JP2005007154A - 生体情報管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 生体センサの個体差による特性と内部時計の時刻差を吸収して、測定データの同期をとる生体情報管理システムを提供する。
【解決手段】 生体情報管理システムの動作モードとして、検出モードと測定モードの２種類を設ける。検出モードにおいて、複数のセンサ端末１の中の１台を基準センサ端末１'とし、基準センサ端末１'の内部時計にデータ管理装置３から時刻設定を行い、更に基準センサ端末１'と他の複数のセンサ端末１に同一の入力を与えて、センサの出力情報をデータ管理装置３で比較する。出力情報の変化が基準センサ端末１'と最も重なり合う点が同一時刻になるように時刻差情報を算出しデータ管理装置３に保管する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、生体に装着し生体信号を検出する生体情報管理システム、生体情報管理方法、データ管理装置、及びセンサ端末に関するものである。

例えば特許文献１に示される従来技術では、無線通信網を介して外部機器と情報の送受信を行う通信装置と、該通信装置と着脱可能で分離した状態で生体情報を測定する測定装置とを備える生体情報測定システムが開示されている。

この生体情報測定システムにおいて通信装置は、第２の内部時計と該内部時計の時刻を合わせる第２の制御手段を設け、外部通信網を介して外部装置から現在時刻を取得し、第２の内部時計の時刻を合わせることが記載されている。

また測定端末は、通信装置と通信する通信手段と、第１の内部時計と、該第１の内部時計の時刻を合わせる第１の制御手段を有し、通信装置の内部時計の時刻を受信して、測定端末の第１の内部時計の時刻を合わせることが記載されている。（特許文献１参照）。
特開２００２−３３０９３０号公報（第８頁、第３図）

上に挙げた従来技術では、まず通信装置の内部時計の時刻を、外部装置から現在時刻を取得して合わせ、さらに測定端末の内部時計の時刻を通信装置の内部時計の時刻に合わせることでシステム全体の時間同期をとり、測定端末を通信装置に取り付けたときにのみ時刻合わせを行う。複数の測定端末がある場合には、すべての測定端末を通信装置に取り付けて時刻を合わせる必要がある。また、この方法ですべての測定端末を合わせても、センサ端末間においてセOLE_LINK1ンOLE_LINK1サ自体の特性の差異により出力にずれが出ることが考えられる。解決しようとする問題点は、同種のセンサを搭載した複数の測定端末がある場合に、すべての測定端末を個別に時刻同期を行う作業をなくし、データ管理サーバでデータを保存する際に、センサ自体の特性の差異による出力のずれを吸収してデータの同期を行うことである。

以上従来技術の問題点を鑑み、本発明は、生体情報を測定するセンサと、前記センサを制御する第１の制御手段と、時刻を計時する第１の計時手段と、OLE_LINK3測定した生体情報及び計時した時刻に関するデータを外部へOLE_LINK3通信する第１の通信手段を有するセンサ端末と、複数の前記センサ端末とデータを通信する第２の通信手段と、時刻を計時する第２の計時手段と、前記第２の通信手段を用いて受信したデータを記憶する記憶手段を有するデータ管理装置と、から構成される生体情報管理システムにおいて、前記データ管理装置は、前記データ管理装置自身及び複数の前記センサ端末の動作モードを設定する第２の制御手段と、複数の前記センサ端末間における前記第１の計時手段の計時した時刻のずれを検出・補正して、前記センサによって測定されたデータの測定時刻を同期させる同期手段を有することを特徴とするものである。

また本発明は、前記センサ端末は、前記センサが測定したデータを、前記データが測定された時に第１の計時手段が計時した時刻と関連づけ、前記データ管理装置に送信することを特徴とするものである。

また本発明は、前記第２の制御手段は、前記データ管理装置の電源投入時、前記センサ端末における生体情報測定開始前、または前記センサ端末リセット時に、前記センサ端末と前記データ管理装置を、複数の前記センサ端末間における第１の計時手段の計時した時刻のずれを検出する検出モードに設定することを特徴とするものである。

また本発明は、前記第２の制御手段は、前記検出モード完了後に、前記センサ端末と前記データ管理装置を、通常の生体情報を測定する測定モードに設定することを特徴とするものである。

また本発明は、前記同期手段は、前記データ管理装置及び前記センサ端末が検出モード時に、前記基準センサ端末と他の複数の前記センサ端末に同時に同一の入力を与え、前記基準センサ端末のセンサと他の複数の前記センサ端末のセンサからの出力信号の波形の形状を比較して、波形の形状の特徴点が重なり合う点を探索し、前記波形の形状の特徴点が重なり合った点の時刻を、前記基準センサ端末と他の複数の前記センサ端末において同一時刻とみなし、前記基準センサ端末の第１の計時手段によって計測された、波形の形状の特徴点が重なり合った点の時刻と、他の複数の前記センサ端末の第１の計時手段によって計測された、波形の形状の特徴点が重なり合った点の時刻とを比較して、前記基準センサ端末に対する他の複数の前記センサ端末毎の時刻差情報を算出し、前記時刻差情報を記憶手段に記憶することを特徴とするものである。

また本発明は、前記同期手段は、前記データ管理装置及び前記センサ端末が測定モード時に、前記第２の通信手段で受信したデータの時刻情報を、前記記憶手段に記憶されている前記時刻差情報を参照して補正して前記記憶手段に記憶することを特徴とするものである。
OLE_LINK2 OLE_LINK2また本発明は、生体情報を測定するセンサと、前記センサを制御する第１の制御手段と、時刻を計時する第１の計時手段と、測定した生体情報及び計時した時刻に関するデータを外部へ通信する第１の通信手段を有する複数の前記センサ端末と、複数の前記センサ端末とデータを通信する第２の通信手段と、時刻を計時する第２の計時手段と、前記第２の通信手段を用いて受信したデータを記憶する記憶手段を有するデータ管理装置と、から構成される生体情報管理システムに用いられるデータ管理装置であって、前記データ管理装置自身及び複数の前記センサ端末の動作モードを設定する第２の制御手段と、複数の前記センサ端末間における前記第１の計時手段の計時した時刻のずれを検出・補正して、前記センサによって測定されたデータの測定時刻を同期させる同期手段を有することを特徴とするものである。

また本発明は、生体情報を測定するセンサと、前記センサを制御する第１の制御手段と、時刻を計時する第１の計時手段と、測定した生体情報及び計時した時刻に関するデータを外部へ通信する第１の通信手段を有する複数の前記センサ端末と、複数の前記センサ端末とデータを通信する第２の通信手段と、時刻を計時する第２の計時手段と、前記第２の通信手段を用いて受信したデータを記憶する記憶手段を有するデータ管理装置と、から構成される生体情報管理システムに用いられる複数の前記センサ端末であって、前記データ管理装置が有する同期手段によって、複数の前記センサ端末のうち１台が前記データ管理装置の第２の計時手段と同期をして基準となる時刻を計時する基準センサ端末として動作し、更に前記基準センサ端末の第１の計時手段が計時した時刻と、他の複数の前記センサ端末の第１の計時手段が計時した時刻との時刻のずれが検出され、前記時刻のずれを用いて複数の前記センサ端末の第２の計時手段が計時する時刻が補正されることを特徴とするものである。

また本発明は、生体情報を測定するセンサと、前記センサを制御する第１の計時手段と、時刻を計時する第１の計時手段と、測定した生体情報及び計時した時刻に関するデータを外部へ通信する第１の通信手段を有する複数の前記センサ端末と、複数の前記センサ端末とデータを通信する第２の通信手段と、時刻を計時する第２の計時手段と、前記第２の通信手段を用いて受信したデータを記憶する記憶手段を有するデータ管理装置と、から構成される生体情報管理システムで使用される生体情報管理方法であって、検出モードにおいて、複数の前記センサ端末のうち１台が、前記データ管理装置の第２の計時手段と同期をして基準となる時刻を計時する基準センサ端末として動作するステップと、前記基準センサ端末と他の複数の前記センサ端末に同時に同一の入力を与るステップと、前記基準センサ端末のセンサと他の複数の前記センサ端末のセンサからの出力信号の波形の形状を比較して、波形の形状の特徴点が重なり合う点を探索するステップと、前記波形の形状の特徴点が重なり合った点の時刻を、前記基準センサ端末と他の複数の前記センサ端末において同一時刻とみなすステップと、前記基準センサ端末の第１の計時手段によって計測された、波形の形状の特徴点が重なり合った点の時刻と、他の複数の前記センサ端末の第１の計時手段によって計測された、波形の形状の特徴点が重なり合った点の時刻とを比較して、前記基準センサ端末に対する他の複数の前記センサ端末毎の時刻差情報を算出するステップと、前記時刻差情報を記憶し、更新するステップと、を有することを特徴とするものである。

また本発明は、更に前記センサ端末が測定したデータを、前記第１の計時手段が計時した時刻と関連づけ、前記データ管理装置に送信するステップと、前記時刻差情報を参照して、記憶手段に記憶するデータの時刻情報を補正して記憶するステップと、を有することを特徴とするものである。

以上に説明したように、本発明による生体情報管理システムにおいては、複数の測定端末で同種類の生体情報を測定し、すべての端末に正確な時刻合わせを必要とせず、センサ端末の機能、構造を簡略化できるという効果がある。また、データ管理装置側で時刻情報を補正することで、センサ自体の特性の差異により出力にずれを吸収して補正することができ、データを保存する際にセンサ端末間で測定データの同期がとれるという効果がある。

以下、本発明の一実施の形態について。図１から図５の図面に基づき詳細に説明する。

図１は、生体情報管理システムの構成要素を示すブロック図である。図２は、処理の流れを示すフローチャートである。図３は、３台のセンサ端末に同時に同一入力を与えた場合の出力波形の例である。図４は、同期モード時の時刻差情報計算例である。図５は、測定モード時にセンサ端末毎の時刻差情報を元に時刻情報の補正を行う例である。

本発明の第１の形態を示す生体情報管理システムの装置の構成を図１に示す。本生体情報管理システムはデータ管理装置３とネットワーク２を介して接続された複数のセンサ端末１から構成される。

センサ端末１は、生体情報を測定するセンサ１１と、センサ１１からの出力信号を取り込む入力手段１３と、センサ１１を制御する第１の制御手段１２と、時刻を計時する第１の計時手段１４と、データ管理装置と出力信号などのデータの送受信を行う送受信回路を含む第１の通信手段１５と、から構成される。また、各構成要素に電源を供給するバッテリーを備えるが、図では省略する。

ここで入力手段１３は、センサ１１からの出力信号がアナログ信号であれば、デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器であるとする。

本実施例では、センサ１１は加速度センサとする。但し、センサ１１は生体情報を収集できるものであれば、例えば血圧、脳波を計測するセンサなどでもでもよい。また、センサ１１はセンサ端末１内部に含まれず、センサ１１がセンサ端末１の外部にあってもよい。その場合、センサ１１とセンサ端末１とは、有線又は無線で通信可能とする。

センサ端末１OLE_LINK4’OLE_LINK4は、センサ端末１と同じ構成を有する。以下、同じ構成のセンサ端末１が複数存在する。ここでは、センサ端末１’をセンサ端末１と同一構成としたが、搭載するセンサが同種類の生体情報を測定するセンサであれば、構成は異なっていても良い。

データ管理装置３は、センサ端末１と通信を行う第２の通信手段３１と、システムの動作モードの切替を行う第２の制御手段３２と、時刻を計時する第２の計時手段３５と、システムが検出モード時に複数のセンサ端末１の間の時刻のずれを検出し時刻差情報を更新する同期手段３３と、送受信されたデータを記録する記憶手段３４から構成される。

ここで第２の制御手段３２と同期手段３３の処理内容はソフトウェアで実現し、この機能を組み込んだＣＰＵである。

記憶手段３４は、データが蓄積できるメモリ、ハードディスクなどの記憶媒体である。

第１の計時手段１４と第２の計時手段３５は、リアルタイムクロックである。

ネットワーク２は、無線の場合は無線ＬＡＮ、微弱無線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどである。

第１の通信手段１５および第２の通信手段３１は、通信回線に合わせた機能を備える通信アダプタである。利用場所や利用形態によってセンサ端末１とデータ管理装置３はネットワークを介さずに接続され、その場合は両方に含まれる通信手段は省略されてもよい。

次に、図２を用いて本システムにおける動作を説明する。

本システムにおいて、データ管理装置３の第２の制御手段３２は、データ管理装置３の電源投入時またはセンサ１１における測定開始前またはセンサ端末１リセット時に、システムの動作モードを設定する(Ｓ１０１)。動作モードは、データ管理装置３の電源投入時またはセンサ１１における測定開始前またはセンサ端末１リセット時には、自動的に検出モードに設定するが、利用者が手動でモードを選択し、検出モードに移行することも可能である。

動作モードとして検出モードが設定されると(Ｓ１０２)、基準センサ端末の第１の計時手段の時刻をデータ管理装置の第２の計時手段の時刻と同期する(Ｓ１０３)。ここで基準センサ端末は、予め定めたセンサ端末１である。基準センサ端末は、データ管理装置の第２の計時手段の時刻を受信して同期をとる。

次に利用者は、基準センサ端末を含む複数のセンサ端末１に対して同時に同じ入力を与える(Ｓ１０４)。検出モード時に入力を与える方法は、本実施例ではセンサ１１として加速度センサを用いるので、加振機などの装置で同じ振動を与えてもよいし、装置を用いなくても複数のセンサ端末１をまとめて振って振動を与えてもよい。

各センサ端末１に、同時に同じ振動を与えた時、各センサ１１で検出された振動は、各センサ端末１から信号として出力される。

これをセンサ入力信号として受信したデータ管理装置３は、基準センサ端末のセンサと他の複数のセンサ端末のセンサからの出力信号の波形の形状を比較して、波形の形状の特徴点が重なり合う点を探索し、波形の形状の特徴点が重なり合った点の時刻を、基準センサ端末と他の複数のセンサ端末において同一時刻とみなす。そして基準センサ端末の第１の計時手段によって計測された、波形の形状の特徴点が重なり合った点の時刻と、他の複数のセンサ端末の第１の計時手段によって計測された、波形の形状の特徴点が重なり合った点の時刻とを比較して、基準センサ端末に対する他の複数のセンサ端末毎の時刻差情報を算出し(Ｓ１０５)、時刻差情報を記憶手段３４に記憶する(Ｓ１０６)。波形の形状の特徴点については後述する。

時刻差情報が更新されると、第２の制御手段３２はシステムの動作モードを測定モードに切り替える(Ｓ１０７)。その後は、センサ端末１からの測定データを受信すると(Ｓ１０８)、同期手段が各センサ端末１に対応する時刻差情報を参照して(Ｓ１０９)、受信したデータの時刻情報を変換して記憶装置３４に保存する(Ｓ１１０)。

図３〜図５を用いて、波形の形状の特徴点を使用した検出モード時の時刻差情報の検出方法と、測定モード時にその時刻差情報を元に時刻を補正する方法について説明する。

図３は３台のセンサ端末、センサ端末１〜３に同一の入力を与えた場合の出力波形の例である。出力波形はローパスフィルタなどを用いて、必要に応じて事前にノイズ除去を行う。センサ端末間で計時手段の時刻のずれがある場合、同一の時間軸に出力波形を重ねると位相のずれが生じる。この波形において、波形の形状の特徴点をピークとした場合、同一の入力によるピークが時間的にずれて出力されている。このずれを時刻差情報として以下の方法で求める。

センサ端末１のピークの時刻をＴ、センサ端末２のピークの時刻をｔ２、センサ端末３のピークの時刻をｔ３とする。ピーク時刻の求め方は、波形を時間で微分して、値が正から負の数に変わる点として算出する。他の手法を用いてもよい。この例では波形の形状の特徴点をピークとしたが、波形の立ち上がり点などの別の特徴点を用いてもよい。

図４は、同期モード時の時刻差情報計算例である。センサ端末１のピークの時刻Ｔとセンサ端末２のピークの時刻ｔ２の差を求め、それがセンサ端末２の時刻差情報２となる。この例では時刻差情報２を−２００ｍｓとする。同様に、Ｔとｔ３の差がセンサ端末３の時刻差情報３で５０ｍｓとする。

図５は、測定モード時にセンサ端末毎の時刻差情報を元に時刻の補正を行う例である。センサ端末１は基準センサ端末なので時刻の補正は行わない。センサ端末２の出力データの時刻は全て時刻差情報２を加算する。同様にセンサ端末３の出力データの時刻には時刻差情報３を加算する。

このように、複数のセンサ端末の出力データの時刻の補正を行うことで、すべての端末に正確な時刻合わせの必要がなくなり、さらに、センサ自体の特性の差異により出力にずれを吸収して補正することができる。

本発明の生体情報管理システムの構成要素を示すブロック図である。 本発明のシステムにおける動作を説明する図である。 ３台のセンサ端末に同時に同一入力を与えた場合の出力波形例の図である。 同期モード時の時刻差情報計算例を示す図である。 測定モード時にセンサ端末毎の時刻差情報を元に時刻情報の補正を行う例を示す図である。

符号の説明

１ センサ端末
１１ センサ
１２ 第１の制御手段
１３ 入力手段
１４ 第１の計時手段
１５ 第１の通信手段
２ ネットワーク
３ データ管理装置
３１ 第２の通信手段
３２ 第２の制御手段
３３ 同期手段
３４ 記憶手段
３５ 第２の計時手段

Claims (11)

1. 生体情報を測定するセンサと、前記センサを制御する第１の制御手段と、時刻を計時する第１の計時手段と、測定した生体情報及び計時した時刻に関するデータを外部へ通信する第１の通信手段を有するセンサ端末と、
   複数の前記センサ端末と通信する第２の通信手段と、システム全体の動作モードを設定する第２の制御手段と、時刻を計時する第２の計時手段と、データを記憶する記憶手段を有するデータ管理装置と、から構成される生体情報管理システムにおいて、
   前記データ管理装置は、複数の前記センサ端末間における前記第１の計時手段の時間的ずれを補正してデータを同期させる同期手段を有することを特徴とする生体情報管理システム。
2. 前記センサ端末は、前記センサが測定したデータを、第１の計時手段の時刻と関連づけ、前記データ管理装置に送信することを特徴とする請求項１記載の生体情報管理システム。
3. 前記第２の制御手段は、データ管理装置の電源投入時またはセンサにおける生体情報測定開始前または前記センサ端末リセット時に、システムを、複数の前記センサ端末の第１の計時手段間の時刻差を検出する検出モードに設定することを特徴とする請求項１または２に記載の生体情報管理システム。
4. 前記第２の制御手段は、前記検出モード完了後に、システムを、通常の生体情報を測定する測定モードに設定することを特徴とする請求項１または２に記載の生体情報管理システム。
5. 前記同期手段は、システムが検出モード時に、複数の前記センサ端末のうち１台を基準センサ端末とし、前記基準センサ端末の第１の計時手段の時刻を、第２の計時手段の時刻と同期する機能を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の生体情報管理システム。
6. 前記同期手段は、システムが検出モード時に、前記基準センサ端末の第１の計時手段の時刻を基準として、前記基準センサ端末と他の複数の前記センサ端末に同時に同一の入力を与えた時の前記センサからの出力信号の波形の形状を比較し、形状の特徴点が最も重なり合う点を同一時刻として時刻差情報を算出し、前記時刻差情報を記憶することを特徴とする請求項５に記載の生体情報管理システム。
7. 前記同期手段は、システムが測定モード時に、前記第２の通信手段で受信したデータの時刻情報を、前記時刻差情報を参照して補正して前記記憶手段に記憶することを特徴とする請求項６に記載の生体情報管理システム。
8. 生体情報を測定するセンサと、前記センサを制御する第１の制御手段と、時刻を計時する第１の計時手段と、測定した生体情報及び計時した時刻に関するデータを外部へ通信する第１の通信手段を有する複数の前記センサ端末と、
   複数のセンサ端末とデータを通信する第２の通信手段と、時刻を計時する第２の計時手段と、前記第２の通信手段を用いて受信したデータを記憶する記憶手段を有するデータ管理装置と、
   から構成される生体情報管理システムに用いられるデータ管理装置であって、
   前記データ管理装置自身及び複数の前記センサ端末の動作モードを設定する第２の制御手段と、複数の前記センサ端末間における前記第１の計時手段の計時した時刻のずれを検出・補正して、前記センサによって測定されたデータの測定時刻を同期させる同期手段を有することを特徴とするデータ管理装置。
9. 生体情報を測定するセンサと、前記センサを制御する第１の制御手段と、時刻を計時する第１の計時手段と、測定した生体情報及び計時した時刻に関するデータを外部へ通信する第１の通信手段を有する複数の前記センサ端末と、
   複数の前記センサ端末とデータを通信する第２の通信手段と、時刻を計時する第２の計時手段と、前記第２の通信手段を用いて受信したデータを記憶する記憶手段を有するデータ管理装置と、
   から構成される生体情報管理システムに用いられる複数の前記センサ端末であって、
   前記データ管理装置が有する同期手段によって、
   前記複数のセンサ端末のうち１台が前記データ管理装置の第２の計時手段と同期をして基準となる時刻を計時する基準センサ端末として動作し、
   更に前記基準センサ端末の第１の計時手段が計時した時刻と、他の複数の前記センサ端末の第１の計時手段が計時した時刻との時刻のずれが検出され、
   前記時刻のずれを用いて複数の前記センサ端末の第２の計時手段が計時する時刻が補正されることを特徴とするセンサ端末。
10. 生体情報を測定するセンサと、前記センサを制御する第１の計時手段と、時刻を計時する第１の計時手段と、測定した生体情報及び計時した時刻に関するデータを外部へ通信する第１の通信手段を有する複数の前記センサ端末と、
    複数の前記センサ端末とデータを通信する第２の通信手段と、時刻を計時する第２の計時手段と、前記第２の通信手段を用いて受信したデータを記憶する記憶手段を有するデータ管理装置と、
    から構成される生体情報管理システムで使用される生体情報管理方法であって、
    検出モードにおいて、複数の前記センサ端末のうち１台が、前記データ管理装置の第２の計時手段と同期をして基準となる時刻を計時する基準センサ端末として動作するステップと、
    前記基準センサ端末と他の複数の前記センサ端末に同時に同一の入力を与るステップと、
    前記基準センサ端末のセンサと他の複数の前記センサ端末のセンサからの出力信号の波形の形状を比較して、波形の形状の特徴点が重なり合う点を探索するステップと、
    前記波形の形状の特徴点が重なり合った点の時刻を、前記基準センサ端末と他の複数の前記センサ端末において同一時刻とみなすステップと、
    前記基準センサ端末の第１の計時手段によって計測された、波形の形状の特徴点が重なり合った点の時刻と、他の複数の前記センサ端末の第１の計時手段によって計測された、波形の形状の特徴点が重なり合った点の時刻とを比較して、前記基準センサ端末に対する他の複数の前記センサ端末毎の時刻差情報を算出するステップと、
    前記時刻差情報を記憶し、更新するステップと
    を有する生体情報管理方法。
11. 更に前記センサ端末が測定したデータを、前記第１の計時手段が計時した時刻と関連づけ、前記データ管理装置に送信するステップと、
    前記時刻差情報を参照して、記憶手段に記憶するデータの時刻情報を補正して記憶するステップと、を有する請求項１０に記載の生体情報管理方法。

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