JPH11178804A - 体調チェック装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、コンパクトで、経済的であり、体
調を正確にチェックして使用者に負担をかけることのな
い体調チェック装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の体調チェック装置は、身体に触
れて該身体を流れる信号を検出できる検出電極と、身体
に触れたとき該身体に所定周波数の高周波信号を印加で
きる印加電極と、前記印加電極に前記高周波信号を印加
できる電圧印加手段と、前記高周波信号が印加されない
場合には前記検出電極で検出された信号から特定の心電
位周波数成分を取出す第１フィルタと、前記心電位周波
数成分が構成する心電波形より心拍数を算出する心拍数
検知手段と、前記高周波信号が印加された場合に前記検
出電極で検出された信号から前記所定周波数の周波数成
分を取り出す第２フィルタと、前記所定周波数の周波数
成分の信号の電位を測定することにより体脂肪率を算出
する体脂肪率検知手段を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、体調の良否を判定
でき、身体の心拍数や体脂肪率を検知して報知、記録で
きる体調チェック装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、心拍数または脈拍数を検知する方
法として、耳たぶの血流を検出する光電式や心音を増幅
する心音式，血管中の流れ圧力変化等を増幅する圧力式
の各方法、さらに心電位増幅方法等がある。このうち心
電位増幅方法は心臓の動きを電気信号変化として検出す
るため、他の方法が心臓から送り出された血液の流れに
よって間接的に心臓の鼓動を検出するのと比較して、時
間的なずれや血管，血液量，血管長さ，血管強さ等の身
体の条件の影響を受け難く、精度の高い安定的な検出が
可能なものである。こうして検出した心拍数または脈拍
数は、体調をチェックする際の指標の１つとして病人な
らずとも関心をもつところである。

【０００３】ところで、身体の健康のバロメーターとし
てこれまでは体重が一般的に重要視されてきた。しか
し、体重の大小だけで健康かどうかを判断するのは難し
く、さらに健康状態と相関をもつといわれる体内脂肪
量、体脂肪率を知った上で健康判断をすることができれ
ばと期待されている。このため体脂肪率を検出できる体
脂肪率計が注目されはじめている。

【０００４】ところでこの体脂肪率計であるが、体脂肪
の検出方法として体内の電気インピーダンス測定による
ものが近年利用されるようになってきている。ほかの方
法としては比重測定方法等の測定方法があるが、これは
水中に入って水中瓶量を測定する等の必要があり、電気
インピーダンス測定方法は比重測定方法等と比較する
と、非常に手軽で簡単に体脂肪率を測定できるものとし
て脚光を浴びている。

【０００５】そこで、以下従来の技術について説明す
る。まず、従来の心拍計について説明する（特開昭５３
−７８６９５）。図５は従来の心拍計のブロック図であ
る。図５において、１０１は検出電極、１０２は濾波回
路、１０３は増幅回路、１０４は演算回路、１０５は基
準信号発生回路、１０６はデコーダ回路、１０７はドラ
イバ回路、１０８はタッチスイッチ回路、１０９は表示
回路、１１０は心拍数検知手段である。

【０００６】人体の手や足，その他の身体表面に接触配
置される検出電極１０１の出力は、フィルタ作用をもつ
濾波回路１０２に入力され、商用周波数及び高周波等の
ノイズ成分が取り除かれ、心電波形のみが増幅回路１０
３に入力される。増幅回路１０３ではロジックレベルま
で心電位を増幅し、増幅回路１０３の出力は演算回路１
０４に入力される。演算回路１０４は基準信号回路１０
５から基準信号をもらって増幅回路１０３からの信号を
測定し、この間を１分間当りの回数に計算する。次いで
増幅回路１０３，演算回路１０４，基準信号回路１０５
から構成される心拍数検知手段１１０で得られた出力を
デコーダ回路１０６に入力する。デコーダ回路１０６で
は７セグメントの表示信号に変換され、その出力がドラ
イバ回路１０７に入力される。ドライバ回路１０７は表
示素子に必要な電圧ないしは電流をタッチスイッチ回路
１０８の出力により発生させ、表示回路１０９に送って
表示するものである。

【０００７】すなわち、従来の心拍計は検出電極１０１
で検出した信号を濾波回路１０２でノイズ除去した後、
一定レベルの基準信号と比較して心拍の拍間隔を計測し
て表示している。

【０００８】次に、従来の体脂肪計について説明する
（特開平８−１５４９１１）。図６は従来の体脂肪計の
ブロック図である。図６において、２１５はデータ入力
部、２１５ａは電源スイッチ、２１６は表示部、２１７
は印加用１電極、２１８は印加用２電極、２１９は検出
用１電極、２２０は検出用２電極である。また２２１は
高周波信号発生装置、２２２は差動増幅器、２２３はバ
ンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、２２４は復調器、２２５
はＡ／Ｄ変換器、２２６はＲＯＭ、２２７はＲＡＭ、２
２８は制御手段、２２９はブザー、２３０は測定結果出
力部、２３１は抵抗１、２３２は抵抗２、２３３は体脂
肪率検知手段である。

【０００９】電流値を一定に保つことができる高周波信
号発生装置２２１により、周波数ｆ0の高周波信号が印
加用１電極２１７、印加用２電極２１８に印加され、印
加用１電極２１７、左手の掌、検出用１電極２１９、生
体インピーダンス、検出用２電極２２０、右手の掌、印
加２電極２１８と通電され、身体のインピーダンスに基
づく電位差信号が検出１電極２１９、検出２電極２２０
の間で検出される。

【００１０】そこで以下、体脂肪率検知手段２３３につ
いて説明する。検出１電極２１９、検出２電極２２０の
電位が差動増幅器２２２に加えられ、これから電位差信
号が得られる。差動増幅器２２２の出力信号はバンドパ
スフィルタ２２３に入力され、周波数ｆ0成分以外の信
号をカットし、ノイズ成分を除去する。周波数ｆ0成分
だけに絞られたバンドパスフィルタ２２３からの信号
は、高周波信号を復調する復調回路２２４に入力され、
身体インピーダンスと相関のある信号に変換される。復
調回路２２４からの信号は、Ａ／Ｄ変換器２２５でデジ
タルデータに変換され、制御手段２２８に入力される。

【００１１】制御手段２２８には、動作及び演算処理等
の一連の処理プログラムを記憶しているＲＯＭ２２６、
一時的データ保存を行うＲＡＭ２２７、警告音を発する
ブザー２２９、測定結果を出力する測定結果出力部２３
０、各種データを表示する表示部２１６、及び身体デー
タや個人データを入力するデータ入力部２１５が接続さ
れている。そして、データ入力部２１５から入力される
データと、Ａ／Ｄ変換器から入力される身体インピーダ
ンス相関データとから、予めプログラムされた演算処理
及びデータとの比較演算を行うことによって、体脂肪率
を求めることが可能になる。体脂肪率検知手段２３３で
得られた体脂肪率は、表示部２１６に表示され、測定結
果出力部２３０から出力される。

【００１２】従来の体脂肪計はこのように印加電極と検
出電極とを有するもので、そこで得られた信号はバンド
パスフィルタでノイズ除去した後、体脂肪率検知手段２
３３で復調して身体のインピーダンスを測定し、身体デ
ータとインピーダンス測定結果と参照体脂肪率データと
を突き合わせて演算処理することで、体脂肪率を測定す
るものである。

【００１３】ところで、以上説明した心電位を検出する
心拍計と、身体インピーダンスを検出する体脂肪計の基
本構成は、いずれも検出電極を備え、電極間電位を増幅
して、フィルタで特定周波数成分を抽出し、ノイズ分を
除去する部分を備えており、両者はかなり共通性が高
い。

【００１４】また、７セグメント表示に代表されるデジ
タル表示や、計測結果の記憶及び記録する計測器は、そ
の回路構成及び回路の機能がほとんど共通である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の心拍計と体脂肪率計は、心拍数と体脂肪という
測定対象を異にしたあくまで別個の計測装置として、両
者間に何の接点も存在するものではなかった。しかし、
両者はいずれもが健康維持増進に役立つ装置であるし、
最近では体脂肪を減らすために運動を行うことが推奨さ
れ、この際激しすぎる運動を行うことは逆に健康を損な
うことになるから、体脂肪とともに、運動の激しさの指
標の１つとして心拍数を測定できることが健康管理の面
から強く望まれ、総合的な体調チェック装置が要望され
ている。

【００１６】また、健康管理のために必要な装置ではあ
っても、使用頻度を考慮すると設置に大きな場所をとる
のでは困るし、単に心拍計と体脂肪率計といった装置を
単に並列して備え付けるのではコストアップし、不経済
である。

【００１７】そして、インピーダンス測定による体脂肪
率の測定の際には、電極から微弱とはいえ一定強度の電
圧、電流を身体に流す必要があるが、使用者の体調が不
良の場合にまで敢えて測定するのはやはり避けた方が無
難である。しかし、現状の体脂肪率計には体調を検出す
る手段をもち、体調不調時に事前に測定を避けるものは
ない。

【００１８】さらに、自覚症状がないまま体調が不良に
なっている人間に、体調不良を報知することができれば
無謀な運動などしないですむが、現在このような場合に
体調不良を報知する手段を有するものはない。

【００１９】そこで、本発明はこれら従来の問題を解決
するもので、コンパクトで、経済的であり、体調を正確
にチェックして使用者に負担をかけることのない体調チ
ェック装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の体調チェック装置は、身体に触れて該身体を
流れる信号を検出できる検出電極と、身体に触れたとき
該身体に所定周波数の高周波信号を印加できる印加電極
と、前記印加電極に前記高周波信号を印加できる電圧印
加手段と、前記高周波信号が印加されない場合には前記
検出電極で検出された信号から特定の心電位周波数成分
を取出す第１フィルタと、前記心電位周波数成分が構成
する心電波形より心拍数を算出する心拍数検知手段と、
前記高周波信号が印加された場合に前記検出電極で検出
された信号から前記所定周波数の周波数成分を取り出す
第２フィルタと、前記所定周波数の周波数成分の信号の
電位を測定することにより体脂肪率を算出する体脂肪率
検知手段を備えたことを特徴とする。

【００２１】これにより、コンパクトで、経済的であ
り、体調を正確にチェックして使用者に負担をかけるこ
とのない体調チェック装置を提供することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】請求項１に記載された発明は、身
体に触れて該身体を流れる信号を検出できる検出電極
と、身体に触れたとき該身体に所定周波数の高周波信号
を印加できる印加電極と、前記印加電極に前記高周波信
号を印加できる電圧印加手段と、前記高周波信号が印加
されない場合には前記検出電極で検出された信号から特
定の心電位周波数成分を取出す第１フィルタと、前記心
電位周波数成分が構成する心電波形より心拍数を算出す
る心拍数検知手段と、前記高周波信号が印加された場合
に前記検出電極で検出された信号から前記所定周波数の
周波数成分を取り出す第２フィルタと、前記所定周波数
の周波数成分の信号の電位を測定することにより体脂肪
率を算出する体脂肪率検知手段を備えたことを特徴とす
る体調チェック装置であるから、経済的でコンパクト
な、使いやすい体調チェック装置とすることができる。

【００２３】請求項２に記載された発明は、身体に触れ
て該身体を流れる信号を検出できる検出電極と、身体に
触れたとき該身体に所定周波数の高周波信号を印加でき
る印加電極と、前記印加電極に前記高周波信号を印加で
きる電圧印加手段と、前記高周波信号が印加されない場
合には前記検出電極で検出された信号から特定の心電位
周波数成分を取出すとともに、前記高周波信号が印加さ
れた場合には前記検出電極で検出された信号から前記所
定周波数の周波数成分を取り出すことができる分布定数
フィルタと、前記高周波信号が印加されない場合に前記
分布定数フィルタを第１分布定数に切り替え、前記高周
波信号が印加された場合には第２分布定数に切り替る定
数切り替え手段と、前記心電位周波数成分が構成する心
電波形から心拍数を算出する心拍数検知手段と、前記所
定周波数の周波数成分の信号の電位を測定することによ
り体脂肪率を求める体脂肪率検知手段を備えたことを特
徴とする体調チェック装置であるから、フィルタを共用
しており、さらにコンパクト，経済的であり、正確に心
拍数と体脂肪率を検出できる。

【００２４】請求項３に記載された発明は、前記心拍数
検知手段で得た心拍数が所定の範囲にないとき体調不良
と判定する体調検知手段と、前記体調検知手段が体調不
良と判定したとき前記電圧印加手段から身体へ印加する
所定周波数の高周波信号を停止する体調不良時制御手段
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載され
た体調チェック装置であるから、体調不良時に身体へ所
定周波数の高周波信号を印加するのを停止することがで
きる。

【００２５】請求項４に記載された発明は、体調検知手
段が体調不良と判断したとき、体調不良を報知する報知
手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載された体調チェック装置であるから、体調が不良
であることを使用者に報知できる。

【００２６】（実施の形態１）以下、本発明の実施の形
態１における体調チェック装置について詳細に説明す
る。図１は本発明の実施の形態１における体調チェック
装置のブロック図である。図１において、１は身体で、
２は身体インピーダンス、３は心電位を示す。４は体調
チェック装置本体、５は高周波信号発生部、６，７は抵
抗、８は電源部、９は定数切替回路、１０はマルチプレ
クサ、１１は微分増幅器、１２は比較演算回路、１５は
データ入力部、１６は表示部である。１７は左印加電
極、１８は右印加電極、１９は左検出電極、２０は右検
出電極、２２は差動増幅器である。また、２３はアクテ
ィブフィルタ、２４は復調回路である。２５はＡ／Ｄ変
換器、２６はＲＯＭ、２７はＲＡＭ、２８は制御手段、
２９はブザー、３０は測定結果出力部、３１は心拍数検
知手段、３２は体脂肪率検知手段、３３は体調検知手
段、３４は体調不良時制御手段、３５は体調報知手段、
５１，５２は抵抗である。

【００２７】身体１には、両手の掌を介して閉回路を構
成して電気的にみた場合、特徴的に身体インピーダンス
２の成分と心臓拍動に起因する心電位３の成分が存在す
る。本発明の実施の形態１の体調チェック装置は、少な
くともこの２つの成分を検知し、これらの成分から体脂
肪率の検出と心拍数の検出を行うものである。心拍計と
しての機能と体脂肪率計としての機能は、データ入力部
１５で選択可能である。

【００２８】そこで、まずこの体調チェック装置におけ
る心拍数の検出を行う心拍数検出モードもしくは体調判
定モードについて説明する。身体１の心電位３に伴う信
号は、左掌，左手，左腕等を介して左検出電極１９と、
右掌，右手，右腕等を介して右検出電極２０に現れるか
ら、この２つの検出電極の間で検出される。そして左検
出電極１９、右検出電極２０間で検出される信号は、実
施の形態１においては検出した信号の安定化と基準電位
付与のため、抵抗６と抵抗７を介して信号グランドに接
続（接地）されるが、ほかに安定化の手段があったり基
準電位をとることがほかのもので代用可能であればこれ
らの抵抗を用いないでもよい。

【００２９】次に左検出電極１９と右検出電極２０の間
に検出された信号は、差動増幅器２２で所定のレベルま
で増幅される。差動増幅器２２で所定のレベルまで増幅
されると、この信号はアクティブフィルタ２３に入力さ
れる。ところで、この差動増幅器２２で増幅された信号
中には心電位３の信号とそれ以外のノイズ成分を含んで
いる。アクティブフィルタ２３は、入力された信号の中
で心拍数の検出に必要な周波数成分の信号のみを通過さ
せ、不必要な周波数成分の信号はノイズとして除去す
る。アクティブフィルタ２３を通過させることによっ
て、心電位３の周波数成分の信号のみを取り出すことが
でき、他の周波数成分は除かれる。なお、心電位３の周
波数成分として取り出される周波数（以下、心電位周波
数成分という）は概ね０．２〜１０Ｈｚ程度のものであ
る。

【００３０】アクティブフィルタ２３には定数切替回路
９が接続されている。定数切替回路９は、アクティブフ
ィルタ２３の分布定数を決める抵抗やコンデンサ等の特
性値を変更できるものである。実施の形態１の場合、定
数切替回路９を第１分布定数に切り替えると、アクティ
ブフィルタ２３は心電位周波数成分だけの信号を通過す
るようになり、第２分布定数に切り替えると、所定周波
数の周波数成分だけの信号を取り出し、体脂肪率の検出
ができるものである。

【００３１】さてアクティブフィルタ２３から出力され
た心電位周波数成分の信号は、信号の流れる回路を切り
換えるマルチプレクサ１０を介して心拍数検知手段３１
の構成要素である微分増幅器１１に入力される。すなわ
ち、マルチプレクサ１０は、心拍数検出モードの選択が
なされていれば制御手段２８からの指令で切り換えら
れ、心電位３の信号が微分増幅器１１に入力されること
になる。微分増幅器１１では入力された信号の微分増幅
を行い、心電位３の信号波形の変化の著しい部分を増幅
することで、心臓の収縮変化あるいは拡張変化に伴う特
徴的な変化を抽出増幅する。微分増幅器１１の出力は心
拍数検知手段３１を構成する要素である比較演算回路１
２に入力される。

【００３２】次に比較演算回路１２では、微分増幅され
た心電位３の信号と所定の基準電圧との比較を行い、基
準電圧に比較して微分増幅された心電位３の信号が大き
い場合、または小さい場合、あるいはその差の符号が反
転する場合に、正または負またはハイレベルまたはロー
レベルに出力を変化させるものである。ところで、この
正または負，ハイレベルまたはローレベルの出力形態
は、このほかに、比較演算回路１２では基準電圧に比較
して微分増幅された心電位３の信号が大きい場合、また
は小さい場合、あるいはその差の符号が反転する場合に
一定幅のパルス信号を出力する形態であってもよい。ま
た、アクティブフィルタ２３までの回路の増幅度合いや
信号の安定度合いが良好な場合には、微分増幅器１１な
しに比較演算回路１２で信号処理する場合もありえるも
のである。

【００３３】このように心拍数検知手段３１の構成要素
としての微分増幅器１１と比較演算回路１２の微分感度
や増幅率，基準電圧のレベルを適宜設定することによっ
て、心電位３のアナログ信号を心臓の拍動と同期したＯ
Ｎ−ＯＦＦ（２値化）信号にすることができるものであ
る。

【００３４】心拍数検知手段３１を構成する比較演算回
路１２から出力されるＯＮ−ＯＦＦ（２値化）信号は制
御手段２８に入力される。制御手段２８では、ＯＮ−Ｏ
ＦＦ（２値化）信号の時間幅を計測し、その時間幅より
１分間当りの心拍数を演算して、心拍数として結果を表
示部１６や測定結果出力部３０に出力する。

【００３５】制御手段２８では、表示する心拍数の変化
を滑らかにするためにデータの時間平均化処理等を実行
することもできるし、ＲＯＭ２６内に記憶して記録を残
すこともできる。制御手段２８にはデータ入力部１５が
接続されており、使用者の年齢、性別、身長、体重等の
身体情報のほか、運動中又は安静中等の状態情報、選択
するモードが何かを入力することができる。

【００３６】ところで本実施の形態１の体調チェック装
置本体４には、体調検知手段３３と体調不良時制御手段
３４と体調報知手段３５が設けられている。本実施の形
態１の場合、これらはいずれもがマイクロコンピュータ
等から構成されるもので、制御手段２８と併せて、体調
検知手段３３と体調不良時制御手段３４と体調報知手段
３５をすべて１のマイクロコンピュータで構成するのが
適当である。

【００３７】心拍数には個人差があるが、例えば心拍数
の上限値は年齢が増すと段々低くなるなどの一定の傾向
が存在する。このように心拍数には年齢と性に相関して
安全な範囲が存在する。

【００３８】そこで、こうした心拍数の許容範囲のデー
タをＲＯＭ２６内に入力しておき、これと比較すること
により体調検知手段３３が健康状態を判定することがで
きる。すなわち、体調検知手段３３はデータ入力部１５
からの許容範囲情報と比較演算回路１２から出力される
ＯＮ−ＯＦＦ（２値化）信号の時間幅を計測して得られ
る心拍数のデータとから、心拍数が許容範囲を越えてい
るか、許容範囲内かにより、使用者が危険状態にある
か、安全状態にあるかを判定することができる。体調検
知手段３３の一例としての代表的な許容心拍数と診断方
法を以下に示す。

【００３９】人の最大許容心拍数：Ｐｍａｘ＝２２０−
年齢 一般的運動上限心拍数：Ｐｕ＝２００−年齢 高齢者運動上限心拍数：Ｐｕｏ＝１９０−年齢 適度な運動強度心拍数：Ｐｇ＝１３８−（年齢／２） 注意強度心拍数：Ｐｇ＝１５０−（年齢／２） 安静時心拍数：Ｐａ＝５０〜８５ 例えば安静中において心拍数を検出した場合、心拍数デ
ータとＰａデータとの比較を行なう。そして心拍数デー
タがＰａの範囲を超える場合は、体調不良と判定する。
ここで、安静時心拍数は個人差も大きいので、より正確
に判定するために、過去のデータからの変化量及び使用
者自らのデータ入力を用いる場合もある。

【００４０】また、運動中において心拍数を検出した場
合、心拍数データとＰｍａｘデータ及びＰｕ，Ｐｕｏデ
ータ，Ｐａ，Ｐｇとの比較を行なう。心拍数データがＰ
ｍａｘを超える場合は、即時安静レベルの体調不良と判
定する。心拍数データがＰｕを超える場合は、厳重注意
レベルの体調不良と判定する。６０歳超の高齢者でかつ
心拍数データがＰｕｏを超える場合は、即時安静レベル
の体調不良と判定する。心拍数データがＰｇを超える場
合は、注意レベルの体調不良と判定する。

【００４１】ただ、これらの許容心拍数データは個人差
もあるので、より正確に判定するために、過去のデータ
からの変化量及び使用者自らのデータ入力を用いる場合
もある。

【００４２】以上の判定においては検出した平均心拍数
を用いる例で示したが、瞬時心拍数，最大心拍数，最小
心拍数，心拍数の変化量（最大値−最小値），心拍数の
揺らぎ度合い，心拍信号の強度等に対しても前述と同様
な許容範囲を設定して、体調診断を行なうこともでき
る。

【００４３】体調報知手段３５は、健康状態を判定した
結果を、ディスプレー等の表示部１６や、プリンター等
へ出力する測定結果出力部３０に出力する。また、体調
報知手段３５は、危険状態と判定された場合に、危険状
態にあることを告知するためにブザー２９を鳴らすこと
もできる。これは自覚症状のない使用者に対して、現在
体調不良の状態にあることを報知するもので、程度に応
じて表示部１６や測定結果出力部３０に”注意”、”厳
重注意”、”要安静”等の表示を行うこともできる。

【００４４】なお、後記する体脂肪率検出モードを選択
した場合で、かつ危険状態と判定された場合には、体調
が不良なのであるから身体への電圧、電流の印加は避け
た方がよいと判断される。そこで、体調不良時制御手段
３４は体調チェック装置が次の動作に移行するのを止め
るため、体脂肪率を検出するために必要な所定周波数の
高周波信号を発生する高周波信号発生部５を停止させ
る。このほか、高周波信号発生部５で発生する高周波信
号が左右印加電極１７，１８に印加されないように体調
不良時制御手段３４で遮断するのでもよい。このように
心拍数検出モードもしくは体調判定モードを選択した場
合は、体調検知手段３３が健康状態を自動的に判定し、
使用者に結果を報知するものである。

【００４５】次に、実施の形態１の体調チェック装置の
体脂肪率検出モードについて説明する。体脂肪率は以下
のように検出される。まず心拍数を検出して体調の良否
を判定する。この際の体調チェック装置の動作は、電
圧，電流を印加するためより安全を期すが、基本的には
上記の心拍数検出モードもしくは体調判定モードと同様
である。制御手段２８は一定時間（例えば１秒〜１００
秒程度）の心拍数を検出し、平均心拍数，瞬時心拍数，
最大心拍数，最小心拍数，心拍数の変化量（最大値−最
小値），心拍数の揺らぎ度合い，心拍信号の強度等を演
算する分析処理を行う。次いで、体調検知手段３３が体
調の状態を判定する。この判定には、データ入力部１５
から入力される使用者の年齢，身長，体重，性別，過去
のデータ，運動の実施有無，病歴等の全てまたは一部の
データを用いて、使用者の安全心拍数範囲データとして
の平均心拍数，瞬時心拍数，最大心拍数，最小心拍数，
心拍数の変化量（最大値−最小値）等の許容範囲を演算
により推定する。そして現在の平均心拍数，瞬時心拍
数，最大心拍数，最小心拍数，心拍数の変化量（最大値
−最小値），心拍数の揺らぎ度合い等の心拍データと許
容範囲データの比較演算を行って、体調不良を検知する
体調診断を行うものである。

【００４６】そしてもし体調検知手段３３による体調チ
ェックの結果、体調不良と判定された場合は、体調不良
時制御手段３４によって所定周波数の高周波信号を発生
する高周波信号発生部５の動作を停止したり、これを回
路から遮断することで、左印加電極１７と右印加電極１
８への高周波信号の供給を断つものである。すなわち、
体調不良時制御手段３４は、体脂肪率検出に必要な周波
数成分の高周波信号の供給を行わないように動作し、体
脂肪率検出動作は自動的に中断されることになる。そし
て体調不良と判定された場合には、体調報知手段３５に
よって現在体調不良である旨を表示部１６へ出力する。
またブザー２９を鳴らして体調不良を使用者に認識させ
るのがよい。ここまでの体調チェック装置の動作は、基
本的に心拍数検出モードもしくは体調判定モードと同様
である。

【００４７】体調検知手段３３による体調チェックの結
果、もし体調がよいと判定された場合には体脂肪率の検
出を行う動作に進む。所定周波数の高周波信号を身体に
印加する左印加電極１７と右印加電極１８は、身体１の
左右の腕部または掌部に接触させられており、これに高
周波信号発生部５が接続されている。制御手段２８が高
周波信号発生部５を動作させると、左印加電極１７と右
印加電極１８に所定周波数の高周波信号が供給される。

【００４８】なお、ここで身体インピーダンス２を検出
するための高周波信号の周波数の範囲は概ね１０ｋＨｚ
〜１００ｋＨｚ程度のものであるが、高周波信号発生部
５からの所定周波数の高周波信号は、ノイズ成分との分
離性を考慮してできるだけ狭い範囲の周波数成分にする
方が望ましい。代表的な所定周波数の高周波信号は、５
０ｋＨｚ±０．１ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ±５ｋＨｚ程度で
ある。このように、所定周波数の高周波信号を±０．１
ｋＨｚ〜±５ｋＨｚの周波数範囲の狭い信号にすること
によって、後述するアクティブフィルタ２３におけるノ
イズ分離除去性がよくなるものである。

【００４９】このとき、左印加電極１７，左手の掌，抵
抗５１，左検出電極１９，生体インピーダンス２，右検
出電極２０，右手の掌，抵抗５２，右印加電極１８と通
電され、身体インピーダンス２に対して所定周波数の高
周波信号が印加されることになる。従って、左検出電極
１９と右検出電極２０の間に印加された所定周波数成分
の電位成分、及び心電位３の成分、ノイズ成分が検出さ
れる。

【００５０】ここで、身体インピーダンス２が大きけれ
ば検出される所定周波数成分の電位成分は大きく、逆
に、身体インピーダンス２が小さければ検出される所定
周波数成分の電位成分は小さくなる。体脂肪が多いと身
体インピーダンス２は大きくなり、少ないと身体インピ
ーダンス２は小さくなる。従って体脂肪が多いと検出さ
れる所定周波数成分は大きくなり、体脂肪が少ないと所
定周波数成分は小さくなる。左検出電極１９と右検出電
極２０の間に検出された信号は、差動増幅器２２で所定
のレベルまで増幅される。

【００５１】差動増幅器２２で所定のレベルまで増幅さ
れた信号は、アクティブフィルタ２３に入力される。ア
クティブフィルタ２３は、入力された信号より必要な所
定周波数成分の信号のみを通過させ、不必要な周波数成
分の信号はノイズとして除去する。アクティブフィルタ
２３を通過させることで身体インピーダンス２の情報を
もつ所定周波数成分の高周波信号のみを取り出すことが
できる。

【００５２】ところで、アクティブフィルタ２３が所定
周波数成分のみを通過させることができるように、定数
切替回路９がアクティブフィルタ２３の分布定数を規定
する抵抗やコンデンサ等の特性値を変更している。これ
によって、体脂肪率検出モードの動作において、アクテ
ィブフィルタ２３は第２分布定数に切り換えられ、入力
信号中の所定周波数成分の高周波信号のみを取り出すこ
とができる。

【００５３】アクティブフィルタ２３から出力された所
定周波数成分の高周波信号は、信号が流れる回路を切り
換えるマルチプレクサ１０を介して体脂肪率検知手段３
２を構成する復調回路２４に入力される。ここで、マル
チプレクサ１０は制御手段２８からの指令で回路を切り
換えるものであり、体脂肪率検出モードにおいてはマル
チプレクサ１０によって所定周波数成分の高周波信号が
復調回路２４に入力される。復調回路２４では高周波信
号から身体インピーダンス２を推定する信号へ復調され
る。復調回路２４からの出力は再度マルチプレクサ１０
を介して体脂肪率検知手段３２の構成要素であるＡ／Ｄ
変換器に入力され、制御手段２８で取り扱い可能なデジ
タルデータに変換した後、再び制御手段２８に入力され
る。

【００５４】制御手段２８では、データ入力部１５から
入力された使用者の年齢、身長、体重、性別等の全てま
たは一部のデータを用いて、計測された身体インピーダ
ンス２の情報と予め体脂肪率と相関のとれたインピーダ
ンスデータとの比較と推定演算を行い、体脂肪率を求め
る。制御手段２８は求められた体脂肪率データを表示部
１６へ表示するとともにに、測定結果出力部３０を介し
てプリンタやその他の記録計へ出力する。

【００５５】続いて心拍数検出モードあるいは体調判定
モード、及び体脂肪率検出モードについてフローチャー
トを用いて説明する。図４は本発明の実施の形態１にお
ける体調チェック装置の概略フローチャートである。図
４において、ＳＴＥＰ１では装置全体のシステムの初期
化を行う。次にＳＴＥＰ２では、システムの機能や故障
等のチェックを行い、システムの異常発生検知の有無を
判断する。さらにＳＴＥＰ３では、ＳＴＥＰ２で異常が
検知された場合の異常状態を改善、対策、リセットする
ための異常処理を行う。ＳＴＥＰ４では、心拍計として
の機能（心拍数検出モードまたは体調判定モード）、ま
たは、体脂肪率計としての機能（体脂肪率検出モード）
のどちらを選択しているか、データ入力部１５に入力さ
れたデータを分析して判断する。すなわち、心拍計とし
ての機能と体脂肪率計としての機能は、データ入力部１
５で選択可能である。ＳＴＥＰ５では、心拍数検出モー
ドか否かの選択を判断し、心拍数検出モードの場合は心
拍数検出動作へ分岐して進む。ＳＴＥＰ６においては、
心拍数を検出し、結果の表示、出力等を行う。ＳＴＥＰ
７では、体脂肪率検出モードであるか否かの選択を判断
し、体脂肪率検出モードの場合は体脂肪率検出動作へ分
岐させる。ＳＴＥＰ８においては再び心拍数を検出し、
表示，出力等を行うとともに、平均心拍数、瞬時心拍
数、最大心拍数、最小心拍数、心拍数の変化量（最大値
−最小値）、心拍数の揺らぎ度合い、心拍信号の強度等
を演算する分析処理を行う。ＳＴＥＰ９では、体調検知
手段３３により、平均心拍数、瞬時心拍数、最大心拍
数、最小心拍数、心拍数の変化量（最大値−最小値）、
心拍数の揺らぎ度合い、心拍信号の強度等の許容範囲の
チェックによる体調診断を行う。

【００５６】次いでＳＴＥＰ１０では、ＳＴＥＰ９の結
果に従い、体調不良検知時の動作と体調良検知時の動作
の分岐を行う。ＳＴＥＰ１１では、体調不良時制御手段
３４により、体調不良時には所定周波数成分の高周波信
号が身体に印加されないように高周波信号発生部５を遮
断する。またＳＴＥＰ１２においては体調報知手段３５
が体調不良の報知を行う。ＳＴＥＰ１３では、ＳＴＥＰ
１０で体調がよいとの判断を受けて、体脂肪率を検出す
るとともに、表示，出力等を行う。ＳＴＥＰ１４でシス
テムの終了を判断し、終了と判断された場合はストップ
し、継続と判断された場合はＳＴＥＰ２へ分岐する。

【００５７】以上のように、体脂肪率検出モードにおい
ては、ＳＴＥＰ８〜ＳＴＥＰ１０に示すように、まず心
拍数を検出して体調をチェックした後、体調がよいと判
断された場合のみ、身体へ所定周波数成分を含む高周波
信号を印加して身体インピーダンス２を計測して体脂肪
率を検出し、体調が不良のときには自動的に身体への所
定周波数成分を含む高周波信号を印加しないように制御
するものである。これによって体調をチェックして、使
用者に負担をかけることがない。

【００５８】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２における体調チェック装置のブロック図である。以
上説明したように実施の形態１においては、心拍数を検
出するため心拍数検知手段３１を構成する微分増幅器１
１と比較演算回路１２によって処理を行った。実施の形
態２においては、この心拍数を検出するための心拍数検
知手段３１ａを心拍波形処理手段３６で構成するもので
ある。また、実施の形態１では体脂肪率検知手段３２を
復調回路２４とＡ／Ｄ変換器２５で構成したが、実施の
形態２でも同様に体脂肪率検知手段３２ａを復調回路２
４とＡ／Ｄ変換器２５とで構成するものである。

【００５９】実施の形態２の心拍数検出モードにおいて
は、心電位３の信号を含む信号は左右検出電極１９、２
０の間で検出され、差動増幅器２２で所定のレベルまで
増幅される。差動増幅器２２で所定のレベルまで増幅さ
れた信号は、アクティブフィルタ２３に入力される。ア
クティブフィルタ２３を通過させることによって心電位
３の周波数成分である心電位周波数成分の信号のみを取
り出す。ここで、アクティブフィルタ２３及び定数切替
回路９の機能と動作は、実施の形態１と同様である。

【００６０】アクティブフィルタ２３から出力された心
電位周波数成分の信号は、信号の流れる回路を切り換え
るマルチプレクサ１０を介してＡ／Ｄ変換器２５に入力
される。マルチプレクサ１０の動作は実施の形態１と同
様である。Ａ／Ｄ変換器２５に入力された心電位３に基
づく信号は、デジタルデータ化されて制御手段２８に入
力される。実施の形態２では、体脂肪率検知手段３２ａ
の要素であるＡ／Ｄ変換器２５をデジタルデータ化のた
めに共用しているが、心拍波形処理手段３６の中に別途
Ａ／Ｄ変換器を備えるのでもよい。もちろん共用化した
方がコンパクト化することができる。

【００６１】デジタルデータ化された心電位３に基づく
信号を心拍波形処理手段３６によってソフトウエア的に
演算（微分）処理し、心臓の鼓動の特徴的な波形の抽出
を行い、心臓の拍動と同期したＯＮ−ＯＦＦ（２値化）
信号にする。心臓の拍動と同期したＯＮ−ＯＦＦ（２値
化）信号より心拍数を検出し、実施の形態１と同様に表
示出力等を行う。

【００６２】次に、体脂肪率検出モードにおいては、上
記した実施の形態２固有の心拍数検出動作を用いること
以外、実施の形態１と同様である。既述の通り、Ａ／Ｄ
変換器２５は、心拍数検知手段３１ａへの入力のデジタ
ルデータ化のため体脂肪率検知手段３２ａとで共用され
ている。共用化されているため回路構成がシンプルとな
る。さらに実施の形態２においては、心拍波形処理手段
３６を用いて、心電位３に基づく信号処理をソフトウエ
ア的に処理しているので、実施の形態１の微分増幅器１
１と比較演算回路１２に比較して回路構成を一段とシン
プルにするものである。

【００６３】（実施の形態３）図３は本発明の実施の形
態３における体調チェック装置のブロック図である。実
施の形態１においては、心電位周波数と体脂肪率検知の
ための所定の周波数を選択分離するアクティブフィルタ
２３が定数切替回路９によってそれぞれに切り替えられ
るものであったが、実施の形態３ではバンドパスフィル
タ２３ａ、２３ｂを用いて、心電位周波数成分と所定周
波数の周波数成分とを分離抽出するものである。

【００６４】実施の形態３の心拍数検出モードまたは体
調判定モードにおいては、身体１の心電位３に伴う信号
は、左掌，左手，左腕等を介して左検出電極１９、及び
右掌，右手，右腕等を介して右検出電極２０の間で検出
される。左右検出電極１９、２０間の信号は、安定化と
基準電位付与のため抵抗６，７を介して信号グランドに
接続されるが、安定化と基準電位が実行できればこれら
の抵抗を用いないでもよい。

【００６５】左検出電極１９及び右検出電極２０の間に
検出された信号は、差動増幅器２２で所定のレベルまで
増幅される。差動増幅器２２で所定のレベルまで増幅さ
れた信号は、バンドパスフィルタ２３ａとバンドパスフ
ィルタ２３ｂに入力される。バンドパスフィルタ２３ａ
は心電位３の周波数成分である心電位周波数成分の信号
のみを通過させ、それ以外の周波数成分の信号はノイズ
として除去するものであり、一方、バンドパスフィルタ
２３ｂは身体インピーダンス２の情報を持つ周波数成分
である第２周波数成分の高周波信号のみを通過させ、そ
れ以外の周波数成分の信号はノイズとして除去するもの
である。

【００６６】バンドパスフィルタ２３ａとバンドパスフ
ィルタ２３ｂにそれぞれ入力された心電位３に伴う信号
は、バンドパスフィルタ２３ａは通過するが、バンドパ
スフィルタ２３ｂでは除去されることになる。従って、
心電位３に伴う信号は、バンドパスフィルタ２３ａで不
要なノイズを除去されて、心拍数検出手段３１ｂを構成
する微分増幅器１１に入力される。微分増幅器１１に入
力された信号より心拍数を求め表示等を行う動作は、実
施の形態１と同様である。ただ、データ入力部１５から
モード選択を行った方がノイズ遮断のためには効果的で
ある。

【００６７】次に、実施の形態３における体脂肪率検出
モードについて説明する。所定周波数の高周波信号を身
体１に印加する左印加電極１７と右印加電極１８が高周
波信号発生部５と接続されている。制御手段２８が高周
波信号発生部５を動作させて、発生信号を身体１を含め
て形成された閉回路に送ると、左印加電極１７と右印加
電極１８へ所定周波数の高周波信号が供給される。この
とき左印加電極１７，左手の掌，抵抗５１，左検出電極
１９，生体インピーダンス２，右検出電極２０，右手の
掌，抵抗５２，右印加電極１８と通電され、身体インピ
ーダンス２に対して所定周波数の高周波信号が印加され
る。そしてこれによって左検出電極１９と右検出電極２
０の間に生体インピーダンス２に印加される所定周波数
成分の電位成分、心電位３の成分、ノイズ成分が検出さ
れる。

【００６８】ところで身体インピーダンス２が大きけれ
ば、検出される所定周波数成分の電位成分は大きくな
り、逆に、身体インピーダンス２が小さければ、検出さ
れる所定周波数成分の電位成分は小さくなるという特性
を身体インピーダンス２は有している。また身体インピ
ーダンス２の大きさは体脂肪の量と比例するものであ
る。そこで所定周波数成分の電位成分を検出すれば、体
脂肪率が検出できるものである。

【００６９】この左検出電極１９及び右検出電極２０の
間に検出された信号は、差動増幅器２２で所定のレベル
まで増幅される。差動増幅器２２で所定のレベルまで増
幅された所定周波数成分の高周波信号は、バンドパスフ
ィルタ２３ａとバンドパスフィルタ２３ｂに入力され
る。バンドパスフィルタ２３ａは心電位３の周波数成分
である心電位周波数成分の信号のみを通過させ、それ以
外の周波数成分の信号はノイズとして除去し、一方、バ
ンドパスフィルタ２３ｂは身体インピーダンス２の情報
を持つ周波数成分である所定周波数成分の高周波信号の
みを通過させ、それ以外の周波数成分の信号はノイズと
して除去される。

【００７０】バンドパスフィルタ２３ａとバンドパスフ
ィルタ２３ｂにそれぞれ入力された所定周波数成分の高
周波信号は、バンドパスフィルタ２３ｂは通過するが、
バンドパスフィルタ２３ａでは除去される。従って所定
周波数成分の高周波信号は、バンドパスフィルタ２３ｂ
で不要なノイズを除去されて、体脂肪率検出手段３２ｂ
を構成する復調回路２４に入力される。復調回路２４に
入力された信号より体脂肪率を求め表示出力等を行う動
作については実施の形態１の説明と同様であるから省略
する。

【００７１】以上説明したように、実施の形態３におい
ては心拍数検出専用のバンドパスフィルタ２３ａと体脂
肪率検出専用のバンドパスフィルタ２３ｂをそれぞれ設
け、マルチプレクサ１０等を設ける必要がないので微弱
信号の回路上におけるノイズ重畳を低下させることがで
きる。また、回路動作の安定化と制御手段２８の制御出
力動作処理の軽減が可能となって、装置の安定性の向上
を図るものである。

【００７２】

【発明の効果】本発明の体調チェック装置は、心拍数と
体脂肪率の２つの指標が測定して体調の良否を判断で
き、心拍数を測定する構成と体脂肪率を測定する構成を
融合しているからコンパクトであり、コスト面で優れ、
使いやすいものとなる。

【００７３】また、心拍数を検出分析して、体調の良否
を判断できるから、自覚症状のない使用者に体調不良を
認識させることが可能となり、その対策を促すことがで
きる。

【００７４】そして、体脂肪率を検出する際には、まず
心拍数を検出分析し、体調不良と判定された場合には身
体への微弱電圧、電流の印加を自動的に中止するから、
不必要な身体への負担を避けることができ、安全性を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における体調チェック装
置のブロック図

【図２】本発明の実施の形態２における体調チェック装
置のブロック図

【図３】本発明の実施の形態３における体調チェック装
置のブロック図

【図４】本発明の実施の形態１における体調チェック装
置の概略フローチャート

【図５】従来の心拍計のブロック図

【図６】従来の体脂肪計のブロック図

【符号の説明】

１ 身体 ２ 身体インピーダンス ３ 心電位 ４ 体調チェック装置本体 ５ 高周波信号発生部 ６，７，５１，５２ 抵抗 ８ 電源部 ９ 定数切替回路 １０ マルチプレクサ １１ 微分増幅器 １２ 比較演算回路 １５，２１５ データ入力部 １６，２１６ 表示部 １７ 左印加電極 １８ 右印加電極 １９ 左検出電極 ２０ 右検出電極 ２２，２２２ 差動増幅器 ２３ アクティブフィルタ ２３ａ，２３ｂ，２２３ バンドパスフィルタ ２４ 復調回路 ２５，２２５ Ａ／Ｄ変換器 ２６，２２６ ＲＯＭ ２７，２２７ ＲＡＭ ２８，２２８ 制御手段 ２９，２２９ ブザー ３０，２３０ 測定結果出力部 ３１，３１ａ，３１ｂ，１１０ 心拍数検知手段 ３２，３２ａ，３２ｂ，２２３ 体脂肪率検知手段 ３３ 体調検知手段 ３４ 体調不良時制御手段 ３５ 体調報知手段 ３６ 心拍波形処理手段 １０１ 検出電極 １０２ 濾波回路 １０３ 増幅回路 １０４ 演算回路 １０５ 基準信号発生回路 １０６ デコーダ回路 １０７ ドライバ回路 １０８ タッチスイッチ回路 １０９ 表示回路 ２１５ａ 電源スイッチ ２１７ 印加用１電極 ２１８ 印加用２電極 ２１９ 検出用１電極 ２２０ 検出用２電極 ２２４ 復調器 ２３１ 抵抗１ ２３２ 抵抗２

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】身体に触れて該身体を流れる信号を検出で
   きる検出電極と、 身体に触れたとき該身体に所定周波数の高周波信号を印
   加できる印加電極と、 前記印加電極に前記高周波信号を印加できる電圧印加手
   段と、 前記高周波信号が印加されない場合には前記検出電極で
   検出された信号から特定の心電位周波数成分を取出す第
   １フィルタと、 前記心電位周波数成分が構成する心電波形より心拍数を
   算出する心拍数検知手段と、 前記高周波信号が印加された場合に前記検出電極で検出
   された信号から前記所定周波数の周波数成分を取り出す
   第２フィルタと、 前記所定周波数の周波数成分の信号の電位を測定するこ
   とにより体脂肪率を算出する体脂肪率検知手段を備えた
   ことを特徴とする体調チェック装置。
2. 【請求項２】身体に触れて該身体を流れる信号を検出で
   きる検出電極と、 身体に触れたとき該身体に所定周波数の高周波信号を印
   加できる印加電極と、 前記印加電極に前記高周波信号を印加できる電圧印加手
   段と、 前記高周波信号が印加されない場合には前記検出電極で
   検出された信号から特定の心電位周波数成分を取出すと
   ともに、前記高周波信号が印加された場合には前記検出
   電極で検出された信号から前記所定周波数の周波数成分
   を取り出すことができる分布定数フィルタと、 前記高周波信号が印加されない場合に前記分布定数フィ
   ルタを第１分布定数に切り替え、前記高周波信号が印加
   された場合には第２分布定数に切り替る定数切り替え手
   段と、 前記心電位周波数成分が構成する心電波形から心拍数を
   算出する心拍数検知手段と、 前記所定周波数の周波数成分の信号の電位を測定するこ
   とにより体脂肪率を求める体脂肪率検知手段を備えたこ
   とを特徴とする体調チェック装置。
3. 【請求項３】前記心拍数検知手段で得た心拍数が所定の
   範囲にないとき体調不良と判定する体調検知手段と、 前記体調検知手段が体調不良と判定したとき前記電圧印
   加手段から身体へ印加する所定周波数の高周波信号を停
   止する体調不良時制御手段を備えたことを特徴とする請
   求項１または２に記載された体調チェック装置。
4. 【請求項４】体調検知手段が体調不良と判断したとき、
   体調不良を報知する報知手段を備えたことを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかに記載された体調チェック装
   置。