JP2024145708A - Body composition measuring device, control method, and control program - Google Patents
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Abstract
【課題】計測精度を維持しつつ、同期加算処理の結果に対する平均化処理を最小限にとどめることができる身体組成計測装置、制御方法、および制御プログラムを提供する。【解決手段】身体組成計測装置1は、被験者の身体に周波数の異なる複数のプローブ電流を投入したときの電圧信号、および電流信号に基づき電気インピーダンスを測定し、測定された電気インピーダンスに基づきインピーダンス軌跡を算出する。さらに、身体組成計測装置1は、電圧信号を平均化する回数の合計回数が所定回数である第1の測定モードと、第1の測定モードよりも平均化する回数の合計回数が少ない第2の測定モードと、のうち、第2の測定モードによって計測を実施した際、第2の測定モードのインピーダンス軌跡が異常であると判定された場合、第2の測定モードよりも平均化する回数の合計回数を増加させて再度計測を実施する。【選択図】図1[Problem] To provide a body composition measuring device, control method, and control program that can minimize averaging of the results of synchronous addition processing while maintaining measurement accuracy. [Solution] A body composition measuring device 1 measures electrical impedance based on voltage signals and current signals when a plurality of probe currents with different frequencies are applied to the body of a subject, and calculates an impedance locus based on the measured electrical impedance. Furthermore, the body composition measuring device 1 has a first measurement mode in which the total number of times the voltage signals are averaged is a predetermined number, and a second measurement mode in which the total number of times averaging is less than that of the first measurement mode. When the impedance locus of the second measurement mode is determined to be abnormal when measurement is performed using the second measurement mode, the total number of times averaging is increased from that of the second measurement mode and measurement is performed again. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、身体組成計測装置、制御方法、および制御プログラムに関する。 The present invention relates to a body composition measuring device, a control method, and a control program.
従来から、被験者の体脂肪重量、体水分量などの身体組成を生体電気インピーダンス法に基づいて計測する装置が知られている(例えば、下記特許文献1~4を参照)。この装置では、被験者の身体に複数の周波数からなる微弱な交流電流を流したときの被験者の身体に生じる電圧と被験者の身体に流れる電流とに基づき被験者の身体の生体電気インピーダンスを測定し、測定された生体電気インピーダンスから身体組成を算出する。 Conventionally, devices that measure a subject's body composition, such as body fat weight and body water content, based on the bioelectrical impedance method have been known (see, for example, Patent Documents 1 to 4 below). This device measures the bioelectrical impedance of a subject's body based on the voltage generated in the subject's body and the current flowing through the subject's body when weak alternating currents of multiple frequencies are passed through the subject's body, and calculates the body composition from the measured bioelectrical impedance.
従来から生体電気インピーダンス測定では、信号波形に同期しない周期でノイズ信号を信号波形に加えて、例えばノイズや、電圧・電流信号をアナログ値からデジタル値に変換する際の量子化誤差などを除去する平均化処理が行われ、例えば同期加算処理が行われる。この同期加算処理においては所定回数だけ同期加算処理を繰り返すことが行われる。しかし、計測対象や計測条件によっては、信号のSN比増大の結果に対して必要以上に同期加算処理を繰り返して行われる可能性がある。その結果、身体組成計測にかかる時間が計測精度に対して必要以上にかかる可能性がある。 Conventionally, in bioelectrical impedance measurement, a noise signal is added to the signal waveform at a period not synchronized with the signal waveform, and an averaging process, such as a synchronous addition process, is performed to remove, for example, noise and quantization errors when converting voltage and current signals from analog values to digital values. In this synchronous addition process, the synchronous addition process is repeated a predetermined number of times. However, depending on the measurement target and measurement conditions, the synchronous addition process may be repeated more than necessary as a result of an increase in the signal-to-noise ratio of the signal. As a result, the time required to measure body composition may be longer than necessary for the measurement accuracy.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、計測精度を維持しつつ、同期加算に代表される平均化処理における繰り返し実施回数を最小限にとどめることができる身体組成計測装置、制御方法、および制御プログラムを提供することを主な目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its main objective is to provide a body composition measuring device, control method, and control program that can minimize the number of repetitions of averaging processing, such as synchronous addition, while maintaining measurement accuracy.
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following means:
上記目的を達成するため本発明の身体組成計測装置は、計測条件にしたがって被験者の身体の組成を計測する。身体組成計測装置は、電流投入部と、電圧検出部と、電流検出部と、電圧信号増幅部と、電流電圧変換部と、電気インピーダンス算出部と、インピーダンス軌跡算出部と、体組成情報算出部と、異常性判定部と、モード制御部と、を備える。電流投入部は、前記被験者の身体に周波数の異なる複数のプローブ電流を投入する。電圧検出部は、前記電流投入部によって前記複数のプローブ電流が前記被験者の身体に投入されたときにおける前記被験者の身体の所定の部位間に生じる電圧に関する電圧信号を検出する。電流検出部は、前記電流投入部によって前記複数のプローブ電流が前記被験者の身体に投入されたときにおける前記被験者の身体に流れる電流に関する電流信号を検出する。電圧信号増幅部は、前記電圧検出部によって検出された電圧信号を電気インピーダンス測定に使用する大きさに増幅する。電流電圧変換部は、前記電流検出部によって検出された電流信号を電気インピーダンス測定に使用する電圧信号に変換する。電気インピーダンス算出部は、前記電圧信号増幅部によって増幅された前記電圧信号と前記電流電圧変換部によって変換された電圧信号とに基づいて、周波数ごとの電気インピーダンスに関する情報を算出する。インピーダンス軌跡算出部は、前記電気インピーダンス測定部によって測定された前記周波数ごとの電気インピーダンスに関する情報に基づいてインピーダンス軌跡を算出する。体組成情報算出部は、前記インピーダンス軌跡算出部によって算出された前記インピーダンス軌跡に基づいて、前記被験者の身体組成に関する情報を算出する。異常性判定部は、前記インピーダンス軌跡算出部によって算出された前記インピーダンス軌跡が異常であるか否かを判定する。モード制御部は、前記電気インピーダンス算出部によって前記電圧信号増幅部が増幅した電圧信号および前記電流電圧変換部が変換した電圧信号を平均化する回数の合計回数が所定回数である第1の測定モードと、前記第1の測定モードよりも平均化する回数の合計回数が少ない第2の測定モードと、のうちいずれかの測定モードにより計測を実施するかを制御する。また、モード制御部は、前記第2の測定モードによって計測を実施した際、前記異常性判定部が前記第2の測定モードのインピーダンス軌跡が異常であると判定した場合、前記第2の測定モードよりも平均化する回数の合計回数を増やして再度計測を実施する。 In order to achieve the above object, the body composition measuring device of the present invention measures the body composition of a subject according to measurement conditions. The body composition measuring device includes a current input unit, a voltage detection unit, a current detection unit, a voltage signal amplification unit, a current-voltage conversion unit, an electrical impedance calculation unit, an impedance locus calculation unit, a body composition information calculation unit, an abnormality determination unit, and a mode control unit. The current input unit inputs a plurality of probe currents of different frequencies into the body of the subject. The voltage detection unit detects a voltage signal related to a voltage generated between predetermined parts of the body of the subject when the plurality of probe currents are input into the body of the subject by the current input unit. The current detection unit detects a current signal related to a current flowing through the body of the subject when the plurality of probe currents are input into the body of the subject by the current input unit. The voltage signal amplification unit amplifies the voltage signal detected by the voltage detection unit to a magnitude used for electrical impedance measurement. The current-voltage conversion unit converts the current signal detected by the current detection unit into a voltage signal used for electrical impedance measurement. An electrical impedance calculation unit calculates information on electrical impedance for each frequency based on the voltage signal amplified by the voltage signal amplifier and the voltage signal converted by the current-voltage conversion unit. An impedance locus calculation unit calculates an impedance locus based on information on the electrical impedance for each frequency measured by the electrical impedance measurement unit. A body composition information calculation unit calculates information on the body composition of the subject based on the impedance locus calculated by the impedance locus calculation unit. An abnormality determination unit determines whether the impedance locus calculated by the impedance locus calculation unit is abnormal. A mode control unit controls whether to perform measurement in one of a first measurement mode in which the total number of times the voltage signal amplified by the voltage signal amplifier and the voltage signal converted by the current-voltage conversion unit are averaged by the electrical impedance calculation unit is a predetermined number, and a second measurement mode in which the total number of times averaging is smaller than that in the first measurement mode. Furthermore, when the measurement is performed in the second measurement mode, if the abnormality determination unit determines that the impedance locus in the second measurement mode is abnormal, the mode control unit increases the total number of times that averaging is performed compared to the second measurement mode and performs the measurement again.
また、上記目的を達成するため本発明の身体組成計測装置の制御方法は、被験者の身体の組成を計測する。制御方法は、前記被験者の身体に周波数の異なる複数のプローブ電流を投入し、前記複数のプローブ電流が前記被験者の身体に投入されたときにおける前記被験者の身体の所定の部位間に生じる電圧に関する電圧信号と、前記被験者の身体に流れる電流に関する電流信号とを検出するステップ(a)と、前記ステップ(a)において検出された電圧に関する電圧信号を電気インピーダンス測定に使用する大きさに増幅するステップ(b)と、前記ステップ(a)によって検出された電流に関する電流信号を電気インピーダンス測定に使用する電流に関する電圧信号に変換するステップ(b2)と、前記ステップ(b)において増幅された前記電圧信号と前記ステップ(b2)において変換された電流に関する電圧信号とを平均化するステップ(c)と、前記ステップ(c)において平均化された、前記電圧信号および前記電流に関する電圧信号を用いて、周波数ごとの電気インピーダンスに関する情報を算出するステップ(d)と、前記ステップ(d)において算出された前記周波数ごとの電気インピーダンスに関する情報に基づいてインピーダンス軌跡を算出するステップ(e)と、前記ステップ(e)において算出された前記インピーダンス軌跡に基づいて、前記被験者の身体組成に関する情報を算出するステップ(f)と、前記ステップ(e)において算出された前記インピーダンス軌跡が異常であるか否かを判定するステップ(g)と、を含み、前記ステップ(g)においてインピーダンス軌跡が異常であると判定された場合、前記ステップ(c)における平均化の回数の合計回数を増加させて、前記ステップ(a)から前記ステップ(g)の処理を再実施するように制御する。 In order to achieve the above object, the control method of the body composition measuring device of the present invention measures the composition of a subject's body. The control method includes the steps of: injecting a plurality of probe currents having different frequencies into the subject's body, detecting a voltage signal related to a voltage generated between predetermined parts of the subject's body when the plurality of probe currents are injected into the subject's body, and a current signal related to a current flowing through the subject's body; amplifying the voltage signal related to the voltage detected in the step (a) to a magnitude used for electrical impedance measurement; converting the current signal related to the current detected by the step (a) into a voltage signal related to a current used for electrical impedance measurement (b2); averaging the voltage signal amplified in the step (b) and the voltage signal related to the current converted in the step (b2); and converting the voltage signal averaged in the step (c). , using the voltage signal and the voltage signal related to the current, step (d) of calculating information about the electrical impedance for each frequency, step (e) of calculating an impedance locus based on the information about the electrical impedance for each frequency calculated in step (d), step (f) of calculating information about the body composition of the subject based on the impedance locus calculated in step (e), and step (g) of determining whether the impedance locus calculated in step (e) is abnormal. If it is determined in step (g) that the impedance locus is abnormal, the total number of averaging times in step (c) is increased, and control is performed to re-perform the processes from step (a) to step (g).
また、上記目的を達成するため本発明の身体計測装置は、計測条件にしたがって被験者の身体の組成を計測する身体組成計測装置であって、前記被験者の身体に周波数の異なる複数のプローブ電流を投入する電流投入部と、前記電流投入部によって前記複数のプローブ電流が前記被験者の身体に投入されたときにおける前記被験者の身体の所定の部位間に生じる電圧に関する電圧信号を検出する電圧検出部と、前記電流投入部によって前記複数のプローブ電流が前記被験者の身体に投入されたときにおける前記被験者の身体に流れる電流に関する電流信号を検出する電流測定部と、前記電圧検出部によって検出された電圧信号を電気インピーダンス測定に使用する大きさに増幅する電圧信号増幅部と、前記電流検出部によって検出された電流信号を電気インピーダンス測定に使用する大きさの電圧信号に変換する電流電圧変換部と前記電圧信号増幅部によって増幅された前記電圧信号と前記電流電圧変換部によって変換された電圧信号とに基づいて、周波数ごとの電気インピーダンスに関する情報を算出する電気インピーダンス算出部と、前記電気インピーダンス算出部によって算出された前記周波数ごとの電気インピーダンスに関する情報に基づいてインピーダンス軌跡を算出するインピーダンス軌跡算出部と、前記インピーダンス軌跡算出部によって算出された前記インピーダンス軌跡に基づいて、前記被験者の身体組成に関する情報を算出する体組成情報算出部と、前記インピーダンス軌跡算出部によって算出された前記インピーダンス軌跡が異常であるか否かを判定する異常性判定部と、前記電気インピーダンス算出部によって前記電圧信号増幅部が増幅した電圧信号および前記電流電圧変換部が変換した電圧信号を平均化する回数が所定回数である第1の測定モードと、前記第1の測定モードよりも平均化する回数が少ない第2の測定モードと、のうちいずれかの測定モードにより計測を実施するかを制御するモード制御部と、を備え、前記モード制御部は、前記第2の測定モードによって計測を実施した際、前記異常性判定部が前記第2の測定モードのインピーダンス軌跡が異常であると判定した場合、その旨を報知する。 In order to achieve the above object, the body measurement device of the present invention is a body composition measurement device that measures the body composition of a subject according to measurement conditions, and includes a current input unit that inputs a plurality of probe currents having different frequencies into the body of the subject, a voltage detection unit that detects a voltage signal related to a voltage generated between predetermined parts of the body of the subject when the plurality of probe currents are input into the body of the subject by the current input unit, a current measurement unit that detects a current signal related to a current flowing through the body of the subject when the plurality of probe currents are input into the body of the subject by the current input unit, a voltage signal amplification unit that amplifies the voltage signal detected by the voltage detection unit to a magnitude used for electrical impedance measurement, a current-voltage conversion unit that converts the current signal detected by the current detection unit into a voltage signal having a magnitude used for electrical impedance measurement, and an electrical impedance converter that calculates information related to the electrical impedance for each frequency based on the voltage signal amplified by the voltage signal amplification unit and the voltage signal converted by the current-voltage conversion unit. an impedance calculation unit, an impedance locus calculation unit that calculates an impedance locus based on information about the electrical impedance for each frequency calculated by the electrical impedance calculation unit, a body composition information calculation unit that calculates information about the body composition of the subject based on the impedance locus calculated by the impedance locus calculation unit, an abnormality determination unit that determines whether the impedance locus calculated by the impedance locus calculation unit is abnormal, and a mode control unit that controls whether to perform measurement in one of a first measurement mode in which the voltage signal amplified by the voltage signal amplifier and the voltage signal converted by the current-to-voltage conversion unit are averaged a predetermined number of times by the electrical impedance calculation unit, and a second measurement mode in which the number of averaging is smaller than that in the first measurement mode. When the measurement is performed in the second measurement mode, the mode control unit notifies the abnormality determination unit that the impedance locus in the second measurement mode is abnormal.
本発明に係る身体組成計測装置によれば、平均化回数が最大回数を超えない範囲において、平均化回数を段階的に増加させて電気インピーダンス測定を行う。これにより、インピーダンス測定値のバラツキを規定範囲に収めつつ、同期加算処理に要する時間を最小限にとどめることができる。 The body composition measuring device of the present invention performs electrical impedance measurement by gradually increasing the number of averagings within a range that does not exceed the maximum number of averagings. This makes it possible to keep the variation in the impedance measurement values within a specified range while minimizing the time required for synchronous addition processing.
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings. Note that in the description of the drawings, the same elements are given the same reference numerals, and duplicate descriptions will be omitted. Also, the dimensional ratios in the drawings have been exaggerated for the convenience of explanation, and may differ from the actual ratios.
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態に係る身体組成計測装置の概略構成を例示するブロック図であり、図2は身体組成計測装置の使用状態を表す概念図である。また、図3は、図1に示す制御部のハードウェア構成を例示する概略ブロック図である。
(First embodiment)
Fig. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a body composition measurement device according to a first embodiment, Fig. 2 is a conceptual diagram illustrating a state in which the body composition measurement device is used, and Fig. 3 is a schematic block diagram illustrating a hardware configuration of a control unit shown in Fig. 1.
<身体組成計測装置1の構成>
身体組成計測装置1は、被験者(患者、被介護者など)の身体Eの身体組成を計測するための装置である。身体組成計測装置1は、バッテリーにより駆動する携帯型の身体組成計測装置でありうる。携帯型の身体組成計測装置は、ベッドサイド、外来、訪問診療など、どのような場所においても被験者の身体組成の計測が可能である。
<Configuration of body composition measuring device 1>
The body composition measuring device 1 is a device for measuring the body composition of a body E of a subject (such as a patient or a care recipient). The body composition measuring device 1 may be a portable body composition measuring device powered by a battery. The portable body composition measuring device can measure the body composition of a subject in any location, such as at the bedside, in an outpatient clinic, or during a home visit.
図1に示すように、身体組成計測装置1は、制御部10と、電流測定部20と、信号出力部30と、電圧測定部40と、記録部62と、入力部63と、スピーカー64と、表示部65と、メモリ66と、を備える。電気インピーダンス算出部120と、電流測定部20と、信号出力部30と、電圧測定部40とは、電気インピーダンス測定部50を構成する。 As shown in FIG. 1, the body composition measuring device 1 includes a control unit 10, a current measuring unit 20, a signal output unit 30, a voltage measuring unit 40, a recording unit 62, an input unit 63, a speaker 64, a display unit 65, and a memory 66. The electrical impedance calculation unit 120, the current measuring unit 20, the signal output unit 30, and the voltage measuring unit 40 constitute an electrical impedance measuring unit 50.
記録部62は、例えば、RAM(Random Access Memory)、SSD(Solid State Drive)、またはHDD(Hard Disk Drive)などによって構成されうる。 The recording unit 62 can be composed of, for example, a RAM (Random Access Memory), an SSD (Solid State Drive), or an HDD (Hard Disk Drive).
入力部63は、例えばタッチパネル、各種キー、スイッチなどを有し、医療従事者などの操作者による指示、各種設定、被験者に関する情報などを受け付ける。操作者による指示には、例えば、計測開始/終了の指示が含まれ、各種設定には、例えば、計測結果の出力方法や表示方法に関する設定などが含まれる。また、被験者に関する情報には、被験者の性別、年齢、身長、体重、既往歴などが含まれる。 The input unit 63 has, for example, a touch panel, various keys, switches, etc., and accepts instructions from an operator such as a medical professional, various settings, information about the subject, etc. Instructions from the operator include, for example, instructions to start/end measurement, and various settings include, for example, settings about the method of outputting and displaying the measurement results. Information about the subject also includes the subject's gender, age, height, weight, medical history, etc.
表示部65は、身体組成計測装置1の筐体の一面に配置されたディスプレイを有する。また、表示部65は、異常などを視覚的に報知するための発光素子(LED:Light-Emitting Diode)などを備えることもできる。 The display unit 65 has a display arranged on one side of the housing of the body composition measuring device 1. The display unit 65 can also be equipped with a light-emitting element (LED: Light-Emitting Diode) for visually notifying abnormalities, etc.
<表面電極Lc、Hc、Lp、Hp>
図2に示すように、被験者の身体Eの所定の部位に表面電極LcおよびHcと、表面電極LpおよびHpとが取り付けられ(粘着シートなどにより貼付される)、これらの表面電極は、各々接続ケーブル2A~2Dを介して身体組成計測装置1に接続されている。より具体的には、表面電極Lcは測定時において被験者の身体Eの右足甲部に取り付けられ、表面電極Hcは測定時において被験者の身体Eの右手甲部に取り付けられる。表面電極Lcは電流測定部20に接続され、表面電極Hcは信号出力部30に接続されている。表面電極Hcは、表面電極Lcと対をなしている。また、表面電極Lpは測定時において被験者の身体Eの右足甲部に取り付けられ、表面電極Hpは測定時において被験者の身体Eの右手甲部に取り付けられる。表面電極Hpは、表面電極Lpと対をなしている。
<Surface electrodes Lc, Hc, Lp, Hp>
As shown in FIG. 2, surface electrodes Lc and Hc and surface electrodes Lp and Hp are attached (attached with an adhesive sheet or the like) to predetermined locations on the subject's body E. These surface electrodes are connected The surface electrodes Lc and Hc are connected to the body composition measuring device 1 via cables 2A to 2D. More specifically, the surface electrode Lc is attached to the right instep of the body E of the subject during measurement. The electrode Hc is attached to the back of the right hand of the subject's body E. The surface electrode Lc is connected to the current measuring unit 20, and the surface electrode Hc is connected to the signal output unit 30. The surface electrode Hc is paired with the surface electrode Lc. The surface electrode Lp is attached to the right instep of the body E of the subject during measurement, and the surface electrode Hp is attached to the right instep of the body E of the subject during measurement. It is paired with Lp.
<制御部10の構成>
図3に示すように、制御部10は、CPU(Central Processing Unit)11、ROM12、RAM13、補助記憶部14、および入出力I/F15を有する。補助記憶部14は、例えば、SSD、またはHDDを有する。CPU11、ROM12、RAM13、および補助記憶部14は、コンピューターを構成する。
<Configuration of control unit 10>
3, the control unit 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 11, a ROM 12, a RAM 13, an auxiliary storage unit 14, and an input/output I/F 15. The auxiliary storage unit 14 includes, for example, an SSD or an HDD. The CPU 11, the ROM 12, the RAM 13, and the auxiliary storage unit 14 constitute a computer.
CPU11は、ROM12または補助記憶部14に予め保存されている制御プログラムをRAM13にロードし、実行することにより、様々な機能を実現する。ROM12は、不揮発性のメモリである。ROM12には、CPU11の演算処理に必要な各種のパラメータなどが保存されている。RAM13は、揮発性のメモリであり、CPU11による演算処理の結果や各種データを一時的に保存する。補助記憶部14には、OS(Operating System)、制御プログラムなどのプログラムや、CPU11による演算処理の結果などが保存される。入出力I/F15は、システム部(図示せず)との間においてデータを送受信する入出力インターフェースである。 The CPU 11 loads a control program stored in advance in the ROM 12 or the auxiliary storage unit 14 into the RAM 13 and executes it to realize various functions. The ROM 12 is a non-volatile memory. The ROM 12 stores various parameters necessary for the calculation processing of the CPU 11. The RAM 13 is a volatile memory, and temporarily stores the results of the calculation processing by the CPU 11 and various data. The auxiliary storage unit 14 stores programs such as the OS (Operating System) and control programs, and the results of the calculation processing by the CPU 11. The input/output I/F 15 is an input/output interface that transmits and receives data to and from a system unit (not shown).
制御部10は、CPU11が制御プログラム実行することにより、インピーダンス軌跡算出部110、電気インピーダンス算出部120、判断部130、報知部140、身体組成計測部150、異常性判定部160、実効値算出部170、計測条件決定部180、およびモード制御部190として機能する(再び図1を参照)。 When the CPU 11 executes the control program, the control unit 10 functions as an impedance trajectory calculation unit 110, an electrical impedance calculation unit 120, a judgment unit 130, a notification unit 140, a body composition measurement unit 150, an abnormality determination unit 160, an effective value calculation unit 170, a measurement condition determination unit 180, and a mode control unit 190 (see FIG. 1 again).
<電気インピーダンス測定部50>
電気インピーダンス測定部50は、周波数の異なる複数のプローブ電流を生成し、その各周波数のプローブ電流を被験者の身体Eに印加して、各周波数のプローブ電流が被験者の身体Eに流されているときに、プローブ電流と電極間の電圧との関係から、被験者の身体Eの電気インピーダンスを測定する。なお、以下では、電気インピーダンスを測定する場合について主に説明するが、電気インピーダンスの逆数である電気アドミッタンスおよび/または電気インピーダンスを測定するように構成してもよい。
<Electrical impedance measuring unit 50>
The electrical impedance measuring section 50 generates a plurality of probe currents with different frequencies, applies the probe currents with each frequency to the subject's body E, and measures the electrical impedance of the subject's body E from the relationship between the probe current and the voltage between the electrodes when the probe currents with each frequency are flowing through the subject's body E. Note that, although the following mainly describes the case where electrical impedance is measured, the electrical impedance measuring section 50 may be configured to measure electrical admittance, which is the reciprocal of electrical impedance, and/or electrical impedance.
<信号出力部30>
信号出力部30は、電流投入部として機能し、制御部10からの指示に従って被験者の身体Eに対してマルチ周波数のプローブ電流(以下、「マルチ周波数電流」という)Ibを流す。マルチ周波数電流は、周波数の異なる複数のプローブ電流である。マルチ周波数のプローブ電流は、例えば、2.5kHzから350kHzまで、2.5kHzずつ周波数を増加させた交流電流を重畳したものである。信号出力部30は、測定信号発生器31、および出力バッファ32を有する。
<Signal Output Unit 30>
The signal output unit 30 functions as a current input unit, and flows a multi-frequency probe current (hereinafter referred to as "multi-frequency current") Ib into the subject's body E in accordance with instructions from the control unit 10. The multi-frequency current is a plurality of probe currents with different frequencies. The multi-frequency probe current is, for example, a superposition of AC currents whose frequencies increase by 2.5 kHz from 2.5 kHz to 350 kHz. The signal output unit 30 has a measurement signal generator 31 and an output buffer 32.
測定信号発生器31は、CPU11の指示に従って、所定の周期ごとに測定信号(電流)Iaを出力バッファ32に対して出力する。測定信号発生器31が測定信号Iaを出力する周期は、例えば800nsec程度とすることができる。測定信号Iaは、上記所定の周期内において、所定の周波数間隔で随時変化する信号である。測定信号Iaは、例えば1kHz~400kHzの範囲で15kHzの周波数間隔で変化するものであってもよい。もしくは特開平10-14898号公報に示されるM系列信号のように多くの周波数成分を含んだ測定信号であってもよい。 The measurement signal generator 31 outputs a measurement signal (current) Ia to the output buffer 32 at a predetermined cycle in accordance with instructions from the CPU 11. The cycle at which the measurement signal generator 31 outputs the measurement signal Ia can be, for example, about 800 nsec. The measurement signal Ia is a signal that changes at predetermined frequency intervals within the predetermined cycle. The measurement signal Ia may change at frequency intervals of 15 kHz in the range of 1 kHz to 400 kHz, for example. Alternatively, it may be a measurement signal that includes many frequency components, such as the M-sequence signal shown in JP-A-10-14898.
より具体的には、測定信号発生器31は、図示していないM系列信号発生器、矩形波発生器、および時分割器を有し、CPU11の指示に従って、周期T*(2n-1)ビット(nは正の整数)のM系列信号と、周期T*N=2*Wで(Nは2以上の整数)最初のW期間が1で残りのW期間が0である信号とを時分割で発生する。例えば、M系列信号発生器は、1.25MHzで作動する周期511(=2n-1)のM系列信号を発生するとともに、矩形波発生器は周期(32/1.25MHz)のデューティー50%の矩形波を発生する。また、時分割器は、0.8μsec=1/1.25MHzを4等分し、初めの3つの時間(0.6μsec)はM系列信号を、後の0.2μsecは矩形波を出力するように信号を切り替える制御信号を与える。 More specifically, the measurement signal generator 31 has an M-sequence signal generator, a square wave generator, and a time divider (not shown), and generates, in a time-division manner, an M-sequence signal with a period of T*(2 n -1) bits (n is a positive integer) and a signal with a period of T*N=2*W (N is an integer of 2 or more) in which the first W period is 1 and the remaining W periods are 0, in accordance with instructions from the CPU 11. For example, the M-sequence signal generator generates an M-sequence signal with a period of 511 (=2 n -1) that operates at 1.25 MHz, and the square wave generator generates a square wave with a period (32/1.25 MHz) and a duty of 50%. The time divider divides 0.8 μsec=1/1.25 MHz into four equal parts, and provides a control signal that switches the signal so that the M-sequence signal is output for the first three periods (0.6 μsec) and the square wave is output for the remaining 0.2 μsec.
出力バッファ32は、入力される測定信号Iaを定電流状態に保ちながら、マルチ周波数電流Ibとして表面電極Hcに出力する。これにより、マルチ周波数電流Ibが被験者の身体Eに流れる。なお、マルチ周波数電流Ibの電流値は特に限定されない。マルチ周波数電流Ibの電流値は、例えば100~800μA程度とすることができる。出力バッファ32は、被験者が変わっても測定信号Iaが基本的に一定となるように、人体の電気抵抗値よりも十分大きな制限抵抗を介して、測定信号Iaを印加している。なお、アナログフィルタを有する構成とし、アナログフィルタで高周波ノイズを除去した測定信号Iaを印加するようにしてもよい。 The output buffer 32 outputs the input measurement signal Ia to the surface electrode Hc as a multi-frequency current Ib while keeping it in a constant current state. This causes the multi-frequency current Ib to flow through the subject's body E. The current value of the multi-frequency current Ib is not particularly limited. The current value of the multi-frequency current Ib can be, for example, about 100 to 800 μA. The output buffer 32 applies the measurement signal Ia through a limiting resistor that is sufficiently larger than the electrical resistance of the human body so that the measurement signal Ia is basically constant even if the subject changes. The output buffer 32 may be configured to have an analog filter, and the measurement signal Ia from which high-frequency noise has been removed by the analog filter may be applied.
<電流測定部20>
電流測定部20は、マルチ周波数電流Ibを電圧に変換して得られた電圧信号Vbを出力する。電流測定部20は、電流検出部24、I/V変換器23、BPF(バンドパスフィルタ)22、およびA/D変換器21を有する。
<Current measuring unit 20>
The current measuring unit 20 converts the multi-frequency current Ib into a voltage and outputs the resulting voltage signal Vb. The current measuring unit 20 has a current detecting unit 24, an I/V converter 23, a BPF (band pass filter) 22, and an A/D converter 21.
I/V変換器23は、電流電圧変換部として機能する電流/電圧変換器である。電流検出部24は、信号出力部30によってマルチ周波数電流が被験者の身体Eに投入されたときにおける被験者の身体Eを流れるマルチ周波数電流Ibを、電流に関する電流信号に変換して検出する。I/V変換器23は、電流検出部24が検出した表面電極Hcと表面電極Lcとの間に流れるマルチ周波数電流Ibを、ゲインGiにより電気インピーダンス測定に使用する大きさの電圧Vbに変換する。I/V変換器23は、制御部10の指示に応じてゲインGiを変更可能に構成されている。I/V変換器23は、得られた電圧VbをBPF22に対して出力する。 The I/V converter 23 is a current/voltage converter that functions as a current-voltage converter. The current detection unit 24 converts the multi-frequency current Ib flowing through the subject's body E when the multi-frequency current is applied to the subject's body E by the signal output unit 30 into a current signal related to the current and detects it. The I/V converter 23 converts the multi-frequency current Ib flowing between the surface electrode Hc and the surface electrode Lc detected by the current detection unit 24 into a voltage Vb of a magnitude used for electrical impedance measurement by a gain Gi. The I/V converter 23 is configured to be able to change the gain Gi in response to an instruction from the control unit 10. The I/V converter 23 outputs the obtained voltage Vb to the BPF 22.
BPF22は、バンドパスフィルタである。BPF22は、電圧信号Vbから不要な帯域の信号をカットしてA/D変換器21に出力する。なお、BPF22の通過帯域は、身体組成計測装置1の仕様に応じて適宜選択することができる。BPF22の通過帯域は、例えば、約1kHz~800kHzに設定することができる。 The BPF 22 is a bandpass filter. The BPF 22 cuts out unnecessary band signals from the voltage signal Vb and outputs the signal to the A/D converter 21. The passband of the BPF 22 can be appropriately selected according to the specifications of the body composition measuring device 1. The passband of the BPF 22 can be set to, for example, approximately 1 kHz to 800 kHz.
A/D変換器21は、制御部10からのデジタル変換指示に従って、アナログの電圧Vbをデジタルの電圧信号Vbに変換する。デジタルの電圧信号Vbは、電圧データとして、M系列信号の1周期前までの同期加算データと同期加算される形で、メモリ66に時系列的に格納される。 The A/D converter 21 converts the analog voltage Vb into a digital voltage signal Vb in accordance with a digital conversion instruction from the control unit 10. The digital voltage signal Vb is stored in time series in the memory 66 as voltage data, synchronously added with the synchronously added data up to one period before the M-sequence signal.
メモリ66は、制御部10の求めに応じて、格納したデータを制御部10に対して送受信する。具体的には、実効値算出部70や、電気インピーダンス算出部120に対して送受信される。なお、メモリ66は、例えばSRAMにより構成することができる。 The memory 66 transmits and receives the stored data to and from the control unit 10 in response to a request from the control unit 10. Specifically, the data is transmitted and received to and from the effective value calculation unit 70 and the electrical impedance calculation unit 120. The memory 66 can be configured, for example, from an SRAM.
制御部10は、同期加算部として機能し、電流測定部20から送られる電圧信号Vbのデータに対して、例えばA/D変換器21によるA/D変換の量子誤差などを除去するために、同期加算を行う。より具体的には、同期加算部は、1周期前までのM系列信号の同期加算データと今回のA/D変換後のデータとを同期加算し、メモリ66に格納する。すなわち、メモリ66には、同期加算を行った後の1周期分のM系列信号が格納されることになる。その後、メモリ66に格納した1周期分のM系列信号に対し、次のA/D変換後のデータを同様に同期加算し、メモリ66に上書きする。この様な同期加算処理を、一定回数(N回)繰り返す。 The control unit 10 functions as a synchronous addition unit, and performs synchronous addition on the data of the voltage signal Vb sent from the current measurement unit 20 in order to remove, for example, quantum errors of A/D conversion by the A/D converter 21. More specifically, the synchronous addition unit synchronously adds the synchronously added data of the M-sequence signal up to one cycle before and the current A/D converted data, and stores the result in the memory 66. That is, the memory 66 stores one cycle of the M-sequence signal after the synchronous addition. Thereafter, the next A/D converted data is similarly synchronously added to the one cycle of the M-sequence signal stored in the memory 66, and the data is overwritten in the memory 66. This type of synchronous addition process is repeated a fixed number of times (N times).
また、A/D変換したデータをそのままメモリ66に蓄積し、後から同期加算処理を行う構成としてもよい。但し、この場合、蓄積された膨大なデータを同期加算処理する時間が必要になることや、データを蓄積するメモリのメモリ容量の制約で、充分な同期加算回数が得られないことがある。 Alternatively, the A/D converted data may be stored directly in memory 66, and the synchronous addition process may be performed later. In this case, however, it may take time to perform the synchronous addition process on the huge amount of stored data, and a sufficient number of synchronous additions may not be possible due to limitations on the memory capacity of the memory that stores the data.
なお、メモリ66のi番目のデータをd(i)、同期加算値をD(n)(n=0~1021)とすると、D(n)=Σdv(2*511*m+n)となる。ここで和の記号Σはm=0~31まで和をとるものとする。 If the i-th data in memory 66 is d(i) and the synchronous addition value is D(n) (n = 0 to 1021), then D(n) = Σdv(2*511*m+n). Here, the sum symbol Σ is used to sum up m = 0 to 31.
また、同期加算の繰り返し回数は、補助記憶部14に予め保存されている。また、操作者が入力部63を通じて同期加算の繰り返し回数を設定するように構成してもよい。 The number of repetitions of the synchronous addition is stored in advance in the auxiliary storage unit 14. The number of repetitions of the synchronous addition may also be configured so that the operator sets the number of repetitions of the synchronous addition through the input unit 63.
このように、信号出力部30と電流測定部20とにより、電流Ibに対応するデジタル電圧信号Vbが電気インピーダンス算出部120に入力される。一方、デジタル電圧信号Vpは、電圧測定部40から電気インピーダンス算出部120に対して入力される。 In this way, the digital voltage signal Vb corresponding to the current Ib is input to the electrical impedance calculation unit 120 by the signal output unit 30 and the current measurement unit 20. On the other hand, the digital voltage signal Vp is input to the electrical impedance calculation unit 120 from the voltage measurement unit 40.
<電圧測定部40>
電圧測定部40は、信号出力部30によってマルチ周波数電流が被験者の身体Eに投入されたときにおける被験者の身体Eの所定の部位間に生じる電圧を測定する。電圧測定部40は、電圧検出部44、差動増幅器43、BPF42、およびA/D変換器41を有する。
<Voltage measuring unit 40>
The voltage measurement unit 40 measures a voltage generated between predetermined parts of the subject's body E when a multi-frequency current is applied to the subject's body E by the signal output unit 30. The voltage measurement unit 40 has a voltage detection unit 44, a differential amplifier 43, a BPF 42, and an A/D converter 41.
電圧検出部44は、表面電極Hpと表面電極Lpの間の電圧に関する電圧信号を検出する。差動増幅器43は、電圧信号増幅部として機能し、電圧検出部44により検出された電圧信号をゲインGdにより電気インピーダンス測定に使用する大きさの電圧Vpに増幅して出力する。差動増幅器43は、制御部10の指示に応じてゲインGdを変更可能に構成されている。差動増幅器43は、電圧VpをBPF42に対して出力する。 The voltage detection unit 44 detects a voltage signal related to the voltage between the surface electrode Hp and the surface electrode Lp. The differential amplifier 43 functions as a voltage signal amplifier, and amplifies the voltage signal detected by the voltage detection unit 44 by a gain Gd to a voltage Vp of a magnitude used for electrical impedance measurement, and outputs the amplified voltage signal. The differential amplifier 43 is configured to be able to change the gain Gd in response to an instruction from the control unit 10. The differential amplifier 43 outputs the voltage Vp to the BPF 42.
BPF42は、入力された電圧信号Vpから所定の帯域の信号をカットしてA/D変換器41に出力する。なお、BPF42の通過帯域は、身体組成計測装置1の仕様に応じて適宜選択することができる。BPF42の通過帯域は、例えば、約1kHz~800kHzに設定することができる。 The BPF 42 cuts a signal of a predetermined band from the input voltage signal Vp and outputs it to the A/D converter 41. The pass band of the BPF 42 can be appropriately selected according to the specifications of the body composition measuring device 1. The pass band of the BPF 42 can be set to, for example, approximately 1 kHz to 800 kHz.
A/D変換器41は、制御部10からのデジタル変換指示に従って、アナログの電圧Vpをデジタルの電圧信号Vpに変換する。デジタルの電圧信号Vpは、電圧データとしてM 系列信号の1周期前までの同期加算データと同期加算される形で、メモリ66に格納される。なお、電圧データに対する同期加算は、電流より変換して得られた電圧信号Vbに対するものと同じであるので、詳細な説明を省略する。 The A/D converter 41 converts the analog voltage Vp into a digital voltage signal Vp according to a digital conversion command from the control unit 10. The digital voltage signal Vp is stored in the memory 66 as voltage data, synchronously added with the synchronous addition data up to one period before the M-sequence signal. Note that the synchronous addition of the voltage data is the same as that for the voltage signal Vb obtained by conversion from the current, so a detailed explanation is omitted.
電気インピーダンス算出部120は、電気インピーダンス法に基づき、入力されたデジタル電圧信号Vb、Vpに基づき被験者の身体Eの電気インピーダンスを算出する。より具体的には、電気インピーダンス算出部120は、メモリ66に格納された、同期加算処理を規定回数繰り返した後の、電圧信号Vb、Vpに基づくデータを用いて、被験者の身体Eの電気インピーダンスを算出する。この際、電気インピーダンス算出部120は、測定信号がM系列信号のように多くの周波数成分を含んだものである場合は、まず時間の関数である電圧Vb、Vpに対してフーリエ変換処理を行う。これにより、周波数の関数であるVp(f)、Vb(f)が得られる。なお、測定信号が、周波数が随時変化する信号である場合は、周波数の関数としてVp(f)、Vb(f)が直接測定されるのでこの処理は不要である。続いて、電圧Vp(f)、Vb(f)に対して、平均化が行われた後、周波数ごとの電気インピーダンスZ(f)=Vp(f)/Vb(f)が算出される。 The electrical impedance calculation unit 120 calculates the electrical impedance of the subject's body E based on the input digital voltage signals Vb and Vp based on the electrical impedance method. More specifically, the electrical impedance calculation unit 120 calculates the electrical impedance of the subject's body E using data based on the voltage signals Vb and Vp after the synchronous addition process has been repeated a specified number of times and stored in the memory 66. At this time, if the measurement signal contains many frequency components such as an M-series signal, the electrical impedance calculation unit 120 first performs a Fourier transform process on the voltages Vb and Vp, which are functions of time. This results in Vp(f) and Vb(f), which are functions of frequency. Note that if the measurement signal is a signal whose frequency changes from time to time, this process is not necessary because Vp(f) and Vb(f) are directly measured as functions of frequency. Next, the voltages Vp(f) and Vb(f) are averaged, and then the electrical impedance Z(f) for each frequency is calculated.
電気インピーダンス算出部120は、入力されたデジタル電圧信号Vb、Vp、および算出した電気インピーダンスをRAM13に保存するとともに、インピーダンス軌跡算出部110、判断部130、および身体組成計測部150に対して出力する。以下、電圧信号Vb、Vpを測定データともいう。電気インピーダンス法の原理については後述する。 The electrical impedance calculation unit 120 stores the input digital voltage signals Vb, Vp and the calculated electrical impedance in the RAM 13, and outputs them to the impedance trajectory calculation unit 110, the judgment unit 130, and the body composition measurement unit 150. Hereinafter, the voltage signals Vb, Vp are also referred to as measurement data. The principle of the electrical impedance method will be described later.
インピーダンス軌跡算出部110は、電気インピーダンス算出部120から入力された各周波数における電気インピーダンスからインピーダンス軌跡の中心座標および半径を算出する。また、インピーダンス軌跡算出部110は、プローブ電流の周波数が∞であるときのレジスタンスR∞と、プローブ電流の周波数が0であるときのレジスタンスR0と、R∞/R0と、臨界周波数fcとをさらに算出する。インピーダンス軌跡算出部110は、インピーダンス軌跡、R∞、R0およびR∞/R0と、臨界周波数fcと、を判断部130、身体組成計測部150、および異常性判定部160に対して出力する。 The impedance locus calculation unit 110 calculates the center coordinates and radius of the impedance locus from the electrical impedance at each frequency input from the electrical impedance calculation unit 120. The impedance locus calculation unit 110 also calculates the resistance R∞ when the frequency of the probe current is ∞, the resistance R0 when the frequency of the probe current is 0, R∞/R0, and the critical frequency fc. The impedance locus calculation unit 110 outputs the impedance locus, R∞, R0, R∞/R0, and the critical frequency fc to the judgment unit 130, the body composition measurement unit 150, and the abnormality judgment unit 160.
なお、インピーダンス軌跡算出部110は、最小二乗法を用いてインピーダンス軌跡を算出する。レジスタンスR∞およびR0は、算出されたインピーダンス軌跡とリアクタンスX=0との交点を求めることにより算出することができる。また、臨界周波数fcは、インピーダンス軌跡のうち、リアクタンスが最も小さくなる点の左右両側に位置する電気インピーダンス測定値に対応する周波数から算出することができる。 The impedance locus calculation unit 110 calculates the impedance locus using the least squares method. The resistances R∞ and R0 can be calculated by determining the intersection of the calculated impedance locus and the reactance X=0. The critical frequency fc can be calculated from the frequency corresponding to the electrical impedance measurement values located on both the left and right sides of the point on the impedance locus where the reactance is smallest.
図4は、インピーダンス軌跡の一例を示すグラフである。図4に示すグラフの横軸はレジスタンスRであり、縦軸はリアクタンスXである。また、黒丸(「●」)または白抜きの丸(「〇」)は各周波数の電気インピーダンス測定の測定ポイント(測定値)である。同図において、黒丸は臨界周波数fcよりも高い周波数(「高周波」ともいう)の測定ポイントであり、白抜きの丸は臨界周波数fcよりも低い周波数(「低周波」ともいう)の測定ポイントである。図4に示す例では、350KHzのドットが最も周波数の高い電流を印加した際に測定された測定値であり、2.5KHzのドットが最も周波数の低い電流を印加した際に測定された測定値である。 Figure 4 is a graph showing an example of an impedance locus. The horizontal axis of the graph shown in Figure 4 is resistance R, and the vertical axis is reactance X. In addition, black circles ("●") or white circles ("◯") are measurement points (measurement values) of electrical impedance measurement at each frequency. In the figure, black circles are measurement points of frequencies higher than the critical frequency fc (also called "high frequency"), and white circles are measurement points of frequencies lower than the critical frequency fc (also called "low frequency"). In the example shown in Figure 4, the dots at 350 KHz are measurement values measured when the highest frequency current was applied, and the dots at 2.5 KHz are measurement values measured when the lowest frequency current was applied.
インピーダンス軌跡は、各周波数の電気インピーダンス測定値にフィットするように、算出された曲線である。通常、インピーダンス軌跡は、ほぼCole-Coleの円弧となる。 The impedance locus is a curve calculated to fit the electrical impedance measurements at each frequency. Typically, the impedance locus is approximately a Cole-Cole arc.
周波数が非常に低い場合、および非常に高い場合には、リアクタンスXは実質的に0となり、電気インピーダンスZは、レジスタンスRと実質的に等しくなる。このため、インピーダンス軌跡とX=0との交点のうち、レジスタンスの大きい方が、周波数が0のときのレジスタンスR0となり、レジスタンスの小さい方が、周波数が∞のときのレジスタンスR∞となる。R0は、細胞外液量を反映しているとされ、R∞は、体水分量を反映しているとされる。 When the frequency is very low and very high, the reactance X is essentially 0, and the electrical impedance Z is essentially equal to the resistance R. Therefore, among the intersections of the impedance locus and X=0, the one with the greater resistance is the resistance R0 when the frequency is 0, and the one with the smaller resistance is the resistance R∞ when the frequency is ∞. R0 is said to reflect the extracellular fluid volume, and R∞ is said to reflect the amount of water in the body.
判断部130は、各周波数における電気インピーダンス測定値のインピーダンス軌跡に対する分布、およびインピーダンス軌跡の半径の大きさの少なくとも一方に基づいて電気インピーダンス測定における異常の有無を判断する。 The judgment unit 130 judges whether or not there is an abnormality in the electrical impedance measurement based on at least one of the distribution of the electrical impedance measurements at each frequency on the impedance locus and the size of the radius of the impedance locus.
判断部130は、電気インピーダンス測定に異常がなかったと判断された際には、「異常なし」を示すOK信号を身体組成計測部150および報知部140に対して出力する。一方、判断部130は、電気インピーダンス測定に異常があったと判断された際には、「異常あり」を示すNG信号を身体組成計測部150および報知部140に対して出力する。 When the judgment unit 130 judges that there is no abnormality in the electrical impedance measurement, it outputs an OK signal indicating "no abnormality" to the body composition measurement unit 150 and the notification unit 140. On the other hand, when the judgment unit 130 judges that there is an abnormality in the electrical impedance measurement, it outputs an NG signal indicating "abnormality" to the body composition measurement unit 150 and the notification unit 140.
報知部140は、OK信号が入力された際には報知を行わず、NG信号が入力された際には、被験者や身体組成計測装置1の操作者に対して異常を報知する。異常の報知方法は特に限定されない。例えば、スピーカー64から異常報知音を出力する方法や、表示部65に電気インピーダンス測定に異常があった旨を表示させる方法、またはそれらを組み合わせた方法によって異常を報知してもよい。 The notification unit 140 does not issue a notification when an OK signal is input, and notifies the subject or the operator of the body composition measuring device 1 of an abnormality when an NG signal is input. The method of notifying the abnormality is not particularly limited. For example, the abnormality may be notified by a method of outputting an abnormality notification sound from the speaker 64, a method of displaying on the display unit 65 that an abnormality has occurred in the electrical impedance measurement, or a combination of these methods.
身体組成計測部150は、電気インピーダンス算出値、およびインピーダンス軌跡と、入力部63から入力された被験者に関する情報とに基づいて身体組成を算出・計測する。身体組成計測部150は、少なくともOK信号が入力された際に身体組成を計測する。あるいは、身体組成計測部150は、OK信号が入力されたときにのみ身体組成を計測するものであってもよいし、OK信号が入力された際およびNG信号が入力された際の両方に身体組成を計測するものであってもよい。なお、本実施形態では、OK信号が入力されたときにのみ身体組成が計測される場合を例に挙げて説明する。 The body composition measurement unit 150 calculates and measures the body composition based on the electrical impedance calculation value, the impedance trajectory, and information about the subject input from the input unit 63. The body composition measurement unit 150 measures the body composition at least when an OK signal is input. Alternatively, the body composition measurement unit 150 may measure the body composition only when an OK signal is input, or may measure the body composition both when an OK signal is input and when an NG signal is input. Note that in this embodiment, an example will be described in which the body composition is measured only when an OK signal is input.
身体組成計測部150は、体組成情報算出部として機能し、計測した身体組成を表示部65に出力する。表示部65は、計測された身体組成を表示する。判断部130より報知部140に対してNG信号が出力された場合は、電気インピーダンス測定に異常があったものとして、身体組成の計測が中止された旨が表示部65のディスプレイに表示される。 The body composition measurement unit 150 functions as a body composition information calculation unit and outputs the measured body composition to the display unit 65. The display unit 65 displays the measured body composition. If the judgment unit 130 outputs an NG signal to the notification unit 140, it is determined that there is an abnormality in the electrical impedance measurement, and a message is displayed on the display of the display unit 65 indicating that the body composition measurement has been stopped.
また、身体組成計測部150は、記録部62に対しても計測した身体組成を出力する。記録部62は、計測された身体組成を記録する。 The body composition measurement unit 150 also outputs the measured body composition to the recording unit 62. The recording unit 62 records the measured body composition.
なお、身体組成の具体的計測方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができる。例えば、体水分量は、回帰分析により計測することができる。具体的には、人体の導体部分、すなわち体水分部分を長さL、断面積Sの円柱と仮定する。その場合、人体の導体部分の抵抗は長さLに比例し、断面積Sに反比例する。よって、R=ρL/Sとなり、変形するとS=ρL/Rとなる。これを体積V=LSに代入すると人体の導体部分の体積VはρL2/Rと計測される。従って、体水分量(TBW)は、TBW=α+βL2/Rにより計測することができる。ここで、αとβとは統計的に求められる定数である。また、身長などの人体特徴データを上記式に加算することにより、計測される体水分量の精度を向上させることができる。具体的には、体水分量(TBW)は、TBW=α+βL2/R+γW+δAGEにより計測することで、より正確な体水分量の計測が可能となる。ここで、Wは体重であり、AGEは年齢である。なお、同様の手法により除脂肪重量(FFM)も計測することができる。 The method for measuring the body composition is not particularly limited, and any known method can be used. For example, the total body water content can be measured by regression analysis. Specifically, the conductor part of the human body, i.e., the water part of the body, is assumed to be a cylinder with a length L and a cross-sectional area S. In this case, the resistance of the conductor part of the human body is proportional to the length L and inversely proportional to the cross-sectional area S. Therefore, R=ρL/S, and when deformed, S=ρL/R. Substituting this into the volume V=LS, the volume V of the conductor part of the human body is measured as ρL 2 /R. Therefore, the total body water content (TBW) can be measured by TBW=α+βL 2 /R. Here, α and β are statistically determined constants. In addition, the accuracy of the measured total body water content can be improved by adding the human body characteristic data such as height to the above formula. Specifically, the total body water content (TBW) can be measured by TBW=α+βL 2 /R+γW+δAGE, which allows more accurate measurement of the total body water content. Here, W is body weight and AGE is age. Note that fat-free mass (FFM) can also be measured using a similar method.
異常性判定部160は、インピーダンス軌跡算出部110によって算出されたインピーダンス軌跡の異常性の指標である異常性指標を算出する。異常性指標の具体的な算出方法については後述する。異常性判定部160は、異常性指標が所定の規定値(第1閾値)を超える場合、インピーダンス軌跡は異常であると判定する一方で、異常性指標が規定値以下である場合、インピーダンス軌跡は異常ではないと判定する。規定値は、例えば0.004でありうる。 The abnormality determination unit 160 calculates an abnormality index, which is an index of abnormality of the impedance trajectory calculated by the impedance trajectory calculation unit 110. A specific method for calculating the abnormality index will be described later. If the abnormality index exceeds a predetermined specified value (first threshold value), the abnormality determination unit 160 determines that the impedance trajectory is abnormal, whereas if the abnormality index is equal to or less than the specified value, the abnormality determination unit 160 determines that the impedance trajectory is not abnormal. The specified value may be, for example, 0.004.
実効値算出部170は、電圧信号Vpの大きさに関する値(以下、「V-POWER」という)、および/または電流Ibに対応する電圧信号Vbの大きさ(すなわち、電流信号の大きさ)に関する値(以下、「I-POWER」という)を算出する。V-POWER、およびI-POWERは、例えば、各々電圧信号Vpの実効値Vpa、および電圧信号Vbの実効値Vbaでありうる。 The effective value calculation unit 170 calculates a value related to the magnitude of the voltage signal Vp (hereinafter referred to as "V-POWER") and/or a value related to the magnitude of the voltage signal Vb corresponding to the current Ib (i.e., the magnitude of the current signal) (hereinafter referred to as "I-POWER"). V-POWER and I-POWER can be, for example, the effective value Vpa of the voltage signal Vp and the effective value Vba of the voltage signal Vb, respectively.
例えば、実効値算出部170は、電圧測定部から入力した電圧信号Vpのデータで、同期加算処理を規定回数繰り返した後のデータを用い、これをデジタル信号処理することにより電圧信号VpのV-POWERを算出する。また、実効値算出部170は、電流測定部から入力した電圧信号Vbのデータで、同期加算処理を規定回数繰り返した後のデータを用い、これをデジタル信号処理することにより電圧信号VbのI-POWERを算出する。より具体的には、実効値算出部170は、交流信号の実効値の定義に基づき、サンプリングした全データについて二乗平均平方根(RMS:Root Mean Square)を求めることによりV-POWER、およびI-POWERを算出する。 For example, the effective value calculation unit 170 uses data of the voltage signal Vp input from the voltage measurement unit after synchronous addition processing has been repeated a specified number of times, and calculates the V-POWER of the voltage signal Vp by performing digital signal processing on the data. The effective value calculation unit 170 also uses data of the voltage signal Vb input from the current measurement unit after synchronous addition processing has been repeated a specified number of times, and performs digital signal processing on the data to calculate the I-POWER of the voltage signal Vb. More specifically, the effective value calculation unit 170 calculates V-POWER and I-POWER by finding the root mean square (RMS) of all sampled data based on the definition of the effective value of an AC signal.
一方、本実施形態では、出力バッファ32のコンデンサーを介して、被験者の身体Eには交流成分のみの電流Ibが印加されている。実効値は、直流成分が無い平均値が0の交流信号のデータに対して、標準偏差σと等しくなる。このため、実効値算出部170は、デジタル電圧信号Vp、Vbのデータの標準偏差σを算出することにより、各々V-POWER、およびI-POWERを算出する。 In contrast, in this embodiment, a current Ib consisting of only AC components is applied to the subject's body E via the capacitor of the output buffer 32. The effective value is equal to the standard deviation σ for AC signal data with no DC component and an average value of 0. Therefore, the effective value calculation unit 170 calculates V-POWER and I-POWER, respectively, by calculating the standard deviation σ of the data of the digital voltage signals Vp and Vb.
ここで、V-POWERは、回路の処理可能な範囲内において、できる限り大きい値であることが望ましい。例えば、V-POWERは、±3σの範囲にほぼすべてのデータが収まる範囲内において上限の閾値が設定されうる。A/D変換器41の分解能が8bitである場合、V-POWERは、好適には、20~40の値に設定され、より好ましくは30~40に設定されうる。 Here, it is desirable that V-POWER be as large as possible within the range that the circuit can process. For example, an upper threshold value for V-POWER can be set within a range in which almost all data falls within the range of ±3σ. If the resolution of the A/D converter 41 is 8 bits, V-POWER can be preferably set to a value between 20 and 40, and more preferably between 30 and 40.
出力バッファ32は、人体の電気抵抗値よりも十分大きな制限抵抗を有し、計測対象の被験者が他の被験者に変わった場合でも測定信号Iaが基本的に一定となるように、上記制限抵抗を介して、測定信号Iaを印加するように構成されている。A/D変換器21の分解能が8bitである場合、I-POWERは、好適には、20~40の値に設定され、より好ましくは30~40に設定されうる。 The output buffer 32 has a limiting resistor that is sufficiently larger than the electrical resistance of the human body, and is configured to apply the measurement signal Ia through the limiting resistor so that the measurement signal Ia is essentially constant even if the subject being measured is changed to another subject. When the resolution of the A/D converter 21 is 8 bits, I-POWER is preferably set to a value between 20 and 40, and more preferably between 30 and 40.
一方、I-POWERは、被験者の身体Eに取り付けられている表面電極の接触状態に応じて変化しうる。したがって、制御部10は、測定されたI-POWERに基づき、計測中の表面電極のいずれかが被験者の身体Eから剥がれたなどの異常を検知することができる。 On the other hand, I-POWER can change depending on the contact state of the surface electrodes attached to the subject's body E. Therefore, based on the measured I-POWER, the control unit 10 can detect abnormalities, such as one of the surface electrodes being measured becoming detached from the subject's body E.
計測条件決定部180は、V-POWER、I-POWER、および異常性指標、の少なくとも1つに基づいて、身体組成計測装置1の変更可能な計測条件を決定する。身体組成計測装置1において変更可能な計測条件は、例えば、差動増幅器43のゲインGd、I/V変換器23のGi、電気インピーダンス測定の周波数帯域Bw(または上限周波数)、電気インピーダンス軌跡を作成するためのデータポイント数Npなどでありうる。ただし、データポイント数Npは、周波数帯域Bwに応じて定められる。また、上限周波数は、周波数帯域Bwの上限の周波数である。計測条件を決定する方法および具体例については後述する。 The measurement condition determination unit 180 determines changeable measurement conditions of the body composition measuring device 1 based on at least one of V-POWER, I-POWER, and the abnormality index. Changeable measurement conditions in the body composition measuring device 1 can be, for example, the gain Gd of the differential amplifier 43, the Gi of the I/V converter 23, the frequency band Bw (or upper limit frequency) of the electrical impedance measurement, and the number of data points Np for creating the electrical impedance locus. However, the number of data points Np is determined according to the frequency band Bw. Also, the upper limit frequency is the upper limit frequency of the frequency band Bw. A method for determining the measurement conditions and specific examples will be described later.
本実施形態では、身体組成計測装置1は、第1の測定モード、第2の測定モード、および第3の測定モードのいずれかで動作可能に構成されている。モード制御部190は、第1の測定モード、第2の測定モード、および第3の測定モードのうちいずれかの測定モードにより計測を実施するかを制御する。 In this embodiment, the body composition measuring device 1 is configured to be operable in any one of a first measurement mode, a second measurement mode, and a third measurement mode. The mode control unit 190 controls whether the measurement is performed in any one of the first measurement mode, the second measurement mode, and the third measurement mode.
第1の測定モードは、電気インピーダンス測定部50によって、電流測定部20から入力された、マルチ周波数電流Ibを電圧に変換して得られた電圧信号Vbと、電圧測定部40から入力された電圧信号Vpのデータとに対して、それぞれ実施する同期加算処理の繰り返し回数が所定回数(例えば、1周期前のM系列信号の同期加算データと、次の1周期分のM系列信号との同期加算処理を合計128回×40回繰り返して実施する。128回の処理は、矩形波による疑似ノイズをキャンセルするために実施され、それを40回繰り返す処理では、回数を増やすほど非同期ノイズの除去率が高くなるために実施される)である測定モードである。以下、第1の測定モードを通常モードと呼ぶこともある。また、第2の測定モードは、第1の測定モードよりも繰り返し回数が少ない測定モードであり、第3の測定モードは、繰り返し回数が、第1の測定モードよりも多い測定モードである。例えば、第2の測定モードの繰り返し回数は、所定回数が128回×30回であり、第3の測定モードの繰り返し回数の合計回数は、128回×50回でありうる。第2の測定モードの繰り返し回数が、第1の測定モードの繰り返し回数に対して倍数で設定されてもよく、2/3倍や、1/2倍であってもよい。同様に、第3の測定モードの繰り返し回数が、第1の測定モードの繰り返し回数に対して倍数で設定されてもよく、3/2倍や、2倍であってもよい。128回×40回の繰り返し回数に対し、128回の方が増減してもよいし、40回の方が増減してもよい。 The first measurement mode is a measurement mode in which the number of repetitions of the synchronous addition process performed by the electrical impedance measurement unit 50 on the voltage signal Vb obtained by converting the multi-frequency current Ib input from the current measurement unit 20 into a voltage and the data of the voltage signal Vp input from the voltage measurement unit 40 is a predetermined number (for example, the synchronous addition process of the synchronous addition data of the M-series signal one cycle before and the M-series signal for one cycle after is repeated a total of 128 times x 40 times. The 128 times of the process are performed to cancel the pseudo noise caused by the square wave, and the process of repeating it 40 times is performed because the more times it is repeated, the higher the removal rate of the asynchronous noise becomes). Hereinafter, the first measurement mode may also be called the normal mode. The second measurement mode is a measurement mode in which the number of repetitions is smaller than that of the first measurement mode, and the third measurement mode is a measurement mode in which the number of repetitions is greater than that of the first measurement mode. For example, the predetermined number of repetitions of the second measurement mode may be 128 times x 30 times, and the total number of repetitions of the third measurement mode may be 128 times x 50 times. The number of repetitions of the second measurement mode may be set as a multiple of the number of repetitions of the first measurement mode, and may be 2/3 times or 1/2 times. Similarly, the number of repetitions of the third measurement mode may be set as a multiple of the number of repetitions of the first measurement mode, and may be 3/2 times or 2 times. With respect to the number of repetitions of 128 times x 40 times, the number of 128 times may be increased or decreased, or the number of 40 times may be increased or decreased.
例えば、モード制御部190は、被験者の身体組成に関する計測を、第2の測定モードから開始する。モード制御部190は、第2の測定モードによって計測を実施した際、異常性判定部160が第2の測定モードのインピーダンス軌跡が異常であると判定した場合、すなわち異常性指標が規定値を超える場合、第2の測定モードよりも同期加算処理の繰り返し回数を増やして再度計測を実施する。繰り返し回数の増分Δnは特に限定されるものではない(例えば、+1回、+5回など)。 For example, the mode control unit 190 starts the measurement of the subject's body composition in the second measurement mode. When the abnormality determination unit 160 determines that the impedance trajectory in the second measurement mode is abnormal when the measurement is performed in the second measurement mode, i.e., when the abnormality index exceeds a specified value, the mode control unit 190 increases the number of repetitions of the synchronous addition process compared to the second measurement mode and performs the measurement again. The increment Δn in the number of repetitions is not particularly limited (for example, +1 time, +5 times, etc.).
また、モード制御部190は、第1の測定モードによって計測を実施した際、異常性判定部160が前記第1の測定モードのインピーダンス軌跡が異常であると判定した場合、第3の測定モードで再度計測を実施しうる。より具体的には、モード制御部190は、第2の測定モードによる計測を最初に実施し、異常性判定部160が第2の測定モードのインピーダンス軌跡が異常であると判定した場合には、第1の測定モードによる計測に移行し、異常性判定部160が第1の測定モードのインピーダンス軌跡が異常であると判定した場合には、第3の測定モードによる計測に移行する。 Furthermore, when the abnormality determination unit 160 determines that the impedance locus in the first measurement mode is abnormal when the measurement is performed in the first measurement mode, the mode control unit 190 may perform measurement again in the third measurement mode. More specifically, the mode control unit 190 first performs measurement in the second measurement mode, and if the abnormality determination unit 160 determines that the impedance locus in the second measurement mode is abnormal, the mode control unit 190 transitions to measurement in the first measurement mode, and if the abnormality determination unit 160 determines that the impedance locus in the first measurement mode is abnormal, the mode control unit 190 transitions to measurement in the third measurement mode.
(身体組成計測装置1の制御方法)
以下、図5~図7Bを参照して、本実施形態における身体組成計測装置の制御方法について説明する。図5はメイン処理の処理手順を例示するフローチャートである。同図に示すフローチャートの処理は、CPU11が制御プログラムを実行することにより実現される。
(Control method of body composition measuring device 1)
A method for controlling the body composition measuring device according to the present embodiment will be described below with reference to Figures 5 to 7B. Figure 5 is a flow chart illustrating the processing procedure of the main processing. The processing of the flow chart shown in the figure is realized by the CPU 11 executing a control program.
[メイン処理]
上述したとおり、電気インピーダンスは、被験者の体格、体動、腕と脇との接触の有無などの要因により変化する可能性がある。このため、設定されている計測条件が被験者の電気インピーダンスの測定に適していない場合、身体組成計測の精度が十分に得られない可能性がある。例えば、計測時の被験者の体動が多い場合や、被験者が極端にむくんでいる場合、または被験者が極端に痩せている場合は、電気インピーダンスの測定が安定せず、インピーダンス軌跡において測定結果の飛び値が発生する可能性が高い。これは、被験者が極端にむくんでいる場合は、体内抵抗値が著しく低くなることがあり、被験者が極端に痩せている場合は、表面抵抗が高くなることがあるためである。
[Main processing]
As described above, the electrical impedance may vary depending on factors such as the subject's physique, body movement, and whether or not the arm is in contact with the armpit. Therefore, if the measurement conditions set are not suitable for measuring the subject's electrical impedance, the accuracy of the body composition measurement may not be sufficient. For example, if the subject moves a lot during measurement, if the subject is extremely swollen, or if the subject is extremely thin, the measurement of the electrical impedance may not be stable, and there is a high possibility that jumps in the measurement results may occur in the impedance trajectory. This is because if the subject is extremely swollen, the internal resistance may be significantly low, and if the subject is extremely thin, the surface resistance may be high.
そこで、本実施形態では、被験者の身体の組成を計測する本計測に先だって、本計測用の計測条件を決定するための予備的な計測(以下、「予備計測」という)を実施する。本願明細書では、予備計測とは、予備計測の後に行われる本計測用の計測条件を決定するために行われ、身体組成に関する情報の算出を直接的な目的としない計測のことをいう。また、本計測とは、予備計測によって決定された計測条件にしたがって実施され、身体組成に関する情報の算出を行う計測のことをいう。 Therefore, in this embodiment, a preliminary measurement (hereinafter referred to as a "preliminary measurement") is performed to determine the measurement conditions for the main measurement prior to the main measurement of the subject's body composition. In this specification, a preliminary measurement refers to a measurement that is performed to determine the measurement conditions for the main measurement that is performed after the preliminary measurement, and does not directly aim to calculate information about the body composition. Furthermore, a main measurement refers to a measurement that is performed according to the measurement conditions determined by the preliminary measurement, and calculates information about the body composition.
まず、制御部10は、予備計測用の計測条件を設定する(ステップS101)。制御部10は、各々の計測条件を予備計測用の初期値に設定する。例えば、差動増幅器43のゲインGdの初期値は、V-POWERが40程度(概ね最大値)になるように設定されうる。なお、差動増幅器43のゲインGdの初期値は、最大値からはじめてもよい。また、I/V変換器23のGiの初期値は、I-POWERが40程度(概ね最大値)になるように設定されうる。また、電気インピーダンス測定の周波数帯域Bwの初期値は、例えば、2.5kHz~350kHzに設定されうる。また、例えば、周波数帯域Bwを2.5kHzごとに測定するように、データポイント数Npを設定する。制御部10は、周波数帯域Bwが、例えば2.5kHz~350kHzである場合、データポイント数Npを350kHz/2.5kHz=140ポイントに設定する。 First, the control unit 10 sets the measurement conditions for the preliminary measurement (step S101). The control unit 10 sets each measurement condition to an initial value for the preliminary measurement. For example, the initial value of the gain Gd of the differential amplifier 43 can be set so that V-POWER is about 40 (approximately the maximum value). The initial value of the gain Gd of the differential amplifier 43 may start from the maximum value. The initial value of Gi of the I/V converter 23 can be set so that I-POWER is about 40 (approximately the maximum value). The initial value of the frequency band Bw for the electrical impedance measurement can be set, for example, to 2.5 kHz to 350 kHz. For example, the number of data points Np is set so that the frequency band Bw is measured every 2.5 kHz. When the frequency band Bw is, for example, 2.5 kHz to 350 kHz, the control unit 10 sets the number of data points Np to 350 kHz/2.5 kHz = 140 points.
次に、制御部10は、本計測における計測条件を決定するために予備計測を実施する(ステップS102)。本実施形態では、制御部10は、予備計測において、本計測よりも同期加算の繰り返し回数が少ない条件で実施する。そうすることで、予備計測にかかる時間が短縮される。加えて、予備計測では、I-POWERおよびV-POWERの算出までのステップを実施し、周波数毎の電気インピーダンスの算出やインピーダンス軌跡の算出、および身体組成の算出を行わずに、計測条件を決定し、予備計測にかかる時間をさらに短縮することもできる。なお、図6では、I-POWERおよびV-POWERの算出までのステップで予備計測を完了する場合について示した。 Next, the control unit 10 performs a preliminary measurement to determine the measurement conditions for the main measurement (step S102). In this embodiment, the control unit 10 performs the preliminary measurement under conditions that involve fewer repetitions of synchronous addition than the main measurement. This reduces the time required for the preliminary measurement. In addition, in the preliminary measurement, the steps up to the calculation of I-POWER and V-POWER are performed, and the measurement conditions are determined without calculating the electrical impedance for each frequency, calculating the impedance locus, or calculating the body composition, thereby further reducing the time required for the preliminary measurement. Note that FIG. 6 shows a case where the preliminary measurement is completed with the steps up to the calculation of I-POWER and V-POWER.
予備計測において、異常性指標が規定値以下(より低い方が望ましい)において、V-POWERが規定値(上限値)を超えない範囲で最大になる計測条件が選択される。また、異常性指標、V-POWER、およびI-POWERのうちのいずれかが不適切な場合は、計測条件が見直される。具体的な処理手順については後述する。 In the preliminary measurement, when the abnormality index is below a specified value (preferably lower), the measurement conditions are selected such that V-POWER is maximized without exceeding a specified value (upper limit). Also, if any of the abnormality index, V-POWER, or I-POWER is inappropriate, the measurement conditions are reviewed. The specific processing procedure will be described later.
次に、制御部10は、本計測を実施する(ステップS103)。この際、制御部10は、予備計測において決定された計測条件に計測条件を設定し、計測条件を固定した上で、身体組成計測の本計測を実施する。 Next, the control unit 10 performs the main measurement (step S103). At this time, the control unit 10 sets the measurement conditions to the measurement conditions determined in the preliminary measurement, fixes the measurement conditions, and then performs the main body composition measurement.
[予備計測処理]
図6は、図5のフローチャートにおける予備計測(S102)の処理の詳細を例示するサブルーチンフローチャートである。同図に示すサブルーチンフローチャートの処理は、CPU11が制御プログラムを実行することにより実現される。
[Preliminary measurement process]
Fig. 6 is a subroutine flowchart illustrating the details of the preliminary measurement (S102) process in the flowchart of Fig. 5. The process of the subroutine flowchart shown in Fig. 6 is realized by the CPU 11 executing a control program.
まず、電流投入部として機能する信号出力部30は、被験者にM系列を用いたプローブ電流を印加する(S201)、そして、電流検出部、電圧検出部は、被験者の身体Eの所定部位間の電圧、および流れる電流を検出する(ステップS202およびS203)。所定部位は、例えば、手足でありうる。 First, the signal output unit 30, which functions as a current input unit, applies a probe current using an M sequence to the subject (S201), and then the current detection unit and voltage detection unit detect the voltage between specific parts of the subject's body E and the current flowing (steps S202 and S203). The specific parts can be, for example, the hands and feet.
次に、電圧信号増幅部(差動増幅器43)は、検出された電圧を増幅する(ステップS205)。電圧信号増幅部は、ステップS203において検出された電圧信号を電気インピーダンス測定に適した大きさの電圧Vpに増幅する。 Next, the voltage signal amplifier (differential amplifier 43) amplifies the detected voltage (step S205). The voltage signal amplifier amplifies the voltage signal detected in step S203 to a voltage Vp that is suitable for measuring electrical impedance.
並行して、電流電圧変換部(I/V変換器23)は、検出された電流を電圧に変換する(ステップS204)。電流電圧変換部は、ステップS202によって検出された電流信号を電気インピーダンス測定に使用する電圧Vbに変換する。得られた電圧信号Vp、および電圧信号Vbは、各々BPF42、22によるフィルター処理を実施することにより、ノイズなどを含む所定の帯域の信号をカットされる(ステップS207、S206)。さらに、これらのデータに対しA/D変換を行い(ステップ209、S208)、M系列信号の1周期前までの同期加算データとA/D変換データとの同期加算を行うことで、電圧信号と電流信号の平均化処理を行い(ステップS211、S210)、S/N比を向上させる。その後、実効値算出部170により、平均化処理された電圧信号Vpを用いてV-POWERを、平均化処理された電圧信号Vbを用いてI-POWERをそれぞれ算出する(ステップS213およびS212)
なお、実際には、電流投入部、電圧信号増幅部、電流電圧変換部、および実効値算出部は、ハードウェア(電子回路)により実現されているため、上記ステップS201~S213の処理は、同時に行われる。すなわち、電流に関する信号処理と、電圧に対する信号処理は、並行して同時に実施される。
In parallel, the current-voltage converter (I/V converter 23) converts the detected current into a voltage (step S204). The current-voltage converter converts the current signal detected in step S202 into a voltage Vb used for measuring electrical impedance. The obtained voltage signal Vp and voltage signal Vb are filtered by the BPFs 42 and 22, respectively, to cut signals in a predetermined band including noise (steps S207 and S206). Furthermore, A/D conversion is performed on these data (steps S209 and S208), and synchronous addition is performed on the synchronously added data up to one period before the M-sequence signal and the A/D converted data, thereby averaging the voltage signal and the current signal (steps S211 and S210), thereby improving the S/N ratio. Thereafter, the effective value calculator 170 calculates V-POWER using the averaged voltage signal Vp and I-POWER using the averaged voltage signal Vb (steps S213 and S212).
In reality, the current input unit, voltage signal amplifier, current-voltage converter, and effective value calculator are implemented by hardware (electronic circuits), so the above steps S201 to S213 are performed simultaneously. That is, signal processing related to current and signal processing related to voltage are performed in parallel.
次に、計測条件決定部180は、測定された電圧および電流が適切であるか否かを判定する(ステップS214)。計測条件決定部180は、V-POWER、I-POWERに基づき、測定された電圧Vp、電流Ibが適切であるか否かを判定する。計測条件決定部180は、測定された電圧Vpおよび電流Ibが適切である場合(ステップS214:YES)、本計測における計測条件を決定し(ステップS215)、処理を終了する(リターン)。例えば、計測条件決定部180は、V-POWERおよびI-POWERが各々20~40の範囲であり、異常性指標が規定値以下である場合に、測定された電圧Vpおよび電流Ibは適切であると判定する。一方、計測条件決定部180は、V-POWERおよびI-POWERの少なくともいずれかが20~40の範囲外であるか、および/または異常性指標が規定値を超える場合に、測定された電圧Vpおよび電流Ibは適切ではないと判定する。 Next, the measurement condition determination unit 180 determines whether the measured voltage and current are appropriate (step S214). The measurement condition determination unit 180 determines whether the measured voltage Vp and current Ib are appropriate based on V-POWER and I-POWER. If the measured voltage Vp and current Ib are appropriate (step S214: YES), the measurement condition determination unit 180 determines the measurement conditions for this measurement (step S215) and ends the process (return). For example, if V-POWER and I-POWER are each in the range of 20 to 40 and the abnormality index is below a specified value, the measurement condition determination unit 180 determines that the measured voltage Vp and current Ib are appropriate. On the other hand, if at least one of V-POWER and I-POWER is outside the range of 20 to 40 and/or the abnormality index exceeds a specified value, the measurement condition determination unit 180 determines that the measured voltage Vp and current Ib are inappropriate.
一方、計測条件決定部180は、測定された電圧Vpおよび電流Ibが適切ではない場合(ステップS214:NO)、計測条件を変更する(ステップS216)。制御部10は、少なくともいずれかの計測条件を変更し、ステップS201の処理に戻る。制御部10は、計測条件の変更として、例えば、ゲインGd、および/またはゲインGiを一段階下げた値に設定する。 On the other hand, if the measured voltage Vp and current Ib are not appropriate (step S214: NO), the measurement condition determination unit 180 changes the measurement conditions (step S216). The control unit 10 changes at least one of the measurement conditions and returns to the processing of step S201. As a change in the measurement conditions, the control unit 10 sets, for example, the gain Gd and/or the gain Gi to a value that is one step lower.
[本計測処理]
図7Aは、図5のフローチャートにおける本計測(S103)の処理の詳細を例示するサブルーチンフローチャートであり、図7Bは、図7Aに続くサブルーチンフローチャートである。図7A、図7Bに示すサブルーチンフローチャートの処理は、CPU11が制御プログラムを実行することにより実現される。
[Main measurement process]
Fig. 7A is a subroutine flowchart illustrating the details of the process of main measurement (S103) in the flowchart of Fig. 5, and Fig. 7B is a subroutine flowchart subsequent to Fig. 7A. The processes of the subroutine flowcharts shown in Fig. 7A and Fig. 7B are realized by the CPU 11 executing a control program.
まず、制御部10は、予備計測により設定された計測条件を設定する(ステップS301)。また、モード制御部190は、被験者の身体組成に関する計測を、第2の測定モードから開始する。 First, the control unit 10 sets the measurement conditions set by the preliminary measurement (step S301). The mode control unit 190 also starts the measurement of the subject's body composition in the second measurement mode.
次に、ステップS302~S310において、電気インピーダンス測定部50は、被験者の身体の電気インピーダンス測定に用いる電流信号と電圧信号の処理を行う。制御部10は、ステップS302~S310を実施する。これらの処理は、予備計測処理における被験者の身体の電気インピーダンス測定に用いる電流信号と電圧信号の処理(ステップS201~S209)と同じであるので、詳細な説明を省略する。次いで、電圧信号Vp、および電圧信号Vbそれぞれに対し、M系列信号の1周期前までの同期加算データとA/D変換データとの同期加算を行う(ステップS312、S311)。この際、同期加算の繰り返し回数(平均化回数;N回)は、第2の測定モードで設定された回数(例えば、1周期前のM系列信号の同期加算データと、次の1周期分のM系列信号との同期加算処理を128回×30回実施する。この際、本明細書においては平均化回数;N=30と捉える)で実施される。その後、予備計測処理と同様にして、I-POWERおよびV-POWERを算出する(ステップS313、S314)。 Next, in steps S302 to S310, the electrical impedance measuring unit 50 processes the current signal and voltage signal used to measure the electrical impedance of the subject's body. The control unit 10 performs steps S302 to S310. These processes are the same as the processes (steps S201 to S209) of the current signal and voltage signal used to measure the electrical impedance of the subject's body in the preliminary measurement process, so detailed explanations will be omitted. Next, for each of the voltage signal Vp and the voltage signal Vb, synchronous addition is performed between the synchronous addition data up to one cycle before the M-series signal and the A/D conversion data (steps S312 and S311). At this time, the number of repetitions of the synchronous addition (averaging number; N times) is the number set in the second measurement mode (for example, the synchronous addition process between the synchronous addition data of the M-series signal one cycle before and the M-series signal for the next cycle is performed 128 times x 30 times. At this time, the averaging number; N = 30 is considered in this specification). Then, I-POWER and V-POWER are calculated in the same manner as in the preliminary measurement process (steps S313 and S314).
次に、電気インピーダンス測定部50は、被験者の身体Eの電気インピーダンスを算出する(ステップS317)。より具体的には、電気インピーダンス測定部50は、ステップS316、S315において時間の関数である電圧信号Vp、および電圧信号Vbそれぞれに対してフーリエ変換処理を行い、周波数の関数に変換する。そして、周波数の関数となったVp、およびVbに基づいて、周波数毎の電気インピーダンスに関する情報を算出し(ステップS317)、最小二乗法の演算手段によりカーブフィッティングを行うことで、インピーダンス軌跡を算出する(ステップS318)。 Next, the electrical impedance measuring unit 50 calculates the electrical impedance of the subject's body E (step S317). More specifically, the electrical impedance measuring unit 50 performs Fourier transform processing on the voltage signals Vp and Vb, which are functions of time in steps S316 and S315, respectively, to convert them into functions of frequency. Then, based on Vp and Vb, which are functions of frequency, the electrical impedance measuring unit 50 calculates information about the electrical impedance for each frequency (step S317), and performs curve fitting using a least squares calculation means to calculate the impedance locus (step S318).
次に、異常性判定部160は、異常性指標を算出する(ステップS319)。異常性判定部160は、ステップS318において算出されたインピーダンス軌跡に基づいて、異常性指標を算出する。本実施形態では、インピーダンス軌跡に対する各周波数におけるインピーダンス測定値のバラツキを異常性指標として算出する。すなわち、異常性指標が大きいほどバラツキが多く測定データのフィッティング精度が低く、異常性指標が小さいほどバラツキが少なく測定データのフィッティング精度が高いことを表す。 Next, the abnormality determination unit 160 calculates the abnormality index (step S319). The abnormality determination unit 160 calculates the abnormality index based on the impedance locus calculated in step S318. In this embodiment, the abnormality index is calculated as the variation in the impedance measurement value at each frequency for the impedance locus. In other words, the larger the abnormality index, the greater the variation and the lower the fitting accuracy of the measurement data, and the smaller the abnormality index, the less the variation and the higher the fitting accuracy of the measurement data.
より具体的には、異常性判定部160は、周波数(f)において測定された電気インピーダンスZ(f)とインピーダンス軌跡との間の所定方向における距離e(f)を算出する。距離e(f)は、例えば電気インピーダンスとインピーダンス軌跡との間の、インピーダンス軌跡の半径方向における距離であってもよく、横軸方向または縦軸方向における距離であってもよい。例えば、半径方向の場合、測定された電気インピーダンスZ(f)とインピーダンス軌跡との距離e0(f)は、電気インピーダンスZ(f)とインピーダンス軌跡の中心との距離d(f)と、半径rとを用いて、下記の数式(1)のように表せる。 More specifically, the anomaly determination unit 160 calculates the distance e(f) in a predetermined direction between the electrical impedance Z(f) measured at a frequency (f) and the impedance locus. The distance e(f) may be, for example, the distance in the radial direction of the impedance locus between the electrical impedance and the impedance locus, or the distance in the horizontal or vertical direction. For example, in the case of the radial direction, the distance e0(f) between the measured electrical impedance Z(f) and the impedance locus can be expressed as the following formula (1) using the distance d(f) between the electrical impedance Z(f) and the center of the impedance locus and the radius r.
e0(f)=d(f)-r …(1)
異常性判定部160は、算出された距離e0(f)の二乗和Σe0(f)2を異常性指標として算出する。
e0(f)=d(f)−r…(1)
The abnormality determination unit 160 calculates the sum of squares of the calculated distances e0(f), Σe0(f) 2 , as an abnormality index.
また、下記数式(2)に示すように、被験者の身体Eのサイズを考慮して、e0(f)をrで除算したものe0(f)/rの二乗和Σe1(f)2を異常性指標として算出することもできる。 In addition, as shown in the following formula (2), taking into account the size of the subject's body E, the sum of squares of e0(f)/r, which is e0(f) divided by r, can be calculated as the abnormality index.
Σe1(f)2=Σ{e0(f)/r}2 …(2)
インピーダンス軌跡の半径rは、被験者の体型、すなわち身体Eのサイズ(長さや断面積)により大きく異なる。このため、e0(f)の大きさは、被験者の身長などによって大きく異なることとなる。距離e0(f)を半径rで除することにより、被験者の身体Eのサイズに対する異常性指標の依存性を抑制できる。すなわち、上記式(1)を用いることで、被験者の身長が高い場合と低い場合とのどちらの場合においても正確に異常性指標を算出できる。
Σe1(f) 2 =Σ{e0(f)/r} 2 ...(2)
The radius r of the impedance locus varies greatly depending on the body type of the subject, that is, the size (length and cross-sectional area) of the body E. Therefore, the magnitude of e0(f) varies greatly depending on the height of the subject. By dividing e0(f) by the radius r, the dependency of the abnormality index on the size of the subject's body E can be suppressed. In other words, by using the above formula (1), the dependence of the abnormality index on the size of the subject's body E can be suppressed. In either case, the abnormality index can be calculated accurately.
また、下記数式(3)に示すように、e0(f)を半径rで除算する代わりに、e0(f)を被験者の身長hで除算したものe0(f)/hの二乗和Σe2(f)2を異常性指標として算出することもできる。 Furthermore, as shown in the following formula (3), instead of dividing e0(f) by the radius r, the sum of squares of e0(f)/h, which is obtained by dividing e0(f) by the subject's height h, can be calculated as the abnormality index. Σe2 (f)
Σe2(f)2=Σ{e0(f)/h}2 …(3)
このように、異常性判定部160は、例えば、Σe0(f)2、Σe1(f)2、またはΣe2(f)2を異常性指標として算出する。
Σe2(f) 2 =Σ{e0(f)/h} 2 ...(3)
In this manner, the abnormality determining unit 160 calculates, for example, Σe0(f) 2 , Σe1(f) 2 , or Σe2(f) 2 as the abnormality index.
次に、異常性判定部160は、算出された異常性指標が規定値以下であるか否かを判定する(ステップS320)。制御部10は、異常性指標が規定値以下である場合(ステップS320:YES)、電気インピーダンス測定における異常の有無を判断する(ステップS321)。電気インピーダンス測定の異常の有無を判定するための判断方法の詳細については後述する。電気インピーダンス測定に異常がない場合(ステップS321:YES)、身体組成計測部150は、被験者の身体組成を算出し、表示する(ステップS322)。身体組成計測部150は、ステップS317において算出された電気インピーダンスに関する情報、ステップS318において算出されたインピーダンス軌跡から求められる、プローブ電流の周波数が∞であるときのレジスタンスR∞と、プローブ電流の周波数が0であるときのレジスタンスR0、および被験者に関する情報(特に、性別、年齢、身長、体重)に基づいて身体組成に関する情報を算出する。身体組成計測部150は、計測結果を表示部65に送信し、表示部65は、ディスプレイに計測結果を表示する。また、記録部62は計測結果を保存する。 Next, the abnormality determination unit 160 determines whether the calculated abnormality index is equal to or less than a specified value (step S320). If the abnormality index is equal to or less than a specified value (step S320: YES), the control unit 10 determines whether there is an abnormality in the electrical impedance measurement (step S321). Details of the determination method for determining whether there is an abnormality in the electrical impedance measurement will be described later. If there is no abnormality in the electrical impedance measurement (step S321: YES), the body composition measurement unit 150 calculates and displays the body composition of the subject (step S322). The body composition measurement unit 150 calculates information about the body composition based on information about the electrical impedance calculated in step S317, the resistance R∞ when the frequency of the probe current is ∞ and the resistance R0 when the frequency of the probe current is 0, which are obtained from the impedance locus calculated in step S318, and information about the subject (particularly, gender, age, height, and weight). The body composition measurement unit 150 transmits the measurement results to the display unit 65, and the display unit 65 displays the measurement results on the display. Additionally, the recording unit 62 stores the measurement results.
一方、制御部10は、電気インピーダンス測定に異常がある場合(ステップS321:NO)、身体組成の計測を中止し、異常を報知し(ステップS323)、処理を終了する(リターン)。例えば、制御部10は、電気インピーダンス測定に異常がある旨の警告メッセージを表示部65に送信し、表示部65は上記警告メッセージをディスプレイに表示する。したがって、医療従事者などの操作者が被験者の身体Eの身体組成を誤認することを抑制できる。 On the other hand, if there is an abnormality in the electrical impedance measurement (step S321: NO), the control unit 10 stops the measurement of body composition, notifies the abnormality (step S323), and ends the process (return). For example, the control unit 10 sends a warning message to the display unit 65 indicating that there is an abnormality in the electrical impedance measurement, and the display unit 65 displays the warning message on the display. This prevents an operator such as a medical professional from misinterpreting the body composition of the subject's body E.
一方、制御部10は、異常性指標が規定値を超える場合(ステップS320:NO)、ステップS311、S312における平均化回数(同期加算における繰り返し回数)を増加させる(ステップS324)。例えば、制御部10は、平均化回数の合計回数を128回×N回から128回×(N+Δn)回に増加させる。あるいは、モード制御部190は、測定モードを第2の測定モードから第1の測定モードに切り替える。これにより、増分Δnが10回である場合、平均化回数の合計回数が128回×N回から128回×(N+10)回に増加する。また、モード制御部190は、第1の測定モードにおいて、異常性指標が規定値を超える場合、測定モードを第1の測定モードから第3の測定モードに切り替える。これにより、平均化回数の合計回数がさらに128回×10回増加する。異常性指標が規定値を超える場合、平均化回数の合計回数を増加させる代わりに、または平均化回数の合計回数を増加させるとともに、計測に異常がある旨を、表示部に表示したり、音や音声で知らせる等してユーザーに対して報知してもよい。 On the other hand, when the abnormality index exceeds the specified value (step S320: NO), the control unit 10 increases the number of averagings (the number of repetitions in synchronous addition) in steps S311 and S312 (step S324). For example, the control unit 10 increases the total number of averagings from 128 times × N times to 128 times × (N + Δn) times. Alternatively, the mode control unit 190 switches the measurement mode from the second measurement mode to the first measurement mode. As a result, when the increment Δn is 10 times, the total number of averagings increases from 128 times × N times to 128 times × (N + 10) times. Also, when the abnormality index exceeds the specified value in the first measurement mode, the mode control unit 190 switches the measurement mode from the first measurement mode to the third measurement mode. As a result, the total number of averagings increases by another 128 times × 10 times. If the abnormality index exceeds a specified value, instead of or in addition to increasing the total number of averaging attempts, the user may be notified that there is an abnormality in the measurement by displaying a message on the display unit or by sound or voice.
次に、制御部10は、平均化回数の合計回数が最大回数以上であるか否かを判定する(ステップS325)。最大回数は、例えば、128回×80回でありうるし、128回×120回であっても良い。制御部10は、平均化回数の合計回数が最大回数以上である場合(ステップS325:YES)、身体組成計測を中止し、異常を報知し(ステップS326)、処理を終了する(リターン)。制御部10は、測定データの精度が十分ではないと判断し、身体組成計測を中止する。また、制御部10は、十分な精度の測定データを得られない旨を操作者に報知する。あるいは、制御部10は、身体組成計測を中止せずに、計測結果を参考値として表示部65のディスプレイに表示するように制御してもよい。 Next, the control unit 10 determines whether the total number of averaging times is equal to or greater than the maximum number (step S325). The maximum number may be, for example, 128 times x 80 times, or may be 128 times x 120 times. If the total number of averaging times is equal to or greater than the maximum number (step S325: YES), the control unit 10 stops the body composition measurement, notifies the user of an abnormality (step S326), and ends the process (return). The control unit 10 determines that the accuracy of the measurement data is insufficient, and stops the body composition measurement. The control unit 10 also notifies the operator that measurement data of sufficient accuracy cannot be obtained. Alternatively, the control unit 10 may control the display unit 65 to display the measurement results as reference values without stopping the body composition measurement.
一方、制御部10は、平均化回数の合計回数が最大回数よりも小さい場合(ステップS325:NO)、再度、電気インピーダンス測定の処理(ステップS302~S319)に移行する。このように、制御部10は、平均化回数の合計回数が最大回数を超えない範囲において、平均化回数の合計回数を段階的に増加させて電気インピーダンス測定を行うことにより、インピーダンス測定値のバラツキを規定範囲に収めつつ、平均化回数の合計回数を最小限とどめることができる。 On the other hand, if the total number of averaging times is less than the maximum number (step S325: NO), the control unit 10 transitions to the electrical impedance measurement process (steps S302 to S319) again. In this way, the control unit 10 performs electrical impedance measurement by gradually increasing the total number of averaging times within a range in which the total number of averaging times does not exceed the maximum number, thereby minimizing the total number of averaging times while keeping the variation in the impedance measurement values within a specified range.
[電気インピーダンス測定の異常の有無を判断する処理(ステップS321)]
図8は、電気インピーダンス測定の異常の有無を判断する処理を例示するサブルーチンフローチャートである。同図に示すサブルーチンフローチャートの処理は、CPU11が制御プログラムを実行することにより実現される。
[Process for determining the presence or absence of an abnormality in electrical impedance measurement (step S321)]
8 is a subroutine flowchart illustrating a process for determining whether or not there is an abnormality in the electrical impedance measurement. The process of the subroutine flowchart shown in the figure is realized by the CPU 11 executing a control program.
以下のステップS401においては、臨界周波数fcを指標とし、インピーダンス軌跡に対する各周波数におけるインピーダンス測定値の分布の偏りを評価することにより電気インピーダンス測定に異常がなかったか否かが判断される。ステップS402においては、R∞/R0を指標とし、インピーダンス軌跡の大きさが正常範囲以内であるか否かに基づいて、電気インピーダンス測定に異常がなかったか否かが判断される。なお、ステップS401およびS402はどのような順番で判断されてもよい。以下では、ステップS401、S402の順番で実行される場合について例示して説明する。 In the following step S401, the critical frequency fc is used as an index to evaluate the bias in the distribution of impedance measurement values at each frequency relative to the impedance locus to determine whether there is an abnormality in the electrical impedance measurement. In step S402, R∞/R0 is used as an index to determine whether there is an abnormality in the electrical impedance measurement based on whether the magnitude of the impedance locus is within the normal range. Note that steps S401 and S402 may be determined in any order. The following describes an example in which steps S401 and S402 are performed in that order.
判断部130は、臨界周波数fcに異常があるか否かを判断する(ステップS401)。本ステップでは、臨界周波数fcを指標とし、インピーダンス軌跡に対する各周波数におけるインピーダンス測定値の分布の偏りを評価することにより臨界周波数fcに異常があるか否かが判断される。 The judgment unit 130 judges whether or not there is an abnormality in the critical frequency fc (step S401). In this step, the critical frequency fc is used as an index to evaluate the bias in the distribution of impedance measurement values at each frequency on the impedance locus to judge whether or not there is an abnormality in the critical frequency fc.
判断部130は、インピーダンス軌跡算出部110によって算出された臨界周波数fcがあらかじめ定められた範囲内であるか否かを判断する。判断部130は、臨界周波数fcがあらかじめ定められた範囲内にある場合、臨界周波数fcに異常はないと判断(ステップS401:YES)し、ステップS402に進む。一方、判断部130は、臨界周波数fcがあらかじめ定められた範囲外である場合、臨界周波数fcに異常があると判断する(ステップS401:NO)。したがって、判断部130は、電気インピーダンス測定に異常があると判断し(ステップS404)、処理を終了する(リターン)。 The judgment unit 130 judges whether the critical frequency fc calculated by the impedance locus calculation unit 110 is within a predetermined range. If the critical frequency fc is within the predetermined range, the judgment unit 130 judges that there is no abnormality in the critical frequency fc (step S401: YES) and proceeds to step S402. On the other hand, if the critical frequency fc is outside the predetermined range, the judgment unit 130 judges that there is an abnormality in the critical frequency fc (step S401: NO). Therefore, the judgment unit 130 judges that there is an abnormality in the electrical impedance measurement (step S404) and ends the process (return).
通常、健常者であれば臨界周波数fcは50kHz前後である。ただし、臨界周波数fcには個人差がある。このため、臨界周波数fcの下限は5~20kHz程度、上限は90~150kHzであることが好ましい。すなわち、ステップS401において、臨界周波数fcの許容範囲として5~150kHz程度であり、更に好ましくは10~100kHz程度の範囲が定められることが好ましい。 Normally, for a healthy person, the critical frequency fc is around 50 kHz. However, there are individual differences in the critical frequency fc. For this reason, it is preferable that the lower limit of the critical frequency fc is about 5 to 20 kHz, and the upper limit is 90 to 150 kHz. In other words, in step S401, the allowable range of the critical frequency fc is set to about 5 to 150 kHz, and more preferably to about 10 to 100 kHz.
判断部130は、臨界周波数fcに異常がないと判断された場合(ステップS401:YES)、R∞/R0に異常があるか否かを判断する(ステップS402)。本ステップでは、R∞/R0を指標とし、インピーダンス軌跡の大きさが正常範囲以内であるか否かに基づいて電気インピーダンス測定に異常があるか否かが判断される。判断部130は、R∞/R0があらかじめ定められた範囲内にあるか否かを判断する。判断部130は、R∞/R0があらかじめ定められた範囲内にある場合は、値R∞/R0に異常なかったと判断し(ステップS402:YES)、ステップS403に進み、電気インピーダンス測定に異常はないと判断する。 When it is determined that there is no abnormality in the critical frequency fc (step S401: YES), the determination unit 130 determines whether there is an abnormality in R∞/R0 (step S402). In this step, using R∞/R0 as an index, it is determined whether there is an abnormality in the electrical impedance measurement based on whether the magnitude of the impedance locus is within a normal range. The determination unit 130 determines whether R∞/R0 is within a predetermined range. When R∞/R0 is within the predetermined range, the determination unit 130 determines that there is no abnormality in the value R∞/R0 (step S402: YES) and proceeds to step S403, where it determines that there is no abnormality in the electrical impedance measurement.
一方、判断部130は、値R∞/R0があらかじめ定められた範囲外であるときは、R∞/R0に異常があったと判断する(ステップS402:NO)。したがって、判断部130は、電気インピーダンス測定に異常があると判断し(ステップS404)、処理を終了する(リターン)。 On the other hand, when the value R∞/R0 is outside the predetermined range, the judgment unit 130 judges that there is an abnormality in R∞/R0 (step S402: NO). Therefore, the judgment unit 130 judges that there is an abnormality in the electrical impedance measurement (step S404) and ends the process (return).
通常、健常者の場合、R∞/R0の値は、0.6~0.8(60%~80%)程度となる。このため、ステップS403において、R∞/R0の許容範囲を、0.85~0.9程度以下(0%~90%程度)に設定することができる。 Normally, for a healthy individual, the value of R∞/R0 is approximately 0.6 to 0.8 (60% to 80%). For this reason, in step S403, the allowable range of R∞/R0 can be set to approximately 0.85 to 0.9 or less (approximately 0% to 90%).
なお、本実施形態では、ステップS402において、R∞/R0の値についてのみ判断する例についてのみ説明したが、R∞/R0の値とともに、R∞およびR0の各々の値についても適切な範囲内にあるか否かを判断するように構成してもよい。すなわち、R∞やR0が異常に大きくなったり異常に小さくなったりした場合にも電気インピーダンスの測定に異常があったものと判断するように構成してもよい。例えば、R∞およびR0がそれぞれ>0Ωであることを判断指標としてもよい。また、R∞およびR0がそれぞれ、100~1000Ωの範囲内であることを判断指標としてもよい。 In this embodiment, only the example of determining only the value of R∞/R0 in step S402 has been described, but it may be configured to determine whether or not each of the values of R∞ and R0 is within an appropriate range, in addition to the value of R∞/R0. In other words, it may be configured to determine that there is an abnormality in the measurement of electrical impedance when R∞ or R0 becomes abnormally large or abnormally small. For example, the determination index may be that R∞ and R0 are both >0Ω. Also, the determination index may be that R∞ and R0 are each within the range of 100 to 1000Ω.
なお、本実施形態、および図6や図7Aにおいて、予備計測ではI-POWERおよびV-POWERを指標として計測条件を決定し、本計測では異常性指標と電気インピーダンス測定における異常の有無判断から計測結果の表示、または計測時の異常の報知を行う構成としたが、これに限らない。すなわち、予備計測において、I-POWERおよびV-POWERに加え、本計測と同様に、異常性指標や電気インピーダンス測定における異常の有無判断を加えて計測条件を決定してもよい。また、本計測においても、I-POWERおよびV-POWERを判断指標に加えることや、I-POWER、V-POWER、異常性指標、および電気インピーダンス測定における異常の有無判断の、いずれか1つ以上の組合せで判定を実施しても良い。さらに、電気インピーダンス測定における異常の有無判断においても、臨界周波数fc、R∞/R0、および、R∞およびR0の各々の値、のいずれか1つ以上の組合せで判定を実施しても良い。 In this embodiment and in FIG. 6 and FIG. 7A, the measurement conditions are determined using I-POWER and V-POWER as indices in the preliminary measurement, and the measurement results are displayed or abnormalities during measurement are notified based on the abnormality index and the judgment of the presence or absence of an abnormality in the electrical impedance measurement in the main measurement, but this is not limited to the configuration. That is, in the preliminary measurement, in addition to I-POWER and V-POWER, the measurement conditions may be determined by adding the abnormality index and the judgment of the presence or absence of an abnormality in the electrical impedance measurement, as in the main measurement. Also, in the main measurement, I-POWER and V-POWER may be added to the judgment index, or the judgment may be made based on any one or more combinations of I-POWER, V-POWER, the abnormality index, and the judgment of the presence or absence of an abnormality in the electrical impedance measurement. Furthermore, the judgment of the presence or absence of an abnormality in the electrical impedance measurement may also be made based on any one or more combinations of the critical frequency fc, R∞/R0, and the respective values of R∞ and R0.
[電気インピーダンス法による測定原理]
図9は生体内における細胞における電流(電流信号)の周波に応じた流れを例示する模式図であり、図10は図9に示す生体の概略的な電気等価回路図である。
[Measurement principle using electrical impedance method]
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the flow of current (current signal) in cells in a living organism according to the frequency, and FIG. 10 is a schematic electrical equivalent circuit diagram of the living organism shown in FIG.
生体電気インピーダンス法は、生体電気インピーダンスから被験者の体水分分布や、体脂肪率、体脂肪量などといった身体組成を計測(推計)する方法である。生体電気インピーダンスは、生体中のイオンによって運送される電流に対する生体のレジスタンスと、細胞膜、組織界面、あるいは非イオン化組織によって作り出される様々な種類の分極プロセスと関連したリアクタンスとにより構成される。 Bioelectrical impedance analysis is a method for measuring (or estimating) a subject's body composition, such as the distribution of body water, body fat percentage, and body fat mass, from bioelectrical impedance. Bioelectrical impedance is composed of the resistance of the body to the electric current carried by ions in the body, and reactances associated with various types of polarization processes produced by cell membranes, tissue interfaces, and non-ionized tissues.
リアクタンスの逆数であるキャパシタンスは、主として電流に時間的遅れをもたらし、位相のずれ(フェーズシフト)を作り出す。このフェーズシフトは、レジスタンスに対するリアクタンスの比率の逆正接角(アークタンジェント)である電気位相角として幾何学的に定量することができる。なお、生体電気インピーダンスZの大きさは、レジスタンスをRとし、リアクタンスをXとすると、Z2=R2+X2によって定義される。 Capacitance, which is the inverse of reactance, mainly causes a time delay in the current, creating a phase shift. This phase shift can be geometrically quantified as the electrical phase angle, which is the arc tangent of the ratio of reactance to resistance. The magnitude of bioelectrical impedance Z is defined as Z2 = R2 + X2 , where R is resistance and X is reactance.
生体電気インピーダンスZ、レジスタンスR、リアクタンスXおよび電気位相角Φは周波数依存性を有する。図9に示すように、電流の周波数が非常に低い場合は、細胞膜と組織界面の生体電気インピーダンスZは非常に高くなる。このため、電流は細胞膜や組織界面を通じて流れず、細胞外液を通じてのみ流れる。従って、測定される生体電気インピーダンスZは、レジスタンスRと実質的に等しくなる。 Bioelectrical impedance Z, resistance R, reactance X, and electrical phase angle Φ are frequency dependent. As shown in FIG. 9, when the frequency of the current is very low, the bioelectrical impedance Z at the cell membrane and tissue interface becomes very high. Therefore, the current does not flow through the cell membrane or tissue interface, but only through the extracellular fluid. Therefore, the measured bioelectrical impedance Z is substantially equal to the resistance R.
電流の周波数が増加するにつれて、電流(低周波成分)は細胞膜や組織界面を通じて流れるようになる。このため、リアクタンスXが高くなると共に、位相角Φが広がる。ただし、電流の周波数が、臨界周波数fcを超えると、細胞膜および組織界面の容量性性能が失われる。このため、電流(高周波成分)の周波数が臨界周波数fcを超えてさらに大きくなると、リアクタンスXは減少する。電流の周波数が非常に高くなると、生体電気インピーダンスZは、再びレジスタンスRと実質的に等しくなる。なお、「臨界周波数」とは、リアクタンスが最大となるときの周波数をいう。 As the frequency of the current increases, the current (low frequency components) flows through cell membranes and tissue interfaces. This causes the reactance X to increase and the phase angle Φ to widen. However, when the frequency of the current exceeds the critical frequency fc, the capacitive performance of the cell membranes and tissue interfaces is lost. Therefore, when the frequency of the current (high frequency components) exceeds the critical frequency fc and becomes even higher, the reactance X decreases. When the frequency of the current becomes very high, the bioelectrical impedance Z becomes substantially equal to the resistance R again. Note that the "critical frequency" refers to the frequency at which the reactance is maximum.
図10に示すように、人体の等価回路は、細胞膜容量Cmkおよび細胞内液抵抗Rikが直列に接続された回路と、細胞外液抵抗Reとの並列回路により構成されている。 As shown in Figure 10, the equivalent circuit of the human body is composed of a circuit in which the cell membrane capacitance Cmk and intracellular fluid resistance Rik are connected in series, and a parallel circuit with the extracellular fluid resistance Re.
電流の周波数が低い場合、電流は主として細胞外スペースを流れる。このため、インピーダンスZは細胞外液抵抗Reと実質的に等しくなる。一方、電流の周波数が高い場合、電流は実質的に細胞膜を通るようになる。このため、細胞膜容量Cmは実質的に短絡されているものとみなされる。したがって、電流の周波数が高い場合は、インピーダンスZは、合成抵抗Ri・Re/(Ri+Re)と実質的に等しくなる。ここでCm、Riは組織全体としてのCmk、Rikの合成容量、合成抵抗を意味する。 When the current frequency is low, the current flows mainly through the extracellular space. Therefore, impedance Z is substantially equal to the extracellular fluid resistance Re. On the other hand, when the current frequency is high, the current essentially passes through the cell membrane. Therefore, the cell membrane capacitance Cm is considered to be essentially short-circuited. Therefore, when the current frequency is high, impedance Z is substantially equal to the combined resistance Ri·Re/(Ri+Re). Here, Cm and Ri refer to the combined capacitance and combined resistance of Cmk and Rik for the entire tissue.
したがって、周波数の低い電流を印加して被験者の体の電気インピーダンスを測定することで細胞外液抵抗Reを求めることができる。また、求められた細胞外液抵抗Reと、周波数の高い電流を印加したときの被験者の体の電気インピーダンスとから、Z=Ri・Re/(Ri+Re)に基づいて細胞内液抵抗Riを求めることができる。そして、得られた細胞内液抵抗Riと細胞外液抵抗Reとに基づいて被験者の身体組成値を推計することができる。なお、被験者の身体組成の計測方法は、特に限定されず、従来既知の方法を用いることができる。 Therefore, the extracellular fluid resistance Re can be obtained by applying a low-frequency current and measuring the electrical impedance of the subject's body. Intracellular fluid resistance Ri can be obtained based on Z = Ri·Re/(Ri+Re) from the obtained extracellular fluid resistance Re and the electrical impedance of the subject's body when a high-frequency current is applied. The subject's body composition value can then be estimated based on the obtained intracellular fluid resistance Ri and extracellular fluid resistance Re. The method for measuring the subject's body composition is not particularly limited, and any conventionally known method can be used.
なお、本明細書において「身体組成」とは、身体Eの組成に関わるデータ全般をいう。例えば「身体組成」は、身体の組成の量、身体Eに対する特定の組成の割合、身体Eに対する特定の組成の分布などを含む。「組成」とは、身体Eを組成するものであり、組成の具体例としては、例えば、体水分量、細胞内液量、細胞外液量、タンパク質、脂肪、カルシウム分などが挙げられる。身体組成の具体例としては、体脂肪率、被験者の身体Eに含まれる体脂肪重量、徐脂肪重量(筋肉量)、位相角(筋肉質)、体水分分布、骨密度、骨格筋量、除脂肪指数、骨格筋量指数、浮腫率などが挙げられる。体水分分布の具体例としては、細胞内液量、細胞外液量、体内水分量などが挙げられる。など、体内水分量は、細胞内液量と細胞外液量との総和である。 In this specification, "body composition" refers to data related to the composition of body E in general. For example, "body composition" includes the amount of body composition, the ratio of a specific composition to body E, and the distribution of a specific composition to body E. "Composition" refers to what constitutes body E, and specific examples of the composition include body water, intracellular fluid, extracellular fluid, protein, fat, and calcium. Specific examples of body composition include body fat percentage, body fat weight contained in the subject's body E, lean mass (muscle mass), phase angle (muscle quality), body water distribution, bone density, skeletal muscle mass, fat-free index, skeletal muscle mass index, and edema rate. Specific examples of body water distribution include intracellular fluid volume, extracellular fluid volume, and body water volume. In the above, body water volume is the sum of intracellular fluid volume and extracellular fluid volume.
<第1の実施形態における作用効果>
以上で説明した第1の実施形態の身体組成計測装置1によれば、下記の作用効果を奏する。
<Effects of the First Embodiment>
The body composition measuring device 1 of the first embodiment described above provides the following advantageous effects.
身体組成計測装置1は、平均化回数(同期加算の繰り返し回数)が最大回数を超えない範囲において、平均化回数を段階的に増加させて電気インピーダンス測定を行う。これにより、インピーダンス測定値のバラツキを規定範囲に収めつつ、同期加算処理の繰り返し回数を最小限にとどめることができる。したがって、電流(インピーダンス計測時には電圧信号に変換して使用)や電圧信号の平均化処理にかかる時間が計測精度に対して必要以上にかかることを防止または抑制できる。これにより、身体組成計測装置1の計測時間を最小限に抑えることができる。その結果、身体組成計測装置1がバッテリーにより駆動する携帯型である場合に、バッテリーの電力消耗を低減できる。 The body composition measuring device 1 performs electrical impedance measurement by gradually increasing the number of averagings (number of repetitions of synchronous addition) within a range in which the number of averagings does not exceed the maximum number. This makes it possible to minimize the number of repetitions of the synchronous addition process while keeping the variation in the impedance measurement values within a specified range. This makes it possible to prevent or suppress the time required for averaging the current (converted into a voltage signal for use during impedance measurement) and the voltage signal from being longer than necessary for the measurement accuracy. This makes it possible to minimize the measurement time of the body composition measuring device 1. As a result, when the body composition measuring device 1 is a portable battery-powered device, battery power consumption can be reduced.
また、身体組成計測装置1は、被検者に適した計測条件を予備計測において決定し、決定された計測条件にしたがって被験者の身体の組成を本計測において計測する。したがって、被験者の体格、体動、腕と脇との接触の有無、両足の太もも同士の接触の有無などの要因により、被験者の身体組成の計測結果がばらつくことを抑制できる。さらに、身体組成計測装置1の計測時間を最小限に抑える構成としているため、計測中に、被験者の体動や、腕と脇との接触が発生する可能性を下げることができる。 The body composition measuring device 1 also determines measurement conditions suitable for the subject in a preliminary measurement, and measures the subject's body composition in the main measurement according to the determined measurement conditions. This makes it possible to reduce variation in the measurement results of the subject's body composition due to factors such as the subject's physique, body movement, whether or not there is contact between the arms and armpits, and whether or not there is contact between the thighs of both legs. Furthermore, because the body composition measuring device 1 is configured to minimize the measurement time, it is possible to reduce the possibility of the subject's body movement or contact between the arms and armpits during measurement.
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、本計測に先だって、予備計測を実施することに加えて、本計測において測定された電圧、電流が適切ではない場合に計測条件を変更する場合について説明する。なお、説明の重複を避けるため、第1の実施形態と同じ構成については詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
In the second embodiment, a case will be described in which a preliminary measurement is performed prior to the main measurement, and in addition, if the voltage and current measured in the main measurement are not appropriate, the measurement conditions are changed. In order to avoid duplication, detailed descriptions of the same configuration as in the first embodiment will be omitted.
図11Aは第2の実施形態における本計測(S103)の処理の詳細を例示するサブルーチンフローチャートであり、図11Bは図11Aに続くサブルーチンフローチャートである。図11A、図11Bに示すサブルーチンフローチャートの処理は、CPU11が制御プログラムを実行することにより実現される。 FIG. 11A is a subroutine flowchart illustrating the details of the main measurement (S103) process in the second embodiment, and FIG. 11B is a subroutine flowchart following FIG. 11A. The process of the subroutine flowcharts shown in FIG. 11A and FIG. 11B is realized by the CPU 11 executing a control program.
ステップS501~S523の処理は、第1の実施形態の図7AにおけるステップS301~S317および図7BにおけるステップS318~S320、およびS324~S326の処理と各々同じであるので詳細な説明を省略する。また、ステップS528~S530の処理は、図7BにおけるステップS321~S323の処理と各々同じであるので詳細な説明を省略する。 The processes in steps S501 to S523 are the same as steps S301 to S317 in FIG. 7A and steps S318 to S320 and S324 to S326 in FIG. 7B in the first embodiment, so detailed descriptions are omitted. In addition, the processes in steps S528 to S530 are the same as steps S321 to S323 in FIG. 7B, so detailed descriptions are omitted.
本実施形態では、ステップS524において、電圧信号Vp、および電流Ibに対応する電圧信号Vbの大きさを算出する。ステップS524は、第1の実施形態の図6におけるステップS212およびS213の処理と同じであるので詳細な説明を省略する。 In this embodiment, in step S524, the magnitude of the voltage signal Vp and the voltage signal Vb corresponding to the current Ib are calculated. Step S524 is the same as the processing in steps S212 and S213 in FIG. 6 of the first embodiment, so a detailed description is omitted.
ステップS525において、計測条件決定部180は、測定された電圧および電流が適切であるか否かを判定する。計測条件決定部180は、V-POWER、I-POWER、および異常性指標に基づき、測定された電圧Vp、電流Ibが適切であるか否かを判定する。計測条件決定部180は、測定された電圧Vpおよび電流Ibが適切である場合(ステップS525:YES)、本計測における計測条件を維持し(ステップS526)、ステップS528の処理に移行する。例えば、計測条件決定部180は、V-POWERおよびI-POWERが各々20~40の範囲であり、異常性指標が規定値以下である場合に測定された電圧Vpおよび電流Ibは適切であると判定する。異常性指標の規定値は、例えば0.004でありうる。 In step S525, the measurement condition determination unit 180 determines whether the measured voltage and current are appropriate. Based on V-POWER, I-POWER, and the abnormality index, the measurement condition determination unit 180 determines whether the measured voltage Vp and current Ib are appropriate. If the measured voltage Vp and current Ib are appropriate (step S525: YES), the measurement condition determination unit 180 maintains the measurement conditions for this measurement (step S526) and proceeds to the processing of step S528. For example, the measurement condition determination unit 180 determines that the measured voltage Vp and current Ib are appropriate when V-POWER and I-POWER are each in the range of 20 to 40 and the abnormality index is equal to or less than a specified value. The specified value of the abnormality index may be, for example, 0.004.
このように、制御部10は、被験者の身体組成の1度の計測において本計測を連続で複数回実施することができる。この場合、計測条件決定部180は、1度の計測中における本計測中の計測条件と、次の本計測における計測条件とが同じとなるように計測条件を維持する。 In this way, the control unit 10 can perform the main measurement multiple times in succession during one measurement of the subject's body composition. In this case, the measurement condition determination unit 180 maintains the measurement conditions so that the measurement conditions during one main measurement are the same as the measurement conditions for the next main measurement.
一方、計測条件決定部180は、測定された電圧Vpおよび電流Ibが適切ではない場合(ステップS525:NO)、計測条件を変更する(ステップS527)。制御部10は、少なくともいずれかの計測条件を変更し、ステップS502の処理に戻る。制御部10は、計測条件の変更として、例えば、ゲインGd、および/またはゲインGiを一段階下げた値に設定する。 On the other hand, if the measured voltage Vp and current Ib are not appropriate (step S525: NO), the measurement condition determination unit 180 changes the measurement conditions (step S527). The control unit 10 changes at least one of the measurement conditions and returns to the processing of step S502. As a change in the measurement conditions, the control unit 10 sets, for example, the gain Gd and/or the gain Gi to a value that is one step lower.
なお、上述の例では、予備計測を実施する場合について説明したが、このような場合に限定されず、予備計測を行わずに、本計測において測定された電圧、電流が適切ではない場合に計測条件を変更するように構成してもよい。 In the above example, a case where a preliminary measurement is performed is described, but the present invention is not limited to such a case. It is also possible to configure the device to change the measurement conditions if the voltage and current measured in the main measurement are not appropriate, without performing a preliminary measurement.
<第2の実施形態における作用効果>
以上で説明した第2の実施形態の身体組成計測装置1によれば、第1の実施形態の効果に加えて下記の効果を奏する。
<Effects of the Second Embodiment>
The body composition measuring device 1 of the second embodiment described above provides the following effects in addition to the effects of the first embodiment.
身体組成計測装置1は、本計測において測定された電圧Vp、電流Ibが適切か否かに応じて計測条件を変更するので、被験者の体格、体動、腕と脇との接触の有無、両足の太もも同士の接触の有無などの要因により、被験者の身体組成の計測結果がばらつくことを抑制できる。 The body composition measuring device 1 changes the measurement conditions depending on whether the voltage Vp and current Ib measured in this measurement are appropriate, so it is possible to reduce variation in the measurement results of the subject's body composition due to factors such as the subject's physique, body movement, whether there is contact between the arms and armpits, and whether there is contact between the thighs of both legs.
(第3の実施形態)
第3の実施形態では、本計測時において、制御部10は、本計測の動作を複数回実施すると共に、制御部10は計測結果除外部としても機能し、複数回の本計測それぞれにおいてインピーダンス軌跡算出部110によって算出された、プローブ電流の周波数が∞であるときのレジスタンスR∞と、プローブ電流の周波数が0であるときのレジスタンスR0のうち不適切なもの(以下、「外れ値」ともいう)を除外する場合について説明する。不適切な計測結果を除外するのは、次の理由からである。例えば、むくんだ被験者は身体全体が低抵抗のため、最適な計測条件が定まりにくく、体動などで変動しやすい。そのため、身体組成計測を複数回行い、不適切な計測結果を除外し、残った適切な計測結果で平均化することが有用である。なお、説明の重複を避けるため、第1の実施形態と同じ構成については詳細な説明を省略する。
Third Embodiment
In the third embodiment, during the main measurement, the control unit 10 performs the main measurement operation multiple times, and the control unit 10 also functions as a measurement result excluding unit, and a case will be described in which the resistance R∞ when the frequency of the probe current is ∞ and the resistance R0 when the frequency of the probe current is 0, which are calculated by the impedance locus calculation unit 110 in each of the multiple main measurements, are excluded from the inappropriate ones (hereinafter also referred to as "outliers"). The reason for excluding inappropriate measurement results is as follows. For example, since a subject with edema has low resistance throughout the body, it is difficult to determine optimal measurement conditions, and the resistance is prone to fluctuations due to body movement, etc. Therefore, it is useful to perform body composition measurement multiple times, exclude inappropriate measurement results, and average the remaining appropriate measurement results. In order to avoid duplication of explanation, detailed explanation of the same configuration as in the first embodiment will be omitted.
図12は、第3の実施形態における本計測(S103)の処理の詳細を例示するサブルーチンフローチャートである。図12に示すサブルーチンフローチャートの処理は、CPU11が制御プログラムを実行することにより実現される。 Figure 12 is a subroutine flowchart illustrating the details of the main measurement (S103) process in the third embodiment. The process of the subroutine flowchart shown in Figure 12 is realized by the CPU 11 executing a control program.
制御部10は、例えば、下記(a)~(c)のいずれかの方法を使用して外れ値を除去することができる。 The control unit 10 can remove outliers, for example, using any of the following methods (a) to (c).
<(a)V-POWER、I-POWER、異常性指標を使用して外れ値を除去する方法>
まず、ステップS601において、制御部10は、予備計測により設定された計測条件を設定する。次に、ステップS602において本計測を実施する。この本計測は予め設定された回数(L回)繰り返す。回数に制限はないが、例えば3~5回に設定しても良い。複数回実施する本計測の、1回1回の本計測は、第1の実施形態の図7におけるステップS301~S326の処理と同じであるので詳細な説明を省略する。なお、図12におけるステップS603およびS604は、図7AにおけるステップS313およびS314と同じである。図12におけるステップS605およびS608は、図7BにおけるステップS318およびS319と同じである。また、図12におけるステップS606とS607でプローブ電流の周波数が∞であるときのレジスタンスR∞と、プローブ電流の周波数が0であるときのレジスタンスR0を算出するが、これも図7BにおけるステップS318と同様にして、算出されたインピーダンス軌跡から求められる。
(a) Method for Removing Outliers Using V-POWER, I-POWER, and Anomaly Indicators
First, in step S601, the control unit 10 sets the measurement conditions set by the preliminary measurement. Next, in step S602, the main measurement is performed. This main measurement is repeated a preset number of times (L times). There is no limit to the number of times, but it may be set to, for example, 3 to 5 times. Each main measurement of the main measurement performed multiple times is the same as the processing of steps S301 to S326 in FIG. 7 of the first embodiment, so detailed explanations are omitted. Note that steps S603 and S604 in FIG. 12 are the same as steps S313 and S314 in FIG. 7A. Steps S605 and S608 in FIG. 12 are the same as steps S318 and S319 in FIG. 7B. In addition, in steps S606 and S607 in FIG. 12, the resistance R∞ when the frequency of the probe current is ∞ and the resistance R0 when the frequency of the probe current is 0 are calculated, but these are also obtained from the calculated impedance locus in the same manner as step S318 in FIG. 7B.
次に、ステップS609において、計測結果除外部は、L回測定した本計測のうち、不適切な測定であると判定された本計測から得られたR∞およびR0を外れ値として除外する。そして、ステップS610で、残ったR∞およびR0を用いて、R∞およびR0、それぞれの平均値を算出する。そして、身体組成計測部150は、そのR∞およびR0の平均値を用いて、身体組成の算出を行う。計測結果除外部は、V-POWER、I-POWER、および異常性指標、の少なくとも1つに基づいて、複数回実施した本計測のうち不適切なものを除外する。例えば、計測結果除外部は、RAM13に保存されているL回分の計測結果について、異常性指標が規定値(例えば、0.004)を超えている本計測で得られたR∞およびR0は、外れ値として除外する。 Next, in step S609, the measurement result exclusion unit excludes, as outliers, R∞ and R0 obtained from main measurements that are determined to be inappropriate among the L main measurements. Then, in step S610, the remaining R∞ and R0 are used to calculate the average values of R∞ and R0. The body composition measurement unit 150 then calculates the body composition using the average values of R∞ and R0. The measurement result exclusion unit excludes inappropriate main measurements from the multiple main measurements performed based on at least one of V-POWER, I-POWER, and the abnormality index. For example, the measurement result exclusion unit excludes, as outliers, R∞ and R0 obtained from main measurements in which the abnormality index exceeds a specified value (e.g., 0.004) among the L measurement results stored in RAM 13.
次に、ステップS611において、制御部10は、ステップS610で得られた身体組成の計測結果と、外れ値の有無、およびR0とR∞の変動誤差を表示する。外れ値の有無は、設定した本計測のループ回数に対して、外れ値を含まなかった本計測の回数で示しても良い。すなわち、L=5で設定した計測において、外れ値と判定される計測が2回含まれた場合、3/5の様に表示してもよい。また、R0とR∞の変動誤差は、身体組成計測に用いたR∞およびR0の変動誤差を用いて算出してもよい。
<(b)計測結果の平均値μと標準偏差σを使用して外れ値を除去する方法>
制御部10は、計測回数分得られたR0およびR∞の計測結果それぞれについて、平均値μおよび標準偏差σを算出する。
Next, in step S611, the control unit 10 displays the body composition measurement results obtained in step S610, the presence or absence of outliers, and the fluctuation error between R0 and R∞. The presence or absence of outliers may be indicated by the number of main measurements that did not include outliers relative to the set number of loops of the main measurement. That is, if two measurements determined to be outliers were included in a measurement set with L=5, it may be displayed as 3/5. The fluctuation error between R0 and R∞ may also be calculated using the fluctuation error of R∞ and R0 used in the body composition measurement.
(b) Method of Removing Outliers Using Mean Value μ and Standard Deviation σ of Measurement Results
The control unit 10 calculates the average value μ and the standard deviation σ for each of the measurement results of R0 and R∞ obtained for the number of measurements.
(b-1)制御部10は、複数回にわたるR0およびR∞の計測結果のうち、K回目の計測結果を除外し、残りの計測結果から平均値μ、および標準偏差σを算出する。 (b-1) The control unit 10 excludes the Kth measurement result from the multiple measurements of R0 and R∞, and calculates the average value μ and standard deviation σ from the remaining measurement results.
(b-2)制御部10は、R0およびR∞それぞれに対し、K回目の計測結果と、上記(b-1)において算出した平均値μとを比較し、測定データが平均値μから標準偏差σの値の3倍(すなわち3σ)以上離れている場合、外れ値と判断する。 (b-2) The control unit 10 compares the Kth measurement result for each of R0 and R∞ with the average value μ calculated in (b-1) above, and if the measurement data is more than three times the standard deviation σ (i.e., 3σ) away from the average value μ, it is determined to be an outlier.
(b-3)制御部10は、上記(b-1)、(b-2)の処理を、K=1~計測回数分、順番に実施する。
<(c)計測結果の四分位点を使用して外れ値を除去す
(c-1)制御部10は、R0およびR∞それぞれの計測結果を大きい方から順番に並べ、全体の四分の一(上側四分位点)と、四分の三(下側四分位点)にあたる計測結果を定める。
(b-3) The control unit 10 executes the above processes (b-1) and (b-2) in sequence for K=1 to the number of measurements.
<(c) Removing outliers using the quartiles of the measurement results (c-1) The control unit 10 arranges the measurement results of R0 and R∞ in order from largest to smallest, and determines the measurement results that correspond to one-quarter (upper quartile) and three-quarters (lower quartile) of the total.
(c-2)この2つの四分位点の差の1.5倍を上側四分位点に足して、それよりも大きな計測結果は外れ値と判断する。 (c-2) Add 1.5 times the difference between these two quartiles to the upper quartile, and any measurement greater than this is considered an outlier.
(c-3)同様に、差の1.5倍を下側四分位点から引いて、それよりも小さな計測結果を外れ値と判断する。 (c-3) Similarly, subtract 1.5 times the difference from the lower quartile and determine any measurement results smaller than that as outliers.
このように、本実施形態では、被験者の身体組成の1度の計測において本計測を連続で複数回実施し、身体組成計測部150は、計測結果除外部によって不適切な算出結果が除外され、残った身体組成に関する1つ以上の計測結果を用いて、被験者の身体組成の最終的な計測結果を算出する。 In this manner, in this embodiment, the main measurement is performed multiple times consecutively in one measurement of the subject's body composition, and the body composition measurement unit 150 calculates the final measurement result of the subject's body composition using one or more measurement results related to the remaining body composition after inappropriate calculation results are excluded by the measurement result exclusion unit.
以上では、制御部10が上記(a)~(c)のいずれかの方法を使用して外れ値を除去する場合について説明したが、このような場合に限定されない。制御部10は、上記(a)~(c)のうち複数の方法を組み合わせて使用して外れ値を除去するように構成されてもよい。また、制御部10は、上記(a)~(c)以外の方法を使用して外れ値を除去するように構成されてもよい。 Although the above describes a case where the control unit 10 removes outliers using any one of the above methods (a) to (c), the present invention is not limited to such a case. The control unit 10 may be configured to remove outliers using a combination of two or more of the above methods (a) to (c). The control unit 10 may also be configured to remove outliers using a method other than the above methods (a) to (c).
さらに、以上では、R0およびR∞それぞれに対して外れ値か否かを判定するための計算を実施する場合について説明したが、本計測の繰り返し計測の実施回数(L回)分だけ、身体組成の算出結果を複数算出し、これらに対して平均値μと標準偏差σを使用して外れ値となる身体組成結果を除去し、残った身体組成結果を用いて、被験者の身体組成の最終的な計測結果を算出しても良い。同様に、身体組成の算出結果を複数算出し、四分位点を使用して外れ値を除去し、残った身体組成結果を用いて、被験者の身体組成の最終的な計測結果を算出しても良い。さらにこれらの方法を組合わせても良い。 Furthermore, although the above describes a case where calculations are performed to determine whether or not each of R0 and R∞ is an outlier, multiple calculation results of body composition may be calculated the same number of times (L times) that the main measurement is repeated, and the mean value μ and standard deviation σ may be used to remove any body composition results that are outliers, and the remaining body composition results may be used to calculate the final measurement result of the subject's body composition. Similarly, multiple calculation results of body composition may be calculated, outliers may be removed using quartiles, and the remaining body composition results may be used to calculate the final measurement result of the subject's body composition. Furthermore, these methods may be combined.
<計測精度の検証実験>
図13は、ブタを使用した計測精度の検証実験における身体組成計測装置1の使用状態を表す概念図である。
<Verification experiment of measurement accuracy>
FIG. 13 is a conceptual diagram showing the state of use of the body composition measuring device 1 in a verification experiment of measurement accuracy using a pig.
本発明者らは、極端にむくんでいる被験者を模した評価系として、全身の抵抗値が低いブタを使用して、計測精度について検証実験を行った。 The inventors conducted a verification experiment on the measurement accuracy using pigs, which have low resistance values throughout the body, as an evaluation system simulating subjects with extreme swelling.
検証実験においては、ブタの右前足と臀部とに各々表面電極Hp、Hcと、表面電極Lp、Lcとを貼り付け、身体組成計測装置1と表面電極Hp、Hc、Lp、Lcとを各々ケーブルにより接続して、ブタの電気インピーダンスを測定した。予備計測によって計測条件を設定する機能を有していない従来の身体組成計測装置の測定では、ゲインGdが8倍であったが、予備計測によって計測条件を最適化する機能を有する、本実施形態の身体組成計測装置では、計測時のゲインGdが12倍となった。 In the verification experiment, surface electrodes Hp, Hc and surface electrodes Lp, Lc were attached to the right front leg and buttocks of the pig, respectively, and the body composition measuring device 1 was connected to the surface electrodes Hp, Hc, Lp, Lc by cables, and the pig's electrical impedance was measured. In the measurement using a conventional body composition measuring device that does not have the function of setting measurement conditions by preliminary measurement, the gain Gd was 8 times, but in the body composition measuring device of this embodiment that has the function of optimizing measurement conditions by preliminary measurement, the gain Gd during measurement was 12 times.
なお、本検証実験においては、従来の身体組成計測装置と本実施形態の身体組成計測装置のいずれにおいても、本計測を5回繰り返して行い、結果を比較した。なお、本実施形態の身体組成計測装置においては、本計測を繰り返し実施する機能によって本計測を5回繰り返して行った。本計測の繰り返し機能を有していない従来の身体組成計測装置においては、計測条件を固定して身体組成計測を連続で5回実施することで代替した。 In this verification experiment, the measurement was repeated five times in both the conventional body composition measuring device and the body composition measuring device of this embodiment, and the results were compared. In the body composition measuring device of this embodiment, the measurement was repeated five times using a function for repeatedly performing the measurement. In the conventional body composition measuring device, which does not have the function for repeating the measurement, this was substituted by fixing the measurement conditions and performing body composition measurement five times in a row.
下記表1に、従来の身体組成計測装置と、本実施形態の身体組成計測装置1について、R0、R∞、および異常性指標の平均値、偏差、および誤差率の比較結果を示す。表1において、R0、R∞、および異常性指標の平均は、同じ計測条件において5回測定を行って平均した結果である。また、本実施形態の身体組成計測装置1については、同じ条件下で、3回評価を行った。 Table 1 below shows the results of a comparison of the average values, deviations, and error rates of R0, R∞, and abnormality index for a conventional body composition measuring device and the body composition measuring device 1 of this embodiment. In Table 1, the averages of R0, R∞, and abnormality index are the results of averaging five measurements taken under the same measurement conditions. In addition, the body composition measuring device 1 of this embodiment was evaluated three times under the same conditions.
本実施形態の身体組成計測装置1については、R0の誤差率、R∞の誤差率、および異常性指標の平均いずれも良好な結果が得られた。 For the body composition measuring device 1 of this embodiment, good results were obtained for the error rate of R0, the error rate of R∞, and the average abnormality index.
一方、従来の身体組成計測装置では、R0、R∞の誤差率は低いが、異常性指標の平均が1.0を超えているので、インピーダンス軌跡上の測定データのフィッティングが十分ではない。 On the other hand, with conventional body composition measuring devices, the error rates of R0 and R∞ are low, but the average abnormality index exceeds 1.0, so fitting of the measurement data on the impedance locus is insufficient.
このように、上記検証実験の結果から、本実施形態の身体組成計測装置1は、従来の身体組成計測装置よりも計測精度が高いことが確認された。 As such, the results of the above verification experiments confirmed that the body composition measuring device 1 of this embodiment has higher measurement accuracy than conventional body composition measuring devices.
<計測時間の検証実験>
図14Aは計測時間の検証実験においてV-POWERを確認した結果を例示するグラフであり、図14Bは計測時間の検証実験においてI-POWERを確認した結果を例示するグラフである。また、図15Aは計測時間の検証実験においてR0の変動誤差(%)を確認した結果を例示するグラフであり、図15Bは計測時間の検証実験においてR∞の変動誤差(%)を確認した結果を例示するグラフである。また、図15Cは、計測時間の検証実験において異常性指標の平均値を確認した結果を例示するグラフである。
<Verification experiment of measurement time>
Fig. 14A is a graph illustrating the results of confirming V-POWER in a verification experiment of the measurement time, and Fig. 14B is a graph illustrating the results of confirming I-POWER in a verification experiment of the measurement time. Fig. 15A is a graph illustrating the results of confirming the fluctuation error (%) of R0 in a verification experiment of the measurement time, and Fig. 15B is a graph illustrating the results of confirming the fluctuation error (%) of R∞ in a verification experiment of the measurement time. Fig. 15C is a graph illustrating the results of confirming the average value of the abnormality index in a verification experiment of the measurement time.
本発明者らは、極端にむくんでいる被験者を模した評価系として、全身の抵抗値が低いブタを使用して、計測時間について検証実験を行った。表面電極Hp、Hc、Lp、Lcの取り付け位置は、計測精度の検証実験(図13)と同じである。 The inventors conducted a verification experiment on the measurement time using a pig with low resistance throughout the body as an evaluation system simulating a subject with extreme swelling. The attachment positions of the surface electrodes Hp, Hc, Lp, and Lc were the same as those in the verification experiment on the measurement accuracy (Figure 13).
計測時間は、通常モード(すなわち、同期加算の繰り返しを128回×40回実施するモードであり、測定モード間で増減する繰り返し回数(回数を増やすほど非同期ノイズの除去率が高くなるために実施される平均化処理の繰り返し回数)が、40回である)において、59.71±0.08秒であった。一方、2/3モード(平均化回数を通常モードの概ね2/3の27回とした測定モード(通常モードの平均化回数を100%とした場合に67%に相当))における計測時間は、39.00±0.07秒(65.3%)であった。また、同様に、1/2モード(平均化回数を通常モードの1/2の20回とした測定モード(通常モードの平均化回数を100%とした場合に50%に相当))における計測時間は、28.67±0.05秒(48.0%)であった。 The measurement time was 59.71 ± 0.08 seconds in normal mode (i.e., a mode in which synchronous addition is repeated 128 times x 40 times, and the number of repetitions that increases or decreases between measurement modes (the number of repetitions of the averaging process that is performed because the more the number, the higher the rate of removal of asynchronous noise) is 40 times). On the other hand, the measurement time in 2/3 mode (a measurement mode in which the number of averaging times is 27 times, which is roughly 2/3 of the normal mode (equivalent to 67% when the number of averaging times in the normal mode is 100%)) was 39.00 ± 0.07 seconds (65.3%). Similarly, the measurement time in 1/2 mode (a measurement mode in which the number of averaging times is 20 times, which is 1/2 of the normal mode (equivalent to 50% when the number of averaging times in the normal mode is 100%)) was 28.67 ± 0.05 seconds (48.0%).
また、計測時間の検証実験においてV-POWERを確認した結果、測定した電圧信号Vpに異常が無いことを確認した。具体的には、図14Aに示すように、通常モード、2/3モード(2/3時間)、1/2モード(1/2時間)について、それぞれ5回計測を実施し、V-POWERを測定した結果、いずれも30~40の範囲に収まった。なお、より平均化回数を減らしたことから、精度への悪影響が懸念される1/2モード(1/2時間)については、再度同じ評価を実施したが(図14A中1/2時間丸2)、1回目(図14A中1/2時間丸1)と同じ結果が得られた。この結果より、2/3モード(2/3時間)、1/2モード(1/2時間)のいずれにおいても、V-POWERは問題ないことが明らかとなった。 In addition, the results of checking V-POWER in the verification experiment of the measurement time confirmed that there was no abnormality in the measured voltage signal Vp. Specifically, as shown in FIG. 14A, measurements were performed five times for each of the normal mode, 2/3 mode (2/3 hours), and 1/2 mode (1/2 hour), and the results of measuring V-POWER were all within the range of 30 to 40. Note that the same evaluation was performed again for the 1/2 mode (1/2 hour) for which there was concern that the accuracy would be adversely affected due to the reduced number of averaging (1/2 hour circle 2 in FIG. 14A), but the same results were obtained as the first time (1/2 hour circle 1 in FIG. 14A). From this result, it became clear that there was no problem with V-POWER in either the 2/3 mode (2/3 hours) or the 1/2 mode (1/2 hour).
また、計測時間の検証実験においてI-POWERを確認した結果、測定した電流信号Ibに異常が無いことを確認した。図14Bに示すように、通常モード、2/3モード(2/3時間)、1/2モード(1/2時間)について、それぞれ5回計測を実施し、I-POWERを測定した結果、いずれも30~40の範囲に収まった。なお、より平均化回数を減らしたことから、精度への悪影響が懸念される1/2モード(1/2時間)については、再度同じ評価を実施したが(図14B中1/2時間丸2)、1回目(図14B中1/2時間丸1)と同じ結果が得られた。この結果より、2/3モード(2/3時間)、1/2モード(1/2時間)のいずれにおいても、I-POWERは問題ないことが明らかとなった。 In addition, the I-POWER was checked in the measurement time verification experiment, and it was confirmed that there was no abnormality in the measured current signal Ib. As shown in Figure 14B, measurements were performed five times for each of the normal mode, 2/3 mode (2/3 hours), and 1/2 mode (1/2 hour), and the I-POWER measurements were all within the range of 30 to 40. In addition, the same evaluation was performed again for the 1/2 mode (1/2 hour) for which there was concern that the accuracy would be adversely affected due to the reduced number of averaging times (1/2 hour circle 2 in Figure 14B), but the same results were obtained as in the first evaluation (1/2 hour circle 1 in Figure 14B). From this result, it was clear that there was no problem with I-POWER in either the 2/3 mode (2/3 hours) or the 1/2 mode (1/2 hour).
また、計測時間の検証実験においてR0の変動誤差(%)を確認した結果、算出したR0の変動誤差に異常が無いことを確認した。具体的には、図15Aに示すように、通常モード(図15A中「無し」と表記)、2/3モード(図15A中「2/3倍」と表記)、1/2モード(図15A中「1/2倍」と表記)について、それぞれ5回計測を2度ずつ実施し、R0の変動誤差(誤差率)を算出した結果、いずれも基準値として設定した2%を下回った。この結果より、2/3モード(2/3時間)、1/2モード(1/2時間)のいずれにおいても、R0の計測精度は問題ないことが明らかとなった。 In addition, the R0 fluctuation error (%) was checked in a verification experiment of the measurement time, and it was confirmed that there was no abnormality in the calculated R0 fluctuation error. Specifically, as shown in FIG. 15A, five measurements were performed twice each in normal mode (indicated as "none" in FIG. 15A), 2/3 mode (indicated as "2/3 times" in FIG. 15A), and 1/2 mode (indicated as "1/2 times" in FIG. 15A), and the R0 fluctuation error (error rate) was calculated, and all were below the 2% set as the standard value. From this result, it was clear that there was no problem with the measurement accuracy of R0 in either 2/3 mode (2/3 hours) or 1/2 mode (1/2 hours).
また、計測時間の検証実験においてR∞の変動誤差(%)を確認した結果、算出したR∞の変動誤差に異常が無いことを確認した。具体的には、図15Bに示すように、通常モード(図15B中「無し」と表記)、2/3モード(図15B中「2/3倍」と表記)、1/2モード(図15B中「1/2倍」と表記)について、それぞれ5回計測を2度ずつ実施し、R∞の変動誤差(誤差率)を算出した結果、いずれも基準値として設定した2%を下回った。この結果より、2/3モード(2/3時間)、1/2モード(1/2時間)のいずれにおいても、R∞の計測精度は問題ないことが明らかとなった。 In addition, the R∞ fluctuation error (%) was checked in a verification experiment of the measurement time, and it was confirmed that there was no abnormality in the calculated R∞ fluctuation error. Specifically, as shown in FIG. 15B, five measurements were performed twice each in normal mode (indicated as "none" in FIG. 15B), 2/3 mode (indicated as "2/3 times" in FIG. 15B), and 1/2 mode (indicated as "1/2 times" in FIG. 15B), and the R∞ fluctuation error (error rate) was calculated, and all were below the 2% set as the standard value. From this result, it was clear that there was no problem with the R∞ measurement accuracy in either 2/3 mode (2/3 hours) or 1/2 mode (1/2 hours).
また、計測時間の検証実験において異常性指標の平均値を確認した結果、算出した異常性指標の平均値に異常が無いことを確認した。具体的には、図15Cに示すように、通常モード(図15C中「無し」と表記)、2/3モード(図15C中「2/3倍」と表記)、1/2モード(図15C中「1/2倍」と表記)について、それぞれ5回計測を2度ずつ実施し、異常性指標の平均値を算出した結果、いずれも基準値として設定した0.004を下回った。この結果より、2/3モード(2/3時間)、1/2モード(1/2時間)のいずれにおいても、インピーダンス軌跡の算出精度は問題ないことが明らかとなった。 In addition, the average value of the abnormality index was checked in the measurement time verification experiment, and it was confirmed that there was no abnormality in the calculated average value of the abnormality index. Specifically, as shown in FIG. 15C, five measurements were performed twice for each of the normal mode (indicated as "none" in FIG. 15C), 2/3 mode (indicated as "2/3 times" in FIG. 15C), and 1/2 mode (indicated as "1/2 times" in FIG. 15C), and the average value of the abnormality index was calculated. All of the results were below the standard value of 0.004. This result made it clear that there was no problem with the calculation accuracy of the impedance locus in either the 2/3 mode (2/3 hours) or the 1/2 mode (1/2 hours).
このように、上記検証実験の結果から、本実施形態の身体組成計測装置1は、従来の身体組成計測装置と同等の計測精度を保った状態で、計測時間を大きく短縮可能であることが確認された。 As such, the results of the above verification experiments confirmed that the body composition measuring device 1 of this embodiment can significantly reduce the measurement time while maintaining the same measurement accuracy as conventional body composition measuring devices.
<第3の実施形態における作用効果>
以上で説明した第3の実施形態の身体組成計測装置1によれば、第1および第2の実施形態の効果に加えて下記の効果を奏する。
<Effects of the Third Embodiment>
The body composition measuring device 1 of the third embodiment described above provides the following effects in addition to the effects of the first and second embodiments.
身体組成計測装置1は、計測結果の外れ値を除外して最終的な計測結果を算出するので、被験者の身体組成の計測精度を向上できる。 The body composition measuring device 1 calculates the final measurement result by eliminating outliers from the measurement results, thereby improving the measurement accuracy of the subject's body composition.
以上のように、実施形態において、本発明の身体組成計測装置、制御方法、および制御プログラムについて説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。 As described above, the body composition measuring device, control method, and control program of the present invention have been described in the embodiments. However, it goes without saying that a person skilled in the art can make additions, modifications, and omissions to the present invention as appropriate within the scope of its technical concept.
例えば、電気インピーダンス、インピーダンス軌跡の代わりに、あるいは電気インピーダンス、インピーダンス軌跡に加えて、電気アドミッタンス、アドミッタンス軌跡を算出するように構成してもよい。また表面電極の取付箇所は、手や足には限定されない。 For example, the system may be configured to calculate electrical admittance and admittance locus instead of or in addition to electrical impedance and impedance locus. Furthermore, the attachment locations of surface electrodes are not limited to hands and feet.
また、制御プログラムは、USBメモリ、フレキシブルディスク、CD-ROMなどのコンピューター読み取り可能な記録媒体によって提供されてもよいし、インターネットなどのネットワークを介してオンラインで提供されてもよい。この場合、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されたプログムは、通常、メモリやストレージなどに転送され記憶される。また、この制御プログラムは、例えば、単独のアプリケーション・ソフトウェアとして提供されてもよいし、サーバーの一機能としてその各装置のソフトウェアに組み込んでもよい。 The control program may be provided by a computer-readable recording medium such as a USB memory, flexible disk, or CD-ROM, or may be provided online via a network such as the Internet. In this case, the program recorded on the computer-readable recording medium is usually transferred to and stored in memory or storage. The control program may be provided, for example, as a standalone application software, or may be incorporated into the software of each device as a function of the server.
また、実施形態において制御プログラムにより実行される処理の一部または全部を回路などのハードウェアに置き換えて実行されうる。 In addition, in the embodiment, some or all of the processing executed by the control program may be replaced with hardware such as a circuit.
また、同期加算の繰り返し回数について、通常モードとして、1周期前のM系列信号の同期加算データと、次の1周期分のM系列信号との同期加算処理を128回×40回実施することについて説明したが、これに限定されない。矩形波による疑似ノイズをキャンセルするために実施される128回の処理についても、自由に設定することができる。また、この矩形波による疑似ノイズをキャンセルするために実施される処理回数について、信号出力部のM系列発生器や矩形波発生器に合わせて設定してもよく、本実施形態では、32回とすることや、32回の倍数の回数に設定してもよい。さらに、測定モード間で、矩形波による疑似ノイズをキャンセルするために実施される同期加算処理の繰り返し回数を増減するようにしてもよい。 In addition, as for the number of repetitions of the synchronous addition, in the normal mode, the synchronous addition process of the synchronous addition data of the M-sequence signal of one cycle before and the M-sequence signal of one cycle after the next is performed 128 times x 40 times, but this is not limited to this. The number of 128 processes performed to cancel the pseudo-noise due to the square wave can also be freely set. In addition, the number of processes performed to cancel the pseudo-noise due to the square wave may be set according to the M-sequence generator or square wave generator of the signal output unit, and in this embodiment, it may be set to 32 times or a number that is a multiple of 32 times. Furthermore, the number of repetitions of the synchronous addition process performed to cancel the pseudo-noise due to the square wave may be increased or decreased between measurement modes.
1 身体組成計測装置、
10 制御部、
20 電流測定部、
21 A/D変換器、
22 BPF、
23 I/V変換器、
24 電流検出部、
30 信号出力部、
31 測定信号発生器、
32 出力バッファ、
40 電圧測定部、
41 A/D変換器、
42 BPF、
43 差動増幅器、
44 電圧検出部、
50 電気インピーダンス測定部、
62 記録部、
63 入力部、
64 スピーカー、
65 表示部、
66 メモリ、
110 インピーダンス軌跡算出部、
120 電気インピーダンス算出部、
130 判断部、
140 報知部、
150 身体組成計測部、
160 異常性判定部、
170 電圧電流算出部、
180 計測条件決定部、
190 モード制御部。
1. Body composition measuring device,
10 control unit,
20 current measuring unit,
21 A/D converter,
22 BPF,
23 I/V converter,
24 current detection unit,
30 signal output unit,
31 measurement signal generator,
32 output buffer,
40 voltage measuring unit,
41 A/D converter,
42 BPF,
43 differential amplifier,
44 voltage detection unit,
50 Electrical impedance measuring unit,
62 recording unit,
63 input unit,
64 speakers,
65 display unit,
66 memory,
110 impedance locus calculation unit,
120 Electrical impedance calculation unit,
130 Judgment section,
140 Notification unit,
150 Body composition measurement section,
160 Abnormality determination unit,
170 voltage/current calculation unit,
180 Measurement condition determination unit,
190 Mode control unit.
Claims (9)
前記被験者の身体に周波数の異なる複数のプローブ電流を投入する電流投入部と、
前記電流投入部によって前記複数のプローブ電流が前記被験者の身体に投入されたときにおける前記被験者の身体の所定の部位間に生じる電圧に関する電圧信号を検出する電圧検出部と、
前記電流投入部によって前記複数のプローブ電流が前記被験者の身体に投入されたときにおける前記被験者の身体に流れる電流に関する電流信号を検出する電流検出部と、
前記電圧検出部によって検出された電圧信号を電気インピーダンス測定に使用する大きさに増幅する電圧信号増幅部と、
前記電流検出部によって検出された電流信号を電気インピーダンス測定に使用する大きさの電圧信号に変換する電流電圧変換部と
前記電圧信号増幅部によって増幅された前記電圧信号と前記電流電圧変換部によって変換された電圧信号とに基づいて、周波数ごとの電気インピーダンスに関する情報を算出する電気インピーダンス算出部と、
前記電気インピーダンス算出部によって算出された前記周波数ごとの電気インピーダンスに関する情報に基づいてインピーダンス軌跡を算出するインピーダンス軌跡算出部と、
前記インピーダンス軌跡算出部によって算出された前記インピーダンス軌跡に基づいて、前記被験者の身体組成に関する情報を算出する体組成情報算出部と、
前記インピーダンス軌跡算出部によって算出された前記インピーダンス軌跡が異常であるか否かを判定する異常性判定部と、
前記電気インピーダンス算出部によって前記電圧信号増幅部が増幅した電圧信号および前記電流電圧変換部が変換した電圧信号を平均化する回数の合計回数が所定回数である第1の測定モードと、前記第1の測定モードよりも平均化する回数の合計回数が少ない第2の測定モードと、のうちいずれかの測定モードにより計測を実施するかを制御するモード制御部と、を備え、
前記モード制御部は、前記第2の測定モードによって計測を実施した際、前記異常性判定部が前記第2の測定モードのインピーダンス軌跡が異常であると判定した場合、前記第2の測定モードよりも平均化する回数の合計回数を増やして再度計測を実施する、身体組成計測装置。 A body composition measurement device that measures a body composition of a subject according to measurement conditions, comprising:
a current applying unit that applies a plurality of probe currents having different frequencies to the body of the subject;
a voltage detection unit that detects a voltage signal related to a voltage generated between predetermined parts of the body of the subject when the plurality of probe currents are applied to the body of the subject by the current application unit;
a current detection unit that detects a current signal related to a current flowing through the body of the subject when the plurality of probe currents are applied to the body of the subject by the current application unit;
a voltage signal amplifier that amplifies the voltage signal detected by the voltage detector to a level used for measuring electrical impedance;
a current-voltage converter that converts the current signal detected by the current detector into a voltage signal having a magnitude used for electrical impedance measurement; and an electrical impedance calculator that calculates information regarding electrical impedance for each frequency based on the voltage signal amplified by the voltage signal amplifier and the voltage signal converted by the current-voltage converter.
an impedance locus calculation unit that calculates an impedance locus based on information about the electrical impedance for each frequency calculated by the electrical impedance calculation unit;
a body composition information calculation unit that calculates information regarding a body composition of the subject based on the impedance locus calculated by the impedance locus calculation unit;
an abnormality determination unit that determines whether the impedance locus calculated by the impedance locus calculation unit is abnormal;
a mode control unit that controls whether to use a first measurement mode in which the total number of times that the voltage signal amplified by the voltage signal amplifier and the voltage signal converted by the current-to-voltage converter are averaged by the electrical impedance calculation unit is a predetermined number, or a second measurement mode in which the total number of times that the voltage signal is averaged is smaller than that of the first measurement mode,
A body composition measuring device in which, when measurement is performed using the second measurement mode, if the abnormality determination unit determines that the impedance trajectory of the second measurement mode is abnormal, the mode control unit increases the total number of averaging times compared to the second measurement mode and performs measurement again.
前記被験者の身体に周波数の異なる複数のプローブ電流を投入し、前記複数のプローブ電流が前記被験者の身体に投入されたときにおける前記被験者の身体の所定の部位間に生じる電圧に関する電圧信号と、前記被験者の身体に流れる電流に関する電流信号とを検出するステップ(a)と、
前記ステップ(a)において検出された電圧に関する電圧信号を電気インピーダンス測定に使用する大きさに増幅するステップ(b)と、
前記ステップ(a)によって検出された電流に関する電流信号を電気インピーダンス測定に使用する電流に関する電圧信号に変換するステップ(b2)と、
前記ステップ(b)において増幅された前記電圧信号と前記ステップ(b2)において変換された電流に関する電圧信号とを平均化するステップ(c)と、
前記ステップ(c)において平均化された、前記電圧信号および前記電流に関する電圧信号を用いて、周波数ごとの電気インピーダンスに関する情報を算出するステップ(d)と、
前記ステップ(d)において算出された前記周波数ごとの電気インピーダンスに関する情報に基づいてインピーダンス軌跡を算出するステップ(e)と、
前記ステップ(e)において算出された前記インピーダンス軌跡に基づいて、前記被験者の身体組成に関する情報を算出するステップ(f)と、
前記ステップ(e)において算出された前記インピーダンス軌跡が異常であるか否かを判定するステップ(g)と、を含み、
前記ステップ(g)においてインピーダンス軌跡が異常であると判定された場合、前記ステップ(c)における平均化の回数の合計回数を増加させて、前記ステップ(a)から前記ステップ(g)の処理を再実施するように制御する、制御方法。 A method for controlling a body composition measuring device that measures a body composition of a subject, comprising:
(a) injecting a plurality of probe currents having different frequencies into the body of the subject, and detecting a voltage signal related to a voltage generated between predetermined parts of the body of the subject when the plurality of probe currents are injected into the body of the subject, and a current signal related to a current flowing through the body of the subject;
(b) amplifying a voltage signal related to the voltage detected in step (a) to a magnitude for use in electrical impedance measurement;
a step (b2) of converting a current signal related to the current detected by the step (a) into a voltage signal related to the current used for electrical impedance measurement;
A step (c) of averaging the voltage signal amplified in the step (b) and the voltage signal related to the current converted in the step (b2);
(d) calculating information about electrical impedance for each frequency using the voltage signal and the voltage signal related to the current averaged in the step (c);
A step (e) of calculating an impedance locus based on the information about the electrical impedance for each frequency calculated in the step (d);
(f) calculating information about the subject's body composition based on the impedance locus calculated in (e);
and (g) determining whether the impedance locus calculated in the step (e) is abnormal,
and when it is determined in step (g) that the impedance locus is abnormal, the total number of times of averaging in step (c) is increased, and control is performed so as to re-perform the processing from step (a) to step (g).
前記被験者の身体に周波数の異なる複数のプローブ電流を投入する電流投入部と、
前記電流投入部によって前記複数のプローブ電流が前記被験者の身体に投入されたときにおける前記被験者の身体の所定の部位間に生じる電圧に関する電圧信号を検出する電圧検出部と、
前記電流投入部によって前記複数のプローブ電流が前記被験者の身体に投入されたときにおける前記被験者の身体に流れる電流に関する電流信号を検出する電流測定部と、
前記電圧検出部によって検出された電圧信号を電気インピーダンス測定に使用する大きさに増幅する電圧信号増幅部と、
前記電流測定部によって検出された電流信号を電気インピーダンス測定に使用する大きさの電圧信号に変換する電流電圧変換部と
前記電圧信号増幅部によって増幅された前記電圧信号と前記電流電圧変換部によって変換された電圧信号とに基づいて、周波数ごとの電気インピーダンスに関する情報を算出する電気インピーダンス算出部と、
前記電気インピーダンス算出部によって算出された前記周波数ごとの電気インピーダンスに関する情報に基づいてインピーダンス軌跡を算出するインピーダンス軌跡算出部と、
前記インピーダンス軌跡算出部によって算出された前記インピーダンス軌跡に基づいて、前記被験者の身体組成に関する情報を算出する体組成情報算出部と、
前記インピーダンス軌跡算出部によって算出された前記インピーダンス軌跡が異常であるか否かを判定する異常性判定部と、
前記電気インピーダンス算出部によって前記電圧信号増幅部が増幅した電圧信号および前記電流電圧変換部が変換した電圧信号を平均化する回数の合計回数が所定回数である第1の測定モードと、前記第1の測定モードよりも平均化する回数の合計回数が少ない第2の測定モードと、のうちいずれかの測定モードにより計測を実施するかを制御するモード制御部と、を備え、
前記モード制御部は、前記第2の測定モードによって計測を実施した際、前記異常性判定部が前記第2の測定モードのインピーダンス軌跡が異常であると判定した場合、その旨を報知する、身体組成計測装置。 A body composition measurement device that measures a body composition of a subject according to measurement conditions, comprising:
a current applying unit that applies a plurality of probe currents having different frequencies to the body of the subject;
a voltage detection unit that detects a voltage signal related to a voltage generated between predetermined parts of the body of the subject when the plurality of probe currents are applied to the body of the subject by the current application unit;
a current measuring unit that detects a current signal related to a current flowing through the body of the subject when the plurality of probe currents are applied to the body of the subject by the current applying unit;
a voltage signal amplifier that amplifies the voltage signal detected by the voltage detector to a level used for measuring electrical impedance;
a current-voltage converter that converts the current signal detected by the current measuring unit into a voltage signal having a magnitude used for electrical impedance measurement; and an electrical impedance calculator that calculates information regarding electrical impedance for each frequency based on the voltage signal amplified by the voltage signal amplifier and the voltage signal converted by the current-voltage converter.
an impedance locus calculation unit that calculates an impedance locus based on information about the electrical impedance for each frequency calculated by the electrical impedance calculation unit;
a body composition information calculation unit that calculates information regarding a body composition of the subject based on the impedance locus calculated by the impedance locus calculation unit;
an abnormality determination unit that determines whether the impedance locus calculated by the impedance locus calculation unit is abnormal;
a mode control unit that controls whether to use a first measurement mode in which the total number of times that the voltage signal amplified by the voltage signal amplifier and the voltage signal converted by the current-to-voltage converter are averaged by the electrical impedance calculation unit is a predetermined number, or a second measurement mode in which the total number of times that the voltage signal is averaged is smaller than that of the first measurement mode,
A body composition measuring device in which, when measurement is performed using the second measurement mode, the mode control unit notifies the user if the abnormality determination unit determines that the impedance trajectory of the second measurement mode is abnormal.
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