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図面 (10)

課題

ユーザの体調の変化を検出するためのウェアラブルセンサシステムを提供する。

解決手段

ウェアラブルセンサシステム100は、生体から心機能に関する情報を取得する第1ウェアラブルセンサ端末2と、生体から血流に関する情報を取得する第2ウェアラブルセンサ端末3と、第1ウェアラブルセンサ端末2によって取得された心機能に関する情報、第2ウェアラブルセンサ端末3によって取得された血流に関する情報、および生体の地理的な位置の温度に関する情報に基づいて、生体の熱障害に対する状態を判定する判定装置1とを有する。

概要

背景

近年、地球の温暖化ヒートアイランド現象の影響も相まって、日本国内での熱中症に代表される熱障害への罹患リスクが上昇しつつある。熱中症に代表される熱障害は、高温環境下のような温熱ストレスが与えられると、脱水が起こり、体内の水分や塩分のバランス崩れるとともに、体内の調整機能破綻する、死に至る可能性もある障害のことである(非特許文献1参照)。

行政機関発表するデータによれば、真夏日や熱帯夜が続けば熱中症死亡数が増えることがわかっている。具体的には、人体外気との間の熱収支に着目した指標である“暑さ指数WBGT(Wet Bulb Globe Temperature,湿球黒球温度)”が28度を超えると熱中症による死亡者数が増え始め、WBGTの上昇とともに死亡率が上昇することが知られている。また、スポーツなどの運動仕事をしている人は、屋外で熱中症を発症する傾向があり、日常生活を送っている人、特に高齢者は、屋内で熱中症を発症する傾向があることも知られている。

一方、熱中症に代表される熱障害は、予防できるとも言われている。
人は、体温の上昇に対して、熱に弱い中枢神経を守ることを第一に血液を皮膚表面に移動させて伝導放射により熱拡散を促進させるとともに、大量の発汗による蒸発を促して温熱ストレスを緩和している。この体温の上昇を抑えるための要素としては、非特許文献1に記載されているように、外界の環境、心機能、および血管内容量が知られている。
例えば、行政機関が発表する地域毎の暑さ指数WBGTに基づいて、飲水、塩分補給冷所への退避、体の冷却等の適切な行動をとれば、熱中症に発展するリスクを抑えられると考えられている。

また、熱中症に代表される熱障害を発症した場合には身体の核心温(体温)が上昇することから、体温を常時モニタリングしながら適切な行動をとることによっても、熱中症に発展するリスクを抑えられると考えられている。

概要

ユーザの体調の変化を検出するためのウェアラブルセンサシステムを提供する。ウェアラブルセンサシステム100は、生体から心機能に関する情報を取得する第1ウェアラブルセンサ端末2と、生体から血流に関する情報を取得する第2ウェアラブルセンサ端末3と、第1ウェアラブルセンサ端末2によって取得された心機能に関する情報、第2ウェアラブルセンサ端末3によって取得された血流に関する情報、および生体の地理的な位置の温度に関する情報に基づいて、生体の熱障害に対する状態を判定する判定装置1とを有する。

目的

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ユーザの体調の変化に関する情報を適切に提供できるようにすることにある

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

生体から心機能に関する情報を取得する第1ウェアラブルセンサ端末と、前記生体から血流に関する情報を取得する第2ウェアラブルセンサ端末と、前記第1ウェアラブルセンサ端末によって取得された前記心機能に関する情報、前記第2ウェアラブルセンサ端末によって取得された前記血流に関する情報、および前記生体の地理的な位置の温度に関する情報に基づいて、前記生体の熱障害に対する状態を判定する判定装置とを有するウェアラブルセンサシステム

請求項2

請求項1に記載のウェアラブルセンサシステムにおいて、前記生体の動きを検出する第3ウェアラブルセンサ端末を更に有し、前記判定装置は、前記温度に関する情報と、前記第3ウェアラブルセンサ端末によって検出された前記生体の動きに基づく前記生体の活動量と、前記心機能に関する情報および前記血流に関する情報に基づく前記生体の状態変化量とに基づいて前記熱障害に関する総合危険度を算出する総合危険度算出部と、前記総合危険度と閾値とを比較する判定部と、前記判定部によって前記総合危険度が前記閾値より高いと判定された場合に、警告情報を出力する通知部と、含むことを特徴とするウェアラブルセンサシステム。

請求項3

請求項2に記載のウェアラブルセンサシステムにおいて、前記温度に関する情報は、前記生体の地理的な位置における湿球黒球温度、または前記生体の周辺の温度であることを特徴とするウェアラブルセンサシステム。

請求項4

請求項3に記載のウェアラブルセンサシステムにおいて、前記総合危険度算出部は、前記生体が屋外にいるか否かを判定し、前記生体が屋外にいると判定した場合に、前記温度に関する情報として前記湿球黒球温度を使用し、前記生体が屋内にいると判定した場合に、前記温度に関する情報として前記周辺の温度を使用することを特徴とするウェアラブルセンサシステム。

請求項5

請求項2乃至4の何れか一項に記載のウェアラブルセンサシステムにおいて、前記第3ウェアラブルセンサ端末は、前記加速度計測する複数の計測軸を有する加速度センサであって、前記総合危険度算出部は、前記加速度センサによって計測された前記複数の計測軸の加速度の計測値に基づいて前記活動量を算出することを特徴とするウェアラブルセンサシステム。

請求項6

請求項2乃至5の何れか一項に記載のウェアラブルセンサシステムにおいて、前記総合危険度算出部は、前記状態変化量として、前記生体の心拍数の変化量、および前記生体の血流量の変化量を算出することを特徴とするウェアラブルセンサシステム。

請求項7

請求項2乃至6の何れか一項に記載のウェアラブルセンサシステムにおいて、前記生体の血流量は、前記生体の末梢血管の血流量であることを特徴とするウェアラブルセンサシステム。

請求項8

請求項2乃至7の何れか一項に記載のウェアラブルセンサシステムにおいて、前記判定部は、更に、前記心機能に関する情報が異常であるか否かを判定し、前記通知部は、前記判定部によって前記心機能に関する情報が異常であると判定された場合に警告情報を出力することを特徴とするウェアラブルセンサシステム。

技術分野

0001

本発明は、生体情報を検知するためのウェアラブルセンサシステムに関し、例えば、暑熱環境下における人の状態変化を検知するためのウェアラブルセンサシステムに関する。

背景技術

0002

近年、地球の温暖化ヒートアイランド現象の影響も相まって、日本国内での熱中症に代表される熱障害への罹患リスクが上昇しつつある。熱中症に代表される熱障害は、高温環境下のような温熱ストレスが与えられると、脱水が起こり、体内の水分や塩分のバランス崩れるとともに、体内の調整機能破綻する、死に至る可能性もある障害のことである(非特許文献1参照)。

0003

行政機関発表するデータによれば、真夏日や熱帯夜が続けば熱中症死亡数が増えることがわかっている。具体的には、人体外気との間の熱収支に着目した指標である“暑さ指数WBGT(Wet Bulb Globe Temperature,湿球黒球温度)”が28度を超えると熱中症による死亡者数が増え始め、WBGTの上昇とともに死亡率が上昇することが知られている。また、スポーツなどの運動仕事をしている人は、屋外で熱中症を発症する傾向があり、日常生活を送っている人、特に高齢者は、屋内で熱中症を発症する傾向があることも知られている。

0004

一方、熱中症に代表される熱障害は、予防できるとも言われている。
人は、体温の上昇に対して、熱に弱い中枢神経を守ることを第一に血液を皮膚表面に移動させて伝導放射により熱拡散を促進させるとともに、大量の発汗による蒸発を促して温熱ストレスを緩和している。この体温の上昇を抑えるための要素としては、非特許文献1に記載されているように、外界の環境、心機能、および血管内容量が知られている。
例えば、行政機関が発表する地域毎の暑さ指数WBGTに基づいて、飲水、塩分補給冷所への退避、体の冷却等の適切な行動をとれば、熱中症に発展するリスクを抑えられると考えられている。

0005

また、熱中症に代表される熱障害を発症した場合には身体の核心温(体温)が上昇することから、体温を常時モニタリングしながら適切な行動をとることによっても、熱中症に発展するリスクを抑えられると考えられている。

先行技術

0006

「熱中症〜日本を襲う熱波恐怖〜」、日本救急医学会編,へるす出版,2011年5月,p.9−15.
“Wearable Blood Flowmeter Appcessory with Low-Power Laser Doppler Signal Processing for Daily-Life Healthcare Monitoring”, K. Kuwabara, Y. Higuchi, T. Ogasawara, H. Koizumi, T. Haga, Proceeding of 36th Annual International Conference of theIEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2014, p. 6274-6277.

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、移動することが多い現在の社会においては、ユーザ自らが、現在地における暑さ指数WBGTを常時気にしながら行動することは容易ではない。

0008

一方で、暑さ指数WBGTは、あくまで特定の地域における屋外の計測点の情報であり、ユーザが現在置かれている状況をそのまま反映したものではない参考値である。したがって、屋内での熱中症が多数報告されているように、暑さ指数WBGTに頼って行動するだけでは、熱中症に至る熱障害を防げるとは限らない。

0009

また、上述したように、熱中症に代表される熱障害を予防するために、身体の核心温の経時的変化を把握することは有効であるが、核心温を常時モニタリングすることは容易ではない。

0010

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ユーザの体調の変化に関する情報を適切に提供できるようにすることにある。

課題を解決するための手段

0011

本発明に係るウェアラブルセンサシステム(100)は、生体(4)から心機能に関する情報を取得する第1ウェアラブルセンサ端末(2)と、生体から血流に関する情報を取得する第2ウェアラブルセンサ端末(3)と、第1ウェアラブルセンサ端末によって取得された心機能に関する情報、第2ウェアラブルセンサ端末によって取得された血流に関する情報、および生体の地理的な位置の温度に関する情報に基づいて、生体の熱障害に対する状態を判定する判定装置(1)とを有することを特徴とする。

0012

上記ウェアラブルセンサシステムにおいて、生体の動きを検出する第3ウェアラブルセンサ端末(22)を更に有し、判定装置は、温度に関する情報と、第3ウェアラブルセンサ端末によって検出された生体の動きに基づく生体の活動量と、心機能に関する情報および血流に関する情報に基づく生体の状態変化量とに基づいて熱障害に関する総合危険度を算出する総合危険度算出部(15)と、総合危険度と閾値とを比較する判定部(16)と、判定部によって総合危険度が閾値より高いと判定された場合に、警告情報を出力する通知部(17)と含んでもよい。

0013

上記ウェアラブルセンサシステムにおいて、温度に関する情報は、生体の地理的な位置における湿球黒球温度、または生体の周辺の温度であってもよい。

0014

上記ウェアラブルセンサシステムにおいて、総合危険度算出部は、生体が屋外にいるか否かを判定し、生体が屋外にいると判定した場合に、温度に関する情報として湿球黒球温度を使用し、生体が屋内にいると判定した場合に、温度に関する情報として周辺の温度を使用してもよい。

0015

上記ウェアラブルセンサシステムにおいて、第3ウェアラブルセンサ端末は、加速度計測する複数の計測軸を有する加速度センサであって、総合危険度算出部は、加速度センサによって計測された複数の計測軸の加速度の計測値に基づいて活動量を算出してもよい。

0016

上記ウェアラブルセンサシステムにおいて、総合危険度算出部は、前記状態変化量として、生体の心拍数の変化量、および生体の血流量の変化量を算出する。

0017

上記ウェアラブルセンサシステムにおいて、生体の血流量は、生体の末梢血管の血流量であってもよい。

0018

上記ウェアラブルセンサシステムにおいて、判定部は、更に、心機能に関する情報が異常であるか否かを判定し、通知部は、判定部によって心機能に関する情報が異常であると判定された場合に警告情報を出力してもよい。

0019

なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって表している。

発明の効果

0020

本発明によれば、ユーザの体調の変化に関する情報を適切に提供することができる。

図面の簡単な説明

0021

図1は、本発明の一実施の形態に係るウェアラブルセンサシステムの構成を示す図である。
図2は、本発明の一実施の形態に係るウェアラブルセンサシステムの具体的な構成を示す図である。
図3は、心電波形の一例を示す図である。
図4は、心電心拍センサの具体的な構成例を示す図である。
図5は、実施の形態1に係るウェアラブルセンサシステムによる熱障害に対する装着者の状態の判定処理の手順を示す図である。
図6は、被験者による歩行実験歩行ルートを示す図である。
図7は、歩行実験を行った日の黒球温度Tgと暑さ指数WBGTの時間変化を示す図である。
図8は、歩行実験を行った日における被験者の血流量の時間変化と被験者の活動量の時間変化とを示す図である。
図9は、歩行実験を行った日における被験者の心拍数の時間変化を示す図である。

実施例

0022

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

0023

〈ウェアラブルセンサシステムの概要
図1は、本発明の一実施の形態に係るウェアラブルセンサシステムの構成を示す図である。
図1に示されるように、本実施の形態に係るウェアラブルセンサシステム100は、例えば人に代表される生体に装着されるウェアラブルセンサ端末としての心電心拍センサ2および血流センサ3と、上記ウェアラブルセンサを装着した生体(以下、「装着者」と称する。)4が所持する携帯端末1とから構成される。

0024

ウェアラブルセンサシステム100は、心電心拍センサ2および血流センサ3によって取得した装着者4の生体情報と、装着者4の地理的な位置における温度に関する情報とに基づいて、携帯端末1が装着者4の熱中症に代表される熱障害に対する装着者4の状態を判定し、熱障害を回避するための行動を促すシステムである。

0025

〈ウェアラブルセンサシステムの構成〉
図2は、本実施の形態に係るウェアラブルセンサシステムの具体的な構成を示す図である。以下、ウェアラブルセンサシステム100を構成する各機能部について詳細に説明する。

0026

(1)心電心拍センサ2
心電心拍センサ2は、装着者4の心機能に関する情報を取得するための機能部である。図2に示すように、心電心拍センサ2は、電極20_1〜20_n(nは2以上の整数)、心機能情報生成部21、加速度センサ22、温度センサ23、および通信部24を含む。

0027

電極20_1〜20_n(総称する場合は、「電極20」と表記する。)は、生体信号モニタ用の電極であり、生体に接触させることにより、上記生体の心電や心拍等の生体信号を検知する。

0028

心機能情報生成部21は、電極20で検知された生体信号に基づいて、心機能に関する情報を生成する機能部である。詳細は後述するが、心機能情報生成部21は、心機能に関する情報として、例えば心電波形と心拍数の情報を生成する。

0029

図3は、心電波形の一例を示す図である。
心機能情報生成部21は、電極20で検知された生体信号に基づいて、図3に示すような心電波形401を生成する。また、心機能情報生成部21は、図3に示すように、心電波形におけるR波とR波との時間間隔RR間隔)を計測し、そのRR間隔の逆数から1分間の心拍数(単位はbpm)を算出する。

0030

なお、心拍数の算出は、上述のように心電心拍センサ2の心機能情報生成部21が行ってもよいし、心電心拍センサ2から心電波形のデータを受信した携帯端末1側で行ってもよい。

0031

加速度センサ22は、装着者の体の動きによって生じる生体情報を検出するための機能部である。加速度センサ22は、例えば、複数の計測軸を有し、各計測軸の加速度の計測値を含む加速度情報を出力する。ここでは、加速度センサ22が、X軸、Y軸、およびZ軸の3つの計測軸を有する3軸加速度センサであるとする。

0032

温度センサ23は、心電心拍センサ2の周辺温度を計測するための機能部である。温度センサ23としては、熱電対測温抵抗体等を利用した公知のセンサを例示することができる。

0033

通信部24は、携帯端末1との間でデータの送受信を行うための機能部である。通信部24は、例えば、各種のデータを送信および受信するためのアンテナ通信回路等を含んでいる。具体的に、通信部24は、心機能情報生成部21によって生成された心機能の情報と、加速度センサ22によって計測された加速度情報と、温度センサ23によって計測された周辺温度の情報とを携帯端末1に対して送信する。

0034

図4に、心電心拍センサ2の具体的な構成例を示す。
図4に示すように、心電心拍センサ2は、例えば、心機能情報生成部21、加速度センサ22、および温度センサ23から成るメインユニット25と、衣類5の内側(ユーザの身体に接触する側)に形成された複数の電極20_1〜20_nとが、衣類5の内部または外部に形成された配線26を介して接続されることによって実現される。

0035

メインユニット25は、例えばスナップボタン等によって衣類5に着脱可能に装着され、配線26を介して各電極20と電気的に接続されている。
衣類5は、ユーザ(生体)が身に着けることが可能なものであればよい。図4では、衣類5としてシャツを例示しているが、パンツ、腹まき、サポータバンド等であってもよい。

0036

(2)血流センサ3
血流センサ3は、装着者の血流に関する情報を取得するための機器である。
血流センサ3は、例えば、レーザ光を用いて生体の血流を計測する小型のLDF(Laser Doppler Flowmetry)である。血流センサ3としては、非特許文献2に記載されたLDFを例示することができる。

0037

図1に示されるように、血流センサ3は、センサヘッド30、血流情報生成部31、および通信部32を含む。

0038

センサヘッド30は、図示されないレーザ(LD : Laser Diode)と受光素子(PD :Photo Diode)を含み、上記レーザが赤外光を皮膚に照射し、受光素子が散乱した光を検出する。上記錯乱した光は、光のドップラー現象により赤血球の移動速度に比例した周波数シフトを生じる。

0039

血流情報生成部31は、センサヘッド30の受光素子で検出した光信号周波数スペクトル分析することにより、装着者の血液の流れに関する情報(血流情報)を生成する。

0040

通信部32は、携帯端末1との間でデータの送受信を行うための機能部である。通信部32は、例えば、各種のデータを送信および受信するためのアンテナや通信回路等を含んでいる。具体的に、通信部32は、血流情報生成部31によって生成された血流の情報を携帯端末1に対して送信する。

0041

血流センサ3は、図2に示されるように、血流情報生成部31と通信部32とをともに内部に収めた一つの筐体から成るメインユニット33と、センサヘッド30とが配線ケーブル34によって電気的に接続されることによって実現されている。

0042

血流センサ3のセンサヘッド30は、装着者4の血流が計測できる箇所に装着されていればよく、装着箇所は特に限定されないが、装着者の末梢血管に流れる血流が測定できる部位に装着することが望ましい。本実施の形態では、装着者4の前額部にセンサヘッド30が装着され、装着者4の末梢血管の血流量を計測する場合を例にとり説明するが、末梢血管に流れる血流を測定するためのセンサヘッド30の装着部位はこれに限るものではなく、例えば、指先等の四肢心臓から遠い部位や耳朶等に装着してもよい。

0043

(3)携帯端末1
携帯端末1は、例えば、セルラー方式無線LAN方式などの無線通信により通信網(図示せず)と接続され、上記通信網を介して外部のサーバ等との間で通信を行うことが可能になっている。携帯端末1としては、携帯電話スマートフォン、およびタブレット端末等の外部の機器と通信を行うことが可能な情報処理装置を例示することができる。

0044

また、携帯端末1は、有線または無線により、心電心拍センサ2および血流センサ3と通信を行う。具体的に、携帯端末1は、例えばBluetooth(登録商標、以下同じ。)等の小電力無線によって心電心拍センサ2および血流センサ3と接続され、心電心拍センサ2および血流センサ3との間でデータの送受信を行う。
図2に示されるように、携帯端末1は、位置情報取得部10、環境情報取得部11、加速度情報取得部12、心機能情報取得部13、血流情報取得部14、総合危険度算出部15、判定部16、および通知部17を含む。

0045

携帯端末1における上記の各機能部は、例えば、プログラムや各種のデータを記憶する記憶装置、MPU等のプログラム処理装置、データの送受信を行う通信回路、操作ボタンタッチパネル等の情報を入力する入力装置、情報を表示する表示装置、および音声再生するスピーカ等のハードウェア資源が、上記プログラムに従って制御されることによって実現される。

0046

位置情報取得部10は、携帯端末1の地理的な位置を示す位置情報を取得する。例えば、位置情報取得部10は、GPSや携帯電話などの無線通信システムより提供される位置情報を取得する。上記位置情報には、例えば、人工衛星から不連続に到来する、着用者が存在する地理的な位置の緯度の情報と経度の情報とが含まれる。

0047

環境情報取得部11は、環境情報を取得する機能部である。
ここで、環境情報とは、装着者4が存在する位置の温度に関する情報である。例えば、装着者が自ら許可することで携帯端末1にインストールされたアプリケーションプログラムを実行することにより、環境情報取得部11は環境情報を取得する。

0048

具体的に、環境情報取得部11は、セルラー方式や無線LAN方式などの無線通信を介して外部のサーバ等から、暑さ指数(WBGT)を取得するとともに、心電心拍センサ2から、温度センサ23によって計測された周辺温度の情報を取得する。なお、温度センサ23によって計測された周辺温度の情報の代わりに、ユーザ自らがアプリケーションプログラムを介して設定した温度の情報や、外部のサーバ等から送信された温度の情報を取得してもよい。

0049

上述したように、暑さ指数WBGTの情報は行政機関から提供されているため、ユーザが携帯端末1を所持していれば、携帯端末1の位置情報に合わせて、最近接地域の暑さ指数WBGTを取得することができる。また、暑さ指数WBGTは、その情報を提供している行政機関のホームページにおいて随時更新されることから、携帯端末1が通信を行うことにより、ほぼリアルタイム最新の暑さ指数WBGTを取得することが可能である。

0050

加速度情報取得部12は、心電心拍センサ2から、加速度センサ22によって計測された各計測軸の加速度の計測値を含む加速度情報を取得する機能部である

0051

心機能情報取得部13は、心電心拍センサ2から、心機能情報生成部21によって生成された心機能情報(例えば、心電波形および心拍数の情報)を取得する機能部である。

0052

血流情報取得部14は、血流センサ3から、血流情報生成部31によって生成された血流情報を取得する機能部である。

0053

総合危険度算出部15は、携帯端末1が取得したデータに基づいて、環境危険度、活動量、および生体状態変化量の3つの要素を算出し、これらの3つの要素に基づいて装着者の熱障害に関する総合危険度を算出する機能部である。

0054

ここで、環境危険度とは、所定の時刻における温度の情報であり、具体的には、環境情報取得部11によって取得した環境情報(暑さ指数の情報または周辺温度の情報)である。

0055

また、活動量とは、装着者の動作の激しさを示す情報であり、運動の種類とその継続時間の累積で表される情報である。活動量は、例えば、加速度情報取得部12によって取得した加速度情報に基づいて算出される。

0056

また、生体状態変化量とは、装着者の体調の変化を示す情報であり、例えば、血流情報取得部14によって取得された血流情報に基づいて算出される血流の変化量、および心機能情報取得部13によって取得された心拍数の変化量である。

0057

判定部16は、総合危険度算出部15によって算出した総合危険度を予め設定された閾値を比較する機能部である。また、判定部16は、心機能情報取得部13によって取得した心機能情報に基づいて、装着者の心機能に異常があるか否かを判定する。

0058

通知部17は、装着者に対して情報を通知するための機能部である。通知部17は、判定部16によって前記総合危険度が閾値よりも高いと判定された場合に、警告情報を出力する。また、通知部17は、判定部16によって装着者の心機能に異常があると判定された場合に、警告情報を出力する。

0059

通知部17による警告情報の出力は、携帯端末1の液晶ディスプレイ等に警告情報を表示したり、携帯端末1のスピーカから警告情報を音声で出力したりすることによって実現される。また、通知部17は、上記警告情報として、冷所への誘導、冷却行動、水や電解質の摂取等の熱障害を回避するための行動を促す情報を装着者4に通知してもよい。

0060

更に、通知部17は、上記警告情報に加えて、位置情報取得部10によって取得した位置情報に基づいて、装着者4の周辺に存在する待避所医療機関等の情報を提示してもよい。

0061

〈ウェアラブルセンサシステム100による熱障害に対する危険度の判定処理〉
次に、ウェアラブルセンサシステム100による熱障害に対する危険度の判定処理について説明する。
図5は、実施の形態1に係るウェアラブルセンサシステム100による熱障害に対する危険度の判定処理の手順を示す図である。

0062

ウェアラブルセンサシステム100において、先ず、携帯端末1が、着用者の生体情報、位置情報、および環境情報を収集する(S1)。次に、携帯端末1が、収集した着用者の生体情報に基づいて、着用者の心機能に異常があるか否かを判定する(S2)。ステップS2において、装着者の心機能に異常があると判定した場合には、携帯端末1は、装着者4に対して警告情報を通知する(S8)。一方、ステップS2において装着者4の心機能に異常がないと判定した場合には、携帯端末1は環境危険度を算出する(S3)。次に、携帯端末1が、装着者4の活動量を算出する(S4)。また、携帯端末1は、装着者4の生体状態変化量を算出する(S5)。

0063

次に、携帯端末1が、ステップS3〜S5において算出した環境危険度、活動量、および生体状態変化量に基づいて総合危険度を算出する(S6)。

0064

次に、携帯端末1が、ステップS6で算出した総合危険度と閾値とを比較する(S7)。携帯端末1は、ステップS7において総合危険度が閾値よりも大きいと判定した場合には、装着者4に対して警告情報を通知する(S8)。一方、携帯端末1は、ステップS7において総合危険度が閾値よりも小さいと判定した場合には、再びステップS1に戻り、携帯端末1はデータを収集する。

0065

以下、図5における各処理ステップについて更に詳細に説明する。
ここでは、一例として、心電心拍センサ2、血流センサ3、および携帯端末1を装着した被験者(同一人物)が、熱中症に関する注意報が出る真夏日(A日)と、注意報が出ない非真夏日(B日)の夫々の日において、図6に示す総距離3.46キロメートル高低差18メートルのルートを歩行したときに取得した各種の実験データ(図7乃至図9参照)を用いて、ウェアラブルセンサシステム100による各処理について説明する。

0066

なお、図6に示すルートには、日陰が存在せず、A日およびB日の両日ともに降雨は無かった。また、図6に示すルートにおける装着者の歩行は一般道路歩道部分で行われ、信号などの交通状況により、しばしば歩行を停止している。また、上記装着者による平均歩行速度は、A日では4.0km/h(歩行時間50分)であり、B日では3.8 km/h(歩行時間48分)であり、A,B両日において同レベル歩行速度であった。

0067

また、A日では、歩行を開始してから図6におけるP点において、被験者が頭痛感じ、軽度の熱障害と考えられる状態になっていた。

0068

(1)ステップS1(データの収集)
ステップS1では、携帯端末1が、装着者4の生体情報、位置情報、および環境情報を収集する。例えば、装着者4が歩行を開始してから一定時間毎に、携帯端末1が、心電心拍センサ2、血流センサ3、および外部のサーバ等から、加速度情報、環境情報、心機能情報、血流情報、および位置情報を取得する。

0069

(2)ステップS2(心機能の異常判定処理)
ステップS2では、携帯端末1が、装着者の心機能に異常があるか否かを判定する(S2)。具体的には、判定部16が、心機能情報取得部12によって取得した心電波形および心拍数の何れか一方または双方の情報に基づいて、装着者の心機能が異常であるか否かを判定する。例えば、判定部16は、心電波形の乱れや心拍数が異常に高いまたは低いことを検出した場合に、心機能が異常であると判定する。

0070

(3)ステップS3(環境危険度の算出)
ステップS3では、携帯端末1が、環境危険度を算出する。
具体的には、先ず、総合危険度算出部15が、装着者4が屋外にいるか否かを判定する。例えば、総合危険度算出部15は、位置情報取得部10によって取得した位置情報としてのGPSの信号レベルおよび装着者4の移動距離等から、装着者4が屋外にいるか否かを判定する。

0071

総合危険度算出部15は、装着者4が屋外にいると判定した場合には、サーバ等から受信した暑さ指数(WBGT)を環境危険度として使用し、装着者4が屋内にいると判定した場合には、心電心拍センサ2から受信した、温度センサ23によって計測された周辺温度の情報を環境危険度として使用する。
図6の場合には、被験者による歩行実験は屋外で行われていることから、環境危険度として、暑さ指数WBGTを使用する。

0072

図7は、歩行実験を行った日の黒球温度Tgと暑さ指数WBGTの時間変化を示す図である。
図7において、縦軸はWBGTおよび黒球温度(単位〔℃〕)であり、横軸は時刻である。また、参照符号501は、真夏日であるA日における歩行ルートから一番近い地域における黒球温度Tgを表し、参照符号502は、A日における歩行ルートから一番近い地域における暑さ指数WBGTを表している。

0073

図7に示されるように、真夏日であるA日の被験者が歩行している期間(歩行期間)では、暑さ指数WBGTが“厳重警戒”レベルにあり、黒球温度で45℃を超えていた。したがって、屋外での日常生活に関する指針としては、「すべての生活活動で熱中症を発症する危険性がある」レベルであり、注意事項としては「外出時は炎天下を避ける」というものになる。

0074

(4)ステップS4(活動量の算出)
ステップS4では、携帯端末1が、装着者4の活動量を算出する。
具体的には、総合危険度算出部15が、加速度情報取得部12によって取得した各計測軸の加速度の計測値に基づいて活動量を算出する。

0075

例えば、X軸、Y軸、およびZ軸の計測軸を有する加速度センサによる各計測軸の加速度の計測値を夫々、xi,yi,ziとしたとき、総合危険度算出部15は、下記式(1)に示す演算によって標準偏差を算出し、その値を活動量βとする。

0076

0077

ここで、nは、取得した加速度の計測値のサンプル数である。また、aiは、3軸の加速度の計測値の合成値であり、下記式(2)によって表される。また、aAVは、aiの平均値である。

0078

0079

図8は、歩行実験を行った日における被験者の血流量の時間変化と被験者の活動量の時間変化とを示す図である。
図8において、左側の縦軸は血流量を表し、右側の縦軸は活動量βを表している。また、横軸は、被験者が歩行を開始してからの経過時間〔秒〕を表している。図8には、上述の式(1)、(2)によって算出されたB日における活動量βの特性901と、A日における血流量の特性801と、B日における血流量の特性802とが示されている。

0080

図8に示すように、B日における着用者の歩行中の活動量βは、平均して0.7付近の値を示し、中程度の強度の運動が継続されていることが理解される。なお、図示されていないが、上述したように被験者はA日、B日ともに同レベルの歩行速度で歩行していることから、A日においてもB日と同程度の活動量となることが推測される。

0081

(5)ステップS5(活動量の算出)
ステップS5では、携帯端末1が、装着者4の生体状態変化量を算出する。
具体的には、総合危険度算出部15が、生体状態変化量として、心機能情報取得部13によって取得された心拍数の情報に基づく心拍数の変化量を算出する。

0082

図9は、歩行実験を行った日における被験者の心拍数の時間変化を示す図である。
図9において、縦軸は心拍数〔bpm〕を示し、横軸は被験者が歩行を開始してからの経過時間〔秒〕を表している。また、図9には、A日における被験者の心拍数の特性701と、B日における被験者の心拍数の特性702とが示されている。

0083

図9に示されるように、A日では、被験者の心拍数は、90〜110の範囲で比較的安定して推移していた。一方、B日では、被験者の心拍数の変動は80〜100の範囲で大きく変動しているが、全体的にA日より心拍数が低い時間帯が多い。これは、B日がA日よりも気温が低く、日照もなかったことが影響していると考えられる。

0084

総合危険度算出部15は、図9に示すように単位時間毎に取得した心拍数の情報から、心拍数の変化量を算出する。図9では、被験者の心拍数の変化量は、A日よりB日のほうが大きいという結果となった。

0085

また、総合危険度算出部15は、生体状態変化量として、血流情報取得部14によって取得された血流情報に基づいて、単位時間当たりの血流量の変化量を算出する。

0086

図6の歩行実験では、上記図8の参照符号601に示されるように、A日における被験者の血流量は、被験者が歩行を開始してから時間が経過するにつれて血流量が増加し、歩行の最後には40(a.u.)程度にまで到達する結果となった。具体的には、図8に示されるように、被験者がP地点に到達する前から、血流量が0.5/分の割合で増加していることが理解される。

0087

一方、B日における被験者の血流量は、全体的に増加傾向にあるものの増加率はA日に比べて低く、25〜30(a.u.)の間で頻繁に変動する結果となった。

0088

B日の血流の変動の原因は、図9に示されるように、B日における心拍数の変動に連動して頻繁な変動が起こっているとためと考えられる。しかしながら、B日における被験者の血流量は、A日のように上昇し続ける傾向ではなく、運動量の減少、例えば歩行の停止や心機能の回復などにより、心拍数が安定してくれば、血流量も連動して下がる傾向が見られ、熱障害の発症に結びつく可能性は低いと言える。

0089

(6)ステップS6(総合危険度の算出)
ステップS6では、携帯端末1が、総合危険度を算出する。
具体的には、総合危険度算出部15が、ステップS3で算出した環境危険度と、ステップS4で算出した活動量と、ステップS5で算出した生体情報変化量とに基づいて、総合危険度を算出する。

0090

例えば、総合危険度算出部15は、式(3)に示すように、上記3つの三要素を乗算することによって総合危険度を算出する。

0091

0092

例えば、A日においては、図9に示すように被験者の心拍数が110を超えておらず安定しており、被験者の心臓への負担は大きくないと判断できるが、被験者がP地点に到達する前の段階において、図7に示すように暑さ指数WBGTが高い数値(厳重警戒レベル)を示し、且つ活動量が約“0.7”である中程度の強度の運動が継続され、且つ図8に示すように血流量が0.5/分の割合で増加している。

0093

一方、B日においては、被験者がP地点に到達した時点では、A日と同様に活動量が約“0.7”である中程度の強度の運動が継続され、心拍数が大きく変動しているが、B日は非真夏日であって暑さ指数WBGTが低い値であり、図8に示すように血流量も低下している。

0094

以上のことから、A日における総合危険度は、B日における総合危険度よりも高い値となると考えられる。

0095

(7)ステップS7(総合危険度の判定)
ステップS7では、携帯端末1が、ステップS6で算出した総合危険度と閾値とを比較する。具体的には、判定部16が、総合危険度算出部15によって算出された総合危険度と閾値とを比較する。

0096

上記閾値は、熱障害が発症する前に、装着者4の体調が悪化していることを確実に検出できるように、適宜設定すればよい。なお、上記閾値は、予め設定された固定値であってもよいし、携帯端末1のアプリケーションプログラムや外部のサーバ等から適宜変更してもよい。
(8)ステップS8(警告情報の通知)
ステップS8では、携帯端末1が、装着者4に対して警告情報を通知する。
具体的には、ステップS2において、判定部16によって装着者4の心機能に異常があると判定された場合には、通知部17が、装着者4に対して心機能の異常があることを示す警告情報を通知する。

0097

また、ステップS7において、判定部16によって総合危険度が閾値よりも大きいと判定された場合には、通知部17が、装着者4に対して熱中症を発症する危険性が高いことを示す警告情報を通知する。

0098

例えば、真夏日のA日における図6に示す歩行実験では、被験者がP地点に到達する前の段階において、総合危険度が閾値を超える高い値となるので、被験者が軽度の熱障害を発症する前に警告情報を通知することができる。したがって、本ウェアラブルセンサシステム100を用いれば、被験者は熱障害の発症を回避するような行動をとることができたと考えられる。

0099

また、非真夏日のB日における図6に示す歩行実験では、全歩行ルートにおいて被験者の総合危険度が閾値を超えないので、被験者に対して熱障害に対する警告情報は通知されない。

0100

一方で、B日においては、図9に示すように被験者の心拍数が大きく変動している。これは、B日に、被験者が熱障害とは関係のない、活動量とは連動しない心拍変化を起こす一種の不安定な状態にあったと推測される。したがって、この心拍の変動が上述の判定部16による心機能の異常に関する検出条件を満した場合(S2)には、総合危険度の値に関わらず、通知部17によって被験者の心機能の異常があることを示す警告情報が通知される。

0101

〈ウェアラブルセンサシステム100による効果〉
以上、本実施の形態に係るウェアラブルセンサシステムによれば、ウェアラブルセンサとしての心電心拍センサ2および血流センサ3と携帯端末1とを装着したユーザの地理的な位置の温度に関する情報(暑さ指数WBGTや周辺温度の情報)と、心電心拍センサ2によって取得された心機能に関する情報と、血流センサによって取得された血流に関する情報とに基づいて、生体の熱障害に対するユーザの状態を判定するので、生命を維持するために必要な情報を適切にユーザに提供することができる。

0102

これによれば、ユーザが暑さ指数WBGTを常時気にしながら行動する手間を省くことができ、ユーザに対して、熱中症に代表される熱障害を回避する行動を促すことができる。

0103

また、本実施の形態に係るウェアラブルセンサシステムによれば、暑さ指数のみならず、ユーザの心機能情報や血流情報等の生体情報を用いて熱障害に対するユーザの状態を判定するので、暑さ指数のみを用いる場合に比べて、個人レベルにおける熱障害に対する危険度の判定精度を高めることができる。

0104

また、本実施の形態に係るウェアラブルセンサシステムによれば、装着が容易で、且つ装着していることが苦になり難い心電心拍センサ2および血流センサ3を用いており、ユーザの核心温を常時モニタリングするようなセンサは必要ない。

0105

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

0106

例えば、上記実施の形態では、センサ10が3軸加速度センサである場合を一例として説明したが、センサ10が備える計測軸の個数は、特に制限されない。例えば、センサ10は、2つの計測軸を有する加速度センサであってもよいし、4つ以上の計測軸を有する加速度センサであってもよい。

0107

また、上記実施の形態において、総合危険度を算出する際に、環境危険度、活動量、および生体状態変化量を用いる場合を例示したが、これに限られない。例えば、環境危険度と生体状態変化量とを用いて十分に高い精度の総合危険度を算出することができるのであれば、活動量を用いなくてもよい。

0108

また、上記実施の形態において、環境情報として暑さ指数WBGTを用いる場合を例示したが、これに限られず、温度に関する指標であれば、WBGT以外の指標を用いてもよい。

0109

また、上記実施の形態において、加速度センサによる各計測軸の加速度の計測値に基づく標準偏差の値を活動量βとする場合を例示したが、活動量βは、装着者の運動の激しさを数値化した指標であればよく、上記標準偏差に限定されるものではない。

0110

また、上記実施の形態において、加速度センサ22が心電心拍センサ2に内蔵される場合を例示したが、これに限られず、心電心拍センサ2とは別個センサ端末によって構成してもよい。温度センサ23についても同様である。

0111

また、上記実施の形態において、熱障害に対する装着者の状態を判定する判定処理を携帯端末1が実行する場合を例示したが、これに限られず、携帯端末1と接続された外部のサーバ等が上記判定処理の一部または全部を実行してもよい。例えば、携帯端末1が心電心拍センサ2や血流センサ3等から収集した各種のデータを無線通信によって外部のサーバに送信し、当該サーバが受信したデータに基づいて上記判定処理を実行し、警告情報等を含む判定結果を携帯端末1に送信するようにしてもよい。

0112

100…ウェアラブルセンサシステム、1…携帯端末、2…心電心拍センサ、3…血流センサ、4…装着者、5…衣類、10…位置情報取得部、11…環境情報取得部、12…加速度情報取得部、13…心機能情報取得部、14…血流情報取得部、15…総合危険度算出部、16…判定部、17…通知部、20,20_1〜20_n…電極、21…心機能情報生成部、22…加速度センサ、23…温度センサ、24,32…通信部、25,33…メインユニット、26…配線、30…センサヘッド、31…血流情報生成部、34…配線ケーブル。

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