JP2011098121A - 生体情報検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被検者に装着することが可能なコンパクトかつ軽量で、測定結果を無線送信することにより緊急事態が発生したような場合であっても迅速かつ確実に対応させることができる生体情報検出装置を提供できる。
【解決手段】 被検者の身体に直接装着可能な生体情報検出装置であって、放射線量を検知可能な放射線検出センサ１２０と、被検者の姿勢を検出する３次元加速度センサ１５０と、放射線検出センサ１２０での検出積算値を一定間隔で無線送信する通信制御部１６０と心電電極６００と、温度センサ２１０と、動作電力を供給する電池（電源部）１８０とを収納保持するための合成樹脂で形成された収納ケース５００とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、被検者の状態及び放射線被曝量を無線送信可能な生体情報検出装置に関し、例えば放射線被曝量のみならず、被検者の状態をも検出可能な生体情報検出装置に関するものである。

近年、二酸化炭素の排出量が問題となり、従来の火力発電などに代えて二酸化炭素排出量の少ない原子力発電が注目されてきている。また、従来より稼働されてきた原子力発電所の耐用年数切れも問題視されるようになってきた。更に、稼働中の放射能漏れに対する対策も万全を期す必要がある。

特に、放射線は被曝すると重大な影響を受けるため、原子力施設で働く者や放射線被曝の機会が多い放射線技師などは特に被曝量の把握・管理が重要である。原子力発電所や原子力船舶などでは、大量の放射線に被曝する可能性も否定できず、健康上重大な結果をもたらす可能性があった。

近年、二酸化炭素の排出量が問題となり、従来の火力発電などに代えて二酸化炭素排出量の少ない原子力発電が注目されてきている。また、従来より稼働されてきた原子力発電所の耐用年数切れも問題視されるようになってきた。更に、稼働中の原子力設備の放射能漏れに対する対策も万全を期す必要がある。

特に、放射線は被曝すると重大な影響を受けるため、原子力施設で働く者や放射線被曝の機会が多い放射線技師などは特に被曝量の把握・管理が重要である。原子力発電所や原子力船舶などでは、大量の放射線に被曝する可能性も否定できず、健康上重大な結果をもたらす可能性があった。

従来の被曝量の管理は、放射線被曝環境で作業などを行う原子力施設に立ち入る者や放射線技師に、かならず線量計の所持を義務化して、管理区域内での被曝量を管理させている。このため、作業者の作業衣等に線量計の収納箇所を設け、この中に線量計を収納して携帯させるようにしていた。

そして、管理区域から退避するときなどに作業衣の中から線量計を取り出して被曝量管理装置等にセットして被曝量を読み取るか、あるいは線量計に被曝量表示機能を備え、これを読みとって被曝量管理装置などに入力しなければならなかった。

これを解消するため、特許文献１に記載の線量計は、放射線検出器と検出器が検出した線量値を計数して被曝線量を求める機能と、至近距離無線通信機能を備え、作業者が線量計をいちいち手にとって操作することなく、作業衣に収納したまま処理装置に近接させるだけで被曝量等の計測値をデータ通信できる技術を開示していた。

特許文献２に記載の線量計は、特許文献１と同様に、放射線検出器と検出器が検出した線量値を計数して被曝線量を求める機能と、無線通信機能を備え、作業者が線量計をいちいち手にとって操作することなく、作業衣に収納したまま処理装置に被曝量等の計測値をデータ通信できる技術を開示していた。

また、特許文献２に記載の発明は線量計とは全く別に、独自に生体情報のみを収集する生体情報収集装置を腕に巻き付けてこの装置より生体情報を検出する構成を開示していた。

特許文献３に記載の線量計は、一般の人の個人被爆量を正確に測定するために、腕時計の中に放射線被曝量を測定する放射線センサとセンサの検出結果を積算して記憶する記憶部を内蔵させた技術を開示する。そして、通常の被曝量検出動作とは別個に送信モードを備え、送信モードを選択すると記憶部に記憶されている被曝量を送信する技術を開示していた。

特許文献４は、放射線被曝量を測定して測定結果を表示する腕時計形個人線量計が開示されている。

特開平７−３５８６４号公報 特開２００３−１４８４７号公報 特開平１１−１９０７７５号公報 意匠登録第１１９５５３３号公報

しかしながら、特許文献１、３、４に記載の線量計は作業者に放射線検出器を携帯させてはいたが、作業中などの緊急事態に対しては、自装置から警報音を出力する程度の対応策しかなく、対応が不十分となる虞があった。

特に緊急事態が発生したような場合には、現場の状況を如何に迅速かつ正確に把握する必要があるが、作業者の自己申告に頼ったり、被曝量に問題があったときに本人を呼んで問い合わせるなどするしか無かった。

特許文献２に記載の線量計は、作業者の作業中における被曝量をリアルタイムで監視できるが、作業者に装着することができないもので、生体情報を検出しようとすると線量計とは全く別個の生体情報検出装置を備える必要があり、被検者の負荷の増加が避けられなかった。

また、特許文献２記載のものは、多機能のシステムで装着する装置数も多く、原子力施設などでは、各位管理区域内で被曝したこれらの機器を当該管理区域外に持ち出すことができず、多くの放射線汚染物質を生み出すおそれがあった。

本発明は上記従来技術の課題を解決することを目的としてなされたもので、作業者にただ一つの小形機器を直接装着するのみで、作業者に負荷を与えることなく、また作業現場に人員を向かわせることなく、現場の状況を的確に把握することができる生体情報監視システム及び方法を提供することを目的とする。係る目的を達成する一手段として以下の構成を備える。

即ち、被検者の身体に直接装着可能な生体情報検出システムであって、放射線量を検知可能な放射線検出センサと、被検者の生体情報を検出する生体情報検出手段と、前記放射線検出センサでの検出値を一定間隔で無線送信する無線通信手段と、動作電力を供給する電力供給手段と、前記各手段を収納保持するための合成樹脂で形成された収納ケースと、前記収納ケースを被検者に装着する装着手段とを備えることを特徴とする。

そして例えば、前記生体情報検出手段には生体の姿勢状態を検出可能な加速度センサを含むことを特徴とする。あるいは、前記生体情報検出手段には生体の温度を検出する温度センサを含むことを特徴とする。

また例えば、前記生体情報検出手段には生体の心電信号を検出する心電センサを含むことを特徴とする。さらに例えば、前記装着手段は、前記収納ケースを胸部に貼着する貼着パットであることを特徴とする。あるいは、前記装着手段は、前記収納ケースに取り付けられる装着ベルトであり、被検者の手首に巻回して装着することを特徴とする。

また例えば、前記放射線検出センサで検出した放射線量を積算する積算手段を備え、前記無線通信手段は前記積算手段の積算量を一定間隔で送信することを特徴とする。あるいは、前記無線送信手段は前記放射線検出センサ以外の各センサよりの検出信号を検出してそのまま送信することを特徴とする。

さらに例えば、前記無線送信手段は情報をほぼ一定間隔で送信することを特徴とする。あるいは、前記無線送信手段は、特有の特定情報を付加して送信することを特徴とする。

本発明によれば、コンパクトかつ軽量で、被検者の負荷となることなく、かつ放射線の被曝量のみならず、被検者の状態をも併せて検出可能とし、被検者に不測の事態が生じたような場合であっても、かかる状況の発生を確実に検出して状況を無線送信可能な生体情報検出装置を提供できる。

本発明にかかる第１の実施の形態例の生体情報検出装置の外観形状を示す図である。 本実施の形態例の生体情報検出装置の詳細構成を示すブロック図である。

本発明に係る第２の実施の形態例の生体情報検出装置の詳細構成を示すブロック図である。 本発明に係る第３の実施の形態例の生体情報検出装置の被検者への装着状態を示す図である。

第２の実施の形態例の生体情報検出装置計の外観形状例を示す図である。 第３の実施の形態例生体情報検出装置の心電電極の構成例を示す図である。

１００、５００ 生体情報検出装置ケース
１１０、３１０ 制御部
１２０ 放射線検出センサ
１３０ 被曝量積算部
１５０ ３次元加速度センサ
１６０、３３０ 通信制御部
１７０ 音響出力部
１８０ 電源部
１８５ 電源スイッチ
１９０、３４０ 表示部
２１０ 温度センサ
２２０、６００ 心電電極
３００ 生体監視装置
３２０ 被検者情報管理部
３５０ 入力部

以下、図面を参照して本発明に係る一発明の実施の形態例を詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する構成要素の相対配置、数値等に何ら限定されるものではなく、特に特定的な記載がない限り本発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨ではない。

本発明に係る一実施の形態例として、被検者の負荷となることがないように時計形ケース内に各構成要素を収納した例を説明する。図１は本実施の形態例の生体情報検出装置の外観形状を示す図、図２は生体情報検出装置の詳細構成を示すブロック図である。

まず被検者の手首に装着して被検者の状態を検出可能な生体情報検出装置について説明する。図１において、１００は本実施の形態例の生体情報検出装置ケースであり、例えば合成樹脂（プラスチック）で形成されている。合成樹脂としてはポリスチレン系合成樹脂、或いは、ポリメチルメタクリレート系合成樹脂を使用することができる。

大きさとしては、例えば、最大でも４０×４０×１０ｍｍ程度以下の軽量小型の大きさとする。生体情報検出装置ケース１００において、１８５は電源スイッチ、１９５は表示部である発光ダイオード確認窓である。

また、２１０、２２０は装着ベルトであり、２１５は尾錠、２１６はつく棒、２１７は游革、２２５はベルト孔である。装着ベルトを手首に巻き付けて適切なベルト孔に尾錠のつく棒を挿入して、腕時計ベルトのように装着して用いる。

これにより、作業衣の収納ポケット等に出し入れする必要がなく、しかも体を良く動かすような環境であっても、確実に所持者の体に直接装着でき、作業性が向上する。

図１に示す生体情報検出装置の詳細構成を図２を参照して以下に説明する。図２において、１１０は生体情報検出装置の全体制御を司る制御部であり、例えばマイクロプロセッサとメモリ、入出力インタフェース部などを備えている。他の全ての各生体情報検出装置にはそれぞれ固有の識別番号、例えば１４桁の識別番号が付与されている。この識別番号は制御部１１０が管理している。

１２０は放射線量を検出する放射線検出センサである。放射線検出センサ１２０としては、小形軽量化が可能な半導体検出器を用いることが望ましい。放射線検出センサ１２０としては、Ｘ線、α線、β線、γ線、中性子線の少なくとも一つを定量的に検出するものが望ましく、小形軽量化が可能な半導体検出器を用いることが望ましい。半導体検出器は、逆バイアスを与えられたＰ−Ｎ接合ダイオードであり、入射放射線のエネルギーに比例したパルス電流を生成することにより放射線被曝量を検出できる。

生体情報検出装置１００では、エネルギー範囲４０ＫｅＶ〜３ＭｅＶのγ（Ｘ）線量を検出できるアロカ株式会社製のポケットサーベイメータに使用している半導体検出器を用いることとしている。これにより、放射線検出を小型軽量素子で行うことが可能となる。

１３０は被曝量積算部であり、放射線検出センサ１２０で検出した放射線量（放射線検出値）の積算値を求める。なお、被曝量積算部１３０は制御部１１０に内蔵されていても、放射線検出センサ１２０と一体に構成されていてもよい。

１５０は３次元加速度センサであり、本装置装着者の３次元の動きを検出してＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれの３方向の検出電圧値を出力する。３次元加速度センサ１５０としては、例えばＫｉｏｎｉｘ社製のＫＸＭ５２シリーズを適用できる。ＫＸＭ５２シリーズの加速度センサであればほぼ５ｍｍ×５ｍｍ×１．８ｍｍの小形ＤＦＮパッケージであり、生体情報検出装置も小型の構成とできる。

１６０は通信制御部であり、制御部１１０の制御下で被曝量積算部１３０の保持する被曝量と３次元加速度センサ１５０の検出値を生体監視装置３００の通信制御部３３０に一定の間隔でデータ伝送する。データ伝送は、例えば２．４ＧＨｚの周波数で行われる。

生体情報検出装置１００が検出値を送信する間隔は任意で良く、数ｍＳ間隔であっても、数十ｍＳ間隔でも、数百ｍＳ間隔であってもよい。

１７０は音響出力部であり、被曝量が予め設定された閾値を超えた場合や電源部の容量低下など、正常動作が保証できない状態になったときに例えば警報音を出力する。検知した状態により音響出力パターンを変化させることにより、より詳細に生体情報検出装置の状態を報知できる。

なお、この音響出力部１７０は必ず備えなければならないものではなく、通常のものでは省略し、特に緊急性を最優先する、原子炉解体現場などで用いられる場合などに限定して備えるようにすることがより望ましい。

１８０は電源部であり、本実施の形態例ではボタン電池を採用している。しかし、電池に限定されるものではなく、必要な電力供給が可能であれば１次電池であるか２次電池であるかも問わない。

１８５は電源スイッチであり、本実施の形態例に動作電源を供給するか否かを指示する。１９０は表示部であり、例えば発光ダイオードが含まれ、発光しているか否かで動作状態を示している。しかし、以上の例に限定されるものではなく、赤と青等の２種の発光ダイオードを備え、どちらを表示するかで被検者の状態を容易に目視確認できるようにしてもよい。

３００は生体情報検出装置からの線量データなどを受け取って被検者の状態管理を行っている生体監視装置である。生体監視装置３００において、３１０は全体制御を司る制御部、３２０は作業者毎の放射線被曝量や動作状態を管理する被検者情報管理部である。

３３０は生体情報検出装置１００とのデータ通信を行う通信制御部であり、生体情報検出装置１００より一定間隔で送られてくる被曝量や被検者の状態を示す情報などを受信する。

３４０は表示部であり、生体情報管理部で管理している被検者毎の状態を読み出してきて表示すると共に、生体情報検出装置１００よりの被曝量や姿勢状態を表示する。更に緊急時のメッセージ表示なども行う。３５０は各種指示や情報を入力するキーボードあるいはカードリーダなどからなるデータ入力部である。

通信制御部１６０、３３０間のデータ通信制御の詳細を以下に説明する。本実施の形態例では、上述したように生体情報検出装置からほぼ一定間隔でパケットデータを送信し、これを生体監視装置３００で受信している。

パケットには、予め各生体情報検出装置毎に割り当てられている識別番号（送信元情報）格納領域、パケットを送信する毎に歩進される送信番号情報（位置情報）格納領域、生体情報検出装置で測定した送信するべきデータ等が割り当てられているデータ格納領域、誤り訂正符号であるＣＲＣデータを格納するＣＲＣ格納領域等からなり、データ格納領域に被曝量データと加速度センサの各方向データなどが格納される。

生体監視装置３００では、順次受信した生体情報検出装置毎の受信データ変化をリアルタイムで監視すると共に、表示部３４０に表示している。

以上説明したように本実施の形態例によれば、放射線検出センサと被検者の姿勢や移動状態を検出できる加速度センサをを備える生体情報検出装置を被検者に装着することを可能とするのみならず、無線通信によりリアルタイムで測定データを管理装置に送ることができる。

このため、単なる被曝量の検出のみならず、被検者の状態までも検出することができ、確実に被検者の状態を検出することが可能となる。

さらに、放射線被曝量をリアルタイムで監視することが可能になるため、一部の領域における放射線被曝量の異常が発生しても、速やかに事態を把握することができるという優れた作用効果を奏することができる。

このため、原子炉の立て替え工事等において、被検者の状態がリアルタイムで把握可能であり、事態の急変に迅速に対処できる。さらに、本実施の形態例の生体情報検出装置は放射線の被曝量のみならず、３次元加速度センサを備えているため、装着されている被検者の状態や作業状態をリアルタイムで確実に把握することができる。このため、体の向きや動作状態が把握でき、作業状況を離れた場所から監視できると共に、不足の事態が起きて被検者の動きが止まったような場合にもその状況を的確かつ迅速に把握することができ、速やかに対応策をとることが可能となる。

（第２の実施の形態例）
以上の説明は、生体情報検出装置を放射線検出センサと加速度センサとを備える例を説明した。しかし、近時は各種のセンサ類の小型軽量化も進み、同じ大きさのケースの中にさらに数多くのセンサ類を具備させることが可能である。

被検者に装着して使用することが可能な特徴を生かして、放射線検出センサと３次元加速度センサに加え、温度センサを備え、あるいはさらに被検者の精神状態までも検出可能な心電センサを備える、本発明に係る第２の実施の形態例を図３乃至図６を参照して以下説明する。

第２の実施の形態例では、心電センサとしての心電図情報を収集可能な心電電極が備えられている。心電図情報として最も信頼性が高いのはやはり左胸部から収集する心電信号である。そこで、第２の実施の形態例の生体情報検出装置は胸部に装着する心電電極に係止する様にしている。

以下の説明において、上述した第１の実施の形態例と同様構成には同一番号を附し詳細説明を省略する。

図３において、２１０が被検者の体表面温度（体温）を検出する温度センサであり、例えば温度により抵抗値が変化するサーミスタ素子を用いている。体温の検出方法は電子体温計などで公知であるため詳細説明を省略する。

６００は第２の実施の形態例の生体情報検出装置ケース５００に着脱自在に接続可能な心電センサを構成する生体電極（心電電極）、５１０、６１０は生体情報検出装置ケースと生体電極を電気的に接続するための電極端子を構成するスナップボタンである。

心電電極６００は、生体皮膚表面に貼着するため、繰り返し使用すると特性が劣化するため、心電電極のみ取り替え使用可能にする必要があるため、使い捨てタイプの生体電極を使用する。心電電極については、公知の一般的なものをそのまま適用できる。例えば、日本光電工業製の「ディスポ電極Ｔビトロード」を使用できる。

第２の実施の形態例においては、被検者の胸部に直接装着することを前提としているため、小形軽量化することが特に求められる。このため、温度センサ２１０により検出した温度データ及び心電電極６００での検出電位を記憶などすることなく、通信制御部１６０がデータ送信をするタイミングになった時点での検出温度データと心電電極２２０での検出電位、３次元加速度センサ１５０のＸ，Ｙ，Ｚの各センサ検出とをそれぞれ読み取って送信パケットの予め設定された領域に格納して送信する。

これにより、生体情報検出装置が備える制御部１１０などの構成をより簡略化でき、消費電力の省電力化を達成すると共に、小形軽量化を達成している。このため多くの生体情報の収集を実現しながら、被検者に直接装着しても、被検者に余分な負荷を与えることがない、優れた生体情報検出装置を提供できる。

第２の実施の形態例においては、スナップボタンで生体電極と生体情報検出装置とを結合している。心電電極部は、図６に示すように剥離紙６５０と、剥離紙６５０に貼着されている裏面に生体電極と貼着用ゲルが配設されている電極パッド６００とで構成されており、生体電極はスナップボタン６１０を介して表面側と電気的に接続されて接続端子を構成している。

なお、図６において、６３０は生体情報検出装置の装着位置ガイドである。生体電極として一般的な使い捨てタイプの生体電極をそのまま用いることができルため、健康面に対する悪影響もない。

第２の実施の形態例の生体情報検出装置５００は、図６に示す外形としている。そして、生体情報検出装置５００の裏面には、図５に示すように図６のスナップボタン６１０と係合する対となるスナップボタン５１０が設けられており、該スナップボタン５１０で電極パッド６００に固定された状態に維持可能に構成されている。
なお、１８５は電源スイッチ、１９０は表面側に設けられている表示部（発光ダイオード）である。

被検者への装着は、例えば、図４に示すように、左胸上部の心臓の心室位置近傍に装着することにより、心臓の状態がより明瞭に判別できる心電図信号が得られる。また、生体情報検出装置の形状も小さく、又合成樹脂製のケースとすることより軽量化を実現している。このため、生体情報検出装置を被検者に装着した状態であっても、被検者に与えるストレスを最小限に抑えることができ、違和感なく日常とほぼ同じ状態の放射線被曝量及び生体情報を検出できる。

以上説明したように第２の実施の形態例によれば、放射線の被曝量を測定可能とするのみならず、被検者の動きを検出することができ、どのような動きをしているか類推することが可能となり、被検者の作業状態を知ることができる。

更に、体温や心電図情報を検出することも可能であり、心電図信号から心拍数も検出できることから、被検者の興奮状態なども把握することができ、作業現場の状態を知ることができる。このため、作業現場などで緊急事態が発生したような場合であっても、状況を知ることが可能になることが考えられ、あらゆる事態により広範囲に対応することが可能となる。この場合においても、被検者に装着したことからくる負荷を最小限に抑えることができる。

これらのことは単に放射線の被曝量を検出できるのみではとうてい得られない優れた作用効果である。

Claims (11)

1. 被検者の身体に直接装着可能な生体情報検出システムであって、
   放射線量を検知可能な放射線検出センサと、
   被検者の生体情報を検出する生体情報検出手段と、
   前記放射線検出センサでの検出値を一定間隔で無線送信する無線通信手段と、
   動作電力を供給する電力供給手段と、
   前記各手段を収納保持するための合成樹脂で形成された収納ケースと、
   前記収納ケースを被検者に装着する装着手段とを備えることを特徴とする生体情報検出装置。
2. 前記生体情報検出手段には生体の姿勢状態を検出可能な加速度センサを含むことを特徴とする請求項１記載の生体情報検出装置。
3. 前記生体情報検出手段には生体の温度を検出する温度センサを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の生体情報検出装置。
4. 前記生体情報検出手段には生体の心電信号を検出する心電センサを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の生体情報検出装置。
5. 前記装着手段は、前記収納ケースを胸部に貼着する貼着パットであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の生体情報検出装置。
6. 前記装着手段は、前記収納ケースに取り付けられる装着ベルトであり、被検者の手首に巻回して装着することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の生体情報検出装置。
7. 前記放射線検出センサで検出した放射線量を積算する積算手段を備え、前記無線通信手段は前記積算手段の積算量を一定間隔で送信することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の生体情報検出装置。
8. 前記無線送信手段は前記放射線検出センサ以外の各センサよりの検出信号を検出してそのまま送信することを特徴とする請求項７記載の生体情報検出装置。
9. 前記無線送信手段は情報をほぼ一定間隔で送信することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の生体情報検出装置。
10. 前記無線送信手段は、特有の特定情報を付加して送信することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の生体情報検出装置。
11. 前記放射線検出センサは、γ線（ガンマ線）空間線量を検出可能なシリコン半導体検出センサであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の線量計。