JP2020010983A - 生体データ測定システム及び生体データ測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、信号を待ち受けるための第3の期間は、第2の生体データの第2の特徴量の発生時刻に対応する第2の基準時刻に基づいて決まる。受信装置は、最低限、第3の期間に信号を待ち受けていれば、送信装置との通信を成功させることができる。受信装置は、常時、通信状態を確保する必要はない。そのため、受信装置は、通信に要する消費電力を抑えることができる。
したがって、生体データ測定システムは、人体への装着が容易であるだけでなく、消費電力を少なくすることができる。
本実施形態は、生体データを測定する送信装置と受信装置との間を無線化した生体データ測定システムに関するものである。受信装置は、送信装置から所定のタイミングに送信される信号の受信に基づいてPTTを算出する。受信装置は、PTTに基づいて血圧を推定する。送信装置と受信装置における信号の送受信のタイミングは、生体データの周期と一致または略一致するように設定されている。
図1は、生体データ測定システム1の概要を模式的に示す図である。
生体データ測定システム1は、ECG測定装置10及び脈波測定装置20を備える。生体データ測定システム1は、ECG測定装置10と脈波測定装置20との間で、ECGのピークの発生時刻及び脈波のピークの発生時刻などの時刻を示す情報を共有することなく、PTTを算出するシステムである。
脈波測定装置20は、PTTに基づいて血圧を推定する。
<生体データ測定システム>
図2は、生体データ測定システム1の構成を例示する図である。
生体データ測定システム1は、ECG測定装置10及び脈波測定装置20を備える。ECG測定装置10及び脈波測定装置20は、無線で通信する。ECG測定装置10が脈波測定装置20へ信号を送信する例を説明するので、ECG測定装置10は送信装置の一例であり、脈波測定装置20は受信装置の一例である。なお、送信は、発信ということもある。生体データ測定システム1は、ECG測定装置10と脈波測定装置20との間で、以下に例示する時刻を示す情報を共有することなく、PTTを算出するシステムである。ECG測定装置10は、ECGの測定に基づいて、後述するようにECGの第1の特徴量の発生時刻に対応する第1の基準時刻を設定するが、脈波測定装置20へ第1の基準時刻を示す情報を送信することはない。そのため、ECG測定装置10及び脈波測定装置20は、第1の基準時刻を示す情報を共有しない。また、脈波測定装置20は、脈波の測定に基づいて、後述するように脈波の第2の特徴量の発生時刻に対応する第2の基準時刻を設定するが、ECG測定装置10へ第2の基準時刻を示す情報を送信することはない。そのため、ECG測定装置10及び脈波測定装置20は、第2の基準時刻を示す情報を共有しない。
[ハードウェア構成]
図3は、ECG測定装置10のハードウェア構成を例示するブロック図である。
ECG測定装置10は、MPU(Micro Processing Unit)101と、メモリ102と、複数の電極103と、ECG測定部104と、バッテリ105と、無線通信部106と、アンテナ107とを備える。
図4は、ECG測定装置10のソフトウェア構成を例示するブロック図である。
MPU101は、取得部1011と、設定部1012と、指示部1013とを実装する。なお、各部は、MPU101以外のECG測定装置10を構成する他の要素に実装されてもよい。
取得部1011は、ECG測定部104からECG波形のデータをリアルタイムに取得する。取得部1011は、ECG波形のデータを設定部1012へ出力する。
設定部1012は、以下に例示するように、ECGの第1の特徴量の発生時刻に対応する第1の基準時刻を設定する。第1の特徴量は、ECGの特徴的な状態である。例えば、第1の特徴量は、ECGのピークまたは立ち上がりであるが、これらに限定されない。例えば、発生時刻は、ECGのピークの発生時刻または立ち上がりの発生時刻であるが、これらに限定されない。設定部1012は、ECGの時間経過に伴う変化を観察し、事後的に第1の特徴量を検出する。設定部1012は、第1の特徴量の検出に基づいて、第1の特徴量の発生時刻を検出する。設定部1012は、第1の特徴量の発生時刻の検出に基づいて、第1の特徴量の発生時刻に対応する第1の基準時刻を設定する。設定部1012は、第1の基準時刻の設定を示す情報及び第1の基準時刻を示す情報を含む設定結果を指示部1013へ出力する。
指示部1013は、設定部1012からの設定結果に基づいて、第1の基準時刻から予め決められた第1の期間経過後の時刻に無線通信部106から信号を送信させるための指示を無線通信部106へ出力する。これにより、無線通信部106は、第1の基準時刻から予め決められた第1の期間経過後の時刻に信号を送信することができる。
[ハードウェア構成]
図5は、脈波測定装置20のハードウェア構成を例示するブロック図である。
脈波測定装置20は、ECG測定装置10がECGの第1の特徴量に対応する第1の基準時刻から第1の期間経過後の時刻に送信する信号を受信する装置である。また、脈波測定装置20は、ECG測定装置10からの信号の受信に基づいてPTTを算出し、PTTに基づいて血圧を推定する装置である。
脈波測定装置20は、MPU201と、メモリ202と、バッテリ203と、脈波センサ204と、アンテナ205と、無線通信部206と、カフ207と、ポンプ208と、血圧計制御部209と、表示部210とを備える。
無線通信部206は、アンテナ205を介して、ECG測定装置10から信号を受信する要素である。無線通信部206は、受信部の一例である。例えば、無線通信部206は、無線通信のためのインタフェースを含む。無線通信部206は、ECG測定装置10からの信号の受信に基づいて、信号の受信時刻を検出する。無線通信部206は、信号を受信したこと及び信号の受信時刻を示す受信結果をMPU201へ出力する。
ポンプ208は、カフ207に流体を供給する。
血圧計制御部209は、ポンプ208を制御し、血圧測定を実行する処理回路である。血圧計制御部209は、MPU201からの血圧測定指示に基づいて血圧測定を開始する。
図6は、脈波測定装置20のソフトウェア構成を例示するブロック図である。
MPU201は、取得部2011と、設定部2012と、切替部2013と、判断部2014と、算出部2015と、調整部2016と、測定処理部2017とを実装する。なお、各部は、MPU201以外の脈波測定装置20を構成する他の要素に実装されてもよい。
取得部2011は、脈波センサ204から脈波波形のデータをリアルタイムに取得する。取得部2011は、脈波波形のデータを設定部2012へ出力する。
設定部2012は、以下に例示するように、脈波の第2の特徴量の発生時刻に対応する第2の基準時刻を設定する。第2の特徴量は、脈波の特徴的な状態である。例えば、第2の特徴量は、脈波のピークまたは立ち上がりであるが、これらに限定されない。なお、第2の特徴量は、第1の特徴量と同種の特徴量である。そのため、第1の特徴量がECGのピークである場合、第2の特徴量は脈波のピークである。第1の特徴量がECGの立ち上がりである場合、第2の特徴量は脈波の立ち上がりである。例えば、発生時刻は、脈波のピークの発生時刻または立ち上がりの発生時刻であるが、これらに限定されない。なお、ピークよりも立ち上がりの検出精度が高いため、第1の特徴量及び第2の特徴量は、ピークよりも立ち上がりの方が好ましい。設定部2012は、脈波の時間経過に伴う変化を観察し、事後的に第2の特徴量を検出する。設定部2012は、第2の特徴量の検出に基づいて、第2の特徴量の発生時刻を検出する。設定部2012は、第2の特徴量の発生時刻の検出に基づいて、第2の特徴量の発生時刻に対応する第2の基準時刻を設定する。設定部2012は、第2の基準時刻の設定を示す情報及び第2の基準時刻を示す情報を含む設定結果を切替部2013、判断部2014及び算出部2015へ出力する。
切替部2013は、設定部2012からの設定結果に基づいて、以下に例示するように、無線通信部206を制御する。切替部2013は、設定部2012からの設定結果に含まれる第2の基準時刻を示す情報を参照する。切替部2013は、第2の基準時刻から第2の期間経過後の時刻に、受信不可状態から受信待機状態へ無線通信部206を移行させる。受信不可状態は、信号の受信を停止する状態である。受信待機状態は、信号を待ち受ける状態である。切替部2013は、第2の基準時刻から第2の期間経過後の時刻からの第3の期間の間、受信待機状態で無線通信部206を維持させる。切替部2013は、第3の期間経過後の時刻に、無線通信部206を受信待機状態から受信不可状態へ移行させる。
判断部2014は、以下に例示するように、第3の期間内に無線通信部206で信号を受信したか否かを判断する。判断部2014は、設定部2012から設定結果、メモリ202から第2の期間を示す情報及び第3の期間を示す情報を取得する。判断部2014は、これらの情報を参照して、第3の期間をカウントする。判断部2014は、無線通信部206から受信結果を取得する。判断部2014は、第3の期間のカウント中に無線通信部206から受信結果を取得したか否かに応じて、第3の期間内に無線通信部206で信号を受信したか否かを判断してもよい。判断部2014は、第3の期間のカウント中に無線通信部206から受信結果を取得した場合、第3の期間内に無線通信部206で信号を受信したと判断する。他方、判断部2014は、第3の期間のカウント中に無線通信部206から受信結果を取得しない場合、第3の期間内に無線通信部206で信号を受信していないと判断する。
算出部2015は、以下に例示する処理を実行する。
算出部2015は、第2の基準時刻から信号の受信時刻までの第4の期間を算出する。ここでは、算出部2015は、無線通信部206からの受信結果に含まれる信号の受信時刻を示す情報及び設定部2012からの設定結果に含まれる第2の基準時刻を示す情報を参照する。算出部2015は、第4の期間の長さを示す情報を調整部2016へ出力する。
調整部2016は、第2の期間の長さ及び第3の期間の長さのうちの少なくとも何れか一方を調整する。調整部2016は、メモリ202からの第2の期間の長さを示す情報及び第3の期間の長さを示す情報、判断部2014からの判断結果及び算出部2015からの第4の期間の長さを示す情報を参照する。調整部2016による調整処理の典型例については後述する。
測定処理部2017は、算出部2015から血圧測定指示を受け取り、血圧測定指示を血圧計制御部209へ出力する。測定処理部2017は、算出部2015からの血圧測定指示に基づいて、表示部210にアラートを表示してもよい。アラートは、脈波測定装置20が血圧測定を開始することをユーザに知らせることができればよい。測定処理部2017は、算出部2015からの血圧測定指示に基づいて、図示しないスピーカまたは振動体を用いて、アラートを出力してもよい。測定処理部2017は、算出部2015からの血圧測定指示に基づいて、無線通信部206を介して、図示しないスマートフォンなどの種々のデバイスにアラートの画面データを出力してもよい。
生体データ測定システム1における信号の送信及び受信タイミングについて説明する。
図7は、生体データ測定システム1における信号の送信及び受信タイミングを例示する図である。上段には、ECG測定装置10が測定するECGのデータを示す。下段には、脈波測定装置20が測定する脈波波形のデータを示す。ここでは、第1の特徴量はR波のピークであり、第2の特徴量は脈波のピークである。ECG測定装置10と脈波測定装置20における信号の送受信のタイミングは、脈波の周期と一致または略一致するように設定されている。
<ECG測定装置>
[送信処理]
ECG測定装置10による信号の送信処理について説明する。
図8は、ECG測定装置10における信号の送信処理を例示するフローチャートである。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてよい。また、以下で説明する処理手順については、適宜、ステップの省略、置換及び追加が可能である。
設定部1012は、第1の基準時刻を設定する(Step102)。Step102では、設定部1012は、ECGの第1の特徴量の発生時刻に対応する第1の基準時刻を設定する。
無線通信部106は、第1の基準時刻から予め決められた第1の期間経過後の時刻に信号を送信する(Step103)。Step103では、無線通信部106は、指示部1013の指示に基づいて、信号を送信する。
<脈波測定装置>
[受信処理]
脈波測定装置20による信号の受信処理について説明する。
図9は、脈波測定装置20における信号の受信処理を例示するフローチャートである。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてよい。また、以下で説明する処理手順については、適宜、ステップの省略、置換及び追加が可能である。
脈波測定装置20による調整処理の一例について説明する。
図10は、脈波測定装置20における調整処理の一例を示すフローチャートである。脈波測定装置20は、図10に例示する調整処理により、信号を受信する毎に最適な第2の期間を設定する。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてよい。また、以下で説明する処理手順については、適宜、ステップの省略、置換及び追加が可能である。
図11は、脈波測定装置20における調整処理の別の例を示すフローチャートである。脈波測定装置20は、図11に例示する調整処理により、ユーザ毎の第4の期間を学習し、ユーザ毎の最適な第2の期間及び第3の期間を設定する。例えば、脈波測定装置20は、初期設定時またはリセット時に図11に例示する調整処理を実行する。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてよい。また、以下で説明する処理手順については、適宜、ステップの省略、置換及び追加が可能である。
以上説明したように、本実施形態では、生体データ測定システム1は、第1の基準時刻から第1の期間経過後の時刻に信号を送信する無線通信部106を備えるECG測定装置10と、第2の基準時刻から第2の期間経過後の時刻からの第3の期間の間、受信待機状態を維持する無線通信部206を備える脈波測定装置20とを備える。
このように、ECG測定装置10による信号の送信タイミングは、ECGの第1の特徴量の発生時刻に対応する第1の基準時刻に基づいて決まる。ECG測定装置10は、最低限、第1の基準時刻から第1の期間経過後の時刻に信号を送信すればよい。ECG測定装置10は、常時、通信状態を確保する必要はない。そのため、ECG測定装置10は、通信に要する消費電力を抑えることができる。
さらに、信号を待ち受けるための第3の期間は、脈波の第2の特徴量の発生時刻に対応する第2の基準時刻に基づいて決まる。脈波測定装置20は、最低限、第3の期間に信号を待ち受けていれば、ECG測定装置10との通信を成功させることができる。脈波測定装置20は、常時、通信状態を確保する必要はない。そのため、脈波測定装置20は、通信に要する消費電力を抑えることができる。
したがって、生体データ測定システム1は、人体への装着が容易であるだけでなく、消費電力を少なくすることができる。
さらに、ECG測定装置10及び脈波測定装置20は生体データの測定精度を担保した上で無線で通信することができる。そのため、ユーザは、ECG測定装置10及び脈波測定装置20を容易に装着することができる。
さらに、ECG測定装置10及び脈波測定装置20は、パッシブな動作で通信する。そのため、ECG測定装置10及び脈波測定装置20は、消費電力を抑えることができるので、充電の手間を減らすことができる。さらに、ECG測定装置10及び脈波測定装置20のバッテリサイズは小さくなるため、バッテリコストは抑えられる。バッテリサイズが小さくなることに伴い、ECG測定装置10及び脈波測定装置20自体のサイズも小さくなる。
さらに、ECG測定装置10及び脈波測定装置20が既存の方式で通信するように構成することもできるので、デバイスコストは抑えられる。
ECG測定装置10が信号を送信するタイミングは第1の基準時刻に基づいているため、脈波測定装置20は、第1の期間と前記第4の期間との時間差を計算するだけでPTTを算出することができる。脈波測定装置20は、ECG測定装置10と常時通信することなくPTTを算出することができるので、通信に要する消費電力を抑えることができる。
血圧の変動によるPTTの変化により、第2の基準時刻から脈波測定装置20に信号が到達する時刻までの期間は変化する。脈波測定装置20は、脈波測定装置20に到達する信号を受信できない状態が続くことを解消することができる。
血圧の変動によるPTTの変化により、第2の基準時刻から脈波測定装置20に信号が到達する時刻までの期間は、短くなることもあるし、長くなることもある。脈波測定装置20は、第2の期間の長さを調整することで、PTTの変化によって第2の基準時刻から脈波測定装置20に信号が到達する時刻までの期間が変化したとしても、信号を受信できなくなる可能性を減らすことができる。
これにより、脈波測定装置20は、ユーザ毎に最適な第2の期間及び第3の期間を設定することができる。さらに、脈波測定装置20は、第3の期間を必要最低限の長さまで短縮することができるので、消費電力を抑えることができる。
電力量は電力と時間の積で求まる。電流値は、信号を送信するECG測定装置10の方が信号を受信する脈波測定装置20よりも大きい。他方、脈波測定装置20が信号を待ち受ける第3の期間は、ECG測定装置10が信号を送信する期間よりも長い。そのため、消費電力量は、ECG測定装置10よりも脈波測定装置20の方が大きくなる。ここで、脈波波形の品質は、ECG波形の品質よりも悪くなる可能性がある。脈波測定装置20は、脈波の第2の特徴量を検出しなければ、受信不可状態から受信待機状態へ移行することはない。そのため、脈波測定装置20は、不必要に受信不可状態から受信待機状態へ移行することはないので、より消費電力を抑えることできる。
5−1 変形例1
上述の本実施形態では、ECG測定装置10が脈波測定装置20に対して信号を送信する例を説明したが、これに限定されない。脈波測定装置20が信号を送信する送信装置であり、ECG測定装置10が信号を受信する受信装置であってもよい。なお、PTTを測定する生体データ測定システム1は、ECG測定装置10に代えて、2つの脈波測定装置で構成されていてもよい。この場合、一方の脈波測定装置が信号を送信する送信装置であり、他方の脈波測定装置が信号を受信する受信装置である。
ECG測定装置10から脈波測定装置20へ送信する信号は、BLE(Bluetooth(登録商標) Low Energy)などにおけるアドバタイズ信号やビーコン信号などの方式を用いてもよい。なお、脈波測定装置20は、信号の受信に基づいてECG測定装置10が第1の基準時刻から第1の期間経過後の時刻に信号を送信したことを認識することができればよい。そのため、無線通信するための信号の方式や規格は特に限定されない。生体データ測定システム1は、既存の方式で通信するように構成することもできるので、開発時間の低減が可能となる。
要するにこの発明は、本実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、本実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、本実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
本実施形態の一部または全部は、特許請求の範囲のほか以下の付記に示すように記載することも可能であるが、これに限定されない。
(付記1)
第1の生体データを測定する測定部(104)と、
前記第1の生体データの第1の特徴量の発生時刻に対応する第1の基準時刻を設定する設定部(1012)と、
前記第1の基準時刻から予め決められた第1の期間経過後の時刻に信号を送信する送信部(106)と、
を備える送信装置(10)と、
第2の生体データを測定する測定部(204)と、
前記第2の生体データの第2の特徴量の発生時刻に対応する第2の基準時刻を設定する設定部(2012)と、
前記第2の基準時刻から第2の期間経過後の時刻からの第3の期間の間、前記信号を待ち受ける状態を維持する受信部(206)と、
を備える受信装置(20)と、
を備える生体データ測定システム(1)。
10…ECG測定装置
20…脈波測定装置
101…MPU
102…メモリ
103…複数の電極
104…ECG測定部
105…バッテリ
106…無線通信部
107…アンテナ
201…MPU
202…メモリ
203…バッテリ
204…脈波センサ
205…アンテナ
206…無線通信部
207…カフ
208…ポンプ
209…血圧計制御部
210…表示部
1011…取得部
1012…設定部
1013…指示部
2011…取得部
2012…設定部
2013…切替部
2014…判断部
2015…算出部
2016…調整部
2017…測定処理部
Claims (7)
- 第1の生体データを測定する測定部と、
前記第1の生体データの第1の特徴量の発生時刻に対応する第1の基準時刻を設定する設定部と、
前記第1の基準時刻から予め決められた第1の期間経過後の時刻に信号を送信する送信部と、
を備える送信装置と、
第2の生体データを測定する測定部と、
前記第2の生体データの第2の特徴量の発生時刻に対応する第2の基準時刻を設定する設定部と、
前記第2の基準時刻から第2の期間経過後の時刻からの第3の期間の間、前記信号を待ち受ける状態を維持する受信部と、
を備える受信装置と、
を備える生体データ測定システム。 - 前記受信装置は、前記第2の基準時刻から前記信号の受信時刻までの第4の期間を算出し、前記第1の期間と前記第4の期間との時間差に基づいてPTTを算出する算出部をさらに備える、請求項1に記載の生体データ測定システム。
- 前記受信装置は、所定の回数連続する前記第3の期間内における前記信号の未受信に基づいて、前記第2の期間の長さ及び前記第3の期間の長さのうちの少なくとも何れか一方を調整する調整部をさらに備える、請求項1に記載の生体データ測定システム。
- 前記受信装置は、前記信号の受信時刻が前記第3の期間内における所定時刻ではない場合、前記信号の受信時刻が前記第3の期間内における前記所定時刻に近づくように前記第2の期間の長さを調整する調整部をさらに備える、請求項1に記載の生体データ測定システム。
- 前記受信装置は、前記第2の基準時刻から前記信号の受信時刻までの第4の期間を算出する算出部と、前記第4の期間の算出毎に前記第2の期間の長さ及び前記第3の期間の長さのうちの少なくとも何れか一方を調整する調整部とをさらに備える、請求項1に記載の生体データ測定システム。
- 前記第1の生体データはECGであり、
前記第2の生体データは脈波である、
請求項1に記載の生体データ測定システム。 - 送信装置において、第1の生体データを測定する過程と、
前記送信装置において、前記第1の生体データの第1の特徴量の発生時刻に対応する第1の基準時刻を設定する過程と、
前記送信装置において、前記第1の基準時刻から予め決められた第1の期間経過後の時刻に信号を送信する過程と、
受信装置において、第2の生体データを測定する過程と、
前記受信装置において、前記第2の生体データの第2の特徴量の発生時刻に対応する第2の基準時刻を設定する過程と、
前記受信装置において、前記第2の基準時刻から第2の期間経過後の時刻からの第3の期間の間、前記信号を待ち受ける状態を維持する過程と、
を備える生体データ測定方法。
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