JP4462683B2 - 体内脂肪測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被験者の体重を測定するとともに、身体内の脂肪量を測定する体内脂肪測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、体内インピーダンス値と体重値とを測定して、それら測定値を用いて体内脂肪量を測定する体内脂肪測定装置が用いられている。この種体内脂肪測定装置としては、例えば特開昭６２−１６９０２３号公報に、体重計の表面に両足にそれぞれ接触させる足用電極を配置し、体重値を測定するとともに両足裏間のインピーダンス値（体内インピーダンス値）を測定して、それら体重値，体内インピーダンス値および予め入力される個人データ（年齢，性別等）を用いて体内脂肪量を算出する装置が提案されている。
【０００３】
また、特開平１１−１１３８７１号公報には、体重値を測定する体重測定部（第１測定部）と、両手にそれぞれ接触させる手用電極を備えて両手間のインピーダンス値（体内インピーダンス値）を測定する体内インピーダンス測定部（第２測定部）とをケーブルで接続してなる体内脂肪測定装置が提案されている。この体内脂肪測定装置は、前記体重測定部で測定された体重値が前記ケーブルを経て体内インピーダンス測定部に伝達され、その体内インピーダンス測定部にて測定された体内インピーダンス値と前記体重値とを用いて体内脂肪量を算出するようにされている。
【０００４】
さらに、特開平１１−１２８１９７号公報には、体重値を測定する体重測定部（第１測定部）と、この体重測定部に脱着可能に装着され、両手にそれぞれ接触させる手用電極および前記体重値を取り入れる無線通信部を備えるバー状の体内インピーダンス測定部（第２測定部）とからなる体内脂肪測定装置が提案されている。この体内脂肪測定装置は、未使用時または体重単独測定時には前記体内インピーダンス測定部を体重測定部に装着させた状態にされており、体脂肪測定時には前記体内インピーダンス測定部がその体重測定部から離脱させた状態で用いられる。すなわち、体脂肪測定を行う際には、被験者が前記体内インピーダンス測定部を両手で握持した状態で体重測定部上に乗ることにより、前記体重測定部にて体重値が測定され、前記体内インピーダンス測定部にて体内インピーダンス値が測定された後、前記体内インピーダンス測定部が体重測定部より無線通信にて体重値を取り込み、その体重値と前記体内インピーダンス値とを用いて体脂肪量を算出し、表示するようにされている。なお、被験者に体内インピーダンス測定部を握持させる際には、前記体内インピーダンス測定部の体重値を読み取る受光部と、前記体重測定部の体重値を送信する発光部とを対向配置させる必要がある。
【０００５】
最近では、体重，体脂肪率は個人の日々の健康度合いを判定する有用な指標であるため、手軽に持ち運びや操作ができ、測定値等のデータの読み取りを容易に行える測定装置が必要とされている。また、例えば時間や歩行数，心拍数，血圧などの種々の健康に関わる身体データの測定機能を持つものであればより有用であり、さらには常時携帯または体に装着できるものであり、手にとって測定値等のデータを見ることができるものであるのが好ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開昭６２−１６９０２３号公報に記載の体内脂肪測定装置は、体重計に体内インピーダンスを測定する体脂肪計測機能が組み込まれており、前記体重計が一般的な床置き式薄型体重計であれば測定面が床面に近いため個人データの入力設定がしづらく、測定された体重値および体脂肪値が低い位置に表示され読み取りにくいという問題点がある。また、この体内脂肪測定装置は、体内インピーダンス測定機能のみを体重計から取り外して使用することは不可能であり、携帯または持ち運びが困難であり一般的には据え置き型である。このため、例えば時間や歩行数，心拍数，血圧などの種々の健康に関わる身体データの測定機能を付加することは不可能であるという問題点がある。
【０００７】
また、前記特開平１１−１１３８７１号公報に記載の体内脂肪測定装置は、体内インピーダンス測定部にて個人データの設定を行えるとともに測定値の表示を手元で見ることができるが、その体内インピーダンス測定部と体重測定部とがケーブルにて接続されているため、不使用時の電線の格納に構造的な配慮が必要になるという問題点がある。また、体内インピーダンス測定部に着脱コネクタを取りつけて体重計測部から着脱可能に構成して、前記体内インピーダンス測定部のみを携帯または持ち運び可能とすることができるが、抜き差し操作が煩わしく、頻繁な抜き差しがコネクタ接触部の寿命短縮となるという問題点がある。
【０００８】
さらに、前記特開平１１−１２８１９７号公報に記載の体内脂肪測定装置は、体内インピーダンス測定部が体重測定部から無線通信にて体重値を取り込む際に微弱電波しか使用できないため、その他の電子機器からのノイズを受けやすいという問題点がある。また、光通信の場合は送受信素子間に物理的に光を遮るものがあれば、体重値の読み込みが不可能になり使用上の制限があり使用しにくいという問題点がある。また、被験者の任意の位置に装着された体内インピーダンス測定部に設けられる受光部と、体重測定部に設けられる発光部とを対向させるのが困難な場合がある。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、測定値を読み取りやすく、ケーブル等を備えない簡易な構造でノイズなどの影響を受けることなく体重値や体内インピーダンス値を確実に送受信可能で、場合によっては時間や歩行数，心拍数，血圧などの種々の健康に関わる身体データの測定機能を持たせることのできる体内脂肪測定装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、本発明による体内脂肪測定装置は、
身体内の脂肪量を測定する体内脂肪測定装置において、
（ａ１）被験者の体重値を測定する体重測定手段および
（ａ２）前記体重測定手段により測定された体重値に相当する電流または電圧を被験者に印加する信号送信手段
を備える第１測定部と、
（ｂ１）前記被験者に一定の電流または電圧を印加する電源印加手段，
（ｂ２）この電源印加手段による電流または電圧の印加によって測定対象部に発生する電圧を測定する電圧測定手段，
（ｂ３）この電圧測定手段により測定された電圧に基づいて体内インピーダンス値を演算する体内インピーダンス演算手段，
（ｂ４）前記信号送信手段による電流または電圧の印加によって測定対象部に発生する電圧を測定する信号受信手段および
（ｂ５）この信号受信手段により測定された電圧を体重値に復調し、この復調された体重値と前記体内インピーダンス演算手段により演算された体内インピーダンス値とに基づいて体内脂肪量または体脂肪率のうちの少なくともいずれか一方を算出する演算手段
を備える第２測定部よりなり、
前記電圧測定手段と信号受信手段とを１つの発生電圧測定回路で兼用することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、体重測定手段により被験者の体重値が測定され、この体重値に相当する電流または電圧が信号送信手段により被験者に印加される。前記体重値に相当する電流または電圧の印加により測定対象部に電圧が発生し、この電圧値が信号受信手段により測定される。この信号受信手段により測定された電圧は、演算手段に入力されて体重値に復調される。こうして第１測定部で測定された体重値が第２測定部に伝達される。一方、前記第２測定部では、電源印加手段により一定の電流または電圧が被験者に印加され、この電流または電圧の印加により測定対象部に発生する電圧が電圧測定手段により測定される。この電圧測定手段により測定された電圧に基づいて、体内インピーダンス演算手段により体内インピーダンス値が演算される。こうして得られた体重値と体内インピーダンス値とに基づいて体内脂肪量が算出される。
【００１２】
本発明によれば、他の電子機器からのノイズを受けることがなく体重値を第１測定部から第２測定部へ伝達できるとともに、第１測定部と第２測定部との対向配置上の制限がなく、従来の体内脂肪量測定装置に備えられるような第１測定部と第２測定部とを連結するケーブルが不要になるため、簡易な構成で、測定時および測定外時の取り扱いが容易であるという効果を奏する。なお、前記第２測定部は、被験者に接触させることができる任意の場所に配置させればよく、この第２測定部に体内脂肪量の測定に関する各種信号を入力させる信号入力部を装着し、さらに各測定値を表示する表示部を備えれば、入力操作および測定結果の読み取りを行いやすいという効果を奏する。また、電圧測定手段と信号受信手段とを１つの発生電圧測定回路で兼用するように構成されているので、装置構成を簡易化できるとともにコストダウンを図ることができるという効果を奏する。
【００１３】
本発明において、前記第２測定部は、前記被験者の身に着けて持ち運び可能で、前記体内脂肪量または体脂肪率と共に種々の健康に関わる身体データの測定機能を有する携帯式測定部であるのが好ましい。このようにすれば、健康管理用の測定部として極めて有用である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による体内脂肪測定装置の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１には、本発明の一実施例に係る体内脂肪測定装置を用いて被験者が体内脂肪量を測定する状態を説明する図が、図２にはその体内脂肪測定装置の携帯式測定部を構成する回路図が、図３にはその体内脂肪測定装置の床置き式測定部を構成する回路図がそれぞれ示されている。
【００２２】
本実施例の体内脂肪測定装置１は、被験者の両手にそれぞれ２つ（１対）ずつ接触させる４つの電極２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂを備える携帯式測定部（本発明における第２測定部に相当する。）４と、被験者の両足にそれぞれ１つずつ接触させる２つの電極５，６が上面に配置された載せ台７を備える床置き式測定部（本発明における第１測定部に相当する。）８とから構成されている。
【００２３】
前記携帯式測定部４は、被験者の個人データ（年齢，性別など）の設定および体内脂肪量測定開始信号の入力を行う設定値入力部（ＫＥＹ）９と、前記個人データ，測定された体重値および体内脂肪値を表示する第１表示部（ＤＩＳ）１０とを備えており、前記電極の左右１つずつの電極２ａ，３ａがそれら電極２ａ，３ａ間に一定電流を印加する定電流供給回路（本発明における電源印加手段に相当する。）１１に接続され、他方の電極２ｂ，３ｂがそれら電極２ｂ，３ｂ間に発生する電圧を測定する高入力抵抗差動増幅回路（本発明における電圧測定手段および信号受信手段、すなわち発生電圧測定回路に相当する。）１２に接続されている。
【００２４】
前記高入力抵抗差動増幅回路１２は、順に整流回路（ＲＥＣ）１３，平滑回路（ＦＩＲ）１４，Ａ／Ｄ変換器１５またはコンパレータ（ＣＭＰ）１６を介してＩ／Ｏ回路１７に接続されている。このＩ／Ｏ回路１７には、前記設定値入力部９，第１表示部１０および各種データを記憶するＲＯＭ／ＲＡＭメモリ（ＭＥＭ）１８を備えるＣＰＵ（本発明における体内インピーダンス演算手段および演算手段に相当する。）１９が接続されている。
【００２５】
前記定電流供給回路１１は、非反転入力端子に電圧Ｖ１が印加されて定電流Ｉ１を出力する演算増幅器２０と、この演算増幅器２０の反転入力端子に接続され、前記演算増幅器２０から定電流Ｉ１が出力されるように回路電流を制限する参照抵抗Ｒｓとにより構成されており、前記演算増幅器２０の出力端子−電極３ａ間および前記演算増幅器２０の反転入力端子−電極２ａ間にそれぞれアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２が配設されている。なお、これらアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２は、前記Ｉ／Ｏ回路１７によって開閉が制御される。
【００２６】
前記高入力抵抗差動増幅回路１２は、３つの演算増幅器２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、７つの抵抗ｒ１〜ｒ７とからなり、ほとんど電流が流れ込まないようにされており、前記電極−手間の接触インピーダンスおよび手先末端部の組織インピーダンスを除いた体内仮想点Ｐ，Ｑ間（図４参照）の電圧を差電圧として測定する。
【００２７】
次に、床置き式測定部８の回路構成について説明する。前記床置き式測定部８の載せ台７には、重量センサ（本実施例では、ロードセル（ＬＤ））２２が設けられその載せ台７にかかる重量を測定するように構成されている。前記重量センサ２２は、順に重量信号増幅器２３，平滑回路２４およびＡ／Ｄ変換器２５を介してＩ／Ｏ回路２６に接続されている。このＩ／Ｏ回路２６には、各種データを記憶するＲＯＭ／ＲＡＭメモリ（ＭＥＭ）２７を備えるＣＰＵ２８，測定開始指令やその他の操作・設定を行うための外部信号入力部２９および体重値を表示する第２表示部３０が接続されている。なお、前記重量センサ２２，重量信号増幅器２３，平滑回路２４およびＡ／Ｄ変換器２５は、本発明における体重測定手段に相当する。
【００２８】
また、前記載せ台７上に配設される電極５，６は、それら電極５，６間に５０ＫＨｚから１００ＫＨｚ程度の高周波交流の定電流Ｉ２を印加する交流電流供給回路（本発明における信号送信手段に相当する。）３１に接続されている。前記交流電流供給回路３１は、非反転入力端子に一定交流電圧Ｖ２が印加されて定電流Ｉ２を出力する演算増幅器３２と、この演算増幅器３２の反転入力端子に接続され、前記演算増幅器３２から定電流Ｉ２が出力されるように回路電流を制限する参照抵抗Ｒｓ３３とにより構成されている。また、前記演算増幅器３２の非反転入力端子は、アナログスイッチＡＳ３を介して前記一定交流電圧Ｖ２を供給する電源（図示省略）と、アナログスイッチＡＳ４を介してアースとに接続されており、前記アナログスイッチＡＳ３，ＡＳ４の開閉によって前記電源またはアースのいずれか一方に接続するようにされている。なお、これらアナログスイッチＡＳ３，ＡＳ４は、前記Ｉ／Ｏ回路２６によって開閉制御が行われる。
【００２９】
また、前記演算増幅器３２の反転入力端子−電極５間および前記演算増幅器３２の出力端子−電極６間にそれぞれアナログスイッチＡＳ５，ＡＳ６が配設されている。また、これらアナログスイッチＡＳ５，ＡＳ６は、前記アナログスイッチＡＳ３，ＡＳ４と同様に前記Ｉ／Ｏ回路２６によって開閉が制御される。
【００３０】
図４には、身体の等価回路のインピーダンスの接続状態を説明する説明図が示されている。身体の等価回路は、電極５から電極６へ電極５と足裏面の接触インピーダンスを含む脚部インピーダンスＲａ，下内臓部インピーダンスＲ１，電極６と左足表面の接触インピーダンスを含む脚部インピーダンスＲｂを通して電流が流れ、電極２ａ，２ｂから電極３ａ，３ｂへ接触インピーダンス，腕部インピーダンスＲｃ，上内臓部インピーダンスＲ２，腕部インピーダンスＲｄ，接触インピーダンスを通して電流が流れ、前記下内臓部インピーダンスＲ１の両端と上内臓部インピーダンスＲ２の両端とがそれぞれ体の縦方向の胴部インピーダンスＲｅ，Ｒｆを通して電流が流れるようになっている。なお、前記腕部インピーダンスＲｃ，上内臓部インピーダンスＲ２および腕部インピーダンスＲｄからなる体内インピーダンスすなわち体内仮想点Ｐ，Ｑ間が本発明における測定対象部に相当する。
【００３１】
このように構成される体内脂肪測定装置１においては、被験者が前記携帯式測定部４に個人データを入力し、１対の電極をそれぞれ両手に接触させるようにその携帯式測定部４を握持した状態で、前記載せ台７上の電極５，６に左右両足をそれぞれ接触させるように身体を乗せて、設定値入力部９より体内脂肪量測定開始信号を入力すれば体内脂肪量測定が開始される。
【００３２】
前記体内脂肪量の測定に際しては、まず前記載せ台７にかかる重量（体重）が重量センサ２２にて測定され、この重量センサ２２から出力される重量信号が前記重量信号増幅器２３にて増幅され、前記平滑回路２４にて平滑化された後、前記Ａ／Ｄ変換器２５にてデジタル化されてＩ／Ｏ回路２６を経てＣＰＵ２８に体重値として送信されるとともに、第２表示部３０にて表示される。
【００３３】
前記ＣＰＵ２８に送信された体重値のデジタル値は、８ビットのアスキーコードに変換されて送信データにされる。この送信データは、例えば体重値が４桁である場合、４桁分の数値がアスキーコードに変換され、各数値は８ビットコードの頭にスタートビット、終わりにパリティビットとストップビットが加えられ１１ビット構成とされ、さらに４桁の数値桁の前後に１１ビットのスタートテキストコード（ＳＴＸ）とエンドテキストコード（ＥＴＸ）が付けられ、合計６桁、６６ビットのデータ構成にされている。
【００３４】
次に、前記床置き式測定部８により得られた体重値を携帯用測定部４に送信する方法について説明する。前記体重値が測定され、送信データが作成された時点で前記Ｉ／Ｏ回路２６より前記アナログスイッチＡＳ５，ＡＳ６が閉（ＯＮ）状態にされ、その後前記送信データに応じて前記アナログスイッチＡＳ３，ＡＳ４の開閉（ＯＮ・ＯＦＦ）が制御される。なお、前記体重値が携帯用測定部４に送信されるまでは、アナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２は開（ＯＦＦ）状態にされ、身体の等価回路と前記定電流供給回路１１とが電気的に絶縁状態にされている。
【００３５】
前記アナログスイッチＡＳ３，ＡＳ４の開閉により、両足にそれぞれ接触される前記電極５，６間への高周波交流電流Ｉ２の印加が調整される。すなわち、前記送信データは０，１で構成されており、０を送信する際には一定時間ｔ（ｍｓｅｃ）の間アナログスイッチＡＳ３を開（ＯＦＦ）状態にし、アナログスイッチＡＳ４を閉（ＯＮ）状態にして電極５，６間に高周波交流電流信号Ｉ２を印加させないようにし、１を送信する際には一定時間ｔ（ｍｓｅｃ）の間アナログスイッチＡＳ３を閉（ＯＮ）状態にし、アナログスイッチＡＳ４を開（ＯＦＦ）状態にして電極５，６間に高周波交流電流信号Ｉ２を印加させるようにする。
【００３６】
このように前記電極５，６に高周波交流電流Ｉ２を印加すると、身体内の下内臓部インピーダンスＲ１を流れる電流は、縦方向の胴部インピーダンスＲｅ，Ｒｆが断面方向のインピーダンスに比べて小さいため、上内臓部インピーダンスＲ２に流れて、その上内臓部インピーダンスＲ２の両端に電圧を発生させる。この上内臓部インピーダンスＲ２の両端に発生する電圧が、前記携帯式測定部４内の高入力抵抗差動増幅回路１２によって測定される。
【００３７】
図５は、前記送信データを受信して体重値に変換する手順を説明する説明図である。前記送信データ（図５（ａ））に対応して一定時間ｔ（ｍｓｅｃ）毎にアナログスイッチＡＳ３，ＡＳ４の開閉が制御されて、電極５，６への高周波交流電流Ｉ２の印加が調整される。前記高周波交流電流Ｉ２により上内臓部インピーダンスＲ２の両端に発生する電圧の電圧波形（図５（ｂ））が前記高入力抵抗差動増幅回路１２にて測定される。前記高入力抵抗差動増幅回路１２にて測定された電圧は、前記整流回路（ＲＥＣ）１３に入力されて直流化され（図５（ｃ））、続いて前記平滑回路（ＦＩＲ）１４に入力されて平滑化される（図５（ｄ））。この平滑回路１４で平滑化された信号は、前記コンパレータ（ＣＭＰ）１６に入力され、予め設定されている閾値Ｖｓとの比較によりパルス化されて（図５（ｅ））、前記Ｉ／Ｏ回路１７を通してＣＰＵ１９に入力される。このＣＰＵ１９によって、前記パルス化された信号がシリアルのビット信号に復調されて（図５（ｆ））、体重値に変換される。
【００３８】
前記ＣＰＵ１９は、コンパレータ１６からＳＴＸが入力されると送信データの入力が開始されたことを認識し、コンパレータ１６からＥＴＸが入力されると送信データの入力が完了したことを認識して、数値桁のビット信号を体重値に変換するようにされている。
【００３９】
次に、携帯式測定部４による体内インピーダンス値の測定方法について説明する。前述のように床置き式測定部８から送信される体重値を受信すると、前記Ｉ／Ｏ回路１７によってアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２が閉（ＯＮ）状態にされ、前記定電流供給回路１１から両手にそれぞれ接触されている電極２ａ，３ａ間に一定電流Ｉ１が印加される。なお、前記床置き式測定部８のアナログスイッチＡＳ５，ＡＳ６は、前記体重値の送信が完了した時点で開（ＯＦＦ）状態にされ、身体の等価回路と前記高周波交流電流回路３１とが電気的に絶縁状態にされている。
【００４０】
前記電極２ａ，３ａ間、すなわち両手間に一定電流Ｉ１が印加されると、前記腕部インピーダンスＲｃ，上内臓部インピーダンスＲ２および腕部インピーダンスＲｄからなる体内インピーダンスすなわち体内仮想点Ｐ，Ｑ間（図４参照）に電圧が発生し、この電圧が前記高入力抵抗差動増幅回路１２にて測定される。こうして前記高入力抵抗差動増幅回路１２にて測定された電圧は、前記整流回路（ＲＥＣ）１３に入力されて直流化され、続いて前記平滑回路（ＦＩＲ）１４に入力されて平滑化される。この平滑回路１４にて平滑化された電圧信号は、前記Ａ／Ｄ変換器１５に入力されてデジタル化され、Ｉ／Ｏ回路１７を経てＣＰＵ１９に入力される。
【００４１】
前記ＣＰＵ１９によって、前記体内仮想点Ｐ，Ｑ間（図４参照）に発生した電圧値および電極２ａ，３ａ間に印加された一定電流値Ｉ１を用いて体内インピーダンス値が演算され、さらに、この体内インピーダンス値，体重値および個人データを用いて体内脂肪量が演算される。
【００４２】
こうして演算された体内脂肪量は、前記携帯式測定部４の第１表示部１０に出力されて、デジタル数値で表示される。また、この第１表示部１０には、床置き式測定部８により測定されて送信された体重値もデジタル数値で表示されている。なお、前記体内脂肪量に代えて体脂肪率を演算させて表示させるようにしてもよく、体内脂肪量および体脂肪率の両方を演算させて表示させるようにしてもよい。また、前記第１表示部１０では、体内脂肪量，体脂肪率，体重値，個人データを全て同時に表示させてもよく、切替ボタンなどにより切り替えるようにしてそれぞれを表示させるようにしてもよい。
【００４３】
図６には、携帯式測定部４のＣＰＵ１９および床置き式測定部８のＣＰＵ２８によるアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ６のＯＮ・ＯＦＦ制御を説明する説明図が示されている。
【００４４】
前記床置き式測定部８はＣＰＵ２８により体重値を送信データに変換して送信する送信モードＭ１と休みモードＭ２とにそれぞれ一定時間Ｔ毎に切換えられるように設定されており、前記携帯式測定部４はＣＰＵ１９により前記送信モードＭ１に対応する受信モードＭ３と前記休みモードＭ２に対応する測定モードＭ４とに切換えられるように設定されている。これら各モードは床置き式測定部８が主に、携帯式測定部４が従となって実行される。
【００４５】
前記床置き式測定部８では、被験者が載せ台７に乗っている間体重測定が常時行われて前記送信モードＭ１と休みモードＭ２とが自動的に繰り返される。すなわち、電源がＯＮされると体重を測定しながら、送信モードＭ１と休みモードＭ２が繰り返される。この送信モードＭ１は、予め設定される待機時間Ｔ１が経過するまで全てのアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ６がＯＦＦ状態にされ、その後アナログスイッチＡＳ５，ＡＳ６がＯＮ状態にされ設定時間（送信時間）Ｔ２が経過するまで保持される。前記アナログスイッチＡＳ５，ＡＳ６がＯＮ状態の間に、前述のようにアナログスイッチＡＳ３，ＡＳ４のＯＮ・ＯＦＦの切換えが行われて送信データの送信が行われる。前記送信時間Ｔ２の経過後、前記待機時間Ｔ１が経過すると休みモードＭ２に切換えられ、これら待機時間Ｔ１および休みモードＭ２の間アナログスイッチＡＳ３〜ＡＳ６がＯＦＦ状態にされる。
【００４６】
前記携帯式測定部４では、測定開始信号が入力されると受信モードＭ３に設定され前記床置き式測定部８からの送信データを待ち、前記送信データのＳＴＸにより送信データの受信を開始し、送信データのＥＴＸにより送信データの受信を終了する。この送信データの受信終了後、待機時間Ｔ１が経過した時点で測定モードＭ４に切換えられる。前記測定モードＭ４に切換えられて待機時間Ｔ３後にアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２のみがＯＮ状態にされ、設定時間（測定時間）Ｔ４が経過するまで保持される。前記アナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２がＯＮ状態の間、被験者の両手間に一定電流Ｉ１が印加され、体内インピーダンスが測定される。この体内インピーダンス測定の終了後、前記測定時間Ｔ４の経過後に前記アナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２がＯＦＦ状態にされ、再び待機時間Ｔ３の経過後に受信モードＭ３に切換えられる。
【００４７】
このようにアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ６のＯＮ・ＯＦＦ制御を行うことにより、身体の等価回路を体重値の送信と、体内インピーダンスの測定とに用いることができる。また、送信モードＭ１および測定モードＭ４の前後にアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ６を全てＯＦＦ状態にする待機時間Ｔ１，Ｔ３を設定し、定電流Ｉ１と高周波交流電流Ｉ２とが同時に付加されないようにして正確な信号が読み取れるようにされている。
【００４８】
こうして一定時間Ｔ毎に送信される体重値および測定される体内インピーダンスを用いて体内脂肪量または体脂肪率が演算され、この体内脂肪量または体脂肪率と体重値とが前記第１表示器１０に表示される。前記送信モードＭ１において、例えば被験者が載せ台７から降りるなど一定時間以上体重値の入力がなければ体内脂肪量の測定が終了する。なお、前記体重値は安定検出が行われており、体重値が安定しかつ規定以上の大きさであれば、前記測定モードＭ２で得られた体内インピーダンスおよび個人データを用いて体内脂肪率が演算される。
【００４９】
本実施例によれば、前記送信モードＭ１と休みモードＭ２とは切換え間隔Ｔが０．１ｓｅｃに設定されている。すなわち、交流電流Ｉ２の周波数を５０ＫＨｚとし、一周期２０μｓｅｃ、１ビットのＯＮ，ＯＦＦの時間間隔ｔを１ｍｓｅｃとすると、１ビットは交流信号を１ｍｓｅｃ／２０μｓｅｃ＝５０周期分含む。したがって、前記送信データ（体重値数値が４桁）が６６ビットなので１バッチデータを送信するのに要する送信時間Ｔ２は、６６ｍｓｅｃである。また、送信モードＭ１の待機時間Ｔ１および測定モードＭ４の待機時間を１７ｍｓｅｃに、測定時間Ｔ４を６６ｍｓｅｃにすれば、０．１ｓｅｃ毎に送信モードＭ１と休みモードＭ２とが切換えられる。なお、前記待機時間Ｔ１，Ｔ２および測定時間Ｔ４は、任意に設定できるとともに、送信モードＭ１と休みモードＭ２とは切換え間隔Ｔは必ずしも一致させる必要はない。また、前記送信時間Ｔ２は、交流電流Ｉ２の周波数に応じて変更できる。
【００５０】
本実施例によれば、被験者に電流を印加して生じる電圧を携帯式測定部４が測定することにより、床置き式測定部８から体重値が送信されるように構成されているため、従来の体内脂肪量測定装置に備えられるような携帯式測定部４と床置き式測定部８とを連結するケーブル等が不要となり簡易な構成とすることができる。また、従来の無線通信により体重値の送信が行われる体内脂肪量測定装置の問題点に挙げられるように、他の電子機器からのノイズを受けることがなく、床置き式測定部８と携帯式測定部４との対向配置上の制限がないので、測定時の取り扱いが容易であるという効果も奏する。
【００５１】
また、本実施例によれば、１つの高入力抵抗差動増幅回路１２で体重値に相当する送信データの受信と、体内インピーダンス値を演算するための電圧の測定とを行うことができ、それぞれの機能を有する回路を設ける必要がないため、携帯式測定部４を小型化できるとともにコストダウンを図ることができる。さらに、測定された体重値および体内脂肪量または体脂肪率を手元（携帯式測定部４）で表示させることができるため、各測定値を読み取りやすいという効果を奏する。
【００５２】
本実施例においては、送信データ送信時にアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２がＯＦＦ状態になるように構成されているが、前記アナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２のいずれか一方が設けられてＯＦＦ状態になるようにされてもよい。また、体内インピーダンス測定時にはアナログスイッチＡＳ５，ＡＳ６がＯＦＦ状態になるように構成されているが、前記アナログスイッチＡＳ５，ＡＳ６のいずれか一方が設けられてＯＦＦ状態になるようにされてもよい。
【００７０】
前記実施例においては、前記携帯式測定部４に時計や歩数計，心拍数，血圧などの種々の健康に関わる身体データの測定機能を持たせることができ、常に持ち歩くことも可能である。例えば、図７（ａ）（ｂ）には前記携帯式測定部４の機能を持たせた腕時計８０の斜視図（ａ）および裏面図（ｂ）が示されている。前記腕時計８０は、本体（またはバンド）の表裏にそれぞれ１対の電流印加用電極８１，８１および電圧測定用電極８２，８２が装着されている。この腕時計を腕に装着し、他方の手で前記本体表面の電流印加用電極８１，電圧測定用電極８２を押さえ付け、本体裏面の電流印加用電極８１，電圧測定用電極８２を腕に密着させるようにして、前記床置き式測定部８上に乗れば前記実施例と同様の作用効果が得られる。また、前記携帯式測定部４は、特開平１１−７００９２号公報に記載のようなカード型のものであってもよい。この場合は、容易に身につけて持ち運びができる上に、前記カード型の携帯式測定部４の電極をつかんだ状態で、床置き式測定部８に乗れば、前記実施例と同様の効果が得られる。
【００７１】
前記実施例においては、体重値および体内インピーダンスを表す０，１ビットからなる送信データを一定時間ｔ毎に交流電流Ｉ２，Ｉ３の印加を調整して送信するＰＣＭ方式が採用されているが、これに限らず、例えば図８に示されるように数値０〜９までを予め定めたそれぞれの数値に対応した長さの時間ｔ０，ｔ１，・・・ｔ９だけアナログスイッチＡＳ３またはアナログスイッチＡＳ７をＯＮ状態にし、アナログスイッチＡＳ４またはアナログスイッチＡＳ８をＯＦＦ状態にして、また数値桁の間を表すためとして予め定めた長さの時間ｔｄだけアナログスイッチＡＳ３またはアナログスイッチＡＳ７をＯＦＦ状態にし、アナログスイッチＡＳ４またはアナログスイッチＡＳ８をＯＮ状態にして交流電流の印加を調整し、これによって上内臓部インピーダンスＲ２に発生する電圧を読み取ってパルス化し、そのパルスの長さを認識して数値化する方法が採用されてもよい。また、０のビットを１０ＫＨｚ、１のビットを５０ＫＨｚとして、それぞれを読み取り側で０，１に復調して得られるように、２種類の周波数信号に対応させて送信する方法が採用されてもよい。
【００７２】
前記実施例においては、電極５，６に交流電流供給回路３１から交流電流が印加されて体重値および体内インピーダンス値に相当する送信データが送信されるように構成されているが、前記交流電流に変えて定電圧を前記電極５，６に印加するようにしても、各送信データを送信することが可能である。この場合、前記上内臓部インピーダンスＲ２に発生する電圧は、各電極５，６と体表面との接触インピーダンス値によって異なるが体重値信号はＣＰＵ１９への入力時でコンパレータ１６で正しくパルス化されればよい。このため、前記高入力抵抗差動増幅器１２にある程度以上のゲインをもたせておけば、送信データに相当する交流電流を印加した際の上内臓部インピーダンスＲ２に発生する電圧が接触インピーダンス値の違いによって増減し、コンパレータ１６への入力信号が小さくなった場合であっても閾値Ｖｓより高ければ正しいパルス信号に変換される。
【００７３】
前記実施例においては、２つの電極間に定電流を印加し、体内仮想点Ｐ，Ｑ間の電圧を測定して体内インピーダンス値を算出する４端子法を採用しているが、これに限らず、２端子法もしくは２端子法を原理とする測定方法によって両手間インピーダンス値もしくは両足間インピーダンス値を算出するようにしてもよい。前記２端子法を原理とする測定方法とは、測定したい体内組織を挟む２箇所の身体末端組織に接触する電極間に電流を与える方法であって、まず電極と皮膚との間の接触インピーダンスと身体末端組織インピーダンスとの合計部分のみに電流を印加して接触インピーダンスと身体末端組織インピーダンスとの合計インピーダンスに発生する電圧Ｖａを測定し、続いて前記接触インピーダンスと身体末端組織インピーダンスと体内インピーダンスとの合計部分に電流を印加して発生する電圧Ｖｂを測定する。そして電圧Ｖｂ−Ｖａの演算により体内インピーダンスのみに発生する電圧を算出して、その値から体内インピーダンスを算出する方法である。なお、この場合においても前記電極間には電流に代えて電圧を与えるようにしてもよい。また、前記電極と皮膚との間の接触インピーダンスと身体末端組織インピーダンスとの合計インピーダンス、および接触インピーダンスと身体末端組織インピーダンスと体内インピーダンスとの合計インピーダンスが本発明における測定対象部に相当する。
【００７５】
また、前記実施例においては、体内脂肪量を測定する際には体重値を測定するように構成されているが、これに限らず、前記携帯式測定部４に伝達された体重値を記憶させて、体内脂肪量を測定する際にはその記憶させた体重値を用いて算出するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の第１実施例に係る体内脂肪測定装置を用いて被験者が体内脂肪量を測定する状態を説明する図である。
【図２】 図２は、第１実施例の体内脂肪測定装置の携帯式測定部を構成する回路図である。
【図３】 図３は、第１実施例の体内脂肪測定装置の床置き式測定部を構成する回路図である。
【図４】 図４は、身体の等価回路インピーダンスの接続状態を説明する説明図である。
【図５】 図５（ａ）〜（ｆ）は、送信データを受信して体重値に変換する手順を説明する説明図である。
【図６】 図６は、第１実施例の体内脂肪測定装置のアナログスイッチのＯＮ・ＯＦＦ制御を説明する説明図である。
【図７】 図７は、携帯式測定部の別態様を説明する説明図（ａ）（ｂ）である。
【図８】 図８は、送信データの送信方式の別態様を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 体内脂肪測定装置
２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，５，６ 電極
４ 携帯式測定部
７ 載せ台
８ 床置き式測定部
９ 設定値入力部
１０ 第１表示部
１１ 定電流供給回路
１２ 高入力抵抗差動増幅回路
１３ 整流回路
１４，２４ 平滑回路
１５，２５ Ａ／Ｄ変換器
１６ コンパレータ
１７ Ｉ／Ｏ回路
１８，２７ ＲＯＭ／ＲＡＭメモリ
１９，２８ ＣＰＵ
２０，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，３２ 演算増幅器
２２ 重量センサ
２３ 重量信号増幅器
２９ 外部信号入力部
３０ 第２表示部
３１ 交流電流供給回路
３３ 参照抵抗
８０ 腕時計
８１ 電流印加用電極
８２ 電圧測定用電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、被験者の体重を測定するとともに、身体内の脂肪量を測定する体内脂肪測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、体内インピーダンス値と体重値とを測定して、それら測定値を用いて体内脂肪量を測定する体内脂肪測定装置が用いられている。この種体内脂肪測定装置としては、例えば特開昭６２−１６９０２３号公報に、体重計の表面に両足にそれぞれ接触させる足用電極を配置し、体重値を測定するとともに両足裏間のインピーダンス値（体内インピーダンス値）を測定して、それら体重値，体内インピーダンス値および予め入力される個人データ（年齢，性別等）を用いて体内脂肪量を算出する装置が提案されている。
【０００３】
また、特開平１１−１１３８７１号公報には、体重値を測定する体重測定部（第１測定部）と、両手にそれぞれ接触させる手用電極を備えて両手間のインピーダンス値（体内インピーダンス値）を測定する体内インピーダンス測定部（第２測定部）とをケーブルで接続してなる体内脂肪測定装置が提案されている。この体内脂肪測定装置は、前記体重測定部で測定された体重値が前記ケーブルを経て体内インピーダンス測定部に伝達され、その体内インピーダンス測定部にて測定された体内インピーダンス値と前記体重値とを用いて体内脂肪量を算出するようにされている。
【０００４】
さらに、特開平１１−１２８１９７号公報には、体重値を測定する体重測定部（第１測定部）と、この体重測定部に脱着可能に装着され、両手にそれぞれ接触させる手用電極および前記体重値を取り入れる無線通信部を備えるバー状の体内インピーダンス測定部（第２測定部）とからなる体内脂肪測定装置が提案されている。この体内脂肪測定装置は、未使用時または体重単独測定時には前記体内インピーダンス測定部を体重測定部に装着させた状態にされており、体脂肪測定時には前記体内インピーダンス測定部がその体重測定部から離脱させた状態で用いられる。すなわち、体脂肪測定を行う際には、被験者が前記体内インピーダンス測定部を両手で握持した状態で体重測定部上に乗ることにより、前記体重測定部にて体重値が測定され、前記体内インピーダンス測定部にて体内インピーダンス値が測定された後、前記体内インピーダンス測定部が体重測定部より無線通信にて体重値を取り込み、その体重値と前記体内インピーダンス値とを用いて体脂肪量を算出し、表示するようにされている。なお、被験者に体内インピーダンス測定部を握持させる際には、前記体内インピーダンス測定部の体重値を読み取る受光部と、前記体重測定部の体重値を送信する発光部とを対向配置させる必要がある。
【０００５】
最近では、体重，体脂肪率は個人の日々の健康度合いを判定する有用な指標であるため、手軽に持ち運びや操作ができ、測定値等のデータの読み取りを容易に行える測定装置が必要とされている。また、例えば時間や歩行数，心拍数，血圧などの種々の健康に関わる身体データの測定機能を持つものであればより有用であり、さらには常時携帯または体に装着できるものであり、手にとって測定値等のデータを見ることができるものであるのが好ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開昭６２−１６９０２３号公報に記載の体内脂肪測定装置は、体重計に体内インピーダンスを測定する体脂肪計測機能が組み込まれており、前記体重計が一般的な床置き式薄型体重計であれば測定面が床面に近いため個人データの入力設定がしづらく、測定された体重値および体脂肪値が低い位置に表示され読み取りにくいという問題点がある。また、この体内脂肪測定装置は、体内インピーダンス測定機能のみを体重計から取り外して使用することは不可能であり、携帯または持ち運びが困難であり一般的には据え置き型である。このため、例えば時間や歩行数，心拍数，血圧などの種々の健康に関わる身体データの測定機能を付加することは不可能であるという問題点がある。
【０００７】
また、前記特開平１１−１１３８７１号公報に記載の体内脂肪測定装置は、体内インピーダンス測定部にて個人データの設定を行えるとともに測定値の表示を手元で見ることができるが、その体内インピーダンス測定部と体重測定部とがケーブルにて接続されているため、不使用時の電線の格納に構造的な配慮が必要になるという問題点がある。また、体内インピーダンス測定部に着脱コネクタを取りつけて体重計測部から着脱可能に構成して、前記体内インピーダンス測定部のみを携帯または持ち運び可能とすることができるが、抜き差し操作が煩わしく、頻繁な抜き差しがコネクタ接触部の寿命短縮となるという問題点がある。
【０００８】
さらに、前記特開平１１−１２８１９７号公報に記載の体内脂肪測定装置は、体内インピーダンス測定部が体重測定部から無線通信にて体重値を取り込む際に微弱電波しか使用できないため、その他の電子機器からのノイズを受けやすいという問題点がある。また、光通信の場合は送受信素子間に物理的に光を遮るものがあれば、体重値の読み込みが不可能になり使用上の制限があり使用しにくいという問題点がある。また、被験者の任意の位置に装着された体内インピーダンス測定部に設けられる受光部と、体重測定部に設けられる発光部とを対向させるのが困難な場合がある。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、測定値を読み取りやすく、ケーブル等を備えない簡易な構造でノイズなどの影響を受けることなく体重値や体内インピーダンス値を確実に送受信可能で、場合によっては時間や歩行数，心拍数，血圧などの種々の健康に関わる身体データの測定機能を持たせることのできる体内脂肪測定装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、本発明による体内脂肪測定装置は、
身体内の脂肪量を測定する体内脂肪測定装置において、
（ａ１）被験者の体重値を測定する体重測定手段および
（ａ２）前記体重測定手段により測定された体重値に相当する電流または電圧を被験者に印加する信号送信手段
を備える第１測定部と、
（ｂ１）前記被験者に一定の電流または電圧を印加する電源印加手段，
（ｂ２）この電源印加手段による電流または電圧の印加によって測定対象部に発生する電圧を測定する電圧測定手段，
（ｂ３）この電圧測定手段により測定された電圧に基づいて体内インピーダンス値を演算する体内インピーダンス演算手段，
（ｂ４）前記信号送信手段による電流または電圧の印加によって測定対象部に発生する電圧を測定する信号受信手段および
（ｂ５）この信号受信手段により測定された電圧を体重値に復調し、この復調された体重値と前記体内インピーダンス演算手段により演算された体内インピーダンス値とに基づいて体内脂肪量または体脂肪率のうちの少なくともいずれか一方を算出する演算手段
を備える第２測定部よりなり、
前記電圧測定手段と信号受信手段とを１つの発生電圧測定回路で兼用することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、体重測定手段により被験者の体重値が測定され、この体重値に相当する電流または電圧が信号送信手段により被験者に印加される。前記体重値に相当する電流または電圧の印加により測定対象部に電圧が発生し、この電圧値が信号受信手段により測定される。この信号受信手段により測定された電圧は、演算手段に入力されて体重値に復調される。こうして第１測定部で測定された体重値が第２測定部に伝達される。一方、前記第２測定部では、電源印加手段により一定の電流または電圧が被験者に印加され、この電流または電圧の印加により測定対象部に発生する電圧が電圧測定手段により測定される。この電圧測定手段により測定された電圧に基づいて、体内インピーダンス演算手段により体内インピーダンス値が演算される。こうして得られた体重値と体内インピーダンス値とに基づいて体内脂肪量が算出される。
【００１２】
本発明によれば、他の電子機器からのノイズを受けることがなく体重値を第１測定部から第２測定部へ伝達できるとともに、第１測定部と第２測定部との対向配置上の制限がなく、従来の体内脂肪量測定装置に備えられるような第１測定部と第２測定部とを連結するケーブルが不要になるため、簡易な構成で、測定時および測定外時の取り扱いが容易であるという効果を奏する。なお、前記第２測定部は、被験者に接触させることができる任意の場所に配置させればよく、この第２測定部に体内脂肪量の測定に関する各種信号を入力させる信号入力部を装着し、さらに各測定値を表示する表示部を備えれば、入力操作および測定結果の読み取りを行いやすいという効果を奏する。また、電圧測定手段と信号受信手段とを１つの発生電圧測定回路で兼用するように構成されているので、装置構成を簡易化できるとともにコストダウンを図ることができるという効果を奏する。
【００１３】
本発明において、前記第２測定部は、前記被験者の身に着けて持ち運び可能で、前記体内脂肪量または体脂肪率と共に種々の健康に関わる身体データの測定機能を有する携帯式測定部であるのが好ましい。このようにすれば、健康管理用の測定部として極めて有用である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による体内脂肪測定装置の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１には、本発明の一実施例に係る体内脂肪測定装置を用いて被験者が体内脂肪量を測定する状態を説明する図が、図２にはその体内脂肪測定装置の携帯式測定部を構成する回路図が、図３にはその体内脂肪測定装置の床置き式測定部を構成する回路図がそれぞれ示されている。
【００２２】
本実施例の体内脂肪測定装置１は、被験者の両手にそれぞれ２つ（１対）ずつ接触させる４つの電極２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂを備える携帯式測定部（本発明における第２測定部に相当する。）４と、被験者の両足にそれぞれ１つずつ接触させる２つの電極５，６が上面に配置された載せ台７を備える床置き式測定部（本発明における第１測定部に相当する。）８とから構成されている。
【００２３】
前記携帯式測定部４は、被験者の個人データ（年齢，性別など）の設定および体内脂肪量測定開始信号の入力を行う設定値入力部（ＫＥＹ）９と、前記個人データ，測定された体重値および体内脂肪値を表示する第１表示部（ＤＩＳ）１０とを備えており、前記電極の左右１つずつの電極２ａ，３ａがそれら電極２ａ，３ａ間に一定電流を印加する定電流供給回路（本発明における電源印加手段に相当する。）１１に接続され、他方の電極２ｂ，３ｂがそれら電極２ｂ，３ｂ間に発生する電圧を測定する高入力抵抗差動増幅回路（本発明における電圧測定手段および信号受信手段、すなわち発生電圧測定回路に相当する。）１２に接続されている。
【００２４】
前記高入力抵抗差動増幅回路１２は、順に整流回路（ＲＥＣ）１３，平滑回路（ＦＩＲ）１４，Ａ／Ｄ変換器１５またはコンパレータ（ＣＭＰ）１６を介してＩ／Ｏ回路１７に接続されている。このＩ／Ｏ回路１７には、前記設定値入力部９，第１表示部１０および各種データを記憶するＲＯＭ／ＲＡＭメモリ（ＭＥＭ）１８を備えるＣＰＵ（本発明における体内インピーダンス演算手段および演算手段に相当する。）１９が接続されている。
【００２５】
前記定電流供給回路１１は、非反転入力端子に電圧Ｖ１が印加されて定電流Ｉ１を出力する演算増幅器２０と、この演算増幅器２０の反転入力端子に接続され、前記演算増幅器２０から定電流Ｉ１が出力されるように回路電流を制限する参照抵抗Ｒｓとにより構成されており、前記演算増幅器２０の出力端子−電極３ａ間および前記演算増幅器２０の反転入力端子−電極２ａ間にそれぞれアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２が配設されている。なお、これらアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２は、前記Ｉ／Ｏ回路１７によって開閉が制御される。
【００２６】
前記高入力抵抗差動増幅回路１２は、３つの演算増幅器２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、７つの抵抗ｒ１〜ｒ７とからなり、ほとんど電流が流れ込まないようにされており、前記電極−手間の接触インピーダンスおよび手先末端部の組織インピーダンスを除いた体内仮想点Ｐ，Ｑ間（図４参照）の電圧を差電圧として測定する。
【００２７】
次に、床置き式測定部８の回路構成について説明する。前記床置き式測定部８の載せ台７には、重量センサ（本実施例では、ロードセル（ＬＤ））２２が設けられその載せ台７にかかる重量を測定するように構成されている。前記重量センサ２２は、順に重量信号増幅器２３，平滑回路２４およびＡ／Ｄ変換器２５を介してＩ／Ｏ回路２６に接続されている。このＩ／Ｏ回路２６には、各種データを記憶するＲＯＭ／ＲＡＭメモリ（ＭＥＭ）２７を備えるＣＰＵ２８，測定開始指令やその他の操作・設定を行うための外部信号入力部２９および体重値を表示する第２表示部３０が接続されている。なお、前記重量センサ２２，重量信号増幅器２３，平滑回路２４およびＡ／Ｄ変換器２５は、本発明における体重測定手段に相当する。
【００２８】
また、前記載せ台７上に配設される電極５，６は、それら電極５，６間に５０ＫＨｚから１００ＫＨｚ程度の高周波交流の定電流Ｉ２を印加する交流電流供給回路（本発明における信号送信手段に相当する。）３１に接続されている。前記交流電流供給回路３１は、非反転入力端子に一定交流電圧Ｖ２が印加されて定電流Ｉ２を出力する演算増幅器３２と、この演算増幅器３２の反転入力端子に接続され、前記演算増幅器３２から定電流Ｉ２が出力されるように回路電流を制限する参照抵抗Ｒｓ３３とにより構成されている。また、前記演算増幅器３２の非反転入力端子は、アナログスイッチＡＳ３を介して前記一定交流電圧Ｖ２を供給する電源（図示省略）と、アナログスイッチＡＳ４を介してアースとに接続されており、前記アナログスイッチＡＳ３，ＡＳ４の開閉によって前記電源またはアースのいずれか一方に接続するようにされている。なお、これらアナログスイッチＡＳ３，ＡＳ４は、前記Ｉ／Ｏ回路２６によって開閉制御が行われる。
【００２９】
また、前記演算増幅器３２の反転入力端子−電極５間および前記演算増幅器３２の出力端子−電極６間にそれぞれアナログスイッチＡＳ５，ＡＳ６が配設されている。また、これらアナログスイッチＡＳ５，ＡＳ６は、前記アナログスイッチＡＳ３，ＡＳ４と同様に前記Ｉ／Ｏ回路２６によって開閉が制御される。
【００３０】
図４には、身体の等価回路のインピーダンスの接続状態を説明する説明図が示されている。身体の等価回路は、電極５から電極６へ電極５と足裏面の接触インピーダンスを含む脚部インピーダンスＲａ，下内臓部インピーダンスＲ１，電極６と左足表面の接触インピーダンスを含む脚部インピーダンスＲｂを通して電流が流れ、電極２ａ，２ｂから電極３ａ，３ｂへ接触インピーダンス，腕部インピーダンスＲｃ，上内臓部インピーダンスＲ２，腕部インピーダンスＲｄ，接触インピーダンスを通して電流が流れ、前記下内臓部インピーダンスＲ１の両端と上内臓部インピーダンスＲ２の両端とがそれぞれ体の縦方向の胴部インピーダンスＲｅ，Ｒｆを通して電流が流れるようになっている。なお、前記腕部インピーダンスＲｃ，上内臓部インピーダンスＲ２および腕部インピーダンスＲｄからなる体内インピーダンスすなわち体内仮想点Ｐ，Ｑ間が本発明における測定対象部に相当する。
【００３１】
このように構成される体内脂肪測定装置１においては、被験者が前記携帯式測定部４に個人データを入力し、１対の電極をそれぞれ両手に接触させるようにその携帯式測定部４を握持した状態で、前記載せ台７上の電極５，６に左右両足をそれぞれ接触させるように身体を乗せて、設定値入力部９より体内脂肪量測定開始信号を入力すれば体内脂肪量測定が開始される。
【００３２】
前記体内脂肪量の測定に際しては、まず前記載せ台７にかかる重量（体重）が重量センサ２２にて測定され、この重量センサ２２から出力される重量信号が前記重量信号増幅器２３にて増幅され、前記平滑回路２４にて平滑化された後、前記Ａ／Ｄ変換器２５にてデジタル化されてＩ／Ｏ回路２６を経てＣＰＵ２８に体重値として送信されるとともに、第２表示部３０にて表示される。
【００３３】
前記ＣＰＵ２８に送信された体重値のデジタル値は、８ビットのアスキーコードに変換されて送信データにされる。この送信データは、例えば体重値が４桁である場合、４桁分の数値がアスキーコードに変換され、各数値は８ビットコードの頭にスタートビット、終わりにパリティビットとストップビットが加えられ１１ビット構成とされ、さらに４桁の数値桁の前後に１１ビットのスタートテキストコード（ＳＴＸ）とエンドテキストコード（ＥＴＸ）が付けられ、合計６桁、６６ビットのデータ構成にされている。
【００３４】
次に、前記床置き式測定部８により得られた体重値を携帯用測定部４に送信する方法について説明する。前記体重値が測定され、送信データが作成された時点で前記Ｉ／Ｏ回路２６より前記アナログスイッチＡＳ５，ＡＳ６が閉（ＯＮ）状態にされ、その後前記送信データに応じて前記アナログスイッチＡＳ３，ＡＳ４の開閉（ＯＮ・ＯＦＦ）が制御される。なお、前記体重値が携帯用測定部４に送信されるまでは、アナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２は開（ＯＦＦ）状態にされ、身体の等価回路と前記定電流供給回路１１とが電気的に絶縁状態にされている。
【００３５】
前記アナログスイッチＡＳ３，ＡＳ４の開閉により、両足にそれぞれ接触される前記電極５，６間への高周波交流電流Ｉ２の印加が調整される。すなわち、前記送信データは０，１で構成されており、０を送信する際には一定時間ｔ（ｍｓｅｃ）の間アナログスイッチＡＳ３を開（ＯＦＦ）状態にし、アナログスイッチＡＳ４を閉（ＯＮ）状態にして電極５，６間に高周波交流電流信号Ｉ２を印加させないようにし、１を送信する際には一定時間ｔ（ｍｓｅｃ）の間アナログスイッチＡＳ３を閉（ＯＮ）状態にし、アナログスイッチＡＳ４を開（ＯＦＦ）状態にして電極５，６間に高周波交流電流信号Ｉ２を印加させるようにする。
【００３６】
このように前記電極５，６に高周波交流電流Ｉ２を印加すると、身体内の下内臓部インピーダンスＲ１を流れる電流は、縦方向の胴部インピーダンスＲｅ，Ｒｆが断面方向のインピーダンスに比べて小さいため、上内臓部インピーダンスＲ２に流れて、その上内臓部インピーダンスＲ２の両端に電圧を発生させる。この上内臓部インピーダンスＲ２の両端に発生する電圧が、前記携帯式測定部４内の高入力抵抗差動増幅回路１２によって測定される。
【００３７】
図５は、前記送信データを受信して体重値に変換する手順を説明する説明図である。前記送信データ（図５（ａ））に対応して一定時間ｔ（ｍｓｅｃ）毎にアナログスイッチＡＳ３，ＡＳ４の開閉が制御されて、電極５，６への高周波交流電流Ｉ２の印加が調整される。前記高周波交流電流Ｉ２により上内臓部インピーダンスＲ２の両端に発生する電圧の電圧波形（図５（ｂ））が前記高入力抵抗差動増幅回路１２にて測定される。前記高入力抵抗差動増幅回路１２にて測定された電圧は、前記整流回路（ＲＥＣ）１３に入力されて直流化され（図５（ｃ））、続いて前記平滑回路（ＦＩＲ）１４に入力されて平滑化される（図５（ｄ））。この平滑回路１４で平滑化された信号は、前記コンパレータ（ＣＭＰ）１６に入力され、予め設定されている閾値Ｖｓとの比較によりパルス化されて（図５（ｅ））、前記Ｉ／Ｏ回路１７を通してＣＰＵ１９に入力される。このＣＰＵ１９によって、前記パルス化された信号がシリアルのビット信号に復調されて（図５（ｆ））、体重値に変換される。
【００３８】
前記ＣＰＵ１９は、コンパレータ１６からＳＴＸが入力されると送信データの入力が開始されたことを認識し、コンパレータ１６からＥＴＸが入力されると送信データの入力が完了したことを認識して、数値桁のビット信号を体重値に変換するようにされている。
【００３９】
次に、携帯式測定部４による体内インピーダンス値の測定方法について説明する。前述のように床置き式測定部８から送信される体重値を受信すると、前記Ｉ／Ｏ回路１７によってアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２が閉（ＯＮ）状態にされ、前記定電流供給回路１１から両手にそれぞれ接触されている電極２ａ，３ａ間に一定電流Ｉ１が印加される。なお、前記床置き式測定部８のアナログスイッチＡＳ５，ＡＳ６は、前記体重値の送信が完了した時点で開（ＯＦＦ）状態にされ、身体の等価回路と前記高周波交流電流回路３１とが電気的に絶縁状態にされている。
【００４０】
前記電極２ａ，３ａ間、すなわち両手間に一定電流Ｉ１が印加されると、前記腕部インピーダンスＲｃ，上内臓部インピーダンスＲ２および腕部インピーダンスＲｄからなる体内インピーダンスすなわち体内仮想点Ｐ，Ｑ間（図４参照）に電圧が発生し、この電圧が前記高入力抵抗差動増幅回路１２にて測定される。こうして前記高入力抵抗差動増幅回路１２にて測定された電圧は、前記整流回路（ＲＥＣ）１３に入力されて直流化され、続いて前記平滑回路（ＦＩＲ）１４に入力されて平滑化される。この平滑回路１４にて平滑化された電圧信号は、前記Ａ／Ｄ変換器１５に入力されてデジタル化され、Ｉ／Ｏ回路１７を経てＣＰＵ１９に入力される。
【００４１】
前記ＣＰＵ１９によって、前記体内仮想点Ｐ，Ｑ間（図４参照）に発生した電圧値および電極２ａ，３ａ間に印加された一定電流値Ｉ１を用いて体内インピーダンス値が演算され、さらに、この体内インピーダンス値，体重値および個人データを用いて体内脂肪量が演算される。
【００４２】
こうして演算された体内脂肪量は、前記携帯式測定部４の第１表示部１０に出力されて、デジタル数値で表示される。また、この第１表示部１０には、床置き式測定部８により測定されて送信された体重値もデジタル数値で表示されている。なお、前記体内脂肪量に代えて体脂肪率を演算させて表示させるようにしてもよく、体内脂肪量および体脂肪率の両方を演算させて表示させるようにしてもよい。また、前記第１表示部１０では、体内脂肪量，体脂肪率，体重値，個人データを全て同時に表示させてもよく、切替ボタンなどにより切り替えるようにしてそれぞれを表示させるようにしてもよい。
【００４３】
図６には、携帯式測定部４のＣＰＵ１９および床置き式測定部８のＣＰＵ２８によるアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ６のＯＮ・ＯＦＦ制御を説明する説明図が示されている。
【００４４】
前記床置き式測定部８はＣＰＵ２８により体重値を送信データに変換して送信する送信モードＭ１と休みモードＭ２とにそれぞれ一定時間Ｔ毎に切換えられるように設定されており、前記携帯式測定部４はＣＰＵ１９により前記送信モードＭ１に対応する受信モードＭ３と前記休みモードＭ２に対応する測定モードＭ４とに切換えられるように設定されている。これら各モードは床置き式測定部８が主に、携帯式測定部４が従となって実行される。
【００４５】
前記床置き式測定部８では、被験者が載せ台７に乗っている間体重測定が常時行われて前記送信モードＭ１と休みモードＭ２とが自動的に繰り返される。すなわち、電源がＯＮされると体重を測定しながら、送信モードＭ１と休みモードＭ２が繰り返される。この送信モードＭ１は、予め設定される待機時間Ｔ１が経過するまで全てのアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ６がＯＦＦ状態にされ、その後アナログスイッチＡＳ５，ＡＳ６がＯＮ状態にされ設定時間（送信時間）Ｔ２が経過するまで保持される。前記アナログスイッチＡＳ５，ＡＳ６がＯＮ状態の間に、前述のようにアナログスイッチＡＳ３，ＡＳ４のＯＮ・ＯＦＦの切換えが行われて送信データの送信が行われる。前記送信時間Ｔ２の経過後、前記待機時間Ｔ１が経過すると休みモードＭ２に切換えられ、これら待機時間Ｔ１および休みモードＭ２の間アナログスイッチＡＳ３〜ＡＳ６がＯＦＦ状態にされる。
【００４６】
前記携帯式測定部４では、測定開始信号が入力されると受信モードＭ３に設定され前記床置き式測定部８からの送信データを待ち、前記送信データのＳＴＸにより送信データの受信を開始し、送信データのＥＴＸにより送信データの受信を終了する。この送信データの受信終了後、待機時間Ｔ１が経過した時点で測定モードＭ４に切換えられる。前記測定モードＭ４に切換えられて待機時間Ｔ３後にアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２のみがＯＮ状態にされ、設定時間（測定時間）Ｔ４が経過するまで保持される。前記アナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２がＯＮ状態の間、被験者の両手間に一定電流Ｉ１が印加され、体内インピーダンスが測定される。この体内インピーダンス測定の終了後、前記測定時間Ｔ４の経過後に前記アナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２がＯＦＦ状態にされ、再び待機時間Ｔ３の経過後に受信モードＭ３に切換えられる。
【００４７】
このようにアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ６のＯＮ・ＯＦＦ制御を行うことにより、身体の等価回路を体重値の送信と、体内インピーダンスの測定とに用いることができる。また、送信モードＭ１および測定モードＭ４の前後にアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ６を全てＯＦＦ状態にする待機時間Ｔ１，Ｔ３を設定し、定電流Ｉ１と高周波交流電流Ｉ２とが同時に付加されないようにして正確な信号が読み取れるようにされている。
【００４８】
こうして一定時間Ｔ毎に送信される体重値および測定される体内インピーダンスを用いて体内脂肪量または体脂肪率が演算され、この体内脂肪量または体脂肪率と体重値とが前記第１表示器１０に表示される。前記送信モードＭ１において、例えば被験者が載せ台７から降りるなど一定時間以上体重値の入力がなければ体内脂肪量の測定が終了する。なお、前記体重値は安定検出が行われており、体重値が安定しかつ規定以上の大きさであれば、前記測定モードＭ２で得られた体内インピーダンスおよび個人データを用いて体内脂肪率が演算される。
【００４９】
本実施例によれば、前記送信モードＭ１と休みモードＭ２とは切換え間隔Ｔが０．１ｓｅｃに設定されている。すなわち、交流電流Ｉ２の周波数を５０ＫＨｚとし、一周期２０μｓｅｃ、１ビットのＯＮ，ＯＦＦの時間間隔ｔを１ｍｓｅｃとすると、１ビットは交流信号を１ｍｓｅｃ／２０μｓｅｃ＝５０周期分含む。したがって、前記送信データ（体重値数値が４桁）が６６ビットなので１バッチデータを送信するのに要する送信時間Ｔ２は、６６ｍｓｅｃである。また、送信モードＭ１の待機時間Ｔ１および測定モードＭ４の待機時間を１７ｍｓｅｃに、測定時間Ｔ４を６６ｍｓｅｃにすれば、０．１ｓｅｃ毎に送信モードＭ１と休みモードＭ２とが切換えられる。なお、前記待機時間Ｔ１，Ｔ２および測定時間Ｔ４は、任意に設定できるとともに、送信モードＭ１と休みモードＭ２とは切換え間隔Ｔは必ずしも一致させる必要はない。また、前記送信時間Ｔ２は、交流電流Ｉ２の周波数に応じて変更できる。
【００５０】
本実施例によれば、被験者に電流を印加して生じる電圧を携帯式測定部４が測定することにより、床置き式測定部８から体重値が送信されるように構成されているため、従来の体内脂肪量測定装置に備えられるような携帯式測定部４と床置き式測定部８とを連結するケーブル等が不要となり簡易な構成とすることができる。また、従来の無線通信により体重値の送信が行われる体内脂肪量測定装置の問題点に挙げられるように、他の電子機器からのノイズを受けることがなく、床置き式測定部８と携帯式測定部４との対向配置上の制限がないので、測定時の取り扱いが容易であるという効果も奏する。
【００５１】
また、本実施例によれば、１つの高入力抵抗差動増幅回路１２で体重値に相当する送信データの受信と、体内インピーダンス値を演算するための電圧の測定とを行うことができ、それぞれの機能を有する回路を設ける必要がないため、携帯式測定部４を小型化できるとともにコストダウンを図ることができる。さらに、測定された体重値および体内脂肪量または体脂肪率を手元（携帯式測定部４）で表示させることができるため、各測定値を読み取りやすいという効果を奏する。
【００５２】
本実施例においては、送信データ送信時にアナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２がＯＦＦ状態になるように構成されているが、前記アナログスイッチＡＳ１，ＡＳ２のいずれか一方が設けられてＯＦＦ状態になるようにされてもよい。また、体内インピーダンス測定時にはアナログスイッチＡＳ５，ＡＳ６がＯＦＦ状態になるように構成されているが、前記アナログスイッチＡＳ５，ＡＳ６のいずれか一方が設けられてＯＦＦ状態になるようにされてもよい。
【００７０】
前記実施例においては、前記携帯式測定部４に時計や歩数計，心拍数，血圧などの種々の健康に関わる身体データの測定機能を持たせることができ、常に持ち歩くことも可能である。例えば、図７（ａ）（ｂ）には前記携帯式測定部４の機能を持たせた腕時計８０の斜視図（ａ）および裏面図（ｂ）が示されている。前記腕時計８０は、本体（またはバンド）の表裏にそれぞれ１対の電流印加用電極８１，８１および電圧測定用電極８２，８２が装着されている。この腕時計を腕に装着し、他方の手で前記本体表面の電流印加用電極８１，電圧測定用電極８２を押さえ付け、本体裏面の電流印加用電極８１，電圧測定用電極８２を腕に密着させるようにして、前記床置き式測定部８上に乗れば前記実施例と同様の作用効果が得られる。また、前記携帯式測定部４は、特開平１１−７００９２号公報に記載のようなカード型のものであってもよい。この場合は、容易に身につけて持ち運びができる上に、前記カード型の携帯式測定部４の電極をつかんだ状態で、床置き式測定部８に乗れば、前記実施例と同様の効果が得られる。
【００７１】
前記実施例においては、体重値および体内インピーダンスを表す０，１ビットからなる送信データを一定時間ｔ毎に交流電流Ｉ２，Ｉ３の印加を調整して送信するＰＣＭ方式が採用されているが、これに限らず、例えば図８に示されるように数値０〜９までを予め定めたそれぞれの数値に対応した長さの時間ｔ０，ｔ１，・・・ｔ９だけアナログスイッチＡＳ３またはアナログスイッチＡＳ７をＯＮ状態にし、アナログスイッチＡＳ４またはアナログスイッチＡＳ８をＯＦＦ状態にして、また数値桁の間を表すためとして予め定めた長さの時間ｔｄだけアナログスイッチＡＳ３またはアナログスイッチＡＳ７をＯＦＦ状態にし、アナログスイッチＡＳ４またはアナログスイッチＡＳ８をＯＮ状態にして交流電流の印加を調整し、これによって上内臓部インピーダンスＲ２に発生する電圧を読み取ってパルス化し、そのパルスの長さを認識して数値化する方法が採用されてもよい。また、０のビットを１０ＫＨｚ、１のビットを５０ＫＨｚとして、それぞれを読み取り側で０，１に復調して得られるように、２種類の周波数信号に対応させて送信する方法が採用されてもよい。
【００７２】
前記実施例においては、電極５，６に交流電流供給回路３１から交流電流が印加されて体重値および体内インピーダンス値に相当する送信データが送信されるように構成されているが、前記交流電流に変えて定電圧を前記電極５，６に印加するようにしても、各送信データを送信することが可能である。この場合、前記上内臓部インピーダンスＲ２に発生する電圧は、各電極５，６と体表面との接触インピーダンス値によって異なるが体重値信号はＣＰＵ１９への入力時でコンパレータ１６で正しくパルス化されればよい。このため、前記高入力抵抗差動増幅器１２にある程度以上のゲインをもたせておけば、送信データに相当する交流電流を印加した際の上内臓部インピーダンスＲ２に発生する電圧が接触インピーダンス値の違いによって増減し、コンパレータ１６への入力信号が小さくなった場合であっても閾値Ｖｓより高ければ正しいパルス信号に変換される。
【００７３】
前記実施例においては、２つの電極間に定電流を印加し、体内仮想点Ｐ，Ｑ間の電圧を測定して体内インピーダンス値を算出する４端子法を採用しているが、これに限らず、２端子法もしくは２端子法を原理とする測定方法によって両手間インピーダンス値もしくは両足間インピーダンス値を算出するようにしてもよい。前記２端子法を原理とする測定方法とは、測定したい体内組織を挟む２箇所の身体末端組織に接触する電極間に電流を与える方法であって、まず電極と皮膚との間の接触インピーダンスと身体末端組織インピーダンスとの合計部分のみに電流を印加して接触インピーダンスと身体末端組織インピーダンスとの合計インピーダンスに発生する電圧Ｖａを測定し、続いて前記接触インピーダンスと身体末端組織インピーダンスと体内インピーダンスとの合計部分に電流を印加して発生する電圧Ｖｂを測定する。そして電圧Ｖｂ−Ｖａの演算により体内インピーダンスのみに発生する電圧を算出して、その値から体内インピーダンスを算出する方法である。なお、この場合においても前記電極間には電流に代えて電圧を与えるようにしてもよい。また、前記電極と皮膚との間の接触インピーダンスと身体末端組織インピーダンスとの合計インピーダンス、および接触インピーダンスと身体末端組織インピーダンスと体内インピーダンスとの合計インピーダンスが本発明における測定対象部に相当する。
【００７５】
また、前記実施例においては、体内脂肪量を測定する際には体重値を測定するように構成されているが、これに限らず、前記携帯式測定部４に伝達された体重値を記憶させて、体内脂肪量を測定する際にはその記憶させた体重値を用いて算出するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の第１実施例に係る体内脂肪測定装置を用いて被験者が体内脂肪量を測定する状態を説明する図である。
【図２】 図２は、第１実施例の体内脂肪測定装置の携帯式測定部を構成する回路図である。
【図３】 図３は、第１実施例の体内脂肪測定装置の床置き式測定部を構成する回路図である。
【図４】 図４は、身体の等価回路インピーダンスの接続状態を説明する説明図である。
【図５】 図５（ａ）〜（ｆ）は、送信データを受信して体重値に変換する手順を説明する説明図である。
【図６】 図６は、第１実施例の体内脂肪測定装置のアナログスイッチのＯＮ・ＯＦＦ制御を説明する説明図である。
【図７】 図７は、携帯式測定部の別態様を説明する説明図（ａ）（ｂ）である。
【図８】 図８は、送信データの送信方式の別態様を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 体内脂肪測定装置
２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，５，６ 電極
４ 携帯式測定部
７ 載せ台
８ 床置き式測定部
９ 設定値入力部
１０ 第１表示部
１１ 定電流供給回路
１２ 高入力抵抗差動増幅回路
１３ 整流回路
１４，２４ 平滑回路
１５，２５ Ａ／Ｄ変換器
１６ コンパレータ
１７ Ｉ／Ｏ回路
１８，２７ ＲＯＭ／ＲＡＭメモリ
１９，２８ ＣＰＵ
２０，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，３２ 演算増幅器
２２ 重量センサ
２３ 重量信号増幅器
２９ 外部信号入力部
３０ 第２表示部
３１ 交流電流供給回路
３３ 参照抵抗
８０ 腕時計
８１ 電流印加用電極
８２ 電圧測定用電極
Claims (2)
- 身体内の脂肪量を測定する体内脂肪測定装置において、
（ａ１）被験者の体重値を測定する体重測定手段および
（ａ２）前記体重測定手段により測定された体重値に相当する電流または電圧を被験者に印加する信号送信手段
を備える第１測定部と、
（ｂ１）前記被験者に一定の電流または電圧を印加する電源印加手段，
（ｂ２）この電源印加手段による電流または電圧の印加によって測定対象部に発生する電圧を測定する電圧測定手段，
（ｂ３）この電圧測定手段により測定された電圧に基づいて体内インピーダンス値を演算する体内インピーダンス演算手段，
（ｂ４）前記信号送信手段による電流または電圧の印加によって測定対象部に発生する電圧を測定する信号受信手段および
（ｂ５）この信号受信手段により測定された電圧を体重値に復調し、この復調された体重値と前記体内インピーダンス演算手段により演算された体内インピーダンス値とに基づいて体内脂肪量または体脂肪率のうちの少なくともいずれか一方を算出する演算手段
を備える第２測定部よりなり、
前記電圧測定手段と信号受信手段とを１つの発生電圧測定回路で兼用することを特徴とする体内脂肪測定装置。 - 前記第２測定部は、前記被験者の身に着けて持ち運び可能で、前記体内脂肪量または体脂肪率と共に種々の健康に関わる身体データの測定機能を有する携帯式測定部である請求項１に記載の体内脂肪測定装置。
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