JP5891307B2 - 生体信号計測装置、および、生体信号計測システム - Google Patents

Description

本発明は、生体信号計測装置、および、それを用いた生体信号計測システムに関する。

生体信号の日常的な取得は、健康管理、病気の早期発見、病気の予防等の応用において重要である。特に、脈波伝搬速度は、動脈硬化度や血圧値と相関がある重要な生体信号である。従って、脈波伝播速度の測定は、生活習慣病等の発症の危険度を診断する上で有効な手段である。

ここで、動脈硬化度や血圧値は、被験者の日常生活で大きく変化する。このため、生活習慣病のリスクなどを判断するためには、従来のように安静状態での測定のみでは不十分である。すなわち、例えば、急激な温度変化にさらされた場合、ジョギング等軽い運動をしている状態、職場等でストレスを受けている状態、あるいは、睡眠中悪夢を見ているような状態など、様々に変化する環境下で、被験者の血圧、血管の状態は大きく変化するため、その状態での脈波伝搬速度の測定を行い、動脈硬化度や血圧値の情報を得る必要がある。

特許文献１には、被験者の普段の生活や運動を妨げないよう、手首と足首に小型かつ軽量の圧力センサを取り付け、被験者に負担を与えることなく、両センサから動脈圧波形を小型の記録装置を用いて連続記録することにより、被験者の日常生活上の様々な場面での動脈硬化度を評価可能にする技術が開示されている。

特開２０１１―５０５４６号

生体信号を日常生活中に常時計測しようとする場合、計測対象者の負担を軽くするために、計測に用いられる端末は小型かつ低消費電力でなければならない。その上で、脈波伝搬速度を計測する場合、計測対象者の身体の複数の場所に端末を取り付け、当該端末間の通信を行うことで、動脈の波形を計測する必要がある。

ここで、各端末間で通信を行うための最も簡単な方法は、それらを有線で接続する事である。一方、計測対象者の負担を考慮すると、複数の端末間を有線で接続することは好ましくない。被験者の普段の生活や運動を妨げないようにするには、各端末は独立に体に取り付けられ、端末間のデータ通信は無線通信であることが求められる。しかしながら、無線通信での接続とした場合、動脈伝搬速度を計測するには、端末間の同期をとることが必要となる。

非常に周波数精度が高い発振器を用い、センサ間の発振器の発振周波数の誤差を無視することができれば、端末間の同期は、さほど大きな問題とはならない。しかしながら、このような発振器を用いた場合、サイズやコストが問題となり、日常生活でのデータ収集には適さない。

これに対し、安価で小型な発振器を用いると、端末間の同期を取ることが出来ず、正確な脈波伝搬速度を算出することができない。また、脈波伝搬速度を計測する場合、その時間差が情報となるため、周波数だけでなく、時間軸がそろっている事が必要となる。係る要請を満たすような端末間の同期の取り方については、従来技術がない。特許文献１においても、記録装置間の同期が必要である旨の記載はあるものの、係る同期を取るための具体的手段については記載がない。

以上を踏まえ、本発明の目的は、複数の端末を有する生体信号計測システムにおいて、各端末が、他の端末と同期を取ることをより容易とすることにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、複数の端末を有する生体信号計測システムであって、複数の端末のそれぞれは、生体信号を計測する第１生体信号センサと、生体信号に基づく第１データを記憶する第１メモリと、他の端末と無線通信を行う第１無線通信機と、を具備し、第１データには、第１データを取得した順序を示す番号であるシーケンス番号が、第１データと対応づけて与えられ、複数の端末に含まれる第１端末は、シーケンス番号を、第１無線通信機が受信した同期信号をトリガとしてリセットすることを特徴とする。

または、生体信号を計測する生体信号センサと、生体信号に基づくデータを記憶するメモリと、外部と無線通信を行う無線通信機と、を有する生体信号計測装置であって、データには、データを取得した順序を示す番号であるシーケンス番号が与えられ、シーケンス番号を、無線通信機が受信した同期信号をトリガとしてリセットすることを特徴とする。

または、複数の端末を有する生体信号計測システムであって、複数の端末のそれぞれは、生体信号を計測する第１生体信号センサと、生体信号に基づく第１データを記憶する第１メモリと、他の端末と無線通信を行う第１無線通信機と、を具備し、複数の端末に含まれる第１端末は、第１無線通信機が同期信号を受信した時刻から、生体信号の特徴点までの時間差を計測することを特徴とする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、各端末が他の端末との同期を取ることをより容易とした生体信号計測システムを提供することができる。

実施例１に係る生体信号計測システムの構成図である。 実施例１に係る生体信号計測システムの端末の構成図である。 実施例１に係る生体信号計測システムのコーディネータの構成図である。 実施例１に係る生体信号計測システムの動作を示すタイミング図である。 実施例２に係る生体信号計測システムの構成図である。 実施例２に係る生体信号計測システムの動作を示すタイミング図である。 実施例３に係る生体信号計測システムの端末の構成図である。 実施例３に係る生体信号計測システムの動作を示すタイミング図である。 実施例４に係る生体信号計測システムの構成図である。 実施例４に係る生体信号計測システムのコーディネータの構成図である。 実施例４に係る生体信号計測システムの動作を示すタイミング図である。 実施例５に係る生体信号計測システムのコーディネータの構成図である。 実施例５に係る生体信号計測システムの動作を示すタイミング図である。 実施例６に係る生体信号計測システムの構成図である。 実施例６に係る生体信号計測システムのコーディネータの構成図である。

実施例１に係る生体信号計測システムを、図１ないし図４を用いて説明する。図１は、実施例１に係る生体信号計測システムの構成図であり、コーディネータ１０１、端末１０２ａ，１０２ｂ、基地局１０３、インターネット１０４、データサーバ１０５から構成される。なお、添え字のａ、ｂは同一の構成要素であることを示し、特に必要のない場合は添え字を省略する。

端末１０２は、人に取り付けられ、生体信号を計測する。端末１０２により計測された生体信号は、無線通信によりコーディネータ１０１に蓄えられる。コーディネータ１０１では、収集した生体信号のデータを信号処理し、その結果の情報を基地局１０３に送信する。基地局１０３は、インターネット１０４に接続されており、そのデータはデータサーバ１０５に蓄積される。データサーバ１０５に蓄えられたデータは、健康状態の可視化および管理や、健康診断のデータなどのアプリケーションに用いられる。

図２は、実施例１に係る生体信号計測システムの端末１０２の構成図である。端末１０２は、脈波センサ２０１、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２０２、クロック発生器２０３、コントローラ２０４、メモリ２０５、および、無線通信機２０６から構成される。脈波センサ２０１は、人の生体信号である脈波を計測する。具体的には、例えば、脈波センサを圧力センサで構成して皮膚に押し当て、脈動による皮膚の動きを計測してもよい。あるいは、脈波センサとして光電センサを用い、脈動による血液量の変化を測定してもよい。また、脈波センサとして超音波センサを用いて、血流の速度を計測して脈波を計測してもよい。脈波センサは、腕、手首、大腿部、足首などに取り付けられる。

脈波センサ２０１により測定された信号は、アナログ−デジタル変換器２０２によりデジタル信号に変換される。アナログ信号をサンプリングしてデジタル化する変換タイミングは、クロック発生器２０３のサンプリングクロックにより制御される。変換されたデジタル信号は、一旦メモリ２０５に蓄えられ、無線通信機２０６により、コーディネータ１０１にデータ送信される。これらの一連の動作は、コントローラ２０４により制御される。

図３は、実施例１に係る生体信号計測システムのコーディネータ１０１の構成図である。コーディネータ１０１は、クロック発生器３０３、コントローラ３０４、メモリ３０５、および、無線通信機３０６から構成され、無線通信機３０６によって、端末１０２とのデータ通信を行う。具体的には、コーディネータ１０１は、端末１０２からのデータ収集や、端末１０２の制御などを行う。端末１０２から収集したデータは、一旦メモリに蓄えられ、必要な処理をした後、無線通信機３０６により基地局１０３へ送信される。これらの動作は、コントローラ３０４により制御される。また、必要なクロックは、クロック発生器３０３により与えられる。

コーディネータ１０１と端末１０２との無線通信には、ボディエリアネットワークなどの数メートル程度の通信距離の近距離無線通信方式を用いる。また、コーディネータ１０１と基地局１０３との無線通信には、携帯電話回線や無線ＬＡＮなどの比較的長い距離の無線通信方式を用いる。

図４は、実施例１に係る生体信号計測システムのタイミング図である。端末１０２では、脈波センサ２０１により生体信号の計測を行う。具体的には、端末１０２は、サンプリングクロックに同期して生体信号をアナログ−デジタル変換しデジタル値としてメモリに蓄積する。その際に、端末１０２は、データを取得した順序（シーケンス）が分かるように、順番付けをしてメモリ２０５に格納する。例えば、端末１０２は、シーケンス番号とデジタル信号のデータをペアにしてメモリ２０５に格納する。あるいは、シーケンス番号はメモリのアドレスと対応させるなど、番号自体をメモリ２０５に格納しなくても良い。いずれにせよ、メモリ２０５に格納されたデータのそれぞれには、データを取得した順序を示すシーケンス番号が、各データと一対一対応するように与えられている。

一般に、クロック発振器で発振される周波数は、設計値からの誤差である周波数偏差を持つ。この周波数偏差はクロック発信器毎に異なるばかりでなく、温度や電源電圧などの動作環境により異なる値となる。

従って、複数の端末においては、そのそれぞれのクロックの発振周波数は偏差を持つことになる。例えば、１０ｐｐｍの周波数偏差を持つ場合、１００秒の時間を計測すると、１００秒×１０ｐｐｍ＝１ミリ秒のずれが生じることになる。また、例えば、１０ｐｐｍの偏差を持つクロックで１時間の時間を計測すると、３６ミリ秒の誤差を生じる。

複数の端末で脈波を計測し、脈波伝搬速度を算出する場合、このようなクロックの周波数偏差があると、端末間での時間の同期がとれず、脈波伝搬速度の算出に必要な時間差を正確に計測することができなくなる。これに対し、周波数偏差のない正確なクロック発振器を使用すれば、この問題は解決できる。しかしながら、このようなクロック発振器は高価かつ大型なものとなるため、ボディエリアネットワークで常時情報収集するようなアプリケーションには適さない。従って、本発明では、安価で小型な周波数偏差の比較的大きいクロック発振器を用いても複数の端末からのデータの同期を実現し得る生体信号計測装置について説明する。

コーディネータ１０１は、端末１０２ａと端末１０２ｂとの同期を取るための同期信号を、無線信号で端末１０２ａおよび端末１０２ｂに対し送信する（４０１）。端末１０２ａおよび端末１０２ｂのそれぞれでは、同期信号を受信し（４０２ａ、４０２ｂ）、シーケンス番号のリセットを行う（４０３ａ、４０３ｂ）。端末１０２ａおよび端末１０２ｂのそれぞれにおいて、シーケンス番号は、生体信号の１サンプルのデータ取得毎にインクリメントされる。ここで、端末１０２ａのクロックと、端末１０２ｂのクロックとに周波数偏差があるため、端末１０２ａのシーケンス番号と端末１０２ｂのシーケンス番号の間には、次第にずれが生じる。本発明では、コーディネータ１０１からの同期信号をトリガとしこのシーケンス番号をリセットすることにより、端末間でのデータの取得タイミングの同期をとることができる。

なお、コーディネータ１０１が同期信号を送信してから各端末１０２でシーケンス番号がリセットされるまでには、遅延時間が生じる。この遅延時間が端末間で異なる場合、シーケンス番号リセット時のタイミングがずれることになる。これを回避するため、同期信号からシーケンス番号リセットまでの遅延時間を、各端末で揃えることが望ましい。このためには、同一のハードウェアを使用すればよい。さらに、割り込み端子を用いるなど、遅延時間が固定となるようにすることが望ましい。あるいは、遅延時間をあらかじめ計測しておき、その遅延時間の差の情報を端末１０２、コーディネータ１０１が認識するように構成すればよい。このようにすれば、コーディネータ１０１が同期信号を送信してから各端末でシーケンス番号がリセットされるまでの遅延時間がわかるため、補正することで端末間のデータの同期をとることが可能になる。また、ここではシーケンス番号をリセットする、すなわち０にするとして説明したが、これに限るものではなく、特定の番号であってもよい。

端末１０２は、生体信号のデータを取得し、そのデータを一旦メモリ２０５に蓄積する。そして、ある程度データがたまった時点で、端末１０２は無線通信用のデータパケットを作成し、無線通信機２０６を用いてコーディネータ１０１にメモリ２０５に蓄積されたデータを送信する（４０４）。

また、無線通信は、時分割多重により行う。端末１０２ａ、１０２ｂからコーディネータ１０１にデータを送信するタイムスロットを予め決めておき、端末間のデータ送信が重ならないように制御する。この時分割多重に用いるビーコン信号は、シーケンス番号をリセットする同期信号と兼用にしてもよい。

コーディネータ１０１では、端末１０２から収集した生体信号を元に、脈波伝搬速度の計算を行う。具体的には、端末１０２ａ、１０２ｂから取得したシーケンス番号を揃えて、シーケンス番号が同一であるデータを同一の時刻のデータとして解析し、端末１０２ａと端末１０２ｂの間の脈波の伝搬時間を算出する。伝搬時間の算出には、脈波のピーク値の時間差やゼロクロスポイントの時間、相互相関解析を行うなどの方法がある。また、端末１０２を取り付けた位置から端末１０２ａと端末１０２ｂとの経路差を算出し、脈波伝搬速度を算出する。

このように、本実施例に係る生体信号計測システムは、複数の端末（１０２）を有する生体信号計測システムであって、複数の端末のそれぞれは、生体信号（脈波信号）を計測する生体信号センサ（脈波センサ２０１）と、生体信号に基づくデータを記憶するメモリ（２０５）と、他の端末と無線通信を行う無線通信機（２０６）と、を具備する。そして、前記データには、そのデータを取得した順序を示す番号であるシーケンス番号が与えられている。その上で、複数の端末に含まれる第１端末（端末１０２ｂ）は、シーケンス番号を、無線通信機が受信した同期信号をトリガとしてリセットする。

また、端末側に着目すると、本実施例に係る生体信号計測装置（端末１０２ｂ）は、生体信号を計測する生体信号センサ（脈波センサ２０１）と、生体信号に基づくデータを記憶するメモリ（２０５）と、外部と無線通信を行う無線通信機（２０６）と、を有する生体信号計測装置であって、前記データには、そのデータを取得した順序を示す番号であるシーケンス番号が与えられる。その上で、本実施例に係る生体信号計測装置は、シーケンス番号を、無線通信機が受信した同期信号をトリガとしてリセットする。

また、コーディネータ側に着目すると、本実施例に係る生体信号計測装置用コーディネータ（１０１）は、生体信号を計測する生体信号センサ（脈波センサ２０１）と、生体信号に基づくデータを記憶するメモリ（２０５）と、外部と無線通信を行う第１無線通信機（２０６）と、を有し、前記データに、そのデータを取得した順序を示す番号であるシーケンス番号が与えられる他の生体信号計測装置（１０２ａ、１０２ｂ）と、無線通信を行う第２無線通信機（３０６）を有する生体信号計測装置用コーディネータであって、他の生体信号計測装置（１０２ａ、１０２ｂ）に、シーケンス番号をリセットさせるトリガとなる同期信号を送信することを特徴とする。

以上で説明した特徴により、本実施例に係る生体信号計測システム等は、端末間にクロックの周波数偏差があった場合であっても、端末間の同期をとることが可能となり、脈波伝搬速度の計算を実現できる。また、脈波伝搬速度は血圧と相関があることが知られており、算出した脈波伝搬速度から血圧を計算することも可能となる。

コーディネータ１０１からの同期信号は、各端末１０２へ定期的に送られる。同期信号の送信タイミングは、クロックの周波数偏差や、必要な同期精度等から決められる。例えば、クロックの周波数偏差が１０ｐｐｍで、必要な同期精度が１ミリ秒だった場合、１００秒の時間計測を続けると1ミリ秒の誤差が生じるため、同期信号は１００秒未満の間隔で送信することが望ましい。

なお、本実施例では、コーディネータが１台、端末２台の例で説明したがこれに限るものではない。端末は３台以上あってもよい。また、コーディネータの機能をあるひとつの端末が兼ね備えてもよい。また、コーディネータで収集したデータは基地局、データサーバに送信、蓄積されるとしたが、これに限るものではない。例えば、コーディネータでデータを解析し、脈波伝搬速度の状態や心拍数を表示するアプリケーションとしてもよい。

実施例２に係る生体信号の計測装置を、図５ないし図６を用いて説明する。図５は、実施例２に係る生体信号計測システムの構成図である。実施例２に係る生体信号計測システムは、端末５０１ａおよび５０１ｂから構成される。実施例２に係るの生体信号計測システムの目的は、実施例１に記載の生体信号計測システムと比較し、端末の低電力化を行うことにある。端末の構成は、図２に記載の構成と同様である。端末５０１ａは、生体信号を計測し、端末５０１ｂに当該生体信号のデータを送信する。また、端末５０１ａは、同期信号を端末５０１ｂに送信する。この同期信号は、端末５０１ａから端末５０１ｂに送信するデータと同じであってもよい。

図６は、本実施例に係る生体信号計測システムの動作を示すタイミング図である。端末５０１ａは、端末５０１ｂに同期信号を送信し（６０１）、端末５０１ｂへの同期信号の送信をトリガとして、生体信号データの順番に対応するシーケンス番号をリセットする（６０２）。また、端末５０１ｂは、端末５０１ａからの同期信号を受信し（６０３）、この同期信号をトリガとして、生体信号データに付与するシーケンス番号をリセットする（６０４）。

また、端末５０１ａは、脈波センサ２０１を用いて生体信号を計測し、アナログ−デジタル変換器２０２でアナログ信号をデジタル信号に変換し、一旦メモリ２０５に蓄える。このデータとシーケンス番号を対応付けておく。その後、端末５０１ａは、計測した生体信号のデータを、端末５０１ｂに送信する（６０５）。端末５０１ｂは、端末５０１ａで取得した生体信号のデータを受信し（６０６）、端末５０１ａから受信した生体信号のデータと、端末５０１ｂで計測した生体信号のデータとから、脈波伝搬時間を算出する（６０７）。その際に、シーケンス番号がリセットされた時点を同一時刻とする。そして、算出した脈波伝搬時間と、端末間の距離から、脈波伝搬速度を計算する。

なお、端末５０１ｂでは同期信号の受信、端末５０１ａでは同期信号の送信をトリガとしているため、それぞれの端末でシーケンス番号のリセットまでの遅延時間に誤差が生じる場合がある。この場合、あらかじめその遅延時間を考慮して補正し、同期をとる。

このように、本実施例に係る生体信号計測システムは、第２端末（５０１ａ）が、第１端末（５０１ｂ）に同期信号を送信する。そして、第２端末は、シーケンス番号を、同期信号の送信をトリガとしてリセットする。

係る特徴により、端末間の同期を取得することが可能になる。従って、クロックに周波数偏差が存在する場合であっても、脈波伝搬速度を計測することができる。

さらに、本実施例の生体信号計測システムでは、端末５０１ａで取得したデータは端末５０１ｂに送信される。本実施例では、端末５０１ａはデータの送信のみを行い、無線信号の受信を行わない。一般に無線信号の受信はデータの待ち受けを行う必要があるため、送信時よりも多くの電力を消費する。本実施例では、端末５０１ａがデータの受信を行わず、送信のみを行うため、低消費電力化することができる。生体信号計測システムでは、端末は電池で駆動されるため、低消費電力化により、電池交換や充電回数の削減、長時間の継続的な計測、電池サイズの小型化などが可能になる。

実施例３に係る生体信号の計測装置を、図７ないし図８を用いて説明する。本実施例のシステム構成は、実施例２と比較して、端末２から端末１に送信するデータ量を減らし、さらに低消費電力化するものである。

図７は、実施例３に係る生体信号計測システムに用いられる端末５０２の構成図である。端末５０２は、脈波センサ２０１、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２０２、クロック発生器２０３、コントローラ７０１、メモリ２０５、無線通信機２０６、および、時間差計測回路７０２から構成される。脈波センサ２０１は、人の生体信号である脈波を計測するセンサである。脈波センサ２０１により測定された信号は、アナログ−デジタル変換器２０２によりデジタル信号に変換される。アナログ信号を、サンプリングしてデジタル化する変換タイミングは、クロック発生器２０３により制御される。変換されたデジタル信号は、一旦メモリ２０５に蓄えられる。時間差計測回路７０２は、同期信号から脈波信号の特徴点までの時間差を計測する。特徴点とは、例えば、脈波のピークの点、あるいは、脈波パルスの立ち上がりの点などである。無線通信機２０６では、他の端末との無線通信を行う。これらの一連の動作はコントローラ７０１により制御される。

図８は、実施例３に係る生体信号計測システムの動作を示すタイミング図である。端末５０２ａの時間差計測回路７０２は、端末５０２ａが同期信号を送信するタイミング（８０１）をトリガにしてリセットされ（８０２）、その後、当該リセットされた時刻から脈波信号が特徴点に達する時刻までの時間差を、時間差データとして計測する。すなわち、時間差計測回路７０２は、同期信号から脈波信号の特徴点までの時間差を、時間差データとして計測する。また、端末５０２ｂは、端末５０２ａからの同期信号を受信し（８０３）、時間差計測回路７０２をリセットする。その後、端末５０２ｂでも、端末５０２ａと同様に、同期信号から脈波信号の特徴点までの時間差を計測する。

そして、端末５０２ａは、計測した時間差データを端末５０２ｂに送信する（８０５）。端末５０２ｂは、端末５０２ａからの時間差データを受信し（８０５）、一旦その時間差データをメモリに蓄える。その後、端末５０２ａからの時間差データと端末５０２ｂで計測した時間差データから脈波伝搬速度を計算する。

このように、本実施例に係る生体信号計測システムは、複数の端末を有する生体信号計測システムであって、複数の端末のそれぞれは、生体信号を計測する第１生体信号センサと、生体信号に基づく第１データを記憶する第１メモリと、他の前記端末と無線通信を行う第１無線通信機と、を具備する。そして、複数の端末に含まれる第１端末（５０２ｂ）は、第１無線通信機が同期信号を受信した時刻から、生体信号の特徴点までの時間差（時間差データ）を計測する。

本実施例に係る生体信号計測システムは、上述した特徴により、実施例２と比較し、計測した脈波信号を送信するのではなく、時間差の情報のみを送信することが可能となる。時間差情報のみを送信することにより、信号全てを送信する場合と比較し、送信するデータ量を減らす事が出来、低消費電力化が可能となる。また、無線の同期信号により時間差計測回路をリセットするため、端末間の同期が可能となり、脈波伝搬速度の算出が可能となる。

なお、本実施例では、時間差計測回路はデジタル信号の時間差計測を行うとして説明したが、これに限るものではない。脈波センサにより計測されたアナログ信号をデジタル化することなく、特徴点を抽出し、同期信号から特徴点までの時間差を計測してもよい。

また、時間差のデータは計測する度に無線送信してもよいし、データがある程度蓄積された後に送信してもよい。また、同期信号に計測した時間差のデータをいれて同時に送信してもよい。

また、本実施例の端末１と端末２の機能を動的に入れ替えてもよい。例えば、電池の残量をモニタし、残量が少ない端末を低電力化するようにデータの通信方向を制御してもよい。

実施例４に係る生体信号の計測装置を、図９ないし図１１を用いて説明する。図９は、実施例４に係る生体信号計測システムの構成図である。図９に係る生体信号計測システムは、コーディネータ９０１、および、端末１０２から構成される。図１０は実施例４に係る生体信号計測システムのコーディネータ９０１の構成図である。コーディネータ９０１は、心電センサ１００１、アナログ−デジタル変換器１００２、クロック発生器１００３、コントローラ１００４、メモリ１００５、無線通信機１００６から構成される。

コーディネータ９０１は、計測対象者の胸部等に取り付けられ、心電センサ１００１により計測対象者の心電を計測する。計測した心電信号は、アナログ−デジタル変換器１００２でデジタル信号に変換される。アナログ信号をサンプリングしてデジタル化する変換タイミングは、クロック発生器１００３のサンプリングクロックにより制御される。変換されたデジタル信号は、一旦メモリ１００５に蓄えられる。無線通信機１００６は、端末１０２とのデータ通信に用いられる。コントローラ１００４は、各ブロックの動作の制御を行う。また、端末１０２は、実施例１の端末と同様の構成である。

図１１は、実施例４に係る生体信号計測システムの動作を示すタイミング図である。端末１０２では、脈波センサ２０１により脈波信号を計測し、アナログ−デジタル変換し、メモリ２０５へ蓄積する。端末１０２とコーディネータ９０１との同期を取得するため、コーディネータ９０１は、定期的に同期信号を送信する（１１０１）。この同期信号をトリガにし、コーディネータ９０１は、心電データ取得時のシーケンス番号をリセットする（１１０２）。また、端末１０２では、同期信号を受信し（１１０３）、脈波データ取得のシーケンス番号をリセットする（１１０４）。

端末１０２は、脈波信号のデータを、コーディネータ９０１に無線送信する（１１０５）。コーディネータ９０１は、端末１０２から脈波信号のデータを受信し（１１０６）、一旦メモリ１００５に保存する。コーディネータ９０１では、メモリ１００５に保存された心電信号のデータと脈波信号のデータから、脈波伝搬速度を算出する（１１０７）。

このように、本実施例に係る生体信号計測システムでは、コーディネータが、心電信号を計測する生体信号センサ（１００１）と、心電信号に基づくデータを記憶するメモリ（１００５）と、を具備する。そして、心電信号データと脈波信号データのシーケンス番号を揃え、データを同期させ、同期させたデータから心電信号の特徴点、および、脈波信号の特徴点を抽出し、その時間差を算出する。特徴点は、例えば、ピークの点、立ち上がり、立ち下がりの点を用いる。算出した時間差および端末を取り付けた位置から脈波伝搬速度を計算する。

このようにコーディネータ９０１から同期信号を送信することで、コーディネータ９０１で計測した心電信号と、端末で計測した脈波信号の同期をとることが可能になる。心電は、心臓を収縮させるための電気信号であるため、心電信号および脈波信号に基づいて、脈波伝搬速度を算出することができる。

なお、本実施例では端末がひとつの例で説明したが、これに限るものではない。複数の端末からの信号をコーディネータが収集し、複数の経路の脈波伝搬速度を計測してもよい。例えば、脈波センサを備える２台の端末を用いた場合、コーディネータからそれぞれの端末の２つの経路、および、それぞれの端末間の経路での３種の経路の情報の取得が可能となる。複数の経路の脈波伝搬速度を算出することで、計測対象者のより詳細な健康情報の取得が可能となる。

実施例５に係る生体信号計測システムを、図１２ないし図１３を用いて説明する。システムの構成は実施例４と同様である。図１２は、実施例５に係るコーディネータ１２０１の構成図である。コーディネータ１２０１は、心電センサ１００１、特徴点抽出回路１２０２、クロック発生器１００３、コントローラ１００４、メモリ１００５、無線通信機１００６から構成される。

図１３は、実施例５に係る生体信号計測システムの動作を示すタイミング図である。コーディネータ１２０１は、心電センサ１００１により心電信号を計測する。特徴点抽出回路１２０２では、計測した心電信号の特徴点を抽出する。特徴点を抽出したことをトリガとし（１３０１）、無線通信機１００６から同期信号を送信する（１３０２）。端末１０２では同期信号を受信し（１３０３）、シーケンス番号をリセットする（１３０４）。すなわち、本実施例の生体信号計測システムでは、心電信号の特徴点をトリガとし、端末のデータのシーケンス番号をリセットする。

端末１０２では、脈波信号を計測し、計測したデータを無線通信によりコーディネータ１２０１に送信する（１３０５）。コーディネータ１２０１は、端末１０２からの信号を受信し（１３０６）、そのデータを用いて脈波伝搬速度の計算を行う（１３０７）。

このように、本実施例の生体信号計測システムでは、コーディネータが心電信号をトリガとして同期信号を端末に送信することで、シーケンス番号のゼロ点が意味を持つこととなる。このため、心電信号データをメモリに蓄え、脈波信号データと比較することなく、脈波信号の特徴点のシーケンス番号が、心電信号の特徴点からの時間差となる。従って、コーディネータでは脈波信号の特徴点のシーケンス番号を抽出することで脈波伝搬速度の算出が可能になる。

なお、本実施例では、端末が脈波信号のデータをコーディネータに送信することとしたが、これに限るものではなく、端末が脈波信号の特徴点抽出回路を備えており、特徴点に対応するシーケンス番号のみをコーディネータに送信してもよい。このようにすれば、無線通信のデータ量を大幅に減らせるため、低消費電力化が可能になる。

実施例６に係る生体信号計測システムを、図１４ないし図１５を用いて説明する。図１４は、実施例６に係る生体信号計測システムの構成図である。また、図１５は、実施例６に係る生体信号計測システムのコーディネータの構成図である。本実施例のコーディネータは、距離測定を行う距離計測回路１５０１を備える。また、無線通信機１００６は、人体通信を用いる。人体通信とは、人体を伝搬路とした通信方式である。このように無線通信機として人体通信を用い、さらに無線による距離測定を行えば、端末間の人体に沿った経路（１４０３）での距離が算出できる。

距離の計測には、伝搬時間差を用いる方法、受信パワーを用いる方法などがある。伝搬時間差による距離測定は、まずコーディネータ１４０１が無線信号を送信し（１４０４）、端末１０２が受信する（１４０５）。無線信号を受信した端末１０２は、無線信号をコーディネータ１４０１に返送する（１４０６）。コーディネータ１４０１は端末１０２からの無線信号を受信し（１４０７）、無線信号を送信してから受信するまでの時間差を計測する。計測した時間差から端末１０２での処理時間を差し引き、２で割ることにより、コーディネータ１４０１から端末１０２の間の距離を無線信号が伝搬する伝搬時間が求められる。求められた伝搬時間を無線信号の速度で割ることにより、コーディネータ１４０１および端末１０２間の距離を算出することができる。

また、端末１０２で送信した無線信号をコーディネータ１４０１が受信する際に、その無線信号の強度を計測することにより、距離を推定することも出来る。無線信号の強度は伝搬距離に反して減衰するため、受信した強度を計測し、距離を算出する方法である。

このように、本実施例の生体信号計測システムでは、計測対象者の体に沿った経路でのコーディネータ１４０１および端末１０２間の距離を算出する。このように、脈波伝搬時間の測定とあわせて伝搬距離を計測することにより、脈波伝搬速度を算出することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

１０１…コーディネータ、１０１ａ，１０１ｂ…端末、１０３…基地局、１０４…インターネット、１０５…データサーバ、２０１…脈波センサ、２０２…アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）、２０３…クロック発生器、２０４…コントローラ、２０５…メモリ、２０６…無線通信機、３０３…クロック発生器、３０４…コントローラ、３０５…メモリ、３０６…無線通信機、５０１ａ，５０１ｂ…端末、５０２…端末、７０１…コントローラ、７０２…時間差計測回路、９０１…コーディネータ、１００１…心電センサ、１００２…アナログ−デジタル変換器、１００３…クロック発生器、１００４…コントローラ、１００５…メモリ、１００６…無線通信機、１２０１…コーディネータ、１２０２…特徴点抽出回路、１４０１…コーディネータ、１５０１…距離計測回路。

Claims (13)

1. 複数の端末を有する生体信号計測システムであって、
   前記複数の端末のそれぞれは、生体信号を計測する第１生体信号センサと、
   前記生体信号に基づく第１データを記憶する第１メモリと、
   他の前記端末と無線通信を行う第１無線通信機と、を具備し、
   前記第１データには、前記第１データを取得した順序を示す番号であるシーケンス番号が、前記第１データと対応づけて与えられ、
   前記複数の端末に含まれる第１端末は、前記シーケンス番号を、前記第１無線通信機が受信した同期信号をトリガとしてリセットすることを特徴とする生体信号計測システム。
2. 請求項１において、
   前記複数の端末のそれぞれにおいて前記シーケンス番号が同一である前記第１データを、同一の時刻のデータとした解析を行うことを特徴とする生体信号計測システム。
3. 請求項２において、
   前記第１生体信号センサのそれぞれは、脈波信号を計測するセンサであり、
   前記解析は、脈波伝播速度の算出であることを特徴とする生体信号計測システム。
4. 請求項１において、
   前記複数の端末のそれぞれと無線通信を行う第２無線通信機を具備するコーディネータをさらに有し、
   前記コーディネータは、前記複数の端末のそれぞれに、前記同期信号を送信することを特徴とする生体信号計測システム。
5. 請求項４において、
   前記第１生体信号センサのそれぞれは、脈波信号を計測するセンサであり、
   前記コーディネータは、心電信号を計測する第２生体信号計測センサと、前記心電信号に基づく第２データを記憶する第２メモリと、をさらに具備することを特徴とする生体信号計測システム。
6. 請求項５において、
   前記コーディネータは、前記心電信号をトリガとして、前記同期信号を送信することを特徴とする生体信号計測システム。
7. 請求項６において、
   前記コーディネータは、前記第１データと前記第２データに基づいて、前記コーディネータと前記端末との無線通信の距離を計測する距離計測回路をさらに具備することを特徴とする生体信号計測システム。
8. 請求項４において、
   前記複数の端末のそれぞれは、前記第１データおよび前記シーケンス番号を、前記コーディネータに送信することを特徴とする生体信号計測システム。
9. 請求項１において、
   前記複数の端末に含まれる端末であって前記第１端末とは異なる第２端末は、前記第１端末に、前記同期信号を送信し、
   前記第２端末は、前記シーケンス番号を、前記同期信号の送信をトリガとしてリセットすることを特徴とする生体信号計測システム。
10. 請求項９において、
    前記第２端末は、前記第１端末に、前記第２端末が取得した前記第１データをさらに送信することを特徴とする生体信号計測システム。
11. 請求項１において、
    前記複数の端末のそれぞれは、サンプリングクロックを生成するクロック生成回路と、前記サンプリングクロック毎に、前記生体信号に基づくアナログ信号を、デジタル信号である前記第１データに変換するアナログ−デジタル変換器と、をさらに具備し、前記サンプリングクロック毎に取得される前記第１データに、前記シーケンス番号を付すことを特徴とする生体信号計測システム。
12. 生体信号を計測する生体信号センサと、
    前記生体信号に基づくデータを記憶するメモリと、
    外部と無線通信を行う無線通信機と、を有する生体信号計測装置であって、
    前記データには、前記データを取得した順序を示す番号であるシーケンス番号が与えられ、
    前記生体信号計測装置は、前記シーケンス番号を、前記無線通信機が受信した同期信号をトリガとしてリセットすることを特徴とする生体信号計測装置。
13. 請求項１において、
    前記複数の端末に含まれる第１端末は、時間差計測回路をさらに具備し、
    前記時間差計測回路は、前記第１無線通信機が同期信号を受信した時刻から、前記生体信号の特徴点に達する時刻までの時間差を計測することを特徴とする生体信号計測システム。

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