JP7321509B2 - 生体測定システム - Google Patents

生体測定システム Download PDF

Info

Publication number
JP7321509B2
JP7321509B2 JP2019142941A JP2019142941A JP7321509B2 JP 7321509 B2 JP7321509 B2 JP 7321509B2 JP 2019142941 A JP2019142941 A JP 2019142941A JP 2019142941 A JP2019142941 A JP 2019142941A JP 7321509 B2 JP7321509 B2 JP 7321509B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
intervention
electrode
bioelectrical impedance
electrical stimulation
biometric system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019142941A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021023497A (ja
JP2021023497A5 (ja
Inventor
朋香 清水
孝夫 蔦谷
靖弘 笠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tanita Corp
Original Assignee
Tanita Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tanita Corp filed Critical Tanita Corp
Priority to JP2019142941A priority Critical patent/JP7321509B2/ja
Priority to EP20850817.6A priority patent/EP4008395A4/en
Priority to PCT/JP2020/029629 priority patent/WO2021024973A1/ja
Priority to CN202080055818.7A priority patent/CN114206210A/zh
Publication of JP2021023497A publication Critical patent/JP2021023497A/ja
Priority to US17/585,706 priority patent/US20220152384A1/en
Publication of JP2021023497A5 publication Critical patent/JP2021023497A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7321509B2 publication Critical patent/JP7321509B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
    • A61B5/053Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • A61B5/0537Measuring body composition by impedance, e.g. tissue hydration or fat content
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36003Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation of motor muscles, e.g. for walking assistance
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0048Detecting, measuring or recording by applying mechanical forces or stimuli
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/45For evaluating or diagnosing the musculoskeletal system or teeth
    • A61B5/4519Muscles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4836Diagnosis combined with treatment in closed-loop systems or methods
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4848Monitoring or testing the effects of treatment, e.g. of medication
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4869Determining body composition
    • A61B5/4872Body fat
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6813Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6829Foot or ankle
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/04Electrodes
    • A61N1/0404Electrodes for external use
    • A61N1/0408Use-related aspects
    • A61N1/0452Specially adapted for transcutaneous muscle stimulation [TMS]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/04Electrodes
    • A61N1/0404Electrodes for external use
    • A61N1/0472Structure-related aspects
    • A61N1/0476Array electrodes (including any electrode arrangement with more than one electrode for at least one of the polarities)
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/04Electrodes
    • A61N1/0404Electrodes for external use
    • A61N1/0472Structure-related aspects
    • A61N1/0484Garment electrodes worn by the patient
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/04Electrodes
    • A61N1/0404Electrodes for external use
    • A61N1/0472Structure-related aspects
    • A61N1/0492Patch electrodes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36014External stimulators, e.g. with patch electrodes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36014External stimulators, e.g. with patch electrodes
    • A61N1/3603Control systems
    • A61N1/36031Control systems using physiological parameters for adjustment
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/01Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)

Description

本発明は、生体への物理的刺激の介入による生体の反応を測定するための生体測定システム及び生体測定プログラムに関する。
生体がEMS(Electric Muscle Stimulation)装置等による物理的刺激(電気刺激)によって受動的な筋肉の収縮運動を行い、あるいは、生体にマッサージ等の外的な物理的刺激(力学刺激)を与えることで、生体には凝りがほぐれ血行がよくなる等の変化が生じる。また、生体が自ら能動的に運動をすることによっても筋肉に物理的刺激が与えられ、それによって生体には変化が生じる。
このように生体に物理的刺激を与えたときの生体の変化を蓄積していき、長期的な経時変化を評価するシステムが知られている。例えば、特許文献1には、過去の生体情報を基に健康管理情報をフィードバックする健康管理システムが開示されている。また、例えば、特許文献2には、負荷に対する運動を行ったときの被験者の筋肉の筋音図を測定し、測定された筋音図の時系列データから被験者の測定部位が備える筋肉の種類の割合を判定する装置が開示されている。さらに、例えば、特許文献3には、重心動揺から運動機能を評価し、同時にBIAで体組成計測を実施して、総合的に生体活動機能を評価する健康測定装置が開示されている。
特開2007-75586号公報 特許第3948617号公報 特許第4990719号公報
従来のシステムないし装置では、過去の蓄積情報による比較的長期な生体の経時的変化を評価することはできるが、生体への物理的刺激の介入による生体の即時的な反応を測定することはできない。
そこで、本発明は、生体への物理的刺激の介入による生体の即時的な反応を測定できる生体測定システムを提供することを目的の一つとする。
本発明の一態様の生体測定システムは、生体への物理的刺激の介入の内容を決定する介入決定部と、前記生体の生体情報を測定する生体測定部と、前記介入決定部にて決定された前記介入に関連付けて前記生体測定部にて測定された前記生体情報又は前記生体情報に基づく情報を出力する出力部とを備えた構成を有している。
この構成により、生体への物理的刺激の介入による生体の即時的な反応を知ることができる。なお、物理的刺激は、例えば、熱刺激、力学刺激、光学刺激、電気刺激、化学刺激、プラズマ刺激であってよい。
上記の生体測定システムにおいて、前記生体測定部は、前記生体情報として、前記生体の生体電気インピーダンス、体表面温度、及び/又は体表面硬度を測定してよい。
この構成により、生体への物理的刺激の介入による生体の反応として、生体電気インピーダンス、体表面温度、及び/又は体表面硬度、又はそれらに基づく情報を得ることができる。
上記の生体測定システムは、前記介入決定部にて決定された前記介入の内容に従って前記生体への物理的刺激の介入を行う介入装置をさらに備えていてよい。
この構成により、介入装置によって生体への物理的刺激の介入を行うとともに、その介入による生体の即時的な反応を知ることができる。
上記の生体測定システムにおいて、前記介入装置は、前記物理的刺激の介入として、前記生体の筋肉を反射的に収縮させる電気刺激を付与してよい。
この構成により、筋肉に電気刺激を与えることによる受動運動としての筋肉収縮運動をしたときの生体の反応、即ち介入装置による受動運動の効果を知ることができる。生体の筋肉を反射的に収縮させる電気刺激を付与する装置は、典型的にはEMS装置である。
上記の生体測定システムにおいて、前記介入装置は、電極を用いて前記生体に前記電気刺激を付与してよく、前記生体測定部は、前記電極を用いて、前記生体情報として前記生体の生体電気インピーダンスを測定してよい。
この構成により、受動運動のための電気刺激を与えるための電極を、生体電気インピーダンスを測定するための電極としても用いることができる。
上記の生体測定システムにおいて、前記介入装置は、電極を用いて前記生体に前記電気刺激を付与してよく、前記生体測定部は、前記介入装置の前記電極とは異なる電極を用いて、前記生体情報として前記生体の生体インピーダンスを測定してよい。
この構成により、受動運動のための電気刺激を与えるための電極と、生体電気インピーダンスを測定するための電極とを別の電極とすることができる。
上記の生体測定システムにおいて、前記介入装置は、前記物理的刺激の介入として、前記生体に力学刺激を付与してよい。
この構成により、筋肉や皮膚に力学刺激を与える介入(例えば、マッサージ)による生体の反応、即ち、介入装置によるマッサージ等の効果を知ることができる。
上記の生体測定システムにおいて、前記生体測定部は、前記生体情報として、前記生体に前記介入を行う前の介入前生体情報と、前記生体に前記介入を行ったときの途中生体情報及び/又は介入後生体情報とを測定してよく、前記出力部は、前記介入前生体情報から前記途中生体情報及び/又は前記介入後生体情報への変化又は前記変化に基づく情報を出力してよい。
この構成により、生体への物理的刺激の介入開始後の生体情報の変化によって、その物理的刺激による生体の反応を知ることができる。
上記の生体測定システムは、前記介入決定部にて決定された前記介入の内容を報知する報知装置をさらに備えていてよい。
この構成により、例えば、物理的刺激の内容として、所定のトレーニングメニューやマッサージメニューが決定された場合に、報知部はそのトレーニングメニューやマッサージメニューを報知するので、ユーザは、報知されたトレーニングメニューやマッサージメニューに従ってトレーニングやマッサージを行うことができる。そして、生体測定部は、そのようなトレーニングやマッサージを行うユーザの生体情報を測定できる。
上記の生体測定システムにおいて、前記介入決定部は、ユーザの操作に従って前記介入の内容を決定してよい。
この構成により、ユーザが決定した介入内容に対する生体の反応を知ることができる。
本発明の一態様の生体測定システムは、生体への物理的刺激の介入を行う介入装置と、前記介入装置が前記介入を行っている途中の前記生体の生体情報を測定する生体測定部とを備えた構成を有している。
この構成により、介入の途中の生体情報を取得することができる。
上記の生体測定システムにおいて、前記介入装置は、前記生体情報に基づいて、前記介入のその後の内容を決定してよい。
この構成により、物理的刺激の介入による生体のリアルタイムの反応に基づいてその後の介入内容を動的に決定することができる。なお、その後の介入内容を決定することには、介入を停止することも含まれる。例えば、十分な介入の効果が認められるまで介入装置による介入を継続し、十分な介入の効果が認められたら介入装置による介入を停止する等の制御を行うことができる。
上記の生体測定システムにおいて、前記介入装置は、前記生体の複数の介入部位に対して前記介入を行う装置であってよく、生体測定システムは、前記生体情報に基づいて、前記介入部位ごとにその後の介入の内容を決定する介入決定部をさらに備えていてよい。
この構成によって、生体情報に基づいて介入部位ごとに介入内容を決定できる。
本発明の一態様の生体測定システムは、生体への物理的刺激の介入を行う介入装置と、前記生体の生体情報を測定する生体情報測定部と、前記介入の終了後に前記生体情報測定部が測定した前記生体情報に基づいて、前記介入装置による前記生体への次の介入の開始タイミングを決定する介入開始決定部とを備えた構成を有している。
この構成により、介入終了後の生体情報に基づいて次の介入の開始タイミングを決定できる。
本発明の一態様の生体測定システムは、生体への物理的刺激の介入の内容を決定する介入決定部と、前記生体の体組成を演算する体組成演算部と、前記体組成と前記介入の内容とを関連付けて記憶する記憶部とを備えた構成を有している。
この構成により、物理的刺激の内容とその物理的刺激が付与されたときの体組成とが関連付けて記憶されるので、ある程度の期間にわたってこの記憶を繰り返し行うことで、その期間における物理的刺激による体組成の変化ないし推移を知ることができる。
本発明の一態様の生体測定プログラムは、コンピュータを、生体への物理的刺激の介入の内容を決定する介入決定部、前記生体の生体情報を測定する生体測定部、及び前記介入決定部にて決定された前記介入に関連付けて前記生体測定部にて測定された前記生体情報又は前記生体情報に基づく情報を出力する出力部として機能させる構成を有している。
本発明の一態様の生体測定プログラムは、コンピュータを、介入装置に、生体への物理的刺激の介入を行わせる介入制御部、及び 前記介入装置が前記介入を行っている途中の前記生体の生体情報を測定する生体測定部として機能させる構成を有している。
本発明の一態様の生体測定プログラムは、コンピュータを、介入装置に、生体への物理的刺激の介入を行わせる介入制御部、生体測定装置に、前記生体の生体情報を測定させる測定制御部、及び前記介入の終了後に前記生体情報測定部が測定した前記生体情報に基づいて、前記介入装置による前記生体への次の介入の開始タイミングを決定する介入開始決定部として機能させる構成を有している。
本発明の一態様の生体測定プログラムは、コンピュータを、介入装置に、生体への物理的刺激の介入を行わせる介入制御部、生体測定装置に、前記生体の体組成を演算させる測定制御部、及び記憶装置に、前記体組成と前記介入の内容とを関連付けて記憶させる記憶制御部として機能させる構成を有している。
図1Aは、本発明の実施の形態の生体測定システム(表面)の外観図である。 図1Bは、本発明の実施の形態の生体測定システム(裏面)の外観図である。 図2は、本発明の実施の形態の生体測定システムを生体である人間の身体の装着した状態を示す図である。 図3は、本発明の実施の形態の生体測定システムの構成を示すブロック図である。 図4は、本発明の実施の形態の介入量と介入前後の生体電気インピーダンスの変化との関係を示すグラフである。 図5は、本発明の実施の形態の表示パネルの表示例を示す図である。 図6は、本発明の実施の形態の生体の水分量の多少と生体電気インピーダンス等との関係を示す表である。 図7は、本発明の実施の形態の生体の水分量の変化と生体電気インピーダンス等の変化との関係を示す表である。 図8は、本発明の実施の形態の体組成値の記録の例を示すグラフである。 図9は、本発明の実施の形態の生体測定システムにおける生体測定方法のフローチャートである。 図10は、本発明の実施の形態の変形例1の生体測定システムを示す図である。 図11は、本発明の実施の形態の変形例1の生体測定システムの構成を示すブロック図である。 図12は、本発明の第2の実施の形態の生体測定システムの外観図である。 図13は、本発明の第2の実施の形態の電極配置の第1の変形例を示す図である。 図14は、本発明の第2の実施の形態の電極配置の第2の変形例を示す図である。 図15は、本発明の第2の実施の形態の電極配置の第3の変形例を示す図である。 図16は、本発明の第2の実施の形態の電極配置の第4の変形例を示す図である。 図17は、本発明の第2の実施の形態の電極配置の第5の変形例を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態の生体測定システムの外観図である。生体測定システム100は、1つのパッド状の装置として構成される。生体測定システム100は、生体の表面に接触させた状態で用いられる。図1Aは、生体測定システム100を生体に接触させたときに外側になる面(表面)を示しており、図1Bは、生体測定システム100において生体に接触する面(裏面)を示している。
図2は、生体測定システムを生体である人間の身体の装着した状態を示す図である。図2に示すように、本実施の形態の生体測定システム100は、人体の腹部に装着するものとして設計されている。なお、生体測定システム100は、それを生体に接触させた状態で固定するためのベルト等の固定補助具を備えていてもよい。
図1Aに示すように、生体測定システム100は、表面に、表示パネル101と、開始ボタン102と、4つの操作ボタン103a~103d(以下、総称するときは「操作ボタン103」という。)と、環境温度計104とを備えている。また、図1Bに示すように、生体測定システム100は、4つの電極107a~107d(以下、総称するときは「電極107」という。)と、体表面温度計108と、体表面硬度計109とを備えている。表示パネル101は本発明の出力部に相当する。
生体測定システム100は、電極107を介して電気刺激(以下、「筋電気刺激」ともいう。)を生体に与えて生体の筋肉を反射的に収縮させることで生体に受動運動を行わせる介入装置(具体的には、EMS装置)としての機能を有するとともに、同じ電極107を用いて、電極107を介して微弱の電流を送受することで生体の生体電気インピーダンスを測定する生体測定装置(具体的には、4電極式BI体組成計)としての機能をも有している。なお、筋電気刺激による受動運動とBI法による体組成測定とは、同時に行うことはできないので、互いに時間をずらして行われる。
図3は、生体測定システムの構成を示すブロック図である。図3に示すように、生体測定システム100は、第1電極107Xと、第2電極107Yと、環境温度計104と、体表面温度計108と、体表面硬度計109と、制御装置10と、表示パネル101と、操作ボタン103と、記憶装置20とを備えている。本実施の形態では、図1の電極107a、107cが第1電極107Xに相当し、電極107b、107dが第2電極107Yに相当する。第1電極107Xは、生体測定システム100が体組成計として機能するときに、通電用電極として機能し、第2電極107Yは、生体測定システム100が体組成計として機能するときに、測定用電極として機能する。
制御装置10は、介入制御部11と、測定制御部12と、出力制御部13と、評価演算部14と、記憶制御部15とを備えている。制御装置10は、汎用のプロセッサが所定のコンピュータプログラムを実行することで実現されてもよく、あるいは専用の回路によって構成されてもよい。コンピュータプログラムは、記録媒体や通信によって外部から提供されて生体測定システム100に記憶されてもよいし、あらかじめ生体測定システム100に記憶されていてもよい。
介入制御部11は、生体測定システム100をEMS装置として機能させるための制御を行う。具体的には、介入制御部11は、介入プログラムに従って所定のパターン及び強度で生体に電気刺激を与えるように第1電極107X及び第2電極107Yを制御することで、生体に受動運動を行わせる。
また、測定制御部12は、生体測定システム100を体組成計として機能させるための制御を行い、生体の生体情報を取得する。具体的には、測定制御部12は、第1電極107Xから生体に、高周波及び低周波の微弱の交流電流を流すとともに、第2電極107Yにて受けた電流を測定することで、生体情報として、生体電気インピーダンスを測定する。また、測定制御部12には、例えば操作ボタン103を用いてユーザの身長、体重、年齢、性別等の生体情報が与えられ、第1電極107X及び第2電極107Yを用いて測定された生体電気インピーダンスと合わせることで、ユーザの体脂肪率、筋肉量、水分量等の体組成を求める。なお、測定制御部12が、あらかじめ記憶されたユーザの身長、体重、年齢、性別等の生体情報を読み出すことで、それらの生体情報が測定制御部12に与えられてもよい。
測定制御部12は、介入制御部11による介入に関連づけて、第1電極107X及び第2電極107Yを制御して、生体情報として生体電気インピーダンスを取得し、また、介入制御部11による介入に関連づけて、体表面温度計108、及び体表面硬度計109を制御して、生体情報として体表面温度及び体表面硬度を取得する。さらに、測定制御部12は、介入制御部11による介入に関連付けて、環境温度計104を制御して、環境情報として環境温度を取得する。
介入制御部11には、複数種類の介入プログラムが記憶されている。介入プログラムは、複数種類の電気刺激のパターンを予め決められたシーケンスに従って順に実行する手順である。介入制御部11は、介入内容を決定した上で介入を行う。介入制御部11は、介入内容決定前に測定制御部12にて測定された生体情報及び環境情報に基づいて、介入制御部11が介入プログラムを自動的に決定する(介入プログラム自動決定モード)。
介入プログラム自動決定モードでは、ユーザは目標を設定することができる。具体的には、ユーザは、体組成のいずれかの項目を目標項目として指定して、その目標項目の目標値を設定することができる。また、この目標設定では、目標の達成期限又は目標達成までの目標日数を設定することもできる。介入プログラム自動決定モードでは、目標が設定された場合には、介入制御部11は、設定された目標に基づいて、現在の体組成値から目標の達成期限内に目標値に達するように、介入プログラムを決定する。
なお、介入プログラム自動決定モードでは、目標を設定しない場合にも、測定された生体情報に基づいて介入プログラムを自動で決定することができる。例えば、介入制御部11は、生体測定部12が測定した体組成の各項目を標準値と比較して、標準値からの乖離が大きい項目が標準値に近づくように、介入プログラムを決定してよい。
また、介入制御部11は、ユーザが操作ボタン103を操作して介入内容を指定した場合には、その指定に従って介入内容を決定する。ユーザが介入内容を指定する場合、ユーザはいずれかの介入プログラムを選択して指定することが可能であり(介入プログラム指定モード)、あるいは、複数用意された電気刺激のパターンのいずれかを選択して指定することも可能である(パターン指定モード)。ユーザは、いずれのモードにおいても電気刺激の強度及び継続時間を指定することができる。なお、介入プログラム自動決定モードでは、強度や継続時間も自動で設定してよい。
介入制御部11は、入力された身長、体重、年齢、性別等の生体情報、体組成、ユーザからの入力に基づいて、筋電気刺激の内容を決定する。例えば、筋肉量によって、同じ電流を印加した場合でも単位量当たりの刺激が異なるため、介入制御部11は、筋肉量を加味した刺激を設定する。また、皮下脂肪量が多いと、接触インピーダンスが大きくなり、刺激を感じやすいため、介入制御部11は、皮下脂肪量によって入力信号を調整する。
出力制御部13は、表示パネル101に介入内容を決定するための案内表示をする。ユーザが操作ボタン103を操作していずれかのモードを選択すると、介入制御部11は自動で、あるいはユーザの操作に従って、介入内容を決定する。ユーザが操作ボタン103を操作して開始指示をすると、介入制御部11は筋電気刺激の介入を開始する。
測定制御部12は、介入制御部11が介入を開始する前に生体電気インピーダンスの測定を行う。このとき測定された生体電気インピーダンスは介入開始前のものであり、これを「介入前生体電気インピーダンス」という。また、測定制御部12は、介入中の所定のタイミング、即ち、受動運動のための筋電気刺激の付与が行われないタイミングでも生体電気インピーダンスの測定を行う。この生体電気インピーダンスは、介入途中のものであり、これを「途中生体電気インピーダンス」という。さらに、測定制御部12は、介入プログラムが終了したタイミングでも生体電気インピーダンスを測定する。この生体電気インピーダンスは介入終了後のものであり、これを「介入後生体電気インピーダンス」という。
測定制御部12は、同様にして、介入前、介入中の所定のタイミング(例えば、生体電気インピーダンスを測定するタイミング)、及び介入後に、環境温度計104、体表面温度計108、及び体表面硬度計109を制御して、それぞれ、環境温度、体表面温度、及び体表面硬度を測定する。なお、環境温度の測定は介入前のみであってもよい。介入前、介入途中、及び介入後の生体電気インピーダンス、体表面温度、体表面硬度等の生体情報をそれぞれ「介入前生体情報」、「途中生体情報」、「介入後生体情報」という。
評価演算部14は、介入制御部11による介入プログラムの進行及びそれに応じたタイミングで行われる生体情報の測定の結果に基づいて、生体の評価を演算する。評価演算部14は、生体の評価として、測定された生体情報をそのまま出力するものであってもよく、あるいは、測定された生体情報を評価可能なように視覚化(例えば、グラフ化)してもよいし、生体情報に基づいて所定の演算を行って生体情報そのものとは異なる評価値を算出してもよい。出力制御部13は、評価演算部14にて得られた評価結果を表示パネル101に表示する。
図4は、介入量と介入前後の生体電気インピーダンスの変化との関係を示すグラフである。なお、介入量は、本実施の形態では筋電気刺激の強度を介入時間で積分して得られる量と定義されるが、他の定義がされてもよい。図4のグラフに示すように、介入量が比較的小さい場合には、介入量が増えると生体電気インピーダンスの変化(介入前生体電気インピーダンス-介入後生体電気インピーダンス)はマイナス方向に大きくなる。このことは、介入量が増えると、生体の反応として、介入をした部位の水分量が低下していることを示しており、これは浮腫みが解消されていっているものと評価することができる。また、介入量が一定以上では、介入量が増えるにつれて、生体電気インピーダンスはプラス方向に大きくなる。これは、浮腫みが解消されて(浮腫みの解消による水分量の低下がなくなり)、介入による血流量の増加が現れたものである評価することができる。
このように、生体電気インピーダンスの変化によって生体の反応を評価することができるが、さらに、体組成、体表面温度、体表面硬度を加味すると、より正確に生体の反応を推定することができる。上述の例では、生体電気インピーダンスの変化によって浮腫みの解消や血流量の増加を推定して評価することができるが、さらに、体表面温度及び/又は体表面硬度を加味すると、より正確に浮腫みの解消と血流量の増加とを分離して推定することができる。
そこで、評価演算部14は、体表面温度計108が測定した体温も考慮して、浮腫みの解消による水分量の変化と血流量の増加による水分量の変化とを区別する。すなわち、体表面温度の変化が比較的小さい場合には、血流の増加は見られないが浮腫みが解消していると評価することができ、体表面温度が上昇している場合には、血流が増加していると評価することができる。よって、水分量の変化と体表面温度の変化とを同時に考慮することで、水分量の変化が浮腫みの解消によるものであるのか、血流量の増加によるものであるか、あるいはそのいずれもが生じているのかを判断することができる。
また、筋肉量が多くなるにつれて筋電気刺激に対する感度が低くなる。そのため、筋肉量が多いほど浮腫みの解消状態から血流量増加の状態に転じるまでに必要な介入量は高くなる傾向がある。そこで、評価演算部14は、体組成値(具体的には、筋肉量)も考慮して、浮腫みの解消による水分量の変化と血流量の増加による水分量の変化とを区別する。すなわち、評価演算部14は、筋肉量が比較的多い場合には、浮腫みの解消状態から血流量増加の状態に転ずる介入量を比較的大きく設定して、得られた生体電気インピーダンス変化が浮腫みの解消状態にあるのか血流量増加の状態にあるのかを判断する。
評価演算部14は、測定した介入前後の生体電気インピーダンス、体表面温度の変化、及び体組成値に基づいて「浮腫みが解消している」、「血流量が増加している」等の評価をする。出力制御部13は、この評価結果を文字情報で表示パネル101に表示する。これにより、ユーザは、介入に対する生体の反応として、「浮腫みが解消している」、「血流量が増加している」等の情報を得ることができる。
なお、介入プログラムを進行させつつ途中生体電気インピーダンスを計測した場合にも、介入プログラムの進行に応じて、介入前生体電気インピーダンスから途中生体電気インピーダンスへの変化は、図4に示したグラフと同様に変化することになる。したがって、介入プログラムが進行している間に、評価演算部14はその都度生体の反応を評価してよく、出力制御部13は評価結果をリアルタイムに表示してよい。この場合には、表示パネル101には、介入プログラムの進行に応じて、「浮腫みが解消しています」、「浮腫みが解消されました」、「血流量が増加しています」等の生体の反応がリアルタイムに表示される。
図5は、表示パネルの表示例を示す図である。図5の例では、評価演算部14は、浮腫み解消の度合い、及び血流増加の度合いを評価する。出力制御部13は、介入を行っているときに、途中生体情報として、評価演算部14が評価した浮腫み解消の度合い及び血流増加の度合いを、介入プログラムの進行度合い(介入量)と関連付けてインジケータの形式で表示パネル101に表示させる。
図6は、生体の水分量の多少と生体電気インピーダンス等との関係を示す表である。図6に示すように、生体の水分量が多い場合には、生体電気インピーダンスは低くなり、リアクタンス/レジスタンスの比(X/R)の絶対値は高くなり、高周波インピーダンス/低周波インピーダンスの比は低くなる。一方、生体の水分量が少ない場合には、生体電気インピーダンスは高くなり、リアクタンス/レジスタンスの比(X/R)の絶対値は低くなり、高周波インピーダンス/低周波インピーダンスの比は高くなる。
よって、評価演算部14は、生体電気インピーダンス、リアクタンス/レジスタンスの比(X/R)の絶対値、及び高周波インピーダンス/低周波インピーダンスの比に基づいて、図6の表に従って生体の水分量を推定する。
図7は、生体の水分量の変化と生体電気インピーダンス等の変化との関係を示す表である。図7に示すように、生体の水分量が増加するときは、生体電気インピーダンスは増加し、リアクタンス/レジスタンスの比(X/R)の絶対値は減少し、高周波インピーダンス/低周波インピーダンスの比は増加する。一方、生体の水分量が減少するときは、生体電気インピーダンスは減少し、リアクタンス/レジスタンスの比(X/R)の絶対値は増加し、高周波インピーダンス/低周波インピーダンスの比は減少する。
よって、評価演算部14は、生体電気インピーダンス、リアクタンス/レジスタンスの比(X/R)の絶対値、高周波インピーダンス/低周波インピーダンスの比の変化(増減)に基づいて、図7の表に従って生体の水分量の変化(増減)を推定する。
介入制御部11は、介入プログラム自動決定モードで介入を行っており、かつ途中生体電気インピーダンスを測定している場合には、途中生体電気インピーダンスの測定結果に応じてその後の介入内容を動的に変化させる。例えば、介入制御部11は、途中生体電気インピーダンスが所定の状態になったときに、介入を終了させてもよい。また、例えば、介入制御部11は、途中生体電気インピーダンスの有意な変化が見られない場合に、筋電気刺激の強度を強くしてもよい。あるいは、介入制御部11は、途中生体電気インピーダンスに応じてその後の筋電気刺激のパターンを決定してもよい。
なお、介入制御部11は、介入プログラム指定モードやパターン指定モードにおいても、同様に途中生体電気インピーダンスに基づいてその後の介入内容を変化させてよい。このとき、介入制御部11は、途中生体電気インピーダンスに基づいて筋電気刺激の強度及び継続時間を動的に変化させるようにしてもよい。
図8は、体組成値の記録の例を示すグラフである。上記のように、生体測定システム100は、介入前の生体情報と介入途中ないし介入後の生体情報とを介入に関連付けて評価することで、介入に対する生体の即時的な反応、即ち介入による生体電気インピーダンス、体表面温度、体表面硬度等の即時的な変化、ないしそのような変化に基づく介入の即時的な効果を得ることができる。一方で、介入を長期間(例えば、数週間から数カ月)にわたって繰り返し行うことで、生体の体組成(例えば、筋肉量、体脂肪率等)は漸次的に変化する。
そこで、生体測定システム100は、記憶制御部15は、介入制御部11が介入を行うごとに、その介入を行ったときの体組成値と、その介入の介入内容ないし介入量とを記憶装置20に記憶していく。記憶装置20には、過去の介入時の介入量と体組成値とが蓄積されていく。図8は、介入量の累積値を棒グラフで示すとともに、体組成値の一項目である体脂肪率を折れ線グラフで示している。図8の例では、介入量の累積値が増加していくと体脂肪率が減少していることが示されている。出力制御部13は、図8に示すような介入による生体情報の漸次的な変化を数値やグラフで表示パネル13に表示する。
図9は、生体測定システムにおける生体測定方法のフローチャートである。測定制御部12は、まず、介入を開始する前に、電極107、体表面温度計107、体表面硬度計108を用いて、介入前生体情報、即ち、介入開始前の生体電気インピーダンス、体表面温度、体表面硬度を測定する(ステップS91)。また、このとき測定制御部12は、環境温度計104を用いて環境温度も測定する。
ユーザは、操作ボタン103を操作することで、目標とモードを設定する(ステップS92)。ユーザは、操作ボタン103を操作して、目標として体組成の項目、体組成値、目標達成期限を設定する。また、ユーザは、モードとして、上述の介入プログラム自動設定モード、介入プログラム指定モード、パターン指定モードのいずれかを選択する。
介入制御部11は、ユーザによるモードの設定に応じて介入内容を決定する(ステップS93)。ユーザが介入プログラム自動決定モードを設定した場合には、介入制御装置11は、ユーザの体組成と目標とに基づいて、介入プログラム及びその強度を決定する。また、ユーザが介入プログラム指定モードを設定した場合には、介入制御部11は、ユーザが指定した介入プログラム及び強度を介入内容として決定する。また、ユーザがパターン指定モードを設定した場合には、介入制御部11は、ユーザによって指定されたパターン及び強度を介入内容として決定する。また、このとき、ユーザは、介入の時間も設定する。
介入制御部11は、開始ボタン102の操作に応じて、介入を開始する(ステップS94)。介入制御部11は、介入の途中で介入を一旦停止し、生体測定部12は、その間に途生体情報を測定する(ステップS95)。
介入制御部11は、介入を終了するか否かを判断する(ステップS96)。介入制御部11は、途中に測定された生体情報に応じて介入を終了する場合には、評価演算部14が途中の生体情報に応じて所望の効果が得られたと評価したときに、介入を終了する。あるいは、介入制御部11は、設定された時間が経過したときに介入を終了する。
介入制御部11は、介入を終了しないときは(ステップS96でNO)、途中生体電気インピーダンス等に応じて介入内容を調整して(ステップS97)、介入を継続する(ステップS94)。介入制御部11が介入を終了すると(ステップS96でYES)、生体測定部12は、介入後の生体情報を測定する(ステップS98)。
評価演算部14は、介入前の生体情報から介入後の生体情報への変化を評価する(ステップS99)。このとき、出力制御部13は、評価演算部14にて得られた評価の結果を表示パネル103に表示し、記憶制御部15は、評価演算部14にて得られた評価を、生体測定部12にて測定された体組成値とともに記憶装置20に記憶させる。
以上のように、本実施の形態の生体測定システム100によれば、筋電気刺激を介入させることで受動運動をさせるとともに生体情報を測定することで、受動運動による生体情報の変化を評価するので、受動運動による生体の即時的な反応を知ることができる。また、受動運動の途中に生体情報を測定することで、受動運動の最中にリアルタイムに生体の反応を知ることができ、その後の筋電気刺激の介入の内容を動的に調整することが可能となる。
(変形例1)
図10は、変形例1の生体測定システムを示す図である。上記の実施の形態では、生体測定システム100が1つのパッド状の装置として構成されたが、本変形例では、生体測定システム50は、介入装置としての複数のEMS装置51と、生体測定装置としての体組成計52と、制御措置としての情報端末装置53(例えば、スマートフォンやタブレットPC)と、記憶装置54とを備えている。
複数のEMS装置51は、それぞれ人体の腹部、両腕、両脚に取り付けて使用される。すなわち、複数音EMS装置51が人体の複数の介入部位に用いられる。体組成計52は、上面に4つの電極を備えた平板上の装置である。4つの電極は、体組成計52の上に人が立つことで、左右の各足の裏がそれぞれ2つの電極に接触するように設けられている。情報端末装置53は、EMS装置51、体組成計52、情報端末装置53、及び記憶装置54と無線又は優先で通信を行う機能を有している。記憶装置54は、通信ネットワーク上に設けられており、情報端末装置53とネットワーク通信を行うことで情報の送受信を行う。
図11は、変形例1の生体測定システムの構成を示すブロック図である。EMS装置51は、電極511と、環境温度計512と、体表面温度計513と、体表面硬度計514と、制御装置515と、通信部516とを備えている。制御装置515は、介入制御部5151と、測定制御部5152とを備えている。電極511は、生体に筋電気刺激を与える。環境温度計512、体表面温度計513、及び体表面硬度計514は、上記の実施の形態の環境温度計104、体表面温度計108、及び体表面硬度計109と同じ構成である。
介入制御部5151は、電極511を制御することで、介入部位への筋電気刺激による介入を制御する。測定制御部は、環境温度計104、体表面温度計108、及び体表面硬度計109をそれぞれ制御して、環境温度、体表面温度、及び体表面硬度を測定する。通信部516は、情報端末装置53と近距離の無線通信を行う通信モジュールである。
体組成計52は、2つの通電用電極521と2つの測定用電極522を含む4つの電極を備えた4電極方式のBI測定器である。体組成計52は、通電用電極521及び測定用電極522の他に、測定制御部523と通信部524とを備えている。測定制御部523は、通電用電極521を制御して生体に微弱の電流を流し、測定用電極522にて電流を測定することで生体電気インピーダンスを測定する。通信部524は、情報端末装置53と近距離の無線通信を行う通信モジュールである。
情報端末装置53は、タッチパネル531と、制御部532と、通信部533とを備えている。タッチパネル531は、情報を表示するとともに、ユーザによるタッチ入力を受け付ける。制御部532は、所定のOSに従って動作し、当該OS上で動作するアプリケーションプログラムを実行することで各種の演算を行う。通信部533は、EMS装置51や体組成計52と近距離無線通信を行う機能、及びルータを介して通信ネットワーク内の記憶装置54と通信を行う機能を備えている。タッチパネル531は、上記の実施の形態の表示パネル101及び操作ボタン103を合わせたものに相当する。
上記の実施の形態では、EMS装置において生体に電気刺激を与えるための電極と体組成計において生体に電気を流通させて測定するための電極とを共通の電極としたが、本変形例では、EMS装置51及び体組成計52がそれぞれ電極を備えている。また、情報端末装置53は、制御部532がアプリケーションプログラムを実行することで、ユーザのタッチパネル531への入力に応じて、通信部533及び通信部516を介してEMS装置51の介入制御部5151及び測定制御部5152を制御し、通信部533及び通信部524を介して体組成計52の測定制御部523を制御する。
情報端末装置53がアプリケーションプログラムを実行することで、制御部532は、上記の実施の形態の出力制御部13、評価演算部14、及び記憶制御部15として機能する。本変形例の生体測定システム50では、表示パネル101に相当するタッチパネル531が、身体に接触するEMS装置51や体組成計52とは別体の装置として構成されているので、介入を行っている途中のリアルタイムの生体の反応を視覚で容易に確認することができる。
本実施の形態の生体測定システム50では、複数のEMS装置51が人体の各部位に取り付けられるので、上記の実施の形態に加えて、以下のような制御が行われる。すなわち、情報端末装置53の制御部532は、介入プログラムが進行している途中で測定された生体情報に基づいて、EMS装置51ごと(即ち、介入部位ごと)に制御を行う。例えば、制御部532は、介入を行っている途中の生体情報に基づいて、介入部位を決定してよい。すなわち、制御部532は、測定された生体情報に基づいて、EMS装置51ごとに、介入の開始及び終了を含む介入内容を決定する。これにより、生体情報に基づいて、介入部位ごとに介入内容を動的に変化させる制御が可能となる。
なお、本変形例では、介入装置としてのEMS装置51と生体測定装置としての体組成計52とを別々の装置として設けて、生体情報の測定はすべて体組成計52で行ったが、体組成計52に加えて、EMS装置51でも生体情報(例えば、生体電気インピーダンス、体表面温度、体表面硬度)の測定を行ってよい。
(変形例2)
上記の実施の形態では、生体への介入が、筋肉の反射的な収縮運動を行わせる電気刺激を与えることであったが、生体への介入はこれに限られない。生体への介入は、例えば、生体に熱刺激、力学刺激、光学刺激、電気刺激、化学刺激、又はプラズマ刺激を与えるものであってもよい。また、介入の目的も、上記の実施の形態のようなトレーニングのほか、治療、マッサージ、リラクゼーション、リハビリテーション等であってよい。
変形例2の生体測定システムでは、介入装置は、生体への物理的刺激の介入として、生体に力学刺激を与えてマッサージを行うマッサージ器である。このマッサージ器は、生体である人体に装着して用いられ、空気嚢を備えている。マッサージ器は、空気嚢に空気を送り込むことで、装着された人体の部位を押圧し、空気嚢から空気を抜くことで押圧を解除する。また、マッサージ器は、体表面に対して押圧、打突、摩擦等を行う部材がモータ等の動力源によって動作することでマッサージを行うものであってもよい。マッサージ器は、このような押圧等のマッサージ動作を繰り返すことでマッサージの介入を行う。介入プログラムが用意されており、介入プログラムに従って各種のマッサージ動作が実行される点、各種のモードが用意されている点、強度の調整が可能である点等は、上記の実施の形態のEMS装置と同様である。
制御部532には、体組成値が記憶されている。制御部532は、体組成値のうち、皮下脂肪量及び筋肉量に基づいて、通常の体表面の硬さを推定する。測定制御部5152は、体表面硬度計514を用いて実際の生体の体表面の硬さを測定する。生体に凝りがあると筋肉がこわばって体表面が硬くなる。そして、マッサージを行うことで、凝りがほぐれて体表面の硬さは低下する。
そこで、制御部532は、体組成値から推定した体表面の硬さ、介入前の体表面の硬さ、及び介入後又は介入途中の体表面の硬さに基づいて、凝り(疲労)を評価する。制御部532は、例えば、介入前の体表面の硬さから介入後又は介入途中の体表面の硬さへの変化に基づいて、生体の凝りがほぐれていると評価し、また、介入後又は介入途中の体表面の硬さが、体組成から推定された通常の表面の硬さに近づくと、生体の凝りが解消したと評価する。
このとき、制御部532は、体表面温度計513によって測定された体表面や体組成計52で測定された生体電気インピーダンスも考慮して、生体の凝りがほぐれている、あるいは凝りが解消したと評価してもよい。すなわち、マッサージが有効に行われることで、体温が上昇し、血行が良くなることで生体電気インピーダンスも変化する。よって、制御部532は、これらの生体情報も考慮して、マッサージの効果として凝りのほぐれや解消を評価してもよい。
(変形例3)
介入プログラム、特にトレーニングの介入プログラムでは、途中に休憩をとることもある。例えば、10分程度の受動運動を行わせた後に、数分間の休憩をして、再び10分程度の受動運動を行わせることがある。そこで、休憩期間に所定の時間間隔(例えば30秒間隔)で繰り返し生体情報を測定してよい。そして、測定した生体情報に基づいて、生体の疲労が回復しているかを評価し、回復したときに次の受動運動のセットを開始するようにしてよい。このような制御を行う制御部は、本発明の介入開始決定部に相当する。
(変形例4)
上記の実施の形態及びその変形例では、介入装置を用いて介入を行った上で生体情報の測定を行った。特に、上記の実施の形態では、介入装置としてのEMS装置が生体に受動運動を行わせた。本変形例では、生体測定システムは介入装置を備えず、介入内容をユーザに提示することで、ユーザに能動運動を行わせる。このように、ユーザが自らの意思で筋肉に負荷を与えることも、筋肉に対する物理的刺激の介入である。
本変形例の生体測定システムは、介入内容を決定して、表示パネルやタッチパネルに介入内容を表示することで、決定された介入内容をユーザに報知する。このとき、生体測定システムは、介入内容である能動運動の案内とともに、体組成計を用いた測定の案内も行う。ユーザは、表示された介入内容に従って能動運動及び測定を行う。具体的には、ユーザは、案内に従って、能動運動の前に介入前の生体情報の測定を行い、その後に能動運動を行い、案内された内容及び量の能動運動が終了すると、介入後の生体情報の測定を行う。生体情報を測定可能な状態で能動運動が可能である場合には、能動運動の途中に生体情報を測定してもよい。
評価演算部は、ユーザに提示した能動運動、介入前の生体情報、介入途中又は介入後の生体情報に基づいて、能動運動による生体の反応を評価する。そして、評価結果を介入に関連付けてユーザに提示し、記憶装置に記憶する。また、介入途中で生体情報を測定する場合には、生体情報に応じてその後の能動運動の内容を調整してユーザに提示してもよい。
本変形例における介入は運動に限らず、他人によって生体に刺激を与える他動運動やマッサージ等であってもよい。
(第2の実施の形態)
第1の実施の形態では、生体測定システム100であるパッド状の装置が介入装置(脚部EMS)としての機能と生体測定装置としての機能を兼ね備えており、同じ電極107を生体に筋電気刺激を与えるための介入装置の電極、及び生体測定装置の通電用及び測定用の電極として兼用した。また、特許第6367510には、電気刺激装置の電極を使用して体組成や肌水分等の測定をする筋肉電気刺激装置が開示されている。
しかしながら、筋電気刺激の付与に適した電極の素材と生体電気インピーダンスの測定に適した電極の素材とは異なるため、両電極を別々に設けてもよい。
このとき、例えば、筋電気刺激用電極として、接触インピーダンスが比較的大きくても好適な電気刺激の付与ができる素材を選択し、生体電気インピーダンス測定用電極としては、接触インピーダンスが比較的小さくても正確な測定ができる素材を選択してよい。また、筋電気刺激用電極の数と生体電気インピーダンス測定用電極の数とが異なっていてもよい。すなわち、筋電気刺激用電極は2つで足りるが、4電極BI法の測定を行うために、生体電気インピーダンス測定用電極は4つとしてよい。また、筋電気刺激用電極の数は2つより多くてもよく、生体電気インピーダンス測定用電極は、4つより多くてもよい。
そこで、本実施の形態では、筋電気刺激用電極と生体電気インピーダンス測定用電極とを別々の電極とする。これにより、それぞれの電極に適した素材を採用することが可能となる。また、電気刺激の介入に適した素材の電極で生体測定を行うと接触インピーダンスが大きすぎて正確な測定ができないといった不都合を回避できる。さらに、生体測定に適した素材の電極で電気刺激を付与すると、生体に必要以上の刺激が生じて使用者が痛みを感じるという不都合も回避できる。
以下、本実施の形態の生体測定システムを図面を参照して説明するが、以下の説明では、主に筋電気刺激用電極及び生体電気インピーダンス測定用電極について説明する。生体測定システムのその他の構成については、第1の実施の形態を応用することが可能である。
図12は、本実施の形態の生体測定システムの外観図である。生体測定システム210は、板状の形状をしており、両足を乗せて両足裏を接触させることで電気刺激の介入と生体電気インピーダンスの測定を行う。生体電気インピーダンス測定用電極と筋電気刺激用電極は、ユーザが生体測定と筋電気刺激の介入とを体勢を変えることなく受けることができるように配置される。また、ユーザは、立位及び座位のいずれでも電気刺激の介入と生体電気インピーダンスの測定とを行うことができる。また、生体電気インピーダンス測定用電極と筋電気刺激用電極とは、互いに離隔しているが、生体の同じ部位(本実施の形態では、足の裏)に同時に接触可能なように配置されている。
生体測定システム210の上面には、生体電気インピーダンス測定用電極として、左足裏の前方(指の付け根部分)及び後方(かかと部分)、並びに右足裏の前方(指の付け根部分)及び後方(かかと部分)にそれぞれ接触する左通電用電極217a、左測定用電極217b、右通電用電極217c、右測定用電極217dを備えている。上面の左足裏の中央(土踏まず部分)及び右足裏の中央(土踏まず部分)には、それぞれ左筋電気刺激用電極217e及び右筋電気刺激用電極217fが備えられている。このように、生体電気インピーダンス測定用電極217a~217dと、筋電気刺激用電極217e、217fとは、互いに隣接して設けられている。
左筋電気刺激用電極217e及び右筋電気刺激用電極217fは、それぞれ生体電気インピーダンス測定用電極217a~217dよりも上方に、例えば、3~50mm程度突き出して設けられていてもよい。このとき、左筋電気刺激用電極217e及び右筋電気刺激用電極217fは、土踏まずの形状に合致する形状に突出した形状とされてもよい。あるいは、左筋電気刺激用電極217e及び右筋電気刺激用電極217fにバネ等のダンパ部材が設けられて押込みが可能であってもよい。これらの構成によって、左筋電気刺激用電極217e及び右筋電気刺激用電極217fが足裏の土踏まず部分に好適にフィットして適切に生体に電気刺激を与えることができる。
生体電気インピーダンス測定用電極及び筋電気刺激用電極のいずれについても、導通を確認するシステムを用いることで、電極と生体(足の裏)との接触状態を確認することができる。このようなシステムとしては、例えば、生体電気インピーダンスにおけるレジスタンスとリアクタンスを用いて測定データのCole円を算出して、正常なCole円からのずれ量に基づいて生体インピーダンスの測定異常の有無を判定するシステムを採用することができる(例えば、特開2019-84156号公報参照)。また、このようなシステムとして、生体電気インピーダンスの時系列データに基づいて測定異常の原因や種類を判定するシステムを採用することもできる。
筋電気刺激用電極と生体電気インピーダンス測定用電極とで、制御や測定のための回路をそれぞれ分けて設けてもよい。あるいは、回路を共通として、6つの電極をそれぞれ状況に応じて筋電気刺激用及び生体測定用に切り替えて使用してもよい。
なお、上記の実施の形態では、電極を使った電気刺激の介入及び電気インピーダンス測定について説明したが、生体測定システム210に身長計や体重計が付属していてもよい。例えば、脚部EMSは座位時に足を置きやすくするために、床に対して斜めにセッティングされる場合もあるが、この場合には脚部EMSによる脚の動きを邪魔しない程度の力のバネやダンパを内蔵させて、体重計測のために自然に立位で4点(最低3点)が上面に接触するように倒すことができる。
また、上記の実施の形態では、生体電気インピーダンス測定用電極と筋電気刺激用電極とを近接して配置したが、生体電気インピーダンス測定用電極と筋電気刺激用電極とを内部でスライド機構や回転機構によって入れ替えて、両種の電極を同じ位置に配置してもよい。
また、上記の実施の形態では、電極を足の裏に接触させる生体測定システムを説明したが、例えば、手等の他の部位に電極を接触させるシステムであってもよい。
また、上記の実施の形態では、図12を参照して、生体電気インピーダンス測定用電極と筋電気刺激用電極とが別々に設けられている生体測定システムを説明したが、生体電気インピーダンス測定用電極と筋電気刺激用電極とが別々に設ける例は図12の態様に限られない。以下、生体電気インピーダンス測定用電極と筋電気刺激用電極の配置の変形例を説明する。
以下の変形例では、電極は、上面の左上(左足つま先側に対応する)、右上(右足つま先側に対応する)、左下(左足かかと側に対応する)、右下(右足かかと側に対応する)の4か所のいずれかに配置される。足の土踏まずの部分は若干くぼんでいるのに対して、つま先側及びかかと側は立位時及び座位時においても確実に接地するため、このような4か所のいずれかに電極を配置することで、生体と電極との確実な接触が確保される。
図13は、電極配置の第1の変形例を示す図である。第1の変形例の生体測定システム220は、左上位置及び右上位置において、外側に生体電気インピーダンス測定用電極227a、227cが配置され、内側に筋電気刺激用電極227e、227fが配置される。左下位置及び右下位置には、それぞれ生体電気インピーダンス測定用電極227b、227dが配置される。
図14は、電極配置の第2の変形例を示す図である。第2の変形例の生体測定システム230は、左上位置、右上位置、左下位置、右下位置のそれぞれにおいて、上側(つま先側)に生体電気インピーダンス測定用電極237a、237c、237b、237dが配置され、下側(かかと側)に筋電気刺激用電極237e、237f、237g、237hが配置される。この例では、生体電気インピーダンス測定用電極の前後間の距離と筋電気刺激用電極の前後間との距離が同じであり、足の小さい者であっても、生体測定時と電気刺激の介入時とで足の位置を変えることで、4つの電極を確実に足に接触させることができる。
図15は、電極配置の第3の変形例を示す図である。第3の変形例の生体測定システム240は、左上位置、右上位置、左下位置、右下位置のそれぞれにおいて、上下方向の内側に筋電気刺激用電極247e、247f、247g、247hが配置され、上下方向の外側に生体電気インピーダンス測定用電極247a、247c、247b、247dが配置される。この例では、生体電気インピーダンス測定用電極が前後方向に十分離れており、生体測定の精度を高くすることができる。
図16は、電極配置の第4の変形例を示す図である。第4の変形例の生体測定システム250は、左上位置、右上位置、左下位置、右下位置のそれぞれにおいて、左右方向の内側に生体電気インピーダンス測定用電極257a、257c、257b、257dが配置され、左右方向の外側に筋電気刺激用電極257e、257f、257g、257hが配置される。この例では、左右方向に生体電気インピーダンス測定用電極及び筋電気刺激用電極を配置しているため、図12~図15に示される例と比較して、前後方向に長い生体電気インピーダンス測定用電極及び筋電気刺激用電極を配置することができる。そのため、生体電気インピーダンス測定用電極の前後間の距離と筋電気刺激用電極の前後間の距離とを短くすることができ足の小さい者であっても4つの電極を確実に足に接触させることができる。
図17は、電極配置の第5の変形例を示す図である。第5の変形例の生体測定システム260は、左上位置、右上位置、左下位置、右下位置のそれぞれにおいて、左右方向の内側に筋電気刺激用電極267e、267f、267g、267hが配置され、左右方向の外側に生体電気インピーダンス測定用電極267a、267c、267b、267dが配置される。この例では、生体電気インピーダンス測定用電極の前後間の距離と筋電気刺激用電極の前後間の距離とが同じであり、足の小さい者であっても4つの電極を確実に足に接触させることができる。また、生体電気インピーダンス測定用電極の左右方向の距離は測定精度に影響しないため、この例でも図16に示した第4の例と同様の効果が得られる。
第2の実施の形態では、以下の技術が開示されている。
(1)生体に筋電気刺激を付与することが可能な生体測定システムであって、
生体の生体電気インピーダンスを測定するための生体電気インピーダンス用電極と、
生体に筋電気刺激を付与するための筋電気刺激用電極と、
を備え、
前記生体電気インピーダンス用電極と前記筋電気刺激用電極とは、生体に同時に接触するように配置されている、生体測定システム。
(2)(1)の生体測定システムであって、
前記生体電気インピーダンス用電極と前記筋電気刺激用電極とは、互いに離隔して配置されている、生体測定システム。
(3)(1)の生体測定システムであって、
前記生体電気インピーダンス用電極と前記筋電気刺激用電極とは、生体の足の裏に同時に接触するように配置されている、生体測定システム。
(4)(1)~(3)のいずれかの生体測定システムであって、
左部位用の複数の前記生体電気インピーダンス用電極と、
右部位用の複数の前記生体電気インピーダンス用電極と、
左部位用の少なくとも1つの前記筋電気刺激用電極と、
右部位用の少なくとも1つの前記筋電気刺激用電極と、
を備える、生体測定システム。
(5)(4)の生体測定システムであって、
左足用のつま先側の前記生体電気インピーダンス用電極と、
左足用のかかと側の前記生体電気インピーダンス用電極と、
左足用の土踏まず部の前記筋電気刺激用電極と、
右足用のつま先側の前記生体電気インピーダンス用電極と、
右足用のかかと側の前記生体電気インピーダンス用電極と、
右足用の土踏まず部の前記筋電気刺激用電極と、
を備える、生体測定システム。
(6)(5)の生体測定システムであって、
前記筋電気刺激用電極は、土踏まずの形状に合致する形状に突出した形状を有する、生体測定システム。
(7)(5)の生体測定システムであって、
前記筋電気刺激用電極は、突出しており、押込み可能である、生体測定システム。
(8)(4)の生体測定システムであって、
左足用のつま先側の前記生体電気インピーダンス用電極と、
左足用のかかと側の前記生体電気インピーダンス用電極と、
左足用のつま先側の前記筋電気刺激用電極と、
左足用のかかと側の前記筋電気刺激用電極と、
右足用のつま先側の前記生体電気インピーダンス用電極と、
右足用のかかと側の前記生体電気インピーダンス用電極と、
右足用のつま先側の前記筋電気刺激用電極と、
右足用のかかと側の前記筋電気刺激用電極と、
を備える、生体測定システム。
(9)(1)~(8)のいずれかの生体測定システムであって、
前記生体電気インピーダンス用電極と前記筋電気刺激用電極とは異なる素材を用いて構成される、生体測定システム。
(10)(1)~(9)のいずれかの生体測定システムであって、
前記筋電気刺激用電極を用いた前記筋電気刺激による介入に関連付けて前記生体電気インピーダンス用電極を用いて測定された生体電気インピーダンスに基づく情報を出力する出力部をさらに備えた、生体測定システム。
10…制御装置
11…介入制御部
12…測定制御部
13…出力制御部
14…評価演算部
15…記憶制御部
20…記憶装置
100、210、220、230、240、250、260…生体測定システム
101…表示パネル
102…開始ボタン
103…操作ボタン
104…環境温度計
107…電極
108…体表面温度計
109…体表面硬度計
217a~217d、227a~227d、237a~237d、247a~247d、257a~257d、267a~267d…生体電気インピーダンス測定用電極
217e~217f、227e~227f、237e~237h、247e~247h、257e~257h、267e~267h…筋電気刺激用電極

Claims (8)

  1. 生体に筋電気刺激を付与することが可能な生体測定システムであって、
    生体の生体電気インピーダンスを測定するための生体電気インピーダンス測定用電極と、
    生体に筋電気刺激を付与するための筋電気刺激用電極と、
    を備え、
    前記生体電気インピーダンス測定用電極と前記筋電気刺激用電極とは、生体の足の裏に同時に接触するように配置されている、生体測定システム。
  2. 請求項1に記載の生体測定システムであって、
    前記生体電気インピーダンス測定用電極と前記筋電気刺激用電極とは、互いに離隔して配置されている、生体測定システム。
  3. 請求項1または2に記載の生体測定システムであって、
    左部位用の複数の前記生体電気インピーダンス測定用電極と、
    右部位用の複数の前記生体電気インピーダンス測定用電極と、
    左部位用の少なくとも1つの前記筋電気刺激用電極と、
    右部位用の少なくとも1つの前記筋電気刺激用電極と、
    を備える、生体測定システム。
  4. 請求項に記載の生体測定システムであって、
    左足用のつま先側の前記生体電気インピーダンス測定用電極と、
    左足用のかかと側の前記生体電気インピーダンス測定用電極と、
    左足用の土踏まず部の前記筋電気刺激用電極と、
    右足用のつま先側の前記生体電気インピーダンス測定用電極と、
    右足用のかかと側の前記生体電気インピーダンス測定用電極と、
    右足用の土踏まず部の前記筋電気刺激用電極と、
    を備える、生体測定システム。
  5. 請求項に記載の生体測定システムであって、
    前記筋電気刺激用電極は、土踏まずの形状に合致する形状に突出した形状を有する、生体測定システム。
  6. 請求項に記載の生体測定システムであって、
    前記筋電気刺激用電極は、突出しており、押込み可能である、生体測定システム。
  7. 請求項に記載の生体測定システムであって、
    左足用のつま先側の前記生体電気インピーダンス測定用電極と、
    左足用のかかと側の前記生体電気インピーダンス測定用電極と、
    左足用のつま先側の前記筋電気刺激用電極と、
    左足用のかかと側の前記筋電気刺激用電極と、
    右足用のつま先側の前記生体電気インピーダンス測定用電極と、
    右足用のかかと側の前記生体電気インピーダンス測定用電極と、
    右足用のつま先側の前記筋電気刺激用電極と、
    右足用のかかと側の前記筋電気刺激用電極と、
    を備える、生体測定システム。
  8. 請求項1~のいずれか一項に記載の生体測定システムであって、
    前記生体電気インピーダンス測定用電極と前記筋電気刺激用電極とは異なる素材を用いて構成される、生体測定システム。
JP2019142941A 2019-08-02 2019-08-02 生体測定システム Active JP7321509B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019142941A JP7321509B2 (ja) 2019-08-02 2019-08-02 生体測定システム
EP20850817.6A EP4008395A4 (en) 2019-08-02 2020-08-03 BIOLOGICAL MEASUREMENT SYSTEM, BIOLOGICAL MEASUREMENT PROGRAM AND COMPUTER-READABLE NON-TRANSITORY STORAGE MEDIUM
PCT/JP2020/029629 WO2021024973A1 (ja) 2019-08-02 2020-08-03 生体測定システム、生体測定プログラム、及びコンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体
CN202080055818.7A CN114206210A (zh) 2019-08-02 2020-08-03 生物测量系统、生物测量程序以及计算机可读非暂时性存储介质
US17/585,706 US20220152384A1 (en) 2019-08-02 2022-01-27 Biometric measurement system, and computer-readable non-transitory storage medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019142941A JP7321509B2 (ja) 2019-08-02 2019-08-02 生体測定システム

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2021023497A JP2021023497A (ja) 2021-02-22
JP2021023497A5 JP2021023497A5 (ja) 2022-08-03
JP7321509B2 true JP7321509B2 (ja) 2023-08-07

Family

ID=74502688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019142941A Active JP7321509B2 (ja) 2019-08-02 2019-08-02 生体測定システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220152384A1 (ja)
EP (1) EP4008395A4 (ja)
JP (1) JP7321509B2 (ja)
CN (1) CN114206210A (ja)
WO (1) WO2021024973A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024097094A (ja) 2021-02-17 2024-07-18 住友化学株式会社 家畜用飼料
IT202300008940A1 (it) * 2023-05-05 2024-11-05 Math Biology S R L Sistema di indagine dello stato di salute e/o prestazionale di un soggetto

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000175878A (ja) 1998-12-14 2000-06-27 Ya Man Ltd 体脂肪測定装置
JP2002209965A (ja) 2001-01-19 2002-07-30 Toshiba Tec Corp マッサージ装置
JP2009539550A (ja) 2006-06-15 2009-11-19 ニューロ リソース グループ、インク. 非侵襲性神経刺激システム
JP2011524780A (ja) 2008-06-18 2011-09-08 ナソフレックス ビー.ブイ. 鼻に対し刺激信号を創出する為の鼻刺激装置
JP2012210375A (ja) 2011-03-31 2012-11-01 Omron Healthcare Co Ltd 体組成改善装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11235372A (ja) * 1998-02-20 1999-08-31 Ya Man Ltd 足裏マッサージ器
JP2000051172A (ja) * 1998-08-06 2000-02-22 Ya Man Ltd 足裏マッサージ器兼用体重計
JP3948617B2 (ja) 2002-10-22 2007-07-25 株式会社タニタ 筋肉測定装置
KR100717405B1 (ko) 2005-09-09 2007-05-11 삼성전자주식회사 생체 신호 측정기 및 이를 이용한 건강 관리 방법
JP4990719B2 (ja) 2007-08-23 2012-08-01 パナソニック株式会社 健康測定装置
GB2496449A (en) * 2011-11-14 2013-05-15 Louise Mohn Electrical stimulation apparatus for the body
WO2014022215A1 (en) * 2012-07-28 2014-02-06 Thimble Bioelectronics, Inc. System and method for managing pain
CN107529995A (zh) * 2015-02-18 2018-01-02 维拉布尔生命科学股份有限公司 用于传送刺激的装置、系统以及方法
JP7016144B2 (ja) 2017-11-08 2022-02-04 株式会社タニタ 体組成計及び体組成測定プログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000175878A (ja) 1998-12-14 2000-06-27 Ya Man Ltd 体脂肪測定装置
JP2002209965A (ja) 2001-01-19 2002-07-30 Toshiba Tec Corp マッサージ装置
JP2009539550A (ja) 2006-06-15 2009-11-19 ニューロ リソース グループ、インク. 非侵襲性神経刺激システム
JP2011524780A (ja) 2008-06-18 2011-09-08 ナソフレックス ビー.ブイ. 鼻に対し刺激信号を創出する為の鼻刺激装置
JP2012210375A (ja) 2011-03-31 2012-11-01 Omron Healthcare Co Ltd 体組成改善装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP4008395A4 (en) 2023-07-19
JP2021023497A (ja) 2021-02-22
CN114206210A (zh) 2022-03-18
US20220152384A1 (en) 2022-05-19
WO2021024973A1 (ja) 2021-02-11
EP4008395A1 (en) 2022-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1214762C (zh) 确定人体疲劳程度的仪器
JP5739896B2 (ja) 電気的筋肉刺激
CN108135537B (zh) 用于治疗骨关节炎的系统、装置和方法
US8682425B2 (en) Electroacupuncture system
KR20080027378A (ko) 근육 조직의 측정 및 자극
JP4990719B2 (ja) 健康測定装置
CN111655327A (zh) 肌肉电刺激装置
JP2002345774A5 (ja)
CN105232066B (zh) 盆底肌锻炼系统及其检测装置
JP2014514947A (ja) ニューロパシー検査装置
CN109688900A (zh) 用于定位、测量、监测和治疗皮肤软组织和筋膜层的炎症的设备和方法
JP7321509B2 (ja) 生体測定システム
KR20230144978A (ko) 생체 신호를 측정하는 마사지 장치
KR20030036053A (ko) 내장 지방 추정 장치
JP2008279181A (ja) 生体測定装置
JP4369855B2 (ja) 柔軟運動用器具
JP4959260B2 (ja) 下肢訓練装置
WO2022074026A1 (en) Apparatus and method for training and assisting gait of a person
CN114431826A (zh) 一种人体成分测量方法及装置
US20080058685A1 (en) Electronic Pulse Massage Apparatus Capable of Measuring Temperature
CN202122575U (zh) 生物体信息测量装置
JP2009039289A (ja) 生体測定装置及び生体測定方法
JP4686308B2 (ja) 下肢訓練装置
EP3818925A1 (en) Footwear and system for sensory testing of feet
JP2009055995A (ja) 生体測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220726

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220726

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230214

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20230414

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230614

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230620

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230719

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7321509

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150