JP6382776B2 - ウェアラブルセンサシステム - Google Patents

Description

本発明は、生体情報を検知するためのウェアラブルセンサシステムに関し、例えば、暑熱環境下における人の状態変化を検知するためのウェアラブルセンサシステムに関する。

近年、地球の温暖化やヒートアイランド現象の影響も相まって、日本国内での熱中症に代表される熱障害への罹患リスクが上昇しつつある。熱中症に代表される熱障害は、高温環境下のような温熱ストレスが与えられると、脱水が起こり、体内の水分や塩分のバランスが崩れるとともに、体内の調整機能が破綻する、死に至る可能性もある障害のことである（非特許文献１参照）。

行政機関が発表するデータによれば、真夏日や熱帯夜が続けば熱中症死亡数が増えることがわかっている。具体的には、人体と外気との間の熱収支に着目した指標である“暑さ指数ＷＢＧＴ（Ｗｅｔ Ｂｕｌｂ Ｇｌｏｂｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，湿球黒球温度）”が２８度を超えると熱中症による死亡者数が増え始め、ＷＢＧＴの上昇とともに死亡率が上昇することが知られている。また、スポーツなどの運動や仕事をしている人は、屋外で熱中症を発症する傾向があり、日常生活を送っている人、特に高齢者は、屋内で熱中症を発症する傾向があることも知られている。

一方、熱中症に代表される熱障害は、予防できるとも言われている。
人は、体温の上昇に対して、熱に弱い中枢神経を守ることを第一に血液を皮膚表面に移動させて伝導と放射により熱拡散を促進させるとともに、大量の発汗による蒸発を促して温熱ストレスを緩和している。この体温の上昇を抑えるための要素としては、非特許文献１に記載されているように、外界の環境、心機能、および血管内容量が知られている。
例えば、行政機関が発表する地域毎の暑さ指数ＷＢＧＴに基づいて、飲水、塩分補給、冷所への退避、体の冷却等の適切な行動をとれば、熱中症に発展するリスクを抑えられると考えられている。

また、熱中症に代表される熱障害を発症した場合には身体の核心温（体温）が上昇することから、体温を常時モニタリングしながら適切な行動をとることによっても、熱中症に発展するリスクを抑えられると考えられている。

「熱中症 〜日本を襲う熱波の恐怖〜」、日本救急医学会編，へるす出版，２０１１年５月，ｐ．９−１５． "Wearable Blood Flowmeter Appcessory with Low-Power Laser Doppler Signal Processing for Daily-Life Healthcare Monitoring", K. Kuwabara, Y. Higuchi, T. Ogasawara, H. Koizumi, T. Haga, Proceeding of 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2014, p. 6274-6277.

しかしながら、移動することが多い現在の社会においては、ユーザ自らが、現在地における暑さ指数ＷＢＧＴを常時気にしながら行動することは容易ではない。

一方で、暑さ指数ＷＢＧＴは、あくまで特定の地域における屋外の計測点の情報であり、ユーザが現在置かれている状況をそのまま反映したものではない参考値である。したがって、屋内での熱中症が多数報告されているように、暑さ指数ＷＢＧＴに頼って行動するだけでは、熱中症に至る熱障害を防げるとは限らない。

また、上述したように、熱中症に代表される熱障害を予防するために、身体の核心温の経時的変化を把握することは有効であるが、核心温を常時モニタリングすることは容易ではない。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ユーザの体調の変化に関する情報を適切に提供できるようにすることにある。

本発明に係るウェアラブルセンサシステム（１００）は、生体（４）から心機能に関する情報を取得する第１ウェアラブルセンサ端末（２）と、生体から血流に関する情報を取得する第２ウェアラブルセンサ端末（３）と、生体の動きを検出する第３ウェアラブルセンサ端末（２２）と、生体が所持して、第１ウェアラブルセンサ端末によって取得された心機能に関する情報、第２ウェアラブルセンサ端末によって取得された血流に関する情報、および生体が存在する位置の暑さまたは温度に関する環境情報に基づいて、生体の熱障害に対する危険度を判定する判定装置（１）とを有し、判定装置は、生体が存在する位置を示す位置情報として、ＧＰＳより提供される位置情報を取得する位置情報取得部と、環境情報と、第３ウェアラブルセンサ端末によって検出された生体の動きに基づく生体の活動量と、第１ウェアラブルセンサ端末によって取得された心機能に関する情報または第２ウェアラブルセンサ端末によって取得された血流に関する情報に基づいて算出される生体の状態変化量とに基づいて熱障害に関する総合危険度を算出する総合危険度算出部（１５）と、総合危険度と閾値とを比較する判定部（１６）と、判定部によって総合危険度が閾値より高いと判定された場合に、警告情報を出力する通知部（１７）と、を含み、環境情報は、生体が存在する位置における湿球黒球温度、または生体の周辺の温度であり、総合危険度算出部は、位置情報取得部によって取得したＧＰＳの信号レベルに基づいて生体が屋外にいるか否かを判定し、生体が屋外にいると判定した場合に、環境情報として湿球黒球温度を使用し、生体が屋内にいると判定した場合に、環境情報として周辺の温度を使用することを特徴とする。

上記ウェアラブルセンサシステムにおいて、第３ウェアラブルセンサ端末は、加速度を計測する複数の計測軸を有する加速度センサであって、総合危険度算出部は、加速度センサによって計測された複数の計測軸の加速度の計測値に基づいて活動量を算出してもよい。

上記ウェアラブルセンサシステムにおいて、総合危険度算出部は、前記状態変化量として、生体の心拍数の変化量、および生体の血流量の変化量を算出する。

上記ウェアラブルセンサシステムにおいて、生体の血流量は、生体の末梢血管の血流量であってもよい。

上記ウェアラブルセンサシステムにおいて、判定部は、更に、心機能に関する情報が異常であるか否かを判定し、通知部は、判定部によって心機能に関する情報が異常であると判定された場合に警告情報を出力してもよい。

なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって表している。

本発明によれば、ユーザの体調の変化に関する情報を適切に提供することができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係るウェアラブルセンサシステムの構成を示す図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係るウェアラブルセンサシステムの具体的な構成を示す図である。 図３は、心電波形の一例を示す図である。 図４は、心電心拍センサの具体的な構成例を示す図である。 図５は、実施の形態１に係るウェアラブルセンサシステムによる熱障害に対する装着者の状態の判定処理の手順を示す図である。 図６は、被験者による歩行実験の歩行ルートを示す図である。 図７は、歩行実験を行った日の黒球温度Ｔｇと暑さ指数ＷＢＧＴの時間変化を示す図である。 図８は、歩行実験を行った日における被験者の血流量の時間変化と被験者の活動量の時間変化とを示す図である。 図９は、歩行実験を行った日における被験者の心拍数の時間変化を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

〈ウェアラブルセンサシステムの概要〉
図１は、本発明の一実施の形態に係るウェアラブルセンサシステムの構成を示す図である。
図１に示されるように、本実施の形態に係るウェアラブルセンサシステム１００は、例えば人に代表される生体に装着されるウェアラブルセンサ端末としての心電心拍センサ２および血流センサ３と、上記ウェアラブルセンサを装着した生体（以下、「装着者」と称する。）４が所持する携帯端末１とから構成される。

ウェアラブルセンサシステム１００は、心電心拍センサ２および血流センサ３によって取得した装着者４の生体情報と、装着者４が存在する位置における温度に関する情報とに基づいて、携帯端末１が装着者４の熱中症に代表される熱障害に対する装着者４の状態を判定し、熱障害を回避するための行動を促すシステムである。

〈ウェアラブルセンサシステムの構成〉
図２は、本実施の形態に係るウェアラブルセンサシステムの具体的な構成を示す図である。以下、ウェアラブルセンサシステム１００を構成する各機能部について詳細に説明する。

（１）心電心拍センサ２
心電心拍センサ２は、装着者４の心機能に関する情報を取得するための機能部である。 図２に示すように、心電心拍センサ２は、電極２０＿１〜２０＿ｎ（ｎは２以上の整数）、心機能情報生成部２１、加速度センサ２２、温度センサ２３、および通信部２４を含む。

電極２０＿１〜２０＿ｎ（総称する場合は、「電極２０」と表記する。）は、生体信号モニタ用の電極であり、生体に接触させることにより、上記生体の心電や心拍等の生体信号を検知する。

心機能情報生成部２１は、電極２０で検知された生体信号に基づいて、心機能に関する情報を生成する機能部である。詳細は後述するが、心機能情報生成部２１は、心機能に関する情報として、例えば心電波形と心拍数の情報を生成する。

図３は、心電波形の一例を示す図である。
心機能情報生成部２１は、電極２０で検知された生体信号に基づいて、図３に示すような心電波形４０１を生成する。また、心機能情報生成部２１は、図３に示すように、心電波形におけるＲ波とＲ波との時間間隔（ＲＲ間隔）を計測し、そのＲＲ間隔の逆数から１分間の心拍数（単位はｂｐｍ）を算出する。

なお、心拍数の算出は、上述のように心電心拍センサ２の心機能情報生成部２１が行ってもよいし、心電心拍センサ２から心電波形のデータを受信した携帯端末１側で行ってもよい。

加速度センサ２２は、装着者の体の動きによって生じる生体情報を検出するための機能部である。加速度センサ２２は、例えば、複数の計測軸を有し、各計測軸の加速度の計測値を含む加速度情報を出力する。ここでは、加速度センサ２２が、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３つの計測軸を有する３軸加速度センサであるとする。

温度センサ２３は、心電心拍センサ２の周辺温度を計測するための機能部である。温度センサ２３としては、熱電対や測温抵抗体等を利用した公知のセンサを例示することができる。

通信部２４は、携帯端末１との間でデータの送受信を行うための機能部である。通信部２４は、例えば、各種のデータを送信および受信するためのアンテナや通信回路等を含んでいる。具体的に、通信部２４は、心機能情報生成部２１によって生成された心機能の情報と、加速度センサ２２によって計測された加速度情報と、温度センサ２３によって計測された周辺温度の情報とを携帯端末１に対して送信する。

図４に、心電心拍センサ２の具体的な構成例を示す。
図４に示すように、心電心拍センサ２は、例えば、心機能情報生成部２１、加速度センサ２２、および温度センサ２３から成るメインユニット２５と、衣類５の内側（ユーザの身体に接触する側）に形成された複数の電極２０＿１〜２０＿ｎとが、衣類５の内部または外部に形成された配線２６を介して接続されることによって実現される。

メインユニット２５は、例えばスナップボタン等によって衣類５に着脱可能に装着され、配線２６を介して各電極２０と電気的に接続されている。
衣類５は、ユーザ（生体）が身に着けることが可能なものであればよい。図４では、衣類５としてシャツを例示しているが、パンツ、腹まき、サポータ、バンド等であってもよい。

（２）血流センサ３
血流センサ３は、装着者の血流に関する情報を取得するための機器である。
血流センサ３は、例えば、レーザ光を用いて生体の血流を計測する小型のＬＤＦ（Ｌａｓｅｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｆｌｏｗｍｅｔｒｙ）である。血流センサ３としては、非特許文献２に記載されたＬＤＦを例示することができる。

図１に示されるように、血流センサ３は、センサヘッド３０、血流情報生成部３１、および通信部３２を含む。

センサヘッド３０は、図示されないレーザ（ＬＤ ： Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）と受光素子（ＰＤ ：Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）を含み、上記レーザが赤外光を皮膚に照射し、受光素子が散乱した光を検出する。上記錯乱した光は、光のドップラー現象により赤血球の移動速度に比例した周波数シフトを生じる。

血流情報生成部３１は、センサヘッド３０の受光素子で検出した光信号の周波数スペクトルを分析することにより、装着者の血液の流れに関する情報（血流情報）を生成する。

通信部３２は、携帯端末１との間でデータの送受信を行うための機能部である。通信部３２は、例えば、各種のデータを送信および受信するためのアンテナや通信回路等を含んでいる。具体的に、通信部３２は、血流情報生成部３１によって生成された血流の情報を携帯端末１に対して送信する。

血流センサ３は、図２に示されるように、血流情報生成部３１と通信部３２とをともに内部に収めた一つの筐体から成るメインユニット３３と、センサヘッド３０とが配線ケーブル３４によって電気的に接続されることによって実現されている。

血流センサ３のセンサヘッド３０は、装着者４の血流が計測できる箇所に装着されていればよく、装着箇所は特に限定されないが、装着者の末梢血管に流れる血流が測定できる部位に装着することが望ましい。本実施の形態では、装着者４の前額部にセンサヘッド３０が装着され、装着者４の末梢血管の血流量を計測する場合を例にとり説明するが、末梢血管に流れる血流を測定するためのセンサヘッド３０の装着部位はこれに限るものではなく、例えば、指先等の四肢の心臓から遠い部位や耳朶等に装着してもよい。

（３）携帯端末１
携帯端末１は、例えば、セルラー方式や無線ＬＡＮ方式などの無線通信により通信網（図示せず）と接続され、上記通信網を介して外部のサーバ等との間で通信を行うことが可能になっている。携帯端末１としては、携帯電話、スマートフォン、およびタブレット端末等の外部の機器と通信を行うことが可能な情報処理装置を例示することができる。

また、携帯端末１は、有線または無線により、心電心拍センサ２および血流センサ３と通信を行う。具体的に、携帯端末１は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標、以下同じ。）等の小電力無線によって心電心拍センサ２および血流センサ３と接続され、心電心拍センサ２および血流センサ３との間でデータの送受信を行う。
図２に示されるように、携帯端末１は、位置情報取得部１０、環境情報取得部１１、加速度情報取得部１２、心機能情報取得部１３、血流情報取得部１４、総合危険度算出部１５、判定部１６、および通知部１７を含む。

携帯端末１における上記の各機能部は、例えば、プログラムや各種のデータを記憶する記憶装置、ＭＰＵ等のプログラム処理装置、データの送受信を行う通信回路、操作ボタンやタッチパネル等の情報を入力する入力装置、情報を表示する表示装置、および音声を再生するスピーカ等のハードウェア資源が、上記プログラムに従って制御されることによって実現される。

位置情報取得部１０は、携帯端末１の地理的な位置を示す位置情報を取得する。例えば、位置情報取得部１０は、ＧＰＳや携帯電話などの無線通信システムより提供される位置情報を取得する。上記位置情報には、例えば、人工衛星から不連続に到来する、着用者が存在する地理的な位置の緯度の情報と経度の情報とが含まれる。

環境情報取得部１１は、環境情報を取得する機能部である。
ここで、環境情報とは、装着者４が存在する位置の温度に関する情報である。例えば、装着者が自ら許可することで携帯端末１にインストールされたアプリケーションプログラムを実行することにより、環境情報取得部１１は環境情報を取得する。

具体的に、環境情報取得部１１は、セルラー方式や無線ＬＡＮ方式などの無線通信を介して外部のサーバ等から、暑さ指数（ＷＢＧＴ）を取得するとともに、心電心拍センサ２から、温度センサ２３によって計測された周辺温度の情報を取得する。なお、温度センサ２３によって計測された周辺温度の情報の代わりに、ユーザ自らがアプリケーションプログラムを介して設定した温度の情報や、外部のサーバ等から送信された温度の情報を取得してもよい。

上述したように、暑さ指数ＷＢＧＴの情報は行政機関から提供されているため、ユーザが携帯端末１を所持していれば、携帯端末１の位置情報に合わせて、最近接地域の暑さ指数ＷＢＧＴを取得することができる。また、暑さ指数ＷＢＧＴは、その情報を提供している行政機関のホームページにおいて随時更新されることから、携帯端末１が通信を行うことにより、ほぼリアルタイムで最新の暑さ指数ＷＢＧＴを取得することが可能である。

加速度情報取得部１２は、心電心拍センサ２から、加速度センサ２２によって計測された各計測軸の加速度の計測値を含む加速度情報を取得する機能部である

心機能情報取得部１３は、心電心拍センサ２から、心機能情報生成部２１によって生成された心機能情報（例えば、心電波形および心拍数の情報）を取得する機能部である。

血流情報取得部１４は、血流センサ３から、血流情報生成部３１によって生成された血流情報を取得する機能部である。

総合危険度算出部１５は、携帯端末１が取得したデータに基づいて、環境危険度、活動量、および生体状態変化量の３つの要素を算出し、これらの３つの要素に基づいて装着者の熱障害に関する総合危険度を算出する機能部である。

ここで、環境危険度とは、所定の時刻における温度の情報であり、具体的には、環境情報取得部１１によって取得した環境情報（暑さ指数の情報または周辺温度の情報）である。

また、活動量とは、装着者の動作の激しさを示す情報であり、運動の種類とその継続時間の累積で表される情報である。活動量は、例えば、加速度情報取得部１２によって取得した加速度情報に基づいて算出される。

また、生体状態変化量とは、装着者の体調の変化を示す情報であり、例えば、血流情報取得部１４によって取得された血流情報に基づいて算出される血流の変化量、または心機能情報取得部１３によって取得された心拍数の変化量である。

判定部１６は、総合危険度算出部１５によって算出した総合危険度を予め設定された閾値を比較する機能部である。また、判定部１６は、心機能情報取得部１３によって取得した心機能情報に基づいて、装着者の心機能に異常があるか否かを判定する。

通知部１７は、装着者に対して情報を通知するための機能部である。通知部１７は、判定部１６によって前記総合危険度が閾値よりも高いと判定された場合に、警告情報を出力する。また、通知部１７は、判定部１６によって装着者の心機能に異常があると判定された場合に、警告情報を出力する。

通知部１７による警告情報の出力は、携帯端末１の液晶ディスプレイ等に警告情報を表示したり、携帯端末１のスピーカから警告情報を音声で出力したりすることによって実現される。また、通知部１７は、上記警告情報として、冷所への誘導、冷却行動、水や電解質の摂取等の熱障害を回避するための行動を促す情報を装着者４に通知してもよい。

更に、通知部１７は、上記警告情報に加えて、位置情報取得部１０によって取得した位置情報に基づいて、装着者４の周辺に存在する待避所や医療機関等の情報を提示してもよい。

〈ウェアラブルセンサシステム１００による熱障害に対する危険度の判定処理〉
次に、ウェアラブルセンサシステム１００による熱障害に対する危険度の判定処理について説明する。
図５は、実施の形態１に係るウェアラブルセンサシステム１００による熱障害に対する危険度の判定処理の手順を示す図である。

ウェアラブルセンサシステム１００において、先ず、携帯端末１が、着用者の生体情報、位置情報、および環境情報を収集する（Ｓ１）。次に、携帯端末１が、収集した着用者の生体情報に基づいて、着用者の心機能に異常があるか否かを判定する（Ｓ２）。ステップＳ２において、装着者の心機能に異常があると判定した場合には、携帯端末１は、装着者４に対して警告情報を通知する（Ｓ８）。一方、ステップＳ２において装着者４の心機能に異常がないと判定した場合には、携帯端末１は環境危険度を算出する（Ｓ３）。次に、携帯端末１が、装着者４の活動量を算出する（Ｓ４）。また、携帯端末１は、装着者４の生体状態変化量を算出する（Ｓ５）。

次に、携帯端末１が、ステップＳ３〜Ｓ５において算出した環境危険度、活動量、および生体状態変化量に基づいて総合危険度を算出する（Ｓ６）。

次に、携帯端末１が、ステップＳ６で算出した総合危険度と閾値とを比較する（Ｓ７）。携帯端末１は、ステップＳ７において総合危険度が閾値よりも大きいと判定した場合には、装着者４に対して警告情報を通知する（Ｓ８）。一方、携帯端末１は、ステップＳ７において総合危険度が閾値よりも小さいと判定した場合には、再びステップＳ１に戻り、携帯端末１はデータを収集する。

以下、図５における各処理ステップについて更に詳細に説明する。
ここでは、一例として、心電心拍センサ２、血流センサ３、および携帯端末１を装着した被験者（同一人物）が、熱中症に関する注意報が出る真夏日（Ａ日）と、注意報が出ない非真夏日（Ｂ日）の夫々の日において、図６に示す総距離３．４６キロメートル、高低差１８メートルのルートを歩行したときに取得した各種の実験データ（図７乃至図９参照）を用いて、ウェアラブルセンサシステム１００による各処理について説明する。

なお、図６に示すルートには、日陰が存在せず、Ａ日およびＢ日の両日ともに降雨は無かった。また、図６に示すルートにおける装着者の歩行は一般道路の歩道部分で行われ、信号などの交通状況により、しばしば歩行を停止している。また、上記装着者による平均歩行速度は、Ａ日では４．０ｋｍ／ｈ（歩行時間５０分）であり、Ｂ日では３．８ ｋｍ／ｈ（歩行時間４８分）であり、Ａ，Ｂ両日において同レベルの歩行速度であった。

また、Ａ日では、歩行を開始してから図６におけるＰ点において、被験者が頭痛を感じ、軽度の熱障害と考えられる状態になっていた。

（１）ステップＳ１（データの収集）
ステップＳ１では、携帯端末１が、装着者４の生体情報、位置情報、および環境情報を収集する。例えば、装着者４が歩行を開始してから一定時間毎に、携帯端末１が、心電心拍センサ２、血流センサ３、および外部のサーバ等から、加速度情報、環境情報、心機能情報、血流情報、および位置情報を取得する。

（２）ステップＳ２（心機能の異常判定処理）
ステップＳ２では、携帯端末１が、装着者の心機能に異常があるか否かを判定する（Ｓ２）。具体的には、判定部１６が、心機能情報取得部１２によって取得した心電波形および心拍数の何れか一方または双方の情報に基づいて、装着者の心機能が異常であるか否かを判定する。例えば、判定部１６は、心電波形の乱れや心拍数が異常に高いまたは低いことを検出した場合に、心機能が異常であると判定する。

（３）ステップＳ３（環境危険度の算出）
ステップＳ３では、携帯端末１が、環境危険度を算出する。
具体的には、先ず、総合危険度算出部１５が、装着者４が屋外にいるか否かを判定する。例えば、総合危険度算出部１５は、位置情報取得部１０によって取得した位置情報としてのＧＰＳの信号レベルおよび装着者４の移動距離等から、装着者４が屋外にいるか否かを判定する。

総合危険度算出部１５は、装着者４が屋外にいると判定した場合には、サーバ等から受信した暑さ指数（ＷＢＧＴ）を環境危険度として使用し、装着者４が屋内にいると判定した場合には、心電心拍センサ２から受信した、温度センサ２３によって計測された周辺温度の情報を環境危険度として使用する。
図６の場合には、被験者による歩行実験は屋外で行われていることから、環境危険度として、暑さ指数ＷＢＧＴを使用する。

図７は、歩行実験を行った日の黒球温度Ｔｇと暑さ指数ＷＢＧＴの時間変化を示す図である。
図７において、縦軸はＷＢＧＴおよび黒球温度（単位〔℃〕）であり、横軸は時刻である。また、参照符号５０１は、真夏日であるＡ日における歩行ルートから一番近い地域における黒球温度Ｔｇを表し、参照符号５０２は、Ａ日における歩行ルートから一番近い地域における暑さ指数ＷＢＧＴを表している。

図７に示されるように、真夏日であるＡ日の被験者が歩行している期間（歩行期間）では、暑さ指数ＷＢＧＴが“厳重警戒”レベルにあり、黒球温度で４５℃を超えていた。したがって、屋外での日常生活に関する指針としては、「すべての生活活動で熱中症を発症する危険性がある」レベルであり、注意事項としては「外出時は炎天下を避ける」というものになる。

（４）ステップＳ４（活動量の算出）
ステップＳ４では、携帯端末１が、装着者４の活動量を算出する。
具体的には、総合危険度算出部１５が、加速度情報取得部１２によって取得した各計測軸の加速度の計測値に基づいて活動量を算出する。

例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の計測軸を有する加速度センサによる各計測軸の加速度の計測値を夫々、ｘｉ，ｙｉ，ｚｉとしたとき、総合危険度算出部１５は、下記式（１）に示す演算によって標準偏差を算出し、その値を活動量βとする。

ここで、ｎは、取得した加速度の計測値のサンプル数である。また、ａｉは、３軸の加速度の計測値の合成値であり、下記式（２）によって表される。また、ａ_AVは、ａｉの平均値である。

図８は、歩行実験を行った日における被験者の血流量の時間変化と被験者の活動量の時間変化とを示す図である。
図８において、左側の縦軸は血流量を表し、右側の縦軸は活動量βを表している。また、横軸は、被験者が歩行を開始してからの経過時間〔秒〕を表している。図８には、上述の式（１）、（２）によって算出されたＢ日における活動量βの特性９０１と、Ａ日における血流量の特性８０１と、Ｂ日における血流量の特性８０２とが示されている。

図８に示すように、Ｂ日における着用者の歩行中の活動量βは、平均して０．７付近の値を示し、中程度の強度の運動が継続されていることが理解される。なお、図示されていないが、上述したように被験者はＡ日、Ｂ日ともに同レベルの歩行速度で歩行していることから、Ａ日においてもＢ日と同程度の活動量となることが推測される。

（５）ステップＳ５（活動量の算出）
ステップＳ５では、携帯端末１が、装着者４の生体状態変化量を算出する。
具体的には、総合危険度算出部１５が、生体状態変化量として、心機能情報取得部１３によって取得された心拍数の情報に基づく心拍数の変化量を算出する。

図９は、歩行実験を行った日における被験者の心拍数の時間変化を示す図である。
図９において、縦軸は心拍数〔ｂｐｍ〕を示し、横軸は被験者が歩行を開始してからの経過時間〔秒〕を表している。また、図９には、Ａ日における被験者の心拍数の特性７０１と、Ｂ日における被験者の心拍数の特性７０２とが示されている。

図９に示されるように、Ａ日では、被験者の心拍数は、９０〜１１０の範囲で比較的安定して推移していた。一方、Ｂ日では、被験者の心拍数の変動は８０〜１００の範囲で大きく変動しているが、全体的にＡ日より心拍数が低い時間帯が多い。これは、Ｂ日がＡ日よりも気温が低く、日照もなかったことが影響していると考えられる。

総合危険度算出部１５は、図９に示すように単位時間毎に取得した心拍数の情報から、心拍数の変化量を算出する。図９では、被験者の心拍数の変化量は、Ａ日よりＢ日のほうが大きいという結果となった。

また、総合危険度算出部１５は、生体状態変化量として、血流情報取得部１４によって取得された血流情報に基づいて、単位時間当たりの血流量の変化量を算出する。

図６の歩行実験では、上記図８の参照符号６０１に示されるように、Ａ日における被験者の血流量は、被験者が歩行を開始してから時間が経過するにつれて血流量が増加し、歩行の最後には４０（ａ．ｕ．）程度にまで到達する結果となった。具体的には、図８に示されるように、被験者がＰ地点に到達する前から、血流量が０．５／分の割合で増加していることが理解される。

一方、Ｂ日における被験者の血流量は、全体的に増加傾向にあるものの増加率はＡ日に比べて低く、２５〜３０（ａ．ｕ．）の間で頻繁に変動する結果となった。

Ｂ日の血流の変動の原因は、図９に示されるように、Ｂ日における心拍数の変動に連動して頻繁な変動が起こっているとためと考えられる。しかしながら、Ｂ日における被験者の血流量は、Ａ日のように上昇し続ける傾向ではなく、運動量の減少、例えば歩行の停止や心機能の回復などにより、心拍数が安定してくれば、血流量も連動して下がる傾向が見られ、熱障害の発症に結びつく可能性は低いと言える。

（６）ステップＳ６（総合危険度の算出）
ステップＳ６では、携帯端末１が、総合危険度を算出する。
具体的には、総合危険度算出部１５が、ステップＳ３で算出した環境危険度と、ステップＳ４で算出した活動量と、ステップＳ５で算出した生体情報変化量とに基づいて、総合危険度を算出する。

例えば、総合危険度算出部１５は、式（３）に示すように、上記３つの三要素を乗算することによって総合危険度を算出する。

例えば、Ａ日においては、図９に示すように被験者の心拍数が１１０を超えておらず安定しており、被験者の心臓への負担は大きくないと判断できるが、被験者がＰ地点に到達する前の段階において、図７に示すように暑さ指数ＷＢＧＴが高い数値（厳重警戒レベル）を示し、且つ活動量が約“０．７”である中程度の強度の運動が継続され、且つ図８に示すように血流量が０．５／分の割合で増加している。

一方、Ｂ日においては、被験者がＰ地点に到達した時点では、Ａ日と同様に活動量が約“０．７”である中程度の強度の運動が継続され、心拍数が大きく変動しているが、Ｂ日は非真夏日であって暑さ指数ＷＢＧＴが低い値であり、図８に示すように血流量も低下している。

以上のことから、Ａ日における総合危険度は、Ｂ日における総合危険度よりも高い値となると考えられる。

（７）ステップＳ７（総合危険度の判定）
ステップＳ７では、携帯端末１が、ステップＳ６で算出した総合危険度と閾値とを比較する。具体的には、判定部１６が、総合危険度算出部１５によって算出された総合危険度と閾値とを比較する。

上記閾値は、熱障害が発症する前に、装着者４の体調が悪化していることを確実に検出できるように、適宜設定すればよい。なお、上記閾値は、予め設定された固定値であってもよいし、携帯端末１のアプリケーションプログラムや外部のサーバ等から適宜変更してもよい。
（８）ステップＳ８（警告情報の通知）
ステップＳ８では、携帯端末１が、装着者４に対して警告情報を通知する。
具体的には、ステップＳ２において、判定部１６によって装着者４の心機能に異常があると判定された場合には、通知部１７が、装着者４に対して心機能の異常があることを示す警告情報を通知する。

また、ステップＳ７において、判定部１６によって総合危険度が閾値よりも大きいと判定された場合には、通知部１７が、装着者４に対して熱中症を発症する危険性が高いことを示す警告情報を通知する。

例えば、真夏日のＡ日における図６に示す歩行実験では、被験者がＰ地点に到達する前の段階において、総合危険度が閾値を超える高い値となるので、被験者が軽度の熱障害を発症する前に警告情報を通知することができる。したがって、本ウェアラブルセンサシステム１００を用いれば、被験者は熱障害の発症を回避するような行動をとることができたと考えられる。

また、非真夏日のＢ日における図６に示す歩行実験では、全歩行ルートにおいて被験者の総合危険度が閾値を超えないので、被験者に対して熱障害に対する警告情報は通知されない。

一方で、Ｂ日においては、図９に示すように被験者の心拍数が大きく変動している。これは、Ｂ日に、被験者が熱障害とは関係のない、活動量とは連動しない心拍変化を起こす一種の不安定な状態にあったと推測される。したがって、この心拍の変動が上述の判定部１６による心機能の異常に関する検出条件を満した場合（Ｓ２）には、総合危険度の値に関わらず、通知部１７によって被験者の心機能の異常があることを示す警告情報が通知される。

〈ウェアラブルセンサシステム１００による効果〉
以上、本実施の形態に係るウェアラブルセンサシステムによれば、ウェアラブルセンサとしての心電心拍センサ２および血流センサ３と携帯端末１とを装着したユーザが存在する位置の温度に関する情報（暑さ指数ＷＢＧＴや周辺温度の情報）と、心電心拍センサ２によって取得された心機能に関する情報と、血流センサによって取得された血流に関する情報とに基づいて、生体の熱障害に対するユーザの状態を判定するので、生命を維持するために必要な情報を適切にユーザに提供することができる。

これによれば、ユーザが暑さ指数ＷＢＧＴを常時気にしながら行動する手間を省くことができ、ユーザに対して、熱中症に代表される熱障害を回避する行動を促すことができる。

また、本実施の形態に係るウェアラブルセンサシステムによれば、暑さ指数のみならず、ユーザの心機能情報や血流情報等の生体情報を用いて熱障害に対するユーザの状態を判定するので、暑さ指数のみを用いる場合に比べて、個人レベルにおける熱障害に対する危険度の判定精度を高めることができる。

また、本実施の形態に係るウェアラブルセンサシステムによれば、装着が容易で、且つ装着していることが苦になり難い心電心拍センサ２および血流センサ３を用いており、ユーザの核心温を常時モニタリングするようなセンサは必要ない。

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、上記実施の形態では、センサ１０が３軸加速度センサである場合を一例として説明したが、センサ１０が備える計測軸の個数は、特に制限されない。例えば、センサ１０は、２つの計測軸を有する加速度センサであってもよいし、４つ以上の計測軸を有する加速度センサであってもよい。

また、上記実施の形態において、総合危険度を算出する際に、環境危険度、活動量、および生体状態変化量を用いる場合を例示したが、これに限られない。例えば、環境危険度と生体状態変化量とを用いて十分に高い精度の総合危険度を算出することができるのであれば、活動量を用いなくてもよい。

また、上記実施の形態において、環境情報として暑さ指数ＷＢＧＴを用いる場合を例示したが、これに限られず、温度に関する指標であれば、ＷＢＧＴ以外の指標を用いてもよい。

また、上記実施の形態において、加速度センサによる各計測軸の加速度の計測値に基づく標準偏差の値を活動量βとする場合を例示したが、活動量βは、装着者の運動の激しさを数値化した指標であればよく、上記標準偏差に限定されるものではない。

また、上記実施の形態において、加速度センサ２２が心電心拍センサ２に内蔵される場合を例示したが、これに限られず、心電心拍センサ２とは別個のセンサ端末によって構成してもよい。温度センサ２３についても同様である。

また、上記実施の形態において、熱障害に対する装着者の状態を判定する判定処理を携帯端末１が実行する場合を例示したが、これに限られず、携帯端末１と接続された外部のサーバ等が上記判定処理の一部または全部を実行してもよい。例えば、携帯端末１が心電心拍センサ２や血流センサ３等から収集した各種のデータを無線通信によって外部のサーバに送信し、当該サーバが受信したデータに基づいて上記判定処理を実行し、警告情報等を含む判定結果を携帯端末１に送信するようにしてもよい。

１００…ウェアラブルセンサシステム、１…携帯端末、２…心電心拍センサ、３…血流センサ、４…装着者、５…衣類、１０…位置情報取得部、１１…環境情報取得部、１２…加速度情報取得部、１３…心機能情報取得部、１４…血流情報取得部、１５…総合危険度算出部、１６…判定部、１７…通知部、２０，２０＿１〜２０＿ｎ…電極、２１…心機能情報生成部、２２…加速度センサ、２３…温度センサ、２４，３２…通信部、２５，３３…メインユニット、２６…配線、３０…センサヘッド、３１…血流情報生成部、３４…配線ケーブル。

Claims (5)

1. 生体から心機能に関する情報を取得する第１ウェアラブルセンサ端末と、
   前記生体から血流に関する情報を取得する第２ウェアラブルセンサ端末と、
   前記生体の動きを検出する第３ウェアラブルセンサ端末と、
   前記生体が所持して、前記第１ウェアラブルセンサ端末によって取得された前記心機能に関する情報、前記第２ウェアラブルセンサ端末によって取得された前記血流に関する情報、および前記生体が存在する位置の暑さまたは温度に関する環境情報に基づいて、前記生体の熱障害に対する危険度を判定する判定装置とを有し、
   前記判定装置は、
   前記生体が存在する位置を示す位置情報として、ＧＰＳより提供される位置情報を取得する位置情報取得部と、
   前記環境情報と、前記第３ウェアラブルセンサ端末によって検出された前記生体の動きに基づく前記生体の活動量と、前記第１ウェアラブルセンサ端末によって取得された前記心機能に関する情報または前記第２ウェアラブルセンサ端末によって取得された前記血流に関する情報に基づいて算出される前記生体の状態変化量とに基づいて前記熱障害に関する総合危険度を算出する総合危険度算出部と、
   前記総合危険度と閾値とを比較する判定部と、
   前記判定部によって前記総合危険度が前記閾値より高いと判定された場合に、警告情報を出力する通知部と、を含み、
   前記環境情報は、前記生体が存在する位置における湿球黒球温度、または前記生体の周辺の温度であり、
   前記総合危険度算出部は、
   前記位置情報取得部によって取得したＧＰＳの信号レベルに基づいて前記生体が屋外にいるか否かを判定し、前記生体が屋外にいると判定した場合に、前記環境情報として前記湿球黒球温度を使用し、前記生体が屋内にいると判定した場合に、前記環境情報として前記周辺の温度を使用する
   ことを特徴とするウェアラブルセンサシステム。
2. 請求項１に記載のウェアラブルセンサシステムにおいて、
   前記第３ウェアラブルセンサ端末は、加速度を計測する複数の計測軸を有する加速度センサであって、
   前記総合危険度算出部は、前記加速度センサによって計測された前記複数の計測軸の加速度の計測値に基づいて前記活動量を算出する
   ことを特徴とするウェアラブルセンサシステム。
3. 請求項１または２に記載のウェアラブルセンサシステムにおいて、
   前記総合危険度算出部は、前記状態変化量として、前記生体の心拍数の変化量、および前記生体の血流量の変化量を算出する
   ことを特徴とするウェアラブルセンサシステム。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のウェアラブルセンサシステムにおいて、
   前記生体の血流量は、前記生体の末梢血管の血流量である
   ことを特徴とするウェアラブルセンサシステム。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載のウェアラブルセンサシステムにおいて、
   前記判定部は、更に、前記心機能に関する情報が異常であるか否かを判定し、
   前記通知部は、前記判定部によって前記心機能に関する情報が異常であると判定された場合に警告情報を出力する
   ことを特徴とするウェアラブルセンサシステム。