JP5338092B2 - 生体情報管理システム - Google Patents

Description

本発明は、生体情報管理システムに関する。

従来、適正な運動状態であるか否かを判別するための生体情報としての脈拍数を測定す
る脈拍数測定装置が種々提案されている。
このような脈拍数測定装置は、例えば、心臓リハビリにおける適切な負荷をかける為の
指針となる脈値を計測して表示する装置として用いられている。
そして従来の脈拍数測定装置は、ユーザが行っている運動の負荷が、適切な範囲である
目標脈拍範囲と目標脈拍値滞在を表示する機能を備えている。

具体的には、特許文献１に記載の技術は、ユーザの指示入力により生体活動である脈拍
数の計測、および、体動情報である歩数の計数の開始および終了を行うようにされており
、計測が開始されるとユーザに対し、表情を伴うハートマークを表示し、その表情により
心臓にかかっている負担の度合いを判断させるという構成をとっていた。
また、特許文献２に記載の技術は、装置本体の表示部は、脈拍数等の数字を表示する数
字表示部分と、運動強度を０〜１００％の範囲で１０段階に区切ってバーグラフで表示す
るバーグラフ表示部分とを備えており、脈拍測定値に基づいて算出された運動強度が適正
運動強度範囲内の場合に運動強度が長めのバーグラフで表示され、適正運動強度でない場
合には運動強度が短めのバーグラフで表示されとともに、運動強度に応じたマークを表示
する構成を採っていた。
特開２００３−２６５４４１号公報 特開平０７−２１３４９９号公報

上記従来の脈拍測定装置によれば、ユーザは、現在の脈拍数が、適正範囲か否かの判断
しか行うことができず、また適正範囲の設定自体が必ずしも自分に適正なものであるかど
うかをユーザが判断する術はなかった。
この結果、身体のためを思って行った運動が、かえって、ユーザに負担をかけてしまう
というおそれがあった。

そこで、本発明の目的は、ユーザから収集した生体情報に基づいて、当該ユーザに最適
な運動管理を行うとともに、その設定の際にユーザの手間を低減することが可能な生体情
報管理システム、サーバの制御方法および制御プログラムを提供することにある。

上記課題を達成するため、本発明の第１の態様は、ユーザに装着され、当該ユーザの生
体情報を収集する生体情報処理装置と、前記生体情報処理装置に通信可能に接続され、前
記生体情報処理装置が収集した生体情報を受信し、当該生体情報の管理および前記生体情
報処理装置の管理を行う情報処理端末装置と、前記情報処理端末装置と通信ネットワーク
を介して接続され、前記情報処理端末装置から受信した前記生体情報に基づいて前記生体
情報処理装置および前記情報処理端末装置の管理を行うサーバと、を備えた生体情報管理
システムにおいて、前記サーバは前記情報処理端末から受信した生体情報に基づいて前記
ユーザに行わせるべき運動に関する情報を前記生体情報処理装置において提示させるため
の設定情報を前記情報処理端末に通知し、前記情報処理端末は、前記設定情報に基づいて
前記生体情報処理装置を装着したユーザに前記運動を行わせるための所定の設定を行い、
前記生体情報処理装置は、前記設定に基づいて前記ユーザに行わせるべき運動に関する情
報を提示する、ことを特徴としている。
上記構成によれば、サーバは、情報処理端末から受信した生体情報に基づいてユーザに
行わせるべき運動に関する情報を前記生体情報処理装置において提示させるための設定情
報を前記情報処理端末に通知する。
これにより、情報処理端末は、設定情報に基づいて生体情報処理装置を装着したユーザ
に運動を行わせるための所定の生体情報処理装置の設定を行う。
これらの結果、生体情報処理装置は、設定に基づいてユーザに行わせるべき運動に関す
る情報を提示する。
したがって、ユーザに最適な運動管理を行うに際しては、ユーザから収集した生体情報
に基づいて、自動的にユーザに行わせるべき運動に関する情報を提示するための設定がな
されるので、その設定の際のユーザの手間を低減することができ、ユーザはより好適な運
動を容易に行うことができる。
この場合において、第２の態様は、第１の態様において、前記ユーザに行わせるべき運
動に関する情報として、脈拍数及び脈拍数変化率に基づく情報並びに運動の種類について
の情報を提示するようにしてもよい。
また、第３の態様は、第１または第２の態様において、前記生体情報処理装置は、前記
脈拍数及び脈拍数変化率に基づく情報の一部をアイコンにより表示するようにしてもよい
。
また、本発明の第４の態様は、ユーザに装着され、当該ユーザの生体情報を収集する生
体情報処理装置と、前記生体情報処理装置に通信可能に接続され、前記生体情報処理装置
が収集した生体情報を受信し、当該生体情報の管理および前記生体情報処理装置の管理を
行う情報処理端末装置と、を備えた生体情報管理システムにおいて、前記情報処理端末装
置と通信ネットワークを介して接続され、前記生体情報処理装置および前記情報処理端末
装置の管理を行うサーバの制御方法であって、前記通信ネットワークを介して前記情報処
理端末装置から前記生体情報を受信する過程と、前記情報処理端末から受信した生体情報
に基づいて前記ユーザに行わせるべき運動に関する情報を前記生体情報処理装置において
提示させるための設定情報を前記情報処理端末に通知する過程と、を備えたことを特徴と
している。
上記構成によれば、ユーザに最適な運動管理を行うに際しては、ユーザから収集した生
体情報に基づいて、自動的にユーザに行わせるべき運動に関する情報を提示するための設
定がなされるので、その設定の際のユーザの手間を低減することができ、ユーザはより好
適な運動を容易に行うことができる。
また、本発明の第５の態様は、ユーザに装着され、当該ユーザの生体情報を収集する生
体情報処理装置と、前記生体情報処理装置に通信可能に接続され、前記生体情報処理装置
が収集した生体情報を受信し、当該生体情報の管理および前記生体情報処理装置の管理を
行う情報処理端末装置と、を備えた生体情報管理システムにおいて、前記情報処理端末装
置と通信ネットワークを介して接続され、前記生体情報処理装置および前記情報処理端末
装置の管理を行うサーバをコンピュータにより制御するための制御プログラムであって、
前記通信ネットワークを介して前記情報処理端末装置から前記生体情報を受信させ、前記
情報処理端末から受信した生体情報に基づいて前記ユーザに行わせるべき運動に関する情
報を前記生体情報処理装置において提示させるための設定情報を前記情報処理端末に通知
させる、ことを特徴としている。
上記構成によれば、ユーザに最適な運動管理を行うに際しては、ユーザから収集した生
体情報に基づいて、自動的にユーザに行わせるべき運動に関する情報を提示するための設
定がなされるので、その設定の際のユーザの手間を低減することができ、ユーザはより好
適な運動を容易に行うことができる。

本発明によれば、ユーザに装着された生体情報処理装置は、収集した生体情報に基づい
て、サーバが自動的にユーザに行わせるべき運動に関する情報を提示するための設定を行
うこととなるので、その設定の際のユーザの手間を低減することができ、ユーザはより好
適な運動、すなわち、各ユーザに適正な運動負荷で運動を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る生体情報管理システムの概要構成ブロック図である。
この生体情報管理システム１は、大別すると、ユーザに装着され、当該ユーザの生体情
報を収集する生体情報処理装置１００と、生体情報処理装置１００に通信可能に接続され
、生体情報処理装置１００が収集した生体情報を生体情報データとしてクレードル２００
を介して受信し、受信した生体情報の管理および生体情報処理装置１００の管理を行うパ
ーソナルコンピュータとして形成された情報処理端末装置３００と、情報処理端末装置３
００と通信ネットワーク４００を介して接続され、複数の情報処理端末装置３００から受
信した生体情報に基づいて情報処理端末装置３００毎に、ひいては、生体情報処理装置１
００毎に管理を行うサーバ５００と、を備えている。

図２は、生体情報処理装置の使用状態における外観説明図である。
ここで、生体情報処理装置１００は、腕時計型とされ、腕時計における３時−９時方向
が、腕の延在方向の軸に沿った状態で装着されているものとする。
生体情報処理装置１００は、図２に示すように、入力スイッチであるスイッチＳ１，Ｓ
３１，Ｓ３２，Ｓ４を有した腕時計形の装置本体２と、この装置本体２に設けられ、腕時
計における１２時方向からユーザの腕に巻きつけられて６時−１２時方向で固定されるリ
ストバンド３と、ユーザの小指あるいは薬指（図１では、小指）に装着され、ユーザの生
体情報を検出する生体センサユニット４とを有している。

装置本体２と生体センサユニット４とは、装置本体２の外周面から延出したケーブル５
を介して接続され、これらの間で各種信号の送受信が可能な構成となっている。なお、装
置本体２とリストバンド３は、一体構造であってもよい。
また、スイッチＳ１，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ４は、装置本体２の外周面から突設されてい
る。これらスイッチＳ１，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ４は、押圧式の機機接点式を用いているが
、静電式や、メンブレン電極を用いたタッチ式スイッチでもよい。

図３は、生体情報処理装置の装置本体の外観正面図である。
図３に示すように、装置本体２の正面に形成された正面部１５には、各種情報が表示さ
れる表示部６が形成され、この表示部６の周辺には、上記スイッチＳ１，Ｓ３１，Ｓ３２
，Ｓ４にそれぞれ対応する位置に、当該スイッチＳ１，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ４の各機能を
説明するためのスイッチ機能説明部７，８，９，１０が設けられている。

表示部６は、表示部６における１２時方向に位置するドットマトリクス表示領域６Ａと
、この表示部６における６時方向に位置するセグメント表示領域６Ｂと、を有している。
ドットマトリクス表示領域６Ａには、脈波の波形やピッチの波形、動作モードのアナウン
ス等とともに、脈拍を計測する際に、ユーザのユーザ識別用情報（例えば、性別、年齢、
身長及び体重）の入力を要求するアナウンスがグラフィック表示される。また、セグメン
ト表示領域６Ｂには、時刻、脈拍数、ピッチ、及び、後述する充電パラメータ、通信状態
パラメータ等の情報とともに、上記ユーザ識別用情報を入力する際の数値がセグメント表
示される。

スイッチ機能説明部７は、スイッチＳ１の機能を簡潔に説明するためのスイッチ機能説
明部であり、例えば、「セットアップ」の文字が記されている。同様に、スイッチ機能説
明部８には、例えば、「ＵＰ／ライト」の文字が記されており、スイッチ機能説明部９に
は、例えば、「ＤＯＷＮ／結果表示」の文字が記されており、スイッチ機能説明部１０に
は、例えば、「開始／停止」の文字が記されている。
また、装置本体２の内部には、ピッチを求めるための体動センサ１１と、ケーブル５が
接続された図示しない制御基板が内蔵されている。

図３に示すように、装置本体２の一方の側縁部Ｇ１には、ケーブル貫通孔１２が形成さ
れており、このケーブル貫通孔１２からケーブル５の一端が延出している。また、装置本
体２の同じ側縁部Ｇ１には、セットアップの開始指示や動作モードの変更指示を行うため
のスイッチＳ１が設けられている。このスイッチＳ１は、９時方向に押圧されたときに作
動する。

また、他方の側縁部Ｇ２には、時刻、上限脈拍数もしくは上記生体情報等の各種数値を
設定する時にカウントアップキーとして機能し、数値設定以外のときは、表示部６をライ
トアップするためのスイッチとして機能するスイッチＳ３１と、各種数値設定時にカウン
トダウンキーとして機能し、数値設定以外のときは、脈拍数等の測定結果を表示部６に表
示するためのスイッチＳ３２とが設けられている。
上記構成において、ユーザは、例えば、時刻を設定する際は、スイッチＳ１を９時方向
に押圧することによって、動作モードを時刻セットアップモードにした後、スイッチＳ３
１，Ｓ３２を選択的に３時方向に押圧して時刻の設定を行う。
また、ユーザ識別用情報を入力する際は、スイッチＳ１を９時方向に押圧することによ
って、動作モードをユーザ識別用情報入力モードにした後、スイッチＳ３１，Ｓ３２を選
択的に３時方向に押圧して、性別、年齢、身長、体重の各種データの入力を行う。

さらに側縁部Ｇ２の略中央であるスイッチＳ３１とスイッチＳ３２の間には、充電用端
子１３及び通信用端子１４が設けられており、装置本体２が、図１に示す専用のクレード
ル２００に装着されたときに、これらの端子を介して装置本体２と電気的に接続される構
成となっている。そして、クレードル２００に装着された際には、装置本体２は、充電用
端子１３を介して電力の供給を受け、装置本体２に内蔵されている図示しない充電池の充
電を行う。また、上述したように、クレードル２００にサーバ５００が直接あるいは通信
ネットワーク４００を介して接続されている場合、装置本体２は、通信用端子１４を介し
て、このサーバ５００と通信を行うことができるようになっている。
本実施形態においては、側縁部Ｇ２に充電用端子１３及び通信用端子１４を設けている
ため、クレードル２００と装置本体２を接続する際、リストバンド３やケーブル５が邪魔
になることなく接続することができる。

さらにまた正面部１５の６時方向の側縁部Ｇ３の略中央には、脈拍やピッチ等の生体情
報の計測を開始／停止するためのスイッチＳ４が設けられている。このスイッチＳ４は、
１２時方向に押圧されたときに作動する。このスイッチＳ４を押圧すれば、脈拍の計測や
ピッチの計測等の生体情報処理装置１００の基本的な機能を実行することができるため、
スイッチＳ４は、装置本体２に設けられたスイッチの中で、最も重要かつ頻繁に押圧され
るスイッチである。したがって、スイッチＳ４は、他のスイッチＳ１，Ｓ３１，Ｓ３２よ
りも目立たせるべく、比較的大きく形成されており、さらに、他のスイッチとは異なる色
で形成されている。これにより、ユーザは、スイッチＳ４が重要なスイッチであることを
感覚的に理解しやすい。さらに、スイッチＳ４は、側縁部Ｇ３という場所的に最もユーザ
が操作しやすい箇所に設けられている。

図４は、生体センサユニットの構成を模式的に示す一部断面図である。
生体センサユニット４は、図４に示すように、脈波を検出するための脈波検出機構４０
と、この脈波検出機構４０の両側に配置されたアース電極４１と、脈波検出機構４０をユ
ーザの指に固定するためのセンサ固定用バンド４２とを有しており、センサ固定用バンド
４２がユーザの指の根元に巻き回されている。なお、センサ固定用バンド４２は、脈波検
出機構４０に覆い被さった状態で巻き回されており、脈波検出機構４０に侵入する外光を
遮断している。

脈波検出機構４０は、ケーブル５が接続された回路基板４３と、この回路基板４３に実
装された、発光波長領域が３００ｎｍ〜７００ｎｍまでの範囲にあるＬＥＤ４４と、回路
基板に実装された、受光波長領域が７００ｎｍ以下のフォトトランジスタ４５と、上面を
塞ぐガラス板４６とを有している。
脈波検出機構４０は、ＬＥＤ４４から血管に向けて光を照射し、血管から反射してきた
光をフォトトランジスタ４５にて受光することにより脈波を検出している。この脈波の検
出にあたって、本実施形態では、発光波長領域が３００ｎｍ〜７００ｎｍまでの範囲にあ
るＬＥＤ４４と、回路基板に実装された、受光波長領域が７００ｎｍ以下のフォトトラン
ジスタ４５とを用いている。これにより、外光に含まれる光のうち、波長領域が７００ｎ
ｍ以下の光は、指を導光体としてフォトトランジスタ４５にまで到達しない一方、３００
ｎｍ以下の光は、皮膚表面でそのほとんどが吸収されるため、外光の直射の影響を受ける
ことなく脈波の検出を行うことができる。

また、脈波は、アース電位を基準電位として検出されているが、本実施形態では、アー
ス電極４１を脈波検出機構４０の両側に設けることにより、脈波検出部位の一定位置にお
いて生体アース電位を設定し、アース電極の電位の安定化を図っている。また、センサ固
定用バンド４２は、導電性部材により形成されており、アース電極４１，４１と接続され
ている。このため、センサ固定用バンド４２は、脈波検出機構４０へのノイズの侵入を防
止するシールド部材として兼用されている。

上述したように、生体センサユニット４は、ユーザの指の根元に装着されるが、本実施
形態に係る生体センサユニット４は、指の中でも、特に、ユーザの小指又は薬指の根元に
装着される。これにより、以下の効果が得られる。
すなわち、図３及び図４に示すように、ケーブル５は、装置本体２において、薬指及び
小指に最も近い側縁部Ｇ１から延出しているため、生体センサユニット４を薬指又は小指
の根元に装着した場合、ケーブル５の長さが短くて済み、かつ、ケーブル５のたるみや、
ゆるみ等を防止できる。さらに、生体情報処理装置１００を左手首に装着したまま、右手
の指で装置本体２の各スイッチを押圧する際、右手の指は、ケーブル５と交差することな
く、各スイッチを押圧することが可能なため、操作中に誤ってケーブル５を引っ張ってし
まい、ノイズが発生したり、ケーブル５を切断してしまったりすることがない。

また、日常生活において、薬指及び小指は、他の指と比較して指を動かす機会が少ない
。したがって、生体センサユニット４を薬指及び小指に装着することにより、ケーブル５
の屈曲回数を減少させることができる。ケーブル５の屈曲回数が多い場合、屈曲によるケ
ーブルの損傷に備えて、ケーブル５を太く設計する必要があるが、本実施形態に係るケー
ブル５は、上述の理由により屈曲回数が少ないため、ケーブル５を細く設計することがで
き、収納性、装着感を向上することができる。加えて、ユーザが親指先端と中指を無意識
に接触させる動作（例えば、指笛を発生させる動作）等のユーザが意識せずに行う指の動
作をした場合によって、ケーブルが損傷するのを防止できる。
さらに、生体センサユニット４を装着した指の動きは、体動によるノイズの発生原因と
なるが、薬指又は小指は、他の指と比較して指の動きが少ないため、生体センサユニット
４を薬指又は小指に装着することにより、体動によるノイズの発生を抑えることができる
。

図５は、生体情報処理装置の機能ブロック図である。
図５において、ＣＰＵ５０は、生体情報処理装置１００の各部の動作を制御する他、生
体センサユニット４からの信号に基づく脈拍数演算処理や、体動センサ１１からの信号に
基づくピッチ演算処理等の各種演算処理を実行する。
ＲＯＭ５１は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能なメモリであり、ＣＰＵ５０に
よって実行される制御プログラムや、検出した脈拍数に係る脈拍数データ及びユーザのユ
ーザ識別用情報、後述する体動監視フラグ等の各種データを不揮発的に記憶する。ＲＡＭ
５２は、ＣＰＵ５０のワークエリアとして用いられ、ＣＰＵ５０による演算結果や各種デ
ータを一時的に記憶する。

クロック回路５３は、所定周波数（例えば３２．７６８ｋＨｚ）のクロック信号を出力
する発振回路５４と、発振回路５４からのクロック信号を分周して１Ｈｚのクロック信号
をＣＰＵ５０に出力する分周回路５５とを備えており、ＣＰＵ５０は、１Ｈｚのクロック
信号に基づき、計時処理を行う。
入力部５６は、上述したスイッチＳ１，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ４に対応するものであり、
ユーザの各スイッチ操作に応じた信号をＣＰＵ５０に出力する。表示部６は、上述したよ
うにドットマトリクス表示領域６Ａとセグメント表示領域６Ｂとを有し、ＣＰＵ５０の制
御の下、各種情報を表示する。通信部５７は、ＣＰＵ５０の制御の下、通信用端子を介し
て接続された外部機器と、データの送受信を行う。

脈波信号増幅回路５８は、生体センサユニット４が検出した脈波に係る信号を増幅して
脈波波形整形回路５９及びＡ／Ｄ変換回路６０に出力する。脈波波形整形回路５９は、脈
波信号増幅回路５８が出力した脈波信号を整形し、ＣＰＵ５０に出力する。
Ａ／Ｄ変換回路６０は、脈波信号増幅回路５８が出力した脈波信号、及び、体動信号増
幅回路６１が出力した体動信号をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ５０に出力する。体動信号増幅回
路６１は、体動センサ１１が検出した体動に係る信号を増幅して体動波形整形回路６２及
びＡ／Ｄ変換回路６０に出力する。体動波形整形回路６２は、体動信号増幅回路６１が出
力した体動信号を整形し、ＣＰＵ５０に出力する。

図６は、情報処理端末装置の概要構成を示すブロック図である。
情報処理端末装置３００は、この情報処理端末装置３００全体を制御するためのＣＰＵ
３１と、制御プログラムを含む各種データを予め記憶するＲＯＭ３２と、各種データを一
時的に格納するＲＡＭ３３と、生体情報処理装置１００もしくは通信ネットワーク４００
との間のインタフェース動作を行う受信部としてのインタフェース部３４と、生体情報処
理装置１００からクレードル２００を介して受信した生体情報を格納するためのデータベ
ース（ＤＢ）が構築される記憶部としての記憶装置３５と、各種情報を入力するための入
力部３６と、各種情報を印刷等の手段で出力する出力部３７と、各種情報を表示する表示
部３８とを備えている。

図７は、サーバの概要構成を示すブロック図である。
サーバ５００は、このサーバ５００全体を制御するためのＣＰＵ８１と、制御プログラ
ムを含む各種データを予め記憶するＲＯＭ８２と、各種データを一時的に格納するＲＡＭ
８３と、情報処理端末装置３００および通信ネットワーク４００との間のインタフェース
動作を行う受信部としてのインタフェース部８４と、各種データベース（ＤＢ）が構築さ
れる記憶部としての記憶装置８５と、各種情報を入力するための入力部８６と、各種情報
を印刷等の手段で出力する出力部８７と、各種情報を表示する表示部８８とを備えている
。
記憶装置８５は、ユーザの個人プロフィール、例えば、生年月日、氏名、年齢、体重、
身長、性別などの個人に関する情報が格納された個人プロフィールデータベース９１と、
生体情報処理装置１００により収集したユーザ毎の生体情報を記憶する個人生体情報デー
タベース９２と、各種運動プログラムをあらかじめ記憶した運動プログラムデータベース
９３と、を備えている。

次に生体情報管理システムの動作について説明する。
まず、生体情報処理装置の動作について説明する。
図８は、生体情報処理装置の動作を示すフローチャートである。
この場合において、脈拍計測を開始する前に、ユーザは、スイッチＳ１，Ｓ３１，Ｓ３
２，Ｓ４を用いて、自己の性別、年齢、身長及び体重を生体情報処理装置１００に入力し
ておくものとする。

ＣＰＵ５０は、ユーザによってスイッチＳ４が操作され、脈拍測定開始指示がなされた
ことを検出すると（ステップＳＡ１）、Ａ／Ｄ変換回路６０に制御信号を送信し、体動信
号のＡ／Ｄ変換を行わせ、変換された体動信号を取得する（ステップＳＡ２）。
ＣＰＵ５０は、ステップＳ２にて取得した体動信号を分析し、脈拍測定が可能であるか
否かを判断する。すなわち、現在の体動のレベルが、この脈拍測定可能体動レベルを超え
ていない場合は正常に脈拍を測定することができ、このレベルを超えている場合は脈拍の
測定を不可とするために、脈拍測定が可能な体動のレベルを予め設定しておき、体動信号
から求めた現在の体動のレベルが、この脈拍測定可能体動レベルを超えているか否かを判
断する（ステップＳＡ３）。
ステップＳ３の判別において、脈拍測定ができない場合（ステップＳＡ３：ＮＯ）、Ｃ
ＰＵ５０は、Ａ／Ｄ変換回路６０に制御信号を送信し、体動信号のＡ／Ｄ変換を停止する
とともに、体動信号の取得を停止し（ステップＳＡ４）、ステップＳＡ１２へ移行する。

一方、ステップＳ３の判別において、脈拍測定が可能な場合（ステップＳＡ３：ＹＥＳ
）、ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５１に記憶されている体動監視フラグをリセットする（ステッ
プＳＡ５）。ここで、体動監視フラグとは、上記脈拍測定可能体動レベルを超えた体動の
レベルをＣＰＵ５０が検知したか否かを判断するためのフラグである。
ＣＰＵ５０は、体動信号が入力されている間は、絶えず、現在の体動のレベルと脈拍測
定可能体動レベルを比較しており、脈拍測定可能体動レベルを超えた体動のレベルを検知
した場合、この体動監視フラグをセットすることとなる。
ステップＳＡ５において、体動監視フラグをリセットした後、ＣＰＵ５０は、Ａ／Ｄ変
換回路６０に制御信号を送信し、脈波信号のＡ／Ｄ変換を行わせ、変換された脈波信号を
取得する（ステップＳＡ６）。
さらに、ＣＰＵ５０は、取得した脈波信号を高速フーリエ変換処理によって周波数分析
を行い、脈波成分を抽出し、この脈波成分から脈拍数を算出する（ステップＳＡ７）。

ステップＳＡ７において脈拍数を算出した後、ＣＰＵ５０は、体動監視フラグがセット
されているか否かを判断する（ステップＳＡ８）。ここで行っている判断は、ステップＳ
Ａ６及びステップＳＡ７の処理を実行中に、脈拍測定可能体動レベルを超える体動のレベ
ルを検出したか否かの判断である。

体動監視フラグがセットされている場合（ステップＳＡ８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０は、
脈拍数のＲＯＭ５１への記憶、及び、脈拍数の表示部６への表示を禁止し、Ａ／Ｄ変換回
路６０に制御信号を送信し、脈波信号のＡ／Ｄ変換を停止するとともに、脈波信号の取得
を停止し（ステップＳＡ１１）、ステップＳＡ１２へ移行する。
一方、体動監視フラグがセットされていない場合（ステップＳＡ８：ＮＯ）、ＣＰＵ５
０は、ステップＳＡ７で算出した脈拍数を、現在時刻と共に、ＲＯＭ５１に記憶する（ス
テップＳＡ９）。さらに、ＣＰＵ５０は、表示部６のドットマトリクス表示領域６Ａに脈
波の波形をグラフィック表示するとともに、脈拍数をセグメント表示領域６Ｂにセグメン
ト表示する（ステップＳＡ１０）。

ここで、図９は、表示部６に脈拍数及び脈波の波形を表示した際の表示態様の一例を示
す図である。この図に示すように、表示部６において、ドットマトリクス表示領域６Ａに
脈波の波形が表示され、直近の脈拍数がセグメント表示領域に表示されており、表示部６
を見ることにより、ユーザは、現在の脈拍数及び、脈波の経緯を簡単に参照することがで
きる。また、ケーブル５の延長線上に脈波の波形が表示されているため、この波形が、ケ
ーブル５から送られてきたデータを基とした脈波の波形であることを感覚的に理解しやす
く、また、データを目で追いやすい。

表示部６への表示後（ステップＳＡ１０）、ＣＰＵ５０は、Ａ／Ｄ変換回路６０に制御
信号を送信し、脈波信号のＡ／Ｄ変換を停止するとともに、脈波信号の取得を停止し（ス
テップＳＡ１１）、ステップＳＡ１２へ移行する。
続いて、ＣＰＵ５０は、ユーザによってスイッチＳ４が操作され、脈拍測定停止指示が
なされたか否かを判断する（ステップＳＡ１２）。脈拍測定停止指示があった場合（ステ
ップＳＡ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５０は、脈拍測定を終了する。脈拍測定停止指示がなさ
れていない場合（ステップＳＡ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ５０は、ステップＳＡ２へ移行し、
再び脈拍の測定を行う。

このように、脈拍数の測定の際、ＣＰＵ５０は、現在の脈拍数のみならず、現在の脈拍
数の変化状態までも含めて表示を行うので、ユーザは、適正な運動状態を容易に維持した
状態で適正な運動量の運動を行うことができる。
この場合に、脈拍測定可能体動レベル以上の体動レベルを検出したときは、脈拍測定が
不可能とみなし、脈拍数のＲＯＭ５１への記憶、及び、脈拍数の表示部６への表示を行わ
ない。このため、信頼性の高い脈拍数の記録のみをＲＯＭ５１に記憶することができ、ま
た、精度の高い脈拍数のみが表示部６に表示されるので、ユーザは、日常生活中や運動中
、表示部６を参照することにより正しい脈拍数を参照することができる。

次に、生体情報管理システム全体の概要動作を説明する。
図１０は、生体情報管理システムの動作シーケンス図である。
まず、生体情報処理装置１００は、上述した手順により生体情報としての脈拍数を収集
する生体情報収集処理を行う（ステップＳＢ１）。
次に生体情報処理装置１００は、クレードル２００を介して情報処理端末装置３００に
収集した生体情報を送信する（ステップＳＢ２）。
これにより情報処理端末装置３００は、生体情報を受信し（ステップＳＢ３）、受信し
た生体情報を外部記憶装置に記憶する（ステップＳＢ４）。

次に情報処理端末装置３００は、生体情報処理装置１００に対応づけて生体情報データ
を通信ネットワーク４００を介してサーバ５００に送信する（ステップＳＢ５）。
これによりサーバ５００は、生体情報データを受信し、受信した生体情報データを個人
生体情報データベース９２に格納するとともに（ステップＳＢ６）、受信した生体情報デ
ータを解析する（ステップＳＢ７）。
具体的には、当該ユーザにとって運動負荷が適当であるか否かを、運動時間、脈拍数変
化率（脈拍数上昇率、脈拍数下降率）、最高脈拍数等に基づいて判別する。
続いてサーバ５００は、解析結果に基づいて、次回の運動プログラムを生成し（ステッ
プＳＢ８）、生成した運動プログラムに対応する運動プログラムデータを情報処理端末装
置に送信する（ステップＳＢ９）。具体的には、サーバ５００は、運動プログラムデータ
ベース９３を参照し、現在設定されている運動プログラムが想定している脈拍数よりも運
動時の脈拍数が高くなる傾向がある場合には、より負荷の低い運動に対応する運動プログ
ラムを選択し、現在設定されている運動プログラムが想定している脈拍数よりも運動時の
脈拍数が低くなる傾向がある場合には、より負荷の高い運動に対応する運動プログラムを
選択するようにしている。この場合において、急激に負荷の増加側へ変更することは、ユ
ーザの負担が高くなるため、負荷の増加に余裕があると判断される場合でも、原則的には
、徐々に負荷を高く設定するようにしている。

この結果、情報処理端末装置３００は、サーバ５００が送信した運動プログラムデータを受信し（ステップＳＢ１０）、対応する運動プログラムをユーザに実行させるために運動プログラム設定データを生体情報処理装置１００に送信する（ステップＳＢ１１）。
これにより生体情報処理装置１００は、運動プログラム設定データを受信し（ステップＳＢ１２）、受信した設定データに基づく運動プログラム設定処理を行うデータ設定処理を行う（ステップＳＢ１３）。

具体的には、運動種類（ランニング、ジョギング、ウォーキング）、運動負荷（単位時
間当たりの脈拍数および脈拍数変化率）、繰り返しパターンなどを設定する。
次に生体情報処理装置１００は、ユーザに装着され、運動プログラムに基づく運動の開
始指示がなされたか否かを判別する（ステップＳＢ１４）。
ステップＳＢ１４の判別において、未だ運動プログラムに基づく運動の開始指示がなさ
れていない場合には（ステップＳＢ１４；Ｎｏ）、生体情報処理装置は待機状態となる。
ステップＳＢ１４の判別において、ユーザにより運動プログラムの表示指示がなされた
場合には（ステップＳＢ１４；Ｙｅｓ）、生体情報処理装置１００は、表示部に運動種類
、設定された運動負荷を運動プログラム指示画面として表示する（ステップＳＢ１５）。

この運動プログラム指示画面の表示と並行して、生体情報処理装置は、ユーザの心拍数を計測し、所定の運動がなされているか否かを判別し、運動状況に応じてユーザに必要な情報を告知する運動プログラム実行監視処理を実行する（ステップＳＢ１６）。
ここで、運動プログラム実行監視処理について説明する。
図１１は、運動プログラム実行監視処理の処理フローチャートである。
まず、ＣＰＵ５０は、現在の脈拍数および過去の脈拍数の変化状態から脈拍数上昇率あるいは脈拍数下降率を算出する（ステップＳＣ１）。具体的には、複数の脈拍数の値に基づいて微分処理により脈拍数上昇率あるいは脈拍数下降率を算出している。なお、微分値に代えて、前回の脈波波形のピークタイミングと、今回の脈波波形のピークタイミングとの時間差、すなわち、脈一拍毎のｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ時間を脈拍数上昇率あるいは脈拍数下降率として取り扱うように構成することも可能である。

この場合には、ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ時間が短いほど、脈拍数上昇率あるいは脈拍
数降下率が高いこととなる。 続いてＣＰＵ５０は、脈拍数上昇率あるいは脈拍数下降率
から一定時間後の脈拍数を予測し、予測値に基づいて一定時間後の脈拍数が目標脈拍数範
囲から外れるか否かを判別する（ステップＳＣ２）。ここで、現在の脈拍数が目標脈拍数
範囲の最大値あるいは最小値値に近づくほど、許容される脈拍数上昇率あるいは脈拍数下
降率の値は小さくなることとなる。
ステップＳＣ２の判別において、予測値に基づいて一定時間後の脈拍数が目標脈拍数範
囲から外れると判断した場合には（ステップＳＣ２；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５０は、運動量を
調整する旨の告知（表示および警告音）を行う（ステップＳＣ３）。さらにＣＰＵ５０は
、目標脈拍範囲滞在時間の積算、ひいては、目標運動時間の減算を中断する。これは、脈
拍数が目標脈拍範囲内となるまでは、適正な運動ではないとして、適正な運動量には含め
ないようにするためであり、より確実に適正な運動量の運動をこなすことができるように
するためである。

図１２は、運動量を調整する旨の告知表示例の説明図である。
具体的には、図１２に示すように、現在の脈拍数は目標範囲内であるが、一定時間後に
は、目標範囲の最大値を超えて外れると判断した場合には、ＣＰＵ５０は、目標範囲上昇
傾向である旨のアイコン７１および現在行うべき運動の内容９５（図１２では、「ランニ
ング」）を運動プログラム情報表示領域６Ｘに表示し、必要に応じて警告部６３により警
告音を鳴らすなどの処理を行う。この場合において、運動の内容としては、上述したラン
ニングの他、ウォーキング、ダッシュ、インターバル（低負荷運動）、レスト（休憩）な
どが表示される。

さらに、ＣＰＵ５０は、表示部６において、ドットマトリクス表示領域６Ａに脈波の波
形を表示し、直近の脈拍数がセグメント表示領域に表示する（図７では、脈拍数＝８６）
。
これらの結果、ユーザは、表示部６を視認することにより、現在の脈拍数、現在の脈拍
数変化状態及び脈拍数の履歴を簡単に参照することができる。このとき、ケーブル５の延
長線上に脈波の波形が表示されているため、この波形が、ケーブル５から送られてきたデ
ータを基とした脈拍数の履歴であることを感覚的に理解しやすく、また、データを目で追
いやすいこととなる。
ステップＳＣ２の判別において、予測値に基づいて一定時間後の脈拍数が目標脈拍数範
囲から外れないと判断した場合には（ステップＳＣ２；Ｎｏ）、ＣＰＵ５０は、表示処理
を終了する。

このように、脈拍数の測定の際、ＣＰＵ５０は、現在の脈拍数のみならず、現在の脈拍
数の変化状態までも含めて表示を行うので、ユーザは、適正な運動状態を容易に維持した
状態で適正な運動量の運動を行うことができる。
この場合に、脈拍測定可能体動レベル以上の体動レベルを検出したときは、脈拍測定が
不可能とみなし、脈拍数のＲＯＭ５１への記憶、及び、脈拍数の表示部６への表示を行わ
ない。このため、信頼性の高い脈拍数の記録のみをＲＯＭ５１に記憶することができ、ま
た、精度の高い脈拍数のみが表示部６に表示されるので、ユーザは、日常生活中や運動中
、表示部６を参照することにより正しい脈拍数を参照することができる。

次に、運動プログラム実行監視中の一連の表示状態について説明する。
図１３は、運動プログラム実行監視中の一連の表示状態の説明図である。
以下の説明においては、目標脈拍数範囲を９０〜１２０（拍／分）とし、基準脈拍数上
昇率をＸ１、基準脈拍数下降率をＹ１であるものとして説明する。なお、上述したように
、これらの基準脈拍数上昇率Ｘ１および基準脈拍数下降率Ｙ１は、現在の脈拍数と目標脈
拍数範囲の最大値および最小値との関係によって定められる。

まず、ユーザによってスイッチＳ４が操作され、脈拍測定開始指示がなされた後、時刻
ｔ０において、脈拍数が目標脈拍数範囲の最小値である９０（拍／分）に達すると、ＣＰ
Ｕ５０は、実際の脈拍数上昇率が基準脈拍数上昇率Ｘ１より小さく、現在の脈拍数が、目
標最大値１２０（拍／分）と目標最小値の値にある場合、“適正である”旨の表示として
、適正時アイコン７２を運動プログラム情報表示領域６Ｘに表示する。

これと同時に、ＣＰＵ５０は、目標運動時間Ｔ_TG0の減算を開始する。すなわち、目標
脈拍範囲滞在時間の積算がなされる。
次に時刻ｔ１において、脈拍数が下降状態となったことが確定し、その脈拍数下降率が
基準脈拍数下降率Ｙ１より大きくなった場合には、ＣＰＵ５０は、現在の脈拍数は目標範
囲内であるが、一定時間後には、目標脈拍数範囲の最小値（＝９０拍／分）を超えて外れ
ると判断した場合には、ＣＰＵ５０は、目標脈拍数範囲内で下降傾向である旨のアイコン
７３を運動プログラム情報表示領域６Ｘに表示し、必要に応じて警告部６３により警告音
を鳴らすなどの処理を行う。

そして、時刻ｔ２において、現在の脈拍数が目標脈拍数範囲の最小値未満となると、Ｃ
ＰＵ５０は、目標運動時間Ｔ_TGの減算を停止する。この結果、この時点での目標運動時間
Ｔ_TGは、
Ｔ_TG＝Ｔ_TG0−Ｔ１
となっている。
これと並行して、ＣＰＵ５０は、現在の脈拍数が目標脈拍数範囲未満である旨のアイコ
ン７４を運動プログラム情報表示領域６Ｘに表示し、必要に応じて警告部６３により警告
音を鳴らすなどの処理を行う。

その後、再び、ユーザが運動の負荷を増し、現在の脈拍数が増加傾向に転じ、時刻ｔ３
において、脈拍数が目標脈拍数範囲の最小値である９０（拍／分）に達すると、ＣＰＵ５
０は、再び目標運動時間Ｔ_TG0の減算を開始する。

次に時刻ｔ４において、脈拍数が上昇状態となったことが確定し、その脈拍数上昇率が
基準脈拍数上昇率Ｘ１より大きくなった場合には、ＣＰＵ５０は、現在の脈拍数は目標範
囲内であるが、一定時間後には、目標脈拍数範囲の最大値（＝１２０拍／分）を超えて外
れると判断した場合には、ＣＰＵ５０は、目標脈拍数範囲内で上昇傾向である旨のアイコ
ン７１を運動プログラム情報表示領域６Ｘに表示し、必要に応じて警告部６３により警告
音を鳴らすなどの処理を行う。

そして、時刻ｔ５において、現在の脈拍数が目標脈拍数範囲の最大値超となると、ＣＰ
Ｕ５０は、目標運動時間Ｔ_TGの減算を停止する。この結果、この時点での目標運動時間Ｔ
_TGは、
Ｔ_TG＝Ｔ_TG0−Ｔ１−Ｔ２
となっている。
これと並行して、ＣＰＵ５０は、現在の脈拍数が目標脈拍数範囲超である旨のアイコン
７５を運動プログラム情報表示領域６Ｘに表示し、必要に応じて警告部６３により警告音
を鳴らすなどの処理を行う。

その後、再び、ユーザが運動の負荷を減らし、現在の脈拍数が下降傾向に転じ、時刻ｔ
６において、脈拍数が目標脈拍数範囲の最大値である１２０（拍／分）に達すると、ＣＰ
Ｕ５０は、再び目標運動時間Ｔ_TG0の減算を開始する。
そして、時刻ｔ６の時点において、ＣＰＵ５０は、実際の脈拍数下降率が基準脈拍数下
降率Ｙ１より小さく、現在の脈拍数が、目標最大値と目標最小値の値にある場合、“適正
である”旨の表示として、適正時アイコン７２を運動プログラム情報表示領域６Ｘに表示
する。
そして、ＣＰＵ５０は、目標運動時間Ｔ_TGの減算を継続し、時刻ｔ７における現在の目
標運動時間Ｔ_TGが、
Ｔ_TG＝Ｔ_TG0−Ｔ１−Ｔ２−Ｔ３
＝０
となると、ユーザに対し、当該運動プログラムにおける運動が完了した旨を告知して処理
を終了することとなる。

以上の説明は、心拍数を所定範囲内に収める場合のものであったが、インターバル運動
などのように、負荷の大小を切り換える場合には、負荷大の場合の心拍数範囲および心拍
数維持時間、負荷小の場合の心拍数範囲および心拍数維持時間を運動プログラムに沿って
切り換えることにより同様に適用が可能である。
また、以上の説明では、運動が過負荷の場合については述べていないが、警告脈拍数上
昇率Ｘ２（＞Ｘ１）を設定しておき、実際の脈拍数上昇率が警告脈拍数上昇率Ｘ２以上で
ある場合には、現在の脈拍数が、目標範囲未満の値であっても、過負荷の表示を行うよう
にすることも可能である。
同様に、実際の脈拍数上昇率が警告脈拍数上昇率Ｘ２以上である場合には、現在の脈拍
数が、目標範囲内の値であっても、過負荷の表示を行うとともに、警告部６３により警告
音を鳴らすようにすることも可能である。

さらに、適正な範囲であれば、運動負荷は高い方が好ましいので、現在の脈拍数が、目
標脈拍範囲の中心値（上述の例の場合、１０５（拍／分））と目標脈拍範囲最大値（上述
の例の場合、１２０（拍／分））の間にあり、脈拍数上昇率がほぼゼロに近い状態のとき
、「ベターモード」（より適正である旨）と表示を行うようにすることも可能である。
さらに、目標脈拍範囲最大値に近い状態（上述の例の場合、例えば、１１５〜１２０（
拍／分））で、脈拍数がほぼ一定の状態を継続すると、運動内容として「ベストモード」
（最適正である旨）と表示するように構成することも可能である。

以上の説明のように、本実施形態によれば、ユーザは、生体情報処理装置１００を装着
して運動をし、その際に得られる生体情報をクレードル２００、情報処理端末装置３００
及び通信ネットワーク４００を介して、サーバ５００にアップロードするだけで、徐々に
自己に最適な運動プログラムが生体情報処理装置１００に設定されることとなり、ユーザ
の手間を軽減しつつ、最適な運動管理が行える。

本実施形態に係る生体情報管理システムの概要構成ブロック図である。 生体情報処理装置の使用状態における外観説明図である。 生体情報処理装置の装置本体の外観正面図である。 生体センサユニットの構成を模式的に示す一部断面図である。 生体情報処理装置の機能ブロック図である。 情報処理端末装置の概要構成を示すブロック図である。 サーバの概要構成を示すブロック図である。 生体情報処理装置の動作を示すフローチャートである。脈拍数計測時における表示部の表示内容を示す図である。 表示部６に脈拍数及び脈波の波形を表示した際の表示態様の一例を示す図である。 生体情報管理システムの動作シーケンス図である。 運動プログラム実行監視処理の処理フローチャートである。 運動量を調整する旨の告知表示例の説明図である。 運動プログラム実行監視中の一連の表示状態の説明図である。

符号の説明

１…生体情報管理システム、１００…生体情報処理装置、２００…クレードル、３００
…情報処理端末装置、４００…通信ネットワーク、５００…サーバ、２…装置本体、３…
リストバンド、４…生体センサユニット、５…ケーブル、６…表示部、６Ａ…ドットマト
リクス表示領域、６Ｂ…セグメント表示領域、７…スイッチ機能説明部、８…スイッチ機
能説明部、９…スイッチ機能説明部、１０…スイッチ機能説明部、１１…体動センサ、３
１…ＣＰＵ、３２…ＲＯＭ、３３…ＲＡＭ、３４…インタフェース部、３５…記憶装置、
３６…入力部、３７…出力部、３８…表示部、８１…ＣＰＵ、８２…ＲＯＭ、８３…ＲＡ
Ｍ、８４…インタフェース部、８５…記憶装置、８６…入力部、８７…出力部、８８…表
示部、９１…個人プロフィールＤＢ、９２…個人生体情報ＤＢ、９３…運動プログラムＤ
Ｂ。

Claims (4)

1. ユーザに装着され、当該ユーザの生体情報を収集し、前記生体情報の変化する度合いを表す生体情報変化度合いを算出する生体情報処理装置と、前記生体情報処理装置に通信可能に接続され、前記生体情報処理装置が収集した生体情報を受信し、当該生体情報の管理および前記生体情報処理装置の管理を行う情報処理端末装置と、前記情報処理端末装置と通信ネットワークを介して接続され、前記情報処理端末装置から受信した前記生体情報に基づいて前記生体情報処理装置および前記情報処理端末装置の管理を行うサーバと、を備えた生体情報管理システムにおいて、
   前記サーバは前記情報処理端末から受信した生体情報に基づいて前記ユーザに行わせるべき運動に関する情報を前記生体情報処理装置において提示させるための生体情報の標準的な変化度合いを表す生体情報基準変化度合いを含む設定情報を前記情報処理端末に通知し、
   前記情報処理端末は、前記設定情報に基づいて前記生体情報処理装置を装着したユーザに前記運動を行わせるための所定の設定を行い、
   前記生体情報処理装置は、前記設定に基づいて前記ユーザに行わせるべき運動に関する情報を提示するとともに、前記生体情報変化度合いと前記生体情報基準変化度合いとを比較して、前記生体情報変化度合いが前記生体情報基準変化度合いよりも大きいと判断した場合には、ユーザに報知する、
   ことを特徴とする生体情報管理システム。
2. 請求項１に記載の生体情報管理システムにおいて、
   生体情報変化度合いは、前記生体情報の上昇率または下降率であることを特徴とする生体情報システム。
3. 請求項１〜２のうちいずれか一項に記載の生体情報管理システムにおいて、前記生体情報基準変化度合いは予め決められた値、または前記生体情報に基づいて設定された値であることを特徴とする生体情報システム。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の生体情報管理システムにおいて、
   前記生体情報処理装置は、前記脈拍数及び前記生体情報変化度合いに基づく情報の一部をアイコンにより表示することを特徴とする生体情報管理システム。

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