KR20030081188A - 신체조성 측정장치 - Google Patents

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KR20030081188A
KR20030081188A KR10-2003-0023235A KR20030023235A KR20030081188A KR 20030081188 A KR20030081188 A KR 20030081188A KR 20030023235 A KR20030023235 A KR 20030023235A KR 20030081188 A KR20030081188 A KR 20030081188A
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마스오요시히사
요시다가즈히코
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가부시키가이샤 시마쓰세사쿠쇼
가부시키가이샤 아트헤븐나인
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Abstract

대퇴부의 근육량이나 좌우 밸런스를 정밀도가 좋고 또한 간편하게 측정한다.
본체부(10)는, 뻗은 다리를 얹었을 때에 굴신각도(屈伸角度; bending angle)(θ)가 약 160°로 되기 위한 테이퍼부(11L, 11R)를 가지고, 무릎 뒤에 접촉하는 측정용 전극(14L, 14R)을 이 테이퍼부의 두정부(頭頂部)에, 손에 쥠으로써 손바닥에 접촉하는 측정용 전극(15L, 15R)을 본체부(10)의 양 측면에 돌출 설치된 그립 바(grip bar)(12L, 12R)에, 종아리부(calf)에 접촉하는 통전용 전극(13L, 13R)을 테이퍼부의 경사면에 구비한다. 이로써, 피검자의 양 종아리부 사이에 전류를 흐르게 하고, 그에 따라 좌우 대퇴부에 유도되는 전압을 독립적으로 측정하여, 임피던스를 산출한다. 그리고, MRI로 미리 수집된 데이터에 근거한 회귀분석에 의하여 작성된 추정식(推定式)을 사용하여, 임피던스의 측정치와 신장, 체중 등의 신체특정화정보로부터 대퇴부의 근육량이나 좌우 밸런스 등의 신체조성을 추정한다.

Description

신체조성 측정장치{Body composition measurement apparatus}
본 발명은, 피검자 신체의 생체전기 임피던스(이하, 간단히 「임피던스」라고 한다)를 측정하여, 이 임피던스의 측정치나 신장, 체중, 연령, 성별 등의 신체특정화정보를 이용하여 해당 피검자의 체지방량, 근육량, 근력, 골밀도, 골량, 제지방량, 체지방율, 기초대사량 등의 신체조성이나 건강상태에 관련한 각종 정보(여기서는, 이들 전체를 포함하여 신체조성정보라고 한다)를 추산하여 제시하는 신체조성 측정장치에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 착석 또는 반듯이 누운 상태에서 피검자가 간편하게 측정을 행할 수 있는 것을 의도한 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, 신체의 임피던스를 측정하여, 이 측정치를 이용하여 체지방율 등을 추정하는 것과 같은 연구는 여러 곳에서 행하여지고 있다. 그 방법의 하나는 소위 4전극법이라고 불리우는 것으로, 예컨대 피검자의 오른손등과 왼발등에 통전용전극을 장착함과 동시에, 그 통전용 전극의 안쪽, 예컨대 오른손목과 왼발목에 측정용 전극을 장착한다. 그리고, 양 통전용 전극 사이에 신체를 거의 종관(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 전류경로로서 임피던스를 측정하고 있다. 한쪽 손과 한쪽 다리의 사이를 전류경로로서 그 사이의 전위차를 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 결과에 나타나기 어렵고, 결과적으로 신뢰성을 결여하는 것이 된다. 한편, 양 손 사이나 양 다리 사이를 전류경로로서 그 사이의 전위차를 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, 수중체중 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, 제지방 구성조직인 근육, 뼈의 임피던스에의 기여 정도의 상위(相違)가 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 하고 있다. 그러나, 어린이 등의 비성인이나 노령자, 혹은 운동선수와 같은 신체적으로 특수한 집단 등에 있어서는, 구성비율 및 전기적 특성 모두 개인차에 의하여 상기 조건으로부터 크게 벗어나는 경우가 많고, 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 재는 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, 마찬가지의 것을 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 보내는 것에 불충분한 점을 커버하는 것과 같은 생활환경의 개선 및 다이어트(식사 및 운동메뉴)를 제공하는 것과 같은 필요성이 크게 증대할 것이라고 생각된다.
이와같은 요구를 채우기 위해서는, 근육량을 시작으로 하는 상기 각종 신체조성정보를 정밀도 좋게 측정할 수 있는 것은 물론이고, 병원이나 스포츠시설(헬스클럽 등) 등의 특별한 시설에서 사용되는 이외에, 일반 사람이 자택 등에서 간편하게 측정할 수 있는 것이 중요하다. 즉, 측정에 숙련을 필요로 하지 않아서 피검자 혼자서라도 측정을 행할 수 있고, 게다가 무리한 자세를 취할 필요가 없는 것이 바람직하다. 당연히, 가격이 염가이고, 경우에 따라서는, 어느 정도의 휴대성이나 수납 스페이스가 작은 것이 필요하다.
그런데, 종래부터, 고령자나 병원ㆍ사고의 요양자가 신체적으로 자립한 일상생활을 보내기 위한 능력을 어느 정도 가지고 있는 것인가를 판단하기 위하여, 일상생활동작(ADL: Activity Daily Life 또는 (Living)) 평가법이 알려져 있다. 지금까지 ADL평가법으로서 바셀지수나 FIM이 사용되고 있지만, 다른 시설에서의 평가를 비교하거나, 평가의 절대성을 유지하기 위해서는, 보다 객관적인 ADL평가법이 요구된다.
ADL평가법의 하나의 관점은, 주로 자립보행이 가능한지 여부이고, 이것에 가장 관계하는 것이 대퇴 전부(前部)의 근육인 대퇴사두근(大腿四頭筋)인 것이 알려져 있다. 대퇴사두근은 연령증가에 수반하여 쇠약해지기 쉬워져, 이 근육이 쇠약해지면 보행시에 무릎이 올라가기 어렵고, 예컨대 매우 낮은 단차(다다미의 테두리 등)에서 발이 걸려 넘어지거나, 계단으로 오르내림이 곤란해진다. 또한, 좌우의 대퇴사두근의 근력차가 크면, 골반이나 관절에 부담이 됨과 동시에 좌우의 언밸런스가 생길 가능성이 있다. 관절은 한번 마멸(磨滅)하면 재생하지 않기 때문에, 기울어진 부담에 의하여 좌우 한쪽의 관절이 극도로 마멸하면, 그에 따라 그 사람의 수명이 결정되는 것이 될지도 모른다. 따라서, 피검자에게 ADL지표치나 이에 근거하는 적절한 어드바이스 정보를 제공하기 위하여, 대퇴사두근의 근육량이나 근력을 정밀도 좋게 측정하는 것은 매우 유용하다.
본 발명은 이와 같은 점에 감안하여 이루어진 것이고, 그 큰 목적으로 하는 바는, 피검자의 체지방, 근육량, 근력, 골량, 골밀도 등의 양이나 밸런스 등의 각종 신체조성정보를 간편하면서도 정밀도 좋게 측정할 수 있는 신체조성 측정장치를제공하는 것이고, 특히 피검자 하지(下肢)의 근육량 등의 ADL평가에 유용한 각종 신체조성정보를 손쉽게 제공할 수 있는 신체조성 측정장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 신체조성 측정장치에서 사용하는 측정방법에 대응하는 인체의 임피던스 구성의 근사(近似)모델도.
도 2는 도 1의 근사모델도를 실제 측정에 적용하는 경우의 간략화한 모델도.
도 3은 MRI로 취득하는 신체부위의 단면영상을 나타낸 개념도(A) 및 신체부위의 길이방향에 대응한 각 조직의 면적분포도(B).
도 4는 본 측정방법에서 이용하는 원주형상의 조성모델(A) 및 등가회로(B).
도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 신체조성 측정장치의 외관사시도.
도 6은 제1실시예에 의한 신체조성 측정장치를 사용한 측정상태를 나타낸 사시도.
도 7은 제1실시예에 의한 신체조성 측정장치를 사용한 측정상태를 설명하는 측면도.
도 8은 제1실시예에 의한 신체조성 측정장치의 전기계 구성도.
도 9는 제1실시예에 의한 신체조성 측정장치로 측정을 행할 때의 순서를 나타낸 플로차트.
도 10은 제1실시예에 의한 신체조성 측정장치로 측정을 행하는 경우의 인체의 임피던스 구성의 근사모델도.
도 11은 제1실시예의 변형예의 의한 신체조성 측정장치의 외관사시도.
도 12는 도 11의 측정장치를 사용한 측정상태를 나타낸 측면도.
도 13은 제1실시예의 변형예에 의한 신체조성 측정장치의 외관사시도.
도 14는 도 13의 측정장치를 사용한 측정상태를 나타낸 사시도.
도 15는 제1실시예의 변형예에 의한 신체조성 측정장치의 외관사시도.
도 16은 도 15의 측정장치를 사용한 측정상태를 나타낸 사시도.
도 17은 제1실시예의 변형예에 의한 신체조성 측정장치의 외관사시도.
도 18은 제1실시예의 변형예에 의한 신체조성 측정장치의 외관사시도.
도 19는 도 18의 측정장치를 사용한 측정상태를 나타낸 평면도.
도 20은 본 발명의 제2실시예에 의한 신체조성 측정장치의 외관도이고, (A)는 평면도, (B)는 저면도.
도 21은 제2실시예에 의한 신체조성 측정장치를 사용한 측정상태를 나타낸 측면도.
도 22는 제2실시예의 변형예에 의한 신체조성 측정장치의 외관도이고, (A)는 정면도, (B)는 저면도.
도 23은 도 22의 측정장치를 사용한 측정상태를 나타낸 측면도.
도 24는 제2실시예의 변형예에 의한 신체조성 측정장치의 외관사시도.
도 25는 도 24의 측정장치를 사용한 측정상태를 나타낸 평면도.
도 26은 본 발명의 제3실시예에 의한 신체조성 측정장치의 외관도이고, (A)는 측면도, (B)는 평면도.
도 27은 도 26의 측정장치를 사용한 측정상태를 나타낸 측면도.
도 28은 도 26의 측정장치에 의한 측정시의 발 부분의 확대사시도.
도 29는 본 발명의 제4실시예에 의한 신체조성 측정장치의 제1측정유닛의 외관사시도.
도 30은 제4실시예에 의한 신체조성 측정장치의 제2측정유닛의 외관도이고, (A)는 측면도, (B)는 평면도.
도 31은 제4실시예에 의한 신체조성 측정장치를 사용한 측정상태를 나타낸 측면도.
도 32는 제1측정유닛의 전기계 구성도.
도 33은 제2측정유닛의 전기계 구성도.
도 34는 본 발명의 제5실시예의 신체조성 측정장치의 외관사시도.
도 35는 제5실시예에 의한 신체조성 측정장치의 일부 사시도.
도 36은 제5실시예에 의한 신체조성 측정장치를 사용한 측정상태를 나타낸 사시도.
도 37은 제5실시예의 변형예에 의한 신체조성 측정장치의 외관사시도.
도 38은 도 37의 측정장치의 일부 확대도.
도 39는 도 37의 측정장치를 사용한 측정상태를 설명하기 위한 일부측면도.
도 40은 제5실시예의 다른 변형예에 의한 신체조성 측정장치를 사용한 측정상태를 나타낸 사시도.
도 41은 도 40의 측정장치의 일부 사시도.
도 42는 본 발명의 제6실시예에 의한 신체조성 측정장치의 일부 확대도.
도 43은 제6실시예에 의한 신체조성 측정장치를 사용한 측정상태를 나타낸 외관사시도.
도 44는 본 발명의 제7실시예에 의한 신체조성 측정장치에 있어서의 측정상태를 나타낸 측면도.
도 45는 본 발명의 제1실시예의 다른 변형예에 의한 신체조성 측정장치의 외관사시도.
도 46은 도 45의 측정장치를 사용한 측정상태를 나타낸 측면도.
도 47은 본 발명의 제1실시예의 다른 변형예에 의한 신체조성 측정장치를 사용한 측정상태를 나타낸 측면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 본체부
100 : 연산ㆍ제어부
101 : 전류원
102 : 전극절환부
103 : 차동증폭기
104 : 밴드 패스 필터(BPF)
105 : 검파부
106 : 증폭기
107 : 아날로그 디지털(A/D) 변환기
108 ; 전원부
13L, 13R, 45L, 45R, 413L, 413R : 통전용 전극
14, 14L, 14R, 15, 15L, 15R, 35L, 35R, 36L, 36R, 32L, 32R, 46L, 46R, 47L, 47R, 415L, 415R : 측정용 전극
16 : 조작표시부
161 : 조작 키
162 : 표시기
11L, 11R : 테이퍼부
12L, 12R : 그립 바(grip bar)
17L, 17R : 바
18L, 18R : 지지각부(支持脚部)
19 : 측정대
20L, 20R : 케이블
22L, 22R : 오목부
30 : 수평대
31 : 스탠딩 플레이트
33 : 레일
34 : 전극유지체
400 : 연산ㆍ제어부
41 : 제1측정유닛
410 : 본체부
412L, 412R : 그립부
416, 421 : 적외(赤外) 통신 모듈
42 : 제2측정유닛
422 : 표시기
51 : 등받이부
52 : 좌면(座面)
53 : 에이프런부
54 : 다리올림부
55L, 55R : 팔걸이
56L, 56R : 발위치결정부
57 : 유지판
60 : 회전운동지지체
61 : 축
62L, 62R : 바
63 : 측정유닛
64 : 케이블
71 : 상부 마사지부
72 : 하부 마사지부
73 : 팔걸이
80 : 적외(赤外) 히터
81 : 에어 마사지부
체중계 등의 종래에 잘 알려져 있는 측정장치에 있어서의 측정자세는 서 있는 자세이다. 그러나, 서 있으면 부종이나 서 있는 자세를 유지하기 위한 근육의 긴장 등의 영향이 커진다. 그래서, 본 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 특히 하지부의 근육량, 골밀도 등을 높은 정밀도로 측정하기 위하여, 하지부의 근육에 하중이 걸리기 어렵고 편안한 상태에서의 측정을 행할 수 있는, 착석 자세 또는 반듯이 누은 자세에서의 측정을 행하도록 배려되어 있다.
즉, 제1발명에 관련되는 신체조성 측정장치는,
a)피검자의 신체 중 소정의 측정대상부위의 단부(端部)에 있는 관절의 각도를 소정치로 유지하기 위한 측정자세유지 보조수단과,
b)상기 피검자 신체의 소정 개소에 복수의 전극을 접촉시키기 위하여 고정적 또는 이동가능하게 이 전극을 유지하는 전극유지수단과,
c)상기 전극을 사용하여 상기 측정대상부위의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정수단과,
d)측정된 임피던스에 근거하여 피검자의 상기 측정대상부위에 대응하는 또는 신체 전체의 신체조성이나 건강상태에 관련한 각종 정보를 추정하는 추정연산수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
여기서, 「신체조성이나 건강상태에 관련한 각종 정보」라는 것은, 예컨대피검자의 체지방량(율), 제지방율(양), 체내수분량(율), 근육량(율), 골량(율), 근력, 골밀도, 비만도, 기초대사량, 에너지대사량, 일상생활동작의 능력을 재는 ADL지표치 등의 것이고, 상기 양이나 율은 신체 전체, 신체의 각 부위마다, 혹은, 좌우, 상하, 가까운 부위와 먼 부위 등의 밸런스 상태 등을 대상으로 할 수 있다.
상기 제1발명에 관련되는 신체조성 측정장치에 있어서, 측정대상부위라는 것은, 구성조직의 단면적 비율이 대략 일정하고 소정 길이의 원주형상 모델로 하여 근사할 수 있는 것과 같은 부위이고, 구체적으로는, 예컨대 손목으로부터 어깻죽지(견봉점(肩峰點; acromion) 부근)까지의 완부와 발목으로부터 다리의 사타구니(전자점(轉子點; trochanterion) 부근)까지의 각부를 좌우 각각 하나의 신체부위로 하고, 동체(胴體)를 체간부로서 하나의 신체부위로 할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 완부를 팔꿈치로부터 두 개로 분리하여, 전(前)완부, 상(上)완부의 두 개의 신체부위로 할 수 있다. 각부에 대해서도 마찬가지로, 무릎으로부터 두 개로 분리하여, 하퇴부, 대퇴부의 두 개의 신체부위로 할 수 있다. 그리고 또한, 상지부에 있어서 손목으로부터 손등의 손가락의 뿌리부근까지의 부분을 하나의 신체부위로 하고, 하지부에 관해서도 발목으로부터 발등의 발가락 뿌리부근까지의 부분을 하나의 신체부위로 할 수도 있다. 그리고 또한, 이들 신체부위를 보다 상세하게 구분한 단위를 하나의 신체부위로 하여도 좋고, 예컨대 좌우 전완부의 손목부근이나 하퇴부의 발목부근을 하나의 신체부위로 하여도 좋다.
이러한 측정대상부위의 근육량 등을 추산할 때에는, 이 측정대상부위의 길이나 단면적과 같은 사이즈가 파라미터가 되지만, 예컨대 하지부의 굴근군(屈筋群)및 신근군(伸筋群)의 근육길이나 근육단면적은 무릎의 굽힘각도에 의존하고, 상지부의 굴근군 및 신근군의 근육길이나 근육단면적은 팔꿈치의 굽힘각도에 의존한다. 그 때문에, 무릎이나 팔꿈치 등의 관절의 각도를 일정하게 유지한 상태가 아니면 재현성이 높은 측정이 어렵다. 또한, 무릎이나 팔꿈치를 완전히 곧바로 뻗은 상태보다도 조금 굽어진 상태인 편이, 그 관절을 사이에 둔 전후의 위치를 확실하게 포착할 수 있고, 전극의 접촉위치의 위치결정이 행하기 쉽고, 위치어긋남 등이 생기기 어렵다. 또한, 전극의 위치결정을 정확히 행할 수 있음으로써, 임피던스측정의 정밀도도 향상한다.
제1발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 측정자세유지 보조수단에 의하여 무릎이나 팔꿈치 등의 관절의 각도를 소정치로 고정적으로 유지한다. 여기서 소정치는 관절을 무리하게 굽힐 필요가 있는 각도가 아니고, 어디까지나 피검자에게 부담을 주지 않고 자연스러운 자세에서의 굽힘이 가능한 각도이다. 이렇게 하여 고정된 관절을 단부(端部)로 하는 측정대상부위의 임피던스를 측정하는 것에 적절한 소정 개소에 복수의 전극을 접촉시키기 위하여, 이 전극을 고정적 또는 이동가능하게 유지하는 전극유지수단이 사용된다. 그리고, 이들 전극을 사용하여 임피던스 측정수단에 의하여 측정대상부위의 임피던스를 측정하고, 추정연산수단은 그 임피던스에 근거하여 그 측정대상부위에 대응하는 신체조성정보나, 또한 신체 전체의 신체조성정보를 추정한다.
따라서, 제1발명에 관련되는 신체조성 측정장치에 의하면, 측정대상부위의 근육조직, 지방조직, 골조직 등의 각 신체조성조직의 단면적이 측정 중 거의 일정하게 유지되고, 또한 측정을 위한 전극의 접촉위치가 정확하게 결정되므로, 높은 정밀도로 피검자의 측정대상부위에 대응하는 또는 신체 전체의 신체조성이나 건강상태에 관련한 각종 정보를 추정할 수 있고, 더 나아가서는, 피검자에 대하여 건강관리나 건강증진, 혹은 갱생, 트레이닝 등에 관한 적확한 어드바이스를 주는 것이 가능하게 된다.
또한, 특히 무릎이나 팔꿈치와 같은 하나 또는 좌우 한 쌍의 관절을 단부(端部)로 하는 측정대상부위를 측정하는 구성이면, 장치는 소형으로서 취급도 용이하다. 따라서, 간편한 측정이 가능하고, 장치 자체의 코스트도 억제할 수 있다.
상기 신체조성조직 중에서 상지부나 하지부의 굴근군 및 신근군의 근육길이나 근육단면적은 팔꿈치나 무릎의 굽힘각도에 의존하는 정도가 크기 때문에, 관절의 각도를 자연스러운 굽힘각도로 고정한 상태에서 측정할 수 있는 것은 정밀도의 향상에 크게 기여한다.
그래서, 제2발명에 관련되는 신체조성 측정장치는,
a)피검자의 신체 중 소정의 측정대상부위의 단부에 있는 관절의 각도를 소정치로 유지하기 위한 측정자세유지 보조수단과,
b)상기 피검자 신체의 소정 개소에 복수의 전극을 접촉시키기 위하여 고정적 또는 이동가능하게 이 전극을 유지하는 전극유지수단과,
c)상기 전극을 사용하여 상기 측정대상부위의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정수단과,
d)측정된 임피던스에 근거하여 피검자의 상기 측정대상부위에 대응하는 또는신체 전체의 근육량을 추정하는 추정연산수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
이러한 신체조성 측정장치에 의하면, 피검자의 근육량을 간편하게 정밀도 조게 측정할 수 있으므로, 예컨대 운동선수 등, 특히 신체능력의 향상을 도모하고 있는 사람이나, 갱생치료 등에 의하여 운동능력의 회복을 도모하고 있는 사람 등에 대하여, 훈련 등의 지표가 되는 적확한 정보를 줄 수 있고, 높은 동기 마련을 제공할 수 있다. 또한, 특히 연령증가에 수반하여 쇠약해지기 쉬운 대퇴사두근의 근육력이나 좌우 밸런스를 측정함으로써, 고령자나 질병ㆍ사고의 요양자가 신체적으로 자립한 일상생활을 보내는 것이 가능한지 여부를 판단하는 지표를 주고, 나아가서는, 일상생활을 보내는 것에 불충분한 점을 커버하는 것과 같은 생활환경의 개선이나 다이어트(식사 및 운동메뉴)에 관한 지침 등을 제공하는 것이 가능하게 된다.
또한 일반적으로, 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.
그래서, 제3발명에 관련되는 신체조성 측정장치는,
a)피검자의 신체 중 소정의 측정대상부위의 단부에 있는 관절의 각도를 소정치로 유지하기 위한 측정자세유지 보조수단과,
b)상기 피검자 신체의 소정 개소에 복수의 전극을 접촉시키기 위하여 고정적또는 이동가능하게 이 전극을 유지하는 전극유지수단과,
c)상기 전극을 사용하여 상기 측정대상부위의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정수단과,
d)측정된 임피던스에 근거하여 피검자의 상기 측정대상부위에 대응하는 또는 신체 전체의 골밀도를 추정하는 추정연산수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
여기서는, 측정대상부위로서 발목부근이나 손목부근 등의 골조직의 점유비율이 큰 부위를 선정함으로써, 골조직에 관한 정보를 정밀도 좋게 측정할 수 있다. 이 제3발명에 관련되는 신체조성 측정장치에 의하면, 고령자나 특정 질병이환자(疾病罹患者) 등 골조직의 열화에 주의를 기울일 필요가 있는 사람에 대하여, 정확하게 골밀도를 측정할 수 있다. 또한, 이러한 피검자는 일반적으로 서 있거나 팔을 앞쪽으로 올린 상태의 유지와 같은 자세를 계속하는 것이 곤란한 사람도 많지만, 제3발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 무리한 자세를 취하지 않고, 게다가 힘 등을 줄 필요없이 관절의 각도가 확정되므로, 피검자에게 주는 신체적 부담이 작아도 된다.
또한, 제1 내지 제3발명에 관련되는 신체조성 측정장치의 일태양으로서, 임피던스 측정수단 c)는,
c1)적어도 지방조직, 근육조직 및 골조직에 대응하는 각각의 임피던스를 병렬로 접속한 모델로 그 신체부위의 임피던스를 근사(近似)할 수 있고, 또한 상기 각 조직의 구성비율 및 이 구성비율 전체와 개개의 조직과의 전기적 특성이 일정하다고 간주할 수 있는 것과 같은 신체부위마다로 인간의 전신을 분할하여 구성한 모델에 근거하여, 1개 또는 직렬접속된 복수의 상기 신체부위로 이루어지는 측정대상부위의 임피던스를 측정하도록 피검자의 신체에 접촉되는 복수개의 통전용 전극 및 복수개의 측정용 전극과,
c2)상기 통전용 전극을 통하여 적어도 상기 측정대상부위를 종관(縱貫)하는 소정 주파수의 교류전류를 흐르게 하는 전류공급수단과,
c3)이 교류전류에 의하여 상기 측정대상부위에 유도되는 전압을 상기 측정용 전극을 사용하여 측정하는 전압측정수단과,
c4)이 전압측정치와 상기 교류전류의 전류치로부터 상기 측정대상부위에 대응하는 임피던스를 산출하는 연산수단을 포함하는 구성으로 할 수 있다.
또한, 추정연산수단 d)는,
복수의 사전(事前) 피검자의 전신 및/또는 각 신체부위마다의 임피던스 측정결과와, 각 사전 피검자의 전신 및/또는 각 신체부위의 내부를 관찰함으로써 얻어진 이 사전 피검자의 전신 및/또는 각 신체부위마다의 신체조성 기준정보에 근거하여 작성되는, 또는 더욱이 사전 피검자의 신체특정화정보를 더하여 작성되는 추정식(推定式)을 이용하여, 해당 피검자의 측정대상부위에 대응하는 또는 이 피검자의 신체 전체의 신체조성이나 건강상태에 관련한 각종 정보, 근육량 또는 골밀도를 추정하는 구성으로 할 수 있다.
여기서 「각 사전 피검자의 전신 및/또는 각 신체부위의 내부를 관찰하는」수단은, 바람직하게는 비파괴적인 관찰을 행하는 것이고, 예컨대 핵자기공명 이미징장치(MRI)나 CT스캔장치 등, 외부로부터 신체 내부의 단면영상을 취득할 수 있는 장치를 사용할 수 있다. 예컨대 MRI에 의하면, 인체의 복강, 팔, 다리 등을 소정 간격마다 둥글게 자른 단면영상을 촬영할 수 있기 때문에, 그 단면영상마다 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 후에 서술하는 신체특정화정보)이 상위한 다수의 모니터(사전 피검자)에 대하여 그와 같은 관찰에 근거하는 계측을 행함과 동시에 각 신체부위에 대응한 임피던스를 측정하고, 이들 결과에 근거하여 추정식을 작성하도록 하여 두면, 정밀도가 높은 추정식을 얻을 수 있다.
그리고 또한, 제1 내지 제3발명에 관련되는 신체조성 측정장치에서는, 피검자의 신체특정화정보를 취득하는 신체특정화정보 취득수단을 더욱 구비하고, 상기 추정연산수단은, 측정된 임피던스와 상기 신체특정화정보에 근거하여, 해당 피검자의 측정대상부위에 대응하는 또는 이 피검자의 신체 전체의 신체조성이나 건강상태에 관련한 각종정보, 근육량 또는 골밀도를 추정하는 구성으로 할 수 있다.
상기 신체특정화정보에는, 피검자의 체격에 관한, 예컨대 신장, 체중, 신체의 일부(각부 등)의 길이나 그 주위길이와 같은 신체부위의 부분적인 사이즈 등의 정보 이외에, 연령, 성별 등을 포함하지만, 그 외에, 질병이나 부상 등의 이력 등 신체, 건강에 영향을 주는 각종 정보를 포함할 수 있다. 이러한 신체특정화정보는 신체조성에 매우 큰 상관을 가지는 것이므로, 이러한 정보를 참조함으로써 신체조성의 추정 정밀도를 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 신체특정화정보는 피검자 자신이나 측정담당자 등에 의한 입력조작에 의하여 입력되도록 하여도 좋지만, 상기 신체특정화정보 취득수단은, 신체특정화정보의 하나로서 주어지는 피검자의 신장에 근거하여, 또는 더욱 체중, 연령, 성별 등을 감안하여 측정대상부위의 사이즈를 추산하고, 이들을 또한 신체특정화정보의 하나로 하는 부위길이 추산수단을 포함하는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 상기 신체특정화정보 취득수단은, 피검자의 측정대상부위의 사이즈를 실측하기 위한 사이즈계측수단을 포함하는 구성으로 하여도 좋다. 이로써, 상기와 같이 측정대상부위길이를 추정하는 경우보다도, 그 사이즈의 정밀도가 향상하므로, 결과적으로, 신체조성정보의 추산정밀도도 향상한다.
그런데, 통상, 사전 피검자에 대한 상기와 같은 임피던스측정이나 MRI를 사용한 신체내부의 계측은 반듯이 누운 자세로 무릎이나 팔꿈치 등의 관절을 똑바로 뻗은 상태, 즉 굽힘각도가 약 180°인 상태에서 행하여진다. 이러한 자세에서는, 임피던스 측정시와 신체내부계측시에서, 예컨대 대퇴부 근육의 사이즈(근육길이 및 근육단면적)가 거의 동일하므로, 정확한 추정식을 구할 수 있다. 이렇게 하여 얻어지는 추정식을 사용하여 피검자에 대한 신체조성의 추정연산을 행하는 경우, 추정오차를 가장 작게 하기 위하여 최적인 상태는, 피검자의 측정자세가 상기 사전 피검자의 측정자세와 동일한 상태이다. 왜냐하면, 그에 따라 피검자의 신체 중의 굴근군 및 신근군의 굴신상태가, 상기 사전 피검자와 마찬가지의 상태가 되기 때문이다. 따라서, 추정식에 준하여 높은 추정 정밀도로 피검자의 신체조성을 추정하기위해서는, 무릎이나 팔꿈치의 각도를 180°로 하는 것이 최적이다. 그리고, 여기서 말하는 「180°」라는 것은 통상의 사람이 관절을 똑바로 뻗은 상태의 것이고, 반드시 각도가 정확히 180°인 것은 아니다.
한편, 고령자나 신체의 유연성이 낮은 피검자에게는, 바닥면에 착석한 상태에서 양 다리를 뻗어서 관절의 굽힘각도를 180°로 하는 것은 반드시 편한 자세라고는 말할 수 없다. 즉, 무릎을 조금 굽힘으로써 다리 뒤쪽의 근육을 느슨하게 한 상태가, 피검자에게 더욱 편한 자세인 경우가 많다. 또한, 후술하는 바와 같이 임피던스의 측정정밀도는 이 측정할 때의 전극의 접촉위치의 영향을 받으므로, 전극의 접촉위치 정밀도를 높게 하지 않으면 측정의 재현성을 유지하는 것이 어렵다. 무릎을 똑바로 뻗은 상태에서는 전극의 접촉위치를 결정하기 어렵지만, 무릎을 조금 굽힌 상태로 유지하면, 무릎을 사이에 둔 다리 뒤쪽에 있어서의 전극의 접촉위치를 확정하기 쉽다. 그러나, 무릎을 구부려 대퇴부나 하퇴부의 근육길이나 단면적이 상기 조건에서 벗어나면, 추정정밀도의 저하가 문제가 된다.
일반적으로는, 무릎을 180°에서 20°정도 굽혔을 때, 그 전후의 근육길이나 단면적의 변화량은, 무릎을 강하게 굽혔을(예컨대 120°∼110° 이하) 때에 비하면 상대적으로 작고, 이와 같은 측정에 있어서 각도편차에 의한 영향을 최소한으로 멈출 수 있다. 따라서, 관절의 굽힘각도가 160° 전후이면, 상기 조건을 만족하고, 자세도 비교적 편하고, 또한 전극의 위치결정 정밀도도 충분히 높게 할 수 있다. 단, 일반적으로는 무릎을 좀더 굽힌 상태의 쪽이 편한 자세이므로, 약간 정밀도를 희생하여도 측정하기 쉬운 것을 중시한 경우에는 굽힘각도를 140°정도로 하는 것이 좋다.
이러한 이유로, 추정정밀도의 점에서는 관절의 굽힘각도가 180°인 것이 바람직하지만, 피검자에게의 측정하기 쉬움(자세의 편함) 및 전극의 위치결정 정밀도의 확보의 용이성에서는, 굽힘각도가 약 140°∼180° 미만인 것이 바람직하다. 따라서, 제1 내지 제3발명에 관련되는 신체조성 측정장치의 일태양으로서, 측정자세유지 보조수단은, 피검자의 관절의 각도를 약 140°∼180° 범위 내의 소정각도로 유지하는 것으로 하면 좋다. 그리고, 여기서 「180°미만」이라는 것은 상기 「180°」가 아닌 상태, 요컨대 관절을 똑바로 뻗은 상태가 아닌 상태이므로, 의식적으로 관절을 약간 굽힌 상태의 것을 말한다.
이와 같은 측정자세를 유지하기 위하여, 측정자세유지 보조수단은, 양 다리를 앞쪽으로 뻗어서 앉은 자세를 취하는 피검자에 대하여, 이 다리의 아래쪽에 있어서 적어도 무릎 뒤쪽을 담당하여 지지하는 것인 구성으로 할 수 있다. 구체적으로는, 일태양으로서, 측정자세유지 보조수단은, 다리를 얹기 위한 얕은 대(臺)형상 또는 삼각형상의 경사면을 가지는 것인 구성으로 할 수 있다. 또한 다른 태양으로서, 측정자세유지 보조수단은, 무릎뒤를 담당하여 지지하는 대략 수평인 봉상체(棒狀體)를 소정의 높이로 갖는 것인 구성으로 하여도 좋다.
또한, 고령자나 병약자 등에게는, 바닥면 위에 앉아서 다리를 앞쪽으로 뻗는 것과 같은 자세를 취하는 것이 곤란한 경우도 있기 때문에, 측정정밀도의 저하를 허용하여도 한층 더 편한 자세로 측정하고자 하는 경우도 생각할 수 있다. 그래서, 이와 같은 이유로, 측정자세유지 보조수단은, 피검자 관절의 각도를 약 90°로 유지하는 구성으로 하여도 좋다. 이와 같은 측정자세를 유지하기 위하여, 측정자세유지 보조수단은, 피검자가 앉기 위한 좌면(座面)을 구비한 의자모양의 형태를 가지고, 피검자가 무릎을 거의 직각으로 접은 상태에서 발바닥이 바닥면 또는 이에 상당하는 대략 수평면에 맞닿는 높이에 상기 좌면이 마련된 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 의하면, 피검자는 바닥면에 앉는 것보다도 더욱 편한 자세로써 측정을 행할 수 있다.
또한, 제1 내지 제3발명에 관련되는 신체조성 측정장치의 일실시형태로서는, 측정용 전극으로서, 피검자의 양 무릎 근방에 각각 접촉하는 한 쌍의 전극과, 체간부 또는 상지부에 접촉하는 적어도 한 개의 전극을 구비하고, 한편, 통전용 전극으로서, 이 피검자의 체간부로부터 양 무릎보다도 먼 위치에 각각 접촉하는 한 쌍의 전극을 구비하는 구성으로 한다. 그리고, 체간부 또는 상지부에 접촉하는 적어도 한 개의 상기 측정용 전극은, 피검자의 손바닥에 접촉하는 것으로 하면 좋다. 이것은, 피검자가 물건을 잡는다는 지극히 자연스러운 행위에 의하여, 확실하게 손바닥에 측정용 전극을 밀착시킬 수 있기 때문이다. 또한, 통전용 전극은 피검자의 양 종아리부에 접촉하는 것으로 할 수 있다.
이 실시형태에 의한 신체조성 측정장치에서는, 한 쌍의 통전용 전극을 통하여 적어도 피검자의 양 대퇴부(측정대상부위)에 미약한 교류전류를 흐르게 한다. 이로써, 좌우 대퇴부에는 각각 전압이 유도된다. 이제, 전류경로로 되어 있지 않은 신체부위에는 전류가 흐르고 있지 않기 때문에 전압계측유도로 상에 전위차가 발생하지 않고, 전압을 계측하기 위하여 이 신체부위는 단순히 도전선인 것으로 간주할수 있다. 즉, 예컨대 피검자의 손바닥과 하지부(엄밀하게는 양 대퇴부가 접속되는 고간부(股間部) 부근)의 사이는, 그 부분에 존재하는 임피던스를 무시하고 단순한 도전선이라고 간주할 수 있다. 따라서, 예컨대 오른쪽 손바닥과 오른쪽 무릎 사이의 전위차를 계측하면, 그 전압측정경로 중의 전류경로는 우(右)대퇴부뿐이기 때문에, 우대퇴부의 임피던스에 의한 전위차를 계측하고 있는 것과 동등하다. 이와 같이 하여 얻어진 전압계측치와 전류치로부터, 우대퇴부의 임피던스를 산출할 수 있다.
상술한 바와 같이 하여 산출되는 임피던스는, 지방조직, 근육조직 및 골조직에 대응하는 각각의 임피던스를 병렬로 접속한 모델에서 그 신체부위의 임피던스를 근사할 수 있는 것과 같은 신체부위로서, 게다가 그들 각 조직의 구성비율 및 이 구성조직 전체와 개개의 조직과의 전기적 특성이 일정하다고 간주할 수 있는 것과 같은 단위의 신체부위에 대응한 것이다. 이와 같이 분할된 신체부위는, 신체조성을 산출할 때에 기준이 되는 모델, 즉 상기 MRI의 측정결과를 이용한 모델과 상당히 엄밀하게 일치한다. 그 때문에, 상술한 바와 같이 모델화된 신체부위에 대하여 매우 정밀도가 좋은 추정을 행할 수 있다.
구체적으로 상기 실시태양에 있어서, 상기 추정연산수단은, 적어도 피검자의 대퇴부의 근육량 또는 이 근육량과 상관을 가지는 다른 신체조성정보를 추산할 수 있다. 또한, 상기 추정연산수단은, 적어도 좌우 대퇴부의 근육량의 밸런스상태 또는 이 밸런스상태와 상관을 가지는 다른 신체조성정보를 추산하도록 할 수도 있다. 그리고 또한, 상기 추정연산수단은, 상기 신체특정화정보에 근거하여 추정한 대퇴부길이(大腿長)를 이용할 수 있다.
대퇴부의 근육에 관한 측정을 행하는 경우, 상기 이유에 의하여, 무릎의 굽힘각도를 일정하게 유지하지 않으면 재현성이 높은 측정이 불가능하다. 또한, 완전히 무릎을 똑바로 뻗은 상태보다도 조금 굽힌 상태인 편이, 무릎의 위치를 확실하게 포착할 수 있어, 측정용 전극의 위치결정이 행하기 쉽다.
예컨대 상기와 같이 무릎의 굽힘각도를 140°∼180° 미만으로 할 때, 무릎뒤는 굽힘의 정부(頂部)가 되므로, 무릎 근방에 접촉하는 상기 측정용 전극을 양 무릎의 뒤쪽에 접촉하는 위치에 배치하는 구성으로 함으로써, 측정용 전극의 위치결정을 정확하게 행할 수 있다.
그리고 또한, 무릎 근방에 접촉하는 상기 측정용 전극은, 다리를 얹기 위한 얕은 대(臺)형상 또는 삼각형상의 측정자세유지 보조수단의 두정부에 마련하고, 양 종아리부에 접촉하는 통전용 전극을 그 경사면에 마련하는 구성으로 하던가, 혹은, 그 측정용 전극을, 무릎뒤를 담당하여 지지하는 대략 수평인 상기 봉상체(棒狀體)의 상면(上面)에 마련하는 한편, 그 통전용 전극을 이 봉상체보다도 낮은 위치에 있어서 장딴지 이면에 접촉하도록 마련하는 구성으로 할 수 있다.
또 다른 태양으로서, 무릎 근방에 접촉하는 측정용 전극을, 양 무릎의 표면에 닿아서 눌려지도록 배치한 구성으로 할 수 있다. 통상, 다리를 굽힌 상태이면 물론이고, 거의 똑바로 뻗은 상태이어도 슬두(膝頭)는 조금 팽출(膨出)한다. 따라서, 이 부풀어 있는 부분을 이용하면, 무릎의 표면에 대해서 측정용 전극의 접촉위치를 확실히 정할 수 있다.
또한, 무릎 근방에 접촉하는 측정용 전극은, 해당 장치를 양 무릎 사이에 끼워 넣었을 때에 양 무릎의 내측에 접촉하도록 배치되어 있는 구성으로 하여도 좋다. 이에 따르면, 피검자가 양 다리를 오므리는 힘을 이용하여, 무릎의 내측에 대한 측정용 전극의 밀착성을 높일 수 있다.
또한, 손바닥에 접촉하는 측정용 전극은, 피검자가 잡는 그립형상 형태를 가지고, 상기 전극유지수단으로서, 이 그립형상 형태의 전극을 본체부로부터 끌어내기 위한 핸들을 구비하는 구성으로 할 수 있다.
또 다른 태양으로서, 손바닥에 접촉하는 측정용 전극은, 피검자가 잡는 그립형상 형태를 가지고, 전극유지수단으로서, 본체부로부터 케일블을 통하여 접속되어 있는 구성으로 할 수 있다. 또한, 손바닥에 접촉하는 측정용 전극은 본체부의 양 측면에 각각 배치되고, 피검자가 이 본체부의 양 측면에 손을 댔을 때에 이 측정용 전극이 손바닥에 접촉하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 전극유지수단은, 상기 측정용 전극의 접촉위치를 조정하기 위한 전극위치 조정수단을 구비하는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 의하면, 피검자 체격의 상위에 상관없이, 측정용 전극의 접촉위치를 소정 위치에 정확하게 맞추어, 정밀도가 높은 측정을 행할 수 있다. 또한, 전극위치 조정수단에는, 그 조정위치에 따라서 측정대상부위의 사이즈를 계측하기 위한 사이즈 계측수단이 병설되어 있는 구성으로 하여도 좋다. 이로써, 신체특정화정보의 하나인 측정대상부위의 사이즈를 수동으로 입력할 필요가 없어지고, 측정작업이 간략화된다. 또한, 측정대상부위의 사이즈의 입력 미스도 없어지고, 실측(實測)에 의한 정확한 값이 입력되므로, 결과적으로 신체조성정보의 추정정밀도가 향상한다.
또한, 제1 내지 제3발명에 관련되는 신체조성 측정장치의 일실시형태로서, 전기계(系)회로를 내장하는 상자형상 본체부의 양 측면, 하면(下面) 또는 그 근방의 면에 있어서 소정간격 이격한 위치에 상기 전극을 배치하고, 측정시에 양 무릎의 간격을 일정하게 벌린 상태에서 측정을 행할 수 있는 구성으로 할 수 있다. 즉, 양 다리가 접촉하여 버리면 정상적인 측정을 행할 수 없지만, 상기 구성에 의하여, 양 다리가 접촉하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 그리고, 상기 본체부의 전면 또는 상면에는 표시부를 마련하는 구성으로 하여도 좋다. 이 표시부에는, 예컨대 조작ㆍ입력에 관한 정보, 측정결과 등의 각종 정보로서, 문자나 그래프 등을 표시시킬 수 있다.
또한, 다른 실시태양으로서, 전극유지수단은, 피검자가 잡고서 신체 상의 임의의 위치로 이동가능한 것으로서, 상기 임피던스 측정수단은, 이 전극유지수단에 의하여 유지되는 측정용 전극의 접촉부위의 상위(相違)에 따른 임피던스의 측정을 행하는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 의하면, 적어도 한 개의 측정용 전극이 신체 상의 복수의 개소를 측정하기 위하여 겸용되므로, 장치의 코스트저감에 유리하다.
그리고 또한, 다른 실시태양으로서, 임피던스 측정수단은, 주로 피검자의 상지부(上肢部)에 대한 측정을 행하기 위한 제1유닛과, 하지부(下肢部)에 대한 측정을 행하기 위한 제2유닛으로 분리되고, 이 제1 및 제2유닛 사이를 신호의 송수신을 행하기 위한 케이블로 접속한 구성으로 할 수 있다. 또한, 이 제1 및 제2유닛 사이의 신호의 송수신을 무선으로 행하는 구성으로 하여도 좋다. 무선의 방식으로서는, 전파, 빛, 초음파 등 각종 생각할 수 있다. 전자의 구성에서는 케이블에 의한 접속에 의하여 코스트를 저감하는 것이 가능하고, 한편, 후자의 구성에서는, 케이블이 없으므로 측정시나 취급시에 번잡함이 없다.
그리고 또한, 다른 실시태양으로서, 상기 측정자세유지 보조수단에는, 피검자 신체의 적어도 일부에 자극을 주는 자극인가수단이 마련되어 있는 구성으로 할 수 있다. 여기서 말하는 자극이라는 것은, 피검자 신체 전체나 일부의 생체조직에 좋은 영향을 주는 것으로서, 예컨대 생체조직을 강화하거나, 혈행이나 신진대사 등을 촉진하거나 하여, 결과적으로 건강상태의 개선ㆍ향상에 기여하는 것이다.
구체적 형태로서, 자극인가수단은, 피검자 신체의 적어도 일부를 주물러 푸는 마사지수단인 구성으로 할 수 있고, 예컨대 측정자세유지 보조수단은, 마사지기능을 가지는 의자인 구성으로 하면 좋다. 이러한 구성에 의하면, 마사지의 전후에서 각각 상술한 바와 같은 측정을 행함으로써, 마사지에 의한 혈행개선, 부종개선 등의 효과를 확인할 수 있으므로, 효과적으로 건강관리ㆍ건강회복을 도모할 수 있다.
<실시예>
본 발명에 관련되는 신체조성 측정장치의 구체적인 구성이나 동작에 대하여, 이하에 상세하게 설명한다. 우선, 구체예를 설명하기에 앞서, 본 신체조성 측정장치에 있어서의 측정방법을 설명한다.
도 1은 이 측정방법에 대응하는 인체의 임피던스 구성의 근사모델도이다. 본측정방법에서는, 인체를 복수의 세그먼트로 세분화하고, 각 세그먼트단위의 임피던스 또는 복스 세그먼트가 직렬로 접속된 임피던스를 구한다. 또한, 임피던스에 근거하는 신체조성정보의 추정정밀도를 향상시키기 위하여, 신체조성이 비교적 일정한, 즉 후술하는 원주(圓柱)모델로 근사하기 쉬운 부위마다 세그먼트를 설정한다.
구체적으로 설명하면, 두부(頭部) 및 손끝, 발끝을 제외한 신체 전체에 대하여, 왼쪽손목, 좌전완부(左前腕部), 좌상완부(左上腕部), 오른쪽손목, 우전완부(右前腕部), 우상완부(右上腕部), 좌대퇴부(左大腿部), 좌하퇴부(左下腿部), 왼쪽발목, 우대퇴부(右大腿部), 우하퇴부(右下腿部), 오른쪽발목, 및 체간부의 13개 세그먼트로 분할하여, 이 13개의 각 세그먼트에 각각 독립한 임피던스를 대응시키고, 각 임피던스가 도 1에 나타낸 바와 같이 접속된 모델을 상정한다. 여기서, 왼쪽손목, 좌전완부, 좌상완부, 오른쪽손목, 우전완부, 우상완부, 좌대퇴부, 좌하퇴부, 왼쪽발목, 우대퇴부, 우하퇴부, 오른쪽발목, 및 체간부의 13개 세그먼트의 임피던스를 각각, ZLW, ZLFA, ZLUA, ZRW, ZRFA, ZRUA, ZLFL, ZLCL, ZLH, ZRFL, ZRCL, ZRH및 ZT라고 기술한다.
이와 같은 13개의 임피던스를 측정하기 위하여, 피검자의 사지(四肢)에 대하여, 4개소의 전류공급점(Pi1∼Pi4), 및 12개소의 전압측정점(Pv1∼Pv12)을 설정한다. 전류공급점(Pi1∼Pi4)은 양 손등부의 중지의 뿌리부근, 양 발등부의 중지의 뿌리부근이다. 한편, 전압측정점(Pv1∼Pv12)은, 좌우 손바닥, 좌우 손목, 좌우 팔꿈치, 좌우 뒤꿈치의 아래, 좌우 발목, 좌우 무릎이다.
이제, 4개소의 전류공급점(Pi1∼Pi4) 중 2개소를 선택하여 그 사이에 전류를 흐르게 하고, 소정의 2개소의 전압측정점 사이의 전위차를 측정하면, 그 전위차는 1개의 임피던스 또는 복수의 직렬 접속된 임피던스의 양 끝에 유도되는 전위차라고 간주할 수 있다. 또한, 전류의 통과경로를 벗어난 신체부위에는 전류가 거의 흐르지 않으므로, 그 부위에 상당하는 세그먼트에 대해서는 임피던스를 무시하고 단순한 도전선이라고 간주할 수 있다.
일례로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 양 발의 전류공급점(Pi3, Pi4)의 사이에 전류를 흐르게 하는 경우를 생각한다. 이때, 양 발목의 전압측정점(Pv5, Pv6) 사이의 전위차는, ZLCL, ZLFL, ZRFL, ZRCL을 직렬 접속한 임피던스, 즉 좌우 양 각부의 임피던스에 대응한 전압이 된다. 또한, 양 무릎의 전압측정점(Pv7, Pv8) 사이의 전위차는, ZLFL과 ZRFL을 직렬 접속한 임피던스, 즉 좌우 양 대퇴부의 임피던스에 대응한 전압이 된다. 더욱이, 예컨대 왼쪽 손바닥의 전압측정점(Pv9)과 왼쪽무릎의 전압측정점(Pv7) 사이의 전위차는, 좌상지부(左上肢部) 및 체간부는 단순한 도전선으로 간주할 수 있으므로, 좌대퇴부의 임피던스(ZLFL)에 대응한 전압이 된다.
다른 전류공급점, 전압측정점, 신체부위에 있어서도 마찬가지의 측정을 행할 수 있다는 것은 분명한 바이므로, 이와 같은 측정을 이용함으로써, 상기 13개의 세그먼트의 임피던스를 각각 독립적으로 정밀도 좋게 구할 수 있다.
본 측정방법에서는, 상기 13개의 세그먼트의 임피던스를 독립적으로 구하는 것이 기본이지만, 간이적인 측정을 행하는 경우, 상술한 바와 같은 4개소의 전류공급점과 12개소의 전압측정점을 피검자의 신체 상에 마련하는 것은 곤란하다. 그래서, 서로 인접하는 복수의 세그먼트를 직렬 접속하여 하나의 세그먼트로서 생각할 수도 있다. 또한, 예컨대 대퇴부의 근육량과 같은 특정한 신체부위에 관한 신체조성정보를 얻고자 하는 경우에는, 일부의 신체부위의 임피던스만 측정할 수 있으면 충분하다. 이와 같은 이유로, 4개소의 전류공급점과 12개소의 전압측정점 모두를 설정할 필요는 없고, 최저 2개소의 전류공급점과 2개소의 전압측정점을 마련하면, 상술한 바와 같은 임피던스의 측정이 가능하다. 이렇게 하여 취득된 임피던스의 측정치와 신체특정화정보에 근거하여 신체조성정보를 추정한다.
다음으로, 상술한 바와 같이 취득된 임피던스의 측정치에 근거한 신체조성정보의 추정방법을 설명한다. 이 추정방법의 특징은, 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 3(A)에 나타낸 바와 같이, 대상으로 하는 신체부위의 길이방향으로 소정 두께(D)(예컨대 10㎜)마다 이 신체부위를 둥글게 자른 단면화상을 취득하고, 각 단면화상으로부터 지방, 근육, 뼈와 같은 신체조직의 양(면적)을 각각 산출한다. 그 결과, 도 3(B)에 나타낸 바와 같은 신체부위의 길이방향에 대응한 각 조직의 면적분포가 얻어지므로, 이것을 길이방향으로 적분하여, 해당 신체부위에 대한 각 신체조직의 양을 결정한다. 본 측정방법에서는, 상술한 바와 같이 신체를 13개의 세그먼트로 분할하고 있기 때문에, 각 세그먼트 단위에 대하여 이와 같은 MRI법을 적용하기 쉽고, 게다가 원주체(圓柱體)에 근사하기 쉽도록 각 세그먼트를 설정하고 있기 때문에, 높은 정밀도로 각 신체조직의 양을 구할 수 있다.
이하, 주요한 신체조성정보의 추정방법에 대하여, 몇가지 예를 서술한다.
[1] 전신 신체조성의 추정
여기서 말하는 조성은 체지방율(％Fat), 제지방량(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) ＋ c0ㆍ W ＋ d0ㆍAg
여기서, a0, b0, c0, d0는 정수(중회귀계수)이고, 성별에 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 다음식으로 구해진다.
％Fat = [(W - LBM) / W] ×100
또한, 지방량(FM)은 다음식으로 구해진다.
FM = W - LBM
그리고, 제지방량(LBM)은 상기 추정식을 사용하지 않고, 후기의 방법에서 구한 것을 이용할 수 있다.
[1-2] 전신 제지방량의 추정방법의 예
신체를 구성하는 상기 13개의 세그먼트의 각각을 원주모델에 가정하여, 신체조성을 추정한다. 이를 위한 방법으로서는 다음의 두 가지를 생각할 수 있다.
[1-2-1] 사지 및 체간부의 세그먼트 단위를 개개에 독립변수로 간주하여, 중회귀식을 작성하는 방법
단순화하기 위하여, 신체 전체를 사지 및 체간부의 5세그먼트로 분할하는 경우에 대하여 생각한다. 신체 전체의 제지방량을 LBM, 좌우 양 완부의 제지방량을 LBMh, 좌우 양 각부의 제지방량을 LBML, 체간부의 제지방량을 LBMtr이라고 하면,
LBMh∝ Hh 2/ Zh
Hh: 양 완부 또는 한쪽 완부길이, Zh: 양 완부 또는 한쪽 완부의 임피던스
LBML∝ HL 2/ ZL
HL: 양 각부 또는 한쪽 각부길이, ZL: 양 각부 또는 한쪽 완부의 임피던스
LBMtr∝ Htr 2/ Ztr
Htr : 체간길이, Ztr은 체간의 임피던스
이 된다. 따라서, 다음의 수학식 1을 세울 수 있다.
LBM = a0＋ b0ㆍHh 2/ Zh＋ c0ㆍHL 2/ ZL＋ d0ㆍHtr 2/ Ztr＋ e0ㆍW ＋ f0ㆍAg
여기서, 체중(W), 연령(Ag)은 상관성을 향상시키기 위한 보족적(補足的) 파라미터이다. Ag의 항은 연령에 의한 조직의 특성의 상위를 보정하는 것이고, W의 항은 골조직에 대한 체중의 스트레스에 의한 골밀도 등의 특성에 대한 영향 등을 보정하기 위한 것이다. 당연히, 남녀의 성차가 있으므로, 성별에 의하여 a0, b0, c0, d0, e0, f0인 정수는 상위하다.
일반적으로는, 상기 Hh, HL, Htr은 각 개인마다 신장(H)과 높은 상관이 인정된다. 그래서 수학식 1 중의 Hh, HL, Htr은 신장(H)으로 바꿔 넣을 수 있고, 다음의 수학식 2가 된다.
LBM = a0' ＋ b0'ㆍH2/ Zh＋ c0'ㆍH2/ ZL＋ d0'ㆍH2/ Ztr＋ e0'ㆍW ＋ f0'ㆍAg
여기서, Zh는 양 완부 또는 한쪽 완부의 임피던스 중 어느 하나이어도 좋고, 한쪽 완부인 경우에는 좌우가 동일하다고 추정한다. ZL에 대해서도 마찬가지이다. 또한, Zh나 ZL은 양 완부나 양 각부의 임피던스를 좌우 각각 별도로 측정하고, 그평균치를 사용하여도 좋다.
또한 수학식 1에 있어서, 사지의 좌우도 독립이라고 간주하면 다음의 수학식 3이 된다.
LBM = a0" ＋ b0"ㆍHhR 2/ ZhR＋ c0"ㆍHhL 2/ ZhL＋ d0"ㆍHLR 2/ ZLR＋ e0"ㆍHLL 2/ ZLL＋ f0"ㆍHtr2 / Ztr＋ g0"ㆍW ＋ h0" ㆍAg
HhR: 우완부길이, ZhR: 우완부의 임피던스
HhL: 좌완부길이, ZhL: 좌완부의 임피던스
HLR: 우각부길이, ZLR: 우각부의 임피던스
HLL: 우각부길이, ZLL: 우각부의 임피던스
또한 수학식 1에 있어서, 상술한 바와 같이 13개의 세그먼트로 세분화한 측정이 가능한 경우에는, 다음의 수학식 4로 할 수 있다.
LBM = a0＋ b0ㆍHUAR 2/ ZUAR＋ c0ㆍHFAR 2/ ZFAR＋ d0ㆍHUAL 2/ ZUAL＋ e0ㆍHFAL 2/ ZFAL＋ f0ㆍHFLR 2/ ZFLR＋ g0ㆍHCLR 2/ ZCLR＋ h0ㆍHFLL 2/ ZFLL＋ i0ㆍHCLL 2/ ZCLL＋ j0ㆍHtr 2/ Ztr＋ k0ㆍW ＋ l0ㆍAg
단지, 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 LBMh, 각부의 제지방량을 LBML, 체간부의 제지방량을 LBMtr로 하면, 다음의 수학식 5를 세울 수 있다.
LBM = a0＋ b0ㆍLBMh＋ c0ㆍLBML＋ d0ㆍLBMtr
LBMh= a1＋ b1ㆍHh 2/ Zh＋ c1ㆍW ＋ d1ㆍAg
LBML= a2＋ b2ㆍHL 2/ ZL＋ c2ㆍW ＋ d2ㆍAg
LBMtr= a3＋ b3ㆍHtr 2/ Ztr＋ c3ㆍW ＋ 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, 전신의총 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 중회귀식을 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
각 세그먼트에 대하여, 각각 도 4(A)에 나타낸 바와 같은 원주형상의 조성모델을 적용한다. 즉, 각 세그먼트는, 단면적(Af)의 지방조직, 단면적(Am)의 근육조직, 단면적(Ab)의 골조직을 가지고, 그 길이는 모두 L이라고 한다. 지방조직, 근육조직 및 골조직의 체적저항율을 각각 ρf, ρm및 ρb로 하면, 지방조직, 근육조직및 골조직의 임피던스(Zf, Zm및 Zb)는,
Zf= ρfㆍ(L / Af)
Zm= ρmㆍ(L / Am)
Zb= ρbㆍ(L / Ab)
이다. 세그먼트 단위의 임피던스(Z0)는, 전기적으로는, 도 4(B)에 나타낸 바와 같은 각 조직의 임피던스(Zf, Zm, Zb)의 병렬모델로서 근사할 수 있다. 따라서, 임피던스(Z0)는 다음의 수학식 11이 된다.
1 / Z0= (1 / Zf) ＋ (1 / Zm) ＋ (1 / Zb)
제지방층의 체적을 VLBM, 밀도를 DLBM으로 한다. 밀도(DLBM)는 선행연구로부터 기지(旣知)이다. 제지방량(LBM)은,
LBM = VLBMㆍDLBM
이 된다. 여기서,
VLBM= ALBMㆍL = (Am＋ Ab)ㆍL = ρmㆍ(L2/ Zm) ＋ ρbㆍ(L2/ Zb)
이다. 수학식 11을 변형하여 수학식 12에 대입하면,
VLBM= ρmㆍL2ㆍ[(1 / Z0) - (1 / Zf)] ＋ (ρb-ρm)ㆍ(L2/ Zb)
가 된다. 여기서, 각 조직의 체적저항율의 관계는, ρm＜ρb＜＜ ρf이다.
우선, 손목, 발목 등의 먼 위치 국부(局部)의 영향을 제외하고 생각하면(조건 A),
Ab＜＜ Am
이라고 간주할 수 있다. 따라서,
Zf(=ρfㆍ(L / Af)) ＞ Zb(= ρbㆍ(L / Ab)) ＞＞ Zm(=ρmㆍ(L / Am)) ＞ Z0
이것을 수학식 13에 적용하면,
VLBM= ρmㆍ(L2/ Z0) ＋ (ρb- ρm)ㆍ(L2/ Zb)
가 된다. 여기서,
ρmㆍ(L2/ Z0) ＞＞ (ρb- ρm)ㆍ(L2/ Zb)
이기 때문에,
VLBM= ρmㆍ(L2/ Z0)
이다. 따라서,
LBM = DLBM×ρmㆍ(L2/ Z0)
그러므로, 소정의 함수(f(x))를 사용하여 다음의 관계가 성립된다.
LBM = f (L2/ Z0)
한편, 손목, 발목 등의 먼 위치 국부의 영향을 고려하는 경우에는(조건 B),
Ab＜ Am
으로 할 수 있다. 따라서,
ρmㆍ(L2/ Z0) ＞ (ρb- ρm)ㆍ(L2/ Zb) = ΔVb
일반적으로 체중(W)이 무거울수록, 신체를 유지하기 위하여 골조직의 체적(Vb)은 증가하므로, Vb∝ ΔVb∝ f(W)의 관계를 추정할 수 있다. 그래서, 수학식 14로부터,
VLBM= ρmㆍ(L2/ Z0) ＋ (ρb- ρm)ㆍ(L2/ Zb) = ρmㆍ(L2/ Z0) ＋ ΔVb≒ ρmㆍ(L2/ Z0) ＋ f(W)
따라서,
LBM = f(L2/ Z0, W)
또한, 각 조직의 연령증가에 의한 변화 및, 성차(性差)에 의한 상위 등을 고려하여 중회귀분석으로 추정식을 작성하면,
LBM = a" ＋ b" ㆍ(L2/ Z0) ＋ c"ㆍW ＋ d"ㆍAg
가 된다. 여기서, a", b", c", d"는 정수(중회귀계수)이고, 성별에 의하여 값이 달라진다. MRI법에 의하여 구한 제지방량(LBM)을 상기 중회귀분석의 추정식에 적용하여, 성별마다 정수(a", b", c", d")를 구하여 두면 된다.
[2-2] 근육량의 추정방법
상술한 제지방량의 추정과 기본적으로 마찬가지이다. 근육층의 체적을 VMM, 밀도를 DMM으로 하면, 근육량(MM)은,
MM = VMMㆍDMM
이 되고, 근육층의 임피던스(Zm)를 사용하면,
VMM= ρmㆍ(L2/ Zm)
이다.
상기 조건 A 하에서는,
MM ≒ LBM = a ＋ bㆍ(L2/ Z0) ＋ cㆍAg
이라고 생각할 수 있다. 그러나, 조건 B 하에서는,
LBM = MM ＋ BM = a ＋ bㆍ(L2/ Z0) ＋ cㆍW ＋ dㆍAg
이고, L2/ Z0의 항에 근육량(MM) 이외의 골(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(MMU), 전완 근육량 정보(MMF)를 추정한다. 즉, MRI법에서 산출한 MMUA및 MMFA의 회귀분석을 바탕으로 다음과 같은 추정식을 추출한다.
MMFA= am＋ bmㆍMMUA
마찬가지로 MRI법에서 산출한 대퇴 근육량 정보(MMFL)을 사용하여, 하퇴 근육량(MMCL)을 추정한다.
MMCL= a'm＋ b'mㆍMMFL
따라서, 상완부 및 대퇴부 등의 가까운 위치 세그먼트의 근육량은 조건 A를 만족하기 위하여, 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(LBMFA, LBMCL)으로부터 수학식 18, 수학식 19에서 구해지는 MMFA, MMCL을 차감함으로써, 골량(BMFA, BMCL)을 구할 수 있다.
BMFA= LBMFA- MMFA
BMCL= LBMCL- MMCL
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 BMFA, BMCL의 회귀분석을 바탕으로 다음과 같은 추정식을 산출한다.
BMUA= ab＋ bbㆍBMFA
BMFL= a'b＋ b'bㆍBMCL
마찬가지로, 전신 골량, 및 완부, 각부 등의 MRI법에 의한 회귀분석을 바탕으로 하여 추정식을 산출하는 것도 가능하다.
그리고, 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 상위하는 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.
MM / L ≒ LBM / L = a ＋ bㆍ(L / Z0) ＋ cㆍAg
LB / L = (MM ＋ BM) / L = a ＋ bㆍ(L / Z0) ＋ cㆍW ＋ dㆍAg
MMFA/ LFA= am＋ bmㆍMMUA/LUA
MMCL/ LCL= a'm＋ b'mㆍMMFL/LFL
BMFA/ LFA= LBMFA/ LFA- MMFA/LFL
BMCL/ LCL= LBMCL/ LCL- MMCL/ LCL
BMUA/ LUA= ab＋ bbㆍBMFA/ LFA
BMFL/LFL= a'b＋ b'bㆍBMCL/ LCL
따라서,
MMUA= (MMUA/ LUA)ㆍLUA
MMFA= (MMFA/ LFA)ㆍLFA
MMFL= (MMFL/ LFL)ㆍLFL
MMCL= (MMCL/ LCL)ㆍLCL
LBMFA= (LBMFA/ LFA)ㆍLFA
LBMCL= (LBMCL/ LCL)ㆍLCL
BMUA= (BMUA/ LUA)ㆍLUA
BMFA= (BMFA/ LFA)ㆍLFA
BMFL= (BMFL/ LFL)ㆍLFL
BMCL= (BMCL/ LCL)ㆍLCL
또한, 함수식(f)을 사용한 표현에서는,
MMUA= f(LUA 2/ ZUA) 또는 f(LUA 2/ ZUA, W, Ag)
MMFL= f(LFL 2/ ZFL) 또는 f(LFL 2/ ZFL, W, Ag)
MMFA= f(LFA 2/ ZFA, LUA 2/ ZUA, W, Ag) 또는 f(LFA 2/ ZFA, LUA 2/ ZUA, W, Ag)ㆍLFA
MMCL= f(LCL 2/ ZCL, LFL 2/ ZFL, W, Ag) 또는 f(LCL 2/ ZCL, LFL 2/ ZFL, W, Ag)ㆍLCL
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/min] ∝ 제지방량(LBM)[㎏] ∝ 총근육량(TMM)[㎏]
여기서, 예컨대 LBM이 59.9㎏이라고 가정하면,
VO2r = (LBM ＋ 7.36) / 0.2929 = 229.635[mL/min]
RQ(호흡상(呼吸商)) 0.82 일정할 때, 1리터의 O2가스의 열생산성은 4.825kCal이다. 따라서, 1일의 산소소비량은,
229.635[mL/min]ㆍ60[min]ㆍ24[Hr] = 330.674[L]
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 중회귀식을 작성하면 된다.
BM(또는 RM) = f(TMM)
또는,
BM(또는 RM) = f(Σ각 세그먼트의 MM)
또한, 근육 중에서도, 그 부위에 의하여 기초대사량에 대한 기여의 상위가 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 중회귀식을 작성하면 된다.
BM(또는 RM) = f(MMFL, MMCL)
또한, 종래에는 지방조직은 기초대사량에 거의 기여하지 않는다고 하여 제외되었지만, 근육조직에 비교하면 저활성이기는 하지만, 어느 정도의 대사를 가지고 있고, 보다 높은 정밀도로 추정을 행하기 위해서는 지방조직을 고려한 추정식이 유용하다. 즉, 지방량(FM)도 사용하여, 다음과 같은 중회귀식을 작성하여도 좋다.
BM(또는 RM) = f(TMM, FM)
종래부터, 특히 여성의 경우, 기초대사량과 제지방량의 상관은 반드시 높지는 않고, 오히려 체중과의 상관이 높다고 말하여졌다. 즉, 이것은 지방조직의 대사를 무시할 수 없다는 것을 나타내고 있으며, 본 측정방법에 의하면 지방량(FM)도정밀도 좋게 추산할 수 있기 때문에, 이와 같은 지방량을 고려한 기초대사량의 추정은 정밀도 향상에 매우 유효하다.
[4] ADL지수의 추정방법
여기서는 ADL지수로서 대퇴사두근(大腿四頭筋) 근육량, 대퇴사두근 최대근력, 체중지지지수를 이용하고 있는데, 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, MRI법으로 산출한 각 조직량의 회귀분석을 바탕으로 하여, 임피던스의 측정치로부터 각 조직량이나 기초대사량 등, 신체조성정보나 건강상태를 반영한 정보를 높은 정밀도로 추정할 수 있다.
이어서, 상기 측정방법을 이용한 본 발명에 관련되는 신체조성 측정장치의 구체적인 구성예 및 그 동작을 설명한다. 본 실시예에 의한 신체조성 측정장치에서는, 특히 대퇴부를 중심으로 하는 하지부의 근육량, 근력 등을 정밀도 좋게 또한 간편하게 측정하도록 하고 있다.
이미 설명한 바와 같이, 상기 MRI법을 적용하여 높은 정밀도로 측정을 행하기 위한 요소로서는, 피검자의 대퇴부 근육의 굴신상태가 추정식이 작성되었을 때의 사전 피검자의 근육의 굴신상태에 가까운 상태, 즉 무릎을 똑바로 뻗은 상태, 또는 그에 가까운 상태에서 임피던스의 측정을 행하는 것, 측정을 할 때에 피검자의 무릎의 굴신각도를 일정하게 유지하는 것, 및 전극의 접촉위치의 정밀도(재현성)를 양호하게 하는 것이 중요하다.
이제, 측정개소(상기 전압측정점)의 위치결정 정밀도가 낮으면 재현성이 높은 측정이 곤란한 이유는, 다음과 같다. 즉, 상술한 바와 같이, 어느 세그먼트의 임피던스(Z)는, 단면적(A), 길이(L), 체적저항률(ρ) 에 대하여,
Z = ρㆍ(L / A)
이기 때문에, 세그먼트의 체적(V)은,
V = A ×L = (ρㆍL / Z) ×L = ρㆍ(L2/ Z)
가 된다. 이 식으로부터 분명한 바와 같이, 근육의 체적은 측정부위 길이의 2승(乘)에 비례하므로, 측정개소 위치결정의 정밀도 편차가 측정결과에 크게 영향을 미치게 된다.
그리고 또한, 피검자가 무리한 자세를 취하지 않아도 된다. 혹은, 고령자나 어린이, 신체의 유연성이 낮은 사람 등이라도 편하게 측정을 행할 수 있는 것도 중요하다. 이들 다양한 조건을 만족시키기 위하여, 이하의 실시예 1 내지 4에 의한 신체조성 측정장치에서는, 피검자가 바닥면 상에 앉은, 또는 반듯이 누운 상태에서 무릎의 굴신각도가 140°∼180°범위 내의 소정각도로 유지되도록 하여, 주로 그무릎의 뒤쪽에 접촉시킨 전극을 이용하여 임피던스 측정을 행하도록 하고 있다.
[제1실시예]
도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 신체조성 측정장치(1)의 외관사시도, 도 6은 본 측정장치(1)를 사용한 측정상태를 나타낸 사시도, 도 7은 측정상태를 설명하는 측면도이다. 본 실시예의 신체조성 측정장치(1)는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 피검자(B)가 바닥면 상에 발을 뻗어 앉아, 양 무릎을 얹었을 때에 그 굴신각도(θ)가 각각 약 160°가 되도록 경사형상으로 형성된 테이퍼부(11L, 11R)를 가지는 본체부(10)를 구비하고, 테이퍼부(11L, 11R)의 두정부(頭頂部)에는 무릎뒤에 접촉하는 측정용 전극(14L, 14R)을 구비하고, 테이퍼부(11L, 11R)의 사면(斜面) 상에 종아리부 뒤에 접촉하는 통전용 전극(13L, 13R)을 구비한다. 또한, 본체부(10)의 양 측면에는 옆쪽으로 コ자 형상의 그립 바(12L, 12R)가 돌출하여 설치되고, 그립 바(12L, 12R)에는 피검자(B)가 잡음으로써 손바닥에 접촉하는 측정용 전극(15L, 15R)을 구비한다. 그리고 또한, 본체부(10) 상면에 테이퍼부(11L, 11R)를 사이에 두고, 복수의 조작 키와 표시기를 가지는 조작표시부(16)가, 피검자로부터 보기 쉽도록 적절하게 기울어져 마련되어 있다.
그리고, 통전용 전극 및 측정용 전극은 스테인리스 등의 금속을 사용하여도 좋지만, 밀착성을 늘리기 위하여, 도전성 고무 등의 쿠션성을 가지는 것이나 도전성 플래스틱 등을 사용하여도 좋고, 혹은 쿠션재 등을 개재 삽입하여 접촉면에 금속막 등의 도전성재료를 배치한 구성으로 하여도 좋다.
피검자(B)가 도 6에 나타낸 바와같은 적절한 측정자세를 취하면, 소정간격 이격한 양 다리의 종아리부 이면(裏面)에 통전용 전극(13L, 13R)이 접촉하고, 양 무릎의 이면에 측정용 전극(14L, 14R)이 접촉하고, 양 손바닥에 측정용 전극(15L, 15R)이 접촉한다. 이로써, 도 10에 모델도로 나타낸 바와 같이, 2개의 전류공급점(Pi3', Pi4')과 4개의 전압측정점(Pv7, Pv8, Pv9, Pv10)이 확보된다. 여기서, 전류공급점(Pi3', Pi4')은 도 1에 있어서의 전류공급점(Pi3, Pi4)에 상당하는 것으로, 전압측정점(Pv7, Pv8)보다도 먼 위치(체간부로부터 더 먼 위치)에서, 또한 소위 4전극법에 의한 임피던스 측정의 측정조건을 만족하는 거리 이상으로 전압측정점(Pv7, Pv8)으로부터 떨어진 위치이면, 어느 위치이어도 좋다.
도 8은 본 측정장치(1)의 전기계 구성도이다. 2개의 통전용 전극(13L, 13R)은 주파수(f0)의 정전류 고주파신호를 발생하는 전류원(101)에 접속되어 있다. 여기서, 고주파신호의 주파수(f0)는 통상 10㎑∼100㎑ 범위에서 적절하게 설정된다. 한편, 4개의 측정용 전극(14L, 14R, 15L, 15R)은 전극선택부(102)에 접속되어 있고, 연산ㆍ제어부(100)에 의한 지시에 근거하여 선택된 2개의 측정용 전극이 차동증폭기(103)의 입력에 접속된다.
차동증폭기(103)의 출력은 밴드 패스 필더(BPF)(104)에 접속되고, 여기서 주파수(f0) 이외의 신호성분이 제거된다. 그 후, 검파부(105)에서 검파ㆍ정류가 행하여져 주파수(f0)의 신호성분이 추출되고, 더욱 증폭기(106)에 의하여 증폭된다. 그리고, 이 신호를 아날로그-디지털(A/D) 변환기(107)에 의하여 디지털신호로 변환하고, 연산ㆍ제어부(100)에 입력한다. 연산ㆍ제어부(100)는 CPU나 ROM, RAM 등을 포함하는 마이크로 컴퓨터를 중심으로 구성되어 있고, 미리 ROM에 격납되어 있는 제어프로그램에 따라서 각종 처리를 실행함으로써, 상술한 바와 같은 임피던스 측정이나 신체조성정보의 추정연산처리 등을 달성한다. 또한, 본체부(10)에는 배터리 등의 전원부(108)를 구비한다.
본 측정장치(1)를 사용한 신체조성측정을 행할 때의 순서를, 도 9의 플로차트를 따라서 설명한다. 피검자(B)는 도 6에 나타낸 바와 같이 자신의 양 발을 본체부(10)의 위에 놓고, 그 다음에 조작표시부(16)에 마련된 전원스위치를 눌러 전원을 투입하면(스텝 S11), 본 장치(1)가 기동하여 각종 초기화처리, 측정회로계의 자기검사처리 등을 포함하는 측정준비처리를 실행한다(스텝 S12). 다음으로, 피검자(B)는 신장, 연령, 성별 등의 신체특정화정보를 조작 키(161)의 소정조작에 의하여 입력한다(스텝 S13). 연산ㆍ제어부(100)는, 최저한 필요한 입력항목이 입력되어 있는지 여부를 판정하여(스텝 S14), 미입력항목이 있는 경우에는 스텝 S13으로 돌아가 부족항목의 입력을 재촉한다. 스텝 S14에서 필요항목이 입력되었다고 판정되면, 연산ㆍ제어부(100)는 임피던스 측정을 실행한다(스텝 S15).
즉, 2개의 통전용 전극(13L, 13R) 사이에 전류원(101)으로부터 미약한 고주파전류를 흐르게 한다. 이로써, 좌대퇴부와 우대퇴부에 종관(縱貫)하는 전류가 흐른다. 이 상태에서 우선, 전극선택부(102)에 의하여 왼쪽무릎에 접촉하고 있는 측정용 전극(14L)과 왼쪽 손바닥에 접촉하고 있는 측정용 전극(15L)을 선택하여, 그 양 끝 사이의 전위차를 측정하고, 그 측정치를 연산ㆍ제어부(100)에 준다. 도 10에분명한 바와 같이, 이때에 측정되는 전압은, 좌대퇴부의 임피던스(ZLFL)의 양 끝 전압이 될 것이므로, 그 측정치로부터 좌대퇴부의 임피던스(ZLFL)를 산출할 수 있다.
그리고 상기 설명에서는, 양 손바닥을 전압측정점으로 하였지만, 도 10을 보면 알 수 있는 바와 같이, 손바닥을 전류공급점으로서 이용하고, 예컨대, Pv9와 Pi3'의 사이에 전류를 흐르게 하고, Pv7과 Pv8의 전위차를 측정하면, 이 전압은 좌대퇴부의 임피던스(ZLFL)를 반영한 것이 된다. 이와 같이 하여 측정용 전극(15L, 15R)을 전류공급에 이용하여도, 좌우대퇴부의 임피던스(ZLFL, ZRFL)를 독립적으로 측정할 수 있다.
다음으로, 전극선택부(102)에 의하여 왼쪽무릎에 접촉하고 있는 측정용 전극(14L)과 오른쪽 손바닥에 접촉하고 있는 측정용 전극(15R)을 선택하여, 그 전극 사이의 전위차를 측정하고, 그 측정치를 연산ㆍ제어부(100)에 준다. 도 10에 의하면, 이때에 측정되는 전압은, 앞의 측정과 마찬가지로, 좌대퇴부 임피던스(ZLFL)의 양 끝 전압이 될 것이지만, 체간부나 양 상지부를 도전선으로 간주할 때의 좌우 밸런스 상의 오차가 있으면 전압측정치가 약간 달라진다. 그래서, 이 측정에 의한 산출결과와 앞의 결과의 평균치를 좌대퇴부의 임피던스(ZLFL)로 하는 것에 의하여, 보다 정밀도가 높은 측정을 행할 수 있다.
또한, 전극선택부(102)에 의하여 오른쪽 무릎에 접촉하고 있는 측정용 전극(14R)과 오른쪽 손바닥에 접촉하고 있는 측정용 전극(15R)을 선택하여, 그 전극 사이의 전위차를 측정하고, 그 측정치를 연산ㆍ제어부(100)에 주며, 다음으로, 오른쪽 무릎에 접촉하고 있는 측정용 전극(14R)과 왼쪽 손바닥에 접촉하고 있는 측정용 전극(15L)을 선택하여, 그 전극 사이의 전위차를 측정하고, 그 측정치를 연산ㆍ제어부(100)에 준다. 이로써, 상술한 것과 마찬가지로 우대퇴부의 임피던스(ZRFL)를 높은 정밀도로 산출한다.
그리고, 전압측정치가 이상하게 크거나 또는 작은 경우, 및, 동일 부위에 대한 복수회의 측정결과가 안정되지 않은 경우에는, 측정이 올바르게 행하여지지 않을(예컨대 전극의 접촉이 불충분한 등) 가능성이 있으므로, 측정이상이라고 판단하고(스텝 S16에서 「Y」), 표시나 부저음에 의하여 에러통지를 행하고(스텝 S20), 그대로 측정을 종료한다.
모든 측정이 정상이라고 판정하면, 측정종료 메시지를 표시기(162)에 표시하는 등의 종료통지를 행한다(스텝 S17). 이 통지로써, 피검자(B)는 측정자세를 풀고, 즉 본체부(10) 위에서 다리를 뗄 수 있다. 그 후, 연산ㆍ제어부(100)는, 임피던스 측정치와, 처음에 입력된 신체특정화정보에 근거하여 소정의 연산처리를 실행함으로써, 신체조성정보나 건강상태 체크정보를 산출하고(스텝 S18), 그 결과를 표시기(162)에 표시한다(스텝 S19). 구체적으로는, 예컨대 좌우 대퇴부의 근육량을 각각 추산하고, 이들 개개의 값과 좌우 밸런스상태를 표시한다. 물론, 상술한 바와 같이, 이 이외의 각종 정보를 추산하여 표시할 수 있다.
이상과 같이, 제1실시예에 의한 신체조성 측정장치(1)에서는, 피검자(B)가편한 자세로 또한 신체조성이나 건강 등에 관한 모든 정보를 측정하고, 그 결과가 피검자에게 제시된다.
도 11은 제1실시예의 변형예에 의한 신체조성 측정장치(1a)의 외관사시도, 도 12는 본 측정장치(1a)를 사용한 측정상태를 나타낸 측면도이다. 상기 제1실시예에 의한 측정장치(1)가 구비하는 구성요소와 동일한 또는 상당하는 구성요소에 대해서는, 동일 부호를 부여하여 특별히 필요가 없는 한 설명을 생략한다. 이 점은 이하의 실시예의 장치에 대해서도 마찬가지이다.
이 측정장치(1a)에서는, 전기계회로를 내장하는 본체부(10)의 양 측면으로부터 L자형상의 바(17L, 17R)가 연장 설치되고, 이 바(17L, 17R)의 기부(基部)에 대략 원주형상의 측정용 전극(14L, 14R), 선단부에 동일하게 대략 원주형상의 측정용 전극(15L, 15R)을 구비한다. 또한, 통전용 전극(13L, 13R)도 본체부(10)의 양 측면으로부터 돌출하여 설치되고, 도 12에 나타낸 바와 같이, 피검자(B)가 무릎을 측정용 전극(14L, 14R)의 위에 얹고, 장딴지를 통전용 전극(13L, 13R)의 위에 얹으면, 무릎의 굴신각도(θ)가 약 160°가 되도록 구성되어 있다. 또한, 본체부(10)를 양 각부 사이에 두게 되므로, 양 각부 사이에 본체부(10)의 횡폭(橫幅)에 상당하는 소정간격이 확보되어, 양 대퇴부가 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
도 13은 제1실시예의 다른 변형예에 의한 신체조성 측정장치(1b)의 외관사시도, 도 14는 본 측정장치(1b)를 사용한 측정상태를 나타낸 사시도이다. 이 측정장치(1b)에서는, 전기계회로를 내장하는 본체부(10)의 양 측벽면에 측정용 전극(15L, 15R)을 구비하고, 도 14에 나타낸 바와 같이, 피검자(B)가 양 손으로 본체부(10)를안도록 하여 손바닥을 측정용 전극(15L, 15R)에 접촉시킨다. 물론, 피검자가 잡기 쉬운 또는 집기 쉽도록, 본체부(10)의 양 측면으로부터 돌기부 등이 돌출하여 설치되고, 그곳에 측정용 전극(15L, 15R)을 구비하는 구성이어도 좋다.
도 15는 제1실시예의 다른 실시예에 의한 신체조성 측정장치(1c)의 외관사시도, 도 16은 본 측정장치(1c)를 사용한 측정상태를 나타낸 사시도이다. 이 측정장치(1c)에서는, 전기계회로를 내장하는 본체부(10)의 상면에 조작표시부(16)가 세워져 설치되어 있고, 이 조작표시부(16)의 양 측면에 돌출하여 설치된 コ자형상의 그립 바(12L, 12R)에 측정용 전극(15L, 15R)을 구비한다. 따라서, 피검자(B)는 보다 편한 자세로 그립을 쥘 수 있고, 손바닥이 확실하게 측정용 전극(15L, 15R)에 접촉한다.
도 17은 제1실시예의 또 다른 변형예에 의한 신체조성 측정장치(1d)의 외관사시도이다. 이 측정장치(1d)에서는, 조작표시부(16)를 전면(前面)에 구비하는 본체부(10)의 하면에 2개의 지지각부(18L, 18R)가 연장 설치되어 있고, 이 지지각부(18L, 18R)에 측정용 전극(14L, 14R)과 통전용 전극(13L, 13R)을 구비한다.
도 18은 제1실시예의 또 다른 변형예에 의한 신체조성 측정장치(1e)의 외관사시도, 도 19는 본 측정장치(1e)를 사용한 측정상태를 나타낸 평면도이다. 이 측정장치(1e)에서는, 측정대(19)의 위에, 측정용 전극(14L, 14R), 통전용 전극(13L, 13R), 및 조작표시부(16)를 가지는 본체부(10)를 구비하고, 손으로 잡기 위한 그립형상의 측정용 전극(15L, 15R)이 케이블(20L, 20R)을 통하여 본체부(10)와 접속되어 있다. 이 측정장치(1e)에서는, 피검자(B)는 상기 실시예와 같이 각부를 앞쪽으로 뻗어, 상체를 일으킨 상태에서 앉은 자세로 측정하는 것도 가능하지만, 도 19에 나타낸 바와 같이, 반듯이 누운 자세로 측정할 수 있어 편하다.
또한, 상기 제1실시예(및 이하의 각 실시예)에 있어서의 신체조성 측정장치에서는, 신체 전체나 신체 일부의 생체조직에 대하여 양호한 영향을 미치는 것과 같은 장치를 장착하는 형태로 할 수 있다. 도 45는 이와 같은 장치의 일례인 측정장치(1f)를 나타낸 외관사시도, 도 46은 본 측정장치(1f)의 사용상태를 나타낸 측면도이다.
이 예에서는, 본체부(10)의 테이퍼부(11L, 11R) 경사면에 적절한 적외(赤外) 히터(80)를 마련하고 있다. 도 46에 나타낸 바와 같이 피검자(B)가 다리를 테이퍼부(11L, 11R)에 얹었을 때, 피검자(B) 장딴지의 이면 및 대퇴부의 이면에 적외 히터(80)가 밀착하므로, 적외 히터(80)로부터 피검자의 신체에 대하여 온열에 의한 마사지효과를 줄 수 있다. 이로써, 본 측정장치(1f)를 사용하여 원하는 때에 하지부의 온열 마사지를 행하고, 또한 상술한 바와 같은 신체조성측정을 이용하여, 상기 마사지에 의한 혈행개선, 부종개선 등의 효과를 확인할 수 있다.
또한, 상기와 같은 열적인 자극 이외에, 기계적 자극, 전기적 자극 등의 생체조직에 대하여 양호한 효과를 주는 것과 같은 각종 장치를 장착하여도 좋다. 도 47에서는, 피검자(B)의 장딴지를 포위하는 에어 마사지(81)를 테이퍼부(11L, 11R)에 마련한 예이다.
[제2실시예]
도 20은 본 발명의 제2실시예에 의한 신체조성 측정장치(2)의 외관도이고, (A)는 평면도, (B)는 저면도이다. 또한, 도 21은 본 측정장치(2)를 사용한 측정상태를 나타낸 측면도이다. 그리고, 도 21에 있어서의 본 측정장치(2)는 도 20(B) 중 A-A'선에서 본 선단면도에 상당하는 것이다. 상기 제1실시예 및 그 변형예에 관련되는 측정장치는, 무릎에 접촉하는 측정용 전극(14L, 14R)은 무릎의 이면에 접촉하도록 구성되어 있지만, 이 제2실시예에서는, 무릎의 앞쪽(슬두(膝頭))에 접촉하도록 마련된다.
즉, 편평(扁平) 상자형의 본체부(10)의 상면에는 조작표시부(16), 양 측면에는 측정용 전극(15L, 15R)을 구비한 コ자형상의 그립 바(12L, 12R), 하면에는 측정용 전극(14L, 14R)과 통전용 전극(13L, 13R)이 각각 좌우에 소정거리 이격하여 배치되어 있다. 또한, 측정용 전극(14L, 14R)은 컵모양의 오목부(22L, 22R) 내측면에 마련되어 있다. 도 21에 나타낸 바와 같이, 양 각부를 앞쪽으로 뻗어 앉은 피검자(B)는, 자신의 각부 위에 본 장치(2)를 얹고, 양 손으로 양측의 측정용 전극(15L, 15R)을 잡는다. 이때, 피검자(B) 슬두의 불룩한 부분은 오목부(22L, 22R)에 닥 끼워맞춰지므로, 측정용 전극(14L, 14R)은 확실하게 슬두의 정부(頂部)에 접촉하고, 통전용 전극(13L, 13R)은 종아리부의 앞에 접촉한다. 따라서, 상기 제1실시예에 의한 측정장치와 동일한 전류공급점 및 전압측정점이 확보되어, 마찬가지의 측정을 행할 수 있다.
도 22는 제2실시예의 변형예에 의한 신체조성 측정장치(2a)의 외관도이고,(A)는 정면도, (B)는 저면도이다. 또한, 도 23은 본 측정장치(2a)를 사용한 측정상태를 나타낸 측면도이다. 본 측정장치(2a)는, 본체부(10)의 전면(前面)에 조작표시부(16)가 마련되고, 양 측면에 원주(圓柱) 그립형상의 측정용 전극(15L, 15R)이 돌출하여 설치되고, 하면에 측정용 전극(14L, 14R)과 통전용 전극(13L, 13R)이 돌출하여 설치되어 있다. 이 구성에 있어서도, 도 23에 나타낸 바와 같이, 피검자(B)가 스스로 각부 위에 본 측정장치(2a)를 얹어 측정을 행한다.
도 24는 제2실시예의 변형예에 의한 신체조성 측정장치(2b)의 외관사시도, 도 25는 본 측정장치(2b)를 사용한 측정상태를 나타낸 평면도이다. 본 측정장치(2b)에서는, 직방체형상의 본체부(10) 전면에 조작표시부(16)가 마련되고, 양 측벽면 상부에 측정용 전극(15L, 15R)이 마련되고, 양 측벽면 하부의 전후방향으로 소정거리 이격하여 측정용 전극(14L, 14R)과 통전용 전극(13L, 13R)이 마련되어 있다. 도 25에 나타낸 바와 같이, 피검자(B)는 앞쪽으로 각부를 뻗은 상태에서, 양 무릎의 내측이 측정용 전극(14L, 14R)에 접촉하는 것과 같은 위치에서 본체부(10)를 사이에 끼우고, 또한 양 손으로 본체부(10) 측면 상부를 안는다. 이때, 측정용 전극(14L, 14R)은 피검자(B)의 무릎 내측에 접촉하고, 통전용 전극(13L, 13R)은 종아리부의 내측에 접촉하므로, 상기 제1실시예에 의한 측정장치와 동일한 전류공급점 및 전압측정점이 확보된다.
[제3실시예]
도 26은 본 발명의 제3실시예에 의한 신체조성 측정장치(3)의 외관도이고,(A)는 측면도, (B)는 평면도이다. 또한, 도 27은 본 측정장치(3)를 사용한 측정상태를 나타낸 측면도, 도 28은 측정시의 발 부분의 확대사시도이다. 이 제3실시예의 측정장치(3)는 상기 제1, 제2실시예 및 그 변형예의 장치와는 다르고, 대퇴부뿐만 아니라, 하퇴부나 발목부의 임피던스도 측정할 수 있도록 구성되어 있다.
즉, 대략 수평으로 연장되는 수평대(水平臺; 30)의 단부(端部)에는 비스듬하게 기립하는 스탠딩 플레이트(standing plate; 31)가 마련되어, 이 스탠딩 플레이트(31)에는 피검자(B)가 엄지발가락과 검지발가락 사이에 삽입하는 나막신의 끈모양 통전용 전극(13L, 13R)이 마련되고, 그 아래쪽에는 뒤꿈치 뒤에 접촉하는 측정용 전극(36L, 36R)이 마련되어 있다. 한편, 수평대(30)에는, 하부의 양쪽에 측정용 전극(14L, 14R)을 구비하는 본체부(10)가 레일(33) 위를 슬라이드이동 가능하게 마련되어 있다. 또한, 같은 레일(33) 상에 있어서 본체부(10)와 스탠딩 플레이트(31) 사이에는, 복사뼈 내측에 접촉하는 측정용 전극(35L, 35R)을 양쪽에 구비한 전극유지체(34)가 슬라이드이동 가능하게 마련되어 있다.
측정할 때에, 피검자(B)는 도 27에 나타낸 바와 같이, 양 발바닥이 스탠딩 플레이트(31)에 접촉되는 것과 같은 자세로 레일(33)을 사이에 두고 양 각부를 앞쪽으로 뻗고, 도 28에 나타낸 바와 같이, 엄지발가락과 중지발가락 사이에 통전용 전극(13L, 13R)을 삽입한다. 그리고, 측정용 전극(14L, 14R)이 각각 양 무릎의 내측에 접촉하고, 측정용 전극(35L, 35R)이 복사뼈 내측에 접촉하도록, 본체부(10)와 전극유지체(34) 전후방향의 위치를 각각 조정한다. 이로써, 도 2에 있어의 전류공급점(Pi3, Pi4)과 전압측정점(Pv7, Pv8, Pv5, Pv6, Pv11, Pv12)이 확보된다. 피검자(B)의 무릎이나 복사뼈의 위치에 따라서 적절하게 측정용 전극(14L, 14R, 35L, 35R)의 위치를 바꿀 수 있으므로, 피검자(B)의 체격에 상관없이 확실하게 무릎이나 복사뼈에 측정용 전극(14L, 14R, 35L, 35R)을 접촉시킬 수 있다.
또한, 상기 측정장치(3)에서는, 슬라이드 이동가능한 본체부(10) 및 전극유지체(34)에는 각각 거리측정센서(range finder sensor) 또는 위치센서 등이 내장되어 있고, 측정용 전극(14L 또는 14R)과 측정용 전극(35L 또는 35R)의 이격거리, 측정용 전극(35L 또는 35R)과 측정용 전극(36L 또는 36R)의 이격거리가 검출되도록 구성되어 있다. 그를 위한 센서는 양자 사이의 거리를 측정가능한 센서이기만 하면 되고, 예컨대 초음파, 광 등을 이용한 것, 기계적인 것 등 각종 센서를 사용할 수 있다. 어느쪽이든, 이러한 센서로 검출되는 거리는 피검자(B)의 체격에 따른 것이므로, 그 값은 측정대상인 신체부위의 길이의 정보로서 이용할 수 있다.
대퇴부의 길이 등 신체부위길이는, 일반적으로 신장과 높은 상관을 가지고 있기 때문에, 신체특정화정보의 하나로서 주어지는 신장으로부터 추정하는 것이 가능하다. 그러나, 이 제3실시예의 측정장치(3)에서는, 이러한 추정이 아닌 실측에 의하여 높은 정밀도로 신체부위길이가 주어지므로, 더욱 한층 측정정밀도를 높일 수 있다.
또한, 이 측정장치(3)에서는, 전압측정점이 4개소에서 6개소로 증가했기 때문에, 측정용 전극의 선택에 의하여, 대퇴부의 임피던스(ZLFL, ZRFL) 이외에, 하퇴부의 임피던스(ZLCL, ZRCL)나 발목의 임피던스(ZLH, ZRH)를 각각 독립적으로 측정할 수있다. 따라서, 이들 각 신체부위의 근육량이나 골량, 골밀도 등, 제1, 제2실시예에 의한 측정장치보다도 또 다른 종류의 신체조성정보를 피검자에게 제시할 수 있다.
구체적으로 말하면, 발목(손목도 마찬가지) 근방은 피하지방이나 근육조직이 얇고, 근육이나 지방에 비하여 골조직의 비율이 많다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같은 모델에서 생각하면, 골조직의 단면적이 차지하는 비율이 상당히 크다. 그 때문에, 예컨대 양 다리 사이에 고주파전류를 흐르게 한 상태에서 발뒤꿈치와 복사뼈 사이의 전위차를 측정하여, 그 전류치와 전압치로부터 임피던스를 구하면, 이 임피던스는 발목 부근의 골조직의 정보를 많이 포함하는 것이 된다. 따라서, 이 임피던스 측정치를 사용하면, 이 신체부위의 골량을 정밀도 좋게 산출할 수 있을 뿐만 아니라, 전신 골량의 추정 정밀도도 향상시킬 수 있다. 또한, 골조직의 상세한 정보를 얻어짐으로써, 뼈에 관한 건강상태를 나타낸 정보로서, 골밀도나 골다공증의 진행정도 등에 관한 정보를 취득할 수 있다.
[제4실시예]
본 발명에 관련되는 제4실시예에 의한 신체조성 측정장치(4)는, 주로 상지부의 측정을 행하기 위한 제1측정유닛(41)과, 주로 하지부의 측정을 행하기 위한 제2측정유닛(42)으로 이루어진다. 도 29는 제4실시예에 의한 신체조성 측정장치(4)의 제1측정유닛(41)의 외관사시도, 도 30은 제2측정유닛(42)의 외관도이고, (A)는 측면도, (B)는 평면도이다. 또한, 도 31은 본 측적장치(4)를 사용한 측정상태를 나타낸 측면도이다. 제2측정유닛(42)은, 기본적으로는 제3실시예에 의한 측정장치(3)에있어서 무릎보다도 아래 부분을 측정하는 구성요소와 동일하므로 설명을 생략한다. 단, 스탠딩 플레이트(31)에는 후술하는 바와 같은 적외광통신을 위한 적외통신모듈(421)과 적외통신동작 중인 것을 알리기 위한 표시기(422)를 구비한다.
한편, 제1측정유닛(41)은 그 좌우 양 단부가 후방측으로 굴곡된 상면이 대략 コ자형상인 본체부(10)를 가지고, 후방으로 지향한 양 단부에는 대략 원주형상의 그립부(412L, 412R)가 각각 마련된다. 그립부(412L, 412R)의 둘레측면(circumferential side face)의 상부에는 통전용 전극(413L, 413R), 하부에는 측정용 전극(15L, 15R)이 이격하여 마련되고, 본체부(410)의 양 굴곡개소의 외측 측면에는 다른 측정용 전극(415L, 415R)이 마련되어 있다. 또한, 양 측정용 전극(415L, 415R)을 사이에 두는 본체부(410)의 중앙부 전면에는 조작표시부(16)가 마련되어 있다. 또한, 본체부(410) 하부의 양 측벽면에는 측정용 전극(14L, 14R)이 마련되어 있다. 그리고 또한, 본체부(410)의 배면에는 적외광통신을 위한 적외통신모듈(416)을 구비한다.
측정시에는, 도 31에 나타낸 바와 같이, 피검자(B)가 그립부(412L, 412R)의 둘레면 상부 주위에 엄지손가락을 거는 것과 동시에 검지에서 새끼손가락까지를 향하는 측으로 감도록 하여 양 손으로 좌우 그립부(412L, 412R)를 잡고, 양 팔을 거의 앞쪽으로 신장시킨다. 그러면, 양 손의 엄지 전체와 검지 및 중지의 불룩한 부근이 통전용 전극(413L, 413R)에 접촉하고, 양 손바닥이 좌우 측정용 전극(15L, 15R)에 접촉하며, 또한 양 손의 손목 내측이 좌우 측정용 전극(415L, 415R)에 접촉한다. 이로써, 도 1에 있어서의 전류공급점(Pi1, Pi2)과 전압측정점(Pv1, Pv2, Pv9, Pv10)이 확보된다. 그리고, 통전용 전극(413L 및 413R)과 측정용 전극(15L 및 15R)은, 서로 그 기능을 바꿔도 실질적으로 동등한 성능을 얻을 수 있다.
도 32는 제1측정유닛(41)의 전기계 구성도, 도 33은 제2측정유닛(42)의 전기계 구성도이다. 양 측정유닛(41, 42)은 모두 연산ㆍ제어부(100, 400)를 구비하지만, 제1측정유닛(41) 내의 연산ㆍ제어부(100)는 마스터이고, 신체조성정보의 추정처리까지의 전(全)기능을 가지고 있는 것에 반하여, 제2측정유닛(42) 내의 연산ㆍ제어부(400)는 상기 마스터로부터의 지시에 근거하여 동작하는 슬레이브이고, 임피던스의 측정만을 담당한다.
즉, 측정이 개시되면, 필요에 따라 제1측정유닛(41)으로부터 제2측정유닛(42)에 대하여 측정개시 등의 제어타이밍을 지시하는 신호가 보내진다. 제2측정유닛(42)은 이 신호를 받아 측정을 실행한 경우, 측정용 전극(35L, 35R, 36L, 36R)을 사용하여 계측한 정보를 디지털신호로서 제1측정유닛(41)으로 보낸다. 제1측정유닛(41)에 있어서는, 단독이어도 측정용 전극(14L, 14R, 15L, 15R, 415L, 415R)을 사용한 임피던스의 측정이 가능하지만, 제2측정유닛(42)으로부터 보내져 오는 정보에 의하여, 무릎보다도 아래의 전압측정점 사이의 전위차를 얻을 수 있고, 하퇴부나 발목부 등의 임피던스를 측정할 수 있다. 따라서, 하지부의 임피던스뿐만 아니라, 상지부나 체간부의 임피던스도 측정하는 것이 가능하게 된다. 그 때문에, 상기 실시예의 장치보다도 더욱 상세한 신체조성정보를 제공할 수 있는 외에, 그 정밀도도 더욱 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 실시예와 같이 본 장치를 복수의 유닛으로 구성하는 경우, 그 유닛 간의 통신은 적외광 등을 이용한 광통신 이외에, 전파나 초음파 등을 이용한 각종 무선방식을 채용할 수 있다. 물론, 케이블로 접속하는 유선방식이어도 좋다.
이상의 각 실시예 및 그 변형예는, 주로, 피검자가 다리를 앞쪽으로 뻗으면서 무릎을 알맞게 구부린 상태에서 바닥면 등에 앉은 측정자세를 취하는 것이다. 이미 서술한 바와 같이, 이러한 측정자세는 측정정밀도의 점에서는 바람직하지만, 피검자의 건강상태 등에 의해서는 신체에 부담이 가거나 무리를 강요하는 경우도 있다. 그래서, 이하의 실시예는, 피검자가 보다 편한 자세로 측정을 행할 수 있도록 한 것이고, 의자모양의 측정장치에 앉은 상태, 즉 무릎의 굽힘각도를 약 90°로 하여 측정을 행하도록 한 것이다.
[제5실시예]
도 34는 본 발명의 제5실시예의 신체조성 측정장치(5)의 외관사시도, 도 35는 본 측정장치(5)의 일부 사시도, 도 36은 본 측정장치(5)를 사용한 측정상태를 나타낸 사시도이다. 이 측정장치(5)는, 등받침부(51)의 양 측부에 팔걸이(55L, 55R)를 구비한 의자모양의 형태를 갖는다. 팔걸이(55L, 55R)의 선단 상면에는 피검자(B)의 손바닥에 접촉하는 측정용 전극(15L, 15R)을 구비한다. 좌면(52)의 앞테두리 코너부에는 피검자(B)가 앉은 상태에서 정확히 무릎의 이면에 접촉하는 측정용 전극(14L, 14R)이 마련되고, 이 측정용 전극(14L, 14R)은 레버(59)의 조작에 의하여 상하로 이동가능한 구성으로 되어 있다. 또한, 양 다리를 올려놓는 위치에는 좌우의 발위치 결정부(56L, 56R)가 마련된 발판(54)이 설치되어 있다. 각 발위치 결정부(56L, 56R)에는 발가락끝 측에 통전용 전극(13L, 13R)이, 뒤꿈치 측에 측정용 전극(36L, 36R)이 마련되어 있다. 또한, 에이프런부(apron; 53)에는 상하로 슬라이드 이동가능한 유지판(57)이 마련되고, 유지판(57)의 전면에는, 전방을 지향하여 복사뼈의 후방에 접촉하는 측정용 전극(35L, 35R)이 마련되어 있다.
도 35에 나타낸 바와 같이, 발위치 결정부(56L 및 56R)는 발판(54)에 대하여 스프링(58L)으로 위쪽으로 힘이 가해져 있고, 도 36에 나타낸 바와 같이, 피검자(B)가 발위치 결정부(56L, 56R) 위에 발을 얹어서 좌면(52) 위에 앉으면, 피검자(B)의 발바닥으로부터 무릎까지의 높이에 따라서 발위치 결정부(56L, 56R)는 알맞게 가라앉고, 발바닥에 통전용 전극(13L, 13R) 및 측정용 전극(36L, 36R)이 확실하게 밀착한다. 또한, 레버(59)를 조작함으로써, 무릎뒤에 측정용 전극(14L, 14R)을 밀착시킨다.
그렇게 하여, 피검자(B)는 좌우 발을 발위치 결정부(56L, 56R) 위에 얹은 상태에서 좌면(52)에 깊숙히 앉고, 등받침부(51)에 등을 붙이고 허리를 편다. 그리고, 팔걸이(55L, 55R) 위에 양 팔을 얹고, 손바닥을 측정용 전극(15L, 15R) 위에 얹는다. 그리고, 이때, 상완부가 체간부에 접촉하지 않도록 겨드랑이를 조금 벌린 상태로 하는 것이 추천 장려된다. 피검자(B)가 이와 같은 자세로 앉음으로써, 도 2에 있어서의 전류공급점(Pi1, Pi2)과 전압측정점(Pv1, Pv2, Pv9, Pv10)이 확보된다.
즉, 피검자(B)의 신체에 있어서 제3실시예의 측정장치와 마찬가지의 전압측정점이 설정되게 되어, 같은 순서로 측정을 행할 수 있다. 그리고, 이때 무릎의 굴신각도는 약 90°이고, 제3실시예에 의한 측정장치에 있어서의 무릎의 굴신각도와는 상위하므로, 근육의 굴신의 영향 등을 고려하여 적절한 보정을 행하는 등의 처리를 더하는 것이 바람직하다.
도 37은 제5실시예의 변형예에 의한 신체조성 측정장치(5a)의 외관사시도, 도 38은 일부 확대도, 도 39는 본 측정장치(5a)를 사용한 측정상태를 설명하기 위한 일부 측면도이다. 이 측정장치(5a)는, 대략 수평인 축(61)을 중심으로 회전운동하는 회전운동 지지체(60)의 상부에, 조작표시부(16)를 구비한 본체부(10)가 마련되고, 이 본체부(10)로부터 도 11에 나타낸 예와 같은 구성의 L자형상의 바(62L, 62R)가 돌출 설치되어 있다. 피검자(B)는 회전운동 지지체(60)가 무릎의 뒤쪽에 오도록 하여 발판(54) 위의 발위치 결정부(56L, 56R) 위에 발을 놓고, 좌면(52) 위에 앉는다. 그리고, 양 손으로 원주형상 그립인 측정용 전극(15L, 15R)을 각각 잡고, 측정용 전극(14L, 14R)이 무릎뒤에 밀착하도록 회전운동 지지체(60)를 전방측으로 가압한다. 이로써, 측정용 전극(14L, 14R)이 무릎뒤에 확실하게 접촉함과 동시에, 상기와 같은 조작을 행하기 위한 그립을 강하게 잡기 때문에, 측정용 전극(15L, 15R)에 대한 손바닥의 밀착성도 향상한다.
도 40은 제5실시예의 다른 변형예에 의한 신체조성 측정장치(5b)를 사용한 측정상태를 나타낸 사시도, 도 41은 본 측정장치(5b)의 일부 사시도이다. 이 측정장치(5b)는, 도 22, 도 23에서 설명한 바와 같은 무릎 위에 얹는 본체부(10)와, 복사뼈나 발바닥에 접촉하는 측정용 전극 및 통전용 전극을 구비한 의자를 조합한 구성이다. 양자는 분리되어 있고, 양자 사이의 통신은 상술한 바와 같은 적외광을 이용한 무선방식이 채용되어 있다.
[제6실시예]
도 43은 본 발명의 제6실시예에 의한 신체조성 측정장치(6)의 측정상태를 나타낸 외관사시도, 도 42는 본 측정장치(6)의 일부 확대도이다. 본 측정장치(6)에서는, 복사뼈 및 발바닥에 접촉하는 측정용 전극(35L, 35R, 36L, 36R), 및 발바닥에 접촉하는 통전용 전극(13L, 13R)의 구성은 상기 제5실시예와 동일하지만, 무릎 및 손바닥에 접촉하는 측정용 전극(14L, 14R, 15L, 15R)의 구성이 상위하다. 즉, 도 43에 나타낸 바와 같이, 본 측정장치(6)에서는, 대략 원주형상의 측정유닛(63)이 주요한 전기계회로를 내장하는 본체부(10)와 케이블(64)을 통하여 접속되어 있다. 이 측정유닛(63)은, 도 42에 나타낸 바와 같이, 케이블(64)의 접속부 측의 둘레면에 손바닥에 접촉하는 측정용 전극(15)을 구비하고, 반대측 단면에 무릎에 접촉하기 위한 측정용 전극(14)을 구비한다. 또한, 그 중앙부에는 조작표시부(16)를 구비한다.
피검자(B)가 도 43에 나타낸 바와 같이 좌면(52) 위에 앉은 후, 도 42에 나타낸 바와 같이 측정유닛(63)을 한 손으로 잡으면, 손바닥에 측정용 전극(15)이 접촉한다. 이 상태에서, 피검자(B) 스스로가 그 측정유닛(63)의 선단부, 즉 측정용 전극(14)을 무릎에 눌러댄다. 눌러댄 상태에서 조작표시부(16)에 마련되어 있는 조작스위치를 누르면, 소정의 측정이 실행된다. 이어서, 측정유닛(63)을 다른쪽 손에바꿔 들고, 마찬가지로 하여 다른쪽 무릎에 눌러댄 상태에서 재차 조작스위치를 누른다. 이와 같이 하여, 피검자(B) 스스로의 조작과 연동하여, 소정의 신체부위에 대한 임피던스의 측정이 순차 실행되고, 최종적으로는 상기 제5실시예와 같은 종류의 측정결과를 얻을 수 있다.
이 제6실시예의 측정장치(6)에 있어서도, 상기 제4실시예와 마찬가지로, 본체부(10)와 측정유닛(63) 사이의 신호의 전송을 광, 전파, 초음파 등의 무선에 의하여 행하는 방법을 채용하여도 좋다.
[제7실시예]
도 44는, 본 발명의 제7실시예에 의한 신체조성 측정장치(7)에 있어서의 측정상태를 나타낸 측면도이다. 본 측정장치(7)는, 상술한 바와 같이, 피검자의 신체에 양호한 자극을 주는 수단을 본 발명에 관련되는 신체조성 측정장치에 장착한 것의 일례이다. 이 측정장치(7)는 마사지기능을 가지는 안락의자(reclining chair)의 형태를 가지고, 피검자(B)가 팔을 얹는 팔걸이(73)의 단부 상면에 손바닥에 접촉하는 측정용 전극(15L, 15R)(단, 전극(15L)은 반대면이 되므로 도면에는 나타나지 않는다. 또한, 전극(13L, 14L, 35L, 36L)도 마찬가지이다.)을 구비하는 외에, 무릎뒤, 복사뼈뒤, 발바닥에 각각 접촉하는 측정용 전극(14L, 14R, 35L, 35R, 36L, 36R)과, 발바닥의 발가락끝 측에 접촉하는 통전용 전극(13L, 13R)을 소정위치에 구비한다. 의자에는, 등으로부터 어깨를 주물러 풀기 위한 상부 마사지부(71)와 장딴지를 주물러 풀기 위한 에어 마사지 등의 하부 마사지부(72)가 마련되어 있다.
이와 같이 본 발명에 관련되는 신체조성 측정장치를 마사지장치와 조합함으로써, 마사지 전후의 각 신체부위의 근육량이나 좌우 반신의 밸런스 등을 각각 측정하고, 마사지 전후의 변화에 근거하여, 근육 중의 혈행의 개선정도나 부종의 개선효과의 확인 등을 행할 수 있다.
그리고, 상기 각 실시예는 본 발명의 단순한 일례로서, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 형태의 변형이나 수정을 행하여도, 본 발명에 포함되는 것은 분명하다.
본 발명에 의하면, 피검자의 체지방, 근육량, 근력, 골량, 골밀도 등의 양이나 밸런스 등의 각종 신체조성정보를 간편하면서도 정밀도 좋게 측정할 수 있는 신체조성 측정장치를 제공할 수 있고, 특히 피검자 하지(下肢)의 근육량 등의 ADL평가에 유용한 각종 신체조성정보를 손쉽게 제공할 수 있는 신체조성 측정장치를 제공할 수 있다.

Claims (40)

  1. a)피검자의 신체 중 소정의 측정대상부위의 단부(端部)에 있는 관절의 각도를 소정치로 유지하기 위한 측정자세유지 보조수단과,
    b)상기 피검자 신체의 소정 개소에 복수의 전극을 접촉시키기 위하여 고정적 또는 이동가능하게 이 전극을 유지하는 전극유지수단과,
    c)상기 전극을 사용하여 상기 측정대상부위의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정수단과,
    d)측정된 임피던스에 근거하여 피검자의 상기 측정대상부위에 대응하는 또는 신체 전체의 신체조성이나 건강상태에 관한 각종 정보를 추정하는 추정연산수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  2. a)피검자의 신체 중 소정의 측정대상부위의 단부에 있는 관절의 각도를 소정치로 유지하기 위한 측정자세유지 보조수단과,
    b)상기 피검자 신체의 소정 개소에 복수의 전극을 접촉시키기 위하여 고정적 또는 이동가능하게 이 전극을 유지하는 전극유지수단과,
    c)상기 전극을 사용하여 상기 측정대상부위의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정수단과,
    d)측정된 임피던스에 근거하여 피검자의 상기 측정대상부위에 대응하는 또는 신체 전체의 근육량을 추정하는 추정연산수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  3. a)피검자의 신체 중 소정의 측정대상부위의 단부에 있는 관절의 각도를 소정치로 유지하기 위한 측정자세유지 보조수단과,
    b)상기 피검자 신체의 소정 개소에 복수의 전극을 접촉시키기 위하여 고정적 또는 이동가능하게 이 전극을 유지하는 전극유지수단과,
    c)상기 전극을 사용하여 상기 측정대상부위의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정수단과,
    d)측정된 임피던스에 근거하여 피검자의 상기 측정대상부위에 대응하는 또는 신체 전체의 골밀도를 추정하는 추정연산수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정자세유지 보조수단은, 피검자의 관절의 각도를 약 140°∼180°범위 내의 소정 각도로 유지하는 것인 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 측정자세유지 보조수단은, 피검자의 관절의 각도를 약 90°로 유지하는 것인 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 임피던스 측정수단 c)는,
    c1)적어도 지방조직, 근육조직 및 골조직에 대응하는 각각의 임피던스를 병렬로 접속한 모델로 그 신체부위의 임피던스를 근사(近似)할 수 있고, 또한 상기 각 조직의 구성비율 및 이 구성비율 전체와 개개의 조직과의 전기적 특성이 일정하다고 간주할 수 있는 것과 같은 신체부위마다 인간의 전신을 분할하여 구성한 모델에 근거하여, 1개 또는 직렬접속된 복수의 상기 신체부위로 이루어지는 측정대상부위의 임피던스를 측정하도록 피검자의 신체에 접촉되는 복수개의 통전용 전극 및 복수개의 측정용 전극과,
    c2)상기 통전용 전극을 통하여 적어도 상기 측정대상부위를 종관(縱貫)하는 소정 주파수의 교류전류를 흐르게 하는 전류공급수단과,
    c3)이 교류전류에 의하여 상기 측정대상부위에 유도되는 전압을 상기 측정용 전극을 사용하여 측정하는 전압측정수단과,
    c4)이 전압측정치와 상기 교류전류의 전류치로부터 상기 측정대상부위에 대응하는 임피던스를 산출하는 연산수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 추정연산수단 d)는, 복수의 사전(事前) 피검자의 전신 및/또는 각 신체부위마다의 임피던스 측정결과와, 각 사전 피검자의 전신 및/또는 각 신체부위의내부를 관찰함으로써 얻어진 이 사전 피검자의 전신 및/또는 각 신체부위마다의 신체조성 기준정보에 근거하여 작성되는, 또는 더욱이 사전 피검자의 신체특정화정보를 더하여 작성되는 추정식(推定式)을 이용하여, 해당 피검자의 측정대상부위에 대응하는 또는 이 피검자의 신체 전체의 신체조성이나 건강상태에 관련한 각종 정보, 근육량 또는 골밀도를 추정하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 추정연산수단 d)는, 인체의 단층화상이 얻어지는 장치를 사용한 계측에 의하여 사전 피검자의 전신 및/또는 각 신체부위마다의 신체조성 기준정보를 얻는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  9. 제1항에 있어서,
    피검자의 신체특정화정보를 취득하는 신체특정화정보 취득수단을 더욱 구비하고, 상기 추정연산수단은, 측정된 임피던스와 상기 신체특정화정보에 근거하여, 해당 피검자의 측정대상부위에 대응하는 또는 이 피검자의 신체 전체의 신체조성이나 건강상태에 관련한 각종 정보, 근육량 또는 골밀도를 추정하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신체특정화정보 취득수단은, 신체특정화정보의 하나로서 주어지는 피검자의 신장에 근거하여, 또는 더욱이 체중, 연령, 성별 등을 감안하여 측정대상부위의 사이즈를 추산하고, 이를 또한 신체특정화정보의 하나로 하는 부위길이 추산수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 신체특정화정보 취득수단은, 피검자의 측정대상부위의 사이즈를 실측(實測)하기 위한 사이즈 계측수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관절은 적어도 무릎의 관절을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 측정자세유지 보조수단은, 양 다리를 앞쪽으로 뻗어 앉은 자세를 취하는 피검자에 대하여, 이 다리의 하측에 있어서 적어도 무릎의 뒤쪽을 담당하여 지지(擔持)하는 것인 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 측정자세유지 보조수단은, 다리를 얹기 위한 얕은 대(臺)형상 또는 삼각형상의 경사면을 가지는 것인 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 측정자세유지 보조수단은, 무릎뒤를 담당하여 지지하는 대략 수평인 봉상체(棒狀體)를 소정의 높이로 갖는 것인 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 측정자세유지 보조수단은, 피검자가 앉기 위한 좌면(座面)을 구비한 의자모양의 형태를 가지고, 피검자가 무릎을 거의 직각으로 접은 상태에서 발바닥이 바닥면 또는 이에 상당하는 대략 수평면에 맞닿는 높이로 상기 좌면이 마련된 것인 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 전극으로서, 피검자의 양 무릎 근방에 각각 접촉하는 한 쌍의 측정용 전극과, 체간부(體幹部) 또는 상지부(上肢部)에 접촉하는 적어도 한 개의 측정용 전극과, 이 피검자의 체간부로부터 양 무릎보다도 먼 위치에 각각 접촉하는 한 쌍의 통전용 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  18. 제17항에 있어서,
    체간부 또는 상지부에 접촉하는 적어도 한 개의 상기 측정용 전극은, 피검자의 손바닥에 접촉하는 것인 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 추정연산수단은, 적어도 피검자의 대퇴부의 근육량 또는 이 근육량과 상관을 갖는 다른 신체조성정보를 추산하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 추정연산수단은, 적어도 좌우 대퇴부의 근육량의 밸런스상태 또는 이 밸런스상태와 상관을 갖는 다른 신체조성정보를 추산하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 추정연산수단은, 상기 신체특정화정보에 근거하여 추정한 대퇴부길이를 이용하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 통전용 전극은, 피검자의 양 종아리부에 접촉하는 것인 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  23. 제17항에 있어서,
    무릎 근방에 접촉하는 상기 측정용 전극은, 양 무릎의 뒤쪽에 접촉하는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  24. 제23항에 있어서,
    무릎 근방에 접촉하는 상기 측정용 전극은, 다리를 얹기 위한 얕은 대(臺)형상 또는 삼각형상의 상기 측정자세유지 보조수단의 두정부(頭頂部)에 마련되고, 양 종아리부에 접촉하는 상기 통전용 전극은, 그 경사면에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  25. 제23항에 있어서,
    무릎 근방에 접촉하는 상기 측정용 전극은, 무릎 뒤를 담당하여 지지하는 대략 수평인 상기 봉상체(棒狀體)의 상면(上面)에 마련되고, 양 종아리부에 접촉하는 상기 통전용 전극은, 이 봉상체보다도 낮은 위치에 있어서 장딴지 이면(裏面)에 접촉하도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  26. 제17항에 있어서,
    무릎 근방에 접촉하는 상기 측정용 전극은, 양 무릎의 표면에 닿아서 눌려지도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  27. 제17항에 있어서,
    무릎 근방에 접촉하는 상기 측정용 전극은, 해당 장치를 양 무릎 사이에 끼워넣었을 때에 양 무릎의 안쪽에 접촉하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  28. 제18항에 있어서,
    손바닥에 접촉하는 상기 측정용 전극은, 피검자가 잡는 그립형상 형태를 가지며, 상기 전극유지수단으로서, 이 그립형상 형태의 전극을 본체부로부터 끌어내기 위한 핸들을 구비하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  29. 제18항에 있어서,
    손바닥에 접촉하는 상기 측정용 전극은, 피검자가 잡는 그립형상 형태를 가지고, 상기 전극유지수단으로서, 본체부로부터 케이블을 통하여 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  30. 제18항에 있어서,
    손바닥에 접촉하는 상기 측정용 전극은 본체부의 양 측면에 각각 배치되고, 피검자가 이 본체부의 양 측면에 손을 댔을 때에 이 측정용 전극이 손바닥에 접촉하도록 한 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  31. 제1항에 있어서,
    상기 전극유지수단은, 상기 측정용 전극의 접촉위치를 조정하기 위한 전극위치 조정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 전극위치 조정수단에는, 그 조정위치에 따라 측정대상부위의 사이즈를 계측하기 위한 사이즈 계측수단이 병설되어 있는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  33. 제1항에 있어서,
    전기계회로를 내장하는 상자형상 본체부의 양 측면, 하면(下面) 또는 그 근방의 면에 있어서 소정간격 이격한 위치에 상기 전극을 배치하고, 측정시에 양 무릎의 간격을 일정하게 벌린 상태에서 측정을 행할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 본체부의 전면(前面) 또는 상면(上面)에 표시부를 마련한 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  35. 제1항에 있어서,
    상기 전극유지수단은, 피검자가 잡고서 신체 상의 임의의 위치로 이동가능한 것으로서, 상기 임피던스 측정수단은, 이 전극유지수단에 의하여 유지되는 측정용 전극의 접촉부위의 상위(相違)에 따른 임피던스의 측정을 행하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  36. 제1항에 있어서,
    상기 임피던스 측정수단은, 주로 피검자의 상지부(上肢部)에 대한 측정을 행하기 위한 제1유닛과, 하지부(下肢部)에 대한 측정을 행하기 위한 제2유닛으로 분리되고, 이 제1 및 제2유닛 사이를 송수신을 행하기 위한 케이블로 접속한 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  37. 제1항에 있어서,
    상기 임피던스 측정수단은, 주로 피검자의 상지부에 대한 측정을 행하기 위한 제1유닛과, 하지부에 대한 측정을 행하기 위한 제2유닛으로 분리되고, 이 제1 및 제2유닛 사이의 신호의 송수신을 무선으로 행하는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  38. 제1항에 있어서,
    상기 측정자세유지 보조수단에는, 피검자 신체의 적어도 일부에 자극을 주는 자극인가수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 자극인가수단은, 피검자 신체의 적어도 일부를 주물러 푸는 마사지수단인 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 측정자세유지 보조수단은, 마사지기능을 가지는 의자인 것을 특징으로 하는 신체조성 측정장치.
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