JP2008229274A - 生体情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化および実現が容易で、良好な通信感度を得ることができ、装着の煩わしさを感じさせることなく、確実に生体情報を収集して、有用な情報をユーザに提供する。
【解決手段】ユーザの腕の指の第１所定位置に装着されて生体情報を検出するとともに、指の周面に沿って配置されたループアンテナ４Ａを有し、検出した生体情報をループアンテナ４Ａを介して送信する指輪形状を有する生体センサユニット４と、ループアンテナ２Ａを有し、ユーザの腕の第２所定位置に装着されるとともに、ループアンテナ２Ａを介して前記生体情報を受信し、受信した前記生体情報に基づいて各種情報を表示する装置本体２と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、生体情報処理装置に係り、特に生体情報として脈拍情報を処理することが可能な生体情報処理装置において、センサと処理装置本体とを別体に設け、無線通信により接続する場合のアンテナ構造に関する。

従来、腕装着型の生体情報処理装置として適正な運動状態であるか否かを判別するための脈拍数を測定する脈拍数測定装置が種々提案されている。
このような脈拍数測定装置において、センサ部と脈拍数測定装置本体との間を無線通信により接続するものが様々提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。
特許第３５６９２４７号 特開平０５−２４０９７０号公報 特開２００１−１１２７２５号公報

しかしながら、いずれの特許文献記載の技術においても、具体的な無線通信の技術については開示されておらず、特にユーザの指に装着するセンサ部側のアンテナ構成については明確にされておらず、現実的なサイズでセンサ部を構成できるのかどうかは明確ではない。

そこで、本発明の目的は、小型化および実現が容易で、良好な通信感度を得ることができ、生体情報処理装置の装着の煩わしさを感じさせることなく、確実に生体情報を収集して、有用な情報をユーザに提供することが可能な生体情報処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、ユーザの腕の指の第１所定位置に装着されて生体情報を検出するとともに、前記指の周面に沿って配置された第１ループアンテナを有し、検出した前記生体情報を前記第１ループアンテナを介して送信する指輪形状を有する生体情報検出送信部と、第２ループアンテナを有し、前記ユーザの腕の第２所定位置に装着されるとともに、前記第２ループアンテナを介して前記生体情報を受信する生体情報受信部と、前記生体情報受信部により受信した前記生体情報に基づいて各種情報を表示する情報表示部と、を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、生体情報検出送信部は、ユーザの腕の指の第１所定位置に装着されて生体情報を検出し、検出した前記生体情報を第１ループアンテナを介して生体情報受信部に送信する。
生体情報受信部は、ユーザの腕の第２所定位置に装着され、第２ループアンテナを介して生体情報を受信する。
これにより、情報表示部は、生体情報受信部により受信した生体情報に基づいて各種情報を表示する。

この場合において、前記第１所定位置は、前記ユーザの一方の腕の指であり、前記第２所定位置は、前記一方の腕の前腕部であり、前記第１ループアンテナは、前記指の周面に対向するようにループしているようにしてもよい。
上記構成によれば、生体情報送信部が指に装着された状態で回転したり、生体情報受信部が腕に装着された状態で回転したりしたとしても、第１ループアンテナの第２ループアンテナに対する放射強度の観点からの空間位置はあまり影響を受けず、ひいては、通信状態への影響を少ないので良好に通信が行える。

また、前記第１所定位置は、前記ユーザの一方の腕の指であり、前記第２所定位置は、前記ユーザの他方の腕の前腕部であり、前記第１ループアンテナは、前記指の周面に沿ってループしているようにしてもよい。
上記構成によれば、生体情報送信部が指に装着された状態で回転したり、生体情報受信部が腕に装着された状態で回転したりしたとしても、第１ループアンテナの第２ループアンテナに対する放射強度の観点からの空間位置はあまり影響を受けず、ひいては、通信状態への影響を少ないので良好に通信が行える。

また、当該生体情報処理装置を装着して使用する状態において、前記第１ループアンテナの最大感度方向が前記第２ループアンテナ方向を向き、かつ、前記第２ループアンテナの最大感度方向が前記第１ループアンテナ方向を向くように前記第１ループアンテナおよび前記第２ループアンテナが配置されているようにしてもよい。
上記構成によれば、体情報処理装置を装着して使用する状態において、第１ループアンテナの最大感度方向が第２ループアンテナ方向を向き、かつ、第２ループアンテナの最大感度方向が第１ループアンテナ方向を向くので、確実に通信が行える。

また、前記第１ループアンテナを指に装着した状態で回転させたときに最小感度方向を含む第１平面を仮定し、前記第２ループアンテナを腕に装着した状態で回転させた時に最小感度方向を含む第２平面を仮定し、当該生体情報処理装置を装着し、使用する状態において、前記第１平面と前記第２平面とがほぼ平行あるいは所定角度以下で交差するよう前記第１ループアンテナおよび前記第２ループアンテナが配置されているようにしてもよい。
上記構成によれば、第１ループアンテナと第２ループアンテナの間で、一方のループアンテナの最小感度方向が他方のループアンテナを向くことが避けられるので、ユーザが装着状態を意識することなく、容易かつ確実に通信を行える。

また、通信周波数として、周波数１ＧＨｚ以下とし、好ましくは、周波数５００ＭＨｚ以下を用いるようにしてもよい。
ここで、小型（微小）ループアンテナとして用いられる信号周波数と、アンテナ長との関係について説明する。
通常、ループアンテナのループ長がその周波数における波長の１０分の１以下の範囲とすることが望ましいと言われている。この範囲は、ループ上を信号電流が一定の電流密度で流れると仮定することが出来る状態といわれている。
このとき、小型（微小）ループアンテナの指向性特性は、そのループ面と直交するダイポールアンテナと同等であるとされており、小型ループアンテナを用いる場合、それがダイポールアンテナと同等の指向性を持つ範囲で使うことが望ましい。
したがって、ループアンテナを指に装着することを考慮すると、例えば、ループが指を周回し、指の直径が約１ｃｍの場合、ループ長は約３ｃｍとなる。これはループアンテナを１ＧＨｚで用いた場合、波長の１０分の１となる周波数であり、アンテナサイズ（アンテナ長）が３ｃｍ程度の場合には、１ＧＨｚ以下の周波数で使うことが望ましい。
一方、１ＧＨｚ以下における無線規格として、４００ＭＨｚ帯の特定小電力規格、３１５ＭＨｚ以下とされる微弱無線規格が存在する。これらの規格に合わせた通信システムを構築することを考えると、これらアンテナを用いる周波数を５００ＭＨｚ以下とすることが好ましいと言える。
なお、通信周波数の下限としては、送信するデータのデータ量および要求されるデータレートに応じて適宜定められる。

また、前記生体情報として、脈拍情報を検出するようにしてもよい。
上記構成によれば、生体情報送信部と生体情報受信部との間をケーブルなどで接続することによる煩わしさなく、脈拍情報を検出し、対応する情報を表示することが可能となり、ユーザの使い勝手が向上する。

また、前記生体情報受信部、前記生体情報表示部および各種操作を行うための操作部を有する装置本体と、前記装置本体をユーザの腕に装着するためのリストバンドと、を備えても良い。
上記構成によれば、装着性が向上し、ユーザの行動（例えば、運動）を妨げることなく生体情報を収集して有用な情報を提供することができる。

本発明によれば、生体情報処理装置の小型化が容易で、良好な通信感度を得ることができ、生体情報処理装置の装着の煩わしさを感じさせることなく、確実に生体情報を収集して、有用な情報をユーザに提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る生体情報処理装置の使用状態における外観説明図である。
ここで、生体情報処理装置１は、腕時計形とされ、腕時計における３時−９時方向が、腕の延在方向の軸に沿った状態で装着されているものとする。

生体情報処理装置１は、図１に示すように、入力スイッチであるスイッチＳ１、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ４を有した腕時計型の装置本体２と、この装置本体２に設けられ、腕時計における１２時方向からユーザの腕に巻きつけられて６時−１２時方向で固定されるリストバンド３と、ユーザの小指あるいは薬指（図１では、薬指）に装着され、ユーザの生体情報を検出する生体センサユニット４とを有している。
なお、装置本体２とリストバンド３は、一体構造であってもよい。

装置本体２は、ループアンテナ２Ａを有する後述する無線通信回路を備えており、生体センサユニット４は、ループアンテナ４Ａを後述する無線通信回路を備えており、これらのループアンテナ２Ａ、４Ａを介して装置本体２と生体センサユニット４とは、無線で接続され、これらの間で各種信号の送受信が可能な構成となっている。
また、スイッチＳ１、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ４は、装置本体２表面から突設されている。スイッチＳ１、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ４は、押圧式の機機接点式を用いているが、静電式や、メンブレン電極を用いたタッチ式スイッチでもよい。

図２は、生体情報処理装置の装置本体の外観正面図である。
図２に示すように、装置本体２の正面に形成された正面部１５には、各種情報が表示される表示部６と、この表示部６の周辺に設けられたスイッチ機能説明部７，８，９，１０と、を有している。
表示部６は、表示部６における１２時方向に位置し、脈波の波形やピッチの波形、動作モードのアナウンス等をグラフィック表示するドットマトリクス表示領域６Ａと、表示部６における６時方向に位置し、時刻、脈拍数、ピッチ、及び、後述する充電パラメータ、通信状態パラメータ等の情報をセグメント表示するセグメント表示領域６Ｂと、を有している。

スイッチ機能説明部７は、スイッチＳ１の機能を簡潔に説明するためのスイッチ機能説明部であり、例えば、「セットアップ」の文字が記されている。同様に、スイッチ機能説明部８には、例えば、「ＵＰ／ライト」の文字が記されており、スイッチ機能説明部９には、例えば、「ＤＯＷＮ／結果表示」の文字が記されており、スイッチ機能説明部１０には、例えば、「開始／停止」の文字が記されている。
また、装置本体２の内部には、ユーザの身体の動きにより発生する体動成分（例えば、ピッチ）を求めるための体動センサ１１と、ループアンテナ２Ａが設けられた後述する制御基板が内蔵されている。

図２に示すように、装置本体２の一方の側縁部Ｇ１には、セットアップの開始指示や動作モードの変更指示を行うためのスイッチＳ１が設けられている。このスイッチＳ１は、９時方向に押圧されたときに作動する。

また、他方の側縁部Ｇ２には、時刻や上限脈拍数等の各種数値設定時にカウントアップキーとして機能し、数値設定以外のときは、表示部６をライトアップするためのスイッチとして機能するスイッチＳ３１と、各種数値設定時にカウントダウンキーとして機能し、数値設定以外のときは、脈拍数等の測定結果を表示部６に表示するためのスイッチＳ３２が設けられている。
上記構成において、ユーザは、例えば、時刻を設定する際は、スイッチＳ１を９時方向に押圧することによって、動作モードを時刻セットアップモードにした後、スイッチＳ３１，Ｓ３２を選択的に３時方向に押圧して時刻の設定を行う。

さらに側縁部Ｇ２の略中央であるスイッチＳ３１とスイッチＳ３２の間には、充電用端子１３及び通信用端子１４が設けられており、装置本体２が、図示しない専用のクレードルに装着されたときに、これらの端子を介して装置本体２と電気的に接続される構成となっている。そして、専用クレードルに装着された際には、装置本体２は、充電用端子１３を介して電力の供給を受け、装置本体２に内蔵されている図示しない充電池の充電を行う。また、専用クレードルにパーソナルコンピュータ等の外部機器が直接あるいはネットワークを介して接続されている場合、装置本体２は、通信用端子１４を介して、外部機器と通信を行うことができるようになっている。
本実施形態においては、側縁部Ｇ２に充電用端子１３及び通信用端子１４を設けているため、専用クレードルと装置本体２を接続する際、リストバンド３やケーブル５が邪魔になることなく接続することができる。

さらにまた正面部１５の側縁部Ｇ３の略中央には、脈拍やピッチ等の生体情報の計測を開始／停止するためのスイッチＳ４が設けられている。このスイッチＳ４は、１２時方向に押圧されたときに作動する。このスイッチＳ４を押圧すれば、脈拍の計測やピッチの計測等の生体情報処理装置１の基本的な機能を実行することができるため、スイッチＳ４は、装置本体２に設けられたスイッチの中で、最も重要かつ頻繁に押圧されるスイッチである。したがって、スイッチＳ４は、他のスイッチＳ１，Ｓ３１，Ｓ３２よりも目立たせるべく、比較的大きく形成されており、さらに、他のスイッチとは異なる色で形成されている。これにより、ユーザは、スイッチＳ４が重要なスイッチであることを感覚的に理解しやすい。さらに、スイッチＳ４は、場所的に最もユーザが操作しやすい手前側の箇所に設けられている。

図３は、生体センサユニットの構成を模式的に示す一部断面図である。
生体センサユニット４は、図３に示すように、脈波を検出し、脈波波形整形データおよび脈波信号データを送信するための脈波検出送信機構４０と、この脈波検出送信機構４０の両側に配置されたアース電極４１と、脈波検出送信機構４０をユーザの指に固定するためのセンサ固定用バンド４２とを有しており、センサ固定用バンド４２がユーザの指の根元に巻き回されている。なお、センサ固定用バンド４２は、脈波検出送信機構４０に覆い被さった状態で巻き回されており、脈波検出送信機構４０に侵入する外光を遮断している。

脈波検出送信機構４０は、ループアンテナ４Ａが接続された回路基板４３と、この回路基板４３に実装された、発光波長領域が３００ｎｍ〜７００ｎｍまでの範囲にあるＬＥＤ４４と、回路基板に実装された、受光波長領域が７００ｎｍ以下のフォトトランジスタ４５と、上面を塞ぐガラス板４６と、ループアンテナ４Ａを介して装置本体２との間で無線通信を行う無線通信回路４７と、電源として機能する電池４８と、を有している。ここで、ＬＥＤ４４およびフォトトランジスタ４５とは、脈波検出センサＨＳを構成している。
脈波検出送信機構４０は、ＬＥＤ４４から血管に向けて光を照射し、血管から反射してきた光をフォトトランジスタ４５にて受光することにより脈波を検出している。この脈波の検出にあたって、本実施形態では、発光波長領域が３００ｎｍ〜７００ｎｍまでの範囲にあるＬＥＤ４４と、回路基板に実装された、受光波長領域が７００ｎｍ以下のフォトトランジスタ４５とを用いている。これにより、外光に含まれる光のうち、波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指を導光体としてフォトトランジスタ４５にまで到達しない一方、３００ｎｍ以下の光は、皮膚表面でそのほとんどが吸収されるため、外光の直射の影響を受けることなく脈波の検出を行うことができる。

また、脈波は、アース電位を基準電位として検出されているが、本実施形態では、アース電極４１を脈波検出送信機構４０の両側に設けることにより、脈波検出部位の一定位置において生体アース電位を設定し、アース電極の電位の安定化を図っている。また、センサ固定用バンド４２は、導電性部材により形成されており、アース電極４１，４１と接続されている。このため、センサ固定用バンド４２は、脈波検出送信機構４０へのノイズの侵入を防止するシールド部材として兼用されている。
無線通信回路４７は、３１５ＭＨｚ未満の周波数の電波を用いる微弱無線通信回路が用いられている。

上述したように、生体センサユニット４は、ユーザの指の根元に装着されるが、本実施形態に係る生体センサユニット４は、指の中でも、特に、ユーザの小指又は薬指の根元に装着される。
これは、生体センサユニット４を装着した指の動きは、体動によるノイズの発生原因となるが、日常生活において、薬指及び小指は、他の指と比較して指を動かす機会が少ないので、体動によるノイズの発生を抑えることができるからである。
また、装着状態においても、良く使われる親指、人差し指、中指は自由がきくため、ユーザの使い勝手も向上するからである。

図４は、生体情報処理装置の機能ブロック図である。
図４において、装置本体２のＣＰＵ５０は、生体情報処理装置１の各部の動作を制御する他、生体センサユニット４からの信号に基づく脈拍数演算処理や、体動センサ１１からの信号に基づくピッチ演算処理等の各種演算処理を実行する。
ＲＯＭ５１は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能なメモリであり、ＣＰＵ５０によって実行される制御プログラムや、検出した脈拍数に係る脈拍数データ、後述する体動監視フラグ等の各種データを不揮発的に記憶する。
ＲＡＭ５２は、ＣＰＵ５０のワークエリアとして用いられ、ＣＰＵ５０による演算結果や各種データを一時的に記憶する。

クロック回路５３は、所定周波数（例えば３２．７６８ｋＨｚ）のクロック信号を出力する発振回路５４と、発振回路５４からのクロック信号を分周して１Ｈｚのクロック信号をＣＰＵ５０に出力する分周回路５５とを備えており、ＣＰＵ５０は、１Ｈｚのクロック信号に基づき、計時処理を行う。
入力部５６は、上述したスイッチＳ１，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ４に対応するものであり、ユーザの各スイッチ操作に応じた信号をＣＰＵ５０に出力する。
表示部６は、上述したようにドットマトリクス表示領域６Ａとセグメント表示領域６Ｂとを有し、ＣＰＵ５０の制御の下、各種情報を表示する。
通信部５７は、ＣＰＵ５０の制御の下、通信用端子を介して接続された外部機器と、データの送受信を行う。
無線通信回路５８は、ループアンテナ２Ａを介して無線通信回路４７との間で無線通信を行って、脈波信号に対応する脈波波形のデータおよび脈拍数に相当する脈波波形整形回路６６の出力した脈波整形データを受信する。

体動信号増幅回路６０は、体動センサ１１が検出した体動に係る信号を増幅してＡ／Ｄ変換回路６１及び体動波形整形回路６２に出力する。
Ａ／Ｄ変換回路６１は、体動信号増幅回路６０が出力した体動信号をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ５０に出力する。
体動波形整形回路６２は、体動信号増幅回路６０が出力した体動信号を整形し、ＣＰＵ５０に出力する。
警告部６３は、ＣＰＵ５０の制御下で、各種警告音などを出力する。
一方、生体センサユニット４の脈波信号増幅回路６５は、脈波検出センサＨＳが出力した信号を増幅して脈波波形整形回路６６及びＡ／Ｄ変換回路６７に出力する。
脈波波形整形回路６６は、脈波信号増幅回路６５が出力した脈波信号を整形し、脈波波形整形データを無線通信回路４７に出力する。
Ａ／Ｄ変換回路６７は、脈波信号増幅回路６５が出力した脈波信号をＡ／Ｄ変換し、脈波信号データとして無線通信回路４７に出力する。
これらの結果、無線通信回路４７は、ループアンテナ４Ａを介して脈波波形整形データおよび脈波信号データを装置本体２側に送信する。

ここで、ループアンテナ２Ａおよびループアンテナ４Ａの配置関係について説明する。
一般に、アンテナ構造の簡易化、低コスト化および回路側との隠避エーダンスマッチングなどの観点から、微弱無線通信においては、ループアンテナが用いられるが、ループアンテナは指向性を有しており、送受信アンテナのいずれか一方が、最小感度方向（ｎｕｌｌ方向）を他方のアンテナに対して向けてしまうと、電波の放射が十分でなく、通信が行えないという事態が生じる。
そこで、本第１実施形態においては、十分な電波放射を確保できるとともに、ユーザが自然な装着感で生体センサユニット４を装着できるようにループアンテナ２Ａおよびループアンテナ４Ａを配置している。

図５は、第１実施形態のループアンテナの配置関係説明図である。
図５において、符号Ｐ１は、ループアンテナ４Ａの水平放射パターンであり、同様に符号Ｐ２は、ループアンテナ２Ａの水平放射パターンを表している。
この場合において、生体情報処理装置１を装着して使用する状態において、ループアンテナ４Ａの最大感度方向がループアンテナ２Ａの方向を向き、かつ、ループアンテナ２Ａの最大感度方向がループアンテナ４Ａ方向を向くように配置されている。
さらにループアンテナ４Ａを指に装着した状態で回転させたときに最小感度方向を含む第１平面を仮定し、ループアンテナ２Ａを腕に装着した状態で回転させた時に最小感度方向を含む第２平面を仮定し、生体情報処理装置１を装着し、使用する状態において、第１平面と第２平面とがほぼ平行あるいは所定角度以下で交差するようにループアンテナ２Ａ、４Ａを配置すれば良い。

図６は、第１実施形態のセンサユニットの一部透視斜視図である。
具体的には、第１ループアンテナとしてのループアンテナ４Ａは、第１所定位置であるユーザの一方の腕（図５では、左腕）指に装着され、ループアンテナ４Ａは、図６に示すように、回路基板４３に立設され、指の周面に対向するように生体センサユニット４の周面４Ｆに設けられた収納溝４Ｍ内でループしている。
すなわち、ループアンテナ４Ａのヌル（ｎｕｌｌ）方向（最低感度方向）Ｄｎ１は、指の周面に垂直な方向とされている。より詳細には、図５の場合には、最低感度方向Ｄｎ１は紙面上下方向となっている。

これに対し、装置本体２は、第２所定位置である当該腕の前腕に設けられており、第２ループアンテナとしてのループアンテナ２Ａは、前腕の周面に略垂直方向に立設されている。したがって、ループアンテナ２Ａの最低感度方向Ｄｎ２も、紙面上下方向となっている。
換言すれば、ループアンテナ２Ａの最大感度方向Ｄｍａｘ２は、ループアンテナ４Ａの最大感度方向Ｄｍａｘ１と微小角度をもって交差する状態（略平行な状態）となり、最も感度の高い状態で送受信が行われることとなることから、通信が確実に行われることとなる。

この場合において、生体センサユニット４が指に装着された状態で回転したとしても、ループアンテナ４Ａの最大感度方向Ｄｍａｘ１方向は変わらず、同様に装置本体２が前腕に装着された状態で回転したとしてもループアンテナ２Ａの最大感度方向Ｄｍａｘ２も変わらないので、良好な通信状態を維持できる。
また、ユーザが指を曲げた状態（例えば、拳を握ったような状態）であっても、通常の使用状態であれば、ループアンテナ４Ａの最低感度方向Ｄｎ１がループアンテナ２Ａ側を向くことはなく、通信感度は低下するものの実用上は問題はない。
ここで、小型（微小）ループアンテナに用いられる信号周波数と、アンテナ長との関係について説明する。
ループアンテナは、そのループ長がその周波数における波長の１０分の１以下の範囲とすることが望ましいと言われている。この範囲は、ループ上を信号電流が一定の電流密度で流れると仮定することが出来る状態であり、このときの小型（微小）ループアンテナの指向性特性は、そのループ面と直交するダイポールアンテナと同等であるとされている。
したがって、小型ループアンテナを用いる場合、それがダイポールアンテナと同等の指向性を持つ範囲で使うことが望ましい。
ところで、ループが指を周回する場合、指の直径が約１ｃｍの場合、ループ長は約３ｃｍとなる。これはループアンテナを１ＧＨｚで用いた場合、波長の１０分の１となる周波数であり、アンテナサイズ（アンテナ長）が３ｃｍ程度の場合には、１ＧＨｚ以下の周波数で使うことが望ましいこととなる。
また、１ＧＨｚ以下における無線規格として、４００ＭＨｚ帯の特定小電力規格、３１５ＭＨｚ以下とされる微弱無線規格が存在する。これらの規格に合わせた通信システムを構築することを考えると、これらアンテナを用いる周波数を５００ＭＨｚ以下とすることが好ましいと言える。
なお、通信周波数の下限としては、送信するデータのデータ量および要求されるデータレートに応じて適宜定められる。
本実施形態においては、上記の各条件を検討した結果、通信周波数としては、３１５ＭＨｚ程度を用いることで実用的なサイズで装置を実現している。

次に、生体情報処理装置の概要動作について説明する。
図７は、生体情報処理装置の動作を示すフローチャートである。
この場合において、本第１実施形態に係る生体情報処理装置１は、ユーザが激しく動作するなどして、信頼性の高い脈拍測定を行うことができないときは脈拍測定を行わない、という機能を備えている。以下、図７を参照して、この機能の実行時における生体情報処理装置１の動作について説明する。

ＣＰＵ５０は、ユーザによってスイッチＳ４が操作され、脈拍測定開始指示がなされたことを検出すると（ステップＳ１）、Ａ／Ｄ変換回路６１に制御信号を送信し、体動信号のＡ／Ｄ変換を行わせ、変換された体動信号を取得する（ステップＳ２）。
ＣＰＵ５０は、ステップＳ２にて取得した体動信号を分析し、脈拍測定が可能であるか否かを判断する。すなわち、現在の体動のレベルが、この脈拍測定可能体動レベルを超えていない場合は正常に脈拍を測定することができ、このレベルを超えている場合は脈拍の測定を不可とするために、脈拍測定が可能な体動のレベルを予め設定しておき、体動信号から求めた現在の体動のレベルが、この脈拍測定可能体動レベルを超えているか否かを判断する（ステップＳ３）。この場合には、再度脈拍計測が行えると判別されるまで、目標脈拍範囲滞在時間の積算を中断することとなる。
ステップＳ３の判別において、脈拍測定ができない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、ＣＰＵ５０は、Ａ／Ｄ変換回路６１に制御信号を送信し、体動信号のＡ／Ｄ変換を停止すると共に、体動信号の取得を停止し（ステップＳ４）、ステップＳ１２へ移行する。

一方、ステップＳ３の判別において、脈拍測定が可能な場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５１に記憶されている体動監視フラグをリセットする（ステップＳ５）。ここで、体動監視フラグとは、上記脈拍測定可能体動レベルを超えた体動のレベルをＣＰＵ５０が検知したか否かを判断するためのフラグである。
ＣＰＵ５０は、体動信号が入力されている間は、絶えず、現在の体動のレベルと脈拍測定可能体動レベルを比較しており、脈拍測定可能体動レベルを超えた体動のレベルを検知した場合、この体動監視フラグをセットすることとなる。
ステップＳ５において、ＣＰＵ５０は体動監視フラグをリセットした後、ループアンテナ２Ａおよび無線通信回路５８を介して脈波データを生体センサユニット４から受信することとなる。

より詳細には、生体センサユニット４の脈波検出センサＨＳは、脈波を検出して脈波信号を脈波信号増幅回路６５に出力する。
脈波信号増幅回路６５は、脈波検出センサＨＳが出力した脈波信号を増幅して脈波波形整形回路６６及びＡ／Ｄ変換回路６７に出力する。
脈波波形整形回路６６は、脈波信号増幅回路６５が出力した脈波信号を整形し、脈波波形整形データを無線通信回路４７に出力する。
一方、Ａ／Ｄ変換回路６７は、脈波信号増幅回路６５が出力した脈波信号をＡ／Ｄ変換し、脈波信号データとして無線通信回路４７に出力する。
これらの結果、無線通信回路４７は、ループアンテナ４Ａを介して脈波波形整形データおよび脈波信号データを装置本体２側に送信する。
さらに、ＣＰＵ５０は、取得した脈波波形整形データおよび脈波信号データに基づいて高速フーリエ変換処理によって周波数分析を行い、脈波成分を抽出し、この脈波成分から脈拍数を算出する（ステップＳ７）。

ステップＳ７において脈拍数を算出した後、ＣＰＵ５０は、体動監視フラグがセットされているか否かを判断する（ステップＳ８）。ここで行っている判断は、ステップＳ６及びステップＳ７の処理を実行中に、脈拍測定可能体動レベルを超える体動のレベルを検出したか否かの判断である。

体動監視フラグがセットされている場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０は、脈拍数のＲＯＭ５１への記憶、及び、脈拍数の表示部６への表示を禁止し、Ａ／Ｄ変換回路６１に制御信号を送信し、脈波信号のＡ／Ｄ変換を停止すると共に、脈波信号の取得を停止し（ステップＳ１１）、ステップＳ１２へ移行する。
一方、体動監視フラグがセットされていない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、ＣＰＵ５０は、ステップＳ７で算出した脈拍数を、現在時刻と共に、ＲＯＭ５１に記憶する（ステップＳ９）。
続いて、ＣＰＵ５０は、表示部６に対する表示処理を行う（ステップＳ１０）。
表示部６への表示後、ＣＰＵ５０は、Ａ／Ｄ変換回路６１に制御信号を送信し、脈波信号のＡ／Ｄ変換を停止すると共に、脈波信号の取得を停止し（ステップＳ１１）、ステップＳ１２へ移行する。

ＣＰＵ５０は、ステップＳ１２において、ユーザによってスイッチＳ４が操作され、脈拍測定停止指示がなされたか否かを判断する（ステップＳ１２）。脈拍測定停止指示があった場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０は、脈拍測定を終了する。脈拍測定停止指示がなされていない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ５０は、ステップＳ２へ移行し、再び脈拍の測定を行う。

以上の説明のように、本第１実施形態によれば、通信電波として所定の波長を有するものを用い、ループアンテナ４Ａを指輪形状を有する生体センサユニット４の周面に沿って指の周面に対向するように配置しているので、装置の小型化が図れ、装着時にユーザに違和感を与えることがない。
この場合において、ループアンテナ４Ａの最大感度方向がループアンテナ２Ａの方向を向き、かつ、ループアンテナ２Ａの最大感度方向がループアンテナ４Ａ方向を向くように配置されている、換言すれば、一方のループアンテナが他方のループアンテナの最小感度方向に位置することがないようにしているので、良好な通信感度を得ることができ、生体情報処理装置の装着の煩わしさを感じさせることなく、確実に生体情報を収集して、有用な情報をユーザに提供することができる。

［２］第２実施形態
以上の第１実施形態は、生体センサユニット４をユーザの一方の腕の指に装着し、装置本体２を生体センサユニット４を装着した腕の前腕部に装着し、ループアンテナ４Ａを指の周面に対向するようにループしているようにしていたが、本第２実施形態は、生体センサユニットをユーザの一方の腕の指に装着し、装置本体を生体センサユニットを装着した腕とは異なる他方の腕の前腕部に装着し、生体センサユニットのループアンテナを指の周面に沿ってループしているようにし、装置本体のループアンテナを生体センサユニットのループアンテナに対応する所定位置に設けた場合の実施形態である。

図８は、第２実施形態のループアンテナの配置関係説明図である。
図８において、符号Ｐ１１は、ループアンテナ４Ａ１の水平放射パターンであり、同様に符号Ｐ１２は、ループアンテナ２Ａの水平放射パターンを表している。
この場合において、生体情報処理装置１を装着して使用する状態において、ループアンテナ４Ａ１の最大感度方向がループアンテナ２Ａ１の方向を向き、かつ、ループアンテナ２Ａ１の最大感度方向がループアンテナ４Ａ１方向を向くように配置されている。
さらにループアンテナ４Ａ１を指に装着した状態で回転させたときに最小感度方向を含む第１平面を仮定し、ループアンテナ２Ａを腕に装着した状態で回転させた時に最小感度方向を含む第２平面を仮定し、生体情報処理装置１を装着し、使用する状態において、第１平面と第２平面とがほぼ平行あるいは所定角度以下で交差するようにループアンテナ２Ａ１、４Ａ１を配置すれば良い。

図９は、第２実施形態のセンサユニットの正面図である。
具体的には、第１ループアンテナとしてのループアンテナ４Ａ１は、第１所定位置であるユーザの一方の腕（図７では、右腕）の指に装着され、ループアンテナ４Ａ１は、図９に示すように、回路基板４３に立設され、生体センサユニット４内で、指の周面に沿ってループしている。
すなわち、ループアンテナ４Ａ１の最低感度方向Ｄｎ１は、指の軸に沿った方向とされている。より詳細には、図８の場合には、最低感度方向Ｄｎ１１は紙面上下方向となっている。

これに対し、装置本体２は、第２所定位置である他方の腕（図８では、左腕）の前腕に設けられており、第２ループアンテナとしてのループアンテナ２Ａ１は、前腕の周面に略垂直方向に立設されている。したがって、ループアンテナ２Ａ１の最低感度方向Ｄｎ１２も、紙面上下方向となっている。
換言すれば、ループアンテナ２Ａ１の最大感度方向Ｄｍａｘ１２は、理想的な状態において、ループアンテナ４Ａの最大感度方向Ｄｍａｘ１１と微小角度をもって交差する状態（略平行な状態）となり、最も感度の高い状態で送受信が行われることとなることから、通信が確実に行われることとなる。

この場合において、生体センサユニット４が指に装着された状態で回転したとしても、ループアンテナ４Ａ１の最大感度方向Ｄｍａｘ１１方向は変わらず、同様に装置本体２が前腕に装着された状態で回転したとしてもループアンテナ２Ａの最大感度方向Ｄｍａｘ１２も変わらないので、良好な通信状態を維持できる。
また、ユーザが指を曲げた状態（例えば、拳を握ったような状態）であっても、通常の使用状態であれば、ループアンテナ４Ａ１の最低感度方向Ｄｎ１１がループアンテナ２Ａ１側を向くことはなく、通信感度は低下するものの実用上は問題はない。

以上の説明のように、本第２実施形態によっても、通信電波として所定の波長を有するものを用い、ループアンテナ４Ａを指輪形状を有する生体センサユニット４の周面に沿って指の周面に沿ってループするように配置しているので、装置の小型化が図れ、装着時にユーザに違和感を与えることがない。
さらに第１実施形態と同様に、ループアンテナ４Ａ１の最大感度方向Ｄｍａｘ１１がループアンテナ２Ａ１の方向を向き、かつ、ループアンテナ２Ａ１の最大感度方向Ｄｍａｘ１２がループアンテナ４Ａ方向を向くように配置されている、換言すれば、一方のループアンテナが他方のループアンテナの最小感度方向に位置することがないようにしているので、良好な通信感度を得ることができ、生体情報処理装置の装着の煩わしさを感じさせることなく、確実に生体情報を収集して、有用な情報をユーザに提供することができる。

［３］実施形態の変形例
以上の説明においては、各ループアンテナは、１回ループしているだけであったが、複数回ループするように構成することも可能である。

第１実施形態に係る生体情報処理装置の使用状態における外観説明図である。 生体情報処理装置の装置本体の外観正面図である。 生体センサユニットの構成を模式的に示す一部断面図である。 生体情報処理装置の機能ブロック図である。 第１実施形態のループアンテナの配置関係説明図である。 第１実施形態のセンサユニットの一部透視斜視図である。 生体情報処理装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態のループアンテナの配置関係説明図である。 第２実施形態のセンサユニットの正面図である。

符号の説明

１…生体情報処理装置、１ＧＨｚ…周波数、２…装置本体、２Ａ…ループアンテナ（第２ループアンテナ）、３…リストバンド、４…生体センサユニット、４Ａ…ループアンテナ（第１ループアンテナ）、４Ｆ…周面、４Ｍ…収納溝、５…ケーブル、６…表示部（情報表示部）、６Ａ…ドットマトリクス表示領域、６Ｂ…セグメント表示領域、１１…体動センサ、１２…ケーブル貫通孔、１３…充電用端子、１４…通信用端子、１５…正面部、２Ａ１…ループアンテナ、４０…脈波検出送信機構（生体情報検出送信部）、４１…アース電極、４２…センサ固定用バンド、４３…回路基板、４４…ＬＥＤ、４５…フォトトランジスタ、４６…ガラス板、４７…無線通信回路（生体情報検出送信部）、４８…電池、４Ａ１…ループアンテナ、５０…ＣＰＵ、５１…ＲＯＭ、５２…ＲＡＭ、５３…クロック回路、５４…発振回路、５５…分周回路、５６…入力部、５７…通信部、５８…無線通信回路（生体情報受信部）、６０…体動信号増幅回路、６１…Ｄ変換回路、６２…体動波形整形回路、６３…警告部、６５…脈波信号増幅回路、６６…脈波波形整形回路、６７…Ｄ変換回路、Ｄｍａｘ１…最大感度方向、Ｄｍａｘ２…最大感度方向、Ｄｎ１…最低感度方向、Ｄｎ２…最低感度方向、Ｄｍａｘ１１…最大感度方向、Ｄｍａｘ１２…最大感度方向、Ｄｎ１１…最低感度方向、Ｄｎ１２…最低感度方向、ＨＳ…脈波検出センサ。

Claims (8)

1. ユーザの腕の指の第１所定位置に装着されて生体情報を検出するとともに、前記指の周面に沿って配置された第１ループアンテナを有し、検出した前記生体情報を前記第１ループアンテナを介して送信する指輪形状を有する生体情報検出送信部と、
   第２ループアンテナを有し、前記ユーザの腕の第２所定位置に装着されるとともに、前記第２ループアンテナを介して前記生体情報を受信する生体情報受信部と、
   前記生体情報受信部により受信した前記生体情報に基づいて各種情報を表示する情報表示部と、
   を備えたことを特徴とする生体情報処理装置。
2. 請求項１記載の生体情報処理装置において、
   前記第１所定位置は、前記ユーザの一方の腕の指であり、
   前記第２所定位置は、前記一方の腕の前腕部であり、
   前記第１ループアンテナは、前記指の周面に対向するようにループしていることを特徴とする生体情報処理装置。
3. 請求項１記載の生体情報処理装置において、
   前記第１所定位置は、前記ユーザの一方の腕の指であり、
   前記第２所定位置は、前記ユーザの他方の腕の前腕部であり、
   前記第１ループアンテナは、前記指の周面に沿ってループしていることを特徴とする生体情報処理装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の生体情報処理装置において、
   当該生体情報処理装置を装着して使用する状態において、前記第１ループアンテナの最大感度方向が前記第２ループアンテナ方向を向き、かつ、前記第２ループアンテナの最大感度方向が前記第１ループアンテナ方向を向くように前記第１ループアンテナおよび前記第２ループアンテナが配置されていることを特徴とする生体情報処理装置。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の生体情報処理装置において、
   前記第１ループアンテナを指に装着した状態で回転させたときに最小感度方向を含む第１平面を仮定し、前記第２ループアンテナを腕に装着した状態で回転させた時に最小感度方向を含む第２平面を仮定し、当該生体情報処理装置を装着し、使用する状態において、前記第１平面と前記第２平面とがほぼ平行あるいは所定角度以下で交差するように前記第１ループアンテナおよび前記第２ループアンテナが配置されていることを特徴とする生体情報処理装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の生体情報処理装置において、
   通信周波数として、周波数１ＧＨｚ以下とし、好ましくは、周波数５００ＭＨｚ以下を用いることを特徴とする生体情報処理装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の生体情報処理装置において、
   前記生体情報として、脈拍情報を検出することを特徴とする生体情報処理装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の生体情報処理装置において、
   前記生体情報受信部、前記生体情報表示部および各種操作を行うための操作部を有する装置本体と、
   前記装置本体をユーザの腕に装着するためのリストバンドと、
   を備えたことを特徴とする生体情報処理装置。

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