[go: up one dir, main page]

JP6215637B2 - Biological information collection device - Google Patents

Biological information collection device Download PDF

Info

Publication number
JP6215637B2
JP6215637B2 JP2013207555A JP2013207555A JP6215637B2 JP 6215637 B2 JP6215637 B2 JP 6215637B2 JP 2013207555 A JP2013207555 A JP 2013207555A JP 2013207555 A JP2013207555 A JP 2013207555A JP 6215637 B2 JP6215637 B2 JP 6215637B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
biological
biological information
living body
electrode
wiring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013207555A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015070917A (en
Inventor
石原 隆子
隆子 石原
淳一 小舘
淳一 小舘
龍介 川野
龍介 川野
一善 小野
一善 小野
和彦 高河原
和彦 高河原
信吾 塚田
信吾 塚田
奈保子 河西
奈保子 河西
弘二 住友
弘二 住友
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
NTT Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp, NTT Inc filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2013207555A priority Critical patent/JP6215637B2/en
Publication of JP2015070917A publication Critical patent/JP2015070917A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6215637B2 publication Critical patent/JP6215637B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Description

本発明は、多種多様な人体の生体情報の一括収集を可能とするウェアラブル生体情報収集装置に関するものである。   The present invention relates to a wearable biological information collecting apparatus that enables collective collection of biological information of various human bodies.

人体に身に着けたウェアラブルセンサによって計測した生体情報(血圧、心拍数、体温など)から自律神経の状態を推定しストレスレベルを判定したり、レム睡眠とノンレム睡眠の周期から睡眠の質を評価したり、多くの生体情報をモニタすることによって、高品質な人体の健康維持、管理をすることが行われている(例えば、非特許文献1、2参照)。   Estimate the state of the autonomic nerve from biological information (blood pressure, heart rate, body temperature, etc.) measured by a wearable sensor worn on the human body, determine the stress level, and evaluate the quality of sleep from the cycle of REM sleep and non-REM sleep In addition, high-quality human health maintenance and management are performed by monitoring a large amount of biological information (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2).

図9は、従来の生体情報収集装置の構成例を示す図であり、運動時の心拍数をモニタリングするためのシステムである。図9では、生体電極11を胸部のバンドと身体の間に取り付け、生体電極11間の電位差を増幅し、所定の処理を行った後、無線信号として送出する。そして、送出された無線信号を腕時計型モニタ18で受信し、心拍数をカウントしディスプレイ20に表示する。   FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional biological information collecting apparatus, which is a system for monitoring a heart rate during exercise. In FIG. 9, the bioelectrode 11 is attached between the chest band and the body, the potential difference between the bioelectrodes 11 is amplified, subjected to predetermined processing, and then transmitted as a radio signal. The transmitted wireless signal is received by the wristwatch type monitor 18, and the heart rate is counted and displayed on the display 20.

また、得られたデータをメモリ19に蓄積し、運動の終了後にPC( Personal Computer)へデータを転送し分析することにより運動量を管理することができる。このようなシステムでは、生体電極として、人体の皮膚に親和性のある樹脂や銀電極および銀塩化銀電極が多く用いられている。   Further, the amount of exercise can be managed by accumulating the obtained data in the memory 19 and transferring and analyzing the data to a PC (Personal Computer) after the exercise is completed. In such a system, as the bioelectrode, a resin having affinity for human skin, a silver electrode, and a silver-silver chloride electrode are often used.

”A Wireless Sensor Network Compatible Wearable U-healthcareMonitoring System Using Integrated ECG, Accelerometer and SpO2”,Wan-Young Chung,Young-Dong Lee and Sang-Joong Jung, 30th Annual International IEEE EMBS Conference, Vancouver, British Columbia, Canada, August 20-24, 2008“A Wireless Sensor Network Compatible Wearable U-healthcareMonitoring System Using Integrated ECG, Accelerometer and SpO2,” Wan-Young Chung, Young-Dong Lee and Sang-Joong Jung, 30th Annual International IEEE EMBS Conference, Vancouver, British Columbia, Canada, August 20-24, 2008 ”Wearable ECG module for long-term recordings using a smartphone processor”,Mankodiya K, Ali Hassan Y, Vogt S, Gehring H, Hofmann UG, Proceedings of the 5th international workshop on ubiquitous health and wellness, UbiComp 2010, Copenhagen, Denmark“Wearable ECG module for long-term recordings using a smartphone processor”, Mankodiya K, Ali Hassan Y, Vogt S, Gehring H, Hofmann UG, Proceedings of the 5th international workshop on ubiquitous health and wellness, UbiComp 2010, Copenhagen, Denmark

しかし、図9の構成では、生体電極11を人体10に密着させる必要があるためベルトを強く締めなければならない。医療用の心電計では、生体電極を身体に密着させるために粘着シールで貼り付けるので、人によっては身体にかぶれを生じることがあり、長時間の生体信号のセンシングが難しいという問題がある。また、図9の生体情報収集装置はジョギングやサイクリングなどの運動時の使用に限られ、常時生体情報を測定する場合には適さない。このため、人体への影響が小さい、いわゆる低侵襲の電極によるセンサインターフェースの実現が期待されている。また、信頼性の高い健康管理を実現するためには、心拍数だけでなく、体温、血圧、皮膚の湿度、心電波形、呼吸など多種多様な生体情報をモニタリングする必要がある。   However, in the configuration of FIG. 9, the biological electrode 11 needs to be in close contact with the human body 10, so the belt must be tightened strongly. In the electrocardiograph for medical use, the bioelectrode is attached with an adhesive seal in order to bring the bioelectrode into close contact with the body, so that there is a problem that some people may be irritated and it is difficult to sense a biosignal for a long time. Further, the biological information collecting apparatus of FIG. 9 is limited to use during exercise such as jogging or cycling, and is not suitable for the case of constantly measuring biological information. For this reason, it is expected to realize a sensor interface using so-called minimally invasive electrodes that have a small influence on the human body. In addition, in order to realize highly reliable health management, it is necessary to monitor not only heart rate but also various biological information such as body temperature, blood pressure, skin humidity, electrocardiogram waveform, and respiration.

また、非特許文献1、2に記載されているベルト型や体に巻きつけるタイプのウェアラブルな生体信号取得技術では、いずれも振幅の小さい生体信号をGND(GROUND)無しで取得する構造であることや、生体信号を取得する生体電極が人体の特定箇所に固定されていることから、身体の上下左右運動やひねりによって、生体電極が身体から外れることが無いようにベルト等を強く締め付けなければならず、長時間の生体信号の取得が難しいという課題を解決することはできない。   In addition, the wearable biological signal acquisition technology of the belt type or the type wound around the body described in Non-Patent Documents 1 and 2 has a structure that acquires a biological signal with a small amplitude without GND (GROUND). In addition, since a biological electrode for acquiring a biological signal is fixed to a specific part of the human body, a belt or the like must be tightened so that the biological electrode does not come off the body due to vertical and horizontal movements and twists of the body. Therefore, it is impossible to solve the problem that it is difficult to obtain a biological signal for a long time.

本発明は、以上のような問題を解消するためになされたものであり、インナー型生体情報収集装置において、被計測者が活動している状態での生体信号の計測を可能とし、日常生活で生じる体のひねり、上下運動、左右運動や寝返り等の運動時も安定して血流、心拍、心電、血圧、体脂肪、体温等の生体信号の計測を可能とすることを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. In the inner-type biometric information collection device, the biometric signal can be measured in a state where the measurement subject is active, and can be used in daily life. It is intended to enable measurement of biological signals such as blood flow, heart rate, electrocardiogram, blood pressure, body fat, body temperature and the like stably even during exercises such as body twist, up / down motion, left / right motion and rolling over.

上記目的を達成するため,本発明の生体情報収集装置では、測定対象となる生体情報に応じて定められた衣服の所定の位置に配置され、その衣服を身に付けた生体に接触したときにその生体の生体信号を検出する複数の検出手段と、前記衣服に備えられ、前記検出手段で検出された生体信号を伝送するための配線と、前記生体に接触し、基準電位を供給するアース電極と、前記アース電極の基準電位を基準として、前記配線を通じて受信した前記生体信号を処理する生体信号処理手段と
を備える。
In order to achieve the above object, in the biological information collecting apparatus of the present invention, when the biological information collection device of the present invention is placed at a predetermined position on the clothes determined according to the biological information to be measured and comes into contact with the living body wearing the clothes. A plurality of detection means for detecting a biological signal of the living body; wiring for transmitting the biological signal detected by the detection means; and a ground electrode that contacts the living body and supplies a reference potential And biological signal processing means for processing the biological signal received through the wiring with reference to the reference potential of the ground electrode.

前記生体が前記衣服を身に付けている状態において、前記アース電極の少なくとも一部が、前記生体信号を検出している間は前記生体と常時接触していてもよい。   In a state where the living body is wearing the clothes, at least a part of the ground electrode may be in constant contact with the living body while detecting the biological signal.

前記アース電極は、前記生体の周囲の全部または一部を取り囲む位置あるいは、前記生体の背面に設置されていてもよい。   The ground electrode may be installed at a position surrounding all or part of the periphery of the living body or on the back surface of the living body.

前記検出手段の少なくとも一部は、導電性のある突起を備えた突起付き電極であってもよい。   At least a part of the detecting means may be an electrode with a protrusion provided with a conductive protrusion.

前記検出手段の少なくとも一部は、前記衣服の所定の位置に配置された帯状電極であってもよい。   At least a part of the detection means may be a strip electrode disposed at a predetermined position of the clothes.

前記生体信号処理手段は、前記生体信号の振幅を所定の値にするための利得制御手段を備えるようにしてもよい。   The biological signal processing means may include gain control means for setting the amplitude of the biological signal to a predetermined value.

前記検出手段の少なくとも一部は、導電性物質または金属を被覆または蒸着した繊維から構成されていてもよい。   At least a part of the detection means may be made of a fiber coated or vapor-deposited with a conductive substance or metal.

前記配線は、導電性物質または金属を被覆または蒸着した繊維が前記衣服に編み込まれ、または貼り付けられている配線であるか、もしくは導電性物質または金属が塗布された配線であってもよい。   The wiring may be a wiring in which a conductive material or a metal-coated or vapor-deposited fiber is knitted or attached to the garment, or a wiring coated with a conductive material or a metal.

本発明によれば、被計測者が装着する衣服に設けられた生体電極により生体信号を測定するインナー型の生体情報収集装置において、測定対象となる生体情報に応じて複数の生体電極を設置することにより、被計測者が活動している状態での生体信号の測定を可能とし、日常生活で生じる体のひねり、上下運動、左右運動や寝返り等の運動時も安定して血流、心拍、心電、血圧、体脂肪、体温等の生体信号の計測が可能となる。   According to the present invention, in an inner-type biological information collecting apparatus that measures biological signals using biological electrodes provided on clothes worn by a measurement subject, a plurality of biological electrodes are installed according to biological information to be measured. This makes it possible to measure biological signals while the person being measured is active, and can stabilize blood flow, heart rate, and even during exercises such as body twists, vertical movements, left and right movements and rollovers that occur in daily life. Measurement of biological signals such as electrocardiogram, blood pressure, body fat, and body temperature is possible.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る生体情報収集装置の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a biological information collection apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態に係る生体情報間の相関を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the correlation between biological information according to the embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第2の実施の形態に係る生体情報収集装置の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a biological information collecting apparatus according to the second embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第3の実施の形態に係る生体情報収集装置の構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a biological information collecting apparatus according to the third embodiment of the present invention. 図5は、本発明の第4の実施の形態に係る生体信号の安定化を図るためのフィードバック制御回路の構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a feedback control circuit for stabilizing a biological signal according to the fourth embodiment of the present invention. 図6は、本発明の第5の実施の形態に係る突起付き生体電極の構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a bioelectrode with protrusions according to the fifth embodiment of the present invention. 図7は、本発明の実施の形態に係る突起付き生体電極を用いた場合の心拍数の測定結果の一例である。FIG. 7 is an example of a measurement result of the heart rate when the bioelectrode with protrusions according to the embodiment of the present invention is used. 図8は、本発明の第6の実施の形態に係る帯状生体電極の構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a strip-shaped bioelectrode according to the sixth embodiment of the present invention. 図9は、従来の生体情報収集装置の構成例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional biological information collecting apparatus.

[第1の実施の形態]
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る生体情報収集装置の構成例を示す図である。
本生体情報収集装置31は、インナーシャツ40の複数の位置に分散して設置され、心電、血圧、体温、呼吸、脂肪、加速度、超音波及び音声を測定するための生体電極あるいはセンサ(30、51〜59)と、それらの生体電極等からの信号を伝送するためのインナーシャツに設置された配線と、各生体電極等から配線を通じて受信した生体信号を処理する生体信号処理回路39から構成されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a biological information collection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
The biometric information collecting device 31 is installed in a distributed manner at a plurality of positions of the inner shirt 40, and is a bioelectrode or sensor (30 for measuring electrocardiogram, blood pressure, body temperature, respiration, fat, acceleration, ultrasound and sound). 51 to 59), wiring installed in the inner shirt for transmitting signals from those bioelectrodes and the like, and a biosignal processing circuit 39 for processing the biosignal received through the wiring from each bioelectrode etc. Has been.

生体電極あるいはセンサ(30、51〜59)のインナーシャツ40における設置場所は、身体の腋下線の前後、鎖骨、胸部、健康骨の部位など測定対象となる生体情報に応じて適宜選択される。ここで、生体情報に応じて生体電極やセンサを複数の場所に設置することが本実施の形態の特徴である。   The installation location of the bioelectrode or sensor (30, 51 to 59) in the inner shirt 40 is appropriately selected according to biometric information to be measured such as before and after the underline of the body, clavicle, chest, and healthy bone. Here, it is a feature of the present embodiment that bioelectrodes and sensors are installed at a plurality of locations according to biometric information.

通常GND電極と1つの生体電極等で測定する生体情報の場合には、さらに一つ以上の生体電極等を設置することにより、日常生活で生じる体のひねり、上下運動、左右運動や寝返り等の運動時により、一部の電極が人体に接触できない場合においても、その他の生体電極が身体に接触することができるので、被計測者が活動している状態での生体信号の測定が可能となる。尚、実施形態の説明の都合上、生体電極、センサやGND電極はインナーシャツの表側に設置されているように記載するが、実際には生体と接触するインナーシャツの裏側に設置されている。以下の実施の形態においても同様である。   In the case of biological information that is normally measured with a GND electrode and one biological electrode, etc., by installing one or more biological electrodes, etc., the twisting of the body, the vertical movement, the left and right movement, the rollover, etc. that occur in daily life Even when some of the electrodes cannot contact the human body due to exercise, other biological electrodes can contact the body, so that it is possible to measure biological signals while the person being measured is active. . For convenience of description of the embodiment, the bioelectrode, the sensor, and the GND electrode are described as being installed on the front side of the inner shirt, but in actuality, they are installed on the back side of the inner shirt in contact with the living body. The same applies to the following embodiments.

例えば、心電図の計測では、一般に3端子で評価を行うが、さらに2つの電極を心電図の測定部位に設置することにより、日常生活で生じる体のひねり等の運動時により、一部の電極が人体に接触できない場合においても、その他の生体電極が身体に接触することができるので、心電波形データを継続して測定することができる。   For example, in electrocardiogram measurement, evaluation is generally performed with three terminals. However, by installing two electrodes at the electrocardiogram measurement site, some of the electrodes may be affected by body twisting or other exercises that occur in daily life. Even when the contact cannot be made, the other bioelectrode can contact the body, so that the electrocardiographic waveform data can be continuously measured.

他の生体情報についても同様であり、測定対象となる生体情報に応じて、生体電極やセンサの設置場所や設置数を設定することにより、日常生活で生じる運動時も安定して血流、心拍、心電、血圧、体脂肪、体温等の複数の生体信号の安定的な計測が可能となる。   The same applies to other biological information, and by setting the installation location and number of biological electrodes and sensors according to the biological information to be measured, blood flow and heart rate can be stabilized even during exercise that occurs in daily life. It is possible to stably measure a plurality of biological signals such as electrocardiogram, blood pressure, body fat, and body temperature.

また、本発明の実施の形態では胴回りの全部または一部に広く基準GND電極41を設置することにより、日常生活で生じる体のひねり、上下運動、左右運動や寝返り等の運動により、基準GND電極41と身体の接触面積が変わった場合でも、基準GND電極41の少なくとも一部が常に身体に接触しているように構成できるので、微弱な電極信号やセンサからの信号を安定に得ることができる。   Further, in the embodiment of the present invention, the reference GND electrode 41 is widely installed on all or part of the waistline, so that the reference GND electrode can be obtained by exercises such as twisting, vertical movement, left and right movement, and turning over in daily life. Even if the contact area between the body 41 and the body changes, it can be configured such that at least a part of the reference GND electrode 41 is always in contact with the body, so that weak electrode signals and signals from sensors can be stably obtained. .

例えば、心電図を取得する際は、通常GND電極を含めた3端子を用いて測定を行うが、心電の信号は非常に微弱な信号であるため、基準GNDが安定していることが不可欠である。本実施形態のように、胴回りの全部または一部に広く基準GND電極41を設置し、この基準GND電極の基準電位を基準として、心電の信号を受信するようにすれば、安定的に心電の信号を受信できるようになる。   For example, when acquiring an electrocardiogram, measurement is usually performed using three terminals including the GND electrode. However, since the electrocardiogram signal is a very weak signal, it is essential that the reference GND is stable. is there. As in the present embodiment, if the reference GND electrode 41 is widely installed all or part of the waistline and an electrocardiographic signal is received with reference to the reference potential of the reference GND electrode, the heart is stably provided. The electric signal can be received.

尚、本実施の形態では、腹部の周囲を基準GND電極41とする生体情報収集装置について述べたが、基準GND電極は腹部の周囲に拘る必要はない。胸部の周囲を利用してもよいし、背中全面を基準GND電極としても安定した生体情報を得ることができる。以下に述べる他の実施の形態においても同様である。   In the present embodiment, the biological information collecting apparatus in which the periphery of the abdomen is the reference GND electrode 41 has been described. However, the reference GND electrode need not be related to the periphery of the abdomen. The surroundings of the chest may be used, and stable biological information can be obtained even if the entire back is used as a reference GND electrode. The same applies to other embodiments described below.

また、本実施の形態では、心電図波形を取得するための生体電極51以外にも、多種多用の生体電極やセンサ(52〜59)を搭載することにより、様々な生体情報を収集できるシステムとなっている。例えば、圧力センサや赤外線センサ52により血圧や脈拍の計測が可能になる。また、マイク54を設ければ呼吸音により気管支系の状態・心音や心雑音、頸動脈雑音により心臓の状態をモニタできる。生体電極55により電気伝導度を測定すれば、体脂肪を推定できる。加速度センサ56を取り付ければ運動量をモニタできる。さらに、超音波診断回路57を構成することにより、身体内の臓器の様子を監視でき、超音波振動子58、マイク59を多数、身体の周囲に配置すれば、臓器の様子を3次元的に観察することが可能となる。妊婦に適用した場合、胎児の状態を常時観測できる。   In the present embodiment, in addition to the biological electrode 51 for acquiring an electrocardiogram waveform, a variety of biological electrodes and sensors (52 to 59) are mounted, whereby a variety of biological information can be collected. ing. For example, the blood pressure and the pulse can be measured by the pressure sensor and the infrared sensor 52. If the microphone 54 is provided, the state of the bronchial system, heart sounds, heart noise, and carotid artery noise can be monitored by breathing sounds. If the electrical conductivity is measured by the bioelectrode 55, the body fat can be estimated. If the acceleration sensor 56 is attached, the amount of exercise can be monitored. Further, by configuring the ultrasonic diagnostic circuit 57, it is possible to monitor the state of the organ in the body. If a large number of ultrasonic transducers 58 and microphones 59 are arranged around the body, the state of the organ is three-dimensionally displayed. It becomes possible to observe. When applied to pregnant women, fetal status can be observed at all times.

多種多様な生体情報を得ることのメリットは、例えば、図2のように心拍数と加速度との相関を測定した場合、加速度の増加とともに心拍数が増大しているのであれば、運動中と推定できる。加速度が変化していないのに心拍数が増大している場合は、ストレスが加わっている状態かも知れない。さらに、体温の情報を加え、発熱が何らかの病気の可能があり、注意を促すことが可能になる。   For example, when the correlation between heart rate and acceleration is measured as shown in FIG. 2, if the heart rate increases as the acceleration increases, the merit of obtaining a variety of biological information is estimated to be during exercise. it can. If the heart rate is increasing even though the acceleration is not changing, it may be in a stressed state. In addition, information on body temperature can be added, and fever may be some kind of illness, and attention can be drawn.

また、生体情報収集装置31では、生体信号処理回路39の近傍に設置した、安定した基準GND電極41を用いることにより、収集した生体信号の情報を他の装置に安定に無線通信により送信することができる。本実施の形態では、無線通信は、例えば、多くの情報量を利用できる無線LANを用いる構成とし、時計型端末やスマートフォンなどの携帯無線端末やパソコンとのワイヤレス接続を可能とする構成となっている。   The biological information collecting apparatus 31 uses the stable reference GND electrode 41 installed in the vicinity of the biological signal processing circuit 39 to stably transmit the collected biological signal information to other apparatuses by wireless communication. Can do. In this embodiment, the wireless communication is configured to use a wireless LAN that can use a large amount of information, for example, and can be wirelessly connected to a portable wireless terminal such as a watch-type terminal or a smartphone or a personal computer. Yes.

さらに生体電極には、人体との親和性が高いPEDOT−PSSなどの導電性高分子材料や銀、塩化銀からなる導電性物質を被覆、蒸着した繊維、布地、織物、不織布(以下、布類)を用い、生体信号処理回路との配線には、導電性のある繊維による編込み、刺繍、導電性インクによる配線などを用いることにより、複数の生体電極やセンサを設置した場合でも、違和感のない装着感が得られる構成となっている。   Furthermore, for bioelectrodes, fibers, fabrics, woven fabrics, nonwoven fabrics (hereinafter referred to as fabrics) coated and vapor-deposited with conductive polymer materials such as PEDOT-PSS, which have high affinity with the human body, and conductive materials composed of silver and silver chloride. ), And the wiring with the biological signal processing circuit uses knitting, embroidery with conductive fibers, wiring with conductive ink, etc., so even if multiple biological electrodes and sensors are installed, there is a sense of incongruity. It has a configuration that provides a comfortable fit.

また、インナーシャツについては、毛やポリウレタンに代表される素材そのものに収縮性のある素材を用いる、または繊維の織り方による収縮性によるものであってもよい。   For the inner shirt, a material having shrinkage may be used for the material itself typified by hair or polyurethane, or it may be due to shrinkage due to fiber weaving.

以上述べたように、本発明の実施の形態によれば、被計測者が装着する衣服に設けられた生体電極により生体信号を測定するインナー型の生体情報収集装置において、身体の腋下線の前後、鎖骨、胸部、健康骨の部位など測定対象となる生体情報に応じて複数の部位に生体電極を設置することにより、被計測者が活動している状態での生体信号の測定を可能とし、日常生活で生じる運動時も安定して血流、心拍等の複数の生体信号の安定的な計測が可能となる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, in an inner-type biological information collecting apparatus that measures a biological signal with a biological electrode provided on a garment worn by a measurement subject, before and after the underline of the body By installing biological electrodes at multiple sites according to the biological information to be measured, such as the clavicle, chest, and healthy bones, it is possible to measure biological signals while the subject is active, It is possible to stably measure a plurality of biological signals such as blood flow and heartbeat even during exercise that occurs in daily life.

[第2の実施の形態]
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る生体情報収集装置の構成例を示す図である。本実施の形態は、図1の第1の実施の形態を、インナーパンツに適用した構成である。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a biological information collecting apparatus according to the second embodiment of the present invention. The present embodiment is a configuration in which the first embodiment of FIG. 1 is applied to inner pants.

図3の本生体情報収集装置31では、インナーパンツ42の複数の位置に分散して設置され、心電、血圧、体温、呼吸、脂肪、加速度、超音波及び音声を測定するための生体電極あるいはセンサ(30、51〜59)と、それらの生体電極等からの信号を伝送するためのインナーパンツに設置された配線と、各生体電極等から配線を通じて受信した生体信号を処理する生体信号処理回路39から構成されている。生体電極あるいはセンサの種類は図1と同じであるが、生体電極あるいはセンサの配置場所が異なる。   In the biometric information collection device 31 of FIG. 3, the bioelectrodes are installed in a distributed manner at a plurality of positions of the inner pants 42, and are used for measuring electrocardiogram, blood pressure, body temperature, breathing, fat, acceleration, ultrasound and sound. Sensors (30, 51 to 59), wiring installed in inner pants for transmitting signals from the biological electrodes, and the like, and biological signal processing circuits for processing biological signals received through the wirings from the biological electrodes and the like 39. The type of the bioelectrode or sensor is the same as that in FIG. 1, but the location of the bioelectrode or sensor is different.

また、本実施の形態では、図1と同様に基準GND電極41を人体の胴回りに広く設置し、この基準GND電極41の電位を基準に、生体電極またはセンサ(30、51〜59)からの信号を生体信号処理回路39で安定的に受信するように構成している。以上のような構成により、人体10の下半身における生体情報を収集することができる。   Further, in the present embodiment, the reference GND electrode 41 is widely installed around the human torso as in FIG. 1, and the potential of the reference GND electrode 41 is used as a reference from the biological electrode or sensor (30, 51 to 59). The biological signal processing circuit 39 is configured to stably receive the signal. With the configuration as described above, it is possible to collect biological information in the lower half of the human body 10.

[第3の実施の形態]
図4は、本発明の第3の実施の形態に係る生体情報収集装置31の構成例を示す図である。本発明は、図1の第1の実施の形態と図3の第2実施の形態を組み合わせた構成であり、全身の生体情報を安定的に収集することができる。
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the biological information collecting apparatus 31 according to the third embodiment of the present invention. The present invention has a configuration in which the first embodiment of FIG. 1 and the second embodiment of FIG. 3 are combined, and biological information of the whole body can be stably collected.

[第4の実施の形態]
図5は、本発明の第4の実施の形態に係る生体信号の安定化を図るためのフィードバック制御回路の構成例を示す図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a feedback control circuit for stabilizing a biological signal according to the fourth embodiment of the present invention.

インナーに複数設けた生体電極やセンサは、日常生活で生じる体のひねり、上下運動、左右運動や寝返り等の運動時により、すべての電極が常に体に接触しているとは限らない。このため、複数の生体電極等で拾える信号レベルは複数の電極毎に大きく変動する場合がある。図5では、フィードバック制御により生体信号の電気波形のピーク値を検出し、出力振幅が一定となるように増幅回路の利得を制御する構成としている。これにより、生体信号の信号レベルが大きく変動した場合でも、安定した生体信号の電気波形を得ることができる。   A plurality of bioelectrodes and sensors provided on the inner side are not always in contact with the body due to body twisting, vertical movement, left-right movement, rollover, and the like that occur in daily life. For this reason, the signal level that can be picked up by a plurality of biological electrodes or the like may vary greatly for each of the plurality of electrodes. In FIG. 5, the peak value of the electrical waveform of the biological signal is detected by feedback control, and the gain of the amplifier circuit is controlled so that the output amplitude is constant. Thereby, even when the signal level of the biological signal greatly fluctuates, a stable electric waveform of the biological signal can be obtained.

[第5の実施の形態]
図6は、本発明の第5の実施の形態に係る突起付き生体電極73の構成例を示す図である。生体信号を計測する部分に突起性のある繊維を用いて、その突起物に導電性を持たせるため、導電性の繊維で数ミリメートルの突起物72を導電性布71上に形成する。このような構成にすることより、生体電極が皮膚70に対して非接触状態になることを防止し、生体信号を安定的に測定できる効果が期待できる。
[Fifth Embodiment]
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the biological electrode 73 with protrusions according to the fifth embodiment of the present invention. A projection fiber 72 of several millimeters is formed on the conductive cloth 71 by using a conductive fiber in order to make the projection have conductivity by using a fiber having a projecting property in a portion where a biological signal is measured. By adopting such a configuration, it can be expected that the biological electrode is prevented from being in a non-contact state with respect to the skin 70 and the biological signal can be stably measured.

このような突起付き生体電極を形成する方法としては、例えば、ウレタン素材に代表される弾力のある素材にPEDOT−PSSを代表とする導電性高分子や銀、塩化銀からなる導電性物質を被覆、蒸着した突起形状の生体電極を生成する方法がある。   As a method for forming such a bioelectrode with protrusions, for example, a flexible material typified by a urethane material is coated with a conductive polymer typified by PEDOT-PSS, or a conductive material made of silver or silver chloride. There is a method for producing a vapor-deposited projection-shaped bioelectrode.

PEDOT−PSSを塗布した布を突起付き生体電極として用いたときの心拍数を計測した結果を図7に示す。図7のグラフの横軸は時間、縦軸は心拍数である。突起付き生体電極によっても、安定に心拍数を測定できることがわかる。   FIG. 7 shows the result of measuring the heart rate when a cloth coated with PEDOT-PSS was used as a bioelectrode with protrusions. The horizontal axis of the graph in FIG. 7 is time, and the vertical axis is heart rate. It can be seen that the heart rate can be measured stably even by the bioelectrode with protrusions.

[第6の実施の形態]
図8は、本発明の第6の実施の形態に係る帯状生体電極の構成例を示す図である。帯状生体電極80をインナーに広く配置することにより、日常生活で生じる体のひねり、上下運動、左右運動や寝返り等の運動時において、生体電極80が身体に非接触状態になることを防止できる。この帯状生体電極は、導電性高分子をインナー上に印刷あるいは塗布することにより実現できる。
[Sixth Embodiment]
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a strip-shaped bioelectrode according to the sixth embodiment of the present invention. By widely disposing the strip-shaped bioelectrode 80 on the inner side, it is possible to prevent the bioelectrode 80 from being in non-contact with the body during exercises such as twisting, vertical motion, left-right motion, and turning over that occur in daily life. This strip-like bioelectrode can be realized by printing or applying a conductive polymer on the inner side.

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、生体情報を測定するための生体電極を複数個所に設けることにより、日常生活で生じる体のひねり、上下運動、左右運動や寝返り等の運動時も安定して、生体情報を得ることができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, by providing biological electrodes for measuring biological information at a plurality of locations, body twisting, vertical movement, left-right movement, rollover, etc. that occur in daily life are provided. Biological information can be obtained stably during exercise.

また、胴回りなどの広い面積を基準GND電極とし、この基準GND電極の基準電位を基準として複数の生体電極やセンサによる生体信号の測定、外部への送信を行うことにより、複数の生体信号の安定的な測定と外部装置への安定的な送信が可能となる。   In addition, a large area such as the waistline is used as a reference GND electrode, and a plurality of biological signals are measured and transmitted to the outside using a plurality of biological electrodes and sensors based on the reference potential of the reference GND electrode, thereby stabilizing a plurality of biological signals. Measurement and stable transmission to external devices.

さらに生体電極に、人体との親和性が高いPEDOT−PSSなどの導電性高分子材料や銀、塩化銀からなる導電性物質を被覆、蒸着した繊維等を用い、生体信号処理回路との配線には、導電性のある繊維による編込み、導電性インクによる配線などを用いることにより、複数の生体電極やセンサを設置した場合でも、違和感のない装着感を得ることができる。   Furthermore, the bioelectrode is made of a conductive polymer material such as PEDOT-PSS, which has high affinity with the human body, or a fiber coated or vapor-deposited with a conductive substance made of silver or silver chloride. By using braiding with conductive fibers, wiring with conductive ink, and the like, even when a plurality of bioelectrodes and sensors are installed, it is possible to obtain a comfortable feeling without discomfort.

また、生体電極を、突起付き生体電極や帯状の生体電極とすることにより、生体電極が身体に非接触状態になることを防止し、日常生活で生じる体のひねり、上下運動、左右運動や寝返り等の運動時も安定して、生体信号を測定できる効果が期待できる。   In addition, by making the bioelectrode into a bioelectrode with protrusions or a strip-like bioelectrode, the bioelectrode is prevented from coming into non-contact with the body, and the body twist, vertical movement, left-right movement and rollover that occur in daily life It is expected that the biological signal can be measured stably even during exercise.

本発明は、多種多様な人体の生体情報の一括収集を可能とするウェアラブル生体情報収集装置に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a wearable biological information collection apparatus that enables collective collection of biological information on a wide variety of human bodies.

10…人体、11…生体電極、12…無線送信器、13…増幅回路、14…送信用処理回路、15…無線信号増幅回路、16…無線送信回路部、17…心電波形、18…腕時計型モニタ、19…メモリ、20…ディスプレイ、21…受信信号処理回路、22…受信信号増幅回路、23…インターフェース回路、30…生体電極およびセンサ、31…生体情報収集装置、32…電源、33−38…電極およびセンサ用増幅回路、39…生体信号処理回路、40…インナーシャツ、41…基準GND、42…インナーパンツ、43…パソコン、44…無線通信回路、45…無線信号増幅回路、46…アンテナ、51…心電用生体電極、52…血圧センサ、53…体温センサ、54…呼吸センサ、55…脂肪用生体電極、56…加速度用電極、57…超音波診断回路、58…超音波振動子、59…マイク、60…不安定な波形、61…安定した波形出力、62…可変利得増幅回路、63…フィルタ、64…波形のピーク値検出回路、65…比較回路、66…基準電圧、67…フィードバック制御回路、68…出力、70…皮膚、71…導電性布、72…導電性突起、73…生体電極、80…帯状生体電極。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Human body, 11 ... Bioelectrode, 12 ... Wireless transmitter, 13 ... Amplifier circuit, 14 ... Transmission processing circuit, 15 ... Radio signal amplifier circuit, 16 ... Wireless transmission circuit part, 17 ... Electrocardiogram waveform, 18 ... Wristwatch Type monitor, 19 ... Memory, 20 ... Display, 21 ... Received signal processing circuit, 22 ... Received signal amplification circuit, 23 ... Interface circuit, 30 ... Bioelectrode and sensor, 31 ... Biological information collecting device, 32 ... Power supply, 33- DESCRIPTION OF SYMBOLS 38 ... Amplification circuit for electrodes and sensors, 39 ... Biological signal processing circuit, 40 ... Inner shirt, 41 ... Reference GND, 42 ... Inner pants, 43 ... Personal computer, 44 ... Wireless communication circuit, 45 ... Wireless signal amplification circuit, 46 ... Antenna, 51 ... electrocardiographic bioelectrode, 52 ... blood pressure sensor, 53 ... body temperature sensor, 54 ... respiratory sensor, 55 ... fat bioelectrode, 56 ... acceleration electrode, 57 Ultrasonic diagnostic circuit, 58 ... ultrasonic transducer, 59 ... microphone, 60 ... unstable waveform, 61 ... stable waveform output, 62 ... variable gain amplification circuit, 63 ... filter, 64 ... peak value detection circuit of waveform, 65 ... comparison circuit, 66 ... reference voltage, 67 ... feedback control circuit, 68 ... output, 70 ... skin, 71 ... conductive cloth, 72 ... conductive protrusion, 73 ... bioelectrode, 80 ... band-like bioelectrode.

Claims (6)

測定対象となる生体情報に応じて定められた衣服の所定の位置に配置され、その衣服を身に付けた生体に接触したときにその生体の生体信号を検出する複数の検出手段と、
前記衣服に備えられ、前記検出手段で検出された生体信号を伝送するための配線と、
前記生体に接触し、基準電位を供給するアース電極と、
前記アース電極の基準電位を基準として、前記配線を通じて受信した前記生体信号を処理する生体信号処理手段と
を備え
前記アース電極は、前記生体の腹部または胸部の周囲の全部または一部を取り囲む位置あるいは、前記生体の背面の全面に設置され、
前記生体が前記衣服を身に付けている状態において、前記アース電極の少なくとも一部が、前記生体信号を検出している間は前記生体と常時接触していること
を特徴とする生体情報収集装置。
A plurality of detection means which are arranged at predetermined positions of clothes determined according to biological information to be measured and detect biological signals of the living body when contacting the living body wearing the clothes;
Wiring for transmitting a biological signal provided in the clothes and detected by the detection means;
An earth electrode that contacts the living body and supplies a reference potential;
Biosignal processing means for processing the biosignal received through the wiring with reference to the reference potential of the ground electrode ,
The ground electrode is installed on the entire surface of the back of the living body or the position surrounding the whole or part of the circumference of the abdomen or chest of the living body,
In a state where the living body wears the clothes, at least a part of the ground electrode is always in contact with the living body while detecting the biological signal.
A biological information collecting apparatus characterized by the above .
前記検出手段の少なくとも一部は、導電性のある突起を備えた突起付き電極であること
を特徴とする請求項1に記載の生体情報収集装置。
The biological information collecting apparatus according to claim 1, wherein at least a part of the detection means is an electrode with a protrusion provided with a conductive protrusion.
前記検出手段の少なくとも一部は、前記衣服の所定の位置に配置された帯状電極であること
を特徴とする請求項1または2に記載の生体情報収集装置。
The biological information collecting apparatus according to claim 1 or 2 , wherein at least a part of the detection means is a strip electrode arranged at a predetermined position of the clothes.
前記生体信号処理手段は、前記生体信号の振幅を所定の値にするための利得制御手段を備えること
を特徴とする請求項1乃至のいずれか一つに記載の生体情報収集装置。
The biological information collecting apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the biological signal processing means includes gain control means for setting the amplitude of the biological signal to a predetermined value.
前記検出手段の少なくとも一部は、導電性物質または金属を被覆または蒸着した繊維から構成されていること
を特徴とする請求項1乃至のいずれか一つに記載の生体情報収集装置。
The biological information collection device according to any one of claims 1 to 4 , wherein at least a part of the detection means is made of a fiber coated or vapor-deposited with a conductive substance or metal.
前記配線は、導電性物質または金属を被覆または蒸着した繊維が前記衣服に編み込まれ、または貼り付けられている配線であるか、もしくは導電性物質または金属が塗布された配線であること
を特徴とする請求項1乃至のいずれか一つに記載の生体情報収集装置。
The wiring is a wiring in which a conductive material or a metal-coated or vapor-deposited fiber is knitted or attached to the clothing, or a wiring coated with a conductive material or metal. The biological information collecting apparatus according to any one of claims 1 to 5 .
JP2013207555A 2013-10-02 2013-10-02 Biological information collection device Active JP6215637B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013207555A JP6215637B2 (en) 2013-10-02 2013-10-02 Biological information collection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013207555A JP6215637B2 (en) 2013-10-02 2013-10-02 Biological information collection device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015070917A JP2015070917A (en) 2015-04-16
JP6215637B2 true JP6215637B2 (en) 2017-10-18

Family

ID=53013779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013207555A Active JP6215637B2 (en) 2013-10-02 2013-10-02 Biological information collection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6215637B2 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6453722B2 (en) * 2015-07-08 2019-01-16 日本電信電話株式会社 Biosensor device
JP6878773B2 (en) * 2016-04-26 2021-06-02 スターライト工業株式会社 Smart helmet
FR3060962B1 (en) * 2016-12-26 2023-01-20 Bioserenity DISTURBANCE INDICATOR FOR A DEVICE INTENDED TO BE WEARED
JP6999139B2 (en) * 2017-03-30 2022-01-18 東レ株式会社 Antennas, wireless communication devices, biological signal measuring devices, and clothing
JP7147767B2 (en) 2017-08-24 2022-10-05 東洋紡株式会社 Conductive pastes, stretchable conductors and electronic components using them, clothing-type electronic devices
JP2019101872A (en) * 2017-12-05 2019-06-24 富士ゼロックス株式会社 Information processor and program
JP6954847B2 (en) * 2018-01-16 2021-10-27 東洋紡株式会社 clothing
CN108852329A (en) * 2018-05-01 2018-11-23 泉州市加达智能科技有限公司 A kind of Dynamic Heart Rate monitoring clothes, system and its implementation
CN109171721A (en) * 2018-08-15 2019-01-11 河北大艾智能科技股份有限公司 Measuring of human health method, terminal device and system
JP7360830B2 (en) * 2019-07-05 2023-10-13 倉敷紡績株式会社 functional clothing
KR102071231B1 (en) * 2019-09-18 2020-01-31 주식회사 지벤에프앤씨 Smart working clothes
CN116392137B (en) * 2023-04-19 2024-06-28 王其景 Electrocardiogram detection system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4540000A (en) * 1983-12-15 1985-09-10 Ocg Technology Inc. Signal conditioner for biological signals
JP3413521B1 (en) * 2002-01-31 2003-06-03 純一 長谷川 Electrocardiogram electrode mounting belt
FI112913B (en) * 2002-06-27 2004-02-13 Mega Elektroniikka Oy Procedure for measuring the function of the muscles of the body and a garment for applying the procedure
JP2006247075A (en) * 2005-03-10 2006-09-21 Masafumi Matsumura Bioelectric signal measuring device, and electrode apparatus
US7878030B2 (en) * 2006-10-27 2011-02-01 Textronics, Inc. Wearable article with band portion adapted to include textile-based electrodes and method of making such article
JP5305396B2 (en) * 2009-07-09 2013-10-02 国立大学法人大阪大学 Multi electrode fabric
CN105054924A (en) * 2010-05-18 2015-11-18 佐尔医药公司 Wearable ambulatory medical device with multiple sensing electrodes

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015070917A (en) 2015-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6215637B2 (en) Biological information collection device
US20220192513A1 (en) Remote Physiological Monitor
JP6889941B2 (en) Biological signal measuring device
KR100734986B1 (en) Bio signal garment
US7783334B2 (en) Garment for measuring physiological signal
Zheng et al. A wearable mobihealth care system supporting real-time diagnosis and alarm
Sardini et al. Instrumented wearable belt for wireless health monitoring
EP3634206B1 (en) Multifunctional device for remote monitoring of a patient's condition
WO2008039082A9 (en) Bio-mechanical sensor system
JP2005521457A (en) Wearable monitor system and method for manufacturing wearable monitor system
Vuorela et al. Design and implementation of a portable long-term physiological signal recorder
JP2018038597A (en) Biological information measuring probe and biological information measuring apparatus
KR101384761B1 (en) Sports bra for measuring respiration and electrocardiogram simultaneously
US20110071412A1 (en) Belt Type Bio-Signal Detecting Device
KR20110131661A (en) Clothing capable of collecting bio signals and system using same
Sardini et al. Multi-parameters wireless shirt for physiological monitoring
Agezo et al. Battery-free RFID heart rate monitoring system
Suh Wearable sensors for athletes
JP6084361B2 (en) Breath sensor
Trindade et al. Novel textile systems for the continuous monitoring of vital signals: design and characterization
KR20160076630A (en) Flexible bio-signal measuring sensor
Mohammadi-Koushki et al. A wearable device for continuous cardiorespiratory System Monitoring
US20240374210A1 (en) Long-term wearable health monitoring, diagnostics and therapy device
Wongdhamma et al. Wireless wearable multi-sensory system for monitoring of sleep apnea and other cardiorespiratory disorders
CN115316993A (en) A method and device for adaptive noise filtering based on flexible bioelectric dry electrodes

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160216

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170207

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170407

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170919

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170921

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6215637

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350