生物体电阻抗测定装置及体组分测定装置制造方法及图纸

提供一种生物体电阻抗测定装置及体组分测定装置，使用廉价的内置于通用微控制器中的ＡＤ转换器，运算上述生物体电阻抗的参数值。在对根据施加到生物体的规定频率的交流电流而在生物体上产生的电压进行测定的生物体电阻抗测定装置中，具备数字数据取得装置和运算装置，从而在转换到数字数据时不需要高速处理，因此可以通过廉价的通用微控制器的ＡＤ转换器进行处理，能够降低成本，其中，上述数字数据取得装置，以小于等于奈奎斯特频率的采样频率对上述电压的测定信号进行采样，取得数字数据；上述运算装置，根据上述数字数据，运算生物体电阻抗的参数值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测定生物体电阻抗的装置及使用了该装置的体组分测定装置。
技术介绍
现有的使用了通用微控制器的低价的体组分测定装置，仅使用基于根据对生物体施加的交流电流产生的电压的、生物体电阻抗的绝对值，进行体组分的推定，但在近年的研究中，得知不仅生物体电阻抗的绝对值对体组分的推定有用，而且根据生物体电阻抗的相位差、上述绝对值和上述相位差求出的生物体电阻抗的电阻成分值及电容成分值等的生物体电阻抗的参数值也对体组分的推定有用。在此，简单说明基于现有的生物体电阻抗测定的各参数的运算原理。首先，设生物体电阻抗的参数值有以下关系。生物体电阻抗的绝对值|Z|＝(R2+X2)1/2施加电流和测定电压的相位差φ＝tan-1(X/R)生物体电阻抗的电阻成分(以下称为电阻值)R＝|Z|cos(φ)生物体电阻抗的电容成分(以下称为电抗值)X＝|Z|sin(φ)下面，图7示出了公知的生物体电阻抗的参数算出模型。上述模型为如下结构产生生物体电阻抗测定用电流i的电流源100被连接以向电阻值已知的基准电阻(Ref)101及生物体(Obj)102施加上述电流i，上述基准电阻(Ref)101及生物体(Obj)102连接到将通过施加上述电流i而分别产生的电位差作为模拟信号ARef及AObj接收的差动放大器103及104，通过切换与上述差动放大器103及104的任一个连接的SW105，连接到从上述各模拟信号ARef及AObj转换到各数字信号DRef及DObj的高速AD转换器106，连接到包含根据上述各数字信号DRef及DObj求出各振幅频谱及相位频谱的DFT(Discrete Fourier Transform离散傅立叶变换)处理的阻抗参数运算部107。在此，上述高速AD转换器106是能够进行从各模拟信号转换到各数字信号的采样的高速处理的AD转换器。即，以大于等于奈奎斯特频率(测定信号频率的倍数的频率)的采样频率进行采样；由于测定对象为生物体，因此在上述模拟信号波形的1个周期中准确地取得从20到30点左右的样本数。另外，此时设从上述施加的电流i的相同相位开始采样，进行采样的模拟信号的周期为整数周期。在此，说明上述阻抗参数运算部107的DFT处理。首先，傅立叶变换是指对于沿时间轴对某模拟信号进行采样获得的数字信号，分解为包含在上述数字信号中的正弦波成分的处理，算出上述正弦波成分的振幅和相位的各频谱。在上述模型中，如下所示，对于上述各数字信号DRef及DObj，算出通过进行上述傅立叶变换得到的正弦波成分的振幅和相位的频谱，并利用上述各频谱，根据公知的运算生物体电阻抗的参数的式子，算出各参数。首先，对于上述各数字信号DRef及DObj，DFT处理通过下式进行，由实数部和虚数部构成的复傅立叶频谱SK表示，即，Sk＝∑-j×∑。在此，n表示采样号码，N表示总样本数，k表示频谱号码，D(n)表示第n个采样数据。另外，上述频谱号码k在上述采样中设为对上述模拟信号的整数周期部分进行采样，但与其整数值是等值。另外，设上述实数部为Realk、虚数部为Imgk，由下式表示。Sk＝Realk+jImgk因此，对于上述各数字信号DRef及DObj，上述复傅立叶频谱分别由如下的式子表示。SRef＝RealRef+jImgRefSObj＝RealObj+jImgObj另外，上述振幅频谱通过上述复傅立叶频谱SRef和SObj的绝对值，由下式表示。|SRef|＝{(RealRef)2+(ImgRef)2}1/2|SObj|＝{(RealObj)2+(ImgObj)2}1/2并且，上述相位频谱θRef及θObj由下式表示。θRef＝tan-1(ImgRef/RealRef)θObj＝tan-1(ImgObj/RealObj)因此，生物体电阻抗的绝对值|ZObj|与上述基准电阻(Ref)101和生物体(Obj)102中流动的电流i相同，上述基准电阻(Ref)101的阻抗已知，因此可通过上述振幅频谱的比，由下式求出。|ZObj|＝|ZRef|×|SObj|/|SRef|另外，施加电流和测定电压的相位差φ根据上述相位频谱，由下式求出。φ＝θObj-θRef并且，根据上述生物体电阻抗的绝对值|ZObj|及相位差φ，生物体电阻抗的电阻成分R及电容成分X分别由下式求出。R＝|ZObj|cos(φ)X＝|ZObj|sin(φ)通过运算并利用如上求出的上述生物体电阻抗的参数值，提出了一种进行更详细的体组分推定的体组分测定装置(例如参照专利文献1)。专利文献1日本特开2004-255120号公报
技术实现思路
但是，使用上述生物体电阻抗的参数值而进行更详细的体组分推定的体组分测定装置，需要用于运算上述参数值的专用IC、复杂的模拟电路等，特别是，为了运算生物体电阻抗而用于对所测定的模拟电压信号进行数字转换的AD转换器，为了提高测定精度，需要以大于等于奈奎斯特频率的采样频率进行采样、并处理得到的采样数据的高速AD转换器，会导致成本提高。因此，本专利技术解决上述问题点，提供一种生物体电阻抗测定装置及体组分测定装置，使用廉价的内置于通用微控制器中的AD转换器，运算上述生物体电阻抗的参数值。为解决上述问题，本专利技术提供一种生物体电阻抗测定装置，对根据施加到生物体的规定频率的交流电流而在生物体上产生的电压进行测定，具备数字数据取得装置，以小于等于奈奎斯特频率的采样频率对上述电压的测定信号进行采样，取得数字数据；运算装置，根据上述数字数据，运算生物体电阻抗的参数值。另外，上述数字数据取得装置，以跨越上述测定信号的多个周期而取得的采样频率，采样对上述测定信号的1个周期进行数字变换所需的样本数。另外，上述数字数据取得装置将上述采样的周期设为整数周期。另外，上述数字数据取得装置具有整形装置，该整形装置在上述测定信号的1个周期进行了多个采样时，对通过上述采样形成的波形进行整形。另外，上述数字数据取得装置具备采样频率切换装置，该采样频率切换装置根据上述测定信号的频率，自动切换采样频率。另外，上述运算装置根据上述数字数据，通过DFT(DiscreteFourier Transform离散傅立叶变换)处理运算上述参数值。并且，提供一种体组分测定装置，具备上述生物体电阻抗测定装置和体组分运算装置，该体组分运算装置根据上述取得的参数值，运算与体脂肪、肌肉、体水分或者骨骼等体组分有关的指标。本专利技术的生物体电阻抗测定装置，对根据施加到生物体的规定频率的交流电流而在生物体上产生的电压进行测定，具备数字数据取得装置，以小于等于奈奎斯特频率的采样频率对上述电压的测定信号进行采样，取得数字数据；运算装置，根据上述数字数据，运算生物体电阻抗的参数值，另外，上述数字数据取得装置，以跨越上述测定信号的多个周期而取得的采样频率，采样对上述测定信号的1个周期进行数字变换所需的样本数，从而在转换到数字数据时不需要进行高速处理，因此，可通过内置于通用微控制器中的廉价的AD转换器进行处理，可降低成本。另外，上述数字数据取得装置将上述采样的周期作为整数周期，并且，上述数字数据取得装置具备整形装置，该整形装置在上述测定信号的1个周期进行了多个采样时，对通过上述采样形成的波形进行整形，从而，根据采样数据，得到适合用于运算生物体电阻抗的参数值的上述D 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物体电阻抗测定装置，对根据施加到生物体的规定频率的交流电流而在生物体上产生的电压进行测定，其特征在于，具备：数字数据取得装置，以小于等于奈奎斯特频率的采样频率对上述电压的测定信号进行采样，取得数字数据；运算装置，根据上 述数字数据，运算生物体电阻抗的参数值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：竹原克，福田好典，
申请(专利权)人：株式会社百利达，
类型：发明
国别省市：JP[日本]