JP2004267409A - 健康管理システム - Google Patents

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秀弘 高野
Yuji Nakatsuka
祐次 中塚
Takashi Nonaka
隆 野中
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Abstract

【課題】浴槽に浸かっている入浴者の体調を的確に検知して報知することができる健康管理システムを提供する。
【解決手段】浴槽B内に設置された心拍検出電極31、32、33によって検出された、浴槽Bに浸かっている入浴者の心電信号に基づいて、解析装置40が心拍のゆらぎ解析を行うことで入浴者の体調を検知し、風呂給湯器10の浴室用操作リモコン20a及び台所用操作リモコン20bの表示部22a、22bに入浴者の体調を表示するようになっている。解析装置40は、トーン・エントロピー法を用いて心拍のゆらぎ解析を行うようになっており、その解析結果として得られるトーン値及エントロピー値に基づいて評価される自律神経のバランス状態及び自律神経の活動レベルとして、入浴者の体調を報知するようになっている。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、浴槽に浸かっている入浴者の体調、即ち、健康状態を検知して報知する健康管理システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
入浴環境、特に、入浴者が浴槽に浸かっているときの環境は、日々大きく変動することがないので、従来から、浴槽に設置した電極によって、浴槽に浸かっている入浴者の心電信号を検出し、検出した入浴者の心電信号に基づいて心拍のゆらぎ解析を行うことで、入浴者の自律神経に関する体調を検知するようにした健康管理システムが提案されており、こういった健康管理システムでは、周波数領域解析法によって心拍のゆらぎ解析を行うのが一般的であった。
【0003】
【特許文献1】
特開平14−126031号公報
【特許文献2】
特開平07−031654号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した健康管理システムのように、周波数領域解析法で心拍のゆらぎ解析を行うと、自律神経のバランス状態、即ち、交感神経と副交感神経とのバランス状態を検知することは可能であるが、自律神経全体の活動レベルを短時間に検知することができないので、入浴者が浴槽に浸かっている短い時間内に、入浴者の体調を的確に報知することができないという問題がある。
【0005】
また、周波数領域解析法で心拍のゆらぎ解析を行うと、副交感神経の活動を示すHF成分のピークが0.33Hz前後に出現するので、呼吸の影響を受けやすく、こういった周波数領域解析法を採用した健康管理システムでは、呼吸の周波数が0.33Hzを中心とした所定範囲から外れるように、浴槽に浸かっている入浴者が意識的に呼吸統制を行わなければ、自律神経のバランス状態についても、正確に検知することができないという問題もある。
【0006】
そこで、この発明の課題は、浴槽に浸かっている入浴者の体調を的確に検知して報知することができる健康管理システムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の課題を解決するため、請求項1にかかる発明は、浴槽に浸かっている入浴者の心電信号を検出する、浴槽内に設置された電極と、前記電極によって検出された入浴者の心電信号に基づいて、トーン・エントロピー法による心拍のゆらぎ解析を行う解析装置と、前記解析装置による解析結果に基づいて、入浴者の健康状態を報知する報知装置とを備えていることを特徴とする健康管理システムを提供するものである。
【0008】
以上のように、この健康管理システムでは、トーン・エントロピー法によって心拍のゆらぎ解析を行うようになっているので、自律神経のバランス状態しか検知することができない周波数領域解析法を採用している従来の健康管理システムとは異なり、自律神経のバランス状態に加えて、自律神経全体の活動レベルを短時間に検知することが可能となる。
【0009】
また、トーン・エントロピー法によって心拍のゆらぎ解析を行うと、周波数領域解析法によって心拍のゆらぎ解析を行う場合のように、呼吸の影響を受けることがなく、入浴者の自律神経のバランス状態を、常時、正確に検知することができるという効果も得られる。
【0010】
従って、請求項2にかかる発明の健康管理システムのように、前記報知装置が、入浴者の健康状態を、前記解析装置による解析結果として得られるトーン値及エントロピー値に基づいて評価される自律神経のバランス状態及び自律神経の活動レベルとして報知するようにしておくと、入浴者は、自分の健康状態を的確に把握することができる。
【0011】
また、請求項3にかかる発明の健康管理システムのように、前記解析装置には、平均的な健常者が浴槽に浸かっているときの心拍のゆらぎ解析結果が予め記憶されており、前記報知装置が、入浴者についての心拍のゆらぎ解析結果と平均的な健常者についての心拍のゆらぎ解析結果とに基づいて、入浴者の健康状態を、平均的な健常者と比較可能に報知するようになっているものにあっては、入浴者は、自己の健康状態を、平均的な健常者の健康状態と比較することによって、客観的に把握することができるので、日々の健康管理に役立てることができる。
【0012】
特に、請求項4にかかる発明の健康管理システムのように、前記解析装置には、平均的な健常者についての心拍のゆらぎ解析結果が、健常者の年齢または年代別及び湯温別に記憶されているものにあっては、自己の健康状態が、同一温度のお湯に浸かっている、同年齢または同年代の健常者の健康状態と、どの程度異なっているのかを把握することができるので、自己の健康状態の良し悪しをより正確に判断することができる。
【0013】
さらに、請求項5にかかる発明の健康管理システムのように、前記解析装置には、入浴者の心拍のゆらぎ解析結果が記憶されるようになっており、前記報知装置は、入浴者についての現時点の心拍のゆらぎ解析結果と、前記解析装置に記憶されている、その入浴者についての過去の心拍のゆらぎ解析結果とに基づいて、その入浴者の現時点の健康状態を、その入浴者の過去の健康状態と比較可能に報知するようになっているものにあっては、自己の健康状態について、日々の相対的な変化を把握することができるという効果が得られる。
【0014】
また、請求項6にかかる発明の健康管理システムのように、前記報知装置は、入浴者の健康状態を音声で報知するようになっているものにあっては、めがね等を外して入浴している人のように、表示を見にくい入浴者であっても、自己の健康状態を確実に把握することができる。
【0015】
また、請求項7にかかる発明の健康管理システムのように、前記報知装置として、給湯器を遠隔操作する操作手段を使用したものにあっては、入浴者の健康状態を報知するための専用の報知装置を個別に設ける必要がないので、設置スペースやコスト面で有利であり、情報の集約化を図ることができるので、入浴者の健康状態を効率よく報知することが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図1に示すように、この健康管理システム1は、浴室R内に設置された浴槽Bに対する自動注湯機能や追焚機能の他、シャワーやカラン等への給湯機能を備えた風呂追焚機能付給湯器(以下、風呂給湯器という)10と、この風呂給湯器10を操作するための操作手段として、浴室R及び台所に設置される浴室用操作リモコン20a及び台所用操作リモコン20bと、浴槽Bに浸かっている入浴者の心電信号を検出するために浴槽B内に設置される心拍検出電極31、32、33と、これらの心拍検出電極31、32、33がそれぞれ接続され、心拍検出電極31、32、33によって検出された心電信号に基づいて、トーン・エントロピー法による入浴者の心拍のゆらぎ解析を行う解析装置40とを備えており、浴室用操作リモコン20a及び台所用操作リモコン20bが、解析装置40による解析結果に基づいて、入浴者の体調を報知するための報知装置として機能するようになっている。なお、解析装置40と浴室用操作リモコン20a及び台所用操作リモコン20bとが、風呂給湯器10の端子台を介して、直流電圧に信号を重畳して伝送する2芯線によって接続されている。
【0017】
前記風呂給湯器10、前記浴室用操作リモコン20a及び台所用操作リモコン20bには、通信手段であるシリアルインターフェースを介して相互に通信可能なコントローラ11、21a、21bがそれぞれ搭載されており、これらのコントローラ11、21a、21bが相互に連携をとりながら、風呂給湯器10の運転動作を統括的に制御している。
【0018】
また、浴室用操作リモコン20a及び台所用操作リモコン20bは、風呂設定温度、給湯設定温度等の風呂給湯器関連情報の他、入浴者の体調情報を表示する表示部22a、22bをそれぞれ備えており、これらの表示部22a、22bには、風呂給湯器関連情報または体調情報のいずれを表示させるのかを切り替える(選択する)ための報知モード切替(選択)用のメニュースイッチ(図示せず)が表示されるようになっている。
【0019】
一対の心拍検出電極31、32は、浴槽Bに浸かった入浴者の心臓を挟むように、浴槽Bにおける一端側の左右両側壁に、残りの心拍検出電極(中性点)33は、浴槽Bに浸かった入浴者の足元側(他端側)における浴槽Bの側壁にそれぞれ設置されており、各心拍検出電極31、32、33は、浴槽Bに貯留された湯水を介して入浴者の心電信号が検出されるように、所定の高さ位置に設置されている。
【0020】
前記解析装置40は、通信手段であるシリアルインターフェースを介して、浴室用操作リモコン20aや台所用操作リモコン20bに通信可能に接続されており、トーン・エントロピー法による心拍のゆらぎ解析の結果として得られるトーン値及エントロピー値が、浴室用操作リモコン20aや台所用操作リモコン20bのコントローラ21a、21bに送信されるようになっている。
【0021】
トーン・エントロピー法による心拍のゆらぎ解析については、
” Aging Alteration of Cardiac Vagosympathetic Balance Assessed Through The Tone−Entropy Analysis ” ( journal of Gerontology : MEDICAL SCIENCES 1999,Vol.54A,No.5,M219−M224 )
に詳細に示されているが、簡単に説明すると、以下の通りである。
【0022】
まず、トーン・エントロピー法を用いて心拍のゆらぎ解析を行うと、自律神経のバランス(交感神経と副交感神経とのバランス)、即ち、緊張しているのか、リラックスしているのかを示す指標となるトーン値と、自律神経活動(自律神経の調整力で、一般的に加齢により神経伝達力が弱まり、各種の反応に対するヒステリシスが大きくなる)が活発であるのか、減退しているのかを示す指標となるエントロピー値とが算出されることになる。
【0023】
〔トーン値の算出方法〕
トーン値は、所定時間内に検出された心臓の拍動について、それぞれの拍動に対応する心拍周期の変動から求められるパーセンテージ・インデックス(PI)の算術平均値であり、各拍動に対するパーセンテージ・インデックス(PI)は、数1に示す演算式に従って算出される。ここで、nは、拍動の続き番号であり、H(n)は、n番目の拍動の心拍周期、H(n+1)は、n+1番目の拍動の心拍周期である。
【0024】
【数1】
Figure 2004267409
【0025】
従って、PI(n)が正値であるときは、n番目の拍動の心拍周期より、n+1番目の拍動の心拍周期が短いということ、即ち、心拍数が増加傾向にあることを意味しており、逆に、PI(n)が負値であるときは、n番目の拍動の心拍周期より、n+1番目の拍動の心拍周期が長いということ、即ち、心拍数が減少傾向にあるということを意味しているので、それらの算術平均値であるトーン値が小さくなるに従ってリラックス度が増し、逆に、トーン値が大きくなるに従って緊張度が増していると評価することができる。
【0026】
〔エントロピー値の算出方法〕
エントロピーは、確率分布に含まれる情報の総量として定義されており、PI(n)の確率分布は以下のようにして求められる。即ち、所定時間内に検出されたそれぞれの拍動に対して、整数iを用いて、i≦PI(n)<i+1のときは、その拍動に対するPI(n)をiとみなして、図2に示すように、整数iの最小値から最大値まで、整数i毎に拍動の発生回数を集計し、それぞれの発生回数をfiとすると、確率p(i)は、数2に示す演算式に従って算出される。
【0027】
【数2】
Figure 2004267409
【0028】
また、エントロピーは、事象の確率について、2を底とする負の対数として定義されるので、上述したように、i≦PI(n)<i+1である事象iに対するエントロピーは、−logp(i)となり、分布のエントロピーは、全事象に対する平均値として、数3に示す演算式に従って算出される。
【0029】
【数3】
Figure 2004267409
【0030】
このようにして算出されたエントロピーは、その値が大きくなるに従って自律神経の活動レベルが上昇し、小さくなるに従って自律神経の活動レベルが低下するという相関関係が成立することが分かっているので、エントロピーを求めることによって、自律神経の活動レベルを把握することが可能となる。
【0031】
この解析装置40は、図3に示すように、心拍検出電極31、32、33がそれぞれ接続され、心拍検出電極31、32、33によって検出された心電信号から周波数の高いインパルスノイズを除去する第1フィルタ回路41と、この第1フィルタ回路41によってノイズが除去された心電信号を増幅する差動増幅回路42と、この差動増幅回路42によって増幅された心電信号から電源周波数以上のノイズを除去する第2フィルタ回路43と、この第2フィルタ回路43によってノイズが除去された心電信号を再度増幅する増幅回路44と、この増幅回路44によって増幅された心電信号が入力されるマイクロコンピュータ45とを備えており、このマイクロコンピュータ45が、入力された心電信号に基づいて、1分間当りの心拍数を算出すると共に上述したトーン・エントロピー法によって心拍のゆらぎ解析を行うことでトーン値及エントロピー値を求め、これらをシリアルインターフェース(I/F)46を介して浴室用操作リモコン20aや台所用操作リモコン20bのコントローラ21a、21bに送信するようになっている。
【0032】
また、この解析装置40は、入浴者についての心拍のゆらぎ解析結果(トーン値及びエントロピー値)を順次記憶する実測データ記憶部47と、平均的な健常者についての心拍のゆらぎ解析結果(トーン値及びエントロピー値)が、マスタデータとして予め記憶されているマスタデータ記憶部48とを備えており、マスターデータ記憶部48には、例えば、湯温が40℃の浴槽に浸かっている30歳代の健常者の場合、トーン値が−0.10487付近、エントロピー値が3.420591付近であるといった具合に、トーン・エントロピー法を用いて求めたトーン値及びエントロピー値が、健常者の年代別及び湯温別に記憶されている。
【0033】
以上のように構成された健康管理システム1では、浴室用操作リモコン20aまたは台所用操作リモコン20bの運転スイッチをONすると、浴室用操作リモコン20a及び台所用操作リモコン20bの表示部22a、22bに、風呂設定温度や給湯設定温度等の給湯器関連情報と共に体調検知モード選択スイッチが自動的に表示されるので、この体調検知モード選択スイッチを入浴者がONすると、図4に示すように、ユーザ(入浴者)の選択画面が表示される。ここで、いずれかのユーザ(この場合、C)を選択すると、体調を検知することができる状態となる。なお、ユーザ情報として、入浴者の年齢を予め登録しておく必要があるが、ユーザ情報が登録されていない場合は、ユーザ(この場合、D)を選択した時点で、図5に示すようなユーザ情報の登録画面が表示されるので、ここで入浴者の年齢を入力して登録することになる。
【0034】
この状態で、入浴者が浴槽Bに浸かると、入浴者の心電信号が自動的に検出され、解析装置40によって心拍数が算出されると共に、入浴者が浴槽Bに浸かり始めて数十秒経過した時点から所定時間(例えば、3分〜5分)が経過するまでの間に検出された心電信号が全て記憶される。なお、入浴者が浴槽Bに浸かり始めた直後に検出された心電信号を記憶させないようにしたのは、入浴直後は体動の影響を受け、心拍数が安定しないからである。
【0035】
上述したように、所定時間内に検出された入浴者の心電信号が全て記憶されると、解析装置40(マイクロコンピュータ45)は、その心電信号に基づいて、上述したトーン・エントロピー法による心拍のゆらぎ解析を行うことで、入浴者の体調の指標となるトーン値及びエントロピー値を算出する。このトーン値及びエントロピー値は、浴室用操作リモコン20a及び台所用操作リモコン20bに送信され、浴室用操作リモコン20a及び台所用操作リモコン20bのコントローラ21a、21bは、受信したトーン値及びエントロピー値に基づいて、入浴者の体調を、図6に示すように、自律神経のバランス状態(緊張−リラックス)及び自律神経全体の活動レベル(活発−不活発)として、表示部22a、22bに表示するようになっている。
【0036】
同図に示す表示例は、入浴者の年齢が30歳代の場合であり、その入浴者の体調が黒丸で表示されていると共に、マスタデータ記憶部48に記憶されているマスタデータ(表1参照)から取得した、平均的な健常者が同一温度のお湯に浸かっているときの体調が、健常者の年代別に表示されており、入浴者は、両者を比較することによって、自律神経のバランス年齢が30歳代で、自律神経活動レベル年齢が40歳代であることが分かる。
【0037】
以上のように、この健康管理システム1は、解析装置40がトーン・エントロピー法によって心拍のゆらぎ解析を行うようになっているので、自律神経のバランス状態しか検知することができない周波数領域解析法を採用している従来の健康管理システムとは異なり、自律神経のバランス状態に加えて、自律神経全体の活動レベルを短時間に検知することが可能になると共に、トーン・エントロピー法によって心拍のゆらぎ解析を行うと、周波数領域解析法によって心拍のゆらぎ解析を行う場合のように、呼吸の影響を受けることがなく、入浴者の自律神経のバランス状態を、常時、正確に検知することができる。
【0038】
また、この健康管理システム1では、上述したように、入浴者の体調を、心拍のゆらぎ解析の結果として得られるトーン値及エントロピー値に基づいて評価される自律神経のバランス状態及び自律神経全体の活動レベルとして、浴室用操作リモコン20a及び台所用操作リモコン20bの表示部22a、22bに表示するようになっているので、入浴者は、自分の体調を的確に把握することができる。
【0039】
さらに、この健康管理システム1では、入浴者についての心拍のゆらぎ解析結果だけでなく、平均的な健常者についての心拍のゆらぎ解析結果が併せて表示されるようになっているので、入浴者は、自己の体調を、平均的な健常者の体調と比較することによって、客観的に把握することができ、日々の健康管理に役立てることができる。
【0040】
特に、同一温度のお湯に浸かっている健常者の体調が、健常者の年代別に表示されるようになっているので、入浴者は、自己の体調が、同一温度のお湯に浸かっている同年代の健常者の体調と、どの程度異なっているのかを把握することができ、自己の体調の良し悪しをより正確に判断することができる。
【0041】
なお、上述した実施形態では、入浴者の体調と共に、平均的な健常者が同一温度のお湯に浸かっているときの体調が、健常者の年代別に表示されるようになっているが、このような表示パターンを採用した場合、高齢者は、常に自律神経活動レベルが低く、緊張状態であると表示されることになり、自己の体調が極めて悪いものと誤解されてしまうおそれがあるので、例えば、図7に示すように、入浴者の体調(同図に黒丸で示すポイント)及び入浴者と同年代の健常者の体調(同図に破線で示す領域)だけを拡大表示するようにしてもよい。また、こういった表示を行う場合において、入浴者の体調が、同年代の健常者の体調から大きく外れてしまう場合は、入浴者の体調を表示することができる縮尺に変更して表示すればよい。
【0042】
また、入浴者の体調及び入浴者と同年代の健常者の体調だけを表示する場合についても、これに限定されるものではなく、例えば、図8に示すように、年代別にバランスメータを表示したり、図9に示すように、ピクトグラフ等の絵文字を用いて表示したりすることも可能である。
【0043】
また、上述した各実施形態では、入浴時点の体調だけを表示するようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、図10に示すように、実測データ記憶部47に記憶されている入浴者の過去の体調データを呼び出してきて、現時点の体調と共に過去の体調を表示するようにしておくと、入浴者は、自己の体調について、日々の相対的な変化を把握することができるという効果が得られる。
【0044】
また、上述した各実施形態では、入浴者の体調を浴室用操作リモコン20a及び台所用操作リモコン20bの表示部22a、22bに表示することによって、入浴者に報知するようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、「健康的です。」、「平均的です。」、「やや疲れぎみです。」、「疲れぎみです。身体を休めましょう。」、「疲れぎみです。身体を休めましょう。また、この状態が続くようであれば、医師に相談してください。」といった具合に、入浴者の体調を音声で報知したり、画面表示及び音声の双方で報知することも可能である。
【0045】
また、上述した実施形態では、入浴者の体調の報知装置として機能する浴室用操作リモコン20aや台所用操作リモコン20bと、心拍のゆらぎ解析を行う解析装置40とを、個別に設けているが、これに限定されるものではなく、例えば、報知装置に心拍のゆらぎ解析機能を付与するといった具合に、両者を一体化させることも可能である。
【0046】
また、上述した実施形態では、入浴者の体調の報知装置として、風呂給湯器10の操作手段である浴室用操作リモコン20aや台所用操作リモコン20bを利用しているが、これに限定されるものではなく、専用の報知装置を別途設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる健康管理システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】同上の健康管理システムにおいて採用されている心拍のゆらぎ解析法を説明するための説明図である。
【図3】同上の健康管理システムに使用されている解析装置を示すブロック図である。
【図4】同上の健康管理システムにおけるユーザの選択画面を示す図である。
【図5】同上の健康管理システムにおけるユーザ情報の登録画面を示す図である。
【図6】同上の健康管理システムにおける入浴者についての体調表示画面を示す図である。
【図7】同上の体調表示画面の変形例を示す図である。
【図8】同上の体調表示画面の変形例を示す図である。
【図9】同上の体調表示画面の変形例を示す図である。
【図10】同上の体調表示画面の変形例を示す図である。
【符号の説明】
1 健康管理システム
10 風呂追焚機能付給湯器
11 コントローラ
20a 浴室用操作リモコン(報知装置)
20b 台所用操作リモコン(報知装置)
21a、21b コントローラ
22a、22b 表示部
31、32、33 心拍検出電極
40 解析装置
41 第1フィルタ回路
42 差動増幅回路
43 第2フィルタ回路
44 増幅回路
45 マイクロコンピュータ
46 シリアルインターフェース
47 実測データ記憶部
48 マスタデータ記憶部
B 浴槽
R 浴室

Claims (7)

  1. 浴槽に浸かっている入浴者の心電信号を検出する、浴槽内に設置された電極と、
    前記電極によって検出された入浴者の心電信号に基づいて、トーン・エントロピー法による心拍のゆらぎ解析を行う解析装置と、
    前記解析装置による解析結果に基づいて、入浴者の健康状態を報知する報知装置とを備えていることを特徴とする健康管理システム。
  2. 前記報知装置は、入浴者の健康状態を、前記解析装置による解析結果として得られるトーン値及エントロピー値に基づいて評価される自律神経のバランス状態及び自律神経の活動レベルとして報知するようになっている請求項1に記載の健康管理システム。
  3. 前記解析装置には、平均的な健常者が浴槽に浸かっているときの心拍のゆらぎ解析結果が予め記憶されており、
    前記報知装置は、入浴者についての心拍のゆらぎ解析結果と平均的な健常者についての心拍のゆらぎ解析結果とに基づいて、入浴者の健康状態を、平均的な健常者と比較可能に報知するようになっている請求項1または2に記載の健康管理システム。
  4. 前記解析装置には、平均的な健常者についての心拍のゆらぎ解析結果が、健常者の年齢または年代別及び湯温別に記憶されている請求項3に記載の健康管理システム。
  5. 前記解析装置には、入浴者の心拍のゆらぎ解析結果が記憶されるようになっており、
    前記報知装置は、入浴者についての現時点の心拍のゆらぎ解析結果と、前記解析装置に記憶されている、その入浴者についての過去の心拍のゆらぎ解析結果とに基づいて、その入浴者の現時点の健康状態を、その入浴者の過去の健康状態と比較可能に報知するようになっている請求項1、2または3に記載の健康管理システム。
  6. 前記報知装置は、入浴者の健康状態を音声で報知するようになっている請求項1、2、3、4または5に記載の健康管理システム。
  7. 前記報知装置として、給湯器を遠隔操作する操作手段を使用した請求項1、2、3、4、5または6に記載の健康管理システム。
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