JP2017086553A - ウェアラブル光源デバイスおよび光照射方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光の曝露量を適切にし、使い勝手のよいウェアラブル光源デバイスを提供する。
【解決手段】生体に装着されるウェアラブル光源デバイス１０は、生体が受ける光を検知する第１センサ部１と、生体に接触し、生体に紫外光を照射する光源部５と、第１センサ部１により検知された光の量に基づいて紫外光の照射量および照射時間の少なくとも一方を制御する制御部４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体に光を照射するウェアラブル光源デバイスおよび光照射方法に関する。

従来から、ウェアラブルデバイスによりユーザーの生体信号や外光曝露情報を用いて据置型の照射装置を適切に制御する技術によって、ユーザーごとに適切な光を照射することで光治療や生体リズム調整することが行われている（例えば特許文献１参照）。

特表２０１３−５１７８２８号公報

しかしながら、据置型の照射装置では適切な量の出力がなされてもユーザーの受光状態、例えば光源までの距離や、被服状態によって曝露量が異なり、使い勝手が悪い点がある。

本発明は、光の曝露量を適切にし、使い勝手のよいウェアラブル光源デバイスおよび光照射方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るウェアラブル光源デバイスの一形態は、生体に装着されるウェアラブル光源デバイスであって、前記生体が受ける光を検知する第１センサ部と、前記生体に実質的に接触し、前記生体に紫外光を照射する光源部と、前記第１センサ部により検知された光の量に基づいて前記紫外光の照射量および照射時間の少なくとも一方を制御する制御部とを備える。

また、本発明に係るウェアラブル光源デバイスによる光照射方法の一形態は、生体が受けた光量を検知し、前記生体が受光すべき紫外光の量を示す目標曝露量と、検知した光量とに基づいて、前記生体に照射すべき紫外光の量および照射時間の少なくとも一方を決定し、決定後に、前記生体に接触する光源部から前記生体に紫外光を照射する。

本発明に係るウェアラブル光源デバイスおよび光照射方法によれば、光の曝露量を適切にし、かつ使い勝手をよくすることができる。

図１は、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの構成例を示すブロック図である。 図２Ａは、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの第１の外観例を示す図である。 図２Ｂは、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの第２の外観例を示す図である。 図２Ｃは、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの第３の外観例を示す図である。 図２Ｄは、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの第４の外観例を示す図である。 図３は、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの光照射方法を示すフローチャートである。 図４の（ａ）は、ビタミンＤを生成するのに必要な時間のデータ例、（ｂ）は皮膚に直接的な影響が出始める時間のデータ例を示す図である。 図５は、全天日射量とＵＶインデックスの季節変化を示す図である。 図６は、春分、秋分、夏至および冬至における日射量の時間変化を示す図である。 図７は、実施の形態の変形例におけるウェアラブル光源デバイスの構成例を示すブロック図である。 図８Ａは、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの第５の外観例を示す図である。 図８Ｂは、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの第６の外観例を示す図である。 図８Ｃは、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの第７の外観例を示す図である。 図８Ｄは、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの第８の外観例を示す図である。 図９Ａは、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの第１の装着例を示す図である。 図９Ｂは、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの第２の装着例を示す図である。 図９Ｃは、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの第３の装着例を示す図である。 図９Ｄは、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの第４の装着例を示す図である。 図９Ｅは、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの第５の装着例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップおよびステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明する。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密な寸法を表すものではない。

（実施の形態）
［１．１ ウェアラブル光源デバイスの構成］
まず、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの構成について説明する。

図１は、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイス１０の構成例を示すブロック図である。また、図２Ａ〜図２Ｄは、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイス１０の第１〜第４の外観例を示す図である。

図２Ａ〜図２Ｄのようにウェアラブル光源デバイス１０は、生体に装着される。実施の形態では、生体が人である場合を説明するが、生体は人以外の動物であってもよい。このウェアラブル光源デバイス１０は、適切な量の紫外光を生体に照射することで、生体を光治療し、または生体のリズム調整をする。実施の形態におけるウェアラブル光源デバイス１０は、紫外光の曝露量を適切にし、使い勝手が良くなっている。

図１のようにウェアラブル光源デバイス１０は、第１センサ部１、計時部２、入力部３、制御部４、光源部５、第２センサ部６および表示部７を備える。

第１センサ部１は、生体が受ける光を検知する。第１センサ部１が検知する光は、例えば日光、照明装置の光など、生体が外部から受ける光である。照明システム１が検知する光は、可視光でも紫外線でもよい。

計時部２は、光源部５から生体への紫外光の照射時間を計る。

入力部３は、ユーザー（ここでは生体）の操作入力を受け付ける。

制御部４は、第１センサ部１により検知された光の量に基づいて、紫外光の照射量および照射時間の少なくとも一方を制御する。例えば、制御部４は、第１センサ部１に検知された光から単位期間内に生体が受光した紫外光の曝露量を推定し、単位期間当たりの目標曝露量から、推定した曝露量を減算することにより、照射量および前記照射時間の少なくとも一方を決定する。ここで、上記の単位期間は例えば１日でよい。目標曝露量は、生体が受光すべき紫外光の量をいい、本実施の形態では、生体におけるビタミンＤの生成に寄与する光量をいう。適切な曝露量の紫外光が照射された皮膚の下部ではビタミンＤが生成されることが、既往研究で明らかにされている。例えば、国立環境研究所は、１日に人が浴びてもよいＵＶ（紫外光）量を公表している。制御部４は、ビタミンＤの生成効率を向上させるために、照射量および前記照射時間の少なくとも一方を決定する。つまり、制御部４は、光源部５から生体への紫外線の曝露量を決定する。

光源部５は、生体に実質的に接触し、接触している生体の皮膚に紫外光を照射する。ここで、実質的に接触というのは、実際に接触していること、および、近接していることの両者を含む。近接とは、本実施の形態では、生体から数ｃｍ以下であることをいう。

第２センサ部６は、紫外光が照射される生体部位（光源部５と接触している生体の皮膚近辺）における肌の色、光反射率または光吸収率または肌の分光透過率を検知する。例えば、第２センサ部６は、肌の色として、「白っぽい、普通、黒っぽい」の３段階の検知でもよい。この場合、光反射率は「高め、普通、低くめ」と推定される。また、光吸収率は「低め、普通、高め」と推定される。なお、第２センサ部６による検知は３段階に限らず、何段階でもよい。また、照明光源６は、肌の色、光反射率または光吸収率の代わりに皮膚のメラニン色素の多さを検知してもよい。肌の分光透過率は、紫外光の透過率でよいが、可視光の特定色の透過率であってもよい。

表示部７は、例えば、ＬＥＤ発光素子、液晶ディスプレイ等であり、ウェアラブル光源デバイス１０の状態を表示する。

次に、図２Ａ〜図２Ｄに示したウェアラブル光源デバイス１０の第１〜第４の外観例について説明する。

図２Ａに示す第１の外観例では、ウェアラブル光源デバイス１０は、腕輪を本体としている。すなわち、本体は生体に装着可能な腕輪である。図１の各ブロック（第１センサ部１、計時部２、入力部３、制御部４、光源部５、第２センサ部６、表示部７）は本体に取り付けられる、または本体と一体に形成される。

図２Ｂに示す第２の外観例では、ウェアラブル光源デバイス１０は、ネックレス（首飾り）を本体としている。すなわち、本体は生体に装着可能なネックレスである。図１の各ブロックは本体に取り付けられる、または本体と一体に形成される。

図２Ｃに示す第３の外観例では、ウェアラブル光源デバイス１０は、眼鏡を本体としている。すなわち、本体は生体に装着可能な眼鏡である。図１の各ブロックは本体に取り付けられる、または本体と一体に形成される。

図２Ｄに示す第４の外観例では、ウェアラブル光源デバイス１０は、クリップ１０ａを本体としている。すなわち、本体が被服の襟等に取り付けられることにより、ウェアラブル光源デバイス１０は生体に装着可能である。図１の各ブロックは本体の取り付けられる、または本体と一体に形成される。

図２Ａ〜図４Ａに示した第１〜第４の外観例では、ウェアラブル光源デバイス１０は、いずれも本体一体型になっている。光源部５は、いずれも生体の皮膚に近接した状態で紫外光を皮膚に照射可能なので、光源部５の発光量は、失われることなくほぼ１００％が生体での曝露量することができる。これにより、ウェアラブル光源デバイス１０は、生体の曝露量を適切にすることができ、かつ、使い勝手が良い。

［１．２ ウェアラブル光源デバイスの動作例］
さらに、ウェアラブル光源デバイス１０の動作例として、ウェアラブル光源デバイス１０による光照射方法について説明する。

図３は、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの光照射方法を示すフローチャートである。同図において制御部４は、第１センサ部を用いて単位期間（例えば１日）のＵＶ（紫外光）曝露量を取得する（Ｓ３１）。例えば、制御部４は、昼間（つまり日の出から日の入りまで）に検知された光から、単位期間のＵＶ曝露量を推定してもよい。

さらに、制御部４は、ユーザー（生体）の肌露出部面積に応じて１日の総曝露量を推定する（Ｓ３２）。肌露出部面積は、予めユーザーにより指定される。例えば、ユーザーの指定は「顔と手のみ露出」でもよいし、「約ｘｘ平方ｍ」でもよい。

次に、制御部４は、１日に浴びるべきＵＶ量である目標曝露量から１日の総暴露量を減算し、最適照射量を算出し（Ｓ３３）、さらに、照射時間を算出（Ｓ３４）する。

さらに、制御部４は、第２センサ部６を用いて肌の色を検知し、肌の光透過率を算出し（Ｓ３５）、肌の光透過率から照射時間および照射量を補正する（Ｓ３６）。この補正は、肌の色（正確にはメラニン色素の量）によって紫外線の吸収率が異なるからである。

この後、ウェアラブル光源デバイス１０は、制御部４からの信号に応じて、光源部５から生体に紫外光を照射する（Ｓ３７）。

これにより、ユーザー（生体）は、１日に浴びるべきＵＶ量である目標曝露量を確保し、しかも、光の曝露量が適切であり、使い勝手がよい。

［１．３ 生体が受光すべき紫外光の量（目標曝露量）］
次に、単位期間当たりの目標曝露量、つまり、１日に浴びるべきＵＶ量について説明する。

図４の（ａ）は、ビタミンＤを生成するのに必要な時間のデータ例、（ｂ）は皮膚に直接的な影響が出始める時間のデータ例を示す図である。図４の（ａ）は、１０マイクログラムのビタミンＤを晴天日に生成するのに必要な日光照射時間を示している。例えば、７月の午前９時の札幌であれば、１４分の日光浴で、目標曝露量の紫外光を浴びることができる。必要な日光照射時間は、季節と時刻と場所に依存して値が異なっている。

図４の（ｂ）は、紫外線によって皮膚に直接的な悪影響が出始める時間を示している。例えば、月の午前９時の札幌であれば、３９分の日光浴で、皮膚に影響が出始める。

制御部４は、図４の（ａ）の時間を目標曝露量とし、図４の（ｂ）の時間を越えないように制御する。これにより、制御部４は、ビタミンＤに生成に最適な光量および照射時間を算出することができる。

さらに、目標曝露量に関して説明する。

図５は、全天日射量とＵＶインデックスの季節変化を示す図である。同図のＵＶインデックスは、紅斑紫外線量を示す指標である。紅斑紫外線量とは、人の皮膚に紅斑（赤い日焼け）を引き起こす光量をいう。ＵＶインデックスの１は弱い紫外光、１１以上は極端に強い紫外光を表している。同図のように、全天日射量とＵＶインデックスとは、季節変化があり、強い相関性がある。

図６は、春分、秋分、夏至および冬至における日射量の時間変化を示す図である。同図のように、時刻により日射量は大きく変化する。

制御部４は、ステップＳ３３の１日に浴びるべきＵＶ量（目標曝露量）の算出、およびステップＳ３２の総曝露量の推定を、図３〜図５のデータに基づいて行う。

［１．４ 変形例］
次に、ウェアラブル光源デバイス１０の変形例について説明する。

図７は、実施の形態の変形例におけるウェアラブル光源デバイスの構成例を示すブロック図である。同図は、図１と比べて、無線部１ａ、４ａ、５ａが追加されている点が異なる。以下、異なる点を中心に説明する。

無線部１ａは、無線部４ａと無線により通信可能である。無線部５ａは、無線部４ａと無線により通信可能である。つまり、前記第１センサ部１と制御部４との間、または、光源部５と制御部４との間の少なくとも一方は、無線で接続される。

これにより、ウェアラブル光源デバイス１０は、本体一体型ではなく、分離型として構成される。

次に、分離型の例として、外慣例を説明する。

図８Ａ〜図８Ｄは、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの第５〜第８の外観例を示す図である。図８Ａ〜図８Ｄはいずれも、制御部４を含まない部分を図示してあり、制御部４を含む部分は図示を省略している。また、制御部４を含む部分はスマートフォンやタブレット端末でよい。

図８Ａの第５の外観例では、ウェアラブル光源デバイス１０は、制御部４を含む部分と、第１センサ部１を含む部分と、光源部５および第２センサ部６を含む部分とに分離されている。第１センサ部１を含む部分は、クリップ１ｃを有し、被服の襟等に装着される。光源部５および第２センサ部６を含む部分は足の大腿に装着される。

図８Ｂの第６の外観例は、図８Ａと比べて、クリップ１ｃが削除されて第１センサ部１が被服の一部として形成されている点が異なる。これによれば、第１センサ部１が目立ないので、第１センサ部１の装着の違和感を低減することができる。

図８Ｃの第７の外観例は、第１センサ部１、光源部５および第２センサ部６を含む部分を腕時計型にした例である。第１センサ部１、光源部５および第２センサ部６等の装着の違和感を低減することができる。

図８Ｄの第８の外観例では、ウェアラブル光源デバイス１０は、制御部４を含む部分と、第１センサ部１を含む部分と、光源部５および第２センサ部６を含む部分とに分離されている。第１センサ部１を含む部分は、耳たぶの外向きの面（表側）に貼り付けるイヤリング型である。光源部５および第２センサ部６を含む部分は、耳たぶの内向きの面（裏側）に貼り付けるイヤリング型である。

［１．５ ウェアラブル光源デバイス１０の装着例］
さらに、ウェアラブル光源デバイス１０の装着例について説明する。

図９Ａ〜図９Ｅは、実施の形態におけるウェアラブル光源デバイスの第１〜第５の装着例を示す図である。

第１〜第４の装着例は、図２Ａに示した腕輪型の一体型のウェアラブル光源デバイス１０の装着例を示している。第５の装着例は、図８Ａまたは図８Ｂに示した分離型のウェアラブル光源デバイス１０を示している。

図９Ａ〜図９Ｅのように、ウェアラブル光源デバイス１０は、男女の性別を問わず、年齢を問わずに誰でも容易に装着可能である。

以上のように実施の形態に係るウェアラブル光源デバイス１０は、生体に装着されるウェアラブル光源デバイス１０であって、前記生体が受ける光を検知する第１センサ部１と、前記生体に実質的に接触し、前記生体に紫外光を照射する光源部５と、前記第１センサ部により検知された光の量に基づいて前記紫外光の照射量および照射時間の少なくとも一方を制御する制御部４とを備える。

ここで、制御部４は、第１センサ部１に検知された光から単位期間内に生体が受光した紫外光の曝露量を推定し、単位期間当たりの目標曝露量から、推定した曝露量を減算することにより、照射量および照射時間の少なくとも一方を決定してもよい。

ここで、さらに、ウェアラブル光源デバイス１０は、紫外光が照射される生体部位における肌の色または光反射率を検知する第２センサ部６を備え、制御部４は、検知された肌の色または肌の分光透過率に基づいて前記照射量および照射時間の少なくとも一方を補正してもよい。

ここで、第１センサ部１が検知する光の方向は光源部５が照射する紫外光の方向と異なっていてもよい。

ここで、第１センサ部１および光源部５は、一体に形成されてもよい。

ここで、第１センサ部１と制御部４との間、または、光源部５と制御部４との間の少なくとも一方は、無線または有線で接続されてもよい。

ここで、光源部５は、被服の一部を形成していてもよい。

また、実施の形態に係るウェアラブル光源デバイスによる光照射方法は、生体が受けた光量を検知し、生体が受光すべき紫外光の量を示す目標曝露量と、検知した光量とに基づいて、生体に照射すべき紫外光の量および照射時間の少なくとも一方を決定し、決定後に、生体に接触する光源部から前記生体に紫外光を照射する。

ここで、光照射方法は、さらに、光源部から照射される生体部位の肌の色または肌の分光透過率を検知し、検知された肌の色または肌の分光透過率に基づいて前記生体への光照射量および照射時間の少なくとも一方を補正し、補正後に、前記生体に前記紫外光を照射してもよい。

以上、本発明に係るウェアラブル光源デバイスおよびそれによる光照射方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、実施の形態および変形例における一部の構成要素を任意に組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。

１ 第１センサ部
４ 操作装置
５ 光源部
６ 第２センサ部
１０ ウェアラブル光源デバイス

Claims (9)

1. 生体に装着されるウェアラブル光源デバイスであって、
   前記生体が受ける光を検知する第１センサ部と、
   前記生体に実質的に接触し、前記生体に紫外光を照射する光源部と、
   前記第１センサ部により検知された光の量に基づいて前記紫外光の照射量および照射時間の少なくとも一方を制御する制御部と、
   を備えるウェアラブル光源デバイス。
2. 前記制御部は、前記第１センサ部に検知された光から単位期間内に生体が受光した紫外光の曝露量を推定し、単位期間当たりの目標曝露量から、推定した曝露量を減算することにより、前記照射量および前記照射時間の少なくとも一方を決定する
   請求項１または２に記載のウェアラブル光源デバイス。
3. さらに、前記紫外光が照射される生体部位における肌の色または光反射率を検知する第２センサ部を備え、
   前記制御部は、検知された肌の色または肌の分光透過率に基づいて前記照射量および照射時間の少なくとも一方を補正する
   請求項２に記載のウェアラブル光源デバイス。
4. 前記第１センサ部が検知する光の方向は前記光源部が照射する前記紫外光の方向と異なる
   請求項１から３の何れか１項に記載のウェアラブル光源デバイス。
5. 前記第１センサ部および前記光源部は、一体に形成されている
   請求項１から４の何れか１項に記載のウェアラブル光源デバイス。
6. 前記第１センサ部と前記制御部との間、または、前記光源部と前記制御部との間の少なくとも一方は、無線または有線で接続される
   請求項１から４の何れか１項に記載のウェアラブル光源デバイス。
7. 前記光源部は、被服の一部を形成している
   請求項６に記載のウェアラブル光源デバイス。
8. ウェアラブル光源デバイスによる光照射方法であって、
   生体が受けた光量を検知し、
   前記生体が受光すべき紫外光の量を示す目標曝露量と、検知した光量とに基づいて、前記生体に照射すべき紫外光の量および照射時間の少なくとも一方を決定し、
   決定後に、前記生体に接触する光源部から前記生体に紫外光を照射する
   ウェアラブル光源デバイスによる光照射方法。
9. さらに、前記光源部から照射される生体部位の肌の色または肌の分光透過率を検知し、
   検知された肌の色または肌の分光透過率に基づいて前記生体への光照射量および照射時間の少なくとも一方を補正し、
   補正後に、前記生体に前記紫外光を照射する
   請求項８に記載のウェアラブル光源デバイスによる光照射方法。