JP3624544B2 - 飲酒モニター装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は生体信号を計測して、飲酒に伴う生体への負荷を定量化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飲酒量を推定するための従来の技術に関しては、実公平６−８５４４号公報に開示されているように呼気中のアルコール濃度を測定するものがよく知られている。実公平６−１０３０５号公報ではこれをさらに携帯型にすることにより飲酒中に計測を行い、利用者がリアルタイムで飲酒限度値を確認できるよう工夫されている。
【０００３】
飲酒量については個人差の影響が著しいため、それを考慮した技術についても開示されている。特開平６−３４５９０号公報では個人差に応じた安全濃度や最大濃度の予測時間を算出することが出来る技術について開示している。図５は、この技術の原理を示したグラフである。曲線１は、利用者が特定の酒を一杯飲んだときのアルコール濃度の時間的変化を示している。曲線２は、二杯飲んだ場合のものである。これらの曲線は、予め登録されている。ＡＮはこの利用者にとっての安全濃度である。今、時刻Ｔ３に計測したときのアルコール濃度がＰであるとする。このとき、利用者のアルコール分解によりアルコール濃度が安全な濃度にまで低下する時間は、曲線１とＡＮの交点の時刻Ｔ８からＴ３を引いた値Ｔｏとなることがわかる。曲線や安全濃度は利用者ごとに登録すればよい。このように、本技術では個人差に対応しながら飲酒中の利用者のアルコール濃度が安全濃度になるまでの時間を計算することが出来る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の呼気中のアルコール成分を検出する方法は、利用者がどれほどのアルコールを飲んだかという点を正確に測定する点では優れた方法であるといえる。しかしながら、このアルコール量が利用者にどれほどの負荷を与えているかについては従来の方法ではわからないという課題があった。同じ量のアルコールを飲んでも酔い方には大きな個人差があることは周知の事実である。
【０００５】
予め安全濃度を登録する方法は個人差の問題を一部解決しているが、安全濃度および濃度曲線を測定したり登録する手間に課題がある。さらに、同一利用者でも日によって体調が異なり、ある日はかなり飲んでも平気だったものが、別の日は僅かな酒量でも悪酔いしてしまうという経験は誰にもあるのではないだろうか。従って、個人差を考慮する際には個人間の変動はもとより個人内の変動も重要な要因として捉えなければならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、タイマー手段と、利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記タイマー手段によって計時された計測開始時からの経過時間を単位時間としたときの前記演算手段による演算結果の変化量から前記利用者の飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備えたものである。
【０００７】
上記発明によれば、飲酒に伴う生体負荷による生体信号の変化を、時系列的にとらえその変化の仕方から飲酒による利用者への負荷を判定する際に、タイマー手段が計測開始時からの経過時間を計時することを利用して判定し、その結果を利用者に報知することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、タイマー手段と、利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記タイマー手段によって計時された計測開始時からの経過時間を単位時間としたときの前記演算手段による演算結果の変化量から前記利用者の飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを有するものである。
【０００９】
そして、飲酒に伴う生体負荷による生体信号の変化を、時系列的にとらえ、タイマー手段が計測開始時からの経過時間を計時することにより、判定手段における判定の際、単位経過時間当たりの演算手段による演算結果の変化の微分値を利用して、飲酒による利用者への負荷を判定し、利用者に報知することができる。
【００１０】
また、飲酒中の時刻を出力するクロック手段と、一日の時間帯ごとに飲酒の負荷量を判定するための判定基準を予め格納した記憶手段と、利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記クロック手段が出力する時刻情報に対応した判定基準を前記記憶手段より読み出し前記演算手段による演算結果に対して前記判定基準を適用することにより飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを有するものである。
【００１１】
そして、クロック手段は時刻情報を出力する。また、記憶手段には時間帯ごとの判定手段が用いるべき判定基準が格納されており、判定手段は、クロック手段からの時刻情報を受け取ってそれに基づいて記憶手段を検索し生体リズムに応じた判定基準を判定時に用いることが出来る。
【００１２】
また、個人情報を入力する入力手段と、性別または年齢ごとに飲酒の負荷量を判定するための判定基準を予め格納した記憶手段と、利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記入力手段によって入力された情報に対応した判定基準を前記記憶手段より読み出し前記演算手段による演算結果に対して前記判定基準を適用することにより飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを有するものである。
【００１３】
そして、入力手段は利用者の性別または年齢の少なくとも一つが入力でき、記憶手段には入力された情報に対応する判定手段が用いるべき判定基準が格納されている。判定手段は、入力手段からの入力情報を受け取りそれに基づいて記憶手段を検索し入力情報に対応した判定基準を用いることが出来る。
【００１４】
さらに、利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記演算手段による演算結果が示す変化量から前記利用者の飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段と、利用者を識別する識別手段を備え、前記識別手段により過去に入力されたデータに基づいて複数の利用者が同一時間帯に利用することが可能であることを特徴とするものである。
【００１５】
そして、識別手段が現在生体情報を計測中の利用者を識別することにより、グループでの飲酒時にも適応できる。
【００１６】
また、利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記演算手段による演算結果が示す変化量から前記利用者の飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段と、利用者を識別する識別手段を備え、前記識別手段により過去に入力されたデータに基づいて複数の利用者が同一時間帯に利用することが可能であることを特徴とし、生体信号検出手段は利用者の脈波を検出するものである。
【００１７】
以下本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の構成を示すブロック図である。生体信号検出手段３は、指尖部に装着するためのカフ４とアンプ５より構成されている。カフ４には発光ダイオード６とフォトトランジスタ７が配設され、アンプ５に接続している。アンプ５の出力は演算手段８に接続している。さらに、演算手段８の演算結果は判定手段９に送られ、出力手段１０が判定手段９の判定結果を出力するように構成されている。
【００１９】
上記構成において、生体信号検出手段３は利用者の指尖脈波を検出する。指尖脈波とは、指尖部における心拍動に伴って生じるヘモグロビン流量の変化である。発光ダイオード６で指尖部に特定波長の光を照射し、フォトトランジスタ７で透過光量を計測することにより、ヘモグロビンによる光吸収量がわかり、これを電気的信号として表すことによって脈波信号が得られる。
【００２０】
演算手段８は、まず脈波信号をＡ／Ｄ変換して離散的な時系列データに変換する。さらに、一周期分毎にピークを検出しそのピークの間隔を求め、新たな系列データに加工する。図２は飲酒時におけるピーク間間隔の系列データを時間経過と共に２次元的に表現したものである。２次元空間への写像はローレンツプロットを用いている。描画部分の面積は、ピーク間のゆらぎの大きさと考えて差し支えない。描画対象となっている信号の計測時間は各５分である。
【００２１】
被験者は、飲酒開始後３０分までと６０分までにビール３５０ｍｌ缶を一本づつ飲んでいる。時間の経過と共に、ピーク間のゆらぎが劇的に小さくなっているのがわかる。ピーク間のゆらぎとは心拍変動のことに他ならない。心拍変動は、自律神経である交感神経系と副交感神経系の二重支配により生じているものである。
【００２２】
運動したり、精神的に緊張したり、あるいは何らかの疾病を患った場合、これら二つの神経系のバランスが崩れ一方の神経系の活動が極端に優位になると心拍のゆらぎは非常に小さくなる。図２の例では、飲酒によって両神経系のバランスが崩れたことが示唆され、これは生体への負荷ととらえることが出来る。演算手段２は、ローレンツプロットにより示された描画部の面積を計算してゆらぎの大きさを定量化する。
【００２３】
判定手段９は、演算手段８の演算結果より利用者の飲酒による負荷量を判定する。判定手段９には、飲み始めの初期値と飲酒中に計測した現在の値との差に基づいて負荷度を判定するための対応表が格納されている。定量化されたゆらぎの大きさと身体への負荷量については、予め十分な調査データに基づいて正規化されたものを用意すればよい。また、判定結果に応じて利用者へのメッセージを用意しておくこともできる。
【００２４】
出力手段１０は、判定手段９の結果を出力する。図３は、出力手段１０の出力形式の一例を示したものである。メインディスプレイ１１には、演算手段８が計算した描画部の面積を時間とともにグラフ化したものと、負荷量の判定結果および飲酒を続けている利用者へのメッセージが表示されている。
【００２５】
なお、実施例１では生体信号検出手段３として指尖脈波を検出する構成を示しているが、もちろんこれは本発明を拘束するものではない。これ以外の生体信号、例えば心電図・心機図・脳波・呼吸・血圧・筋電図などを検出するための構成を用いてもよい。
【００２６】
また、演算手段８における定量化の指標にはローレンツプロットの描画部の面積が用いられているが、これ以外にもゆらぎの大きさを定量化できればどのような方法を用いてもよい。例えば、ピーク間間隔の差分の標準偏差やピーク間間隔を補完して再び時系列データに直した上でフーリエ変換を行い周波数特性から定量化を行う方法などが利用できるであろう。
【００２７】
（実施例２）
図１においてタイマー手段１２は、計時情報を判定手段９に伝達できるよう構成されている。
【００２８】
上記構成において、タイマー手段１２は生体信号検出手段３による一回目の測定時からの経過時間を計時する。生体信号の定量化指標の変化量を累積的に比較することは有効な方法であるが、急激なアルコール摂取による事故についても実施例２においては考慮されている。すなわち、タイマー手段１２によって一回目と二回目の測定の時間差を求めることにより、単位時間当たりの負荷量を求めることが出来る。
【００２９】
昨今では飲酒の仕方も多様化し、少しずつじっくり時間をかけて楽しむ飲み方から一気にジョッキを空けてしまうような飲み方までさまざまである。しかし、後者のような急激な飲酒は、急性アルコール中毒を引き起こす原因となることが多く、またこの様な飲み方をするのは自分の飲酒負荷の限界を未だ自覚していない若年齢者に多い。実施例２ではこの様な問題に対応するもので、判定手段９は単位時間当たりの変化量から生体への負荷量を判定する。このように、単位時間当たりの飲酒による負荷量として求めることができ、特に短時間の急激な飲酒による事故を未然に防ぐことが出来る。
【００３０】
（実施例３）
図１において、クロック手段１３は時刻情報を判定手段９に伝達できるよう構成されている。また、記憶手段１４には、判定手段が用いるべき判定基準が測定時刻と対応した形式で格納されている。
【００３１】
上記構成において、クロック手段は計測時の時刻を判定手段９に出力する。ヒトをはじめとして生物には生物リズムが存在していることが知られている。その中でも、概日リズムと呼ばれる２４時間周期のリズムははっきりとした特徴を有している。図４は、概日リズムの一例を示したグラフである。生体情報としては心拍のＲ波と呼ばれる波の間隔（Ｒ−Ｒ間隔）を用いている。実線はカオス理論におけるリアプノフ指数という指標の変化で、破線は心拍数の変化である。両者には負の相関が認められる。大まかに言うと、リアプノフ指数は夜間高く、昼間は相対的に低い。起床直後と昼食後には明確な低下が認められる。
【００３２】
この例からわかるようには、ヒトは時間帯によって生体指標のベースラインが異なってくる。判定手段９は、クロック手段１３より測定時の時刻情報を受け取り、記憶手段１４を参照することにより時刻のベースラインに適合した判断基準を用いて飲酒による生体負荷量を判定する。このように、時刻情報を利用しその時間帯に応じた心身状態の判定基準を用いることにより、生物リズムを考慮した判定が出来る。
【００３３】
（実施例４）
図１において、入力手段１５は個人情報を判定手段９に出力するよう構成されている。入力手段１５の具体的構成としては、図２に示すように性別指定ボタン１６と年齢入力ボタン１７ａおよび１７ｂがある。入力された性別及び年齢に関する情報は補助ディスプレイ１８上に表示されている。入力手段１５により入力された情報は、判定手段９に出力されるよう構成されている。また、記憶手段１４には利用者の性別または年齢に対応した判定基準が格納されている。
【００３４】
上記構成において、利用者は入力手段１５を用いて最初の計測時に性別と年齢を入力する。判定手段９は入力手段１５より利用者の情報を受け取り、記憶手段１４を検索して利用者に適合した判定基準を見つける。この判定基準を用いて飲酒負荷量の判定を行う。
【００３５】
（実施例５）
図１において、識別手段１９は判定手段９に対して利用者識別情報を伝達するように構成されている。また図２において識別手段１９として複数の利用者を識別するための識別ボタン群２０が備えられている。識別手段１９からの信号は、判定手段９に送られるよう構成されている。
【００３６】
上記構成において、利用者は識別ボタン群２０のうちの一つを選んで以後そのボタンに印字された文字を自分の識別文字として使用する。すなわち、二回目以降測定する際にはまずそのボタンを押して利用者が誰であるかを明らかにするのである。現在誰が測定を行っているかは補助ディスプレイ１８に表示される。
過度な飲酒による急性アルコール中毒は、グループ単位での飲酒の場で起こるのが普通である。この様な事故を未然に防ぐには、グループに対応した飲酒負荷量の計測が必要である。グループ内のメンバーがそれぞれ識別ボタンにより自分の識別文字をきめて使用すれば、複数利用者にも対応できる。
【００３７】
（実施例６）
図４において、カオス指標であるリアプノフ指数は心拍数に較べて、変化率という点で明確な違いがある。これは、リアプノフ指数が、身体負荷を表す際に解像力という点で優れていることを意味する。
【００３８】
演算手段８は、リアプノフ指数などのカオス指標を求めることによりより正確な判定を実現する。リアプノフ指数を求める手順を以下に示す。
【００３９】
リアプノフ指数とは、時間の経過に伴ってアトラクタ上の近接する点がどの程度離れるかを表す指標で、もととなるデータの将来の予測しにくさを表している。これはカオスの特徴の一つである初期値依存性と深く関わっている。アトラクタとは、ｎ次元空間における系の軌道を表すものもである。心拍間隔など一次元のデータ系列に対しては、
【００４０】
【数１】
【００４１】
に対して、これをｎ次元相空間に対してＮポイントのデータを埋め込むために以下のようなデータセットを用意する。
【００４２】
【数２】
【００４３】
ここでｉ番目の点を
【００４４】
【数３】
【００４５】
と表わすことができる。
【００４６】
この様にして得られたアトラクタ上のある点Ｘ（０）を基準としたとき、その軌道上の次の点Ｘ（１）についてベクトルＸ（０）Ｘ（１）に直交し、単位距離だけ離れた点をＹ０（０）とする。Ｘ（０）、Ｙ０（０）についてτ時間経過したときの点を、Ｘ（τ）、Ｙ０（τ）とする。そしてＸ（０）とＹ０（０）の距離をｄ０（０）、Ｘ（τ）とＹ０（τ）の距離をｄ０（τ）とする。このときの２点間の距離のτ時間経過後の拡大（縮小）率は、ｄ０（τ）をｄ０（０）で割ることにより求められる。
【００４７】
次に、Ｘ（τ）とＹ０（τ）と同一方向で単位距離だけ離れた点をＹ１（０）とする。Ｘ（τ）、Ｙ１（０）についてτ時間経過したときの点を、Ｘ（２τ）、Ｙ１（τ）とする。そしてＸ（τ）とＹ１（０）の距離をｄ１（０）、Ｘ（２τ）とＹ１（τ）の距離をｄ１（τ）とする。このときの２点間の距離のτ時間経過後の拡大（縮小）率は、ｄ１（τ）をｄ１（０）で割ることにより求められる。
【００４８】
このステップを繰り返し、各ステップで求められる距離の拡大（縮小）率の平均がリアプノフ指数である。これを一般化すると次のように表すことができる。
【００４９】
【数４】
【００５０】
なお、埋め込み次元が例えば３次元であれば、各次元ごとに計三つのリアプノフ指数が得られるが、そのうち最大のものを特に最大リアプノフ指数という。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の飲酒モニター装置は次のような効果を持つ。摂取したアルコールが身体に与える負荷によって生体信号に変化が見られることを利用して、生体信号を定量的に指標化することにより、アルコールの量ではなく直接的にアルコールによる身体への影響度を、単位時間当たりの飲酒による負荷量として求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の飲酒モニター装置の構成を示すブロック図
【図２】（ａ）飲酒前の脈拍のゆらぎの変化を示すグラフ
（ｂ）飲酒後３０分後の脈拍の変化を示すグラフ
（ｃ）飲酒後６０分後の脈拍の変化を示すグラフ
（ｄ）飲酒後９０分後の脈拍の変化を示すグラフ
【図３】本発明の実施例１における出力手段の出力形式の一例を示す図
【図４】生体リズムによる変化を示すグラフ
【図５】従来の判定原理を示すグラフ
【符号の説明】
１ 生体信号検出手段
６ 演算手段
７ 判定手段
８ 出力手段
９ タイマー手段
１０ クロック手段
１１ 記憶手段
１２ 入力手段
１５ 識別手段
【発明の属する技術分野】
本発明は生体信号を計測して、飲酒に伴う生体への負荷を定量化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飲酒量を推定するための従来の技術に関しては、実公平６−８５４４号公報に開示されているように呼気中のアルコール濃度を測定するものがよく知られている。実公平６−１０３０５号公報ではこれをさらに携帯型にすることにより飲酒中に計測を行い、利用者がリアルタイムで飲酒限度値を確認できるよう工夫されている。
【０００３】
飲酒量については個人差の影響が著しいため、それを考慮した技術についても開示されている。特開平６−３４５９０号公報では個人差に応じた安全濃度や最大濃度の予測時間を算出することが出来る技術について開示している。図５は、この技術の原理を示したグラフである。曲線１は、利用者が特定の酒を一杯飲んだときのアルコール濃度の時間的変化を示している。曲線２は、二杯飲んだ場合のものである。これらの曲線は、予め登録されている。ＡＮはこの利用者にとっての安全濃度である。今、時刻Ｔ３に計測したときのアルコール濃度がＰであるとする。このとき、利用者のアルコール分解によりアルコール濃度が安全な濃度にまで低下する時間は、曲線１とＡＮの交点の時刻Ｔ８からＴ３を引いた値Ｔｏとなることがわかる。曲線や安全濃度は利用者ごとに登録すればよい。このように、本技術では個人差に対応しながら飲酒中の利用者のアルコール濃度が安全濃度になるまでの時間を計算することが出来る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の呼気中のアルコール成分を検出する方法は、利用者がどれほどのアルコールを飲んだかという点を正確に測定する点では優れた方法であるといえる。しかしながら、このアルコール量が利用者にどれほどの負荷を与えているかについては従来の方法ではわからないという課題があった。同じ量のアルコールを飲んでも酔い方には大きな個人差があることは周知の事実である。
【０００５】
予め安全濃度を登録する方法は個人差の問題を一部解決しているが、安全濃度および濃度曲線を測定したり登録する手間に課題がある。さらに、同一利用者でも日によって体調が異なり、ある日はかなり飲んでも平気だったものが、別の日は僅かな酒量でも悪酔いしてしまうという経験は誰にもあるのではないだろうか。従って、個人差を考慮する際には個人間の変動はもとより個人内の変動も重要な要因として捉えなければならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、タイマー手段と、利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記タイマー手段によって計時された計測開始時からの経過時間を単位時間としたときの前記演算手段による演算結果の変化量から前記利用者の飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備えたものである。
【０００７】
上記発明によれば、飲酒に伴う生体負荷による生体信号の変化を、時系列的にとらえその変化の仕方から飲酒による利用者への負荷を判定する際に、タイマー手段が計測開始時からの経過時間を計時することを利用して判定し、その結果を利用者に報知することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、タイマー手段と、利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記タイマー手段によって計時された計測開始時からの経過時間を単位時間としたときの前記演算手段による演算結果の変化量から前記利用者の飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを有するものである。
【０００９】
そして、飲酒に伴う生体負荷による生体信号の変化を、時系列的にとらえ、タイマー手段が計測開始時からの経過時間を計時することにより、判定手段における判定の際、単位経過時間当たりの演算手段による演算結果の変化の微分値を利用して、飲酒による利用者への負荷を判定し、利用者に報知することができる。
【００１０】
また、飲酒中の時刻を出力するクロック手段と、一日の時間帯ごとに飲酒の負荷量を判定するための判定基準を予め格納した記憶手段と、利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記クロック手段が出力する時刻情報に対応した判定基準を前記記憶手段より読み出し前記演算手段による演算結果に対して前記判定基準を適用することにより飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを有するものである。
【００１１】
そして、クロック手段は時刻情報を出力する。また、記憶手段には時間帯ごとの判定手段が用いるべき判定基準が格納されており、判定手段は、クロック手段からの時刻情報を受け取ってそれに基づいて記憶手段を検索し生体リズムに応じた判定基準を判定時に用いることが出来る。
【００１２】
また、個人情報を入力する入力手段と、性別または年齢ごとに飲酒の負荷量を判定するための判定基準を予め格納した記憶手段と、利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記入力手段によって入力された情報に対応した判定基準を前記記憶手段より読み出し前記演算手段による演算結果に対して前記判定基準を適用することにより飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを有するものである。
【００１３】
そして、入力手段は利用者の性別または年齢の少なくとも一つが入力でき、記憶手段には入力された情報に対応する判定手段が用いるべき判定基準が格納されている。判定手段は、入力手段からの入力情報を受け取りそれに基づいて記憶手段を検索し入力情報に対応した判定基準を用いることが出来る。
【００１４】
さらに、利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記演算手段による演算結果が示す変化量から前記利用者の飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段と、利用者を識別する識別手段を備え、前記識別手段により過去に入力されたデータに基づいて複数の利用者が同一時間帯に利用することが可能であることを特徴とするものである。
【００１５】
そして、識別手段が現在生体情報を計測中の利用者を識別することにより、グループでの飲酒時にも適応できる。
【００１６】
また、利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記演算手段による演算結果が示す変化量から前記利用者の飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段と、利用者を識別する識別手段を備え、前記識別手段により過去に入力されたデータに基づいて複数の利用者が同一時間帯に利用することが可能であることを特徴とし、生体信号検出手段は利用者の脈波を検出するものである。
【００１７】
以下本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の構成を示すブロック図である。生体信号検出手段３は、指尖部に装着するためのカフ４とアンプ５より構成されている。カフ４には発光ダイオード６とフォトトランジスタ７が配設され、アンプ５に接続している。アンプ５の出力は演算手段８に接続している。さらに、演算手段８の演算結果は判定手段９に送られ、出力手段１０が判定手段９の判定結果を出力するように構成されている。
【００１９】
上記構成において、生体信号検出手段３は利用者の指尖脈波を検出する。指尖脈波とは、指尖部における心拍動に伴って生じるヘモグロビン流量の変化である。発光ダイオード６で指尖部に特定波長の光を照射し、フォトトランジスタ７で透過光量を計測することにより、ヘモグロビンによる光吸収量がわかり、これを電気的信号として表すことによって脈波信号が得られる。
【００２０】
演算手段８は、まず脈波信号をＡ／Ｄ変換して離散的な時系列データに変換する。さらに、一周期分毎にピークを検出しそのピークの間隔を求め、新たな系列データに加工する。図２は飲酒時におけるピーク間間隔の系列データを時間経過と共に２次元的に表現したものである。２次元空間への写像はローレンツプロットを用いている。描画部分の面積は、ピーク間のゆらぎの大きさと考えて差し支えない。描画対象となっている信号の計測時間は各５分である。
【００２１】
被験者は、飲酒開始後３０分までと６０分までにビール３５０ｍｌ缶を一本づつ飲んでいる。時間の経過と共に、ピーク間のゆらぎが劇的に小さくなっているのがわかる。ピーク間のゆらぎとは心拍変動のことに他ならない。心拍変動は、自律神経である交感神経系と副交感神経系の二重支配により生じているものである。
【００２２】
運動したり、精神的に緊張したり、あるいは何らかの疾病を患った場合、これら二つの神経系のバランスが崩れ一方の神経系の活動が極端に優位になると心拍のゆらぎは非常に小さくなる。図２の例では、飲酒によって両神経系のバランスが崩れたことが示唆され、これは生体への負荷ととらえることが出来る。演算手段２は、ローレンツプロットにより示された描画部の面積を計算してゆらぎの大きさを定量化する。
【００２３】
判定手段９は、演算手段８の演算結果より利用者の飲酒による負荷量を判定する。判定手段９には、飲み始めの初期値と飲酒中に計測した現在の値との差に基づいて負荷度を判定するための対応表が格納されている。定量化されたゆらぎの大きさと身体への負荷量については、予め十分な調査データに基づいて正規化されたものを用意すればよい。また、判定結果に応じて利用者へのメッセージを用意しておくこともできる。
【００２４】
出力手段１０は、判定手段９の結果を出力する。図３は、出力手段１０の出力形式の一例を示したものである。メインディスプレイ１１には、演算手段８が計算した描画部の面積を時間とともにグラフ化したものと、負荷量の判定結果および飲酒を続けている利用者へのメッセージが表示されている。
【００２５】
なお、実施例１では生体信号検出手段３として指尖脈波を検出する構成を示しているが、もちろんこれは本発明を拘束するものではない。これ以外の生体信号、例えば心電図・心機図・脳波・呼吸・血圧・筋電図などを検出するための構成を用いてもよい。
【００２６】
また、演算手段８における定量化の指標にはローレンツプロットの描画部の面積が用いられているが、これ以外にもゆらぎの大きさを定量化できればどのような方法を用いてもよい。例えば、ピーク間間隔の差分の標準偏差やピーク間間隔を補完して再び時系列データに直した上でフーリエ変換を行い周波数特性から定量化を行う方法などが利用できるであろう。
【００２７】
（実施例２）
図１においてタイマー手段１２は、計時情報を判定手段９に伝達できるよう構成されている。
【００２８】
上記構成において、タイマー手段１２は生体信号検出手段３による一回目の測定時からの経過時間を計時する。生体信号の定量化指標の変化量を累積的に比較することは有効な方法であるが、急激なアルコール摂取による事故についても実施例２においては考慮されている。すなわち、タイマー手段１２によって一回目と二回目の測定の時間差を求めることにより、単位時間当たりの負荷量を求めることが出来る。
【００２９】
昨今では飲酒の仕方も多様化し、少しずつじっくり時間をかけて楽しむ飲み方から一気にジョッキを空けてしまうような飲み方までさまざまである。しかし、後者のような急激な飲酒は、急性アルコール中毒を引き起こす原因となることが多く、またこの様な飲み方をするのは自分の飲酒負荷の限界を未だ自覚していない若年齢者に多い。実施例２ではこの様な問題に対応するもので、判定手段９は単位時間当たりの変化量から生体への負荷量を判定する。このように、単位時間当たりの飲酒による負荷量として求めることができ、特に短時間の急激な飲酒による事故を未然に防ぐことが出来る。
【００３０】
（実施例３）
図１において、クロック手段１３は時刻情報を判定手段９に伝達できるよう構成されている。また、記憶手段１４には、判定手段が用いるべき判定基準が測定時刻と対応した形式で格納されている。
【００３１】
上記構成において、クロック手段は計測時の時刻を判定手段９に出力する。ヒトをはじめとして生物には生物リズムが存在していることが知られている。その中でも、概日リズムと呼ばれる２４時間周期のリズムははっきりとした特徴を有している。図４は、概日リズムの一例を示したグラフである。生体情報としては心拍のＲ波と呼ばれる波の間隔（Ｒ−Ｒ間隔）を用いている。実線はカオス理論におけるリアプノフ指数という指標の変化で、破線は心拍数の変化である。両者には負の相関が認められる。大まかに言うと、リアプノフ指数は夜間高く、昼間は相対的に低い。起床直後と昼食後には明確な低下が認められる。
【００３２】
この例からわかるようには、ヒトは時間帯によって生体指標のベースラインが異なってくる。判定手段９は、クロック手段１３より測定時の時刻情報を受け取り、記憶手段１４を参照することにより時刻のベースラインに適合した判断基準を用いて飲酒による生体負荷量を判定する。このように、時刻情報を利用しその時間帯に応じた心身状態の判定基準を用いることにより、生物リズムを考慮した判定が出来る。
【００３３】
（実施例４）
図１において、入力手段１５は個人情報を判定手段９に出力するよう構成されている。入力手段１５の具体的構成としては、図２に示すように性別指定ボタン１６と年齢入力ボタン１７ａおよび１７ｂがある。入力された性別及び年齢に関する情報は補助ディスプレイ１８上に表示されている。入力手段１５により入力された情報は、判定手段９に出力されるよう構成されている。また、記憶手段１４には利用者の性別または年齢に対応した判定基準が格納されている。
【００３４】
上記構成において、利用者は入力手段１５を用いて最初の計測時に性別と年齢を入力する。判定手段９は入力手段１５より利用者の情報を受け取り、記憶手段１４を検索して利用者に適合した判定基準を見つける。この判定基準を用いて飲酒負荷量の判定を行う。
【００３５】
（実施例５）
図１において、識別手段１９は判定手段９に対して利用者識別情報を伝達するように構成されている。また図２において識別手段１９として複数の利用者を識別するための識別ボタン群２０が備えられている。識別手段１９からの信号は、判定手段９に送られるよう構成されている。
【００３６】
上記構成において、利用者は識別ボタン群２０のうちの一つを選んで以後そのボタンに印字された文字を自分の識別文字として使用する。すなわち、二回目以降測定する際にはまずそのボタンを押して利用者が誰であるかを明らかにするのである。現在誰が測定を行っているかは補助ディスプレイ１８に表示される。
過度な飲酒による急性アルコール中毒は、グループ単位での飲酒の場で起こるのが普通である。この様な事故を未然に防ぐには、グループに対応した飲酒負荷量の計測が必要である。グループ内のメンバーがそれぞれ識別ボタンにより自分の識別文字をきめて使用すれば、複数利用者にも対応できる。
【００３７】
（実施例６）
図４において、カオス指標であるリアプノフ指数は心拍数に較べて、変化率という点で明確な違いがある。これは、リアプノフ指数が、身体負荷を表す際に解像力という点で優れていることを意味する。
【００３８】
演算手段８は、リアプノフ指数などのカオス指標を求めることによりより正確な判定を実現する。リアプノフ指数を求める手順を以下に示す。
【００３９】
リアプノフ指数とは、時間の経過に伴ってアトラクタ上の近接する点がどの程度離れるかを表す指標で、もととなるデータの将来の予測しにくさを表している。これはカオスの特徴の一つである初期値依存性と深く関わっている。アトラクタとは、ｎ次元空間における系の軌道を表すものもである。心拍間隔など一次元のデータ系列に対しては、
【００４０】
【数１】
に対して、これをｎ次元相空間に対してＮポイントのデータを埋め込むために以下のようなデータセットを用意する。
【００４２】
【数２】
ここでｉ番目の点を
【００４４】
【数３】
と表わすことができる。
【００４６】
この様にして得られたアトラクタ上のある点Ｘ（０）を基準としたとき、その軌道上の次の点Ｘ（１）についてベクトルＸ（０）Ｘ（１）に直交し、単位距離だけ離れた点をＹ０（０）とする。Ｘ（０）、Ｙ０（０）についてτ時間経過したときの点を、Ｘ（τ）、Ｙ０（τ）とする。そしてＸ（０）とＹ０（０）の距離をｄ０（０）、Ｘ（τ）とＹ０（τ）の距離をｄ０（τ）とする。このときの２点間の距離のτ時間経過後の拡大（縮小）率は、ｄ０（τ）をｄ０（０）で割ることにより求められる。
【００４７】
次に、Ｘ（τ）とＹ０（τ）と同一方向で単位距離だけ離れた点をＹ１（０）とする。Ｘ（τ）、Ｙ１（０）についてτ時間経過したときの点を、Ｘ（２τ）、Ｙ１（τ）とする。そしてＸ（τ）とＹ１（０）の距離をｄ１（０）、Ｘ（２τ）とＹ１（τ）の距離をｄ１（τ）とする。このときの２点間の距離のτ時間経過後の拡大（縮小）率は、ｄ１（τ）をｄ１（０）で割ることにより求められる。
【００４８】
このステップを繰り返し、各ステップで求められる距離の拡大（縮小）率の平均がリアプノフ指数である。これを一般化すると次のように表すことができる。
【００４９】
【数４】
なお、埋め込み次元が例えば３次元であれば、各次元ごとに計三つのリアプノフ指数が得られるが、そのうち最大のものを特に最大リアプノフ指数という。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の飲酒モニター装置は次のような効果を持つ。摂取したアルコールが身体に与える負荷によって生体信号に変化が見られることを利用して、生体信号を定量的に指標化することにより、アルコールの量ではなく直接的にアルコールによる身体への影響度を、単位時間当たりの飲酒による負荷量として求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の飲酒モニター装置の構成を示すブロック図
【図２】（ａ）飲酒前の脈拍のゆらぎの変化を示すグラフ
（ｂ）飲酒後３０分後の脈拍の変化を示すグラフ
（ｃ）飲酒後６０分後の脈拍の変化を示すグラフ
（ｄ）飲酒後９０分後の脈拍の変化を示すグラフ
【図３】本発明の実施例１における出力手段の出力形式の一例を示す図
【図４】生体リズムによる変化を示すグラフ
【図５】従来の判定原理を示すグラフ
【符号の説明】
１ 生体信号検出手段
６ 演算手段
７ 判定手段
８ 出力手段
９ タイマー手段
１０ クロック手段
１１ 記憶手段
１２ 入力手段
１５ 識別手段
Claims (7)
- タイマー手段と、利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記タイマー手段によって計時された計測開始時からの経過時間を単位時間としたときの前記演算手段による演算結果の変化量から前記利用者の飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備えた飲酒モニター装置。
- 飲酒中の時刻を出力するクロック手段と、飲酒の負荷量を判定するための複数の判定基準を予め格納した記憶手段と、利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記クロック手段が出力する時刻情報に対応した判定基準を前記記憶手段より読み出し前記演算手段による演算結果に対して前記判定基準を適用することにより飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備えた飲酒モニター装置。
- 個人情報を入力する入力手段と、性別または年齢ごとに飲酒の負荷量を判定するための判定基準を予め格納した記憶手段と、利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記入力手段によって入力された情報に対応した判定基準を前記記憶手段より読み出し前記演算手段による演算結果に対して前記判定基準を適用することにより飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備えた飲酒モニター装置。
- 利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記演算手段による演算結果が示す変化量から前記利用者の飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段と、利用者を識別する識別手段を備え、前記識別手段により過去に入力されたデータに基づいて複数の利用者が同一時間帯に利用することが可能であることを特徴とする飲酒モニター装置。
- 利用者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号が含む情報を定量化する演算手段と、前記演算手段による演算結果が示す変化量から前記利用者の飲酒による負荷量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段と、利用者を識別する識別手段を備え、前記識別手段により過去に入力されたデータに基づいて複数の利用者が同一時間帯に利用することが可能であることを特徴とし、生体信号検出手段は利用者の脈波を検出する飲酒モニター装置。
- 利用者を識別する識別手段を備え、前記識別手段により過去に入力されたデータに基づいて複数の利用者が同一時間帯に利用することが可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の飲酒モニター装置。
- 生体信号検出手段は利用者の脈波を検出する請求項１から４または６のいずれか１項記載の飲酒モニター装置。
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