JP2022129166A - 生体情報計測装置および生体情報計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力消費量をより低減することができる生体情報計測装置を提供する。【解決手段】生体情報計測装置１０は、生体情報を受信装置２０に無線送信する生体情報計測装置１０であって、前記生体情報を取得する生体情報取得部１１と、前記受信装置２０に情報を無線送信可能な範囲である送信可能範囲内に前記生体情報計測装置１０が位置するか否かを判定する制御部１７と、前記生体情報計測装置１０が前記送信可能範囲内に位置する場合には前記生体情報を外部に向けて無線で送出し、前記生体情報計測装置１０が前記送信可能範囲内に位置しない場合には前記生体情報を外部に向けて無線で送出しない通信部１８と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は生体情報計測装置および生体情報計測システムに関する。

近年、多くの分野でモノのインターネット（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ：ＩｏＴ）の様々な利用方法が模索されている。その分野には、産業、防犯・防災、社会インフラ、医療・福祉等の分野が含まれる。

ＩｏＴの技術を利用することで、あらゆる機械がインターネット等の通信網を介して互いに通信できる。このため、データ収集用の機器は、データ計測用の機器によって取得された生体情報、温度、湿度、加速度、画像等の情報をインターネット経由で取得できる。

ＩｏＴ技術において、ウェアラブル端末が使用されている。ウェアラブル端末は、人が日常的に違和感なく装着可能な機器である。さらに、ウェアラブル端末は、体温、加速度、血中酸素濃度、心拍、心電、筋電、脳波といった生体情報が非侵襲で、すなわち、人の身体に傷をつけることなく取得できる。

このため、ウェアラブル端末は、医療・福祉、および、健康管理の分野において、新薬、および、据置型の医療機器と並び、開発の第三の柱として注目されている。さらに、ウェアラブル端末は、スポーツ、エンタテイメント、工場等の様々な分野への展開が期待されている。

特許文献１には、生体信号測定システムが開示されている。この生体信号測定システムは、携帯型端末、クラウドサーバ、および、生体電極と配線で接続された生体信号計測装置を備えている。この生体信号測定システムは、生体電極が取り付けられた衣服をユーザが着用することで、クラウドサーバが、ユーザの心電波形、および、心拍数等の生体信号を、生体信号計測装置、および、携帯型端末を介して取得する。そして、生体信号測定システムが、例えば、心電波形を分析することで、Ｒ波間隔からユーザのストレス状態を推定することができる。

国際公開第２０１６／０２４４９５号

一般的に、生体信号計測装置に代表されるウェアラブル端末全体の質量および体積の大部分は、バッテリによって占められている。ウェアラブル端末の軽量化および小型化を図るためには、バッテリ容量を削減する必要がある。バッテリ容量を削減するためには、ウェアラブル端末の省電力化を図る必要がある。

特許文献１の生体信号計測装置は、生体信号を一時的に蓄積しつつ外部機器に対して生体信号の送信を間欠的に実行することで、省電力化を図っている。しかしながら、生体信号計測装置の省電力化の余地はまだある。

本開示は、電力消費量をより低減することができる生体情報計測装置および生体情報計測システムを提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る生体信号計測装置は、生体情報を受信装置に無線送信する生体情報計測装置であって、前記生体情報を取得する生体情報取得部と、前記受信装置に情報を無線送信可能な範囲である送信可能範囲内に前記生体情報計測装置が位置するか否かを判定する制御部と、前記生体情報計測装置が前記送信可能範囲内に位置する場合には前記生体情報を外部に向けて無線で送出し、前記生体情報計測装置が前記送信可能範囲内に位置しない場合には前記生体情報を外部に向けて無線で送出しない通信部と、を備える。

本開示の一態様に係る生体信号計測システムは、上述の生体情報計測装置と、前記生体情報計測装置から無線で送出された前記生体情報を受信する前記受信装置と、を備える。

本開示によれば、電力消費量をより低減することができる生体情報計測装置および生体情報計測システムを提供できる。

特許文献１の生体信号測定システムを示す図 本開示の実施形態における生体情報計測システムの構成を示す概略図 本開示の実施形態における生体情報計測装置が実行する処理を示すフローチャート 生体情報計測装置が送信可能範囲内に位置する状態と生体情報計測装置が送信可能範囲内に位置しない状態との間における変化を説明する図 生体情報計測装置による移動量に基づいて判定処理を実行するときに生じる不都合を説明する図 生体情報計測装置による移動方向に基づいて判定処理を実行するときに生じる不都合を説明する図 生体情報計測装置による移動量および移動方向に基づいて判定処理を実行するときの効果を説明する図

（背景的技術）
図１は、特許文献１の生体信号測定システムを示す図である。生体信号測定システムは、衣料１１０と、生体信号計測装置１２０と、携帯型端末１４０と、クラウドサーバ１６０とを有している。

衣料１１０は、生体信号の取得時に生体の皮膚に接触する複数の生体電極１３０～１３２を有する。生体信号計測装置１２０は、配線１３３～１３５を介して生体電極１３０～１３２に接続している。携帯型端末１４０は、生体信号計測装置１２０と無線通信により接続可能である。また、携帯型端末１４０は、無線通信により公衆網１５０に接続可能である。

生体信号計測装置１２０は、生体電極１３０～１３２から検出された心電信号等の生体信号に対して増幅、および、量子化（ここでは、アナログ－デジタル変換）等の処理を実行することで、生体デジタルデータを生成する。また、生体信号計測装置１２０は、生体デジタルデータの蓄積、および、分析を行う。また、生体信号計測装置１２０は、生体デジタルデータに対するフィルタリング等の処理を実行し、生体デジタルデータから特徴量データを抽出する。

生体デジタルデータまたは特徴量データは、生体信号計測装置１２０から無線通信により間欠的に携帯型端末１４０に送信され、さらに、携帯型端末１４０から公衆網１５０を経てクラウドサーバ１６０に送信される。

生体信号計測装置１２０は、生体信号を一時的に蓄積しつつ外部機器に対する生体信号の送信を間欠的に実行することで、省電力化を図っているが、省電力化の余地はまだある。

生体信号計測装置１２０は、生体電極１３０～１３２を通じて心拍計測も実行する。心拍数は、日常生活において長時間にわたるモニタリングすることが多い。このため、生体信号計測装置１２０の消費電力の低減は重要な技術課題といえる。

一般的に、生体信号計測装置１２０に代表されるウェアラブル端末の動作時の電力消費は、その大部分がデータ通信を行う通信回路による電力消費で占められている。このため、生体信号計測装置１２０を、送信回路のみを有し、受信回路を有さない構成にすれば、生体信号計測装置の消費電力を低減することができると言える。

しかしながら、生体信号計測装置１２０が、受信回路を有さない場合、次のような問題が生じ得る。

生体信号の送り先である携帯型端末１４０は、生体信号計測装置１２０が携帯型端末１４０に対して特定の範囲内に位置している場合には、生体信号計測装置１２０から無線で送出された生体信号を受信することができる。以下、この特定の範囲を、送信可能範囲と称す。

一方、生体信号計測装置１２０が携帯型端末１４０に対して送信可能範囲に位置していない場合、生体信号計測装置１２０と携帯型端末１４０とは通信が成立していない。すなわち、携帯型端末１４０は、生体信号計測装置１２０から無線で送出された生体信号を受信することができない。

しかしながら、生体信号計測装置１２０が受信回路を有さない場合、生体信号計測装置１２０は、携帯型端末１４０との通信が途絶えていることを判別することができない。このため、生体信号計測装置１２０は、携帯型端末１４０との通信が途絶えているにもかかわらず、生体信号を外部に送出し続けてしまう。これにより、携帯型端末１４０が受信する生体信号に欠落が生じるという問題が発生する。

本開示によれば、電力消費量をより低減しつつ、生体情報の欠落を生じさせることなく生体情報を外部の装置に届けることができる。

以下、図面を参照しつつ、本開示の実施形態および変形例に係る生体情報計測装置および生体情報計測システムについて説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。

（実施形態）
＜構成＞
図２は、生体情報計測システム１の構成を示す概略図である。

生体情報計測システム１は、生体情報計測装置１０、受信装置２０、および、サーバ装置３０を備える。

生体情報計測装置１０は、生体情報を取得し、取得した生体情報を受信装置２０に無線で送出するウェアラブル端末装置である。生体情報は、人の姿勢、心電、筋電、および、血流量等を示す情報である。以下、本実施形態では、生体情報計測装置１０は、生体情報として、人の姿勢、心電、筋電、および、血流量を取得するとして説明する。

生体情報計測装置１０は、生体情報取得部１１、移動量検出部１２、移動方向検出部１３、記憶部１４、電力供給部１５、および、ＭＰＵ（ｍｉｃｒｏ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ｕｎｉｔ）１６を備えている。

生体情報取得部１１は、人から対象の生体情報をアナログ信号として検出する複数のセンサを有する。また、複数のセンサは、いずれもデジタル出力式のセンサであり、各々が有するＡＤコンバータおよびコンパレータにより生体情報をアナログ信号からデジタル信号に変換する。そして、複数のセンサは、生体情報をデジタル信号としてＭＰＵ１６に出力する。

複数のセンサには、姿勢センサ、心電センサ、筋電センサ、および、血流センサが含まれている。

姿勢センサは、例えば、微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ：ＭＥＭＳ）の慣性センサである。慣性センサの回路は、姿勢検出回路として機能する。

心電センサは、心臓で生じる微弱な電気信号を、電極を介して検出する心電検出回路を有する。心電センサは、心電検出回路に加えて、例えば、アナログフロントエンド（つまり、アナログ回路）とデジタル変換回路とを有するセンサである。この心電センサは、取得した電気信号から必要な信号を抽出し、抽出された信号に対して増幅処理およびフィルタ処理を実行する。

筋電センサは、筋肉で生じる電気信号を、電極を介して取得する筋電検出回路を有する。

血流センサは、人の血流量を検出する血流検出回路を有する。血流センサは、例えば、レーザドップラ血流センサである。

移動量検出部１２は、例えば、ＭＥＭＳの慣性センサと所定のソフトウェアを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とを有しており、ＣＰＵが当該ソフトウェアを実行することで慣性センサの検出結果を処理する。これにより、移動量検出部１２は、生体情報計測装置１０を携帯している人の歩行動作（人の歩数、および、歩幅）を検出できる。したがって、移動量検出部１２は、歩数および歩幅に基づいて生体情報計測装置１０の移動量を検出できる。なお、移動量検出部１２の慣性センサの回路は、歩行検出回路として機能する。

移動方向検出部１３は、例えば、磁気インピーダンス効果を応用したＭａｇｎｅｔｏ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ（ＭＩ）センサであり、その検出結果に基づいて生体情報計測装置１０の移動方向を検出する。ＭＩセンサの回路は、方位検出回路として機能する。

記憶部１４は、必要に応じて生体情報を記憶する。また、記憶部１４には、地図情報、および、受信装置２０の位置情報等、ＭＰＵ１６による通信制御に必要な各種情報が予め記憶されている。

記憶部１４は、例えば、強誘電体メモリ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：ＦＲＡＭ（登録商標））である。なお、強誘電体メモリは、不揮発性のメモリであり、高速動作を可能にするメモリである。

電力供給部１５は、必要な電圧をＤＣＤＣ変換して、生体情報取得部１１、移動量検出部１２、移動方向検出部１３、記憶部１４、および、ＭＰＵ１６等の生体情報計測装置１０の各構成要素に電力を供給する。

電力供給部１５は、生体情報計測装置１０に配置されている電源にロードスイッチを介して接続している。このため、ＭＰＵ１６による制御の下、不要時に生体情報計測装置１０の各構成要素に対する電力供給を遮断することができる。

電源は、電池である。例えば、電源は、コイン型の一次電池、フィルム型の一次電池、および、乾電池、並びに、充放電可能なリチウムイオン電池等の二次電池である。

また、電力供給部１５は、電池の逆差し防止回路を有している。

ＭＰＵ１６は、演算・処理を含む制御機能、および、通信機能を有するモジュール型マイクロプロセッサである。ＭＰＵ１６は、制御機能を担う構成要素として制御部１７、および、通信機能を担う構成要素として通信部１８を有する。

制御部１７は、生体情報計測装置１０の制御全般を行う。例えば、制御部１７は、電力供給部１５の電力供給制御、および、通信部１８の通信制御等を行う。

電力供給制御について説明する。制御部１７は、ロードスイッチのオン／オフ制御を行うことで電力供給部１５による電力供給を制御している。なお、制御部１７は、このオン／オフ制御に替えて、電力供給部１５による電力供給のモードをスリープモードに設定してもよいし、オン／オフ制御およびモード制御を組み合わせて実行してもよい。

通信制御については、後に詳細に説明する。

通信部１８は、制御部１７による制御の下、生体情報を生体情報計測装置１０の外部に向けて無線で送出する。本実施形態において、通信部１８は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標) Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）等、低消費電力で無線送信可能な通信手法を利用する。なお、通信部１８は、生体情報とともに時刻情報を送出してもよい。

通信部１８は、送信専用機であり、送信回路１９を有する。なお、本実施形態において、生体情報計測装置１０は、受信回路を有していない。よって、通信部１８と受信装置２０との間の通信は、通信部１８から受信装置２０への一方向の通信７０（図４参照）となる。以下、この一方向の通信７０を、一方向通信７０と称す。

受信装置２０は、ＢＬＥ通信機能を有するノートパソコンである。受信装置２０は、生体情報計測装置１０から無線で送出された生体情報を受信する。また、受信装置２０は、公衆回線（インターネットなど）を介してサーバ装置３０と接続しており、受信した生体情報を、公衆回線を介してサーバ装置３０に送信する。

なお、受信装置２０は、必ずしもノートパソコンでなくともよく、デスクトップＰＣ、スマートフォン、または、タブレット等でもよい。

サーバ装置３０は、例えば、クラウドサーバであり、生体情報を受信装置２０から受信し、受信した生体情報を記憶する。サーバ装置３０は、生体情報の記憶専用装置であってもよいし、記憶機能に加えて、分析機能を有していてもよい。

＜生体情報取得部１１内部の配線構造＞
まず、信号の送受信に関する配線の一例を説明する。本実施形態の生体信号処理装置は、構成要素同士が、双方向に信号を送受信できるデータ信号、アドレス信号、および、制御信号用の配線により電気的に接続されている。

具体的には、制御部１７が、生体情報取得部１１、移動量検出部１２、移動方向検出部１３、記憶部１４、電力供給部１５、および、通信部１８と、データ信号、アドレス信号、および、制御信号用の各配線を介して電気的に接続している。

なお、制御信号には、各構成要素への選択制御信号、書き込み制御信号、読み込み制御信号、および、電源制御信号が含まれる。

データ信号、アドレス信号、書き込み制御信号、および、読み込み制御信号用の各配線について説明すると、制御部１７は、制御部１７以外の各構成要素に対して、同一配線により接続されている。

選択制御信号用の配線について説明すると、制御部１７は、制御部１７以外の各構成要素に対して、制御部１７から制御部１７以外の各構成要素に対して選択制御信号が個別に出力されるように、互いに独立した複数の配線により接続されている。

電源制御信号用の配線について説明すると、制御部１７は、制御部１７以外の各構成要素に対して、制御部１７から制御部１７以外の各構成要素に対して電源制御信号が個別に出力されるように、互いに独立した複数の配線により接続されている。

次に、電力供給に関する配線について説明する。電力供給部１５は、電源線およびグランド線を介して、電力供給部１５以外の各構成要素と電気的に接続されている。

生体情報計測装置１０の各構成要素、および、各配線は、リジッドのプリント基板、屈曲性のあるフレキシブル基板、または、伸縮性のあるストレッチャブル基板等の配線基板上に配設されている。

なお、電源線およびグランド線は、生体情報計測装置１０の配線基板上にベタ配線として配置されることが好ましいが、パターン配線として配置されていてもよい。

＜生体情報に対する処理＞
次に、生体情報に対する処理について説明する。制御部１７は、生体情報取得部１１からデジタル信号として出力された生体情報に対して、ピーク値の抽出、周波数変換、フィルタリング、および、ノイズ除去等の演算処理を実行し、デジタル信号から一次処理データを抽出する。そして、生体情報は、一次処理データとして通信部１８により生体情報計測装置１０の外部に送出される。

受信装置２０は、一次処理データとして送出された生体情報を受信し、受信した生体情報に対して演算処理を実行する。これにより、一次処理データから特徴量データが抽出される。

例えば、受信装置２０が、姿勢センサの検出結果の一次処理データに演算処理を実行することで、姿勢について判別可能な特徴量データが抽出される。また、受信装置２０が、心電センサの検出結果の一次処理データに演算処理を実行することで、心拍数が判別可能な特徴量データが抽出される。以下、この特徴量データを二次処理データと称す。

受信装置２０は、二次処理データを、公衆回線等を介して無線通信によりサーバ装置３０に送信する。二次処理データは、サーバ装置３０によって受信され、記憶される。

＜通信制御＞
生体情報計測装置１０が実行する通信制御処理を説明する前に、生体情報計測装置１０を使用して生体情報を計測する際に、装着者９０が実行することについて説明する。

装着者９０は、身体に導電性の固定用粘着シート等を介して電極を接触させ、さらに、生体情報計測装置１０を自身の衣服のポケットに挿入する、または、衣服に直接固定する等して、生体情報計測装置１０を携帯する。また、装着者９０は、生体情報の計測を開始する際に、現在位置の情報を生体情報計測装置１０に入力する。

以下、図３および図４を参照しつつ、生体情報計測装置１０が実行する通信制御処理について説明する。次に、図３は、生体情報計測装置１０が実行する処理を示すフローチャートである。

まず、制御部１７は、判定時点において生体情報の計測を開始するタイミングか否かを判定する（ステップＳ１１）。例えば、生体情報計測装置１０の入力受付部を介して計測開始の指示、および、生体情報計測装置１０の現在位置の情報が入力されていた場合、制御部１７は、計測を開始するタイミングであると判定する。一方、計測開始の指示および現在位置の情報が入力されていない場合、制御部１７は、計測を開始するタイミングではないと判定する。

計測を開始するタイミングではないと判定された場合（ステップＳ１１のＮＯ）、計測を開始するタイミングであると判定されるまで、制御部１７は、ステップＳ１１の処理を繰り返す。

計測を開始するタイミングであると判定された場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、生体情報取得部１１が、生体情報の取得を開始するとともに、制御部１７が受信装置２０に対する生体情報計測装置１０の位置検出を開始する（ステップＳ１２）。

生体情報計測装置１０の位置判定について説明する。制御部１７は、計測開始時の生体情報計測装置１０の位置情報、記憶部１４に記憶されている地図情報、移動量検出部１２が検出した移動量、および、移動方向検出部１３が検出した移動方向に基づいて、判定時点の生体情報計測装置１０の位置を特定する。

そして、制御部１７は、特定された生体情報計測装置１０の位置、並びに、記憶部１４に記憶されている受信装置２０の位置、および、地図情報に基づいて、受信装置２０に対する生体情報計測装置１０の相対位置を検出する。

なお、取得された生体情報は、デジタル信号として制御部１７に出力される。

次に、制御部１７は、受信装置２０に対する生体情報計測装置１０の相対位置に基づいて生体情報計測装置１０が、送信可能範囲５０内に位置しているか否かを判定する（ステップＳ１３）。

図４は、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置する状態と生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置しない状態との間における変化を説明する図である。図４の左側には、生体情報計測装置１０を装着した装着者９０が送信可能範囲５０内に位置していることが示されている。図４の右側には、生体情報計測装置１０を装着した装着者９０が送信可能範囲５０外に位置していることが示されている。

図４の左側に示されているように、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置している場合には（ステップＳ１３のＹＥＳ）、通信部１８は、無線により、外部に向けて生体情報の送出を開始する（ステップＳ１４）。これにより、一方向通信７０により生体情報を受信装置２０に届けることができる。

次に、制御部１７は、生体情報計測装置１０が、送信可能範囲５０内に位置しているか否かを判定する（ステップＳ１５）。

図４の右側に示されているように、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置していない場合には（ステップＳ１５のＮＯ）、通信部１８は、生体情報の送出を停止し（ステップＳ２４）、次いで、生体情報計測装置１０がステップＳ１９の処理を実行する。ステップＳ１９については、後に詳細に説明する。

図４の左側に示されているように、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置している場合には（ステップＳ１５のＹＥＳ）、通信部１８は、生体情報の送出を継続する（ステップＳ１６）。

次に、制御部１７は、生体情報の送出が完了したか否かを判定する（ステップＳ１７）。生体情報の送出が完了していない場合（ステップＳ１７のＮＯ）、制御部１７は、ステップＳ１５の処理を実行する。

生体情報の送出が完了した場合（ステップＳ１７のＹＥＳ）、制御部１７は、判定時点において生体情報の計測を終了するタイミングか否かを判定する（ステップＳ１８）。例えば、生体情報計測装置１０の入力受付部を介して計測終了の指示が入力されていた場合、制御部１７は、計測を終了するタイミングであると判定する。一方、計測終了の指示が入力されていない場合、制御部１７は、計測を終了するタイミングではないと判定する。

計測を終了するタイミングであると判定された場合（ステップＳ１８のＹＥＳ）、図３の通信制御処理が完了する。

計測を終了するタイミングではないと判定された場合（ステップＳ１８のＮＯ）、制御部１７は、ステップＳ１５の処理を実行する。

上述のステップＳ１３において、図４の右側に示されているように、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置していない場合には（ステップＳ１３のＮＯ）、通信部１８は、生体情報を外部に向けて送出せずに、制御部１７が生体情報を記憶部１４に記憶させる（ステップＳ１９）。

次に、制御部１７は、生体情報計測装置１０が、送信可能範囲５０内に位置しているか否かを判定する（ステップＳ２０）。

図４の右側に示されているように、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置していない場合には（ステップＳ２０のＮＯ）、生体情報計測装置１０が、送信可能範囲５０内に位置していると判定されるまで、制御部１７は、ステップＳ１９およびＳ２０の処理を繰り返す。

図４の左側に示されているように、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置している場合（ステップＳ２０のＹＥＳ）、通信部１８は、生体情報を外部に向けて無線で送出する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１で送出される生体情報には、記憶部１４に記憶されている生体情報と、生体情報取得部１１から出力されたリアルタイムの生体情報とが含まれる。

なお、ステップＳ２０のＹＥＳの場合とは、制御部１７による判定結果が、送信可能範囲５０内に生体情報計測装置１０が位置しないという判定結果から、送信可能範囲５０内に生体情報計測装置１０が位置するという判定結果に変化した場合に相当する。

次に、制御部１７は、生体情報の送出が完了したか否かを判定する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２において、制御部１７は、記憶部１４に記憶されている生体情報と、生体情報取得部１１から出力されたリアルタイムの生体情報との両方が送出完了したか否かを判定する。

生体情報の送出が完了した場合（ステップＳ２２のＹＥＳ）、制御部１７は、ステップＳ１８の処理を実行する。

生体情報の送出が完了していない場合（ステップＳ２２のＮＯ）、制御部１７は、生体情報計測装置１０が、送信可能範囲５０内に位置しているか否かを判定する（ステップＳ２３）。

図４の右側に示されているように、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置していない場合（ステップＳ２３のＮＯ）、通信部１８は、生体情報の送出を停止する（ステップＳ２４）。次いで、制御部１７は、ステップＳ１９の処理を実行する。

なお、上述のステップＳ１５のＮＯの場合、および、ステップＳ２３のＮＯの場合とは、生体情報の送出中に、制御部１７による判定結果が、送信可能範囲５０内に生体情報計測装置１０が位置するという判定結果から、送信可能範囲５０内に生体情報計測装置１０が位置しないという判定結果に変化した場合に相当する。

図４の左側に示されているように、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置している場合（ステップＳ２３のＹＥＳ）、通信部１８は、ステップＳ２１を実行する。

なお、上述した説明では、移動方向検出部１３は、ＭＩセンサを有するとして説明したが、それに代えて、ホール効果を利用したセンサ、または、磁気抵抗効果を用いたセンサ等を有していてもよい。

上述した説明では、記憶部１４はＦＲＡＭであるとして説明したが、記憶部１４は、磁気抵抗メモリ（ＭＲＡＭ）、相変化メモリ、または、フラッシュメモリ等であってもよい。

以上説明したように、生体情報計測装置１０は、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置している場合に、生体情報を外部に向けて無線で送出し、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置しない場合には生体情報を送出しない。

よって、不要なときに通信部１８による生体情報の送出を停止することができるので、電力消費量の大部分を占める通信にかかる電力消費量を低減できる。したがって、生体情報計測装置１０の電力消費量をより低減することができる。このため、電源として使用する電池による生体情報計測装置１０の駆動時間が延びる。

また、電源として使用する電池の容量を削減できる。よって、生体情報計測装置１０の軽量化・小型化、さらには低コスト化を図ることができる。

また、生体情報計測装置１０は、送信回路１９のみを有していればよく、受信回路を有さなくてもよい。よって、生体情報計測装置１０の電力消費量をさらに低減できる。

生体情報の送出中に、制御部１７が、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置していないと判定した場合、通信部１８は、生体情報の送出を停止し、未送出の生体情報を記憶部１４に記憶する。そして、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に再び位置するようになった場合、記憶部１４に記憶されている生体情報を送出する。

このため、生体情報の送出中に生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内からその外部へ移動したとしても、生体情報を一時的に記憶し、再送出できるので、受信装置２０は、生体情報を欠落することなく受信することができる。よって、受信装置２０は、生体情報をほぼリアルタイムで、かつ、正確に取得できるので、生体情報の解析・分析の質を維持することができる。

生体情報取得部１１は、取得した生体情報をデジタル信号で出力するので、通信部１８は、パケット単位で送出できる。よって、生体情報の送出が中断しても、残りの生体情報を記憶部１４に記憶し、再度送出したとしても、生体情報を欠落させることなく、確実に受信装置２０に届けることができる。

また、生体情報取得部１１が送信可能範囲５０内に位置するときに計測を開始することにすれば、必ずしも送出前のすべての生体情報を記憶部１４に記憶しなくてもよい。このため、一定期間、生体情報を蓄積してから間欠的に生体情報を送出する場合よりも、必要な記憶部１４の容量を小さくできる。よって、生体情報計測装置１０の軽量化・小型化、さらには低コスト化を図ることができる。

電力供給部１５は、生体情報取得部１１、移動量検出部１２、移動方向検出部１３、記憶部１４、および、ＭＰＵ１６等の生体情報計測装置１０の各構成要素に電力を供給しており、不要のときは電力供給を遮断する、または、スリープモードに設定にされる。よって、生体情報計測装置１０の消費電力量をさらに低減できる。

制御部１７は、ＧＰＳを利用せずに、センサを有する移動量検出部１２、および、移動方向検出部１３の検出結果に基づいて、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０に位置しているか否かを判定する。これにより、生体情報計測装置１０の消費電力量をさらに低減できる。

具体的には、移動量検出部１２に対して不要時に電力供給を停止する、または、スリープモードに設定する場合、移動量検出部１２に代えてＧＰＳ機能を有するモジュールを使用する場合よりも消費電力が約１／１００となる。また、移動方向検出部１３に対して不要時に電力供給を停止する、または、スリープモードに設定する場合、移動方向検出部１３に代えてＧＰＳ機能を有するモジュールを使用する場合よりも消費電力が約１／２５０となる。

生体情報計測装置１０は、制御部１７および通信部１８が一体形成されたＭＰＵ１６を有している。このため、生体情報計測装置１０の軽量化・小型化を図ることができる。

生体情報計測装置１０の移動量および移動方向の両方に基づいて、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０に位置しているか否かを判定しているので、いずれか一方のみに基づいて判定する場合よりも正確に判定できる。以下、その効果について、図５から図７を参照しつつ説明する。

図５は、生体情報計測装置１０による移動量に基づいて判定処理を実行する場合に生じる不都合を説明する図である。なお、図５において、左方向をＸ軸正方向、および、下方向をＹ軸正方向とする。

移動量検出部１２は、慣性センサで生体情報計測装置１０の移動量を検出する。そして、制御部１７は、その検出結果に対して積分する等の処理をすることで、生体情報計測装置１０の移動距離を演算することができる。

例えば、装着者９０が、送信可能範囲５０内の位置９１から曲線の軌跡を描くように（矢印８１に沿うように）送信可能範囲５０内の位置９２に移動し、さらに、位置９２から曲線の軌跡を描くように（矢印８２に沿うように）位置９１に戻る場合、生体情報計測装置１０の移動距離が比較的大きく検出される。その結果、制御部１７は、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置するにも関わらず、送信可能範囲５０内に位置しないと誤判定してしまう可能性がある。

図６は、生体情報計測装置１０よる移動方向に基づいて判定処理を実行するときに生じる不都合を説明する図である。なお、図６において、左方向をＸ軸正方向、および、下方向をＹ軸正方向とする。

移動方向検出部１３は、ＭＩセンサで生体情報計測装置１０の移動方向を検出することが可能である。

例えば、装着者９０が、送信可能範囲５０内の位置９４から矢印８４に沿って移動して、送信可能範囲５０内の位置９５に達したとする。この場合、装着者９０は、相対的に受信装置２０から離れる方向に移動したことになる。その結果、制御部１７は、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置するにも関わらず、送信可能範囲５０内に位置しないと誤判定してしまう可能性がある。

図７は、生体情報計測装置１０による移動量および移動方向に基づいて判定処理を実行するときの効果を説明する図である。なお、図７において、左方向をＸ軸正方向、および、下方向をＹ軸正方向とする。

例えば、図７に示されているように、装着者９０が、送信可能範囲５０内の位置９６から矢印８５に沿って移動して、送信可能範囲５０内の位置９７に達し、さらに、位置９７から矢印８６に沿って移動し、送信可能範囲５０内の位置９８に達したとする。さらに、装着者９０が、位置９８から矢印８７に沿って移動して、送信可能範囲５０外の位置９９に達したとする。

移動量検出部１２が移動量を、および、移動方向検出部１３が移動方向をそれぞれ検出し、制御部１７は、検出された移動方向を踏まえて、移動量をＸ軸方向成分およびＹ軸方向成分に分けてリアルタイムに積分することで、装着者９０のＸ軸方向およびＹ軸方向における位置を正確に検出することができる。

このため、図７のように、装着者９０が、互いに異なる方向（矢印８５に沿う方向、矢印８６に沿う方向および矢印８７に沿う方向）に移動したり、相対的に受信装置２０から離れる方向（矢印８６に沿う方向）に移動したとしても、制御部１７は、装着者９０が位置９８に位置するときまでは、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置することを正確に判定できる。また、制御部１７は、装着者９０が位置９９に達したときには、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置していないことを正確に判定できる。

（変形例１）
以下、変形例１に係る生体情報計測装置１０について、主に実施形態と異なる点を説明する。

生体情報計測装置１０は、移動量検出部１２のみを有し、移動方向検出部１３を有していなくてもよい。この場合、制御部１７は、移動量検出部１２による移動量に基づいて生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置するか否かを判定する。

例えば、入院患者が生体情報計測装置１０を装着し、送信可能範囲５０に相当する領域が、病院内の限られた狭い領域である場合、生体情報計測装置１０が、移動量検出部１２のみを有している場合でも、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置するか否かをある程度正確に判定できる。

（変形例２）
以下、変形例２に係る生体情報計測装置１０について、主に実施形態と異なる点を説明する。

生体情報計測装置１０は、移動方向検出部１３のみを有し、移動量検出部１２を有していなくてもよい。この場合、制御部１７は、移動方向検出部１３による移動方向に基づいて生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置するか否かを判定する。

例えば、装着者９０が入院患者であり、かつ、その装着者９０が使用しているベッドが送信可能範囲５０の境界付近に位置している場合、制御部１７は、装着者９０の移動方向が、受信装置２０から離れる方向か否かを判定することで、生体情報計測装置１０が送信可能範囲５０内に位置するか否かをある程度正確に判定できる。

（その他の変形例）
上述した実施形態および各変形例では、生体情報計測装置１０は、生体情報として姿勢、心電、筋電、および、血流量を取得するとして説明したが、必ずしもこれらに限られない。例えば、生体情報計測装置１０は、体温、および、脈拍を取得してもよい。この場合、生体情報取得部１１は、体温検出回路を有し、人の体温を検出する体温センサ、および、脈拍検出回路を有し、人の脈拍を検出する脈拍センサをさらに備える。

また、生体情報計測装置１０は、生体情報として姿勢、心電、筋電、血流量、体温、脈拍の少なくとも１つを取得できればよい。つまり、生体情報取得部１１は、姿勢検出回路、心電検出回路、筋電検出回路、体温検出回路、血流検出回路、および、脈拍検出回路の少なくとも１つを有していればよい。

上述した実施形態および各変形例では、生体情報取得部１１が有するセンサは、いずれもデジタル出力式のセンサであるとして説明したが、すべてのセンサまたは一部のセンサが、アナログ出力方式のセンサであってもよい。この場合、生体情報計測装置１０内のいずれかの構成要素において、生体情報がアナログ信号からデジタル信号に変換される。

生体情報計測装置１０の電力消費量は、その大部分がデータ通信による電力消費量で占められているので、通信部１８に対してのみ、電力供給の停止、または、スリープモードへの設定が実行されてもよい。

または、生体情報取得部１１が有するセンサが、電力供給を必要としないセンサである場合、電力供給部１５は、必ずしも、生体情報取得部１１に対して電力供給を実行しなくてもよい。電力供給を必要としないセンサには、例えば、圧電素子を利用するセンサ等が含まれる。

また、生体情報計測装置１０は、必ずしも、記憶部１４を有していなくてもよく、例えば、生体情報計測装置１０に装着されたメモリカードが記憶部１４として使用されてもよい。メモリカードは、例えば、ＳＤカードである。

上述した実施形態および各変形例では、電力供給部１５が一次電池または二次電池から電力を生体情報計測装置１０の各構成要素に供給するとして説明した。しかしながら、電力供給部１５は、無線給電、振動発電、および、太陽電池等のハーベスタ電源等を利用して電力を各構成要素に供給してもよい。

生体情報計測装置１０は、制御部１７と通信部１８とを別体として有していてもよい。

また、受信装置２０の設置の自由度を高めるために、受信装置２０とサーバ装置３０との間の通信は無線通信が好ましいが、ケーブル等による有線通信であってもよい。

なお、上述した実施形態および各変形例では、生体情報計測装置１０は、送信回路１９を有し、受信回路を有さないとして説明したが、受信回路を有していてもよい。ただし、生体情報計測装置１０の受信回路は実質的に機能せず、受信回路には常に電力が供給されていないとする。

また、生体情報は、生体情報計測装置１０からデジタル情報として送出されていれば、生体情報計測装置１０、受信装置２０、および、サーバ装置３０のうちのどこで、一次処理データを抽出する処理（以下、一次処理と称す。）、および、二次処理データを抽出する処理（以下、二次処理と称す。）が実行されてもよい。

例えば、生体情報は、生体情報計測装置１０で一次処理、および、二次処理が実行されてもよい。この場合、生体情報計測装置１０から外部送出する情報量を低減することができる。

生体情報は、一次処理、および、二次処理が生体情報計測装置１０の外部で、例えば、いずれの処理もサーバ装置３０で実行されてもよい。この場合、生体情報計測装置１０は、一次処理、および、二次処理するための回路を有さなくてよいため、生体情報計測装置１０の小型化・軽量化を図ることができる。

生体情報計測システム１は、受信装置２０が一定量の生体情報を記憶することができるならば、必ずしもサーバ装置３０を備えていなくてもよい。

本開示は、電力消費量をより低減することができる生体情報計測装置および生体情報計測システムに好適に利用できる。特に、本開示は、ウェアラブル端末、および、ウェアラブル端末を有する生体情報計測システムに好適に利用できる。

１ 生体情報計測システム
１０ 生体情報計測装置
１１ 生体情報取得部
１２ 移動量検出部
１３ 移動方向検出部
１４ 記憶部
１５ 電力供給部
１６ ＭＰＵ
１７ 制御部
１８ 通信部
１９ 送信回路
２０ 受信装置
３０ サーバ装置
５０ 送信可能範囲
７０ 一方向通信
８１ 矢印
８２ 矢印
８４ 矢印
８５ 矢印
８６ 矢印
８７ 矢印
９０ 装着者
９１ 位置
９２ 位置
９４ 位置
９５ 位置
９６ 位置
９７ 位置
９８ 位置
９９ 位置
１１０ 衣料
１２０ 生体信号計測装置
１３０ 生体電極
１３１ 生体電極
１３２ 生体電極
１３３ 配線
１３４ 配線
１３５ 配線
１４０ 携帯型端末
１５０ 公衆網
１６０ クラウドサーバ

Claims (14)

1. 生体情報を受信装置に無線送信する生体情報計測装置であって、
   前記生体情報を取得する生体情報取得部と、
   前記受信装置に情報を無線送信可能な範囲である送信可能範囲内に前記生体情報計測装置が位置するか否かを判定する制御部と、
   前記生体情報計測装置が前記送信可能範囲内に位置する場合には前記生体情報を外部に向けて無線で送出し、前記生体情報計測装置が前記送信可能範囲内に位置しない場合には前記生体情報を外部に向けて無線で送出しない通信部と、
   を備える生体情報計測装置。
2. 前記生体情報の送出中に、前記制御部が、前記生体情報計測装置が前記送信可能範囲内に位置していないと判定した場合、前記通信部は、前記生体情報の送出を停止する、
   請求項１に記載の生体情報計測装置。
3. 前記制御部は、前記生体情報計測装置が前記送信可能範囲内に位置しない場合に前記生体情報を記憶部に記憶させる、
   請求項１または２のいずれか一項に記載の生体情報計測装置。
4. 前記制御部による判定結果が、前記送信可能範囲内に前記生体情報計測装置が位置しないという判定結果から、前記送信可能範囲内に前記生体情報計測装置が位置するという判定結果に変化した場合、前記通信部は、前記記憶部に記憶されている前記生体情報を送出する、
   請求項３に記載の生体情報計測装置。
5. 前記生体情報取得部は、取得した前記生体情報をデジタル信号で出力する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の生体情報計測装置。
6. 前記通信部は、送信専用機である、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の生体情報計測装置。
7. 前記生体情報計測装置の移動量を検出する移動量検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記移動量に基づいて前記送信可能範囲内に前記生体情報計測装置が位置するか否かを判定する、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の生体情報計測装置。
8. 前記移動量検出部は、歩行検出回路を有し、前記歩行検出回路の検出結果に基づいて前記移動量を検出する、
   請求項７に記載の生体情報計測装置。
9. 前記生体情報計測装置の移動方向を検出する移動方向検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記移動方向に基づいて前記送信可能範囲内に前記生体情報計測装置が位置するか否かを判定する、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の生体情報計測装置。
10. 前記移動方向検出部は、方位検出回路を有し、前記方位検出回路の検出結果に基づいて前記移動方向を検出する、
    請求項９に記載の生体情報計測装置。
11. 前記生体情報取得部は、姿勢検出回路、心電検出回路、筋電検出回路、体温検出回路、血流検出回路、および、脈拍検出回路の少なくとも１つを備える、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の生体情報計測装置。
12. 前記制御部および前記通信部に電力を供給する電力供給部をさらに備える、
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の生体情報計測装置。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の生体情報計測装置と、
    前記生体情報計測装置から無線で送出された前記生体情報を受信する前記受信装置と、を備える、
    生体情報計測システム。
14. 前記生体情報を前記受信装置から受信し、前記生体情報を記憶するサーバ装置をさらに備える、
    請求項１３に記載の生体情報計測システム。

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