JP2017086430A - 生体センサ、信号処理装置及び識別子記憶装置 - Google Patents

生体センサ、信号処理装置及び識別子記憶装置 Download PDF

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Abstract

【課題】
被検者の識別子の変更を適切に行うことを目的とした無線の生体センサ、信号処理装置及び識別子記憶装置を提供すること
【解決手段】
本発明にかかる生体センサ１０は、被検者８０の識別子を記憶する識別子記憶装置１２と、信号処理装置１１を備えている。信号処理装置１１は、被検者８０から生体信号を取得し、生体信号と識別子記憶装置１２に記憶された識別子とを関連付けて無線送信する。また、識別子記憶装置１２が信号処理装置１１と着脱する構造を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検者の身体に装着され、当該被検者の生体情報に対応する信号を無線送信するセンサに関する。
被検者の生体情報の測定を行う際、被検者が配線による不便や不快を感じないように無線の生体センサが用いられている。無線の生体センサは、被検者から取得した生体信号を受信機に送信する。
受信機では、受信した生体信号と当該被検者を関連付けて被検者の状態を管理する必要がある。受信機に対して手動で生体信号と被検者の関連付けを行う場合、受信機が当該被験者から離れた場所に設置されていることが多いため、操作者は慎重に関連付けを行う必要がある。
よって、生体信号と被検者を関連付けるための操作は、被験者の近くで行われることが望ましい。特許文献１は、生体センサに被検者の識別子を記憶させておき、生体信号だけでなく当該識別子も生体センサから受信機に送信する方法を開示している。
特表２０１３−５１５５２８号公報
上述の被検者の識別子を記憶させた生体センサを用いた場合であっても、被検者を変更する際には識別子の変更を慎重に行う必要がある。ある被検者の測定が終了した後に当該生体センサを次の被検者に使用する場合、記憶された識別子を次の被検者のものに変更しなければならない。仮に識別子の変更を行い忘れてしまうと取得した生体信号が前回の被検者と関連付けられてしまう。そのようなことを避けるため、操作者は慎重に関連付けを行う必要がある。
本発明は、このような問題点を主として解決するためになされたものであり、被検者の識別子の変更を適切に行うことができる生体センサ、信号処理装置及び識別子記憶装置に関するものである。
本発明の一態様は、被検者の識別子を記憶する識別子記憶装置と、
前記被検者から生体信号を取得し、前記生体信号と、前記識別子記憶装置に記憶された前記識別子と、を関連付けて無線送信する信号処理装置と、
を備え、前記識別子記憶装置が前記信号処理装置と着脱する構造を備える生体センサである。
このような生体センサであれば、識別子の変更を適切に行うことができる。
本発明にかかる生体センサの構成図である。 本発明にかかる生体センサの構成図である。 本発明にかかる生体センサの機能構成図である。 本発明にかかる生体センサの機能構成図である。 本発明にかかる生体センサが外部機器から識別子を書き込まれることを示す図である。 本発明にかかる生体センサの粘着部分により被検者に接着していることを示す図である。 本発明にかかる生体センサが被検者の指に取り付けられていることを示す図である。 本発明にかかる生体センサの電源機能を示した構成図である。 本発明にかかる生体センサの電源機能を示した構成図である。 本発明にかかる生体センサの識別子記憶装置を入れ替えて使用する一態様を示した図である。 本発明にかかる生体センサの信号処理装置を入れ替えて使用する一態様を示した図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
図１は、生体センサ１０が信号処理装置１１と識別子記憶装置１２を含む構成であることを示している。図１では、信号処理装置１１よりも識別子記憶装置１２の方が大きいものとして示しているが、識別子記憶装置１２よりも信号処理装置１１を大きく構成してもよい。
図２は、生体センサ１０を構成する信号処理装置１１と識別子記憶装置１２が分離した状態を示している。生体センサ１０は、識別子記憶装置１２が信号処理装置１１と着脱する構造を備えている。
図３は、実施例における生体センサ１０の機能構成を模式的に示している。図３において、信号処理装置１１と識別子記憶装置１２の間を結ぶ電気回線を太線で示している（以降、他図でも同様とする）。生体センサ１０は被検者８０の身体に装着される。生体センサ１０は被検者８０の生体情報を取得し、取得した生体情報と記憶された識別子を無線送信する。
無線送信を受ける受信機は、１台の受信機で複数の被検者の生体情報を管理することがある。１度に１人の被検者しか管理しない受信機でも、管理する対象の被検者を変更することがある。受信機の例として、複数の被検者を集中管理する設置型の装置や、携帯型で遠隔管理する装置などが考えられる。受信機は複数の被験者を管理し、管理する被検者を変更するため、受信した生体情報がどの被検者のものであるのかを正しく認識する必要がある。無線送信される情報の中に生体情報と一緒に識別子が含まれていると、受信機は生体情報が当該被検者のものであると容易に認識することができる。
識別子は、無線送信を受ける受信機が被検者８０の個人を認識するための符号である。そのため識別子は、受信機が被検者８０を認識可能な情報で構成される。当該情報は、受信機が所持している情報となる。識別子は、受信機によって様々な形態をとるが、受信機が被験者個人を認識できるものであればよい。
信号処理装置１１は、生体信号取得部２０と信号処理部２１を備える。信号処理装置１１は、被検者８０の生体情報を取得し、識別子記憶装置１２に記憶された被検者８０の識別子を読み出し、生体情報と識別子を無線送信する。
生体信号取得部２０は、生体信号を検出して信号処理部２１へ出力する。生体信号の例としては、生体電位、体温、脈拍、動脈血酸素飽和度、血糖値、歩数などが挙げられる。ここで、生体電位とは生体情報の電位の変化を捉えるものであればよく、例えば心電図、インピーダンス呼吸、サーミスタ呼吸、心拍、心拍出量、脳波、筋電図などが含まれる。
生体信号取得部２０は、信号検出部２２、信号増幅部２３、Ａ／Ｄ変換部２４などを備えている。信号検出部２２は生体信号を検出し、信号増幅部２３へ出力する。信号増幅部２３は、入力された生体信号を増幅してＡ／Ｄ変換部２４へ出力する。Ａ／Ｄ変換部２４は、増幅された信号をデジタル信号に変換して、信号処理部２１へ出力する。信号検出部２２、信号増幅部２３、Ａ／Ｄ変換部２４は、取得する生体信号に応じて様々な態様をとりうる。
信号処理部２１は、中央処理演算装置(ＣＰＵ)２５、無線通信部２６などを備えている。ＣＰＵ２５には生体信号取得部２０から生体信号（デジタル信号）が入力される、ＣＰＵ２５は、所定の無線通信方式に合わせて当該デジタル信号を変換した後、変換後のデジタル信号を無線通信部２６に出力する。またＣＰＵ２５は、識別子記憶装置１２から被検者８０の識別子を読み出し、読み出した識別子を所定の無線通信方式に合わせて変換し、変換後の識別子を無線通信部２６に出力する。
無線通信部２６は、ＣＰＵ２５で処理された生体信号と識別子を、所定の無線通信方式を用いて受信機に無線送信する。所定の無線通信方式は、例えばＢＬＥ（Bluetooth Low Energy、Bluetoothは登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標)、ＡＮＴ＋（登録商標）、ＮＦＣ（Near Field Communication）、ＷｉＦｉ（登録商標）、などが挙げられる。
信号処理装置１１は電源３２ａを備えている。電源３２ａは生体信号取得部２０や信号処理部２１等に電力供給を行う。
信号処理装置１１は着脱部３１ａを備えており、識別子記憶装置１２は着脱部３１ｂを備えている。着脱部３１ａ、３１ｂは識別子記憶装置１２が信号処理装置１１と着脱する接合箇所を示している。着脱部３１ａ、３１ｂの構造は、例えば着脱部３１ａ、３１ｂを共にコネクタ形状とする。このような構造では、着脱部３１ａ、３１ｂを直接コネクタ接続するように構成してもよく、着脱部３１ａ、３１ｂの間をケーブルで接続するように構成してもよい。
識別子記憶装置１２は、メモリ２７を備えている。メモリ２７は被検者８０の識別子を記憶し、信号処理装置１１に識別子を読み出されるように構成される。
これまでに記載した実施態様によれば、生体センサ１０は識別子記憶装置１２の着脱により、被検者８０の識別子を物体として扱うことができる。換言すると識別子記憶装置１２そのものを形状のある識別子としてみなすことができる。本来識別子は電子的なもので外観からは認識することができず識別子の管理は難しい。識別子を物体として扱うことができれば識別子の設定や変更を分かり易く行うことができる。
識別子記憶装置１２は、メモリ書込部２８、データ受信部２９を備えている。データ受信部２９は外部から被検者８０の識別子を受信し、受信した識別子をメモリ書込部２８へ出力する。データ受信部２９の通信方式は、例えばＮＦＣとすることが挙げられる。このような例によれば、ＮＦＣライタを用いて容易に識別子を書き込むことができる。また、図４に示すように、識別子記憶装置１２に更に給電用アンテナ３０を備え、ＮＦＣライタから識別子記憶装置１２に給電を行うことができる。
識別子記憶装置１２は電源３２ｂを備えている。電源３２ｂはメモリ２７、メモリ書込部２８、データ受信部２９等に電力供給を行う。ただし給電用アンテナ３０を有する場合、図４のように電源３２ｂはメモリ書込部２８、データ受信部２９への電力供給は不要である。メモリ書込部２８やデータ受信部２９は、外部から被検者８０の識別子を受信する時にのみ稼働が必要となるためである。
メモリ書込部２８はデータ受信部２９及びメモリ２７と電気的に接続され、データ受信部２９から受け取った識別子をメモリ２７に書き込む。既にメモリ２７に識別子が書き込まれていた場合、メモリ書込部２８は新しく受け取った識別子を用いてメモリ２７を書き換える。このような例によれば、識別子を外部から簡単に書き込むこと、または書き換えることができる。
生体センサ１０は、メモリ２７に記憶された識別子が所定の形式でなかった場合、識別子の代わりに識別子無効ステータスを無線送信するように構成してもよい。識別子が所定の形式でないとは、例えばメモリ２７に何も書き込まれていない場合や、書き込まれたデータサイズが極端に大きい場合や小さい場合、などが挙げられる。このような構成によれば、仮に識別子の書き込みを忘れてしまった場合、識別子の書き込む時間もない緊急の場合、識別子以外の誤ったデータをメモリ２７に書き込んでしまった場合、等にも生体センサ１０は生体信号を無線送信することができる。また識別子無効ステータスは、受信機であらかじめ無効と設定した符号で構成される。このような構成によれば、識別子無効ステータスを受信した受信機は、生体情報と被検者８０の関連付けを一時保留にして生体情報の管理を行うことができる。
図５は外部装置３３が生体センサ１０に識別子を書き込む様子を示している。識別子の書き込みに必要な構成は、識別子記憶装置１２に備えられており、信号処理装置１１が取り外された状態でも識別子の書き込みは可能である。しかし、信号処理装置１１が識別子記憶装置１２に取り付けられた状態でのみ、識別子の書き込みを可能とすることが好ましい。このような制限を設けることで、生体センサ１０を使用する直前に識別子の書き込みを行うことになり、より正確な識別子の書き込みが担保される。
以下、信号処理装置１１が識別子記憶装置１２に取り付けられた状態でのみ、識別子の書き込みを可能とする構成態様を説明する。第一の態様では、まずメモリ２７にデフォルトで書き込み制限がかかるようプログラムする。そして信号処理装置１１は識別子記憶装置１２との接続を検出する検出機構を備え、信号処理装置１１が接続を検出した場合に信号処理装置１１は識別子記憶装置１２のメモリ２７の書き込み制限を解除する。換言すると信号処理装置１１は、識別子記憶装置１２への識別子の書き込みを許可する。このような構成によれば、識別子記憶装置１２に信号処理装置１１が取り付けられた状態ではメモリ２７の書き込み制限が解除されているため、識別子記憶装置１２は識別子の書き込みが可能となる。一方、識別子記憶装置１２に信号処理装置１１が取り付けられていない状態では、メモリ２７に識別子を書き込もうとしても、デフォルトの書き込み制限がかかっているためにメモリ２７に識別子の書き込みはできない。
第二の態様としては、メモリ２７を構成するＩＣ（Integrated Circuit）の書き込み許可／不許可を制御する制御ピンを信号処理装置１１の取り付け有無によって電気的に切り替えるようにする構成がある。例えば、制御ピンがＬＯＷ状態の場合に書き込み許可とするＩＣにおいて、信号処理装置１１が取り付けられていない状態では、制御ピンを電気的にプルアップしＨＩＧＨ状態とする。信号処理装置１１が取り付けられた状態では、制御ピンをＧＮＤに接続してＬＯＷ状態とする。このような構成によれば、信号処理装置１１が取り付けられた場合にのみ制御ピンがＬＯＷ状態で書き込み許可となり、メモリ２７への識別子の書き込みが可能となる。
第三の態様としては、メモリ２７に供給する電力を信号処理装置１１が取り付けられた場合にのみ通電する構成が挙げられる。このような構成によれば、信号処理装置１１が識別子記憶装置１２に取り付けられていない状態ではメモリ２７に電力が供給されないために、識別子の書き込みはできない。
続いて生体センサ１０を被検者８０の身体に取り付ける方式について説明する。図６は、生体センサ１０が被検者８０の身体に接着して測定している状態を示している。生体センサ１０は、粘着する部分を備えることで、被検者８０の身体に接着する。換言すると粘着部分は、例えば絆創膏等に用いられる粘性素材等を用いればよい。粘着する部分は、信号処理装置１１と識別子記憶装置１２のどちらに備えられていてもよい。このような構成によれば、より容易に生体センサ１０を被検者８０の身体に取り付けることができ、被検者８０の生体信号を測定することができる。
図７は、生体センサ１０が被検者８０の指８１に取り付けられている状態を示している。生体センサ１０は、指８１に巻きつける形状を備えることで、指８１に適切に取り付けられる。このような構成によれば、指８１の形状に適合させて容易に生体センサ１０に取り付けることができる。生体センサ１０は指８１の他に、例えば腕、脚、額、腹のいずれかに合わせた形状を備えてもよい。取り付ける位置によって巻き付けるだけでなく、挟む、リング状などの形状が挙げられる。すなわち生体センサ１０は、取り付ける部位に合わせた形状であればよい。
ここからは、信号処理装置１１と識別子記憶装置１２の電源構成に関する変形例を説明する。図８は、識別子記憶装置１２が受電機構３５を備え、信号処理装置１１から電力供給を受ける機能構成を模式的に示している。信号処理装置１１は、電力供給を行うため送電機構３４を備える。受電機構３５及び送電機構３４は、図８において三重線で示されている。受電機構３５及び送電機構３４は、安定した電力の供給・受給ができるように配線したもので、例えば、電源容量の確保やノイズ対策等を電気的に考慮されたものである。このような構成によれば、識別子記憶装置１２に電源が不要な構成にできるため、識別子記憶装置１２の小型化、薄型化、低コスト化を実現できる。また、受電機構３５は信号処理装置１１以外の外部から受電できるように構成してもよい。例えば識別子記憶装置１２は、コイン型電池などの小型電池からの電力供給を受ける受電機構３５を備える。小型電池であれば電源が消耗しても新しい小型電池への交換が容易に行える。そのため、電源による使用時間の制限を受けずに継続した使用を実現できる。
図９は、信号処理装置１１が受電機構３５を備え、識別子記憶装置１２から電力供給を受ける機能構成を模式的に示している。識別子記憶装置１２は、電力供給を行うため送電機構３４を備える。受電機構３５及び送電機構３４は、図９において三重線で示されている。このような構成によれば、信号処理装置１１に電源を備えることなく構成できるため、信号処理装置１１の小型化、薄型化、低コスト化を実現できる。また、受電機構３５は識別子記憶装置１２以外の外部から受電できるように構成してもよい。例えば、コイン型電池などの小型電池からの受電機構３５を備える。小型電池であれば電源が消耗しても新しい小型電池への交換が容易に行える。そのため、電源による使用時間の制限を受けずに継続した使用を実現できる。
次に、信号処理装置１１と識別子記憶装置１２を複数入れ替えて使用する態様について説明する。図１０は、信号処理装置１１が複数の識別子記憶装置１２を入れ替えて着脱する使用態様を示している。例えば、信号処理装置１１と被検者８０ａ用の識別子記憶装置１２ａを組み合わせて使用した後、識別子記憶装置１２ａを外し、被検者８０ｂ用の識別子記憶装置１２ｂに付け替えて使用する。その後も識別子記憶装置１２ｂを外し、被検者８０ｃ用の識別子記憶装置１２ｃに付け替えて使用することができ、識別子記憶装置１２の交換を繰り返し行うことができる。このような例によれば、一個体の信号処理装置１１で測定対象となる被検者８０の変更を容易に行うことができる。
識別子記憶装置１２は、ディスポーザブル品として構成してもよい。このような構成によれば、使用した識別子が廃棄されるため、識別子の管理を容易に行うことができる。
以下、識別子記憶装置１２をディスポーザブル品とするための構成態様を説明する。第一の態様は、被検者８０の身体に接着するための粘着部分を識別子記憶装置１２に設け、粘着部分を粘着性が一回きりとなる粘着素材等で構成する。このように構成することで、一度剥がした後の再利用を制限することができる。
第二の態様は、メモリ２７への識別子書き込み可能回数を一回のみとする。このように構成することで、一被検者に使用した後の、別の被検者への識別子記憶装置１２の再利用を制限することができる。
第三の態様として、識別子記憶装置１２に電源３２ｂを備え、電源３２ｂを一度の測定で使い切る容量のみを有する一次電池とする。このように構成することで、次の測定での再利用を制限することができる。
図１１は、識別子記憶装置１２が複数の信号処理装置１１を入れ替えて着脱する使用態様を示している。例えば、識別子記憶装置１２と、電源を備えた信号処理装置１１ａを組み合わせて使用した後、信号処理装置１１ａを外し、電源を備えた信号処理装置１１ｂに付け替えて使用する。その後も信号処理装置１１ｂを外して電源を備えた信号処理装置１１ｃに付け替えて使用することができ、信号処理装置１１の交換を繰り返し行うことができる。このような例によれば、電源の消耗による測定時間の制限を受けず、容易に測定を続けることができる。
改めて信号処理装置１１及び識別子記憶装置１２の構成概要及び作用効果について説明する。信号処理装置１１は、生体信号取得部２０と信号処理部２１を備え、識別子記憶装置１２と着脱する構造を備える。生体信号取得部２０は、被検者８０の生体信号を検出して信号処理部２１へ出力する。信号処理部２１は被検者８０の識別子を記憶した識別子記憶装置１２から識別子を読み出して、生体信号取得部２０から入力された生体信号と当該識別子を関連付けて無線送信する。このような構成によれば、生体信号と関連付ける識別子を物体として扱うことができ、識別子の設定及び変更を適切に行うことができる。
識別子記憶装置１２は、メモリ２７を備え、信号処理装置１１と着脱する構造を備える。メモリ２７は、被検者８０の識別子を記憶し、被検者８０の生体信号を取得する信号処理装置１１から識別子を読み出されるように構成される。このような構成によれば、生体信号と関連付ける識別子を物体として扱うことができ、識別子の設定及び変更を適切に行うことができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
１０ 生体センサ
１１ 信号処理装置
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 信号処理装置
１２ 識別子処理装置
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 識別子処理装置
２０ 生体信号取得部
２１ 信号処理部
２２ 信号検出部
２３ 信号増幅部
２４ Ａ／Ｄ変換部
２５ 中央処理演算装置(ＣＰＵ)
２６ 無線通信部
２７ メモリ
２８ メモリ書込部
２９ データ受信部
３０ 給電用アンテナ
３１ａ、３１ｂ 着脱部
３２ａ、３２ｂ 電源
３３ 外部装置
３４ 送電機構
３５ 受電機構
８０ 被検者
８０ａ、８０ｂ、８０ｃ 被検者
８１ 指

Claims (10)

  1. 被検者の識別子を記憶する識別子記憶装置と、
    前記被検者から生体信号を取得し、前記生体信号と、前記識別子記憶装置に記憶された前記識別子と、を関連付けて無線送信する信号処理装置と、
    を備え、前記識別子記憶装置が前記信号処理装置と着脱する構造を備える生体センサ。
  2. 前記識別子記憶装置又は前記信号処理装置は、前記被検者の身体に対して粘着する部分を備える、
    請求項１に記載の生体センサ。
  3. 前記識別子記憶装置又は前記信号処理装置は、前記被検者の腕、脚、額、指、腹のいずれかに取り付ける形状を備える、
    請求項１又は２に記載の生体センサ。
  4. 前記識別子記憶装置は、前記識別子を記憶するメモリと、外部からデータを受信するデータ受信部と、前記データを前記識別子として前記メモリに書き込むメモリ書込部と、
    を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の生体センサ。
  5. 前記信号処理装置は、前記識別子記憶装置から読み出した前記識別子が所定の形式でなかった場合に、前記識別子の代わりに識別子無効ステータスを無線送信する、
    請求項１から４のいずれか一項に記載の生体センサ。
  6. 前記識別子記憶装置は、前記識別子記憶装置の外部又は前記信号処理装置から電力供給を受ける受電機構を備える、
    請求項１から５のいずれか一項に記載の生体センサ。
  7. 前記信号処理装置は、前記信号処理装置の外部又は前記識別子記憶装置から電力供給を受ける受電機構を備える、
    請求項１から６のいずれか一項に記載の生体センサ。
  8. 前記信号処理装置は、前記識別子記憶装置との接続を検出する検出機構を備え、前記信号処理装置が前記識別子記憶装置と接続されている場合にのみ前記識別子記憶装置への前記識別子の書き込みを許可する、
    請求項１から７のいずれか一項に記載の生体センサ。
  9. 被検者の生体信号を測定する生体信号取得部と、
    前記被検者の識別子を記憶した識別子記憶装置から前記識別子を読み出して、前記生体信号と前記識別子を関連付けて無線送信する信号処理部と、を備え、
    前記識別子記憶装置と着脱する構造を備える、
    信号処理装置。
  10. 被検者の識別子を記憶するメモリを備え、
    前記被検者の生体信号を取得する信号処理装置が前記メモリから前記識別子を読み出されるように構成され、
    前記信号処理装置と着脱する構造を備える、
    識別子記憶装置。
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