(57)【要約】【課題】生体情報端末の小型化を図ることができ、連続使用時間を延ばすことができる生体情報モニターシステム、及び生体情報端末を得る。【解決手段】生体３に装着され、生体３の生体情報を取得して該生体情報を送信する生体情報端末１と、生体情報を受信するモニター装置２とを備えた生体情報モニターシステムであって、生体情報端末１は、少なくとも生体３から発せられる赤外線により加温され、ゼーベック効果に基づく起電力を発生する熱電対１１１と、少なくとも熱電対１１１の起電力により駆動し、生体３から取得した生体情報を送信する無線部１４とを備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に装着され、前記生体の生体情報を取得して該生体情報を送信する生体情報端末と、前記生体情報を受信するモニター装置とを備えた生体情報モニターシステムであって、
前記生体情報端末は、
少なくとも前記生体から発せられる赤外線により加温され、ゼーベック効果に基づく起電力を発生する１又は複数の熱電素子と、
少なくとも前記熱電素子の起電力により駆動し、前記生体から取得した生体情報を送信する無線部と
を備えたことを特徴とする生体情報モニターシステム。
【請求項２】
前記生体情報端末は、前記生体から発せられる赤外線を集光し、前記熱電素子に照射する集光レンズを更に備えたことを特徴とする請求項１記載の生体情報モニターシステム。
【請求項３】
前記生体情報端末は、前記生体からの熱を、前記熱電素子に伝導する熱伝導部材を更に備え、
前記熱電素子は、前記生体からの熱により加温され、ゼーベック効果に基づく起電力を発生することを特徴とする請求項１又は２記載の生体情報モニターシステム。
【請求項４】
前記生体情報端末は、前記熱電素子の冷接点近傍の温度を計測する基準温度計測部を更に備え、
前記無線部は、前記熱電素子に生じた前記起電力値に関する情報、及び前記冷接点近傍の基準温度に関する情報を前記生体情報として送信し、
前記モニター装置は、前記起電力の情報と前記基準温度の情報とに基づき、前記生体の体温を求めることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の生体情報モニターシステム。
【請求項５】
前記生体情報端末は、
赤外線を前記生体に照射する発光部と、
前記生体で反射又は透過した前記赤外線の赤外線量を検出する受光部とを更に備え、
前記無線部は、前記受光部が検出した前記赤外線量に関する情報を前記生体情報として送信し、
前記モニター装置は、前記赤外線量に基づき、前記生体の心拍数、呼吸数、及び体温の少なくとも１つを求めることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の生体情報モニターシステム。
【請求項６】
前記集光レンズは、前記生体から発せられる赤外線、及び前記生体で反射又は透過した前記発光部からの赤外線を集光して前記受光部に照射することを特徴とする請求項５記載の生体情報モニターシステム。
【請求項７】
前記モニター装置は、前記赤外線量の脈動成分に基づき、前記生体の心拍数を求めることを特徴とする請求項５又は６記載の生体情報モニターシステム。
【請求項８】
前記モニター装置は、前記赤外線量の所定周波数帯域の成分に基づき、前記生体の呼吸数を求めることを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載の生体情報モニターシステム。
【請求項９】
前記モニター装置は、前記呼吸数から呼吸周波数を求め、前記赤外線量の前記呼吸周波数以下の成分に基づき、前記生体の体温を求めることを特徴とする請求項８記載の生体情報モニターシステム。
【請求項１０】
前記生体情報端末は、前記熱電素子の起電力に基づく電力を蓄える充電部を更に備え、
少なくとも前記充電部の電力により前記各構成部を駆動することを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の生体情報モニターシステム。
【請求項１１】
前記モニター装置は、前記生体情報端末から受信した前記生体情報を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の生体情報モニターシステム。
【請求項１２】
生体に装着され、前記生体の生体情報を取得する生体情報端末であって、
少なくとも前記生体から発せられる赤外線により加温され、ゼーベック効果に基づく起電力を発生する１又は複数の熱電素子と、
少なくとも前記熱電素子の起電力により駆動し、前記生体から取得された生体情報を表示する表示部と
を備えたことを特徴とする生体情報端末。
【請求項１３】
前記生体から発せられる赤外線を集光して前記熱電素子に照射する集光レンズを更に備えたことを特徴とする請求項１２記載の生体情報端末。
【請求項１４】
前記生体からの熱を、前記熱電素子に伝導する熱伝導部材を更に備え、
前記熱電素子は、前記生体からの熱により加温され、ゼーベック効果に基づく起電力を発生することを特徴とする請求項１２又は１３記載の生体情報端末。
【請求項１５】
前記熱電素子の冷接点近傍の温度を計測する基準温度計測部と、
前記熱電素子に生じた前記起電力値に関する情報、及び前記冷接点近傍の基準温度に関する情報に基づき、前記生体の体温を前記生体情報として求める制御部と
を更に備えたことを特徴とする請求項１２〜１４の何れかに記載の生体情報端末。
【請求項１６】
赤外線を前記生体に照射する発光部と、
前記生体で反射又は透過した前記赤外線の赤外線量を検出する受光部と
を更に備え、
前記制御部は、前記受光部が検出した前記赤外線量に関する情報に基づき、前記生体の心拍数、呼吸数、及び体温の少なくとも１つを前記生体情報として求めることを特徴とする請求項１５記載の生体情報端末。
【請求項１７】
赤外線を前記生体に照射する発光部と、
前記生体で反射又は透過した前記赤外線の赤外線量を検出する受光部と、
前記受光部が検出した前記赤外線量に関する情報に基づき、前記生体の心拍数、呼吸数、及び体温の少なくとも１つを前記生体情報として求める制御部と
を更に備えたことを特徴とする請求項１２〜１４の何れかに記載の生体情報端末。
【請求項１８】
前記集光レンズは、前記生体から発せられる赤外線、及び前記生体で反射又は透過した前記発光部からの赤外線を集光して前記受光部に照射することを特徴とする請求項１６又は１７記載の生体情報端末。
【請求項１９】
前記制御部は、前記赤外線量の脈動成分に基づき、前記生体の心拍数を求めることを特徴とする請求項１６〜１８の何れかに記載の生体情報端末。
【請求項２０】
前記制御部は、前記赤外線量の所定周波数帯域の成分に基づき、前記生体の呼吸数を求めることを特徴とする請求項１６〜１９の何れかに記載の生体情報端末。
【請求項２１】
前記制御部は、前記呼吸数から呼吸周波数を求め、前記赤外線量の前記呼吸周波数以下の成分に基づき、前記生体の体温を求めることを特徴とする請求項２０記載の生体情報端末。
【請求項２２】
前記熱電素子の起電力に基づく電力を蓄える充電部を更に備え、
前記表示部は、少なくとも前記充電部の電力により駆動することを特徴とする請求項１２〜２１の何れかに記載の生体情報端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、生体情報を取得する生体情報モニターシステム、及び生体情報端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、体温を利用した環境発電の研究が盛んに行われている。これらは一般的に体温による熱を熱電対により電気信号に変換して発電を行うものである。
また、パルスオキシメータに代表されるように、赤外線ＬＥＤとフォトダイオードとを利用して心拍数を計測する装置が知られている。
また、例えば特許文献１に、心拍波形から呼吸信号を検出する方法が提案されている（例えば、請求項１参照）。
更に、耳式体温計に代表されるように、赤外線集光レンズを利用した体温計が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７１９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、被験者から生体情報（心拍数、呼吸数、体温など）を取得する場合、生体情報を取得するための装置（以下「生体情報端末」ともいう。）を、被験者（以下「生体」ともいう。）に装着する必要がある。このような生体情報端末は、被験者が感じる違和感を軽減するため、また被験者の運動機能を損なうことなく生体情報を取得するため、小型、軽量なものが望まれている。
【０００５】
しかしながら、従来の生体情報を取得するための装置は、計測する生体情報の種類に特化したそれぞれ別々の検出素子が必要となる。例えば上記の心拍数計測と体温計測とでは別個の検出素子が必要となる。このため複数種類の生体情報を取得する場合、複数の検出素子を設ける必要があり、生体情報端末の小型・軽量化を図ることができない、という問題点があった。
【０００６】
また、生体情報端末は、一般的に電池を駆動電源として使用しているため、連続使用時間に制限がある。また、電池容量が大きくなるほど電池の大きさは大きくなる。このため、生体情報端末の小型・軽量化を図るために小型の電池を使用すると、連続使用時間が短くなる、という問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、生体情報端末の小型化を図ることができ、連続使用時間を延ばすことができる生体情報モニターシステム、及び生体情報端末を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る生体情報モニターシステムは、生体に装着され、前記生体の生体情報を取得して該生体情報を送信する生体情報端末と、前記生体情報を受信するモニター装置とを備えた生体情報モニターシステムであって、前記生体情報端末は、少なくとも前記生体から発せられる赤外線により加温され、ゼーベック効果に基づく起電力を発生する１又は複数の熱電素子と、少なくとも前記熱電素子の起電力により駆動し、前記生体から取得した生体情報を送信する無線部とを備えたものである。
【０００９】
また、この発明に係る生体情報モニターシステムにおいては、前記生体情報端末は、前記生体から発せられる赤外線を集光し、前記熱電素子に照射する集光レンズを更に備えたものである。
【００１０】
また、この発明に係る生体情報モニターシステムにおいては、前記生体情報端末は、前記生体からの熱を、前記熱電素子に伝導する熱伝導部材を更に備え、前記熱電素子は、前記生体からの熱により加温され、ゼーベック効果に基づく起電力を発生するものである。
【００１１】
また、この発明に係る生体情報モニターシステムにおいては、前記生体情報端末は、前記熱電素子の冷接点近傍の温度を計測する基準温度計測部を更に備え、前記無線部は、前記熱電素子に生じた前記起電力値に関する情報、及び前記冷接点近傍の基準温度に関する情報を前記生体情報として送信し、前記モニター装置は、前記起電力の情報と前記基準温度の情報とに基づき、前記生体の体温を求めるものである。
【００１２】
また、この発明に係る生体情報モニターシステムにおいては、前記生体情報端末は、赤外線を前記生体に照射する発光部と、前記生体で反射又は透過した前記赤外線の赤外線量を検出する受光部とを更に備え、前記無線部は、前記受光部が検出した前記赤外線量に関する情報を前記生体情報として送信し、前記モニター装置は、前記赤外線量に基づき、前記生体の心拍数、呼吸数、及び体温の少なくとも１つを求めるものである。
【００１３】
また、この発明に係る生体情報モニターシステムにおいては、前記集光レンズは、前記生体から発せられる赤外線、及び前記生体で反射又は透過した前記発光部からの赤外線を集光して前記受光部に照射するものである。
【００１４】
また、この発明に係る生体情報モニターシステムにおいては、前記モニター装置は、前記赤外線量の脈動成分に基づき、前記生体の心拍数を求めるものである。
【００１５】
また、この発明に係る生体情報モニターシステムにおいては、前記モニター装置は、前記赤外線量の所定周波数帯域の成分に基づき、前記生体の呼吸数を求めるものである。
【００１６】
また、この発明に係る生体情報モニターシステムにおいては、前記モニター装置は、前記呼吸数から呼吸周波数を求め、前記赤外線量の前記呼吸周波数以下の成分に基づき、前記生体の体温を求めるものである。
【００１７】
また、この発明に係る生体情報モニターシステムにおいては、前記生体情報端末は、前記熱電素子の起電力に基づく電力を蓄える充電部を更に備え、少なくとも前記充電部の電力により前記各構成部を駆動するものである。
【００１８】
また、この発明に係る生体情報モニターシステムにおいては、前記モニター装置は、前記生体情報端末から受信した前記生体情報を表示する表示部を備えたものである。
【００１９】
また、この発明に係る生体情報端末は、生体に装着され、前記生体の生体情報を取得する生体情報端末であって、少なくとも前記生体から発せられる赤外線により加温され、ゼーベック効果に基づく起電力を発生する１又は複数の熱電素子と、少なくとも前記熱電素子の起電力により駆動し、前記生体から取得された生体情報を表示する表示部とを備えたものである。
【００２０】
また、この発明に係る生体情報端末は、前記生体から発せられる赤外線を集光して前記熱電素子に照射する集光レンズを更に備えたものである。
【００２１】
また、この発明に係る生体情報端末は、前記生体からの熱を、前記熱電素子に伝導する熱伝導部材を更に備え、前記熱電素子は、前記生体からの熱により加温され、ゼーベック効果に基づく起電力を発生するものである。
【００２２】
また、この発明に係る生体情報端末は、前記熱電素子の冷接点近傍の温度を計測する基準温度計測部と、前記熱電素子に生じた前記起電力値に関する情報、及び前記冷接点近傍の基準温度に関する情報に基づき、前記生体の体温を前記生体情報として求める制御部とを更に備えたものである。
【００２３】
また、この発明に係る生体情報端末は、赤外線を前記生体に照射する発光部と、前記生体で反射又は透過した前記赤外線の赤外線量を検出する受光部とを更に備え、前記制御部は、前記受光部が検出した前記赤外線量に関する情報に基づき、前記生体の心拍数、呼吸数、及び体温の少なくとも１つを前記生体情報として求めるものである。
【００２４】
また、この発明に係る生体情報端末は、赤外線を前記生体に照射する発光部と、前記生体で反射又は透過した前記赤外線の赤外線量を検出する受光部と、前記受光部が検出した前記赤外線量に関する情報に基づき、前記生体の心拍数、呼吸数、及び体温の少なくとも１つを前記生体情報として求める制御部とを更に備えたものである。
【００２５】
また、この発明に係る生体情報端末においては、前記集光レンズは、前記生体から発せられる赤外線、及び前記生体で反射又は透過した前記発光部からの赤外線を集光して前記受光部に照射するものである。
【００２６】
また、この発明に係る生体情報端末においては、前記制御部は、前記赤外線量の脈動成分に基づき、前記生体の心拍数を求めるものである。
【００２７】
また、この発明に係る生体情報端末においては、前記制御部は、前記赤外線量の所定周波数帯域の成分に基づき、前記生体の呼吸数を求めるものである。
【００２８】
また、この発明に係る生体情報端末においては、前記制御部は、前記呼吸数から呼吸周波数を求め、前記赤外線量の前記呼吸周波数以下の成分に基づき、前記生体の体温を求めるものである。
【００２９】
また、この発明に係る生体情報端末は、前記熱電素子の起電力に基づく電力を蓄える充電部を更に備え、前記表示部は、少なくとも前記充電部の電力により駆動するものである。
【発明の効果】
【００３０】
この発明は、生体情報端末において、少なくとも熱電素子の起電力により駆動する無線部により、生体から取得した生体情報を送信するので、生体情報端末の小型化を図ることができ、連続使用時間を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る生体情報モニターシステムの構成図である。図１において、本実施の形態１に係る生体情報モニターシステムは、少なくとも１つ以上の生体情報端末１と、モニター装置２とにより構成される。
生体情報端末１は、人などの生体（以下「生体３」という。）に装着され、例えば、生体３の健康管理、トレーニング解析、リハビリなどのために生体の生体情報（心拍数、呼吸数、体温など）を取得して当該生体情報を送信するものである。また、生体情報端末１は、生体３の体温を利用した発電（以下「環境発電」ともいう。）を行うものである。モニター装置２は、生体情報端末１と無線通信を行い、受信した生体情報を取得して、情報の処理を行い、各種生体信号の数値データ又は図形データとして表示部２１（後述）等に表示する。
以下、本実施の形態１においては、生体情報として生体３の体温を計測し、生体の体温により生じる赤外線を利用した環境発電を行う構成及び動作について説明する。
【００３２】
図１に示すように、生体情報端末１は、集光レンズ１０と、発電回路１１と、充電部であるバッテリー１２と、制御部１３と、無線部１４とにより構成されている。
集光レンズ１０は、生体３から発せられる赤外線を集光して熱電対１１１（後述）に照射するものであり、赤外線域の光を収束した焦点位置が熱電対１１１の温接点（後述）の位置となるように配置される。
【００３３】
発電回路１１は、少なくとも照射された赤外線による熱を利用した発電を行う。詳細については後述する。
バッテリー１２は、発電回路１１の発電エネルギーにより充電され、当該生体情報端末１の各構成部に電力を供給する。尚、バッテリー１２としては、例えばリチュウム二次電池，カーボン−リチュウム二次電池，パナジュウムーリチュウム二次電池あるいは電気二重層コンデンサ等の大容量コンデンサを用いることができる。
【００３４】
制御部１３は、熱電対１１１で検出された信号（後述）を、例えばデジタル情報などに変換した後、逐次又は所定のタイミングでデータ送信する電子回路（マイクロプロセッサ）などで構成される。
【００３５】
無線部１４は、制御部１３から入力された送信データ（生体情報）を無線信号に変調し、アンテナを介して送信する。尚、生体情報端末１を生体に複数装着する場合は、複数の生体情報端末１とモニター装置２とが、例えば、時分割多重接続（Time Division Multiple Access：以下「ＴＤＭＡ」ともいう。）などの多元接続方式を用いて無線通信を行う。
【００３６】
発電回路１１は、熱電対１１１と、昇圧回路１１２と、充電回路１１３とにより構成されている。
熱電対１１１は、例えばｐ型熱電半導体とｎ型熱電半導体とが端部において接続されて熱電対を形成し、これを複数（例えば１０００対程度）結合した熱電素子である。そして、これら熱電素子の一端側（温接点）が、少なくとも集光レンズ１０により照射された赤外線により加温され、他端側（冷接点）との間に生じた温度差によって、ゼーベック効果に基づく起電力を発生する。また熱電対１１１には、例えばサーミスタにより構成され、冷接点近傍の温度（以下「基準温度」という。）を計測する基準温度計測部（図示せず）を有している。そして熱電対１１１に生じた起電力値、及び基準温度計測部の検出値（例えば抵抗値）に関する信号が制御部１３に入力される。
【００３７】
昇圧回路１１２は、熱電対１１１に生じた起電力を所望の電圧に変換するものである。例えば、コンデンサを用いたチャージポンプ構成やコイルの逆起電力を用いて構成され、数倍の昇圧を行う。そして、この昇圧回路１１２の出力は充電回路１１３を介してバッテリー１２に送られ蓄積される。
充電回路１１３は、バッテリー１２が過充電にならないように上限の充電電圧を制御したり、熱電対１１１が発電をしていない時に、バッテリー１２の蓄積エネルギーが昇圧回路１１２に逆流して無駄な電力消費が発生しないように制御するものである。
【００３８】
この生体情報端末１を構成する集光レンズ１０、発電回路１１、バッテリー１２、制御部１３、及び無線部１４は、小型パッケージに一体形成され生体３に装着される。この装着は、例えば集光レンズ１０が生体の体表面（皮膚）と対向するように粘着テープなどにより装着することができる。また、例えば、伸縮性のある布等により四肢、胴体又は頭部などを覆うサポーターを用いて、生体情報端末１を固定して生体の皮膚に接触させることにより装着することができる。また、ベルトや衣服に生体情報端末１を一体に取り付けて、生体の皮膚と接触させるようにしても良い。
次に、このように装着された生体情報端末１と無線通信を行うモニター装置２の構成について説明する。
【００３９】
図１に示すように、モニター装置２は、表示部２１と、信号処理部２２と、無線部２３とにより構成されている。
無線部２３は、生体情報端末１から送信された送信データを、アンテナを介して受信することにより、生体情報端末１と通信を行い、受信した送信データを復調して信号処理部２２へ入力する。尚、複数の生体情報端末１とモニター装置２とが、例えばＴＤＭＡ通信を行う場合においては、無線部２３は、各生体情報端末１へ送信するフレーム同期パターンを変調してアンテナを介して送信を行い、当該フレーム同期パターンを受信した生体情報端末１から所定のタイミングで送信された送信データを受信することにより、複数の生体情報端末１と同期してＴＤＭＡ通信を行って、受信した生体情報を信号処理部２２へ入力する。
【００４０】
信号処理部２２は、電子回路（マイクロプロセッサ）などで構成され、後述する動作により、入力された起電力の情報と基準温度の情報とに基づき、生体３の体温を求め、モニター出力用のデータに変換して表示部２１へ出力する。
表示部２１は、例えば液晶ディスプレイなどで構成され、信号処理部２２から入力される生体情報等の数値データ又は図形データを表示する。
【００４１】
このモニター装置２は、生体情報端末１と無線通信可能な場所に配置され、生体の生体情報をリアルタイムにモニターすることができる。
尚、モニター装置２は、上記構成に加え、入力された生体情報を記憶する手段（メモリ等）を備え、生体情報を蓄積するようにしても良い。また、生体信号に応じた所定の閾値に基づいて、生体信号等の異常値の判断及び警報動作などを行うようにしても良い。
【００４２】
以上のような構成による本実施の形態１における生体情報モニターシステムの動作を次に説明する。
【００４３】
生体情報端末１が生体３に装着されると、生体３から発せられる赤外線が集光レンズ１０により集光され、集光された赤外光が熱電対１１１に照射される。これにより熱電対１１１の温接点が加熱される。そして温接点と冷接点との間に生じた温度差によりゼーベック効果に基づく起電力を発生する。この発電エネルギーは、昇圧回路１１２により昇圧された後、充電回路１１３を介してバッテリー１２の充電に用いられる。このバッテリー１２の電力は、生体情報端末１の各構成部に供給される。尚、バッテリー１２を使用せずに、熱電対１１１の発電エネルギーを、そのまま各構成部の電源として使用しても良い。
【００４４】
一方、制御部１３は、熱電対１１１に生じた起電力値、及び熱電対１１１の基準温度に関する信号を、例えばデジタル情報などに変換した後、逐次又は所定のタイミングで無線部１４によりデータ送信する。
モニター装置２は、アンテナを介して無線部２３により送信データを受信し、当該送信データを復調して信号処理部２２に入力する。
【００４５】
ここで、物体から放射される赤外線エネルギーの量は温度が高いほど多く、赤外線エネルギー量と温度とには比例関係があることが知られている（ステファン・ボルツマンの法則）。即ち、生体３から発せられる赤外線エネルギー量は、生体３の体温に依存することとなる。従って、生体３から発せられる赤外線により加温された熱電対１１１の起電力に基づき、生体３の体温を計測することができる。
【００４６】
信号処理部２２は、熱電対１１１に生じた起電力値の情報から、赤外線の照射により加温された温接点と、加温されていない冷接点との温度差を求め、基準温度により温度補償をした後、所定の演算処理を行い、また必要に応じて所定の補正を行って、生体３の体温を求める。そして求めた体温の情報を、数値データ又は図形データ（波形、グラフなど）のモニター出力用データに変換して表示部２１へ出力する。尚、所定の補正としては、例えば熱電対１１１固有の温度特性などに起因する計測誤差等を補正する。
【００４７】
表示部２１は、信号処理部２２から入力される生体情報等の数値データ又は図形データをディスプレイ等に表示する。
【００４８】
以上のように本実施の形態においては、生体３から発せられる赤外線を、電気エネルギーに変換して生体情報端末１の各構成部に電力を供給することにより、生体情報端末１の連続使用時間を延ばすことができる。
また、生体３から発せられる赤外線を利用した発電を行うので、環境に配慮したシステム構築が可能となる。
また、生体情報端末１に容量の大きい電池を設ける必要が無いので、生体情報端末１を小型・軽量化することができる。
【００４９】
また、熱電対１１１に生じた起電力値に基づき、生体３の体温を計測することができるので、赤外線を利用した発電を行うための構成（素子）と、生体３の体温を計測するための検出素子とを別個に設ける必要が無いので、生体情報端末１を小型・軽量化することができる。
【００５０】
また、生体情報端末１は、取得した生体情報をモニター装置２へ送信し、モニター装置２の表示部２１により、生体情報を表示するので、生体情報端末１に表示部２１を設ける必要が無く、小型・軽量化を図ることができる。
【００５１】
また、生体情報端末１の小型化を図ることにより、生体３に接触する面積が小さくなり、生体３が感じる違和感を軽減することができる。
【００５２】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係る生体情報モニターシステムの構成図である。図２において、本実施の形態２における生体情報端末１は、上記実施の形態１の構成に加え、生体３からの熱を、熱電対１１１に伝導する熱伝導部材１１４を更に備えている。尚、その他の構成は上記実施の形態１と同様であり、同一部分については同一符号を付して、その説明を省略する。
【００５３】
熱伝導部材１１４は、生体情報端末１を生体３に装着した際に、生体３の体温による熱を熱電対１１１の温接点へ熱伝導するものであり、熱伝導性の良い材料、例えばアルミニウム、銅、セラミックスなどにより構成される。
【００５４】
このような構成により本実施の形態２では、生体情報端末１が生体３に装着されると、生体３から発せられる赤外線が熱電対１１１に照射されると共に、生体３の体温による熱が熱伝導部材１１４により伝導され、これらにより熱電対１１１の温接点が加熱される。そして上述した実施の形態１と同様に、温接点と冷接点との間に生じた温度差によりゼーベック効果に基づく起電力を発生する。以降、発電エネルギーの充電動作、及び生体情報の送信動作は上記実施の形態１と同様である。
【００５５】
このようにして得られた熱電対１１１の起電力値は、赤外線による熱と、熱伝導による熱とが重畳したものである。この場合でも共に生体３の体温に起因する起電力値となるので、やはり体温と起電力とには所定の比例関係（関数）が成立する。よって、本実施の形態２においても、信号処理部２２は、熱電対１１１に生じた起電力値の情報から、温接点と冷接点との温度差を求め、基準温度により温度補償をした後、熱伝導による加温を考慮した所定の演算処理を行い、また必要に応じて所定の補正を行って、生体３の体温を求める。
以降、実施の形態１と同様に、求めた体温の情報を、数値データ又は図形データ（波形、グラフなど）のモニター出力用データに変換し、表示部２１により表示する。
【００５６】
以上のように本実施の形態においては、上記実施の形態１の効果に加え、生体３の体温による熱を熱電対１１１の温接点の加温に利用しているので、熱電対１１１の温接点と冷接点との温度差がより大きくなり、より高い起電力を得ることができ、発電エネルギー量を向上させることができる。
【００５７】
尚、本実施の形態２では、生体３の体温による熱を熱電対１１１に伝導する場合を説明したが、これに加え、熱電対１１１の冷接点側の熱を外部に放熱する放熱部材を設けても良い。これにより、熱電対１１１の温接点と冷接点との温度差が大きくなり、より大きな起電力を得ることができる。
【００５８】
実施の形態３．
本実施の形態３では、上記実施の形態１又は２の体温計測及び環境発電に加え、生体３の心拍数（脈拍数）を計測する形態について説明する。
【００５９】
図３はこの発明の実施の形態３に係る生体情報モニターシステムの構成図である。図３において、本実施の形態３における生体情報端末１は、上記実施の形態１の構成に加え、受光部であるフォトダイオード１５と、増幅回路１６と、発光部である赤外線ＬＥＤ１７とを更に備えている。尚、その他の構成は上記実施の形態１と同様であり、同一部分については同一符号を付して、その説明を省略する。
【００６０】
赤外線ＬＥＤ１７は、例えば発光波長８４０ｎｍの赤外線を放射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）により構成され、制御部１３からの制御により赤外線を生体３の生体組織（皮膚など）に照射する。
フォトダイオード１５は、生体３で反射又は透過した赤外線の赤外線量を検出するものであり、例えば赤外線を受光すると、端子間に受光レベルに応じた電流が流れるものである。
増幅回路１６は、上記フォトダイオード１５の電流を増幅することにより、受光レベルに応じた検出値を制御部１３に供給する。
【００６１】
尚、発光素子としてはＬＥＤに限らず、赤外線を放射する任意の素子を用いることができる。また、受光部としては、フォトダイオードに限らず、フォトトランジスタなど任意の受光素子を用いることができ、使用する素子に応じた増幅回路１６を用いることができる。
【００６２】
また、本実施の形態３における集光レンズ１０は、生体３から発せられる赤外線、及び生体３で反射又は透過した赤外線ＬＥＤ１７からの赤外線を集光してフォトダイオード１５及び熱電対１１１に照射する。例えば集光レンズ１０の焦点位置に、熱電対１１１の温接点とフォトダイオード１５とが近接するように配置される。
【００６３】
また、本実施の形態３における制御部１３は、熱電対１１１で検出された信号に加え、フォトダイオード１５が検出した赤外線量に関する情報（例えば受光レベル値）を送信データとして無線部１４により送信する。
【００６４】
ここで、血液中のヘモグロビンは、赤外線（例えば波長８４０ｎｍ）を吸収する特性を有していることが知られている。また、生体の血量は心拍に同期して変化することが知られている。この特性を利用して心拍数を測定することができる。つまり、生体３を流れる血液量の変化に同期して、赤外線ＬＥＤ１７から照射された赤外線が生体３の血液中のヘモグロビンによって吸収されるため、生体３で反射又は透過した赤外線量は変化する。このためフォトダイオード１５での受光レベルの変化により、心拍数を計測することができる。
【００６５】
本実施の形態３における信号処理部２２は、上記実施の形態１と同様に、熱電対１１１に生じた起電力値の情報から、生体３の体温を求めると共に、受信した赤外線量に関する情報から、赤外線量の脈動成分（変化周期）を検出して生体３の心拍数を求める。
以降、実施の形態１と同様に、求めた体温及び心拍数の情報を、数値データ又は図形データ（波形、グラフなど）のモニター出力用データに変換し、表示部２１により表示する。
【００６６】
以上のように本実施の形態においては、上記実施の形態１の効果に加え、集光レンズ１０により集光された赤外線を利用して、発電、体温計測、及び心拍数計測を行うことができるので、心拍数計測のために別途の集光レンズを設ける必要が無く、生体情報端末１の小型・軽量化を図ることができる。
【００６７】
また、生体情報端末１に、心拍数の計測結果を表示する表示部２１を設ける必要が無く、小型・軽量化を図ることができる。
【００６８】
尚、本実施の形態３では、体温計測に加えて心拍数を計測する場合を説明したが、この発明はこれに限るものではなく、心拍数のみ計測するようにしても良い。
【００６９】
実施の形態４．
本実施の形態４では、上記実施の形態３の心拍計測に加え、生体３の呼吸数を計測する形態について説明する。尚、本実施の形態４の構成は、上記実施の形態３と同様であり、同一部分については同一符号を付して、その説明を省略する。
【００７０】
まず、フォトダイオード１５が検出した赤外線の呼吸数成分について説明する。
図４はこの発明の実施の形態４に係る呼吸成分の抽出を説明する波形図である。図４においては、生体３が安静時において、心拍数が約６０回／分（周波数約１Ｈｚ）、呼吸数が約２０回／分（周波数約０．３Ｈｚ）とした場合の波形の一例を示している。
上記実施の形態３で述べたように、フォトダイオード１５が検出した赤外線量には、生体３の熱により生じた赤外線（体温分）と、生体３で反射又は透過した赤外線ＬＥＤ１７からの赤外線（反射分）とが重畳した赤外線量が検出される。そして、この反射分の赤外線量は、心拍に同期して変化すると共に、生体３の呼吸に同期した変化成分（呼吸成分）が重畳していることが知られている（例えば、特許文献１参照）。このためフォトダイオード１５が検出した赤外線量から呼吸成分を抽出することにより呼吸数を計測することができる。
【００７１】
本実施の形態４における信号処理部２２は、上記実施の形態３と同様の動作により、フォトダイオード１５が検出した赤外線量に関する情報を受信する。そして、この赤外線量の所定周波数帯域の成分に基づき、生体の呼吸数を求める。具体的には、呼吸成分のみ抽出するため、例えば０．０５Ｈｚ〜０．５Ｈｚ帯域通過フィルターを施す。この信号処理した波形に対して変化周期を検出して呼吸数を求める。
【００７２】
また、信号処理部２２は、上記実施の形態３と同様の動作により、生体３の体温、及び心拍数を求める。以降、上記実施の形態３と同様に、求めた体温、心拍数及び呼吸数の情報を、数値データ又は図形データ（波形、グラフなど）のモニター出力用データに変換し、表示部２１により表示する。
【００７３】
以上のように本実施の形態においては、上記実施の形態３の効果に加え、フォトダイオード１５が検出した赤外線量から生体３の呼吸数を検出することができるので、呼吸数を検出するための検出素子を別途設ける必要が無く生体情報端末１の小型・軽量化を図ることができる。
【００７４】
また、生体情報端末１に、呼吸数の計測結果を表示する表示部２１を設ける必要が無く、小型・軽量化を図ることができる。
【００７５】
尚、本実施の形態４では、体温、心拍数及び呼吸数を求める場合を説明したが、これに限らず、呼吸数のみを計測しても良い。
【００７６】
実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、熱電対１１１の起電力に基づき生体３の体温を求める場合について説明したが、本実施の形態５では、フォトダイオード１５が検出した赤外線量に基づき、生体３の体温を計測する形態について説明する。尚、本実施の形態５の構成は、上記実施の形態３と同様であり、同一部分については同一符号を付して、その説明を省略する。
【００７７】
上記実施の形態４で説明したように、フォトダイオード１５が検出した赤外線量には、生体３の熱により生じた赤外線（体温分）と、生体３で反射又は透過した赤外線ＬＥＤ１７からの赤外線（反射分）とが重畳している。このためフォトダイオード１５が検出した赤外線量から生体３の熱により生じた赤外線量を抽出することにより、生体３の体温を計測することができる。
【００７８】
図５はこの発明の実施の形態５に係る体温計測を説明する波形図である。
本実施の形態５における信号処理部２２は、上記実施の形態４と同様の動作により、帯域通過フィルターを施して呼吸数を求める。そして呼吸数から呼吸周波数を求め、赤外線量の呼吸周波数以下の成分に基づき、生体３の体温を求める。
具体的には、赤外線量の変動成分を除去するため、呼吸周波数以下の周波数（例えば０．２Ｈｚ以下）を通過させる低域通過フィルターを施す。これにより、図５に示すように、心拍及び呼吸による赤外線量の変動成分が除去された反射分と、体温分とが重畳した波形を得ることができる。
【００７９】
ここで、赤外線ＬＥＤ１７から照射される赤外線量は略一定であるので、上記低域通過フィルターを施した後の反射分は略一定となる。従って、上記低域通過フィルターを施した後の赤外線量の変化は、生体３の熱により生じた赤外線量（体温分）に依存することとなる。これにより、信号処理部２２は、赤外線量の呼吸周波数以下の成分に基づき、反射分の赤外線量を除去し、体温分の赤外線量に基づいて所定の演算処理を行うことにより、生体３の体温を求めることができる。
【００８０】
以降、上記実施の形態４と同様に、求めた体温、心拍数及び呼吸数の情報を、数値データ又は図形データ（波形、グラフなど）のモニター出力用データに変換し、表示部２１により表示する。
【００８１】
以上のように本実施の形態においては、上記実施の形態４の効果に加え、フォトダイオード１５により検出された赤外線量から生体３の体温、心拍数、及び呼吸数を計測することができるので、生体３の体温、心拍数、及び呼吸数を計測するための検出素子を別個に設ける必要が無いので、生体情報端末１を小型・軽量化することができる。
【００８２】
また、赤外線量を用いて体温計測を行うことができるので、熱電対１１１の温度補償のための基準温度計測部を設ける必要が無く、生体情報端末１を小型・軽量化することができる。
【００８３】
また、生体情報端末１に、体温の計測結果を表示する表示部２１を設ける必要が無く、小型・軽量化を図ることができる。
【００８４】
尚、本実施の形態５では、体温、心拍数及び呼吸数を求める場合を説明したが、これに限らず、体温のみを計測しても良い。
【００８５】
尚、本実施の形態５では、上記実施の形態１と同様に発電回路１１により発電を行う場合を説明したが、この発明はこれに限らず、例えば短時間の計測を前提とする場合には、小型の一次電池（ボタン電池）を設けて発電回路１１を設けない構成とすることもできる。このような構成でも、生体３の体温、心拍数、及び呼吸数を計測できると共に、更に生体情報端末１を小型・軽量化することができる。
【００８６】
尚、本実施の形態５では、低域通過フィルターの周波数として、呼吸数成分以下の周波数としたが、この発明はこれに限らず、赤外線量の変動成分を除去できれば良く、例えば予め定めた所定の周波数以下の成分としても良い。
【００８７】
実施の形態６．
上記実施の形態１〜５では、生体情報端末１により生体情報を送信して、モニター装置２により生体情報を受信してモニターする場合について説明したが、本実施の形態６では、モニター装置２を設けず、生体情報を伝送することなく端末側にてモニターする形態について説明する。
【００８８】
図６はこの発明の実施の形態６に係る生体情報端末の構成図である。図６において、本実施の形態６における生体情報端末１は、上記実施の形態３の生体情報端末１の構成に加え、制御部１３から生体情報を取得し、取得した生体情報を表示する表示部２１を更に備えている。また、本実施の形態６における制御部１３は、信号処理部２２を有している。尚、その他の構成は上記実施の形態３と同様であり、同一部分については同一符号を付して、その説明を省略する。
【００８９】
このような構成により、上述した実施の形態３と同様の動作により、制御部１３は、熱電対１１１で検出された信号と、フォトダイオード１５が検出した赤外線量に関する情報を取得する。そして本実施の形態６においては、制御部１３が有する信号処理部２２により、熱電対１１１に生じた起電力値の情報から生体３の体温を求めると共に、受信した赤外線量に関する情報から、心拍数、呼吸数を求める。
そして求めた体温、心拍数及び呼吸数の情報を、数値データ又は図形データ（波形、グラフなど）のモニター出力用データに変換し、表示部２１により表示する。
【００９０】
以上のように本実施の形態においては、生体情報端末１が装着される生体３から発せられる赤外線を、電気エネルギーに変換して生体情報端末１の各構成部に電力を供給することにより、生体情報端末１の連続使用時間を延ばすことができる。
【００９１】
また、熱電対１１１に生じた起電力値に基づき、生体３の体温を計測することができるので、赤外線を利用した発電を行うための構成（素子）と、生体３の体温を計測するための検出素子とを別個に設ける必要が無いので、生体情報端末１を小型・軽量化することができる。
【００９２】
また、フォトダイオード１５が検出した赤外線量から生体３の呼吸数を検出することができるので、呼吸数を検出するための検出素子を別途設ける必要が無く生体情報端末１の小型・軽量化を図ることができる。
【００９３】
また、集光レンズ１０により集光された赤外線を利用して、発電、体温計測、及び心拍数計測を行うことができるので、心拍数計測のために別途の集光レンズを設ける必要が無く、生体情報端末１の小型・軽量化を図ることができる。
【００９４】
また、生体情報端末１の小型化を図ることにより、生体３に接触する面積が小さくなり、生体３が感じる違和感を軽減することができる。
【００９５】
尚、本実施の形態６では、上記実施の形態３における生体情報端末１の構成に、表示部２１及び信号処理部２２を設けた構成について説明したが、この発明はこれに限るものではなく、上述した実施の形態１〜５の何れの構成に、表示部２１及び信号処理部２２を設けるようにしても良い。
【００９６】
尚、本実施の形態６では、生体情報として体温、心拍数及び呼吸数を求める場合を説明したが、これらのうち任意の生体情報を求めるようにしても良い。また、起電力値の情報から生体３の体温を求める場合を説明したが、これに限らず、上記実施の形態５の動作により赤外線量から生体３の体温を求めるようにしても良い。
【００９７】
尚、上記実施の形態３〜６では、上記実施の形態１と同様に生体３からの赤外線を利用した発電を行う場合を説明したが、この発明はこれに限らず、上記実施の形態２に実施の形態３〜６の構成を適用して、赤外線に加えて体温による熱を利用した発電を行う構成としても良い。
【００９８】
尚、上記実施の形態１〜６では、生体情報を表示部２１に表示する場合を説明したが、この発明はこれに限らず、表示部２１を設けずに又はこれに加えて、例えば、信号処理部２２に外部記憶媒体（ＵＳＢメモリなど）を接続して、当該外部記憶媒体に生体情報を出力しても良い。そして、この外部記憶媒体に記憶された生体情報を、情報処理装置（例えば、パーソナルコンピュータなど）により処理して、数値データ又は図形データに加工するようにしても良い。
【００９９】
また、生体情報端末１又はモニター装置２を公衆回線網などを介してネットワークに接続し、例えば医療施設などの遠隔地（生体情報端末１又はモニター装置２の設置場所以外の場所）に設置された情報処理装置（例えば、パーソナルコンピュータなど）とネットワーク通信をして生体情報を送信するようにしても良い。尚、このネットワーク通信としては、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network：IEEE802.11a,b,g準拠等）などの任意の無線通信方式を用いても良いし、専用回線、携帯電話回線網や、衛星電話回線網などの移動体通信網と直接通信しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】この発明の実施の形態１に係る生体情報モニターシステムの構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る生体情報モニターシステムの構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る生体情報モニターシステムの構成図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係る呼吸成分の抽出を説明する波形図である。
【図５】この発明の実施の形態５に係る体温計測を説明する波形図である。
【図６】この発明の実施の形態６に係る生体情報端末の構成図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１  生体情報端末、２  モニター装置、３  生体、１０  集光レンズ、１１  発電回路、１２  バッテリー、１３  制御部、１４  無線部、１５  フォトダイオード、１６  増幅回路、１７  赤外線ＬＥＤ、２１  表示部、２２  信号処理部、２３  無線部、１１１  熱電対、１１２  昇圧回路、１１３  充電回路、１１４  熱伝導部材。
【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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