生体情報測定方法及びシステム
【課題】被験者に非接触で違和感を与えることなく、肺呼吸量をベースとする生体情報を測定する。
【解決手段】生体情報測定システムＳ１は、被験者Ｈが入浴する浴槽１０の内周壁に配置される一対の電極２１、２２と、電極２１、２２間に周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を印加する電源３１と、電極間のインピーダンス値を測定するインピーダンス測定装置３３と、前記インピーダンス値に基づいて被験者の生体情報を導出する制御装置４０とを含む。制御装置４０は、被験者の吸気時に得られる第１のインピーダンス値と、呼気時に得られる第２のインピーダンス値とから、肺呼吸量の変化とインピーダンス値の変動との関係を示すテーブルを参照して、被験者Ｈの肺呼吸量を求める。
【解決手段】生体情報測定システムＳ１は、被験者Ｈが入浴する浴槽１０の内周壁に配置される一対の電極２１、２２と、電極２１、２２間に周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を印加する電源３１と、電極間のインピーダンス値を測定するインピーダンス測定装置３３と、前記インピーダンス値に基づいて被験者の生体情報を導出する制御装置４０とを含む。制御装置４０は、被験者の吸気時に得られる第１のインピーダンス値と、呼気時に得られる第２のインピーダンス値とから、肺呼吸量の変化とインピーダンス値の変動との関係を示すテーブルを参照して、被験者Ｈの肺呼吸量を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中に浸かっている被験者、例えば浴槽の湯に浸かっている被験者の生体情報、特に肺呼吸量を、無拘束、無意識条件下で測定することができる方法及びシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、人体の肺呼吸量は、一般にスパイロメータ(Spiro meter)で測定されている。スパイロメータは、口（若しくは鼻）から流入、流出する気体の量を測定する装置であり、測定時に被験者はマウスピースをくわえて息を吸ったり吐いたりする。特許文献１には、この種の肺活量測定装置が開示されている。
【０００３】
スパイロメータによれば、安静時一回の呼吸で肺に出入りする気体の量である一回換気量、最大吸気後に随意的に最大呼気して呼出される気体の量である肺活量、機能的残気量より随意的に最大努力して吸気できる気体の量である最大吸気量、最大吸気量と一回換気量との差である予備吸気量、機能的残気量より随意的に最大努力して呼気できる気体の量である予備呼気量などの各種肺呼吸量を測定することができる。
【特許文献１】特開平１１−４２２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の測定方法では、被験者はマウスピースをくわえる負担を強いられることとなる。従って、例えば入浴中に肺呼吸量を測定し、その測定結果に基づき入浴中のエネルギー消費量を推定しようとしても、被験者の協力は得られ難い。また、マウスピースをくわえることで被験者が意識をし、本来の肺呼吸量が計測されない懸念もある。
【０００５】
本発明は上記のような実情に鑑みて為されたもので、被験者に非接触で違和感を与えることなく、肺呼吸量をベースとする生体情報を測定することができる生体情報測定方法及びシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の一局面に係る生体情報測定方法は、水中内に被験者が入水する領域として予定された測定領域を挟んで配置された一対の電極間に、周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を印加すると共に、前記電極間のインピーダンス値を監視し、被験者の吸気時に得られる第１のインピーダンス値と、呼気時に得られる第２のインピーダンス値とを取得し、予め求められた肺呼吸量の変化とインピーダンス値の変動との関係を示すテーブルを参照して、前記第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値とから被験者の肺呼吸量を求めることを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
被験者の胸腔内空気量は、吸気時と呼気時とで変化する。このため、電極間に挟まれた状態で水中にある被験者が呼吸を行うと、吸気時と呼気時とで変化する胸腔内空気量に基づき、電極間の誘電率が変化することになる。本発明者らは、この誘電率の変化を、１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を電極間に印加したときに、電極間のインピーダンス値の変化として検出できることを見出した。従って、吸気時における胸腔内空気量の状態で検知される第１のインピーダンス値と、呼気時における胸腔内空気量の状態で得られる第２のインピーダンス値とを取得し、これらを予め求められているテーブルに適用することで、被験者の肺呼吸量を、無拘束、無意識状態で電気的に測定することができる。
【０００８】
上記方法において、被験者の最大吸気時に前記第１のインピーダンス値を取得すると共に、最大呼気時に前記第２のインピーダンス値を取得することで、被験者の肺活量を求めることができる（請求項２）。この方法によれば、被験者に非接触で肺活量を求めることができる。
【０００９】
上記方法において、求められた肺呼吸量から酸素摂取量を算出することで、被験者のエネルギー消費量を推定することが望ましい（請求項３）。肺呼吸量が求められると、肺の効率は略一定であることから、酸素摂取量を算出できる。また、エネルギー消費量は酸素摂取量に比例するので、その推定値も求めることができる。
【００１０】
上記いずれかの方法において、前記測定領域は浴槽の貯水領域であって、前記一対の電極は前記浴槽の内周壁に配置されることが望ましい（請求項４）。この方法によれば、被験者の肺呼吸量を、被験者が入浴している間に、無拘束、無意識状態で測定することができる。
【００１１】
本発明の他の局面に係る生体情報測定システムは、水中内に入水した被験者の生体情報を測定するためのシステムであって、水を貯留する槽の内周壁に配置される一対の電極と、前記電極間に周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を印加する電源と、電極間のインピーダンス値を測定するインピーダンス測定手段と、予め求められた肺呼吸量の変化とインピーダンス値の変動との関係を示すテーブルを記憶する記憶手段と、前記インピーダンス値に基づいて被験者の生体情報を導出する演算手段と、を備え、前記インピーダンス測定手段は、被験者の吸気時に得られる第１のインピーダンス値と、呼気時に得られる第２のインピーダンス値とを取得し、前記演算手段は、前記テーブルを参照して、前記第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値とから被験者の肺呼吸量を求めることを特徴とする（請求項５）。
【００１２】
この構成によれば、周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧が電極を介して被験者が入浴している浴槽内に印加される。そして、電極間のインピーダンス値がインピーダンス測定手段により求められ、演算手段により被験者の生体情報を導出するための演算処理が行われる。演算手段は、前記第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値とから被験者の肺呼吸量を求める。従って、被験者の肺呼吸量を、無拘束、無意識状態で電気的に測定することができる。
【００１３】
上記構成において、前記演算手段は、求められた肺呼吸量から酸素摂取量を算出し、さらに被験者のエネルギー消費量を算出するエネルギー算出部を備えることが望ましい（請求項６）。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被験者の肺呼吸量を、マウスピースのような接触部品を用いることなく、無拘束、無意識状態で電気的に測定することができる。従って、例えば被験者が入浴している間に、被験者がリラックスしている状態を損なうことなく、肺呼吸量を測定することが可能である。さらに、得られた肺呼吸量に基づき、入浴中のエネルギー消費量を算出することが可能になるので、健康管理やダイエット等に有用な情報を提供することができる。
【００１５】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る生体情報測定システムＳ１の構成を示すブロック図である。この生体情報測定システムＳ１は、浴槽１０の内部に配置される一対の電極２１、２２、電源３１、スイッチング素子３２、インピーダンス測定装置３３（インピーダンス測定手段）、制御装置４０（演算手段）及び表示装置５０を備えて構成されている。
【００１６】
一対の電極２１、２２は、導電性金属からなる平板電極であって、浴槽１０の一方の側内壁１１に一方の電極２１が、前記側内壁１１と対向する他方の側内壁１２に他方の電極２２がそれぞれ固着され、測定領域としての浴槽内空間を挟んで対向配置されている。浴槽１０には湯Ｗが張られ、被験者Ｈが入浴するのであるが、一対の電極２１、２２はこの被験者Ｈを挟むように配置されることとなる。かかる配置により、電極２１、２２間には湯Ｗ及び被験者Ｈを経由する電流経路が形成され、電圧が印加されると湯Ｗ及び被験者Ｈのインピーダンス値に応じた電流が電極２１、２２間に流れるようになる。
【００１７】
電極２１、２２の配置態様は適宜に定めることができるが、図１に示すように電極同士を互いに正対させて配置することが、被験者Ｈの呼吸に伴うインピーダンス値の変動を検知し易くする点で望ましい。特に、浴槽１０が上面視で長方形を呈するものである場合は、感度を上げるために、その短辺側の浴槽内空間を挟んで電極２１、２２を対向配置させることが望ましい。
【００１８】
電源３１は、一対の電極２１、２２間に周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を印加するための電源である。この電源３１としては、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ程度の交流電圧を発生する交流電源を用いることができる。スイッチング素子３２は、電極２１、２２に対する電圧印加のＯＮ−ＯＦＦ制御を行うためのもので、制御装置４０によりそのＯＮ−ＯＦＦ動作が制御される。
【００１９】
インピーダンス測定装置３３は、電極２１、２２間に印加されている電圧値と、電極２１、２２間を流れる電流値とから、電極２１、２２間のインピーダンス値を求めるものである。このインピーダンス測定装置３３は、インピーダンス値に加え、インピーダンス値の実部である抵抗成分と、虚部であるキャパシタンス成分及びリアクタンス成分とを求めることができる測定装置（ＬＣＲメータ等）を用いることが望ましい。
【００２０】
制御装置４０は、電極２１、２２間への電圧印加制御、インピーダンス測定装置３３による電極２１、２２間のインピーダンスの測定制御、測定されたインピーダンス値の解析処理、被験者Ｈの吸気時に得られる第１のインピーダンス値と、呼気時に得られる第２のインピーダンス値とから、肺呼吸量を求める演算処理等を行う。この制御装置４０の具体的構成については、図６に基づいて後記で詳述する。
【００２１】
表示装置５０は、液晶ディスプレイ等からなり、制御装置４０において求められた肺呼吸量、この肺呼吸量から求められるエネルギー消費量等を表示する。
【００２２】
次に、被験者Ｈの吸気と呼気とに起因するインピーダンス値の変動について、図２及び図３に基づいて説明する。図２は、呼気時において測定されるインピーダンス値（第２のインピーダンス値）を説明するための模式図である。図２（ａ）に示すように、呼気時においては被験者Ｈ（ここでは被験者Ｈを電極対向方向の断面として簡略的に描いている）の肺に吸引されている空気の容積である胸部容積Ｌは、比較的少ないＶ１となる。
【００２３】
この場合、湯Ｗの部分のインピーダンスを除いて考えると、図２（ｂ）に示すように、電極２１、２２間のインピーダンスＺ１は、被験者Ｈの肺周囲の体組織に沿った抵抗Ｒ１と、胸部容積Ｌ＝Ｖ１に相当するキャパシタンスＣ１との合成値Ｚ１となり、電極２１、２２間に高周波電圧を印加した場合には、次式
Ｚ１＝１／（２πｆＣ１） 但し、ｆは高周波電圧の周波数、πは円周率
で近似される。呼気時においては、電極２１、２２間に高周波電圧を印加した場合にインピーダンス値に大きい影響を与えるキャパシタンスＣ１は、胸部容積Ｌが少ないことに起因して比較的小さい値となる。
【００２４】
これに対し、図３は、吸気時（肺が膨らんでいる状態）において測定されるインピーダンス値（第１のインピーダンス値）を説明するための模式図である。図３（ａ）に示すように、吸気時においては被験者Ｈの胸部容積Ｌは、呼気時のＶ１よりも大きいＶ２となる。この場合、図３（ｂ）に示すように、電極２１、２２間のインピーダンスＺ２は、被験者Ｈの肺周囲の体組織に沿った抵抗Ｒ２と、胸部容積Ｌ＝Ｖ２に相当するキャパシタンスＣ２との合成値Ｚ２となり、電極２１、２２間に高周波電圧を印加した場合には、次式
Ｚ２＝１／（２πｆＣ２） 但し、ｆは高周波電圧の周波数、πは円周率
で近似される。吸気時においては、胸部容積Ｌが大きいことに起因して、キャパシタンスＣ２は比較的大きい値となる。
【００２５】
以上のように、電極２１、２２間において、呼気時と吸気時とでは状態変化（誘電率の変化）が生ずることから、その状態変化を電極２１、２２間インピーダンスの変化として把握することが可能となる。すなわち、周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を電極２１、２２間に印加した場合においては、呼気時におけるインピーダンスＺ１よりも吸気時におけるインピーダンスＺ２が大きくなる。従って、このインピーダンス値の差と、肺呼吸量との関係を予め把握しておけば、インピーダンス値の差に基づいて、一回換気量や肺活量などの肺呼吸量を求めることができる。
【００２６】
図４は、胸腔内空気量と電極２１、２２間のインピーダンス値（絶対値）との関係を示すグラフであり、横軸は電源周波数の対数である。また、胸腔内空気量を肺領域の半径として、１０ｃｍ、８ｃｍ、６ｃｍ、４ｃｍの別で示している。ここでは、肺領域の半径が１０ｃｍのときが（最大）吸気時、４ｃｍのときが（最小）呼気時であると考えることができる。
【００２７】
図５は、吸気時〜呼気時における胸腔内空気量の変化が一定であるとした場合の、電源周波数の変化に伴う呼気時インピーダンスＺ１と吸気時インピーダンスＺ２との相違を示すグラフである。因みに、図５のデータは、電極２１、２２間を流れる電流が１４１μＡになるように電源を定電流制御して取得したデータである。
【００２８】
これら図４、図５のグラフから明らかな通り、電極２１、２２間に印加する交流電圧の周波数が１０５Ｈｚ以下であるときは、吸気時と呼気時とにおいてコンダクタンスやインピーダンス値の差異はさほど認められない。これに対し、交流電圧の周波数が１０５Ｈｚ以上となると、吸気時と呼気時とにおいてコンダクタンスやインピーダンス値に差異が生じている。従って、電源３１から周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を電極２１、２２間に印加することで、吸気時と呼気時とにおいて有意差のある電気的データを取得できる。
【００２９】
続いて、制御装置４０の詳細構成について説明する。図６は、制御装置４０の機能構成を示す機能ブロック図である。この制御装置４０は、演算処理部４１と、出力処理部４２と、全体制御部４３とを備えて構成されている。また、演算処理部４１は、インピーダンス解析部４１１と、肺呼吸量算出部４１２と、エネルギー算出部４１３と、記憶部４１４とを含んでいる。
【００３０】
インピーダンス解析部４１１は、インピーダンス測定装置３３により計測される電極２１、２２間のインピーダンス値を所定のサンプリング周期で取り込み、これを時間軸に展開して時間解析が可能なデータを生成する。すなわち、インピーダンス値の時間変化からそのピーク値（第１のインピーダンス値）とボトム値（第２のインピーダンス値）とを一呼吸単位で求め、一回換気量（若しくは肺活量）を導出するために用いられるインピーダンス値を特定する。
【００３１】
図７は、電極２１、２２間のインピーダンス値の時間変化であるインピーダンス波形Ｚａを示すグラフである。これは、電極２１、２２間を流れる電流を１４１μＡ、電源周波数を１ＭＨｚとして取得したグラフである。インピーダンス解析部４１１は、インピーダンスの計測値に基づきこのインピーダンス波形Ｚａに相当するデータを生成し、ピーク値及びボトム値を特定する。例えばインピーダンス解析部４１１は、インピーダンス波形Ｚａの生データにフィルタ処理を施して近似曲線波形を求めた上で、その近似曲線波形のピーク値及びボトム値を検出する。
【００３２】
なお、図７には、実際の呼吸波形Ｖａを併記している。呼吸波形Ｖａは、被験者の鼻下に取り付けたサーミスタの出力電圧波形であって、鼻呼吸に伴う温度変化を検出したものである。この呼吸波形Ｖａとインピーダンス波形Ｚａとを対比すると明らかな通り、両者の波動周期はほぼ一致しており、インピーダンスの時間変化が呼吸動作と良くマッチングしていることが分かる。
【００３３】
肺呼吸量算出部４１２は、記憶部４１４に格納されている、予め求められた肺呼吸量の変化とインピーダンス値の変動との関係を示すテーブルを参照して、前記インピーダンス値のピーク値とボトム値とから被験者Ｈの肺呼吸量を求める。例えば、図７に示すピーク値Ｚａ１とボトム値Ｚａ２とを持つ一呼吸（一回換気量）に着目すると、ピーク値Ｚａ１は１２８０オーム、ボトム値Ｚａ２は１２０５オームである。このようなインピーダンス値と、人体の胸部容積の大きさとの関係が、予めテーブル化して記憶部４１４に記憶されている。肺呼吸量算出部４１２は、インピーダンス解析部４１１で特定されたピーク値Ｚａ１とボトム値Ｚａ２とを前記テーブルに当てはめて、インピーダンス値の差分に基づき一回換気量を導出する。なお、肺活量を測定する場合は、被験者Ｈに最大吸気と最大呼気とを実行させた上で、インピーダンス値のピーク値及びボトム値を取得すれば良い。
【００３４】
エネルギー算出部４１３は、肺呼吸量算出部４１２にて求められた肺呼吸量から酸素摂取量を算出し、さらに被験者Ｈのエネルギー消費量を算出する処理を行う。肺呼吸量が求められると、肺の効率は略一定であることから、酸素摂取量を算出できる。また、エネルギー消費量は酸素摂取量に比例するので、その推定値も求めることができる。エネルギー算出部４１３は、例えば一対のピーク値及びボトム値毎に求められる酸素摂取量を積算し、被験者Ｈの入浴中におけるエネルギー消費量（カロリー消費量）を求める。
【００３５】
記憶部４１４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等からなり、上述した通り、予め求められた肺呼吸量の変化とインピーダンス値の変動との関係を示すテーブルが格納されている。また、記憶部４１４は、インピーダンス測定装置３３から所定のサンプリング周期毎に与えられるインピーダンス値を一時的に格納する。上記インピーダンス解析部４１１は、この記憶部４１４に格納されたデータを読み出して、所定の演算を行う。
【００３６】
出力処理部４２は、肺呼吸量算出部４１２で求められた肺呼吸量や、エネルギー算出部４１３で求められたエネルギー消費量等を、所定の表示形態で表示装置５０において表示させる処理を行う。
【００３７】
全体制御部４３は、ユーザから操作部４４を介して与えられる操作信号を受けて、スイッチング素子３２をＯＮ−ＯＦＦ制御し一対の電極２１、２２への通電制御を行うと共に、インピーダンス測定装置３３によるインピーダンス測定動作を制御して、所定のサンプリング周期毎にインピーダンス測定値を演算処理部４１へ出力させる。さらに全体制御部４３は、上記の動作を行う演算処理部４１及び出力処理部４２を適時に動作させる全体制御を行う。
【００３８】
操作部４４は、キーボードや液晶タッチパネル等からなり、ユーザからの操作情報の入力を受け付ける。
【００３９】
以上の通り構成された生体情報測定システムＳ１の動作について、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。システムの動作が開始されると、全体制御部４３によりサンプリング周期であるか否かが確認される（ステップＳ１）。サンプリング周期が到来すると（ステップＳ１でＹＥＳ）、全体制御部４３は、スイッチング素子３２をＯＮに制御して、電源３１から一対の電極２１、２２へ交流電圧を印加させる（ステップＳ２）。
【００４０】
続いて全体制御部４３は、インピーダンス測定装置３３を動作させて、電極２１、２２間のインピーダンスを測定させる（ステップＳ３）。このインピーダンス測定値は、演算処理部４１の記憶部４１４に一時的に格納される（ステップＳ４）。そして、インピーダンス解析部４１１により前記インピーダンス測定値が読み出され、これを時間軸に展開して時間解析が可能なデータ（例えば図７に示したインピーダンス波形Ｚａ）が生成される。さらにインピーダンス解析部４１１は、インピーダンス値の時間変化からそのピーク値とボトム値とを一呼吸単位で求める。
【００４１】
次いで、肺呼吸量算出部４１２により、一呼吸についてのピーク値及びボトム値（図８に示すピーク値Ｚａ１及びボトム値Ｚａ２）が取得されたか否かが確認される（ステップＳ５）。ピーク値及びボトム値が取得されていない場合（ステップＳ５でＮＯ）、ステップＳ１に戻って処理が繰り返される。
【００４２】
一方、ピーク値及びボトム値が取得された場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、肺呼吸量算出部４１２は、記憶部４１４に格納されているテーブルを参照し（ステップＳ６）、取得されたピーク値及びボトム値に基づいて１回換気量を導出する（ステップＳ７）。この１回換気量の値は、時刻情報に関連づけて記憶部４１４に格納される（ステップＳ８）。
【００４３】
その後全体制御部４３は、エネルギー消費量を導出する指令が操作部４４から与えられているか否かを判定する（ステップＳ９）。エネルギー消費量を導出する場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、エネルギー算出部４１３は、肺呼吸量算出部４１２にて求められた肺呼吸量から酸素摂取量を算出し（ステップＳ１０）、この酸素摂取量から一呼吸当たりのエネルギー消費量を算出する（ステップＳ１１）。算出されたエネルギー消費量は、記憶部４１４に累積的に記憶される（ステップＳ１２）。なお、エネルギー消費量を導出しない場合は（ステップＳ９でＮＯ）、上記ステップＳ１０〜Ｓ１２はスキップされる。
【００４４】
そして、システムの動作を終了するか否かが引き続き確認され（ステップＳ１３）、動作が継続される場合（ステップＳ１３でＮＯ）は、前記ステップＳ１に戻って処理が繰り返される。一方、操作部４４から動作終了指示が与えられたような場合は（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ここで生体情報測定システムＳ１の動作は終了する。
【００４５】
以上説明した本実施形態に係る生体情報測定システムＳ１によれば、被験者Ｈの肺呼吸量を、マウスピースのような接触部品を用いることなく、無拘束、無意識状態で電気的に測定することができる。すなわち、被験者Ｈが浴槽１０へ入浴している間に、被験者Ｈがリラックスしている状態を損なうことなく、肺呼吸量を測定することができる。さらに、得られた肺呼吸量に基づき、エネルギー算出部４１３によって入浴中のエネルギー消費量を算出することができるので、健康管理やダイエット等に有用な情報を提供することができる。
【００４６】
以上、本発明の各種実施形態につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば下記［１］〜［３］の変形実施形態を取ることができる。
【００４７】
［１］上記実施形態では、１回換気量や肺活量を検出する例を示した。これに限らず、検出されたインピーダンス値の変動度合いから、例えば予備吸気量、予備呼気量、機能的残気量、全排気量、最大吸気量などを求めるようにしても良い。
【００４８】
［２］上記実施形態では、浴槽１０内に配置する電極２１、２２として、一組の平板状電極を配置する例を示した。このような配置は一例に過ぎず、電極の配置位置、電極サイズ、電極材料、電極の組数等は、状況に応じて適宜設定すれば良い。
【００４９】
［３］本発明は浴槽に類する他の水槽にも適用可能であり、この場合でも、水中内に被験者が入水する領域として予定された領域を挟むように一対の電極を配置すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る生体情報測定システムＳ１の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、呼気時において測定されるインピーダンス値を説明するための模式図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、吸気時において測定されるインピーダンス値を説明するための模式図である。
【図４】胸腔内空気量と電極間のインピーダンス値（絶対値）との関係を示すグラフである。
【図５】電源周波数の変化に伴う呼気時インピーダンスＺ１と吸気時インピーダンスＺ２との相違を示すグラフである。
【図６】制御装置の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図７】電極間のインピーダンス値の時間変化であるインピーダンス波形Ｚａを示すグラフである。
【図８】生体情報測定システムＳ１の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 浴槽（槽）
２１、２２ 電極
３１ 電源
３２ スイッチング素子
３３ インピーダンス測定装置（インピーダンス測定手段）
４０ 制御装置（演算手段）
４１ 演算処理部
４１１ インピーダンス解析部
４１２ 肺呼吸量算出部
４１３ エネルギー算出部
４１４ 記憶部（記憶手段）
４２ 出力処理部
４３ 全体制御部
４４ 操作部
５０ 表示装置
Ｈ 被験者
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中に浸かっている被験者、例えば浴槽の湯に浸かっている被験者の生体情報、特に肺呼吸量を、無拘束、無意識条件下で測定することができる方法及びシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、人体の肺呼吸量は、一般にスパイロメータ(Spiro meter)で測定されている。スパイロメータは、口（若しくは鼻）から流入、流出する気体の量を測定する装置であり、測定時に被験者はマウスピースをくわえて息を吸ったり吐いたりする。特許文献１には、この種の肺活量測定装置が開示されている。
【０００３】
スパイロメータによれば、安静時一回の呼吸で肺に出入りする気体の量である一回換気量、最大吸気後に随意的に最大呼気して呼出される気体の量である肺活量、機能的残気量より随意的に最大努力して吸気できる気体の量である最大吸気量、最大吸気量と一回換気量との差である予備吸気量、機能的残気量より随意的に最大努力して呼気できる気体の量である予備呼気量などの各種肺呼吸量を測定することができる。
【特許文献１】特開平１１−４２２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の測定方法では、被験者はマウスピースをくわえる負担を強いられることとなる。従って、例えば入浴中に肺呼吸量を測定し、その測定結果に基づき入浴中のエネルギー消費量を推定しようとしても、被験者の協力は得られ難い。また、マウスピースをくわえることで被験者が意識をし、本来の肺呼吸量が計測されない懸念もある。
【０００５】
本発明は上記のような実情に鑑みて為されたもので、被験者に非接触で違和感を与えることなく、肺呼吸量をベースとする生体情報を測定することができる生体情報測定方法及びシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の一局面に係る生体情報測定方法は、水中内に被験者が入水する領域として予定された測定領域を挟んで配置された一対の電極間に、周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を印加すると共に、前記電極間のインピーダンス値を監視し、被験者の吸気時に得られる第１のインピーダンス値と、呼気時に得られる第２のインピーダンス値とを取得し、予め求められた肺呼吸量の変化とインピーダンス値の変動との関係を示すテーブルを参照して、前記第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値とから被験者の肺呼吸量を求めることを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
被験者の胸腔内空気量は、吸気時と呼気時とで変化する。このため、電極間に挟まれた状態で水中にある被験者が呼吸を行うと、吸気時と呼気時とで変化する胸腔内空気量に基づき、電極間の誘電率が変化することになる。本発明者らは、この誘電率の変化を、１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を電極間に印加したときに、電極間のインピーダンス値の変化として検出できることを見出した。従って、吸気時における胸腔内空気量の状態で検知される第１のインピーダンス値と、呼気時における胸腔内空気量の状態で得られる第２のインピーダンス値とを取得し、これらを予め求められているテーブルに適用することで、被験者の肺呼吸量を、無拘束、無意識状態で電気的に測定することができる。
【０００８】
上記方法において、被験者の最大吸気時に前記第１のインピーダンス値を取得すると共に、最大呼気時に前記第２のインピーダンス値を取得することで、被験者の肺活量を求めることができる（請求項２）。この方法によれば、被験者に非接触で肺活量を求めることができる。
【０００９】
上記方法において、求められた肺呼吸量から酸素摂取量を算出することで、被験者のエネルギー消費量を推定することが望ましい（請求項３）。肺呼吸量が求められると、肺の効率は略一定であることから、酸素摂取量を算出できる。また、エネルギー消費量は酸素摂取量に比例するので、その推定値も求めることができる。
【００１０】
上記いずれかの方法において、前記測定領域は浴槽の貯水領域であって、前記一対の電極は前記浴槽の内周壁に配置されることが望ましい（請求項４）。この方法によれば、被験者の肺呼吸量を、被験者が入浴している間に、無拘束、無意識状態で測定することができる。
【００１１】
本発明の他の局面に係る生体情報測定システムは、水中内に入水した被験者の生体情報を測定するためのシステムであって、水を貯留する槽の内周壁に配置される一対の電極と、前記電極間に周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を印加する電源と、電極間のインピーダンス値を測定するインピーダンス測定手段と、予め求められた肺呼吸量の変化とインピーダンス値の変動との関係を示すテーブルを記憶する記憶手段と、前記インピーダンス値に基づいて被験者の生体情報を導出する演算手段と、を備え、前記インピーダンス測定手段は、被験者の吸気時に得られる第１のインピーダンス値と、呼気時に得られる第２のインピーダンス値とを取得し、前記演算手段は、前記テーブルを参照して、前記第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値とから被験者の肺呼吸量を求めることを特徴とする（請求項５）。
【００１２】
この構成によれば、周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧が電極を介して被験者が入浴している浴槽内に印加される。そして、電極間のインピーダンス値がインピーダンス測定手段により求められ、演算手段により被験者の生体情報を導出するための演算処理が行われる。演算手段は、前記第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値とから被験者の肺呼吸量を求める。従って、被験者の肺呼吸量を、無拘束、無意識状態で電気的に測定することができる。
【００１３】
上記構成において、前記演算手段は、求められた肺呼吸量から酸素摂取量を算出し、さらに被験者のエネルギー消費量を算出するエネルギー算出部を備えることが望ましい（請求項６）。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被験者の肺呼吸量を、マウスピースのような接触部品を用いることなく、無拘束、無意識状態で電気的に測定することができる。従って、例えば被験者が入浴している間に、被験者がリラックスしている状態を損なうことなく、肺呼吸量を測定することが可能である。さらに、得られた肺呼吸量に基づき、入浴中のエネルギー消費量を算出することが可能になるので、健康管理やダイエット等に有用な情報を提供することができる。
【００１５】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る生体情報測定システムＳ１の構成を示すブロック図である。この生体情報測定システムＳ１は、浴槽１０の内部に配置される一対の電極２１、２２、電源３１、スイッチング素子３２、インピーダンス測定装置３３（インピーダンス測定手段）、制御装置４０（演算手段）及び表示装置５０を備えて構成されている。
【００１６】
一対の電極２１、２２は、導電性金属からなる平板電極であって、浴槽１０の一方の側内壁１１に一方の電極２１が、前記側内壁１１と対向する他方の側内壁１２に他方の電極２２がそれぞれ固着され、測定領域としての浴槽内空間を挟んで対向配置されている。浴槽１０には湯Ｗが張られ、被験者Ｈが入浴するのであるが、一対の電極２１、２２はこの被験者Ｈを挟むように配置されることとなる。かかる配置により、電極２１、２２間には湯Ｗ及び被験者Ｈを経由する電流経路が形成され、電圧が印加されると湯Ｗ及び被験者Ｈのインピーダンス値に応じた電流が電極２１、２２間に流れるようになる。
【００１７】
電極２１、２２の配置態様は適宜に定めることができるが、図１に示すように電極同士を互いに正対させて配置することが、被験者Ｈの呼吸に伴うインピーダンス値の変動を検知し易くする点で望ましい。特に、浴槽１０が上面視で長方形を呈するものである場合は、感度を上げるために、その短辺側の浴槽内空間を挟んで電極２１、２２を対向配置させることが望ましい。
【００１８】
電源３１は、一対の電極２１、２２間に周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を印加するための電源である。この電源３１としては、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ程度の交流電圧を発生する交流電源を用いることができる。スイッチング素子３２は、電極２１、２２に対する電圧印加のＯＮ−ＯＦＦ制御を行うためのもので、制御装置４０によりそのＯＮ−ＯＦＦ動作が制御される。
【００１９】
インピーダンス測定装置３３は、電極２１、２２間に印加されている電圧値と、電極２１、２２間を流れる電流値とから、電極２１、２２間のインピーダンス値を求めるものである。このインピーダンス測定装置３３は、インピーダンス値に加え、インピーダンス値の実部である抵抗成分と、虚部であるキャパシタンス成分及びリアクタンス成分とを求めることができる測定装置（ＬＣＲメータ等）を用いることが望ましい。
【００２０】
制御装置４０は、電極２１、２２間への電圧印加制御、インピーダンス測定装置３３による電極２１、２２間のインピーダンスの測定制御、測定されたインピーダンス値の解析処理、被験者Ｈの吸気時に得られる第１のインピーダンス値と、呼気時に得られる第２のインピーダンス値とから、肺呼吸量を求める演算処理等を行う。この制御装置４０の具体的構成については、図６に基づいて後記で詳述する。
【００２１】
表示装置５０は、液晶ディスプレイ等からなり、制御装置４０において求められた肺呼吸量、この肺呼吸量から求められるエネルギー消費量等を表示する。
【００２２】
次に、被験者Ｈの吸気と呼気とに起因するインピーダンス値の変動について、図２及び図３に基づいて説明する。図２は、呼気時において測定されるインピーダンス値（第２のインピーダンス値）を説明するための模式図である。図２（ａ）に示すように、呼気時においては被験者Ｈ（ここでは被験者Ｈを電極対向方向の断面として簡略的に描いている）の肺に吸引されている空気の容積である胸部容積Ｌは、比較的少ないＶ１となる。
【００２３】
この場合、湯Ｗの部分のインピーダンスを除いて考えると、図２（ｂ）に示すように、電極２１、２２間のインピーダンスＺ１は、被験者Ｈの肺周囲の体組織に沿った抵抗Ｒ１と、胸部容積Ｌ＝Ｖ１に相当するキャパシタンスＣ１との合成値Ｚ１となり、電極２１、２２間に高周波電圧を印加した場合には、次式
Ｚ１＝１／（２πｆＣ１） 但し、ｆは高周波電圧の周波数、πは円周率
で近似される。呼気時においては、電極２１、２２間に高周波電圧を印加した場合にインピーダンス値に大きい影響を与えるキャパシタンスＣ１は、胸部容積Ｌが少ないことに起因して比較的小さい値となる。
【００２４】
これに対し、図３は、吸気時（肺が膨らんでいる状態）において測定されるインピーダンス値（第１のインピーダンス値）を説明するための模式図である。図３（ａ）に示すように、吸気時においては被験者Ｈの胸部容積Ｌは、呼気時のＶ１よりも大きいＶ２となる。この場合、図３（ｂ）に示すように、電極２１、２２間のインピーダンスＺ２は、被験者Ｈの肺周囲の体組織に沿った抵抗Ｒ２と、胸部容積Ｌ＝Ｖ２に相当するキャパシタンスＣ２との合成値Ｚ２となり、電極２１、２２間に高周波電圧を印加した場合には、次式
Ｚ２＝１／（２πｆＣ２） 但し、ｆは高周波電圧の周波数、πは円周率
で近似される。吸気時においては、胸部容積Ｌが大きいことに起因して、キャパシタンスＣ２は比較的大きい値となる。
【００２５】
以上のように、電極２１、２２間において、呼気時と吸気時とでは状態変化（誘電率の変化）が生ずることから、その状態変化を電極２１、２２間インピーダンスの変化として把握することが可能となる。すなわち、周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を電極２１、２２間に印加した場合においては、呼気時におけるインピーダンスＺ１よりも吸気時におけるインピーダンスＺ２が大きくなる。従って、このインピーダンス値の差と、肺呼吸量との関係を予め把握しておけば、インピーダンス値の差に基づいて、一回換気量や肺活量などの肺呼吸量を求めることができる。
【００２６】
図４は、胸腔内空気量と電極２１、２２間のインピーダンス値（絶対値）との関係を示すグラフであり、横軸は電源周波数の対数である。また、胸腔内空気量を肺領域の半径として、１０ｃｍ、８ｃｍ、６ｃｍ、４ｃｍの別で示している。ここでは、肺領域の半径が１０ｃｍのときが（最大）吸気時、４ｃｍのときが（最小）呼気時であると考えることができる。
【００２７】
図５は、吸気時〜呼気時における胸腔内空気量の変化が一定であるとした場合の、電源周波数の変化に伴う呼気時インピーダンスＺ１と吸気時インピーダンスＺ２との相違を示すグラフである。因みに、図５のデータは、電極２１、２２間を流れる電流が１４１μＡになるように電源を定電流制御して取得したデータである。
【００２８】
これら図４、図５のグラフから明らかな通り、電極２１、２２間に印加する交流電圧の周波数が１０５Ｈｚ以下であるときは、吸気時と呼気時とにおいてコンダクタンスやインピーダンス値の差異はさほど認められない。これに対し、交流電圧の周波数が１０５Ｈｚ以上となると、吸気時と呼気時とにおいてコンダクタンスやインピーダンス値に差異が生じている。従って、電源３１から周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を電極２１、２２間に印加することで、吸気時と呼気時とにおいて有意差のある電気的データを取得できる。
【００２９】
続いて、制御装置４０の詳細構成について説明する。図６は、制御装置４０の機能構成を示す機能ブロック図である。この制御装置４０は、演算処理部４１と、出力処理部４２と、全体制御部４３とを備えて構成されている。また、演算処理部４１は、インピーダンス解析部４１１と、肺呼吸量算出部４１２と、エネルギー算出部４１３と、記憶部４１４とを含んでいる。
【００３０】
インピーダンス解析部４１１は、インピーダンス測定装置３３により計測される電極２１、２２間のインピーダンス値を所定のサンプリング周期で取り込み、これを時間軸に展開して時間解析が可能なデータを生成する。すなわち、インピーダンス値の時間変化からそのピーク値（第１のインピーダンス値）とボトム値（第２のインピーダンス値）とを一呼吸単位で求め、一回換気量（若しくは肺活量）を導出するために用いられるインピーダンス値を特定する。
【００３１】
図７は、電極２１、２２間のインピーダンス値の時間変化であるインピーダンス波形Ｚａを示すグラフである。これは、電極２１、２２間を流れる電流を１４１μＡ、電源周波数を１ＭＨｚとして取得したグラフである。インピーダンス解析部４１１は、インピーダンスの計測値に基づきこのインピーダンス波形Ｚａに相当するデータを生成し、ピーク値及びボトム値を特定する。例えばインピーダンス解析部４１１は、インピーダンス波形Ｚａの生データにフィルタ処理を施して近似曲線波形を求めた上で、その近似曲線波形のピーク値及びボトム値を検出する。
【００３２】
なお、図７には、実際の呼吸波形Ｖａを併記している。呼吸波形Ｖａは、被験者の鼻下に取り付けたサーミスタの出力電圧波形であって、鼻呼吸に伴う温度変化を検出したものである。この呼吸波形Ｖａとインピーダンス波形Ｚａとを対比すると明らかな通り、両者の波動周期はほぼ一致しており、インピーダンスの時間変化が呼吸動作と良くマッチングしていることが分かる。
【００３３】
肺呼吸量算出部４１２は、記憶部４１４に格納されている、予め求められた肺呼吸量の変化とインピーダンス値の変動との関係を示すテーブルを参照して、前記インピーダンス値のピーク値とボトム値とから被験者Ｈの肺呼吸量を求める。例えば、図７に示すピーク値Ｚａ１とボトム値Ｚａ２とを持つ一呼吸（一回換気量）に着目すると、ピーク値Ｚａ１は１２８０オーム、ボトム値Ｚａ２は１２０５オームである。このようなインピーダンス値と、人体の胸部容積の大きさとの関係が、予めテーブル化して記憶部４１４に記憶されている。肺呼吸量算出部４１２は、インピーダンス解析部４１１で特定されたピーク値Ｚａ１とボトム値Ｚａ２とを前記テーブルに当てはめて、インピーダンス値の差分に基づき一回換気量を導出する。なお、肺活量を測定する場合は、被験者Ｈに最大吸気と最大呼気とを実行させた上で、インピーダンス値のピーク値及びボトム値を取得すれば良い。
【００３４】
エネルギー算出部４１３は、肺呼吸量算出部４１２にて求められた肺呼吸量から酸素摂取量を算出し、さらに被験者Ｈのエネルギー消費量を算出する処理を行う。肺呼吸量が求められると、肺の効率は略一定であることから、酸素摂取量を算出できる。また、エネルギー消費量は酸素摂取量に比例するので、その推定値も求めることができる。エネルギー算出部４１３は、例えば一対のピーク値及びボトム値毎に求められる酸素摂取量を積算し、被験者Ｈの入浴中におけるエネルギー消費量（カロリー消費量）を求める。
【００３５】
記憶部４１４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等からなり、上述した通り、予め求められた肺呼吸量の変化とインピーダンス値の変動との関係を示すテーブルが格納されている。また、記憶部４１４は、インピーダンス測定装置３３から所定のサンプリング周期毎に与えられるインピーダンス値を一時的に格納する。上記インピーダンス解析部４１１は、この記憶部４１４に格納されたデータを読み出して、所定の演算を行う。
【００３６】
出力処理部４２は、肺呼吸量算出部４１２で求められた肺呼吸量や、エネルギー算出部４１３で求められたエネルギー消費量等を、所定の表示形態で表示装置５０において表示させる処理を行う。
【００３７】
全体制御部４３は、ユーザから操作部４４を介して与えられる操作信号を受けて、スイッチング素子３２をＯＮ−ＯＦＦ制御し一対の電極２１、２２への通電制御を行うと共に、インピーダンス測定装置３３によるインピーダンス測定動作を制御して、所定のサンプリング周期毎にインピーダンス測定値を演算処理部４１へ出力させる。さらに全体制御部４３は、上記の動作を行う演算処理部４１及び出力処理部４２を適時に動作させる全体制御を行う。
【００３８】
操作部４４は、キーボードや液晶タッチパネル等からなり、ユーザからの操作情報の入力を受け付ける。
【００３９】
以上の通り構成された生体情報測定システムＳ１の動作について、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。システムの動作が開始されると、全体制御部４３によりサンプリング周期であるか否かが確認される（ステップＳ１）。サンプリング周期が到来すると（ステップＳ１でＹＥＳ）、全体制御部４３は、スイッチング素子３２をＯＮに制御して、電源３１から一対の電極２１、２２へ交流電圧を印加させる（ステップＳ２）。
【００４０】
続いて全体制御部４３は、インピーダンス測定装置３３を動作させて、電極２１、２２間のインピーダンスを測定させる（ステップＳ３）。このインピーダンス測定値は、演算処理部４１の記憶部４１４に一時的に格納される（ステップＳ４）。そして、インピーダンス解析部４１１により前記インピーダンス測定値が読み出され、これを時間軸に展開して時間解析が可能なデータ（例えば図７に示したインピーダンス波形Ｚａ）が生成される。さらにインピーダンス解析部４１１は、インピーダンス値の時間変化からそのピーク値とボトム値とを一呼吸単位で求める。
【００４１】
次いで、肺呼吸量算出部４１２により、一呼吸についてのピーク値及びボトム値（図８に示すピーク値Ｚａ１及びボトム値Ｚａ２）が取得されたか否かが確認される（ステップＳ５）。ピーク値及びボトム値が取得されていない場合（ステップＳ５でＮＯ）、ステップＳ１に戻って処理が繰り返される。
【００４２】
一方、ピーク値及びボトム値が取得された場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、肺呼吸量算出部４１２は、記憶部４１４に格納されているテーブルを参照し（ステップＳ６）、取得されたピーク値及びボトム値に基づいて１回換気量を導出する（ステップＳ７）。この１回換気量の値は、時刻情報に関連づけて記憶部４１４に格納される（ステップＳ８）。
【００４３】
その後全体制御部４３は、エネルギー消費量を導出する指令が操作部４４から与えられているか否かを判定する（ステップＳ９）。エネルギー消費量を導出する場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、エネルギー算出部４１３は、肺呼吸量算出部４１２にて求められた肺呼吸量から酸素摂取量を算出し（ステップＳ１０）、この酸素摂取量から一呼吸当たりのエネルギー消費量を算出する（ステップＳ１１）。算出されたエネルギー消費量は、記憶部４１４に累積的に記憶される（ステップＳ１２）。なお、エネルギー消費量を導出しない場合は（ステップＳ９でＮＯ）、上記ステップＳ１０〜Ｓ１２はスキップされる。
【００４４】
そして、システムの動作を終了するか否かが引き続き確認され（ステップＳ１３）、動作が継続される場合（ステップＳ１３でＮＯ）は、前記ステップＳ１に戻って処理が繰り返される。一方、操作部４４から動作終了指示が与えられたような場合は（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ここで生体情報測定システムＳ１の動作は終了する。
【００４５】
以上説明した本実施形態に係る生体情報測定システムＳ１によれば、被験者Ｈの肺呼吸量を、マウスピースのような接触部品を用いることなく、無拘束、無意識状態で電気的に測定することができる。すなわち、被験者Ｈが浴槽１０へ入浴している間に、被験者Ｈがリラックスしている状態を損なうことなく、肺呼吸量を測定することができる。さらに、得られた肺呼吸量に基づき、エネルギー算出部４１３によって入浴中のエネルギー消費量を算出することができるので、健康管理やダイエット等に有用な情報を提供することができる。
【００４６】
以上、本発明の各種実施形態につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば下記［１］〜［３］の変形実施形態を取ることができる。
【００４７】
［１］上記実施形態では、１回換気量や肺活量を検出する例を示した。これに限らず、検出されたインピーダンス値の変動度合いから、例えば予備吸気量、予備呼気量、機能的残気量、全排気量、最大吸気量などを求めるようにしても良い。
【００４８】
［２］上記実施形態では、浴槽１０内に配置する電極２１、２２として、一組の平板状電極を配置する例を示した。このような配置は一例に過ぎず、電極の配置位置、電極サイズ、電極材料、電極の組数等は、状況に応じて適宜設定すれば良い。
【００４９】
［３］本発明は浴槽に類する他の水槽にも適用可能であり、この場合でも、水中内に被験者が入水する領域として予定された領域を挟むように一対の電極を配置すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る生体情報測定システムＳ１の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、呼気時において測定されるインピーダンス値を説明するための模式図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、吸気時において測定されるインピーダンス値を説明するための模式図である。
【図４】胸腔内空気量と電極間のインピーダンス値（絶対値）との関係を示すグラフである。
【図５】電源周波数の変化に伴う呼気時インピーダンスＺ１と吸気時インピーダンスＺ２との相違を示すグラフである。
【図６】制御装置の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図７】電極間のインピーダンス値の時間変化であるインピーダンス波形Ｚａを示すグラフである。
【図８】生体情報測定システムＳ１の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 浴槽（槽）
２１、２２ 電極
３１ 電源
３２ スイッチング素子
３３ インピーダンス測定装置（インピーダンス測定手段）
４０ 制御装置（演算手段）
４１ 演算処理部
４１１ インピーダンス解析部
４１２ 肺呼吸量算出部
４１３ エネルギー算出部
４１４ 記憶部（記憶手段）
４２ 出力処理部
４３ 全体制御部
４４ 操作部
５０ 表示装置
Ｈ 被験者
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中内に被験者が入水する領域として予定された測定領域を挟んで配置された一対の電極間に、周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を印加すると共に、前記電極間のインピーダンス値を監視し、
被験者の吸気時に得られる第１のインピーダンス値と、呼気時に得られる第２のインピーダンス値とを取得し、
予め求められた肺呼吸量の変化とインピーダンス値の変動との関係を示すテーブルを参照して、前記第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値とから被験者の肺呼吸量を求めることを特徴とする生体情報測定方法。
【請求項２】
被験者の最大吸気時に前記第１のインピーダンス値を取得すると共に、最大呼気時に前記第２のインピーダンス値を取得することで、被験者の肺活量を求めることを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定方法。
【請求項３】
求められた肺呼吸量から酸素摂取量を算出することで、被験者のエネルギー消費量を推定することを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定方法。
【請求項４】
前記測定領域は浴槽の貯水領域であって、前記一対の電極は前記浴槽の内周壁に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の生体情報測定方法。
【請求項５】
水中内に入水した被験者の生体情報を測定するためのシステムであって、
水を貯留する槽の内周壁に配置される一対の電極と、
前記電極間に周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を印加する電源と、
電極間のインピーダンス値を測定するインピーダンス測定手段と、
予め求められた肺呼吸量の変化とインピーダンス値の変動との関係を示すテーブルを記憶する記憶手段と、
前記インピーダンス値に基づいて被験者の生体情報を導出する演算手段と、を備え、
前記インピーダンス測定手段は、被験者の吸気時に得られる第１のインピーダンス値と、呼気時に得られる第２のインピーダンス値とを取得し、
前記演算手段は、前記テーブルを参照して、前記第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値とから被験者の肺呼吸量を求めることを特徴とする生体情報測定システム。
【請求項６】
前記演算手段は、求められた肺呼吸量から酸素摂取量を算出し、さらに被験者のエネルギー消費量を算出するエネルギー算出部を備えることを特徴とする請求項５に記載の生体情報測定システム。
【請求項１】
水中内に被験者が入水する領域として予定された測定領域を挟んで配置された一対の電極間に、周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を印加すると共に、前記電極間のインピーダンス値を監視し、
被験者の吸気時に得られる第１のインピーダンス値と、呼気時に得られる第２のインピーダンス値とを取得し、
予め求められた肺呼吸量の変化とインピーダンス値の変動との関係を示すテーブルを参照して、前記第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値とから被験者の肺呼吸量を求めることを特徴とする生体情報測定方法。
【請求項２】
被験者の最大吸気時に前記第１のインピーダンス値を取得すると共に、最大呼気時に前記第２のインピーダンス値を取得することで、被験者の肺活量を求めることを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定方法。
【請求項３】
求められた肺呼吸量から酸素摂取量を算出することで、被験者のエネルギー消費量を推定することを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定方法。
【請求項４】
前記測定領域は浴槽の貯水領域であって、前記一対の電極は前記浴槽の内周壁に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の生体情報測定方法。
【請求項５】
水中内に入水した被験者の生体情報を測定するためのシステムであって、
水を貯留する槽の内周壁に配置される一対の電極と、
前記電極間に周波数が１０５Ｈｚ以上の高周波交流電圧を印加する電源と、
電極間のインピーダンス値を測定するインピーダンス測定手段と、
予め求められた肺呼吸量の変化とインピーダンス値の変動との関係を示すテーブルを記憶する記憶手段と、
前記インピーダンス値に基づいて被験者の生体情報を導出する演算手段と、を備え、
前記インピーダンス測定手段は、被験者の吸気時に得られる第１のインピーダンス値と、呼気時に得られる第２のインピーダンス値とを取得し、
前記演算手段は、前記テーブルを参照して、前記第１のインピーダンス値と前記第２のインピーダンス値とから被験者の肺呼吸量を求めることを特徴とする生体情報測定システム。
【請求項６】
前記演算手段は、求められた肺呼吸量から酸素摂取量を算出し、さらに被験者のエネルギー消費量を算出するエネルギー算出部を備えることを特徴とする請求項５に記載の生体情報測定システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１８９４０９（Ｐ２００９−１８９４０９Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０４９７（Ｐ２００８−３０４９７）
【出願日】平成２０年２月１２日（２００８．２．１２）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（３０５０６０５６７）国立大学法人富山大学 (194)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１２日（２００８．２．１２）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（３０５０６０５６７）国立大学法人富山大学 (194)
【Ｆターム（参考）】
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