JP2021006071A - 生体情報測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生体情報測定装置の省電力化を図る。【解決手段】ユーザの所定生体情報を測定する生体センサと、ユーザの温度を測定する温度センサと、温度センサが測定した前記温度の変化に基づいて、生体センサの動作を制御する制御部とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、生体情報測定装置に関する。

各種の生体センサにより所定間隔でデータ取得を行って生体情報を生成する技術が知られている。

国際公開WO2005/34742号パンフレット

しかしながら、上記のような従来技術では、生体情報測定装置の省電力化を図ることが難しい。例えば、作業者の異常監視を行うシステムに関しては、長時間の作業に対応できるように長時間測定が求められる。バッテリの大型化は、長時間測定を可能とするが、装置の大型化等の弊害を招く。

そこで、１つの側面では、本発明は、生体情報測定装置の省電力化を図ることを目的とする。

１つの側面では、ユーザの所定生体情報を測定する生体センサと、
前記ユーザの温度を測定する温度センサと、
前記温度センサが測定した前記温度の変化に基づいて、前記生体センサの動作を制御する制御部とを備える、生体情報測定装置が提供される。

１つの側面では、本発明によれば、生体情報測定装置の省電力化を図ることが可能となる。

実施例１による生体情報測定装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 測定時の生体情報測定装置の状態の一例を示す。 生体情報測定装置により実行される処理の一例を示す概略フローチャートである。 実施例２による生体情報測定装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 実施例２による生体情報測定装置の動作例の説明するためのタイミングチャートである。 装着具を備える生体情報測定装置の説明図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

図１は、一実施例による生体情報測定装置１のハードウェア構成の一例を示す図である。

生体情報測定装置１は、光学ヘッド１０（生体センサの一例）と、赤外線センサ１２（図１では"ＩＲセンサ"と表記）（温度センサの一例）と、ＡＤ変換器１３（図１では"ＡＤＣ"と表記）と、マイクロコンピュータ１４（図１では"ＭＣＵ"と表記）（制御部の一例）と、バッテリ１６と、メモリ１８とを含む。

本実施例では、一例として、光学ヘッド１０、マイクロコンピュータ１４，バッテリ１６、及びメモリ１８は、光学式センサユニット２を形成し、赤外線センサ１２及びＡＤ変換器１３は、赤外線センサユニット３を形成する。光学式センサユニット２と赤外線センサユニット３とは、例えばハーネスやFPC（flexible printed circuit）などの有線で電気的に接続されてよい。但し、変形例では、光学式センサユニット２及び赤外線センサユニット３は、一体のユニットして形成されてもよい。

光学ヘッド１０は、ユーザの所定生体情報を測定する。所定生体情報は、例えば脈波やヘモグロビン濃度等である。光学ヘッド１０は、発光部２０と、受光部３０とを含む。

発光部２０は、筐体（図示せず）内に設けられ、センシング窓（図示せず）を介して外部に向けて光を照射する。発光部２０は、例えばＬＥＤ（Light-Emitting Diode）により形成される。

受光部３０は、発光部２０と同じ筐体（図示せず）内に設けられ、センシング窓（図示せず）を介して光を受光する。受光部３０は、例えばフォトダイオードにより形成される。

測定時、光学ヘッド１０は、センシング窓に生体（例えばユーザの額）が接触する。この接触状態で、発光部２０が外部へと光を放出すると、光の一部は生体を通って受光部３０側に向かう。そして、生体を通った光の一部は、受光部３０に入射する。受光部３０では、受光結果に応じた電気信号が生成される。この電気信号に生体内部の情報（例えば脈波）が含まれる。受光部３０からの電気信号は、マイクロコンピュータ１４に与えられる。このようにして、ユーザの生体情報がマイクロコンピュータ１４に与えられる。

赤外線センサ１２は、センシング部（図示せず）から入射する赤外線に基づいて、温度を測定する非接触式の温度センサである。尚、赤外線を利用することで、高速かつ非接触で温度測定が可能となる。

ＡＤ変換器１３は、赤外線センサ１２からの電気信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して、マイクロコンピュータ１４に与える。このようにして、ユーザの温度情報がマイクロコンピュータ１４に与えられる。

マイクロコンピュータ１４は、光学ヘッド１０及び赤外線センサ１２を制御する。また、マイクロコンピュータ１４は、光学ヘッド１０から得られる生体情報に基づいて、ユーザの異常の有無を判定する。

本実施例では、マイクロコンピュータ１４は、赤外線センサ１２から得られるユーザの温度情報に基づいて、光学ヘッド１０の動作を制御する。例えば、マイクロコンピュータ１４は、所定値Ｔｈ以上の温度の変化があったか否かを判定する。所定値Ｔｈは、任意であるが、ユーザに異常の可能性があるときに生じる温度変化の値に対応する。温度の差は、比較的短い時点間の温度の差であってよく、例えば１分〜５分程度の間の温度変化であってよい。以下、マイクロコンピュータ１４が所定値Ｔｈ以上の温度の変化があったと判定するイベントを、「温度変化検出イベント」と称する。マイクロコンピュータ１４は、温度変化検出イベントに基づいて、光学ヘッド１０の動作を開始させる。

バッテリ１６は、赤外線センサ１２、ＡＤ変換器１３、及びマイクロコンピュータ１４に電力を供給する。尚、バッテリ１６は、光学ヘッド１０に直接電力を供給してもよいし、マイクロコンピュータ１４等を介して電力を供給してもよい。このようにして、本実施例では、一例として、赤外線センサ１２及び光学ヘッド１０の電源として、共通の一のバッテリ１６が用いられる。

メモリ１８は、マイクロコンピュータ１４での処理に用いられる各種データやプログラムを格納する。

図２は、測定時の生体情報測定装置１の状態の一例を示す。

測定時、生体情報測定装置１は、図２に示すように、ユーザＳの頭部（額）をセンシングするように、ユーザＳに取り付け又は装着される。この際、光学式センサユニット２の光学ヘッド１０は、ユーザＳの額に接触し（例えば押し当てられ）、赤外線センサユニット３の赤外線センサ１２は、非接触でユーザＳの額に対向してよい。この場合、光学式センサユニット２は、ユーザＳの額での脈波等を測定できる。また、この場合、赤外線センサユニット３は、ユーザＳの額での温度を測定できる。ユーザＳの額での温度は、ユーザＳの体温に相関するので、ユーザＳの体温を評価するために有効に利用できる。

ユーザＳへの生体情報測定装置１の好ましい装着方法については、図６を参照して後述する。尚、図２に示す例では、ユーザＳは、作業者である。生体情報測定装置１は、後述のように省電力化が図られるので、作業者の異常監視を行うシステムに用いられるのが好適となる。かかるシステムでは、長時間の作業に対応できるように長時間測定が求められるためである。

本実施例によれば、マイクロコンピュータ１４は、温度変化検出イベントに基づいて、光学ヘッド１０の動作を開始させるので、常に光学ヘッド１０の動作を継続させる場合に比べて、生体情報測定装置１の省電力化を図ることができる。また、所定値Ｔｈ以上の温度の変化があった場合に、光学ヘッド１０が動作するので、ユーザの異常の有無を判断する必要性が高い状況下でのみ光学ヘッド１０が動作する可能性が高くなる。これは、例えば熱中症などの異常は、体温の急激な変化を伴う場合が多いためである。従って、本実施例によれば、光学式センサユニット２による監視能力を実質的に阻害せずに、生体情報測定装置１の省電力化を図ることができる。

次に、図３を参照して、生体情報測定装置１の動作例について説明する。

図３は、生体情報測定装置１により実行される処理の一例を示す概略フローチャートである。図３に示す処理は、生体情報測定装置１の電源オン状態において、動作クロック（後述）毎に繰り返し実行される。

ステップＳ３００では、マイクロコンピュータ１４は、生体情報測定装置１の電源オン後の初回の処理であるか否かを判定する。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ３０２に進み、それ以外の場合は、ステップＳ３０４に進む。

ステップＳ３０２では、マイクロコンピュータ１４は、動作クロックを第１クロックに設定する。

ステップＳ３０４では、マイクロコンピュータ１４は、監視中フラグＦの状態に応じて、動作クロックを設定する。監視中フラグＦは、光学式センサユニット２によるユーザの監視中であるか否かを表すフラグであり、"１"であるときは、"監視中"であることを表す。監視中フラグＦの初期値（電源ＯＮ時の値）は"０"である。マイクロコンピュータ１４は、監視中フラグＦが"０"であるときは、動作クロックを第１クロックに設定又は維持し、監視中フラグＦが"１"であるときは、動作クロックを第２クロックに設定又は維持する。第２クロックは、第１クロックよりも周期が短い。

ステップＳ３０６では、マイクロコンピュータ１４は、赤外線センサユニット３を動作させて、温度情報の今回値を取得する。マイクロコンピュータ１４は、取得した温度情報をメモリ１８に記憶する。尚、メモリ１８には、ＦＩＦＯ(first-in, first-out)形式で所定数の温度情報が保持されてよい。

ステップＳ３０８では、マイクロコンピュータ１４は、監視中フラグＦが"０"であるか否かを判定する。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ３１０に進み、それ以外の場合は、ステップＳ３２０に進む。

ステップＳ３１０では、マイクロコンピュータ１４は、メモリ１８内の温度情報に基づいて、所定値Ｔｈ以上の温度の変化があったか否かを判定する。例えば、マイクロコンピュータ１４は、温度情報の前回値と今回値との差の絶対値が所定値Ｔｈである場合に、所定値Ｔｈ以上の温度の変化があったと判定してもよい。或いは、マイクロコンピュータ１４は、現在から所定時間前の所定期間にわたる温度情報の平均値と、温度情報の前回値との差の絶対値が所定値Ｔｈである場合に、所定値Ｔｈ以上の温度の変化があったと判定してもよい。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ３１２に進む。他方、判定結果が"ＮＯ"の場合は、今回周期の処理はそのまま終了する。この場合、ステップＳ３０２又はステップＳ３０４で設定された動作クロック後に、ステップＳ３００から次回周期の処理を行う（以下、同様に図３の「リターン」に至る個所は、同様である）。

ステップＳ３１２では、マイクロコンピュータ１４は、監視中フラグＦを"１"に設定する。

ステップＳ３１４では、マイクロコンピュータ１４は、光学ヘッド１０にバッテリ１６からの電源を供給可能な状態として、光学ヘッド１０を起動させる。即ち、マイクロコンピュータ１４は、光学ヘッド１０を例えばスリープモードからアクティブモードに移行させる。

ステップＳ３１６では、マイクロコンピュータ１４は、タイマＴｍを起動する。タイマＴｍは、所定時間でタイムアウトする。所定時間は、光学式センサユニット２による１回の計測時間に対応する。

ステップＳ３２０では、マイクロコンピュータ１４は、光学ヘッド１０を動作させて、生体情報の今回値を取得する。マイクロコンピュータ１４は、取得した生体情報をメモリ１８に記憶する。尚、メモリ１８には、ＦＩＦＯ形式で所定数の生体情報が保持されてよい。所定数は、光学式センサユニット２による１回の計測時間で得られる生体情報の数以上である。メモリ１８内の生体情報は、監視中フラグＦが"０"になるとクリアされてよい。

ステップＳ３２２では、マイクロコンピュータ１４は、タイマＴｍがタイムアウトしたか否かを判定する。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ３２４に進み、それ以外の場合は、今回周期の処理はそのまま終了する。

ステップＳ３２４では、マイクロコンピュータ１４は、メモリ１８内の生体情報に基づいて、ユーザの異常の有無を判定する。例えば、マイクロコンピュータ１４は、脈波が異常値である場合は、異常があると判定する。判定結果が"ＹＥＳ"の場合は、ステップＳ３２６に進み、それ以外の場合は、ステップＳ３２８に進む。

ステップＳ３２６では、マイクロコンピュータ１４は、ユーザの異常を知らせるための警報を出力する。警報は、音声や表示等で出力されてよい。或いは、警報は、他の周辺端末やサーバ（ともに図示せず）に送信されてもよい。警報が出力される場合、図３の処理から抜けて、他の処理（異常時の処理）に移行してよい。

ステップＳ３２８では、マイクロコンピュータ１４は、光学ヘッド１０へのバッテリ１６からの電源供給状態を解除し、光学ヘッド１０を停止させる。即ち、マイクロコンピュータ１４は、光学ヘッド１０を例えばアクティブモードからスリープモードに移行させる。

ステップＳ３３０では、マイクロコンピュータ１４は、監視中フラグＦを"０"に設定（リセット）する。ステップＳ３３０が終了すると、今回周期の処理はそのまま終了する。

図３に示す処理によれば、温度変化検出イベントに基づいて、光学ヘッド１０の動作が開始されるので、常に光学ヘッド１０の動作を継続させる場合に比べて、生体情報測定装置１の省電力化を図ることができる。また、温度変化検出イベントが生じる前は、赤外線センサユニット３が第１クロックで動作するので、第２クロックで動作する場合に比べて、消費電力を低減できる。これにより、生体情報測定装置１の省電力化を更に図ることができる。但し、変形例では、第１クロック及び第２クロックの使い分けが無く、同じクロックが使用されてもよい。

尚、図３に示す処理では、監視中フラグＦが"１"である間、赤外線センサユニット３が第２クロックで動作するが、赤外線センサユニット３については、第１クロックで動作を継続してもよいし、動作が停止されてもよい。監視中フラグＦが"１"である間、赤外線センサユニット３が動作する場合は、温度変化検出イベント後の温度情報を考慮して、ユーザの異常の有無を判定することも可能である。

次に、図４以降を参照して、上述した実施例（以下、「実施例１」と称する）に代わる他の実施例（以下、「実施例２」と称する）について説明する。実施例２の説明に関して、上述した実施例１と同様であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する場合がある。

図４は、実施例２による生体情報測定装置１Ａのハードウェア構成の一例を示す図である。

生体情報測定装置１Ａは、上述した実施例１による生体情報測定装置１に対して、マイクロコンピュータ１４Ａ（図４では"ＭＣＵ"と表記）（第２制御部の一例）に加えて、マイクロコンピュータ１９（図４では"ＭＣＵ"と表記）（第１制御部の一例）が追加される点が異なる。従って、実施例２による赤外線センサユニット３Ａは、上述した実施例１による赤外線センサユニット３に対して、マイクロコンピュータ１９を有する点が異なる。以下、区別のため、マイクロコンピュータ１４Ａを、「光学センサコンピュータ１４Ａ」と称し、マイクロコンピュータ１９を、「赤外線センサコンピュータ１９」と称する。

ＡＤ変換器１３は、赤外線センサ１２からの電気信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して、赤外線センサコンピュータ１９に与える。このようにして、ユーザの温度情報が赤外線センサコンピュータ１９に与えられる。

赤外線センサコンピュータ１９は、赤外線センサ１２の動作を制御する。また、赤外線センサコンピュータ１９は、所定値Ｔｈ以上の温度の変化があったか否かを判定する。赤外線センサコンピュータ１９は、温度変化検出イベントに基づいて、光学ヘッド１０を起動させるためのトリガ信号を光学センサコンピュータ１４Ａに与える。

光学センサコンピュータ１４Ａは、光学ヘッド１０を制御する。光学センサコンピュータ１４Ａは、トリガ信号の受信イベントに基づいて、光学ヘッド１０の動作を開始させる。光学センサコンピュータ１４Ａは、光学ヘッド１０の動作を開始させると、同様に、光学ヘッド１０から得られる生体情報に基づいて、ユーザの異常の有無を判定する。

図５は、実施例２による生体情報測定装置１Ａの動作例の説明するためのタイミングチャートである。

図５に示すように、赤外線センサコンピュータ１９側で温度変化検出イベントが生じると（ステップＳ５００）、トリガ信号が光学センサコンピュータ１４Ａに送信される（ステップＳ５０２）。光学センサコンピュータ１４Ａがトリガ信号を受信すると（ステップＳ５１０）、光学センサコンピュータ１４Ａは光学ヘッド１０の動作を開始させる（ステップＳ５１２）。そして、光学センサコンピュータ１４Ａは、光学ヘッド１０から得られる生体情報に基づいて、ユーザの異常の有無を判定する（ステップＳ５１４）。

実施例２によっても、上述した実施例１と同様の効果が得られる。また、実施例２によれば、２つのマイクロコンピュータ（光学センサコンピュータ１４Ａ及び赤外線センサコンピュータ１９）を用いることで、光学ヘッド１０及び赤外線センサ１２のそれぞれを別個に制御できる。これにより、光学ヘッド１０が起動される前は光学センサコンピュータ１４Ａ自体を停止させることも可能となり、生体情報測定装置１Ａの省電力化を図ることができる。

次に、図６を参照して、生体情報測定装置１の装着方法（装着具）について説明する。ここでは、上述の実施例１による生体情報測定装置１について説明するが、上述の実施例２による生体情報測定装置１Ａについても同様である。

図６は、装着具を備える生体情報測定装置１の説明図であり、上下方向に視た概略図である。図６において、Ｘ１方向を前方向、Ｘ２方向を後ろ方向、Ｚ１方向を上方向とし、Ｙ１，Ｙ２を横方向とする。Ｘ２方向にユーザＳの額が位置する。図６には、ユーザＳの頭部の外形線（額の高さでの外形線）が点線８００で模式的に示されている。

生体情報測定装置１は、図６に示すような装着具６００を備えてよい。装着具６００は、本体部６１０を有する。装着具６００は、本体部６１０がユーザＳの額に来る態様でユーザＳの頭部に装着可能である。本体部６１０は、ユーザＳの額に対向する側に、光学式センサユニット２を保持するとともに、赤外線センサユニット３を保持する。光学式センサユニット２及び赤外線センサユニット３は、本体部６１０に螺子等の固定具で固定されてもよいし、本体部６１０に他の方法で固定されてもよい。装着状態では、光学式センサユニット２は、額に当接し、赤外線センサユニット３は、額に一定の距離だけ離れて対向する。本体部６１０には、装着バンド６０４が設けられる。装着バンド６０４は、頭部まわりに掛けられるバンドである。装着バンド６０４は、頭部のサイズの個人差に対応できるように、ゴムのような弾性体であってよく、また、長さの調整部（図示せず）を有してもよい。尚、装着具６００は、ヘルメットのような、ユーザＳの頭部に装着される器具と一体に構成されてもよい。

このような装着具６００を備える生体情報測定装置１によれば、ユーザＳの額と赤外線センサ１２との距離（Ｘ２方向の距離）が測定中に略一定に保つことができる。これにより、測定中にユーザＳが安定姿勢を保てない場合でも、安定的な測定が可能となる。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、上述した実施例では、赤外線センサユニット３は、光学式センサユニット２と別体であるが、赤外線センサ１２は、光学式センサユニット２に内蔵されてもよい。

また、上述した実施例では、赤外線センサ１２が用いられるが、接触式の温度センサが用いられてもよい。この場合、接触式の温度センサは、測定時にユーザの額に接触するように配置される。

１ 生体情報測定装置
１Ａ 生体情報測定装置
２ 光学式センサユニット
３ 赤外線センサユニット
３Ａ 赤外線センサユニット
１０ 光学ヘッド
１２ 赤外線センサ
１３ 変換器
１４Ａ 光学センサコンピュータ
１６ バッテリ
１８ メモリ
１９ 赤外線センサコンピュータ
２０ 発光部
３０ 受光部
６００ 装着具

Claims (8)

1. ユーザの所定生体情報を測定する生体センサと、
   前記ユーザの温度を測定する温度センサと、
   前記温度センサが測定した前記温度の変化に基づいて、前記生体センサの動作を制御する制御部とを備える、生体情報測定装置。
2. 前記制御部は、所定値以上の前記温度の変化の検出イベントに基づいて、前記生体センサの動作を開始させる、請求項１に記載の生体情報測定装置。
3. 前記制御部は、前記温度センサを制御する第１制御部と、前記生体センサを制御する第２制御部とを含み、
   前記第１制御部は、前記検出イベントに基づいて、前記生体センサの動作を開始させるための信号を前記第２制御部に与える、請求項２に記載の生体情報測定装置。
4. 前記制御部は、前記検出イベント前は、第１クロックに基づいて前記温度センサを動作させ、前記検出イベント後に、前記第１クロックよりも周期が短い第２クロックに基づいて前記生体センサを動作させる、請求項２に記載の生体情報測定装置。
5. 前記温度センサは、赤外線センサである、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
6. 前記生体センサ及び前記温度センサが前記ユーザの額に接触又は対向する態様で前記ユーザの頭部に装着可能な形態である、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
7. 前記生体センサは、前記ユーザの部位に光を当て、該光の受光結果に基づいて前記ユーザの生体情報を生成する、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
8. 前記生体センサ及び前記温度センサは、共通の１つのバッテリからの電力に基づいて動作する、請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の生体情報測定装置。

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