CN103119415B - 身体佩戴设备、生物体气体测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个特征涉及身体佩戴设备，其与用户的皮肤接触来佩戴，其中，该身体佩戴设备具有：气体滞留结构，其在所述用户佩戴该身体佩戴设备时，形成使从所述用户的皮肤表面放出或通过呼气放出的生物体气体成分滞留的空间；以及测量滞留于所形成的所述空间内的生物体气体成分的气体传感器装置。

Description

身体佩戴设备、生物体气体测量装置及方法
技术领域
本发明涉及生物体气体测量装置，更具体而言，涉及测量从生物体的皮肤表面或通过呼气放出的生物体气体的身体佩戴设备以及方法。
背景技术
一直以来，研究了通过测量和分析从生物体放出的气体成分来取得和掌握以生物体的健康状态等为代表的生物体信息。例如，在专利文献1(日本特开2001-349888号公报)中公开了通过检测呼出气体中所包含的丙酮浓度来测量身体脂肪的燃烧程度的方法。此外，在专利文献2(日本特开2006-75447号公报)中公开了通过检测呼出气体中所包含的氢来检测肠内厌氧性细菌的异常繁殖和消化不良综合症的方法。此外，在专利文献3(日本特开2009-257772号公报)和专利文献4(日本特开2010-26746号公报)中公开了如下方法：具备不仅检测呼出气体中的单一气体成分，还检测丙酮、一氧化氮、二氧化碳、氢、氨这样的多种气体的检测元件，由此检测呼气中的多种气体，从而实施复杂的健康诊断。
另一方面，作为不需要用户对检测装置吹出呼出气体的动作而能够连续地实施测量的技术，研究了如下技术：不将呼出气体作为对象而测量通过皮肤放出的经皮气体，从而取得和掌握上述生物体信息。例如，在专利文献5(日本特开2006-234845号公报)中公开了如下方法：将装置佩戴于手指或手掌这样的部位，通过测量从该部位放出的丙酮或氢这样的皮肤透过气体、即经皮气体来检测使用者的健康状态。此外，在专利文献6(日本特开2010-148692号公报)中公开了脐带型的皮肤气体检测装置，公开了能够通过连续测量从生物体的皮肤表面放出的氢浓度来连续监测健康状态的技术。
发明内容
发明所要解决的课题
但是，上述的呼出气体测量技术以呼出气体中的成分作为检测对象，因此存在用户需要为了检测而特意携带专用的呼出气体检测装置的问题。
此外，上述经皮气体测量技术为了测量经皮气体，需要在日常生活中由用户佩戴不必要且不自然的气体测量装置，因此存在给用户带来较大负担的问题。
鉴于上述问题，本发明的课题在于提供如下技术：减小给用户带来的负担，同时测量从生物体放出的气体成分，在日常生活中自然地取得和掌握以用户的健康状态等为代表的生物体信息。
用于解决课题的手段
为了解决上述问题，本发明的一个特征涉及身体佩戴设备，其与用户的皮肤接触来佩戴，其中，该身体佩戴设备具有：气体滞留结构，其在所述用户佩戴该身体佩戴设备时，形成使从所述用户的皮肤表面放出的生物体气体成分滞留的空间；气体传感器装置，其测量滞留于所形成的所述空间内的生物体气体成分；以及声波变换装置，所述气体传感器装置具有多个气体传感器，单独测量从所述用户的右耳的皮肤表面和左耳的皮肤表面放出的同一种类或者不同种类的经皮气体成分，所述声波变换装置将所述多个气体传感器的测量结果变换成音频信息，将所述音频信息重叠到其它音频信息中进行输出。
本发明的另一个特征涉及生物体气体测量装置，其具有：所述的身体佩戴设备；以及与所述身体佩戴设备进行通信连接的便携式终端，在该生物体气体测量装置中，所述便携式终端接收表示由所述身体佩戴设备测量的生物体气体成分的生物体信息，并将所述生物体信息供给到所述声波变换装置。
本发明的又一个特征涉及生物体气体测量方法，其具有如下步骤：测量步骤，当用户佩戴上与用户的皮肤接触来佩戴的身体佩戴设备时，所述身体佩戴设备的气体传感器装置测量滞留于在所述用户与所述身体佩戴设备之间形成的空间内的生物体气体成分；发送步骤，所述身体佩戴设备将表示所测量的所述生物体气体成分的生物体信息发送到进行了通信连接的便携式终端；以及提供步骤，所述便携式终端将接收到的所述生物体信息提供给所述用户，在所述测量步骤中，由所述气体传感器装置的多个气体传感器，单独测量从所述用户的右耳的皮肤表面和左耳的皮肤表面放出的同一种类或者不同种类的经皮气体成分，将基于测定结果的生物体信息和指导信息音频化，重叠到从声波变换装置输出的音频信息上，并提供给所述用户。
发明的效果
根据本发明，能够通过在用户视听音乐或视频等时，和将装饰品戴到身上时等佩戴该装置，与音乐或视频等的视听和时尚性的呈现等并行地测量从皮肤表面或通过呼气放出的生物体气体成分，因此能够减小用户佩戴生物体气体测量装置的负荷，并且在日常生活中自然地取得和掌握以用户的健康状态等为代表的生物体信息。
附图说明
图1是用于说明本发明的一个实施例的生物体气体测量装置的概略图。
图2是用于说明本发明的另一实施例的生物体气体测量装置的概略图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。
此处，提出佩戴型声波变换装置作为身体佩戴设备的代表例，参照图1说明本发明的一个实施例的生物体气体测量装置。图1是用于说明本发明的一个实施例的生物体气体测量装置的概略图。
如图1所示，本实施例的生物体气体测量装置10具有佩戴型声波变换装置20、便携式终端30和电缆40。佩戴型声波变换装置20经由电缆40与便携式终端30进行通信连接。
佩戴型声波变换装置20典型的是头戴式听筒等、在佩戴时接近耳朵来配置的经由扬声器向用户提供声音的佩戴型声音输出装置。佩戴型声波变换装置20具有用于将从便携式终端30发送的表示音频信息的电信号变换为用户可听取的声波(音频)的声波变换功能。
本实施例的佩戴型声波变换装置20具有气体滞留结构50，该气体滞留结构50在用户佩戴着佩戴型声波变换装置20时，形成用于使从用户的耳皮肤表面放出的经皮气体成分滞留的空间。即，在用户佩戴着佩戴型声波变换装置20时，用户的耳周边的皮肤与佩戴型声波变换装置20接触，在用户的耳周边形成封闭空间。从用户的耳皮肤表面放出的经皮气体滞留于该封闭空间内。另外，优选在用户佩戴着佩戴型声波变换装置20时在用户的耳周边的皮肤与佩戴型声波变换装置20之间形成的空间是封闭空间，但也可以不是完全的封闭空间。即，只要是能够滞留从耳表面放出的经皮气体的任意适当的空间即可。此外，佩戴型声波变换装置20也可以是在经皮气体一定程度地滞留后从该空间排出的结构。
另外，在包含用户的皮肤表面在内的所述所形成的空间内，可能会由于从用户的皮肤表面的出汗或水蒸气的产生、气温和湿度的影响等而产生水分。在作为测量对象的经皮气体成分有水溶性的情况下，尤其可能会由于该水分的影响而无法准确测量经皮气体成分的浓度。因此在本实施例中，佩戴型声波变换装置20还可以具有去除或抑制包含用户的皮肤表面在内的由气体滞留结构50形成的空间内的水分的水分去除/抑制机构100。具体而言，水分去除/抑制机构100由吸水剂、除湿剂、干燥剂、小型送风装置中的任意一个，或它们的组合构成。作为用于去除所产生的水分的吸水剂、除湿剂、干燥剂，例如可使用聚丙烯酸钠、二氧化硅凝胶、氧化钙、氯化钙、活性炭、纸片、纤维等，但是不限于此。此外，例如，可以通过用小型送风装置向皮肤表面吹风，使皮肤表面干燥，成为不易产生水分的状态。
此外，水分去除/抑制机构100可以与气体传感器装置200的测量时刻关联，在任何适当的时机被起动。即，水分去除/抑制机构100可以在气体传感器装置200对经皮气体成分的测量时刻之前或同时，去除或抑制由气体滞留结构50形成的空间内的水分。并且，水分去除/抑制机构100还可以根据其实现形式在任何适当的时机被起动。例如，在水分去除/抑制机构100通过上述吸水剂、除湿剂、干燥剂等吸湿剂实现的情况下，水分去除/抑制机构100可以在气体传感器装置200对经皮气体成分的测量时刻之前或同时被起动。此外，在水分去除/抑制机构100通过小型送风装置实现的情况下，水分去除/抑制机构100可以在气体传感器装置200对经皮气体成分的测量时刻之前被起动。
本实施例的佩戴型声波变换装置20具有测量从耳表面放出的经皮气体成分的气体传感器装置200。气体传感器装置200被固定于佩戴型声波变换装置20上，测量滞留在佩戴时形成的经皮气体滞留空间内的经皮气体成分。气体传感器装置200例如由半导体式传感器构成，由测量滞留在所形成的经皮气体滞留空间内的经皮气体中的丙酮、氢、一氧化碳、甲烷、硫化氢、异戊二烯、三甲胺、氨、甲醇、乙醛、乙醇等由生物体产生的各种气体成分的传感器构成。另外，作为测量对象的气体成分不限于上述气体成分，可以是由生物体产生的经皮气体所包含的任何种类的气体成分。此外，气体传感器装置200不限于半导体式传感器，例如也可以是专利文献3(日本特开2009-257772号公报)所记载那样的碳纳米管型的传感器。除了这些气体传感器以外，气体传感器装置200也可以是石墨烯型传感器、电化学式传感器、光纤型传感器、薄膜型传感器、MEMS热传导式传感器、表面声波传感器、微型热导传感器、接触燃烧式传感器、电动势变化方式传感器等，还可以是能够测量经皮气体成分的任何适当的传感器。
此外，气体传感器装置200不限于仅测量特定的一个成分的传感器，也可以是阵列状地配置多个不同类型的传感器，从而能够同时测量多个不同的气体成分那样的结构。该情况下，气体传感器装置200的各种传感器不限于被阵列状地配置，例如可以使用非专利文献1(LeandroLorenzelli,etal."Developmentofagaschromatographysilicon-basedmicrosysteminclinicaldiagnostics,"BiosensorsandBioelectronics,vol.20,pp.1968-1976,2005)所记载的小型化的气相色谱芯片等分离出气体成分，从而能够测量多个气体成分。
此外，在图1中，气体传感器装置200被固定于佩戴型声波变换装置20的保护网格(用于从外部对具有声波变换功能的部分进行保护的网格)的内侧。但是，气体传感器装置200的固定位置不限于该场所，只要是能够测量滞留在佩戴型声波变换装置20与耳周边的皮肤之间形成的经皮气体滞留空间内的气体成分的位置即可。例如，可以内置于不能从佩戴型声波变换装置20的外观确认到的位置。
便携式终端30典型的是由移动电话或音乐播放器构成，具有对便携式终端30内的存储装置等中所记录的音乐等音频信息进行再现的音频再现功能。便携式终端30输出表示在佩戴型声波变换装置20中被变换为声波的音频数据的电信号，并经由电缆40传递到佩戴型声波变换装置20。此外，在经由电缆接收到由气体传感器装置200测量出的结果时，便携式终端30根据需要实施运算处理等，在显示器300上显示测量对象的气体成分浓度等测量结果，或记录到便携式终端30内的存储装置中。此外，在便携式终端30如移动电话等那样具有通信功能的情况下，可以向网络上的服务器等发送测量结果并进行记录。
另外，在本实施例中，佩戴型声波变换装置20与便携式终端30由电缆40连接，但是在其他实施例中，在佩戴型声波变换装置20与便携式终端30之间也可以不经由电缆而利用无线方式传递信号。此外，在利用电缆连接的情况下，也可以使用多个电缆，以防止音乐等的电信号与气体成分的测量结果的电信号之间的干扰等，或对各个传送路径在物理上进行分离。即，可以由便携式终端30和佩戴型声波变换装置20能够收发信号的任何通信形式构成。此外，由便携式终端30进行再现的信息只要包含由佩戴型声波变换装置20变换为声波的信息即可，不限于音乐等，例如也可以是视频和音频复合后的信息。该情况下，在显示器300上显示视频信息，而音频信息则与显示器300上显示的视频信息联动，与音乐等同样地输出到佩戴型声波变换装置20。
如上所述，根据本实施例的生物体气体测量装置10，在用户为了视听记录在便携式终端30中的音乐或视频等而佩戴上佩戴型声波变换装置20时，在用户的耳周边形成经皮气体滞留空间。从用户的皮肤放出的经皮气体滞留于所形成的经皮气体滞留空间内，因此气体传感器装置200能够测量经皮气体中的丙酮等气体成分。经由电缆40将该测量结果传递至便携式终端30，显示在显示器300上，或记录到便携式终端30和/或外部的服务器等中，由此用户能够得知自身的经皮气体中的丙酮浓度等各种生物体信息。
此外，便携式终端30可以对所测量的各种经皮气体成分进行分析，向用户提供适当的指导信息。例如，考虑用户一边佩戴着佩戴型声波变换装置20一边为了减肥而走路的情况。该情况下，在由用户放出的所测量的丙酮的浓度没有达到能够得到减肥效果的程度的浓度时，便携式终端30可以向用户提供指导信息以提高步行速度。由此，用户能够更有效地达成运动成果。
此外，用户不仅可以将基于测量结果的生物体信息和指导信息作为显示器300上的图像信息和文本信息来识别，还可以从佩戴型声波变换装置20作为音频信息来取得这些信息。即，可以将基于测量结果的生物体信息和指导信息音频化，重叠到从佩戴型声波变换装置20输出的音乐等音频信息上，并提供给用户。由此，用户能够不用确认显示器300，而从佩戴型声波变换装置20取得生物体信息和指导信息。
另外，说明了将本实施例的气体传感器装置200固定于佩戴型声波变换装置20的佩戴部分的单侧，但也可以固定于两侧。通过在两侧固定气体传感器装置200，可进行不同的气体成分的测量，或用右耳和左耳的两个气体传感器装置单独测量同一气体成分并计算平均，或计算和去除噪声成分，由此能够提高测量精度。
在图1所示的实施例中，佩戴型声波变换装置20是头戴式听筒，但本发明的佩戴型声波变换装置不限于此，可以是能够形成可在用户的耳周边滞留经皮气体的封闭空间的任何适当的佩戴型声波变换装置。在另一实施例中，可以如图2所示，佩戴型声波变换装置21是耳机类型。该情况下，通过用户的耳内部与耳机的用户接触面形成封闭空间。另外，图2所示的生物体气体测量装置11的佩戴型声波变换装置21以外的气体滞留结构51、水分去除/抑制机构101、气体传感器装置201、便携式终端31、电缆41、显示器301等其他结构要素具有与图1所示的结构要素同样的功能。
根据本发明，用户能够不需要佩戴用于取得和掌握生物体信息的专用装置，而在视听音乐或视频等时取得和掌握以自身的健康状态等为代表的生物体信息。例如，如果通过本发明的生物体气体测量装置测量作为体内的脂肪燃烧量的指标的丙酮，则用户仅通过利用生物体气体测量装置所具备的声波变换功能一边听音乐一边运动，就能够在不佩戴专用的生物体气体测量装置的情况下得知通过自身的运动使得体内的脂肪燃烧了何种程度。此外，如果测量作为肝脏疾病等的指标的氨，则用户仅通过利用生物体气体测量装置所具备的声波变换功能听音乐，或者一边在便携式终端上视听视频一边去上班等，就能够掌握自身是否有健康上的问题。
在上述实施例中，已经叙述了头戴式听筒或耳机等的佩戴型声波变换装置作为佩戴型电子设备的代表例，但本发明不限于此，可以是与用户的皮肤接触佩戴，在佩戴时能够测量从用户的皮肤表面放出或通过呼气放出的生物体气体的任何适当的身体佩戴设备。即，该身体佩戴设备是与用户的皮肤接触来佩戴，在日常生活中具有原本的目的而被佩戴的电子设备等。例如，身体佩戴设备可以具有测量生物体气体成分以外的目的，并且可携带。
与上述佩戴型声波变换装置20、21同样，身体佩戴设备具有：气体滞留结构，其在用户佩戴身体佩戴设备时，形成从用户的皮肤表面放出或通过呼气放出的生物体气体成分所滞留的空间；以及测量滞留于所述所形成的空间内的生物体气体成分的气体传感器装置。并且，身体佩戴设备也可以具有去除或抑制由气体滞留结构形成的空间内的水分的水分去除/抑制机构。此外，水分去除/抑制机构也可以与气体传感器装置的测量时刻关联而在任何适当的时机被起动。即，水分去除/抑制机构可以在气体传感器装置对生物体气体成分的测量时刻之前或同时，去除或抑制由气体滞留结构形成的空间内的水分。并且，水分去除/抑制机构还可以根据其实现形式在任何适当的时机被起动。例如，在水分去除/抑制机构通过上述吸水剂、除湿剂、干燥剂等吸湿剂实现的情况下，水分去除/抑制机构可以在气体传感器装置对生物体气体成分的测量时刻之前或同时被起动。此外，在水分去除/抑制机构通过小型送风装置实现的情况下，水分去除/抑制机构可以在气体传感器装置对生物体气体成分的测量时刻之前被起动。
此外，身体佩戴设备也可以与用户携带的便携式终端等利用电缆连接或无线连接。即，可以将身体佩戴设备的各结构要素的基本结构和动作设为与上述佩戴型声波变换装置的基本结构和动作相同。
例如，作为这种身体佩戴设备的一例，可列举与用户的手腕接触来佩戴的手表、佩戴于用户的身体的一部分上的移动电话或便携设备等。此外，在上述气体传感器装置等的各结构要素不需要内部电源、或者能够利用外部光等取得电源那样的结构中，身体佩戴设备可以是与用户的身体接触来佩戴的手镯、腕带、戒指、项链、耳环、发带、眼镜、面罩、创可贴、衣服、帽子、手袋、鞋子等。
根据上述各实施例，用户不需要特意携带专用的生物体气体检测装置，仅通过将上述佩戴型电子设备或身体佩戴设备戴在身上，就能够在日常生活中自然地取得和掌握以用户的健康状态等为代表的生物体信息。
以上，详细叙述了本发明的实施例，但本发明不限于上述特定的实施方式，能够在权利要求所记载的本发明的主旨范围内进行各种变形和变更。
本国际申请主张2011年3月8日申请的日本专利申请2011-050744号的优先权，在本国际申请中引用2011-050744号的全部内容。
标号说明
10、11：生物体气体测量装置
20、21：佩戴型声波变换装置
30、31：便携式终端
40、41：电缆
50、51：气体滞留结构
100、101：水分去除/抑制机构
200、201：气体传感器装置
300、301：显示器

Claims (12)

1.一种身体佩戴设备，其与用户的皮肤接触来佩戴，该身体佩戴设备具有：
气体滞留结构，其在所述用户佩戴该身体佩戴设备时，形成使从所述用户的皮肤表面放出的生物体气体成分滞留的空间；以及
气体传感器装置，其测量滞留于所形成的所述空间内的生物体气体成分，
该身体佩戴设备的特征在于，
该身体佩戴设备具有声波变换装置，
所述气体传感器装置具有多个气体传感器，单独测量从所述用户的右耳的皮肤表面和左耳的皮肤表面放出的同一种类或者不同种类的经皮气体成分，
所述声波变换装置将所述多个气体传感器的测量结果变换成音频信息，将所述音频信息重叠到其它音频信息中进行输出。
2.根据权利要求1所述的身体佩戴设备，其中，
该身体佩戴设备还具有去除或抑制包含所述用户的皮肤表面在内的所形成的所述空间内的水分的水分去除/抑制机构。
3.根据权利要求2所述的身体佩戴设备，其中，
所述水分去除/抑制机构由吸水剂、除湿剂、干燥剂或小型送风装置，或者吸水剂、除湿剂、干燥剂或小型送风装置的组合构成。
4.根据权利要求1所述的身体佩戴设备，其中，
该身体佩戴设备是头戴式听筒或耳机。
5.根据权利要求1所述的身体佩戴设备，其中，
对所述多个气体传感器的所述测量结果进行噪声成分的计算和去除。
6.根据权利要求1所述的身体佩戴设备，其中，
该身体佩戴设备是移动电话或便携设备。
7.一种生物体气体测量装置，该生物体气体测量装置具有：
身体佩戴设备，其与用户的皮肤接触来佩戴，该身体佩戴设备具有气体滞留结构和气体传感器装置，该气体滞留结构在所述用户佩戴该身体佩戴设备时，形成使从所述用户的皮肤表面放出的生物体气体成分滞留的空间，该气体传感器装置测量滞留于所形成的所述空间内的生物体气体成分；以及
便携式终端，其与所述身体佩戴设备进行通信连接，接收表示由所述身体佩戴设备测量到的生物体气体成分的生物体信息，
该生物体气体测量装置的特征在于，
所述身体佩戴设备具有声波变换装置，
所述气体传感器装置具有多个气体传感器，单独测量从所述用户的右耳的皮肤表面和左耳的皮肤表面放出的同一种类或者不同种类的经皮气体成分，
所述声波变换装置将所述多个气体传感器的测量结果变换成音频信息，将所述音频信息重叠到其它音频信息中进行输出，
所述便携式终端将所述生物体信息供给到所述声波变换装置。
8.根据权利要求7所述的生物体气体测量装置，其中，
所述身体佩戴设备与所述便携式终端通过电缆连接或无线连接。
9.根据权利要求7所述的生物体气体测量装置，其中，
所述便携式终端将所述生物体信息存储到所述便携式终端内的存储装置中，和/或将所述生物体信息发送到经由网络连接的服务器。
10.根据权利要求7所述的生物体气体测量装置，其中，
所述身体佩戴设备还具有去除或抑制通过所述气体滞留结构形成的空间内的水分的水分去除/抑制机构。
11.一种生物体气体测量方法，该生物体气体测量方法具有如下步骤：
测量步骤，当用户佩戴上与用户的皮肤接触来佩戴的身体佩戴设备时，所述身体佩戴设备的气体传感器装置测量滞留于在所述用户与所述身体佩戴设备之间形成的空间内的生物体气体成分；
发送步骤，所述身体佩戴设备将表示所测量的所述生物体气体成分的生物体信息发送到进行了通信连接的便携式终端；以及
提供步骤，所述便携式终端将接收到的所述生物体信息提供给所述用户，
该生物体气体测量方法的特征在于，
在所述测量步骤中，由所述气体传感器装置的多个气体传感器，单独测量从所述用户的右耳的皮肤表面和左耳的皮肤表面放出的同一种类或者不同种类的经皮气体成分，
将基于测定结果的生物体信息和指导信息音频化，重叠到从声波变换装置输出的音频信息上，并提供给所述用户。
12.根据权利要求11所述的生物体气体测量方法，其中，
该生物体气体测量方法还具有去除或抑制在所述用户与所述身体佩戴设备之间形成的空间内的水分的步骤。
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