CN117241727A - 生物体数据测定系统 - Google Patents

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CN117241727A CN202280031860.4A CN202280031860A CN117241727A CN 117241727 A CN117241727 A CN 117241727A CN 202280031860 A CN202280031860 A CN 202280031860A CN 117241727 A CN117241727 A CN 117241727A
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Abstract

生物体数据测定系统(1)具备构成为能够相互通信的环状生物体传感器(2)和便携式控制单元(3)。便携式控制单元(3)(控制部(34))根据与环状生物体传感器(2)之间的近距离无线的通信状态来判定是否正在用佩戴有环状生物体传感器(2)的手把持着便携式控制单元(3)(把持判定)，并且根据从图像识别出的图像中的用户的面部的位置以及便携式控制单元(3)相对于铅垂方向的倾斜度来判定用户的测定姿势是否恰当(姿势判定)，基于把持判定结果和姿势判定结果来控制生物体数据测定系统(1)，从而获取包括血压的生物体数据。

Description

生物体数据测定系统
技术领域
本发明涉及一种生物体数据测定系统。
背景技术
在血压的测定部位处于比心脏高的位置的情况下，血压的测定值变低与由重力引起的血管内的静水压的压差相应的量。反之，在血压的测定部位处于比心脏低的位置的情况下，血压的测定值变高与血管内的静水压的压差相应的量。更为具体地说，如果血压的测定部位相对于心脏的高度而言上下波动1cm，则血压(测定值)变化约0.7mmHg。
在此，在专利文献1中公开了一种电子血压计，该电子血压计具备：摄像机，其具有规定的摄像范围，在测定血压时进行摄像动作并输出图像数据；面部及袖带检测部，其基于图像数据来检测在该图像数据所指的摄像图像中是否包括面部图像和袖带图像；位置信息计算部，其对面部图像和袖带图像在摄像图像中的位置信息进行计算；不当判定部，其基于计算出的面部图像和袖带图像的位置信息所指的相对位置关系来进行电子血压计的使用状态是否得当的判定处理；以及输出部，其输出由不当判定部得到的判定结果。根据该电子血压计，在测定血压时，基于摄像图像中的面部图像与袖带图像的相对位置关系来判定电子血压计的使用状态是否得当，因此能够检测电子血压计的使用状态(在测定精度方面)是否得当。
另外，在专利文献2中提出了一种设备，该设备具备：血压传感器，其从手中持有设备的用户获取血压测定值；以及控制单元，其决定设备相对于重力方向的角度，在用户的显示图像内确定手中持有设备的用户相对于所显示的规定的位置范围的一个或多个位置，基于设备相对于重力方向的角度以及图像内的用户相对于规定的位置范围的一个或多个位置来决定血压传感器相对于用户的心脏的高度而言的高度，基于血压传感器的相对于用户的心脏的高度而言的高度进行控制。根据该设备，能够基于血压传感器的相对于用户的心脏的高度而言的高度来控制设备，从而测定血压。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-247733号公报
专利文献2：日本特表2020-500052号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，专利文献1所公开的电子血压计在测定血压时用袖带紧固上臂，因此具有侵入性。另外，由于使用了袖带，因此装置(电子血压计)的尺寸变大，不适合携带。因此，例如无法在外出地等处使用(测定血压)。
另一方面，关于专利文献2所公开的设备，由于手持设备并使该手的手指接触血压传感器来测定血压，因此难以将接触压力保持固定。而且，如果接触压力变化，则所接触的测定部的血压变动(虽然在每次测定时也会有变动，但测定中的接触压力变动特别容易发生)，因此可能难以稳定地测定血压。
本发明是为了消除上述问题点而完成的，其目的在于提供如下一种生物体数据测定系统：便携性优良，并且能够更高精度地以非侵入方式测定包括测定值因测定部位的高度与心脏的高度之差而受到影响(即受到静水压的影响)的血压的生物体数据。
用于解决问题的方案
本发明所涉及的生物体数据测定系统是一种具备构成为能够相互通信的环状生物体传感器和便携式控制单元的生物体数据测定系统，环状生物体传感器具有：主体部，其以能够佩戴于手的手指或手腕的方式形成为环状；传感器部，其设置于主体部，用于测定包括血压的生物体数据；以及传感器侧近距离无线通信部，其在便携式控制单元处于规定的范围内时，能够与便携式控制单元之间进行通信，便携式控制单元具有：摄像部，其拍摄图像；显示部，其针对正在用佩戴有环状生物体传感器的手把持着便携式控制单元的用户，以拍摄用户的面部的方式进行呈现，并且显示由摄像部拍摄到的图像；倾斜传感器，其检测便携式控制单元相对于铅垂方向的倾斜度；单元侧近距离无线通信部，其在环状生物体传感器处于规定的范围内时，能够与环状生物体传感器之间进行通信；以及控制部，其根据与环状生物体传感器之间的无线通信状态来判定是否正在用佩戴有环状生物体传感器的手把持着便携式控制单元，并且根据从图像识别出的图像中的用户的面部的位置以及便携式控制单元相对于铅垂方向的倾斜度来判定用户的测定姿势是否恰当，基于关于是否正在用佩戴有环状生物体传感器的手把持着便携式控制单元的判定结果以及关于用户的测定姿势是否恰当的判定结果，来控制生物体数据测定系统，从而获取包括血压的生物体数据。
根据本发明所涉及的生物体数据测定系统，形成为环状且设置有传感器部的环状生物体传感器被佩戴于手的手指或手腕，因此与测定部位的接触压力(按压力)稳定，能够高精度地测定包括血压的生物体数据。另外，根据与环状生物体传感器之间的无线通信状态来判定是否正在用佩戴有环状生物体传感器的手把持着便携式控制单元，并且根据从图像识别出的图像中的用户的面部的位置以及便携式控制单元相对于铅垂方向的倾斜度来判定用户的测定姿势是否恰当。因此，能够根据图像内的用户的面部的位置以及便携式控制单元的倾斜度来估计便携式控制单元与面部的相对位置，能够估计便携式控制单元(把持着该便携式控制单元的手上佩戴的环状生物体传感器)相对于心脏的高度。然后，基于关于是否正在用佩戴有环状生物体传感器的手把持着便携式控制单元的判定结果以及关于用户的测定姿势是否恰当的判定结果，来控制生物体数据测定系统(测定包括血压的生物体数据)，因此能够更高精度地测定包括血压的生物体数据。并且，不使用袖带，因此便携性优良，并且能够以非侵入方式测定包括血压的生物体数据。
发明的效果
根据本发明，便携性优良，并且能够更高精度地以非侵入方式测定包括测定值因测定部位的高度与心脏的高度之差而受到影响(即受到静水压的影响)的血压的生物体数据。
附图说明
图1是示出实施方式所涉及的生物体数据测定系统的整体结构的图。
图2是示出实施方式所涉及的生物体数据测定系统的功能结构的框图。
图3是示出环状生物体传感器中的传感器侧近距离无线通信部和光电脉搏波传感器(发光元件、受光元件)的配置的图。
图4是示出测定血压等时的环状生物体传感器的佩戴状态以及便携式控制单元的把持状态的图。
图5是示出便携式控制单元的倾斜度的图。
图6是示出面部的显示位置和面部的显示尺寸的推荐范围的显示例的图。
图7是用于说明环状生物体传感器的高度与用户的心脏的高度之差的求取方式的图。
图8的(a)是示出只有躯干部向右倾斜的图像例的图、以及(b)是示出躯干部和便携式控制单元向右同样地倾斜的图像例的图。
图9是示出用户的躯干部的倾斜度的测定方法的图。
图10是示出由构成实施方式所涉及的生物体数据测定系统的环状生物体传感器进行的血压等测定处理的处理过程的流程图。
图11是示出由构成实施方式所涉及的生物体数据测定系统的便携式控制单元进行的血压等测定处理的处理过程的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图来详细地说明本发明的优选的实施方式。此外，在图中，设为对相同或相当的部分使用同一附图标记。另外，在各图中，对同一要素标注同一附图标记，并省略重复的说明。
首先，同时使用图1～图3对实施方式所涉及的生物体数据测定系统1的结构进行说明。图1是示出生物体数据测定系统1的整体结构的图。图2是示出生物体数据测定系统1的功能结构的框图。图3是示出环状生物体传感器2中的传感器侧近距离无线通信部231和光电脉搏波传感器22(发光元件221、受光元件222)的配置的图。
生物体数据测定系统1构成为主要具备以能够借助无线通信来相互间进行通信的方式连接的环状生物体传感器2和便携式控制单元3。特别是，生物体数据测定系统1具有以下功能：便携性优良，并且更高精度地以非侵入方式测定包括测定值因测定部位的高度与心脏的高度之差而受到影响(即受到静水压的影响)的血压的生物体数据。
环状生物体传感器2主要具有：主体部21，其以能够佩戴于手的手指或手腕的方式形成为环状(指环型或腕带型)；传感器部22，其设置在主体部21的内表面，至少测定(检测)血压；传感器侧近距离无线通信部231，其在便携式控制单元3处于规定的范围内时，能够与便携式控制单元3之间进行通信；传感器侧通信部232，其通信范围比传感器侧近距离无线通信部231的通信范围宽，与便携式控制单元3之间发送接收数据(测定数据和控制数据等)；判定部24，其判定是否佩戴了环状生物体传感器2；以及加速度传感器25，其检测身体动作。另外，环状生物体传感器2优选具有检测体表温度的温度传感器。
便携式控制单元3主要具有：摄像部31，其拍摄图像(静止图像或运动图像)；显示部32，其针对正在用佩戴有环状生物体传感器2的手把持着便携式控制单元3的用户，以拍摄用户的面部的方式进行呈现(显示)，并且显示由摄像部31拍摄到的图像；单元侧近距离无线通信部331，其在环状生物体传感器2处于规定的范围内时，能够与环状生物体传感器2之间进行通信；单元侧通信部332，其通信范围比单元侧近距离无线通信部331的通信范围宽，与环状生物体传感器2之间发送接收数据(控制数据和测定数据等)；控制部34，其根据与环状生物体传感器2之间的近距离无线的通信状态来判定是否正在用佩戴有环状生物体传感器2的手把持着便携式控制单元3(把持判定)，并且根据从图像识别出的图像中的用户的面部的位置以及便携式控制单元3相对于铅垂方向的倾斜度来判定用户的测定姿势是否恰当(姿势判定)，基于关于是否正在用佩戴有环状生物体传感器2的手把持着便携式控制单元3的判定结果(把持判定结果)以及关于用户的测定姿势是否恰当的判定结果(姿势判定结果)，来控制摄像部31、显示部32、单元侧近距离无线通信部331、单元侧通信部332以及环状生物体传感器2，从而获取包括血压的生物体数据(生物体信息)；以及倾斜传感器(或加速度传感器)35，其检测便携式控制单元3相对于铅垂方向的倾斜度。
作为控制终端的便携式控制单元3，例如能够优选使用智能手机等便携式终端等。此外，在本实施方式中，将智能手机用作便携式控制单元3。下面，对各构成要素进行说明。
环状生物体传感器2的主体部21以能够佩戴于手的手指的方式形成为环状(指环型)。或者，主体部21以能够佩戴于手腕的方式形成为环状(腕带型)。此外，在本实施方式中，作为环状生物体传感器2，以佩戴于手的手指的指环型的生物体传感器为例进行说明。环状生物体传感器2例如被佩戴于一只手(在图4～图7的例子中为右手)的食指。但是，佩戴环状生物体传感器2的手指也可以是中指、无名指、小指或拇指。此外，用佩戴有环状生物体传感器2的手(在图4～图7的例子中为右手)把持便携式控制单元3。
传感器部22例如是包括发光元件(发光部)221和受光元件(受光部)222且用于检测光电脉搏波信号的光电脉搏波传感器。光电脉搏波传感器利用血中血红蛋白的吸光特性，以光学方式测量脉搏等。下面，也有时将传感器部22称为光电脉搏波传感器22。传感器部(光电脉搏波传感器)22设置在主体部21的内表面。
另外，传感器部(光电脉搏波传感器)22优选以在环状生物体传感器2被佩戴于用户的手指时定位在(位于)该手指的腹侧的方式配置于主体部21。这是由于：在包括光电脉搏波传感器22的脉搏波传感器中，与手指的背侧相比，手指的腹侧更容易获取生物体信号。此外，如图3所示，在当传感器侧近距离无线通信部231以定位在手指的腹侧的方式配置时传感器侧近距离无线通信部231的位置与传感器部(光电脉搏波传感器)22的位置重叠的情况下，传感器部(光电脉搏波传感器)22可以以定位在手指的侧面的方式错开地配置。
传感器部22至少测定(检测)血压。在本实施方式中，以根据光电脉搏波波形估计血压的血压传感器为例进行说明。作为根据光电脉搏波波形估计血压的方法，能够使用公知的方法(例如，参照日本特开2016-16295号公报等)。即，环状生物体传感器2是不使用袖带的所谓无袖带血压计。此外，也可以利用其它的使用了脉搏波传播时间的血压估计技术(方法)等。
但是，无论是哪一种方法，所得到的血压测定值都因静水压的影响而变得不准确。为了避免静水压的影响，需要在用户的心脏的高度或该高度附近进行血压测定。在比心脏的高度靠上的位置进行了血压测定的情况下，测定结果过低，在比心脏的高度靠下的位置进行了血压测定的情况下，测定结果过高。如果血压测定位置的高度与心脏的高度之差有10cm，则会导致血压测定值产生7mmHg～8mmHg的误差。也就是说，在使手臂下垂的状态下用手指进行了血压测定的情况下，产生50cm左右的高低差，带来35mmHg～40mmHg的误差。在没有像医疗从业人员那样受过训练的普通用户进行血压测定的情况下，经常以与用户的心脏的高度大不相同的高度进行血压测定，从而产生血压测定值的误差。即使是根据用手指测定的光电脉搏波波形来估计血压的方法，也需要将静压的影响抑制为最低限度或消除静压的影响，以进行准确的血压测定。
另外，根据光电脉搏波波形估计血糖值的方法也能够使用公知的方法(例如参照日本特愿2017-506158等)。但是，光电脉搏波波形也会受到此时的血压值的影响，因此也会对估计血糖值产生影响。因而，即使是血糖值传感器，也需要采取恰当的测定姿势以限定血压的影响。另外，在如前倾那样的压迫了腹部的姿势下，血压有时升高，脉搏和呼吸有时也根据姿势而变化，有时需要采取恰当的测定姿势。在光电脉搏波波形中还包括血管阻力的信息。在求取血管阻力的情况下，光电脉搏波波形也会受到血压的影响，因此能够通过以心脏的高度进行测定来降低偏差。列举了血管阻力为例，但根据波形来估计血流量、血糖值、动脉硬化度的情况也同样。另外，测定姿势对脉搏数、血流量、体表温度、呼吸本身产生影响，因此能够通过以已决定的姿势进行测定来降低测定偏差。在此，作为所测定的生物体数据(生物体信息)，除了血压以外，例如也可以包括脉搏波、脉搏、氧饱和度、血糖值、体表温度、活动量、血管阻力、血流量、动脉硬化度以及呼吸等。这样，通过同时测定多个生物体数据(信息)，能够估计身体状况的好坏、疾病的征兆等。
传感器侧近距离无线通信部231进行在便携式控制单元3处于规定的范围内时能够与便携式控制单元3之间进行通信的近距离无线通信。例如，传感器侧近距离无线通信部231由NFC(Near Field Communication：近场通信)模块构成。通过用在手指上佩戴了组装有传感器侧近距离无线通信部(NFC模块)231的环状生物体传感器2的手来把持组装有单元侧近距离无线通信部331(详细情况在后文描述)的便携式控制单元3，环状生物体传感器2(传感器侧近距离无线通信部231)与便携式控制单元3(单元侧近距离无线通信部331)接近，能够在双方之间进行近距离无线通信(NFC通信)。
如图3所示，传感器侧近距离无线通信部231以在环状生物体传感器2被佩戴于用户的手指时定位在(位于)该手指的腹侧的方式配置于主体部21。此外，图3是示出从环状生物体传感器2的轴向(且手指的前端侧)观察的情况下的传感器侧近距离无线通信部(NFC模块)231和光电脉搏波传感器22(发光元件221、受光元件222)的配置的图。另外，在用佩戴有环状生物体传感器3的手把持便携式控制单元3的情况下，手掌侧接触便携式控制单元3。此时，如果传感器侧近距离无线通信部(NFC模块)231定位在手指的背侧，则隔着手指与便携式控制单元3进行通信。生物体(手指)吸收电磁波，因此在这样的布局下会受到手指的影响。另一方面，通过使得传感器侧近距离无线通信部(NFC模块)231定位在手指的腹侧，能够不易受到手指的影响，能够使通信状态更加稳定。
传感器侧通信部232采用具有比NFC的通信范围宽的通信范围的无线通信方式(无线通信标准)，与便携式控制单元3之间发送接收数据(测定数据和控制数据等)。在此，在本实施方式中，作为无线通信标准，采用了Bluetooth(蓝牙)(注册商标)。即，传感器侧通信部232具有基于Bluetooth(注册商标)的发送功能和接收功能。此外，所使用的无线通信标准不限于Bluetooth(注册商标)，也可以使用其它标准。更为具体地说，传感器侧通信部232将环状生物体传感器2的佩戴状态信息(详细情况在后文描述)发送到便携式控制单元3。另一方面，传感器侧通信部232接收从便携式控制单元3发送的测定(开始)命令。然后，传感器侧通信部232将获取到的血压等生物体数据(以规定的定时(或周期))发送到便携式控制单元3。
判定部24判定环状生物体传感器2是否被佩戴于手的手指(或手腕)。如果在环状生物体传感器2未被佩戴于手的手指(或手腕)的情况下进行姿势判定(详细情况在后文描述)，则有可能尽管不是恰当的姿势但仍误判定为恰当，通过仅在环状生物体传感器2被佩戴于手的手指(或手腕)时进行姿势判定，能够避免这样的问题。
在此，作为进行是否佩戴了环状生物体传感器2的判定的方法，期望基于是否利用光电脉搏波传感器22检测到脉搏波来进行判定。这是由于：尽管未被佩戴于手指但仍误判定为佩戴了环状生物体传感器2的可能性低。但是，为了判定为是脉搏波而需要进行2拍以上的测定，因此时间有可能要花费3秒以上。因此，也可以基于光电脉搏波传感器22处的受光光量是否超过了阈值来进行判定。在光电脉搏波传感器22为反射型的情况下，如果没有佩戴环状生物体传感器2，则受光光量变低，因此在低于阈值的情况下视为没有佩戴环状生物体传感器2。在光电脉搏波传感器22为透过型的情况下，如果没有佩戴环状生物体传感器2，则受光光量变高，因此在超过阈值的情况下视为没有佩戴环状生物体传感器2。根据该方法，能够在短时间内进行判定。但是，只要是遮挡光的部件，则无论将何种部件插入到环状生物体传感器2，都有可能被判定(即误判定)为佩戴了环状生物体传感器2。因此，也可以设为结合以下方法等来判定环状生物体传感器2是否被佩戴于手指的结构：在利用加速度传感器25、陀螺仪传感器等检测不到动作的情况下判定为没有佩戴环状生物体传感器2；设置检测体表温度的温度传感器，在该检测温度为规定值以下时判定为没有佩戴环状生物体传感器2。
由判定部24得到的判定结果被从传感器侧通信部232发送到便携式控制单元3。便携式控制单元3的控制部34在环状生物体传感器2未被佩戴于手的手指或手腕的情况下禁止用户的姿势判定(详细情况在后文描述)。
加速度传感器25对环状生物体传感器2的加速度、即佩戴有环状生物体传感器2的用户的身体动作进行检测。此外，由加速度传感器25得到的检测结果也被从传感器侧通信部232发送到便携式控制单元3。
另一方面，便携式控制单元3的摄像部(摄像机)31拍摄图像(静止图像或运动图像)。摄像部31设置于便携式控制单元3的显示部32侧的面上。摄像部31如图4～图7所示那样例如对用佩戴有环状生物体传感器2的一只手(例如右手)把持着便携式控制单元3的用户的面部进行拍摄。
显示部32例如由LCD显示器等构成。显示部32例如显示(通知)以下的(1)～(5)的图像、信息等。
(1)显示部32对用户进行呈现(通知)以使用户用佩戴有环状生物体传感器2的手拿着便携式控制单元3。
(2)显示部32对用户进行显示(呈现)以使用户利用便携式控制单元3以用户的面部处于框内的方式进行拍摄。
(3)显示部32实时地显示由摄像部31拍摄到的图像(静止图像或运动图像)。另外，显示部32将面部的显示位置和面部的显示尺寸的推荐范围显示(呈现)为图形。更为具体地说，显示部32如图6所示那样对表示脸的恰当的位置及大小的大致椭圆或长方形等图形进行叠印。这样，通过将面部的显示位置、面部的显示尺寸(大小)的恰当的范围在显示部32(显示器)上显示为图形，用户易于识别恰当的范围。因此，用户能够自己容易地修正所显示的面部的位置、大小。
(4)在由便携式控制单元3的控制部34识别出图像中的用户的面部时，显示部32通知(显示)面部的显示位置和面部的显示尺寸是否处于推荐范围内。这样，图像中的实际的面部的位置及尺寸(大小)以及恰当的范围的面部的位置及尺寸(大小)双方均被显示，因此用户的修正变得容易。此外，期望将面部的高度的基准设为眼睛的高度，如果在面部的自动判别中也自动判别眼睛的位置，则能够提高面部与心脏的相对位置的估计精度。
(5)显示部32以使用户的躯干部为铅垂方向(恰当的测定姿势)的方式进行显示(通知)，来催促用户进行调整。
单元侧近距离无线通信部331进行在环状生物体传感器2处于规定的范围内时能够与环状生物体传感器2之间通信的近距离无线通信。例如，单元侧近距离无线通信部331由NFC(Near Field Communication：近场通信)模块构成。因此，通过用在手指上佩戴了组装有传感器侧近距离无线通信(NFC模块)231的环状生物体传感器2的手把持着组装有单元侧近距离无线通信(NFC模块)331的便携式控制单元3，环状生物体传感器2(传感器侧近距离无线通信231)与便携式控制单元3(单元侧近距离无线通信331)接近，能够在双方之间进行近距离无线通信(NFC通信)。
在此，便携式控制单元3的控制部34根据是否能够与环状生物体传感器2之间进行NFC通信(近距离无线通信)，来判定是否正在用佩戴有环状生物体传感器2的手把持着便携式控制单元3。即，便携式控制单元3的控制部34在能够与环状生物体传感器2之间进行NFC通信(近距离无线通信)的情况下，判定为正在用佩戴有环状生物体传感器2的手把持着便携式控制单元3。另一方面，便携式控制单元3的控制部34在无法与环状生物体传感器2之间进行NFC通信的情况下，判定为没有用佩戴有环状生物体传感器2的手把持便携式控制单元3。这样，通过利用NFC，能够容易地判定在把持着便携式控制单元3的手上是否佩戴有环状生物体传感器2。而且，能够防止以没有佩戴环状生物体传感器2的状态测定错误的血压值等。
此外，传感器侧近距离无线通信部231和单元侧近距离无线通信部331各自还能够设为以下结构：代替NFC模块而由Bluetooth(注册商标)模块构成。在该情况下，便携式控制单元3的控制部34根据从环状生物体传感器2发送来的电波的接收信号强度是否为规定值以上，来判定是否正在用佩戴有环状生物体传感器2的手把持着便携式控制单元3。
Bluetooth(注册商标)一般来说即使分离10m以上也能够进行通信，因此仅根据是否能够通信，无法对是否用佩戴有环状生物体传感器2的手把持着便携式控制单元3进行判定。因此，在便携式控制单元3处的接收信号强度(RSSI)为规定的值以上的情况下，判定为正在用佩戴有环状生物体传感器2的手把持着便携式控制单元3。但是，RSSI的值因环境、障碍物等而大幅地变动。因此，如果传感器侧近距离无线通信部231被配置在手指的背侧，则成为穿过手指进行通信，受到手指的大小(个人差异)和佩戴情况等的影响，RSSI有可能不稳定。因此，为了使通信状态稳定化，期望在环状生物体传感器2被佩戴于手指时，传感器侧近距离无线通信部231(Bluetooth(注册商标)模块)以定位在手指的腹侧的方式配置于主体部21。
在该情况下，通过将传感器侧近距离无线通信部231和单元侧近距离无线通信部331设为Bluetooth(注册商标)模块，能够使是否正在用佩戴有环状生物体传感器2的手把持着便携式控制单元3的判定以及数据通信(双方)仅由Bluetooth(注册商标)模块负责(即兼顾双方)。
单元侧通信部332采用具有比NFC的通信范围宽的通信范围的无线通信方式(无线通信标准)，与环状生物体传感器2(传感器侧通信部232)之间发送接收数据(控制数据(命令)和测定数据等)。如上所述，在本实施方式中，作为无线通信标准，采用了Bluetooth(注册商标)。即，单元侧通信部332具有基于Bluetooth(注册商标)的发送功能和接收功能。更为具体地说，单元侧通信部332将测定(开始)命令发送到传感器侧通信部232。另一方面，单元侧通信部332接收从环状生物体传感器2发送的佩戴状态信息。另外，单元侧通信部332接收从环状生物体传感器2发送的血压等生物体数据。
控制部34根据与环状生物体传感器2之间的无线通信状态来判定是否正在用佩戴有环状生物体传感器2的手把持着便携式控制单元3(把持判定)，并且根据从图像识别出的图像中的用户的面部的位置以及便携式控制单元3相对于铅垂方向的倾斜度来判定用户的测定姿势是否恰当(姿势判定)，基于关于是否正在用佩戴有环状生物体传感器2的手把持着便携式控制单元3的判定结果(把持判定结果)以及关于用户的测定姿势是否恰当的判定结果(姿势判定结果)，来控制摄像部31、显示部32、单元侧近距离无线通信部(NFC模块)331、单元侧通信部332以及环状生物体传感器2，从而获取包括血压的生物体数据(生物体信息)。因此，控制部34构成为主要具有进行运算的微处理器、存储用于使该微处理器执行各处理的程序等的EEPROM、暂时存储数据的RAM以及外部接口(I/F)等。通过由微处理器执行EEPROM等中存储的程序来实现控制部34的各功能。
控制部34根据身高来统计性地估计面部的大小以及面部与心脏的距离。接着，控制部34根据面部的大小来求出面部与便携式控制单元3的距离。接着，如果用户的躯干部没有倾斜，则控制部34将面部与心脏的距离视为面部的高度与心脏的高度之差。然后，控制部34基于面部的高度与心脏的高度之差以及面部与便携式控制单元3的距离来求出便携式控制单元3(环状生物体传感器2)的高度与心脏的高度之差。
更为具体地说，控制部34根据身高来统计性地估计面部与心脏的相对位置。但是，由于在前倾等使躯干部大幅地弯曲的姿势下相对位置发生偏移，因此，在此以在坐姿时躯干没有倾斜的情况为前提。例如，在“AIST人体尺寸数据库1991-1992”中没有心脏的高度的数据，因此在本实施方式中用乳头高度的数据来代替。能够通过替代使用B2内眼角高度－B6乳头高度来统计性地求出面部的高度与心脏的高度之差。控制部34根据图像内的面部的大小(全头高)，根据统计数据来估计例如眼睛(内眼角高度)与乳头(乳头高度)之差(参照图7)。
如上所述，如果在显示部(显示器)32上的规定的位置处显示面部，则根据便携式控制单元3的摄像部(摄像机)31决定面部所在的方向。如果在标示部32上以规定的大小显示面部，则能够估计便携式控制单元3与面部的距离(参照图7)。但是，由于面部的大小存在个人差异，因此通过根据用户的身体信息(例如身高、体重等)统计性地估计面部的大小，便携式控制单元3与面部的距离的估计精度提高。关于用户的身体信息(身高等)，既可以读出事先使用户输入到便携式控制单元3并保存到存储器或服务器中的信息，也可以读出在服务器中保管的健康诊断等数据。
如上所述，能够估计面部的大小，如果面部为显示部32上的规定的位置和大小，则便携式控制单元3相对于面部的相对位置已被决定。由倾斜传感器(加速度传感器)35求出便携式控制单元3的倾斜度。根据便携式控制单元3相对于面部的相对位置以及便携式控制单元3的倾斜度来决定便携式控制单元3相对于面部的绝对位置(这是由于铅垂方向已被决定)。关于便携式控制单元3与环状生物体传感器2的相对位置，如果是如图4那样的把持方法，则环状生物体传感器2大致定位在便携式控制单元3的背面侧中央附近。由于能够根据便携式控制单元3的倾斜度获知铅垂方向，因此能够估计便携式控制单元3与环状生物体传感器2的绝对位置。
而且，如果用户的躯干部没有倾斜，则能够将面部与心脏的距离视为面部的高度与心脏的高度之差，因此控制部34基于面部的高度与心脏的高度之差、面部与便携式控制单元3的绝对位置以及便携式控制单元3与环状生物体传感器2的绝对位置，来求出环状生物体传感器2的高度与心脏的高度之差。即，控制部34基于面部的高度与心脏的高度之差、面部与便携式控制单元3的距离以及便携式控制单元3的倾斜度，来求出便携式控制单元3的高度与心脏的高度之差(参照图7)，还基于便携式控制单元3与环状生物体传感器2的绝对位置来求出环状生物体传感器2的高度与心脏的高度之差。
此外，关于用户的躯干部的倾斜度中的左右方向的倾斜度，能够根据图像内的面部的左右方向的倾斜度和便携式控制单元3的左右方向的倾斜度来进行估计。在左右的倾斜度超过了规定的范围的情况下，借助显示部32等向用户进行通知。在此，在图8的(a)中示出只有躯干部向右倾斜的图像例。另外，在图8的(b)中示出躯干部和便携式控制单元3向右同样地倾斜的图像例。
便携式控制单元3具有对本机(便携式控制单元3)相对于铅垂方向的倾斜度进行检测的倾斜传感器(或加速度传感器)35。控制部34基于由倾斜传感器35检测出的便携式控制单元3相对于铅垂方向的倾斜度，来判定用户的躯干部相对于铅垂方向和左右方向的倾斜度是否在规定的范围内。
另外，关于用户的躯干部的前后方向的倾斜度，如图9所示，能够通过由倾斜传感器(加速度传感器)35检测在便携式控制单元3紧贴着用户的躯干部时的便携式控制单元3相对于铅垂方向的倾斜度，来掌握该前后方向的倾斜度。
此时，便携式控制单元3的控制部34基于获取到(检测出)的便携式控制单元3相对于铅垂方向的倾斜度，来判定用户的躯干部的(相对于铅垂方向和前后方向的)倾斜度是否在规定的范围内。然后，便携式控制单元3的显示部32显示由控制部34得到的该判定的结果。在该情况下，通过使便携式控制单元3紧贴着躯干部并测定此时的便携式控制单元3的倾斜度，能够判定躯干部相对于铅垂方向的倾斜度，因此，能够向用户通知前倾或后仰的情况以使用户自己进行修正。
此外，在环状生物体传感器2的高度与用户的心脏的高度之差在规定的范围外的情况以及用户的躯干部相对于铅垂方向的倾斜度在规定的范围外的情况下，便携式控制单元3的控制部34判定为用户的测定姿势不恰当。躯干部相对于铅垂方向的倾斜度成为导致面部与心脏的高度的估计值有偏差的主要原因。通过进行该倾斜度是否在规定范围外的判定，可知测定血压值是否偏离了真值。
如果在测定时前倾或后仰(后倾)，则面部与心脏的高度的位置关系偏离，会将心脏的高度估计得比心脏的实际高度低，血压值的精度降低。另外，在如前倾那样的压迫了腹部的姿势下，血压有时升高。然而，这样的前倾或后仰是用户自身难以察觉的。通过判定躯干部相对于铅垂方向的倾斜度，能够向用户通知成为了前倾的情况或成为了后仰的情况，以使用户自己进行修正。
如上所述，重要的是在静息时以心脏的高度测定血压，因此，如果不以恰当的姿势进行测定，则无法测定准确的血压值。另一方面，以心脏的高度进行测定的情况限定(限制)了用户的测定姿势，因此在需要连续数据或定期的数据的情况下有时是困难的。因此，重要的是计算出测定值的可靠度、或校正为与恰当的测定姿势的情况下的血压值大致相等。由于越偏离恰当的姿势则血压的值越不准确，因此，通过根据相对于恰当的姿势的偏离来计算测定值的可靠度，用户能够考虑血压测定值偏离真值的风险地处理测定值。
因此，控制部34基于对用户的躯干部的倾斜度的判定结果(姿势判定结果)来运算(计算)(测定出的)包括血压的生物体数据的可靠度。在静息时以心脏的高度测定血压变得重要，因此如果不以恰当的姿势进行测定，则无法测定出准确的血压值。越偏离恰当的姿势，血压的值越不准确，但能够通过计算其可靠度，来考虑血压测定值偏离真值的风险地处理测定值。
另外，通过将测定出的血压值校正为与恰当的测定姿势的情况下的血压值大致相等，对用户来说更加便利。如果能够估计面部和便携式控制单元3的绝对位置，则能够估计环状生物体传感器2与心脏的高度的偏差，因此只要进行与该高度的偏差相当的血压值校正即可。另外，控制部34也可以基于对用户的躯干部的倾斜度的判定结果(姿势判定结果)来校正血压等生物体数据。例如在前倾的情况下血压有时升高，因此，在前倾的情况下，也可以根据预先获取到的躯干部的倾斜度和血压值的数据将估计值校正得较低。
只要能够估计环状生物体传感器2的高度与心脏的高度之差就能够进行血压值校正，但在将环状生物体传感器2设为心脏的(铅垂)高度来进行测定时，血压估计精度提高。即，与在比心脏低的位置处进行测定或在比心脏高的位置处进行测定的情况相比，每次以心脏的高度进行测定时的血压精度稳定。但是，以心脏的高度进行测定的情况限定了用户的测定姿势，因此在需要连续数据或定期的数据的情况下有时是困难的(可能给用户带来痛苦)。因此，通过将测定出的血压值校正为与恰当的测定姿势的情况下的血压值大致相等，能够获取连续数据或定期的数据。
接着，参照图10、图11对生物体数据测定系统1的动作进行说明。图10是示出由构成生物体数据测定系统1的环状生物体传感器2进行的血压等测定处理的处理过程的流程图。图11是示出由构成生物体数据测定系统1的便携式控制单元3进行的血压等测定处理的处理过程的流程图。图10所示的处理主要由环状生物体传感器2以规定的定时重复执行。图11所示的处理主要由便携式控制单元3以规定的定时重复执行。
首先，参照图10对环状生物体传感器2的动作(血压等测定处理)进行说明。在步骤S100中，判断是否通过Bluetooth(注册商标)与便携式控制单元3进行了连接。在此，在未与便携式控制单元3连接的情况下，暂时退出本处理。另一方面，在与便携式控制单元3进行了连接时，处理转移到步骤S102。
在步骤S102中，获取光电脉搏波信号。然后，在步骤S104中，基于在步骤S102中获取到的光电脉搏波信号，判断环状生物体传感器2是否被佩戴于手指。在此，在环状生物体传感器2未被佩戴于手指的情况下，处理转移到步骤S102，重复执行上述步骤S102～S104的处理，直到环状生物体传感器2被佩戴于手指为止。另一方面，在环状生物体传感器2被佩戴于手指时，处理转移到步骤S106。
在步骤S106中，向便携式控制单元3发送表示环状生物体传感器2被佩戴于手指的信息(佩戴状态信息)。
在接下来的步骤S108中，判断是否能够通过近距离无线通信(NFC)与便携式控制单元3进行通信。在此，在无法通过近距离无线通信(NFC)与便携式控制单元3进行通信的情况下，暂时退出本处理。另一方面，在能够通过近距离无线通信(NFC)与便携式控制单元3进行通信时，处理转移到步骤S110。
在步骤S110中，获取加速度数据(身体动作数据)。然后，在步骤112中，将获取到的加速度数据(身体动作数据)发送到便携式控制单元3。
接着，在步骤S114中，判断是否从便携式控制单元3接收到测定(开始)命令。在此，在没有接收到测定(开始)命令的情况下，处理转移到步骤S110，重复执行上述步骤S110～S114的处理直到接收到测定(开始)命令为止。另一方面，在接收到测定(开始)命令时，处理转移到步骤S116。
在步骤S116中，获取光电脉搏波数据(血压数据)和加速度数据(身体动作数据)。然后，在步骤S118中，将在步骤S116中获取到的光电脉搏波数据(血压数据)和加速度数据(身体动作数据)发送到便携式控制单元3。之后，暂时退出本处理。
接着，参照图11对便携式控制单元3的动作(血压等测定处理)进行说明。在步骤S200中，判断是否通过Bluetooth(注册商标)与环状生物体传感器2进行了连接。在此，在未与环状生物体传感器2连接的情况下，在步骤S202中，通过Bluetooth(注册商标)与环状生物体传感器2的连接建立(配对)，之后处理转移到步骤S204。另一方面，在与环状生物体传感器2进行了连接时，处理转移到步骤S204。
在步骤S204中，判断是否从环状生物体传感器2接收到表示环状生物体传感器2被佩戴于手指的信息(佩戴状态信息)。在此，在没有接收到佩戴状态信息的情况下，在步骤S206中，向用户显示(通知)用于催促佩戴环状生物体传感器2的信息，之后处理转移到步骤S204，再次判断是否接收到佩戴状态信息。另一方面，在接收到佩戴状态信息时，处理转移到步骤S208。
在步骤S208中，判断是否能够通过近距离无线通信(NFC)与环状生物体传感器2进行通信。在此，在无法通过近距离无线通信(NFC)与环状生物体传感器2进行通信的情况下，重复执行本处理，直到能够通过近距离无线通信(NFC)与环状生物体传感器2进行通信为止。另一方面，在能够通过近距离无线通信(NFC)与环状生物体传感器2进行通信时，处理转移到步骤S210。
在步骤S210中，显示由摄像部(摄像机)31拍摄到的图像，并且向用户显示(通知)用于催促其拍摄自己的信息。
接着，在步骤S212中，向用户显示(通知)用于催促使图像中的面部的大小以及便携式控制单元3的倾斜度处于规定的范围(恰当的范围)内的信息。
接着，在步骤S220中，接收(获取)从环状生物体传感器2发送来的加速度数据(身体动作数据)。然后，在步骤S216中，进行针对测定姿势是否处于恰当的范围以及身体动作是否处于恰当的范围的判断。在此，在测定姿势和身体动作各自未处于恰当的范围的情况下，在步骤S218中，向用户显示(通知)用于催促使测定姿势和身体动作处于恰当的范围的信息之后，处理转移到步骤S224。另一方面，在测定姿势和身体动作分别处于恰当的范围时，处理转移到步骤S220。此外，关于测定姿势是否处于恰当的范围的识别(判定)方法，如上所述，因此在此详细详细的说明。
在步骤S220中，向环状生物体传感器2发送用于指示开始测定的测定(开始)命令。然后，在步骤S222中，接收(获取)从环状生物体传感器2发送来的光电脉搏波数据(血压数据)和加速度数据(身体动作数据)。在此，从光电脉搏波数据获取血压、血糖值、脉搏、氧饱和度、呼吸。从加速度数据获取活动量、环状生物体传感器2的倾斜度。另外，在具备温度传感器的情况下，从该温度数据获取体表温度。之后，处理转移到步骤S224。
在步骤S224中，判断是否解除通过Bluetooth(注册商标)与环状生物体传感器2的连接。在此，在解除连接的情况下，在通过Bluetooth(注册商标)与环状生物体传感器2的连接被解除后暂时退出本处理。另一方面，在不解除连接时，处理转移到步骤S210，重复执行上述步骤S210～S224的处理。
如以上详细地说明的那样，根据本实施方式，形成为环状且设置有传感器部22的环状生物体传感器2被佩戴于手的手指或手腕，因此与测定部位的接触压力(按压力)稳定，能够高精度地测定包括血压的生物体数据。另外，根据与环状生物体传感器2之间的近距离无线的通信状态(是否能够通信)，来判定是否用佩戴有环状生物体传感器2的手把持着便携式控制单元3(把持判定)，并且根据从图像识别出的图像中的用户的面部的位置以及便携式控制单元3相对于铅垂方向的倾斜度，来判定用户的测定姿势是否恰当(姿势判定)。因此，能够根据图像内的用户的面部的位置以及便携式控制单元3的倾斜度来估计便携式控制单元3与面部的相对位置，能够估计便携式控制单元3(把持了该便携式控制单元3的手上佩戴的环状生物体传感器2)相对于心脏的高度。
然后，基于关于是否正在用佩戴有环状生物体传感器2的手把持着便携式控制单元3的判定结果(把持判定结果)以及关于用户的测定姿势是否恰当的判定结果(姿势判定结果)，来控制环状生物体传感器2(测定包括血压的生物体数据)，因此能够更高精度地测定包括血压的生物体数据。并且，不使用袖带，因此便携性优良，并且能够以非侵入方式测定包括血压的生物体数据。其结果，根据本实施方式，便携性优良，并且能够更高精度地以非侵入方式测定包括测定值因测定部位的高度与心脏的高度之差而受到影响(即受到静水压的影响)的血压的生物体数据。
此时，根据本实施方式，自动识别图像中的用户的面部，基于该面部的显示位置、显示尺寸来估计图像中的用户的心脏的位置。这样，由于能够根据面部的尺寸(大小)估计面部与心脏的距离，因此能够提高环状生物体传感器2是否处于心脏的高度的判定精度。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，能够进行各种变形。例如，在上述实施方式中，设为将测定出的血压等数据(测定数据)逐次发送到便携式控制单元3的结构，但也可以设为以下结构：将测定数据预先存储于环状生物体传感器2的EEPROM或RAM，之后(在测定后)读出该测定数据。
在上述实施方式中，作为环状生物体传感器2(传感器部22)，使用了光电脉搏波传感器，但环状生物体传感器2(传感器部22)不限于光电脉搏波传感器。
在上述实施方式中，在用于判定是否正在用佩戴有环状生物体传感器2的手把持着便携式控制单元3的近距离无线通信中采用了NFC，但也可以采用NFC以外的近距离无线通信方式。另外，作为在环状生物体传感器2与便携式控制单元3之间发送接收数据(控制数据(命令)和测定数据等)的无线通信标准，采用了Bluetooth(注册商标)，但也可以取代Bluetooth(注册商标)而采用例如BLE(Bluetooth(注册商标)Low Energy)等。
附图标记说明
1：生物体数据测定系统；2：环状生物体传感器；21：主体部；22：传感器部(光电脉搏波传感器)；221：发光元件(发光部)；222：受光元件(受光部)；231：传感器侧近距离无线通信部(NFC模块)；232：传感器侧通信部(BT模块)；24：判定部；25：加速度传感器；3：便携式控制单元；31：摄像部；32：显示部；331：单元侧近距离无线通信部(NFC模块)；332：单元侧通信部(BT模块)；34：控制部；35：倾斜传感器(加速度传感器)。

Claims (14)

1.一种生物体数据测定系统，具备构成为能够相互通信的环状生物体传感器和便携式控制单元，所述生物体数据测定系统的特征在于，
所述环状生物体传感器具有：
主体部，其以能够佩戴于手的手指或手腕的方式形成为环状；
传感器部，其设置于所述主体部，用于测定包括血压的生物体数据；以及
传感器侧近距离无线通信部，其在所述便携式控制单元处于规定的范围内时，能够与所述便携式控制单元之间进行通信，
所述便携式控制单元具有：
摄像部，其拍摄图像；
显示部，其针对正在用佩戴有所述环状生物体传感器的手把持着所述便携式控制单元的用户，以拍摄用户的面部的方式进行呈现，并且显示由所述摄像部拍摄到的图像；
倾斜传感器，其检测所述便携式控制单元相对于铅垂方向的倾斜度；
单元侧近距离无线通信部，其在所述环状生物体传感器处于规定的范围内时，能够与所述环状生物体传感器之间进行通信；以及
控制部，其根据与所述环状生物体传感器之间的无线通信状态来判定是否正在用佩戴有所述环状生物体传感器的手把持着所述便携式控制单元，并且根据从所述图像识别出的所述图像中的所述用户的面部的位置以及所述便携式控制单元相对于铅垂方向的倾斜度来判定所述用户的测定姿势是否恰当，基于关于是否正在用佩戴有所述环状生物体传感器的手把持着所述便携式控制单元的判定结果、以及关于所述用户的测定姿势是否恰当的判定结果，来控制所述生物体数据测定系统，从而获取包括血压的生物体数据。
2.根据权利要求1所述的生物体数据测定系统，其特征在于，
所述传感器侧近距离无线通信部和所述单元侧近距离无线通信部各自由近场通信模块即NFC模块构成，
所述便携式控制单元的所述控制部根据是否能够与所述环状生物体传感器之间进行NFC通信，来判定是否正在用佩戴有所述环状生物体传感器的手把持着所述便携式控制单元。
3.根据权利要求1所述的生物体数据测定系统，其特征在于，
所述传感器侧近距离无线通信部和所述单元侧近距离无线通信部各自由蓝牙即Bluetooth模块构成，其中，Bluetooth是注册商标，
所述便携式控制单元的所述控制部根据从所述环状生物体传感器发送的电波的接收信号强度是否为规定值以上，来判定是否正在用佩戴有所述环状生物体传感器的手把持着所述便携式控制单元。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的生物体数据测定系统，其特征在于，
所述传感器侧近距离无线通信部以在所述环状生物体传感器被佩戴于所述用户的手指时定位在该手指的腹侧的方式配置于所述主体部。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的生物体数据测定系统，其特征在于，
所述便携式控制单元的所述控制部获取预先存储的所述用户的身体信息，考虑该身体信息来判定所述用户的测定姿势是否恰当。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的生物体数据测定系统，其特征在于，
所述便携式控制单元的所述控制部在所述环状生物体传感器的高度与所述用户的心脏的高度之差在规定的范围外的情况、以及所述用户的躯干部相对于铅垂方向的倾斜度在规定的范围外的情况下，判定为所述用户的测定姿势不恰当。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的生物体数据测定系统，其特征在于，
所述便携式控制单元的所述显示部将面部的显示位置和面部的显示尺寸的推荐范围显示为图形。
8.根据权利要求7所述的生物体数据测定系统，其特征在于，
所述便携式控制单元的所述控制部识别所述图像中的所述用户的面部，
所述便携式控制单元的所述显示部通知面部的显示位置和面部的显示尺寸是否处于推荐范围内。
9.根据权利要求6所述的生物体数据测定系统，其特征在于，
所述便携式控制单元的所述显示部呈现所述便携式控制单元的倾斜度和所述用户的躯干部的倾斜度各自是否在规定的范围内。
10.根据权利要求6所述的生物体数据测定系统，其特征在于，
所述环状生物体传感器具有：
判定部，其判定所述环状生物体传感器是否被佩戴于手的手指或手腕；以及
传感器侧通信部，其与所述便携式控制单元之间发送接收数据，
所述环状生物体传感器的所述传感器侧通信部将关于所述环状生物体传感器是否被佩戴于手的手指或手腕的判定结果发送到所述便携式控制单元，
所述便携式控制单元的所述控制部在所述环状生物体传感器未佩戴于手的手指或手腕的情况下禁止对所述用户的测定姿势的判定。
11.根据权利要求1～10中的任一项所述的生物体数据测定系统，其特征在于，
所述生物体数据除了包括血压以外，还包括血糖值、脉搏、呼吸、脉搏波、氧饱和度、体表温度以及活动量中的至少任一者。
12.根据权利要求6所述的生物体数据测定系统，其特征在于，
所述便携式控制单元的所述控制部基于对所述用户的测定姿势的判定结果，来运算所获取到的包括血压的生物体数据的可靠度。
13.根据权利要求6所述的生物体数据测定系统，其特征在于，
所述便携式控制单元的所述控制部基于对所述用户的测定姿势的判定结果，来校正包括血压的生物体数据。
14.根据权利要求6所述的生物体数据测定系统，其特征在于，
所述便携式控制单元的所述倾斜传感器检测在所述便携式控制单元紧贴着所述用户的躯干部时的所述便携式控制单元相对于铅垂方向的倾斜度，
所述便携式控制单元的所述控制部基于所检测出的所述便携式控制单元相对于铅垂方向的倾斜度，来判定所述用户的躯干部的倾斜度是否在规定的范围内，
所述便携式控制单元的所述显示部显示由所述控制部得到的该判定的结果。
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