JP7173586B2 - 筋肉量推定方法、筋肉量推定装置、及び筋肉量推定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、筋肉量推定方法、筋肉量推定装置、及び筋肉量推定プログラムに関する。

従来、生体インピーダンス法（Bioelectrical impedance analysis, BIA）により体組成情報（筋肉量、体水分率、体脂肪率等）を推定することが行われている（例えば非特許文献１参照）。

生体インピーダンス法では、インピーダンスＺ、レジスタンスＲ等の電気抵抗値を、身長Ｈｔ、体重Ｗｔを用いて補正した変数を用いて体組成情報を算出する。

例えば、筋肉量、体水分率等を求める際に用いられる変数Ｈ１としては、例えば次式で表されるものがある。

Ｈ１＝Ｈｔ^２／Ｚ ・・・（１）

また、体脂肪率等を求める際に用いられる変数Ｈ２としては、例えば次式で表されるものがある。

Ｈ２＝Ｈｔ^２／（Ｗｔ×Ｚ） ・・・（２）

また、非特許文献２には、上記の変数を応用した筋肉量（骨格筋量）ＳＭ ｍａｓｓを推定する式として次式が開示されている。

ＳＭ ｍａｓｓ（ｋｇ）＝［（Ｈｔ^２／Ｒ×０．４１）＋（ｇｅｎｄｅｒ×３．８２５)＋｛ａｇｅ×（－０．０７１）｝］＋５．１０２ ・・・（３）

ここで、ｇｅｎｄｅｒは性別であり、男性は「１」、女性は「０」である。また、ａｇｅは年令である。

「インピーダンス法による体脂肪の測定」、阪本要一、西澤美幸、佐藤富男、大野誠、池田義雄、日本人間ドック学会誌、1993年10月、p.38-41. "Estimation of skeletal muscle mass by bioelectrical impedance analysis", Journal of Applied Physiology,［平成２９年７月５日検索］,インターネット<http://jap.physiology.org/content/89/2/465.short>

しかしながら、上記（３）式は、電気抵抗値の変数としてはレジスタンスＲが１つ用いられているだけである。このため、筋肉量の推定精度が良いとは言えない。また、レジスタンスＲの日内変動に起因して、上記（３）式によって算出される筋肉量の日内変動も大きくなってしまう場合がある。

本発明は、筋肉量を精度良く推定することができる筋肉量推定方法、筋肉量推定装置、及び筋肉量推定プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様に係る筋肉量推定方法は、生体の身長を取得し、前記生体について測定された電気抵抗値を取得し、前記生体の身長及び前記電気抵抗値を含む第１の変数と、前記電気抵抗値を含む第２の変数と、を含む計算式を用いて前記生体の筋肉量を算出する。

本発明の第２の態様は、前記第２の変数は、前記計算式における前記第１の変数を含む項により算出される前記筋肉量に相関する算出値の変動を抑制する方向に働く変数である。

本発明の第３の態様は、前記第１の変数に含まれる前記電気抵抗値と前記第２の変数に含まれる前記電気抵抗値とが共に分母又は分子に含まれる場合には、前記第２の変数の符号は、前記第１の変数の符号と逆である一方で、前記第１の変数に含まれる前記電気抵抗値と前記第２の変数に含まれる前記電気抵抗値との一方が分母に含まれ、且つ他方が分子に含まれる場合には、前記第２の変数の符号は、前記第１の変数の符号と同符号である。

本発明の第４の態様は、前記第１の変数は、前記身長の二乗を前記電気抵抗値で除算する部分を含み、前記第２の変数は、前記電気抵抗値の逆数である部分を含み、前記第１の変数の符号は、前記第２の変数の符号と逆である。

本発明の第５の態様は、前記第１の変数は、前記身長の二乗を前記電気抵抗値で除算する部分を含み、前記第２の変数は、前記電気抵抗値である部分を含み、前記第１の変数の符号は、前記第２の変数の符号と同じである。

本発明の第６の態様は、前記第１の変数は、前記電気抵抗値を前記身長の二乗で除算する部分を含み、前記第２の変数は、前記電気抵抗値の逆数である部分を含み、前記第１の変数の符号は、前記第２の変数の符号と同じである。

本発明の第７の態様は、前記第１の変数は、前記電気抵抗値を前記身長の二乗で除算する部分を含み、前記第２の変数は、前記電気抵抗値である部分を含み、前記第１の変数の符号は、前記第２の変数の符号と逆である。

本発明の第８の態様は、前記生体の体重を取得し、複数の異なる前記計算式の中から、前記身長及び前記体重に対応した前記計算式を選択し、選択した前記計算式を用いて前記生体の筋肉量を算出する。

本発明の第９の態様に係る筋肉量推定装置は、生体の身長を取得する身長取得部と、前記生体について測定された電気抵抗値を取得する電気抵抗値取得部と、前記生体の身長及び前記電気抵抗値を含む第１の変数と、前記電気抵抗値を含む第２の変数と、を含む計算式を用いて前記生体の筋肉量を算出する算出部と、を備える。

本発明の第１０の態様に係る筋肉量推定プログラムは、コンピュータに、生体の身長を取得し、前記生体について測定された電気抵抗値を取得し、前記生体の身長及び前記電気抵抗値を含む第１の変数と、前記電気抵抗値を含む第２の変数と、を含む計算式を用いて前記生体の筋肉量を算出することを含む処理を実行させるための筋肉量推定プログラムである。

本発明によれば、筋肉量を精度良く推定することができる、という効果を有する。

体組成計の平面図である。 体組成計のブロック図である。 制御部の機能ブロック図である。 筋肉量推定プログラムによる処理のフローチャートである。 第１の変数と筋肉量との関係を表すグラフである。 第１の変数と筋肉量との関係を表すグラフである。 体重と電気抵抗値との関係を表すグラフである。 体重と電気抵抗値との関係を表すグラフである。 第１の変数のみを用いた計算式で計算した筋肉量とＤＸＡで計測した筋肉量との関係を表すグラフである。 第１の変数及び第２の変数を用いた計算式で計算した筋肉量とＤＸＡで計測した筋肉量との関係を表すグラフである。 筋肉量の日内変化量を表すグラフである。

以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、本発明に係る筋肉量推定装置を、体重及び体脂肪率等の生体情報の測定が可能な体組成計に適用した場合について説明する。

図１には、本実施形態に係る体組成計１０の平面図を、図２には、体組成計１０の電気系の構成を示すブロック図を示した。

図１及び図２に示すように、体組成計１０は、通電電極１２Ａ、１２Ｂ、測定電極１４Ａ、１４Ｂ、電気抵抗値測定部１６、表示部１８、操作部２０、記憶部２２、荷重センサ２４、タイマ２６、電源２８、及び制御部３０を備える。

電気抵抗値測定部１６は、電流供給部１６Ｘ、電圧測定部１６Ｙ、及び電気抵抗値算出部１６Ｚを備える。

電流供給部１６Ｘは、高周波の交流電流を通電電極１２Ａ、１２Ｂに供給する。

電圧測定部１６Ｙは、測定電極１４Ａ、１４Ｂ間の電圧を測定する。

電気抵抗値算出部１６Ｚは、電流供給部１６Ｘにより供給された交流電流の電流値と電圧測定部１６Ｙにより測定された電圧の電圧値と、に基づいて電気抵抗値を算出する。なお、電気抵抗値は、インピーダンスでもよいし、レジスタンスでもよい。

図１に示すように、体組成計１０の測定台１０Ａには、薄板状の４つの通電電極１２Ａ、１２Ｂ、測定電極１４Ａ、１４Ｂが互いに離間して配置され、ユーザーが体組成計１０に乗ったときに、左足の爪先が通電電極１２Ａに、左足の踵が測定電極１４Ａに接触し、右足の爪先が通電電極１２Ｂに、右足の踵が測定電極１４Ｂに接触するようになっている。

通電電極１２Ａ、１２Ｂは、電流供給部１６Ｘに接続されており、通電電極１２Ａに接触するユーザーの左足からユーザーの体内を通り、通電電極１２Ｂに接触するユーザーの右足に至るまでの経路（又はこの逆向きの経路）で、電気抵抗値を測定するための交流電流を供給するための電極である。また、測定電極１４Ａ、１４Ｂは、電圧測定部１６Ｙに接続されており、前記交流電流が供給されているときの、測定電極１４Ａが接触するユーザーの左足と、測定電極１４Ｂが接触するユーザーの右足と、の間の電圧を測定するための電極である。

電流供給部１６Ｘから供給される交流電流は、通電電極１２Ａ、１２Ｂを介して利用者の体内に供給され、測定電極１４Ａ、１４Ｂを介して電圧測定部１６Ｙで電圧が測定される。電気抵抗値算出部１６Ｚは、このような電流及び電圧の各値に基づいて、ユーザーの電気抵抗値を算出して制御部３０に出力する。制御部３０は、測定された電気抵抗値、測定された体重、ユーザーにより入力された年齢、性別、身長等のユーザー情報を、所定の計算式に代入することにより、筋肉量（四肢筋肉量）、体脂肪率、内臓脂肪レベル等の体組成情報を算出する。電気抵抗値の測定に関する構成は、公知の体組成計と同様の構成を用いればよい。

表示部１８は、測定した生体情報等が表示され、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の液晶表示装置を採用することができる。

操作部２０は、複数の操作ボタンを含んで構成され、身長、性別、年齢等のユーザー情報を入力するための入力ボタン、体組成計１０を起動させるためのスタートボタン、体組成計１０の初期設定を行うモードである設定モードを起動させるための設定ボタン、測定結果の表示項目の切り替えを行うための切替ボタンとして機能する。なお、表示部１８及び操作部２０をタッチパネルとし、画面に直接タッチすることで操作が可能な構成としてもよい。

記憶部２２は、例えば、半導体素子を用いた不揮発性メモリによって構成され、ユーザー情報の他、制御部３０による処理結果や処理等のための各種データを記憶する。

荷重センサ２４は、本実施形態では一例としてロードセルを用いる。ロードセルは、荷重に応じて変形する金属部材の起歪体と、起歪体に貼られる歪みゲージと、によって構成される。ユーザーが体組成計１０上に乗ると、ユーザーの荷重によって荷重センサ２４の起歪体が撓んで歪みゲージが伸縮し、歪みゲージはその伸縮に応じて抵抗値（出力値）が変化する。

制御部３０は、荷重が掛かっていないときの荷重センサ２４の出力値（ゼロ点）と、荷重が掛かったときの出力値と、の差から体重を算出することでユーザーの体重を測定する。荷重センサ２４を用いた体重の測定に関する構成は、公知の体重計と同様の構成を用いればよい。

また、制御部３０は、本発明に係る筋肉量推定装置として機能する。図３に示すように、制御部３０は、機能的には身長取得部３２、電気抵抗値取得部３４、及び算出部３６を備える。

身長取得部３２は、記憶部２２からユーザーの身長を読み出すことにより、ユーザーの身長を取得する。

電気抵抗値取得部３４は、電気抵抗値測定部１６から、ユーザーについて測定された電気抵抗値を取得する。

算出部３６は、ユーザーの身長及び電気抵抗値を含む第１の変数と、電気抵抗値を含む第２の変数と、を含む計算式を用いてユーザーの筋肉量を算出する。なお、計算式の詳細については後述する。

タイマ２６は、現在時刻を取得する機能及び設定された時間を計時する計時機能を有する。

電源２８は、図示しない電池又は商用電源から供給された電圧を所定の電圧に変換し、体組成計１０を構成する各機能部へ供給する。

制御部３０は、ハードウェア構成としては、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を含んで構成される。ＣＰＵは、後述する筋肉量推定処理をＣＰＵに実行させるための筋肉量推定プログラムが記憶されたＲＯＭから当該筋肉量推定プログラムを読み出して実行する。なお、筋肉量推定プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ、メモリーカード等の記録媒体により提供するようにしてもよく、図示しないサーバからダウンロードするようにしてもよい。

また、制御部３０は、例えば専用の装置としてもよいし、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、携帯電話、及びタブレット端末等の汎用の情報処理装置としてもよい。

次に、本実施形態の作用として、制御部３０において実行される筋肉量推定プログラムによる筋肉量推定処理について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図４に示す処理は、ユーザーが体組成計１０に乗ったことが検知されると実行される。

ステップＳ１００では、ユーザーの体重を測定する。具体的には、体重は、荷重センサ２４の出力値を取得し、取得した荷重センサ２４の出力値と、荷重が掛かっていないときの荷重センサ２４の出力値（ゼロ点）と、の差を演算することにより求める。

ステップＳ１０２では、ユーザーの電気抵抗値を測定する。具体的には、電気抵抗値測定部１６に電気抵抗値を測定するよう指示する。これにより、電気抵抗値を測定するための交流電流が電流供給部１６Ｘによって通電電極１２Ａ、１２Ｂに供給される。そして、測定電極１４Ａ、１４Ｂ間の電圧が電圧測定部１６Ｙによって測定され、電気抵抗値算出部１６Ｚによって電気抵抗値が算出される。

なお、筋肉量を推定する場合、交流電流の周波数は例えば５ｋＨｚ～２５０ｋＨｚの範囲の周波数が選択される。詳細は後述するが、筋肉量を算出する計算式によって選択される周波数は異なる。

制御部３０は、電気抵抗値算出部１６Ｚによって算出されたユーザーの電気抵抗値を取得する。

ステップＳ１０４では、ユーザー情報を取得する。すなわち、記憶部２２に記憶された身長、年齢、及び性別等のユーザー情報を読み出す。

ステップＳ１０６では、筋肉量の推定に用いる計算式を選択する。なお、計算式の詳細については後述する。

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で選択した計算式を用いて、筋肉量を算出する。なお、筋肉量の算出については後述する。

また、ステップＳ１０８において、筋肉量の算出に加えて、例えば、体脂肪率、内臓脂肪レベル、基礎代謝量、推定骨量、及び体水分率等の生体情報を算出してもよい。体脂肪率、内臓脂肪レベル、基礎代謝量、推定骨量、及び体水分率等の生体情報は、電気抵抗値測定部１６で測定された電気抵抗値と、記憶部２２に記憶された年齢、性別、及び身長等のユーザー情報と、ステップＳ１００で測定された体重と、をそれぞれの生体情報に応じた所定の計算式に代入して算出することにより求められる。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０６で選択した計算式を用いて、ステップＳ１０８で算出した筋肉量を表示部１８に表示させると共に、記憶部２２に記憶させる。なお、ステップＳ１０８で、筋肉量の算出に加えて、体脂肪率、内臓脂肪レベル、基礎代謝量、推定骨量、及び体水分率等の他の生体情報を算出したときには、これらの他の生体情報も表示部１８に表示させると共に、記憶部２２に記憶させる。

以下、筋肉量の推定に用いる計算式の詳細について説明する。

本実施形態では、ステップＳ１０４で取得したユーザーの身長及びステップＳ１０２で測定した電気抵抗値を含む第１の変数と、ステップＳ１０２で測定した電気抵抗値を含む第２の変数と、を含む計算式を用いてユーザーの筋肉量を算出する。

本実施形態では、例えば、筋肉量をＭ、ユーザーの身長をＨｔ、電気抵抗値をＺ、第１の変数をＸ１、第２の変数をＸ２として、第１の変数Ｘ１はＨｔ^２／Ｚ又はＺ／Ｈｔ^２を含む変数とする。すなわち、第１の変数Ｘ１は、身長Ｈｔの二乗をインピーダンスＺで除算する部分、又は、インピーダンスＺを身長Ｈｔの二乗で除算する部分を含む変数である。また、第２の変数Ｘ２は、Ｚ又は１／Ｚを含む変数とする。すなわち、第２の変数Ｘ２は、インピーダンスＺである部分、又は、インピーダンスＺの逆数である部分を含む変数である。なお、第１の変数Ｘ１及び第２の変数Ｘ２に、体重等の他の変数が含まれていても良い。

ここで、第１の変数Ｘ１について説明する。

筋肉は一定の水分を含んだ導電体とみなすことができる。例えば人体の筋肉を、断面積がＡ、長さがＬの円柱状の導電体と仮定し、導電体の電気伝導度をσとする。ここで、電気伝導度とは、電気の通しやすさを表す物理量である。

ここで、インピーダンスをＺとすると、インピーダンスＺは断面積Ａに反比例し、長さＬに比例するため、インピーダンスＺは下記（４）式で表される。

Ｚ＝１／σ×Ｌ／Ａ ・・・（４）

上記（４）式を断面積Ａの式に変形すると下記（５）式のようになる。

Ａ＝１／σ×Ｌ／Ｚ ・・・（５）

導電体の体積をＶとすると、上記（５）式より、体積Ｖは下記（６）式で表される。

Ｖ＝Ｌ×Ａ＝Ｌ×（１／σ×Ｌ／Ｚ）
＝１／σ×Ｌ^２／Ｚ ・・・（６）

ちなみに、人体においては、インピーダンスＺとレジスタンスＲは近い値となり、相関性も非常に高い。このため、上記（６）式は、下記（７）式のように表されることもある。

Ｖ＝１／σ×Ｌ^２／Ｒ ・・・（７）

従って、第１の変数Ｘ１は、体積に関する変数と言える。そして、身長Ｈｔ等の長さの情報と、インピーダンスＺ等の電気抵抗値が得られれば、筋肉量の推定は可能となる。すなわち、ユーザーの筋肉量を算出する計算式における第１の変数Ｘ１を含む項は、筋肉量に相関する算出値を算出する。

次に、変数Ｘ２について説明する。

上記（７）式では、従来は電気伝導度σを一定値とするのが通常であった。しかしながら、電気伝導度σは、実際には個人差がある。このため、筋肉に水分が多い人、脱水傾向の人等は誤差を含みやすい。

前述したように、電気伝導度σは、電気の通りやすさを表すので、インピーダンスＺに反比例することが知られている。従って、本実施形態では、電気伝導度に関する変数Ｘ２として例えばＺ又は１／Ｚを採用し、補正変数として使用する。これにより、精度良く筋肉量を推定することができる。

また、体積に関する第１の変数Ｘ１として、Ｈｔ^２／Ｚ又はＺ／Ｈｔ^２を含む第１の変数Ｘ１と、電気伝導度に関する変数Ｘ２として、Ｚ又は１／Ｚを含む第２の変数Ｘ２と、の両方を含む計算式で筋肉量を算出することにより、インピーダンスＺの日内の変動の影響を抑えて精度良く筋肉量を算出することができる。なお、インピーダンスＺの日内の変動は、例えば水分量の日内変動によって発生する。

具体的には、筋肉量ＡＳＭを算出する計算式として、下記（８）式を用いることができる。

ＡＳＭ＝ａ＋ｂ×（Ｘ１）＋ｃ×（Ｘ２） ・・・（８）

なお、ａ、ｂ、ｃは定数である。定数ａ、ｂ、ｃは、例えば多数の被験者に対して筋肉量を測定した結果に基づいて予め設定される。また、第１の変数Ｘ１及び第２の変数Ｘ２は、符号を含んだ変数である。

上記（８）式は、具体的には下記（９）、（１０）、（１１）、及び（１２）式とすることができる。

ＡＳＭ＝ａ＋ｂ×（Ｈｔ^２／Ｚ）＋ｃ×（－１／Ｚ） ・・・（９）
ＡＳＭ＝ａ＋ｂ×（Ｈｔ^２／Ｚ）＋ｃ×（Ｚ） ・・・（１０）
ＡＳＭ＝ａ＋ｂ×（－Ｚ／Ｈｔ^２）＋ｃ×（－１／Ｚ） ・・・（１１）
ＡＳＭ＝ａ＋ｂ×（－Ｚ／Ｈｔ^２）＋ｃ×（Ｚ） ・・・（１２）

第２の変数Ｘ２は、第１の変数１の変動を抑制することで、上記（８）式により算出される筋肉量ＡＳＭに相関する算出値の変動を抑制する方向に働く変数である。そのため、第１の変数Ｘ１に含まれるインピーダンス値Ｚと第２の変数Ｘ２に含まれるインピーダンス値Ｚとが共に分母又は分子に含まれる場合には、第２の変数Ｘ２の符号は、第１の変数Ｘ１の符号と逆符号となる。これに対して、第１の変数Ｘ１に含まれるインピーダンス値Ｚと第２の変数Ｘ２に含まれるインピーダンス値Ｚとの一方が分母に含まれ、且つ他方が分子に含まれる場合には、第２の変数Ｘ２の符号は、第１の変数Ｘ１の符号と同符号となる。これにより、ユーザーの日内のインピーダンスＺの変動の影響を抑えて精度良く筋肉量を推定することができる。

この点、上記（９）式を用いて筋肉量を算出する場合を一例として説明する。例えば、入浴後に電気抵抗値、例えばインピーダンスＺが５００Ωから４５０Ωに変動したと仮定する。（９）式では、第１の変数Ｘ１においてインピーダンスＺが分母に含まれるため、変動後の第１の変数Ｘ１は、変動前の第１の変数Ｘ１よりも、大きくなる。そのため、インピーダンスＺが５００Ωから４５０Ωに変動したことによって、第１の変数Ｘ１を含む項により算出される筋肉量ＡＳＭに相関する算出値が大きくなる。

しかしながら、（９）式では、第２の変数Ｘ２においてインピーダンスＺが分母に含まれるため、変動後の第２の変数Ｘ２は、変動前の第２の変数Ｘ２よりも、大きくなる。加えて、第２の変数Ｘ２の符号が第１の変数Ｘ１の符号と逆になっている。そのため、第２の変数Ｘ２は、インピーダンスＺが５００Ωから４５０Ωに変動したことに起因する、第１の変数Ｘ１を含む項により算出される筋肉量ＡＳＭに相関する算出値の増加分を、減らすように働く。その結果、（９）式によって算出される筋肉量ＡＳＭは、変動が抑制された値となる。このため、電気抵抗値の日内変動を抑えて精度良く筋肉量を算出することができる。

次に、第１の変数Ｘ１と筋肉量ＡＳＭとの関係、第２の変数Ｘ２と体重との関係について説明する。

図５には、第１の変数Ｘ１をＺ／Ｈｔ^２とした場合における第１の変数Ｘ１と筋肉量ＡＳＭとの関係を示した。また、図６には、第１の変数Ｘ１をＨｔ^２／Ｚとした場合における第１の変数Ｘ１と筋肉量ＡＳＭとの関係を示した。

図５に示すように、第１の変数Ｘ１をＺ／Ｈｔ^２とした場合においては、第１の変数Ｘ１（Ｚ／Ｈｔ^２）の変化に対する筋肉量ＡＳＭの変化が概ね直線的に得られる。しかしながら、第１の変数Ｘ１（Ｚ／Ｈｔ^２）が大きくなるに応じて、第１の変数Ｘ１（Ｚ／Ｈｔ^２）の変化に対する筋肉量ＡＳＭの変化の直線性が損なわれる。例えば、領域４０で表される領域は、他の領域と比較して、第１の変数Ｘ１（Ｚ／Ｈｔ^２）の変化に対する筋肉量ＡＳＭの変化量が少なくなっている。ここで、第１の変数Ｘ１（Ｚ／Ｈｔ^２）は、身長Ｈｔが小さくなるに応じて大きくなる変数である。すなわち、身長が低い領域４０に属する人において算出される筋肉量は、領域４０に属する人より身長の高い人において算出される筋肉量と比較して、インピーダンス値Ｚの大小による差が出にくくなる傾向がある。

また、図６に示すように、第１の変数Ｘ１をＨｔ^２／Ｚとした場合においては、第１の変数Ｘ１（Ｈｔ^２／Ｚ）の変化に対する筋肉量ＡＳＭの変化が概ね直線的に得られる。しかしながら、第１の変数Ｘ１（Ｈｔ^２／Ｚ）が大きくなるに応じて、第１の変数Ｘ１（Ｈｔ^２／Ｚ）の変化に対する筋肉量ＡＳＭの変化の直線性が損なわれる。例えば、領域４２で表される領域は、他の領域と比較して、第１の変数Ｘ１（Ｈｔ^２／Ｚ）の変化に対する筋肉量ＡＳＭの変化量が少なくなっている。ここで、第１の変数Ｘ１（Ｈｔ^２／Ｚ）は、身長Ｈｔが大きくなるに応じて大きくなる変数である。身長が高い領域４２に属する人において算出される筋肉量は、領域４２に属する人より身長の低い人において算出される筋肉量と比較して、インピーダンス値Ｚの大小による差が出にくくなる傾向がある。

また、図７には、第２の変数Ｘ２をＺとした場合における第２の変数Ｘ２と体重との関係を示した。また、図８には、第２の変数Ｘ２を１／Ｚとした場合における第２の変数Ｘ２と体重との関係を示した。

図７に示すように、体重が軽くなるに応じて、体重の変化に対するインピーダンス値Ｚの変化が大きくなっている。そのため、図７に示すように、第２の変数Ｘ２をＺとした場合においては、領域４４に属する体重が軽い人が、例えば水分量の変化等によって微量の体重変化が発生したとしても、第２の変数Ｘ２を含む項の算出値に大きな変化が発生し得る。

また、図８に示すように、第２の変数Ｘ２を１／Ｚとした場合においては、体重の変化に対する第２の変数Ｘ２（１／Ｚ）の変化が概ね直線的に得られる。一般的に、体重が重くなるに応じて、体重そのものの変動が大きくなるものである。その結果、体重が重い人、例えば領域４６に属する人は、領域４６に属する人よりも体重の軽い人と比較して体重の日内変動が大きい傾向にあり、第２の変数Ｘ２（１／Ｚ）の日内変動が大きい傾向にある。

以上より、筋肉量ＡＳＭの測定対象が、例えば飛び抜けて身長が大きい人がいない集団の場合には、第１の変数Ｘ１はＨｔ^２／Ｚを採用することが好ましい。従って、筋肉量ＡＳＭの測定対象が、飛び抜けて身長が大きい人がいない集団の場合、例えば日本人等のように、国籍・人種を特定できる場合には、上記（９）式又は（１０）式を用いて筋肉量ＡＳＭを算出することが好ましい。さらに、飛び抜けて身長が大きい人がいない集団の人のうち、体重が比較的軽い人の場合には、上記（１０）式を用いて筋肉量ＡＳＭを算出することが好ましい。逆に、飛び抜けて身長が大きくない人のうち、体重が比較的重い人の場合には、上記（９）式を用いて筋肉量ＡＳＭを算出することが好ましい。

また、筋肉量ＡＳＭの測定対象が、小柄な人がいない集団の場合、第１の変数Ｘ１はＺ／Ｈｔ^２を採用することが好ましい。従って、例えば、特定のスポーツ種目の選手等のように、小柄な人がいないことを特定できる場合には、上記（１１）式又は（１２）式を用いて筋肉量ＡＳＭを算出することが好ましい。さらに、小柄な人がいない集団の人のうち、体重が比較的軽い人の場合には、上記（１２）式を用いて筋肉量ＡＳＭを算出することが好ましい。逆に、小柄な人がいない集団の人のうち、体重が比較的重い人の場合には、上記（１１）式を用いて筋肉量ＡＳＭを算出することが好ましい。

また、筋肉量ＡＳＭの測定対象が、小柄な人から飛び抜けて身長の大きな人まで幅広く網羅されている集団の場合、ユーザーの身長及び体重に応じて上記（９）、（１０）、（１１）、（１２）式の何れかを選択することが好ましい。

具体的には、例えば、飛び抜けて身長が大きな人か否かを判定するための閾値ＴＡ１及び小柄な人か否かを判定するための閾値ＴＡ２（＜ＴＡ１）を予め定めておく。また、体重が比較的軽い人か重い人かを判定するための閾値ＴＢを予め定めておく。

そして、ステップＳ１０４で取得したユーザーの身長が閾値ＴＡ１未満で且つステップＳ１００で測定したユーザーの体重が閾値ＴＢ以上の場合には、上記（９）式を選択する。

また、ステップＳ１０４で取得したユーザーの身長が閾値ＴＡ１未満で且つステップＳ１００で測定したユーザーの体重が閾値ＴＢ未満の場合には、上記（１０）式を選択する。

また、例えばステップＳ１０４で取得したユーザーの身長が閾値ＴＡ２以上で且つステップＳ１００で測定したユーザーの体重が閾値ＴＢ以上の場合には、上記（１１）式を選択するようにしてもよい。

また、ステップＳ１０４で取得したユーザーの身長が閾値ＴＡ２以上で且つステップＳ１００で測定したユーザーの体重が閾値ＴＢ未満の場合には、上記（１２）式を選択するようにしてもよい。

代替的に、ステップＳ１０４で取得したユーザーの身長及びステップＳ１００で取得したユーザーの体重と、上記（９）、（１０）、（１１）、（１２）式のいずれかの計算式と、が対応付けられたテーブルを用いて、筋肉量ＡＳＭを算出する計算式を選択してもよい。

このように、ユーザーの身長及び体重に応じて適切に計算式を選択することにより、精度良く筋肉量ＡＳＭを算出することが可能となる。

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で選択した計算式に、ステップＳ１０２で測定した電気抵抗値Ｚ及びステップＳ１０４で取得したユーザーの身長Ｈｔを代入することにより、筋肉量ＡＳＭを算出する。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０８で算出した筋肉量ＡＳＭを表示部１８に表示させると共に、記憶部２２に記憶させる。

このように、本実施形態では、体積に関する第１の変数Ｘ１及び電気伝導度に関する変数Ｘ２の両方を含み、第１の変数Ｘ１の符号が第２の変数Ｘ２の符号と逆である計算式を用いて筋肉量を算出する。このため、筋肉量の日内の変動を抑えて精度良く筋肉量を算出することができる。

次に、本発明の実施例について説明する。

本発明者らは、第１の変数Ｘ１（Ｈｔ^２／Ｚ）のみを用いた計算式（以下、計算式Ａ）により筋肉量を算出した場合と、第１の変数Ｘ１（Ｈｔ^２／Ｚ）及び第２の変数Ｘ２（１／Ｚ）の双方を用いた計算式、すなわち上記（９）式（以下、計算式Ｂ）を用いて筋肉量を算出した場合と、における筋肉量の精度について実験した。

なお、被験者（９７人）の年令（ａｇｅ）、身長（Ｈｔ）、体重（Ｗｔ）、ＢＭＩ、筋肉量ＡＳＭのそれぞれの平均値（Ａｖｅ）、標準偏差（ＳＤ）、最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）は以下の通りである。

図９には、計算式Ａを用いて算出した筋肉量、すなわち電気抵抗値から推定した四肢筋肉量）と、ＤＸＡ（Ｄｕａｌ Ｅｎａｇｙ Ｘ－Ｒａｙ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｍｅｔｒｙ）で計測した四肢筋肉量と、の関係を示した。図９に示すように、相関値ｒは０．８５、標準誤差ＳＥＥは２．１９であった。

また、図１０には、計算式Ｂを用いて算出した筋肉量と、ＤＸＡで計測した四肢筋肉量と、の関係を示した。図１０に示すように、相関値ｒは０．９３、標準誤差ＳＥＥは１．５２であった。

このように、第２の変数Ｘ２も用いた計算式Ｂで筋肉量を算出する方が、第１の変数Ｘ１のみを用いて筋肉量を算出した場合よりも、相関値ｒ及び標準誤差ＳＥＥが共に優れた値となることが判った。

また、図１１には、被験者に対して計算式Ａで算出した場合の筋肉量の日内変動量と計算式Ｂで算出した場合の筋肉量の日内変動量との一例を表すグラフを示した。図１１では、朝７：３０に測定した筋肉量を基準値とした場合の筋肉量の変化量を示した。

図１１に示すように、筋肉量の変化量が最大だったのは、計算式Ａを用いて筋肉量を算出した場合、計算式Ｂを用いて筋肉量を算出した場合共に入浴後であった。

具体的には、計算式Ａを用いて筋肉量を算出した場合、筋肉量の変化量は－２．６（ｋｇ）であった。一方、計算式Ｂを用いて筋肉量を算出した場合、筋肉量の変化量は－２．０（ｋｇ）であった。

このように、第１の変数Ｘ１（Ｈｔ^２／Ｚ）及び第２の変数Ｘ２の双方を用いた計算式Ｂで筋肉量を算出する方が、第１の変数Ｘ１のみを用いて筋肉量を算出した場合よりも、筋肉量の変化量の変動が抑えられることが判った。

なお、本実施形態では、筋肉量ＡＳＭは以下の計算式として上記（９）、（１０）、（１１）、（１２）式を例示したが、例えば第１の変数Ｘ１の符号と第２の変数Ｘ２の符号を逆にした計算式を用いてもよい。具体的には、（９）、（１０）、（１１）、（１２）式に代えて、下記（９Ａ）、（１０Ａ）、（１１Ａ）、（１２Ａ）式を用いてもよい。

ＡＳＭ＝ａ＋ｂ×（－Ｈｔ^２／Ｚ）＋ｃ×（１／Ｚ） ・・・（９Ａ）
ＡＳＭ＝ａ＋ｂ×（－Ｈｔ^２／Ｚ）＋ｃ×（－Ｚ） ・・・（１０Ａ）
ＡＳＭ＝ａ＋ｂ×（Ｚ／Ｈｔ^２）＋ｃ×（１／Ｚ） ・・・（１１Ａ）
ＡＳＭ＝ａ＋ｂ×（Ｚ／Ｈｔ^２）＋ｃ×（－Ｚ） ・・・（１２Ａ）

１０ 体組成計
１６ 電気抵抗値測定部
１６Ｘ 電流供給部
１６Ｙ 電圧測定部
１６Ｚ 電気抵抗値算出部
１８ 表示部
２０ 操作部
２２ 記憶部
２４ 荷重センサ
２６ タイマ
２８ 電源
３０ 制御部
３２ 身長取得部
３４ 電気抵抗値取得部
３６ 算出部

Claims (7)

1. 生体の身長を取得し、
   前記生体について測定された電気抵抗値を取得し、
   前記生体の身長及び前記電気抵抗値を含む第１の変数と、前記電気抵抗値の逆数を含む第２の変数と、を含み、前記第１の変数が前記身長を分子に含み且つ前記電気抵抗値を分母に含む場合には、前記第２の変数の符号は、前記第１の変数の符号と逆である一方で、前記第１の変数が前記身長を分母に含み且つ前記電気抵抗値を分子に含む場合には、前記第２の変数の符号は、前記第１の変数の符号と同符号である計算式を用いて前記生体の筋肉量を算出する
   筋肉量推定方法。
2. 前記第２の変数は、前記計算式における前記第１の変数を含む項により算出される前記筋肉量に相関する算出値の変動を抑制する方向に働く変数である
   請求項１記載の筋肉量推定方法。
3. 生体の身長を取得し、
   前記生体について測定された電気抵抗値を取得し、
   前記生体の身長及び前記電気抵抗値を含む第１の変数と、前記電気抵抗値を含む第２の変数と、を含む計算式を用いて前記生体の筋肉量を算出する
   筋肉量推定方法であり、
   前記第１の変数は、前記身長の二乗を前記電気抵抗値で除算する部分を含み、前記第２の変数は、前記電気抵抗値の逆数である部分を含み、前記第１の変数の符号は、前記第２の変数の符号と逆である
   筋肉量推定方法。
4. 生体の身長を取得し、
   前記生体について測定された電気抵抗値を取得し、
   前記生体の身長及び前記電気抵抗値を含む第１の変数と、前記電気抵抗値を含む第２の変数と、を含む計算式を用いて前記生体の筋肉量を算出する
   筋肉量推定方法であり、
   前記第１の変数は、前記電気抵抗値を前記身長の二乗で除算する部分を含み、前記第２の変数は、前記電気抵抗値の逆数である部分を含み、前記第１の変数の符号は、前記第２の変数の符号と同じである
   筋肉量推定方法。
5. 前記生体の体重を取得し、
   複数の異なる前記計算式の中から、前記身長及び前記体重に対応した前記計算式を選択し、
   選択した前記計算式を用いて前記生体の筋肉量を算出する
   請求項１～４の何れか１項に記載の筋肉量推定方法。
6. 生体の身長を取得する身長取得部と、
   前記生体について測定された電気抵抗値を取得する電気抵抗値取得部と、
   請求項１～５の何れか１項に記載の筋肉量推定方法を用いて前記生体の筋肉量を算出する算出部と、
   を備えた筋肉量推定装置。
7. コンピュータに、
   請求項１～５の何れか１項に記載の筋肉量推定方法に係る
   処理を実行させるための筋肉量推定プログラム。

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