JP2018027324A - 測定装置及び測定方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】生体情報の測定精度を向上可能な測定装置及び測定方法を提供する。【解決手段】測定装置は、外耳道に挿入する外耳道接続部116と、外耳道接続部116から挿入方向に沿って延在する軸部113と、軸部113を軸にして、外耳道接続部116に対して回動可能な生体センサ111と、生体センサ111から得られる生体測定出力に基づいて生体情報を測定する制御部とを備える。【選択図】図2

Description

本発明は、測定装置及び測定方法に関する。
従来、脈拍等のユーザの生体情報を測定する生体情報測定装置が知られている。生体情報の測定は、生体情報測定装置を使用して種々の方法により行われる。例えば、特許文献1及び特許文献2には、小型の脈波センサをイヤホンに搭載した脈拍測定装置が記載されており、ユーザは、イヤホンを耳に挿入することにより、脈波センサを用いて脈拍を測定できる。
米国特許出願公開第2008/0220535号明細書 米国特許出願公開第2012/0283578号明細書
脈拍測定装置では、脈波センサの位置と、脈波の測定箇所にある血管との位置関係により、測定精度が異なる。しかしながら、従来の脈拍測定装置では、脈波センサの位置の調整が困難なため、正確に生体情報を測定できない場合があった。
かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、生体情報の測定精度を向上可能な測定装置及び測定方法を提供することにある。
上記目的を達成する本発明に係る測定装置は、
外耳道に挿入する外耳道接続部と、
前記外耳道接続部から挿入方向に沿って延在する軸部と、
前記軸部を軸にして、前記外耳道接続部に対して回動可能な生体センサと、
前記生体センサから得られる生体測定出力に基づいて生体情報を測定する制御部と
を備える。
前記軸部を軸にして、前記外耳道接続部に対して回動可能なセンサ配設部をさらに備え、
前記生体センサは、前記センサ配設部の外周部に配設されてもよい。
音発生部と、
前記軸部の外周側に配置され、外周部に前記生体センサが配設されたセンサ配設部とをさらに備え、
前記軸部は、前記音発生部が発生した音を伝達し、
前記センサ配設部は、前記軸部を軸にして、前記外耳道接続部に対して回動可能であってもよい。
前記制御部は、前記生体測定出力が前記生体情報の測定に使用可能な許容範囲でない場合、報知部から前記生体センサを回動させる必要がある旨の報知を行ってもよい。
前記制御部は、前記生体測定出力が前記許容範囲である場合、前記生体センサにおける前記生体測定出力の測定強度を調整してもよい。
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
例えば、本発明に係る測定方法は、
外耳道接続部から挿入方向に沿って延在する軸部を軸にして、前記外耳道接続部に対して回動可能な生体センサを備える測定装置による測定方法であって、
前記生体センサから得られる生体測定出力が、生体情報の測定に使用可能な許容範囲でない場合、前記生体センサを回動させる必要がある旨の報知を行うステップを含む。
上記のように構成された本発明に係る測定装置及び測定方法によれば、生体情報の測定精度を向上可能である。
本発明の一実施の形態に係る測定装置の要部の機能ブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る挿入部の断面における概略構成を示す図である。 図2の挿入部を外耳道に挿入した状態を示す図である。 図1のイヤホン制御部が行う処理の一例を示すフローチャートである。 図1の生体センサが取得した脈波データの一例を示す図である。 位置調整の際の所定の制御を携帯電話機制御部220が行う場合における、測定装置の要部の機能ブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る測定装置の要部の機能ブロック図である。本実施の形態に係る測定装置は、イヤホン100により実現される。イヤホン100は、挿入部110と、イヤホン制御部120と、記憶部130と、通信部140と、報知部150とを備える。イヤホン100は、ユーザが挿入部110を外耳道に挿入した状態において、挿入部110に装着された生体センサ111を用いて、生体情報を測定する。ユーザは、本実施の形態に係るイヤホン100を使用する場合、事前に生体センサ111の位置の調整を行うことが好ましい。ユーザは、一度位置調整を行った後、例えば生体センサ111の位置が変更されない限り、再度位置調整を行う必要はない。
生体情報は、挿入部110が備える生体センサ111を使用して測定可能な任意の生体情報である。本実施の形態においては、イヤホン100は、一例として、ユーザの脈拍を測定するものとして、以下説明を行う。
挿入部110は、ユーザが脈拍を測定する場合に耳に装着される。図2は、本発明の一実施の形態に係る挿入部110の断面における概略構成を示す図である。図2において、挿入部110は、左方向に向かってユーザの外耳道に挿入される。挿入部110は、生体センサ111と、センサ配設部112と、軸部としての音導管113と、振動板114と、駆動部115と、外耳道接続部116とを備える。
生体センサ111は、脈波センサであり、ユーザ(生体)から、生体測定出力として脈波データを取得する。生体センサ111は、例えばLED(発光ダイオード:Light emitting diode)等の発光素子とPT(フォトトランジスタ:Phototransistor)又はPD(フォトダイオード:Photodiode)等の受光素子とを備える。生体センサ111は、発光素子からユーザの外耳道の被検部位に測定光を照射し、受光素子で被検部位からの反射光を受光することにより脈波データを測定する。このような光による測定の場合、生体センサ111は必ずしも外耳道に接触していなくてもよい。
生体センサ111は、円筒形状のセンサ配設部112の外周部に配設される。本実施の形態におけるイヤホン100では、センサ配設部112は、音導管113の外周側に配置される。センサ配設部112は、外耳道への挿入側の反対側に回動調整部117を有する。
回動調整部117を除いたセンサ配設部112の一部は、外耳道接続部116で覆われている。センサ配設部112は、音導管113を軸にして、音導管113及び外耳道接続部116に対して回動可能に構成される。センサ配設部112は、所定の位置から、左右にそれぞれ180度回転可能に構成されてもよい。センサ配設部112は、所定の回転角ごと(例えば10度ごと)にロック機構を備え、段階的に回動可能に構成されてもよい。ユーザは、例えば図3に示すように、挿入部110を外耳道に挿入したまま、回動調整部117を指でつまんで回動させることにより、センサ配設部112を回動させることができる。これにより、センサ配設部112上に配設された生体センサ111の位置が変化する。そのため、生体センサ111が外耳道において測定光を照射する被検部位が変化する。ユーザは、生体センサ111を回動させることにより、生体センサ111の位置調整を行う。
音導管113は、円筒形状であり、外耳道への挿入方向に沿って延在する。音導管113は、センサ配設部112が外耳道接続部116に対して回動する際に、回転軸として機能する。音導管113は、振動板114及び駆動部115により構成される音発生部(スピーカユニット)が発生する音を、外耳道接続部116の外耳道への挿入方向、すなわちユーザの耳内に伝達する。駆動部115は、音源機器としての携帯電話機200で生成された音の音信号に基づいて、振動板114を振動させる。振動板114は、駆動部115の駆動に基づいて振動し、音を再生する。駆動部115は、例えば、イヤホン制御部120によって駆動制御される。
外耳道接続部116は、挿入部110の一部を覆い、挿入部110を外耳道に挿入したときに、外耳道に接触する。外耳道接続部116は、生体センサ111から照射される測定光及び被検部位からの反射光を透過しやすい材質で構成される。例えば、測定光及び反射光が赤外線の場合、外耳道接続部116はシリコンで構成できる。
再び図1を参照すると、イヤホン制御部120は、イヤホン100全体の動作を制御するプロセッサである。イヤホン制御部120は、ユーザが生体情報の測定を行う際に、生体センサ111が取得した脈波データに基づいて、生体情報としての脈拍を測定する。
イヤホン制御部120は、ユーザが生体センサ111の位置調整を行う際に、所定の制御を行う。例えば、イヤホン制御部120は、生体測定出力である脈波データが生体情報の測定に使用可能な許容範囲であるか否かを判断する。イヤホン制御部120は、脈波データが許容範囲でないと判断した場合、報知部150から生体センサ111を回動させる必要がある旨の報知を行う。一方、イヤホン制御部120は、脈波データが許容範囲であると判断した場合、生体センサ111から被検部位に照射する測定光の強度を調整する。ユーザが生体センサ111の位置調整を行う際に、イヤホン制御部120が行う所定の制御の詳細については、後述する図4において説明する。
記憶部130は、例えば半導体メモリ、磁気メモリ等で構成することができ、各種情報やイヤホン100を動作させるためのプログラム等を記憶する。記憶部130は、例えば、生体センサ111が取得する脈波データが生体情報の測定に使用可能か否かの判断基準となる許容範囲に係る情報(閾値)を記憶する。
通信部140は、有線又はBluetooth(登録商標)等の無線により、音源機器と接続して通信を行う。音源機器は、例えば、携帯電話機、携帯型ミュージックプレイヤ、ノートパソコン、タブレット端末、ゲーム機等、多岐にわたる任意の音源機器とすることができる。本明細書では、以下、音源機器は、携帯電話機200であるとして説明を行う。イヤホン100は、例えば、イヤホン制御部120が測定した生体情報を、通信部140を介して携帯電話機200に送信する。イヤホン100は、例えば、携帯電話機200から再生する音の音信号に関する情報を、通信部140を介して受信する。
報知部150は、例えば、画像、文字若しくは発光等による視覚的な方法、音声等の聴覚的な方法、又はそれらの組み合わせにより、イヤホン制御部120の制御に基づいて、ユーザに生体センサ111を回動させる必要がある旨の報知を行う。報知部150は、視覚的な方法で報知を行う場合、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、又は無機ELディスプレイ等の表示デバイスにより構成された表示デバイスに、画像又は文字を表示することにより報知を行う。報知部150は、例えば、生体センサ111とは別に構成されたLED等の発光素子が発光することにより報知を行ってもよい。報知部150は、聴覚的な方法で報知を行う場合、例えば、挿入部110が備える音発生部から、アラーム音や音声ガイド等を出力することにより報知を行う。なお、報知部150が行う報知は、視覚的又は聴覚的な方法に限られず、ユーザが認識可能な任意の方法であってもよい。
なお、イヤホン制御部120は、例えば、通信部140を介して接続された携帯電話機200の表示部260に画像又は文字を表示することにより報知を行ってもよい。この場合、イヤホン100は、報知部150を備えなくてもよい。
携帯電話機200は、例えばスマートフォンであり、イヤホン100に接続される。携帯電話機200は、携帯電話機制御部220と、通信部240と、表示部260と、入力部270とを備える。
携帯電話機制御部220は、携帯電話機200全体の動作を制御するプロセッサである。携帯電話機制御部220は、例えば、イヤホン100が測定した生体情報を表示部260に表示させる。携帯電話機制御部220は、例えば、イヤホン100の挿入部110から再生する音の音信号を生成する。
通信部240は、有線又は無線により、イヤホン100と接続して通信を行う。携帯電話機200は、例えば、イヤホン100が測定した生体情報を、通信部240を介して受信する。携帯電話機200は、例えば、イヤホン100の挿入部110から再生する音の音信号に関する情報を、通信部240を介してイヤホン100に送信する。
表示部260は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、又は無機ELディスプレイ等の表示デバイスである。表示部260は、イヤホン100が測定した生体情報を表示する。ユーザは、表示部260の表示を確認することにより、自らの生体情報を知ることができる。
入力部270は、ユーザからの操作入力を受け付けるものであり、例えば、操作ボタン(操作キー)から構成される。入力部270をタッチスクリーンにより構成し、表示部260の一部にユーザからの操作入力を受け付ける入力領域を表示して、ユーザによるタッチ操作入力を受け付けてもよい。
次に、ユーザが生体センサ111の位置調整を行う際にイヤホン制御部120が行う制御の詳細について説明する。図4は、図1のイヤホン制御部120が位置調整の際に行う処理の一例を示すフローチャートである。ユーザは、本実施の形態に係るイヤホン100を使用して生体情報を測定する場合、事前に生体センサ111の位置調整を行う。ユーザは、位置調整を行う場合、例えば、携帯電話機200の入力部270に所定の入力を行うことにより、イヤホン制御部120に、図4に示すフローを開始させることができる。
まず、イヤホン制御部120は、生体センサ111を用いて、脈波データを取得する(ステップS101)。具体的には、イヤホン制御部120は、生体センサ111において被検部位に測定光を照射し、被検部位からの反射光を受光することにより、脈波データを取得する。このとき、照射される測定光の強度は、イヤホン制御部120が生体センサ111の位置を変更すべきか否かを判断できる任意の強度である。この測定光の強度は、図4のフローを実行するたびに変化しない一定の強度であることが好ましい。
イヤホン制御部120は、取得した脈波データが生体情報の測定に使用可能な許容範囲か否かを判断する(ステップS102)。
ここで、イヤホン制御部120が行う、脈波データが許容範囲であるか否かの判断方法について具体的に説明する。イヤホン制御部120は、記憶部130が記憶する許容範囲に係る閾値に照らして、取得した脈波データが許容範囲であるか否かを判断する。許容範囲に係る閾値は、例えば所定時間におけるピークの数に関する閾値であり、イヤホン制御部120は、脈波データのピークの数が閾値の範囲内であるか否かに基づいて、脈波データが許容範囲であるか否かを判断する。
図5は、図1の生体センサ111が取得した脈波データの一例を示す図である。図5(a)と図5(b)とを比較すると、図5(a)の脈波データのピークの数は、図5(b)の脈波データのピークの数よりも多い。例えば、図5(a)の脈波データのピークの数が、記憶部130に記憶された閾値の範囲外である場合、イヤホン制御部120は、脈波データにノイズが多く、脈波データが許容範囲でないと判断する。一方、例えば、図5(b)の脈波データのピークの数が、記憶部130に記憶された閾値の範囲内である場合、イヤホン制御部120は、脈波データが許容範囲であると判断する。
なお、許容範囲に係る閾値は、この例に限られない。許容範囲に係る閾値は、脈波データが許容範囲であるか否かをイヤホン制御部120が判断可能な任意の閾値とすることができる。例えば、閾値は、脈波データのピークの高さのばらつきに関するものとすることができる。ピークの高さのばらつきは、例えば、標準偏差によって規定される。この場合、ピークの高さの標準偏差が、所定の閾値よりも大きい場合、イヤホン制御部120は、脈波データにノイズが多く、脈波データが許容範囲でないと判断する。一方、ピークの高さのばらつきが、所定の閾値よりも小さい場合、イヤホン制御部120は、脈波データが許容範囲であると判断する。
再び図4を参照すると、ステップS102において、イヤホン制御部120は、取得した脈波データが許容範囲内でないと判断した場合(ステップS102のNo)、ユーザに生体センサ111の位置を変更する必要がある旨の指示を表示する(ステップS103)。イヤホン制御部120は、例えば、生体センサ111の位置を変更する必要がある旨の指示を、報知部150からの報知により行うことができる。イヤホン制御部120は、例えば、生体センサ111の位置を変更する必要がある旨の指示を、携帯電話機200の表示部260に表示させることにより行うことができる。ユーザは、位置変更の指示に基づき、回動調整部117を回動させることにより、生体センサ111の位置を変更する。
イヤホン制御部120は、再び、生体センサ111を用いて、脈波データを取得する(ステップS101)。このとき、ステップS103におけるイヤホン制御部120の指示に基づき、生体センサ111の位置が変更されているため、生体センサ111が脈波データを取得する被検部位が変わっている。脈波データは、被検部位と生体センサ111との位置関係により変わるため、イヤホン制御部120が取得する脈波データは、これ以前に取得した脈波データとは異なっていることが想定される。
イヤホン制御部120は、新たに取得した脈波データが生体情報の測定に使用可能な許容範囲か否かを判断する(ステップS102)。
イヤホン制御部120は、取得した脈波データが許容範囲内でないと判断した場合(ステップS102のNo)、再度ユーザに生体センサ111の位置を変更する指示を表示する(ステップS103)。このようにして、イヤホン制御部120は、取得した脈波データが許容範囲内であると判断するまで、ステップS101からステップS103を繰り返す。
イヤホン制御部120は、取得した脈波データが許容範囲内であると判断した場合(ステップS102のYes)、生体センサ111における生体測定情報の測定強度を調整する(ステップS104)。イヤホン制御部120は、例えば、生体センサ111の発光素子から出力される測定光の強度を調整する。これにより、イヤホン制御部120は、生体センサ111が取得する脈波データにおける反射光の受光強度を、生体情報の測定に適した強度となるように調整できる。このようにして、イヤホン制御部120は、生体センサ111の位置調整における制御を終了する。ユーザは、生体センサ111の位置調整を行った後、生体情報を測定できる。
なお、ユーザは、一度生体センサ111の位置調整を行った後は、例えば挿入部110における生体センサ111の位置が変化しない限り、再び位置調整を行うことなく、生体情報を繰り返し測定できる。
以上説明したように、イヤホン100では、ユーザの生体情報の測定を行う前に、生体センサ111の位置調整を行う。生体センサ111が取得する生体測定出力は、生体センサ111と被検部位との位置関係によって大きく変化しうるため、イヤホン100では、生体情報の測定前の位置調整により、生体情報を高い精度で測定できる位置に生体センサ111を配置させることができる。そのため、イヤホン100によれば、生体情報の測定精度を向上可能である。
イヤホン100では、ユーザは、回動調整部117を指でつまんで回動させることにより、生体センサ111の位置を変えることができるため、位置調整を簡単に行うことができる。しかも、回動調整部117により生体センサ111の位置を変化させても、ユーザの外耳道に接触している外耳道接続部116はユーザの外耳道内で動かないため、イヤホン100の装着感は変化しない。
図2に示すように、音導管113とは異なるセンサ配設部112に生体センサ111を配設し、音導管113の外周側にセンサ配設部112を配置した場合、生体センサ111は、音導管113内を伝達する音の振動の影響が少ない。すなわち、音の振動によって、生体センサ111が振動されにくい。そのため、生体センサ111は、高い精度で生体測定出力を取得できる。
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形又は変更が可能である。例えば、各構成部、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップ等を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、ユーザが生体センサ111の位置調整を行う際に、イヤホン制御部120が所定の制御を行うとして説明したが、この制御を行うのはイヤホン制御部120に限られない。この制御は、例えば、携帯電話機制御部220が行ってもよい。
図6は、位置調整の際の所定の制御を携帯電話機制御部220が行う場合における、測定装置の要部の機能ブロック図である。この場合、イヤホン100は、生体センサ111を有する挿入部110と、有線又は無線で携帯電話機200に接続して通信を行う通信部140とを備える。ユーザは、携帯電話機200の入力部270を操作して、例えば生体情報を測定するためのアプリケーションを起動させることにより、イヤホン100を使用して生体情報を測定する。生体センサ111は、上記実施の形態と同様に脈波データを取得する。通信部140は、生体センサ111により取得された脈波データを携帯電話機200に送信する。
ユーザは、生体センサ111の位置調整を行う場合、上述の生体情報を測定するためのアプリケーションにおける位置調整機能を使用する。携帯電話機200は、通信部240を介して、イヤホン100から脈波データを取得すると、携帯電話機制御部220において位置調整を行うための所定の制御を行う。所定の制御は、例えば図4のフローで示した制御である。携帯電話機制御部220は、所定の制御を行う場合に、脈波データが生体情報の測定に使用可能か否かの判断基準となる許容範囲に係る情報を参照する。許容範囲に係る情報は、例えば、携帯電話機200の記憶部230に記憶されている。携帯電話機制御部220は、図4のステップS103において生体センサ111の位置変更を指示する場合、携帯電話機200の報知部250から報知を行うことにより、位置変更を指示してもよい。
携帯電話機制御部220の制御により生体センサ111の位置調整が行われた後、ユーザは生体情報を測定する。この場合、生体センサ111が取得した脈波データが通信部140を介してイヤホン100から携帯電話機200に送信される。携帯電話機200では、取得した脈波データに基づいて、携帯電話機制御部220が生体情報を測定する。測定結果は、携帯電話機200の表示部260に表示される。
上記実施の形態においては、挿入部110は、センサ配設部112と、音導管113とを備えるとして説明したが、挿入部110はこの形態に限られない。挿入部110は、生体センサ111が外耳道接続部116に対して回動可能な構造であれば、如何なる構造とすることもできる。例えば、挿入部110は、生体センサ111が配設されたセンサ配設部112を備え、センサ配設部112が、音の伝達を行う音導管として機能してもよい。すなわち、この場合、挿入部110は、上記実施の形態と異なり、円筒形状の部材を1つのみ備える。これにより、挿入部110をより簡便な構造で構成できる。
挿入部110において、生体センサ111及び駆動部115への電気信号を印加するための機構として、スリップリングが用いられてもよい。
100 イヤホン
110 挿入部
111 生体センサ
112 センサ配設部
113 音導管
114 振動板
115 駆動部
116 外耳道接続部
117 回動調整部
120 イヤホン制御部
130、230 記憶部
140、240 通信部
150、250 報知部
200 携帯電話機
220 携帯電話機制御部
260 表示部
270 入力部

Claims (6)

  1. 外耳道に挿入する外耳道接続部と、
    前記外耳道接続部から挿入方向に沿って延在する軸部と、
    前記軸部を軸にして、前記外耳道接続部に対して回動可能な生体センサと、
    前記生体センサから得られる生体測定出力に基づいて生体情報を測定する制御部と
    を備える測定装置。
  2. 前記軸部を軸にして、前記外耳道接続部に対して回動可能なセンサ配設部をさらに備え、
    前記生体センサは、前記センサ配設部の外周部に配設されることを特徴とする、請求項1に記載の測定装置。
  3. 音発生部と、
    前記軸部の外周側に配置され、外周部に前記生体センサが配設されたセンサ配設部とをさらに備え、
    前記軸部は、前記音発生部が発生した音を伝達し、
    前記センサ配設部は、前記軸部を軸にして、前記外耳道接続部に対して回動可能であることを特徴とする、請求項1に記載の測定装置。
  4. 前記制御部は、前記生体測定出力が前記生体情報の測定に使用可能な許容範囲でない場合、報知部から前記生体センサを回動させる必要がある旨の報知を行う、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の測定装置。
  5. 前記制御部は、前記生体測定出力が前記許容範囲である場合、前記生体センサにおける前記生体測定出力の測定強度を調整する、請求項4に記載の測定装置。
  6. 外耳道接続部から挿入方向に沿って延在する軸部を軸にして、前記外耳道接続部に対して回動可能な生体センサを備える測定装置による測定方法であって、
    前記生体センサから得られる生体測定出力が、生体情報の測定に使用可能な許容範囲でない場合、前記生体センサを回動させる必要がある旨の報知を行うステップを含む測定方法。
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