JP5395600B2

JP5395600B2 - 生体情報計測装置

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Publication number: JP5395600B2
Application number: JP2009226047A
Authority: JP
Inventors: 学田村; 広行蛇口; 英之根日屋
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2029-09-30
Also published as: JP2011072474A

Description

本発明は、生体に電極を配置して生体情報を計測し、計測した生体情報が該生体を介して伝送される生体情報計測装置に関する。

従来、生体情報の検出に使用する電極と通信に使用する電極とを共用する人体経由情報伝達システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の人体経由情報伝達システムは、人体の胸部に接触又は容量結合した第１の電極と、第１の電極から離れた位置で人体に接触又は容量結合した第２の電極とを備え、第１の電極で検出された信号を増幅器及びフィルタを通して生体情報を抽出し、第２の電極を増幅器などの回路上のグラウンドに接続して接地電極として機能させている。一方、抽出した心拍等の生体情報はデータ送信部が第１の電極から人体を介して送信する。

国際公開第２００６／０６２１１２号

しかしながら、特許文献１に記載の人体経由情報伝達システムは、生体に配置した２つの電極（第１及び第２の電極）のうち、片側の電極をグランド電極として扱う構成であるので、２つの電極に現れる電位差を差動で検出することができず、十分な検出精度を達成することが難しかった。

一方、片側の電極をグランド電極として扱わないで、第１の電極と第２の電極に現れる信号を差動で検出する構成とした場合、人体でのグランドをとることができないため、検出感度が不十分となる。

また、人体経由情報伝達システムに限らなければ、一般の心電図計測装置では、人体の胸部等にワイヤ接続された複数の生体センサ用電極を配置し、足などの人体のいずれかの箇所にワイヤ接続されたグランド電極を配置している。しかしながら、複数の生体センサ用電極の配置場所とは別に人体の別の場所にグランド電極の配置場所を必要としたのでは、複数の生体センサ用電極とグランド電極とを備えたコンパクトな装置を設計する上で、省スペース化の点から問題となる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、２つの生体センサ用電極に現れる電位差を差動で検出して十分な検出精度を実現すると共に、２つの電極とは別にグランド電極を設けたとしても省スペース化を図ることができる生体情報計測装置を提供することを目的の一とする。

本発明の第１の観点に係る生体情報計測装置の一態様は、生体に接触又は容量結合するように配置される第１及び第２の電極と、生体を介さずにグランドと容量結合するグランド電極と、生体装着時に生体側となる第１の側面に前記第１の電極と前記第２の電極とが離間して設けられ、生体装着時に生体側とは反対側で空間側に開放した第２の側面に前記グランド電極が設けられた機器本体部と、前記機器本体部に内蔵され、前記グランドを基準電位として動作し、前記第１及び第２の電極の電極間の電位差を差動で検出して生体情報を取得する生体情報受信部と、を具備したことを特徴とする。

このように構成された生体情報計測装置によれば、第１及び第２の電極は生体センシング用電極として機器本体部の第１の側面に設けられて生体に対して接触又は静電容量結合し、グランド電極は生体側とは反対となる第２の側面に設けられてグランドと容量結合し、グランド電極にて生体情報受信部のグランドを提供でき、第１及び第２の電極に現れる電位差を差動で検出し、十分な検出精度を実現できる。しかも、第１及び第２の電極とは別にグランド電極を設けているが、グランド電極は第１及び第２の電極が設けられた機器本体部で生体側とは反対となる第２の側面に設けているので、実装面積を拡大することなく、生体情報受信部のグランドを確保でき、省スペース化を図ることができる。

本発明の第２の観点に係る生体情報計測装置の一態様は、生体に接触又は容量結合するように配置される第１及び第２の電極と、グランドと容量結合するグランド電極と、生体装着時に生体側となる第１の側面に前記第１の電極と前記第２の電極とが離間して設けられ、生体装着時に生体側とは反対側で空間側に開放した第２の側面に前記グランド電極が設けられた機器本体部と、前記機器本体部に内蔵され、前記グランドを基準電位として動作し、前記第１及び第２の電極の電極間の電位差を差動で検出して生体情報を取得する生体情報受信部とを具備し、前記機器本体部は、少なくとも前記第１の電極をデータ通信用電極として用いて、生体を介した通信を行う生体通信手段を具備し、前記生体通信手段は、通信データを前記データ通信用電極から生体経由で信号送信する送信部を有することを特徴とする。

この構成によれば、第１の電極を生体センシング用電極として用いると共に、データ通信用電極として用いるので、部品点数の削減と、装置の小型化が図られる。

本発明の生体情報計測装置の別の態様は、前記生体通信手段は、生体に伝達された信号を前記データ通信用電極で受信して復調する受信部を有する。これにより、受信用の電極を別に設けること無く、生体情報計測装置に対して外部から生体通信で情報を送信することができる。

上記生体情報計測装置において、前記生体通信手段は、前記生体情報受信部による前記生体情報の取得をトリガーにして通信を開始することとしても良い。

上記生体情報計測装置において、第１及び第２の電極に電位差として現れる心電又は筋電を前記生体情報として計測することができる。

上記生体情報計測装置において、前記生体通信手段は、前記生体情報受信部が取得した前記生体情報と、生体情報計測対象者の個人識別ＩＤとを、前記送信部が生体経由で信号送信しても良い。これにより、生体情報と個人識別ＩＤとをリンクしたデータ管理が可能になる。

上記生体情報計測装置において、前記送信部から前記生体情報を送信し、当該生体情報により受信機側の端末を操作しても良い。
また、上記生体情報計測装置において、前記グランド電極は、生体を介さずにグランドと容量結合してもよい。

本発明によれば、２つの生体センサ用電極に現れる電位差を差動で検出して十分な検出精度を実現できると共に、２つの電極とは別にグランド電極を設けたとしても生体情報計測装置の省スペース化を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る生体情報計測装置の概念図である。第１の実施の形態に係る生体情報計測装置の回路構成図である。第２の実施の形態に係る生体情報計測装置の概念図である。第２の実施の形態に係る生体情報計測装置のブロック図である。第２の実施の形態における人体通信送信部および生体情報受信部の回路構成図である。生体情報の周波数帯と人体通信での使用周波数帯との関係図である。第２の実施の形態における一部変形した人体通信送信部および生体情報受信部の回路構成図である。第２の実施の形態において人体通信手段に人体通信受信部を備えたブロック図である。第２の実施の形態における人体通信受信部および生体情報受信部の回路構成図である。第３の実施の形態に係る生体情報計測装置のブロック図である。第３の実施の形態における人体通信送信部および生体情報受信部の回路構成図である。第３の実施の形態に係る生体情報計測装置において人体通信手段に人体通信受信部を備えたブロック図である。第３の実施の形態における人体通信受信部および生体情報受信部の回路構成図である。生体情報として心電情報を送信すると共に個人識別ＩＤ情報を送信している概念図である。生体情報計測装置で計測された心電波形図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して具体的に説明する。
図１（ａ）（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る生体情報計測装置の概念図であり、図１（ｃ）は第１の実施の形態に係る生体情報計測装置の外観図である。

本実施の形態に係る生体情報計測装置１は、機器本体部２と、機器本体部２の一方の側面となる第１の側面２ａに設けられた第１及び第２の電極３，４と、機器本体部２の他方の側面となる第２の側面２ｂに設けられたグランド電極５と、機器本体部２に内蔵された生体情報受信部１０（図２参照）とを主な構成要素としている。

図１（ｃ）に示すように、生体情報計測装置１が装着具６を用いて生体である人体Ｍへ取り付けられた際に、機器本体部２の第１の側面２ａが人体Ｍに対して接触し、機器本体部２の第２の側面２ｂが人体側とは反対を向いて空間側に接する。

第１及び第２の電極３，４は、生体センシング用電極として機器本体部２の第１の側面２ａに設けられている。第１及び第２の電極３，４は、人体Ｍに対して接触又は静電容量結合する。第１の電極３と第２の電極４との間は、計測対象の生体情報（心電又は筋電）を検出可能な距離だけ離間する必要がある。機器本体部２の第１の側面２ａ（及び第２の側面２ｂ）は第１の電極３と第２の電極４を適切な間隔だけ離間して配置できる長さを有している。グランド電極５は、人体側とは反対となる第２の側面２ｂに設けられており、グランドと容量結合する。第２の側面２ｂは機器本体部２において第１の側面２ａの裏面であるので、生体センシング用電極とは別にグランド電極５を設けているが、実装面積は生体センシング用の２つの電極である第１及び第２の電極３，４に必要な実装面積と変わらない。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、人体Ｍは床面等をグランドとして静電容量Ｃｓにて容量結合している。グランド電極５は、人体Ｍとは反対側に向けられた第２の側面２ｂに設けられているので、床面、壁等のグランドとの間で静電容量Ｃｗにて容量結合している。

図２は本実施の形態に係る生体情報計測装置１の回路構成図である。機器本体部２には生体情報受信部１０が内蔵されている。生体情報受信部１０は、第１の電極３と第２の電極４の間の電位差を差動増幅する差動増幅器１１を備える。差動増幅器１１の出力端はローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２に接続されている。ローパスフィルタ１２のカットオフ周波数は生体情報の周波数帯にもよるが、心電又は筋電を計測するのであれば５００Ｈｚ程度に設定される。ローパスフィルタ１２の出力端には帯域除去フィルタ１３が接続されている。帯域除去フィルタ１３は電源ノイズの帯域である５０Ｈｚ又は６０Ｈｚを除去するように除去帯域が設定される。生体情報受信部１０の構成要素（１１，１２，１３）に対して電源部１４から電源電圧が供給される。また、床、壁などのグランドと容量結合したグランド電極５によって、生体情報受信部１０の構成要素（１１，１２，１３，１５）に基準電位が提供される。本実施の形態では、基線動揺を除去するため、グランド電極５を、積分器１５を介して生体情報受信部１０の構成要素（１１，１２，１３，１４）に接続して、安定したグランドを提供している。

なお、生体情報受信部１０にて取得された生体情報の出力形式はシステム構成に応じて決められる。たとえば、後述するように受信機に対してデータ送信しても良いし、生体情報受信部１０に記憶及び又は表示してもよい。

以上のように構成された生体情報計測装置１は、機器本体部２の第１の側面２ａ（第１及び第２の電極３、４）が人体Ｍに面接触するようにして、装着具６を用いて人体Ｍへ取り付けられる。第１及び第２の電極３、４が人体Ｍに接触又は容量結合される一方、グランド電極５がグランドと容量結合される。第１の電極３で検出された電位が差動増幅回路１１の非反転入力端子に入力し、第２の電極４で検出された電位が差動増幅回路１１の反転入力端子に入力するので、第１の電極３と第２の電極４の間の電位差が差動増幅される。このとき、第１及び第２の電極３、４から差動増幅回路１１までの間でそれぞれの信号に同位相で重畳したノイズを差動増幅回路１１において除去することができる。差動増幅回路１１から出力された差動増幅信号はローパスフィルタ１２にて生体情報の周波数帯よりも高域に含まれた高調波ノイズがカットされ、さらに帯域除去フィルタ１３にて５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの電源ノイズが除去されて生体情報が取得される。

また、機器本体部２において人体Ｍとは反対側となる第２の側面２ｂに設けたグランド電極５が床、壁などのグランドと容量結合しており、生体情報受信部１０のグランドはグランド電極５によって提供される。したがって、生体情報受信部１０はグランド電極５によって提供されるグランドを基準電位として動作でき、必要な検出感度を実現することができる。

図１５（ａ）は従来構成の生体情報計測装置で計測された心電波形図であり、同図（ｂ）は本実施の形態に係る生体情報計測装置（図２）で計測された心電波形図である。従来構成の生体情報計測装置は、図２に示す回路構成においてグランド電極５を除去し、第２の電極４をグランド電極とし、差動増幅回路１１を増幅器とした構成とした。２つの心電波形の比較結果から、本実施の形態に係る生体情報計測装置の計測精度が改善されていることが判る。

本実施の形態によれば、第１及び第２の電極３，４は生体センシング用電極として機器本体部２の第１の側面２ａに設けられて人体Ｍに対して接触又は静電容量結合し、グランド電極５は人体側とは反対となる第２の側面２ｂに設けられてグランドと容量結合し、グランド電極５にて生体情報受信部１０のグランドを提供するので、第１及び第２の電極３，４に現れる電位差を差動で検出し、十分な検出精度を実現できる。しかも、第１及び第２の電極３，４とは別にグランド電極５を設けているが、グランド電極５は第１及び第２の電極３，４が設けられた機器本体部２で人体側とは反対となる第２の側面２ｂに設けているので、実装面積を拡大することなく、生体情報受信部１０のグランドを確保でき、省スペース化を図ることができる。

次に、第２の実施の形態に係る生体情報計測装置について説明する。
第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態に係る生体情報計測装置において取得した生体情報を、生体センシング用電極を利用して人体経由で受信機へデータ送信するようにしたものである。

図３は第２の実施の形態に係る生体情報計測装置の概念図である。なお、以下の説明では、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す生体情報計測装置１０と同一構成には同一符号を用いて説明する。本実施の形態に係る生体情報計測装置２０において、第１、第２の電極３、４、及びグランド電極５の配置は、図１（ｂ）（ｃ）に示す構造と同様であり、第１及び第２の電極３，４は機器本体部２の第１の側面２ａに設けられて人体Ｍに対して接触又は静電容量結合し、グランド電極５は人体Ｍから離れるように人体側とは反対となる第２の側面２ｂに設けられてグランドと容量結合している。生体情報計測装置２０は機器本体部２に人体通信手段２１および図３には図示されていない生体情報受信部２２が内蔵されている。

また、人体Ｍには腕部に送受信機３０が取り付けられている。人体通信手段２１と送受信機３０との間で人体Ｍを介した通信（電界通信）を行う。送受信機３０は、人体Ｍの腕部と接触又は容量結合する電極３１と、人体Ｍとは反対側に配置された電極３２と、送信機能及び受信機能を有する通信回路３３とを主な構成要素とする。電極３２はグランド（グランド電極５及び床、壁など）と容量結合する。なお、送受信機３０が受信だけで送信を行わない用途であれば、送信機能を持たない受信機としても良い。

図４は、第２の実施の形態に係る生体情報計測装置のブロック図である。
機器本体部２に設けられた人体通信手段２１および生体情報受信部２２と、第１及び第２の電極３，４との間の信号の流れが示されている。人体通信手段２１は人体通信送信部２１ａを備える。本実施の形態では、第１及び第２の電極３，４は生体情報受信部２２に接続されて生体情報（電位差）が生体情報受信部２２に入力され、人体通信送信部２１ａはデータ通信用電極として第１の電極３に接続されて生体情報受信部２２が計測した生体情報を第１の電極３から送信する。

図５に人体通信送信部２１ａおよび生体情報受信部２２の回路構成図を示す。
生体情報受信部２２は、第１の電極３がローパスフィルタ２３ａを介して差動増幅器２４の非反転端子に接続され、第２の電極４がローパスフィルタ２３ｂを介して差動増幅器２４の反転端子に接続されている。ローパスフィルタ２３ａ、２３ｂには５００Ｈｚ程度のカットオフ周波数が設定されている。差動増幅器２４の出力端には帯域除去フィルタ２５が接続されている。帯域除去フィルタ２５には電源ノイズの帯域である５０Ｈｚ又は６０Ｈｚが除去帯域として設定されている。帯域除去フィルタ２５から出力されるアナログ信号である生体情報はアナログデジタル変換器２６でデジタル信号に変換される。生体情報受信部２２で取得された生体情報はマルチプレクサ２７で選択されて人体通信手段２１へ入力される。マルチプレクサ２７は、生体情報受信部２２から出力される生体情報と、本来のデータ通信で送信すべき送信情報と、を選択的に人体通信手段２１へ入力する。

人体通信送信部２１ａは、マルチプレクサ２７で選択された送信データを変調器２８で変調する。局部発振器２９からミキサ３１に対して送信周波数にアップコンバートするための局部発振信号が入力されている。ミキサ３１は、変調後の送信データと局部発振信号とを混合して送信データを送信周波数帯にアップコンバートする。ミキサ３１の出力である送信信号はバンドパスフィルタ３２を通してから増幅器３３に入力し、所定送信レベルに増幅する。バンドパスフィルタ３２には送信周波数に対応した通過帯域が設定される。

図６に生体情報の周波数帯と人体通信での使用周波数帯との関係が示されている。
人体Ｍから計測される生体情報（例えば、心電、筋電）は５００Ｈｚ以下の帯域であるので、ローパスフィルタ２３ａ，２３ｂのカットオフ周波数を５００Ｈｚに設定することが望ましい。これにより、５００Ｈｚよりも高帯域の各種ノイズが混入することを防止できる。また、人体通信の周波数帯域は１０．７ＭＨｚを中心帯域とする高周波帯であるので、バンドパスフィルタ３２には１０．７ＭＨｚ帯を通過帯域に設定することが望ましい。人体通信送信部２１ａと生体情報受信部２２とで第１の電極３を共用するので、人体通信送信部２１ａから生体情報受信部２２へ高周波の送信信号が回り込む可能性があるが、ローパスフィルタ２３ａによって阻止することができる。

以上のように構成された本実施の形態では、第１の実施の形態と同様にして、機器本体部２が人体Ｍに取り付けられ、第１及び第２の電極３，４が人体Ｍに対して接触又は静電容量結合し、グランド電極５が人体Ｍから離れるように人体側とは反対となる第２の側面２ｂに設けられてグランドと容量結合する。第１及び第２の電極３，４に現れる電位差は差動増幅器２４にて差動で検出され、帯域除去フィルタ２５及びアナログデジタル変換器２６を介してマルチプレクサ２７に生体情報が入力される。マルチプレクサ２７で選択された生体情報は、ミキサ３１で人体通信の周波数帯域にアップコンバートされ増幅器３３で増幅されて第１の電極３から人体Ｍに送出される。第１の電極３と送受信機３０の電極３１とは人体Ｍを経由して接続されており、第１の電極３から人体Ｍに送出（電界として付与）された送信信号は人体Ｍを経由して送受信機３０の電極３１で電界変化として検出される。なお、生体情報以外の送信データについても第１の電極３から人体Ｍに送出され、上記同様にして送受信機３０で受信される。送受信機３０では当該生体情報により受信機側の端末が操作されるようにしてもよい。

このように本実施の形態によれば、機器本体部２において第２の電極４及びグランド電極５と共に一体化されている第１の電極３を、生体情報受信部２２が生体センシング用電極として用いる一方、人体通信送信部２１ａが人体通信用電極として用いるので、装置のコンパクト化が可能である。

図７は第２の実施の形態における一部変形した人体通信送信部および生体情報受信部の回路構成図を示す。図５に示す人体通信送信部２１ａ及び生体情報受信部２２と同一部分には同一符号を付している。図７に示すように、生体情報受信部２２の帯域除去フィルタ２５から出力されるアナログ信号の生体情報を、アナログデジタル変換器及びマルチプレクサを介さずに、人体通信送信部２１ａへ直接入力している。人体通信送信部２１ａは、ミキサ３４に生体情報のアナログ信号を入力し、局部発振器２９から入力する局部発振信号と混合して送信周波数にアップコンバートする。アップコンバートされたアナログ信号の生体情報はミキサ３１及び増幅器３３を経由して第１の電極３から人体Ｍへ送信される。一方、本来の通信の通信情報はデジタルデータであり、変調器２８で所定変調方式にて変調された後、局部発振器２９から入力する局部発振信号と混合して送信周波数にアップコンバートされ、第１の電極３から人体Ｍへ送信される。

上記のような構成により、生体情報受信部２２で測定されたアナログ信号の生体情報をアナログ信号のまま人体通信送信部２１ａへ直接入力して人体通信するようにしたので、生体情報受信部２２が生体情報を取得したタイミングをトリガーにして生体情報を人体通信することもできる。

また、生体情報受信部２２が生体情報を取得したタイミングをトリガーにして、人体通信送信部２１ａに電力供給して生体情報を人体通信にて送受信機３０へ送信するように構成しても良い。人体通信送信部２１ａに常に電力供給する場合に比べて、省電力化を図ることができる。

図１４に人体通信手段２１の人体通信送信部２１ａから生体情報として心電情報を送信すると共に被験者（Ｍ）の個人識別ＩＤ情報を送信している概念図を示している。人体Ｍの心電情報が当該人体Ｍに接触又は容量結合した第１及び第２の電極３，４の電位差として生体情報受信部２２で計測される。心電情報は人体通信送信部２１ａから第１の電極３から人体Ｍに電界として付与され、その心電情報が乗った送信信号が送受信機３０において検出される。このとき、心電情報と同時に又はタイミングをずらして被験者（Ｍ）のＩＤ情報を人体通信手段２１の本来の通信情報の１つとして第１の電極３から人体Ｍに電界として付与され、そのＩＤ情報が乗った送信信号が送受信機３０において検出される。なお、ＩＤ情報を用いて心電情報を変調すれば、心電情報とＩＤ情報とを同時に送信することが可能になる。これにより、送受信機３０又はそれ以後の処理装置において、生体情報と個人識別ＩＤとをリンクしたデータ管理が可能になる。

上記第２の実施の形態に係る生体情報計測装置２０において、機器本体部２の人体通信手段２１に人体通信受信部を備え、腕部に取り付けた送受信機３０から送信された通信信号を人体経由で受信できるようしても良い。

図８は第２の実施の形態に係る生体情報計測装置２０において人体通信手段２１に人体通信受信部を備えたブロック図である。人体通信手段２１は、生体センシング用電極である第１の電極３を利用して人体経由で信号を受信する人体通信受信部２１ｂを備えている。なお、人体通信送信部２１ａについて図示を省略しているが、人体通信送信部２１ａを備えている。但し、生体情報受信部２２が計測した生体情報を人体通信して送信しないのであれば、人体通信送信部２１ａは必ずしも必須要件ではない。

図９は人体通信受信部２１ｂおよび生体情報受信部２２の回路構成図である。
人体通信受信部２１ｂは、第１の電極３に接続されており、第１の電極３から出力される受信信号を増幅器４１へ入力して増幅する。増幅器４１の出力端にバンドパスフィルタ４２が接続される。バンドパスフィルタ４２には人体通信の使用周波数帯である１０．７ＭＨｚが通過帯域として設定される。第１の電極３で検出される生体情報は人体通信の使用周波数帯（１０．７ＭＨｚ）よりも十分に低い周波数（５００Ｈｚ以下）であるので、バンドパスフィルタ４２が生体情報の人体通信受信部２１ｂへの漏れ込みを防止している。バンドパスフィルタ４２の出力端にはミキサ４３が接続され、局部発振器４４から供給される局部発振信号と混合してダウンコンバートされる。ダウンコンバートされた受信信号は復調器４５にて復調される。

このように、人体通信受信部２１ｂが第１の電極３をデータ通信用電極として用いて送受信機３０から各種情報を受信することができる。人体通信受信部２１ｂが受信する情報として当該生体情報計測装置２０を装着した被験者（人体Ｍ）に関するＩＤ情報を含むことができる。送受信機３０から受信したＩＤ情報と計測された生体情報とを生体情報計測装置２０において関連づけることができる。

次に、第３の実施の形態に係る生体情報計測装置について説明する。
第３の実施の形態は、生体センシング用電極及び人体通信用電極として第１の電極３だけを用いるのではなく、第１の電極３と第２の電極４の２つを用いる。

図１０は第３の実施の形態に係る生体情報計測装置のブロック図である。
本実施の形態に係る生体情報計測装置５０では、第１、第２の電極３、４、及びグランド電極５の配置は、図１（ｂ）（ｃ）に示す構造と同様であり、第１及び第２の電極３，４は機器本体部２の第１の側面２ａに設けられて人体Ｍに対して接触又は静電容量結合し、グランド電極５は人体Ｍから離れるように人体側とは反対となる第２の側面２ｂに設けられてグランドと容量結合している。生体情報計測装置５０は機器本体部２に人体通信手段５１および生体情報受信部５２が内蔵されている。人体通信手段５１は人体通信送信部５１ａを備えている。

図１１は人体通信送信部５１ａおよび生体情報受信部５２の回路構成図を示す。なお、図５に示す人体通信送信部２１ａおよび生体情報受信部２２と基本構成は同一であるので、同一構成要素には同一符号を付して説明の重複を避ける。

本実施の形態では、人体通信送信部５１ａのバンドパスフィルタ３２の出力端に２つの増幅器３３ａ、３３ｂが並列に接続されている。一方の増幅器３３ａは第１の電極３に接続され、他方の増幅器３３ｂは第２の電極４に接続されている。生体情報受信部２２で計測された生体情報はアナログデジタル変換器２６でデジタル信号の生体情報に変換され、マルチプレクサ２７を介して人体通信送信部５１ａに取り込まれる。デジタル信号である生体情報は変調器２８で変調され、ミキサ３１でアップコンバートされてからバンドパスフィルタ３２で抽出された生体情報からなる高周波の送信信号が一方の増幅器３３ａから第１の電極３に印加されると共に、他方の増幅器３３ｂから第２の電極４に印加される。第１及び第２の電極３，４から同一の生体情報である送信信号が人体Ｍに対して電界として付与される。

このように、第１及び第２の電極３，４を人体通信用電極として使用することにより、第１の電極３だけを人体通信用電極として用いる場合に比べて、全体の電極面積を拡大でき、送信強度を上げることができ、人体通信の通信精度を改善できる。

なお、図１１に示す回路構成では、生体情報受信部５２で計測したアナログ信号の生体情報をデジタル信号に変換してマルチプレクサ２７を介して人体通信送信部５１ａへ入力しているが、図７に示す回路構成と同様に、帯域除去フィルタ２５の出力するアナログ信号の生体情報をそのまま人体通信送信部５１ａへ入力して、生体情報の検出をトリガーにして人体通信送信部５１ａから生体情報を人体通信するようにしても良い。

上記第３の実施の形態に係る生体情報計測装置５０において、機器本体部２の人体通信手段２１に人体通信受信部を備え、腕部に取り付けた送受信機３０から送信された通信信号を人体経由で受信できるようしても良い。

図１２は第３の実施の形態に係る生体情報計測装置５０において人体通信手段２１に人体通信受信部を備えたブロック図である。人体通信手段５１は、生体センシング用電極である第１の電極３及び第２の電極４を利用して人体経由で信号を受信する人体通信受信部５１ｂを備えている。なお、人体通信送信部５１ａについて図示を省略しているが、人体通信送信部５１ａを備えている。但し、生体情報受信部５２が計測した生体情報を人体通信して送信しないのであれば、人体通信送信部５１ａは必ずしも必須要件ではない。

図１３は人体通信受信部５１ｂおよび生体情報受信部５２の回路構成図である。なお、図９に示す人体通信受信部２１ｂおよび生体情報受信部２２と基本構成は同一であるので、同一構成要素には同一符号を付して説明の重複を避ける。

本実施の形態では、第１の電極３と第２の電極４とが、各々対応する増幅器４１ａ，４１ｂを経由して、バンドパスフィルタ４２に入力端に並列に接続されている。すなわち、人体通信時に、第１の電極３及び第２の電極４の２つの電極で送受信機３０からの送信信号を受信し、第１の電極３及び第２の電極４のそれぞれの受信信号が合成される。

このように、第１及び第２の電極３，４を人体通信用電極として使用することにより、第１の電極３だけを人体通信用電極として用いる場合に比べて、全体の電極面積を拡大でき、受信感度を改善することができる。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上説明したように、実装面積の拡大を招くこと無くグランド電極を設けることができるという効果を有し、特に、人体等の測定対象における２箇所間の電位差等を生体情報として測定する生体情報計測装置に有用である。

１、２０、５０生体情報計測装置
２機器本体部
２ａ第１の側面
２ｂ第２の側面
３第１の電極
４第２の電極
５グランド電極
６装着具
１０、２２、５２生体情報受信部
１１差動増幅器
１２ローパスフィルタ
１３帯域除去フィルタ
２１人体通信手段
２１ａ、５１ａ人体通信送信部

Claims

生体に接触又は容量結合するように配置される第１及び第２の電極と、
生体を介さずにグランドと容量結合するグランド電極と、
生体装着時に生体側となる第１の側面に前記第１の電極と前記第２の電極とが離間して設けられ、生体装着時に生体側とは反対側で空間側に開放した第２の側面に前記グランド電極が設けられた機器本体部と、
前記機器本体部に内蔵され、前記グランドを基準電位として動作し、前記第１及び第２の電極の電極間の電位差を差動で検出して生体情報を取得する生体情報受信部と、
を具備したことを特徴とする生体情報計測装置。
生体に接触又は容量結合するように配置される第１及び第２の電極と、
グランドと容量結合するグランド電極と、
生体装着時に生体側となる第１の側面に前記第１の電極と前記第２の電極とが離間して設けられ、生体装着時に生体側とは反対側で空間側に開放した第２の側面に前記グランド電極が設けられた機器本体部と、
前記機器本体部に内蔵され、前記グランドを基準電位として動作し、前記第１及び第２の電極の電極間の電位差を差動で検出して生体情報を取得する生体情報受信部と、
を具備し、
前記機器本体部は、少なくとも前記第１の電極をデータ通信用電極として用いて、生体を介した通信を行う生体通信手段を具備し、
前記生体通信手段は、通信データを前記データ通信用電極から生体経由で信号送信する送信部を有する
ことを特徴とする生体情報計測装置。
前記生体通信手段は、生体に伝達された信号を前記データ通信用電極で受信して復調する受信部を有する
ことを特徴とする請求項２記載の生体情報計測装置。
前記生体通信手段は、前記生体情報受信部による前記生体情報の取得をトリガーにして通信を開始する
ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の生体情報計測装置。
前記生体通信手段は、前記生体情報受信部が取得した前記生体情報と、生体情報計測対象者の個人識別ＩＤとを、前記送信部が生体経由で信号送信する
ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の生体情報計測装置。
前記送信部から前記生体情報を送信し、当該生体情報により受信機側の端末を操作する
ことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の生体情報計測装置。
前記グランド電極が、生体を介さずにグランドと容量結合する
ことを特徴とする請求項２から請求項６のいずれかに記載の生体情報計測装置。