KR100891091B1

KR100891091B1 - 신체조성 측정장치

Info

Publication number: KR100891091B1
Application number: KR1020037007387A
Authority: KR
Inventors: 마스오요시히사; 요시다가즈히코
Original assignee: 가부시키가이샤 피지온
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2009-03-30
Also published as: KR20030081340A; WO2002043586A1; CN100403979C; JP4124649B2; US20040059242A1; CN1489447A; JPWO2002043586A1; AU2002218496A1; HK1064016A1

Abstract

피검자의 근육량, 체지방량 등을 정밀도 좋게 구한다. 이를 위하여, 신체를 체간부(體幹部), 좌우 전완부(前腕部), 좌우 상완부(上腕部), 좌우 대퇴부(大腿部), 좌우 하퇴부(下腿部)의 9개의 세그먼트로 분할하여 생각하고, 손등부 및 발등부의 4군데에 전류공급점(Pi), 손목 및 발목의 4군데에 먼 위치의 전압측정점(Pv), 팔꿈치 및 무릎의 4군데에 가까운 위치의 전압측정점(Pv)을 설정한다. 통전용 전극, 측정용 전극 모두 4개씩 설치하고, 우선 먼 위치에 측정용 전극을 장착하여 사지(四肢) 및 체간의 임피던스 측정을 행하고, 그 다음 가까운 위치에 측정용 전극을 다시 장착하여 사지 및 체간의 임피던스 측정을 행한다. 이로써, 각 세그먼트마다의 측정치를 구한다. 그리고, MRI로 미리 수집된 데이터에 근거한 회귀분석에 의하여 작성된 추정식(推定式)을 사용하여, 임피던스의 측정치와 신장, 체중 등의 신체특정화정보로부터 근육량 등의 신체조성을 추정한다.

Description

신체조성 측정장치{Device for measuring body compositions}

본 발명은, 피검자의 신체의 생체전기 임피던스를 측정하고, 이 임피던스의 측정치나 신장, 체중, 연령, 성별 등의 신체특정화정보를 이용하여, 해당 피검자의 체지방량, 근육량, 근력, 골량, 제지방량, 체지방율, 기초대사량 등의 신체조성이나 건강상태, 혹은 신체활동능력에 관련한 각종정보를 추산하여 제시하는 신체조성 측정방법 및 신체조성 측정장치에 관한 것이다.

종래, 비만 등의 건강관리를 위해서는 한결같이 체중측정을 행하는 것이 일반적이었지만, 최근에 단순히 체격상의 비만뿐만 아니라, 비만을 측정하는 하나의 지표로서, 피하지방이나 내장지방 등 체지방의 양이나 체중에 대한 체지방의 비율을 나타내는 체지방율이 주목받고 있다.

종래부터, 신체 내의 생체전기 임피던스(이하, 간단히 「임피던스」라 함)를 측정하여, 이 측정치를 이용하여 체지방율 등을 추정하는 등의 연구는 여러 곳에서 행하여지고 있다. 그 방법의 하나는 소위 4전극법이라고 불리우는 것으로, 예컨대 피검자의 오른손등과 오른발등에 통전용 전극을 장착함과 동시에, 그 통전용 전극의 내측, 예컨대 오른손목과 오른발목에 측정용 전극을 장착한다. 그리고, 양 통전용 전극 사이에 신체를 거의 세로로 관통(縱貫)하는 고주파전류를 흐르게 하고, 그때에 측정용 전극 사이의 전위차를 측정한다. 그 전압치와 전류치로부터 임피던스를 구하고, 그 측정치를 이용하여 체지방율 등을 추정하는 방법이다.

또한 최근에는, 더욱 간편하게 체지방율을 측정하기 위한 장치(소위 체제방계)도 개발되고, 널리 시판되고 있다. 예컨대 일본국 특허공개 평7-51242호 공보에 기재된 장치에서는, 양 손으로 잡는 그립(grip)의 좌우 각각에 통전용 전극 및 측정용 전극을 배치하여, 피검자가 이 그립을 잡았을 때에, 양 손의 손가락측에 통전용 전극이 밀착함과 동시에 손목측에 측정용 전극이 밀착하는 구성으로 하여, 이로써 취득한 임피던스에 근거하여 제지방량, 체지방율, 체내수분량, 기초대사량 등의 각종 정보를 추산하도록 하고 있다. 또한, 일본국 특허공표 평5-49050호 공보에 기재된 장치에서는, 피검자가 측정대 위에 양 발을 얹었을 때에 양 발의 바닥쪽에 전극이 밀착하는 구성으로 하여, 체중과 체지방율을 동시에 측정할 수 있도록 하고 있다.

상술한 신체조성 측정장치에서는, 한쪽 손과 한쪽 다리의 사이, 양 손의 사이, 또는 양 다리의 사이를 전류경로로 하여 임피던스를 측정하고 있다. 한쪽 손과 한쪽 다리의 사이를 전류경로로 하여 그 사이의 전압을 측정하는 경우에는, 각부(脚部)나 완부(腕部)와 비교하여 단면적이 수십배 큰 흉부나 복부(체간부)가 전류경로의 일부로 되어 있으므로, 임피던스에 대한 각부나 완부의 기여가 상대적으로 크고, 역으로 복부의 피하지방, 복강내지방(내장지방)의 기여가 낮다. 그 때문에, 복부의 피하지방, 복강내지방의 증감이 쉽게 결과에 나타나지 않아, 결과적으로 신뢰성을 결여하는 것이 된다. 한편, 양 손 사이나 양 다리 사이를 전류경로로 하여 그 사이의 전압을 측정하는 경우에는, 체간부의 대부분이 전류경로에 포함되지 않기 때문에, 신체 전체의 체지방율 등을 추정할 때의 오차가 커지기 쉽다는 문제가 있다.

또한, 종래, 임피던스 측정치로부터 체지방율 등을 추정할 때에는, 수중(水中)체중 칭량법(秤量法)을 추정기준으로 한 검량선(檢量線)에 준하여 작성된 생체전기 임피던스법(BIA)에 의한 추정식이 사용되고 있다. 그러나, 이와 같은 방법에서는, 제(除)지방 구성조직인 근육, 뼈의 임피던스에 대한 기여 정도의 차이가 고려되어 있지 않은 등의 불비한 점이 있어서, 추정오차를 작게 하는 것이 곤란하다.

그리고 또한, 이와 같은 측정법을 적용하는 전제로서, 인체의 구성조직인 뼈, 근육 및 지방의 전기적 특성의 차이를 이용하여 각 조직이 병렬로 접속되어 있는 병렬모델을 상정하고, 각 조직의 구성비율, 및 구성조직 전체와 개개의 조직과의 전기적 특성(체적 저항율)은 일정하다는 조건 하에, 임피던스로부터 신체조성을 산출하고 있다. 실제로, 일반적인 성인의 집단에서는, 통계적으로 이와 같은 조건은 상당히 높은 신뢰성을 가지고 있다고 말하여지고 있다. 그러나, 어린이 등의 비성인이나 노령자, 혹은 운동선수와 같은 신체적으로 특수한 집단 등에 있어서는, 구성비율 및 전기적 특성 모두 일정하지 않고, 개인차에 의하여 상기 조건으로부터 크게 벗어나는 경우가 많아, 신뢰성이 높은 결과를 얻는 것이 어렵다는 것이 실상이다.

한편, 단순히 비만의 방지와 같은 관점이 아니고, 신체의 강화정도나 노화정도의 파악이라는 관점에서 말하면, 신체의 근육량, 근력 등의 측정이 매우 중요하다. 구체적으로 말하면, 예컨대 운동선수 등, 특히 신체능력의 향상을 도모하고 있는 사람에게는, 근육량은 트레이닝 등의 성과를 측정하는 하나의 지표치이고, 또한 트레이닝할 때의 목표로도 될 수 있다. 또한, 사고나 질병에 의한 장기 입원에 의하여 약해진 신체부위를 강화ㆍ회복하기 위하여 갱생치료를 행하고 있는 사람 등에 대해서도, 마찬가지로 말할 수 있다. 더 나아가서는, 금후 고령자층의 증가를 생각하면, 예컨대 노령자 간호의 현장 등에서 고령자 개인마다의 근육량이나 근력, 이들 좌우 반신(半身)에 있어서의 밸런스 등을 손쉽게 측정하여, 자립생활능력을 사전에 판단가능하게 함으로써 퍼포먼스가 높은 일상생활을 보낼 수 있도록, 일상생활을 보내는데 불충분한 점을 커버하는 등의 생활환경의 개선 및 다이어트(식사 및 운동메뉴)를 제공하는 등의 필요성이 크게 증대할 것이라고 생각된다.

그러나, 종래의 이런 종류의 장치는, 이와 같은 정보를 제공할 수 없거나 혹은 정밀도가 낮은 정보밖에 제공할 수 없는 것이다.

물론, 큰 병원에 구비되어 있는 바와 같은 자기공명 이미징장치나 X선 CT스캔 등을 사용하면, 이런 종류의 정확한 측정이 가능하다는 것은 말할 필요도 없다. 그러나, 이와 같은 장치는 대규모이고 비용도 소요되며, 피검자의 나이에 상관없이, 구속시간도 길고, 신체적, 정신적 모두 부담이 크다.

이런 종류의 신체조성 측정장치는, 비록 각 개인이 용이하게 취급할 수 있는 정도는 아니어도, 예컨대 노인가정을 개별적으로 방문하는 복지담당자 등이 필요에 따라 휴대하고, 방문처의 가정에서 간편하게 피검자의 측정을 행할 수 있는 정도로 간편한 장치이면, 요컨대, 측정에 관하여 어느 정도의 훈련을 받은 자가 용이하게 측정을 행할 수 있고, 게다가 그 장치 자체의 코스트가 그다지 큰 것이 아니면, 매우 큰 이용가치가 있다.

또한, 종래의 일반적인 체격의 측정 등에 이용되고 있는 신장계나 체중계와 같은 장치 정도로 간편한 장치이면, 예컨대 건강진단 등의 일환으로서 가볍게 측정을 행할 수 있다. 또한, 개인이 구입할 수 있는 정도의 저렴한 코스트이면, 건강의 유지나 증진을 위하여 한 사람 한 사람이 일상적으로 이용할 수도 있다.

본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 제1 목적은, 비교적 간편하고 또한 저렴하게, 체지방, 근육량, 근력, 골량 등의 각종 신체조성정보를 종래보다도 정밀도 좋게 측정할 수 있는 신체조성 측정방법 및 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제2 목적은, 어린이, 고령자, 혹은 운동선수 등, 표준적인 성인의 신체조성과 크게 상이한 신체조성을 가지는 정도가 높은 피검자군(群)에 대해서도, 각종 신체조성정보를 정밀도 좋게 측정할 수 있는 신체조성 측정방법 및 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제3 목적은, 고령자, 운동기능 회복훈련자, 혹은 운동선수 등, 근육량이나 근력 등의 특정한 신체조성 및 밸런스정보를 얻는 것이 특히 유용한 피검자에 대하여, ADL지표치 등의 적절한 정보를 제공할 수 있는 신체조성 측정방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 제1 발명에 관련되는 신체조성 측정방법은,
피검자의 신체의 임피던스를 측정하고, 그 측정치 또는 그 측정치와 신체특정화정보에 근거하여, 해당 피검자의 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보를 추정하는 신체조성 측정방법으로서,
사람의 전신을, 적어도 지방조직, 근육조직 및 골조직에 대응하는 각각의 임피던스를 병렬로 접속한 모델로 그 신체부위의 임피던스가 근사(近似)화될 수 있고, 또한 상기 각 조직의 구성비율 및 이 구성조직 전체와 개개의 조직과의 전기적 특성이 일정하다고 간주될 수 있는 신체부위마다로 분할하여, 복수의 신체부위로 전신을 구성하기 위하여 모델화하고,
상기 복수의 신체부위 중 측정대상 신체부위의 양 단부(端部)보다도 각각 외측에 있는 신체표면에 접촉시킨 2개의 통전용 전극 사이에 교류전류를 흐르게 함으로써, 적어도 상기 측정대상 신체부위에 교류전류를 세로로 관통(縱貫)시키고,
그 전류에 의하여 이 측정대상 신체부위의 양 단부 사이에 발생하는 전위차를, 그 양 단부 근방의 신체표면, 또는 상기 전류의 통과경로와는 별도로 인출되어 이 단부로부터 떨어진 위치인 신체표면에 각각 접촉시킨 2개의 측정용 전극에 의하여 측정하고,
그 전위차의 측정치와 전류치로부터 상기 측정대상 신체부위에 대응하는 임피던스를 취득하여, 그 임피던스값 또는 그 값과 신체특정화정보에 근거하여, 그 측정대상 신체부위 또는 그 피검자의 신체 전체의 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보를 추정하는 것을 특징으로 하고 있다.
여기서, 「적어도 지방조직, 근육조직 및 골조직에 대응하는 각각의 임피던스를 병렬로 접속한 모델로 그 신체부위의 임피던스가 근사화될 수 있고, 또한 상기 각 조직의 구성비율 및 이 구성조직 전체와 개개의 조직과의 전기적 특성이 일정하다고 간주될 수 있는 신체부위」라는 것은, 바꿔 말하면, 상기 구성조직의 단면적 비율이 대략 일정하여 소정 길이의 원주형상 모델로서 근사화될 수 있는 신체부위로서, 구체적으로는, 예컨대 손목부터 어깻죽지(견봉점(肩峰點; acromion) 부근)까지의 「완부」, 및 발목부터 다리의 사타구니(전자점(轉子點; trochanterion) 부근)까지의 「각부」,를 좌우 각각 하나의 신체부위로 하고, 동체(胴體)를 체간부로 하여 하나의 신체부위로 할 수 있다.
또한, 완부를 팔꿈치에서부터 두 개로 분리하여, 전완부, 상완부의 두 개의 신체부위로 할 수 있다. 각부에 대해서도 마찬가지로, 무릎에서부터 두 개로 분리하여, 하퇴부, 대퇴부의 두 개의 신체부위로 할 수 있다. 그리고 또한, 상지부에 있어서 완부로부터는 제외한 손목에서부터 앞의 부분에 관하여, 손목에서부터 손등의 손가락 뿌리부근까지의 부분(여기서는 「손목부」라 함)을 하나의 신체부위로 할 수 있다. 하지부에 대해서도 마찬가지로, 발목에서부터 발등의 발가락 뿌리부근까지의 부분(여기서는 「발목부」라 함)을 하나의 신체부위로 할 수도 있다. 그리고 또한, 신체부위로서는 상기 신체부위를 보다 세세하게 구분한 단위로 할 수도 있고, 예컨대, 좌우 적어도 어느 한쪽의 전완부의 손목부근 변(邊), 또는 하퇴부의 발목부근 변(邊)을 포함하는 것으로 할 수도 있다.
또한, 여기서 말하는 「신체특정화정보」라는 것은, 피검자의 신장, 체중, 연령, 성별 등이 전형적인 것이지만, 예컨대 상완부의 길이, 둘레길이와 같은 신체부위의 부분적인 사이즈도 유용하다. 더 나아가서는, 질병이나 상처 등의 이력 등, 신체나 건강에 영향을 주는 각종 정보도 포함하도록 할 수 있다.
그리고 또한, 여기서 말하는 「신체조성이나 건강상태에 관련한 정보」라는 것은, 예컨대 피검자의 체지방량(율), 제(除)지방량(율), 체내수분량(율), 근육량(율), 골량(율), 골밀도, 근력, 비만도, 기초대사량, 에너지대사량, 일상생활동작(ADL: Activity of Daily Life(또는 Living))의 능력을 측정하는 ADL지표치 등이고, 상기 양이나 율은 신체 전체, 신체의 각 부위마다 양쪽 모두를 생각할 수 있다.
이 제1 발명에 관련되는 신체조성 측정방법에 의하면, 지방조직, 근육조직 및 골조직에 대응하는 각각의 임피던스를 병렬로 접속한 모델로 그 신체부위의 임피던스가 근사화될 수 있고, 게다가 이들 각 조직의 구성비율 및 이 구성조직 전체와 개개의 조직과의 전기적 특성이 일정하다고 간주될 수 있는 단위로써 인간의 신체를 세세하게 분할하여, 각각의 신체부위에 대응하는 임피던스를 개별적으로 구한다. 즉, 이와 같이 분할된 신체부위는, 신체조성을 산출할 때에 기준이 되는 모델에 상당히 엄밀하게 일치시킬 수 있다. 따라서, 이 임피던스로부터 그 신체부위 자체의 조성정보 등을 추정하는데 높은 정밀도를 달성할 수 있는 것은 물론이고, 이 임피던스로부터 전신의 신체조성정보 등을 추정하는 경우에도 종래의 방법과 비교하면 높은 정밀도로 할 수 있다.
또한, 상기 체간부에 있어서는, 체간의 중심부, 좌우 완부의 상단과 이 체간중심부 상단을 각각 접속하는 좌우 견부(肩部), 좌우 각부의 상단과 상기 체간중심부 하단을 각각 접속하는 좌우 서경부(鼠徑部)의 5개의 임피던스 구성요소를 가지는 것으로 하여 모델화하고, 상기 복수의 신체부위 중 적어도 하나의 신체부위에 대응하는 임피던스에 근거하여 좌우 견부 또는 좌우 서경부에 대응하는 임피던스를 추정하도록 하여도 좋다. 이와 같은 방법에 의하면, 체간부에 직접 측정용 전극을 접촉시키지 않고, 체간부의 임피던스 구성요소인 견부 및 서경부의 임피던스를 정밀도 좋게 추정할 수 있다.
또한, 상기 복수의 신체부위 중, 체간부와 적어도 그 이외의 하나의 신체부위에 대응하는 임피던스값에 근거하여, 피검자의 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보를 추정하면, 신체부위에 있어서의 뼈, 근육, 지방 등의 특징적인 편향을 보정하여 정밀도가 높은 측정을 행하는 것이 가능해진다.
또한, 제1 발명에 관련되는 신체조성 측정방법에서는, 상기 피검자의 각 신체부위마다의 임피던스의 측정치 또는 이 측정치와 신체특정화정보에 근거하여, 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보를 추정하기 위하여, 복수의 사전(事前) 피검자의 전신 또는 각 신체부위마다의 임피던스 측정결과와, 단층화상이 얻어지는 장치를 사용하여 계측ㆍ수집된 이 사전 피검자의 전신 또는 각 신체부위마다의 신체조성 기준정보에 근거하여, 또는 이에 이 사전 피검자의 신체특정화정보를 더욱 구비하여 작성되는 추정식을 이용하는 것이 바람직하다.
여기서, 「단층화상이 얻어지는 장치」라는 것은, 예컨대 핵자기공명 이미징장치나 CT스캔장치 등을 생각할 수 있다. 예컨대 핵자기공명 이미징장치(MRI)에 의하면 인체의 복강, 팔, 다리 등을 소정간격마다 둥글게 자른 단면화상을 촬영할 수 있기 때문에, 그 단면화상마다 생체조직(지방, 근육, 뼈 등)의 종류를 구별하여 각각의 양이나 점유비율을 구하고, 또한 소정의 부위에 포함되는 모든 단면에 대한 분석결과를 적분함으로써, 그 소정부위에 대한 생체조직의 양이나 점유비율을 얻을 수 있다. 신장, 체중, 연령, 성별 등(요컨대 상기 신체특정화정보)이 상이한 다수의 모니터(사전 피검자)에 대하여 그와 같은 측정을 행함과 동시에 각 신체부위에 대응한 임피던스를 측정하고, 이들 결과에 근거하여 추정식을 작성하면, 매우 추정 정밀도가 높은 추정식을 얻을 수 있다. 따라서, 이 방법에 의하면, 미지의 피검자에 관하여, 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보를 정밀도 좋게 추정할 수 있다.
또한, 제1 발명에 관련되는 신체조성 측정방법에 있어서는, 신체를 구성하는 상기 복수의 측정대상 신체부위 중 최소한 1개의 신체부위에 대응하는 임피던스를 측정하고, 그 측정치로부터 또는 그 측정치에 신체특정화정보를 가미하여 신체조성정보를 얻도록 할 수도 있지만, 바람직하게는, 측정대상 신체부위 전체의 신체부위에 대응하는 임피던스의 적어도 유효한 측정치로부터 또는 그 측정치에 신체특정화정보를 가미하여 신체조성정보를 얻도록 하면 좋다. 여기서, 「유효한 측정치」라는 것은, 본 발명에 있어서 사용하는 통계적 기법, 구체적으로는 회귀분석 기법에 있어서 결과에 영향을 줄 수 있는 측정치이다. 이 방법에 의하면, 보다 높은 정밀도로 신체조성정보를 얻을 수 있음과 동시에, 예컨대 신체조성의 관점에서 보아 좌우 반신이나 상하 반신의 밸런스, 혹은 먼 부위와 가까운 부위의 밸런스가 이상하게 편향되어 있는, 혹은 특정부위가 이상하게 발달하여 있는 등의 특이적인 체격을 가지는 피검자 등에 대해서도, 높은 정밀도로 신체조성정보를 얻는 것이 가능해진다.
상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치는, 상기 제1 발명에 관련되는 신체조성 측정방법을 구현하기 위한 것으로서, 피검자의 신체의 임피던스를 측정하는 측정수단과, 그 측정치에 근거하여 또는 그 측정치와 신체특정화정보에 근거하여 해당 피검자의 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보를 추정하는 추정수단을 구비하는 신체조성 측정장치에 있어서,
사람의 전신을, 적어도 지방조직, 근육조직 및 골조직에 대응하는 각각의 임피던스를 병렬로 접속한 모델로 그 신체부위의 임피던스가 근사화될 수 있고, 또한 상기 각 조직의 구성비율 및 이 구성조직 전체와 개개의 조직과의 전기적 특성이 일정하다고 간주할 수 있을만한 신체부위마다로 분할하여, 복수의 신체부위로 전신을 구성하기 위하여 모델화하고, 상기 측정수단은,
a) 소정주파수의 교류전류를 발생하는 전류발생수단과,
b) 상기 복수의 신체부위 중 어느 신체부위인 측정대상 신체부위의 이 신체부위의 양 단부보다도 각각 외측에 있는 신체표면에 접촉시켜서, 적어도 상기 측정대상 신체부위에 교류전류를 세로로 관통시키기 위한 적어도 2개의 통전용 전극과,
c) 상기 측정대상 신체부위의 양 단부 근방의 신체표면, 또는 이 단부로부터 상기 전류의 통과경로와는 별도로 인출되어 이 단부로부터 떨어진 위치인 신체표면에 각각 접촉시킨 2개의 측정용 전극을 포함하고, 상기 통전용 전극으로부터 흐르는 교류전류에 의하여 상기 측정대상 신체부위의 양단 사이에 발생하는 전위차를 측정하는 전압계측수단과,
d) 그 전위차의 측정치와 상기 교류전류의 전류치로부터 상기 측정대상 신체부위에 대응하는 임피던스를 계산하는 연산수단을 구비하고,
상기 추정수단은, 상기 연산수단에 의한 임피던스값 또는 그 값과 신체특정화정보에 근거하여, 그 측정대상 신체부위 또는 그 피검자의 신체 전체의 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보를 추정하는 것을 특징으로 하고 있다.
제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 통전용 전극을 통하여 적어도 하나의 측정대상 신체부위 속에 미약한 교류전류를 흐르게 한다. 그리고, 그 측정대상 신체부위가 갖는 임피던스에 의하여 그 전류경로 내에서 발생하는 전압을, 측정용 전극을 통하여 전압계측수단에 의하여 계측한다. 이때, 종래 잘 알려져 있는 4전극법을 이용하여도 좋지만, 체간부에는 전극을 접촉시키고 싶지 않다는 등의 전극접촉위치에 제한이 있는 경우에도, 다음과 같이 하여 아무런 문제없이, 측정대상 신체부위의 양단 사이의 전압에 상당하는 전압을 측정할 수 있다. 즉, 전류경로로 되어 있지 않은 신체부위에는 전류가 흐르고 있지 않기 때문에 전압계측 유도로 상에 전압이 발생하지 않고, 전압을 계측하기 위하여 이 신체부위는 단순히 도전선인 것으로 간주할 수 있다. 예컨대 양 손등(또는 손가락끝) 사이에 통전을 행하고 있는 경우에는, 좌우 각부나 체간부는 단순히 도전선이라고 간주할 수 있어서, 오른손목과 오른발목(왼발목이라도 마찬가지) 사이의 전압을 계측하면, 그 전압측정경로 중의 전류경로는 우완부뿐이므로, 우완부의 임피던스에 의한 전압강하를 계측하고 있는 것이라고 간주할 수 있다.
이와 같이 하여, 통전용 전극 및 측정용 전극의 접촉위치를 적절하게 선택함으로써, 피검자의 임의의 신체부위의 양단 사이의 전압강하를 얻을 수 있기 때문에, 이 전압계측치와 전류치로부터 신체부위에 대응한 임피던스를 산출할 수 있다. 따라서, 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에 의하면, 각 신체부위의 조성은 물론이고, 전신의 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보를 정밀도 좋게 구할 수 있다. 그리고, 전류의 주파수나 크기는 어느 하나의 신체부위를 측정하는 동안은 변화시키지 않지만, 측정대상 신체부위마다에서는 변경하도록 하여도 좋다.
제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치의 일실시형태로서, 상기 측정용 전극의 접촉위치는, 좌우의 손목 부근 및 좌우의 발목 부근의 합계 4군데를 포함하는 것으로 할 수 있다. 이 구성에서는, 피검자의 신체를, 적어도 좌우의 완부, 좌우의 각부 및 체간부의 5개의 세그먼트로 분할하여 각 세그먼트마다의 임피던스를 구할 수 있다.
또한, 상기 4군데 이외에, 상기 측정용 전극의 접촉위치로서, 좌우의 팔꿈치 부근 및 좌우의 무릎 부근의 4군데 중 적어도 1군데를 더욱 구비하는 것으로 할 수 있다. 예컨대 이 4군데를 모두 추가하면, 피검자의 신체를, 좌우의 상완부, 좌우의 전완부, 좌우의 대퇴부, 좌우의 하퇴부, 및 체간부의 9개의 세그먼트로 분할하여 각 세그먼트마다의 임피던스를 구할 수 있다.
그리고 또한, 상기 측정용 전극의 접촉위치로서, 좌우의 손바닥부 또는 손등부, 및 좌우의 발바닥부 또는 발등부의 4군데 중 적어도 1군데를 더욱 구비하는 것으로 할 수 있다. 예컨대 상기 4군데 및 이 4군데를 모두 추가하면, 피검자의 신체를, 좌우의 상완부, 좌우의 전완부, 좌우의 손목, 좌우의 대퇴부, 좌우의 하퇴부, 좌우의 발목, 및 체간부의 13개의 세그먼트로 분할하여 각 세그먼트마다의 임피던스를 측정할 수 있다.
그리고 또한, 상기 측정용 전극의 접촉위치로서, 좌우 완부의 어깻죽지 부근, 및 좌우 다리의 사타구니 부근의 4군데 중 적어도 1군데를 더욱 구비하는 것으로 할 수 있다. 이 구성에 의하면, 상지부 및 하지부와 체간부와의 접속부의 전압을 계측할 수 있게 되므로, 상지부 및 하지부에 포함되는 각 신체부위, 예컨대 상완부, 전완부 등, 특히 좌우의 상완부 및 대퇴부의 임피던스를 가일층 정밀도 좋게 구할 수 있다. 또한, 체간부의 일부에 포함되어 있는 좌우 팔의 어깻죽지나 좌우 다리의 사타구니의 임피던스를 정밀도 좋게 추정하는 것이 가능해진다.
그리고 또한, 상기 측정용 전극의 접촉위치로서, 상기 완부의 손목부근 변(邊), 또는 하퇴부의 발목부근 변을 포함하는 것으로 할 수 있다. 이와 같은 부위는 단면적에 차지하는 골조직의 점유비율이 비교적 높은 부위이므로, 특히 골조직에 관한 정보, 예컨대 골량이나 골밀도 등을 정밀도 좋게 얻는 것에 매우 적합하다.
한편, 상기 통전용 전극의 접촉위치는, 좌우의 손목부터 손가락끝까지, 좌우의 발목부터 발가락끝까지의 4군데로 할 수 있다. 단, 손목 및 발목에 측정용 전극을 접촉시키는 경우에는, 이 전극에 너무 가까운 위치이면 바람직하지 못하므로, 예컨대 손발등의 뿌리부근, 혹은 손가락이나 발가락을 접촉위치로 하면 좋다. 특히 상기 통전용 전극의 접촉위치를 손가락 또는 발가락을 포함하는 것으로 하고, 이 통전용 전극은 끼워 부착(挾着)하거나 또는 감아서 부착함(卷着)으로써 손가락이나 발가락에 고정하는 구성으로 하면, 예컨대 손바닥이나 손등에 점착식 전극을 붙이는 경우에 비하여 쉽게 벗겨지지 않아, 효율좋게 측정작업을 행할 수 있다.
또한, 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 신체를, 적어도 좌우 완부, 좌우 각부 및 체간부의 5개의 세그먼트로 세분화하고, 완부 및 각부는 각각 세그먼트 단위로 1개의 임피던스 구성요소를 가지는 것으로서 모델화함과 동시에, 체간부에 있어서는, 체간의 중심부, 좌우 완부의 상단과 이 체간중심부 상단을 각각 접속하는 좌우의 견부, 좌우 각부의 상단과 상기 체간중심부 하단을 각각 접속하는 좌우의 서경부의 5개의 임피던스 구성요소를 가지는 것으로서 모델화하고, 상기 연산수단은, 피검자의 복수의 신체부위 중 적어도 하나의 신체부위에 대응하는 임피던스에 근거하여 좌우의 견부 또는 좌우의 서경부에 대응하는 임피던스를 추정하는 구성으로 할 수 있다.
이 구성에 의하면, 좌우 견부 및 좌우 서경부에 대응하는 임피던스를 사용하여, 다른 세그먼트의 임피던스의 측정치를 보정할 수 있기 때문에, 이들 측정치의 정밀도가 더욱 향상하고, 이를 바탕으로 추정되는 신체조성정보 등의 정밀도도 향상한다.
또한, 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치의 하나의 형태로서, 상기 통전용 전극 및 측정용 전극을 각각 4개씩으로 하고, 이 4개의 통전용 전극 중 2개의 통전용 전극 사이에 선택적으로 상기 교류전류를 흐르게 하는 통전용 전극 선택수단을 구비함과 동시에, 상기 전압계측수단은, 상기 4개의 측정용 전극 중 2개의 측정용 전극을 선택하여 그 전극 사이의 전위차를 측정하고, 좌우 손목부근 및 좌우 발목부근의 합계 4군데, 혹은 좌우 팔꿈치 부근 및 좌우 무릎 부근의 합계 4군데에 이 측정용 전극을 각각 1개씩 접촉시킴과 동시에, 좌우 손목부터 손가락끝까지, 좌우 발목부터 발가락끝까지의 위치에 상기 통전용 전극을 각각 1개씩 접촉시키는 구성으로 할 수 있다.
이 구성에 의하면, 피검자의 신체 중에서, 좌우 완부, 좌우 각부 및 체간부의 5개의 세그먼트, 혹은 좌우 상완부, 좌우 대퇴부 및 체간부의 5개의 세그먼트 중 어느 한쪽의 각 세그먼트의 임피던스를 측정할 때에는, 도중에 통전용 전극 및 측정용 전극의 접촉위치를 변경할 필요가 없다. 따라서, 검사자의 작업이 경감되고, 접촉위치의 변경에 수반되는 작업 미스도 회피할 수 있다.
더욱 많은 신체부위를 측정하고자 하는 경우, 예컨대 상술한 9개의 세그먼트에 대응하는 임피던스를 측정하는 경우, 또한 증감하는 측정용 전극의 접촉위치에 대해서 각각 개별적으로 측정용 전극을 장착하고자 하면, 전극 자체의 수가 많아질 뿐만 아니라 배선이 매우 번잡해진다. 그래서, 이와 같은 경우에는, 좌우의 손목 부근 및 좌우의 발목 부근의 합계 4군데와, 좌우의 팔꿈치 부근 및 좌우의 무릎 부근의 합계 4군데의 사이에서 상기 4개의 측정용 전극의 접촉위치의 변경을 행하고, 각각의 접촉위치에 있어서 소정의 신체부위의 임피던스를 측정하면 좋다. 물론, 또한, 상술한 바와 같은 다른 접촉위치에 대해서도 동일하게 하여, 상기 측정용 전극을 접촉시키는 위치를 상기 접촉위치에 있어서 변경하면서, 원하는 신체부위의 임피던스를 순차 측정하는 구성을 채택할 수 있다. 이는 통전용 전극 및 측정용 전극이 각 2개씩인 경우에도 마찬가지이다. 이 구성에 의하면, 측정용 전극이 소수개이므로 장치의 코스트가 저렴하게 됨과 동시에, 배선이 복잡해지지 않고, 케이블의 엉킴이 해소됨과 동시에 검사자에 의한 전극의 장착 미스도 경감할 수 있다.
이와 같이 측정용 전극의 접촉위치를 변경하는 경우에는, 접촉위치가 잘못되는 것을 방지하는 대책을 실시하는 것이 바람직하다. 그래서, 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 피검자의 신체에 있어서의 전극의 접촉위치를, 화상정보, 문자정보 또는 음성정보 중의 적어도 어느 하나에 의하여 지시하는 작업유도수단을 구비한 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 의하면, 검사자가 작업유도수단의 지시에 따라서 측정용 전극의 장착작업을 행함으로써, 장착위치의 오류를 해소할 수 있어, 정확한 측정을 행할 수 있음과 동시에 쓸데없는 작업을 행하지 않아도 된다.
구체적으로는, 상기 작업유도수단은, 신체를 본뜬 신체모의도형(身體模擬圖形) 상에 상기 측정용 전극을 장착하기 위한 위치를 나타내는 마커(marker)를 중첩하여 표시하는 화상표시수단과, 이 측정용 전극을 소정위치에 장착한 상태에서의 측정이 종료된 후, 다음으로 이 측정용 전극을 장착하기 위한 위치로 상기 마커의 표시를 변경하기 위하여 상기 화상표시수단을 제어하는 표시제어수단을 포함하는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 의하면, 전극의 장착위치를 한번에 알 수 있으므로, 작업의 오류가 더욱 경감된다. 물론, 상기 화상표시수단에 있어서는, 측정용 전극뿐만 아니라 통전용 전극의 장착위치도 표시할 수 있다.
또한, 상기 표시제어수단은, 상기 신체모의도형에 있어서, 측정 중인 신체부위를 다른 신체부위와 식별가능한 표시로 하기 위하여 상기 화상표시수단을 제어하는 구성으로 할 수 있다. 구체적으로는, 예컨대 측정 중인 신체부위는 다른 신체부위와 다른 표시색을 사용하거나, 혹은 측정 중인 신체부위는 점멸표시로 하고 다른 신체부위는 점등표시로 하는 등의 각종 형태를 채택할 수 있다. 이 구성에 의하면, 검사자나 피검자가 화상표시수단을 봄으로써 측정의 진행상황을 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 상기 추정수단은, 상기 피검자의 각 신체부위마다의 임피던스의 측정치에 근거하여 또는 이 측정치와 신체특정화정보에 근거하여 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보를 추정하기 위하여, 복수의 사전 피검자의 전신 및/또는 각 신체부위마다의 임피던스 측정결과와, 단층화상이 얻어지는 장치를 사용하여 계측ㆍ수집된 이 사전 피검자의 전신 및/또는 각 신체부위마다의 신체조성 기준정보에 근거하여, 또는 이에 이 사전 피검자의 신체특정화정보를 더욱 구비하여 작성되는 추정식을 이용하는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 의하면, 상술한 바와 같이, 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보를 정밀도 좋게 추정할 수 있다.
또한, 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 상기 신체특정화정보로서 신장(키)을 포함하고, 상기 추정수단은, 피검자의 적어도 신장을 포함하는 정보로부터 사지(四肢)길이 또는 더욱 세분화된 신체부위길이를 추정하고, 이 추정치를 참조하여 사지 또는 더욱 세분화된 신체부위마다의 신체조성정보를 구함과 동시에, 이를 시각적으로 표시하는 구성으로 할 수 있다. 즉, 각 신체부위마다 신체조성정보를 추정하는 경우에는, 각 신체부위마다의 사이즈가 추정치를 좌우하는 큰 요인의 하나가 될 수 있다. 그래서, 일반적으로 사지길이 등의 신체부위의 사이즈는 신장과 큰 상관을 가지는 것을 이용하여, 신체특정화정보로서 외부로부터 입력된 신장을 포함하는 정보로부터 사지길이 또는 더욱 세분화된 부위길이를 추정하고, 임피던스의 측정치로부터 신체조성정보를 추산할 때에 이 사지길이 또는 부위길이의 추정치를 이용한다. 이에 따르면, 신체조성정보를 높은 정밀도로 추정할 수 있다.
일반적인 체형을 가지는 피검자의 경우에는, 신장의 값으로부터 사지길이 또는 부위길이를 상당히 높은 정밀도로 추정할 수 있다. 그렇지만, 운동선수 등, 훈련이나 오랜 습관 등에 의해서 특정 신체부위가 특히 발달한 사람의 경우, 연령이나 성별 등에 따른 표준적인 사람을 모델로 한 추산방법에서는 오차가 커질 가능성이 있다. 그래서, 이와 같은 특수한 피검자에게도 대응하기 위해서는, 혹은 더욱 추정 정밀도의 향상을 도모하기 위해서는, 피검자의 적어도 신장을 포함하는 정보로부터 구해진 사지길이 또는 더욱 세분화된 신체부위길이의 상기 추정치를 외부로부터 변경가능한 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 상기 신체특정화정보는 신장 및 체중을 포함하고, 이들로부터 산출된 외적인 체형을 나타내는 정보와, 상기 임피던스의 측정치로부터 추산된 신체조성정보에 근거하는 내적인 체형을 나타내는 정보를 모두 표시하는 화상표시수단을 구비하는 구성으로 할 수 있다. 여기서 말하는 「내적인 체형」이라는 것은, 주로 체내지방(또는 내장지방)이 붙는 것(양)을 기준으로 한 것이다. 이 구성에 의하면, 양자가 모두 표시됨으로써, 건강유지ㆍ관리에 더욱 유용한 정보를 제공할 수 있다.
또한, 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 상기 임피던스의 측정치로부터 추산된 신체조성정보에 근거하는 신체조성 성분비율표시를 원그래프를 사용하여 행함과 동시에, 복수의 다른 신체조성 종류별로 대응한 성분비율표시를, 동일 원그래프 내에서 직경방향으로 구분한 각 범위 내에서 동심원적으로 묘화(描畵)하는 화상표시수단을 구비하는 구성으로 할 수 있다. 여기서 말하는 「복수의 다른 신체조성 종류별」이라는 것은, 예컨대 지방과 제지방, 지방과 근육과 뼈와 기타, 지방과 수분과 기타와 같이 생체조직을 다른 관점에서 본 경우의 신체조성의 것이다. 이 구성에 의하면, 신체조성을 시각적으로 매우 이해하기 쉽게 표시할 수 있다.
또한, 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 상기 신체특정화정보를 입력설정하기 위한 설정표시부와 측정결과를 표시하는 결과표시부를, 동일한 화면 내에 배치한 화상표시수단을 구비하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 측정을 행할 때에 화면을 스위칭하는 등의 귀찮은 조작이 불필요해지므로, 측정에 필요한 작업이 간략화된다.
또한, 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 상기 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보로서, 사지의 근육량 및/또는 골량에 관하여, 좌우 반신(半身) 및 계측 세그먼트마다의 밸런스, 또는 상하 반신 및 계측 세그먼트마다의 밸런스를 포함하는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 의하면, 운동선수나 운동기능회복훈련자 등에 대하여 매우 유용한 정보를 제공할 수 있다.
또한 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 상기 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보로서, 일상생활동작의 능력을 측정하는 ADL지표치를 포함하는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 의하면, 특히 고령자나 운동기능회복 훈련자 등에 대하여 매우 유용한 정보를 제공할 수 있다.
또한, 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 상기 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보로서 피검자의 골밀도를 포함하는 구성으로 할 수 있다. 즉, 골체적이 연령증가에 의하여 변화하지 않는다는 전제 하에서는, 골 내부의 절연성이 높은 미네랄(칼슘 등)이 연령증가에 수반하여 감소하는 만큼, 뼈의 수분함유량이 증가하고, 그 전기적 특성 즉 임피던스가 저하한다. 따라서, 임피던스에 근거하여 골밀도, 특히 연령증가에 수반하는 골밀도의 저하를 정밀도 좋게 측정할 수 있다. 그리고, 손목 근방이나 발목 근방은 특히 뼈의 비율이 높은 부위이기 때문에, 이들 임피던스에 근거하여 골밀도를 추산하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 정밀도가 높은 측정을 행하기 위해서는, 골밀도를 추산할 때에, 손목과 이어진 완부나 발목과 이어진 각부의 임피던스, 혹은 그 사이즈에 관한 정보를 사용하여 보정처리를 행하면 좋다.
그리고 또한, 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 해당 신체조성 측정장치에 의하여 산출되는 상기 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보로서, 피검자의 기초대사량 또는 에너지대사량을 포함하는 구성으로 할 수 있다. 신체구성조직 중, 기초대사량이나 에너지대사량에는 특히 근육이 기여한다. 또한, 동일 근육이더라도 상지부보다도 하지부의 근육이 기여한다. 그래서, 상기 신체조성 측정장치에서는, 체간부도 포함한 전신의 근육량에 근거하여, 또는 주로 각부, 혹은 대퇴부 및 하퇴부의 근육량에 근거하여, 기초대사량 또는 에너지대사량을 추산하는 구성으로 할 수 있다.
그러나 한편으로, 종래에는 기초대사량이나 에너지대사량에 거의 기여하지 않는다고 생각된 지방도, 특히 여성에 있어서는 고려하지 않으면 오차가 커진다고 생각된다. 그래서, 상기 신체조성 측정장치에서는, 전신 또는 일부의 신체부위의 지방량도 고려하여 기초대사량 또는 에너지대사량을 추산하는 구성으로 하면 더욱 바람직하다.
제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치의 하나의 형태로서, 상기 연산수단 및 추정수단은, 범용의 퍼스널 컴퓨터로 소정의 제어프로그램을 실행함으로써 구현함과 동시에, 상기 전류발생수단, 및 상기 측정용 전극을 제외한 전압계측수단은, 상기 퍼스널 컴퓨터와 상호 통신가능한 동일한 프레임체를 가지는 본체부 내에 설치된 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 통전용 전극 및 측정용 전극은, 케이블을 통하여 상기 본체부에 접속된 구성으로 하면 좋다.
이 구성에 의하면, 기존의 퍼스널 컴퓨터에 소정의 제어프로그램을 인스톨하고, 이 퍼스널 컴퓨터에 본체부를 접속하기만 하면, 본 신체조성 측정장치를 얻을 수 있다. 따라서, 양산품인 퍼스널 컴퓨터를 활용할 수 있으므로 장치를 낮은 코스트로 제공할 수 있다. 또한, 사용자의 수중에 있는 퍼스널 컴퓨터를 이용하면, 더욱 코스트가 저렴하다. 그리고, 여기서 말하는 「퍼스널 컴퓨터」라는 것은, 노트북형, 데스크탑형 등의 컴퓨터로서의 형상을 한정하는 것이 아니며, 그리고 또한, 정보단말기기 등의 실체로서 퍼스널 컴퓨터와 동등한 기능을 가지기 위하여 CPU를 탑재하고, 외부로부터 제어프로그램을 인스톨하는 것이 가능한 기기도 포함하는 것으로 한다.
또한, 이와 같은 구성에서는, 측정시에 사용자로부터의 입력을 필요로 하는 각종 선택동작이나 지시동작을 접수하기 위하여, 퍼스널 컴퓨터의 키보드 상의 키조작과 표시화면 상의 버튼의 클릭조작을 대응시키고, 이 키조작 또는 클릭조작의 어느 것도 동일한 선택동작이나 지시동작을 행할 수 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 검사자는 어느 편리한 쪽의 조작방법을 선택할 수 있다.
상기 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치와 같이, 신체를 복수의 신체부위로 분할하여 각 신체부위마다 임피던스를 측정하는 경우, 그 신체부위마다 골조직의 구성비율이 높거나, 또는 근육조직의 구성비율이 높은 등의 특징을 가지게 하는 것이 가능하다. 따라서, 복수의 신체부위의 임피던스의 측정결과 등을 비교ㆍ대조함으로써, 그 신체부위마다 및 전신의 신체구성의 추정 정밀도를 높일 수 있다. 그래서, 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에 있어서, 상기 복수의 신체부위 중 적어도 2개의 신체부위의 임피던스를 측정하고, 이 2개의 신체부위의 임피던스의 측정치, 또는 그 측정치에 근거하여 혹은 그 측정치와 신체특정화정보에 근거하여 추정된 상기 각 신체부위의 신체조성정보의 차이 또는 비율을 사용하여, 해당 피검자의 전신 또는 일부 신체의 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보의 추정 정밀도를 높이는 구성으로 할 수 있다.
이 경우, 선택되는 신체부위는, 어느 정도의 높은 상관을 가지면서, 게다가 각각의 신체부위에 있어서 특징적인 조직의 구성비율을 가지는 것이 바람직하므로, 예컨대 상완부와 전완부, 전완부와 손목부, 대퇴부와 하퇴부, 하퇴부와 발목부와 같은, 신체 내에 있어서 연속된 부위로 하면 좋다. 또한, 특히 동일 제(除)지방에 속하는 근육조직 및 골조직의 구성비율의 추정 정밀도를 높이는데 유용하다.
그런데, 종래 ADL의 평가법으로서는 일반적으로 바셀지수(Barthel Index)가 사용되고 있다. 이 방법은, 몸의 회전동작과 이동에 관한 능력을 중시한 것으로, 식사, 용모를 단정히 함(整容), 옷을 갈아입음(更衣), 배설, 입욕, 일상생활(起居)ㆍ보행 등의 각 동작마다 5∼15점을 배분하고, 모두 자립하면 100점, 모두 도움이 필요하면 0점으로 하여 100점 만점으로 채점을 행하도록 한 것이다. 또한, 최근에는, 기계적 자립도 평가법(FIM: Functional Independece Measure)이 병용되는 경우도 많다. 그러나, 이와 같은 평가법은 채점자에 의한 편차를 피할 수 없고, 기능회복훈련의 성과ㆍ증상의 개선 등의 결과가 바로 반영되기는 어렵다. 또한, 이들 평가법은 피검자의 활동 상황을 반영한 척도이기 때문에, 실제로 육체적으로는 자립이 가능한 상태임에도 불구하고 심리적ㆍ정신적인 영향 등으로 자립에 지장을 초래하고 있는 경우와, 육체적으로 자립에 지장을 초래하고 있는 경우를 구별할 수 없다.
그래서, 이와 같은 ADL의 평가에, 피검자의 신체 상태를 반영한 하나의 정량적인 지표를 제공하는 것은 매우 유용하다. 상술한 바와 같이 제2 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에 있어서도 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보로서 ADL지표치를 포함하도록 할 수 있지만, 신체의 임피던스의 측정방법을 한정하지 않고, 상기 과제를 해결하기 위하여 제3 발명에 관련되는 신체조성 측정장치를 제공할 수 있다.
즉, 제3 발명에 관련되는 신체조성 측정장치는,
a) 피검자 신체의 대략 전신 또는 일부의 임피던스를 측정하는 측정수단과,
b) 그 임피던스의 측정치에 근거하여 또는 그 측정치와 신체특정화정보에 근거하여, 해당 피검자의 일상생활동작의 능력을 가늠하는 ADL지표치를 추정하는 추정수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 추정수단은, 임피던스의 측정치에 근거하여 또는 그 측정치와 신체특정화정보에 근거하여, 일상생활동작에 중요한 신체의 소정부위의 근육이 발휘할 수 있는 힘을 추정하고, 이 힘 또는 이 힘으로부터 산출되는 수치를 상기 ADL지표치로 하는 구성으로 할 수 있다.
여기서, ADL지표치로서는, 예컨대, 식사, 용모를 단정히 함(整容), 옷을 갈아입음(更衣), 배설, 입욕, 일상생활(起居), 보행과 같은 일상생활활동을 행하기 위하여 필요한 근육의 근육량, 이 근육이 발휘할 수 있는 힘을 나타내는 근력(최대근력), 서 있는 자세를 유지할 수 있는지 여부를 판단할 수 있는 기준인 체중지지지수 등으로 할 수 있다. 이미 서술한 바와 같이, 신체의 적어도 일부의 신체부위의 임피던스의 측정치에 근거하여 또는 그 측정치와 신체특정화정보에 근거하여, 그 신체부위나 기타 신체부위의 근육량을 추정할 수 있다. 그래서, 상기 추정수단은, 임피던스의 측정치에 근거하여 또는 그 측정치와 신체특정화정보에 근거하여, 일상생활동작에 중요한 신체의 소정부위의 근육량을 추정하고, 이 근육량으로부터 이 근육이 발휘할 수 있는 힘을 추정하는 구성으로 할 수도 있다. 일반적으로 근육량과 근력(최대근력)과는 상관이 있고, 그 상관의 정도는 미리 실험적으로 구해 둘 수 있으므로, 확정된 근육량으로부터 근력을 추정할 수 있다.
상술한 바와 같이 피검자가 서 있는 자세를 유지할 수 있는지 여부, 더 나아가서는 보행가능한지 여부와 같은 관점에서 보면, 피검자의 대퇴 또는 하퇴에 포함되는 근육의 양 및 근력이 매우 중요하다. 그래서, 상기 제3 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 신체의 상기 소정부위의 근육은 대퇴 또는 하퇴에 포함되는 근육으로서, 상기 측정수단은, 적어도 피검자의 하지의 일부의 임피던스를 측정하고, 상기 추정수단은 이 임피던스의 측정치 또는 그 측정치와 신체특정화정보에 근거하여, 상기 대퇴 또는 하퇴에 포함되는 근육량 또는 근력을 추정하는 구성으로 할 수 있다. 임피던스의 측정대상은 근육량 또는 근력을 구하고자 하는 부위인 것이 가장 바람직하지만, 예컨대 대퇴부와 하퇴부에서는 상당히 상관이 높기 때문에, 하지의 일부의 임피던스만 측정하면, 상당히 높은 정밀도로 원하는 부위의 근육량 또는 근력을 추정할 수 있다. 그리고, 서 있는 자세의 유지여부를 결정짓는 가장 중요한 근육의 하나는 대퇴사두근이므로, 상기 신체조성 측정장치에서는, 신체의 상기 소정부위의 근육은 적어도 대퇴사두근을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 좌우 대퇴사두근의 근육량의 밸런스가 잡혀 있지 않으면, 보행 등의 운동할 때에 한쪽에 큰 부담이 가서, 예컨대 뼈의 마모정도가 좌우 달라지는 등, 장래의 건강상태에 마이너스가 될 것이 예상된다. 따라서, 상기 신체조성 측정장치에서는, 좌위 대퇴사두근의 근육량을 각각 추정하고, 그 양 및 좌우 밸런스에 근거한 생활개선 어드바이스를 행하는 구성으로 하면 바람직하다.
이 제3 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에 의하면, 피검자의 ADL평가를 위한 지표치가 피검자의 신체를 측정한 결과로서 객관적인 수치로서 제시되므로, 종래와 같은 채점의 편차가 없어져서, 해당 피검자에 대한 객관적인 평가가 가능해진다. 그로 인하여, 예컨대 피검자가 간호시설, 병원 등을 옮길 때에도 ADL을 측정하는 공통의 지표치로서 이용할 수 있어, 간호나 훈련의 연속성을 유지할 수 있다. 또한, 순수하게 육체적 능력으로부터의 ADL평가를 행할 수 있으므로, 예컨대 육체적으로는 자립가능하여도 다른 요인 등에 의하여 간호필요ㆍ의탁상태에 빠져 있는 등의 사안을 판별하는 것이 가능해진다. 또한, 치료나 기능회복훈련의 성과가 바로 수치에 반영되므로, 치료ㆍ훈련의 계획을 세우는 것에도 매우 유용함과 동시에 피검자에는 치료ㆍ훈련에 대한 의욕을 얻기 쉽게 된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 제4 발명에 관련되는 신체조성 측정장치는,
a) 적어도 지방조직, 근육조직 및 골조직에 대응하는 각각의 임피던스를 병렬로 접속한 모델로 그 신체부위의 임피던스가 근사화될 수 있고, 또한 상기 각 조직의 구성비율 및 이 구성조직 전체와 개개의 조직과의 전기적 특성이 일정하다고 간주할 수 있을만한 신체부위마다 사람의 전신을 분할하여 구성한 모델에 근거하여, 1개 또는 직렬접속된 상기 복수의 신체부위로 이루어지는 측정대상부위의 임피던스를 측정하도록 피검자의 신체에 접촉된 복수의 통전용 전극 및 측정용 전극과,
b) 상기 통전용 전극을 통하여 적어도 상기 측정대상부위를 세로로 관통하는 소정주파수의 교류전류를 흐르게 하는 전류공급수단과,
c) 이 교류전류에 의하여 상기 측정대상부위의 양단에 발생하는 전압을 상기 측정용 전극을 사용하여 측정하는 전압계측수단과,
d) 이 전압측정치와 상기 교류전류의 전류치로부터 상기 측정대상부위에 대응하는 임피던스를 계산함과 동시에, 복수의 사전 피검자의 전신 및/또는 각 신체부위마다의 임피던스 측정결과와, 단층화상이 얻어지는 장치를 사용하여 계측ㆍ수집된 이 사전 피검자의 전신 및/또는 각 신체부위마다의 신체조성 기준정보에 근거하여, 또는 이에 이 사전 피검자의 신체특정화정보를 더욱 구비하여 작성되는 추정식을 이용하여, 상기 임피던스의 값 또는 그 값과 신체특정화정보로부터, 측정대상부위에 대응하는 또는 그 피검자의 신체 전체의 신체조성이나 건강상태에 관련한 정보를 추정하는 연산처리수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 신체부위는, 상술한 바와 같이, 구성조직의 단면적 비율이 대략 일정하여 소정길이의 원주형상 모델로서 근사화할 수 있는 부위이고, 구체적으로는, 예컨대 손목부터 어깻죽지(견봉점 부근)까지의 「완부」와 발목부터 다리의 사타구니(전자점 부근)까지의 「각부」,를 좌우 각각 하나의 신체부위로 하고, 동체(胴體)를 체간부로 하여 하나의 신체부위로 할 수 있다. 또한, 완부를 팔꿈치에서부터 두 개로 분리하여, 전완부, 상완부의 두 개의 신체부위로 할 수 있다. 각부에 대해서도 마찬가지로, 무릎에서부터 두 개로 분리하여, 하퇴부, 대퇴부의 두 개의 신체부위로 할 수 있다. 그리고 또한, 상지부에 있어서 손목에서부터 손등의 손가락 뿌리부근까지의 부분을 하나의 신체부위로 하고, 하지부에 대해서도 발목에서부터 발등의 발가락 뿌리부근까지의 부분을 하나의 신체부위로 할 수도 있다. 그리고 또한, 이들 신체부위를 보다 세세하게 구분한 단위를 하나의 신체부위로 하여도 좋고, 예컨대 좌우 전완부의 손목부근 변(邊)이나 하퇴부의 발목부근 변(邊)을 하나의 신체부위로 하여도 좋다.
제4 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 통전용 전극을 통하여 적어도 하나의 측정대상부위 속에 미약한 교류전류를 흐르게 한다. 그리고, 그 측정대상부위가 갖는 임피던스에 의하여 그 전류경로 내에서 발생하는 전압을, 측정용 전극을 통하여 전압계측수단에 의하여 계측한다. 이때, 종래 잘 알려져 있는 4전극법을 이용하여도 좋지만, 체간부에는 전극을 접촉시키고 싶지 않다는 등의 전극접촉위치에 제한이 있는 경우에도, 지장없이 측정대상부위의 양단 사이의 전압에 상당하는 전압을 측정할 수 있다. 즉, 전류경로로 되어 있지 않은 신체부위에는 전류가 흐르고 있지 않기 때문에 전압계측 유도로 상에 전압이 발생하지 않아, 전압을 계측하기 위해서 이 신체부위는 단순히 도전선으로 간주할 수 있다. 예컨대 양 손등 사이에 통전을 행하고 있는 경우에는, 좌우 각부나 체간부는 단순히 도전선이라고 간주할 수 있어서, 예컨대 오른손목과 오른발목 사이의 전압을 계측하면, 그 전압측정 경로 중의 전류경로는 우완부뿐이므로, 우완부의 임피던스에 의한 전압강하를 계측하고 있는 것과 동등하다. 이와 같이 하여, 통전용 전극 및 측정용 전극의 접촉위치를 적절하게 선택함으로써, 피검자의 임의의 신체부위의 양단 사이의 전압강하를 얻을 수 있기 때문에, 연산처리수단에 의하여, 이 전압계측치와 전류치로부터 신체부위에 대응한 임피던스를 산출할 수 있다.
상술한 바와 같이 하여 산출되는 임피던스는, 지방조직, 근육조직 및 골조직에 대응하는 각각의 임피던스를 병렬로 접속한 모델로 그 신체부위의 임피던스가 근사화될 수 있을만한 신체부위로서, 게다가 이들 각 조직의 구성비율 및 이 구성조직 전체와 개개의 조직과의 전기적 특성이 일정하다고 간주할 수 있을만한 단위의 신체부위에 대응한 것이다. 이와 같이 분할된 신체부위는, 신체조성을 산출할 때에 기준이 되는 모델, 즉 상기 MRI법의 적용모델에 상당히 엄밀하게 일치한다. 이 때문에, 상술한 바와 같이 모델화된 신체부위에 대해서는 매우 정밀도가 좋은 추정을 행할 수 있다.
따라서, 제4 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에 의하면, 각 신체부위의 조성정보 등을 높은 정밀도로 추정할 수 있는 것은 물론이고, 전신의 신체조성정보나 건강상태에 관련한 정보도 정밀도 좋게 구할 수 있다. 또한, 체간부나 체간부에 인접하는 예컨대 상완부, 상지부 등의 임피던스를 측정할 때에도, 체간부 자체에 전극을 접촉시킬 필요는 없다. 이 때문에, 피검자에게는 심리적 저항이 작고, 의복을 벗을 필요도 없으므로 측정을 위한 구속시간도 짧게 된다.
구체적으로는, 제4 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에 있어서, 복수의 측정용 전극은, 좌우의 손목 부근, 좌우의 발목 부근, 좌우의 팔꿈치 부근, 좌우의 무릎 부근, 좌우의 손바닥부 또는 손등부 부근, 및, 좌우의 발바닥부 또는 발등부 부근 중 적어도 2군데에 접촉하는 것으로 할 수 있다. 그 하나의 형태로서, 복수의 측정용 전극은, 좌우의 손목 부근 및 좌우의 발목 부근의 합계 4군데에 각각 접촉하는 4개의 전극을 적어도 포함하는 것으로 할 수 있다. 이 구성에서는, 피검자의 신체를, 적어도 좌우의 완부, 좌우의 각부 및 체간부의 5개의 세그먼트로 분할하여 각 세그먼트마다의 임피던스를 구할 수 있다.
또한, 상기 4군데 이외에, 측정용 전극의 접촉위치로서, 좌우의 팔꿈치 부근 및 좌우의 무릎 부근의 4군데 중 적어도 1군데를 더욱 구비하여도 좋다. 예컨대 이 4군데를 모두 추가하면, 피검자의 신체를, 좌우의 상완부, 좌우의 전완부, 좌우의 대퇴부, 좌우의 하퇴부, 및 체간부의 9개의 세그먼트로 분할하여 각 세그먼트마다의 임피던스를 구할 수 있다.
그리고 또한, 측정용 전극의 접촉위치로서, 좌우의 손바닥부 또는 손등부, 및 좌우의 발바닥부 또는 발등부의 4군데 중 적어도 1군데를 더욱 구비하여도 좋다. 예컨대 상기 4군데 및 이 4군데를 모두 추가하면, 피검자의 신체를, 좌우의 상완부, 좌우의 전완부, 좌우의 손목, 좌우의 대퇴부, 좌우의 하퇴부, 좌우의 발목, 및 체간부의 13개의 세그먼트로 분할하여 각 세그먼트마다의 임피던스를 측정할 수 있다.
그리고 또한, 상기 측정용 전극의 접촉위치로서, 손목과 팔꿈치 사이, 또는 발목과 무릎 사이의 적어도 1군데를 더욱 구비하여도 좋다. 즉, 이에 의하면, 전완부 중 손목측 또는 하퇴부 중 발목측 부위의 양단의 전압을 측정하는 것이 가능하게 된다. 이와 같은 부위는 단면적에 차지하는 골조직의 점유비율이 비교적 높은 부위이므로, 특히 골조직에 관한 정보, 예컨대 골량이나 골밀도 등을 정밀도 좋게 얻는 것에 적합하다.
한편, 통전용 전극은, 좌우의 손목부터 손가락끝까지, 좌우의 발목부터 발가락끝까지의 4군데에 각각 접촉하는 4개의 전극을 적어도 포함하는 것으로 할 수 있다. 단, 손목 및 발목에 측정용 전극을 접촉시키는 경우에는, 이 전극에 너무 가까운 위치이면 바람직하지 못하므로, 예컨대 손발등의 손가락이나 발가락 뿌리부근, 혹은 손가락이나 발가락을 접촉위치로 하면 좋다.
상술한 바와 같이, 전완부 중 손목측 또는 하퇴부 중 발목측 부위의 양단의 전압을 측정하기 위해서는, 상기 손목 부근과, 상기 손목과 팔꿈치 사이의 1군데에 각각 접촉시키는 2개의 측정용 전극을 소정간격 이격시켜서 동일한 시트형상 부재의 한 면(面)에 형성하고, 이 시트형상 부재를 피검자의 피부표면에 점착하여 측정을 행하도록 하면 편리하다. 이에 의하면, 전극의 장착이 용이할 뿐만 아니라, 2개의 측정용 전극 사이의 거리가 일정하므로, 재현성이 있는 정밀도가 높은 측정이 가능하다. 그리고 또한, 상기 시트형상 부재의 한 면에 통전용 전극도 형성하면, 전극의 장착은 더욱 용이해진다.
또한, 제4 발명에 관련되는 신체조성 측정장치의 하나의 형태로서, 통전용 전극 및 측정용 전극은 피부에 착탈가능한 형태로 하고, 이 전극과 상기 전류공급수단 및 전압계측수단을 케이블로 접속하는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에서는, 측정시의 피검자의 자세에 제한이 없다. 단, 측정의 정밀도 향상의 관점에서 말하자면, 반듯이 누운 자세를 취한 피검자의 신체에 전극을 접촉시키는 것이 바람직하고, 또한 피검자의 신체 내 체액의 밸런스를 유지하기 위하여, 반듯이 누운 자세로 몇 분 정도 안정상태를 유지하고, 그 다음에 계측에 임하는 것이 바람직하다.
또한, 제4 발명에 관련되는 신체조성 측정장치의 다른 형태로서, 피검자가 발을 얹는 측정대부와, 이 피검자가 양 손으로 잡는 손잡이부를 구비하고, 상기 측정대부의 상면에, 발가락의 바닥측에 접촉하는 통전용 전극과 발뒤꿈치 바닥측에 접촉하는 측정용 전극을 설치함과 동시에, 상기 손잡이부에, 손목 부근에 접촉하는 측정용 전극과 손목보다도 앞의 소정위치에 접촉하는 통전용 전극을 설치하는 구성으로 할 수 있다. 측정정밀도의 관점에서 바람직한 자세로서는, 피검자는 서 있는 자세에서 양 손을 앞쪽으로 곧바로 뻗은 상태에서 손잡이부를 잡도록 하면 좋다. 이 구성에 의하면, 피검자가 서 있는 자세에서 측정을 행할 수 있음과 동시에 신체에 전극을 붙일 필요가 없으므로, 반듯이 누운 자세를 취하는 경우에 비하여 더욱 심리적 저항이 적게 되고, 측정에 필요한 시간도 짧게 된다. 또한, 피검자가 본인 혼자서 측정하는 것도 용이하다.
또한, 제4 발명에 관련되는 신체조성 측정장치의 다른 형태로서, 피검자가 발을 얹는 측정대부와, 이 측정대부 상에 서 있는 자세로 올라온 피검자가 양 팔을 거의 앞쪽으로 뻗은 상태에서 양 팔을 각각 지지하는 한 쌍의 팔걸이를 구비하고, 상기 측정대부의 상면에, 발가락 바닥측에 접촉하는 통전용 전극과 발뒤꿈치 바닥측에 접촉하는 측정용 전극을 설치함과 동시에, 상기 팔걸이의 상면에, 손목 부근에 접촉하는 측정용 전극과 손목보다도 앞의 소정위치에 접촉하는 통전용 전극을 설치하는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에서는, 피검자의 양 팔이 팔걸이로 지지되므로, 측정시에 피검자의 피로가 경감된다. 또한, 측정 중에 팔이 상하 이동하면 측정오차의 원인이 될 수 있는데, 팔의 자세가 안정되므로 측정정밀도의 향상을 기대할 수 있다.
그리고 또한, 제4 발명에 관련되는 신체조성 측정장치의 다른 형태로서, 피검자가 발을 얹는 측정대부와, 피검자가 이 측정대부 위에 발을 얹은 상태에서 앉을 수 있는 의자부와, 이 의자부에 있어서 피검자가 적어도 전완부를 얹기 위한 팔걸이를 구비하고, 상기 측정대부의 상면에, 발가락 바닥측에 접촉하는 통전용 전극과 발뒤꿈치 바닥측에 접촉하는 측정용 전극을 설치함과 동시에, 상기 팔걸이의 상면에, 손목 부근에 접촉하는 측정용 전극과 손목보다 앞의 소정위치에 접촉하는 통전용 전극을 설치하는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 의하면, 피검자가 앉은 자세로 측정을 행할 수 있으므로, 서 있는 자세를 취하는 것이 곤란한 사람에 대해서도 무리없이 측정할 수 있다. 또한, 정지자세를 유지하기 쉬워서, 서 있는 자세에 의한 측정보다도 재현성이 향상된다.
구체적인 구성으로서는, 상기 팔걸이의 상면에 손으로 잡는 한 쌍의 그립(grip)부를 설치하고, 이 그립부에 상기 통전용 전극을 설치하는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에서는, 피검자가 그립부를 잡으면 손바닥 또는 손가락에 통전용 전극이 접촉한다. 또한, 이 그립부를 대략 원주형상으로 하고, 상부에 통전용 전극을 구비함과 동시에, 이 통전용 전극과 소정의 틈을 유지하여 하부에 측정용 전극을 설치하도록 하여도 좋다. 이 구성에서는, 피검자가 그립부를 잡으면, 엄지손가락, 검지손가락의 볼록한 부분 주변에 통전용 전극이 접촉하고, 손바닥의 볼록한 부분 주변에 측정용 전극이 접촉한다. 또한, 상기 팔걸이의 상면에, 팔꿈치 부근에 접촉하는 측정용 전극을 더욱 설치하여도 좋다. 또한, 피검자의 발목에 접촉하는 측정용 전극을 가지는 발목측정부를 구비하여도 좋고, 또한 피검자의 무릎의 내측 또는 뒤쪽에 접촉하는 측정용 전극을 가지는 무릎측정부를 구비하여도 좋다. 또한, 상기 의자부의 좌면의 앞테두리 코너부 근방에, 피검자의 무릎뒤쪽에 접촉하는 측정용 전극을 설치하여도 좋다. 이와 같이 하여 전압측정점을 늘림으로써, 가일층 정밀도가 높은 측정을 행할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시예인 신체조성 측정장치의 외관도.

도 2는, 제1 실시예에 의한 신체조성 측정장치의 개략 전기(電氣)구성도.

도 3은, 제1 실시예에 의한 신체조성 측정장치의 상세 전기구성도.

도 4는, 제1 실시예에 의한 신체조성 측정장치의 측정동작 중 초기적인 동작을 나타낸 문제분석도.

도 5는, 제1 실시예에 의한 신체조성 측정장치의 측정동작 중 초기적인 동작을 나타낸 문제분석도.

도 6은, 제1 실시예에 의한 신체조성 측정장치의 신체조성 측정모드의 동작 플로차트.

도 7은, 제1 실시예에 의한 신체조성 측정장치의 신체조성 측정모드의 동작 플로차트.

도 8은 제1 실시예에 의한 신체조성 측정장치의 신체조성 측정모드에 있어서의 측정개시 전처리의 동작을 나타낸 문제분석도.

도 9는, 제1 실시예에 의한 신체조성 측정장치의 신체조성 측정모드에 있어서의 측정부위 연속스위칭처리의 동작 플로차트.

도 10은, 제1 실시예에 의한 신체조성 측정장치에 있어서의 표시부의 초기표시화면의 개략도.

도 11은, 신체조성 측정모드에서의 표시부의 표시화면의 개략도.

도 12는, 도 11의 표시화면 중 각 부분의 상세도.

도 13은, 도 11의 표시화면 중 각 부분의 상세도.

도 14는, 도 11의 표시화면 중 각 부분의 상세도.

도 15는, 도 11의 표시화면 중 각 부분의 상세도.

도 16은, 도 11의 표시화면 중 각 부분의 상세도.

도 17은, 도 11의 표시화면 중 각 부분의 상세도.

도 18은, 도 11의 표시화면 중 각 부분의 상세도.

도 19는, 도 11의 표시화면 중 각 부분의 상세도.

도 20은, 도 11의 표시화면 중 각 부분의 상세도.

도 21은, 도 11의 표시화면 중 각 부분의 상세도.

도 22는, 도 11의 표시화면 중 각 부분의 상세도.

도 23은, 데이터수집모드에서의 표시부의 표시화면의 개략도.

도 24는, 도 23의 표시화면 중 각 부분의 상세도.

도 25는, 도 23의 표시화면 중 각 부분의 상세도.

도 26은, 도 23의 표시화면 중 각 부분의 상세도.

도 27은, 도 23의 표시화면 중 각 부분의 상세도.

도 28은, 제1 실시예의 신체조성 측정장치에 있어서의 신체조성 측정모드에서의 측정동작의 흐름을 나타낸 플로차트.

도 29는, 제1 실시예의 신체조성 측정장치에 있어서의 다른 신체조성 측정모드에서의 측정동작의 흐름을 나타낸 플로차트.

도 30은, 제1 실시예의 신체조성 측정장치에 있어서의 신체조성 측정모드에서의 전극장착위치를 나타낸 모식도.

도 31은, 제1 실시예의 신체조성 측정장치를 사용한 신체조성측정에서의 추천측정자세를 나타낸 사시도.

도 32는, 본 발명에 관련되는 신체조성 측정방법에 대응하는 인체의 임피던스의 모델도.

도 33은, 본 발명에 관련되는 신체조성 측정방법에 있어서, MRI에 의한 단층화상의 취득상태를 나타낸 모식도(a), 및 잘라 나눈 각 부분마다의 조직량 분포도의 일례(b).

도 34는, 본 발명에 관련되는 신체조성 측정방법에 있어서, 신체를 분할한 각 세그먼트의 조성모델도(a) 및 각 조직의 임피던스의 등가회로 모델도(b).

도 35는, 제1 실시예의 변형예인 신체조성 측정장치의 개략 전기적 구성도.

도 36은, 제1 실시예에 의한 신체조성 측정장치에 있어서의 전극구조의 변형예를 나타낸 외관도.

도 37은, 본 발명에 관련되는 다른 신체조성 측정방법에 대응하는 인체의 임피던스의 모델도.

도 38은, 본 발명의 제2 실시예의 신체조성 측정장치에 있어서의 전극패드를 신체에 장착한 상태도.

도 39는, 제2 실시예의 신체조성 측정장치에 있어서의 전극패드의 외관도.

도 40은, 제2 실시예의 변형예인 전극패드를 신체에 장착한 상태도.

도 41은, 제2 실시예의 변형예인 전극패드를 신체에 장착한 상태를 나타낸 도면.

도 42는, 본 발명의 제3 실시예에 의한 신체조성 측정장치의 사용상태도.

도 43은, 제3 실시예의 신체조성 측정장치에 있어서의 하지(下肢)측정유닛의 외관사시도.

도 44는, 도 43의 하지측정유닛에서의 측정상태의 확대도.

도 45는, 제3 실시예의 신체조성 측정장치에 있어서의 상지(上肢)측정유닛의 외관사시도.

도 46은, 제3 실시예의 신체조성 측정장치의 전기구성도.

도 47은, 제3 실시예의 신체조성 측정장치에 있어서의 측정동작의 흐름을 나타낸 플로차트.

도 48은, 제3 실시예의 신체조성 측정장치에 있어서의 하지측정유닛의 변형예를 나타낸 외관사시도.

도 49는, 본 발명의 제4 실시예에 의한 신체조성 측정장치의 외관도.

도 50은, 본 발명의 제5 실시예에 의한 신체조성 측정장치의 외관도.

도 51은, 제4 및 제5 실시예의 신체조성 측정장치에 있어서의 그립(grip)부의 확대도.

도 52는, 제4 실시예의 신체조성 측정장치의 사용상태도.

도 53은, 제5 실시예의 신체조성 측정장치에 있어서의 측정대 부근의 정면도.

이하, 본 발명에 관련되는 신체조성 측정방법 및 신체조성 측정장치에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 우선, 본 발명에 관련되는 신체조성 측정방법에 관한 임피던스의 측정방법, 및 그 측정치에 근거한 또는 그 측정치와 신체특정화정보에 근거한 신체조성정보의 추산방법에 대하여 설명한다.

삭제

도 32는, 이 신체조성 측정방법에 대응하는 인체의 임피던스구성의 근사모델도이다. 본 측정방법의 특징의 하나는, 인체를 복수의 세그먼트로 세분화하고, 각 세그먼트 단위로 임피던스를 고려하는 점에 있다. 또한, 임피던스에 근거하는 신체조성정보의 추정정밀도를 향상시키기 위하여, 신체조성이 비교적 일정한, 즉 후술하는 원주모델로 근사화하기 쉬운 부위마다 세그먼트를 구성하도록 하고 있다.

구체적으로 설명하면, 도 32에 나타낸 바와 같이, 두부(頭部) 및 손끝, 발끝을 제외한 신체 전체에 대하여, 좌우 완부(손목보다 앞은 제외함)를 각각 팔꿈치 근방에서 상완부 및 전완부로 분할하고, 좌우 각부(발목보다 앞은 제외함)를 각각 무릎 근방에서 대퇴부 및 하퇴부로 분할한다. 이와 같이 사지를 합계 8개의 세그먼트로 세분화하고, 그리고 흉부 및 복부를 포함하는 체간부를 추가하여, 신체 전체를 9개의 세그먼트로 세분화하고 있다. 이 9개의 각 세그먼트에 각각 독립된 임피던스를 대응시키고, 각 임피던스가 도 32에 나타낸 바와 같이 접속된 모델을 상정한다. 여기서, 좌전완부(左前腕部), 좌상완부(左上腕部), 우전완부(右前腕部), 우상완부(右上腕部), 좌대퇴부(左大腿部), 좌하퇴부(左下腿部), 우대퇴부(右大腿部), 우하퇴부(右下腿部) 및 체간부의 9개의 세그먼트의 임피던스는 각각, Z_LFA, Z_LUA, Z_RFA, Z_RUA, Z_LFL, Z_LCL, Z_RFL, Z_RCL, 및 Z_T라고 한다.

이와 같은 9개의 임피던스를 측정하기 위하여, 반듯이 누운 자세로 누운 피검자의 사지(四肢)에 대하여, 도 32 중에 나타낸 바와 같이 4군데의 전류공급점(Pi₁∼Pi₄) 및 8군데의 전압측정점(Pv₁∼Pv₈)을 설정한다. 전류공급점(Pi₁∼Pi₄)은 양 손등부의 중지의 뿌리부근, 양 발등부의 중지의 뿌리부근이다. 한편, 전압측정점(Pv₁∼Pv₈)은, 좌우 손목, 좌우 팔꿈치, 좌우 발목, 좌우 무릎이다. 이 중, 좌우 손목의 전압측정점(Pv₁, Pv₂)과 좌우 발목의 전압측정점(Pv₅, Pv₆)은 상대적으로 체간부로부터 먼 위치에 있기 때문에, 이들 4군데의 전압측정점에서 전압을 측정하는 것을 원위측정(遠位測定)이라고 하기로 한다. 또 한편, 좌우 팔꿈치의 전압측정점(Pv₃, Pv₄)과 좌우 무릎의 전압측정점(Pv₇, Pv₈)은 상대적으로 체간부로부터 가까운 위치에 있으므로, 이들 4군데의 전압측정점에서 전압을 측정하는 것을 근위측정(近位測定)이라고 하기로 한다. 그리고, 도 32에 나타낸 바와 같이, 좌우 손목, 좌우 발목보다도 더욱 외측(즉 원위측)에도 임피던스가 존재한다고 간주할 수 있기 때문에, 그 임피던스를 각각 Z_Lw, Z_Rw, Z_Lh, Z_Rh로 하고 있다.

4군데의 전류공급점(Pi₁∼Pi₄) 중 2군데를 선택하여 그 사이에 전류를 흐르게 하고, 소정의 2군데의 전압측정점 사이의 전위차를 측정하면, 그 전위차는 1개의 임피던스 또는 복수의 직렬 접속된 임피던스의 양단에 발생하는 전위차라고 간주할 수 있다. 이 경우, 전류의 통과경로를 벗어난 신체부위는 전류가 거의 흐르지 않으므로, 그 부위의 임피던스는 무시하고 단순한 도전선이라고 간주할 수 있다.

예컨대 이제 양 손의 전류공급점(Pi₁, Pi₂) 사이에 전류를 흐르게 하는 경우를 생각한다. 이때, 양 손목의 전압측정점(Pv₁, Pv₂) 사이(즉 원위측정)의 전위차는, Z_LFA, Z_LUA, Z_RFA 및 Z_RUA를 직렬로 접속한 임피던스, 즉 좌우 양 완부의 임피던스에 대응한 전압이 된다. 또한, 양 팔꿈치의 전압측정점(Pv₃, Pv₄) 사이(즉 근위측정)의 전위차는, Z_LUA와 Z_RUA를 직렬로 접속한 임피던스, 즉 좌우 양 상완부의 임피던스에 대응한 전압이 된다. 더욱이, 왼쪽 손목의 전압측정점(Pv₁)과 왼쪽 발목의 전압측정점(Pv₅) (또는 오른쪽 발목의 전압측정점(Pv₆)) 사이의 전위차는, 좌우 각부 및 체간부는 단순한 도전선으로 간주할 수 있으므로, Z_LFA와 Z_LUA를 직렬로 접속한 임피던스, 즉 좌완부의 임피던스에 대응한 전압이 된다. 그리고 또한, 왼쪽 팔꿈치의 전압측정점(Pv₃)과 왼쪽 무릎의 전압측정점(Pv₇) (또는 오른쪽 무릎의 전압측정점(Pv₈)) 사이의 전위차는, 좌우 대퇴부 및 체간부는 단순한 도전선이라고 간주할 수 있으므로, Z_LUA인 임피던스, 즉 좌상완부의 임피던스에 대응한 전압이 된다.

다른 신체부위에 있어서도 마찬가지의 측정을 행할 수 있고, 이와 같은 측정결과를 이용하면, 9개의 세그먼트의 임피던스를 각각 독립적으로 정밀도 좋게 구할 수 있다. 이와 같이 하여 취득된 임피던스의 측정치에 근거하여, 혹은 임피던스 측정치와 신체특정화정보에 근거하여 신체조성정보를 추정한다.

그리고, 나중에 상세하게 서술하겠지만, 본 신체조성 측정장치에서는, 4개의 측정용 전극을 이용하고, 원위측정만의 임피던스측정, 근위측정만의 임피던스측정, 혹은 측정용 전극을 바꿔 붙이는 것에 의한 원위측정과 근위측정 양쪽의 임피던스측정 중 어느 하나를 선택하여 행할 수 있도록 되어 있다.

다음으로, 상술한 바와 같이 취득된 임피던스의 측정치에 근거하여 신체조성정보를 추정하기 위한 추정방법을 설명한다. 본 신체조성 측정장치에서 채용하고 있는 추정방법의 큰 특징의 하나는, 임피던스 측정치에 근거하여, 혹은 임피던스 측정치와 신체특정화정보에 근거하여 신체조성정보를 추정할 때에, MRI에 의하여 수집된 신체조성정보를 활용하여 작성된 추정식을 사용하는 점에 있다.

주지하는 바와 같이, MRI에서는 인체의 임의 부위의 단면화상을 얻을 수 있다. 그 단면화상에 의하면, 그 단면 중의 근육, 지방, 뼈와 같은 신체조직의 양이나 각각의 비율을 알 수 있다. 그래서, 도 33(a)에 나타낸 바와 같이, 대상으로 하는 신체부위의 길이방향으로 소정 두께(D)마다 이 신체부위를 둥글게 자른 단면화상을 취득하고, 각 단면화상으로부터 지방, 근육, 뼈와 같은 조직의 양(면적)을 각각 산출한다. 그 결과, 도 33(b)에 나타낸 바와 같은 신체부위의 길이방향에 있어서의 각 조직의 면적분포가 얻어지므로, 이를 길이방향으로 적분하여, 해당 신체부위에 대한 각 조직의 양을 결정한다. 본 측정방법에서는, 상술한 바와 같이 신체를 9개의 세그먼트로 분할하고 있기 때문에, 각 세그먼트 단위에 대하여 이와 같은 MRI법을 적용하기 쉽고, 게다가 각 세그먼트는 원주체(圓柱體)로 근사화하기 쉬우므로 높은 정밀도로 각 조직의 양을 구할 수 있다.

이하, 본 신체조성 측정장치에 있어서 측정결과로서 표시하는, 주요한 신체조성정보의 추정방법에 대하여, 몇가지 예를 서술한다.

[1] 전신 신체조성의 추정

여기서 말하는 조성은 체지방율(％Fat), 제(除)지방량(LBM), 지방량(FM) 등이다.

[1-1] 전신 체지방율의 추정방법의 예

종래, 루카스키(Lukaski.H.C)의 연구에 근거하여, 생체임피던스(BI)법에 의한 제지방량(LBM)의 추정식으로서 다음 식이 사용되었다.

LBM[㎏] = a₀ ＋ b₀ㆍ(H²/Z₁) ＋ c₀ ㆍ W ＋ d ₀ㆍAg

여기서, a₀, b₀, c₀, d₀는 상수(다중회귀계수)이고, 성별(Sx)에 따라 값이 달라진다. 또한, H, W, Ag 및 Z₁은 각각, 피검자의 신장, 체중, 연령 및 손목발목 사이의 임피던스이다.

이 제지방량(LBM)과 체중(W)을 사용하여, 체지방율(％Fat)은 다음 식으로 구해진다.

％Fat = [(W - LBM) / W] ×100

또한, 지방량(FM)은 다음 식으로 구해진다.

FM = W - LBM

그러나, 본 측정방법에서는 제지방량(LBM)은 상기 추정식을 사용하지 않고, 다음에 기재하는 방법으로 구한 것을 이용할 수 있다.

[1-2] 전신 제지방량의 추정방법의 예

신체를 구성하는 상기 9개의 세그먼트의 각각을 원주모델로 가정하여, 신체조성을 추정한다. 이를 위한 방법으로서는 다음의 두 가지를 생각할 수 있다.

[1-2-1] 사지 및 체간부의 세그먼트 단위를 개개에 독립변수로 간주하여, 다중회귀식을 작성하는 방법

우선, 신체 전체를 사지 및 체간부의 5세그먼트로 분할하는 경우에 대하여 생각한다. 신체 전체의 제지방량을 LBM, 좌우 양 완부의 제지방량을 LBM_h, 좌우 양 각부의 제지방량을 LBM_L, 체간부의 제지방량을 LBM_tr이라고 하면,

LBM_h ∝ H_h ² / Z_h

H_h : 양 완부 또는 한쪽 완부길이, Z_h : 양 완부 또는 한쪽 완부의 임피던스

LBM_L ∝ H_L ² / Z_L

H_L : 양 각부 또는 한쪽 각부길이, Z_L : 양 각부 또는 한쪽 완부의 임피던스

LBM_tr ∝ H_tr ² / Z_tr

Htr : 체간길이, Ztr은 체간의 임피던스

이 된다. 따라서, 다음의 수학식 1을 세울 수 있다.

여기서, 체중(W), 연령(Ag)은 상관성을 향상시키기 위한 보충적 파라미터이다. Ag의 항은 연령에 의한 조직의 특성의 차이를 보정하는 것이고, W의 항은 골조직에 대한 체중의 스트레스에 의한 골밀도 등의 특성에 대한 영향 등을 보정하기 위한 것이다. 당연히, 남녀의 성차가 있으므로, 성별(Sx)에 의하여 a₀, b₀, c₀, d₀, e₀, f₀의 상수는 다르다.

또한 일반적으로는, 상기 H_h, H_L, H_tr은 각 개인마다 신장(키)(H)과 높은 상관이 인정된다. 그래서 수학식 1 중의 H_h, H_L, H_tr은 신장(H)으로 바꿔 넣을 수 있어서, 다음의 수학식 2가 된다.

여기서, Z_h는 양 완부 또는 한쪽 완부의 임피던스 중 어느 하나이어도 좋고, 한쪽 완부인 경우에는 좌우가 동일하다고 추정한다. Z_L에 대해서도 마찬가지이다.

또한 수학식 1에 있어서, 사지의 좌우도 독립이라고 간주하면 다음의 수학식 3이 된다.

H_hR : 우완부길이, Z_hR : 우완부의 임피던스

H_hL : 좌완부길이, Z_hL : 좌완부의 임피던스

H_LR : 우각부길이, Z_LR : 우각부의 임피던스

H_LL : 우각부길이, Z_LL : 우각부의 임피던스

또한 수학식 1에 있어서, 상술한 바와 같이 9개의 세그먼트로 세분화한 측정이 가능한 경우에는, 다음의 수학식 4로 할 수 있다.

단, 수학식 1, 수학식 2, 수학식 3, 수학식 4 모두, 모든 변수항이 포함될 필요는 없고, 실질적으로 유효한 독립변수항만으로 구성하면 된다. 즉, 상기 각 식은 최대변수항의 예라고 생각하면 된다.

[1-2-2] 각 세그먼트 단위로 신체조성을 추산하고, 그 추산치를 신체 전체의 신체조성의 추정식에 넣는 방법

완부의 제지방량을 LBM_h, 각부의 제지방량을 LBM_L, 체간부의 제지방량을 LBM_tr로 하면, 다음의 수학식 5를 세울 수 있다.

LBM_h = a₁ ＋ b₁ㆍH_h ² / Z_h ＋ c₁ㆍW ＋ d₁ㆍAg

LBM_L = a₂ ＋ b₂ㆍH_L ² / Z_L ＋ c₂ㆍW ＋ d₂ㆍAg

LBM_tr = a₃ ＋ b₃ㆍH_tr ² / Z_tr ＋ c ₃ㆍW ＋ d₃ㆍAg

수학식 5는 수학식 1에 대응한 식인데, 마찬가지로 수학식 3, 수학식 4에 대응한 식을 작성할 수도 있다.

[1-3] 전신의 근육량 및 골량의 추정방법

일반적으로 전신의 총 근육량(TMM)은, 종래 알려져 있는 해부학적 데이터 등으로부터, 제지방량(LBM)의 50％ 정도라고 말하여지고 있다. 마찬가지로, 전신의 총 골량(TBM)은 체중(W)의 16％ 정도 또는 제지방량(LBM)의 18％ 정도라고 말하여지고 있다. 따라서, 이 수치를 이용하면, 상술한 바와 같이 하여 구한 제지방량(LBM)이나 체중(W)으로부터 총 근육량(TMM)이나 총 골량(TBM)을 용이하게 개략 계산할 수 있다. 또한, 총 근육량(TMM)이나 총 골량(TBM)은 제지방량(LBM)과 의미있는 상관이 인정된다. 따라서, LBM의 추정식과 마찬가지의 변수항에 의한 다중회귀식을 작성하는 방법도 생각할 수 있다.

TMM = a₀ ＋ b₀ㆍH² / Z₁ ＋ c₀ㆍW ＋ d₀ㆍAg

TBM = a₁ ＋ b₁ㆍH² / Z₁ ＋ c₁ㆍW ＋ d₁ㆍAg

위의 식은 가장 단순화한 식이지만, 상술한 바와 같이, 보다 엄밀한 추산을 행하기 위하여, 더욱 복잡한 추정식을 작성할 수도 있다.

[2] 각 세그먼트 단위마다의 신체조성의 추정

[2-1] 제지방량의 추정방법

9개의 각 세그먼트에 대하여, 각각 원주 모델을 적용한다. 도 34(a)는 각 세그먼트의 조성모델이다. 즉, 각 세그먼트는, 단면적(A_f)의 지방조직, 단면적(A_m)의 근육조직, 단면적(A_b)의 골조직을 가지고, 그 길이는 모두 L이라고 한다. 지방조직, 근육조직 및 골조직의 체적저항율을 각각 ρ_f, ρ_m 및 ρ_b로 하면, 지방조직, 근육조직 및 골조직의 임피던스(Z_f, Z_m 및 Z_b)는,

Z_f = ρ_fㆍ(L / A_f)

Z_m = ρ_mㆍ(L / A_m)

Z_b = ρ_bㆍ(L / A_b)

이다. 세그먼트 단위의 임피던스(Z₀)는, 전기적으로는, 도 34(b)에 나타낸 바와 같은 각 조직의 임피던스(Z_f, Z_m, Z_b)의 병렬모델로서 근사화될 수 있다. 따라서, 임피던스(Z₀)는 다음의 수학식 11이 된다.

제지방층의 체적을 V_LBM, 밀도를 D_LBM으로 한다. 밀도(D_LBM)는 선행연구로부터 기지(旣知)이다. 제지방량(LBM)은,

LBM = V_LBMㆍD_LBM

이 된다. 여기서,

이다. 수학식 11을 변형하여 수학식 12에 대입하면,

가 된다. 여기서, 각 조직의 체적저항율의 관계는, ρ_m＜ρ_b＜＜ ρ_f이다.

우선, 손목, 발목 등의 원위국부(遠位局部)의 영향을 제외하고 생각하면(조건 A),

A_b ＜＜ A_m

이라고 간주할 수 있다. 따라서,

Z_f(=ρ_fㆍ(L / A_f)) ＞ Z_b(= ρ_bㆍ(L / A_b)) ＞＞ Z_m(=ρ_mㆍ(L / A_m)) ＞ Z₀

이를 수학식 13에 적용하면,

가 된다. 여기서,

ρ_mㆍ(L² / Z₀) ＞＞ (ρ_b - ρ_m)ㆍ(L² / Z_b)

이기 때문에,

V_LBM = ρ_mㆍ(L² / Z₀)

이다. 따라서,

LBM = D_LBM ×ρ_mㆍ(L² / Z₀)

그러므로, 소정의 함수 f(x)를 사용하여 다음의 관계가 성립된다.

LBM = f (L² / Z₀)

한편, 손목, 발목 등의 원위국부(遠位局部)의 영향을 고려하는 경우에는(조건 B),

A_b ＜ A_m

으로 할 수 있다. 따라서,

ρ_mㆍ(L² / Z₀) ＞ (ρ_b - ρ_m)ㆍ(L² / Z_b) = ΔV_b

일반적으로 체중(W)이 무거울수록, 신체를 유지하기 위하여 골조직의 체적(V_b)은 증가하므로, V_b ∝ ΔV_b∝ f(W)의 관계를 추정할 수 있다. 그래서, 수학식 14로부터,

V_LBM = ρ_mㆍ(L² / Z₀) ＋ (ρ_b - ρ_m)ㆍ(L ² / Z_b)

= ρ_mㆍ(L² / Z₀) ＋ ΔV_b

≒ ρ_mㆍ(L² / Z₀) ＋ f(W)

따라서,

LBM = f(L² / Z₀, W)

또한, 각 조직의 연령증가에 의한 변화 및, 성차(性差)에 의한 차이 등을 고려하여 다중회귀분석으로 추정식을 작성하면,

가 된다. 여기서, a", b", c", d"는 상수(다중회귀계수)이고, 성별에 의하여 값이 달라진다. MRI법에 의하여 구한 제지방량(LBM)을 상기 다중회귀분석의 추정식에 적용하여, 성별마다 상수(a", b", c", d")를 구하여 두면 된다.

[2-2] 근육량의 추정방법

상술한 제지방량의 추정과 기본적으로 마찬가지이다. 근육층의 체적을 V_MM, 밀도를 D_MM으로 하면, 근육량(MM)은,

MM = V_MMㆍD_MM

이 되고, 근육층의 임피던스(Z_m)를 사용하면,

V_MM = ρ_mㆍ(L² / Z_m)

이다.

상기 조건 A 하에서는,

이라고 생각할 수 있다. 그러나, 조건 B 하에서는,

이고, L² / Z₀의 항에 근육량(MM) 이외의 뼈(BM)의 정보도 포함되어 버려서, 분리가 불가능하다. 그래서, 9개의 세그먼트 중에서 조건 A, B를 만족하는 세그먼트를 생각하여 보면,

조건 A를 만족하는 세그먼트 : 상완부, 대퇴부

조건 B를 만족하는 세그먼트 : 전완부, 하퇴부

이다.

상완부와 전완부, 및 대퇴부와 하퇴부 각각의 근육량 사이의 상관은, 각 개인마다 매우 높다는 것이 알려져 있다. 그래서, 상완 근육량 정보(MM_U), 전완 근육량 정보(MM_F)를 추정한다. 즉, MRI법에서 산출한 MM_UA 및 MM_FA의 회귀분석을 바탕으로 다음과 같은 추정식을 추출한다.

마찬가지로 MRI법에서 산출한 대퇴 근육량 정보(MM_FL)을 사용하여, 하퇴 근육량(MM_CL)을 추정한다.

따라서, 상완부 및 대퇴부 등의 근위(近位) 세그먼트의 근육량은 조건 A를 만족하기 때문에, 수학식 16에서 구할 수 있다. 또한, 이 수학식 16에서 구한 상완 근육량 및 대퇴 근육량을 수학식 18, 수학식 19에 적용함으로써, 전완 근육량 및 하퇴 근육량을 추산할 수 있다.

[2-3] 골량(骨量)의 추정방법

조건 B를 만족하는 전완부 및 하퇴부에 착안하여, 수학식 15에서 구해지는 제지방량(LBM_FA, LBM_CL)으로부터 수학식 18, 수학식 19에서 구해지는 MM_FA, MM_CL을 차감함으로써, 골량(BM_FA, BM_CL)을 구할 수 있다.

수학식 20, 수학식 21에서 구한 골량을 바탕으로, 다른, 조건 A를 만족하는 세그먼트 및 전신의 골량을 추정한다. 즉, 근육량의 경우와 마찬가지로, 각 개인마다, 전완부와 상완부의 골량, 및 대퇴부와 하퇴부의 골량도 각각 높은 상관을 가지고 있다. 그래서, MRI법을 사용하여 산출한 BM_FA, BM_CL의 회귀분석을 바탕으로 다음과 같은 추정식을 산출한다.

마찬가지로, 전신 골량, 및 완부, 각부 등의 MRI법에 의한 회귀분석을 바탕으로 하여 추정식을 산출하는 것도 가능하다. 다만, 상기 추정방법은 세그먼트마다의 제지방량, 근육량, 근력, 골량 등을 추산하는 것을 전제로 하였지만, 1개의 세그먼트 내의 단위길이당 제지방량, 근육량, 근력, 골량 등을 추산하는 것을 전제로 하여 추정식을 작성하면, 보다 정밀도가 높은 결과를 얻을 수 있는 경우가 있다. 이와 같은 방법은, 특히 특수한 체형을 갖는 운동선수, 구체적으로는, 상완부와 전완부, 또는 대퇴부와, 하퇴부에 있어서 세그먼트길이 등의 좌우 밸런스가 현저하게 다른 경우 등에 유효하다.

근육량, 골량 등을 단위길이당 값으로서 추산하는 방법의 일례를 다음에 설명한다. 원주모델의 체적(V), 단면적(A), 길이(L)의 관계는,

V = AㆍL

이기 때문에,

V / L = A = ρㆍ(L / Z)

이다. 상기 수학식 16 내지 수학식 23을 단위길이당으로 바꿔 쓰면 다음과 같이 된다.

따라서,

MM_UA = (MM_UA / L_UA)ㆍL_UA

MM_FA = (MM_FA / L_FA)ㆍL_FA

MM_FL = (MM_FL / L_FL)ㆍL_FL

MM_CL = (MM_CL / L_CL)ㆍL_CL

LBM_FA = (LBM_FA / L_FA)ㆍL_FA

LBM_CL = (LBM_CL / L_CL)ㆍL_CL

BM_UA = (BM_UA / L_UA)ㆍL_UA

BM_FA = (BM_FA / L_FA)ㆍL_FA

BM_FL = (BM_FL / L_FL)ㆍL_FL

BM_CL = (BM_CL / L_CL)ㆍL_CL

또한, 함수식(f)을 사용한 표현에서는,

MM_UA = f(L_UA ² / Z_UA) 또는 f(L_UA ² / Z_UA, W, Ag)

MM_FL = f(L_FL ² / Z_FL) 또는 f(L_FL ² / Z_FL, W, Ag)

MM_FA = f(L_FA ² / Z_FA, L_UA ² / Z_UA, W, Ag) 또는 f(L_FA ² / Z_FA, L_UA ² / Z_UA, W, Ag)ㆍL_FA

MM_CL = f(L_CL ² / Z_CL, L_FL ² / Z_FL, W, Ag) 또는 f(L_CL ² / Z_CL, L_FL ² / Z_FL, W, Ag)ㆍL_CL

로 할 수 있다.

[3] 기초대사량의 추정방법

기초대사량의 일반적인 추정방법은 다음과 같다.

기초대사량(BM)[kCal] / 일(日) ≒ 안정대사량(RM) / 1.2

∝ 안정시 산소섭취량(VO₂r)[mL/분]

∝ 제지방량(LBM)[㎏]

∝ 총근육량(TMM)[㎏]

여기서, 예컨대 LBM이 59.9㎏이라고 가정하면,

VO₂r = (LBM ＋ 7.36) / 0.2929

= 229.635[mL/분]

RQ(호흡상(呼吸商)) 0.82 일정할 때, 1리터의 O₂가스의 열산성(熱産性)은 4.825kCal이다. 따라서, 1일의 산소소비량은,

229.635[mL/분]ㆍ60[분]ㆍ24[시간] = 330.674[리터]

기초대사량(BM)은,

BM = 4.825[kCal]ㆍ330.674 = 1595.5[kCal]

이다.

여기서, 제지방량(LBM)의 조직 중에서 근육에 착안한다. 본 측정방법에 의하면, 각 세그먼트의 근육량(MM)을 높은 정밀도로 추산할 수 있다. 그래서, 제지방량(LBM)보다도 총근육량(TMM)을 사용하는 편이, 기초대사량(BM) 및 안정대사량(RM)의 추정 정밀도를 개선할 수 있는 것으로 생각된다. 즉, 다음과 같은 다중회귀식을 작성하면 된다.

BM(또는 RM) = f(TMM)

또는,

BM(또는 RM) = f(각 세그먼트의 MM)

또한, 근육 중에서도, 그 부위에 의하여 기초대사량에 대한 기여의 차이가 있는 것으로 추측할 수 있다. 구체적으로는, 완부보다도 각부의 쪽이 기초대사량에 대한 기여가 크다고 추측할 수 있으므로, 총근육량(TMM)보다도 각부(대퇴부 및 하퇴부)의 근육량과 기초대사량(BM) 및 안정대사량(RM)의 높은 상관을 기대할 수 있다. 그래서, 다음과 같은 다중회귀식을 작성하면 된다.

BM(또는 RM) = f(MM_FL, MM_CL)

또한, 종래에는 지방조직은 기초대사량에 거의 기여하지 않는다고 하여 제외되었지만, 근육조직에 비교하면 저활성이기는 하지만, 어느 정도의 대사를 가지고 있어, 보다 높은 정밀도로 추정을 행하기 위해서는 지방조직을 고려한 추정식이 유용하다. 즉, 지방량(FM)도 사용하여, 다음과 같은 다중회귀식을 작성하여도 좋다.

BM(또는 RM) = f(TMM, FM)

종래부터, 특히 여성의 경우, 기초대사량과 제지방량의 상관은 반드시 높지는 않고, 오히려 체중과의 상관이 높다고 하고 있다. 즉, 이는 지방조직의 대사를 무시할 수 없다는 것을 나타내고 있으며, 본 측정방법에 의하면 지방량(FM)도 정밀도 좋게 추산할 수 있기 때문에, 이와 같은 지방량을 고려한 기초대사량의 추정은 정밀도 향상에 매우 유효하다.

[4] ADL지수의 추정방법

ADL지수는, 특히 고령자나 질병ㆍ사고의 요양자가 신체적으로 자립된 일상생활을 보내기 위한 능력을 어느 정도 가지고 있는지를 판단하기 위한 지표치로서, 지금까지 ADL평가법으로서 이용되어 온 바셀지수나 FIM을 대체 또는 보완하는 것이다. ADL평가는 인간의 각종 일상생활 활동에 대응한 동작을 평가할 필요가 있지만, 본 장치는, 주로 서 있는 자세의 유지가 가능한지 여부에 착안하여 ADL지수를 제시하고 있다. 구체적으로는, ADL지수로서 대퇴사두근 근육량, 대퇴사두근 최대근력, 체중지지지수를 이용하고 있지만, 그 외의 지표치이어도 좋다. 대퇴사두근 근육량은 이 대퇴사두근을 포함하는 각부 또는 대퇴부의 근육량과 높은 상관을 가지고 있기 때문에, 상술한 바와 같이 하여 산출한 각부 또는 대퇴부의 근육량으로부터 용이하게 추산할 수 있다. 또한, 최대근력은 근육량과 높은 상관을 가지고 있기 때문에, 대퇴사두근 최대근력은 상기 대퇴사두근 근육량으로부터 용이하게 추정할 수 있다. 더 나아가서는, 이 대퇴사두근 최대근력과 체중으로부터 체중지지지수를 추산할 수 있다.

이상과 같이, 본 측정방법에 의하면, MRI법에서 산출한 각 조직량의 회귀분석을 바탕으로 하여, 임피던스의 측정치로부터 각 조직량이나 기초대사량 등, 신체조성정보나 건강상태를 반영한 정보를 높은 정밀도로 추정할 수 있다.

[제1 실시예]

다음으로, 본 발명에 관련되는 제1 실시예에 의한 신체조성 측정장치의 구성 및 동작을 설명한다. 도 1은, 제1 실시예에 의한 신체조성 측정장치의 외관도이다.

본 신체조성 측정장치는, 피검자의 신체에 미약한 고주파전류를 흐르게 하고, 그 전류에 의하여 신체 중의 소정부위에 발생하는 전압을 검출하고, 그 전압치와 전류치로부터 임피던스를 산출하고, 이 임피던스 측정치와, 외부로부터 입력된 신장, 체중, 연령, 성별 등의 신체특정화정보를 소정의 추정식에 적용함으로써 연산처리하여, 피검자의 체지방율, 제(除)지방량, 지방량, 체내수분량, 근육량, 근력, 골량, 골밀도, 비만도, 기초대사량, ADL지표치 등의 신체조성정보나 건강상태에 관련한 정보를 산출하여 제시하는 것이다. 그리고, 본 장치는, 신체조성정보로서 상기 각종 정보를 추산하지만, 특히 근육량에 관하여 그 측정결과의 표시를 충실하게 한 것으로 되어 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 신체조성 측정장치는, 주로 각종 제어나 데이터처리를 행하기 위한 노트북형 퍼스널 컴퓨터(이하 「PC」라 함)(1)와, 주로 임피던스의 측정을 실행하는 본체부(2)로 이루어지고, 그 본체부(2)의 배면으로부터 측정에 필요한 전극군이 케이블(4)을 통하여 인출되어 있다. 상용 교류전원의 전원케이블은 AC-DC 어댑터(3)를 통하여 본체부(2)에 접속되어 있다. 전극군은, 전류공급용 전극(이하 「통전용 전극」이라 함)(10)과 전압측정용 전극(이하 「측정용 전극」이라 함)(11)을 포함하고, 각각 1개씩을 한 쌍으로 하여 저유도성 케이블(4)을 통하여 본체부(2)에 접속되어 있다. 통전용 전극(10) 및 측정용 전극(11)은 모두, 피검자의 피부면에 확실하게 또한 안정적으로 장착이 가능하고, 전극 자체의 임피던스(접촉저항)를 작게 하도록, 면(面)형상의 점착식 전극으로 되어 있다.

이 신체조성 측정장치에 의한 임피던스측정에서는, 후술하는 바와 같이 최대 16군데의 전압측정점의 전압을 측정하도록 되어 있지만, 4개의 통전용 전극(10), 및 4개의 측정용 전극(11)과 같은 2개 한 쌍의 전극구성을 채용하고 있다. 즉, 후술하는 바와 같이 8군데 또는 16군데의 전압측정점의 측정을 행하는 경우에는, 4군데의 측정을 종료할 때마다 검사자가 피검자의 신체 상에 측정용 전극(11)을 바꿔 붙이는 방식으로 하고 있다. 이는, 전극의 개수가 많아지면 장치의 코스트업이 되는 이외에, 케이블이 엉켜서 측정준비가 번잡해짐과 동시에 피검자에 대한 장치 미스도 발생하기 쉽기 때문이다. 물론, 이와 같은 것이 문제가 되지 않으면, 8개 내지 16개의 측정용 전극을 처음부터 준비하는 구성으로 하여도 좋다.

도 2는 제1 실시예에 의한 신체조성 측정장치의 개략 전기구성도, 도 3은 보다 상세한 전기구성도이다. 4개의 통전용 전극(10a, 10b, 10c, 10d)은 신호선 개폐 릴레이(201)를 통하여 통전용 전극 스위칭부(202)에 접속되고, 여기서 전류원(203)에 접속되는 2개의 전극이 선택되도록 되어 있다. 전류원(203)은 주파수 f₀의 정전류 고주파신호를 발생하는 것으로서, 주파수(f₀)는 통상 5㎑∼150㎑의 범위에서 설정된다. 한편, 4개의 측정용 전극(11a, 11b, 11c, 11d)은 마찬가지로 신호선 개폐 릴레이(201)를 통하여 측정용 전극 스위칭부(204)에 접속되고, 여기서 2개의 전극이 선택되어 그 전극에서 얻어진 신호가 각각 독립된 밴드 패스 필터(BPF)(205)에 입력된다. 이 BPF(205)에 의하여 주파수 f₀ 이외의 신호성분이 제거되고, 그 다음 검파부(206)에서 검파ㆍ정류가 행하여져서 주파수 f₀의 신호성분이 인출된다. 병행하여 검파된 신호는 차동증폭기(207)에 의하여 차동증폭되고, 또한 증폭기(208)에 의하여 증폭된다. 그리고, 이 신호를 아날로그-디지털(A/D) 변환기(209)에 의하여 디지털신호로 변환하고, 포토 커플러(210)를 통하여 CPU(211)에 입력하고 있다. CPU(211)는 USB단자(214)와 접속되어 있고, USB 인터페이스를 위한 데이터변환ㆍ역변환을 행하는 기능을 구비하고 있다. CPU(211)는 USB단자(214)에 대하여 A/D변환기(209)의 출력신호에 대응하는 데이터를 송신할 뿐만 아니라, USB단자(214)를 통하여 받은 제어신호에 근거하여, 포토 커플러(210)를 통하여 전류원(203)의 동작을 제어함과 동시에, 신호선 개폐 릴레이(201) 및 후에 서술하는 전원선 개폐 릴레이(213)의 동작을 제어한다. 이와 같이 포토 커플러(210)에서 CPU(211)와 아날로그 측정회로계를 광학적으로 접속함으로써, CPU(211)에서 발생하는 또는 PC(1)로부터 침입하여 오는 디지털적인 노이즈가 아날로그 측정회로계에 들어오는 것을 방지할 수 있다. 상용 교류전원(5)에 접속된 AC-DC 어댑터(3)의 직류전력출력은 본체부(2)에 입력되어, 상기 전원선 개폐 릴레이(213)를 통하여 전원출력단자(215)에 접속되어 있다. PC(1)에 전력을 공급하기 위한 전원케이블은 전원출력단자(215)에 접속되므로, AC-DC 어댑터(3)의 직류전력출력은 전원선 개폐 릴레이(213)를 삽입하고 있는 것을 제외하면, 본체부(2)를 단순히 통과하여 PC(1)에 접속되어 있다.

PC(1)는, CPU, ROM, RAM, 하드디스크 드라이브, 배터리(102) 등을 내장한 PC본체(101)의 주위에, 키보드나 마우스 등의 포인팅 디바이스인 조작부(105), 액정 디스플레이인 표시부(106) 등을 구비하고, 또한 프린터(8)와의 접속을 위하여 적외선 인터페이스(IF)(104)를 가지고 있다. 이는, 케이블을 통한 전기적인 접속을 행하지 않음으로써 프린터(8)측으로부터의 전원계 잡음의 영향을 배제함과 동시에, 부품의 고장 등이 발생한 경우에도 프린터(8)로부터 과대한 전류가 흘러들어가는 것을 방지하여, 피검자의 신체에 이상(異常) 전류가 흐르는 등의 사고를 확실하게 회피하기 위함이다. PC(1)는 표준적인 USB단자(103)를 구비하고 있다. 주지하는 바와 같이 USB 인터페이스는 시리얼 데이터와 함께 직류전력을 공급할 수 있는 선을 가지고 있고, 여기서는, PC(1)의 USB단자(103)는 5V / 최대 500㎃의 전력을 외부에 공급하는 능력을 가지고 있다. USB 케이블을 통하여 PC(1)와 접속되는 본체부(2)는, PC(1)로부터 상술한 직류전력을 받아, DC-DC 컨버터(212)에 의하여 각 회로에 분배한다. 따라서, 본체부(2)에 포함되는 모든 전기회로는 최대이더라도 5V / 500㎃의 전력으로 동작가능하게 설계되어 있다. 또한, DC-DC 컨버터(212)를 통과함으로써, 아날로그계 측정회로에 전원을 통한 노이즈가 혼입하는 것을 방지하고 있다.

PC(1)의 하드디스크 드라이브(혹은 내장된 ROM)에는, 임피던스의 측정 및 그 측정치에 근거하여 상술한 바와 같은 각종 신체조성정보나 건강상태에 관련한 각종 정보를 추정하기 위한 연산처리를 행하기 위한 연산프로그램과, 이들 측정을 실행하기 위한 제어프로그램이 격납되어 있다. 보다 상세하게 말하자면, 사전에, 신장, 체중, 연령, 성별 등의 신체특정화정보가 상이한 다수의 모니터(피검사자)를 MRI에 의하여 측정하고, 그 측정결과에 근거하여 신뢰성이 높은 회귀분석상수를 산출함으로써, 정밀도가 높은 추정식을 미리 취득한다. 그리고, 이 추정식을 연산프로그램의 일부로서 하드디스크(혹은 내장된 ROM)에 격납하여 둔다. 그리고, 조작부(105)를 통하여 외부로부터 주어지는 지시에 따라서 상기 프로그램을 실행함으로써, 후술하는 바와 같은 임피던스의 측정 및 그에 이어지는 각종 연산처리나 표시처리 등을 구현하고 있다. 그리고, 이와 같은 연산처리를 위한 추정식은 반드시 계산식의 형식으로 격납되어 있을 필요는 없고, 예컨대 테이블의 형식으로 격납되어 있고, 임피던스의 측정치나 신체특정화정보를 테이블에 입력함으로써 출력결과로서 신체조성정보나 건강관련정보를 얻는 등의 다양한 형태로 변형하는 것이 가능하다.

본 신체조성 측정장치에서는, 통전용 전극(10) 및 측정용 전극(11)에 접속되는 각 케이블(4) 즉 각 신호경로에 대하여, 개폐가능한 신호선 개폐 릴레이(201)를 설치함과 동시에, AC-DC 어댑터(3)를 통하여 상용 교류전원(5)에 접속되는 전원공급경로를 개폐가능한 전원선 개폐 릴레이(213)를 설치하고 있다. 신호선 개폐 릴레이(201)는, 피검자의 신체의 임피던스를 측정하는 기간 이외에 모든 전극(10, 11)을 본체부(2)로부터 실질적으로 분리함으로써, 회로계의 고장이나 문제가 발생한 경우에도, 전극(10, 11)을 거쳐 피검자의 신체에 원하지 않는 전류가 흐르는 것을 방지하는 것을 목적으로 하고 있다. 즉, 피검자의 안전성을 확보하기 위한 것이다. 한편, 전원선 개폐 릴레이(213)는, 상술한 바와 같은 임피던스의 측정시에, 상용 교류전원(5)을 이 본체부(2) 및 PC(1)로부터 실질적으로 분리함으로써, 상용 교류전원(5)을 통하여 외부로부터 침입하는 노이즈를 차단하는 것을 목적의 하나로 하고 있다. 즉, 임피던스 측정시의 노이즈를 억제하여, 보다 정밀도 좋게 측정을 행하기 위한 것이다. 또한, 임피던스의 측정시, 즉 측정회로계가 전극(10, 11)을 통하여 신체에 접속될 때에 상용 교류전원(5)을 분리함으로써, 회로계의 고장이나 문제가 발생한 경우에도, 적어도 100V의 교류전류가 신체에 누출되는 것을 방지하는 것을 목적으로 하고 있다. 즉, 상기 신호선 개폐 릴레이(201)와 함께 이중 안전대책을 이룬다.

그리고, 이 제1 실시예의 신체조성 측정장치에서는, 차동증폭기(207)의 앞에 BPF(205) 및 검파부(206)를 배치하고 있기 때문에, 2계통의 입력경로에 이들 회로를 각각 설치할 필요가 있지만, 이를 대신하여, 도 35에 나타낸 구성을 채용하여도 좋다. 즉, 이는 차동증폭기(207)의 후단에 BPF(205) 및 검파부(206)를 배치한 구성이며, 이에 의하면, 차동증폭기(207)에 의하여 커먼 모드 노이즈가 상쇄되므로 노이즈의 영향을 쉽게 받지 않는다는 이점이 있다. 한편, 도 2(도 3)에 나타낸 구성에서는, 케이블이나 회로의 부유용량의 영향을 쉽게 받지 않아, 측정용 전극을 통하여 BPF(205)의 입력에 접속되는 두 개의 부하가 언밸런스가 된 경우에도 위상회전이 작게 되므로, 측정오차를 작게 할 수 있다는 이점이 있다.

상기 구성을 가지는 본 실시예의 신체조성 측정장치에 있어서의 실제 측정순서와 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다. 도 4 및 도 5는, 본 신체조성 측정장치에 의한 측정동작 중 초기적인 동작을 나타내는 PAD(문제분석도)이다.

PC(1)의 전원스위치가 ON되면(스텝 S1), PC본체(101)가 기동하여, 배터리(102)의 잔량검지처리(스텝 S2) 및 측정회로 검사처리를 실행한다(스텝 S3). 측정회로 검사처리는, 미리 결정된 알고리즘에 따라서 내부회로의 동작에 이상이 없는지 여부를 체크하는 것이다. 이들 처리가 종료하면, 표시부(106)에 도 10에 나타낸 바와 같은 화면(A)을 표시한다(스텝 S4). 화면(A)에는, 전지를 본뜬 배터리 마크 화상을 포함하는 배터리잔량 표시부(A1)와, 측정회로계의 검사결과를 알리는 측정회로 검사결과 표시부(A2)와, 배터리잔량 및 측정회로계 각각의 상태를 문자로 알리는 메시지 표시부(A3, A4)와, 기능버튼(AF1∼AF3, AF10)이 표시된다. 화면(A)을 표시할 때에, 배터리(102)의 잔량에 따라서 화면(A) 중의 배터리잔량 표시부(A1)에 있어서의 잔량 %값, 배터리 마크 화면의 채색된 면적 및 메시지 표시부(A3)에 표시하는 메시지내용을 변경한다. 즉, 배터리잔량이 10% 미만인 경우, 배터리 마크 화상의 채색되는 부분을 적색의 표시로 하고(스텝 S6), 동시에 충전을 재촉하기 위한 충전촉진 메시지를 표시한다(스텝 S7). 또한, PC본체(101)는 측정에 관한 이후의 입력접수를 금지한다(스텝 S8). 이로써, 측정도중에 배터리가 없어져 버리는 것을 회피할 수 있다. 배터리잔량이 10% 이상 50% 미만인 경우에는, 배터리 마크 화상의 채색되는 부분을 핑크색의 표시로 하고(스텝 S9), 또한 그 잔량을 %값으로 표시한다(스텝 S10). 이 경우에는, 잔량이 충분하지 않으므로 충전 촉진 메시지도 표시한다(스텝 S11). 배터리잔량이 50% 이상인 경우에는, 채색되는 부분을 청색으로 표시로 하고(스텝 S12), 또한 그 잔량을 %값으로 표시한다(스텝 S13). 이로써, 검사자는 표시를 보고 배터리잔량이 충분한지 여부를 직감적으로 알 수 있다.

또한, 측정회로 검사처리의 결과에 따라서, 정상인 경우에는 화면(A) 중의 측정회로 검사결과 표시부(A2)에 「READY」표시를 행하고(스텝 S15), 기능버튼(AF1∼AF3, AF10)의 접수가 가능한 상태로 대기한다(스텝 S16). 한편, 검사결과가 이상(異常)인 경우에는, 측정회로 검사결과 표시부(A2)에 「ERROR」표시를 행하고(스텝 S17), 또한 이상 위치를 나타내는 메시지를 메시지 표시부(A4)에 표시한다(스텝 S18). 다만, 도 10에서는, 측정회로 검사결과 표시부(A2)에 「READY」가 표시된 상태를 나타내고 있고, 「ERROR」가 표시되는 경우에는 「READY」표시는 사라진다. 상기 스텝 S8 및 스텝 S18이 되면 그대로의 상태에서는 스텝 S15, 스텝 S16으로 진행할 수는 없는데, 전자에서는 AC-DC 어댑터(3)의 전원플래그가 콘센트에 삽입됨으로써 통전이 개시되면, 후자에서는 검사자 등에 의하여 이상 위치가 수정되면, 이를 검출한 PC본체(101)는 상기 스텝 S15, 스텝 S16의 처리를 실행한다.

표시부(106)에 화면(A)이 표시되어 있을 때, 검사자는, 측정의 목적에 따라서 기능버튼(AF1, AF2 또는 AF3) 중의 어느 하나를 마우스 등의 포인팅 디바이스에 의하여 선택 조작한다. 이 기능버튼은 키보드의 기능 키에 대응되어 있으므로, 마찬가지의 동작을 키보드 상에서도 행할 수 있다. 이 신체조성 측정프로그램을 종료하고자 하는 경우에는, 검사자는 기능버튼(AF10)을 선택 조작한다. 이 조작을 받으면, PC 본체(101)는 신체조성 측정프로그램(어플리케이션)을 종료하고, 표시부(106)의 표시화면을 소정의 화면(예컨대 마이크로소프트사가 제공하는 윈도우즈 등의 초기 화면)으로 돌아간다(스텝 S27).

표시부(106)에 화면(A)이 표시된 상태에서 기능버튼(AF1)에 대응된 신체조성 측정모드는, 일반적인 신체조성의 측정시에 이용되는 모드이다. 또한, 기능버튼(AF2)에 대응된 데이터수집모드는, 특히 연구용 등을 의도한 모드로서, 특정한 측정부위를 선택하여 측정주기를 지정하여 임피던스의 시간적 변화를 측정하는 등의, 매우 상세한 측정을 행할 수 있는 모드이다. 또한, 기능버튼(AF3)에 대응된 테스트모드는, 내부의 회로교정 등을 위한 모드이다. 다음으로, 신체조성 측정모드에 있어서의 동작에 대하여, 도 6 내지 도 9, 및 도 11 내지 도 22를 참조하여 설명한다. 도 6 내지 도 9는 신체조성 측정모드에 있어서의 동작 플로차트 및 PAD, 도 11은 신체조성 측정모드시의 표시부(106)의 표시화면의 개략도, 도 12 내지 도 22는 그 표시화면 중의 각 부분의 상세도이다.

신체조성 측정모드(후에 서술하는 데이터 수집모드에서도 동일)에 의한 측정을 행하는 경우, 피검자는 침대 등에 반듯한 자세로 눕는다. 도 31은 추천 측정자세를 나타내는 사시도이다. 도 31에 나타낸 바와 같이, 기본적인 측정자세는 피검자가 침대 등에 반듯이 누운 자세이고, 사지는 가능한 한 곧바로 뻗고, 양 완부는 체간부에 접촉하지 않도록, 또한 양 각부도 서로 접촉하지 않도록, 30°정도의 각도로 벌린 자세로 한다. 또한, 체내의 체액밸런스 변동의 영향을 배제하기 위해서는, 이 자세에서 5분 정도의 안정시간을 확보하는 것이 바람직하다. 한편, 피검자는, 우선 측정을 위하여 필요한 설정조작을 행한다. 즉, 상술한 바와 같이 표시부(106)에 초기화면(A)이 표시되어 있는 상태에서 기능버튼(AF1)을 선택 조작하면, 이를 받아서 PC본체(101)는, 화면(A)을 대신하여 도 11 내지 도 22에 나타낸 신체조성 측정화면(B)을 표시한다(스텝 S31).

도 11에 나타낸 바와 같이, 신체조성 측정화면(B)에는, 신체정보 표시부(B1), 측정부위 표시부(B2), 사지길이 표시부(B3), 파일 표시부(B4), 전극점착위치 표시부(B5), 측정결과 표시부(B6), 원위측정치 표시부(B7), 근위측정치 표시부(B8), ADL지표치 표시부(B9), 근육량 표시부(B10), 체형 표시부(B11), 메시지 표시부(B12), 및 기능버튼(BF1∼BF5, BF8, BF10)이 배열되어 있다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 신체정보 표시부(B1)에는, 피검자의 이름 및 식별자(ID)와, 성별, 연령, 신장 및 체중과 같은 신체특정화정보를 입력표시하기 위한 텍스트박스가 마련되어 있다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 측정부위 표시부(B2)에는, 원위측정, 근위측정, 또는 원위측정 →근위측정 중 어느 하나의 선택이 가능한 텍스트박스가 마련되어 있다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 사지길이 표시부(B3)에는, 피검자의 상완부, 전완부, 대퇴부 및 하퇴부의 길이를, 좌우 반신 독립적으로 입력표시하기 위한 텍스트박스가 마련되어 있다. 후술하는 바와 같이, 신체정보 표시부(B1)의 텍스트박스에서 「신장」의 값을 입력하면, 이 사지길이 표시부(B3)의 텍스트박스에는 신장값으로부터 자동적으로 계산된 사지길이가 표시되므로, 특히 이 값을 변경할 필요가 없는 한 검사자는 입력을 행하지 않아도 된다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 파일 표시부(B4)에는, 데이터 파일을 보존ㆍ읽기할 때의 파일명을 입력표시하기 위한 텍스트박스가 마련되어 있다.

도 16(a), 도 16(b)에 나타낸 바와 같이, 전극점착위치 표시부(B5)에는, 9개의 세그먼트로 분할된 인체가 모식적으로 도형표시되고, 그에 중첩하여, 신체 상에서 전극의 장착위치를 나타내는 표시가, 통전용 전극에 관해서는 기호 "■"로써, 측정용 전극에 관해서는 기호 "◎"로써 이루어져 있다. 이 전극의 장착위치는 측정부위 표시부(B2)에서 선택된 측정의 종류별로 대응한 것으로서, 원위측정이 선택되어 있는 경우에는, 도 16(a)에 나타낸 바와 같이, 양 손목, 양 발목에 측정용 전극의 기호 "◎"이 표시된다. 또한, 근위측정이 선택되어 있는 경우에는, 도 16(b)에 나타낸 바와 같이, 양 팔꿈치, 양 무릎에 동 기호가 표시된다. 또한, 원위 →근위측정이 선택되어 있는 경우에는, 다음으로 행할 원위 또는 근위 중 어느 하나의 측정에 대응한 표시가 이루어진다. 따라서, 검사자는, 이 표시를 참조하여 통전용 전극(10) 및 측정용 전극(11)을 장착하면, 장착위치를 틀리는 경우가 없다. 또한, 모식적인 신체도형은 9개의 각 세그먼트마다 표시색이 변경가능하게 되어 있고, 후술하는 바와 같이 측정이 개시되면, 측정을 실행 중인 신체의 세그먼트는 회색으로 점멸표시하고, 측정이 종료하면 녹색의 점등표시로 바뀐다. 이로써, 그 표시의 상태를 보는 것만으로 측정의 진행상황을 알 수 있다.

측정결과 표시부(B6)는 측정결과를 표시하는 영역으로서, 도 17에 나타낸 바와 같이, 지방, 근육, 뼈 및 기타의 비율, 지방 및 제지방의 비율, 지방, 수분 및 기타의 비율과 같은 3종류의 신체조성비율이 인체를 본뜬 하나의 원그래프 내에서 나타나도록 되어 있다. 또한, 그 외에, 체중, 신장 등의 신체특정화정보로부터 산출되는 체격지수(BMI), 비만도나, 기초대사량 등의 추산치도 표시되도록 되어 있다. 여기서, 원그래프 중의 %값은 「1」을 최소단위로 하여 표시된다. 이에 대하여, 원그래프 중의 구분선은 그 수치에 맞춰서 연속적으로 변화시킬 수도 있지만, 본 실시예에서는, 1주(周)(360°)를 4∼16분할한 각도단위(즉 1스텝이 22.5∼90°)로 변화하도록 하고 있다. 이로써, 그래프표시를 위한 처리를 간략화하여, 신속하게 그래프를 작성할 수 있도록 하고 있다.

도 18 및 도 19에 나타낸 바와 같이, 원위측정치 표시부(B7) 및 근위측정치 표시부(B8)에는 각각, 측정된 각 세그먼트의 임피던스값이 표시되도록 되어 있다. 도 20에 나타낸 바와 같이, ADL지표치 표시부(B9)에는, 일상생활동작의 능력을 가늠하는 ADL지표치로서, 측정결과로부터 추산한 좌우 각각의 대퇴사두근량, 대퇴사두근 최대근력, 체중지지지수가 표시되도록 되어 있다. 도 21에 나타낸 바와 같이, 근육량 표시부(B10)에는, 좌우의 상완부, 전완부, 완부, 대퇴부, 하퇴부, 각부 마다의 근육의 추정중량이 막대그래프로 표시되고, 또한, 좌우의 밸런스도(度)를 나타내는 좌우의 근육량비율이 표시되도록 되어 있다. 또한, 완부와 각부의 근육량의 비율도 표시되도록 되어 있다. 이로써, 좌우 근육이 붙은 쪽의 밸런스를 시각적으로 용이하게 이해할 수 있고, 예컨대 주로 잘 쓰는 팔, 주로 잘 쓰는 발이 좌우 어느 쪽인지를 알 수 있는 이외에, 부자연스럽게 좌우 밸런스가 나쁠 때에는 건강상태에 어떤 문제가 있는 등의 간이한 판단에 이용할 수 있다. 도 22에 나타낸 바와 같이, 체형 표시부(B11)에는, 신체특정화정보로서 입력된 체중 및 신장을 바탕으로 산출되는 체격지수(BMI : W/H²)에 따라서, 외관상의 체형이 마름, 표준 또는 견태(堅太; 뚱뚱함) 중 어느 하나로 구분되어 표시됨과 동시에, 또한 측정결과인 체지방율에 근거하여, 지방이 붙은 쪽의 상태가 박지(薄脂; 얇은 지방), 병지(竝脂; 보통 지방) 또는 지만(脂滿; 두터운 지방) 중 어느 하나로 구분되어 표시된다. 즉, 이 박지, 병지, 지만이라는 구분은, 상기 외관상의 체형과는 다른, 이른바 신체조성의 상태로부터 취한 체형이다.

또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, 메시지 표시부(B12)에는, 측정의 과정에서 검사자(또는 피검자)에 알리기 위한 각종 메시지가 적절하게 표시된다. 또한, 그 메시지 표시부(B12)의 아래쪽에는 7개의 기능버튼(BF1∼BF5, BF8, BF10)이 배열되어 있다. 이 중, 기능버튼(BF1∼BF4)에는, 각각 상술한 신체정보 표시부(B1), 측정부위 표시부(B2), 사지길이 표시부(B3) 및 파일 표시부(B4)의 텍스트박스를 기동화하거나(즉 입력이 가능한 상태로 함) 또는 그 입력을 확정시키기 위한 기능이 할당되어 있다. 또한, 기능버튼(BF5)에는 측정의 개시 및 정지(중단)의 지시기능이, 기능버튼(BF8)에는 프린트출력의 지시기능이 할당되어 있다. 또한, 기능버튼(BF10)에는 이 신체조성 측정모드를 종료하여 앞의 초기화면(A)으로 돌아가는 기능이 할당되어 있다.

도 6으로 돌아와 설명을 계속하면, 상술한 바와 같은 신체조성 측정화면(B)이 표시된 상태에서, PC본체(101)는, 어느 하나의 기능버튼이 선택가능한 상태에서 대기한다(스텝 S31, 스텝 S32). 여기서, 기능버튼(BF1∼BF4) 중 어느 하나가 선택 조작되면, 그에 따른 측정개시 전처리를 실행한다(스텝 S33).

도 8은 측정개시 전처리의 내용을 나타낸 PAD이다. 기능버튼(BF1)이 선택되면, PC본체(101)는 신체정보 표시부(B1)의 텍스트박스에 입력하기 위한 항목을 커서의 점멸에 의하여 표시한다. 검사자는 이를 보면서 키입력을 행하여, 피검자의 이름, 식별번호 이외에, 성별(Sx), 연령(Ag), 신장(H), 체중(W)과 같은 신체특정화정보를 입력한다(스텝 S82). 그리고, 최소한으로 이들 신체특정화정보가 입력되지 않으면, 측정의 개시가 접수되지 않도록 되어 있다. 신장(H)의 입력이 완료되면, PC본체(101)는 소정의 계산식에 근거하여 좌우 사지길이를 추산한다(스텝 S83). 예컨대, 좌상완길이를 구하는 계산식은,

L_LUA = a_LUA ×H ＋b_LUA

단, a_LUA, b_LUA는 상수

이다. 다른 세그먼트도 마찬가지이다. 이와 같이 하여 추산된 결과를, 사지길이 표시부(B3)의 텍스트박스 내에 표시한다(스텝 S84). 즉, 이들이 입력된 신장에 대응된 사지길이의 디폴트값이 된다. 기능버튼(BF1)이 재차 선택 조작되면(스텝 S81), 신체정보 입력가능상태가 종료하여, 입력된 정보가 확정된다.

이렇게 하여 추산된 사지길이의 값이 변경되지 않는 경우에는, 이 디폴트값이 후술하는 신체조성의 계산에 이용된다. 통상, 신체조성의 추정시에 사지길이로서 이 디폴트값이 이용되면, 그 추정결과는 상당히 높은 정밀도를 가진다. 그러나, 보다 높은 정밀도로 측정을 행하고 싶은 경우나, 혹은 피검자가 특이한 체형을 가지고 있는 경우(예컨대, 운동선수에서는 그 경기의 종류에 따라서 사지 중 일부만이 이상 발달하여 있음)에는, 실제로 피검자의 사지길이를 계측하고 그 계측치를 사지길이 표시부(B3)에 있어서 입력하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 스텝 S80에서 사지길이입력 기능버튼(BF3)이 선택되면, PC본체(101)는, 사지길이 표시부(B3)의 텍스트박스 내의 수치에 커서를 점멸표시한다. 이로써 그 수치의 변경이 가능하게 되므로, 계측치를 직접 입력하여 그 표시를 변경시킨다(스텝 S91, 스텝 S92). 기능버튼(BF3)이 재차 선택 조작되면(스텝 S90), 사지길이 입력가능상태가 종료하여, 변경된 정보가 확정된다.

또한, 스텝 S80에서 측정부위선택 기능버튼(BF2)이 선택되면, PC본체(101)는, 측정부위 표시부(B2)의 텍스트박스에 있어서의 측정의 선택을 가능하게 한다(스텝 S86). 앞서 서술한 바와 같은 9세그먼트의 측정을 행하는 경우에는, 검사자는 「원위 →근위」측정을 선택한다. 그러면, 전극점착위치 표시부(B5)에는, 도 16(a)에 나타낸 바와 같이 인체모식도형 중의 양 손목, 양 발목에 측정용 전극의 기호 "◎"가 표시되고, 양 손의 손등부 및 양 발의 발등부에 통전용 전극의 기호 "■"이 표시된다(스텝 S89). 「원위」측정을 선택한 경우도 마찬가지이다(스텝 S87). 만약, 「근위」측정을 선택한 경우에는 도 16(b)에 나타낸 바와 같이 인체모식도형 중의 양 팔꿈치, 양 무릎에 측정용 전극의 기호 "◎"가 표시된다. 통전용 전극의 기호 "■"의 위치는 동일하다(스텝 S88). 기능버튼(BF2)이 재차 선택 조작되면(스텝 S85), 측정부위 선택가능상태가 종료하여, 선택된 정보가 확정된다.

여기서는, 「원위 →근위」측정이 선택된 것으로 한다. 그 경우, 상술한 바와 같이, 좌우 손등부 및 발등부의 4군데에 "■"가 표시되고, 좌우 손목 및 발목의 4군데에 "◎"가 표시되므로, 검사자는 이 표시를 확인하면서, 피검자의 좌우 손등부 및 발등부의 중지 뿌리부근에 통전용 전극(10)을 점착함과 동시에, 좌우 손목 및 발목에 측정용 전극(11)을 점착한다. 이렇게 하여, 모든 측정준비가 되면, 검사자는 스타트 기능버튼(BF5)을 조작하여 측정개시를 지시한다(스텝 S34). 이 조작에 따라서 PC본체(101)는 측정을 개시한다(스텝 S35). 우선, 전극점착위치 표시부(B5)의 모식적 인체도형에 있어서, 측정대상인 전체 세그먼트를 각각 회색으로 점멸표시시킨다(스텝 S36). 그리고, 전극스위칭용 변수(m)를 0(zero)으로 설정하고(스텝 S37), 측정부위 연속스위칭처리를 실행한다(스텝 S38).

도 9는, 측정부위 연속스위칭처리의 상세플로차트이다. 우선, 변수(m)에 1을 가산하고(스텝 S61), 그 변수(m)가 1∼4 중 어느 하나인지를 판정한다(스텝 S62, 스텝 S64, 스텝 S66, 스텝 S68). 변수(m)가 1인 경우에는, 우완부를 측정부위로 하기 위한 통전용 전극 스위칭부(202) 및 측정용 전극 스위칭부(204)의 접속 스위칭을 제어한다(스텝 S63). 또한 마찬가지로, 변수(m)가 2, 3 또는 4인 경우에는 각각, 좌완부, 우각부 또는 좌각부를 측정부위로 하기 위하여 통전용 전극 스위칭부(202) 및 측정용 전극 스위칭부(204)의 접속 스위칭을 제어한다(스텝 S65, 스텝 S67, 스텝 S69). 스텝 S68에서 변수(m)가 4가 아니라고 판정된 경우에는, 체간부를 측정부위로 하기 위하여 통전용 전극 스위칭부(202) 및 측정용 전극 스위칭부(204)의 접속 스위칭을 제어하고(스텝 S70), 변수(m)를 0으로 되돌린다(스텝 S71). 그리고, 이와 같이 측정부위에 대응하여 전극의 접속을 스위칭한 후에 스텝 S39로 돌아가서, 임피던스의 측정을 실행한다. 즉, 상기 측정부위 연속스위칭처리에 의하면, 우완부 →좌완부 →우각부 →좌각부 →체간부로 순차 측정이 행하여지도록 전극(10, 11)의 접속 스위칭이 달성된다. 따라서, 측정개시 직후에는 우완부(세그먼트로서는 우상완부 ＋ 우전완부)의 측정이 행하여지도록 전극(10, 11)의 접속이 스위칭된다. 그 다음, 전류원(203)으로부터 2개의 통전용 전극(10) 사이에 정전류를 흐르게 하고, 그에 따라 발생하는 전위차를 2개의 측정용 전극(11)으로 측정하고, 측정신호를 BPF(205), 검파부(206)를 통하여 차동증폭기(207)에 준다.

PC본체(101)은 A/D변환기(209)의 샘플링주기 간격마다 디지털화된 전압치를 읽어내고, 그 전압치와 전류치로부터 임피던스를 계산한다. 그리고, 그 임피던스의 측정치가 안정되었는지 여부를 판정한다(스텝 S41). 이 판정에서는, 시계열적으로 얻어지는 측정치로부터 단위시간당 측정치 변화량을 산출하고, 그 변화량이 1[Ω/초] 이내인 상태가 소정회수 연속되었을 때에 측정치가 안정되었다고 판단한다. 측정치가 안정되었다고 판정되면, 그 측정치가 이미 기억되었는지 여부를 판정하고(스텝 S42), 기억되어 있지 않은 경우에는 내장된 메모리에 기억한다(스텝 S43). 그리고, 전극점착위치 표시부(B5)의 모식적 인체모형에 있어서 대응하는 세그먼트(여기서는 우상완부 ＋ 우전완부)의 회색의 점멸표시를 종료시키고, 녹색의 점등표시로 변경한다(스텝 S44). 이로써, 검사자는 측정의 진행정도를 시각적으로 확인할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 측정치가 안정될 때까지 기다려서 메모리에 넣음으로써, 임피던스 측정치의 정밀도를 높일 수 있다.

그 다음 5개의 측정부위 모두, 즉 사지 및 체간의 측정이 종료했는지 여부를 판정하고(스텝 S45), 미측정부위가 있는 경우에는 스텝 S46으로 진행한다. 또한, 스텝 S41에서 측정치가 아직 안정되어 있지 않다고 판정된 경우에도, 마찬가지로 스텝 S46으로 진행한다. 스텝 S46에서는, 측정이 개시되고나서 30초가 경과했는지 여부를 판정하고, 30초를 경과하고 있지 않으면 상기 스텝 S38로 돌아가 측정을 계속한다. 30초를 경과한 경우에는, 5개의 측정부위 중, 이미 3개 이상의 측정이 종료했는지 여부를 판정한다(스텝 S47). 3개 이상의 측정이 종료한 경우에는, 이미 측정된 데이터의 평균치처리에 의하여 미측정 부위의 측정치를 결정하여, 이를 메모리에 격납한다(스텝 S50). 스텝 S47에서 아직 3개 이상의 측정이 종료되어 있지 않다고 판정되면, 측정이 개시되고 나서 60초가 경과했는지 여부를 판정하고(스텝 S48), 60초를 경과하고 있지 않으면 상기 스텝 S38로 돌아가 측정을 계속한다. 60초를 경과한 경우에는, 5개의 측정부위 중, 이미 하나 이상의 측정이 종료했는지 여부를 판정한다(스텝 S49). 하나 이상의 측정이 종료한 경우에는, 상기 스텝 S50의 처리를 실행한다. 스텝 S49에서 하나 이상의 측정이 종료되어 있지 않다고 판정된 경우, 측정개시로부터 60초가 경과했음에도 불구하고 하나의 부위의 측정치도 안정된 상태에 없다고 간주할 수 있어, 측정에 어떤 이상이 있다고 판단할 수 있다. 그래서, 신체조성 측정화면(B) 중의 메시지 표시부(B12)에 측정불가능, 이상발생과 같은 에러를 의미하는 메시지를 표시하고(스텝 S55), 측정을 종료한다.

상술한 스텝 S41∼스텝 S50의 처리에 의하여, 측정상태가 불안정하기 때문에 비정상적으로 측정이 길어지는 것을 회피할 수 있다. 즉, 어느 정도, 측정시간이 경과하여 이미 몇 개의 부위에 대한 측정이 종료되어 있는 경우에는, 그 측정완료된 데이터를 이용하여 미측정된 부위의 값을 추정하고, 임피던스의 측정 자체는 종료하도록 하고 있다. 이로써, 피검자에게 무리한 부담을 강요하지 않는다.

상기 스텝 S45에서 모든 측정이 종료했다고 판정된 경우, 또는 스텝 S50의 처리가 실행된 경우의 어느 것에 있어서도, 메모리에는 5개의 측정부위(원위측정에서는, 우완부, 좌완부, 우각부, 좌각부 및 체간부)에 대한 임피던스의 측정치가 격납되어 있다. 그래서, PC본체(101)는 상술한 바와 같은 추산방법을 사용하여, 이들 임피던스 측정치와 신체특정화정보로부터, 신체조성연산, 사지근육량연산, ADL지표연산, 체형판정처리 등을 실행한다(스텝 S51). 그리고, 원위측정만이 종료한 단계에서는, 완부, 각부를 각각 상완부 및 전완부, 대퇴부 및 하퇴부로 분할한 정밀한 추산은 행할 수 없지만, 신체특정화정보 등을 이용하여 각 세그먼트에 대응하는 개략추정치를 산출하고 있다. 이와 같은 연산처리에 의하여, 신체조성 측정화면(B) 중의 측정결과 표시부(B6), 원위측정치 표시부(B7), ADL지표치 표시부(B9), 근육량 표시부(B10) 및 체형 표시부(B11)에 표시하기 위한 결과가 갖춰지고 나서, 이를 표시부(106)에 표시시킨다(스텝 S52).

이어서, 측정부위의 선택으로서 원위 →근위의 측정이 선택되어 있는지 여부를 판정하고(스텝 S53), 원위 →근위의 측정이 선택되어 있는 경우에는, 근위측정이 종료했는지 여부를 판정한다(스텝 S54). 원위 →근위의 측정이 선택되어 있고 근위측정이 종료되어 있지 않은 경우에는, 전극점착위치 표시부(B5)의 모식적 인체도형에 있어서 측정용 전극(11)의 장착위치를 원위위치로부터 근위위치로 변경한다(스텝 S40). 구체적으로는, 좌우 손목 및 발목에 표시되어 있던 표시기호를 좌우 팔꿈치 및 무릎으로 변경한다. 그리고, 그 다음 스텝 S34로 돌아가, 스타트 기능버튼(BF5)이 재차 선택 조작될 때까지 대기한다. 검사자는 이 표시의 변경을 확인하고, 4개의 측정용 전극(11)을 피검자의 좌우 팔꿈치 및 무릎에 다시 점착한다. 그리고, 재차 스타트 기능버튼(BF5)을 조작하여 측정재개를 지시한다. 그 다음, 상기 설명과 같은 순서로 사지 및 체간부의 근위측정이 실행된다.

근위측정에 있어서 사지 및 체간부의 측정이 종료되면, 스텝 S45 →스텝 S51 →스텝 S52 →스텝 S53 →스텝 S54로 진행한다. 이때에는, 원위측정의 결과와, 근위측정의 결과가 갖춰지므로, 9개의 세그먼트에 대응하는 임피던스의 측정치가 얻어진다. 따라서, 스텝 S51의 처리에 있어서는, 신체조성 등의 각 정보가 그 전의 원위측정시일 때보다도 높은 정밀도로 추산되고, 스텝 S52에서는, 신체조성 측정화면(B) 중의 근위측정치 표시부(B8)에 새롭게 측정치를 표시함과 동시에, 측정결과 표시부(B6), ADL지표치 표시부(B9), 근육량 표시부(B10) 및 체형 표시부(B11)에 이미 표시되어 있는 값으로 바꿔서 새롭게 산출된 값을 표시한다. 그 다음, 스텝 S53 →스텝 S54로 진행하여 측정을 종료한다.

도 28 및 도 29는, 본 신체조성 측정장치에 있어서, 상술한 9개의 세그먼트마다의 임피던스측정 및 그 측정치를 사용한 신체조성정보를 추산할 때의 측정동작에 착안하여 일련의 흐름을 이해하기 쉽게 정리한 제어플로차트이다. 상기 설명과 중복되는 부분은 있지만, 본 플로차트에 따라서 일련의 측정동작을 설명한다.

검사자 등이 PC(1)의 전원스위치를 투입하면(스텝 S101), PC(1)가 기동하여, 각종 초기화처리, 배터리(102)의 잔량검지처리, 측정회로계의 자기검사처리 등을 포함하는 측정준비처리를 실행한다(스텝 S102). 측정기준처리가 종료하면, 표시부(106)에 도 10에 나타낸 바와 같은 초기화면(A)을 표시한다(스텝 S103). 초기화면(A)에는, 배터리잔량 표시부(A1)와 메시지 표시부(A3)를 포함하고, 배터리잔량을 배터리 마크 화상의 채색되는 부분의 면적이나 색, 수치표시 등으로 알림과 동시에, 잔량이 부족한 경우에는 충전촉진 메시지 등을 표시한다. 또한, 초기화면(A)에는, 측정회로 검사결과 표시부(A2)와 메시지 표시부(A4)를 포함하고, 측정회로계 검사의 이상 유무를 알림과 동시에, 이상이 있는 경우의 이상 위치를 알린다.

배터리(102)의 잔량이 소정 이상(예컨대 10% 이상)이고 또한 측정회로계가 정상이 아니면, 이후의 측정처리로는 진행하지 않는다. 예컨대 배터리(102)의 잔량이 부족한 경우에는 AC-DC 어댑터(3)의 전원플래그가 상용 교류전원(5)의 콘센트에 삽입됨으로써 통전이 개시되면, 한편, 측정회로계에 이상이 있는 경우에는 이상 위치가 수정되면, 스텝 S104 이후의 처리로 진행하는 것이 가능해진다. 배터리(102)의 잔량이 소정 이상이고 또한 측정회로계가 정상인 경우에는, 초기화면(A) 상에서, 검사자가 기능버튼(AF5)을 마우스 등의 포인팅 디바이스에 의하여 선택 조작하던가, 또는 동일한 기능을 가지는 조작을 키보드 상에서 행하면(스텝 S104), 신체조성 측정모드로 이행한다. 그러면, 표시부(106)의 화면은 신체조성 측정화면(B)으로 스위칭된다(스텝 S105).

표시부(106)에 신체조성 측정화면(B)이 표시된 상태에서, 검사자가 기능버튼(BF1)을 선택 지시하면, 신체정보 표시부(B1)에 있어서, 피검자의 이름 및 식별자(ID)와, 성별, 연령, 신장 및 체중과 같은 신체특정화정보를 입력표시하기 위하여 텍스트박스에 입력하기 위한 항목이 커서의 점멸에 의하여 지시된다. 검사자는 이를 보면서 키입력을 행하고, 피검자의 이름이나 식별번호 이외에, 신체특정화정보를 입력한다(스텝 S106). 신장(키)의 항목이 입력되면, 소정의 계산식에 근거하여 좌우 사지길이가 추산되고, 그 결과가 사지길이 표시부(B3)의 텍스트박스 내에 표시된다. 예컨대 실제로 피검자의 사지길이를 계측한 결과를 입력하고 싶은 경우에는, 기능버튼(BF3)을 선택지시하면, 사지길이 표시부(B3)에 있어서 텍스트박스에 입력하기 위한 항목이 커서의 점멸에 의하여 지시되므로, 여기서 수치를 변경하면 된다(스텝 S107). 이와 같은 변경이 이루어지지 않은 경우에는, 상기 계산치가 사지길이 사이즈로서 후술하는 연산처리에 이용된다.

또한 검사자는, 측정부위선택 기능버튼(BF2)을 선택 지시하고, 측정부위 표시부(B2)의 텍스트박스에 있어서 「원위」「근위」 또는 「원위 →근위」측정 중 어느 하나를 선택한다. 여기서는, 먼저 설명한 바와 같은 9개의 세그먼트의 측정을 행하므로 「원위 →근위」측정을 선택하지만, 「원위」 또는 「근위」만을 선택할 수도 있다. 모든 신체특정화정보가 입력된 경우, 입력완료라고 판정하고(스텝 S109에서 「Y」), 전극점착위치 표시부(B5)에 있어서 원위측정의 전극장착위치를 지시하기 위한 표시를 행한다(스텝 S110). 상술한 바와 같이, 전극점착위치 표시부(B5)에는, 두부나 손끝, 발끝을 제외하는 신체를 9개의 세그먼트로 분할한 신체모식도가 표시되어 있고, 그에 중첩하여, 통전용 전극(10)의 장착위치가 기호 "■"로, 측정용 전극(11)의 장착위치가 기호 "◎"로 표시되므로, 검사자는 이 표시를 참조하여 통전용 전극(10) 및 측정용 전극(11)을 피검자의 신체에 장착한다.

이렇게 하여 전극(10, 11) 장착하기를 마치고 나서, 검사자는 스타트 기능버튼(BF5)를 조작하여 측정개시를 지시한다(스텝 S111). 이 조작에 따라서 측정이 자동적으로 개시되는 것인데, 우선 측정에 앞서서 전원선 개폐 릴레이(213)를 개방하고(스텝 S112), 이에 조금 늦게 신호선 개폐 릴레이(201)를 폐쇄한다(스텝 S113). 이에 따라, 우선 본체부(2)로부터 상용 교류전원(5)이 분리되고, 그 후에 전극(10, 11)이 본체부(2)에 접속된다. 따라서, 만에 하나 어떤 이상이 있더라도, 상용 교류전원(5)에 의한 교류전류가 피검자의 신체로 누출되는 경우는 없다. 또한, 이후 측정기간 중에는 상용 교류전원(5)으로부터의 노이즈의 혼입도 방지할 수 있다.

그 다음, 통전용 전극 스위칭부(202), 측정용 전극 스위칭부(204)에 의하여, 측정부위가, 우완부, 좌완부, 우각부, 좌각부, 체간부로 순차 이행하도록, 통전용 전극(10) 및 측정용 전극(11)을 적절하게 스위칭한다. 그리고, 선택된 2개의 통전용 전극(10) 사이에 미약한 고주파전류를 흐르게 하고, 그 전류에 의하여 발생한 전위차를 2개의 측정용 전극(11)에서 순차 측정한다. 그리고, 전극점착위치 표시부(B5)의 신체모식도에 있어서는, 측정 전에 측정대상인 전체 세그먼트가 각각 회색으로 점멸표시되고, 측정이 종료된 세그먼트마다 녹색의 점등표시로 바뀌도록 되어 있다. 이에 의하여, 그 표시상태를 보는 것만으로도 측정의 진행상황을 알 수 있다.

1군데 부위의 임피던스를 측정할 때에는, 임피던스가 어느 정도 안정된 상태가 될 때까지 기다리고, 그 후, 그 측정치를 메모리에 넣도록 하고 있다. 그러나, 예컨대 측정치가 언제까지나 안정되지 않고, 규정된 시간을 경과했음에도 불구하고 1개 부위의 측정도 종료되어 있지 않은 경우에는 측정불가능이라고 판단한다(스텝 S115). 한편, 5개 전부의 측정부위의 측정이 종료하던가, 또는 규정된 시간이 종료했을 때에 1개의 부위라도 측정이 종료하고 있으면, 측정종료라고 판단한다(스텝 S117). 측정불가능하다고 판단한 경우에는, 측정에 어떤 이상이 있다고 생각되므로, 신체조성 측정화면(B) 중의 메시지 표시부(B112)에 측정불가능, 이상발생과 같은 에러를 의미하는 메시지를 표시하고(스텝 S116), 측정을 종료한다.

상술한 스텝 S115의 처리에 의하여, 측정상태가 불안정하기 때문에 비정상적으로 측정이 길어지는 것을 회피할 수 있다. 즉, 어느 정도, 측정시간이 경과하여 이미 몇 개의 부위에 대한 측정이 종료되어 있는 경우에는, 그 측정완료된 데이터를 이용하여 미측정된 부위의 값을 추정하고, 임피던스의 측정 자체는 종료시킨다. 이로써, 피검자에게 무리한 부담을 강요하지 않는다.

측정이 종료하면, 신호선 개폐 릴레이(201)를 개방하고(스텝 S118), 전극(10, 11)을 본체부(2)로부터 분리한다. 그 후에 전원선 개폐 릴레이(213)를 폐쇄하고(스텝 S119), 상용 교류전원(5)에 접속된 AC-DC 어댑터(3)를 본체부(2)에 접속한다. 따라서, 전극(10, 11)은 순수하게 임피던스의 측정을 행하는 기간, 즉 피검자의 신체에 전류를 흐르게 하고, 그 전류에 의하여 발생하는 전압을 계측하는 기간을 포함하는 매우 단기간 측정회로계에 접속되어 있다. 또한, 그러한 임피던스 측정기간에는, 상용 교류전원(5)은 분리되어서, 본체부(2) 및 PC(1)는 배터리(102)로부터 공급되는 직류전력으로 동작한다. 그 후, 측정에 의하여 얻어진 5개의 측정부위(원위측정에서는, 우완부, 좌완부, 우각부, 좌각부 및 체간부)에 대한 임피던스와, 신체특정화정보를 소정의 추산식 또는 이에 상당하는 변환테이블 등에 적용하여 연산처리하여, 신체조성, 사지근육량, ADL지표치, 체형판정 등을 산출한다(스텝 S120). 이때의 연산처리에는, 상술한 바와 같은 MRI법에 의하여 얻어진 신체조성정보를 이용한 추정식을 이용할 수 있지만, 추정방법은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 원위측정만이 종료한 단계에서는, 완부, 각부를 각각 상완부 및 전완부, 대퇴부 및 하퇴부로 분할한 정밀한 추산은 행할 수 없지만, 신체특정화정보 등을 이용하여 각 세그먼트에 대응하는 개략 추정치를 산출하고 있다.

상술한 연산처리의 결과 얻어진 수치는, 신체조성 측정화면(B) 중의 측정결과 표시부(B6), 측정치 표시부(B7), ADL지표치 표시부(B8), 근육량 표시부(B9) 및 체형 표시부(B10)에, 상술한 바와 같이 표시된다(스텝 S121). 그리고, 원위 및 근위 모든 측정이 완료되어 있지 않아도, 이와 같이 원위측정이 종료한 시점으로써, 그 시점에서 추정가능한 정보를 표시할 수 있다.

원위측정이 종료하면, 전극점착위치 표시부(B5)의 신체모식도에 있어서 측정용 전극(11)의 장착위치를 도 16(b)에 나타낸 바와 같은 근위위치로 변경한다(스텝 S122). 구체적으로는, 좌우 손목 및 발목에 표시되어 있는 표시기호를 좌우 팔꿈치 및 무릎으로 변경한다. 검사자는 이 표시의 변경을 확인하고, 4개의 측정용 전극(11)을 피검자의 좌우 팔꿈치 및 무릎에 다시 점착한다. 그리고, 재차 스타트 기능버튼(B15)을 조작하여 측정개시를 지시한다(스텝 S123). 그 다음, 상기 원위측정에 있어서의 스텝 S112∼스텝 S119에 상당하는 스텝 S124∼스텝 S131의 처리에 의하여, 사지 및 체간부의 근위의 임피던스측정이 실행된다. 이때에는, 원위측정의 결과와, 근위측정의 결과가 갖춰지므로, 9개의 세그먼트에 대응하는 임피던스의 측정치가 얻어진다. 따라서, 스텝 S132의 연산처리에 있어서는, 신체조성 등의 각 정보가 그 전의 원위측정 종료시보다도 높은 정밀도로 추산된다. 그리고, 이와 같은 산출된 수치를, 신체조성 측정화면(B) 중의 측정치 표시부(B7), 측정결과 표시부(B6), ADL지표치 표시부(B8), 근육량 표시부(B9) 및 체형 표시부(B10)에 이미 표시되어 있는 값으로 교체하여 표시하고(스텝 S133), 측정을 종료한다.

이와 같이, 본 신체조성 측정장치에 있어서는, 비교적 단시간 동안에 신체조성이나 건강상태를 반영한 각종 정보를 정밀도 좋게 구할 수 있다. 따라서, 피검자에게는 신체적, 정신적인 부담도 가볍고, 검사자에게는 전극을 도중에 바꿔 붙이는 작업은 필요하지만 화면에 표시되는 지시대로 장착위치를 정하면 되므로, 곤란하고 번잡한 조작이나 작업을 수반하지 않고, 가볍게 측정을 행할 수 있다. 게다가, 측정의 결과로서 얻어지는 정보는, 단순히 체지방량이나 근육량과 같은 신체조성의 정보에 머물지 않고, ADL지표치, 근육량의 좌우 반신, 상하 반신의 밸런스와 같은 건강상태를 반영한 정보가 얻어져서, 건강관리, 운동트레이닝, 사회복귀요법 등의 다양한 용도로 유효하게 활용할 수 있다.

그리고, 통상의 건강관리 등의 목적에는, 상술한 신체조성 측정모드에 의한 측정에서 충분한 결과가 얻어지지만, 본 신체조성 측정장치에서는, 주로 연구용으로서 보다 상세한 신체조성정보 등을 수집하기 위하여, 상술한 데이터 수집모드가 준비되어 있다. 데이터 수집모드에 의한 측정을 행하는 경우에는, 상술한 바와 같이 표시부(106)에 화면(A)이 표시되어 있는 상태에서, 기능버튼(AF2)을 선택 조작한다. 이 조작을 받아서 PC본체(101)는, 화면(A)를 대신하여 도 23에 나타낸 바와 같은 데이터 수집화면(C)을 표시한다. 데이터 수집화면(C) 중의 각 표시부분의 상세는 도 24 내지 도 27에 나타낸 바이다.

도 23에 나타낸 바와 같이, 데이터 수집화면(C)에는, 측정부위 표시부(C1), 신체정보 표시부(C2), 측정조건 표시부(C3), 파일 표시부(C4), 그래프 표시부(C5), 메시지 표시부(C6), 및 기능버튼(CF1∼CF8, CF10)이 배열되어 있다. 파일 표시부(C4), 메시지 표시부(C6), 및 주요한 기능버튼(CF1∼CF8, CF10)에 대해서는 상기 신체조성 측정모드의 경우와 마찬가지이므로 설명을 생략한다. 도 24에 나타낸 바와 같이, 측정부위 표시부(C1)에는, 측정부위와 그에 대한 측정결과로서 임피던스의 값이 표시된다. 그리고, 데이터 수집모드에서는, 후술하는 바와 같이 자유롭게 설정되는 소정시간에 걸친 연속적인 측정을 행하기 때문에, 그래프 표시부(C5)에 표시하는 5개의 꺾은 선 그래프에 대응한 임피던스의 초기치를 상부에 표시함과 동시에, 현시점에서 얻어지고 있는 임피던스의 측정치를 그 아래에 표시하도록 하고 있다. 이 측정부위의 상세에 대해서는 후술한다.

도 25에 나타낸 바와 같이, 신체정보 표시부(C2)에는, 피검자의 이름, 식별자(ID)와, 성별, 연령, 신장 및 체중과 같은 신체특정화정보 이외에, 측정자세 및 유도(측정)부위를 입력표시하기 위한 텍스트박스가 마련되어 있다. 도 26에 나타낸 바와 같이, 측정조건 표시부(C3)에는, 측정파라미터인 측정주기, 자동종료판정 처리기능의 사용 유무, 미확정시간, 측정스팬, 판정미분계수, 연속반복회수를 입력설정하기 위한 텍스트박스가 마련되어 있다. 여기서는 그 상세한 설명은 생략하지만, 이들 파라미터를 적절하게 설정함으로써, 특히 연구용을 목적으로 한 상세한 데이터의 취득이 가능해진다. 도 23에 나타낸 그래프 표시부(C5)에는, 측정 중인 임피던스의 시간경과에 수반하는 변화가, 각 세그먼트마다 다른 색의 꺾은 선 그래프로 표시되도록 되어 있다. 이 꺾은 선 그래프의 종축의 스케일은 ±5, ±10, ±20, ±50의 4단계로 변경할 수 있고(초기표시는 ±10), 또한 상하 스크롤도 행할 수 있도록 되어 있다. 이로써, 복수의 결과를 나타낸 각 꺾은 선 그래프의 비교가 용이하게 되어 있다. 또한, 메시지 표시부(C6)에는, 측정 과정에서 검사자(또는 피검자)에게 알리기 위한 각종 메시지가 적절하게 표시된다. 또한, 그 메시지 표시부(C6)의 아래쪽에는 9개의 기능버튼(CF1∼CF8, CF10)이 배열되어 있다. 이 중, 기능버튼(CF1∼CF5, CF8, CF10)은 각각 상기 기능버튼(BF1∼BF5, BF8, BF10)에 상당하는 것이다. 또한, 경과시간 표시부(C7)에는 측정개시로부터의 경과시간이 표시되도록 되어 있다.

다음으로, 이 데이터 수집모드에 있어서의 특징적인 측정방법에 대하여 설명한다. 신체조성 측정모드에서는, 피검자의 신체 상에 4군데의 전류공급점(Pi₁∼Pi₄) 및 8군데의 전압측정점(Pv₁∼Pv₈)을 설정하고 있지만, 이 데이터 수집모드에서는, 보다 치밀하게 임피던스의 측정 및 신체조성정보의 추정을 행할 수 있도록, 전압측정점을 16군데로 증가시키고 있다. 도 30은 데이터 수집모드에 있어서의 전극장착위치를 나타내는 인체의 모식도이다. 전류공급점(Pi₁∼Pi₄)은, 양 손등부의 중지의 뿌리근방, 양 발등부의 중지의 뿌리근방의 합계 4군데이다. 그리고, 이 전류공급점(Pi₁∼Pi₄)은 후에 서술하는 전압측정점에 대하여 원위측이고 또한 충분히 먼 위치이기만 하면 되므로, 양 손발의 손가락이나 발가락으로 하여도 좋다.

한편, 전압측정점(Pv₁∼Pv₁₆)은, 최원위, 원위, 근위, 최근위의 4개 측정에 대응하고 있고, 그 위치는 다음과 같다.

최원위 : 양손의 손바닥의 볼록한 중앙부, 양 다리의 발바닥 뒤꿈치부의 4점

원위 : 양 손의 손목 등쪽 중앙부, 양 다리의 발목 등쪽 중앙부의 4점

근위 : 양 팔꿈치의 늑골점, 양 무릎의 외측 정강이뼈점의 4점

최근위 : 양 어깨의 견봉점, 양 다리의 대전자(大轉子; 골반 관절부)의 4점

이 중, 원위 및 근위의 전압측정점(Pv₁∼Pv₈)은 신체조성 측정모드에 의한 측 정과 동일 위치이고, 최원위 및 최근위의 전압측정점(Pv₁∼Pv₁₆)이 신규로 추가되어 있는 측정점이다.

상술한 바와 같이 본 신체조성 측정장치는 4개의 측정용 전극(11)을 구비하고 나서, 신체조성 측정모드에 있어서 원위 →근위와 측정용 전극(11)의 바꿔 붙임을 1회 행하여 각각 사지 및 체간부의 임피던스측정을 행하는 것과 마찬가지로, 최원위 →원위 →근위 →최근위의 순서로 측정용 전극(11)을 3회 바꿔 붙이고, 각각 사지 및 체간부의 임피던스측정을 실행한다. 이때, 도 23에 나타낸 측정부위 표시부(C1)에 표기되어 있는 최대 14종류의 측정을 행할 수 있다. 이 각 측정은, 전류를 흐르게 하는 2점과 전압을 측정하는 2점을 각각 바꾼 측정으로서, 그 상세는 다음과 같다.

(1)양 팔 사이 : 양 손 사이에 통전하고, 양 손 사이에서 전압을 측정

(2)우완부 : 양 손 사이에 통전하고, 오른발과 오른팔 사이에서 전압을 측정

(3)좌완부 : 양 손 사이에 통전하고, 왼발과 왼팔 사이에서 전압을 측정

(4)양 다리 사이 : 양 발 사이에 통전하고, 양 다리 사이에서 전압을 측정

(5)우각부 : 양 발 사이에 통전하고, 오른발과 오른팔 사이에서 전압을 측정

(6)좌각부 : 양 발 사이에 통전하고, 왼발과 왼팔 사이에서 전압을 측정

(7)오른팔 오른다리 사이: 오른발과 오른손 사이에 통전하고, 오른발과 오른팔 사이에서 전압을 측정

(8)체간부(오른팔 오른다리 사이 통전) : 오른발과 오른손 사이에 통전하고, 왼발과 왼팔 사이에서 전압을 측정

(9)왼팔 왼다리 사이 : 왼발과 왼손 사이에 통전하고, 왼발과 왼팔 사이에서 전압을 측정

(10)체간부(왼팔 왼다리 사이 통전) : 왼발과 왼손 사이에 통전하고, 오른발과 오른팔 사이에서 전압을 측정

(11)오른팔 왼다리 사이 : 오른발과 왼손 사이에 통전하고, 오른발과 왼팔 사이에서 전압을 측정

(12)체간부(오른팔 왼다리 사이) : 오른발과 왼손 사이에 통전하고, 왼발과 오른팔 사이에서 전압을 측정

(13)왼팔 오른다리 사이 : 왼발과 오른손 사이에 통전하고, 왼발과 오른팔 사이에서 전압을 측정

(14)체간부(왼팔 오른다리 사이) : 왼발과 오른손 사이에 통전하고, 오른발과 왼팔 사이에서 전압을 측정

또한 본 측정방법에서는, 전압측정점을 증가시킴으로써 상술한 9개의 세그먼트에 추가하여 좌우 손목부, 좌우 발목(뒤꿈치)부의 4개의 세그먼트의 임피던스를 새롭게 구할 수 있다. 4개의 측정용 전극(11)을 바꿔 붙일 때마다 측정을 반복하는 경우, 최원위, 원위, 근위, 최근위의 단위로 밖에 측정을 행할 수 없지만, 다음과 같이 하여 각 세그먼트에 대응하는 전압(전위차)를 산출할 수 있다.

(1) 양 손 사이에 통전하는 경우

좌우 손목부에 대응하는 전압(ΔV₁), 좌우 전완부에 대응하는 전압(ΔV₂), 좌우 상완부에 대응하는 전압(ΔV₃)은, 각각,

ΔV₁ = V₄ - V₃

ΔV₂ = V₃ - V₂

ΔV₃ = V₂ - V₁

이 된다. 여기서,

V₁ : 좌우 견봉점(어깨뼈 지점)의 전압측정점(Pv₁₁, Pv₁₂) 사이의 전압

V₂ : 좌우 팔꿈치의 전압측정점(Pv₃, Pv₂) 사이의 전압

V₃ : 좌우 손목의 전압측정점(Pv₁, Pv₂) 사이의 전압

V₄ : 좌우 손바닥의 전압측정점(Pv₉, Pv₁₀) 사이의 전압

이다.

또한 우측 반신에 관하여, 우상완부에 대응하는 전압(ΔV_a), 우전완부에 대응하는 전압(ΔV_b), 오른손목부에 대응하는 전압(ΔV_c)은, 각각,

ΔV_a = V_b - V_a

ΔV_b = V_c - V_b

ΔV_c = V_d - V_c

이 된다. 여기서,

V_a : 우견봉점과 우대점자의 전압측정점(Pv₁₂, Pv₁₆)사이의 전압

V_b : 오른팔꿈치와 오른무릎의 전압측정점(Pv₄, Pv₈)사이의 전압

V_c : 오른손목과 오른발목의 전압측정점(Pv₂, Pv₆)사이의 전압

V_d : 오른손바닥과 오른뒤꿈치의 전압측정점(Pv₁₀, Pv₁₄)사이의 전압

이다. 마찬가지로 좌측 반신에 관해서도, 상완부, 전완부 및 손목부에 대응하는 전압을 구할 수 있다.

(2)양 발 사이에 통전하는 경우

좌우 발목부에 대응하는 전압(ΔV₁'), 좌우 하퇴부에 대응하는 전압(ΔV₂'), 좌우 대퇴부에 대응하는 전압(ΔV₃')은, 각각,

ΔV₁' = V₄' - V₃'

ΔV₂' = V₃' - V₂'

ΔV₃' = V₂' - V₁'

이 된다. 여기서,

V₁' : 좌우 대점자의 전압측정점(Pv₁₅, Pv₁₆) 사이의 전압

V₂' : 좌우 무릎의 전압측정점(Pv₇, Pv₈) 사이의 전압

V₃' : 좌우 발목의 전압측정점(Pv₅, Pv₆) 사이의 전압

V₄' : 좌우 뒤꿈치부의 전압측정점(Pv₁₃, Pv₁₄) 사이의 전압

이다.

또한 우측 반신에 관하여, 우대퇴부에 대응하는 전압(ΔV_a'), 우하퇴부에 대응하는 전압(ΔV_b'), 우발목부에 대응하는 전압(ΔV_c')은, 각각,

ΔV_a' = V_b - V_a

ΔV_b' = V_c - V_b

ΔV_c' = V_d - V_c

가 된다. 여기서, V_a, V_b, V_c, V_d는 상기 기재된 위치의 전압이다.

이와 같이, 데이터 수집모드에서는, 피검자의 신체의 임피던스를 보다 상세하게 또한 정밀도 좋게 측정할 수 있다. 또한, 임피던스의 시간적 변화를 측정할 수도 있다. 이들 임피던스는, 심박, 혈류, 호흡 등, 인체의 각종 리듬에 수반하여 변동하는 것으로 생각되므로, 임피던스의 시간적 변화를 이해함으로써, 이들 인체의 리듬에 관련한 정보를 얻을 수 있다. 또한, 예컨대, 인체에 외부자극을 부여할 때의 임피던스의 시간적 변화를 측정하는 등, 각종 응용을 생각할 수 있다. 따라서, 이 데이터 수집모드를 사용한 측정은, 인체에 관한 각종 정보를 수집하기 위하여 매우 유용하다. 그리고, 상기 실시예의 신체조성 측정장치에 있어서 신체조성 측정모드에 있어서는, 피검자의 신체를 9개의 세그먼트로 세분화하는 방법을 채용하고 있다. 이는, 앞에서도 설명한 바와 같이, 상완부와 전완부, 대퇴부와 하퇴부는 신체조성이라는 관점에 있어서 분할하는 편이 보다 정밀도가 높아지고, 게다가 MRI법이 더욱 적용하기 쉽기 때문이다. 그러나, 좌우 반신마다, 상완부와 전완부를 일체라고 간주한 완부, 대퇴부와 하퇴부를 일체라고 간주한 각부, 및 체간부라는 합계 5개의 세그먼트로 분할한 형태이더라도, MRI법을 적용하여 상술한 바와 같은 다중회귀식을 작성함으로써, 종래의 손발 사이의 임피던스로부터 신체조성을 추정하는 방법과 비교하면 상당한 정밀도 향상을 달성할 수 있다.

한편, 상기 신체조성 측정장치에 있어서, 상기 9세그먼트법보다도 더욱 정밀도를 높이기 위하여, 다음과 같은 측정방법을 도입할 수 있다.

신체가 가지는 임피던스는 단순화하면 도 32에 나타낸 모델로서 근사화할 수 있지만, 보다 정밀도가 높은 측정을 행하기 위해서는, 더욱 실체에 가까운 근사모델을 사용하는 것이 유용하다. 각 세그먼트의 임피던스 중, 사지에 관한 세그먼트는 상당히 정확하게 모델화되어 있지만, 체간부에 대해서는 장기 등을 포함하기 위하여 모델화가 반드시 충분하지는 않다. 그래서, 체간부에 대해서 보다 정교하고 치밀한 모델을 생각하면 도 37에 나타낸 바와 같이 된다.

즉, 양 완부 및 양 각부의 뿌리(이하 「견내부」 및 「서경부(鼠徑部)」라 함)에는, 각각 체간중심부의 임피던스(Z_TRM)와의 사이에 임피던스(Z_LTRH, Z_RTRH, Z_LTRL, Z_RTRL)가 있다고 하는 편이 엄밀성이 높다. 도 32의 모델에서는 이들 임피던스가 고려되어 있지 않아, 그 만큼 오차요인이 되기 쉽다. 예컨대 양손의 손등부 사이에 전류를 흐르게 하고, 양 손목 사이의 전압을 측정한 경우, 도 32의 모델에 의하면 체간부의 임피던스(Z_T)는 포함되지 않지만, 도 37의 모델에 의하면, 좌우의 견내부의 임피던스(Z_LTRH, Z_RTRH)가 포함되게 되어, 이것이 측정오차가 된다.

[견부 및 서경부의 임피던스의 제1 추산방법]

이와 같은 임피던스의 영향을 보정하기 위한 하나의 방법으로서, 상술한 바와 같은 원위측정 및 근위측정에 의하여 취득한 임피던스로부터, 견내부 및 서경부의 임피던스를 추산하는 방법에 대하여 서술한다. 우선, 원위측정 및 근위측정에 의하여 우측 반신의 원위(양 손목 사이)의 임피던스(Z₁), 및 근위(양 팔꿈치 사이)의 임피던스(Z₂)를 측정한다.

따라서, 우전완부의 임피던스(Z_RFA)는,

이다. 전완부와 상완부와는 매우 상관성이 높기 때문에,

Z_RFA ∝ Z_RUA

가 성립하여, 다음의 수학식 34와 같은 직선회귀식을 작성할 수 있다.

여기서, a₀, b₀는 상수이다.

따라서, 수학식 33, 수학식 34식으로부터,

삭제

수학식 35를 수학식 32에 대입하면

Z₂ = [(Z₁ - Z₂ - b₀) / a₀] + Z_RTRH

Z_RTRH = Z₂ - [(Z₁ - Z₂ - b₀) / a₀]

이로써, Z₁, Z₂로부터 Z_RTRH를 추산할 수 있다. 왼쪽어깨의 견내부의 임피던스(Z_LTRH)는 상기와 마찬가지로 하여 계산하여도 좋지만, 오른쪽어깨 견내부의 임피던스(Z_TRH)와 왼쪽어깨 견내부의 임피던스(Z_LTRH)와는 거의 같다고 볼 수 있으므로, 상기 계산결과를 이용하여,

Z_TRH = (Z_RTRH + Z_LTRH) / 2

로 하여, 평균치로 취하여도 좋다. 또한, 좌우 서경부의 임피던스도 마찬가지로 하여 추산할 수 있다.

[견부 및 서경부의 임피던스의 제2 추산방법]

체간중심부 임피던스(Z_TRm)과 견내부 임피던스(Z_RTRH, Z_LTRH)나 서경부 임피던스(Z_RTRL, Z_LTRL)의 사이에는 유용한 상관이 있다. 그래서 이 상관성을 이용한다. 상관함수를, f₁, f₂, f₃, 로 나타내면,

Z_RTRH = f₁(Z_TRm)

Z_LTRH = f₂(Z_TRm)

Z_RTRL = f₃(Z_TRm)

Z_LTRL = f₄(Z_TRm)

이다. 또한, 신장(H), 체중(W), 연령(Ag), 성별(Sx) 등의 신체특정화정보를 도입하여,

Z_RTRH = f₁(Z_TRm, H, W, Ag, Sx)

Z_LTRH = f₂(Z_TRm, H, W, Ag, Sx)

Z_RTRL = f₃(Z_TRm, H, W, Ag, Sx)

Z_LTRL = f₄(Z_TRm, H, W, Ag, Sx)

Z_RTRH = f₁'(Z_TRm, Z_RA)

삭제

Z_LTRH = f₂'(Z_TRm, Z_LA)

Z_RTRL = f₃'(Z_TRm, Z_RL)

Z_LTRL = f₄' (Z_TRm, Z_LL)

로 하여도 좋다. 혹은,

Z_RTRH = f₁' (Z_TRm, Z_RA, H, W, Ag, Sx)

Z_LTRH = f₂' (Z_TRm, Z_LA, H, W, Ag, Sx)

Z_RTRL = f₃' (Z_TRm, Z_RL, H, W, Ag, Sx)

Z_LTRL = f₄' (Z_TRm, Z_LL, H, W, Ag, Sx)

로 하여도 좋다. 또한, 상기 상관을 이용한 추정식으로부터 체간 중심부의 임피던스(Z_TRm)를 제외하고, 완부의 임피던스(Z_RA, Z_LA)나 각부의 임피던스(Z_RL, Z_LL)의 상관만에 의하여도 좋다. 즉,

Z_RTRH = f₁'' (Z_RA)

Z_LTRH = f₂'' (Z_LA)

Z_RTRL = f₃'' (Z_RL)

Z_LTRL = f₄'' (Z_LL)

혹은,

Z_RTRH = f₁'' (Z_RA, H, W, Ag, Sx)

Z_LTRH = f₂'' (Z_LA, H, W, Ag, Sx)

Z_RTRL = f₃'' (Z_RL, H, W, Ag, Sx)

Z_LTRL = f₄'' (Z_LL, H, W, Ag, Sx)

로 하면 좋다. 그리고, 여기서 말하는 각부, 완부의 임피던스로서는, 최원위(遠位), 원위 또는 근위(近位) 중의 어느 것에서 구한 사지의 임피던스를 의미한다.

상술한 바와 같이 견내(肩內)부 및 서경(鼠徑)부의 임피던스를 추산하여, 이를 고려하여, 각 세그먼트의 임피던스의 산출 정밀도를 향상시키면, 이 임피던스를 기초로 하여 추산되는 신체조성의 정보의 정밀도를 더한층 높일 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 제1 실시예의 신체조성측정장치에 의하면, 검사자에게 있어서는 작업이나 조작이 용이하고, 피검자에게 있어서는 신체적, 정신적인 부담이 가벼운 측정방법에 의하여, 각종 신체조성정보가 놓은 정밀도로 구해진다. 또한, 체지방에 착안한 측정은 물론이고, 특히 근육이나 뼈에 착안한 측정을 행하여, 그 관련한 지표치를 표시함으로써, 운동선수의 훈련용, 혹은, 고령자의 건강관리라는, 지금까지의 장치에서는 간이하게 제공할 수 없었던 정보를 제시할 수 있다.

그리고, 제1 실시예의 장치에서는, 통전용 전극(10)으로서 점착식 전극을 사용하고 있는데, 클립모양 형태의 전극을 이용하여, 손등부 대신에 손가락 중 어느 부위, 발등부 대신에 발가락 중 어느 부위를 물려서 도통을 확보하도록 하여도 좋다. 이와 같은 클립모양의 전극은 반복사용이 가능하므로, 일회용 점착식 전극보다도 러닝코스트가 경감된다. 또한, 점착식 전극에서는, 케이블로부터의 인장력을 받았을 때에 분리되어 접촉불량이 되기 십지만, 클립모양 전극에서는 그러한 접촉불량을 좀처럼 발생하지 않아 취급도 용이하다. 단, 손가락 및 발가락(특히 손가락 및 발가락 선단에 가까워질수록)을 전류공급점으로 하는 경우, 전류경로에 있어서는 손가락 및 발가락의 임피던스가 가산되므로, 전류원(203)의 구동능력을 어느 정도 높게 하여 둘 필요가 있다.

또한, 마찬가지로 손가락 및 발가락을 전류공급점으로 하는 경우, 도 36에 나타낸 바와 같은 손가락 및 발가락에 감아서 부착하는 전극 유닛(150)을 이용하여도 좋다. 이 전극 유닛(150)에서는, 천으로 만들어진 제품 등의 외장(外裝; 151) 내측에 탄성재(152)를 장착하고, 그 탄성재(152)의 내측에 전극부(153)를 설치한다. 이 전극부(153)는 케이블(4)을 접속시킬 수 있는 소켓(155)과 도통하여 놓고, 손가락 및 발가락에 감아서 면모양 파스너(154)로써 고정하면, 전극부(153)가 손가락 및 발가락의 배(볼록한 부분) 등에 안정되게 밀착된다.

또한, 상기 제1 실시예에 의한 신체조성 측정장치는, 범용의 노트북형 PC와 그에 포함되지 않은 전기회로 등을 내장하는 본체부와의 조합에 의하여 구성되어 있지만, 그 형태는 적절히 변경할 수 있다는 점은 당연하다. 구체적인 예로서는, 노트북형 PC 대신에 데스크탑형 PC를 이용하여도 좋다. 이 경우, 본체부에 상당하는 기능을 확장보드에 탑재하고, PC의 확장 유닛에 수납하는 구성으로 할 수도 있다. 물론, PC와 본체부를 접속하는 인터페이스는 각종 인터페이스를 이용할 수 있다. 또한, 범용의 PC를 이용하지 않고, 전체의 기능을 하나의 프레임체 내에 수용하는 구성으로 하여도 좋다.

그리고 또한, 본 발명에 관련되는 신체조성 측정장치는, 상기 제1 실시예에 기재된 신체조성 측정장치의 일부만의 구성을 가지고, 일부만의 기능을 실현한 것이어도 좋다는 것은 당연하다. 예컨대, 제1 실시예의 장치에서는, 피검자의 신체의 임피던스의 측정치에 근거하여 ADL지표치를 추산하고 이를 표시화면 상에 표시하는 구성을 가지고 있다. 상술한 바와 같이, 여기서 추산되는 ADL지표치는 고령자나 기능회복훈련을 행하고 있는 자 등에 대하여 매우 유용한 값이다. 그래서, 이와 같은 ADL지표치만 또는 이를 포함하는 한정적인 신체조성정보를 산출하여 표시하는, 보다 간이한 신체조성 측정장치도 생각할 수 있다. 여기서 사용하고 있는 ADL지표치는 대퇴사두근에 관련되는 값이므로, 적어도 대퇴부 또는 하지부의 임피던스만 측정하면 충분하고, 상지부의 임피던스는 불필요하다. 또한, 바람직하게는 좌우의 대퇴부 하퇴부의 임피던스를 각각 독립적으로 구하고, 이 대퇴부 또는 하퇴부의 임피던스와 신체특정화정보로부터 좌우의 각 대퇴사두근의 근육량을 추산하는 것이 좋지만, 간략하게는 양 각부를 통한 양 발목 사이의 임피던스를 측정하고, 이 임피던스로부터 좌우 합계한 대퇴사두근의 근육량을 추산할 수도 있다. 이와 같이 대퇴사두근의 근육량을 알면, 대퇴사두근의 최대근력, 체중지지지수도 추산할 수 있다.

그리고 또한, 상술한 바와 같이 하지부의 임피던스만을 측정하기만 하면, 통전용 전극 및 측정용 전극의 수나 구성도 간략화할 수 있다. 예컨대, 종래의 체지방계에서 이용되고 있는 바와 같이, 피검자가 서 있는 자세로 얹는 대(臺) 위에, 발바닥에 밀착하도록 전극이 배치되어 있는 구성이어도 좋다. 또한, 이 경우, 전압측정경로에 발목을 포함하여 정밀도의 저하가 예상되므로, 보다 바람직하게는, 양 발목 또는 양 무릎 사이의 전압을 측정할 수 있는 구성으로 하는 것이 좋다. 또한, ADL지표치의 다른 예로서, 예컨대 손으로 물건을 잡는 힘, 물건을 위쪽으로 들어 올리는 힘 등, 다리뿐만 아니라, 손이나 등줄기 등, 신체의 각 부위에 존재하는 근육에 착안한 ADL지수를 고려할 수 있다. 이때에는, 착안한 부위의 근육량을 추산할 수 있을만한 신체부위의 임피던스를 측정하는 구성으로 하면 좋다.

이하, 상술한 바와 같은 변형예를 포함하는, 본 발명의 다른 실시예에 의한 신체조성 측정장치에 대하여 설명한다.

[제2 실시예]

본 발명에 관련되는 신체조성 측정장치의 제2 실시예에 대하여 설명한다. 이 제2 실시예의 신체조성 측정장치는, 인간의 신체 중, 골조직량의 비율이 특히 높은 신체부위로서 손목 또는 발목 근방에 착안하여, 그 부위에 전용의 측정용 전극을 장착함으로써, 골조직량에 의존하는 요소가 강한 임피던스를 측정하고, 그 측정치와 신체특정화정보로부터 골조직량을 추산하는 것이다.

도 38은 손목 근방에 전극패드(80)를 장착한 상태를 나타내는 도면, 도 39는 이 전극패드(80)의 외관사시도이다. 도 39에 있어서, 베이스 테이프(81)는 폴리에틸렌, 폴리염화비닐 등의 절연체로 이루어지는 박막 시트이고, 이 베이스 테이프(81)에 서로 소정 간격(L₀) 이격하여 도전성 겔(Gel)로 이루어지는 띠모양의 2개의 전극(82)이 설치되어 있다. 베이스 테이프(81)에 있어서 전극(82)을 형성한 면에는, 전극(82) 이외의 위치에 절연성 점착층(81a)이 형성되어 있어, 피검자의 피부에 확실히 점착 가능하도록 되어 있다. 베이스 테이프(81)의 측방에는 전극(82)과 도통하는 단자편(83)이 연장되어 있고, 클립모양의 커넥터(84)로 이 단자편(83)을 끼움으로써, 상술한 바와 같은 케이블(4)과의 접속이 행하여지도록 되어 있다.

측정시에는, 도 38에 나타내는 바와 같이, 피검자의 손등측 손목의 관절부분으로부터 상부에 걸쳐서 전극패드(80)를 점착한다. 여기서, 손목측에 위치하는 전극(82)은 상술한 손목의 전압측정점(P_V1 또는 P_V2)과 동일 점이므로, 좌우 어느 한쪽(양쪽이어도 좋음)의 손목에 상기 전극패드(80)를 점착하면, 손목측의 전극(82)은 제1 실시예에 있어서의 원위측정시의 측정용 전극으로서 이용할 수 있다. 한편, 통전용 전극(10)은 제1 실시예에서 설명한 바와 같이 예컨대 양 손등에 점착한 것을 그대로 이용할 수 있다. 즉, 이런 전극패드(80)를 제1 실시예에서 설명한 점착식 전극과 병용하면, 통상의 원위측정 및 근위측정을 행한 후에, 손목 근방만의 측정을 추가하여 행할 수 있다.

손목 근방은 피하지방이나 근육조직이 얇고, 근육이나 지방에 비하여 골조직의 비율이 많다. 즉, 도 33(a)에 나타낸 바와 같은 모델에서 생각하면, 골조직의 단면적 비율이 크다. 그로 인하여, 예컨대 양 손 사이에 고주파 전류를 흐르게 한 상태에서 전극(82) 사이의 전위차를 측정하고, 그 전류치와 전압치로부터 임피던스를 구하면, 이 임피던스는 골조직의 정보를 많이 포함한다. 따라서, 이 임피던스 측정치를 이용하면, 이 신체부위의 골량을 정밀도 좋게 산출할 수 있을 뿐만 아니라, 전신의 골량의 추정 정밀도도 향상시킬 수 있다. 더 나아가서는, 골조직의 상세한 정보가 얻어짐으로써, 뼈에 관한 건강상태를 나타내는 정보, 예컨대 골밀도, 골다공증의 진행정도 등을 조사하는 것에도 유용하다.

도 40은 상기 전극패드의 변형예를 손목에 장착한 상태를 나타내는 도면이다. 이와 같이, 통전용 전극(10)을 베이스 테이프(81)에 일체적으로 설치하는 구성으로 할 수도 있다. 또한, 도 41은 상기와 마찬가지의 형태의 전극패드를 발목에 장착한 상태를 나타내는 도면이다. 발목의 관절에서 상부(즉 정강이부)에 걸친 신체부위도, 그 단면적 중에서 골조직의 비율이 크다. 따라서, 이와 같이 발목 근방에 전극패드를 장착하여도, 마찬가지의 측정을 행할 수 있다.

그런데, 상기 제1 실시예에 의한 신체조성 측정장치는, 도 31에 나타낸 바와 같이 피검자가 반듯이 누운 자세를 취한 상태에서 측정을 행하는 것을 상정하고 있고(물론, 기타의 자세로도 측정은 가능하지만, 통상 측정 정밀도는 저하됨), 종래의 이 종류의 장치에 비하면 높은 정밀도의 측정을 간편하게 행할 수 있지만, 피검자의 신체에 전극을 장착하는 작업이 필요하다는 과제와, 피검자 본인이 혼자서 측정하기 어렵다는 과제가 있다. 용도에 따라서는, 약간 측정 정밀도는 떨어지더라도 보다 간편하게 측정을 행하고자 하는 요구도 생각할 수 있다. 이하 실시예는 이 점을 감안하여, 보다 간편한 측정을 행하는 것을 의도한 것이다.

[제3 실시예]

도 42는 제3 실시예의 신체조성 측정장치의 사용상태를 나타내는 도면이다. 이 신체조성 측정장치(40)는, 피검자가 양 손으로 잡는 상지측정유닛(41)과, 피검자가 양 발을 올려 놓는 하지측정유닛(42)을 구비하고, 양자는 케이블(43)로 접속되어 있다. 제1 실시예의 신체조성 측정장치에 있어서의 PC(1) 및 본체부(2)에 상당하는 기능은 상지측정유닛(41) 내에 설치되어 있다. 도 45는 상지측정유닛(41)의 외관사시도이다. 상지측정유닛(41)은 그 좌우 양 단부가 후방측으로 굴곡된 대략 コ자 형상의 본체부(411)를 가지고, 후방으로 지향한 양 단부에는 대략 원주형상의 클립부(412L, 412R)가 각각 마련되어 있다. 클립부(412L, 412R)의 옆둘레면 상부에는 통전용 전극(413L, 413R), 하부에는 측정용 전극(415L, 415R)이 이격하여 마련되고, 본체부(411)의 양 굴곡 위치의 외측 측면에는 다른 측정용 전극(414L, 414R)이 마련되어 있다. 또한, 양 측정용 전극(414L, 414R) 사이의 본체부(411)의 중앙부 전면(前面)에는, 문자, 숫자, 도형 등을 표시하는 액정표시패널로 이루어지는 표시부(416)가 마련되어 있다. 또한, 본체부(411)에는 도시되지 않은 몇 개의 조작용 스위치가 설치되어 있다.

측정시에는, 도 42에 나타낸 바와 같이, 피검자가 클립부(412L, 412R)의 둘레면 상부 근처에 엄지를 걸음과 동시에 검지에서 새끼손가락까지를 맞은편으로 감도록 하여 양 손으로 좌우 클립부(412L, 412R)를 쥐고, 양 팔을 거의 앞쪽으로 곧게 신장시킨다. 그러면, 양 손의 엄지 전체와 검지 및 중지의 배(볼록한 부분)부분이 통전용 전극(413L, 413R)에 접촉하고, 양 손의 손바닥이 좌우의 측정용 전극(415L, 415R)에 접촉하며, 또한 양 손의 손목 내측이 좌우의 측정용 전극(414L, 414R)에 접촉한다. 이로써, 도 32에 있어서의 전류공급점(P_i1, P_i2)과 전압측정점(P_v1, P_v2, P_v9, P_v10)이 확보된다. 또한, 통전용 전극(413L 및 413))과 측정용 전극(415L 및 415R)은, 서로 그 기능을 교체하여도 실질적으로 동등한 성능을 얻을 수 있다.

도 43은 하지측정유닛(42)의 외관사시도, 도 44는 하지측정유닛(42)에서의 측정상태의 확대도이다. 하지측정유닛(42)은, 도 43에 나타낸 바와 같이, 평판모양의 측정대(421) 위에 일반적인 발바닥의 외형보다도 한 치수 큰 좌우의 발위치결정부(422L, 422R)을 가지고 있고, 양 발위치결정부(422L, 422R)의 전방 즉 발가락측에 통전용 전극(423L, 423R)이, 후방 즉 뒤꿈치측에 측정용 전극(424L, 424R)이 마련되어 있다. 또한, 양 발위치결정부(422L, 422R)의 뒤꿈치 부근의 내측에는, 탄성을 가지고 거의 직립한 기립편(425L, 425R)이 마련되어 있고, 이 기립편(425L, 425R)의 밖을 향하는 면 상부에는 각각 측정용 전극(426L, 426R)이 마련되어 있다. 측정시에 양 발위치결정부(422L, 422R) 위에 피검자가 양발을 올려놓으면, 발바닥의 발가락측에 통전용 전극(423L, 423R)이 접촉하고, 발바닥의 뒤꿈치측에 측정용 전극(424L, 424R)이 접촉한다. 또한, 기립편(425L, 425R)은 밖을 향하여 바이어스되어 있으므로, 피검자가 양 무릎을 내측으로 조금 좁히면, 도 44에 나타내는 바와 같이 피검자의 복사뼈 내측에 측정용 전극(426L)이 접촉한다. 다만, 도 44는 왼발측의 예인데, 오른발측에서는 좌우 대칭이 되는 이외에는 동일하다. 이로써, 도 32에 있어서의 전류공급점(P_i3, P_i4)과 전압측정점(P_v5, P_v6)이 확보됨과 동시에, 또한 좌우 발목의 임피던스(Z_Lh, Z_Rh)를 측정하기 위한 전압측정점(P_v13, P_v14)이 발바닥의 뒤꿈치에 확보된다. 그리고, 상기 손의 경우와 마찬가지로, 통전용 전극(423L 및 423R)과 측정용 전극(424L 및 424R)은, 서로 그 기능을 교체하여도 실질적으로 동동한 성능을 얻을 수 있다.

도 46은, 제3 실시예의 신체조성 측정장치의 전기적 구성도이다. 기본적인 구성은 제1 실시예의 신체조성 측정장치와 같고, 동일 또는 상당부분에는 동일부호를 붙이고 설명을 생략한다. 본 장치에서는, 하지측정유닛(42)에, 양 발바닥의 발가락 뿌리부근에 접촉하는 두 개의 통전용 전극(423L, 423R)과, 양 발바닥의 뒤꿈치 근방 및 양 복사뼈 내측에 접촉하는 4개의 측정용 전극(424L, 424R, 426L, 426R)을 구비하고, 케이블(43)을 통하여 상지측정유닛(41) 내의 통전용 전극 스위칭부(202)와 측정용 전극 스위칭부(204)에 접속되어 있다. 한편, 상지측정유닛(41)에는, 양 손의 손가락에 접촉하는 2개의 통전용 전극(413L, 413R)과, 양 손의 손바닥 및 양 손목 내측에 접촉하는 4개의 측정용 전극(415L, 415R, 414L, 414R)을 구비하고, 내부 배선을 통하여 통전용 전극 스위칭부(202)와 측정용 전극 스위칭부(204)에 접속되어 있다. 연산ㆍ제어부(416)는 제1 실시예의 장치에 있어서의 PC본체(101) 및 CPU(211) 대신이 되는 것이다.

본 장치를 사용하여 측정을 행할 때의 순서를 도 47의 플로차트를 따라서 설명한다. 피검자가 상지측정유닛(41)에 설치된 전원 스위치를 눌러 전원을 투입하면(스텝 S201), 장치는 기동하여 각종 초기화처리, 측정회로계의 자기검사 처리 등을 포함하는 측정준비처리를 실행한다(스텝 S202). 다음으로, 피검자는 신장, 체중, 연령, 성별 등의 신체특정화정보를 조작부(417)의 각 스위치의 조작 등에 의해 입력한다(스텝 S203). 이어서, 모든 입력항목이 입력되었는지 여부를 판정하고(스텝 S204), 미입력항목이 있는 경우에는 스텝 S203으로 돌아간다. 스텝 S204에서 모든 항목이 입력되었다고 판정되면, 측정자세를 취하기 위한 지시를 표시부 또는 음성 등에 의하여 행한다(스텝 S205). 이 지시에 따라, 피검자는 자신의 양 발을 발위치결정부(422L, 422R)에 올려서 직립하고, 상지측정유닛(41)의 클립부(412L, 412R)를 상술한 바와 같이 좌우 양 손으로 잡고서, 양 손을 신체 앞쪽으로 곧바로 뻗어서 어깨 높이로 유지한 자세를 취한다. 또한, 양 다리는 의도적으로 약간 내측으로 좁혀서, 복사뼈 내측에 측정용 전극(426L, 426R)이 접촉하도록 한다. 이러한 자세를 함으로써, 양 손의 손가락과 양 발의 발가락측이 각각 통전용 전극(413L, 413R, 423L, 423R)에 접촉한다. 또한, 양 손바닥, 양 손목 내측, 양 발바닥 뒤꿈치측, 더 나아가서는 양 복사뼈의 내측이 각각 측정용 전극(415L, 415R, 414L, 414R, 424L, 424R, 426L, 426R)에 접촉한다.

이어서, 측정 개시 통지를 표시부(419)에 행하고(스텝 S206), 임피던스의 측정을 개시한다. 즉, 통전용 전극 스위칭부(202), 측정용 전극 스위칭부(204)에 의하여, 측정부위가, 우완부, 좌완부, 우각부, 좌각부, 체간부로 순차 이행하도록, 통전용 전극(10) 및 측정용 전극(11)을 적절하게 스위칭한다. 그리고, 선택된 2개의 통전용 전극(10) 사이에 미약한 고주파 전류를 흐르게 하고, 그 전류에 의하여 발생한 전위차를 2개의 측정용 전극(11)으로 순차 측정한다. 스텝 S207 ∼ 스텝 S210에서 나타낸 임피던스의 측정 순서에 관해서는, 제1 실시예에서 나타낸 원위측정과 동일하므로 설명을 생략한다. 단, 이 제3 실시예에서는, 상술한 바와 같이, 좌우 손바닥에 설치된 전압측정점을 이용하여 좌우 손목 부근의 임피던스를, 좌우 발바닥의 뒤꿈치측에 설치된 전압측정점을 이용하여 좌우 발목의 임피던스를 추가적으로 측정할 수 있다. 측정이 종료되면, 측정종료 메시지를 표시부(419)에 표시하는 등의 종료통지를 행한다(스텝 S211). 이 통지에 의하여, 피검자는 상기 측정자세를 해제할 수 있다. 그 후, 임피던스 측정치와 신체특정화정보에 근거하여 소정의 연산처리를 실행함으로써 신체조성정보나 건강상태 체크정보를 산출하고(스텝 S212), 그 결과를 표시부(419)에 표시한다(스텝 S213).

이와 같이, 제3 실시예의 신체조성 측정장치에서는, 피검자는 반듯이 누운 자세를 취하지 않고 서 있는 자세인 채로 측정을 행할 수 있음과 동시에, 스스로 혼자서 측정을 행할 수도 있다. 따라서, 피검자의 심리적 저항이 적고, 간편한 측정을 행할 수 있다. 그리고, 이 제3 실시예의 신체조성 측정장치의 외관이나 구성도 다양한 형태로 변형할 수 있다. 예컨대, 상지측정유닛(41)이 아닌 하지측정유닛(42) 내에 전기회로를 내장하여도 좋다. 또, 상지측정유닛(41)이나 하지측정유닛(42)을 각각 단독 장치로 할 수도 있다. 더 나아가서는, 한손과 한발을 조합한 측정을 행하도록 변경한 장치이어도 좋다.

도 48은, 제3 실시예의 신체조성 측정장치의 하지측정유닛(42)의 변형예를 나타낸 외관도이다. 이 예에서는, 발위치결정부(422L, 422R)를 스프링(427)으로 위쪽으로 바이어스하는 구조로 함과 동시에, 뒤꿈치 후방을 덮는 반원통체(428L, 428R)을 수직으로 설치하고, 그 내측면 상부에 측정용 전극(426L, 426R)을 설치하고 있다.

이 구조에서는, 피검자가 발위치결정부(422L, 422R) 위에 발을 얹었을 때에, 스프링(427)의 부세력에 의해서 발바닥으로의 통전용 전극(423L, 423R), 측정용 전극(424L, 424R)의 밀착성이 증가한다.

[제4 실시예]

상기 제3 실시예의 신체조성 측정장치에서는, 서 있는 자세에서 적어도 팔이 체간부에 접촉하지 않도록 올려 둘(바람직하게는 양 팔을 곧게 뻗은 상태로 유지함) 필요가 있지만, 고령자나 요양자 등에서는 이와 같은 자세를 취하는 것이 곤란한 경우가 있다. 또한, 동 장치에서는, 팔꿈치 및 무릎을 전압측정점으로 하는 근위측정을 행하지 않으므로, 이 점에서 신체조성정보의 추정정밀도가 약간 희생이 되고 있다. 이 제4 실시예에 의한 신체조성 측정장치는 이와 같은 점을 개선한 것이다.

도 49는 제4 실시예의 신체조성 측정장치(50)의 외관도이다. 이 장치(50)에서는, 측정대(501) 위에 지지주(502)를 수직으로 설치하고, 이 지지주(502)에 상하이동 가능하게 상지계측용 팔걸이(503L, 503R)를 설치하고 있다. 팔걸이(503L, 503R)의 상면에는, 팔을 놓을 위치를 결정하기 위한 오목부(504L, 504R)가 형성되어 있고, 그 오목부(504L, 504R) 내측에는 팔꿈치 부근에 접촉하는 측정용 전극(505L, 505R)과 손목 부근에 접촉하는 측정용 전극(506L, 506R)을 구비한다. 또, 팔의 길이에 맞춰서 측정용 전극(505L, 505R)과 측정용 전극(506L, 506R) 사이의 거리를 조정할 수 있도록, 팔걸이(503L, 503R)는 신축(伸縮) 가능한 구성으로 되어 있다. 게다가, 팔걸이(503L, 503R)의 단부 상면에는 손으로 잡기 위한 그립부(507L, 508R)가 설치되어 있다. 그립부(507L)는 도 51에 나타낸 바와 같이 대략 원주형상을 가지고, 그 상부에는 통전용 전극(508L)이, 하부에는 측정용 전극(509L)이 중앙의 잘록한 절연분리부(510L)를 사이에 두고 마련되어 있다. 오른손측의 그립부(507R)도 마찬가지의 구성이다. 이와 같은 그립부(507L)를 중지가 절연분리부(510L)에 걸리도록 하여 잡으면, 검지에서 엄지에 걸친 배(볼록한 부분)가 통전용 전극(508L)에 접촉하고, 약지 및 새끼손가락으로부터 손바닥의 볼록한 부분을 포함하는 범위가 측정용 전극(509L)에 접촉한다. 한편, 측정대(501)에는 제3 실시예의 신체조성 측정장치와 마찬가지로 발위치결정부(511L, 511R)가 설치되어 있고, 각 발위치결정부(511L, 511R)에는 발가락측에 통전용 전극(512L, 512R)이, 뒤꿈치측에 측정용 전극(513L, 513R)이 마련되어 있다. 또한, 좌우의 발위치결정부(511L, 511R)의 사이에는, 위쪽으로 지향하여 발목측정용 돌출부(514)가 형성되어 있고, 그 좌우 양면에는 복사뼈 내측에 접촉하는 측정용 전극(515L, 515R)이 마련되어 있다. 게다가, 지지주(502)로부터 앞쪽으로 돌출 설치한 상하이동 가능한 무릎측정용 돌출부(516)의 좌우 양면에는, 무릎 내측에 접촉하는 측정용 전극(517L, 517R)이 마련되어 있다.

지지주(502)의 상부에는 초음파식 거리센서(518)가 아래쪽으로 장착되어 있고, 이로써 지지주(502)의 앞에 서 있는 피검자의 신장(키)을 계측할 수 있도록 되어 있다. 또, 측정대(501)의 발위치결정부(511L, 511R) 아래쪽에는 체중계(519)가 내장되어 있고, 이로써 신장 및 체중은 자동적으로 계측되어 신체특정화정보로서 이용되도록 되어 있다. 즉, 이 장치에서는, 제3 실시예에 있어서 상지측정유닛(41) 내에 수용되어 있던 전기회로는 전극을 구비한 계측부와는 별도의 회로유닛(520) 내에 수용되어 있고, 양자는 케이블로 접속되어 있다. 전기회로의 구성에 관해서는, 제3 실시예와 거의 동일하므로 설명을 생략한다.

이렇게 하여, 피검자는 도 52에 나타낸 바와 같이, 측정대(501)의 발위치결정부(511L, 511R) 위에 좌우 발을 얹은 상태에서 서 있고, 좌우 무릎을 내측으로 좁혀서, 좌우 복사뼈 내측을 각각 측정용 전극(515L, 515R)에 접촉시킴과 동시에, 좌우 무릎 내측을 각각 측정용 전극(517L, 517R)에 접촉시킨다. 한편, 팔걸이(503L, 503R)는 양 팔을 얹기 쉬운 위치에 상하이동시킴과 동시에 전후로 적당한 정도로 신축시키고, 양 팔을 오목부(504L, 504R) 위에 놓은 상태에서 그립부(507L, 507R)를 잡는다. 이와 같은 자세를 취함으로써, 양 손의 엄지 및 검지의 배(볼록한 부분)와 양 발바닥의 발가락측이 각각 통전용 전극(508L, 508R, 512L, 512R)에 접촉하여, 도 32에 있어서의 전류공급점(P_i1, P_i2, P_i3,P_i4)이 확보된다. 또한, 양 손바닥 볼록한 부분, 양 손목 부근, 양 팔꿈치, 양 발바닥의 뒤꿈치측, 양 복사뼈의 내측, 양 무릎의 내측이 각각 측정용 전극(509L, 509R, 506L, 506R, 505L, 505R, 513L, 513R, 515L, 515R, 517L, 517R)에 접촉하여, 도 32에 있어서의 전압측정점(P_v1∼P_v8)이 확보됨과 동시에, 또한 좌우 발목의 임피던스(Z_Lh, Z_Rh) 및 좌우 손목의 임피던스(Z_Lw, Z_Rw)를 측정하기 위한 전압측정점이 각각 확보된다.

이 제4 실시예의 신체조성 측정장치에서는 팔꿈치 및 무릎에도 전압측정점을 마련하고 있으므로, 제1 실시예의 신체조성 측정장치와 마찬가지로, 원위측정 및 근위측정을 나누어 행할 수 있으며, 또한 손목부, 발목부를 하나의 신체부위로 하여 측정할 수 있다. 따라서, 서 있는 자세이면서, 제3 실시예의 신체조성 측정장치보다도 정밀도가 높은 측정을 행할 수 있다. 또한, 신장 및 체중이 자동적으로 계측되므로, 이들 신체특정화정보를 수작업으로 입력하는 작업을 생략할 수 있다. 더 나아가서는, 양 팔이 팔걸이(503L, 503R)에 지지되므로 팔의 피로가 경감되고, 또한 측정 중에 팔이 상하로 이동하지 않으므로 측정 정밀도도 높아진다.

[제5 실시예]

상술한 바와 같은 서 있는 자세를 취하는 것이 곤란한 피검자에 대해서는, 앉아 있는 자세에서 측정을 행할 수 있으면 편리하다. 도 50은 제5 실시예의 신체조성 측정장치(60)의 외관도이다. 이 신체조성 측정장치(60)는, 등받이부(602)의 양 측부에 팔걸이(603L, 603R)를 구비한 의자모양의 형태를 가지고 있다. 팔걸이(603L, 603R)는 제4 실시예의 신체조성 측정장치(50)에 있어서의 팔걸이(503L, 503R)와 유사한 구조를 가지고 있지만, 오목부(604L, 604R)는 팔꿈치로부터 앞의 전완부만을 얹는 구성으로 되어 있고, 이 오목부(604L, 604R)의 내측에 팔꿈치 부근에 접촉하는 측정용 전극(605L, 605L)과 손목 부근에 접촉하는 측정용 전극(606L, 606R)이 설치되어 있다. 그립부(607L, 607R)는, 제4 실시예의 신체조성 측정장치와 마찬가지로 도 51에 나타내는 구조로 되어 있다. 좌면(601)의 앞테두리부에는 피검자가 앉은 상태에서 정확히 무릎의 뒷면에 접촉하는 측정용 전극(614L, 614R)이 설치되어 있다. 또, 발을 올려 놓는 위치에는 좌우 발위치결정부(609L, 609R)가 설치된 측정대(608)가 설치되어 있다. 상기 제3, 제4 실시예의 장치와 마찬가지로, 각 발위치결정부(609L, 609R)에는 발가락측에 통전용 전극(610L, 610R)이, 뒤꿈치측에 측정용 전극(611L, 611R)이 설치되어 있다. 또한, 측정대(608)와 일체로 수직으로 뻗는 앞다리판(前脚板; 612)이 형성되어 있고, 전각판(612)의 앞면에는, 앞쪽을 향하여 발목의 후부에 접촉하는 측정용 전극(603L, 613R)이 설치되어 있다.

도 53은 측정대(608) 주변의 정면도이다. 측정대(608)는 바닥면에 접하는 대좌(臺座; 615)에 대하여 스프링(616)으로써 위쪽으로 바이어스하여 설치되어 있다. 따라서, 피검자가 발위치결정부(609L, 609R) 위에 발을 얹고 좌면(601) 위에 앉으면, 피검자의 발바닥으로부터 무릎까지의 높이에 따라서 측정대(608)는 적당한 정도로 가라앉아, 발바닥에 통전용 전극(610L, 610R) 및 측정용 전극(611L, 611R)이 확실하게 밀착함과 동시에, 무릎뒤에 측정용 전극(614L, 614R)이 밀착한다. 이렇게 하여, 피검자는 좌우 발을 발위치결정부(609L, 609R) 위에 얹은 상태에서 좌면(601)에 깊이 앉아, 등받이부(602)에 등을 붙이고 등줄기를 편다. 팔걸이(603L, 603R)는 양 팔을 얹기 쉬운 위치에 상하이동시킴과 동시에 전후로 적당한 정도로 신축시키고, 양 앞팔을 팔걸이(603L, 603R)의 오목부(604L, 604R) 위에 놓은 상태에서 그립부(607L, 607R)를 잡는다. 이때, 상완부가 체간부에 접촉하지 않도록, 겨드랑이가 조금 벌어진 상태가 된다. 이와 같은 자세를 취함으로써, 양 손의 엄지 및 검지 손가락과 양 발바닥의 발가락측이 각각 통전용 전극(508L, 508R, 610L, 610R)에 접촉하여, 도 32에 있어서의 전류공급점(P_i1, P_i2, P_i3, P_i4)이 확보된다. 또한, 양 손바닥 볼록한 부분, 양 손목 부근, 양 팔꿈치, 양 발바닥 뒤꿈치측, 양 발목의 뒤쪽, 양 무릎의 뒤쪽이 각각 측정용 전극(509L, 509R, 606L, 606R, 605L, 605R, 611L, 611R, 613L, 613R, 614L, 614R)에 접촉하여, 도 32에 있어서의 전압측정점(P_v1∼P_v8)이 확보됨과 동시에, 또한 좌우 발목의 임피던스(Z_Lh, Z_Rh) 및 좌우 손목의 임피던스(Z_Lw, Z_Rw)를 측정하기 위한 전압측정점이 각각 확보된다. 즉, 피검자의 신체에 있어서 제4 실시예의 장치와 마찬가지의 전압측정점이 설정되게 되어, 이전과 동일한 순서로 측정을 행할 수 있다. 이 구성에 의하면, 제4 실시예와 동일한 측정이 앉아 있는 자세인 채로 행할 수 있으므로, 피검자에 대한 신체적 부담이 더욱 가벼워진다. 그리고, 이 형태에서는 의자는 이른바 리크라이닝 시트형상으로 하여도 좋다.

그리고, 상기 실시예는 모두 본 발명의 단순한 일례로서, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 형태의 변형이나 수정을 행하여도, 본 발명에 포함되는 것은 분명하다.

Claims

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피검자의 신체의 임피던스를 측정하는 측정수단과, 그 측정치 또는 그 측정치와 신체특정화정보를 이용하여 해당 피검자의 신체조성이나 건강상태에 관한 정보를 추정하는 추정수단을 구비하는 신체조성 측정장치에 있어서,

(1) 적어도 지방조직, 근육조직 및 골조직에 대응하는 각각의 임피던스를 병렬로 접속한 모델로 그 신체부위의 임피던스가 근사화될 수 있고, 또한

(2) 각 조직의 구성비율 및 이 구성조직 전체와 개개의 조직과의 전기적 특성이 일정하다고 간주할 수 있는

신체부위마다로 사람의 전신을 분할하여, 상기 사람의 전신을 상기 복수의 신체부위로 구성하기 위하여 모델화하고,

상기 측정수단은,

a) 소정주파수의 교류전류를 발생시키는 전류발생수단과,

b) 상기 복수의 신체부위 중 측정대상 신체부위의 양 단부보다도 각각 외측에 있는 신체표면에 접촉시켜서, 적어도 상기 측정대상 신체부위에 교류전류를 세로로 관통시키기 위한 적어도 2개의 통전용 전극과,

c) 상기 측정대상 신체부위의 양 단부 근방의 신체표면, 또는 상기 전류의 통과경로와는 별도로 인출되어 이 양 단부로부터 떨어진 위치인 신체표면에 각각 접촉시킨 2개의 측정용 전극을 포함하며, 상기 통전용 전극으로부터 흐르는 교류전류에 의하여 상기 측정대상 신체부위의 양 단부 사이에 발생하는 전위차를 측정하는 전압계측수단과,

d) 상기 전위차의 측정치와 상기 교류전류의 전류치로부터 상기 측정대상 신체부위에 대응하는 임피던스를 계산하는 연산수단을 구비하고,

상기 추정수단은, 상기 연산수단에 의한 임피던스값 또는 그 값과 신체특정화정보를 이용하여, 그 측정대상 신체부위 또는 그 피검자의 신체 전체의 신체조성에 관련한 정보를 추정하며,

상기 통전용 전극 및 측정용 전극을 각각 4개씩으로 하고,

이 4개의 통전용 전극 중 2개의 통전용 전극 사이에 선택적으로 상기 교류전류를 흐르게 하는 통전용 전극 선택수단을 구비함과 동시에,

상기 전압계측수단은,

상기 4개의 측정용 전극 중 2개의 측정용 전극을 선택하여, 그 전극 사이의 전위차를 측정하고,

좌우 손목부근 및 좌우 발목부근의 합계 4군데, 혹은 좌우 팔꿈치 부근 및 좌우 무릎 부근의 합계 4군데에, 이 측정용 전극을 각각 1개씩 접촉시킴과 동시에,

좌우 손목부터 손가락끝까지, 좌우 발목부터 발가락끝까지의 위치에, 상기 통전용 전극을 각각 1개씩 접촉시키는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
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제11항에 있어서,

좌우의 손목 부근 및 좌우의 발목 부근의 합계 4군데와, 좌우의 팔꿈치 부근 및 좌우의 무릎 부근의 합계 4군데 사이에서, 상기 4개의 측정용 전극의 접촉위치의 변경을 행하고,

각각 접촉위치에 있어서, 소정의 신체부위의 임피던스를 측정하도록 한 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
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제21항에 있어서,

피검자의 신체에 있어서의 전극의 접촉위치를, 화상정보, 문자정보 또는 음성정보의 적어도 어느 하나에 의하여 지시하는 작업유도수단을 구비한 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
제23항에 있어서,

상기 작업유도수단은,

신체를 본뜬 신체모의도형(身體模擬圖形) 상에, 상기 측정용 전극을 장착하기 위한 위치를 나타내는 마커(marker)를 중첩하여 표시하는 화상표시수단과,

이 측정용 전극을 소정위치에 장착한 상태에서의 측정이 종료된 후, 다음으로 이 측정용 전극을 장착하기 위한 위치로 상기 마커의 표시를 변경하기 위하여, 상기 화상표시수단을 제어하는 표시제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
제24항에 있어서,

상기 표시제어수단은, 상기 신체모의도형에 있어서, 측정 중인 신체부위를 다른 신체부위와 식별가능하게 표시하기 위하여, 상기 화상표시수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
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제11항, 제21항, 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 신체특정화정보로서 신장(身長)을 포함하고,

상기 추정수단은,

피검자의 적어도 신장을 포함하는 정보로부터 사지(四肢)길이 또는 더욱 세분화된 신체부위길이를 추정하고,

이 추정치를 참조하여 사지 또는 더욱 세분화된 신체부위마다의 신체조성정보를 구함과 동시에,

구해진 신체조성정보를 시각적으로 표시하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
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