JP5447942B2 - Biological information measuring instrument, electronic device having biological information measuring instrument, biological information measuring method, and biological information measuring program - Google Patents
Biological information measuring instrument, electronic device having biological information measuring instrument, biological information measuring method, and biological information measuring program Download PDFInfo
- Publication number
- JP5447942B2 JP5447942B2 JP2009235264A JP2009235264A JP5447942B2 JP 5447942 B2 JP5447942 B2 JP 5447942B2 JP 2009235264 A JP2009235264 A JP 2009235264A JP 2009235264 A JP2009235264 A JP 2009235264A JP 5447942 B2 JP5447942 B2 JP 5447942B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amount
- sensor
- biological information
- skin
- information measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
本発明は生体の皮膚表面における水分量の計測技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring water content on the skin surface of a living body.
IT(Information Technology)、ネットワーク技術の進展により、電子機器が扱う情報量及び蓄積される情報量は増大の一途をたどっている。また、電子部品の軽薄短小化により、携帯電話やノート型PCなどの小型電子機器が普及し利便性が高まっている。 With the progress of IT (Information Technology) and network technology, the amount of information handled by electronic devices and the amount of stored information are steadily increasing. In addition, as electronic parts become lighter, thinner, and smaller, small electronic devices such as mobile phones and notebook PCs have become widespread and convenience has increased.
このような状況下で入力デバイスであるセンサから正確に情報を得て、それを正確に分析、判断、加工された有用情報として人に認知させることは、安心安全、快適、環境保全の社会を形成する上で重要な位置づけにある。 Under these circumstances, obtaining information accurately from sensors that are input devices, and allowing people to recognize it as useful information that has been accurately analyzed, judged, and processed can create a safe, secure, comfortable, and environmentally friendly society. It is in an important position in forming.
また、社会の成熟と共に高齢化が進み、健康や加齢が顕著に現れる皮膚の生体情報を、場所を選ばず、安価、簡易かつ正確に計測する健康センサの実現が望まれている。生体センサを搭載した電子機器による健康情報サービスは上記の要望を満たすものである。 In addition, with the aging of society as society matures, there is a demand for the realization of a health sensor that can measure biometric information on the skin where health and aging are prominent at a low cost, simply and accurately, regardless of location. A health information service by an electronic device equipped with a biosensor satisfies the above-mentioned demand.
この点、健康や加齢に伴う生体情報としては、人の皮膚に蓄えられる、もしくは皮膚表面から分泌される発汗に伴う水分量が挙げられる。人の水分量は、疲れやストレスなど、人の健康状態や心理状態と密接に関係していることが一般的に知られている。 In this regard, biological information associated with health and aging includes the amount of water associated with sweating stored in human skin or secreted from the skin surface. It is generally known that a person's water content is closely related to a person's health and psychological state, such as fatigue and stress.
かかる人の皮膚の生体情報としての水分量を計測する方法として、静電容量式水分センサを利用した装置の発明が開示されている(例えば特許文献1参照)。 As a method for measuring the amount of moisture as biological information of the human skin, an invention of an apparatus using a capacitive moisture sensor has been disclosed (for example, see Patent Document 1).
特許文献1に記載の発明では、図17に記載されているように、正方形状の絶縁基板52の表面に面内で対向する一対の交差櫛状の電極53が形成され、静電容量式の水分センサ51を形成している。なお、図17は、特許文献1の図5に相当する図である。
In the invention described in
そして、このような構成を用いて人の皮膚が交差櫛電極表面に触れた際の静電容量の変化を知ることで、皮膚に含まれる水分量を計測することができる。 And the water content contained in skin can be measured by knowing the change in the electrostatic capacity when the human skin touches the surface of the cross comb electrode using such a configuration.
上述したように水分センサを用いることで皮膚の水分量の計測が可能となるが、上述したような一般的な水分センサは、以下に示すような課題を有している。 As described above, the moisture content of the skin can be measured by using the moisture sensor. However, the general moisture sensor as described above has the following problems.
第1の課題として皮膚の水分量を正確に計測ができない点が挙げられる。その理由の一つは、人の皮膚の水分量の計測に際して、計測毎に皮膚とセンサの接触の程度が異なるため、その値が異なり不正確となるためである。更に、もう一つの理由は、計測時に電極と皮膚の接触に伴う摩擦により、皮膚の温度上昇と皮膚の成分の脱落および付着がおこるためである。 The first problem is that the moisture content of the skin cannot be measured accurately. One reason for this is that when measuring the moisture content of human skin, the degree of contact between the skin and the sensor differs from measurement to measurement, and the values differ and become inaccurate. Furthermore, another reason is that the temperature of the skin rises and the components of the skin fall off and adhere due to friction caused by contact between the electrode and the skin during measurement.
次に、第2の課題として皮膚の経時・経年変化情報を正確に捉え、それをユーザーに有益な情報に加工して、ユーザーに伝達するような電子機器や健康情報サービスが実現できていないという課題もある。これは、上述のように正確に水分量を計測する水分センサがないためである。 Next, as a second problem, electronic devices and health information services that accurately capture skin aging and aging information, process it into useful information for the user, and convey it to the user have not been realized. There are also challenges. This is because there is no moisture sensor that accurately measures the amount of moisture as described above.
そこで、本発明は正確に皮膚の水分量を計測することが可能な、生体情報計測器、生体情報計測器を有する電子機器、生体情報計測方法及び生体情報計測プログラムを提供することを目的とする。 Then, this invention aims at providing the biological information measuring device which can measure the moisture content of skin correctly, the electronic device which has a biological information measuring device, a biological information measuring method, and a biological information measuring program. .
本発明の第1の観点によれば、皮膚の水分量を測定するための生体情報計測器において、基板の上に形成した電極を有し、当該電極に接触した皮膚の電荷量を計測するセンサと、前記センサに交流信号を印加する発振手段と、前記センサが前記電極に前記皮膚が接触してから離れるまでの間に計測した電荷量に比例して出力する交流電圧信号を整流して得た直流電圧信号に基づく電荷量を一定時間毎に順次保存し、当該保存した電荷量を加算することにより電荷量の合計量を算出する電荷量加算手段と、前記電荷量加算手段が算出した前記電荷量の合計量を、計測時間で除して単位時間あたりの平均電荷量を算出する平均電荷量算出手段と、前記平均電荷量算出手段が算出した前記平均電荷量に基づいて、前記皮膚の水分量を算出する水分量算出手段と、を備えることを特徴とする生体情報計測器が提供される。 According to the first aspect of the present invention, in the biological information measuring instrument for measuring the moisture content of the skin, the sensor has an electrode formed on the substrate and measures the charge amount of the skin in contact with the electrode. And an oscillating means for applying an AC signal to the sensor, and an AC voltage signal that is output in proportion to the amount of charge measured until the sensor leaves the electrode after the skin comes into contact with the electrode. the amount of charge based on the DC voltage signal sequentially stored in every predetermined time, a charge amount adding means for calculating the total amount of by Ri electric load amount by adding the amount of charge the stored, said charge amount adding means Based on the average charge amount calculating means for calculating the average charge amount per unit time by dividing the calculated total amount of charge by the measurement time, and the average charge amount calculated by the average charge amount calculation means, Moisture amount for calculating the moisture content of the skin Biological information measuring device, characterized in that it comprises means out, is provided.
本発明の第2の観点によれば、上記本発明の第1の観点により提供される生体情報計測器を搭載した電子機器において、前記生体情報計測器が算出した前記水分量を蓄積する手段を備え、前記蓄積した前記水分量に基づいて前記水分量の経時・経年変化についての情報を提示することを特徴とする電子機器が提供される。 According to a second aspect of the present invention, you accumulate in mounting electronic apparatus biological information measurement device provided, the amount of water the biological information measuring device is calculated by the first aspect of the present invention e Bei means, electronic apparatus, characterized by presenting information about the time-aging of the water content on the basis of the quantity of water before Ki蓄 product is provided.
本発明の第3の観点によれば、皮膚の水分量を測定するための生体情報計測方法において、基板の上に形成した電極を有し、当該電極に接触した皮膚の電荷量を計測するセンサを用意するステップと、前記センサに交流信号を印加する発振ステップと、前記センサが前記電極に前記皮膚が接触してから離れるまでの間に計測した電荷量に比例して出力する交流電圧信号を整流して得た直流電圧信号に基づく電荷量を一定時間毎に順次保存し、当該保存した電荷量を加算することにより電荷量の合計量を算出する電荷量加算ステップと、前記電荷量加算ステップにおいて算出した前記電荷量の合計量を、計測時間で除して単位時間あたりの平均電荷量を算出する平均電荷量算出ステップと、前記平均電荷量算出ステップにおいて算出した前記平均電荷量に基づいて、前記皮膚の水分量を算出する水分量算出ステップと、を備えることを特徴とする生体情報計測方法が提供される。 According to the third aspect of the present invention, in the biological information measuring method for measuring the moisture content of the skin, the sensor has an electrode formed on the substrate and measures the charge amount of the skin in contact with the electrode. And an oscillation step of applying an AC signal to the sensor, and an AC voltage signal that is output in proportion to the amount of charge measured until the sensor leaves the electrode after the skin contacts the electrode. the charge amount based on the rectified-obtained DC voltage signal sequentially stored at predetermined time intervals, the charge amount adding step of calculating the total amount of by Ri electric load amount by adding the amount of charge the storage, the charge An average charge amount calculating step for calculating an average charge amount per unit time by dividing the total amount of the charge amount calculated in the amount adding step by a measurement time; and the average charge calculated in the average charge amount calculating step. Based on the amount of charge, the biological information measuring method characterized by and a water amount calculating step of calculating the moisture content of the skin is provided.
本発明の第4の観点によれば、皮膚の水分量を測定するための生体情報計測プログラムにおいて、基板の上に形成した電極を有し、当該電極に接触した皮膚の電荷量を計測するセンサと、前記センサに交流信号を印加する発振手段と、前記センサが前記電極に前記皮膚が接触してから離れるまでの間に計測した電荷量に比例して出力する交流電圧信号を整流して得た直流電圧信号に基づく電荷量を一定時間毎に順次保存し、当該保存した電荷量を加算することにより電荷量の合計量を算出する電荷量加算手段と、前記電荷量加算手段が算出した前記電荷量の合計量を、計測時間で除して単位時間あたりの平均電荷量を算出する平均電荷量算出手段と、前記平均電荷量算出手段が算出した前記平均電荷量に基づいて、前記皮膚の水分量を算出する水分量算出手段と、を備える生体情報計測器としてコンピュータを機能させることを特徴とする生体情報計測プログラムが提供される。 According to a fourth aspect of the present invention, in the biological information measurement program for measuring the moisture content of the skin, the sensor has an electrode formed on the substrate and measures the charge amount of the skin in contact with the electrode And an oscillating means for applying an AC signal to the sensor, and an AC voltage signal that is output in proportion to the amount of charge measured until the sensor leaves the electrode after the skin comes into contact with the electrode. the amount of charge based on the DC voltage signal sequentially stored in every predetermined time, a charge amount adding means for calculating the total amount of by Ri electric load amount by adding the amount of charge the stored, said charge amount adding means Based on the average charge amount calculating means for calculating the average charge amount per unit time by dividing the calculated total amount of charge by the measurement time, and the average charge amount calculated by the average charge amount calculation means, Calculate the moisture content of the skin Biological information measuring program for causing a computer to function as a biological information measuring device comprising a water amount calculation means, is provided.
本発明によれば単位時間あたりの平均電荷量を算出し、その平均電荷量から、水分量を算出できることから皮膚の水分量を正確に計測することが可能となる。 According to the present invention, since the average amount of charge per unit time is calculated, and the amount of moisture can be calculated from the average amount of charge, the amount of moisture in the skin can be accurately measured.
次に、本発明の実施形態及び実施例について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態及び実施例の構成において、同一の構造については同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。また、以下の実施形態及び実施例の説明において、各寸法について具体的な数値を示して説明しているが、この数値はあくまで例示である。本発明の実施形態はこれら例示した寸法に限定されるものではなく、任意の寸法により実現することが可能である。 Next, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the configuration of each embodiment and example described below, the same structure is denoted by the same reference numeral, and redundant description is omitted. In the following description of the embodiments and examples, each dimension is described with specific numerical values, but these numerical values are merely examples. Embodiments of the present invention are not limited to these illustrated dimensions, and can be realized with any dimensions.
更に、本実施形態及び実施例においては、便宜上、計測対象を人体と想定して説明しているが、これは本実施形態及び実施例の計測対象を限定するものではない。本実施形態及び実施例は人間以外の他の動物の皮膚を計測対象とすることも可能である。 Further, in the present embodiment and examples, for convenience, the measurement target is assumed to be a human body, but this does not limit the measurement targets of the present embodiment and examples. In the present embodiment and examples, the skin of animals other than human beings can be measured.
図1を参照すると、本発明の実施形態は、センサ10と、発振部11と、電荷量加算部12と、平均電荷量算出部13と、水分量算出部14を有する。
Referring to FIG. 1, the embodiment of the present invention includes a
センサ10は、皮膚の電荷量を計測する機能を有している。発振部11は、センサ10に交流信号を印加する機能を有している。
The
電荷量加算部12は、電極に皮膚が接触してから離れるまでの間、センサ10が計測した電荷量を、一定時間毎に順次記憶し、保存する機能を有している。更に、電荷量加算部12は記憶し、保存した電荷量を加算する機能を有している。これにより、電荷量加算部12は、計測時間内に計測した電荷量の合計量(以下、適宜「合計電荷量」と記載する。)を算出することができる。
The charge
平均電荷量算出部13は、電荷量加算部12が算出した合計電荷量を、計測時間で除して単位時間あたりの平均電荷量を算出する機能を有している。なお、具体的な計測時間及び単位時間の長さについては特に制限はなく、使用環境等に応じて任意の長さに設定することができる。
The average charge
水分量算出部14は、平均電荷量算出部13が算出した平均電荷量から、水分量を算出する機能を有している。なお、電荷量に基づく水分量の算出方法は任意の算出方法を用いることができ、本発明の要旨ではないため説明を省略する。
The moisture
次に、図2のフローチャートを用いて本実施形態の動作について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described using the flowchart of FIG.
まず、発振部11が、センサ10に交流信号を印加する(ステップS201)。
First, the
次にセンサ10は、皮膚の電荷量の計測を開始する(ステップS202)。
Next, the
そして、計測に伴い電荷量加算部12が、センサ10が計測した電荷量を、一定時間毎に順次記憶し、保存する。併せて保存した電荷量を加算する(ステップS203)。
Then, along with the measurement, the charge
ステップS202、ステップS203における、計測及び電荷量の加算は計測時間が終了するまで継続する(ステップS204においてNO)。 The measurement and the addition of the charge amount in step S202 and step S203 are continued until the measurement time ends (NO in step S204).
一方、計測時間が終了すると(ステップS204においてYES)、平均電荷量算出部13が、電荷量加算部12が算出した合計電荷量を、計測時間で除して単位時間あたりの平均電荷量を算出する(ステップS205)。
On the other hand, when the measurement time ends (YES in step S204), the average charge
最後に水分量算出部14が、平均電荷量算出部13が算出した平均電荷量から、水分量を算出する(ステップS206)。
Finally, the moisture
次に図3を用いて本実施形態の計測時間と出力電圧の関係を説明する。 Next, the relationship between the measurement time and the output voltage in this embodiment will be described with reference to FIG.
図3に示すように、電極に皮膚が接触したときに電極間に蓄積できる電荷量に比例して出力する交流電圧信号20を整流し、直流電圧信号21を得る。
As shown in FIG. 3, an
今回は、計測の開始、および終了の判断は、この直流電圧信号21が100mV以上となる時を計測開始とし、100mV未満となるときに計測終了の閾値とした。ここで、発振部11から出力する交流信号は1kHz、1Vrmsとした。なお、本実施例及び以下の実施例で示した具体的な数値はあくまで例示である。
This time, the determination of the start and end of measurement was made when the DC voltage signal 21 was 100 mV or more, and when the DC voltage signal 21 was less than 100 mV, the measurement end threshold was set. Here, the AC signal output from the
図3に示すように、電極に皮膚が接触してから離れるまでの間、センサ10で計測した電荷量を、一定時間毎に順次保存し、その保存した電荷量を加算し計測時間で除して単位時間あたりの平均電荷量を算出することにより、電極と皮膚の接触の程度の差を低減できる。よって、正確に水分量の計測ができる。
As shown in FIG. 3, the amount of charge measured by the
次に、上述の実施形態のセンサ10の具体的な形状毎に実施例を示して説明をする。
Next, an example is shown and demonstrated for every specific shape of the
実施例1におけるセンサ10の構造は図4に示すように、センサ基板31の上に、一対の相対向する電極32を形成したというものである。また電極端子30a及び30bも併せて図示する。
The structure of the
ここで、実装例として基板31には外形寸法が□100mm、厚さ(t):1mmで、誘電率7の低誘電率基板を使用し、電極寸法は、幅(a):0.25mm、長さ(W):9mm、電極間距離(p):0.25mmとした。 Here, as a mounting example, a low dielectric constant substrate having an outer dimension of □ 100 mm, a thickness (t): 1 mm and a dielectric constant of 7 is used for the substrate 31, and the electrode dimensions are the width (a): 0.25 mm, Length (W): 9 mm and distance between electrodes (p): 0.25 mm.
図14に、本実施例による皮膚の水分量の計測値の変動率を示す。計測条件は、温度及び湿度が一定に保たれた環境下で、皮膚の同一部位を20回計測した。また、計測結果は、各計測値を初回計測値により規格化した。図14に示すように、本実施例において、一般的な水分センサと比較し、計測毎に変動が少ない正確な計測結果が得られた。 FIG. 14 shows the fluctuation rate of the measured value of the moisture content of the skin according to this example. The measurement conditions were that the same part of the skin was measured 20 times in an environment where the temperature and humidity were kept constant. Moreover, the measurement result normalized each measured value with the first measured value. As shown in FIG. 14, in this example, compared with a general moisture sensor, an accurate measurement result with less fluctuation for each measurement was obtained.
ここで、「一般的な水分センサ」とは、本明細書における実施形態及び実施例を適用されていない水分センサのことを指すものとする。また、各図においてこの一般的な水分センサを用いた場合について、「一般例」と表記する。 Here, the “general moisture sensor” refers to a moisture sensor to which the embodiments and examples in this specification are not applied. Moreover, the case where this general moisture sensor is used in each figure is described as “general example”.
実施例2におけるセンサ10の構造は図5に示すように、センサ基板31の上に、複数の相対向する交差櫛電極33を形成したというものである。また電極端子30a及び30bも併せて図示する。ここで、基板31には外形寸法が□100mm、厚さ(t):1mmで、誘電率7の低誘電率基板を使用し、電極寸法は、幅(a):0.25mm、長さ(W):9mm、電極間距離(p):0.25mm、電極対数:4対とした。
As shown in FIG. 5, the structure of the
相対向する電極間に蓄積される電荷量は、電極の対向する数を増やすと増加する。従って、図5に示すように、センサ基板31の上に複数の相対向する交差櫛電極を形成することで、センサ10が計測する電荷量が増加する。よって、正確に水分量の計測ができる。
The amount of charge accumulated between the opposing electrodes increases as the number of opposing electrodes increases. Therefore, as shown in FIG. 5, by forming a plurality of opposing cross comb electrodes on the sensor substrate 31, the amount of charge measured by the
図14に、本実施例による皮膚の水分量の計測値の変動率を示す。計測条件は、温度及び湿度が一定に保たれた環境下で、皮膚の同一部位を20回計測した。また、計測結果は、各計測値を初回計測値により規格化した。図14に示すように、本実施例において、一般的な水分センサと比較し、計測毎に変動が少ない正確な計測結果が得られる。 FIG. 14 shows the fluctuation rate of the measured value of the moisture content of the skin according to this example. The measurement conditions were that the same part of the skin was measured 20 times in an environment where the temperature and humidity were kept constant. Moreover, the measurement result normalized each measured value with the first measured value. As shown in FIG. 14, in this embodiment, an accurate measurement result with less fluctuation for each measurement is obtained as compared with a general moisture sensor.
実施例3におけるセンサ10の構造は図6に示すように、センサ基板31の上に、湾曲する一対の相対向する電極32を形成したというものである。また電極端子30a及び30bも併せて図示する。ここで、基板31には外形寸法が□100mm、厚さ(t):1mmで、誘電率7の低誘電率基板を使用し、電極寸法は、幅(a):0.25mm、長さ(W):9mm、電極間距離(p):0.25mmとした。
As shown in FIG. 6, the structure of the
図6に示すように、相対向する電極を湾曲形状とすることで、電極と皮膚が滑らかに接触する。従って、電極と皮膚の接触時の摩擦が低減し、摩擦によって生じる温度上昇を抑制できる。よって、正確に水分量の計測ができる。 As shown in FIG. 6, the electrodes and the skin are smoothly in contact with each other by forming the opposing electrodes in a curved shape. Therefore, the friction at the time of contact between the electrode and the skin is reduced, and the temperature rise caused by the friction can be suppressed. Therefore, the amount of moisture can be accurately measured.
図14に、本実施例による皮膚の水分量の計測値の変動率を示す。計測条件は、温度及び湿度が一定に保たれた環境下で、皮膚の同一部位を20回計測した。また、計測結果は、各計測値を初回計測値により規格化した。図14に示すように、本実施例において、一般的な水分センサと比較し、計測毎に変動が少ない正確な計測結果が得られた。 FIG. 14 shows the fluctuation rate of the measured value of the moisture content of the skin according to this example. The measurement conditions were that the same part of the skin was measured 20 times in an environment where the temperature and humidity were kept constant. Moreover, the measurement result normalized each measured value with the first measured value. As shown in FIG. 14, in this example, compared with a general moisture sensor, an accurate measurement result with less fluctuation for each measurement was obtained.
実施例4におけるセンサ10の構造は図7に示すように、センサ基板31の上に、湾曲する複数の相対向する交差櫛電極33を形成したというものである。また電極端子30a及び30bも併せて図示する。ここで、基板31には外形寸法が□100mm、厚さ(t):1mmで、誘電率7の低誘電率基板を使用し、電極寸法は、幅(a):0.25mm、長さ(W):9mm、電極間距離(p):0.25mm、電極対数:4対とした。
The structure of the
図7に示すように、センサ基板31の上に複数の相対向する交差櫛電極を形成することで、センサ10が計測する電荷量が増加する。さらに、相対向する電極を湾曲形状とすることで、電極と皮膚が滑らかに接触する。従って、電極と皮膚の接触時の摩擦が低減し、摩擦によって生じる温度上昇を抑制できる。よって、正確に水分量の計測ができる。
As shown in FIG. 7, by forming a plurality of opposing cross comb electrodes on the sensor substrate 31, the amount of charge measured by the
図14に、本実施例による皮膚の水分量の計測値の変動率を示す。計測条件は、温度及び湿度が一定に保たれた環境下で、皮膚の同一部位を20回計測した。また、計測結果は、各計測値を初回計測値により規格化した。図14に示すように、本実施例において、一般的な水分センサと比較し、計測毎に変動が少ない正確な計測結果が得られた。 FIG. 14 shows the fluctuation rate of the measured value of the moisture content of the skin according to this example. The measurement conditions were that the same part of the skin was measured 20 times in an environment where the temperature and humidity were kept constant. Moreover, the measurement result normalized each measured value with the first measured value. As shown in FIG. 14, in this example, compared with a general moisture sensor, an accurate measurement result with less fluctuation for each measurement was obtained.
実施例5におけるセンサ10の構造は図8に示すように、センサ基板31の上に、複数の相対向する交差櫛電極33を形成し、形成する電極は、相対向する電極の電極間距離を、対向方向に徐々に広げたというものである。また電極端子30a及び30bも併せて図示する。ここで、基板31には外形寸法が□100mm、厚さ(t):1mmで、誘電率7の低誘電率基板を使用し、電極寸法は、幅(a):0.25mm、長さ(W):9mm、最小電極間距離:0.1mm、電極対数:4対とし、皮膚を動かす向きに電極間距離を図15に示す変化率をもって徐々に広げた。
As shown in FIG. 8, the structure of the
また、図12に示すように、計測方法として、電極に皮膚が接触してから離れるまでの間、対向する電極方向、すなわち一つの方向に動かされている皮膚を測定の対象とする。 Further, as shown in FIG. 12, as a measurement method, the skin is moved in the opposite electrode direction, that is, in one direction until the skin comes in contact with the electrode and then leaves, and the measurement is performed.
相対向する電極間に蓄積される電荷量は電極間距離に反比例する。よって、その電極間距離を広げると、電極間に蓄積する電荷量は減少する。従って、図8に示すように、センサ基板31の上に形成する電極33の電極間距離を局所的に変えることで、特定の電極間に蓄積する電荷量を増減できる。一方、はじめに電極に皮膚が接触するときに、電極に皮膚が引っ掛かり、皮膚の脱落などにより計測値が変動する。そこで、電極端部の電極間距離を広くした。これにより、正確に水分量の計測ができる。 The amount of charge accumulated between the electrodes facing each other is inversely proportional to the distance between the electrodes. Therefore, when the distance between the electrodes is increased, the amount of charge accumulated between the electrodes decreases. Therefore, as shown in FIG. 8, the amount of charge accumulated between specific electrodes can be increased or decreased by locally changing the interelectrode distance of the electrodes 33 formed on the sensor substrate 31. On the other hand, when the skin first comes into contact with the electrode, the skin is caught on the electrode, and the measured value fluctuates due to the skin falling off. Therefore, the distance between the electrodes at the electrode ends was increased. Thereby, the moisture content can be accurately measured.
図14に、本実施例による皮膚の水分量の計測値の変動率を示す。計測条件は、温度及び湿度が一定に保たれた環境下で、皮膚の同一部位を20回計測した。また、計測結果は、各計測値を初回計測値により規格化した。図14に示すように、本実施例において、その電極間距離の変化率が大きくなるに従い、計測毎に変動が少ない正確な計測結果が得られた。 FIG. 14 shows the fluctuation rate of the measured value of the moisture content of the skin according to this example. The measurement conditions were that the same part of the skin was measured 20 times in an environment where the temperature and humidity were kept constant. Moreover, the measurement result normalized each measured value with the first measured value. As shown in FIG. 14, in this example, as the rate of change in the distance between the electrodes increased, an accurate measurement result with little fluctuation for each measurement was obtained.
実施例6におけるセンサ10の構造は図9に示すように、センサ基板31の上に、一対の相対向する電極32を形成し、且つ、相対向する電極を形成する位置に、基板の厚み方向に凹形状34を形成したというものである。また電極端子30a及び30bも併せて図示する。ここで、基板31には外形寸法が□100mm、厚さ(t):1mmで、誘電率7の低誘電率基板を使用し、電極寸法は、幅(a):0.25mm、長さ(W):9mm、電極間距離(p):0.25mmとし、凹形状の曲率(κ)を20m−1<κ<100m−1で変化させた。
As shown in FIG. 9, the structure of the
図9に示すように、本発明は、相対向する電極を形成する位置に、基板の厚み方向に凹形状34を有する。この凹形状により、人の曲率を有する部位の皮膚に沿って、相対向する電極の全面が接触する。これにより、皮膚と電極との非接触箇所をなくすと共に、電極上で皮膚を動かす際の誘導路の役割を果たす。よって、正確に水分量の計測ができる。 As shown in FIG. 9, this invention has the concave shape 34 in the thickness direction of a board | substrate in the position which forms the electrode which opposes. Due to this concave shape, the entire surfaces of the opposing electrodes are in contact with each other along the skin of the portion having the curvature of the person. This eliminates a non-contact portion between the skin and the electrode, and serves as a guide path when moving the skin on the electrode. Therefore, the amount of moisture can be accurately measured.
図16に、本実施例による皮膚の水分量の計測値の変動率を示す。計測条件は、温度及び湿度が一定に保たれた環境下で、皮膚の同一部位を20回計測した。また、計測結果は、各計測値を初回計測値により規格化した。図16に示すように、本実施例において、その凹形状の曲率が増加すると変動が少なくなった。皮膚の曲率と一致したときに最も変動が減少し、計測毎に変動が少ない正確な計測結果が得られた。その後、さらに曲率を大きくすると、電極と皮膚の非接触面が増加するため変動は大きくなる。 In FIG. 16, the fluctuation rate of the measured value of the moisture content of the skin by a present Example is shown. The measurement conditions were that the same part of the skin was measured 20 times in an environment where the temperature and humidity were kept constant. Moreover, the measurement result normalized each measured value with the first measured value. As shown in FIG. 16, in this example, the fluctuation decreased as the concave curvature increased. When the curvature of the skin coincided, the fluctuation decreased most, and an accurate measurement result with little fluctuation for each measurement was obtained. Thereafter, when the curvature is further increased, the non-contact surface between the electrode and the skin increases, so that the fluctuation increases.
実施例7におけるセンサ10の構造は図10に示すように、センサ基板31の上に、湾曲した複数の相対向する交差櫛電極33を形成し、形成する電極は、相対向する電極の電極間距離を、対向方向に徐々に広げ、且つ、相対向する電極を形成する位置に、基板の厚み方向に凹形状34を形成したというものである。また電極端子30a及び30bも併せて図示する。ここで、基板31には外形寸法が□100mm、厚さ(t):1mmで、誘電率7の低誘電率基板を使用し、電極寸法は、幅(a):0.25mm、長さ(W):9mm、最小電極間距離:0.1mm、電極間距離の変化率:25%、凹形状の曲率(κ):60m−1とした。
As shown in FIG. 10, the structure of the
図16に、本実施例による皮膚の水分量の計測値の変動率を示す。計測条件は、温度及び湿度が一定に保たれた環境下で、皮膚の同一部位を20回計測した。また、計測結果は、各計測値を初回計測値により規格化した。図16に示すように、本実施例において、一般的な水分センサと比較し、計測毎に変動が少ない正確な計測結果が得られた。 In FIG. 16, the fluctuation rate of the measured value of the moisture content of the skin by a present Example is shown. The measurement conditions were that the same part of the skin was measured 20 times in an environment where the temperature and humidity were kept constant. Moreover, the measurement result normalized each measured value with the first measured value. As shown in FIG. 16, in this example, compared with a general moisture sensor, an accurate measurement result with less fluctuation for each measurement was obtained.
なお、センサ10において、電極を形成する基板の誘電率と人の皮膚の誘電率の差が大きいほど、電極に皮膚が接触したときの相対向する電極間に蓄積できる電荷量が増加する。よって、使用するセンサ基板として、誘電率10以下が望ましい。また、電極間に蓄積できる電荷量は距離に反比例するため、電極間距離が広がるとその電荷量が減少する。従って電極間距離は1mm以下が実用上望ましい。
In the
実施例8におけるセンサ10の構造は図10に示すように、センサ基板31の上に、湾曲した複数の相対向する交差櫛電極33を形成し、形成する電極は、相対向する電極の電極間距離を、対向方向に徐々に広げ、且つ、相対向する電極を形成する位置に、基板の厚み方向に凹形状を形成したというものである。また電極端子30a及び30bも併せて図示する。さらに、センサ基板31と交差櫛電極33の上に撥水膜100を形成した。ここで、基板31には外形寸法が□100mm、厚さ(t):1mmで、誘電率7の低誘電率基板を使用し、電極寸法は、幅(a):0.25mm、長さ(W):9mm、最小電極間距離:0.1mm、電極間距離の変化率:25%、凹形状の曲率(κ):60m−1とし、撥水膜にはPTFE(Polytetrafluoroethylene)を使用した。
As shown in FIG. 10, the
図12に示すように、計測方法として、電極に皮膚が接触してから離れるまでの間、対向する電極方向、すなわち一つの方向に動かされている皮膚を測定の対象とする。 As shown in FIG. 12, as a measurement method, the skin that is moved in the opposite electrode direction, that is, in one direction from when the skin comes into contact with the electrode until the skin is separated, is measured.
図11に示すように、電極上で皮膚を動かす際の摩擦を低減できる。従って、電極と皮膚の摩擦により生じる、皮膚の温度上昇に伴う発汗を抑制できると共に、図12に示すような皮膚の脱落および、センサ表面への付着を抑制できる。よって、正確に水分量の計測ができる。 As shown in FIG. 11, the friction when moving the skin on the electrode can be reduced. Accordingly, it is possible to suppress sweating caused by the skin temperature increase caused by friction between the electrode and the skin, and to suppress the skin dropout and adhesion to the sensor surface as shown in FIG. Therefore, the amount of moisture can be accurately measured.
図14に、本実施例による皮膚の水分量の計測値の変動率を示す。計測条件は、温度及び湿度が一定に保たれた環境下で、皮膚の同一部位を20回計測した。また、計測結果は、各計測値を初回計測値により規格化した。図14に示すように、本実施例において、一般的な水分センサと比較し、計測毎に変動が少ない正確な計測結果が得られた。 FIG. 14 shows the fluctuation rate of the measured value of the moisture content of the skin according to this example. The measurement conditions were that the same part of the skin was measured 20 times in an environment where the temperature and humidity were kept constant. Moreover, the measurement result normalized each measured value with the first measured value. As shown in FIG. 14, in this example, compared with a general moisture sensor, an accurate measurement result with less fluctuation for each measurement was obtained.
実施例9におけるセンサ10の構造は図11に示すように、センサ基板31の上に、湾曲した複数の相対向する交差櫛電極33を形成し、形成する電極は、相対向する電極の電極間距離を、対向方向に徐々に広げ、且つ、相対向する電極を形成する位置に、基板の厚み方向に凹形状34を形成したというものである。また電極端子30a及び30bも併せて図示する。さらに、センサ基板31と交差櫛電極33の上に撥水膜100を形成した。ここで、基板31には外形寸法が□100mm、厚さ(t):1mmで、誘電率7の低誘電率基板を使用し、電極寸法は、幅(a):0.25mm、長さ(W):9mm、最小電極間距離:0.1mm、電極間距離の変化率:25%、凹形状の曲率(κ):60m−1とし、撥水膜にはPTFEを使用した。
As shown in FIG. 11, the structure of the
図12に示すように、電極に皮膚が接触してから離れるまでの間、対向する電極方向、すなわち一つの方向に動かされている皮膚を測定の対象とすることで、広範囲の皮膚の水分量を計測できる。よって、正確に水分量の計測ができる。 As shown in FIG. 12, by measuring the skin moving in the opposite electrode direction, that is, in one direction, until the skin comes in contact with the electrode, the water content in a wide range of skin is measured. Can be measured. Therefore, the amount of moisture can be accurately measured.
図14に、本実施例による皮膚の水分量の計測値の変動率を示す。計測条件は、温度及び湿度が一定に保たれた環境下で、皮膚の同一部位を20回計測した。また、計測結果は、各計測値を初回計測値により規格化した。図14に示すように、本実施の形態において、一般的な水分センサと比較し、計測毎に変動が少ない正確な計測結果が得られた。 FIG. 14 shows the fluctuation rate of the measured value of the moisture content of the skin according to this example. The measurement conditions were that the same part of the skin was measured 20 times in an environment where the temperature and humidity were kept constant. Moreover, the measurement result normalized each measured value with the first measured value. As shown in FIG. 14, in this Embodiment, compared with the general moisture sensor, the exact measurement result with few fluctuation | variations for every measurement was obtained.
上述した各実施例のセンサを用いた実施形態として、図13に示す電子機器110のような実施形態が考えられる。 As an embodiment using the sensor of each example described above, an embodiment like the electronic device 110 shown in FIG. 13 is conceivable.
本実施形態ではセンサ10を図13に示す位置に実装し、電子回路114と記憶装置112は電子機器110の筐体111内部にあるメイン基板113上に実装した。なお、記憶装置と予測装置はネットワークを介して別の電子機器に設けてもよく、必ずしも計測に使用する電子機器に限定しない。本発明による生体情報計測器を利用することで、正確に皮膚の水分量を計測できる。そして、電子回路114と記憶装置112が協働することにより、水分量を記憶することが可能となる。そして、電子回路114と記憶装置112が協働することにより、記憶した水分量を蓄積し、蓄積した水分量に基づいて人体の経時・経年変化をユーザーに正確に伝達することが可能となる。なお、ユーザーへの提示は電子機器110に表示部を更に設け、この表示部に経時・経年変化についての情報を表示するようにしてもよい。また、他の装置に経時・経年変化についての情報を伝達し、当該他の装置が経時・経年変化についての情報を表示するようにしてもよい。
In this embodiment, the
このようにして経時・経年変化についての情報を表示することからユーザーの利便性が向上した。 Thus, the convenience of the user is improved because the information about the aging and the secular change is displayed.
なお、本発明の実施形態である生体情報計測器を有する電子機器は、ハードウェアにより実現することもできるが、コンピュータをその生体情報計測器を有する電子機器として機能させるためのプログラムをコンピュータがコンピュータ読み取り可能な記録媒体から読み込んで実行することによっても実現することができる。 The electronic apparatus having the biological information measuring instrument according to the embodiment of the present invention can be realized by hardware. However, the computer uses a program for causing the computer to function as the electronic apparatus having the biological information measuring instrument. It can also be realized by reading and executing from a readable recording medium.
また、本発明の実施形態による生体情報計測方法は、ハードウェアにより実現することもできるが、コンピュータにその方法を実行させるためのプログラムをコンピュータがコンピュータ読み取り可能な記録媒体から読み込んで実行することによっても実現することができる。 In addition, the biological information measuring method according to the embodiment of the present invention can be realized by hardware, but the computer reads a program for causing the computer to execute the method from a computer-readable recording medium and executes the program. Can also be realized.
また、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。 Moreover, although the above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, the scope of the present invention is not limited only to the above-described embodiment, and various modifications are made without departing from the gist of the present invention. Implementation in the form is possible.
10 センサ
11 発振部
12 電荷量加算部
13 平均電荷量算出部
14 水分量算出部
20 交流電圧信号
21 直流電圧信号
30a、30b 電極端子
31 センサ基板
32 電極
33 交差櫛電極
110 電子機器
111 筐体
112 記憶装置
113 メイン基板
114 電子回路
121 指
122 接触面
123 脱落した皮膚
DESCRIPTION OF
Claims (13)
基板の上に形成した電極を有し、当該電極に接触した皮膚の電荷量を計測するセンサと、
前記センサに交流信号を印加する発振手段と、
前記センサが前記電極に前記皮膚が接触してから離れるまでの間に計測した電荷量に比例して出力する交流電圧信号を整流して得た直流電圧信号に基づく電荷量を一定時間毎に順次保存し、当該保存した電荷量を加算することにより電荷量の合計量を算出する電荷量加算手段と、
前記電荷量加算手段が算出した前記電荷量の合計量を、計測時間で除して単位時間あたりの平均電荷量を算出する平均電荷量算出手段と、
前記平均電荷量算出手段が算出した前記平均電荷量に基づいて、前記皮膚の水分量を算出する水分量算出手段と、
を備えることを特徴とする生体情報計測器。 In a biological information measuring instrument for measuring the moisture content of the skin,
A sensor having an electrode formed on a substrate and measuring the amount of electric charge of the skin in contact with the electrode;
Oscillating means for applying an AC signal to the sensor;
The amount of electric charge based on the DC voltage signal obtained by rectifying the AC voltage signal output in proportion to the amount of electric charge measured from when the sensor comes into contact with the electrode until the skin leaves the electrode sequentially, at regular intervals. Save a charge amount adding means for calculating the total amount of by Ri electric load amount by adding the amount of charge the storage,
An average charge amount calculating means for calculating an average charge amount per unit time by dividing the total amount of the charge amount calculated by the charge amount adding means by a measurement time;
Based on the average charge amount calculated by the average charge amount calculation means, a moisture amount calculation means for calculating the moisture amount of the skin;
A biological information measuring instrument comprising:
測器。 The living body information measuring instrument according to any one of claims 1 to 9, wherein the sensor forms a water repellent film on a surface of the electrode. Information measuring instrument.
前記生体情報計測器が算出した前記水分量を蓄積する手段を備え、
前記蓄積した前記水分量に基づいて前記水分量の経時・経年変化についての情報を提示することを特徴とする電子機器。 In the electronic device carrying the living body information measuring instrument according to any one of claims 1 to 10,
E Bei means you accumulate the amount of water the biological information measuring device is calculated,
Electronic apparatus, characterized by presenting information about the time-aging of the water content on the basis of the quantity of water before Ki蓄 product.
基板の上に形成した電極を有し、当該電極に接触した皮膚の電荷量を計測するセンサを用意するステップと、
前記センサに交流信号を印加する発振ステップと、
前記センサが前記電極に前記皮膚が接触してから離れるまでの間に計測した電荷量に比例して出力する交流電圧信号を整流して得た直流電圧信号に基づく電荷量を一定時間毎に順次保存し、当該保存した電荷量を加算することにより電荷量の合計量を算出する電荷量加算ステップと、
前記電荷量加算ステップにおいて算出した前記電荷量の合計量を、計測時間で除して単位時間あたりの平均電荷量を算出する平均電荷量算出ステップと、
前記平均電荷量算出ステップにおいて算出した前記平均電荷量に基づいて、前記皮膚の水分量を算出する水分量算出ステップと、
を備えることを特徴とする生体情報計測方法。 In the biological information measurement method for measuring the moisture content of the skin,
Providing a sensor having an electrode formed on a substrate and measuring a charge amount of skin in contact with the electrode;
An oscillation step of applying an AC signal to the sensor;
The amount of electric charge based on the DC voltage signal obtained by rectifying the AC voltage signal output in proportion to the amount of electric charge measured from when the sensor comes into contact with the electrode until the skin leaves the electrode sequentially, at regular intervals. Save a charge amount adding step of calculating the total amount of by Ri electric load amount by adding the amount of charge the storage,
An average charge amount calculation step of calculating an average charge amount per unit time by dividing the total amount of the charge amount calculated in the charge amount addition step by a measurement time;
A moisture content calculating step for calculating the moisture content of the skin based on the average charge amount calculated in the average charge amount calculating step;
A biological information measuring method comprising:
基板の上に形成した電極を有し、当該電極に接触した皮膚の電荷量を計測するセンサと、
前記センサに交流信号を印加する発振手段と、
前記センサが前記電極に前記皮膚が接触してから離れるまでの間に計測した電荷量に比例して出力する交流電圧信号を整流して得た直流電圧信号に基づく電荷量を一定時間毎に順次保存し、当該保存した電荷量を加算することにより電荷量の合計量を算出する電荷量加算手段と、
前記電荷量加算手段が算出した前記電荷量の合計量を、計測時間で除して単位時間あたりの平均電荷量を算出する平均電荷量算出手段と、
前記平均電荷量算出手段が算出した前記平均電荷量に基づいて、前記皮膚の水分量を算出する水分量算出手段と、
を備える生体情報計測器としてコンピュータを機能させることを特徴とする生体情報計測プログラム。 In the biological information measurement program for measuring the moisture content of the skin,
A sensor having an electrode formed on a substrate and measuring the amount of electric charge of the skin in contact with the electrode;
Oscillating means for applying an AC signal to the sensor;
The amount of electric charge based on the DC voltage signal obtained by rectifying the AC voltage signal output in proportion to the amount of electric charge measured from when the sensor comes into contact with the electrode until the skin leaves the electrode sequentially, at regular intervals. Save a charge amount adding means for calculating the total amount of by Ri electric load amount by adding the amount of charge the storage,
An average charge amount calculating means for calculating an average charge amount per unit time by dividing the total amount of the charge amount calculated by the charge amount adding means by a measurement time;
Based on the average charge amount calculated by the average charge amount calculation means, a moisture amount calculation means for calculating the moisture amount of the skin;
A biological information measuring program that causes a computer to function as a biological information measuring instrument.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009235264A JP5447942B2 (en) | 2009-10-09 | 2009-10-09 | Biological information measuring instrument, electronic device having biological information measuring instrument, biological information measuring method, and biological information measuring program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009235264A JP5447942B2 (en) | 2009-10-09 | 2009-10-09 | Biological information measuring instrument, electronic device having biological information measuring instrument, biological information measuring method, and biological information measuring program |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011078689A JP2011078689A (en) | 2011-04-21 |
JP5447942B2 true JP5447942B2 (en) | 2014-03-19 |
Family
ID=44073412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009235264A Expired - Fee Related JP5447942B2 (en) | 2009-10-09 | 2009-10-09 | Biological information measuring instrument, electronic device having biological information measuring instrument, biological information measuring method, and biological information measuring program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5447942B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014024228A1 (en) * | 2012-08-10 | 2014-02-13 | テルモ株式会社 | Body water meter and manufacturing method therefor |
JP7399404B2 (en) * | 2018-10-25 | 2023-12-18 | 日本電子精機株式会社 | Skin characteristic measuring instrument, skin characteristic measuring method, and skin characteristic evaluation system |
-
2009
- 2009-10-09 JP JP2009235264A patent/JP5447942B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011078689A (en) | 2011-04-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9770206B2 (en) | Touch input biometric apparatuses and methods of using the same | |
US10444192B2 (en) | Environment measuring device and environment measuring method | |
US8208985B2 (en) | Method and sensor measuring skin impedance | |
KR101734796B1 (en) | Pressure detection device, method for controlling pressure detection device, and program | |
CN110832524A (en) | Evaluation request program, evaluation request method, and computer device | |
JP6420246B2 (en) | Length measuring device, length measuring method, program, shape estimating device, and body fat percentage measuring device | |
CN103251406B (en) | Method, device and mobile terminal for detecting water content of skin | |
CN105630232B (en) | The control method and program of input unit, input unit | |
TW200624812A (en) | Multiple axis acceleration sensor | |
JP5447942B2 (en) | Biological information measuring instrument, electronic device having biological information measuring instrument, biological information measuring method, and biological information measuring program | |
KR102470617B1 (en) | Bio-processor, bio-signal detecting system, and method for operating the same | |
JP6883182B2 (en) | Flexible accelerometer and motion sensor using it | |
US10413241B2 (en) | Apparatus, method and computer program for detecting physiological parameters | |
JP2012205817A (en) | Body weight management device | |
US20200205675A1 (en) | System and method for enhancing accuracy of body surface temperature measurement | |
JP2017192563A (en) | Activity meter and exercise amount calculation device | |
CN104750333A (en) | Touch device and method for updating reference two-dimensional sensing information thereof | |
US20160142052A1 (en) | Finger sensing device and method | |
KR102171149B1 (en) | Length conversion measuring device | |
JP7101944B2 (en) | Skin condition measuring device | |
US20220007959A1 (en) | Body composition analyzer, body composition measurement programm and computer-readable non-transitory storage medium | |
JP5423527B2 (en) | Key feeling inspection device, key feeling inspection method, and program thereof | |
Kimoto et al. | A layered sensor for simultaneous, spatially coincident softness and moisture measurements | |
US10996118B2 (en) | Sensor apparatus | |
KR101932132B1 (en) | Apparatus and measuring body fat and method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120910 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130823 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130913 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131108 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131218 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |