皮下脂肪厚測定装置
【課題】測定電極が人体に接触したとき、人体のうち測定電極に接触する部位における脂肪の厚みを精度良く測定する。
【解決手段】脂肪層と筋肉層とでは位相差の生じ方に違いがあることに着目し、第１の電流印加用電極１２aおよび第２の電流印加用電極１２bのうちの何れか一方の電極から人体を介して他方の電極へ至る電流経路を流れる電流と、第１電圧測定部３０にて測定された電圧との位相差に基づいて、人体のうち測定電極が接触した部位における皮下脂肪厚Lfを求める。
【解決手段】脂肪層と筋肉層とでは位相差の生じ方に違いがあることに着目し、第１の電流印加用電極１２aおよび第２の電流印加用電極１２bのうちの何れか一方の電極から人体を介して他方の電極へ至る電流経路を流れる電流と、第１電圧測定部３０にて測定された電圧との位相差に基づいて、人体のうち測定電極が接触した部位における皮下脂肪厚Lfを求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体の皮下脂肪の厚みを測定するための皮下脂肪厚測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、手や足に測定電極を接触させて測定されるインピーダンスに基づいて、人体の皮下脂肪厚を測定するという技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１７８６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、インピーダンスのみに基づいて皮下脂肪厚を測定するという技術では、脂肪の情報だけを捉えることはできず、脂肪の下に存在する筋肉の状態によって測定値が変動するため、皮下脂肪厚を正確に測定することは困難であるという問題があった。
以上の事情に鑑みて、本発明は、皮下脂肪厚を精度良く測定するという課題の解決を目的としている。
【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、本発明に係る皮下脂肪厚測定装置は、各々が、人体に接触させて測定を行うための測定電極（図１に示す第１測定電極１２）である第１の電流印加用電極、第２の電流印加用電極、第１の電圧測定用電極および第２の電圧測定用電極と、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間を流れる交流電流を出力する電流発生部（図２に示す第１電流発生部２８）と、第１の電流印加用電極に隣り合うように配置される第１の電圧測定用電極と、第２の電流印加用電極に隣り合うように配置される第２の電圧測定用電極との間の電圧を測定する電圧測定部（図２に示す第１電圧測定部３０）と、測定電極が人体に接触したときに、第１の電流印加用電極および第２の電流印加用電極のうちの何れか一方の電極から人体を介して他方の電極へ至る電流経路を流れる電流と、電圧測定部にて測定される電圧との位相差に基づいて、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間における皮下脂肪厚を求める皮下脂肪厚測定部（図２に示す制御部４４）とを備える。
【０００６】
この態様においては、脂肪層と筋肉層とでは位相差の生じ方に違いがあることに着目し、測定電極が人体に接触したときに、第１の電流印加用電極および第２の電流印加用電極のうちの何れか一方の電極から人体を介して他方の電極へ至る電流経路を流れる電流と、電圧測定部にて測定される電圧との位相差に基づいて、人体のうち測定電極が接触した部位における皮下脂肪厚を求めている。より具体的には、皮下脂肪厚測定部は、電流経路を流れる電流と電圧測定部にて測定された電圧とから算出されるインピーダンスと、位相差と、から求められるリアクタンス（インピーダンスの虚数部）およびレジスタンス（インピーダンスの実数部）に基づいて、皮下脂肪厚を求める。
【０００７】
さらに詳述すると、筋肉層は位相差を生じさせやすいという性質を有する一方、脂肪層は位相差を生じさせにくいという性質を有するから、皮下脂肪厚が大きいほど脂肪層の性質が支配的となって位相差は小さくなる一方、皮下脂肪厚が小さいほど筋肉層の性質が支配的となって位相差は大きくなる。そうすると、皮下脂肪厚が大きいほどレジスタンスに対するリアクタンスの割合は小さくなり、皮下脂肪厚が小さいほどレジスタンスに対するリアクタンスの割合は大きくなる。この関係を利用して、皮下脂肪厚測定部は、リアクタンスとレジスタンスとの比を求め、その求めた比の値に対応する皮下脂肪厚を決定する。これにより、皮下脂肪厚を精度良く測定できるという利点がある。
【０００８】
また、皮下脂肪厚測定部は、電流経路を流れる電流と電圧測定部にて測定される電圧とから算出されるインピーダンスと、当該インピーダンスと位相差とから求められるリアクタンスと、に基づいて、皮下脂肪厚を求めることもできる。
【０００９】
さらに、皮下脂肪厚測定部は、電流経路を流れる電流と電圧測定部にて測定される電圧とから算出されるインピーダンスと、当該インピーダンスと位相差とから求められるレジスタンスと、に基づいて、皮下脂肪厚を求めることもできる。
【００１０】
本発明に係る皮下脂肪厚測定装置の好適な態様として、第１の電流印加用電極および第２の電流印加用電極は、第１の電圧測定用電極と第２の電圧測定用電極との間に挟まれるようにして配置される。この態様によれば、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間に第１の電圧測定用電極および第２の電圧測定用電極が挟まれる態様と比べて、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間の距離を小さくできる。一般的に、人体における脂肪の付き方にはバラツキがあり、部位によって脂肪の付着量が異なる（すなわち皮下脂肪厚が異なる）ため、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間の距離が大きいと、測定誤差を生じ易い。本発明の態様によれば、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間の距離を小さくできるから、ピンポイントで皮下脂肪厚を測定することができる。これにより、測定精度を向上させることができるという利点がある。
【００１１】
本発明に係る皮下脂肪厚測定装置の好適な態様として、第１の電流印加用電極、第２の電流印加用電極、第１の電圧測定用電極および第２の電圧測定用電極は、第１方向に沿って配列され、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間の第１方向における距離は、第１の電圧測定用電極における第１方向の幅と、第２の電圧測定用電極における第１方向の幅との和よりも小さい。この態様によれば、第１の電圧測定用電極および第２の電圧測定用電極を、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間に配置することはできず、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間の距離を小さい値に設定できる。
【００１２】
本発明に係る皮下脂肪厚測定装置の好適な態様として、被測定者の肥満に関する情報（例えば、体重、体脂肪率fpおよび体脂肪量fa）を測定する肥満情報測定部と、脂肪厚測定部にて測定された被測定者の皮下脂肪厚と、肥満情報測定部にて測定された被測定者の肥満に関する情報と、に基いて、被測定者の体組成に関する指標（例えば内臓脂肪面積、内臓脂肪量、皮下脂肪面積、皮下脂肪量）を求める体組成指標測定部と、をさらに備える態様とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る皮下脂肪厚測定装置の外観を示す図である。
【図２】同実施形態に係る皮下脂肪厚測定装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態に係る皮下脂肪厚測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】人体の組織の概略図である。
【図５】人体の組織の等価回路を示す図である。
【図６】交流電流が人体を流れるときの様子を示す模式図である。
【図７】筋肉層および脂肪層の等価回路を示す図である。
【図８】本実施形態の方法で推定された皮下脂肪厚と、超音波で測定された脂肪厚との関係を示す相関図である。
【図９】本実施形態の方法で推定された内蔵脂肪面積と、CＴスキャン法で測定された内蔵脂肪面積との関係を示す相関図である。
【図１０】本実施形態の方法で推定された内臓脂肪量と、CＴスキャン法で測定された内臓脂肪量との関係を示す相関図である。
【図１１】本実施形態の方法で推定された皮下脂肪面積と、CＴスキャン法で測定された皮下脂肪面積との関係を示す相関図である。
【図１２】本実施形態の方法で推定された皮下脂肪量と、CＴスキャン法で測定された皮下脂肪量との関係を示す相関図である。
【図１３】本発明の変形例に係る皮下脂肪厚測定装置の外観を示す図である。
【図１４】同変形例に係る皮下脂肪厚測定装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１５】同変形例に係る皮下脂肪厚測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】インピーダンスとリアクタンスとレジスタンスと位相差との関係を示す図である。
【図１７】位相差と、皮下脂肪厚との関係を示す図である。
【図１８】周波数が異なる２つのインピーダンスの比と、リアクタンスとレジスタンスとの比との間の関係を示す図である。
【図１９】周波数が異なる２つのインピーダンスの比と、皮下脂肪厚との間の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜A：構成＞
図１は、本実施形態に係る皮下脂肪厚測定装置１００の外観を示す図である。本実施形態に係る皮下脂肪厚測定装置１００は、被測定者の皮下脂肪厚を測定する機能だけでなく、公知の方法により被測定者の体重、体脂肪率および体脂肪量などの肥満に関する情報を測定する機能も備えている。図１に示すように、皮下脂肪厚測定装置１００は、把持ユニット１０と載台ユニット２０とを備える。把持ユニット１０は、ケーブル２００を介して載台ユニット２０と接続されており、その先端の面には、人体に接触させて皮下脂肪厚の測定を行うための第１測定電極１２（１２a，１２b，１２c，１２d）が配置されている。
【００１５】
第１測定電極１２は、第１の電流印加用電極１２a、第２の電流印加用電極１２b、第１の電圧測定用電極１２cおよび第２の電圧測定用電極１２dを含む。第１の電流印加用電極１２aおよび第２の電流印加用電極１２bは、第１の電圧測定用電極１２cと第２の電圧測定用電極１２dとの間に挟まれるようにして配置される。また、第１の電圧測定用電極１２cは、第１の電流印加用電極１２aに隣り合うように配置され、第２の電圧測定用電極１２dは第２の電流印加用電極１２bに隣り合うように配置される。より具体的には、第１測定電極１２（１２a，１２b，１２c，１２d）は、把持ユニット１０の先端の面においてＹ方向に沿って配列され、第１の電圧測定用電極１２cは、第１の電流印加用電極１２aから見てＹ方向の負側に隣り合うように配置され、第２の電圧測定用電極１２dは第２の電流印加用電極１２bから見てＹ方向の正側に隣り合うように配置される。
【００１６】
第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間のＹ方向における距離Ｌは、第１の電圧測定用電極１２cにおけるＹ方向の幅Ｗと、第２の電圧測定用電極１２dにおけるＹ方向の幅Ｗとの和よりも小さくなるように値に設定されている。本実施形態では、各測定電極の寸法は同じ値に設定されており、第１の電圧測定用電極１２cにおけるＹ方向の幅Ｗと、第２の電圧測定用電極１２dにおけるＹ方向の幅Ｗとは同じ値である（つまりＬ＜２Ｗ）。また、本実施形態では、各測定電極間のＹ方向の距離は等しくなるように設定されており、その値は、ひとつの測定電極におけるＹ方向の幅Ｗの値に等しい（つまりＬ＝Ｗ）。ここでは、ひとつの測定電極におけるＹ方向の幅Ｗの値は５ｍｍに設定されている。
【００１７】
載台ユニット２０は、外観上に、表示部２２と、入力部（２６a，２６b，２６c，２６d）と、第２測定電極２３（２３a，２３b，２３c，２３d）とを備える。第２測定電極２３は、被測定者の足に接触させて被測定者の体脂肪率の測定を行うための電極である。第２測定電極２３は、第３の電流印加用電極２３a、第４の電流印加用電極２３b、第３の電圧測定用電極２３cおよび第４の電圧測定用電極２３dを含む。第３の電流印加用電極２３aと第４の電流印加用電極２３bとは、互いにＸ方向に離れた位置に配置される。より具体的には、第３の電流印加用電極２３aは被測定者の左足が載せられる位置に対応して配置され、第４の電流印加用電極２３bは被測定者の右足が載せられる位置に対応して配置される。また、第３の電圧測定用電極２３cは、第３の電流印加用電極２３aから見てＹ方向の正側に隣り合うように配置され、被測定者の左足が載せられる位置に対応して配置される。第４の電圧測定用電極２３dは、第４の電流印加用電極２３bから見てＹ方向の正側に隣り合うように配置され、被測定者の右足が載せられる位置に対応して配置される。
【００１８】
入力部（２６a，２６b，２６c，２６d）は、設定キー２６aと、アップキー２６bと、ダウンキー２６cと、スタートキー２６dとを含む。ここで、アップキー２６bおよびダウンキー２６cは、情報の選択や数値の切り替えを行い、設定キー２６aは、選択した情報や切り替えた数値の設定をする。スタートキー２６dは、一連の測定のために載台ユニット２０に対して電力供給を開始させるための手段である。なお、載台ユニット２０の詳細な構成については後述する。
【００１９】
図２は、本実施形態に係る皮下脂肪厚測定装置１００の詳細な構成を示すブロック図である。図２に示すように、載台ユニット２０は、前述の表示部２２、第２測定電極２３および入力部２６の他、第１電流発生部２８と、第１電圧測定部３０と、第２電流発生部３２と、第２電圧測定部３４と、重量測定部３６と、電源部３８と、メモリ４２と、制御部４４とを備える。
【００２０】
第１電流発生部２８は、把持ユニット１０における第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間に流れる交流電流を出力する手段である。本実施形態では、第１電流発生部２８から出力される交流電流の周波数は５０kHZに設定される（後述の第２電流発生部３２から出力される交流電流も同様）。第１電圧測定部３０は、第１の電圧測定用電極１２cと第２の電圧測定用電極１２dとの間の電圧を測定する手段である。第２電流発生部３２は、第３の電流印加用電極２３aと第４の電流印加用電極２３bとの間に流れる交流電流を出力する手段である。第２電圧測定部３４は、第３の電圧測定用電極２３cと第４の電圧測定用電極２３dとの間の電圧を測定する手段である。重量測定部３６は、載台ユニット２０に乗った被測定者の重量を測定して重量データを出力する手段である。電源部３８は、載台ユニット２０の電気系統各部に電力を供給する手段である。メモリ４２は、被測定者の体脂肪率、体脂肪量、皮下脂肪厚、内臓脂肪面積、内臓脂肪量、皮下脂肪面積、皮下脂肪量などを演算するための各種の演算式、入力部２６によって入力される身体特定情報（性別、身長、年齢など）や結果情報などを記憶する手段である。制御部４４は、各種の制御処理を実行する手段である。
【００２１】
＜B：皮下脂肪厚測定装置の動作＞
次に、皮下脂肪厚測定装置１００の動作について説明する。本実施形態では、被測定者は、把持ユニット１０を持って載台ユニット２０の第２測定電極２３に素足で乗った後、自身の体のうち皮下脂肪厚を測定しようとする部位に把持ユニット１０の先端部を押し当てる。そして、各種の測定結果（皮下脂肪厚等）が表示部２２に表示される。以下、図３を参照しながら、その具体的な内容について説明する。図３は、本実施形態に係る皮下脂肪厚測定装置１００の具体的な動作を示すフローチャートである。
【００２２】
先ず、被測定者によってスタートキー２６dがオンされると（ステップS1）、電源部３８からの電源供給が開始され、皮下脂肪厚測定装置１００は測定モードになる。なお、スタートキー２６ｄがオンされていない状態で（電源オフのとき）、設定キー２６aがオンされると設定モードになり、身体特定情報の設定が可能になる。このとき、表示部２２に表示された性別、身長、年齢の何れかの位置にカーソルが出現し、被測定者が、アップキー２６b、ダウンキー２６c、設定キー２６aを操作することにより、これらの情報や数値の切り替えや設定を行うことができる。このようにして設定された身体特定情報はメモリ４２に保存される。過去に身体特定情報の設定を行っていない場合は新規登録となり、過去に身体特定情報の設定を行っている場合は更新登録となる。
【００２３】
次に、被測定者が載台ユニット２０に乗ると、制御部４４は、被測定者の体重を測定する（ステップＳ2）。
【００２４】
より具体的には以下のとおりである。被測定者が載台ユニット２０に乗ると、重量測定部３６は被測定者の重量に応じた重量データを出力する。制御部４４は、重量測定部３６から出力された重量データから被測定者の体重を求め、その値をメモリ４２に保存する。
【００２５】
続いて、制御部４４は、被測定者の体脂肪率および体脂肪量を測定する（ステップＳ3）。より具体的には以下のとおりである。いま、被測定者の左足の裏は第３の電流印加用電極２３aおよび第３の電圧測定用電極２３cに接触している。また、右足の裏は第４の電流印加用電極２３bおよび第４の電圧測定用電極２３dに接触している。これにより、第３の電流印加用電極２３aおよび第４の電流印加用電極２３bのうちの何れか一方の電極から被測定者を介して他方の電極へ至る電流経路が形成される。そして、当該電流経路には、第２電流発生部３２から出力される交流電流が流れる。このとき、制御部４４は、当該電流経路を流れる電流の値と、第２電圧測定部３４によって測定される電圧の値とから被測定者の両脚間のインピーダンスを求め、その結果をメモリ４２に保存する。
【００２６】
そして、制御部４４は、被測定者の体重、両脚間のインピーダンス、性別、身長および年齢を、メモリ４２に保存されている体脂肪率の演算式に代入することで、体脂肪率を求める。体脂肪率の演算式は、以下の式（１）で表される。
fp＝α×Zle50＋β×体重＋γ×身長＋δ×年齢＋ε×性別＋ζ ・・・（１）
上記式（１）において、fpは体脂肪率、Zle50は両脚間のインピーダンス、α〜ζは定数である。
【００２７】
また、制御部４４は、上記式（１）から求めた体脂肪率fpと被測定者の体重とを、メモリ４２に保存されている体脂肪量の演算式に代入することで、体脂肪量を求める。体脂肪量の演算式は、以下の式（２）で表される。
fa＝fp×体重 ・・・（２）
上記式（２）において、faは体脂肪量である。
以上のように、制御部４４は、重量測定部３６から出力された重量データに基づいて被測定者の体重を求める。また、制御部４４は、そのようにして求めた体重と、第２測定電極２３と第２電流発生部３２と第２電圧測定部３４とを用いて測定したインピーダンスと、に基づいて、体脂肪率fpおよび体脂肪量faを求める。すなわち、制御部４４、重量測定部３６、第２測定電極２３、第２電流発生部３２および第２電圧測定部３４は、被測定者の肥満に関する情報（例えば体重、体脂肪率fpおよび体脂肪量fa）を測定する肥満情報測定部として機能する。
【００２８】
次に、被測定者が、自身の体のうち皮下脂肪厚を測定しようとする部位に把持ユニット１０の先端部を押し当てると、制御部４４は、被測定者の体のうち第１測定電極１２（１２a，１２b，１２c，１２d）が接触する部位における皮下脂肪厚を測定する（ステップS4）。より具体的には、第１測定電極１２（１２a，１２b，１２c，１２d）が被測定者に接触すると、第１の電流印加用電極１２aおよび第２の電流印加用電極１２bのうちの何れか一方の電極から被測定者を介して他方の電極へ至る電流経路が形成される。そして、当該電流経路には、第１電流発生部２８から出力される交流電流が流れる。制御部４４は、当該電流経路を流れる電流と、第１電圧測定部３０にて測定される電圧との位相差に基づいて、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間における皮下脂肪厚を求める。
【００２９】
ここで、第１電流発生部２８から出力される交流電流が被測定者の筋肉層を流れるときに生じる位相差と、脂肪層を流れるときに生じる位相差との違いについて詳細に説明する。図４に示すように、人体の組織（筋肉組織および脂肪組織）は、各々が細胞内液５０を含有する複数の細胞膜５２と、各細胞膜５２間に介在する細胞外液５４とを有する。細胞膜５２の容量成分をCｍ、細胞内液５０の抵抗成分をRｉ、細胞外液５４の抵抗成分をReとすると、筋肉組織および脂肪組織は、図５に示す等価回路で表すことができる。
【００３０】
脂肪組織においては、細胞膜５２内に細胞内液５０が殆ど含有されていないため、細胞内液５０の抵抗Rｉの値は、細胞外液５４の抵抗Reの値に比べて非常に大きい値となる（Re＜＜Rｉ）。このため、第１電流発生部２８から出力される交流電流が脂肪組織を流れると、その電流の大部分は細胞外液の抵抗成分Reを流れるから、当該電流と第１電圧測定部３０にて測定される電圧との位相差は殆ど生じない。一方、筋肉組織においては、細胞膜５２内に細胞内液５０が含有されているから、第１電流発生部２８から出力される交流電流が筋肉組織を流れると、その電流は細胞外液の抵抗成分Reだけでなく、細胞膜５２の容量成分Cmおよび細胞内液５０の抵抗成分Rｉを流れる。したがって、第１電流発生部２８から出力される交流電流と第１電圧測定部３０にて測定される電圧との間には位相差が生じる。
【００３１】
すなわち、筋肉層は位相差を生じさせやすいという性質を有する一方、脂肪層は位相差を生じさせにくいという性質を有するから、皮下脂肪厚が大きいほど脂肪層の性質が支配的となって位相差は小さくなる一方、皮下脂肪厚が小さいほど筋肉層の性質が支配的となって位相差は大きくなる傾向を示す。本実施形態では、このことを利用して皮下脂肪厚を測定する。
【００３２】
より具体的には、以下のとおりである。制御部４４は、第１測定電極１２（１２a，１２b，１２c，１２d）が人体に接触したときに、第１電流発生部２８から出力される電流と、第１電圧測定部３０にて測定される電圧とから、両者の位相差を求めるとともに、インピーダンスを算出する。さらに、制御部４４は、位相差とインピーダンスとから、インピーダンスの実数部分であるレジスタンスRと、インピーダンスの虚数部分であるリアクタンスXとを求めたうえで、リアクタンスXとレジスタンスRとの比であるR／Xを求める。位相差が小さいほどレジスタンスRに対するリアクタンスXの割合は小さくなる一方、位相差が大きいほどレジスタンスRに対するリアクタンスXの割合は大きくなる。そして、制御部４４は、求めたR／Xの値に対応する皮下脂肪厚を決定する。
【００３３】
ここで、上述のR／Xと、皮下脂肪厚との関係について説明する。図６は、第１測定電極１２が被測定者に接触したときに、第１電流発生部２８から出力される交流電流が被測定者の脂肪層および筋肉層を流れるときの様子を模式的に示した図である。図６に示す斜線部分は交流電流の電流経路を示す。また、図６に示すLfは、脂肪層の厚み（皮下脂肪厚）である。図７は、このときの脂肪層および筋肉層の等価回路を示す図である。図７に示すRfは、脂肪層の抵抗成分である。前述したように、脂肪層においては容量成分を殆ど無視することができる。また、Zｍは筋肉層に相当する部分を示し、Rｊは筋肉層の細胞外液５４の抵抗成分を示し、Rｋは筋肉層の細胞内液５０の抵抗成分を示し、Clは筋肉層の細胞膜５２の容量成分を示す。このとき、被測定者の体のうち測定電極が接触する部位におけるリアクタンスXとレジスタンスRとの比であるR／Xは、以下の式（３）で表される。
R／X＝-ωClRk-｛（ωClRk）２+1｝/（ωClRj）-｛（ωClRk）２+1｝/（ωClRf） ・・・（３）
また、脂肪層の抵抗成分Rfは皮下脂肪厚Lfに反比例するため、両者の関係は以下の式（４）で表される。
Rf＝k／Lf ・・・（４）
上記式（４）においてkは定数である。
【００３４】
上述の式（３）および式（４）から、皮下脂肪厚Lfは以下の式（５）で表される。
Lf＝-ωClk/｛（ωClRk）２+1｝×[（ωClRk）+{（ωClRk）２+1}/（ωClRj）+R/X]
＝-a-b×R/X ・・・（５）
上記式（５）においてaおよびbは定数である。上記式（５）からも理解されるように、皮下脂肪厚LfとR/Xとは比例関係にある。つまり、皮下脂肪厚Lfが大きいほど脂肪層の性質が支配的となって位相差は小さくなるから、レジスタンスRに対するリアクタンスXの割合が小さくなり（R/Xの値は大きくなる）、皮下脂肪厚Lfが小さいほど筋肉層の性質が支配的となって位相差が大きくなるから、レジスタンスRに対するリアクタンスXの割合は大きくなる（R/Xの値は小さくなる）ことが分かる。
【００３５】
本実施形態では、上記式（５）は予めメモリ４２に保存されている。そして、制御部４４は、先に求めたR／Xの値を、メモリ４２に保存されている皮下脂肪厚の演算式（上述の式（５））に代入することで、皮下脂肪厚Lfの値を決定する。
【００３６】
図８は、上記式（５）を用いた皮下脂肪厚の演算値と、超音波で計測した皮下脂肪厚の実測値との関係を示す相関図である。図８に示すように、上記式（５）を用いた皮下脂肪厚の演算値と超音波で計測した皮下脂肪厚の実測値とは相関係数r＝０．９７３という高い相関が得られる。また、標準誤差推定SEE（standard error estimation）は１．４４ｍｍとなり、上記式（５）を用いた演算値が誤差１．４４ｍｍの範囲に収まることから、超音波で計測した皮下脂肪厚の実測値との相関が高いことが分かる。したがって、上記式（５）を用いた推定方法によれば、R／Xの値をパラメータとして用いることにより、精度の高い推定が可能になる。
【００３７】
次に、制御部４４は、被測定者の体組成に関する指標の演算を実行する（図３のステップＳ5）。本実施形態では、「体組成に関する指標」として、内臓脂肪面積、内臓脂肪量、皮下脂肪面積、皮下脂肪量が該当する。以下、その具体的な内容について説明する。
【００３８】
制御部４４は、先に求めた被測定者の皮下脂肪厚Lfおよび体脂肪量faの各々を、メモリ４２に保存されている内臓脂肪面積の演算式に代入することで、内臓脂肪面積を求める。内臓脂肪面積の演算式は、以下の式（６）で表される。
内臓脂肪面積＝−c+(d×fa)+(e×Lf) ・・・（６）
上記式（６）において、c〜eは定数である。
【００３９】
図９は、上記式（６）を用いた内臓脂肪面積の演算値と、一般的に測定精度が高いとされるCＴ（Computed Tomography）スキャン法により測定された内臓脂肪面積の値との関係を示す相関図である。本実施形態では、図９に示すように、上記式（６）を用いた内蔵脂肪面積の演算値とCＴスキャン法で測定された内臓脂肪面積とは相関係数r＝０．９０７という高い相関が得られる。また、標準誤差推定SEEは２４．１cｍ２となり、上記式（６）を用いた演算値が誤差２４．１cｍ２の範囲に収まることから、CＴスキャン法で測定された内臓脂肪面積との相関が高いことが分かる。したがって、上記式（６）を用いた推定方法によれば、皮下脂肪厚Lfおよび体脂肪量faの値をパラメータとして用いることにより、精度の高い推定が可能になる。
【００４０】
また、制御部４４は、被測定者の皮下脂肪厚Lf、体脂肪量fa、メモリ４２に保存された被測定者の身長の各々を、メモリ４２に保存されている内蔵脂肪量の演算式に代入することで、内臓脂肪量を求める。内臓脂肪量の演算式は、以下の式（７）で表される。
内臓脂肪量＝f+(g×fa)＋(h×身長)-(i×Lf) ・・・（７）
上記式（７）において、f〜iは定数である。
【００４１】
図１０は、上記式（７）を用いた内臓脂肪量の演算値と、CＴスキャン法により測定された内臓脂肪量の値との関係を示す相関図である。本実施形態では、図１０に示すように、上記式（７）を用いた内臓脂肪量の演算値とCＴスキャン法で測定された内臓脂肪量とは相関係数r＝０．８５２という高い相関が得られる。また、標準誤差推定SEEは３６５．１ｇとなり、上記式（７）を用いた演算値が誤差３６５．１ｇの範囲に収まることから、CＴスキャン法で測定された内臓脂肪量との相関が高いことが分かる。したがって、上記式（７）を用いた推定方法によれば、皮下脂肪厚Lf、体脂肪量fa、身長の値をパラメータとして用いることにより、精度の高い推定が可能になる。
【００４２】
また、制御部４４は、被測定者の皮下脂肪厚Lfおよび体脂肪量faの各々を、メモリ４２に保存されている皮下脂肪面積の演算式に代入することで、皮下脂肪面積を求める。皮下脂肪面積の演算式は、以下の式（８）で表される。
皮下脂肪面積＝j+(k×fa)＋(l×Lf) ・・・（８）
上記式（７）において、j〜lは定数である。
【００４３】
図１１は、上記式（８）を用いた皮下脂肪面積の演算値と、CＴスキャン法により測定された皮下脂肪面積の値との関係を示す相関図である。本実施形態では、図１１に示すように、上記式（８）を用いた皮下脂肪面積の演算値とCＴスキャン法で測定された皮下脂肪面積とは相関係数r＝０．９５５という高い相関が得られる。また、標準誤差推定SEEは１８．０cｍ２となり、上記式（８）を用いた演算値が誤差１８．０cｍ２の範囲に収まることから、CＴスキャン法で測定された皮下脂肪面積との相関が高いことが分かる。したがって、上記式（８）を用いた推定方法によれば、皮下脂肪厚Lf、体脂肪量faの値をパラメータとして用いることにより、精度の高い推定が可能になる。
【００４４】
さらに、制御部４４は、被測定者の皮下脂肪厚Lf、体脂肪量faおよび身長の各々を、メモリ４２に保存されている皮下脂肪量の演算式に代入することで、皮下脂肪量を求める。皮下脂肪量の演算式は、以下の式（９）で表される。
皮下脂肪量＝m+(n×fa)+(o×身長)+(p×Lf) ・・・（９）
上記式（９）において、m〜pは定数である。
【００４５】
図１２は、上記式（９）を用いた皮下脂肪量の演算値と、CＴスキャン法により測定された皮下脂肪量の値との関係を示す相関図である。本実施形態では、図１２に示すように、上記式（９）を用いた皮下脂肪量の演算値とCＴスキャン法で測定された皮下脂肪量とは相関係数r＝０．９５７という高い相関が得られる。また、標準誤差推定SEEは２２１．３４ｇとなり、上記式（９）を用いた演算値が誤差２２１．３４ｇの範囲に収まることから、CＴスキャン法で測定された皮下脂肪量との相関が高いことが分かる。したがって、上記式（９）を用いた推定方法によれば、皮下脂肪厚Lf、体脂肪量fa、身長の値をパラメータとして用いることにより、精度の高い推定が可能になる。
このように、制御部４４は、被測定者の肥満に関する情報（例えば体重、体脂肪率fpおよび体脂肪量fa）と、被測定者の皮下脂肪厚Lfとに基づいて、被測定者の体組成に関する指標（例えば内蔵脂肪面積、内蔵脂肪量、皮下脂肪面積、皮下脂肪量）を求める体組成指標測定部として機能する。
【００４６】
図３のステップＳ5の処理が終了すると、制御部４４は、前述のようにして求めた各種結果（体脂肪率fp、体脂肪量fa、皮下脂肪厚Lf、内臓脂肪面積、内臓脂肪量、皮下脂肪面積、皮下脂肪量）を表示部２２に表示させるように制御する（図３のステップＳ6）。これにより、一連の動作が終了する。
【００４７】
以上に説明したように、本実施形態においては、第１測定電極１２（１２a，１２b，１２c，１２d）が人体に接触したときに、脂肪層と筋肉層とでは位相差の生じ方に違いがあることに着目し、第１の電流印加用電極１２aおよび第２の電流印加用電極１２bのうちの何れか一方の電極から人体を介して他方の電極へ至る電流経路を流れる電流と、第１電圧測定部３０にて測定された電圧との位相差に基づいて、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間における皮下脂肪厚Lfを求めている。
【００４８】
さらに詳述すると、筋肉層は位相差を生じさせやすいという性質を有する一方、脂肪層は位相差を生じさせにくいという性質を有するから、皮下脂肪厚Lfが大きいほど脂肪層の性質が支配的となって位相差は小さくなり、皮下脂肪厚Lfが小さいほど筋肉層の性質が支配的となって位相差は大きくなる。そうすると、皮下脂肪厚Lfが大きいほどレジスタンスRに対するリアクタンスXの割合は小さくなり、皮下脂肪厚Lfが小さいほどレジスタンスRに対するリアクタンスXの割合は大きくなる。この関係を利用して、本実施形態では、リアクタンスXとレジスタンスRとの比（R/X）を求め、その求めた比の値を上記式（５）に代入することで、対応する皮下脂肪厚Lfを決定している。この態様によれば、皮下脂肪厚Lfを精度良く測定できるという利点がある。
【００４９】
また、本実施形態においては、第１の電流印加用電極１２aおよび第２の電流印加用電極１２bは、第１の電圧測定用電極１２cと第２の電圧測定用電極１２dとの間に挟まれるようにして配置されるから、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間に第１の電圧測定用電極１２cおよび第２の電圧測定用電極１２dが挟まれる態様（以下、「対比例」という）に比べて、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２dとの間の距離Ｌを小さくできる。一般的に、人体における脂肪の付き方にはバラツキがあり、部位によって脂肪の付着量が異なる（すなわち皮下脂肪厚Lfが異なる）ため、人体に接触させて測定を行うための第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間の距離Ｌが大きいと、測定誤差が生じ易い。本実施形態によれば、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２dとの間の距離Ｌを対比例に比べて小さくできるから、ピンポイントで皮下脂肪厚Lfを測定することができる。このため、対比例に比べて皮下脂肪厚Lfの測定精度が向上するという利点がある。
【００５０】
＜C：変形例＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形が可能である。また、以下に示す変形例のうちの２以上の変形例を組み合わせることもできる。
【００５１】
（１）変形例１
上述の実施形態では、皮下脂肪厚測定装置１００は、被測定者の皮下脂肪厚Lfを測定する機能に加えて、被測定者の体重、体脂肪率fpおよび体脂肪量faなどの肥満に関する情報を測定する機能や、これらの測定結果を利用することで、被測定者の体組成に関する指標（内臓脂肪面積、内臓脂肪量、皮下脂肪面積、皮下脂肪量）を測定する機能を備えている。しかしながら、本発明に係る皮下脂肪厚測定装置１００の形態は、上述の実施形態には限定されず、例えば皮下脂肪厚Lfを測定する機能のみを備えるという態様とすることもできる。
【００５２】
図１３は、皮下脂肪厚Lfを測定する機能のみを備える皮下脂肪厚測定装置１００の外観を示す図であり、図１４は、当該皮下脂肪厚測定装置１００の詳細な構成を示すブロック図である。図１３および図１４において、把持ユニット１０の構成は上述の実施形態と同じである。載台ユニット２０は、表示部２２と、スタートキー２６dと、第１電流発生部２８と、第１電圧測定部３０と、電源部３８と、メモリ４２と、制御部４４とを有するが、第２測定電極２３（２３a，２３b，２３c，２３d）や重量測定部３６などの被測定者の体脂肪率や体重などを求めるのに必要な手段は有していない。また、同様にして、制御部４４も、被測定者の体脂肪率や体重などを求めるのに必要な機能は有していない。なお、把持ユニット１０が載台ユニット２０の構成を備えることにより、両者が一体化されるという構成を採用することもできる。
【００５３】
図１５は、皮下脂肪厚Lfを測定する機能のみを備える皮下脂肪厚測定装置１００の動作を示すフローチャートである。図１５を参照しながら、皮下脂肪厚Lfを測定する機能のみを備える皮下脂肪厚測定装置１００の動作について簡単に説明する。先ず、被測定者によってスタートキー２６dがオンされると、電源部３８からの電源供給が開始され、皮下脂肪厚測定装置１００は動作可能な状態となる。そして、被測定者が、自身の体のうち皮下脂肪厚Lfを測定しようとする部位に把持ユニット１０の先端部を押し当てると、制御部４４は、上述の実施形態と同じ方法で、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間における皮下脂肪厚Lfを測定する（ステップS1）。ステップＳ2の処理が終了すると、制御部４４は、ステップＳ2で求めた皮下脂肪厚Lfを表示部２２に表示させるように制御する（ステップＳ2）。これにより、一連の動作が終了するという具合である。
【００５４】
（２）変形例２
上述の実施形態では、第１の電流印加用電極１２aおよび第２の電流印加用電極１２bは、第１の電圧測定用電極１２cと第２の電圧測定用電極１２dとの間に挟まれるようにして配置されるという態様が例示されているが、これに限らず、例えば第１の電圧測定用電極１２cおよび第２の電圧測定用電極１２dが、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間に挟まれるという態様とすることもできる。
【００５５】
（３）変形例３
上述の実施形態では、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間のＹ方向における距離Ｌは５ｍｍに設定されているが、これに限らず、当該距離Ｌは２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内で任意に設定可能である。要するに、当該距離Ｌは、皮下脂肪厚Lfを精度良く測定することができる値であればよい。
また、第１の電流印加用電極１２aと第１の電圧測定用電極１２cとの間のＹ方向における距離、および、第２の電流印加用電極１２bと第２の電圧測定用電極１２dとの間のＹ方向における距離の各々も５ｍｍに設定されているが、これに限らず、当該距離は２ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内で任意に設定可能である。要するに、電流印加用電極と電圧測定用電極との間のＹ方向における距離は、人体のうち測定電極と接触する部位におけるインピーダンスを精度良く測定することができる値であればよい。
【００５６】
（４）変形例４
上述の実施形態では、リアクタンスXおよびレジスタンスRに基づいて、皮下脂肪厚Lfを求める態様が例示されているが、これに限定されるものではない。図１６は、インピーダンスとリアクタンスXとレジスタンスRと位相差との関係を示す図である。図１６では、インピーダンスをZ、位相差をphaseと表記している。
図１６からも理解されるように、R＝（Z2−X2）1/2と表すことができるので、上記式（５）におけるR/Xは、｛（Z/X）2−１｝１/2と変形できる。つまり、Z/Xの値に応じて皮下脂肪厚保Lfを決定することもできる。
また、図１６からも理解されるように、X＝（Z2−R2）1/2と表すことができるので、上記式（５）におけるR/Xは、１／｛（Z/R）2−１｝１/2と変形できる。つまり、Z/Rの値に応じて皮下脂肪厚保Lfを決定してもよい。
要するに、インピーダンスZとリアクタンスXとに基づいて皮下脂肪厚Lfを求めることもできるし、インピーダンスZとレジスタンスRとに基づいて皮下脂肪厚Lfを求めることもできる。
【００５７】
また、位相差phase＝arctan（R/X）と表すことができる。人体を計測する場合、インピーダンスZの値とレジスタンスRとの値はほぼ等しくなるので、位相差phase≒arctan（Z/X）と表すこともできる。図１７は、位相差phaseと、皮下脂肪厚Lfとの関係を示す図であり、位相差phaseのみに基づいて、皮下脂肪厚Lfを求めることも可能である。
【００５８】
さらに、周波数が異なる２つのインピーダンスZの値を用いて皮下脂肪厚Lfを求めることも可能である。生体インピーダンス計測において周波数を変化させると、インピーダンスZの値の軌跡は、公知のCole-Coleプロットを描く。つまり、周波数が異なる２つのインピーダンスZ値を求めれば、Cole-Coleプロットの円の大きさを推定することができる。ここで、周波数が変化すると、インピーダンスZ、リアクタンスX、レジスタンスRおよび位相差phaseの各値は変化するが、R/Xは一定である。
【００５９】
図１８は、周波数が異なる２つのインピーダンスZの比と、R/Xとの間の関係を示す図である。図１８では、一例として、250kHZの周波数を用いて得られたインピーダンスZ250と50KHZの周波数を用いて得られたインピーダンスZ50との比（Z250/Z50）と、R/Xとの関係が示されている。また、図１９は、周波数が異なる２つのインピーダンスZの比（ここではZ250/Z50）と、皮下脂肪厚Lfとの間の関係を示す図である。図１８および図１９からも理解されるように、周波数が異なる２つのインピーダンスZの値に基づいて、皮下脂肪厚Lfを求めることも可能である。
【００６０】
（５）変形例５
上述の実施形態では、皮下脂肪厚測定装置１００は、体組成に関する指標として、内臓脂肪面積、内臓脂肪量、皮下脂肪面積および皮下脂肪量を測定しているが、これに限らず、例えば皮下脂肪厚測定装置１００は、内臓脂肪面積、内臓脂肪量、皮下脂肪面積および皮下脂肪量のうちの少なくとも１つを測定するものであればよい。この態様では、被測定者が所望の指標を指定することもできるし、予め定められた少なくとも１つの指標が測定されてもよい。
【００６１】
（６）変形例６
上述の実施形態では、被測定者本人が皮下脂肪厚測定装置１００を用いているが、これに限らず、被測定者以外のユーザー（例えば介護者）が被測定者の皮下脂肪厚Lfを測定してもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０……把持ユニット、１２a……第１の電流印加用電極、１２b……第２の電流印加用電極、１２c……第１の電圧測定用電極、１２d……第２の電圧測定用電極、２０……載台ユニット、２２……表示部、２３a……第３の電流印加用電極、２３b……第４の電流印加用電極、２３c……第３の電圧測定用電極、２３d……第４の電圧測定用電極、２６……入力部、２８……第１電流発生部、３０……第１電圧測定部、３２……第２電流発生部、３４……第２電圧測定部、３６……重量測定部、３８……電源部、４２……メモリ、４４……制御部、１００……皮下脂肪厚測定装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体の皮下脂肪の厚みを測定するための皮下脂肪厚測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、手や足に測定電極を接触させて測定されるインピーダンスに基づいて、人体の皮下脂肪厚を測定するという技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１７８６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、インピーダンスのみに基づいて皮下脂肪厚を測定するという技術では、脂肪の情報だけを捉えることはできず、脂肪の下に存在する筋肉の状態によって測定値が変動するため、皮下脂肪厚を正確に測定することは困難であるという問題があった。
以上の事情に鑑みて、本発明は、皮下脂肪厚を精度良く測定するという課題の解決を目的としている。
【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、本発明に係る皮下脂肪厚測定装置は、各々が、人体に接触させて測定を行うための測定電極（図１に示す第１測定電極１２）である第１の電流印加用電極、第２の電流印加用電極、第１の電圧測定用電極および第２の電圧測定用電極と、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間を流れる交流電流を出力する電流発生部（図２に示す第１電流発生部２８）と、第１の電流印加用電極に隣り合うように配置される第１の電圧測定用電極と、第２の電流印加用電極に隣り合うように配置される第２の電圧測定用電極との間の電圧を測定する電圧測定部（図２に示す第１電圧測定部３０）と、測定電極が人体に接触したときに、第１の電流印加用電極および第２の電流印加用電極のうちの何れか一方の電極から人体を介して他方の電極へ至る電流経路を流れる電流と、電圧測定部にて測定される電圧との位相差に基づいて、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間における皮下脂肪厚を求める皮下脂肪厚測定部（図２に示す制御部４４）とを備える。
【０００６】
この態様においては、脂肪層と筋肉層とでは位相差の生じ方に違いがあることに着目し、測定電極が人体に接触したときに、第１の電流印加用電極および第２の電流印加用電極のうちの何れか一方の電極から人体を介して他方の電極へ至る電流経路を流れる電流と、電圧測定部にて測定される電圧との位相差に基づいて、人体のうち測定電極が接触した部位における皮下脂肪厚を求めている。より具体的には、皮下脂肪厚測定部は、電流経路を流れる電流と電圧測定部にて測定された電圧とから算出されるインピーダンスと、位相差と、から求められるリアクタンス（インピーダンスの虚数部）およびレジスタンス（インピーダンスの実数部）に基づいて、皮下脂肪厚を求める。
【０００７】
さらに詳述すると、筋肉層は位相差を生じさせやすいという性質を有する一方、脂肪層は位相差を生じさせにくいという性質を有するから、皮下脂肪厚が大きいほど脂肪層の性質が支配的となって位相差は小さくなる一方、皮下脂肪厚が小さいほど筋肉層の性質が支配的となって位相差は大きくなる。そうすると、皮下脂肪厚が大きいほどレジスタンスに対するリアクタンスの割合は小さくなり、皮下脂肪厚が小さいほどレジスタンスに対するリアクタンスの割合は大きくなる。この関係を利用して、皮下脂肪厚測定部は、リアクタンスとレジスタンスとの比を求め、その求めた比の値に対応する皮下脂肪厚を決定する。これにより、皮下脂肪厚を精度良く測定できるという利点がある。
【０００８】
また、皮下脂肪厚測定部は、電流経路を流れる電流と電圧測定部にて測定される電圧とから算出されるインピーダンスと、当該インピーダンスと位相差とから求められるリアクタンスと、に基づいて、皮下脂肪厚を求めることもできる。
【０００９】
さらに、皮下脂肪厚測定部は、電流経路を流れる電流と電圧測定部にて測定される電圧とから算出されるインピーダンスと、当該インピーダンスと位相差とから求められるレジスタンスと、に基づいて、皮下脂肪厚を求めることもできる。
【００１０】
本発明に係る皮下脂肪厚測定装置の好適な態様として、第１の電流印加用電極および第２の電流印加用電極は、第１の電圧測定用電極と第２の電圧測定用電極との間に挟まれるようにして配置される。この態様によれば、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間に第１の電圧測定用電極および第２の電圧測定用電極が挟まれる態様と比べて、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間の距離を小さくできる。一般的に、人体における脂肪の付き方にはバラツキがあり、部位によって脂肪の付着量が異なる（すなわち皮下脂肪厚が異なる）ため、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間の距離が大きいと、測定誤差を生じ易い。本発明の態様によれば、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間の距離を小さくできるから、ピンポイントで皮下脂肪厚を測定することができる。これにより、測定精度を向上させることができるという利点がある。
【００１１】
本発明に係る皮下脂肪厚測定装置の好適な態様として、第１の電流印加用電極、第２の電流印加用電極、第１の電圧測定用電極および第２の電圧測定用電極は、第１方向に沿って配列され、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間の第１方向における距離は、第１の電圧測定用電極における第１方向の幅と、第２の電圧測定用電極における第１方向の幅との和よりも小さい。この態様によれば、第１の電圧測定用電極および第２の電圧測定用電極を、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間に配置することはできず、第１の電流印加用電極と第２の電流印加用電極との間の距離を小さい値に設定できる。
【００１２】
本発明に係る皮下脂肪厚測定装置の好適な態様として、被測定者の肥満に関する情報（例えば、体重、体脂肪率fpおよび体脂肪量fa）を測定する肥満情報測定部と、脂肪厚測定部にて測定された被測定者の皮下脂肪厚と、肥満情報測定部にて測定された被測定者の肥満に関する情報と、に基いて、被測定者の体組成に関する指標（例えば内臓脂肪面積、内臓脂肪量、皮下脂肪面積、皮下脂肪量）を求める体組成指標測定部と、をさらに備える態様とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る皮下脂肪厚測定装置の外観を示す図である。
【図２】同実施形態に係る皮下脂肪厚測定装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態に係る皮下脂肪厚測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】人体の組織の概略図である。
【図５】人体の組織の等価回路を示す図である。
【図６】交流電流が人体を流れるときの様子を示す模式図である。
【図７】筋肉層および脂肪層の等価回路を示す図である。
【図８】本実施形態の方法で推定された皮下脂肪厚と、超音波で測定された脂肪厚との関係を示す相関図である。
【図９】本実施形態の方法で推定された内蔵脂肪面積と、CＴスキャン法で測定された内蔵脂肪面積との関係を示す相関図である。
【図１０】本実施形態の方法で推定された内臓脂肪量と、CＴスキャン法で測定された内臓脂肪量との関係を示す相関図である。
【図１１】本実施形態の方法で推定された皮下脂肪面積と、CＴスキャン法で測定された皮下脂肪面積との関係を示す相関図である。
【図１２】本実施形態の方法で推定された皮下脂肪量と、CＴスキャン法で測定された皮下脂肪量との関係を示す相関図である。
【図１３】本発明の変形例に係る皮下脂肪厚測定装置の外観を示す図である。
【図１４】同変形例に係る皮下脂肪厚測定装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１５】同変形例に係る皮下脂肪厚測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】インピーダンスとリアクタンスとレジスタンスと位相差との関係を示す図である。
【図１７】位相差と、皮下脂肪厚との関係を示す図である。
【図１８】周波数が異なる２つのインピーダンスの比と、リアクタンスとレジスタンスとの比との間の関係を示す図である。
【図１９】周波数が異なる２つのインピーダンスの比と、皮下脂肪厚との間の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜A：構成＞
図１は、本実施形態に係る皮下脂肪厚測定装置１００の外観を示す図である。本実施形態に係る皮下脂肪厚測定装置１００は、被測定者の皮下脂肪厚を測定する機能だけでなく、公知の方法により被測定者の体重、体脂肪率および体脂肪量などの肥満に関する情報を測定する機能も備えている。図１に示すように、皮下脂肪厚測定装置１００は、把持ユニット１０と載台ユニット２０とを備える。把持ユニット１０は、ケーブル２００を介して載台ユニット２０と接続されており、その先端の面には、人体に接触させて皮下脂肪厚の測定を行うための第１測定電極１２（１２a，１２b，１２c，１２d）が配置されている。
【００１５】
第１測定電極１２は、第１の電流印加用電極１２a、第２の電流印加用電極１２b、第１の電圧測定用電極１２cおよび第２の電圧測定用電極１２dを含む。第１の電流印加用電極１２aおよび第２の電流印加用電極１２bは、第１の電圧測定用電極１２cと第２の電圧測定用電極１２dとの間に挟まれるようにして配置される。また、第１の電圧測定用電極１２cは、第１の電流印加用電極１２aに隣り合うように配置され、第２の電圧測定用電極１２dは第２の電流印加用電極１２bに隣り合うように配置される。より具体的には、第１測定電極１２（１２a，１２b，１２c，１２d）は、把持ユニット１０の先端の面においてＹ方向に沿って配列され、第１の電圧測定用電極１２cは、第１の電流印加用電極１２aから見てＹ方向の負側に隣り合うように配置され、第２の電圧測定用電極１２dは第２の電流印加用電極１２bから見てＹ方向の正側に隣り合うように配置される。
【００１６】
第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間のＹ方向における距離Ｌは、第１の電圧測定用電極１２cにおけるＹ方向の幅Ｗと、第２の電圧測定用電極１２dにおけるＹ方向の幅Ｗとの和よりも小さくなるように値に設定されている。本実施形態では、各測定電極の寸法は同じ値に設定されており、第１の電圧測定用電極１２cにおけるＹ方向の幅Ｗと、第２の電圧測定用電極１２dにおけるＹ方向の幅Ｗとは同じ値である（つまりＬ＜２Ｗ）。また、本実施形態では、各測定電極間のＹ方向の距離は等しくなるように設定されており、その値は、ひとつの測定電極におけるＹ方向の幅Ｗの値に等しい（つまりＬ＝Ｗ）。ここでは、ひとつの測定電極におけるＹ方向の幅Ｗの値は５ｍｍに設定されている。
【００１７】
載台ユニット２０は、外観上に、表示部２２と、入力部（２６a，２６b，２６c，２６d）と、第２測定電極２３（２３a，２３b，２３c，２３d）とを備える。第２測定電極２３は、被測定者の足に接触させて被測定者の体脂肪率の測定を行うための電極である。第２測定電極２３は、第３の電流印加用電極２３a、第４の電流印加用電極２３b、第３の電圧測定用電極２３cおよび第４の電圧測定用電極２３dを含む。第３の電流印加用電極２３aと第４の電流印加用電極２３bとは、互いにＸ方向に離れた位置に配置される。より具体的には、第３の電流印加用電極２３aは被測定者の左足が載せられる位置に対応して配置され、第４の電流印加用電極２３bは被測定者の右足が載せられる位置に対応して配置される。また、第３の電圧測定用電極２３cは、第３の電流印加用電極２３aから見てＹ方向の正側に隣り合うように配置され、被測定者の左足が載せられる位置に対応して配置される。第４の電圧測定用電極２３dは、第４の電流印加用電極２３bから見てＹ方向の正側に隣り合うように配置され、被測定者の右足が載せられる位置に対応して配置される。
【００１８】
入力部（２６a，２６b，２６c，２６d）は、設定キー２６aと、アップキー２６bと、ダウンキー２６cと、スタートキー２６dとを含む。ここで、アップキー２６bおよびダウンキー２６cは、情報の選択や数値の切り替えを行い、設定キー２６aは、選択した情報や切り替えた数値の設定をする。スタートキー２６dは、一連の測定のために載台ユニット２０に対して電力供給を開始させるための手段である。なお、載台ユニット２０の詳細な構成については後述する。
【００１９】
図２は、本実施形態に係る皮下脂肪厚測定装置１００の詳細な構成を示すブロック図である。図２に示すように、載台ユニット２０は、前述の表示部２２、第２測定電極２３および入力部２６の他、第１電流発生部２８と、第１電圧測定部３０と、第２電流発生部３２と、第２電圧測定部３４と、重量測定部３６と、電源部３８と、メモリ４２と、制御部４４とを備える。
【００２０】
第１電流発生部２８は、把持ユニット１０における第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間に流れる交流電流を出力する手段である。本実施形態では、第１電流発生部２８から出力される交流電流の周波数は５０kHZに設定される（後述の第２電流発生部３２から出力される交流電流も同様）。第１電圧測定部３０は、第１の電圧測定用電極１２cと第２の電圧測定用電極１２dとの間の電圧を測定する手段である。第２電流発生部３２は、第３の電流印加用電極２３aと第４の電流印加用電極２３bとの間に流れる交流電流を出力する手段である。第２電圧測定部３４は、第３の電圧測定用電極２３cと第４の電圧測定用電極２３dとの間の電圧を測定する手段である。重量測定部３６は、載台ユニット２０に乗った被測定者の重量を測定して重量データを出力する手段である。電源部３８は、載台ユニット２０の電気系統各部に電力を供給する手段である。メモリ４２は、被測定者の体脂肪率、体脂肪量、皮下脂肪厚、内臓脂肪面積、内臓脂肪量、皮下脂肪面積、皮下脂肪量などを演算するための各種の演算式、入力部２６によって入力される身体特定情報（性別、身長、年齢など）や結果情報などを記憶する手段である。制御部４４は、各種の制御処理を実行する手段である。
【００２１】
＜B：皮下脂肪厚測定装置の動作＞
次に、皮下脂肪厚測定装置１００の動作について説明する。本実施形態では、被測定者は、把持ユニット１０を持って載台ユニット２０の第２測定電極２３に素足で乗った後、自身の体のうち皮下脂肪厚を測定しようとする部位に把持ユニット１０の先端部を押し当てる。そして、各種の測定結果（皮下脂肪厚等）が表示部２２に表示される。以下、図３を参照しながら、その具体的な内容について説明する。図３は、本実施形態に係る皮下脂肪厚測定装置１００の具体的な動作を示すフローチャートである。
【００２２】
先ず、被測定者によってスタートキー２６dがオンされると（ステップS1）、電源部３８からの電源供給が開始され、皮下脂肪厚測定装置１００は測定モードになる。なお、スタートキー２６ｄがオンされていない状態で（電源オフのとき）、設定キー２６aがオンされると設定モードになり、身体特定情報の設定が可能になる。このとき、表示部２２に表示された性別、身長、年齢の何れかの位置にカーソルが出現し、被測定者が、アップキー２６b、ダウンキー２６c、設定キー２６aを操作することにより、これらの情報や数値の切り替えや設定を行うことができる。このようにして設定された身体特定情報はメモリ４２に保存される。過去に身体特定情報の設定を行っていない場合は新規登録となり、過去に身体特定情報の設定を行っている場合は更新登録となる。
【００２３】
次に、被測定者が載台ユニット２０に乗ると、制御部４４は、被測定者の体重を測定する（ステップＳ2）。
【００２４】
より具体的には以下のとおりである。被測定者が載台ユニット２０に乗ると、重量測定部３６は被測定者の重量に応じた重量データを出力する。制御部４４は、重量測定部３６から出力された重量データから被測定者の体重を求め、その値をメモリ４２に保存する。
【００２５】
続いて、制御部４４は、被測定者の体脂肪率および体脂肪量を測定する（ステップＳ3）。より具体的には以下のとおりである。いま、被測定者の左足の裏は第３の電流印加用電極２３aおよび第３の電圧測定用電極２３cに接触している。また、右足の裏は第４の電流印加用電極２３bおよび第４の電圧測定用電極２３dに接触している。これにより、第３の電流印加用電極２３aおよび第４の電流印加用電極２３bのうちの何れか一方の電極から被測定者を介して他方の電極へ至る電流経路が形成される。そして、当該電流経路には、第２電流発生部３２から出力される交流電流が流れる。このとき、制御部４４は、当該電流経路を流れる電流の値と、第２電圧測定部３４によって測定される電圧の値とから被測定者の両脚間のインピーダンスを求め、その結果をメモリ４２に保存する。
【００２６】
そして、制御部４４は、被測定者の体重、両脚間のインピーダンス、性別、身長および年齢を、メモリ４２に保存されている体脂肪率の演算式に代入することで、体脂肪率を求める。体脂肪率の演算式は、以下の式（１）で表される。
fp＝α×Zle50＋β×体重＋γ×身長＋δ×年齢＋ε×性別＋ζ ・・・（１）
上記式（１）において、fpは体脂肪率、Zle50は両脚間のインピーダンス、α〜ζは定数である。
【００２７】
また、制御部４４は、上記式（１）から求めた体脂肪率fpと被測定者の体重とを、メモリ４２に保存されている体脂肪量の演算式に代入することで、体脂肪量を求める。体脂肪量の演算式は、以下の式（２）で表される。
fa＝fp×体重 ・・・（２）
上記式（２）において、faは体脂肪量である。
以上のように、制御部４４は、重量測定部３６から出力された重量データに基づいて被測定者の体重を求める。また、制御部４４は、そのようにして求めた体重と、第２測定電極２３と第２電流発生部３２と第２電圧測定部３４とを用いて測定したインピーダンスと、に基づいて、体脂肪率fpおよび体脂肪量faを求める。すなわち、制御部４４、重量測定部３６、第２測定電極２３、第２電流発生部３２および第２電圧測定部３４は、被測定者の肥満に関する情報（例えば体重、体脂肪率fpおよび体脂肪量fa）を測定する肥満情報測定部として機能する。
【００２８】
次に、被測定者が、自身の体のうち皮下脂肪厚を測定しようとする部位に把持ユニット１０の先端部を押し当てると、制御部４４は、被測定者の体のうち第１測定電極１２（１２a，１２b，１２c，１２d）が接触する部位における皮下脂肪厚を測定する（ステップS4）。より具体的には、第１測定電極１２（１２a，１２b，１２c，１２d）が被測定者に接触すると、第１の電流印加用電極１２aおよび第２の電流印加用電極１２bのうちの何れか一方の電極から被測定者を介して他方の電極へ至る電流経路が形成される。そして、当該電流経路には、第１電流発生部２８から出力される交流電流が流れる。制御部４４は、当該電流経路を流れる電流と、第１電圧測定部３０にて測定される電圧との位相差に基づいて、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間における皮下脂肪厚を求める。
【００２９】
ここで、第１電流発生部２８から出力される交流電流が被測定者の筋肉層を流れるときに生じる位相差と、脂肪層を流れるときに生じる位相差との違いについて詳細に説明する。図４に示すように、人体の組織（筋肉組織および脂肪組織）は、各々が細胞内液５０を含有する複数の細胞膜５２と、各細胞膜５２間に介在する細胞外液５４とを有する。細胞膜５２の容量成分をCｍ、細胞内液５０の抵抗成分をRｉ、細胞外液５４の抵抗成分をReとすると、筋肉組織および脂肪組織は、図５に示す等価回路で表すことができる。
【００３０】
脂肪組織においては、細胞膜５２内に細胞内液５０が殆ど含有されていないため、細胞内液５０の抵抗Rｉの値は、細胞外液５４の抵抗Reの値に比べて非常に大きい値となる（Re＜＜Rｉ）。このため、第１電流発生部２８から出力される交流電流が脂肪組織を流れると、その電流の大部分は細胞外液の抵抗成分Reを流れるから、当該電流と第１電圧測定部３０にて測定される電圧との位相差は殆ど生じない。一方、筋肉組織においては、細胞膜５２内に細胞内液５０が含有されているから、第１電流発生部２８から出力される交流電流が筋肉組織を流れると、その電流は細胞外液の抵抗成分Reだけでなく、細胞膜５２の容量成分Cmおよび細胞内液５０の抵抗成分Rｉを流れる。したがって、第１電流発生部２８から出力される交流電流と第１電圧測定部３０にて測定される電圧との間には位相差が生じる。
【００３１】
すなわち、筋肉層は位相差を生じさせやすいという性質を有する一方、脂肪層は位相差を生じさせにくいという性質を有するから、皮下脂肪厚が大きいほど脂肪層の性質が支配的となって位相差は小さくなる一方、皮下脂肪厚が小さいほど筋肉層の性質が支配的となって位相差は大きくなる傾向を示す。本実施形態では、このことを利用して皮下脂肪厚を測定する。
【００３２】
より具体的には、以下のとおりである。制御部４４は、第１測定電極１２（１２a，１２b，１２c，１２d）が人体に接触したときに、第１電流発生部２８から出力される電流と、第１電圧測定部３０にて測定される電圧とから、両者の位相差を求めるとともに、インピーダンスを算出する。さらに、制御部４４は、位相差とインピーダンスとから、インピーダンスの実数部分であるレジスタンスRと、インピーダンスの虚数部分であるリアクタンスXとを求めたうえで、リアクタンスXとレジスタンスRとの比であるR／Xを求める。位相差が小さいほどレジスタンスRに対するリアクタンスXの割合は小さくなる一方、位相差が大きいほどレジスタンスRに対するリアクタンスXの割合は大きくなる。そして、制御部４４は、求めたR／Xの値に対応する皮下脂肪厚を決定する。
【００３３】
ここで、上述のR／Xと、皮下脂肪厚との関係について説明する。図６は、第１測定電極１２が被測定者に接触したときに、第１電流発生部２８から出力される交流電流が被測定者の脂肪層および筋肉層を流れるときの様子を模式的に示した図である。図６に示す斜線部分は交流電流の電流経路を示す。また、図６に示すLfは、脂肪層の厚み（皮下脂肪厚）である。図７は、このときの脂肪層および筋肉層の等価回路を示す図である。図７に示すRfは、脂肪層の抵抗成分である。前述したように、脂肪層においては容量成分を殆ど無視することができる。また、Zｍは筋肉層に相当する部分を示し、Rｊは筋肉層の細胞外液５４の抵抗成分を示し、Rｋは筋肉層の細胞内液５０の抵抗成分を示し、Clは筋肉層の細胞膜５２の容量成分を示す。このとき、被測定者の体のうち測定電極が接触する部位におけるリアクタンスXとレジスタンスRとの比であるR／Xは、以下の式（３）で表される。
R／X＝-ωClRk-｛（ωClRk）２+1｝/（ωClRj）-｛（ωClRk）２+1｝/（ωClRf） ・・・（３）
また、脂肪層の抵抗成分Rfは皮下脂肪厚Lfに反比例するため、両者の関係は以下の式（４）で表される。
Rf＝k／Lf ・・・（４）
上記式（４）においてkは定数である。
【００３４】
上述の式（３）および式（４）から、皮下脂肪厚Lfは以下の式（５）で表される。
Lf＝-ωClk/｛（ωClRk）２+1｝×[（ωClRk）+{（ωClRk）２+1}/（ωClRj）+R/X]
＝-a-b×R/X ・・・（５）
上記式（５）においてaおよびbは定数である。上記式（５）からも理解されるように、皮下脂肪厚LfとR/Xとは比例関係にある。つまり、皮下脂肪厚Lfが大きいほど脂肪層の性質が支配的となって位相差は小さくなるから、レジスタンスRに対するリアクタンスXの割合が小さくなり（R/Xの値は大きくなる）、皮下脂肪厚Lfが小さいほど筋肉層の性質が支配的となって位相差が大きくなるから、レジスタンスRに対するリアクタンスXの割合は大きくなる（R/Xの値は小さくなる）ことが分かる。
【００３５】
本実施形態では、上記式（５）は予めメモリ４２に保存されている。そして、制御部４４は、先に求めたR／Xの値を、メモリ４２に保存されている皮下脂肪厚の演算式（上述の式（５））に代入することで、皮下脂肪厚Lfの値を決定する。
【００３６】
図８は、上記式（５）を用いた皮下脂肪厚の演算値と、超音波で計測した皮下脂肪厚の実測値との関係を示す相関図である。図８に示すように、上記式（５）を用いた皮下脂肪厚の演算値と超音波で計測した皮下脂肪厚の実測値とは相関係数r＝０．９７３という高い相関が得られる。また、標準誤差推定SEE（standard error estimation）は１．４４ｍｍとなり、上記式（５）を用いた演算値が誤差１．４４ｍｍの範囲に収まることから、超音波で計測した皮下脂肪厚の実測値との相関が高いことが分かる。したがって、上記式（５）を用いた推定方法によれば、R／Xの値をパラメータとして用いることにより、精度の高い推定が可能になる。
【００３７】
次に、制御部４４は、被測定者の体組成に関する指標の演算を実行する（図３のステップＳ5）。本実施形態では、「体組成に関する指標」として、内臓脂肪面積、内臓脂肪量、皮下脂肪面積、皮下脂肪量が該当する。以下、その具体的な内容について説明する。
【００３８】
制御部４４は、先に求めた被測定者の皮下脂肪厚Lfおよび体脂肪量faの各々を、メモリ４２に保存されている内臓脂肪面積の演算式に代入することで、内臓脂肪面積を求める。内臓脂肪面積の演算式は、以下の式（６）で表される。
内臓脂肪面積＝−c+(d×fa)+(e×Lf) ・・・（６）
上記式（６）において、c〜eは定数である。
【００３９】
図９は、上記式（６）を用いた内臓脂肪面積の演算値と、一般的に測定精度が高いとされるCＴ（Computed Tomography）スキャン法により測定された内臓脂肪面積の値との関係を示す相関図である。本実施形態では、図９に示すように、上記式（６）を用いた内蔵脂肪面積の演算値とCＴスキャン法で測定された内臓脂肪面積とは相関係数r＝０．９０７という高い相関が得られる。また、標準誤差推定SEEは２４．１cｍ２となり、上記式（６）を用いた演算値が誤差２４．１cｍ２の範囲に収まることから、CＴスキャン法で測定された内臓脂肪面積との相関が高いことが分かる。したがって、上記式（６）を用いた推定方法によれば、皮下脂肪厚Lfおよび体脂肪量faの値をパラメータとして用いることにより、精度の高い推定が可能になる。
【００４０】
また、制御部４４は、被測定者の皮下脂肪厚Lf、体脂肪量fa、メモリ４２に保存された被測定者の身長の各々を、メモリ４２に保存されている内蔵脂肪量の演算式に代入することで、内臓脂肪量を求める。内臓脂肪量の演算式は、以下の式（７）で表される。
内臓脂肪量＝f+(g×fa)＋(h×身長)-(i×Lf) ・・・（７）
上記式（７）において、f〜iは定数である。
【００４１】
図１０は、上記式（７）を用いた内臓脂肪量の演算値と、CＴスキャン法により測定された内臓脂肪量の値との関係を示す相関図である。本実施形態では、図１０に示すように、上記式（７）を用いた内臓脂肪量の演算値とCＴスキャン法で測定された内臓脂肪量とは相関係数r＝０．８５２という高い相関が得られる。また、標準誤差推定SEEは３６５．１ｇとなり、上記式（７）を用いた演算値が誤差３６５．１ｇの範囲に収まることから、CＴスキャン法で測定された内臓脂肪量との相関が高いことが分かる。したがって、上記式（７）を用いた推定方法によれば、皮下脂肪厚Lf、体脂肪量fa、身長の値をパラメータとして用いることにより、精度の高い推定が可能になる。
【００４２】
また、制御部４４は、被測定者の皮下脂肪厚Lfおよび体脂肪量faの各々を、メモリ４２に保存されている皮下脂肪面積の演算式に代入することで、皮下脂肪面積を求める。皮下脂肪面積の演算式は、以下の式（８）で表される。
皮下脂肪面積＝j+(k×fa)＋(l×Lf) ・・・（８）
上記式（７）において、j〜lは定数である。
【００４３】
図１１は、上記式（８）を用いた皮下脂肪面積の演算値と、CＴスキャン法により測定された皮下脂肪面積の値との関係を示す相関図である。本実施形態では、図１１に示すように、上記式（８）を用いた皮下脂肪面積の演算値とCＴスキャン法で測定された皮下脂肪面積とは相関係数r＝０．９５５という高い相関が得られる。また、標準誤差推定SEEは１８．０cｍ２となり、上記式（８）を用いた演算値が誤差１８．０cｍ２の範囲に収まることから、CＴスキャン法で測定された皮下脂肪面積との相関が高いことが分かる。したがって、上記式（８）を用いた推定方法によれば、皮下脂肪厚Lf、体脂肪量faの値をパラメータとして用いることにより、精度の高い推定が可能になる。
【００４４】
さらに、制御部４４は、被測定者の皮下脂肪厚Lf、体脂肪量faおよび身長の各々を、メモリ４２に保存されている皮下脂肪量の演算式に代入することで、皮下脂肪量を求める。皮下脂肪量の演算式は、以下の式（９）で表される。
皮下脂肪量＝m+(n×fa)+(o×身長)+(p×Lf) ・・・（９）
上記式（９）において、m〜pは定数である。
【００４５】
図１２は、上記式（９）を用いた皮下脂肪量の演算値と、CＴスキャン法により測定された皮下脂肪量の値との関係を示す相関図である。本実施形態では、図１２に示すように、上記式（９）を用いた皮下脂肪量の演算値とCＴスキャン法で測定された皮下脂肪量とは相関係数r＝０．９５７という高い相関が得られる。また、標準誤差推定SEEは２２１．３４ｇとなり、上記式（９）を用いた演算値が誤差２２１．３４ｇの範囲に収まることから、CＴスキャン法で測定された皮下脂肪量との相関が高いことが分かる。したがって、上記式（９）を用いた推定方法によれば、皮下脂肪厚Lf、体脂肪量fa、身長の値をパラメータとして用いることにより、精度の高い推定が可能になる。
このように、制御部４４は、被測定者の肥満に関する情報（例えば体重、体脂肪率fpおよび体脂肪量fa）と、被測定者の皮下脂肪厚Lfとに基づいて、被測定者の体組成に関する指標（例えば内蔵脂肪面積、内蔵脂肪量、皮下脂肪面積、皮下脂肪量）を求める体組成指標測定部として機能する。
【００４６】
図３のステップＳ5の処理が終了すると、制御部４４は、前述のようにして求めた各種結果（体脂肪率fp、体脂肪量fa、皮下脂肪厚Lf、内臓脂肪面積、内臓脂肪量、皮下脂肪面積、皮下脂肪量）を表示部２２に表示させるように制御する（図３のステップＳ6）。これにより、一連の動作が終了する。
【００４７】
以上に説明したように、本実施形態においては、第１測定電極１２（１２a，１２b，１２c，１２d）が人体に接触したときに、脂肪層と筋肉層とでは位相差の生じ方に違いがあることに着目し、第１の電流印加用電極１２aおよび第２の電流印加用電極１２bのうちの何れか一方の電極から人体を介して他方の電極へ至る電流経路を流れる電流と、第１電圧測定部３０にて測定された電圧との位相差に基づいて、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間における皮下脂肪厚Lfを求めている。
【００４８】
さらに詳述すると、筋肉層は位相差を生じさせやすいという性質を有する一方、脂肪層は位相差を生じさせにくいという性質を有するから、皮下脂肪厚Lfが大きいほど脂肪層の性質が支配的となって位相差は小さくなり、皮下脂肪厚Lfが小さいほど筋肉層の性質が支配的となって位相差は大きくなる。そうすると、皮下脂肪厚Lfが大きいほどレジスタンスRに対するリアクタンスXの割合は小さくなり、皮下脂肪厚Lfが小さいほどレジスタンスRに対するリアクタンスXの割合は大きくなる。この関係を利用して、本実施形態では、リアクタンスXとレジスタンスRとの比（R/X）を求め、その求めた比の値を上記式（５）に代入することで、対応する皮下脂肪厚Lfを決定している。この態様によれば、皮下脂肪厚Lfを精度良く測定できるという利点がある。
【００４９】
また、本実施形態においては、第１の電流印加用電極１２aおよび第２の電流印加用電極１２bは、第１の電圧測定用電極１２cと第２の電圧測定用電極１２dとの間に挟まれるようにして配置されるから、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間に第１の電圧測定用電極１２cおよび第２の電圧測定用電極１２dが挟まれる態様（以下、「対比例」という）に比べて、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２dとの間の距離Ｌを小さくできる。一般的に、人体における脂肪の付き方にはバラツキがあり、部位によって脂肪の付着量が異なる（すなわち皮下脂肪厚Lfが異なる）ため、人体に接触させて測定を行うための第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間の距離Ｌが大きいと、測定誤差が生じ易い。本実施形態によれば、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２dとの間の距離Ｌを対比例に比べて小さくできるから、ピンポイントで皮下脂肪厚Lfを測定することができる。このため、対比例に比べて皮下脂肪厚Lfの測定精度が向上するという利点がある。
【００５０】
＜C：変形例＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形が可能である。また、以下に示す変形例のうちの２以上の変形例を組み合わせることもできる。
【００５１】
（１）変形例１
上述の実施形態では、皮下脂肪厚測定装置１００は、被測定者の皮下脂肪厚Lfを測定する機能に加えて、被測定者の体重、体脂肪率fpおよび体脂肪量faなどの肥満に関する情報を測定する機能や、これらの測定結果を利用することで、被測定者の体組成に関する指標（内臓脂肪面積、内臓脂肪量、皮下脂肪面積、皮下脂肪量）を測定する機能を備えている。しかしながら、本発明に係る皮下脂肪厚測定装置１００の形態は、上述の実施形態には限定されず、例えば皮下脂肪厚Lfを測定する機能のみを備えるという態様とすることもできる。
【００５２】
図１３は、皮下脂肪厚Lfを測定する機能のみを備える皮下脂肪厚測定装置１００の外観を示す図であり、図１４は、当該皮下脂肪厚測定装置１００の詳細な構成を示すブロック図である。図１３および図１４において、把持ユニット１０の構成は上述の実施形態と同じである。載台ユニット２０は、表示部２２と、スタートキー２６dと、第１電流発生部２８と、第１電圧測定部３０と、電源部３８と、メモリ４２と、制御部４４とを有するが、第２測定電極２３（２３a，２３b，２３c，２３d）や重量測定部３６などの被測定者の体脂肪率や体重などを求めるのに必要な手段は有していない。また、同様にして、制御部４４も、被測定者の体脂肪率や体重などを求めるのに必要な機能は有していない。なお、把持ユニット１０が載台ユニット２０の構成を備えることにより、両者が一体化されるという構成を採用することもできる。
【００５３】
図１５は、皮下脂肪厚Lfを測定する機能のみを備える皮下脂肪厚測定装置１００の動作を示すフローチャートである。図１５を参照しながら、皮下脂肪厚Lfを測定する機能のみを備える皮下脂肪厚測定装置１００の動作について簡単に説明する。先ず、被測定者によってスタートキー２６dがオンされると、電源部３８からの電源供給が開始され、皮下脂肪厚測定装置１００は動作可能な状態となる。そして、被測定者が、自身の体のうち皮下脂肪厚Lfを測定しようとする部位に把持ユニット１０の先端部を押し当てると、制御部４４は、上述の実施形態と同じ方法で、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間における皮下脂肪厚Lfを測定する（ステップS1）。ステップＳ2の処理が終了すると、制御部４４は、ステップＳ2で求めた皮下脂肪厚Lfを表示部２２に表示させるように制御する（ステップＳ2）。これにより、一連の動作が終了するという具合である。
【００５４】
（２）変形例２
上述の実施形態では、第１の電流印加用電極１２aおよび第２の電流印加用電極１２bは、第１の電圧測定用電極１２cと第２の電圧測定用電極１２dとの間に挟まれるようにして配置されるという態様が例示されているが、これに限らず、例えば第１の電圧測定用電極１２cおよび第２の電圧測定用電極１２dが、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間に挟まれるという態様とすることもできる。
【００５５】
（３）変形例３
上述の実施形態では、第１の電流印加用電極１２aと第２の電流印加用電極１２bとの間のＹ方向における距離Ｌは５ｍｍに設定されているが、これに限らず、当該距離Ｌは２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内で任意に設定可能である。要するに、当該距離Ｌは、皮下脂肪厚Lfを精度良く測定することができる値であればよい。
また、第１の電流印加用電極１２aと第１の電圧測定用電極１２cとの間のＹ方向における距離、および、第２の電流印加用電極１２bと第２の電圧測定用電極１２dとの間のＹ方向における距離の各々も５ｍｍに設定されているが、これに限らず、当該距離は２ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内で任意に設定可能である。要するに、電流印加用電極と電圧測定用電極との間のＹ方向における距離は、人体のうち測定電極と接触する部位におけるインピーダンスを精度良く測定することができる値であればよい。
【００５６】
（４）変形例４
上述の実施形態では、リアクタンスXおよびレジスタンスRに基づいて、皮下脂肪厚Lfを求める態様が例示されているが、これに限定されるものではない。図１６は、インピーダンスとリアクタンスXとレジスタンスRと位相差との関係を示す図である。図１６では、インピーダンスをZ、位相差をphaseと表記している。
図１６からも理解されるように、R＝（Z2−X2）1/2と表すことができるので、上記式（５）におけるR/Xは、｛（Z/X）2−１｝１/2と変形できる。つまり、Z/Xの値に応じて皮下脂肪厚保Lfを決定することもできる。
また、図１６からも理解されるように、X＝（Z2−R2）1/2と表すことができるので、上記式（５）におけるR/Xは、１／｛（Z/R）2−１｝１/2と変形できる。つまり、Z/Rの値に応じて皮下脂肪厚保Lfを決定してもよい。
要するに、インピーダンスZとリアクタンスXとに基づいて皮下脂肪厚Lfを求めることもできるし、インピーダンスZとレジスタンスRとに基づいて皮下脂肪厚Lfを求めることもできる。
【００５７】
また、位相差phase＝arctan（R/X）と表すことができる。人体を計測する場合、インピーダンスZの値とレジスタンスRとの値はほぼ等しくなるので、位相差phase≒arctan（Z/X）と表すこともできる。図１７は、位相差phaseと、皮下脂肪厚Lfとの関係を示す図であり、位相差phaseのみに基づいて、皮下脂肪厚Lfを求めることも可能である。
【００５８】
さらに、周波数が異なる２つのインピーダンスZの値を用いて皮下脂肪厚Lfを求めることも可能である。生体インピーダンス計測において周波数を変化させると、インピーダンスZの値の軌跡は、公知のCole-Coleプロットを描く。つまり、周波数が異なる２つのインピーダンスZ値を求めれば、Cole-Coleプロットの円の大きさを推定することができる。ここで、周波数が変化すると、インピーダンスZ、リアクタンスX、レジスタンスRおよび位相差phaseの各値は変化するが、R/Xは一定である。
【００５９】
図１８は、周波数が異なる２つのインピーダンスZの比と、R/Xとの間の関係を示す図である。図１８では、一例として、250kHZの周波数を用いて得られたインピーダンスZ250と50KHZの周波数を用いて得られたインピーダンスZ50との比（Z250/Z50）と、R/Xとの関係が示されている。また、図１９は、周波数が異なる２つのインピーダンスZの比（ここではZ250/Z50）と、皮下脂肪厚Lfとの間の関係を示す図である。図１８および図１９からも理解されるように、周波数が異なる２つのインピーダンスZの値に基づいて、皮下脂肪厚Lfを求めることも可能である。
【００６０】
（５）変形例５
上述の実施形態では、皮下脂肪厚測定装置１００は、体組成に関する指標として、内臓脂肪面積、内臓脂肪量、皮下脂肪面積および皮下脂肪量を測定しているが、これに限らず、例えば皮下脂肪厚測定装置１００は、内臓脂肪面積、内臓脂肪量、皮下脂肪面積および皮下脂肪量のうちの少なくとも１つを測定するものであればよい。この態様では、被測定者が所望の指標を指定することもできるし、予め定められた少なくとも１つの指標が測定されてもよい。
【００６１】
（６）変形例６
上述の実施形態では、被測定者本人が皮下脂肪厚測定装置１００を用いているが、これに限らず、被測定者以外のユーザー（例えば介護者）が被測定者の皮下脂肪厚Lfを測定してもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０……把持ユニット、１２a……第１の電流印加用電極、１２b……第２の電流印加用電極、１２c……第１の電圧測定用電極、１２d……第２の電圧測定用電極、２０……載台ユニット、２２……表示部、２３a……第３の電流印加用電極、２３b……第４の電流印加用電極、２３c……第３の電圧測定用電極、２３d……第４の電圧測定用電極、２６……入力部、２８……第１電流発生部、３０……第１電圧測定部、３２……第２電流発生部、３４……第２電圧測定部、３６……重量測定部、３８……電源部、４２……メモリ、４４……制御部、１００……皮下脂肪厚測定装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が、人体に接触させて測定を行うための測定電極である第１の電流印加用電極、第２の電流印加用電極、第１の電圧測定用電極および第２の電圧測定用電極と、
前記第１の電流印加用電極と前記第２の電流印加用電極との間を流れる交流電流を出力する電流発生部と、
前記第１の電流印加用電極に隣り合うように配置される前記第１の電圧測定用電極と、前記第２の電流印加用電極に隣り合うように配置される前記第２の電圧測定用電極との間の電圧を測定する電圧測定部と、
前記測定電極が人体に接触したときに、前記第１の電流印加用電極および前記第２の電流印加用電極のうちの何れか一方の電極から人体を介して他方の電極へ至る電流経路を流れる電流と、前記電圧測定部にて測定される電圧との位相差に基づいて、前記第１の電流印加用電極と前記第２の電流印加用電極との間における皮下脂肪厚を求める皮下脂肪厚測定部と、を備える、
皮下脂肪厚測定装置。
【請求項２】
前記皮下脂肪厚測定部は、前記電流経路を流れる電流と前記電圧測定部にて測定される電圧とから算出されるインピーダンスと、前記位相差と、から求められるリアクタンスおよびレジスタンスに基づいて、皮下脂肪厚を求める、
請求項１の皮下脂肪厚測定装置。
【請求項３】
前記皮下脂肪厚測定部は、前記リアクタンスと前記レジスタンスとの比を求め、その求めた比の値に対応する皮下脂肪厚を決定する、
請求項２の皮下脂肪厚測定装置。
【請求項４】
前記皮下脂肪厚測定部にて求められる皮下脂肪厚は、前記レジスタンスに対する前記リアクタンスの割合が小さいほど大きい値となり、前記レジスタンスに対する前記リアクタンスの割合が大きいほど小さい値となる、
請求項３の皮下脂肪厚測定装置。
【請求項５】
前記皮下脂肪厚測定部は、前記電流経路を流れる電流と前記電圧測定部にて測定される電圧とから算出されるインピーダンスと、前記インピーダンスと前記位相差とから求められるリアクタンスと、に基づいて、皮下脂肪厚を求める、
請求項１の皮下脂肪厚測定装置。
【請求項６】
前記皮下脂肪厚測定部は、前記電流経路を流れる電流と前記電圧測定部にて測定される電圧とから算出されるインピーダンスと、前記インピーダンスと前記位相差とから求められるレジスタンスと、に基づいて、皮下脂肪厚を求める、
請求項１の皮下脂肪厚測定装置。
【請求項７】
前記第１の電流印加用電極および前記第２の電流印加用電極は、前記第１の電圧測定用電極と前記第２の電圧測定用電極との間に挟まれるようにして配置される、
請求項１から請求項６の何れかの皮下脂肪厚測定装置。
【請求項８】
前記第１の電流印加用電極、前記第２の電流印加用電極、前記第１の電圧測定用電極および前記第２の電圧測定用電極は、第１方向に沿って配列され、前記第１の電流印加用電極と前記第２の電流印加用電極との間の前記第１方向における距離は、前記第１の電圧測定用電極における前記第１方向の幅と、前記第２の電圧測定用電極における前記第１方向の幅との和よりも小さい、
請求項７の皮下脂肪厚測定装置。
【請求項９】
被測定者の肥満に関する情報を測定する肥満情報測定部と、
前記皮下脂肪厚測定部にて測定された被測定者の皮下脂肪厚と、前記肥満情報測定部にて測定された被測定者の肥満に関する情報と、に基いて、被測定者の体組成に関する指標を求める体組成指標測定部と、をさらに備える、
請求項１から請求項８の何れかの皮下脂肪厚測定装置。
【請求項１】
各々が、人体に接触させて測定を行うための測定電極である第１の電流印加用電極、第２の電流印加用電極、第１の電圧測定用電極および第２の電圧測定用電極と、
前記第１の電流印加用電極と前記第２の電流印加用電極との間を流れる交流電流を出力する電流発生部と、
前記第１の電流印加用電極に隣り合うように配置される前記第１の電圧測定用電極と、前記第２の電流印加用電極に隣り合うように配置される前記第２の電圧測定用電極との間の電圧を測定する電圧測定部と、
前記測定電極が人体に接触したときに、前記第１の電流印加用電極および前記第２の電流印加用電極のうちの何れか一方の電極から人体を介して他方の電極へ至る電流経路を流れる電流と、前記電圧測定部にて測定される電圧との位相差に基づいて、前記第１の電流印加用電極と前記第２の電流印加用電極との間における皮下脂肪厚を求める皮下脂肪厚測定部と、を備える、
皮下脂肪厚測定装置。
【請求項２】
前記皮下脂肪厚測定部は、前記電流経路を流れる電流と前記電圧測定部にて測定される電圧とから算出されるインピーダンスと、前記位相差と、から求められるリアクタンスおよびレジスタンスに基づいて、皮下脂肪厚を求める、
請求項１の皮下脂肪厚測定装置。
【請求項３】
前記皮下脂肪厚測定部は、前記リアクタンスと前記レジスタンスとの比を求め、その求めた比の値に対応する皮下脂肪厚を決定する、
請求項２の皮下脂肪厚測定装置。
【請求項４】
前記皮下脂肪厚測定部にて求められる皮下脂肪厚は、前記レジスタンスに対する前記リアクタンスの割合が小さいほど大きい値となり、前記レジスタンスに対する前記リアクタンスの割合が大きいほど小さい値となる、
請求項３の皮下脂肪厚測定装置。
【請求項５】
前記皮下脂肪厚測定部は、前記電流経路を流れる電流と前記電圧測定部にて測定される電圧とから算出されるインピーダンスと、前記インピーダンスと前記位相差とから求められるリアクタンスと、に基づいて、皮下脂肪厚を求める、
請求項１の皮下脂肪厚測定装置。
【請求項６】
前記皮下脂肪厚測定部は、前記電流経路を流れる電流と前記電圧測定部にて測定される電圧とから算出されるインピーダンスと、前記インピーダンスと前記位相差とから求められるレジスタンスと、に基づいて、皮下脂肪厚を求める、
請求項１の皮下脂肪厚測定装置。
【請求項７】
前記第１の電流印加用電極および前記第２の電流印加用電極は、前記第１の電圧測定用電極と前記第２の電圧測定用電極との間に挟まれるようにして配置される、
請求項１から請求項６の何れかの皮下脂肪厚測定装置。
【請求項８】
前記第１の電流印加用電極、前記第２の電流印加用電極、前記第１の電圧測定用電極および前記第２の電圧測定用電極は、第１方向に沿って配列され、前記第１の電流印加用電極と前記第２の電流印加用電極との間の前記第１方向における距離は、前記第１の電圧測定用電極における前記第１方向の幅と、前記第２の電圧測定用電極における前記第１方向の幅との和よりも小さい、
請求項７の皮下脂肪厚測定装置。
【請求項９】
被測定者の肥満に関する情報を測定する肥満情報測定部と、
前記皮下脂肪厚測定部にて測定された被測定者の皮下脂肪厚と、前記肥満情報測定部にて測定された被測定者の肥満に関する情報と、に基いて、被測定者の体組成に関する指標を求める体組成指標測定部と、をさらに備える、
請求項１から請求項８の何れかの皮下脂肪厚測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−２５１１５８（Ｐ２０１１−２５１１５８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７７９５３（Ｐ２０１１−１７７９５３）
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【分割の表示】特願２０１０−４８９５４（Ｐ２０１０−４８９５４）の分割
【原出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（０００１３３１７９）株式会社タニタ (303)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【分割の表示】特願２０１０−４８９５４（Ｐ２０１０−４８９５４）の分割
【原出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（０００１３３１７９）株式会社タニタ (303)
【Ｆターム（参考）】
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