(57)【要約】      （修正有）【課題】高精度なＡＤ変換に起因する消費電力の上昇を抑制し、測定した結果、生成される生体情報の量を低減することができる生体情報測定装置を提供する。【解決手段】生体情報の状況に応じてサンプリング周波数を変化させる。また取得した生体情報を時間に基づいて間引く。あるいは生体情報を要不要に基づいて間引く。【選択図】図１
2017153623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体情報を常時連続して測定する装置であって、
生体情報を取得する生体情報取得部と、
前記生体情報取得部が取得した生体情報を記憶する生体情報記憶部と、
前記生体情報記憶部に記憶された生体情報を解析する生体情報解析部と、
を具備し、
前記生体情報取得部が生体情報をディジタルデータとして取得する際に、
前記生体情報解析部が解析した結果に応じて生体情報をアナログからディジタルに変換するサンプリング周波数を変更する
ことを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の生体情報測定装置であって、
前記生体情報取得部が取得した生体情報を前記生体情報記憶部に記憶する前に一時的に記憶する生体情報一時記憶部を更に具備し、
前記生体情報解析部が解析をする対象の生体情報に該生体情報一時記憶部に記憶される生体情報も含まれる
ことを特徴とする生体情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報の測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生体情報の測定技術について複数種類のものが存在している。生体情報として脈波を例にとると、被測定者の脈波を常時連続して測定しようとする技術があり、先行技術文献のようなものがその一つである。
【０００３】
また、これ以前よりも脈波から血圧や心拍数を計測する技術は広く知られていた。このような技術はウェアラブルデバイスとして利用され、ヘルスケアやウェルネスの分野での製品に採用が進んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２０１５−１４７４８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ウェアラブルデバイスとして日常的に身体に装着して使用することから長時間の連続使用が可能であることを求められている。一方で測定結果も高精度にしたいという要求もある。
しかし、生体情報を高精度に長時間連続して行おうとすると、必然的にＡＤ（アナログ・ディジタル）変換の際のサンプリング周波数を高める必要が生じ、結果として消費電力が大きくなる。消費電力が大きくなることより電池の消耗が早まり、発生する熱の処理について留意する必要が生じる。最終的にそれが連続使用時間を縮めかつコストを上昇させるといった課題があった。
【０００６】
また、常時連続して生体情報を測定するということは生体情報が多量に蓄積されることを意味し、測定した生体情報の保管・維持・管理にコストがかかるといった課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本願発明者はこれらの問題を解決すべく、本願発明を成した。
【０００８】
本発明の生体情報測定装置は、
「生体情報を電気信号として取得する生体情報取得部と、
生体情報取得部が取得した生体情報を記憶する生体情報記憶部と、
生体情報記憶部に記憶された生体情報を解析する生体情報解析部と、
を具備し、
生体情報取得部が生体情報をディジタルデータとして取得する際に、
生体情報解析部が解析した結果に応じて生体情報をアナログからディジタルに変換するサンプリング周波数を変更する」
ことを特徴としている。
【０００９】
更に本発明の生体情報測定装置は、
「上述の生体情報測定装置に、更に、生体情報取得部が取得した生体情報を前記生体情報記憶部に記憶する前に一時的に記憶する生体情報一時記憶部を具備し、
生体情報解析部が解析をする対象の生体情報に生体情報一時記憶部に記憶される生体情報も含まれる」
ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、高精度なＡＤ変換に起因する消費電力の上昇を抑制し、測定した結果生成される生体情報の量を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】毎秒３１サンプルの脈波波形を示す図である。
【図２】図１より高い心拍での毎秒３１サンプルの脈波波形を示す図である。
【図３】図２と同じ脈波を毎秒２５０サンプルで測定した脈波波形を示す図である。
【図４】リングバッファーの概念を示す図である。
【図５】イベント型データ収集の概念を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１２】
本発明において生体情報は脈波および脈波波形であることを前提としている。但し、前述の通り、脈波波形からは心拍や血圧など他の生体情報を算出・推定可能であるので、脈波波形の測定は汎用的な生体情報取得の入口と言える。
【００１３】
まず、脈波波形とＡＤ変換のサンプリング周波数について説明する。
例えば、脈拍（≒心拍）が毎分６０拍であると周期は１．０００秒となり、毎分６１拍であれば０．９８４秒となり、この時間差であるΔｔは０．０１６秒となる。また、毎分１００拍であると周期は０．６００秒となり、毎分１０１拍であれば０．５９４秒となりΔｔは０．００６秒となる。このように脈拍を計算するために必要なサンプリング周波数は、計測範囲において１桁異なることになる。
脈拍の状態に応じてサンプリング周波数を変化させることで、過剰なサンプリングを抑えることができ、結果として生体情報取得部の稼働する時間を減らせるため消費電力を低減させることが可能となる、というのが本発明の基本的な考え方である。
【００１４】
また、一定期間の生体情報を生体情報記憶部に順次記憶し、不整脈・欠脈・血圧異常などの特定のイベントを検出した時のみ、指定時間を遡って生体情報記憶部に記憶された生体情報を記録媒体に記録することにより、生体情報記憶部の使用容量を節約することができる、というのが本発明の更なる考え方である。
【００１５】
本発明の生体情報測定装置は、具体的にはＣＰＵとソフトウェアで実現されるコンピューターシステムを想定している。但し、専用のハードウェアを開発して実装したものであっても良く、その方法は特に限定しない。
【００１６】
請求項での生体情報取得部は、光電センサーや圧力センサーなどで生体の物理量変動をアナログの電気信号に置き換えて測定し、この電気信号をＡＤ変換してディジタルデータにする、といった機能を持つ。以降、このディジタルデータのことを生体情報と狭義に定義する。
【００１７】
請求項での生体情報記憶部は、ディジタルデータとしての生体情報を記憶する機能を有する。具体的には生体情報測定装置を構成するコンピューターシステム内の主記憶装置（ＲＡＭ）であるが、補助記憶装置（ストレージ）に記録されるものであっても良い。補助記憶装置はＨＤＤ・ＳＳＤ・電源補助付ＲＡＭなどで更にはネットワーク接続されたものであっても良い。要は一定の容量の保存場所である。
請求項での生体情報一時記憶部は、具体的にはリングバッファーである。生体情報記憶部と一体に構成することも可能であるが、本発明の説明の上で区別する必要があるので、別のものとして扱う。
【００１８】
請求項での生体情報解析部、生体情報取得部がディジタルデータとして取得し生体情報記憶部（生体情報一時記憶部も含む）に記憶された生体情報を解析する機能を有する。
本発明の生体情報測定装置には明示しない制御部が存在するが、この制御部は生体情報解析部の解析結果に基づいて生体情報取得部の動作を制御する。具体的には上述の通りのサンプリング周波数の変更を行う。
また、制御部は生体情報解析部の解析結果に基づいて生体情報一時記憶部に対しても制御を行う。具体的には生体情報一時記憶部に記憶されている生体情報の取捨選択である。
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明を説明してゆく。
【００２０】
（実施例１）
図１は、脈拍が毎分約６７拍（安静時）の脈波波形を、毎秒３１サンプルでＡＤ変換したデータと、高精細に取得した同じ脈波波形と、を重ねたものを示している。
高精細に取得した脈波波形に基づき、極大値の間隔から脈拍が毎分６７拍であると算出された。
毎秒３１サンプルでＡＤ変換したデータの極大値の間隔から同様に脈拍を算出したところ毎分６７拍であると算出された。このケースにおいては同じ結果となった。
【００２１】
図２は、脈拍が毎分約１５０拍（運動時）の脈波波形を、毎秒３１サンプルでＡＤ変換したデータと、高精細に取得した同じ脈波波形と、を重ねたものを示している。
高精細に取得した脈波波形に基づき、極大値の間隔から脈拍が毎分１５０拍であると算出された。
毎秒３１サンプルでＡＤ変換したデータの極大値の間隔から同様に脈拍を算出したところ毎分１４４拍であると算出された。このケースにおいては毎分あたり６拍の差が出る結果となった。
【００２２】
図３は、図２と同様に脈拍が毎分約１５０拍（運動時）の脈波波形を、毎秒２５０サンプルでＡＤ変換したデータと、高精細に取得した同じ脈波波形と、を重ねたものを示している。
高精細に取得した脈波波形に基づき、極大値の間隔から脈拍が毎分１５０拍であると算出された。
毎秒２５０サンプルでＡＤ変換したデータの極大値の間隔から同様に脈拍を算出したところ毎分１５０拍であると算出された。このケースにおいては同じ結果となった。
【００２３】
図１〜図３での説明の通り、毎分の脈拍が低い場合と高い場合とではサンプリング周波数を異ならせることで、毎分の脈拍を誤り無く検出できる。なお、人間の日常生活全体で考えた際に、睡眠や休憩や食事など安静に属する状態の方が通常であり、毎分の脈拍数が上昇する状態の方が希であるので、上述の説明の様に毎分当りの脈拍数を監視しながらサンプリング周波数を変化させることで生体情報を適切なデータ量となるようにすることができ、ＡＤ変換のサンプリング周波数を必要最低限のみ上昇させることで消費電力を抑え、発熱の低減や電池の利用可能時間の延長を図ることが可能となる。
【００２４】
（実施例２）
実施例１では生体情報として取得した脈波波形より毎分の脈拍数を算出し、その高低によって生体情報取得部のＡＤ変換のサンプリング周波数を増減させる方法について説明した。
実施例２では、生体情報取得部が取得した生体情報の取捨選択について説明する。
【００２５】
本実施例では、生体情報取得部が取得した生体情報を一時的に記憶する生体情報一時記憶部を使用する。前述の通り、これは具体的には主記憶装置（ＲＡＭ）に構成されたリングバッファーである。リングバッファーは一定時間（例えば１０秒間）分の生体情報を一時的に記憶可能な容量を持つ。なお、前述の通りサンプリング周波数は可変であるので、取りうる値のうち一番高い値を基準にリングバッファーの容量を設定すれば良い。
【００２６】
図４は、脈拍が毎分６０拍（１拍＝１秒）で生体情報（脈波波形）を取得している状態を示している。リングバッファーの容量は１０秒間分である。
１はリングバッファーの容量分だけ生体情報が記憶された状態を意味する。この後、１秒経過すると２の状態になる。１の状態の先頭の１秒間分（１拍分）がリングバッファーより削除され、後ろへ新たに取得された脈波波形の１秒間分（１拍分）が追加される。更に１秒経過すると３の状態になる。同様に２の状態の先頭の１秒間分（１拍分）がリングバッファーより削除され、後ろへ新たに取得された脈波波形の１秒間分（１拍分）が追加される。
【００２７】
簡便化のため１秒単位でリングバッファーが更新されるように説明したが、実際にはＡＤ変換された後の１サンプル単位で更新が行われる。
これを繰り返すことにより、リングバッファーには常に最新の状態から直近１０秒前までの生体情報（脈波波形）が保存されることになる。
【００２８】
図４の示す脈波波形のとおり、人間の脈波波形は隣り合う脈波同士で大きく波形が異なることは通常は無い。よって、脈波波形の極大値から毎分の脈拍数（＝周期）を算出した後は、隣り合う脈波波形の相関が一定以上ある場合、全ての脈波波形を保存しておく必要は無い。
例えば、脈波１周期の波形の特徴量から血圧を算出する場合、１０拍に１つであるとか２０拍に１つであるとか間引くことが可能である。
【００２９】
あるいは、脈波波形の隣り合う脈拍の波形が一定の相関に収まってはいるものの微妙に揺らいでいて、この揺らぎを生体情報として扱おうとする場合には、揺らぎ周期Ｔを単位として間引いても良い。揺らぎ周期Ｔが仮に１分であり且つこの周期Ｔの範囲内の脈波波形で隣り合う脈拍の波形全てが一定の相関に収まっているのであれば、１０分間のうちの１分間分だけを保存して、それ以外を間引くということも可能である。
もちろんこの場合にはリングバッファーの容量を増やし、揺らぎ周期Ｔをカバーできる容量とする必要があるのは言うまでもない。
【００３０】
（実施例３）
図５は、前述のリングバッファー上の脈波波形のなかに異常な波形が存在した場合を示している。
前述の生体情報解析部は生体情報（脈波波形）を解析し、一次的には脈波波形としての良否や毎分の脈拍数などを確認する。更に本実施例の場合では、リングバッファー上の生体情報の波形から不整脈などの異状を検出する。この異常がある脈拍の波形は後に医療機関で診療を受ける際に必要な情報となるので重要である。このように異常がある脈拍の前後１０秒間の脈波波形のみを保存するようにしても良い。この方式を採用すると、生体情報としての脈波波形データ量は激減する。
【００３１】
実施例２での間引きと本実施例とを組み合わせることで、生体情報のデータ量を大きく低減しながらも常時連続の測定が可能な生体情報測定装置としての価値を損なうことがない。
また、実施例１を実施例２や本実施例に組み合わせることが可能なのは言うまでもない。
【００３２】
本発明では生体情報として脈波波形を例に説明したが、他の生体情報であっても良いし、他のセンサーを組み合わせて生体情報解析部の動作の精度をより向上させても良い。具体的には、他のセンサーとして加速度センサーを用い、生体情報に対する瞬間的な体動の影響をキャンセルする、などである。
【００３３】
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない限り多くの改変を施すことが可能であるのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
量産可能な生体情報読取部（生体センサー含む）や電子機器を用いて生体情報測定装置を実現することができ、生体情報の精度を損なわずに低消費電力化や低コスト化が可能で、更には測定の結果として得られる生体情報のデータ量を必要十分に低減させてデータの保存・維持・管理に必要となるコストを低減できるなどの効果を有している。
【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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