(57)【要約】      （修正有）【課題】従来に比して利用者により利便性の高いユビキタス式健康管理支援システムを提供する。【解決手段】利用者が場所や時間に関係なく前記利用者のストレス度や疲労度ならびに健康管理を実施出来る生体情報取得手段を具備したユビキタス式携帯情報端末に関するもので生体情報取得手段から得られた生体情報から推論した結果が予め設定したしきい値を超えた場合には予め設定された医療機関に連絡が可能であり、かつ前記利用者が取得した生体情報を定期的かつ継続して記憶および保存するので利用者生体情報に関する統計・比較・評価が出来るだけでなく前記利用者が病気等によって病院の医師に診察を受ける場合には記憶した生体情報を出力して持参することが出来るほか通信手段で直接病院に電子メール等で送付することが可能であることを特徴とした双方向通信機能を具備した健康度管理支援システムである。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者が使用する双方向通信機能を具備した情報端末と前記利用者の生体情報を処理する生体情報処理装置とがネットワークを介してサーバに接続され利用者は前記双方向通信機能を具備した情報端末にて指尖で脈波、動脈血酸素飽和度、血圧、皮膚温度の内何れか単独あるいは複数を計測してこの生体情報を前記サーバに送信し前記生体情報処理装置にて前記サーバから利用者の生体情報を取り込んで演算処理し利用者健康度を推論してから前記サーバは利用者健康情報として脈波、動脈血酸素飽和度、血圧、皮膚温度など利用者健康度情報を記録し前記情報端末からの要求に応じて少なくとも前記利用者健康情報を情報端末に送信することを特徴とする双方向通信手段を具備した情報端末がネットワーク通信によって利用者の生体情報から健康度情報を推論する健康支援システムに関するものである。
【請求項２】
利用者が使用する双方向通信機能を備えた情報端末に前記利用者の生体情報を演算処理する処理装置を具備して前記利用者から得る生体情報の記録、再生、比較、統計、表示機能を備えて、必ずしもネットワークを介してサーバに送信して処理する必要がなく情報端末自身で健康度の推論をして利用者に知らしめる機能を備えたスタンドアローン型の生体情報取得によるユビキタス式情報端末による健康支援システムに関するものである。
【請求項３】
利用者が使用する双方向通信機能を備えた情報端末において前記利用者のＩＤ番号を判別して利用者以外の第三者には利用者の生体情報を開示しない認証機能を備えたことを特徴とする請求項１の生体情報による健康支援システムに関するものである。
【請求項４】
請求項１の利用者の生体情報を処理する生体情報処理装置がネットワークを介してサーバに接続され利用者は双方向通信機能を具備した情報端末にて指尖で脈波、動脈血酸素飽和度、血圧、皮膚温度の内何れか単独あるいは複数を計測し生体情報として前記サーバに送信すると自動的に前記生体情報処理装置にて前記サーバから利用者の生体情報を取り込んで演算処理し利用者健康度を推論してから利用者健康度情報を前記サーバに自動送信し前記サーバは利用者健康度情報として脈波、動脈血酸素飽和度、血圧、皮膚温度など利用者健康度情報を記録して情報端末に自動送信することを特徴とする双方向通信手段を具備した情報端末がネットワーク通信によって利用者生体情報から健康度を推論する機能を備えた健康支援システムに関するものである。
【請求項５】
音声認識機能を具備して、音声と操作ボタンの何れでも利用者の生体情報取得開始および終了動作を実行できると共に問診機能を備えたことを特徴とした請求項１の生体情報による健康支援システムに関するものである。
【請求項６】
請求項５の音声認識機能を具備した利用者の生体情報を取得する双方向通信機能を備えた情報端末において音声登録によって利用者の音声であるか否か識別することが可能であるような音声認識と音声認証機能を具備したことを特徴とする生体情報による健康管理支援システムである。
【請求項７】
利用者の生体情報を双方向通信機能を具備した情報端末から送受信するための通信用インターフェースを具備したことを特徴とする請求項１の生体情報による健康支援システムに関するものである。
【請求項８】
利用者の生体情報のうち脈波を取得してから中央処理装置で前記脈波データを２階乗微分して得られる加速度脈波から前記利用者の健康状態を推論して利用者に表示または音声で知らしめることが可能であることを特徴とする請求項１の生体情報による健康支援システムに関するものである。
【請求項９】
利用者の生体情報のうち動脈血酸素飽和度ならびに皮膚温度を取得して前記利用者の健康状態を推論して利用者に表示または音声で知らしめることが可能であることを特徴とする請求項１の生体情報による健康支援システムに関するものである。
【請求項１０】
取得した利用者の生体情報が異常である場合には予め情報端末に登録設定した利用者以外の医療関係または自然人に通信手段を介して表示または音声で知らしめることが可能であることを特徴とした請求項１の生体情報による健康支援システムに関するものである。
【請求項１１】
利用者が使用する双方向通信機能を具備した情報端末にカメラを具備して前記利用者の生体情報を処理する生体情報処理装置とがネットワークを介してサーバに接続され利用者は前記双方向通信機能を具備した情報端末にて指尖または耳たぶで脈波および動脈血酸素飽和度を計測してこの生体情報および利用者の顔画像を前記サーバに送信し前記生体情報処理装置にて前記サーバから利用者の生体情報を取り込んで演算処理し利用者健康度を推論して利用者健康度情報を前記サーバに送信し前記サーバは利用者健康情報を記録し前記情報端末からの要求が利用者であることを前記利用者の顔画像で認証してから前記利用者健康情報を当該情報端末に送信することを特徴とする請求項１の生体情報による健康支援システムに関するものである。
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
この発明は、いかなる場所でもすみやかに利用者の生体情報を取得して、日ごろ健康が気になる高齢者の健康維持や一般人の生活習慣病の予防等に特に好適である双方向通信機能を具備した情報端末と前記利用者の生体情報を処理する生体情報処理装置で構成される予防医学に基づくユビキタス式健康支援システムである。
携帯情報端末の利便性は誰もが認めるところであって、なによりその普及率が証明している。近年では定期券の替わりに駅の改札を携帯情報端末のＩＤで認証する構想が実施に向けて検討が為されている。また、大学や予備校では学生の出席確認に携帯情報端末のＩＤを認証して実施するなどしているのである。また自動車事故の連絡から山岳での遭難連絡あるいは火災通報など緊急通信時にもその威力を余すところ無く発揮しているのである。したがって世界中で、その利用率は高く我が国でも子供から高齢者まで普及率は実に７０％とも８０％とも言われている。また携帯情報端末としては図７、図８、図１２で示す携帯情報端末の携帯電話、ＰＨＳ，ＰＤＡ、トランシーバや情報端末のデジタルテレビ、電話、ＰＣ（図示せず）などがある。
特に最近の携帯情報端末は高性能のマイクロプロセッサだけでなく大容量の記憶装置を搭載しており電話帳機能だけでなく電子メールの送受信やＧＰＳを使用したナビゲーション機能を備えているだけでなくデジタルカメラを具備しており取得した画像データを通信することも出来るような総合通信情報端末としての機能を備えているのである。またデジタルシグナルプロセッサ搭載によって音声認識機能を具備した機種では電話番号を指で押すこと無く音声認識による操作が実施出来る。このように多機能携帯情報端末のハード構成には高速演算ならびに処理が実施可能であるような高性能プロセッサを搭載しており、音声認識・音声合成などを実施する上で十分な機能構成である。生体情報取得手段は、脈波、脈拍、皮膚温度、血圧、体脂肪、末梢血流、動脈酸素飽和度を測定するために指尖部を挿入するプローブを設けておき指尖部に近赤外光を透過あるいは反射させるための照射素子と受光素子で指尖血液中のヘモグロビンでの反射・吸収作用を電気信号に変換することで該指尖部位での容積血流量が測定できるものである。
図４に示すような生体情報取得手段で得られたアナログデータをＡ／Ｄ変換器によってデジタルに変換した後、インターフェースを介して携帯情報端末からネットワークを介してサーバに送信してもよいし携帯情報端末では取得した生体情報を演算するなどして利用者の健康状態を推論しても良い。利用者における日常の健康管理を実施する旨表示または音声合成でナビゲーションして予めプログラムするか通信手段で命令された取得するべき複数の生体情報を測定することが可能な生体情報取得手段を具備した携帯情報端末である。生体情報を取得する際には携帯情報端末自身が表示装置に操作方法などを適切に表示あるいは音声合成技術で利用者にナビゲーション出来るようになっており前記利用者は携帯情報端末のナビゲーションに従って問診を受けると共に複数の生体情報を取得するようにしても良い。携帯情報端末は音声認識と音声合成または表示で実施する問診に対し利用者の回答ならびに取得した生体情報を前記利用者生体情報として記憶保存や通信手段によってサーバに転送する機能を具備している。また携帯情報端末は健康管理支援をするだけでなくストレス度や疲労度を定量的に測定ならびに表示を行うことが可能である。
【従来の技術】
近年、予防医学上の健康管理に有効なシステムとして通院を要せずに在宅だけでなくどんな場所でも利用者の生体情報を取得し前記生体情報に基づいて健康維持に活用する図９に示す如くユビキタスシステムが期待されている。一般的に生体情報は一日の中でも刻々と変化するのが普通であるが、そのような変化する生体情報を手軽に測定して双方向通信機能を備えた携帯情報端末で通信可能であるならば場所や利用者を特定しないで適切な健康管理が実施出来ることになるので特に多忙なサラリーマンや健康が気になる喫煙者、高齢者、あるいは過労気味の利用者、病気療養中の被験者、独居老人など病院に行くほどではないけれど短時間で手軽に自分自身の健康管理を実施したいと考えている人は多い。また来る超高齢社会における在宅健康管理を主機能として生体情報を取得して病気予防的健康維持管理支援機能を具備したユビキタス式携帯情報健康支援システムは未だ無い。
【発明が解決しようとする問題点】
昨今では健康保険組合の破綻や医療費負担が３割になったことで我々国民も予防医学や医療システムに対する意識が変わりつつある例えば最近の健康志向ブームがその最たるもので意識の変化としては病気予防の健康維持がある。つまり免疫機能を高めるなどして病気になり難い身体を維持することで日常生活を出来るだけ健康に維持することであるが将来の超高齢化社会に於いて、より一層健康に対する意識が高まると予想される。
本発明は多機能携帯情報端末の利便性と共に在宅健康管理支援機器の必要性が高齢者介護機器と同様に増える事が予想される。したがって携帯情報端末に生体情報取得機能を具備させてユビキタス式健康支援システムに応用させることは将来の医療システムだけでなく利用者の利便性からも重要なコンセプトである。
【問題を解決するための手段】
生体情報取得手段の機器として例えば血圧、脈拍測定などがあり、どれも一般的で周知であるが、さらに指で得られる生体情報として脈波や動脈血酸素飽和度などがある。前記脈波は従来から自律神経機能の状態を反映するとして周知であったが西洋医学では主に脈拍数の計測に留まっており、それを東洋医学では昔から脈診と言って利用者の脈から病気や健康状態を把握するのに活用されていたが人の感覚に頼る診断法であり科学的、定量的な測定法が確立されていなかったのである。
また最近の携帯情報端末５００および６００は、表示装置を具備しているので生体情報から得られたストレス度、疲労度ならびに健康管理に関する情報を的確に表示することが可能である。しかも携帯情報端末５００および６００の中には音声合成機能を具備しているから該機能を利用して利用者健康度に関する推論結果を音声にて知らしめることが可能となる。このように携帯情報端末５０および，６００が最初から具備している機能を利用して利用者健康度状態を推論するならばコストを最小限に抑えた商品化が実現可能である。図８の如く利用者の生体情報から健康度状態を推論するプログラムは携帯情報端末内の制御プログラムを一部変更するか追加すればよい。また図５、図６、図７の如く必ずしも携帯情報端末内で生体情報を演算処理する必要は無く取得した生体情報を通信手段によってサーバ装置に送信してサーバ装置内で複雑な演算を実施してから利用者の健康状態の推論結果を前記携帯情報端末で電子メールとして受信すればよい。この方法は図７、図８、図１２で示す携帯情報端末ハード部分をなんら変更する事無く生体情報の通信手段ならびに表示装置として用いることが出来る。また生体情報をサーバに送信する手段は携帯情報端末だけでなく双方向通信が実施出来る情報端末であれば良い。例えば双方向通信が可能なテレビジョン装置であっても良いのである。
携帯情報端末としては携帯電話５００、ＰＨＳ，ＰＤＡ６００等であるが家庭内のインターネット接続可能なＰＣであっても良い。この場合、通信手段に接続する形態は有線、無線方式を問わないが携帯情報端末またはＰＣの使用上邪魔にならないのが良い。また複数の利用者の生体情報を管理する必要がある時には、それぞれの利用者の認証をＩＤ番号やパスワードなどで管理する必要があるのは言うまでもない。生体情報には脈波、脈拍、血圧、皮膚温度、心電図、動脈酸素飽和度などがあるが性別、年齢、体重、問診による項目、体脂肪率、身長等の情報も予め設定するか測定すると、さらに精度よく健康管理支援が実施出来る。また携帯情報端末は標準で通信手段を具備しているので事故発生時のような緊急時には利用者だけでなく第三者の生体情報をリアルタイムでサーバを介して遠隔地の病院などに送信することが可能となる。生体情報としての脈波、脈拍、血圧、皮膚温度の内、脈波は利用者の末梢部位で測定することが望ましく前記末梢部位として耳たぶ、指で測定することが出来るが利用者の生体情報の精度を高めるためには外光の影響を受けやすい耳たぶより指尖が望ましい。特に図１０および図１１の如く脈波は指尖の皮膚上から赤外光を照射して動脈血１０５の血液中のヘモグロビンによって吸収、反射する光成分を受光素子で捉えて電気信号に変換するのが一般的で都合がよい。前記受光素子はフォトトランジスタであり生体情報を増幅器で１０ｄＢ以上出力信号を増幅せしめると共に８０〜３００Ｈｚ程度のローパスフィルタで出力波形を整える必要がある。また動脈血酸素飽和度は波長の違う複数の光成分を受光素子で捉えて電気信号に変換するもので前記複数の光成分とは赤外光と赤色光であり脈波測定と同じ指尖で測定が可能である。前記動脈血酸素飽和度の測定原理は血液中のヘモグロビンの酸化および還元で酸素が運ばれておりヘモグロビンの酸化は赤色光の吸収が減少し赤外光の吸収が増加しヘモグロビンの還元はその逆になると言うヘモグロビンの光学的特性変化を簡易な計算で求められる。また血圧は圧力波として圧力センサーで測定可能であるが皮膚温度は指の接触する部分に温度ＩＣセンサーを設けておくと良い。
通常生体情報の計測時間は１０〜４０秒くらい必要であるが本発明の生体情報処理は、その内安定している５〜１０秒分のデータのみをバッチ処理で演算するので安価なマイクロチップで十分である。
【発明の実施の形態】
生体情報は生体情報取得手段４０で図１に示す脈波を取得して生体情報とする場合には前記脈波の波形が単純であってコンピュータで解析しても正確な健康診断が実施し難いので前記脈波を２階乗微分して加速度脈波（ＡＰＧ）とし波形変化を拡大することで波形変化度から利用者健康度状態の推論が実施しやすくなる。
前記利用者の健康度状態異常の推論を実施する上において指尖の脈波を測定する理由として心臓から吐出された血流は指尖の末梢に伝達されると心拍動、血行動態、細動脈系の性状変化など生理的条件の影響を多分に受けて脈波の波形に反映されるのである。生体情報である脈波を図１脈波の説明図で示しており、さらに図２は加速度脈波の説明図で加速度脈波はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの五つの要素波で成っており要素波は心臓収縮期の波である。図２の加速度脈波における頂点Ａは指尖容積脈波（ＤＰＧ）の収縮波での最初の立ち上り点と一致して頂点Ｅは指尖容積脈波拡張期波の始まりと一致するので頂点Ａから頂点Ｅまでの所要時間は心臓の収縮時間軸長さと一致するようになる。前記加速度脈波における頂点Ａはプラス側における陽性波であり頂点Ｂはマイナス側における陰性波であり次の頂点Ｃ、Ｄ，Ｅ波はそれぞれ生理状態によってプラス側になったりマイナス側に成ったりする変化する波であり利用者の年齢と強い相関を有する。利用者の脈波を測定すると前記利用者が緊張状態にある場合には心拍数が増加して指尖血流は減少する傾向にあって頂点Ｂ波は小さくなって逆に頂点Ｄ波は大きくなるので前記加速度脈波の波形解析上ではＢ／Ａの増加率とＤ／Ａの減少率を演算で求めると良いことになる。一般的に利用者が緊張状態にある時には自律神経系の交感神経が優位になり前記利用者の生体情報である加速度脈波における前記波形の変化として推論出来るが、さらに脈拍、血圧、皮膚温度等他の生体情報を併用してコンピュータで推論すると利用者の健康状態を精度良く推論することが可能になる。したがって図３の如く本ユビキタス式健康管理システムのプログラムでは血圧、脈拍、皮膚温度などに異常が見られない場合でも加速度脈波に何らかの異常状態であると推論された場合には利用者に対して注意を促す表示を表示装置や音声を音声合成で出力するようになっている。さらに本ユビキタス式健康度管理システムのプログラムで利用者の生体情報を予め契約および設定した医療機関に通信手段によってデータを転送することで定期的に医療機関から生活指導が受けられるようにしても良い。また前述したように加速度脈波は年齢と相関関係にあるので利用者の年齢を予め設定しておくと統計学上の年齢による加速度脈波と比較して老齢化割合を表示することが出来る。さらに加速度脈波を複雑系解析であるカオス理論でコンピュータ解析すると規則性が無いと思われる生体情報から規則性を推論することで疲労度、ストレス度だけでなく利用者の身体の健康度、病気度を推論することが可能である。
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明に係るユビキタス式健康度管理支援システムは利用者が指をセンサーに入れて約１分間以内で前記利用者の生体情報をネットワーク通信または情報端末自身のＣＰＵで演算して利用者の健康度を推論してから利用者に対して生活支援や健康度または病気度に付いて知らしめるものであり本発明は優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】脈波の波形
【図２】加速度脈波の基本波形（脈波を２階微分）
【図３】生体情報取得と携帯情報端末の制御フローチャート
【図４】生体情報取得手段機能を具備した携帯通信装置の説明図
【図５】ネットワーク接続の情報端末
【図６】ネットワーク接続の携帯情報端末
【図７】ネットワーク接続の携帯情報端末
【図８】スタンドアローンの携帯情報端末
【図９】ネットワーク接続の携帯情報端末の応用例
【図１０】指尖にて生体情報取得手段の説明図その１
【図１１】指尖にて生体情報取得手段の説明図その２
【図１２】生体情報取得手段を具備した情報端末説明図
【符号の説明】
１０  表示機能
２０  在宅健康管理機能を具備した携帯情報端末
４０  生体情報取得手段
５０  有線方式・無線方式・直接設置方式のいずれか
５１  通信用カード
１００  手
１０５  動脈血
２００ａ  フォトインタラプタ
２００ｂ  フォトインタラプタ
２０１    フォトトランジスタ
２０２    ＬＥＤ
３００    インターフェース装置
（増幅器、ローパスフィルタおよびＡ／Ｄ変換器含む）
５００    情報端末
６００    携帯情報端末
【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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【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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