JP2009136372A - 生体情報管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 親機の電池消費電力を極力抑えて、且つ子機と親機との通信にかかる時間を短縮することが可能な無線システムを用いた、生体情報を収集して管理することができる生体情報管理システムを提供する。
【解決手段】 無線通信により生体情報を送受信する子機と生体情報を記憶して管理する親機から構成される無線システムにおいて、子機側にアクティブ型の無線タグ手段と親機側にパッシブ型の無線タグ手段を具備し、子機の電源投入と同時に子機側搭載の無線タグと親機側搭載の無線タグ間で通信を行い、親機を起動させ、子機と親機間で行う為の主通信の通信リンク確立と、通信リンク確立後生体情報データの主無線通信を開始する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主にバッテリーを電源として動作する無線通信により、生体情報を収集して管理するシステムにおいて、関する。

家庭内に設置された、体重計,血圧計,脈拍計,血糖値計等を使用してユーザー(以下、被験者と記す)が生体情報を測定して、生体情報を携帯型管理サーバへ無線通信して記憶管理するシステムがある。

図１に示すような、子機１２ａ〜１２ｃ（生体情報測定器の例として用いた。以下まとめて子機１２と称する）と親機１１（生体情報管理サーバの例として用いた）で、被験者が子機１２で任意に生体情報を測定し、その都度生体測定情報を親機１１と無線通信して親機１１側で生体情報管理を行う。

親機１１と子機１２との無線通信について、通常この親機１１と子機１２の通信には、無線免許の必要のない微弱無線システムや特定小電力無線システム等が用いられる。子機１２や親機１１は設置場所・配置の関係及び携帯型によることから、バッテリーを駆動源とすることが殆どである。よって、親機１１と子機１２から構成されるシステムのバッテリー寿命を長くすることや、各子機１２からの測定情報をいつでも送受信可能にすることが課題であった。

図８に従来システムの通信制御のフロー図を示す。図８に示すように、親機１２のバッテリー寿命を長くするために、受信動作をある一定周期Ｔで繰返す間欠受信モードで動作させる。また、子機１２からの不定期な生体情報の送信に対応するためにも、一定周期Ｔで繰返す間欠受信モードで動作させている。親機１１は、この間欠受信動作時に子機１２からの送信される連続起動信号を検出して通信を行うことになる。ここで、子機１２から送信する連続起動信号は、親機１１の周期Ｔの間欠受信間隔よりも長く送信することになる。

親機１１が、子機１２からの連続起動信号を検出すると、親機１１はシステムを起動して応答を子機１２へ返し通信リンクを確立する。親機１１は、通信リンクが確立されると生体情報の受信モードになる。また子機１２は、親機１１からの応答を検出すると、親機１１と子機１２間で生体情報の送受信動作を行う。生体情報の送受信が終了すると、親機１１は再び一定周期Ｔの間欠受信動作を繰返すことになる。（例えば、特許文献１参照。）
また他方、バッテリーの出力電圧が所定の電圧未満になった時には休眠時間を延長するという技術も公開されている。（例えば、特許文献２参照。）
特開２００３−２０８６８５号公報 特開２００７−６７８２９号公報

しかしながら、上述の一定周期Ｔで受信モードを繰返す間欠受信方式においては、子機１２は親機１１を起動するために、親機１１の間欠受信周期Ｔ以上の長さで連続呼出し信号を送信する必要があり、またこの間欠受信周期を短くして情報データ送受信にかかる時間を短縮すると、親機１１の消費電力が大きくなってしまう。また、親機１１が子機１２からの不定期に送信される生体情報データを、いつでも受信可能にするためには、常に周期的な間欠受信モードにする必要があり、これも大きく電池寿命に影響していた。

本発明は、親機１１の電池の消費電力を極力抑えることが可能な生体情報管理システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、無線通信により生体情報を測定してデータを送受信する子機と生体情報データを記憶して管理する親機（生体情報管理サーバ）から構成される無線システムにおいて、子機により測定された生体情報を親機に送受信する主通信手段と併せて無線タグ（ＲＦＩＤ）通信手段を子機と親機に具備したことを特徴とする。

以上説明したように、本発明は、親機と子機とで構成される生体情報管理システムで、生体情報を測定する子機と生体情報を管理する親機間で生体情報データを無線通信するシステムにおいて、親機側と子機側両方に無線タグ通信手段を備えることにより、子機側に電源が投入されると同時に無線タグ通信で親機側と通信リンク確立を行うことが可能になり、生体情報を子機側で測定する時だけ確実に親機側へ無線通信できることができる。つまり、子機で生体情報を測定する時だけ親機を起動させることになり、親機は常時周期的な間欠受信動作を行う必要がない。

よって、親機と子機で構成される生体情報管理システムにおいて大幅なバッテリー消耗の軽減ができる。

以下に、本発明の生体情報管理システムの実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る、無線により生体情報を管理する生体情報管理システムにおける、親機１１（生体情報管理サーバ）と複数の子機１２（生体情報測定器）との関係を示すブロック図である。

子機１２は、被験者が測定した生体情報を無線により親機１１へ送信する。親機１１は、子機１２からの生体情報を受信して、各子機１２からの生体情報を記憶管理する。この生体情報の送受信を行う主通信には免許が必要のない微弱無線通信方式や特定小電力無線通信システムを用いる。

次に親機１１、子機１２、それぞれの機能ブロックについて図２、図３を参照しながら説明する。図２に親機１１の同実施の形態による構成ブロック図を示す。親機１１は、複数の子機１２例えば、脈拍計，血圧計，体重計，血糖値計などが考えられ、被験者がある生体情報を測定した場合に、無線通信により送信されたその生体情報を受信する。

親機１１は、親機全体を制御するＣＰＵ(中央処理装置)２４、このＣＰＵ２４と接続され子機１２と無線により生体情報を送受信する主無線通信部２６、ＣＰＵ２４と接続され子機１２と無線タグ通信することで通信リンクを確立するパッシブ型無線タグ通信部２７、ＣＰＵ２４と接続され子機から受信した生体情報を表示及び親機１１の操作内容を表示する表示部２３、ＣＰＵ２４と接続され親機の操作を指示する操作部２１、ＣＰＵ２４と接続され子機１２から受信した生体情報を記憶処理する生体情報データ記憶部２２、ＣＰＵ２４と接続され親機１１に電源電圧を供給する電源バッテリー部２５の各部により構成される。ＣＰＵ２４は、図示しない専用のメモリに接続されて、専用メモリに記憶された動作プログラムを実行することにより親機１１の機能を動作させる。

図３に各子機１２の同実施の形態による構成ブロック図を示す。子機１２は、子機全体を制御するＣＰＵ３３、このＣＰＵ３３に接続され、例えば脈拍，血圧，体重，体温，血糖値等の生体情報を測定する生体情報測定部３１、このＣＰＵ３３に接続され測定された生体情報を記憶する生体情報記憶部３４、このＣＰＵ３３に接続され、親機１１の主無線通信部２６との間で、生体情報を親機１１へ通信する主無線通信部３５、このＣＰＵ３３に接続され、親機１１のパッシブ型無線タグ部２７との間で、親機１１と無線タグ通信することで通信確立を行うアクティブ型無線タグ通信部３６、このＣＰＵ３３に接続され子機の操作を指示する操作部３７、このＣＰＵ３３に接続され子機１２に電源電圧を供給する電源バッテリー部３２の各部により構成される。

ＣＰＵ３３は、図示しない専用のメモリに接続されて、専用メモリに記憶された動作プログラムを実行することにより子機１２の機能を動作させる。上述の無線タグとは、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ)システムであり、一般にＲＦダグ，電子タグ，ＩＣ タグ等とも呼ばれるものであり、米国インターメック社が提供するシステムのタグ等を応用すれば、簡単に実現することが出来る。

無線タグには、起動に電源を必要としないパッシブ型と電源を必要とするアクティブ型がある。
次に、以上の構成において親機１１、子機１２の生体情報の送受信における動作について説明する。通常、親機１１と子機１２は、電源バッテリーの消費を軽減するためにスリープ状態にある。 被験者が、子機１２を用いて生体情報を測定する際、操作部３７から電源投入(測定開始)操作をして電源がＯＮになる。電源ＯＮと同時にアクティブ型無線タグ部３６が動作して、親機１１のパッシブ型無線タグ部２７と通信を行う。

ここで親機１１のパッシブ型無線タグ部２７は、子機１２のアクティブ型無線タグ３６が通信を開始することで、ＲＦ無線タグ通信の特徴である電磁結合や電磁誘導方式により、パッシブ型無線タグ部２７が励起されスリープ状態から立ち上がる過程を経て、親機１１と子機１２間で無線タグ通信を行うことが可能になる。この無線タグ通信を行うことで、子機１２主通信部３５と親機１１主無線通信部２６で行う通信を行うための通信リンク確立を行う。この通信リンク確立とは、子機１２で生体情報測定が終了して生体情報を親機１１と送受信するための、通信タイム制御データをやり取りして確実に通信が行えるようにする。

図４に、子機１２の電源ＯＮから測定した生体情報を親機１１と正確に送受信する動作のタイムチャートを示す。

子機１２は、被験者が生体測定を開始するため電源を投入する。電源ＯＮと同時に、最初子機１２の無線タグ３６と親機１１の無線タグ２７が通信を開始する。
この無線タグ通信で、それぞれの各子機１２（生体情報測定器）独自で、予め決められた生体測定にかかる時間Ｔｍと、その次に生体情報を送信する時間Ｔｘと、さらに子機１２が送信モードから受信モードに入るまでの時間Ｔａｗと、子機１２が受信している時間Ｒｘの通信制御データを、この無線タグ通信期間内で親機１１へ送る。

また、親機１１からは、予め決められた起動処理にかかる時間Ｔｓと、起動処理後に受信モードに入る時間Ｔｘｗと、親機１１の受信期間Ｒｐｘと、受信した生体情報の処理にかかる時間Ｔｐと、ＡＣＫ送信時間Ｔｘａを、この無線タグ通信期間で子機１２へ送ることになる。

よって、子機１２で測定した生体情報データを無線通信するための、主通信タイムの制御データを、子機１２と親機１１間でやり取りし通信リンク確立を、上記の無線タグ通信で行う。さらに具体的に親機１１と子機１２間での生体情報データの主無線通信動作の内容を図６に示すフローチャートを用いて説明する。

図５に子機１２の動作のフローチャートを示す。被験者が、各子機１２独自の生体情報を測定する場合、まず測定開始のため電源ＯＮ（Ｓ６０１)にする。電源ＯＮ直後に、アクティブ型無線タグ３６で通信を開始する。子機１２のアクティブ型無線タグの通信開始により、親機１１のパッシブ型無線タグ２７部を励起して、無線タグ同士の通信を開始する（Ｓ６０２)。

親機１１との無線タグ通信で、前記通信リンク確立が終了するまで無線タグでの通信を行う(Ｓ６０３)。通常、携帯型管理サーバ・親機１１は被験者が携帯しているので、子機１２の近くにあり電源ＯＮ直後に無線タグ通信が行われ主通信タイム制御のデータを親機１１と子機１２間で無線タグ通信が完了する。

ここで図示していないが、当然子機１２の電源ＯＮと同時に子機１２の起動処理が始まり生体情報測定の準備も無線タグ通信と平行して整えられる。

子機１２は、親機１１との無線タグ通信により主通信リンク確立が行われると、無線タグ通信は終了する(Ｓ６０４)。無線タグ通信が終了すると、生体情報の測定を開始する、例えば血圧，脈拍,血糖値,体温等、各子機１２独自の生体情報の測定を行う。測定処理時間は、各子機１２独自に決められておりその測定時間Ｔｍ（Ｓ６０５)である。

生体情報測定が終了すると、測定結果の生体情報データを主無線通信により親機１２へ送信Ｔｘする(Ｓ６０６)。次に、親機１２で生体情報データを受信した後、生体情報処理後ACK信号を返信してくる時間Ｔawまで待機(Ｓ６０７)して、親機１１からのＡＣＫ信号を受信する。ここではＡＣＫ信号が受信できるまで受信動作Ｒｘを行う(Ｓ６０８)。親機１１からＡＣＫ信号を受信すれば子機１２の処理を終了する。

次に親機１１（生体情報管理サーバ）について図６を用いて動作を説明する。親機１１は、通常待機状態で無線通信部は全て停止状態にある。

子機１２からのアクティブ型無線タグ通信が開始されると、パッシブ型無線タグ通信部が、電磁誘導等で励起されて無線タグ通信を開始する(Ｓ６１０)。この無線タグ通信で子機１２と主通信リンクを確立するまで無線タグ通信を行う(Ｓ６１１)。

子機１２と親機１１間で主通信リンクを確立すると無線タグ通信を終了(Ｓ６１２)して、次に親機１１のサーバとして起動処理で立ち上がる(Ｓ６１３)。起動した後、子機１２が上記無線タグ通信で受け取った生体測定時間Ｔｍを考慮した子機１２からの主通信部３５からの送信待ち時間Ｔｘｗ(Ｓ６１４)の後、親機１２は生体情報データを主通信部２６での受信を開始する(Ｓ６１５)。子機１２からの生体情報を主通信で受信できるまで受信を繰返す(Ｓ６１６)。生体情報を子機１２から受信を完了すると、親機１１で生体情報処理しＴｐ(Ｓ６１７)、正常受信したこと子機１２へ知らせるＡＣＫ信号（Ｓ６１８）を送信して親機１１動作を終了する。

ここで親機１１の生体情報処理は、図２に示す主無線通信部２６で生体情報を受信して、ＣＰＵ２４を介して表示部２３へ測定値を表示して被験者に知らせるたり、ＣＰＵ２４を介して生体情報データ記憶部２２で記憶して管理する。

（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図７は、本発明の第２の実施の形態に係る、親機１１主通信部と無線タグ通信部の構成を示すブロック図である。本実施形態の特徴は、主無線通信部２６で送受信を行うためのアンテナ７０２がパッシブ型無線タグ部２７用のアンテナと共用している点である。なお、ここで図示はしていないが、子機１２についても、主無線通信部３５のアンテナと、アクティブ型無線タグ部３６のアンテナとは共用した構成となっている。

次に本実施の形態における動作について説明する。本システムの主通信には、無線免許を必要としない、微弱無線システムや特定小電力無線システムが用いられる。これらの無線システムは主にＵＨＦ帯を利用して通信を行っている。国内及び海外では４００ＭＨｚ帯や８００ＭＨｚ帯-９００ＭＨｚ対を用いている。このＵＨＦ帯周波数の電波は無線タグ通信でも用いられている。ここで、主通信の送受信を効率良く行う為に、電波の波長を考慮したアンテナを設計する。ここで、同じ周波数帯の電波を利用して送受信する、無線タグ通信においても効率の良いアンテナになる。

よって、図７に示すアンテナ７０２は、主通信部２６で、生体情報データを送受信する場合にも、無線タグ通信部２７で通信リンク確立を行う場合にも同じアンテナ７０２で効率よく通信ができることになる。よって、生体情報データを送受信する主通信と、主通信タイム制御データを送受信する無線タグ通信用のアンテナ７０２は共用できることになる。

以上説明したように、本発明の実施の形態においては、親機と子機で構成される生体情報管理システムにおいて、親機における電源バッテリー部の消耗を軽減することができる。また、生体情報測定時に通信タイム制御のデータを親機と子機間で最初にやり取りすることで、確実に生体情報データを送受信することが可能となり、また、親機と子機の通信にかかる時間を短縮することが出来る。さらに、また、微弱無線通信を行う主無線通信用のアンテナと無線タグ用のアンテナを共用する構成にすることにより、より安価なシステムを構築することも可能になる。
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成や名称はこれらの実施の形態に限定するものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれることは言うまでもない。

本発明に係る生体情報管理システムは、バッテリー消耗を大幅に軽減する効果を有し、また安価なシステムを構築することも可能であり、親機と子機間で不定期に生体情報の送受信を行う生体情報管理システム等として有用である。

親機（生体情報管理サーバ）と複数の子機（生体情報測定器）とから構成される生体情報管理システムを示すブロック図 本発明の生体情報管理システムにおける親機の構成を示すブロック図 同システムにおける子機の構成を示すブロック図 同システムにおける、親機と子機間で生体情報の無線通信を説明するタイムチャート 子機の動作を説明フローチャート 親機の動作を説明するフローチャート 本発明の他の実施の形態における、主無線通信用と無線タグ通信用のアンテナを共用した構造を示すブロック図 従来の生体情報管理システムにおける通信動作を説明するタイムチャート

符号の説明

１１ 親機(生体情報管理サーバ)
１２ 子機(生体情報測定器)
２１,３７ 操作部
２２,３４ 生体情報データ記憶部
２３ 表示部
２４,３３ ＣＰＵ
２５,３２ 電源バッテリー部
２６,３５ 主無線通信部
２７,３６ 無線タグ通信部
７０２ アンテナ

Claims (6)

1. 無線通信により生体情報を送受信する生体情報測定器と、無線通信により生体情報を記憶して管理する生体情報管理サーバとから構成される無線通信システムにおいて、前記生体情報測定器と前記生体情報管理サーバとに、生体情報の測定結果を送受信する主通信手段と、前記主通信手段による測定結果の送受信に先立って、前記生体情報測定器と生体情報管理サーバとの通信を確立するために用いる無線タグ（ＲＦＩＤ）通信手段とを備えることを特徴とする生体情報管理システム。
2. 請求項１に記載の生体情報管理システムであって、無線タグ通信手段として、生体情報測定器にアクティブ型の無線タグを、生体情報管理サーバにパッシブ型無線タグを備えることを特徴とする生体情報管理システム。
3. 請求項１に記載の生体情報管理システムにおいて、
   前記生体情報測定器の電源投入に応じて、前記無線タグ通信手段による無線タグ通信を行うことで、前記生体情報管理サーバを起動させることを特徴とする生体情報管理システム。
4. 請求項１に記載の生体情報管理システムにおいて、前記生体情報測定器の電源投入に応じて、前記無線タグ通信手段による無線タグ通信を行うことで、生体情報を送受信する為に、通信リンク制御を行うことを特徴とする生体情報管理システム。
5. 請求項１に記載の生体情報管理システムにおいて、生体情報管理サーバがバッテリー駆動されることを特徴とする生体情報管理システム。
6. 請求項１に記載の生体情報管理システムにおいて、生体情報を送受信する主通信手段のアンテナと無線タグ通信手段のアンテナを共用することを特徴とする生体情報管理システム。

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