(57)【要約】【課題】疲労度を簡単に知ることができ、被験者の動作等によって精度の変動が生じにくい血液疲労度センサを提供すること。【解決手段】波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光を照射する第１の光源４と、波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光を照射する第２の光源５と、第１の光源４及び第２の光源５に対して間隔をあけて対向した受光部６と、第１の光源４及び第２の光源５から照射された光量と受光部６が受光した光量によって、波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率及び波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率を算出し、この結果から波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率と波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率との比を演算結果として得る演算手段１１と、演算結果に基づく疲労度を表示する表示部１４とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光を照射する第１の光源と、波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光を照射する第２の光源と、前記第１の光源及び第２の光源に対して間隔をあけて対向した受光部と、前記第１の光源及び第２の光源から照射された光量と前記受光部が受光した光量によって、波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率及び波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率を算出し、この結果から波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率と波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率との比を演算結果として得る演算手段と、該演算結果に基づく疲労度を表示する表示部とを備えた血液疲労度センサ。
【請求項２】
波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光を照射する光源と、該光源に対して間隔をあけて対向した受光部と、前記光源から照射された光量と前記受光部が受光した光量によって波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率を算出し、この結果から波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率の経時変化を演算結果として得る演算手段と、該演算結果或いは演算結果に基づく疲労度を表示する表示部とを備えた血液疲労度センサ。
【請求項３】
波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光を照射する第１の光源と、波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光を照射する第２の光源と、前記第１の光源及び第２の光源に対して間隔をあけて対向した受光部と、前記第１の光源及び第２の光源から照射された光量と前記受光部が受光した光量によって、波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光の透過率及び波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率を算出し、この結果から波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光の透過率と波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率との比を演算結果として得る演算手段と、該演算結果に基づく疲労度を表示する表示部とを備えた血液疲労度センサ。
【請求項４】
波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光を照射する光源と、該光源に対して間隔をあけて対向した受光部と、前記光源から照射された光量と前記受光部が受光した光量によって波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光の透過率を算出し、この結果から波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光の透過率の経時変化を演算結果として得る演算手段と、該演算結果或いは演算結果に基づく疲労度を表示する表示部とを備えた血液疲労度センサ。
【請求項５】
前記光源及び受光部が指挿入筒の内面に設けられた請求項１乃至４のいずれかに記載の血液疲労度センサ。
【請求項６】
指紋認証装置の指紋認識部に前記光源及び受光部を設置した請求項１乃至４のいずれかに記載の血液疲労度センサ。
【請求項７】
前記演算結果が所定値に達した時に警報を発する請求項１乃至６のいずれかに記載の血液疲労度センサ。
【請求項８】
電子機器に搭載された請求項１乃至７のいずれかに記載の血液疲労度センサ。
【請求項９】
前記光源及び受光部が、指先から１１．５ｍｍ±０．５ｍｍの距離に相当する位置に設置された請求項１乃至８のいずれかに記載の血液疲労度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、疲労すると血液中の脱酸素化ヘモグロビンが増加することを利用した血液疲労度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人員削減に伴う人手不足等により、疲労が蓄積して心身が病に犯されたり、甚だしい場合には過労死に至るケースが増加している。
しかしながら、過労による疾病を避けるために頻繁に医師の検診を受けるのは面倒なので、通常は、心身の健康状態がかなり悪化するまで疲労を見過ごしがちであった。
そこで、一般人でも自分自身で簡単に疲労度を判定することのできる装置が切望されている。
【０００３】
一般人が自らの健康状態を診断できる装置として、光を血管に照射して検出した脈波の挙動から、被験者の健康状態に関する情報、例えば、末梢循環の状態、血中酸素濃度、身体の疲労や緊張度を評価し、その結果を被験者に提示する健康状態解析装置が知られている（特許文献１参照）。
しかし、上記従来の健康状態解析装置は、光を指等の血管に照射して、血管によって反射された反射光を受光することにより脈波を検出しているので、指を押し付ける押圧力によって精度が変わってしまい、このため、被験者が適正な押圧力を加えないと測定不能となる虞がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２９９２９２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、疲労度を簡単に知ることができ、被験者の動作等によって精度の変動が生じにくい血液疲労度センサを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の血液疲労度センサは、波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光を照射する第１の光源と、波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光を照射する第２の光源と、前記第１の光源及び第２の光源に対して間隔をあけて対向した受光部と、前記第１の光源及び第２の光源から照射された光量と前記受光部が受光した光量によって、波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率及び波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率を算出し、この結果から波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率と波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率との比を演算結果として得る演算手段と、該演算結果に基づく疲労度を表示する表示部とを備える。
【０００７】
または、波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光を照射する第１の光源と、波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光を照射する第２の光源と、前記第１の光源及び第２の光源に対して間隔をあけて対向した受光部と、前記第１の光源及び第２の光源から照射された光量と前記受光部が受光した光量によって、波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光の透過率及び波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率を算出し、この結果から波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光の透過率と波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率との比を演算結果として得る演算手段と、該演算結果に基づく疲労度を表示する表示部とを備える。
【０００８】
波長７６０ｎｍ±５ｎｍ或いは波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光と波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光を血管に照射すると、波長７６０ｎｍ±５ｎｍ或いは波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光は、血液中の脱酸素化ヘモグロビンによって透過率が変動し、波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光は、血液中の溶血中性脂肪によって透過率が変わる。
疲労すると血液中のヘモグロビンが増加するため、波長７６０ｎｍ±５ｎｍ或いは波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光の透過率は下がるが、波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率は変化が少ない。
従って、波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率に対する、波長７６０ｎｍ±５ｎｍ或いは波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光の透過率の比が大きく低下すると、疲労の蓄積が進む傾向にあることがわかるので、表示部に表示して知らせる。
【０００９】
本発明の血液疲労度センサは、波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光を照射する光源と、該光源に対して間隔をあけて対向した受光部と、前記光源から照射された光量と前記受光部が受光した光量によって波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率を算出し、この結果から波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率の経時変化を演算結果として得る演算手段と、該演算結果に基づく疲労度を表示する表示部とを備えることもある。
【００１０】
若しくは、波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光を照射する光源と、該光源に対して間隔をあけて対向した受光部と、前記光源から照射された光量と前記受光部が受光した光量によって波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光の透過率を算出し、この結果から波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光の透過率の経時変化を演算結果として得る演算手段と、該演算結果或いは演算結果に基づく疲労度を表示する表示部とを備える。
波長７６０ｎｍ±５ｎｍ或いは波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光の透過率が急激に低下すると、疲労が進んで血液中のヘモグロビンが増加していることがわかるので、表示部に表示して知らせる。
【００１１】
光源及び受光部を指挿入筒の内面に設けても良い。この構成により、指挿入筒へ指を差し込むだけで、血液を通過した光の透過性を測定できる。
指紋認証装置の指紋認識部を利用し、ここに光源及び受光部を設置することもできる。
演算結果が所定値に達した時に警報を発するようにすると、表示内容を理解できない被験者でも、疲労が進んでいることを認識できる。
いつでも手軽に利用できるように、携帯電話、コンピュータの端末装置（例えば、キーボード）等の電子機器に搭載すると良い。
正確に光の透過率を測定して疲労度を知ることができるように、光源及び受光部は、指先から１１．５ｍｍ±０．５ｍｍの距離に相当する位置に設置するのが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１乃至図は、本発明の第１の実施形態を示す。
血液疲労度センサは、図１に示すように、センサ部１と、測定器本体２とを備える。
センサ部１は、指挿入筒３（図２、図３）と、波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光又は波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光を照射する発光ダイオード４より成る第１の光源と、波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光を照射する発光ダイオード５より成る第２の光源と、フォトダイオード６より成る受光部とを有する。
【００１３】
指挿入筒３は、図２及び図３に示すように、指先の形状に合わせて、奥端がやや細い筒状に形成される。
指挿入筒３の奥端から１１．５ｍｍ±０．５ｍｍの距離において、内面の一側には、発光ダイオード４及び発光ダイオード５が装着され、内面他側には、フォトダイオード６が発光ダイオード４，５と対向するよう設置されている。
さらに、指挿入筒３から延びるリード線９の先端にコネクタ１０が装着されている。
【００１４】
測定器本体２は、ケースに組み込まれ、コネクタ１０を介してメモリ部１と係脱可能に接続される。
また、測定器本体２は、図１に示すように、血液疲労度センサの回路全体を制御し、演算手段となるＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１の制御プログラム等を記憶したＲＯＭ１２と、ＣＰＵ１１の演算結果等を記憶するデータメモリ１３と、ケースの外面に設置された表示部となるディスプレイ１４と、ＣＰＵ１１の演算結果に基づいてディスプレイ１４への表示内容を制御する表示制御回路１５と、メモリ部１から送信された信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器１６とを有する。
なお、測定器本体２のケースには電源スイッチが設置されている。
【００１５】
本実施形態の血液疲労度センサは、次のように疲労度を測定する。
被験者は、手の指を指挿入筒３内へその奥端まで差し込む。すると、発光ダイオード４，５とフォトダイオード６とが、指先から１１．５ｍｍ±０．５ｍｍの部分を挟んで対向する。
この状態で被験者が電源スイッチを入れると、発光ダイオード４，５がフォトダイオード６に向かって発光を開始する。
【００１６】
発光ダイオード４，５はＣＰＵ１１に制御されてパルス駆動する。発光ダイオード４は波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光、又は、波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光を４０ｍｓ点灯して２００ｍｓ消灯することを繰り返し（図４のイ）、発光ダイオード５は波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光を４０ｍｓ点灯して２００ｍｓ消灯することを繰り返す（図４のロ）。また、発光ダイオード４が消灯すると同時に発光ダイオード５が点灯するように、発光ダイオード４と発光ダイオード５の点灯タイミングをずらしてある。
なお、発光ダイオード４，５は、使用するデバイスによっても異なるが、例えば、最大電流２０ｍＡとし、通常は７ｍＡから発光を開始して、発光ダイオード４，５の劣化に応じて２０ｍＡまで変化させる。
【００１７】
発光ダイオード４，５から照射された光は、その一部が指を透過してフォトダイオード６に受光される。
フォトダイオード６は、受光した光量に応じた検知信号をＡ／Ｄ変換器１６に発信し、Ａ／Ｄ変換器１６は受信した信号をデジタル信号に変換する。このデジタル信号をＣＰＵ１１が読み取って、発光ダイオード４，５から発光した光量との差から、波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光、又は、波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光の透過率と、波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率とをそれぞれ算出する。
【００１８】
ところで、発光ダイオード４から照射される波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光、又は、波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光は、血液中の脱酸素化ヘモグロビンによって透過率が変化し、発光ダイオード５から照射される波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光は、血中溶血中性脂肪によって透過率が変化する。
また、疲労すると血液中のヘモグロビンが増加するのに対して、中性脂肪濃度はほとんど変化がない。
図５には、実線で常態（疲労していない状態）における光の透過率を示し、破線で疲労時の光の透過率を示してある。この図５から、疲労すると波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光、又は、波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光の透過率は低下するが、波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率は変化しにくいことがわかる。
【００１９】
従って、例えば、波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率を用いる場合、ＣＰＵ１１によって、波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率（Δ８４０）に対する波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光の透過率（Δ７６０）の比（Δ７６０／Δ８４０）を求め、この透過率の比に基づいて傾き量であるｌｏｇ（Δ７６０／Δ８４０）を得ると、傾き量が大きいほど疲労度が進行していることになる。
ＣＰＵ１１で求めたΔ７６０／Δ８４０及びｌｏｇ（Δ７６０／Δ８４０）はデータメモリ１３に記憶され、さらにＣＰＵ１１によってデータメモリ１３から取り出され、表示情報として表示制御回路１５に受け渡される。表示制御回路１５は、表示情報を予め設定された形式の表示データに変換して、ディスプレイ１４に疲労度として表示する。
【００２０】
ディスプレイ１４には、算出したｌｏｇ（Δ７６０／Δ８４０）を斜線として表し、常態におけるｌｏｇ（Δ７６０／Δ８４０）を示す斜線と共に表示しても良いし、Δ７６０／Δ８４０をそのまま数値として平常時の数値と比較して表示しても良い。すると、被験者は、測定結果が平常時から大きく隔たっている場合に、疲労していることを認識できる。
また、Δ７６０／Δ８４０が一定の範囲内にあるとき、その範囲を文字にして、例えば、「元気である」、「大変疲労している」、「要注意」等のように表示することも可能である。
なお、Δ７６０／Δ８４０が一定値に達したら、過労状態であるとみなして点灯或いは音による警報を発するようにしても良い。
【００２１】
図６は第２の実施形態を示す。
センサ部１には、波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光、又は、波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光を照射する発光ダイオード４より成る光源のみが設置され、波長８４０ｎｍ±５ｎｍの光は照射されないようになっている。
フォトダイオード６が波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光、又は、波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光を受光して、Ａ／Ｄ変換器１６へ検知信号を発信すると、Ａ／Ｄ変換器１６で変換されたデジタル信号を受けて、ＣＰＵ１１は波長７６０ｎｍ±５ｎｍの光、又は、波長９０５ｎｍ±５ｎｍの光の透過率を算出し、これをデータメモリ１３に格納する。
【００２２】
そして、ＣＰＵ１１は、各測定時点における透過率を比較し、透過率の経時変化をグラフ或いは数値としてディスプレイ１４に表示する。
被験者は、ディスプレイ１４の表示を見て、光の透過率が急激に低下したら、疲労の蓄積が進行していると認識できる。
また、ある測定時点における透過率と次の測定時点における透過率との差が一定以上になったら、過労であるとみなして点灯又は音による警報を発するようにすると良い。
【００２３】
なお、パーソナルコンピュータへログインする際の指紋認証装置の指紋認識部をセンサ部として利用し、この指紋認識部に光源及び受光部を設置して、ログイン時に疲労度を測定することもできる。この場合は、パーソナルコンピュータが測定器本体の機能を果たすことになる。
また、第１の実施形態或いは第２の実施形態におけるセンサ部１を携帯電話、キーボード、各種端末装置等の電子機器に接続し、携帯電話、端末装置に接続されたコンピュータを計測器本体として利用することも可能である。
これらいずれの場合にも、光の透過率を正確に測定できるように、光源及び受光部を、指先から１１．５ｍｍ±０．５ｍｍの距離に相当する位置に設置するのが望ましい。
さらに、センサ部の形状を変えて、手指以外の個所、例えば足指、手首等の血管で光の透過率を計測しても良い。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１乃至４に係る発明によれば、疲労度を簡単に、且つ、客観的に知ることができるので、随時疲労度をチェックすることにより、運動や労働による過労を防ぐことが可能である。
また、センサ部分へ指等を押し付ける押圧力によって測定精度が変動しにくいので、単に光源と受光部との間に指等を差し込むだけで疲労度を正確に測定できる。
【００２５】
請求項５に係る発明によれば、指挿入筒に指を差し込むだけで、血液を通過した光の透過性を測定できる。
請求項６に係る発明によれば、パーソナルコンピュータへのログイン時のように、指紋認証を行う際に、同時に疲労度を測定することが可能となる。
請求項７に係る発明によれば、表示内容を理解できない被験者にも、疲労が進んでいることを知らせることができる。
請求項８に係る発明によれば、身近な携帯電話、キーボード、端末装置等を利用して、いつでも手軽に疲労度を測定できる。
請求項９に係る発明によれば、高精度で光の透過率を測定できるため、確実に疲労度を知ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を示す血液疲労度センサのブロック図
【図２】センサ部の側面図
【図３】センサ部の平面図
【図４】第１の光源と第２の光源の発光タイミングを示す図
【図５】光の波長と透過率との関係を示す図
【図６】第１の実施形態を示す血液疲労度センサのブロック図
【符号の説明】
１  センサ部
２  測定器本体
３  指挿入筒
４  発光ダイオード
５  発光ダイオード
６  フォトダイオード
９  リード線
１０  コネクタ
１１  ＣＰＵ
１２  ＲＯＭ
１３  データメモリ
１４  ディスプレイ
１５  表示制御装置
１６  Ａ／Ｄ変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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