WO2001024694A1

WO2001024694A1 - Instrument de mesure de la graisse corporelle

Info

Publication number: WO2001024694A1
Application number: PCT/JP2000/006816
Authority: WO
Inventors: Toru Kohashi; Kenji Mitao
Original assignee: Yamato Scale Co., Ltd.
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2001-04-12
Also published as: JP2001104271A; CN1182814C; EP1138258A1; EP1138258A4; HK1042643A1; DE60019551T2; EP1138258B1; CN1327375A; US6567692B1; DE60019551D1; JP4357049B2

Description

明細書

体内脂肪測定装置技術分野

本発明は、人体の体内における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。背景技術

人体の体内組織は、筋肉、骨、脂肪などからなっており、脂肪成分が多い場合と筋肉成分が多い場合とではインピーダンスの値が異なり、脂肪成分が多いほどインピーダンスが大きく、水分を多く含む成分が多いほどインピーダンスが小さくなるという特質を有している。この特質を利用して、体内組織中の脂肪量を求める際には、左右の手足の指先、足の裏など身体末端部の皮膚面に電極を設置し、この電極に対して数 1 O K H zから 1 0 O K H z程度の周波数を持つ交流電流または電圧を印加して身体末端部に挟まれた体内組織のインピーダンスを測定し、求めたインピーダンスの値と年齢、性別、身長などの個人デ一夕とから体内脂肪量を演算する方法が採られている。

近年では、体内組織中の脂肪量が健康管理上の一つの判断指標とされ、一般の人々にも大きな関心が持たれており、一般家庭や個人用の体内脂肪測定装置に対する需要が高まっている。このような背景から、価格的にも操作的にも手軽に脂肪量を測定できる体内脂肪測定装置が種々開発され、販売されてきている。

従来の体内脂肪測定装置としては、 2端子法（ 2電極法）または 4端子法（4電極法）と呼ばれる測定方法を用いて、電極が装着された身体末端間インピーダンスまたは身体末端部の組織を除外した体内組織インピーダンスを簡易的に測定して、体内組織中の脂肪量を測定するようにしたものが一般的である。

図 9には、従来の 2端子法を用いた体内脂肪測定装置における体内組織インピーダンスの測定原理図（ a ) とその測定原理を説明する回路図（ b ) とが示されている。この体内脂肪測定装置 1 0 0は、上面に 2つの電極 1 0 1 a , 1 0 1 bが配設されて構成されている。これら 2つの電極 1 0 1 a， 1 0 1 bは、定電流回路 1 0 2に接続され、それら電極 1 0 1 a， 1 0 1 bを被験者が片足ずつ踏むことにより、前記定電流回路 1 0 2から定電流 I cが被験者に供給される。この定電流回路 1 0 2は、定電流 I cを出力する演算増幅器 1 0 3 と、この演算増幅器 1 0 3から定電流 I cが出力されるように回路を制御する既知値 R s を有する参照抵抗 1 0 4とにより構成されている。また、前記電極 1 0 1 a， 1 0 1 bは、電圧測定回路 1

0 5に接続されており、この電圧測定回路 1 0 5により前記定電流

1 c を印加した状態で電極 1 0 1 a， 1 0 1 b間に発生した電圧 V が測定される。ここで、前記電圧測定回路 1 0 5は、前記電極 1 0 1 a , 1 0 1 bから得られる電圧信号に基づきそれら電極 1 0 1 a , 1 0 l b間に発生した電圧 Vを出力する演算増幅器 1 0 6 と、この演算増幅器 1 0 6の入力抵抗 1 0 7 a , 1 0 7 bと負帰還回路の抵抗 1 0 8とにより構成されている。

このように構成される体内脂肪測定装置 1 0 0においては、身体末端間インピーダンスを Z oとし、電極 1 0 1 a， 1 0 l bと被験者の足皮膚面との接触インピーダンスをそれぞれ R X 1 , R Y 1 とすると、これらインピーダンス Z o , R X 1 , R Y 1および定電流 I c、電圧 Vの間には次式の関係が成り立つ。

(R X l + Z o + R Y l ) · I c = V

すなわち、 Z o + R X l + R Y 2 =V/ I c

ここで、接触インピーダンスの値 R X 1 と RY 1の和（R X 1 + R Y 1 ) が身体末端間ィンピーダンス Z oに比べて非常に小さいものとする、言い換えれば Z O + R X 1 + RY 2 Z oとすると、身体末端間インピーダンス Z oを求めることができる。

こうして求められた身体末端間インピーダンス Z oと、予め体内脂肪計測装置 1 0 0に入力される被験者の年齢、性別、身長などの個人データとを用いて演算を行うことにより、体内の脂肪量を算出することができる。なお、前記身体末端間インピーダンス Z oは、身体末端周辺組織ィンピーダンスと体内組織ィンピーダンスとが合成されたものである。

次に、従来の 4端子法を用いた体内脂肪測定装置について説明する。図 1 0には、この 4端子法による体内脂肪測定装置における体内組織インピーダンスの測定原理図（ a) とその測定原理を説明する回路図（ b) とが示されている。この体内脂肪測定装置 1 1 0においては、上面に 4つの電極 l l l a， 1 1 1 b, 1 1 2 a , 1 1 2 bが配設されており、被験者が一方の足で電極 1 1 1 a , 1 1 2 aを踏み、他方の足で電極 1 1 1 b， 1 1 2 bを踏むようにされている。前記電極 1 1 1 a , 1 1 1 bは、定電流回路 1 1 3に接続されており、それら電極 1 1 1 a , 1 1 1 bを被験者が片足ずつ踏むことにより、前記定電流回路 1 1 3から定電流 I dが被験者に供給される。

一方、前記電極 1 1 2 a， 1 1 2 bは、電圧測定回路 1 1 4に接続されており、前記定電流 I dを印加した状態で電極 1 1 2 a , 1 1 2 b間に発生した電圧 Vが測定される。ここで、前記定電流回路 1 1 3は、定電流 I dを出力する演算増幅器 1 1 5 と、この演算増幅器 1 1 5から定電流 I dが出力されるように回路を制御する既知値 R s を有する参照抵抗 1 1 6 とにより構成されている。一方、前記電圧測定回路 1 1 4は、前記電極 1 1 2 a , 1 1 2 bから得られる電圧信号に基づき電極 1 1 2 a , 1 1 2 b間に発生した電圧 Vを出力する演算増幅器 1 1 7 と、この演算増幅器 1 1 7の入力抵抗 1 1 8 a , 1 1 8 bと、負帰還回路の抵抗 1 1 9 とにより構成されている。

このように構成される体内脂肪測定装置 1 1 0においては、測定したい体内組織インピーダンスを Z i とし、電極 1 1 1 a , 1 1 1 b， 1 1 2 a , 1 1 2 bと被験者の足皮膚面との接触インピーダンスをそれぞれ R X 1， R Y 1， R X 2 , R Y 2 とすると、前記演算増幅器 1 1 7の入力抵抗 1 1 8 a， 1 1 8 bの抵抗値を前記接触ィンピーダンス R X 2， R Y 2に比べて十分大きい値に設定することにより、電極 1 1 1 a， 1 1 1 間に供給される定電流 I dが演算増幅器 1 1 7の方に流れ込むことがなく、また前記接触インピーダンス R X 2 , RY 2が変化しても演算増幅器 1 1 7の増幅率に影響を与えることがない。したがって、前記電圧測定回路 1 1 4により、体内の仮想交点 P， Q間に発生した電圧、すなわち接触インピーダンスと身体末端周辺組織インピーダンス分が除かれた体内組織インピーダンス Z i の両端に発生した電圧 Vを測定することができる。こうして得られた電圧 Vと既知の定電流値 I dを用いて、式 Z i = V/ I dを演算することで、接触ィンピ一ダンスと身体末端周辺組織ィンピ一ダンスとに影響されない体内組織ィンピ一ダンス Z i を求めることができる。前記身体末端周辺組織ィンピ一ダンスについて、特に組織に関節を含む場合は被験者の体脂肪に関係なく関節部が大きなインピーダンス値を持っているので、測定時には身体末端部周辺の組織ィンピーダンスは除外して測定する必要がある。

こうして求められた体内組織インピーダンス Z i と、予め体内脂肪計測装置 1 1 0に入力される被験者の年齢、性別、身長などの個人デ一夕とを用いて演算を行うことにより、体内の脂肪量を算出することができる。

また、本願発明に関連する先行技術として、特開平 7 — 7 9 9 3 8号公報および特表平 1 0— 5 1 0 4 5 5号公報には、前記 4端子法を用いて体内の特に内臓部に属するインピーダンスを測定してそのインピーダンス値を用いて脂肪量を測定する体内脂肪測定装置が提案されている。図 1 1 には、これら先行技術に係る体内脂肪測定装置における内臓部組織ィンピーダンス Z j の測定原理図が示されている。

この体内脂肪測定装置 1 2 0においては、被験者の両手両足にそれぞれ 1対ずつ密着させる合計 8個の電極 E ₂， E 3 , Ε ₄， Ε ₅ , Ε ₆ , Ε ₇， Ε ₈が設けられており、一方の電極 Εい Ε 3 , Ε ₅， Ε ₇は定電流回路に接続され、他方の電極 Ε ₂， Ε ₄， Ε ₆， Ε ₈ は電圧測定回路に接続されている。なお、これら定電流回路および電圧測定回路は、前述の 2端子法および 4端子法を用いた体内脂肪測定装置 1 0 0， 1 1 0のものと同一構成である。このように構成される体内脂肪測定装置 1 2 0においては、電極 E iと電極 Ε ₃との間に電流を印加し電極 E ₂と電極 E ₄との間の電圧を測定することで① Z！ + Z ₂の値が測定され、同様に電極 E ₅と電極 E ₇との間に電流を印加し電極 E ₆と電極 E ₈との間の電圧を測定することで② Z ₄ + Z ₅の値が測定され、電極 E iと電極 E ₅との間に電流を印加し電極 E ₂と電極 E ₆との間の電圧を測定することで③ Z j + Z j + Z ₄の値が測定され、電極 E ₃と電極 E ₇との間に電流を印加し電極 E ₄と電極 E ₈の間の電圧を測定することで @Z ₂ + Z j + Z ₅の値が測定される。これら測定結果に基づいて式（③十④ー（① +②） } / 2を演算することで内臓部組織ィンピーダンス Z j が求められる。そして、この内臓部組織インピーダンス Z j を用いて体内の脂肪量が演算される。

また、特公平 5— 4 9 0 5 0号公報には、体内組織インピーダンスと身体末端周辺組織ィンピーダンスとが合成をなす身体末端間のインピーダンスを測定し、測定されたインピーダンスを被験者の個人デ一夕とともに演算して体内脂肪量を求める体内脂肪測定装置が開示されている。

しかしながら、前述の図 1 0 に示される 4端子法を用いた体内脂肪測定装置 1 1 0では、被験者の両足間における接触インピーダンスおよび身体末端間に存在する全インピーダンスから身体末端周辺組織部を除いた体内組織部に発生する電圧を測定するようにされているため、電圧測定回路 1 1 3 を構成する演算増幅器 1 1 7、この演算増幅器 1 1 7の入力抵抗 1 1 8 a , 1 1 8 bおよび負帰還回路の抵抗 1 1 9が必要となり、装置構成が大掛かりであるとともに、配線、回路数も増えてコス卜アップが避けられないという問題点がある。

また、この 4端子法による従来の体内脂肪計測装置 1 1 0では、身体の 2点間から体内組織ィンピ一ダンス Z i を測定するために、 1つの測定点に一対（ 2つ）の電極（合計、 4つの電極）が必要になるとともに、各電極にそれぞれ配線、各種回路が接続されるため、装置構成が大掛かりで、コスト高になってしまうという問題点がある。

一方、前述の図 9 に示される 2端子法を用いた従来の体内脂肪計測装置 1 0 0では、接触ィンピーダンス R X 1， R Y 1 の和が身体末端間インピーダンス Z 0に比べて十分小さいことを前提条件にし、接触ィンピ一ダンス R X 1， R Y 1 を含めた身体末端間インピーダンス Z oを求めるようにされているが、皮膚表面にはその時々で量の異なる水分、その他の付着物が存在していることから、接触インピーダンス R X 1， R Y 1 の値が大 · 小に変化することになり、安定した正確な身体末端間ィンピ一ダンス Z oを求めるのが困難であるという問題点がある。また、前記身体末端間インピーダンス Z o には、身体末端部周辺の組織インピーダンスが含まれており、この値は被験者の体内脂肪量に関係なく、大きなインピーダンス値をもつことがある。したがって、正確な体内脂肪量を測定することができないという問題点がある。

また、前述の図 1 1 に示される内臓部組織ィンピーダンス Z j を測定する体内脂肪測定装置 1 2 0 においては、両手両足にそれぞれ 2個ずつ合計 8個の電極が必要であるため、配線、回路数も多く、装置構成が大掛かりでコスト高であるという問題点がある。また、例えば胴の横断面のィンピーダンスを測定する場合には、胴を挟んで対向する多くの電極を配置して、それら対向電極間で電圧を測定することになるが、この場合にも同様に 1測定点につき一対の電極が必要となるため、非常に多くの電極を配置する必要があり、配線、回路数も増えてコスト高になってしまうという問題点がある。

さらに、前記特公平 5— 4 9 0 5 0号公報に記載の体内脂肪測定装置では、体内脂肪量に関係なく大きな値をもつ身体末端周辺組織インピーダンスを含めた身体末端間インピーダンスを測定し、この身体末端間インピーダンスを用いて体内脂肪量を測定しているために、正確な体内脂肪量を得るのは困難であるという問題点がある。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、極めて簡易な構成で、各電極と被験者の皮膚面との間に発生する接触ィンピーダンスおよび身体末端部の組織ィンピ一ダンスを除いた体内組織ィンピーダンスを精度良く測定でき、これによつて体内の脂肪量を高い精度で測定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。発明の開示

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、

( a ) 身体表面の複数箇所にそれぞれ 1個または複数個接触される電極、

( b ) 前記電極に一定の電流または電圧を印加する電源回路、

( c ) 前記電源回路に接続する電極をそれら電極間に接触ィンピーダンスと身体末端周辺組織インピーダンスとが存在するように、またはそれら電極間に接触ィンピ一ダンスと身体末端周辺組織ィンピ一ダンスと体内組織ィンピーダンスとが存在するように切り替えて. 前記接触ィンピーダンスと身体末端周辺組織インピーダンスとが合成をなす値および接触ィンピーダンスと身体末端周辺組織ィンピーダンスと体内組織ィンピ一ダンスとが合成をなす値をそれぞれ測定するインピーダンス測定手段および

( d ) 前記インピーダンス測定手段より得られる測定値に基づいて体内組織インピーダンス値を演算する演算手段

を備えることを特徴とするものである。

本発明においては、電極が身体表面の複数箇所にそれぞれ 1個または複数個接触され、インピーダンス測定手段によって接触インピ一ダンスと身体末端周辺組織ィンピーダンスとが合成をなす値および接触ィンピーダンスと身体末端周辺組織インピーダンスと体内組織インピーダンスとが合成をなす値が測定され、これら測定値を用いて、前記演算手段により体内組織インピーダンス値のみが演算される。また、被験者の個人データ（年齢、性別、身長など）が予め入力されており、前記演算された体内組織ィンピーダンス値と前記個人データとを用いて既知の方法にて体内脂肪量（体内脂肪率）が算出される。

本発明によれば、電流または電圧を印加する電極の組み合わせを変えてインピーダンス測定を行っており、演算にて接触インピーダンスと身体末端周辺組織ィンピーダンスとの影響を完全に除去することができるため、被験者の体内脂肪量を反映した精度の高い体内組織インピーダンス値、更には最終的には体内脂肪量を算出することができる。また、体内に発生する電圧を測定するための電極および電圧測定回路が不要となるため、装置構成を簡易化でき、コストダウンを図ることができる。

本発明において、前記電極は、測定したい体内組織インピーダンスを挟む身体表面の一方と他方とにそれぞれ一対ずつ接触されるとともに、それら一方および他方における各対の電極が互いに近接され、前記インピーダンス測定手段によって前記一方または他方における各対の電極に電源回路が接続されてそれら電極間の接触インピ一ダンスと身体末端周辺組織ィンピーダンスとが合成をなす値が測定されるとともに、前記一方および他方における各電極のうちの 1 個ずつに前記電源回路が接続されてそれら電極間の接触ィンビーダンスと身体末端周辺組織ィンピ一ダンスと体内組織ィンピーダンスとが合成をなす値が測定され、それら測定値に基づいて前記演算手段により体内組織ィンピーダンス値が演算されるように構成するのが好ましい。

このようにすれば、前述と同様、接触インピーダンスと身体末端周辺組織ィンピ一ダンスとの影響を完全に除去することができるため、被験者の体内脂肪量を反映した精度の高い体内組織インピーダンス値を演算できるとともに、装置構成を簡易化できるためコストダウンを図ることができる。本発明において、前記電極は、測定したい体内組織インピーダンスを挟む身体表面の一方に 2個、他方に 1個接触されるとともに、前記一方に接触される 2個の電極が互いに近接され、前記インピーダンス測定手段によって前記一方における 2個の電極に前記電源回路が接続されてそれら電極間の接触ィンピーダンスと身体末端周辺組織ィンピ一ダンスとが合成をなす値が測定されるとともに、一方の電極のうちの 1個と他方の電極とに前記電源回路が接続されてそれら電極間の接触ィンピ一ダンスと身体末端周辺組織ィンピ一ダンスと体内組織ィンピーダンスとが合成をなす値が測定され、それら測定値に基づいて前記演算手段により体内組織ィンピーダンス値が演算されるように構成することもできる。

このようにすれば、従来の 4端子法を用いた体内脂肪測定装置と比較して必要な電極数を最小限に抑えることができるとともに、接触インピーダンスと身体末端周辺組織ィンピーダンスとの影響を完全に除去して体内組織ィンピーダンス値を演算できるという効果を奏する。

本発明において、前記電極は、両手両足部周辺表面にそれぞれ 1 個ずつ接触され、前記インピーダンス測定手段によって一方の手に接触される電極と一方の足に接触される電極とに電源回路が接続されてそれら電極間の接触ィンピーダンスと腕部組織ィンピーダンスと脚部組織ィンピーダンスと内臓部組織ィンピ一ダンスとが合成をなす値が測定され、また両手に接触される電極に電源回路が接続されてそれら電極間の接触ィンピーダンスと腕部組織ィンピーダンスとが合成をなす値が測定され、また両足に接触される電極に電源回路が接続されてそれら電極間の接触ィンピ一ダンスと脚部組織インピーダンスとが合成をなす値が測定され、それら測定値に基づいて前記演算手段により内臓部組織ィンピ一ダンス値が演算されるのが好ましい。

こうすることで、従来 8個の電極が必要とされていた内臓部組織ィンピーダンスの測定を 4個の電極で行うことができ、それに伴つて配線、回路数を減らすことができるため、装置構成の簡易化とコストダウンとを図ることができる。

本発明においては、さらに体重測定手段を備えるのが好ましい。このようにすれば、体内組織ィンピーダンスを用いて体内脂肪量を演算する際に必要とされるデータである体重値が同時に測定可能であり、最終的に得られる体内脂肪量の精度を向上させることができる。

本発明においては、前記体重測定手段による重量変化の過渡現象状態中に体重測定に並行して前記インピーダンス測定手段による電極間のィンピーダンスの測定が行われるのが好ましい。このようにすれば、被験者が電極に身体表面を接触させるようにして装置上に乗り込んだときには体重測定手段は振動的な状態となるが、正確なインピーダンス測定は可能な状態にあるため、正確な重量値が得られるまでに必要とされる時間を利用してインピーダンス測定を行うことができるので、測定に要する時間を短縮して、体重値（重量値）と体内脂肪量とを効率よく測定することができる。

本発明においては、前記体重測定手段による重量値の変動幅が大きく不安定状態にある場合には、前記体重測定手段による体重測定に並行して前記インピーダンス測定手段による電極間のインピーダンスの測定が行われるのが好ましい。こうすることにより、体重測定手段による重量値の過渡状態が安定するまでの時間を利用して、ィンピーダンス測定手段によつて電極間のィンピーダンスの測定を行うことができるため、ィンピーダンス測定に要するサイクル数が多くても、言い換えればインピーダンス測定のために時間が多くかかっても、体重値（重量値）と同時に体内脂肪量を測定するのに時間的な影響がでることがない。

本発明においては、前記体重測定手段による重量値の変動幅が小さく安定状態にある場合には、前記インピーダンス測定手段による電極間のィンピーダンスの測定が中止されるのが好ましい。通常、重量値が安定する頃には体内組織ィンピーダンスの演算に必要な測定値の取得は完了しており、重量値が安定した時点で電極間のィンピーダンスの測定を中止して前記測定値に基づいて体内組織インピ一ダンスの演算を行い、体重値と同時に体内脂肪量を出力することができる。このように、重量値が安定するまで電極間のインピーダンスの測定を行い、最新の測定値を用いて体内組織ィンピーダンスの演算を行うことができるため、最終的に得られる体内脂肪量の精度向上を図ることができる。

本発明においては、前記体重測定手段による重量値の変動幅が小さく安定状態にある場合には、前記ィンピーダンス測定手段による電極間のインピーダンスの測定を中止して、体重測定のみが行われるのが好ましい。このように継続的に体重測定を行うことにより、常に重量値が安定状態にあるかまたは不安定状態にあるかを検出することができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1実施例に係る体内脂肪計測装置の体内組織インピーダンス測定回路図（ a ) および被験者が電極を踏んだ状態を説明する図（ b ) である。

図 2は、第 1実施例における演算制御装置のブロック図である。図 3は、体重測定回路を付加した演算制御装置のプロック図である。図 4は、体脂肪と体重との測定シーケンスの一例を説明する説明図である。

図 5は、本発明の第 2実施例に係る体内脂肪測定装置の体内組織インピーダンス測定回路図（ a ) および被験者が電極を踏んだ状態を説明する説明図（ b ) である。

図 6は、本発明の第 3実施例に係る体内脂肪測定装置の体内組織インピーダンス測定回路図である。

図 7は、本発明の第 4実施例に係る体内脂肪測定装置の体内組織インピーダンス測定回路図（ a ) および体内の組織インピーダンスを説明する説明図（ b ) である。

図 8は、第 1〜第 3実施例の別態様を説明する説明図である。図 9は、従来の体内脂肪測定装置おける体内組織ィンピ一ダンスの測定原理図（ a ) およびその測定原理を説明する回路図（ b ) である。

図 1 0は、従来の体内脂肪測定装置おける体内組織インピーダンスの測定原理図（ a ) およびその測定原理を説明する回路図（ b ) である。

図 1 1は、従来の体内脂肪測定装置における内臓部組織インピーダンスの測定原理図である。発明を実施するための最良の形態次に、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。

図 1 ( a) には、本発明の第 1実施例に係る体内脂肪測定装置の体内組織ィンピーダンス測定回路図が示されている。

本実施例の体内脂肪計測装置 1 においては、上面に 2対（4つ）の電極 2 A， 2 B , 3 A, 3 Bが配置されており、これら電極 2 A, 2 B， 3 A， 3 Bは 1対ずつ被験者の両足で踏まれるように、言い換えれば電極 2 A, 3 Aがそれぞれ各足のかかと側で踏まれ、電極 2 B , 3 Bがそれぞれ各足の足先側で踏まれるようにされている。図 1 ( b) には、被験者がそれら電極 2 A， 2 B , 3 A, 3 Bをそれぞれ踏んだ状態を説明する図が示されている。被験者の両足が各電極 2 A, 2 B , 3 A, 3 Bに触れると、それら両足と各電極 2 A, 2 B , 3 A, 3 Bとの間にそれぞれ接触インピ一ダンス R _{2 A}， R _{2 B}， 3 A- R _{3 B}が生じる。ここで、両足のかかと側周辺組織ィンピーダンスを Z _{2 A}, Z _{3 A}とし、両足の足先側周辺組織インピーダンスを Z _{2 B}， Z _{3 B}とする。なお、これらかかと側周辺組織インピーダンスおよび足先側周辺組織ィンピーダンスが、本発明における身体末端周辺組織インピーダンスに相当する。また、体内の脂肪量として測定したい両足間（足の末端部周辺を除く）に存在する体内組織インピーダンスを Z i とする。

前記電極 2 B， 2 A, 3 A, 3 Bは、それぞれアナログスィッチ 4 ( 4 a ; 4 b , 4 c ; 4 d , 4 e ; 4 f ) を介して定電流回路（本発明における電源回路に相当する） 5に接続されている。この定電流回路 5は、非反転入力端子から電圧信号 Vが入力されて定電流 I を出力する演算増幅器 6と、この演算増幅器 6の反転入力端子に接続され、前記演算増幅器 6から定電流 Iが出力されるように回路電流を制限する参照抵抗 7 とにより構成されている。なお、この参照抵抗 7は、前記定電流 I を設定する安定な既知の値 R s を有している。

前記電極 2 A, 3 A, 3 Bは、それぞれアナログスィッチ 4 c， 4 e , 4 f を介して前記演算増幅器 6の出力端子に接続されている。また、電極 2 B , 2 A, 3 Aは、それぞれアナログスィッチ 4 a , 4 , 4 dを介して前記演算増幅器 6の反転入力端子に接続されている。さらに、前記演算増幅器 6の出力端子は後述する演算制御装置 8に接続されており、この演算制御装置 8内で前記演算増幅器 6 からの出力電圧 V (V i Va) が記憶され、それら出力電圧 V ( V に基づいて体内組織インピーダンス Z i が演算される。図 2には、前記演算制御装置 8の具体的構成を示すブロック図が示されている。この演算制御装置 8は、前記演算増幅器 6の出力端子に接続されるとともに、この演算増幅器 6から出力される交流電圧信号（数 Ι Ο ΚΗ ζ ) を直流化する整流回路 9 と、この整流回路 9に接続されて直流化された電圧信号を平滑化する口一パスフィル夕 1 0 と、この口一パスフィル夕 1 0に接続され、アナログ信号をデジタル化する AZD変換器 1 1 と、この AZD変換器 1 1からのデジタル信号を受ける I ZO回路 1 2 とを備え、この 1ノ〇回路 1 2には各種データに基づいて被験者の体内脂肪量を演算する C P U 1 3 と、被験者の個人データ（年齢、身長、体重、性別）を入力するためのキースィッチ 1 4と、体内脂肪量（体脂肪率）を表示する表示器 1 5とが接続されて構成されている。また、前記 C P U 1 3 には、各種データを記憶する ROMZR AMメモリ（以下、メモリという。） 1 6が接続されている。なお、本実施例の演算制御装置 8は本発明におけるインピーダンス測定手段に相当し、本実施例の C P U 1 3は本発明における演算手段に相当する。

前記 C P U 1 3は、前記演算増幅器 6から出力される出力電圧 V i〜V₄に基づいて、体内組織インピーダンス Z i を演算するとともに、この演算された体内組織インピーダンス Z i と前記キースイツチ 1 4から入力される個人データとに基づいて体内脂肪量（体脂肪率）を演算する。また、前記 C P U 1 3は、前記アナログスィッチ 4 a〜 4 f の ON · O F F制御信号を I ZO回路 1 2を通して、前記アナログスィッチ 4 a〜 4 f に出力するように構成されている。このように構成される体内脂肪測定装置 1 においては、被験者の両足が前記電極 2 A， 2 B, 3 A， 3 B上に置かれた状態で、前記 C P U 1 3の出力信号により順次アナログスィッチ 4 a〜 4 f が切り替えられて演算増幅器 6からの出力電圧ェ〜が演算制御装置 8に入力される。以下に、アナログスィッチ 4 a〜 4 f の ΟΝ · O F F制御および出力電圧 V i〜V₄について説明する。

' アナログスィッチ 4 e， 4 bのみを O N状態にして、演算増幅器 6の出力電圧を測定することによって、次式が得られる。

( R 3 A + Z 3 A + Z i + Z _{2 A} + R _{2 A}+ R s ) · I = V J -- (式 1 ) • アナログスィッチ 4 f , 4 aのみを ON状態にして、演算増幅器 6の出力電圧 V ₂を測定することによって、次式が得られる。

(R _{3 B}+ Z _{3 B} + Z i + Z _{2 B} + R _{2 B} + R s ) · Ι =ν₂·" (式 2 ) • アナログスィッチ 4 f ， 4 dのみを ON状態にして、演算増幅器 6の出力電圧 V₃を測定することによって、次式が得られる。

(R _{3 B}+ Z _{3 B}+ Z _{3 A}+ R _{3 B}+ R S ) · I =Vf (式 3 )

• アナログスィッチ 4 c， 4 aのみを〇 N状態にして、演算増幅器 6の出力電圧 V₄を測定することによって、次式が得られる。

(R _{2 A}+ Z _{2 A}+ Z _{2 B} + R _{2 B} + R s ) · I =V₄ (式 4 ) これら測定された出力電圧 V V ₂ , V ₃, v₄は、それぞれ一旦演算制御装置 8内のメモリ 1 6に記憶されるとともに、前記 C P U 1 3にてそれら測定電圧 V i， V ₂ , V 3 , V₄を用いて、体内組織インピーダンス Z i の演算が行われる。すなわち、上記（式 1 ) 〜（式 4 ) を用いて、（式 1 ) + (式 2 ) - { (式 3 ) + (式 4) } が演算される。なお、定電流 I の値は、 I = vZR sで表される。したがって、定電流 I の通電ルートが体内を通過する場合と足の裏面の電極間を経由する場合とで殆ど電流が通過する足の末端部の組織内容が変わらないと考えられるので、（（式 1 ) の Z _{3 A}) = ( (式 3 ) の Z _{3 A}) 、（（式 2 ) の Z _{3 B}) （（式 3 ) の Z _{3 B}；) 、（（式 1 ) の Z _{2 A}) = ( (式 4 ) の Z _{2 A}) 、 ( (式 2 ) の Z _{2 B}) = ( (式

4 ) の Z _{2 B}) が成り立つとすれば、

2 Z i · I = V！ + V ₂ - ( V 3 + V ₄)

故に、

Z i = { V！ + V ₂ - ( V 3 + V ₄) } / 2 I

の如く演算して、接触ィンピーダンスおよび身体末端間のィンピーダンスから身体末端部の組織ィンピーダンスを除いた体内組織ィンピーダンス Z i のみを求めることができる。

続いて、前記 C P U 1 3 内で前記体内組織ィンピーダンス Z i および予め入力された個人データに基づいて、既知の演算方法で体内の脂肪量（および体脂肪率）が求められる。こうして、得られた体内の脂肪量（および体脂肪率）が前記 I 〇回路 1 2 を経て表示器 1 5に表示され、被験者に伝達される。

本実施例によれば、接触インピーダンス R _{2 A}， R _{2 B}， R a A. R _{3 B}および身体末端周辺組織インピーダンス Z _{2 A}, Z 3 A- Z _{2 B}， Z _{3 B}を除いて、安定した正確な体内組織ィンピーダンス Z i のみが求められるため、最終的に精度の高い体内の脂肪量（および体脂肪率）を測定することができる。

また、本実施例によれば、演算増幅器 6の出力電圧 V i V に基づいて体内組織ィンピーダンス Z i が求められるため、従来必要とされている電圧測定回路が不要となり、装置構成を簡易化することができ、コストダウンを図ることができる。

本実施例において、前記演算制御装置 8は体内の脂肪量のみを測定可能な構成とされているが、図 3に示されるように前記ローパスフィル夕 1 0 — A/D変換器 1 1間にアナログスィッチ 1 7 aを設け、このアナログスィッチ 1 7 aの後段にアナログスィッチ 1 7 b を介して体重測定回路（本発明における体重測定手段に相当する。） 1 8を連結し、体内脂肪量と同時に体重を測定可能な構成にしても良い。なお、この場合は、キースィッチ 1 4により個人データとして体重値を入力する必要がない。なお、この図 3に示される例では、体重測定回路 1 8が、重量センサ（本実施例ではロードセル） 1 9 Aと、演算増幅器 1 9 Bと、体重測定用ローパスフィル夕 1 9 Cとを備える構成とされている。すなわち、重量センサ 1 9 Aの出力信号が、演算増幅器 1 9 Bで増幅されて、体重測定用口一パスフィル夕 1 9 Cを通って平滑化され、前記 AZD変換器 1 1、 I ZO回路 1 2を経て C P U 1 3に入力される。なお、前記 C P U 1 3には、重量値が安定状態にあると判断するための重量変化量境界値 W a、重量値が不安定状態にあると判断するための重量変化量境界値 Wb (但し、 Wb >W aに設定する）および体脂肪率を表示するための最低重量値 W cがそれぞれ設定されている。

図 4には、前記演算制御装置 8 ' による体脂肪と体重との測定シ一ケンスの一例を説明する説明図が示されている。この測定シーケンスに基づき前記演算制御装置 8 ' 内の C P U 1 3において、表示器 1 5、 A ZD変換器 1 1および各アナログスィツチ 1 7 a， 1 7 b , 4 a〜 4 f の ON · 〇 F F制御が実行される。なお、この測定シーケンスは、上段から順に表示器 1 5に表示される表示内容、 A ZD変換器 1 1のサンプリング周期、アナログスィッチ 1 7 b， 1 7 a , 4 a〜 4 f の〇 Ν状態をそれぞれ表している。

図 4中記号 W (Wi〜W₉) は、 AZD変換器 1 1が重量信号をサンプリングしている周期を表している。また、記号 I ( I i〜 I ₄) は、 AZD変換器 1 1が前記演算増幅器 6からの出力電圧信号（V i〜V ₄) をサンプリングしている周期を表している。

前記重量センサ 1 9 Aの出力信号（アナログ重量値）は、前記増幅器 1 9 Bおよび体重用ローパスフィル夕 1 9 Cを経て A Z D変換され 1ノ〇回路 1 2へ入力されるが、新たに順次入力される重量値と以前に入力した重量値との差を比較し、重量値の安定判定が並行して行われる。安定判定のための重量データ例として、連続的なある個数分の入力データの平均値同士の比較であっても単一の入力デ —夕同士の比較であってもよいが、最新重量値と 1つ前の重量値の差が前記重量変化量境界値 W aより小さければ重量値が安定状態であると判定される。また、重量値が前記最低重量値 W cより小さいときは、体重計測をしていないとしてインピーダンス測定すなわち体脂肪測定は行われない。

前記各電極 2 A， 2 B , 3 A， 3 B上に足を置くように、体内脂肪測定装置 1上に被験者が乗り込むと、体重負荷によって重量センサ 1 9 Aから出力される値は大きく変化し、体重も体脂肪量も測定可能な状態と判定される。ここで、前述の安定判別の動作において、最新重量値と 1つ前の重量値の差が重量変化量境界値 W bより大きいときは、不安定の状態が判別され、被験者が装置 1上に乗り込んだとみなして次のように体重とともに体内組織インピーダンス Z i の測定が行われる。なお、前述のように W b > W aと設定することにより、判定境界点付近の重量値によって測定モードが振動的に変化しないようにされている。また、被験者が装置 1上から降りたとき、および装置 1上で動いたときも同じく不安定の状態が判別され、体脂肪量の測定のための体内組織ィンピーダンス測定が作動する。

前記装置 1上に被験者が乗り込んで、 1回目の前記 A / D変換器

1 1 によるサンプリング周期に得られた重量値と 2回目のサンプリング周期 W ₂に得られた重量値とを比較して、重量値の変化が重量変化量境界値 W bより大きく、不安定状態が判定された場合、

3回目の A Z D変換器 1 1 によるサンプリング周期 W ₃終了後（A ZD変換動作終了後）にアナログスィッチ 4 e， 4 bのみを ON状態にして、さらに 4回目の AZD変換器 1 1 によるサンプリング周期 W₄終了時に前記アナログスィッチ 1 7 bを O F F状態にするとともにアナログスィッチ 1 7 aを ON状態にして体内組織ィンピ一ダンス測定すなわち体内組織インピーダンスのサンプリング周期 I ェが開始され、前記 A ZD変換器 1 1 によって演算増幅器 6からの出力電圧信号 V iが AZD変換される。なお、前記 AZD変換器 1 1 によるサンプリング周期 I iの少し手前のタイミングで、前記出力電圧信号をローパスフィル夕 1 0に入力して信号を平滑化させておき、さらに時間がサンプリング周期 I ェに接近したところで、前記アナログスィツチ 1 7 aを〇 N状態にして前記信号を AZD変換させることにより安定なインピーダンス信号を演算回路へ取り込むようにしている。また、前記サンプリング周期 I iにて変換された出力電圧信号 V iは、 I ZO回路 1 2を経て前記メモリ 1 6に記憶される。

続いて、前記サンプリング周期 I の終了後、再びアナログスィツチ 1 7 bが ON状態（アナログスィッチ 1 7 aは O F F状態）にされて体重測定回路 1 8が前記 AZD変換器 1 1 に接続されるとともに、前記アナログスィッチ 4 f , 4 aのみを O N状態にして、前記演算増幅器 6からの出力電圧信号 V ₂をローパスフィルタ 1 0に与えて平滑化させておく。一方、前記体重測定回路 1 8の重量センサ 1 9 Aからの重量信号が継続的に体重測定用ローバスフィルタ 1 9 Cに入力され、 AZD変換器 1 1 によるサンプリング周期 W₅に A/D変換される。

前記 AZD変換器 1 1 による重量信号のサンプリング周期 W₅終了後、前記アナログスィッチ 1 7 aが ON状態（アナログスィッチ 1 7 bは O F F状態）にされて体内組織ィンピーダンスのサンプリング周期 I ₂が開始され、前記ローパスフィルタ 1 0にて平滑化された出力電圧信号 V ₂が A/D変換される。こうして、前記サンプリング周期 1 ₂にて変換された出力電圧信号 V ₂は、 I ZO回路 1 2 を経て前記メモリ 1 6に記憶される。

また、前記サンプリング周期 I ₂の終了後、再びアナログスイツチ 1 7 bが ON状態（アナログスィッチ 1 7 aは O F F状態）にされて体重測定回路 1 8が前記 AZD変換器 1 1 に接続されるとともに、前記アナログスィッチ 4 f , 4 dのみを O N状態にして、前記演算増幅器 6からの出力電圧信号 V ₃をローパスフィルタ 1 0に与えて平滑化させておく。一方、前記体重測定回路 1 8の重量センサ 1 9 Aからの重量信号が継続的に体重測定用ローパスフィル夕 1 9 Cに入力され、 AZD変換器 1 1 によるサンプリング周期 W₆に A ZD変換される。

次いで、前記 AZD変換器 1 1 による重量信号のサンプリング周期 W₆終了後、前記アナログスィッチ 1 7 aが〇 N状態（アナログスィッチ 1 7 bは O F F状態）にされて体内組織インピーダンスのサンプリング周期 I ₃が開始され、前記ローパスフィル夕 1 0にて平滑にされた出力電圧信号 V ₃が AZD変換される。こうして、前記サンプリング周期 I ₃にて変換された出力電圧信号 V₃は、 I 0 回路 1 2を経て前記メモリ 1 6に記憶される。

続いて、前記サンプリング周期 I ₃の終了後、再びアナログスィツチ 1 7 bが O N状態（アナログスィッチ 1 7 aは〇 F F状態）にされて体重測定回路 1 8が前記 A ZD変換器 1 1 に接続されるとともに、前記アナログスィッチ 4 c， 4 aのみを 0 N状態にして、前記演算増幅器 6からの出力電圧信号 V ₄を口一パスフィル夕 1 0に与えて平滑させておく。一方、前記体重測定回路 1 8の重量センサ 1 9 Aからの重量信号が継続的に体重測定用ローバスフィル夕 1 9 Cに入力され、 A/D変換器 1 1 によるサンプリング周期 W₇に A ZD変換される。

次に、前記 AZD変換器 1 1 による重量信号のサンプリング周期 W₇終了後、前記アナログスィッチ 1 7 aが ON状態（アナログスイッチ 1 7 bは O F F状態）にされて体内組織インピーダンスのサンプリング周期 I ₄が開始され、前記ローパスフィル夕 1 0 にて平滑された出力電圧信号 V₄が AZD変換される。前記サンプリング周期 1 ₄にて変換された出力電圧信号 V₄は、 I Z〇回路 1 2を経て前記メモリ 1 6に記憶される。こうして、体内組織インピーダンス Z i を演算するに必要な出力電圧（V i〜V₄) がメモリ 1 6に記憶される。

また、前記重量信号のサンプリング周期 w₅〜w₇の終了後には、それぞれ重量値の安定判定が行われ、前述のように体内組織ィンピ一ダンス Z i を演算するに必要な出力電圧（ Vェ〜 V ₄) がメモリ 1 6に記憶されても、重量値が不安定状態（得られた重量値の変化量が重量変化量境界値 Wbより大きい状態）であれば、引き続き前記アナログスィッチ 1 7 a， 1 7 bを交互に切り替えて重量測定と体内組織インピーダンス測定とが行われる。

すなわち、前記サンプリング周期 I ₄終了後に行われた重量信号のサンプリング周期 W₈にて得られた重量値のその前のサンプリング周期 W₇にて得られた重量値に対する変化量が重量変化量境界値 Wbより大きい状態（不安定状態）が判定されたとすると、再び体内組織インピーダンス測定に切り替えられてインピーダンスのサンプリング周期 I ' が開始される。そして、このサンプリング周期 I にて、前記演算増幅器 6からの出力電圧信号が A/D変換されて、前記メモリ 1 6内に記憶されるとともに、先に前記メモリ 1 6に記憶させている出力電圧信号 Vェが更新される。また、このサンプリング周期 I i ' の終了後に行われた重量信号のサンプリング周期 w ₉にて得られた重量値の前記サンプリング周期 w ₈にて得られた重量値に対する変化量が前記重量変化量境界値 W aより小さい状態（安定状態）が判定されたとすると、体内組織インピーダンス測定が中断される。こうして重量値の安定判定が行われると、前記 C P U 1 3 にてメモリ 1 6に記憶された出力信号ェ〜を用いて体内組織ィンピーダンス Z i が演算されるとともに、この体内組織ィンピ一ダンス Z i と個人デ一夕とを用いて体内脂肪量（体脂肪量）が演算される。

このように重量値が安定状態であると判定され、しかも重量値が最低重量値 W cより大きい場合には、一定時間が経過するまで重量値（体重測定値）が表示器 1 5に表示され、その一定時間経過後前記 C P U 1 3にて演算された体脂肪量（体脂肪率）が表示器 1 5に表示され、さらに前記一定時間経過後再び重量値が表示器 1 5に表示される。それ以降は、重量値の安定が判定されている状態が続く限り、前記一定時間経過毎に重量値と体脂肪量との表示が繰り返される。また、重量値の安定が判定されている状態では、継続的に重量値の測定のみが実行され、常に安定判定が実施されている。なお、重量値の安定が判定される前は、過渡状態にある重量値を逐次変化する様子を被験者に知らせる必要があるため、前記サンプリング周期 W i〜W ₈にて得られた重量値が表示器 1 5に表示される。

また、被験者が装置 1上から降りるなどして重量値の不安定状態が判定されると、再び重量値の測定と体内組織ィンピーダンスの測定とが交互に繰り返されるが、安定状態が判定されても重量値が最低重量値 W c未満となっているため、前記表示器 1 5には重量値のみが表示される。一方、被験者が装置 1上で動くなどして重量値の不安定状態が判定された場合には、その後に再び安定状態が判定されたときに重量値は最低重量値 W cより大きいため、前記表示器 1 5には重量値と体脂肪量とが交互に表示される。

上述の測定シーケンスでは、演算増幅器 6からの出力電圧信号 V を一通りメモリ 1 6に記憶させれば、重量値の安定状態が判定された時点で体内組織ィンピーダンスの測定を中断するようにされているが、安定状態の判定後に未だ一通りの出力電圧信号（ェ〜 V ₄ の記憶が完了していない場合はそれら一通りの出力電圧信号 V i V を前記メモリ 1 6に記憶させてから中断するようにされる。

このような測定シーケンスによれば、被験者が装置 1上面の電極 2 A , 2 B， 3 A , 3 B上に足を置いて乗り込んだとき、重量値が振動的な状態から正確な重量値が取得できる安定な状態に至るにはある程度長い時間がかかるが、被験者の足は電極 2 A , 2 B , 3 A， 3 B上に固定されており正確な体内組織ィンピーダンス測定が可能な状態にあるため、この時間差を利用して体重測定と同時に体内組織インピーダンス測定を実行することができる。したがって、重量値が安定するころには体内組織インピーダンス Z i を演算可能な状態になるため、体内組織ィンピーダンス Z i の演算に要するサイクル数が多くても、最終的に重量値の測定と体内脂肪量との測定に時間的な影響がでることはない。また、重量値の安定後すなわち重量値の変化量が重量変化量境界値 W a以内の領域に入ると正確な重量値を表示し、できるだけ重量値のちらっきを少なくするための平均演算などのフィルタリング演算にはできるだけ短時間間隔で多くの重量データを必要とするために重量測定のみを毎回実施するようにするのが良い。

次に、本発明の第 2実施例に係る体内脂肪計測装置 2 0について説明する。第 2実施例の体内脂肪測定装置 2 0は、体内組織インピ一ダンス測定回路の構成が異なる以外は、基本的に前記第 1実施例と異なるところがない。したがって、本実施例に特有の体内組織ィンピーダンス測定回路 2 1 についての構成のみについて説明し、第 1実施例と共通する部分についての詳細な説明は省略することとする。

図 5 ( a ) には、本実施例に係る体内組織インピーダンス測定回路 2 1の回路図が示されている。この体内脂肪測定装置 2 0においては、上面に 3つの電極 2 2 A, 2 2 B , 2 3 Aが設けられており、被験者の一方の足で電極 2 2 A， 2 2 Bが踏まれ、他方の足で 2 3 Aが踏まれるように、言い換えれば前記電極 2 2 A， 2 3 Aがそれぞれかかと側で踏まれ、前記電極 2 2 Bが足先側で踏まれるように構成されている。

また、図 5 ( b ) には、被験者が電極 2 2 A， 2 2 B , 2 3 Aをそれぞれ踏んだ状態を説明する図が示されている。被験者の両足と各電極 2 2 A, 2 2 B , 2 3 Aとの間には、それぞれ接触インピーダンス R _{2 2 A}, R _{2 2} B , R _{2 3 A}が生じるとともに、足裏の周辺の身体末端周辺組織インピーダンス Z _{2 2 A}， Z _{2 2 B}， Z _{2 3 A}が生じている。なお、図において測定したい両足間に存在する体内組織インピ一ダンスを Z i とする。

前記電極 2 2 B， 2 2 A, 2 3 Aは、それぞれアナログスィッチ 2 4 a , 2 4 b , 2 4 c を介して定電流回路 2 5に接続されている。この定電流回路 2 5は、第 1実施例と同様、非反転入力端子から電圧信号 Vが入力されて定電流 I を出力する演算増幅器 2 6 と、この演算増幅器 2 6の反転入力端子に接続され、前記演算増幅器 2 6から定電流 Iが出力されるように回路電流を制限する参照抵抗 2 7 とにより構成されている。なお、前記参照抵抗 2 7は、前記定電流 I を設定する安定な既知の値 R sを有している。前記電極 2 2 A， 2 3 Aは、それぞれ前記アナログスィッチ 2 4 b , 2 4 c を介して前記演算増幅器 2 6の出力端子に接続されており、前記電極 2 2 Bは、前記アナログスィッチ 2 4 aを介して前記演算増幅器 2 6の反転入力端子に接続されている。また、前記演算増幅器 2 6の出力端子は、前記演算制御装置 8に接続されている。

このように構成されている体内組織ィンピーダンス測定装置 2 1 を有する体内脂肪測定装置 2 0においては、被験者の両足が前記電極 2 2 A， 2 2 B， 2 3 A上に置かれた状態で、前記演算制御装置 8の C P U 1 3の出力信号により順次アナログスィッチ 2 4 a〜 2 4 cが切り替えられて演算増幅器 2 6からの出力電圧 V ₅， V ₆が演算制御装置 8に入力される。以下に、アナログスィッチ 2 4 a〜 2

4 cの ON · 〇 F F制御および出力電圧 V ₅， V₆について説明する, - アナログスィッチ 2 4 a， 2 4 cのみを ON状態にして、演算増幅器 2 6の出力電圧 V ₅を測定することによって、次式が得られる。

(R _{2 3 A}+ Z _{2 3 A}+ Z i + Z _{2 2 A}+ R _{2 2 A}+ R s )' I =V ₅…（式

5 )

' アナログスィッチ 2 4 a , 2 4 bのみを O N状態にして、演算増幅器 2 6の出力電圧 V ₆を測定することによって、次式が得られる。

( R 2 2 A + ム 2 2 A + ん 2 2 B + R 2 2 B+ R S ) · I = ^ ₆ '" A 6 ) これら測定された出力電圧 V ₅， v₆は、それぞれ一旦演算制御装置 8内のメモリ 1 6に記憶されるとともに、前記 C P U 1 3にてそれら測定電圧 V ₅， V₆を用いて体内組織インピーダンス Z i の演算が行われる。すなわち、上記（式 5 ) 、（式 6 ) を用いて（式 5 ) 一（式 6 ) が演算される。なお、前記定電流 I は、 I = v/R sで表される。したがって、接触インピーダンス R _{22 A}= R _{2 3 A}が成り立ち、左足と右足とまた電流の通電ルートが体内を経由する場合と足裏の電極間を経由するルートの場合とで殆ど電流が通過する組織内容は変わらないと考えられるので、（（式 5 ) の Z _{2 3 A}) = ( (式 6 ) の Z _{2 2 A}) 、 ( (式 5 ) の Z _{2 2 B}) = ( (式 6 ) の Z _{22 B}) が成り立つとすれば、

Z i · I =V ₅ - V₆

故に、

Z i = (V ₅ - V ₆) / I

の如く演算して、体内組織インピーダンス Z i を求めることができる。

次いで、前記 C P U 1 3内で前記体内組織ィンピーダンス Z i および予め入力された個人データに基づいて、既知の演算方法で体内の脂肪量（体脂肪率）が求められる。こうして、得られた体内の脂肪量（体脂肪率）が前記 I ZO回路 1 2を経て表示器 1 5に表示され、被験者に伝達される。

なお、前記体内組織ィンピーダンス Z i の誤差要因として、実際に測定したときの R _{2 2 A}と R _{2 3 A}との値の差、（式 5 ) の Z _{2 3 A}と (式 6 ) の Z _{2 2 A}との値の差および（式 5 ) の Z _{2 2 B}と（式 6 ) の Z _{2 2 B}との値の差が挙げられるが、前記 R _{2 2 A}と R _{2 3 A}とについては電極 2 2 A, 2 3 Aを大きくすること、前記 Z _{2 3 A}と Z _{2 2 A}、 Z _{22 B}と Z _{2 2 B}についてそれぞれの値および値の差は、殆ど通電ルートが変わらないことを考えると、その差は知りたい身体内のィンピ一ダンスに比べて小さく、実用上無視できると考えられる。したがつて、前述のように演算することにより、接触インピーダンスおよび身体末端周辺組織ィンピーダンスの影響のない体内組織ィンピーダンスを求めることができる。

本実施例によれば、第 1実施例とほぼ同等の効果を得ることができるとともに、測定時の短時間の測定対象とする体表面の条件はほぼ同じと考えられるので、各箇所の接触インピーダンスの値および身体末端周辺組織ィンピーダンスの値をそれぞれ等しいとみなし、代表的な 1箇所のみに 1対の電極 2 2 A， 2 2 Bを設け、他の箇所は 1箇所につき 1つずつの電極 2 3 Aを配置することで、体内のィンピーダンス測定が可能となるので、電極数を削減でき、それに伴つて装置構成をより簡略化でき、コストダウンを図ることができる。また、本実施例を用いて、例えば胴の横断面のインピーダンス測定に適用する際には、電極数の削減にともない電極装着の手間を省略することも可能となる。すなわち、 1対の電極が用いられている箇所にて前記（式 6 ) で表す測定を行い、他の n個の箇所にて前記 (式 5 ) で表す測定を行う。各箇所の接触インピーダンスおよび身体末端周辺組織ィンピーダンスが等しいとすれば、各箇所での測定により得られた（式 5 ) から（式 6 ) を減じることにより、 n箇所のインピーダンスを求めることができる。

次に、第 3実施例に係る体内脂肪測定装置 3 0について説明する。本実施例の体内脂肪測定装置 3 0は、体内組織ィンピーダンス測定回路の構成が異なる以外は、基本的に前記第 1実施例と異なるところがない。したがって、本実施例に特有の体内組織インピーダンス測定回路 3 1 についての構成のみについて説明し、第 1実施例と共通する部分についての詳細な説明は省略することとする。

図 6には、本実施例に係る体内組織インピーダンス測定回路 3 1 の回路図が示されている。本実施例の体内脂肪測定装置 3 0においては、上面に 3つの電極 3 2 A， 3 2 B , 3 3 Aが設けられており、被験者の一方の足で前記電極 3 2 A， 3 2 Bが踏まれ、他方の足で 3 3 Aが踏まれるように、言い換えれば前記電極 3 2 A , 3 3 Aはそれぞれかかと側で踏まれ、前記電極 3 2 Bが足先側で踏まれるように構成されている。

また、被験者の両足と各電極 3 2 A， 3 2 B , 3 3 Aとの間には、それぞれ接触インピーダンス R _{3 2 A}， R 3 2 B > R _{33 A}が生じるとともに、足裏の周辺に多く存在する身体末端周辺組織インピ一ダンス Z 3 2 A > Z _{3 2 B}, Z _{3 3 A}が生じている。なお、図 6において測定したい両足間に存在する体内組織ィンピ一ダンスを Z i とする。

前記電極 3 2 A， 3 3 Aは、それぞれアナログスィッチ 3 4 b， 3 4 cを介して一定電圧 Vを供給する電圧源（本発明における電源回路に相当する。） 3 5に接続されており、前記電極 3 2 Bはアナログスィッチ 3 4 aを介して演算増幅器 3 6の非反転端子に連結される参照抵抗（R s ) 3 7に接続されている。また、前記演算増幅器 3 6の出力端子は、演算制御装置 8に接続されている。

このように構成される体内組織ィンピーダンス測定回路 3 1 を備える体内脂肪計測装置 3 0においては、被験者の両足が前記電極 3 2 A, 3 2 B , 3 3 A上に置かれた状態で、前記演算制御装置 8の C P U 1 3の出力信号により順次アナ口グスィッチ 3 4 a〜 3 4 c が切り替えられて演算増幅器 3 6からの出力信号が演算制御装置 8 に入力される。以下に、アナログスィッチ 3 4 a〜 3 4 cの ΟΝ · O F F制御および出力電圧 V ₅， V₆について説明する。

• アナログスィッチ 3 4 a， 3 4 cのみを ON状態にする。このとき、回路に流れる電流を I a、参照抵抗 3 7の両端に発生する電圧を V aとすると、次式が成り立つ。

(R _{3 3 A}+ Z _{3 3 A}+ Z i + Z _{3 2 A}+ R _{3 2 A} + R s ) · I a = V ここで、 I a =V a /R sより、上記式は次式のように書き換えられる。

R ₃ 3 A+ Z _{33 A}+ Z i + Z _{3 2 A}+ R _{32 A}= (V - V a ) / I a = { (V— V a) / V a } · R s = L 1 - (式 7 )

' アナログスィッチ 3 4 a， 3 4 bのみを〇 N状態にする。このとき、回路に流れる電流を I b、参照抵抗 3 7の両端に発生する電圧を V bとすると、次式が成り立つ。

(R _{3 2 B} + Z _{3 2 B} + Z _{3 2 A}+ R _{3 2 A}+ R s ) · I b = V

ここで I b =V b ZR s より、上記式は次式のように書き換えられる。

R ₃ 2 B + Z 3 2 B + Z 3 2 A+ R ₃ 2 A = (V— V b ) / I = { ( V

— V b ) / V b } · R s = L 2 - (式 8 )

前述と同様に接触インピーダンス R _{3 2 A} R _{3 3 A}が成り立ち、左足と右足とで、また電流の通電ルー卜が体内を経由する場合と足裏の電極間を経由するルートの場合とで、殆ど電流が通過する組織内容は変わらないと考えられるので、（（式 7 ) の Z _{3 3 A}) = ( (式 8 ) の Z _{3 2 A}) 、 ( (式 7 ) の Z _{3 2 B}) = ( (式 8 ) の Z _{3 2 B}) が成り立つとすれば、（式 7 ) - (式 8 ) を演算することにより、体内組織ィンピ一ダンス Z i は、 Z i = L l — L 2の如く求めることができる。

本実施例によれば、前述と略同等の効果を得ることができる。さらに、例えば、接触インピーダンスが高過ぎて、第 1および第 2実施例のものでは、定電流回路を構成する演算増幅器が飽和してしまい適用できない場合に特に有効である。

本実施例においては、 3つの電極 3 2 A， 3 2 B , 3 3 Aが設けられて、それら電極が体内組織ィンピ一ダンス測定回路 3 1 に連結されているものについて説明したが、これに限らず、 4つの電極が設けられ、それら電極がそれぞれ 6つのアナログスィッチを介して定電圧が印加される体内組織インピーダンス測定回路に連結されていてもよい。この場合のアナ口グスィッチの ON . O F F制御は、前記第 1実施例と略同様であり、この場合にも、前記式 7、式 8に基づいて体内組織ィンピ一ダンス Z i を演算することができる。

次に、第 4実施例の体内脂肪測定装置 4 0について説明する。図 7には、本実施例に係る体内脂肪測定装置の体内組織（内臓部組織）インピーダンス測定回路図（ a ) および体内の組織インピーダンスを説明する説明図（ b) が示されている。本実施例の体内脂肪測定装置 4 0は、被験者の両足をそれぞれ上に乗せる電極 4 1 A， 4 1 Bと、被験者の両手にそれぞれ把握される電極 4 1 C， 4 I Dを備えており、前記電極 4 I D, 4 1 C , 4 1 A, 4 I Bは、それぞれアナログスィッチ 4 3 a， 4 3 b , 4 3 c， 4 3 d , 4 3 e , 4 3 f を介して前記第 1実施例と同一構成の定電流回路 4 4に接続されている。この定電流回路 4 4を構成する演算増幅器 4 5の出力端子は演算制御装置 8に接続されている。なお、この演算制御装置 8は、第 1実施例と同一構成であるためその詳細な説明を省略する。

前記電極 4 1 C， 4 1 A, 4 I Bは、それぞれアナログスィッチ 4 3 c , 4 3 e , 4 3 f を介して前記演算増幅器 4 5の出力端子に接続されている。また、前記電極 4 1 D, 1 C , 4 1 Aは、それぞれアナログスィッチ 4 3 a， 4 3 b , 4 3 dを介して前記演算増幅器 4 5の反転入力端子に接続されている。また、前記演算増幅器 4 5の反転出力端子は、この演算増幅器 4 5から定電流 Iが出力されるように回路電流を制限する参照抵抗 4 6に接続されている。なお、前記参照抵抗 4 6は、前記定電流 I を設定する安定な既知の値 R s を有している。

次に、被験者の体内組織インピーダンスについて説明する。本実施例においては、前記電極 4 1 A， 4 1 B， 4 1 C , 4 I Dがそれぞれ被験者の両手両足に接触するようにされるため、前記被験者の両手両足と各電極 4 1 A, 4 1 B , 4 1 C, 4 1 Dとの間には、それぞれ接触インピーダンス R_{4 1 A}， R _{4 1 B}， R 4 i c - R _{4 1 D}が生じるとともに、右足、左足、右腕、左腕の各身体組織インピーダンス Z _{4 1 A}， Z _{4 1 B}， Z _{4 1 C}, Z _{4 1 D}が生じている。ここで、図において測定したい内臓部の組織ィンピーダンスすなわち内臓部組織ィンピーダンスを Z j で表している。

このように構成される体内脂肪測定装置 4 0においては、被験者の右足および左足がそれぞれ前記電極 4 1 A, 4 1 B上に置かれるとともに、前記電極 4 1 C， 4 1 Dがそれぞれ右手および左手で把持された状態で、前記 C P U 1 3によるアナログスィッチ 4 3 a , 4 3 b， 4 3 c , 4 3 d， 4 3 e , 4 3 f の O N ' O F F制御により順次切り替えられて演算増幅器 4 5からの出力電圧 V ₉〜V _{1 2}が演算制御装置 8に入力される。以下に、アナログスィッチ 4 3 a〜 4 3 f の O N · O F F制御および出力電圧 V ₉〜V _{1 2}について説明する。

• アナログスィッチ 4 3 b， 4 3 eのみを O N状態にして、演算増幅器 4 5の出力電圧 V ₉を測定することによって、次式が得られる。

( R _{4 1 A}+ Z _{4 1 A}+ Z j + Z _{4 1 c} + R _{4 1 c} + R s ) ' I = V ₉…（式

9 )

• アナログスィッチ 4 3 a， 4 3 f のみを O N状態にして、演算増幅器 4 5の出力電圧。を測定することによって、次式が得られる _c ( R _{4 1 B} + Z _{4 1 B} + Z j + Z _{4 1 D} + R _{4 1 D} + R s ) · Ι =ν_{ΐ (} ·· (式 1 0 )

• アナログスィッチ 4 3 a， 4 3 cのみを〇 N状態にして、演算増幅器 4 5の出力電圧を測定することによって、次式が得られる。

( I _{4 1 C} + Z _{4 1 C} + _{4 1 D} + R _{4 1 D} + IV S ) · I = ^ ₁ -ί ·■· 、式 1

1 )

• アナログスィッチ 4 3 d， 4 3 f のみを O N状態にして、演算増幅器 4 5の出力電圧 V _{1 2}を測定することによって、次式が得られる。

( R _{4 1 B} + Z _{4 1 B} + Z _{4 1 A} + R _{4 1 A} + R s ) · I = V _{1 2}— (式 1

2 ) これら測定された出力電圧 V ₉〜 V i ₂は、それぞれ一旦演算制御装置 8内のメモリ 1 6に記憶されるとともに、前記 C P U 1 3にてそれら測定電圧 V ₉〜 V ₂を用いて、内臓部組織ィンピーダンス Z j の演算が行われる。すなわち、上記（式 9 ) 〜（式 1 2 ) を用いて、（式 9 ) + (式 1 0 ) — { (式 1 1 ) + (式 1 2 ) } が演算されると、接触インピーダンスがキャンセルされて、次式が成り立つ。

2 Z j · I =V ₉ + V _{1 0} - (V _{x X} + V _{1 2})

故に

Z j = { V ₉ + V j o - ( V j ! + V ! ₂) / 2 I

として、内臓部組織インピーダンス Z j が求められる。なお、定電流値 I は、 I = V Z R sで表される。

続いて、前記 C P U 1 3内で前記内臓部組織ィンピーダンス Z j および予め入力された個人データに基づいて既知の演算方法で内臓部の脂肪量が求められる。こうして測定された内臓部の脂肪量は、前記 I /〇回路 1 2を経て表示器 1 5に表示され被験者に伝達される。

本実施例によれば、両手両足の 4つの測定箇所にそれぞれ 1つずつの電極を配置させることにより、接触ィンピーダンスおよび第 1 実施例に比べて手足全体を含む身体末端周辺組織ィンピーダンスを除いた内臓部組織ィンピーダンスを測定でき、安定した正確な内臓部の脂肪量を計測することができる。したがって、内臓部組織インピーダンス測定に必要な電極数を削減でき、それに伴って配線、回路数を減少させることができるため、装置構成を簡易にできるという効果を奏する。また、第 1実施例と同様の効果を得ることができる。

本実施例においては、アナログスィッチの切り替えによる 4回の測定（出力電圧 V ₉〜V _{1 2}) に基づいて内臓部組織インピーダンス Z j が演算されているが、左右の手の接触ィンピーダンス R ₄ i _c , R ， _Dおよび左右の腕の組織インピーダンス Z _{4 1 C}， Z _{4 1 D}がそれぞれ等しく、また左右の足の接触インピーダンス R 4 1 A R 4 1 Bおよび左右の足の組織インピーダンス Z _{4 A}， z 4 1 Bがそれぞれ等しいとすると、

(式 1 1 ) は、

2 · ( R 4 1 c + Z 4 1 c) = ( V！！ - R S · I ) (式 1 1 ' ) となり、

(式 1 2 ) は、

2 · ( R 4 1 A + 74 1 A ) ( V！ R s · I ) I (式 1 2 ' ) となるから、内臓部組織インピーダンス Z j は、

Z j = (式 9 ) - { (式 1 1 ' ) + (式 1 2 ' ) } / 2

により、アナログスィッチの切り替えによる 3回の測定（出力電圧 V 9 , V I I， V 1 2 ) に基づいて演算することができる。また、例えばアナログスィッチ 4 3 f , 4 3 bのみを ON状態にして、被験者の身体を斜めに電流を通して内臓部組織ィンピーダンス Z j を求めることも可能である。

また、本実施例においては、演算制御装置 8内に第 1実施例と同様に体重測定回路 1 8を切り替え可能に備え、内臓脂肪量の測定と同時に体重測定が行えるように構成されていてもよい。この場合は、第 1実施例の測定シーケンスを適用させて、重量値が安定状態に至るまでの時間を用いて内臓部組織ィンピーダンス Z j を測定することも可能である。

前記各実施例においては、体重信号（重量信号）とインピーダンス信号（出力電圧信号ェ〜 ^ がそれぞれ同一の A/D変換器 1 1 にてデジタル化されているが、これに限らず、例えば体内組織ィンピーダンス測定回路用 AZD変換器と体重測定回路用 AZD変換器とを設け、それぞれの A Z D変換器を用いて各信号をデジタル化するようにしてもよい。

前記各実施例においては、体重値（重量値）と体内脂肪量（体脂肪率）とが 1つの表示器 1 5に一定時間毎に交互に表示するようにされているが、これに限らず、体重値と体内脂肪量とを互いに異なる表示器にそれぞれ表示させてもよく、 1つの表示器にキースイツチにて選択して表示させるようにしてもよい。

前記第 1〜第 3実施例においては、電極を両足裏に接触させて体内組織インピーダンス Z i を測定することを説明したが、図 8に示されるように電極（ 2 A，， 2 B ' , 3 A ' ， 3 B ' ) を両手指間に接触させても同様にして体内ィンピーダンス Z i のみを測定することが可能である。また、この場合は、測定経路に大きいインピーダンス値を有する関節を多く含むが身体末端組織インピーダンスが除去されるため、体内脂肪量が高い精度で得られるという効果を奏する。

前記第 1〜第 3実施例において、体重測定用回路 1 8を備える場合は、前記各電極を体重測定面に設けるのが好ましく、一部の電極を手や指に触れることのできる部分または握ることのできる部分に設け、残りの電極を体重測定面に設けてもよい。一方、体重測定用回路 1 8を備えない場合や体重測定部と体脂肪測定部とが分離される場合には、前記各電極を手や指に触れることのできる部分または握ることのできる部分に設けてもよく、一部の電極を手や指に触れることのできる部分または握ることのできる部分に設け、残りの電極を体重測定面に設けてもよい。

Claims

請求の範囲

身体内の脂肪量を測定する体内脂肪測定装置において、

( c ) 前記電源回路に接続する電極をそれら電極間に接触ィンピ一ダンスと身体末端周辺組織ィンピーダンスとが存在するように、またはそれら電極間に接触インピーダンスと身体末端周辺組織ィンピーダンスと体内組織ィンピーダンスとが存在するように切り替えて、前記接触インピーダンスと身体末端周辺組織インピーダンスとが合成をなす値および接触インピーダンスと身体末端周辺組織インピーダンスと体内組織インピーダンスとが合成をなす値をそれぞれ測定するィンピーダンス測定手段および

を備えることを特徴とする体内脂肪測定装置。

前記電極は、測定したい体内組織ィンピ一ダンスを挟む身体表面の一方と他方とにそれぞれ一対ずつ接触されるとともに、それら一方および他方における各対の電極が互いに近接され、前記インピーダンス測定手段によって前記一方または他方における各対の電極に電源回路が接続されてそれら電極間の接触ィンピーダンスと身体末端周辺組織インピーダンスとが合成をなす値が測定されるとともに、前記一方および他方における各電極のうちの 1個ずつに前記電源回路が接続されてそれら電極間の接触インピーダンスと身体末端周辺組織ィンピーダンスと体内組織ィンピーダンスとが合成をなす値が測定され、それら測定値に基づいて前記演算手段により体内組織ィンピーダンス値が演算される請求項 1 に記載の体内脂肪測定装置。

前記電極は、測定したい体内組織ィンピ一ダンスを挟む身体表面の一方に 2個、他方に 1個接触されるとともに、前記一方に接触される 2個の電極が互いに近接され、前記インピーダンス測定手段によって前記一方における 2個の電極に前記電源回路が接続されてそれら電極間の接触ィンピーダンスと身体末端周辺組織ィンピ一ダンスとが合成をなす値が測定されるとともに、一方の電極のうちの 1個と他方の電極とに前記電源回路が接続されてそれら電極間の接触ィンピーダンスと身体末端周辺組織ィンピーダンスと体内組織ィンピ一ダンスとが合成をなす値が測定され、それら測定値に基づいて前記演算手段により体内組織ィンピーダンス値が演算される請求項 1 に記載の体内脂肪測定装置。

前記電極は、両手両足部周辺表面にそれぞれ 1個ずつ接触され、前記インピーダンス測定手段によって一方の手に接触される電極と一方の足に接触される電極とに電源回路が接続されてそれら電極間の接触ィンピーダンスと腕部組織ィンピ一ダンスと脚部組織ィンピーダンスと内臓部組織ィンピーダンスとが合成をなす値が測定され、また両手に接触される電極に電源回路が接続されてそれら電極間の接触ィンピーダンスと腕部組織ィンピーダンスとが合成をなす値が測定され、また両足に接触される電極に電源回路が接続されてそれら電極間の接触ィンピーダンスと脚部組織ィンピーダンスとが合成をなす値が測定され、それら測定値に基づいて前記演算手段により内臓部組織ィンピ一ダンス値が演算される請求項 1 に記載の体内脂肪測定装置。

さらに、体重測定手段を備える請求項 1 乃至 4のうちのいずれかに記載の体内脂肪測定装置。

前記体重測定手段による重量変化の過渡現象状態中に体重測定に並行して前記ィンピーダンス測定手段によるインピーダンスの測定が行われる請求項 5 に記載の体内脂肪測定装置。

前記体重測定手段による重量値の変動幅が大きく不安定状態にある場合には、前記体重測定手段による体重測定に並行して前記インピーダンス測定手段による電極間のインピーダンスの測定が行われる請求項 5 または 6 に記載の体内脂肪測定装置。

前記体重測定手段による重量値の変動幅が小さく安定状態にある場合には、前記インピーダンス測定手段による電極間のィンピーダンスの測定が中止される請求項 5 または 6 に記載の体内脂肪測定装置。

さらに、前記体重測定手段による重量値の変動幅が小さく安定状態にある場合には、前記インピーダンス測定手段による電極間のインピーダンスの測定を中止して、体重測定のみが行われる請求項 8に記載の体内脂肪測定装置。