(57)【要約】【課題】被検者への装着ストレスを抑制しつつ、精度の高い計測を行うことができる装着型センサを提供すること。【解決手段】本発明は、被検体に照射され被検体を経由して受光された近赤外光に基づいて生体関連情報を推定する装着型センサであって、少なくとも耳介に掛けられるフレームと、フレームに設けられ、近赤外光を被検体に照射する発光部、および被検体を経由した近赤外光を受光する受光部を有する受発光部と、受発光部による近赤外光の発光および受光のタイミングを制御するとともに、受光部で受光した近赤外光に基づいて生体関連情報を推定する処理を行う制御部と、制御部で推定した生体関連情報を送信する送信部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に照射され前記被検体を経由して受光された近赤外光に基づいて生体関連情報を推定する装着型センサであって、
少なくとも耳介に掛けられるフレームと、
前記フレームに設けられ、前記近赤外光を前記被検体に照射する発光部、および前記被検体を経由した前記近赤外光を受光する受光部を有する受発光部と、
前記受発光部による前記近赤外光の発光および受光のタイミングを制御するとともに、前記受光部で受光した前記近赤外光に基づいて前記生体関連情報を推定する処理を行う制御部と、
前記制御部で推定した前記生体関連情報を送信する送信部と、
を備えたことを特徴とする装着型センサ。
【請求項２】
前記制御部および前記送信部は、前記フレームに内蔵された、請求項１記載の装着型センサ。
【請求項３】
前記フレームは、前記耳介の後ろ側に掛けられる湾曲部と、前記湾曲部よりも先端側で人体から離れる方向に曲がる先端部と、を有し、
前記受光部は、前記湾曲部の前記先端部寄りに配置された請求項１または請求項２に記載の装着型センサ。
【請求項４】
前記フレームは、前記耳介の後ろ側に掛けられる湾曲部と、鼻当て部と、左右のリムを繋ぐブリッジ部と、を有し、
前記受発光部は、前記湾曲部、前記鼻当て部および前記ブリッジ部の少なくともいずれかに設けられた請求項１または請求項２に記載の装着型センサ。
【請求項５】
複数の前記受発光部を備え、前記複数の受発光部のうちの１つである第１受発光部は人体の右側に配置され、他の１つである第２受発光部は人体の左側に配置され、
前記制御部は、前記第１受発光部および前記第２受発光部のそれぞれから送られる信号に基づいて前記生体関連情報を推定する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の装着型センサ。
【請求項６】
前記生体関連情報は、血中ヘモグロビン変化、血中酸素比率変化および脈拍数の少なくともいずれかを含む請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の装着型センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体に装着して使用される装着型センサに関し、特に被検体に照射され、被検体を経由して受光された近赤外光に基づいて生体関連情報を推定する装着型センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
人体に装着して使用される装着型センサとして、特許文献１には人体頭部に装着されるハートレートモニターが記載されている。このハートレートモニターでは、発光部と受光部とを人体頭部に装着し、発光部が発光する光を、皮下動脈等を流れる血液に反射または透過させて受光部にて検出している。
【０００３】
また、特許文献２には、パイロットの頭に対する血流状態を航空機の操作中にモニタリングする方法が記載されている。また、特許文献２には、ユーザの耳のまわりにマウント可能に設計され、ユーザの耳介後部からの読取りを取得可能に設計された反射型プローブについても記載されている。
【０００４】
また、特許文献３には、脈波診断装置が記載される。この脈波診断装置は、動脈を透過した透過光または動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出部と、光電脈波検出部の検出した脈波の１拍ごとの脈拍間隔を算出し、脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を抽出する周波数成分抽出部と、を備える。特許文献３には、この光電脈波検出部を人体の外耳へ装着することが記載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０３３３２８号公報
【特許文献２】特表２００８−５１５４６５号公報
【特許文献２】特開２００７−１０５１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、装着型センサにおいては、計測精度を向上させるため、センサ部を肌に密着させたり、センサ部の装着部位を強く拘束したりすることで、被検者に装着ストレスを感じさせるという問題がある。
【０００７】
本発明は、被検者への装着ストレスを抑制しつつ、精度の高い計測を行うことができる装着型センサ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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、被検体に照射され被検体を経由して受光された近赤外光に基づいて生体関連情報を推定する装着型センサであって、少なくとも耳介に掛けられるフレームと、フレームに設けられ、近赤外光を被検体に照射する発光部、および被検体を経由した近赤外光を受光する受光部を有する受発光部と、受発光部による近赤外光の発光および受光のタイミングを制御するとともに、受光部で受光した近赤外光に基づいて生体関連情報を推定する処理を行う制御部と、制御部で推定した生体関連情報を送信する送信部と、を備えたことを特徴とする装着型センサである。このような構成によれば、フレームを耳介に掛けるだけで受発光部を計測に適した位置に配置することができ、人体に対して不要なストレスを与えることなく生体関連情報を推定することができる。
【０００９】
本発明の装着型センサにおいて、制御部および送信部は、フレームに内蔵されていてもよい。これにより、フレームと一体型でデザイン性を妨げることのない装着型センサが構成される。
【００１０】
本発明の装着型センサにおいて、フレームは、耳介の後ろ側に掛けられる湾曲部と、湾曲部よりも先端側で人体から離れる方向に曲がる先端部と、を有し、受光部は、湾曲部の先端部寄りに配置されていてもよい。このような構成によれば、フレームを装着した際に耳介の後ろ側の肌と自然に触れる位置に受光部が配置される。これにより、後耳介に位置する被検体を経由した近赤外光を精度良く検出することができる。
【００１１】
本発明の装着型センサにおいて、フレームは、耳介の後ろ側に掛けられる湾曲部と、鼻当て部と、左右のリムを繋ぐブリッジ部と、を有し、受発光部は、湾曲部、鼻当て部およびブリッジ部の少なくともいずれかに設けられていてもよい。これにより、フレームを装着する際に肌と自然に触れる位置に受発光部が配置される。これにより、被検体の近い位置で被検体を経由した近赤外光を精度良く検出することができる。
【００１２】
本発明の装着型センサにおいて、複数の受発光部を備え、複数の受発光部のうちの１つである第１受発光部は人体の右側に配置され、他の１つである第２受発光部は人体の左側に配置され、制御部は、第１受発光部および第２受発光部のそれぞれから送られる信号に基づいて生体関連情報を推定してもよい。このような構成によれば、人体の右側および左側のそれぞれに設けられた受発光部で検出した信号に基づいて特有の生体関連情報を推定することができる。
【００１３】
本発明の装着型センサにおいて、生体関連情報は、血中ヘモグロビン変化、血中酸素比率変化および脈拍数の少なくともいずれかを含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被検者への装着ストレスを抑制しつつ、精度の高い計測を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、第１実施形態に係る装着型センサの構成を例示する模式図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、センサモジュールの構成を例示する図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、センサモジュールの他の配置について例示する模式図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る装着型センサを用いた表示システムの構成を例示する図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、第２実施形態に係る装着型センサの構成を例示する図である。
【図６】２つのセンサモジュールを設けた場合のブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１（ａ）および（ｂ）は、第１実施形態に係る装着型センサの構成を例示する模式図である。
図１（ａ）には装着型センサ１の全体斜視図が表され、図１（ｂ）には図１（ａ）に示すＡ部の拡大図が表される。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る装着型センサ１は、フレーム５０と、フレーム５０に設けられたセンサモジュール１０とを備える。フレーム５０は、例えばメガネ型になっており、ツル部５１、鼻当て部５２、ブリッジ部５３およびリム部５４を有する。
【００１９】
ツル部５１の一方端はリム部５４と接続される。ツル部５１とリム部５４との間にはヒンジが設けられていてもよい。ブリッジ部５３は左右のリム部５４を繋ぐ部分である。鼻当て部５２はブリッジ部５３を中心として左右に設けられる。なお、鼻当て部５２はリム部５４と一体になっていてもよい。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、ツル部５１の他方端側（リム部５４とは反対側）には、耳１０１の耳介１０２の後ろに掛けられる湾曲部５１１が設けられる。湾曲部５１１は、フレーム５０を装着した際、耳介１０２の根元の後ろ側に沿うような形に設けられる。
【００２１】
湾曲部５１１よりも先端側には先端部５１２が設けられる。先端部５１２は、湾曲部５１１を耳介１０２に掛けた際に、人体（頭部）から離れる方向に僅かに曲がっている部分である。このような先端部５１２が設けられていることで、フレーム５０を装着する際に、ツル部５１の先端が顔に引っ掛かることを抑制し、フレーム５０を滑らかに装着できるようになる。
【００２２】
センサモジュール１０は、フレーム５０の湾曲部５１１、鼻当て部５２およびブリッジ部５３の少なくともいずれかに設けられる。このような位置にセンサモジュール１０が設けられることで、フレーム５０を装着する際に自然に肌と触れる位置または肌と接近する位置にセンサモジュール１０が配置されることになる。
【００２３】
図２（ａ）および（ｂ）は、センサモジュールの構成を例示する図である。
図２（ａ）にはセンサモジュール１０の概略構成が表され、図２（ｂ）にはセンサモジュール１０のブロック構成図が表される。
【００２４】
センサモジュール１０は、発光部１１と、受光部１２と、制御部１３と、無線通信部１４と、蓄電デバイス１９とを有する。発光部１１は、近赤外光を発する発光ダイオード素子やレーザ素子などからなる一対の発光素子１１ａを有する。受光部１２は、発光部１１から照射され被検体を経由した近赤外光を受けて信号（受光信号）に変換する受光素子１２ａを有する。受光素子１２ａは、例えばフォトダイオードである。受光素子１２ａは、一対の発光素子１１ａと並ぶように配置される。発光素子１１ａおよび受光素子１２ａをモジュール化して受発光部１５が構成される。
【００２５】
発光部１１は、一対の発光素子１１ａを駆動するドライブ回路１１ｂを有する。また、受光部１２は、受光素子１２ａが出力する受光信号を増幅する増幅回路１２ｂを有する。これらの回路はチップ化されていてもよい。
【００２６】
制御部１３は、マイクロコンピュータで構成されている。制御部１３は、発光部１１のドライブ回路１１ｂにタイミング信号を送信して、一対の発光素子１１ａ、１１ａから近赤外光を発するように制御する。また、制御部１３は、内蔵のアナログ−デジタル変換回路を用いて、受光部１２の増幅回路１２ｂから出力された増幅後の受光信号を処理可能なデジタル形式の信号情報に変換し、この変換した信号情報に基づいて、血中ヘモグロビン変化（Ｈｂ変化量）、血中酸素比率変化（酸素度）及び脈拍数の各生体関連情報を推定する。
【００２７】
無線通信部１４は、制御部１３で計測した生体関連情報を、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信規格を用いた通信により後述する表示装置２０に送信する。なお、センサモジュール１０は、生体関連情報ではなく、生体関連情報の計測に用いる上記信号情報を無線通信により表示装置２０に送信して、表示装置２０において上記信号情報に基づき生体関連情報を推定する構成としてもよい。
【００２８】
発光素子１１ａから発せられる近赤外光は、生体に対して高い透過性を有する。この波長帯の光は体の筋肉や脂肪、骨等の生体組織を透過する一方で、ヘモグロビンやメラニン等の色素には吸収されるという特徴を有する。センサモジュール１０は、このような近赤外光の性質を利用して、生体関連情報の推定に必要な信号情報を得る。
【００２９】
本実施形態に係る装着型センサ１では、センサモジュール１０における受発光部１５や受光部１２は、フレーム５０を装着したときに自然に肌と触れる位置または肌と接近する位置に配置される。これにより、センサモジュール１０を意識させずに、人の生体である被検体の近い位置で、被検体を経由した近赤外光を精度良く検出することができる。
【００３０】
図１および図２に示す例では、受光部１２は、湾曲部５１１の先端部５１２寄りに配置されている。湾曲部５１１の先端部５１２寄りの位置は、フレーム５０を装着した際に耳介１０２の後ろ側の肌と自然に触れる位置である。例えば、メガネ型のフレーム５０では、フレーム５０のバネ性を利用して顔にフィットさせている。この際、湾曲部５１１の先端部５１２寄りの位置が肌と触れることになる。この位置に受光部１２を設けておくことで、無理な拘束力を与えることなく受光部１２を被検体に接触または接近させることができる。
【００３１】
また、耳介１０２の後ろ側には、後耳介動脈がある。湾曲部５１１の先端部５１２寄りの位置に受光部１２を配置することで、フレーム５０を装着するだけで受光部１２を自然に後耳介動脈と近い位置に配置することができる。したがって、フレーム５０のバネ性によって適度なテンションが掛けられるため、受光部１２を後耳介動脈の方向へ自然に押圧して、より正確な生体関連情報を推定することができる。
【００３２】
図３（ａ）および（ｂ）は、センサモジュールの他の配置について例示する模式図である。
図３（ａ）および（ｂ）には、装着型センサ１を装着した状態で鼻１０３の上側から見た部分拡大図が表される。
【００３３】
図３（ａ）に示す例では、センサモジュール１０は鼻当て部５２に設けられる。鼻当て部５２は、フレーム５０を装着した際に鼻１０３と接する部分である。この位置にセンサモジュール１０が設けられることで、鼻１０３や鼻１０３に近い頭部１００を被検体として生体関連情報を得るための信号情報を得ることができる。
【００３４】
図３（ｂ）に示す例では、センサモジュール１０はブリッジ部５３に設けられる。フレーム５０を装着した際、ブリッジ部５３は鼻１０３の上部および頭部１００の額に近い位置に配置される。この位置にセンサモジュール１０を設けた場合、センサモジュール１０は人体に接触しない。しかし、センサモジュール１０は、鼻１０３や頭部１００の額と近い位置に配置されるため、非接触で生体関連情報を得るための信号情報を得ることができる。
【００３５】
いずれの場合においても、ユーザはフレーム５０を装着するだけで、肌と自然に触れるまたは接近する位置にセンサモジュール１０を配置することができ、不要な装着ストレスを与えることなく、精度良く生体関連情報を得ることができる。
【００３６】
また、フレーム５０にセンサモジュール１０が内蔵されることにより、デザイン性を妨げることはなく、より実用的な計測機器を提供することができる。
【００３７】
（表示システム）
図４（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る装着型センサを用いた表示システムの構成を例示する図である。
図４（ａ）には構成図が表され、図４（ｂ）にはブロック構成図が表される。
【００３８】
図４（ａ）に示すように、本実施形態に係る装着型センサ１を用いた生体関連情報の表示システムは、装着型センサ１と、装着型センサ１のセンサモジュール１０から送信される生体関連情報を表示する表示装置２０と、を有する。
【００３９】
表示装置２０には、携帯電話やタブレット端末が用いられる。表示装置２０は、あらかじめインストールされたアプリケーションプログラム（以下、単に「アプリ」という。）や、インターネットなどからダウンロードしたアプリなどの様々な種類のアプリを実行可能であり、目的に応じたアプリを実行することにより、各種装置として機能する。本実施形態は、表示装置２０において、生体関連情報を表示するためのアプリを実行することにより、表示装置２０は生体関連情報の表示システムの一部を構成する装置として機能する。
【００４０】
図４（ｂ）に示すように、表示装置２０は、液晶ディスプレイからなる表示部２１と、液晶ディスプレイの表面に重ねられたタッチパネル２２と、マイクロコンピュータを有する制御部２３と、作業用メモリおよび情報保存用メモリを有する記憶部２４と、無線通信モジュールからなる無線通信部２５と、を有している。
【００４１】
表示部２１は、制御部２３から出力された表示制御情報に応じて文書や画像などの各種画面を表示するとともに当該各種画面内でボタンやテキスト入力エリア、キーボード、テンキーなどの操作アイテムを表示する。
【００４２】
タッチパネル２２は、上記操作アイテムに対応する箇所に利用者によって接触操作が入力される。ここで、接触操作には、例えば、タップ（指で比較的短い期間接触する）、ロングタップ（指で比較的長い期間接触する）、フリック（指を接触して所定方向に短く払う（短くスライドする））及びドラッグ（指を接触したままスライドさせたのち指を離す）などがある。
【００４３】
制御部２３は、例えば、タッチパネル２２対して利用者が入力した接触操作に関する情報が入力され、当該入力された情報に基づいて、表示部２１に対して所定の画像を表示するための表示制御情報を出力する。また、制御部２３は、記憶部２４との間で各種情報が取り交わされ、記憶部２４から所定の情報を読み出し、かつ、記憶部２４に所定の情報を記憶させる。無線通信部２５は、センサモジュール１０から送信された生体情報を受信し、制御部２３は、無線通信部２５が受信した生体情報を取り込む。
【００４４】
本実施形態において、表示装置２０は、センサモジュール１０から送信された生体関連情報を表示する生体関連情報表示プログラムとしての生体関連情報表示アプリケーションプログラム（以下、単に「生体アプリ」という。）を実行することができる。
【００４５】
このような表示システムによれば、ユーザはフレーム５０を掛けるだけで生体関連情報を取得でき、表示装置２０で実行される生体アプリによって生体関連情報を参照することができる。すなわち、人体に対して不要なストレスを与えることなく生体関連情報を表示装置２０に表示することができる。
【００４６】
（第２実施形態）
図５（ａ）および（ｂ）は、第２実施形態に係る装着型センサの構成を例示する図である。
図５（ａ）には、本実施形態に係る装着型センサ１Ｂを装着した状態で上側から見た模式図が表される。図５（ｂ）には、装着型センサ１Ｂで用いられるセンサモジュール１０のブロック構成図が表される。
【００４７】
本実施形態に係る装着型センサ１Ｂは、複数の受発光部１５を備える。図５に示す例では、装着型センサ１Ｂは、第１受発光部１５ａおよび第２受発光部１５ｂの２つを備える。第１受発光部１５ａは人体の頭部１００の右側に配置され、第２受発光部１５ｂは頭部１００の左側に配置される。例えば、第１受発光部１５ａは、フレーム５０の右側のツル部５１の湾曲部５１１に設けられ、第２受発光部１５ｂは、フレーム５０の左側のツル部５１の湾曲部５１１に設けられる。
【００４８】
センサモジュール１０の制御部１３は、第１受発光部１５ａのドライブ回路１１ｂおよび増幅回路１２ｂを制御するとともに、第２受発光部１５ｂのドライブ回路１１ｂおよび増幅回路１２ｂを制御する。また、制御部１３は、第１受発光部１５ａおよび第２受発光部１５ｂのそれぞれから送られる信号に基づいて生体関連情報を推定する。
【００４９】
装着型センサ１Ｂでは、人体の右側および左側のそれぞれに設けられた受発光部１５（１５ａ，１５ｂ）で検出した信号情報によって、例えば自律神経や副交感神経のバランスといった特有の生体関連情報を推定することができる。
【００５０】
なお、上記説明した装着型センサ１Ｂでは、フレーム５０に複数の受発光部１５（第１受発光部１５ａおよび第２受発光部１５ｂ）を設け、各受発光部１５から送られる信号情報に基づいて制御部１３によって生体関連情報を推定しているが、フレーム５０に複数のセンサモジュール１０を設ける構成であってもよい。
【００５１】
例えば、フレーム５０の左右の湾曲部５１１のそれぞれにセンサモジュール１０を設けてもよい。図６は、２つのセンサモジュールを設けた場合のブロック構成図である。図６に示す例では、第１センサモジュール１０ａおよび第２センサモジュール１０ｂが設けられる。第１センサモジュール１０ａおよび第２センサモジュール１０ｂのそれぞれの構成は、センサモジュール１０と同様である。
【００５２】
この場合、第１センサモジュール１０ａおよび第２センサモジュール１０ｂのそれぞれで信号情報を取得して、表示装置２０へ無線通信によって送信する。表示装置２０の制御部２３は、第１センサモジュール１０ａおよび第２センサモジュール１０ｂのそれぞれから送信された信号情報に基づいて生体関連情報を推定する。制御部２３は、２つの信号情報を用いて所定の演算を行い、生体関連情報を推定する。そして、例えば生体アプリによってその生体関連情報の表示を行う。
【００５３】
上記においては、２つの受発光部１５または２つのセンサモジュール１０を設ける例について説明したが、３つ以上の受発光部１５または３つ以上のセンサモジュール１０を設けてもよい。
【００５４】
以上説明したように、実施形態に係る装着型センサ１，１Ｂによれば、ユーザへの装着ストレスを抑制しつつ、精度の高い生体関連情報を得ることが可能になる。
【００５５】
なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、メガネ型のフレーム５０の例を説明したが、フレーム５０はメガネ型に限定されず、片方の耳１０１に掛ける耳掛け型など、他の形態のフレーム５０であっても適用可能である。また、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５６】
１，１Ｂ…装着型センサ
１０…センサモジュール
１０ａ…第１センサモジュール
１０ｂ…第２センサモジュール
１１…発光部
１１ａ…発光素子
１１ｂ…ドライブ回路
１２…受光部
１２ａ…受光素子
１２ｂ…増幅回路
１３…制御部
１４…無線通信部
１５…受発光部
１５ａ…第１受発光部
１５ｂ…第２受発光部
１９…蓄電デバイス
２０…表示装置
２１…表示部
２２…タッチパネル
２３…制御部
２４…記憶部
２５…無線通信部
５０…フレーム
５１…ツル部
５２…鼻当て部
５３…ブリッジ部
５４…リム部
１００…頭部
１０１…耳
１０２…耳介
１０３…鼻
５１１…湾曲部
５１２…先端部
【図１】
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【図２】
2017029283.tif 000004
【図３】
2017029283.tif 000005
【図４】
2017029283.tif 000006
【図５】
2017029283.tif 000007
【図６】
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