(57)【要約】【課題】  安価かつ携帯可能な近赤外線分光法による腕時計型の血中アルコール濃度ウォッチ装置を提供する。【解決手段】  時計機能と、アラーム機能を有するＣＰＵと、このＣＰＵに接続されるメモリーと、前記ＣＰＵによって制御されるパルス発光手段と、受光手段を備える血中アルコール濃度ウォッチ装置であって、前記血管を含む皮膚で反射された反射パルス光には、階段部とこの踊り場部に重畳されたパルスが含まれ、この重畳パルスは、近赤外光による振幅が１ｍｓ以下のパルスであり、前記ＣＰＵは、前記反射により形成される階段形状のステップ部で基準値を設定し、この基準値と前記重畳されたパルスのピーク値との比率を計算して前記時計機能から得られた日時情報と共に前記メモリーに保存し、比率が所定範囲になければアラーム信号を出力するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
時計機能と、アラーム機能を有するＣＰＵと、このＣＰＵに接続されるメモリーと、前記ＣＰＵによって制御されるパルス発光手段と、このパルス発光手段から発射されたパルス光が血管を含む皮膚から反射された反射パルス光を光電変換する受光手段を備える血中アルコール濃度ウォッチ装置であって、
前記パルス発光手段から血管を含む皮膚に反射された反射パルス光には、階段部とこの踊り場部に重畳されたパルスが含まれ、
この重畳されたパルスは、振幅が１ｍｓ以下の近赤外領域光パルスであり、
前記ＣＰＵは、前記受光手段により検出された血管を含む皮膚から反射された反射パルス光における前記階段部で基準値を設定し、この基準値と前記踊り場部に重畳されたパルスのピーク値との比率を計算して前記時計機能から得られた日時情報と共に前記メモリーに保存し、この比率が所定範囲にない場合には、前記アラーム機能によりアラーム信号を出力することを特徴とする血中アルコール濃度ウォッチ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の血中アルコール濃度ウォッチ装置であって、前記ＣＰＵに接続されるメモリーには、前記比率から血中アルコール濃度を計算する一次関数の計算式が格納され、前記血中アルコール濃度ウォッチ装置とは別の血中アルコール濃度測定手段を使って測定した数値を前記ＣＰＵに入力することにより、一次関数の計算式を補正することを特徴とする血中アルコール濃度ウォッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血中アルコール濃度の変化を簡易的な近赤外線分光法による測定で血中アルコール濃度を計算して警告する腕時計型の血中アルコール濃度ウォッチ装置に関する
【背景技術】
【０００２】
日本では、呼気中アルコール濃度０．１５ｍｇ／Ｌ以上は酒気帯び運転とされる。しかし、アルコールを飲むと、神経伝達物質である「ドーパミン」が分泌され、ドーパミンが分泌されると、アルコールは気持ちを平静に保つ脳内物質の分泌を抑え、そのはたらきを鈍らせるので飲酒運転は後を絶たない。
【０００３】
市場では色々なアルコールチェッカーが市販されているが、安価なものは精度が低く、高価なものは持ち運びに不便である。
【０００４】
血中アルコール濃度に関する提案もあるが（特許文献１）、登録者の照合用の静脈パターンと、エチルアルコールの吸光率の基準値と測定値を比較している。
【０００５】
また、近赤外領域（９００&#12316;１７００ｎｍ）の血液容積変動に伴う透過光強度変化，すなわち光電容積脈波を利用して血糖値の定量化を行う方法（ｐｕｌｓｅ  ｇｌｕｃｏｍｅｔｒｙ；パルスグルコメトリ）も提案されている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２１８４８０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】光電容積脈波式血中アルコール濃度計測装置の開発：  ｉｎ  ｖｉｖｏ試験による予備的検討    http://dspace.lib.kanazawa-u.ac.jp/dspace/bitstream/2297/31955/1/TE-PR-YAMAKOSHI-T-237-247.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特許文献においては、赤外線イメージセンサーを使用することが記載されているが、静脈パターンと血中アルコール濃度測定を兼用しているので、指を入れる大きなセンサーが必要となり、腕時計に組み込むことは出来ない。
【０００９】
また、非特許文献１においては、１１８５ｎｍをアルコールを吸収し易い波長として採用している。Ｓａｖｉｔｚｋｙ−Ｇｏｌａｙ法にて脈波の平滑化処理を行い、それを一次微分した波形から脈波の立ち上がり点、立ち下がり点を検出する方法を採用し、更に決定されたピークボトムから一拍毎の差分吸光度を算出し、分析に用いた二次微分差分吸光度は、採血後１０拍分（約１０秒）の一拍毎に算出された平均値を使用しているので、測定には採血が必要で、かつ大型の測定装置が必要となり、腕時計には組み込めない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明によれば、市販されている腕時計型の脈拍計と同等のサイズとなる。ハードウェア的には市販の脈拍計型腕時計を改造して実現できる。発光手段として使われている近赤外線以外の波長を持つＬＥＤを近赤外線の波長を持つＬＥＤに交換し、連続発光ではなく、階段波に１ｍｓ以下のパルスを重畳した複合パルスを手首の血管領域に照射し、この反射波における階段波の段差部から基準レベルを設定し、階段波の平坦部に重畳した１ｍｓ未満のパルスのベース部からの波高と比較することにより血中アルコール濃度の変化を検出することとした。
【発明の効果】
【００１１】
従来のアルコールチェッカーを常時携帯する方法と比較すると、腕時計型としたことで利便性が増し、２４時間体制での監視が可能となるので、飲酒運転を抑止する効果が期待できる。アルコール濃度が危険領域になった場合には、周囲の人にもアラーム機能により警告音を発生させて知らせることができるので周囲に人が居れば運転を制止でき、また、Ａｐｐｌｅ  Ｗａｔｃｈ(登録商標)のように携帯電話機と連携し、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線機能で携帯電話機と通信することにより周囲に人が居なくても救護を要請することで飲酒運転を未然に防止することができる。
【００１２】
本発明の目的は、腕時計型の血中アルコール濃度の変化を検出し、血中アルコール濃度が危険領域に入る前に腕時計の装着者にアラームを出すことであり、精密な測定を目的とするものではないので、市販されている腕時計型の脈拍計と同等程度の難易度で製造できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】血中アルコール濃度ウォッチ装置の機能ブロック図である。
【図２】発射パルス光と反射パルス光の波形例である。
【図３】受光手段で検出した反射複合パルスの処理プロセス例である。
【図４】データー変換直線の補正例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、血中アルコール濃度ウォッチ装置１の機能ブロック図である。血中アルコール濃度ウォッチ装置１は、時計機能と、アラーム機能を有するＣＰＵと、このＣＰＵに接続されるメモリーと、前記ＣＰＵによって制御されるパルス発光手段と、このパルス発光手段から発射されたパルス光が血管を含む皮膚から反射された反射パルス光を光電変換する受光手段を備える血中アルコール濃度ウォッチ装置であって、前記パルス発光手段から血管を含む皮膚に反射された反射パルス光には、階段部とこの踊り場部に重畳されたパルスが含まれ、この重畳されたパルスは、振幅が１ｍｓ以下の近赤外領域光パルスであり、前記ＣＰＵは、前記受光手段により検出された血管を含む皮膚から反射された反射パルス光における前記階段部で基準値を設定し、この基準値と前記踊り場部に重畳されたパルスのピーク値との比率を計算して前記時計機能から得られた日時情報と共に前記メモリーに保存し、この比率が所定範囲にない場合には、前記アラーム機能によりアラーム信号を出力することを特徴とする血中アルコール濃度ウォッチ装置である。
【００１５】
第１ＬＥＤ４と、第２ＬＥＤ５は隣接した別々のＬＥＤでも良いし、１個のＬＥＤで印加電圧を変えることで代用することもできる。また、第３ＬＥＤ５は、アルコール近赤外線領域の波長を持つＬＥＤを使い、例えば１１８５ｎｍの波長を持つＬＥＤが使える。
【００１６】
第１ＬＥＤ４と、第２ＬＥＤ５は、反射光が血中アルコール濃度の影響を受け難いことが望ましいので、近赤外線領域以外の波長を持つＬＥＤを使うことが望ましい。
【００１７】
しかし、本発明の目的は、腕時計型の血中アルコール濃度の変化を検出し、血中アルコール濃度が危険領域に入る前に腕時計の装着者にアラームを出すことである。精密な測定を目的としていないので、装置の簡素化とコストダウンを目的として、第１ＬＥＤ４と第２ＬＥＤ５も近赤外線領域のＬＥＤとし、究極的には１個の近赤外線領域ＬＥＤだけを使うことでも目標は達成できる。
【００１８】
ＣＰＵ２に接続されるメモリー８には、光センサー手段７で受光した複合パルス７ａを光電変換した電気信号から生成したデーターからＣＰＵが計算した比率から血中アルコール濃度を計算する一次関数の計算式が格納され、前記血中アルコール濃度ウォッチ装置１とは別の血中アルコール濃度測定手段を使って測定した数値を外部インターフェース９から前記ＣＰＵに入力することにより、一次関数の計算式の補正ができる。
【００１９】
またＣＰＵ２には、外部インターフェース９が接続され、例えば適宜アルコールチェッカーで測定した血糖アルコール値（ｍｇ／Ｌ）を入力することで、光センサー手段７による測定値との相関をとることができる。
【００２０】
更にＣＰＵ２には、アラーム機能１０が接続され、ＣＰＵ２が後述する所定の計算をすることにより、ＣＰＵ２の指示でアラーム信号を出力する。
【００２１】
また、ＣＰＵ２にはディスプレイ１１が接続され、時計機能による時計表示のほか、ＣＰＵ２によって計算した血中アルコール濃度の推定値を表示することができる。
【００２２】
図２は、発射パルス光と反射パルス光の波形例である。ＣＰＵ２によってプログラムが開始されると、まずＣＰＵ２がＬＥＤ駆動回路３を介して、第１ＬＥＤ４を駆動してパルス幅１００ｍｓのパルス４ａを発射する。
【００２３】
その後、ＣＰＵ２はＬＥＤ駆動回路３を介して、第２ＬＥＤ５を駆動してパルス幅１０ｍｓのパルス５ａを発射する。
【００２４】
更に、ＣＰＵ２はＬＥＤ駆動回路３を介して、第３ＬＥＤ６を駆動してパルス幅１ｍｓのパルス６ａを発射する。
【００２５】
一方、光センサー７は、皮膚で反射により複合された反射複合パルス７ａを検出する。
【００２６】
更にＣＰＵ２は、前記反射により形成される光センサーの受光波形７ａにおける階段形状のステップ部を使って基準値Ｒを設定し、この基準値と前記重畳されたパルスのピーク値Ｐとの比率ｋを計算して前記時計機能から得られた日時情報と前記比率を前記メモリー８に保存する。前記比率が所定範囲外である場合には、前記アラーム機能１０によりアラーム信号を出力する。
【００２７】
図３は、受光手段で検出した反射複合パルスの処理プロセス例である。光センサー７で受光した光センサーの受光波形７ａはタイミングを合わせてサンプリングされ、第１ＬＥＤ４からの光はタイミングｔ１からｔ２の間で第１バッファー１２によってサンプリングされる。
【００２８】
次に、第１ＬＥＤ４と第２ＬＥＤ５のパルスが重畳された部分はタイミングｔ２からタイミングｔ３の間で第２バッファー１３によってサンプリングされる。
【００２９】
更に、第１ＬＥＤ４と、第２ＬＥＤ５と、第３ＬＥＤ６のパルスが重畳された部分はタイミングｔ３からタイミングｔ４の間で第３バッファー１４によってサンプリングされる。
【００３０】
第１バッファー１２と第２バッファー１３の出力は、第１減算回路１５に入力される。
【００３１】
第２バッファー１３と第３バッファー１４の出力は、第２減算回路１６に入力される。
【００３２】
第１減算回路１５と第２減算回路１６の出力は、除算回路１７に入力され、アナログデジタル変換回路１８を経てマイクロコンピューター１９に入力される。
【００３３】
図４は、データー変換直線の補正例である。時系列的に従前のｙ＝ａｘ＋ｂ１という関係式１６に対し、第１測定点における前記比率ｋのデーターｅをｘに代入する。ここで、アルコールチェッカーによる呼気中アルコール濃度が０．１６だったとすると、０．１６＝ａ＊ｅ＋ｂ２となるｂ２を計算して、新しい関係式１７  ｙ＝ａｘ＋ｂ２  を生成する。以降、次のデーター入力があるまで新しい計算式１７を使って血中アルコール濃度の計算を事項する。
【００３４】
なお、非特許文献１の２４２頁に「実験中は極力アルコール摂取に伴う影響のみを評価するために，参加者には飲酒中（ＢＡＣを上げる系）の食事を禁止した」という記載があるように、近赤外線光は血中アルコール濃度だけでなく、血液中の水やグルコースなどの物質の吸収を反映することが知られている。
【００３５】
しかし、本発明の目的は、簡易的な血中アルコール濃度の変化を検出してアラームを出すことにあり、血中アルコール濃度の検出とは別に低血糖アラームが起動しても、装着している本人に異常が認められない場合にはアラームをリセットすれば問題ない。本発明の血中アルコール濃度ウォッチ装置に低血糖アラーム機能を付加する場合には、特許第４８３２１５９号の技術を使うことができる。これにより、糖尿病を患っている人が腕時計を装着することで、アルコールを飲んでいない時に低血糖症状が出たらアラームを鳴らす複合機能を有する腕時計とすることが考えられる。
【００３６】
また、本発明に係る血中アルコール濃度ウォッチ装置自体に携帯電話機機能を具備させることや、本体には携帯電話機能を持たせずＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信機能を具備させ、携帯電話機やスマートフォンと接続して携帯電話機やスマートフォン経由でアラームを送信するようにすることも考えられる。この場合、例えば装着者が酔っ払っても携帯電話機やスマートフォンから家族などに自動的に電話を発信したり、運転代行会社に電話して代行運転サービスを受けたりすることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る血中アルコール濃度ウォッチ装置は、腕時計代わりに常用できるので、普段から着用することにより、アルコールを摂取した際に血中アルコール濃度がどの程度上昇したかの目安となり、アラームが鳴った時に注意してアルコールチェッカー等で血中アルコール濃度を再確認することで飲酒運転を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１      血中アルコール濃度ウォッチ装置
２      ＣＰＵ
３      ＬＥＤ駆動回路
４      第１ＬＥＤ
４ａ    第１ＬＥＤの発光波形
５      第２ＬＥＤ
５ａ    第２ＬＥＤの発光波形
６      第３ＬＥＤ
６ａ    第３ＬＥＤの発光波形
７      光センサー
７ａ    光センサーの受光波形
８      メモリー
９      外部インターフェース
１０    アラーム機能
１１    ディスプレイ
１２    第１バッファー
１３    第２バッファー
１４    第３バッファー
１５    第１減算回路
１６    第２減算回路
１７    除算回路
１８    アナログデジタル変換回路
１９    マイクロコンピューター
２０    第１の直線
２１    第２の直線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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