JP2017198577A - Biological information measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、汗に由来する情報を取得可能な生体情報計測装置に関する。 The present invention relates to a biological information measuring apparatus capable of acquiring information derived from sweat.
通常、運動時は脈拍とともに発汗状態が変化する。発汗状態は運動環境や運動前のコンディションに影響されるものの、運動状態にも影響される。従って、運動以外の因子を補正できれば、発汗情報は運動に相関する指標となりうる。しかしながら生体の発汗量は微量であるため、微量の汗を採取する技術が必要となる。 Normally, sweating changes with the pulse during exercise. Although the sweating state is affected by the exercise environment and the condition before exercise, it is also affected by the exercise state. Accordingly, if factors other than exercise can be corrected, sweat information can be an index correlated with exercise. However, since the amount of perspiration in a living body is very small, a technique for collecting a small amount of sweat is required.
微量の汗を採取する方法として、非特許文献1に示すように、らせん状の細いチューブを発汗位置に装着し、その内部に汗を採取する製品であるMACRODUCTを用いる方法が挙げられる。採取された汗試料を取り出して分析することで、汗中の成分濃度を測定できる。
As a method of collecting a small amount of sweat, as shown in Non-Patent
また、発汗速度を測定する装置として、特許文献1では、計測部に気体を導入し、気体の湿度差から発汗速度を算出する機器が提案されている。特許文献2では、流路内に複数のセンサーを設け、センサーへの汗到達速度差から発汗速度を算出する方法が提案されている。
As an apparatus for measuring the sweating rate,
また、特許文献3では、複数の流路や吸引機構を用い、センサーへの汗到達時間差から発汗速度を算出する装置が提案されている。吸引機構を設けることで最小限のセンサーであっても、間欠的に発汗速度を算出することができる。
特許文献1に記載されているように、血中の成分濃度の変化が一定でも、発汗速度が遅いと汗中の成分濃度は濃くなり、発汗速度が速いと汗中の成分濃度は薄くなる傾向がある。従って、運動中の血中成分濃度の変化に相関する指標としては、汗中成分濃度よりも、汗中成分濃度と発汗速度の積で表現される汗中成分分泌速度、分泌量で表現することが好ましい。しかしながら現状の発汗速度計測装置には、以下に述べる課題がある。
非特許文献1の装置を用いた場合、汗と反応して着色する染料が設けられており、どの程度汗が流路に侵入したかを目視で確認することができるが、目視での判別のため、発汗速度を経時的に把握する目的に対しては、計測される発汗速度の正確性に劣るという課題がある。
運動負荷中の発汗速度は、運動強度、運動環境、及び運動開始からの時間等の影響を受け、運動中に大きく変化することが知られている。このため、運動負荷中の発汗速度の変化を測定することは、運動中の生体挙動を把握するためには大変重要である。この場合、非特許文献1では正確な発汗速度の測定や発汗速度の連続測定ができないという課題がある。
As described in
In the case of using the device of Non-Patent
It is known that the perspiration rate during exercise load is greatly affected during exercise due to the influence of exercise intensity, exercise environment, time from the start of exercise, and the like. For this reason, measuring changes in sweat rate during exercise load is very important for grasping biological behavior during exercise. In this case, Non-Patent
運動負荷中の発汗速度を被験者に負担をかけずに測定するためには、測定装置として、腕時計型、リストバンド型、ベルト型等のウェアラブル機器の形態とすることが望ましい。しかしながら、特許文献1の気体吸引機構をウェアラブル機器に導入することは、消費電力の点で課題がある。また、発汗速度が大きく変化する運動時に用いる場合、湿度の変化量が大きく、発汗速度が大きい領域での感度や応答性の面で課題があった。
また、特許文献2の装置では、運動開始時からセンサーに汗が到達し、充満される間の発汗速度は測定可能であるが、センサー間を汗が満たした状態以降、発汗速度が変化した状況では、原理的に発汗速度の測定ができないという課題がある。
また、特許文献3の装置では、運動時の測定に適用してリアルタイムに情報を取得する場合には、装置を身体に装着するためのサイズ、装着性、消費電力の点で課題がある。
従って、身体に装着可能で、発汗状態に影響されずに発汗速度や汗中の特定成分濃度を確実にまた連続して測定できる生体情報計測装置が要望されていた。
In order to measure the perspiration rate during exercise load without imposing a burden on the subject, it is desirable that the measuring device is in the form of a wearable device such as a wristwatch type, a wristband type, or a belt type. However, introducing the gas suction mechanism of
In addition, in the apparatus of
In addition, the apparatus of
Accordingly, there has been a demand for a biological information measuring device that can be worn on the body and can reliably and continuously measure the sweating rate and the specific component concentration in the sweat without being affected by the sweating state.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係る生体情報計測装置は、汗を採取する採取部と、始端が採取部に連通して採取部で採取した汗を液滴化して流動すると共に終端が大気に開放される流路と、汗中の水分に吸収される波長の光を流路に照射する光源部と、流路を透過した光を受光する受光部と、受光部で受光した光の強度変化を所定時間ごとに検出し、所定時間に対応して流動した汗の量により発汗速度を算出する発汗速度処理部と、を備えていることを特徴とする。 [Application Example 1] The biological information measuring apparatus according to this application example includes a collection unit that collects sweat, and a start end that is in communication with the collection unit and flows as droplets of the sweat collected by the collection unit. An open channel, a light source that irradiates the channel with light of a wavelength absorbed by moisture in sweat, a light receiver that receives light transmitted through the channel, and a change in the intensity of light received by the light receiver And a perspiration rate processing unit that calculates a perspiration rate based on the amount of sweat that has flowed corresponding to the predetermined time.
本適用例に係る生体情報計測装置によれば、採取部、流路、光源部、受光部、および発汗速度処理部を備えている。採取部に採取された汗は流路を始端から終端に向けて流動する。そして、光源部により汗中の水分に吸収される波長の光を流路に照射し、受光部で流路を透過した光を受光する。そして、発汗速度処理部により、受光部で受光した光の強度変化を所定時間ごとに検出し、所定時間に対応して流動した汗の量により発汗速度を算出する。このように、汗中の水分に吸収される波長の光を用いることで、光の強度変化を確実に検出できるため、汗の有無を確実に判断することが可能となる。また、所定時間ごとに光の強度変化を検出し、所定時間に流動した汗の量により発汗速度を算出するため、発汗速度が大きく変化する運動時であっても発汗状態に影響されずに、発汗速度を確実に算出することが可能となる。また、所定時間ごとに発汗速度を算出するため、発汗速度を正確に、連続して計測することができる生体情報計測装置を実現することができる。 The biological information measuring apparatus according to this application example includes a collection unit, a flow path, a light source unit, a light receiving unit, and a sweating rate processing unit. The sweat collected in the collection part flows through the flow path from the start end to the end. Then, light having a wavelength that is absorbed by moisture in sweat is irradiated to the flow path by the light source unit, and light transmitted through the flow path is received by the light receiving unit. Then, the perspiration rate processing unit detects a change in the intensity of the light received by the light receiving unit every predetermined time, and calculates the perspiration rate based on the amount of sweat flowing corresponding to the predetermined time. Thus, by using light having a wavelength that is absorbed by moisture in sweat, it is possible to reliably detect a change in light intensity, and thus it is possible to reliably determine the presence or absence of sweat. In addition, since the change in light intensity is detected every predetermined time and the perspiration rate is calculated based on the amount of sweat that flows during the predetermined time, it is not affected by the perspiration state even during exercise when the perspiration rate changes greatly. It becomes possible to calculate the perspiration rate reliably. In addition, since the perspiration rate is calculated every predetermined time, it is possible to realize a biological information measuring device capable of measuring the perspiration rate accurately and continuously.
[適用例2]上記適用例に記載の生体情報計測装置において、光源部は流路に沿って所定間隔で設置される光源素子を有し、受光部は光源素子のそれぞれの光を検出する受光素子を有し、発汗速度処理部は、所定時間ごとに所定間隔の位置での光の強度変化を検出して汗の有無を判断する汗位置判断部と、前回汗が検出された位置から次に汗が検出された位置までの流路長に対応する汗の量、および前回の位置から次の位置を検出するまでの経過時間により、発汗速度を算出する発汗速度算出部と、を有することが好ましい。 Application Example 2 In the biological information measuring apparatus according to the application example described above, the light source unit includes light source elements that are installed at predetermined intervals along the flow path, and the light receiving unit detects light of each light source element. The sweat rate processing unit has an element, and detects a sweat position by detecting a light intensity change at a predetermined interval every predetermined time, and a sweat position determination unit from the position where the previous sweat was detected. A sweat rate calculation unit that calculates a sweat rate based on the amount of sweat corresponding to the flow path length to the position where sweat is detected and the elapsed time from the previous position until the next position is detected. Is preferred.
本適用例に係る生体情報計測装置によれば、光源部と受光部とは流路に沿って所定間隔で設置される光源素子と受光素子とを有している。また、発汗速度処理部は汗位置判断部と発汗速度算出部とを有している。そして、汗位置判断部は、所定時間ごとに所定間隔の位置での光の強度変化に基づいて、所定間隔の位置での汗の有無を判断することで汗の位置を判断する。そして、発汗速度算出部は、前回汗が検出された位置から次に汗が検出された位置までの流路長に対応する汗の量を、前回の位置から次の位置を検出するまでの経過時間で除算することで発汗速度を確実に算出することができる。この場合、前回の位置と今回の位置とは、所定間隔で位置が設定されているため流路長が算出できる。そして、この流路長と既定の流路断面との乗算により汗の量が算出される。また、所定時間ごとに検出しているため前回の位置から次の位置を検出するまでに要した時間が算出される。これにより、移動した汗の量を経過時間で除算することで発汗速度を確実に算出することができる。従って、所定時間ごとに、汗の有無による汗の位置を判断して発汗速度を算出することにより、発汗速度を連続して計測することができる生体情報計測装置を実現することができる。 According to the biological information measuring apparatus according to this application example, the light source unit and the light receiving unit have light source elements and light receiving elements that are installed at predetermined intervals along the flow path. The sweat rate processing unit has a sweat position determination unit and a sweat rate calculation unit. Then, the sweat position determination unit determines the position of the sweat by determining the presence or absence of sweat at the position of the predetermined interval based on the light intensity change at the position of the predetermined interval every predetermined time. Then, the sweating rate calculation unit calculates the amount of sweat corresponding to the flow path length from the position where the previous sweat was detected to the position where the next sweat was detected until the next position was detected from the previous position. By dividing by time, the perspiration rate can be reliably calculated. In this case, since the previous position and the current position are set at predetermined intervals, the flow path length can be calculated. Then, the amount of sweat is calculated by multiplying the channel length by a predetermined channel cross section. Further, since the detection is performed at predetermined time intervals, the time required until the next position is detected from the previous position is calculated. Thus, the sweat rate can be reliably calculated by dividing the amount of sweat that has moved by the elapsed time. Therefore, it is possible to realize a biological information measuring device capable of continuously measuring the sweating rate by determining the sweating position based on the presence or absence of sweating and calculating the sweating rate every predetermined time.
[適用例3]上記適用例に記載の生体情報計測装置において、流路に照射する光は、近赤外光であることが好ましい。 Application Example 3 In the biological information measuring apparatus described in the application example, it is preferable that the light applied to the flow path is near infrared light.
本適用例に係る生体情報計測装置によれば、赤外光の中でも透過率が高く、汗中の水分に吸収される赤外光の量が多い近赤外光を用いることで、強度変化を大きくさせる(受光素子の出力を顕著にさせる)ことができる。従って、強度変化を容易に、また確実に検出することができる。更に、近赤外光は、他の赤外光とは異なり加熱作用がないため、熱による汗成分への影響を考慮する必要がなく、生体情報計測装置の利便性が向上する。 According to the biological information measuring apparatus according to this application example, the intensity change is achieved by using near infrared light that has high transmittance among infrared light and has a large amount of infrared light absorbed by moisture in sweat. It is possible to increase (make the output of the light receiving element noticeable). Therefore, a change in intensity can be detected easily and reliably. Furthermore, unlike other infrared light, near infrared light has no heating action, so there is no need to consider the influence of heat on sweat components, and the convenience of the biological information measuring device is improved.
[適用例4]上記適用例に記載の生体情報計測装置において、流路は複数の屈曲部を備えていることが好ましい。 Application Example 4 In the biological information measuring apparatus described in the application example, it is preferable that the flow path includes a plurality of bent portions.
本適用例に係る生体情報計測装置によれば、流路は、複数の屈曲部を備えていることにより、流路長を長くすることができると共に、コンパクトに構成することができる。これにより、発汗速度を長時間計測することが可能となり、また、生体情報計測装置の小型化を図ることができる。 According to the biological information measuring apparatus according to this application example, the flow path includes a plurality of bent portions, so that the flow path length can be increased and the flow path can be configured compactly. Thereby, it becomes possible to measure the perspiration rate for a long time, and the biological information measuring device can be miniaturized.
[適用例5]上記適用例に記載の生体情報計測装置において、流路から分岐した流路に設置され、汗に含まれる特定成分の濃度を算出するための情報を検出する成分濃度検出部と、成分濃度検出部で検出した情報により濃度を算出する成分濃度処理部と、を備えていることが好ましい。 Application Example 5 In the biological information measuring apparatus according to the application example described above, a component concentration detection unit that is installed in a flow channel branched from the flow channel and detects information for calculating the concentration of a specific component contained in sweat; And a component concentration processing unit that calculates the concentration based on information detected by the component concentration detection unit.
本適用例に係る生体情報計測装置によれば、成分濃度検出部は、流路から分岐した新たな流路に設置されるため、発汗速度の測定には影響を与えることがなく、特定成分の濃度を算出するための情報を検出する。また、成分濃度処理部により、成分濃度検出部で検出した情報により汗に含まれる特定成分の濃度を算出することができる。 According to the biological information measuring apparatus according to this application example, the component concentration detection unit is installed in a new flow path branched from the flow path. Information for calculating the concentration is detected. Further, the concentration of the specific component contained in the sweat can be calculated by the component concentration processing unit based on the information detected by the component concentration detection unit.
[適用例6]上記適用例に記載の生体情報計測装置において、発汗速度および特定成分の濃度により、特定成分の分泌速度を算出する分泌速度処理部を更に備えていることが好ましい。 Application Example 6 It is preferable that the biological information measuring apparatus according to the application example further includes a secretion rate processing unit that calculates the secretion rate of the specific component based on the perspiration rate and the concentration of the specific component.
本適用例に係る生体情報計測装置によれば、分泌速度処理部で、発汗速度および特定成分の濃度に基づき特定成分の分泌速度を知ることができる。これにより、例えば、特定成分の分泌量を運動強度の目安とすることができ、運動強度を適正に調整することが可能となる。また、汗に分泌された乳酸の分泌速度を知ることで、血液中の乳酸の分泌速度を推定することができるため、生体情報計測装置の利便性が向上する。 According to the biological information measuring apparatus according to this application example, the secretion rate processing unit can know the secretion rate of the specific component based on the sweat rate and the concentration of the specific component. Thereby, for example, the amount of secretion of a specific component can be used as a measure of exercise intensity, and exercise intensity can be adjusted appropriately. In addition, since the secretion rate of lactic acid in blood can be estimated by knowing the secretion rate of lactic acid secreted into sweat, the convenience of the biological information measuring device is improved.
[適用例7]上記適用例に記載の生体情報計測装置において、特定成分は乳酸であることが好ましい。 Application Example 7 In the biological information measuring apparatus according to the application example described above, the specific component is preferably lactic acid.
本適用例に係る生体情報計測装置によれば、特定成分として乳酸の分泌速度(分泌量)を知ることができる。これにより、例えば、得られた乳酸の分泌速度と血中乳酸濃度との比較により、運動強度を決める目安とすることが可能となる。特に、持久力競技(長距離走、自転車、クロスカントリースキー等)において、持久力を効率的に強化することに有用な情報を提供することができる。 According to the biological information measuring apparatus according to this application example, it is possible to know the secretion rate (secretion amount) of lactic acid as a specific component. Thereby, for example, it becomes possible to use it as a guideline for determining exercise intensity by comparing the obtained lactate secretion rate and blood lactate concentration. In particular, in endurance competition (long-distance running, bicycle, cross-country skiing, etc.), it is possible to provide information useful for effectively enhancing endurance.
[適用例8]上記適用例に記載の生体情報計測装置において、特定成分はナトリウムを含んでいることが好ましい。 Application Example 8 In the biological information measuring apparatus described in the application example, it is preferable that the specific component contains sodium.
本適用例に係る生体情報計測装置によれば、特定成分としてナトリウムの分泌速度(分泌量)を知ることができる。例えば、運動中に、汗中のナトリウムの分泌量を知ることで、血液中の塩分濃度の不足を知ることができるため、塩分の補給を促すことで、適正な運動強度を維持させることができる。 According to the biological information measuring apparatus according to this application example, it is possible to know the secretion rate (secretion amount) of sodium as a specific component. For example, by knowing the amount of sodium secreted in sweat during exercise, it is possible to know the lack of salt concentration in the blood, so it is possible to maintain proper exercise intensity by encouraging the supply of salt. .
[適用例9]上記適用例に記載の生体情報計測装置において、採取部を皮膚表面に固定する固定部を備えていることが好ましい。 Application Example 9 In the biological information measuring device described in the above application example, it is preferable that the biological information measuring device includes a fixing unit that fixes the sampling unit to the skin surface.
本適用例に係る生体情報計測装置によれば、固定部により採取部を皮膚表面に固定するため、安定して汗を採取することができる。 According to the biological information measuring apparatus according to this application example, since the collection unit is fixed to the skin surface by the fixing unit, it is possible to stably collect sweat.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明を行う。なお、以下の各図においては、説明の便宜上、各部材の尺度を実際とは異ならせて図示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is illustrated differently from the actual scale for convenience of explanation.
〔第1実施形態〕
図1Aは、本施形態に係る生体情報計測装置1の正面図である。図1Bは、生体情報計測装置1の背面図である。図1Cは、生体情報計測装置1の側面図である。
生体情報計測装置1は、バンド2を備え、ケース3には、汗から得られた各種情報(後述する、発汗速度、特定成分(乳酸)の濃度、特定成分(乳酸)の分泌速度等)を文字や数字、グラフ、アイコン等によって表示するための表示パネル等からなる表示部4が設置されている。
[First Embodiment]
FIG. 1A is a front view of the biological
The biological
また、ケース3の側面には生体情報計測装置1を操作するための操作ボタン等の操作部5が設置されている。生体情報計測装置1は、例えば内蔵する二次電池を電源として動作する。ケース3の側面には、外部の充電器と接続されて、二次電池を充電するための充電端子6が設置されている。
An
ケース3の背面には、使用者の汗を採取する採取部10が設置されている。採取部10は、固定部としてのバンド2により、使用者の手首Wの皮膚表面Sに接触して固定され、発汗する汗を採取部10の内部に導入する。また、ケース3の側面には、汗排出機構部60が設置され、採取部10から導入した汗が後述する流路20(20A)を流動した後に生体情報計測装置1から排出される。
On the back surface of the
図2Aは、生体情報計測装置1の要部の構成を示す平面図である。図2Bは、生体情報計測装置1の要部の構成を示す断面図である。
FIG. 2A is a plan view illustrating a configuration of a main part of the biological
図2A、図2Bに示すように、生体情報計測装置1は、採取部10、流路20、光源部30、受光部40、成分濃度検出部50、汗排出機構部60等により構成されている。採取部10は、概円錐形状に構成され、生体情報計測装置1を使用者の手首Wに装着した場合、使用者の皮膚表面Sに当接する。採取部10に囲まれ、皮膚表面Sで発汗した汗蒸気9が採取部10の内部に溜まる。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the biological
採取部10の天部には、管状に形成される流路20の始端20aが接続されている。流路20は、始端20aの近くで2方向に分岐される。分岐された一方の流路20Aは、複数の屈曲部21を備えて形成され、終端20bで汗排出機構部60に接続する。なお、屈曲する流路20Aは、背面側のケース3に略平行、言い換えると、皮膚表面Sに生体情報計測装置1を装着した場合、皮膚表面Sに略平行となるように形成されている。分岐された他方の流路20Bは成分濃度検出部50に接続し、終端20bで汗排出機構部60に接続している。採取部10に溜まった汗蒸気9は、始端20aの近くで毛管凝縮現象により液滴化して汗8となり、発汗する汗蒸気9の圧力および毛細管現象等により、流路20内を終端20b、成分濃度検出部50に向けて流動する。
A
光源部30は、流路20Aに相対して設置される。光源部30は、ライン光源で構成され、屈曲する流路20Aを横断する形態で設置されている。ライン光源には流路20Aに対向する部位に、光源素子31がそれぞれ設置されている。本実施形態では、光源素子31は近赤外光を射出する。詳細には、光源素子31は、本実施形態では、ピークの発光波長が1450nmの赤外光LED(Light Emitting Diode)を用いている。従って、光源部30(光源素子31)は、1450nmに発光波長のピークを持つ近赤外光を流路20Aに向けて射出する。
The
波長が、1450nmまたは1940nmの近赤外光は、水に吸収される量が他の波長の近赤外光に比べて多く、後述する受光素子41の出力が顕著に現れるため、汗8の有無を確実に判断するデータを得ることができる。なお、本実施形態では、1450nmに発光波長のピークを持つ赤外光LEDを用いているが、1940nmに発光波長のピークを持つ赤外光LEDを用いてもよい。
The near-infrared light having a wavelength of 1450 nm or 1940 nm is absorbed in water more than near-infrared light having other wavelengths, and the output of the
上述したように、1450nmに発光波長のピークを持つ赤外光を汗8に照射した場合、汗8に含まれる水が1450nmの波長の赤外光を吸収し、汗8を透過した赤外光は照射された赤外光に比べて強度が下がる。つまり、汗8が流路20内に無いときには赤外光の強度は低下せず、汗8が流路20内に有るときには赤外光の強度は低下する。
As described above, when the
受光部40は、光源部30に相対して流路20Aを挟んで設置される。受光部40は、ラインセンサーで構成され、屈曲する流路20Aを横断する形態で設置されている。ラインセンサーには流路20Aに対向する(光源素子31に対向する)部位に、受光素子41がそれぞれ設置され、光源素子31のそれぞれの光を検出する。本実施形態では、受光素子41は、1450nm付近の波長に高い感度を持つフォトダイオードを用いている。従って、受光部40(受光素子41)は、光源部30(光源素子31)から射出されて流路20Aを透過した近赤外光を感度よく受光する。
The
なお、本実施形態では、光源部30を構成する1つのライン光源には、5つの光源素子31が設置されている。このライン光源が本実施形態では合計で5つ設置される。また、本実施形態では、受光部40を構成する1つのラインセンサーには、5つの受光素子41が設置されている。このラインセンサーが本実施形態では合計で5つ設置される。
In the present embodiment, five
成分濃度検出部50は、分岐した流路20Bに接続されている。成分濃度検出部50は、汗8に含まれる特定成分の濃度を算出するための情報を検出する。本実施形態の成分濃度検出部50には、内部に刺激応答性ゲル51が設置されている。刺激応答性ゲル51は、本実施形態では、汗中の特定成分としての乳酸の濃度を検出する。
The
刺激応答性ゲル51は、汗8に含まれる特定成分に対して応答する薬剤を含むゲル状のものである。刺激応答性ゲル51の構成材料は特に限定されないが、本実施形態では、例えば、架橋構造を有する高分子材料と、溶媒とを含む材料等で構成されており、高分子材料が汗に対して応答する薬剤となっている。
The stimulus
なお、刺激応答性ゲル51はポリマー鎖を有している。このポリマー鎖にはボロン酸基が多く含有されている。刺激応答性ゲル51に乳酸が反応しない場合、ボロン酸基同士が結合しポリマー鎖が接近した状態となっている。これにより、刺激応答性ゲル51は収縮した状態となっている。刺激応答性ゲル51の周囲に乳酸を含む汗成分が存在する場合、ボロン酸基と乳酸とが結合することにより、ポリマー鎖が解離した状態となるため、刺激応答性ゲル51の体積が膨張する。体積が膨張することにより導電率が変化する。このため、刺激応答性ゲル51の導電率を計測することにより、汗中の特定成分(乳酸)の量を導電率の変化として容易に計測することができる。
The stimulus-
汗排出機構部60は、流路20Aを流動した汗8、および成分濃度検出部50を経由した汗8をケース3の側面から外部に排気する働きを有している。汗排出機構部60には、内部に多孔質部材61が設置されており、表面積を拡大させることにより汗8を蒸発させる。
The sweat
図3は、生体情報計測装置1の概略の回路構成を示すブロック図である。
図3に示すように、生体情報計測装置1は、生体情報計測装置1の全体の動作を統括制御する制御部70(いわゆるCPU(Central Processing Unit))および各種情報を記憶する記憶部80を備えている。また、生体情報計測装置1は、光源駆動部93、受光量測定部94、A/D変換部95、導電率測定部96、A/D変換部97、表示部4、および操作部5を備えている。光源駆動部93、受光量測定部94、A/D変換部95、導電率測定部96、A/D変換部97、表示部4、および操作部5は、入出力インターフェイス92およびデータバス91を介して制御部70に接続されている。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic circuit configuration of the biological
As shown in FIG. 3, the biological
光源駆動部93は、所定時間ごとに光源部30(光源素子31)に電圧を印加して光源素子31を駆動する。光源駆動部93は全ての光源素子31に電圧を印加する。光源素子31は、光源駆動部93の動作により所定時間ごとに近赤外光を流路20に向けて射出する。本実施形態では、所定時間はタイマー(図示省略)により計測されており、所定時間(後述する第2所定時間)として3分としている。しかし所定時間は3分には限定されず、適宜設定することができる。
The light
受光量測定部94は、流路20を透過した近赤外光を受光部40(受光素子41)で受光させる。そして、A/D変換部95は、受光素子41で受光した光量(電流)をアナログ増幅部(図示省略)で電圧に変換して増幅した信号を、デジタルの信号に変換して出力する。
The received light
記憶部80にはプログラム81、および光量相関表82、汗量相関表83等を記憶する記憶領域が設定されている。プログラム81には、生体情報計測装置1の動作の制御手順が記述されている。
In the
光量相関表82には、流路20内に汗8が無い状態で近赤外光を透過させた際に、受光素子41が受光する近赤外光の強度を基準の強度(光量)として記憶している。従って、検出した近赤外光の強度が基準の強度と比較して変化(強度変化)が有るか否かにより、流路20内の汗8の有無を判断する。
The light quantity correlation table 82 stores, as a reference intensity (light quantity), the intensity of near infrared light received by the
汗量相関表83には、流路20に設定される所定区間ごとの汗量データが記憶されている。従って、所定間隔の位置での汗8の有無を判断することで汗8の位置が判断された場合に、この位置と前回判断された位置との間の汗量を算出することができる。
The sweat amount correlation table 83 stores sweat amount data for each predetermined section set in the
また、記憶部80には、後述する導電率相関表84の他、制御部70のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定されている。
In addition to the conductivity correlation table 84 described later, a storage area that functions as a work area for the
制御部70は、記憶部80内に記憶されたプログラム81を実行することで、発汗速度を算出する制御を行う。詳細には、制御部70は処理部としての発汗速度処理部71を有する。また発汗速度処理部71は、汗位置判断部71Aと発汗速度算出部71Bとを有する。
The
汗位置判断部71Aは、光量相関表82と検出された光量とにより、流路20において、所定間隔の位置での汗8の有無の判断と、汗8が有りとして判断された場合の汗8の位置とを判断する。
The sweat
汗位置判断部71Aによる汗8の有無の判断の仕方は以下の通りである。
光量相関表82に記憶される基準の強度(光量)に比べ、検出された光量が少ない(強度が下がる)場合には、検出した位置での流路20内には汗8が有ると判断する。また、基準の強度(光量)に比べ、検出された光量が同じ(強度に変化が無い)場合には、検出した位置での流路20内には汗8が無いと判断する。
The method of determining the presence or absence of
When the detected light intensity is small (the intensity decreases) compared to the reference intensity (light intensity) stored in the light intensity correlation table 82, it is determined that there is
そして、汗位置判断部71Aによる汗8の位置の判断の仕方は以下の通りである。
光量の検出が流路20に設定される所定間隔ごと(言い換えると、光源素子31が設置される位置ごと)に行われるため、汗8が有りと判断された所定間隔での位置を汗8の位置として判断する。なお、有りと判断された位置が複数ある場合には、最も下流側となる位置を汗8の位置として判断する。
The method of determining the position of the
Since the detection of the amount of light is performed at predetermined intervals set in the flow path 20 (in other words, at each position where the
なお、流路20の所定間隔の位置において、汗8が有りとして判断され、また、最も下流側となる位置を、以降では、「汗8の位置」または「汗8の先端部に対応する位置」と適宜言い換えて説明する。
In addition, it is determined that there is
発汗速度算出部71Bは、汗量相関表83と、汗8の位置(前回の汗8の位置と今回の汗8の位置)と、経過時間(前回の汗8の位置から今回の汗8の位置を検出するまでの時間)とから、発汗速度を算出する。詳細には、汗量相関表83により、前回検出された汗8の位置から、次に検出された汗8の位置までの汗量を算出する。なお、汗量相関表83を用いない場合には、前回検出された汗8の位置から、次に検出された汗8の位置までの流路長を求め、既定の流路断面積を乗算することで汗量を算出することができる。また、前回の汗8の位置から次の汗8の位置を検出するまでの経過時間を求める。そして、算出した汗量を経過時間で除算することにより、発汗速度を算出する。
The sweating
次に、導電率測定部96は、成分濃度検出部50を構成する刺激応答性ゲル51に設置された一対の電極52に対し、電圧を印加して電極52間に流れる電流を検出する。導電率測定部96が電極52に出力する電圧値は、制御部70が制御している。なお、導電率測定部96は、光源駆動部93に同期して3分を所定時間として動作する。
Next, the
刺激応答性ゲル51は、刺激応答性ゲル51に含まれる乳酸濃度に応じて導電率が変化する特性を有している。従って、導電率測定部96は、刺激応答性ゲル51に流れる電流、または抵抗値を検出することにより乳酸濃度に対応した導電率を検出する。A/D変換部97は、導電率測定部96が検出した刺激応答性ゲル51の導電率をデジタルの信号に変換して出力する。
The stimulus-
記憶部80にはプログラム81および導電率相関表84等を記憶する記憶領域が設定されている。プログラム81には、生体情報計測装置1の動作の制御手順が記述されている。導電率相関表84には、刺激応答性ゲル51の導電率と乳酸濃度との関係を示すデータが記憶されている。
In the
制御部70は、記憶部80内に記憶されたプログラム81を実行することで、乳酸濃度を測定する制御を行う。詳細には、制御部70は処理部としての成分濃度処理部72を有する。成分濃度処理部72は、導電率相関表84とA/D変換部97から入力する導電率とにより、乳酸濃度を算出する。
The
制御部70は、更に分泌速度処理部73を有している。分泌速度処理部73は、発汗速度処理部71で算出された発汗速度と、成分濃度処理部72で算出された乳酸濃度とから乗算により、乳酸の分泌速度(乳酸量)を算出する。
The
制御部70は、上述した他に、発汗速度処理部71が算出した発汗速度や、成分濃度処理部72が算出した乳酸濃度や、分泌速度処理部73が算出した乳酸の分泌速度等を、表示部4に出力する制御を行う。また、制御部70は、推移する発汗速度、乳酸濃度、乳酸の分泌速度を順次算出し、表示部4にその値の推移を示すグラフ等を表示させる。また、制御部70は、操作部5から入力された信号に応じて、生体情報計測装置1の動作を制御する。
In addition to the above, the
使用者は、表示部4を見て、発汗速度、乳酸濃度、乳酸の分泌速度、および、これらの値の推移を確認することで、現在の人体(血液)の状態、および、これまでの推移を認識することができる。
The user looks at the
図4Aは、生体情報計測装置1の初期動作を示すフローチャートである。図4Bは、生体情報計測装置1の通常動作を示すフローチャートである。図5A〜図5Dは、流路20(20A)内の汗8の先端部と所定間隔で設定される位置との関係を示す図である。図4A、図4B、図5A〜図5Dを参照して生体情報計測装置1の動作を説明する。
FIG. 4A is a flowchart showing an initial operation of the biological
生体情報計測装置1を皮膚表面Sに装着して、動作を開始させた場合、生体情報計測装置1は、図4Aに示すように、初期動作として、流路20において、汗8の先端部に対応する位置(汗8の位置)を判断する動作を行う。言い換えると、生体情報計測装置1を皮膚表面Sに設置した後、通常動作を行うために必要となる流路20における基準となる汗8の位置を判断する。
When the biological
図4Aを参照して、生体情報計測装置1の初期動作の流れを説明する。
生体情報計測装置1を皮膚表面Sに装着した後、使用者による操作部5の操作により、電源が投入される(スイッチON:ステップS101)。電源が投入された場合、タイマーが計測を開始する(ステップS102)。本実施形態では、タイマーは第1の所定時間として1分に設定されている。従って、ステップS103において、第1の所定時間(1分)を経過したか否かを判定する。なお、第1の所定時間は、適宜設定することでよい。
With reference to FIG. 4A, the flow of the initial operation of the biological
After the biological
第1の所定時間を経過しない場合(ステップS103:NO)には、ステップS103を繰り返す。第1の所定時間を経過した場合(ステップS103:YES)には、ステップS104に移行する。 If the first predetermined time has not elapsed (step S103: NO), step S103 is repeated. When the first predetermined time has elapsed (step S103: YES), the process proceeds to step S104.
ステップS104では、受光量の検出を行う。制御部70は、光源駆動部93を駆動させる。光源駆動部93は、全ての光源素子31を発光させ、近赤外光を流路20(20A)に照射させる。そして、制御部70は、受光量測定部94を駆動させる。受光量測定部94は、受光素子41により、流路20を透過した近赤外光を受光する。受光素子41で受光したデータは、A/D変換部95によりデジタル信号に変換されて、制御部70に送られた後、ステップS105に移行する。
In step S104, the amount of received light is detected. The
ステップS105では、汗8の有無を判断する。制御部70(汗位置判断部71A)は、光量相関表82と検出された光量とにより、流路20内の汗8の有無の判断を行う。なお、汗8の有無の判断は、光量相関表82に記憶される基準の強度(光量)に比べ、検出された光量が少ない場合には、流路20内に汗8が有ると判断し、検出された光量が同じ場合には、流路20内に汗8が無いと判断する。
In step S105, the presence or absence of
次に、ステップS106に移行し、流路20に汗8が無いとして判断された場合(ステップS106:NO)、ステップS103に移行する。流路20に汗8が有るとして判断された場合(ステップS106:YES)、ステップS107に移行する。
Next, the process proceeds to step S106, and if it is determined that there is no
ステップS107では、汗8の先端部に対応する位置(汗8の位置)を判断する。なお、光量の検出は、流路20に設定される所定間隔ごとに行われるため、汗位置判断部71Aは、汗8が有りと判断された所定間隔での位置を汗8の先端部に対応する位置として判断する。なお、有りと判断された位置が複数ある場合には、最も下流側となる位置を汗8の先端部に対応する位置として判断する。
In step S107, the position corresponding to the tip of sweat 8 (position of sweat 8) is determined. Since the light amount is detected at predetermined intervals set in the
以上により、生体情報計測装置1の初期動作が終了する。なお、初期動作により得られた汗8の先端部に対応する位置(汗8の位置)は記憶部80に記憶され、以降の通常動作における汗8の基準の位置となる。
Thus, the initial operation of the biological
次に、図4Bを参照して、生体情報計測装置1の通常動作の流れを説明する。
制御部70は、初期動作を終了した後、通常動作に移行して、新たにタイマーによる計測をスタートさせる(タイマースタート:ステップS201)。本実施形態では、タイマーは第2の所定時間として3分に設定されている。従って、ステップS202において、第2の所定時間(3分)を経過したか否かを判定する。
Next, the flow of normal operation of the biological
After completing the initial operation, the
第2の所定時間を経過しない場合(ステップS202:NO)には、ステップS202を繰り返す。第2の所定時間を経過した場合(ステップS202:YES)には、ステップS203に移行する。 If the second predetermined time has not elapsed (step S202: NO), step S202 is repeated. When the second predetermined time has elapsed (step S202: YES), the process proceeds to step S203.
ステップS203では、受光量の検出を行う。制御部70は、ステップS104と同様に、光源駆動部93を駆動させて全ての光源素子31を発光させ、近赤外光を流路20(20A)に照射させる。そして、制御部70は、受光量測定部94を駆動させる。受光量測定部94は、受光素子41により、流路20を透過した近赤外光を受光する。受光素子41で受光したデータは、A/D変換部95によりデジタル信号に変換されて、制御部70に送られた後、ステップS204に移行する。
In step S203, the amount of received light is detected. As in step S104, the
ステップS204では、汗8の先端部に対応する位置(汗8の位置)を判断する。汗位置判断部71Aは、汗8が有りと判断された所定間隔での位置を汗8の先端部に対応する位置として判断する。なお、有りと判断された位置が複数ある場合には、最も下流側となる位置を汗8の先端部に対応する位置として判断する。そして、ステップS205に移行する。
In step S204, the position corresponding to the tip of sweat 8 (position of sweat 8) is determined. The sweat
ステップS205では、ステップS204で判断した汗8の位置が、前回の位置と異なっているか否かを判定する。異なっている(ステップS205:YES)場合にはステップS206に移行し、異なっておらず、前回の位置と同一である(ステップS205:NO)場合にはステップS212に移行する。
In step S205, it is determined whether or not the position of the
ステップS212では、ステップS203の受光量検出を行った回数(検出回数)の値をインクリメントする。初期的には1回として設定されているが、ステップS205で、前回の位置と異なっていないと判定された場合には、ステップS212で、+1回、インクリメントされる。そして、ステップS202に移行して動作する。なお、本実施形態では、ステップS205により、判断した位置が前回の位置と異なると判断されるまで、インクリメントしながら、ステップS202からステップS205の動作を繰り返す。 In step S212, the value of the number of times (detection count) of detecting the amount of received light in step S203 is incremented. Although it is initially set as one time, if it is determined in step S205 that it is not different from the previous position, it is incremented by +1 in step S212. Then, the process proceeds to step S202. In the present embodiment, the operations from step S202 to step S205 are repeated while incrementing until it is determined in step S205 that the determined position is different from the previous position.
なお、ステップS205において、判断した位置が前回の位置と異なっていると判定された汗8の位置は、記憶部80に記憶される。なお、この位置は、次回の汗8の位置の基準となる。
Note that, in step S205, the position of the
ステップS206では、汗8が流動した汗量を算出する。発汗速度算出部71Bは、汗量相関表83により、ステップS204で判断した今回の汗8の先端部に対応する位置と、ステップS107で判断した前回の汗8の先端部に対応する位置との間の汗量を読み込む。なお、汗量相関表83は、区間ごとの汗量が記述されている。なお、汗量相関表83を用いない仕様の場合には、流路は所定距離で位置が設定されているため、区間の差(流路長)を求め、既知の値となる流路の断面積を読み込んで乗算することにより、汗量を算出することもできる。次に、ステップS207に移行する。
In step S206, the amount of sweat in which the
ステップS207では、受光量の検出を行った回数(検出回数)を読み込み、ステップS208に移行する。 In step S207, the number of times of detection of the amount of received light (number of detections) is read, and the process proceeds to step S208.
ステップS208では、汗8の発汗速度を算出する。発汗速度算出部71Bは、ステップS106で汗8が有りと判断した時から現在までの経過時間を算出する。具体的には、ステップS207で読み込んだ検出回数に、第2の所定時間(3分)を乗算した値が経過時間となる。そして、発汗速度算出部71Bは、ステップS206で算出された汗量を経過時間で除算することにより発汗速度を算出する。
In step S208, the perspiration rate of
ここで、図5A〜図5Dを参照して、通常動作において、流路20(20A)内の実際の汗8の先端部の位置(Aとする)と、流路20に所定間隔で設定される位置(Pとする)と、の関係を説明する。なお、Pは、光源素子31(受光素子41)が設置される位置となる。また、P1からP5に向かって汗8は流動する。言い換えると、P1からP5に向かう方向が下流方向(下流側)となる。
Here, referring to FIG. 5A to FIG. 5D, in normal operation, the position (referred to as “A”) of the
図5Aに示すように、前回の実際の汗8の先端部の位置AがAn-1であった場合の先端部An-1に対応する位置PをP1とする。ここで、所定時間(3分)が経過した場合の汗8の先端部がAnであった場合、先端部Anに対応する位置PはP2となる。
As shown in FIG. 5A, the position P corresponding to the tip end portion A n-1 when the position A of the tip end portion of the
ここで、図5Aを例として、P2と判断する方法を説明する。ステップS204において、汗8の先端部に対応する位置Pを判断する場合、汗8が有りとして判断される位置Pを求める。この場合、汗8が有りとして判断される位置Pは、P1,P2の2つ(複数)となる。この場合、本実施形態では、最も下流側となる位置Pを先端部(先端部の位置A)に対応する位置Pとして判断するため、先端部に対応する位置PはP2と判断される。その後、ステップS205において、P2が前回の位置(この場合、P1)と異なるかを判定することになる。
Here, a method of determining P2 will be described using FIG. 5A as an example. In step S <b> 204, when the position P corresponding to the tip of the
図5Aにおいて、汗8が所定時間(3分)内に移動した距離は、実際にはAn−An-1となるが、本実施形態では、P2−P1の距離として対応させることになる。従って、P2とP1間に対応する汗量を汗量相関表83から読み込み、また、P1からP2に至るまで(An-1からAnに至るまで)の経過時間を算出し、P1,P2間の汗量を経過時間(3分)で除算することで、発汗速度が算出される。
In FIG. 5A, the distance that the
図5Bに示すように、前回の汗8の先端部がAn-1であり、3分後(検出回数1回)に先端部がAnとなった場合、前回と今回の先端部に対応する位置はP2とP4となる。従って、発汗速度は、P2とP4間の汗量を経過時間(3分)で除算することで算出される。
As shown in Figure 5B, an A n-1 is the leading end portion of the
図5Cに示すように、前回の汗8の先端部がAn-1であり、3分後にAnとなった場合、前回と今回の先端部に対応する位置としては、どちらもP2となる。この場合、ステップS205において、判断した位置(P2)が前回の位置(P2)と異ならない(ステップS205:NO)ため、ステップS212に移行する。そして、判断した位置Pが前回の位置Pと異なる(ステップS205でYESとなる)まで、インクリメントしながら、ステップS202からステップS205の動作を繰り返す。
As shown in FIG. 5C, a tip A n-1 of the
図5Dに示す図は、図5Cでの汗8の流動が維持された場合における図を示している。
図5Dに示すように、汗8の先端部が、前回のAnから、所定時間の3分(インクリメント1回)経過後に今回、An+1となった場合、前回と今回の先端部に対応する位置としては、P2とP4となる。この場合、発汗速度は、P2とP4間に対応する汗量を汗量相関表83から読み込み、また、P2からP4に至るまで(An-1からAn+1に至るまで)の経過時間を算出し、P2,P4間の汗量を経過時間で除算することで、発汗速度が算出される。
The diagram shown in FIG. 5D shows the diagram when the flow of the
As shown in FIG. 5D, the distal end portion of the
具体的には、経過時間は、最初にステップS207において、検出回数を読み込む。この場合、インクリメントを1回行っているため、検出回数は2回となる。従って、経過時間は、3分×2回=6分となる。従って、発汗速度は、P2,P4間の汗量を経過時間(6分)で除算した値となる。 Specifically, for the elapsed time, first, in step S207, the number of detections is read. In this case, since the increment is performed once, the number of detections is two. Therefore, the elapsed time is 3 minutes × 2 times = 6 minutes. Therefore, the perspiration rate is a value obtained by dividing the amount of sweat between P2 and P4 by the elapsed time (6 minutes).
ここで、図4Bに戻り、ステップS208で発汗速度を算出した後、ステップS209に移行して、特定成分としての乳酸に対する導電率の検出を行う。制御部70は、導電率測定部96を駆動して、刺激応答性ゲル51に設置された一対の電極52に対し、電圧を印加させ、電極52間に流れる電流値を検出する。導電率測定部96で検出した導電率は、A/D変換部97によりデジタル信号に変換されて制御部70に送られる。
Here, returning to FIG. 4B, after calculating the perspiration rate in step S <b> 208, the process proceeds to step S <b> 209 to detect conductivity for lactic acid as a specific component. The
次に、ステップS210に移行して乳酸の濃度を算出する。成分濃度処理部72は、導電率相関表84と、A/D変換部97から入力する導電率とにより、乳酸濃度を算出する。
Next, the process proceeds to step S210, and the concentration of lactic acid is calculated. The component concentration processing unit 72 calculates the lactic acid concentration based on the conductivity correlation table 84 and the conductivity input from the A /
次に、ステップS211に移行して、乳酸の分泌速度を算出する。分泌速度処理部73は、ステップS208で算出された発汗速度に、ステップS210で算出された乳酸の濃度を乗算することで、乳酸の分泌速度を算出する。
なお、ステップS211以降は、ステップS202に戻り、上述した動作を繰り返す。
Next, the process proceeds to step S211, and the secretion rate of lactic acid is calculated. The secretion rate processing unit 73 calculates the secretion rate of lactic acid by multiplying the perspiration rate calculated in step S208 by the concentration of lactic acid calculated in step S210.
After step S211, the process returns to step S202, and the above-described operation is repeated.
そして、制御部70は、算出された、発汗速度、乳酸の濃度、乳酸の分泌速度等のデータを、表示部4に表示する。また、これらの値の遷移をグラフ等で表示させることも行う。
Then, the
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態の生体情報計測装置1によれば、採取部10、流路20、光源部30、受光部40、および発汗速度処理部71を備えている。採取部10から採取された汗8は流路20を始端20aから終端20bに向けて流動する。そして、光源部30により汗中の水分に吸収される近赤外光を流路20に照射し、受光部40で流路20を透過した近赤外光を受光する。そして、発汗速度処理部71により、受光部40で受光した近赤外光の強度変化を所定時間ごとに検出し、所定時間に対応して流動した汗8の汗量により発汗速度を算出する。このように、汗中の水分に吸収される波長の近赤外光を用いることで、光の強度変化を確実に検出できるため、汗8の有無を確実に判断することが可能となる。また、所定時間ごとに光の強度変化を検出し、所定時間に流動した汗8の汗量により発汗速度を算出するため、発汗速度が大きく変化する運動時であっても発汗状態に影響されずに、発汗速度を確実に算出することが可能となる。また、所定時間ごとに発汗速度を算出するため、発汗速度を正確に、連続して計測することができる生体情報計測装置1を実現することができる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
According to the biological
本適用例に係る生体情報計測装置1によれば、光源部30と受光部40とは流路20に沿って所定間隔で設置される光源素子31と受光素子41とを有している。また、発汗速度処理部71は汗位置判断部71Aと発汗速度算出部71Bとを有している。そして、汗位置判断部71Aは、所定時間ごとに所定間隔の位置での光の強度変化に基づいて、所定間隔の位置での汗8の有無を判断することで汗8の位置を判断する。そして、発汗速度算出部71Bは、前回汗8が検出された位置から次に汗8が検出された位置までの流路長に対応する汗量を、前回の位置から次の位置を検出するまでの経過時間で除算することで発汗速度を確実に算出することができる。この場合、前回の位置と今回の位置とは、所定間隔で位置が設定されているため流路長が算出できる。そして、この流路長と既定の流路断面との乗算により汗量が算出される。また、所定時間ごとに検出しているため前回の位置から次の位置を検出するまでに要した時間が算出される。これにより、汗量を経過時間で除算することで発汗速度を確実に算出することができる。従って、所定時間ごとに、汗8の有無による汗8の位置を判断して発汗速度を算出することにより、発汗速度を連続して計測することができる生体情報計測装置1を実現することができる。
According to the biological
本実施形態の生体情報計測装置1によれば、赤外光の中でも透過率が高く、汗中の水分に吸収される赤外光の量が多い近赤外光を用いることで、強度変化を大きくさせる(受光素子41の出力を顕著にさせる)ことができる。従って、強度変化を容易に、また確実に検出することができる。更に、近赤外光は、他の赤外光とは異なり加熱作用がないため、熱による汗成分への影響を考慮する必要がなく、生体情報計測装置1の利便性が向上する。
According to the biological
本実施形態の生体情報計測装置1によれば、流路20(20A)は、複数の屈曲部21を備えていることにより、流路長を長くすることができると共に、コンパクトに構成することができる。これにより、発汗速度を長時間計測することが可能となり、また、生体情報計測装置1の小型化を図ることができる。
According to the biological
本実施形態の生体情報計測装置1によれば、成分濃度検出部50は、流路20から分岐した新たな流路20Bに設置されるため、発汗速度の測定には影響を与えることがなく、特定成分としての乳酸の濃度を算出するための情報(誘電率)を検出する。汗8が単位時間あたりに発汗速度計測部に移動する量をA、汗中成分濃度計測部に移動する量をBとすると、AとBの比が一定になるように流路抵抗を設計する。また、成分濃度処理部72により、成分濃度検出部50で検出した誘電率により汗8に含まれる乳酸の濃度を算出することができる。
According to the biological
本実施形態の生体情報計測装置1によれば、分泌速度処理部73で、発汗速度および乳酸の濃度に基づき乳酸の分泌速度を知ることができる。これにより、例えば、乳酸の分泌量を運動強度の目安とすることができ、運動強度を適正に調整することが可能となる。また、汗8に分泌された乳酸の分泌速度を知ることで、血液中の乳酸の分泌速度を推定することができるため、生体情報計測装置1の利便性が向上する。
According to the biological
本実施形態の生体情報計測装置1によれば、特定成分として乳酸の分泌速度(分泌量)を知ることができる。これにより、例えば、得られた乳酸の分泌量と血中乳酸濃度との比較により、運動強度を決める目安とすることが可能となる。特に、持久力競技(長距離走、自転車、クロスカントリースキー等)において、持久力を効率的に強化することに有用な情報を提供することができる。
According to the biological
本実施形態の生体情報計測装置1によれば、固定部としてのバンド2により、採取部10を皮膚表面Sに固定するため、使用者がトレーニング中であっても安定して汗8を採取することができる。
According to the biological
〔第2実施形態〕
図6は、本施形態に係る生体情報計測装置1の通常動作を示すフローチャートである。
本実施形態のフローチャートは、第1実施形態の図4Bに示す通常動作のフローチャートの一部を異ならせたものとなっている。言い換えると、第1実施形態のプログラム81において、その一部分の処理の仕方が異なっている。その他の構成や初期動作のフローチャートなどは第1実施形態と同様となる。以降では、フローチャートの異なる部分を主に説明する。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a flowchart showing a normal operation of the biological
The flowchart of the present embodiment is different from the flowchart of the normal operation shown in FIG. 4B of the first embodiment. In other words, in the
図6に示すように、本実施形態のフローチャートにおいて、第1実施形態の図4Bに示すフローチャートと異なる部分は、ステップS205,S212,S207が削除されていることである。その他のステップは第1実施形態と同様となる。 As shown in FIG. 6, in the flowchart of this embodiment, the part different from the flowchart shown in FIG. 4B of the first embodiment is that steps S205, S212, and S207 are deleted. Other steps are the same as in the first embodiment.
具体的には、ステップS304(ステップS204に対応)において、汗8の先端部に対応する位置(汗8の位置)を判断した後、判断した位置が前回の位置と異なるか否かの判定(ステップS205)を削除している。これに伴い、ステップS212に対応する検出回数のインクリメントや、ステップS207に対応する検出回数の読み込みを削除している。従って、判断した位置が前回の位置と異ならない(前回の位置と同じ)場合にも、次に、ステップS305に移行して汗量を算出することになる。 Specifically, in step S304 (corresponding to step S204), after determining the position corresponding to the tip of sweat 8 (position of sweat 8), it is determined whether the determined position is different from the previous position ( Step S205) is deleted. Accordingly, the increment of the detection count corresponding to step S212 and the reading of the detection count corresponding to step S207 are deleted. Therefore, even when the determined position is not different from the previous position (same as the previous position), the process proceeds to step S305 and the sweat amount is calculated.
これにより、判断した位置が前回の位置と異ならない場合には、ステップS305に移行して汗量を算出した場合、汗量は0(ゼロ)となり、次に、ステップS306に移行して発汗速度を算出した場合、発汗速度も0(ゼロ)となる。ステップS309において、分泌速度も0(ゼロ)となる。 Thereby, when the determined position is not different from the previous position, when the process proceeds to step S305 and the sweat amount is calculated, the sweat amount becomes 0 (zero), and then the process proceeds to step S306 and the perspiration rate. Is calculated, the perspiration rate is also 0 (zero). In step S309, the secretion rate is also 0 (zero).
上記の内容を、図5C、図5Dを例として説明する。
図5Cに示すように、前回の汗8の先端部がAn-1であり、3分後にAnとなった場合、前回と今回の先端部に対応する位置Pとしては、どちらもP2となる。この場合、発汗速度は、汗量に変化が無い(汗量は0(ゼロ))ということで、発汗速度は0(ゼロ)となる。
The above contents will be described with reference to FIGS. 5C and 5D.
As shown in FIG. 5C, a tip A n-1 of the
図5Dに示す図は、第1実施形態と同様に、図5Cでの汗8の流動が維持された場合における図を示しているものとする。
図5Dに示すように、汗8の先端部が、前回のAnから、所定時間の3分経過後に今回、An+1となった場合、前回と今回の先端部に対応する位置Pとしては、P2とP4となる。この場合、発汗速度は、P2,P4間の汗量を経過時間(3分)で除算することで算出される。その後は、ステップS307以降の処理が行われる。
なお、上述した実施形態によれば、第1実施形態での効果を同様に奏することができる。
The figure shown to FIG. 5D shall show the figure in case the flow of the
As shown in FIG. 5D, the distal end portion of the
In addition, according to embodiment mentioned above, there can exist the effect in 1st Embodiment similarly.
本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be added to the above-described embodiment. A modification will be described below.
上記各実施形態では、成分濃度検出部50は、汗中の特定成分としての乳酸の濃度や分泌速度を検出している。しかし、特定成分としてのナトリウムの濃度や分泌速度を検出することでもよい。これにより、特定成分としてナトリウムの分泌速度(分泌量)を知ることができる。例えば、運動中に、汗中のナトリウムの分泌量を知ることで、血液中の塩分濃度の不足を知ることができるため、塩分の補給を促すことで、適正な運動強度を維持させることができる。
In each of the above embodiments, the
上記各実施形態では、流路20Aは、背面側のケース3に略平行、言い換えると、皮膚表面Sに生体情報計測装置1を装着した場合、皮膚表面Sに略平行となるように形成されている。しかし、これに限られず、皮膚表面Sに略垂直となるように形成してもよい。この場合、光源部30や受光部40は、屈曲する流路20Aを跨ぐように流路20Aに相対させて配置することでよい。このような配置により、生体情報計測装置1の内部への、流路20、光源部30、受光部40等の配置の自由度を向上させることができる。
In each of the embodiments described above, the
上記各実施形態において、成分濃度検出部50は、乳酸の濃度を検出する際、刺激応答性ゲル51に電極52を設置して電極間の導電率を検出して濃度を検出している。しかしこれには限られず、刺激応答性ゲル51に、例えばシリカ微粒子等の反射率の高い微粒子を含んで構成することで、乳酸が取り込まれた際には、粒子間隔の変化により構造色が変化することを利用し、色調の変化を検出することで、乳酸の濃度を検出することでもよい。
In each of the above embodiments, when detecting the concentration of lactic acid, the component
上記各実施形態において、成分濃度検出部50は、刺激応答性ゲル51を用いて、汗中の特定成分としての乳酸の濃度を検出している。しかしこれに限られず、酵素センサーを用いて乳酸の濃度を検出することでもよい。
In each of the embodiments described above, the component
上記各実施形態において、流路20Aは、複数の屈曲部21を備えて屈曲した形態に構成されている。しかしこれに限られず、螺旋状(渦巻状)の形態に構成されることでもよい。このような形態によっても、流路長を長くすることができると共に、コンパクトに構成することができ、発汗速度を長時間計測することが可能となり、また、生体情報計測装置1の小型化を図ることができる。
In each of the embodiments described above, the
上記各実施形態において、流路20は管状(中空の管)に構成されている。しかしこれに限られず、ガラス基板等の板状部材に対してエッチング加工やレーザー加工等を行うことで、溝を形成し、その溝をガラス基板等の板状部材で覆うように構成することで流路を構成してもよい。このように構成することにより、流路、光源部30、受光部40などの固定構造やユニット化が容易となる。また、小型化を更に図ることができる。
In each of the above embodiments, the
上記各実施形態では、汗中の水分に吸収される波長の光として近赤外光を用いている。しかしこれに限られず、中間赤外光、遠赤外光、レーザー光等の光でもよい。 In each of the above embodiments, near infrared light is used as light having a wavelength that is absorbed by moisture in sweat. However, the present invention is not limited to this, and light such as mid-infrared light, far-infrared light, and laser light may be used.
上記各実施形態では、光源部30としてライン光源を使用しているが、アレイ光源を使用しても良い。
In each said embodiment, although the line light source is used as the
上記各実施形態では、受光部40としてフォトダイオードを用いたラインセンサーで構成されている。しかし、このようなフォトダイオードをアレイ状に高密度に実装して用いることでもよい。
In each of the above embodiments, the
上記各実施形態では、第2所定時間として3分としている。しかしこれに限られず、第2所定時間を3分以下に設定(例えば、1分)して発汗速度、成分濃度、分泌速度などを算出することにより、より連続的で確実で正確な検出を行うことができる。また、反対に第2所定時間を3分より長く設定してもよい。所定時間は、運動強度や発汗量等により適宜設定することでよい。 In the above embodiments, the second predetermined time is 3 minutes. However, the present invention is not limited to this, and by setting the second predetermined time to 3 minutes or less (for example, 1 minute) and calculating the sweat rate, component concentration, secretion rate, etc., more continuous, reliable and accurate detection is performed. be able to. Conversely, the second predetermined time may be set longer than 3 minutes. The predetermined time may be set as appropriate depending on exercise intensity, sweating amount, and the like.
上記各実施形態では、表示部4により、算出された発汗速度、乳酸の濃度、乳酸の分泌速度等のデータを表示している。しかしこれに限られず、音を出力する素子、光を射出する素子、振動を発生する素子等により構成される警報部を備えることでもよい。このような警報部を備えることで、例えば、トレーニング中の使用者に対して、乳酸分泌速度の変化量が高くなった場合などには、警報部を介して警報を発することで、使用者に注意を促すことができる。使用者はこの警報により、適正な運動強度を維持する等の対応を取ることができる。
In each of the above embodiments, the
1…生体情報計測装置、2…バンド(固定部)、8…汗、10…採取部、20…流路、20A,20B…流路、20a…始端、20b…終端、21…屈曲部、30…光源部、31…光源素子、40…受光部、41…受光素子、50…成分濃度検出部、60…汗排出機構部、70…制御部、71…発汗速度処理部、71A…汗位置判断部、71B…発汗速度算出部、72…成分濃度処理部、73…分泌速度処理部、80…記憶部、81…プログラム、82…光量相関表、83…汗量相関表、84…導電率相関表、93…光源駆動部、94…受光量測定部、96…導電率測定部、S…皮膚表面。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
始端が前記採取部に連通して前記採取部で採取した前記汗を液滴化して流動すると共に終端が大気に開放される流路と、
前記汗中の水分に吸収される波長の光を前記流路に照射する光源部と、
前記流路を透過した前記光を受光する受光部と、
前記受光部で受光した前記光の強度変化を所定時間ごとに検出し、当該所定時間に対応して流動した汗の量により発汗速度を算出する発汗速度処理部と、
を備えていることを特徴とする生体情報計測装置。 A collection unit for collecting sweat;
A flow path in which a start end communicates with the collection unit and the sweat collected in the collection unit is converted into droplets and flows, and a termination is opened to the atmosphere;
A light source unit that irradiates the channel with light having a wavelength that is absorbed by moisture in the sweat;
A light receiving portion for receiving the light transmitted through the flow path;
A perspiration rate processing unit that detects a change in intensity of the light received by the light receiving unit every predetermined time, and calculates a perspiration rate based on the amount of sweat that has flowed corresponding to the predetermined time;
A biological information measuring device comprising:
前記光源部は前記流路に沿って所定間隔で設置される光源素子を有し、
前記受光部は前記光源素子のそれぞれの光を検出する受光素子を有し、
前記発汗速度処理部は、
前記所定時間ごとに前記所定間隔の位置での前記光の強度変化を検出して前記汗の有無を判断する汗位置判断部と、
前回汗が検出された前記位置から次に汗が検出された前記位置までの流路長に対応する汗の量、および前回の前記位置から次の前記位置を検出するまでの経過時間により、前記発汗速度を算出する発汗速度算出部と、
を有することを特徴とする生体情報計測装置。 The biological information measuring apparatus according to claim 1,
The light source unit has light source elements installed at predetermined intervals along the flow path,
The light receiving unit has a light receiving element for detecting light of each of the light source elements,
The sweat rate processing unit
A sweat position determination unit that detects the presence or absence of the sweat by detecting a change in intensity of the light at the position of the predetermined interval for each predetermined time;
The amount of sweat corresponding to the flow path length from the position where the previous sweat was detected to the position where the next sweat was detected, and the elapsed time from the previous position until the next position was detected, A sweating rate calculating unit for calculating a sweating rate;
A biological information measuring device comprising:
前記流路に照射する前記光は、近赤外光であることを特徴とする生体情報計測装置。 The biological information measuring apparatus according to claim 1 or 2, wherein
The biological information measuring apparatus according to claim 1, wherein the light applied to the flow path is near infrared light.
前記流路は複数の屈曲部を備えていることを特徴とする生体情報計測装置。 It is a biological information measuring device according to any one of claims 1 to 3,
The biological information measuring device, wherein the flow path includes a plurality of bent portions.
前記流路から分岐した流路に設置され、前記汗に含まれる特定成分の濃度を算出するための情報を検出する成分濃度検出部と、
前記成分濃度検出部で検出した前記情報により前記濃度を算出する成分濃度処理部と、
を備えていることを特徴とする生体情報計測装置。 It is a biological information measuring device according to any one of claims 1 to 4,
A component concentration detector that is installed in a channel branched from the channel and detects information for calculating the concentration of a specific component contained in the sweat;
A component concentration processing unit that calculates the concentration based on the information detected by the component concentration detection unit;
A biological information measuring device comprising:
前記発汗速度および前記特定成分の濃度により、前記特定成分の分泌速度を算出する分泌速度処理部を更に備えていることを特徴とする生体情報計測装置。 The biological information measuring apparatus according to claim 5,
A biological information measuring device further comprising a secretion rate processing unit that calculates a secretion rate of the specific component based on the sweat rate and the concentration of the specific component.
前記特定成分は乳酸であることを特徴とする生体情報計測装置。 The biological information measuring apparatus according to claim 6,
The biological information measuring device, wherein the specific component is lactic acid.
前記特定成分はナトリウムを含んでいることを特徴とする生体情報計測装置。 The biological information measuring device according to claim 6 or 7, wherein
The biological information measuring device, wherein the specific component contains sodium.
前記採取部を皮膚表面に固定する固定部を備えていることを特徴とする生体情報計測装置。 It is a biological information measuring device according to any one of claims 1 to 8,
A biological information measuring apparatus comprising a fixing unit for fixing the sampling unit to the skin surface.
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