JP3747146B2

JP3747146B2 - Bioelectrical impedance measuring device

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Publication number: JP3747146B2
Application number: JP2000128049A
Authority: JP
Inventors: 泰嗣山田
Original assignee: Tanita Corp
Current assignee: Tanita Corp
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2020-04-27
Also published as: JP2001299717A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、身体の生体電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定装置に関し、また、生体電気インピーダンスと共に体脂肪、体水分、脈拍、血圧等を測定する生体電気インピーダンス測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生体電気インピーダンス測定装置としては、図１に示すように、ケーブル１１に接続された１対の測定電流印加電極１２ａ、１２ｂおよび１対の電圧測定電極１３ａ、１３ｂを両手、両足、または、手足等に貼り付けて測定するケーブル接続電極型のもの１０や、図２に示すように、１対のグリップ２１ａ、２１ｂに配置された１対の測定電流印加電極２２ａ、２２ｂおよび１対の電圧測定電極２３ａ、２３ｂを両手で握って測定する手専用電極型のもの２０や、または、図３に示すように台３１上に配置された１対の測定電流印加電極３２ａ、３２ｂおよび１対の電圧測定電極３３ａ、３３ｂ上に両足で乗って測定する足専用電極型のもの３０が知られており、いずれも両手、両足、または、手足間といった身体の２つの部位に２対の電極を配置して生体電気インピーダンスを測定するものである。尚、本願明細書において、身体の１つの部位とは、関節間に挟まれた、関節が介在しない身体の連続する部分をいう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来の生体電気インピーダンス測定装置では、両手、両足、または、手足間といった身体の２つの部位に２対の電極が配置されて生体電気インピーダンスが測定されるので、電極間に挟まれた身体部分には関節が介在し、関節において身体が曲がってしまって、電極間に挟まれた身体部分の姿態が大きく変動してしまい、生体電気インピーダンスの測定精度が低くなってしまうという問題があった。
【０００４】
また、両手、両足、または、手足間といった身体の２つの部位に２対の電極が配置されて生体電気インピーダンスが測定されるので、電極間の距離が被測定者毎に変動してしまって不明であり、生体電気インピーダンスの測定精度が低くなってしまうという問題があった。
【０００５】
更に、ケーブル接続型の場合には、長いケーブルの取り扱いや身体への電極の貼り付けが面倒であり、また、商用電源が必要になってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上述した問題点を解消し、電極間に挟まれた身体部分の姿態が変動せず、電極間の距離が明確になるようして、高い測定精度で簡便に生体電気インピーダンスを測定することができるような生体電気インピーダンス測定装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点によれば、身体の１つの部位にあてがう当接面と、把持部と、を有するハウジングと、当接面に配置された、身体の１つの部位に接触させる１対の測定電流印加電極と、該１対の測定電流印加電極間に位置するように当接面に配置された、身体の１つの部位に接触させる１対の電圧測定電極と、ハウジングの当接面とは異なる面に配置された表示手段と、ハウジング内には、１対の測定電流印加電極に交流電流を供給する交流電流供給手段と、１対の電圧測定電極間の電圧を測定する電圧測定手段と、供給された交流電流と測定された電圧とに基づいて生体電気インピーダンスを演算する演算手段と、を備え、１対の電圧測定電極間には、ハウジングの端から端まで延びる凹溝が形成されて、該凹溝により当接面は実質的に１対の測定電流印加電極および１対の電圧測定電極の周縁近傍にのみ存在するように小さくされている生体電気インピーダンス測定装置が提供される。
【０００８】
本発明の１つの実施の形態によれば、生体電気インピーダンス測定装置は、表示手段を見ることができる状態で片手で把持して、身体の１つの部位にあてがうことのできるような形状およびサイズとされている。例えば、生体電気インピーダンス測定装置は、把持部は凹溝を取り囲むように形成され、凹溝により片手で把持し易い形状にされている。また、表示部は、表示部の上下方向と１対の測定電流印加電極および１対の電圧測定電極が並ぶ方向とが直交するように配置されている。
【０００９】
本発明の別の実施の形態によれば、生体電気インピーダンス測定装置は、家庭用電源によって充電可能である。
【００１０】
本発明の更に別の実施の形態によれば、演算手段は体脂肪、体水分、脈拍、または、血圧のうちの少なくとも１つを更に演算する。
【００１１】
本発明の更に別の実施の形態によれば、体の１つの部位は左右いずれか一方の前腕であるか、または、左右いずれか一方の下腿である。
【００１２】
本発明の更に別の実施の形態によれば、交流電流供給手段は複数の異なる周波数の交流電流を供給し、電圧測定手段は各周波数の交流電流に対応して電圧を測定し、演算手段は、供給された異なる周波数の前記交流電流とこれらに対応して測定された電圧とに基づいて生体電気インピーダンスを演算するか、または、交流電流供給手段は単一の周波数の交流電流を供給し、電圧測定手段は測定された前記電圧の位相を更に測定し、演算手段は、供給された電流と測定された電圧との位相差を更に演算する。
【００１３】
本発明の更に別の実施の形態によれば、演算手段は細胞内液量対細胞外液量比、細胞外液量対体水分液量比、細胞内液量、細胞外液量、体水分液量、または、体脂肪量のうちの少なくとも１つを更に演算する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
【００１５】
先ず、本発明に係る生体電気インピーダンスの実施例について説明する。図４は、本発明に係る生体電気インピーダンス測定装置の一実施例の外部構成を表側から示す斜視図であり、図５は、図４に示した生体電気インピーダンス測定装置の外部構成を裏側から示す斜視図であり、図６は、図４に示した生体電気インピーダンス測定装置を用いて生体電気インピーダンスを測定している様子を示す斜視図である。
【００１６】
図６に示すように、本測定装置４０は、片手で把持し、前腕にあてがって、前腕において生体電気インピーダンスを測定するものであり、ほぼ四角形の断面形状を有する棒状の把持部と、把持部と共に凹溝を形成するように把持部の両端部から同一方向に突出して突端面を有する２つの突出部とを備える据置型の電話機の受話器に似た形状をしている。
【００１７】
図４および図５に示すように、本測定装置４０は、片手で携帯容易なほぼ手のひらサイズのハウジング４１を備える。ハウジング４１は、前腕にあてがう当接面４４と、片手で把持する把持部４２とを備える。当接面４４には、各々がハウジング４１の長手方向に対して直交するように当接面４４に沿って延びる１対の棒状の電圧測定電極４５ａ、４５ｂおよび１対の棒状の測定電流印加電極４６ａ、４６ｂと、１対の円形の充電用電極４７ａ、４７ｂとが固定的に備えられている。１対の測定電流印加電極４６ａ、４６ｂは１対の電圧測定電極４５ａ、４５ｂを挟むように配置され、また、１対の充電用電極４７ａ、４７ｂは１対の電圧測定電極４５ａ、４５ｂおよび１対の測定電流印加電極４６ａ、４６ｂを挟むように配置されている。これら３対の電極４７ａ、４６ａ、４５ａ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂはハウジング４１の長手方向にほぼ直線状に並ぶように配置されている。１対の電圧測定電極４５ａ、４５ｂ間には、ハウジングの端から端まで延びて両端が開口している凹溝４３が、当接面４４を実質的に３対の電極４７ａ、４６ａ、４５ａ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂの周縁近傍にのみ存在するように小さくするように、また、把持部４２を片手で把持し易い形状にするように形成されている。
【００１８】
ハウジング４１の当接面４４とは反対側の面には、操作案内、測定状況、測定結果、演算結果等が表示される表示部４８と、本測定装置４０の制御命令および測定に必要な被測定者の個人パラメータ等を入力するための操作キー４９とが備えられている。表示部４８は、表示部４８の上下方向と３対の電極４７ａ、４６ａ、４５ａ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂが並ぶ方向とが直交するように配置されている。
【００１９】
本測定装置４０は、当接面４４を下方にして本測定装置４０を充電器８０の所定の位置に置き、１対の充電用電極４７ａ、４７ｂを、これらに対応して充電器８０に備えられている１対の電極（図示されていない）に接触させることにより、充電されるようになっている。充電器８０はＡＣコード８１を備え、ＡＣコード８１の先端には、図示されていないが、通常の家庭用電源のコンセントに差し込み可能なプラグが取り付けられている。
【００２０】
図７は、図４から図６に示した生体電気インピーダンス測定装置の内部構成を示すブロック図である。図７に示すように、本測定装置４０の内部構成は、主として制御、演算およびデータの入出力を行う第１ブロックと、主として生体電気インピーダンス測定およびアナログ信号からデジタル信号への変換を行う第２ブロックとに分けられ、ハウジング４１内に収容されている。
【００２１】
第１ブロックは、測定に関する制御、測定データの処理等を行う制御および演算装置５１、制御および演算用プログラム、定数等を記憶するＲＯＭ５２、測定データ、演算結果、外部より読み込んだデータ、プログラム等を一時的に記憶するＲＡＭ５３、測定データ、演算結果、測定に関するパラメータ等を記憶、読み出し、更新可能な不揮発性の補助記憶装置５４、表示部４８に接続され、操作案内、測定状況、測定結果、演算結果等を表示部４８に表示させる表示装置５５、測定に関するパラメータ、測定結果等を外部機器へ出力し、また、測定に関するパラメータ、測定時の制御情報、制御プログラム等を外部機器から本測定装置４０へ読み込むための外部入出力インターフェイス５６、外部入出力インターフェイス５６と外部機器とを接続するための外部インターフェイス端子５７、操作キー４９に接続され、操作キー４９の押下を受けて、本測定装置４０の制御命令や測定に必要な被測定者の個人パラメータ等の入力情報を生成するキー入力装置５８、測定の日時等を管理するための時間情報を取得するための時計装置５９、測定値、測定値から算出されたパラメータ等を電話回線を通じて他のコンピュータに送信するためのモデム内蔵の通信装置６０、１対の充電用電極４７ａ、４７ｂを介して充電され、また、操作キー４９の押下によりキー入力装置５８において生成された入力情報を受けて、本測定装置４０の各部分への電力供給を開始または停止する電源装置６１、１対の充電用電極４７ａ、４７ｂと電源装置６１とを接続するための充電用端子６２ａ、６２ｂを備える。
【００２２】
第２ブロックは、ＲＯＭ５２またはＲＡＭ５３に記憶された制御プログラムにより決められた周波数の交流信号を発生させる交流信号発生装置６３、交流信号発生装置６３から出力される交流信号をＲＯＭ５２またはＲＡＭ５３に記憶された制御プログラムにより決められた実効値の交流信号にするための交流電流出力装置６４、被測定者を流れる電流を検出して、基準電流検出信号として出力する基準電流検出装置６５、交流電流出力装置６４から基準電流検出装置６５を介して供給される交流電流を出力するための１対の交流電流出力端子６６ａ、６６ｂ、基準電流検出装置６５の出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換する第１Ａ／Ｄ変換装置６７、被測定者の２ヶ所の電位信号を入力するための１対の電圧測定端子６８ａ、６８ｂ、１対の電圧測定端子６８ａ、６８ｂ間の電位信号の差分信号を出力する電位差検出装置６９、電位差検出装置６９の出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換する第２Ａ／Ｄ変換装置７０を備える。１対の交流電流出力端子６６ａ、６６ｂは１対の測定電流印加電極４６ａ、４６ｂに接続され、１対の電圧測定端子６８ａ、６８ｂは１対の電圧測定電極４５ａ、４５ｂに接続されている。
【００２３】
図８は、図４に示した生体電気インピーダンス測定装置の測定手順および動作の概要を示すフローチャートである。ステップ１で、被測定者が操作キー４９を押下すると、ステップ２で、本測定装置４０内部の初期化が行われ、ステップ３で、図９に示す初期画面が表示部４８に表示される。ステップ４で、被測定者の個人パラメータである性別、身長、体重、年齢が既に入力されているかどうかが判断され、既に入力されている場合には、ステップ８に進む。まだ入力されていない場合には、ステップ５に進み、個人パラメータ入力用画面が表示部４８に表示される。ステップ６で、被測定者が操作キー４９を押下して個人パラメータを入力すると、ステップ７で、初期画面が再び表示部４８に表示される。ステップ８に進み、被測定者が操作キー４９を押下して「１」を入力すると、ステップ９で、個人パラメータ入力画面が表示部４８に表示され、ステップ１０で、個人パラメータの変更が有る場合には、被測定者は操作キー４９を押下して個人パラメータを変更し、ステップ１１に進む。ステップ１１で、被測定者は、図６に示すように、片手で本測定装置４０を把持し、当接面４４を他方の手の前腕にあてがって、２対の電極４６ａ、４５ａ、４５ｂ、４６ｂを前腕に接触させる。そして、表示部４８の表示に従って、本測定装置４０を把持している手の指先で操作キー４９を押下して、測定開始の指示を入力する。本測定装置４０は、片手で携帯容易なほぼ手のひらサイズであり、片手で把持し易い形状にされた把持部４２を備えるので、被測定者は、凹溝４３に指をかけるようにして、片手でも非常に容易に本測定装置４０を把持することができる。また、当接面４４は１対の電圧測定電極４５ａ、４５ｂ間には存在せず、実質的に３対の電極４７ａ、４６ａ、４５ａ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂの周縁近傍にのみ存在するように小さくされているので、例えば筋肉質で***が激しい前腕において測定するような場合であっても、被測定者は、当接面４４により妨げられることなく、２対の電極４６ａ、４５ａ、４５ｂ、４６ｂを前腕に密接させることができ、また、２対の電極４６ａ、４５ａ、４５ｂ、４６ｂの前腕への接触圧を容易に調整することができる。そしてまた、表示部４８は、表示部４８の上下方向と当接面４４の長手方向とが直交するように配置されているので、本測定装置４０を片手で把持して、自身の他方の前腕にあてがっている状態の被測定者にとって、表示部４８に表示される情報は非常に見易くなる。ステップ１２では、生体電気インピーダンスが以下のように測定される。すなわち、ＲＯＭ５２に予め記憶されるか、または、補助記憶装置５４や外部入出力インターフェイス５６からＲＡＭ５３に記憶された測定制御パラメータに基づいて交流信号発生装置６３に出力信号周波数が設定され、交流信号発生装置６３からの出力信号は交流電流出力装置６４に出力される。測定制御パラメータに基づいて交流電流出力装置６４の定電流出力回路に出力電流値が設定され、交流電流出力装置６４からの出力は、基準電流検出装置６５、１対の交流電流出力端子６６ａ、６６ｂ、１対の測定電流印加電極４３ａ、４３ｂを順に介して被測定者に印加される。この時、被測定者に流れる電流は基準電流検出装置６５により検出され、そのアナログ信号の出力は第１Ａ／Ｄ変換装置６７によりデジタル信号に変換される。そして、そのデジタル信号の出力はＲＡＭ５３に記憶される。同時に、被測定者の２ヶ所の電位信号は、１対の電圧測定電極４４ａ、４４ｂ、１対の電圧測定端子６８ａ、６８ｂを順に介して電位差検出装置６９に入力され、電位差検出装置６９により、入力された電位信号の差分信号が第２Ａ／Ｄ変換装置７０に出力される。第２Ａ／Ｄ変換装置７０では、アナログ信号である差分信号がデジタル信号に変換され、そのデジタル信号の出力はＲＡＭ５３に記憶される。このようにして、生体電気インピーダンスが、測定制御パラメータに基づき周波数Ｆｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）について繰り返し測定される。
【００２４】
続いてステップ１３に進み、ステップ１２で測定された生体電気インピーダンス測定値から、生体電気インピーダンスベクトル軌跡およびそれに関するパラメータが算出される。
【００２５】
通常、生体電気インピーダンスは、図１０に示すような、細胞外液抵抗Ｒｅ、細胞内液抵抗Ｒｉ、細胞膜容量Ｃｍから成る集中定数による等価回路で表されるが、実際には、生体を構成する個々の細胞が、その形状や性質の差異により、それぞれ定数の異なる回路で表されるため、その集合体である生体では、集中定数による等価回路を測定した場合のように、生体電気インピーダンスベクトル軌跡は半円とならずに、コール−コールの円弧則に従う円弧となるとされている。
【００２６】
従って、一般に、生体電気インピーダンスは、図１１に示すような円弧状の軌跡を描くことになる。ここで、Ｘ軸は生体電気インピーダンスのレジスタンス成分を表し、Ｙ軸は生体電気インピーダンスのリアクタンス成分を表す。生体電気インピーダンスのリアクタンス成分は容量性なので負の値をとるため、生体電気インピーダンスベクトル軌跡は、Ｘ軸の下方に位置し、また、求める生体電気インピーダンスベクトル軌跡は円弧であるという仮定から、周波数Ｆ１、Ｆ２、…、ＦＮの各々における生体電気インピーダンス測定値Ｚ１、Ｚ２、…、ＺＮは、ある円の円周上にある。ここで、円の中心のＸ座標をａ、円の中心のＹ座標をｂ、円の半径をｒとすると、生体電気インピーダンス測定値を通る円の方程式は式１のように表される。
【００２７】
（Ｘ−ａ） ² ＋（Ｙ−ｂ） ² ＝ｒ ² （式１）
ａ、ｂ、ｒは、式１に、周波数Ｆ１、Ｆ２、…、ＦＮにおける生体電気インピーダンス測定値Ｚ１、Ｚ２、…、ＺＮを代入することにより求められる。
【００２８】
また、式１から、Ｘは以下のように表される。

【００２９】
そして、式２より、式１で表される円とＸ軸との交点Ｒ0、Ｒinf（Ｒ0＞Ｒinf）は、以下のように求められる。

【００３０】
更に、式３および式４より、図１０の等価回路におけるＲｅおよびＲｉは以下のように求められる。
【００３１】
Ｒe＝Ｒ0 （式５）
Ｒi＝Ｒ0・Ｒinf／（Ｒ0−Ｒinf）（式６）
特性周波数Ｆcにおける生体電気インピーダンスベクトルＺcは、リアクタンス成分、すなわちＹ軸成分の絶対値が最大になる点であるから、その場合のレジスタンス成分であるＸ座標値およびリアクタンス成分であるＹ座標値は以下のように算出される。
【００３２】
Ｘ＝ａ（式７）
Ｙ＝ｂ−ｒ（式８）
ここで、ＲcはＺcのレジスタンス成分、ＸcはＺcのリアクタンス成分とすると、Ｚcは以下のように表される。
【００３３】
Ｚc＝Ｒc＋ｊＸc＝ａ＋ｊ（ｂ−ｒ）（式９）
また、Ｚ（ω）はωにおける生体電気インピーダンスベクトル、τ、βは定数とすると、コール−コールの円弧則から、任意の角周波数ωにおける生体電気インピーダンスベクトルは以下のように表される。

【００３４】
更に、τ＝１／ωｃとして、式１０は以下のように表される。

【００３５】
ここで、ωｃ＝２πＦcであるから、先に測定された生体電気インピーダンス測定値を用いて、Ｆcおよびβが求められる。
【００３６】
上述のように生体電気インピーダンス測定値から求められた生体電気インピーダンスベクトル軌跡およびそれに関するパラメータＲ0およびＲinf、ＲeおよびＲi、Ｚc、Ｒc、Ｘc、Ｆc等に基づいて、細胞外液量、細胞内液量、体水分液量（細胞外液量と細胞内液量との和）、体脂肪量、除脂肪量（体重と体脂肪量との差）等の身体成分量が算出され、また、算出された身体成分量から、細胞内液量対細胞外液量比、細胞外液量対体水分液量比、体水分液量比から求められる脱水状態、体脂肪の割合等が算出される。
【００３７】
それから、ステップ１４に進み、測定値および測定値から算出された結果が表示部４８に表示される。ステップ１５では、測定値および測定値から算出された結果等が、補助記憶装置５４に記憶されるか、または、外部入出力インターフェイス５６を介して外部機器へ送信される。その後、ステップ１６に進み、被測定者が操作キー４７を押下して、再測定の指示を入力した場合は、ステップ１１から再度測定がやり直される。ステップ１６で、被測定者が再測定の指示を入力せず、ステップ１７で、操作キー４９を押下して、グラフ表示を指示した場合は、過去に求められた測定値および測定値から算出された結果が表示部４８にグラフ表示される。そして、ステップ１８で、被測定者が操作キー４８を押下すると、一連の測定は終了し、本測定装置４０は停止する。
【００３８】
上述したステップ８で、被測定者が操作キー４９を押下して、「２」を入力した場合には、ステップ１９で、表示に関連するデータおよびパラメータ等が補助記憶装置５４から読み出され、ステップ１７に進み、上述したように所定のデータが表示部４８にグラフ表示される。そして、ステップ１８で、上述したように本測定装置４０は停止する。
【００３９】
ステップ８で、被測定者が操作キー４９を押下して、「３」を入力した場合には、ステップ２０で、送信に関連するデータおよびパラメータ等が補助記憶装置５４から読み出され、ステップ２１で、所定のデータが、電話回線を介して、外部の他のデータ処理装置に送信される。所定のデータは、例えば、上述した生体電気インピーダンス測定により測定された測定値（生体電気インピーダンス、電圧、位相差、測定日時等）、その測定値から算出されたパラメータ（Ｒ0、Ｒinf、Ｒe、Ｒi、Ｚc、Ｒc、Ｘc、Ｆc等）、身体成分量（細胞内液量、細胞外液量、体水分液量、除脂肪量、体脂肪量等）、むくみ指標値（細胞外液量、細胞内液量対細胞外液量比、細胞外液量対体水分液量比等）、個人パラメータ（識別番号、名前、性別、年齢、身長、体重等）等である。それから、ステップ１８で、上述したように本測定装置４０は停止する。
【００４０】
尚、上述したステップ１２およびステップ１３では、複数の周波数の交流電流について測定および演算が実施されるが、より簡易に、単一の周波数の交流電流についてのみ測定および演算が実施されても良い。その場合には、ステップ１２では、生体電気インピーダンス、および、生体電気インピーダンス測定時に被測定者へ印加された交流電流の位相と被測定者から測定された電圧の位相との間の位相差が単一の周波数Ｆ１についてのみ測定される。
【００４１】
ステップ１３では、Ｆ１の周波数における生体電気インピーダンス測定値Ｚ１からレジスタンス成分値Ｒ１およびリアクタンス成分値Ｘ１が求められ、それらの値が、図１２に示されるＦ１＝５０ｋHｚの場合の例に示されるような予め求められたレジスタンス成分およびリアクタンス成分の正常値の範囲内にあるか否かが判定される。そして、もし、正常値の範囲内にないならば、生体電気インピーダンス測定値から、生体電気インピーダンスベクトル軌跡に関するパラメータが以下に基づいて算出される。
【００４２】
すなわち、生体電気インピーダンスの電気的特性については、第１実施例の場合と同様である。生体電気インピーダンスベクトル軌跡は円弧であるという仮定から、周波数Ｆ１における生体電気インピーダンス測定値Ｚ１は、図１３に示すように、ある円の円周上にある。ここで、Ｘ軸は生体電気インピーダンスのレジスタンス成分を表し、Ｙ軸は生体電気インピーダンスのリアクタンス成分を表す。
【００４３】
任意の角周波数ωFにおける生体電気インピーダンスベクトルは、ω0、βは定数として、式１２のように表される。

【００４４】
更に、β＝１として、式１２は以下のように表される。

【００４５】
そして、生体電気インピーダンスおよび位相差の測定値、測定された電圧と印加された交流電流とから求められる抵抗値とに基づいて、体水分液量、除脂肪量、体脂肪量等の身体成分量が算出され、また、算出された身体成分量から体脂肪の割合等が算出される。
【００４６】
以上、本発明に係る生体電気インピーダンス測定装置の一実施例を説明したが、本発明の実施例はそれらの実施例に限定されることはない。
【００４７】
例えば、上述した実施例はいずれも前腕において生体電気インピーダンスを測定するものであるが、下腿といったような身体の他の１つの部位において測定するようにしても良い。肝要なのは、電極間に挟まれた身体部分に関節が介在しないように、２対の電極を身体のいずれか１つの部位のみに配置することであり、これによって、電極間に挟まれた身体部分の姿態の変動は小さくなる。
【００４８】
また、上述した実施例では、細胞外液量、細胞内液量、体水分液量（細胞外液量と細胞内液量との和）、体脂肪量、除脂肪量（体重と体脂肪量との差）、細胞内液量対細胞外液量比、細胞外液量対体水分液量比、体脂肪の割合、体水分液量比から求められる脱水状態等が算出されるが、脈拍や血圧が算出されても良い。
【００４９】
また、上述した実施例では、把持部は凹溝を取り囲むように形成されているが、例えば、把持部として、ハウジングの当接面とは反対側の面に片手で把持し易い形状の取手を突設するようにしても良い。
【００５０】
また、上述した実施例では、表示部は、電極が配置された当接面とは反対側の面に備えられているが、反対側の面には限定されず、当接面とは異なる他の面のいずれか見易い位置に配置されても良い。
【００５１】
また、上述した実施例では、１対の充電用電極は当接面に備えられているが、当接面とは異なるいずれか他の面に備えるようにして、当接面を、１対の測定電流印加電極および１対の電圧測定電極を身体の１つの部位に密接させる際の妨げとならないように極力小さくするのが好ましい。
【００５２】
そしてまた、上述した実施例のように、本測定装置は操作性の点からは充電式であるのが好ましいが、乾電池式や、ＡＣコードを介して家庭用電源に接続可能なコード接続式であっても良い。
【００５３】
更に、上述した実施例では、被測定者自身が本測定装置を操作しているが、本測定装置は片手で携帯容易な手のひらサイズであり、片手で把持し易い形状の把持部が備えられており、前腕や下腿といった身体の１つの部位にあてがって測定可能であるので、被測定者自身ではなく、被測定者以外の者が操作して測定するのにも適しており、例えば、介護者は、自身での測定が困難な高齢者や乳幼児、病人の生体電気インピーダンスを非常に容易に測定することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の生体電気インピーダンス測定装置では、前腕や下腿といった身体の１つの部位に２対の電極が配置されて生体電気インピーダンスが測定されるので、電極間に挟まれた身体部分に関節は介在せず、電極間に挟まれた身体部分の姿態は殆ど変動しない。また、２対の電極は当接面上に固定的に配置されるので、電極間の距離は被測定者毎に変動せず常に一定で明確である。更に、当接面間には凹溝が形成されて、当接面は電極の周縁のみに存在するように小さくされているので、電極を身体の１つの部位に密接させることができ、また、電極の前腕への接触圧を容易に調整することができる。従って、高い測定精度で生体電気インピーダンスを測定することが可能である。
【００５５】
また、本発明の生体電気インピーダンス測定装置は、片手で携帯容易なほぼ手のひらサイズで、片手で把持し易い形状にされた把持部が備えられており、単に前腕や下腿といった身体の１つの部位に本装置をあてがうのみで測定可能であるので、長いケーブルを取り扱ったり、身体へ電極を貼り付けたりする必要はない。更に、充電式であり、家庭用電源で充電可能であるので、商用電源や電池交換は不用である。従って、被測定者自身が操作して測定するのも、被測定者以外の者が操作して測定するのも非常に容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のケーブル接続電極型の生体電気インピーダンス測定装置を示す概要図である。
【図２】従来技術の手専用電極型の生体電気インピーダンス測定装置を示す概要図である。
【図３】従来技術の足専用電極型の生体電気インピーダンス測定装置を示す概要図である。
【図４】本発明に係る生体電気インピーダンス測定装置の一実施例の外部構成を表側から示す斜視図である。
【図５】図４に示した生体電気インピーダンス測定装置の外部構成を裏側から示す斜視図である。
【図６】図４に示した生体電気インピーダンス測定装置を用いて生体電気インピーダンスを測定している様子を示す斜視図である。
【図７】図４に示した生体電気インピーダンス測定装置の内部構成を示すブロック図である。
【図８】図４に示した生体電気インピーダンス測定装置の測定手順および動作の概要を示すフローチャートである。
【図９】図４に示した生体電気インピーダンス測定装置の表示部に表示される初期画面を示す図である。
【図１０】生体電気インピーダンスを表す等価回路図である。
【図１１】生体電気インピーダンスベクトル軌跡を表すグラフ図である。
【図１２】予め求められている生体電気インピーダンスのレジスタンス成分とリアクタンス成分の正常値の範囲を示すグラフ図である。
【図１３】生体電気インピーダンスベクトル軌跡を示すグラフ図である。
【符号の簡単な説明】
１０、２０、３０、４０生体電気インピーダンス測定装置
１１ケーブル
１２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ、４６ａ、４６ｂ
測定電流印加電極
１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ、４５ａ、４５ｂ
電圧測定電極
３１台
４１ハウジング
４２把持部
４３凹溝
４４当接面
４７ａ、４７ｂ充電用電極
４８表示部
４９操作キー
５１演算および制御装置
５２ＲＯＭ
５３ＲＡＭ
５４補助記憶装置
５５表示装置
５６外部入出力インターフェイス
５７外部インターフェイス端子
５８キー入力装置
５９時計装置
６０通信装置
６１電源装置
６２ａ、６２ｂ充電用端子
６３交流信号発生装置
６４交流電流出力装置
６５基準電流検出装置
６６ａ、６６ｂ交流電流出力端子
６７第１Ａ／Ｄ変換装置
６８ａ、６８ｂ電圧測定端子
６９電位差検出装置
７０第２Ａ／Ｄ変換装置
８０充電器
８１ＡＣコード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bioelectrical impedance measuring apparatus for measuring the bioelectrical impedance of a body, and also relates to a bioelectrical impedance measuring apparatus for measuring body fat, body water, pulse, blood pressure and the like together with the bioelectrical impedance.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a bioelectrical impedance measuring apparatus, as shown in FIG. 1, a pair of measurement

current application electrodes

12a and 12b and a pair of

voltage measurement electrodes

13a and 13b connected to a cable 11 are both hands, both legs, or A cable connection electrode type 10 that is attached to a limb or the like for measurement, or a pair of measurement

current application electrodes

22a, 22b and a pair of voltages arranged on a pair of

grips

21a, 21b as shown in FIG. A hand-dedicated electrode type 20 for measuring the

measurement electrodes

23a, 23b with both hands, or a pair of measurement

current application electrodes

32a, 32b and a pair of electrodes arranged on the table 31 as shown in FIG. There is known a foot-dedicated electrode type 30 that measures by riding with both feet on the

voltage measuring electrodes

33a and 33b, each of which has two pairs in two parts of the body such as both hands, both feet, or between limbs. By placing an electrode which measures the bioelectrical impedance. In the present specification, one part of the body refers to a continuous part of the body that is sandwiched between joints and does not intervene.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In these conventional bioelectrical impedance measuring devices, since two pairs of electrodes are arranged at two parts of the body such as both hands, both feet, or between the limbs, the bioelectrical impedance is measured, so the body sandwiched between the electrodes There is a problem that the joint is interposed in the part, the body bends in the joint, the appearance of the body part sandwiched between the electrodes greatly fluctuates, and the measurement accuracy of the bioelectrical impedance is lowered. .
[0004]
In addition, since two pairs of electrodes are arranged at two parts of the body such as both hands, both legs, or between the limbs, and bioelectrical impedance is measured, the distance between the electrodes varies from one person to another and is unknown. Therefore, there is a problem that measurement accuracy of bioelectrical impedance is lowered.
[0005]
Furthermore, in the case of the cable connection type, there is a problem that handling of a long cable and sticking of an electrode to the body are troublesome, and a commercial power source is required.
[0006]
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and the body part sandwiched between the electrodes does not change, and the distance between the electrodes is clarified. It is an object of the present invention to provide a bioelectrical impedance measuring apparatus capable of measuring
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, a pair of abutting surfaces applied to one part of the body, a housing having a grip portion, and a pair of contacts disposed on the abutting surface that are in contact with one part of the body. A measurement current application electrode; a pair of voltage measurement electrodes arranged on the contact surface so as to be positioned between the pair of measurement current application electrodes; and a contact surface of the housing; Display means arranged on different surfaces, an AC current supply means for supplying an AC current to a pair of measurement current application electrodes, and a voltage measurement means for measuring a voltage between the pair of voltage measurement electrodes in the housing And a computing means for computing bioelectrical impedance based on the supplied alternating current and the measured voltage, and a concave groove extending from one end of the housing to the other is formed between the pair of voltage measuring electrodes. The contact surface is substantially formed by the concave groove. A pair of measurement current applying electrodes and a pair of bioelectrical impedance measuring apparatus is small so that only exist in the vicinity of the peripheral edge of the voltage measurement electrodes is provided.
[0008]
According to one embodiment of the present invention, the bioelectrical impedance measuring device has a shape and size that can be grasped with one hand while being able to see the display means and applied to one part of the body. Has been. For example, in the bioelectrical impedance measuring apparatus, the gripping portion is formed so as to surround the concave groove, and is shaped to be easily gripped with one hand by the concave groove. The display unit is arranged so that the vertical direction of the display unit and the direction in which the pair of measurement current application electrodes and the pair of voltage measurement electrodes are arranged are orthogonal to each other.
[0009]
According to another embodiment of the present invention, the bioelectrical impedance measuring device can be charged by a household power source.
[0010]
According to still another embodiment of the present invention, the calculating means further calculates at least one of body fat, body water, pulse, or blood pressure.
[0011]
According to still another embodiment of the present invention, one part of the body is either the left or right forearm or the left or right leg.
[0012]
According to still another embodiment of the present invention, the alternating current supply means supplies alternating currents of a plurality of different frequencies, the voltage measuring means measures a voltage corresponding to the alternating current of each frequency, and the computing means is Calculating a bioelectrical impedance based on the supplied alternating currents of different frequencies and the correspondingly measured voltages, or the alternating current supply means supplies alternating currents of a single frequency; The voltage measuring means further measures the phase of the measured voltage, and the calculating means further calculates a phase difference between the supplied current and the measured voltage.
[0013]
According to still another embodiment of the present invention, the computing means includes an intracellular fluid volume to extracellular fluid volume ratio, an extracellular fluid volume to body fluid volume ratio, an intracellular fluid volume, an extracellular fluid volume, and a body fluid. At least one of the liquid amount and the body fat amount is further calculated.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
First, an example of bioelectrical impedance according to the present invention will be described. FIG. 4 is a perspective view showing the external configuration of one embodiment of the bioelectrical impedance measuring apparatus according to the present invention from the front side, and FIG. 5 shows the external configuration of the bioelectrical impedance measuring apparatus shown in FIG. 4 from the back side. FIG. 6 is a perspective view showing a state in which bioelectrical impedance is measured using the bioelectrical impedance measuring apparatus shown in FIG.
[0016]
As shown in FIG. 6, the measurement apparatus 40 is one that is gripped with one hand, is applied to the forearm, and measures bioelectrical impedance in the forearm, and has a rod-like gripping part having a substantially square cross-sectional shape, and a gripping part In addition, it has a shape similar to a handset of a stationary telephone provided with two projecting portions projecting in the same direction from both end portions of the gripping portion so as to form a concave groove.
[0017]
As shown in FIGS. 4 and 5, the measuring apparatus 40 includes a substantially palm-sized housing 41 that can be easily carried with one hand. The housing 41 includes a contact surface 44 applied to the forearm and a grip portion 42 that is gripped with one hand. The contact surface 44 includes a pair of rod-shaped

voltage measurement electrodes

45 a and 45 b and a pair of rod-shaped measurement current application electrodes that extend along the contact surface 44 so as to be orthogonal to the longitudinal direction of the housing 41. 46a, 46b and a pair of

circular charging electrodes

47a, 47b are fixedly provided. The pair of measurement

current application electrodes

46a and 46b are arranged so as to sandwich the pair of

voltage measurement electrodes

45a and 45b, and the pair of

charging electrodes

47a and 47b are paired with the pair of

voltage measurement electrodes

45a, 45b and 1 It arrange | positions so that a pair of measurement

current application electrode

46a, 46b may be pinched | interposed. These three pairs of

electrodes

47 a, 46 a, 45 a, 45 b, 46 b, 47 b are arranged so as to be arranged substantially linearly in the longitudinal direction of the housing 41. Between the pair of

voltage measurement electrodes

45a and 45b, a concave groove 43 extending from one end of the housing to the other end and opening at both ends has a contact surface 44 substantially having three pairs of

electrodes

47a, 46a, 45a, It is formed so as to be small so that it exists only in the vicinity of the peripheral edges of 45b, 46b, and 47b, and so that the grip portion 42 can be easily gripped with one hand.
[0018]
On the surface of the housing 41 opposite to the contact surface 44, a display unit 48 for displaying operation guidance, measurement status, measurement results, calculation results, etc., control commands for the measurement device 40, and the necessary coverage for measurement. Operation keys 49 for inputting personal parameters of the measurer and the like are provided. The display unit 48 is arranged so that the vertical direction of the display unit 48 and the direction in which the three pairs of

electrodes

47a, 46a, 45a, 45b, 46b, 47b are arranged are orthogonal to each other.
[0019]
The measuring device 40 has the contact surface 44 facing downward and places the measuring device 40 at a predetermined position of the charger 80. The charger 80 includes a pair of charging

electrodes

47a and 47b corresponding to these. The battery is charged by contacting a pair of electrodes (not shown). The charger 80 includes an AC cord 81, and a plug that can be plugged into an ordinary household power outlet is attached to the tip of the AC cord 81, although not shown.
[0020]
FIG. 7 is a block diagram showing an internal configuration of the bioelectrical impedance measuring apparatus shown in FIGS. As shown in FIG. 7, the internal configuration of the measurement apparatus 40 includes a first block that mainly performs control, calculation, and data input / output, and a second block that mainly performs bioelectrical impedance measurement and conversion from analog signals to digital signals. It is divided into blocks and accommodated in the housing 41.
[0021]
The first block includes a control and calculation device 51 for performing measurement control, measurement data processing, a control and calculation program, a ROM 52 for storing constants, measurement data, calculation results, externally read data, programs, etc. Temporarily stored RAM 53, measurement data, calculation results, parameters related to measurement, etc. are connected to nonvolatile auxiliary storage device 54 and display unit 48, which can store, read and update, and guide operation, measurement status, measurement results, calculation A display device 55 for displaying the results and the like on the display unit 48, parameters related to measurement, measurement results, etc. are output to an external device, and parameters related to measurement, control information at the time of measurement, control programs, etc. External input / output interface 56, external input / output interface 56 and external devices Connected to the external interface terminal 57 for connection and the operation key 49, and receives input of the operation key 49 to generate input information such as a control command of the measuring apparatus 40 and personal parameters of the measurement subject necessary for measurement. Built-in modem for transmitting a key input device 58, a clock device 59 for acquiring time information for managing measurement date and time, a measured value, a parameter calculated from the measured value, etc. to another computer through a telephone line The communication device 60 is charged via a pair of charging

electrodes

47a and 47b, and receives the input information generated in the key input device 58 by pressing the operation key 49 to each part of the measuring device 40. Power supply device 61 for starting or stopping the power supply of the battery, and charging terminals 62a and 62b for connecting the power supply device 61 and the pair of charging

electrodes

47a and 47b. Provided.
[0022]
In the second block, an AC signal generator 63 that generates an AC signal having a frequency determined by a control program stored in the ROM 52 or the RAM 53, and an AC signal output from the AC signal generator 63 is stored in the ROM 52 or the RAM 53. AC current output device 64 for making an AC signal having an effective value determined by the control program, a reference current detection device 65 for detecting a current flowing through the measurement subject and outputting it as a reference current detection signal, AC current output device 64 A pair of alternating

current output terminals

66a and 66b for outputting an alternating current supplied from the reference current detecting device 65 through the reference current detecting device 65, and a first A / A for converting an analog signal output from the reference current detecting device 65 into a digital signal. D converter 67, a pair of voltage measurement terminals 68a, 6 for inputting potential signals at two locations of the person being measured b, a potential difference detection device 69 that outputs a difference signal of a potential signal between the pair of

voltage measurement terminals

68a and 68b, and a second A / D conversion device 70 that converts an analog signal output from the potential difference detection device 69 into a digital signal. Prepare. The pair of alternating

current output terminals

66a and 66b are connected to a pair of measurement

current application electrodes

46a and 46b, and the pair of

voltage measurement terminals

68a and 68b are connected to a pair of

voltage measurement electrodes

45a and 45b.
[0023]
FIG. 8 is a flowchart showing an outline of the measurement procedure and operation of the bioelectrical impedance measuring apparatus shown in FIG. When the measurement subject depresses the operation key 49 in step 1, the internal measurement apparatus 40 is initialized in step 2, and the initial screen shown in FIG. 9 is displayed on the display unit 48 in step 3. In step 4, it is determined whether gender, height, weight, and age, which are the personal parameters of the person to be measured, are already input. If already input, the process proceeds to step 8. If it has not been input yet, the process proceeds to step 5, and a personal parameter input screen is displayed on the display unit 48. In step 6, when the measurement subject presses the operation key 49 and inputs personal parameters, the initial screen is displayed again on the display unit 48 in step 7. Proceeding to step 8, when the measured person presses the operation key 49 and inputs “1”, the personal parameter input screen is displayed on the display unit 48 in step 9, and the personal parameter is changed in step 10. The measured person depresses the operation key 49 to change the personal parameter, and the process proceeds to step 11. In step 11, as shown in FIG. 6, the measurement subject holds the measurement device 40 with one hand, applies the contact surface 44 to the forearm of the other hand, and sets two

electrodes

46 a, 45 a, 45 b, 46b is brought into contact with the forearm. Then, according to the display on the display unit 48, the operation key 49 is pressed with the fingertip of the hand holding the measurement device 40, and an instruction to start measurement is input. The present measuring device 40 is almost palm-sized that can be easily carried with one hand, and includes a grip portion 42 that is shaped to be easily gripped with one hand. However, the measurement device 40 can be gripped very easily. Further, the contact surface 44 does not exist between the pair of

voltage measurement electrodes

45a and 45b, but substantially exists only in the vicinity of the periphery of the three pairs of

electrodes

47a, 46a, 45a, 45b, 46b, and 47b. Even if the measurement is performed on, for example, a muscular and severely raised forearm, the measurement subject is not obstructed by the contact surface 44 and thus the pair of

electrodes

46a, 45a, 45b, 46b. Can be brought into close contact with the forearm, and the contact pressure of the two pairs of

electrodes

46a, 45a, 45b, 46b on the forearm can be easily adjusted. Further, since the display unit 48 is arranged so that the vertical direction of the display unit 48 and the longitudinal direction of the contact surface 44 are orthogonal to each other, the measurement device 40 is held with one hand, and the other forearm of itself is held. The information displayed on the display unit 48 is very easy to see for the person to be measured who is in contact. In step 12, the bioelectrical impedance is measured as follows. That is, the output signal frequency is set in the AC signal generator 63 based on the measurement control parameter stored in advance in the ROM 52 or stored in the RAM 53 from the auxiliary storage device 54 or the external input / output interface 56, and the AC signal is generated. An output signal from the device 63 is output to the alternating current output device 64. Based on the measurement control parameter, an output current value is set in the constant current output circuit of the alternating current output device 64, and the output from the alternating current output device 64 is a reference current detection device 65 and a pair of alternating

current output terminals

66a and 66b. The measurement current is applied to the measurement subject through a pair of measurement current application electrodes 43a and 43b. At this time, the current flowing through the measurement subject is detected by the reference current detection device 65, and the output of the analog signal is converted into a digital signal by the first A / D conversion device 67. The digital signal output is stored in the RAM 53. At the same time, the potential signals at two locations of the measurement subject are input to the potential difference detection device 69 through the pair of voltage measurement electrodes 44a and 44b and the pair of

voltage measurement terminals

68a and 68b in order. A difference signal of the input potential signal is output to the second A / D converter 70. In the second A / D converter 70, the differential signal that is an analog signal is converted into a digital signal, and the output of the digital signal is stored in the RAM 53. In this way, the bioelectrical impedance is repeatedly measured for the frequencies Fi (i = 1, 2,..., N) based on the measurement control parameter.
[0024]
Subsequently, the process proceeds to step 13 where the bioelectrical impedance vector trajectory and parameters related thereto are calculated from the bioelectrical impedance measurement value measured in step 12.
[0025]
Normally, the bioelectrical impedance is represented by an equivalent circuit with a lumped constant composed of an extracellular fluid resistance Re, an intracellular fluid resistance Ri, and a cell membrane capacitance Cm, as shown in FIG. Because individual cells are represented by circuits with different constants due to differences in shape and properties, the bioelectrical impedance vector trajectory of a living body that is an aggregate is the same as when an equivalent circuit with lumped constants is measured. Is not a semicircle but an arc that follows the Cole-Cole arc rule.
[0026]
Therefore, generally, the bioelectrical impedance draws an arcuate locus as shown in FIG. Here, the X axis represents the resistance component of bioelectrical impedance, and the Y axis represents the reactance component of bioelectrical impedance. Since the reactance component of the bioelectrical impedance is capacitive and takes a negative value, the bioelectrical impedance vector locus is located below the X axis, and the frequency F1 is assumed from the assumption that the bioelectrical impedance vector locus to be obtained is an arc. , F2, ..., FN, the bioelectrical impedance measurement values Z1, Z2, ..., ZN are on the circumference of a certain circle. Here, assuming that the X coordinate of the center of the circle is a, the Y coordinate of the center of the circle is b, and the radius of the circle is r, the equation of the circle that passes through the bioelectrical impedance measurement value is expressed as Equation 1.
[0027]
(X−a) ² + (Y−b) ² = r ² (Formula 1)
a, b, r are obtained by substituting bioelectrical impedance measured values Z1, Z2,..., ZN at frequencies F1, F2,.
[0028]
Moreover, from Formula 1, X is represented as follows.

[0029]
Then, from Expression 2, the intersections R0 and Rinf (R0> Rinf) between the circle represented by Expression 1 and the X axis are obtained as follows.

[0030]
Furthermore, Re and Ri in the equivalent circuit of FIG. 10 are obtained from Equation 3 and Equation 4 as follows.
[0031]
Re = R0 (Formula 5)
Ri = R0.Rinf / (R0-Rinf) (Formula 6)
Since the bioelectrical impedance vector Zc at the characteristic frequency Fc is a point where the absolute value of the reactance component, that is, the Y-axis component is maximized, the X-coordinate value as the resistance component and the Y-coordinate value as the reactance component in this case are as follows. It is calculated as follows.
[0032]
X = a (Formula 7)
Y = br (Formula 8)
Here, assuming that Rc is a resistance component of Zc and Xc is a reactance component of Zc, Zc is expressed as follows.
[0033]
Zc = Rc + jXc = a + j (b-r) (Formula 9)
Also, assuming that Z (ω) is a bioelectrical impedance vector at ω and τ and β are constants, a bioelectrical impedance vector at an arbitrary angular frequency ω is expressed as follows from the Cole-Cole arc rule.

[0034]
Further, assuming that τ = 1 / ωc, Equation 10 is expressed as follows.

[0035]
Here, since ωc = 2πFc, Fc and β are obtained using the previously measured bioelectrical impedance measurement value.
[0036]
Based on the bioelectrical impedance vector trajectory obtained from the bioelectrical impedance measurement value and the parameters R0 and Rinf, Re and Ri, Zc, Rc, Xc, Fc, etc., as described above, the amount of extracellular fluid, intracellular fluid Body component amounts such as volume, body fluid volume (sum of extracellular fluid volume and intracellular fluid volume), body fat mass, lean mass (difference between body weight and body fat mass), etc. From the amount of body component thus obtained, the ratio of intracellular fluid to extracellular fluid, the ratio of extracellular fluid to body fluid and fluid, the dehydration state determined from the body fluid and fluid ratio, the proportion of body fat, and the like are calculated.
[0037]
Then, the process proceeds to step 14 where the measured value and the result calculated from the measured value are displayed on the display unit 48. In step 15, the measurement value and the result calculated from the measurement value are stored in the auxiliary storage device 54 or transmitted to the external device via the external input / output interface 56. Thereafter, the process proceeds to step 16, and when the measurement subject presses the operation key 47 and inputs a remeasurement instruction, the measurement is performed again from step 11. If the measurement subject does not input the remeasurement instruction in step 16 and the operation key 49 is pressed in step 17 to instruct the graph display, the measurement is calculated from the measurement values and measurement values obtained in the past. The result is displayed as a graph on the display unit 48. In step 18, when the measurement subject presses the operation key 48, the series of measurement is finished and the measurement apparatus 40 is stopped.
[0038]
If the measurement subject presses the operation key 49 and inputs “2” in step 8 described above, data and parameters related to the display are read from the auxiliary storage device 54 in step 19, and Proceeding to step 17, the predetermined data is displayed in a graph on the display unit 48 as described above. In step 18, the measuring apparatus 40 stops as described above.
[0039]
If the measured person presses the operation key 49 and inputs “3” in step 8, data and parameters related to transmission are read from the auxiliary storage device 54 in step 20, and step 21. Thus, predetermined data is transmitted to another external data processing apparatus via a telephone line. The predetermined data includes, for example, measurement values (bioelectric impedance, voltage, phase difference, measurement date and time) measured by the above-described bioelectric impedance measurement, and parameters (R0, Rinf, Re, Ri) calculated from the measurement values. , Zc, Rc, Xc, Fc, etc.), body component amount (intracellular fluid amount, extracellular fluid amount, body water fluid amount, lean mass, body fat amount, etc.), swelling index value (extracellular fluid amount, cell) Internal fluid volume to extracellular fluid volume ratio, extracellular fluid volume to body water fluid volume ratio, etc.), personal parameters (identification number, name, sex, age, height, weight, etc.). Then, in step 18, the measurement apparatus 40 stops as described above.
[0040]
In step 12 and step 13 described above, measurement and calculation are performed for an alternating current having a plurality of frequencies, but measurement and calculation may be performed only for an alternating current having a single frequency. In that case, in step 12, the bioelectrical impedance and the phase difference between the phase of the alternating current applied to the subject at the time of measuring the bioelectrical impedance and the phase of the voltage measured from the subject are simply determined. It is measured only for one frequency F1.
[0041]
In step 13, the resistance component value R1 and the reactance component value X1 are obtained from the bioelectrical impedance measurement value Z1 at the frequency of F1, and these values are as shown in the example in the case of F1 = 50 kHz shown in FIG. It is determined whether the resistance component and the reactance component obtained in advance are within the normal value range. If it is not within the range of the normal value, a parameter relating to the bioelectrical impedance vector locus is calculated from the bioelectrical impedance measurement value based on the following.
[0042]
That is, the electrical characteristics of the bioelectric impedance are the same as in the first embodiment. From the assumption that the bioelectrical impedance vector locus is an arc, the bioelectrical impedance measurement value Z1 at the frequency F1 is on the circumference of a certain circle as shown in FIG. Here, the X axis represents the resistance component of bioelectrical impedance, and the Y axis represents the reactance component of bioelectrical impedance.
[0043]
The bioelectrical impedance vector at an arbitrary angular frequency ωF is expressed as Equation 12 with ω0 and β as constants.

[0044]
Further, assuming that β = 1, Expression 12 is expressed as follows.

[0045]
And based on the measured value of bioelectrical impedance and phase difference, the resistance value obtained from the measured voltage and the applied alternating current, the amount of body components such as the amount of body water and liquid, the amount of lean body mass, the amount of body fat Is calculated, and the body fat ratio and the like are calculated from the calculated body component amounts.
[0046]
As mentioned above, although one Example of the bioelectrical impedance measuring apparatus which concerns on this invention was described, the Example of this invention is not limited to those Examples.
[0047]
For example, all of the above-described embodiments measure bioelectrical impedance in the forearm, but may be measured in another part of the body such as the lower leg. What is important is that two pairs of electrodes are arranged only in one part of the body so that no joint is interposed in the body part sandwiched between the electrodes, and thereby the body part sandwiched between the electrodes. The change in the appearance of is smaller.
[0048]
Further, in the above-described embodiments, the amount of extracellular fluid, the amount of intracellular fluid, the amount of body fluid (the sum of the amount of extracellular fluid and the amount of intracellular fluid), the amount of body fat, the amount of lean body mass (weight and body fat mass). ), Intracellular fluid volume to extracellular fluid volume ratio, extracellular fluid volume to body water fluid volume ratio, body fat ratio, dehydrated state determined from body water fluid volume ratio, etc. Or blood pressure may be calculated.
[0049]
In the above-described embodiment, the grip portion is formed so as to surround the concave groove. For example, a grip having a shape that can be easily gripped with one hand is provided on the surface opposite to the contact surface of the housing. You may make it project.
[0050]
In the above-described embodiment, the display unit is provided on the surface opposite to the contact surface on which the electrodes are arranged. However, the display unit is not limited to the surface on the opposite side and is different from the contact surface. It may be arranged at an easily viewable position on either surface.
[0051]
In the above-described embodiment, the pair of charging electrodes are provided on the contact surface. However, the contact surfaces are provided on any other surface different from the contact surface so that the contact surface is provided with the pair of contact surfaces. It is preferable to make the measurement current application electrode and the pair of voltage measurement electrodes as small as possible so as not to interfere with close contact with one part of the body.
[0052]
In addition, as in the above-described embodiment, this measuring device is preferably rechargeable from the viewpoint of operability. However, it is a dry cell type or a cord connection type that can be connected to a household power supply via an AC cord. There may be.
[0053]
Furthermore, in the above-described embodiment, the measurement subject himself / herself operates the measuring apparatus, but the measuring apparatus has a palm size that is easy to carry with one hand, and is provided with a grip portion that is easy to hold with one hand. Since it can be measured by applying to one part of the body such as the forearm and lower leg, it is suitable not only for the person to be measured but also for operation by a person other than the person to be measured. Can easily measure the bioelectrical impedance of elderly people, infants, and sick persons who are difficult to measure by themselves.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, in the bioelectrical impedance measuring apparatus according to the present invention, two pairs of electrodes are arranged on one part of the body such as the forearm and the lower leg, and the bioelectrical impedance is measured. Therefore, the body sandwiched between the electrodes There is no joint in the part, and the appearance of the body part sandwiched between the electrodes hardly changes. Further, since the two pairs of electrodes are fixedly arranged on the contact surface, the distance between the electrodes does not vary from person to person to be measured and is always constant and clear. Furthermore, a concave groove is formed between the contact surfaces, and the contact surface is made small so that it exists only at the periphery of the electrode, so that the electrode can be brought into close contact with one part of the body, The contact pressure on the forearm of the electrode can be easily adjusted. Therefore, it is possible to measure the bioelectrical impedance with high measurement accuracy.
[0055]
In addition, the bioelectrical impedance measuring device of the present invention is provided with a grip portion that is almost palm-sized and easy to carry with one hand and is easily gripped with one hand, and is simply placed on one part of the body such as the forearm or lower leg. Measurements can be made simply by applying the device, so there is no need to handle long cables or attach electrodes to the body. Furthermore, since it is rechargeable and can be charged with a household power supply, commercial power supply and battery replacement are unnecessary. Accordingly, it is very easy for the person to be measured to operate and measure and for persons other than the person to be measured to operate and measure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a prior art cable connection electrode type bioelectrical impedance measuring apparatus.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a hand-dedicated electrode-type bioelectric impedance measuring apparatus according to the prior art.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a foot-only electrode type bioelectrical impedance measuring apparatus according to the prior art.
FIG. 4 is a perspective view showing the external configuration of one embodiment of the bioelectrical impedance measuring apparatus according to the present invention from the front side.
FIG. 5 is a perspective view showing the external configuration of the bioelectrical impedance measuring apparatus shown in FIG. 4 from the back side.
6 is a perspective view showing a state in which bioelectrical impedance is measured using the bioelectrical impedance measuring apparatus shown in FIG. 4. FIG.
7 is a block diagram showing an internal configuration of the bioelectrical impedance measuring apparatus shown in FIG. 4. FIG.
8 is a flowchart showing an outline of measurement procedures and operations of the bioelectrical impedance measuring apparatus shown in FIG.
9 is a diagram showing an initial screen displayed on the display unit of the bioelectrical impedance measuring apparatus shown in FIG. 4. FIG.
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram showing bioelectrical impedance.
FIG. 11 is a graph showing a bioelectrical impedance vector locus.
FIG. 12 is a graph showing a range of normal values of the resistance component and reactance component of bioelectrical impedance obtained in advance.
FIG. 13 is a graph showing a bioelectrical impedance vector locus.
[Brief description of symbols]
10, 20, 30, 40 Bioelectrical impedance measuring device 11

Cables

12a, 12b, 22a, 22b, 32a, 32b, 46a, 46b
Measurement

current application electrodes

13a, 13b, 23a, 23b, 33a, 33b, 45a, 45b
Voltage measurement electrode 31 Base 41 Housing 42 Holding part 43 Concave groove 44

Contact surface

47a, 47b Charging electrode 48 Display part 49 Operation key 51 Calculation and control device 52 ROM
53 RAM
54 Auxiliary storage device 55 Display device 56 External input / output interface 57 External interface terminal 58 Key input device 59 Clock device 60 Communication device 61 Power supply device 62a, 62b Charging terminal 63 AC signal generator 64 AC current output device 65 Reference

current detection device

66a, 66b AC current output terminal 67 1st A /

D conversion device

68a, 68b Voltage measurement terminal 69 Potential difference detection device 70 2nd A / D conversion device 80 Charger 81 AC cord

Claims

身体の１つの部位にあてがう当接面と、把持部と、を有するハウジングと、
前記当接面に配置された、前記身体の１つの部位に接触させる１対の測定電流印加電極と、
該１対の測定電流印加電極間に位置するように前記当接面に配置された、前記身体の１つの部位に接触させる１対の電圧測定電極と、
前記ハウジングの前記当接面とは異なる面に配置された表示手段と、
前記ハウジング内には、
前記１対の測定電流印加電極に交流電流を供給する交流電流供給手段と、
前記１対の電圧測定電極間の電圧を測定する電圧測定手段と、
供給された前記交流電流と測定された前記電圧とに基づいて生体電気インピーダンスを演算する演算手段と、を備え、
前記１対の電圧測定電極間には、前記ハウジングの端から端まで延びる凹溝が形成されて、該凹溝により前記当接面は実質的に前記１対の測定電流印加電極および前記１対の電圧測定電極の周縁近傍にのみ存在するように小さくされていることを特徴とする生体電気インピーダンス測定装置。A housing having an abutment surface applied to one part of the body and a gripping part;
A pair of measurement current application electrodes disposed on the contact surface and in contact with one part of the body;
A pair of voltage measuring electrodes disposed on the abutment surface so as to be positioned between the pair of measuring current application electrodes, and contacting one body part;
Display means disposed on a surface different from the contact surface of the housing;
In the housing,
AC current supply means for supplying AC current to the pair of measurement current application electrodes;
Voltage measuring means for measuring a voltage between the pair of voltage measuring electrodes;
Calculating means for calculating bioelectrical impedance based on the supplied alternating current and the measured voltage,
A concave groove extending from one end of the housing to the other end is formed between the pair of voltage measurement electrodes, and the abutment surface is substantially formed by the concave groove so that the pair of measurement current application electrodes and the one pair A bioelectrical impedance measuring apparatus that is reduced so as to exist only in the vicinity of the periphery of the voltage measuring electrode.

請求項１に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、前記ハウジングは、手のひらサイズをして成り、前記ハウジングの把持部を片手で把持して前記当接面を身体の１つの部位にあてがった状態で表示が見える位置に前記表示手段を配置して成る生体電気インピーダンス測定装置。2. The bioelectrical impedance measuring apparatus according to claim 1, wherein the housing has a palm size, the grip portion of the housing is gripped with one hand, and the contact surface is applied to one part of the body. A bioelectrical impedance measuring apparatus in which the display means is arranged at a position where a display can be seen .

請求項１又は請求項２に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、前記把持部は前記凹溝を取り囲むように形成され、前記凹溝により片手で把持し易い形状にされている生体電気インピーダンス測定装置。 3. The bioelectrical impedance measuring apparatus according to claim 1 or 2, wherein the gripping portion is formed so as to surround the concave groove, and is configured to be easily gripped with one hand by the concave groove. .

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、前記表示部は、前記表示部の上下方向と前記１対の測定電流印加電極および前記１対の電圧測定電極が並ぶ方向とが直交するように配置されている生体電気インピーダンス測定装置。 The bioelectrical impedance measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the display unit includes a vertical direction of the display unit, the pair of measurement current application electrodes, and the pair of voltage measurement electrodes. The bioelectrical impedance measuring apparatus arrange | positioned so that the direction where a line | wires line up may be orthogonal.

請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、家庭用電源に接続された充電器を前記生体電気インピーダンス測定装置とは別体に備え、前記生体電気インピーダンス測定装置を充電器の所定の位置に置くことによって充電可能とする生体電気インピーダンス測定装置。 The bioelectrical impedance measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a charger connected to a household power source is provided separately from the bioelectrical impedance measuring apparatus, and the bioelectrical impedance measurement is performed. A bioelectrical impedance measuring device that can be charged by placing the device at a predetermined position of a charger.

請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、前記演算手段は体脂肪、体水分、脈拍、または、血圧のうちの少なくとも１つを更に演算する生体電気インピーダンス測定装置。 The bioelectrical impedance measuring apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the calculating means further calculates at least one of body fat, body water, pulse, or blood pressure. measuring device.

請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、前記身体の１つの部位は左右いずれか一方の前腕である生体電気インピーダンス測定装置。 The bioelectrical impedance measuring apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein one part of the body is one of left and right forearms.

請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、前記身体の１つの部位は左右いずれか一方の下腿である生体電気インピーダンス測定装置。 The bioelectrical impedance measuring apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein one part of the body is the left or right leg.

請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、前記交流電流供給手段は複数の異なる周波数の交流電流を供給し、前記電圧測定手段は各周波数の交流電流に対応して電圧を測定し、前記演算手段は、供給された異なる周波数の前記交流電流とこれらに対応して測定された前記電圧とに基づいて生体電気インピーダンスを演算する生体電気インピーダンス測定装置。 9. The bioelectrical impedance measuring apparatus according to claim 1, wherein the alternating current supply means supplies alternating currents having a plurality of different frequencies, and the voltage measuring means applies alternating currents of each frequency. Correspondingly, a voltage is measured, and the computing means computes a bioelectrical impedance based on the supplied alternating currents of different frequencies and the voltage measured corresponding thereto.

請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の生体電気インピーダンス測定装置において、前記交流電流供給手段は単一の周波数の交流電流を供給し、前記電圧測定手段は測定された前記電圧の位相を更に測定し、前記演算手段は、供給された前記電流と測定された前記電圧との位相差を更に演算する生体電気インピーダンス測定装置。 9. The bioelectrical impedance measuring apparatus according to claim 1, wherein the alternating current supply unit supplies an alternating current having a single frequency, and the voltage measuring unit is configured to output the measured voltage. A bioelectrical impedance measuring apparatus that further measures a phase, and wherein the computing means further computes a phase difference between the supplied current and the measured voltage.

請求項９もしくは請求項１０に記載の生体電気インピーダンス測定において、前記演算手段は細胞内液量対細胞外液量比、細胞外液量対体水分液量比、細胞内液量、細胞外液量、体水分液量、または、体脂肪量のうちの少なくとも１つを更に演算する生体電気インピーダンス測定装置。 The bioelectrical impedance measurement according to claim 9 or 10, wherein the calculating means includes an intracellular fluid volume to extracellular fluid volume ratio, an extracellular fluid volume to body water fluid volume ratio, an intracellular fluid volume, and an extracellular fluid. A bioelectrical impedance measuring apparatus that further calculates at least one of an amount, a body water / liquid amount, and a body fat amount.