JP7436455B2 - 測定デバイス、測定システム及び決定方法 - Google Patents

Description

本開示は、測定デバイス、測定システム及び決定方法に関する。

従来、生体に含まれる水分を測定する装置が知られている。例えば、特許文献１には、生体電気インピーダンス法に基づいて、肺の水分量を測定して表示する、肺水量表示装置が開示されている。

特開２００１－２１８７４８号公報

特許文献１に開示された装置のように、生体に電流を流して生体のインピーダンスを測定する生体電気インピーダンス法を用いる場合、生体に電流を流すための電極を生体に接続（接触）させる。しかしながら、電極の生体への接続位置により、生体に印加される電流の到達深度が異なる。そのため、電極の生体への接続位置によっては、生体において水分が含まれる位置まで電流が到達せず、生体に含まれる水分を正確に測定することができない場合がある。例えば、生体に印加される電流の到達深度が浅いと、仮に肺水腫等により肺に水分が貯留していたとしても、水分の貯留箇所のインピーダンスを測定することができない場合がある。このような場合、生体の状態を正確に診断することができない。また、到達深度が深まる電極の接続位置は、生体（個体）ごとに異なる。

本開示の目的は、生体に含まれる水分をより高い精度で測定可能な、測定デバイス、測定システム及び決定方法を提供することである。

本開示の第１の態様としての測定デバイスは、生体に電流を印加することにより前記生体のインピーダンスの測定処理を実行可能な測定デバイスであって、３つ以上の電極と、電流の印加を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記３つ以上の電極から選択された複数の電極により構成される電極の組合せであって、所定の複数個の組合せについて、前記生体に電流を印加した場合における前記生体のインピーダンスを測定し、前記測定したインピーダンスに基づき、前記所定の複数個の組合せのうち前記生体のインピーダンスの測定処理に用いられる１つの組合せを決定する。

本開示の１つの実施形態としての測定デバイスにおいて、前記制御部は、周波数が異なる複数の交流電流を前記生体に印加し、前記生体のインピーダンスの抵抗的成分及び容量的成分を測定して、それぞれ二次元座標の横軸及び縦軸にプロットし、所定の抵抗的成分における容量的成分の値を指標として、前記所定の複数個の組合せのうち前記生体のインピーダンスの測定処理に用いられる１つの組合せを決定する。

本開示の１つの実施形態としての測定デバイスにおいて、前記電極は、前記測定デバイスのユーザが装着する装着具に配置される。

本開示の１つの実施形態としての測定デバイスにおいて、前記電極の組合せは、前記３つ以上の電極から選択された２つの電極により構成される。

本開示の１つの実施形態としての測定デバイスは、前記電極を５つ以上備え、前記電極の組合せは、前記５つ以上の電極から選択された４つの電極により構成される。

本開示の１つの実施形態としての測定デバイスにおいて、前記所定の複数個の組合せは、前記５つ以上の電極のうち、直線上に配置された電極の組合せの全部である。

本開示の１つの実施形態としての測定デバイスにおいて、前記所定の複数個の組合せは、前記５つ以上の電極のうち、前記４つの電極の配置が長方形状となる電極の組合せの全部である。

本開示の１つの実施形態としての測定デバイスにおいて、前記所定の複数個の組合せは、前記３つ以上の電極が取り得る組合せの全部である。

本開示の第２の態様としての測定システムは、測定デバイスと情報処理装置とを含む測定システムであって、前記測定デバイスは、３つ以上の電極と、前記３つ以上の電極から選択された複数の電極により構成される電極の組合せであって、所定の複数個の組合せについて、生体に電流を印加した場合における前記生体のインピーダンスの測定結果を、前記情報処理装置に送信する通信部と、を備え、前記情報処理装置は、前記生体のインピーダンスの測定結果に基づき、前記所定の複数個の組合せのうち前記生体のインピーダンスの測定処理に用いられる１つの組合せを決定する制御部を備える。

本開示の第３の態様としての決定方法は、３つ以上の電極を備え、生体に電流を印加することにより前記生体のインピーダンスの測定処理を実行可能な測定デバイスによる決定方法であって、前記３つ以上の電極から選択された複数の電極により構成される電極の組合せであって、所定の複数個の組合せについて、前記生体に電流を印加することと、前記生体に電流を印加した場合における前記生体のインピーダンスを測定することと、前記測定したインピーダンスに基づき、前記所定の複数個の組合せのうち前記生体のインピーダンスの測定処理に用いられる１つの組合せを決定することと、を含む。

本開示によれば、生体に含まれる水分をより高い精度で測定可能な、測定デバイス、測定システム及び決定方法を提供できる。

第１実施形態に係る測定デバイスの概略構成を示す機能ブロック図である。 図１の電極部を構成する電極が配置された装着具の一例を示す概略図である。 図１の測定デバイスが実行する４端子法について説明するための概略図である。 図１の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図２の電極の配置において、直線上に配置された電極の組合せを示す図である。 図２の電極の配置において、長方形状に配置された電極の組合せを示す図である。 電流が生体を流れる様子を示した模式的な図である。 生体の等価回路における電流の流れを模式的に示した図である。 生体の等価回路における電流の流れを模式的に示した図である。 生体の等価回路における電流の流れを模式的に示した図である。 コールコールプロットの一例を示す図である。 第２実施形態に係る測定システムの概略構成を示す機能ブロック図である。 図１２の測定システムによる処理の一例を示すシーケンス図である。

以下、本開示に係る測定デバイス、測定システム及び決定方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。各図において共通する部材には同一の符号を付している。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る測定デバイス１０の概略構成を示す機能ブロック図である。測定デバイス１０は、生体電気インピーダンス法に基づいて、生体のインピーダンスを測定可能なデバイスである。すなわち、測定デバイス１０は、生体に電流を印加することにより、生体の特定の箇所について、インピーダンスを測定可能である。測定デバイス１０は、インピーダンスを測定することにより、当該特定の箇所における、水分の量を推定したり、水分の量の変化を記録したりすることができる。例えば、当該特定の箇所に水分が多い場合には、水分が少ない場合と比較して、水分の影響により電気が流れやすくなる。すなわち、当該特定の箇所における抵抗が小さくなる。この原理を利用して、測定デバイス１０は、当該特定の箇所における、水分の量を推定したり、水分の量の変化を記録したりすることができる。

本実施形態では、測定デバイス１０は、特定の箇所として、生体の右側の肺のインピーダンスを測定するとして、以下説明する。右側の肺のインピーダンスを測定することにより、右側の肺に水分が貯留しているか否かを推定することができる。なお、特定の箇所は、右側の肺に限られない。特定の箇所は、左側の肺でもよい。また、特定の箇所は、例えばふくらはぎ等の、肺以外の部位であってもよい。特定の箇所は、水分の貯留状態の検査対象となる任意の部位であってよい。

図１に示すように、測定デバイス１０は、制御部１１と、電極部１２と、電源部１３と、記憶部１４と、入力部１５とを備える。

制御部１１は、測定デバイス１０の各機能部をはじめとして、測定デバイス１０の全体を制御及び管理する。制御部１１は、少なくとも１つのプロセッサを含んで構成される。制御部１１は、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ又は各機能の処理に特化した専用のプロセッサで構成される。

制御部１１は、電極部１２からの生体への電流の印加を制御する。制御部１１は、生体電気インピーダンス法に基づく生体のインピーダンスの測定処理を制御する。また、制御部１１は、生体のインピーダンスの測定処理を実行する前に、電極部１２を構成する複数の電極のうち、生体のインピーダンスの測定処理に用いられる電極の組合せを決定する。制御部１１が実行する組合せの決定処理の詳細については、後述する。

電極部１２は、複数の電極により構成される。電極部１２が備える電極の数は、測定デバイス１０により実行されるインピーダンスの測定の方法等に応じて、適宜定められていてよい。本実施形態では、制御部１１が、電極部１２を構成する電極のうち一部の電極により構成される電極の組合せを用いて、インピーダンスの測定を行う。そのため、電極部１２は、インピーダンスの測定処理に用いられる電極の数よりも多い数の電極により構成されている。本実施形態では、後述するように、４端子法によりインピーダンスの測定を行う。そのため、インピーダンスの測定には、４つの端子が用いられる。従って、本実施形態において、電極部１２は、５つ以上の電極により構成されている。

電極部１２を構成する電極は、測定デバイス１０のユーザが装着する装着具に配置されている。図２は、電極部１２を構成する電極が配置された、装着具の一例を示す概略図である。図２は、装着具がＴシャツ１００により構成されている場合の例を示している。図２に示す例では、Ｔシャツ１００に１６個の電極１２０が配置されている。１６個の電極１２０は、ユーザがＴシャツ１００を着たときに、ユーザの右胸に接触する位置に、縦４列、横４行で等間隔に配置されている。本実施形態では、電極部１２が１６個の電極１２０により構成され、電極１２０が図２に示すように配置されているとして、以下説明する。このような電極１２０の配置により、ユーザがＴシャツ１００を着たとき、電極１２０は、ユーザの右側の肺の近傍である、ユーザの右胸に接触する。なお、測定デバイス１０が備える他の機能部も、装着具であるＴシャツ１００に取り付けられている。

電源部１３は、測定デバイス１０の各機能部に電力を供給するバッテリである。電源部１３は、例えば電極部１２から生体に電流を印加するときに、電力を供給する。

記憶部１４は、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成されることができる。記憶部１４は、例えば、各種情報及び測定デバイス１０を動作させるためのプログラム等を記憶する。記憶部１４は、ワークメモリとしても機能してもよい。記憶部１４は、例えば、制御部１１が電極の組合せの決定処理により決定したとき、当該決定された電極の組合せを記憶する。当該決定された電極の組合せは、すなわち、生体のインピーダンスの測定処理に用いられる電極の組合せである。

入力部１５は、ユーザからの操作入力を受け付けるものであり、例えば、操作ボタンにより構成される。入力部１５は、例えばタッチスクリーンにより構成され、表示デバイスの一部にユーザからの操作入力を受け付ける入力領域を表示して、ユーザによるタッチ操作入力を受け付けてもよい。ユーザは、例えば入力部１５に対して所定の操作入力を行うことにより、測定デバイス１０によるインピーダンスの測定を開始させることができる。

本実施形態に係る測定デバイス１０が実行する処理について、さらに説明する。本実施形態では、測定デバイス１０は、いわゆる４端子法という方法により、インピーダンスを測定する。

図３は、４端子法について説明するための概略図である。４端子法では、インピーダンスの測定対象１３０に対して、４つの端子（電極）が接続される。具体的には、測定対象１３０の両端に、第１端子１３１と第２端子１３２とからなる第１組の端子が接続され、当該第１組の端子により、測定対象１３０に電流が印加される。また、第１組の端子の間において、第３端子１３３と第４端子１３４とからなる第２組の端子が、測定対象１３０に接続され、第２組の端子により、第２組の端子間の電圧が測定される。第１組の端子により測定対象１３０に印加される電流と、第２組の端子により測定された電圧とから、第２組の端子間のインピーダンスを算出することができる。ここで、４端子法では、第３端子１３３及び第４端子１３４の測定対象１３０との接続箇所において、電流が無視できるほど小さくなるため、第３端子１３３及び第４端子１３４の電極抵抗が無視できる。そのため、４端子法によれば、高い精度でインピーダンスを測定することができる。

測定デバイス１０は、４端子法を用いて右側の肺のインピーダンスを測定する。ここで、生体のインピーダンスを測定する場合、４つの電極の生体への接続位置により、生体に印加される電流の到達深度が異なる。また、到達深度が深まる電極の接続位置は、生体（個体）ごとに異なる。

このことに鑑み、本実施形態に係る測定デバイス１０は、生体のインピーダンスの測定処理を実行する前に、生体のインピーダンスの測定処理で用いる電極１２０の組合せを決定する処理を実行する。具体的には、測定デバイス１０は、電極１２０のうち一部の電極により構成される電極の組合せであって、所定の複数の組合せについて、生体に電流を印加した場合における生体のインピーダンスを測定し、測定したインピーダンスに基づいて、生体のインピーダンスの測定に用いる１つの組合せを決定する。

ここで、測定デバイス１０が実行する処理の詳細について、図４を参照しながら説明する。図４は、測定デバイス１０の制御部１１が実行する処理の一例を示すフローチャートであり、生体のインピーダンスの測定に用いる電極の組合せを決定する処理に関するフローチャートである。

制御部１１は、電極部１２が備える電極１２０のうち一部の電極１２０により構成される電極１２０の組合せについて、生体に電流を印加した場合における生体のインピーダンスを測定する（ステップＳ１１）。本実施形態では、制御部１１は、１６個の電極１２０のうち、４個の電極１２０により構成される電極１２０の組合せについて、生体に電流を印加した場合における生体のインピーダンスを測定する。

このとき、制御部１１は、所定の複数の組合せについて、生体に電流を印加した場合における生体のインピーダンスを測定する。所定の複数の組合せは、例えば予め定められて、記憶部１４に記憶されていてよい。

例えば、所定の複数の組合せは、１６個の電極１２０から４個の電極１２０を選択する場合に取り得る全ての組合せであってよい。この場合、所定の複数の組合せは、１８２０通りとなる。

また、例えば、所定の複数の組合せは、予め定められた特定の組合せであってもよい。つまり、所定の複数の組合せは、取り得る全ての組合せの一部の組合せであってよい。予め定められた特定の組合せは、例えば記憶部１４に記憶されている。

特定の組合せは、例えば、電極部１２が備える電極１２０のうち、直線上に配置された電極１２０の組合せの全部であってよい。例えば、本実施形態では、図２に示すように、１６個の電極１２０が縦４列、横４行で等間隔に配置されている。そのため、４つの電極１２０が直線上に配置される電極の組合せは、縦に並んだ電極１２０の組合せ（４パターン）と、横に並んだ電極１２０の組合せ（４パターン）と、斜めに並んだ電極の組合せ（２パターン）との、合計１０通りとなる。図５は、直線上に配置された電極１２０の組合せの１０通りを示すものである。図５において、塗りつぶされている点が、選択された電極１２０を示す。

特定の組合せは、例えば、電極部１２が備える電極１２０のうち、４つの電極１２０の配置が長方形状となる組合せの全部であってよい。ここで言う長方形状は、正方形状を含まないものとする。図６は、長方形状に配置された電極１２０の組合せを示すものである。図６において、塗りつぶされている点が、選択された電極１２０を示す。４つの電極１２０の配置が長方形状となる組合せは、図６に示すように、１８通りとなる。

所定の複数の組合せは、ここで示した例に限られず、４個の電極により構成される、他の任意の複数の組合せであってよい。制御部１１は、定められた所定の複数の組合せの全部について、インピーダンスを測定する。

本実施形態において、制御部１１は、図４のステップＳ１１でインピーダンスを測定する際に、周波数が異なる複数の交流電流を生体に印加する。制御部１１は、異なる周波数の交流信号が印加されるごとに、生体のインピーダンスを測定する。また、本実施形態にでは、制御部１１は、ステップＳ１１において、インピーダンスの抵抗的成分及び容量的成分を測定する。

次に、制御部１１は、ステップＳ１１で測定したインピーダンスに基づいて、コールコールプロット（Cole-Cole plot）を作成する（ステップＳ１２）。具体的には、制御部１１は、ステップＳ１１で測定したインピーダンスの抵抗的成分及び容量的成分を、それぞれ二次元座標の横軸及び縦軸にプロットする。制御部１１は、これらのプロットを滑らかな線でつなぐことにより、コールコールプロットを作成する。

ここで、コールコールプロットについて、図７から図１１を参照して説明する。図７は、電流が生体を流れる様子を示した模式的な図である。図８から図１０は、生体の等価回路における電流の流れを模式的に示した図である。具体的には、図８は高周波電流を印加した場合の電流の流れを示した図であり、図９は低周波電流を印加した場合の電流の流れを示した図であり、図１０は高周波と低周波との中間の周波数の電流を印加した場合の電流の流れを示した図である。図１１は、コールコールプロットの一例を示す図である。

生体において、細胞は、電気絶縁性の高い細胞膜により細胞内外の電解質が絶縁された系と考えることができる。この性質から、生体は、固有の抵抗を省略すると、レジスタンスとキャパシタンスとが並列に接続された等価回路として表現できる。この等価回路において、図８から図１０に示すように、レジスタンスは細胞外液の性質を示すものであり、キャパシタンスは細胞膜の性質を示すものであると言うことができる。

生体において、細胞膜は、細胞外液と比較して静電容量が大きいという性質を有する。また、キャパシタンスは、高周波を通しやすいという性質を有する。そのため、生体に高周波電流を印加した場合、高周波電流は、図７に実線により模式的に示すように、細胞膜を通りぬけるようにして流れる。この場合、レジスタンスの方が、キャパシタンスよりも電流が流れにくくなる。そのため、図８に矢印で模式的に示すように、電流は、キャパシタンス側に流れる。この場合、レジスタンス及びキャパシタンスは、電流の流れを妨げない。そのため、電流の周波数が高いほど、生体のインピーダンスの容量的成分は０に近づき、抵抗的成分も、記載を省略している固有の抵抗を除けば、０に近づく。

一方、細胞膜は、細胞外液と比較して抵抗値が大きいという性質を有する。また、キャパシタンスは、低周波を通しにくいという性質を有する。そのため、生体に低周波電流を印加した場合、低周波電流は、細胞膜の絶縁性により、図７に破線により模式的に示すように、細胞同士の間の細胞外液を流れる。この場合、電流の変化が小さく、キャパシタンスの静電容量が満たされると、キャパシタンスに電流が流れなくなり、全電流がレジスタンス側に流れる。これにより、キャパシタンスの方が、レジスタンスよりも電流が流れにくくなる。そのため、図９に矢印で模式的に示すように、電流は、レジスタンス側に流れる。この場合、電流の流れは、レジスタンスにより妨げられる。そのため、電流の周波数が低いほど、生体のインピーダンスの容量的成分は０に近づき、抵抗的成分は、増加する。

生体に、高周波電流と低周波電流との中間の周波数の電流を印加した場合、電流の流れにくさは、レジスタンスとキャパシタンスとでほぼ同程度となる。そのため、図１０に矢印で模式的に示すように、レジスタンス及びキャパシタンスともに、電流が流れる。具体的には、電流の変化が小さい場合、キャパシタンスの静電容量が満たされている時間が長くなる。キャパシタンスの静電容量が満たされている間は、キャパシタンスに電流が流れず、レジスタンスに電流が流れる。これにより、電流の流れは、レジスタンス及びキャパシタンス双方により妨げられる。従って、この場合には、生体のインピーダンスは、容量的成分及び抵抗的成分が、所定の値を有する。

制御部１１は、周波数が異なる複数の交流電流を生体に印加し、生体のインピーダンスの抵抗的成分及び容量的成分を測定して、それぞれ二次元座標の横軸及び縦軸にプロットする。制御部１１は、複数の異なる周波数に対応する、複数のプロットを滑らかに線でつなぐことにより、図１１に一例として示すようなコールコールプロットを作成する。図１１に図示されているように、印加される電流の周波数が高いほど、生体のインピーダンスの容量的成分は０に近づき、抵抗的成分も、０に近づく。また、印加される電流の周波数が低いほど、生体のインピーダンスの容量的成分は０に近づき、抵抗的成分は、増加する。そして、高周波電流と低周波電流との中間の周波数の電流を印加した場合、容量的成分及び抵抗的成分が、それぞれ所定の値を有する。そのため、図１１に示すように、コールコールプロットは、中央が盛り上がった半円形状となる。

制御部１１は、図４のステップＳ１２において、所定の複数の組合せの全部について、図１１に示すようなコールコールプロットを作成する。なお、制御部１１は、ステップＳ１１で所定の複数の組合せの全部についてインピーダンスを測定した後、ステップＳ１２で所定の複数の組合せの全部についてコールコールプロットを作成してもよいし、１つの組合せについてインピーダンスを測定し、当該１つの組合せについてコールコールプロットを作成する、という処理を、所定の複数の組合せの全部について順次実行してもよい。

制御部１１は、ステップＳ１２において、定められた所定の複数の組合せの全部についてコールコールプロットの作成が終了すると、コールコールプロットを作成した電極の組合せのうち、生体のインピーダンスの測定処理に用いられる１つの組合せを決定する（ステップＳ１３）。このとき、制御部１１は、コールコールプロットを作成した電極の複数の組合せのうち、生体のインピーダンスの測定処理に最も適した１つの組合せを、生体のインピーダンスの測定処理に用いる１つの組合せとして決定してよい。制御部１１は、例えば記憶部１４に記憶された所定のアルゴリズムを用いて、生体のインピーダンスの測定処理に最も適した１つの組合せを、生体のインピーダンスの測定処理に用いる１つの組合せとして決定する。

例えば、制御部１１は、コールコールプロットに関する特定の指標を参照して、１つの組合せを決定してよい。具体的には、制御部１１は、所定の抵抗値成分における容量的成分の値を指標として、１つの組合せを決定してよい。例えば、制御部１１は、コールコールプロットの中央の容量的成分の値を指標として、１つの組合せを決定してよい。例えば、生体に印加された電流の到達深度が深いほど、細胞膜によるキャパシタンスの影響が大きくなる。すなわち、インピーダンスの容量的成分が大きくなる。そのため、制御部１１は、例えば、複数の組合せのうち、コールコールプロットの中央の容量的成分の値が最も高い組合せを、生体のインピーダンスの測定処理に用いる１つの組合せとして決定してよい。制御部１１は、これに限られず、生体に印加される電流の到達深度が深いと判定可能な、任意の指標を用いて、生体のインピーダンスの測定処理に最も適した１つの組合せを、生体のインピーダンスの測定処理に用いる１つの組合せとして決定してよい。

制御部１１は、このようにして、図４のフローにより、生体のインピーダンスの測定処理に用いる１つの組合せを決定した後、決定した組合せの電極１２０を用いて、生体のインピーダンスの測定処理を実行する。

このように、本実施形態に係る測定デバイス１０によれば、制御部１１は、５つ以上の電極１２０から選択された複数の電極により構成される電極の組合せであって、所定の複数個の組合せについて、生体に電流を印加した場合における生体のインピーダンスを測定し、測定したインピーダンスに基づき、所定の複数個の組合せのうち生体のインピーダンスの測定処理に用いられる１つの組合せを決定する。これにより、制御部１１は、生体に印加される電流の到達深度がより深くなる電極１２０の組合せを用いて、生体のインピーダンスの測定処理を実行できる。そのため、測定デバイス１０によれば、生体に含まれる水分をより高い精度で測定可能となる。

また、本実施形態に係る測定デバイス１０によれば、電極１２０は、測定デバイス１０のユーザが装着する装着具に配置される。そのため、ユーザが装着した状態において、電極１２０と生体との位置関係が変化しにくい。

また、本実施形態に係る測定デバイス１０は、電極１２０を５つ以上備え、電極１２０の組合せは、５つ以上の電極１２０から選択された４つの電極により構成される。これにより、本実施形態に係る測定デバイス１０を、４端子法によりインピーダンスを測定する装置として構成することができる。

また、本実施形態に係る測定デバイス１０において、制御部１１は、所定の複数の組合せについて、生体に電流を印加した場合における生体のインピーダンスを測定する。所定の複数の組合せが、電極１２０が取り得る組合せの全部である場合、制御部１１は、全ての組合せについて検証した上で、生体のインピーダンスの測定に用いる１つの組合せを決定することができる。

また、４端子法では、４個の電極１２０が直線上に並んでいる場合又は長方形状に配置されている場合に、インピーダンスの測定精度が向上しやすいことが知られている。そのため、所定の複数の組合せが、複数の電極１２０のうち、直線上に配置された電極１２０の組合せの全部である場合、及び、４つの電極１２０の配置が長方形状となる組合せの全部である場合、コールコールプロットの作成対象とする電極１２０の配置を、特定の配置に絞りつつ、生体のインピーダンスの測定に適した１つの組合せを選択しやすくなる。

上記実施形態において、制御部１１は、さらなる処理を実行してもよい。例えば、制御部１１は、図４のステップＳ１１及びステップＳ１２において、所定の複数の組合せについて、インピーダンスを測定し、コールコールプロットを作成した後、作成したコールコールプロットの少なくともいずれかが、所定の閾値の範囲に含まれているか否かを判定してよい。所定の閾値は、生体のインピーダンスを測定するために許容される範囲を示す閾値であり、例えば予め記憶部１４に記憶されている。制御部１１は、作成したコールコールプロットの少なくともいずれかが、所定の閾値の範囲に含まれていると判定した場合、コールコールプロットを作成した電極の組合せから、生体のインピーダンスの測定に用いる１つの組合せを決定する。制御部１１は、作成したコールコールプロットが、いずれも所定の閾値の範囲に含まれていないと判定した場合、コールコールプロットを作成した電極の組合せに、生体のインピーダンスの測定に適した組合せがないと判定できる。この場合、コールコールプロットを作成した電極の所定の複数の組合せとは異なる、他の所定の複数の組合せについて、インピーダンスを測定し、コールコールプロットを作成してよい。制御部１１は、他の所定の複数の組合せについても、同様に、作成したコールコールプロットの少なくともいずれかが、所定の閾値の範囲に含まれているか否かを判定する。これにより、制御部１１は、生体のインピーダンスの測定に適した組合せから、生体のインピーダンスの測定に適した１つの組合せを選択できるようになる。

なお、制御部１１は、上述した他の所定の複数の組合せについても、生体のインピーダンスの測定に適した組合せがないと判定した場合、さらに他の所定の複数の組合せについて、同様の処理を実行する。制御部１１は、生体のインピーダンスの測定に適した組合せがあると判定するまで、これを繰り返すことができる。制御部１１は、これを繰り返した結果、電極部１２が備える電極１２０が取り得る全ての組合せについて、生体のインピーダンスの測定に適した組合せがないと判定した場合、当該取り得る全ての組合せから、生体のインピーダンスの測定に最も適した１つの組合せを、生体のインピーダンスの測定処理に用いる１つの組合せとして決定する。

（第２実施形態）
第１実施形態では、本開示が測定デバイス１０として構成される場合の例について説明した。しかしながら、本開示は、必ずしも測定デバイス１０として構成されなくてもよい。例えば、本開示は、複数の装置を含む測定システムとして構成されていてもよい。本開示が測定システムとして構成される場合の例について、第２実施形態として説明する。

図１２は、第２実施形態に係る測定システム２０の概略構成を示す機能ブロック図である。測定システム２０は、測定デバイス３０と、情報処理装置４０とを備える。測定デバイス３０と情報処理装置４０とは、有線通信又は無線通信により、互いに情報通信可能に接続されている。測定システム２０は、測定デバイス３０と情報処理装置４０とにより、第１実施形態に係る測定デバイス１０の機能を実現する。以下、第１実施形態と同様の点については、適宜説明を省略し、異なる点を中心に説明する。

測定デバイス３０は、生体電気インピーダンス法に基づいて、生体のインピーダンスを測定可能なデバイスである。図１２に示すように、測定デバイス３０は、制御部３１と、電極部３２と、電源部３３と、記憶部３４と、入力部３５と、通信部３６とを備える。

本実施形態に係る測定デバイス３０において、電極部３２、電源部３３、記憶部３４、及び入力部３５の構成及び機能は、それぞれ第１実施形態に係る測定デバイス１０の電極部１２、電源部１３、記憶部１４、及び入力部１５の構成及び機能と同様であってよいため、ここでは説明を省略する。

測定デバイス３０において、制御部３１は、測定デバイス３０の各機能部をはじめとして、測定デバイス３０の全体を制御及び管理する。本実施形態では、制御部３１は、情報処理装置４０から受信した制御信号に基づき、電極部３２からの生体への電流の印加を制御する。また、制御部３１は、電極部３２を用いて測定した生体のインピーダンスに関する情報を、通信部３６を介して情報処理装置４０に送信する。

通信部３６は、情報処理装置４０と有線通信又は無線通信を行うことにより、各種情報の送受信を行う。例えば、通信部３６は、情報処理装置４０から、生体への電流の印加を実行させる制御信号を受信する。また、例えば、通信部３６は、測定デバイス３０が電極部３２を用いて測定した生体のインピーダンスに関する情報を、情報処理装置４０に送信する。

情報処理装置４０は、例えば、コンピュータ装置又は端末装置等の電子機器により構成されている。情報処理装置４０は、測定デバイス３０における生体への電流の印加を制御するとともに、測定デバイス３０から受信した情報に基づき、各種情報処理を実行する。情報処理装置４０は、例えば、測定デバイス３０の電極部３２を構成する複数の電極のうち、生体のインピーダンスの測定処理に用いられる電極の組合せを決定する。情報処理装置４０には、例えば、生体のインピーダンスの測定処理に用いられる電極の組合せを決定する処理を実行するためのアプリケーションが、予めインストールされていてよい。

情報処理装置４０は、例えば図１２に示すように、制御部４１と、記憶部４４と、入力部４５と、通信部４６と、表示部４７とを備える。

制御部４１は、情報処理装置４０の各機能部をはじめとして、情報処理装置４０の全体を制御及び管理する。制御部４１は、少なくとも１つのプロセッサを含んで構成される。制御部４１は、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ等のプロセッサ又は各機能の処理に特化した専用のプロセッサで構成される。

制御部４１は、測定デバイス３０による生体への電流の印加を実行させるための制御信号を生成し、通信部４６を介して測定デバイス３０に送信する。また、制御部４１は、測定デバイス３０による生体のインピーダンスの測定処理を実行させる前に、測定デバイス３０から受信した情報に基づき、電極部３２を構成する複数の電極のうち、生体のインピーダンスの測定処理に用いられる電極の組合せを決定する。決定の方法は、第１実施形態に係る測定デバイス１０により実行される方法と同様であってよい。

記憶部４４は、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成されることができる。記憶部４４は、例えば、各種情報及び情報処理装置４０を動作させるためのプログラム等を記憶する。記憶部４４は、ワークメモリとしても機能してもよい。記憶部４４は、例えば、制御部４１が電極の組合せの決定処理により決定したとき、当該決定された電極の組合せを記憶する。

入力部４５は、ユーザからの操作入力を受け付けるものであり、例えば、操作ボタンにより構成される。入力部４５は、例えばタッチスクリーンにより構成され、表示デバイスの一部にユーザからの操作入力を受け付ける入力領域を表示して、ユーザによるタッチ操作入力を受け付けてもよい。ユーザは、例えば入力部４５に対して所定の操作入力を行うことにより、情報処理装置４０による制御を開始させ、これによって測定デバイス３０によるインピーダンスの測定を開始させることができる。

通信部４６は、測定デバイス３０と有線通信又は無線通信を行うことにより、各種情報の送受信を行う。例えば、通信部４６は、測定デバイス３０に、生体への電流の印加を実行させる制御信号を送信する。また、例えば、通信部４６は、測定デバイス３０から、測定デバイス３０が電極部３２を用いて測定した生体のインピーダンスに関する情報を受信する。

表示部４７は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electroluminescence Display）等の周知のディスプレイにより構成される表示デバイスである。表示部４７は、各種情報を表示する。例えば、表示部４７は、生体のインピーダンスの測定処理を実行中であることを表示する。これにより、表示を見たユーザは、生体のインピーダンスの測定処理を実行中であることを知ることができる。

ここで、測定システム２０が実行する処理の詳細について、図１３を参照しながら説明する。図１３は、図１２の測定システム２０による処理の一例を示すシーケンス図であり、生体のインピーダンスの測定に用いる電極の組合せを決定する処理に関するシーケンス図である。

生体のインピーダンスの測定に用いる電極の組合せを決定する処理において、まず、情報処理装置４０は、電極１２０の所定の複数の組合せについてインピーダンスの測定を実行させる制御信号を、測定デバイス３０に送信する（ステップＳ２１）。

測定デバイス３０は、情報処理装置４０から制御信号を受信すると、電極部１２が備える電極１２０のうち一部の電極１２０により構成される電極１２０の組合せについて、生体に電流を印加した場合における生体のインピーダンスを測定する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２における具体的な処理は、図４のステップＳ１１と同様であってよい。

次に、測定デバイス３０は、ステップＳ２２におけるインピーダンスの測定結果を、情報処理装置４０に送信する（ステップＳ２３）。

情報処理装置４０は、測定デバイス３０によるインピーダンスの測定結果を受信すると、測定結果としてのインピーダンスに基づいて、コールコールプロットを作成する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４における具体的な処理は、図４のステップＳ１２と同様であってよい。

情報処理装置４０は、ステップＳ２４において、定められた所定の複数の組合せの全部についてコールコールプロットの作成が終了すると、コールコールプロットを作成した電極の組合せのうち、生体のインピーダンスの測定処理に用いる１つの組合せを決定する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５における具体的な処理は、図４のステップＳ２５と同様であってよい。情報処理装置４０は、このようにして、生体のインピーダンスの測定処理に用いる１つの組合せを決定した後、決定した組合せの電極１２０を用いて、生体のインピーダンスの測定処理を実行する。

このように、本実施形態に係る測定システム２０によっても、生体に印加される電流の到達深度がより深くなる電極１２０の組合せを用いて、生体のインピーダンスの測定処理を実行できるようになる。そのため、測定システム２０によっても、生体に含まれる水分をより高い精度で測定可能となる。

なお、上記実施形態では、４端子法によりインピーダンスの測定を行う場合について説明した。しかしながら、本開示は、４端子法以外の方法、例えば２端子法によりインピーダンスの測定を行う場合についても、適用可能である。

２端子法によりインピーダンスの測定を行う場合、インピーダンスの測定には、２つの端子が用いられる。従って、この場合、電極部１２は、３つ以上の電極により構成されていればよい。この場合、生体のインピーダンスの測定処理に用いられる電極の組合せは、３つ以上の電極から選択された２つの電極により構成される。２端子法の場合、より少ない端子数で、インピーダンスの測定を行うことができる。

また、上記実施形態では、電極部１２が、１６個の電極１２０により構成されていると説明した。しかしながら、電極部１２が備える電極１２０の数は、これに限られない。電極部１２は、測定デバイス１０の仕様等に応じて、適宜の数量の電極１２０を備えていてよい。なお、電極部１２が備える電極１２０の数が多いほど、生体のインピーダンスの測定処理で用いられる端子の組合せの候補が多くなる。そのため、電極部１２が備える電極１２０の数が多いほど、電流の到達深度がより深まる組合せが発生する可能性が高まる。

また、上記実施形態では、１６個の電極１２０が、縦４列、横４行で等間隔に配置されていると説明した。しかしながら、電極１２０の配置は、これに限られない。電極１２０は、装着具において、適宜配置されていてよい。

また、上記実施形態では、装着具がＴシャツ１００であり、生体の右側の肺のインピーダンスを測定するとして説明した。しかしながら、本開示はこの態様に限られない。装着具は、生体においてインピーダンスを測定する箇所に応じて、適宜のものが使用されてよい。例えば、生体のふくらはぎのインピーダンスを測定する場合、装着具は、例えばズボンやタイツのような、下半身に装着される装着具として構成されていてよい。

なお、装着具は、生体に密着しやすい材質及び形態で構成されていることが好ましい。生体に密着しやすい材質及び形態で構成されていることにより、装着具に配置された電極１２０が、生体に接触しやすくなる。

本開示に係る測定デバイス、測定システム及び決定方法は、上述した実施形態で特定された構成に限定されず、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

本開示は、測定デバイス、測定システム及び決定方法に関する。本開示に係る測定デバイス、測定システム及び決定方法は、例えば肺水腫の患者に対して適用することができる。本開示に係る測定デバイス、測定システム及び決定方法によれば、肺水腫の患者における水分の貯留状態を、より高い精度で測定可能となる。

１０、３０：測定デバイス
１１、３１、４１：制御部
１２、３２：電極部
１３、３３：電源部
１４、３４、４４：記憶部
１５、３５、４５：入力部
２０：測定システム
３６、４６：通信部
４０：情報処理装置
４７：表示部
１００：Ｔシャツ
１２０：電極
１３０：測定対象
１３１：第１端子
１３２：第２端子
１３３：第３端子
１３４：第４端子

Claims (9)

1. 生体に電流を印加することにより前記生体のインピーダンスの測定処理を実行可能な測定デバイスであって、
   ３つ以上の電極と、
   電流の印加を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記３つ以上の電極から選択された複数の電極により構成される電極の組合せであって、所定の複数個の組合せについて、前記生体に電流を印加した場合における前記生体のインピーダンスを測定し、
   前記測定したインピーダンスに基づき、周波数が異なる複数の交流電流を前記生体に印加し、前記生体のインピーダンスの抵抗的成分及び容量的成分を測定して、それぞれ二次元座標の横軸及び縦軸にプロットし、所定の抵抗的成分における容量的成分の値を指標として、前記所定の複数個の組合せのうち前記生体のインピーダンスの測定処理に用いられる１つの組合せを決定する、測定デバイス。
2. 前記電極は、前記測定デバイスのユーザが装着する装着具に配置される、請求項１に記載の測定デバイス。
3. 前記電極の組合せは、前記３つ以上の電極から選択された２つの電極により構成される、請求項１又は２に記載の測定デバイス。
4. 前記電極を５つ以上備え、
   前記電極の組合せは、前記５つ以上の電極から選択された４つの電極により構成される、請求項１又は２記載の測定デバイス。
5. 前記所定の複数個の組合せは、前記５つ以上の電極のうち、直線上に配置された電極の組合せの全部である、請求項４に記載の測定デバイス。
6. 前記所定の複数個の組合せは、前記５つ以上の電極のうち、前記４つの電極の配置が長方形状となる電極の組合せの全部である、請求項４に記載の測定デバイス。
7. 前記所定の複数個の組合せは、前記３つ以上の電極が取り得る組合せの全部である、請求項１から６のいずれか一項に記載の測定デバイス。
8. 測定デバイスと情報処理装置とを含む測定システムであって、
   前記測定デバイスは、
   ３つ以上の電極と、
   前記３つ以上の電極から選択された複数の電極により構成される電極の組合せであって、所定の複数個の組合せについて、生体に電流を印加した場合における前記生体のインピーダンスの測定結果を、前記情報処理装置に送信する通信部と、を備え、
   前記情報処理装置は、
   前記生体のインピーダンスの測定結果に基づき、周波数が異なる複数の交流電流を前記生体に印加し、前記生体のインピーダンスの抵抗的成分及び容量的成分を測定して、それぞれ二次元座標の横軸及び縦軸にプロットし、所定の抵抗的成分における容量的成分の値を指標として、前記所定の複数個の組合せのうち前記生体のインピーダンスの測定処理に用いられる１つの組合せを決定する制御部を備える、
   測定システム。
9. ３つ以上の電極を備え、生体に電流を印加することにより前記生体のインピーダンスの測定処理を実行可能な測定デバイスによる決定方法であって、
   前記３つ以上の電極から選択された複数の電極により構成される電極の組合せであって、所定の複数個の組合せについて、前記生体に電流を印加することと、
   前記生体に電流を印加した場合における前記生体のインピーダンスを測定することと、
   前記測定したインピーダンスに基づき、周波数が異なる複数の交流電流を前記生体に印加し、前記生体のインピーダンスの抵抗的成分及び容量的成分を測定して、それぞれ二次元座標の横軸及び縦軸にプロットし、所定の抵抗的成分における容量的成分の値を指標として、前記所定の複数個の組合せのうち前記生体のインピーダンスの測定処理に用いられる１つの組合せを決定することと、を含む、決定方法。
   
   

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