(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者の姿勢に関するデータを収集する第一のセンサと、
前記利用者の姿勢に関するデータから利用者の姿勢を推定する推定部と、
利用者の生体情報に関するデータを収集する第二のセンサと、
前記利用者の姿勢と、送信電力とが関係づけられた送信電力パターンおよび通信が可能であったときの前記利用者の姿勢を記憶する記憶部と、
前記記憶部を参照し、前記推定部が推定した姿勢に基づいて送信電力を決定する決定部と、
前記決定部によって決定された送信電力で前記利用者の生体情報に関するデータの送信を行う送信部と、
前記記憶部を参照して、前記利用者の姿勢が、通信可能な姿勢であるか判定を行い、前記利用者の姿勢が、通信が可能な姿勢ではないと判定したとき、前記利用者の生体情報に関するデータを記憶部に記憶する判定部と、
を有する、生体情報計測装置。
【請求項２】
利用者の姿勢変化を判定し、前記利用者の姿勢変化に応じて前記送信電力に加算する電力を算出する算出部をさらに有することを特徴とする、請求項１記載の生体情報計測装置。
【請求項３】
生体情報計測装置が、
利用者の姿勢を推定して姿勢に関するデータを生成する手順と、
任意に設定した送信電力で、前記姿勢に関するデータを含む試験信号を送信する手順と、
を実行し、
受信装置が、
前記試験信号を受信する手順と、
前記試験信号の受信電力を計測する手順と、
計測された受信電力に基づき、前記試験信号に含まれる、姿勢に関するデータと送信電力が対応付けられた送信電力パターンを求める手順と、
前記生体情報計測装置から送信された前記試験信号の受信電力が、閾値に達しているか判定を行う手順と、
前記受信電力が閾値に達しているときの利用者の姿勢を、通信可能範囲として記憶する手順と、
を実行し、
前記生体情報計測装置が、
前記受信装置から前記送信電力パターンを取得する手順と、
前記送信電力パターンを記憶する手順と、
前記利用者の姿勢に関するデータを生成する手順と、
利用者の生体情報に関するデータを収集する手順と、
前記送信電力パターンと、前記姿勢に関するデータを参照し、利用者の姿勢に応じた送信電力を決定する手順と、
前記決定された送信電力で前記生体情報に関するデータの送信を行う手順と、
前記通信可能範囲を記憶する手順と、
前記利用者の姿勢が、通信が可能な姿勢であるか判定を行う手順と、
前記利用者の姿勢が、通信が可能な姿勢ではない場合、前記利用者の生体情報に関するデータを記憶する手順と、
前記利用者の姿勢が、通信が可能な姿勢であり、前記記憶部に生体情報に関するデータが記憶されている場合は、前記収集されたデータと前記記憶部に記憶された前記利用者の生体情報に関するデータを、前記送信電力パターンに基づいて決定された送信電力で送信する手順と、
前記利用者の姿勢が、通信が可能な姿勢であり、前記利用者の生体情報に関するデータが記憶されていない場合は、前記収集されたデータを、前記送信電力パターンに基づいて決定された送信電力で送信する手順と、
を実行する生体情報計測方法。
【請求項４】
生体情報計測装置が、
利用者の姿勢変化を判定する手順と、
利用者の姿勢変化に応じて、送信電力に加算する電力を算出する手順と、
前記送信電力に加算する電力を、送信電力パターンに基づいて決定される送信電力に加算し、新たな送信電力とする手順と、
前記収集された利用者の生体情報に関するデータを、前記新たな送信電力で送信する手順と、
をさらに実行する、請求項３記載の生体情報計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス生体センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線機能を用いたワイヤレス生体センサは、その無線送信電力を一定に固定して通信を行っていた。ところが、送信電力を固定して使用すると、十分に通信が可能な距離においても、必要以上の送信電力で通信することとなり、消費電力を無駄に消費してしまう。
【０００３】
前記課題に鑑み、送信電力の最適化を図ることが可能な生体資料測定装置およびこれを備えた生体資料測定システムが特許文献１に記載されている。
【０００４】
特許文献１記載の技術では、送信部が生体データの送信を行った際の送信電力とその送信に対するアクノリッジ信号受信の有無とを履歴情報として記憶しておき、その履歴情報に基づいて送信部が送信する際の送信電力を決定している。また、送信電力を決定する際には、送信電力決定規則に従って抽出された履歴情報に基づいて決定してもよい。
【０００５】
これにより、送信部が送信した生体データが確実に受信されたことを示す履歴情報における送信電力を、送信部の送信電力として決定することが可能となる。
【０００６】
具体的には、記憶部に記憶されているアクノリッジ信号受信有り、すなわち、ワイヤレス生体センサと受信端末との間で相互に通信が可能であった履歴情報における送信電力を、送信部の送信電力として決定することが可能となる。
【０００７】
また、ワイヤレス生体センサと受信端末との間で相互に通信が可能であった履歴情報が複数あった場合には、その中で最小の送信電力を、送信部の送信電力として決定することが可能となり、送信電力の最適化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９‐１９５６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１は、ワイヤレス生体センサが送信電力を固定して生体データを送信すると、必要以上に消費電力が大きくなってしまうことを解決する技術を開示するものである。特許文献１記載の技術では、送信電力と、送信に対するアクノリッジ信号の有無を履歴情報として記憶し、当該履歴情報に基づいて適切な送信電力を決定する。
【００１０】
特許文献１に記載の血糖計は、血糖値を測定するとき、利用者の特定部位（指等）を穿刺する、侵襲性を要求する生体センサであるため、利用者が電気科学式で使い捨てのバイオセンサを利用する作業を行う必要がある。そのため、血糖値測定時の利用者の姿勢はおおよそ一定であり、血糖計が生体データを送信する際、血糖計と受信部との位置関係が、一定の状態になることが多い。そして、このように利用者の動きが制限されることを利用して送信電力の省電力化を実現している。しかし、特許文献１に記載の技術を他の生体センサ、特に、利用者の動作を制限しづらい生体センサに適用すると、利用者の姿勢変化に伴う送信電力不足による通信障害や、送信電力過剰による電力の浪費が起こりやすいという問題を解決できない。
【００１１】
さらに、特許文献１に記載の技術では、送信電力の最適化を図るために、アクノリッジ信号受信の有無を生体センサ側で記録しておく必要があり、生体センサ側の受信回路に通電することによって電力消費の軽減効果が薄まる。
【００１２】
上記問題に鑑み、本発明では、侵襲性を要さず利用者への負担が少ない生体センサにおいて、利用者の姿勢に応じて送信電力を変化させ、消費電力の軽減と通信障害の防止を両立する生体データ計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明にかかるワイヤレス生体センサは、
利用者の姿勢に関するデータを収集する第一のセンサと、
前記利用者の姿勢に関するデータから利用者の姿勢を推定する推定部と、
利用者の生体情報に関するデータを収集する第二のセンサと、
前記利用者の姿勢と、送信電力とが関係づけられた送信電力パターンを記憶する記憶部と、
前記記憶部を参照し、前記推定部が推定した姿勢に基づいて送信電力を決定する決定部と、
前記決定部によって決定された送信電力で前記利用者の生体情報に関するデータの送信を行う送信部と、
を有し、利用者の生体データを計測および送信する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、利用者の姿勢に応じた送信電力パターンを参照し、センサで推定された利用者の姿勢に応じた送信電力で生体データを送信することで、消費電力を抑え、通信障害及び送信電力過剰を防ぐことが可能な生体情報計測装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ワイヤレス生体センサシステムの構成例を表す模式図。
【図２】ワイヤレス生体センサ１００の制御回路を例示した回路図。
【図３】受信機２００の制御回路を例示した回路図。
【図４】ワイヤレス生体センサシステムの送信パターン生成時における機能を表す機能ブロック図。
【図５】ワイヤレス生体センサ１００の装着例を表す模式図。
【図６】ワイヤレス生体センサシステム使用時の状況と基準座標系及び加速度センサ１１０の座標系を表した模式図と、基準座標系及び加速度センサ１１０の座標系の相対角を表した模式図。
【図７】送信電力パターン記憶部１１２に送信電力パターンを格納するまでの一連の手順を表すフローチャート。
【図８】睡眠姿勢θACと受信電力PS（θAC）との関係をプロットしたグラフ例。
【図９】送信電力複写時におけるワイヤレス生体センサシステムの機能を表す機能ブロック図。
【図１０】送信電力複写時の手順を表すフローチャート。
【図１１】ワイヤレス生体センサシステムの運用時における機能を表す機能ブロック図。
【図１２】送信電力パターンの複写を行ったワイヤレス生体センサ１００を実運用する際の手順を表すフローチャート。
【図１３】受信機側の受信電力が目標に到達しない、又は受信不能な場合の受信電力例。
【図１４】ワイヤレス生体センサシステムの送信電力パターン生成時における機能を表す機能ブロック図。
【図１５】ワイヤレス生体センサ３００において、送信電力パターン記憶部３０５に送信電力パターンを格納するまでの手順を表すフローチャート。
【図１６】送信電力及び通信可能範囲複写時の機能ブロック図。
【図１７】送信電力パターン及び通信可能範囲の複写を行ったワイヤレス生体センサを実運用する際の手順を表すフローチャート。
【図１８】ワイヤレス生体センサシステムの送信電力パターン生成時における機能を表す機能ブロック図。
【図１９】送信電力パターンの複写を行ったワイヤレス生体センサを実運用する際の手順を表すフローチャート。
【図２０】胸部にワイヤレス生体センサを装着した利用者が回転イスに着席している状態と基準座標系及び地磁気センサ７０２の座標系を表した模式図と、基準座標系及び地磁気センサ７０２（後述）の座標系の相対角を表した模式図。
【図２１】ワイヤレス生体センサシステムの送信電力パターン生成時における機能を表す機能ブロック図。
【図２２】ワイヤレス生体センサ７００において、送信電力パターン記憶部７０４に送信電力パターンを格納するまでの手順を表すフローチャート。
【図２３】送信電力パターンの複写を行ったワイヤレス生体センサ７００を実運用する際の手順を表すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１乃至図１３をもとに、本発明における第１の実施例について説明する。無線機能を用いたワイヤレス生体センサは、利用者の行動を束縛することなく生体データを収集したり、健康状態を把握したりすることが可能である。とくに、侵襲性を要さず利用者への負担が少ないワイヤレス生体センサは、内蔵するバッテリーに予め充電を行って使用することが一般的である。なぜなら、充電するためのケーブルをワイヤレス生体センサに接続している充電中は、利用者の動きが制限されてしまうからである。そのため、ワイヤレス生体センサを利用している最中は、できるだけ充電を行わずに計測を行えるよう、センサ使用中の消費電力を抑えることが求められる。
【００１８】
本実施例では、生体データとして人の心電図を収集し、センサを装着した利用者の睡眠姿勢に応じた送信電力で収集した生体データを送信する場合について記述するものとする。特に本実施例では、利用者が生体データを収集する際に意識しない非侵襲性の生体センサに好適な制御方法を提供する。なお、実際にはセンサが収集する生体データは心電図に限らず、体温、体表面抵抗、脈波、心拍数、呼吸数、血圧、血中酸素飽和度や血糖値等であっても構わない。また、センサは、必ずしもワイヤレス生体センサ内に内蔵する必要はなく、外部のセンサを電気的に接続するコネクタを設け、そのコネクタに接続されたセンサから生体データを収集することも可能である。さらに、センサは、必ずしも生体データを収集する必要はなく、放射線や花粉等のデータを収集することも可能である。
【００１９】
図１に示すように、本発明におけるワイヤレス生体センサシステムは、送信機能を備えたワイヤレス生体センサ１００と受信機２００を含んでいる。また、本発明におけるワイヤレス生体センサシステムは、さらにサーバ１を含んでいてもよい。
【００２０】
当該ワイヤレス生体センサシステムは、病院または家庭等において使用され、ワイヤレス生体センサ１００が装着された利用者の、睡眠時における心電を収集し、受信機２００に無線送信する。利用者の心電図を受信した受信機２００は、その内部に備えられた記憶部に前記心電図を記憶する。あるいは、表示装置に前記心電図を表示してもよく、外部のサーバ１等に前記心電図を有線または無線で送信し、前記サーバ１等が前記心電図を記憶してもよい。また、受信機２００は携帯電話等のモバイル端末や、パーソナルコンピュータであってもよい。
【００２１】
このようにして記憶された前記利用者の心電図は、例えば医師等の観察者によって閲覧され、前記医師等の観察者が、前記利用者に適切なアドバイスを行うための情報として使用される。
【００２２】
なお、本実施例におけるワイヤレス生体センサシステムは、受信機に備えられたモニタまたは受信機に接続された外部モニタ等（図示せず）の表示装置を備え、利用者の心電図をリアルタイムで表示するようにしてもよい。また、表示装置は、受信機に設けられたものに限らず、ネットワークを介して接続されるモバイル端末や、パーソナルコンピュータに備えられた表示装置であってもよい。
【００２３】
図２は、ワイヤレス生体センサ１００の制御回路を例示した回路図である。本実施例におけるワイヤレス生体センサ１００は、CPU(Central Processing Unit)１０１、RAM(Random Access Memory)１０２、ROM(Read Only Memory)１０３、入力ポート１０４、無線通信インタフェース１０５、入力インタフェース１０６を含み、バス１０７によって相互に接続されている。
【００２４】
さらに、無線通信インタフェース１０５には送信アンテナ１０８が接続され、送信電力を決定するレジスタを有している。そのレジスタに送信電力を決定する値を書き込むことにより送信電力を変更し、生体データ送信に必要な消費電力を変更できる。無線通信インタフェース１０５は、送信回路のみを有するものに限らず、送受信回路を有していてもよい。その場合には、受信回路の消費電力を削減できるように、受信回路の電源を制御できることが望ましい。例えば、送信後のACK（ACKnowledgement）信号を受信するかどうかを設定するレジスタと、ACK信号を受信すると設定された場合に受信回路を動作させる時間を設定できる機能を有する無線通信インタフェースを用いてもよい。その場合には、ACK信号を受信しないようレジスタに設定することにより、受信回路で消費される消費電力を削減できる。入力インタフェース１０６には加速度センサ１１０、生体センサ１０９が接続され、接続された各種センサが出力するデータを取得する。
【００２５】
RAM１０２には、例えばSRAM(Static RAM)やDRAM(Dynamic RAM)を用いてもよく、ROM１０３には、例えばEPROM(Erasable Programmable ROM)やEEPROM(Electrical Erasable Programmable ROM)、あるいはフラッシュメモリを用いてもよい。また、入力ポート１０４には、例えばUSB(Universal Serial Bus)インタフェースを用いてもよい。ROM１０３には、ワイヤレス生体センサを動作させるプログラムと、当該プログラムを動作させるために必要なデータが記録されている。ワイヤレス生体センサ１００は、起動されるとプログラムをROM１０３からRAM１０２に読み込み、そのプログラムをCPU１０１が実行する。
【００２６】
図３は、受信機２００の制御回路を例示した回路図である。本実施例における受信機２００は、CPU２０１、HDD(Hard Disc Drive)２０２、RAM２０３、出力ポート２０４、入力装置２０５、無線通信インタフェース２０６を含み、バス２０７によって相互に接続されている。
【００２７】
無線通信インタフェース２０６には、受信アンテナ２０８が接続されている。また、RAM２０３には例えばSRAMやDRAMを用いてもよく、出力ポート２０４には例えばUSBインタフェースを用いてもよい。HDD２０２には、受信機２００を動作させるプログラムと、そのプログラムを実行するために必要なデータが記録されている。受信機２００は、起動されるとプログラムをHDD２０２からRAM２０３に読み込み、そのプログラムをCPU２０１が実行する。
【００２８】
図４は、ワイヤレス生体センサシステムの送信電力パターン生成時における機能を表す機能ブロック図である。本実施例におけるワイヤレス生体センサ１００は、生体センサ１０９、加速度センサ１１０、推定部１１１、送信電力パターン記憶部１１２、決定部１１３、送信部１１４、試験信号用送信電力記憶部１１５、入力ポート１０４を含む。
【００２９】
生体センサ１０９は、本実施例では使いきりタイプの心電用電極１と機械的かつ電気的に着脱可能な端子によって接続されており、睡眠時における利用者の心電を測定する。さらに、心電用電極によって、生体センサ１０９を利用者に固定している。もちろん、本実施例に限らず、体表面温度、体表面抵抗、脈波、心拍数、呼吸数、血圧、血中酸素飽和度や血糖値等、他の生体データを測定するセンサを有してもよい。もしくは、生体データ以外のデータを測定するセンサを有してもよい。
【００３０】
加速度センサ１１０は、直交する３軸方向の加速度を検出する。加速度センサ１１０を内蔵したワイヤレス生体センサ１００を利用者の体に装着することで、加速度の変化から利用者の睡眠姿勢の推定が行われる。
【００３１】
睡眠姿勢算出部１１１は、加速度センサ１１０が検出した加速度の値から、仰臥位、伏臥位など、利用者の睡眠姿勢を推定する。
【００３２】
送信電力パターン記憶部１１２には、利用者の姿勢に応じた送信電力が記載された送信電力パターンが記憶されている。当該送信電力パターンは、後述する送信電力パターン第二記憶部２１２に格納された送信電力パターンが複写されたものである。なお、送信電力パターン記憶部１１２は、過去に記憶された送信電力パターンと併せて複数の送信電力パターンを記憶可能であってもよい。その場合は、新たな送信電力パターンを複写する際に、例えば最も古いデータから順に上書きするなどの手段によって順次記憶内容の更新を行う。
【００３３】
送信部１１４は、例えばアンテナを含み、決定部１１３によって決定された送信電力で、生体データ、睡眠姿勢データなどの情報を送信する。
【００３４】
試験信号用送信電力記憶部１１５は、試験信号を送信する場合に設定する送信電力値を記憶する。入力ポート１０４は、ケーブル等によって出力ポート２０４と電気的に接続されるインタフェースである。
【００３５】
受信機２００は、受信部２０９、計測部２１０、計算部２１１、送信電力パターン第二記憶部２１２、出力ポート２０４を含む。
【００３６】
受信部２０９は、例えばアンテナを含み、前記ワイヤレス生体センサ１００の送信部１１４から送信された試験信号を受信し、計測部２１０は、試験信号受信時の受信電力強度を計測する。
【００３７】
計算部２１１は、利用者の姿勢と受信信号強度とを関係づけ、送信電力パターンを生成する。送信電力パターン第二記憶部２１２は生成された送信電力パターンを利用者の姿勢と関連付けて格納する。なお、送信電力パターン第二記憶部２１２は、過去に格納された送信電力パターンと併せて複数の送信電力パターンを記憶可能であってもよい。
【００３８】
なお、受信した姿勢について、すでに送信電力値が記録してある場合には、新たに求めた送信電力値と、すでに記憶してある送信電力値とを比較して、いずれか一方を記憶するようにしてもよい。例えば、生体データの冗長性が高い場合には、より低い送信電力値を記憶することにより、省電力性を向上させることが可能となる。一方で、緊急性の高い生体データを扱う場合には、より高い送信電力値を記憶することにより、省電力化しつつも確実性の高いデータ転送が可能となる運用が考えられる。また、受信した姿勢データと、受信信号強度とをすべて記憶しておき、姿勢データが同じ複数の受信信号強度に基づいて、統計的な処理を行ってもよい。
【００３９】
また、送信電力パターンを、利用者によって切り替えてもよい。例えば、大人向けと子供向けの送信電力パターンを用意しておき、ワイヤレス生体センサを使用する際に、図示しないボタンによって利用者の属性を入力することで、適切な送信電力パターンを選択してもよい。
【００４０】
出力ポート２０４は、ケーブル等によって入力ポート１０４と電気的に接続されるインタフェースである。入力ポート１０４と出力ポート２０４は、USB等の汎用インタフェースである。
【００４１】
図５は、ワイヤレス生体センサ１００の装着例を表す模式図である。このように、心電用電極２を備えたワイヤレス生体センサ１００が、利用者の胸部に装着されている。心電用電極２は、心電の収集対象である利用者に装着されており、ワイヤレス生体センサ１００は、心電用電極２から利用者の心電を収集する。このとき、心電図電極１は、電極に備えられたシールにより利用者の第４肋骨と第５肋骨の間に平行に装着されるのが望ましいが、他の装着方法であっても構わない。また、心電用電極１は、機械的かつ電気的に着脱可能な端子によってワイヤレス生体センサ１００と接続される、市販の使い捨て電極であってもよい。
【００４２】
本実施例において、生体データの収集、送信を行う手順について説明する。図６は、基準座標系及び加速度センサ１１０の座標系を表す模式図である。図６(A)は、ワイヤレス生体センサシステム使用時の状況を表した模式図である。このように、ワイヤレス生体センサ１００を装着した利用者がベッドの上に寝ており、利用者から離れた場所に受信機２００が設置されている。
【００４３】
受信機２００は、例えば左側のベッドサイド等に設置されているのが望ましいが、ワイヤレス生体センサから送信される信号を受信でき、利用者の動作を制約しない位置であればよい。また、基準座標系及び加速度センサ１１０の座標系は、図６(A)に記載のように設定するものとする。
【００４４】
基準座標系はX軸、Y軸、Z軸からなり、それぞれの軸は互いに直交する。X軸は鉛直上向きを正の向きとし、Z軸は利用者が寝るベッドのフットボードからヘッドボードに向かう向きを正の向きとする。また、Y軸は、X軸とZ軸に直交し、仮にZ軸正方向が北向きであった場合、東向きがY軸の正方向になるような位置関係に設定する。
【００４５】
加速度センサ座標系はXAC軸、YAC軸、ZAC軸からなり、それぞれの軸は互いに直交する。ワイヤレス生体センサ１００を利用者の胸部に装着し、利用者の睡眠姿勢が仰臥位となったときに基準座標系に一致するものとする。ただし、これはあくまで理解を容易にするための便宜的な設定であり、現実の運用においては完全に一致させる必要はない。例えば、各軸ともにある程度のマージンを持った設計をすることで、運用上の誤差は吸収でき、理論的な説明と同様の操作を行うことが可能である。
【００４６】
図６(B)は、基準座標系及び加速度センサ１１０の座標系の相対角を表した模式図である。また、X軸に対するXAC軸の傾きθACは、図６(B)に示すようにX軸とXAC軸が重なっているときを０°とし、θACの回転方向は、利用者の睡眠姿勢が仰臥位から右側臥位へ寝返りする方向を正の回転方向とする。
【００４７】
言い換えると、前記医師等の観察者がZ軸正方向を向いたとき、Z軸を中心軸とし、XAC軸から−YAC軸へ回転する方向をθACの正の回転方向とする。さらに別の言い方をすれば、当該観測者がZ軸正方向に視線を向けたとき、Z軸を中心軸とした反時計回りの回転方向に見える回転方向をθACの正の回転方向とする。θACの回転方向は、利用者の睡眠姿勢が仰臥位から左側臥位へ寝返りする方向を負の回転方向とする。また、θACは−１８０°＜θAC≦＋１８０°の範囲で変化できるものとし、仰臥位の場合に０°、右側臥位の場合に＋９０°、左側臥位の場合に−９０°、伏臥位の場合に＋１８０°とする。
【００４８】
以下では、鉛直下向き（基準座標系のマイナスX軸方向）に重力が作用することを利用して睡眠姿勢を推定する。なお、睡眠姿勢を推定する方法は本手法に限定されるものではなく、例えば加速度センサ１１０の代わりに特開２００４−２０１７５８に記載されているようなジャイロセンサ、ロータリエンコーダ等を用いてもよい。
【００４９】
図７は、ワイヤレス生体センサ１００、受信機２００において、送信電力パターン記憶部１１２に送信電力パターンを格納するまでの一連の手順を表すフローチャートである。ワイヤレス生体センサ１００および受信機２００は、姿勢に対する無線電力を測定するモードで起動した場合の動作を説明する。ただし、受信機２００は、受信したデータの内容から無線電力を測定するモードであることを自動的に判断してもよい。
【００５０】
まず、利用者に装着されたワイヤレス生体センサ１００において、決定部１１３は、試験信号用送信電力格納部１１５を参照し、送信電力を試験信号用の送信電力に決定する（ステップS１）。なお、前記試験信号用の送信電力とは、試験信号用送信電力格納部１１５に格納された、計算部２１１が送信電力パターンを算出する際に用いる一定の値であり、例えば前記ワイヤレス生体センサ１００が送信可能な最大電力であってもよい。
【００５１】
次に、加速度センサ１１０がXAC、YAC、ZAC軸方向の加速度を測定し（ステップS２）、睡眠姿勢算出部１１１が、以下に示す計算手順で利用者の睡眠姿勢を算出する（ステップS３）。
【００５２】
睡眠中の利用者が、加速度センサ座標系のZAC軸と基準座標系Z軸とを常に一致させて寝返りをうつとき、加速度センサが検出するZAC軸方向の加速度aZは実質的にゼロである。本実施例では、理解を容易にするために、以降特別な記載がない限り、この条件が成り立っている場合について記載するものとする。
【００５３】
なお、ZAC軸方向の加速度aZを実質的にゼロと判定する仕組みは、電子情報通信学会技術研究報告.MBE.105(456)(2005-12)第４５頁〜第４８頁「３軸加速度センサを用いた睡眠時における姿勢の推定」で開示される睡眠姿勢を推定する方法を用いてもよい。加速度センサで検出したXAC方向、YAC方向の加速度値が、それぞれaX、aYであるとすると、基準座標系のX軸に対する座標軸XACの傾きθACは、式（１）または式（２）で与えられる。
θAC＝cos-1(−ａX/g)    ・・・（１）
θAC＝−sin-1 (ａY/g)    ・・・（２）
なお、gは重力加速度である。XAC軸の傾きが上記の式で算出されるとき、例えば、θAC＝０°のときは仰臥位、θAC＝±９０°のときは側臥位、θAC＝１８０°のときは伏臥位となる。
【００５４】
睡眠姿勢算出後、送信部１１４は利用者の睡眠姿勢データを含む試験信号を、決定部１１３によって予め決定された送信電力で送信を行う（ステップS４）。次に、待機時間をカウントする（ステップS５）。例えば５ミリ秒待機することにより、１秒間に２００回データを送信する。このような待機時間のカウントは、電源監視ICやCPUに内蔵されているタイマを利用してもよいし、コンデンサと抵抗で調整するような回路で実現してもよい。また、電源監視ICに内蔵されたタイマを利用する場合は、タイマにスリープ時間または起動周期を設定しておき、ステップS５でスリープ処理を行えばよい。その結果、電源監視ICが設定された時間に基づいてワイヤレス生体センサ１００を起動するため、設定した周期でデータを送信することが可能となる。
【００５５】
次に、送信電力パターンを生成するための測定を終了するか判定を行い（ステップS６）、終了しない場合はステップS２からステップS５までの一連の動作を繰り返し、終了する場合は後述のステップS７に進む。
【００５６】
ワイヤレス生体センサ１００の送信部１１４から送信された試験信号が、受信部２０９によって受信され（ステップS１０１）、計測部２１０は、試験信号受信時の受信電力強度を計測する（ステップS１０２）。
【００５７】
図８に、睡眠姿勢θACと受信電力PS（θAC）との関係をプロットしたグラフの一例を示す。目標電力PDとは、受信部２０９が安定して受信することが可能な最低受信電力であり、受信電力が目標電力以上かつ目標電力に近ければ、電波強度の減衰に起因する通信障害を軽減しつつ、ワイヤレス生体センサ１００の消費電力を抑えることが可能である。
【００５８】
XAC軸の傾きθACが０°付近のとき、睡眠姿勢は仰臥位であり受信電力は最大となる。傾きθACが＋９０°から＋１８０°（または−９０°から−１８０°）に変化すると、センサが徐々に体の下方になり、電波が人体に遮られるようになるため、受信電力が徐々に低下する。
【００５９】
次に、計算部２１１が、受信した試験信号に含まれるXAC軸の傾きθACと受信信号強度との関係から、利用者の姿勢に応じた送信電力パターンを算出する（ステップS１０３）。
【００６０】
ここで、データを安定して受信するために必要な目標電力を前記のようにPDとしたとき、送信電力PT（θAC）を次の式を用いて算出する。
【数１】
0005853784.tif 000002
ただし、PT0はステップＳ１で決定した試験信号の送信電力であり、ここでは、ワイヤレス生体センサ１００の最大送信電力である。wは送信電力PT（θAC）が目標電力PDをできるだけ下回ることのないように設定された定数である。
【００６１】
上記の式で算出された送信電力PT（θAC）と睡眠姿勢θACを、送信電力パターンとして送信電力パターン第二記憶部２１２に格納する（ステップS１０４）。
【００６２】
次に、送信電力パターンの生成を終了するか判定を行い（ステップS１０５）、終了する場合は測定を終了し、終了しない場合はステップS１０１からステップS１０４までの一連の動作を繰り返す。測定の終了は、予め測定時間を設定しておいて、設定時間経過後、自動的に終了してもよい。または、送信電力パターン第二記憶部に格納されたデータがそろった時点で終了してもよい。
【００６３】
または、利用者の動作を監視している操作者が、すべての姿勢のデータが取得できたと判断できた場合に終了できるよう、手動で終了できるようにしてもよい。受信機２００の終了処理を行った場合には、ワイヤレス生体センサ１００を利用者から取り外して、ワイヤレス生体センサ１００の動作を終了してもよい。また、ワイヤレス生体センサ１００は、利用者の姿勢を監視しておき、加速度センサが検出するZAC軸方向の加速度の値が大きくなったことを検出して自動的に終了してもよい。
【００６４】
また、利用者が予め決められた順序（例えば、仰臥→右側臥→伏臥→左側臥→仰臥・・・）で姿勢を変化するときの遷移を監視しておき、遷移回数が設定回数以上となったときに終了できるようにしてもよい。
【００６５】
測定を終了した後に、上記手順で生成された送信電力パターンを、ワイヤレス生体センサ１００側の送信電力パターン記憶部１１２に複写する（ステップS７）。図９は送信電力複写時におけるワイヤレス生体センサシステムの機能を表す機能ブロック図、図１０は送信電力複写時の手順（ステップS７の詳細手順）を表すフローチャートである。
【００６６】
送信電力パターン複写時、ワイヤレス生体センサ１００の入力ポート１０４と受信機２００の出力ポート２０４は、ケーブル等によって電気的に接続されていることを確認する（ステップS２０１）。なお、入力ポート１０４と出力ポート２０４は、USB等の汎用インタフェースである。
【００６７】
受信機に備えられた入力装置２０５（キーボード、スイッチなど）を操作すると、送信電力パターンの複写処理が開始され（ステップS２０２）、全データの複写が終わると複写処理は終了する（ステップS２０３）。複写処理終了後、ケーブルを取り外す。
【００６８】
図１１は、ワイヤレス生体センサシステムの運用時における機能を表す機能ブロック図である。本実施例におけるワイヤレス生体センサ１００は、生体センサ１０９、加速度センサ１１０、睡眠姿勢算出部１１１、送信電力パターン記憶部１１２、決定部１１３、送信部１１４を含む。
【００６９】
生体センサ１０９は、本実施例では心電用電極２と接続されており、睡眠時における利用者の心電を測定する。もちろん、心電に限らず、体表面温度、体表面抵抗、脈波、心拍数、呼吸数、血圧、血中酸素飽和度や血糖値等、他の生体データを測定するセンサを有してもよい。もしくは、生体データ以外のデータを測定するセンサを有してもよい。
【００７０】
加速度センサ１１０は、直交する３軸方向の加速度を検出する。加速度センサ１１０を内蔵したワイヤレス生体センサ１００を利用者の体に装着することで、加速度の変化から利用者の睡眠姿勢の算出に用いられる。
【００７１】
睡眠姿勢算出部１１１は、加速度センサ１１０が検出した加速度の値から、仰臥位、伏臥位など、利用者の睡眠姿勢を推定する。
【００７２】
送信電力パターン記憶部１１２には、利用者の姿勢に応じた送信電力が記載されたデータである、送信電力パターンが記憶されており、当該送信電力パターンは、後述する送信電力パターン第二記憶部２１２に格納された送信電力パターンが複写されたものである。なお、送信電力パターン記憶部１１２は、過去に記憶された送信電力パターンと併せて複数の送信電力パターンを記憶可能であってもよい。その場合は、新たな送信電力パターンを複写する際に、例えば最も古いデータから順に上書きするなどの手段によって順次記憶内容の更新を行う。
【００７３】
送信部１１４は、例えばアンテナを含み、決定部１１３によって決定された送信電力で、生体データ、睡眠姿勢データなどの情報を送信する。
【００７４】
ワイヤレス生体センサシステムの運用時における受信機２００は、受信部２０９、受信データ記憶部２１３を含む。また、受信機２００は、さらに表示部２１４、送信部２１５のどちらかまたは両方を含んでいてもよく、さらに処理部２１６を含んでいてもよい。なお、後述する第二、第三、第四の実施例におけるワイヤレス生体センサシステムの運用時における受信機も、本実施例における受信機２００と共通の機能を有する。
【００７５】
受信部２０９は、ワイヤレス生体センサ１００の送信部１１４から送信された生体データ、睡眠姿勢データ等の情報を受信する。受信データ記憶部２１３は、受信部２０９が受信した生体データ、睡眠姿勢データ等の情報を記憶する。
【００７６】
表示部２１４は、受信データ記憶部２１３に格納されたデータを読み出し、ディスプレイ（図示せず）等の表示装置に表示する。送信部２１５は、受信データ記憶部２１３に格納されたデータを読み出し、サーバ１等の外部装置に送信する。
【００７７】
処理部２１６は、受信機２００のディスプレイの解像度、CPUの性能、通信帯域や回線の混雑状況等を考慮して、受信データ記憶部２１３に格納されたデータのうち一部を間引いて表示部２１４や送信部２１５へ送る処理を行ってもよい。これにより、データの表示やデータの送信をスムーズに行うことができるようになる。
【００７８】
図１２は、送信電力パターンの複写を行ったワイヤレス生体センサ１００を実運用する際の手順を表すフローチャートである。ワイヤレス生体センサ１００および受信機２００は、利用者の生体データを測定するモードで起動した場合の動作を説明する。ただし、受信機２００は、受信したデータの内容から利用者の生体データを測定するモードであることを自動的に判断しても構わない。
【００７９】
まず、送信電力パターン記憶部に複数の送信電力パターンが記憶されている場合は（ステップS８）、今回の生体データ測定に使用する送信電力パターンを選択する（ステップS９）。この場合、ワイヤレス生体センサ１００はボタン等の入力装置（図示せず）を別途含み、当該ボタン等の入力装置が操作されることで送信電力パターンの選択が可能であってよい。
【００８０】
次に、利用者に装着されたワイヤレス生体センサ１００において、加速度センサ１１０がXAC、YAC、ZAC軸方向の加速度を測定し（ステップS１０）、推定部５が、ステップS４と同様の手順で利用者の睡眠姿勢θACを推定する（ステップS１１）。
【００８１】
睡眠姿勢推定後、決定部１１３は、送信電力パターン記憶部１１２に格納された送信電力パターンを参照し、推定された睡眠姿勢θACに対応する送信電力PT（θAC）を決定する（ステップS１２）。
【００８２】
送信部１１４は、生体センサ１０９によって取得された利用者の心電図を、上記手順で決定された送信電力PT（θAC）で送信する（ステップS１３）。もちろん、生体センサ１０９は心電に限らず、体温、体表面抵抗、脈波心拍数、呼吸数、血圧、血中酸素飽和度や血糖値等、他の生体データを測定するセンサを有してもよい。もしくは、生体データ以外のデータを測定するセンサを有してもよい。
【００８３】
最後に、測定を終了するかどうか判定を行い、終了する場合はそのまま処理を終了し、そうでない場合はステップS９からの一連の処理を繰り返す（ステップS１４）。
【００８４】
このように、予め利用者の睡眠姿勢と送信電力を対応付けておくことで、通信時の送信電力を抑えつつ、利用者の睡眠姿勢変化等の装着状態の変化によって通信が途絶しにくい送信電力で生体データを送信することが可能となる。なお、通信状態が良好な睡眠姿勢（例えば、仰臥位）であるにもかかわらず受信電力が低い場合は、生体センサの装着位置がずれている可能性があるので、利用者に対し、受信機２００に備えられたディスプレイ等に、その旨のメッセージを出力することも考えられる。
【００８５】
なお、上記ワイヤレス生体センサ２の説明では、送信電力パターンと、試験信号用送信電力とがそれぞれ異なる記憶部に記憶されるものとして説明を行ったが、実際の形態はこれに限らず、共通の記憶部に記憶されても構わないことは言うまでもない。また、受信機２００においても、送信電力パターンと受信データは共通の記憶部に記憶されても構わない。これはほかの実施例においても同様であり、それぞれ異なる記憶部に記憶されるものとして説明された情報であっても、実際には共通の記憶部に記憶されても構わない。
【実施例２】
【００８６】
生体センサと受信機の距離が変化するなど、通信環境が変化すると、最大送信電力で試験信号を送信してもデータを送れないことがある。図１３乃至図１７をもとに、当該状況でのデータの欠落を防止する、本発明における第二の実施例について説明する。
【００８７】
本実施例では、通信が可能である睡眠姿勢θACの範囲を事前に取得しておき、θACが通信可能範囲を外れたとき（θACが通信途絶範囲となったとき）は、ワイヤレス生体センサ内のメモリに生体データを一時的に格納することでデータの欠落を防止する。
【００８８】
図１３は、最大送信電力で試験信号を送信しても、受信機側の受信電力が目標に到達しない、あるいは、受信できない場合における睡眠姿勢θACと受信電力PSとの関係をプロットしたグラフの一例である。受信電力が目標以下となる睡眠姿勢角の範囲
θAC≦θACL1 または θACL2≦θAC
では、データの送信を停止し、センサに搭載した内蔵メモリへ生体データを格納する。睡眠姿勢角が、通信可能範囲
θACL1＜θAC＜θACL2
に復帰したときは、通信を再開し、取得した生体データとともに内蔵メモリ内のデータを順次送信する。
【００８９】
本実施例においても、利用者の心電を生体データとして収集し、センサを装着した利用者の睡眠姿勢に応じた送信電力で収集した生体データを送信する場合について記述するものとする。また、本実施例における利用者への装着例及び心電用電極については第一の実施例と同様であるので、説明は割愛する。
【００９０】
図１４は、ワイヤレス生体センサシステムの送信電力パターン生成時における機能を表す機能ブロック図である。本実施例におけるワイヤレス生体センサ３００は、生体センサ３０１、加速度センサ３０２、推定部３０３、判定部３０４、送信電力パターン記憶部３０５、決定部３０６、送信部３０７、送信データ記憶部３０８、通信可能範囲記憶部３０９、試験信号用送信電力記憶部３１０、入力ポート３１１を含む。
【００９１】
生体センサ３０１、加速度センサ３０２、睡眠姿勢算出部３０３は、それぞれ第一の実施例における生体センサ１０９、加速度センサ１１０、推定部１１１と同一であるので、ここでの説明は割愛する。また、送信電力パターン記憶部３０５、決定部３０６、送信部３０７も、それぞれ第一の実施例における送信電力パターン記憶部１１２、決定部１１３、送信部１１４と同一であり、説明は割愛するものとする。さらに、試験信号用送信電力記憶部３１０、入力ポート３１１についても、それぞれ第一の実施例における試験信号用送信電力記憶部１１５、入力ポート１０４と同一であるため、詳細な説明は行わない。
【００９２】
判定部３０４は、睡眠姿勢算出部３０３によって算出された利用者の睡眠姿勢が通信途絶範囲にあるかどうか判定する。なお、通信途絶範囲を求める方法については後述する。
【００９３】
送信データ記憶部３０８には、通信姿勢判定部２０５によって利用者の睡眠姿勢が通信途絶範囲にあると判定されたとき、生体センサ３０１が取得した生体データが一時的に格納される。
【００９４】
通信可能範囲記憶部３０９には、通信が可能であったときの利用者の姿勢θACが格納されており、利用者の睡眠姿勢が通信途絶範囲にあるかどうか判定するとき、判定部３０４によって参照される。
【００９５】
なお、本実施例におけるワイヤレス生体センサ３００内部の回路構成は、図２に示した第一の実施例におけるワイヤレス生体センサ１００内部の回路構成と共通であるので、ここでの説明は割愛するものとする。
【００９６】
受信機４００は、受信部４０１、計測部４０２、計算部４０３、送信電力パターン第二記憶部４０４、通信可能範囲第二記憶部４０５、出力ポート４０６を含む。
【００９７】
受信機４００、受信部４０１、計算部４０３については、それぞれ第一の実施例における受信機２００、受信部２０９、計算部２１１と同一であるので、ここでの説明は割愛する。
【００９８】
また、送信電力パターン第二記憶部４０４、出力ポート４０６についても、それぞれ第一の実施例における送信電力パターン第二記憶部２１２、出力ポート２０４と同一であるので、詳細な説明は行わない。
【００９９】
計測部４０２は、第一の実施例と同様の処理に加えて、受信部４０１が受信した試験信号の受信電力強度が、安定して通信を行うために必要な目標電力に達しているか判定を行う。
【０１００】
通信可能範囲第二記憶部４０５は、計測部４０２で計測された受信電力が目標電力に達しているときの利用者の睡眠姿勢θACの範囲を記憶する。
【０１０１】
なお、本実施例における受信機４００内部の回路構成は、図３に示した第一の実施例における受信機２００内部の回路構成と共通であるので、ここでの説明は割愛する。
【０１０２】
本実施例において、生体データの収集、送信を行う手順について説明する。基準座標系及び加速度センサ３０２の座標系については、第一の実施例と同様に設定するものとする。
【０１０３】
図１５は、ワイヤレス生体センサ３００において、送信電力パターン記憶部３０５に送信電力パターンを格納するまでの手順を表すフローチャートである。ステップS３０１からステップS３０６までの処理は、第一の実施例におけるステップS１からステップS６までの処理と共通であるので、説明は割愛する。また、ステップS４０１、S４０２、S４０５、S４０６の処理も、それぞれ第一の実施例におけるステップS１０１、S１０２、S１０３、S１０４と共通であるので、説明は割愛する。
【０１０４】
ステップS３０１〜S３０４、S４０１、S４０２の処理を行った後、試験信号の受信電力強度が目標電力に達しているか判定を行う（ステップS４０３）。受信電力強度が目標電力に達している場合、試験信号に含まれる睡眠姿勢θACを通信可能範囲第二記憶部４０５に格納し（ステップS４０４）、ステップS４０５からの処理を継続する。
【０１０５】
次に、送信電力パターンの生成を終了するか判定を行い（ステップS４０７）、終了しない場合はステップS４０１からステップS４０６までの一連の動作を繰り返す。
【０１０６】
測定を終了した後に、上記手順で生成された送信電力パターンと通信可能範囲を、ワイヤレス生体センサ３００側の送信電力パターン記憶部３０５と通信可能範囲記憶部３０９に、それぞれ複写する（ステップS３０７）。ステップS３０７は、データの種別が増える以外は図９および図１０で説明した処理（ステップS７）と同様であるため、説明は省略する。図１６は送信電力及び通信可能範囲複写時の機能ブロック図である。なお、複写の手順については第一の実施例と同様であるので説明は割愛する。
【０１０７】
図１７は、本実施例において、ステップS３０８からステップS３１１までの処理は第一の実施例におけるステップS７からステップS１０までの処理と共通であるので、説明は割愛する。
【０１０８】
睡眠姿勢算出後、判定部３０４は通信可能範囲記憶部３０９を参照し、算出された睡眠姿勢θACが通信可能範囲にあるかどうか判定する（ステップS３１２）。θACが通信可能範囲にない場合は、生体センサ３０１によって取得された生体データを送信データ記憶部３０８に格納する（ステップS３１６）。
【０１０９】
θACが通信可能範囲にある場合は、決定部３０６は、送信電力パターン記憶部３０５を参照し、睡眠姿勢θACに対応する送信電力PT（θAC）を決定する（ステップS３１３）。
【０１１０】
次に、送信部３０７は送信データ記憶部３０８にデータが格納されているかどうか判定する（ステップS３１４）。データが格納されていない場合は、取得されたデータのみを送信電力PT（θAC）で送信し（ステップS３１７）、データが格納されている場合は、取得されたデータと送信データ記憶部３０８に格納されたデータの両方を送信電力PT（θAC）で送信する（ステップS３１５）。
【０１１１】
生体データ送信後、測定を終了するかどうか判定を行い、終了する場合はそのまま処理を終了し、そうでない場合はステップS３１０からの一連の処理を繰り返す（ステップS３１８）。
【０１１２】
なお、送信データ記憶部３０８に格納されたデータを送信する際は、必ず１データずつ送信を行わなければならないわけではなく、例えば一度に５データ分送信するなど、一度に複数のデータを送信することも可能である。
【０１１３】
上記の手順で本発明を実施することにより、最大送信電力で通信を行っても通信の途絶が発生し、データを送信できない場合であっても、データの欠落を防止することが可能となる。
【実施例３】
【０１１４】
睡眠姿勢が右（左）側臥位から伏臥位に短時間で変化する場合、格納されている送信電力パターン通りにデータを送信すると、姿勢変化に追従できずに送信が失敗する場合がある。そこで、図１８及び図１９をもとに、睡眠姿勢の遷移を事前に検知し、送信電力にマージン分を加算することで、通信途絶に対する耐性を大きくした、本発明第三の実施例について説明する。
【０１１５】
本実施例においても、人の心電を生体データとして収集し、センサを装着した人の睡眠姿勢に応じた送信電力で収集した生体データを送信する場合について記述するものとする。また、本実施例における利用者への装着例及び心電用電極については第一の実施例と同様であるので、説明は割愛する。
【０１１６】
図１８は、ワイヤレス生体センサシステムの送信電力パターン生成時における機能を表す機能ブロック図である。本実施例におけるワイヤレス生体センサ５００は、生体センサ５０１、加速度センサ５０２、推定部５０３、送信電力パターン記憶部５０４、決定部５０５、送信部５０６、算出部５０７、試験信号用送信電力記憶部５０８、入力ポート５０９を含む。
【０１１７】
生体センサ５０１、加速度センサ５０２、睡眠姿勢算出部５０３は、それぞれ第一の実施例における生体センサ１０９、加速度センサ１１０、推定部１１１と同一であるので、ここでの説明は割愛する。また、送信電力パターン記憶部５０４、送信部５０６についても、第一の実施例における送信電力パターン記憶部１１２、送信部１１４と同一であり、説明は割愛するものとする。さらに、試験信号用送信電力記憶部５０８、入力ポート５０９についても、それぞれ第一の実施例における試験信号用送信電力記憶部１１５、入力ポート１０４と同一であるため、詳細な説明は行わない。
【０１１８】
決定部５０５は、生体データを送信する際、後述する算出部によってマージンが算出されている場合は、送信電力パターン記憶部５０４を参照して得られた送信電力にマージンを加算した電力を、新しい送信電力として決定する。それ以外の機能は第一の実施例における決定部１１３と共通である。
【０１１９】
算出部５０７は、利用者の睡眠姿勢の変化を判定し、睡眠姿勢の変化によってPT（θAC）が大きくなる（通信が難しくなる）場合にのみ送信電力マージンを加算する。具体的なマージン加算方法については後述する。ただし、利用者の姿勢が仰臥位に近いときは、多少睡眠姿勢θACが変化してもPT（θAC）が急激に大きくなることはないと考えられるので、省電力化を考慮し、予めマージンを加算するθACの範囲を限定してもよい。
【０１２０】
なお、本実施例におけるワイヤレス生体センサ５００内部の回路構成は図２に示した第一の実施例におけるワイヤレス生体センサ１００内部の回路構成と共通であるので、ここでの説明は割愛する。
【０１２１】
受信機６００は、受信部６０１、計測部６０２、計算部６０３、送信電力パターン第二記憶部６０４、出力ポート６０５を含む。なお、受信機６００の機能は、第一の実施例における受信機２００と同一であるので、詳細な説明は行わない。
【０１２２】
本実施例において、実際に生体データの収集、送信を行う手順について説明する。基準座標系及び加速度センサ５０２の座標系については、第一の実施例と同様に設定するものとする。
【０１２３】
送信電力パターンを生成し、ワイヤレス生体センサ側の送信電力記憶部に複写するまでの手順は第一の実施例におけるステップS１からステップS７、ステップS１０１からステップS１０５までの手順と共通であるので、ここでは説明を省略する。
【０１２４】
図１９は、本実施例において、送信電力パターンの複写を行ったワイヤレス生体センサを実運用する際の手順を表すフローチャートである。ステップS５０８からステップS５１２までの処理は第一の実施例におけるステップS８からステップS１２までの処理と共通であるので、ここでは説明を省略する。
【０１２５】
ステップS５０８からステップS５１８までの処理を行った後、算出部５０７は、利用者の睡眠姿勢の変化を次の手順で判定する（ステップS５１３）。サンプリング時における姿勢角θAC(n)の絶対値が、前サンプリング時の姿勢角θAC(n-1)の絶対値よりも大きければ、通信に必要な送信電力が増加すると判断する。すなわち、
【数２】
0005853784.tif 000003
であれば、PT（θAC）が大きくなる方向に睡眠姿勢が変化したと判断する。なお、θACは−１８０°＜θAC≦＋１８０°の範囲で変化できるものとする。
【０１２６】
また、加算するマージン量Pmを、姿勢角の変化率△θACRから算出する（ステップS
５１４）。例えば、睡眠姿勢が急に変化するときのマージンを大きくするには、変化率に比例する次式（４），（５）に従って求めるとよい。
【数３】
0005853784.tif 000004
ただし、tsampはサンプリング時間、kは比例定数である。
【０１２７】
決定部５０５は、次式（６）に示すとおり、送信電力パターン記憶部５０４を参照して得られた送信電力PT（θAC）に、前記手順で算出されたマージンPmを加算し、
PTm = PT(θAC)+Pm     ・・・（６）
得られた送信電力PTmを送信電力として決定する（ステップS５１５）。
【０１２８】
送信部５０６は、生体センサ５０１によって取得された利用者の生体データを、上記手順で決定された送信電力PTmで送信する（ステップS５１６）。
【０１２９】
生体データ送信後、測定を終了するかどうか判定を行い、終了する場合はそのまま処理を終了し、そうでない場合はステップS３０９からの一連の処理を繰り返す（ステップS５１７）。
【０１３０】
このように、利用者の姿勢が短時間で変化する場合において、睡眠姿勢の変化を事前に検知し、送信電力記憶部に格納された送信電力にマージンを加算した電力で生体データの送信を行うことで、通信途絶に対する耐性を高めることができる。
【実施例４】
【０１３１】
また、本発明は利用者の姿勢が睡眠姿勢以外である場合でも適用可能である。そこで、以下に睡眠姿勢変化以外の行動への適用例である、本発明第４の実施例について図２０乃至図２３を用いて説明する。
【０１３２】
図２０(A)は、胸部にワイヤレス生体センサを装着した利用者が回転イスに着席している状態を示した模式図である。このように、ワイヤレス生体センサ７００を装着した利用者が回転イスに座っており、利用者の周辺に受信機８００が設置されている。
【０１３３】
受信機が利用者の正面に配置されるときは、利用者による遮蔽がないため送信電力を小さくすることができる。一方、受信機が利用者の背後に位置する場合は、利用者が遮蔽物となり障害となるため送信電力を大きくする必要がある。また、図２０(B)は、基準座標系及び地磁気センサ７０２（後述）の座標系の相対角を表した模式図である。
【０１３４】
図２１は、ワイヤレス生体センサシステムの送信電力パターン生成時における機能を表す機能ブロック図である。本実施例におけるワイヤレス生体センサ７００は、生体センサ７０１、地磁気センサ７０２、回転角推定部７０３、送信電力パターン記憶部７０４、決定部７０５、送信部７０６、試験信号用送信電力記憶部７０７、入力ポート７０８を含む。
【０１３５】
生体センサ７０１、送信電力パターン記憶部７０４、決定部７０５、送信部７０６については、それぞれ第一の実施例における生体センサ１０９、送信電力パターン記憶部１１２、決定部１１３、送信部１１４と同一であるので、説明は割愛するものとする。さらに、試験信号用送信電力記憶部７０７、入力ポート７０８についても、それぞれ第一の実施例における試験信号用送信電力記憶部１１５、入力ポート１０４と同一であるため、詳細な説明は行わない。
【０１３６】
本実施例におけるワイヤレス生体センサ７００の制御回路は、図２に示された第一の実施例におけるワイヤレス生体センサ１００内の加速度センサ１１０を地磁気センサに置き換えたものに等しいため、これも説明は省略する。
【０１３７】
地磁気センサ７０２は、方位磁石と同じように地磁気を検知し、XM,YM,ZM軸方向の磁界の強さを検出する。回転角算出部７０３は、基準座標系のX軸を中心軸とし、基準座標系Y軸、Z軸によって構成される平面内回転角θMを算出する。本実施例では、図２１(B)に示すようにワイヤレス生体センサが真北を向いたときθM＝０°となるものとし、反時計回りの回転方向（北→西方向）を正の回転方向とする。また、θMは−１８０°＜θM≦＋１８０°の範囲で変化できるものとする。
【０１３８】
受信機８００は、受信部８０１、計測部８０２、計算部８０３、送信電力パターン第二記憶部８０４、出力ポート８０５を含む。なお、受信機８００の機能は、第一の実施例における受信機２００と同一であるので、詳細な説明は行わない。
【０１３９】
本実施例において、生体データの収集、送信を行う手順について説明する。図２２は、ワイヤレス生体センサ７００において、送信電力パターン記憶部７０４に送信電力パターンを格納するまでの手順を表すフローチャートである。ステップS６０１、ステップ６０４〜ステップS６０７は、それぞれ第一の実施例におけるステップS１、ステップS４〜ステップS７と共通であるので、説明は割愛する。
【０１４０】
ステップS６０１の処理を行った後、地磁気センサ７０２が地磁気を検知し（ステップS６０２）、回転角算出部７０３が利用者の水平面内の回転角θMを算出する（ステップS６０３）。その後、ステップS６０４の処理を行う。
【０１４１】
ステップS６０５の処理を行った後に受信機８００側で行われる一連の処理ステップS７０１〜S７０５は、第一の実施例におけるステップS１０１からステップS１０５までの処理と共通であるので、ここでは説明を省略する。
【０１４２】
図２３は、本実施例において、送信電力パターンの複写を行ったワイヤレス生体センサ７００を実運用する際の手順を表すフローチャートである。ステップS６０８及びステップS６０９は、それぞれ第一の実施例におけるステップS８及びステップS９と共通であるので、説明は割愛する。また、ステップS６１３及びステップS６１４はそれぞれ第一の実施例におけるステップS１３及びステップS１４と共通であるので、これも説明は省略する。
【０１４３】
ステップS６０９までの処理を行った後、地磁気センサ７０２が地磁気を検知し（ステップS６１０）、回転角算出部７０３が利用者の水平面内の回転角θMを算出する（ステップS６１１）。
【０１４４】
回転角θMを算出後、決定部７０５は、送信電力パターン記憶部７０４に格納された送信電力パターンを参照し、算出された回転角θMに対応する送信電力PT（θM）を決定する（ステップS６１２）。その後、ステップS６１３の処理によって生体データを送信する。
【０１４５】
生体データ送信後、測定を終了するかどうか判定を行い、終了する場合はそのまま処理を終了し、そうでない場合はステップS６１０からの一連の処理を繰り返す（ステップS６１４）。
【０１４６】
このように、利用者の姿勢が睡眠姿勢以外であっても、例えば本実施例のように地磁気センサを用いて利用者の水平面内の回転角を検知するなどの手段を用いることで、利用者の姿勢に応じた送信電力で生体データを送信することができる。
【０１４７】
また、第１の実施例と第５の実施例を併用することも可能である。例えば、第１の実施例で、ZAC軸方向の加速度aZが重力加速度ｇと判定した場合に、第５の実施例に記載の実施例に切り換えてもよい。具体的には、利用者の姿勢推定に用いるモーションセンサを加速度センサから地磁気センサへ切り換え、送信電力パターンを睡眠姿勢に基づくパターンから回転角に基づくパターンへと切り換える。
【０１４８】
また逆に、第５の実施例で、ZM軸方向に地磁気を検出した場合には、第１の実施例に切り換えてもよい。具体的には、利用者の姿勢推定に用いるモーションセンサを地磁気センサから加速度センサへ切り換え、送信電力パターンを回転角に基づくパターンから睡眠姿勢に基づくパターンへと切り換える。なお、本実施例では利用者として人を対象とした図を記載したが、取得する生体データは人の生体データに限るものではなく、人以外の生物に応用してもよい。
【符号の説明】
【０１４９】
１      サーバ
２      心電用電極
１００  ワイヤレス生体センサ
１０１  CPU
１０２  RAM
１０３  ROM
１０４  入力ポート
１０５  無線通信インタフェース
１０６  入力インタフェース
１０７  バス
１０８  送信アンテナ
１０９  生体センサ
１１０  加速度センサ
１１１  推定部
１１２  送信電力パターン記憶部
１１３  決定部
１１４  送信部
１１５  試験信号用送信電力記憶部
２００  受信機
２０１  CPU
２０２  HDD
２０３  RAM
２０４  出力ポート
２０５  入力装置
２０６  無線通信インタフェース
２０７  バス
２０８  受信アンテナ
２０９  受信部
２１０  計測部
２１１  計算部
２１２  送信電力パターン第二記憶部
２１３  受信データ記憶部
２１４  表示部
２１５  送信部
２１６  処理部
３００  ワイヤレス生体センサ
３０１  生体センサ
３０２  加速度センサ
３０３  推定部
３０４  判定部
３０５  送信電力パターン記憶部
３０６  決定部
３０７  送信部
３０８  送信データ記憶部
３０９  通信可能範囲記憶部
３１０  試験信号用送信電力記憶部
３１１  入力ポート
４００  受信機
４０１  受信部
４０２  計測部
４０３  計算部
４０４  送信電力パターン第二記憶部
４０５  通信可能範囲第二記憶部
４０６  出力ポート
５００  ワイヤレス生体センサ
５０１  生体センサ
５０２  加速度センサ
５０３  推定部
５０４  送信電力パターン記憶部
５０５  決定部
５０６  送信部
５０７  算出部
５０８  試験信号用送信電力記憶部
５０９  入力ポート
６００  受信機
６０１  受信部
６０２  計測部
６０３  計算部
６０４  送信電力パターン第二記憶部
６０５  出力ポート
７００  ワイヤレス生体センサ
７０１  生体センサ
７０２  地磁気センサ
７０３  回転角推定部
７０４  送信電力パターン記憶部
７０５  決定部
７０６  送信部
７０７  試験信号用送信電力記憶部
７０８  入力ポート
８００  受信機
８０１  受信部
８０２  計測部
８０３  計算部
８０４  送信電力パターン第二記憶部
８０５  出力ポート
【図１】
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【図２】
0005853784.tif 000006
【図３】
0005853784.tif 000007
【図４】
0005853784.tif 000008
【図５】
0005853784.tif 000009
【図６】
0005853784.tif 000010
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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