JPWO2014002255A1 - 健康管理支援装置、方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
実施形態によれば、被検者の皮膚画像を撮影するための撮影手段と、前記皮膚画像から第1の色の輝度値と第2の色の輝度値を求め、該第1の色の輝度値と該第2の色の輝度値とをそれぞれ吸光率に換算し、該2つの吸光率からヘモグロビン含有量を算出する算出手段と、前記ヘモグロビン含有量の第1の履歴および前記被検者の生活イベントの第2の履歴を蓄積する蓄積手段と、前記第1の履歴に基づいて前記ヘモグロビン含有量の傾向の有意性を判定し、前記有意性に対応する生活行動を前記第2の履歴に基づいて特定する生活行動特定手段と、前記生活行動をあらわす情報を出力する出力手段と、を具備する健康管理支援装置が提供される。
Description
本発明の実施形態は、血行の計測に基づいて健康管理を支援する健康管理支援装置、方法およびプログラムに関する。
日常の健康管理支援に関して、人の体温、体重、血行などの生体計測や歩数、活動量などの行動計測、あるいは食事内容の記録など様々な計測手段や記録情報を利用して健康管理を支援する装置がすでに提供されている。
生体計測、特に血行状態の計測に基づいた健康管理支援においては、採血などを必要とせず、家庭で誰もが利用可能な装置の提供が望まれている。
日皮会誌:105(1),43−49,1995(平7)
大がかりな計測機器を必要とせず、被検者に負担をかけないで血行状態を簡便に計測することのできる健康管理支援装置、方法及びプログラムの提供が望まれている。
実施形態によれば、被検者の皮膚画像を撮影するための撮影手段と、前記皮膚画像から第1の色の輝度値と第2の色の輝度値を求め、該第1の色の輝度値と該第2の色の輝度値とをそれぞれ吸光率に換算し、該2つの吸光率からヘモグロビン含有量を算出する算出手段と、前記ヘモグロビン含有量の第1の履歴および前記被検者の生活イベントの第2の履歴を蓄積する蓄積手段と、前記第1の履歴に基づいて前記ヘモグロビン含有量の傾向の有意性を判定し、前記有意性に対応する生活行動を前記第2の履歴に基づいて特定する生活行動特定手段と、前記生活行動をあらわす情報を出力する出力手段と、を具備する健康管理支援装置が提供される。
以下、図面を参照して実施形態を説明する。本実施形態は、例えば家庭内でも利用が可能な、血行測定による健康管理支援装置に関する。本装置は、被検者の皮膚に光を照射し、その撮影画像(「皮膚画像」という)から画像処理によって血行を測定する。具体的には、撮影した皮膚画像からヘモグロビン含有量に比例する紅斑指数を血行の良さとして算出し、これを計測結果として提示する。また本装置は、このような血行計測によって得られる紅斑指数の情報の履歴と、運動や入浴などの生活イベント情報の履歴を蓄積する。この蓄積された情報から血行改善に効果のある生活行動を特定し、健康管理を支援するための情報として出力する。
図1に、実施形態に係る健康管理支援装置のブロック図を示す。健康管理支援装置10は、CPU1、記憶装置2、蓄積装置3、撮影装置4、画像処理装置5、出力装置6で構成される。
本実施形態に係る健康管理支援装置10は、例えばハンディタイプの装置として実現される。図2(a)に示すように、健康管理支援装置10を人が手に保持して使用することができる。図2(a)は、被検者の手の甲に健康管理支援装置10を向けて血行測定を行う様子が示される。同図から分かるように、被検者に対して非接触で血行測定を行うことができ、測定の結果、出力装置6には例えば「血行指数95」が表示される。この数値は紅斑指数に相当するものであり、撮影された皮膚画像に基づいてこれをどのようにして算出するか等について後に詳しく説明する。
また、出力装置6には、血行指数(紅斑指数)のみならず、当該被検者の健康管理を支援するための情報も表示される。この情報は、血行の改善傾向または改悪傾向を裏付ける生活行動の特定結果(推定)に相当し、血行測定結果の情報とあわせて表示される。この点についても後に詳しく説明する。
図2(a)の構成は、健康管理支援装置10が図1に示した構成要素をすべて内蔵してするものに相当する。撮影装置4としてCCD(charge-coupled device:固体撮像素子)カメラ44と白色LED(light-emitting diode:発光ダイオード)40を内蔵し、出力装置6としてディスプレイを備える。図1に示した構成要素の一部を外部機器とし、有線または無線によって機器間で信号を通信してもよい。
図2(b)は、撮影装置4の光学系の構成例を示している。白色LED40から出射した光LAは、白色LED40とは反対側からの光を遮光する遮光板41を透過し、ハーフミラー43を反射して被写体42に入射する。本例の場合、被写体42は被検者の手の甲である。被写体42を反射した光の一部LBは、ハーフミラー43を透過してCCDカメラ44に入射する。被写体42からの反射光のうち、ハーフミラー43を反射した光は遮光板41により遮られ、白色LED40側には入射しない。
CCDカメラ44は、入射光LBに対し撮影動作を行い、被写体42の撮影画像、本例では被検者の手の甲の皮膚画像を撮影する。なお、図示しない計測実行ボタンを被検者等が押下(レリーズ)操作する等により、皮膚画像の撮影が行われるようにしてもよい。
なお、CCDカメラ44に代えてCMOS(complementary metal-oxide semiconductor:相補型MOS)カメラを撮影装置4に用いてもよい。また、被検者の撮影対象領域に光を照射するための光源は白色LEDに限定されるものでなく、3色光など他の種類の光源を用いてもよい。あるいは、撮影対象領域に光を照射する光源を備えず、自然光の下で皮膚画像を撮影する構成としてもよい。
健康管理支援装置10の構成は、図2に示したものに限定されない。当業者であれば、血行測定および健康管理支援を他の機器に適用するように本実施形態を種々変更することができる。
撮影された皮膚画像に基づく血行測定および健康管理支援の機能をコンピュータソフトウェアにより実現してもよい。この場合、本実施形態に係る健康管理支援装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムが図示しない記録媒体等に記録され、同プログラムが記憶装置2に読み出され、CPU1により実行される。
健康管理支援装置10において、画像処理装置5は、撮影装置4により撮影された皮膚画像から第1の色の輝度値と第2の色の輝度値を求め、該第1の色の輝度値と該第2の色の輝度値とをそれぞれ吸光率に換算し、該2つの吸光率からヘモグロビン含有量を算出する。例えば、上記ヘモグロビン含有量は、上記2つの吸光率に基づく紅斑指数である。
本実施形態において、第1の色は例えば光の三原色の赤とし、第2の色は例えば光の三原色の緑とする。この場合、画像処理装置5は、皮膚画像における三原色の赤の輝度値から第1の反射率を算出し、該第1の反射率から第1の吸光率を算出する。また、同皮膚画像における三原色の緑の輝度値から第2の反射率を算出し、該第2の反射率から第2の吸光率を算出する。そして画像処理装置5は、これら第1および第2の吸光率に基づいて紅斑指数を算出する。
蓄積装置3は、画像処理装置5により算出されたヘモグロビン含有量の第1の履歴を蓄積する。また、蓄積装置3は、被検者の生活イベントの第2の履歴も蓄積している。
CPU1は、蓄積装置3に蓄積されたヘモグロビン含有量の第1の履歴に基づいて該ヘモグロビン含有量の傾向の有意性を判定し、該有意性に対応する生活行動を被検者の生活イベントの第2の履歴に基づいて特定する。
出力装置6は、CPU1により特定されたヘモグロビン含有量の傾向の有意性に対応する生活行動をあらわす情報を出力する。
本実施形態にかかる血行計測のための紅斑指数の算出処理を図3のフローチャートを参照しながら説明する。
撮影装置4は、図2に示したような白色LED偏光の照射によって皮膚のカラー画像を撮影する。画像処理装置5は、撮影されたカラー画像を読み込み(s1)、光の三原色(RGB)のチャネルごとに、輝度値SrおよびSgを算出する(s2)。輝度値Srは光の三原色における赤に対応し、輝度値Sgは光の三原色における緑に対応する。例えば、輝度値SrおよびSgを、それぞれ、ピクセルの輝度値の平均値としてもよい。すなわち、赤のピクセルの輝度値の平均値を輝度値Srとし、緑のピクセルの輝度値の平均値を輝度値Sgとしてもよい。
次に、画像処理装置5は、次式(1)に従って反射率RrおよびRgを算出する(s3)。
Rr=Sr/255;Rg=Sg/255 …(1)
本実施形態では、上記反射率を、白色面の反射光の輝度値に対する、ある面の反射光の輝度値(Sr,Sg)とする。白色面の反射光の輝度値は例えば「255」である。反射率は0以上1以下の値をとり、反射率が大きければ1に近づき、小さければ0に近づく。
本実施形態では、上記反射率を、白色面の反射光の輝度値に対する、ある面の反射光の輝度値(Sr,Sg)とする。白色面の反射光の輝度値は例えば「255」である。反射率は0以上1以下の値をとり、反射率が大きければ1に近づき、小さければ0に近づく。
次に、画像処理装置5は、次式(2)に従って吸光率ArおよびAgを算出する(s4)。
Ar=−log10Rr;Ag=−log10Rg …(2)
そして画像処理装置5は、次式(3)に従って紅斑指数EI(Erythema Index)を算出する(s5)。
そして画像処理装置5は、次式(3)に従って紅斑指数EI(Erythema Index)を算出する(s5)。
EI=Ag−αAr …(3)
紅斑指数EIは、メラニンに影響されにくく、おおよそヘモグロビン量に比例する。本実施形態では、画像処理装置5により算出された紅斑指数EIを血行の良さを表す指標とする。
紅斑指数EIは、メラニンに影響されにくく、おおよそヘモグロビン量に比例する。本実施形態では、画像処理装置5により算出された紅斑指数EIを血行の良さを表す指標とする。
ここで、補正係数αはメラニン量による影響を差し引くための係数であり、例えば日本人の平均はα=0.14程度とされる。
画像処理に基づいて紅斑指数EIとして得られた血行の測定結果は、記憶装置2を介して蓄積装置3に蓄積される。
本実施形態にかかる血行計測結果に基づく生活行動特定処理を図4のフローチャートを参照しながら説明する。
図3に示した処理において画像処理装置5によって紅斑指数が算出されると(s5)、記憶装置2は蓄積装置3に蓄積された紅斑指数の履歴情報を読み出す。CPU1は、読み出された紅斑指数の履歴において、紅斑指数の傾向が有意であるかどうかを判定する(s6)。
紅斑指数の傾向の有意性としては、血行の改善傾向、改悪傾向など、様々な評価尺度の設定が考えられる。また、紅斑指数の傾向の有意性の判定を閾値処理によって行ってもよい。例えば、血行の改善傾向の判定条件のために、紅斑指数の閾値を事前に設定する。例えば、『過去3日間連続して紅斑指数が100以上』であるならば、紅斑指数の傾向に有意性があると判定する。また、『今週の紅斑指数の平均値が1週間前の平均値より1.1倍大きい』などのような変化率を条件としてもよい。
紅斑指数の傾向が条件を満たして有意であると判定された場合には(s6)、次にそれに関連する生活行動を特定する(s7)。
具体的には、CPU1は、蓄積装置3に蓄積された被検者の生活イベントの履歴に対し、例えば図5に示すようなルールを適用することにより、(s6)において判定された紅斑指数の傾向の有意性に対応する生活行動を特定する。
図5の「ルール1」は、計測日(d)の入浴e3の回数e3(d)が1以上、かつ計測前日(d−1)の入浴e3の回数e3(d−1)が1以上、かつ計測前前日(d−2)の入浴e3の回数e3(d−2)が1以上であるならば、すなわち、計測日を含めた過去3日間連続で入浴した記録が確認されれば、血行改善に影響があるものとみなすルールである。このような血行改善、もしくは血行改悪を判定するためのルールと、生活行動履歴情報を参照して、CPU1はルールに適合する生活行動を特定する(s7)。紅斑指数の有意な傾向に対応する生活行動の特定は、図5に示したルールによるものに限定されない。このようなルールに代えてモデルや数式などの他の形式の情報に基づいてもよい。
生活行動情報として、例えば図6に示すように、利用者(主に被検者)が出力装置6と同一のディスプレイ上で日付、開始時刻、終了時刻、生活イベントの内容(例:マッサージ)などの情報を入力する。なお、図6に示すような入力インタフェースに代えて、例えばネットワークで接続された装置を通じて利用者が生活行動情報を入力したり、他メディアを利用して生活行動情報を入力してもよい。
入力された利用者の生活行動情報は、図7に示すように生活行動履歴情報として記憶装置2を通じて蓄積装置3に蓄積される。例えば、9月27日(d=0927)に着目する。図5のルールを図7の生活行動履歴データに適用すると、9月25日から27日まで入浴しているので「ルール1」が適合し、9月23日から9月27日までマッサージを実施しているので「ルール3」がそれぞれ適合する。
出力装置6は、図8に示すように特定された生活行動をあらわす情報81を表示するとともに(s8)、紅斑指数(この例では血行指数「95」)80を表示する(s9)。上述した紅斑指数の傾向が条件を満たさず有意でないと判定されたならば(s6)、出力装置6は紅斑指数をあらわす情報80のみを表示する(s9)。
図9は、本実施形態に係る健康管理支援装置10を用いた計測実験の結果を示している。頬、腹部、手首外側、足先の4つの部位について、通常時、入浴後、およびマッサージ後の血行状態を計測したところ、それぞれ紅斑指数EIの値が高くなることが分かった。特に、頬や手首外側などのメラニンの影響が強い体の部位においても、血行状態の改善を確認することができた。
以上説明した実施形態によれば、大がかりな計測機器を必要とせず、被検者に負担をかけないで血行状態を簡便に計測することのできる健康管理支援装置、方法及びプログラムを提供することができる。
したがって、例えば家庭で人々が体の任意の部位の血行を手軽に計測可能になるとともに、血行状態に影響する生活行動を知ることができ、健康管理を効果的に支援することができる。手軽に計測可能であるという意味においては、これまでの計測機器では必要とされてきた採血やゼリー塗布などの特別な技術や薬品を本実施形態に係る健康管理支援装置では必須としない。
図10は、ヘモグロビンとメラニンについて、光の波長と吸光係数の関係を示したグラフである。実線はヘモグロビンの吸光係数、点線はメラニンの吸光係数である。本実施形態に依らない場合であるが、中波長領域(540−570nm)と、ヘモグロビンの影響が少ない長波長(660nm)の2つの波長を選択し、両波長の吸光係数の差分を血行の測定結果とすることができる。この場合、分光測定器を含む比較的大がかりな装置が必要となるが、本実施形態によれば、このような大がかりな計測機器を必要とせず、簡素かつ低コストで血行計測の機能を実現することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
Claims (7)
- 被検者の皮膚画像を撮影するための撮影手段と、
前記皮膚画像から第1の色の輝度値と第2の色の輝度値を求め、該第1の色の輝度値と該第2の色の輝度値とをそれぞれ吸光率に換算し、該2つの吸光率からヘモグロビン含有量を算出する算出手段と、
前記ヘモグロビン含有量の第1の履歴および前記被検者の生活イベントの第2の履歴を蓄積する蓄積手段と、
前記第1の履歴に基づいて前記ヘモグロビン含有量の傾向の有意性を判定し、前記有意性に対応する生活行動を前記第2の履歴に基づいて特定する生活行動特定手段と、
前記生活行動をあらわす情報を出力する出力手段と、
を具備する健康管理支援装置。 - 前記ヘモグロビン含有量は、前記2つの吸光率に基づく紅斑指数である請求項1記載の装置。
- 前記算出手段は、
前記皮膚画像における三原色の赤の輝度値から第1の反射率を算出し、該第1の反射率から第1の吸光率を算出し、
前記皮膚画像における三原色の緑の輝度値から第2の反射率を算出し、該第2の反射率から第2の吸光率を算出し、
前記第1および第2の吸光率に基づいて前記紅斑指数を算出する請求項2に記載の装置。 - 前記ヘモグロビン含有量の傾向の有意性は、血行の改善傾向または改悪傾向を示す請求項1記載の装置。
- 前記ヘモグロビン含有量の閾値を設定する手段をさらに具備し、
生活行動特定手段は、前記ヘモグロビン含有量の傾向の有意性を前記閾値に基づいて判定する請求項1記載の装置。 - 被検者の皮膚画像を撮影するステップと、
前記皮膚画像から第1の色の輝度値と第2の色の輝度値を求め、該第1の色の輝度値と該第2の色の輝度値とをそれぞれ吸光率に換算し、該2つの吸光率からヘモグロビン含有量を算出するステップと、
前記ヘモグロビン含有量の第1の履歴および前記被検者の生活イベントの第2の履歴を蓄積するステップと、
前記第1の履歴に基づいて前記ヘモグロビン含有量の傾向の有意性を判定し、前記有意性に対応する生活行動を前記第2の履歴に基づいて特定するステップと、
前記生活行動をあらわす情報を出力するステップと、
を含む健康管理支援方法。 - 被検者の皮膚画像から第1の色の輝度値と第2の色の輝度値を求め、該第1の色の輝度値と該第2の色の輝度値とをそれぞれ吸光率に換算し、該2つの吸光率からヘモグロビン含有量を算出する算出手段、
前記ヘモグロビン含有量の第1の履歴および前記被検者の生活イベントの第2の履歴を蓄積する蓄積手段、
前記第1の履歴に基づいて前記ヘモグロビン含有量の傾向の有意性を判定し、前記有意性に対応する生活行動を前記第2の履歴に基づいて特定する生活行動特定手段、
前記生活行動をあらわす情報を出力する出力手段、
としてコンピュータを機能させるための健康管理支援プログラム。
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