、光式皮下脂肪測定装置９によって計測対象部位である胴部Ｗを直接測定して求められた胴部Ｗの皮下脂肪厚のデータに基づき、体脂肪推定手段６でインピーダンスに基づいて被測定者の総脂肪量を求め、更に、皮下脂肪厚に基づいて皮下脂肪量を求め、このようにして求めた総脂肪量から皮下脂肪量を減じて被測定者の内臓脂肪量を求めるようになっており、求められた被測定者の内臓脂肪量が表示手段１６により表示されるようになっている。

ここで、上記内臓脂肪量を求めるに当たって、被測定者の身長や胴囲等の身体的特徴により補正することで内臓脂肪量の推定が精度よくできる。このため、身長や胴囲等の身体的特徴と体脂肪量との関係のデータをデータベースに蓄積し、データベースのデータに基づいて被測定者の身長や胴囲等の身体的特徴に対応した補正をするのであるが、この場合、本発明においては、データベースに蓄積するデータとして身長や胴囲等のデータに加え、更に、皮下脂肪厚（皮下脂肪量）に関するデータを蓄積しておき、被測定者の身長や胴囲等に加え更に上記のように光式皮下脂肪測定装置９により直接測定した被測定者の皮下脂肪厚（皮下脂肪量）に基づいて内臓脂肪量を補正することで、より精度よく被測定者の内臓脂肪量を推定することができる。

また、データベースを設けない場合であっても、人体の胴部Ｗを例えば、外側に皮下脂肪１３があり、皮下脂肪１３の内側に筋肉１４があり、更に筋肉１４の内側に内臓脂肪１５が存在するという図１の模式図に示すようなモデルとして採用することで、体脂肪推定手段６でインピーダンスに基づいて被測定者の総脂肪量を求め、更に、皮下脂肪厚に基づいて皮下脂肪量を求め、このようにして求めた総脂肪量から皮下脂肪量を減じる計算を行うのみでデータベースを設けなくても内臓脂肪量を簡単に推定できる。

上記実施形態では皮下脂肪厚測定部位を胴部Ｗの１箇所で求めたが、これを胴部Ｗの複数箇所（臍部、背面、側面等）で測定することで、胴部Ｗの周長上での皮下脂肪分布がわかるので、皮下脂肪量の測定精度が上がり、その結果内臓脂肪量の算出の精度も向上できることになる。

更に、インピーダンス測定を、図４のように複数箇所で行うようにしてもよい。すなわちインピーダンス測定電流用の対となった電極１ａを複数組設け（図４の実施形態ではインピーダンス測定電流用の対となった電極１ａを２組設けてある）、複数組の対となったインピーダンス測定電流用の電極１ａで測定対象部位である胴部Ｗの異なる位置に接触させるようにしている。例えば、一方の組の対となったインピーダンス測定電流用の電極１ａを胴部Ｗの前後面に胴部Ｗを挟むようにして接触させると共に他方の組の対となったインピーダンス測定電流用の電極１ａを胴部Ｗの左右側面に胴部Ｗを挟むようにして接触させる。また、図４の実施形態では電圧計測用の対となった電極１ｂを複数組設け（図４の実施形態では電圧計測用の対となった電極１ｂを２組設けてある）、複数組のインピーダンス測定電流用の電極１ａの傍にそれぞれ対応する複数組みの電圧計測用の対となった電極１ｂを位置させてある。

そして、一方の対となったインピーダンス測定電流用の電極１ａ間に電流を流し、一方の対となった電圧計測用の対となった電極１ｂ間の電圧を電圧計１２で計測してインピーダンスを求め、スイッチ１９ａ、１９ｂを切り換えることで、他方の対となったインピーダンス測定電流用の電極１ａ間に電流を流し、他方の対となった電圧計測用の対となった電極１ｂ間の電圧を電圧計１２で計測してインピーダンスを求めることができるようになっており、このようにすることで、二次元的に体脂肪量がわかり、簡単に皮下脂肪分布、内臓脂肪分布を画像化して表示手段１６で画像として表示することが可能となり、被測定者に視覚的に皮下脂肪量、内臓脂肪量を提示することができ、被測定者も理解し易い。

図５には本発明の他の実施形態を示してある。

本実施形態では、上記インピーダンス測定装置８における胴部Ｗに接触させる電極１ａ、１ｂと、光式皮下脂肪測定装置９の光照射部２と光センサ３とを１箇所にまとめて設けた例である。つまり、プローブ２０の胴部Ｗへの接触面２１に電極１ａ、１ｂと、光照射部２及び光センサ３とを１箇所にまとめて設けてあり、このようにすることで、インピーダンス測定部位と皮下脂肪測定部位とが同一箇所となり、インピーダンスを測定した部位と同一箇所の皮下脂肪厚が測定できるようになって、より精度よく体脂肪量の計測ができることになる。

更に、インピーダンスによる測定と光方式による測定をほぼ同時に測定できるので、被測定者が同一姿勢をしている時の測定となり、安定したインピーダンスの測定、皮下脂肪厚の測定ができて、より高精度で総脂肪量、皮下脂肪量、内臓脂肪量を測定することができる。

しかも、プローブ２０の胴部Ｗへの接触面２１に電極１ａ、１ｂと、光照射部２及び光センサ３とを１箇所にまとめて設けることで、体脂肪測定装置の部品点数が低減でき、取扱いも容易となり、測定時間も短縮できて被測定者への負荷も軽くなる。

図６には本発明の更に他の実施形態が示してある。

図６において７は支持部材であり、この支持部材７は変形性を有する帯状をした長尺のもので、被測定者の胴部Ｗの周方向に沿って配置することができるようになっている。支持部材７には図示を省略しているが、胴部Ｗの周方向に沿って配置した状態で胴部Ｗに着脱自在に装着するための手段が設けてある。この支持部材７にその長手方向に沿って光照射部２と光センサ３とを移動可能に取付けてある。図６に示す実施形態では、支持部材７は内周面部の中央に内方に向けて内側突条２２が突設してあり、プローブ２０にはコ字状溝部２３が設けてあって、プローブ２０のコ字状溝部２３を帯状をした支持部材７に支持部材７の長手方向に沿って移動自在に嵌め込んである。プローブ２０にはコ字状溝部２３の内側開口部の上下両端部からそれぞれ突片部２４を対向するように突設してあり、上下の突片部２４のうち一方には光照射部２が設けてあると共に他方に光センサ３が設けてあり、該上下の突片部２４間に上記支持部材７の内側突条２２が位置していて、上下の突片部２４と内側突条２２とはほぼ面一となっており、これにより、支持部材７を被測定者の胴部Ｗに沿わせて接触させた場合に光照射部２と光センサ３とが胴部Ｗに接触するようになっている。

この実施形態においては、帯状をした支持部材７を被測定者の胴部Ｗの周方向に沿って配置して装着した状態で、プローブ２０を支持部材７に沿って移動することで胴部Ｗの周囲に沿ってプローブ２０を移動して、逐次受光量を測定することができる。これにより測定胴部Ｗの断面での皮下脂肪厚を胴部Ｗの周囲の各部位ごとに正確に測定でき、正確な皮下脂肪量を求めることができる。

この場合、プローブ２０の移動量を計測する手段を設けてもよく、プローブ２０の移動量を計測すると胴部Ｗの周長を自動的に計測でき、皮下脂肪厚情報、胴部Ｗの周長情報から皮下脂肪量を算出することができる。

また、加速度センサ等を用いてプローブ２０の移動量、移動方向を測定すれば、胴部Ｗの輪郭形状情報がわかり、画像化の際により詳細な画像が描けることになる。

図７には本発明の更に他の実施形態が示してある。

本実施形態においては、被測定者の胴部Ｗに装着するための変形性を有する帯状の支持部材７にインピーダンス測定電流用の電極１ａ、電圧計測用の電極１ｂと、光方式による測定のための光照射部２と光センサ３とを設け、この支持部材７を被測定者の胴部Ｗに沿って配置して装着する際の押圧を調整する押圧調整手段を設けてある。

具体的には変形性を有する帯状の支持部材７が内部が中空部２５となったチューブにより構成してあり、中空部２５に押圧調整手段を構成するエア供給手段（図示せず）によりエアを供給することができるようになっている。この支持部材７の内面部には電極１ａ、１ｂと、光照射部２と光センサ３とを設けてある。また、図示を省略しているが支持部材７には圧力センサが設けてある。

本実施形態においては、チューブにより構成した帯状の支持部材７を被測定者の胴部Ｗの周方向に沿って配置して装着し、その後、押圧調整手段を構成するエア供給手段によりエアを支持部材７の中空部２５内に供給し、圧力センサにより胴部Ｗへの支持部材７の接触圧を測定して押圧調整手段を構成するエア供給手段からのエアの供給量を調整することで、電極１ａ、１ｂ、光照射部２、光センサ３の胴部Ｗに対する接触圧をインピーダンス法、光方式それぞれに適した接触圧となるように制御することができるようになっている。これによりインピーダンスの測定と、光照射による皮下脂肪の厚さの測定をそれぞれ被測定者の胴部Ｗへの最適の押圧状態で実施することができ、測定精度が向上するものである。

本発明のインピーダンス測定装置によるインピーダンス測定の概略構成図である。同上の光式皮下脂肪測定装置による皮下脂肪厚の測定の概略構成図である。同上の制御ブロック図である。本発明の他の実施形態の概略構成図である。本発明の更に他の実施形態の斜視図である。本発明の更に他の実施形態の要部斜視図である。本発明の更に他の実施形態の要部斜視図である。

符号の説明

１電極
２光照射部
３光センサ
４インピーダンス測定手段
５皮下脂肪厚測定手段
６体脂肪推定手段
７支持部材
Ｗ胴部

Claims

被測定者の胴部に接触する複数の電極と、光照射部と光センサとを備え、電極間のインピーダンス値を測定するインピーダンス測定手段と、光照射部と光センサとにより被測定者の皮下脂肪厚を測定する皮下脂肪厚測定手段と、インピーダンス測定手段で計測したインピーダンスに基づいて求めた被測定者の総脂肪量から、皮下脂肪厚測定手段で測定した皮下脂肪厚に基づいて求めた皮下脂肪量を減じて被測定者の内臓脂肪量を求める体脂肪推定手段とを設け、
前記複数の電極は、少なくとも一対のインピーダンス測定電流用と一対の電圧計測用の電極とを有し、前記一対のインピーダンス測定電流用と前記電圧計測用の電極はそれぞれ胴部を挟んで対向して配置されており、前記一対の電圧計測用の電極は前記一対のインピーダンス測定電流用の電極の傍らに位置させて成り、
プローブの胴部への接触面に、インピーダンス測定電流用の電極と電圧計測用の電極、及び、光照射部と光センサが、１箇所にまとめて設けてあると共に、光照射部と光センサが、インピーダンス測定電流用の電極と電圧計測用の電極の間に設けてあることを特徴とする体脂肪測定装置。
被測定者の胴部の異なる対向位置に接触させるための複数組の電極を備えたことを特徴とする請求項１記載の体脂肪測定装置。
被測定者の胴部の異なる位置において被測定者の皮下脂肪厚を測定するための光照射部と光センサを複数組備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２の記載の体脂肪測定装置。