JP2004351184A - Ubiquitous health management support system - Google Patents
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Abstract
Description
【産業上の利用分野】
この発明は、いかなる場所でもすみやかに利用者の生体情報を取得して、日ごろ健康が気になる高齢者の健康維持や一般人の生活習慣病の予防等に特に好適である双方向通信機能を具備した情報端末と前記利用者の生体情報を処理する生体情報処理装置で構成される予防医学に基づくユビキタス式健康支援システムである。
携帯情報端末の利便性は誰もが認めるところであって、なによりその普及率が証明している。近年では定期券の替わりに駅の改札を携帯情報端末のIDで認証する構想が実施に向けて検討が為されている。また、大学や予備校では学生の出席確認に携帯情報端末のIDを認証して実施するなどしているのである。また自動車事故の連絡から山岳での遭難連絡あるいは火災通報など緊急通信時にもその威力を余すところ無く発揮しているのである。したがって世界中で、その利用率は高く我が国でも子供から高齢者まで普及率は実に70%とも80%とも言われている。また携帯情報端末としては図7、図8、図12で示す携帯情報端末の携帯電話、PHS,PDA、トランシーバや情報端末のデジタルテレビ、電話、PC(図示せず)などがある。
特に最近の携帯情報端末は高性能のマイクロプロセッサだけでなく大容量の記憶装置を搭載しており電話帳機能だけでなく電子メールの送受信やGPSを使用したナビゲーション機能を備えているだけでなくデジタルカメラを具備しており取得した画像データを通信することも出来るような総合通信情報端末としての機能を備えているのである。またデジタルシグナルプロセッサ搭載によって音声認識機能を具備した機種では電話番号を指で押すこと無く音声認識による操作が実施出来る。このように多機能携帯情報端末のハード構成には高速演算ならびに処理が実施可能であるような高性能プロセッサを搭載しており、音声認識・音声合成などを実施する上で十分な機能構成である。生体情報取得手段は、脈波、脈拍、皮膚温度、血圧、体脂肪、末梢血流、動脈酸素飽和度を測定するために指尖部を挿入するプローブを設けておき指尖部に近赤外光を透過あるいは反射させるための照射素子と受光素子で指尖血液中のヘモグロビンでの反射・吸収作用を電気信号に変換することで該指尖部位での容積血流量が測定できるものである。
図4に示すような生体情報取得手段で得られたアナログデータをA/D変換器によってデジタルに変換した後、インターフェースを介して携帯情報端末からネットワークを介してサーバに送信してもよいし携帯情報端末では取得した生体情報を演算するなどして利用者の健康状態を推論しても良い。利用者における日常の健康管理を実施する旨表示または音声合成でナビゲーションして予めプログラムするか通信手段で命令された取得するべき複数の生体情報を測定することが可能な生体情報取得手段を具備した携帯情報端末である。生体情報を取得する際には携帯情報端末自身が表示装置に操作方法などを適切に表示あるいは音声合成技術で利用者にナビゲーション出来るようになっており前記利用者は携帯情報端末のナビゲーションに従って問診を受けると共に複数の生体情報を取得するようにしても良い。携帯情報端末は音声認識と音声合成または表示で実施する問診に対し利用者の回答ならびに取得した生体情報を前記利用者生体情報として記憶保存や通信手段によってサーバに転送する機能を具備している。また携帯情報端末は健康管理支援をするだけでなくストレス度や疲労度を定量的に測定ならびに表示を行うことが可能である。
【従来の技術】
近年、予防医学上の健康管理に有効なシステムとして通院を要せずに在宅だけでなくどんな場所でも利用者の生体情報を取得し前記生体情報に基づいて健康維持に活用する図9に示す如くユビキタスシステムが期待されている。一般的に生体情報は一日の中でも刻々と変化するのが普通であるが、そのような変化する生体情報を手軽に測定して双方向通信機能を備えた携帯情報端末で通信可能であるならば場所や利用者を特定しないで適切な健康管理が実施出来ることになるので特に多忙なサラリーマンや健康が気になる喫煙者、高齢者、あるいは過労気味の利用者、病気療養中の被験者、独居老人など病院に行くほどではないけれど短時間で手軽に自分自身の健康管理を実施したいと考えている人は多い。また来る超高齢社会における在宅健康管理を主機能として生体情報を取得して病気予防的健康維持管理支援機能を具備したユビキタス式携帯情報健康支援システムは未だ無い。
【発明が解決しようとする問題点】
昨今では健康保険組合の破綻や医療費負担が3割になったことで我々国民も予防医学や医療システムに対する意識が変わりつつある例えば最近の健康志向ブームがその最たるもので意識の変化としては病気予防の健康維持がある。つまり免疫機能を高めるなどして病気になり難い身体を維持することで日常生活を出来るだけ健康に維持することであるが将来の超高齢化社会に於いて、より一層健康に対する意識が高まると予想される。
本発明は多機能携帯情報端末の利便性と共に在宅健康管理支援機器の必要性が高齢者介護機器と同様に増える事が予想される。したがって携帯情報端末に生体情報取得機能を具備させてユビキタス式健康支援システムに応用させることは将来の医療システムだけでなく利用者の利便性からも重要なコンセプトである。
【問題を解決するための手段】
生体情報取得手段の機器として例えば血圧、脈拍測定などがあり、どれも一般的で周知であるが、さらに指で得られる生体情報として脈波や動脈血酸素飽和度などがある。前記脈波は従来から自律神経機能の状態を反映するとして周知であったが西洋医学では主に脈拍数の計測に留まっており、それを東洋医学では昔から脈診と言って利用者の脈から病気や健康状態を把握するのに活用されていたが人の感覚に頼る診断法であり科学的、定量的な測定法が確立されていなかったのである。
また最近の携帯情報端末500および600は、表示装置を具備しているので生体情報から得られたストレス度、疲労度ならびに健康管理に関する情報を的確に表示することが可能である。しかも携帯情報端末500および600の中には音声合成機能を具備しているから該機能を利用して利用者健康度に関する推論結果を音声にて知らしめることが可能となる。このように携帯情報端末50および,600が最初から具備している機能を利用して利用者健康度状態を推論するならばコストを最小限に抑えた商品化が実現可能である。図8の如く利用者の生体情報から健康度状態を推論するプログラムは携帯情報端末内の制御プログラムを一部変更するか追加すればよい。また図5、図6、図7の如く必ずしも携帯情報端末内で生体情報を演算処理する必要は無く取得した生体情報を通信手段によってサーバ装置に送信してサーバ装置内で複雑な演算を実施してから利用者の健康状態の推論結果を前記携帯情報端末で電子メールとして受信すればよい。この方法は図7、図8、図12で示す携帯情報端末ハード部分をなんら変更する事無く生体情報の通信手段ならびに表示装置として用いることが出来る。また生体情報をサーバに送信する手段は携帯情報端末だけでなく双方向通信が実施出来る情報端末であれば良い。例えば双方向通信が可能なテレビジョン装置であっても良いのである。
携帯情報端末としては携帯電話500、PHS,PDA600等であるが家庭内のインターネット接続可能なPCであっても良い。この場合、通信手段に接続する形態は有線、無線方式を問わないが携帯情報端末またはPCの使用上邪魔にならないのが良い。また複数の利用者の生体情報を管理する必要がある時には、それぞれの利用者の認証をID番号やパスワードなどで管理する必要があるのは言うまでもない。生体情報には脈波、脈拍、血圧、皮膚温度、心電図、動脈酸素飽和度などがあるが性別、年齢、体重、問診による項目、体脂肪率、身長等の情報も予め設定するか測定すると、さらに精度よく健康管理支援が実施出来る。また携帯情報端末は標準で通信手段を具備しているので事故発生時のような緊急時には利用者だけでなく第三者の生体情報をリアルタイムでサーバを介して遠隔地の病院などに送信することが可能となる。生体情報としての脈波、脈拍、血圧、皮膚温度の内、脈波は利用者の末梢部位で測定することが望ましく前記末梢部位として耳たぶ、指で測定することが出来るが利用者の生体情報の精度を高めるためには外光の影響を受けやすい耳たぶより指尖が望ましい。特に図10および図11の如く脈波は指尖の皮膚上から赤外光を照射して動脈血105の血液中のヘモグロビンによって吸収、反射する光成分を受光素子で捉えて電気信号に変換するのが一般的で都合がよい。前記受光素子はフォトトランジスタであり生体情報を増幅器で10dB以上出力信号を増幅せしめると共に80〜300Hz程度のローパスフィルタで出力波形を整える必要がある。また動脈血酸素飽和度は波長の違う複数の光成分を受光素子で捉えて電気信号に変換するもので前記複数の光成分とは赤外光と赤色光であり脈波測定と同じ指尖で測定が可能である。前記動脈血酸素飽和度の測定原理は血液中のヘモグロビンの酸化および還元で酸素が運ばれておりヘモグロビンの酸化は赤色光の吸収が減少し赤外光の吸収が増加しヘモグロビンの還元はその逆になると言うヘモグロビンの光学的特性変化を簡易な計算で求められる。また血圧は圧力波として圧力センサーで測定可能であるが皮膚温度は指の接触する部分に温度ICセンサーを設けておくと良い。
通常生体情報の計測時間は10〜40秒くらい必要であるが本発明の生体情報処理は、その内安定している5〜10秒分のデータのみをバッチ処理で演算するので安価なマイクロチップで十分である。
【発明の実施の形態】
生体情報は生体情報取得手段40で図1に示す脈波を取得して生体情報とする場合には前記脈波の波形が単純であってコンピュータで解析しても正確な健康診断が実施し難いので前記脈波を2階乗微分して加速度脈波(APG)とし波形変化を拡大することで波形変化度から利用者健康度状態の推論が実施しやすくなる。
前記利用者の健康度状態異常の推論を実施する上において指尖の脈波を測定する理由として心臓から吐出された血流は指尖の末梢に伝達されると心拍動、血行動態、細動脈系の性状変化など生理的条件の影響を多分に受けて脈波の波形に反映されるのである。生体情報である脈波を図1脈波の説明図で示しており、さらに図2は加速度脈波の説明図で加速度脈波はA,B,C,D,Eの五つの要素波で成っており要素波は心臓収縮期の波である。図2の加速度脈波における頂点Aは指尖容積脈波(DPG)の収縮波での最初の立ち上り点と一致して頂点Eは指尖容積脈波拡張期波の始まりと一致するので頂点Aから頂点Eまでの所要時間は心臓の収縮時間軸長さと一致するようになる。前記加速度脈波における頂点Aはプラス側における陽性波であり頂点Bはマイナス側における陰性波であり次の頂点C、D,E波はそれぞれ生理状態によってプラス側になったりマイナス側に成ったりする変化する波であり利用者の年齢と強い相関を有する。利用者の脈波を測定すると前記利用者が緊張状態にある場合には心拍数が増加して指尖血流は減少する傾向にあって頂点B波は小さくなって逆に頂点D波は大きくなるので前記加速度脈波の波形解析上ではB/Aの増加率とD/Aの減少率を演算で求めると良いことになる。一般的に利用者が緊張状態にある時には自律神経系の交感神経が優位になり前記利用者の生体情報である加速度脈波における前記波形の変化として推論出来るが、さらに脈拍、血圧、皮膚温度等他の生体情報を併用してコンピュータで推論すると利用者の健康状態を精度良く推論することが可能になる。したがって図3の如く本ユビキタス式健康管理システムのプログラムでは血圧、脈拍、皮膚温度などに異常が見られない場合でも加速度脈波に何らかの異常状態であると推論された場合には利用者に対して注意を促す表示を表示装置や音声を音声合成で出力するようになっている。さらに本ユビキタス式健康度管理システムのプログラムで利用者の生体情報を予め契約および設定した医療機関に通信手段によってデータを転送することで定期的に医療機関から生活指導が受けられるようにしても良い。また前述したように加速度脈波は年齢と相関関係にあるので利用者の年齢を予め設定しておくと統計学上の年齢による加速度脈波と比較して老齢化割合を表示することが出来る。さらに加速度脈波を複雑系解析であるカオス理論でコンピュータ解析すると規則性が無いと思われる生体情報から規則性を推論することで疲労度、ストレス度だけでなく利用者の身体の健康度、病気度を推論することが可能である。
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明に係るユビキタス式健康度管理支援システムは利用者が指をセンサーに入れて約1分間以内で前記利用者の生体情報をネットワーク通信または情報端末自身のCPUで演算して利用者の健康度を推論してから利用者に対して生活支援や健康度または病気度に付いて知らしめるものであり本発明は優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】脈波の波形
【図2】加速度脈波の基本波形(脈波を2階微分)
【図3】生体情報取得と携帯情報端末の制御フローチャート
【図4】生体情報取得手段機能を具備した携帯通信装置の説明図
【図5】ネットワーク接続の情報端末
【図6】ネットワーク接続の携帯情報端末
【図7】ネットワーク接続の携帯情報端末
【図8】スタンドアローンの携帯情報端末
【図9】ネットワーク接続の携帯情報端末の応用例
【図10】指尖にて生体情報取得手段の説明図その1
【図11】指尖にて生体情報取得手段の説明図その2
【図12】生体情報取得手段を具備した情報端末説明図
【符号の説明】
10 表示機能
20 在宅健康管理機能を具備した携帯情報端末
40 生体情報取得手段
50 有線方式・無線方式・直接設置方式のいずれか
51 通信用カード
100 手
105 動脈血
200a フォトインタラプタ
200b フォトインタラプタ
201 フォトトランジスタ
202 LED
300 インターフェース装置
(増幅器、ローパスフィルタおよびA/D変換器含む)
500 情報端末
600 携帯情報端末[Industrial applications]
The present invention is provided with a two-way communication function that is particularly suitable for maintaining the health of elderly people who are worried about their daily health, preventing lifestyle-related diseases of ordinary people, etc., by quickly acquiring the user's biological information at any place. Is a ubiquitous health support system based on preventive medicine, which comprises an information terminal and a biological information processing device that processes biological information of the user.
The convenience of portable information terminals is something that everyone recognizes, and above all, its penetration rate has proven. In recent years, a concept of authenticating a ticket gate at a station with an ID of a portable information terminal instead of a commuter pass has been studied for implementation. In addition, at universities and preparatory schools, the ID of the portable information terminal is authenticated and used for confirming student attendance. In addition, it shows its full potential at the time of emergency communication, such as communication from a car accident, distress in the mountains or fire notification. Therefore, its utilization rate is high all over the world, and it is said that the penetration rate from children to elderly people is 70% or 80% in Japan. The portable information terminal includes a portable information terminal such as a cellular phone, a PHS, a PDA, a transceiver or an information terminal such as a digital television, a telephone, and a PC (not shown) shown in FIGS. 7, 8, and 12.
In particular, recent portable information terminals are equipped not only with a high-performance microprocessor but also with a large-capacity storage device, and are equipped not only with a telephone directory function but also with an e-mail transmission / reception and a navigation function using GPS as well as digital functions. It has a function as a general communication information terminal that has a camera and can also communicate acquired image data. In a model equipped with a digital signal processor and having a voice recognition function, an operation by voice recognition can be performed without pressing a telephone number with a finger. As described above, the hardware configuration of the multifunctional portable information terminal is equipped with a high-performance processor capable of performing high-speed calculations and processing, and is a functional configuration sufficient for performing voice recognition and voice synthesis. . The biological information acquisition means includes a probe for inserting a fingertip for measuring pulse wave, pulse, skin temperature, blood pressure, body fat, peripheral blood flow, and arterial oxygen saturation, and a near infrared ray is provided on the fingertip. The irradiating element and the light receiving element for transmitting or reflecting light convert the reflection / absorption of hemoglobin in the fingertip blood into an electric signal, so that the volume blood flow at the fingertip can be measured.
After the analog data obtained by the biological information acquisition means as shown in FIG. 4 is converted into digital data by an A / D converter, the data may be transmitted from a portable information terminal via an interface to a server via a network, or may be transmitted to a server. The information terminal may infer the health condition of the user by calculating the acquired biological information. A biological information acquiring means capable of measuring a plurality of biological information to be acquired which is pre-programmed or instructed by a communication means by navigating by display or voice synthesis indicating that the user performs daily health care; It is a portable information terminal. When acquiring biometric information, the portable information terminal itself can appropriately display an operation method or the like on a display device or navigate to a user with a speech synthesis technology, and the user performs an inquiry according to the navigation of the portable information terminal. Upon receiving the information, a plurality of pieces of biological information may be acquired. The portable information terminal has a function of storing the user's answer and the obtained biological information as the user's biological information in response to an inquiry performed by voice recognition and voice synthesis or display, or transferring the obtained biological information to a server by communication means. In addition, the portable information terminal can not only support health management but also quantitatively measure and display the degree of stress and fatigue.
[Prior art]
In recent years, as a system effective for preventive medicine health management, a user's biometric information is acquired not only at home but also at any place without going to a hospital, and is utilized for maintaining health based on the biometric information as shown in FIG. Ubiquitous systems are expected. In general, biometric information usually changes every moment during the day, but if such changing biometric information can be easily measured and communicated with a portable information terminal equipped with a two-way communication function, In particular, it is possible to carry out appropriate health management without specifying the location or user, so particularly busy office workers, smokers who are concerned about health, elderly people, overworked users, subjects during illness treatment, living alone Many people, such as the elderly, do not want to go to a hospital but want to manage their own health quickly and easily. In addition, there is no ubiquitous portable information health support system which has a function of supporting health maintenance management for preventing disease by acquiring biological information mainly for home health management in the coming super-aged society.
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, the health insurance union has collapsed and the healthcare burden has fallen to 30%, and our people are changing their awareness of preventive medicine and the medical system. For example, the recent health-oriented boom is the most significant, and the change in awareness is illness. There is preventive health maintenance. In other words, it is to maintain daily life as healthy as possible by maintaining a body that is hard to get sick by improving immune function, but it is expected that awareness of health will increase further in the future super-aging society Is done.
The present invention is expected to increase the necessity of home health care support equipment as well as the nursing care equipment together with the convenience of the multifunctional portable information terminal. Therefore, providing a portable information terminal with a biological information acquisition function and applying it to a ubiquitous health support system is an important concept not only from the future medical system but also from the convenience of users.
[Means to solve the problem]
The apparatus of the biological information acquisition means includes, for example, blood pressure, pulse measurement, and the like, all of which are common and well-known. Further, biological information obtained by a finger includes pulse waves and arterial blood oxygen saturation. The pulse wave was conventionally known as reflecting the state of the autonomic nervous function, but Western medicine mainly measures the pulse rate, and in Eastern medicine, it has been called pulse diagnosis for a long time. Although it was used to grasp diseases and health conditions, it was a diagnostic method that relied on human senses, and no scientific or quantitative measurement method had been established.
In addition, since the recent
The portable information terminal may be a
Normally, the measurement time of the biological information is about 10 to 40 seconds, but the biological information processing of the present invention uses only an inexpensive microchip because only the stable data of 5 to 10 seconds is calculated by batch processing. It is enough.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
When acquiring the pulse wave shown in FIG. 1 by the biological information acquisition means 40 and using it as the biological information, the waveform of the pulse wave is simple and it is difficult to perform an accurate health check even if it is analyzed by a computer. Therefore, the pulse wave is differentiated by the second factor to obtain an acceleration pulse wave (APG) and the waveform change is expanded, so that it is easy to infer the user health state from the waveform change degree.
In performing the inference of the abnormal state of the user's health, the blood flow discharged from the heart is measured as the reason for measuring the pulse wave of the fingertip when it is transmitted to the periphery of the fingertip. It is likely to be affected by physiological conditions such as changes in system properties and is reflected in the pulse wave waveform. FIG. 1 is an explanatory diagram of a pulse wave as biological information, and FIG. 2 is an explanatory diagram of an acceleration pulse wave. The acceleration pulse wave is composed of five element waves A, B, C, D, and E. The component wave is a wave in systole. The vertex A in the acceleration pulse wave of FIG. 2 coincides with the first rising point in the contraction wave of the finger plethysmogram (DPG), and the vertex E coincides with the beginning of the diastolic wave of the finger plethysmogram. The required time from to the vertex E becomes equal to the contraction time axis length of the heart. The vertex A in the acceleration pulse wave is a positive wave on the positive side, the vertex B is a negative wave on the negative side, and the next vertices C, D, and E are positive or negative depending on the physiological state, respectively. It is a changing wave and has a strong correlation with the age of the user. When the pulse wave of the user is measured, when the user is in a nervous state, the heart rate increases and the fingertip blood flow tends to decrease, the peak B wave decreases, and conversely, the peak D wave increases. Therefore, in the waveform analysis of the acceleration pulse wave, it is preferable to calculate the increase rate of B / A and the decrease rate of D / A by calculation. Generally, when the user is in a nervous state, the sympathetic nerve of the autonomic nervous system becomes dominant and can be inferred as a change in the waveform in the acceleration pulse wave which is the biological information of the user, but the pulse, blood pressure, skin temperature, etc. When inferring with a computer in combination with other biological information, it becomes possible to infer the user's health condition with high accuracy. Therefore, as shown in FIG. 3, in the program of the ubiquitous health management system, even if no abnormality is found in blood pressure, pulse, skin temperature, etc., if it is inferred that the acceleration pulse wave is in any abnormal state, the user is notified to the user. A display for calling attention is output by a display device or voice by voice synthesis. Furthermore, the ubiquitous-type health management system program may be used to regularly receive life guidance from a medical institution by transferring data of the user's biological information to a medical institution contracted and set in advance by a communication means. . Further, since the acceleration pulse wave is correlated with the age as described above, if the age of the user is set in advance, the aging ratio can be displayed in comparison with the acceleration pulse wave based on the statistical age. In addition, computer analysis of acceleration pulse wave by chaos theory, which is a complex system analysis, infers regularity from biological information that seems to have no regularity, so that not only fatigue and stress, but also user's physical health and illness It is possible to infer the degree.
【The invention's effect】
As described in detail above, the ubiquitous health management support system according to the present invention calculates biometric information of the user by network communication or the CPU of the information terminal itself within about 1 minute after the user puts his finger into the sensor. In this way, the present invention infers the degree of health of the user and then informs the user about the life support and the degree of health or illness. The present invention exerts an excellent effect.
[Brief description of the drawings]
Fig. 1 Pulse wave waveform Fig. 2 Basic waveform of acceleration pulse wave (second-order differentiation of pulse wave)
FIG. 3 is a flowchart of control of biometric information acquisition and a portable information terminal. FIG. 4 is an explanatory view of a portable communication device having a biometric information acquisition means function. FIG. 5 is a network-connected information terminal. FIG. 6 is a network-connected portable information. Terminal [FIG. 7] A portable information terminal connected to a network [FIG. 8] A stand-alone portable information terminal [FIG. 9] Application example of a portable information terminal connected to a network [FIG. 1
FIG. 11 is an explanatory diagram of a biological information acquisition unit using fingertips,
FIG. 12 is an explanatory diagram of an information terminal provided with a biological information acquisition unit.
10
300 interface device (including amplifier, low-pass filter and A / D converter)
500
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