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JP2018121704A - Wearable pulse wave sensor - Google Patents

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JP2018121704A
JP2018121704A JP2017014027A JP2017014027A JP2018121704A JP 2018121704 A JP2018121704 A JP 2018121704A JP 2017014027 A JP2017014027 A JP 2017014027A JP 2017014027 A JP2017014027 A JP 2017014027A JP 2018121704 A JP2018121704 A JP 2018121704A
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JP
Japan
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unit
pulse wave
light
light receiving
nail
Prior art date
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Pending
Application number
JP2017014027A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
耕平 石井
Kohei Ishii
耕平 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of National Colleges of Technologies Japan
Original Assignee
Institute of National Colleges of Technologies Japan
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Filing date
Publication date
Application filed by Institute of National Colleges of Technologies Japan filed Critical Institute of National Colleges of Technologies Japan
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Publication of JP2018121704A publication Critical patent/JP2018121704A/en
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  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

【課題】爪に取り付けて生体情報である脈波を測定することができるウェアラブル脈波センサを提供することを目的とする。【解決手段】爪Nの表面に取り付けられる取付部10と、取付部10を爪Nに取り付けた状態で光放出面が爪Nと対向するように取付部10に設けられた光照射部11と、取付部10を爪に取り付けた状態で受光面が爪と対向するように取付部10に設けられた、受光面が受光した光量に対応する電気信号を出力する受光部12と、受光部12および光照射部11と電気的に連結され、両者の作動を制御する制御部13と、を備えたセンサ本体2を有しており、制御部13が、オフセットを除去した電気信号を増幅する機能を有しており、受光部12が出力した電気信号に基づいてオフセットを算出することを特徴とする。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wearable pulse wave sensor which can be attached to a nail to measure a pulse wave which is biological information. SOLUTION: A mounting portion 10 attached to the surface of a claw N and a light irradiation portion 11 provided on the mounting portion 10 so that a light emitting surface faces the claw N with the mounting portion 10 attached to the claw N. The light receiving unit 12 is provided on the mounting unit 10 so that the light receiving surface faces the claw with the mounting unit 10 attached to the claw, and outputs an electric signal corresponding to the amount of light received by the light receiving surface. And a sensor main body 2 including a control unit 13 that is electrically connected to the light irradiation unit 11 and controls the operation of both, and the control unit 13 has a function of amplifying an electric signal from which the offset has been removed. It is characterized in that the offset is calculated based on the electric signal output by the light receiving unit 12. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、ウェアラブル脈波センサに関する。さらに詳しくは、人の爪に取り付けて脈波を測定できるウェアラブル脈波センサに関する。   The present invention relates to a wearable pulse wave sensor. More specifically, the present invention relates to a wearable pulse wave sensor that can be attached to a human nail and measure a pulse wave.

現在、人の体に装着して、人の運動状態や脈拍などを測定するセンサが多数開発されている。例えば、人の腕に装着して、腕の動きや人の体全体の動きを測定するものや、脈拍などを測定するものなどが開発されている。   Currently, many sensors have been developed that are attached to a person's body and measure a person's motion state, pulse, and the like. For example, a device that is worn on a person's arm and measures the movement of the arm or the whole body of the person, or a device that measures a pulse or the like has been developed.

このようなウェアラブルセンサを使用すれば、大掛かりな装置を使用せずに人の動きをモニタリングできるし、静止した状態でしか測定できなかった脈波や体温等の人の状態を運動中でも測定できる。また、高齢者に装着してもらえば、高齢者の方の安否確認や見守りにも活用できるという利点が得られる。   If such a wearable sensor is used, the movement of a person can be monitored without using a large-scale device, and a person's condition such as a pulse wave and a body temperature that can only be measured in a stationary state can be measured even during exercise. In addition, if it is worn by an elderly person, there is an advantage that it can be used for safety confirmation and watching of the elderly person.

一方、ウェアラブルセンサは近年小型軽量になっており、装着による違和感も少なくなってきているが、それでも特別な機器を装着しているという感覚を払しょくするまでには至っていない。その理由として、ウェアラブルセンサは体表面に取り付ける形態を有するものが多いことが挙げられる。体表面には汗腺や感覚神経が多数存在しているため、小型のセンサであっても異物が体表面に接触しているという感覚を完全に取り除くことが難しい。   On the other hand, wearable sensors have become smaller and lighter in recent years, and the feeling of discomfort due to wearing has been reduced. However, the sense of wearing a special device has not yet been dismissed. The reason is that many wearable sensors have a form attached to the body surface. Since there are many sweat glands and sensory nerves on the body surface, it is difficult to completely eliminate the sensation that a foreign object is in contact with the body surface even with a small sensor.

一方、爪には汗腺や感覚神経が無いので、爪にセンサを取り付ければ装着による違和感が無い状態とすることができる可能性がある。爪にセンサを取り付けた例としては、特許文献1、2等がある。これらの技術は、爪に歪ゲージを取り付けて指が物体に触ったときにおける爪の歪を測定して、その歪に基づいて触覚情報を得ることを目的とするものである。   On the other hand, since there are no sweat glands and sensory nerves in the nail, there is a possibility that a feeling of incongruity due to wearing may be eliminated if a sensor is attached to the nail. Examples of attaching a sensor to a nail include Patent Documents 1 and 2. The purpose of these techniques is to obtain a tactile information based on the distortion of a nail when a strain gauge is attached to the nail and a finger touches an object.

特許第5108485号公報Japanese Patent No. 5108485 特開2001−265522号公報JP 2001-265522 A

石井等、“付け爪型脈波計のための反射型光電脈波回路の開発”、第55回日本生体医工学会、2016.4.27Ishii et al., “Development of a reflective photoelectric pulse wave circuit for artificial nail type pulse wave meter”, 55th Japan Society for Biomedical Engineering, 2016.

上述した特許文献1、2の技術は、あくまでも爪の歪を測定するものに過ぎず、生体情報を測定するセンサを爪に取り付ける技術ではない。   The techniques of Patent Documents 1 and 2 described above are merely techniques for measuring distortion of the nail, and are not techniques for attaching a sensor for measuring biological information to the nail.

現在、爪に取り付けて生体情報である脈波を測定するウェアラブルセンサの開発が試みられており脈波の測定が可能であることは示されている(非特許文献1等)。しかし、人が日常の活動を行った場合に、得られた情報から生体情報を正確に把握することまでは実現されていない。   At present, development of a wearable sensor that is attached to a nail and measures a pulse wave, which is biological information, has been attempted, and it has been shown that the pulse wave can be measured (Non-patent Document 1, etc.). However, when a person performs daily activities, it has not been realized to accurately grasp biological information from the obtained information.

本発明は上記事情に鑑み、爪に取り付けて生体情報である脈波を測定することができるウェアラブル脈波センサを提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a wearable pulse wave sensor that can be attached to a nail and can measure a pulse wave that is biological information.

第1発明のウェアラブル脈波センサは、爪の表面に取り付けられる取付部と、該取付部を爪に取り付けた状態で光放出面が爪と対向するように該取付部に設けられた光照射部と、前記取付部を爪に取り付けた状態で受光面が爪と対向するように該取付部に設けられた、前記受光面が受光した光量に対応する電気信号を出力する受光部と、該受光部および前記光照射部と電気的に連結され、両者の作動を制御する制御部と、を備えたセンサ本体を有しており、該制御部が、前記受光部が出力した電気信号に基づいてオフセットを算出し、オフセットを除去した電気信号を増幅する機能を有していることを特徴とする。
第2発明のウェアラブル脈波センサは、第1発明において、複数の前記センサ本体と、該複数のセンサ本体の制御部から信号が送信される解析部と、を備えており、該解析部は、前記複数のセンサ本体の制御部から送信される信号を比較して脈波を測定することを特徴とする。
第3発明のウェアラブル脈波センサは、第2発明において、前記制御部が前記取付部に設けられており、該制御部が算出した信号を外部機器に無線送信する無線部を備えていることを特徴とする。
第4発明のウェアラブル脈波センサは、第1、第2または第3発明において、前記光照射部、前記受光部、前記制御部および前記無線部に対して電力を供給する電源を備えており、前記取付部が回路基板であり、該回路基板に、前記光照射部、前記受光部、前記制御部、前記無線部および前記電源が取り付けられていることを特徴とする。
The wearable pulse wave sensor according to the first aspect of the present invention includes an attachment portion attached to the surface of the nail, and a light irradiation portion provided in the attachment portion so that the light emission surface faces the nail in a state where the attachment portion is attached to the nail. A light receiving portion that is provided on the attachment portion so that the light receiving surface faces the nail in a state where the attachment portion is attached to the nail, and that outputs an electric signal corresponding to the amount of light received by the light receiving surface; And a control body that is electrically connected to the light irradiation section and controls the operation of the two, and the control section is based on the electrical signal output by the light receiving section. It has a function of calculating an offset and amplifying the electric signal from which the offset is removed.
A wearable pulse wave sensor according to a second aspect of the present invention includes, in the first aspect of the present invention, a plurality of the sensor bodies and an analysis unit that transmits signals from the control units of the plurality of sensor bodies. The pulse wave is measured by comparing signals transmitted from the control units of the plurality of sensor bodies.
The wearable pulse wave sensor according to a third aspect of the present invention is the wearable pulse wave sensor according to the second aspect, wherein the control unit is provided in the attachment unit, and includes a wireless unit that wirelessly transmits a signal calculated by the control unit to an external device. Features.
A wearable pulse wave sensor according to a fourth aspect of the present invention is the first, second or third aspect of the invention, and further includes a power source that supplies power to the light irradiation unit, the light receiving unit, the control unit, and the radio unit. The attachment part is a circuit board, and the light irradiation part, the light receiving part, the control part, the wireless part, and the power source are attached to the circuit board.

第1発明によれば、光照射部から爪に向かって光を照射すれば、指先の血管で反射した光を受光部が受光するので、受光する光の量の変動に基づいて脈波を取得することができる。しかも、受光部が出力した電気信号に基づいてオフセットを算出するので、光照射部から照射される光量や指の血行動態が変化しても、その光量の変化に対応したオフセットを電気信号から除去できる。したがって、脈波を測定する精度を高くすることができる。
第2発明によれば、外部から力が加わるなどして一部の爪や一部の指で正確な測定ができない状態となっても、他の爪に設けられたセンサ本体で測定を継続できるので、脈波を安定して測定することができる。
第3発明によれば、制御部を爪以外の個所に設ける場合に比べて使用性を向上させることができる。
第4発明によれば、全ての構成が同一基板に設けられているので、取り扱い性を向上させることができる。
According to the first aspect of the invention, if light is emitted from the light emitting unit toward the nail, the light receiving unit receives the light reflected by the blood vessel of the fingertip. Therefore, the pulse wave is acquired based on the variation in the amount of received light. can do. In addition, since the offset is calculated based on the electrical signal output from the light receiving unit, even if the amount of light emitted from the light irradiation unit or the hemodynamics of the finger changes, the offset corresponding to the change in the amount of light is removed from the electrical signal. it can. Therefore, the accuracy of measuring the pulse wave can be increased.
According to the second aspect of the present invention, even when a force is applied from the outside and a state where accurate measurement cannot be performed with some nails or some fingers, measurement can be continued with the sensor main body provided on the other nails. Therefore, the pulse wave can be measured stably.
According to the third aspect of the present invention, usability can be improved compared to the case where the control unit is provided at a place other than the nail.
According to the fourth aspect of the invention, since all the components are provided on the same substrate, the handleability can be improved.

本実施形態のウェアラブル脈波センサ1の概略説明図であって、(A)はセンサ本体2を爪Nに取り付けた状態の説明図であり、(B)はウェアラブル脈波センサ1のブロック図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic explanatory drawing of the wearable pulse wave sensor 1 of this embodiment, (A) is explanatory drawing of the state which attached the sensor main body 2 to the nail | claw N, (B) is a block diagram of the wearable pulse wave sensor 1. is there. 制御部13による送信信号形成処理を説明した図である。It is a figure explaining the transmission signal formation process by the control part. 反射光による脈波測定の原理を示した図である。It is the figure which showed the principle of the pulse wave measurement by reflected light.

本実施形態のウェアラブル脈波センサ1は、人の脈波を検出する装置であって、爪に取り付けて脈波を検出するようにしたことに特徴を有している。
以下、図面に基づいて、本実施形態のウェアラブル脈波センサ1を説明する。
The wearable pulse wave sensor 1 of this embodiment is a device that detects a human pulse wave, and is characterized in that it is attached to a nail to detect a pulse wave.
Hereinafter, the wearable pulse wave sensor 1 of the present embodiment will be described based on the drawings.

(センサ本体2)
図1において、符号2が本実施形態のウェアラブル脈波センサ1のセンサ本体2を示している。このセンサ本体2は、人の爪Nの表面に取り付けられるものである。このセンサ本体2には、光照射部11、受光部12、制御部13、無線部14、および電源部15が取り付けられた取付部10が設けられている。
(Sensor body 2)
In FIG. 1, the code | symbol 2 has shown the sensor main body 2 of the wearable pulse wave sensor 1 of this embodiment. The sensor body 2 is attached to the surface of a human nail N. The sensor body 2 is provided with a light emitting unit 11, a light receiving unit 12, a control unit 13, a radio unit 14, and an attachment unit 10 to which a power supply unit 15 is attached.

(解析部20)
図1に示すように、本実施形態のウェアラブル脈波センサ1は、センサ本体2と別体で設けられた解析部20を備えている。この解析部20は、検出した脈波に関する情報を含む信号(後述する送信信号)がセンサ本体2から送信されるようになっており、送信された信号(後述する送信信号)から脈波を抽出する機能を有している。この解析部20は、例えば、送信信号から脈波を抽出するソフトウェアがインストールされたパーソナルコンピュータなどであるが、センサ本体2から送信される送信信号を受信でき、送信信号から脈波を抽出する機能を有するものであればよく、とくに限定されない。
(Analysis unit 20)
As shown in FIG. 1, the wearable pulse wave sensor 1 of the present embodiment includes an analysis unit 20 provided separately from the sensor body 2. The analysis unit 20 is configured to transmit a signal (transmission signal described later) including information on the detected pulse wave from the sensor body 2, and extract the pulse wave from the transmitted signal (transmission signal described later). It has a function to do. The analysis unit 20 is, for example, a personal computer in which software for extracting a pulse wave from a transmission signal is installed. The analysis unit 20 can receive a transmission signal transmitted from the sensor body 2 and extract a pulse wave from the transmission signal. There is no particular limitation as long as it has.

また、解析部20には送信信号を受信する機能を設けずに、送信信号は別な記憶媒体で受信し記憶し、この記憶媒体に記憶されている情報を解析部20に供給するようにしてもよい。この場合、記憶媒体は、必ずしもセンサ本体2と分離されている必要はなく、センサ本体2と有線等によって連結したものを使用してもよい。例えば、リストバンド等に記憶媒体を設けて、その記憶媒体とセンサ本体2が導線によって接続されていてもよい。   Further, the analyzing unit 20 is not provided with a function for receiving a transmission signal, but the transmission signal is received and stored in another storage medium, and the information stored in the storage medium is supplied to the analyzing unit 20. Also good. In this case, the storage medium does not necessarily need to be separated from the sensor main body 2, and a storage medium connected to the sensor main body 2 by wire or the like may be used. For example, a storage medium may be provided in a wristband or the like, and the storage medium and the sensor body 2 may be connected by a conductive wire.

さらに、解析部20自体がセンサ本体2と有線等によって連結されていてもよい。例えば、リストバンド等に解析部20を設けて、その解析部20とセンサ本体2とを導線によって接続したものとしてもよい。   Furthermore, the analysis unit 20 itself may be connected to the sensor main body 2 by wire or the like. For example, the analysis unit 20 may be provided in a wristband or the like, and the analysis unit 20 and the sensor main body 2 may be connected by a conductive wire.

(センサ本体2の詳細説明)
以下、センサ本体2の構成について詳しく説明する。
(Detailed description of sensor body 2)
Hereinafter, the configuration of the sensor body 2 will be described in detail.

(取付部10)
取付部10は一般的な回路基板であり、光照射部11、受光部12、制御部13、無線部14および電源部15が電気的に接続された状態で取り付けられている。なお、取付部10は、複数の回路基板から形成されていてもよい。この場合には、光照射部11、受光部12、制御部13、無線部14および電源部15は、必ずしも全てが同じ回路基板上に設けられていなくてもよい。また、取付部10は回路基板に限られず、単なるプレートでもよい。この場合には、各部を導線等によって連結すればよい。しかし、取付部10を一枚の回路基板で形成し、同じ回路基板上に光照射部11、受光部12、制御部13、無線部14および電源部15の全てを設ければ、センサ本体2をコンパクトかつ薄型にできるという利点が得られる。
(Mounting part 10)
The attachment unit 10 is a general circuit board, and is attached in a state where the light irradiation unit 11, the light receiving unit 12, the control unit 13, the wireless unit 14, and the power supply unit 15 are electrically connected. Note that the attachment portion 10 may be formed of a plurality of circuit boards. In this case, the light irradiation unit 11, the light receiving unit 12, the control unit 13, the radio unit 14, and the power supply unit 15 do not necessarily have to be provided on the same circuit board. Moreover, the attachment part 10 is not restricted to a circuit board, A simple plate may be sufficient. In this case, each part may be connected by a conducting wire or the like. However, if the mounting part 10 is formed by a single circuit board and the light irradiation part 11, the light receiving part 12, the control part 13, the wireless part 14 and the power supply part 15 are all provided on the same circuit board, the sensor body 2 The advantage of being compact and thin can be obtained.

(光照射部11)
光照射部11は、爪Nに対して光を照射する機能を有するものである。例えば、LED(発光ダイオード)や有機EL等を光照射部11として使用することができる。光照射部11が照射する光の波長はとくに限定されない。例えば、赤色や緑色の可視光線や赤外線等を使用することができる。
(Light irradiation unit 11)
The light irradiation unit 11 has a function of irradiating the nail N with light. For example, an LED (light emitting diode), an organic EL, or the like can be used as the light irradiation unit 11. The wavelength of the light irradiated by the light irradiation unit 11 is not particularly limited. For example, red or green visible light or infrared light can be used.

(受光部12)
受光部12は、爪N側から供給される光を受光して、受光した光の光量に対応する電気信号(例えば電圧値や電流値)を発信することができるものである。つまり、光照射部11から爪Nに向かって照射された光が指先の血管Vで反射した反射光を受光して、その受光量(つまり反射光の量)に対応した電気信号を発信できる機能を受光部12は有している(図3参照)。かかる受光部12として、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタ等を使用することができる。
(Light receiving unit 12)
The light receiving unit 12 is capable of receiving light supplied from the nail N side and transmitting an electric signal (for example, a voltage value or a current value) corresponding to the light amount of the received light. In other words, the function of receiving the reflected light reflected by the blood vessel V of the fingertip from the light irradiated from the light irradiation unit 11 toward the nail N and transmitting an electrical signal corresponding to the received light amount (that is, the amount of reflected light). The light receiving section 12 has (see FIG. 3). For example, a photodiode or a phototransistor can be used as the light receiving unit 12.

(制御部13)
制御部13は、上述した光照射部11および受光部12に電気的に接続されている。この制御部13は、光照射部11および受光部12の作動を制御する機能を有している。かかる制御部13には、市販されている超小型無線モジュール(例えばTDK製 SESUB-PAN-D14580等)等を使用することができる。つまり、市販されている超小型無線モジュール等が有する機能によって、光照射部11および受光部12の作動制御を実現することができる。
(Control unit 13)
The control unit 13 is electrically connected to the light irradiation unit 11 and the light receiving unit 12 described above. The control unit 13 has a function of controlling the operation of the light irradiation unit 11 and the light receiving unit 12. For the control unit 13, a commercially available microminiature wireless module (for example, SEDK-PAN-D14580 manufactured by TDK) or the like can be used. That is, the operation control of the light irradiation unit 11 and the light receiving unit 12 can be realized by a function of a commercially available microminiature wireless module or the like.

例えば、制御部13は、光照射部11を間欠的に点灯させる機能を有しており、光照射部11が点灯するタイミングやその発光強度等を制御している。
なお、光照射部11を点灯させるタイミングやその発光強度等の情報は、制御部13に予め記憶させておいてもよいし、後述する無線部14を介して外部から供給するようになっていてもよい。
また、光照射部11を間欠点灯させずに連続点灯させてもよいが、光照射部11を間欠点灯させれば消費電力を抑えることができるので、センサ本体2を長時間作動させることが可能となる。
For example, the control unit 13 has a function of turning on the light irradiation unit 11 intermittently, and controls the timing at which the light irradiation unit 11 is turned on, its emission intensity, and the like.
Information such as the timing at which the light irradiation unit 11 is turned on and the light emission intensity thereof may be stored in the control unit 13 in advance or supplied from the outside via the wireless unit 14 described later. Also good.
In addition, the light irradiation unit 11 may be continuously lit without being intermittently lit. However, if the light irradiation unit 11 is lit intermittently, power consumption can be suppressed, so that the sensor body 2 can be operated for a long time. It becomes.

(送信信号の生成)
また、制御部13は、受光部12が発信する電気信号を受信し、その電気信号を解析部20に送信するための送信信号に変換する機能を有している。受光部12が発信する電気信号は弱い信号であるため、そのまま解析部20に送信した場合、送信過程でノイズなどが信号に加わると、解析部20において受光部12が受光した光量の変化を電気信号から抽出できなくなってしまう可能性がある。そこで、制御部13は、受光部12が受光した光量の変化を解析部20において電気信号から抽出できるように、電気信号を送信信号に変換している。具体的には、制御部13は、以下のような方法で、受光部12から供給される電気信号を送信信号に変換している。
(Transmission signal generation)
Further, the control unit 13 has a function of receiving an electrical signal transmitted from the light receiving unit 12 and converting the electrical signal into a transmission signal for transmitting to the analysis unit 20. Since the electrical signal transmitted by the light receiving unit 12 is a weak signal, when the signal is transmitted to the analyzing unit 20 as it is, if noise or the like is added to the signal during the transmission process, the change in the amount of light received by the light receiving unit 12 in the analyzing unit 20 is electrically detected. It may become impossible to extract from the signal. Therefore, the control unit 13 converts the electrical signal into a transmission signal so that the change in the amount of light received by the light receiving unit 12 can be extracted from the electrical signal by the analysis unit 20. Specifically, the control unit 13 converts the electrical signal supplied from the light receiving unit 12 into a transmission signal by the following method.

図2(B)に示すように光照射部11を間欠的に点灯させた場合、受光部12が発信する電気信号には反射光の光量にオフセットが加わった状態となっている(図2(B)参照)。つまり、受光部12が発信する電気信号は、反射光の光量に対応する信号(変動成分)に加えて、静脈や心臓の拡張期に動脈内に存在する血液に起因するオフセットが加わった信号となっている。   When the light irradiation unit 11 is intermittently turned on as shown in FIG. 2B, the electrical signal transmitted from the light receiving unit 12 is in a state in which an offset is added to the amount of reflected light (FIG. 2 ( B)). That is, the electrical signal transmitted by the light receiving unit 12 is a signal in which an offset caused by blood existing in the artery in the diastole of the vein or heart is added to the signal corresponding to the amount of reflected light (variable component). It has become.

上述した受光部12が発信する電気信号について、制御部13は電気信号の最大値が送信信号の最大値となるように、電気信号を増幅し一次増幅信号を生成する(一次増幅処理、(図2(C)参照))。   For the electrical signal transmitted by the light receiving unit 12 described above, the control unit 13 amplifies the electrical signal and generates a primary amplified signal so that the maximum value of the electrical signal becomes the maximum value of the transmission signal (primary amplification processing, (FIG. 2 (C))).

一次増幅信号では、変動成分だけでなくオフセットも増幅されているので、一次増幅信号からオフセットを推定して、一次増幅信号からオフセットを除去するオフセット除去処理を行う。すると、一次増幅信号のうち、変動成分だけが抽出された変動信号が形成される(図2(D))。なお、オフセットの推定は、光照射部11の光源を間欠点灯させた時の複数の信号の平均値によって実施される。   In the primary amplified signal, not only the fluctuation component but also the offset is amplified. Therefore, an offset is removed from the primary amplified signal by estimating the offset from the primary amplified signal. Then, a fluctuation signal in which only the fluctuation component is extracted from the primary amplification signal is formed (FIG. 2D). The offset is estimated based on the average value of a plurality of signals when the light source of the light irradiation unit 11 is intermittently turned on.

変動信号が形成されると、変動信号の最大値が送信信号の最大値となるように、変動信号を増幅する。すると、解析部20に送信される送信信号が生成される(二次増幅処理、図2(E))。   When the fluctuation signal is formed, the fluctuation signal is amplified so that the maximum value of the fluctuation signal becomes the maximum value of the transmission signal. Then, a transmission signal transmitted to the analysis unit 20 is generated (secondary amplification process, FIG. 2E).

上記のような処理を行って、制御部13は受光部12が発信する電気信号から送信信号を生成するので、外乱によるノイズが加わることによってオフセットが変動した場合でも、血管Vの拡張収縮に対応した光量の変化を適切に把握できる。   Since the control unit 13 generates a transmission signal from the electrical signal transmitted from the light receiving unit 12 by performing the above-described processing, even when the offset fluctuates due to noise due to disturbance, the control unit 13 can cope with the expansion and contraction of the blood vessel V. It is possible to properly grasp the change in the amount of light.

(無線部14)
図1(B)に示すように、無線部14は、制御部13が生成した送信信号を解析部20に発信する機能を有している。かかる無線部14を設けることによって、センサ本体2に記憶機能を設けなくてもよくなるので、センサ本体2を小型軽量にすることができる。しかも、送信された送信信号を解析部20で随時解析することによって、センサ本体2を付けている人の活動状態や生体情報を遠隔地でも確認することができる。
(Radio unit 14)
As illustrated in FIG. 1B, the wireless unit 14 has a function of transmitting the transmission signal generated by the control unit 13 to the analysis unit 20. By providing the wireless unit 14, it is not necessary to provide a storage function in the sensor body 2, so that the sensor body 2 can be reduced in size and weight. Moreover, by analyzing the transmitted signal at any time by the analysis unit 20, the activity state and biological information of the person wearing the sensor body 2 can be confirmed even at a remote place.

なお、上述した超小型無線モジュールのように制御部13が通信機能を有している場合に、制御部13の通信機能を利用して解析部20に送信信号を送信することができる。この場合には、無線部14を特別に設けなくてもよい。   In addition, when the control unit 13 has a communication function like the above-described micro wireless module, a transmission signal can be transmitted to the analysis unit 20 using the communication function of the control unit 13. In this case, the wireless unit 14 may not be provided specially.

(電源部15)
電源部15は、センサ本体2に設けられている各部に電力を供給するものであり、小型のボタン電池等を使用することができる。なお、電源部15は、外部と電気的に接続できる端子を有していてもよい。その場合には、電源部15を外部の商用電源等に接続すれば電源部15を充電できるので、センサ本体2を長期間使用したり繰り返し使用したりすることも可能となる。
(Power supply unit 15)
The power supply unit 15 supplies power to each unit provided in the sensor body 2, and a small button battery or the like can be used. The power supply unit 15 may have a terminal that can be electrically connected to the outside. In that case, since the power supply unit 15 can be charged by connecting the power supply unit 15 to an external commercial power supply or the like, the sensor body 2 can be used for a long period of time or repeatedly.

(本実施形態のウェアラブル脈波センサ1の使用説明)
上述したような構成を有するウェアラブル脈波センサ1は、以下のようにして使用される。
(Description of use of wearable pulse wave sensor 1 of this embodiment)
The wearable pulse wave sensor 1 having the above-described configuration is used as follows.

まず、ウェアラブル脈波センサ1のセンサ本体2を爪Nの表面に取り付ける。センサ本体2を爪Nの表面に取り付ける方法はとくに限定されない。光照射部11から照射され血管Vで反射された光が受光部12で受信できる状態となっていればよい。例えば、光を透過する公知の接着剤によって爪Nとセンサ本体2とを固定することができる。また、爪Nとセンサ本体2とが直接接触する状態(つまり両者間に他の物質が介在しない状態)としたまま、ジェルなどによってセンサ本体2を覆って両者を固定したりすることができる(図1(A)参照)。   First, the sensor body 2 of the wearable pulse wave sensor 1 is attached to the surface of the nail N. A method for attaching the sensor body 2 to the surface of the nail N is not particularly limited. It is only necessary that the light irradiated from the light irradiation unit 11 and reflected by the blood vessel V can be received by the light receiving unit 12. For example, the nail N and the sensor body 2 can be fixed with a known adhesive that transmits light. Further, while the nail N and the sensor main body 2 are in direct contact with each other (that is, in a state in which no other substance is interposed between them), the sensor main body 2 can be covered and fixed by gel or the like ( (See FIG. 1A).

センサ本体2を人の爪Nの表面に取り付ければ、このセンサ本体2を作動させる。センサ本体2を作動させる方法はとくに限定されず、センサ本体2にスイッチを設けてもよいし、解析部20からの信号を受信することによってセンサ本体2が作動するようにしてもよい。また、センサ本体2を作動させてからセンサ本体2を爪Nの表面に取り付けてもよい。   If the sensor body 2 is attached to the surface of a person's nail N, the sensor body 2 is operated. The method for operating the sensor body 2 is not particularly limited, and a switch may be provided in the sensor body 2 or the sensor body 2 may be operated by receiving a signal from the analysis unit 20. Alternatively, the sensor body 2 may be attached to the surface of the nail N after the sensor body 2 is operated.

センサ本体2が作動すると、光照射部11から光が爪Nに向かって照射され、爪Nを透過した光は、爪床内の血管Vで反射される(図3参照)。この反射光は受光部12によって受光され、受光した光の強度に応じた電気信号が制御部13に送信される。すると、制御部13は、上述したように電気信号から送信信号を生成し、生成された送信信号が無線部14によって解析部20に送信される。すると、解析部20では、送信された送信信号に基づいて、センサ本体2が装着されている人の脈波を抽出することができる。   When the sensor body 2 is activated, light is irradiated from the light irradiation unit 11 toward the nail N, and the light transmitted through the nail N is reflected by the blood vessel V in the nail bed (see FIG. 3). The reflected light is received by the light receiving unit 12, and an electrical signal corresponding to the intensity of the received light is transmitted to the control unit 13. Then, the control unit 13 generates a transmission signal from the electrical signal as described above, and the generated transmission signal is transmitted to the analysis unit 20 by the wireless unit 14. Then, the analysis unit 20 can extract the pulse wave of the person wearing the sensor body 2 based on the transmitted transmission signal.

なお、センサ本体2は、外部から密閉するように樹脂等によって覆ってしまっていてもよい。例えば、センサ本体2が防水性を有するようにした場合には、センサ本体2を人の爪Nの表面に取り付けた状態で入浴したり炊事洗濯などの水仕事をしたりすることも可能になる。すると、センサ本体2を取り付けた人の活動や生体情報を随時取得することができる。   The sensor body 2 may be covered with resin or the like so as to be sealed from the outside. For example, when the sensor body 2 is waterproof, it is possible to take a bath or perform water work such as cooking and washing while the sensor body 2 is attached to the surface of the person's nail N. . Then, the activity and biological information of the person who attached the sensor main body 2 can be acquired at any time.

(複数のセンサ本体2が装着されている場合)
上述したように、解析部20では、送信された脈波信号に基づいて、センサ本体2が装着されている人の脈波を抽出することができる。しかし、人が物を掴んだりした場合のように指先が圧迫されているような状態では血流が阻害される。すると、脈波に対応して血管Vが拡大収縮した際の変動量が小さくなるので、脈動を把握しにくくなる。また、物を掴んだりした場合には、血行動態の変化によりオフセット値が変化する。すると、オフセット値の変化に対して上述した制御部13による信号処理が追従できず、誤った送信信号が形成されてしまう可能性がある。このような状態が生じれば、センサ本体2が装着されている人の脈波を適切に把握できなくなる可能性がある。
(When multiple sensor bodies 2 are mounted)
As described above, the analysis unit 20 can extract the pulse wave of the person wearing the sensor main body 2 based on the transmitted pulse wave signal. However, blood flow is hindered in a state where the fingertip is being pressed, such as when a person grabs an object. Then, since the fluctuation amount when the blood vessel V expands and contracts corresponding to the pulse wave becomes small, it becomes difficult to grasp the pulsation. In addition, when the object is grabbed, the offset value changes due to a change in hemodynamics. Then, the signal processing by the control unit 13 described above cannot follow the change in the offset value, and an erroneous transmission signal may be formed. If such a state occurs, there is a possibility that the pulse wave of the person wearing the sensor body 2 cannot be properly grasped.

一方、脈波は、体の部位によって振幅の差はあっても同じ時間変動を示す。つまり、センサ本体2を取り付ける爪Nによって血管Vの太さや血流量は異なるが、上述した信号処理がなされた送信信号から抽出される心拍数はほぼ同じになる。すると、複数の爪Nにセンサ本体2を取り付けておけば、物などを掴んだりした指以外の部分では、脈波を適切に把握できる。   On the other hand, the pulse wave shows the same time variation even though there is a difference in amplitude depending on the body part. That is, although the thickness and blood flow volume of the blood vessel V are different depending on the nail N to which the sensor body 2 is attached, the heart rate extracted from the transmission signal subjected to the signal processing described above is substantially the same. Then, if the sensor main body 2 is attached to the plurality of nails N, the pulse wave can be properly grasped at a portion other than the finger that grasps an object or the like.

本実施形態のウェアラブル脈波センサ1では、センサ本体2は爪Nに装着するので、手だけでも最大10個までは装着が可能である。足の指の爪まで考慮すれば一人の人に対して最大20個のセンサを取り付けることができる。すると、いずれかのセンサ本体2では、正常な状態で測定が実施されている可能性が高いので、複数のセンサ本体2から送信される送信信号を比較することによって、どの送信信号が異常な信号、つまり、物を掴んだりしている指の爪Nからの送信信号であるかを把握できる。言い換えれば、脈波を適切に抽出できる正常な送信信号を把握することができるので、センサ本体2が装着されている人の脈波を適切に把握できる。   In the wearable pulse wave sensor 1 of the present embodiment, the sensor main body 2 is attached to the nail N, so that a maximum of ten pieces can be attached by hand alone. Considering even the toenails, up to 20 sensors can be attached to one person. Then, since there is a high possibility that measurement is performed in a normal state in any one of the sensor bodies 2, by comparing the transmission signals transmitted from the plurality of sensor bodies 2, which transmission signal is an abnormal signal That is, it is possible to grasp whether the transmission signal is from the fingernail N holding the object. In other words, since a normal transmission signal from which a pulse wave can be appropriately extracted can be grasped, the pulse wave of the person wearing the sensor main body 2 can be grasped appropriately.

したがって、本実施形態のウェアラブル脈波センサ1では、複数のセンサ本体2を複数の爪Nに取り付けておけば、センサ本体2を装着している人が日常生活を行っていても、センサ本体2が装着されている人の脈波を適切に把握できる。   Therefore, in the wearable pulse wave sensor 1 of the present embodiment, if the plurality of sensor bodies 2 are attached to the plurality of claws N, even if a person wearing the sensor body 2 is performing daily life, the sensor body 2 Appropriately grasp the pulse wave of the person wearing.

また、全てのセンサ本体2から異常な信号が検出された場合には、センサ本体2を装着している人に異常が発生している可能性が高い。つまり、本実施形態のウェアラブル脈波センサ1では、複数のセンサ本体2を複数の爪Nに取り付けておけば、センサ本体2を装着している人の異常を迅速に検出できるので、見守り機能を向上できる可能性もある。   In addition, when an abnormal signal is detected from all the sensor main bodies 2, there is a high possibility that an abnormality has occurred in the person wearing the sensor main body 2. That is, in the wearable pulse wave sensor 1 of the present embodiment, if a plurality of sensor main bodies 2 are attached to a plurality of claws N, an abnormality of a person wearing the sensor main body 2 can be quickly detected. There is also a possibility of improvement.

本発明のウェアラブル脈波センサは、在宅医療を受ける患者や病院の患者、高齢者の活動を見守る装置として適している。   The wearable pulse wave sensor of the present invention is suitable as a device for monitoring the activities of patients who receive home medical care, patients in hospitals, and elderly people.

1 ウェアラブル脈波センサ
2 センサ本体
10 基板
11 光照射部
12 受光部
13 制御部
14 無線部
15 電源部
20 解析部
N 爪
V 血管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wearable pulse wave sensor 2 Sensor main body 10 Board | substrate 11 Light irradiation part 12 Light receiving part 13 Control part 14 Radio | wireless part 15 Power supply part 20 Analysis part N nail V Blood vessel

Claims (4)

爪の表面に取り付けられる取付部と、
該取付部を爪に取り付けた状態で光放出面が爪と対向するように該取付部に設けられた光照射部と、
前記取付部を爪に取り付けた状態で受光面が爪と対向するように該取付部に設けられた、前記受光面が受光した光量に対応する電気信号を出力する受光部と、
該受光部および前記光照射部と電気的に連結され、両者の作動を制御する制御部と、を備えたセンサ本体を有しており、
該制御部が、
前記受光部が出力した電気信号に基づいてオフセットを算出し、オフセットを除去した電気信号を増幅する機能を有している
ことを特徴とするウェアラブル脈波センサ。
A mounting portion to be attached to the surface of the nail;
A light irradiating portion provided on the mounting portion so that the light emitting surface faces the nail in a state where the mounting portion is mounted on the nail;
A light receiving portion that outputs an electrical signal corresponding to the amount of light received by the light receiving surface, provided on the mounting portion so that the light receiving surface faces the nail in a state where the mounting portion is attached to the nail
A control unit electrically connected to the light receiving unit and the light irradiating unit, and controlling the operation of both;
The control unit
A wearable pulse wave sensor having a function of calculating an offset based on an electrical signal output from the light receiving unit and amplifying the electrical signal from which the offset has been removed.
複数の前記センサ本体と、
該複数のセンサ本体の制御部から信号が送信される解析部と、を備えており、
該解析部は、
前記複数のセンサ本体の制御部から送信される信号を比較して脈波を抽出する
ことを特徴とする請求項1記載のウェアラブル脈波センサ。
A plurality of the sensor bodies;
An analysis unit that transmits signals from the control units of the plurality of sensor bodies,
The analysis unit
The wearable pulse wave sensor according to claim 1, wherein a pulse wave is extracted by comparing signals transmitted from control units of the plurality of sensor bodies.
前記制御部が前記取付部に設けられており、
該制御部が算出した信号を外部機器に無線送信する無線部を備えている
ことを特徴とする請求項1または2記載のウェアラブル脈波センサ。
The control part is provided in the attachment part;
The wearable pulse wave sensor according to claim 1 or 2, further comprising a wireless unit that wirelessly transmits a signal calculated by the control unit to an external device.
前記光照射部、前記受光部、前記制御部および前記無線部に対して電力を供給する電源を備えており、
前記取付部が回路基板であり、
該回路基板に、前記光照射部、前記受光部、前記制御部、前記無線部および前記電源が取り付けられている
ことを特徴とする請求項3記載のウェアラブル脈波センサ。
A power supply for supplying power to the light irradiation unit, the light receiving unit, the control unit and the radio unit;
The mounting portion is a circuit board;
4. The wearable pulse wave sensor according to claim 3, wherein the light irradiation unit, the light receiving unit, the control unit, the radio unit, and the power source are attached to the circuit board.
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