JP2009164992A

JP2009164992A - 生体情報通信システム

Info

Publication number: JP2009164992A
Application number: JP2008001926A
Authority: JP
Inventors: Toru Aoki; 青木　　透; Tatsuhiko Furukawa; 竜彦古川
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2009-07-23

Abstract

【課題】受信機の電力消費を少なくした生体情報通信システムを提供する。
【解決手段】生体情報を測定する生体情報測定部１２とこの生体情報を無線で送信する第一の送受信部１３を備えた送信機１０と、一定の周期で送信機１０からの生体情報を間欠受信する第二の送受信部１５を備えた受信機１１とで構成された生体情報通信システムにおいて、送信機１０は、第一の送受信部１３に対して、生体情報測定部１２から生体情報の測定開始が通知されたときに受信機１１に生体情報を送信するまでの時間である次回送信時間の送信を指示し、更に次回送信時間経過時に生体情報の送信を指示する第一の送受信制御部１４を備え、受信機１１は、第二の送受信部１５に対して、送信機から次回送信時間を受信すると、間欠受信の動作を停止させ、更に次回送信時間経過後に受信動作を指示する第二の送受信制御部１６を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体情報を測定して無線通信で測定データを送信する生体情報通信システムに関する。

現在、生体情報を測定して、その生体情報を無線通信するシステムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

このような無線通信を利用した製品で省エネ化を図るため、受信機の受信をある一定の間隔で間欠受信することで実施している。通常、間欠受信の間隔を長くすればする程、受信機の省エネの効果は大きくなる。

しかし、データを送信できるタイミングが間欠受信の間欠周期に依存してしまうため、データを送信するタイミングによって通信が直ぐに行えず、操作に対するリアルタイム性が低下する。そのため、リアルタイム性が欲しい状況に適応する場合には工夫が必要となる。

そこで従来の無線通信システムの技術として、リアルタイム性を確保するために、送信機が送信したいデータを送る前に予め受信機と通信を実施する方法がある。受信機は通信が確立されると、間欠受信の間欠周期を短く変更する。この間欠周期を通信が一番速い状態にするには、間欠周期をなくして間欠受信を常時受信に変更した状態である。それによって、データを送信する時はリアルタイムに実行可能である。そして、データの送信が終わると元の間欠受信の間隔に戻す。以上によって、ユーザが使用しないときの電力消費を抑えながら、使用するときにはリアルタイム性を確保した無線通信システムを開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−３４４６４９号公報特開２００３−２０８６８５号公報

従来の無線通信システムは、予め通信確立した後に、生体情報の測定が終了するまでの間、ずっと受信状態となるため、受信機の電力消費が多くなるという課題を有していた。

そこで、受信機の電力消費を低減した無線通信システムを提供することを目的とする。

従来の課題を解決するために、本発明の生体情報を測定する生体情報測定部とこの生体情報を無線で送信する第一の送受信部を備えた送信機と、一定の周期で前記送信機からの生体情報を間欠受信する第二の送受信部を備えた受信機とで構成された生体情報通信システムにおいて、前記送信機は、前記第一の送受信部に対して、前記生体情報測定部から生体情報の測定開始が通知されたときに前記受信機に生体情報を送信するまでの時間である次回送信時間の送信を指示し、更に次回送信時間経過時に生体情報の送信を指示する第一の送受信制御部を備え、前記受信機は、前記第二の送受信部に対して、前記送信機から次回送信時間を受信すると、前記間欠受信の動作を停止させ、更に次回送信時間経過後に受信動作を指示する第二の送受信制御部を備えた生体情報通信システムである。

さらに、前記次回送信時間は、前記生体情報測定部が生体情報の測定を完了するまでの時間とする、事を特徴としたものである。

さらに、前記受信機は、次回送信時間経過後に前記送信機からの生体情報の送信を受信しなかった場合は、前記間欠受信を再開する、事を特徴としたものである。

さらに、前記送信機と前記受信機は、前記次回送信時間の送受信から前記生体情報の送受信までの間に、接続を確認するための通信を行う、事を特徴としたものである。

本発明の生体情報通信システムは、次回送信時間を送信機から受信機に送信した後は、受信機は次回送信時間まで受信状態を停止するため、受信機の消費電力を削減することができる。

以下に、本発明おける生体情報通信システムの実施の形態を図面とともに詳細に説明する。

(実施の形態１)
図１は、本発明の生体情報通信システムの概要を示した図である。生体情報通信システムは、送信機１０と受信機１１で構成される。

最初に送信機１０の構成について説明をする。送信機１０は、生体情報測定部１２を備えた装置である。生体情報測定部１２は、例えば試験片を用いて、採取した血液から血糖値を測定する測定する機能であり、以下の構成で実現される。

未使用の使い捨て式の電気化学式の試験片を送信機１０に装着して血液の点着待ちの状態にする。生体試料測定部１２は、点着待ち状態中の試験片に血液が点着された事を検知し、試験片に点着された血液中の成分から血糖値を測定する血糖測定機能を備える。

血糖測定機能の、より詳細な説明を行う。試験片に備えられた作用極と対極間に配置されている酵素やメディエータ等からなる反応体に血液を点着すると、反応体が血液に溶解して酵素反応が進行する。次に、試験片の作用極に接する電極と試験片の対極に接する電極を介して、演算増幅器が作用極と対極に電圧を印加すると、血液中の血糖濃度と相関のある電流が帰還抵抗を通して試験片に流れる。

ここで演算増幅器の非反転入力端子は、基準電位に接続されており、演算増幅器は、非反転入力端子と反転入力端子を同電位に保とうと制御する。そのため、帰還抵抗の電流による降下分の電位を基準電位に加算した電圧を出力端子に発生する。この作用によって試験片に流れる電流に比例した電圧が出力端子に発生し、電流−電圧変換を行うことが出来る。出力端子に発生した電圧は、Ａ／Ｄ変換回路によってデジタル値に変換され、演算回路に送られて試験片に流れた電流値から血液中の血糖成分が計算される。

そこから血糖値を得るにあたっては、例えば次のような処理がなされる。低血糖濃度と高血糖濃度に相当する電流を発生する２つの定電流源をそれぞれ接続し、各Ａ／Ｄ変換値から、電流値とデジタル値の一次変換式である検量線を演算回路で求めておく。その検量線の傾きａと切片ｂは、前記Ａ／Ｄ変換回路から出力されるデジタル値と血糖値とを関連づける情報であり、この検量線を測定機１１内の制御用プログラマに記憶しておく。したがって、演算回路は、Ａ／Ｄ変換回路から得られるデジタル値を、検量線に当てはめることにより血糖値を計算する。

なお、生体情報測定部１２は、他にもクロマト試験片上に血液を点着した時のクロマト展開を利用して、抗原抗体反応を光学的に検出する方式を利用した免疫測定でも良い。

生体情報測定部１２は、更に測定経過通知機能１７を備える。測定経過通知機能１７は、試験片に血液が点着されたのを第一の送受信制御部１４に知らせる通知機能である。試験片に血液が点着されたことを検知するには、電気式の場合は、試験片上の作用極に１００ｍｓ毎の間隔で定期的に電圧を印加して、取得した電流の時系列変化を読み取ることで判定する。

第一の送受信制御部１４は、第一の送受信部１３を動作するタイミングと送信内容を処理する機能を擁する。測定経過通知機能１７からの通知を受けると、血液の点着から測定を完了するまでに要する時間を、予め記憶しているメモリ領域から読み取る。ここで、メモリ領域に記憶された時間は、血糖値を測定する場合、血液の点着を検知してから電気化学反応が実行されるまでの待ち時間と、電気化学反応によって取得した血糖値を示す情報に対して検量線を用いた演算から血糖値に変換するまでの時間とを合わせた時間である。

また、免疫測定の場合は、血液の点着を検知してからクロマト試験片上を血液が展開するまでの展開待ち時間と、展開完了後に試薬固定部に固定された標識試薬の光量を取得する光量取得時間と、取得した光量から免疫の測定値に変換する時間とを合わせた時間である。

次に、読み取った測定時間を次回送信時間として、受信機１１へ送信する指示を第一の送受信部１３にする。指示を受けた第一の送受信部１３は、次回送信時間のデータを送信データとして受信機１１に送信する。

また、第一の送受信制御部１４は、次回送信時間に達したことを検知して、測定結果を受信機１１へ送信する指示を第一の送受信部１３にする。次回送信時間に達したことの検知は、生体情報測定部１２で測定終了したときに、測定経過通知機能１７から送受信制御部１４に通知されることで行われる。もしくは、送信機１０を制御するＣＰＵのカウンター機能を利用して、第一の送受信制御部１４で次回送信時間までカウントすることで行われる。

第一の送受信部１３は、第一の送受信制御部１４から命令が発行された時に、命令内容のデータを受信機１１に送信する機能である、受信機１１に送信するためのより詳細な通信プロトコルは図２を使用した説明で後述する。

次に受信機１１の構成について説明をする。受信機１１は送信機１０から送信される生体情報を利用して動作する装置である。例えば、生体情報を管理するモバイルサーバであり、収集した生体情報をネットワークを介して医療機関へ送信したり、食事や投薬の指示を表示する機能を有するものである。その様な装置としては、携帯電話や通信機能を備えた携帯ゲーム機、モバイルコンピュータ等がある。図１ではその様な装置の無線通信機能を実現する構成のみを示している。

受信機１１は、一定の周期で間欠受信する第二の送受信部１５を備えている。受信動作についてのより詳細な説明は、第一の送受信部１３と一緒に図２を使用した説明で後述する。

第二の送受信部１５は、送信機１０からの送信データを正常に受信すると第二の送受信制御部１６に、受信した送信データを渡す。第二の送受信制御部１６は、第二の送受信部１５の動作を制御する機能である。第二の送受信部１５から渡された送信データを解析して、次回送信時間のデータであるか生体情報のデータであるかを判定する。そのため、送信機からの送信データには、判定するためのデータタイプコードが付加されている。

次回送信時間のデータを受信すると、第二の送受信部１５に対して間欠受信の停止を指示する。そして、次回送信時間経過後に第二の送受信部に受信指示をする。次回送信時間までのカウントは、受信機１１を制御するＣＰＵのカウンター機能を利用して実行する。次に、生体情報のデータを受信すると、第二の送受信部１５に対して再び間欠受信を行うように指示する。

なお、送信機１０の第一の送受信部１３と受信機１１の第二の送受信部１５には、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）通信や赤外線通信の無線通信モジュールを使用する。無線通信モジュールは、ＩｒＤａ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ，ＵＷＢのいずれかを使用する。

以降で、上記説明した内容について更に詳細に説明する。図２は、間欠受信と間欠受信に対応した通信プロトコルを示した図である。図２において、１０ａは送信機１０のタイムチャート、１１ａは受信機１１のタイムチャートを示している。送信機１０は、送信モード２５の間、時間Ｔの間隔で同一の送信データを繰り返し送信する。

受信機１１は、間欠受信として一定の周期２３で受信モード２１を実行する。一定の周期２３は、予めプログラムに記憶された固定の周期である。受信モード２１の時間は、繰り返し送信される送信データの一つを確実に受信できるように、受信モード２１の時間は２Ｔとする。受信モード２１の時間を長くすると通信成功の可能性が向上するが、消費電力が多くなるため２Ｔ〜５Ｔまでの時間が好ましい。また、受信機１１は送信機１０からの送信データを受信すると、送信機１０の送信モード２５が終了する時間である送信モード終了待ち時間２４を待って、送信データに対する応答の送信モード２２を実行する。

送信機１０は、受信機１１と通信をするため通信プロトコルとして、間欠周期２３の時間と受信モード２１の時間を少なくとも満たす送信時間２７の間、送信モード２５を実行する。次に、受信機１１が送信データを正常に受信できたかを判断するため、応答待ちである受信モード２６を、応答データを受信するまで実行する（応答待ち時間２８）。ただし、予め設定している最大応答待ち時間２９経過を経過した場合は、受信機１１が送信データを受信できていないと判断して受信モード２６を終了する。

図３は次回送信時間と生体情報の通信方法を示した図である。図２と同様に１０ａは送信機１０のタイムチャート、１１ａは受信機１１のタイムチャートを示している。図３は、図２に示すプロトコルにより、間欠受信を行う受信機１１に対して送信機１０が送信モード２５で次回送信時間を送信して、受信機１１がそれを正常に受信した後の動作を示したものである。

次回送信時間３１は、送信機１０が送信モード２５を開始した時点から生体情報送信モード３２を開始するまでの時間である。そのため、送信機１０と受信機１１の間の通信である通信時間３３を要すると、受信機１１は次回送信時間３１より通信時間３３だけ早い生体情報受信設定待ち時間３４経過後に生体情報受信モード３５を実行する必要がある。この問題に対応するため、送信機１０は、送信モード２５で繰り返し送信するデータに対して、何番目の繰り返し送信になるのかを示す繰り返し回数を送信データに付加して送信する。受信機１１は、繰り返し回数を示すデータから通信時間を算出して、生体情報受信設定待ち時間３４を決定する。

例えば、送信データを一回通信するのに、１０ｍｓの時間を要するとき、繰り返し回数が５回を示しているのであれば、通信時間３３を１０×５＝５０ｍｓとして、生体情報受信設定待ち時間３４＝次回送信時間−５０ｍｓとする。

もしくは、次回送信時間３１を２４時間表記の時刻とするのでも良い。この場合は、少なくとも１００ｍｓ単位以下の精度まで示せる必要がある。

また、送信機１０と受信機１１のそれぞれにリアルタイムクロックに代表される内部時計を備える必要がある。さらに、定期的に送信機１０と受信１１の内部時計を同期させる。同期の方法は、送信データに送信機の内部時計のデータを付加して送ることで可能である。また、送信データの受信確率を向上させるため、生体情報受信モード３５を時間Ｔだけ早めて開始すれば、送信機１０からの送信データを先頭から確実に受信することが可能となる。

また、生体情報送信モード３２は、送信機１０と受信機１１間が同期された状態で送受信が行われるため、送信データを何度も繰り返して送信する必要はない。そのため、生体情報送信モード３２に要する時間は短くなる。その結果、受信機１１における生体情報送信モード終了待ち時間３６も短くなることで、生体情報のデータ通信に要する時間全体が短くなる。

図４は、生体情報の測定と次回送信時間の関係を示した図である。図２と同様に１０ａは送信機１０のタイムチャート、１１ａは受信機１１のタイムチャートを示している。送信機１０の測定経過通知機能１７によって、試験片に血液が点着されたタイミング４１で通知された第一の送受信制御部１４は、第一の送受信部１３から測定完了のタイミング４２である次回送信時間を受信機１１へ送信する。受信機１１は、次回送信時間を受信することで間欠受信を停止する。それによって、生体情報受信設定待ち時間３４の間、受信モードを実施しない。測定完了のタイミング４２である次回送信時間に、送信機１０と受信機１１の間ですぐに生体情報の通信が実施されることで、測定終了後の通信処理が素早く終了する。

図５は、次回送信時間で通信ができなかった時の対応を示した図である。図２と同様に１０ａは送信機１０のタイムチャート、１１ａは受信機１１のタイムチャートを示している。環境ノイズの影響で、測定完了のタイミング４２である次回送信時間において送信データを受信できなかった場合は、受信機１１は一定の周期２３で間欠受信を再開する。より詳細な動作手順としては、第二の送受信制御部１６が、第二の送受信部１５が生体情報受信モード３５を終了する所定の時間経過してもデータを受け取らない場合に、第二の送受信制御部１６は第二の送受信部１５に対して間欠受信の実行を指示する。

次に、送信機１０が受信機１１に生体情報を送信して、生体情報応答待ち受信モード５２の実行時間内に受信機１１からの応答データを受信できない場合、所定時間５１の経過を待ってから、受信機１１の間欠受信に対応した通信プロトコルである送信モード２５で送信を実行して、応答待ちの受信モード２６を実行する。より詳細な動作手順としては、第一の送受信制御部１４が、第一の送受信部１３から応答データを受信しなかったことを知らされると、受信機１１が間欠受信を開始する待ち時間である所定時間５１のカウントを実行する。さらに所定時間５１経過後に、第一の送受信部１３に対して間欠受信に対応する通信プロトコルで、生体情報の送信を指示する。

図６は、次回送信時間を測定完了前に設定した場合の状況を示した図である。図２と同様に１０ａは送信機１０のタイムチャート、１１ａは受信機１１のタイムチャートを示している。試験片に血液が点着されたタイミング４１で送信する次回送信時間を、測定完了前であるタイミング６１に設定してデータを送信する。タイミング６１における通信プロトコルは、測定完了後の通信プロトコルと同様であるため、短い通信時間で終了する。この時の通信で送信するデータは、タイミング６１からの次回送信時間を送信する。また、タイミング６１からの次回送信時間は、測定完了を示すタイミング４２までの時間である。

タイミング６１の時間を、測定完了前である１秒前に設定して通信を行うことで、送信機１０と受信機１１で時間の同期が取れている事と通信が可能な環境である事が確認できる。それによって、測定完了後の通信も同様の条件である可能性が高いことが確認できる。また、仮に通信ができなかった場合には、前述した通信ができなかったときの対応より、送信機１０は、受信機１１が間欠受信を実行しているとして、測定終了後に間欠受信に対応した通信プロトコルで生体情報を送信する。

以上のように本発明の実施の形態１における生体情報通信システムは、生体情報の測定を開始した時点で、受信機に対して測定データを送信する次回送信時間を伝えるようにしたので、受信機は次回送信時間を受信した後は次回送信時間までの間の受信モードを停止して、測定データが送信されるタイミングでのみ受信動作を行えばよくなり、受信機の省電力化を向上できる。

また、次回送信時間で指定した時間に同期通信を行うようにしたため、測定開始から通信完了までの時間を短縮することができる。

本発明にかかる生体情報通信システムは、患者の測定情報を通信する医療用ネットワーク機器などとして有用である。

本発明の実施の形態１における生体情報通信システムの構成図本発明の実施の形態１における間欠受信と間欠受信に対応した通信プロトコルの概要図本発明の実施の形態１における次回送信時間と生体情報の通信方法を示した図本発明の実施の形態１における生体情報の測定と次回送信時間の関係図本発明の実施の形態１における次回送信時間で通信ができなかった時の対応図本発明の実施の形態１における次回送信時間を測定完了前に設定した場合の状況図

符号の説明

１０送信機
１１受信機
１２生体情報測定部
１３第一の送受信部
１４第一の送受信制御部
１５第二の送受信部
１６第二の送受信制御部
１７測定経過通知機能
２１受信機の受信モード
２２受信機の送信モード
２３一定の周期
２４送信モード終了待ち時間
２５送信機の送信モード
２６送信機の受信モード
２７送信時間
２８応答待ち時間
２９最大応答待ち時間
３１次回送信時間
３２生体情報送信モード
３３通信時間
３４生体情報受信設定待ち時間
３５生体情報受信モード
３６生体情報送信モード終了待ち時間
４１血液が点着されたタイミング
４２測定完了のタイミング
５１所定時間
５２生体情報応答待ち受信モード
６１測定完了前であるタイミング

Claims

生体情報を測定する生体情報測定部とこの生体情報を無線で送信する第一の送受信部を備えた送信機と、
一定の周期で前記送信機からの生体情報を間欠受信する第二の送受信部を備えた受信機とで構成された生体情報通信システムにおいて、
前記送信機は、
前記第一の送受信部に対して、前記生体情報測定部から生体情報の測定開始が通知されたときに前記受信機に生体情報を送信するまでの時間である次回送信時間の送信を指示し、更に次回送信時間経過時に生体情報の送信を指示する第一の送受信制御部を備え、
前記受信機は、
前記第二の送受信部に対して、前記送信機から次回送信時間を受信すると、前記間欠受信の動作を停止させ、更に次回送信時間経過後に受信動作を指示する第二の送受信制御部を備えた生体情報通信システム。
前記次回送信時間は、前記生体情報測定部が生体情報の測定を完了するまでの時間とする請求項１に記載の生体情報通信システム。
前記受信機は、次回送信時間経過後に前記送信機からの生体情報の送信を受信しなかった場合は、前記間欠受信を再開する請求項１に記載の生体情報通信システム。
前記送信機と前記受信機は、前記次回送信時間の送受信から前記生体情報の送受信までの間に、接続を確認するための通信を行う請求項１に記載の生体情報通信システム。