JPWO2014002255A1

JPWO2014002255A1 - 健康管理支援装置、方法およびプログラム

Info

Publication number: JPWO2014002255A1
Application number: JP2014522324A
Authority: JP
Inventors: 村上　知子; 知子村上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2016-05-30
Also published as: US20150112712A1; EP2868260A1; CN104411231A; EP2868260A4; WO2014002255A1

Abstract

実施形態によれば、被検者の皮膚画像を撮影するための撮影手段と、前記皮膚画像から第１の色の輝度値と第２の色の輝度値を求め、該第１の色の輝度値と該第２の色の輝度値とをそれぞれ吸光率に換算し、該２つの吸光率からヘモグロビン含有量を算出する算出手段と、前記ヘモグロビン含有量の第１の履歴および前記被検者の生活イベントの第２の履歴を蓄積する蓄積手段と、前記第１の履歴に基づいて前記ヘモグロビン含有量の傾向の有意性を判定し、前記有意性に対応する生活行動を前記第２の履歴に基づいて特定する生活行動特定手段と、前記生活行動をあらわす情報を出力する出力手段と、を具備する健康管理支援装置が提供される。

Description

本発明の実施形態は、血行の計測に基づいて健康管理を支援する健康管理支援装置、方法およびプログラムに関する。

日常の健康管理支援に関して、人の体温、体重、血行などの生体計測や歩数、活動量などの行動計測、あるいは食事内容の記録など様々な計測手段や記録情報を利用して健康管理を支援する装置がすでに提供されている。

生体計測、特に血行状態の計測に基づいた健康管理支援においては、採血などを必要とせず、家庭で誰もが利用可能な装置の提供が望まれている。

特開平１０−１２７５８５

日皮会誌：１０５（１），４３−４９，１９９５（平７）

大がかりな計測機器を必要とせず、被検者に負担をかけないで血行状態を簡便に計測することのできる健康管理支援装置、方法及びプログラムの提供が望まれている。

実施形態に係る健康管理支援装置を示すブロック図である。撮影装置および出力装置について説明するための図である。紅斑指数の算出処理を示すフローチャートである。生活行動特定処理を示すフローチャートである。生活行動を特定するためのルールの例を示す図である。生活行動情報の入力例を示す図である。生活行動履歴データの例を示す図である。上記健康管理支援装置の出力画面例を示す図である。上記健康管理支援装置を用いた計測実験の結果を示す図である。光の波長と吸光係数の関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。本実施形態は、例えば家庭内でも利用が可能な、血行測定による健康管理支援装置に関する。本装置は、被検者の皮膚に光を照射し、その撮影画像（「皮膚画像」という）から画像処理によって血行を測定する。具体的には、撮影した皮膚画像からヘモグロビン含有量に比例する紅斑指数を血行の良さとして算出し、これを計測結果として提示する。また本装置は、このような血行計測によって得られる紅斑指数の情報の履歴と、運動や入浴などの生活イベント情報の履歴を蓄積する。この蓄積された情報から血行改善に効果のある生活行動を特定し、健康管理を支援するための情報として出力する。

図１に、実施形態に係る健康管理支援装置のブロック図を示す。健康管理支援装置１０は、ＣＰＵ１、記憶装置２、蓄積装置３、撮影装置４、画像処理装置５、出力装置６で構成される。

本実施形態に係る健康管理支援装置１０は、例えばハンディタイプの装置として実現される。図２（ａ）に示すように、健康管理支援装置１０を人が手に保持して使用することができる。図２（ａ）は、被検者の手の甲に健康管理支援装置１０を向けて血行測定を行う様子が示される。同図から分かるように、被検者に対して非接触で血行測定を行うことができ、測定の結果、出力装置６には例えば「血行指数９５」が表示される。この数値は紅斑指数に相当するものであり、撮影された皮膚画像に基づいてこれをどのようにして算出するか等について後に詳しく説明する。

また、出力装置６には、血行指数（紅斑指数）のみならず、当該被検者の健康管理を支援するための情報も表示される。この情報は、血行の改善傾向または改悪傾向を裏付ける生活行動の特定結果（推定）に相当し、血行測定結果の情報とあわせて表示される。この点についても後に詳しく説明する。

図２（ａ）の構成は、健康管理支援装置１０が図１に示した構成要素をすべて内蔵してするものに相当する。撮影装置４としてＣＣＤ（charge-coupled device:固体撮像素子）カメラ４４と白色ＬＥＤ(light-emitting diode:発光ダイオード)４０を内蔵し、出力装置６としてディスプレイを備える。図１に示した構成要素の一部を外部機器とし、有線または無線によって機器間で信号を通信してもよい。

図２（ｂ）は、撮影装置４の光学系の構成例を示している。白色ＬＥＤ４０から出射した光ＬＡは、白色ＬＥＤ４０とは反対側からの光を遮光する遮光板４１を透過し、ハーフミラー４３を反射して被写体４２に入射する。本例の場合、被写体４２は被検者の手の甲である。被写体４２を反射した光の一部ＬＢは、ハーフミラー４３を透過してＣＣＤカメラ４４に入射する。被写体４２からの反射光のうち、ハーフミラー４３を反射した光は遮光板４１により遮られ、白色ＬＥＤ４０側には入射しない。

ＣＣＤカメラ４４は、入射光ＬＢに対し撮影動作を行い、被写体４２の撮影画像、本例では被検者の手の甲の皮膚画像を撮影する。なお、図示しない計測実行ボタンを被検者等が押下（レリーズ）操作する等により、皮膚画像の撮影が行われるようにしてもよい。

なお、ＣＣＤカメラ４４に代えてＣＭＯＳ(complementary metal-oxide semiconductor:相補型ＭＯＳ)カメラを撮影装置４に用いてもよい。また、被検者の撮影対象領域に光を照射するための光源は白色ＬＥＤに限定されるものでなく、３色光など他の種類の光源を用いてもよい。あるいは、撮影対象領域に光を照射する光源を備えず、自然光の下で皮膚画像を撮影する構成としてもよい。

健康管理支援装置１０の構成は、図２に示したものに限定されない。当業者であれば、血行測定および健康管理支援を他の機器に適用するように本実施形態を種々変更することができる。

撮影された皮膚画像に基づく血行測定および健康管理支援の機能をコンピュータソフトウェアにより実現してもよい。この場合、本実施形態に係る健康管理支援装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムが図示しない記録媒体等に記録され、同プログラムが記憶装置２に読み出され、ＣＰＵ１により実行される。

健康管理支援装置１０において、画像処理装置５は、撮影装置４により撮影された皮膚画像から第１の色の輝度値と第２の色の輝度値を求め、該第１の色の輝度値と該第２の色の輝度値とをそれぞれ吸光率に換算し、該２つの吸光率からヘモグロビン含有量を算出する。例えば、上記ヘモグロビン含有量は、上記２つの吸光率に基づく紅斑指数である。

本実施形態において、第１の色は例えば光の三原色の赤とし、第２の色は例えば光の三原色の緑とする。この場合、画像処理装置５は、皮膚画像における三原色の赤の輝度値から第１の反射率を算出し、該第１の反射率から第１の吸光率を算出する。また、同皮膚画像における三原色の緑の輝度値から第２の反射率を算出し、該第２の反射率から第２の吸光率を算出する。そして画像処理装置５は、これら第１および第２の吸光率に基づいて紅斑指数を算出する。

蓄積装置３は、画像処理装置５により算出されたヘモグロビン含有量の第１の履歴を蓄積する。また、蓄積装置３は、被検者の生活イベントの第２の履歴も蓄積している。

ＣＰＵ１は、蓄積装置３に蓄積されたヘモグロビン含有量の第１の履歴に基づいて該ヘモグロビン含有量の傾向の有意性を判定し、該有意性に対応する生活行動を被検者の生活イベントの第２の履歴に基づいて特定する。

出力装置６は、ＣＰＵ１により特定されたヘモグロビン含有量の傾向の有意性に対応する生活行動をあらわす情報を出力する。

本実施形態にかかる血行計測のための紅斑指数の算出処理を図３のフローチャートを参照しながら説明する。

撮影装置４は、図２に示したような白色ＬＥＤ偏光の照射によって皮膚のカラー画像を撮影する。画像処理装置５は、撮影されたカラー画像を読み込み（ｓ１）、光の三原色（ＲＧＢ）のチャネルごとに、輝度値ＳｒおよびＳｇを算出する（ｓ２）。輝度値Ｓｒは光の三原色における赤に対応し、輝度値Ｓｇは光の三原色における緑に対応する。例えば、輝度値ＳｒおよびＳｇを、それぞれ、ピクセルの輝度値の平均値としてもよい。すなわち、赤のピクセルの輝度値の平均値を輝度値Ｓｒとし、緑のピクセルの輝度値の平均値を輝度値Ｓｇとしてもよい。

次に、画像処理装置５は、次式（１）に従って反射率ＲｒおよびＲｇを算出する（ｓ３）。

Ｒｒ＝Ｓｒ／２５５；Ｒｇ＝Ｓｇ／２５５ …（１）
本実施形態では、上記反射率を、白色面の反射光の輝度値に対する、ある面の反射光の輝度値（Ｓｒ，Ｓｇ）とする。白色面の反射光の輝度値は例えば「２５５」である。反射率は０以上１以下の値をとり、反射率が大きければ１に近づき、小さければ０に近づく。

次に、画像処理装置５は、次式（２）に従って吸光率ＡｒおよびＡｇを算出する（ｓ４）。

Ａｒ＝−ｌｏｇ_１０Ｒｒ；Ａｇ＝−ｌｏｇ_１０Ｒｇ …（２）
そして画像処理装置５は、次式（３）に従って紅斑指数ＥＩ（ＥｒｙｔｈｅｍａＩｎｄｅｘ）を算出する（ｓ５）。

ＥＩ＝Ａｇ−αＡｒ …（３）
紅斑指数ＥＩは、メラニンに影響されにくく、おおよそヘモグロビン量に比例する。本実施形態では、画像処理装置５により算出された紅斑指数ＥＩを血行の良さを表す指標とする。

ここで、補正係数αはメラニン量による影響を差し引くための係数であり、例えば日本人の平均はα＝０．１４程度とされる。

画像処理に基づいて紅斑指数ＥＩとして得られた血行の測定結果は、記憶装置２を介して蓄積装置３に蓄積される。

本実施形態にかかる血行計測結果に基づく生活行動特定処理を図４のフローチャートを参照しながら説明する。

図３に示した処理において画像処理装置５によって紅斑指数が算出されると（ｓ５）、記憶装置２は蓄積装置３に蓄積された紅斑指数の履歴情報を読み出す。ＣＰＵ１は、読み出された紅斑指数の履歴において、紅斑指数の傾向が有意であるかどうかを判定する（ｓ６）。

紅斑指数の傾向の有意性としては、血行の改善傾向、改悪傾向など、様々な評価尺度の設定が考えられる。また、紅斑指数の傾向の有意性の判定を閾値処理によって行ってもよい。例えば、血行の改善傾向の判定条件のために、紅斑指数の閾値を事前に設定する。例えば、『過去３日間連続して紅斑指数が１００以上』であるならば、紅斑指数の傾向に有意性があると判定する。また、『今週の紅斑指数の平均値が１週間前の平均値より１．１倍大きい』などのような変化率を条件としてもよい。

紅斑指数の傾向が条件を満たして有意であると判定された場合には（ｓ６）、次にそれに関連する生活行動を特定する（ｓ７）。

具体的には、ＣＰＵ１は、蓄積装置３に蓄積された被検者の生活イベントの履歴に対し、例えば図５に示すようなルールを適用することにより、（ｓ６）において判定された紅斑指数の傾向の有意性に対応する生活行動を特定する。

図５の「ルール１」は、計測日（ｄ）の入浴ｅ_３の回数ｅ_３（ｄ）が１以上、かつ計測前日（ｄ−１）の入浴ｅ_３の回数ｅ_３（ｄ−１）が１以上、かつ計測前前日（ｄ−２）の入浴ｅ_３の回数ｅ_３（ｄ−２）が１以上であるならば、すなわち、計測日を含めた過去３日間連続で入浴した記録が確認されれば、血行改善に影響があるものとみなすルールである。このような血行改善、もしくは血行改悪を判定するためのルールと、生活行動履歴情報を参照して、ＣＰＵ１はルールに適合する生活行動を特定する（ｓ７）。紅斑指数の有意な傾向に対応する生活行動の特定は、図５に示したルールによるものに限定されない。このようなルールに代えてモデルや数式などの他の形式の情報に基づいてもよい。

生活行動情報として、例えば図６に示すように、利用者（主に被検者）が出力装置６と同一のディスプレイ上で日付、開始時刻、終了時刻、生活イベントの内容（例：マッサージ）などの情報を入力する。なお、図６に示すような入力インタフェースに代えて、例えばネットワークで接続された装置を通じて利用者が生活行動情報を入力したり、他メディアを利用して生活行動情報を入力してもよい。

入力された利用者の生活行動情報は、図７に示すように生活行動履歴情報として記憶装置２を通じて蓄積装置３に蓄積される。例えば、９月２７日（ｄ＝０９２７）に着目する。図５のルールを図７の生活行動履歴データに適用すると、９月２５日から２７日まで入浴しているので「ルール１」が適合し、９月２３日から９月２７日までマッサージを実施しているので「ルール３」がそれぞれ適合する。

出力装置６は、図８に示すように特定された生活行動をあらわす情報８１を表示するとともに（ｓ８）、紅斑指数（この例では血行指数「９５」）８０を表示する（ｓ９）。上述した紅斑指数の傾向が条件を満たさず有意でないと判定されたならば（ｓ６）、出力装置６は紅斑指数をあらわす情報８０のみを表示する（ｓ９）。

図９は、本実施形態に係る健康管理支援装置１０を用いた計測実験の結果を示している。頬、腹部、手首外側、足先の４つの部位について、通常時、入浴後、およびマッサージ後の血行状態を計測したところ、それぞれ紅斑指数ＥＩの値が高くなることが分かった。特に、頬や手首外側などのメラニンの影響が強い体の部位においても、血行状態の改善を確認することができた。

以上説明した実施形態によれば、大がかりな計測機器を必要とせず、被検者に負担をかけないで血行状態を簡便に計測することのできる健康管理支援装置、方法及びプログラムを提供することができる。

したがって、例えば家庭で人々が体の任意の部位の血行を手軽に計測可能になるとともに、血行状態に影響する生活行動を知ることができ、健康管理を効果的に支援することができる。手軽に計測可能であるという意味においては、これまでの計測機器では必要とされてきた採血やゼリー塗布などの特別な技術や薬品を本実施形態に係る健康管理支援装置では必須としない。

図１０は、ヘモグロビンとメラニンについて、光の波長と吸光係数の関係を示したグラフである。実線はヘモグロビンの吸光係数、点線はメラニンの吸光係数である。本実施形態に依らない場合であるが、中波長領域（５４０−５７０ｎｍ）と、ヘモグロビンの影響が少ない長波長（６６０ｎｍ）の２つの波長を選択し、両波長の吸光係数の差分を血行の測定結果とすることができる。この場合、分光測定器を含む比較的大がかりな装置が必要となるが、本実施形態によれば、このような大がかりな計測機器を必要とせず、簡素かつ低コストで血行計測の機能を実現することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、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である。

Claims

被検者の皮膚画像を撮影するための撮影手段と、
前記皮膚画像から第１の色の輝度値と第２の色の輝度値を求め、該第１の色の輝度値と該第２の色の輝度値とをそれぞれ吸光率に換算し、該２つの吸光率からヘモグロビン含有量を算出する算出手段と、
前記ヘモグロビン含有量の第１の履歴および前記被検者の生活イベントの第２の履歴を蓄積する蓄積手段と、
前記第１の履歴に基づいて前記ヘモグロビン含有量の傾向の有意性を判定し、前記有意性に対応する生活行動を前記第２の履歴に基づいて特定する生活行動特定手段と、
前記生活行動をあらわす情報を出力する出力手段と、
を具備する健康管理支援装置。
前記ヘモグロビン含有量は、前記２つの吸光率に基づく紅斑指数である請求項１記載の装置。
前記算出手段は、
前記皮膚画像における三原色の赤の輝度値から第１の反射率を算出し、該第１の反射率から第１の吸光率を算出し、
前記皮膚画像における三原色の緑の輝度値から第２の反射率を算出し、該第２の反射率から第２の吸光率を算出し、
前記第１および第２の吸光率に基づいて前記紅斑指数を算出する請求項２に記載の装置。
前記ヘモグロビン含有量の傾向の有意性は、血行の改善傾向または改悪傾向を示す請求項１記載の装置。
前記ヘモグロビン含有量の閾値を設定する手段をさらに具備し、
生活行動特定手段は、前記ヘモグロビン含有量の傾向の有意性を前記閾値に基づいて判定する請求項１記載の装置。
被検者の皮膚画像を撮影するステップと、
前記皮膚画像から第１の色の輝度値と第２の色の輝度値を求め、該第１の色の輝度値と該第２の色の輝度値とをそれぞれ吸光率に換算し、該２つの吸光率からヘモグロビン含有量を算出するステップと、
前記ヘモグロビン含有量の第１の履歴および前記被検者の生活イベントの第２の履歴を蓄積するステップと、
前記第１の履歴に基づいて前記ヘモグロビン含有量の傾向の有意性を判定し、前記有意性に対応する生活行動を前記第２の履歴に基づいて特定するステップと、
前記生活行動をあらわす情報を出力するステップと、
を含む健康管理支援方法。
被検者の皮膚画像から第１の色の輝度値と第２の色の輝度値を求め、該第１の色の輝度値と該第２の色の輝度値とをそれぞれ吸光率に換算し、該２つの吸光率からヘモグロビン含有量を算出する算出手段、
前記ヘモグロビン含有量の第１の履歴および前記被検者の生活イベントの第２の履歴を蓄積する蓄積手段、
前記第１の履歴に基づいて前記ヘモグロビン含有量の傾向の有意性を判定し、前記有意性に対応する生活行動を前記第２の履歴に基づいて特定する生活行動特定手段、
前記生活行動をあらわす情報を出力する出力手段、
としてコンピュータを機能させるための健康管理支援プログラム。