JPH02279135A - 生体インピーダンス計測装置 - Google Patents

生体インピーダンス計測装置

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JPH02279135A
JPH02279135A JP1101071A JP10107189A JPH02279135A JP H02279135 A JPH02279135 A JP H02279135A JP 1101071 A JP1101071 A JP 1101071A JP 10107189 A JP10107189 A JP 10107189A JP H02279135 A JPH02279135 A JP H02279135A
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JP
Japan
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voltage
biological tissue
current
detector
phase
Prior art date
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Pending
Application number
JP1101071A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiro Kosaka
小坂 芳弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPH02279135A publication Critical patent/JPH02279135A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は生体組織の電気インピーダンスを計測り°る生
体インピーダンス計測装置に関する。
[従来の技術と発明が解決しようとする課題1従来、生
体組織の電気インピーダンス(以下、生体インピーダン
スという)を計測することにより、生体組織の病変部を
検知すると共に診断する方法が提案されている。生体イ
ンピーダンスの測定は、プローブを生体組織に刺入又は
接触させて微小電流を生体組織に流し、印加電圧及び微
小電流を測定することにより行っている。
第3図はこのような従来の生体インピーダンス測定装置
を示す説明図である。
生体組&11の両端にプローブ電極2を保間し、このT
i電極を介して発振器3からの信号を生体組tA1に与
える。生体組織1に印加される信号の電圧は電圧検出器
4により検出測定され、生体組織1に流れる電流は電流
検出器5により検出測定される。電圧検出器4が検出し
た電圧はオシロスコープ6のX@に与えられ、電流検出
器5が検出した電流は電圧に変換されてオシロスコープ
6のY軸に与えられる。これにより、オシロスコープ6
の画面上には電圧の位相と電流の位相とに基づいたリサ
ージュ図形が表示される。
いま、生体組織1に印加Jる電圧を■とし、生体組織1
に流れる電流をIとすると、生体組織1の生体インピー
ダンスZは下記(1)式にて示される。
■ Z=−=R+jX        ・・・(1)■ 但し、Rは抵抗弁を示し、Xはリアクタンス分を小して
いる。
したがって、検出器4.5により求めた電圧Vと電流I
との比をとることにより、生体インピーダンスZの絶対
値を求めることができる。また、リサージュ図形から読
取ることができる電圧Vと電流Iとの位相差を利用して
、抵抗弁R及びリアクタンス分Xを求めてインピーダン
スZを求めることもできる。なお、発振器3の発振周波
数fによってはX=Oとなり、電圧Vの位相と電流■の
位相とが一致してインピーダンスZはZ=Rとなる。こ
の場合には、オシロスコープ6の画面上では傾きが45
度の直線が表示される。
ところで、計測が容易であることから生体インピーダン
スZの絶対値のみにより病変部の診断等を行うことが考
えられる。しかし、生体インピーダンスZの絶対値は、
計測時の発振周波数「の相違により異なった値を示して
しまい、信頼性が低い。そこで、「ヒト胃粘膜電気イン
ピーダンスの内視鏡直視上測定に関する研究」 (松田
氏他、1987)に示されるように、発振器3の発成周
波数fをパラメータとする方法が考えられる。すなわち
、オシロスコープ6上のりサージュ図形が直線となるよ
うに発振周波数fを調整する。この場合(リアクタンス
分XがO)の発振周波数f及び抵抗弁Rを求める方法で
ある。生体組織1の病変部と正常部とではこれらの値に
有意差があり、病変部の検知及び診断に有効である。
しかしながら、生体組織1の生体インピーダンスZは計
測中に若干変動し、これに伴いりサージュ図形の形状も
変化する。リサージュ図形が直線になっていない状態で
は、リアクタンス分XはOでなく、抵抗弁Rにリアクタ
ンス分Xが加算され生体インピーダンスZの絶対値が求
められてしまう。したがって、計測時には、リサージュ
図形が直線となるように発振周波数fを手動で微調整し
、電圧と電流の位相差をOにしてリアクタンス分XをO
に一46必要があり、極めて操作が煩雑となってしまう
という問題があった。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
生体組織の電気インピーダンスが変動した場合であって
も、自動的に発振周波数を調整して生体組織の正確な抵
抗弁等を得ることができる生体インピーダンス計測装置
を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明に係る生体インピーダンス計測装置は、発振周波
数が制御信号により制御され所定の電極を介して生体組
織に電流を流す電圧制御発振器と、前記生体組織に印加
される電圧及び流れる電流の位相を比較し位相差に基づ
く制御信号を出力して生体組織に印加される電圧及び流
れる電流の位相差が一定となるように前記発振周波数を
制御する位相比較器と、前記生体11織に印加される電
圧及び流れる電流から生体組織のインピーダンスを求め
る演算手段とを具備したものである。
[作用] 本発明においては、電圧制御発振器、生体組織及び位相
比較器により位相固定ループが構成され、電圧制御発振
器の発振出力は、生体組織に印加される電圧と流れる電
流との位相差が常に一定となるような周波数に自動調整
される。したがって、演淳手段が電圧と電流との比を求
めることにより、例えば、生体組織の抵抗弁を得ること
もできる。
[実施例] 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例について説
明する。第1図は本発明の一実施例に係る生体インピー
ダンス計測装置を示すブロック図である。第1図におい
て第3図と同一物にはバ1]−符号を付しである。
生体組織1の両端にはプローブ電極2が刺入又は接触さ
れている。電極2相互間には生体組織1に印加される電
圧、を検出する電圧検出器4が接続されている。生体組
織1にはAMP7がら周波数rOの信号が電極2を介し
て与えられ、AMP7と一方の電極2との間には生体組
織1に流れる電流を検出する電流検出器5が接続されて
いる。電圧検出器4は生体組織1に印加される電圧を検
出して検出電圧を位相比較器(以下、PCという)8及
び整流器9に出力する。整流器9は電圧検出器4からの
信号を整流し低域フィルタ(以下、LPFという)10
を介して割算器11に出力する。
方、電流検出器5は生体組織1に流れる電流を検出し検
出電流を電圧に変換してPCB及び整流器12に出力す
る。整流器12は電流検出器5からの信号を整流しL 
P F 13を介して割算器11に出力する。
割算器11はLPFIo、13の出力の電圧比に比例し
た電圧の信号を出力する。この出力信号が生体組織1の
生体インピーダンスZの絶対値を示している。
本実施例においては、電圧検出器4及び電流検出器5の
出力はPCBにおいて比較されている。
PCBは、入力信号の位相差に基づいたレベルの電圧信
号をLPF14に出力づ−る。なお、この出力電圧は、
外部からの操作により調整可能となっている。L P 
F 14はPC8の出力信号を平滑し、電圧制御発振器
(以下、VCOという)15に制御信号Vdとして与え
る。V CO15は、制御信号Vdに基づいた発振周波
数rOで発振してAMP7に発振出力を出力するように
なっている。AMP7は、vcoisからの発振出力を
増幅するが又は減衰させて、生体組織1に悪影響を及ぼ
さない程度の゛電圧にして電極2に印加する。これらP
C8、L P F 14、V CO15、AMP7、電
圧検出器4及び電流検出器5によりPLL (位相固定
ループ)が構成され、V CO15の発振周波数fOは
PC8に入力する信号の位相差がOになるように変化す
る。
次に、このように構成された生体インピーダンス計測装
置の動作について説明する。
VCO15が周波数foの発振出力をAMP7に出力1
”ると、AMP7はこの発振出力を増幅Jるか又は減衰
させてプローブ電極2を介して生体組[1に印加する。
これにより、生体組織1には微小な電流が流れる。電圧
検出器4は印加電圧を検出し、電流検出器5は流れた電
流を検出する。電圧検出器4の検出電圧はPCBに与え
られ、電流検出器5の検出電流は電圧に変換されてPC
Bに与えられる。PC8は入力電圧の位相差に基づいた
レベルの信号を出力する。LPF14はこの信号を平滑
し、制御信号VdをVCO15に出力する。
V CO15の発振出力は、制御信号Vdに基づいて周
波数が変化Jる。これにより、V CO15の発振周波
数「Oは生体組織1に印加する電圧と流れる電流の位相
差がOとなるにうに変化する。したがって、この場合に
は、生体組ta1のりアクタンス分Xは0となる。
一方、電圧検出器4からの検出電圧は整流器9及びLP
、Floにより整流されて割算器11に与えられ、電流
検出器5からの検出電流に基づく電圧は整流器12及び
L P F 13により整流されて割算器11に与えら
れる。割算器11はこれらの電圧の比を求めて出力する
。リアクタンス分XはOであるので、割算器11からは
抵抗弁Rの値が出力されることになる。
このように、本実施例においては、PLLを構成するこ
とにより、生体組織1に印加Jる信号の周波数が自動的
に調整され、生体組織1に印加する電圧と流れる電流と
の位相が常時同位相となるようになっている。これによ
り、割算器11からは、手動による微調整を必要とする
ことなく、生体組織1の抵抗弁Rの抵抗値が出力される
第2図は本実施例の変形例を示υブロック図である。第
2図において第1図と同一物には同一符号を付して説明
を省略する。第2図の変形例は、生体組織1のインピー
ダンスZについても、煩雑な操作を必要とすることなく
測定可能にしたものである。
即ち、この変形例が第1図の実施例と異なる点は、電流
検出器5とPC8との聞に移相器16を設けた点である
。移相器16は電流検出器5の検出電流に基づいた電圧
の位相を所定♀変化させてPCBに与えるようになって
いる。なお、移相器16の移相量は、ユーザー操作によ
り設定可能となっている。
いま、移相器16の移相量をθとする。上述したように
、V CO15はPO2に入力する信号の位相が同位相
となるように作用するので、CO15の発振出力は、生
体組#11に印加される電圧と流れる電流との位相差が
常にθとなるような周波数になる。この場合には、割算
器11の出力は生体組織1の生体インピーダンス2の絶
対値となる。したがって、移相P!816の移相量を変
化させることにより、V CO15の発振周波数を変化
させて、各周波数角の生体インピーダンスZの絶対値の
測定が可能である。すなわら、生体組織1に印加する信
号の周波数をパラメータとした生体組織1の特性測定が
可能である。
また、この変形例によれば、リード線のインダクタンス
及び電極の容量によるリアクタンス分を移相器16で位
相補償して生体の抵抗弁Rを精度よく測定することがで
きる。更に、生体組#11の測定部位のリアクタンス分
が無視できない場合には、そのリアクタンス分を移相器
16で位相補償して、一定の位相角状態での抵抗(イン
ピーダンス)分Rを精度よく測定できる。
[発明の効果1 以上説明したように本発明によれば、手動による発振器
の周波数微調整を行うことなく、生体組織の抵抗弁等を
得ることができるので、病変部の検知及び診断等に極め
て有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る生体インピーダンス計
測装置を示すブロック図、第2図は実施例の変形例を示
リブロック図、第3図は従来の生体インピーダンス計測
装置を示ず説明図である。 1・・・生体組織、2・・・プローブ電極、4・・・電
圧検出器、5・・・電流検出器、8・・・位相比較器、
11・・・割譚器、14・・・LPF、15・・・VC
O。 第3図 平成にネ甫正長薯9(自発) 特IF庁長官 田 文 毅 殿 1、事件の表示 平成1年特許願第101071号 2、発明の名称 生体インピーダンス計測装置 3、補正をする者 事件との関係 特ム′[出願人 住  所 名  称 東京都渋谷区幅ケ谷二丁目43番2号 (037)  オリンパス光学工業株式会社代表者 下
  山  敏  部 5、補正命令の日付 (自 発) 6、補正の対象 図面(第1図)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 発振周波数が制御信号により制御され所定の電極を介し
    て生体組織に電流を流す電圧制御発振器と、 前記生体組織に印加される電圧及び流れる電流の位相を
    比較し位相差に基づく制御信号を出力して生体組織に印
    加される電圧及び流れる電流の位相差が一定となるよう
    に前記発振周波数を制御する位相比較器と、 前記生体組織に印加される電圧及び流れる電流から生体
    組織のインピーダンスを求める演算手段とを具備したこ
    とを特徴とする生体インピーダンス計測装置。
JP1101071A 1989-04-20 1989-04-20 生体インピーダンス計測装置 Pending JPH02279135A (ja)

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JP1101071A JPH02279135A (ja) 1989-04-20 1989-04-20 生体インピーダンス計測装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999020175A1 (fr) * 1997-10-17 1999-04-29 Tanita Corporation Dispositif de mesure du tissu adipeux et pesons de calcul du poids corporel equipes de ce dispositif
JP2012035055A (ja) * 2010-07-15 2012-02-23 Tanita Corp 呼吸訓練装置および呼吸訓練システム

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