JPH09292214A

JPH09292214A - 超音波皮脂厚測定装置

Info

Publication number: JPH09292214A
Application number: JP8105334A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Ishii; 徹哉石井; Yasuyuki Kubota; 康之久保田; Masashi Kuriwaki; 真史栗脇
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 1997-11-11

Abstract

(57)【要約】【課題】皮脂厚を簡易かつ正確に測定する。【解決手段】超音波パルスを被験者の皮膚下の生体組
織に向けて複数回発射し、皮下脂肪組織と筋肉組織との
境界面からの皮脂エコーを含む一群のエコーを受波す
る。波形整形器７は受波信号をエコーの有る無しに対応
した信号に変換して出力し、シリアルＩ／Ｏ８は、波形
整形器７の出力信号を所定の取込周期で取り込んだ後、
１ビットの取込値をＣＰＵ１１に送出する。ＣＰＵ１１
は取込値の「１」→「０」変化を検知して取込時期毎に
エコー有りの回数を計数する。次に、任意の取込時期以
前の４周期分のそれぞれの受波回数の和から、さらに以
前の複数周期分のそれぞれの受波回数の和に係数２を乗
じた値を引いて積算受波回数を算出し、この積算受波回
数の最大値を与える取込時期及び受波回数を求め、この
取込時期及び受波回数に基づいて皮脂厚を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超音波パルスを
生体の所定の皮膚下の生体組織に向けて放射し、皮下脂
肪組織と筋肉組織との境界面から戻って来るエコーを調
べることにより、皮脂厚を測定する超音波皮脂厚測定装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、肥満と種々の疾病との高い相関関
係が指摘され、また、美容への関心も高まり、肥満度の
簡便な検査方法が要望されている。従来、この肥満度を
簡単に知るために、例えば、皮脂厚を測定することが行
われている。この皮脂厚の測定装置としては、生体の体
内に向けて超音波パルスを発射し、この超音波パルスが
皮下脂肪組織と筋肉組織との境界面で反射して戻ってく
るエコーを検出して皮脂厚を測定する超音波皮脂厚測定
装置が知られている。例えば、特表昭５７−５００９０
０号公報に記載の超音波皮脂厚測定装置は、パルス発生
器で発生させた電気パルス信号を超音波トランスデュー
サに供給して超音波パルスを生体の体内に向けて発射
し、戻ってきたエコーを受波して電気信号に変換し、こ
の電気信号が所定のしきい値を越えたら所望のエコーを
検出したとして、超音波パルスの送出からエコーの検出
までに要した時間に基づいて、皮脂厚を測定する構成を
とっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の超音波皮脂厚測定装置においては、超音波パル
スを送出して戻ってくるエコーの強度に基づいて皮脂厚
の算出を行うようにしているために、ハードウェアが複
雑となってコストが嵩んでしまうという問題がある。ま
た、複数回の測定を行ってこれらの測定値の平均値を皮
脂厚として求める方法も考えられているが、この方法で
は、皮下脂肪組織と筋肉組織との境界面以外の複数の部
位又は境界面からのエコーも同時に検出してしまい、か
つ、これらのエコーから所望のエコーを分離して皮脂厚
を算出することができないため、測定精度が低いという
欠点がある。

【０００４】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、単純な回路構成により安価で、しかも、高い測
定精度を有する超音波皮脂厚測定装置を提供することを
目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、電気信号と超音波との相互
変換を行う振動子及び超音波を伝達する遅延部材を有し
て超音波の送受信を行う超音波トランスデューサと、該
超音波トランスデューサによる超音波の送信を制御する
送信制御手段と、入力される上記超音波トランスデュー
サが受信した信号に基づいて、エコーの有る無しに対応
した信号を生成して出力するエコー有無信号生成手段
と、該エコー有無信号生成手段の出力に基づいて、生体
の所定の皮脂厚を算出する皮脂厚演算手段とを備え、上
記送信制御手段は、１回の測定に際し、超音波をＫ（Ｋ
は２以上の自然数）回送信する制御を行う構成とされ、
上記皮脂厚演算手段は、上記超音波トランスデューサが
超音波を送信する毎に、上記エコー有無信号生成手段か
らの出力信号を所定の時間間隔で取り込み、各取込時期
毎のエコー有りの回数を送信残響及び上記遅延部材の端
面で反射した端面エコーを除いて求め、所定の漸化式を
用いて取込時期に対するエコー有りの分布を示す値に変
換して、さらに、該エコー有りの分布を示す値の最大値
を求め、該最大値に基づいて、皮脂厚を演算する構成と
されている超音波皮脂厚測定装置であって、上記漸化式
は、着目する第Ｎ（Ｎは０又は自然数）番目の取込時期
と、当該取込時期よりも前の任意の複数の取込時期との
それぞれについて、エコー有りの回数に所定の係数を乗
じた値の総和を、第Ｎ番目の取込時期でのエコー有りの
分布を示す値として与える式であることを特徴としてい
る。

【０００６】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の超音波皮脂厚測定装置であって、上記漸化式は、着
目する第Ｎ番目の取込時期と、当該取込時期よりも前の
任意の複数の取込時期とのそれぞれについてのエコー有
りの回数の和から、当該複数の取込時期よりもさらに前
の任意の連続した複数の取込時期のそれぞれについての
エコー有りの回数の和に２以上の所定の係数を乗じた値
を引いた結果を第Ｎ番目の取込時期での上記エコー有り
の分布を示す値として与える式であると共に、上記皮脂
厚演算手段は、上記所定の漸化式を用いて求めた上記エ
コー有りの分布を示す値の最大値を与える取込時期を求
め、該取込時期及び該取込時期におけるエコー有りの回
数に基づいて、上記皮脂厚を算出する構成とされている
ことを特徴としている。

【０００７】さらにまた、請求項３記載の発明は、請求
項１又は２記載の超音波皮脂厚測定装置であって、上記
エコー有無信号生成手段は、入力される上記超音波トラ
ンスデューサが受信した信号と時間の減衰関数である所
定のしきい値とを比較することにより上記エコーの有る
無しに対応した信号を出力する構成とされていることを
特徴としている。

【０００８】

【作用】この発明の構成によれば、エコーの有無を検知
して皮下脂肪組織と筋肉組織との境界面で反射して戻っ
てきた皮脂エコーを検出するので、エコー有無信号生成
手段から出力されるエコーの有る無しに対応した信号は
１ビットで事足り、それ故、エコーの強度を計測する方
式に比べて大幅にハードウェアを簡略化することがで
き、コストも低く抑えることができる。また、動作時間
も大幅に短縮することができる。また、皮脂厚演算手段
によって各取込時期毎にエコー有りの回数を計数する際
に、例えば、送信残響や端面エコーの影響を排除するこ
とができ、かつ、所定の漸化式を用いてエコー有りの分
布を示す値の最大値を求める過程で、例えば、皮脂エコ
ーの後に到来する筋肉組織と臓器との境界面で反射して
戻ってくるエコーの影響を取り除くことができるので、
皮脂エコーに関する情報を的確に抽出することができ
る。それ故、皮脂厚を正確に算出することができる。さ
らに、多数回超音波を発射して計測を行い、エコー有り
の回数の時間的分布から所定の漸化式により求めたエコ
ー有りの分布を示す値の最大値に基づいて皮脂厚を算出
すれば、一段と精度の高い計測ができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。図１は、この発明の一実施例である超
音波皮脂厚測定装置の電気的構成を示すブロック図、図
２は、同装置の外観図、図３は、同装置の使用状態を示
す模式図、図４は、同装置の動作の説明に用いられる
図、また、図５は、同装置の動作処理手順を示すフロー
チャートである。この例の超音波皮脂厚測定装置は、図
１乃至図３に示すように、電気パルス信号が所定の周期
で入力される度に、これに応答して、測定部位である被
験者の、例えば、腹部の皮膚Ｍａ下の生体組織に向けて
所定の回数だけ超音波パルスＡｉを発射すると共に、皮
下脂肪組織Ｍｂと筋肉組織Ｍｃとの境界面Ｙから戻って
くるエコー（以下、皮脂エコーという）Ａｅを含むエコ
ー群を受波して受波信号（電気信号）に変換する超音波
トランスデューサ（以下、単に、トランスデューサとい
う）１と、このトランスデューサ１に電気パルス信号を
供給し、トランスデューサ１から出力される上記受波信
号を処理してエコーの有る無しに対応した信号Ｓに変換
した後、所定の演算処理を施すことにより、皮脂厚の算
出を行う装置本体２と、トランスデューサ１と装置本体
２とを接続するケーブル３とから概略なっている。

【００１０】上記トランスデューサ１は、チタンジルコ
ン酸鉛（ＰＺＴ）等の円板状の厚み振動型圧電素子の両
面に電極層を有する超音波振動子１ａを主要部として構
成され、この超音波振動子１ａの一方の電極面（超音波
パルスＡｉの送受波面）には、送信残響の効果を除去を
するために、ポリエチレンバルク等の超音波遅延スペー
サ１ｂが固着されている。なお、送信残響が皮脂エコー
Ａｅの受波に影響を及ぼさない場合には、超音波遅延ス
ペーサ１ｂを省略できる。ここで、精度の高い測定を行
うには、トランスデューサ１の送受波面から平面波とみ
なして差し支えのない超音波パルスＡｉを皮膚Ｍａ下の
生体組織に向けて放射でき、平面波とみなして差し支え
のない皮脂エコーＡｅが送受波面に戻ってくるのが望ま
しいことから、トランスデューサ１としては、送受波面
をできるだけ広くしたものが好適である（この例では、
送受波面の直径Ｄを１５［mm］に設定）。

【００１１】上記装置本体２は、パルス発生器４と、整
合回路５と、増幅器６と、波形整形器７と、シリアルＩ
／Ｏ８と、ＲＯＭ９と、ＲＡＭ１０と、ＣＰＵ（中央処
理装置）１１と、表示器１２とから構成されている。パ
ルス発生器４は、ケーブル３を介してトランスデューサ
１に接続され、中心周波数略１ＭＨｚの電気パルス信号
を所定の周期（例えば、１００msec）で繰り返し生成し
て、トランスデューサ１に送信する。この超音波パルス
の周期は、後述するエコー到達時間Ｔaよりも充分長く
設定されている。整合回路５は、ケーブル３を介して接
続されるトランスデューサ１と装置本体２との間で、最
大のエネルギ効率で信号の授受ができるように、インピ
ーダンスの整合を行う。それゆえ、受波信号は、トラン
スデューサ１の超音波振動子１ａが皮脂エコーＡｅを含
むエコー群を受波する度に、トランスデューサ１から出
力され、整合回路５を介して、エネルギの損失なしに、
増幅器６に入力される。増幅器６は、整合回路５を経由
して入力される受波信号を所定の増幅度で増幅した後、
波形整形器７に入力する。波形整形器７は、図示せぬＬ
Ｃ構成のバンドパスフィルタ、コンパレータ、しきい値
電圧発生回路等を備え、増幅器６によって増幅された受
波信号にフィルタ処理を施して、ノイズ成分を除去すべ
く線形に波形整形した後、波形整形されたアナログの受
波信号としきい値電圧発生回路から出力された所定の基
準検出電圧Ｖtとをコンパレータによって比較して、受
波信号が基準検出電圧Ｖtを越えないときに「１」、基
準検出電圧Ｖtを越えたときに「０」となる１ビットの
エコーの有る無しに対応した信号Ｓに順次変換し、シリ
アルＩ／Ｏ８に送出する。ここで、基準検出電圧Ｖt
は、図４に示すように、時間の経過と共に所定の時定数
で減衰するように設定してある。シリアルＩ／Ｏ８は、
このエコーの有る無しに対応した信号Ｓを所定の取込周
期Ｔs（例えば、１．３３μｓｅｃ）で取り込んだ後、
取り込んだ取込値をＣＰＵ１１に送出する。なお、この
取込周期Ｔsは、皮下脂肪組織Ｍｂ中の超音波パルスの
伝播速度ｃとの間で［ｃ×Ｔs＝２ｍｍ］の関係を大凡
満たすように設定されている。

【００１２】ＲＯＭ９は、オペレーティングシステム
（ＯＳ）の他に、ＣＰＵ１１が皮脂厚を算出するために
実行する処理プログラムを格納する。この処理プログラ
ムは、１パルスを発射して１群のエコーを受波する毎
に、すなわち、各測定回Ｋ毎に、シリアルＩ／Ｏ８から
送出されてきた１ビットのエコーの有る無しに対応した
信号Ｓの取込値が「１」から「０」へ変化したかどうか
を、各取込周期Ｔs毎に、すなわち、超音波パルスＡｉ
がトランスデューサ１から皮膚Ｍａ下の生体組織に向け
て発射された時点から起算した取込時期Ｎ毎に検知する
手順、所定の回数超音波パルスＡｉを発射して対応する
エコー群を受波した際、各取込時期Ｎにおいて取込値の
「１」から「０」への変化の回数、すなわち、エコー有
りの回数を積算して、取込時期Ｎにおける、すなわち、
Ｎ周期目におけるエコーの受波回数Ｍ _Nを求めるする手
順、これに先だって送信残響や超音波遅延スペーサ１ｂ
の皮膚Ｍａ側の端面からのエコー（以下、端面エコーと
いう）等を除外する手順、取込時期Ｎ毎に求めた受波回
数Ｍ_Nに基づいて、任意の取込時期Ｎについて、所定の
漸化多項式によって与えられる後述する積算受波回数Ｙ
_Nを算出する手順、積算受波回数Ｙ_Nのなかで最大値を与
える取込時期Ｎを求める手順、この取込時期Ｎとこのと
きの受波回数Ｍ_Nとに基づいて皮脂厚Ｄを求める手順等
が記述されている。なお、この処理プログラムでは、皮
脂エコーの到達時間Ｔaは、次のようにして求められ
る。まず、積算受波回数Ｙ_Nを、取込時期Ｎにおける受
波回数Ｍ_Nに関する漸化多項式である式（１）により求
める。

【００１３】

【数１】

【００１４】Ｍ_N-1，Ｍ_N-2，…：それぞれ、取込時期Ｎ
−１，Ｎ−２，…における受波回数但し、取込時期Ｎ
は、０から上限取込時期Ｎ0まで取り得る。この例で
は、［Ｎ0＝３５］である。また、式（１）において、
Ｎ−１の値が定義されていない場合は、［Ｍ_N-1＝Ｍ_N-2
＝…＝０］とする。例えば、［Ｎ＝０］のときは、［Ｙ
₀＝Ｍ₀］となる。式（１）によって各取込時期Ｎについ
て求められた積算受波回数Ｙ_Nのうち、最も大きい最大
積算受波回数Ｙ_Xと、最大積算受波回数Ｙ_Xを与える最大
度数時取込時期Ｎ_Xとを用いて、皮脂エコーの到達時間
Ｔaは、式（２）によって得ることができる。

【００１５】

【数２】

【００１６】Ｎ_X+1，Ｎ_X+2，…：それぞれ、取込時期Ｎ
_X＋１，Ｎ_X＋２，… Ｍ_X+1，Ｍ_X+2，…：それぞれ、取込時期Ｎ_X＋１，Ｎ_X＋
２，…における受波回数ところで、皮脂厚Ｄは、式（３）によって与えられる。

【００１７】

【数３】

【００１８】ここで、所定の時間間隔Ｔs［μｓｅｃ］
は、皮下脂肪組織Ｍｂ中の超音波パルスの伝播速度ｃ
［ｍｍ／μｓｅｃ］との間で［ｃ×Ｔs＝２ｍｍ］の関
係を大凡満たすように設定されているので、もし、皮脂
エコーの到達時間Ｔaが［Ｔa＝Ｔs］であれば、皮脂厚
Ｄは、［Ｄ＝１ｍｍ］と算出される。したがって、皮脂
厚Ｄ［ｍｍ］は、式（４）により算出される。

【００１９】

【数４】

【００２０】すなわち、取込時期Ｎは無次元量である
が、式（４）の計算結果がこのままミリメートル単位で
表現された皮脂厚Ｄとなる。

【００２１】ＲＡＭ１０は、ＣＰＵ１１の作業領域が設
定されるワーキングエリアと、各種データを一時記憶す
るデータエリアとを有し、データエリアには、各測定回
Ｋにおける各取込時期Ｎ毎の取込値や、所定の測定回数
の測定が完了した後の各取込時期Ｎ毎の受波回数Ｍ_N等
を記憶するエコーデータメモリエリア等が設定されてい
る。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ９に格納されている上述の各
種処理プログラムをＲＡＭ１０を用いて実行することに
より、パルス発生器４や波形整形器７を始め装置各部を
制御して、１パルスを発射して１群のエコーを受波する
毎に、シリアルＩ／Ｏ８からエコーの有る無しに対応し
た信号Ｓの取込値を受け取り、さらに、この取込値の
「１」から「０」への変化を検知して、各取込時期Ｎ毎
のエコーの受波回数Ｍ_Nを求め、さらに、皮脂厚Ｄを得
る。また、表示器１２は、液晶ディスプレイ等からな
り、ＣＰＵ１１の制御により、算出された皮脂厚Ｄをミ
リメートル単位で表示する。

【００２２】次に、図３乃至図５を参照して、この例の
動作（皮脂厚の算出における主としてＣＰＵ１１の処理
の流れ）について説明する。装置に電源が投入される
と、ＣＰＵ１１は、装置各部のプリセット、カウンタや
各種レジスタ、各種フラグの初期設定を行った後（ステ
ップＳＰ１０（図５））、測定開始スイッチが押下され
るのを待つ（ステップＳＰ１１）。ここで、操作者は、
図３に示すように、被験者の測定部位である腹部の皮膚
Ｍａの表面Ｗに、超音波ゲル１３を塗り、超音波ゲル１
３を介してトランスデューサ１を皮膚Ｍａの表面Ｗに当
て、送受波面を皮質Ｍａ下の生体組織に向けた状態で、
測定開始スイッチをオンとする。測定開始スイッチがオ
ンとされると（ステップＳＰ１１）、ＣＰＵ１１は、図
５に示す処理手順に従って測定動作を開始する。

【００２３】ＣＰＵ１１は、測定回Ｋの値を初期設定値
の「０」から「１」へ書き換え（ステップＳＰ１２）、
第１回目の測定を始める。ＣＰＵ１１は、まず、パルス
発生器４に１パルス発生命令を発行する（ステップＳＰ
１３）。パルス発生器４は、ＣＰＵ１１から１パルス発
生命令を受けると、電気パルス信号をトランスデューサ
１に送信する。トランスデューサ１は、パルス発生器４
から電気パルス信号の供給を受けると、被験者の皮質Ｍ
ａ下の生体組織に向けて（取り扱う短い距離の間では平
面波とみなして差し支えのない）超音波パルスＡｉを発
射する。図３に示すように、トランスデューサ１から発
射された超音波パルスＡｉは、超音波遅延スペーサ１ｂ
の皮膚Ｍａ側の端面で一部が反射され、残りが皮膚Ｍａ
の表面Ｗから皮膚Ｍａ内に注入される。さらに、皮膚Ｍ
ａ内に注入された超音波パルスは、皮膚Ｍａと皮下脂肪
組織Ｍｂとの境界面Ｘで一部が反射され、残りが皮下脂
肪組織Ｍｂ内に注入される。皮下脂肪組織Ｍｂ内に注入
された超音波パルスは、一部は、皮下脂肪組織Ｍｂ内の
例えば、血管等で反射され、残りは、皮下脂肪組織Ｍｂ
と筋肉組織Ｍｃとの境界面Ｙに到達する。そして、一部
は境界面Ｙで反射されて皮脂エコーＡｅとなり、残り
は、筋肉組織Ｍｃ内に注入されて筋肉組織Ｍｃと臓器Ｍ
ｄとの境界面Ｚへ到達し、一部は境界面Ｚで反射され
る。これら皮脂エコーＡｅ等一群のエコーは、入射超音
波Ａｉとは逆の経路を辿り、再びトランスデューサ１の
超音波振動子１ａによって受波される。それゆえ、トラ
ンスデューサ１では、超音波パルスＡｉの発射後、ま
ず、送信残響が、続いて、端面エコーが、少し遅れて、
皮下脂肪組織Ｍｂ内の血管等で反射されたエコー（以
下、皮下脂肪組織内エコーという）が、さらに遅れて、
皮脂エコーＡｅが、そしてその後に、筋肉組織Ｍｃと臓
器Ｍｄとの境界面Ｚからのエコー（以下、筋肉組織エコ
ーという）が超音波振動子１ａによってそれぞれ受波さ
れて、電気的な受波信号にそれぞれ変換される。生成さ
れた受波信号は、ケーブル３を介して装置本体２（整合
回路５）に入力され、増幅器６において所定の増幅度で
増幅され、波形整形器７に入力される。ここで、波形整
形器７には、送信残響に対応する信号に続いて、図４に
示すように、上記端面エコーに対応する信号ｐ１、皮下
脂肪組織内エコーに対応する信号ｐ２、皮脂エコーＡｅ
に対応する信号ｐ３、筋肉組織エコーに対応する信号ｐ
４の順に入力される。

【００２４】波形整形器７は、入力される上述した信号
ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４を含む１群のエコーに対応した
受波信号を、コンパレータによって基準検出電圧Ｖtと
比較して、基準検出電圧Ｖtを越えないときに「１」、
越えたときに「０」となるエコーの有る無しに対応した
信号Ｓに変換し（ステップＳＰ１４）、シリアルＩ／Ｏ
８へ送出する。シリアルＩ／Ｏ８は、このエコーの有る
無しに対応した信号Ｓを取込周期Ｔsで取り込んだ後、
取り込んだ取込値をＣＰＵ１１に転送する。ＣＰＵ１１
は、シリアルＩ／Ｏ８から、取込時期Ｎが０から３５ま
での、すなわち、３５周期目までの計３６個のそれぞれ
１ビットのエコーの受波の有無を表す取込値Ｓ₁₀，
Ｓ₁₁，Ｓ₁₂，…，Ｓ₁₃₅を順次取り込んで、測定回Ｋが
１のときのエコーの有無を表すデータとして、ＲＡＭ１
０のエコーデータメモリエリアに記憶する（ステップＳ
Ｐ１５）。次に、ＲＡＭ１０に記憶させた３６個の取込
値について、前回の取込時期（Ｎ−１）での値「１」か
ら今回の取込時期Ｎでの値「０」へ変化している取込値
を見つけ、このときの取込時期Ｎに「１」から「０」へ
の変化の有無を表す検出値ｍ_1Nの値「１」を対応させ、
「１」から「０」への変化がなかったときは、検出値ｍ
_1Nの値は「０」とする（ステップＳＰ１６）。ここで、
ｍ₁₀，ｍ₁₁，ｍ₁₂，ｍ₁₃の値を「０」とし、皮脂エコー
Ａｅに対応する信号ｐ３の前に取り入れられた信号ｐ
１，ｐ２等不要な信号を排除する（ステップＳＰ１
７）。そして、これら検出値ｍ_1N（Ｎ＝０〜３５）の値
もＲＡＭ１０のエコーデータメモリエリアに記憶する。

【００２５】次に、ＣＰＵ１１は、これから積算してい
くこととなる取込時期Ｎにおける受波回数Ｍ_N（Ｎ＝０
〜３５）に、それぞれ、検出値ｍ_1Nが「１」であれば、
前回の値に「１」を加算し、検出値ｍ_1Nが「０」であれ
ばそのままとする（ステップＳＰ１８）。今回は、最初
の測定（Ｋ＝１）であるので、初期値「０」に検出値ｍ
_1Nの値を加算する。そして、この結果、受波回数Ｍ
_N（Ｎ＝０〜３５）のなかで、値が上限積算度数Ｍ0（こ
の例ではＭ0＝１５）となるものがあるかどうかを調べ
る（ステップＳＰ１９）。もし、１つも１５に達してい
ないときは、現在の測定回Ｋが上限測定回数Ｋ0（この
例では、Ｋ0＝１２７）であるかどうか判断する（ステ
ップＳＰ２０）。この結果、現在の測定回Ｋが上限測定
回数Ｋ0に達していないときは、測定回Ｋの値に「１」
を加算して（ステップＳＰ２１）、次の測定に進み、ス
テップＳＰ１３以降の処理を繰り返す。もし、現在の測
定回Ｋが上限測定回数Ｋ0に達した場合は、積算受波回
数Ｙ_Nの計算を始める（ステップＳＰ２２）。ステップ
ＳＰ１９において、受波回数Ｍ_N（Ｎ＝０〜３５）のな
かで、値が１５となるものが１つでもあった場合にも、
積算受波回数Ｙ_Nの計算を始める。ここで、各取込時期
Ｎ（Ｎ＝０〜３５）について、それぞれ、式（１）にし
たがって、積算受波回数Ｙ_Nの値を算出し、算出の結果
をＲＡＭ１０のエコーデータメモリエリアに記憶する。
これらＮ＝０〜３５における受波回数Ｍ_Nや積算受波回
数Ｙ_N等の結果は、例えば、表１に示すようになる。

【００２６】

【表１】

【００２７】そして、ＣＰＵ１１は、ステップＳＰ２２
において算出された積算受波回数Ｙ _N（Ｎ＝０〜３５）
の中から最大の値を有する最大積算受波回数Ｙ_Xを選び
出し、この最大積算受波回数Ｙ_Xに対応する最大度数時
取込時期Ｎ_Xを求め、ＲＡＭ１０のエコーデータメモリ
エリアに記憶する（ステップＳＰ２３）。ここで、式
（１）にしたがって最大積算受波回数Ｙ_Xを求める際、
皮脂エコーＡｅに対応する信号ｐ３の後に取り入れられ
る筋肉組織エコーに対応する信号ｐ４に関しては、例え
ば、式（１）において、受波回数Ｍ_Nが信号ｐ４を取り
入れたときの受波回数に相当するとすれば、これより前
の信号ｐ３を取り入れたときの受波回数を含む数周期分
の受波回数の和［Ｍ_N-5＋…＋Ｍ_N-11］に係数「２」を
掛けた値を上記受波回数Ｍ_Nから差し引くこととなるの
で、このときの積算受波回数Ｙ_Nが最大積算受波回数Ｙ_X
となることはない。このため、以後の皮脂厚Ｄの計算に
おいて、筋肉組織エコーの影響は排除される。ＣＰＵ１
１は、この後、式（４）にしたがって、皮脂厚Ｄを計算
し（ステップＳＰ２４）、計算結果を表示器１２にｍｍ
単位で表示させる（ステップＳＰ２５）。この例では、
表１に示される計測結果より、［Ｎ_X＝９］であり、
［Ｄ＝９ｍｍ］と算出される。

【００２８】上記構成によれば、エコーの有無を検知し
て皮下脂肪組織Ｍｂと筋肉組織Ｍｃとの境界面Ｙで反射
して戻ってきた皮脂エコーＡｅを検出するので、波形整
形器７から出力されるエコーの有る無しに対応した信号
Ｓは１ビットで事足り、それ故、エコーの強度を計測す
る方式に比べて大幅にハードウェアを簡略化することが
でき、コストも低く抑えることができる。また、動作時
間も大幅に短縮することができる。また、皮脂エコーＡ
ｅのエコーの有る無しに対応した信号Ｓの取込値の
「１」から「０」への変化を検知した後に、例えば、検
出値ｍ₁₀，ｍ₁₁，ｍ₁₂，ｍ₁₃の値を「０」とすることに
より、送信残響や端面エコー等の影響を排除することが
でき、かつ、式（１）を用いて積算受波回数Ｙ_Nを求
め、最大積算受波回数Ｙ_Xを探す過程で、例えば、筋肉
組織Ｍｃと臓器Ｍｄとの境界面Ｚで反射して戻ってきた
筋肉組織エコーに対応する積算受波回数Ｙ_Nを排除する
ことができるため、皮下脂肪組織と筋肉組織との境界面
で反射して戻ってきた皮脂エコーＡｅに対応する積算受
波回数Ｙ_Nを最大積算受波回数Ｙ_Xとして選ぶことができ
るので、皮脂厚Ｄを正確に算出することができる。ま
た、多数回超音波を発射して計測を行い、エコーの受波
回数Ｍ_Nの時間的分布から式（１）により求めた最大積
算受波回数Ｙ_Xに基づいて皮脂厚Ｄを算出するので、一
段と精度の高い計測ができる。また、取込周期ＴSは、
皮下脂肪組織中の音速ｃとの積［ｃＴS］が略２ｍｍ
（すなわち、皮脂厚Ｄが略１ｍｍに相当）になるように
設定されているので、何周期目かが分かれば、皮脂厚Ｄ
を直ちに知ることができる。さらに、波形整形器７は、
コンパレータにおいて、所定の基準検出電圧ＶTと信号
ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４等を比較して、「１」又は
「０」の１ビットのエコーの有る無しに対応した信号Ｓ
に変換するため、ここで、信号ｐ２等の弱い信号は除外
されるので、効率的に所望の信号を抽出するために役立
つ。

【００２９】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述した
実施例においては、上限積算度数は１５としたが、これ
以上であっても良い。同様に、上限測定回数は１２７と
は限らない。また、上限取込時期も３５に限らない。ま
た、トランスデューサを構成する超音波振動子は、厚み
振動型に限らず、撓み振動型でも良い。同様に、使用中
心周波数は、１ＭＨｚに限らない。また、算出された被
験者の皮脂厚に基づいて被験者の肥満の程度を判断する
アルゴリズムをＲＯＭに格納し、このアルゴリズムによ
ってＣＰＵが演算した結果を表示器に出力するようにし
ても良い。また、上述した実施例においては、腹部につ
いて皮脂厚の計測を行ったが、測定部位は腹部に限らな
い。また、式（１）において、右辺の各項の係数は、Ｍ
_N，Ｍ_N-1，Ｍ_N-2，Ｍ_N-3については「１」、Ｍ_N-5，
…，Ｍ_N-11については、「−２」としたが、これらの
値に限らず、適宜変更しても良い。また、同様に、式
（４）の右辺の分子の各項、Ｎ_XＭ_X，Ｎ_X+1Ｍ_X+1，Ｎ
_X+2Ｍ_X+2，Ｎ_X+3Ｍ_X+3の係数、分母の各項、Ｍ_X，
Ｍ_X ₊₁，Ｍ_X+2，Ｍ_X+3の係数についても、必ずしも
「１」でなくても良く、また、それぞれ、別々の値を取
り得る。また、式（４）においては、４周期分の範囲内
で演算を行っているが、適宜増減しても良い。さらに、
取込周期と皮下脂肪組織中の音速との積が略２ｍｍとな
るように取込周期を設定しているが、２ｍｍとは限らな
い。

【００３０】

【発明の効果】この発明の構成によれば、エコーの有無
を検知して皮下脂肪組織と筋肉組織との境界面で反射し
て戻ってきた皮脂エコーを検出するので、エコー有無信
号生成手段から出力されるエコーの有る無しに対応した
信号は１ビットで事足り、それ故、エコーの強度を計測
する方式に比べて大幅にハードウェアを簡略化すること
ができ、コストも低く抑えることができる。また、動作
時間も大幅に短縮することができる。また、皮脂厚演算
手段によって各取込時期毎にエコー有りの回数を計数す
る際に、例えば、送信残響や端面エコーの影響を排除す
ることができ、かつ、所定の漸化式を用いてエコー有り
の分布を示す値の最大値を求める過程で、例えば、皮脂
エコーの後に到来する筋肉組織と臓器との境界面で反射
して戻ってくるエコーの影響を取り除くことができるの
で、皮脂エコーに関する情報を的確に抽出することがで
きる。それ故、皮脂厚を正確に算出することができる。
さらに、多数回超音波を発射して計測を行い、エコー有
りの回数の時間的分布から所定の漸化式により求めたエ
コー有りの分布を示す値の最大値に基づいて皮脂厚を算
出すれば、一段と精度の高い計測ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である超音波皮脂厚測定装
置の電気的構成を示すブロック図である。

【図２】同装置の外観図である。

【図３】同装置の使用状態を示す模式図である。

【図４】同装置の動作の説明に用いられる説明図であ
る。

【図５】同装置の動作処理手順を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１トランスデューサ（超音波トランスデューサ）１ａ超音波振動子（振動子）１ｂ超音波遅延スペーサ（遅延部材）７波形整形器（エコー有無信号生成手段）８シリアルＩ／Ｏ（皮脂厚演算手段の一部）１１ＣＰＵ（送信制御手段、皮脂厚演算手段の一
部）Ａｉ超音波パルス（超音波）Ａｅ皮脂エコー（エコーの一部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気信号と超音波との相互変換を行う振
動子及び超音波を伝達する遅延部材を有して超音波の送
受信を行う超音波トランスデューサと、該超音波トランスデューサによる超音波の送信を制御す
る送信制御手段と、入力される前記超音波トランスデューサが受信した信号
に基づいて、エコーの有る無しに対応した信号を生成し
て出力するエコー有無信号生成手段と、該エコー有無信号生成手段の出力に基づいて、生体の所
定の皮脂厚を算出する皮脂厚演算手段とを備え、前記送信制御手段は、１回の測定に際し、超音波をＫ
（Ｋは２以上の自然数）回送信する制御を行う構成とさ
れ、前記皮脂厚演算手段は、前記超音波トランスデュー
サが超音波を送信する毎に、前記エコー有無信号生成手
段からの出力信号を所定の時間間隔で取り込み、各取込
時期毎のエコー有りの回数を送信残響及び前記遅延部材
の端面で反射した端面エコーを除いて求め、所定の漸化
式を用いて取込時期に対するエコー有りの分布を示す値
に変換して、さらに、該エコー有りの分布を示す値の最
大値を求め、該最大値に基づいて、皮脂厚を演算する構
成とされている超音波皮脂厚測定装置であって、前記漸化式は、着目する第Ｎ（Ｎは０又は自然数）番目
の取込時期と、当該取込時期よりも前の任意の複数の取
込時期とのそれぞれについて、エコー有りの回数に所定
の係数を乗じた値の総和を、第Ｎ番目の取込時期でのエ
コー有りの分布を示す値として与える式であることを特
徴とする超音波皮脂厚測定装置。
【請求項２】前記漸化式は、着目する第Ｎ番目の取込
時期と、当該取込時期よりも前の任意の複数の取込時期
とのそれぞれについてのエコー有りの回数の和から、当
該複数の取込時期よりもさらに前の任意の連続した複数
の取込時期のそれぞれについてのエコー有りの回数の和
に２以上の所定の係数を乗じた値を引いた結果を第Ｎ番
目の取込時期での前記エコー有りの分布を示す値として
与える式であると共に、前記皮脂厚演算手段は、前記所定の漸化式を用いて求め
た前記エコー有りの分布を示す値の最大値を与える取込
時期を求め、該取込時期及び該取込時期におけるエコー
有りの回数に基づいて、前記皮脂厚を算出する構成とさ
れていることを特徴とする請求項１記載の超音波皮脂厚
測定装置。
【請求項３】前記エコー有無信号生成手段は、入力さ
れる前記超音波トランスデューサが受信した信号と時間
の減衰関数である所定のしきい値とを比較することによ
り前記エコーの有る無しに対応した信号を出力する構成
とされていることを特徴とする請求項１又は２記載の超
音波皮脂厚測定装置。