JP2013132326A - 生体インピーダンス測定装置及び生体インピーダンス測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の周波数を使用することなく、簡易且つ安価に筋発達・筋萎縮などの組織状態の程度を判定する。
【解決手段】生体インピーダンス測定電極１２に交流電流を印加する交流電流印加部２０４ｂと、生体インピーダンス測定電極１２の身体表面に対する接触状態を保持するカフ１０と、カフ１０による生体インピーダンス測定電極１２の身体表面に対する接触圧を調整する着圧調整手段２０７と、着圧調整手段２０７によって調整された、異なる接触圧のそれぞれにおける生体インピーダンスを測定する生体インピーダンス測定部２１０ｂと、異なる接触圧における生体インピーダンスに基づいて、測定対象となっている身体内の組織状態に関する指標を算出する筋量評価部２１０ｃとを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、身体の生体インピーダンスを測定し、筋萎縮・発達や浮腫などの組織状態を判断する生体インピーダンス測定装置及び生体インピーダンス測定方法に関する。

従来より公知の生体電気インピーダンス法を用いた体組成計は、手又は足にインピーダンス測定電極を接触させて測定されるインピーダンスに基づいて、体脂肪などに関する指標を推定するものであった。

また、体脂肪などに関する指標の内、特に内臓脂肪面積及び皮下脂肪面積に関するデータを正確に導出する装置としては、Ｘ線ＣＴ法又はインピーダンスＣＴ法等の各種ＣＴ法又はＭＲＩ法による断層画像に基づいて体脂肪データを算出する体脂肪測定装置がある。また、体脂肪に関する指標の内、特に内臓脂肪率及び皮下脂肪率に関するデータを正確に導出する装置としては、ＣＴ法を用いた装置が知られている。

また、測定部位及び印加する電流の周波数を変えて、腹部付近のインピーダンスを測定し、内臓脂肪面積を推定するに適する測定部位及び周波数を検出する研究がなされている（非特許文献１参照）。

小宮秀明、他１名、「多周波インピーダンス法による内臓脂肪面積の推定に関する研究」、肥満研究、２００３、Ｖｏｌ．９、Ｎｏ．１

このような、従来の生体電気インピーダンス法による除脂肪量などの推定では、体積Ｖ、断面積Ａ、抵抗率ρΩｍ、長さｌ、インピーダンスＺのモデルにおいて、体積Ｖ＝Ａ・ｌ＝ρ・ｌ^２／Ｚという関係が得られるため、インピーダンスＺの逆数と、その部位の長さにより除脂肪量を推定する手法が用いられている。これは、抵抗率ρΩｍが一定であるという前提に基づいた評価法である。

しかしながら、老化や廃用性症候群等により筋細胞が萎縮した場合、抵抗率ρΩｍは変化することが予想される。このため、筋量を評価する場合、単一周波数のみによる計測では、筋の状態毎に電流経路が異なり、計測値に含まれる情報が統一されていないと考えられる。

一方、低周波の電流と高周波の電流とを用いて周波数の違いによる電流経路の相違を利用して筋量を測定することも可能であるが、このように複数の周波数を用いる場合には、部品点数が増大し、装置全体が高価となる問題がある。

従って、本発明は、上述の課題を解決し、身体の生体インピーダンスを測定する際に、複数の周波数を用いることなく、簡易且つ安価に筋発達・筋萎縮などの組織状態の程度を判定できる生体インピーダンス測定装置及び生体インピーダンス測定方法を提供する。

以下、上述した課題を解決するための手段について説明する。発明の理解を容易にするために、括弧書きで対応する実施形態の構成を一例として記載するが、本発明はこれに限定されないことは勿論である。

上記課題を解決するため、本発明に係わる生体測定装置は、少なくとも一対の電極からなり、被験者の身体表面に接触可能な生体インピーダンス測定電極（図２に示す生体インピーダンス測定電極１２）と、生体インピーダンス測定電極に交流電流を印加する交流電流印加部（図３に示す交流電流印加部２０４ｂ）と、生体インピーダンス測定電極の身体表面に対する接触状態を保持する保持手段（図１に示すカフ１０）と、保持手段による生体インピーダンス測定電極の身体表面に対する接触圧を調整する着圧調整手段（図３に示す着圧調整手段２０７）と、着圧調整手段によって調整された、異なる接触圧のそれぞれにおける生体インピーダンスを測定する生体インピーダンス測定部（図３に示す生体インピーダンス測定部２１０ｂ）と、異なる接触圧における生体インピーダンスに基づいて、測定対象となっている身体内の組織状態に関する指標を算出する演算部（図３に示す筋量評価部２１０ｃ）とを備える。

この発明は、組織内の圧力に対する変形量を利用するものである。具体的には、通常、筋組織の構造は、細胞膜に覆われた筋繊維（細胞内液）と、結合組織（細胞外液）が含まれた構造となっている。この筋繊維はアクチンやミオシンで構成される複数の筋原繊維を有しており、圧力によって変形され難い性質を有するのに対し、結合組織の多くは水分で構成されているため、圧力によって変形されやすい性質を有する。そして、上述したような筋萎縮した筋組織は、筋繊維を多く含む正常の筋組織と比較して、筋繊維が少なく細胞外液の割合が多くなっている。したがって、正常の筋組織と筋萎縮した状態の筋組織とに対して、同じ圧力を印加した際には筋萎縮した状態の筋組織は、正常の筋組織よりも変形量が大きくなり、インピーダンスの値にも差が生じることとなる。

したがって、本発明のように、異なる接触圧を加圧させ、その際の生体インピーダンスを算出し、その生体インピーダンスに基づいて、測定対象となっている身体内の組織状態に関する指標を算出するので、複数の周波数を使用することなく、簡易且つ安価に、被測定者の筋発達・筋萎縮などの組織状態の程度を判定することができる。

なお、本発明において「保持手段」は、生体インピーダンス測定電極が身体表面に接触した状態を保持できる部材や器具であり、電極を皮膚表面に貼り付けるためのテープやベルトが含まれ、環状に巻いた袋状の部材を膨張させて生体インピーダンス測定電極を身体表面に押しつけるような血圧計用のカフも含まれる。また「着圧調整手段」は、身体表面に接触される生体インピーダンス測定電極の圧力を調整する部材や器具であり、テープやベルトの締付力を調整する器具でもよく、ポンプなどのようにカフの内圧を調整する装置であってもよい。さらに「組織状態に関する指標」とは、例えば、筋発達・筋萎縮度、浮腫など、組織の状態を定量的に評価するための値である。

上述した生体測定装置において、前記生体インピーダンス測定部は、第１の接触圧と第２の接触圧とで生体インピーダンスを各々測定し、前記演算部は、前記第１の接触圧に対応する生体インピーダンスと前記第２の接触圧に対応する生体インピーダンスとの比を算出し、算出した比に基づいて測定対象となっている身体内の組織状態に関する指標を算出することが好ましい。第１の接触圧における生体インピーダンスと第２の接触圧における生体インピーダンスとは、組織状態によって値が異なる。すなわち、それらの比には、組織状態が反映されている。この発明によれば、生体インピーダンスとの比に基づいて測定対象となっている身体内の組織状態に関する指標を算出するので、複数の周波数を使用することなく、簡易且つ安価に、被測定者の筋発達・筋萎縮などの組織状態の程度を判定することができる。

本発明の好適な態様において、保持手段は、身体の筒状部位に巻き回されて固定される気密性を有する袋状をなし、巻き回された状態の内面側にインピーダンス測定電極が配置されたカフであり、着圧調整手段は、袋状をなすカフ内の圧力を調整して、生体インピーダンス測定電極の身体表面に対する接触圧を調整する。

この態様によれば、腕や脚などに巻き回されるカフを用いることにより生体インピーダンス測定電極を簡単に保持できる。また、カフ内の圧力を調整することができるので、身体の筒状部位に対して適切な圧力を印加させることができる。その結果、各圧力下での組織の状態を正確に検出することができ、筋発達・筋萎縮などの組織状態の程度をより適切に判定することができる。

さらに、上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも一対の電極生体インピーダンス測定電極を、被験者の身体表面に接触させて生体インピーダンスを測定する生体インピーダンスの測定方法において、生体インピーダンス測定電極の身体表面に対する接触状態を保持する工程と、保持手段による生体インピーダンス測定電極の身体表面に対する接触圧を調整し（図９に示すステップＳ３及びステップＳ５）、異なる接触圧のそれぞれにおける生体インピーダンスを測定する工程（図９に示すステップＳ４及びステップＳ６）と、異なる接触圧における生体インピーダンスに基づいて、測定対象となっている身体内の組織状態に関する指標を算出する工程（図９に示すステップＳ７）とを備えることを特徴とする生体インピーダンス測定方法を提供する。

本発明によれば、異なる接触圧を加圧させ、その際の生体インピーダンスを算出し、その生体インピーダンスに基づいて測定対象となっている身体内の組織状態に関する指標を算出するので、複数の周波数を使用することなく、簡易且つ安価に、被測定者の筋発達・筋萎縮などの組織状態の程度を判定することができる。

本発明の好適な態様において、生体インピーダンス測定電極を保持する工程では、気密性を有する袋状をなすカフを、身体の筒状部位に巻き回し、巻き回された状態の内面側にインピーダンス測定電極を配置して、身体表面に対する接触状態を保持し、生体インピーダンスを測定する工程では、カフ内の圧力を調整して、生体インピーダンス測定電極の身体表面に対する接触圧を調整する。

この態様によれば、カフ内の圧力を調整することができるので、身体の筒状部位に対する圧力を正確に調整することができ、より正確に筋発達・筋萎縮などの組織状態を定量的に予測することができる。

この態様によれば、腕や脚などに巻き回されるカフを用いることにより生体インピーダンス測定電極を簡単に保持できる。また、カフ内の圧力を調整することができるので、身体の筒状部位に対して適切な圧力を印加させることができる。その結果、各圧力下での組織の状態を正確に検出することができ、筋発達・筋萎縮などの組織状態の程度をより適切に判定することができる。

本発明の第１実施形態に係る生体インピーダンス測定装置１の外観を示す図である。 図１のカフを展開した上面図であり、同図（ｂ）は、そのＡ−Ａ断面図である。 図１の生体インピーダンス測定装置１の詳細な構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る生体の電流経路を電気的等価回路によりモデル化したモデル図である。 主に筋肉組織を示す電解質組織における周波数別電流経路を示した細胞モデル図である。 本実施形態に係る体積と生体インピーダンスとの関係を説明するためのモデル図である。 本実施形態に係るカフ１０によって圧迫された組織全体に占める細胞の変形を説明する筋の断面モデル図である。 複数周波数毎の生体インピーダンスの測定値を示したグラフ図である。 図１の筋量測定方法を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る生体インピーダンス測定装置１ａの詳細な構成を示すブロック図である。 カフ１０ａにより巻き付けられた圧力の変化に応じたインピーダンスの変化を示すグラフ図である。 図１０の第１の接触圧の設定方法を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る生体インピーダンス測定装置１ｂの詳細な構成を示すブロック図である。 図１３の第１の接触圧の設定方法を示すフローチャートである。 変更例に係るカフを展開した上面図であり、同図（ｂ）は、そのＢ−Ｂ断面図である。 図１５の生体インピーダンス測定装置１ｃの詳細な構成を示すブロック図である。

＜Ａ：第１実施形態＞
＜Ａ−１：構成＞
図１は、本実施形態に係る生体インピーダンス測定装置１の外観を示す図であり、図２（ａ）は、本実施形態に係るカフを開いた上面図であり、同図（ｂ）は、その断面図である。本実施形態に係る生体インピーダンス測定装置１は、被測定者の生体電気インピーダンスを算出する装置であり、図１に示すように、生体インピーダンス測定装置１は、カフ１０と本体ユニット２０とを備える。カフ１０は、ケーブル３０を介して本体ユニット２０と接続されている。このケーブル３０には、複数のエアチューブやコードが存在する。

本体ユニット２０は、外観上に、表示部２１と、入力部（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）とを備える。入力部（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）は、設定キー２２ａと、アップキー２２ｂと、ダウンキー２２ｃと、スタートキー２２ｄとを含む。ここで、アップキー２２ｂ及びダウンキー２２ｃは、情報の選択や数値の切り替えを行い、設定キー２２ａは、選択した情報や切り替えた数値の設定をする。本実施形態では、設定キー２２ａ、アップキー２２ｂ及びダウンキー２２ｃを操作することにより、被測定者の性別、年齢、身長等の身体特定情報の入力が可能となっている。スタートキー２２ｄは、一連の測定のために本体ユニット２０に対して電力供給を開始させたり、測定を開始するための手段である。

表示部２１は、本体内部に備えられた演算処理手段である制御部２０１から送られてくるデータを表示するためのデータ表示手段であって、主として被測定者の各種生体情報の表示や操作の案内表示などを行う。表示部２１としては、一例として、フルドットＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの液晶を用いたものを採用すればよい。

なお、本実施形態においては、一例として、４つのボタン式の入力部２２として構成としたが、個数・形状・操作方法は特にこれに限られず、タッチセンサ式、ダイヤル式など適宜採択可能である。また、表示部２１と入力部２２とを、例えばタッチパネル機能を備えた液晶表示パネルとして一体的に構成してもよい。入力された被測定者の生体情報や設定事項は、記憶部２０８に記憶させたり、表示部２１に表示されるようになっている。

カフ１０は、身体の筒状部位に巻き回されて固定され、巻き付けられた被測定部位を圧迫し、カフ１０上に配置された生体インピーダンス測定電極１２の身体表面に対する接触状態を保持するベルト状の保持手段である。カフ１０は、図２（ｂ）に示すように、気密性を有する袋状の空気袋１４が、生体インピーダンス測定電極１２を備えた布袋（布地）１３によって被覆され、空気袋１４内に空気が流入されることで、巻き回された状態の内面１３ａ側に配置された生体インピーダンス測定電極１２が皮膚と接触するようになっている。

この被験者の身体表面に接触可能な生体インピーダンス測定電極１２は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の電流印加用電極１２ａ、第２の電流印加用電極１２ｂ、第１の電圧測定用電極１２ｃ及び第２の電圧測定用電極１２ｄを含む。

第１の電圧測定用電極１２ｃ及び第２の電圧測定用電極１２ｄは、第１の電流印加用電極１２ａと第２の電流印加用電極１２ｂとの間に挟まれるようにして配置される。また、第１の電圧測定用電極１２ｃは、第１の電流印加用電極１２ａに隣り合うように配置され、第２の電圧測定用電極１２ｄは第２の電流印加用電極１２ｂに隣り合うように配置される。より具体的には、生体インピーダンス測定電極１２（１２a，１２b，１２c，１２d）は、巻き回された状態の内面１３ａ側にＹ方向に沿って平行に配列され、第１の電圧測定用電極１２ｃは、第１の電流印加用電極１２ａから見てＹ方向の負側に隣り合うように配置され、第２の電圧測定用電極１２ｄは第２の電流印加用電極１２ｂから見てＹ方向の正側に隣り合うように配置される。

また、カフ１０は、内面１３ａと外面１３ｂとに面ファスナや、ボタン等の係合部１５を備えており、身体部位に巻き重ねた際に内面１３ａと外面１３ｂとを係合させることで、皮膚と生体インピーダンス測定電極１２とを接触させ、電極を構成させるようになっている。

図３は、本実施形態に係る生体インピーダンス測定装置１の詳細な構成を示すブロック図である。図３に示すように、本体ユニット２０は、前述の表示部２１、入力部２２の他、電圧測定部２０２と、Ａ／Ｄ変換部２０３と、電流発生部２０４と、記憶部２０８と、演算部２１０と、電源部２０５と、制御部２０１と、着圧制御部２０６と、着圧調整手段２０７とを備える。

制御部２０１は、ＣＰＵやＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサの演算処理装置であり、各機器と電気的に接続されて各動作を制御して、生体インピーダンスの測定や体重の測定など、種々の処理を行う。この制御部２０１には、記憶部２０８、表示部２１、入力部２２、演算部２１０、電源部２０５、Ａ／Ｄ変換部２０３、電流発生部２０４、及び着圧制御部２０６が接続される。

記憶部２０８は、ＲＡＭ２０８ａとＲＯＭ２０８ｂとを備えている。ＲＡＭ２０８ａは、入力部２２によって入力される性別、身長、年齢などの身体特定情報、測定データ及び演算結果等を一時的に格納する手段である。また、ＲＯＭ２０８ｂは、装置の制御用プログラム、予め設定した生体電気インピーダンスに関する演算式又は判別プログラム、及び、着圧調整に関する制御プログラム又は判別プログラム、及び生体電気インピーダンス測定時に印加する交流電流の周波数や空気の流入量や排気量を決定する設定データ、生体インピーダンス測定電極の身体表面に対する接触状態を算出するしきい値等を格納する手段である。さらに、ＲＯＭ２０８ｂには、組織状態に関する指標を算出するための演算プログラムや、予め設定された第１の接触圧Ｖ１を印加させるための所定値データや、第１の接触圧Ｖ１から第２の接触圧Ｖ２を算出する所定値データや、生体インピーダンスの比である指標の値に応じて筋発達・筋萎縮の程度を評価する判定プログラムが格納されている。

電流発生部２０４は、カフ１０における第１の電流印加用電極１２ａと第２の電流印加用電極１２ｂとの間に流れる交流電流を出力する手段である。電流発生部２０４は、基準電流検出部２０４ａ、交流電流印加部２０４ｂ及び周波数設定部２０４ｃを備えている。制御部２０１は、周波数設定部２０４ｃを制御し、予め決められた周波数を設定する。また、基準電流検出部２０４ａは、被測定者に流れる電流を検出して、基準電流検出信号として交流電流印加部２０４ｂに出力する。交流電流印加部２０４ｂは、前記基準電流検出信号に基づく電流値を有し、前記設定された周波数の交流電流を生体インピーダンス測定電極に印加する。この交流電流が前記第１の電流印加用電極１２ａと第２の電流印加用電極１２ｂにより被験者に印加される。

本実施形態では、電流発生部２０４から出力される交流電流の周波数は、測定目的に応じて複数の値に設定可能であり、例えば、生体インピーダンス測定や筋量測定の際には５０ｋＨｚに設定される。

電圧測定部２０２は、第１の電圧測定用電極１２ｃと第２の電圧測定用電極１２ｄとの間の電圧を測定する手段である。電圧測定部２０２により測定されたアナログの電位差信号は、Ａ／Ｄ変換部２０３においてデジタル信号に変換され、制御部２０１に入力される。

電源部２０５は、生体インピーダンス測定装置１の電気系統各部に電力を供給する手段である。本実施形態では、電源としては、生体インピーダンス測定装置１を作動させる電力を供給する電池又は外部電源を利用できるようになっている。

着圧調整手段２０７は、カフ１０による生体インピーダンス測定電極１２の身体表面に対する接触圧を調整する駆動手段であり、本実施形態では、ケーブルを介して空気を空気袋１４に流入させる加圧ポンプや、空気を排出させる排気弁等が備わっており、着圧制御部２０６の制御に応じて、排気弁を開閉したり、空気の流入や排気を実行して、カフ１０内の圧力を調整している。

着圧制御部２０６は、着圧調整手段２０７を制御して、接触圧を変化させるモジュールである。本実施形態では、空気の流量を検出したり、空気袋１４内の接触圧を検出することなく、設定値に対応した一定の空気量が空気袋に流入するようになっている。

演算部２１０は、生体電気インピーダンスの算出など、種々の演算処理を行うモジュールであり、本実施形態においては、筋量を評価する機能として生体インピーダンス測定部２１０ｂと、筋量評価部２１０ｃとを備えている。

生体インピーダンス測定部２１０ｂは、交流電流の印加時における生体電気インピーダンスを測定するモジュールであり、本実施形態では、着圧調整手段２０７によって調整された、異なる接触圧のそれぞれにおける生体インピーダンスを測定する。具体的には、制御部２０１の制御により、着圧調整手段２０７が、カフ１０内の接触圧を第１の接触圧Ｖ１と第２の接触圧Ｖ２とに調整した際に、第１の接触圧Ｖ１における生体インピーダンスの測定値Ｚ１と第２の接触圧Ｖ２における生体インピーダンスの測定値Ｚ２とをそれぞれ測定する。

ここで、第１の接触圧Ｖ１とは、被測定部位を圧迫しない程度の圧力であり、本実施形態では、予め所定の接触圧が設定されている。なお、第１の接触圧Ｖ１は、生体インピーダンスが測定することができればよく、例えば、身体表面に触れる程度であって、圧力は０であってもよい。

また、第２の接触圧Ｖ２は、被測定部位を圧迫する程度の圧力であり、第１の接触圧Ｖ１から所定の割合を乗じたり（例えば、１０％の追加）、所定値を加算することで算出される。なお、第１の接触圧Ｖ１及び第２の接触圧Ｖ２は、この例に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

筋量評価部２１０ｃは、異なる接触圧における生体インピーダンスに基づいて、測定対象となっている身体内の組織状態に関する指標を算出するモジュールである。具体的には、生体インピーダンスの測定値Ｚ１と、生体インピーダンスの測定値Ｚ２とからインピーダンス比Ｚ２／Ｚ１を算出し、このインピーダンス比Ｚ２／Ｚ１を身体内の組織状態に関する指標として算出し、その値に応じて筋発達・筋萎縮の程度を評価する。

ここで、筋量評価部２１０ｃにおいて実行される、筋量評価の手法について、図４から図８を用いて詳細に説明する。図４は生体の電流経路を電気的等価回路によりモデル化したモデル図であり、図５は主に筋肉組織を示す電解質組織における周波数別電流経路を示した細胞モデル図である。また、図６は体積とインピーダンスとの関係を説明するためのモデル図であり、図７は、本実施形態に係るカフ１０によって圧迫された組織全体に占める細胞の変形を説明する筋の断面モデル図である。さらに、図８は、複数周波数毎の生体インピーダンスの測定値を示したグラフ図である。

生体組織において、除脂肪組織のほとんどは電解質を多く含む体水分であり、電気が流れやすく、脂肪組織や骨は電解質をほとんど含まない非電解質組織であると考えられる。したがって、除脂肪組織である筋肉組織は電解質であり、脂肪組織である皮下脂肪及び内臓脂肪は非電解質組織である。

よって、被測定者の例えば左下肢を第１の電流印加用電極１２ａと第２の電流印加用電極１２ｂに接触させたときの電流経路は、皮下脂肪組織より流入し、脂肪組織よりも電気伝導度の高い筋肉組織に流れると考えられる。つまり、図４に示すように、筋肉組織を回路Ｘとしてモデル化することができる。回路Ｘは前述の電解質組織の電気的等価回路を示すものであり、細胞内液抵抗及び細胞膜容量からなる直列部と、細胞外液抵抗との並列回路により表される。

ここで、回路Ｘは電解質組織を細胞レベルでモデル化したものであり、図５に示すように電解質組織は細胞内液を細胞膜で覆った筋細胞と、細胞の外側に存在する細胞外液(結合組織)とからなる。細胞内液及び細胞外液は抵抗として働き、細胞膜は絶縁体と考えられる。細胞膜は脂質二重層で形成されるため容量性を有することから、直流電流に近い低周波数の電流の場合は電気的に絶縁体となり、細胞内液に電流は流れない。ここで、周波数を高くしていくと細胞膜を通して細胞内液にも電流が流れることとなる。よって、細胞膜をコンデンサ、細胞内液を抵抗及び細胞外液を抵抗として、前述の電気的等価回路を示すことができる。

図４に示したモデルにおいて、直流電流を用いた場合には、一点鎖線で示すように、細胞外液抵抗（筋細胞組織においては、結合組織）を電流経路とするために、計測値にも細胞外液の情報が反映される。しかし、交流電流を用いた場合には、二点鎖線で示すように、細胞外液抵抗と細胞内液抵抗と細胞膜容量を電流経路とするために、計測値にも細胞外液と細胞内液の情報が反映され、周波数が上がるにつれ、細胞膜容量の影響が低下するため、細胞内液抵抗の情報がより多く反映されることになる。従って、電流の周波数を高くするに伴い、求めるインピーダンスへの筋細胞の反映度合が高くなる。

インピーダンスＺの定義は、図６に示すような体積Ｖ、抵抗率ρΩｍ、断面積Ａ、長さｌの物質のモデルを考えると、インピーダンスＺ＝ρ・ｌ／Ａとなる。したがって、体積ＶはＡ・ｌで表されるので、体積Ｖ＝Ａ・ｌ＝ρ・ｌ^２／Ｚで表される。上述したように、生体に交流電流を印加する場合、低周波数領域においては、脂質二重層で形成される細胞膜によるコンデンサには電流が流れず、印加電流はそのほとんどが細胞外液を流れる。すなわち、低周波数で計測された生体電気インピーダンス値を前記体積の式に当てはめた場合には、得られる体積の値は、細胞外液の体積の値である。一方、高周波数領域においては、細胞膜によるコンデンサ成分は無視することができる。したがって、高周波数で計測された生体電気インピーダンス値を前記体積の式に当てはめた場合には、その値は細胞内液を含む全組織の体積の値である。

ここで、接触圧が大きい場合の生体インピーダンスと、接触圧が適切である場合の生体インピーダンスとの測定値の相違について説明すると、 図８に示すように、低周波数ほど接触圧によるインピーダンス変化は大きく、周波数が高くなるに従いその変化は小さくなる。

この変化の相違について説明すると、まず、低周波数帯域と高周波数帯域との両者については、組織を圧迫した状態でインピーダンス計測を行うと断面積Ａは小さくなるため、上述した電気抵抗の定義Ｒ=ρ・ｌ／Ａ（Ｒ：抵抗、ρ：抵抗率、ｌ：長さ、Ａ：断面積)からも分かるように、両者ともにインピーダンス値が大きくなる。

しかし、低周波数帯域と高周波数帯域における計測値差が異なるのは、周波数に依存する電流経路の違いから生じるものである。すなわち、生体に交流電流を印加する場合、低周波数領域においては、電流はそのほとんどが細胞外液を流れるため、低周波数で計測された生体電気インピーダンス値を前記体積の式に当てはめた場合には、得られる体積の値は、細胞外液の体積の値である。一方、高周波数領域においては、細胞膜によるコンデンサ成分は無視することができるので、高周波数で計測された生体電気インピーダンス値を前記体積の式に当てはめた場合には、その値は細胞内液を含む全組織の体積の値である。

ここで、筋組織の構造について考慮すると、図７に示すように、筋組織内には、細胞膜に覆われた筋繊維４１（細胞内液）と、結合組織４２（細胞外液）が含まれた構造となっている。この筋繊維はアクチンやミオシンで構成される複数の筋原繊維を有しており、圧力によって変形され難い性質を有するのに対し、結合組織は、多くは水分で構成されているため、圧力によって変形されやすい性質を有する。

そして、正常な筋組織は、図７（ａ）に示すように、筋繊維が発達しているため、断面積に占める細胞外液の割合が小さく、筋萎縮や浮腫などの筋組織は、図７（ｂ）に示すように、筋組織が少なく、断面積Ａに占める細胞外液の割合が多くなっている。

したがって、筋繊維が多くを占める正常の筋組織と、結合組織が多くを占める筋萎縮した状態の筋組織とでは、同じ圧力を印加した際、筋萎縮した状態の筋組織の方が変形量が大きくなり、その結果、インピーダンスの値にも差が生じることとなる。すなわち、正常な筋組織は、筋繊維が発達しているため、断面積Ａに占める細胞外液の割合が小さいので、図７（ａ）に示すように、圧力をかけて結合組織が変形した場合であっても、断面積Ａ全体の影響は少なく、圧迫した後のインピーダンスの測定値と圧迫前におけるインピーダンスの測定値との変化は少ない。

一方、筋萎縮や浮腫などの筋組織は、筋組織が少なく、断面積Ａに占める細胞外液の割合が多いため、図７（ｂ）に示すように、圧力をかけた場合、多くを占める結合組織部分が小さくなるので、断面積Ａ全体の影響が大きくなり、圧迫した後の生体インピーダンスの測定値と、圧迫前における生体インピーダンスの測定値との差は大きい。

ここで、正常な筋組織に対して第１の接触圧Ｖ１を加圧させた場合の生体インピーダンスの測定値をＺ１ａとし、第２の接触圧Ｖ２を加圧させた場合の生体インピーダンスの測定値をＺ１ｂとするとともに、筋萎縮した筋組織に対して第１の接触圧Ｖ１を加圧させた場合の生体インピーダンスの測定値をＺ２ａとし、第２の接触圧Ｖ２を加圧させた場合の生体インピーダンスの測定値をＺ２ｂと定義とする。

そして、各筋組織において、組織を圧迫しない状態に対する、組織を圧迫した状態の生体インピーダンス比の値を求めると、正常な筋組織の生体インピーダンス比はＺ１ｂ／Ｚ１ａとなり、筋萎縮した筋組織の生体インピーダンス比はＺ２ｂ／Ｚ２ａとなる。そして、上述したように、筋萎縮や浮腫などの筋組織は、圧迫した後の生体インピーダンスの測定値と、圧迫前における生体インピーダンスの測定値との差は大きいため、両者を比較すると、Ｚ２ｂ／Ｚ２ａ＞Ｚ１ｂ／Ｚ１ａの関係が成り立つ。

つまり、組織を圧迫した状態と組織を圧迫しない状態で計測した生体電気インピーダンス値の比は、正常な筋組織に比べて、筋萎縮した筋組織の方が高くなることが分かる。

そこで、本実施形態では、筋量評価モードが選択された場合には、接触圧の大きさを切り替えて生体インピーダンスを測定し、その比であるＺ２／Ｚ１を算出することにより、その値に応じて筋発達・筋萎縮の程度を評価するようにした。

＜Ａ−２：筋量評価方法＞
次に生体インピーダンス測定装置１の筋量評価方法について説明する。図９は、本実施形態に係る生体インピーダンス測定装置１の筋量評価方法を示すフローチャートである。

まず、スタートキー２２ｄを押して生体インピーダンス測定装置１の電源が入ると、装置の初期設定が行われると共に（ステップＳ１）、被測定者に対して測定モードを選択させるメッセージが表示部２１にされる。被測定者は、設定キー２２ａ、アップキー２２ｂ及びダウンキー２２ｃを用いて測定モードを設定する。

筋量評価モードが選択されたかどうかを判断し（ステップＳ２）、生体電気インピーダンス測定モード以外の他のモードが選択された場合には（ステップＳ２における“ＮＯ”）、各モードの処理へ移行する。図９のフローチャートでは説明を簡単にするために、筋量評価モードが選択されるまで待機するように記載している。

筋量評価モードが選択された場合には（ステップＳ２における“ＹＥＳ”）、表示部２１には、カフ１０内に測定部位を装着するよう促す初期画面が表示される。ここで被験者は指示に従い、カフ１０を身体の筒状部位に巻き回して、巻き回された状態の内面１３ａ側に生体インピーダンス測定電極１２を配置させる。

ここでスタートキー２２ｄが押されると測定が開始される。スタートキー２２ｄが押されるまでは、表示部２１に初期画面が表示され続ける。まず、着圧制御部２０６は、着圧調整手段２０７の排気弁を閉弁するように制御する。これにより空気袋１４内は密封状態となり空気が漏れない状態になる。

次に、制御部２０１の制御により、着圧制御部２０６は第１の接触圧Ｖ１を設定する（ステップＳ３）。ここで、第１の接触圧Ｖ１は、ＲＯＭ２０８ｂに格納された所定値データに基づいた圧力となっている。そして、着圧制御部２０６は、着圧調整手段２０７の加圧ポンプを駆動させて、第１の接触圧Ｖ１の空気量を空気袋１４に流入させ、その接触圧の状態を保持する。その後、電流発生部２０４から、所定の周波数（例えば、５０ｋＨｚ）の交流電流を第１の電流印加用電極１２ａと第２の電流印加用電極１２ｂに印加する。そして、その際の生体インピーダンスの値を測定して、測定値Ｚ１を取得する（ステップＳ４）。

第１の接触圧Ｖ１における生体インピーダンスＺ１の測定が終了した場合には、第１の接触圧Ｖ１の場合と同様に、着圧制御部２０６の制御により、第１の接触圧Ｖ１に所定値を加えた第２の接触圧Ｖ２を設定する（ステップＳ５）。そして、着圧制御部２０６は、着圧調整手段２０７の加圧ポンプを駆動させて、第２の接触圧Ｖ２の空気量を空気袋１４に流入させ、その接触圧の状態を保持する。その後、電流発生部２０４から、所定の周波数（例えば、５０ｋＨｚ）の交流電流を第１の電流印加用電極１２ａと第２の電流印加用電極１２ｂに印加する。そして、その際の生体インピーダンス測定して、測定値Ｚ２を取得する（ステップＳ６）。

第１の接触圧Ｖ１を印加した際の生体インピーダンスＺ１と、第２の接触圧Ｖ２を印加した際の生体インピーダンスＺ２の測定が終了した場合には、これらのインピーダンスの比であるＺ２／Ｚ１を筋量評価部２１０ｃにおいて算出する（ステップＳ７）。

インピーダンス比Ｚ２／Ｚ１を算出した場合には、その算出した値に基づいて筋発達・筋萎縮度を判定する（ステップＳ８）。この判定は、例えば、小児男子レベル、成人男子アスリートレベル、一般成人男子レベルのように予めレベル分けをしておき、いずれかのレベルを選ぶようにする。あるいは、インピーダンス比Ｚ２／Ｚ１を点数などに換算しておき、いずれかの点数を選ぶようにしてもよい。

筋発達・筋萎縮度の判定が終了した場合には、判定による筋発達・筋萎縮度のレベル、あるいは、筋発達・筋萎縮度の点数を、表示部２１に表示する（ステップＳ９）。その後、一定時間、さらに筋量評価モードを選択するか否かを表示部２１に表示する（ステップＳ１０）。筋量評価モードが選択された場合には、低周波数によるインピーダンス測定からの処理を繰り返す（ステップＳ３〜Ｓ９）。一定時間に筋量評価モードが選択されない場合には、電源をオフして処理を終了する。

以上のように、本実施形態によれば、異なる接触圧に対する生体インピーダンス比Ｚ２／Ｚ１に基づいて、測定対象となっている身体内の組織状態に関する指標を算出するので、複数の周波数を使用する高価な装置を用いることなく、簡易且つ安価に筋発達・筋萎縮などの組織状態の程度を判定することができる。なお、この例では、組織状態に関する指標として筋発達・筋萎縮に着目したが、接触圧のかけ方を変化させれば、組織状態によって圧力が印加された組織が変動するので、測定対象となっている身体内の組織状態に関する指標は筋発達・筋萎縮に限定されないことは勿論である。

＜Ｂ：第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態では、第１の接触圧Ｖ１は、予め所定値データが設定されていたが、第２実施形態では、接触圧毎の生体インピーダンスに基づいて算出された適切な接触圧を第１の接触圧Ｖ１として設定する。以下、図面を参照して第２実施形態に係る生体インピーダンス測定装置１ａを説明する。なお、第２実施形態において作用や機能が第１実施形態と同等である要素については、第１実施形態と同じ符号を付して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

＜Ｂ−１：構成＞
図１０は、第２実施形態に係る生体インピーダンス測定装置１ａの概略構成を示すブロック図であり、図１１は、カフ１０ａにより巻き付けられた圧力の変化に応じたインピーダンスの変化を示すグラフ図である。本実施形態では、本体ユニット２０ａにおいて、生体インピーダンス測定電極１２の身体表面に対する接触状態を算出する着圧算出部２１０ａをさらに備えている点で第１の実施形態と相違する。この着圧算出部２１０ａは、生体インピーダンス測定部２１０ｂにおける生体電気インピーダンスの変化に基づいて接触状態を算出するようになっている。

具体的には、カフ１０ａを被測定部位に巻き付け、接触圧を徐々に変化させるとともに、その際の生体インピーダンスを測定する。そして、着圧算出部２１０ａでは、前回の生体電気インピーダンスの値と今回測定された生体電気インピーダンスの値との差分を算出する。そして、その差分がしきい値の範囲内か否かを判断する。そして、演算部２１０では、その差分がしきい値の範囲内である場合に、すなわち、今回測定された生体電気インピーダンスの値が、接触圧の増減に関わらず所定時間一定となっている間は、最適な接触圧であると判断し、この接触圧を第１の接触圧Ｖ１として設定するようになっている。

このカフ１０ａを巻き付けた際の圧力の大きさによって、生体インピーダンスの値が変動する現象を考えると、圧力を印加させた直後は巻きつける力が弱すぎるため、皮膚と電極界面に接触不良を生じてしまい、図１１に示すように、生体インピーダンスの測定値は大きな値を示す。その後圧力を高めると、徐々に生体インピーダンスの測定値が下がり、適切な圧力を印加させる間は、生体インピーダンスの測定値の変動が少なくなる。さらに、巻きつける力が強くなると、図７に示すように、巻き付けた特定部位の血管や軟組織が変形したり、周囲径（断面積Ａ）が変化するため、図１１に示すように、生体インピーダンスの測定値が再度大きな値を示すようになっている。

そのため、本実施形態では、着圧調整手段２０７を制御して接触圧を変化させて、その変化に応じた生体インピーダンスを算出することで、図１１に示す、接触圧の増減に関わらず所定時間、インピーダンスが一定となっている間（安定区間）の接触圧を第１の接触圧Ｖ１として設定するようになっている。

また、着圧制御部２０６は、着圧算出部２１０ａによる算出結果に応じて、着圧調整手段２０７を制御して、接触圧を変化させる点で第１実施形態と相違する。具体的には、比較された生体インピーダンスの値が所定のしきい値よりも大きい場合には、その後、接触圧を変化させるように制御する。

また、生体インピーダンス測定部２１０ｂは、着圧制御部２０６の制御による接触圧の変化に応じて着圧算出部２１０ａが算出した結果が接触圧の増減に関わらず所定時間一定となっている間の生体電気インピーダンスを測定値として出力する点で第１実施形態と相違する。また、ＲＯＭ２０８ｂは、着圧調整に関する制御プログラム又は判別プログラム、及び生体インピーダンス測定電極の身体表面に対する接触状態を算出するしきい値をさらに格納している点で第１実施形態と相違する。その他の構成は、第１実施形態と同じであるから、重複する部分については説明を省略する。

＜Ｂ−２：第１の接触圧Ｖ１の算出方法＞
次に生体インピーダンス測定装置１ａにおける第１の接触圧Ｖ１の算出動作について説明する。図１２は、本実施形態に係る生体インピーダンス測定装置１ａにおける第１の接触圧Ｖ１の算出方法を示すフローチャートである。なお、本実施形態では、最初にカフ１０ａに対して最小の圧力を印加させ、継続的に圧力を強めていく場合を例に説明する。

まず、スタートキー２２ｄを押して生体インピーダンス測定装置１ａの電源が入ると、装置の初期設定が行われると共に（ステップＳ１１）、被測定者に対して測定モードを選択させるメッセージが表示部２１にされる。被測定者は、設定キー２２ａ、アップキー２２ｂ及びダウンキー２２ｃを用いて測定モードを設定する。

生体電気インピーダンス測定モードが選択されたかどうかを判断し（ステップＳ１２）、生体電気インピーダンス測定モード以外の他のモードが選択された場合には（ステップＳ１２における“ＮＯ”）、各モードの処理へ移行する。図１２のフローチャートでは説明を簡単にするために、生体電気インピーダンス測定モードが選択されるまで待機するように記載している。

生体電気インピーダンス測定モードが選択された場合には（ステップＳ１２における“ＹＥＳ”）、表示部２１には、カフ１０ａ内に測定部位を装着するよう促す初期画面が表示される。ここで被験者は指示に従い、カフ１０ａを身体の筒状部位に巻き回して、巻き回された状態の内面１３ａ側に生体インピーダンス測定電極１２を配置させる。

具体的には、例えば、測定部位である左腕の上腕に対してカフ１０ａを巻き付け、係合部１５によってカフ１０ａを固定させることで、その上腕の皮膚表面とカフ１０ａの内面１３ａに設けられた生体インピーダンス測定電極１２とを接触させる。

ここでスタートキー２２ｄが押されると測定が開始される。スタートキー２２ｄが押されるまでは、表示部２１に初期画面が表示され続ける。

測定状態では、まず、着圧制御部２０６は、着圧調整手段２０７の排気弁を閉弁するように制御する。これにより空気袋１４内は密封状態となり空気が漏れない状態になる。次に、制御部２０１は、着圧制御部２０６を制御して、着圧調整手段２０７の加圧ポンプを駆動させて、生体インピーダンス測定電極１２の身体表面に対する接触圧を調整して、その接触状態を保持させる。具体的には、制御部２０１は、ＲＯＭ２０８ｂに蓄積された圧力初期設定のデータを参照して、着圧制御部２０６に初期値を設定し（ステップＳ１３）、着圧制御部２０６では、この初期値に基づいて、カフ１０ａに圧力を印加する（ステップＳ１４）。本実施形態において、設定された初期値は、最小の値が設定されており、この所定値に基づいて空気を空気袋１４に流入させる。

着圧制御部２０６は、一定の空気量が空気袋１４に流入された場合には、加圧ポンプによる空気の流入を停止する。これにより、測定部位に最小の圧力が印加された状態が維持される。この状態において、生体インピーダンス測定電極１２の身体表面に対する接触状態を算出する。本実施形態では、まず、生体電気インピーダンスの測定を行い、その後、その生体電気インピーダンスの値によって、接触状態を算出する。具体的には、周波数設定部２０４ｃにおいて、ＲＯＭ２０８ｂに予め記憶された測定制御パラメータを元に、所定の周波数（例えば、５０ｋＨｚ）を設定し、５０ｋＨｚの交流電流を、基準電流検出部２０４ａを介して交流電流印加部２０４ｂから第１の電流印加用電極１２ａと第２の電流印加用電極１２ｂに印加する。

そして、第１の電圧測定用電極１２ｃと第２の電圧測定用電極１２ｄとで検出された電位差と、交流電流印加部２０４ｂから出力された電流とから、生体電気インピーダンスを算出する（ステップＳ１５）。

次いで、演算部２１０は、生体電気インピーダンスの変化に基づいて接触状態を算出して、算出結果が接触圧の増減に関わらず所定時間一定となっている間の生体電気インピーダンスの値を決定する。具体的に、着圧算出部２１０ａは、一回目の測定を除き、前回測定された生体電気インピーダンスの値との差分を求め、算出結果である差分の値がＲＯＭ２０８ｂ内に蓄積された所定のしきい値内か否かを判断する（ステップＳ１６）。

算出された差分の値が、所定のしきい値の範囲外である場合には（ステップＳ１６における“ＮＯ”）、制御部２０１の制御により、前回の圧に所定値を加算して（ステップＳ１７）、各モジュールを制御して、算出された差分の値が所定のしきい値の範囲内になるまで、カフ１０ａに対する圧力の印加処理と、生体電気インピーダンスの算出処理を繰り返す（Ｓ１４〜Ｓ１８）。

一方、算出された差分の値がしきい値の範囲内である場合には、その算出結果の信号に基づいて、今回測定された接触圧を第１の接触圧Ｖ１として設定するとともに（ステップＳ１８）算出された生体電気インピーダンス値をＲＡＭ２０８ａに記憶する（ステップＳ１９）。そして、第１の接触圧Ｖ１の設定を終了する。

なお、本実施形態では、算出された差分の値がしきい値の範囲内である場合に、今回測定された生体電気インピーダンスを測定値として出力したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、ステップＳ１５とステップＳ１６との間において、前回測定された生体電気インピーダンスの値との差分を求め、その値がプラスからマイナスに変化したか否かを判断し、差分の値がプラスからマイナスに変化した時点で、その差分の値がＲＯＭ２０８ｂ内に蓄積された所定のしきい値内か否かを判断してもよい。

また、本実施形態では、カフに対する圧力の初期設定値を最小とし、次回以降は圧力を強めるような構成としたが、本発明は、これに限定するものではなく、例えば、カフ１０ａに対する圧力の初期設定値を最大とし、次回以降は、圧力を弱めるような構成としてもよい。

以上のように、本実施形態によれば、着圧算出部２１０ａによる算出結果が、所定のしきい値内である場合、すなわち、接触圧の増減に関わらず所定時間生体電気インピーダンスが一定となっている間の生体電気インピーダンスを測定値として出力しているので、例えば、巻き付ける圧力が強すぎることで生じる血管や軟組織を変形させた状態での測定結果や、巻き付ける圧力が弱すぎることで生じる生体インピーダンス測定電極の接触不良における状態での測定結果を排除することができ、四肢のような円筒状部位の全体の情報を反映させた生体電気インピーダンスの測定値を、安定的且つ簡易に測定することができる。

＜Ｃ：第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。上述した第２実施形態では、接触圧毎の生体インピーダンスに基づいて適切な接触圧を決定したが、本実施形態では、血圧計の測定値に基づいて適切な接触圧を決定する。以下、図面を参照して第２実施形態に係る生体インピーダンス測定装置１ｂを説明する。なお、第３実施形態において作用や機能が第１実施形態と同等である要素については、第１実施形態と同じ符号を付して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

＜Ｃ−１：構成＞
図１３は、第３実施形態に係る生体インピーダンス測定装置１ｃの概略構成を示すブロック図である。本実施形態では、本体ユニット２０ｂにおいて、血圧値をし、この血圧値に基づいて接触状態を算出し、血圧値が所定値となっている間の生体電気インピーダンスを測定値として出力する点で第１実施形態と相違する。

具体的には、図１３に示すように、本実施形態に係る生体インピーダンス測定装置１ｂでは、カフ１０ｂ内の圧力の変化を検出して血圧値を測定する血圧値測定部２０９を有する。この血圧値測定部２０９は、通常の血圧測定装置であり、着圧制御部２０６の制御によるカフ１０ｂ内の圧力に応じて、血圧値を測定し、最大血圧値、最小血圧値を検出する。

また、着圧制御部２０６は、血圧測定時におけるカフ１０ｂ内の圧力を調整する機能を備えている点で第１実施形態とは相違する。さらに、着圧算出部２１０ａは、血圧値測定部２０９における血圧値に基づいて接触状態を算出する点で相違する。

生体インピーダンス測定部２１０ｂは、着圧算出部２１０ａによる算出結果である血圧値が、所定値となっている間の生体電気インピーダンスを測定値として出力する点で相違する。ＲＯＭ２０８ｂは、血圧値を測定するための演算プログラムや、接触状態を算出するための基準データや、生体電気インピーダンスを測定値として出力するための所定値データがさらに含まれている点で相違する。その他の構成は、第１実施形態と同じであるから、重複する部分については説明を省略する。

＜Ｃ−２：第１の接触圧設定方法＞
次に生体インピーダンス測定装置１ｂの動作について説明する。図１４は、本実施形態に係る生体インピーダンス測定装置１ｂの第１の接触圧設定方法を示すフローチャートである。なお、本実施形態では、最初にカフ１０ｂに最大の圧力を印加させ、継続して圧力を弱めていく場合を例に説明する。

まず、スタートキー２２ｄを押して生体インピーダンス測定装置１ｂの電源が入ると、装置の初期設定が行われると共に（ステップＳ２１）、被測定者に対して測定モードを選択させるメッセージが表示部２１にされる。被測定者は、設定キー２２ａ、アップキー２２ｂ及びダウンキー２２ｃを用いて測定モードを設定する。

生体電気インピーダンス測定モードが選択されたかどうかを判断し（ステップＳ２２）、生体電気インピーダンス測定モード以外の他のモードが選択された場合には（ステップＳ２２における“ＮＯ”）、各モードの処理へ移行する。図１４のフローチャートでは説明を簡単にするために、生体電気インピーダンス測定モードが選択されるまで待機するように記載している。

生体電気インピーダンス測定モードが選択された場合には（ステップＳ２２における“ＹＥＳ”）、表示部２１には、カフ１０ｂ内に測定部位を装着するよう促す初期画面が表示される。ここで被験者は指示に従い、カフ１０ｂを身体の筒状部位に巻き回して、巻き回された状態の内面１３ａ側に生体インピーダンス測定電極１２を配置させる。

ここでスタートキー２２ｄが押されると測定が開始される。スタートキー２２ｄが押されるまでは、表示部２１に初期画面が表示され続ける。

測定状態では、まず、着圧制御部２０６は、着圧調整手段２０７の排気弁を閉弁するように制御する。これにより空気袋１４内は密封状態となり空気が漏れない状態になる。次に、制御部２０１は、着圧制御部２０６を制御して、着圧調整手段２０７の加圧ポンプを駆動させて、生体インピーダンス測定電極１２の身体表面に対する接触圧を調整して、その接触状態を保持させる。具体的には、制御部２０１は、ＲＯＭ２０８ｂに蓄積された圧力初期設定のデータを参照して、着圧制御部２０６に初期値を設定し（ステップＳ２３）、着圧制御部２０６では、この初期値に基づいてカフ１０ｂに圧力を印加する（ステップＳ２４）。本実施形態において、設定された初期値は、最大値が設定されており、この所定値に基づいて空気を空気袋１４に流入させる。

着圧制御部２０６は、一定の空気量が空気袋１４に流入された場合には、加圧ポンプによる空気の流入を停止する。これにより、測定部位に最大の圧力が印加された状態となる。

そして、この状態において、生体インピーダンス測定電極１２の身体表面に対する接触状態を算出する。本実施形態では、血圧値測定部２０９によって血圧値を測定し、この測定された血圧値に基づいて接触状態を算出するようになっている。具体的には、最大圧力時の状態から、カフ１０ｂ内の圧力を調整して、徐々に圧力を解除するとともに、カフ１０ｂ内の圧力の変化を検出して血圧値を測定する（ステップＳ２５）。

次いで、演算部２１０は、血圧値に基づいて接触状態を算出して、所定値となっている間の生体インピーダンスを測定値として決定する。具体的には、着圧算出部２１０ａでは、血圧値測定部２０９から最小血圧値Ｖｘ［Ｖｃｍｉｃ］及び最大血圧値Ｖｙ［Ｖｃｍａｘ］を取得し、これらの血圧値から平均血圧値Ｂ［Ｖｃａｖｅ］を算出する（ステップＳ２６）。この平均血圧値Ｂの算出は、次式で示すことができる。

Ｂ＝（２・Ｖｘ＋Ｖｙ）／３
そして、制御部２０１では、着圧制御部２０６を制御して、平均血圧値Ａ［Ｖｃａｖｅ］を測定した時点での接触圧を第１の接触圧Ｖ１として設定するとともに（ステップＳ２８）、接触圧を調整して、カフ内が第１の接触圧Ｖ１となった時点で圧力状態を維持させ、この接触圧時における生体電気インピーダンスを測定して、生体電気インピーダンス値をＲＡＭ２０８ａに記憶する（ステップＳ２９）。そして、第１の接触圧Ｖ１の設定を終了する。

なお、本実施形態では、最大血圧値と最小血圧値とから平均血圧値を算出して、その平均血圧値を所定値として、平均接触圧を算出した時点の生体電気インピーダンスの値を測定値としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、最小血圧値や最大血圧値を所定値として設定して、その所定値から第１の接触圧Ｖ１を算出してもよい。

このような実施形態によれば、血圧値を測定し、所定の血圧値となっている間の生体インピーダンスを測定値として出力しているので、例えば、最小血圧値（拡張期血圧値）を所定値として設定したり、最小血圧値（拡張期血圧値）と最大血圧値（収縮期血圧値）とから算出された平均血圧値を所定値とした場合には、測定部位を強く圧迫して最大血圧値を測定している状態での測定結果や、巻き付ける圧力が弱すぎることで生じる皮膚と生体インピーダンス測定電極との接触不良の状態での測定結果を排除することができるので、四肢のような円筒状部位の全体の情報を反映させた生体電気インピーダンスの測定値を、安定的且つ簡易に測定することができる。

＜Ｄ：変形例１＞
上述した第１実施形態乃至第３実施形態では、１つの着圧調整手段を調整して、カフ１０ｃに設けられた、第１の電圧測定用電極１２ｃ及び第２の電圧測定用電極１２ｄを被験者の身体表面に接触させたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１の電圧測定用電極１２ｃ及び第２の電圧測定用電極１２ｄにそれぞれ着圧調整手段を設けてもよい。

次に、第１の電圧測定用電極１２ｃ及び第２の電圧測定用電極１２ｄにそれぞれ着圧調整手段を設けた変形例について説明する。図１５は、変形例に係るカフを開いた上面図であり、同図（ｂ）は、そのＢ−Ｂ断面図である。なお、本変形例においても、作用や機能が第１実施形態及び第２実施形態と同等である要素については、第１実施形態及び第２実施形態と同じ符号を付して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図１５（ａ）及び（ｂ）に示すように、カフ１０ｃは、２つの空気袋１４ａ，１４ｂが布袋（布地）１３によって被覆されている。そして、第１の空気袋１４ａの上部には、第１の電流印加用電極１２ａと、第１の電圧測定用電極１２ｃと、第１の圧力センサ１９ａと、絶縁体１８とが配置されるようになっている。また、第２の空気袋１４ｂの上部には、第２の電流印加用電極１２ｂと、第２の電圧測定用電極１２ｄと、第２の圧力センサ１９ｂと、絶縁体１８とが配置されるようになっている。

圧力センサ１９ａ，１９ｂは、空気袋１４ａ，１４ｂと電圧測定用電極１２ｃ，１２ｄとの間の圧力状態を検知する検知手段であり、静電容量の変化やひずみゲージを使用する手法を用いて、隔膜（ダイアフラム）に加わる圧力を膜の変形として検出する。

本実施形態において、図１５（ａ）に示すように、第１の圧力センサ１９ａ及び第２の圧力センサ１９ｂは、第１の電圧測定用電極１２ｃと第２の電圧測定用電極１２ｄとの間に挟まれるようにして配置される。より具体的には、巻き回された状態の内面１３ａ側にＹ方向に沿って平行に配列され、第１の圧力センサ１９ａは、第１の電圧測定用電極１２ｃから見てＹ方向の負側に隣り合うように配置され、第２の圧力センサ１９ｂは第２の電圧測定用電極１２ｄから見てＹ方向の正側に隣り合うように配置されている。

図１６は、生体インピーダンス測定装置１ｃの詳細な構成を示すブロック図である。図１６に示すように、本変形例に係る生体インピーダンス測定装置１ｃは、第１の着圧調整手段２０７ａと第２の着圧調整手段２０７ｂとを備えている点で各実施形態とは相違する。

この第１の着圧調整手段２０７ａ、及び第２の着圧調整手段２０７ｂには、各実施形態と同様にケーブルを介して空気を空気袋１４に流入させる加圧ポンプや、空気を排出させる排気弁等が備わっている。第１の着圧調整手段２０７ａは、着圧制御部２０６の制御により、排気弁を開閉したり、空気の流入や排気を実行して、第１の空気袋１４ａの圧力を調整している。第２の着圧調整手段２０７ｂは、着圧制御部２０６の制御により、排気弁を開閉したり、空気の流入や排気を実行して、第２の空気袋１４ｂの圧力を調整している。

本体ユニット２０ｃにおける着圧制御部２０６は、第１の着圧調整手段２０７ａと第２の着圧調整手段２０７ｂと接続されるとともに、第１の圧力センサ１９ａ及び第２の圧力センサ１９ｂから圧力状態の検出信号を取得する点で各実施形態とは相違する。ＲＯＭ２０８ｂには、圧力センサ１９ａ，１９ｂからの検出信号の値と、第１の空気袋１４ａ及び第２の空気袋１４ｂの圧力状態との関連性を示す基準データが記憶されている。

そして、着圧制御部２０６は、第１の圧力センサ１９ａ又は第２の圧力センサ１９ｂから検出信号を取得すると、検出信号と基準データと比較して、第１の着圧調整手段２０７ａ又は第２の着圧調整手段２０７ｂを独立して駆動制御する。その他の構成は、第１実施形態及び第２実施形態と同じであるから、重複する部分については説明を省略する。

このような本変形例によれば、周囲径が一定でない腕や脚などの四肢にカフ１０ｃを装着させる場合であっても、第１の電圧測定用電極１２ｃ、及び第２の電圧測定用電極１２ｄのそれぞれが接触する部分の周囲径に対応して、適切な圧力を印加させることができるので、より安定的に生体電気インピーダンスを測定することができる。

＜Ｄ：変形例２＞
上記変形例では、１つのカフに、複数の電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄや空気袋１４ａ，１４ｂを備える構成としたが、本発明はこれに限定するものではなく、１つのカフには、圧力センサ１９と一対の電極１２（電圧測定用電極及び電流印加用電極）とが１つずつ備えられている構成としてもよい。この場合には、２つのカフ１０ｃを被験者の測定部位に接触させて、生体電気インピーダンスを測定する。

また、上述した各実施形態においては、カフを備えた体組成計タイプの装置に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、腹部前部の皮下脂肪を測定する装置など、生体電気インピーダンスを測定して各種の計測を行う装置に適宜適用可能である。

さらに、上述した実施形態においては、単周波数として５０ｋＨｚの交流電流を用いた例について説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ…… 生体インピーダンス測定装置、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）…… カフ、１２…… 生体インピーダンス測定電極、１２ａ…… 第１の電流印加用電極、１２ｂ…… 第２の電流印加用電極、１２ｃ…… 第１の電圧測定用電極、１２ｄ…… 第２の電圧測定用電極、１３ａ…… 内面、１３ｂ…… 外面、１４…… 空気袋、１４ａ…… 第１の空気袋、１４ｂ…… 第２の空気袋、１５…… 係合部、１８…… 絶縁体、１９…… 圧力センサ、１９ａ…… 第１の圧力センサ、１９ｂ…… 第２の圧力センサ、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…… 本体ユニット、２１…… 表示部、２２…… 入力部、２２ａ…… 設定キー、２２ｂ…… アップキー、２２ｃ…… ダウンキー、２２ｄ…… スタートキー、３０…… ケーブル、４１…… 筋繊維、４２…… 結合組織、２０１…… 制御部、２０２…… 電圧測定部、２０３…… 変換部、２０４…… 電流発生部、２０４ａ…… 基準電流検出部、２０４ｂ…… 交流電流印加部、２０４ｃ…… 周波数設定部、２０５…… 電源部、２０６…… 着圧制御部、２０７…… 着圧調整手段、２０７ａ…… 第１の着圧調整手段、２０７ｂ…… 第２の着圧調整手段、２０８…… 記憶部、２０８ａ…… ＲＡＭ、２０８ｂ…… ＲＯＭ、２０９…… 血圧値測定部、２１０…… 演算部、２１０ａ…… 着圧算出部、２１０ｂ…… 生体インピーダンス測定部，２１０ｃ…… 筋量評価部

Claims (5)

1. 少なくとも一対の電極からなり、被験者の身体表面に接触可能な生体インピーダンス測定電極と、
   前記生体インピーダンス測定電極に交流電流を印加する交流電流印加部と、
   前記生体インピーダンス測定電極の前記身体表面に対する接触状態を保持する保持手段と、
   前記保持手段による前記生体インピーダンス測定電極の前記身体表面に対する接触圧を調整する着圧調整手段と、
   前記着圧調整手段によって調整された、異なる接触圧のそれぞれにおける生体インピーダンスを測定する生体インピーダンス測定部と、
   前記異なる接触圧における生体インピーダンスに基づいて、測定対象となっている身体内の組織状態に関する指標を算出する演算部と
   を備えることを特徴とする生体測定装置。
2. 前記生体インピーダンス測定部は、第１の接触圧と第２の接触圧とで生体インピーダンスを各々測定し、
   前記演算部は、前記第１の接触圧に対応する生体インピーダンスと前記第２の接触圧に対応する生体インピーダンスとの比を算出し、算出した比に基づいて測定対象となっている身体内の組織状態に関する指標を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の生体測定装置。
3. 前記保持手段は、身体の筒状部位に巻き回されて固定される気密性を有する袋状をなし、巻き回された状態の内面側に前記インピーダンス測定電極が配置されたカフであり、
   前記着圧調整手段は、前記袋状をなすカフ内の圧力を調整して、前記生体インピーダンス測定電極の前記身体表面に対する接触圧を調整する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の生体測定装置。
4. 少なくとも一対の電極生体インピーダンス測定電極を、被験者の身体表面に接触させて生体インピーダンスを測定する生体インピーダンスの測定方法において、
   前記生体インピーダンス測定電極の前記身体表面に対する接触状態を保持する工程と、
   前記保持手段による前記生体インピーダンス測定電極の前記身体表面に対する接触圧を調整し、異なる接触圧のそれぞれにおける生体インピーダンスを測定する工程と、
   前記異なる接触圧における生体インピーダンスに基づいて、測定対象となっている身体内の組織状態に関する指標を算出する工程と
   を備えることを特徴とする生体測定方法。
5. 前記生体インピーダンス測定電極を保持する工程では、気密性を有する袋状をなすカフを、身体の筒状部位に巻き回し、巻き回された状態の内面側に前記インピーダンス測定電極を配置して、前記身体表面に対する接触状態を保持し、
   前記生体インピーダンスを測定する工程では、前記カフ内の圧力を調整して、前記生体インピーダンス測定電極の前記身体表面に対する接触圧を調整する
   ことを特徴とする請求項４に記載の生体測定方法。
   

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