JP5309181B2 - Trunk subcutaneous fat measuring method and trunk subcutaneous fat measuring device - Google Patents
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
Description
本発明は、体幹部皮下脂肪測定方法および装置、並びに体幹部内臓脂肪測定装置に関する。 The present invention relates to a trunk subcutaneous fat measurement method and apparatus, and a trunk visceral fat measurement apparatus.
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1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、上肢部と下肢部または、上肢部と下肢部と体幹部、または、左右上肢部、左右下肢部、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−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−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−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)。
The estimation technique of body adipose tissue using bioelectrical impedance has spread to the world as a technique for measuring body adipose tissue and body fat percentage, but in reality, it does not directly measure adipose tissue. In other words, it is an electrical measurement of lean tissue in which water other than fat tissue is dominant. In particular, the whole body (Whole Body) measurement is modeled as a single cylinder between one hand and one leg in the supine position in the conventional type (one hand-one leg guidance method). The guidance method between both palms to be measured, the guidance method between the backs of both legs integrated with a weight scale, upper and lower limbs, upper and lower limbs and trunk, or left and right upper limbs, left and right lower limbs, trunk In this way, the technique of measuring the impedance by making it possible to individually apply a cylindrical model divided into 5 segments has become apparent. In addition, a patent application has been filed for a measurement technique that simplifies the impedance CT measurement technique, arranges current application / voltage measurement electrodes in the trunk umbilical girdle, measures the impedance of the abdomen, and estimates the visceral fat tissue mass. (See
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、内臓器組織近辺に付着、蓄積した内臓脂肪組織や皮下脂肪組織に関して、その計測の重要性が日に日に高まってきている。 However, body fat information is particularly useful for screening lifestyle-related diseases such as diabetes, hypertension and hyperlipidemia, and the visceral adipose tissue attached and accumulated in the vicinity of internal organ tissues and The importance of measurement of subcutaneous adipose tissue is increasing day by day.
特に、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CT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。 In particular, visceral adipose tissue is an adipose tissue that is intensively distributed in the vicinity of the abdomen of the trunk, and has been determined based on the cross-sectional area of the adipose tissue in an abdominal cross-sectional image obtained by X-ray CT, MRI, or the like. However, the apparatus is large-scale, and in the case of X-rays, there is a problem of exposure, and there is a cost, which is not suitable for measurement in the field and home. Therefore, visceral adipose tissue is generally estimated from the correlation with whole body adipose tissue or the correlation with whole body lean tissue, and sufficient reliability has not been ensured even for screening.
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−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。 Recently, a method for estimating visceral adipose tissue information by placing electrodes around the umbilical girth of the trunk and measuring the internal impedance of the trunk is also under development. However, this method is based on the fact that there is a significant correlation among the skeletal muscle tissue layer, the subcutaneous fat tissue layer, and the visceral adipose tissue. It is assumed that For this reason, good results can be expected for healthy subjects with high independence where a very significant correlation can exist, but subjects with different correlations between tissues, such as visceral adipose tissue, are significantly enlarged. In addition, the measurement result in the subject having a remarkably low correlation with the subcutaneous fat tissue layer or the skeletal muscle tissue layer can include a large error. In other words, even if this method is under development, if it is a subject who can live a healthy independent life, it is possible to measure somehow regardless of where the electrodes are placed around the entire umbilicus. In particular, the problem is large when measurement is performed on a bedridden patient on a bed.
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−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−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。 In addition, this method under development can be said to be a high technology in that the impedance value related to the internal tissue is obtained by applying current from the abdominal surface to the tissue site to be measured. The fact is that the measured impedance information itself has little useful sensitivity to visceral adipose tissue due to problems in the internal structure of the trunk, which is the part. That is, the trunk that is the measurement site is short and thick, the multiple structure, that is, the visceral fat tissue that is the measurement target is covered with a skeletal muscle tissue layer that exhibits very good conductivity together with the internal organ tissue and the spine tissue, This skeletal muscle tissue layer has a structure in which it is covered with a subcutaneous fat tissue layer having very poor conductivity. In particular, the visceral adipose tissue that is the subject of measurement is dominated by internal organ tissues that are less conductive than the skeletal muscle tissue layer and visceral adipose tissues that are attached and accumulated on this internal organ tissue and have poor conductivity. Due to the configuration, the internal conductivity is considerably inferior to that of the skeletal muscle tissue layer. For this reason, even if the current application electrode is simply arranged around the abdomen, the majority is energized through the skeletal muscle tissue layer, and the current density distribution is also a potential distribution dominant to the skeletal muscle tissue layer from the surface measurement electrode. Will be observed. Furthermore, the distribution of the applied current density is determined by the surface area of the electrode to which the current is applied or the electrode width in the abdominal circumference direction, and the observation of information in the spreading resistance region where the current density is high in the subcutaneous fat tissue layer immediately below the electrode becomes dominant. End up.
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向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−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。 Furthermore, since the trunk, which is the measurement site, is thick and short, the sensitivity in the subcutaneous fat tissue layer in the current density concentration (spreading resistance) region directly under the current application electrode is high, and the skeletal muscle tissue is more in comparison with the fat tissue. Since the conductivity is considerably high, a route in which most of the current passing through the subcutaneous adipose tissue layer returns through the subcutaneous adipose tissue layer to the opposing current application electrode side through the skeletal muscle tissue layer is taken. The internal potential distribution is greatly distorted in this skeletal muscle tissue layer. Therefore, in the conventional method, most of the measured potential is information of the subcutaneous fat tissue layer, and the visceral fat tissue to be measured, that is, the visceral fat tissue that adheres to and accumulates in the internal organ tissue and its surroundings. It is almost impossible to energize the battery, and only information with extremely low measurement sensitivity of 10% or less of the entire impedance measurement section can be captured.
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。 In order to avoid these problems, a method for preventing an increase in the estimation error by incorporating an abdominal circumference that is highly correlated with the area of the subcutaneous fat tissue layer into the estimation formula has been considered. It is nothing but indirect estimation based on the correlation between the constituent tissues, and it is difficult to say that it is a measurement method that secures the necessary energization sensitivity at the center of the abdomen. In other words, individual errors that deviate from the statistical correlation design cannot be guaranteed, especially when there are many subcutaneous or visceral adipose tissues pathologically or when there are many / small intermediate skeletal muscle tissue layers. . It should be noted that the area of the subcutaneous fat tissue layer is highly correlated with the abdominal circumference, because the human trunk has a concentric tissue arrangement design, and the subcutaneous fat tissue layer is the outermost arrangement, This is because the area is determined by the length and the thickness of the subcutaneous fat tissue.
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。 Usually, the four-electrode method is also used for the electrode arrangement on the trunk. In this method, a current is applied to the body of the subject, and a potential difference generated in the measurement site section of the subject by the applied current is measured to measure the measurement site section bioelectrical impedance. When the four-electrode method is applied to a thick and short measurement site such as the trunk, the current density concentration at which the current begins to spread (ie, the spreading resistance region) is, for example, directly under the current application electrode, so that it is near the subcutaneous fat tissue layer. A large potential difference is generated and accounts for most of the potential difference measured between the voltage measurement electrodes. In order to reduce the influence of the spreading resistance, it is important to have an arrangement that ensures a sufficient distance between the current application electrode and the voltage measurement electrode. In general measurement, since the measurement interval is long and the distance between the voltage measurement electrodes can be sufficiently secured, so-called S / N sensitivity (N is an influence due to spreading resistance (noise), and S is measured between the voltage electrodes). Signal) should be sufficiently secured. However, in the case of a thick and short measurement site such as the trunk, if the voltage measurement electrode is moved away from the current application electrode in order to reduce N, the voltage measurement electrode section distance becomes smaller. As a result, S becomes smaller and eventually the S / N becomes worse. Further, the spreading resistance portion having a high current density is a subcutaneous fat tissue layer portion, and is generally a subject with a tendency to obesity with a large thickness. Therefore, the N is considerably large, and the S / N is doubled. End up. As described above, when the four-electrode method is used for a short and short measurement site such as the trunk, a useful S / N sensitivity to visceral adipose tissue can be obtained simply by placing an electrode on the circumference of the umbilicus. It is speculated that it is quite impossible to secure. The S / N will be described in more detail in the description of the embodiments described later.
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、導電性の悪い内臓器組織および内臓脂肪組織の複合組織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、蓄積する内臓脂肪組織および皮下層に蓄積する皮下脂肪組織層情報を、皮下脂肪組織層情報とともに、切換えのみによって同時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。特に、本発明の目的は、体幹部における皮下脂肪組織層情報を精度よく測定できるような体幹部皮下脂肪測定方法および装置を提供することである。 An object of the present invention is to eliminate these problems in the prior art, ensuring sensitivity necessary for measurement even in a complex tissue region of internal organ tissue and visceral adipose tissue with poor conductivity, and accumulated in the trunk. A method and apparatus that enables measurement of adipose tissue, particularly visceral adipose tissue that adheres and accumulates in the vicinity of internal organ tissue and subcutaneous adipose tissue layer information accumulated in the subcutaneous layer, together with subcutaneous adipose tissue layer information, only by switching. It is to provide. In particular, an object of the present invention is to provide a trunk fat measuring method and apparatus capable of accurately measuring subcutaneous fat tissue layer information in the trunk.
本発明の一つの観点によれば、第1の電流印加電極と第1の電圧計測電極とを近接して体幹部に配置し、前記第1の電流印加電極と前記第1の電圧計測電極との配置とは別の部位に第2の電流印加電極と第2の電圧計測電極とを配置し、前記第1の電流印加電極と前記第2の電流印加電極とにより電流を印加し、前記第1の電圧計測電極と前記第2の電圧計測電極とで電位差を測定して得た前記体幹部のインピーダンスにより体幹部皮下脂肪組織層情報を求める方法において、前記第2の電流印加電極を前記別の部位として体幹部から突出する部位に配置し、前記第2の電圧計測電極を前記別の部位として前記第1の電流印加電極から距離を離して体幹部に配置し、前記第1の電流印加電極を前記体幹部に配置する部位を、臍横、肩甲骨下部、側腹部、臍凹部、背骨部、腱膜部から選択した体幹部皮下脂肪測定方法が提供される。
また、本発明の別の観点によれば、第1の電流印加電極と第1の電圧計測電極とを近接して体幹部に配置し、前記第1の電流印加電極と前記第1の電圧計測電極との配置とは別の部位に第2の電流印加電極と第2の電圧計測電極とを配置し、前記第1の電流印加電極と前記第2の電流印加電極とにより電流を印加し、前記第1の電圧計測電極と前記第2の電圧計測電極とで電位差を測定して得た前記体幹部のインピーダンスにより体幹部皮下脂肪組織層情報を求める方法において、前記第2の電流印加電極を前記別の部位として体幹部から突出する部位に配置し、前記第2の電圧計測電極を前記別の部位として前記第2の電流印加電極を配置した前記体幹部から突出する部位とは異なる体幹部から突出する部位に配置し、前記第1の電流印加電極を前記体幹部に配置する部位を、臍横、肩甲骨下部、側腹部、臍凹部、背骨部、腱膜部から選択した体幹部皮下脂肪測定方法が提供される。
上記体幹部皮下脂肪測定方法において、前記近接して体幹部に配置する前記第1の電流印加電極と前記第1の電圧計測電極とを複数の対としてもよい。また、前記複数の対を少なくとも3組設け、第1の組を構成する前記複数の対のうちの前記第1の電流印加電極を前記体幹部に配置する部位を臍横にし、第2の組を構成する前記複数の対のうちの前記第1の電流印加電極を前記体幹部に配置する部位を腱膜部にし、第3の組を構成する前記複数の対のうちの前記第1の電流印加電極を前記体幹部に配置する部位を側腹部にしてもよい。
また、上記体幹部皮下脂肪測定方法において前記体幹部から突出する部位を四肢部または頭部または耳部としてもよい。
本発明の更に別の観点によれば、近接して体幹部に配置される第1の電流印加電極と第1の電圧計測電極とを有し、前記第1の電流印加電極と前記第1の電圧計測電極との配置とは別の部位に配置される第2の電流印加電極と第2の電圧計測電極とを有し、前記第1の電流印加電極と前記第2の電流印加電極とにより電流を印加し、前記第1の電圧計測電極と前記第2の電圧計測電極とで電位差を測定して得た前記体幹部のインピーダンスにより体幹部皮下脂肪組織層情報を求める装置において、前記第2の電流印加電極が前記別の部位として体幹部から突出する部位に配置され、前記第2の電圧計測電極が前記別の部位として前記第1の電流印加電極から距離を離して体幹部に配置され、前記第1の電流印加電極が前記体幹部に配置される部位が、臍横、肩甲骨下部、側腹部、臍凹部、背骨部、腱膜部から選択された体幹部皮下脂肪測定装置が提供される。
また、本発明の更に別の観点によれば、近接して体幹部に配置される第1の電流印加電極と第1の電圧計測電極とを有し、前記第1の電流印加電極と前記第1の電圧計測電極との配置とは別の部位に配置される第2の電流印加電極と第2の電圧計測電極とを有し、前記第1の電流印加電極と前記第2の電流印加電極とにより電流を印加し、前記第1の電圧計測電極と前記第2の電圧計測電極とで電位差を測定して得た前記体幹部のインピーダンスにより体幹部皮下脂肪組織層情報を求める装置において、前記第2の電流印加電極が前記別の部位として体幹部から突出する部位に配置され、前記第2の電圧計測電極が前記別の部位として前記第2の電流印加電極を配置した前記体幹部から突出する部位とは異なる体幹部から突出する部位に配置され、前記第1の電流印加電極が前記体幹部に配置される部位が、臍横、肩甲骨下部、側腹部、臍凹部、背骨部、腱膜部から選択されたものとする体幹部皮下脂肪測定装置が提供される。
上記体幹部皮下脂肪測定装置において、前記近接して体幹部に配置される前記第1の電流印加電極と前記第1の電圧計測電極とが複数の対からなっていてもよい。また、前記複数の対が少なくとも3組設けられており、第1の組を構成する前記複数の対のうちの前記第1の電流印加電極が前記体幹部に配置される部位が臍横であり、第2の組を構成する前記複数の対のうちの前記第1の電流印加電極が前記体幹部に配置される部位が腱膜部であり、第3の組を構成する前記複数の対のうちの前記第1の電流印加電極が前記体幹部に配置される部位が側腹部とされてもよい。
また、上記体幹部皮下脂肪測定装置において、前記体幹部から突出する部位が四肢部または頭部または耳部とされてもよい。
According to one aspect of the present invention, the first current application electrode and the first voltage measurement electrode are arranged close to each other on the trunk, and the first current application electrode, the first voltage measurement electrode, A second current application electrode and a second voltage measurement electrode are arranged at a different site from the arrangement of the first current application electrode, a current is applied by the first current application electrode and the second current application electrode, In the method for obtaining trunk trunk adipose tissue layer information based on impedance of the trunk obtained by measuring a potential difference between the first voltage measurement electrode and the second voltage measurement electrode, the second current application electrode is separated from the second current application electrode. The second voltage measuring electrode is disposed as a separate part in the trunk part at a distance from the first current application electrode, and the first current application is performed. The part where the electrode is placed on the trunk is the side of the umbilicus, the lower part of the scapula Flank, umbilical recess, spine, trunk subcutaneous fat measuring method selected from the aponeurosis unit is provided.
According to another aspect of the present invention, the first current application electrode and the first voltage measurement electrode are arranged close to each other on the trunk, and the first current application electrode and the first voltage measurement are arranged. A second current application electrode and a second voltage measurement electrode are arranged in a different part from the arrangement of the electrodes, and a current is applied by the first current application electrode and the second current application electrode, In the method of obtaining trunk trunk adipose tissue layer information from impedance of the trunk obtained by measuring a potential difference between the first voltage measurement electrode and the second voltage measurement electrode, the second current application electrode is A trunk that is disposed in a part protruding from the trunk as the another part, and is different from a part protruding from the trunk in which the second current application electrode is disposed as the second voltage measurement electrode. The first current application is arranged at a portion protruding from The site to place the electrode on the body trunk, Hozoyoko, scapula bottom, flank, umbilical recess, spine, trunk subcutaneous fat measuring method selected from the aponeurosis unit is provided.
In the trunk subcutaneous fat measurement method, the first current application electrode and the first voltage measurement electrode arranged close to the trunk may be a plurality of pairs. In addition, at least three pairs of the plurality of pairs are provided, and a portion of the plurality of pairs constituting the first group where the first current application electrode is disposed on the trunk is lateral to the umbilicus. The first current application electrode of the plurality of pairs constituting the third group is a portion where the first current application electrode of the plurality of pairs constituting the body is disposed on the trunk portion as a aponeurosis part. The part where the application electrode is arranged on the trunk may be a flank.
Further, in the trunk subcutaneous fat measurement method, a part protruding from the trunk may be a limb, a head, or an ear.
According to still another aspect of the present invention, the first current application electrode and the first voltage measurement electrode, which are disposed in close proximity to the trunk, have the first current application electrode and the first voltage measurement electrode. A second current application electrode and a second voltage measurement electrode arranged at different locations from the arrangement of the voltage measurement electrode, and the first current application electrode and the second current application electrode In the device for obtaining trunk trunk adipose tissue layer information from the impedance of the trunk obtained by applying a current and measuring a potential difference between the first voltage measurement electrode and the second voltage measurement electrode, And the second voltage measuring electrode is disposed as a separate part on the trunk part at a distance from the first current application electrode as the separate part. The first current application electrode is disposed on the trunk. Position is Hozoyoko, scapula bottom, flank, umbilical recess, spine, is selected trunk subcutaneous fat measuring device from the aponeurosis unit is provided.
According to still another aspect of the present invention, the first current application electrode and the first voltage measurement electrode which are disposed in close proximity to the trunk are provided, the first current application electrode and the first voltage measurement electrode. A second current application electrode and a second voltage measurement electrode arranged at different locations from the arrangement of the first voltage measurement electrode, the first current application electrode and the second current application electrode In the apparatus for obtaining the trunk subcutaneous fat tissue layer information from the impedance of the trunk obtained by applying a current and the impedance of the trunk obtained by measuring a potential difference between the first voltage measurement electrode and the second voltage measurement electrode, The second current application electrode is disposed at a part projecting from the trunk as the another part, and the second voltage measurement electrode is projected from the trunk part at which the second current application electrode is disposed as the another part. Placed on a part that protrudes from a different trunk than the part And the trunk where the first current application electrode is placed on the trunk is selected from the lateral umbilicus, lower scapula, flank, umbilical cavity, spine, and aponeurosis A measuring device is provided.
In the trunk subcutaneous fat measuring device, the first current application electrode and the first voltage measurement electrode arranged in the proximity to the trunk may be composed of a plurality of pairs. Further, at least three pairs of the plurality of pairs are provided, and a portion of the plurality of pairs constituting the first group where the first current application electrode is disposed on the trunk is lateral to the umbilicus. The portion of the plurality of pairs constituting the second group where the first current application electrode is disposed on the trunk is the aponeurosis, and the plurality of pairs constituting the third group The site | part where the said 1st electric current application electrode is arrange | positioned at the said trunk part may be made into a flank part.
Further, in the trunk subcutaneous fat measuring device, the part protruding from the trunk may be a limb, a head, or an ear.
本発明によれば、体幹部の皮下脂肪組織層情報を精度よく測定でき、また、高精度の測定皮下脂肪組織層情報を体幹部の内臓組織情報の推定に利用することにより、体幹部内臓脂肪組織を精度よく測定できる。 According to the present invention, it is possible to accurately measure the subcutaneous fat tissue layer information of the trunk, and by using the highly accurate measured subcutaneous fat tissue layer information for estimation of the visceral tissue information of the trunk, Tissue can be measured accurately.
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。 Further, even in a paralyzed patient and a subject who is bedridden due to care or the like, the subject can easily measure by setting the measurement part as the front surface of the abdomen excluding the back part. Furthermore, since the subject can be aware of the measurement site by attaching electrodes to the abdomen, it is beneficial to improve measurement accuracy and to ensure motivation by conscious restraint.
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や皮下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。
In addition, the accuracy of screening information according to the required level can be made clear in the course of combining the accumulation of accumulated adipose tissue adhering to the vicinity of internal organ tissue with the conventional simple measurement method and simplicity. it can.
Furthermore, according to the present invention, the trunk visceral adipose tissue and the subcutaneous adipose tissue can be accurately measured with a small and simple device, so that it can be optimized for home use. Moreover, an abdominal condition check prior to measurement, that is, early check of inflammation or pathological abnormal fluid distribution in internal organ tissues or the like is possible, and appropriate health guide advice can be given accordingly. Therefore, it is possible for the user to obtain various information useful for self-management for maintaining and promoting sustainable health by appropriately performing daily diet and exercise and maintaining motivation for it. Can be very useful.
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、体幹部の内臓脂肪組織の測定原理について説明する。本発明は、基本的には、上肢(腕)部、下肢(脚)部、体幹部(体幹中部)等の四肢誘導法で得られるセグメント毎の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、体幹腹部(中部)の内臓脂肪組織情報(横断面積量、体積量または重量)、体幹部内臓脂肪と皮下脂肪量との比(V/S)、および皮下脂肪と内臓脂肪の合計脂肪量(体幹腹部脂肪組織量)を推定可能とすることにある。 Before describing the embodiments and examples of the present invention in detail, the measurement principle of the visceral adipose tissue of the trunk will be described. The present invention basically uses bioelectrical impedance information and body specific information for each segment obtained by the extremity guidance method for upper limbs (arms), lower limbs (legs), trunk (middle trunk), etc. Visceral adipose tissue information (cross sectional area, volume or weight), trunk visceral fat and subcutaneous fat mass ratio (V / S), and total fat of subcutaneous fat and visceral fat The amount (the amount of trunk abdominal fat tissue) can be estimated.
特に、本発明は、体幹部に蓄積される脂肪組織のうち、特に、皮下層に蓄積する皮下脂肪組織層情報を、高精度で簡便に測定可能とすることにある。すなわち、体幹部の皮下脂肪組織量、特に横断面積量(CSA)を算出するためには、腹囲周囲長と、皮下脂肪組織厚の計測情報が必要である。腹囲周長又は腹部幅や厚み等は実測によって確保可能であるが、皮下脂肪組織厚は、腹囲周上の場所によって異なり、個人差が多い。よって、皮下脂肪組織量を推定するのに有用性の高い部位を特定して測定することが重要となる。そして、腹部の皮下脂肪組織量として体積量を推定する場合には、上記CSAに体幹腹部の長さ情報を掛けることにより算出できる。体幹腹部長は、身長との相関性が高いため、身体特定化情報より推定することができる。 In particular, it is an object of the present invention to make it possible to easily and easily measure information on the subcutaneous fat tissue layer accumulated in the subcutaneous layer among the fat tissues accumulated in the trunk. That is, in order to calculate the subcutaneous fat tissue amount of the trunk, particularly the cross sectional area amount (CSA), measurement information of the circumference of the abdomen and the thickness of the subcutaneous fat tissue is required. The abdominal circumference length, abdominal width, thickness, etc. can be ensured by actual measurement, but the subcutaneous fat tissue thickness varies depending on the location on the abdominal circumference, and there are many individual differences. Therefore, it is important to specify and measure a site that is highly useful for estimating the amount of subcutaneous fat tissue. When the volume is estimated as the amount of subcutaneous adipose tissue of the abdomen, it can be calculated by multiplying the CSA by the length information of the trunk abdomen. The trunk abdomen length is highly correlated with the height, and can be estimated from the body specifying information.
換言するならば、特に、本発明は、体幹腹部臍囲周での皮下脂肪組織量(CSA)の推定に際し、腹囲周長情報と特定の貢献性の高い皮下脂肪組織厚情報を用いることで、高精度の推定を可能とするものである。この場合において、腹囲周長情報は、腹囲周長以外に臍囲部での腹部幅又は厚み情報でも有用な推定用変数情報となり得る。身体的特定化情報(身長H、体重W、性差SEX、年齢Age等)も踏まえた重回帰により、信頼性の高い腹囲周長情報を確保可能とできる。 In other words, in particular, the present invention uses the abdominal circumference information and the highly-contributed subcutaneous adipose tissue thickness information in estimating the subcutaneous adipose tissue volume (CSA) at the trunk abdominal umbilical circumference. This enables high-precision estimation. In this case, the abdominal circumference information can be useful estimation variable information not only in the abdominal circumference but also in the abdominal width or thickness information in the umbilical girth. Reliable abdominal circumference information can be secured by multiple regression based on physical identification information (height H, weight W, sex difference SEX, age Age, etc.).
本発明は、このため次のような手法を駆使する。
(1)体幹腹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。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)。
For this reason, the present invention makes full use of the following technique.
(1) Assume that the tissue information included in the bioelectrical impedance information of the trunk abdomen is a series-parallel equivalent circuit model of the skeletal muscle tissue layer, the internal organ tissue, and the visceral fat tissue. Consider internal organ tissue and visceral adipose tissue in series. (Therefore, a change in energization can be expected depending on the size of the visceral adipose tissue).
(2)なお、腹囲長が身体特定化情報として確保できる場合は、皮下脂肪組織層も、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。 (2) When the abdominal circumference can be secured as the body specifying information, the subcutaneous fat tissue layer is included in the equivalent circuit model as a high accuracy model, and the subcutaneous fat tissue layer, the skeletal muscle tissue layer, the internal organ tissue, Assume a series-parallel equivalent circuit model with visceral adipose tissue.
(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、腹囲長の二乗を主体的説明変数と置く。本発明の特定の手法によって、皮下脂肪組織厚の情報を支配的に有する体幹部インピーダンスが得られる場合には、この体幹部インピーダンスと腹囲長(一乗)の積を主体的説明変数とする。 (3) Subcutaneous fat tissue mass estimation is made up of multiple regression equations with the abdominal circumference in the body specifying information as the main explanatory variable. Furthermore, the square of the abdominal circumference is set as the main explanatory variable. When the trunk impedance having dominant information on the subcutaneous fat tissue thickness is obtained by the specific method of the present invention, the product of the trunk impedance and the abdominal circumference (first power) is used as a main explanatory variable.
(4)上肢(腕)部、下肢(脚)部の四肢誘導法で得られるセグメント毎の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、体幹腹部(中部)の骨格筋組織層情報を顕在化させ、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。 (4) The skeletal muscle tissue layer information of the trunk abdomen (middle part) using the bioelectrical impedance information and body specific information for each segment obtained by the extremity guidance method of the upper limb (arm) part and the lower limb (leg) part It is revealed and used to determine uncertain information for visceral adipose tissue information estimation.
(5)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) The determination of internal organ tissue information is made up of multiple regression equations with body height information as the main explanatory variable in the body specific information, and is used to determine uncertain information for visceral fat tissue information estimation. .
(6)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:Cross-Section Area)やMRI法によるCSA及び体幹腹部全体での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) Tissue cross-sectional area (CSA: Cross-Section Area) from X-ray CT tomographic images at the umbilical position is the standard measurement of the tissue used for multiple regression analysis (calibration curve creation method) to quantify each tissue And volumetric tissue volume and weight using the DEXA method and MRI method (integration processing for each slice in the length direction) in the whole trunk abdomen and CSA by MRI method Can be calculated from tissue density information). In the DEXA method, the total adipose tissue information of the total of the abdominal visceral adipose tissue and the subcutaneous adipose tissue can be measured as a reference.
(7)上記の様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−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) In order to be able to capture visceral adipose tissue information with high accuracy using the method as described above, it is necessary to take measures to replace fluctuations in the measured impedance information of the trunk due to respiration and the like with a certain condition value. The impedance measurement sampling period is within 1/2 of the general respiratory cycle, the respiratory change is monitored in time series, the maximum value and the minimum value for each respiratory cycle are determined for each respiratory cycle, Be able to supplement the median rest breathing.
(8)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、体幹腹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。よって、前記体幹腹部の骨格筋組織量の推定は、四肢部骨格筋組織からの方が測定感度の良い成果が期待できるわけである。ここで、骨格筋組織層及び前記呼吸変動以外で体幹腹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−タとして体幹中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。 (8) Further, it is possible to check in advance of adverse effects caused by eating and drinking before the measurement and retention of bladder and urine from the measured impedance information. In general, the information on the skeletal muscle tissue layer is dominantly reflected in the impedance value of the trunk abdomen in a healthy general subject group. In addition, the information on the skeletal muscle tissue layer of the trunk is very small as a measured value, and no great difference is recognized between individuals. The reason is that the design is highly correlated with anti-gravity muscles that support and develop their own weight under the earth's gravity, so subjects who are specially bedridden and not affected by gravity, or athletes who are subject to several times the stress of their own weight This is because it is almost determined by body size except for special groups. Therefore, the estimation of the amount of skeletal muscle tissue in the trunk abdomen can be expected to achieve better measurement sensitivity from the limb skeletal muscle tissue. Here, the influence on the impedance of the trunk abdomen other than the skeletal muscle tissue layer and the respiratory fluctuation is an adverse effect due to food and drink and bladder and urine storage. Therefore, when the impedance value of the middle trunk is collected as collective data, and the average value [mean] and deviation [SD] are viewed, the effects of food and drink and urinary bladder retention may be in the range exceeding 2SD. all right. However, considering even a semi-general group such as athletes to a certain extent, 3SD can be used as a criterion to screen for this effect.
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、順を追って詳述していく。 Next, the measurement principle of the present invention based on the above-described method will be described in detail step by step.
1.体幹区分の考え方
(1)体幹部を上部/中部/下部に分けた時、骨格筋組織の発達の関係は、次のようである。
(a)体幹上部は、上肢部との相関が高く、特に、近位上腕の骨格筋組織との相関が高い。
(b)体幹下部は、下肢との相関が高く、特に、近位大腿部の骨格筋組織との相関が高い。
(c)体幹中部は、下肢部の大腿部骨格筋組織量との相関が高い(下肢大腿部をコントロールする大腰筋,腸腰筋等が占有骨格筋組織量として大きいため)。
1. Concept of trunk division (1) When the trunk is divided into upper / middle / lower, the relationship of skeletal muscle tissue development is as follows.
(A) The upper trunk has a high correlation with the upper limb, and in particular, a high correlation with the skeletal muscle tissue of the proximal upper arm.
(B) The lower trunk has a high correlation with the lower limbs, and in particular, a high correlation with the skeletal muscle tissue of the proximal thigh.
(C) The center of the trunk has a high correlation with the amount of thigh skeletal muscle tissue in the lower limbs (because the psoas major and intestinal lumbar muscles that control the lower limb thigh are large as the occupied skeletal muscle tissue amount).
(2)体幹中部(腹部)の骨格筋組織は、腹筋群と背筋群で構成されており、これらは、上肢部と下肢部のジョイント(左右の回転動作や前後への屈伸動作など)としての機能的発達を有している。 (2) The skeletal muscle tissue of the middle trunk (abdomen) is composed of the abdominal muscle group and the back muscle group. These are the joints of the upper limb and lower limbs (such as left and right rotational movements and back and forth bending movements). Have the functional development of
2.四肢部からの体幹中部骨格筋組織の推定
(3)よって、体幹中部の骨格筋組織発達(量)は、上下肢部の骨格筋組織の発達と密接な関係がある。つまり、体幹中部の骨格筋組織量は、上下肢部の骨格筋組織量より推定できる。体幹中部骨格筋組織量を従属変数として、上肢部骨格筋組織量及び下肢部骨格筋組織量を各々独立の説明変数と置いて、重回帰式を作ることで、体幹中部の骨格筋組織量を推定することが出来る。
体幹中部骨格筋組織量[MMtm]=a0*下肢部骨格筋組織量[MMl] + b0*上肢部骨格筋組織量[MMu] + c0 ・・・式1
ここで、a0、b0、c0は、回帰係数で定数である。
2. Estimating the middle skeletal muscle tissue from the extremities (3), the skeletal muscle tissue development (quantity) in the middle trunk is closely related to the development of the skeletal muscle tissue in the upper and lower limbs. That is, the amount of skeletal muscle tissue in the middle of the trunk can be estimated from the amount of skeletal muscle tissue in the upper and lower limbs. Skeletal muscle tissue in the middle of the trunk by creating a multiple regression equation with the amount of skeletal muscle tissue in the middle trunk as the dependent variable and the amount of skeletal muscle tissue in the upper limb and skeletal muscle tissue in the lower limb as independent explanatory variables. The amount can be estimated.
Trunk skeletal muscle tissue mass [MMtm] = a0 * Lower limb skeletal muscle tissue mass [MMl] + b0 * Upper limb skeletal muscle tissue mass [MMu] + c0
Here, a0, b0 and c0 are regression coefficients and are constants.
(4)また、四肢部の骨格筋組織量は、測定区間のインピーダンス計測値とその区間の長さ情報から、骨格筋組織量の推定が可能であることは、先行研究より明らかである。
下肢部骨格筋組織量[MMl]=a1*Ll2/Zl + b1・・・式2
上肢部骨格筋組織量[MMu]=a2*Lu2/Zu + b2・・・式3
ここで、a1,a2,b1,b2は、回帰係数で定数である。Llは、下肢部の長さ、Luは、上肢部の長さ、Zlは、下肢部のインピーダンス値、Zuは、上肢部のインピ−ダンス値である。
(4) It is clear from previous studies that the amount of skeletal muscle tissue in the extremities can be estimated from the impedance measurement value in the measurement section and the length information of the section.
Lower limb skeletal muscle tissue mass [MMl] = a1 * Ll 2 / Zl +
Upper extremity skeletal muscle tissue volume [MMu] = a2 * Lu 2 / Zu + b2 ···
Here, a1, a2, b1, and b2 are regression coefficients and constants. Ll is the length of the lower limb, Lu is the length of the upper limb, Zl is the impedance value of the lower limb, and Zu is the impedance value of the upper limb.
(5)四肢長は、一般的な対象者であれば身長、体重、性別、年齢等の身体(個人)特定化情報より推定しても良い(特に、性別毎での身長情報が有用性高い)。 (5) Limb length may be estimated from body (individual) specific information such as height, weight, gender, age, etc. for general subjects (especially height information by gender is highly useful) ).
(6)同様に、上下肢部の骨格筋組織量及び体幹中部骨格筋組織量の推定式へも、説明変数として性別、年齢、体重等の身体特定化情報を付加することにより、発育発達及び加齢による神経系及び組織の質的変化を統計的に若干補正することも可能である。 (6) Similarly, by adding body-specific information such as gender, age, weight, etc. as explanatory variables to the estimation formulas for the amount of skeletal muscle tissue in the upper and lower limbs and the middle skeletal muscle tissue, It is also possible to slightly correct the qualitative changes in the nervous system and tissues with aging.
(7)尚、重回帰推定式を作成する折の基準側の測定は、MRI法、DEXA法で求めた骨格筋量を用いる。 (7) The skeletal muscle mass determined by the MRI method and the DEXA method is used for the measurement on the reference side when creating the multiple regression estimation formula.
(8)また、もっとシンプルな精度向上が期待できる方法として、体幹部及び四肢長情報が測定によって得られる以外の、身長等の身体特定化情報より体幹部及び四肢長情報を推定する場合には、四肢部のインピーダンス情報を直接体幹中部骨格筋組織量の推定式に組み込む手法である。
体幹中部骨格筋組織量[MMtm]= a3*H2/Zl + b3*H2/Zu +c3・・・式4
ここで、a3、b3、c3は、回帰係数で定数である。Hは身長、Zlは下肢部のインピーダンス値、Zuは上肢部のインピ−ダンス値である。
(8) In addition, as a simpler method that can be expected to improve accuracy, when trunk and limb length information is estimated from body-specific information such as height other than that obtained by measuring trunk and limb length information In this method, the impedance information of the extremities is directly incorporated into the estimation formula of the mid-trunk skeletal muscle tissue amount.
Middle trunk skeletal muscle tissue volume [MMtm] = a3 * H 2 / Zl + b3 *
Here, a3, b3, and c3 are regression coefficients and constants. H is the height, Zl is the impedance value of the lower limb, and Zu is the impedance value of the upper limb.
(9)より精度向上が期待できる方法として、体幹部長情報が更に測定によって得られる場合には、下記の様な推定式の変形が考えられる。
式1〜3に対して、
体幹中部骨格筋組織量[MMtm]=a0’*下肢部骨格筋組織量[MMl]*Ltm2/Ltm’2+ b0’*上肢部骨格筋組織量[MMu ] *Ltm2 /Ltm’2+ c0’・・・式5
ここで、a0’、b0’、c0’は、回帰係数で定数である。そして、Ltmは体幹部長(または体幹中部長)である。そして、Ltm’は、四肢長または身長からの体幹部長(または体幹中部長)の推定値である。
Ltm’=aa*Ll+bb*Lu+cc ・・・式5-1
または
Ltm’=aa1*H+bb1 ・・・式5-2
ここで、aa、aa1、bb、bb1、ccは、回帰係数で定数である。
(9) As a method that can be expected to improve the accuracy, when the trunk length information is further obtained by measurement, the following estimation equation can be modified.
For equations 1-3
Middle trunk skeletal muscle tissue volume [MMtm] = a0 '* lower limb skeletal muscle tissue volume [MMl] * Ltm 2 / Ltm ' 2 + b0 '* upper extremity skeletal muscle tissue volume [MMu] * Ltm 2 / Ltm ' 2 + C0 '...
Here, a0 ′, b0 ′, and c0 ′ are regression coefficients and constants. Ltm is the trunk length (or trunk length). Ltm ′ is an estimated value of the trunk length (or trunk middle length) from the limb length or height.
Ltm '= aa * Ll + bb * Lu + cc ... Formula 5-1
Or
Ltm '= aa1 * H + bb1 ・ ・ ・ Equation 5-2
Here, aa, aa1, bb, bb1, and cc are regression coefficients and constants.
(10)さらなる精度の向上を期待する場合は、測定に対する拘束性が増える(簡便性に劣る)デメリットはあるが、四肢の近位部の情報を用いる方法がある。膝肘に電圧計測電極を当てるまたは貼り付けることにより、四肢測定と同様の四肢誘導法で計測できる。つまり、遠位からの下肢部や上肢部の情報よりも、遠位部を除く近位部の情報の方が、体幹中部の骨格筋組織層との関連情報として、有用性が高いからである。つまり、上腕(上肢近位)部は体幹上部と、大腿(下肢近位)部は体幹下部と高い相関を持ち、体幹上部と中部と下部間も、有用な関係を持っている。よって、上下肢部骨格筋組織量に対し、大腿部骨格筋組織量や上腕部骨格筋量を測定して、体幹中部の骨格筋組織量の推定に用いる方法も上記と同様の手順で推定式を作成可能である。 (10) In the case of expecting further improvement in accuracy, there is a demerit that increases the restraint on measurement (it is less convenient), but there is a method using information on the proximal part of the limb. By applying or attaching a voltage measurement electrode to the knee elbow, measurement can be performed by the same limb guidance method as that for limb measurement. In other words, the information on the proximal part excluding the distal part is more useful as the information related to the skeletal muscle tissue layer in the middle trunk than the information on the lower limbs and upper limbs from the distal end. is there. That is, the upper arm (proximal upper limb) part has a high correlation with the upper trunk and the thigh (proximal lower limb) part has a high correlation with the lower trunk, and the upper trunk, middle part, and lower part also have a useful relationship. Therefore, the method used to estimate the amount of skeletal muscle tissue in the middle of the trunk by measuring the amount of thigh skeletal muscle tissue and the amount of upper arm skeletal muscle with respect to the amount of skeletal muscle tissue in the upper and lower limbs is the same procedure as above. An estimation formula can be created.
(11)体幹部の骨格筋組織層についての考え方の例として、
(a)体幹上部と下部は、上肢部と下肢部との相関が高いことから、上部は上肢部とみなし、下部は下肢部とみなす考え方。
(b)体幹上部と下部を体幹中部と合わせて、体幹部とみなす考え方がある。
いずれの方法でも、対象者を一般健常人または、それに近い自立生活が出来る範囲に置くことで、各々の相互間の相関が高いことから、いずれの考え方でも大きな違いは出てこない。
(11) As an example of the way of thinking about the skeletal muscle tissue layer of the trunk,
(A) Since the upper and lower trunks have a high correlation between the upper limbs and the lower limbs, the upper part is regarded as the upper limbs and the lower part is regarded as the lower limbs.
(B) There is an idea that the upper and lower trunks are combined with the middle trunk and regarded as the trunk.
In any of the methods, since the correlation between the individual is high by placing the subject in a range where a normal healthy person or a self-sustainable life close to that is normal, there is no big difference in either way of thinking.
3.体幹部構成組織の電気的等価回路モデル化
(12)四肢誘導法より求められる体幹部のインピーダンスは、体幹中部の情報となる。このインピーダンスについては、後述する実施例についての説明において詳述する。
3. Electrical Equivalent Circuit Modeling of Trunk Structure Tissue (12) Trunk impedance determined by the limb guidance method is information on the middle trunk. This impedance will be described in detail in the description of the embodiment described later.
(13)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も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、その直列の複合組織層に対して、皮下脂肪組織層及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に近い導電性を示すことから、内臓器組織側にも電流が通電されることになる。また、内臓脂肪組織が多くなるほど、内臓器組織と内臓脂肪組織の複合体としての複合組織への通電量が低下してゆくことになる。体幹中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6
ここで、
体幹中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、皮下脂肪組織と同等かそれよりも、やや小さ目と考えられる。脂肪組織の合成分解が皮下脂肪組織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、各組織間の電気的特性の比較関係は、
ZFS >> (ZVM+ZFV) >> ZMM ・・・式7
と考えられる。
この式6、7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。
(13) The trunk can be considered to mainly consist of a subcutaneous fat tissue layer, a skeletal muscle tissue layer (abdominal muscle group, back muscle group), an internal organ tissue, and a visceral adipose tissue adhering to the gap. The reason why the bone tissue is not listed as a constituent tissue is that the bone tissue has a very high quantitative correlation with the skeletal muscle tissue layer and can be considered as an integral tissue body. In terms of volume resistivity, bone marrow tissue is considered to have characteristics similar to those of skeletal muscle tissue layers and internal organ tissues in vivo. Therefore, when these four tissues are represented by an electrical equivalent circuit model, the internal organ tissue and the visceral adipose tissue are configured in series, and the subcutaneous adipose tissue layer and the skeletal muscle tissue layer are respectively formed with respect to the serial composite tissue layer. Configured in parallel. The equivalent circuit model will be described in detail in the description of the embodiment described later. According to this model, current flows predominantly through the skeletal muscle tissue layer when energized in the longitudinal direction of the trunk. Since visceral adipose tissue adheres to gaps around the internal organ tissue, when there is no visceral adipose tissue, or when there is little visceral adipose tissue, the internal organ tissue exhibits conductivity close to that of skeletal muscle tissue. Current will be applied. Further, as the visceral adipose tissue increases, the energization amount to the composite tissue as a composite of the internal organ tissue and the visceral adipose tissue decreases. The model impedance when the measured impedance of the middle trunk and the four tissues constituting it are expressed by an equivalent circuit model can be expressed as follows.
Ztm = ZFS // ZMM // (ZVM + ZFV) (6)
here,
Impedance of the whole trunk: Ztm
Impedance of subcutaneous adipose tissue layer: ZFS: Volume resistivity is large.
Impedance of skeletal muscle tissue layer: ZMM: Volume resistivity is small.
Impedance of internal organ tissue: ZVM ... It is considered as volume resistivity close to the skeletal muscle tissue layer.
Visceral adipose tissue impedance: ZFV: Volume resistivity is considered to be equivalent to or slightly smaller than subcutaneous adipose tissue. Since the synthetic decomposition of adipose tissue is faster than that of subcutaneous adipose tissue, it is considered that the blood vessels and blood volume in the tissue are large.
The electrical characteristics between tissues are determined by volume resistivity ρ [Ωm] rather than impedance. From the above relationship, the electrical characteristic values of each tissue are generally explained by the following relationship.
ρMM << ρ (VM + FV) << ρFS
ρVM << ρFV
ρMM = ρMV or ρMM <ρMV
ρFV = ρFS or ρFV <FS
here,
Volume resistivity of subcutaneous adipose tissue layer: ρFS
Volume resistivity of composite tissue layer of internal organ tissue and visceral adipose tissue inside skeletal muscle tissue layer: ρ (VM + FV)
Volume resistivity of skeletal muscle tissue layer: ρMM
Therefore, the comparison of electrical characteristics between tissues is
ZFS >> (ZVM + ZFV) >> ZMM ・ ・ ・
it is conceivable that.
From the relational expressions of
(14)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中部の等価回路から見て、省略して考える。つまり、体幹中部で計測されるインピーダンス値には、体幹中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8
式8を変形すると、
1/Ztm ≒ 1/ZMM + 1/(ZVM+ZFV) ・・・式9
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9からZFVを誘導すると、次の式10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10
(14)
Since the subcutaneous adipose tissue layer has a higher volume resistivity compared with other constituent tissues, it is omitted from the viewpoint of an equivalent circuit in the middle of the trunk. That is, it can be considered that the information of lean tissue including visceral fat tissue excluding the subcutaneous fat tissue layer in the middle trunk is measured in the impedance value measured in the middle trunk. Therefore, this relational expression can be expressed as follows.
Ztm ≒ ZMM // (ZVM + ZFV) ・ ・ ・ Formula 8
If Equation 8 is transformed,
1 / Ztm ≒ 1 /
By revealing the impedance ZMM of the skeletal muscle tissue layer and the impedance ZVM of the internal organ tissue in this equation by means described below, the impedance ZFV of the visceral fat tissue can be calculated. The visceral fat tissue amount can be estimated from the impedance information of the visceral fat tissue. When ZFV is derived from
ZFV = 1 / [1 / Ztm-1 / ZMM]-ZVM ...
(15)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、皮下脂肪組織層を大量に有する被験者に対しては誤差要因となりえるため、式6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有る。ここで、皮下脂肪組織量は、その組織表面での周囲長、つまり、腹囲長との相関が非常に高い関係があることが一般に報告されている(特に皮下脂肪組織層が多い被験者に対して、または、皮下脂肪組織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6を変形すると、
1/Ztm = 1/ZFS + 1/ZMM + 1/(ZVM+ZFV) ・・・式11
ZFV= 1/[ 1/Ztm−1/ZMM−1/ZFS] − ZVM・・・式12
(15)
In
In this formula, the impedance ZMM of the skeletal muscle tissue layer and the impedance ZVM of the internal organ tissue are the same as those described above, and the impedance information for the impedance ZFS of the subcutaneous fat tissue layer is the same as that of other tissues. There is a useful relationship with the amount of tissue. Here, it is generally reported that the amount of subcutaneous adipose tissue has a very high correlation with the perimeter of the tissue surface, that is, the abdominal circumference (particularly for subjects with many subcutaneous adipose tissue layers). Therefore, the subcutaneous adipose tissue layer can be estimated from the abdominal circumference information. Therefore, the impedance of the subcutaneous fat tissue layer can be estimated from information on the abdominal circumference. Hereinafter, the impedance ZFV of the visceral adipose tissue can be calculated by a method similar to the above approach. The visceral fat tissue amount can be estimated from the impedance information of the visceral fat tissue.
By transforming
1 / Ztm = 1 /
ZFV = 1 / [1 /
4.内臓器組織量[VM]からのインピーダンス[ZVM]の推定
(16)体幹中部の内臓器組織量[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。
男性用: 内臓器組織量[VM] = a4*身長[H]+ b4*体重[W] + c4*年齢[Age] + d4
・・・式13-1
女性用: 内臓器組織量[VM] = a5*身長[H]+ b5*体重[W] + c5*年齢[Age] + d5
・・・式13-2
ここで、a4、a5、b4、b5、c4、c5、d4、d5は、回帰係数で定数である。
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CT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。
4). Estimating impedance [ZVM] from internal organ tissue volume [VM] (16) Estimating internal organ tissue volume [VM] in the middle trunk from body (individual) specific information such as height, weight, sex, and age I can do it. Among the explanatory variables, the influence of the height term is large.
For men: Internal organ tissue mass [VM] = a4 * Height [H] + b4 * Weight [W] + c4 * Age [Age] + d4
... Formula 13-1
For women: Internal organ tissue mass [VM] = a5 * Height [H] + b5 * Weight [W] + c5 * Age [Age] + d5
... Formula 13-2
Here, a4, a5, b4, b5, c4, c5, d4, and d5 are regression coefficients and constants.
The reference amount of visceral adipose tissue volume VM used in this calibration curve (regression equation) is measured by integrating the CSA (tissue cross-sectional area) for each slice obtained by the MRI method or X-ray CT method in the length direction. The calculated tissue volume or CSA from one slice such as the umbilical position. The tissue volume can be converted into a tissue amount by converting the tissue density information known in prior research papers into weight.
(17)次に、内臓器組織のインピーダンスZVMを推定する。
各組織とも、インピーダンスと組織量との関係を式で表現可能とするために、円柱モデルを適用する。適用式は、下記の様に表現できる。
VM ∝ LVM2 / ZVM・・・式14-1
変形すると、
ZVM ∝ LVM2 / VM・・・式14-2
ここで、LVMは、円柱モデル化するときの仮想円柱長であるが、体幹長[Lt],体幹中部長[Ltm]および身長[H]との高い相関関係が有ることから、
LVM ∝ Lt ∝ Ltm ∝ H ・・・式15
よって、LVMの代わりに身長H(体幹部の実測情報が得られるのであれば、Ltまたは Ltmで式中に用いる)で代用するとすると、
ZVM = a6*H2 / VM + b6・・・式16
となり、内臓器組織のインピーダンスZVMを推定することが出来る。
ここで、a6、b6は、回帰係数で定数である。
この式16は、単回帰式であるが身体特定化情報を説明変数として組み込む重回帰式とすることで、推定精度向上が期待できる。
男性用:ZVM= a7*H2 /VM + b7*H + c7*W + d7*Age + e7・・・式17-1
女性用: ZVM= a8*H2 /VM + b8*H + c8*W + d8*Age + e8・・・式17-2
ここで、a7、a8、b7、b8、c7、c8、d7、d8、e7、e8は、回帰係数で定数である。
(17) Next, the impedance ZVM of the internal organ tissue is estimated.
For each tissue, a cylindrical model is applied in order to be able to express the relationship between the impedance and the tissue amount by an expression. The application formula can be expressed as follows.
VM ∝ LVM 2 / ZVM ・ ・ ・ Formula 14-1
When deformed,
ZVM ∝ LVM 2 / VM ・ ・ ・ Formula 14-2
Here, LVM is a virtual cylinder length when modeling a cylinder, but because there is a high correlation with trunk length [Lt], trunk mid-length [Ltm] and height [H],
LVM ∝ Lt ∝ Ltm ∝ H ・ ・ ・
Therefore, instead of LVM, if you substitute height H (if you can obtain actual trunk information, use Lt or Ltm in the formula),
ZVM = a6 * H 2 / VM + b6 ···
Thus, the impedance ZVM of the internal organ tissue can be estimated.
Here, a6 and b6 are regression coefficients and are constants.
Although this
Men: ZVM = a7 * H 2 / VM + b7 * H + c7 * W + d7 * Age + e7 ··· formula 17-1
For women: ZVM = a8 * H 2 / VM + b8 * H + c8 * W + d8 * Age + e8 ... Formula 17-2
Here, a7, a8, b7, b8, c7, c8, d7, d8, e7, e8 are regression coefficients and are constants.
5.骨格筋組織量[MM] からのインピーダンス[ZMM]の推定
(18)体幹中部の骨格筋組織量[MM]は、前記式1、4、5で求めた四肢部骨格筋組織量(四肢部インピーダンス情報)からの体幹中部骨格筋組織量[MMtm]を用いる。
MM=MMtm・・・式18
5. Estimating impedance [ZMM] from skeletal muscle tissue mass [MM] (18) The skeletal muscle tissue mass [MM] of the middle trunk is calculated from the limb skeletal muscle tissue mass (limb part) The trunk core skeletal muscle tissue quantity [MMtm] from the impedance information) is used.
MM = MMtm ・ ・ ・ Formula 18
(19)次に、骨格筋組織層のインピーダンスZMMを推定する。
各組織とも、インピーダンスと組織量との関係を式で表現可能とするために、円柱モデルを適用する。適用式は、下記の様に表現できる。
MM ∝ Ltm2 / ZMM・・・式19-1
変形すると、
ZMM ∝ Ltm2 / MM・・・式19-2
ここで、Ltmは、円柱モデル化するときの体幹中部長であるが、体幹部長[Lt]および身長[H]との高い相関関係が有ることから、
Ltm ∝ Lt ∝ H ・・・式20
よって、Ltmの代わりに身長H(体幹の実測情報Ltm、Ltが得られない場合)で代用するとすると、
ZMM = a9*H2 / MM + b9・・・式21
となり、骨格筋組織層のインピーダンスZMMを推定することが出来る。
ここで、a9、b9は、回帰係数で定数である。
この式21は、単回帰式であるが身体特定化情報を説明変数として組み込む前記同様の手順により重回帰式とすることで、推定精度向上が期待できる。
(19) Next, the impedance ZMM of the skeletal muscle tissue layer is estimated.
For each tissue, a cylindrical model is applied in order to be able to express the relationship between the impedance and the tissue amount by an expression. The application formula can be expressed as follows.
MM ∝ Ltm 2 / ZMM ・ ・ ・ Formula 19-1
When deformed,
ZMM ∝ Ltm 2 / MM ・ ・ ・ Formula 19-2
Here, Ltm is the mid-trunk length when modeling a cylinder, but because there is a high correlation with the trunk length [Lt] and height [H],
Ltm ∝ Lt ∝ H ・ ・ ・ Formula 20
Therefore, instead of Ltm, if you substitute height H (when the trunk's actual measurement information Ltm, Lt can not be obtained),
ZMM = a9 * H 2 / MM + b9 ···
Thus, the impedance ZMM of the skeletal muscle tissue layer can be estimated.
Here, a9 and b9 are regression coefficients and are constants.
Although this
6.皮下脂肪組織量[FS]からのインピーダンス[ZFS]の推定
(20)体幹中部の皮下脂肪組織量[FS]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[FS] = a10*腹囲長[Lw]2+b10*身長[H]+ c10*体重[W] + d10
*年齢[Age] + e10・・・式22-1
女性用: 皮下脂肪組織量[FS] = a11*腹囲長[Lw]2+b11*身長[H]+ c11*体重[W]+ d11
*年齢[Age] + e11・・・式22-2
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CT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). Estimation of impedance [ZFS] from subcutaneous fat tissue volume [FS] (20) The subcutaneous fat tissue volume [FS] in the middle of the trunk can be estimated from the abdominal circumference [Lw] 2 . Furthermore, accuracy improvement can be expected by adding other body specific information as an explanatory variable to obtain a multiple regression equation.
For men: Subcutaneous adipose tissue volume [FS] = a10 * abdominal circumference [Lw] 2 + b10 * height [H] + c10 * body weight [W] + d10
* Age [Age] + e10 ... Formula 22-1
For women: Subcutaneous fat tissue mass [FS] = a11 * abdominal circumference [Lw] 2 + b11 * height [H] + c11 * body weight [W] + d11
* Age [Age] + e11 ... Formula 22-2
Here, a10, a11, b10, b11, c10, c11, d10, d11, e10, e11 are regression coefficients and constants.
In addition, the measurement of the reference amount of the subcutaneous fat tissue volume FS used in this calibration curve (regression equation) is performed by integrating the CSA (tissue cross-sectional area) for each slice obtained by the MRI method or the X-ray CT method in the length direction. The calculated tissue volume or CSA from one slice such as the umbilical position. The tissue volume can be converted into a tissue amount by converting the tissue density information known in prior research papers into weight.
(21)次に、皮下脂肪組織層のインピーダンスZFSを推定する。
各組織とも、インピーダンスと組織量との関係を式で表現可能とするために、円柱モデルを適用する。適用式は、下記の様に表現できる。
FS ∝ Ltm2 / ZFS・・・式23-1
変形すると、
ZFS ∝ Ltm2 / FS・・・式23-2
ここで、Ltmは、円柱モデル化するときの体幹中部長であるが、体幹部長[Lt]および身長[H]との高い相関関係が有ることから、
Ltm ∝ Lt ∝ H ・・・式20
よって、Ltmの代わりに身長H(体幹の実測情報Ltm、Ltが得られない場合)で代用するとすると、
ZFS = a12*H2 / FS + b12・・・式24
となり、皮下脂肪組織層のインピーダンスZFSを推定することが出来る。
ここで、a12、b12は、回帰係数で定数である。
この式24は、単回帰式であるが身体特定化情報を説明変数として組み込む前記同様の手順により重回帰式とすることで、推定精度向上が期待できる。
(21) Next, the impedance ZFS of the subcutaneous fat tissue layer is estimated.
For each tissue, a cylindrical model is applied in order to be able to express the relationship between the impedance and the tissue amount by an expression. The application formula can be expressed as follows.
FS ∝ Ltm 2 / ZFS ・ ・ ・ Formula 23-1
When deformed,
ZFS α Ltm 2 / FS ··· formula 23-2
Here, Ltm is the mid-trunk length when modeling a cylinder, but because there is a high correlation with the trunk length [Lt] and height [H],
Ltm ∝ Lt ∝ H ・ ・ ・ Formula 20
Therefore, instead of Ltm, if you substitute height H (when the trunk's actual measurement information Ltm, Lt can not be obtained),
ZFS = a12 * H 2 / FS +
Thus, the impedance ZFS of the subcutaneous fat tissue layer can be estimated.
Here, a12 and b12 are regression coefficients and constants.
Although this
7.内臓脂肪組織量[FV]の推定
(22)内臓脂肪組織のインピーダンス[ZFV]は、式10または式12へ、体幹中部の実測インピーダンス[Ztm]と、式16、17で求めた内臓器組織のインピーダンス[ZVM]と、式21で求めた骨格筋組織層のインピーダンス[ZMM]を、または式24で求めた皮下脂肪組織層のインピーダンス[ZFS]を代入することで求められる。
7). Estimating the amount of visceral adipose tissue [FV] (22) The impedance [ZFV] of the visceral adipose tissue is obtained by using
(23)この内臓脂肪組織のインピーダンス[ZFV]情報から、内臓脂肪組織量[FV]を推定する。
各組織とも、インピーダンスと組織量との関係を式で表現可能とするために、円柱モデルを適用する。適用式は、下記の様に表現できる。
FV ∝ LFV2 / ZFV・・・式25
ここで、LFVは、円柱モデル化するときの仮想円柱長であるが、体幹部長[Lt],体幹中部長[Ltm]および身長[H]との高い相関関係が有ることから、
LFV ∝ Lt ∝ Ltm ∝ H ・・・式26
よって、LFVの代わりに身長H(体幹の実測情報が得られるのであれば、Ltまたは Ltmで式中に用いる)で代用するとすると、
FV = a13*H2 / ZFV + b13・・・式27
となり、内臓脂肪組織量FVを推定することが出来る。
ここで、a13、b13は、回帰係数で定数である。
この式27は、単回帰式であるが身体特定化情報を説明変数として組み込む重回帰式とすることで、推定精度向上が期待できる。
男性用:FV = a14*H2 /ZFV + b14*H + c14*W + d14*Age + e14・・・式28-1
女性用: FV = a15*H2 /ZFV + b15*H + c15*W + d15*Age + e15・・・式28-2
ここで、a14、a15、b14、b15、c14、c15、d14、d15、e14、e15は、回帰係数で定数である。
(23) The visceral fat tissue volume [FV] is estimated from the impedance [ZFV] information of the visceral fat tissue.
For each tissue, a cylindrical model is applied in order to be able to express the relationship between the impedance and the tissue amount by an expression. The application formula can be expressed as follows.
FV ∝ LFV 2 / ZFV ...
Here, LFV is a virtual cylinder length when modeling a cylinder, but because there is a high correlation with trunk length [Lt], trunk midlength [Ltm] and height [H],
LFV ∝ Lt ∝ Ltm ∝ H ・ ・ ・
Therefore, instead of LFV, if you substitute height H (if actual trunk information can be obtained, use Lt or Ltm in the formula)
FV = a13 * H 2 / ZFV + b13 ···
Thus, the visceral fat tissue amount FV can be estimated.
Here, a13 and b13 are regression coefficients and are constants.
Although this
For men: FV = a14 * H 2 / ZFV + b14 * H + c14 * W + d14 * Age + e14 ··· formula 28-1
Women: FV = a15 * H 2 / ZFV + b15 * H + c15 * W + d15 * Age + e15 ··· formula 28-2
Here, a14, a15, b14, b15, c14, c15, d14, d15, e14, e15 are regression coefficients and are constants.
8.体幹腹部脂肪組織量[FM]の推定
(24)腹部脂肪組織量[FM]は、式22からの皮下脂肪組織量[FS]と式27または式28からの内臓脂肪組織量[FV]から求めることが出来る。
FM=FS+FV・・・式29
8). Estimation of trunk abdominal fat tissue mass [FM] (24) Abdominal fat tissue mass [FM] is calculated from subcutaneous fat tissue mass [FS] from
FM = FS + FV ...
(25)他の腹部脂肪組織量[FM]の推定法としては、基準計測情報としてDEXA法を用いて腹部脂肪組織量を計測し、式22からの皮下脂肪組織量[FS]と式27または式28からの内臓脂肪組織量[FV]の主要パラメータを説明変数に用いることで、腹部脂肪組織量[FM]の推定を可能とする。つまり、腹囲長[Lw]2とH2 /ZFVと身体特定化情報とから重回帰式を作成することである。
(25) As another method for estimating the abdominal adipose tissue volume [FM], the abdominal adipose tissue volume is measured using the DEXA method as reference measurement information, and the subcutaneous adipose tissue volume [FS] from
9.体幹腹部内臓脂肪/皮下脂肪比[V/S]の推定
(26)内臓脂肪/皮下脂肪比[V/S]は、式22からの皮下脂肪組織量[FS]と式27または式28からの内臓脂肪組織量[FV]から求めることが出来る。
V/S=FV/FS・・・式30
9. Estimating the trunk abdominal visceral fat / subcutaneous fat ratio [V / S] (26) The visceral fat / subcutaneous fat ratio [V / S] is calculated from the amount of subcutaneous fat tissue [FS] from
V / S = FV / FS ...
10.体幹腹部(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
(27)前記で内臓脂肪組織量推定に必要な体幹腹部(中部)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、信頼性の高い体幹腹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、体幹腹部の組織異常の判定も可能と出来る。
10. Concept of internal organ tissue abnormality judgment by trunk abdominal (middle) impedance (27) The impedance Ztm of trunk abdomen (middle) necessary for visceral adipose tissue amount estimation above is also a part that varies greatly due to breathing and eating and drinking Therefore, it is necessary to measure information with high stability and reliability. Therefore, highly reliable impedance information of the trunk abdomen can be secured by applying the following processing. Further, it is possible to determine a tissue abnormality of the trunk abdomen from the viewpoint as information relating to the disturbance of the body fluid distribution in the partial trunk.
(28)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、体幹腹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-ダンス値を体幹腹部のインピーダンス値として登録し、測定を完了とする。
(28) Removal of influence of fluctuation due to respiration (a) Impedance of trunk abdomen is measured at a sampling period shorter than 1/2 of a general respiration period time.
(B) A smoothing process such as moving average is performed on the measurement data for each sampling.
(C) From the time series data after processing, the periodicity of respiration and the maximum and minimum values for each cycle are detected.
(D) A maximum value and a minimum value for each period are averaged separately.
(E) The average value of the maximum value and the minimum value is averaged, and the median value of respiration is calculated.
(F) When the median value of respiration for each respiratory cycle enters a stable range within the specified number of times, it is determined that the median respiratory value is confirmed, and the determined impedance value is used as the trunk abdominal impedance value. Register and complete the measurement.
(29)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)体幹腹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りの値として規定値を規定する。
(29) Abnormal value determination processing due to eating and drinking and water retention (such as urine) in the bladder (a) The trunk abdominal impedance is 26.7 ± 4.8Ω (mean ± SD) as a general value of the group.
(B) On the other hand, the value at the time of constipation and urinary bladder retention and fullness of food and drink in the stomach exceeds the range of mean ± 3SD.
(C) Therefore, when a measured value exceeding 3SD is obtained, the subject is informed of the possibility of effects such as eating and drinking and bladder and urine, and is encouraged to hope for the measurement in the best environment. However, in a subject whose skeletal muscle tissue development and internal organ tissue are different from the standard size without actually having these effects, the measurement should be continued.
(D) Further, as a method of increasing the determination sensitivity, the specified values are subdivided according to sex, weight, and height. Alternatively, the specified value is defined as a value per unit divided by weight or divided by height.
<皮下脂肪組織測定、或いは、皮下脂肪組織及び内臓脂肪組織の選択測定>
皮下脂肪組織を、或いは、皮下脂肪組織及び内臓脂肪組織を、選択的に測定するにあたっては、特に、以下の11〜16を考慮する。
<Subcutaneous adipose tissue measurement or selective measurement of subcutaneous adipose tissue and visceral adipose tissue>
In selectively measuring subcutaneous adipose tissue or subcutaneous adipose tissue and visceral adipose tissue, the following 11 to 16 are particularly considered.
11.体幹部構成組織の電気的等価回路モデル化(補足1)
(30)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。「3.体幹部構成組織の電気的等価回路モデル化」で示した関係から、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
骨格筋組織層より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6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31(式7と同じ)
となる。
11. Electrical equivalent circuit modeling of trunk tissue (Supplement 1)
(30) The electrical characteristics between tissues are determined by volume resistivity ρ [Ωm] rather than impedance. From the relationship shown in “3. Electrical equivalent circuit modeling of the trunk tissue,” the electrical characteristic values of each tissue are generally explained by the following relationship.
ρMM << ρ (VM + FV) << ρFS
ρVM << ρFV
ρMM = ρMV or ρMM <ρMV
ρFV = ρFS or ρFV <FS
here,
Volume resistivity of subcutaneous adipose tissue layer: ρFS
Volume resistivity of composite tissue layer of internal organ tissue and visceral adipose tissue inside skeletal muscle tissue layer: ρ (VM + FV)
Volume resistivity of skeletal muscle tissue layer: ρMM
Therefore, due to the relationship with
ZFS >> (ZVM + ZFV) >> ZMM ... Formula 31 (same as Formula 7)
It becomes.
12.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
(31)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32
ここで、a、b、c、dは、定数である。
(32)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33
ここで、a0、b0は、定数である。
12 Estimation of trunk skeletal muscle tissue cross-sectional area (AMM) and trunk skeletal muscle tissue layer impedance (ZMM) (31) Visceral adipose tissue volume can be expressed in terms of cross-sectional area and volume. In the case of the cross-sectional area amount, the cross-sectional area amount by CT method (X-ray-CT, MRI) is considered as a general measurement standard in the measurement at the umbilical circumference. On the other hand, in the case of the volume amount, it can be obtained by integrating the cross-sectional area amount by the slice by the CT method with a plurality of slice information in the length direction. The amount of skeletal muscle tissue (skeletal muscle mass) is considered to have a high correlation with both the cross sectional area and volume. Here, the cross-sectional area is considered. The amount of cross-sectional area (AMM) of the skeletal muscle tissue layer can be roughly estimated by body specific information. This is because the developmental design of the body's skeletal muscle is almost determined by the development and adaptation to support its own weight under the earth's gravity. Therefore, except for non-gravity adaptors such as athletes, paralysis nurses, and caregivers, it is possible to estimate with body specifying information. This estimation is performed by substituting height H, weight W, and age Age into the following equations.
AMM = a * H + b * W + c * Age + d Equation 32
Here, a, b, c, and d are constants.
(32) Trunk skeletal muscle tissue layer impedance (ZMM) can also be estimated from body specific information. For convenience, the cross sectional area (AMM) obtained above is used here. This estimation can be performed using the following equation.
ZMM = a0 * H / AMM +
Here, a0 and b0 are constants.
13.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6、31の関係式から、次の様な2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。
(33)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34
式34を変形すると、
1/Ztm ≒ 1/ZMM + 1/(ZVM+ZFV) ・・・式35
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35からZFVを誘導すると、次の式36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36
13. From the relational expressions of the visceral adipose tissue impedance (ZFV) and visceral adipose tissue mass (AFV)
(33)
Since the subcutaneous adipose tissue layer has a higher volume resistivity than other constituent tissues, it is omitted from the viewpoint of the equivalent circuit of the trunk. That is, it can be considered that the information of lean tissue including visceral fat tissue excluding the subcutaneous fat tissue layer of the trunk is measured in the impedance value measured in the trunk. Therefore, this relational expression can be expressed as follows.
Ztm ≒ ZMM // (ZVM + ZFV)
Transforming
1 / Ztm ≒ 1 /
By revealing the impedance ZMM of the skeletal muscle tissue layer and the impedance ZVM of the internal organ tissue in this equation by means described below, the impedance ZFV of the visceral fat tissue can be calculated. The visceral fat tissue amount can be estimated from the impedance information of the visceral fat tissue. When ZFV is derived from Expression 35, the following
ZFV = 1 / [1 /
(34)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6のままで進める方法である。
この式中の骨格筋組織層のインピーダンスZMMおよび内臓器組織のインピーダンスZVMは、前記手法と同様とし、皮下脂肪組織層のインピーダンスZFSに対して、インピーダンス情報は他の組織と同様の考え方で皮下脂肪組織量と有用な関係がある。ここで、皮下脂肪組織量は、その組織表面での周囲長、つまり、腹囲長との相関が非常に高い関係があることが一般に報告されている(特に皮下脂肪組織層が多い被験者に対して、または、皮下脂肪組織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6を変形すると、
1/Ztm = 1/ZFS + 1/ZMM + 1/(ZVM+ZFV) ・・・式37
ZFV= 1/[ 1/Ztm−1/ZMM−1/ZFS] − ZVM・・・式38
(34)
In
In this formula, the impedance ZMM of the skeletal muscle tissue layer and the impedance ZVM of the internal organ tissue are the same as those described above, and the impedance information for the impedance ZFS of the subcutaneous fat tissue layer is the same as that of other tissues. There is a useful relationship with the amount of tissue. Here, it is generally reported that the amount of subcutaneous adipose tissue has a very high correlation with the perimeter of the tissue surface, that is, the abdominal circumference (particularly for subjects with many subcutaneous adipose tissue layers). Therefore, the subcutaneous adipose tissue layer can be estimated from the abdominal circumference information. Therefore, the impedance of the subcutaneous fat tissue layer can be estimated from information on the abdominal circumference. Hereinafter, the impedance ZFV of the visceral adipose tissue can be calculated by a method similar to the above approach. The visceral fat tissue amount can be estimated from the impedance information of the visceral fat tissue.
By transforming
1 / Ztm = 1 /
ZFV = 1 / [1 /
(35)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39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39
ここで、aa、bbは定数である。
(35) Visceral adipose tissue volume (AFV) is treated here as the visceral adipose tissue cross-sectional area. The visceral adipose tissue volume (AFV) can be calculated from the impedance information and the height information in Equation 39,
AFV = aa * H / ZFV + bb ... Equation 39
Here, aa and bb are constants.
14.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
(36)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40
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CT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。
14 Estimating internal organ tissue volume [AVM] and internal organ tissue impedance [ZVM] (36) Estimating internal organ tissue volume [VM] of the trunk from body (individual) specific information such as height, weight, sex, and age I can do it. Among the explanatory variables, the influence of the height term is large.
Internal organ tissue volume [AVM] = a1 * Height [H] + b1 * Weight [W] + c1 * Age [Age] + d1 ... Formula 40
Here, a1, b1, c1, and d1 are constants that give different values for men and women.
The reference amount of visceral adipose tissue volume VM used in this calibration curve (regression equation) is measured by integrating the CSA (tissue cross-sectional area) for each slice obtained by the MRI method or X-ray CT method in the length direction. The calculated tissue volume or CSA from one slice such as the umbilical position. The tissue volume can be converted into a tissue amount by converting the tissue density information known in prior research papers into weight.
(37)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41
ここで、a2、b2は、定数である。
(37) Next, the impedance ZVM of the internal organ tissue is estimated.
The internal organ tissue impedance [ZVM] can be estimated from body (individual) specifying information such as height, weight, sex, and age. Among the explanatory variables, the influence of the height term is large. For convenience, the internal organ tissue volume [AVM] obtained above is used here. This estimation can be performed using the following equation.
ZVM = a2 * H / AVM +
Here, a2 and b2 are constants.
15.皮下脂肪組織量[AFS]の推定
(38)体幹部の皮下脂肪組織量[AFS]の測定方法については後述する。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CT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。
15. Estimation of subcutaneous adipose tissue volume [AFS] (38) A method for measuring the subcutaneous adipose tissue volume [AFS] of the trunk will be described later. In addition, the measurement of the reference amount of the subcutaneous fat tissue volume FS used in this calibration curve (regression equation) is performed by integrating the CSA (tissue cross-sectional area) for each slice obtained by the MRI method or the X-ray CT method in the length direction. The calculated tissue volume or CSA from one slice such as the umbilical position. The tissue volume can be converted into a tissue amount by converting the tissue density information known in prior research papers into weight.
16.体幹部内臓脂肪/皮下脂肪比[V/S]の推定
(39)内臓脂肪/皮下脂肪比[V/S]は、式22-1、式22-2からの皮下脂肪組織量[AFS]や後述する式45からの皮下脂肪組織量[AFS]と式39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42
16. Estimating the trunk visceral fat / subcutaneous fat ratio [V / S] (39) The visceral fat / subcutaneous fat ratio [V / S] is calculated by subtracting the amount of subcutaneous fat tissue [AFS] from Equations 22-1, 22-2 It can be determined from the amount of subcutaneous fat tissue [AFS] from
V / S = AFV / AFS ...
17.皮下脂肪組織量[AFS]の推定
(40)体幹部の皮下脂肪組織量AFSは、前項「6.皮下脂肪組織量[FS]からのインピーダンス[ZFS]の推定」で説明したように、腹囲長[Lw]2から推定することもできるが、以下に示すように、皮下脂肪組織層のインピーダンス情報ZFSと腹囲長Lwから推定することも出来る。
皮下脂肪組織量[AFS] = aa0*ZFS*Lw+bb0・・・式43
ここで、aa0、bb0は、定数である。
尚、上の式43の導き方については後に詳述する。
17. Estimation of Subcutaneous Adipose Tissue [AFS] (40) Subcutaneous Adipose Tissue AFS was calculated as described in “6. Estimation of Impedance [ZFS] from Subcutaneous Adipose Tissue [FS]” in the previous section. [Lw] can be estimated from 2, but can also be estimated from the impedance information ZFS of the subcutaneous fat tissue layer and the abdominal circumference Lw as shown below.
Subcutaneous fat tissue volume [AFS] = aa0 * ZFS * Lw +
Here, aa0 and bb0 are constants.
Note that how to derive the
次に、前述したような本発明の測定原理に基づいた、体幹部内臓脂肪組織、及び/又は、体幹部皮下脂肪組織を測定するための本発明の体幹部内臓・皮下脂肪測定方法及び装置の実施例について説明する。 Next, the trunk visceral / subcutaneous fat measurement method and apparatus of the present invention for measuring trunk visceral fat tissue and / or trunk subcutaneous fat tissue based on the measurement principle of the present invention as described above. Examples will be described.
図1は、本発明による体幹部内臓・皮下脂肪測定装置の一実施例の外観を示す概略斜視図であり、図2は、図1の装置を用いて体幹部内臓脂肪組織および皮下脂肪組織層を測定する場合における使用態様を説明するための概略図である。図3は、図1の実施例の装置における腹部押当て電極部に代わりうる別の実施形態としての腹部押当て電極部を示す概略図であり、図4は、図3の腹部押当て電極部の使用態様を説明するための概略図である。図5は、図1の装置(図3の腹部押当て電極部とした場合も含む)の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a schematic perspective view showing an external appearance of an embodiment of a trunk visceral / subcutaneous fat measuring apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a trunk visceral fat tissue and subcutaneous fat tissue layer using the apparatus of FIG. It is the schematic for demonstrating the usage aspect in the case of measuring. FIG. 3 is a schematic view showing an abdominal pressing electrode unit as another embodiment that can be substituted for the abdominal pressing electrode unit in the apparatus of the example of FIG. 1, and FIG. 4 is an abdominal pressing electrode unit of FIG. It is the schematic for demonstrating the usage aspect of. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the apparatus of FIG. 1 (including the case where the abdomen pressing electrode part of FIG. 3 is used).
これら図1から図5に示されるように、本実施例の体幹部内臓・皮下脂肪測定装置1は、主として、本体部2と、体重測定部3と、腹部押当て電極部4または4Aとから構成される。体重測定部3は、電気ケーブル5を介して本体部2に接続されており、腹部押当て電極部4または4Aは、電気ケーブル6を介して本体部2に接続されている。図5によく示されるように、本体部2には、主として、電力供給部21と、演算兼制御部22と、部位インピーダンス測定部23と、記憶部24と、表示兼入力部25と、ブザー報知部26と、印刷部27とを備えている。
As shown in FIGS. 1 to 5, the trunk visceral / subcutaneous
部位インピーダンス測定部23は、主として、電流供給部231と、電流引火電極切替部232と、電圧計測電極切替部233と、電圧測定部234とを備えている。図1によく示されるように、表示兼入力部25は、本体部2の前面側に、各種操作キー等からなる入力部25aと、液晶表示パネル等からなる表示部25bとを与えている。また、ブザー報知部26もまた、本体部2の前面側に与えられている。電力供給部1は、本装置の電気系統各部に電力を供給する。
The site
図1に示されるように、体重測定部2は、公知の体重計の如き、重量検出部、増幅部およびAD変換部を内蔵した載台31を備え、身体目方特定情報(体重)に基因する電圧を測定する。さらにまた、載台31の上面には、左足用電流印加電極10aおよび右足用電流印加電極10bと、左足用電圧計測電極11aおよび右足用電圧計測電極11bとが設けられている。
As shown in FIG. 1, the body
図1によく示されるように、腹部押当て電極部4は、腹部押当てプレート41と、この腹部押当てプレート41の前面側の左右に設けられた左手用グリップ42および右手用グリップ43とを備える。腹部押当てプレート41の後面側には、3個の電流印加電極10e、10fおよび10gと、これら各電流印加電極に近接した位置に配置された3個の電圧計測電極11e、11fおよび11gとが設けられている。また、左手用グリップ42には、左手用電流印加電極10cと、左手用電圧計測電極11cとが設けられており、右手用グリップ43には、右手用電流印加電極10dと、右手用電圧計測電極11dとが設けられている。なお、左手用グリップ42および右手用グリップ43に設けられる電極は、電流印加電極および電圧計測電極として兼用される単一の電極としてもよい。
As shown well in FIG. 1, the abdomen pressing
図3によく示されるように、腹部押当て電極部4Aは、腹部押当て中央プレート41Aと、腹部押当て左プレート41Bと、腹部押当て右プレート41Cとを備えており、腹部押当て左プレート41Bおよび腹部押当て右プレート41Cは、腹部押当て中央プレート41の側縁に対して、フレキシブル性を有する適当なジョイント材を介してヒンジ接続されている。これにより、腹部押当て中央プレート41A、腹部押当て左プレート41Bおよび腹部押当て右プレート41Cが腹部に密着させられ、そこに配設された電極が腹部表面に密接させられうるようにしている。腹部押当て左プレート41Bの前面側の左側縁近くには、左手用グリップ42Aが設けられており、腹部押当て右プレート41Cの前面側の右側縁近くには、右手用グリップ43Aが設けられている。
As is well shown in FIG. 3, the abdominal
腹部押当て左プレート41Bの後面側には、例えば、2個の電流印加電極10h、10iと、これら各電流印加電極に近接した位置に配置された2個の電圧計測電極11h、11iとが設けられている。また、腹部押当て中央左プレート41Aの後面側には、例えば、2個の電流印加電極10j、10kと、これら各電流印加電極に近接した位置に配置された2個の電圧計測電極11j、11kとが設けられている。さらにまた、腹部押当て右プレート41Cの後面側には、例えば、2個の電流印加電極10l、10mと、これら各電流印加電極に近接した位置に配置された2個の電圧計測電極11l、11mとが設けられている。左手用グリップ42Aには、左手用電流印加電極10cと、左手用電圧計測電極11cとが設けられており、右手用グリップ43Aには、右手用電流印加電極10dと、右手用電圧計測電極11dとが設けられている。なお、左手用グリップ42Aおよび右手用グリップ43Aに設けられる電極は、電流印加電極および電圧計測電極として兼用される単一の電極としてもよい。
On the rear surface side of the abdomen pressing left
図4によく示されるように、腹部押当て中央プレート41Aの前面側には、各種操作キー等からなる入力部25aと、表示部25bとが設けられている。この場合には、図1の実施例において設けられた本体部2の代わりに、この腹部押当て中央プレート41Aを本体部として構成することもできる。また、これら入力部および表示部を前面側でなく、後面側に配置する構成とすることもできる。さらに、載台31を省略して、図4のみで構成することもできる。
As well shown in FIG. 4, on the front side of the abdomen pressing
前述したように各プレートの後面側に配置される電流印加電極および電圧計測電極の数や位置関係や形状については、図示した例に限定されることなく、後述する皮下脂肪組織厚の計測において、次のような情報を容易に得るのに最適な数、位置関係および形状を選択することが重要である。
(a)皮下脂肪組織厚計測部位は、皮下脂肪組織沈着が最も大きい部位として、臍囲周上の臍横と肩甲骨下部と腸骨稜上縁部(側腹部)の何れか又は、全ての情報を用いること。
(b)皮下脂肪組織厚計測部位は、皮下脂肪組織沈着が最も薄い部位として、臍囲周上の臍凹部と背骨部と腱膜部(腹直筋と外腹斜筋の間の結合腱部)の何れか又は、すべての情報を用いること。特に、個人差が大きい腱膜部(腹直筋と外腹斜筋の間の結合腱部)の情報を用いること。
(c)皮下脂肪組織厚計測部位は、前記皮下脂肪組織沈着の最も大きい部位候補部と最も薄い部位の組み合わせた情報を用いること。
(d)皮下脂肪組織分布は、臍囲周での横断面積で、臍と背骨を直線で結んで左右線対称になっている。よって、左右いずれか一方の皮下脂肪組織分布情報を計測すれば済むことになる。
(e)皮下脂肪組織厚の部位間分布の関連は、臍横と肩甲骨下部間で良く一致するため、いずれかの情報で代用可能と出来る。
(f)よって、臍横と腱膜部と腸骨稜上縁部(側腹部)の腹前側部区間の三点で信頼性の高い推定を可能と出来る。
(g)この皮下脂肪組織厚計測は、体幹腹部に配置した電流印加電極直下の電位差又はインピーダンス情報を用いること。
As described above, the number and positional relationship and shape of the current application electrode and the voltage measurement electrode arranged on the rear surface side of each plate are not limited to the illustrated example, and in the measurement of subcutaneous fat tissue thickness to be described later, It is important to select an optimal number, positional relationship, and shape to easily obtain the following information.
(A) Subcutaneous adipose tissue thickness measurement site is the site where the subcutaneous adipose tissue deposition is the largest, either the umbilical side on the circumference of the umbilical cord, the lower scapula, the upper edge of the iliac crest (flank), or all Use information.
(B) The subcutaneous adipose tissue thickness measurement site is the site where the subcutaneous adipose tissue deposition is the thinnest, and the umbilical recess, spine, and aponeurosis on the circumference of the umbilicus (the connected tendon between the rectus abdominis and the external oblique muscle) ) Or all of the information. In particular, use information on the aponeurosis (joint tendon between the rectus abdominis and external oblique muscles) that has a large individual difference.
(C) For the subcutaneous adipose tissue thickness measurement site, information combining the site candidate portion with the largest subcutaneous adipose tissue deposition and the thinnest site is used.
(D) The subcutaneous adipose tissue distribution is a cross-sectional area around the umbilical cord, and is symmetrical with the umbilicus and spine connected in a straight line. Therefore, it suffices to measure either the left or right subcutaneous fat tissue distribution information.
(E) Since the relationship between the distributions of the subcutaneous fat tissue thickness between the umbilical side and the lower scapula is in good agreement, any information can be used instead.
(F) Therefore, reliable estimation can be performed at the three points of the lateral side of the umbilicus, the aponeurosis, and the anterior abdominal side section of the upper edge of the iliac crest (lateral abdomen).
(G) This subcutaneous adipose tissue thickness measurement uses the potential difference or impedance information directly under the current application electrode placed on the trunk abdomen.
演算兼制御部22は、身体目方特定情報(体重)、各種の部位インピーダンス(上肢インピーダンス、下肢部インピーダンス、体幹部インピーダンス等)、前記式1から式51等に基づいて、体幹中部骨格筋組織量、下肢部骨格筋組織量、上肢部骨格筋組織量、内臓器組織量、皮下脂肪組織量、内臓脂肪組織量、体幹腹部脂肪組織量、腹部脂肪組織量、体幹腹部内臓脂肪/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、演算等行う。
The calculation and
部位インピーダンス測定部23は、公知の生体インピーダンス測定装置(例えば、体脂肪計、体組成計等)の如き、電流供給部231、電流印加電極切替部232、電圧計測電極切替部233および電圧測定部234を備え、演算兼制御部22の制御の下で、電流印加電極切替部232および電圧計測電極切替部233を介して、前述したような電流印加電極10a〜10m、電圧計測電極11a〜11mを適宜切替て使用することにより、各種の身体部位間の生体インピーダンス(各種の部位インピーダンス)に基因する電位差を電位差測定部234にて測定できるようにする。
The part
記憶部24は、身長、四肢長、体幹部長、体幹中部長等の身体特定情報や前記の式1から式51等を記憶する。また、記憶部4は、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。
The
表示兼入力部25は、入力部25aと表示部25bとが一体となったタッチパネル式の液晶表示器からなり、身長を含む身体特定化情報を入力し、また、各種結果、アドバイス情報等を表示する。ブザー報知部26は、測定結果等に応じて警報等を発する。印刷部27は、表示部25bにて表示される各種結果、アドバイス情報等を印刷する。
The display and
なお、本発明による装置は、図1または図3に示した構成例に限定されるものでなく、種々な構成および形状を取り得るものである。例えば、図1の実施例においては、本体部2と体重測定部3とを別体なものとしているが、本体部2と体重測定部3とを一体なものとして構成することもできる。
In addition, the apparatus by this invention is not limited to the structural example shown in FIG. 1 or FIG. 3, It can take various structures and shapes. For example, in the embodiment of FIG. 1, the
次に、図2および図4を特に参照して、図1および図3の実施例の使用態様について説明する。先ず、図1の実施例の使用態様について説明するに、図2に示すように、体脂肪組織を測定しようとするユーザは、腹部押当て電極部4の左手用グリップ42および右手用グリップ43をそれぞれ左手および右手で把持し、体重測定部3の載台31上に乗り、腹部押当て電極部4の腹部押当てプレート41の後面側を腹部の所定位置に押し当てるようにする。ユーザは、載台31に乗る前に、または乗った後で、本体部2の入力部25aを操作して所定の身体特定化情報等を入力したり、表示部25bに表示される各種の指示に応じた操作を行うことができる。
Next, the usage mode of the embodiment shown in FIGS. 1 and 3 will be described with particular reference to FIGS. 2 and 4. First, the usage mode of the embodiment of FIG. 1 will be described. As shown in FIG. 2, a user who wants to measure body adipose tissue uses the
この状態において、ユーザの左手と右手は、それぞれ、左手電流印加電極10cと左手電圧計測電極11c、及び、右手電流印加電極10dと右手電圧計測電極11dに、それぞれ接触し得る。また、ユーザの左脚部と右脚部の足裏は、それぞれ、左足電流印加電極10aと左足電圧計測電極11a、及び、右足電流印加電極10bと右足電圧計測電極11bに、それぞれ接触し得る。さらに、ユーザの腹部の所定個所は、腹部押当て電極部4に設けられた電流印加電極10eから10gのうちの所定の電流印加電極および電圧計測電極11eから11gのうちの所定の電圧計測電極と接触し得る。
In this state, the user's left hand and right hand can contact the left hand
同様に、図3の実施例の腹部押当て電極部4Aを使用する場合には、図4に示すように、体脂肪組織を測定しようとするユーザは、腹部押当て電極部4Aの左手用グリップ42Aおよび右手用グリップ43Aをそれぞれ左手および右手で把持し、体重測定部3の載台31上に乗り、腹部押当て電極部4Aの腹部押当て中央プレート41A、腹部押当て左プレート41Bおよび腹部押当て右プレート41Cの後面側を腹部の所定位置に押し当てるようにする。この状態において、ユーザの左手と右手は、それぞれ、左手電流印加電極10cと左手電圧計測電極11c、及び、右手電流印加電極10dと右手電圧計測電極11dに、それぞれ接触し得る。また、ユーザの左脚と右脚の足裏は、それぞれ、左足電流印加電極10aと左足電圧計測電極11a、及び、右足電流印加電極10bと右足電圧計測電極11bに、それぞれ接触し得る。さらに、ユーザの腹部の所定個所は、腹部押当て電極部4Aに設けられた電流印加電極10hから10mのうちの所定の電流印加電極および電圧計測電極11hから11mのうちの所定の電圧計測電極と接触し得る。
Similarly, when the abdominal
これら電流印加電極10aから10mと電圧計測電極11aから11m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。
These
次いで、図6を参照して、本装置にて用いられる四肢誘導法による各種の身体部位間の生体インピーダンスの測定のうち、特に、体幹部インピーダンスのみを測定する場合の電極切替の態様を説明する。 Next, with reference to FIG. 6, among the measurement of bioimpedance between various body parts by the limb guidance method used in the present apparatus, an aspect of electrode switching particularly when measuring only trunk impedance will be described. .
図6の(A)は、右手−右足間に通電し、左手−左足間にて電位差測定することにより、体幹部インピーダンスを測定する場合を示している(右上肢部と右下肢部間通電ルート体幹腹部生体インピーダンスZtmrrを示している)。この場合において、右手電流印加電極10dと右足電流印加電極10bとが電流印加電極として使用され、左手電圧計測電極11cと左足電圧計測電極11aとが電圧計測電極として使用される。
FIG. 6A shows a case where trunk impedance is measured by energizing between the right hand and the right foot and measuring a potential difference between the left hand and the left foot (the energization route between the upper right limb and the right lower limb). The trunk abdomen bioimpedance Ztmrr is shown). In this case, the right hand
図6の(B)は、左手−左足間に通電し、右手−右足間にて電位差測定することにより、体幹部インピーダンスを測定する場合を示している(左上肢部と左下肢部間通電ルート体幹腹部生体インピーダンスZtmllを示している)。この場合において、左手電流印加電極10cと左足電流印加電極10aとが電流印加電極として使用され、右手電圧計測電極11dと右足電圧計測電極11bとが電圧計測電極として使用される。
FIG. 6B shows a case where trunk impedance is measured by energizing between the left hand and the left foot and measuring a potential difference between the right hand and the right foot (the energization route between the left upper limb and the left lower limb). The trunk abdomen bioimpedance Ztmll is shown). In this case, the left hand
図6の(C)は、右手−左足間に通電し、左手−右足間にて電位差測定することにより、体幹部インピーダンスを測定する場合を示している(右上肢部と左下肢部間通電ルート体幹腹部生体インピーダンスZtmrlを示している)。この場合において、右手電流印加電極10dと左足電流印加電極10aとが電流印加電極として使用され、左手電圧計測電極11cと右足電圧計測電極11bとが電圧計測電極として使用される。
FIG. 6C shows a case where the trunk impedance is measured by energizing between the right hand and the left foot and measuring the potential difference between the left hand and the right foot (the energization route between the upper right limb and the left lower limb). The trunk abdomen bioimpedance Ztmrl is shown). In this case, the right hand
図6の(D)は、左手−右足間に通電し、右手−左足間にて電位差測定することにより、体幹部インピーダンスを測定する場合を示している(左上肢部と右下肢部間通電ルート体幹腹部生体インピーダンスZtmlrを示している)。この場合において、左手電流印加電極10cと右足電流印加電極10bとが電流印加電極として使用され、右手電圧計測電極11dと左足電圧計測電極11aとが電圧計測電極として使用される。このような四肢誘導法による各種の身体部位間の生体インピーダンスの測定における電極切替は、被測定者(ユーザ)が各電極にタッチした状態において、演算兼制御部22による制御のもとで、電流印加電極切替部232および電圧計測電極切替部233によって行われる。
FIG. 6D shows a case where the trunk impedance is measured by energizing between the left hand and the right foot and measuring the potential difference between the right hand and the left foot (the energization route between the left upper limb and the right lower limb). Trunk abdominal bioimpedance Ztmlr is shown). In this case, the left hand
図7は、体幹腹部(中部)の構造を模式的に示す図であり、体幹腹部を構成する組織は、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)と考えることができる。体幹部へ通電する場合には、骨格筋組織層へ大半の電流が通電すると考えられる。何故ならば、骨格筋組織層の電気導電性が他の組織に比べて良いからである。内臓器組織は、内臓脂肪組織と直列に考えられ、内臓脂肪組織の大小により、通電量の変化を期待できることがわかる。 FIG. 7 is a diagram schematically showing the structure of the trunk abdomen (middle part). The tissues constituting the trunk abdomen are subcutaneous fat tissue layer (FS), skeletal muscle tissue layer (MM), internal organ tissue ( VM), visceral adipose tissue (FV) adhering to the gap. When energizing the trunk, most of the current is considered to be energized to the skeletal muscle tissue layer. This is because the electrical conductivity of the skeletal muscle tissue layer is better than that of other tissues. The internal organ tissue can be considered in series with the visceral adipose tissue, and it can be seen that the amount of energization can be expected to change depending on the size of the visceral adipose tissue.
図8は、図7の体幹腹部の構造を電気的等価回路として表したもので、皮下脂肪組織層を省略して考えた簡略化体幹腹部等価回路を示しており、前項「3.体幹部構成組織の電気的等価回路モデル化」(14)におけるアプローチ1の手法にて考慮される体幹腹部等価回路である。また、図9は、同様に、図7の体幹腹部の構造を電気的等価回路として表したもので、皮下脂肪組織層を省略せずに考えた体幹腹部等価回路を示しており、前項「3.体幹部構成組織の電気的等価回路モデル化」(15)におけるアプローチ2の手法にて考慮される体幹腹部等価回路である。なお、これらの図において使用されている符号は、前述したとおり、Ztmは、体幹中部全体のインピーダンス、ZFSは、皮下脂肪組織層のインピーダンス、ZMMは、骨格筋組織層のインピーダンス、ZVMは、内臓器組織のインピーダンス、ZFVは、内臓脂肪組織のインピーダンスをそれぞれ示している。そして、前述したとおり、図8の等価回路においては、
Ztm ≒ ZMM//(ZVM+ZFV)の関係式が成り立ち、
図9の等価回路においては、Ztm = ZFS//ZMM//(ZVM+ZFV)の関係式が成り立つ。
FIG. 8 shows the structure of the trunk abdomen of FIG. 7 as an electrical equivalent circuit, and shows a simplified trunk abdomen equivalent circuit in which the subcutaneous fat tissue layer is omitted. This is a trunk abdominal equivalent circuit considered in the
Ztm ≒ ZMM // (ZVM + ZFV)
In the equivalent circuit of FIG. 9, the relational expression Ztm = ZFS // ZMM // (ZVM + ZFV) holds.
<皮下脂肪組織層測定、或いは、皮下脂肪組織層及び内臓脂肪組織の選択測定>
特に、皮下脂肪組織層測定、或いは、皮下脂肪組織層及び内臓脂肪組織の選択測定に用いられる技術を説明する。
<Subcutaneous adipose tissue layer measurement or selective measurement of subcutaneous adipose tissue layer and visceral adipose tissue>
In particular, a technique used for subcutaneous fat tissue layer measurement or selective measurement of subcutaneous fat tissue layer and visceral fat tissue will be described.
先ず、本発明による皮下脂肪組織厚計測の基本原理の前提となる原理について説明するに、図10は、図7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。 First, the principle that is the premise of the basic principle of subcutaneous fat tissue thickness measurement according to the present invention will be described. FIG. 10 is a schematic diagram of the trunk shown in FIG. FIG. As shown in this figure, the trunk cross section includes the outermost subcutaneous adipose tissue layer (FS), the skeletal muscle tissue layer (MM) just inside, and the inner organ tissue (VM) inside. It includes visceral adipose tissue (FV) surrounding it.
図11は、図10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10A、10Bにおいて電流(I)を印加し、電圧計測電極11A、11B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。
FIG. 11 shows the schematic diagram shown in FIG. 10 as an electrical equivalent circuit. For example, when the current (I) is applied to the
図12に、図11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「3.体幹部構成組織の電気的等価回路モデル化」(13)の記載から明らかであろう。 FIG. 12 shows a circuit obtained by further simplifying FIG. Since ZFS1 and ZFS2 are considered to have substantially the same size, they are represented as ZFS having the same value, and ZMM1 and ZMM2 or ZFV1 and ZFV2 are represented as ZMM and ZFV, respectively. In addition, ZFS0, which is considered to be significantly lower in conductivity than other regions, is omitted. The point where this can be omitted will be apparent from the description in “3. Electrical equivalent circuit modeling of the trunk tissue” (13).
次に、図13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13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10A、10Bと電圧計測電極11A、11Bをあまりに接近させて配置した場合には、電圧計測電極11A、11Bにおいて測定される電位差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。
Next, the relationship between the interelectrode distance and the spreading resistance in the four-electrode method will be described with reference to FIG. FIG. 13 shows the relationship between the distance between electrodes and spreading resistance. In the drawing, a
例えば、前述した式31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位差計測インピーダンスΣZ1は、
ΣZ1=2*ZFS+ZMM//(ZVM+ZFV)≒2*ZFS
となる。これにより明らかなように、広がり抵抗の影響でZFSが数倍に増幅されるため、ここでは、ZFSによる情報が支配的となる。
For example, as is clear from the above-described
ZFS >> (ZVM + ZFV) >> ZMM
There is a relationship.
Therefore, the potential difference measurement impedance ΣZ1 when arranged close to each other with almost no distance between the IV electrodes is as follows:
ΣZ1 = 2 * ZFS + ZMM // (ZVM + ZFV) ≈2 * ZFS
It becomes. As is clear from this, ZFS is amplified several times under the influence of spreading resistance, and information by ZFS is dominant here.
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位差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。
In order to reduce the influence of the spreading resistance, it is necessary to increase the distance between the current application electrode and the voltage measurement electrode. For example, the potential difference measurement impedance ΣZ2 when the distance between the IV electrodes is secured to about 10 cm is
ΣZ2≈2 * ZFS + ZMM // (ZVM + ZFV)
It is. As is apparent, the influence of the spreading resistance is somewhat reduced by increasing the distance between the I and V electrodes. However, the ZFS information is still dominant only by being separated by this degree.
この広がり抵抗の影響を詳細に検討するため、図14に示すように、電極11A、11B、11C、11D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10A、11Aや、電極10B、11Dは、前記I−V電極間距離がほとんど無い近接配置とする。この場合の電位差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。
In order to examine the influence of this spreading resistance in detail, as shown in FIG. 14, the distance between the IV electrodes and between the V-V electrodes in the
ΣZ3≈2 * ZFS + ZMM // (ZVM + ZFV).
At this time, the relationship of the voltage drop measured between the electrodes is approximately as follows.
V1 = I * ZMM // (ZVM + ZFV)
V2 = V3 = I * 2 * ZFS
V1: (V2 + V3) ≈1-2: 10-20 = S: N
The variation of 1-2 of S and 10-20 of N in the above formula is due to individual differences in the thickness of the subcutaneous fat tissue layer and the development of the skeletal muscle tissue layer. As can be seen from this result, it is difficult to say that a sufficient S / N can be secured even if the distance between the electrodes is adjusted.
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複合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。
In addition, since most of the current is predominantly energized in the skeletal muscle tissue layer, it is not possible to sufficiently secure energization sensitivity to the composite tissue layer of internal organ tissue and visceral fat tissue. That is, if the current flowing in the skeletal muscle tissue layer is I1, and the current flowing in the internal organ tissue and visceral fat tissue to be measured is I2,
V1 = I * ZMM // (ZVM + ZFV) = I1 * ZMM = I2 * (ZVM + ZFV)
I = I1 + I2
And therefore
ZMM: (ZVM + ZFV) = I2: I1≈1: 2-5
It becomes. As is clear from this, even if the influence of spreading resistance can be eliminated, the current flowing through the skeletal muscle tissue layer reaches 2-5 times the current flowing through the internal organ tissue and visceral adipose tissue. The S / N characteristic is further deteriorated. In this way, in a thick and short measurement site such as the trunk, even if the inter-electrode distance is adjusted, the upper limit is determined by the distance between the current electrodes, so there is a limit to the improvement of the S / N characteristics. .
図15に、図7と同様の方法で、皮下脂肪組織層情報を得るための電極配置方法の一例を示す。この電極配置方法を基礎として、皮下脂肪組織層情報のみならず、内臓脂肪組織情報をも互いに分離した情報として同時に計測することができる。本発明の装置は、内臓脂肪組織を計測するための電圧計測電極と、皮下脂肪組織層を計測するための電圧計測電極の双方を有し、これらの電極配置を切換手段で選択的に切換えることによって、内臓脂肪組織情報と皮下脂肪組織層情報の双方を計測することもできる。両方同時計測の目的は、呼吸等による測定中の変動誤差要因を呼吸の変動より速いサンプリングタイミングで計測する等、両測定を同じ環境で同時に測定することでその誤差要因を相対的に除去可能とすることにある。よって、呼吸以外に心拍その他の体動等による影響も考えられる。スピ−ドを早くする以外に、同一測定環境でのスム−ジング処理等でも、同様の目的を達することが出来る。 FIG. 15 shows an example of an electrode arrangement method for obtaining subcutaneous fat tissue layer information by the same method as in FIG. Based on this electrode arrangement method, not only subcutaneous fat tissue layer information but also visceral fat tissue information can be simultaneously measured as information separated from each other. The apparatus of the present invention has both a voltage measurement electrode for measuring visceral adipose tissue and a voltage measurement electrode for measuring a subcutaneous adipose tissue layer, and these electrode arrangements are selectively switched by a switching means. Thus, it is possible to measure both visceral fat tissue information and subcutaneous fat tissue layer information. The purpose of both simultaneous measurements is to measure the error factors during measurement due to breathing etc. at a sampling timing faster than the fluctuation of breathing, etc., so that both error factors can be relatively eliminated by measuring them simultaneously in the same environment. There is to do. Therefore, in addition to breathing, the influence of heartbeat and other body movements can be considered. In addition to speeding up, the same purpose can be achieved by smoothing processing in the same measurement environment.
図15の具体的な電極配置例は、左右の腱膜部15に配置した電流印加電極10A、10B直下の皮下脂肪組織層のインピーダンス計測配置例であり、V2は、右前側部皮下脂肪組織計測電位を示す。なお、参照符号Aは、臍位置を示す。皮下脂肪組織層情報(具体的には、電位差値やインピーダンス値)を得るために、ここでは広がり抵抗を利用する。広がり抵抗は一般には好ましくないものとして捉えられてきたが、特に、電流印加電極直下における広がり抵抗は皮下脂肪組織層に関する情報を表すものということができるため、この領域の電位差を計測することで有用な皮下脂肪組織層情報を得ることができる。本発明では、この点に着目して、皮下脂肪組織層情報を得るものである。
The specific electrode arrangement example of FIG. 15 is an impedance measurement arrangement example of the subcutaneous fat tissue layer immediately below the
広がり抵抗を測定するため、少なくとも1つの電流印加電極対10A、10Bと、この電流印加電極対から印加された電流によって被験者に生じた電位差を測定し得る、少なくとも1つの電圧計測電極対を備える。ここで、電流印加電極対に含まれる一方の電流印加電極、例えば、電流印加電極10Bは、皮下脂肪組織層が薄い部位、または、骨格筋組織層の筋腹部が無いまたは薄い部位に電流を印加するように使用され、他方の電流印加電極、例えば、電流印加電極10Aは、皮下脂肪組織層が厚い部位(又は、皮下脂肪組織層測定対象部位)に電流を印加するように使用される。
In order to measure the spreading resistance, at least one current
一方、電圧計測電極対に含まれる一方の電圧計測電極34は、電流印加電極直下の広がり抵抗の影響が支配的な位置、つまり、電流印加電極10Bに近接して配置される。これに対し、他方の電圧計測電極36は、電流印加電極直下の広がり抵抗の影響が軽減されるまで離れた位置または体幹部長手方向に電流印加電極から離れた位置または四肢部のうちのいずれかに配置される。電流印加電極10A、10Bにより印加された電流によって電圧計測電極34、36間に生じた、電位差V2における電位差計測値は、皮下脂肪組織層部のインピーダンス(ZFS)値に比例し、また、皮下脂肪組織層の厚み(LFS)情報に比例する、インピーダンス情報と考えられる。広がり抵抗部のインピーダンスを△Z、電流印加電極の面積に相当する定数をA0とおけば、
△Z ∝ ZFS ∝ LFS/A0 ∝ LFS
である。故に、皮下脂肪組織層の横断面積量AFSは、
AFS=Lw*LFS=aa0*ZFS*Lw+bb0・・・式43
で求めることができる。尚、上式において、Lwは腹囲長、つまり、腹16周囲の長さ、aa0、bb0は、男女で別の値となる定数である。
On the other hand, one
△ Z Z ZFS ∝ L FS / A0 L L FS
It is. Therefore, the cross-sectional area amount AFS of the subcutaneous adipose tissue layer is
AFS = Lw * L FS = aa0 * ZFS * Lw + bb0 ...
Can be obtained. In the above equation, Lw is the abdominal circumference, that is, the length around the abdomen 16, and aa0 and bb0 are constants that have different values for men and women.
皮下脂肪組織層情報とともに内臓脂肪組織情報(電位差値、インピーダンス値等)を得るには、皮下脂肪組織層情報を測定するための電圧電極配置とは異なる配置で設ける、少なくとももう1組の電圧計測電極対が必要である(以上の結果、皮下脂肪組織層情報と内臓脂肪組織情報の双方を同時に計測することができる本発明による方法及び装置を実施するためには、少なくとも2つの電圧計測電極対が必要である)。 In order to obtain visceral adipose tissue information (potential difference value, impedance value, etc.) together with subcutaneous adipose tissue layer information, at least another set of voltage measurements provided in an arrangement different from the voltage electrode arrangement for measuring subcutaneous adipose tissue layer information An electrode pair is necessary (as a result of the above, in order to implement the method and apparatus according to the present invention capable of simultaneously measuring both subcutaneous fat tissue layer information and visceral fat tissue information, at least two voltage measuring electrode pairs are required. is necessary).
更に、図16から図21を参照して、四肢部と体幹部組み合わせ電極配置による脂肪組織、ここでは特に、皮下脂肪組織層を計測するための誘導法を説明する。図16から図21は、通電用の電流印加電極の一方(グリップ電極)を掌に設け、他方の電流印加電極を体幹腹部内(腱膜上)に設け、その他2つの電圧計測電極対を体幹腹部上に配置する誘導法を示す。 Furthermore, with reference to FIGS. 16 to 21, a guidance method for measuring adipose tissue, in particular, a subcutaneous adipose tissue layer, by limb and trunk combination electrode arrangement will be described. 16 to 21, one of the current application electrodes for energization (grip electrode) is provided on the palm, the other current application electrode is provided in the trunk abdomen (on the aponeurosis), and the other two voltage measurement electrode pairs are provided. The guidance method arrange | positioned on a trunk abdomen is shown.
図16から図18は、掌に通電用の電流印加電極の一方をグリップ電極として設け、もう一方の電流印加電極を体幹腹部内(腱膜上)に設け、その他の二つの電圧計測電極も体幹腹部上に配置する新誘導法を示しており、図16は、右腕−体幹腹部通電計測に関するもので、図17は、左腕−体幹腹部通電計測に関するものであり、図18は、両腕−体幹腹部通電計測に関するものである。図16の右腕−体幹腹部通電計測においては、電圧計測電極は、一方を体幹腹部の臍囲周近辺に配置した電流印加電極(骨格筋組織層上の方が有利)に近接配置して、他方を臍囲周上の電流印加電極から広がり抵抗の影響が回避できる距離以上を確保すれば、同等電位が計測できる位置であればどこでも良い。この考え方は、図17以下に示す新誘導法の電極配置にも同様に適用される。 In FIGS. 16 to 18, one of the current application electrodes for energization is provided on the palm as a grip electrode, the other current application electrode is provided in the trunk abdomen (on the aponeurosis), and the other two voltage measurement electrodes are also provided. FIG. 16 relates to right arm-trunk abdomen energization measurement, FIG. 17 relates to left arm-trunk abdomen energization measurement, and FIG. It relates to both arms-trunk abdomen energization measurement. In the right arm-trunk abdomen energization measurement of FIG. 16, the voltage measurement electrode is arranged close to a current application electrode (one of which is more advantageous on the skeletal muscle tissue layer) arranged near the circumference of the umbilical cord of the trunk abdomen. As long as the other is spread from the current application electrode on the circumference of the umbilical cord and a distance that can avoid the influence of the resistance is secured, the position may be anywhere as long as an equivalent potential can be measured. This concept is similarly applied to the electrode arrangement of the new induction method shown in FIG.
図19は、足裏に通電用の電流印加電極の一方をフット電極として設け、もう一方の電流印加電極を体幹腹部内(腱膜上)に設け、その他の二つの電圧計測電極も体幹腹部上に配置する新誘導法のうちの右脚−体幹腹部通電計測に関するものを示している。なお、図示していないが、図19に示す電極配置と同様の考え方により、左脚−体幹腹部通電計測、両脚−体幹腹部通電計測の電極配置もある。また、図示していないが、同様の考え方により、頭部耳部に通電用の電流印加電極の一方を(耳たぶ等に挟むクリップ電極として)設け、もう一方の電流印加電極を体幹腹部内(腱膜上)に設けて配置する新誘導法もあり、この新誘導法においても、右耳−体幹腹部通電計測、左耳−体幹腹部通電計測、オーガン(Organ)らの誘導法による右耳−体幹腹部通電計測等が考えられる。 In FIG. 19, one of the current application electrodes for energization is provided on the sole as a foot electrode, the other current application electrode is provided in the trunk abdomen (on the aponeurosis), and the other two voltage measurement electrodes are also provided on the trunk. The right-leg-trunk abdomen energization measurement is shown among the new guidance methods arranged on the abdomen. Although not shown, there are electrode arrangements for left leg-trunk abdomen energization measurement and both leg-trunk abdomen energization measurement based on the same idea as the electrode arrangement shown in FIG. Although not shown, based on the same concept, one of the current applying electrodes for energization is provided in the head and ears (as a clip electrode sandwiched between ear lobes and the like), and the other current applying electrode is disposed in the trunk abdomen ( There is also a new guidance method that is placed on the aponeurosis), and also in this new guidance method, right ear-trunk abdomen energization measurement, left ear-trunk abdomen energization measurement, right by organ et al. An ear-trunk abdomen energization measurement or the like can be considered.
図20は、掌に通電用の電流印加電極の一方の電流印加電極を体幹腹部内(腱膜上)に設け、二つの電圧計測電極の一方を電流印加電極と左右対向する掌にグリップ電極として設け、他方を体幹腹部上に配置する新誘導法のうちのオーガンらの誘導法による右腕−体幹腹部通電計測に関するものを示している。この新誘導法においても、図示していないが、同様の考え方によるオーガンらの誘導法による左腕−体幹腹部通電計測等が考えられる。 In FIG. 20, one current applying electrode of the current applying electrode for energizing is provided in the trunk abdomen (on the aponeurosis), and one of the two voltage measuring electrodes is provided on the palm opposite to the current applying electrode on the left and right. Among the new guidance methods in which the other is placed on the trunk abdomen, the right arm-trunk abdomen energization measurement by the organ guidance method is shown. In this new guidance method, although not shown, left arm-trunk abdomen energization measurement or the like by the organs' guidance method based on the same concept can be considered.
図21は、足裏に通電用の電流印加電極の一方をフット電極として設け、もう一方の電流印加電極を体幹腹部内(腱膜上)に設け、二つの電圧計測電極の一方を電流印加電極と左右対向する足裏にフット電極として設け、他方を体幹腹部上に配置する新誘導法のうちのオーガンの誘導法による右脚−体幹腹部通電計測に関するものを示している。この新誘導法においても、図示していないが、同様の考え方によるオーガンらの誘導法による左脚−体幹腹部通電計測等が考えられる。 In FIG. 21, one of the current application electrodes for energization is provided on the sole as a foot electrode, the other current application electrode is provided in the trunk abdomen (on the aponeurosis), and one of the two voltage measurement electrodes is applied with current. The figure shows the right leg-trunk abdomen energization measurement based on the organ induction method among the new induction methods in which the electrode is provided on the sole opposite to the left and right as the foot electrode and the other is disposed on the trunk abdomen. In this new guidance method, although not shown, left leg-trunk abdomen energization measurement or the like by the organs' guidance method based on the same concept can be considered.
図22は、図16から図21を参照して説明したような新誘導法を用いることにより、本発明により皮下脂肪組織層情報を得るための最適皮下脂肪組織計測部位に対する電極配置例を示す概略図である。この図22の電極配置例は、本発明における皮下脂肪組織厚計測部位として前記(a)項から(g)項に述べた中で、(f)項に述べた最適な三点部位、すなわち、「臍横と腱膜部と腸骨稜上縁部(側腹部)の腹前側部区間の三点」での皮下脂肪組織層厚を測定するための電極配置例である。図22に示す電極配置においては、電流印加電極10B1は、腹部16の臍Aに近い臍横に対して配置され、電流印加電極10B2は、腱膜15に対して配置され、電流印加電極10B3は、側腹部に対して配置されており、これら電流印加電極と対になるもう一方の電流印加電極10A1は、四肢部のいずれかに配置される。一方、電圧計測電極341、342および343は、それぞれ、図15を参照して前述したように、電流印加電極直下の広がり抵抗の影響が支配的な位置、つまり、電流印加電極10B1、10B2および10B3に近接して配置される。これに対し、他方の電圧計測電極361は、四肢部のいずれか(四肢部電流印加電極とは別の位置)に配置される。電流印加電極10A1と電流印加電極10B1とにより印加された電流I1により生じた電圧計測電極361と電圧計測電極341との間に生じた電位差V1における電位差計測値は、臍横における皮下脂肪組織層部のインピーダンスZFS1値に比例し、また、臍横における皮下脂肪組織層の厚みLFS1に比例する。同様に、電流印加電極10A1と電流印加電極10B2とにより印加された電流I2により生じた電圧計測電極361と電圧計測電極342との間に生じた電位差V2における電位差計測値は、腱膜部における皮下脂肪組織層部のインピーダンスZFS2に比例し、また、腱膜部における皮下脂肪組織層の厚みLFS2に比例する。また同様に、電流印加電極10A1と電流印加電極10B3とにより印加された電流I3により生じた電圧計測電極361と電圧計測電極343との間に生じた電位差V3における電位差計測値は、側腹部における皮下脂肪組織層部のインピーダンスZFS3に比例し、また、腱膜部における皮下脂肪組織層の厚みLFS3に比例する。
FIG. 22 is a schematic diagram showing an example of electrode arrangement with respect to an optimum subcutaneous fat tissue measurement site for obtaining subcutaneous fat tissue layer information according to the present invention by using a new induction method as described with reference to FIGS. 16 to 21. FIG. The electrode arrangement example of FIG. 22 is the optimum three-point site described in the item (f) among the items (a) to (g) as the subcutaneous fat tissue thickness measurement site in the present invention, that is, It is the example of electrode arrangement | positioning for measuring the subcutaneous fat tissue layer thickness in "the three points of the umbilical side, the aponeurosis part, and the abdominal side part of the iliac crest upper edge part (flank part)". In the electrode arrangement shown in FIG. 22, the current application electrode 10B1 is arranged on the lateral side of the umbilicus near the navel A of the abdomen 16, the current application electrode 10B2 is arranged on the
本発明の前述した実施例の装置について言えば、図22の電極配置例における電流印加電極10A1としては、体重測定部3の載台31の上面に設けた電流印加電極10a、10bおよび腹部押当て電極部4の左手用グリップ42および右手用グリップ43に設けられた電流印加電極10c、10dのうち、演算兼制御部22の制御の下で電流印加電極切替部232によって切り替え選択されたものが使用されることになる。以下同様に、図22の電極配置例における電流印加電極10B1、10B2、10B3としては、腹部押当て電極部4、4Aに設けた電流印加電極10e〜10mのうち、演算兼制御部22の制御の下で電流印加電極切替部232によって切り替え選択されたものが使用されることになる。この場合において、本発明の装置の具体的形態によっては、ユーザは、本体部2の表示部25b等に表示される指示にしたがって腹部押当て電極部4、4Aの腹部に対する押当て位置を変更して所定の電流印加電極が腹部の最適位置に押当て接触させられるようにする必要がある。図22の電極配置例における電圧計測電極361としては、体重測定部3の載台31の上面に設けた電圧計測電極11a、11bおよび腹部押当て電極部4の左手用グリップ42および右手用グリップ43に設けられた電圧計測電極11c、11dのうち、演算兼制御部22の制御の下で電圧計測電極切替部233によって切り替え選択されたものが使用されることになる。また、図22の電極配置例における電圧計測電極341、342、343としては、腹部押当て電極部4、4Aに設けた電圧計測電極11e〜11mのうち、演算兼制御部22の制御の下で電圧計測電極切替部233によって切り替え選択されたものが使用されることになる。この場合において、本発明の装置の具体的形態によっては、ユーザは、本体部2の表示部25b等に表示される指示にしたがって腹部押当て電極部4、4Aの腹部に対する押当て位置を変更して所定の電圧計測電極が腹部の最適位置に押当て接触させられるようにする必要がある。
Speaking of the device of the above-described embodiment of the present invention, the current application electrode 10A1 in the electrode arrangement example of FIG. 22 includes the
次に、図23に示す基本フローチャートと図24から図28に示すサブルーチンフローチャートを参照して、図1から図5に示す本発明の実施例での体幹部内臓・皮下脂肪測定装置(体幹部皮下脂肪測定装置)の操作および動作について説明する。 Next, referring to the basic flowchart shown in FIG. 23 and the subroutine flowcharts shown in FIGS. 24 to 28, the trunk visceral / subcutaneous fat measuring apparatus (subcutaneous trunk trunk) in the embodiment of the present invention shown in FIGS. The operation and operation of the fat measuring device will be described.
図23に示す基本フローチャートにおいては、先ず、本体部2における電源スイッチ(図示していない)がオンされると、電力供給部21から電気系統各部に電力を供給し、表示部25b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)。
In the basic flowchart shown in FIG. 23, first, when a power switch (not shown) in the
続いて、この画面にしたがって、ユーザは、入力部25a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、入力部25aから入力してもよいが、本体部2に接続された体重測定部3により測定したデータを自動的に入力して、演算兼制御部22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24に記憶される。
Subsequently, according to this screen, the user inputs height, weight, sex, age, and the like from the
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入力部25a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24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24に記憶される。
Next, in step S3, it is determined whether or not morphometric measurement actual values such as trunk length and abdominal circumference length are input. If these morphometric measurement actual values are input, morphometric measurement is performed in step S4. The actual values such as trunk length and abdominal circumference length are input from the
ステップS5において、演算兼制御部22は、記憶部24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。ユーザは、図2または図4を参照して前述したように、腹部押当て電極部4または4Aの左手用グリップ42または42Aおよび右手用グリップ43または43Aをそれぞれ左手および右手で把持して、体重測定部3の載台31の上に乗り、本体部2の表示部25bに表示される指示にしたがって腹部押当て電極部4または4Aを自己の腹部の所定位置に押し当てるようにする。
In step S5, the computation /
続いて、ステップS6において、部位インピーダンス測定部23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26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。
Subsequently, in step S <b> 6, the trunk impedance measurement process is performed by the part
次に、ステップS7において、演算兼制御部22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32に基づいて行われる。
Next, in step S7, the computation /
次に、ステップS8において、演算兼制御部22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24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33に基づいて行われる。
Next, in step S8, the calculation /
次に、ステップ9において、演算兼制御部22により、皮下脂肪組織量(AFS)の推定処理を行うものである。この推定処理においては、本発明では、先ず、前述の式24の代わりに、次の式にて皮下脂肪組織層インピーダンスZFSを算出する。
ZFS=aa1*ZFS1+bb1*ZFS2+cc1*ZFS3+dd1・・式44
ここで、aa1、bb1、cc1、dd1は、定数であり、男女で別の値を与える。
そして、前述の式43に基づいて、皮下脂肪組織量AFSを算出する。
Next, in
ZFS = aa1 * ZFS1 + bb1 * ZFS2 + cc1 * ZFS3 + dd1 .. formula 44
Here, aa1, bb1, cc1, and dd1 are constants and give different values for men and women.
Then, the subcutaneous fat tissue amount AFS is calculated based on the
ステップS10は、演算兼制御部22により、内臓器組織量(AVM)および内臓器組織インピーダンス(ZVM)の推定処理を行うものである。このステップ10については、図24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。
In step S10, the calculation and
ステップS11は、演算兼制御部22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25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。
In step S11, the computation /
次に、ステップS12において、演算兼制御部22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24に記憶された前述した式42に従って行われる。
Next, in step S12, the calculation /
次に、ステップS13において、演算兼制御部22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24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 ・・・式45
Next, in step S <b> 13, the computation /
BMI = W / H 2 Formula 45
更に、ステップS14において、演算兼制御部22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24に記憶された皮下脂肪組織量(AFS)、内臓脂肪組織量(AFV)、体幹部骨格筋組織横断面積量(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・・・式46
Further, in step S14, the calculation /
% Fatt = (AFS + AFV) / [(AFS + AFV) + AMM + AVM] * 100 Expression 46
次に、ステップS15において、演算兼制御部22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24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] ・・・式47
Next, in step S15, the calculation /
% VFat =% Fatt * (V / S) / [(V / S) +1] Equation 47
最後に、ステップS16において、演算兼制御部22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25b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)。
Finally, in step S16, the calculation and
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24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において、記憶部24に記憶された諸数値および前述の式32を用いて内臓器組織量(AVM)を算出し、ステップS19において、記憶部24に記憶された諸数値および前述の式41を用いて実行される。
Next, the internal organ tissue quantity (AVM) and internal organ tissue impedance (ZVM) estimation processing in step S10 will be described in detail with reference to the subroutine flowchart of FIG. In this estimation process, the internal organ tissue quantity (AVM) is calculated using the numerical values stored in the
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25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S20において、記憶部24に記憶された諸数値および前述の式36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S21において、記憶部24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39を用いて内臓脂肪組織量(AFV)を算出するものである。
Next, the visceral adipose tissue impedance (ZFV) and visceral adipose tissue volume (AFV) estimation processing in step S11 will be described in detail with reference to the subroutine flowchart of FIG. In this estimation process, the visceral fat tissue impedance (ZFV) is calculated using the numerical values stored in the
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26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10.(28)および(29)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S22において、演算兼制御部22は、入力部25a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の初期設定を行う。
Next, the trunk impedance measurement process in step S6 will be described in detail with reference to the subroutine flowchart of FIG. 26 showing the first embodiment. In the first embodiment, the above-mentioned 10. As described in (28) and (29), the “removal effect removal process due to respiration” and the “abnormal value determination process by eating and drinking and water retention (urine etc.) in the bladder, etc.” are performed. First, in step S22, the arithmetic and
続いて、ステップS23において、演算兼制御部22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S24にて、演算兼制御部22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(Ztmx)計測処理を行う。更に、ステップ25において、皮下脂肪組織層部インピーダンス(ZFS1)測定電極配置設定処理と皮下脂肪組織層部インピーダンス(ZFS1x)計測処理(臍横部)を行う。また、ステップ26において、皮下脂肪組織層部インピーダンス(ZFS2)測定電極配置設定処理と皮下脂肪組織層部インピーダンス(ZFS2x)計測処理(腱膜部)を行う。更にまた、ステップ27において、皮下脂肪組織層部インピーダンス(ZFS3)測定電極配置設定処理と皮下脂肪組織層部インピーダンス(ZFS3x)計測処理(側腱膜部)を行い、ステップ23に戻る。
Subsequently, in step S23, the computation /
一方、ステップS23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S28に移行して、体幹部インピーダンス(Ztmx)と皮下脂肪組織層部インピーダンス(ZFS1−3x)に対して、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)、即ち、Zx=(Zx-1+Zx)/2を行う。それから、ステップ29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27のサブルーチンフローチャートを参照して後述する。尚、皮下脂肪組織層部インピーダンス(ZFS1−3x)は、呼吸変動の影響を受けがたいため、体幹部インピーダンスのように補正処理は行われない。
On the other hand, if it is determined in step S23 that it is not the measurement timing, the process proceeds to step S28, where the measurement impedance (Ztm x ) and the subcutaneous fat tissue layer impedance (ZFS1-3 x ) are measured impedance ( Zx) Data smoothing processing (moving average processing, etc.), that is, Z x = (Z x-1 + Z x ) / 2 is performed. Then, in
続いて、ステップS30にて、演算兼制御部22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S29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S31において、演算兼制御部22は、測定したZtmxとZFS1−3x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S31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S32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や皮下脂肪組織層部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24に登録する。すなわち、安定条件を満足した、ZtmxをZtmとして、ZFS1xをZFS1として、ZFS2xをZFS2として、ZFS3xをZFS3として、それぞれ登録する。一方、ステップS31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S23に戻って同様の処理が繰り返される。
Subsequently, in step S30, the calculation /
ステップS32に続いて、ステップS33において、演算兼制御部22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S34において、測定の完了を報知器ブザー26(図5参照)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33の異常値判定処理については、図28のサブルーチンフローチャートを参照して後述する。
Subsequent to step S32, in step S33, the calculation /
次に、ステップS29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27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S35において、演算兼制御部22は、ステップS28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S36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36において、変極点でないと判断された場合には、この呼吸変動補正処理は終了する。一方、ステップS36にて変極点であると判定される場合には、ステップS37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S38にて、記憶部24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]minx←([Ztm]minx-1+[Ztm]minx)/2 ・・・式48
Next, the trunk impedance measurement data respiration variation correction process in step S29 will be described in detail with reference to the subroutine flowchart of FIG. First, in step S35, the calculation /
[Ztm] min x ← ([Ztm] min x-1 + [Ztm] min x ) / 2 Formula 48
ステップS37において最大値と判定される場合には、ステップS39において、記憶部24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]maxx←([Ztm]maxx-1+[Ztm]maxx)/2 ・・・式49
If the maximum value is determined in step S37, the maximum value determination data moving average process is performed in step S39 according to the following equation stored in the
[Ztm] max x ← ([Ztm] max x-1 + [Ztm] max x ) / 2 Formula 49
続いて、ステップS40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40において、データが確保されないと判断された場合には、この呼吸変動補正処理は終了する。一方、ステップS40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S41にて、記憶部24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。
Ztmx←([Ztm]maxx+[Ztm]minx)/2 ・・・式50
Subsequently, in step S40, it is determined whether the maximum value and minimum value data for one breathing cycle have been secured. If it is determined in step 40 that data is not secured, this breathing variation correction process is terminated. On the other hand, if it is determined in step S40 that the data has been secured, in step S41, the respiratory fluctuation median value calculation process (maximum value and minimum value data is calculated using the following equation stored in the storage unit 24). (Average value calculation) is performed.
Ztm x ← ([Ztm] max x + [Ztm] min x ) / 2 Formula 50
次に、ステップS33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28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S42において、演算兼制御部22は、記憶部24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 ・・・式51
ここで、許容値例としては、26.7±4.8(Mean±SD)に対して、±3SDが考えられる。
Next, the abnormal value determination processing based on eating and drinking and urinary bladder retention in step S33 will be described in detail with reference to the subroutine flowchart of FIG. First, in step S42, the arithmetic and
Mean-3SD ≦ Ztm ≦ Mean + 3SD Equation 51
Here, as an allowable value example, ± 3SD is conceivable with respect to 26.7 ± 4.8 (Mean ± SD).
ステップS43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S44に移行して、演算兼制御部22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25b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。
In step S43, it is determined whether the trunk impedance is within an allowable range. When it is determined that the value is not within the allowable range, the process proceeds to step S44, where the arithmetic and
ステップS43において許容範囲内で判定される場合には、ステップS45において、演算兼制御部22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25b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。
When it is determined within the allowable range in step S43, in step S45, the calculation /
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として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。 With such operations and operations, according to the present invention, visceral adipose tissue information of the trunk (trunk abdomen) can be obtained, and furthermore, the influence removal processing of fluctuation due to breathing, and the moisture in the bladder and the like It is possible to perform abnormality determination processing due to storage (such as urine) and provide advice information accordingly. In the above-described embodiment, the fat percentage is obtained as the trunk visceral adipose tissue information. However, the present invention is not limited to this, and by using an appropriate conversion formula or the like, the cross-sectional area amount or the volume amount is obtained. Or weight.
本発明によれば、皮下脂肪組織厚計測部位と計測法を限定することにより、体幹部の皮下脂肪組織層情報を精度よく測定でき、また、高精度の測定皮下脂肪組織層情報を体幹部の内臓組織情報の推定に利用することにより、体幹部内臓脂肪組織を精度よく測定できる。 According to the present invention, by limiting the subcutaneous fat tissue thickness measurement site and the measurement method, it is possible to accurately measure the subcutaneous fat tissue layer information of the trunk, and the highly accurate measured subcutaneous fat tissue layer information of the trunk. By utilizing the estimation of the visceral tissue information, the trunk visceral adipose tissue can be accurately measured.
本発明によれば、そのレベルに応じた内臓器組織付近付着、蓄積脂肪組織の蓄積具合を従来の簡易計測法を踏襲する中で、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。 According to the present invention, high-accuracy screening information can be made obvious while following the conventional simple measurement method for the adhesion in the vicinity of internal organ tissue and the accumulation of accumulated fat tissue according to the level.
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。 According to the present invention, the visceral adipose tissue of the trunk can be accurately measured with a small and simple device, so that it can be optimized for home use. Moreover, an abdominal condition check prior to measurement, that is, early check of inflammation or pathological abnormal fluid distribution in internal organ tissues or the like is possible, and appropriate health guide advice can be given accordingly. Therefore, it is possible for the user to obtain various information useful for self-management for maintaining and promoting sustainable health by appropriately performing daily diet and exercise and maintaining motivation for it. Can be very useful.
1 体幹部内臓・皮下脂肪測定装置
2 本体部
3 体重測定部
4 腹部押当て電極部
4A 腹部電極押当て部
5 電気ケーブル
6 電気ケーブル
10a〜10m 電流印加電極
10A 電流印加電極
10B 電流印加電極
11a〜11m 電圧計測電極
15 腱膜部
A 臍
16 腹
21 電力供給部
22 演算兼制御部
23 部位インピーダンス測定部
24 記憶部
25 表示兼入力部
25a 入力部
25b 表示部
26 ブザー報知部
27 印刷部
31 載台
34 電圧計測電極
36 電圧計測電極
ZFS 皮下脂肪組織層部のインピーダンス
LFS 皮下脂肪組織層の厚み
41 腹部押当てプレート
42 左手用グリップ
43 右手用グリップ
231 電流供給部
232 電流印加電極切替部
233 電圧計測切替部
234 電位差測定部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第2の電流印加電極を前記別の部位として体幹部から突出する部位に配置し、The second current application electrode is disposed at a part protruding from the trunk as the another part,
前記第2の電圧計測電極を前記別の部位として前記第1の電流印加電極から距離を離して体幹部に配置し、Placing the second voltage measurement electrode as the separate part at a distance from the first current application electrode on the trunk,
前記第1の電流印加電極を前記体幹部に配置する部位を、臍横、肩甲骨下部、側腹部、臍凹部、背骨部、腱膜部から選択したものとすることを特徴とする体幹部皮下脂肪測定方法。The part where the first current application electrode is arranged on the trunk is selected from the lateral side of the umbilicus, lower scapula, flank, umbilical recess, spine, and aponeurosis. Fat measurement method.
前記第2の電流印加電極を前記別の部位として体幹部から突出する部位に配置し、The second current application electrode is disposed at a part protruding from the trunk as the another part,
前記第2の電圧計測電極を前記別の部位として前記第2の電流印加電極を配置した前記体幹部から突出する部位とは異なる体幹部から突出する部位に配置し、Arranging the second voltage measurement electrode as a separate part at a part protruding from a trunk part different from the part protruding from the trunk part where the second current application electrode is arranged;
前記第1の電流印加電極を前記体幹部に配置する部位を、臍横、肩甲骨下部、側腹部、臍凹部、背骨部、腱膜部から選択したものとすることを特徴とする体幹部皮下脂肪測定方法。The part where the first current application electrode is arranged on the trunk is selected from the lateral side of the umbilicus, lower scapula, flank, umbilical recess, spine, and aponeurosis. Fat measurement method.
前記第2の電流印加電極が前記別の部位として体幹部から突出する部位に配置され、The second current application electrode is disposed at a part protruding from the trunk as the another part,
前記第2の電圧計測電極が前記別の部位として前記第1の電流印加電極から距離を離して体幹部に配置され、The second voltage measurement electrode is disposed on the trunk as a separate part at a distance from the first current application electrode,
前記第1の電流印加電極が前記体幹部に配置される部位が、臍横、肩甲骨下部、側腹部、臍凹部、背骨部、腱膜部から選択されたものとすることを特徴とする体幹部皮下脂肪測定装置。The body in which the part where the first current application electrode is arranged on the trunk is selected from the side of the umbilicus, lower scapula, flank, umbilical recess, spine, and aponeurosis Subcutaneous fat measuring device.
前記第2の電流印加電極が前記別の部位として体幹部から突出する部位に配置され、The second current application electrode is disposed at a part protruding from the trunk as the another part,
前記第2の電圧計測電極が前記別の部位として前記第2の電流印加電極を配置した前記体幹部から突出する部位とは異なる体幹部から突出する部位に配置され、The second voltage measurement electrode is disposed at a portion protruding from a trunk portion different from the portion protruding from the trunk portion where the second current application electrode is disposed as the other portion,
前記第1の電流印加電極が前記体幹部に配置される部位が、臍横、肩甲骨下部、側腹部、臍凹部、背骨部、腱膜部から選択されたものとすることを特徴とする体幹部皮下脂肪測定装置。The body in which the part where the first current application electrode is arranged on the trunk is selected from the side of the umbilicus, lower scapula, flank, umbilical recess, spine, and aponeurosis Subcutaneous fat measuring device.
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