JP7703112B2 - Vital information measuring device, vital information measuring method, biological management system, and biological management method - Google Patents
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Description
本開示技術は、バイタル情報測定装置、バイタル情報測定方法、生体管理システム、及び生体管理方法に関する。 The disclosed technology relates to a vital information measuring device, a vital information measuring method, a biological management system, and a biological management method.
ユーザが生活している中で、ユーザが意識することなくユーザの体内に含まれる生体物質を検出する等により、健康状態の指標となる様々な情報(以降、「バイタル情報」と称する)を収集し、生活の中でさりげなく健康状態をユーザにフィードバックする、いわゆる日常人間ドックを目指す技術が知られている。 A technology is known that aims to provide a so-called everyday health check-up by collecting various information (hereafter referred to as "vital information") that is an indicator of a user's health condition by detecting biological substances contained within the user's body without the user being aware of it while they go about their daily lives, and providing the user with unobtrusive feedback on their health condition as they go about their daily lives.
例えば特許文献1には、日常人間ドックを目指した技術の一例として、生体物質を検出するセンサチップを備えるスマートトイレシステムが開示されている。For example,
特許文献1に例示されるスマートトイレシステム等のバイタル情報測定装置を用いた生体管理システムにおいて、収集されたバイタル情報は、ユーザにフィードバックされるだけでなく医療機関にフィードバックされる使い方も考えられる。しかし、生体管理システムを用いてユーザのバイタル情報を医療機関にフィードバックするというビジネスは、実際には普及していない。この普及していないことの理由に、ユーザに関する個人情報の漏洩を防ぐ仕組みが十分ではない、ということが考えられる。In a biomedical management system using a vital information measuring device, such as the smart toilet system exemplified in
本開示技術は、個人情報の漏洩に対して原理的に堅牢な生体管理システム及び生体管理方法を提供することを目的とする。 The disclosed technology aims to provide a biometric management system and method that are, in principle, robust against the leakage of personal information.
本開示技術に係るバイタル情報測定方法は、波長領域が800[nm]から950[nm]までの第1光学系と、波長領域に1600[nm]が含まれる第2光学系と、を備えるバイタル情報測定装置のバイタル情報測定方法であって、第1光学系により血管形状を含む像を検出する第1ステップと、第1光学系により得られた像と第2光学系により得られた像との位置合わせをする第2ステップと、第2光学系により得られた像において、血管の位置に該当する部分を抽出する第3ステップと、第3ステップにおいて抽出した画像情報に基づいて、HbA1cを算出する第4ステップと、を含むものである。The vital information measuring method according to the disclosed technology is a vital information measuring method for a vital information measuring device having a first optical system with a wavelength range of 800 nm to 950 nm and a second optical system whose wavelength range includes 1600 nm, and includes a first step of detecting an image including a blood vessel shape using the first optical system, a second step of aligning the image obtained by the first optical system with the image obtained by the second optical system, a third step of extracting a portion of the image obtained by the second optical system that corresponds to the position of the blood vessels, and a fourth step of calculating HbA1c based on the image information extracted in the third step.
本開示技術に係る生体管理システムは上記構成を備えるバイタル情報測定装置を含むため、個人情報の漏洩に対して原理的に堅牢である。 The biometric management system of the disclosed technology includes a vital information measuring device having the above-mentioned configuration, and is therefore, in principle, robust against the leakage of personal information.
本開示技術は、簡単に言えば、ヒトの血管を科学し、高精度な個人認証とヘルスケアとを融合し、予防医学に貢献する技術である。 Simply put, this disclosed technology is a technology that studies human blood vessels scientifically, combines highly accurate personal authentication with healthcare, and contributes to preventive medicine.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る生体管理システム1000の構成を示す説明図である。
図1に示されるとおり、実施の形態1に係る生体管理システム1000は、バイタル情報測定装置100と、医療機関側データ管理装置200と、から構成される。また、バイタル情報測定装置100と医療機関側データ管理装置200とは、インターネットを介して接続されている。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a
1, the
図2は、実施の形態1に係るバイタル情報測定装置100の構成を示す説明図である。
図2に示されるとおり、実施の形態1に係るバイタル情報測定装置100は、インナーホルダ102と、指検知部104(104-1、104-2)と、第1光源110(110-1、110-2)と、第1光源用フィルタ112と、第1光源用集光レンズ114と、第1光源用エリアセンサ116と、第2光源120と、第2光源用フィルタ122と、第2光源用集合レンズ124と、第2光源用エリアセンサ126と、処理回路150と、を含む。
バイタル情報測定装置100において、第1光源110、第1光源用フィルタ112、第1光源用集光レンズ114、及び第1光源用エリアセンサ116は、第1光学系を構成する。
またバイタル情報測定装置100において、第2光源120、第2光源用フィルタ122、第2光源用集合レンズ124、及び第2光源用エリアセンサ126は、第2光学系を構成する。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the vital
As shown in FIG. 2, the vital
In the vital
In the vital
図2において「finger」と記載されている図形は、ユーザの指を表している。このように本開示技術に係るバイタル情報測定装置100は、ユーザが指を挿入して使用するように設計されている。
ユーザが孔に指を挿入して使用する態様は、住居家屋の玄関に用いられる鍵として血管の形状模様(以降、単に「血管形状」と称する)の情報を用いる「生体認証キー」の使い方と同じである。本開示技術に係るバイタル情報測定装置100は、ユーザが自宅玄関の鍵を開けるという日常のさりげない動作の中で、意識することなく、継続的に、バイタル情報を測定することができる。
なお、ユーザが孔に指を挿入して使用する態様は、住居家屋の玄関に用いられる生体認証キーに限定されるものではない。生体認証キーは、マンションの出入り口、勤務先オフィスの出入り口、乗用車又はバス・タクシー等の旅客自動車、銀行口座の管理、等、その利用可能な用途は広い。
2 represents a user's finger. In this manner, the vital
The manner in which the user inserts his or her finger into the hole for use is the same as the use of a "biometric authentication key" that uses information on the shape pattern of blood vessels (hereinafter simply referred to as "blood vessel shape") as a key for the front door of a residence. The vital
The use of the biometric authentication key by inserting a finger into the hole is not limited to the use at the entrance of a house. The biometric authentication key can be used in a wide range of applications, such as at the entrance of an apartment building, at the entrance of an office, in passenger vehicles such as cars, buses, and taxis, and for managing bank accounts.
図3は、実施の形態1に係るバイタル情報測定装置100の構成の変形例を示す説明図である。
図3に示されるバイタル情報測定装置100は、図2に示される構成要素に加え、ビームスプリッタ130を備える。
図3に示されるとおり、本開示技術に係るバイタル情報測定装置100は、第1光学系と第2光学系とに光の経路を分岐するビームスプリッタ130が用いられてもよい。
また、バイタル情報測定装置100は、ビームスプリッタ130の反射面及び透過面に波長選択フィルタの機能を実現するコーティングを施してもよい。コーティングを施すことにより、第1光源用フィルタ112及び第2光源用フィルタ122を省略することができる。
さらに、バイタル情報測定装置100は、ビームスプリッタ130に代えて可動ミラーが用いられてもよい。バイタル情報測定装置100は、例えば、第1光源110と第2光源120とを交互に点灯し、可動ミラーにより光路を光源に対応したものに選択的に切り替えて、同時にではなく時系列的に第1光学系の画像と第2光学系の画像とを測定してもよい。可動ミラーを用いる効果の1つとして、ビームスプリッタ130において生じる減光をなくすことが挙げられる。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a modified example of the configuration of the vital
The vital
As shown in FIG. 3, the vital
Furthermore, in the vital
Furthermore, the vital
《バイタル情報測定装置100》
実施の形態1に係るバイタル情報測定装置100は、少なくとも以下の2つの作用を有する。1つ目の作用は、挿入されたユーザの指に対して、張り巡らされている血管の形状を測定する、というものである。2つ目の作用は、挿入されたユーザの指に対して、バイタル情報、例えば血中のHbA1c(ヘモグロビンエーワンシー)を測定する、というものである。
1つ目の作用は、主にバイタル情報測定装置100における第1光学系により実現される。この主に第1光学系により実現される1つ目の作用は、血流認証、静脈認証、等と称される生体認証キーとしての機能を実現する。
2つ目の作用は、主にバイタル情報測定装置100における第2光学系により実現される。この主に第2光学系により実現される2つ目の作用は、非侵襲的なバイタル情報の測定器としての機能を実現する。
<<Vital
The vital
The first action is mainly realized by the first optical system in the vital
The second function is mainly realized by the second optical system in the vital
《インナーホルダ102》
インナーホルダ102は、バイタル情報測定装置100における筐体内部の一部分であり、使用時におけるユーザの指を同じ位置及び姿勢に保つための構成要素である。
図2及び図3において「gap」と記載されている箇所は、インナーホルダ102と指との間にすき間が設けられている、というインナーホルダ102の形状上の特徴を表している。インナーホルダ102と指との間にすき間が設けられているという工夫により、指の血管が圧迫されずに、指に張り巡らされている血管の形状をより鮮明な画像としてとらえることが可能となる。インナーホルダ102と指との間にすき間が設けられている工夫は、血管が薄いユーザ(女性、子供等)に対して、特に有効である。
図2及び図3において「space」と記載されている箇所は、インナーホルダ102の当該箇所に空間が設けられている、というインナーホルダ102の形状上の特徴を表している。この工夫により、指の爪が長い場合又はつけ爪をしている場合であっても爪がインナーホルダ102にぶつかることなく、指を同じ位置及び姿勢に保つことができる。
<<Inner Holder 102>>
The
2 and 3, the portion marked "gap" represents a feature of the shape of the
2 and 3, the portions marked "space" represent a feature of the shape of the
インナーホルダ102は、外部からの余計な光を遮断する、という機能も備える。外部から余計な光が入ると、後述の第1光源用エリアセンサ116及び第2光源用エリアセンサ126において、本開示技術の目的を達成するための像を得ることが困難となる。十分に遮光されないと、後述の第1光源用エリアセンサ116及び第2光源用エリアセンサ126において、特に指の輪郭の抽出が困難となり、本来得たいコントラストの像も得られない。そこで、インナーホルダ102は、指の甲の部分に遮光シートを備える、という構成を備えるとよい。採用する遮光シートは、指の輪郭の抽出度合、及び本来得たいコントラストであるか、という観点から、吸光度等の性能を決めて選択するとよい。The
《指検知部104(104-1、104-2)》
指検知部104(104-1、104-2)は、インナーホルダ102へ挿入されたユーザの指を検知する構成要素である。図2及び図3に示されるとおり、指検知部104は、指のいわゆる甲にあたる部分(指検知部104-1)と、指の先端にあたる部分(指検知部104-2)と、少なくとも2つの要素から構成されるとよい。指検知部104は、例えば、指検知部104-1と指検知部104-2との間に微弱な電流が流れるようにし、静電容量を測定するようにするとよい。指検知部104は、静電容量を測定することにより、インナーホルダ102へボールペン等の無機質な物体が挿入された場合と、人間の指が挿入された場合と、を区別して検知することができる。
<<Finger detection unit 104 (104-1, 104-2)>>
The finger detection unit 104 (104-1, 104-2) is a component that detects the user's finger inserted into the
《第1光学系を構成する第1光源110》
第1光学系を構成する第1光源110は、指に張り巡らされている血管の形状を測定するための光源である。第1光学系を構成する第1光源110は、具体的には、波長領域が800[nm]から950[nm]までの近赤外線(NIR)を発するものがよい。より好ましくは、第1光源110は、波長領域が840[nm]から950[nm]までの近赤外線(NIR)を発するものがよい。第1光学系における第1光源110は、例えば、LED(Light Emitting Diode)により実現されるとよい。
図2及び図3に示されるように、第1光源110(110-1、110-2)は、指全体に光を照射できるよう、複数個で構成されてよい。図2及び図3においては、第1光源110(110-1、110-2)が2個示されているが、本開示技術はこれに限定されない。実施の形態1に係る第1光源110(110-1、110-2、…)は、2個以上であってもよい。
図2及び図3に示されるように、第1光源110(110-1、110-2)は、測定対象の指のいわゆる甲側(外側)と接触するように、インナーホルダ102内に配置されるとよい。このように、光源と指とを接触させることは、後述の第1光源用エリアセンサ116において鮮明な像を得ることに寄与する。
図2及び図3において「circuit board」と記載された図形はPCB(Printed Circuit Board)等の基板を表す。第1光源110(110-1、110-2、…)は、PCB等の基板上にマウントされる。
<<First light source 110 constituting the first optical system>>
The first light source 110 constituting the first optical system is a light source for measuring the shape of blood vessels that are spread throughout the finger. Specifically, the first light source 110 constituting the first optical system is preferably one that emits near-infrared rays (NIR) in a wavelength range of 800 [nm] to 950 [nm]. More preferably, the first light source 110 is preferably one that emits near-infrared rays (NIR) in a wavelength range of 840 [nm] to 950 [nm]. The first light source 110 in the first optical system is preferably realized by, for example, an LED (Light Emitting Diode).
As shown in Figures 2 and 3, the first light source 110 (110-1, 110-2) may be configured with a plurality of light sources so that light can be irradiated onto the entire finger. Although two first light sources 110 (110-1, 110-2) are shown in Figures 2 and 3, the disclosed technology is not limited to this. The number of first light sources 110 (110-1, 110-2, ...) according to the first embodiment may be two or more.
2 and 3, the first light source 110 (110-1, 110-2) is preferably disposed in the
2 and 3, a figure labeled "circuit board" represents a board such as a PCB (Printed Circuit Board). The first light sources 110 (110-1, 110-2, ...) are mounted on a board such as a PCB.
《第1光学系を構成する第1光源用フィルタ112》
第1光学系を構成する第1光源用フィルタ112は、第1光源110から発せられ、測定対象である指を通過した赤外線(IR)のみを選択的に通過させる光学フィルタである。別の言い方をすれば、第1光学系を構成する第1光源用フィルタ112は、波長領域が800[nm]から950[nm]までの光は通過させ、後述する第2光源120の波長領域である1500[nm]から1700[nm]までの光は遮断する、という特性を有するフィルタであればよい。
<<First
The first
《第1光学系を構成する第1光源用集光レンズ114》
第1光学系を構成する第1光源用集光レンズ114は、第1光源用フィルタ112を通過した近赤外線(NIR)を集光する光学レンズである。第1光源用集光レンズ114の焦点は、後述する第1光源用エリアセンサ116の受光部に合わさるよう、構成要素それぞれの配置が決められている。このように配置することにより、第1光源用エリアセンサ116は、指に張り巡らされている血管の像を検出することができる。
<<First light
The first light
《第1光学系を構成する第1光源用エリアセンサ116》
第1光学系を構成する第1光源用エリアセンサ116は、指に張り巡らされている血管の像を検出する構成要素である。第1光学系を構成する第1光源用エリアセンサ116は、具体的には、近赤外の感度が高いCMOSイメージセンサ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等のエリアセンサである。第1光源用エリアセンサ116は、より好ましくは、分光感度特性が850[nm]付近にピークが存在するCMOSイメージセンサであるとよい。なお、CMOSイメージセンサは、CMOSカメラと称されることもある。
<<First light
The first light
《第2光学系を構成する第2光源120》
第2光学系を構成する第2光源120は、挿入されたユーザの指に対して、血中のHbA1cを測定するための光源である。第2光学系を構成する第2光源120は、第1光源110よりも長波長の、具体的には波長領域が1500[nm]から1700[nm]までの赤外線を発するものが選択される。このように第2光源120の波長領域が1500[nm]から1700[nm]までのものが選択される理由は、グルコースが1600[nm]付近の光を吸収する性質を有するためである。したがって、第2光源120は、その波長領域に1600[nm]が含まれるよう、選択されるとよい。第2光学系を構成する第2光源120は、第1光源110と同様に、例えば、LEDにより実現されるとよい。
図2及び図3においては、第2光源120の個数は1つであるが、本開示技術はこれに限定されない。第2光源120は、指全体に光を照射できるよう、複数個で構成されてよい。
図2及び図3に示されるように、第2光源120は、測定対象の指のいわゆる甲側(外側)と接触するように、インナーホルダ102内に配置されるとよい。このように、光源と指とを接触させることは、後述の第2光源用エリアセンサ126において鮮明な像を得ることに寄与する。
第2光源120は、第1光源110と同様に、PCB等の基板上にマウントされる。
The second
2 and 3, the number of second
2 and 3, the second
The second
《第2光学系を構成する第2光源用フィルタ122》
第2光学系を構成する第2光源用フィルタ122は、第2光源120から発せられ、測定対象である指を通過した赤外線(IR)のみを選択的に通過させる光学フィルタである。別の言い方をすれば、第2光学系を構成する第2光源用フィルタ122は、波長領域が1500[nm]から1700[nm]までの光は通過させ、第1光源110の波長領域である800[nm]から950[nm]までの光は遮断する、という特性を有するフィルタであればよい。
<<Second
The second
《第2光学系を構成する第2光源用集合レンズ124》
第2光学系を構成する第2光源用集合レンズ124は、第2光源用フィルタ122を通過した赤外線(IR)を集光する光学レンズである。第2光源用集合レンズ124の焦点は、後述する第2光源用エリアセンサ126の受光部に合わさるよう、構成要素それぞれの配置が決められている。このように配置することにより、第2光源用エリアセンサ126は、血中のHbA1cを測定するための像を検出することができる。
<<Second light source
The second optical system includes a second light source
《第2光学系を構成する第2光源用エリアセンサ126》
第2光学系を構成する第2光源用エリアセンサ126は、血中のHbA1cを測定するための像を検出する構成要素である。第2光学系を構成する第2光源用エリアセンサ126は、具体的には、InGaAsセンサを搭載したエリアセンサが好適である。InGaAsは、インジウム・ガリウム・ヒ素を意味する。InGaAsセンサは、950[nm]から1700[nm]までの近赤外波長領域に高い感度を持つセンサである。なお、InGaAsセンサは、InGaAsカメラと称されることもある。
<<Second Light
The second light
《ビームスプリッタ130》
ビームスプリッタ130は、光の経路を第1光学系と第2光学系とに分岐する構成要素である。本開示技術に係るバイタル情報測定装置100は、装置をコンパクトに構成する工夫として、適宜、ビームスプリッタ130等の光学素子が用いられてもよい。ビームスプリッタ130は、例えば、偏光ビームスプリッタ、ハーフミラー、プリズム型、平面型、又は、ウェッジ基板型、と様々な態様が考え得るが、具体的な態様は、設計仕様等に応じて適宜決められてよい。
<<
The
《処理回路150》
処理回路150は、バイタル情報測定装置100を制御するための構成要素である。
処理回路150は、専用のハードウエアであっても、メモリに格納されたプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)であってもよい。
<<
The
The
処理回路150が専用のハードウエアである場合、処理回路150は、ASIC、又はFPGA、等であってよい。この場合、バイタル情報測定装置100の各機能は、処理回路150であるASIC又はFPGA等により実現される。
処理回路150がCPUの場合、バイタル情報測定装置100の各機能は、ソフトウエアにより実現される。ソフトウエアは、プログラムとして記述され、メモリに格納される。処理回路150は、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、バイタル情報測定装置100の各機能を実現する。
処理回路150は、専用のハードウエアであっても、メモリに格納されたプログラムを実行するCPUであっても、メモリ等の記憶装置を備える。
When the
When the
The
《バイタル情報測定装置100の処理ステップについて》
図4は、実施の形態1に係るバイタル情報測定方法の処理ステップを示すフロー図である。別の言い方をすれば、図4は、処理回路150により実現されるバイタル情報測定装置100の処理ステップを示すフロー図である。
<<Processing Steps of Vital
Fig. 4 is a flow diagram showing the processing steps of the vital information measuring method according to
図4に示される「ST1」と記載されたブロックは、実施の形態1に係るバイタル情報測定方法の第1ステップを表しており、具体的には、血管形状を検出するステップを表している。血管形状を検出するステップは、主に、バイタル情報測定装置100の第1光学系及び処理回路150により実現される。血管形状を検出するステップにおいて、処理回路150は、第1光源用エリアセンサ116の検出結果に対して二値化等の画像処理を実施し、血管形状を検出する。
The block labeled "ST1" in Figure 4 represents the first step of the vital information measuring method according to
処理回路150は、第1ステップで検出した血管形状を、予め登録しておいたユーザの血管形状のデータと比較し、ユーザを特定することができる。この処理ステップは、前述した1つ目の作用に係る処理ステップであり、血流認証、静脈認証、等と称される生体認証キーとしての機能を実現する処理ステップである。なお、生体認証は、身体的特徴が個人によって異なるという特性を活用した技術であり、事前に登録しておいた生体情報データを、認証時に照合して本人かどうかを特定するものである。The
前述のとおり、ヒトの血管形状は体内の身体的特徴であるため、体外の身体的特徴である指紋と比較すると安定している。しかし、成長期の子供などの場合、成長に伴い、血管形状が緩やかに変化することがある。そこで処理回路150は、血管形状を検出する第1ステップにおいて、必要に応じて、予め登録しておいたユーザの血管形状のデータを、適宜、更新してもよい。As mentioned above, the shape of a person's blood vessels is an internal physical characteristic and is therefore more stable than a fingerprint, which is an external physical characteristic. However, in the case of a growing child, the shape of the blood vessels may change gradually as the child grows. Therefore, in the first step of detecting the blood vessel shape, the
図4に示される「ST2」と記載されたブロックは、実施の形態1に係るバイタル情報測定方法の第2ステップを表しており、具体的には、第1光源用エリアセンサ116により得られた像と第2光源用エリアセンサ126により得られた像との位置合わせをするステップを表している。位置合わせを行うステップは、主に、処理回路150により実現される。位置合わせを行うステップにおいて、処理回路150は、例えば、予め実施される校正作業により得られた情報を用いることが考えられる。また、位置合わせを行うステップにおいて、処理回路150は、例えば、第1光源用エリアセンサ116により得られた像と第2光源用エリアセンサ126により得られた像とのそれぞれにおいて、指の輪郭といった両画像に共通して存在する特徴的な情報を用いることも考えられる。
The block labeled "ST2" in FIG. 4 represents the second step of the vital information measurement method according to the first embodiment, specifically, the step of aligning the image obtained by the first light
図3に示されるように、ビームスプリッタ130を用いることにより、仮想的に、指の位置に対して、第1光源用エリアセンサ116と第2光源用エリアセンサ126とをあたかも同じ位置に配置することが可能となる。したがって、この第2ステップを考慮すると、ビームスプリッタ130が用いられる方が好ましい、とも言える。
なお、ビームスプリッタ130が用いられなくとも、処理回路150は、画像処理を実施することにより、どちらか一方の画像を基準として、他方の画像を加工することにより、位置合わせを実現することができる。
3, by using the
Even if the
図4に示される「ST2」と記載されたブロックにおいて、黒丸の図形は、グルコースを表している。グルコースは、分子式C6H12O6を持つ単純な糖であり、ブドウ糖とも称される。前述のとおり、グルコースは、1600[nm]付近の光を吸収する性質を有する。このため、第2光源用エリアセンサ126により得られた像において、糖化された物質は、黒く映る。本開示技術は、この性質を利用することにより、HbA1cを算出する上で必要な糖化ヘモグロビン量を算出する。
In the block labeled "ST2" in FIG. 4, the black circle represents glucose. Glucose is a simple sugar with the molecular formula C 6 H 12 O 6 , and is also called grape sugar. As described above, glucose has the property of absorbing light at about 1600 [nm]. Therefore, in the image obtained by the second light
図4に示される「ST3」と記載されたブロックは、実施の形態1に係るバイタル情報測定方法の第3ステップを表しており、具体的には、第2光源用エリアセンサ126により得られた像において、血管の位置に該当する部分を抽出するステップを表している。血管の位置に該当する部分を抽出するステップは、主に、処理回路150により実現される。血管の位置に該当する部分を抽出するステップにおいて、処理回路150は、第2ステップにおいて実施した位置合わせの情報を利用する。
The block labeled "ST3" in Figure 4 represents the third step of the vital information measuring method according to
グルコースが1600[nm]付近の光を吸収するという性質に着目し、光学式の血糖値測定機器を実現しようという着想自体は、新しくはないかもしれない。しかし、わが国において医療機器として承認されている光学式の血糖値測定機器は、発明者の知る限り、存在しない。
光学式の血糖値測定機器がわが国において医療機器として承認されるためには、信頼できる程度に、測定精度が高くなければならない。従来のものは、本開示技術に係る上記の第3ステップを有していないため、センサで計測される値には血管以外の生体組織による影響を受けてしまう。より具体的に言えば、従来のものは、ユーザの指に1600[nm]近傍の光を照射して撮像しても、血管以外の生体組織を通過する光も含まれるため、本来得たいコントラストの像を得られない、という問題が生じてしまう。この血管以外の生体組織による影響を受けてしまうことが、測定精度を高められない原因だと考えられる。
本開示技術に係るバイタル情報測定装置100は、処理回路150において上記の第3ステップを、すなわち血管の位置に該当する部分を抽出するステップを実施するため、測定精度を高めることができる。
The idea of realizing an optical blood glucose measuring device by focusing on the property of glucose absorbing light at around 1600 nm may not be new, but as far as the inventors know, there are no optical blood glucose measuring devices approved as medical devices in Japan.
In order for an optical blood glucose measuring device to be approved as a medical device in Japan, it must have a reliable measurement accuracy. Conventional devices do not have the above-mentioned third step according to the disclosed technology, so the value measured by the sensor is affected by biological tissues other than blood vessels. More specifically, in conventional devices, even if a user's finger is irradiated with light of about 1600 [nm] and an image is taken, the light passing through biological tissues other than blood vessels is also included, so that a problem occurs in that an image with the desired contrast cannot be obtained. It is believed that the influence of biological tissues other than blood vessels is the reason why the measurement accuracy cannot be improved.
The vital
図4に示される「ST4」と記載されたブロックは、実施の形態1に係るバイタル情報測定方法の第4ステップを表しており、具体的には、HbA1cを算出するステップを表している。図4に示されるとおり、HbA1cは、以下の式で与えられる。
式(1)で示されるとおり、HbA1cは、総ヘモグロビン中、糖化ヘモグロビンがどのくらいの割合で存在しているかを表したものである。なお、一般的に、HbA1cを表すために、よく、パーセント[%]が用いられる。
The block labeled "ST4" in Fig. 4 represents a fourth step of the vital information measurement method according to the first embodiment, specifically, a step of calculating HbA1c. As shown in Fig. 4, HbA1c is given by the following formula:
As shown in formula (1), HbA1c represents the percentage of glycated hemoglobin in total hemoglobin. In general, HbA1c is often expressed as a percentage [%].
HbA1cを算出するステップは、主に、処理回路150により実現される。HbA1cを算出するステップにおいて、処理回路150は、第3ステップにおいて求めた、第2光源用エリアセンサ126により得られた像から血管の位置に該当する部分を抽出した画像情報を利用する。具体的に、処理回路150は、血管の位置に該当する部分を抽出した画像情報に基づいて、式(1)の右辺に示されている総ヘモグロビン量に対する糖化ヘモグロビン量の割合を推測し、HbA1cを算出する。The step of calculating HbA1c is mainly realized by the
処理回路150は、画像情報から総ヘモグロビン量と糖化ヘモグロビン量とを推測するために、学習済みの人工知能を備える構成を採用してもよい。処理回路150が備える人工知能は、例えば、CNN(Convolution Neural Network)等の人工ニューラルネットワークにより実現されてもよい。また、人工知能は、人工ニューラルネットワークに限定されず、学習を前提とした数理モデル(以降、「学習モデル」と称する)によって実現されてもよい。
処理回路150が備える人工知能の学習は、実際に採血して血液検査を実施したことにより得られたHbA1cを正解ラベルとし、第2光源用エリアセンサ126により得られた像から血管の位置に該当する部分を抽出した画像情報に正解ラベルを付して教師データとし、教師あり学習を実施する、という態様のものでよい。
The
The learning of the artificial intelligence provided in the
図4に示される「ST5」と記載されたブロックは、実施の形態1に係るバイタル情報測定方法の第5ステップを表しており、具体的には、血糖値を算出するステップを表している。血糖値を算出するステップは、主に、処理回路150により実現される。血糖値を算出するステップにおいて、処理回路150は、第3ステップにおいて求めた、第2光源用エリアセンサ126により得られた像から血管の位置に該当する部分を抽出した画像情報を利用する。
The block labeled "ST5" in Figure 4 represents the fifth step of the vital information measurement method according to
血糖値とは、血液内のグルコースの濃度である。処理回路150は、前述の学習済み人工知能によって、血糖値を算出するとよい。
HbA1cを算出する場合と同様に、処理回路150が備える人工知能の学習は、実際に採血して血液検査を実施したことにより得られた血糖値を正解ラベルとし、第2光源用エリアセンサ126により得られた像から血管の位置に該当する部分を抽出した画像情報に正解ラベルを付して教師データとし、教師あり学習を実施する、という態様のものでよい。
The blood glucose level is the concentration of glucose in the blood. The
As in the case of calculating HbA1c, the learning of the artificial intelligence provided in the
なお、図4のフロー図には示されていないが、処理回路150は、第5ステップの後、バイタル情報をユーザにフィードバックする処理を実施するとよい。バイタル情報をユーザにフィードバックする処理は、具体的には、ディスプレイにバイタル情報を表示する、というものでもよい。また、処理回路150は、あらかじめバイタル情報の正常値と異常値とを記憶しておき、測定されたバイタル情報が異常値である場合に、ユーザに、受診勧奨をするメッセージを表示してもよい。Although not shown in the flow diagram of FIG. 4, the
図5は、本開示技術により得られるデータのデータ構造を示す説明図である。図5に示されるとおり、本開示技術により得られるデータは、生体認証情報とバイタル情報とが一体化されたデータ構造を有することを特徴とする。図5に示されるデータ構造のデータのうち、生体認証情報は、実施の形態1に係るバイタル情報測定方法の第1ステップで得られる血管形状に基づいた生体認証情報である。図5に示されるデータ構造のデータのうち、バイタル情報は、実施の形態1に係るバイタル情報測定方法の第4ステップで得られるHbA1cと、第5ステップで得られる血糖値と、を含むバイタル情報である。
Figure 5 is an explanatory diagram showing the data structure of data obtained by the disclosed technology. As shown in Figure 5, the data obtained by the disclosed technology is characterized by having a data structure in which biometric authentication information and vital information are integrated. Of the data in the data structure shown in Figure 5, the biometric authentication information is biometric authentication information based on the blood vessel shape obtained in the first step of the vital information measurement method of
本開示技術に係るバイタル情報測定装置100は、HbA1c及び血糖値に加えて、血中酸素飽和度(SpO2)、血圧、脈拍、を計測する構造を備えてもよい。例えば、本開示技術に係るバイタル情報測定装置100は、血中酸素飽和度及び脈拍を計測するために、パルスオキシメーターに採用されている構造を兼ね備えるようにしてもよい。具体的に言えば、本開示技術に係るバイタル情報測定装置100は、血中酸素飽和度及び脈拍を計測するための構造として、測定対象の指の先端が当たる部分、すなわち図2及び図3における指検知部104-2の部分に、梃子(テコ)の原理を利用して指先を挟む機構を備えるようにしてもよい。The vital
本開示技術に係る生体管理システム1000は、バイタル情報測定装置100が、図5に示されるデータ構造のデータを、インターネット等を介して医療機関側データ管理装置200へ送信する。前述のとおり、本開示技術が採用するデータ構造は、生体認証情報とバイタル情報とが一体化されたデータ構造であるため、バイタル情報を他のユーザのものと取り違えることがない。言い換えれば、本開示技術に係る生体管理システム1000は、原理的に他のユーザのものと取り違えるリスクを抑え、ユーザのバイタル情報を医療機関にフィードバックすることができる。In the
本開示技術は、情報漏洩を防ぐため、すなわち第三者にバイタル情報が盗み見されることを防ぐため、図5に示す本開示技術が扱うデータを、暗号化することが考えられる。本開示技術に係る生体管理システム1000は、図5に示される本開示技術が扱うデータのデータ構造に着目し、2つの暗号鍵(「暗号化キー」とも称される)を使用することもできる。すなわち、本開示技術に係る生体管理システム1000は、生体認証情報を暗号化する1つの共通暗号化キーと、ユーザごとに割り振られた個別暗号化キーと、を使用することができる。ユーザごとに割り振られた個別暗号化キーは、データのうち、バイタル情報を暗号化するために用いられる。これら2種類の暗号化キーは、バイタル情報測定装置100と医療機関側データ管理装置200とで共有する。
生体管理システム1000の送信側であるバイタル情報測定装置100は、一人のユーザのデータのうち生体認証情報を共通暗号化キーで暗号化し、バイタル情報を個別暗号化キーで暗号化する。暗号化されたデータは、インターネットを介して、医療機関側データ管理装置200へと送られる。
生体管理システム1000の受信側である医療機関側データ管理装置200は、送られたデータに対して、共通暗号化キーを用いて、データのうち生体認証情報を復号する。医療機関側データ管理装置200は、復号した生体認証情報、すなわち血管形状の画像データに基づいて、あらかじめ登録されているユーザの血管形状データと比較し、データがどのユーザのものかを特定する。次に医療機関側データ管理装置200は、ユーザごとに付与されている個別暗号化キーを用いて、データのうちバイタル情報を復号する。
このように、共通暗号化キーと個別暗号化キーとの2種類の暗号化キーを用いる本開示技術の方式は、本明細書においては、「2段階暗号化方式」と称されるものとする。
In order to prevent information leakage, i.e., to prevent a third party from stealing vital information, the disclosed technology encrypts the data handled by the disclosed technology shown in FIG. 5. The
The vital
The medical institution
In this manner, the method of the disclosed technique using two types of encryption keys, a common encryption key and an individual encryption key, is referred to in this specification as a "two-stage encryption method."
本開示技術に係るバイタル情報測定装置100の優れた効果は、バイタル情報測定装置100が生体認証機能を備えるため、容易に、バイタル情報を、取り違えることなく真のユーザ(バイタル情報の真の所有者)と結びつけることができる、というものである。
なお、生体認証機能として、同じく指に関する情報で個人を特定できる指紋を用いることも考えられる。たしかに、指紋は、犯罪捜査の場面においては、個人を特定する手段として優れている。しかし、指紋は体の外側にあるものであるから、簡単に傷つきやすい。指紋は、例えば頻繁にアルコール消毒を繰り返すと溝が浅くなり、光学式検出を行う場合、体内の情報である血管形状と比較して安定性の面で劣る。
An excellent effect of the vital
As a biometric authentication function, fingerprints, which can also identify an individual based on information about the finger, can also be used. Indeed, fingerprints are an excellent means of identifying an individual in criminal investigations. However, since fingerprints are on the outside of the body, they are easily damaged. For example, fingerprints become shallower when frequently disinfected with alcohol, and when optical detection is performed, the fingerprints are less stable than blood vessel shapes, which are information about the inside of the body.
本開示技術に係るバイタル情報測定装置100の別の優れた効果は、非侵襲的でヒトに優しい光学式の測定方法でありつつ、第2光源用エリアセンサ126により得られた像から血管の位置に該当する部分を抽出することができるため、血管以外の生体組織による影響が排除され、測定精度が高い、というものである。Another excellent effect of the vital
本開示技術に係るバイタル情報測定装置100の別の優れた効果は、ユーザが自宅玄関の鍵を開けるという日常のさりげない動作の中で、意識することなく、継続的に、バイタル情報を測定することができる、というものである。Another excellent effect of the vital
本開示技術に係る生体管理システム1000の優れた効果は、生体認証情報とバイタル情報とが一体化されたデータ構造を有するデータに対して、2段階暗号化方式を採用できるため、個人情報の漏洩に対して原理的に堅牢である、というものである。An excellent effect of the
実施の形態2.
実施の形態2に係るバイタル情報測定装置、バイタル情報測定方法、生体管理システム、及び生体管理方法は、本開示技術に係るバイタル情報測定装置、バイタル情報測定方法、生体管理システム、及び生体管理方法の変形例である。実施の形態2においては、特に明記する場合を除き、実施の形態1で用いられた符号と同じものが用いられる。また、実施の形態2において、実施の形態1と重複する説明は、適宜、省略される。
The vital information measuring device, vital information measuring method, biological management system, and biological management method according to the second embodiment are modified examples of the vital information measuring device, vital information measuring method, biological management system, and biological management method according to the present disclosure. In the second embodiment, the same symbols as those used in the first embodiment are used unless otherwise specified. In the second embodiment, explanations that overlap with the first embodiment are omitted as appropriate.
図6は、本開示技術に係るバイタル情報測定装置100が扱う画像(画像1-3)について、処理回路150が行う処理を説明する図である。
前述のとおり、血管形状を検出するステップは、主に、バイタル情報測定装置100の第1光学系及び処理回路150により実現される。血管形状を検出するステップにおいて、処理回路150は、第1光源用エリアセンサ116の検出結果に対して二値化等の画像処理を実施し、血管形状を検出する。
図6における画像1、画像2、及び画像3は、それぞれ異なる条件下で第1光学系により求められた、二値化等の画像処理前の、或る一人の被験者の血管形状である。
図6に示されるとおり、処理回路150は、画像処理を実施し、背景情報(画像1-3における黒くベタ塗りされた部分)を削除し、指画像の「切り出し処理」を行う。
FIG. 6 is a diagram for explaining the processing performed by the
As described above, the step of detecting the blood vessel shape is mainly realized by the first optical system and the
As shown in FIG. 6,
画像1から切り出された指画像は、全体的に明るく、血管とそれ以外との境界を抽出する上で、血流濃度が周辺領域と比較して濃淡差が小さい例示である。
画像2から切り出された指画像は、血管とそれ以外との境界を抽出する上で、血流濃度が周辺領域と比較して濃淡差が基準とするレベルにある例示である。
画像3から切り出された指画像は、全体的に暗く、血管とそれ以外との境界を抽出する上で、血流濃度が周辺領域と比較して濃淡差が大きい例示である。
The finger image cut out from
The finger image cut out from
The finger image cut out from
図7は、図6における画像1-3に対する指画像の切出し処理後に、画素の輝度値をヒストグラムとして表したグラフ(輝度の平均値を表示したもの)である。図7における左側のグラフは、画像1から切り出された指画像についての輝度値ヒストグラムである。図7における中央のグラフは、画像2から切り出された指画像についての輝度値ヒストグラムである。また図7における右側のグラフは、画像3から切り出された指画像についての輝度値ヒストグラムである。
図7の各グラフにおいて、横軸の“X”はヒストグラムにおける階級(輝度値)を、縦軸の“Y”はヒストグラムのおける度数(画素数)を、それぞれ表している。
図7に示されるように、指画像の各画素についての輝度の平均値を参照することによっても、血流濃度の濃淡を判断する上での一指標とすることができる。
なお画像処理の技術分野において、輝度値ヒストグラムは、画素値ヒストグラムと称されることもある。
Fig. 7 is a graph showing pixel brightness values as a histogram (displaying average brightness values) after the finger image extraction process for images 1-3 in Fig. 6. The graph on the left in Fig. 7 is a brightness histogram for the finger image extracted from
In each graph in FIG. 7, "X" on the horizontal axis represents the class (brightness value) in the histogram, and "Y" on the vertical axis represents the frequency (number of pixels) in the histogram.
As shown in FIG. 7, the average brightness value for each pixel of the finger image can also be used as an index for determining the gradation of blood flow density.
In the technical field of image processing, the brightness value histogram is sometimes called a pixel value histogram.
図8は、図6における画像1-3に対する指画像の切出し処理後に、画素の輝度値をヒストグラムとして表したグラフ(輝度の極大値ピークを表示したもの)である。図8における左側のグラフは、画像1から切り出された指画像についての輝度値ヒストグラムである。図8における中央のグラフは、画像2から切り出された指画像についての輝度値ヒストグラムである。また図8における右側のグラフは、画像3から切り出された指画像についての輝度値ヒストグラムである。
図7と同様に、図8の各グラフにおいて、横軸の“X”はヒストグラムにおける階級(輝度値)を、縦軸の“Y”はヒストグラムのおける度数(画素数)を、それぞれ表している。
図8に示されるように、指画像における輝度の極大値ピークの度数を参照することによっても、血流濃度の濃淡を判断する上での一指標とすることができる。
Fig. 8 is a graph showing pixel brightness values as a histogram (showing maximum brightness peaks) after the finger image extraction process for images 1-3 in Fig. 6. The graph on the left in Fig. 8 is a brightness histogram for the finger image extracted from
As in FIG. 7, in each graph in FIG. 8, "X" on the horizontal axis represents the class (brightness value) in the histogram, and "Y" on the vertical axis represents the frequency (number of pixels) in the histogram.
As shown in FIG. 8, the frequency of maximum luminance peaks in a finger image can also be used as an index for determining the gradation of blood flow density.
前述のとおり、グルコースは、1600[nm]付近の光を吸収するという性質を有している。図7及び図8に示される輝度ヒストグラムにおいて、輝度の低い側に極大値ピークが生じる現象は、上記の性質により、画像における血流部分が黒く写ることに依る。As mentioned above, glucose has the property of absorbing light at around 1600 nm. In the brightness histograms shown in Figures 7 and 8, the phenomenon in which a maximum peak appears on the low brightness side is due to the above property, causing the blood flow area in the image to appear black.
図9は、実施の形態2に係るバイタル情報測定装置100の構成を示す説明図である。実施の形態1に係る図2と実施の形態2に係る図9とを比較してわかるように、実施の形態2に係るバイタル情報測定装置100は、第2光源用エリアセンサ126に代えて第2光源用フォトダイオード126Bを備える。
このように本開示技術に係るバイタル情報測定装置100は、第2光源用エリアセンサ126に代えて第2光源用フォトダイオード126Bを備えるようにしてもよい。
Fig. 9 is an explanatory diagram showing a configuration of a vital
In this manner, the vital
前述のとおり、従来の光学式の血糖値測定機器は、実施の形態1に示した第3ステップを有していないため、センサで計測される値が、血管以外の生体組織による影響を受けてしまう。より具体的に言えば、従来のものは、ユーザの指に1600[nm]近傍の光を照射して撮像しても、血管以外の生体組織を通過する光も含まれるため、本来得たいコントラストの像を得られない、という問題が生じてしまう。この血管以外の生体組織による影響を受けてしまうことが、測定精度を高められない原因であった。
実施の形態2に係るバイタル情報測定装置100は、第2ステップで得られるデータがPD出力情報、すなわち血管の位置情報を含まないものであり、処理回路150において血管の位置に該当する部分を抽出する処理は実施しない。しかし、実施の形態2に係るバイタル情報測定装置100は、長波長IRから得られるPDデータのみならず、個人認証のための近赤外IRからの血流画像の輝度情報(「濃淡情報」とも称される)をも参照することによって、血糖値算出の精度を上げている。
実施の形態1において、ST3は、第2光源用エリアセンサ126により得られた像において、血管の位置に該当する部分を抽出するステップを表すものであった。これに対して実施の形態2において、ST3は、第2光源用フォトダイオード126Bにより得られた血流の濃淡情報を参照し、血糖値算出に反映するステップに代えたものである、と言える。
As described above, conventional optical blood glucose level measuring devices do not have the third step described in the first embodiment, so the value measured by the sensor is affected by biological tissues other than blood vessels. More specifically, in conventional devices, even if a user's finger is irradiated with light of about 1600 [nm] and an image is taken, the light also includes light that passes through biological tissues other than blood vessels, so that an image with the desired contrast cannot be obtained. This influence by biological tissues other than blood vessels is the reason why the measurement accuracy cannot be improved.
In the vital
In the first embodiment, ST3 represents a step of extracting a portion corresponding to the position of a blood vessel in the image obtained by the second-light-
図10は、画像の輝度ヒストグラムを例示した図である。図10に示されるグラフにおいて、横軸の“X”はヒストグラムにおける階級(輝度値)を、縦軸の“Y”はヒストグラムのおける度数(画素数)を、それぞれ表している。
図10に示されるグラフにおいて、階級を表す“X”には、0から255までの数字が付されている。これは、画像の各画素が8ビット(256階調)の値をとることを示している。
図8に示される極大値ピークは、Xを0から255までの整数をとるとした場合、以下の条件を満たすものとして抽出することができる。
ここで、数式(2)に登場するYPeakは、極大値ピークの集合を表す。
なお、経験的に極大値ピークをとる輝度(X)がわかっている場合、数式(2)の条件式を用いずとも、その経験的に極大値ピークをとる輝度(X)(図8においては「所定輝度」と記載)における度数(画素数)を参照し、光量が適切であるか否かを判断する上での指標としてもよい。
Fig. 10 is a diagram illustrating an example of a luminance histogram of an image. In the graph shown in Fig. 10, "X" on the horizontal axis represents the class (luminance value) in the histogram, and "Y" on the vertical axis represents the frequency (number of pixels) in the histogram.
10, the "X" representing the class is assigned a number from 0 to 255. This indicates that each pixel in the image has an 8-bit (256 grayscale) value.
The maximum peaks shown in FIG. 8 can be extracted as those that satisfy the following conditions, where X is an integer between 0 and 255.
Here, Y Peak appearing in the formula (2) represents a set of maximum peak values.
In addition, when the luminance (X) at which the maximum peak value is reached is known empirically, the frequency (number of pixels) at the luminance (X) at which the maximum peak value is reached empirically (represented as “predetermined luminance” in FIG. 8 ) may be referred to as an index for determining whether the amount of light is appropriate, without using the conditional expression of formula (2).
このように光量等の条件が異なると、第1光学系により得られる画像は、その画素の輝度が変わってくる。一方で、前述のとおり、グルコースが1600[nm]付近の光を吸収する性質を有するため、被験者の血糖値によっても、その輝度が変わってくる。
この課題に対し、本開示技術に係るバイタル情報測定装置は、挿入されたユーザの指に対して、張り巡らされている血管の形状を測定することに特化した第1光学系と、挿入されたユーザの指に対して、バイタル情報、例えば血中のHbA1c(ヘモグロビンエーワンシー)を測定することに特化した第2光学系と、が独立に設けられ、かつ、連携して機能する。このため、本開示技術に係るバイタル情報測定装置は、光量等の条件に基づく要因と、血糖の量に基づく要因とを区別し、適正なキャリブレーションを行った後に、実際の使用に供することができる。なお、本開示技術に係るバイタル情報測定装置において、キャリブレーションは、実際の被験者の指を使わずに、キャリブレーション用に設計された模擬指(指のモデル)が用いられてもよい。
When the light amount and other conditions are different in this way, the brightness of the pixels in the image obtained by the first optical system changes. On the other hand, as described above, since glucose has the property of absorbing light at around 1600 [nm], the brightness also changes depending on the blood glucose level of the subject.
In response to this problem, the vital information measuring device according to the disclosed technology has a first optical system specialized for measuring the shape of blood vessels on the inserted user's finger, and a second optical system specialized for measuring vital information, such as HbA1c (hemoglobin A1c) in the blood, which are provided independently and function in conjunction with each other. Therefore, the vital information measuring device according to the disclosed technology can distinguish between factors based on conditions such as light quantity and factors based on the amount of blood glucose, and can be used in practice after performing appropriate calibration. Note that in the vital information measuring device according to the disclosed technology, calibration may be performed using a dummy finger (finger model) designed for calibration, rather than using the actual subject's finger.
実施の形態2に係るバイタル情報測定装置の技術的特徴は、処理回路150において、光量等の条件に基づく要因と、血糖の量に基づく要因とを区別し、適正なキャリブレーションを行う、というものである。
実施の形態2に係るバイタル情報測定装置も、実施の形態1に記載した優れた効果を奏するものである。
A technical feature of the vital information measuring device according to
The vital information measuring device according to the second embodiment also achieves the excellent effects described in the first embodiment.
実施の形態3.
実施の形態3に係るバイタル情報測定装置、バイタル情報測定方法、生体管理システム、及び生体管理方法は、本開示技術に係るバイタル情報測定装置、バイタル情報測定方法、生体管理システム、及び生体管理方法の変形例である。実施の形態3においては、特に明記する場合を除き、既出の実施の形態で用いられた符号と同じものが用いられる。また、実施の形態3において、既出の実施の形態と重複する説明は、適宜、省略される。
The vital information measuring device, vital information measuring method, biological management system, and biological management method according to the third embodiment are modified examples of the vital information measuring device, vital information measuring method, biological management system, and biological management method according to the present disclosure. In the third embodiment, unless otherwise specified, the same symbols as those used in the previous embodiments are used. In the third embodiment, descriptions that overlap with those in the previous embodiments are omitted as appropriate.
さて、本開示技術に係るバイタル情報測定装置は、装置自身にディスプレイ等の表示画面を有してもよいし、有線又は無線により、外部のパソコン、携帯端末、等の機器へ表示情報を送信できるようにしてもよい。Now, the vital information measuring device according to the disclosed technology may have a display screen such as a display on the device itself, or may be capable of transmitting the display information to an external device such as a personal computer or mobile terminal via a wired or wireless connection.
図11は、実施の形態3に係るバイタル情報測定装置の表示内容を示すイメージ図である。
本開示技術に係るバイタル情報測定装置は、ユーザが自宅玄関の鍵を開けるという日常のさりげない動作の中で、意識することなく、継続的に、バイタル情報を測定するものである。したがって、ユーザが本開示技術に係るバイタル情報測定装置により測定を行うのは、一日にせいぜい2回から10回程度であり、図11に示されるような、血糖値の連続時間グラフが得られることは想定していない(図11は、単なるイメージ図である)。
FIG. 11 is an image diagram showing the display content of a vital information measuring device according to
The vital information measuring device according to the disclosed technology continuously measures vital information without the user being aware of it during a casual daily action such as unlocking the front door of the house. Therefore, a user will use the vital information measuring device according to the disclosed technology to measure vital information at most two to ten times a day, and it is not expected that a continuous time graph of blood glucose levels such as that shown in Fig. 11 will be obtained (Fig. 11 is merely an image).
図11は、ユーザの平均血糖値に基づいて、血糖値を5つの領域に分割し、測定された血糖値に応じて正常範囲、高血糖気味、高血糖、低血糖気味、低血糖、という情報をユーザ又は医療従事者に表示することが可能であることを示唆するものである。
血糖値をどのように区分するかについては、学会が発表しているもの、国際標準に基づいたもの、等を参照するようにしてもよい。
FIG. 11 suggests that it is possible to divide blood glucose levels into five regions based on the user's average blood glucose level, and display to the user or medical professional information such as normal range, hyperglycemia, hyperglycemia, hypoglycemia, and hypoglycemia depending on the measured blood glucose level.
Regarding how to classify blood glucose levels, reference may be made to those published by academic societies, those based on international standards, etc.
実施の形態3に係るバイタル情報測定装置の技術的特徴は、装置自身にディスプレイ等の表示画面を有している、若しくは、有線又は無線により、外部のパソコン、携帯端末、等の機器へ表示情報を送信できるようにしている、というものである。
実施の形態3に係るバイタル情報測定装置も、実施の形態1に記載した優れた効果を奏するものである。
The technical features of the vital information measuring device of
The vital information measuring device according to the third embodiment also achieves the excellent effects described in the first embodiment.
本開示技術は、生活の中でさりげなく健康状態をユーザ及び医療機関にフィードバックする、いわゆる日常人間ドックを実現する生体管理システム及び生体管理方法に応用でき、産業上の利用可能性を有する。さらに本開示技術は、ブロックチェーン技術により実現が可能となったWeb3.0、すなわち権力分散型の次世代インターネットの普及に伴い、標準となり得る技術であり、産業上の利用可能性を多いに有する。The disclosed technology can be applied to a biometric management system and a biometric management method that provides feedback on a user's health condition to a user and a medical institution in a casual manner during daily life, thus realizing so-called daily medical checkups, and has industrial applicability. Furthermore, the disclosed technology is a technology that can become the standard with the spread of Web 3.0, which has been made possible by blockchain technology, that is, the next-generation Internet with decentralized power, and has great industrial applicability.
100 バイタル情報測定装置、102 インナーホルダ、104 指検知部、110 第1光源、112 第1光源用フィルタ、114 第1光源用集光レンズ、116 第1光源用エリアセンサ、120 第2光源、122 第2光源用フィルタ、124 第2光源用集合レンズ、126 第2光源用エリアセンサ、130 ビームスプリッタ、150 処理回路、200 医療機関側データ管理装置、1000 生体管理システム。 100 Vital information measuring device, 102 Inner holder, 104 Finger detection unit, 110 First light source, 112 Filter for first light source, 114 Collecting lens for first light source, 116 Area sensor for first light source, 120 Second light source, 122 Filter for second light source, 124 Collecting lens for second light source, 126 Area sensor for second light source, 130 Beam splitter, 150 Processing circuit, 200 Medical institution side data management device, 1000 Biometric management system.
Claims (5)
前記第1光学系により血管形状を含む像を検出する第1ステップと、
前記第1光学系により得られた像と前記第2光学系により得られた像との位置合わせをする第2ステップと、
前記第2光学系により得られた像において、血管の位置に該当する部分を抽出する第3ステップと、
前記第3ステップにおいて抽出した画像情報に基づいて、HbA1cを算出する第4ステップと、を含む、
バイタル情報測定方法。 1. A vital information measuring method for a vital information measuring device including a first optical system having a wavelength range of 800 nm to 950 nm and a second optical system having a wavelength range including 1600 nm,
a first step of detecting an image including a blood vessel shape by the first optical system;
a second step of aligning the image obtained by the first optical system with the image obtained by the second optical system;
a third step of extracting a portion corresponding to a position of a blood vessel from the image obtained by the second optical system;
A fourth step of calculating HbA1c based on the image information extracted in the third step.
How to measure vital signs.
前記第2ステップにおける前記位置合わせおよび前記第3ステップに代えて、前記第1ステップの後で、かつ、前記第4ステップの前に、前記第1光学系により得られた像の輝度ヒストグラムに基づいて、前記第2光学系により得られた像の輝度値のキャリブレーションを行う処理ステップを行い、
前記第4ステップにおいて、前記第3ステップにおいて抽出した画像情報に基づくことに代えて、前記キャリブレーションがなされた前記輝度値に基づくことにより、HbA1cを算出する、
請求項1に記載のバイタル情報測定方法。 the image obtained by the second optical system does not include position information of a blood vessel,
instead of the alignment in the second step and the third step, after the first step and before the fourth step, a processing step is performed in which a luminance value of an image obtained by the second optical system is calibrated based on a luminance histogram of the image obtained by the first optical system;
In the fourth step, HbA1c is calculated based on the calibrated luminance value instead of based on the image information extracted in the third step.
The vital information measuring method according to claim 1 .
前記インナーホルダへ挿入された前記ユーザの指を検知する指検知部と、
波長領域が800[nm]から950[nm]までの赤外線を発する第1光源と、
前記第1光源から発せられ、測定対象である指を通過した赤外線のみを選択的に通過させる第1光源用フィルタと、
前記第1光源用フィルタを通過した赤外線を集光する第1光源用集光レンズと、
指に張り巡らされている血管の像を検出する第1光源用エリアセンサと、
波長領域が1500[nm]から1700[nm]までの赤外線を発する第2光源と、
前記第2光源から発せられ、前記測定対象である指を通過した赤外線のみを選択的に通過させる第2光源用フィルタと、
前記第2光源用フィルタを通過した赤外線を集光する第2光源用集光レンズと、
血中のHbA1cを測定するための像を検出する第2光源用エリアセンサと、
制御を行う処理回路と、を備え、
前記第1光源、前記第1光源用フィルタ、前記第1光源用集光レンズ、及び前記第1光源用エリアセンサは、第1光学系を成し、
前記第2光源、前記第2光源用フィルタ、前記第2光源用集光レンズ、及び前記第2光源用エリアセンサは、第2光学系を成し、
前記処理回路は、
前記第1光学系により血管形状を含む像を検出する第1ステップと、
前記第1光学系により得られた像と前記第2光学系により得られた像との位置合わせをする第2ステップと、
前記第2光学系により得られた像において、血管の位置に該当する部分を抽出する第3ステップと、
前記第3ステップにおいて抽出した画像情報に基づいて、HbA1cを算出する第4ステップと、を行う、
バイタル情報測定装置。 an inner holder that is a part inside the housing and keeps the user's fingers in the same position and posture during use;
a finger detection unit that detects the user's finger inserted into the inner holder;
A first light source that emits infrared light having a wavelength range of 800 nm to 950 nm;
a first light source filter that selectively passes only infrared light that is emitted from the first light source and has passed through a finger that is a measurement target;
a first light source condensing lens that condenses the infrared light that has passed through the first light source filter;
a first light source area sensor for detecting an image of blood vessels running throughout the finger;
A second light source that emits infrared light in a wavelength range from 1500 [nm] to 1700 [nm];
a second light source filter that selectively passes only infrared light that is emitted from the second light source and has passed through the finger that is the measurement target;
a second light source condensing lens that condenses the infrared light that has passed through the second light source filter;
a second light source area sensor for detecting an image for measuring HbA1c in blood;
and a processing circuit for performing control ,
the first light source, the first light source filter, the first light source condenser lens, and the first light source area sensor form a first optical system;
the second light source, the second light source filter, the second light source condenser lens, and the second light source area sensor form a second optical system;
The processing circuitry includes:
a first step of detecting an image including a blood vessel shape by the first optical system;
a second step of aligning the image obtained by the first optical system with the image obtained by the second optical system;
a third step of extracting a portion corresponding to a position of a blood vessel from the image obtained by the second optical system;
A fourth step of calculating HbA1c based on the image information extracted in the third step is performed.
Vital information measuring device.
前記バイタル情報測定装置から送信され、前記医療機関側データ管理装置で受信されるデータは、生体認証情報とバイタル情報とが一体化されたデータ構造を有する、
生体管理システム。 A biological information management system including the vital information measuring device according to claim 3 and a medical institution side data management device installed in a medical institution,
The data transmitted from the vital information measuring device and received by the medical institution's data management device has a data structure in which biometric authentication information and vital information are integrated.
Biometric control system.
前記バイタル情報測定装置が、一人のデータのうち生体認証情報を共通暗号化キーで暗号化し、バイタル情報をユーザごとに付与されている個別暗号化キーで暗号化し、
前記医療機関側データ管理装置が、送信された前記データに対し、前記共通暗号化キーを用いて生体認証情報を復号し、あらかじめ登録されている血管形状データと比較し、誰の情報かを特定し、前記個別暗号化キーを用いてバイタル情報を復号する、
生体管理方法。 A biological information measuring method for a biological information measuring system including the vital information measuring device according to claim 3 and a medical institution side data management device installed in a medical institution, comprising:
the vital information measuring device encrypts biometric authentication information among the data of one person with a common encryption key, and encrypts the vital information with an individual encryption key assigned to each user;
The medical institution data management device decrypts the biometric authentication information using the common encryption key, compares it with pre-registered blood vessel shape data, identifies whose information it is, and decrypts the vital information using the individual encryption key.
Biometric control methods.
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