JP2009011465A - 体組成測定装置、体組成測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 四肢に欠損がある者に対しても体組成に関する値の測定ができる体組成測定装置及び方法を提供する。
【解決手段】 複数の電流印加用電極と電圧測定電極を備え、生体電気インピーダンス測定により体組成を測定する体組成測定装置であって、生体電気インピーダンス測定の値から、複数の回帰式を用いて体組成を測定する。また、複数の電流印加用電極と電圧測定電極は、被測定者の左手、右手、左足、右足に対応させる。加えて、複数の回帰式は、両足間、両手間、右半身、左半身、右手、左手、右足、左足、体幹に対応する電極の生体電気インピーダンス測定の値に対応させることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、特に体組成測定装置、体組成測定方法に関する。

近年、健康志向の高まりにより、体重に加えて体脂肪率等の体組成を測定したいという要求が高まっている。
この体組成を知るためには、生体電気インピーダンスの測定を行うのが簡便で正確である。生体電気インピーダンスの測定により、身体内の脂肪組織と電解質を含む体水分との電気伝導度の違いを利用して、体組成を測定することができる。

この生体電気インピーダンス測定装置としては、従来、電流印加用電極と電圧測定用電極のペアである４電極のものが用いられてきた。この４電極の生体電気インピーダンス測定装置では、両足の爪先側の電極から電流を供給し、踵側で電流を測定していた。
このとき、電流は、下肢から下腹部を経由して、もう一方の下肢に流れる。これにより測定する生体電気インピーダンスは、両足間のインピーダンスになる。
この両足間の生体電気インピーダンス測定の結果は、１つの回帰式に当てはめて全身の体組成（例えば、体脂肪率）を推定する。

これに対して、より正確な体組成を測定するために、８電極の生体電気インピーダンス測定装置が用いられてきている。
８電極の生体電気インピーダンス測定装置としては、例えば、特許文献１を参照すると、電極を切り替えつつ測定し、測定している身体の部位を表示する８電極の生体測定装置が存在する（以下、従来技術１とする。）。
特開２００１−１７８６９６号公報

図１２を参照して説明すると、従来技術１の８電極の生体電気インピーダンス測定装置においては、両足の爪先側と両手の指先側の電極から電流を供給し、両足の踵側と両手の母指球側で電圧を測定する。
この８電極の生体電気インピーダンス測定装置においては、電流を印加する部位と電圧を測定する場所を切り替えることによって、全身、及び各部位（右脚、左脚、右腕、左腕、体幹）の生体電気インピーダンス測定を行う。

たとえば、右脚のインピーダンスを測定する場合は、右手足間に電流を流し、両足間の電圧を測定する。同様に８電極を切り換えることにより、電流を印加する部位と電圧測定する部位を図１２のように変更し、右脚、左脚、右腕、左腕、体幹、左半身の生体電気インピーダンスを測定することができる。
さらに、左半身の生体電気インピーダンスを基にして、全身の体組成を推定することが可能である。

しかし、従来技術１の生体測定装置は、手足すべてに電極が触れていないと、体組成を測定することができないという問題があった。
これは、８電極の生体電気インピーダンス測定装置においては、４電極の生体電気インピーダンス測定装置と同様に、身体の各部が存在することを前提にした１つの回帰式で全身の体組成を測定していたためであった。
このため、片腕、片脚、両腕又は両脚がない被験者や、怪我でギプス等をしていて、すべての電極を皮膚に触れることができない被測定者の全身の体組成を正確に測定することができなかった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消することを課題とする。

本発明の体組成測定装置は、電流印加用電極及び電圧測定電極と、これら電極を用いて測定された測定値から生体電気インピーダンスを測定し、該生体電気インピーダンスから体組成を求める演算手段とを備えた体組成測定装置であって、前記演算手段は、両脚間、両腕間、左半身、右半身、左脚、右脚、左腕、右腕、体幹のそれぞれに対応する前記生体電気インピーダンスの回帰式を用いて体組成を求める演算手段であることを特徴とする。
本発明の体組成測定装置は、複数の前記電流印加用電極と電圧測定電極は、被測定者の左腕、右腕、左脚、右脚に対応して設けられたことを特徴とする。
本発明の体組成測定装置は、前記被測定者の左腕、右腕、左脚、右脚に対応して設けられた電流印加用電極と電圧測定電極のうち、他の電極を用いて前記生体電気インピーダンスの測定を用い、使用しない電極に対応した前記回帰式を用いて体組成を測定することを特徴とする。
本発明の体組成測定装置は、右腕及び／又は右脚に対応する電極を使用しないときは、左腕及び／又は左脚に対応する前記回帰式を用いて体組成を測定することを特徴とする。
本発明の体組成測定装置は、左腕及び／又は左脚に対応する電極を使用しないときは、右腕及び／又は右脚に対応する電極の前記生体電気インピーダンス測定の値を、左腕及び／又は左脚に対応する前記回帰式に用いて体組成を測定することを特徴とする。
本発明の体組成測定装置は、左腕及び右脚に対応する電極を使用しないときは、右腕及び左脚に対応する電極の前記生体電気インピーダンス測定の値を、左腕及び左脚に対応する前記回帰式に用いて体組成を測定することを特徴とする。
本発明の体組成測定装置は、右腕及び左脚に対応する電極を使用しないときは、左腕及び右脚に対応する電極の前記生体電気インピーダンス測定の値を、左腕及び左脚に対応する前記回帰式に用いて体組成を測定することを特徴とする。
本発明の体組成測定装置は、複数の前記回帰式より求めた体組成の値を平均化、又は異常値の除去を行うことを特徴とする。
本発明の体組成測定装置は、前記体組成は、全身の体組成に加えて電極を使用する部位の体組成を測定することを特徴とする。
本発明の体組成測定方法は、電流印加用電極及び電圧測定電極と、これら電極を用いて測定された測定値から生体電気インピーダンスを測定し、該生体電気インピーダンスから体組成を求める演算手段とを備えた体組成測定装置における体組成測定方法であって、両脚間、両腕間、右半身、左半身、右脚、左脚、右腕、左腕、体幹のそれぞれに対応する前記生体電気インピーダンスの回帰式を用いて、体組成を測定することを特徴とする。

本発明によれば、複数の回帰式を搭載することにより、片腕、片脚、両腕又は両脚がない被測定者の体組成を正確に測定する体組成測定装置を提供することができる。
また、複数の回帰式を用いることにより、片腕、片脚、両腕又は両脚がない被測定者の体組成を正確に測定する体組成測定方法を提供することができる。

＜実施の形態＞
（体組成測定装置の構成）
図１は、本発明の一実施例である体組成測定装置の外観斜視図であり、測定装置１は概略Ｌ型の形状をしている。下部に体重計２を設け、この体重計２は、公知のものであり、被験者の体重を測定するために載る載台面２ａに被験者の左の足の底面が接する足乗せ３と、右の足の底面が接する足乗せ４を設けてある。この足乗せ３は、電流を流すための電流印加電極３ａと、電圧を測定する電圧測定電極３ｂを有している。また、同様に足乗せ４も、電流を流すための電流印加電極４ａと、電圧を測定する電圧測定電極４ｂを有している。
すなわち、被測定者の測定時に、左足には電流印加電極３ａと電圧測定電極３ｂとが接触し、右足には電流印加電極４ａと電圧測定電極４ｂとが接触する。

また測定装置１の上部には、操作ボックス５が設けられている。この操作ボックス５には、電源スイッチや数値キーといった複数のキーからなり、各種の身体情報の入力を行うテンキー等の入力手段である入力装置６、測定結果を表示する有機ＥＬやドットマトリクスＬＣＤ等からなる表示手段である表示装置７、測定結果を用紙に印刷する印刷装置８が設けられている。

更に操作ボックス５には、左手用の電極グリップ１３が、コード１５を介して接続されている。また、右手用の電極グリップ１４も、コード１６を介して接続されている。
左手用の電極グリップ１３には、電流を流すための電流印加電極１３ａと、電圧を測定する電圧測定電極１３ｂとが設けられている。同様に、右手用の電極グリップ１４には、電流を流すための電流印加電極１４ａと、電圧を測定する電圧測定電極１４ｂとが設けられている。
よって、被測定者の測定時に、左手の手のひらの皮膚と電流印加電極１３ａ、電圧測定電極１３ｂが接触することができる。同様に、右手の手のひらの皮膚と、電流印加電極１４ａ、電圧測定電極１４ｂが接触することができる。
また、手用の電極グリップ１３と電極グリップ１４は測定時以外は、操作ボックス５の左右両側に設けられたフック１７に掛けられる。

（制御構成）
図２は、本発明の実施の形態に係る測定装置１の制御ブロック図である。電流印加用電極および電圧測定用電極であり、左右の手足に接する、それぞれ電流印加電極３ａ、４ａ、１３ａ、１４ａと、電圧測定電極、３ｂ、４ｂ、１３ｂ、１４ｂの８電極が電極切替装置２０に接続されている。
この電極切替装置２０は、電流供給装置２１と、電圧測定装置２２とを介して制御手段である演算制御装置２５に接続される。
この演算制御装置２５は、中央演算装置（ＣＰＵ）やマイクロコンピュータ等を備え、印加電流と測定電圧から生体電気インピーダンスを算出する生体電気インピーダンス算出手段であり、また算出された生体電気インピーダンスの補正を行う補正手段でもある。
更に、この演算制御装置２５は、生体の組成に関する指標を算出する体組成算出手段でもあり、他にも各種の演算や制御を行うものである。
また、この演算制御装置２５には、各種データ等を記憶する記憶手段であるレジスタ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ又はＨＤＤ等である記憶装置２４、被験者の体重を測定する体重測定装置２６、入力装置６、表示装置７、印刷装置８とが接続されている。また、この演算制御装置２５には、ＰＣ（パーソナル・コンピュータ）等である他のコンピュータに接続することができる、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）等の端子又は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ワイヤレスＵＳＢの接続装置等である通信装置６０が接続されている。
電源装置２８は演算制御装置２５やその他の各装置に電力を供給するものである。

（体組成の測定）
次に、本発明の実施の形態に係る体組成の測定について、フローチャートである図３を参照して説明する。
まず、測定者が図示しないスイッチを押すと、電源装置２８から制御電源電圧が各部に供給される。これにより、演算制御装置２５が起動し、記憶装置２４のＲＯＭ又はフラッシュメモリ等に記憶されたファームウェアを実行し始める。

（ステップＳ１０１）
次に、ステップＳ１０１において、演算制御装置２５が、ファームウェアに記載した初期化処理を行う。
これにより、演算制御装置２５は各部の初期化を行い、図示しない初期画面を表示装置７に表示する。
各部の初期化処理が終了した場合、演算制御装置２５は、次のステップＳ１０２に処理を進める。

（ステップＳ１０２）
ステップＳ１０２においては、演算制御装置２５が、起動を終了して測定準備完了した旨を、表示装置７に表示する。
ここで、測定者又は被測定者により、性別、年齢、身長、着衣の重量といった個人パラメータが入力される。
この個人パラメータの入力は、入力装置６の数字キー等を用いて行われる。また、通信装置６０を介して他のコンピュータ）により入力してもよい。
この個人パラメータのデータに関しては、演算制御装置２５が記憶装置２４のＲＡＭに記憶する。
この個人パラメータの入力が間違っていた場合、再度入力することも可能である。

さらに、本発明の実施の形態に係る測定装置１は、片腕、片脚、両腕又は両脚がなかったり、ギプスをしていて電極を接触させることができない被測定者の場合、どの部位を測定するか、メニューから対話的に入力することができる。
なお、電極が触れている／いないことを、圧力センサーや静電容量値の計測等により自動的に検出して、どの部位を測定するかについて選択することも可能である。
ここで、被測定者が表示装置７に表示したメニューの指示に従い、対話的に入力装置６のキーを押下して測定開始の指示を行うことにより、実際の測定処理を開始する。

（ステップＳ１０３）
ステップＳ１０３においては、被測定者が体重計２に乗ることで、体重測定装置２６が、その加重を検知して、被測定者の重量を測定する。
測定した体重については、体重測定装置２６が、記憶装置２４のＲＡＭに記憶する。

（ステップＳ１０４）
次に、ステップＳ１０４において、演算制御装置２５が、生体電気インピーダンス（生体ＢＩ）の測定を行う。
まず、この際に行われる、複数の周波数の交流電流を用いた生体電気インピーダンス測定（多周波生体インピーダンス測定）の動作について以下で説明する。

多周波生体電気インピーダンス測定は、周波数Ｆｉをｉ＝１からはじめて、設定されているｎ回に亘り行う。
第一番目の周波数における測定の初期設定として、ｉ＝１が設定され、このｉの値によって周波数Ｆｉが設定される。
記憶装置２４内のＲＯＭに予め配置された測定制御パラメータ（以下、測定制御パラメータと略記する）を基に、演算制御装置２５が出力信号周波数を設定し、その出力信号を電流供給装置２１へ出力する。
電流供給装置２１は、電流値が設定可能な定電流出力回路で構成されており、測定制御パラメータを基に出力電流値を設定する。
その交流電流出力は、電極切替装置２０を介して切り替えた、電流印加電極により、被測定者の身体の各部に印加される。これを、電極切替装置２０を介して切り替えた対応する電圧測定電極で測定する。

この測定時には、被測定者に流れる電流を別途設けられた基準抵抗（図示しない）より検出し、その出力のアナログ信号を演算制御装置２５内のＡ／Ｄ変換器を用いてデジタル信号に変換し、その結果を記憶装置２４のＲＡＭに記憶する。
同時に、被測定者に接触された身体の各部に対応する電圧測定電極を通して電圧測定装置２２内の差動増幅回路に入力され、この差動増幅回路は、入力されたそれぞれの電圧の差である信号を演算制御装置２５内のＡ／Ｄ変換器に出力する。Ａ／Ｄ変換器は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換することで生体電気インピーダンスを測定し、その結果をＲＡＭに記憶する。

第一番目の周波数によるインピーダンス測定が終了したら、ｉに１を加えて、規定の測定回数を終了していないか判定する。ここで、ｉが設定回数のｎを越えていたら、インピーダンスの測定は終了となり、未だ越えていなければ、次の周波数でのインピーダンス測定を行う。

続いてステップＳ１０４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。
通常、生体電気インピーダンスは、図４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を集中定数で表現した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。

従って、一般に、生体電気インピーダンスは、図５に示すような円弧状の軌跡を描く。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。

（Ｘ−ａ）²＋（Ｙ−ｂ）²＝ｒ² …… （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。

また、式１から、Ｘは以下のように表される。

Ｘ＝ａ±ｓｑｒｔ（ｒ²−ｂ²） …… （式２）

なお、ｓｑｒｔ（）は平方根を示す。

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。

Ｒ0 ＝ ａ＋ｓｑｒｔ（ｒ²−ｂ²） …… （式３）
Ｒinf ＝ ａ−ｓｑｒｔ（ｒ²−ｂ²） …… （式４）

更に、式３および式４より、図４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。

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。

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。

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。

Ｚ（ω）＝（Ｒ0−Ｒinf）／｛１＋（ｊωτ）^β｝ …… （式１０）

更に、τ＝１／ωｃとして、式１０は以下のように表される。

Ｚ（ω）＝（Ｒ0−Ｒinf）／｛１＋（ｊω／ωｃ）^β｝ …… （式１１）

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。

（ステップＳ１０５）
次に、ステップＳ１０５においては、演算制御装置２５が、体組成に関する値として、細胞外液量、細胞内液量、体水分量を求め、記憶装置２４のＲＡＭに記憶する。
これは、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）を算出する。

次に、体組成に関する値として、全身及び各部位の体脂肪率、体脂肪量、除脂肪率、除脂肪量を求める。
体脂肪率は、体重、身長、性別、年齢、レジスタンス、リアクタンス、インピーダンス等のパラメータに基づいて求める。
例えば、体脂肪率は、男女別に用意した以下の式を用いて求める：

全身の体脂肪率＝ｆ（身長、体重、左手左足間のレジスタンス、左手左足間のリアクタンス、左手左足間のインピーダンス）

また、体脂肪量は、体重と体脂肪率に基づき求める。たとえば、全身の体脂肪量は、以下の式により求める：

全身の体脂肪量＝体重×全身の体脂肪率

また、除脂肪率は、体脂肪率に基づき求める。たとえば、全身の除脂肪率は、以下の式で求める。

全身の除脂肪率＝１００−全身の体脂肪率

また、除脂肪量は、体重と体脂肪量に基づき求める。たとえば、全身の除脂肪量は、以下の式で求める。

全身の除脂肪量＝体重−全身の体脂肪量

上述の体脂肪率の算出について、従来技術１においては、全身の体脂肪率は、左手足間の電流・電圧を測定することによる「左半身抵抗値」を全身用の回帰式に当てはめることで推定していた。
よって、片腕、片脚、両腕又は両脚がない被験者や、怪我でギプス等をしていて、すべての電極を皮膚に触れていることができない被測定者の場合、正確な値を算出することが不可能なので、装置はエラー表示を出して停止していた。
そこで、本発明の発明者が鋭意検討した結果、従来は１つしか搭載していなかった回帰式を複数搭載することを考えついた。

ここで、従来は、身体の各部位用に回帰式を複数搭載した場合、誤差が増えて測定値の信頼性が低下すると考えられていた。
よって、本発明の発明者は、身体の各部位用に回帰式を複数搭載した場合、これらの誤差について、鋭意実験と研究を行った。
実験結果である図６と図７を参照して説明すると、身体の各部位を欠損している被測定者、ギプスで固定している被測定者、又は健常者について、身体の各部位の生体電気インピーダンスの値から体脂肪率を算出して、ＤＸＡ法で求めた全身の脂肪率と比較した。
具体的には、図６では男性について、図７では女性について、それぞれ、両足間（ＦＦ）、両手間（ＨＨ）、右手右足間である右半身（ＲＨＦ）、左手左足間である左半身（ＬＨＦ）の各生体電気インピーダンスの値から算出した全身の体脂肪率（横軸）と、従来の波長の異なる２種類の放射線を用いて、その透過量から人体の組成を求めるＤＸＡ（Ｄｕａｌ ｅｎｅｒｇｙ Ｘ−ｒａｙ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｍｅｔｒｙ：デクサ）法で求めた全身の体脂肪率（縦軸）と比較して相関性について調べた。
この結果、身体の各部位の生体電気インピーダンスの値から回帰式は相関性が非常に高かった。
すなわち、複数の回帰式を作成しても、精度が高く全身の体脂肪量を求めることが可能であることが分かった。

よって、本発明の実施の形態においては、身体の各部に電極を当てることができない被測定者について、それぞれ、両足間（ＦＦ）用、両手間（ＨＨ）用、左半身（ＬＨＦ）用、右半身（ＲＨＦ）用の回帰式を用いて、全身の体脂肪率を求めることとした。
これらの回帰式としては、以下のような式を男女別に用意して用いることができる：

全身の体脂肪率＝ｆ（身長、体重、両足間のレジスタンス、両足間のリアクタンス、両足間のインピーダンス） …… ＦＦ用
全身の体脂肪率＝ｆ（身長、体重、両手間のレジスタンス、両手間のリアクタンス、両手間のインピーダンス） …… ＨＨ用
全身の体脂肪率＝ｆ（身長、体重、左半身のレジスタンス、左半身のリアクタンス、左半身のインピーダンス） …… ＬＨＦ用
全身の体脂肪率＝ｆ（身長、体重、右半身のレジスタンス、右半身のリアクタンス、右半身のインピーダンス） …… ＲＨＦ用

同様に、身体の各部に電極を当てることができない被測定者について、左脚（ＬＦ）用、右脚（ＲＦ）用、左腕（ＲＨ）用、右腕（ＲＨ）用、体幹（ＨＴ）用の回帰式を用いて、各部位の体脂肪率を求めることとした。これらの回帰式としては以下のような式を男女別に用意して用いることができる。

左脚の体脂肪率＝ｆ（身長、体重、左脚のレジスタンス、左脚のリアクタンス、左脚のインピーダンス） …… ＬＦ用
右脚の体脂肪率＝ｆ（身長、体重、右脚のレジスタンス、右脚のリアクタンス、右脚のインピーダンス） …… ＲＦ用
左腕の体脂肪率＝ｆ（身長、体重、左腕のレジスタンス、左腕のリアクタンス、左腕のインピーダンス） …… ＬＨ用
右腕の体脂肪率＝ｆ（身長、体重、右腕のレジスタンス、右腕のリアクタンス、右腕のインピーダンス） …… ＲＨ用
体幹の体脂肪率＝ｆ（身長、体重、体幹のレジスタンス、体幹のリアクタンス、体幹のインピーダンス） …… ＨＴ用

また、各部位の体脂肪量については、体重から求める各部位の重量により、以下の式を用いて求めることができる。

各部位の体脂肪率＝各部位の重量×各部位の体脂肪率

以上の式により、身体の各部に電極を当てることができない被測定者について、全身と必要な場合は身体の各部位の体組成を、高精度で求めることができる体組成計を提供することができる。

次に、上述の式を用いて、皮膚にすべての電極を触れることができない被測定者において体脂肪率等の算出をする場合について、図８〜図１０を参照してさらに詳しく説明する。
図８〜図１０は、それぞれ、１．四肢完全、２．右腕欠損、３．左腕欠損、４．両腕欠損、５．右脚欠損、６．左脚欠損、７．両脚欠損、８．右腕・左脚欠損、９．左腕・右脚欠損、１０．右腕脚欠損、１１．左腕脚欠損、のそれぞれのケースについての、体脂肪率の算出の方法について説明する概念図である。
これらの図においては、どの電極に電流を印可し、どの電極で電圧を測定し、どの回帰式を用いて、身体の各部位の体脂肪率等を測定するのかについて示している。
以下、より具体的に各ケースごとに詳しく説明する。

［ケース１．四肢完全］
ケース１．四肢完全の被測定者、すなわち全身の各部位に電極を当てることができる被測定者について、体脂肪率の測定をする場合について説明する。
全身を測定する場合、ステップＳ１０４において、左手−左足の間に電流を印可し、左手−左足の間の電圧を測定する。つまり、電極切替装置２０により、電流印可電極１３ａと３ａの間に電流を印可し、電圧測定電極１３ｂと電極３ｂの間の電圧を測定する。
その上で、ＬＨＦ用の回帰式にステップＳ１０２〜ステップＳ１０４で得たデータ（身長、体重、左手左足間のレジスタンス・リアクタンス・インピーダンス）の値を代入して、全身の体脂肪率を測定する。

次に、身体の各部位の測定を行う。
右腕を測定する場合、ステップＳ１０４において、右手−右足の間に電流を印可し、左手−右手の間の電圧を測定する。つまり、電極切替装置２０により、電流印可電極１４ａと４ａの間に電流を印可し、電圧測定電極１３ｂと１４ｂの間の電圧を測定する。その上で、ＲＨ用の回帰式にステップＳ１０２〜ステップＳ１０４で得たデータ（身長、体重、右腕のレジスタンス・リアクタンス・インピーダンス）の値を代入して、右腕の体脂肪率を測定する。
左腕を測定する場合、ステップＳ１０４において、左手−左足の間に電流を印可し、左手−右手の間の電圧を測定する。つまり、電極切替装置２０により、電流印可電極１３ａと３ａの間に電流を印可し、電圧測定電極１３ｂと１４ｂの間の電圧を測定する。その上で、ＬＨ用の回帰式にステップＳ１０２〜ステップＳ１０４で得たデータ（身長、体重、左腕のレジスタンス・リアクタンス・インピーダンス）の値を代入して、左腕の体脂肪率を測定する。
右脚を測定する場合、ステップＳ１０４において、右手−右足の間に電流を印可し、左足−右足の間の電圧を測定する。つまり、電極切替装置２０により、電流印可電極１４ａと４ａの間に電流を印可し、電圧測定電極３ｂと４ｂの間の電圧を測定する。その上で、ＲＦ用の回帰式にステップＳ１０２〜ステップＳ１０４で得たデータ（身長、体重、右脚のレジスタンス・リアクタンス・インピーダンス）の値を代入して、右脚の体脂肪率を測定する。
左脚を測定する場合、ステップＳ１０４において、左手−左足の間に電流を印可し、左足−右足の間の電圧を測定する。つまり、電極切替装置２０により、電流印可電極１３ａと３ａの間に電流を印可し、電圧測定電極３ｂと４ｂの間の電圧を測定する。その上で、ＬＦ用の回帰式にステップＳ１０２〜ステップＳ１０４で得たデータ（身長、体重、左脚のレジスタンス・リアクタンス・インピーダンス）の値を代入して、左脚の体脂肪率を測定する。
体幹を測定する場合、ステップＳ１０４において、右手−右足の間に電流を印可し、左手−左足の間の電圧を測定する。つまり、電極切替装置２０により、電流印可電極１４ａと４ａの間に電流を印可し、電圧測定電極１３ｂと３ｂの間の電圧を測定する。その上で、ＨＴ用の回帰式にステップＳ１０２〜ステップＳ１０４で得たデータ（身長、体重、体幹のレジスタンス・リアクタンス・インピーダンス）の値を代入して、体幹の体脂肪率を測定する。

［ケース２．右腕欠損］
次に、ケース２．右腕欠損の場合の体脂肪率の測定について説明する。
全身を測定する場合、上述のケース１．の場合と同様に測定する。
右腕は存在しない若しくは電極を当てることができないので測定しない。
左腕は、このケースではＬＨ用の回帰式に当てはめられないので測定しない。
右脚を測定する場合、ステップＳ１０４において、左手−右足の間に電流を印可し、左足−右足の間の電圧を測定する。つまり、電極切替装置２０により、電流印可電極１３ａと４ａの間に電流を印可し、電圧測定電極３ｂと４ｂの間の電圧を測定する。その上で、ＲＦ用の回帰式にステップＳ１０２〜ステップＳ１０４で得たデータ（身長、体重、右脚のレジスタンス・リアクタンス・インピーダンス）の値を代入して、右脚の体脂肪率を測定する。これは、左手−右足の間に電流を印加しても、右手−右足の間に印加した場合と、測定した電圧の値は、ほぼ同じになるからである。
左脚を測定する場合、上述のケース１．の場合と同様に測定する。
体幹は、ＨＴ用の回帰式に当てはめられないので測定しない。

［ケース３．左腕欠損］
次に、ケース３．左腕欠損の場合の体脂肪率の測定について説明する。
全身を測定する場合、ステップＳ１０４において、右手−右足の間に電流を印可し、右手−右足の間の電圧を測定する。つまり、電極切替装置２０により、電流印可電極１４ａと４ａの間に電流を印可し、電圧測定電極１４ｂと４ｂの間の電圧を測定する。その上で、ＬＨＦ用の回帰式にステップＳ１０２〜ステップＳ１０４で得たデータ（身長、体重、左半身のレジスタンス・リアクタンス・インピーダンス）の値を代入して、全身の体脂肪率を測定する。これは、ＲＨＦ用の回帰式は、ＬＨＦ用の回帰式とほぼ同じになるためである。
右腕は、ＲＨ用の回帰式に当てはめられないので測定しない。
左腕は存在しない若しくは電極を当てることができないので測定しない。
右脚を測定する場合、上述のケース１．の場合と同様に測定する。
左脚を測定する場合、ステップＳ１０４において、右手−左足の間に電流を印可し、左足−右足の間の電圧を測定する。つまり、電極切替装置２０により、電流印可電極１３ａと４ａの間に電流を印可し、電圧測定電極３ｂと電極４ｂの間の電圧を測定する。その上で、ＬＦ用の回帰式にステップＳ１０２〜ステップＳ１０４で得たデータ（身長、体重、左脚のレジスタンス・リアクタンス・インピーダンス）の値を代入して、左脚の体脂肪率を測定する。これは、右手−左足の間に電流を印加しても、右手−右足の間に印加した場合と、測定した電圧の値は、ほぼ同じになるからである。
体幹は、ＨＴ用の回帰式に当てはめられないので測定しない。

［ケース４．両腕欠損］
次に、ケース４．両腕欠損の場合の体脂肪率の測定について説明する。
全身を測定する場合、ステップＳ１０４において、左足−右足の間に電流を印可し、左足−右足の間の電圧を測定する。つまり、電極切替装置２０により、電流印可電極３ａと４ａの間に電流を印可し、電圧測定電極３ｂと電極４ｂの間の電圧を測定する。その上で、ＦＦ用の回帰式にステップＳ１０２〜ステップＳ１０４で得たデータ（身長、体重、両足間のレジスタンス・リアクタンス・インピーダンス）の値を代入して、全身の体脂肪率を測定する。
他の値は、右腕と左腕が存在しないので測定しない。

［ケース５．右脚欠損］
次に、ケース５．右脚欠損の場合の体脂肪率の測定について説明する。
全身を測定する場合、上述のケース１．の場合と同様に測定する。
右腕を測定する場合、ステップＳ１０４において、右手−左足の間に電流を印可し、左手−右手の間の電圧を測定する。つまり、電極切替装置２０により、電流印可電極１４ａと３ａの間に電流を印可し、電圧測定電極１３ｂと電極１４ｂの間の電圧を測定する。その上で、ＲＨ用の回帰式にステップＳ１０２〜ステップＳ１０４で得たデータ（身長、体重、右腕のレジスタンス・リアクタンス・インピーダンス）の値を代入して、右腕の体脂肪率を測定する。これは、右手−左足の間に電流を印加しても、右手−右足の間に印加した場合と、測定した電圧の値は、ほぼ同じになるからである。
左腕を測定する場合、上述のケース１．の場合と同様に測定する。
右脚は存在しない若しくは電極を当てることができないので測定しない。
左脚は、ＬＦ用の回帰式に当てはめることができないので測定しない。
体幹は、ＨＴ用の回帰式に当てはめられないので測定しない。

［ケース６．左脚欠損］
次に、ケース６．左脚欠損の場合の体脂肪率の測定について説明する。
全身を測定する場合、上述のケース３．の場合と同様に測定する。
右腕を測定する場合、上述のケース１．の場合と同様に測定する。
左腕を測定する場合、ステップＳ１０４において、左手−右足の間に電流を印可し、左手−右手の間の電圧を測定する。つまり、電極切替装置２０により、電流印可電極１３ａと４ａの間に電流を印可し、電圧測定電極１３ｂと電極１４ｂの間の電圧を測定する。その上で、ＬＨ用の回帰式にステップＳ１０２〜ステップＳ１０４で得たデータ（身長、体重、左腕のレジスタンス・リアクタンス・インピーダンス）の値を代入して、左腕の体脂肪率を測定する。これは、左手−右足の間に電流を印加しても、左手−左足の間に印加した場合と、測定した電圧の値は、ほぼ同じになるからである。
右脚は、ＲＦ用の回帰式に当てはめることができないので測定しない。
左脚は存在しない若しくは電極を当てることができないので測定しない。
体幹は、ＨＴ用の回帰式に当てはめられないので測定しない。

［ケース７．両脚欠損］
次に、ケース７．両脚欠損の場合の体脂肪率の測定について説明する。
全身を測定する場合、ステップＳ１０４において、左手−右手の間に電流を印可し、左手−右手の間の電圧を測定する。つまり、電極切替装置２０により、電流印可電極１３ａと１４ａの間に電流を印可し、電圧測定電極１３ｂと電極１４ｂの間の電圧を測定する。その上で、ＨＨ用の回帰式にステップＳ１０２〜ステップＳ１０４で得たデータ（身長、体重、両手間のレジスタンス・リアクタンス・インピーダンス）の値を代入して、全身の体脂肪率を測定する。
他の値は、右脚と左脚が存在しないので測定しない。

［ケース８．右腕・左脚欠損］
次に、ケース８．右腕・左脚欠損の場合の体脂肪率の測定について説明する。
全身を測定する場合、ステップＳ１０４において、左手−右足の間に電流を印可し、左手−右足の間の電圧を測定する。つまり、電極切替装置２０により、電流印可電極１３ａと４ａの間に電流を印可し、電圧測定電極１３ｂと電極４ｂの間の電圧を測定する。その上で、ＬＨＦ用の回帰式にステップＳ１０２〜ステップＳ１０４で得たデータ（身長、体重、左半身のレジスタンス・リアクタンス・インピーダンス）の値を代入して、全身の体脂肪率を測定する。上述のように右足と左足を変更した際の測定値は、ほぼ同じであるため、このようにすることも可能である。
他の値は、右腕と左脚が存在しないので測定しない。

［ケース９．左腕・右脚欠損］
次に、ケース９．左腕・右脚欠損の場合の体脂肪率の測定について説明する。
全身を測定する場合、ステップＳ１０４において、右手−左足の間に電流を印可し、右手−左足の間の電圧を測定する。つまり、電極切替装置２０により、電流印可電極１４ａと３ａの間に電流を印可し、電圧測定電極１４ｂと電極３ｂの間の電圧を測定する。その上で、ＬＨＦ用の回帰式にステップＳ１０２〜ステップＳ１０４で得たデータ（身長、体重、左半身のレジスタンス・リアクタンス・インピーダンス）の値を代入して、全身の体脂肪率を測定する。上述のように左手と右手を変更した際の測定値は、ほぼ同じであるため、このようにすることも可能である。
他の値は、左腕と右脚が存在しないので測定しない。

［ケース１０．右腕脚欠損］
次に、ケース１０．右腕脚欠損の場合の体脂肪率の測定について説明する。
全身を測定する場合、上述のケース１．の場合と同様に測定する。
他の値は、右腕と右脚が存在しないので測定しない。

［ケース１１．左腕脚欠損］
次に、ケース１１．左腕脚欠損の場合の体脂肪率の測定について説明する。
全身を測定する場合、上述のケース３．の場合と同様に測定する。
他の値は、左腕と左脚が存在しないので測定しない。

以上のように、各種のケースにおいて各回帰式を用いて測定することで、身体の各部に電極を当てることができない被測定者について、全身と、可能な限り身体の各部の体脂肪率を始めとする体組成に関する値を求めることができる。

各ケースにおいて、主にどの回帰式を用いるのかについて示す図１１を参照すると、右手、右足、左手、左足の１カ所又は２カ所に電極を当てることができなくても、回帰式を複数用意することで、どれかの回帰式に当てはめて対応可能となることが分かる。
図１１では、○と×はそれぞれ、その部位に電極を当てることができないことを示す。例えば、ケース８は上述のように、右腕・左脚欠損でこの部位に電極を当てられないので、左腕右脚の測定データを左半身用の回帰式に当てはめることで、全身の体脂肪率等を求めることができる。

（ステップＳ１０６）
ここで、図３のフローチャートに戻って説明する。
ステップＳ１０６において、演算制御装置２５は、測定と演算が終了した旨を表示装置７に表示する。

（ステップＳ１０７）
次に、ステップＳ１０７において、演算制御装置２５は、全身と身体の各部位の体組成に関する値を表示装置７に表示し、被験者へのアドバイスを行う。
測定者が入力装置６のキーを押下することで、被測定者の個人パラメータにより計算した体組成に関する値（例えば、体脂肪率）の目標値を表示することも可能である。
さらに、測定者が入力装置６のキーを押下することで、測定結果のアドバイスを表示することができる。
このアドバイスに関しては、記憶装置２４のＲＯＭ内に記憶した閾値と文章を基にして表示する。

さらに、測定者が入力装置６のキーを押下すると、演算制御装置２５は、上述の測定結果を印刷装置８により印刷する。
この印刷時には、より詳しいアドバイスの文書を印刷することも可能である。
また、これらの測定結果を、通信装置６０を用いて、他のコンピュータへの送信を行うことができる。この場合、他のコンピュータの画面上で、測定結果について確認することが可能である。
測定結果を確認すると、測定者は本測定装置１の電源を切り、測定を終了する。

上述のように構成することで、以下のような効果を得ることができる。
まず、従来技術１においては、右手、右足、左手、左足のすべてに電極を当てないと体組成の測定ができなかった。
しかし、本発明の実施の形態に係る測定装置１においては、右手、右足、左手、左足のうちいずれか１カ所に電極を当てられない場合、全身の体組成に関する値と電極を当てられない部位以外の部位の体組成に関する値を算出することが可能である。
すなわち、片脚がなくても、片腕がなくても、電極グリップを握ることができなくても、測定が可能である。また、片麻痺や、中途で腕や脚を切断している者、肢体不自由者についても測定が可能なる。
また、右手、右足、左手、左足のうちいずれか２カ所に電極を当てられない場合は、少なくとも全身の体組成に関する値を算出することが可能である。
これにより、従来技術１のように、今まで体組成を測定できなかった被測定者の不満を解消することができる。

また、本発明の実施の形態に係る測定装置１は、肢体不自由者の身体機能に応じて、体組成に関する値を測定することができる。
さらに、事故等でギプスをはめて体組成を測定不可能なアスリート等に関しても、全身の体組成に関する値を測定することができる。加えて、事故等のリハビリを行っている場合の健康管理に用いることが可能である。

また、従来技術１の測定装置は、四肢に電極を当てることができる健常者についても、足の皮膚が角質化していたり、握る力が弱く電極グリップとの接触が十分でない場合や、汗で電極との接触抵抗が著しく下がっている場合等は、正しく測定できない可能性があった。
しかし、本発明の実施の形態に係る測定装置１のように、複数の回帰式を用意することで、他の回帰式から求める体組成に関する値と比較してエラー表示を表示することができる。また、異常値のみを除いて体組成に関する値を算出するように設定等することも可能である。
さらに、他の回帰式から求める体組成に関する値と比較した体組成に関する値が正常であった場合、これらの値と平均することで、従来技術１よりも更に信頼性の高い体組成の測定を行うことができる。

なお、本発明の実施の形態に係る測定装置１が体組成を測定できる場合は、上述の例のように、右腕欠損の場合、左腕欠損の場合、両腕欠損の場合、右脚欠損の場合、左脚欠損の場合、両脚欠損の場合、右腕・左脚欠損の場合、左腕・右脚欠損の場合、右腕脚欠損の場合、左腕脚欠損の場合が含まれるが、これに限られるものではない。
たとえば、腹又は頭頂部に電極を当てて、他の部位との間で電極を当てるように回帰式を設計することにより、両腕・両脚がないような場合でも正確な体組成を計測することが可能である。さらに、腕や脚の一部の関節から下を失っている被測定者の場合でも、電極を当てる位置を指定することにより、回帰式に補正を加えて対応することが可能である。
また、上述の体組成の例としては、主に体脂肪率、体脂肪量、除脂肪率、除脂肪量について説明したが、この他にも、たとえば筋肉量を測定することで、各部の筋肉のつき具合や、筋肉量のバランス等も知ることができる。

なお、本発明の実施の形態に係る測定装置１は、立位で測定し、足裏の電極と測定者が握る電極とで生体電気インピーダンスを測定するように説明したが、これに限られない。
たとえば、被験者が横になった状態で、電極を身体の各所に貼り付けて測定を行うことが可能である。これにより、下肢に傷害がある被測定者についても、スムーズに生体電気インピーダンスを測定することが可能になる。
さらに、従来技術１と違い、本発明の実施の形態に係る測定装置１の場合、直接入力部６を用いて体重を入力したり、被測定者の体重の値を使用しない体脂肪率の測定方法を使用することができる。

また、本測定装置１は測定結果を他のコンピュータに送信でき、他のコンピュータは補助記憶装置であるＨＤＤ等の不揮発性の記憶手段を備えているため、この経時的な観測のデータをチェックすることを簡便に行うことができる。
さらに、体組成の測定が簡便なため、体組成の経時的変化を追跡するのに適しており、怪我等からの回復とともに数値が増加して視覚的に把握することができるため、測定者又は被測定者の回復にかける意欲を増進させることが可能である。
加えて、本測定装置１は、従来技術１の生体電気インピーダンス測定装置と異なり、記憶装置２４のＲＯＭ内に児童やお年寄りを含む被験者の回帰式を記憶している。このため、児童やお年寄りの筋肉量についても正確に測定することができる。よって、より回復の度合いを正確に把握することが可能である。

なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。

本発明の実施の形態に係る測定装置の外部構成を示す概念図である。 本発明の実施の形態に係る測定装置の内部構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る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。 生体電気インピーダンスを表す等価回路図である。 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。 本発明の実施の形態に係る男性の身体の各部位から求めた全身の体脂肪率とＤＸＡ法で求めた体脂肪率との相関を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る女性の身体の各部位から求めた全身の体脂肪率とＤＸＡ法で求めた体脂肪率との相関を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る体組成を計る際の部位と測定方法を示す概念図である。 本発明の実施の形態に係る体組成を計る際の部位と測定方法を示す概念図である。 本発明の実施の形態に係る体組成を計る際の部位と測定方法を示す概念図である。 本発明の実施の形態に係る全身の体組成を計るための主な回帰式について示す概念図である。 従来の８電極の生体電気インピーダンス測定装置による測定方法について示す概念図である。

符号の説明

１ 測定装置
２ 体重計
２ａ 載台面
３、４ 足乗せ
３ａ、４ａ、１３ａ、１４ａ 電流印加電極
３ｂ、４ｂ、１３ｂ、１４ｂ 電圧測定電極
５ 操作ボックス
６ 入力装置
７ 表示装置
８ 印刷装置
１３、１４ 電極グリップ
１５、１６ コード
１７ フック
２０ 電極切替装置
２１ 電流供給装置
２２ 電圧測定装置
２４ 記憶装置
２５ 演算制御装置
２６ 体重測定装置
２８ 電源装置
６０ 通信装置

Claims (10)

1. 電流印加用電極及び電圧測定電極と、これら電極を用いて測定された測定値から生体電気インピーダンスを測定し、該生体電気インピーダンスから体組成を求める演算手段とを備えた体組成測定装置であって、
   前記演算手段は、両脚間、両腕間、左半身、右半身、左脚、右脚、左腕、右腕、体幹のそれぞれに対応する前記生体電気インピーダンスの回帰式を用いて体組成を求める演算手段である
   ことを特徴とする体組成測定装置。
2. 複数の前記電流印加用電極と電圧測定電極は、被測定者の左腕、右腕、左脚、右脚に対応して設けられたことを特徴とする請求項１に記載の体組成測定装置。
3. 前記被測定者の左腕、右腕、左脚、右脚に対応して設けられた電流印加用電極と電圧測定電極のうち、他の電極を用いて前記生体電気インピーダンスの測定を用い、使用しない電極に対応した前記回帰式を用いて体組成を測定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の体組成測定装置。
4. 右腕及び／又は右脚に対応する電極を使用しないときは、左腕及び／又は左脚に対応する前記回帰式を用いて体組成を測定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の体組成測定装置。
5. 左腕及び／又は左脚に対応する電極を使用しないときは、右腕及び／又は右脚に対応する電極の前記生体電気インピーダンス測定の値を、左腕及び／又は左脚に対応する前記回帰式に用いて体組成を測定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の体組成測定装置。
6. 左腕及び右脚に対応する電極を使用しないときは、右腕及び左脚に対応する電極の前記生体電気インピーダンス測定の値を、左腕及び左脚に対応する前記回帰式に用いて体組成を測定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の体組成測定装置。
7. 右腕及び左脚に対応する電極を使用しないときは、左腕及び右脚に対応する電極の前記生体電気インピーダンス測定の値を、左腕及び左脚に対応する前記回帰式に用いて体組成を測定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の体組成測定装置。
8. 複数の前記回帰式より求めた体組成の値を平均化、又は異常値の除去を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の体組成測定装置。
9. 前記体組成は、全身の体組成に加えて電極を使用する部位の体組成を測定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の体組成測定装置。
10. 電流印加用電極及び電圧測定電極と、これら電極を用いて測定された測定値から生体電気インピーダンスを測定し、該生体電気インピーダンスから体組成を求める演算手段とを備えた体組成測定装置における体組成測定方法であって、
    両足間、両手間、右半身、左半身、右脚、左脚、右腕、左腕、体幹のそれぞれに対応する前記生体電気インピーダンスの回帰式を用いて、体組成を測定する体組成測定方法。

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