JPH10185A

JPH10185A - 体液異常診断装置

Info

Publication number: JPH10185A
Application number: JP8155622A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Kubota; 康之久保田; Tetsuya Ishii; 徹哉石井; Masashi Kuriwaki; 真史栗脇
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1996-06-17
Filing date: 1996-06-17
Publication date: 1998-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】浮腫等の細胞外液異常を一段と正確に測定で
きるようにする。【解決手段】信号出力回路５は、被験者の体にマルチ
周波のプローブ電流Ｉａを投入する。電流検出回路６
は、被験者の体を流れるプローブ電流Ｉａを各周波毎に
検出する。電圧検出回路７は、被験者の手足間の電圧Ｖ
ｐを各周波毎に検出する。ＣＰＵ１０は、検出された電
流Ｉａと電圧Ｖｐとに基づいて、生体電気インピーダン
スを測定し、測定された生体電気インピーダンスに基づ
いて、被験者の体の細胞内液と細胞外液との液量比を算
出する。そして、算出された液量比を、予め設定登録さ
れた基準液量比（一般健常者の正常状態における細胞内
液と細胞外液との液量比）と比較して、浮腫等であるか
を判定し、判定結果を、「被験者の体に浮腫が発生して
いる」旨又は「被験者の体液は正常状態である」旨のメ
ッセージを添えて画面表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、人体の体液異常
（特に、細胞外液異常）を電気的に測定できる体液異常
診断装置に係り、詳しくは、浮腫や脱水症状等の診断に
用いて好適な体液異常診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】浮腫（むくみ）や脱水症状等は、体液、
特に細胞外液が異常に増加するか又は異常に少なくなる
現象であるが、体液異常に陥っているか否かは、従来で
は、主に、顔や手足の外観観察や体重測定による主観的
判断に頼っていた。しかし、これでは、判断を誤り易
い。そこで、体液異常を客観的に判断する手段として、
被験者の体の細胞内液抵抗と細胞外液抵抗とを求め、求
められた細胞内液抵抗と細胞外液抵抗とに基づいて、被
験者の体の細胞内液、細胞外液の各量及び体内水分量を
計測する、いわゆる生体電気インピーダンス（Bioelect
ric Impedance）法が提案されている（「身体組成の評
価法としての生体電気インピーダンス法」，Baumgartne
r, R.N., etc. 著、「生体電気インピーダンスとその臨
床応用」，医用電子と生体工学，金井寛著，20(3) Jun
1982、「インピーダンス法による体肢の水分分布の推
定とその応用」，医用電子と生体工学，波江野誠等
著，23(6) 1985 等参照）。生体電気インピーダンス法
では、４個の表面電極を人体の皮膚表面の所定の部位、
例えば、人体の手甲部と、この手甲部と同側の足甲部と
にそれぞれ２個ずつ貼り付け、このうち、手甲部と足甲
部との間の２個の電極間に正弦波交流の微小電流を流す
と共に、この微小電流の周波数を３〜４００ｋＨｚの周
波数範囲でスイープし、残りの２個の電極から人体の手
足間の電圧を検出することにより、低周波時及び高周波
時の生体電気インピーダンスを測定する。そして、測定
された低周波時及び高周波時の生体電気インピーダンス
に基づいて、細胞内液抵抗と細胞外液抵抗とを求め、求
められた細胞内液抵抗と細胞外液抵抗とから、細胞内液
及び細胞外液の各量を推計し、さらに、これらの各量を
和することにより、体内水分量を推計する。

【０００３】次に、生体電気インピーダンス法の原理に
ついて、簡単に説明する。人体では、電気は主として細
胞内外の電解質溶液中のイオンによって運ばれ、人体の
総電導量は、体内水分量の総電導量と略等しい。また、
図９に示すように、人体の組織を構成する細胞１，１，
…は、細胞膜２，２，…によって取り囲まれているが、
細胞膜２，２，…は、電気的には容量（リアクタンス）
の大きなコンデンサと見ることができる。したがって、
生体電気インピーダンスは、図１０（ａ）に示すよう
に、細胞外液抵抗Ｒeのみからなる細胞外液インピーダ
ンスと、細胞内液抵抗Ｒiと細胞膜容量Ｃmとの直列接続
からなる細胞内液インピーダンスとの並列合成インピー
ダンスと考えることができる。このような電気的等価回
路で表すことのできる人体では、外部から印加された電
流は、周波数が非常に低いときには、細胞膜２，２，…
の電気インピーダンス（容量Ｃm）は、電気を通すには
高すぎるので、同図に実線Ａ，Ａ，…で示すように、細
胞外液３のみを流れる。したがって、測定される生体電
気インピーダンスは、純粋に細胞外液抵抗Ｒeのみであ
る。しかし、周波数が高くなるにつれて、細胞膜２，
２，…を通って流れる電流が増え、このときに測定され
る生体電気インピーダンスには、抵抗分とリアクタンス
分が含まれる。周波数が非常に高くなると、電流は、同
図に破線Ｂ，Ｂ，…で示すように、細胞１，１，…内を
完全に通るようになり、細胞膜２，２，…が容量性能力
を失うことにより、再び、純粋に合成抵抗Ｒi・Ｒe／
（Ｒi＋Ｒe）のみが測定される。

【０００４】このように、周波数が非常に低いとき及び
非常に高いときの生体電気インピーダンスは、純粋に抵
抗分のみとなるので、低周波時（好ましくは、周波数０
時）及び高周波時（好ましくは、周波数無限大時）の生
体電気インピーダンスを測定することにより、細胞外液
抵抗Ｒeと細胞内液抵抗Ｒiとを別々に求めることができ
る。こうして求められた細胞外液抵抗Ｒe及び細胞内液
抵抗Ｒiは、被験者各人に固有のものであり、それぞ
れ、被験者各人の体水分分布（細胞外液及び細胞内液の
各量）を反映していると考えられる。生体電気インピー
ダンス法は、この性質を利用して、細胞外液及び細胞内
液の各量を推計する測定法である。

【０００５】なお、実際の人体の組織では、図９に示す
ように、いろいろな大きさの細胞が不規則に配置されて
いるので、電気的等価回路は、図１０（ａ）に示すよう
な単純回路ではなく、同図（ｂ）に示すように、時定数
τ＝Ｃmk・Ｒik（Ｒikは各細胞の細胞内液抵抗、Ｃmkは
各細胞の細胞膜容量）が分布している分布時定数回路で
表されるが、基本的原理は上述の説明と異ならない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、浮腫や脱水
症状等の体液異常は、正確に言うと、細胞外液が、細胞
内液とのバランスが崩れている程、多すぎるか又は少な
すぎるかで決定すべきであるが、上記従来の体液計測方
法では、細胞外液の量のみを見て浮腫や脱水症状等の体
液異常を判断していたため、正確性に欠ける面があっ
た。

【０００７】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、人体の体液異常（細胞外液異常）を一段と正確
にかつ簡易に測定できる体液異常診断装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明に係る体液異常診断装置は、マ
ルチ周波のプローブ電流を生成し、生成した各周波のプ
ローブ電流を被験者の体に投入して該被験者の体の電気
インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定
手段と、該生体電気インピーダンス測定手段によって測
定された上記被験者の体の上記電気インピーダンスに基
づいて、上記被験者の体の細胞内液抵抗及び細胞外液抵
抗又はこれらの抵抗に関係するパラメータの値を算出す
る抵抗値算出手段と、該抵抗値算出手段によって算出さ
れた上記細胞内液抵抗及び細胞外液抵抗又は上記パラメ
ータの値に基づいて、上記被験者の体の細胞内液と細胞
外液との液量比を算出する液量比算出手段と、一般健常
者の正常状態における細胞内液と細胞外液との液量比の
上限値又は下限値を基準液量比として予め記憶する記憶
手段と、上記液量比算出手段によって算出された被験者
の体の上記液量比と、上記記憶手段から読み出された上
記基準液量比とを比較して、上記被験者が体液異常に陥
っているか否かを判定する体液異常判定手段と、該体液
異常判定手段の判定結果を表示装置に表示させる表示制
御手段とを備えてなることを特徴としている。

【０００９】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の体液異常診断装置に係り、上記生体電気インピーダ
ンス測定手段が、被験者の体に投入される上記プローブ
電流の各周波毎に、該被験者の体の生体電気インピーダ
ンス又は生体電気アドミッタンスを測定し、測定された
各周波毎の上記生体電気インピーダンス又は生体電気ア
ドミッタンスに基づいて、最小二乗法の演算手法を駆使
して、インピーダンス軌跡又はアドミッタンス軌跡を求
め、求められた該インピーダンス軌跡又はアドミッタン
ス軌跡から、上記被験者の体の周波数０時及び周波数無
限大時の生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッ
タンスを算出すると共に、上記抵抗値算出手段は、上記
生体電気インピーダンス測定手段によって算出された上
記被験者の体の周波数０時及び周波数無限大時の生体電
気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスに基づい
て、上記被験者の体の細胞内液抵抗及び細胞外液抵抗又
はこれらの抵抗に関係するパラメータの値を算出するこ
とを特徴としている。

【００１０】また、請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載の体液異常診断装置に係り、被験者の身長、体
重、年齢及び性別のうち少なくとも一つを人体特徴デー
タとして入力するための人体特徴データ入力手段を付加
してなると共に、上記液量比算出手段が、上記抵抗値算
出手段によって算出された上記細胞内液抵抗及び細胞外
液抵抗又は上記パラメータの値と、上記人体特徴データ
入力手段から入力された被験者の上記人体特徴データと
に基づいて、被験者の体の上記液量比を算出することを
特徴としている。

【００１１】また、請求項４記載の発明は、請求項１，
２又は３記載の体液異常診断装置に係り、被験者の身
長、体重、年齢及び性別のうち少なくとも一つを人体特
徴データとして入力するための人体特徴データ入力手段
を付加してなると共に、上記記憶手段が、入力される被
験者の上記人体特徴データに対応して、身長範囲、体重
範囲、年齢範囲及び性別のうち少なくとも一つを含んで
構成される人体特徴区分毎に、一般健常者の正常状態に
おける上記液量比の上限値又は下限値を基準液量比とし
て予め記憶し、かつ、上記体液異常判定手段が、上記液
量比算出手段によって算出された被験者の体の上記液量
比と、上記人体特徴データ入力手段から入力された上記
人体特徴データに基づいて上記記憶手段から選択的に読
み出された所望の上記基準液量比とを比較して、上記被
験者が体液異常に陥っているか否かを判定することを特
徴としている。

【００１２】また、請求項５記載の発明は、請求項１，
２，３又は４記載の体液異常診断装置に係り、上記体液
異常判定手段が、上記液量比算出手段によって算出され
た被験者の体の上記液量比と、上記記憶手段から読み出
された上記基準液量比とを比較して、上記被験者の体に
浮腫又は脱水症状が発生しているか否かを判定すると共
に、上記表示制御手段が、上記体液異常判定手段の判定
結果に基づいて、「上記被験者の体に浮腫又は脱水症状
が発生している」旨又は「上記被験者の体液は正常状態
である」旨を表示装置に表示させることを特徴としてい
る。

【００１３】

【作用】この発明の構成では、生体電気インピーダンス
測定手段は、マルチ周波のプローブ電流を生成し、生成
した各周波のプローブ電流を被験者の体に投入して被験
者の体の電気インピーダンスを測定する。抵抗値算出手
段は、生体電気インピーダンス測定手段によって測定さ
れた被験者の体の上記電気インピーダンスに基づいて、
被験者の体の細胞内液抵抗及び細胞外液抵抗又はこれら
の抵抗に関係するパラメータの値を算出する。液量比算
出手段は、抵抗値算出手段によって算出された細胞内液
抵抗及び細胞外液抵抗又はパラメータの値に基づいて、
被験者の体の細胞内液と細胞外液との液量比を算出す
る。記憶手段は、一般健常者の正常状態における細胞内
液と細胞外液との液量比の上限値又は下限値を基準液量
比として予め記憶する。体液異常判定手段は、液量比算
出手段によって算出された被験者の体の液量比と、記憶
手段から読み出された基準液量比とを比較して、被験者
が体液異常に陥っているか否かを判定する。表示制御手
段は、体液異常判定手段の判定結果を表示装置に画面表
示させる。

【００１４】この発明の構成によれば、体液の異常を判
断するに際して、細胞外液と細胞内液とのバランス関係
（比率）が考慮されるので、実情に即し、一段と信頼性
が増す。また、コンピュータによる自動診断装置である
ので、手軽な操作で迅速な判断結果が得られる。加え
て、表示装置に「被験者の体に浮腫又は脱水症状が発生
している」旨又は「被験者の体液は正常状態である」旨
が表示されるので、大変使い勝手が良い。それゆえ、診
断を手助けする健康機器として、福祉施設や家庭等で利
用できる。

【００１５】また、この発明の別の構成では、測定され
た各周波毎の生体電気インピーダンス又は生体電気アド
ミッタンスに基づいて、最小二乗法の演算手法を駆使し
て、インピーダンス軌跡又はアドミッタンス軌跡を求
め、求められた軌跡から周波数０時及び周波数無限大時
の生体電気インピーダンスが算出されるので、高周波投
入時の浮遊容量や外来ノイズの影響を回避でき、また、
人体への直流の直接投入を回避できる。それゆえ、生体
電気インピーダンスの測定精度が向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。 ◇第１実施例図１は、この発明の第１実施例である体液異常診断装置
の電気的構成を示すブロック図、図２は、同診断装置の
使用状態を模式的に示す模式図、図３は、同診断装置の
動作を説明するための図で、具体的には、人体のインピ
ーダンス軌跡を示す図、図４は、同診断装置の動作処理
手順を示すフローチャート、また、図５及び図６は、同
診断装置を構成する表示器の表示例を示す図である。こ
の例の体液異常診断装置４Ａは、生体電気インピーダン
ス法により被験者の体水分分布異常（浮腫や脱水症状
等）について診断し、診断結果を表示する装置に係り、
図１及び図２に示すように、被験者の体Ｍにマルチ周波
のプローブ電流Ｉｂを投入するための信号出力回路５
と、被験者Ｍの手足間を流れるプローブ電流Ｉｂを検出
するための電流検出回路６と、この電流検出回路６と同
一の検出タイミングで、被験者Ｍの手足間の電圧Ｖｐを
検出するための電圧検出回路７と、操作者（又は被験
者）が測定開始／測定終了を指示するための開始／終了
スイッチ８ａと、操作者（又は被験者）が浮腫診断モー
ド又は脱水症状診断モードを選択するためのモード設定
スイッチ８ｂと、診断結果を表示するための表示器９
と、各種の制御・演算処理を行うＣＰＵ（中央処理装
置）１０と、ＣＰＵ１０の処理プログラムを記憶するＲ
ＯＭ１１と、各種データを一時記憶するデータ領域及び
ＣＰＵ１０の作業領域が設定されるＲＡＭ１２と、測定
時に被験者Ｍの手甲部Ｈや足甲部Ｌの皮膚表面に導電可
能に貼り付けられる４個の表面電極Ｈｐ,Ｈｃ,Ｌｐ,Ｌ
ｃとから概略構成されている。

【００１７】ここで、表面電極Ｈｃ,Ｈｐは、被験者Ｍ
の右の手甲部Ｈに、表面電極Ｌｐ,Ｌｃは、被験者Ｍの
右の足甲部Ｌに、それぞれ導電クリームを介して貼り付
けられる。２個の表面電極Ｈｃ，Ｌｃは被験者Ｍの体に
プローブ電流Ｉｂを投入すると共に、被験者Ｍの右手足
間を流れるプローブ電流Ｉｂを検出するための電極であ
り、２個の表面電極Ｈｐ,Ｌｐは被験者Ｍの右手足間に
生じる電圧Ｖｐを検出するための電極である。

【００１８】上記信号出力回路５は、ＰＩＯ（パラレル
・インタフェース）５１、測定信号発生器５２及び出力
バッファ５３から構成されている。測定信号発生器５２
は、全測定時間の間、所定の測定周期で、ＰＩＯ５１を
介して行われるＣＰＵ１０の指示に従って、例えば１ｋ
Ｈｚ〜４００ｋＨｚの範囲で、かつ、１５ｋＨｚの間隔
で掃引される測定信号（電流）Ｉａを繰り返し生成し
て、出力バッファ５３に入力する。出力バッファ５３
は、入力される測定信号Ｉａを定電流状態に保ちなが
ら、マルチ周波のプローブ電流Ｉｂとして表面電極Ｈｃ
に送出する。

【００１９】電流検出回路６は、Ｉ／Ｖ変換器（電流／
電圧変換器）６１、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６
２、Ａ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）６３及
びサンプリングメモリ（リングバッファ）６４から概略
構成されている。Ｉ／Ｖ変換器６１は、被験者Ｍの手甲
部Ｈと足甲部Ｌとに貼り付けられた２個の表面電極Ｈ
ｃ,Ｌｃ間に流れるプローブ電流Ｉｂを検出して電圧信
号Ｖｂに変換し、変換された電圧信号Ｖｂをバンドパス
フィルタ６２へ供給する。バンドパスフィルタ６２は、
入力された電圧信号Ｖｂの中から１ｋＨｚ〜８００ｋＨ
ｚの帯域の電圧信号成分のみを通して、Ａ／Ｄ変換器６
３に供給する。Ａ／Ｄ変換器６３は、ＣＰＵ１０が発行
するデジタル変換指示に従って、入力されるアナログの
電圧信号Ｖｂをデジタルの電圧信号Ｖｂに変換した後、
デジタル化された電圧信号Ｖｂを電流データＶｂとし
て、サンプリング周期毎、測定信号Ｉａの周波数毎にサ
ンプリングメモリ６４に格納する。また、サンプリング
メモリ６４は、ＳＲＡＭから構成され、測定信号Ｉａの
周波数毎に一時格納されたデジタルの電圧信号ＶｂをＣ
ＰＵ１０の求めに応じて、ＣＰＵ１０に送出する。

【００２０】電圧検出回路７は、差動増幅器７１、バン
ドパスフィルタ（ＢＰＦ）７２、Ａ／Ｄ変換器７３及び
サンプリングメモリ（リングバッファ）７４から構成さ
れている。差動増幅器７１は、被験者Ｍの手甲部Ｈと足
甲部Ｌとに貼り付けられた２個の表面電極Ｈｐ,Ｌｐ間
の電圧Ｖｐを検出する。この電圧Ｖｐは、表面電極Ｈｐ
と表面電極Ｌｐとの間における被験者の体Ｍの生体電気
インピーダンスによる電圧降下である。バンドパスフィ
ルタ７２は、入力された電圧信号Ｖｐの中から１ｋＨｚ
〜８００ｋＨｚの帯域の電圧信号成分のみを通して、Ａ
／Ｄ変換器７３に供給する。Ａ／Ｄ変換器７３は、ＣＰ
Ｕ１０が発行するデジタル変換指示に従って、入力され
るアナログの電圧信号Ｖｐをデジタルの電圧信号Ｖｐに
変換した後、デジタル化された電圧信号Ｖｐを電圧デー
タＶｐとして、サンプリング周期毎、測定信号Ｉａの周
波数毎にサンプリングメモリ７４に格納する。サンプリ
ングメモリ７４は、ＳＲＡＭから構成され、測定信号Ｉ
ａの周波数毎に一時格納されたデジタルの電圧信号をＣ
ＰＵ１０の求めに応じて、ＣＰＵ１０に送出する。な
お、ＣＰＵ１０は、２つのＡ／Ｄ変換器６３，７３に対
して同一のタイミングでデジタル変換指示を行う。

【００２１】ＲＯＭ１１は、ＣＰＵ１０の処理プログラ
ムとして、主プログラムの他、インピーダンス測定サブ
プログラム、インピーダンス軌跡作成サブプログラム、
抵抗値算出サブプログラム、液量比算出サブプログラ
ム、浮腫診断サブプログラム、脱水症状診断サブプログ
ラム及び表示制御サブプログラム等の各種サブプログラ
ムを格納する。また、ＲＯＭ１１には、予め統計的に処
理された一般健常者の正常状態における細胞内液と細胞
外液との液量比の上限値及び下限値が基準液量比として
予め設定登録されている。

【００２２】上記インピーダンス測定サブプログラムに
は、サンプリングメモリ６４，７４に一時記憶された周
波数毎の電流データ及び電圧データを順次読み出して、
各周波数についての被験者Ｍの生体電気インピーダンス
Ｚ（＝Ｖｐ／Ｖｂ）を算出する手順が記述されている。
インピーダンス軌跡作成サブプログラムには、インピー
ダンス測定サブプログラムの稼働により得られた各周波
数についての生体電気インピーダンスＺに基づいて、最
小二乗法の演算手法を駆使して、図３に示すような円弧
状のインピーダンス軌跡Ｄを求める処理手順が記述され
ている。抵抗値算出サブプログラムには、インピーダン
ス軌跡作成サブプログラムの稼働により得られた円弧状
のインピーダンス軌跡Ｄから、被験者Ｍの体の周波数０
時及び周波数無限大時の（純粋に抵抗分のみからなる）
生体電気インピーダンスＲ0，Ｒ∞を求め、求められた
周波数０時及び周波数無限大時の生体電気インピーダン
スＲ0，Ｒ∞から、被験者Ｍの体の細胞内液抵抗及び細
胞外液抵抗を算出する手順が記述されている。また、液
量比算出サブプログラムには、抵抗値算出サブプログラ
ムの稼働により算出された細胞内液抵抗及び細胞外液抵
抗に基づいて、被験者Ｍの体の細胞内液と細胞外液との
液量比を算出する手順が記述されている。ここで、細胞
内液抵抗と細胞外液抵抗との抵抗比を、細胞内液と細胞
外液との液量比とみなすこともできる。

【００２３】浮腫診断サブプログラムには、液量比算出
サブプログラムの稼働により算出された被験者Ｍの体の
細胞内液と細胞外液との液量比と、予め設定登録された
基準液量比（上限値）とを比較して、被験者Ｍの体に浮
腫が発生しているか否かを判定（診断）する手順が記述
されている。脱水症状診断サブプログラムには、液量比
算出サブプログラムの稼働により算出された被験者Ｍの
体の細胞内液と細胞外液との液量比と、予め設定登録さ
れた基準液量比（下限値）とを比較して、被験者が脱水
症状に陥っているか否かを判定する手順が記述されてい
る。また、表示制御サブプログラムには、浮腫診断サブ
プログラム又は脱水症状診断サブプログラムの判定（診
断）結果を表示器９に表示させる手順及び判定結果と共
に表示するメッセージ文（例えば、「浮腫が生じてい
る」、「脱水症状に陥っている」、「体液は正常である」
等）が記述されている。

【００２４】ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１１に記憶された各
種処理プログラムをＲＡＭ１２を用いて順次実行するこ
とにより、装置各部を制御して、被験者Ｍの体水分分布
異常（浮腫や脱水症状等）を判定する。

【００２５】次に、この例の動作について説明する。ま
ず、測定に先だって、２個の表面電極Ｈｃ,Ｈｐを被験
者の手甲部Ｈに、２個の表面電極Ｌｐ,Ｌｃを被験者の
同じ側の足甲部Ｌにそれぞれ導電クリームを介して貼り
付ける（このとき、図２に示すように、表面電極Ｈｃ,
Ｌｃを、表面電極Ｈｐ,Ｌｐよりも人体の中心から遠い
部位に取り付ける）。この後、操作者（又は被験者自
身）が体液異常診断装置４Ａのモード設定スイッチ８ｂ
を操作して、浮腫診断モードを設定し、次いで、開始／
終了スイッチ８ａを押すと、これより、ＣＰＵ１０は、
図４に示す処理の流れに従って、動作を開始する。ま
ず、ステップＳＰ１において、ＣＰＵ１０は、信号出力
回路５の測定信号発生器５２に信号発生指示信号ＳＧを
発行する。測定信号発生器５２は、ＣＰＵ１０から信号
発生指示信号ＳＧを受け取ると、駆動を開始して、全測
定時間の間、所定の測定周期で、例えば１ｋＨｚ〜４０
０ｋＨｚの範囲で、かつ、１５ｋＨｚの間隔で掃引され
る測定信号（電流）Ｉａを生成して、出力バッファ５３
に入力する。出力バッファ５３は、入力される測定信号
Ｉａを定電流状態（５００〜８００μＡの範囲の一定
値）に保ちながら、マルチ周波のプローブ電流Ｉｂとし
て表面電極Ｈｃに送出する。これにより、定電流のプロ
ーブ電流Ｉｂが、表面電極Ｈｃから被験者の体Ｍを流れ
る。

【００２６】マルチ周波のプローブ電流Ｉｂが被験者Ｍ
の体に供給されると、電流検出回路６のＩ／Ｖ変換器６
１は、被験者Ｍの右の手甲部Ｈと右の足甲部Ｌとに導電
クリームを介して貼り付けられた２個の表面電極Ｈｃ,
Ｌｃ間に流れるプローブ電流Ｉｂを検出して電圧信号Ｖ
ｂに変換し、変換された電圧信号Ｖｂをバンドパスフィ
ルタ６２へ供給する。バンドパスフィルタ６２では、入
力された電圧信号Ｖｂの中から１ｋＨｚ〜８００ｋＨｚ
の帯域の電圧信号成分のみが通過を許されて、Ａ／Ｄ変
換器６３に供給される。Ａ／Ｄ変換器６３では、入力さ
れるアナログの電圧信号Ｖｂがデジタルの電圧信号Ｖｂ
に変換され、電流データＶｂとして、サンプリング周期
毎、測定信号Ｉａの周波数毎にサンプリングメモリ６４
に格納される。サンプリングメモリ６４は、格納された
デジタルの電圧信号ＶｂをＣＰＵ１０の求めに応じて、
ＣＰＵ１０に送出する。

【００２７】一方、電圧検出回路７の差動増幅器７１
は、被験者Ｍの右の手甲部Ｈと右の足甲部Ｌとに導電ク
リームを介して貼り付けられた２個の表面電極Ｈｐ,Ｌ
ｐ間の電圧Ｖｐを検出する。バンドパスフィルタ７２で
は、入力された電圧信号Ｖｐの中から１ｋＨｚ〜８００
ｋＨｚの帯域の電圧信号成分のみが通過を許されて、Ａ
／Ｄ変換器７３に供給される。Ａ／Ｄ変換器７３では、
入力されるアナログの電圧信号Ｖｐがデジタルの電圧信
号Ｖｐに変換されて、電圧データＶｐとして、サンプリ
ング周期毎、測定信号Ｉａの周波数毎にサンプリングメ
モリ７４に格納される。サンプリングメモリ７４は、格
納されたデジタルの電圧信号をＣＰＵ１０の求めに応じ
て、ＣＰＵ１０に送出する。

【００２８】測定が終了すると、ＣＰＵ１０は、ステッ
プＳ２において、インピーダンス測定サブプログラム、
インピーダンス軌跡作成サブプログラム、抵抗値算出サ
ブプログラム、液量比算出サブプログラムをＲＡＭ１２
を用いて順次実行する。すなわち、ＣＰＵ１０は、ま
ず、サンプリングメモリ６４，７４に一旦格納された周
波数毎の電流データＶｂ及び電圧データＶｐを順次読み
出し、平均化を行って、周波数毎の生体電気インピーダ
ンスＺ（＝Ｖｐ／Ｖｂ）を算出する。次に、算出された
周波数毎の生体電気インピーダンスＺに基づいて、最小
二乗法の演算手法によりカーブフィッティングを行い
（図５参照）、インピーダンス軌跡を求める。そして、
求められたインピーダンス軌跡から、被験者Ｍの体の周
波数０時の生体電気インピーダンスＲ0と周波数無限大
時の生体電気インピーダンスＲ∞（インピーダンス軌跡
Ｄの円弧がＸ軸と交わる点のＸ座標値に相当）とを算出
し、算出結果から、被験者Ｍの体の細胞内液抵抗と細胞
外液抵抗とを算出する。さらに、ＣＰＵ１０は、算出さ
れた細胞内液抵抗と細胞外液抵抗に基づいて、細胞内液
と細胞外液との液量比を算出する。

【００２９】（ａ）浮腫診断モード時次に、ＣＰＵ１０は、ステップ３に進み、モード設定フ
ラグを見て、現在の設定モードが、浮腫診断モードであ
るか脱水症状診断モードであるかを調べる。いまは、操
作者（又は被験者自身）によって、浮腫診断モードが設
定されているので、ＣＰＵ１０は、ステップＳＰ４へ進
み、浮腫診断サブプログラムを起動する。ＣＰＵ１０
は、浮腫診断サブプログラムに従って、ステップＳＰ２
において算出された被験者Ｍの体の細胞内液と細胞外液
との液量比と、予め設定登録された基準液量比（上限
値）とを比較して、被験者Ｍの体に浮腫が発生している
か否かを判定する。この判定において、被験者Ｍの体の
細胞内液と細胞外液との液量比が基準液量比（上限値）
を越えていると判定されると、ＣＰＵ１０は、ステップ
ＳＰ５に進み、表示制御サブプログラムを実行して、図
５（ａ）に示すように、「浮腫が生じている」旨を被験
者Ｍの体の液量比等と共に表示器９に表示させる。これ
に対して、被験者Ｍの体の細胞内液と細胞外液との液量
比が基準液量比（上限値）を越えていないと判定される
と、ＣＰＵ１０は、ステップＳＰ６に進み、表示制御サ
ブプログラムを実行して、同図（ｂ）に示すように、
「体液は正常である」旨を被験者Ｍの体の液量比等と共
に表示器９に表示させる。この後、ＣＰＵ１０は、操作
者（又は被験者自身）によって開始／終了スイッチ８ａ
が押下されるまで（測定終了の指示があるまで）、上述
した一連の処理（ステップＳＰ１〜ステップＳＰ５
（６），ステップＳＰ９）を繰り返す。

【００３０】（ｂ）脱水症状診断モード時次に、脱水症状の診断を希望する場合には、測定に先立
って、操作者（又は被験者自身）が体液異常診断装置４
Ａのモード設定スイッチ８ｂを操作して、脱水症状診断
モードを設定し、次いで、開始／終了スイッチ８ａを押
すと、これより、ＣＰＵ１０は、上述した測定演算処理
（ステップＳＰ１及びステップＳＰ２）を実行する。そ
して、ステップ３へ進み、モード設定フラグを見て、現
在の設定モードが、浮腫診断モードであるか脱水症状診
断モードであるかを調べる。今度は、脱水診断モードが
選択されているので、ＣＰＵ１０は、ステップＳＰ７へ
進み、脱水症状診断サブプログラムを起動する。ＣＰＵ
１０は、脱水症状診断サブプログラムに従って、ステッ
プＳＰ２において算出された被験者Ｍの体の細胞内液と
細胞外液との液量比と、予め設定登録された基準液量比
（下限値）とを比較して、被験者Ｍが脱水症状に陥って
いるか否かを判定する。この判定において、被験者Ｍの
体の細胞内液と細胞外液との液量比が基準液量比（下限
値）を下回っていると判定されると、ＣＰＵ１０は、ス
テップＳＰ８に進み、表示制御サブプログラムを実行し
て、図６（ａ）に示すように、「脱水症状に陥ってい
る」旨を被験者Ｍの体の細胞内液と細胞外液との液量比
等と共に表示器９に画面表示させる。これに対して、被
験者Ｍの体の細胞内液と細胞外液との液量比が基準液量
比（上限値）を上回っていると判定されると、ＣＰＵ１
０は、ステップＳＰ５に進み、表示制御サブプログラム
を実行して、同図（ｂ）に示すように、「体液は正常で
ある」旨を被験者Ｍの体の液量比等と共に表示器９に画
面表示させる。

【００３１】このように、この例の構成によれば、測定
された各周波毎の生体電気インピーダンスＺ（＝Ｖｐ／
Ｖｂ）に基づいて、最小二乗法の演算手法を駆使して、
インピーダンス軌跡を求め、求められた軌跡から周波数
０時及び周波数無限大時の生体電気インピーダンスが算
出されるので、高周波投入時の浮遊容量や外来ノイズの
影響を回避でき、また、人体への直流の直接投入を回避
できる。それゆえ、生体電気インピーダンスの測定精度
が向上する。

【００３２】また、体液異常を判断するに際して、細胞
外液と細胞内液とのバランス関係（比率）が考慮される
ので、実情に即し、一段と信頼性が増す。また、ＣＰＵ
１０による自動診断なので、手軽な操作で迅速な判断結
果が得られる上、表示器９に「被験者の体に浮腫又は脱
水症状が発生している」旨又は「被験者の体液は正常状
態である」旨が画面表示されるので、大変使い勝手が良
い。それゆえ、診断を手助けする健康機器として、福祉
施設や家庭等で利用できる。

【００３３】◇第２実施例図７は、この発明の第２実施例である体液異常診断装置
４Ｂの電気的構成を示すブロック図である。この第２実
施例の構成が、上述の第１実施例の構成と大きく異なる
ところは、開始／終了スイッチ８ａ及びモード設定スイ
ッチ８ｂを廃し、代わりに、データ入力装置としてのキ
ーボード８ｃを付加した点、及び液量比算出サブプログ
ラムにこれに伴う変更を加えた点である。キーボード８
ｃは、操作者（又は被験者）が測定開始／測定終了を指
示するための測定開始／終了キーや、操作者が浮腫診断
モード又は脱水症状診断モードを選択するためのモード
設定キーを含む各種機能キー、及び被験者の身長、体
重、年齢及び性別等の人体特徴データを入力するための
テンキーから構成されており、キーボード８ｃから供給
される操作データ及び人体特徴データは、図示せぬコー
ド発生回路でコードに変換されてＣＰＵ１０に供給され
る。ＣＰＵ１０は、コード入力された各種操作信号及び
人体特徴データをＲＡＭ１２のデータ領域に一時記憶す
る。

【００３４】また、この例の液量比算出サブプログラム
には、抵抗値算出サブプログラムの稼働により算出され
た細胞内液抵抗及び細胞外液抵抗と、キーボード８ｃか
ら入力された被験者Ｍの人体特徴データとに基づいて、
被験者Ｍの体の細胞内液と細胞外液との液量比を算出す
る手順が記述されている。つまり、細胞内液（細胞外
液）の量は、第１実施例では、細胞内液抵抗（細胞外液
抵抗）のみを変数として求められるのに対して、この第
２実施例では、細胞内液抵抗（細胞外液抵抗）の他、身
長、体重、年齢及び性別も考慮されて求められる。な
お、上記以外の点では、第１実施例と略同様であるの
で、図７において、図１の構成各部と同一の部分には同
一の符号を付してその説明を省略する。

【００３５】このように、この第２実施例の構成によれ
ば、被験者の身長、体重、年齢及び性別が考慮されるの
で、一段と正確な液量比を求めることができる。したが
って、診断の信頼性が一段と増す。

【００３６】◇第３実施例次に、第３実施例について説明する。この第３実施例の
構成は、人体特徴データの入力手段としてキーボード８
ｃを用いる点で上述の第２実施例と略同様であるが、第
２実施例では、キーボード８ｃから入力された被験者Ｍ
の人体特徴データに基づいて、被験者Ｍの体の細胞内液
と細胞外液との液量比を算出するのに対して、この第３
実施例では、キーボード８ｃから入力された被験者Ｍの
人体特徴データに基づいて、最適の基準液量比が選択さ
れる点で、上述の第２実施例と大きく異なっている。

【００３７】すなわち、この例のＲＯＭ１１には、キー
ボード８ｃから供給される被験者Ｍの人体特徴データに
対応して、身長範囲と体重範囲と年齢範囲と性別とで構
成される人体特徴区分毎に、一般健常者の正常状態にお
ける細胞内液と細胞外液との液量比の上限値及び下限値
が基準液量比として予め設定登録されている。また、浮
腫診断サブプログラムには、キーボード８ｃから供給さ
れた被験者Ｍの人体特徴データに基づいて、該当する基
準液量比（上限値）をＲＯＭ１１から選択的に読み出
し、読み出された基準液量比（上限値）と、液量比算出
サブプログラムの稼働により算出された被験者Ｍの体の
細胞内液と細胞外液との液量比とを比較して、被験者Ｍ
の体に浮腫が発生しているか否かを判定（診断）する手
順が記述されている。同様に、脱水症状診断サブプログ
ラムには、キーボード８ｃから供給された被験者Ｍの人
体特徴データに基づいて、該当する基準液量比（下限
値）をＲＯＭ１１から選択的に読み出し、読み出された
基準液量比（下限値）と、液量比算出サブプログラムの
稼働により算出された被験者Ｍの体の細胞内液と細胞外
液との液量比とを比較して、被験者が脱水症状に陥って
いるか否かを判定する手順が記述されている。

【００３８】このように、この第３実施例の構成によっ
ても、上述の第２実施例と略同様の効果を得ることがで
きる。

【００３９】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、測定信号
（電流）Ｉａの周波数範囲は、１ｋＨｚ〜４００ｋＨｚ
に限定されない。同様に、周波の個数も複数である限り
任意である。また、生体電気インピーダンスを算出する
代わりに、生体電気アドミッタンスを算出するようにし
ても良く、これに伴い、インピーダンス軌跡を算出する
代わりに、アドミッタンス軌跡を算出するようにしても
良い。

【００４０】また、上述の実施例では、最小二乗法によ
るカーブフィッティングの手法を用いて、周波数０時及
び周波数無限大時の生体電気インピーダンスを求めるよ
うにしたが、これに限らず、浮遊容量や外来ノイズの影
響を他の手段により回避できる場合には、例えば、２周
波（５ｋＨｚ以下の低周波と、２００ｋＨｚ以上の高周
波）の測定信号を生成して被験者に投入し、被験者の体
の低周波時の生体電気インピーダンスを周波数０時の生
体電気インピーダンスとみなすと共に、被験者の体の高
周波時の生体電気インピーダンスを周波数無限大時の生
体電気インピーダンスとみなすようにしても良い。ま
た、上述の実施例では、被験者Ｍの体の細胞内液抵抗及
び細胞外液抵抗を算出する場合について述べたが、これ
に限らず、例えば、直接、細胞内液抵抗と細胞外液抵抗
との比を求めても良い。また、細胞外液抵抗（又は細胞
内液抵抗）と全抵抗とを求めても良い。

【００４１】また、キーボード８ｃには、全測定時間や
測定回数等を測定目的に応じて設定／設定変更するため
のキーを設けても良い。また、表示器９に「浮腫（脱水
症状）が生じている」を画面表示する際には、浮腫（脱
水症状）の程度に応じて、「軽い浮腫（脱水症状）が生
じている」、「重い浮腫（脱水症状）が生じている」等
を画面表示するようにすれば、浮腫（脱水症状）の進行
状況が判るので、さらに、使い勝手が良くなる。また、
上述の実施例においては、人体特徴項目として、被験者
の身長、体重、年齢及び性別等を入力する場合について
述べたが、必要に応じて、性別、年齢等を省略しても良
い。また、出力装置として、プリンタを付設しても良
い。また、上述の実施例においては、４個の表面電極Ｈ
ｐ,Ｈｃ,Ｌｐ,Ｌｃのうち、２個の表面電極Ｈｃ,Ｈｐを
被験者Ｍの右の手甲部Ｈに、残り２個の表面電極Ｌｐ,
Ｌｃを被験者Ｍの右の足甲部Ｌに、貼り付けるようにし
たが、これに限らず、例えば、図８に示すように、４個
とも、体肢に貼り付けるようにしても良い。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の体液異
常診断装置によれば、測定された各周波毎の生体電気イ
ンピーダンスＺ（＝Ｖｐ／Ｖｂ）に基づいて、最小二乗
法の演算手法を駆使して、インピーダンス軌跡を求め、
求められた軌跡から周波数０時及び周波数無限大時の生
体電気インピーダンスが算出されるので、高周波投入時
の浮遊容量や外来ノイズの影響を回避でき、また、人体
への直流の直接投入を回避できる。それゆえ、生体電気
インピーダンスの測定精度が向上する。また、体液異常
を判断するに際して、細胞外液と細胞内液とのバランス
関係（比率）が考慮されるので、実情に即し、一段と信
頼性が増す。また、コンピュータによる自動診断なの
で、手軽な操作で迅速な判断結果が得られる上、表示器
９に「被験者の体に浮腫又は脱水症状が発生している」
旨又は「被験者の体液は正常状態である」旨が画面表示
されるので、大変使い勝手が良い。それゆえ、診断を手
助けする健康機器として、福祉施設や家庭等で利用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例である体液異常診断装置
の電気的構成を示すブロック図である。

【図２】同診断装置の使用状態を模式的に示す模式図で
ある。

【図３】同診断装置の動作を説明するための図で、具体
的には、人体のインピーダンス軌跡を示す図である。

【図４】同診断装置の動作処理手順を示すフローチャー
トである。

【図５】同診断装置を構成する表示器の表示例を示す図
である。

【図６】同診断装置を構成する表示器の表示例を示す図
である。

【図７】この発明の第２実施例である体液異常診断装置
の電気的構成を示すブロック図である。

【図８】第１，第２及び第３実施例の診断装置の別の使
用状態を模式的に示す模式図である。

【図９】従来技術の説明に用いられる図で、人体の細胞
組織中を低周波の電流及び高周波の電流が流れる様子を
説明するための図である。

【図１０】従来技術を説明に用いられる図で、同図
（ａ）は、生体の組織内細胞の単純化された電気的等価
回路図、同図（ｂ）は、より実際に近い電気的等価回路
図である。

【符号の説明】

１細胞２細胞膜３細胞外液４Ａ，４Ｂ体液異常診断装置５信号出力回路（生体電気インピーダンス測定手
段の構成部分）５２測定信号発生器（信号出力回路の構成部分）６電流検出回路（生体電気インピーダンス測定手
段の構成部分）６４サンプリングメモリ（電流検出回路の構成部
分）７電圧検出回路（生体電気インピーダンス測定手
段の構成部分）７４サンプリングメモリ（電圧検出回路の構成部
分）８ｃキーボード（人体特徴データ入力手段）９表示器（表示装置）１０ＣＰＵ（生体電気インピーダンス測定手段の
構成部分、抵抗値算出手段、液量比算出手段、体液異常
判定手段、表示制御手段）１１ＲＯＭ（記憶手段）１２ＲＡＭ（記憶手段）Ｉａ測定信号Ｉｂマルチ周波のプローブ電流Ｖｐ被験者の手足間の検出電圧Ｍ被験者

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マルチ周波のプローブ電流を生成し、生
成した各周波のプローブ電流を被験者の体に投入して該
被験者の体の電気インピーダンスを測定する生体電気イ
ンピーダンス測定手段と、該生体電気インピーダンス測定手段によって測定された
前記被験者の体の前記電気インピーダンスに基づいて、
前記被験者の体の細胞内液抵抗及び細胞外液抵抗又はこ
れらの抵抗に関係するパラメータの値を算出する抵抗値
算出手段と、該抵抗値算出手段によって算出された前記細胞内液抵抗
及び細胞外液抵抗又は前記パラメータの値に基づいて、
前記被験者の体の細胞内液と細胞外液との液量比を算出
する液量比算出手段と、一般健常者の正常状態における細胞内液と細胞外液との
液量比の上限値又は下限値を基準液量比として予め記憶
する記憶手段と、前記液量比算出手段によって算出された被験者の体の前
記液量比と、前記記憶手段から読み出された前記基準液
量比とを比較して、前記被験者が体液異常に陥っている
か否かを判定する体液異常判定手段と、該体液異常判定手段の判定結果を表示装置に表示させる
表示制御手段とを備えてなることを特徴とする体液異常
診断装置。
【請求項２】前記生体電気インピーダンス測定手段
は、被験者の体に投入される前記プローブ電流の各周波
毎に、該被験者の体の生体電気インピーダンス又は生体
電気アドミッタンスを測定し、測定された各周波毎の前
記生体電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンス
に基づいて、最小二乗法の演算手法を駆使して、インピ
ーダンス軌跡又はアドミッタンス軌跡を求め、求められ
た該インピーダンス軌跡又はアドミッタンス軌跡から、
前記被験者の体の周波数０時及び周波数無限大時の生体
電気インピーダンス又は生体電気アドミッタンスを算出
すると共に、前記抵抗値算出手段は、前記生体電気インピーダンス測
定手段によって算出された前記被験者の体の周波数０時
及び周波数無限大時の生体電気インピーダンス又は生体
電気アドミッタンスに基づいて、前記被験者の体の細胞
内液抵抗及び細胞外液抵抗又はこれらの抵抗に関係する
パラメータの値を算出することを特徴とする請求項１記
載の体液異常診断装置。
【請求項３】被験者の身長、体重、年齢及び性別のう
ち少なくとも一つを人体特徴データとして入力するため
の人体特徴データ入力手段を付加してなると共に、前記液量比算出手段は、前記抵抗値算出手段によって算
出された前記細胞内液抵抗及び細胞外液抵抗又は前記パ
ラメータの値と、前記人体特徴データ入力手段から入力
された被験者の前記人体特徴データとに基づいて、被験
者の体の前記液量比を算出することを特徴とする請求項
１又は２記載の体液異常診断装置。
【請求項４】被験者の身長、体重、年齢及び性別のう
ち少なくとも一つを人体特徴データとして入力するため
の人体特徴データ入力手段を付加してなると共に、前記記憶手段は、入力される被験者の前記人体特徴デー
タに対応して、身長範囲、体重範囲、年齢範囲及び性別
のうち少なくとも一つを含んで構成される人体特徴区分
毎に、一般健常者の正常状態における前記液量比の上限
値又は下限値を基準液量比として予め記憶し、かつ、前記体液異常判定手段は、前記液量比算出手段によって
算出された被験者の体の前記液量比と、前記人体特徴デ
ータ入力手段から入力された前記人体特徴データに基づ
いて前記記憶手段から選択的に読み出された所望の前記
基準液量比とを比較して、前記被験者が体液異常に陥っ
ているか否かを判定することを特徴とする請求項１，２
又は３記載の体液異常診断装置。
【請求項５】前記体液異常判定手段は、前記液量比算
出手段によって算出された被験者の体の前記液量比と、
前記記憶手段から読み出された前記基準液量比とを比較
して、前記被験者の体に浮腫又は脱水症状が発生してい
るか否かを判定すると共に、前記表示制御手段は、前記体液異常判定手段の判定結果
に基づいて、「前記被験者の体に浮腫又は脱水症状が発
生している」旨又は「前記被験者の体液は正常状態であ
る」旨を表示装置に表示させることを特徴とする請求項
１，２，３又は４記載の体液異常診断装置。