JP2006230700A - 体組成計 - Google Patents
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Abstract
【課題】 身体部位の抵抗率を求めることにより、精度良く体組成を測定することのできる体組成計を提供すること。
【解決手段】 各種情報の入力を受け付けるための操作部30と、操作部30からの情報に基づいて、被験者の少なくとも1つの身体部位の断面積と部位長とを含む部位情報を外部メモリ33に記憶する。被験者の身体の複数の所定の部位に対応付けて接触させるための複数の電極11〜18を用いて、インピーダンス計測部101が身体部位のインピーダンスを計測する。インピーダンス計測部101により計測された身体部位のインピーダンスと、外部メモリ33に記憶された部位情報とを用いて、抵抗率算出部102は、身体部位の抵抗率を算出する。そして、抵抗率算出部102により算出された身体部位の抵抗率と、予め身体部位の体組成演算のために定められた関数とに基づいて、体組成計算部103は、被験者の身体部位の体組成を計算する。
【選択図】 図3
【解決手段】 各種情報の入力を受け付けるための操作部30と、操作部30からの情報に基づいて、被験者の少なくとも1つの身体部位の断面積と部位長とを含む部位情報を外部メモリ33に記憶する。被験者の身体の複数の所定の部位に対応付けて接触させるための複数の電極11〜18を用いて、インピーダンス計測部101が身体部位のインピーダンスを計測する。インピーダンス計測部101により計測された身体部位のインピーダンスと、外部メモリ33に記憶された部位情報とを用いて、抵抗率算出部102は、身体部位の抵抗率を算出する。そして、抵抗率算出部102により算出された身体部位の抵抗率と、予め身体部位の体組成演算のために定められた関数とに基づいて、体組成計算部103は、被験者の身体部位の体組成を計算する。
【選択図】 図3
Description
本発明は、生体のインピーダンスを計測するインピーダンス計測装置に関し、特に、インピーダンスを計測することにより被験者の体組成を測定することのできる体組成計に関する。
従来より、インピーダンスを計測することにより被験者の体組成を測定する体組成計は、被験者の健康管理に用いられている。また、このような体組成計において、全身の体組成だけでなく身体部位ごとの体組成を測定し、より詳細な体組成の情報を提示することのできる体組成計も種々存在する。
たとえば特許文献1には、身体部位ごとのインピーダンスとその部位の長さなどを用いて、身体部位ごとの除脂肪量を求める技術が開示されている。この方法によると、各身体部位を円柱として仮定し、円柱の体積Vは、ρ・L2/Z(ただし、ρ:身体の抵抗率、L:その部位の長さ、Z:その部位のインピーダンス)に比例するという原理を用いている。
しかしながら、特許文献1の方法では、抵抗率ρは実際に測定することはできず、除脂肪量を求める際には、L2/Zのみをパラメータとして使用する。具体的には、部位ごとの除脂肪量FFM=a・L2/Z+b・W+c・Ag+d(ただし、W:体重、Ag:年齢、a〜d:係数)として表わされる。なお、このような計算式を、以下「一般式」という。
WO2002/043586
上記一般式を用いると、身体部位の長さL、インピーダンスZ、体重W、年齢Agが同じであれば、身体部位の断面積に関わらず除脂肪量は同じ値となる。
しかしながら、実際は、身体部位の断面積(太さ)が異なれば、抵抗率ρ(ρ=Z・S/L(ただし、S:断面積))も異なる。すなわち、身体部位における脂肪や筋肉の組成比が異なるということになる。このように、上記一般式のような体組成計算式では、被験者の身体部位の断面積(太さ)が考慮されていなかった。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、身体部位の抵抗率を求めることにより、精度良く体組成を測定することのできる体組成計を提供することである。
この発明のある局面に従う体組成計は、各種情報の入力を受け付けるための入力手段と、入力手段からの情報に基づいて、被験者の少なくとも1つの身体部位の断面積と部位長とを含む部位情報を記憶するための記憶手段と、被験者の身体の複数の所定の部位に対応付けて接触させるための複数の電極と、複数の電極を用いて、身体部位のインピーダンスを計測するための計測手段と、計測手段により計測された身体部位のインピーダンスと、記憶手段に記憶された部位情報とを用いて、身体部位の抵抗率を算出するための抵抗率算出手段と、抵抗率算出手段により算出された身体部位の抵抗率と、予め身体部位の体組成演算のために定められた関数とに基づいて、被験者の身体部位の体組成を計算するための第1の計算手段とを備える。
好ましくは、上記関数は、抵抗率および体重値と体組成の数値とが対応付けられた関数である。
好ましくは、体重値を計測するための体重計測手段をさらに備える。
好ましくは、入力手段により入力された身体部位の周囲長から、断面積を算出するための断面積算出手段をさらに備える。
あるいは、入力手段により入力された身体部位の半径または直径から、断面積を算出するための断面積算出手段をさらに備えることが好ましい。
また、入力手段により入力された身長および座高に基づいて、身体部位の部位長を算出するための部位長算出手段をさらに備えることが好ましい。
好ましくは、上記身体部位は、断面積が一定で部位長を長さとする円柱モデルに近似し得る身体部位である。
さらに好ましくは、記憶手段には、胴体および四肢の部位からなる複数の身体部位の部位情報が記憶され、計測手段は、複数の身体部位それぞれのインピーダンスを計測し、抵抗率算出手段は、複数の身体部位それぞれの抵抗率を算出し、第1の計算手段は、複数の身体部位それぞれの体組成を計算する。そして、第1の計算手段により計算された複数の身体部位の体組成を合成することにより、被験者の全身の体組成を計算するための第2の計算手段をさらに備えることが望ましい。
好ましくは、第1の計算手段により計算された身体部位の体組成を表示するための信号を生成する生成手段と、生成手段からの出力に基づいて、対応する表示を行なうための表示手段とをさらに備える。
さらに好ましくは、第1の計算手段により計算された身体部位ごとの体組成、および、第2の計算手段により計算された全身の体組成を表示するための信号を生成する生成手段と、生成手段からの出力に基づいて、対応する表示を行なうための表示手段とをさらに備える。
本発明によると、身体部位の抵抗率を算出することができる。したがって、算出された抵抗率を用いて体組成を計算することができる。これにより、実測値に基づく精度の高い体組成を測定することができる。
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
<本発明の実施の形態における体組成計の外観および構成>
図1は、本発明の実施の形態における体組成計100の外観斜視図である。
図1は、本発明の実施の形態における体組成計100の外観斜視図である。
図1を参照して、体組成計100は、第1の筐体1および第2の筐体2により構成される。第1の筐体1および第2の筐体2は、ケーブル3により接続される。体組成計100には、被験者の身体の複数の所定の部位に対応付けて接触させるための複数の電極11〜18が設けられる。
第1の筐体1には、被験者の左足を載置するための載置部1.1と、被験者の右足を載置するための載置部1.2と、第2の筐体2とケーブル3とを収納するための収納部4とが設けられる。なお、第1の筐体1の内部には、被験者の体重を計測するための体重計測部32(図3参照)、たとえば体重センサが設けられているものとする。
載置部1.1および1.2には、それぞれ被験者の足裏に接触させるための電極が2つずつ備えられる。左足用の載置部1.1には、左足の指側に電流印加用の電極17が設けられ、左足の踵側に電圧測定用の電極13が設けられる。また同様に、右足用の載置部1.2には、右足の指側に電流印加用の電極18が設けられ、左足の踵側に電圧測定用の電極14が設けられる。
また、載置部1.1および1.2は、被験者が両足を載置すると上記電極13,14,17,18と接触するように、ほぼ足の外形をなすように形成されている。これにより、両足裏が左右方向に載置部1.1および1.2からずれたとしても、電流印加用の電極17,18および電圧測定用の電極13,14からはずれにくいので、接触部位および接触面積の変動による誤差の発生を防止することができる。また、大腿部における接触状態の変動による影響も防止することができる。したがって、信頼性の高い測定が可能となる。
第2の筐体2は、本体部2.1と、被験者が左手で握るための左手用のグリップ部2.2と、被験者が右手で握るための右手用のグリップ部2.3とにより構成される。
本体部2.1の前面には、測定結果や各種情報を表示するための表示部20、および、被験者により操作されて、被験者からの指示や各種情報の入力を受付けるための操作部30が設けられる。なお、第2の筐体2の本体部2.1に設けられた表示部20および操作部30については、後に、図4を用いて詳細に説明する。
なお、本実施の形態においては、操作部30に含まれる電源スイッチ301は、たとえば第1の筐体1の前面中央に設けられる。
第2の筐体2のグリップ部2.2および2.3には、それぞれ被験者の手の内側に接触させるための電極が2つずつ設けられる。左手用のグリップ部2.2には、左手の親指側に電流印加用の電極15が設けられ、左手の小指側に電圧測定用の電極11が設けられる。同様に、右手用のグリップ部2.3には、右手の親指側に電流印加用の電極16が設けられ、右手の小指側に電圧測定用の電極12が設けられる。
このように、本発明の実施の形態における体組成計100は、左手、右手、左足、右足の4つの部位にそれぞれ電流印加用および電圧測定用の電極を接触させる構成とされる。なお、このような構成に限られず、たとえば、さらに他の部位用の電流印加用および電圧測定用の電極を備えることとしてもよい。
図2は、被験者が本発明の実施の形態における体組成計100を用いて、体組成を測定する際の測定姿勢を示す図である。
図2を参照して、被験者200は、直立した姿勢で、左足203および右足204をそれぞれ第1の筐体1の載置部1.1および1.2に配置する。また、左手201で第2の筐体のグリップ部2.2を握り、右手202でグリップ部2.3を握る。この際、両腕205および206の肘を伸ばし、第2の筐体2が身体前方に対向するようにほぼ肩の高さに保持し、腕205,206と胴207とが略直角をなすようにする。
図3は、本発明の実施の形態における体組成計100のブロック図である。図3を参照して、体組成計100は、上記した複数の電極11〜18、表示部20、操作部30、および体重計測部32に加え、体組成計100全体の制御や各種演算等の処理を行なうためのマイコン(マイクロコンピュータの略)10と、所定周波数の高周波定電流を発生する高周波定電流発生回路41と、電流印加用の電極15〜18を切り替えるための電流印加用電極切替回路42と、電圧測定用の電極11〜14を切り替えるための電圧測定用電極切替回路43と、電圧測定用電極切替回路43より得られる電圧情報および体重計測部32より得られる体重情報のいずれか一方に入力を切り替えるため入力切替回路44と、入力切替回路44より得られる電圧情報および体重情報をアナログ信号からデジタル信号に変換するためのA(analog)/D(digital)変換回路45と、操作部30に含まれる電源スイッチ301が操作されることによりマイコン10に電力を供給するための電源部31と、測定結果などの情報を記憶するための外部メモリ33とを備える。また、マイコン10には、各種制御プログラムなどを記憶するための内部メモリ133が含まれる。
なお、本実施の形態において、外部メモリ33は、たとえば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)を含んでおり、後に記述する被験者の少なくとも1つの身体部位の部位情報や、体組成などの測定結果は、このEEPROMに格納される。
ここで「身体部位」とは、測定対象となる全身、すなわち頭部分を除く全身を複数の部位に分割した場合の1つの部位をいう。したがって、身体部位は、胴体および四肢のいずれかの部位、または、さらにそれらを分割したいずれかの部位などを表わす。本実施の形態においては、全身を、左腕部,右腕部,左脚部,右脚部,体幹部の5つの部位に分割するものとし、これらの部位をそれぞれ身体部位という。
なお、「左腕部」および「右腕部」とは、たとえば各々の腕の手首から肩峰までを表わす身体部位であり、「左脚部」および「右脚部」とは、たとえば各々の脚の足首から脚の付け根までを表わす身体部位であり、「体幹部」とは、胴体を表わす身体部位であるものとする。
また、「部位情報」とは、後の抵抗率の計算において用いられる各身体部位の情報であり、断面積および部位長をいう。本実施の形態においては、上記5つの身体部位それぞれの部位情報が、外部メモリ33に記憶されるものとする。なお、これらの詳細については後述する。
マイコン10は、インピーダンス計測部101と、抵抗率算出部102と、体組成計算部103とを含み、内部メモリ133に格納されたプログラムに従い、インピーダンスの計測、抵抗率の算出、および体組成の計算を行なう。また、マイコン10は、A/D変換回路45を介して取得される体重計測部32、たとえば体重センサからの信号に基づいて、公知の手法により体重を測定する。また、後述する体組成計算部103での測定結果などを、表示部20に表示するための信号を生成する。また、外部メモリ33への書き込みおよび読み出しを行なう。
インピーダンス計測部101は、上記5つの身体部位のインピーダンスを計測する。インピーダンス計測部101は、電流印加用電極切替回路42および電圧測定用電極切替回路43を制御し、電流印加用の電極および電圧測定用の電極を順次切り替えて、各身体部位のインピーダンスを計測する。より具体的には、高周波定電流発生回路41より流した電流値と、A/D変換回路45を介して取得される2極間の電位差とに基づいて、各身体部位のインピーダンスを計測する。具体的なインピーダンスの計測方法については、後述する。
抵抗率算出部102は、インピーダンス計測部101で計測した各身体部位のインピーダンスと外部メモリ33に記憶された各身体部位の部位情報とに基づいて、各身体部位の抵抗率を算出する。具体的な抵抗率の算出方法については、後述する。
体組成計算部103は、抵抗率算出部102から得られる各身体部位の抵抗率に基づいて、各身体部位の体組成を計算する。また、体組成計算部103は、全身を分割した上記5つの身体部位の体組成を合成することにより、全身の体組成を計算することができる。具体的な体組成の計算方法については、後述する。
本実施の形態において、「各身体部位の体組成」とは、少なくとも身体部位ごとの除脂肪量であり、より好ましくは、除脂肪量に加え、筋肉量、骨量、体脂肪量、体脂肪率などの生体情報である。
また、「全身の体組成」とは、少なくとも全身の除脂肪量であり、より好ましくは、除脂肪量に加え、筋肉量、骨量、体脂肪量、体脂肪率、筋肉率、および、内臓脂肪レベルなどである。
体組成計算部103により計算された全身および各身体部位の体組成を、表示部20へ表示するための信号がマイコン10によって生成される。
なお、体組成計算部103は、上記5つの身体部位の体組成を計算した後、表示部20への測定結果表示のために、右腕部および左腕部の体組成を合成して腕部の体組成を算出してもよいし、右脚部および左脚部の体組成を合成して脚部の体組成を算出してもよい。
本実施の形態においては、このように、上記5つの身体部位の体組成を計算した後に、腕部および脚部の体組成を計算し、3つの身体部位(腕部、脚部、体幹部)の体組成を測定結果として外部メモリ33に記憶するものとして説明する。
以下、体組成測定の対象とされる全身および各々の身体部位を総称して、「被測定部位」というものとする。
次に、本発明の実施の形態における体組成計100の表示部20および操作部30の具体例を図4に示す。図4は、第2の筐体2の正面図である。
図4を参照して、第2の筐体2の本体部2.1の表示部20は、第1の表示領域20.1と第2の表示領域20.2とを含む。第1の表示領域20.1および第2の表示領域20.2は、たとえば液晶等により構成される。
第1の表示領域20.1には、被験者の身体特定情報や測定結果などを示す数値や文字、図形等が表示される。また、第2の表示領域20.2には、たとえば、身体を複数の身体部位に分けた図形(以下「人体図」という)が表示される。そして、第1の表示領域20.1に測定結果が表示される場合には、人体図のうち、表示中の被測定部位の部分が点灯表示される。これにより、第1の表示領域20.1に表示されている被測定部位の情報を被験者に知らせることができる。
なお、表示部20はこのような構成に限られず、表示中の被測定部位の情報が被験者に知らせることができるものであればよい。
操作部30は、被験者や医師等により操作され、各種情報や指示の入力を受け付けるための複数の操作スイッチを含む。たとえば、全身の体組成などの測定結果を表示するための全身スイッチ302と、体幹部の体組成などの測定結果を表示するための体幹スイッチ303と、脚部の体組成などの測定結果を表示するための脚スイッチ304と、腕部の体組成などの測定結果を表示するための腕スイッチ305と、各種設定や表示切替を行なうための設定/表示切替スイッチ306と、外部メモリ33に記憶された測定結果を表示するためのメモリスイッチ307と、部位情報の設定の際などに数値の増減を行なうための上下スイッチ308と、被験者の情報を特定するための個人番号スイッチ309とを含む。なお、全身スイッチ302、体幹スイッチ303、脚スイッチ304、腕スイッチ305を総称して「部位別スイッチ」と称する。
個人番号スイッチ309は、少なくとも1つ設けられる。図4においては、2つ設けられ、この個人番号スイッチ309で指定される番号(1,2)ごとに、被験者の各身体部位の部位情報および測定結果などが外部メモリ33に記憶される。
なお、操作部30にたとえばゲストスイッチ310を設けて、測定の度に被験者の部位情報を入力し、体組成の測定を行なうこととしてもよい。
また、操作部30は、上記のような操作スイッチにより構成されているものでなくてもよい。たとえば、タッチパネルなどにより各種情報や指示の入力がされるものであってもよい。
<インピーダンスの計測>
図5は、各身体部位のインピーダンスを示す模式図である。また、図6は、全身のインピーダンスを示す模式図である。
図5は、各身体部位のインピーダンスを示す模式図である。また、図6は、全身のインピーダンスを示す模式図である。
図5を参照して、各身体部位のインピーダンスは、左腕部61.1のインピーダンスを「Zlh」、右腕部61.2のインピーダンスを「Zrh」、左脚部63.1のインピーダンスを「Zlf」、右脚部63.2のインピーダンス「Zrh」、体幹部62のインピーダンスを「Zt」として表わされる。
また、図6を参照して、全身60のインピーダンスは「Zw」として表わされる。
上述のように、本実施の形態におけるインピーダンス計測部101は、各身体部位のインピーダンスを計測する。
たとえば、左腕部61.1のインピーダンスZlhは、図7に示すように、左手・左足間に交流電流を流し、両手間の電位差を測ることにより計測される。具体的には、インピーダンス計測部101は、電流印加用の電極15,17間に高周波(交流)電流を流し、電圧測定用の電極11,12間の電位差を測定することによって、左腕部のインピーダンスZlhを計測する。
このようにして、インピーダンス計測部101は、電極11〜18を切り替えることにより、各身体部位のインピーダンス(Zlh,Zrh,Zt,Zlf,Zrh)を計測する。
ところで、各身体部位は、図8に示されるような円柱モデルに近似される。図8は、各身体部位を円柱モデルで表わした模式図である。
図8を参照して、左腕部61.1は円柱161.1で表わされ、右腕部61.2は円柱161.2で表わされる。また、体幹部62は円柱162で表わされる。左脚部63.1は円柱163.1で表わされ、右脚部63.2は円柱163.2で表わされる。
ここで、このような円柱モデルについて図9を用いて説明する。
図9を参照して、円柱モデルは、断面積をS、軸方向の長さをLとすると、インピーダンスZは、次のように表わすことができる。
Z=ρ×(L/S) …(1)
ρ:抵抗率
本実施の形態では、各身体部位のインピーダンス計測後、抵抗率ρを算出し、この抵抗率ρを用いて除脂肪量等の体組成を計算する。
ρ:抵抗率
本実施の形態では、各身体部位のインピーダンス計測後、抵抗率ρを算出し、この抵抗率ρを用いて除脂肪量等の体組成を計算する。
<抵抗率の算出>
上記(1)式に基づき、抵抗率ρは、次式により計算される。
上記(1)式に基づき、抵抗率ρは、次式により計算される。
ρ=Z×(S/L)
したがって、抵抗率ρを計算するためには、円柱、すなわち、身体部位の断面積Sと長さLとが必要となる。なお、本実施の形態において、円柱の長さLに相当する身体部位の長さを、「部位長」という。
したがって、抵抗率ρを計算するためには、円柱、すなわち、身体部位の断面積Sと長さLとが必要となる。なお、本実施の形態において、円柱の長さLに相当する身体部位の長さを、「部位長」という。
上述したように、各身体部位の断面積と部位長とを含む部位情報は、予め外部メモリ33に記憶される。そのために、被験者により、予め部位情報が入力されている必要がある。なお、メモリカードなどの記録媒体に被験者の各身体部位の部位情報が予め記録されていて、この記録媒体により部位情報が入力されて、外部メモリ33に記憶されるものであってもよい。
図10は、本発明の実施の形態における体組成計100のマイコン10が実行する部位情報記憶処理の流れを示すフローチャートである。なお、この処理は、被験者により、たとえば設定/表示切替スイッチ306が押圧され、引き続き個人番号スイッチ309やゲストスイッチ310が押圧されることにより開始される処理である。
図10を参照して、はじめに、マイコン10は、表示部20の表示領域20.1に、上記5つの身体部位の部位長の入力を促す表示を行なう(ステップS1)。この際、たとえば、表示領域20.1には所定の数字を表示し、上下スイッチ308によって部位長の設定を行なうように促される。
次に、マイコン10は、各身体部位の部位長の入力を受け付ける(ステップS2)。
被験者は、それぞれの身体部位の部位長を計測し、操作部30を操作することにより各身体部位の部位長を入力する。「左腕部」および「右腕部」の部位長は、たとえば各々の肩峰から手首までの長さを計測することにより入力することができる。また、「体幹部」の部位長は、たとえば首の付け根から脚の付け根までの長さを計測することにより入力することができる。また、「左脚部」および「右脚部」の部位長は、たとえば足首から脚の付け根までの長さを計測することにより入力することができる。
なお、被験者の身長および座高を入力することにより、身体部位の部位長がマイコン10によって計算されることとしてもよい。この場合、たとえば、座高を体幹部の部位長に代用することができる。また、身長から座高を引いた長さを脚(左脚部および右脚部)の部位長とすることができる。
ステップS2において、上下スイッチ308が操作された後、たとえば設定/表示切替スイッチ306が押圧されると、マイコン10は、表示中の数字を部位長として確定する。
続いて、マイコン10は、表示部20の表示領域20.1に、上記5つの身体部位の周囲長の入力を促す表示を行なう(ステップS3)。ここでも、ステップS1において説明したように、たとえば、表示領域20.1には所定の数字を表示し、上下スイッチ308によって周囲長の設定を行なうように促される。
次に、マイコン10は、各身体部位の周囲長の入力を受け付ける(ステップS4)。
被験者は、それぞれの身体部位の周囲長を計測し、操作部30を操作することにより各身体部位の周囲長を入力する。「左腕部」および「右腕部」の周囲長は、たとえば各々の手首の周囲の長さを計測することにより入力することができる。また、「体幹部」の周囲長は、たとえば臍位置高さの周囲の長さを計測することにより入力することができる。また、「左脚部」および「右脚部」の周囲長は、たとえば大腿部の周囲の長さを計測することにより入力することができる。
ステップS4においても、ステップS2において説明したように、上下スイッチ308が操作された後、たとえば設定/表示切替スイッチ306が押圧されると、マイコン10は、表示中の数字を周囲長として確定する。
次に、マイコン10は、ステップS4で入力された周囲長から、各身体部位の断面積を算出する(ステップS6)。具体的には、ステップS4で入力された周囲長をlとすると、次式により断面積Sを算出する。
S=l2/4π
全ての身体部位の断面積を算出すると、身体部位ごとの部位長および断面積(部位情報)を外部メモリ33に記憶する(ステップS8)。
全ての身体部位の断面積を算出すると、身体部位ごとの部位長および断面積(部位情報)を外部メモリ33に記憶する(ステップS8)。
なお、個人番号スイッチ309を指定して上記操作がされた場合には、個人番号スイッチ309で特定される個人番号に対応付けて身体部位ごとの部位情報が記憶される。
また、断面積算出のために、各身体部位の周囲長を入力することとしたが、これに限られず、たとえば、各身体部位の半径または直径を入力することとしてもよい。
<体組成の計算>
(身体部位の体組成計算について)
はじめに、各身体部位の体組成、たとえば除脂肪量の計算方法について説明する。
(身体部位の体組成計算について)
はじめに、各身体部位の体組成、たとえば除脂肪量の計算方法について説明する。
たとえば上述の一般式では、身体部位ごとの除脂肪量を、被験者の身体部位の長さL、インピーダンスZ、体重W、年齢Agにより求めていた。しかしながら、部位の長さL,インピーダンスZ,体重W,年齢Agが同じであっても、断面積が狭い(細い)部位と断面積が広い(太い)部位とでは、断面積の広い部位の方が抵抗率は大きくなる。抵抗率が大きいと、電流が流れにくいということになるため、断面積の広い部位の方が脂肪が多い、すなわち、除脂肪量は少ないと考えられる。
そこで、本発明においては、上記5つの身体部位の除脂肪量FFM0は、各身体部位の実測値を用いて計算された抵抗率ρに基づいて計算される。
すなわち、FFM0は、抵抗率ρの関数により表わされる。
FFM0=f(ρ)
また、この関数f(ρ)は、体重値をWとすると、たとえば次のように表わされる。
また、この関数f(ρ)は、体重値をWとすると、たとえば次のように表わされる。
f(ρ)=a・1/ρ+b・W+c
なお、上記式においてa〜cは、身体部位ごとに予め定められた所定の定数である。
なお、上記式においてa〜cは、身体部位ごとに予め定められた所定の定数である。
このような関数f(ρ)は、身体部位ごとに予め内部メモリ33に記憶されている。
このように、除脂肪量FFM0は、被験者の年齢や性別、身長等の身体情報によらず、各身体部位の抵抗率ρと、体重とにより計算される。したがって、被験者の実際の体型に即した、実測値に基づいた除脂肪量FFM0を算出することができる。これにより、部位の長さL,インピーダンスZ,体重W,年齢Agが同じであっても、体組成の違いを反映した精度の高い体組成を測定することができ、精度の高い体組成の値を被験者に提示することができる。
なお、関数f(ρ)は、抵抗率ρと体重Wの多項式を、MRIやDEXA(Dual energy X-ray absorptiometry)などの実測データにフィッティングした計算式である。また、関数f(ρ)は上記のような式に限られず、たとえば次のような式を用いてもよい。
f(ρ)=a1・1/ρ+b1・W+c1・S+d1
ただし、a1〜d1は所定の定数であり、Sは身体部位の断面積である。あるいは、次のような式を用いてもよい。
ただし、a1〜d1は所定の定数であり、Sは身体部位の断面積である。あるいは、次のような式を用いてもよい。
f(ρ)=a2・1/ρ+b2・W+c2・S+d2・L+e2
ただし、a2〜d2は所定の定数であり、Sは身体部位の断面積、Lは身体部位の部位長である。
ただし、a2〜d2は所定の定数であり、Sは身体部位の断面積、Lは身体部位の部位長である。
また、関数f(ρ)は、たとえば、2次以上の関数であってもよい。
また、除脂肪量と同様の計算式で、身体部位ごとの筋肉量、体脂肪量、および骨量なども計算することができる。
(全身の体組成計算について)
ここではじめに、公知の手法による全身の体組成の計算方法について簡単に説明する。
ここではじめに、公知の手法による全身の体組成の計算方法について簡単に説明する。
たとえば、全身は、図16に示すように、身長とたとえば体格指数(BMI)などの身体情報により推定される断面積とからなる1つの円柱モデルに近似される。なお、体格指数(BMI)は、(体重)/(身長)2で表わされる。
この場合、図6に示したような全身60のインピーダンスZwを計測するためには、図15に示すように、両手・両足間に交流電流を流し、両手・両足間の電位差を測ることにより計測される。具体的には、両手の電流印加用の電極15,16間および、両足の電流印加用の電極17,18間をそれぞれ接続し、また、両手の電圧測定用の電極11,12間および、両足の電圧測定用の電極13,14間をそれぞれ接続して、電流印加用の電極15〜18に高周波(交流)電流を1方向に流し、電圧測定用の電極11〜14を用いて電位差を測ることによって、全身のインピーダンスZwが計測される。
このように、従来からの手法では、全身の体組成は、身長と体格指数などの身体情報とにより被験者の体型を円柱モデルに近似させ、計測したインピーダンスを用いて計算されるものである。しかしながら、同じ体格指数であっても、個々人によって脚の長さや太さなど体型は異なるため、被験者の体型が考慮された精度の良い全身の体組成を測定することは困難であった。
一方、本発明の実施の形態では、実測値に基づいて計算された身体部位ごとの体組成を用いて全身の体組成が計算される。
たとえば全身の除脂肪量FFMAは、左腕部61.1の除脂肪量をFFM0_lh、右腕部61.2の除脂肪量をFFM0_rh、体幹部62の除脂肪量をFFM0_t、左脚部63.1の除脂肪量をFFM0_lf、右脚部63.2の除脂肪量をFFM0_rfとすると、単純に次式のような計算式で求めることができる。
FFMA=FFM0_lh+FFM0_rh+FFM0_t
+FFM0_lf+FFM0_rf
また、全身の筋肉量LBMAなども同様にして計算することができる。
+FFM0_lf+FFM0_rf
また、全身の筋肉量LBMAなども同様にして計算することができる。
さらに、全身の除脂肪量FFMAより、全身の体脂肪量を計算することができる。体脂肪量は、次式により表わされる。
体脂肪量(kg)=体重W(kg)−除脂肪量FFMA(kg)
また、全身の体脂肪量より、全身の体脂肪率を計算することができる。体脂肪率は、次式により表わされる。
また、全身の体脂肪量より、全身の体脂肪率を計算することができる。体脂肪率は、次式により表わされる。
体脂肪率(%)={体脂肪量(kg)÷体重W(kg)}×100
このようにして、全身の体組成についても、実測値に基づいた精度の高い体組成を計算することができる。
このようにして、全身の体組成についても、実測値に基づいた精度の高い体組成を計算することができる。
<本発明の実施の形態における体組成計の動作>
図11および図12は、本発明の実施の形態における体組成計100の測定処理の流れを示すフローチャートである。なお、この処理が開示される時点で、予め外部メモリ33には、被験者の個人番号に対応付けて、被験者の各身体部位の部位情報が記憶されているものとして説明する。
図11および図12は、本発明の実施の形態における体組成計100の測定処理の流れを示すフローチャートである。なお、この処理が開示される時点で、予め外部メモリ33には、被験者の個人番号に対応付けて、被験者の各身体部位の部位情報が記憶されているものとして説明する。
図11を参照して、初めに、電源スイッチ301が操作されると電源部31によりマイコン10に電力が供給される(ステップS10)。続いて、マイコン10は、体重計測部32における体重計を初期化する(ステップS12)。
そして、マイコン10は、体重計測部32からのセンサ信号の出力が安定したか否かを判断する(ステップS14)。センサ信号の出力が安定していないと判断すると(ステップS14においてNO)、ステップS12に処理を戻す。一方、センサ信号の出力が安定したと判断した場合(ステップS14においてYES)、マイコン10は、体重測定の準備が完了したことを検知する(ステップS16)。
続いて、マイコン10は、個人番号の選択があったか否かを判断する(ステップS18)。個人番号の選択がなかったと判断した場合(ステップS18においてNO)、体重のみの測定モードであると判断する(ステップS20)。
続いて、マイコン10は、所定時間内に体重値が安定したか否かを判断する(ステップS22)。所定時間内に体重値が安定しなければ(ステップS22においてNO)、エラーであると判定する(ステップS24)。このとき、エラーである旨の表示を表示部20の第1の表示領域20.1に表示させてもよい。なお、後のステップにおいても、エラーと判定されると、同様の表示をさせてもよい。
ステップS24の処理が終了すると、体組成計100の電源を切ってこの測定処理を終了する(ステップS68)。
ステップS22において所定時間内に体重値が安定したと判断した場合(ステップS22においてYES)、体重値を確定する(ステップS26)。そして、マイコン10は、表示部20にステップS26において確定した体重値を表示する(ステップS28)。ステップS28の処理が終了すると、体組成計100の電源を切ってこの測定処理を終了する(ステップS68)。
一方、ステップS18において、個人番号が選択されたと判断した場合(ステップS18においてYES)、続いて、メモリスイッチ307が押されたか否かを判断する(ステップS30)。メモリスイッチ307が押されたと判断した場合(ステップS30においてYES)、外部メモリ33に記憶された過去の測定結果を示すメモリ値を表示する(ステップS32)。なお、初めて体組成を測定する場合など過去のメモリ値が外部メモリ33に記憶されていない場合には、たとえば、エラー表示を行なって、ステップS34の処理へ進むこととしてもよい。
ステップS32の処理が終了すると、体組成計100の電源を切ってこの測定処理を終了する(ステップS68)。
一方、ステップS30においてメモリスイッチ307が押されなかったと判断した場合(ステップS30においてNO)、マイコン10は、体重および体組成測定モードであると判断する(ステップS34)。そして、マイコン10は、所定時間内に体重値が安定したか否かを判断する(ステップS36)。所定時間内に体重値が安定しなかった場合(ステップS36においてNO)、マイコン10はエラーであると判定する(ステップS38)。そして、ステップS38の処理が終了すると、体組成計100の電源を切ってこの測定処理を終了する(ステップS68)。
ステップS36において所定時間内に体重値が安定したと判断した場合(ステップS36においてYES)、マイコン10は体重値を確定する(ステップS40)。確定した体重値は、たとえば外部メモリ33の所定の領域に一時的に記憶される。
ステップS40の処理が終了すると、マイコン10は、入力切替回路44に制御信号を送信し、入力を電圧測定用電極11〜14からの電圧情報に切り替えて、図12に示すステップS42に処理を進める。
図12を参照して、ステップS42において、マイコン10のインピーダンス計測部101は、所定時間内にインピーダンス値が所定範囲内であるか否かを判断する(ステップS42)。所定時間内にインピーダンス値は所定範囲内にならなければ(ステップS42においてNO)、エラーであると判定する(ステップS44)。ステップS44において、エラーであると判定されると、体組成計100の電源を切ってこの測定処理を終了する(ステップS68)。
一方、ステップS42において、所定時間内にインピーダンス値が所定範囲内にあると判断した場合(ステップS42においてYES)、ステップS46に処理を進める。
ステップS46において、インピーダンス計測部101は、所定時間内にインピーダンス値が安定したか否かを判断する(ステップS46)。所定時間内にインピーダンス値が安定しなければ(ステップS46においてNO)、インピーダンス計測部101はエラーであると判定する(ステップS48)。ステップS48においてエラーであると判断されると、体組成計100の電源を切ってこの測定処理を終了する(ステップS68)。
一方、所定時間内にインピーダンス値が安定したと判断した場合(ステップS46においてYES)、インピーダンス計測部101は、インピーダンス値を確定する(ステップS52)。確定した身体部位のインピーダンス値は、たとえば外部メモリ33の所定の領域に一時的に記憶される。なお、ステップS42〜52の処理は、インピーダンス計測部101によって、全ての身体部位について順に行なわれるものとする。
ステップS52においてインピーダンス値が確定すると、抵抗率算出部102は、各身体部位のインピーダンス値と、外部メモリ33に記憶された各身体部位の部位情報とに基づいて、各身体部位の抵抗率を算出する(ステップS53)。なお、抵抗率の算出方法については、上述した通りであるので、ここでの説明は繰り返さない。
ステップS53の処理が終了すると、体組成計算部103が、体組成の計算処理を行なう(ステップS54)。ステップS54において、体組成計算部103は、上述のように、各身体部位の体組成を計算し、その後、全身の体組成を計算する。なお、上記以外の体組成の計算は、たとえば公知の手法により行なうことができる。
ステップS54の処理が終了すると、マイコン10は、ステップS40において確定した体重値およびステップS54において計算した体組成の数値を、外部メモリ33に測定結果として記憶する(ステップS56)。
この測定結果は、被験者の個人番号ごとに、図示しない計時部より得られる日付および測定時刻の情報とともに、たとえば所定数記憶される。所定数を超えると、古いメモリ値に上書きされるなど、最新の測定結果が記憶される。なお、ステップS56においては、体組成数値のみが記憶されることとしてもよい。また、ステップS54で計算した体組成の数値のうち所定の情報のみを記憶することとしてもよい。
次に、マイコン10は、計算した体組成数値を表示部20に表示する(ステップS58)。ここでは、全身の体組成および他の情報が表示される。全身の体組成としては、たとえば除脂肪量、筋肉量、体脂肪率、筋肉率、内臓脂肪レベルなどが表示される。また、ステップS40で確定した体重値、および体格指数(BMI)や基礎代謝などの生体情報もあわせて表示される。これらの情報は、表示部20の第1の表示領域20.1に表示され、第2の表示領域20.2では、人体図の全て(全身)が点灯される。
また、表示部20の第1の表示領域20.1が小さい場合などには、これらの情報を順に表示することとしてもよい。たとえば、図13に示すように、はじめに、体重および基礎代謝を表示し(図13(a)参照)、その後、設定/表示切替スイッチ306が操作される度に、順に、筋肉率および体脂肪率の表示(図13(b)参照)、BMIおよび内臓脂肪レベルの表示(図13(c)参照)、筋肉量および除脂肪量の表示(図13(d)参照)と切り替え、これらが繰り返し表示させることとしてもよい。なお、図13では、個人番号1の被験者の測定結果が表示されているものとする。
たとえば図13(a)では、第1の表示領域20.1に、体重52.3kg、基礎代謝1182kcalと表示される。図13(b)では、第1の表示領域20.1に、筋肉率28.8%、体脂肪率23.0%と表示される。図13(c)では、第1の表示領域20.1に、BMI20.4、内臓脂肪レベル3と表示される。図13(d)では、第1の表示領域20.1に、筋肉量15.1kg、除脂肪量40.3kgと表示される。また、図13(a)〜(d)において、第2の表示領域20.2には、人体図の全て(全身)が点灯される。なお、図13の表示例においては、頭部も含む全身の体組成数値が表示されているものとする。
ステップS58の処理が終了すると、ステップS60に進み、マイコン10は、メモリスイッチ307が押されたか否かを判断する。メモリスイッチ307が押されなかったと判断した場合(ステップS60においてNO)、続いて部位別スイッチ302〜305が押されたか否かを判断する(ステップS64)。
ステップS64で部位別スイッチ302〜305が押されなかったと判断した場合(ステップS64にてNO)、マイコン10は、体組成計100の電源を切ってこの測定処理を終了する(ステップS68)。
一方、ステップS64において部位別スイッチ302〜305のいずれかが押されたと判断した場合(ステップS64においてYES)、マイコン10は、ステップS64において押されたスイッチの種類に対応する被測定部位の体組成の測定値を表示部20に表示させる(ステップS66)。この場合、表示部20の第1の表示領域20.1には、指定された被測定部位の体組成が表示される。また、第2の表示領域20.2では、指定された被測定部位が点灯表示される。
ここで、ステップS64で、部位別スイッチ302〜305のうち、体幹スイッチ303,脚スイッチ304,腕スイッチ305のいずれかが押圧された場合の表示例を、図14に示す。
図14(a)は、体幹スイッチ303が押された場合の体幹部の体組成の表示例である。たとえば、体脂肪量6.4kg、除脂肪量17.0kgが表示される。また、第2の表示領域20.2には、人体図のうち体幹部の部分が点灯表示される。
図14(b)は、脚スイッチ304が押された場合の脚部の体組成の表示例である。たとえば、体脂肪量4.0kg、除脂肪量12.0kgが表示される。また。第2の表示領域20.2には、人体図のうち脚部の部分が点灯表示される。
図14(c)は、腕スイッチ305が押された場合の腕部の体組成の表示例である。たとえば、体脂肪量1.6kg、除脂肪量3.4kgが表示される。また、第2の表示領域20.2には、人体図のうち腕部の部分が点灯表示される。
なお、全身スイッチ302が押された場合には、図13(b)に示した表示に戻る。
ステップS66の処理が終了すると、再びステップS60に戻る。
ステップS60において、メモリスイッチ307が押されたと判断した場合(ステップS60においてYES)、マイコン10は、外部メモリ33に記憶された過去の測定結果であるメモリ値を、表示部20の第1の表示領域20.1に表示する(ステップS62)。
この場合、直前に表示されていた被測定部位に対応したメモリ値を読み出して表示する。たとえば、直前に、脚部の体組成が表示されていた場合、メモリスイッチ307が押されると、脚部の体組成の過去の測定結果が読み出されて表示される。
また、ステップS60において、メモリスイッチ307が押される度に、たとえば1週間前、2週間前というように、遡って対応する被測定部位の過去の測定結果が表示される。これにより、過去の測定値と比較した体組成の変化を把握することができる。
ステップS62の処理が終了すると、再びステップS60に処理を戻す。
このように、本発明の実施の形態における体組成計100によれば、身体部位ごとの部位情報に基づいて抵抗率ρが計算されるため、実測値に基づいた精度の高い体組成を測定することができる。なお、本実施の形態における体組成計100では、各身体部位の部位長と周囲長など断面積算出のための所定の長さとを計測しなければならないため、家庭用だけでなく病院などで用いられることも想定される。
なお、上述したように、外部メモリ33には、体組成測定の際、予め各身体部位の部位情報である断面積Sと部位長Lとが記憶されていることとしたが、たとえば各身体部位の周囲長lと部位長Lとを記憶しておくこととしてもよい。この場合、各身体部位の抵抗率ρの算出式は、以下のようにすることができる。
ρ=Z×(l2/4πL)
同様に、各身体部位の半径rまたは直径Rと部位長Lとを記憶しておき、各身体部位の抵抗率ρを算出することとしてもよい。
同様に、各身体部位の半径rまたは直径Rと部位長Lとを記憶しておき、各身体部位の抵抗率ρを算出することとしてもよい。
なお、本実施の形態においては、インピーダンス計測部101,抵抗率算出部102,および体組成計算部103は、上記5つの身体部位全てを対象として各々の測定値を求めたが、これに限らない。たとえば、インピーダンス計測部101は、外部メモリ33に部位情報が記憶された少なくとも1つの身体部位のうち、少なくとも1つの身体部位のインピーダンスを計測するものとしてもよい。この場合、抵抗率算出部102は、インピーダンス計測部102で計測された身体部位のインピーダンスと部位情報とにより、当該身体部位の抵抗率を算出する。また、体組成計算部103は、抵抗率算出部102で算出された抵抗率に基づいて、当該身体部位の体組成を計算する。なお、この場合は、上記したような方法で全身の体組成を算出することはできないため、公知の方法により、全身の体組成を計算することとしてもよい。
また、本実施の形態における体組成計100では、体重を体重計測部32により測定できることとしたが、被験者により操作部30を用いて入力されることとしてもかまわない。
また、本発明の体組成計が行なう体組成測定方法を、プログラムとして提供することもできる。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、CD−ROM(Compact Disc-ROM)、ROM、RAMおよびメモリカードなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。
提供されるプログラム製品は、ハードディスクなどのプログラム格納部にインストールされて実行される。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 第1の筐体、1.1,1.2 載置部、2 第2の筐体、2.1 本体部、2.2,2.3 グリップ部、3 ケーブル、4 収納部、10 マイクロコンピュータ、11〜18 電極、20 表示部、20.1 第1の表示領域、20.2 第2の表示領域、30 操作部、31 電源部、32 体重計測部、33 外部メモリ、34 計時部、41 高周波定電流発生回路、42 電流印加用電極切替回路、43 電圧測定用電極切替回路、44 入力切替回路、45 A/D変換回路、100 体組成計、101 インピーダンス計測部、102 抵抗率算出部、103 体組成計算部、133 内部メモリ、301 電源スイッチ、302 全身スイッチ、303 体幹スイッチ、304 脚スイッチ、305 腕スイッチ、306 設定/表示切替スイッチ、307 メモリスイッチ、308 上下スイッチ、309 個人番号スイッチ、310 ゲストスイッチ。
Claims (10)
- 各種情報の入力を受け付けるための入力手段と、
前記入力手段からの情報に基づいて、被験者の少なくとも1つの身体部位の断面積と部位長とを含む部位情報を記憶するための記憶手段と、
前記被験者の身体の複数の所定の部位に対応付けて接触させるための複数の電極と、
前記複数の電極を用いて、前記身体部位のインピーダンスを計測するための計測手段と、
前記計測手段により計測された前記身体部位の前記インピーダンスと、前記記憶手段に記憶された前記部位情報とを用いて、前記身体部位の抵抗率を算出するための抵抗率算出手段と、
前記抵抗率算出手段により算出された前記身体部位の前記抵抗率と、予め前記身体部位の体組成演算のために定められた関数とに基づいて、前記被験者の前記身体部位の体組成を計算するための第1の計算手段とを備える、体組成計。 - 前記関数は、前記抵抗率および体重値と前記体組成の数値とが対応付けられた関数である、請求項1に記載の体組成計。
- 前記体重値を計測するための体重計測手段をさらに備える、請求項2に記載の体組成計。
- 前記入力手段により入力された前記身体部位の周囲長から、前記断面積を算出するための断面積算出手段をさらに備える、請求項1に記載の体組成計。
- 前記入力手段により入力された前記身体部位の半径または直径から、前記断面積を算出するための断面積算出手段をさらに備える、請求項1に記載の体組成計。
- 前記入力手段により入力された身長および座高に基づいて、前記身体部位の前記部位長を算出するための部位長算出手段をさらに備える、請求項1に記載の体組成計。
- 前記身体部位は、前記断面積が一定で前記部位長を長さとする円柱モデルに近似し得る身体部位である、請求項1に記載の体組成計。
- 前記記憶手段には、胴体および四肢の部位からなる複数の身体部位の前記部位情報が記憶され、
前記計測手段は、前記複数の身体部位それぞれのインピーダンスを計測し、
前記抵抗率算出手段は、前記複数の身体部位それぞれの抵抗率を算出し、
前記第1の計算手段は、前記複数の身体部位それぞれの体組成を計算し、
前記第1の計算手段により計算された前記複数の身体部位の体組成を合成することにより、前記被験者の全身の体組成を計算するための第2の計算手段をさらに備える、請求項1に記載の体組成計。 - 前記第1の計算手段により計算された前記身体部位の体組成を表示するための信号を生成する生成手段と、
前記生成手段からの出力に基づいて、対応する表示を行なうための表示手段とをさらに備える、請求項1に記載の体組成計。 - 前記第1の計算手段により計算された前記身体部位ごとの体組成、および、前記第2の計算手段により計算された前記全身の体組成を表示するための信号を生成する生成手段と、
前記生成手段からの出力に基づいて、対応する表示を行なうための表示手段とをさらに備える、請求項8に記載の体組成計。
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