JP7067824B1 - Biological information measuring device - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、多様な腕の太さの被測定者にも対応可能となると共に、心電波形の検出精度を高めることができる生体情報測定装置を提供する。【解決手段】本発明の生体情報測定装置は、少なくとも本体部を有する生体情報測定装置であって、本体部は、本体部上部から本体部下部までそれぞれ湾曲して左右に伸びる第1腕部及び第2腕部を含み、第1腕部及び第2腕部の端部は、互いに分離されており、第1腕部及び第2腕部の少なくともいずれかの端部側には、生体情報を測定する電極を備える。また、第1腕部及び第2腕部の少なくともいずれかは、本体部下部にて前後方向外側にずれて伸びる。また、第1腕部及び第2腕部の両端部の少なくとも一部は、本体部下部にて前後方向で互いに重なる長さまで伸びる。また、第1腕部及び第2腕部の端部の少なくともいずれかは、本体部下部側から本体部上部側へ向かってさらに湾曲している。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biological information measuring device capable of dealing with a person to be measured having various arm thicknesses and improving the detection accuracy of an electrocardiographic waveform. The biological information measuring device of the present invention is a biological information measuring device having at least a main body portion, and the main body portion has a first arm portion that curves from the upper part of the main body portion to the lower portion of the main body portion and extends to the left and right. The ends of the first arm and the second arm, including the second arm, are separated from each other, and biometric information is stored on at least one end side of the first arm and the second arm. It is equipped with an electrode to measure. Further, at least one of the first arm portion and the second arm portion extends outward in the front-rear direction at the lower part of the main body portion. Further, at least a part of both ends of the first arm portion and the second arm portion extends to a length that overlaps with each other in the front-rear direction at the lower portion of the main body portion. Further, at least one of the ends of the first arm portion and the second arm portion is further curved from the lower portion side of the main body portion to the upper portion side of the main body portion. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本開示は、被測定者の生体情報の測定を行うための生体情報測定装置に関する。 The present disclosure relates to a biological information measuring device for measuring biological information of a subject.
血圧を連続的に測定し、その変化から病気の早期発見や病状変化の検出を行うことは健康管理を行う上で有効である。そこで、カフ等により腕等を加圧することなく血圧等の生体情報を連続的に測定するための生体情報測定装置が提案されている。 It is effective for health management to continuously measure blood pressure and detect the disease at an early stage or detect the change in the condition from the change. Therefore, a biological information measuring device for continuously measuring biological information such as blood pressure without pressurizing the arm or the like with a cuff or the like has been proposed.
例えば特許文献1では、光学センサモジュール及びモーションセンサを備え、光学センサモジュールにより検出した反射光に基づいて、被測定者の心拍、ストレス、血中酸素飽和度などの生体情報を測定可能な手首着用型ウェアラブルにおいて、ベルト型のストラップにより手首に着用する装着構成が図示されている。 For example, Patent Document 1 includes an optical sensor module and a motion sensor, and wears a wrist capable of measuring biological information such as heartbeat, stress, and blood oxygen saturation of a person to be measured based on the reflected light detected by the optical sensor module. In the type wearable, a wearing configuration to be worn on the wrist by a belt type strap is illustrated.
しかしながら、特許文献1に例示されるような従来の腕時計のようにベルトで手首に着用する構成では、例えば手に麻痺がある場合などには装着が困難であり、容易に装着可能な情報測定装置が求められている。 However, in a configuration such as a conventional wristwatch as exemplified in Patent Document 1, which is worn on the wrist with a belt, it is difficult to wear the wristwatch when the hand is paralyzed, and the information measuring device can be easily worn. Is required.
一方で、装着を容易にするためのアイディアとして腕輪型の情報測定装置とすることも考えられる(特許文献1にも「腕輪型」という言葉だけが記載されている)。そのような腕輪型の場合、腕輪部分に手首を通しやすくするために装着箇所と測定装置の間に隙間を作る必要があるため、光学センサモジュールのように手首に密接して測定情報を取得する構成と求める構成が相反することになり、これらを両立させるには、より複雑な機構が必要となってしまう。 On the other hand, as an idea for facilitating wearing, it is conceivable to use a bracelet type information measuring device (Patent Document 1 also describes only the word "bracelet type"). In the case of such a bracelet type, it is necessary to make a gap between the mounting location and the measuring device in order to make it easier to pass the wrist through the bracelet part, so measurement information is acquired in close contact with the wrist like an optical sensor module. The configuration and the desired configuration are in conflict with each other, and a more complicated mechanism is required to achieve both of them.
そのため本発明では、多様な腕の太さの被測定者にも対応可能となると共に、心電波形の検出精度を高めることができる生体情報測定装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a biometric information measuring device capable of dealing with a person to be measured having various arm thicknesses and improving the detection accuracy of an electrocardiographic waveform.
上記の課題を解決するために、本発明の生体情報測定装置は、少なくとも本体部を有する生体情報測定装置であって、前記本体部は、本体部上部から本体部下部までそれぞれ湾曲して左右に伸びる第1腕部及び第2腕部を含み、前記第1腕部及び前記第2腕部の端部は、互いに分離されており、前記第1腕部及び前記第2腕部の少なくともいずれかの端部側には、生体情報を測定する電極を備える。 In order to solve the above problems, the biometric information measuring device of the present invention is a biometric information measuring device having at least a main body, and the main body is curved from the upper part of the main body to the lower part of the main body to the left and right. The first arm and the end of the second arm include the extending first arm and the second arm, and the ends of the first arm and the second arm are separated from each other, and at least one of the first arm and the second arm. An electrode for measuring biometric information is provided on the end side of the arm.
上述の生体情報測定装置によれば、多様な腕の太さの被測定者にも対応可能となると共に、心電波形の検出精度を高めることができる生体情報測定装置を提供することができる。 According to the above-mentioned biometric information measuring device, it is possible to provide a biometric information measuring device capable of dealing with a person to be measured having various arm thicknesses and improving the detection accuracy of an electrocardiographic waveform.
本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の実施の形態による生体情報測定装置は、以下のような構成を備える。
[項目1]
少なくとも本体部を有する生体情報測定装置であって、
前記本体部は、本体部上部から本体部下部までそれぞれ湾曲して左右に伸びる第1腕部及び第2腕部を含み、
前記第1腕部及び前記第2腕部の端部は、互いに分離されており、
前記第1腕部及び前記第2腕部の少なくともいずれかの端部側には、生体情報を測定する電極を備える、
ことを特徴とする生体情報測定装置。
[項目2]
前記第1腕部及び前記第2腕部の少なくともいずれかは、前記本体部下部にて前後方向外側にずれて伸びる、
ことを特徴とする請求項1に記載の生体情報測定装置。
[項目3]
前記第1腕部及び前記第2腕部の両端部の少なくとも一部は、前記本体部下部にて前後方向で互いに重なる長さまで伸びる、
ことを特徴とする請求項2に記載の生体情報測定装置。
[項目4]
前記第1腕部及び前記第2腕部の端部の少なくともいずれかは、前記本体部下部側から前記本体部上部側へ向かってさらに湾曲している、
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の生体情報測定装置。
[項目5]
前記第1腕部及び前記第2腕部の素材は、熱可塑性エラストマーを含む、
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の生体情報測定装置。
[項目6]
前記熱可塑性エラストマーは、ポリエーテルブロックアミドを少なくとも含む、
ことを特徴とする請求項5に記載の生体情報測定装置。
[項目7]
前記本体部は、表示部を有しない、
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の生体情報測定装置。
[項目8]
前記第1腕部及び前記第2腕部の端部側のうち同じ端部側に、前記電極を2つ備える、
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の生体情報測定装置。
[項目9]
前記第1腕部及び前記第2腕部の端部側のうち異なる端部側に、前記電極を1つずつ備える、
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の生体情報測定装置。
[項目10]
前記第1腕部及び前記第2腕部の端部側のうち異なる端部側に、前記電極を2つずつ備える、
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の生体情報測定装置。
[項目11]
同じ端部側に設けられた2つの前記電極の電位差を増幅する増幅器を備える、
ことを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載の生体情報測定装置。
[項目12]
前記本体部は、前記本体部上部に基準電圧を取得するための基準電圧用端子を有し、前記基準電圧を前記増幅器に入力する、
ことを特徴とする請求項11に記載の生体情報測定装置。
[項目13]
前記基準電圧用端子は、被測定者の皮膚温度を測定するサーミスタに接続される、
ことを特徴とする請求項12に記載の生体情報測定装置。
[項目14]
前記本体部は、被測定者の脈波を測定する光学センサモジュールを備える、
ことを特徴とする請求項1ないし13のいずれかに記載の生体情報測定装置。
[項目15]
前記本体部は、測定した生体情報を外部に出力する通信部を備える、
ことを特徴とする請求項1ないし14のいずれかに記載の生体情報測定装置。
The contents of the embodiments of the present invention will be described in a list. The biological information measuring device according to the embodiment of the present invention has the following configuration.
[Item 1]
A biological information measuring device having at least a main body,
The main body portion includes a first arm portion and a second arm portion that are curved from the upper portion of the main body portion to the lower portion of the main body portion and extend to the left and right, respectively.
The first arm portion and the end portion of the second arm portion are separated from each other.
An electrode for measuring biometric information is provided on at least one end side of the first arm portion and the second arm portion.
A biological information measuring device characterized by this.
[Item 2]
At least one of the first arm portion and the second arm portion extends outward in the front-rear direction at the lower portion of the main body portion.
The biometric information measuring device according to claim 1.
[Item 3]
At least a part of both ends of the first arm portion and the second arm portion extends to a length that overlaps with each other in the front-rear direction at the lower portion of the main body portion.
The biological information measuring apparatus according to claim 2.
[Item 4]
At least one of the first arm portion and the end portion of the second arm portion is further curved from the lower portion side of the main body portion toward the upper portion side of the main body portion.
The biometric information measuring device according to any one of claims 1 to 3.
[Item 5]
The material of the first arm portion and the second arm portion includes a thermoplastic elastomer.
The biometric information measuring device according to any one of claims 1 to 4.
[Item 6]
The thermoplastic elastomer comprises at least a polyether block amide.
The biological information measuring apparatus according to claim 5.
[Item 7]
The main body does not have a display.
The biometric information measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the biological information measuring device is characterized.
[Item 8]
Two electrodes are provided on the same end side of the end side of the first arm portion and the second arm portion.
The biometric information measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the biological information measuring device is characterized.
[Item 9]
One electrode is provided on each of the different end sides of the first arm portion and the end portion side of the second arm portion.
The biometric information measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the biological information measuring device is characterized.
[Item 10]
Two electrodes are provided on different end sides of the first arm portion and the end portion side of the second arm portion.
The biometric information measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the biological information measuring device is characterized.
[Item 11]
It comprises an amplifier that amplifies the potential difference between the two electrodes provided on the same end side.
The biometric information measuring device according to any one of claims 1 to 10.
[Item 12]
The main body portion has a reference voltage terminal for acquiring a reference voltage on the upper portion of the main body portion, and inputs the reference voltage to the amplifier.
The biological information measuring apparatus according to claim 11.
[Item 13]
The reference voltage terminal is connected to a thermistor that measures the skin temperature of the subject.
The biological information measuring apparatus according to claim 12.
[Item 14]
The main body includes an optical sensor module for measuring a pulse wave of a person to be measured.
The biometric information measuring device according to any one of claims 1 to 13.
[Item 15]
The main body unit includes a communication unit that outputs the measured biological information to the outside.
The biometric information measuring device according to any one of claims 1 to 14, wherein the biometric information measuring device is characterized.
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。又、本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。 Hereinafter, this embodiment will be described. The embodiments described below do not unreasonably limit the content of the present invention described in the claims. Moreover, not all of the configurations described in the present embodiment are essential constituent requirements of the present invention. In addition, the features shown in each embodiment can be applied to other embodiments as long as they do not contradict each other.
<構成>
図1-3を用いて、本実施形態における生体情報測定装置100と被測定者の測定部位である腕について説明する。図1(A)は、被測定者の左腕に生体情報測定装置100を装着した状態である。図1(B)は、被測定者の左腕の橈骨動脈と尺骨動脈を透視して示しており、橈骨動脈と尺骨動脈と生体情報測定装置100の電極との位置関係を示す図である。図1(C)は、被測定者の腕と、生体情報測定装置100の電極と光学センサの位置関係を示す図である。図2は、生体情報測定装置100の斜視図である。図3は、生体情報測定装置100の六面図である。図2において、生体情報測定装置100の腕を挿通する方向を前後方向、上面部102側方向と腕に対して反対側方向を上下方向、本体部101の上部から第1腕部131及び第2腕部132が伸びる方向を左右方向として、それぞれ便宜的に規定する。
<Structure>
The biological
図1-3で示すように生体情報測定装置100は、本体部101と上面部102からなる。本体部101は、手の甲側の本体部101上部から被測定者の手首に沿うようにそれぞれ湾曲して本体部101下部まで延びる第1腕部131及び第2腕部132を含む。第1腕部131及び第2腕部132の端部は、互いに分離されており、構成物として非円環形状となっている(すなわち、互いに分離している第1腕部131及び第2腕部132の両端部の表面同士が接することで円環状と呼べる形状となることを妨げるものではない)。そして、第1腕部131及び第2腕部132の端部の少なくともいずれか(図2及び3においては両端部)は、本体部101下部にて前後方向外側にずれて伸びていてもよく、特に図3の下側図において示されるように、第1腕部131及び第2腕部132の両端部の少なくとも一部は、前後方向で互いに重なるほどの長さまで伸びていてもよい。さらに、第1腕部131及び第2腕部132の端部の少なくともいずれか(図2及び3においては第1腕部131の端部)は、挿通した腕側である内側へ(本体部101下部側から本体部101上部側へ)湾曲していてもよい。生体情報測定装置100を構成する一部または全部の素材(特に第1腕部131及び第2腕部132の素材)は、特に限定されるものではないが、弾性を有し加工性に優れた熱可塑性エラストマーであることが好ましく、特にポリエーテルブロックアミド(PEBA)であることが好ましい。そして、例えば、本体部101、上面部102、第1腕部131、第2腕部132の少なくとも何れかの少なくとも一部分は、上述の素材を用いた成型工程により作成されてもよく、そのように作成された部材が互いに接続されることで生体情報測定装置100を構成してもよい。
As shown in FIG. 1-3, the biological
このような構成によって、本体部101の第1腕部131及び第2腕部132の間に被測定者の腕を挿通した場合に、第1腕部131及び第2腕部132が少なくとも左右方向に弾性変形して広がることでワンサイズで様々な腕の大きさに対応することが可能となると共に、ベルトや面ファスナーなどの留め具(固定具)を必要としないように構成することも可能であるため、例えば手に麻痺があったとしても装着が容易となる。また、第1腕部131及び第2腕部132の端部が前後方向外側にずれて伸び、前後方向で互いに重なるほどの長さまで伸びていることで、腕輪のように円環状である場合に比べて十分な長さを取ることが可能であるため、例えば生体情報測定装置100に太い腕が挿通された場合においても、第1腕部131及び第2腕部132の端部側に備えられた各電極(後述する)が動脈から遠ざかりすぎることなく動脈近傍に配置することが可能となる。さらに、第1腕部131及び第2腕部132の端部が挿通した腕側である内側へ(本体部101下部側から本体部101上部側へ)湾曲していることで、第1腕部131及び第2腕部132が少なくとも左右方向に弾性変形して広がった場合においても、被測定者の腕に引っかかりやすいような構造となっており、第1腕部131及び第2腕部132の端部側に備えられた各電極を腕の表面に十分に接させることが可能となる。
With such a configuration, when the arm of the person to be measured is inserted between the
上面部102は、本体部101上部の外側に設けられており、本体部101内に回路基板や電池などを格納した際の蓋部の役割を担っていてもよい。また、上面部102は、表示部機能を有していてもよく、例えば時間表示機能であったり、生体情報表示機能であったりしてもよい。ただし、上面部102に表示部機能を備える場合には、必要な構成要素が多くなり本体部101が大きくなってしまうので、小型化を求める場合には表示部機能はないほうがより好ましい。その場合、被測定者が自らの生体情報について確認したい場合には、生体情報測定装置100と外部の端末装置200(図5参照)と通信を行って、端末装置200の端末装置表示部214により生体情報を表示可能としてもよい。
The
本体部101は、第2腕部132の端部側に第1電極121及び第2電極122を有し、第1腕部131の端部側に第3電極123及び第4電極124を有し、本体部101の内側上部には、第5電極125と第6電極126と光学センサモジュール111等を含んで構成される。第6電極126は、例えば、電池の充電用の端子として設けられていてもよいし、外部機器との通信用の端子として設けられていてもよいし、両者の用途を兼ねていてもよいし、これら以外の用途で設けられていてもよい。
The
図1(B)で示すように、被測定者の腕には橈骨動脈911と尺骨動脈912が通っている。橈骨動脈911は、橈骨と手首表面の皮膚との間に通っており、尺骨動脈912は、尺骨と手首表面の皮膚との間に通っている。橈骨動脈911と尺骨動脈912は、上腕において上腕動脈(不図示)から枝分かれしている。
As shown in FIG. 1 (B), the
図1(B)及び図2、図3で示すように、第1電極121及び第2電極122は、手首の手のひら側の橈骨動脈911の近傍であって手首の周方向に並んで配置され、橈骨動脈911から心電に連動する電位の検出を行う。第3電極123及び第4電極124は、手首の手のひら側の尺骨動脈912の近傍であって手首の周方向に並んで配置され、尺骨動脈912から心電に連動する電位の検出を行う。図1(C)及び図2、図3に示すように、第5電極125は、手首の手の甲側に配置され、生体基準電位の検出を行う。このような構成により、第5電極125を基準電位として、第1電極121または第2電極122の少なくともいずれか、若しくは、第3電極123または第4電極124の少なくともいずれかで検出する電位を増幅器(例えばオペアンプなど)により時間経過に伴って測定を行うことにより心電を精度よく得ることができ心電波形の測定を行うことができる。また、第5電極125は例えばグランド電位であってもよく、これを用いることにより、測定の基準電位の振れを抑制できるため、第1ないし第4電極の少なくともいずれかで検出されるT波等の微小変化(変曲点)を伴う心電波形の検出精度を高めることができる。
As shown in FIGS. 1B, 2 and 3, the
ここで、心電を得るための電極については、上述のように5つに限らず必要に応じて適宜増減してもよい。これについて、電極の変形例について以下で説明する。 Here, the number of electrodes for obtaining an electrocardiogram is not limited to five as described above, and may be appropriately increased or decreased as needed. A modification of the electrode will be described below.
<電極の変形例1>
例えば、第1電極121ないし第4電極124の少なくともいずれかから十分にT波等の微小変化(変曲点)を伴う心電波形が検出可能であれば、第5電極125を備えない構成であってもよい。
<Electrode deformation example 1>
For example, if an electrocardiographic waveform with a slight change (inflection) such as a T wave can be sufficiently detected from at least one of the
<電極の変形例2、3>
第1電極121ないし第4電極124は、例えば多様なサイズの生体情報測定装置100を作成可能であるなど、被測定者の橈骨動脈911または尺骨動脈912のいずれかの近傍に適切に配置可能であれば、第1電極121ないし第4電極124のうちのいずれか1つを備える構成(変形例2)や、第1電極121または第2電極122のいずれかにより橈骨動脈911用に1つと第3電極123または第4電極124のいずれかにより尺骨動脈912用に1つの計2つの構成(変形例3)であってもよい。
<Electrode deformation examples 2 and 3>
The
<電極の変形例4>
第1電極121及び第2電極122を橈骨動脈911用に1セット、または、第3電極123及び第4電極124を尺骨動脈912用に1セットというように、いずれか1セット(計2つ)の構成であってもよい。
<Electrode deformation example 4>
One set of the
ここで、上述の実施の形態や本変形例4のように、橈骨動脈911または尺骨動脈912の少なくともいずれかに対して1セット設ける構成においては、例えば1セット内の両電極間の電位差を算出する構成であってもよい。すなわち、例えば、第1腕部131及び第2腕部132が少なくとも左右方向に弾性変形して広がる場合や生体情報測定装置100が手首の周方向に回転して位置がずれる場合には、動脈から電極が離れてしまうことで極端に0に近づいてしまい、さらにノイズの影響が表れやすくなることから、例えば動脈に対して1つの電極を備える場合には、適切な位置に配置される必要性が高まる。一方で、動脈に対して1セットの電極を手首の周方向に並べて配置することで、例えば、一方の電極が動脈から離れてしまっても他方の電極が動脈の近傍に配置されるような構成とすることが可能となるため、T波等の微小変化(変曲点)を伴う心電波形の検出精度を高めることができる。また、検出される電位が小さくなる可能性があるものの、電位差に代えて、1セットの両電極からの電位の平均値を算出して心電電位とする構成としてもよい。また、判定構成が複雑化する可能性があるものの、電位差に代えて、判定用の基準電位と比較したり、両者の電位を比較するなどして1セットの両電極のいずれかの電極の電位を心電電位として選択する構成としてもよい。
Here, in a configuration in which one set is provided for at least one of the
また、上述の実施の形態や変形例2のように、橈骨動脈911用と尺骨動脈912用の2種類を取得する場合には、両者の平均値を算出して心電電位とする構成としたり、判定用の基準電位と比較したり、両者の電位(電位差)を比較するなどして2種類のいずれかの電極の電位(電位差)を心電波形の検出に採用する構成としてもよい。
Further, in the case of acquiring two types, one for the
また、第1電極121ないし第6電極126のうちの少なくともいずれかにサーミスタを接続することで皮膚温度を取得可能な構成とするようにしてもよい。特に第5電極125は、本体部101上部に設けられることを鑑みて、サーミスタを備える電極として他の電極よりも好ましい。図4には、本体部101の裏側面103に備えられた第5電極125にサーミスタ1252を接続した例が示されている。例えば、第5電極125は、端子1251が基準電位(例えば、グランド電位GND)に接続されており、サーミスタ1252は、それぞれグランド端子1253及び出力端子1254を備えてもよい。サーミスタ1252は、例えば、図4に例示されるように、熱伝導率の高い熱伝導性接着剤1255を介して第5電極125に接続されていてもよいし、直接第5電極125に接続されていてもよい(特に第5電極125の裏側にくぼみをあけてサーミスタ1252の一部を挿入して固定するなど)。これにより、被測定者の皮膚に直接触れる電極(例えば、図4に例示の第5電極125など)を介して皮膚の熱がサーミスタ1252に伝わるので、被測定者の皮膚温度が測定可能となる。
Further, the skin temperature may be obtained by connecting a thermistor to at least one of the
光学センサモジュール111は、図1(C)で示すように、発光部112と受光部113を含んで構成されている。発光部112は、例えば緑色発光LEDを含み、受光部113は、発光部112から出射された光を受光可能なフォトダイオードにより構成される。発光部112は、緑色発光LEDに限らず、赤色発光LEDや青色発光LED、赤外LEDなどであってもよく、同じ色を複数含んだり、複数種類のLEDを含んだりしてもよい。より具体的には、例えば、発光部112は、緑色発光LED2つと、赤色発光LEDと、赤外LEDの計4つ備えるような構成にしてもよい。また、受光部113についても、発光部112に含まれる各LEDに対応する個数を設けてもよいし、いくつかのLEDに対して共通で設けてもよい。発光部112から手首に照射される光は手首の内部で反射され、受光部113により受光される。受光部113で受光した光の強度の時間変化により、被測定者の心臓の心拍により生ずる血管の容積変化により脈波形の測定を行うことができる。この方式で検出を行うことができる脈波形は光電式容積脈波形である。光学センサモジュール111は、手首の手の甲側に配置され、第1電極121等とは手首を介して対向する位置に配置される。そのことにより、第1電極121等で測定を行う心電波形と光学センサモジュール111で測定を行う光電式容積脈波形の測定部位を離すことができる。それによって、後述する心室収縮期脈波伝搬時間PTT_SYS(Pulse Transit Time_Diastolic)及び心室拡張期脈波伝搬時間PTT_DIAを長くすることができ、計測の信頼性を向上させることができる。
As shown in FIG. 1C, the
次に、図5を用いて第1の実施形態における生体情報測定装置100からの情報により、被測定者の生体情報の演算を行うサーバ装置400を含む生体情報測定システム1の構成及びその概要について説明する。なお、図5は、本実施形態の生体情報測定システム1のブロック図である。
Next, the configuration and outline of the biometric information measurement system 1 including the
本実施形態の生体情報測定システム1は、図5に示すように、生体情報測定装置100と端末装置200とサーバ装置400により構成されており、端末装置200とサーバ装置400は、例えばインターネットやLAN等のネットワーク300に接続可能に構成されている。なお、生体情報測定装置100と端末装置200を一体に構成したり、生体情報測定装置100にネットワーク300を介して通信可能とするネットワーク通信機能を備えるなどして、生体情報測定装置100とサーバ装置400の間で通信を行う構成でもよい。また、所定の生体情報(生体生成情報)の演算処理の一部または全部をサーバ装置400による演算に代えて生体情報測定装置100による演算としてもよい。ただし、生体情報測定装置100による演算とする場合には、演算処理負荷が高くなってしまうため、生体情報測定装置100の大型化やコストアップの可能性があり得るため、サーバ装置400による演算の方がより好ましい。
As shown in FIG. 5, the biometric information measurement system 1 of the present embodiment is composed of a biometric
生体情報測定装置100は、心電検出部110、脈波検出部120、測定装置制御部140、測定装置記憶部150、測定装置操作部160及び測定装置通信部170を含んで構成される。これらの機能部は、生体情報測定装置100用の所定のプログラムを実行することにより実現される。
The biological
なお、生体情報は、生体測定情報として心電情報、脈波情報が、または、これらから得られる生体生成情報として血圧情報が例示されるが、これらに限らず、既知の手法により、生体測定情報としては、例えば、被測定者の皮膚温度情報(体温情報)、加速度情報、角速度情報を含み、さらにこれらの生体測定情報から得られる生体生成データとしては、例えば被測定者の心拍情報、血中酸素量情報、最大酸素摂取量情報、血糖値情報、呼吸数、体温情報、歩数情報、歩幅情報、重心の位置情報、姿勢情報、ストレス情報、運動量情報、運動負荷情報、移動距離情報、移動速度情報、活動量情報、手または脚等の装着部位の動作情報などのデータを含む。 The biometric information includes electrocardiographic information and pulse wave information as biometric information, and blood pressure information as biogenic information obtained from these, but is not limited to these, and biometric information is measured by a known method. Examples include skin temperature information (body temperature information), acceleration information, and angular velocity information of the subject, and biogenerated data obtained from these biometric information include, for example, heartbeat information and blood of the subject. Oxygen amount information, maximum oxygen intake information, blood glucose level information, breathing rate, body temperature information, step count information, stride information, center of gravity position information, posture information, stress information, exercise amount information, exercise load information, movement distance information, movement speed Includes data such as information, activity amount information, and motion information of the attachment site such as a hand or leg.
心電検出部110は、例えば、橈骨動脈の心電の検出を行う第1電極121及び第2電極122と尺骨動脈の心電の検出を行う第3電極123及び第4電極124と基準電位の測定を行う第5電極125を含んで構成される。
The
脈波検出部120は、光学センサモジュール111を含んで構成される。光学センサモジュール111は、上述の、発光部112と受光部113からなる。
The pulse
測定装置制御部140は、心電測定制御部141と脈波測定制御部142を含んで構成される。心電測定制御部141は、例えば、第1電極121と第2電極122からの検出電位の差、または、第3電極123と第4電極124からの検出電位の差の少なくともいずれかを検出し、第5電極125の基準電位を用いて増幅し、時間情報を付加して心電波形とする。脈波測定制御部142は、例えば、脈波検出部120の発光部112の発光制御を行い、又、受光部113からの検出信号の受信を行う。
The measuring
測定装置記憶部150は、例えば、心電測定制御部117が受信した心電情報の記憶を行い、又、脈波測定制御部118が受信した脈波情報の記憶を行う。心電情報は、測定装置制御部140により受信した心電情報を連続的に配列した心電波形に関する心電波形情報も含み、心電波形の測定時間情報等が付加されている。脈波情報は、脈波測定制御部142で受信した脈波情報を連続的に配列した光電式容積脈波形に関する情報であり、光電式容積脈波形の測定時間情報等が付加されている。心電情報や脈波情報は、後述する測定装置通信部170を介して端末装置200に送信が行われるが、省電力化等のために送信頻度を低くする場合や、端末装置200との通信接続が切れている場合などのためにも一時的に記憶を行うことができる。
The measuring
測定装置操作部160は、生体情報測定装置100の電源の操作や測定開始、終了等の操作を、被測定者等が行うための操作部である。
The measuring
測定装置通信部170は、生体情報測定装置100と端末装置200等の外部装置との通信を行うための通信インタフェースである。測定装置通信部170は、例えば、心電測定制御部141が受信した心電情報及び脈波測定制御部142が受信した脈波情報や、測定装置記憶部150に記憶された心電情報や脈波情報を、端末装置200へ送信したり、端末装置200から生体情報測定装置100の操作を行うための情報を受信したりする。本実施形態の通信手段としては、Bluetooth(登録商標)を用いている。他の通信手段として、近距離無線通信(Near Field radio Communication=NFC)、Afero(登録商標)、Zigbee(登録商標)、Z-Wave(登録商標)、又は無線LAN等を用いても構わない。または、第6電極126を用いて有線で接続を行っても構わない。
The measuring
端末装置200は、端末装置制御部211、端末装置記憶部212及び端末装置通信部213を含んで構成される。端末装置200は、スマートフォンや携帯電話、PHS、PDA等の情報処理装置である。また、スマートフォンのような汎用装置ではなく、生体情報測定装置専用の端末装置であっても構わない。これらの機能部は、端末装置200の所定のプログラムを実行することにより実現される。
The
端末装置制御部211は、端末装置通信部213が生体情報測定装置100から受信した心電情報や脈波情報等の生体情報を、端末装置記憶部212に記憶制御を行い、または、端末装置記憶部212から心電情報や脈波情報等の生体情報をサーバ装置400に送信したり、サーバ装置400で生体測定情報に基づき算出された生体生成情報を受信したりする。
The terminal
端末装置記憶部212は、端末装置通信部213が受信を行った心電情報や脈波情報などの生体情報の記憶を行う。
The terminal device storage unit 212 stores biological information such as electrocardiographic information and pulse wave information received by the terminal
端末装置通信部213は、生体情報測定装置100やサーバ装置400と通信を行うための通信インタフェースである。生体情報測定装置100から送信が行われる心電情報や脈波情報などの生体情報の受信を行い、又、生体情報測定装置100への設定情報や、心電情報や脈波情報などの生体情報の要求信号の送信を行う。また、サーバ装置400への、心電情報や脈波情報などの生体情報の送信を行い、又、サーバ装置400からの心電情報や脈波情報などの生体情報の要求信号の受信を行う。本実施形態では、生体情報測定装置100との通信は前述したBluetooth(登録商標)であるが、他の通信手段であっても構わない。又、サーバ装置400との通信は、無線LANによりインターネット等のネットワーク301を介して行うことができる。
The terminal
端末装置表示部214は、例えば端末装置200上で実行されるアプリケーションの規則に従い、生体情報測定装置100またはサーバ装置400から送信が行われた生体情報や異常通知の表示を行う。
The terminal
サーバ装置400は、サーバ装置制御部411、サーバ装置通信部412及びサーバ装置記憶部413を含んで構成される。
The
サーバ装置制御部411は、第1演算部である脈波伝搬時間演算部421と第2演算部である生体情報演算部422を含んで構成される。サーバ装置制御部411(第3演算部)は、光電式容積脈波形データから2階微分データの演算を行う。脈波伝搬時間演算部421は、後述する心電情報中の波形プロファイルからR波とT波を検出し、又、光電式容積脈波形データ中の波形プロファイルからP波とD波を検出し、それらの情報に基づいて、心室収縮期脈波伝搬時間PTT_SYS及び心室拡張期脈波伝搬時間PTT_DIAの演算を行う。又、生体情報演算部422はサーバ装置制御部411で演算される後述する2階微分データの基づく加速度脈波特性情報と、心室収縮期脈波伝搬時間PTT_SYS及び心室拡張期脈波伝搬時間PTT_DIAから、血圧情報の演算を行う。さらに、サーバ装置制御部411は、血圧情報に基づいて被測定者の健康状態の判別を行い、端末装置200に対して異常通知を行う。脈波伝搬時間演算部421は、R波とT波を検出に当たって、光電式容積脈波形データの1階微分データや、2階微分データを用いてもよい。
The server device control unit 411 includes a pulse wave propagation time calculation unit 421 which is a first calculation unit and a biometric information calculation unit 422 which is a second calculation unit. The server device control unit 411 (third calculation unit) calculates second-order differential data from the photoelectric volume pulse waveform data. The pulse wave propagation time calculation unit 421 detects R wave and T wave from the waveform profile in the electrocardiographic information described later, and also detects P wave and D wave from the waveform profile in the photoelectric positive displacement pulse waveform data. Based on the information, the ventricular contractile phase pulse wave propagation time PTT_SYS and the ventricular diastolic phase pulse wave propagation time PTT_DIA are calculated. Further, the biometric information calculation unit 422 includes acceleration pulse wave characteristic information based on the second-order differential data calculated by the server device control unit 411, ventricular systolic pulse wave propagation time PTT_SYS, and ventricular diastolic pulse wave propagation time PTT_DIA. From, the blood pressure information is calculated. Further, the server device control unit 411 determines the health condition of the person to be measured based on the blood pressure information, and notifies the
また、生体情報演算部422は、例えば安静時に被測定者が装着している生体情報測定装置100により測定される心電波形データ(例えば、図6の心電波形データ等)におけるQRS波の間隔などから、心拍情報を生体情報(生体生成情報)として得ることができる。
Further, the biometric information calculation unit 422 is, for example, the interval of QRS waves in the electrocardiographic waveform data (for example, the electrocardiographic waveform data of FIG. 6) measured by the biometric
また、生体情報演算部422は、例えば被測定者が装着している生体情報測定装置100の温度センサ(サーミスタ等)により測定される被測定者の皮膚温度情報から温度情報を生体情報(生体生成情報)として得ることができる。
Further, the biological information calculation unit 422 obtains temperature information from the skin temperature information of the subject measured by a temperature sensor (thermista or the like) of the biological
また、生体情報演算部422は、例えば被測定者が手首に装着している生体情報測定装置100により測定される加速度データの波形データから既知の算出方法等を単体で用いる、または、組み合わせて用いる(例えば平均化したり、重みづけしたりなど)ことにより歩行速度情報を生体情報(生体生成情報)として得ることができ、例えば加速度データを所定時間ごとに積分することで歩行速度情報生体情報(生体生成情報)としてを得ることができる。
Further, the biometric information calculation unit 422 uses, for example, a calculation method known from the waveform data of the acceleration data measured by the biometric
また、生体情報演算部422は、例えば被測定者が手首に装着している生体情報測定装置100により測定される加速度データの波形データから既知の算出方法等を単体で用いる、または、組み合わせて用いる(例えば平均化したり、重みづけしたりなど)ことにより歩幅情報を生体情報(生体生成情報)として得ることができ、例えば、歩く時には振り子のように手を振るため、上述の加速度センサの情報(例えば、進行方向の加速度成分が一番小さいタイミングまたは逆方向に切り替わるタイミングや、進行方向に対して垂直な方向の加速度成分が一番小さいタイミングまたは上下が切り替わるタイミングなど)を基に1歩の間隔が判別できるため、さらに時間情報を用いれば歩幅情報を生体情報(生体生成情報)として得ることができる。他には、例えば、地面を蹴り出した際には、蹴り出た方向の加速度成分が合成されるので、当該方向の加速度成分の発生タイミングで1歩の間隔を判別することでも可能である。
Further, the biometric information calculation unit 422 uses, for example, a calculation method known from the waveform data of acceleration data measured by the biometric
また、生体情報演算部422は、例えば被測定者が装着している生体情報測定装置100により測定される加速度データおよび角速度データから、生体情報測定装置100を装着している部位(例えば、手首や足首など)がどれくらいの速度でどのような角度で動いているのかという動作情報を生体情報(生体生成情報)として得ることができる。
Further, the biometric information calculation unit 422 is, for example, from the acceleration data and the angular velocity data measured by the biometric
また、測生体情報演算部422は、例えば日常的に装着している生体情報測定装置100により測定される加速度データを周波数解析し、例えば周波数の高低が活動頻度の高低に対応付けられ、所定頻度以上の活動が1日の何割を占めているか、などの所定条件により算出することで活動量情報を生体情報(生体生成情報)として得ることができる。
Further, the biometric information calculation unit 422 frequency-analyzes the acceleration data measured by, for example, the biometric
また、生体情報演算部422は、例えば日常的に装着している生体情報測定装置100により測定される加速度データから既知の算出方法等により歩行を含む運動をしている際の加速度データを特定できるので、例えば周波数解析などを用いて所定の条件により算出することで運動量情報を生体情報(生体生成情報)として得ることができる。また、角速度情報などの付加情報をさらに用いると、より正確な運動量情報を得ることが可能である。
Further, the biometric information calculation unit 422 can specify the acceleration data during exercise including walking by a known calculation method or the like from the acceleration data measured by the biometric
また、生体情報演算部422は、例えば日常的に装着している生体情報測定装置100により測定される加速度データから導出した上記活動量情報や上記運動量情報に対して、例えば運動負荷と共に大きくなる心拍情報により重みづけをすることで運動負荷量情報を生体情報(生体生成情報)として得ることができる。また、例えば加速度データのベクトル情報を加味すれば、歩行環境(坂や階段など)や姿勢(立位、座位など)などの状態情報も特定できるので、当該状態情報をさらに用いてもよい。また、角速度情報などの付加情報をさらに用いると、より正確な運動負荷量情報を得ることが可能である。
Further, the biometric information calculation unit 422, for example, with respect to the activity amount information and the exercise amount information derived from the acceleration data measured by the biometric
また、生体情報演算部422は、例えば上述の安静時心拍数情報を用いて、VO2max=15×(220-年齢)÷安静時心拍数という公知の数式などにより最大酸素摂取量情報を生体情報(生体生成情報)として得ることができる。 Further, the biological information calculation unit 422 uses the above-mentioned resting heart rate information, for example, to obtain maximal oxygen uptake information by a known mathematical formula such as VO 2 max = 15 × (220-age) ÷ resting heart rate. It can be obtained as information (biologically generated information).
また、既知の学習器などにより、例えば生体測定情報と、当該生体測定情報に基づき生成された生体生成情報(例えば心拍情報や血圧情報など)と正の生体情報(例えば、既知の医療機器に基づく心拍情報や血圧情報など)との対応関係(例えば、誤差の程度や範囲を示す情報などが含まれていてもよい)により対応付けた教師データを基に機械学習モデルを予め作成し、生体情報演算部422は、当該機械学習モデルを用いた判定を上述の所定の演算(解析)として生体情報を生成してもよい。 Further, it is based on, for example, biometric information, biogenerated information (for example, heartbeat information, blood pressure information, etc.) generated based on the biometric information and positive biometric information (for example, based on known medical equipment) by a known learning device or the like. A machine learning model is created in advance based on the teacher data associated with the correspondence with the heartbeat information, blood pressure information, etc. (for example, information indicating the degree and range of the error may be included), and the biometric information. The calculation unit 422 may generate biometric information using the determination using the machine learning model as the above-mentioned predetermined calculation (analysis).
サーバ装置通信部412は、インターネット等のネットワーク300を介して端末装置200との通信を行うための通信インタフェースである。端末装置200から送信が行われる心電情報や脈波情報等の生体情報の受信を行い、又、端末装置200に対して心電情報や脈波情報等の生体情報の要求信号の送信を行う。また、端末装置200に対しての異常通知の送信を行う。
The server device communication unit 412 is a communication interface for communicating with the
サーバ装置記憶部413は、サーバ装置通信部412が受信を行った心電情報や脈波情報等の生体情報の記憶を行う。また、生体情報演算部422が演算を行った血圧情報の記憶を行う。
The server
<心電波形、光電式容積脈波形、速度脈波形、加速度脈波形、血圧情報演算方法>
図6は、生体情報測定装置100が測定した非測定者の心電波形及び光電式容積脈波形と、サーバ装置400が演算を行った速度脈波形及び加速度脈波形を示している。図6の上から順に、心電波形、光電式容積脈波形、速度脈波形及び加速度脈波形となる。縦軸は、各波形の強度を示しており、心電波形及び光電式容積脈波形は電位を示すmVで表される。横軸は時間経過を示し、左から右へ時間経過を示している。
<ECG waveform, photoelectric volume pulse waveform, velocity pulse waveform, acceleration pulse waveform, blood pressure information calculation method>
FIG. 6 shows the electrocardiographic waveform and the photoelectric volume pulse waveform of the non-measurer measured by the biological
心電波形は、人の心臓の拍動を引き起こす電気的信号の周期的変化を示す波形である。心電波形は、その形状の変曲点にそれぞれP波,Q波,R波,S波,T波の名称が割り当てられ、心拍の1サイクルを示している。P波は心房収縮を表し、Q波R波S波は心室収縮の状態を表し、T波は心室拡張の開始を表す。 An electrocardiographic waveform is a waveform showing a periodic change in an electrical signal that causes a person's heart to beat. In the electrocardiographic waveform, the names of P wave, Q wave, R wave, S wave, and T wave are assigned to the inflection points of the shape, respectively, and indicate one cycle of the heartbeat. The P wave represents the atrial contraction, the Q wave, the R wave, and the S wave represent the state of ventricular contraction, and the T wave represents the start of ventricular dilation.
光電式容積脈波形は、人の心臓の拍動に伴う末梢血管系内の血圧・体積の変化を示す波形である。光電式容積脈波形は、その形状の変曲点にそれぞれA波、P波、V波、D波の名称が割り当てられ、心拍の1サイクルを示している。A波を動脈脈波が生じた時点の基準点として、P波が左心室駆出によって生じるPercussion波(衝撃波)、V波が大動脈弁の閉鎖時に生じるValley波(重複隆起による波)、D波が反射振動波であるDicrotic波(重複波)を示している。 The photoelectric volume pulse waveform is a waveform showing changes in blood pressure and volume in the peripheral vascular system accompanying the beating of the human heart. In the photoelectric volume pulse waveform, the names of A wave, P wave, V wave, and D wave are assigned to the inflection points of the shape, respectively, and indicate one cycle of the heartbeat. Using the A wave as the reference point at the time when the arterial pulse wave is generated, the P wave is the Percussion wave (shock wave) generated by the ejection of the left ventricle, the V wave is the Valley wave (wave due to the overlapping uplift) generated when the aortic valve is closed, and the D wave. Indicates a Dictric wave (overlapping wave) which is a reflected vibration wave.
速度脈波形は、光電式容積脈波形を時間で1階微分をしたものである。加速度脈波形は、速度脈波形を時間で1階微分したもの、すなわち光電式容積脈波形を2階微分したものである。加速度脈波形は、図6で示すように、その波形の各ピークにa波(収縮初期陽性波)、b波(収縮初期陰性波)、c波(収縮中期再上昇波)、d波(収縮後期再下降波)、e波(拡張初期陽性波)、f波(拡張初期陰性波)の名称が割り当てられている。b波の強度とa波の強度の比、及びf波の強度とe波の強度の比はそれぞれ血管の伸縮性すなわち弾性を示すパラメータである。主な血管の成分は、血管内皮(Endothelium)、弾性線維(Elastin)、タンパク質(Collagen)、平滑筋(Smooth Muscle)である。これら成分それぞれ異なった性質があり、最大血圧、最小血圧時の血管の弾性はそれぞれCollagen、Elastinが強い影響力を担っている。そのため、血圧値によって異なる弾性をb波の強度とa波の強度の比である(b/a),f波の強度とe波の強度の比である(f/e)のパラメータで示すことができ、年齢・性別・環境変数(気温など)の影響によってもこれらの値は変動する。そのため、(b/a),(f/e)の値は、加速度脈波形の特性情報として算出することができる。 The velocity pulse waveform is the first derivative of the photoelectric volume pulse waveform with respect to time. The acceleration pulse waveform is a first-order derivative of the velocity pulse waveform, that is, a second-order derivative of the photoelectric volume pulse waveform. As shown in FIG. 6, the acceleration pulse waveform has a wave (initial contraction positive wave), b wave (initial contraction negative wave), c wave (mid-contraction re-rise wave), and d wave (contraction) at each peak of the waveform. The names of the late re-descending wave), the e wave (extended early positive wave), and the f wave (extended early negative wave) are assigned. The ratio of the intensity of the b wave to the intensity of the a wave and the ratio of the intensity of the f wave to the intensity of the e wave are parameters indicating the elasticity, that is, the elasticity of the blood vessel, respectively. The main vascular components are vascular endothelium, elastin, collagen, and smooth muscle. Each of these components has different properties, and collagen and elastin have a strong influence on the elasticity of blood vessels at the maximum blood pressure and the minimum blood pressure, respectively. Therefore, the elasticity that differs depending on the blood pressure value is indicated by the parameters of the ratio of the intensity of the b wave to the intensity of the a wave (b / a) and the ratio of the intensity of the f wave to the intensity of the e wave (f / e). These values also fluctuate depending on the influence of age, gender, and environment variables (temperature, etc.). Therefore, the values of (b / a) and (f / e) can be calculated as the characteristic information of the acceleration pulse waveform.
図6で示すようにR波の生じた時間TrとP波の生じた時間Tpの差分の時間が心室収縮期脈波伝搬時間PTT_SYSとなる。T波の生じた時間TtとD波の生じた時間Tdの差分の時間が心室拡張期脈波伝搬時間PTT_DIAとなる。すなわち、心電波形のR波の時間Tr及びT波の時間Ttと、光電式容積脈波形のT波の時間TpとD波の時間Tdから、(1)式及び(2)式で示すように、心室収縮期脈波伝搬時間PTT_SYS及び心室拡張期脈波伝搬時間PTT_DIAを算出することができる。 As shown in FIG. 6, the time difference between the time Tr at which the R wave is generated and the time Tp at which the P wave is generated is the ventricular systolic pulse wave propagation time PTT_SYS. The time of the difference between the time Tt in which the T wave is generated and the time Td in which the D wave is generated is the ventricular diastolic pulse wave propagation time PTT_DIA. That is, as shown by Eqs. (1) and (2) from the time Tr of the R wave and the time Tt of the T wave of the electrocardiographic waveform, and the time Tp of the T wave and the time Td of the D wave of the photoelectric systolic waveform. In addition, the ventricular systolic pulse wave propagation time PTT_SYS and the ventricular diastolic pulse wave propagation time PTT_DIA can be calculated.
PTT_SYS=Tp-Tr ・・・(1) PTT_SYS = Tp-Tr ... (1)
PTT_DIA=Td-Tt ・・・(2) PTT_DIA = Td-Tt ... (2)
心電波形を測定する第1電極121ないし第4電極124と、光電式容積脈波形の測定する光学センサモジュール111を、手首を介して対向させ、配置距離を離すことにより、心電波形の検出部位と光電式容積脈波形の測定部位を離すことになる。そのため、それぞれの特徴波形が生じるタイムラグを生じさせることにより、心室収縮期脈波伝搬時間PTT_SYS及び心室拡張期脈波伝搬時間PTT_DIAの絶対的な算出時間を長くとることができる。そのため、心室収縮期脈波伝搬時間PTT_SYS及び心室拡張期脈波伝搬時間PTT_DIAの変化情報を得る場合に、変化情報の精度を高めることができる。
The
ここで、血圧の算出式について説明する。 Here, the formula for calculating blood pressure will be described.
以下に示す(3)式の脈波伝搬速度の式(Moens―Korteweg の式)より、脈波伝播速度と動脈壁の縦弾性係数との関係が示されている。 From the following equation (3) of pulse wave velocity (Moens-Korteweg equation), the relationship between the pulse wave velocity and the Young's modulus of the arterial wall is shown.
L/T_PTT=√(E・h/(2・r・ρ)) ・・・(3) L / T_PTT = √ (E ・ h / (2 ・ r ・ ρ)) ・ ・ ・ (3)
(3)式の各パラメータは、L:測定間距離、T_PTT:脈波伝搬時間、r:血管内径、E:血管の縦弾性係数、h:血管の厚さ、ρ:血液密度である。 Each parameter of the formula (3) is L: distance between measurements, T_PTT: pulse wave propagation time, r: blood vessel inner diameter, E: blood vessel Young's modulus, h: blood vessel thickness, ρ: blood density.
縦弾性係数と血圧値は相関関係にあることが知られており、 It is known that Young's modulus and blood pressure value are correlated.
E=E0・exp(α・P) ・・・(4) E = E 0・ exp (α ・ P) ・ ・ ・ (4)
で示すことができる。ここで、P:血圧値、α:定数、E0:初期値である。 Can be indicated by. Here, P: blood pressure value, α: constant, E 0 : initial value.
(3)式と(4)式より From equations (3) and (4)
P=(-2・ln(T_PTT)+ln(2・r・ρ・L2/(E0・h)))/α ・・・(5) P = (-2 ・ ln (T_PTT) + ln (2 ・ r ・ ρ ・ L 2 / (E 0・ h))) / α ・ ・ ・ (5)
を導き出すことができる。lnは自然対数を示している。このとき、”r・ρ”は測定部位の血液量に比例するため、光電式容積脈波形で示される高値(Vp、Vd)で示すことができる。又、”E0・h”は血管の弾性に比例する値であるため、弾性を示すパラメータである(b/a)と(f/e)を用いて置き換えることができる。 Can be derived. ln indicates the natural logarithm. At this time, since "r · ρ" is proportional to the blood volume at the measurement site, it can be indicated by a high value (Vp, Vd) indicated by the photoelectric volume pulse waveform. Further, since "E 0 · h" is a value proportional to the elasticity of the blood vessel, it can be replaced by using the parameters (b / a) and (f / e) indicating the elasticity.
よって、最高血圧BP_SYS(Blood Pressure_Systolic)及び最低血圧BP_DIA(Blood Pressure_Diastolic)は、以下で示す(6)式及び(7)式で示すことができる。 Therefore, the systolic blood pressure BP_SYS (Blood Pressure_Systic) and the diastolic blood pressure BP_DIA (Blood Pressure_Diastolic) can be represented by the following equations (6) and (7).
BP_SYS=A1・ln(PTT_SYS)+A2・ln(Vp)+A3・ln(b/a)+A4 ・・・(6) BP_SYS = A1 · ln (PTT_SYS) + A2 · ln (Vp) + A3 · ln (b / a) + A4 ... (6)
BP_DIA=A5・ln(PTT_DIA)+A6・ln(Vd)+A7・ln(f/e)+A8 ・・・(7) BP_DIA = A5 · ln (PTT_DIA) + A6 · ln (Vd) + A7 · ln (f / e) + A8 ... (7)
A1からA8は条件により定まる定数である。(6)式で算出することができる最高血圧BP_SYSは、心室収縮期脈波伝搬時間PTT_SYSの自然対数に定数A1を掛けたものと、P波の強度Vpの自然対数に定数A2を掛けたものと、(b/a)の自然対数に定数A3を掛けたものと、定数A4の和で求めることができる。(7)式で算出することができる最低血圧BP_SYSは、心室収縮期脈波伝搬時間PTT_DIAの自然対数に定数A5を掛けたものと、D波の強度Vdの自然対数に定数A6を掛けたものと、(f/e)の自然対数に定数A7を掛けたものと、定数A8の和で求めることができる。装置の特性や、測定対象者等により各定数を求めることにより、最高血圧BP_SYSと最低血圧BP_DIAを求めることが可能である。しかし、最高血圧BP_SYSと最低血圧BP_DIAの変化状態を確認する場合には、すべての定数を確定する必要はなく、暫定の数値で代用しながら、最高血圧BP_SYSに関する情報と最低血圧BP_DIAに関する情報としての値を得ることが可能である。P波の強度Vpの自然対数及びD波の強度Vdの自然対数は、血液密度の影響を考慮した項である。また、(b/a)の自然対数及び(f/e)の自然対数は、動脈壁の縦弾性係数の影響を考慮した項である。そのため、測定条件によっては、いずれかの項を選択し他の項を定数化することで最高血圧BP_SYSに関する情報と最低血圧BP_DIAに関する情報の演算を行ってもよい。 A1 to A8 are constants determined by conditions. The systolic blood pressure BP_SYS that can be calculated by Eq. (6) is the natural logarithm of the ventricular systolic pulse wave propagation time PTT_SYS multiplied by the constant A1 and the natural logarithm of the intensity Vp of the P wave multiplied by the constant A2. It can be obtained by multiplying the natural logarithm of (b / a) by the constant A3 and the sum of the constants A4. The diastolic blood pressure BP_SYS that can be calculated by Eq. (7) is the natural logarithm of the ventricular systolic pulse wave propagation time PTT_DIA multiplied by the constant A5 and the natural logarithm of the intensity Vd of the D wave multiplied by the constant A6. It can be obtained by multiplying the natural logarithm of (f / e) by the constant A7 and the sum of the constants A8. It is possible to obtain the systolic blood pressure BP_SYS and the diastolic blood pressure BP_DIA by obtaining each constant depending on the characteristics of the device and the person to be measured. However, when confirming the changes in the systolic blood pressure BP_SYS and the diastolic blood pressure BP_DIA, it is not necessary to determine all the constants, and while substituting the provisional numerical values, the information on the systolic blood pressure BP_SYS and the information on the diastolic blood pressure BP_DIA are used. It is possible to get a value. The natural logarithm of the intensity Vp of the P wave and the natural logarithm of the intensity Vd of the D wave are terms in consideration of the influence of blood density. Further, the natural logarithm of (b / a) and the natural logarithm of (f / e) are terms in consideration of the influence of the Young's modulus of the arterial wall. Therefore, depending on the measurement conditions, information on the systolic blood pressure BP_SYS and information on the diastolic blood pressure BP_DIA may be calculated by selecting one of the terms and making the other term constant.
<処理の流れ>
次に、本発明の第1の実施形態に係るにおける生体情報測定システム1の動作について、図7に例示するフローチャートを参照しながら説明する。図7のフローチャートは、生体情報測定装置100と端末装置200と、サーバ装置400の各動作の関連状態を示している。
<Processing flow>
Next, the operation of the biological information measurement system 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart illustrated in FIG. The flowchart of FIG. 7 shows the related state of each operation of the biological
ステップS101において、生体情報測定装置100は、ステップS122までの間、被測定者が測定を開始し、終了操作を行うまでループを行う。
In step S101, the biological
ステップS102において、心電測定制御部141は、第1電極121ないし第4電極124から心電の検出を行う。尚、ステップS102とステップS104及びステップS103とステップS105は並列処理により同時並行で処理される。
In step S102, the electrocardiographic
ステップS103において、心電測定制御部141は、ステップS102で検出した心電の時間変化から心電波形の生成を行う。
In step S103, the electrocardiographic
ステップS104において、脈波測定制御部142は、光学センサモジュール111を制御し、脈波の検出を行う。具体的には、発光部112の発光LEDを発光させ手首へ照射する。受光部113は、手首から反射した光を受光する。受光部113は、受光した光を受光部113のフォトダイオードで電気信号に変換し、脈波情報として脈波測定制御部142への送信を行う。
In step S104, the pulse wave
ステップS105において、脈波測定制御部142は、ステップS104で検出した脈波に基づく脈波情報の時間変化から光電式容積脈波形の生成を行う。
In step S105, the pulse wave
ステップS106において、測定装置制御部140は、ステップS103で生成した心電波形と、ステップS105で生成した光電式容積脈波形に、各々検出した時間を測定時間として付加して、心電情報及び脈波情報として測定装置記憶部150への記憶を行う。
In step S106, the measuring
ステップS107において、測定装置制御部140は、測定装置データ送信トリガの有無の判別を行う。測定装置データ送信トリガが「有」すなわち「Y」の時はステップS107へ進み、「無」すなわち「N」の時はステップS122へ進む。測定装置データ送信トリガは、生体情報測定装置100内の内部パラメータであり、生体情報測定装置100から端末装置200へ、心電情報及び脈波情報を常時送信する場合には、当該パラメータは常時「有」すなわち「1」と設定される。生体情報測定装置100から端末装置200へ、心電情報及び脈波情報を定期的に送信する場合には、内部のカウンタによって、設定したタイミングによって測定装置データ通信トリガが「1」となるように設定する。また、端末装置200からの要求により、測定装置データ通信トリガを「1」としてもよい。
In step S107, the measuring
ステップS108において、測定装置制御部140は、測定装置記憶部150に記憶が行われている心電情報及び脈波情報を端末装置200へ送信を行う。
In step S108, the measuring
ステップS109において、端末装置制御部211は、端末装置通信部213が受信した心電情報及び脈波情報を端末装置記憶部212に記憶を行う。
In step S109, the terminal
ステップS110において、端末装置制御部211は、端末装置データ送信トリガの有無の判別を行う。端末装置データ送信トリガが「有」すなわち「Y」の時はステップS111へ進み、「無」すなわち「N」の時はステップS121へ進む。端末装置データ送信トリガは、端末装置200内の内部パラメータであり、端末装置200からサーバ装置400へ、心電情報及び脈波情報を常時送信する場合には、当該パラメータは常時「有」すなわち「1」と設定される。端末装置200からサーバ装置400へ、心電情報及び脈波情報を定期的に送信する場合には、内部のカウンタによって、設定したタイミングによって端末装置データ通信トリガが「1」となるように設定する。また、サーバ装置400からの要求により、端末装置データ通信トリガを「1」としてもよい。
In step S110, the terminal
ステップS111において、端末装置制御部211は、端末装置記憶部212に記憶が行われている心電情報及び脈波情報をサーバ装置400へ送信を行う。
In step S111, the terminal
ステップS112において、サーバ装置制御部411は、サーバ装置通信部412が受信した心電情報及び脈波情報をサーバ装置記憶部413に記憶を行う。
In step S112, the server device control unit 411 stores the electrocardiographic information and the pulse wave information received by the server device communication unit 412 in the server
ステップS113において、サーバ装置制御部411は、サーバ装置記憶部413で記憶がされている心電情報及び脈波情報から脈波伝搬時間の演算を行う。具体的な動作手順を以下に説明する。脈波伝搬時間演算部421は、計測タイミングの近い心電情報中の波形プロファイルと脈波情報中の波形プロファイルを抽出する。次に、脈波伝搬時間演算部421は、心電情報中の波形プロファイルからR波とT波を検出し、検出したR波とT波の生じた時間情報をTr、Ttとして記憶を行う。同様に、脈波伝搬時間演算部421は、光電式容積脈波形データ中の波形プロファイルから、P波とD波を検出し、検出したP波とD波の生じた時間情報をTp、Tdとして記憶を行う。また、同時にP波の強度VpとD波の強度Vdを検出し、記憶を行う。脈波伝搬時間演算部421は、図6で示すようにR波の生じた時間情報TrとP波の生じた時間情報Tpの差分の演算を行い心室収縮期脈波伝搬時間PTT_SYSの演算を行う。又、同様に、T波の生じた時間情報TtとD波の生じた時間情報Tdの差分の演算を行い心室拡張期脈波伝搬時間PTT_DIAの演算を行う。
In step S113, the server device control unit 411 calculates the pulse wave propagation time from the electrocardiographic information and the pulse wave information stored in the server
ステップS114において、サーバ装置制御部411は、サーバ装置記憶部413に記憶がされている光電式容積脈波形データから2階微分データの演算を行う。具体的には、図6で示すように、光電式容積脈波形データの1階微分を行い、1階微分を行ったデータをさらに微分し2階微分データを得る。脈波を2階微分した波形は加速度脈波形と呼ばれる。
In step S114, the server device control unit 411 calculates the second-order differential data from the photoelectric volume pulse waveform data stored in the server
ステップS115において、サーバ装置制御部411は、ステップS114で得られた2階微分データから、加速度脈波形の特性情報の演算を行う。加速度脈波形の特性情報は、前述した加速度脈波形のピークを示すa波、b波、e波、f波の強度から演算を行うことにより求める。 In step S115, the server device control unit 411 calculates the characteristic information of the acceleration pulse waveform from the second-order differential data obtained in step S114. The characteristic information of the acceleration pulse waveform is obtained by performing a calculation from the intensities of the a wave, the b wave, the e wave, and the f wave indicating the peak of the acceleration pulse waveform described above.
ステップS116において、サーバ装置制御部411は、ステップS113で得られた心室収縮期脈波伝搬時間PTT_SYS、心室拡張期脈波伝搬時間PTT_DIA及びステップS115で得られた加速度脈波形の特性情報から血圧情報の演算を行う。心室収縮期脈波伝搬時間PTT_SYSと加速度脈波の特性情報から最大血圧に関する血圧情報の演算を行い、心室拡張期脈波伝搬時間PTT_DIAと加速度脈波形の特性情報から最小血圧に関する血圧情報の演算を行う。演算は、前述した(6)式及び(7)式を用いて行う。 In step S116, the server device control unit 411 performs blood pressure information from the characteristic information of the ventricular systolic pulse wave propagation time PTT_SYS obtained in step S113, the ventricular diastolic pulse wave propagation time PTT_DIA, and the acceleration pulse waveform obtained in step S115. Perform the operation of. The blood pressure information related to the maximum blood pressure is calculated from the ventricular systolic pulse wave propagation time PTT_SYS and the acceleration pulse wave characteristic information, and the blood pressure information related to the minimum blood pressure is calculated from the ventricular diastolic pulse wave propagation time PTT_DIA and the acceleration pulse waveform characteristic information. conduct. The calculation is performed using the above-mentioned equations (6) and (7).
ステップS117において、サーバ装置制御部411は、ステップS116で演算を行った血圧情報を、サーバ装置記憶部413へ記憶を行う。
In step S117, the server device control unit 411 stores the blood pressure information calculated in step S116 in the server
ステップS118において、サーバ装置制御部411は、サーバ装置記憶部413へ記憶がされた血圧情報の変化状態を解析する。変化状態が被測定者の健康状態の悪化と判別した場合は、判定フラグを異常として「有」とする。判定フラグはサーバ装置400の内部パラメータである。
In step S118, the server device control unit 411 analyzes the change state of the blood pressure information stored in the server
ステップS119において、サーバ装置制御部411は、判定フラグをが「有」かどうかを判別する。「有」の場合にはステップS120へ進み、「無」の場合はフローを終了する。 In step S119, the server device control unit 411 determines whether or not the determination flag is "Yes". If "Yes", the process proceeds to step S120, and if "No", the flow ends.
ステップS120において、サーバ装置制御部411は、サーバ装置通信部412を介して、端末装置200へ、異常通知を行う。
In step S120, the server device control unit 411 notifies the
ステップS121において、端末装置制御部211は、端末装置通信部213が受信した異常通知に基づき、端末装置表示部214に健康状態の異常があることを通知するための表示を行う制御を行う。そのことにより、端末装置200は、被測定者に健康状態の異常を通知することができる。
In step S121, the terminal
ステップS122において、生体情報測定装置100は、生体情報測定装置100の電源がオフにされるか、測定装置制御部140から、測定の終了操作がされるまでステップS101との間でループを行う。
In step S122, the biometric
<効果の説明>
以上のように、本発明の生体情報測定装置100は、特に第1腕部131及び第2腕部132を有することで、多様な腕の太さの被測定者にも対応可能となると共に、心電波形の検出精度を高めることができる。
<Explanation of effect>
As described above, the biological
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。 Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and modifications are made without departing from the gist of the invention. It can be performed. These embodiments and variations thereof shall be included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as well as in the scope and gist of the invention.
1 ・・・生体情報測定システム
100・・・生体情報測定装置
200・・・端末装置
300・・・ネットワーク
400・・・サーバ装置
1 ... Biometric
Claims (5)
前記生体情報測定装置は、少なくとも本体部を有し、
前記本体部は、心電情報を測定する第1電極及び前記心電情報と比較する基準電圧を取得する第2電極を備え、
前記心電情報を測定する前記第1電極は、前記被測定者の手首の手のひら側に配置され、
前記基準電圧を取得する前記第2電極は、前記手首の手の甲側に配置されており、
前記基準電圧を取得する前記第2電極を介して前記被測定者の皮膚温度を測定するサーミスタをさらに有する、
ことを特徴とする生体情報測定装置。 It is a biological information measuring device worn by the person to be measured.
The biological information measuring device has at least a main body and has at least a main body.
The main body portion includes a first electrode for measuring electrocardiographic information and a second electrode for acquiring a reference voltage to be compared with the electrocardiographic information.
The first electrode for measuring the electrocardiographic information is arranged on the palm side of the wrist of the person to be measured.
The second electrode that acquires the reference voltage is arranged on the back side of the wrist.
Further having a thermistor for measuring the skin temperature of the person to be measured via the second electrode for acquiring the reference voltage.
A biological information measuring device characterized by this.
ことを特徴とする請求項1に記載の生体情報測定装置。The biometric information measuring device according to claim 1.
前記第1腕部及び前記第2腕部の端部は、互いに分離されており、
前記第1腕部及び前記第2腕部の少なくともいずれかの端部側には、前記心電情報を測定する前記第1電極を備え、
前記本体部上部側には、前記基準電圧を取得する前記第2電極を備える、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の生体情報測定装置。 The main body portion includes a first arm portion and a second arm portion that are curved from the upper portion of the main body portion to the lower portion of the main body portion and extend to the left and right, respectively.
The first arm portion and the end portion of the second arm portion are separated from each other.
The first electrode for measuring the electrocardiographic information is provided on at least one end side of the first arm portion and the second arm portion.
The second electrode for acquiring the reference voltage is provided on the upper side of the main body.
The biometric information measuring device according to claim 1 or 2 .
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の生体情報測定装置。 The thermistor is connected to the second electrode that acquires the reference voltage via a heat conductive adhesive.
The biometric information measuring device according to any one of claims 1 to 3 .
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の生体情報測定装置。
The thermistor is connected with a recess on the back side of the second electrode that acquires the reference voltage.
The biometric information measuring device according to any one of claims 1 to 4 .
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