JP5189158B2 - Body fat scale - Google Patents
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Description
本発明は、身体内のインピーダンスを測定することにより体脂肪量および体脂肪率を求める体脂肪計に関するものである。 The present invention relates to a body fat meter that determines body fat mass and body fat percentage by measuring impedance in the body.
従来、この種の体脂肪計として、例えば特許文献1に開示されているように、測定板上に複数の電極を設け、被測定者の両足をそれぞれ電極上に置いて体脂肪量を測定するようにしたものが知られている。このような体脂肪計において、各電極間は電気絶縁しておくことが正しい測定を行う上での条件となっている。この理由は、従来用いられている身体内インピーダンス測定法が、測定電極と被検体との間にある接触インピーダンスを回避して測定対象となる身体内インピーダンスのみを測定することのできる4端子法(ケルビン・ダブルブリッジ法)であることによる。
Conventionally, as a body fat meter of this type, for example, as disclosed in
次に、図15を参照しつつ、前記従来装置による測定法について説明する。図示のように、4端子法では、例えば両足の足の裏の2箇所の皮膚と接触する電極E11,E12および電極E21,E22をそれぞれ設け、電極E12,E22を電源印加用電極として定電流Iを印加し、電極E11,E21を電圧測定用電極としてAMP11からなる電圧測定回路によってそれら電極E11,E21間に発生する電圧信号を測定するものである。 Next, a measurement method using the conventional apparatus will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in the four-terminal method, for example, electrodes E11 and E12 and electrodes E21 and E22 that are in contact with two skins on the soles of both feet are provided, respectively, and the constant current I is set using the electrodes E12 and E22 as power supply electrodes. And a voltage signal generated between the electrodes E11 and E21 is measured by a voltage measuring circuit composed of the AMP11 using the electrodes E11 and E21 as voltage measuring electrodes.
ここで、電極E11,E12,E21,E22と皮膚との間の接触インピーダンスをそれぞれr11,r12,r21,r22とし、電圧測定回路の入力インピーダンスをそれら接触インピーダンスに比べて十分に大きな値にしておいて、電源印加電極E12,E22間に定電流を流したとき接触インピーダンスr11,r21の方へは測定精度に影響を与えるような電流が実質的に流れないようにする、言い換えれば電流Iが接触インピーダンスr11,r21に分流せずに、身体内インピーダンスr0を含むループに流れるようにする。このようにすれば、接触インピーダンスr11,r21における電位降下は無視できるので、電極E11,E21間の電圧を測定することによって、被測定者の身体内の点P−Q間に発生する電圧が測定できることになる。 Here, the contact impedances between the electrodes E11, E12, E21, and E22 and the skin are r11, r12, r21, and r22, respectively, and the input impedance of the voltage measurement circuit is set to a sufficiently large value as compared with these contact impedances. Thus, when a constant current is passed between the power application electrodes E12 and E22, the contact impedances r11 and r21 are prevented from substantially flowing a current that affects the measurement accuracy. Instead of diverting to the impedances r11 and r21, the current flows in a loop including the in-body impedance r0. In this way, since the potential drop in the contact impedances r11 and r21 can be ignored, the voltage generated between the points PQ in the body of the subject is measured by measuring the voltage between the electrodes E11 and E21. It will be possible.
こうして、この点P−Q間の電圧(電位降下)は身体内インピーダンスr0の両端電圧V11になっているので、この電圧V11を測定して式V11/I=r0によって身体内インピーダンスr0を求めることができる。すなわち、電極E11,E21は接触インピーダンスの影響を受けずに身体内インピーダンスr0のみを測定できる電極として機能する。 Thus, since the voltage (potential drop) between the points P and Q is the voltage V11 across the body impedance r0, the voltage V11 is measured to obtain the body impedance r0 by the equation V11 / I = r0. Can do. That is, the electrodes E11 and E21 function as electrodes that can measure only the in-body impedance r0 without being affected by the contact impedance.
ところで、前述のような測定法において、図16(a)に示されるように、仮に電極E11,E12間および電極E21,E22間に接触インピーダンスr11,r21の大きさに比べて無視できない値の抵抗成分R1,R2がそれぞれ存在するものとすれば、電流はr11,r12,R1およびr21,r22,R2からなるループに流れて、接触インピーダンスr11,r21に電位降下が生じることになる。 By the way, in the measurement method as described above, as shown in FIG. 16 (a), it is assumed that the resistance between the electrodes E11 and E12 and between the electrodes E21 and E22 is a value that cannot be ignored compared to the magnitude of the contact impedances r11 and r21. If the components R1 and R2 are present, current flows through a loop composed of r11, r12, R1 and r21, r22, R2, and a potential drop occurs in the contact impedances r11, r21.
そうすると、電圧測定回路は点P−Q間の電圧である身体内インピーダンスr0の発生電圧を測定できず、接触インピーダンスr11,r21の電圧降下分が加わった点R−S間の電圧が測定されることになって、正確な身体内インピーダンスr0の値を求めることができなくなる。 Then, the voltage measurement circuit cannot measure the voltage generated by the body impedance r0, which is the voltage between the points P and Q, and the voltage between the points R and S to which the voltage drops of the contact impedances r11 and r21 are added is measured. As a result, an accurate value of the in-body impedance r0 cannot be obtained.
また、図16(b)に示されるように、電極E12,E22間に身体内インピーダンスr0に比べて無視できない値の抵抗成分R3が存在するとすれば、電流Iに比べて無視できない大きさの電流iがその抵抗R3の方へ流れるため、式r0=V1・Iによって身体内インピーダンスr0を求めたときに大きな測定誤差が生じてしまう。 Also, as shown in FIG. 16B, if there is a resistance component R3 having a value that cannot be ignored compared to the in-body impedance r0 between the electrodes E12 and E22, a current that cannot be ignored compared to the current I. Since i flows toward the resistor R3, a large measurement error occurs when the in-body impedance r0 is obtained by the equation r0 = V1 · I.
このような理由から、従来方法においては、電極の作用を、電源を印加する電極と電圧を測定する測定電極とに分け、電源印加電極には定電流(もしくは定電圧)を与え、この電源印加電極と測定電極との間にできる限り電極間の絶縁性を保つことによって電圧測定電極から正確な身体内電圧もしくは身体内インピーダンスのみを検出して測定するようにされている。 For this reason, in the conventional method, the action of the electrode is divided into an electrode for applying power and a measurement electrode for measuring voltage, and a constant current (or constant voltage) is applied to the power application electrode. By maintaining the insulation between the electrodes as much as possible between the electrodes and the measurement electrodes, only the accurate in-body voltage or in-body impedance is detected and measured from the voltage measurement electrodes.
しかしながら、前記従来の測定方法では、特に足を電極上に載せて体脂肪の測定を行う場合に、足に水分もしくは汚れが付着することが多いことから、多数の測定者が測定を行うと電極間の絶縁状態が低下し、電気伝導度が増して前述のような測定誤差が発生するという問題点がある。なお、この種の測定器(特に体重計と体脂肪計とを兼用する測定器)は風呂場など湿気の多い環境に置かれる場合が多く、そのような測定誤差が発生する確率は大きいと言える。 However, in the conventional measurement method, particularly when body fat is measured with the foot placed on the electrode, moisture or dirt often adheres to the foot. There is a problem in that the insulation state decreases, the electrical conductivity increases, and the above-described measurement error occurs. Note that this type of measuring instrument (especially a measuring instrument that combines a weight scale and a body fat scale) is often placed in a humid environment such as a bathroom, and it can be said that there is a high probability that such a measurement error will occur. .
ところで、前記従来の測定方法を用いた体脂肪測定器では、測定者の手、足などが濡れていて皮膚表面インピーダンスが低くなり、皮膚表面に電流が流れることによって発生する測定誤差の影響を回避して正しい測定を行えるようにする機能については考慮されておらず、またそのような測定誤差が発生した場合に警報を発する機能についても考慮されていないのが実状である。 By the way, in the body fat measuring device using the conventional measuring method, the measurement surface error caused by the current flowing on the skin surface is avoided by the skin surface impedance being lowered due to the wet hands and feet of the measurer. In fact, the function of enabling correct measurement is not considered, and the function of issuing an alarm when such a measurement error occurs is not considered.
なお、前記図15において、特に電極E12,E22に対する測定者の接触状態が不適切である場合には、定電流回路の負荷が大きくなり、出力電圧が飽和して定電流特性を維持できなくなって正しい測定値が得られなくなる事態に至ることとなるが、このような事態に至る前に、定電流回路の出力電圧を測定し、その電圧が一定値以上の場合に警報を発するようにした装置については既に提案されている。しかし、このような装置の場合、接触状態が適切でなくなるに伴い、電圧測定回路の入力端子から見た測定信号源インピーダンスが極めて高くなるために、誘導ノイズ源からのノイズ信号の影響を受けるようになり、その電圧測定回路の出力に予測できない出力が現れてしまう。この結果、測定者はその出力を測定値と間違える可能性があるだけでなく、測定不良として正しい判定ができなくなる可能性がある。また、この従来装置では、どの接触部に接触不良が発生しているかを警報する機能については何ら考慮されていない。 In FIG. 15, especially when the contact state of the measurer with the electrodes E12 and E22 is inappropriate, the load of the constant current circuit becomes large, the output voltage is saturated, and the constant current characteristic cannot be maintained. A device that measures the output voltage of the constant current circuit and issues an alarm when the voltage exceeds a certain value before reaching such a situation. Has already been proposed. However, in the case of such a device, as the contact state becomes inappropriate, the measurement signal source impedance viewed from the input terminal of the voltage measurement circuit becomes extremely high, so that it is affected by the noise signal from the induction noise source. Thus, an unpredictable output appears in the output of the voltage measurement circuit. As a result, the measurer may not only mistake the output for the measured value, but may not be able to correctly determine the measurement failure. Moreover, in this conventional apparatus, no consideration is given to the function of warning which contact portion has a contact failure.
本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、身体内インピーダンスと、電極と身体皮膚面との間の接触インピーダンスとを同時に測定できるようにして、測定者自身の状態および測定者の測定状態を正確に判断しながら身体内インピーダンスを正確に測定することのできる体脂肪計を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、種々の観点における測定状態の不具合の部位と程度とを測定者が容易に判定することのできる体脂肪計を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and enables measurement of an in-body impedance and a contact impedance between an electrode and a body skin surface at the same time. An object of the present invention is to provide a body fat scale that can accurately measure the in-body impedance while accurately determining the measurement state of the person.
It is another object of the present invention to provide a body fat scale that allows a measurer to easily determine the location and extent of a problem in the measurement state from various viewpoints.
前記目的を達成するために、本発明による体脂肪計は、
身体皮膚面に接触させる複数の接触部および複数の接触部間を導電性材料によって構成し、前記複数の接触部および複数の接触部間を常に測定可能な電気伝導度に保つようにして、前記身体皮膚面に接触させる複数の接触部に流れる電流によって前記複数の接触部に生じる電位差を除外して身体内インピーダンスを求める演算が行われることを特徴とするものである(第1発明)。
In order to achieve the above object, a body fat scale according to the present invention comprises:
A plurality of contact portions to be brought into contact with the body skin surface and a portion between the plurality of contact portions are formed of a conductive material, and the plurality of contact portions and the plurality of contact portions are always kept at a measurable electrical conductivity, The calculation for obtaining the in-body impedance is performed by eliminating the potential difference generated in the plurality of contact portions by the current flowing through the plurality of contact portions to be brought into contact with the body skin surface (first invention).
前記第1発明において、測定者による身体内インピーダンスの測定前に前記接触部間のインピーダンスの測定操作がなされ、この測定操作により測定されたインピーダンスを用いて前記身体内インピーダンスの演算が行われるよう構成されているのが好ましい(第2発明)。 In the first invention, the measurement operation of the impedance between the contact portions is performed before the measurement of the in-body impedance by the measurer, and the calculation of the in-body impedance is performed using the impedance measured by the measurement operation. It is preferable that this is done (second invention).
また、前記身体内インピーダンスと、前記身体皮膚面と前記身体皮膚面に接触させる複数の接触部との接触インピーダンスとをそれぞれ独立して求めるようにされるのが良い(第3発明)。 In addition, it is preferable that the in-body impedance and the contact impedances of the body skin surface and a plurality of contact portions to be brought into contact with the body skin surface are obtained independently (third invention).
前記第3発明において、前記接触インピーダンスの部位別の大小の判定結果と、各接触部間の等価インピーダンスの部位別の大小の判定結果とを表示する表示手段が設けられるのが好ましい(第4発明)。 In the third aspect of the invention, it is preferable that display means for displaying the determination result of the contact impedance for each region and the determination result for each region of the equivalent impedance between the contact portions is provided (fourth invention). ).
ここで、前記接触インピーダンスの判定結果は、この接触インピーダンスを測定し、この測定値が予め設定された基準値よりも大き過ぎることにより測定が不適であること、およびその部位、程度を意味する判定結果を文字、数字、音声などにより表示するものとするのが良い(第5発明)。 Here, the determination result of the contact impedance means that the contact impedance is measured, and the measurement value is too larger than a preset reference value, so that the measurement is inappropriate, and the part and the degree are determined. The result should be displayed with letters, numbers, voice, etc. (Fifth Invention).
また、前記接触インピーダンスの判定結果は、この接触インピーダンスを測定し、この測定値が予め設定された基準値よりも小さ過ぎることにより測定が不適であること、およびその部位、程度を意味する判定結果を文字、数字、音声などにより表示するものであっても良い(第6発明)。 The determination result of the contact impedance is a determination result indicating that the contact impedance is measured and the measurement value is too smaller than a preset reference value, and that the measurement is inappropriate, and its part and degree. May be displayed by letters, numbers, voice, etc. (sixth invention).
また、前記等価インピーダンスの判定結果は、各接触部間のインピーダンスを測定し、この測定値が予め設定された基準値よりも小さ過ぎることにより測定が不適であること、およびその部位、程度を意味する判定結果を文字、数字、音声などにより表示するものとするのが良い(第7発明)。 Further, the determination result of the equivalent impedance means that the impedance between each contact portion is measured, and that the measurement value is too small than a preset reference value, and that the measurement is inappropriate, and its part and degree. The determination result to be displayed is preferably displayed by letters, numbers, voices, etc. (seventh invention).
前記第4発明において、各接触部間のインピーダンスの測定操作と体重負荷のない状態における零点調整操作とが同一の指令操作で実施するようにされるのが好ましい(第8発明)。 In the fourth aspect of the invention, it is preferable that the impedance measurement operation between the contact portions and the zero point adjustment operation in a state where there is no weight load are performed by the same command operation (eighth aspect).
また、前記第4発明において、身体皮膚面と導電性測定板との接触部が少なくとも5箇所設けられ、これら接触部の接触インピーダンスの変化量から測定者の精神的発汗量が測定されるのが好ましい(第9発明)。 In the fourth aspect of the present invention, at least five contact portions between the body skin surface and the conductive measurement plate are provided, and the mental sweating amount of the measurer is measured from the amount of change in the contact impedance of these contact portions. Preferred (9th invention).
本発明によれば、身体皮膚面に接触させる複数の接触部および複数の接触部間が導電性材料によって構成されているので、身体皮膚面に接触させる接触部および接触部間には常に測定可能な適切な大きさの電流が流れることになる。したがって、接触部にも電圧降下が起きるようになるが、全ての接触部および接触部相互間に電流が流れることによって、身体内インピーダンスと接触インピーダンスとが正確に測定できるようになる。また、前記接触部を有する測定板の不良状態や測定者の測定不良状態を正確に警報できるようになる。さらに、接触部間に水分付着などがあって、従来の測定方法では誤差を生じるほどに接触部間の電気伝導度が増加しても、接触部間の等価抵抗値を考慮に入れた測定と演算とを行わせることで、精度を落とすことなく、正確な身体内インピーダンスを測定することができる。また、測定板には特別に金属電極を設けなくても良く、しかも同一材料によって一体に構成できるので、測定板の構造を従来のものに比較して簡素にすることができ、製作が容易であるという利点もある。 According to the present invention, since a plurality of contact portions that are brought into contact with the body skin surface and a portion between the plurality of contact portions are made of the conductive material, measurement is always possible between the contact portions that are brought into contact with the body skin surface and the contact portions. Therefore, a current having an appropriate magnitude flows. Therefore, although a voltage drop also occurs at the contact portion, current flows between all the contact portions and between the contact portions, so that the in-body impedance and the contact impedance can be accurately measured. In addition, it is possible to accurately warn of a measurement plate having the contact portion and a measurement person's measurement failure status. Furthermore, even if there is moisture adhesion between the contact parts and the electrical conductivity between the contact parts increases to the extent that an error occurs in the conventional measurement method, the measurement takes into account the equivalent resistance value between the contact parts. By performing the calculation, an accurate in-body impedance can be measured without degrading accuracy. In addition, the measurement plate does not need to be specially provided with metal electrodes, and can be integrally formed of the same material, so that the structure of the measurement plate can be simplified as compared with the conventional one, and manufacturing is easy. There is also an advantage of being.
また、前記第5発明の構成によれば、測定者が接触部と如何なる接触状態を取った場合でも、誘導ノイズの影響を受けずに身体内インピーダンスと接触インピーダンスとを測定し、接触インピーダンスの大きい部位と程度とを判断して、正確な測定不良警報を発することができる。さらに、前記第6発明の構成によれば、測定者が、皮膚面が濡れていることにより測定精度に影響を与える場合に、接触部近傍の皮膚内部組織を含む接触インピーダンスの小さい部位と程度を判断して、正確な測定不良警報を発することができる。 Further, according to the configuration of the fifth aspect of the present invention, even when the measurer takes any contact state with the contact portion, the body impedance and the contact impedance are measured without being affected by the induction noise, and the contact impedance is large. An accurate measurement failure alarm can be issued by judging the part and degree. Furthermore, according to the configuration of the sixth invention, when the measurer affects the measurement accuracy due to the wet skin surface, the portion and degree of contact impedance including the skin internal tissue near the contact portion are reduced. Judgment can be made and an accurate measurement failure alarm can be issued.
また、前記第7発明の構成によれば、各接触部間が異常に水分で濡れている場合等のように測定台の状態不良が判断でき、その部位と程度とを含めて測定者に警報を発することができる。また、前記第8発明の構成によれば、測定操作を簡易化して測定者の負担を軽減することができる。さらに、前記第9発明の構成によれば、一度に多くの接触部のインピーダンスを測定できるので、例えば指先の微小な発汗現象も正確に捉えることができる。 In addition, according to the configuration of the seventh invention, it is possible to determine whether the measuring table is in a poor condition, such as when the contact portions are abnormally wet with moisture, and to alert the measurer including its location and degree. Can be issued. Moreover, according to the structure of the said 8th invention, measurement operation can be simplified and a tester's burden can be reduced. Furthermore, according to the configuration of the ninth aspect of the invention, since the impedance of many contact portions can be measured at a time, for example, a minute sweating phenomenon of a fingertip can be accurately captured.
次に、本発明による体脂肪計の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Next, specific embodiments of the body fat scale according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態による体脂肪計の等価抵抗回路図(a)、導電板の側面図(b)であり、図2は、測定時における各接触部間に流れる電流の様子を示す図である。 FIG. 1 is an equivalent resistance circuit diagram (a) of a body fat scale according to an embodiment of the present invention, and a side view (b) of a conductive plate, and FIG. 2 shows a state of current flowing between contact portions during measurement. FIG.
本実施形態は、両足間のインピーダンスの測定によって体脂肪量、率とともに、体重も測定できるようにされた測定器に関わるものである。本実施形態では、両足を載せる測定台には薄い導電性の樹脂板1が使用される。この導電性樹脂板1において、表面の足の置く位置は絵柄で示され、足の裏が樹脂板1に最も良く接触する部分に当たるその樹脂板1の裏側には、測定回路との間で電気信号をやり取りするための端子E1,E2,E3,E4が片足2箇所ずつ、計4箇所に装着されている。また、これら端子E1〜E4と測定回路とは電線で接続される。
This embodiment relates to a measuring instrument that can measure body weight as well as body fat mass and rate by measuring impedance between both feet. In the present embodiment, a thin
各接触部の端子E1〜E4間は相互に導電性があるので、端子E1〜E2間、端子E2〜E3間、端子E3〜E4間、端子E1〜E3間、端子E2〜E4間、端子E1〜E4間のそれぞれの等価抵抗値をr1,r2,r3,r4,r5,r6とする。また、測定者の身体内インピーダンスをM、左足が樹脂板1に接触する部分の2箇所の接触インピーダンスをそれぞれX,Y、同様に右足が樹脂板1に接触する部分の2箇所の接触インピーダンスをそれぞれZ,Uとすると、一定電流Iを流す定電流回路を端子p1とp4に接続した状態の測定時において、測定者の身体内および外部の導電体を通して各端子間に流れる電流の様子は図2に示されるとおりである。ここで、導電性の樹脂板1の厚みは薄いので厚み方向のインピーダンスの値は小さいが、この樹脂板1の表面と端子との間の厚み方向のインピーダンスを接触インピーダンスX,Y,Z,Uに含めるものとする。また、これらのインピーダンスには接触部周辺の身体内組織のインピーダンスも含めるものとする。
Since terminals E1 to E4 of each contact portion are mutually conductive, terminals E1 to E2, terminals E2 to E3, terminals E3 to E4, terminals E1 to E3, terminals E2 to E4, terminals E1 The equivalent resistance values between .about.E4 are r1, r2, r3, r4, r5, r6. Further, M represents the in-body impedance of the measurer, X and Y represent the two contact impedances of the portion where the left foot is in contact with the
このように、本実施形態では、測定時において接触部の相互間に導電性を持たせて全ての接触部に電流を印加するようにする。したがって、従来の測定方式のように、電流を流す電流印加用電極と電流を流さない電圧測定用電極というように、各電極によって果たす機能が分かれるものとは本質的に異なっている。 As described above, in this embodiment, electric current is applied to all the contact portions by providing conductivity between the contact portions at the time of measurement. Therefore, as in the conventional measurement method, the functions performed by the respective electrodes are essentially different from each other, such as a current application electrode for passing a current and a voltage measurement electrode for not passing a current.
ところで、前記各端子間の導電率は常に一定値をとるとは限らず、測定環境に応じて、例えば水分の付着があれば樹脂板1の導電率は変化するので、端子間すなわち接触部間の等価抵抗値は変化することになる。そこで、本実施形態では、測定者が測定台に載る前に、予め端子間抵抗値r1〜r6を測定して記憶させる機能を持たせるものとする。なお、測定装置が本実施形態のように体重測定を兼ねている場合には、体重を正確に測定するためのはかりの零点測定と同じタイミングで、同じ指令によって端子間抵抗値r1〜r6を求めれば効率的で好都合である。
By the way, the conductivity between the terminals does not always take a constant value, and depending on the measurement environment, for example, if moisture adheres, the conductivity of the
図3には、測定者が測定台に載っていないときに、端子p1と端子p2とに電流値Iの定電流回路を接続したときの各端子間に流れる電流の様子が示されている。なお、この図3において、電源印加回路および電圧測定回路は省略されている。 FIG. 3 shows the state of current flowing between the terminals when a constant current circuit having a current value I is connected to the terminals p1 and p2 when the measurer is not on the measuring table. In FIG. 3, the power supply application circuit and the voltage measurement circuit are omitted.
図3から明らかなように、まず、端子p1と端子p2との間に定電流Iを流したとき、それぞれの端子間の電圧と、端子間等価抵抗を流れる電流との間には次式の関係が成り立つ。
p1−p2間:r1・i1=V11 ……(1)
p3−p2間:r2・(i2+i3)=V12 ……(2)
p4−p3間:r3・i3=V13 ……(3)
p1−p3間:r4・i2=V11−V12 ……(4)
p4−p2間:r5・{I−(i1+i2+i3)}=V12+V13
……(5)
p1−p4間:r6・{I−(i1+i2)}=V11−V12−V13
……(6)
As is clear from FIG. 3, first, when a constant current I is passed between the terminals p1 and p2, the following equation is used between the voltage between the terminals and the current flowing through the equivalent resistance between the terminals. A relationship is established.
Between p1 and p2: r1 · i1 = V11 (1)
Between p3 and p2: r2 · (i2 + i3) = V12 (2)
Between p4 and p3: r3 · i3 = V13 (3)
Between p1 and p3: r4 · i2 = V11−V12 (4)
Between p4 and p2: r5 · {I− (i1 + i2 + i3)} = V12 + V13
...... (5)
Between p1 and p4: r6 · {I− (i1 + i2)} = V11−V12−V13
...... (6)
次に、図4に示されるように、定電流回路の接続点を端子p1と端子p3に変更し、これら端子p1と端子p3との間に定電流Iを流したとき、それぞれの端子間の電圧と、端子間等価抵抗を流れる電流との間には次式の関係が成り立つ。
p1−p2間:r1・j1=V21 ……(7)
p2−p3間:r2・(j1−j3)=V22 ……(8)
p4−p3間:r3・{I−(j1+j2)+j3}=V23
……(9)
p1−p3間:r4・j2=V21+V22 ……(10)
p2−p4間:r5・j3=V22−V23 ……(11)
p1−p4間:r6・{I−(j1+j2)}=V21+V22−V23
……(12)
Next, as shown in FIG. 4, when the connection point of the constant current circuit is changed to the terminal p1 and the terminal p3, and the constant current I flows between the terminals p1 and p3, the connection between the terminals is made. The relationship of the following equation holds between the voltage and the current flowing through the equivalent resistance between terminals.
Between p1 and p2: r1 · j1 = V21 (7)
Between p2 and p3: r2 · (j1−j3) = V22 (8)
Between p4 and p3: r3 · {I− (j1 + j2) + j3} = V23
...... (9)
Between p1 and p3: r4 · j2 = V21 + V22 (10)
Between p2 and p4: r5 · j3 = V22−V23 (11)
Between p1 and p4: r6 · {I− (j1 + j2)} = V21 + V22−V23
(12)
このように、測定に先だって測定者が測定台の樹脂板1上には載っていない状態で、外部より調整指示を与えると、2通りの端子(p1−p2、p1−p3)が定電流回路に接続されて電圧測定が行われ、式(1)〜(12)に示される電圧V11,V12,V13,V21,V22,V23の値が得られる。
As described above, when the measurer gives an adjustment instruction from the outside in a state where the measurer is not placed on the
これら式(1)〜(12)において、
(1)/(7)より
i1/j1=V11/V21=a ……(13)
(2)/(8)より
(i2+i3)/(j1−j3)=V12/V22=b ……(14)
(3)/(9)より
i3/{I−(j1+j2)+j3}=V13/V23=c……(15)
(4)/(10)より
i2/j2=(V11−V12)/(V21+V22)=d……(16)
(5)/(11)より
{I−(i1+i2+i3)}/j3=(V12+V13)/(V22−V23)=e
……(17)
(6)/(12)より
{I−(i1+i2)}/{I−(j1+j2)}=(V11−V12−V13)/(V21+V22−V23)=f ……(18)
ここで、a,b,c,d,e,fは測定電圧値の割り算結果であるから既知の数値である。
In these formulas (1) to (12),
From (1) / (7) i1 / j1 = V11 / V21 = a (13)
From (2) / (8) (i2 + i3) / (j1-j3) = V12 / V22 = b (14)
From (3) / (9) i3 / {I− (j1 + j2) + j3} = V13 / V23 = c (15)
From (4) / (10) i2 / j2 = (V11−V12) / (V21 + V22) = d (16)
From (5) / (11) {I− (i1 + i2 + i3)} / j3 = (V12 + V13) / (V22−V23) = e
...... (17)
From (6) / (12) {I− (i1 + i2)} / {I− (j1 + j2)} = (V11−V12−V13) / (V21 + V22−V23) = f (18)
Here, a, b, c, d, e, and f are known numerical values because they are the division results of the measured voltage values.
式(13)より
i1=a・j1 ……(19)
式(14)より
i2+i3=b・(j1−j3) ……(20)
式(15)より
i3=c・{I−(j1+j2)+j3} ……(21)
式(16)より
i2=d・j2 ……(22)
式(17)より
I−(i1+i2+i3)=e・j3 ……(23)
式(18)より
I−(i1+i2)=f・{I−(j1+j2)} ……(24)
From equation (13): i1 = a · j1 (19)
From equation (14): i2 + i3 = b · (j1-j3) (20)
From equation (15): i3 = c · {I− (j1 + j2) + j3} (21)
From equation (16): i2 = d · j2 (22)
From Expression (17) I− (i1 + i2 + i3) = e · j3 (23)
From Expression (18) I− (i1 + i2) = f · {I− (j1 + j2)} (24)
式(22)、(21)を式(20)に代入すると、
i2+i3=d・j2+c・{I−(j1+j2)+j3}=b・j1−b・j3
故に、
(b+c)・j1+(c−d)・j2−(b+c)・j3=c・I
……(25)
式(23)に、式(19)、(20)を代入すると、
I−(i1+i2+i3)=I−a・j1−b・(j1−j3)=e・j3
故に、
(a+b)・j1+(e−b)・j3=I ……(26)
式(24)に、式(19)、(22)を代入すると、
I−(i1+i2)=I−a・j1−d・j2=f・I−f・j1−f・j2
故に、
(a−f)・j1+(d−f)・j2=(1−f)・I ……(27)
こうして、式(25)、(26)、(27)より、j1,j2,j3を、a〜fの既知の数値と既知の定電流値Iとの積で表わすことができる。
ここで、求まったj1,j2,j3を、
j1=k1・I
j2=k2・I
j3=k3・I
と置くと、これらの値を式(7)〜(12)に代入することによって、等価抵抗値r1〜r6の値を求めることができる。
Substituting Equations (22) and (21) into Equation (20),
i2 + i3 = d.j2 + c. {I- (j1 + j2) + j3} = b.j1-b.j3
Therefore,
(B + c) * j1 + (cd) * j2- (b + c) * j3 = c * I
...... (25)
Substituting equations (19) and (20) into equation (23),
I- (i1 + i2 + i3) = I-a.j1-b. (J1-j3) = e.j3
Therefore,
(A + b) · j1 + (eb) · j3 = I (26)
Substituting equations (19) and (22) into equation (24),
I- (i1 + i2) = I-a.j1-d.j2 = f.If-j1-f.j2
Therefore,
(Af) .j1 + (df) .j2 = (1-f) .I (27)
Thus, from the equations (25), (26), and (27), j1, j2, and j3 can be expressed by the product of the known numerical values a to f and the known constant current value I.
Here, the obtained j1, j2, and j3 are
j1 = k1 · I
j2 = k2 · I
j3 = k3 · I
By substituting these values into the equations (7) to (12), the values of the equivalent resistance values r1 to r6 can be obtained.
上述の測定動作は、測定者が自身の体脂肪、体重を測定する直前に実施するのが適切であるので、体脂肪を測定する測定ボタンとは別に、測定準備ボタンを設けて指令するようにしても良いし、あるいは通常体重計に付設されている零調整ボタンと兼用して、測定者が零調整ボタンを押すと、零調整と同時に前述の端子間等価抵抗測定を実施するようにすれば、測定作業にとって操作の手間が省けることになり好都合である。 The measurement operation described above is appropriate to be performed immediately before the measurer measures his / her body fat and body weight. Therefore, a measurement preparation button is provided and commanded separately from the measurement button for measuring body fat. Or, if the measurement person presses the zero adjustment button together with the zero adjustment button usually attached to the scale, the above-mentioned equivalent resistance measurement between terminals is performed simultaneously with the zero adjustment. This is advantageous for the measurement work because it saves the operation.
ところで、上述のような測定法を実施するには、接触部間に常時ある一定値以上の電気伝導度があることが必要である。例えば端子E1−E4間を従来のように基本的に絶縁状態に保っていたのでは、測定面が通常の乾燥したような環境条件下ではj1,j2,j3の値は極めて小さな値となって精度良く測定を実施することができない。したがって、本実施形態の測定方式においては、測定面が乾燥状態から湿気を帯びた状態までの環境変化があっても、各接触部相互間を常時適度な電気伝導度に保ち、端子間すなわち接触部間の等価抵抗値が測定可能な範囲内で変化するようにすることが、精度を落とすことなく身体内インピーダンスを測定するための必要十分条件である。 By the way, in order to carry out the measurement method as described above, it is necessary that there is always a certain electric conductivity or more between the contact portions. For example, if the terminals E1 to E4 are basically kept in an insulated state as in the prior art, the values of j1, j2, and j3 are extremely small under environmental conditions where the measurement surface is normally dry. Measurement cannot be performed with high accuracy. Therefore, in the measurement method of this embodiment, even if there is an environmental change from the dry state to the wet state of the measurement surface, the electrical contact between the contact portions is always kept at an appropriate electrical conductivity, and the terminals, that is, the contacts It is a necessary and sufficient condition for measuring the in-body impedance without degrading accuracy so that the equivalent resistance value between the parts changes within a measurable range.
なお、求められた端子間の等価抵抗値が異常に低いときには、接触部間、すなわち測定台の導電板における身体接触部の相互間が異常に水分で濡れていると考えられる。このように測定表面が異常に濡れていれば身体皮膚も濡れるので、身体表面を流れる電流が増えることで正確な身体内インピーダンスが測定できなくなる。そこで、等価抵抗値r1〜r6の値に一定の下限値を設け、これら等価抵抗値のいずれかが設定された下限値を下回るようなことがあれば、測定台の状態不良として、各値に対応した部位と状態不良の程度とを含めて測定者に表示器もしくは音声などで警告を与えるようにするのが好ましい。 When the obtained equivalent resistance value between the terminals is abnormally low, it is considered that the contact portions, that is, between the body contact portions on the conductive plate of the measurement table, are abnormally wet with moisture. Thus, if the measurement surface is abnormally wet, the body skin also gets wet, and the current flowing through the body surface increases, so that accurate in-body impedance cannot be measured. Therefore, if the equivalent resistance values r1 to r6 are set to a certain lower limit value, and any of these equivalent resistance values falls below the set lower limit value, each value is regarded as a bad state of the measuring table. It is preferable to give a warning to the measurer with a display or voice including the corresponding part and the degree of the state failure.
次に、前述のように接触部間の電気伝導度を等価抵抗値の形で求めるとともに、それらの値をメモリに記憶させておき、この後に測定者が電極の上に足を置いて体脂肪量の測定開始を指示したときの身体内インピーダンスの測定動作等について説明する。ここで、測定開始は、測定者自身がキースイッチで指令するようにしても良いし、あるいは測定器が体重測定と兼用である場合には体重値の一定値以上の検出により自動的にスタートさせるようにしても良い。 Next, as described above, the electrical conductivity between the contact portions is obtained in the form of an equivalent resistance value, and those values are stored in a memory. Thereafter, the measurer puts his feet on the electrode and puts the body fat The measurement operation of the in-body impedance when instructing to start measuring the amount will be described. Here, the measurement start may be instructed by the measurer himself / herself with a key switch, or when the measuring device is also used for weight measurement, it is automatically started upon detection of a certain weight value or more. You may do it.
図2に示されるように、まず、端子p1とp4の間に電流値Iを供給する定電流回路(図示せず)を接続する。これにより電流は樹脂板1の等価抵抗を通って全ての端子に与えられる、言い換えれば身体内インピーダンスと、各端子毎に存在する全ての接触インピーダンスに電流が与えられてそれぞれの部位で電位降下を生ずる。一方、全ての端子間の電圧を電圧測定回路(図示せず)によって測定する。
As shown in FIG. 2, first, a constant current circuit (not shown) that supplies a current value I is connected between terminals p1 and p4. As a result, the current is given to all terminals through the equivalent resistance of the
身体内、接触部および樹脂板(導電板)部には次式にて示される回路方程式が成り立つ。
p1−p2間:X・{I−(i1+i2+i3)}+Y・{I−(i1+i2+i3+i4)}=V1 ……(28)
p3−p4間:−Z・{I−(i1+i2+i4+i6)}+U・(i4−i5)=V3−(V1+V2) ……(29)
p1−p4間:X・{I−(i1+i2+i3)}+M・i4+U・(i4−i5)=V3 ……(30)
The circuit equation shown by the following equation is established in the body, the contact portion, and the resin plate (conductive plate) portion.
Between p1 and p2: X · {I− (i1 + i2 + i3)} + Y · {I− (i1 + i2 + i3 + i4)} = V1 (28)
Between p3 and p4: -Z. {I- (i1 + i2 + i4 + i6)} + U. (i4-i5) = V3- (V1 + V2) (29)
Between p1 and p4: X. {I- (i1 + i2 + i3)} + M.i4 + U. (i4-i5) = V3 (30)
また、各等価抵抗と電流との間には次式にて示される関係式が成り立つ。
p1−p2間:r1・i3=V1 ……(31)
p1−p4間:r6・i1=V3 ……(32)
p1−p3間:r4・i2=V1+V2 ……(33)
p2−p4間:r5・i6=V3−V1 ……(34)
p2−p3間:r2・{I−(i1+i2+i4+i6)}=V2…(35)
p3−p4間:r3・{I−(i1+i4+i6)+i5}=V3−(V1+V2)
……(36)
ここで、Iは既知の定電流値で、r1〜r6は事前の測定で全て既知化されているので、式(31)〜(36)よりi1〜i6の各電流値を全て求めることができる。
Further, a relational expression represented by the following expression is established between each equivalent resistance and current.
Between p1 and p2: r1 · i3 = V1 (31)
Between p1 and p4: r6 · i1 = V3 (32)
Between p1 and p3: r4 · i2 = V1 + V2 (33)
Between p2 and p4: r5 · i6 = V3−V1 (34)
Between p2 and p3: r2 · {I− (i1 + i2 + i4 + i6)} = V2 (35)
Between p3 and p4: r3 · {I− (i1 + i4 + i6) + i5} = V3− (V1 + V2)
...... (36)
Here, I is a known constant current value, and r1 to r6 are all known by prior measurement, so that all current values i1 to i6 can be obtained from the equations (31) to (36). .
次に、図5に示されるように、端子p2とp4の間に電流値Iを供給する定電流回路を接続する。このとき、接触部には次式にて示される回路方程式が成り立つ。
p1−p2間:X・j4−Y・j2=−V4 ……(37)
p3−p4間:−Z・j6+U・(j2+j4−j6)=V6−V5
……(38)
Next, as shown in FIG. 5, a constant current circuit for supplying a current value I is connected between the terminals p2 and p4. At this time, a circuit equation represented by the following equation is established in the contact portion.
Between p1 and p2: X.j4-Y.j2 = -V4 (37)
Between p3 and p4: -Z.j6 + U. (j2 + j4-j6) = V6-V5
...... (38)
また、各等価抵抗と電流との間には次式にて示される関係式が成り立つ。
p2−p3間:r2・j3=V5 ……(39)
p3−p4間:r3・(j3+j5+j6)=V6−V5 ……(40)
p1−p3間:r4・j5=V5−V4 ……(41)
p2−p4間:r5・j1=V6 ……(42)
p1−p2間:r1・{I−(j1+j2+j3)}=V4……(43)
p1−p4間:r6・{I−(j1+j2+j3+j4+j5)}=V6−V4
……(44)
こうして、式(39)〜(44)よりj1〜j6の各電流値を全て求めることができる。
Further, a relational expression represented by the following expression is established between each equivalent resistance and current.
Between p2 and p3: r2 · j3 = V5 (39)
Between p3 and p4: r3 · (j3 + j5 + j6) = V6-V5 (40)
Between p1 and p3: r4 · j5 = V5−V4 (41)
Between p2 and p4: r5 · j1 = V6 (42)
Between p1 and p2: r1 · {I− (j1 + j2 + j3)} = V4 (43)
Between p1 and p4: r6 · {I− (j1 + j2 + j3 + j4 + j5)} = V6-V4
(44)
Thus, all the current values of j1 to j6 can be obtained from the equations (39) to (44).
前記回路方程式(28)(29)(30)(37)(38)を解くことにより、接触インピーダンスX,Y,Z,Uおよび身体内インピーダンスMはi1〜i6およびj1〜j6の各値によって表わされる。ここで、i1〜i6はr1〜r6とV1,V2,V3によって表わすことができ、j1〜j6はr1〜r6とV4,V5,V6によって表わすことができ、r1〜r6は測定準備モードで既知となってメモリに記憶されているので、前記インピーダンスX,Y,Z,U,Mの値は測定電圧V1〜V6が得られた時点で求められることになる。また、身体内インピーダンスMの値を用いて体脂肪量、体脂肪率の値を従来の体脂肪計と同様にして求めることができる。 By solving the circuit equations (28), (29), (30), (37), and (38), the contact impedances X, Y, Z, U and the in-body impedance M are represented by values of i1 to i6 and j1 to j6. It is. Here, i1-i6 can be represented by r1-r6 and V1, V2, V3, j1-j6 can be represented by r1-r6 and V4, V5, V6, and r1-r6 are known in the measurement preparation mode. And stored in the memory, the values of the impedances X, Y, Z, U, and M are obtained when the measurement voltages V1 to V6 are obtained. Further, the body fat mass and the body fat percentage can be obtained using the value of the in-body impedance M in the same manner as a conventional body fat meter.
もし樹脂板(導電板)1に水分が付着していて接触部間の導電度が変化したとしても、その都度、接触部の端子間抵抗値測定ステップを実行することで、その時々の端子間抵抗値r1〜r6の値を得ることができる。したがって、予め測定準備指令によって端子間抵抗値r1〜r6の値を測定した上で体脂肪測定ステップを実施すれば、身体内インピーダンスMを算出する過程での誤差の発生を回避することができる。 Even if moisture adheres to the resin plate (conductive plate) 1 and the conductivity between the contact portions changes, the resistance value measurement step between the terminals of the contact portion is performed each time, so that the time between the terminals is changed. Resistance values r1 to r6 can be obtained. Therefore, if the body fat measurement step is performed after measuring the resistance values r1 to r6 between the terminals in advance according to the measurement preparation command, it is possible to avoid occurrence of an error in the process of calculating the in-body impedance M.
本実施形態の測定方式によれば、測定者が接触部といかなる接触状態を取ろうとも電圧測定回路の測定入力端が高抵抗になることはない。例えば図2の回路について言えば、端子p1とp4との間には定電流回路が接続されているので、同時に電圧測定回路につないだとき、この電圧測定回路の入力端子および端子間のインピーダンスは、最大の場合(測定者が接触部から離脱している場合)でも端子間抵抗値r1〜r6で決まる合成抵抗値であって、この電圧測定回路の入力端から見たインピーダンスは常時低い値になる。したがって、従来の測定方式のように、接触状態が悪くなって入力端の信号源インピーダンスが極めて高くなり、誘導ノイズが加わることにより誤測定に至るような事態が発生することはない。こうして、常に正確に端子p1〜p4間の電圧を測定することができるので、ノイズに影響されずに接触インピーダンスX,Y,Z,Uおよび身体内インピーダンスMを正確に求めることができる。 According to the measurement method of the present embodiment, the measurement input terminal of the voltage measurement circuit does not become high resistance regardless of the contact state of the measurer with the contact portion. For example, in the circuit of FIG. 2, since a constant current circuit is connected between the terminals p1 and p4, when the voltage measurement circuit is connected at the same time, the impedance between the input terminal and the terminal of this voltage measurement circuit is Even in the maximum case (when the measurer is separated from the contact portion), the combined resistance value determined by the inter-terminal resistance values r1 to r6, and the impedance viewed from the input end of the voltage measurement circuit is always low. Become. Therefore, unlike the conventional measurement method, the contact state is deteriorated, the signal source impedance at the input end becomes extremely high, and a situation in which erroneous measurement is caused by adding inductive noise does not occur. Thus, since the voltage between the terminals p1 to p4 can always be accurately measured, the contact impedances X, Y, Z, U and the in-body impedance M can be accurately obtained without being affected by noise.
ただし、端子p1−p2間、端子p2−p3間、端子p3−p4間の電圧がそれぞれ、測定者が接触部に接触していない場合と同等の値近くになれば、当然、前述の回路方程式から接触インピーダンスX,Y,Z,Uの値として大きな値が得られることになる。このような状態では、身体内への流入電流が不足して正確な身体内インピーダンスMを得ることができないので、接触インピーダンスX,Y,Z,Uの値がある一定値以上に大きい値になる場合には接触不良として、接触インピーダンスに対応する位置とともに警報出力させるようにするのが良い。 However, if the voltage between the terminals p1 and p2, between the terminals p2 and p3, and between the terminals p3 and p4 is close to the same value as when the measurer is not in contact with the contact portion, naturally, the above circuit equation is used. Therefore, a large value is obtained as the value of the contact impedance X, Y, Z, U. In such a state, since the inflow current into the body is insufficient and an accurate in-body impedance M cannot be obtained, the values of the contact impedances X, Y, Z, and U are larger than a certain value. In this case, it is preferable to output a warning together with a position corresponding to the contact impedance as a contact failure.
接触インピーダンスX,Y,Z,Uの値が大きい場合と小さい場合とでは、同じ量だけ身体内インピーダンスMの値が変化しても端子間抵抗値r1〜r6へ流れる電流の変化量は異なる。この電流の変化量が小さければ端子p1−p2間、端子p2−p3間、端子p3−p4間の電圧の変化量も小さい。そして、電圧変化量が小さ過ぎれば、測定回路の感度(A/D変換器の分解能)には上限があるために正確な測定ができない。このようにA/D変換器の分解能から見て身体内インピーダンスMを所定の精度で測定できる測定限界を設計的に決めることができるので、これに対応して接触インピーダンスX,Y,Z,Uの値の限界も設計的に決めることができる。こうして、この測定限界の警報は、測定者の接触状態に左右されずに、設計的観点で決められた限界に基づき正確に発信することができる。 When the values of the contact impedances X, Y, Z, and U are large and small, even if the value of the in-body impedance M changes by the same amount, the amount of change in the current flowing through the inter-terminal resistance values r1 to r6 differs. If the amount of change in current is small, the amount of change in voltage between terminals p1 and p2, between terminals p2 and p3, and between terminals p3 and p4 is also small. If the voltage change amount is too small, there is an upper limit on the sensitivity of the measurement circuit (A / D converter resolution), and accurate measurement cannot be performed. As described above, since the measurement limit capable of measuring the in-body impedance M with a predetermined accuracy can be determined in view of the resolution of the A / D converter, the contact impedances X, Y, Z, U can be determined accordingly. The limit of the value of can also be determined by design. Thus, the measurement limit alarm can be accurately transmitted based on the limit determined from the design viewpoint, regardless of the contact state of the measurer.
反対に、接触インピーダンスX,Y,Z,Uの値が小さ過ぎることを利用して、体脂肪計の使い方の不具合を警報するようにすることもできる。例えば両手の2本の指を使って身体内インピーダンスを測定する指測定式の体脂肪計において、接触インピーダンスX,Y,Z,Uの値には指先皮膚面と電極または導電板との接触インピーダンスのほかに、各指の皮膚面から付け根までのインピーダンスも含まれるが、指先には関節があって、指の乾いた状態では数百オームのインピーダンスを示す。しかし、手の濡れ状態で測定すると、指先の皮膚表面に流れる電流が増え、接触インピーダンスX,Y,Z,Uの値が極めて小さくなる。この場合は皮膚面と電極部の間の接触部のインピーダンスが小さくなるばかりでなく、図2における左右2本の指の組織の測定上の分岐点P,Qが指先の方へ移動することになり、その分、身体内インピーダンスMが増え、同一個人でも身体内インピーダンスの測定値に差が出るという問題が生ずる。 On the other hand, it is possible to warn of a malfunction of the body fat scale by using the fact that the values of the contact impedances X, Y, Z, and U are too small. For example, in a finger measurement type body fat scale that measures the impedance in the body using two fingers of both hands, the values of contact impedance X, Y, Z, U are the contact impedances of the fingertip skin surface and the electrode or conductive plate. In addition, the impedance from the skin surface to the root of each finger is also included, but the fingertip has a joint and exhibits an impedance of several hundred ohms when the finger is dry. However, when the measurement is performed in the wet state of the hand, the current flowing on the skin surface of the fingertip increases, and the values of the contact impedances X, Y, Z, and U become extremely small. In this case, not only the impedance of the contact portion between the skin surface and the electrode portion is reduced, but also the branch points P and Q in the measurement of the tissue of the two left and right fingers in FIG. 2 move toward the fingertip. As a result, the in-body impedance M increases, and there is a problem that the measured value of the in-body impedance is different even in the same individual.
そこで、このような指測定式の体脂肪計の場合には、個人別に、標準的乾燥状態での指先インピーダンス値を考慮した下限値を、必要であれば指の種類毎に設定しておき、測定時に接触インピーダンスX,Y,Z,Uの値とそれぞれの下限値を比較して、これらX,Y,Z,Uの値のいずれかが下限値以下であれば、精度を維持する測定ができないとして、不適である部位を示す言葉・文字等とともに測定者に警報を与えるようにする。ここで、標準値は、個人別に通常時の複数回の測定値を平均するなどして得れば良い。 Therefore, in the case of such a finger measurement type body fat scale, for each individual, a lower limit value considering the fingertip impedance value in a standard dry state is set for each type of finger if necessary, When the values of contact impedance X, Y, Z, U are compared with the respective lower limit values at the time of measurement, and any of these X, Y, Z, U values is less than the lower limit value, the measurement that maintains the accuracy is performed. If it is not possible, a warning is given to the measurer along with words / characters indicating the unsuitable part. Here, the standard value may be obtained by, for example, averaging a plurality of measured values at normal times for each individual.
このように、各接触部毎に、正確な測定を維持するための上限値Xu,Yu,Zu,Uuと下限値Xl,Yl,Zl,Ulとを予め測定器に設定しておき、接触インピーダンスX,Y,Z,Uの測定結果が次式を満足したときには正常測定であるとし、いずれか一つの式を満足していないときにはその部位を表わす言葉・文字等とともに異常測定として警報を発する。
Xl<X<Xu
Yl<Y<Yu
Zl<Z<Zu
Ul<U<Uu
Thus, for each contact portion, the upper limit values Xu, Yu, Zu, Uu and the lower limit values Xl, Yl, Zl, Ul for maintaining accurate measurement are set in advance in the measuring instrument, and the contact impedance is set. When the measurement results of X, Y, Z, and U satisfy the following expression, it is assumed that the measurement is normal, and when any one of the expressions is not satisfied, an alarm is issued as an abnormal measurement together with a word / character indicating the part.
Xl <X <Xu
Yl <Y <Yu
Zl <Z <Zu
Ul <U <Uu
なお、前記等価抵抗値r1〜r6が小さ過ぎる場合は、身体内インピーダンスの方へ測定精度を維持するに十分な電流が流れない事態となるが、この場合には前述のように測定準備指令による測定結果にて判定される。すなわち、測定に適する最低基準値rlが設定され、r1〜r6>rlの場合には測定に適するとし、いずれか一つの等価抵抗値がこの不等式を満足していない場合には測定不適として警報を発する。 If the equivalent resistance values r1 to r6 are too small, a current sufficient to maintain the measurement accuracy does not flow toward the in-body impedance. In this case, however, the measurement preparation command is used as described above. Judged by the measurement result. That is, a minimum reference value rl suitable for measurement is set, and if r1 to r6> rl, it is suitable for measurement, and if any one of the equivalent resistance values does not satisfy this inequality, an alarm is given as inappropriate for measurement. To emit.
また、このように測定面の等価抵抗値と測定者の接触部付近のインピーダンス値とが定量化できるので、それぞれ不適または異常とされる値に対してどの程度不適であるのかを測定者に示すとともに、測定条件の改善状態を測定者に対し分かり易く示すようにすることもできる。 In addition, since the equivalent resistance value on the measurement surface and the impedance value in the vicinity of the contact portion of the measurer can be quantified in this way, the measurer is shown how inappropriate it is for each inappropriate or abnormal value. At the same time, the improvement state of the measurement conditions can be easily shown to the measurer.
例えば測定面等価抵抗r1の現在値をr1pとしたとき、r1>r1pであれば測定不適とするが、偏差r1e=r1p−r1を、更に予め用意した設定値rdと比較して、r1e<rdなら非常に不適、rd<r1e<rlならやや不適として、表示器に対応する不適段階を表わす意味の内容をr1,r2……の部位を表わす言葉・文字等とともに表示すれば、測定者が測定面を管理するに当たり好都合な指標とすることができる。 For example, when the current value of the measurement surface equivalent resistance r1 is r1p, if r1> r1p, the measurement is inappropriate. However, the deviation r1e = r1p−r1 is further compared with a set value rd prepared in advance, and r1e <rd If rd <r1e <rl, the measurer displays the contents of the meaning representing the unsuitable stage corresponding to the display together with the words / characters representing the parts of r1, r2,. It can be a convenient index for managing the surface.
このような表示形態については、前述の指先の濡れ状態の表示についても同様である。すなわち、現在の測定値と、下限値の差の大きさを評価して、やや不適、非常に不適等と段階的意味を持つ表示を、部位を表わす言葉・文字等とともに表示するようにすれば、測定者が測定器使用時に自己の皮膚の状態を管理判断するのに好都合となる。 The same is true for the display of the wet state of the fingertip described above. In other words, if the magnitude of the difference between the current measured value and the lower limit is evaluated, a display with stepped meanings such as slightly inappropriate, very inappropriate, etc. will be displayed together with words / characters etc. representing the part. It is convenient for the measurer to manage and judge his / her skin condition when using the measuring instrument.
次に、本発明による体脂肪計の具体的実施例について説明する。 Next, specific examples of the body fat scale according to the present invention will be described.
図6には、本発明の一実施例に係る体重・体脂肪計の平面図(a)およびそのA−A線断面図(b)が示されている。 FIG. 6 shows a plan view (a) of a body weight / body fat scale according to one embodiment of the present invention and a cross-sectional view (b) taken along the line AA.
本実施例の体重・体脂肪計2においては、図6(a)に示されるように、前部に表示器3が配されるとともに、後部に測定者が足を載せるための測定板4が配されている。ここで、表示器3は、体重、体脂肪量、体脂肪率等の測定値および年齢、性別等の設定値を表示するとともに、設定データを入力したり、各種動作を指令するキースイッチを備えている。また、測定板4上には、両足の裏の前部および後部をそれぞれ接触させる位置を示す絵柄5が描かれている。また、図6(b)に示されるように、測定板4の下面には絶縁シート6を介して測定器カバー7が設けられるとともに、端子8が配され、各端子8には測定回路に至るリード線9が接続されている。
In the weight /
本実施例において、測定板4は導電体であって、導電性樹脂などにより作製されている。なお、測定器カバー7を樹脂製にすれば、絶縁シート6は省略できることになり、この場合、測定面は導電性の1枚の樹脂板で簡単に構成することができる。また、導電性測定板上に上記の絵柄5に相当する部分に穴をあけた薄い絶縁シートを貼る方法もある。また、測定板4と測定回路とを電気的に接続する端子の取付方法としては、測定板4の裏面に直接ねじ止めする方法、ビスや導電性接着剤等を用いる方法、標準的な足の接触面積と同じ位の大きさの薄い金属板をベースにした端子を用いる方法、樹脂に直接スパッタリング、蒸着された金属皮膜とともに端子を設ける方法等がある。なお、この金属皮膜は、樹脂板の裏面に形成されて測定者に直接触れることがないので、薄い膜であっても摩滅することはない。
In this embodiment, the
図7には、本実施例の体重・体脂肪計2のブロック図が示され、図8には、図7における計測演算回路の詳細ブロック図が示されている。
FIG. 7 shows a block diagram of the weight /
図7に示されているように、測定板4には支持金具10を介して重量センサ(LC)11が支持されている。また、測定板4の各端子E1,E2,E3,E4、重量センサ11および表示器3は、計測演算回路12との間でそれぞれ信号の授受を行うように構成されている。ここで、重量センサ11は、本実施例の場合ストレインゲージ式ロードセルを装着したものとする。
As shown in FIG. 7, a weight sensor (LC) 11 is supported on the
図8に示されているように、計測演算回路12において、測定板4と足裏の前部、後部の皮膚表面との間の接触インピーダンスがそれぞれX,Y,Z,Uとされ、身体内インピーダンスがMとされる。また、r1〜r6は、測定板4の裏に取り付けられた4個の端子間の等価抵抗値である。なお、この等価抵抗値の値は測定板4の表面状態によって変化する。
As shown in FIG. 8, in the
各端子E1〜E4はそれぞれ回路の端子p1,p2,p3,p4に接続され、これら端子p1〜p4は内部回路基板のアナログスイッチAS3,AS4を介して定電流回路13の出力端子o1および入力端子o2に接続できるようにされ、またアナログスイッチAS1,AS2を介して電圧測定回路14の端子s1,s2に接続できるようにされている。ここで、定電流回路13は、非反転入力端子から電圧信号V0(既知)が入力されて定電流Iを出力する演算増幅器AMP1と、この演算増幅器AMP1から定電流Iが出力されるように回路を制御する参照抵抗Rs(既知)を備えてなり、I=V0/Rsの一定電流を身体内および付属抵抗に流し込むように構成されている。また、電圧測定回路14は、端子s1,s2間に発生する電圧を出力する演算増幅器AMP2と、この演算増幅器AMP2の入力抵抗R1,R2を備えて構成されている。なお、これら入力抵抗R1,R2としては測定信号の信号源インピーダンスに比べて測定精度に支障がない程度に大きい値が選ばれる。
The terminals E1 to E4 are respectively connected to the circuit terminals p1, p2, p3 and p4, and these terminals p1 to p4 are connected to the output terminal o1 and the input terminal of the constant
また、当該計測演算回路12においては、ロードセルLC(重力センサ11)のゲージ・ブリッジを励磁するための電源(POW)15およびそのロードセル信号の増幅回路としてのAMP3からなる演算回路16がそれぞれ設けられている。
In the
電圧測定回路14の演算増幅器AMP2からの出力信号(交流)は整流回路(REC)17によって直流信号に変換され、フィルター(FIL1)18によって平滑化される。一方、演算回路16のAMP3より出力される重量信号は重量信号フィルター(FIL2)19によって平滑化される。そして、これら各フィルター18,19の出力端にはアナログスイッチAS5を介してA/D変換器20が接続され、このA/D変換器20によってアナログ信号がデジタル化される。さらに、A/D変換器20からの出力データはI/O回路21によって読み込まれ、このI/O回路21からのデータに基づいてCPU22にて各種演算が実行される。また、CPU22には、このCPU22の演算結果、各種演算プログラム、数値設定、演算操作等を記憶するROM/RAMなどで構成されるメモリ23が接続され、さらにI/O回路21には、データ表示のための表示器(DIS)3と、データ入力のための操作スイッチ(KEY)24が接続されている。
An output signal (AC) from the operational amplifier AMP2 of the
前記CPU22は、アナログスイッチAS1〜AS5のON・OFF制御信号をI/O回路21を通して出力する。ここで、アナログスイッチAS5は、インピーダンス測定の際にはフィルター18側に切り替えられ、体重値測定の際にはフィルター19側に切り替えられる。
The
次に、測定手順について説明する。まず、体重・体脂肪の測定に先立って測定者が測定器上の測定準備ボタンを押すと、アナログスイッチAS5がフィルター19の方を選択し、測定板4上の無負荷状態での重量をA/D変換器20に入力して体重のデジタル値を求める。そして、得られた値を零点重量用のメモリに入力して零点調整を終える。この後、アナログスイッチAS5がフィルター18側に接続され、測定板4の現在の電極間インピーダンスを測定する。なお、この手順については、図3および図4を用いて説明したとおりである。こうして、端子間の等価抵抗値の測定値r1〜r6をメモリ23に格納しておく。
Next, the measurement procedure will be described. First, prior to the measurement of body weight and body fat, when the measurer presses the measurement preparation button on the measuring instrument, the analog switch AS5 selects the
本実施例では、測定板4を導電性樹脂などの導電体で作製しているので、測定板4の表面状態の如何にかかわらず端子間は常にある一定値以下の抵抗値を持つので電流が流れ、電位降下が起きる。これによって、測定板4上の状態にかかわらず、常に端子間等価抵抗値の測定が可能である。水分が付着するなどして、端子間のインピーダンスがさらに変化すれば、水分による抵抗成分が抵抗r1〜r6にそれぞれ並列に入った形になり、その値の変化が測定できる。
In this embodiment, since the measuring
次に、前述の零点調整と測定板上の状態記憶とが終わると、測定者は、測定板4上の絵柄5に両足の裏の前部および後部がそれぞれ接触するようにして測定台上に載る。このとき重量レベルを検出して自動的に(あるいは測定者が測定ボタンを押すことによって)、アナログスイッチAS5は再びフィルター19側に切り替わる。この後、重量信号の振動波形が安定したところで測定者の体重値が測定されてその値が記憶されると同時に、アナログスイッチAS5が再度フィルター18側に切り替わって身体内インピーダンス測定モードに移る。この場合、零点調整と測定板上の状態記憶とが終わった時点で、測定者に「測定可」の信号(表示もしくは音声)を与えるようにするのが好ましい。
Next, when the above-described zero adjustment and the state storage on the measurement plate are completed, the measurer places the
この身体内インピーダンスの測定モードにおいては、図2および図5を用いて説明したように測定が実行される。こうして、身体内インピーダンスMがその時々の状態に応じた端子間等価抵抗値を用いて求められるので、従来のように身体内インピーダンス値が外的要因によって影響を受けることがない。 In this in-body impedance measurement mode, measurement is performed as described with reference to FIGS. In this way, since the in-body impedance M is obtained using the equivalent resistance value between terminals according to the state at that time, the in-body impedance value is not influenced by external factors as in the prior art.
本実施例では、常に端子相互間に測定可能な電流が流れるようにするのに、測定板を導電板で形成したものを説明したが、図9(a)に示されるように、皮膚との接触部を電極(金属板)8,8で構成し、これらを測定板(導電板)4の中に嵌め込んで取り付けるようにしても良い。また、図9(b)に示されるように、電極(金属板)8,8を絶縁体板6の中に嵌め込むとともに、電極8,8間を適切な値の抵抗rnで結ぶことによって、電極に対して常時適切な値の電極間電気伝導度を与えるようにしても良い。
In the present embodiment, the measurement plate is formed of a conductive plate so that a measurable current always flows between the terminals. However, as shown in FIG. The contact portion may be constituted by electrodes (metal plates) 8 and 8 which are fitted into the measurement plate (conductive plate) 4 and attached. Further, as shown in FIG. 9B, the electrodes (metal plates) 8 and 8 are fitted into the
本実施例では、測定板を略矩形形状にし、全ての接触部相互間に互いに適切な電気伝導度を与えるようにしたものを説明したが、図10(a)に示されるように、導電性樹脂よりなる測定板4'を平面視略コ字形の形状にし、端子E1−E2間、端子E2−E4間、端子E3−E4間のみがそれぞれ等価抵抗値r1,r5,r3を持つように構成することもできる。なお、この場合の等価抵抗回路が図10(b)に示されている。
In the present embodiment, the measurement plate has been described as having a substantially rectangular shape so as to give appropriate electrical conductivity between all the contact portions. However, as shown in FIG. The
さらに、図11(a)(b)に示されるように、分離した2組の導電体上にそれぞれ金属電極を2組ずつ配置し、電極E1−E2間、電極E3−E4間のみがそれぞれ等価抵抗値r1,r3を持つように構成することもできる。このような回路構成を持つ測定器の応用例としては、図11(b)に示されるように、各電極に対応させて1本の指を接触させるような構成の体脂肪計がある。このような体脂肪計の場合、その電極配置から、電極E1,E2の組と電極E3,E4の組との間は十分な距離が保たれるので電気伝導度は極めて小さく、これらの間の電気伝導度変化が測定精度に影響を及ぼすことはない。しかし、互いに隣接位置にある電極E1とE2との間、電極E3とE4との間は距離が極めて短いので、たとえその間を絶縁物で構成したとしても、環境変化によって容易に電気伝導度が変化してしまう。これに対して、本実施例のような測定方法によれば、電極E1とE2との間、電極E3とE4との間を適切な電気伝導度に保ち、接触部や電極間に電流が流れて測定するに十分な電位降下を起こさせるので、このような形態の体脂肪計は本実施例の測定方法に適用するのに有効であると言える。 Furthermore, as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), two sets of metal electrodes are arranged on two separated sets of conductors, and only between electrodes E1-E2 and between electrodes E3-E4 are equivalent. It can also be configured to have resistance values r1, r3. As an application example of a measuring instrument having such a circuit configuration, there is a body fat scale having a configuration in which one finger is brought into contact with each electrode as shown in FIG. In the case of such a body fat scale, a sufficient distance is maintained between the pair of electrodes E1 and E2 and the pair of electrodes E3 and E4 because of the electrode arrangement, and the electrical conductivity is extremely small. Changes in electrical conductivity do not affect measurement accuracy. However, the distance between the electrodes E1 and E2 that are adjacent to each other and the distance between the electrodes E3 and E4 are extremely short, so even if they are made of an insulating material, the electrical conductivity easily changes due to environmental changes. Resulting in. On the other hand, according to the measurement method as in the present embodiment, an appropriate electrical conductivity is maintained between the electrodes E1 and E2 and between the electrodes E3 and E4, and a current flows between the contact portion and the electrodes. Therefore, it can be said that the body fat scale of such a form is effective for application to the measurement method of this embodiment.
本実施例の測定板は、接触部の全てが電流印加および電圧測定の両方の機能を同時に備えており、それぞれの接触部の端子を測定板裏面に装着する場合、あるいは接触部を金属電極として該電極を絶縁板上に近接配置するなどいろいろな形態が可能である。この場合、本実施例によれば、接触部間あるいは電極間の材料が導電体で、または絶縁体で構成されているにせよ、環境変化によって隣接接触部間の導電性が変化した場合でも補償できる点に特徴がある。 In the measurement plate of this example, all of the contact portions have both current application and voltage measurement functions at the same time. When the terminals of each contact portion are attached to the back surface of the measurement plate, or the contact portion is a metal electrode. Various forms such as arranging the electrodes in proximity to each other on the insulating plate are possible. In this case, according to the present embodiment, even when the material between the contact portions or between the electrodes is made of a conductor or an insulator, even when the conductivity between adjacent contact portions is changed due to an environmental change, compensation is made. There is a feature in what can be done.
また、本実施例の測定方式によれば、導電体接触部あるいは金属電極の接触インピーダンスを、身体内インピーダンスと同時にそれぞれ独立に得ることができる点に特徴がある。 Further, according to the measurement method of the present embodiment, the contact impedance of the conductor contact portion or the metal electrode can be obtained independently simultaneously with the in-body impedance.
接触インピーダンスが大き過ぎれば、図8における定電流回路用の演算増幅器APM1の出力が飽和して正しい測定ができなくなる。また、それまでに至らなくても、接触インピーダンスが大きくなり過ぎると、身体内に加わる電流が小さくなり過ぎて誤差要因となる。そこで、前述のようにいずれかの接触インピーダンス値が大きくなり過ぎると警報を発するようにされる。より具体的には、例えば図6(a)に示される測定面の接触部に対応させてそれぞれ1〜4の番号を表示しておき、その番号に相当する接触部のインピーダンスが所定値以上の大きい値となったときには、その部位と程度とを表示器もしくは音声によって測定者に警報するようにされる。測定者は、この警報によってどの部位が接触不具合なのかを容易に知ることができる。また、接触インピーダンスの値もしくはそのインピーダンス値の段階的レベルを表示するようにすれば、その接触不具合の程度も容易に知ることができる。こうして、精度の高い、再現性のある測定動作を行うことが可能である。
If the contact impedance is too large, the output of the constant current circuit operational amplifier APM1 in FIG. 8 is saturated and correct measurement cannot be performed. Even if it does not reach that point, if the contact impedance becomes too large, the current applied to the body becomes too small, causing an error. Therefore, as described above, if any of the contact impedance values becomes too large, an alarm is issued. More specifically, for example,
これとは反対に、例えば指先組織などのインピーダンスを考慮したとき、接触インピーダンスが所定値よりも小さ過ぎても問題である。この場合には、身体内インピーダンスとして測定する組織の範囲が変化する可能性がある。したがって、本実施例では、接触インピーダンスの小さ過ぎる度合いと部位も表示器もしくは音声によって測定者に警報するようにされる。 On the contrary, for example, when the impedance of the fingertip tissue is taken into account, it is a problem if the contact impedance is too small than a predetermined value. In this case, there is a possibility that the range of the tissue to be measured as in-body impedance changes. Therefore, in this embodiment, the measurer is also warned by a display or voice of the degree and part of the contact impedance that is too small.
前述の説明において、測定準備動作時に、接触部の端子あるいは電極相互間の等価抵抗値を求めることについて述べたが、この測定値によって測定台表面の状態を知ることができる。たとえ測定板表面の導電状態を考慮して誤差なく測定するとは言え、やはり限界があり、水分が余り多ければ皮膚そのものが濡れて誤差の原因となる。そこで、接触インピーダンスと同様に、接触部相互間の等価インピーダンス値にも境界値を設け、等価インピーダンス値r1〜r6のいずれか一つでも所定値より小さい場合には、その部位と程度とを数値、文字等により表示もしくは音声によって警報を出すのが好ましい。 In the above description, it has been described that the equivalent resistance value between the terminals or electrodes of the contact portion is obtained during the measurement preparation operation, but the state of the surface of the measurement table can be known from this measurement value. Even if measurement is performed without error in consideration of the conductive state on the surface of the measurement plate, there is still a limit. If there is too much moisture, the skin itself gets wet and causes an error. Therefore, similarly to the contact impedance, a boundary value is provided for the equivalent impedance value between the contact portions, and if any one of the equivalent impedance values r1 to r6 is smaller than the predetermined value, the portion and the degree are numerically expressed. It is preferable to display a warning by text or voice display.
このように本実施例によれば、測定者の測定状態、測定台の状態の良否と場所とを確実に測定者に知らせることができるので、測定者が接触状態を見直したり、測定部皮膚面の状態を把握したり、測定台表面を正常な状態に維持・管理したるすることができるようになる。 As described above, according to the present embodiment, the measurement person can be surely notified of the measurement state of the measurement person, the quality of the measurement table and the location thereof, so that the measurement person can review the contact state, This makes it possible to grasp the state of the measurement table and to maintain and manage the surface of the measuring table in a normal state.
本実施例の測定方式によれば、各指の接触インピーダンスが同時に測定できるので、図12に示されるような携帯式(カード式)の体脂肪計、すなわち測定器の本体を挟んで表裏に電極対E1,E2およびE3,E4を配置した体脂肪計に適用するのが好適である。 According to the measurement method of this embodiment, since the contact impedance of each finger can be measured simultaneously, the portable (card type) body fat scale as shown in FIG. It is preferable to apply to a body fat scale in which the pairs E1, E2 and E3, E4 are arranged.
接触インピーダンスは皮膚の発汗作用によって変化するが、図12に示される体脂肪計であれば、同時に4箇所の皮膚面の発汗を、身体内インピーダンスとは切離された、接触部のみのインピーダンスでもって測定することができるので、本質的に微小変化である発汗現象の検出には好都合である。しかも、このような測定器には、娯楽性および測定容易性を求められるため、携帯式であり指測定式であることは重要な条件となり、このような形態は極めて有用である。 The contact impedance varies depending on the sweating action of the skin. However, in the case of the body fat meter shown in FIG. 12, the sweating of the skin surface at four locations is simultaneously separated by the impedance of only the contact portion separated from the body impedance. Therefore, it is convenient for detecting a sweating phenomenon that is essentially a minute change. In addition, since such a measuring instrument is required to be entertaining and easy to measure, it is an important condition that it is portable and has a finger measurement type, and such a configuration is extremely useful.
ところで、この図12に示される測定器の場合、電極が測定器本体を挟んで表裏に設置されるので、環境変化によって両電極間の電気伝導度が変化する可能性は小さい。しかし、少なくとも図11(a)に示されるように電極間に抵抗をつなぎ、あるいは電極間を適切な電気伝導度の材料で構成するようにされる。この場合、電極間抵抗成分の値を設計時から既知化しておけば事前の電気伝導度測定が省略でき、この既知化した値をインピーダンス計算の定数係数に使えるので好ましい。 By the way, in the case of the measuring instrument shown in FIG. 12, since the electrodes are installed on the front and back sides of the measuring instrument main body, it is unlikely that the electrical conductivity between the two electrodes changes due to environmental changes. However, at least as shown in FIG. 11A, a resistance is connected between the electrodes, or the electrodes are made of a material having an appropriate electrical conductivity. In this case, if the value of the inter-electrode resistance component is known from the design time, the prior electrical conductivity measurement can be omitted, and this known value can be used as a constant coefficient for impedance calculation.
また、前述のように接触インピーダンスは皮膚の発汗作用によって変化するが、この変化量は微小であるので測定箇所が多いほど、言い換えれば測定データが多いほど検出容易で正確な測定が可能になる。すなわち、本実施例の測定方式によれば、例えば4箇所の接触部から同時に接触インピーダンスX,Y,Z,Uの値が収集できるので、それぞれの変化分Δx,Δy,Δz,Δuが小さな値であっても、またそれぞれが大小にばらついていても、Δx+Δy+Δz+Δuのように加算値の形で利用することで、微小なインピーダンス変化量も捉え易く、正確な測定が期待できる。 Further, as described above, the contact impedance changes due to the sweating action of the skin, but since the amount of change is small, the more measurement points, in other words, the more measurement data, the easier detection and the more accurate measurement becomes possible. That is, according to the measurement method of the present embodiment, for example, the values of the contact impedances X, Y, Z, and U can be collected simultaneously from four contact portions, so that each change Δx, Δy, Δz, Δu is a small value. Even if each of them varies in size, it can be used in the form of an added value such as Δx + Δy + Δz + Δu, so that a minute impedance change amount can be easily captured and accurate measurement can be expected.
図13(a)には、電極数を5個に増やした体脂肪・精神動揺計が示されている。この例では、測定時に右手の2本の指で電極E1,E2を押え、左手の3本の指で電極E3,E4,E5を押さえるようにする。図13(b)は、この体脂肪・精神動揺計の等価回路図である。なお、図中、電源回路および測定回路は省略されている。この図13(b)において、Mは身体内インピーダンス、X,Yは右手2本の指に関する各電極と各指との接触部および指関節部の合成インピーダンスを表し、Z,U,Kは左手3本の指に関する各電極と各指との接触部および指関節部の合成インピーダンスを表している。 FIG. 13 (a) shows a body fat / mental dynamometer with the number of electrodes increased to five. In this example, the electrodes E1 and E2 are pressed with two fingers of the right hand during measurement, and the electrodes E3, E4, and E5 are pressed with the three fingers of the left hand. FIG. 13 (b) is an equivalent circuit diagram of this body fat / mental dynamometer. In the figure, the power supply circuit and the measurement circuit are omitted. In FIG. 13 (b), M represents the impedance in the body, X and Y represent the combined impedance of the contact portion between each electrode and each finger and the finger joint portion regarding the two fingers of the right hand, and Z, U and K represent the left hand. The combined impedance of the contact part of each electrode and each finger | toe and finger joint part regarding three fingers is represented.
この回路においても、4電極の場合と同様の解析が可能であり、例えば端子p1とp5との間、端子p2とp3との間にそれぞれ定電流を印加し、各端子の測定電圧と電極間等価抵抗値r1,r2,r3の値から6個の独立の回路方程式が成り立ち、インピーダンスX,Y,Z,U,K,Mについて測定電圧と電極間等価抵抗値でもって表すことができる。したがって、この場合は5個の接触部のインピーダンス変化を捉えることができる。 In this circuit, the same analysis as in the case of four electrodes is possible. For example, a constant current is applied between the terminals p1 and p5 and between the terminals p2 and p3, and the measured voltage at each terminal and the distance between the electrodes. Six independent circuit equations are established from the values of the equivalent resistance values r1, r2, and r3, and the impedances X, Y, Z, U, K, and M can be expressed by the measured voltage and the interelectrode equivalent resistance value. Therefore, in this case, the impedance change of the five contact portions can be captured.
同様にして、もし各指に最低1箇所ずつの接触部を電極との間に設けるなら、最低でも10箇所の接触部のインピーダンスの値およびその変化量を検出できる体脂肪・精神動揺計を構成することができる。また、指1本当たり1箇所の接触部に複数の電極が配置されている場合でも、多くの接触部からの検出によってより正確な発汗測定が期待できる。 Similarly, if each finger is provided with at least one contact part between the electrodes, a body fat / mental sway meter that can detect the impedance value and the amount of change of at least 10 contact parts is constructed. can do. In addition, even when a plurality of electrodes are arranged at one contact portion per finger, more accurate sweat measurement can be expected by detection from many contact portions.
勿論、この測定器の測定信号検出部は指で挟む形式ではなく、図14(a)に示されるような携帯用測定器に付属する両手用のグリップ25,25を掌で握るような方式とすることもできる。なお、この場合の等価回路図が図14(b)に示されている。 Of course, the measurement signal detector of this measuring instrument is not of a type that is sandwiched between fingers, but a system in which grips 25 and 25 for both hands attached to the portable measuring instrument as shown in FIG. You can also An equivalent circuit diagram in this case is shown in FIG.
これらの方式において、電極を掌の複数箇所に接触させる方式の場合や、同一指について複数の接触用電極を備える方式(図11参照)の場合には、電極間の接触インピーダンスが極めて小さいときは等価抵抗値r1を小さく選ぶか、あるいは接触インピーダンスに直列接続する形で適切な大きさの抵抗値の抵抗体を測定端子と電極との間に挿入して見掛け上の接触インピーダンスを適切な値に増やしてその分r1も大きく選び、電流配分にバランスが取れるようにする必要がある。 In these methods, in the case of a method in which an electrode is brought into contact with a plurality of locations on the palm or a method in which a plurality of contact electrodes are provided for the same finger (see FIG. 11), the contact impedance between the electrodes is extremely small. The equivalent resistance value r1 is selected to be small, or a resistor having an appropriate resistance value is inserted between the measurement terminal and the electrode in series with the contact impedance so that the apparent contact impedance is set to an appropriate value. It is necessary to increase and select a larger r1 to balance the current distribution.
1 導電性樹脂板
2 体重・体脂肪計
3 表示器
4 測定板
5 絵柄
6 絶縁シート
7 測定器カバー
8 電極
9 リード線
10 支持金具
11 重量センサ
12 計測演算回路
13 定電流回路
14 電圧測定回路
15 電源
16 演算回路
17 整流回路
18,19 フィルター
20 A/D変換器
21 I/O回路
22 CPU
23 メモリ
24 操作スイッチ
AS1〜AS5 アナログスイッチ
E1〜E6 電極または端子
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