JP4616715B2

JP4616715B2 - 電極間距離測定機能付き体幹部脂肪測定装置

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Publication number: JP4616715B2
Application number: JP2005199765A
Authority: JP
Inventors: 善久増尾
Original assignee: Tanita Corp
Current assignee: Tanita Corp
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2025-07-08
Also published as: JP2007014578A

Description

本発明は、電極間距離測定機能付き体幹部脂肪測定装置に関する。

体脂肪組織情報は、糖尿病や高血圧および高脂血症などの生活習慣病のスクリ−ニング用としての有用性が特に問われており、内臓器組織近辺に付着、蓄積した内臓脂肪組織に関して、その計測の重要性が日に日に高まってきている。

内臓脂肪組織は、体幹部の腹部付近に集中的に分布する脂肪組織で、Ｘ線ＣТ やＭＲＩ等による腹部横断画像でその脂肪組織の横断面積で判断されてきたが、装置が大掛かりで、また、Ｘ線の場合被曝の問題もあり、費用面もあり、フィールドおよび家庭用での計測に適さない。そこで、内臓脂肪組織は、身体特定情報を利用して、全身脂肪組織との相関または、全身の除脂肪組織との相関から推定するのが一般的である。

本願出願人によって出願された特願２００５−１３４０４８号等にも開示されているように、従来の内臓脂肪組織の推定方法では、身体特定情報として、主に、身長、体重、年齢、性別情報を用いてきたが、このような情報を用いた推定では、四肢と体幹の個人差誤差が含まれてしまうこと等から、精度の高い測定を行うことができないという問題があった。更に言えば、この従来の推定方法では、内臓脂肪組織と関係が深い部分、例えば、体幹部付近の腹囲長に関する情報を用いていないか、或いは、そのような情報を用いる場合でもメジャー等を用いた煩雑な測定が必要であるため、腹囲長に関して精度の高い測定を容易に且つ正確に行うことはできなかった。

また、内臓脂肪組織の測定に関連して、最近では、体幹部の臍囲周辺に電極を配置し、体幹部の内部インピ−ダンスを計測して、内臓脂肪組織情報を推定するといった方法も開発中であるが、この方法は、骨格筋組織層と皮下脂肪組織層と内臓脂肪組織の間に有意な相関が存在することに基づくものであり、いずれかの組織の情報が捕捉出来ればおおよその情報の推定が可能であることを前提とするものである。このため、非常に有意な相関が存在し得る自立性の高い健康域の被験者については良好な結果が期待できるが、各組織間の相関が異なる対象者、例えば、内臓脂肪組織が顕著に肥大し、かつ、皮下脂肪組織層や骨格筋組織層との相関性が顕著に低い被験者における計測結果については大きな誤差を含んだものとなり得る。つまり、この開発中の方法にあっても、健康な自立生活が可能な被験者であれば、臍部全周囲のどこに電極を配置しても何とか計測の可能性は考えられるが、麻痺・介護患者等、特にベッド上の寝たきり患者での計測となると課題が大きい。皮下脂肪組織層面積等と相関性が高い腹囲長を推定式に組み込むことで、その推定誤差の拡大を防止することができるが、この腹囲長を、容易に且つ正確に測定するための有効な方法は存在しない。

特願２００５−１３４０４８号

本発明の目的は、これら従来技術における問題点を解消することにあり、体幹部付近の腹囲長に関する情報を容易に且つ正確に測定し、この情報を身体特定情報の一部として用いて、体幹部に蓄積される脂肪組織、特に、内臓器組織周辺に付着、蓄積する内臓脂肪組織および皮下層に蓄積する皮下脂肪組織層情報を高精度で簡便に測定できる装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの観点によれば、第１のアーム部と、回転軸を中心として該第１のアーム部に対して所定の角度範囲で回動自在に設けた第２のアーム部と、を有し、前記第１のアーム部と前記第２のアーム部の先端付近にそれぞれ電極が設けてあり、前記第１のアーム部と前記第２のアーム部を所定角度としたときに、前記回転軸から前記第１のアーム部の電極までの長さと、前記回転軸から前記第２のアーム部の電極までの長さと、前記所定角度と、に基づいて、前記第１のアーム部の電極と前記第２のアーム部の電極の間の電極間距離を測定するようになっており、前記第１のアーム部の電極と前記第２のアーム部の電極にそれぞれ、電圧計測電極と電流印加電極を設け、前記第１のアーム部の電流印加電極と前記第２のアーム部の電流印加電極の対を用いて電流を印加し、該電流によって通電された組織に生じた電位差を、前記第１のアーム部の電圧計測電極と前記第２のアーム部の電圧計測電極の対を用いて測定し、該電位差を利用して求めた体幹部のインピーダンスを利用して前記測定された電極間距離を考慮しつつ体幹部の内臓脂肪組織量を求めることを特徴とする電極間距離測定機能付き体幹部脂肪測定装置が提供される。

本発明の別の実施の形態によれば、前記第１アーム部と前記第２アーム部の長さは同じであるのが好ましい。

本発明の更に別の実施の形態によれば、前記第１のアーム部は本体部と一体的に設けられている。

本発明の更に別の実施の形態によれば、前記第１のアーム部の電極と前記第２のアーム部の電極は、皮下脂肪組織層が薄い部位、または、骨格筋組織層の筋腹部が無いまたは薄い部位に配置される。

本発明の更に別の実施の形態によれば、前記部位は、臍と腸骨稜上縁間の区間、又は、腹直筋と外腹斜筋間の結合腱部である。

本発明によれば、体幹部内臓脂肪測定にあたり、体幹部付近の腹囲長に関する情報を容易に且つ正確に測定し、この情報を身体特定情報の一部として用いて、体幹部内臓脂肪組織を容易に且つ精度よく測定することができる。本発明によれば、例えば、麻痺患者及び介護等によりベッド上で寝たきりの被験者においても、形態計測情報推定処理の精度向上を図ることができる。

本発明の実施の形態および実施例について説明する前に、本発明による電極間距離測定機能付き体幹部内臓脂肪測定装置で用いることができる体幹部の内臓脂肪組織測定の原理を説明する。本発明は、基本的には、生体電気インピーダンス情報と身体特定化情報を用いて、体幹部（体幹部腹部）の内臓脂肪組織情報(横断面積量、体積量または重量)、更に言えば、体幹部に蓄積される脂肪組織、特に内臓器組織周辺に付着、蓄積する内臓脂肪組織および皮下層に蓄積する皮下脂肪組織層情報を、高精度で簡便に測定できる装置に関する。

本発明は、このため次のような手法を駆使する。
（１）体幹部の生体電気インピーダンス情報に含まれる組織情報を骨格筋組織層と内臓器組織と内臓脂肪組織で直並列の等価回路モデルで仮定すること。ここでは内臓器組織と内臓脂肪組織を直列に考える（したがって、内臓脂肪組織の大小により通電量の変化を期待できる）。

（２）腹囲長を身体特定化情報として用い、皮下脂肪組織量も、等価回路モデルに含めた、高精度モデルとして、皮下脂肪組織層と骨格筋組織層と内臓器組織と内臓脂肪組織で直並列の等価回路モデルで仮定すること。

（３）皮下脂肪組織量推定は、身体特定化情報のうち腹囲長を主体的な説明変数とした重回帰式で構成されること。さらには、腹囲長の二乗を主体的説明変数と置くこと。

（４）内臓器組織情報の確定は、身体特定化情報のうち、身長情報が主体的な説明変数とした重回帰式で構成し、内臓脂肪組織情報推定のための未確定情報の確定に用いる。

（５）各組織を定量化するための重回帰分析（検量線作成手法）に用いる組織の基準測定は、臍位でのＸ線ＣＴ断層画像からの組織横断面積（ＣＳＡ）やＭＲＩ法によるＣＳＡ及び体幹部全体でのＤＥＸＡ法、ＭＲＩ法（長さ方向へ、スライス毎の積分処理）を用いた組織体積量，重量（体積量から重量への変換は、先行研究による組織密度情報より算出可能）で実現できる。ＤＥＸＡ法では、腹部内臓脂肪組織と皮下脂肪組織層の合計の総脂肪組織情報を基準測定できる。

（６）上記のような手法を用いて内臓脂肪組織の情報を高精度に捕捉可能とするためには、呼吸等による体幹部の計測インピ−ダンス情報の変動を一定条件値に置き換える手立てが必要となり、インピーダンス計測サンプリング周期を一般的な呼吸周期の１／２以内とし、呼吸変化を時系列的にモニタリングして、呼吸周期及び呼吸周期毎の最大値と最小値を呼吸周期毎に判別し、安静呼吸の中央値を捕捉可能とすること。

（７）さらに、測定前の飲食及び膀胱尿の貯留などによる悪影響の事前チェックも、計測インピーダンス情報より可能とする。一般に、体幹部のインピーダンス値は、健康な一般的な被験者集団では、骨格筋組織層の情報が支配的に反映される。また、体幹部の骨格筋組織層の情報は、測定値としては非常に小さく個々人毎で大きな違いが認められない。理由は、地球重力下で自重を支えて発達する抗重力筋との相関の高いデザインとなるため、特別に寝たきりで重力の影響を受けない被験者とか、自重の数倍のストレスが加わる種目のアスリートなど、特殊な集団以外ではほぼ身体サイズで決定されてしまうためである。ここで、骨格筋組織層及び前記呼吸変動以外で体幹部のインピーダンスに影響が大きいのは、飲食及び膀胱尿の貯留などによる悪影響である。よって、集団デ−タとして体幹部のインピーダンス値を収集し、平均値[mean]と偏差[SD]で見ると、飲食及び膀胱尿の貯留などによる影響は、２ＳＤを超える範囲にあることがわかった。ただ、ある程度のアスリート等の準一般的集団まで踏まえると、３ＳＤをクライテリアとすることで、本影響のスクリーニングを可能と出来る。

次に、前述したような手法に基づく本発明の測定原理につき、更に詳述する。

１．体幹部構成組織の電気的等価回路モデル化
（１）体幹部は、主として、皮下脂肪組織層と、骨格筋組織層(腹筋群,背筋群)と、内臓器組織とその隙間に付着する内臓脂肪組織から成ると考えることが出来る。骨組織を構成組織として挙げていないのは、骨組織は骨格筋組織層と量的相関が非常に高く、一体の組織体として考えられるからである。体積抵抗率も、生体内では骨髄組織なども含めることでかなり導電性が良く、骨格筋組織層や内臓器組織に近い特性を有するものと考えられる。よって、この４組織を電気的な等価回路モデルで表すと、内臓器組織と内臓脂肪組織を直列に構成し、その直列の合成組織に対して、皮下脂肪組織層および骨格筋組織層がそれぞれ並列に構成される。この等価回路モデルについては、後述する実施例についての説明において詳述する。このモデルによると、体幹部の長さ方向への通電に対しては、骨格筋組織層に支配的に電流が流れる。内臓脂肪組織は、内臓器組織の周辺の隙間に付着することから、内臓脂肪組織が無い時、または少ない時、内臓器組織が骨格筋組織層に近い導電性を示すことから、内臓器組織側にも電流が通電されることになる。また、内臓脂肪組織が多くなるほど、内臓器組織と内臓脂肪組織の複合体としての複合組織層への通電量が低下してゆくことになる。体幹部の計測インピーダンスと、それを構成する４組織を等価回路モデルで表した時のモデル式は、下記の様に表現できる。
Ztm = ZFS／／ZMM／／(ZVM+ZFV) ・・・式１
ここで、
体幹部全体のインピーダンス:Ztm
皮下脂肪組織層のインピーダンス:ZFS・・・体積抵抗率は、大きい。
骨格筋組織層のインピーダンス:ZMM・・・体積抵抗率は、小さい。
内臓器組織のインピーダンス:ZVM・・・骨格筋組織層に近い体積抵抗率と考えられている。
内臓脂肪組織のインピーダンス:ZFV・・・体積抵抗率は、皮下脂肪組織層と同等かそれよりも、やや小さ目と考えられる。脂肪の合成分解が皮下脂肪に比べて速いことから、組織内血管及び血液量が多いものと考えられる。

組織間の電気的特性は、インピーダンスよりはむしろ体積抵抗率ρ［Ωｍ］で決まる。上の関係から、各組織の電気的特性値は一般に以下の関係で説明される。
ρMM＜＜ρ（VM＋FV）＜ρFS
ρVM＜＜ρFV
ρMM＝ρMV、若しくは、ρMM＜ρMV
ρFV＝ρFS、若しくは、ρFV＜FS
ここで、
皮下脂肪組織層の体積抵抗率:ρFS
骨格筋組織層の内側の内臓器組織と内臓脂肪組織の複合組織層の体積抵抗率:ρ（VM＋FV）
骨格筋組織層の体積抵抗率:ρMM
よって、式１との関連により、各組織間の電気的特性の比較関係は、
ZFS ＞＞ (ZVM+ZFV) ＞＞ ZMM ・・・式２
となる。

２．体幹部骨格筋組織横断面積量（AMM）と体幹部骨格筋組織層インピーダンス（ZMM）の推定
（２）内臓脂肪組織量は横断面積量や体積量で表すことができる。横断面積量の場合は、臍囲周での計測においては、ＣＴ法（Ｘ線−ＣＴ、ＭＲＩ）による横断面積量が一般的な計測基準と考えられる。一方、体積量の場合は、ＣＴ法によるスライスによる横断面積量を長さ方向に複数のスライス情報で積分することで求めることができる。骨格筋組織量（骨格筋量）は、これら横断面積量と体積量の双方に高い相関を有すると考えられる。ここでは横断面積量で考えることにする。骨格筋組織層の横断面積量（AMM）は、身体特定化情報でおおよそ推定することができる。なぜなら、身体の骨格筋組織層の発達デザインは、地球重力下で自重を支えるための発達、適応でほとんど決まってしまうからである。よって、アスリートや麻痺看者や介護者などの重力非適応者を除けば、身体特定化情報で推定可能となる。この推定は、身長Ｈ、体重Ｗ、年齢Ａｇｅを以下の式に代入することによって行う。
ＡＭＭ=a＊H＋b＊W＋ｃ＊Age＋d・・・式３
ここで、a、b、c、dは、定数である。
（３）体幹部骨格筋組織層インピーダンス（ZMM）も身体特定化情報によって推定できる。便宜上、ここでは上で求めた横断面積量（AMM）を利用する。この推定は以下の式を用いて行うことができる。
ZMM=a０＊H/AMM＋b０・・・式４
ここで、a０、b０は、定数である。

３．内臓脂肪組織インピーダンス（ZFV）及び内臓脂肪組織量（AFV）の推定
式１、２の関係式から、次の様な二つのアプローチ案によって、内臓脂肪組織情報を推測可能とする手法が考えられる。
（４）アプローチ１
皮下脂肪組織層は、他の構成組織と比較する中で体積抵抗率が高いことから体幹部の等価回路から見て、省略して考える。つまり、体幹部で計測されるインピーダンス値には、体幹部の皮下脂肪組織層を除いた内臓脂肪組織を含む除脂肪組織の情報が計測されているものと考えることが出来る。よって、この関係式は、次の様に表現できる。
Ztm ≒ ZMM／／(ZVM+ZFV) ・・・式５
式５を変形すると、
1／Ztm ≒ 1／ZMM + 1／(ZVM+ZFV) ・・・式６
この式中の骨格筋組織層のインピーダンスZMMおよび内臓器組織のインピーダンスZVMを下記で記述される手段で顕在化することで、内臓脂肪組織のインピーダンスZFVを算出可能となる。そして、この内臓脂肪組織のインピーダンス情報より、内臓脂肪組織量を推定可能と出来る。式６からZFVを誘導すると、次の式７となり、内臓脂肪組織の情報を有するインピーダンス情報を求めることができる。
ZFV＝ 1／[ 1／Ztm−1／ZMM] − ZVM・・・式７

（５）アプローチ２
前記アプローチ１では皮下脂肪組織層を省略して考えたが、皮下脂肪組織を大量に有する被験者に対しては誤差要因となりえるため、式１のままで進める方法である。
この式中の骨格筋組織層のインピーダンスZMMおよび内臓器組織のインピーダンスZVMは、前記手法と同様とし、皮下脂肪組織層のインピーダンスZFSに対して、インピーダンス情報は他の組織と同様の考え方で皮下脂肪組織量と有用な関係がある。ここで、皮下脂肪組織量は、その組織表面での周囲長、つまり、腹囲長との相関が非常に高い関係があることが一般に報告されている(特に皮下脂肪組織層が多い被験者に対して、または、皮下脂肪組織層を除く除脂肪組織に比較して多い場合)ことから、皮下脂肪組織層は腹囲長情報から推定可能となる。よって、皮下脂肪組織層のインピーダンスは、腹囲長の情報から推測可能と出来る。以下、前記アプローチと同様の手法で内臓脂肪組織のインピーダンスZFVを算出可能となる。そして、この内臓脂肪組織のインピーダンス情報より、内臓脂肪組織量を推定可能と出来る。
式１を変形すると、
1／Ztm ＝ 1／ZFS + 1／ZMM + 1／(ZVM+ZFV) ・・・式８
ZFV＝ 1／[ 1／Ztm−1／ZMM−1／ZFS] − ZVM・・・式９

（６）内臓脂肪組織量（AFV）は、ここでは内臓脂肪組織横断面積として取り扱う。内臓脂肪組織組織量（AFV）は、式１０において、上記インピーダンス情報と身長情報から算出することができ、
AFV＝aa＊H/ZFV＋bb・・・式１０
ここで、aa、bbは定数である。

４．内臓器組織量[AVM]及び内臓器組織インピーダンス [ZVM]の推定
（７）体幹部の内臓器組織量[VM]は、身長、体重、性別、年齢等の身体(個人)特定化情報から推定することが出来る。説明変数の中で、身長項の影響が大きい。
内臓器組織量[AVM] = a1＊身長[H]+ b1＊体重[W] + c1＊年齢[Age] + d1・・・式１１
ここで、a1、b1、c1、d1は、男女で別の値を与える定数である。
なお、本検量線(回帰式)に用いる内臓脂肪組織量VMの基準量の計測は、ＭＲＩ法やＸ線ＣТ法により得られるスライス毎のＣＳＡ(組織横断面積)を長さ方向に積分して求めた組織体積、または、臍位等の１スライスからのCSAとする。組織体積は、先行研究論文等で公知の組織密度情報から重量へ変換することで組織量とすることが出来る。

（８）次に、内臓器組織のインピーダンスZVMを推定する。
内臓器組織のインピーダンス[ZVM]は、身長、体重、性別、年齢等の身体(個人)特定化情報から推定することが出来る。説明変数の中で、身長項の影響が大きい。便宜上、ここでは上で求めた内臓器組織量[AVM]を利用する。この推定は、以下の式を用いて行うことができる。
ZVM=a２＊H/AVM＋b２・・・式１２
ここで、a２、b２は、定数である。

５．皮下脂肪組織量[AFS]の推定
（９）体幹部の皮下脂肪組織量[AFS]は、腹囲長[Lw]²から推定することが出来る。さらに、他の身体特定化情報を説明変数として付加して重回帰式とすることで精度向上が期待できる。
男性用: 皮下脂肪組織量[AFS] = a10＊腹囲長[Lw]²+b10＊身長[H]+ c10＊体重[W]
+ d10＊年齢[Age] + e10・・・式１３
女性用: 皮下脂肪組織量[AFS] = a11＊腹囲長[Lw]²+b11＊身長[H]+ c11＊体重[W]
+ d11＊年齢[Age] + e11・・・式１４
ここで、a10、a11、b10、b11、c10、c11、d10、d11、e10、e11は、回帰係数で定数である。
なお、本検量線(回帰式)に用いる皮下脂肪組織量FSの基準量の計測は、ＭＲＩ法やＸ線ＣТ法により得られるスライス毎のＣＳＡ(組織横断面積)を長さ方向に積分して求めた組織体積、または、臍位等の１スライスからのＣＳＡとする。組織体積は、先行研究論文等で公知の組織密度情報から重量へ変換することで組織量とすることが出来る。

６．体幹部内臓脂肪／皮下脂肪比[V／S]の推定
（10）内臓脂肪／皮下脂肪比[V／S]は、式１３、１４からの皮下脂肪組織量[AFS]と式１０からの内臓脂肪組織量[AFV]から求めることが出来る。
V／S=AFV／AFS・・・式１５

７．体幹部(中部)のインピーダンスによる内臓器組織異常判定の考え方
（11）内臓脂肪組織量推定に必要な体幹部のインピーダンスZtmは、呼吸及び飲食等により変動が大きな部位でもあることから、安定性及び信頼性の高い情報の計測が必要となる。よって、次の様な処理を加えることで、信頼性の高い体幹部のインピーダンス情報を確保出来る。また、一部体幹部の体液分布の乱れに関連する情報としての視点から、体幹部の組織異常の判定も可能と出来る。

（12）呼吸による変動の影響除去処理
（ａ）一般的な呼吸周期時間の１／２より短いサンプリング周期で、体幹部のインピーダンスを測定する。
（ｂ）サンプリング毎の測定デ−タに対して移動平均等によるスムージング処理を施す。
（ｃ）処理後の時系列データより、呼吸の周期性と周期毎の最大値と最小値を検出する。
（ｄ）毎周期毎の最大値と最小値を各々別個に平均処理する。
（ｅ）最大値と最小値の平均処理後の値を平均して、呼吸の中央値を算出する。
（ｆ）呼吸周期毎の呼吸の中央値が規定回数規定以内の安定域に入った時点で、呼吸中央値確定と判断し、確定した中央値のインピ-ダンス値を体幹部のインピーダンス値として登録し、測定を完了とする。

（13）飲食及び膀胱等への水分貯留(尿等)による異常値判定処理
（ａ）体幹部のインピーダンスは、26.7±4.8Ω(mean±SD)が集団の一般的な値となる。
（ｂ）反面、便秘及び膀胱尿の貯留や胃での飲食物の充満時の値は、mean±3SDの範囲を超える。
（ｃ）よって、３ＳＤを超える測定値が得られる場合には、飲食及び膀胱尿等の影響の可能性を被験者へ報知し、最善の環境で測定に望んで貰う様促す。ただし、実際にこれらの影響なしに骨格筋組織層の発達及び内臓器組織が標準サイズとは異なる被験者においては、測定を継続出来る様に進める。
（ｄ）さらに、判定感度を上げる方法としては、性別、体重、身長別で規定値を細分化する。又は、体重で割るか、身長で割って単位当たりの値として規定値を規定する。

次に、前述した本発明の測定原理に基づいて、本発明による電極間距離測定機能付き体幹部内臓脂肪測定装置の好ましい一実施例を説明する。

図１に、この本発明による電極間距離測定機能付き体幹部内臓脂肪測定装置の外観斜視図を、図２に、その正面図を、図３に、電極間距離測定機能を実行するための原理図を、図４に、図１の装置の使用法を、更に、図５に、図１の装置のブロック図を、それぞれ示す。

本発明の電極間距離測定機能付き体幹部内臓脂肪測定装置は、従来の体幹部内臓脂肪測定装置の構造に加え、電極間距離を測定（実測）する機能を有する。測定された電極間距離は、その後、体幹腹部のインピーダンス（例えば、前述した“ＺＶＭ”等）を計測する等のために利用することができる。このように電極間距離の情報を実測することにより、形態計測情報推定処理の精度向上を図ることができる。更に言えば、身体特定化情報として一般に用いられてきた身長、体重、年齢、性別情報のみからの人間身体情報データベースを用いた推定では、四肢と体幹の個人差誤差が含まれてしまうところ、本発明のように、測定対象部位の個人差情報を電極間距離を用いて補正可能とすることで、より精度の高い推定情報を提供することができる。

電極間距離測定機能は、主に、本体部３１と、この本体部３１と一体的に形成され、或いは、この本体部３１とは別体で構成された固定アーム部３２と、アーム回転軸４０を中心として本体部３１に対して図示矢印方向アにて所定の角度範囲θで回動自在に設けた可動アーム部３４と、固定アーム部３２の先端付近に設けた支持体回転軸３６Ｌを利用して、固定アーム部３２に対して、上記ア方向と同じイ方向（可動アーム部３４の回動方向）に所定の角度範囲で回動自在に設けられた電極支持体３７Ｌと、可動アーム部３４の先端付近に設けた支持体回転軸３６Ｒを利用して、可動アーム部３４に対して、上記イ方向に所定の角度範囲で回動自在に設けられた電極支持体３７Ｒと、によって実行される。ただし、回動方向は、上に示した方向（水平方向）に加えて、更に、これらの回動方向に対して垂直な方向（垂直方向）にも同時に可動とすることができる。

装置未使用時において、装置のコンパクト化を図るため、本体部３１と、この本体部３１の底側に配置された固定アーム部３２との間に、可動アーム部３４の一部を収納する収納空間３３が形成されている。この収納空間３３に可動アーム部３４の一部を収容し、且つ、可動アーム部３４と固定アーム部３２を上下に重ねた状態として、装置を折り畳んだ状態とすることができる、つまり、本装置は開閉収納可能構造を形成し得る。

電極支持体３７Ｌ上には、例えば、絶縁体３９Ｌで仕切った、被験者の測定部位に電流を印加するための電流印加電極１３Ｌと、被験者の測定部位における電位差を計測するための電流印加電極１４Ｌが、１つずつ設けられている。同様に、電極支持体３７Ｒの上には、絶縁体３９Ｒで仕切った、電流印加電極１３Ｒと電流印加電極１４Ｒが１つずつ設けられている。尚、絶縁体３９Ｌ、３９Ｒは、電極支持体３７Ｌや電極支持体３７Ｒの一部として設けられていてもよいし、それらとは別部材として設けられていてもよい。これらの電極１３、１４は、図４に示すような方法で、被験者の所定部位、例えば、皮下脂肪組織層が薄い部位、または、骨格筋組織層の筋腹部が無いまたは薄い部位に、押し当てるようにして使用される。このような部位としては、例えば、骨盤の左右腸骨稜上縁部間のような臍と腸骨稜上縁間の区間、又は、左右の腱膜のような腹直筋と外腹斜筋間の結合腱部がある。これらの部位については図１２等を参照して更に後述する。

角度センサ２８を用いて固定アーム部３２と可動アーム部３４の間の角度（θ）を測定することができる。角度センサ２８として、例えば、アーム回転軸４０の部分に設けたポテンショメーター（可変抵抗器）やロータリーエンコーダー等を使用することができる。この角度（θ）は、より具体的には、例えば、図２によく示されているように、アーム回転軸４０と支持体回転軸３６Ｌを結ぶ軸線３５Ｌとアーム回転軸４０と支持体回転軸３６Ｒを結ぶ軸線３５Ｒが成す角である。

角度センサ２８を用いて得られた角度情報と、固定アーム部３２のアーム長と可動アーム部３４のアーム長に関する情報とから、２９を用いて、電極支持体３７Ｌと電極支持体３７Ｒの間の電極間距離を演算することができる。固定アーム部３２のアーム長は、より具体的には、例えば、アーム回転軸４０から支持体回転軸３６Ｌまでの長さであり、同様に、可動アーム部３４のアーム長は、アーム回転軸４０から支持体回転軸３６Ｒまでの長さである。例えば、最も簡単な計算方法としてこれらのアーム長が互いに等しいと仮定した場合、図３の原理図に示すように、電極間距離Ｌは、回転軸に対して両電極間のアーム長Ｒと両アーム間のなす角度θとから二等辺三角形の定理を適用して求めることができる。即ち、
Ｌ＝２Ｒ・ｓｉｎ（θ／２）
によって求めることができる。この電極間距離Ｌを利用して、例えば、インピーダンス（例えば、上述した“ＺＶＭ”）を、ρ（Ｌ²／Ｖ’）（ρ［Ωｍ］は体積抵抗率、Ｖ’［ｃｍ³又はｋｇ］は計測対象組織体積量）の式から求めることができる。他に、ρ（Ｌ／Ａ）（Ａ［ｃｍ²］は計測対象組織面積量）の式からも求めることができる。測定した電極間距離Ｌは、インピーダンスの計測に用いる他、体幹腹部の横幅情報として用いることもできる。

本装置１は、通常の体幹部内臓脂肪測定装置としての機能も有する。例えば、本体部３１の前面には、操作・入力部５１と表示部５２とを有する操作表示パネル５や、報知器ブザー２２が設けられていてもよい。また、本体部３１の内部には、図５から明らかなように、例えば、演算・制御部２１や、電源部１８、記憶部（メモリ）４、更に、インピーダンス測定部等が設けられていてもよい。

操作・入力部５１は、身長、体重を含む身体特定化情報の入力等に使用することができ、操作表示パネル５は、各種結果、アドバイス情報等を表示部５２を通じて表示するため等に使用することができる。この操作表示パネル５１は、操作・入力部５１と表示部５２とが一体となったタッチパネル式の液晶表示器として形成されてもよい。

演算・制御部２１は、操作・入力部５１から入力された身体目方特定情報（体重等）、計測したインピーダンス、式１から式１５等に基づいて、体幹部骨格筋組織横断面積量、体幹部骨格筋組織層インピーダンス、内臓脂肪組織インピーダンス、内臓脂肪組織量、内臓器組織量、内臓器組織インピーダンス、皮下脂肪組織量、体幹部内臓脂肪／皮下脂肪比等を演算したり、呼吸による変動の影響除去処理や、内臓器組織異常判定等の処理を行ったり、その他、各種の入出力、測定、演算等を行う。

電源部１８は、本装置の電気系統各部に電力を供給する。

記憶部４は、身長、体幹部長、体幹部長等の身体特定化情報や、前記の式１から式１５等を記憶する他、後述するような健康指針アドバイスのための適当なメッセージ等も記憶する。

インピーダンス測定部は、上述した電流印加電極１３Ｌ、１３Ｒや電圧計測電極１４Ｌ、１４Ｒに加えて、更に、電流印加電極１３に電流を供給する電流源１２を有し、また、電圧計測電極１４が３個以上存在する場合、例えば、アーム部の数は変えずに１つのアーム部に設ける電圧計測電極の数を２つ以上とした場合等に、電極を選択するための電極選択部２０、測定された電位差を増幅する差動増幅器２３、フィルタリングのためのバンドパスフィルタ２４、検波部２５、増幅器２６、及び、Ａ／Ｄ変換器２７等を含む。

尚、電流印加電極１３Ｒ、１３Ｌや電圧計測電極１４Ｒ、１４Ｌは、ＳＵＳ材及び樹脂材表面を金属めっき処理等して実現されていてもよい。このタイプの電極は、金属電極表面に、保水性高分子膜をコ−ティングすることで、測定前に水分をふきつけるか、水にぬらして使用する。水にぬらすことにより、皮膚との電気的接触の安定性を確保することができる。

また、特に図示しないが、粘着性貼り付けタイプの電極を用いることもできる。これは交換可能な粘着パッドを各電極のベ−ス電極面に貼り付けて皮膚との接触安定性を確保するタイプのものである。このタイプは、例えば、低周波治療器や心電図電極等でよく用いられており、測定後に取り外して廃棄するようなディスポ形態と、パッド表面が汚れて密着性が低下したり水分が蒸発した場合にのみ廃棄交換し、廃棄するまでの間はカバ−シ−ト等で保管する形態がある。

これらの構成によって、電極１３、１４の長期保管を可能とし、また、水分補給を可能とし、また、汚れ落し等を行った後も強い吸着力を保持する（強い吸着力を保持したまま脱着可能とする）ことができる。例えば、このような脱着構造として、心電図電極などで多用されているホック式や、フレキ基板用のコネクタ等が考えられる。

本発明の原理を説明するため、ここで、電気的な等価回路モデルを導入する。図６に、この等価回路の基になる体幹部（腹部）の構造を模式的に示す。電気的特性の観点でみると、体幹部は、皮下脂肪組織層（ＦＳ）、骨格筋組織層（ＭＭ）、内臓器組織（ＶＭ）、その隙間に付着する内臓脂肪組織（ＦＶ）の各組織に分けることができる。

図７は、図６に示された体幹部の模式図を臍高さにおける腹囲周横断面にてモデル化した図である。この図に示すように、体幹部断面は、最も外側にある皮下脂肪組織層（ＦＳ）と、そのすぐ内側にある骨格筋組織層（ＭＭ）と、最も内側にある内臓器組織（ＶＭ）とそれに取り巻く内臓脂肪組織（ＦＶ）を含む。

図８は、図７に示された模式図を更に電気的な等価回路として表したものである。例えば、電流印加電極１３Ｌ、１３Ｒで電流（Ｉ）を印加し、電圧計測電極１４Ｌ、１４Ｒで電位差（Ｖ）を測定するものとした場合、この等価回路における電気抵抗は、主として、臍前後付近の皮下脂肪組織層のインピーダンス（ＺＦＳ１、ＺＦＳ２）と、腹周囲の皮下脂肪組織層のインピーダンス（ＺＦＳ０）と、臍の左右各側の骨格筋組織層のインピーダンス（ＺＭＭ１、ＺＭＭ２）と、臍前後付近の内臓脂肪組織のインピーダンス（ＺＦＶ１、ＺＦＶ２）、更に、体幹部中心付近の内臓器組織のインピーダンス（ＺＶＭ）として現れる。

図９に、図８を更に簡略化した回路を示す。ＺＦＳ１とＺＦＳ２は略同じ大きさと考えられるため、ここでは、それらを同値のＺＦＳとして表し、また、ＺＭＭ１とＺＭＭ２、或いは、ＺＦＶ１とＺＦＶ２は、それぞれ、ＺＭＭ、ＺＦＶとして表している。また、導電性が他の領域に比べて著しく低いと考えられるＺＦＳ０は省略した。これを省略できる点は、前項「１．体幹部構成組織の電気的等価回路モデル化」（１）の記載から明らかであろう。

次に、図１０を参照して、四電極法における電極間距離と広がり抵抗の関係を説明する。図１０は、電極間距離と広がり抵抗の関係を示したものである。図中、丸い点線で囲った部分３０は広がり抵抗領域を示す。電流印加電極からの電流（Ｉ）は、印加後に徐々に被験者の体内に広がることになるが、印加直後の領域、即ち、広がり抵抗領域においては、それほど大きくは広がっておらず、このため、これらの領域では電流密度が他の領域に比べて非常に高くなる。したがって、電流印加電極１３と電圧計測電極１４をあまりに接近させて配置した場合には、電圧計測電極１４において測定される電位差（Ｖ）は広がり抵抗領域における電流の影響を大きく受けてしまう。

例えば、前述した式２より明らかなように、臍付近における皮下脂肪組織層のインピーダンス（ＺＦＳ）と、腹周囲における皮下脂肪組織層のインピーダンス（ＺＦＳ０）、骨格筋組織層のインピーダンス（ＺＭＭ）、内臓脂肪組織のインピーダンス（ＺＦＶ）、及び、体幹部中心付近の内臓器組織のインピーダンス（ＺＶＭ）の間には、
ZFS ＞＞ (ZVM+ZFV) ＞＞ ZMM
の関係がある。
したがって、Ｉ−Ｖ電極間距離がほとんど無く近接して配置されたときの電位差計測インピーダンスΣＺ１は、
ΣＺ１＝２＊ＺＦＳ＋ＺＭＭ／／（ＺＶＭ＋ＺＦＶ）≒２＊ＺＦＳ
となる。これにより明らかなように、広がり抵抗の影響でＺＦＳが数倍に増幅されるため、ここでは、ＺＦＳによる情報が支配的となる。

広がり抵抗の影響を小さくするには、電流印加電極と電圧計測電極の間の距離を大きくする必要がある。例えば、Ｉ−Ｖ電極間距離を１０ｃｍ程度確保して配置した場合の電位差計測インピーダンスΣＺ２は、
ΣＺ２≒２＊ＺＦＳ＋ＺＭＭ／／（ＺＶＭ＋ＺＦＶ）
である。明らかなように、Ｉ−Ｖ電極間距離を広げることによって、広がり抵抗の影響は多少小さくなっているが、この程度離しただけでは、まだＺＦＳの情報が支配的である。

この広がり抵抗の影響を詳細に検討するため、図１１に示すように、電極１３Ｌ、１４Ｌｂ、１４Ｒｂ、１３ＲにおけるＩ−Ｖ電極間及びＶ−Ｖ電極間相互の距離が各々１／３程度になるよう１０ｃｍ程度確保して配置した場合を考える。ただし、電極１４Ｌａ、１４Ｒａは、前記Ｉ−Ｖ電極間距離がほとんど無い近接配置とする。この場合の電位差計測インピーダンスΣＺ３は、
ΣＺ３≒２＊ＺＦＳ＋ＺＭＭ／／（ＺＶＭ＋ＺＦＶ）である。
このとき電極間で計測される電圧降下の関係は、おおよそ次のようになる。
Ｖ１＝Ｉ＊ＺＭＭ／／（ＺＶＭ＋ＺＦＶ）
Ｖ２＝Ｖ３＝Ｉ＊２＊ＺＦＳ
Ｖ１：（Ｖ２＋Ｖ３）≒１〜２：１０〜２０＝Ｓ：Ｎ
上式におけるＳの１〜２やＮの１０〜２０のバラツキは、皮下脂肪組織層の厚みの個人差と骨格筋組織層の発達具合によるものである。この結果からも分かるように、たとえ電極間距離を調節しても、十分なＳ／Ｎが確保できるとは言いがたい。

また、ほとんどの電流は骨格筋組織層で支配的に通電されるため、内臓器組織と内臓脂肪組織の複合組織層への通電感度を十分に確保することはできない。即ち、骨格筋組織層に流れる電流をＩ１、測定対象である内臓器組織と内臓脂肪組織に流れる電流をＩ２とすれば、
Ｖ１＝Ｉ＊ＺＭＭ／／（ＺＶＭ＋ＺＦＶ）＝Ｉ１＊ＺＭＭ＝Ｉ２＊（ＺＶＭ＋ＺＦＶ）
Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２
となり、よって、
ＺＭＭ：（ＺＶＭ＋ＺＦＶ）＝Ｉ２：Ｉ１≒１：２〜５
となる。これより明らかなように、たとえ広がり抵抗の影響を排除できたとしても、骨格筋組織層に流れる電流は内臓器組織と内臓脂肪組織に流れる電流の２〜５倍にも及ぶため、この結果、Ｓ／Ｎ特性は更に悪くなる。このように、体幹部のような太短い測定部位においては、たとえ電極間距離を調整しても、電流電極間距離で上限が決まってしまうことから、Ｓ／Ｎ特性の改善には限界がある。

図１２に、図７と同様の方法で、本発明による電極配置方法の一例を示す。最適なＳ／Ｎ条件を確保するため、ここでは、骨格筋組織層より内側の内臓器組織及び内臓脂肪組織における電流印加電極１３Ｌ、１３Ｒからの電流通電量を増やし、測定対象組織への計測感度を確保する。更に言えば、皮下脂肪組織層の薄い部位、換言すれば、皮下脂肪組織層のインピーダンス（ＺＦＳ）が小さい部位から電流を印加することによって、広がり抵抗の影響を最小限にとどめ、内臓器組織や内臓脂肪組織への通電感度を改善する。広がり抵抗の影響を少なくするため、電圧計測電極１４Ｌ、１４Ｒによる電位差の測定も、皮下脂肪組織層による影響が少ない皮下脂肪組織層の薄い部位、換言すれば、皮下脂肪組織層のインピーダンス（ＺＦＳ）が小さい部位で行うのが好ましい。尚、腹囲周横断面積を測定基準とする場合、電流印加電極１３Ｌ、１３Ｒから電流を印加する部位は、皮下脂肪組織層が最も薄く沈着する部位、または、導電性の良い骨格筋組織層の筋腹部が無いまたは薄い骨格筋結合領域である、例えば、腱部（腱画，腱膜等）１５、更に具体的に言えば、臍と腸骨稜上縁間の区間、腹直筋と外腹斜筋間の結合腱部（腱膜部）となる。

更に、最適なＳ／Ｎ条件を確保するため、本発明では、四電極の全てを腹囲周上に揃わせることはせず、少なくとも一つの電極を腹囲周上からずらした位置に配置する。臍囲周から離した配置を取ることで、最善の距離条件を確保することができ、また、皮下脂肪組織層のインピ−ダンス（ＺＦＳ）を本来の四電極法の計測として、分離除去することができる。

このような配置方法として、例えば、電流印加電極対は腹（臍）囲周上に配置し、電圧計測電極のみを対としてまたは対を形成する電極のうちの一方を周上から外れた位置に配置する方法が考えられる。また、電流印加電極対のうちの一方を周上に配置し、他方を周上から外れた位置に配置してもよい。尚、電流印加電極対、或いは、電圧計測電極対は、被験者の臍Ａを中心として見た場合の左右の上記部位間、つまり、皮下脂肪組織層の薄い部位に配置してもよい。但し、電圧計測電極は、例えば、腹（臍）囲周上から外れた腹部領域内の体幹部長手方向とする。

図１３乃至図１５に実際の電極配置例を示す。図１３は、電圧計測電極を臍囲周より上部に配置したもの、図１４は、電圧計測電極を臍囲周より下部に配置したもの、図１５は、図１３と同様に、臍囲周より上部であるが、腹直筋の臍Ａより少し上の腱画位置の腱膜位置に配置したものである。

次に、図１６に示す基本フローチャートと図１７から図２２に示すサブルーチンフローチャートを参照して、図１乃至図１５に示した本発明の実施例における電極間距離測定機能付き体幹部内臓脂肪測定装置の操作および動作について説明する。

図１６に示す基本フローチャートにおいては、先ず、操作・入力部５１における電源スイッチがオンされると、電源部１８から電気系統各部に電力を供給し、表示部５２により身長等を含む身体特定化情報（身長、体重、性別、年齢等）を入力するための画面が表示される（ステップＳ１）。

続いて、この画面にしたがって、ユーザは、操作・入力部５１から身長、体重、性別、年齢等を入力する（ステップＳ２）。この場合において、体重については、操作・入力部５１から入力してもよいが、本体部３１に接続可能な体重測定装置（図示されていない）により測定したデータを自動的に入力して、演算・制御部２１により身体目方特定情報（体重）を演算するようにしてもよい。これら入力値は、記憶部４に記憶される。

次に、ステップＳ３にて、体幹部長、腹囲長等の形態計測測定値を入力するか否かの判断を行い、それら形態計測測定値を入力する場合には、ステップＳ４にて、形態計測を実施して、体幹部長、腹囲長等の測定値を操作・入力部５１から入力し、ステップＳ８へ移行する。ステップＳ３において、形態計測測定値を入力しないと判断する場合には、ステップＳ５に移行する。これら入力値も、記憶部４に記憶される。同様に、以下の処理において得られる数値情報等は、記憶部４に記憶される。

次いで、ステップＳ５において、電極間距離が測定可能となるまで待つ。但し、例えば、電極間距離を既に知っており、測定キーによって入力可能な場合には、測定キーからの入力を行って、ステップＳ６へ直ちに進むこともできる。

ステップＳ７において、演算・制御部２１は、記憶部４に記憶された身長、体重、性別、年齢等の身体特定化情報の他、電極間距離Ｌｅをも用いて、体幹部長（Ｌｔｍ＝ｆ（Ｌｅ，Ｈ，Ｗ，Ａｇｅ，Ｓｅｘ））、腹囲長（Ｌｗ＝ｆ（Ｌｅ，Ｈ，Ｗ，Ａｇｅ，Ｓｅｘ））等を推定する形態計測情報推定処理（例えば、人間身体情報データベースから作成する検量線使用）を行う。尚、電極間距離Ｌｅは、ここでは、左右の腱膜間に配置することとする、つまり、この距離は、左右腸骨稜上縁部間距離に相当する。

続いて、ステップＳ８において、インピーダンス測定部により、体幹部インピーダンス計測処理を行う。この体幹部インピーダンス計測処理については、図２０等に示すサブルーチンフローチャートを参照して後述する。

次に、ステップＳ９において、演算・制御部２１により、体幹部骨格筋組織横断面積量（ＡＭＭ）の推定処理を行う。この演算処理は、例えば、記憶部４に記憶された身長Ｈ、体重Ｗ、年齢Ａｇｅを用いて、前述の式３に基づいて行われる。

次に、ステップＳ１０において、演算・制御部２１により、体幹部骨格筋組織層インピーダンス（ＺＭＭ）の推定処理を行う。このＺＭＭは、記憶部４に記憶された身長Ｈと、ステップＳ９で求めたＡＭＭとを用いて、前述の式４に基づいて行われる。

次に、ステップＳ１１において、演算・制御部２１により、皮下脂肪組織量（ＡＦＳ）の推定処理を行うものである。このステップＳ１１については、図１７に示すサブルーチンフローチャートを参照して後で詳述する。

ステップＳ１２は、演算・制御部２１により、内臓器組織量（ＡＶＭ）および内臓器組織インピーダンス（ＺＶＭ）の推定処理を行うものである。このステップＳ１２については、図１８に示すサブルーチンフローチャートを参照して後で詳述する。

ステップＳ１３は、演算・制御部２１により、内臓脂肪組織インピーダンス（ＺＦＶ）および内臓脂肪組織量（ＡＦＶ）の推定処理を行うものである。このステップＳ１３については、図１９に示すサブルーチンフローチャートを参照して後で詳述する。

次に、ステップＳ１４において、演算・制御部２１により、内臓脂肪／皮下脂肪比（Ｖ／Ｓ）の演算処理を行う。この処理は、記憶部４に記憶された前述した式１５に従って行われる。

次に、ステップＳ１５において、演算・制御部２１により、体格指数（ＢＭＩ）の演算処理を行う。この演算処理は、記憶部４に記憶された体重Ｗと身長Ｈから次の式にて算出され得る。
ＢＭＩ＝Ｗ／Ｈ²

更に、ステップＳ１６において、演算・制御部２１により、体幹部体脂肪率（％Ｆａｔｔ）の演算処理を行う。この演算処理は、記憶部４に記憶された皮下脂肪組織量（ＡＦＳ）、内臓脂肪組織量（ＡＦＶ）、体幹部骨格筋横断面積量（ＡＭＭ）、及び、内臓器組織量（ＡＶＭ）から次の式にて算出されるものである。
％Ｆａｔｔ＝（ＡＦＳ＋ＡＦＶ）／［（ＡＦＳ＋ＡＦＶ）＋ＡＭＭ＋ＡＶＭ］＊１００

次に、ステップＳ１７において、演算・制御部２１により、内臓脂肪率（％ＶＦａｔ）の演算処理が行われる。この処理は、前述の演算処理により算出され記憶部４に記憶された体幹部体脂肪率（％Ｆａｔｔ）、内臓脂肪／皮下脂肪比（Ｖ／Ｓ）から次の式にて行われる。
％ＶＦａｔ=％Ｆａｔｔ＊（Ｖ／Ｓ）／[（Ｖ／Ｓ）＋１]

最後に、ステップＳ１８において、演算・制御部２１は、前述したような演算処理にて求められた内臓脂肪組織情報（ＡＦＶ、％ＶＦａｔ）、体組成情報（％Ｆａｔｔ、ＡＭＭ、ＡＦＳ、ＡＶＭ）、体格指数（ＢＭＩ）や、後述する処理によって得られるアドバイス指針等を、表示部５２に表示させるような表示処理を行う。これにより、一連の処理を終了する（ステップＳ１９）。

次に、前述のステップＳ１１の皮下脂肪組織量（ＡＦＳ）の推定処理について、図１７のサブルーチンフローチャートを参照して詳述する。この推定処理は、ステップＳ２０にて、記憶部４に記憶された諸数値および前述の式１３、１４を用いて行われる。

次に、前述のステップＳ１０の内臓器組織量（ＡＶＭ）および内臓器組織インピーダンス（ＺＶＭ）の推定処理について、図１８のサブルーチンフローチャートを参照して詳述する。この推定処理は、ステップＳ２１において、記憶部４に記憶された諸数値および前述の式１１を用いて内臓器組織量（ＡＶＭ）を算出し、ステップＳ２２において、記憶部４に記憶された諸数値および前述の式１２を用いて実行される。

次に、前述のステップＳ１３の内臓脂肪組織インピーダンス（ＺＦＶ）および内臓脂肪組織量（ＡＦＶ）の推定処理について、図１９のサブルーチンフローチャートを参照して詳述する。この推定処理は、ステップＳ２３において、記憶部４に記憶された諸数値および前述の式７を用いて内臓脂肪組織インピーダンス（ＺＦＶ）を算出し、ステップＳ２４において、記憶部４に記憶された身長Ｈおよび算出した内臓脂肪組織インピーダンス（ＺＦＶ）および前述の式１０を用いて内臓脂肪組織量（ＡＦＶ）を算出するものである。

次に、ステップＳ８の体幹部インピーダンス計測処理について、第一の実施形態を示す図２０のサブルーチンフローチャートを参照して、詳述する。この第一形態においては、前項７．（１２）および（１３）において説明したような「呼吸による変動の影響除去処理」および「飲食および膀胱等への水分貯留（尿等）による異常値判定処理」を行うものである。先ず、ステップＳ２５において、演算・制御部２１は、操作・入力部５１等からの指示に基づいて、カウンター等の初期設定体幹部のインピーダンスＺｔｍの測定データのサンプル数及びフラグＦの初期設定を行う。Ｆは、”１”、”０”のフラグである。

続いて、ステップＳ２６において、演算・制御部２１は、測定タイミングか否かの判定を行う。そして、測定タイミングと判定された場合には、ステップＳ２７にて、演算・制御部２１は、体幹部インピーダンス（Ｚｔｍ）測定電極配置設定処理を行い体幹部インピーダンス（Ｚｔｍ_x）計測処理を行う。

次いで、ステップＳ２６において測定タイミングでないと判定された場合には、ステップＳ２８に移行して、計測インピーダンス（Ｚｘ）データスムージング処理（移動平均処理等）を行う。それから、ステップＳ２９において、体幹部インピーダンス計測データ呼吸変動補正処理を行う。この補正処理については、図２１のサブルーチンフローチャートを参照して後述する。

続いて、ステップＳ３０にて、演算・制御部２１は、各部位毎の計測インピーダンスの時系列安定性確認処理を行う。これは、ステップＳ２９の体幹部インピーダンス計測データ呼吸変動補正処理後の各値が所定回数所定変動以内の値に収束したかどうかを判定することによって行われる。ステップＳ３１において、演算・制御部２１は、測定したＺｔｍ_xが安定条件を満足するか否かの判定を行う。この判定は、呼吸周期毎の呼吸の中央値が規定回数規定以内の安定域に入った時点で、呼吸中央値確定と判断するようなものである。このステップＳ３１にて、安定条件が満足されたと判定される場合には、ステップＳ３２に移行して、確定した中央値のインピーダンス値を体幹部のインピーダンス値として、最終安定条件判定値を測定値結果値として記憶部４に登録する。一方、ステップＳ３１において、安定条件が満足されないと判定される場合には、ステップＳ２６に戻って同様の処理が繰り返される。

ステップＳ３２に続いて、ステップＳ３３において、演算・制御部２１は、飲食および膀胱尿貯留等による異常値判定処理を行い、更に、ステップＳ３４において、測定の完了を報知器ブザー２２（図５参照）等を用いてブザー等で報知し、測定を完了する。尚、ステップＳ３３の異常値判定処理については、図２２のサブルーチンフローチャートを参照して後述する。

次に、ステップＳ２９の体幹部インピーダンス計測データ呼吸変動補正処理について、図２１のサブルーチンフローチャートを参照して、詳述する。先ず、ステップＳ３５において、演算・制御部２１は、ステップＳ２９にて処理後の時系列データから変極点検知処理を行う。ステップＳ３６において、変極点か否かの判定を行う。これは、前後の微係数または差分値の極性変化位置のデータを検知することにより行われる。ステップＳ３６にて変極点であると判定される場合には、ステップＳ３７に進み、最大値か否かの判定がなされる。これは、最大値と最小値の振り分けを行うステップである。最大値でない場合には、ステップＳ３８にて、記憶部４に記憶された次の式にて最小値判定データ移動平均化処理が行われる。
[Ｚｔｍ]ｍｉｎ_x←（[Ｚｔｍ]ｍｉｎ_x-1＋[Ｚｔｍ]ｍｉｎ_x）／２

ステップＳ３７において最大値と判定される場合には、ステップＳ３９において、記憶部４に記憶された次の式にて最大値判定データ移動平均化処理が行われる。
[Ｚｔｍ]ｍａｘ_x←（[Ｚｔｍ]ｍａｘ_x-1＋[Ｚｔｍ]ｍａｘ_x）／２

続いて、ステップＳ４０において、一呼吸周期分の最大値と最小値データが確保されたかの判定がなされる。ステップＳ４０において、そのデータが確保されたと判定された場合には、ステップＳ４１にて、記憶部４に記憶された次の式にて呼吸変動中央値演算処理（最大値と最小値データの平均値演算）がなされる。
Ｚｔｍ_x←（[Ｚｔｍ]ｍａｘ_x＋[Ｚｔｍ]ｍｉｎ_x）／２

次に、ステップＳ３３の飲食および膀胱尿貯留等による異常値判定処理について、図２２のサブルーチンフローチャートを参照して、詳述する。先ず、ステップＳ４２において、演算・制御部２１は、記憶部４に記憶された次の式にて、体幹部インピーダンス（Ｚｔｍ）が正常許容範囲内かのチェックを行う。
Ｍｅａｎ−３ＳＤ≦Ｚｔｍ≦Ｍｅａｎ＋３ＳＤ
ここで、許容値例としては、２６．７±４．８（Ｍｅａｎ±ＳＤ）に対して±３ＳＤが考えられる。

ステップＳ４３において、体幹部インピーダンスが許容範囲内かの判定がなされる。許容範囲内でないと判定される場合には、ステップＳ４４に移行して、演算・制御部２１にて、体幹部（腹部）コンディション異常に関するメッセージ報知処理がなされ、表示部５２に適切なアドバイスの表示等がなされる。このアドバイスとしては、例えば、「体幹部コンディション異常につき、排便、排尿等の準備処理を実施」等の報知が考えられる。また、準備処理後も同様の判定結果となる場合は、異常値を用いて測定を完了させ、測定の中止はしないようにすることもできる。

ステップＳ４３において許容範囲内で判定される場合には、ステップＳ４５において、演算・制御部２１は、体幹部（腹部）コンディション正常に関するメッセージ報知処理がなされ、表示部５２に適切なアドバイスの表示等がなされる。このアドバイスとしては、例えば、「体幹部コンディション正常」等の報知が考えられる。

このような操作および動作にて、本発明によれば、体幹部（体幹腹部）の内臓脂肪組織情報を求めることができ、しかも、呼吸による変動の影響除去処理や飲食および膀胱等への水分貯留（尿等）による異常判定処理を行い、それに応じたアドバイス情報も提供できる。なお、前述の実施例では、体幹部内臓脂肪組織情報を脂肪率として求めるものとしたが、本発明は、これに限らず、適当な変換式等を用いることにより、横断面積量や、体積量や重量等として求めることができるものである。

本発明による電極間距離測定機能付き体幹部内臓脂肪測定装置の外観斜視図である。図１の正面図である。電極間距離測定の原理を示す図である。図１の装置の使用法を示す図である。図１の装置のブロック図である。体幹部腹部の構造を模式的に示す図である。図６に示した体幹部の模式図を臍高さにおける腹囲周横断面にてモデル化した図である。図７のモデル図を電気的等価回路として表した図である。図８の回路を簡略化して示したものである。電極間距離と広がり抵抗の関係を説明する図である。電極間距離と広がり抵抗の関係を説明する図である。本発明による電極配置の一例を体幹腹部の構造とともに模式的に示す図である。電極配置の一例を示す図である。電極配置の一例を示す図である。電極配置の一例を示す図である。本発明の一実施例による体幹部内臓脂肪組織測定用の基本フローチャートを示す図である。図１６の基本フローのサブルーチンとしての皮下脂肪組織量の推定処理フローを示す図である。図１６の基本フローのサブルーチンとしての内臓器組織量および内臓器組織インピーダンスの推定処理フローを示す図である。図１６の基本フローのサブルーチンとしての内臓脂肪組織インピーダンスおよび内臓脂肪組織量の推定処理フローを示す図である。図１６の基本フローのサブルーチンとしての体幹部インピーダンス計測処理フローを示す図である。図２０の体幹部インピーダンス計測処理フローのサブルーチンとしての体幹中部インピーダンス計測データ呼吸変動補正処理フローを示す図である。図２０の体幹部インピーダンス計測処理フローのサブルーチンとしての飲食および膀胱尿貯留等による異常値判定処理フローを示す図である。

符号の説明

１体幹部内臓脂肪測定装置
５操作表示パネル
７ユーザ
１３電流印加電極
１４電圧計測電極
２１演算・制御部
２８角度センサ
２９Ｒ（θ）／Ｄ変換器
３１本体部
３２固定アーム部
３４可動アーム部
３６支持体回転軸
３７電極支持体
４０アーム回転軸
５１操作・入力部
５２表示部
Ａ臍

Claims

第１のアーム部と、回転軸を中心として該第１のアーム部に対して所定の角度範囲で回動自在に設けた第２のアーム部と、を有し、前記第１のアーム部と前記第２のアーム部の先端付近にそれぞれ電極が設けてあり、前記第１のアーム部と前記第２のアーム部を所定角度としたときに、前記回転軸から前記第１のアーム部の電極までの長さと、前記回転軸から前記第２のアーム部の電極までの長さと、前記所定角度と、に基づいて、前記第１のアーム部の電極と前記第２のアーム部の電極の間の電極間距離を測定するようになっており、
前記第１のアーム部の電極と前記第２のアーム部の電極にそれぞれ、電圧計測電極と電流印加電極を設け、前記第１のアーム部の電流印加電極と前記第２のアーム部の電流印加電極の対を用いて電流を印加し、該電流によって通電された組織に生じた電位差を、前記第１のアーム部の電圧計測電極と前記第２のアーム部の電圧計測電極の対を用いて測定し、該電位差を利用して求めた体幹部のインピーダンスを利用して前記測定された電極間距離を考慮しつつ体幹部の内臓脂肪組織量を求めることを特徴とする電極間距離測定機能付き体幹部脂肪測定装置。
前記第１アーム部と前記第２アーム部の長さは同じである請求項１記載の装置。
前記第１のアーム部は本体部と一体的に設けられている請求項１又は２に記載の装置。
前記第１のアーム部の電極と前記第２のアーム部の電極は、皮下脂肪組織層が薄い部位、または、骨格筋組織層の筋腹部が無いまたは薄い部位に配置される請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
前記部位は、臍と腸骨稜上縁間の区間、又は、腹直筋と外腹斜筋間の結合腱部である請求項４記載の装置。