JP4453413B2 - 生体情報監視装置、生体情報監視装置の制御方法、制御プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
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Description
このダイブコンピュータは、潜水深度、潜水時間を管理するばかりでなく、体内の残留窒素量を考慮し、減圧症やエアエンボリズムを起こさないように浮上速度管理、エア残量等を管理を行っている。
同様に、登山などにおいても、高度が1000m上がれば、気温は約6.5度下がるといわれており、体内の熱損失は大きな問題となりえる。
このように、特に日常生活と全く異なる環境でおこなうアウトドアの活動は、体温の低下による危険性も高い。また、活動中は、注意が外に向いているため、自分の震えに気づかない場合もある。
そこで、本発明の目的は、ダイバー、クライマーなどのユーザの生態情報を監視し、ユーザ自身あるいはユーザと行動を共にする他者等が早急に対応策を採ることでき、ユーザの安全性を向上することが可能な生体情報監視装置、生体情報監視装置の制御方法、制御プログラム及び記録媒体を提供することにある。
上記構成によれば、加速度計測部は、ユーザの装着部位の加速度を計測する。
温度計測部は、ユーザの周囲温度を計測する。
これにより、熱損失状態判別部は、計測した前記加速度が前記ユーザの震えに対応する周期を有し、かつ、前記周囲温度が下降傾向にある場合に当該ユーザが熱損失状態にあると判別する。
さらにまた、当該生体情報監視装置を装着しているユーザが熱損失状態にある旨を外部装置に通信する通信部を備えるようにしてもよい。
また、前記加速度計測部により計測した前記加速度に基づいて前記ユーザがパニック状態にあるか否かを判別するパニック状態判別部を備えるようにしてもよい。
さらにまた、前記パニック状態判別部は、計測した前記加速度が前記ユーザがパニック状態にある場合に計測される周期を有し、かつ、前記加速度が所定の加速度の大きさ以上である場合に当該ユーザが熱損失状態にあると判別するようにしてもよい。
また、当該生体情報監視装置を装着しているユーザがパニック状態にある旨を外部装置に通信する通信部を備えるようにしてもよい。
図1は、実施形態の生体情報監視装置をダイバーズ用情報処理装置として構成した場合の使用態様図である。
潜水装備100は、大別すると、複数のボンベ1A、1Bを有するボンベユニット1と、切換バルブ・レギュレータ2と、水深・残圧計3と、ダイバーズ用情報処理装置(以下、ダイブコンピュータという。)4と、を備えている。
また、図3はダイブコンピュータの概要構成ブロック図である。
ダイブコンピュータ4は、潜水中のダイバーの深度や潜水時間を計算して表示するとともに、潜水中に体内に蓄積される不活性ガス量(主として窒素ガス量)を計測し、この計測結果から潜水後に水からあがった状態で体内に蓄積された窒素が排出されるまでの時間などの安全確保情報を表示するように構成されている。
ダイブコンピュータ4は、円盤状の装置本体4Aに対して、図面上下方向に腕バンド4B,4Cがそれぞれ連結され、この腕バンド4B,4Cによって腕時計と同様にユーザの腕に装着されて使用されるようになっている。
さらに装置本体2の図面下側にはダイブコンピュータ4における各種動作モードの選択/切替を行うための操作部5が形成され、操作部5は、プッシュボタン形式の二つのスイッチA、Bを有している。装置本体2の図面左側には潜水を開始したか否かを判別するために用いられる導通センサを用いた潜水動作監視スイッチ30が構成されている。この潜水動作監視スイッチ30は、装置本体2の図面正面側に設けられた電極30A,30Bを有し、電極30A,30B間が海水などにより導通状態となることにより、電極30A,30B間の抵抗値が小さくなった場合に入水したと判断するものである。しかしながら、この潜水動作監視スイッチ30は、あくまで入水したことを検出してダイブコンピュータ4の動作モードをダイビングモードに移行させるために用いるだけであり、実際に潜水(ダイビング)を開始した旨を検出するために用いられる訳ではない。すなわち、ダイブコンピュータ4を装着したユーザの腕が海水に浸かっただけの場合もあり、このような状態で潜水を開始したと判断するのは好ましくないからである。
図3に示すように、ダイブコンピュータ4は、大別すると、各種操作を行うための操作部5、各種情報を表示する表示部10、潜水動作監視スイッチ30、ブザーなどのアラーム音によりユーザに告知を行う報音装置37、振動によりユーザに告知を行う振動発生装置38、ダイブコンピュータ全体の制御を行う制御部50、気圧あるいは水圧を計測するための圧力計測部61、各種計時処理を行う計時部68、ダイブコンピュータ4の装着部位の加速度を計測する加速度計測部70、ダイバーの周囲温度を計測する温度計測部80および外部と通信を行う通信装置90を備えて構成されている。
制御部50は、スイッチA、B(=操作部5)および潜水動作監視スイッチ30、報音装置37および振動発生装置38が接続されるとともに、装置全体の制御を行うCPU51と、CPU51の制御下で、各動作モードに対応した表示を液晶表示パネル11に行わせるため液晶ドライバ12を制御し、あるいは、後述の時刻用カウンタ33における各動作モードにおける処理を行う制御回路52と、制御用プログラムおよび制御用データを格納したROM53と、各種データを一時的に格納するRAM54と、を備えて構成されている。
圧力計測部61は、ダイブコンピュータ4においては水深(水圧)を計測、表示するとともに、水深および潜水時間からユーザの体内に蓄積される不活性ガス量(主として窒素ガス量)を計算することが必要であるため、気圧および水圧を計測している。圧力計測部61は、半導体圧力センサにより構成される圧力センサ34と、この圧力センサ34の出力信号を増幅するための増幅回路35と、増幅回路35の出力信号のアナログ/ディジタル変換を行い、制御部50に出力するA/D変換回路36と、を備えて構成されている。
加速度計測部70は、加速度を検出する加速度センサ71と、この加速度センサ71の出力信号を増幅するための増幅回路72と、増幅回路72の出力信号のアナログ/ディジタル変換を行い、制御部50に出力するA/D変換回路73と、を備えて構成されている。
加速度センサ(差動キャパシタ型センサ)71は、例えば、2軸の加速度センサであり、第1の感度軸LX1と、第2の感度軸LX2を有している。
加速度センサ71は、一対の固定軸131に可撓性を有する各テザー132が支持されている。そして一対のテザー132は、両側からビーム(梁)133を支持している。
各ビーム133には、側方に突設された電極133Aが設けられており、一対の固定外側電極134A、134Bに対し、各固定外側電極134A、134Bからほぼ同一の距離を有する位置に各固定外側電極134に対向するように保持されている。
これにより、電極133Aと各固定外側電極134A、134Bとはそれぞれ、略同一の容量を有するコンデンサとして機能している。
図6は、加速度の加わった状態における加速度センサの一部拡大図である。
この結果、例えば、図6に示すような場合には、電極133Aと固定外側電極134Aとの距離G1は、電極133Aと固定外側電極134Bとの距離G2よりも大きくなる。すなわち、電極133Aと固定外側電極134Bとで構成されるコンデンサの容量の方が大きくなる。
従って、この容量差の発生周期は、加速度の検出周期に比例することとなるので、加速度の周期を検出することが可能となる。
また、加速度の大きさ、すなわち、傾けた角度に比例することとなるので、容量差を計測することにより加速度の大きさを検出することが可能となる。
通信装置90は、他のダイバーが装着しているダイブコンピュータ等の外部装置に対し、当該ダイブコンピュータ4を装着しているダイバーに異常状態が発生していることを通知するための超音波送信部を備えている。
表示部10を構成する液晶表示パネル11の表示面11Aは、7つの表示領域で構成されている。なお、本実施形態では、表示面11Aが円形の例を示したが、円形に限定されるものではなく、楕円形状、トラック形状、多角形状など他の形状であってもかまわない。
表示面11Aのうち、図面上部左側に位置する第1の表示領域111は、各表示領域のうちで最も大きく構成され、ダイビングモード、サーフェスモード(時刻表示モード)、プランニングモード、ログモード等の各種動作モードにおいて、それぞれ、現在水深、現在月日、水深ランク、潜水月日(ログ番号)が表示される。
第2の表示領域112は、第1の表示領域111の図面右側に位置し、ダイビングモード、サーフェスモード(時刻表示モード)、プランニングモード、ログモードにおいて、それぞれ潜水時間、現在時刻、無減圧潜水可能時間、潜水開始時刻(潜水時間)が表示される。
第4の表示領域114は、第3の表示領域113の図面右側に位置し、ダイビングモード、サーフェスモード(時刻表示モード)、プランニングモード、ログモードにおいて、それぞれ無減圧潜水可能時間、水面休止時間、温度、潜水終了時刻(最大水深時水温)が表示される。
第6の表示領域116は、表示面11Aのうち図面下部左側に位置し、体内窒素量がグラフ表示される。
第7の表示領域117は、第6の表示領域116の図面右側に位置し、ダイビングモードで減圧潜水状態になった場合に、窒素ガス(不活性ガス)が吸収傾向にあるのか、排出傾向にあるかを示す領域(図中、上下方向矢印が図示されている)と、浮上速度が高すぎる場合に浮上速度違反警告のひとつとして減速を指示するための「SLOW」を表示する領域と、潜水中に減圧潜水を行わなければならない旨を警告するための「DECO」を表示する領域と、を備えて構成されている。
詳細な動作説明に先立ち、概要動作について説明する。
本実施形態においては、加速度センサの出力があれば、その周波数を確認し、比較的低い周波数と比較的高い周波数とに分けて処理を行う。
すなわち、比較的低い周波数においては、パニック状態であるか否かを判別し、比較的高い周波数においては、熱損失に伴う震えが発生している状態であるか否かを判別する。
比較的低い周波数の加速度が検出された場合には、加速度の大きさを確認し、一定以上の大きさの加速度の検出が繰り返される場合には、パニック状態であると判別する。
また、比較的高い周波数の加速度が検出された場合には、この状態が一定時間以上続いた場合には、熱損失の震えが生じていると判別する。
そして、その後各判別に基づいて、報知や警告処理を行う。
図7は、実施形態の処理フローチャートである。
まず、CPU51は、ダイブモードか否かを判別する(ステップS11)。
ステップS11の判別において、ダイブモードではない場合には(ステップS11;No)、待機状態となる。
ステップS11の判別において、ダイブモードである場合にはCPU51は、熱損失時の震えに対応する加速度成分を検出した場合にカウントする熱損失カウンタCNTtおよびダイバーであるユーザがパニック状態であるときに検出される動きの加速度成分を検出した場合にカウントするパニックカウンタCNTpを初期化する(ステップS12)。
すなわち、
CNTt=0
CNTp=0
とする。
ステップS13の判別において、加速度センサの出力が検出されなかった場合には、CPU51は、処理を再びステップS12に移行し、待機状態となる。
ステップS13の判別において、加速度センサの出力が検出された場合には、CPU51は、検出された加速度の周期Tを計算する(ステップS14)。
続いてCPU51は、計算された周期Tが次式を満たしているか否かを判別する(ステップS15)。
2[sec]≧T≧0.5[sec]
T>2[sec]
あるいは、
0.5[sec]>T
であると判別された場合には(ステップS15;No)、CPU51は、計算された周期Tが、
0.5[sec]>T
であるか否かを判別する(ステップS16)。
T>2[sec]
であると判別された場合には(ステップS16;No)、検出された加速度は、ノイズ的なものであるとしてCPU51は、処理を再びステップS12に移行して、以下、同様の処理を行う。
ステップS16の判別において、計算された周期Tが、
0.5[sec]>T
であると判別された場合には(ステップS16;Yes)、検出された加速度は、熱損失に起因する震えに対応するものである可能性が高いので、CPU51は、熱損失カウンタCNTtの値を1カウントアップする(ステップS17)。すなわち、
CNTt=CNTt+1
とする。
CNTt>20
であるか否かを判別する(ステップS18)。これは、熱損失カウンタCNTtの値が20より大きい場合には、熱損失に起因する震えが発生していると推定されるからである。
ステップS18の判別において、
CNTt>20
であった場合には(ステップS18;Yes)、CPU51は、熱損失状態にあると判別し、報音装置37、振動発生装置38、および表示部10を介して報知、警告を行い処理を終了する(ステップS19)。
さらにまた、通信装置90は、ダイバーが熱損失状態にある旨の他のダイバー(インストラクタやバディ等)に超音波通信により通知する。この結果、他のダイバーのダイブコンピュータ4の報音装置37は、他のダイバーに異常が発生した旨をブザー音などにより告知する。また、他のダイバーのダイブコンピュータ4の振動発生装置38は、他のダイバーに異常が発生した旨を振動により告知する。さらに他のダイバーのダイブコンピュータ4の表示部10は、他のダイバーが熱損失状態にある旨を表示する。この場合において、各ダイブコンピュータを識別する識別データを予め割り当て、当該識別データに表示用データを対応づけておけば、他のダイバーのダイブコンピュータ4の表示部10にダイバーを特定する表示(番号、名前など)を行うことも可能である。
2[sec]≧T≧0.5[sec]
であると判別された場合には(ステップS15;Yes)、CPU51は、検出された加速度が0.5G以上であるか否かを判別する(ステップS20)。
ステップS20の判別において、検出された加速度が0.5G未満であると判別された場合には(ステップS20;No)、検出された加速度は、通常のダイバーの動きに伴うものであるとしてCPU51は、処理を再びステップS12に移行して、以下、同様の処理を行う。
CNTp=CNTp+1
とする。
次にCPU51は、パニックカウンタCNTpの値が10より大きいか、すなわち、
CNTp>10
であるか否かを判別する(ステップS22)。これは、パニックCNTpの値が10より大きい場合には、パニックに伴って腕をばたつかせる動作をダイバーが行っていると推定されるからである。
CNTp>10
であった場合には(ステップS22;Yes)、CPU51は、ダイバーがパニック状態にあると判別し、報音装置37、振動発生装置38および表示部10を介して報知、警告を行い処理を終了する(ステップS19)。
具体的には、報音装置37は、異常が発生した旨をブザー音などにより告知する。また、振動発生装置38は、異常が発生した旨を振動により告知する。さらに表示部10は、ダイバーがパニック状態にある旨を表示する。
以上の説明においては、熱損失カウンタCNTtの値が所定値(以上の説明では20)より大きい場合には、熱損失状態にあると判別し、報音装置37、振動発生装置38、および表示部10を介して報知、警告を行うものとしていたが、熱損失カウンタCNTtの値が所定値より大きく、かつ、周囲温度が下降傾向にある場合に熱損失状態にあると判別するように構成することも可能である。
図8において、図7と異なる点は、ステップS18とステップS19の間にダイバー周囲温度の変化傾向を判別するステップ25を設けた点である。以下、主要動作のみを説明する。
本変形例においては、CPU51は、熱損失カウンタCNTtの値が20より大きいか、すなわち、
CNTt>20
であるか否かを判別する(ステップS18)。
ステップS18の判別において、
CNTt>20
であった場合には(ステップS18;Yes)、CPU51は、温度センサ80の出力信号に基づいて、周囲温度が下降傾向にあるか否かを判別する(ステップS25)。
ステップS25の判別において、周囲温度が下降傾向にある場合には(ステップS25;Yes)、CPU51は、熱損失状態にあると判別し、報音装置37、振動発生装置38、および表示部10を介して報知、警告を行い処理を終了する(ステップS19)。
以上の説明においては、検出された加速度の周期TをCPU51における処理で用いていたが、周波数を用いて同様に処理するようにすることも可能である。
以上の説明においては、加速度センサがダイブコンピュータ本体に内蔵されているものであったが、ダイブコンピュータ本体外に設けるように構成することも可能である。
図9は、第3変形例のダイブコンピュータの外観構成を、その使用の態様と共に示す図である。
図9に示すように、ダイブコンピュータ4Xは、腕時計構造を有するダイブコンピュータ本体4XAと、このダイブコンピュータ本体4XAに設けられ、ダイバーの腕に巻きつけられてダイブコンピュータ本体4XAを固定するためのリストバンド4XBと、ダイブコンピュータ本体4XAに設けられたコネクタ部4XCとケーブル4XDを介して接続され、ダイバーの震えあるいはパニック動作に起因する加速度を検出する加速度センサが内蔵された加速度センサユニット4XEと、加速度センサユニット4XEを固定するセンサ用固定バンド4XFと、を備えている。
ダイブコンピュータ本体4XAには、上ケースと下ケースとが完全水密状態でビス止めなどの方法で固定され、図示しない各種電子部品が内蔵されている。さらにダイブコンピュータ本体4XAには、液晶表示パネルを有する表示部4XGが設けられている。
また、ダイブコンピュータ本体4XAの6時方向の外周部に設けられたコネクタ部14XCには、加速度センサユニット4XEからケーブル14を介して加速度検出信号が入力されることとなる。
なお、動作については、実施形態と同様であるので詳細な説明を省略する。
以上の説明においては、CPU51が、計算された周期Tを判別するに際し、2[sec]および0.5[sec]を判別基準として用いていたが、これらは例示であり、適宜設定することが可能である。
以上の説明においては、生態情報監視装置が腕装着型の場合について説明したが、これに限られるものではなく、熱損失状態あるいはパニック状態に起因する加速度検出が可能であれば、着衣(ダイビングスーツを含む)埋め込み型や、胴部装着型、あるいは帽子(水中マスク等を含む)組み込み型などの変形が考えられる。
Claims (8)
- ユーザの装着部位の加速度を計測する加速度計測部と、
計測した前記加速度に基づいて前記ユーザが熱損失状態にあるか否かを判別する熱損失状態判別部と、を備えた生体情報監視装置であって、
さらに、前記ユーザの周囲温度を計測する温度計測部を備え、
前記熱損失状態判別部は、計測した前記加速度が前記ユーザの震えに対応する周期を有し、かつ、前記周囲温度が下降傾向にある場合に当該ユーザが熱損失状態にあると判別することを特徴とする生体情報監視装置。 - 請求項1記載の生体情報監視装置において、
前記ユーザが熱損失状態にある旨を報知する報知部を備えたことを特徴とする生体情報監視装置。 - 請求項1または請求項2記載の生体情報監視装置において、
当該生体情報監視装置を装着しているユーザが熱損失状態にある旨を外部装置に通信する通信部を備えたことを特徴とする生体情報監視装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の生体情報監視装置において、
前記加速度計測部により計測した前記加速度に基づいて前記ユーザがパニック状態にあるか否かを判別するパニック状態判別部を備えたことを特徴とする生体情報監視装置。 - 請求項4記載の生体情報監視装置において、
前記パニック状態判別部は、計測した前記加速度が前記ユーザがパニック状態にある場合に計測される周期を有している場合に当該ユーザがパニック状態にあると判別することを特徴とする生体情報監視装置。 - 請求項5記載の生体情報監視装置において、
前記パニック状態判別部は、計測した前記加速度が前記ユーザがパニック状態にある場合に計測される周期を有し、かつ、前記加速度が所定の加速度の大きさ以上である場合に当該ユーザが熱損失状態にあると判別することを特徴とする生体情報監視装置。 - 請求項4ないし請求項6のいずれかに記載の生体情報監視装置において、
当該生体情報監視装置を装着しているユーザがパニック状態にある旨を外部装置に通信する通信部を備えたことを特徴とする生体情報監視装置。 - 加速度センサおよび温度センサを有する生体情報監視装置の制御方法であって、
前記加速度センサによりユーザの装着部位の加速度を計測する加速度計測過程と、
前記温度センサにより前記ユーザの周囲温度を計測する温度計測過程と、
計測した前記加速度および前記周囲温度に基づいて前記ユーザが熱損失状態あるいはパニック状態にあるか否かを判別する状態判別過程と、を備え、
前記熱損失状態判別過程は、計測した前記加速度が前記ユーザの震えに対応する周期を有し、かつ、前記周囲温度が下降傾向にある場合に当該ユーザが熱損失状態にあると判別することを特徴とする生体情報監視装置の制御方法。
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