身体インピ―ダンス計測用プロ―ブ

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【発明の名称】	身体インピ―ダンス計測用プロ―ブ
【発明者】	【氏名】増尾善久
【要約】	【課題】測定毎の再現性が良好で、測定に信頼性のある身体インピーダンス計測用プローブを提供する。【解決手段】健康管理指針アドバイス装置本体１１のインピーダンス計測用プローブであって、手の掌で把持するために、本体１１の両側に設けられるグリップ部１２、１３を構成し、このグリップ部の軸方向に、互いに離間して高周波信号印加用電極１７、身体抵抗電位測定用電極１９を配置した。

【特許請求の範囲】
【請求項１】被検者の右手あるいは左手と接触させることにより被検者の身体のインピーダンスを測定するための身体インピーダンス計測用プローブにおいて、前記身体インピーダンス計測用プローブは手の掌で把持するグリップ部を構成し、前記グリップ部は前記手の掌で把持するグリップ部の軸方向に互いに離間して構成される高周波信号印加用電極と身体抵抗電位計測用電極を備えていることを特徴とする身体インピーダンス計測用プローブ。
【請求項２】前記高周波信号印加用電極は、手の掌の位置になるよう前記身体抵抗電位計測用電極は、手の掌の土手の部分に位置するように形成したことを特徴とする請求項１記載の身体インピーダンス計測用プローブ。
【請求項３】前記グリップ部は、手で把持する位置決め部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の身体インピーダンス計測用プローブ。
【請求項４】測定開始を指示するための測定開始操作指示手段を備えていることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の身体インピーダンス計測用プローブ。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、被検者の特定化情報と体内インピーダンス測定情報より、体内脂肪、除脂肪量、体脂肪率、水分量、基礎代謝量等を算出し、この算出結果を基に、健康管理への指針情報を提示する健康管理指針アドバイス装置等に採用される身体インピーダンス計測用プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、体内脂肪を測定するために、４電極式体内インピーダンス測定法が知られている。この体内インピーダンス測定法は、図２４に示すように、本体装置１と、この本体装置１からリード線６で接続される高周波信号を印加するための１対の電極２、３と、身体抵抗電位計測用の１対の電極４、５を備えた装置を用い、被検者をベッドに寝かせ、図２５に示すように右手と右足に、それぞれ電極２、３を装着し、さらに、その右手と左足互いに近い側に、身体抵抗電位計測用の電極４、５を装着し、本体装置１より、電極２、３に高周波信号を印加して被検者体に通電し、電極４、５間の電位差を計測し、この計測された電位差と通電電流から、被検者体の生体インピーダンスを求めるものである。
【０００３】また、身体インピーダンス計測用プローブとして、左手及び右手で把持するグリップを有し、このグリップ部に対し、電極がグリップ軸方向に平行に分割されているものが提案されている（特開平５－３３７０９６号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の身体インピーダンス計測装置の電極は、身体に貼着されるものであり、被検者に対し、拘束性がある上、電極の装着、操作が複雑であり、また装着箇所が異なることもあり、計測の再現性にも問題があった。また、上記後者の身体インピーダンス計測用のプローブは、グリップ軸に平行に電極を分割配置するものであり、グリップ部を手で把持する時にグリップの軸周りの回転方向に手の握り位置がずれてしまった場合、印加電極と測定電極の位置が身体末梢側になる電極が入れ替わった位置になったり、測定部位が身体末梢方向に対して位置ずれすることになり、測定毎に誤差を伴うおそれがあり、再現性が乏しくなるという問題があった。
【０００５】この発明は上記問題点に着目してなされたものであって、測定毎の再現性が良好で、測定に信頼性のある身体インピーダンス計測用プローブを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の身体インピーダンス計測用プローブは、被検者の右手あるいは左手と接触させることにより被検者の身体のインピーダンスを測定するための身体インピーダンス計測用プローブにおいて、前記身体インピーダンス計測用プローブは手の掌で把持するグリップ部を構成し、前記グリップ部は前記手の掌で把持するグリップ部の軸方向に互いに離間して構成される高周波信号印加用電極と身体抵抗電位計測用電極を備えている。
【０００７】この身体インピーダンス計測用プローブは、グリップ軸方向に横割の位置に互いに離間して、高周波信号印加用電極と身体抵抗電位計測用電極が配置されているので、手の掌による把持部分が軸回転方向にずれたとしても、身体の末梢側となる電極が入れ替わることがなく、測定毎の再現性が損なわれることはない。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態として、この発明の身体インピーダンス計測用プローブを採用した携帯用の健康管理指針アドバイス装置の外観斜視図である。この実施形態装置は、本体部１１と、この本体部１１の左右両端部に、本体部１１に一体的に構成される左手用グリップ部（握部）１２と、右手用グリップ部（握部）１３とから構成されている。また本体部１１の前面には、電源スイッチ１４、スタート指示や被検者の身体的特徴である身長、体重等を入力するためのキースイッチ１５、さらに測定結果やアドバイス情報を表示するための表示部１６が設けられている。この表示部１６は、左手用グリップ部１２と右手用グリップ部１３との間のほぼ中央になるように配置されている。
【０００９】左手用グリップ部１２、右手用グリップ部１３とも、垂直のほぼ円柱状であり、それぞれの表面には高周波信号印加用の電極１７、１８と、抵抗電位計測用の電極１９、２０が設けられている。これら電極１７、１８及び電極１９、２０は、図１に図示していないが、本体部１１内の回路部と電気的に接続されている。また、グリップ部１２、１３の本体部側は、手で握った際に、指がそれぞれフィットして位置決めされるように凹部９が設けられる。
【００１０】左手用グリップ部１２と右手用グリップ部１３間の距離Ｌは、図２の（ｂ）に示すように、ほぼ肩幅と同程度に設定されている。測定を行う場合は、図２の（ａ）で示すように、被検者Ａが、左右の両手でグリップ部１２、１３を握り、両手を真っすぐ前方に延ばして水平にして、本体部１１を肩の高さにとめる。また、左手用グリップ部１２の高周波信号印加用の電極１７及び電位計測用の電極１９は、左手の図３に示す部分が、それぞれ番号に対応する電極が接触するように、また右手用グリップ部１３の高周波信号印加用の電極１８及び抵抗電位計測用の電極２０は、右手の図４に示す部分が、それぞれ番号に対応する電極に接触するように、配置されている。また、電極１７、１８、１９、２０は、掌との接触を良好とするために、グリップ部１２、１３の非電極形成面より突出して形成してある。この突出構成の具体例は後述する。
【００１１】図５は、電極１７、１８と、電極１９、２０に接続される本体部１１内の回路構成を示すブロック図である。実施形態装置の内部回路は、周波数ｆ₀の定電流高周波信号を発生する高周波信号発生部２１（１０≦ｆ₀≦１００ＫＨＺ）と、電極１９、２０からの電位信号を受ける差動増幅器２２と、周波数ｆ₀以外の信号をカットするためのバンドパスフィルタ２３と、高周波信号成分を復調する復調回路２４と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２５と、ＲＯＭ２６と、ＲＡＭ２７と、Ａ／Ｄ変換器２５からの入力やデータ入力部１５からの身長、体重、年令、性別、日時等のデータを取込み、インピーダンスの測定処理演算や、健康管理指針アドバイス情報を抽出する処理を実行するＣＰＵ２８、警告を行うためのブザー２９、測定結果を例えば、プリンタ等へ通信で出力する測定結果出力部３０、電源用の電池８等を備えている。
【００１２】上記実施形態装置において測定を行う際は、図６に示すように、左右の手で、それぞれ左手用グリップ部１２と右手用グリップ部１３をつかむ。高周波信号発生部２１より、周波数ｆ₀の信号が電極１７、１８に印加され、電極１７、左手の掌、電極１９、生体（インピーダンス）、電極２０、右手の掌、電極１８と通電され、電極１９、２０の電位が差動増幅器２２に加えられ、電位差信号が得られる。
【００１３】次に、上記実施形態装置の測定動作を図７に示すフロー図を参照して説明する。電源スイッチ１４がＯＮされると、ＲＡＭ等の初期化や、各回路素子、表示素子のチエックを行う等の測定準備処理を行う（ステップＳＴ〔以下ＳＴと略す〕１）。次に被検者が、データ入力部１５より、身長、体重、年令、性別等の身体特徴化情報と測定日時データを入力する（ＳＴ２）。これらのデータが入力完了するまで、待機し（ＳＴ２、ＳＴ３）、データ入力が完了すると、データ入力部１５のスタートＳＷがＯＮされるのを待機する（ＳＴ４）。ここでは、ＳＴ３の“ＲＥＡＤＹか”の判定ＹＥＳで、表示部１６に“スタートＳＷをＯＮして下さい”の指示表示を出して、被検者のキー操作を促してもよい。スタートＳＷがＯＮされると、数秒間のタイムディレーをおいて（ＳＴ５）、測定を開始した旨の報知をブザー２９で報知あるいは表示部１６で表示する（ＳＴ６）。ＳＴ５におけるディレータイムは、被検者がスタートＳＷをＯＮしてから、左右両手で、グリップ部１２、１３を完全、正確に握り得るに充分な時間に設定する。
【００１４】インピーダンスが測定されると、その両手間インピーダンス測定値が正常範囲で安定しているか、どうかを確認し（ＳＴ７、ＳＴ８）、安定していない場合は、表示部１６で“グリップをしっかり握って下さい”の表示をするとともに、ブザー２９を動作させてその旨を報知する（ＳＴ９）。ＳＴ８において、正常で安定している場合には、測定処理及び、体脂肪の変換演算を実行し（ＳＴ１０）、測定終了を表示部１６、ブザー２９で報知する（ＳＴ１１）とともに、その後測定結果を表示部１６に表示し、必要に応じ、指針アドバイス情報も表示する（ＳＴ１２）。
【００１５】また、この発明の他の実施形態として、図８に示すように、本体部１１とグリップ部１２、１３のケース自体を一体成形としてもよい。これにより、生産が容易となり、小型、安価な装置が実現できる。また、この発明のさらに他の実施形態として、図９に示すように、本体部１１の両端から、外方に向けて水平に棒状の左手用のグリップ部１２と右手用のグリップ部１３を延設し、これらのグリップ部１２、１３にそれぞれ高周波信号印加用の電極１７、１８と抵抗電位計測用の電極１９、２０を形成する。この場合の電極配置も、両手でグリップ部１２、１３を握ったときに図３と図４に示す掌の位置に、各電極が接触するように配置しておく。
【００１６】また、この発明のさらに他の実施形態として、図１０に示すように左手用グリップ部１２と右手用グリップ部１３は、それぞれ電極形成部が垂直円柱状であるが、本体部１１に対して、それぞれ左右方向（矢印で示す）に出入れ自在に調整し得る構造としてもよい。このように構成することにより、個人的に身幅に差がある例えば子供、女性等が被検者となる場合でも、グリップ部間を常に肩幅とすることができ、被検者が変わっても、精度の良い測定を行うのに好都合である。
【００１７】また、図１、図８に示す実施形態では、本体部１１の表示部１６と、グリップ部１２、１３間は、貫通穴を設ける構成としているが、この発明の他の実施形態として、図１１に示すように、カメラ型の本体部１１の両端部に、それぞれ両手の掌がフィットするような形状に凹部１２ａ、１３ａを設け、これらを左手用のグリップ部１２と右手用のグリップ部１３としてもよい。なお、この実施例では、グリップ部１２、１３をそれぞれ左手と右手で握った場合、図３、図４に示す掌の番号の位置が、それぞれ電極１７、１８、１９、２０に接触するように、配置する。
【００１８】また、このカメラ型をした、本体部１１の両端のグリップ部１２、１３の裏面を、図１２の横断面部（図１１のＡ－Ａ’で切断）に示すように、裏面方向に突出部１２ｂと凹部１２ｃを形成し、この突出部１２ｂと凹部１２ｃに、左手の親指以外の指を引っ掛け、表面凹部１２ａの親指とともに、しっかり握ることにより、掌の所定部をしっかりと電極１７、１９に接触させることができる。
【００１９】この実施形態装置において、グリップ部１２、１３を握った状態で、図１３に示すように、同時に親指でスタートＳＷのボタン１５ａを押せる位置に、スタートＳＷのボタン１５ａを配置することにより、スタートＳＷをＯＮし得る状態で、左右両手は、しっかりと電極１７、１８、１９、２０に接触しているので、図７で説明したタイムディレーは、ほとんど不要となる。
【００２０】また、図１０に示した実施形態では、本体部１１に対し、左右のグリップ部１２、１３をそれぞれ横方向に摺動自在にして、両グリップ間の距離を変え得るようにしたが、両グリップ間の距離を変えるため、図１０のものに代えて、図１４に示すように、グリップ部１２、１３をそれぞれ本体部１１に対し、回動可能な軸支手段３１、３２にアーム３３、３４で保持し、軸支手段３１、３２で矢符のように回動させて、グリップ部１２とグリップ部１３間の距離を変えるようにしてもよい。
【００２１】また、図１の実施形態等では、グリップ部１２、１３は、縦配置（垂直型）を示し、図９の実施例等では、グリップ部１２、１３は、横配置（水平型）を示したが、この発明では、図１５で示すように、本体部１１に対し、電極を形成したグリップ部１２、１３が傾斜角を持った傾斜型でもさしつかえない。次に、上記各実施形態におけるグリップ部の電極構造について説明する。グリップ部１２の電極１７、１９はいずれも、電極の非形成部３５に対し、突出している。すなわち、図１６の（ｂ）に示すようグリップ１２の母材３６上に、シリコーンゴム等のシール材１７ａ（１９ａ）が形成され、その上面に電極１７（１９）が形成されている。電極材料としては、ＳＵＳ、Ａｇ、Ａｇ－Ａｇｃｌ等が使用される。図１６の（ａ）はグリップ部の斜視図、図１６の（ｂ）は電極部の断面図である。また、さらに図１７に示すように、電極１７の表面に、エンボス突出形状１７ｂ（１９ｂ）を形成することにより、より一層、電極に対し掌の接触を強力にすることができる。図１７の（ａ）は、電極部の平面図、図１７の（ｂ）は電極部の断面図である。
【００２２】また、高周波信号印加用の電極１７、１９を、図６に示すように、抵抗電位計測用の電極１８、２０に対し、長く形成することにより、個人毎の手のサイズの相違、手の圧等による電極の接触抵抗等による影響を少なくなるようにしている。上記各実施形態装置の内部回路用の電源８は、装置の携帯用を実現するために電池が使用されている。この電池としては、環境衛生への配慮から、ポリアセン二次電池または、水素貯蔵・合金二次電池が使用される。本体部１１に二次電池を収納するので、ＡＣ１００Ｖを直流電圧に変換して二次電池を充電するためのＡＣアダプタを付属させることが望ましい。もっとも、人体漏れ電流による安全確保のため、ＡＣアダブタ接続時、本装置のインピーダンス測定回路がリレー等により絶縁されるか、ＡＣアダプタが二重絶縁等により、十分な医療機器の安全を確保できる機能であることが必要である。
【００２３】上記各実施形態装置では、グリップ部を確実に握っている状態で、インピーダンス測定を行うことが望ましい。したがって、より精度の高い測定を行うには、グリップ部が握れた状態、つまり掌が電極に接触したことを検出して、その検出出力に応答して測定を開始すればよい。図１８は、有接点スイッチのＯＮにより、接触有無を検出する場合を示しており、グリップ部１２の裏面側に、常態では、バネ４１により、接点４２、４３が非接触常態にある〔図１８の（ａ）参照〕。被検者が測定のため、グリップ部１２を、しっかりと握ると、操作板４４がバネ４１に接して、グリップ部１２の方に接近し、やがて接点４２、４３が接触する〔図１８の（ｂ）参照〕。このＯＮにより、接触有無検出回路４５がＯＮ信号を出力し、ＣＰＵ２８が、このＯＮ信号に応じて、測定開始指令を出力する。
【００２４】図１９は、握り力を抵抗変化式の感圧センサを用いて、検出するものであり、グリップ部１２の本体部裏面側に、グリップ部表面と操作板４４間に、感圧ゴムセンサ４６を設けている。常態では、感圧ゴムセンサ４６には、圧力が加えられないが、被検者が測定のためにグリップ部１２を握ると、指先端の握力で、操作板４４がグリップ部１２の方に、引っ張られて、その力により感圧ゴムセンサ４６は圧力を受け、応じて抵抗値が変化する。抵抗値が変化すると、図１９の（ｂ）の回路において、感圧ゴムセンサ４６の端子電圧も変化し、この電圧がＡｍｐ４７で増幅されて、コンパレータ４８に加えられ、基準電圧と比較される。そしてコンパレータ４８は、圧力の有無に応じて、ＨｉｇｈあるいはＬｏｗの論理信号を出力する。ＣＰＵ２８は、これに応答し、圧力有の場合は、測定開始指令信号を出力する。
【００２５】図２０は、この発明の他の実施形態健康管理指針アドバイス装置の一部省略回路構成を示すブロック図である。この回路は、グリップ部１２、１３に配置した複数電極１７、１８、１９、２０の接続、あるいは接続信号線Ｉ₁、Ｉ₂、Ｅ₁、Ｅ₂を、電極信号切替部４９で切替えることができ、この切替により、左手と右手の掌のインピーダンスを測定し、握力、つまり接触の有無を計測することができる。なお電極信号切替部４９の切替は、ＣＰＵ２８からの切替コントロール信号により行う。
【００２６】次に、この実施形態回路により、左手と右手のそれぞれの掌の接触抵抗を求めて握力を測定し、所定の握力有とした場合に、インピーダンス測定処理を開始する場合の動作を図２３に示すフロー図により説明する。電源ＳＷがＯＮされて、動作がスタートし、測定準備処理を行い（ＳＴ２１）、身体特定化情報等を入力し（ＳＴ２２）、ＲＥＡＤＹ、ＹＥＳとなる（ＳＴ２３）までの処理は、図７の場合と同じである。この実施形態では、ＳＴ２３のＲＥＡＤＹ、ＹＥＳに続いて、先ず左掌の接触抵抗を測定する（ＳＴ２４）。この処理は、ＣＰＵ２８より、切替コントロール信号を電極信号切替部４９に送り、電極信号切替部４９を、図２１に示す接続に切替える。この接続は、右掌側の電極１８、２０をＯＰＥＮにし、左掌側の電極１７、１９に信号発生部２１からの信号が印加されるように接続するとともに、電極１７、１９を差動増幅器２２の入力に接続するものであり、電極１７、１９間及び左掌を通して流れる電流と、両電極間の電位差により、左掌と電極１７、１９の接触抵抗を計測する。
【００２７】左掌の接触抵抗が求まると、次に右掌の接触抵抗の測定に移る（ＳＴ２５）。この処理も、ＣＰＵ２８からの切替コントロール信号を電極信号切替部４９に送ることによりなされる。このステップにおける切替処理により、電極信号切替部４９の接続は、図２２に示すものとなる。この接続は、図２１とは逆に、左掌側の電極１７、１９をＯＰＥＮにし、右掌側の電極１８、２０に信号発生部２１からの信号が印加されるように接続するとともに、電極１８、２０を差動増幅器２２の入力に接続する。これにより、左掌の場合と同様にして、右掌の接触抵抗が測定される。
【００２８】次に、測定した両掌の抵抗値が、規定値以下か否か判別し（ＳＴ２６）、規定値以下でなければ、被検者のグリップ部１２、１３の握力が、なお不十分であるとして“グリップ部を正確に握って下さい”の表示を表示部１６に表示して（ＳＴ２７）、ＳＴ２４に戻り、ＳＴ２４～ＳＴ２７の処理を繰り返す。ＳＴ２６で両掌の抵抗値が規定値以下である場合には、グリップが正常に握られているものとして、測定開始を表示部に表示し（ＳＴ２８）、後はＳＴ２９～ＳＴ３１で、図７のＳＴ１０～ＳＴ１２と同様の処理を行う。
【００２９】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、グリップ軸方向に横割の位置に互いに離間して、高周波信号印加用電極と身体抵抗電位計測用電極が配置されているので、手の掌で把持する部分が軸回転方向にずれたとしても、測定毎の再現性が損なわれることはなく、再現性の良い測定が可能になる。
【００３０】請求項２に係る発明によれば、高周波信号印加用電極は手の掌の位置になるよう、身体抵抗電位計測用電極は手の掌の土手部分に位置するようにしているので、高周波信号印加用電極を常に末梢側に置くことができ、精度の良い測定ができる。請求項３に係る発明によれば、グリップ部は手を把持する位置決め部を備えているので、位置決め部により常に被験者は同じ握り位置で測定されるので、再現性がより向上する。
【００３１】請求項４に係る発明によれば、測定開始するための測定開始操作指示手段を備えているので、測定開始を指示してから握り直すことが不必要であるので、身体を早く安定させることができ、測定の信頼性が向上できる。

【出願人】	【識別番号】０００００２９４５【氏名又は名称】オムロン株式会社
【出願日】	平成５年（１９９３）８月１２日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】中村茂信
【公開番号】	特開平１１－２８５４７９
【公開日】	平成１１年（１９９９）１０月１９日
【出願番号】	特願平１１－３３５７１