JPWO2011016407A1 - Biological information detector, biological information detecting method, and portable terminal - Google Patents

Abstract

大型化およびコストアップを避けることができるとともに、生体情報を精度よく検知することができる、生体情報検知器、生体情報検知方法および該生体情報検知器を備えた携帯端末を提供する。本発明に係る生体情報検知器１は、電気パルスを発する発振回路２と、電気パルスが印加される印加電極３と、印加電極３と対向する検出電極４と、電極間の静電容量を計測する静電容量計測回路５と、第１の状態における静電容量と、第２の状態における静電容量との差分に基づき生体情報を取得する演算回路６と、を備える。Provided are a biological information detector, a biological information detection method, and a portable terminal equipped with the biological information detector, which can avoid an increase in size and cost and can detect biological information with high accuracy. The biological information detector 1 according to the present invention measures an oscillation circuit 2 that emits an electric pulse, an application electrode 3 to which the electric pulse is applied, a detection electrode 4 that faces the application electrode 3, and a capacitance between the electrodes. And an arithmetic circuit 6 that acquires biological information based on the difference between the capacitance in the first state and the capacitance in the second state.

Description

本発明は、生体情報を取得する生体情報検知器、生体情報検知方法、および、該生体情報検知器を備えた携帯端末に関する。特に、本発明は、人体の肌表面における生体情報を取得する生体情報検知器、生体情報検知方法、および、該生体情報検知器を備えた携帯端末に関する。   The present invention relates to a biological information detector that acquires biological information, a biological information detection method, and a portable terminal that includes the biological information detector. In particular, the present invention relates to a biological information detector that acquires biological information on the skin surface of a human body, a biological information detection method, and a portable terminal that includes the biological information detector.

様々なセンサを備えた付加価値の高い携帯端末が種々提案されている。これらの携帯端末は、通信機能や撮影機能等の一般的な機能の他、様々な機能を備える。近年の健康志向の高まりにより、健康状態を把握するための機能を備える携帯端末が提案されている。その一つに、人体の肌表面における生体情報を取得する機能を備えた携帯端末がある。例えば、特許文献１には、近赤外領域まで感度を有するＣＣＤを備えた携帯電話機が開示されている。ユーザは、ＣＣＤカメラ部を手のひらに密着させた状態でカメラのシャッタボタンを押すことにより、人体の肌表面における含水量を測定することができる。
また、人体の肌表面における生体情報を取得する装置として、特許文献２には、渦巻状の電極が高密度に形成された水分量センサと、圧電振動子および接触子から成る弾力センサと、を一体に形成した肌センサが開示されている。ユーザは、該肌センサを用いることにより、肌に含まれる水分量と肌の弾力性とを検知することができる。
さらに、特許文献３には、皮膚の角質層バリア機能と表皮角質層の水分量とを計測する装置が開示されている。特許文献３の装置は、印加電極と検出電極とを皮膚表面に接触させた時の電気特性を測定し、該電気的特性に基づき人肌の角質層バリア機能と表皮角質層の水分量とを計測する。Various high-value-added mobile terminals equipped with various sensors have been proposed. These portable terminals have various functions in addition to general functions such as a communication function and a photographing function. Due to the recent increase in health consciousness, portable terminals having a function for grasping a health condition have been proposed. One of them is a portable terminal having a function of acquiring biological information on the skin surface of a human body. For example, Patent Document 1 discloses a mobile phone including a CCD having sensitivity up to the near infrared region. The user can measure the moisture content on the skin surface of the human body by pressing the shutter button of the camera with the CCD camera unit in close contact with the palm.
In addition, as a device for acquiring biological information on the surface of the human skin, Patent Document 2 discloses a moisture sensor in which spiral electrodes are formed at a high density, and an elastic sensor including a piezoelectric vibrator and a contact. An integrally formed skin sensor is disclosed. The user can detect the amount of moisture contained in the skin and the elasticity of the skin by using the skin sensor.
Further, Patent Document 3 discloses a device for measuring the skin stratum corneum barrier function and the moisture content of the epidermal stratum corneum. The device of Patent Document 3 measures the electrical characteristics when the application electrode and the detection electrode are brought into contact with the skin surface, and based on the electrical characteristics, the stratum corneum barrier function of human skin and the moisture content of the epidermal stratum corneum are determined. measure.

特開２００６−０９８０９８号公報JP 2006-098098 A 特開２００５−０５２２１２号公報JP 2005-052212 A 特開２００３−３１０５６７号公報JP 2003-310567 A

ここで、携帯電話機等の携帯端末に対しては常に、端末の小型化およびコストダウンが要求されている。特許文献１の携帯電話機において、近赤外領域まで感度を有するＣＣＤカメラを用いる場合、一般的なＣＣＤカメラを用いる場合と比較して、携帯電話機の大型化は避けられるものの、コストが高くなる。また、特許文献２の肌センサを携帯端末に搭載する場合、肌センサが水分量計測用の水分量センサと弾力性計測用の弾力センサの２つのセンサを備えるため、端末が大型になってしまうとともに端末のコストが高くなる。
一方、電極からの電気特性に基づき人体の肌表面における生体情報を取得する場合、端末の大型化を避けることができると共に、近赤外領域まで感度を有するＣＣＤカメラ等を用いる場合と比較して、装置のコストを低く抑えることができる。しかし、特許文献３で開示された印加電極および検出電極による測定は、電極表面に汚れや水分等が付着している場合、人肌の角質層バリア機能と表皮角質層の水分量を正確に計測することができない。従って、特許文献１および特許文献２の場合と比較して測定精度が低い。
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、大型化およびコストアップを避けることができるとともに、生体情報を精度よく検知することができる、生体情報検知器および該生体情報検知器を備えた携帯端末を提供することを目的とする。Here, downsizing and cost reduction of terminals are always required for mobile terminals such as mobile phones. When using a CCD camera having sensitivity up to the near-infrared region in the mobile phone of Patent Document 1, an increase in the size of the mobile phone can be avoided as compared with the case of using a general CCD camera, but the cost increases. In addition, when the skin sensor of Patent Document 2 is mounted on a mobile terminal, the skin sensor includes two sensors, a moisture sensor for measuring moisture and an elasticity sensor for measuring elasticity, so that the terminal becomes large. At the same time, the cost of the terminal increases.
On the other hand, when acquiring biological information on the skin surface of the human body based on the electrical characteristics from the electrodes, it is possible to avoid the enlargement of the terminal and to compare with the case where a CCD camera or the like having sensitivity to the near infrared region is used. The cost of the apparatus can be kept low. However, the measurement using the application electrode and the detection electrode disclosed in Patent Document 3 accurately measures the stratum corneum barrier function of human skin and the amount of water in the epidermal stratum corneum when dirt or moisture adheres to the electrode surface. Can not do it. Therefore, the measurement accuracy is lower than in the case of Patent Document 1 and Patent Document 2.
The present invention has been made in view of the above problems, and includes a living body information detector and the living body information detector that can avoid an increase in size and cost and can accurately detect living body information. An object is to provide a portable terminal.

上記目的を達成するために本発明に係る生体情報検知器は、電気パルスを発する発振手段と、電気パルスが印加される印加電極と、印加電極に対向する検出電極と、電極間の静電容量を計測する静電容量計測手段と、第１の状態における静電容量と第２の状態における静電容量との差分に基づき生体情報を取得する演算手段と、を備える。
上記目的を達成するために本発明に係る生体情報検知方法は、対向配置された印加電極と検出電極とを備える検知器を用いた生体情報検知方法であって、印加電極へ電気パルスを印加し、電極間の静電容量を計測し、第１の状態における静電容量と第２の状態における静電容量との差分に基づき生体情報を取得する。
上記目的を達成するために本発明に係る携帯端末は、筐体と、電気パルスを印加する発振手段と、筐体の表面に対向配置され、電気パルスが印加される、印加電極および検出電極と、電極間の静電容量を計測する静電容量計測手段と、第１の状態における静電容量と第２の状態における静電容量との差分に基づき生体情報を取得する演算手段と、を備える。In order to achieve the above object, a biological information detector according to the present invention includes an oscillation means for generating an electric pulse, an application electrode to which the electric pulse is applied, a detection electrode facing the application electrode, and a capacitance between the electrodes. And a calculation means for acquiring biological information based on the difference between the capacitance in the first state and the capacitance in the second state.
In order to achieve the above object, a biological information detection method according to the present invention is a biological information detection method using a detector having an application electrode and a detection electrode arranged to face each other, and applies an electrical pulse to the application electrode. The capacitance between the electrodes is measured, and biometric information is acquired based on the difference between the capacitance in the first state and the capacitance in the second state.
In order to achieve the above object, a portable terminal according to the present invention includes a housing, an oscillating means for applying an electric pulse, an application electrode and a detection electrode that are arranged opposite to the surface of the housing and to which an electric pulse is applied. A capacitance measuring unit that measures the capacitance between the electrodes, and a calculation unit that acquires biological information based on a difference between the capacitance in the first state and the capacitance in the second state. .

本発明に係る生体情報検知器、生体情報検知方法および携帯端末装置は、生体情報検知器および該生体情報検知器を備えた携帯端末装置の大型化およびコストアップを避けることができる。さらに、本発明に係る生体情報検知器、生体情報検知方法および携帯端末装置は、電極表面に汚れや水分等が付着することによる影響を取り除くことができ、従って、生体情報を精度よく検知することができる。   The biological information detector, the biological information detection method, and the portable terminal device according to the present invention can avoid the increase in size and cost of the biological information detector and the portable terminal device that includes the biological information detector. Furthermore, the living body information detector, the living body information detecting method, and the mobile terminal device according to the present invention can remove the influence caused by dirt or moisture adhering to the electrode surface, and thus accurately detect the living body information. Can do.

本発明の第１の実施形態に係る生体情報検知器１のブロック図の一例である。It is an example of the block diagram of the biological information detector 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る生体情報検知器１Ｂのブロック図の一例である。It is an example of the block diagram of the biological information detector 1B which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る生体情報検知器１Ｂの電極部の上面図の一例である。It is an example of the top view of the electrode part of the biological information detector 1B which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る静電容量計測回路５による計測結果の一例である。It is an example of the measurement result by the electrostatic capacitance measurement circuit 5 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 印加電圧波形と検出電流波形との関係の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the relationship between an applied voltage waveform and a detection current waveform. 本発明の第３の実施形態に係る携帯電話機１０の（ａ）正面図、（ｂ）背面図、および、（ｃ）背面図のＡ−Ａ‘線における断面図である。It is sectional drawing in the AA 'line | wire of (a) front view of the mobile telephone 10 which concerns on the 3rd Embodiment of this invention, (b) rear view, and (c) rear view. 本発明の第３の実施形態に係る携帯電話機１０のブロック図の一例である。It is an example of the block diagram of the mobile telephone 10 which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る携帯電話機１０の動作フローの一例である。It is an example of the operation | movement flow of the mobile telephone 10 which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係る携帯電話機１０Ｂの（ａ）正面図、（ｂ）背面図、および、（ｃ）正面図のＢ−Ｂ‘線における断面図である。It is sectional drawing in the BB 'line | wire of (a) front view of the mobile telephone 10B which concerns on the 4th Embodiment of this invention, (b) rear view, and (c) front view. 本発明の第４の実施形態に係る携帯電話機１０Ｂの動作フローの一例である。It is an example of the operation | movement flow of the mobile telephone 10B which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施の形態について説明する。本実施形態に係る生体情報検知器１のブロック図の一例を図１に示す。図１において、生体情報検知器１は、発振回路２、印加電極３、検出電極４、静電容量計測回路５および演算回路６を備える。
発振回路２は、印加電極３に電気パルスを印加する。印加電極３と検出電極４は、互いに対向配置される。印加電極３と検出電極４とは、対向配置されることによってコンデンサを形成する。
静電容量計測回路５は、印加電極３と検出電極４との間の静電容量を計測し、計測結果を演算回路６に出力する。演算回路６は、静電容量計測回路５から出力された静電容量の計測結果から、第１の状態における静電容量と第２の状態における静電容量との差分（ΔＣ）を算出する。さらに、演算回路６は、算出したΔＣに基づき生体情報を出力する。
ここで、本実施形態では、第１の状態として印加電極３および検出電極４が生体に接触している状態を、第２の状態として印加電極３および検出電極４が生体に接触していない状態をそれぞれ適用する。なお、第１の状態および第２の状態はこれに限定されない。例えば、第２の状態として、印加電極３および検出電極４をリファレンス測定用シート等に接触させた状態とすることもできる。さらに、第１の状態および第２の状態を印加電極３および検出電極４が生体に接触している状態とし、第２の状態を第１の状態から所定の時間が経過した状態とすることもできる。
また、本実施形態では、演算回路６は、生体情報として生体に含まれている水分量を出力する。印加電極３と検出電極４との間の静電容量から生体に含まれている水分量を求めることができる理由は、下記による。すなわち、印加電極３と検出電極４とがコンデンサを形成する場合、コンデンサの静電容量Ｃは、Ｃ＝ε×Ｓ／ｄで表される。ここで、εは比誘電率、Ｓはコンデンサの電極の面積、ｄは電極間の距離である。空気の比誘電率が１であるのに対して水の比誘電率が約８０であることから、電極を生体に接触させた場合、生体に含まれている水分量に応じて比誘電率が変化する。比誘電率が変化することにより、コンデンサの静電容量が変化する。Ｓおよびｄは一定のため、例えば、電極が生体に接触している時と接触していない時の静電容量の変化量から、比誘電率の変化量を算出し、該比誘電率の変化量に基づき生体に含まれている水分量を演算することができる。
なお、コンデンサの静電容量は、コンデンサの電極表面に汚れや水分等が付着することでも変化する。従って、電極表面に汚れや水分等が付着している場合の影響を取り除くため、所定の状態からの静電容量の変化量を用いることが望ましい。本実施形態では、所定の状態（第２の状態）として、電極（印加電極３および検出電極４）が生体に接触していない状態を適用し、電極が生体に接触していない時の静電容量をリファレンスとして用いる。つまり、電極が生体に接触している時（第１の状態）の静電容量と接触していない時（第２の状態）の静電容量との変化量（ΔＣ）に基づき、生体に含まれている水分量を演算する。生体に含まれている水分量の演算に差分（ΔＣ）を用いることにより、電極を生体に接触させた時の静電容量を単純に用いる場合と比較して、生体に含まれている水分量を高精度に求めることができる。なお、電極が生体に接触していない時の静電容量として、電極を生体に接触させる直前の静電容量を用いることが望ましい。
以上のように、本実施形態に係る生体情報検知器１は、コンデンサを形成する印加電極３および検出電極４の電気特性に基づき生体情報を出力する。この場合、生体情報検知器１の大型化およびコストアップを避けることができる。さらに、本実施形態に係る生体情報検知器１は、生体情報の出力に、第１の状態における静電容量と第２の状態における静電容量との差分（ΔＣ）を用いる。この場合、電極表面に汚れや水分等が付着することによる影響を取り除くことができ、単純に電極が生体に接触している時の静電容量を用いる場合と比較して、生体情報を精度よく検知することができる。
なお、図１の点線が筐体である場合、生体情報検知器１を備えた携帯端末となる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施の形態について説明する。図２は、本実施形態に係る生体情報検知器を示すブロック図である。図２において、生体情報検知器１Ｂは、発振回路２Ｂ、印加電極３Ｂ、検出電極４Ｂ、基板８、静電容量計測回路５、位相差計測回路７および演算回路６Ｂを備える。ここで、位相差計測回路７が位相差計測手段に相当する。
本実施形態において、発振回路２Ｂは、電圧１Ｖ、周波数１ｋＨｚの微弱の正弦波電圧を印加電極３Ｂに印加する。印加電極３Ｂと検出電極４Ｂは、基板８上に対向して形成され、発振回路２Ｂから印加電極３に印加された正弦波電圧に対応する電流を、検出電極４から検出する。印加電極３Ｂと検出電極４Ｂとは、対向して形成されることにより、コンデンサを形成する。図３に、印加電極３Ｂ、検出電極４Ｂおよび基板８を示す上面図を示す。
図３において、印加電極３Ｂは電極端子３１と櫛型電極３２とを、検出電極４Ｂは電極端子４１と櫛型電極４２とを備える。ここで、印加電極３Ｂの櫛型電極３２の櫛歯部と、検出電極４Ｂの櫛型電極４２の櫛歯部とは交互に配置されている。櫛型電極３２、４２の櫛歯部をそれぞれ交互に配置することにより、電極の見かけ上の総面積が大きくなる。電極の総面積が大きくなると、コンデンサの容量が大きくなる。従って、本実施形態に係る生体情報検知器１Ｂは、印加電極３Ｂおよび検出電極４Ｂの搭載面積が小さい場合でも、高精度の電気特性を出力することができる。
また、本実施形態において、基板８として一辺の長さが１０ｍｍ、厚さが０．３ｍｍのガラスセラミック製の板対を用いた。さらに、印加電極３Ｂおよび検出電極４Ｂの櫛型電極３２、４２は、共に、幅（Ｗ）：７ｍｍ、長さ（Ｌ）：７ｍｍ、電極幅（ａ）：０．２５ｍｍ、電極間隔（Ｄ）：０．２５ｍｍ、電極対数（ｎ）：７対とした。また、印加電極３Ｂおよび検出電極４Ｂは、銀ペーストにより形成した。なお、表面の腐食防止のため、印加電極３Ｂおよび検出電極４Ｂにニッケル−金等のメッキを施してもよい。
図２の説明に戻る。静電容量計測回路５は、印加電極３Ｂと検出電極４Ｂとの間の静電容量を計測して、計測結果を演算回路６Ｂへ出力する。位相差計測回路７は、印加電極３Ｂに印加された印加電圧波形と検出電極４Ｂから検出された検出電流波形との位相差を計測して、計測結果を演算回路６Ｂへ出力する。
演算回路６Ｂは、静電容量計測回路５から出力された静電容量の計測結果から、印加電極３Ｂおよび検出電極４Ｂが人肌に接触している時の静電容量と接触していない時の静電容量との差分（ΔＣ）を算出し、算出したΔＣに基づき人肌の水分量を演算する。また、演算回路６Ｂは、位相差計測回路７から出力された位相差の計測結果から、印加電極３Ｂおよび検出電極４Ｂが人肌に接触している時の位相差とπ／２ラジアンとの差分（Δｔ）を算出し、算出したΔｔに基づき人肌表面から分泌される汗に含まれる微量成分の含有量を演算する。なお、電極が人肌に接触している時の印加電圧波形−検出電流波形間の位相差とπ／２ラジアンとの差分（Δｔ）から、人肌表面から分泌される汗に含まれる微量成分の含有量を演算できる理由については後述する。演算回路６Ｂは、演算した人肌の水分量および微量成分の含有量を、人体の肌表面における生体情報として出力する。
本実施形態における第１の状態と第２の状態について説明する。図４に、それぞれ異なる時期に、図３に示した櫛歯型の印加電極３Ｂおよび検出電極４Ｂに電圧１Ｖ、周波数１ｋＨｚの正弦波電圧を印加した場合の静電容量計測回路５の計測結果の一例を示す。図４では、異なる時期に３回行った計測の結果を、上の行から下の行へと時系列（初期の人肌に接触していない状態→人肌に接触→人肌から離す→電極をアルコール拭き）に記載した。
図４において、電極が人肌に接触している状態での静電容量値（３．８×１０^３〜６．３×１０^３ｐＦ）は、いずれも、その他の電極が人肌に接触していない状態での静電容量値と比べて２〜３桁程度大きいことがわかる。また、電極をアルコール拭きした後の静電容量値（５．１〜５．５ｐＦ）がほぼ一定であるのに対し、初期状態の静電容量値（５．１〜３．７×１０ｐＦ）は一定ではないことから、初期状態のバラツキは前述の電極表面の汚れの影響であると考えることができる。さらに、図４において、電極を人肌から離した直後の静電容量値は大きくばらついている。これは、電極の温度の違い等により、電極表面に付着した水分が蒸発する速さ等が異なるためと考えられる。
従って、リファレンス用に用いる第２の状態の静電容量値としては、電極を人肌に接触させる前の静電容量値を用いることが望ましい。本実施形態では、５００ｐＦに閾値を設け、閾値を超える前に計測された直近の静電容量値を、電極が人肌に接触していない初期の状態、すなわち、第２の状態の静電容量値と定義する。一方、閾値を超えた後の所定時間について計測された静電容量値の最大値を、人肌に接触した時の状態、すなわち、第１の状態における静電容量値と定義する。
次に、電極が人肌に接触している時の印加電圧波形−検出電流波形間の位相差とπ／２ラジアンとの差分（Δｔ）から、人肌表面から分泌される汗に含まれる微量成分の含有量を演算できる理由について説明する。人肌表面から分泌される汗には、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、塩素などミネラルが含まれている。これらミネラル成分はイオン性物質が多く、コンデンサの寄生抵抗成分に影響を及ぼす。一方、コンデンサの印加電圧波形と検出電流波形との位相差は、理想的なコンデンサの場合はπ／２ラジアンであるのに対し、コンデンサに寄生抵抗成分がある場合、寄生抵抗値に応じてπ／２ラジアンからずれる。従って、電極を人肌に接触させた時の位相差とπ／２（理想的なコンデンサの位相差）との差分（Δｔ）から寄生抵抗値を演算し、該寄生抵抗値に基づき肌表面から分泌される汗に含まれる微量成分の含有量を演算することができる。
図５は、印加電極３Ｂに印加した印加電圧波形６１と、検出電極４Ｂから検出された検出電流波形６２と、理想的なコンデンサの場合に検出される電流波形６３とを示した波形図である。図５において、印加電圧波形６１と理想的なコンデンサの場合に検出される電流波形６３との位相差はπ／２ラジアンである。一方、印加電圧波形６１と検出電極４Ｂから検出された検出電流波形６２との位相差θは、π／２ラジアンからずれている。本実施形態に係る生体情報検知器１Ｂは、印加電極３Ｂおよび検出電極４Ｂを人肌に接触させた時の位相差θとπ／２（理想的なコンデンサの位相差）との差分（Δｔ）から寄生抵抗値を演算し、該寄生抵抗値に基づき人肌表面から分泌される汗に含まれる、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、塩素などの微量成分の含有量を演算する。
ユーザが、本実施形態に係る生体情報検知器１Ｂを用いて人体の肌表面における生体情報を検知する場合、ユーザは図示しない操作ボタン等を用いて検知を指示するための入力を行った後、印加電極３Ｂおよび検出電極４Ｂをユーザの人肌に接触させる。生体情報検知器１Ｂの静電容量計測回路５および位相差計測回路７は、ユーザの入力に基づき、電極間の静電容量および印加電圧−検出電流間の位相差を所定時間計測し、演算回路６Ｂへ出力する。演算回路６Ｂは、出力された静電容量および位相差からΔＣおよびΔｔを算出し、算出したΔＣおよびΔｔに基づいて人肌の水分量および微量成分の含有量を演算して人体の肌表面における生体情報として出力する。なお、人肌の水分量および微量成分の含有量を演算は、数値を算出することに限定されない。前記演算には、閾値に対する大小関係の判定や、○か×かの判定等も含まれる。
以上のように、本実施形態に係る生体情報検知器１Ｂは、コンデンサを形成する印加電極３Ｂと検出電極４Ｂの電気特性に基づき、人肌の水分量と人肌表面から分泌される汗に含まれる微量成分の含有量とを演算する。生体情報検知器１Ｂは、同一の電極間からの電気特性に基づき、肌の水分量と微量成分の含有量を演算できることから、水分量センサと微量成分の含有量検知用のセンサ等の複数のセンサを搭載する必要がない。従って、生体情報検知器１Ｂの大型化およびコストアップを避けることができる。
また、電極が人肌に接触している状態（第１の状態）と電極が人肌と接触していない状態（第２の状態）の静電容量の変化量（ΔＣ）に基づき人肌の水分量を演算することにより、人肌の水分量を精度よく演算することができる。さらに、印加電極３Ｂおよび検出電極４Ｂを櫛歯型に形成することにより、電極の搭載面積が小さい場合でも、高精度に電気特性を出力することができ、従って、人肌の水分量および微量成分の含有量を精度よく演算することができる。
ここで、コンデンサの電極表面に汚れや水分等が付着している場合、コンデンサの寄生抵抗値も変化する。従って、微量成分の含有量の演算に、電極を人肌に接触させた時の位相差θとπ／２ラジアン（理想的なコンデンサの位相差）との差分（Δｔ）を用いる代わりに、人肌に接触している時の位相差θと接触していない時の位相差との差分（Δｔ’）を用いることにより、電極表面に汚れや水分等が付着することによる影響が取り除くことができ、微量成分の含有量をより高精度に演算することができる。
なお、印加電極３Ｂと検出電極４Ｂは１対に限定されない。印加電極３Ｂおよび検出電極４Ｂを複数対形成した場合、各電極対の電気特性の平均値を用いる等により、人肌の水分量および人肌表面から分泌される汗に含まれる微量成分の含有量をより高精度に演算することができる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。本実施形態では、携帯端末として、第２の実施形態で説明した生体情報検知器１Ｂを搭載した携帯電話機を適用する。本実施形態において、携帯電話機はインターネットを介して所定のサーバと通信する。また、携帯電話機のユーザは、予め、該サーバへユーザの識別情報を登録している。なお、携帯端末として、第２の実施形態で説明した生体情報検知器１Ｂを搭載した、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、通信機能を備えた携帯型ゲーム端末およびカメラ等を適用することもできる。
図６（ａ）は、本実施形態に係る携帯電話機１０を示す正面図、図６（ｂ）は背面図、図６（ｃ）は図６（ｂ）のＡ−Ａ‘での断面図である。図６（ａ）において、携帯電話機１０の筐体１１の一方の面（以下、正面と記す。）には、複数の操作ボタン１２、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）１３、カメラ１４、スピーカ１５およびマイク１６が配置されている。また、筐体１１の上面にはアンテナ１７が配置されている。これらは一般的な携帯電話機が備える要素であり、詳細な説明は省略する。
一方、図６（ｂ）、（ｃ）において、携帯電話機１０の筐体１１の他方の面（以下、背面と記す。）には、センサ１８が配置されている。センサ１８は、第２の実施形態に示した印加電極３Ｂ、検出電極４Ｂおよび基板８から成る。すなわち、センサ１８は、基板８の上に櫛歯型の印加電極３Ｂおよび検出電極４Ｂを形成することにより、構成される。図６（ｂ）、（ｃ）において、センサ１８の基板８の印加電極３Ｂおよび検出電極４Ｂが形成されていない面が、接着剤により筐体１１の背面に貼り付けられている。なお、印加電極３Ｂおよび検出電極４Ｂを直接、筐体１１の背面に形成し、センサ１８とすることもできる。
また、図６（ｃ）において、携帯電話機１０の筐体１１の内部には、メイン基板２０が配置され、メイン基板２０の上に検知回路１９が配置されている。ここで、検知回路１９は、第２の実施形態に示した、発振回路２Ｂ、静電容量計測回路５、位相差計測回路７および演算回路６Ｂを含む。
次に、本実施形態に係る携帯電話機１０を示すブロック図について説明する。図７は、携帯電話機１０を示すブロック図の一例である。図７において、携帯電話機１０は、入力部５１、音声処理部５２、表示部５３、撮像部５４、通信部５５、生体情報検知部５６および制御部５７を備える。
入力部５１は、ユーザが操作ボタン１２を押下等した場合、押下に応じた入力情報を制御部５７へ送信する。音声処理部５２は、スピーカ１５を用いて音声、メロディー、アラーム音等を外部へ出力する。さらに、音声処理部５２は、マイク１６を用いてユーザの音声等を集音し、音声情報として制御部５７へ送信する。表示部５３は、各種情報をＬＣＤ１３に表示する。撮像部５４は、カメラ１４を用いて撮影された画像情報を制御部５７へ送信する。生体情報検知部５６は、発振回路２Ｂを駆動して印加電極３Ｂに正弦型の交流電圧を印加する。そして、生体情報検知部５６は、静電容量計測回路５および位相差計測回路７を用いてΔＣおよびΔｔを算出する。さらに、生体情報検知部５６は、演算部６Ｂを用いてΔＣおよびΔｔに基づき人肌の水分量および微量成分の含有量を演算し、演算結果を制御部５７へ送信する。制御部５７は、各部を制御する。
ユーザが、本実施形態に係る携帯電話機１０を用いて人体の肌表面における生体情報を検知する場合の動作フローについて、図８を用いて説明する。ユーザは、携帯電話機１０の操作ボタン１２を用いて生体情報の検知を指示するための入力を行った後、センサ１８（印加電極３Ｂおよび検出電極４Ｂ）をユーザの人肌、例えば、ユーザの頬に接触させる。携帯電話機１０の入力部５１は、ユーザからの入力を検知した場合、入力情報を制御部５７へ送信する（Ｓ１０１）。制御部５７は、生体情報の検知を指示する入力情報を受信した場合、生体情報検知部５６を駆動する。生体情報検知部５６は、静電容量計測回路５および位相差計測回路７を用いて、電極間の静電容量と印加電圧−検出電流間の位相差を所定時間計測する（Ｓ１０２、Ｓ１０３）。生体情報検知部５６は、演算回路６Ｂを用いて静電容量計測回路５が計測した静電容量の経時変化から、センサ１８が人肌に接触した時（第１の状態）の静電容量と人肌に接触していない時（第２の状態）の静電容量との変化量（ΔＣ）を算出し、該ΔＣに基づき人肌の水分量を演算し、演算結果を制御部５７へ送信する（Ｓ１０４）。また、生体情報検知部５６は、演算回路６Ｂを用いて位相差計測回路７が計測した位相差の経時変化から、センサ１８が人肌に接触した時の位相差θとπ／２ラジアンとの差分（Δｔ）を算出し、該Δｔに基づき微量成分の含有量を演算し、演算結果を制御部５７へ送信する（Ｓ１０５）。
携帯電話機１０の制御部５７は、演算結果を受信した場合、通信部５５を駆動して、アンテナ１７を介して、演算結果とユーザの識別情報とを所定のサーバへ送信する（Ｓ１０６）。サーバは、人肌の水分量と微量成分の含有量に関する演算結果を受信した場合、ユーザの識別情報に対応するデータベースを用いて人肌の水分量と微量成分の含有量を評価し、解析情報を携帯電話機１０へ返信する。
携帯電話機１０の制御部５７は、アンテナ１７を介してサーバから解析情報を受信した場合（Ｓ１０７）、表示部５３を駆動し、受信した解析情報をＬＣＤ１３に表示する（Ｓ１０８）。ユーザは、ＬＣＤ１３に表示された解析情報を確認することにより、現在の健康状態を詳細に把握することができる。
ここで、サーバから受信する解析情報としては、現在の健康状態、人肌の水分量および微量成分の含有量の推移、健康状態を維持・向上させるためのアドバイス等がある。
以上のように、本実施形態に係る携帯電話機１０は、センサ１８からの電気特性に基づき人肌の水分量と微量成分の含有量とを演算する。この場合、携帯電話機１０の大型化およびコストアップを避けることができる。また、人肌の水分量の計測に、第１の状態（センサ１８が人肌に接触した時）の静電容量と第２の状態（センサ１８が人肌に接触していない時）の静電容量との差分（ΔＣ）を用いることにより、単純にセンサ１８が人肌に接触した時の静電容量を用いる場合と比較して、人肌の水分量を精度よく演算することができる。
さらに、本実施形態において、携帯電話機１０が、人肌の水分量および微量成分の含有量の演算結果をサーバへ送信し、サーバから受信した解析情報をＬＣＤ１３に表示することにより、ユーザは、現在の健康状態をより具体的に把握することができる。
ここで、本実施形態では、携帯電話機１０がΔＣおよびΔｔから人肌の水分量および微量成分の含有量を演算したが、これに限定されない。携帯電話機１０からΔＣおよびΔｔをサーバに送信し、サーバがΔＣおよびΔｔに基づき人肌の水分量および微量成分の含有量を演算し、解析情報を出力することもできる。この場合、携帯電話機１０の演算負荷を小さくすることができる。
一方、携帯電話機１０に生体情報に関するデータベースを構築し、携帯電話機１０が人肌の水分量および微量成分の含有量から解析情報を生成し、ＬＣＤ１３に表示することもできる。
携帯電話機１０およびサーバに、数多くのユーザの、人肌の水分量および微量成分の含有量と計測時点での各ユーザの健康状態および精神状態との相関を表すデータベースを構築しておくことにより、携帯電話機１０およびサーバは、ユーザの疲れ、ストレス、怒り、喜び、哀しみなどの健康状態および精神状態を、高精度に判断することができ、健康維持・向上のための有意義な情報を提供することができる。
ここで、サーバが、化粧品会社が提供するサーバ等の場合、解析情報の他に肌の状態に適した化粧品の情報等を提供することもできる。一方、ユーザは携帯電話機１０を用いて、該化粧品の購入手続きを行うことができる。また、ユーザは携帯電話機１０を用いてクレジット会社と通信することにより、購入した化粧品の代金をクレジットカード決済することもできる。
さらに、携帯電話機１０は、静電容量および位相差の計測時刻にスピーカ１５からアラーム音を発し、ユーザに計測を促すことができる。この場合、ユーザが定期的に静電容量および位相差の計測を行い、健康状態を継続的に把握することができる。また、ユーザがカメラ１４を用いてユーザの肌を撮影し、取得した画像情報を肌の水分量および微量成分の含有量の演算結果と一緒にサーバへ送信することもできる。この場合、サーバは、より多くの情報を提供することができる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態について説明する。本実施形態においても、携帯端末として、第２の実施形態で説明した生体情報検知器１Ｂを搭載した携帯電話機を適用する。本実施形態に係る携帯電話機も、第３の実施形態に係る携帯電話機１０と同様に、インターネットを介して、予めユーザの識別情報が登録された所定のサーバと通信する。
本実施形態に係る携帯電話機１０Ｂの正面図を図９（ａ）に、背面図を図９（ｂ）に、図９（ａ）のＢ−Ｂ‘での断面図を図９（ｃ）に示す。図９（ａ）（ｃ）に示すように、本実施形態に係る携帯電話機１０Ｂでは、センサ１８Ｂが筐体１１表面のスピーカ１５の横に配置されている。なお、その他は第３の実施形態で説明した図６とほぼ同様なので、詳細な説明は省略する。また、本実施形態に係る携帯電話機１０Ｂのブロック図は第３の実施形態で説明した図７とほぼ同様である。以下の説明では、図２、図７および図９で用いた符号を用いる。
ユーザが本実施形態に係る携帯電話機１０Ｂを用いて生体情報を検知する場合の動作フローについて、図１０を用いて説明する。ユーザは、携帯電話機１０Ｂの操作ボタン１２を用いて生体情報の検知を指示するための入力を行った後、操作ボタン１２を操作して音声通信を開始する。このとき、スピーカ１５の横に設置されたセンサ１８Ｂ（印加電極３Ｂおよび検出電極４Ｂ）はユーザの耳などの人肌に接触する。
携帯電話機１０Ｂの入力部５１は、ユーザからの入力を検知した場合、入力情報を制御部５７へ送信する（Ｓ２０１）。さらに、通信部５５が、音声通信の開始を伝える信号を制御部５７へ送信する（Ｓ２０２）。制御部５７は、生体情報の検知を指示する入力情報と音声通信が開始されたことを伝える信号とを受信した場合、生体情報検知部５６を駆動する。
生体情報検知部５６は、静電容量計測回路５および位相差計測回路７を用いて、電極間の静電容量と印加電圧−検出電流間の位相差を所定時間計測する（Ｓ２０３）。さらに、生体情報検知部５６は、音声通信が所定時間経過（例えば、３０秒間音声通話を継続）した後に（Ｓ２０４のＹＥＳ）、静電容量と印加電圧−検出電流間の位相差を再度計測する（Ｓ２０５）。そして、生体情報検知部５６は、演算回路６Ｂを用いて、静電容量計測回路５が計測した静電容量の経時変化、すなわち、センサ１８Ｂが人肌に接触し、かつ音声通信が開始した直後の状態（第１の状態）の静電容量と音声通信が開始してから所定時間が経過した後の状態（第２の状態）の静電容量との変化量（ΔＣ）を算出する。さらに、算出したΔＣに基づき音声通信の前後における人肌の水分の変化量を演算し、演算結果を制御部５７へ送信する（Ｓ２０６）。さらに、生体情報検知部５６は、演算回路６Ｂを用いて、位相差計測回路７が計測した位相差の経時変化から音声通信の前後における含有微量成分の変化量を演算し、演算結果を制御部５７へ送信する（Ｓ２０７）。制御部５７は、音声通信の前後における人肌水分および微量含有成分の変化量の演算結果とユーザの識別情報とを所定のサーバへ送信する（Ｓ２０８）。
サーバは、携帯電話機１０Ｂから、音声通信の前後の人肌水分および微量含有成分の変化量に関する演算結果とユーザの識別情報とを受信した場合、受信した識別情報に対応するデータベースを用いて、音声通信の前後におけるユーザの心理状態の変化などを評価し、評価結果（解析情報）を携帯電話機１０Ｂへ返信する。
携帯電話機１０Ｂは、サーバから評価結果を受信した場合（Ｓ２０９）、受信した評価結果をＬＣＤ１３に表示する（Ｓ２１０）。ユーザは、ＬＣＤ１３に表示された評価結果を確認することにより、音声通信の前後における心理状態の変化を客観的に把握する。
以上のように、本実施形態に係る携帯電話機１０Ｂは、携帯電話機１０Ｂを用いた音声通話中に、静電容量と位相差の変化量を算出し、算出結果に基づいて、音声通信の前後における人肌水分と微量含有成分の変化量を演算する。人肌水分と微量含有成分の変化量との演算に、音声通信前後の変化量を用いることにより、電極表面に汚れや水分等が付着することによる影響を取り除くことができる。従って、単純に電極が生体に接触している時の計測値を用いる場合と比較して、人肌水分と微量含有成分の変化量を精度よく演算することができる。
さらに、携帯電話機１０Ｂは、人肌水分と微量含有成分の変化量とに基づいて評価したユーザの心理状態の変化等の評価結果（解析情報）をＬＣＤ１３に表示する。従って、ユーザは、ＬＣＤ１３に表示された評価結果を確認して、音声通信の前後におけるユーザの心理状態の変化を客観的に把握することができる。
ここで、本実施形態では、携帯電話機１０Ｂが人肌の水分量および微量成分の含有量を演算したが、これに限定されない。携帯電話機１０ＢからΔＣおよびΔｔをサーバに送信し、サーバがΔＣおよびΔｔに基づき人肌の水分量および微量成分の含有量を演算してユーザの心理状態の変化等を評価することもできる。一方、携帯電話機１０Ｂに心理状態に関するデータベースを構築し、携帯電話機１０Ｂが演算した人肌の水分量および微量成分の含有量からユーザの心理状態の変化を評価してＬＣＤ１３に表示することもできる。
また、本実施形態では配信される解析情報として、音声通信の前後での心理状態変化を挙げたが、これに限定されない。例えば、音声通話の前後における喜び、怒り、恐れなどの心理状態の変化をサーバ上で比較し、通話者同士の相性判断結果などとして配信することもできる。さらに、携帯端末として携帯型ゲーム端末を適用する場合、ゲームを開始した直後を第１の状態、所定時間経過後を第２の状態として、ゲーム開始後のユーザの生体情報の変化からユーザの興奮度等を数値化して配信することもできる。興奮度のレベルがユーザの携帯型ゲーム端末等へ表示されることにより、ユーザはゲームを開始したことによる心身状態の変化を客観的に把握することができる。
また、本実施形態では、サーバにおいて評価した音声通話によるユーザの心理状態の変化等の情報を、人肌水分および微量含有成分の変化量を送信して来た携帯電話機１０Ｂのみに返信したが、これに限らない。サーバに登録するユーザの識別情報の中に、情報の共有を許可する通信装置の識別ＩＤをグルーピング情報として格納しておくことにより、音声通話による心理状態の変化等の情報をグルーピングした所定の通信装置にも配信することができる。例えば、音声通話中のユーザが、音声通話中に音声情報と一緒に通話相手の心理状態の変化の情報を取得した場合、ユーザは、通話相手の心理状態変化に応じたきめ細やかなコミュニケーションを行うことができる。
また、本実施形態では、音声通話直後の状態を第１の状態、通話開始後３０秒後の状態を第２の状態として、２つの状態での計測値の差分からユーザの心理状態の変化を評価したが、これに限らない。例えば、通話開始から通話終了までの間、３０秒ごとに静電容量および位相差を計測およびユーザの心理状態を評価し、評価結果を連続的に表示することもできる。この場合、通話に伴うユーザの心理状態の一連の変化を客観的に把握することができ、よりきめ細やかなコミュニケーションを行うことができる。
さらに、本実施形態では、ユーザの心理状態の変化の評価結果を音声通信直後（もしくは音声通信中）に携帯電話機１０ＢのＬＣＤ１３に表示する例を示したが、これに限らない。通話者同士の相性診断結果などは、サーバを運営するサービス事業者が、他ユーザの結果と比較するなどして詳細な評価を加えたうえで、別途、ユーザへ評価結果を配信してもよい。
以上、本発明の好適実施形態について説明したが、単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。本発明は、要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。
（付記１）電気パルスを発する発振手段と、前記電気パルスが印加される印加電極と、前記印加電極に対向する検出電極と、前記電極間の静電容量を計測する静電容量計測手段と、第１の状態における静電容量と第２の状態における静電容量との差分に基づき生体情報を演算する演算手段と、を備えた生体情報検知器。
（付記２）前記第１の状態は、前記電極が生体に接触している状態であり、前記第２の状態は前記電極が生体に接触していない状態である、付記１記載の生体情報検知器。
（付記３）前記第１の状態および前記第２の状態は、前記電極が生体に接触している状態であり、且つ、前記第２の状態は前記第１の状態から所定時間が経過した状態である、付記１記載の生体情報検知器。
（付記４）前記発振手段は、正弦波電圧を前記印加電極に印加し、前記正弦波電圧と前記検出電極により検出される電流との位相差を計測する位相差計測手段を備え、前記演算手段は、前記静電容量の差分に基づき人肌の水分量を演算するとともに前記位相差に基づき人肌表面の微量成分の含有量を演算する、付記１ないし３のいずれか１項記載の生体情報検知器。
（付記５）前記演算手段は、第１の状態における位相差と第２の状態における位相差との差分に基づき、人肌表面の微量成分の含有量を演算する、付記４記載の生体情報検知器。
（付記６）前記印加電極と前記検出電極は、交互に配置される複数の櫛型電極を備える付記１ないし５のいずれか１項記載の生体情報検知器。
（付記７）対向配置された印加電極と検出電極とを備える検知器を用いた生体情報検知方法であって、前記印加電極へ電気パルスを印加し、前記電極間の静電容量を計測し、第１の状態における静電容量と第２の状態における静電容量との差分に基づき生体情報を演算する、生体情報検知方法。
（付記８）前記第１の状態は、前記電極が生体に接触している状態であり、前記第２の状態は前記電極が生体に接触していない状態である、付記７記載の生体情報検知方法。
（付記９）前記第１の状態および前記第２の状態は、前記電極が生体に接触している状態であり、且つ、前記第２の状態は前記第１の状態から所定時間が経過した状態である、付記７記載の生体情報検知方法。
（付記１０）前記印加電極へ、正弦波電圧を印加し、前記検出電極により電流を検出し、前記正弦波電圧と前記検出電極により検出される電流との位相差を計測し、前記静電容量の差分に基づき人肌の水分量を演算するとともに前記位相差に基づき人肌表面の微量成分の含有量を演算する、付記７ないし９のいずれか１項記載の生体情報検知方法。
（付記１１）筐体と、電気パルスを印加する発振手段と、前記筐体の表面に対向配置された、前記電気パルスが印加される印加電極および検出電極と、前記電極間の静電容量を計測する静電容量計測手段と、第１の状態における静電容量と第２の状態における静電容量との差分に基づき生体情報を演算する演算手段と、を備える携帯端末。
（付記１２）前記第１の状態は、前記電極が生体に接触している状態であり、前記第２の状態は前記電極が生体に接触していない状態である、付記１１記載の携帯端末。
（付記１３）前記第１の状態および前記第２の状態は、前記電極が生体に接触している状態であり、且つ、前記第２の状態は前記第１の状態から所定時間が経過した状態である、付記１１記載の携帯端末。
（付記１４）前記第１の状態は携帯端末が通信を開始した直後の状態であり、前記第２の状態は携帯端末が通信を開始してから所定時間経過後の状態である、付記１３記載の携帯端末。
（付記１５）前記発振手段は、正弦波電圧を前記印加電極に印加し、前記正弦波電圧と前記検出電極により検出される電流との位相差を計測する位相差計測手段を備え、前記演算手段は、前記静電容量の差分に基づき人肌の水分量を演算するとともに前記位相差に基づき人肌表面の微量成分の含有量を演算する、付記１１ないし１４のいずれか１項記載の携帯端末。
（付記１６）前記演算した生体情報を表示する表示手段をさらに備える付記１１ないし１５のいずれか１項記載の携帯端末。
（付記１７）筐体と、正弦波電圧を印加する発振手段と、前記筐体の表面に対向配置された、前記正弦波電圧が印加される印加電極および電流を検出する検出電極と、前記電極間の静電容量を計測する静電容量計測手段と、前記正弦波電圧と前記検出電極により検出される電流との位相差を計測する位相差計測手段と、第１の状態における静電容量と第２の状態における静電容量との差分に基づき人肌の水分量を演算するとともに前記第１の状態における前記位相差に基づき人肌表面の微量成分の含有量を演算する演算手段と、前記水分量と含有量の演算結果を所定のサーバへ送信する通信手段と、前記サーバから前記演算結果に対応する生体情報を受信した場合、前記受信した生体情報を表示する表示手段と、を備える携帯端末。
（付記１８）前記第１の状態は、前記電極が生体に接触している状態であり、前記第２の状態は前記電極が生体に接触していない状態である、付記１７記載の携帯端末。
（付記１９）前記第１の状態および前記第２の状態は、前記電極が生体に接触している状態であり、且つ、前記第２の状態は前記第１の状態から所定時間が経過した状態である、付記１７記載の携帯端末。
（付記２０）前記第１の状態は携帯端末が通信を開始した直後の状態であり、前記第２の状態は携帯端末が通信を開始してから所定時間経過後の状態である、付記１９記載の携帯端末。
この出願は、２００９年８月３日に出願された日本出願特願２００９−１８０４４８および２０１０年１月４日に出願された日本出願特願２０１０−００００１９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. An example of a block diagram of the biological information detector 1 according to the present embodiment is shown in FIG. In FIG. 1, the biological information detector 1 includes an oscillation circuit 2, an application electrode 3, a detection electrode 4, a capacitance measurement circuit 5, and an arithmetic circuit 6.
The oscillation circuit 2 applies an electric pulse to the application electrode 3. The application electrode 3 and the detection electrode 4 are disposed to face each other. The application electrode 3 and the detection electrode 4 are disposed to face each other to form a capacitor.
The capacitance measuring circuit 5 measures the capacitance between the application electrode 3 and the detection electrode 4 and outputs the measurement result to the arithmetic circuit 6. The arithmetic circuit 6 calculates a difference (ΔC) between the capacitance in the first state and the capacitance in the second state from the measurement result of the capacitance output from the capacitance measurement circuit 5. Furthermore, the arithmetic circuit 6 outputs biological information based on the calculated ΔC.
Here, in the present embodiment, the state where the application electrode 3 and the detection electrode 4 are in contact with the living body is used as the first state, and the state where the application electrode 3 and the detection electrode 4 are not in contact with the living body as the second state. Respectively. Note that the first state and the second state are not limited to this. For example, as the second state, the application electrode 3 and the detection electrode 4 can be brought into contact with a reference measurement sheet or the like. Further, the first state and the second state may be a state in which the application electrode 3 and the detection electrode 4 are in contact with the living body, and the second state may be a state in which a predetermined time has elapsed from the first state. it can.
Moreover, in this embodiment, the arithmetic circuit 6 outputs the moisture content contained in the living body as biological information. The reason why the amount of water contained in the living body can be determined from the capacitance between the application electrode 3 and the detection electrode 4 is as follows. That is, when the application electrode 3 and the detection electrode 4 form a capacitor, the capacitance C of the capacitor is represented by C = ε × S / d. Here, ε is the relative dielectric constant, S is the area of the capacitor electrode, and d is the distance between the electrodes. Since the relative permittivity of water is about 80 while the relative permittivity of air is 1, when the electrode is brought into contact with a living body, the relative permittivity is changed according to the amount of water contained in the living body. Change. When the relative permittivity changes, the capacitance of the capacitor changes. Since S and d are constant, for example, the amount of change in relative permittivity is calculated from the amount of change in capacitance between when the electrode is in contact with the living body and when the electrode is not in contact, and the change in the relative permittivity The amount of water contained in the living body can be calculated based on the amount.
Note that the capacitance of the capacitor also changes when dirt or moisture adheres to the electrode surface of the capacitor. Therefore, it is desirable to use the amount of change in capacitance from a predetermined state in order to remove the influence of dirt or moisture adhering to the electrode surface. In the present embodiment, as a predetermined state (second state), a state where the electrodes (the application electrode 3 and the detection electrode 4) are not in contact with the living body is applied, and the electrostatic when the electrode is not in contact with the living body is applied. Use the capacitance as a reference. That is, it is included in the living body based on the amount of change (ΔC) from the capacitance when the electrode is in contact with the living body (first state) and the electrostatic capacity when the electrode is not in contact (second state). Calculate the water content. By using the difference (ΔC) in the calculation of the amount of water contained in the living body, the amount of water contained in the living body compared to the case where the capacitance when the electrode is brought into contact with the living body is simply used. Can be obtained with high accuracy. It is desirable to use the capacitance immediately before the electrode is brought into contact with the living body as the capacitance when the electrode is not in contact with the living body.
As described above, the biological information detector 1 according to the present embodiment outputs biological information based on the electrical characteristics of the application electrode 3 and the detection electrode 4 that form a capacitor. In this case, an increase in size and cost of the biological information detector 1 can be avoided. Furthermore, the biological information detector 1 according to the present embodiment uses the difference (ΔC) between the capacitance in the first state and the capacitance in the second state for outputting biological information. In this case, it is possible to remove the influence of dirt or moisture adhering to the electrode surface, and the biometric information can be accurately compared with the case where the capacitance is simply used when the electrode is in contact with the living body. Can be detected.
In addition, when the dotted line of FIG. 1 is a housing | casing, it becomes a portable terminal provided with the biological information detector 1.
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a block diagram showing the biological information detector according to the present embodiment. In FIG. 2, the living body information detector 1B includes an oscillation circuit 2B, an application electrode 3B, a detection electrode 4B, a substrate 8, a capacitance measurement circuit 5, a phase difference measurement circuit 7, and an arithmetic circuit 6B. Here, the phase difference measuring circuit 7 corresponds to a phase difference measuring means.
In the present embodiment, the oscillation circuit 2B applies a weak sine wave voltage having a voltage of 1 V and a frequency of 1 kHz to the application electrode 3B. The application electrode 3B and the detection electrode 4B are formed opposite to each other on the substrate 8 and detect a current corresponding to the sine wave voltage applied to the application electrode 3 from the oscillation circuit 2B from the detection electrode 4. The application electrode 3B and the detection electrode 4B are formed to face each other, thereby forming a capacitor. FIG. 3 is a top view showing the application electrode 3 </ b> B, the detection electrode 4 </ b> B, and the substrate 8.
In FIG. 3, the application electrode 3 </ b> B includes an electrode terminal 31 and a comb-shaped electrode 32, and the detection electrode 4 </ b> B includes an electrode terminal 41 and a comb-shaped electrode 42. Here, the comb teeth of the comb electrode 32 of the application electrode 3B and the comb teeth of the comb electrode 42 of the detection electrode 4B are alternately arranged. By arranging the comb tooth portions of the comb electrodes 32 and 42 alternately, the apparent total area of the electrodes is increased. As the total area of the electrode increases, the capacitance of the capacitor increases. Therefore, the biological information detector 1B according to the present embodiment can output highly accurate electrical characteristics even when the mounting area of the application electrode 3B and the detection electrode 4B is small.
In the present embodiment, a pair of glass ceramic plates having a side length of 10 mm and a thickness of 0.3 mm is used as the substrate 8. Further, the comb-shaped electrodes 32 and 42 of the application electrode 3B and the detection electrode 4B are both width (W): 7 mm, length (L): 7 mm, electrode width (a): 0.25 mm, and electrode spacing (D). : 0.25 mm, number of electrode pairs (n): 7 pairs. Further, the application electrode 3B and the detection electrode 4B were formed of silver paste. In order to prevent surface corrosion, the application electrode 3B and the detection electrode 4B may be plated with nickel-gold or the like.
Returning to the description of FIG. The capacitance measuring circuit 5 measures the capacitance between the application electrode 3B and the detection electrode 4B, and outputs the measurement result to the arithmetic circuit 6B. The phase difference measurement circuit 7 measures the phase difference between the applied voltage waveform applied to the application electrode 3B and the detected current waveform detected from the detection electrode 4B, and outputs the measurement result to the arithmetic circuit 6B.
The arithmetic circuit 6B determines that the applied electrode 3B and the detection electrode 4B are not in contact with the electrostatic capacitance when the applied electrode 3B and the detection electrode 4B are in contact with human skin, based on the measurement result of the electrostatic capacitance output from the electrostatic capacitance measuring circuit 5. The difference (ΔC) from the capacitance is calculated, and the moisture content of the human skin is calculated based on the calculated ΔC. Further, the arithmetic circuit 6B, based on the phase difference measurement result output from the phase difference measurement circuit 7, determines the difference between the phase difference when the application electrode 3B and the detection electrode 4B are in contact with human skin and π / 2 radians. (Δt) is calculated, and the content of a trace component contained in sweat secreted from the human skin surface is calculated based on the calculated Δt. In addition, the trace component contained in the sweat secreted from the human skin surface from the difference (Δt) between the phase difference between the applied voltage waveform and the detected current waveform when the electrode is in contact with the human skin and π / 2 radians The reason why the content of can be calculated will be described later. The arithmetic circuit 6B outputs the calculated moisture content of the human skin and the content of trace components as biological information on the skin surface of the human body.
The first state and the second state in the present embodiment will be described. FIG. 4 shows measurement results of the capacitance measuring circuit 5 when a sinusoidal voltage having a voltage of 1 V and a frequency of 1 kHz is applied to the comb-shaped application electrode 3B and the detection electrode 4B shown in FIG. An example is shown. In FIG. 4, the results of measurements performed three times at different times are time-sequentially from the top row to the bottom row (not in contact with the initial human skin → contact with human skin → separate from human skin → electrodes Is described in (Wipe with alcohol).
In FIG. 4, the capacitance value (3.8 × 10 8) when the electrode is in contact with human skin. ³ ~ 6.3 × 10 ³ It can be seen that pF) is larger by about 2 to 3 digits than the capacitance value in a state where the other electrodes are not in contact with the human skin. In addition, the capacitance value (5.1 to 5.5 pF) after wiping the electrode with alcohol is almost constant, whereas the capacitance value in the initial state (5.1 to 3.7 × 10 pF) is Since it is not constant, it can be considered that the variation in the initial state is due to the above-described contamination of the electrode surface. Furthermore, in FIG. 4, the capacitance values immediately after the electrodes are separated from the human skin vary greatly. This is presumably because the speed at which the water adhering to the electrode surface evaporates varies depending on the temperature of the electrode.
Therefore, it is desirable to use the capacitance value before the electrode is brought into contact with the human skin as the capacitance value in the second state used for reference. In this embodiment, a threshold value is set at 500 pF, and the most recent capacitance value measured before exceeding the threshold value is the initial state in which the electrode is not in contact with human skin, that is, the capacitance in the second state. Define as value. On the other hand, the maximum value of the capacitance value measured for a predetermined time after exceeding the threshold value is defined as a state when the human skin is touched, that is, a capacitance value in the first state.
Next, from the difference (Δt) between the phase difference between the applied voltage waveform and the detected current waveform when the electrode is in contact with the human skin and π / 2 radians (Δt), the minute amount contained in the sweat secreted from the human skin surface The reason why the content of the component can be calculated will be described. Sweat secreted from the human skin surface contains minerals such as sodium, potassium, magnesium, and chlorine. These mineral components are mostly ionic substances and affect the parasitic resistance component of the capacitor. On the other hand, the phase difference between the applied voltage waveform of the capacitor and the detected current waveform is π / 2 radians in the case of an ideal capacitor, whereas when the capacitor has a parasitic resistance component, the phase difference depends on the parasitic resistance value. / 2 radians deviate. Therefore, the parasitic resistance value is calculated from the difference (Δt) between the phase difference when the electrode is brought into contact with the human skin and π / 2 (the ideal capacitor phase difference), and from the skin surface based on the parasitic resistance value. The content of the trace component contained in the secreted sweat can be calculated.
FIG. 5 is a waveform diagram showing an applied voltage waveform 61 applied to the applied electrode 3B, a detected current waveform 62 detected from the detection electrode 4B, and a current waveform 63 detected in the case of an ideal capacitor. . In FIG. 5, the phase difference between the applied voltage waveform 61 and the current waveform 63 detected in the case of an ideal capacitor is π / 2 radians. On the other hand, the phase difference θ between the applied voltage waveform 61 and the detected current waveform 62 detected from the detection electrode 4B is deviated from π / 2 radians. The biological information detector 1B according to the present embodiment has a difference (Δt) between the phase difference θ and π / 2 (the ideal capacitor phase difference) when the application electrode 3B and the detection electrode 4B are in contact with human skin. From the parasitic resistance value, the content of trace components such as sodium, potassium, magnesium, and chlorine contained in the sweat secreted from the human skin surface is calculated based on the parasitic resistance value.
When the user detects biological information on the skin surface of the human body using the biological information detector 1B according to the present embodiment, the user performs input for instructing detection using an operation button or the like (not shown), The application electrode 3B and the detection electrode 4B are brought into contact with the human skin of the user. The capacitance measuring circuit 5 and the phase difference measuring circuit 7 of the biological information detector 1B measure the capacitance between the electrodes and the phase difference between the applied voltage and the detected current for a predetermined time based on the user input, and an arithmetic circuit. Output to 6B. The arithmetic circuit 6B calculates ΔC and Δt from the output capacitance and phase difference, calculates the moisture content of human skin and the content of trace components based on the calculated ΔC and Δt, and calculates on the human skin surface. Output as biometric information. The calculation of the moisture content of human skin and the content of trace components is not limited to calculating numerical values. The calculation includes determination of the magnitude relationship with respect to the threshold, determination of ◯ or X, and the like.
As described above, the biological information detector 1B according to the present embodiment is included in the moisture content of human skin and the sweat secreted from the human skin surface based on the electrical characteristics of the application electrode 3B and the detection electrode 4B forming the capacitor. To calculate the content of trace components. Since the biological information detector 1B can calculate the moisture content of the skin and the content of the trace component based on the electrical characteristics from the same electrode, a plurality of sensors such as a moisture sensor and a sensor for detecting the content of the trace component can be used. There is no need to mount a sensor. Therefore, an increase in size and cost of the biological information detector 1B can be avoided.
Further, based on the amount of change in capacitance (ΔC) between the state in which the electrode is in contact with human skin (first state) and the state in which the electrode is not in contact with human skin (second state). By calculating the amount of moisture, the amount of moisture in human skin can be calculated with high accuracy. Furthermore, by forming the application electrode 3B and the detection electrode 4B in a comb-teeth shape, it is possible to output electrical characteristics with high accuracy even when the electrode mounting area is small. The content of can be calculated with high accuracy.
Here, when dirt or moisture adheres to the electrode surface of the capacitor, the parasitic resistance value of the capacitor also changes. Therefore, instead of using the difference (Δt) between the phase difference θ when the electrode is brought into contact with human skin and π / 2 radians (the ideal capacitor phase difference) in calculating the content of the trace component, By using the difference (Δt ′) between the phase difference θ when in contact with the skin and the phase difference when not in contact with the skin (Δt ′), it is possible to eliminate the influence of dirt or moisture adhering to the electrode surface. The content of trace components can be calculated with higher accuracy.
The application electrode 3B and the detection electrode 4B are not limited to one pair. When a plurality of pairs of the application electrode 3B and the detection electrode 4B are formed, the moisture content of human skin and the content of trace components contained in sweat secreted from the human skin surface, such as by using the average value of the electrical characteristics of each electrode pair Can be calculated with higher accuracy.
(Third embodiment)
A third embodiment will be described. In the present embodiment, a mobile phone equipped with the biological information detector 1B described in the second embodiment is applied as a mobile terminal. In this embodiment, the mobile phone communicates with a predetermined server via the Internet. In addition, the user of the cellular phone registers user identification information in the server in advance. As a portable terminal, a PDA (Personal Digital Assistant) equipped with the biological information detector 1B described in the second embodiment, a portable game terminal having a communication function, a camera, or the like can be applied.
6A is a front view showing the mobile phone 10 according to the present embodiment, FIG. 6B is a rear view, and FIG. 6C is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 6B. is there. In FIG. 6A, a plurality of operation buttons 12, an LCD (Liquid Crystal Display) 13, a camera 14, a speaker 15, and a microphone are provided on one surface (hereinafter referred to as a front surface) of the casing 11 of the mobile phone 10. 16 is arranged. An antenna 17 is disposed on the upper surface of the housing 11. These are elements provided in a general mobile phone and will not be described in detail.
On the other hand, in FIGS. 6B and 6C, a sensor 18 is disposed on the other surface (hereinafter referred to as a back surface) of the casing 11 of the mobile phone 10. The sensor 18 includes the application electrode 3B, the detection electrode 4B, and the substrate 8 shown in the second embodiment. That is, the sensor 18 is configured by forming the comb-shaped application electrode 3 </ b> B and the detection electrode 4 </ b> B on the substrate 8. 6B and 6C, the surface of the sensor 18 where the application electrode 3B and the detection electrode 4B are not formed is attached to the back surface of the housing 11 with an adhesive. Note that the application electrode 3 </ b> B and the detection electrode 4 </ b> B may be formed directly on the back surface of the housing 11 to form the sensor 18.
In FIG. 6C, the main substrate 20 is disposed inside the housing 11 of the mobile phone 10, and the detection circuit 19 is disposed on the main substrate 20. Here, the detection circuit 19 includes the oscillation circuit 2B, the capacitance measurement circuit 5, the phase difference measurement circuit 7, and the arithmetic circuit 6B described in the second embodiment.
Next, a block diagram illustrating the mobile phone 10 according to the present embodiment will be described. FIG. 7 is an example of a block diagram showing the mobile phone 10. In FIG. 7, the mobile phone 10 includes an input unit 51, an audio processing unit 52, a display unit 53, an imaging unit 54, a communication unit 55, a biological information detection unit 56, and a control unit 57.
When the user presses the operation button 12 or the like, the input unit 51 transmits input information corresponding to the press to the control unit 57. The voice processing unit 52 uses the speaker 15 to output voice, melody, alarm sound and the like to the outside. Further, the voice processing unit 52 collects the user's voice and the like using the microphone 16 and transmits the collected voice information to the control unit 57 as voice information. The display unit 53 displays various information on the LCD 13. The imaging unit 54 transmits image information captured using the camera 14 to the control unit 57. The biological information detection unit 56 drives the oscillation circuit 2B and applies a sinusoidal AC voltage to the application electrode 3B. The biological information detection unit 56 calculates ΔC and Δt using the capacitance measuring circuit 5 and the phase difference measuring circuit 7. Furthermore, the biological information detection unit 56 calculates the moisture content and trace component content of human skin based on ΔC and Δt using the calculation unit 6B, and transmits the calculation result to the control unit 57. The control unit 57 controls each unit.
An operation flow when the user detects biological information on the surface of the human skin using the mobile phone 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The user performs input for instructing detection of biological information using the operation buttons 12 of the mobile phone 10, and then inserts the sensor 18 (the application electrode 3 </ b> B and the detection electrode 4 </ b> B) into the user's human skin, for example, the user's cheek. Contact. When detecting the input from the user, the input unit 51 of the mobile phone 10 transmits the input information to the control unit 57 (S101). The control unit 57 drives the biological information detection unit 56 when receiving input information instructing detection of biological information. The biological information detection unit 56 uses the capacitance measuring circuit 5 and the phase difference measuring circuit 7 to measure the capacitance between the electrodes and the phase difference between the applied voltage and the detected current for a predetermined time (S102, S103). The biological information detection unit 56 uses the capacitance when the sensor 18 comes into contact with the human skin (first state) from the time-dependent change of the capacitance measured by the capacitance measurement circuit 5 using the arithmetic circuit 6B. The amount of change (ΔC) from the capacitance when not in contact with the human skin (second state) is calculated, the amount of moisture in the human skin is calculated based on the ΔC, and the calculation result is transmitted to the control unit 57. (S104). In addition, the biological information detection unit 56 calculates the difference between the phase difference θ and π / 2 radians when the sensor 18 comes into contact with the human skin from the temporal change of the phase difference measured by the phase difference measurement circuit 7 using the arithmetic circuit 6B. The difference (Δt) is calculated, the content of the trace component is calculated based on the Δt, and the calculation result is transmitted to the control unit 57 (S105).
When receiving the calculation result, the control unit 57 of the mobile phone 10 drives the communication unit 55 to transmit the calculation result and the user identification information to a predetermined server via the antenna 17 (S106). When the server receives the calculation result related to the moisture content of the human skin and the content of the trace component, the server evaluates the moisture content of the human skin and the content of the trace component using the database corresponding to the identification information of the user, and analyzes the information. Is returned to the mobile phone 10.
When receiving the analysis information from the server via the antenna 17 (S107), the control unit 57 of the mobile phone 10 drives the display unit 53 and displays the received analysis information on the LCD 13 (S108). The user can grasp the current health condition in detail by checking the analysis information displayed on the LCD 13.
Here, the analysis information received from the server includes the current health condition, the transition of the moisture content of human skin and the content of trace components, and advice for maintaining and improving the health condition.
As described above, the mobile phone 10 according to the present embodiment calculates the moisture content of human skin and the content of trace components based on the electrical characteristics from the sensor 18. In this case, an increase in the size and cost of the mobile phone 10 can be avoided. In addition, when measuring the moisture content of the human skin, the capacitance in the first state (when the sensor 18 is in contact with the human skin) and the static state in the second state (when the sensor 18 is not in contact with the human skin). By using the difference (ΔC) from the electric capacity, it is possible to calculate the moisture content of the human skin with higher accuracy than when using the capacitance when the sensor 18 is simply in contact with the human skin.
Furthermore, in the present embodiment, the mobile phone 10 transmits the calculation result of the moisture content of human skin and the content of trace components to the server, and the analysis information received from the server is displayed on the LCD 13, whereby the user can The health condition of the person can be grasped more specifically.
Here, in the present embodiment, the mobile phone 10 calculates the moisture content of human skin and the content of trace components from ΔC and Δt, but is not limited thereto. ΔC and Δt can be transmitted from the mobile phone 10 to the server, and the server can calculate the moisture content and trace component content of human skin based on ΔC and Δt, and output analysis information. In this case, the calculation load of the mobile phone 10 can be reduced.
On the other hand, a database relating to biological information can be built in the mobile phone 10, and the mobile phone 10 can generate analysis information from the moisture content and trace component content of human skin and display it on the LCD 13.
By constructing a database that represents the correlation between the moisture content of human skin and the content of trace components and the health status and mental status of each user at the time of measurement on the mobile phone 10 and the server, The mobile phone 10 and the server can accurately determine the health state and mental state of the user such as fatigue, stress, anger, joy and sadness, and provide meaningful information for maintaining and improving health. Can do.
Here, when the server is a server or the like provided by a cosmetic company, information on cosmetics suitable for the skin condition can be provided in addition to the analysis information. On the other hand, the user can use the mobile phone 10 to purchase the cosmetic. The user can also make a credit card payment for the purchased cosmetics by communicating with a credit company using the mobile phone 10.
Furthermore, the mobile phone 10 can emit an alarm sound from the speaker 15 at the measurement time of the capacitance and the phase difference, and can prompt the user to measure. In this case, the user can regularly measure the capacitance and the phase difference, and can continuously grasp the health condition. The user can also photograph the user's skin using the camera 14 and transmit the acquired image information to the server together with the calculation result of the moisture content of the skin and the content of the trace component. In this case, the server can provide more information.
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment will be described. Also in this embodiment, a mobile phone equipped with the biological information detector 1B described in the second embodiment is applied as a mobile terminal. Similarly to the mobile phone 10 according to the third embodiment, the mobile phone according to the present embodiment communicates with a predetermined server in which user identification information is registered in advance via the Internet.
FIG. 9A is a front view of the mobile phone 10B according to the present embodiment, FIG. 9B is a rear view thereof, and FIG. 9C is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. Show. As shown in FIGS. 9A and 9C, in the mobile phone 10B according to the present embodiment, the sensor 18B is disposed beside the speaker 15 on the surface of the housing 11. The rest is almost the same as FIG. 6 described in the third embodiment, and a detailed description thereof will be omitted. The block diagram of the mobile phone 10B according to the present embodiment is almost the same as FIG. 7 described in the third embodiment. In the following description, the symbols used in FIGS. 2, 7, and 9 are used.
An operation flow when the user detects biometric information using the mobile phone 10B according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The user performs input for instructing detection of biological information using the operation button 12 of the mobile phone 10B, and then operates the operation button 12 to start voice communication. At this time, the sensor 18B (the application electrode 3B and the detection electrode 4B) installed beside the speaker 15 comes into contact with human skin such as the user's ear.
When detecting the input from the user, the input unit 51 of the mobile phone 10B transmits the input information to the control unit 57 (S201). Further, the communication unit 55 transmits a signal that informs the start of voice communication to the control unit 57 (S202). The control unit 57 drives the biometric information detection unit 56 when receiving input information instructing detection of biometric information and a signal indicating that voice communication has started.
The biological information detection unit 56 uses the capacitance measuring circuit 5 and the phase difference measuring circuit 7 to measure the capacitance between the electrodes and the phase difference between the applied voltage and the detected current for a predetermined time (S203). Further, the biological information detection unit 56 measures again the phase difference between the capacitance and the applied voltage-detected current after a predetermined time has elapsed (for example, the voice call is continued for 30 seconds) (YES in S204). (S205). The biological information detection unit 56 uses the arithmetic circuit 6B to change the capacitance measured by the capacitance measurement circuit 5 with time, that is, immediately after the sensor 18B comes into contact with human skin and voice communication starts. The amount of change (ΔC) between the electrostatic capacity in the state (first state) and the electrostatic capacity in the state (second state) after a predetermined time has elapsed since the start of voice communication. Furthermore, based on the calculated ΔC, the amount of change in moisture on the human skin before and after voice communication is calculated, and the calculation result is transmitted to the control unit 57 (S206). Furthermore, the biological information detection unit 56 uses the arithmetic circuit 6B to calculate the amount of change in the trace component contained before and after the voice communication from the temporal change of the phase difference measured by the phase difference measurement circuit 7, and the calculation result is controlled by the control unit. 57 (S207). The control unit 57 transmits the calculation result of the change amount of the human skin moisture and the trace amount component and the user identification information before and after the voice communication to a predetermined server (S208).
When the server receives from the mobile phone 10B the calculation result and the user identification information regarding the amount of change in human skin moisture and trace components before and after voice communication, the server uses the database corresponding to the received identification information to Changes in the user's psychological state before and after communication are evaluated, and the evaluation results (analysis information) are returned to the mobile phone 10B.
When the mobile phone 10B receives the evaluation result from the server (S209), the mobile phone 10B displays the received evaluation result on the LCD 13 (S210). The user objectively grasps the change in the psychological state before and after voice communication by confirming the evaluation result displayed on the LCD 13.
As described above, the mobile phone 10B according to the present embodiment calculates the amount of change in capacitance and phase difference during a voice call using the mobile phone 10B, and before and after voice communication based on the calculation result. The amount of change in human skin moisture and trace components is calculated. By using the amount of change before and after voice communication for the calculation of the amount of human skin moisture and the amount of change in trace components, it is possible to remove the influence of dirt, moisture, etc. on the electrode surface. Therefore, compared with the case where the measured value when the electrode is simply in contact with the living body is used, it is possible to calculate the amount of change in the human skin moisture and the trace amount component with high accuracy.
Furthermore, the mobile phone 10B displays on the LCD 13 evaluation results (analysis information) such as changes in the user's psychological state evaluated based on human skin moisture and the amount of change in trace components. Therefore, the user can confirm the evaluation result displayed on the LCD 13 and can objectively grasp the change in the user's psychological state before and after the voice communication.
Here, in the present embodiment, the mobile phone 10B calculates the moisture content of human skin and the content of trace components, but the present invention is not limited to this. It is also possible to send ΔC and Δt from the mobile phone 10B to the server, and the server calculates the moisture content of human skin and the content of trace components based on ΔC and Δt to evaluate changes in the user's psychological state and the like. On the other hand, a database relating to the psychological state can be constructed in the mobile phone 10B, and the change in the user's psychological state can be evaluated and displayed on the LCD 13 from the moisture content and trace component content calculated by the mobile phone 10B.
Moreover, although the psychological state change before and behind voice communication was mentioned as analysis information delivered in this embodiment, it is not limited to this. For example, changes in psychological states such as joy, anger, and fear before and after a voice call can be compared on a server and distributed as a result of compatibility determination between callers. Furthermore, when a portable game terminal is applied as a portable terminal, the excitement of the user is determined from the change in the user's biometric information after the game is started, with the first state immediately after the game is started and the second state after the predetermined time has elapsed. It is also possible to distribute the degree etc. numerically. By displaying the level of excitement level on the user's portable game terminal or the like, the user can objectively grasp the change in the state of mind and body caused by starting the game.
In the present embodiment, information such as a change in a user's psychological state due to a voice call evaluated in the server is returned only to the mobile phone 10B that has transmitted the amount of change in human skin moisture and a small amount of components. Not limited to this. Predetermined communication in which information such as a change in psychological state due to a voice call is grouped by storing, as grouping information, an identification ID of a communication device that allows sharing of information in user identification information registered in the server It can also be distributed to devices. For example, when a user during a voice call acquires information on a change in the psychological state of the other party during the voice call along with the voice information, the user performs detailed communication according to a change in the psychological state of the other party. be able to.
In this embodiment, the state immediately after the voice call is the first state, the state 30 seconds after the start of the call is the second state, and the change in the user's psychological state is determined from the difference between the measured values in the two states. Although evaluated, it is not restricted to this. For example, the capacitance and phase difference are measured every 30 seconds from the start of the call to the end of the call, the user's psychological state is evaluated, and the evaluation results can be displayed continuously. In this case, a series of changes in the user's psychological state associated with the call can be objectively grasped, and more detailed communication can be performed.
Furthermore, in this embodiment, although the example which displays the evaluation result of a user's mental state change on LCD13 of the mobile telephone 10B immediately after voice communication (or during voice communication) was shown, it is not restricted to this. The service provider operating the server may perform detailed evaluation by comparing the results of the compatibility diagnosis between the callers with the results of other users, and then distribute the evaluation results to the users separately. .
As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, it is only a mere illustration and does not limit this invention at all. The present invention can be variously modified without departing from the scope of the invention.
(Appendix 1) Oscillating means for generating an electric pulse, an application electrode to which the electric pulse is applied, a detection electrode facing the application electrode, a capacitance measuring means for measuring the capacitance between the electrodes, A biological information detector comprising: a calculating means for calculating biological information based on a difference between the capacitance in the first state and the capacitance in the second state.
(Supplementary note 2) The biological information detection according to supplementary note 1, wherein the first state is a state where the electrode is in contact with a living body, and the second state is a state where the electrode is not in contact with the living body. vessel.
(Supplementary Note 3) The first state and the second state are states in which the electrodes are in contact with a living body, and the second state is a state in which a predetermined time has elapsed from the first state. The biological information detector according to appendix 1, wherein
(Additional remark 4) The said oscillation means is equipped with the phase difference measurement means which applies the sine wave voltage to the said application electrode, and measures the phase difference of the said sine wave voltage and the electric current detected by the said detection electrode, The said calculation means The biological information according to any one of appendices 1 to 3, wherein the biological information of the human skin is calculated based on the difference in capacitance and the content of a trace component on the human skin surface is calculated based on the phase difference. Detector.
(Supplementary note 5) The biological information detection according to supplementary note 4, wherein the calculation means calculates the content of a trace component on the surface of the human skin based on the difference between the phase difference in the first state and the phase difference in the second state. vessel.
(Supplementary note 6) The biological information detector according to any one of supplementary notes 1 to 5, wherein the application electrode and the detection electrode include a plurality of comb-shaped electrodes arranged alternately.
(Appendix 7) A biological information detection method using a detector including an application electrode and a detection electrode arranged opposite to each other, applying an electric pulse to the application electrode, and measuring a capacitance between the electrodes, A biological information detection method for calculating biological information based on a difference between a capacitance in a first state and a capacitance in a second state.
(Supplementary note 8) The biological information detection according to supplementary note 7, wherein the first state is a state where the electrode is in contact with a living body, and the second state is a state where the electrode is not in contact with the living body. Method.
(Supplementary Note 9) The first state and the second state are a state in which the electrode is in contact with a living body, and the second state is a state in which a predetermined time has elapsed from the first state. The biological information detection method according to appendix 7, wherein
(Appendix 10) A sine wave voltage is applied to the application electrode, a current is detected by the detection electrode, a phase difference between the sine wave voltage and a current detected by the detection electrode is measured, and the capacitance The biological information detection method according to any one of appendices 7 to 9, wherein the moisture content of the human skin is calculated based on the difference between the two, and the content of trace components on the human skin surface is calculated based on the phase difference.
(Supplementary Note 11) A housing, an oscillating means for applying an electric pulse, an application electrode and a detection electrode to which the electric pulse is applied, disposed opposite to the surface of the housing, and a capacitance between the electrodes A portable terminal comprising: a capacitance measuring means for measuring; and a calculating means for calculating biological information based on a difference between the capacitance in the first state and the capacitance in the second state.
(Supplementary note 12) The portable terminal according to supplementary note 11, wherein the first state is a state where the electrode is in contact with a living body, and the second state is a state where the electrode is not in contact with the living body.
(Additional remark 13) The said 1st state and the said 2nd state are the states in which the said electrode is contacting the biological body, and the said 2nd state is the state which predetermined time passed from the said 1st state The mobile terminal according to attachment 11, wherein
(Supplementary note 14) The first state is a state immediately after the mobile terminal starts communication, and the second state is a state after a predetermined time has elapsed since the mobile terminal started communication. Mobile devices.
(Supplementary Note 15) The oscillating unit includes a phase difference measuring unit that applies a sine wave voltage to the application electrode and measures a phase difference between the sine wave voltage and a current detected by the detection electrode. The mobile terminal according to any one of appendices 11 to 14, which calculates a moisture content of human skin based on the difference in capacitance and calculates a content of a trace component on the human skin surface based on the phase difference. .
(Supplementary note 16) The mobile terminal according to any one of supplementary notes 11 to 15, further comprising display means for displaying the calculated biological information.
(Supplementary Note 17) A casing, an oscillating means for applying a sine wave voltage, an application electrode to which the sine wave voltage is applied and a detection electrode for detecting a current, which are opposed to the surface of the casing, and the electrode Capacitance measuring means for measuring the capacitance between the phase, phase difference measuring means for measuring the phase difference between the sine wave voltage and the current detected by the detection electrode, and the capacitance in the first state Calculating means for calculating the moisture content of the human skin based on the difference from the capacitance in the second state and calculating the content of trace components on the surface of the human skin based on the phase difference in the first state; A portable device comprising: a communication unit that transmits a calculation result of moisture content and content to a predetermined server; and a display unit that displays the received biological information when the biological information corresponding to the calculation result is received from the server. Terminal.
(Supplementary note 18) The mobile terminal according to supplementary note 17, wherein the first state is a state where the electrode is in contact with a living body, and the second state is a state where the electrode is not in contact with the living body.
(Supplementary note 19) The first state and the second state are states in which the electrodes are in contact with a living body, and the second state is a state in which a predetermined time has elapsed from the first state. The mobile terminal according to appendix 17, wherein
(Supplementary note 20) The supplementary note 19, wherein the first state is a state immediately after the mobile terminal starts communication, and the second state is a state after a predetermined time has elapsed since the mobile terminal started communication. Mobile devices.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2009-180448 filed on Aug. 3, 2009 and Japanese Application No. 2010-000019 filed on Jan. 4, 2010. The entire disclosure is incorporated herein.

本発明にかかる生体情報検知器、生体情報検知方法、および、該生体情報検知器を備えた携帯端末は、健康状態を把握するための検知器、該検知器を搭載した、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、通信機能を備えた携帯型ゲーム端末およびカメラ等を適用するに適用することができる。   A biological information detector, a biological information detection method, and a portable terminal equipped with the biological information detector according to the present invention include a detector for grasping a health condition, a mobile phone equipped with the detector, and a PDA ( (Personal Digital Assistant), a portable game terminal having a communication function, a camera, and the like can be applied.

１００ 携帯通信端末
１ 生体情報検知器
２、２Ｂ 発振回路
３、３Ｂ 印加電極
４、４Ｂ 検出電極
５ 静電容量計測回路
６、６Ｂ 演算回路
７ 位相差計測回路
８ 基板
１０、１０Ｂ 携帯電話機
１１ 筐体
１２ 操作ボタン
１３ ＬＣＤ
１４ カメラ
１５ スピーカ
１６ マイク
１７ アンテナ
１８、１８Ｂ センサ
１９ 検知回路
２０ メイン基板
３１、４１ 電極端子
３２、４２ 櫛型電極
５１ 入力部
５２ 音声処理部
５３ 表示部
５４ 撮像部
５５ 通信部
５６ 生体情報検知部
５７ 制御部
６１ 印加電圧波形
６２ 検出電流波形
６３ 理想的な電流波形DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Mobile communication terminal 1 Biological information detector 2, 2B Oscillation circuit 3, 3B Application electrode 4, 4B Detection electrode 5 Capacitance measurement circuit 6, 6B Operation circuit 7 Phase difference measurement circuit 8 Substrate 10, 10B Mobile phone 11 Case 12 Operation buttons 13 LCD
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Camera 15 Speaker 16 Microphone 17 Antenna 18, 18B Sensor 19 Detection circuit 20 Main board 31, 41 Electrode terminal 32, 42 Comb electrode 51 Input part 52 Audio | voice process part 53 Display part 54 Imaging part 55 Communication part 56 Biological information detection part 57 Control Unit 61 Applied Voltage Waveform 62 Detected Current Waveform 63 Ideal Current Waveform

Claims (10)

電気パルスを発する発振手段と、
前記電気パルスが印加される印加電極と、
前記印加電極に対向する検出電極と、
前記電極間の静電容量を計測する静電容量計測手段と、
第１の状態における静電容量と第２の状態における静電容量との差分に基づき生体情報を取得する演算手段と、
を備えた生体情報検知器。Oscillating means for emitting electrical pulses;
An application electrode to which the electric pulse is applied;
A detection electrode facing the application electrode;
A capacitance measuring means for measuring a capacitance between the electrodes;
Computing means for obtaining biological information based on the difference between the capacitance in the first state and the capacitance in the second state;
A biological information detector comprising: 前記第１の状態は、前記電極が生体に接触している状態であり、前記第２の状態は前記電極が生体に接触していない状態である、請求項１記載の生体情報検知器。 The biological information detector according to claim 1, wherein the first state is a state where the electrode is in contact with a living body, and the second state is a state where the electrode is not in contact with the living body. 前記第１の状態および前記第２の状態は、前記電極が生体に接触している状態であり、且つ、前記第２の状態は前記第１の状態から所定時間が経過した状態である、請求項１記載の生体情報検知器。 The first state and the second state are a state in which the electrode is in contact with a living body, and the second state is a state in which a predetermined time has elapsed from the first state. Item 2. The biological information detector according to Item 1. 前記発振手段は、正弦波電圧を前記印加電極に印加し、
前記正弦波電圧と前記検出電極により検出される電流との位相差を計測する位相差計測手段を備え、
前記演算手段は、前記静電容量の差分に基づき人肌の水分量を取得するとともに前記位相差に基づき人肌表面の微量成分の含有量を取得する、請求項１ないし３のいずれか１項記載の生体情報検知器。The oscillating means applies a sine wave voltage to the application electrode,
Phase difference measuring means for measuring the phase difference between the sine wave voltage and the current detected by the detection electrode,
The said calculating means acquires the moisture content of the human skin based on the difference of the said electrostatic capacitance, and acquires the content of the trace component of the human skin surface based on the said phase difference. The biological information detector described. 前記演算手段は、第１の状態における位相差と第２の状態における位相差との差分に基づき、人肌表面の微量成分の含有量を取得する、請求項４記載の生体情報検知器。 The biological information detector according to claim 4, wherein the calculation means acquires the content of a trace component on the human skin surface based on a difference between the phase difference in the first state and the phase difference in the second state. 前記印加電極と前記検出電極は、交互に配置される複数の櫛型電極を備える請求項１ないし５のいずれか１項記載の生体情報検知器。 The biological information detector according to claim 1, wherein the application electrode and the detection electrode include a plurality of comb-shaped electrodes arranged alternately. 対向配置された印加電極と検出電極とを備える検知器を用いた生体情報検知方法であって、
前記印加電極へ電気パルスを印加し、
前記電極間の静電容量を計測し、
第１の状態における静電容量と第２の状態における静電容量との差分に基づき生体情報を取得する、
生体情報検知方法。A biological information detection method using a detector comprising an application electrode and a detection electrode arranged opposite to each other,
Applying an electrical pulse to the application electrode;
Measure the capacitance between the electrodes,
Obtaining biological information based on the difference between the capacitance in the first state and the capacitance in the second state;
Biological information detection method. 筐体と、
電気パルスを印加する発振手段と、
前記筐体の表面に対向配置され、前記電気パルスが印加される、印加電極および検出電極と、
前記電極間の静電容量を計測する静電容量計測手段と、
第１の状態における静電容量と第２の状態における静電容量との差分に基づき生体情報を取得する演算手段と、
を備える携帯端末。A housing,
An oscillating means for applying an electrical pulse;
An application electrode and a detection electrode that are arranged opposite to the surface of the housing and to which the electric pulse is applied;
A capacitance measuring means for measuring a capacitance between the electrodes;
Computing means for obtaining biological information based on the difference between the capacitance in the first state and the capacitance in the second state;
A mobile terminal comprising: 前記電気パルスとして前記印加電極に印加される正弦波電圧と、前記検出電極により検出される電流と、の位相差を計測する位相差計測手段をさらに備え、
前記演算手段は、前記生体情報として、第１の状態における静電容量と第２の状態における静電容量との差分に基づき人肌の水分量を取得するとともに前記第１の状態における前記位相差に基づき人肌表面の微量成分の含有量を取得する、
請求項８記載の携帯端末。A phase difference measuring means for measuring a phase difference between a sine wave voltage applied to the application electrode as the electric pulse and a current detected by the detection electrode;
The computing means obtains the moisture content of human skin based on the difference between the capacitance in the first state and the capacitance in the second state as the biological information, and the phase difference in the first state. Acquire the content of trace components on the human skin surface based on
The mobile terminal according to claim 8. 前記取得した生体情報を所定のサーバへ送信する通信手段と、
前記サーバから前記生体情報に対応する解析情報を受信した場合、前記受信した解析情報を表示する表示手段と、
をさらに備える、請求項９記載の携帯端末。Communication means for transmitting the acquired biometric information to a predetermined server;
When the analysis information corresponding to the biological information is received from the server, display means for displaying the received analysis information;
The mobile terminal according to claim 9, further comprising:

Images