WO2014002519A1

WO2014002519A1 - 生体情報記録装置

Info

Publication number: WO2014002519A1
Application number: PCT/JP2013/051905
Authority: WO
Inventors: 津田　訓範
Original assignee: 株式会社Ｋｓｆ
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2014-01-03
Also published as: JPWO2014002519A1; TW201401217A

Abstract

　長時間の記録であっても、利用者の日常生活等の自然な行動での心拍情報、姿勢情報、温度情報等の生体情報を記録することができる生体情報記録装置を提供することを目的とする。　心拍情報と、姿勢情報と、温度情報とを含む生体情報を測定し、記録するための携帯型の生体情報記録装置であって、心拍情報を測定する心拍情報測定手段と、姿勢情報を測定する姿勢情報測定手段と、温度情報を測定する温度情報測定手段と、測定した前記生体情報を少なくとも８時間記録する記録手段とを備える生体情報記録装置。

Description

生体情報記録装置

　本発明は、生体情報記録装置に関し、より具体的には、心拍情報、温度情報、及び姿勢情報を長時間記録し、かつ、該記録を保持することができる生体情報記録装置に関する。

　生体情報を記録する装置として、生体に各種センサを取り付けて、センサにより測定した情報を表示記録する装置、又は、無線通信にてセンター装置となる機器に情報を送り、解析表示等をする装置が開発されている（例えば、特許文献１等）。

　従来のこのような装置では、数十秒程度の短時間の情報しか記録できなかったり、表示記録するためのセンター装置として巨大な装置との接続を要したり、情報を記録するために、センター装置の近くでセンサを取り付けた利用者が待機することが必要であった。

　そのため、長時間の記録を行なう場合には利用者の行動が制限され、長時間の記録における利用者の日常生活等の自然な行動での心拍情報、姿勢情報、温度情報等の、本来必要とする情報を把握することが困難であった。

特開２００８－０４７０９７号公報

　本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、長時間の記録であっても、利用者の日常生活等の自然な行動での心拍情報、姿勢情報、温度情報等の生体情報を記録することができる生体情報記録装置を提供することを目的とする。

　本発明は、生体情報記録装置であって、生体に取り付けるセンサを小型軽量化し、かつ、長時間の生体情報を記録する記録部を備えることで、上記従来の問題を解決することができたものである。

　すなわち、本発明は、心拍情報と、姿勢情報と、温度情報とを含む生体情報を測定し、記録するための携帯型の生体情報記録装置であって、心拍情報を測定する心拍情報測定手段と、姿勢情報を測定する姿勢情報測定手段と、温度情報を測定する温度情報測定手段と、測定した前記生体情報を記録する記録手段とを備える生体情報記録装置に関する。

　前記心拍情報測定手段は、前記携帯型の生体情報記録装置に取り外し可能な外部電極により測定を行なう態様としてもよい。

　前記姿勢情報測定手段は、３軸ジャイロセンサにより測定を行なう態様としてもよい。また、前記温度情報測定手段は、温度センサによる皮膚温度の測定を行なう態様としてもよい。

　本発明は、上記生体情報記録装置に、さらに無線通信装置を備える態様とすることができる。

　さらに、本発明は、上記無線通信装置を備えた生体情報記録装置を用いたバイオテレメトリーシステムであって、前記無線通信装置を通じて、情報解析機能を有する外部表示装置に前記生体情報を送信し、前記外部表示装置は、前記生体情報を前記情報解析機能により解析した結果を表示するバイオテレメトリーシステムに関する。

　前記外部表示装置は、前記情報解析機能により解析した心拍情報、姿勢情報及び温度情報を表示することができる。また、前記生体情報は、前記生体情報記録装置により測定されたリアルタイムの情報、及び／又は、前記生体情報記録装置により測定され記録された情報とすることができる。

　本発明によれば、心拍情報と、姿勢情報と、温度情報とを含む生体情報を測定し、記録するための携帯型の生体情報記録装置において、少なくとも８時間の生体情報を記録する記録手段を備えるので、長時間の生体情報を記録することができる。

　また、各生体情報測定手段におけるセンサを小型軽量化することで、利用者の日常生活等の自然な行動での心拍情報、姿勢情報、温度情報等の生体情報を記録することができる。さらに、無線通信装置を備える場合は、上記生体情報をリアルタイムで他の表示装置等において確認することが可能となるので、例えば高齢者等の日常生活における変化を遠隔でも確認することができる。

図１は、本発明の生体情報記録装置の一の実施の形態を示す正面概略図である。図２は、本発明の生体情報記録装置の一の実施の形態を示す背面概略図である。図３は、本発明の生体情報記録装置の内部構成の一例を示す模式図である。図４（ａ）は、本発明における心拍情報測定手段の一例を示す模式図であり、図４（ｂ）は、本発明における姿勢情報測定手段の一例を示す模式図であり、図４（ｃ）は、本発明における温度情報測定手段の一例を示す模式図である。図５（ａ）は、本発明における外部表示装置の表示画面の一例を示す図であり、図５（ｂ）は該表示画面に表示される姿勢情報表示キャラクタの表示形態の変化を示す図である。

＜生体情報記録装置＞
　本発明の生体情報記録装置は、心拍情報と、姿勢情報と、温度情報とを含む生体情報を測定し、記録するための携帯型の生体情報記録装置である。

　上記携帯型の生体情報記録装置の実施の形態の一例を図１及び図２の概略図に示す。図１は、本発明の生体情報記録装置の正面の概略図であり、図２は背面の概略図である。この生体情報記録装置の筐体は、５０ｍｍ×５１ｍｍ角であって、厚さが８．８ｍｍという、従来の生体情報を記録する装置に比べて非常に小型のものである。

　本発明の生体情報記録装置１０は、図１に示すように、電源ボタン１と、通信ボタン２と、これらのボタンがオンの状態を示すためのＬＥＤライト点灯部３とが設けられている。例えば、ＬＥＤライト点灯部３のライトが間欠点灯することによって、生体情報記録装置が作動中であることを利用者が識別できるようにしてもよい。通信ボタン２は、外部表示装置との通信をＯＮ／ＯＦＦするためのボタンである。

　また、本発明の生体情報記録装置１０は、図２に示すように、背面には、後述する外部電極との接続のための接続用端子（センサ接続部４、５）が設けられている。また、生体情報記録装置１０の駆動のために必要なバッテリを収納するバッテリ収納部６が設けられている。

　上記生体情報記録装置は、心拍情報を測定する心拍情報測定手段と、姿勢情報を測定する姿勢情報測定手段と、温度情報を測定する温度情報測定手段と、測定した前記生体情報を記録する記録手段とを備える。少なくとも８時間の間、これらの情報は記録手段に記録される。

　図３に、本発明の生体情報記録装置１０の内部構成の一例を示す模式図を示す。該生体情報記録装置の内部には、心拍情報測定手段としての心拍情報測定部１１と、姿勢情報測定手段としての姿勢情報測定部１２と、温度情報測定手段としての温度情報測定部１３とを備え、これら各情報測定部は制御装置１４により制御可能な状態となっている。また、制御装置１４は、記録手段としての記録回路１５を制御するように設計されており、制御装置１４に接続されたスイッチ部１６により電源の入切が切り替えられる。該スイッチ部１６の切り替えは、図１に示す電源ボタン１の押下により行なわれる。

　心拍情報測定部１１、姿勢情報測定部１２、温度情報測定部１３、制御装置１４、及び記録回路１５は、バッテリ１７により駆動する。

＜心拍情報測定手段＞
　本発明において、心拍情報測定手段は、生体情報記録装置に取り外し可能な外部電極１８により測定を行なう。例えば、生体情報記録装置の側面にコネクタ部を設け、上記外部電極１８を差し込み、上記心拍情報測定部１１に電気的に接続できるようにすることができる。このような外部電極１８は、二極用の電極であって、心拍情報を取得するために利用者の皮膚に接触する誘電性粘着ゲル部と電極部を備えたディスポーザブル電極である。具体的には、株式会社ＫＳＦ製ディスポーザブル電極等が挙げられる。

　図４（ａ）に心拍情報測定手段の一例の模式図を示す。心拍情報測定部１１は、信号増幅部２１、ノイズ除去部２２、Ａ／Ｄ変換部２３を備える。心拍情報測定部１１は、外部電極１８により計測された生体内の非常に微弱な電気信号を受信し、該電気信号の波形を信号増幅部２１で増幅して、増幅した信号の不要なノイズの除去をノイズ除去部２２にて行ない、ノイズ除去された信号をＡ／Ｄ変換部２３において心拍のデジタル情報へと変換する。変換された心拍のデジタル情報は、心拍情報測定部１１に接続された制御装置１４に送信される。送信条件は特に限定されないが、例えば、分解能１０ビット、２バイト送信で上記デジタル情報を制御装置１４に送信することで、リアルタイムの生体情報をスムーズに確認できるようになる。

　送信された上記心拍のデジタル情報は、制御装置１４において、心拍の１回もしくは数回毎の時間間隔を計測し、その計測した時間から１分間の心拍数が計算される。このような方法をとることにより、心拍数の表示をリアルタイムに近い形で求めることができる。求められた心拍数は、記録回路１５に記録される。外部電極１８による心拍情報の取得間隔は、より正確な生体情報を取得するために、１０ｍｓ以下とすることが好ましく、１ｍｓ以下とすることがより好ましい。

　＜姿勢情報測定手段＞
　図４（ｂ）に姿勢情報測定手段の一例の模式図を示す。本発明において、姿勢情報測定手段は、３軸ジャイロセンサにより測定を行なうことができる。３軸ジャイロセンサを用いることによって、常時利用者の姿勢を監視することができ、例えば、利用者が立っている状態か、寝ている状態であるのかを測定することができる。このような３軸ジャイロセンサとしては、市販のものを用いることができ、例えば、カイオニクス社製　ＫＸＭ５２等を例示することができる。生体情報記録装置の小型軽量化のためには、面実装タイプのセンサ部品を用いることが好ましい。

　図４（ｂ）における３軸センサ部２４にて感知された３軸ジャイロセンサの情報は、デジタル変換部２５にて姿勢のデジタル情報に変換され、ＳＰＩ２６を通じて制御装置１４へ送信（ＡＤ＝１０ビット、２バイト送信）される。

　送信された上記姿勢のデジタル情報に基づき、制御装置１４で利用者の姿勢の方向を解析し、利用者の姿勢情報が記録回路１５に記録される。姿勢情報の取得間隔は、より正確な生体情報を取得するために、１秒以下とすることが好ましい。

＜温度情報測定手段＞
　図４（ｃ）に温度情報測定手段の一例の模式図を示す。温度情報測定部１３は、温度センサ部２７、デジタル変換部２８、ＳＰＩ２９を備える。温度センサとしては、例えば、ナショナルセミコンダクタ社製　ＬＭ３５ＤＺ等を用いることができ、このような温度センサにより、利用者の皮膚温度を計測することができる。

　皮膚温度の温度情報は、デジタル変換部２８にてデジタル情報に変換され、ＳＰＩ２９を通じて制御装置１４へ送信（ＡＤ＝１０ビット、２バイト送信）される。温度情報の取得間隔は、より正確な生体情報を取得するために、１秒以下とすることが好ましい。

＜記録手段＞
　本発明の生体情報記録装置における記録手段には、例えば、１ｍｓ毎の心拍情報と、１秒毎の姿勢情報と、１秒毎の温度情報とを少なくとも８時間記録することができる。このような記録手段としては、上記情報量を記録できる市販のメモリを用いることができる。

＜バイオテレメトリーシステム＞
　本発明の生体情報記録装置は、図３に示すように、制御装置１４と接続された無線通信装置１９を備えてもよい。このような無線通信装置１９を備える場合は、該無線通信装置を通じて、情報解析機能を有する外部表示装置に生体情報を送信し、外部表示装置に、情報解析機能により解析した生体情報の結果を表示するバイオテレメトリーシステムとして利用することができる。

　上記無線通信装置による通信方法は、特に限定されるものではないが、利用者の自然な日常生活の生体情報を取得するためには、外部表示装置との距離が１０～２０ｍであっても、常時通信が可能な装置とすることが好ましく、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による通信であれば、チャンネル数が多く混信し難いことから、生体情報の外部表示装置への取り出しがスムーズにできる。

　上記外部表示装置の情報解析機能は、全てソフトウェア化されており、一般のＰＤＡ端末機での解析情報の表示が可能であり、異なったＯＳを搭載したＰＤＡ端末機においても解析情報を表示可能とするように、機能の移植構築をすることができる。それゆえ、従来の巨大なセンター装置を必要とせず、例えば、いわゆるスマートフォン等の５インチ程度の小型軽量の外部表示装置での生体情報の表示が可能となる。

　無線通信装置を備える場合は、生体情報記録装置により測定されたリアルタイムの情報を外部表示装置に表示させることができる。また、本発明の生体情報記録装置には、記録手段として従来に比べて非常に長い時間の生体情報を記録することができるので、例えば、前記生体情報記録装置により測定され記録された情報を、外部表示装置に接続した時に、外部表示装置に一括して転送し、転送した情報を情報解析機能により、例えば、時系列で表示させることができる。

＜外部表示装置＞
　外部表示装置としては、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話やスマートフォンを用いることができる。図５（ａ）は、例えば、外部表示装置としてスマートフォンを用いた場合における、スマートフォンの表示画面の一例を示す図である。スマートフォンの表示画面３１には、情報解析機能により解析された結果として、心拍情報、温度情報、及び、姿勢情報が表示される。

　表示画面３１の上部には心拍情報表示領域３２が設けられ、中央部に温度情報表示領域３３が設けられている。心拍情報表示領域３２には心電波形と心拍数が表示される。図５（ａ）では、心拍数として「６３」が表示されている。また、温度情報表示領域３３には、皮膚温度が表示される。図５（ａ）では、皮膚温度として「３６．３℃」が表示されている。

　表示画面３１の下部には姿勢情報表示キャラクタ３４が表示されている。姿勢情報表示キャラクタ３４の向きによって、表示画面３１に表示されている心拍情報や温度情報が、人がどのような体勢でいる時に測定されたものであるかを知ることができる。図５（ｂ）は表示画面３１に表示される姿勢情報表示キャラクタ３４の表示形態の変化を示す図である。例えば、利用者が立っている時に測定したものである場合は、姿勢情報表示キャラクタ３４ａのように、頭部が表示画面３１の上側を向くように表示される。一方、利用者が寝ている時に測定したものである場合は、姿勢情報表示キャラクタ３４ｂのように、頭部が表示画面３１の右側を向くように表示される。

　本発明によれば、各生体情報測定手段におけるセンサを小型軽量化することで、利用者の日常生活等の自然な行動での心拍情報、姿勢情報、温度情報等の生体情報を記録することができる。さらに、無線通信装置を備える場合は、上記生体情報をリアルタイムで他の表示装置等において確認することが可能となるので、例えば高齢者等の日常生活における変化を遠隔でも確認したり、医療施設や介護、リハビリ施設等において、利用者の日常生活における生体情報を監視したりするのに有用である。

　また、これらの記録された生体情報は、専門家の意見を取り入れることで、睡眠時間の算出や、交感／副交感神経の活動の様子、ストレス状態の予測等にも活用が可能であることから、スポーツジムや職場における健康管理のための装置としても有効に利用できる。

　１　　　電源ボタン
　２　　　通信ボタン
　３　　　ＬＥＤライト点灯部
　４　　　センサ接続部
　５　　　センサ接続部
　６　　　バッテリ収納部
　１０　　生体情報記録装置
　１１　　心拍情報測定部
　１２　　姿勢情報測定部
　１３　　温度情報測定部
　１４　　制御装置
　１５　　記録回路
　１６　　スイッチ部
　１７　　バッテリ
　１８　　外部電極
　１９　　無線通信装置
　２１　　信号増幅部
　２２　　ノイズ除去部
　２３　　Ａ／Ｄ変換部
　２４　　３軸センサ部
　２５　　デジタル変換部
　２６　　ＳＰＩ
　２７　　温度センサ部
　２８　　デジタル変換部
　２９　　ＳＰＩ
　３１　　表示画面
　３２　　心拍情報表示領域
　３３　　温度情報表示領域
　３４　　姿勢情報表示キャラクタ

Claims

心拍情報と、姿勢情報と、温度情報とを含む生体情報を測定し、記録するための携帯型の生体情報記録装置であって、
心拍情報を測定する心拍情報測定手段と、
姿勢情報を測定する姿勢情報測定手段と、
温度情報を測定する温度情報測定手段と、
測定した前記生体情報を記録する記録手段とを備える生体情報記録装置。
前記心拍情報測定手段は、前記携帯型の生体情報記録装置に取り外し可能な外部電極により測定を行なう、請求項１に記載の生体情報記録装置。
前記姿勢情報測定手段は、３軸ジャイロセンサにより測定を行なう、請求項１又は２に記載の生体情報記録装置。
前記温度情報測定手段は、温度センサによる皮膚及びその周辺温度の測定を行なう、請求項１～３のいずれかに記載の生体情報記録装置。
さらに無線通信装置を備える、請求項１～４のいずれかに記載の生体情報記録装置。
請求項５に記載の生体情報記録装置を用いたバイオテレメトリーシステムであって、
前記無線通信装置を通じて、情報解析機能を有する外部表示装置に前記生体情報を送信し、
前記外部表示装置は、前記生体情報を前記情報解析機能により解析した結果を表示するバイオテレメトリーシステム。
前記外部表示装置に、前記情報解析機能により解析した心拍情報、姿勢情報及び温度情報を表示する請求項６に記載のバイオテレメトリーシステム。
前記生体情報は、前記生体情報記録装置により測定されたリアルタイムの情報である、請求項６又は７に記載のバイオテレメトリーシステム。
前記生体情報は、前記生体情報記録装置により測定され記録された情報である、請求項６又は７に記載のバイオテレメトリーシステム。