測定装置
【課題】測定電流の到達範囲に依存する生体情報を高精度に測定する。
【解決手段】電極Ｅ1と電極Ｅ2とは間隔Ｄ12をあけて配置される。電極Ｅ3と電極Ｅ4とは間隔Ｄ34をあけて電極Ｅ1と電極Ｅ2との間に配置される。動作制御部４４は、測定電流Ｉを電極Ｅ1と電極Ｅ2との間に流すとともに電極Ｅ3と電極Ｅ4との間の測定電圧Ｖを検出する第１測定モードと、測定電流Ｉを電極Ｅ3と電極Ｅ4との間に流すとともに電極Ｅ1と電極Ｅ2との間の測定電圧Ｖを検出する第２測定モードとを切替える。情報生成部４２は、第１測定モードにおける測定電流Ｉと測定電圧Ｖとに応じて脂肪率Ｆを算定し、第２測定モードにおける測定電流Ｉと測定電圧Ｖとに応じて皮下脂肪厚Ｌfを算定する。
【解決手段】電極Ｅ1と電極Ｅ2とは間隔Ｄ12をあけて配置される。電極Ｅ3と電極Ｅ4とは間隔Ｄ34をあけて電極Ｅ1と電極Ｅ2との間に配置される。動作制御部４４は、測定電流Ｉを電極Ｅ1と電極Ｅ2との間に流すとともに電極Ｅ3と電極Ｅ4との間の測定電圧Ｖを検出する第１測定モードと、測定電流Ｉを電極Ｅ3と電極Ｅ4との間に流すとともに電極Ｅ1と電極Ｅ2との間の測定電圧Ｖを検出する第２測定モードとを切替える。情報生成部４２は、第１測定モードにおける測定電流Ｉと測定電圧Ｖとに応じて脂肪率Ｆを算定し、第２測定モードにおける測定電流Ｉと測定電圧Ｖとに応じて皮下脂肪厚Ｌfを算定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脂肪率や皮下脂肪厚等の生体情報を計測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一対の電流印加用電極と一対の電圧測定用電極とを被験者の身体に接触させ、電流印加用電極間に流れる測定電流と電圧測定用電極間の電圧とに応じて各種の生体情報を測定する技術が従来から提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０５０５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電流印加用電極間に流れる測定電流が身体内部で到達する範囲（身体表面からの深度）は電流印加用電極間の距離に依存するため、電流印加用電極間の距離によっては生体情報を正確に測定できない可能性がある。例えば、電流印加用電極間の距離が小さい場合には、測定電流が身体内部の浅い位置（例えば皮下脂肪）までしか到達しないから、表面から深い位置にある筋肉に関連する生体情報（例えば脂肪率）の測定精度が低下する。他方、電極印加用電極間の距離が大きい場合には、測定電流が身体内部の深い位置（例えば筋肉）まで到達するから、表面から浅い位置にある皮下脂肪のみに関連する生体情報（例えば皮下脂肪厚）の測定精度が低下する。以上の事情を背景として、本発明は、電極間の電流の到達範囲（身体内部の深度）に依存する生体情報を高精度に測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために本発明が採用する手段を説明する。なお、本発明の理解を容易にするために、以下の説明では、本発明の要素と後述の実施形態の要素との対応を括弧書で付記するが、本発明の範囲を実施形態の例示に限定する趣旨ではない。
【０００６】
本発明の測定装置は、相互に間隔（例えば間隔Ｄ12）をあけて配置されて被験者の身体に接触する第１電極（例えば電極Ｅ1）および第２電極（例えば電極Ｅ2）と、第１電極と第２電極との間に相互に間隔（例えば間隔Ｄ34）をあけて配置されて被験者の身体に接触する第３電極（例えば電極Ｅ3）および第４電極（例えば電極Ｅ4）と、電極間に流れる電流（例えば測定電流Ｉ）を生成する電流生成手段（例えば電流生成部３２）と、電極間の電圧（例えば測定電圧Ｖ）を検出する電圧検出手段（例えば電圧検出部３４）と、電流生成手段が生成した電流を第１電極と第２電極との間に流すとともに第３電極と第４電極との間の電圧を電圧検出手段に検出させる第１測定モードと、電流生成手段が生成した電流を第３電極と第４電極との間に流すとともに第１電極と第２電極との間の電圧を電圧検出手段に検出させる第２測定モードとを切替える動作制御手段（例えば動作制御部４４）と、電流生成手段が生成する電流と電圧検出手段が検出する電圧とに応じた生体情報（例えば脂肪率Ｆや皮下脂肪厚Ｌfや筋肉厚Ｌm）を第１測定モードおよび第２測定モードの各々にて生成する情報生成手段（例えば情報生成部４２）とを具備する。
【０００７】
以上の構成では、電流生成手段が生成する電流を供給する電極間の距離が相違する第１測定モードおよび第２測定モードの各々で生体情報が測定されるから、電流の供給点の間隔が固定された構成と比較して、電極間の電流の到達範囲（身体内部の深度）に依存する生体情報を高精度に測定できるという利点がある。
【０００８】
本発明の好適な態様において、情報生成手段は、第１測定モードにて第１生体情報を生成し、第１生体情報とは種類が相違する第２生体情報を第２測定モードにて生成する。具体的には、情報生成手段は、第１測定モードでは、電流生成手段が生成する電流と電圧検出手段が検出する電圧とに応じた生体インピーダンス（例えば生体インピーダンスＺ1）から皮下脂肪と筋肉とに関する第１生体情報（例えば脂肪率Ｆ）を生成し、第２測定モードでは、電流生成手段が生成する電流と電圧検出手段が検出する電圧とに応じた生体インピーダンス（例えば生体インピーダンスＺ2）から皮下脂肪に関する第２生体情報（例えば皮下脂肪厚Ｌf）を生成する。以上の態様において、第１測定モードでは、第１電極と第２電極との間に電流を流すことで身体の深い位置まで電流が到達するから、例えば皮下脂肪だけでなく筋肉（さらには内臓脂肪）にも関連する第１生体情報を高精度に算定できる。他方、第２測定モードでは、第３電極と第４電極との間に電流を流すことで身体の浅い位置までしか電流が到達しないから、例えば皮下脂肪に関連する第２生体情報を高精度に算定できる。
【０００９】
本発明の好適な態様において、情報生成手段は、第１測定モードで生成された第１生体情報と第２測定モードで生成された第２生体情報とから第３生体情報（例えば筋肉厚Ｌm）を生成する。以上の態様では、第１生体情報と第２生体情報とが高精度に測定されるから、第１生体情報と第２生体情報とに応じた第３生体情報も高精度に算定できる。
【００１０】
本発明の好適な態様において、第１電極と第２電極と第３電極と第４電極とは、第１方向に長尺な形状に形成され、第１方向に直交する第２方向に相互に間隔をあけて配列する。以上の態様によれば、各電極を確実に被験者の身体に接触させることが可能である。
【００１１】
以上の各態様に係る測定装置は、例えば演算処理装置とプログラム（ソフトウェア）との協働で実現される。本発明のプログラムは、相互に間隔をあけて配置されて被験者の身体に接触する第１電極と第２電極との間に電流を流すとともに第１電極と第２電極との間に相互に間隔をあけて配置されて被験者の身体に接触する第３電極および第４電極との間の電圧を検出する第１動作モードと、第３電極と第４電極との間に電流を流すとともに第１電極と第２電極との間の電圧を検出する第２測定モードとを切替える動作制御処理（例えば処理Ｓ1や処理Ｓ4）と、各電極間に流れる電流と各電極間の電圧とに応じた生体情報を第１測定モードおよび第２測定モードの各々にて生成する情報生成処理（例えば処理Ｓ3や処理Ｓ7や処理Ｓ10）とをコンピュータに実行させる。以上のプログラムによれば、本発明の測定装置と同様の作用および効果が実現される。本発明のプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に格納された形態で利用者に提供されてコンピュータにインストールされるほか、通信網を介した配信の形態でサーバ装置から提供されてコンピュータにインストールされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る測定装置の外観図である。
【図２】測定装置の電気的な構成のブロック図である。
【図３】第１測定モードおよび第２測定モードの説明図である。
【図４】被験者の測定部位の内部における電流密度のグラフである。
【図５】制御部の動作のフローチャートである。
【図６】測定部位と各電極との模式図である。
【図７】生体インピーダンスと脂肪率の実測値との相関図である。
【図８】レジスタンスおよびリアクタンスの比と皮下脂肪厚の実測値との相関図である。
【図９】第２実施形態における制御部の動作のフローチャートである。
【図１０】変形例における電極部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜Ａ：第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る測定装置１００の構成図である。測定装置１００は、被験者の身体に関する生体情報（例えば体組成に関する指標）を測定する生体計測器であり、本体部１２と電極部１４とを具備する。本体部１２と電極部１４とはケーブル１６を介して電気的に接続される。なお、本体部１２と電極部１４とを一体に構成することも可能である。
【００１４】
電極部１４（プローブ）は、利用者（被験者や測定者）が把持可能な筐体１４２と、筐体１４２の表面に形成された４個の電極Ｅ（Ｅ1〜Ｅ4）とを含んで構成される。各電極Ｅは、Ｘ方向に長尺な形状（略長方形状）に形成され、Ｘ方向に直交するＹ方向に相互に間隔をあけて配列する。電極Ｅ1と電極Ｅ2とは所定の間隔Ｄ12をあけて配置され、電極Ｅ3と電極Ｅ4とは電極Ｅ1と電極Ｅ2との間に所定の間隔Ｄ34（Ｄ34＜Ｄ12）をあけて配置される。間隔Ｄ12は例えば８ｃｍ〜１２ｃｍ程度に設定され、間隔Ｄ34は例えば２ｃｍ〜４ｃｍ程度に設定される。図１では電極Ｅ1〜Ｅ4を等間隔に配置した場合を例示した。利用者は、被験者の身体のうち測定対象となる任意の部位（以下「測定部位」という）に電極Ｅ1〜Ｅ4が接触するように電極部１４を移動させることが可能である。
【００１５】
図２は、測定装置１００の電気的な構成のブロック図である。図２に示すように、本体部１２は、制御部２２と記憶部２４と操作部２６と表示部２８とを具備する。制御部２２（ＣＰＵ）は、記憶部２４に記憶されたプログラムの実行で測定装置１００の各要素を制御する。記憶部２４は、制御部２２が実行するプログラムや制御部２２が使用する各種のデータを記憶する記憶回路（例えばＲＯＭやＲＡＭ）であある。
【００１６】
操作部２６は、利用者からの指示を受付ける入力機器であり、図１に示すように複数の操作子を含んで構成される。例えば生体情報の測定開始が操作部２６に対する操作で指示される。表示部２８（例えば液晶表示装置）は、制御部２２による制御のもとに各種の画像を表示する。例えば、表示部２８は、測定装置１００を利用した測定手順の案内や測定装置１００の測定結果（生体情報）を表示する。
【００１７】
図２に示すように、電極部１４は、前述の４個の電極Ｅ1〜Ｅ4のほか、筐体１４２に収容された電流生成部３２と電圧検出部３４と電極切替部３６とを具備する。なお、電流生成部３２と電圧検出部３４と電極切替部３６とを本体部１２に設置することも可能である。
【００１８】
電流生成部３２は、一対の電極Ｅ間に測定電流Ｉを供給する。測定電流Ｉは、被験者の身体を経由して一対の電極Ｅ間を流れる所定の周波数（例えば５００ｋＨｚまたは６．２５ｋＨｚ）の交流電流である。電圧検出部３４は、一対の電極Ｅ間の電圧（以下「測定電圧」という）Ｖを検出する。測定電圧Ｖは、Ａ/Ｄ変換器（図示略）にてデジタル信号に変換されたうえで制御部２２に供給される。
【００１９】
電極切替部３６は、電流生成部３２および電圧検出部３４の各々と４個の電極Ｅ1〜Ｅ4の各々との接続状態を切替える。第１実施形態の電極切替部３６は、４個のスイッチＳW1〜ＳW4を含んで構成される。スイッチＳW1は、電流生成部３２の端子ＴA1を電極Ｅ1および電極Ｅ3の一方に接続し、スイッチＳW2は、電圧検出部３４の端子ＴV1を電極Ｅ1および電極Ｅ3の一方に接続する。また、スイッチＳW3は、電圧検出部３４の端子ＴV2を電極Ｅ2および電極Ｅ4の一方に接続し、スイッチＳW4は、電流生成部３２の端子ＴA2を電極Ｅ2および電極Ｅ4の一方に接続する。
【００２０】
図２の制御部２２は、記憶部２４に記憶されたプログラムの実行で複数の機能（情報生成部４２，動作制御部４４）を実現する。情報生成部４２は、電流生成部３２が供給する測定電流Ｉと電圧検出部３４が検出する測定電圧Ｖとに応じて測定部位の生体情報を生成する。動作制御部４４は、電極切替部３６を制御することで、測定装置１００の動作モードを第１測定モードと第２測定モードの一方に設定する。第１測定モードと第２測定モードとでは、電流生成部３２による測定電流Ｉの供給対象となる各電極Ｅと、電圧検出部３４による測定電圧Ｖの検出対象となる各電極Ｅとの組合せが相違する。
【００２１】
図３の部分(A)は、第１測定モードにおける各電極Ｅの接続状態を示す模式図であり、図３の部分(B)は、第２測定モードにおける各電極Ｅの接続状態を示す模式図である。図３に示すように、測定装置１００による測定の実行時には、被験者の身体のうち測定部位６０の表面６２に電極Ｅ1〜Ｅ4が接触する。測定部位６０の表面６２の内側には皮下脂肪６４と筋肉６６と内臓脂肪６８とが存在する。
【００２２】
第１測定モードは、図３の部分(A)に示すように、電流生成部３２が生成した測定電流Ｉを電極Ｅ1と電極Ｅ2との間に流すとともに電極Ｅ3と電極Ｅ4との電位差を測定電圧Ｖとして電圧検出部３４に検出させる動作モードである。すなわち、第１測定モードでは、スイッチＳW1〜ＳW4の各々が図２の接点ａ側に制御され、電流生成部３２の端子ＴA1と電極Ｅ1とが導通するとともに電流生成部３２の端子ＴA2と電極Ｅ2とが導通し、かつ、電圧検出部３４の端子ＴV1と電極Ｅ3とが導通するとともに電圧検出部３４の端子ＴV2と電極Ｅ4とが導通するように、動作制御部４４は電極切替部３６（スイッチＳW1〜ＳW4）を制御する。
【００２３】
他方、第２測定モードは、図３の部分(B)に示すように、電流生成部３２が生成した測定電流Ｉを電極Ｅ3と電極Ｅ4との間に流すとともに電極Ｅ1と電極Ｅ2との電位差を測定電圧Ｖとして電圧検出部３４に検出させる動作モードである。すなわち、第２測定モードでは、スイッチＳW1〜ＳW4の各々が図２の接点ｂ側に制御され、電流生成部３２の端子ＴA1と電極Ｅ3とが導通するとともに電流生成部３２の端子ＴA2と電極Ｅ4とが導通し、かつ、電圧検出部３４の端子ＴV1と電極Ｅ1とが導通するとともに電圧検出部３４の端子ＴV2と電極Ｅ2とが導通するように、動作制御部４４は電極切替部３６（スイッチＳW1〜ＳW4）を制御する。
【００２４】
以上の説明から理解されるように、被験者の測定部位６０のうち測定電流Ｉの供給点の間隔が第１測定モードと第２測定モードとでは相違する。すなわち、第１測定モード（図３の部分(A)）では間隔Ｄ12だけ離間した電極Ｅ1と電極Ｅ2とを介して測定部位６０に測定電流Ｉが供給され、第２測定モード（図３の部分(B)）では、間隔Ｄ12と比較して小さい間隔Ｄ34だけ離間した電極Ｅ3と電極Ｅ4とを介して測定部位６０に測定電流Ｉが供給される。測定電流Ｉの電流値や周波数は第１測定モードと第２測定モードとで共通する。
【００２５】
図４は、測定電流Ｉの供給時における測定部位６０の内部の電流密度（縦軸）のグラフである。図４の部分(A)は第１測定モードでの電流密度であり、図４の部分(B)は第２測定モードでの電流密度である。Ｘ軸は測定部位６０の表面６２での位置を意味し、Ｙ軸は表面６２からの深度を意味する。
【００２６】
図３の部分(A)および図４の部分(A)から理解されるように、測定部位６０の表面６２にて間隔Ｄ12だけ離間した位置に測定電流Ｉを供給する第１測定モードでは、表面６２の直下の皮下脂肪６４だけでなく皮下脂肪６４の下層の筋肉６６にまで測定電流Ｉが到達する。したがって、電圧検出部３４が検出する測定電圧Ｖには皮下脂肪６４および筋肉６６の双方の特性が反映される。
【００２７】
他方、図３の部分(B)および図４の部分(B)から理解されるように、測定部位６０の表面６２にて間隔Ｄ34だけ離間した位置に測定電流Ｉを供給する第２測定モードでは、測定電流Ｉの殆どが皮下脂肪６４に流れ、筋肉６６に到達する電流は極僅かである。したがって、電圧検出部３４が検出する測定電圧Ｖには皮下脂肪６４の特性が支配的に反映される。
【００２８】
以上の傾向から、第１測定モードは、皮下脂肪６４および筋肉６６の双方に関連する生体情報の測定に好適な動作モードであり、第２測定モードは、皮下脂肪６４に関連する生体情報の測定に好適な動作モードであることが理解される。そこで、図２の情報生成部４２は、第１測定モードでは、皮下脂肪６４および筋肉６６の双方に関連する生体情報（第１生体情報）である脂肪率Ｆを算定し、第２測定モードでは、皮下脂肪６４に関連する生体情報（第２生体情報）である皮下脂肪厚Ｌfを算定する。すなわち、情報生成部４２が生成する生体情報の種類は第１測定モードと第２測定モードとで相違する。皮下脂肪厚Ｌfは、図３に示すように皮下脂肪６４の厚さである。
【００２９】
図５は、制御部２２の動作のフローチャートである。図５の処理は、電極部１４の４個の電極Ｅ1〜Ｅ4が被験者の測定部位６０の表面６２に接触した状態で、操作部２６に対する測定開始の指示（あるいは表面６２に対する電極Ｅ1〜Ｅ4の接触）を契機として実行される。図５の処理Ｓ1〜Ｓ3は第１測定モードでの処理に相当し、処理Ｓ4〜Ｓ7は第２測定モードでの処理に相当する。
【００３０】
図５の処理を開始すると、動作制御部４４は、測定装置１００の動作モードを第１測定モードに設定して電流生成部３２および電圧検出部３４を動作させる（Ｓ1）。すなわち、動作制御部４４は、図３の部分(A)に示すように、電流生成部３２が生成した測定電流Ｉを電極Ｅ1から測定部位６０を経由して電極Ｅ2に流した状態で電極Ｅ3と電極Ｅ4との間の測定電圧Ｖを電圧検出部３４に検出させる。情報生成部４２は、電流生成部３２が生成する測定電流Ｉと電圧検出部３４が検出した測定電圧Ｖとの関係から生体インピーダンスＺ1を算定し（Ｓ2）、生体インピーダンスＺ1から測定部位６０の脂肪率Ｆを算定する（Ｓ3）。
【００３１】
図６は、測定部位６０と電極Ｅ1および電極Ｅ2との関係を示す模式図である。測定部位６０を経由して電極Ｅ1と電極Ｅ2との間に測定電流Ｉを流した場合の生体インピーダンスＺ1は、以下の数式(1)で表現される。
Ｚ1＝ρ×Ｄ12/Ｓ ……(1)
数式(1)の記号Ｓは測定電流Ｉの電流経路の断面積を意味する。記号ρは測定部位６０の抵抗率である。抵抗率ρと脂肪率Ｆとが比例することを考慮すると、脂肪率Ｆを表現する以下の数式(2)が導出される。
Ｆ∝ρ＝Ｚ1×Ｓ/Ｄ12 ……(2)
なお、数式(2)の断面積Ｓは、電流経路の幅Ｗと電流経路の高さＨとの積に相当する（Ｓ＝Ｗ×Ｈ）。幅Ｗは各電極ＥのＸ方向の寸法（長さ）に応じて選定され、高さＨは、図３および図４を参照して説明したように電極Ｅ1と電極Ｅ2との間隔Ｄ12に応じて選定される。
【００３２】
図７は、生体インピーダンスＺ1と脂肪率Ｆの実測値（超音波を利用した計測値）との関係を示すグラフである。数式(2)で表現されるように生体インピーダンスＺ1と脂肪率Ｆとが比例するという傾向が図７からも把握される。以上の傾向を考慮すると、脂肪率Ｆは以下の数式(3)で表現される。
Ｆ＝ａ×Ｚ1＋ｂ ……(3)
数式(3)の定数ａおよび定数ｂは、電極Ｅ1と電極Ｅ2との間隔Ｄ12や測定電流Ｉの電流値等に応じて事前に選定される。図５の処理Ｓ3において、情報生成部４２は、処理Ｓ2で算定した生体インピーダンスＺ1について数式(3)の演算を実行することで脂肪率Ｆを算定する。
【００３３】
以上の手順で脂肪率Ｆの算定が完了すると、動作制御部４４は、測定装置１００の動作モードを第２測定モードに設定して電流生成部３２および電圧検出部３４を動作させる（Ｓ4）。すなわち、動作制御部４４は、図３の部分(B)に示すように、電流生成部３２が生成した測定電流Ｉを電極Ｅ3から測定部位６０を経由して電極Ｅ4に流した状態で電極Ｅ1と電極Ｅ2との間の測定電圧Ｖを電圧検出部３４に検出させる。
【００３４】
情報生成部４２は、電流生成部３２が生成する測定電流Ｉと電圧検出部３４が検出した測定電圧Ｖとから生体インピーダンスＺ2を算定する（Ｓ5）。図３および図４を参照して説明したように第１測定モードと第２測定モードとでは測定電流Ｉの電流経路（測定電流Ｉが到達する深度）が相違するから、第１測定モード（処理Ｓ2）で算定される生体インピーダンスＺ1と第２測定モード（処理Ｓ5）で算定される生体インピーダンスＺ2とは相違する。
【００３５】
情報生成部４２は、測定電流Ｉと測定電圧Ｖとの位相差θおよび生体インピーダンスＺ2からレジスタンスＲ（生体インピーダンスの実数部）とリアクタンスＸ（生体インピーダンスの虚数部）とを算定したうえで両者の比Ｒ/Ｘを算定する（Ｓ6）。そして、情報生成部４２は、処理Ｓ6で算定した比Ｒ/Ｘに応じた皮下脂肪厚Ｌfを算定する（Ｓ7）。
【００３６】
皮下脂肪６４は筋肉６６と比較して測定電流Ｉと測定電圧Ｖとの位相差θを発生させ難いから、皮下脂肪厚Ｌfが大きい（測定電流Ｉの殆どが皮下脂肪６４に流れる）ほど位相差θは小さくなる。したがって、皮下脂肪厚Ｌfが大きいほど比Ｒ/Ｘは大きくなるという傾向がある。
【００３７】
図８は、比Ｒ/Ｘと皮下脂肪厚Ｌfの実測値（超音波を利用した計測値）との関係を示すグラフである。比Ｒ/Ｘと皮下脂肪厚Ｌfとが比例するという傾向が図８からも把握される。以上の傾向を考慮すると、皮下脂肪厚Ｌfは、定数ｃおよび定数ｄを含む以下の数式(4)で表現される。
Ｌf＝−ｃ−ｄ×(Ｒ/Ｘ) ……(4)
図５の処理Ｓ7において、情報生成部４２は、処理Ｓ6で算定した比Ｒ/Ｘについて数式(4)の演算を実行することで皮下脂肪厚Ｌfを算定する。制御部２２は、処理Ｓ3で算定した脂肪率Ｆと処理Ｓ7で算定した皮下脂肪厚Ｌfとを測定結果として表示部２８に表示させる（Ｓ8）。
【００３８】
以上に説明した第１実施形態では、測定電流Ｉが供給される各電極Ｅの間隔（測定部位６０の表面６２における測定電流Ｉの供給点の間隔）が第１測定モードと第２測定モードとで相違するから、測定電流Ｉの供給点の間隔が固定された構成と比較して生体情報を高精度に測定できるという利点がある。
【００３９】
具体的には、第１実施形態の第１測定モードでは、電極Ｅ1と電極Ｅ2との間に測定電流Ｉを流すことで測定電流Ｉを皮下脂肪６４と筋肉６６との双方に流した状態で脂肪率Ｆが測定されるから、測定電流Ｉを電極Ｅ3と電極Ｅ4との間に流した状態（すなわち測定電流Ｉの殆どが皮下脂肪６４に流れる状態）で脂肪率Ｆを測定する構成と比較して、脂肪率Ｆを高精度に測定できる。他方、第１実施形態の第２測定モードでは、電極Ｅ3と電極Ｅ4との間に測定電流Ｉを流すことで測定電流Ｉの殆どを皮下脂肪６４に流した状態で皮下脂肪厚Ｌfが測定されるから、測定電流Ｉを電極Ｅ1と電極Ｅ2との間に流した状態（すなわち測定電流Ｉが筋肉６６にも到達する状態）で皮下脂肪厚Ｌfを測定する構成と比較して、皮下脂肪厚Ｌfを高精度に測定できる。
【００４０】
ところで、測定電流Ｉの供給点の間隔を変化させる構成としては、電極間の距離が相違する複数の電極対を測定電流Ｉの供給用に配置して選択的に使用する構成も想定され得るが、電極数が増加する（ひいては製造コストが増大する）という問題がある。第１実施形態では、電極Ｅ1および電極Ｅ2に測定電流Ｉを供給する第１測定モードでは電極Ｅ3および電極Ｅ4が測定電圧Ｖの検出に利用され、電極Ｅ3および電極Ｅ4に測定電流Ｉを供給する第２測定モードでは電極Ｅ1および電極Ｅ2が測定電圧Ｖの検出に利用される。すなわち、各電極Ｅが測定電流Ｉの供給と測定電圧Ｖの検出とに兼用される。したがって、電極部１４に形成される電極Ｅの総数を増加させずに（したがって製造コストを過度に増大させずに）、測定電流Ｉの供給点の間隔を変化させることが可能である。
【００４１】
＜Ｂ：第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を以下に説明する。なお、以下に例示する各構成において作用や機能が第１実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【００４２】
図９は、第２実施形態における制御部２２の動作のフローチャートである。図９に示すように、第２実施形態の制御部２２（情報生成部４２）は、第１実施形態と同様の処理Ｓ1〜Ｓ7の実行後に処理Ｓ10を実行する。処理Ｓ10において、情報生成部４２は、処理Ｓ3で算定した脂肪率Ｆと処理Ｓ7で算定した皮下脂肪厚Ｌfとに応じた筋肉厚Ｌmを生体情報（第３生体情報）として算定する。筋肉厚Ｌmは、図３に示すように筋肉６６の厚さである。
【００４３】
測定部位６０の脂肪率Ｆは、皮下脂肪厚Ｌfと筋肉厚Ｌmとを含む以下の数式(5)で表現される。
Ｆ＝Ｌf/（Ｌf＋Ｌm） ……(5)
数式(5)を変形することで、筋肉厚Ｌmを皮下脂肪厚Ｌfと脂肪率Ｆとで定義する以下の数式(6)が導出される。
Ｌm＝(Ｌf/Ｆ)−Ｌf ……(6)
情報生成部４２は、処理Ｓ3で算定した脂肪率Ｆと処理Ｓ7で算定した皮下脂肪厚Ｌfとを数式(6)に適用することで筋肉厚Ｌmを算定する（Ｓ10）。制御部２２は、脂肪率Ｆおよび皮下脂肪厚Ｌfと、処理Ｓ10で算定した筋肉厚Ｌmとを表示部２８に表示させる（Ｓ8）。
【００４４】
第２実施形態でも第１実施形態と同様の効果が実現される。また、第２実施形態では、第１測定モードで測定された生体情報（脂肪率Ｆ）と第２測定モードで測定された生体情報（皮下脂肪厚Ｌf）とを利用して他の生体情報（例えば筋肉厚Ｌm）を算定できるという利点がある。
【００４５】
＜Ｃ：変形例＞
以上の各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は適宜に併合され得る。
【００４６】
（１）変形例１
以上の各形態では第１測定モードで測定部位６０の脂肪率Ｆを算定するとともに第２測定モードで測定部位６０の皮下脂肪厚Ｌfを算定したが、第１測定モードおよび第２測定モードの各々で測定される生体情報は以上の例示に限定されない。例えば、前述の各形態で例示したように第１測定モードと第２測定モードとで相異なる種類の生体情報を測定する構成のほか、第１測定モードと第２測定モードとで同種の生体情報を測定する構成も採用され得る。すなわち、情報生成部４２は、第１測定モードおよび第２測定モードの各々で生体情報を生成する要素（情報生成手段）として包括される。生体インピーダンス（Ｚ1，Ｚ2）や比Ｒ/Ｘを生体情報として算定する構成も採用される。ただし、測定電流Ｉを供給する各電極Ｅの間隔に応じて測定電流Ｉの到達する深度が変化するという前述の傾向を考慮すると、皮下脂肪６４および筋肉６６の双方に関連する第１生体情報（例えば脂肪率Ｆ）を第１測定モードにて測定し、皮下脂肪６４に関連する第２生体情報（例えば皮下脂肪厚Ｌf）を第２測定モードにて測定する構成が格別に好適である。また、第１測定モードで測定された第１生体情報と第２測定モードで測定された第２生体情報とに応じて生成される第３生体情報は筋肉厚Ｌmに限定されない。
【００４７】
（２）変形例２
以上の各形態では、測定電流Ｉの電流値や周波数を第１測定モードと第２測定モードとで共通させたが、測定電流Ｉの電流値や周波数を第１測定モードと第２測定モードとで相違させることも可能である。例えば、第２測定モードでの測定電流Ｉの電流値が第１測定モードでの電流値を下回る構成が採用され得る。
【００４８】
（３）変形例３
以上の各形態では、第１測定モードによる脂肪率Ｆの測定と第２測定モードによる皮下脂肪厚Ｌfの測定との双方を実行したが、第１測定モードでの測定と第２測定モードでの測定とを択一的に実行する構成も採用され得る。例えば、脂肪率Ｆの測定が利用者から指示された場合には第１測定モードにて脂肪率Ｆを算定し、皮下脂肪厚Ｌfの測定が利用者から指示された場合には第２測定モードにて皮下脂肪厚Ｌfを算定することが可能である。
【００４９】
（４）変形例４
電極部１４の形態は任意である。例えば図１０に例示された電極部１４を採用することが可能である。図１０の電極部１４は、基体部７２の両側に第１測定部７４と第２測定部７６とを接続した構造である。電流生成部３２と電圧検出部３４と電極切替部３６とは基体部７２に搭載される。第１測定部７４および第２測定部７６の各々は、複数（図１０では３個）の可動部７８を連結した構造である。各可動部７８の角度は可変である。第１測定部７４の先端側（基体部７２から遠い側）の可動部７８には電極Ｅ1が配置され、第１測定部７４の基端側（基体部７２に近い側）の可動部７８には電極Ｅ3が配置される。同様に、第２測定部７６の先端側の可動部７８には電極Ｅ2が配置され、第２測定部７６の基端側の可動部７８には電極Ｅ4が配置される。すなわち、第１実施形態と同様に電極Ｅ1と電極Ｅ2との間に電極Ｅ3と電極Ｅ4とが位置する。基体部７２を被験者の測定部位６０の表面６２上に載置すると、各可動部７８が表面６２に沿うように第１測定部７４および第２測定部７６の各々が自重により変形して電極Ｅ1〜Ｅ4が表面６２に接触する。したがって、測定部位６０の表面６２が曲面である場合でも、被験者に負荷をかけることなく電極Ｅ1〜Ｅ4を確実に測定部位６０に接触させることが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１００……測定装置、１２……本体部、１４……電極部、１４２……筐体、Ｅ（Ｅ1〜Ｅ4）……電極、１６……ケーブル、２２……制御部、２４……記憶部、２６……操作部、２８……表示部、３２……電流生成部、３４……電圧検出部、３６……電極切替部、ＳW1〜ＳW4……スイッチ、４２……情報生成部、４４……動作制御部、６０……測定部位、６２……表面、６４……皮下脂肪、６６……筋肉、６８……内臓脂肪。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脂肪率や皮下脂肪厚等の生体情報を計測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一対の電流印加用電極と一対の電圧測定用電極とを被験者の身体に接触させ、電流印加用電極間に流れる測定電流と電圧測定用電極間の電圧とに応じて各種の生体情報を測定する技術が従来から提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０５０５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電流印加用電極間に流れる測定電流が身体内部で到達する範囲（身体表面からの深度）は電流印加用電極間の距離に依存するため、電流印加用電極間の距離によっては生体情報を正確に測定できない可能性がある。例えば、電流印加用電極間の距離が小さい場合には、測定電流が身体内部の浅い位置（例えば皮下脂肪）までしか到達しないから、表面から深い位置にある筋肉に関連する生体情報（例えば脂肪率）の測定精度が低下する。他方、電極印加用電極間の距離が大きい場合には、測定電流が身体内部の深い位置（例えば筋肉）まで到達するから、表面から浅い位置にある皮下脂肪のみに関連する生体情報（例えば皮下脂肪厚）の測定精度が低下する。以上の事情を背景として、本発明は、電極間の電流の到達範囲（身体内部の深度）に依存する生体情報を高精度に測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために本発明が採用する手段を説明する。なお、本発明の理解を容易にするために、以下の説明では、本発明の要素と後述の実施形態の要素との対応を括弧書で付記するが、本発明の範囲を実施形態の例示に限定する趣旨ではない。
【０００６】
本発明の測定装置は、相互に間隔（例えば間隔Ｄ12）をあけて配置されて被験者の身体に接触する第１電極（例えば電極Ｅ1）および第２電極（例えば電極Ｅ2）と、第１電極と第２電極との間に相互に間隔（例えば間隔Ｄ34）をあけて配置されて被験者の身体に接触する第３電極（例えば電極Ｅ3）および第４電極（例えば電極Ｅ4）と、電極間に流れる電流（例えば測定電流Ｉ）を生成する電流生成手段（例えば電流生成部３２）と、電極間の電圧（例えば測定電圧Ｖ）を検出する電圧検出手段（例えば電圧検出部３４）と、電流生成手段が生成した電流を第１電極と第２電極との間に流すとともに第３電極と第４電極との間の電圧を電圧検出手段に検出させる第１測定モードと、電流生成手段が生成した電流を第３電極と第４電極との間に流すとともに第１電極と第２電極との間の電圧を電圧検出手段に検出させる第２測定モードとを切替える動作制御手段（例えば動作制御部４４）と、電流生成手段が生成する電流と電圧検出手段が検出する電圧とに応じた生体情報（例えば脂肪率Ｆや皮下脂肪厚Ｌfや筋肉厚Ｌm）を第１測定モードおよび第２測定モードの各々にて生成する情報生成手段（例えば情報生成部４２）とを具備する。
【０００７】
以上の構成では、電流生成手段が生成する電流を供給する電極間の距離が相違する第１測定モードおよび第２測定モードの各々で生体情報が測定されるから、電流の供給点の間隔が固定された構成と比較して、電極間の電流の到達範囲（身体内部の深度）に依存する生体情報を高精度に測定できるという利点がある。
【０００８】
本発明の好適な態様において、情報生成手段は、第１測定モードにて第１生体情報を生成し、第１生体情報とは種類が相違する第２生体情報を第２測定モードにて生成する。具体的には、情報生成手段は、第１測定モードでは、電流生成手段が生成する電流と電圧検出手段が検出する電圧とに応じた生体インピーダンス（例えば生体インピーダンスＺ1）から皮下脂肪と筋肉とに関する第１生体情報（例えば脂肪率Ｆ）を生成し、第２測定モードでは、電流生成手段が生成する電流と電圧検出手段が検出する電圧とに応じた生体インピーダンス（例えば生体インピーダンスＺ2）から皮下脂肪に関する第２生体情報（例えば皮下脂肪厚Ｌf）を生成する。以上の態様において、第１測定モードでは、第１電極と第２電極との間に電流を流すことで身体の深い位置まで電流が到達するから、例えば皮下脂肪だけでなく筋肉（さらには内臓脂肪）にも関連する第１生体情報を高精度に算定できる。他方、第２測定モードでは、第３電極と第４電極との間に電流を流すことで身体の浅い位置までしか電流が到達しないから、例えば皮下脂肪に関連する第２生体情報を高精度に算定できる。
【０００９】
本発明の好適な態様において、情報生成手段は、第１測定モードで生成された第１生体情報と第２測定モードで生成された第２生体情報とから第３生体情報（例えば筋肉厚Ｌm）を生成する。以上の態様では、第１生体情報と第２生体情報とが高精度に測定されるから、第１生体情報と第２生体情報とに応じた第３生体情報も高精度に算定できる。
【００１０】
本発明の好適な態様において、第１電極と第２電極と第３電極と第４電極とは、第１方向に長尺な形状に形成され、第１方向に直交する第２方向に相互に間隔をあけて配列する。以上の態様によれば、各電極を確実に被験者の身体に接触させることが可能である。
【００１１】
以上の各態様に係る測定装置は、例えば演算処理装置とプログラム（ソフトウェア）との協働で実現される。本発明のプログラムは、相互に間隔をあけて配置されて被験者の身体に接触する第１電極と第２電極との間に電流を流すとともに第１電極と第２電極との間に相互に間隔をあけて配置されて被験者の身体に接触する第３電極および第４電極との間の電圧を検出する第１動作モードと、第３電極と第４電極との間に電流を流すとともに第１電極と第２電極との間の電圧を検出する第２測定モードとを切替える動作制御処理（例えば処理Ｓ1や処理Ｓ4）と、各電極間に流れる電流と各電極間の電圧とに応じた生体情報を第１測定モードおよび第２測定モードの各々にて生成する情報生成処理（例えば処理Ｓ3や処理Ｓ7や処理Ｓ10）とをコンピュータに実行させる。以上のプログラムによれば、本発明の測定装置と同様の作用および効果が実現される。本発明のプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に格納された形態で利用者に提供されてコンピュータにインストールされるほか、通信網を介した配信の形態でサーバ装置から提供されてコンピュータにインストールされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る測定装置の外観図である。
【図２】測定装置の電気的な構成のブロック図である。
【図３】第１測定モードおよび第２測定モードの説明図である。
【図４】被験者の測定部位の内部における電流密度のグラフである。
【図５】制御部の動作のフローチャートである。
【図６】測定部位と各電極との模式図である。
【図７】生体インピーダンスと脂肪率の実測値との相関図である。
【図８】レジスタンスおよびリアクタンスの比と皮下脂肪厚の実測値との相関図である。
【図９】第２実施形態における制御部の動作のフローチャートである。
【図１０】変形例における電極部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜Ａ：第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る測定装置１００の構成図である。測定装置１００は、被験者の身体に関する生体情報（例えば体組成に関する指標）を測定する生体計測器であり、本体部１２と電極部１４とを具備する。本体部１２と電極部１４とはケーブル１６を介して電気的に接続される。なお、本体部１２と電極部１４とを一体に構成することも可能である。
【００１４】
電極部１４（プローブ）は、利用者（被験者や測定者）が把持可能な筐体１４２と、筐体１４２の表面に形成された４個の電極Ｅ（Ｅ1〜Ｅ4）とを含んで構成される。各電極Ｅは、Ｘ方向に長尺な形状（略長方形状）に形成され、Ｘ方向に直交するＹ方向に相互に間隔をあけて配列する。電極Ｅ1と電極Ｅ2とは所定の間隔Ｄ12をあけて配置され、電極Ｅ3と電極Ｅ4とは電極Ｅ1と電極Ｅ2との間に所定の間隔Ｄ34（Ｄ34＜Ｄ12）をあけて配置される。間隔Ｄ12は例えば８ｃｍ〜１２ｃｍ程度に設定され、間隔Ｄ34は例えば２ｃｍ〜４ｃｍ程度に設定される。図１では電極Ｅ1〜Ｅ4を等間隔に配置した場合を例示した。利用者は、被験者の身体のうち測定対象となる任意の部位（以下「測定部位」という）に電極Ｅ1〜Ｅ4が接触するように電極部１４を移動させることが可能である。
【００１５】
図２は、測定装置１００の電気的な構成のブロック図である。図２に示すように、本体部１２は、制御部２２と記憶部２４と操作部２６と表示部２８とを具備する。制御部２２（ＣＰＵ）は、記憶部２４に記憶されたプログラムの実行で測定装置１００の各要素を制御する。記憶部２４は、制御部２２が実行するプログラムや制御部２２が使用する各種のデータを記憶する記憶回路（例えばＲＯＭやＲＡＭ）であある。
【００１６】
操作部２６は、利用者からの指示を受付ける入力機器であり、図１に示すように複数の操作子を含んで構成される。例えば生体情報の測定開始が操作部２６に対する操作で指示される。表示部２８（例えば液晶表示装置）は、制御部２２による制御のもとに各種の画像を表示する。例えば、表示部２８は、測定装置１００を利用した測定手順の案内や測定装置１００の測定結果（生体情報）を表示する。
【００１７】
図２に示すように、電極部１４は、前述の４個の電極Ｅ1〜Ｅ4のほか、筐体１４２に収容された電流生成部３２と電圧検出部３４と電極切替部３６とを具備する。なお、電流生成部３２と電圧検出部３４と電極切替部３６とを本体部１２に設置することも可能である。
【００１８】
電流生成部３２は、一対の電極Ｅ間に測定電流Ｉを供給する。測定電流Ｉは、被験者の身体を経由して一対の電極Ｅ間を流れる所定の周波数（例えば５００ｋＨｚまたは６．２５ｋＨｚ）の交流電流である。電圧検出部３４は、一対の電極Ｅ間の電圧（以下「測定電圧」という）Ｖを検出する。測定電圧Ｖは、Ａ/Ｄ変換器（図示略）にてデジタル信号に変換されたうえで制御部２２に供給される。
【００１９】
電極切替部３６は、電流生成部３２および電圧検出部３４の各々と４個の電極Ｅ1〜Ｅ4の各々との接続状態を切替える。第１実施形態の電極切替部３６は、４個のスイッチＳW1〜ＳW4を含んで構成される。スイッチＳW1は、電流生成部３２の端子ＴA1を電極Ｅ1および電極Ｅ3の一方に接続し、スイッチＳW2は、電圧検出部３４の端子ＴV1を電極Ｅ1および電極Ｅ3の一方に接続する。また、スイッチＳW3は、電圧検出部３４の端子ＴV2を電極Ｅ2および電極Ｅ4の一方に接続し、スイッチＳW4は、電流生成部３２の端子ＴA2を電極Ｅ2および電極Ｅ4の一方に接続する。
【００２０】
図２の制御部２２は、記憶部２４に記憶されたプログラムの実行で複数の機能（情報生成部４２，動作制御部４４）を実現する。情報生成部４２は、電流生成部３２が供給する測定電流Ｉと電圧検出部３４が検出する測定電圧Ｖとに応じて測定部位の生体情報を生成する。動作制御部４４は、電極切替部３６を制御することで、測定装置１００の動作モードを第１測定モードと第２測定モードの一方に設定する。第１測定モードと第２測定モードとでは、電流生成部３２による測定電流Ｉの供給対象となる各電極Ｅと、電圧検出部３４による測定電圧Ｖの検出対象となる各電極Ｅとの組合せが相違する。
【００２１】
図３の部分(A)は、第１測定モードにおける各電極Ｅの接続状態を示す模式図であり、図３の部分(B)は、第２測定モードにおける各電極Ｅの接続状態を示す模式図である。図３に示すように、測定装置１００による測定の実行時には、被験者の身体のうち測定部位６０の表面６２に電極Ｅ1〜Ｅ4が接触する。測定部位６０の表面６２の内側には皮下脂肪６４と筋肉６６と内臓脂肪６８とが存在する。
【００２２】
第１測定モードは、図３の部分(A)に示すように、電流生成部３２が生成した測定電流Ｉを電極Ｅ1と電極Ｅ2との間に流すとともに電極Ｅ3と電極Ｅ4との電位差を測定電圧Ｖとして電圧検出部３４に検出させる動作モードである。すなわち、第１測定モードでは、スイッチＳW1〜ＳW4の各々が図２の接点ａ側に制御され、電流生成部３２の端子ＴA1と電極Ｅ1とが導通するとともに電流生成部３２の端子ＴA2と電極Ｅ2とが導通し、かつ、電圧検出部３４の端子ＴV1と電極Ｅ3とが導通するとともに電圧検出部３４の端子ＴV2と電極Ｅ4とが導通するように、動作制御部４４は電極切替部３６（スイッチＳW1〜ＳW4）を制御する。
【００２３】
他方、第２測定モードは、図３の部分(B)に示すように、電流生成部３２が生成した測定電流Ｉを電極Ｅ3と電極Ｅ4との間に流すとともに電極Ｅ1と電極Ｅ2との電位差を測定電圧Ｖとして電圧検出部３４に検出させる動作モードである。すなわち、第２測定モードでは、スイッチＳW1〜ＳW4の各々が図２の接点ｂ側に制御され、電流生成部３２の端子ＴA1と電極Ｅ3とが導通するとともに電流生成部３２の端子ＴA2と電極Ｅ4とが導通し、かつ、電圧検出部３４の端子ＴV1と電極Ｅ1とが導通するとともに電圧検出部３４の端子ＴV2と電極Ｅ2とが導通するように、動作制御部４４は電極切替部３６（スイッチＳW1〜ＳW4）を制御する。
【００２４】
以上の説明から理解されるように、被験者の測定部位６０のうち測定電流Ｉの供給点の間隔が第１測定モードと第２測定モードとでは相違する。すなわち、第１測定モード（図３の部分(A)）では間隔Ｄ12だけ離間した電極Ｅ1と電極Ｅ2とを介して測定部位６０に測定電流Ｉが供給され、第２測定モード（図３の部分(B)）では、間隔Ｄ12と比較して小さい間隔Ｄ34だけ離間した電極Ｅ3と電極Ｅ4とを介して測定部位６０に測定電流Ｉが供給される。測定電流Ｉの電流値や周波数は第１測定モードと第２測定モードとで共通する。
【００２５】
図４は、測定電流Ｉの供給時における測定部位６０の内部の電流密度（縦軸）のグラフである。図４の部分(A)は第１測定モードでの電流密度であり、図４の部分(B)は第２測定モードでの電流密度である。Ｘ軸は測定部位６０の表面６２での位置を意味し、Ｙ軸は表面６２からの深度を意味する。
【００２６】
図３の部分(A)および図４の部分(A)から理解されるように、測定部位６０の表面６２にて間隔Ｄ12だけ離間した位置に測定電流Ｉを供給する第１測定モードでは、表面６２の直下の皮下脂肪６４だけでなく皮下脂肪６４の下層の筋肉６６にまで測定電流Ｉが到達する。したがって、電圧検出部３４が検出する測定電圧Ｖには皮下脂肪６４および筋肉６６の双方の特性が反映される。
【００２７】
他方、図３の部分(B)および図４の部分(B)から理解されるように、測定部位６０の表面６２にて間隔Ｄ34だけ離間した位置に測定電流Ｉを供給する第２測定モードでは、測定電流Ｉの殆どが皮下脂肪６４に流れ、筋肉６６に到達する電流は極僅かである。したがって、電圧検出部３４が検出する測定電圧Ｖには皮下脂肪６４の特性が支配的に反映される。
【００２８】
以上の傾向から、第１測定モードは、皮下脂肪６４および筋肉６６の双方に関連する生体情報の測定に好適な動作モードであり、第２測定モードは、皮下脂肪６４に関連する生体情報の測定に好適な動作モードであることが理解される。そこで、図２の情報生成部４２は、第１測定モードでは、皮下脂肪６４および筋肉６６の双方に関連する生体情報（第１生体情報）である脂肪率Ｆを算定し、第２測定モードでは、皮下脂肪６４に関連する生体情報（第２生体情報）である皮下脂肪厚Ｌfを算定する。すなわち、情報生成部４２が生成する生体情報の種類は第１測定モードと第２測定モードとで相違する。皮下脂肪厚Ｌfは、図３に示すように皮下脂肪６４の厚さである。
【００２９】
図５は、制御部２２の動作のフローチャートである。図５の処理は、電極部１４の４個の電極Ｅ1〜Ｅ4が被験者の測定部位６０の表面６２に接触した状態で、操作部２６に対する測定開始の指示（あるいは表面６２に対する電極Ｅ1〜Ｅ4の接触）を契機として実行される。図５の処理Ｓ1〜Ｓ3は第１測定モードでの処理に相当し、処理Ｓ4〜Ｓ7は第２測定モードでの処理に相当する。
【００３０】
図５の処理を開始すると、動作制御部４４は、測定装置１００の動作モードを第１測定モードに設定して電流生成部３２および電圧検出部３４を動作させる（Ｓ1）。すなわち、動作制御部４４は、図３の部分(A)に示すように、電流生成部３２が生成した測定電流Ｉを電極Ｅ1から測定部位６０を経由して電極Ｅ2に流した状態で電極Ｅ3と電極Ｅ4との間の測定電圧Ｖを電圧検出部３４に検出させる。情報生成部４２は、電流生成部３２が生成する測定電流Ｉと電圧検出部３４が検出した測定電圧Ｖとの関係から生体インピーダンスＺ1を算定し（Ｓ2）、生体インピーダンスＺ1から測定部位６０の脂肪率Ｆを算定する（Ｓ3）。
【００３１】
図６は、測定部位６０と電極Ｅ1および電極Ｅ2との関係を示す模式図である。測定部位６０を経由して電極Ｅ1と電極Ｅ2との間に測定電流Ｉを流した場合の生体インピーダンスＺ1は、以下の数式(1)で表現される。
Ｚ1＝ρ×Ｄ12/Ｓ ……(1)
数式(1)の記号Ｓは測定電流Ｉの電流経路の断面積を意味する。記号ρは測定部位６０の抵抗率である。抵抗率ρと脂肪率Ｆとが比例することを考慮すると、脂肪率Ｆを表現する以下の数式(2)が導出される。
Ｆ∝ρ＝Ｚ1×Ｓ/Ｄ12 ……(2)
なお、数式(2)の断面積Ｓは、電流経路の幅Ｗと電流経路の高さＨとの積に相当する（Ｓ＝Ｗ×Ｈ）。幅Ｗは各電極ＥのＸ方向の寸法（長さ）に応じて選定され、高さＨは、図３および図４を参照して説明したように電極Ｅ1と電極Ｅ2との間隔Ｄ12に応じて選定される。
【００３２】
図７は、生体インピーダンスＺ1と脂肪率Ｆの実測値（超音波を利用した計測値）との関係を示すグラフである。数式(2)で表現されるように生体インピーダンスＺ1と脂肪率Ｆとが比例するという傾向が図７からも把握される。以上の傾向を考慮すると、脂肪率Ｆは以下の数式(3)で表現される。
Ｆ＝ａ×Ｚ1＋ｂ ……(3)
数式(3)の定数ａおよび定数ｂは、電極Ｅ1と電極Ｅ2との間隔Ｄ12や測定電流Ｉの電流値等に応じて事前に選定される。図５の処理Ｓ3において、情報生成部４２は、処理Ｓ2で算定した生体インピーダンスＺ1について数式(3)の演算を実行することで脂肪率Ｆを算定する。
【００３３】
以上の手順で脂肪率Ｆの算定が完了すると、動作制御部４４は、測定装置１００の動作モードを第２測定モードに設定して電流生成部３２および電圧検出部３４を動作させる（Ｓ4）。すなわち、動作制御部４４は、図３の部分(B)に示すように、電流生成部３２が生成した測定電流Ｉを電極Ｅ3から測定部位６０を経由して電極Ｅ4に流した状態で電極Ｅ1と電極Ｅ2との間の測定電圧Ｖを電圧検出部３４に検出させる。
【００３４】
情報生成部４２は、電流生成部３２が生成する測定電流Ｉと電圧検出部３４が検出した測定電圧Ｖとから生体インピーダンスＺ2を算定する（Ｓ5）。図３および図４を参照して説明したように第１測定モードと第２測定モードとでは測定電流Ｉの電流経路（測定電流Ｉが到達する深度）が相違するから、第１測定モード（処理Ｓ2）で算定される生体インピーダンスＺ1と第２測定モード（処理Ｓ5）で算定される生体インピーダンスＺ2とは相違する。
【００３５】
情報生成部４２は、測定電流Ｉと測定電圧Ｖとの位相差θおよび生体インピーダンスＺ2からレジスタンスＲ（生体インピーダンスの実数部）とリアクタンスＸ（生体インピーダンスの虚数部）とを算定したうえで両者の比Ｒ/Ｘを算定する（Ｓ6）。そして、情報生成部４２は、処理Ｓ6で算定した比Ｒ/Ｘに応じた皮下脂肪厚Ｌfを算定する（Ｓ7）。
【００３６】
皮下脂肪６４は筋肉６６と比較して測定電流Ｉと測定電圧Ｖとの位相差θを発生させ難いから、皮下脂肪厚Ｌfが大きい（測定電流Ｉの殆どが皮下脂肪６４に流れる）ほど位相差θは小さくなる。したがって、皮下脂肪厚Ｌfが大きいほど比Ｒ/Ｘは大きくなるという傾向がある。
【００３７】
図８は、比Ｒ/Ｘと皮下脂肪厚Ｌfの実測値（超音波を利用した計測値）との関係を示すグラフである。比Ｒ/Ｘと皮下脂肪厚Ｌfとが比例するという傾向が図８からも把握される。以上の傾向を考慮すると、皮下脂肪厚Ｌfは、定数ｃおよび定数ｄを含む以下の数式(4)で表現される。
Ｌf＝−ｃ−ｄ×(Ｒ/Ｘ) ……(4)
図５の処理Ｓ7において、情報生成部４２は、処理Ｓ6で算定した比Ｒ/Ｘについて数式(4)の演算を実行することで皮下脂肪厚Ｌfを算定する。制御部２２は、処理Ｓ3で算定した脂肪率Ｆと処理Ｓ7で算定した皮下脂肪厚Ｌfとを測定結果として表示部２８に表示させる（Ｓ8）。
【００３８】
以上に説明した第１実施形態では、測定電流Ｉが供給される各電極Ｅの間隔（測定部位６０の表面６２における測定電流Ｉの供給点の間隔）が第１測定モードと第２測定モードとで相違するから、測定電流Ｉの供給点の間隔が固定された構成と比較して生体情報を高精度に測定できるという利点がある。
【００３９】
具体的には、第１実施形態の第１測定モードでは、電極Ｅ1と電極Ｅ2との間に測定電流Ｉを流すことで測定電流Ｉを皮下脂肪６４と筋肉６６との双方に流した状態で脂肪率Ｆが測定されるから、測定電流Ｉを電極Ｅ3と電極Ｅ4との間に流した状態（すなわち測定電流Ｉの殆どが皮下脂肪６４に流れる状態）で脂肪率Ｆを測定する構成と比較して、脂肪率Ｆを高精度に測定できる。他方、第１実施形態の第２測定モードでは、電極Ｅ3と電極Ｅ4との間に測定電流Ｉを流すことで測定電流Ｉの殆どを皮下脂肪６４に流した状態で皮下脂肪厚Ｌfが測定されるから、測定電流Ｉを電極Ｅ1と電極Ｅ2との間に流した状態（すなわち測定電流Ｉが筋肉６６にも到達する状態）で皮下脂肪厚Ｌfを測定する構成と比較して、皮下脂肪厚Ｌfを高精度に測定できる。
【００４０】
ところで、測定電流Ｉの供給点の間隔を変化させる構成としては、電極間の距離が相違する複数の電極対を測定電流Ｉの供給用に配置して選択的に使用する構成も想定され得るが、電極数が増加する（ひいては製造コストが増大する）という問題がある。第１実施形態では、電極Ｅ1および電極Ｅ2に測定電流Ｉを供給する第１測定モードでは電極Ｅ3および電極Ｅ4が測定電圧Ｖの検出に利用され、電極Ｅ3および電極Ｅ4に測定電流Ｉを供給する第２測定モードでは電極Ｅ1および電極Ｅ2が測定電圧Ｖの検出に利用される。すなわち、各電極Ｅが測定電流Ｉの供給と測定電圧Ｖの検出とに兼用される。したがって、電極部１４に形成される電極Ｅの総数を増加させずに（したがって製造コストを過度に増大させずに）、測定電流Ｉの供給点の間隔を変化させることが可能である。
【００４１】
＜Ｂ：第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を以下に説明する。なお、以下に例示する各構成において作用や機能が第１実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【００４２】
図９は、第２実施形態における制御部２２の動作のフローチャートである。図９に示すように、第２実施形態の制御部２２（情報生成部４２）は、第１実施形態と同様の処理Ｓ1〜Ｓ7の実行後に処理Ｓ10を実行する。処理Ｓ10において、情報生成部４２は、処理Ｓ3で算定した脂肪率Ｆと処理Ｓ7で算定した皮下脂肪厚Ｌfとに応じた筋肉厚Ｌmを生体情報（第３生体情報）として算定する。筋肉厚Ｌmは、図３に示すように筋肉６６の厚さである。
【００４３】
測定部位６０の脂肪率Ｆは、皮下脂肪厚Ｌfと筋肉厚Ｌmとを含む以下の数式(5)で表現される。
Ｆ＝Ｌf/（Ｌf＋Ｌm） ……(5)
数式(5)を変形することで、筋肉厚Ｌmを皮下脂肪厚Ｌfと脂肪率Ｆとで定義する以下の数式(6)が導出される。
Ｌm＝(Ｌf/Ｆ)−Ｌf ……(6)
情報生成部４２は、処理Ｓ3で算定した脂肪率Ｆと処理Ｓ7で算定した皮下脂肪厚Ｌfとを数式(6)に適用することで筋肉厚Ｌmを算定する（Ｓ10）。制御部２２は、脂肪率Ｆおよび皮下脂肪厚Ｌfと、処理Ｓ10で算定した筋肉厚Ｌmとを表示部２８に表示させる（Ｓ8）。
【００４４】
第２実施形態でも第１実施形態と同様の効果が実現される。また、第２実施形態では、第１測定モードで測定された生体情報（脂肪率Ｆ）と第２測定モードで測定された生体情報（皮下脂肪厚Ｌf）とを利用して他の生体情報（例えば筋肉厚Ｌm）を算定できるという利点がある。
【００４５】
＜Ｃ：変形例＞
以上の各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は適宜に併合され得る。
【００４６】
（１）変形例１
以上の各形態では第１測定モードで測定部位６０の脂肪率Ｆを算定するとともに第２測定モードで測定部位６０の皮下脂肪厚Ｌfを算定したが、第１測定モードおよび第２測定モードの各々で測定される生体情報は以上の例示に限定されない。例えば、前述の各形態で例示したように第１測定モードと第２測定モードとで相異なる種類の生体情報を測定する構成のほか、第１測定モードと第２測定モードとで同種の生体情報を測定する構成も採用され得る。すなわち、情報生成部４２は、第１測定モードおよび第２測定モードの各々で生体情報を生成する要素（情報生成手段）として包括される。生体インピーダンス（Ｚ1，Ｚ2）や比Ｒ/Ｘを生体情報として算定する構成も採用される。ただし、測定電流Ｉを供給する各電極Ｅの間隔に応じて測定電流Ｉの到達する深度が変化するという前述の傾向を考慮すると、皮下脂肪６４および筋肉６６の双方に関連する第１生体情報（例えば脂肪率Ｆ）を第１測定モードにて測定し、皮下脂肪６４に関連する第２生体情報（例えば皮下脂肪厚Ｌf）を第２測定モードにて測定する構成が格別に好適である。また、第１測定モードで測定された第１生体情報と第２測定モードで測定された第２生体情報とに応じて生成される第３生体情報は筋肉厚Ｌmに限定されない。
【００４７】
（２）変形例２
以上の各形態では、測定電流Ｉの電流値や周波数を第１測定モードと第２測定モードとで共通させたが、測定電流Ｉの電流値や周波数を第１測定モードと第２測定モードとで相違させることも可能である。例えば、第２測定モードでの測定電流Ｉの電流値が第１測定モードでの電流値を下回る構成が採用され得る。
【００４８】
（３）変形例３
以上の各形態では、第１測定モードによる脂肪率Ｆの測定と第２測定モードによる皮下脂肪厚Ｌfの測定との双方を実行したが、第１測定モードでの測定と第２測定モードでの測定とを択一的に実行する構成も採用され得る。例えば、脂肪率Ｆの測定が利用者から指示された場合には第１測定モードにて脂肪率Ｆを算定し、皮下脂肪厚Ｌfの測定が利用者から指示された場合には第２測定モードにて皮下脂肪厚Ｌfを算定することが可能である。
【００４９】
（４）変形例４
電極部１４の形態は任意である。例えば図１０に例示された電極部１４を採用することが可能である。図１０の電極部１４は、基体部７２の両側に第１測定部７４と第２測定部７６とを接続した構造である。電流生成部３２と電圧検出部３４と電極切替部３６とは基体部７２に搭載される。第１測定部７４および第２測定部７６の各々は、複数（図１０では３個）の可動部７８を連結した構造である。各可動部７８の角度は可変である。第１測定部７４の先端側（基体部７２から遠い側）の可動部７８には電極Ｅ1が配置され、第１測定部７４の基端側（基体部７２に近い側）の可動部７８には電極Ｅ3が配置される。同様に、第２測定部７６の先端側の可動部７８には電極Ｅ2が配置され、第２測定部７６の基端側の可動部７８には電極Ｅ4が配置される。すなわち、第１実施形態と同様に電極Ｅ1と電極Ｅ2との間に電極Ｅ3と電極Ｅ4とが位置する。基体部７２を被験者の測定部位６０の表面６２上に載置すると、各可動部７８が表面６２に沿うように第１測定部７４および第２測定部７６の各々が自重により変形して電極Ｅ1〜Ｅ4が表面６２に接触する。したがって、測定部位６０の表面６２が曲面である場合でも、被験者に負荷をかけることなく電極Ｅ1〜Ｅ4を確実に測定部位６０に接触させることが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１００……測定装置、１２……本体部、１４……電極部、１４２……筐体、Ｅ（Ｅ1〜Ｅ4）……電極、１６……ケーブル、２２……制御部、２４……記憶部、２６……操作部、２８……表示部、３２……電流生成部、３４……電圧検出部、３６……電極切替部、ＳW1〜ＳW4……スイッチ、４２……情報生成部、４４……動作制御部、６０……測定部位、６２……表面、６４……皮下脂肪、６６……筋肉、６８……内臓脂肪。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に間隔をあけて配置されて被験者の身体に接触する第１電極および第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に相互に間隔をあけて配置されて被験者の身体に接触する第３電極および第４電極と、
電極間に流れる電流を生成する電流生成手段と、
電極間の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電流生成手段が生成した電流を前記第１電極と前記第２電極との間に流すとともに前記第３電極と前記第４電極との間の電圧を前記電圧検出手段に検出させる第１測定モードと、前記電流生成手段が生成した電流を前記第３電極と前記第４電極との間に流すとともに前記第１電極と前記第２電極との間の電圧を前記電圧検出手段に検出させる第２測定モードとを切替える動作制御手段と、
前記電流生成手段が生成する電流と前記電圧検出手段が検出する電圧とに応じた生体情報を前記第１測定モードおよび前記第２測定モードの各々にて生成する情報生成手段と
を具備する測定装置。
【請求項２】
前記情報生成手段は、前記第１測定モードにて第１生体情報を生成し、前記第１生体情報とは種類が相違する第２生体情報を前記第２測定モードにて生成する
請求項１の測定装置。
【請求項３】
前記情報生成手段は、前記第１測定モードでは、前記電流生成手段が生成する電流と前記電圧検出手段が検出する電圧とに応じた生体インピーダンスから皮下脂肪と筋肉とに関する前記第１生体情報を生成し、前記第２測定モードでは、前記電流生成手段が生成する電流と前記電圧検出手段が検出する電圧とに応じた生体インピーダンスから皮下脂肪に関する前記第２生体情報を生成する
請求項２の測定装置。
【請求項４】
前記情報生成手段は、前記第１測定モードでは脂肪率を前記第１生体情報として生成し、前記第２測定モードでは皮下脂肪厚を前記第２生体情報として生成する
請求項３の測定装置。
【請求項５】
前記情報生成手段は、前記第１測定モードで生成された前記第１生体情報と前記第２測定モードで生成された前記第２生体情報とから第３生体情報を生成する
請求項２から請求項４の何れかの測定装置。
【請求項６】
前記情報生成手段は、前記第１測定モードにて前記第１生体情報として生成された脂肪率と前記第２測定モードにて前記第２生体情報として生成された皮下脂肪厚とに応じた筋肉厚を前記第３生体情報として生成する
請求項５の測定装置。
【請求項７】
前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極と前記第４電極とは、第１方向に長尺な形状に形成され、前記第１方向に直交する第２方向に相互に間隔をあけて配列する
請求項１から請求項６の何れかの測定装置。
【請求項１】
相互に間隔をあけて配置されて被験者の身体に接触する第１電極および第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に相互に間隔をあけて配置されて被験者の身体に接触する第３電極および第４電極と、
電極間に流れる電流を生成する電流生成手段と、
電極間の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電流生成手段が生成した電流を前記第１電極と前記第２電極との間に流すとともに前記第３電極と前記第４電極との間の電圧を前記電圧検出手段に検出させる第１測定モードと、前記電流生成手段が生成した電流を前記第３電極と前記第４電極との間に流すとともに前記第１電極と前記第２電極との間の電圧を前記電圧検出手段に検出させる第２測定モードとを切替える動作制御手段と、
前記電流生成手段が生成する電流と前記電圧検出手段が検出する電圧とに応じた生体情報を前記第１測定モードおよび前記第２測定モードの各々にて生成する情報生成手段と
を具備する測定装置。
【請求項２】
前記情報生成手段は、前記第１測定モードにて第１生体情報を生成し、前記第１生体情報とは種類が相違する第２生体情報を前記第２測定モードにて生成する
請求項１の測定装置。
【請求項３】
前記情報生成手段は、前記第１測定モードでは、前記電流生成手段が生成する電流と前記電圧検出手段が検出する電圧とに応じた生体インピーダンスから皮下脂肪と筋肉とに関する前記第１生体情報を生成し、前記第２測定モードでは、前記電流生成手段が生成する電流と前記電圧検出手段が検出する電圧とに応じた生体インピーダンスから皮下脂肪に関する前記第２生体情報を生成する
請求項２の測定装置。
【請求項４】
前記情報生成手段は、前記第１測定モードでは脂肪率を前記第１生体情報として生成し、前記第２測定モードでは皮下脂肪厚を前記第２生体情報として生成する
請求項３の測定装置。
【請求項５】
前記情報生成手段は、前記第１測定モードで生成された前記第１生体情報と前記第２測定モードで生成された前記第２生体情報とから第３生体情報を生成する
請求項２から請求項４の何れかの測定装置。
【請求項６】
前記情報生成手段は、前記第１測定モードにて前記第１生体情報として生成された脂肪率と前記第２測定モードにて前記第２生体情報として生成された皮下脂肪厚とに応じた筋肉厚を前記第３生体情報として生成する
請求項５の測定装置。
【請求項７】
前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極と前記第４電極とは、第１方向に長尺な形状に形成され、前記第１方向に直交する第２方向に相互に間隔をあけて配列する
請求項１から請求項６の何れかの測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１８３２５３（Ｐ２０１２−１８３２５３Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４９９５２（Ｐ２０１１−４９９５２）
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（０００１３３１７９）株式会社タニタ (303)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（０００１３３１７９）株式会社タニタ (303)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]