JPH0943182A

JPH0943182A - 生体モニタ装置

Info

Publication number: JPH0943182A
Application number: JP7199422A
Authority: JP
Inventors: Akira Taniguchi; 陽谷口; Kenichi Okajima; 健一岡島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-08-04
Filing date: 1995-08-04
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】健康状態をチェックする生体モニタ装置を提供
する。【構成】布製のＴ字帯１０１にガスセンサ１０２が装着
され、Ｔ字帯の１０１ｃの部分を腰の背中側にあて１０
１ａと１０１ｂを腹側で結び、１０１ｄを腹と１０１
ａ、１０１ｂの結び目の間に通すことによって、ガスセ
ンサ１０２が肛門付近に配置される。肛門から放出され
た放屁は、ガスセンサ１０２に触れ、ガスセンサから放
屁のガス成分に応じた信号が処理装置１０３に伝達さ
れ、信号が直接、又は匂い分析等の処理がなされメモリ
１０５に蓄えられ、必要に応じ表示装置１０４に表示さ
れる。処理装置では、メモリに蓄えられたデータが過去
のデータと比較され、差が大きい場合など異常が認めら
れる場合に、表示装置に警告を表示する。【効果】容易に個人が健康状態をモニタできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体の状態を手軽にモ
ニタする生体モニタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】健康に関する情報を生体から得るため
に、これまで、数多くの検査方法が開発されている。例
えば、個人が手軽に利用できるものとして、体温計、血
圧計、試験紙を用いた尿検査などがある。また、医療機
関で行われる検査としては、血液検査、尿検査、各種画
像検査などがある。その他、研究レベルでは、汗やだ液
を用いた検査装置が考案されている。これら各種検査法
では、ヒトの体の状態を反映している情報源を捕え、様
々な手法を用いて得られた情報を数値化し、平均的な値
と比較することによって健康状態を判定している。例え
ば、体温計では体の温度、尿検査では尿に含まれる成分
を情報源にして健康状態を調べている。

【０００３】ヒトの健康状態を調べるための情報源とし
て、糞便を用いることも可能である。糞便を用いた検査
では、潜血反応によって腸内出血の有無を調べる検査
と、寄生虫感染の有無を調べる検査が一般的である。便
潜血反応検査は、消化管のがんや潰瘍の検査として行わ
れる。最近、日本では、大腸がんの増加を反映して、人
間ドックでも必ずこの検査が行なわれている。糞便に
は、腸内細菌と呼ばれるヒトの腸内に存在する細菌が多
量に含まれており、その有機的集合である腸内菌叢を調
べることによって、ヒトの健康状態を知ることも可能で
ある。腸内細菌の種類は、ヒトの大腸では１００種類以
上におよび、１ｇ当り１０００億個、全体では１００兆
個もが棲息すると計算される。腸内菌叢は通常安定して
いるが、宿主であるヒトの状態によって大きく変動する
ことがある。従って、腸内菌叢を調べればヒトの健康状
態を知ることができる。

【０００４】腸内菌叢変動の要因には、肝硬変、慢性腎
炎、がんなどの疾病、ストレス、便秘、かぜ、ワクチン
接種、放射線治療などの様々なものがある。そのほとん
どで、ビフィズス菌が減少し、大腸菌や腸球菌、ブドウ
球菌、ウェルシュ菌が増加する傾向が見られる。また、
腸内菌叢は宿主であるヒトの食習慣によっても変化す
る。例えば、成人における最優勢菌群であるバクテロイ
デスという菌種は、高脂肪高タンパク質の西洋食で増加
し、高炭水化物食で減少する。その他、加齢によっても
腸内菌叢が変化することが知られている。壮年期を過ぎ
て老年期に入ると総菌数はやや減少する。各菌種の中で
は、例えば、母乳栄養児で最優勢であったのビフィズス
菌が減少あるいは全く見られなくなり、大腸菌などが増
加するといった、疾病などの場合とよく似た傾向を示
す。この現象は、宿主であるヒトの生理機能の老化が腸
内菌叢に影響を及ぼした結果と考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の各種の検査
方法は、検査項目が限定されているためヒトの健康状態
をモニタするには情報が少なすぎたり、あるいは、個人
で手軽に検査を行なうのが不可能であるなどの問題があ
った。本発明は、このような事情に基づいてなされたも
のであり、本発明の目的は、個人が手軽に健康状態のモ
ニタを行なうことができる生体モニタ装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のうち代表的な特
徴の概要を簡単に説明すれば以下のとおりである。即
ち、本発明による生体モニタ装置は、ガスセンサと、そ
の出力信号を処理してガスを分析する分析手段と、出力
信号あるいは分析結果を記憶する記憶手段と、記憶した
データを処理する処理手段と、出力信号あるいは成分分
析結果あるいは記憶したデータの処理結果を表示する手
段とを備えたことに特徴がある。また、ガスセンサは、
着衣（下着）に装着され、人体の肛門付近に配置する
か、着衣（下着）に装着され、一端が人体の肛門付近に
置かれるパイプの開口端と反対の端に配置するか、ある
いは便器に取り付けられ、無拘束で生体情報の計測を行
なうことに特徴がある。また、ガス分析では、成分分析
か、あるいは、におい分析が行われる。得られた信号や
分析結果は、過去のデータと比較され、健康状態が判断
される。ガスセンサを人体の肛門付近に配置する方法と
しては、上記以外に、例えば、ガスセンサを紐状（取付
け機具）の布に固定して、この布を体に巻きつけたり、
この布を着衣（下着）に固定してもよい。

【０００７】

【作用】体外に排泄される腸内ガス（放屁）の量は、成
人では１日に４００〜１２００ｍｌ（ミリリットル）と
されており、ガスの組成は個人差が大きく、窒素２３〜
８０％、水素０．０６〜４７％、炭酸ガス５．１〜２９
％、メタン０〜２６％と大きく変動する。その原因は、
だ液と一緒に飲み込む空気の量と腸内細菌の違いである
といわれている。放屁にはこの他、アンモニア、揮発性
アミン、硫化水素、インドール、スカトール、揮発性脂
肪酸などの臭気性のあるガス成分と酸素などが微量含ま
れる。これらのガスのうち、炭酸ガスの一部と窒素、酸
素は食物やだ液と一緒に飲み込んだ空気に由来する。ま
た、メタンや水素はすべて腸内細菌の代謝に由来し、ま
た、他のガスもほとんどは腸内細菌の代謝に由来すると
考えられている。従って、放屁の質と量は、食物やだ液
と一緒に飲み込む空気の量と、食物に含まれ腸管で消化
されることなく大腸にまで到達するオリゴ糖や窒素化合
物などの量と、それに働く腸内細菌の種類と数によって
左右される。

【０００８】このように、放屁の成分は腸内菌叢を少な
からず反映しており、本発明による生体モニタ装置を用
いて放屁を常時モニタして分析を行なうことにより、糞
便検査と同様の効果を得ることができる。特に、疾病な
どで増加する傾向のある大腸菌や腸球菌、ウェルシュ菌
などは、アンモニア、硫化水素、アミン、フェノール、
インドールなどの腐敗産物を生成する。これをガスセン
サで検出しすることにより、健康状態を診断できる。例
えば、肝硬変患者では尿素を分解してアンモニアにする
ウレアーゼを産生する菌が増加し、肝臓の代謝障害によ
る消化管内の尿素増加と相まって腸内でのアンモニア産
生量が増える。従って、放屁に含まれるアンモニアの量
も増加するため、これが検出されれば肝硬変を疑うこと
ができる。

【０００９】腸内菌叢の変化によるガス成分の変化以外
でも、健康状態を調べることが可能である。例えば、腸
炎や癌で腸内に出血がある場合、放屁に血液の臭いが含
まれている場合がある。ガスセンサで血液の臭いが検出
された場合には、腸内出血を疑うことができる。また、
ヒトがストレス状態に陥ると腸蠕動が止まり、腸内容物
の発酵や腐敗が平常時に比べて進行しやすくなる。従っ
て腸内ガス産生量も増加する。このガスの量的変化を捕
えることにより、ストレス状態であることが示唆され
る。

【００１０】本発明による生体モニタ装置では、肛門付
近にガスセンサを取り付けることにより放屁ガスの成分
やにおいを、また、便器にガスセンサを取り付けること
により糞便や尿から発散される気体の成分やにおいを分
析し、以上に述べたような検査ができる。本発明による
生体モニタ装置では、検査のための複雑な操作を必要と
せず、個人が手軽に健康状態をモニタできる。また、ガ
スセンサの出力信号や分析結果を過去のデータと比較す
ることにより、個人差や食餌内容の影響を除いて健康状
態をモニタすることが可能になる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の生体モニタ装置を図面に基づ
いて説明する。図１はガスセンサをＴ字帯に取り付けた
例である。図１で、１０１は木綿などの布でできたＴ字
帯、１０２はガスセンサ、１０３は処理装置、１０４は
表示装置、１０５はメモリである。Ｔ字帯の１０１ｃの
部分を腰の背中側にあてて１０１ａと１０１ｂを腹側で
結び、１０１ｄを腹と１０１ａ、１０１ｂの結び目の間
に通して全体を固定することによって、ガスセンサ１０
２を肛門付近に設置する。肛門から放出された放屁は、
ガスセンサ１０２に触れ、ガスセンサから放屁のガス成
分に応じた信号が処理装置に伝達される。処理装置１０
３では、ガスセンサからの信号が直接、あるいは匂い分
析などの適当な処理が加えられてメモリ１０５に蓄えら
れ、必要に応じて表示装置１０４に表示される。メモリ
１０５に蓄えられたデータは過去のデータと比較され、
差が大きい場合など異常が認められる場合には、表示装
置に警告が表示される。

【００１２】ガスセンサとして用いることができるデバ
イスには、すでに開発されている各種半導体ガスセン
サ、固体電解質ガスセンサ、ＳＡＷ（表面弾性波）セン
サ、水晶発振式ガスセンサなどを使用できる。例えば、
酸化物半導体の抵抗変化を利用する硫化水素センサとし
ては、ｎ型半導体のＳｎＯ₂、ＷＯ₃、ＺｎＯなどがあ
る。いずれも硫化水素により抵抗が減少し、１ｐｐｍ程
度の濃度まで検出できる。また、アンモニアの検出にも
同じく酸化物半導体センサを使用できる。Ａｕを担持し
たＷＯ₃では５ｐｐｂ（１０の９乗分の１）の濃度でも
感度を示す。

【００１３】複数のガス成分を検出したい場合には、図
２に示すように特性の異なる複数のセンサを取り付ける
ことにより、同時に検出できる。図２には一例として６
個のガスセンサ２０１〜２０６を取り付けた場合を示し
た。また、各センサのガス選択性が悪く、各成分の分離
検出が困難な場合には、複数の特性の異なるガスセンサ
を図２と同様に並べて配置し、センサの応答パターンを
パターン認識する方法が利用できる。パターン認識の手
法としては、多変量解析やニューラルネットワークが用
いられる。これらの処理は、処理装置１０３で行われ
る。

【００１４】検出されるガスは、アンモニア、硫化水
素、アミン、フェノール、インドールなどで、これらが
増加していると何らかの疾病を患っている可能性が示唆
される。また、血液の匂い成分を検出すれば、腸内の出
血の有無を知ることができる。ただし、この場合には、
便潜血反応と同様、痔による出血との区別がつかないた
め、判定には注意が必要である。さらに、個々のガス成
分を正確に区別して検出しなくとも、複数のガスセンサ
の反応パターンが過去のパターンと大きく異なったと判
定されただけでも、生体に何らかの異常が発生している
可能性があると判断できる。

【００１５】過去のデータとの比較には、データ同士の
差分をとる以外に、一定期間のセンサの出力信号あるい
はガス成分やにおい成分の強度の周波数分析を行い、過
去の他の期間と比較をとるなど、さまざまな処理が考え
られる。また、日々の食餌成分の変化によるガスの変動
を取り除くためには、例えば一週間などの一定期間ごと
に信号や分析結果の加算平均をとる。これらの処理は、
処理装置１０３にて実行される。

【００１６】図３に他の実施例として男性下着の一つで
あるブリーフにガスセンサを取り付けた例を示す。図３
は、ブリーフ３０１を上から見た平面図であり上が背
側、下が腹側である。足を通す穴３０３、３０４の間の
股間部分のやや背側にガスセンサ３０２を固定してい
る。ガスセンサには、図１と同様に、処理装置などが接
続されている。ガスセンサは、先に述べたと同様に各種
センサを使用でき、あるいは、図２と同様に複数のセン
サのアレイを配置してもよい。ここではブリーフを例に
説明したが、下半身に装着する下着であれば何でも構わ
ない。なお、ガスセンサに図４に示すような紐４０２を
取り付け、紐でガスセンサ４０１を下着に固定するなど
してガスセンサを取り外しできるようにしておけば、下
着を交換する際にもガスセンサは繰り返し使用できる。
同様のことは図１の場合にも当てはまる。

【００１７】図５に他の実施例としてＴ字帯にガスを誘
導するためのパイプをつけた例を示す。Ｔ字帯５０１に
パイプ５０２を固定し、パイプの開口部５０３が肛門付
近に位置されるようにする。この開口部と反対側の端に
は、図１、図２と同様のガスセンサ５０４が取り付けら
れている。図１の説明で述べたのと同様に、Ｔ字帯の５
０１ｃの部分を腰の背中側にあてて５０１ａと５０１ｂ
を腹側で結び、５０１ｄを腹と５０１ａ、５０１ｂの結
び目の間に通してＴ字帯を固定すると、放出された腸内
ガスは開口部５０３から拡散によってパイプ５０２を伝
わり、ガスセンサ５０４に達する。ここで、ガスは先に
述べたと同様にして分析される。この構成では、ガスセ
ンサに達するガスの濃度が低下し検出精度は低下する
が、パイプの材質としてゴムや塩化ビニールなどの柔ら
かいものを利用すればガスセンサが殿部に接触すること
がなくなるため、使用時の異物感が改善される。また、
ガスセンサ５０４の代りにガスを溜めるための容器を取
り付けてもよい。このとき、容器に溜められたガスは質
量分析計などを用いて、高精度な成分分析を実行でき
る。

【００１８】最後に、ガスセンサを便器に取り付けた例
を図６に示す。図６は洋式便器にガスセンサを取り付け
た例を上から見た図であり、６０１は便器本体、６０２
は便器のフタ、６０３は水だまりを表わす。ガスセンサ
６０４は、この例では水だまりの後ろ側に取り付けてい
る。ガスセンサを取り付ける位置は、放屁や糞便や尿か
ら発散した気体を検知できるところであればどこでも構
わない。例えば、水だまりの周辺の任意の箇所や便座の
裏側、検出感度は落ちるが便所の壁など便所内の任意の
箇所でも可能である。なお、図３から図６に示すガスセ
ンサは、図１と同様に処理装置などに接続されている。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように本発明による生体モニ
タ装置では、糞便のにおいや腸内ガスの発生する場所の
付近にガスセンサを配置することにより、手間をかけず
に分析ができるため、容易に個人が健康状態のモニタを
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す図。

【図２】本発明の一実施例で使用する複数種類のガスを
検出するガスセンサの構成を示す図。

【図３】本発明の一実施例の他の構成を示す図。

【図４】本発明の一実施例の他の構成を示す図。

【図５】本発明の一実施例の他の構成を示す図。

【図６】本発明の一実施例の他の構成を示す図。

【符号の説明】

１０１…Ｔ字帯、１０２…ガスセンサ、１０３…処理装
置、１０４…表示装置、１０５…メモリ、２０１〜２０
６…ガスセンサ、３０１…ブリーフ、３０２…ガスセン
サ、３０３、３０４…足を通す穴、４０１…ガスセン
サ、４０２…紐、５０１…Ｔ字帯、５０２…パイプ、５
０３…開口部、５０４…ガスセンサ、６０１…便器本
体、６０２…便器のフタ、６０３…水だまり、６０４…
ガスセンサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスセンサと、該ガスセンサからの出力信
号を処理してガスを分析する分析手段と、前記出力信号
あるいは分析結果を記憶する記憶手段と、前記記憶手段
に記憶したデータの演算処理を行なう処理手段と、前記
出力信号あるいは前記分析結果あるいは前記演算処理の
結果を表示する表示手段とを有することを特徴とする生
体モニタ装置。
【請求項２】前記ガスセンサは、便器に取り付けられて
いることを特徴とする請求項１に記載の生体モニタ装
置。
【請求項３】前記ガスセンサは、人体の肛門付近に配置
されることを特徴とする請求項１に記載の生体モニタ装
置。
【請求項４】前記ガスセンサは、一端が人体の肛門付近
に置かれるパイプの開口端と反対の端に配置されること
を特徴とする請求項１に記載の生体モニタ装置。
【請求項５】前記ガスセンサは、半導体を用いたセンサ
であることを特徴とする請求項１あるいは請求項４に記
載の生体モニタ装置。
【請求項６】前記ガスセンサは、水晶振動子を有するセ
ンサであることを特徴とする請求項１あるいは請求項４
に記載の生体モニタ装置。
【請求項７】前記ガスの分析は、前記ガスの中に含まれ
る成分を求める分析であることを特徴とする請求項１に
記載の生体モニタ装置。
【請求項８】前記ガスの分析は、匂い分析であることを
特徴とする請求項１に記載の生体モニタ装置。
【請求項９】前記演算処理は、前記データ同士の加算平
均処理であることを特徴とする請求項１に記載の生体モ
ニタ装置。
【請求項１０】前記演算処理は、前記データ同士を比較
する処理であることを特徴とする請求項１に記載の生体
モニタ装置。
【請求項１１】前記比較する処理は、前記データ同士の
差分処理であることを特徴とする請求項８に記載の生体
モニタ装置。