特開 2024-41419 生体インピーダンス測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024041419

(43)【公開日】2024-03-27

(54)【発明の名称】生体インピーダンス測定装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/053 20210101AFI20240319BHJP

   A61B 5/313 20210101ALI20240319BHJP

   A61B 5/296 20210101ALI20240319BHJP

   A61B 5/397 20210101ALI20240319BHJP

【ＦＩ】

A61B5/053

A61B5/313

A61B5/296

A61B5/397

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022146237

(22)【出願日】2022-09-14

(71)【出願人】

【識別番号】000219314

【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】杉原 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】山口 達也

(72)【発明者】

【氏名】神村 尊

【テーマコード（参考）】

4C127

【Ｆターム（参考）】

4C127AA04

4C127AA06

4C127EE01

(57)【要約】

【課題】筋出力の変動に起因した、生体インピーダンスの測定誤差を抑制する。
【解決手段】生体インピーダンス測定装置１は、生体表面９に配置される第１電極１０、第２電極２０及び第３電極３０と、第１電極と第３電極との間に並列接続された第１外部抵抗Ｒｇ１と、第２電極と第３電極との間に並列接続された第２外部抵抗Ｒｇ２と、を備える。第１電極は、複数の第１小電極１１で構成されている。第２電極は、複数の第２小電極２１で構成されている。第１電極及び第２電極は、各第１小電極及び各第２小電極が交互に並べられることによって、電極ユニットＵ１２を構成している。第１電極及び第２電極からなる電極ユニットと第３電極とが生体表面に互いに間隔を空けて配置され、第１電極と第３電極との間の第１電圧Ｖ１及び第２電極と第３電極との間の第２電圧Ｖ２に基づいて生体表面下にある筋肉部位７における生体インピーダンスが測定される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体表面に配置される第１電極、第２電極及び第３電極と、
前記第１電極と前記第３電極との間に並列接続された第１抵抗と、
前記第２電極と前記第３電極との間に並列接続された第２抵抗と、を備え、
前記第１抵抗の抵抗値と前記第２抵抗の抵抗値とは、互いに異なり、
前記第１電極は、複数の第１小電極で構成されており、
前記第２電極は、複数の第２小電極で構成されており、
前記第１電極及び前記第２電極は、各前記第１小電極及び各前記第２小電極が交互に並べられることによって、電極ユニットを構成しており、
前記第１電極及び前記第２電極からなる前記電極ユニットと前記第３電極とが前記生体表面に互いに間隔を空けて配置され、前記第１電極と前記第３電極との間の第１電圧及び前記第２電極と前記第３電極との間の第２電圧に基づいて前記生体表面下にある筋肉部位における生体インピーダンスが測定される、生体インピーダンス測定装置。

【請求項2】

前記各第１小電極及び前記各第２小電極は、一直線上に交互に並べられている、請求項１に記載の生体インピーダンス測定装置。

【請求項3】

前記各第１小電極及び前記各第２小電極は、基準点に関して周方向に、交互に並べられている、請求項１に記載の生体インピーダンス測定装置。

【請求項4】

前記各第１小電極及び前記各第２小電極は、円周状に形成されるとともに、前記円周状の中心に関して半径方向に交互に並べられている、請求項１に記載の生体インピーダンス測定装置。

【請求項5】

前記複数の第１小電極の合計面積と前記複数の第２小電極の合計面積とは、互いに等しい、請求項１に記載の生体インピーダンス測定装置。

【請求項6】

前記各第１小電極と前記各第２小電極との間の相対位置を規制するように保持する保持部材を備える、請求項１に記載の生体インピーダンス測定装置。

【請求項7】

前記第１電極及び前記第２電極からなる前記電極ユニットと前記第３電極との間の相対位置を規制するように保持する保持部材を備える、請求項１に記載の生体インピーダンス測定装置。

【請求項8】

前記第１電圧と前記第２電圧とは、互いに同時に測定される、請求項１に記載の生体インピーダンス測定装置。

【請求項9】

前記第３電極は、第３一次電極及び第３二次電極を含み、
前記第１抵抗は、前記第１電極と前記第３一次電極との間に並列接続されており、
前記第２抵抗は、前記第２電極と前記第３二次電極との間に並列接続されており、
前記第３一次電極は、複数の第３一次小電極で構成されており、
前記第３二次電極は、複数の第３二次小電極で構成されており、
前記第３一次電極及び前記第３二次電極は、各前記第３一次小電極及び各前記第３二次小電極が交互に並べられることによって、電極ユニットを構成しており、
前記第１電極及び前記第２電極からなる前記電極ユニットと、前記第３一次電極及び前記第３二次電極からなる前記電極ユニットとが、前記生体表面に互いに間隔を空けて配置され、前記第１電極と前記第３一次電極との間の前記第１電圧及び前記第２電極と前記第３二次電極との間の前記第２電圧に基づいて前記生体表面下にある筋肉部位における生体インピーダンスが測定される、請求項１に記載の生体インピーダンス測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、生体インピーダンス測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

生体インピーダンスを測定する方法として、生体表面に２つの電極を配置して、その電極間に流れる生体電気を用いる方法が知られている。

【0003】

例えば特許文献１には、生体表面に少なくとも２つの電極を配置して、その２つの電極間に第１外部抵抗を並列接続したときに生じる第１電圧と、第２外部抵抗を並列接続したときに生じる第２電圧とをそれぞれ測定することが開示されている。

【0004】

そして、特許文献１によると、第１電圧及び第２電圧の測定結果から得られる電圧比に基づいて、生体表面下の筋肉部位における２つの電極間の生体インピーダンスを算出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－１５７０３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、特許文献１に記載の方法で生体インピーダンスを高精度で測定するためには、第１外部抵抗を並列接続した場合と、第２外部抵抗を並列接続した場合とで、被験者が一定の筋出力を維持することが求められる。

【0007】

しかしながら、第１外部抵抗を並列接続した場合の測定と、第２外部抵抗を並列接続した場合の測定とは同時に行うことができない。そのため、被験者に筋疲労が生じてしまったり、被験者の姿勢に変化が生じたりした結果、前者の測定タイミングと後者の測定タイミングとで筋出力が一定に維持されず、変動してしまう可能性があった。

【0008】

そこで、２つの電極の他にさらにもう１つ電極を用意して、すなわち第１電極、第２電極及び第３電極を用意して、第１電極と第３電極との間に第１外部抵抗を並列接続するとともに、第２電極と第３電極との間に第２外部抵抗を並列接続する方法が考えられる。

【0009】

この方法では、第１電極と第３電極との間に第１外部抵抗を並列接続したときに生じる第１電圧と、第２電極と第３電極との間に第２外部抵抗を並列接続したときに生じる第２電圧とをそれぞれ測定する。そして、第１電圧及び第２電圧の測定結果から得られる電圧比に基づいて、生体表面下の筋肉部位における第１電極と第３電極との間又は第２電極と第３電極との間の生体インピーダンスを算出する。

【0010】

しかしながら、この方法では、生体表面において第１電極と第２電極とを仮に隣り合わせに配置したとしても、生体表面における第１電極と第２電極との配置箇所が微妙に異なる。

【0011】

このため、第１電圧と第２電圧とを仮に同時に測定したとしても、第１電極と第２電極との配置箇所の相違による筋出力の変動に起因して、生体インピーダンスに測定誤差が生じるので、生体インピーダンスを高精度で測定することが難しい。

【0012】

なお、当然のことながら、第１電圧と第２電圧とを互いに異なる時刻で測定した場合にも、第１電極と第２電極との配置箇所の相違による筋出力の変動に起因して、生体インピーダンスに測定誤差が生じる。

【0013】

本開示は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、生体表面下にある筋肉部位における生体インピーダンスを測定するに際して、電極の配置箇所の相違による筋出力の変動に起因した測定誤差を抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本開示の生体インピーダンス測定装置は、生体表面に配置される第１電極、第２電極及び第３電極と、前記第１電極と前記第３電極との間に並列接続された第１抵抗と、前記第２電極と前記第３電極との間に並列接続された第２抵抗と、を備え、前記第１抵抗の抵抗値と前記第２抵抗の抵抗値とは、互いに異なり、前記第１電極は、複数の第１小電極で構成されており、前記第２電極は、複数の第２小電極で構成されており、前記第１電極及び前記第２電極は、各前記第１小電極及び各前記第２小電極が交互に並べられることによって、電極ユニットを構成しており、前記第１電極及び前記第２電極からなる前記電極ユニットと前記第３電極とが前記生体表面に互いに間隔を空けて配置され、前記第１電極と前記第３電極との間の第１電圧及び前記第２電極と前記第３電極との間の第２電圧に基づいて前記生体表面下にある筋肉部位における生体インピーダンスが測定される。

【0015】

かかる構成によれば、各第１小電極及び各第２小電極が交互に並べられることによって、第１電極及び第２電極からなる電極ユニットが構成されている。このため、第１電極と第２電極とを生体表面における互いに略同じ箇所に配置することができるので、第１電極と第３電極との間の生体インピーダンスの測定条件と、第２電極と第３電極との間の生体インピーダンスの測定条件とを、略等しくすることができる。

【0016】

これにより、第１電極と第３電極との間の第１電圧及び第２電極と第３電極との間の第２電圧に基づいて、生体表面下にある筋肉部位における生体インピーダンスを測定するに際して、第１電極と第２電極との配置箇所の相違による筋出力の変動に起因した測定誤差を抑制して、生体インピーダンスを精度よく測定することができる。

【0017】

一実施形態では、前記各第１小電極及び前記各第２小電極は、一直線上に交互に並べられている。

【0018】

かかる構成によれば、簡単な構成でもって、第１電極と第２電極とを生体表面における互いに略同じ箇所に配置することができる。

【0019】

一実施形態では、前記各第１小電極及び前記各第２小電極は、基準点に関して周方向に、交互に並べられている。

【0020】

かかる構成によれば、上記と同様、簡単な構成でもって、第１電極と第２電極とを生体表面における互いに略同じ箇所に配置することができる。

【0021】

一実施形態では、前記各第１小電極及び前記各第２小電極は、円周状に形成されるとともに、前記円周状の中心に関して半径方向に交互に並べられている。

【0022】

かかる構成によれば、上記と同様、簡単な構成でもって、第１電極と第２電極とを生体表面における互いに略同じ箇所に配置することができる。

【0023】

一実施形態では、前記複数の第１小電極の合計面積と前記複数の第２小電極の合計面積とは、互いに等しい。

【0024】

かかる構成によれば、第１電極の導電性と第２電極の導電性とが互いに等しくなるので、生体インピーダンスを精度よく測定する上で、より有利になる。

【0025】

一実施形態では、前記生体インピーダンス測定装置は、前記各第１小電極と前記各第２小電極との間の相対位置を規制するように保持する保持部材を備える。

【0026】

かかる構成によれば、ユーザによる各第１小電極と各第２小電極との相対位置の調整を不要にして、生体インピーダンスの測定を容易にすることができる。

【0027】

一実施形態では、前記第１電極及び前記第２電極からなる前記電極ユニットと前記第３電極との間の相対位置を規制するように保持する保持部材を備える。

【0028】

かかる構成によれば、ユーザによる電極ユニット（第１電極及び第２電極）と第３電極との間の相対位置の調整を不要にして、生体インピーダンスの測定を容易にすることができる。

【0029】

一実施形態では、前記第１電圧と前記第２電圧とは、互いに同時に測定される。

【0030】

かかる構成によれば、測定時刻の相違による筋出力の変動に起因した生体インピーダンスの測定誤差を、抑制することができる。

【0031】

一実施形態では、前記第３電極は、第３一次電極及び第３二次電極を含み、前記第１抵抗は、前記第１電極と前記第３一次電極との間に並列接続されており、前記第２抵抗は、前記第２電極と前記第３二次電極との間に並列接続されており、前記第３一次電極は、複数の第３一次小電極で構成されており、前記第３二次電極は、複数の第３二次小電極で構成されており、前記第３一次電極及び前記第３二次電極は、各前記第３一次小電極及び各前記第３二次小電極が交互に並べられることによって、電極ユニットを構成しており、前記第１電極及び前記第２電極からなる前記電極ユニットと、前記第３一次電極及び前記第３二次電極からなる前記電極ユニットとが、前記生体表面に互いに間隔を空けて配置され、前記第１電極と前記第３一次電極との間の前記第１電圧及び前記第２電極と前記第３二次電極との間の前記第２電圧に基づいて前記生体表面下にある筋肉部位における生体インピーダンスが測定される。

【0032】

かかる構成によれば、第３電極を第３一次電極と第３二次電極とに分割した場合に、第３一次電極と第３二次電極との配置箇所の相違による筋出力の変動に起因した、生体インピーダンスの測定誤差を抑制することができる。

【発明の効果】

【0033】

本開示によれば、生体表面下にある筋肉部位における生体インピーダンスを測定するに際して、電極の配置箇所の相違による筋出力の変動に起因した測定誤差を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】図１は、第１実施形態に係る生体インピーダンス測定装置を模式的に示す。

【図2】図２は、図１における等価回路図を示す。

【図3】図３は、第１実施形態に係る第１電極、第２電極及び第３電極の配置を模式的に示す。

【図4】図４は、第１電圧及び第２電圧のタイムチャートを示す。

【図5】図５は、第２実施形態に係る図３相当図である。

【図6】図６は、第３実施形態に係る図３相当図である。

【図7】図７は、第４実施形態に係る図３相当図である。

【図8】図８は、第５実施形態に係る図３相当図である。

【図9】図９は、第６実施形態に係る図６相当図である。

【図10】図１０は、第７実施形態に係る図７相当図である。

【図11】図１１は、第８実施形態に係る図１相当図である。

【図12】図１２は、第８実施形態に係る図３相当図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物あるいはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

【0036】

＜第１実施形態＞
（生体インピーダンス測定装置）
図１は、第１実施形態に係る生体インピーダンス測定装置１を模式的に示す。生体インピーダンス測定装置１は、第１電極１０と、第２電極２０と、第３電極３０と、第１外部抵抗Ｒｇ１と、第２外部抵抗Ｒｇ２と、信号処理装置５と、を備える。

【0037】

第１電極１０、第２電極２０及び第３電極３０は、同じ筋肉部位７上の生体表面９に、配置される。なお、筋肉部位７とは、上腕二頭筋、広背筋など、生理学上個別に区分された筋組織を指す。図１では、上腕二頭筋上の上腕部の表面に、３つの電極１０，２０，３０を貼り付けた例を示す。

【0038】

図１では、簡単のため便宜上、生体表面９において第１電極１０と第２電極２０とが異なる箇所に配置されるように図示されているが、実際には、生体表面９において第１電極１０と第２電極２０とは、後述するように、互いに同じ箇所に配置されている。

【0039】

第１外部抵抗Ｒｇ１は、第１電極１０と第３電極３０との間に並列接続されている。第２外部抵抗Ｒｇ２は、第２電極２０と第３電極３０との間に並列接続されている。第１外部抵抗Ｒｇ１の抵抗値と第２外部抵抗Ｒｇ２の抵抗値とは、互いに異なる。両者は、それぞれ既知である。

【0040】

第１外部抵抗Ｒｇ１の抵抗値及び第２外部抵抗Ｒｇ２の抵抗値のいずれか一方は、無限大でもよい。例えば、第１外部抵抗Ｒｇ１の抵抗値を無限大とし、第２外部抵抗Ｒｇ２の抵抗値を有限の値（例えば１０ｋΩ）とした場合、第２電極２０と第３電極３０との間が第２外部抵抗Ｒｇ２を介して電気的に接続される一方、第１電極１０と第３電極３０との間が第１外部抵抗Ｒｇ１において電気的に断線されるとみなすことができる。また、第１外部抵抗Ｒｇ１の抵抗値及び第２外部抵抗Ｒｇ２の少なくとも一方は、可変でもよい。以下では、第１外部抵抗Ｒｇ１の抵抗値を無限大とし、第２外部抵抗Ｒｇ２を可変抵抗によって構成した場合について説明する。

【0041】

図２は、図１における等価回路図を示す。Ｖｂは、第１電極１０と第２電極２０との間の生体表面９下にある筋肉部位（上腕二頭筋）７における筋電位である。筋電位Ｖｂは、上腕部を運動したとき、すなわち、上腕二頭筋７に負荷をかけたときに発生する。筋電位Ｖｂを発生する信号源Ｓは、生体内における第１電極１０と第２電極２０との間に介在している。

【0042】

Ｒｂ１は、生体内における第１電極１０と第３電極３０との間の生体インピーダンス（第１インピーダンス）を示す。Ｒｂ２は、生体内における第２電極２０と第３電極３０との間の生体インピーダンス（第２インピーダンス）を示す。Ｒｂ３は、生体内における第１電極１０と第２電極２０との間の生体インピーダンス（第３インピーダンス）を示す。

【0043】

図２に示すように、３つの電極１０，２０，３０を介して、生体インピーダンス測定装置１と生体とで電気回路Ｃが形成される。具体的に、電気回路Ｃは、第１インピーダンスＲｂ１、第２インピーダンスＲｂ２、第３インピーダンスＲｂ３及び信号源Ｓを直列接続した電気回路である。加えて、電気回路Ｃは、第１インピーダンスＲｂ１に対して第１外部抵抗Ｒｇ１を並列接続し、第２インピーダンスＲｂ２に対して第２外部抵抗Ｒｇ２を並列接続した電気回路とみなすこともできる。

【0044】

そして、第１電極１０と第３電極３０との間に第１外部抵抗Ｒｇ１を並列接続したことで生じる第１電圧Ｖ１は、信号として信号処理装置５に入力される。同様に、第２電極２０と第３電極３０との間に第２外部抵抗Ｒｇ２を並列接続したことで生じる第２電圧Ｖ２は、信号として信号処理装置５に入力される。

【0045】

信号処理装置５は、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２を、信号として取得する。信号処理装置５は、ＣＰＵ等の処理装置、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶装置、及び入出力バスを備える。信号処理装置５は、それらのハードウェアによって構成される複数の機能ブロックを有しており、それらの機能ブロックを通じて第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２に対応した各信号をそれぞれ増幅したり、増幅後の各信号に基づいて生体インピーダンスを算出したりする。

【0046】

（生体インピーダンスの測定）
電気回路Ｃに循環電流Ｉが流れる場合、第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２及び筋電位Ｖｂの間には、式（１）で与えられる関係が成立する。

【0047】

【数1】

【0048】

式（１）において、Ｒｂ１’は、Ｒｂ１とＲｇ１との合成抵抗であり、Ｒｂ２’は、Ｒｂ２とＲｇ２との合成抵抗である。各合成抵抗が並列接続によって構成されていることを考慮した上で、式（１）を第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との電圧比（Ｖ１／Ｖ２）について整理すると、式（２）が得られる。

【0049】

【数2】

【0050】

式（２）を変形することで、式（３）及び（４）が順番に得られる。

【0051】

【数3】

【0052】

【数4】

【0053】

さらに、式（４）をＲｂ２について整理することで、式（５）が得られる。

【0054】

【数5】

【0055】

ここで、第１電極１０と第２電極２０とが、生体表面９において互いに同じ箇所に配置されると仮定する。なお、生体表面９において第１電極１０と第２電極２０とが互いに同じ箇所に配置されるための具体的手法については、後述する。

【0056】

この場合、第１インピーダンスＲｂ１と第２インピーダンスＲｂ２とは、互いに等しいとみなすことができる。したがって、Ｒｂ１＝Ｒｂ２＝Ｒｂとした上で式（５）を整理すると、最終的に式（６）が得られる。

【0057】

【数6】

【0058】

式（６）において、各外部抵抗Ｒｇ１，Ｒｇ２の抵抗値は、既知である。したがって、生体表面９下にある筋肉部位（上腕筋）７における、第１電極１０と第３電極３０との間又は第２電極２０と第３電極３０との間の、生体インピーダンスＲｂは、式（６）に示すように、第１電極１０と第３電極３０との間の第１電圧Ｖ１及び第２電極２０と第３電極３０との間の第２電圧Ｖ２に基づいて、測定（算出）される。具体的には、生体表面９下にある筋肉部位７における生体インピーダンスＲｂは、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との電圧比（Ｖ１／Ｖ２）に基づいて、測定（算出）される。

【0059】

なお、第１外部抵抗Ｒｇ１の抵抗値を無限大とした場合、式（６）は、式（７）のように簡略化することができる。

【0060】

【数7】

【0061】

ここで、第２外部抵抗Ｒｇ２は、可変抵抗とされている。したがって、必要に応じて第２外部抵抗Ｒｇ２の抵抗値を調整することで、電圧比Ｖ１／Ｖ２の大きさを適宜増減させることができる。

【0062】

また、第１外部抵抗Ｒｇ１の抵抗値と第２外部抵抗Ｒｇ２の抵抗値とを異ならせたことで、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とが異なる値となる。この場合、電圧比Ｖ１／Ｖ２は、１以外の値となる。このため、式（７）の右辺をゼロとすることなく、式（７）に基づいて生体インピーダンスＲｂを算出することが可能となる。

【0063】

なお、生体インピーダンスＲｂをより高精度に測定するためには、第１電極１０と第３電極３０との間の第１電圧Ｖ１と、第２電極２０と第３電極３０との間の第２電圧Ｖ２とは、互いに同時に測定されることが好ましい。

【0064】

（電極の配置）
上述したように、式（５）から式（６）を得るためには、第１電極１０と第２電極２０とが、生体表面９において互いに同じ箇所に配置される必要がある。また、生体インピーダンスＲｂをより高精度に測定するためには、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とが互いに同時に測定されることが好ましい。

【0065】

しかしながら、従来の生体インピーダンス測定装置では、第１電極１０及び第２電極２０が丸型や角型等のような単純な一体的な形状であるため、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とを同時に測定するに際して、第１電極１０と第２電極２０とを互いに同じ箇所に配置しようとすると、第１電極１０と第２電極２０とが互いに干渉してしまう。

【0066】

このため、従来の生体インピーダンス測定装置では、第１電極１０と第２電極２０とを互いに同じ箇所に配置することができないので、第１電極１０と第２電極２０との配置箇所の相違による筋出力の変動に起因して、生体インピーダンスに測定誤差が生じてしまい、生体インピーダンスを高精度で測定することが難しくなる。

【0067】

本願発明者等は、鋭意研究の結果、第１電極１０と第２電極２０とを互いに同じ箇所に配置するための構造を、想到した。図３は、第１電極１０、第２電極２０及び第３電極３０の配置を模式的に示す。

【0068】

図３に示すように、第１電極１０、第２電極２０及び第３電極３０は、生体表面９に配置される。第１電極１０は、複数（図例では３つ）の第１小電極１１で構成されている。第２電極２０は、複数（図例では２つ）の第２小電極２１で構成されている。換言すると、第１電極１０は、複数の第１小電極１１に分割されている。第２電極２０は、複数の第２小電極２１に分割されている。

【0069】

各第１小電極１１は、円周状に、具体的には円環状に、形成されている。同様に、各第２小電極２１は、円周状に、具体的には円環状に、形成されている。

【0070】

第１小電極１１同士は、生体表面９と接触しない位置において、互いに導通している。第２小電極２１同士は、生体表面９と接触しない位置において、互いに導通している。第１小電極１１と第２小電極２１とは、互いに接触しないように、互いに間隔を空けて配置されており、互いに導通しない。

【0071】

各第１小電極１１及び各第２小電極２１は、円周状（円環状）の中心Ｏに関して、半径方向Ｒに交互に並べられている。具体的には、半径方向Ｒの外側に位置する第１小電極１１と半径方向Ｒの中央に位置する第１小電極１１との間に一の第２小電極２１が配置されており、当該中央の第１小電極１１と半径方向Ｒの内側に位置する第１小電極１１との間に他の第２小電極２１が配置されている。

【0072】

各第１小電極１１及び各第２小電極２１は、同心円状に配置されている。すなわち、半径方向Ｒの外側に位置する第１小電極１１（第２小電極２１）の半径は、半径方向Ｒの内側に位置する第１小電極１１（第２小電極２１）の半径よりも、大きい。各第１小電極１１及び各第２小電極２１は、互いに同心にある。この同心円状の配置により、第１電極１０全体の重心Ｇ１と第２電極２０全体の重心Ｇ２とは、いずれも中心Ｏにあり、互いに一致する。

【0073】

複数の第１小電極１１の合計面積と、複数の第２小電極２１の合計面積とは、互いに等しいことが好ましい。第１小電極１１の合計面積と第２小電極２１の合計面積とを等しくするために、本例では、数の多い（３つの）第１小電極１１の半径方向Ｒの幅寸法を、数の少ない（２つの）第２小電極２１の半径方向Ｒの幅寸法よりも、細くしている。

【0074】

第３電極３０は、複数の小電極に分割されておらず、一体的な形状に形成されている。本例では、第３電極３０は、丸型である。第１電極１０の重心Ｇ１と第３電極３０の重心Ｇ３とは、互いに所定の間隔Ｈ１を空けて配置される。第２電極２０の重心Ｇ２と第３電極３０の重心Ｇ３とは、互いに所定の間隔Ｈ２を空けて配置される。上述したように、第１電極１０の重心Ｇ１と第２電極２０の重心Ｇ２とが互いに一致するので、第１電極１０と第３電極３０との間隔Ｈ１と、第２電極２０と第３電極３０との間隔Ｈ２とは、互いに等しい。

【0075】

第１電極１０及び第２電極２０は、各第１小電極１１及び各第２小電極２１が交互に並べられることによって、電極ユニットＵ１２を構成している。第１電極１０及び第２電極２０からなる電極ユニットＵ１２の重心は、第１電極１０の重心Ｇ１及び第２電極２０の重心Ｇ２に、一致する。第１電極１０及び第２電極２０からなる電極ユニットＵ１２の重心Ｇ１（＝Ｇ２）と、第３電極３０の重心Ｇ３とは、生体表面９に、互いに所定の間隔Ｈ１（＝Ｈ２）を空けて配置される。

【0076】

間隔Ｈ１，Ｈ２は、電極ユニットＵ１２（第１電極１０及び第２電極２０）と第３電極３０とが互いに接触しない限り、任意に設定され得る。

【0077】

（作用効果）
本実施形態によれば、各第１小電極１１及び各第２小電極２１が交互に並べられることによって、第１電極１０及び第２電極２０からなる電極ユニットＵ１２が構成されている。このため、第１電極１０と第２電極２０とを生体表面９における互いに同じ箇所に配置することができるので、第１電極１０と第３電極３０との間の生体インピーダンスの測定条件と、第２電極２０と第３電極３０との間の生体インピーダンスの測定条件とを、等しくすることができる。

【0078】

これにより、第１電極１０と第３電極３０との間の第１電圧Ｖ１及び第２電極２０と第３電極３０との間の第２電圧Ｖ２に基づいて生体表面９下にある筋肉部位７における生体インピーダンスを測定するに際して、第１電極１０と第２電極２０との配置箇所の相違による筋出力の変動に起因した測定誤差を抑制して、生体インピーダンスを精度よく測定することができる。

【0079】

図４は、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２のタイムチャートを示す。横軸は経過時間[ｓ]、縦軸は筋電位[Ｖ]である。本実施形態に係る生体インピーダンス測定装置１によれば、第１電圧の波形Ｖ１と第２電圧Ｖ２の波形とは、相似となる。すなわち、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とは、周波数及び位相が同じであって、振幅のみが異なる。

【0080】

各第１小電極１１及び各第２小電極２１を同心円状に配置することによって、簡単な構成でもって、第１電極１０と第２電極２０とを、生体表面９における互いに同じ箇所に配置することができる。

【0081】

第１小電極１１の合計面積と第２小電極２２の合計面積とを互いに等しくすることによって、第１電極１０の導電性と第２電極２０の導電性とが互いに等しくなるので、生体インピーダンスを精度よく測定する上で、より有利になる。

【0082】

第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とが互いに異なる時刻に測定されると、被験者に筋疲労が生じてしまったり、被験者の姿勢に変化が生じたりする結果、前者の測定タイミングと後者の測定タイミングとで筋出力が一定に維持されず、変動してしまう可能性がある。本実施形態によれば、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とが互いに同時に測定されるので、測定時刻の相違による筋出力の変動に起因した生体インピーダンスの測定誤差を、抑制することができる。

【0083】

＜第２実施形態＞
第２実施形態について、図５を参照しながら説明する。以下の説明において、上記実施形態と同様の構成については、詳細な説明を省略する場合がある。

【0084】

本実施形態では、生体インピーダンス測定装置１は、保持部材６０を備える。保持部材６０は、不織布等のような、非導電性の材料で形成されている。本実施形態では、保持部材６０は、互いに間隔を空けて配置された２つの円形部６１，６２と、２つの円形部６１，６２同士を互いに連結する連結部６３と、を有する。なお、保持部材６０の形状は、これに限定されず、いかなる形状でもよい。

【0085】

保持部材６０における生体表面９側の貼付面には、第１電極１０、第２電極２０及び第３電極３０が、公知の接着剤等によって固定されている。具体的には、保持部材６０における一方の円形部６１には、第１電極１０及び第２電極２０からなる電極ユニットＵ１２が、固定されている。すなわち、保持部材６０における一方の円形部６１には、各第１小電極１１及び各第２小電極２１が、固定されている。保持部材６０における他方の円形部６２には、第３電極３０が、固定されている。

【0086】

各電極１０，２０，３０は、保持部材６０に対して、移動しない。保持部材６０は、３つの電極１０，２０，３０間の相対位置を規制するように、３つの電極１０，２０，３０を保持する。すなわち、保持部材６０は、第１電極１０及び第２電極２０からなる電極ユニットＵ１２と第３電極３０との間の相対位置（間隔Ｈ１，Ｈ２）を規制するように、これらを保持する。

【0087】

また、保持部材６０は、各第１小電極１１と各第２小電極２１との間の相対位置を規制するように、これらを保持する。具体的には、保持部材６０は、第１小電極１１同士の間の相対位置、第２小電極２１同士の間の相対位置、及び第１小電極１１と第２小電極２１との間の相対位置を、規制する。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

【0088】

本実施形態によれば、ユーザによる各第１小電極１１と各第２小電極２１との相対位置の調整を不要にして、生体インピーダンスの測定を容易にすることができる。

【0089】

また、ユーザによる電極ユニットＵ１２（第１電極１０及び第２電極２０）と第３電極３０との間の相対位置（間隔Ｈ１，Ｈ２）の調整を不要にして、生体インピーダンスの測定を容易にすることができる。

【0090】

なお、保持部材６０は、例えば、一方の円形部６１のみを有することによって、各第１小電極１１と各第２小電極２１との間の相対位置のみを、規制してもよい。

【0091】

＜第３実施形態＞
第３実施形態について、図６を参照しながら説明する。以下の説明において、上記実施形態と同様の構成については、詳細な説明を省略する場合がある。

【0092】

本実施形態では、第１電極１０は、複数の短冊状の第１小電極１５で構成されている。第２電極２０は、複数の短冊状の第２小電極２５で構成されている。各第１小電極１５は、第１方向Ａに長手の矩形状である。同様に、各第２小電極２５は、第１方向Ａに長手の矩形状である。

【0093】

各第１小電極１５及び各第２小電極２５は、第１方向Ａに直交する第２方向Ｂに、一直線上に交互に並べられている。第２方向Ｂの一方側（図６の左側）から見て奇数列目には、第１小電極１５が配置されている。第２方向Ｂの一方側（図６の左側）から見て偶数列目には、第２小電極２５が配置されている。互いに隣り合う第１小電極１５と第２小電極２５とは、互いに接触しないように、互いに間隔を空けている。

【0094】

第１小電極１５の個数及び面積と、第２小電極２５の個数及び面積とは、互いに等しいことが好ましい。すなわち、複数の第１小電極１５の合計面積と複数の第２小電極２５の合計面積とは、互いに等しいことが好ましい。

【0095】

第１電極１０の重心Ｇ１と第２電極２０の重心Ｇ２とは、略一致するものの、若干ずれている。第１電極１０の重心Ｇ１は、第２電極２０の重心Ｇ２よりも、第２方向Ｂのやや一方側（図６の左側）にある。

【0096】

第１電極１０及び第２電極２０は、各第１小電極１５及び各第２小電極２５が交互に並べられることによって、電極ユニットＵ１２を構成している。第１電極１０及び第２電極２０からなる電極ユニットＵ１２と、第３電極３０とは、生体表面９に、互いに所定の間隔を空けて配置される。

【0097】

第３電極３０は、電極ユニットＵ１２（第１電極１０及び第２電極２０）における第２方向Ｂの中央に対して、第１方向Ａにずれて配置されることが好ましい。この場合、第１電極１０の重心Ｇ１と第３電極３０の重心Ｇ３との間隔Ｈ１と、第２電極２０の重心Ｇ２と第３電極３０の重心Ｇ３との間隔Ｈ２とは、略一致する。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

【0098】

本実施形態によれば、簡単な構成でもって、第１電極１０と第２電極２０とを生体表面９における互いに略同じ箇所に、配置することができる。また、第１電極１０の重心Ｇ１と第２電極２０の重心Ｇ２とが互いに若干ずれるものの、第１実施形態と同様に、生体インピーダンスを測定するに際して、第１電極１０と第２電極２０との配置箇所の相違による筋出力の変動に起因した測定誤差を抑制することができる。

【0099】

なお、第３電極３０は、電極ユニットＵ１２（第１電極１０及び第２電極２０）の第２方向Ｂの端部に対して、第２方向Ｂにずれて配置されてもよい。この場合、間隔Ｈ１と間隔Ｈ２とは、若干異なる。

【0100】

また、各第１小電極１５及び各第２小電極２５は、第１方向Ａ（長手方向）に、一直線上に交互に並べられてもよい。また、各第１小電極１５及び各第２小電極２５は、長手方向を持たない正方形状や円形状等でもよい。

【0101】

＜第４実施形態＞
第４実施形態について、図７を参照しながら説明する。以下の説明において、上記実施形態と同様の構成については、詳細な説明を省略する場合がある。

【0102】

本実施形態では、第１電極１０は、複数の短冊状の第１小電極１６で構成されている。第２電極２０は、複数の短冊状の第２小電極２６で構成されている。各第１小電極１６は、基準点Ｘに関して放射方向（半径方向）Ｅに、長手に延びている。同様に、各第２小電極２６は、基準点Ｘに関して放射方向Ｅに、長手に延びている。各第１小電極１６及び各第２小電極２６は、基準点Ｘに関して周方向Ｆに、交互に並べられている。互いに隣り合う第１小電極１６と第２小電極２６とは、互いに接触しないように、互いに間隔を空けている。

【0103】

第１小電極１６の個数及び面積と、第２小電極２６の個数及び面積とは、互いに等しいことが好ましい。すなわち、複数の第１小電極１６の合計面積と複数の第２小電極２６の合計面積とは、互いに等しいことが好ましい。

【0104】

第１電極１０の重心Ｇ１と第２電極２０の重心Ｇ２とは、いずれも基準位置Ｘにあり、互いに一致する。第１電極１０の重心Ｇ１と第３電極３０の重心Ｇ３との間隔Ｈ１と、第２電極２０の重心Ｇ２と第３電極３０の重心Ｇ３との間隔Ｈ２とは、互いに一致する。

【0105】

第１電極１０及び第２電極２０は、各第１小電極１６及び各第２小電極２６が交互に並べられることによって、電極ユニットＵ１２を構成している。第１電極１０及び第２電極２０からなる電極ユニットＵ１２と、第３電極３０とは、生体表面９に、互いに所定の間隔Ｈ１，Ｈ２を空けて配置される。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

【0106】

本実施形態によれば、簡単な構成でもって、第１電極１０と第２電極２０とを生体表面９における互いに同じ箇所に、配置することができる。

【0107】

なお、各第１小電極１６及び各第２小電極２６は、基準点Ｘに関して周方向Ｆに、長手に延びてもよい。また、各第１小電極１６及び各第２小電極２６は、長手方向を持たない正方形状や円形状等でもよい。

【0108】

＜第５実施形態＞
第５実施形態について、図８を参照しながら説明する。以下の説明において、上記実施形態と同様の構成については、詳細な説明を省略する場合がある。

【0109】

本実施形態では、第３電極３０は、各第１小電極１１及び各第２小電極２１の中心Ｏに、配置されている。第３電極３０は、隣り合う内側の第１小電極１１に接触しないように、当該内側の第１小電極１１と間隔を空けて配置されている。本実施形態では、第３電極３０の重心Ｇ３は、中心Ｏにあり、第１電極１０の重心Ｇ１及び第２電極２０の重心Ｇ２と一致する。

【0110】

第１電極１０の重心Ｇ１と第３電極３０の重心Ｇ３との間隔Ｈ１と、第２電極２０の重心Ｇ２と第３電極３０の重心Ｇ３との間隔Ｈ２とは、互いに一致しており、いずれもゼロである。その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、生体インピーダンス測定装置１を小型化できる。

【0111】

＜第６実施形態＞
第６実施形態について、図９を参照しながら説明する。以下の説明において、上記実施形態と同様の構成については、詳細な説明を省略する場合がある。

【0112】

本実施形態では、第３実施形態と同様に、各第１小電極１５及び各第２小電極２５は、第２方向Ｂに一直線上に交互に並べられている。ここで、第２方向Ｂの両側の再外列目には、第２小電極２５が配置されており、その内側を、第１小電極１５、第２小電極２５、第１小電極１５…の順で、並んでいる。

【0113】

第３電極３０は、第１電極１０及び第２電極２０からなる電極ユニットＵ１２における第２方向Ｂの中央に配置されており、中央の２つの第１小電極１５同士の間に挟まれている。第３電極３０は、隣り合う２つの第１小電極１５に接触しないように、当該２つの第１小電極１５と間隔を空けて配置されている。本実施形態では、第３電極３０の重心Ｇ３は、電極ユニットＵ１２（第１電極１０及び第２電極２０）における第２方向Ｂの中央にあり、第１電極１０の重心Ｇ１及び第２電極２０の重心Ｇ２と一致する。

【0114】

第１電極１０の重心Ｇ１と第３電極３０の重心Ｇ３との間隔Ｈ１と、第２電極２０の重心Ｇ２と第３電極３０の重心Ｇ３との間隔Ｈ２とは、互いに一致しており、いずれもゼロである。その他の構成は、第３実施形態と同様である。本実施形態によれば、第３実施形態と同様の効果が得られる。また、生体インピーダンス測定装置１を小型化できる。

【0115】

＜第７実施形態＞
第７実施形態について、図１０を参照しながら説明する。以下の説明において、上記実施形態と同様の構成については、詳細な説明を省略する場合がある。

【0116】

本実施形態では、第４実施形態と同様に、各第１小電極１６及び各第２小電極２６は、基準点Ｘに関して周方向Ｆに、交互に並べられている。

【0117】

第３電極３０は、各第１小電極１６及び各第２小電極２６の基準点（中心）Ｘに、配置されている。第３電極３０は、各第１小電極１６及び各第２小電極２６よりも、放射方向（半径方向）Ｅの内側に、配置されている。第３電極３０は、第１小電極１６及び第２小電極２６に接触しないように、第１小電極１６及び第２小電極２６と間隔を空けて配置されている。第３電極３０の重心Ｇ３は、第１電極１０の重心Ｇ１及び第２電極２０の重心Ｇ２と一致する。

【0118】

第１電極１０の重心Ｇ１と第３電極３０の重心Ｇ３との間隔Ｈ１と、第２電極２０の重心Ｇ２と第３電極３０の重心Ｇ３との間隔Ｈ２とは、互いに一致しており、いずれもゼロである。その他の構成は、第４実施形態と同様である。本実施形態によれば、第４実施形態と同様の効果が得られる。また、生体インピーダンス測定装置１を小型化できる。

【0119】

＜第８実施形態＞
第８実施形態について、図１１，１２を参照しながら説明する。以下の説明において、上記実施形態と同様の構成については、詳細な説明を省略する場合がある。

【0120】

本実施形態では、第３電極３０は、第３一次電極３１と、第３二次電極３２と、を含む。第１外部抵抗Ｒｇ１は、第１電極１０と第３一次電極３１との間に、並列接続されている。第２外部抵抗Ｒｇ２は、第２電極２０と第３二次電極３２との間に、並列接続されている。

【0121】

第３一次電極３１は、複数の第３一次小電極３１ａで構成されている。第３二次電極３２は、複数の第３二次小電極３２ａで構成されている。第３一次電極３１及び第３二次電極３２は、各第３一次小電極３１ａ及び各第３二次小電極３２ａが交互に並べられることによって、電極ユニットＵ３を構成している。

【0122】

本実施形態では、各第３一次小電極３１ａ及び各第３二次小電極３２ａは、円周状（具体的には円環状）に形成されており、当該円周状の中心に関して、半径方向に交互に並べられている。第３一次電極３１の重心Ｇ３１と第３二次電極３２の重心Ｇ３２とは、いずれも当該円周状の中心にあり、互いに一致する。

【0123】

第１電極１０及び第２電極２０からなる電極ユニットＵ１２と、第３一次電極３１及び第３二次電極３２からなる電極ユニットＵ３とは、生体表面９に、互いに間隔Ｈ１，Ｈ２を空けて配置されている。生体表面９下にある筋肉部位７における生体インピーダンスは、第１電極１０と第３一次電極３１との間の第１電圧Ｖ１及び第２電極２０と第３二次電極３２との間の第２電圧Ｖ２に基づいて、測定される。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

【0124】

本実施形態によれば、第３電極３０を第３一次電極３１と第３二次電極３２とに分割した場合に、第３一次電極３１と第３二次電極３２との配置箇所の相違による筋出力の変動に起因した、生体インピーダンスの測定誤差を抑制することができる。

【0125】

なお、各第３一次小電極３１ａ及び各第３二次小電極３２ａは、一直線上に交互に並べられてもよく、基準点に関して周方向に交互に並べられてもよく、その他の態様にて交互に並べられてもよい。

【0126】

＜その他の実施形態＞
以上、本開示を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。

【0127】

第１小電極及び第２小電極は、上述の態様にて交互に並べられるのに限定されず、その他の態様にて交互に並べられてもよい。

【0128】

第１電圧と第２電圧とは、互いに同時ではなく、互いに異なる時刻で測定されてもよい。

【0129】

体脂肪測定等を目的として、生体表面に電極を配置して、電極から生体に高周波電流を流すことによって、生体インピーダンスを測定してもよい。

【符号の説明】

【0130】

Ｒｇ１ 第１外部抵抗
Ｒｇ２ 第２外部抵抗
Ｖ１ 第１電圧
Ｖ２ 第２電圧
Ｏ 中心
Ｒ 半径方向
Ｕ１２ 電極ユニット
Ｕ３ 電極ユニット
Ｈ１ 間隔
Ｈ２ 間隔
Ｘ 基準位置
Ｆ 周方向
１ 生体インピーダンス測定装置
７ 筋肉部位
９ 生体表面
１０ 第１電極
１１ 第１小電極
１５ 第１小電極
１６ 第１小電極
２０ 第２電極
２１ 第２小電極
２５ 第２小電極
２６ 第２小電極
３０ 第３電極
３１ 第３一次電極
３１ａ 第３一次小電極
３２ 第３二次電極
３２a 第３二次小電極
６０ 保持部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】