JP4604494B2

JP4604494B2 - Biological information analysis system

Info

Publication number: JP4604494B2
Application number: JP2004008115A
Authority: JP
Inventors: 司小須田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2024-01-15
Also published as: JP2005198828A

Description

本発明は、生体情報解析システムに係り、特に人の感情状態を評価することが可能な生体情報解析システムに関する。 The present invention relates to a biological information analysis system , and more particularly to a biological information analysis system capable of evaluating a human emotional state.

従来の自立神経を評価する手法としては、脈拍数や血圧の傾向を周波数解析し、その低周波成分（ＬＦ）あるいは高周波成分（ＨＦ）から交感神経や副交感神経の活性度を評価する手法が一般的であった。
また、特許文献１記載の技術は、一次処理された脳波ゆらぎ信号を入力として、覚醒度を推定する覚醒度ニューラルネットワークと、この覚醒度ニューラルネットワークによって推定された覚醒度と、一次処理された脳波ゆらぎ信号とを入力し、快適度の推定を行い、その推定値を出力する快適度ニューラルネットワーク、とを含んだ構成が開示されており、従来の統計解析の手法と比較してより正確な心理状態の推定が行える旨が記載されている。
特開平８−１１７１９９号公報 As a conventional technique for evaluating an independent nerve, a technique of frequency analysis of a tendency of a pulse rate or blood pressure, and a technique of evaluating the activity of a sympathetic nerve or a parasympathetic nerve from the low frequency component (LF) or the high frequency component (HF) It was the target.
In addition, the technique described in Patent Document 1 is based on an arousal level neural network that estimates an arousal level by using a brain wave fluctuation signal that has been primarily processed, an arousal level estimated by the arousal level neural network, and an electroencephalogram that has been primarily processed A configuration that includes a comfort level neural network that inputs a fluctuation signal, estimates the comfort level, and outputs the estimated value is disclosed, and more accurate psychology than conventional statistical analysis methods is disclosed. It is described that the state can be estimated.
JP-A-8-117199

しかしながら、上記従来の手法では、複雑な計算を必要とするため、計測のために大規模な演算・機器システムを必要とし、簡単に評価できるものでもないという問題点があった。特に携帯型のシステムを構築することは困難であった。
そこで、本発明の目的は、手軽に人の感情状態を評価することができる生体情報解析システムを提供することにある。 However, since the above-described conventional method requires complicated calculations, there is a problem in that a large-scale arithmetic / equipment system is required for measurement and cannot be easily evaluated. In particular, it was difficult to construct a portable system.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a biological information analysis system that can easily evaluate a person's emotional state.

上記課題を解決するため、複数の生体情報解析装置と、管理センタと、表示端末とを備え、生体情報解析装置は、講演会の各聴衆に装着されると共に、生体情報値を検出する生体情報値検出部と、所定時間に検出された複数の前記生体情報値の平均値である平均生体情報値ＨＲおよび生体情報値の前記平均生体情報値ＨＲに対するばらつきである生体情報値ばらつきσを求める演算部と、前記平均生体情報値ＨＲと、前記平均生体情報値のばらつきσとに基づいて次式により感情評価指数ＥＩを求め、
ＥＩ＝σ／ＨＲ
前記生体情報値ばらつきσが予め定めた基準生体情報値ばらつきよりも高く、かつ、前記感情評価指数ＥＩがあらかじめ定めた基準感情評価指数ＥＩREFよりも高い場合にリラックスしている状態であると判別し、前記生体情報値ばらつきσが予め定めた基準生体情報値ばらつきよりも低く、かつ、前記感情評価指数ＥＩがあらかじめ定めた基準感情評価指数ＥＩREFよりも低い場合に集中している状態であると判別することで生体情報を解析する解析部と、を備え、管理センタは、それぞれの生体情報解析装置において得られた解析データを集計すると共に、解析データである感情評価指数ＥＩに基づいて各聴衆のリラックス状態か、集中状態か、何れでもない状態かの感情状態の推移を表示画面に表示し、表示端末は、講演者の演台上に設けられ、解析データから得られた各聴衆の感情状態の前記推移を表示することを特徴としている。
上記構成によれば、生体情報解析装置の生体情報検出部は、生体情報値を検出する。
演算部は、所定時間に検出された複数の前記生体情報値の平均生体情報値ＨＲおよび前記平均生体情報値に対する生体情報値ばらつきσを求める。
これらにより、解析部は、平均生体情報値ＨＲと、前記平均生体情報値のばらつきσとに基づいて次式により感情評価指数ＥＩを求め、
ＥＩ＝σ／ＨＲ
前記生体情報値ばらつきσが予め定めた基準生体情報値ばらつきよりも高く、かつ、前記感情評価指数ＥＩがあらかじめ定めた基準感情評価指数ＥＩREFよりも高い場合にリラックスしている状態であると判別し、前記生体情報値ばらつきσが予め定めた基準生体情報値ばらつきよりも低く、かつ、前記感情評価指数ＥＩがあらかじめ定めた基準感情評価指数ＥＩREFよりも低い場合に集中している状態であると判別することで生体情報を解析する。
一方、管理センタは、それぞれの生体情報解析装置において得られた解析データを集計すると共に、解析データである感情評価指数ＥＩに基づいて各聴衆のリラックス状態か、集中状態か、何れでもない状態かの感情状態の推移を表示画面に表示し、表示端末は、講演者の演台上に設けられ、解析データから得られた各聴衆の感情状態の推移を表示する。
In order to solve the above-mentioned problem, the biological information analyzing device includes a plurality of biological information analyzing devices, a management center, and a display terminal. The biological information analyzing device is attached to each audience of the lecture and detects biological information values. A value detection unit, and an operation for obtaining an average biological information value HR that is an average value of the plurality of biological information values detected at a predetermined time and a biological information value variation σ that is a variation of the biological information value with respect to the average biological information value HR The emotion evaluation index EI is calculated by the following equation based on the unit, the average biological information value HR, and the variation σ of the average biological information value,
EI = σ / HR
When the biological information value variation σ is higher than the predetermined reference biological information value variation and the emotion evaluation index EI is higher than the predetermined reference emotion evaluation index EIREF, it is determined that the state is relaxed. When the biometric information value variation σ is lower than the predetermined reference biometric information value variation and the emotion evaluation index EI is lower than the predetermined reference emotion evaluation index EIREF, it is determined that the state is concentrated. And an analysis unit that analyzes the biological information, and the management center totals the analysis data obtained in each of the biological information analysis devices, and also, based on the emotion evaluation index EI that is the analysis data , The transition of the emotional state, whether relaxed, concentrated or not, is displayed on the display screen, and the display terminal is installed on the speaker's podium. The transition of the emotional state of each audience obtained from the analysis data is displayed.
According to the above configuration, the biological information detection unit of the biological information analysis apparatus detects a biological information value.
The calculation unit obtains an average biological information value HR of a plurality of the biological information values detected at a predetermined time and a biological information value variation σ with respect to the average biological information value.
Thus, the analysis unit obtains the emotion evaluation index EI by the following equation based on the average biological information value HR and the variation σ of the average biological information value,
EI = σ / HR
When the biometric information value variation σ is higher than a predetermined reference biometric information value variation and the emotion evaluation index EI is higher than a predetermined reference emotion evaluation index EIREF, it is determined that the state is relaxed. When the biometric information value variation σ is lower than the predetermined reference biometric information value variation and the emotion evaluation index EI is lower than the predetermined reference emotion evaluation index EIREF, it is determined that the state is concentrated. To analyze biological information.
On the other hand, the management center totals the analysis data obtained in each biological information analysis apparatus, and whether each audience is in a relaxed state, a concentrated state, or neither state based on the emotion evaluation index EI that is the analysis data The emotional state transition is displayed on the display screen, and the display terminal is provided on the speaker's podium and displays the transition of the emotional state of each audience obtained from the analysis data.

また、前記生体情報値検出部は、脈拍信号を出力する脈拍センサと、前記脈拍信号について周波数分析を行う周波数分析部と、前記周波数分析部における周波数分析結果から候補スペクトルを抽出し、生体情報値を算出する生体情報値算出部と、を備えるようにしてもよい。
さらに、前記生体情報の解析結果を外部の集計装置に無線通信により送信する通信部を備えるようにしてもよい。
さらにまた、前記生体情報値は、脈拍数、血圧値、体温値あるいは呼吸数のいずれかであるようにしてもよい。
また、生体情報解析方法は、生体情報値を検出する脈拍検出過程と、前記生体情報値に基づいて平均生体情報値および生体情報値の平均生体情報値に対するばらつきである生体情報値ばらつきを求める演算過程と、前記平均生体情報値および生体情報値ばらつきに基づいて生体情報を解析する解析過程と、を備えたことを特徴としている。
この場合において、前記解析過程は、前記平均生体情報値をＨＲとし、前記生体情報値ばらつきをσとした場合に、次式で表される感情評価指数ＥＩの値に基づいて前記解析を行うようにしてもよい。
ＥＩ＝σ／ＨＲ
The biological information value detection unit extracts a pulse spectrum that outputs a pulse signal, a frequency analysis unit that performs frequency analysis on the pulse signal, a candidate spectrum from a frequency analysis result in the frequency analysis unit, and a biological information value And a biometric information value calculation unit that calculates.
Furthermore, you may make it provide the communication part which transmits the analysis result of the said biometric information to an external totaling apparatus by radio | wireless communication.
Furthermore, the biological information value may be any one of a pulse rate, a blood pressure value, a body temperature value, and a respiratory rate.
Also, the biometric information analysis method includes a pulse detection process for detecting a biometric information value, and an arithmetic operation for obtaining a biometric information value variation that is a variation of the biometric information value with respect to the average biometric information value and the biometric information value with respect to the average biometric information value And an analysis process for analyzing biometric information based on the average biometric information value and biometric information value variation.
In this case, in the analysis process, the analysis is performed based on the value of the emotion evaluation index EI expressed by the following equation when the average biometric information value is HR and the biometric information value variation is σ. It may be.
EI = σ / HR

また、前記解析過程は、前記生体情報値ばらつきσが予め定めた基準生体情報値ばらつきよりも高く、前記感情評価指数ＥＩがあらかじめ定めた基準感情評価指数ＥＩREFよりも高い場合にリラックスしている状態であると判別するようにしてもよい。
さらに、前記解析過程は、前記生体情報値ばらつきσが予め定めた基準生体情報値ばらつきよりも低い場合、あるいは、前記感情評価指数ＥＩがあらかじめ定めた基準感情評価指数ＥＩREFよりも低い場合に集中している状態であると判別するようにしてもよい。
さらにまた、前記解析過程は、前記生体情報値ばらつきが予め定めた基準生体情報値ばらつきよりも高い場合にリラックスしている状態であると判別し、低い場合に集中している状態であると判別するようにしてもよい。
また、前記脈拍検出過程は、脈拍信号の周波数分析を行う周波数分析過程と、前記周波数分析結果から候補スペクトルを抽出し、生体情報値を算出する生体情報値算出過程と、を備えるようにしてもよい。
さらに、前記生体情報値は、脈拍数、血圧値、体温値あるいは呼吸数のいずれかであるようにしてもよい。
また、コンピュータにより生体情報の解析を行う生体情報解析装置を制御するための制御プログラムにおいて、生体情報値を検出させ、前記生体情報値に基づいて平均生体情報値および生体情報値の平均生体情報値に対するばらつきである生体情報値ばらつきを求めさせ、前記平均生体情報値および生体情報値ばらつきに基づいて生体情報を解析させる、ことを特徴としている。 The analysis process is relaxed when the biological information value variation σ is higher than a predetermined reference biological information value variation and the emotion evaluation index EI is higher than a predetermined reference emotion evaluation index EIREF. You may make it discriminate | determine that it is.
Further, the analysis process is concentrated when the biological information value variation σ is lower than a predetermined reference biological information value variation, or when the emotion evaluation index EI is lower than a predetermined reference emotion evaluation index EIREF. You may make it discriminate | determine that it is in the state.
Furthermore, the analysis process determines that the biometric information value variation is higher when the biometric information value variation is higher than a predetermined reference biometric information value variation, and determines that the biometric information value variation is concentrated when the variation is low. You may make it do.
The pulse detection process may include a frequency analysis process for performing a frequency analysis of the pulse signal, and a biological information value calculation process for extracting a candidate spectrum from the frequency analysis result and calculating a biological information value. Good.
Furthermore, the biological information value may be any one of a pulse rate, a blood pressure value, a body temperature value, and a respiratory rate.
Further, in a control program for controlling a biological information analysis apparatus that analyzes biological information by a computer, a biological information value is detected, and an average biological information value and an average biological information value of the biological information value based on the biological information value It is characterized in that biometric information value variation, which is a variation with respect to, is obtained, and biometric information is analyzed based on the average biometric information value and biometric information value variation.

この場合において、前記平均生体情報値をＨＲとし、前記生体情報値ばらつきをσとした場合に、次式で表される感情評価指数ＥＩの値に基づいて前記解析を行わせるようにしてもよい。
ＥＩ＝σ／ＨＲ
また、前記生体情報値ばらつきσが予め定めた基準生体情報値ばらつきよりも高く、前記感情評価指数ＥＩがあらかじめ定めた基準感情評価指数ＥＩREFよりも高い場合にリラックスしている状態であると判別させるようにしてもよい。
さらに前記生体情報値ばらつきσが予め定めた基準生体情報値ばらつきよりも低い場合、あるいは、前記感情評価指数ＥＩがあらかじめ定めた基準感情評価指数ＥＩREFよりも低い場合に集中している状態であると判別させるようにしてもよい。
さらにまた、前記生体情報値ばらつきが予め定めた基準生体情報値ばらつきよりも高い場合にリラックスしている状態であると判別させ、低い場合に集中している状態であると判別させるようにしてもよい。
また、前記生体情報値は、脈拍数、血圧値、体温値あるいは呼吸数のいずれかであるようにしてもよい。
また、上記各制御プログラムをコンピュータ読取可能な記録媒体に記録するようにすることも可能である。 In this case, when the average biometric information value is HR and the biometric information value variation is σ, the analysis may be performed based on the value of the emotion evaluation index EI expressed by the following equation. .
EI = σ / HR
Further, when the biometric information value variation σ is higher than the predetermined reference biometric information value variation and the emotion evaluation index EI is higher than the predetermined reference emotion evaluation index EIREF, it is determined that the state is relaxed. You may do it.
Furthermore, when the biometric information value variation σ is lower than a predetermined reference biometric information value variation, or when the emotion evaluation index EI is lower than a predetermined reference emotion evaluation index EIREF, the state is concentrated. You may make it discriminate | determine.
Furthermore, when the biometric information value variation is higher than a predetermined reference biometric information value variation, it is determined that the state is relaxed, and when it is low, it is determined that the state is concentrated. Good.
The biological information value may be any one of a pulse rate, a blood pressure value, a body temperature value, and a respiratory rate.
It is also possible to record each control program on a computer-readable recording medium.

本発明によれば、簡易な装置構成で手軽に人の感情状態を評価することができる。 According to the present invention, it is possible to easily evaluate a human emotional state with a simple device configuration.

次に本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、実施形態の生体情報解析装置を生体情報解析表示システムに適用した場合の概要構成ブロック図である。本実施形態においては、生体情報値として脈拍数を検出している場合について説明する。
生体情報解析表示システム１は、大別すると、複数の生体計測機器２-1〜２-nと、管理センタ３と、表示端末４と、を備えている。
この生体情報解析表示システム１は、例えば、講演会において、講演会の聴衆全員に生体計測機器２-x（x＝1〜n）を装着させ、各生体計測機器２-xにおいて得られた計測データを管理センタ３に配置した管理サーバにより集計し、講演者の演台上に設けられた表示端末４に集計結果を表示する。
この結果、講演者は公演中のプログラムをより聴衆の興味のある方向へ発展させたり、講演主催者が今後の講演者の選択などに用いることができるのである。
図２は、実施形態の生体計測機器の構成を示す説明図である。
生体計測機器２-xは、大別すると、腕時計構造を有する装置本体１０と、この装置本体１０に接続されるケーブル２０と、このケーブル２０の先端側に設けられた脈拍センサ３０と、を備えて構成されている。 Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration block diagram when the biological information analysis apparatus of the embodiment is applied to a biological information analysis display system. In this embodiment, the case where the pulse rate is detected as the biological information value will be described.
The biological information analysis display system 1 includes a plurality of biological measurement devices 2-1 to 2-n, a management center 3, and a display terminal 4 when roughly classified.
For example, in the lecture, the biological information analysis / display system 1 is equipped with the biological measurement device 2-x (x = 1 to n) to all the audience of the lecture, and the measurement obtained in each biological measurement device 2-x. Data is aggregated by a management server arranged in the management center 3 and the aggregation result is displayed on the display terminal 4 provided on the speaker's podium.
As a result, the lecturer can develop the program being performed in a direction more interesting to the audience, or the lecture organizer can use it to select future speakers.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the biological measurement device according to the embodiment.
The biological measuring device 2-x can be roughly divided into a device main body 10 having a wristwatch structure, a cable 20 connected to the device main body 10, and a pulse sensor 30 provided on the distal end side of the cable 20. Configured.

ケーブル２０の一端側にはコネクタピース８０が構成されている。このコネクタピース８０は、装置本体１０の６時の側に構成されているコネクタ部７０に対して着脱自在に構成されている。
装置本体１０には、腕時計における１２時方向から腕に巻きついてその６時方向で固定されるリストバンド１２が設けられている。このリストバンド１２によって、装置本体１０は、腕に着脱自在に装着される。
図３は、生体計測機器の脈拍センサ３０近傍の断面図である。
脈拍センサ３０は、センサ固定用バンド４０によって遮光された状態で人差し指の根元から指関節までの間に装着されている。このように、脈拍センサ３０を指の根元に装着することにより、ケーブル２０が短くて済むので、ケーブル２０は、ランニング中に邪魔にならない。また、掌から指先までの体温の分布を計測すると、寒いときには、指先の温度が著しく低下するのに対し、指の根元の温度は比較的低下しない。従って、指の根元に脈拍センサ３０を装着すれば、寒い日に屋外でランニングしたときでも、脈拍数などを正確に計測できるのである。 A connector piece 80 is formed on one end side of the cable 20. The connector piece 80 is configured to be detachable with respect to the connector portion 70 configured on the 6 o'clock side of the apparatus main body 10.
The apparatus main body 10 is provided with a wristband 12 that is wound around the arm from the twelve o'clock direction of the wristwatch and fixed in the six o'clock direction. With this wristband 12, the apparatus main body 10 is detachably attached to the arm.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the vicinity of the pulse sensor 30 of the biological measuring device.
The pulse sensor 30 is mounted between the base of the index finger and the finger joint while being shielded by the sensor fixing band 40. Thus, by attaching the pulse sensor 30 to the base of the finger, the cable 20 can be shortened, so the cable 20 does not get in the way during running. Further, when the distribution of the body temperature from the palm to the fingertip is measured, the temperature of the fingertip is remarkably lowered when it is cold, but the temperature at the base of the finger is not relatively lowered. Therefore, if the pulse sensor 30 is attached to the base of the finger, the pulse rate and the like can be accurately measured even when running outdoors on a cold day.

図４は、生体計測機器２-xの装置本体１０を、リストバンドやケーブルなどを外した状態で示す平面図、図５は、生体計測機器２-xを腕時計における３時の方向からみた側面図である。
図４において、装置本体１０は、樹脂製の時計ケース１１（本体ケース）を備えている。時計ケース１１の表面側には、現在時刻や日付に加えて、走行時や歩行時のピッチ、及び脈拍数などの脈波情報などを表示するＥＬバックライト付きの液晶表示装置１３（表示装置）が設けられている。
液晶表示装置１３には、表示面の左上側に位置する第１のセグメント表示領域１３１、右上側に位置する第２のセグメント表示領域１３２、右下側に位置する第３のセグメント表示領域１３３、及び左下側に位置するドット表示領域１３４が構成されており、ドット表示領域１３４では、各種の情報をグラフィック表示可能である。
時計ケース１１の内部には、ピッチを求めるための体動センサ３０２（図７参照）が内蔵されており、この体動センサ３０２としては、加速度センサなどを用いることができる。 FIG. 4 is a plan view showing the main body 10 of the biological measurement device 2-x with the wristband, cable, etc. removed, and FIG. 5 is a side view of the biological measurement device 2-x viewed from the 3 o'clock direction on the wristwatch. FIG.
In FIG. 4, the apparatus main body 10 includes a resin watch case 11 (main body case). On the surface side of the watch case 11, in addition to the current time and date, a liquid crystal display device 13 (display device) with an EL backlight that displays pulse wave information such as the pitch and the pulse rate during running and walking, etc. Is provided.
The liquid crystal display device 13 includes a first segment display area 131 located on the upper left side of the display surface, a second segment display area 132 located on the upper right side, a third segment display area 133 located on the lower right side, In addition, a dot display area 134 located on the lower left side is configured, and various information can be graphically displayed in the dot display area 134.
A body motion sensor 302 (see FIG. 7) for obtaining a pitch is built in the watch case 11, and an acceleration sensor or the like can be used as the body motion sensor 302.

また、時計ケース１１の内部には、各種の制御やデータ処理を行う制御部５が設けられている。
この制御部５は、体動センサ３０２による検出結果（体動信号）および脈拍センサ３０による検出結果（脈波信号）に基づいて平均脈拍数および平均脈拍数に対する脈拍数ばらつきの時間変化などを求め、必要に応じて液晶表示装置１３で表示するとともに、送受信回路２００およびアンテナ部２０１（図７参照）を介して管理センタ３に当該生体計測機器２-xを特定するＩＤコードとともに、計測した各演算タイミングに対応する平均脈拍データ、平均脈拍データに対応する平均脈拍数に対する脈拍数のばらつきを表す脈拍ばらつきデータを送信する。
この場合において、制御部５には、計時回路も構成されているため、通常時刻なども液晶表示装置１３に表示可能となっている。
また、時計ケース１１の外周部には、入力装置１１０（図７参照）を構成し、時刻合わせや表示モードの切り換えなどの外部操作を行うためのボタンスイッチ１１１〜１１５が設けられている。また、時計ケースの表面には、同じく、入力装置１１０（図７参照）を構成する、大きめのボタンスイッチ１１６、１１７が構成されている。 In addition, a control unit 5 that performs various types of control and data processing is provided inside the watch case 11.
The control unit 5 obtains the average pulse rate and the time variation of the pulse rate variation with respect to the average pulse rate based on the detection result (body motion signal) by the body motion sensor 302 and the detection result (pulse wave signal) by the pulse sensor 30. Each of the measured values is displayed on the liquid crystal display device 13 as necessary, and is measured together with an ID code for specifying the biometric device 2-x in the management center 3 via the transmission / reception circuit 200 and the antenna unit 201 (see FIG. 7). Average pulse data corresponding to the calculation timing, and pulse variation data representing pulse rate variation with respect to the average pulse rate corresponding to the average pulse data are transmitted.
In this case, since the control unit 5 is also configured with a timer circuit, the normal time can be displayed on the liquid crystal display device 13.
Further, the outer periphery of the watch case 11 constitutes an input device 110 (see FIG. 7), and button switches 111 to 115 for performing external operations such as time adjustment and display mode switching are provided. In addition, large button switches 116 and 117 constituting the input device 110 (see FIG. 7) are also formed on the surface of the watch case.

生体計測機器２-xの電源は、時計ケース１１に内蔵されているボタン形の小型の電池５９であり、ケーブル２０は、電池５９から脈拍センサ３０に電力を供給するとともに、脈拍センサ３０の検出結果を時計ケース１１の制御部５に入力している。
生体計測機器２-xでは、その機能を増やすにともなって、装置本体１０を大型化する必要がある。しかしながら、装置本体１０には、腕に装着されるという制約があるため、装置本体１０を腕時計における６時及び１２時の方向に向けては拡大できない。
そこで、本実施形態では、装置本体１０には、３時及び９時の方向における長さ寸法が６時及び１２時の方向における長さ寸法よりも長い横長の時計ケース１１を用いてある。
この場合において、リストバンド１２は、３時の方向側に偏った位置で接続しているため、リストバンド１２からみると、腕時計における９時の方向には、３時の方向とは異なり張出部分１０１が設けられている。従って、横長の時計ケース１１を用いたわりには、手首を自由に曲げることができ、また、転んでも手の甲を時計ケース１１にぶつけたりすることもない。 The power source of the biometric device 2-x is a button-shaped small battery 59 built in the watch case 11, and the cable 20 supplies power from the battery 59 to the pulse sensor 30 and detects the pulse sensor 30. The result is input to the control unit 5 of the watch case 11.
In the biological measuring device 2-x, it is necessary to increase the size of the apparatus main body 10 as the functions thereof are increased. However, since the apparatus main body 10 is restricted to be worn on the arm, the apparatus main body 10 cannot be expanded toward the 6 o'clock and 12 o'clock directions on the wristwatch.
Therefore, in the present embodiment, the device main body 10 uses a horizontally-long watch case 11 whose length in the 3 o'clock and 9 o'clock directions is longer than the length in the 6 o'clock and 12 o'clock directions.
In this case, since the wristband 12 is connected at a position biased toward the 3 o'clock direction, when viewed from the wristband 12, the 9 o'clock direction of the wristwatch is different from the 3 o'clock direction. A portion 101 is provided. Therefore, instead of using the horizontally long watch case 11, the wrist can be freely bent, and the back of the hand does not hit the watch case 11 even if it falls.

時計ケース１１の内部において、電池５９に対して９時の方向には、ブザー用の偏平な圧電素子５８が配置されている。電池５９は、圧電素子５８に比較して重いため、装置本体１０の重心位置は、３時の方向に偏った位置にある。この重心が偏っている側にリストバンド１２が接続しているので、装置本体１０を腕に安定した状態で装着できる。また、電池５９と圧電素子５８とを平面方向に配置してあるため、装置本体１０を薄型化できる。これとともに、図５に示すように、裏面部１１９に電池蓋１１８を設けることによって、ユーザーは、電池５９を簡単に交換できる。
また、時計ケース１１の内部には、管理センタ３と通信を行うためのアンテナ部２０１が設けられている。
図５において、時計ケース１１の１２時の方向には、リストバンド１２の端部に取り付けられた止め軸１２１を保持するための連結部１０５が形成されている。時計ケース１１の６時の方向には、腕に巻かれたリストバンド１２が長さ方向の途中位置で折り返されるとともに、この途中位置を保持するための留め具１２２が取り付けられる受け部１０６が形成されている。 Inside the watch case 11, a buzzer flat piezoelectric element 58 is arranged at 9 o'clock with respect to the battery 59. Since the battery 59 is heavier than the piezoelectric element 58, the position of the center of gravity of the apparatus main body 10 is offset in the 3 o'clock direction. Since the wristband 12 is connected to the side where the center of gravity is biased, the apparatus main body 10 can be attached to the arm in a stable state. Further, since the battery 59 and the piezoelectric element 58 are arranged in the plane direction, the apparatus main body 10 can be thinned. At the same time, as shown in FIG. 5, the user can easily replace the battery 59 by providing a battery lid 118 on the back surface portion 119.
An antenna unit 201 for communicating with the management center 3 is provided inside the watch case 11.
In FIG. 5, a connecting portion 105 for holding a stop shaft 121 attached to the end of the wristband 12 is formed in the 12 o'clock direction of the watch case 11. In the 6 o'clock direction of the watch case 11, a wrist band 12 wound around the arm is folded back at a midway position in the length direction, and a receiving portion 106 to which a fastener 122 for holding this midway position is attached is formed. Has been.

装置本体１０の６時の方向において、裏面部１１９から受け部１０６に至る部分は、時計ケース１１と一体に成形されて裏面部１１９に対して約１１５［゜］の角度をなす回転止め部１０８になっている。すなわち、リストバンド１２によって装置本体１０を左の手首Ｌ（腕）の上面部Ｌ１（手の甲の側）に位置するように装着したとき、時計ケース１１の裏面部１１９は、手首Ｌの上面部Ｌ１に密着する。これと並行して、回転止め部１０８は、橈骨Ｒのある側面部Ｌ２に当接する。
この状態で、装置本体１０の裏面部１１９は、橈骨Ｒと尺骨Ｕを跨ぐ感じになる。これとともに、回転止め部１０８と裏面部１１９との屈曲部分１０９から回転止め部１０８にかけては、橈骨Ｒに当接する感じになる。このように、回転止め部１０８と裏面部１１９とは、約１１５°という解剖学的に理想的な角度をなしているため、装置本体１０を矢印Ａまたは矢印Ｂの方向に回そうとしても、装置本体１０は、腕Ｌの周りを不必要にずれることがない。 In the 6 o'clock direction of the apparatus body 10, a portion from the back surface portion 119 to the receiving portion 106 is formed integrally with the watch case 11 and forms an angle of about 115 ° with respect to the back surface portion 119. It has become. That is, when the apparatus main body 10 is attached to the upper surface portion L1 (back side of the hand) of the left wrist L (arm) by the wristband 12, the back surface portion 119 of the watch case 11 is attached to the upper surface portion L1 of the wrist L. Close contact with. In parallel with this, the rotation stopper 108 comes into contact with the side surface L2 where the rib R is located.
In this state, the back surface portion 119 of the apparatus main body 10 feels like straddling the radius R and the ulna U. At the same time, it feels to come into contact with the rib R from the bent portion 109 of the rotation stop portion 108 and the back surface portion 119 to the rotation stop portion 108. As described above, the rotation stop portion 108 and the back surface portion 119 form an anatomically ideal angle of about 115 °, so that even if the device main body 10 is rotated in the direction of the arrow A or the arrow B, The apparatus main body 10 does not unnecessarily shift around the arm L.

また、裏面部１１９及び回転止め部１０８によって腕の回りの片側２ヵ所で装置本体１０の回転を規制するだけである。このため、腕が細くても、裏面部１１９及び回転止め部１０８は確実に腕に接するので、回転止め効果が確実に得られる。さらに、腕が太くても窮屈な感じがない。
図６は、実施形態の脈拍センサ３０の断面図である。
図６において、脈拍センサ３０は、そのケース体としてのセンサ枠３６の裏側に裏蓋４０２が被されることによって、内側に部品収納空間４００が構成されている。部品収納空間４００の内部には、回路基板３５が配置されている。回路基板３５には、ＬＥＤ３１、フォトトランジスタ３２、その他の電子部品が実装されている。脈拍センサ３０には、ブッシュ４９３によってケーブル２０の端部が固定され、ケーブル２０の各配線は、各回路基板３５のパターン上にはんだ付けされている。ここで、脈拍センサ３０は、ケーブル２０が指の根元側から装置本体１０の側に引き出されるようにして指に取り付けられる。従って、ＬＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２は、指の長さ方向に沿って配列されることになり、そのうち、ＬＥＤ３１は指の先端側に位置し、フォトトランジスタ３２は指の根元の方に位置する。このように配置すると、外光がフォトトランジスタ３２に届きにくいという効果がある。 Further, the rotation of the apparatus main body 10 is only restricted at two positions on one side around the arm by the back surface portion 119 and the rotation stopper portion 108. For this reason, even if the arm is thin, the back surface portion 119 and the rotation stop portion 108 are surely in contact with the arm, so that the rotation stop effect can be reliably obtained. Furthermore, even if the arm is thick, there is no cramped feeling.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the pulse sensor 30 of the embodiment.
In FIG. 6, the pulse sensor 30 has a component storage space 400 formed on the inner side by covering a back cover 402 on the back side of a sensor frame 36 as a case body. A circuit board 35 is arranged inside the component storage space 400. On the circuit board 35, an LED 31, a phototransistor 32, and other electronic components are mounted. An end of the cable 20 is fixed to the pulse sensor 30 by a bush 493, and each wiring of the cable 20 is soldered onto a pattern of each circuit board 35. Here, the pulse sensor 30 is attached to the finger so that the cable 20 is pulled out from the base side of the finger to the apparatus main body 10 side. Therefore, the LED 31 and the phototransistor 32 are arranged along the length direction of the finger. Among them, the LED 31 is located on the tip side of the finger, and the phototransistor 32 is located on the base of the finger. Such an arrangement has an effect that it is difficult for external light to reach the phototransistor 32.

脈拍センサ３０では、センサ枠３６の上面部分（実質的な脈波信号検出部）にガラス板からなる透光板３４によって光透過窓が形成されている。そして、この透光板３４に対して、ＬＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２は、それぞれ発光面及び受光面を透光板３４の方に向けている。このため、透光板３４の外側表面４４１（指表面との接触面／センサ面）に指表面を密着させると、ＬＥＤ３１は、指表面の側に向けて光を発する。これとともに、フォトトランジスタ３２は、ＬＥＤ３１が発した光のうち指の側から反射してくる光を受光可能である。ここで、透光板３４の外側表面４４１と指表面との密着性を高める目的に、透光板３４の外側表面４４１は、その周囲部分４６１から突出している構造になっている。
本実施形態では、ＬＥＤ３１として、ＩｎＧａＮ系（インジウム−ガリウム−窒素系）の青色ＬＥＤを用いてあり、その発光スペクトルは、４５０ｎｍに発光ピークを有している。さらにＬＥＤ３１の発光波長領域は、３５０ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にある。かかる発光特性を有するＬＥＤ３１に対応させて、本例では、フォトトランジスタ３２として、ＧａＡｓＰ系（ガリウム−砒素−リン系）のフォトトランジスタを用いている。フォトトランジスタ３２自身の受光波長領域は、主要感度領域が３００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にあって、３００ｎｍ以下にも感度領域がある。 In the pulse sensor 30, a light transmission window is formed by a light transmission plate 34 made of a glass plate on the upper surface portion (substantially pulse wave signal detection unit) of the sensor frame 36. The LED 31 and the phototransistor 32 have the light emitting surface and the light receiving surface directed toward the light transmitting plate 34 with respect to the light transmitting plate 34, respectively. For this reason, when the finger surface is brought into close contact with the outer surface 441 (contact surface / sensor surface with the finger surface) of the translucent plate 34, the LED 31 emits light toward the finger surface side. At the same time, the phototransistor 32 can receive light reflected from the finger side of the light emitted from the LED 31. Here, in order to improve the adhesion between the outer surface 441 of the translucent plate 34 and the finger surface, the outer surface 441 of the translucent plate 34 has a structure protruding from the peripheral portion 461 thereof.
In the present embodiment, an InGaN-based (indium-gallium-nitrogen-based) blue LED is used as the LED 31, and the emission spectrum has an emission peak at 450 nm. Furthermore, the emission wavelength region of the LED 31 is in the range from 350 nm to 600 nm. In this example, a GaAsP-based (gallium-arsenic-phosphorus-based) phototransistor is used as the phototransistor 32 in correspondence with the LED 31 having such light emission characteristics. The light receiving wavelength region of the phototransistor 32 itself has a main sensitivity region in the range from 300 nm to 600 nm, and there is a sensitivity region even at 300 nm or less.

このように構成した脈拍センサ３０を、センサ固定用バンド４０によって指の根元に装着し、この状態で、ＬＥＤ３１から指に向けて光を照射すると、この光が血管に届いて血液中のヘモグロビンによって光の一部が吸収され、一部が反射する。指（血管）から反射してきた光は、フォトトランジスタ３２によって受光され、その受光量変化が血量変化（血液の脈波）に対応する。すなわち、血量が多いときには、反射光が弱くなる一方、血量が少なくなると、反射光が強くなるので、反射光強度の変化を検出すれば、脈拍数を含む各種生体情報などを計測できる。
また、本実施形態では、ＬＥＤ３１の発光波長領域とフォトトランジスタ３２の受光波長領域との重なり領域である約３００ｎｍから約６００ｎｍまでの波長領域、すなわち、約７００ｎｍ以下の波長領域における検出結果に基づいて生体情報を表示する。 When the pulse sensor 30 configured in this way is attached to the base of the finger by the sensor fixing band 40 and light is emitted from the LED 31 toward the finger in this state, the light reaches the blood vessel and is caused by hemoglobin in the blood. Part of the light is absorbed and part is reflected. The light reflected from the finger (blood vessel) is received by the phototransistor 32, and the change in the amount of received light corresponds to the change in blood volume (blood pulse wave). That is, when the blood volume is large, the reflected light is weakened, while when the blood volume is small, the reflected light becomes strong. Therefore, if a change in the reflected light intensity is detected, various biological information including the pulse rate can be measured.
Further, in the present embodiment, based on the detection result in the wavelength region from about 300 nm to about 600 nm, that is, the wavelength region of about 700 nm or less, which is the overlapping region of the light emission wavelength region of the LED 31 and the light reception wavelength region of the phototransistor 32. Display biometric information.

このような構成を採っている理由は、外光が指の露出部分にあたっても、外光に含まれる光のうち波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指を導光体としてフォトトランジスタ３２（受光部）にまで到達しないからである。これは、外光に含まれる波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指を透過しにくい傾向にあるためである。従って、外光がセンサ固定用バンド４０で覆われていない指の部分に照射されても、指を通ってフォトトランジスタ３２まで届かず、測定結果に影響を与えることがないのである。
また、約７００ｎｍ以下の波長領域の光を利用して、脈波情報を得ているので、血量変化に基づく脈波信号のＳ／Ｎ比が高い。この理由としては、血液中のヘモグロビンは、波長が３００ｎｍから７００ｎｍまでの光に対する吸光係数が従来の検出光である波長が８８０ｎｍの光に対する吸光係数に比して数倍〜約１００倍以上大きいからと考えられる。従って、血量変化に感度よく変化するので、血量変化に基づく脈波の検出率（Ｓ／Ｎ比）が高くなるのであると考えられる。 The reason for adopting such a configuration is that, even when the external light is exposed to the finger, the light having a wavelength region of 700 nm or less out of the light included in the external light is phototransistor 32 (light receiving unit) with the finger as a light guide. ) Is not reached. This is because light having a wavelength region of 700 nm or less included in external light tends not to pass through the finger. Therefore, even if external light is applied to the finger portion not covered with the sensor fixing band 40, it does not reach the phototransistor 32 through the finger and does not affect the measurement result.
Further, since pulse wave information is obtained using light in a wavelength region of about 700 nm or less, the S / N ratio of the pulse wave signal based on the blood volume change is high. The reason for this is that hemoglobin in blood has an extinction coefficient for light with a wavelength of 300 nm to 700 nm that is several times to about 100 times greater than the extinction coefficient for light with a wavelength of 880 nm, which is the conventional detection light. it is conceivable that. Therefore, since the blood volume changes with high sensitivity, it is considered that the pulse wave detection rate (S / N ratio) based on the blood volume change is increased.

図７は、制御部近傍の概要構成ブロック図である。
制御部５は、大別すると、脈拍センサ３０からの入力結果に基づいて脈拍数などを求める脈波データ処理部５００と、体動センサ３０２からの入力結果に基づいてピッチをもとめるピッチデータ処理部５０１と、動作クロック信号を生成するクロック生成部５０２と、制御部全体を制御するコントロール部５０３と、が構成されている。
脈波データ処理部５００は、大別すると、脈波信号増幅回路３０３と、脈波波形整形回路３０６と、を独自に備え、ピッチデータ処理部５０１と共有してＡ／Ｄ変換回路３０５を備えている。
脈波信号増幅回路３０３は、脈拍センサ３０の出力である脈波信号を増幅して脈波増幅信号をＡ／Ｄ変換回路３０５および脈波波形整形回路３０６に出力する。
脈波波形整形回路３０６は、脈波増幅信号の波形整形を行ってコントロール部５０３に出力する。 FIG. 7 is a schematic configuration block diagram in the vicinity of the control unit.
The control unit 5 is roughly divided into a pulse wave data processing unit 500 for obtaining a pulse rate and the like based on an input result from the pulse sensor 30, and a pitch data processing unit for obtaining a pitch based on an input result from the body motion sensor 302. 501, a clock generation unit 502 that generates an operation clock signal, and a control unit 503 that controls the entire control unit.
The pulse wave data processing unit 500 is roughly divided into a pulse wave signal amplification circuit 303 and a pulse wave waveform shaping circuit 306, and an A / D conversion circuit 305 is shared with the pitch data processing unit 501. ing.
The pulse wave signal amplification circuit 303 amplifies the pulse wave signal that is the output of the pulse sensor 30 and outputs the pulse wave amplification signal to the A / D conversion circuit 305 and the pulse wave waveform shaping circuit 306.
The pulse wave waveform shaping circuit 306 shapes the waveform of the pulse wave amplification signal and outputs it to the control unit 503.

Ａ／Ｄ変換回路３０５は、脈波増幅信号のＡ／Ｄ変換を行って脈波データとしてコントロール部５０３に出力する。
ピッチデータ処理部５０１は、大別すると、体動信号増幅回路３０４と、体動波形整形回路３０７と、を独自に備え、上述したように脈波データ処理部５００と共有してＡ／Ｄ変換回路３０５を備えている。
体動信号増幅回路３０４は、体動センサ３０２の出力である体動信号を増幅して体動増幅信号をＡ／Ｄ変換回路３０５および体動波形整形回路３０７に出力する。
体動波形整形回路３０７は、体動増幅信号の波形整形を行ってコントロール部５０３に出力する。
Ａ／Ｄ変換回路３０５は、体動増幅信号のＡ／Ｄ変換を行って体動データとしてコントロール部５０３に出力する。
クロック生成部５０２は、大別すると、発振回路３１１および分周回路３１２を備えている。 The A / D conversion circuit 305 performs A / D conversion of the pulse wave amplification signal and outputs the pulse wave data to the control unit 503.
The pitch data processing unit 501 can be roughly divided into a body motion signal amplification circuit 304 and a body motion waveform shaping circuit 307, which are shared with the pulse wave data processing unit 500 as described above and A / D converted. A circuit 305 is provided.
The body motion signal amplifying circuit 304 amplifies the body motion signal output from the body motion sensor 302 and outputs the body motion amplified signal to the A / D conversion circuit 305 and the body motion waveform shaping circuit 307.
The body motion waveform shaping circuit 307 performs waveform shaping of the body motion amplification signal and outputs it to the control unit 503.
The A / D conversion circuit 305 performs A / D conversion of the body motion amplification signal and outputs it to the control unit 503 as body motion data.
The clock generation unit 502 includes an oscillation circuit 311 and a frequency dividing circuit 312 when roughly classified.

発振回路３１１は、水晶発振器などを備え、コントロール部５０３にクロック信号を基準動作クロックとして供給するとともに、クロック信号から計時用クロック信号を生成させるべく、分周回路３１２に供給する。
分周回路３１２は、供給されたクロック信号を分周して、各種の計時用クロック信号を生成してコントロール部５０３に供給する。
コントロール部５０３は、大別すると、ＭＰＵ３０８と、ＲＡＭ３０９と、ＲＯＭ３１０と、を備えており、ＭＰＵ３０８には上述して液晶表示装置１３の他、入力装置１１０、送受信回路２００およびアンテナ部２０１が接続されている。
ＭＰＵ３０８は、ＲＯＭ３１０内に格納された制御プログラムに基づいて制御部５全体、ひいては、腕時計型情報機器１全体を制御する。
ＲＡＭ３０９は、脈波データ、体動データを含む各種データを一時的に格納し、作業領域として用いられる。
ＲＯＭ３１０は、ＭＰＵ３０８、ひいては、生体計測機器２-x全体を制御するための制御プログラムをあらかじめ格納している。 The oscillation circuit 311 includes a crystal oscillator and the like, and supplies a clock signal as a reference operation clock to the control unit 503 and also supplies it to the frequency dividing circuit 312 so as to generate a clock signal for timing from the clock signal.
The frequency dividing circuit 312 divides the supplied clock signal, generates various clock signals for timing, and supplies them to the control unit 503.
The control unit 503 roughly includes an MPU 308, a RAM 309, and a ROM 310. The MPU 308 is connected to the input device 110, the transmission / reception circuit 200, and the antenna unit 201 in addition to the liquid crystal display device 13 as described above. ing.
The MPU 308 controls the entire control unit 5 and thus the entire wristwatch type information device 1 based on the control program stored in the ROM 310.
The RAM 309 temporarily stores various data including pulse wave data and body motion data, and is used as a work area.
The ROM 310 stores in advance a control program for controlling the MPU 308 and, consequently, the entire biometric device 2-x.

ここで、具体的な動作説明に先立ち、本実施形態の原理について説明する。
図８は、講演中の脈拍数の推移を説明するための図である。また、図９は、図８に対応する脈拍数の集計結果を説明する図である。
この場合において、図８および図９に示すＡさんは、講演内容にあまり興味がない人であり、Ｂさんは、講演内容に興味がある人である。また、講演のうち、Ｂさんの興味の対象となる講演内容は、講演開始後１０分前後に始められている。
図８に示すように、ＡさんおよびＢさんのいずれもあまり講演内容に興味がなかった講演開始から講演開始後１０分前においては、ＡさんおよびＢさんの脈拍数の変化は同様なものとなっている。
ところが、Ｂさんの興味の対象となる講演内容が始まった講演開始後１０分前後において、Ｂさんの脈拍数は多少上昇し、そのまま安定状態となった。一方、Ａさんの脈拍数は、講演開始後１０分前と比較してあまり変化がない。 Here, the principle of this embodiment will be described prior to a specific operation description.
FIG. 8 is a diagram for explaining the transition of the pulse rate during the lecture. Moreover, FIG. 9 is a figure explaining the count result of the pulse rate corresponding to FIG.
In this case, Mr. A shown in FIG. 8 and FIG. 9 is a person who is not very interested in the contents of the lecture, and Mr. B is a person who is interested in the contents of the lecture. In addition, among the lectures, the content of Mr. B's interest is started about 10 minutes after the start of the lecture.
As shown in Fig. 8, the changes in the pulse rate of Mr. A and Mr. B are the same 10 minutes before the start of the lecture since both A and B were not interested in the content of the lecture. It has become.
However, around 10 minutes after the start of the lecture that Mr. B became interested in, Mr. B's pulse rate slightly increased and remained stable. On the other hand, Mr. A's pulse rate has not changed much compared to 10 minutes before the start of the lecture.

ここで、平均脈拍数ＨＲおよび平均脈拍数に対する脈拍数ばらつきσから感情評価指数（生体情報解析指数）ＥＩを以下のように定義する。
ＥＩ＝σ／ＨＲ
具体的な数値を挙げれば、図９に示すように、Ａさんの場合、講演開始後１分〜１０分の間の平均脈拍数ＨＲ＝６５．７であり、脈拍数ばらつきσ＝４．７６であるので、感情評価指数ＥＩ＝４．７６／６５．７＝０．０７２となった。同様に講演開始後１０分〜２０分の間の平均脈拍数ＨＲ＝６４．６であり、脈拍数ばらつきσ＝４．４５であるので、感情評価指数ＥＩ＝４．４５／６４．６＝０．０６８となり、講演開始後２０分〜３０分の間の平均脈拍数ＨＲ＝６３．４であり、脈拍数ばらつきσ＝５．０８であるので、感情評価指数ＥＩ＝５．０８／６３．４＝０．０８となった。 Here, the emotion evaluation index (biological information analysis index) EI is defined as follows from the average pulse rate HR and the pulse rate variation σ with respect to the average pulse rate.
EI = σ / HR
Specifically, as shown in FIG. 9, in the case of Mr. A, the average pulse rate HR = 65.7 between 1 minute and 10 minutes after the start of the lecture, and the pulse rate variation σ = 4.76. Therefore, the emotion evaluation index EI = 4.76 / 65.7 = 0.072. Similarly, since the average pulse rate HR = 64.6 between 10 minutes and 20 minutes after the start of the lecture and the pulse rate variation σ = 4.45, the emotion evaluation index EI = 4.45 / 64.6 = 0 The average pulse rate HR = 63.4 between 20 minutes and 30 minutes after the start of the lecture and the pulse rate variation σ = 0.08, so the emotional evaluation index EI = 5.08 / 63.4 = 0.08.

一方、Ｂさんの場合、講演開始後１分〜１０分の間の平均脈拍数ＨＲ＝６５．０であり、脈拍数ばらつきσ＝５．６０であるので、感情評価指数ＥＩ＝５．６０／６５．０＝０．０８６となる。同様に講演開始後１０分〜２０分の間の平均脈拍数ＨＲ＝７６．１であり、脈拍数ばらつきσ＝２．１８であるので、感情評価指数ＥＩ＝２．１８／７６．１＝０．０２９となり、講演開始後２０分〜３０分の間の平均脈拍数ＨＲ＝７７．６であり、脈拍数ばらつきσ＝１．２６であるので、感情評価指数ＥＩ＝１．２６／７７．６＝０．０１６となる。
これらの結果から、脈拍ばらつきσが大きく、感情評価指数ＥＩが高ければ、比較的リラックスしている状態（興味がない状態）であり、脈拍ばらつきσが小さく、感情評価指数ＥＩが低ければ、集中している状態（興味がある状態）であると判別することができるという結論が得られた。
さらに発明者らは、実験の結果、脈拍ばらつきσ＝４、感情評価指数ＥＩ＝０．０４（ｎ＝１０の場合）を基準脈拍ばらつきσREFおよび基準感情評価指数ＥＩREFとして、感情状態を把握することとした。 On the other hand, in the case of Mr. B, since the average pulse rate HR = 65.0 between 1 minute and 10 minutes after the start of the lecture and the pulse rate variation σ = 5.60, the emotion evaluation index EI = 5.60 / 65.0 = 0.086. Similarly, since the average pulse rate HR = 76.1 between 10 minutes and 20 minutes after the start of the lecture and the pulse rate variation σ = 2.18, the emotion evaluation index EI = 2.18 / 76.1 = 0 Since the average pulse rate HR = 77.6 and pulse rate variation σ = 1.26 for 20 to 30 minutes after the start of the lecture, the emotion evaluation index EI = 1.26 / 77.6 = 0.016.
From these results, if the pulse variation σ is large and the emotion evaluation index EI is high, it is in a relatively relaxed state (state of no interest), and if the pulse variation σ is small and the emotion evaluation index EI is low, the concentration is concentrated. It was concluded that it was possible to discriminate that it was in a state of being (interested).
Further, as a result of the experiment, the inventors have grasped the emotional state using the pulse variation σ = 4 and the emotion evaluation index EI = 0.04 (when n = 10) as the reference pulse variation σREF and the reference emotion evaluation index EIREF. It was.

次に図１０の処理フローチャートを参照して実施形態の動作を説明する。
図１０は、生体計測機器２-xの処理フローチャートである。
まず、生体計測機器２-xのＭＰＵ３０８は、脈拍センサ３０と体動センサ３０２の出力信号を取得する（ステップＳ１）。
具体的には、脈拍センサ３０は生体から脈波を検出し、検出した脈波信号を脈波信号増幅回路３０３に出力する。脈波信号増幅回路３０３は、入力された脈波信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器３０５及び脈波波形整形回路３０６に出力する。脈波波形整形回路３０６は、脈波信号を整形し、ＭＰＵ３０８に出力される。
一方、体動センサ３０２は生体の動きを検出し、検出した体動信号を体動信号増幅回路３０４に出力する。体動信号増幅回路３０４は、体動信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器３０５及び体動波形整形回路３０７に出力する。体動波形整形回路３０７は、体動信号を整形し、ＭＰＵ３０８に出力される。
これらの結果、Ａ／Ｄ変換器３０５は脈波信号および体動信号をそれぞれＡ／Ｄ変換し、脈波データおよび体動データとしてＭＰＵ３０８に出力する。 Next, the operation of the embodiment will be described with reference to the processing flowchart of FIG.
FIG. 10 is a process flowchart of the biological measurement device 2-x.
First, the MPU 308 of the biological measurement device 2-x acquires output signals from the pulse sensor 30 and the body motion sensor 302 (step S1).
Specifically, the pulse sensor 30 detects a pulse wave from the living body and outputs the detected pulse wave signal to the pulse wave signal amplification circuit 303. The pulse wave signal amplifier circuit 303 amplifies the input pulse wave signal and outputs the amplified pulse wave signal to the A / D converter 305 and the pulse wave waveform shaping circuit 306. The pulse waveform shaping circuit 306 shapes the pulse wave signal and outputs it to the MPU 308.
On the other hand, the body motion sensor 302 detects the movement of the living body and outputs the detected body motion signal to the body motion signal amplification circuit 304. The body motion signal amplification circuit 304 amplifies the body motion signal and outputs it to the A / D converter 305 and the body motion waveform shaping circuit 307. The body motion waveform shaping circuit 307 shapes the body motion signal and outputs it to the MPU 308.
As a result, the A / D converter 305 performs A / D conversion on the pulse wave signal and the body motion signal, respectively, and outputs them to the MPU 308 as pulse wave data and body motion data.

続いてＭＰＵ３０８は、脈波データおよび体動データに基づいて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を行い、脈波データおよび体動データのＦＦＴ処理の結果から、脈拍成分Ｆｍおよび体動成分Ｆｔを抽出する（ステップＳ２）。
次にＭＰＵ３０８は、体動成分の量が脈拍数算出の可否を判別するための所定のしきい値よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ３）。
ステップＳ３の判別において体動成分の量が脈拍数算出の可否を判別するための所定のしきい値よりも大きい場合には（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、今回の脈拍数については、体動成分が多すぎて不可能であるので、計測不能として（ステップＳ１１）、処理をステップＳ６に移行する。
ステップＳ３の判別において、体動成分の量が脈拍数算出の可否を判別するための所定のしきい値以下である場合には（ステップＳ３；Ｎｏ）、脈拍成分から体動成分を除去する（ステップＳ４）。 Subsequently, the MPU 308 performs fast Fourier transform (FFT) processing based on the pulse wave data and the body motion data, and extracts the pulse component Fm and the body motion component Ft from the result of the FFT processing of the pulse wave data and the body motion data. (Step S2).
Next, the MPU 308 determines whether or not the amount of the body motion component is larger than a predetermined threshold value for determining whether or not the pulse rate can be calculated (step S3).
If the amount of the body motion component is larger than the predetermined threshold value for determining whether or not the pulse rate can be calculated in the determination in step S3 (step S3; Yes), the body motion component is not included in the current pulse rate. Since there is too much to be possible, measurement is impossible (step S11), and the process proceeds to step S6.
When the amount of the body motion component is equal to or less than a predetermined threshold value for determining whether or not the pulse rate can be calculated in the determination in step S3 (step S3; No), the body motion component is removed from the pulse component ( Step S4).

具体的には、
Ｆｍ＝Ｆｍ−Ｆｔ
という処理を行う。すなわち、脈波信号だけに存在する周波数成分を取り出す。
そして、取り出された脈拍成分Ｆｍの中の最大の周波数成分を脈拍スペクトルとする。
次にＭＰＵ３０８は、抽出した脈拍スペクトルの周波数に基づいて、脈拍数を算出する（ステップＳ５）。
続いてＭＰＵ３０８は、得られた脈拍数を所定のサンプリング期間中に順次蓄積し、当該サンプリング期間に対応する感情評価指数ＥＩを算出する（ステップＳ６）。
具体的には、当該サンプリング期間における平均脈拍数ＨＲおよびの平均脈拍数ＨＲに対する脈拍数ばらつきσから上記式に基づいて感情評価指数ＥＩを算出する。
次にＭＰＵ３０８は、脈拍数ばらつきσおよび算出した感情評価指数ＥＩが、基準脈拍ばらつきσREF（上述の例の場合、σREF＝４）および基準感情評価指数ＥＩREF（上述の例の場合、ＥＩREF＝０．０４）以下であるか否かをそれぞれ判別する（ステップＳ７）。 In particular,
Fm = Fm-Ft
Perform the process. That is, a frequency component that exists only in the pulse wave signal is extracted.
And let the largest frequency component in the extracted pulse component Fm be a pulse spectrum.
Next, the MPU 308 calculates the pulse rate based on the extracted pulse spectrum frequency (step S5).
Subsequently, the MPU 308 sequentially accumulates the obtained pulse rate during a predetermined sampling period, and calculates an emotion evaluation index EI corresponding to the sampling period (step S6).
Specifically, the emotion evaluation index EI is calculated based on the above formula from the average pulse rate HR and the pulse rate variation σ with respect to the average pulse rate HR during the sampling period.
Next, the MPU 308 determines that the pulse rate variation σ and the calculated emotion evaluation index EI are the reference pulse variation σREF (σREF = 4 in the above example) and the reference emotion evaluation index EIREF (EIREF = 0. 04) It is determined whether or not each is below (step S7).

ステップＳ７の判別において、脈拍数ばらつきσおよび算出した感情評価指数ＥＩが、基準脈拍ばらつきσREFおよび基準感情評価指数ＥＩREF以下である場合には、感情が高ぶっている状態、すなわち、興味があり集中している状態であるので、ＭＰＵ３０８は、液晶表示装置１３に丸印（○）を表示し（ステップＳ９）、評価結果を送受信回路２００およびアンテナ部２０１を介して管理センタ３に送信する（ステップＳ１０）。
ステップＳ７の判別において、脈拍数ばらつきσおよび算出した感情評価指数ＥＩが、基準脈拍ばらつきσREFおよび基準感情評価指数ＥＩREFより大きい場合には、感情が高ぶっていない状態、すなわち、興味がなく意識が分散している状態であるので、ＭＰＵ３０８は、液晶表示装置１３にばつ印（×）を表示し（ステップＳ８）、評価結果を送受信回路２００およびアンテナ部２０１を介して管理センタ３に送信する（ステップＳ１０）。 In the determination of step S7, when the pulse rate variation σ and the calculated emotion evaluation index EI are equal to or less than the reference pulse variation σREF and the reference emotion evaluation index EIREF, the emotion is high, that is, there is an interest and concentration. Therefore, the MPU 308 displays a circle (◯) on the liquid crystal display device 13 (step S9), and transmits the evaluation result to the management center 3 via the transmission / reception circuit 200 and the antenna unit 201 (step S10). ).
In step S7, if the pulse rate variation σ and the calculated emotion evaluation index EI are larger than the reference pulse variation σREF and the reference emotion evaluation index EIREF, the emotion is not high, that is, there is no interest and the consciousness is dispersed. In this state, the MPU 308 displays a cross mark (×) on the liquid crystal display device 13 (step S8), and transmits the evaluation result to the management center 3 via the transmission / reception circuit 200 and the antenna unit 201 (step S8). S10).

図１１は、管理センタにおける管理サーバの表示画面に感情推移グラフを表示した場合の説明図である。図１２は、図１１の表示画面の拡大説明図である。
図１１に示すように、生体計測機器２-xから送られた評価結果データは、管理センタ３の管理サーバにより集計され、管理サーバのディスプレイ３Ａの表示画面には、講演会の聴衆全員の感情状態の推移を表す感情推移グラフが表示される。
すなわち、図１２に示すように、ディスプレイ３Ａの表示画面３Ｂには、縦軸に感情評価指数ＥＩ、横軸には講演開始からの経過時間が示され、複数人の感情推移グラフが表示される。
図１３は、管理センタにおける管理サーバのディスプレイの表示画面に聴衆の座席と感情評価結果を視覚的に表示した場合の説明図である。
すなわち、各聴衆の座席に対応する位置に、当該聴衆の感情が高ぶっている状態、すなわち、興味があり集中している状態を丸印（○）で表示し、当該聴衆の感情が高ぶっていない状態、すなわち、興味がなく意識が分散している状態をばつ印（×）で表示している。
この結果、管理センタ３における管理サーバのディスプレイの表示画面３Ｂを監視しているだけで、講演会の主催者などは、聴衆が興味を持って講演を聴いているか、すなわち、講演のどの部分が盛り上がったかを、アンケートなどをとる必要もなく、容易に把握することができる。 FIG. 11 is an explanatory diagram when an emotion transition graph is displayed on the display screen of the management server in the management center. FIG. 12 is an enlarged explanatory diagram of the display screen of FIG.
As shown in FIG. 11, the evaluation result data sent from the biological measuring device 2-x is aggregated by the management server of the management center 3, and the display screen of the display 3A of the management server displays the emotions of all the audiences in the lecture. An emotion transition graph representing the transition of the state is displayed.
That is, as shown in FIG. 12, on the display screen 3B of the display 3A, the vertical axis indicates the emotion evaluation index EI, the horizontal axis indicates the elapsed time from the start of the lecture, and a plurality of emotion transition graphs are displayed. .
FIG. 13 is an explanatory diagram when the audience seat and the emotion evaluation result are visually displayed on the display screen of the display of the management server in the management center.
In other words, a state in which the emotion of the audience is high, that is, a state of interest and concentration is indicated by a circle (○) at a position corresponding to the seat of each audience, and the emotion of the audience is not high. The state, that is, the state where there is no interest and the consciousness is dispersed is indicated by a cross mark (×).
As a result, only by monitoring the display screen 3B of the display of the management server in the management center 3, the organizer of the lecture is listening to the lecture with an interest of the audience, that is, which part of the lecture is You can easily grasp the excitement without having to take a questionnaire.

さらに、この表示と同様の表示を講演者の演台上に設けられた表示端末４に集計結果として表示することにより、講演者も聴衆が現在講演している内容を興味を持って聴いてくれているかをリアルタイムで把握することができ、複数の講演ストーリーのうちから聴衆の興味を持った方向を選択して講演を行うことができる。
以上の説明のように、本実施形態によれば、簡易なシステムで感情状態を解析することができる。
以上の説明では、感情状態を解析するに際し、脈拍数ばらつきσおよび生体情報解析指数ＥＩの双方に基づいていたが、脈拍数ばらつきσのみでも同様の傾向が見られるので、脈拍数ばらつきσが予め定めた基準脈拍数ばらつきよりも高い場合にリラックスしている状態であると判別させ、低い場合に集中している状態であると判別させるように構成することも可能である。
以上の説明では、生体計測機器およびそのシステムを講演会を行う場合について説明したが、大学などで講義を行う場合等に学生に生体計測機器を装着させ、各学生が集中して講義を聴いているか、あるいは、講義の内容が適切であるかを把握するシステムに適用することも可能である。
また、講演者や、講義を行う者の査定、あるいは、受講者の受講態度などを判定するようにすることも可能である。 Furthermore, by displaying a display similar to this display on the display terminal 4 provided on the speaker's podium as an aggregate result, the speaker can also listen to the content of the audience currently speaking with interest. It is possible to grasp in real time, and to select a direction in which the audience is interested from a plurality of lecture stories, and to give a lecture.
As described above, according to the present embodiment, the emotional state can be analyzed with a simple system.
In the above explanation, when analyzing the emotional state, it was based on both the pulse rate variation σ and the biological information analysis index EI. However, since the same tendency is observed only with the pulse rate variation σ, the pulse rate variation σ It is also possible to determine that the state is relaxed when it is higher than the predetermined reference pulse rate variation, and to determine that the state is concentrated when it is low.
In the above explanation, we explained the case of giving a lecture on biomedical equipment and its system. However, when giving a lecture at a university, etc. It is also possible to apply to a system that grasps whether or not the content of the lecture is appropriate.
It is also possible to determine the assessment of the lecturer, the lecturer, or the attendance attitude of the student.

さらに、音楽、落語、映画などの観客に装着させて、その反応をみるようにすることも可能である。
さらにまた、以上の説明では、リアルタイムで無線通信を行ってデータを収集する構成を採っていたが、生体計測機器に所定時間のデータを記憶できるように構成しておき、音楽、落語、映画などを録音、録画して生体計測機器を装着した状態で緩衝してもらうことにより、後に生体計測機器を回収して集計するように構成することも可能である。
以上の説明では、体動成分の除去を高速フーリエ変換後に行っていたが、高速フーリエ変換前の原波形を用いて除去するように構成することも可能である。 In addition, it is possible to attach it to audiences such as music, rakugo, and movies to see the reaction.
Furthermore, in the above description, a configuration is adopted in which data is collected by performing wireless communication in real time. However, it is configured so that data for a predetermined time can be stored in the biological measurement device, and music, rakugo, movies, etc. It is also possible to record and record and record the biometric measuring device in a state where the biometric measuring device is mounted, so that the biometric measuring device can be collected and aggregated later.
In the above description, the body motion component is removed after the fast Fourier transform. However, the body motion component may be removed using the original waveform before the fast Fourier transform.

また、体動センサの出力した体動信号に適応フィルタ等を適用して、信号処理によって、脈拍センサの出力した脈拍信号から体動成分を除去するように構成することも可能である。
以上の説明においては、生体情報値として脈拍数を検出する場合について説明したが、生体情報値として血圧値、体温値あるいは呼吸数を検出しても、同様に適用が可能である。さらに複数の生体情報値を検出して、総体的に生体情報を解析するように構成することも可能である。
以上の説明においては、生体計測機器を制御するための制御プログラムが予めＲＯＭに記憶されている場合について説明したが、各種磁気ディスク、光ディスク、メモリカードなどの記録媒体に制御用プログラムをあらかじめ記録し、これらの記録媒体から読み込み、インストールするように構成することも可能である。また、通信インターフェースを設け、インターネット、ＬＡＮなどのネットワークを介して制御用プログラムをダウンロードし、インストールして実行するように構成することも可能である。 It is also possible to apply an adaptive filter or the like to the body motion signal output from the body motion sensor and remove the body motion component from the pulse signal output from the pulse sensor by signal processing.
In the above description, the case where the pulse rate is detected as the biological information value has been described, but the present invention can be similarly applied even if the blood pressure value, the body temperature value, or the respiratory rate is detected as the biological information value. It is also possible to detect a plurality of biological information values and analyze the biological information as a whole.
In the above description, a case has been described in which a control program for controlling a biological measurement device is stored in the ROM in advance. However, the control program is recorded in advance on a recording medium such as various magnetic disks, optical disks, and memory cards. It is also possible to read and install from these recording media. It is also possible to provide a communication interface and download the control program via a network such as the Internet or LAN, and install and execute the program.

実施形態の生体情報解析装置を生体情報解析表示システムに適用した場合の概要構成ブロック図である。It is a general | schematic structure block diagram at the time of applying the biometric information analysis apparatus of embodiment to a biometric information analysis display system. 実施形態の生体計測機器の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the biological measurement apparatus of embodiment. 生体計測機器の脈拍センサ近傍の断面図である。It is sectional drawing of the pulse sensor vicinity of a biological measurement apparatus. 生体計測機器の装置本体を、リストバンドやケーブルなどを外した状態で示す平面図である。It is a top view which shows the apparatus main body of a biological measurement apparatus in the state which removed the wristband, the cable, etc. 生体計測機器を腕時計における３時の方向からみた側面図である。It is the side view which looked at the biomedical device from the 3 o'clock direction in the wristwatch. 実施形態の脈拍センサの断面図である。It is sectional drawing of the pulse sensor of embodiment. 制御部近傍の概要構成ブロック図である。It is a general | schematic block diagram of the control part vicinity. 講演中の脈拍数の推移を説明するための図である。It is a figure for demonstrating transition of the pulse rate during a lecture. 図８に対応する脈拍数の集計結果を説明する図である。It is a figure explaining the total result of the pulse rate corresponding to FIG. 生体計測機器の処理フローチャートである。It is a process flowchart of a biological measurement apparatus. 管理センタにおける管理サーバの表示画面に感情推移グラフを表示した場合の説明図である。It is explanatory drawing at the time of displaying an emotion transition graph on the display screen of the management server in a management center. 図１１の表示画面の拡大説明図である。FIG. 12 is an enlarged explanatory diagram of the display screen of FIG. 11. 管理センタにおける管理サーバのディスプレイの表示画面に聴衆の座席と感情評価結果を視覚的に表示した場合の説明図である。It is explanatory drawing at the time of displaying a seat of an audience and an emotion evaluation result visually on the display screen of the display of the management server in a management center.

Explanation of symbols

１…生体情報解析表示システム、２-1〜２-n…生体計測機器、３…管理センタ、４…表示端末、５…制御部、１０…装置本体、１２…リストバンド、１３…液晶表示装置（表示部）、２０…ケーブル、３０…脈拍センサ、３１…ＬＥＤ、３２…フォトトランジスタ、２００…送受信回路、２０１…アンテナ部、３０２…体動センサ、３０３…脈波信号増幅回路、３０４…体動信号増幅回路、３０６…脈波波形整形回路、３０７…体動波形整形回路、３０８…ＭＰＵ（解析部、脈拍数算出部）、３０９…ＲＡＭ、３１０…ＲＯＭ

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Biological information analysis display system, 2-1 to 2-n ... Biological measuring device, 3 ... Management center, 4 ... Display terminal, 5 ... Control part, 10 ... Apparatus main body, 12 ... Wristband, 13 ... Liquid crystal display device (Display part), 20 ... cable, 30 ... pulse sensor, 31 ... LED, 32 ... phototransistor, 200 ... transmission / reception circuit, 201 ... antenna part, 302 ... body motion sensor, 303 ... pulse wave signal amplification circuit, 304 ... body Motion signal amplification circuit, 306... Pulse waveform shaping circuit, 307... Body motion waveform shaping circuit, 308... MPU (analysis unit, pulse rate calculation unit), 309.

Claims

A plurality of biological information analyzers, a management center, and a display terminal;
The biological information analysis device is attached to each audience of the lecture, and a biological information value detection unit that detects a biological information value;
An arithmetic unit for obtaining an average biological information value HR that is an average value of the plurality of biological information values detected at a predetermined time and a biological information value variation σ that is a variation of the biological information value with respect to the average biological information value HR;
Based on the average biological information value HR and the variation σ of the average biological information value, an emotion evaluation index EI is obtained by the following equation:
EI = σ / HR
When the biometric information value variation σ is higher than a predetermined reference biometric information value variation and the emotion evaluation index EI is higher than a predetermined reference emotion evaluation index EIREF, it is determined that the state is relaxed. When the biometric information value variation σ is lower than the predetermined reference biometric information value variation and the emotion evaluation index EI is lower than the predetermined reference emotion evaluation index EIREF, it is determined that the state is concentrated. An analysis unit that analyzes biological information,
With
The management center totals the analysis data obtained in each biological information analysis apparatus, and the emotion of each audience in a relaxed state, a concentrated state, or neither state based on the emotion evaluation index EI that is the analysis data Displays the state transition on the display screen,
A biological information analysis system, wherein a display terminal is provided on a speaker's podium and displays the transition of the emotional state of each audience obtained from analysis data.

The biological information analysis system according to claim 1,
The biological information value detection unit includes a pulse sensor that outputs a pulse signal;
A frequency analyzer for performing frequency analysis on the pulse signal;
A biometric information value calculation unit that extracts a candidate spectrum from the frequency analysis result in the frequency analysis unit and calculates a biometric information value;
A biological information analysis system comprising:

The biological information analysis system according to claim 1 or 2,
A biological information analysis system comprising: a communication unit that transmits the analysis result of the biological information to an external tally device by wireless communication.

In the biological information analysis system according to any one of claims 1 to 3,
The biological information value is one of a pulse rate, a blood pressure value, a body temperature value, or a respiratory rate.
A biological information analysis system characterized by this.