特許 6616069 バイタルセンサモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6616069

(24)【登録日】2019年11月15日

(45)【発行日】2019年12月4日

(54)【発明の名称】バイタルセンサモジュール

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/02 20060101AFI20191125BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/02 310C

   A61B5/02 310F

【請求項の数】22

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2014-221033(P2014-221033)

(22)【出願日】2014年10月30日

(65)【公開番号】特開2016-86873(P2016-86873A)

(43)【公開日】2016年5月23日

【審査請求日】2017年9月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100133514

【弁理士】

【氏名又は名称】寺山 啓進

(74)【代理人】

【識別番号】100122910

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 広之

(72)【発明者】

【氏名】里見 剛

【審査官】 ▲高▼原 悠佑

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５２３３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０００４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０３１６８４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 実開平０５−０２８３０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−１６２８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０００１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０７６２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７９０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０７０７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３１２０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０１８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００９２７８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３１６３０５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０２−５／０５３

Ａ６１Ｂ ５／１４５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板に垂直な第１方向視において、前記基板の中心に重なるように、前記基板の表面上に配置された発光素子と、
前記表面上に、前記発光素子と離隔して配置された受光素子と、
前記表面上に、前記発光素子および前記受光素子と離隔して配置されたセンサと
を備え、生体の体表面に接触させ、前記発光素子から放出された光が前記体表面に反射して戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度を検出すると共に、前記センサは前記体表面に接触して検出したセンサ出力値に基づいて、前記体表面との接触状態に関する情報を明示可能であり、
前記センサは、装着した際に前記体表面と接する面との接触圧を検出する圧力センサを備え、
前記圧力センサは、複数の空気送風式圧力センサを備え、前記複数の空気送風式圧力センサの出力値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定することを特徴とするバイタルセンサモジュール。

【請求項2】

前記受光素子は、第１受光素子および第２受光素子を備え、
前記第１方向視において、前記第１受光素子と前記第２受光素子との間に前記発光素子が位置する、請求項１に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項3】

前記受光素子は、第３受光素子、第４受光素子をさらに備え、
前記第１方向視において、前記第１受光素子、第２受光素子、および発光素子は、第２方向に沿って配置され、
前記第３受光素子、前記第４受光素子、および前記発光素子は、前記第２方向に直交する第３方向に沿って配置される、請求項２に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項4】

前記受光素子は、前記反射光の波長、減衰比、若しくは位相差を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項5】

前記センサは、前記センサ出力値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項6】

前記センサは、装着した際に前記体表面と接する面の温度を検出するサーミスタを備え、前記サーミスタの測定値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項7】

前記サーミスタは、前記生体の体表面の温度の測定にも適用可能であることを特徴とする請求項６に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項8】

前記センサは、装着した際に前記体表面と接する面の電極間抵抗を検出する電極間抵抗センサを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項9】

前記電極間抵抗センサは、前記電極間抵抗の出力値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定することを特徴とする請求項８に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項10】

基板と、
前記基板の表面上に配置された発光素子と、
前記表面上に、前記発光素子と離隔して配置された受光素子と、
前記表面上に、前記発光素子および前記受光素子と離隔して配置されたセンサと
を備え、生体の体表面に接触させ、前記発光素子から放出された光が前記体表面に反射して戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度を検出すると共に、前記センサは前記体表面に接触して検出したセンサ出力値に基づいて、前記体表面との接触状態に関する情報を明示可能であり、
前記センサは、複数の空気送風式圧力センサを備え、前記複数の空気送風式圧力センサの出力値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定することを特徴とするバイタルセンサモジュール。

【請求項11】

前記空気送風式圧力センサは、空気送風口の空気圧により、圧力開放状態では装着状態が悪いと判定し、圧力印加状態では、装着状態が良好と判定することを特徴とする請求項１または１０に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項12】

前記空気送風式圧力センサは、空気送風口の空気圧による空気抵抗を検出することで、接触圧を導出可能であることを特徴とする請求項１または１０に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項13】

基板と、
前記基板に垂直な第１方向視において、前記基板の中心に重なるように、前記基板の表面上に配置された発光素子と、
前記表面上に、前記発光素子と離隔して配置された受光素子と、
前記表面上に、前記発光素子および前記受光素子と離隔して配置されたセンサと
を備え、生体の体表面に接触させ、前記発光素子から放出された光が前記体表面に反射して戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度を検出すると共に、前記センサは前記体表面に接触して検出したセンサ出力値に基づいて、前記体表面との接触状態に関する情報を明示可能であり、
前記センサは、装着した際に前記体表面と接する面との接触圧を検出する圧力センサを備え、
前記圧力センサは、フィルム状圧力センサを備え、前記フィルム状圧力センサの出力値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定し、
前記フィルム状圧力センサは、ピエゾフィルムを備え、加圧した領域が発色可能であることを特徴とするバイタルセンサモジュール。

【請求項14】

基板と、
前記基板の表面上に配置された発光素子と、
前記表面上に、前記発光素子と離隔して配置された受光素子と、
前記表面上に、前記発光素子および前記受光素子と離隔して配置されたセンサと
を備え、生体の体表面に接触させ、前記発光素子から放出された光が前記体表面に反射して戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度を検出すると共に、前記センサは前記体表面に接触して検出したセンサ出力値に基づいて、前記体表面との接触状態に関する情報を明示可能であり、
前記センサは、フィルム状圧力センサを備え、前記フィルム状圧力センサの出力値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定し、
前記フィルム状圧力センサは、ピエゾフィルムを備え、加圧した領域が発色可能であることを特徴とするバイタルセンサモジュール。

【請求項15】

基板と、
前記基板に垂直な第１方向視において、前記基板の中心に重なるように、前記基板の表面上に配置された発光素子と、
前記表面上に、前記発光素子と離隔して配置された受光素子と、
前記表面上に、前記発光素子および前記受光素子と離隔して配置されたセンサと
を備え、生体の体表面に接触させ、前記発光素子から放出された光が前記体表面に反射して戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度を検出すると共に、前記センサは前記体表面に接触して検出したセンサ出力値に基づいて、前記体表面との接触状態に関する情報を明示可能であり、
前記センサは、装着した際に前記体表面と接する面との接触圧を検出する圧力センサを備え、
前記圧力センサは、抵抗膜式圧力センサを備えることを特徴とするバイタルセンサモジュール。

【請求項16】

基板と、
前記基板の表面上に配置された発光素子と、
前記表面上に、前記発光素子と離隔して配置された受光素子と、
前記表面上に、前記発光素子および前記受光素子と離隔して配置されたセンサと
を備え、生体の体表面に接触させ、前記発光素子から放出された光が前記体表面に反射して戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度を検出すると共に、前記センサは前記体表面に接触して検出したセンサ出力値に基づいて、前記体表面との接触状態に関する情報を明示可能であり、
前記センサは、抵抗膜式圧力センサを備えることを特徴とするバイタルセンサモジュール。

【請求項17】

前記抵抗膜式圧力センサは、
ガラス基板と、
前記ガラス基板上に配置された第１透明電極層と、
前記第１透明電極層上に配置されたドットスペーサと、
前記第１透明電極層上に前記ドットスペーサおよびスペースを介して配置された第２透明電極層と、
前記第２透明電極層上に配置された絶縁層と
を備え、
前記絶縁層に圧力が印加されて、前記絶縁層および前記第２透明電極層が押し下げられ、前記第１透明電極層と前記第２透明電極層間が接触することで、接触点座標を検出可能であることを特徴とする請求項１６に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項18】

前記抵抗膜式圧力センサは、Ｏリング形状を備えることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項19】

前記基板は、屈曲性を有する柔軟な素材を備えることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項20】

前記基板は、フレキシブルプリント回路基板を備えることを特徴とする請求項１９に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項21】

前記発光素子は緑色発光ダイオードを備え、脈波を計測可能であることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項22】

前記発光素子は赤色発光ダイオードと赤外発光ダイオードとを備え、血中酸素飽和度を測定可能であることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載のバイタルセンサモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施の形態は、バイタルセンサモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

人体にまつわる情報をセンサで取得する場合、医療現場で用いるもの、血液自体を直接測定する血糖値計以外では、動きをとらえるモーションセンサや、光を用いて情報を得る光学センサが用いられる。

【0003】

脈波センサは体表面に接触する光学センサを用いて、毛細血管の血流を測定することができる。脈波センサは心臓の拍動による血流の変動から、脈拍数や脈拍変動などを計測することができる。光学センサを用いた測定では、脈拍以外に、異なる２波長の光を用いた血中酸素飽和度も用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−１９９２６号公報

【特許文献2】特開２０１２−１９９２８号公報

【特許文献3】特開２０１２−１９９２９号公報

【特許文献4】特開２０１２−１２０７７３号公報

【特許文献5】米国特許出願公開第２０１４／００５１９５５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

脈拍や血流に関連するセンサでは、心電計などに代表される、心筋が発生する電気信号を取得する方法が用いられる。検診などで用いられる心電図では、１２極の電極を身に着け、横になった姿勢で安静にした状態で計測する。心筋が発生する電位を測定するため、体を動かす時発生する周囲の筋電がノイズとなる。

【0006】

活動時に脈拍数や脈拍変動を測定するには、２極や３極といったある意味簡易的な心電計（ホルター心電計）や時計型の心拍計が用いられている。いずれも、電極を身に着けるためには、測定器本体と電極を身に着ける必要がある。ホルター心電計は正確な心電図を得るために胸部の特定部位に電極を貼り付ける必要があり、時計型のものも電極自体は胸部ストラップとして身に着ける。いずれも、長時間にわたっての測定をするには拘束感の強さや動きにくさ、着脱の面倒さなどがある。

【0007】

血液中のヘモグロビンが光を吸収する特性を用いた、脈波の測定（光電脈波）を応用した脈波センサが利用されている。心電図などは取得できないが、光学センサを体表面に接触させることで脈拍や脈拍変動などを測定することができる。

【0008】

光電脈波センサは、信号強度の強弱はあるものの、任意の体表面で脈波を測定することができるため、ウェアラブルセンサとして拘束感がなく、長時間の装着が可能である。

【0009】

一方、脈波の測定に対する光電脈波センサには、体の動きに起因するノイズの影響がある。血液で吸収される光の脈動成分から脈拍などの情報を得るが、センサを身に着けた部位を動かすことで、光学的な距離の変化や外部からの光の漏れ込みなどが発生し、微弱な脈波信号の取得を妨げる。

【0010】

このため、光学脈波センサでの脈波取得のためには、ノイズ除去が特性を左右する要因となる。ノイズ除去対策のために、様々な手法が提案されている。

【0011】

モーションセンサを併用してセンサに加わる動きを判別し、脈拍抽出に反映したり、体への接触面の安定性を図るため、伸縮性がなくより幅の広いストラップを用いるなど、上記の短所を克服する取り組みも行われている。

【0012】

体動に起因するノイズの影響を低減するために、次のような点が課題となる。まず第１に信号を得るための光量不足、第２に受光素子・発光素子の光学的な距離・特性の変動、第３にデータ解析手法の条件出しである。

【0013】

身体（皮膚）へ直接装着することを前提とする活動量計や心拍計においては、被験者の装着状態によっては本体部が大きく揺れ動いたり、振動することがある。本体部が大きく揺れ動いたり、振動すると、活動量や心拍数を正しく計測できない状態となり、誤った値を算出したり、計測そのものが困難となることがある。

【0014】

このような理由から、計測データの信頼性／ユーザから見た使い勝手の点で、解決すべき課題があった。

【0015】

本実施の形態は、被験者の装着状態による計測データのばらつきを低減し、信頼性を向上すると共にユーザから見た使い勝手を改善したバイタルセンサモジュールを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本実施の形態の一態様によれば、基板と、前記基板に垂直な第１方向視において、前記基板の中心に重なるように、前記基板の表面上に配置された発光素子と、前記表面上に、前記発光素子と離隔して配置された受光素子と、前記表面上に、前記発光素子および前記受光素子と離隔して配置されたセンサとを備え、生体の体表面に接触させ、前記発光素子から放出された光が前記体表面に反射して戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度を検出すると共に、前記センサは前記体表面に接触して検出したセンサ出力値に基づいて、前記体表面との接触状態に関する情報を明示可能であり、前記センサは、装着した際に前記体表面と接する面との接触圧を検出する圧力センサを備え、前記圧力センサは、複数の空気送風式圧力センサを備え、前記複数の空気送風式圧力センサの出力値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定するバイタルセンサモジュールが提供される。また、基板と、前記基板に垂直な第１方向視において、前記基板の中心に重なるように、前記基板の表面上に配置された発光素子と、前記表面上に、前記発光素子と離隔して配置された受光素子と、前記表面上に、前記発光素子および前記受光素子と離隔して配置されたセンサとを備え、生体の体表面に接触させ、前記発光素子から放出された光が前記体表面に反射して戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度を検出すると共に、前記センサは前記体表面に接触して検出したセンサ出力値に基づいて、前記体表面との接触状態に関する情報を明示可能であり、前記センサは、装着した際に前記体表面と接する面との接触圧を検出する圧力センサを備え、前記圧力センサは、フィルム状圧力センサを備え、前記フィルム状圧力センサの出力値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定し、前記フィルム状圧力センサは、ピエゾフィルムを備え、加圧した領域が発色可能であるバイタルセンサモジュールが提供される。また、基板と、前記基板に垂直な第１方向視において、前記基板の中心に重なるように、前記基板の表面上に配置された発光素子と、前記表面上に、前記発光素子と離隔して配置された受光素子と、前記表面上に、前記発光素子および前記受光素子と離隔して配置されたセンサとを備え、生体の体表面に接触させ、前記発光素子から放出された光が前記体表面に反射して戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度を検出すると共に、前記センサは前記体表面に接触して検出したセンサ出力値に基づいて、前記体表面との接触状態に関する情報を明示可能であり、前記センサは、装着した際に前記体表面と接する面との接触圧を検出する圧力センサを備え、前記圧力センサは、抵抗膜式圧力センサを備えるバイタルセンサモジュールが提供される。

【0017】

本実施の形態の他の態様によれば、基板と、前記基板の表面上に配置された発光素子と、前記表面上に、前記発光素子と離隔して配置された受光素子と、前記表面上に、前記発光素子および前記受光素子と離隔して配置されたセンサとを備え、生体の体表面に接触させ、前記発光素子から放出された光が前記体表面に反射して戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度を検出すると共に、前記センサは前記体表面に接触して検出したセンサ出力値に基づいて、前記体表面との接触状態に関する情報を明示可能であり、前記センサは、複数の空気送風式圧力センサを備え、前記複数の空気送風式圧力センサの出力値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定するバイタルセンサモジュールが提供される。

【0018】

本実施の形態の他の態様によれば、基板と、前記基板の表面上に配置された発光素子と、前記表面上に、前記発光素子と離隔して配置された受光素子と、前記表面上に、前記発光素子および前記受光素子と離隔して配置されたセンサとを備え、生体の体表面に接触させ、前記発光素子から放出された光が前記体表面に反射して戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度を検出すると共に、前記センサは前記体表面に接触して検出したセンサ出力値に基づいて、前記体表面との接触状態に関する情報を明示可能であり、前記センサは、フィルム状圧力センサを備え、前記フィルム状圧力センサの出力値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定し、前記フィルム状圧力センサは、ピエゾフィルムを備え、加圧した領域が発色可能であるバイタルセンサモジュールが提供される。

【0019】

本実施の形態の他の態様によれば、基板と、前記基板の表面上に配置された発光素子と、前記表面上に、前記発光素子と離隔して配置された受光素子と、前記表面上に、前記発光素子および前記受光素子と離隔して配置されたセンサとを備え、生体の体表面に接触させ、前記発光素子から放出された光が前記体表面に反射して戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度を検出すると共に、前記センサは前記体表面に接触して検出したセンサ出力値に基づいて、前記体表面との接触状態に関する情報を明示可能であり、前記センサは、抵抗膜式圧力センサを備えるバイタルセンサモジュールが提供される。

【発明の効果】

【0020】

本実施の形態によれば、被験者の装着状態による計測データのばらつきを低減し、信頼性を向上すると共にユーザから見た使い勝手を改善したバイタルセンサモジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】（ａ）実施の形態に係るバイタルセンサモジュールを前腕の内側に装着した様子を示す模式図、（ｂ）実施の形態に係るバイタルセンサモジュールを前腕の外側に装着した様子を示す模式図。

【図2】実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの 光センサ部分の模式的平面構成図。

【図3】図２のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造図。

【図4】第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの模式的鳥瞰構成図。

【図5】第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの筐体内部の模式的ブロック構成図。

【図6】第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの動作方法を示すフローチャート図。

【図7】第２の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールにおいて、人体に接する面側から見た模式的平面構成図。

【図8】第３の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールにおいて、人体に接する面側から見た模式的平面構成図。

【図9】第４の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールにおいて、人体に接する面側から見た模式的平面構成図。

【図10】（ａ）第５の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの光センサ部分の鳥瞰図、（ｂ）図１０（ａ）の説明図。

【図11】（ａ）第５の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの鳥瞰図、（ｂ）図１１（ａ）の説明図。

【図12】第５の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの模式的ブロック構成図。

【図13】実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの動作方法を示すフローチャート図。

【図14】実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの別の動作方法を示すフローチャート図。

【図15】実施の形態に係るバイタルセンサモジュールに適用可能なボタン式圧力センサの模式的鳥瞰図。

【図16】実施の形態に係るバイタルセンサモジュールに適用可能な空気送風式圧力センサの模式的鳥瞰図。

【図17】実施の形態に係るバイタルセンサモジュールに適用可能なフィルム状圧力センサの模式的鳥瞰図。

【図18】実施の形態に係るバイタルセンサモジュールに適用可能なＯリング状抵抗膜式圧力センサの模式的鳥瞰図。

【図19】（ａ）図１８のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、（ｂ）図１９（ａ）において、圧力が印加された状態における模式的断面構造図。

【図20】第６の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールにおいて、人体に接する面側から見た模式的平面構成図。

【図21】（ａ）第６の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールにおいて、人体に接触状態における図２０のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、（ｂ）ギャップΔを有する人体に非接触状態における図２０のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。

【図22】第６の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールに適用される電極間抵抗センサの動作回路説明図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

次に、図面を参照して、本実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

【0023】

又、以下に示す実施の形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0024】

[第１の実施の形態]
第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２を人体１８の前腕の内側に装着した様子は、図１（ａ）に示すように表され、前腕の外側に装着した様子は、図１（ｂ）に示すように表される。

【0025】

第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、ストラップ５０を介して、人体１８の前腕に装着されている。

【0026】

第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２の人体１８に接する底面側に配置される光センサ１部分の模式的平面構成は、図２に示すように表され、図２のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図３に示すように表される。

【0027】

第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２の光センサ１は、図２および図３に示すように、プリント回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）２０上に、発光素子（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）１２を中心に配置し、ＬＥＤ１２の周辺を囲むように複数の受光素子（ＰＤ：Photodetector）１４₁・１４₂・１４₃・１４₄を配置する。図２の例では、複数のＰＤは、４個配置されている。図２の例では、ＬＥＤ１個に対してＰＤ４個配置されているが、この構成に限定されるものではなく、ＬＥＤ１個に対してＰＤ２個配置されていても良い。また、ＰＤ１個に対してＬＥＤ４個配置されていても良い。また、ＰＤ１個に対してＬＥＤ２個配置されていても良い。

【0028】

また、図２および図３に示すように、ＰＣＢ２０の表面上には、黒色の遮光用樹脂壁２１が配置されており、ＬＥＤ１２およびＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄は、この遮光用樹脂壁２１によって、互いに離隔されている。遮光用樹脂壁２１には、黒色に着色された絶縁層を適用しても良い。

【0029】

ＬＥＤ１２の周辺を囲むように複数のＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄をＬＥＤ１２の周囲に配置することで、ＬＥＤ１２の周辺の光情報を有効に複数のＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄で把握することができ、光電脈波センサなどに適用して、その動作安定性を向上可能である。また、ＬＥＤの使用個数が１個であるため、低消費電力動作が可能である。

【0030】

図示は省略されているが、第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２の天面側には被験者による操作・観測が可能なように操作部・表示部などが配置され、人体１８に接する底面側には光センサ・各種センサなどが配置されている。

【0031】

光センサ１と人体１８との装着状態が不具合な場合には、図１若しくは図３に示すように、本体部がＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸に動いてしまい、光センサ１と人体１８との接触距離Δが変動してしまうが、第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、装着状態が被験者に明示的に表示されることから、正しい装着状態を維持しつつ計測を実行可能である。装着状態を明示的にすることによって、装着不具合の状態で計測することを防ぎ、常に正しい状態（正しい値）にて計測することが可能となる。被験者に対して装着の理想状態を明らかにすることが可能となり、使い勝手が向上する。

【0032】

第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２の模式的鳥瞰構成は、図４に示すように表される。

【0033】

第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、図４に示すように、ＰＣＢ２０と、ＰＣＢ２０の表面上に配置されたＬＥＤ１２と、ＰＣＢ２０の表面上に、ＬＥＤ１２と離隔して配置されたＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄と、ＰＣＢ２０の表面上に、ＬＥＤ１２およびＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄と離隔して配置されたセンサ１６₁・１６₂・１６₃・１６₄とを備え、人体１８や動物の体表面に接触させ、ＬＥＤ１２から放出された光が体表面に反射して戻る反射光をＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄で受光し、反射光の強度を検出すると共に、センサは体表面に接触して検出したセンサ出力値に基づいて、体表面との接触状態に関する情報を明示可能である。

【0034】

また、図４に示すように、ＰＣＢ２０の表面上には、黒色の遮光用樹脂壁２１が配置されており、ＬＥＤ１２およびＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄・センサ（サーミスタ）１６₁・１６₂・１６₃・１６₄は、この遮光用樹脂壁２１によって、互いに離隔されている。遮光用樹脂壁２１には、黒色に着色された絶縁層を適用しても良い。

【0035】

第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、反射光の波長、減衰比、若しくは位相差を検出しても良い。

【0036】

前記センサは、センサ出力値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定することができる。

【0037】

また、第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、体表面に接する面は平面を備え、かつ体表面に接する面は受光面と発光面とセンサ接触面とを備えていても良い。尚、体表面に接する面は必ずしも平面である必要はなく、腕にフィットするために意図的に曲面にする場合もある。

【0038】

また、第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２において、ＬＥＤ１２は緑色発光ダイオードを備え、脈波を計測可能である。

【0039】

また、第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２において、ＬＥＤ１２は赤色発光ダイオードと赤外発光ダイオードとを備え、血中酸素飽和度を測定可能である。

【0040】

また、センサは、図４に示すように、装着した際に体表面と接する面の温度を検出するサーミスタ１６₁・１６₂・１６₃・１６₄を備え、サーミスタ１６₁・１６₂・１６₃・１６₄の測定値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定すると共に、装着具合に関する情報を被験者に対して明示的にしても良い。

【0041】

また、サーミスタ１６₁・１６₂・１６₃・１６₄は、人体１８や動物の体表面の温度の測定にも適用可能である。人体１８や動物の体表面の温度から体温を推定することは可能である。

【0042】

また、第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、ＰＣＢ２０の表面に対向する裏面上に配置された筐体１０を備えていても良い。

【0043】

第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２の筐体１０内部の模式的ブロック構成は、図５に示すように表される。

【0044】

ここで、第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２において、筐体１０は、図５に示すように、電源部３４、アンテナ３６に接続された無線通信部３２、制御部３０、操作部３５、表示部４０、もしくは記憶部４２を内蔵可能である。

【0045】

さらに、第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、図示は省略するが、基板２０の表面上に配置された電子回路部品を備えていても良い。電子回路部品は、例えば、ＬＥＤドライバなどの集積回路部品やキャパシタ、抵抗、インダクタなどの受動回路部品であっても良い。

【0046】

また、第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２において、筐体１０は、ウェアラブルに装着可能である。

【0047】

また、ＰＣＢ２０は、人体若しくは動物の体表面に形状に合わせて屈曲性を有する柔軟な素材を備えていても良い。すなわち、基板は、フレキシブルプリント回路基板を備えていても良い。

【0048】

（バイタルセンサモジュールの動作方法）
第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２の動作方法を示すフローチャートは、図５に示すように表される。

【0049】

第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２の動作方法は、図５に示すように、電源投入をオンにするステップＳ１と、光センサ１による計測をスタートするステップＳ２と、装着状態が正しいか否かを判断するステップＳ３と、ステップＳ３において装着状態が正しくない場合には、表示部（４０）にアラート表示するステップＳ４と、アラート表示を受けて計測をリセットするとともに光センサ１による計測をスタートするステップＳ２に戻るステップＳ５と、ステップＳ３において装着状態が正しい場合には、光センサ１による計測を継続するステップＳ６と、計測されたデータを記憶部（４２）にデータ格納するステップＳ７と、計測を終了するステップＳ８と、電源投入をオフにするステップＳ９とを有する。

【0050】

第１の実施の形態によれば、被験者の装着状態による計測データのばらつきを低減し、信頼性を向上すると共にユーザから見た使い勝手を改善したバイタルセンサモジュールおよびその動作方法を提供することができる。

【0051】

[第２の実施の形態]
第２の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２において、人体に接する面側から見た模式的平面構成は、図７に示すように表される。

【0052】

第２の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２において、センサは、装着した際に体表面と接する面との接触圧を検出する圧力センサを備える。すなわち、装着した際に身体(皮膚)と接する面（領域）に接触圧（押し圧）を検出する圧力センサを設けることで、装着具合に関する情報を被験者に対して明示的にしても良い。

【0053】

第２実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、図７示すように、ＰＣＢ２０と、ＰＣＢ２０の表面上に配置されたＬＥＤ１２と、ＰＣＢ２０の表面上に、ＬＥＤ１２と離隔して配置されたＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄と、ＰＣＢ２０の表面上に、ＬＥＤ１２およびＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄と離隔して配置された圧力センサ２２₁・２２₂・２２₃・２２₄とを備え、人体１８や動物の体表面に接触させ、ＬＥＤ１２から放出された光が体表面に反射して戻る反射光をＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄で受光し、反射光の強度を検出すると共に、圧力センサ２２₁・２２₂・２２₃・２２₄は体表面に接触して検出したセンサ出力値に基づいて、体表面との接触状態に関する情報を明示可能である。

【0054】

また、図７に示すように、ＰＣＢ２０の表面上には、黒色の遮光用樹脂壁２１が配置されており、ＬＥＤ１２およびＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄・圧力センサ２２₁・２２₂・２２₃・２２₄は、この遮光用樹脂壁２１によって、互いに離隔されている。遮光用樹脂壁２１には、黒色に着色された絶縁層を適用しても良い。

【0055】

第２の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、反射光の波長、減衰比、若しくは位相差を検出しても良い。

【0056】

前記センサは、センサ出力値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定することができる。その他の構成および動作方法は、第１の実施の形態と同様である。

【0057】

第２の実施の形態によれば、被験者の装着状態による計測データのばらつきを低減し、信頼性を向上すると共にユーザから見た使い勝手を改善したバイタルセンサモジュールおよびその動作方法を提供することができる。

【0058】

[第３の実施の形態]
第３の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２において、人体に接する面側から見た模式的平面構成は、図８に示すように表される。

【0059】

第３の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２において、センサは、図８に示すように、装着した際に体表面と接する面の温度を検出するサーミスタ１６₁・１６₂・１６₃・１６₄と、装着した際に体表面と接する面との接触圧を検出する圧力センサ２２₁・２２₂・２２₃・２２₄とを備える。

【0060】

第３の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、ストラップ５０を介して、人体１８に装着される。

【0061】

第３の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２の人体１８に接する底面側に配置される光センサ部分の模式的平面構成は、図８に示すように、ＬＥＤ１２を中心に配置し、ＬＥＤ１２の周辺を囲むように複数のＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄を配置する。図８の例では、複数のＰＤは、４個配置されている。

【0062】

ＬＥＤ１２の周辺を囲むように複数のＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄をＬＥＤ１２の周囲に配置することで、ＬＥＤ１２の周辺の光情報を有効に複数のＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄で把握することができ、光電脈波センサなどに適用して、その動作安定性を向上可能である。また、ＬＥＤの使用個数が１個であるため、低消費電力動作が可能である。

【0063】

図示は省略されているが、第３の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２の天面側には被験者による操作・観測が可能なように操作部・表示部などが配置され、人体１８に接する底面側には光センサと、サーミスタ１６₁・１６₂・１６₃・１６₄と、圧力センサ２２₁・２２₂・２２₃・２２₄などが配置される。尚、光センサ、サーミスタ１６₁・１６₂・１６₃・１６₄、圧力センサ２２₁・２２₂・２２₃・２２₄は、筐体１０上に配置される同一のＰＣＢ上に配置されていても良い。或いは、別々の基板上に配置されていても良い。

【0064】

サーミスタ１６₁・１６₂・１６₃・１６₄の測定値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定すると共に、装着具合に関する情報を被験者に対して明示的にしても良い。

【0065】

また、サーミスタ１６₁・１６₂・１６₃・１６₄は、人体１８や動物の体表面の温度の測定にも適用可能である。

【0066】

また、圧力センサ２２₁・２２₂・２２₃・２２₄の測定値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定すると共に、装着具合に関する情報を被験者に対して明示的にしても良い。その他の構成および動作方法は、第１の実施の形態若しくは第２の実施の形態と同様である。

【0067】

第３の実施の形態によれば、被験者の装着状態による計測データのばらつきを低減し、信頼性を向上すると共にユーザから見た使い勝手を改善したバイタルセンサモジュールおよびその動作方法を提供することができる。

【0068】

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２において、人体に接する面側から見た模式的平面構成は、図９に示すように表される。

【0069】

第４の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２において、センサは、図９に示すように、装着した際に体表面と接する面の温度を検出するサーミスタ１６₁・１６₂・１６₃・１６₄と、装着した際に体表面と接する面との接触圧を検出する圧力センサ２２₁・２２₂・２２₃・２２₄とを備える。

【0070】

第４の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、ストラップ５０を介して、人体１８に装着される。

【0071】

第４の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２の人体１８に接する底面側に配置される光センサ部分の模式的平面構成は、図９に示すように、ＰＤ１４を中心に配置し、ＰＤ１４の周辺を囲むように複数のＬＥＤ１２₁・１２₂・１２₃・１２₄を配置する。図９の例では、複数のＬＥＤは、４個配置されている。

【0072】

ＰＤ１４の周辺を囲むように複数のＬＥＤ１２₁・１２₂・１２₃・１２₄を配置することで、ＰＤ１４の光量不足を補い、かつ、ＰＤ１４に対して周囲から同程度の光を照射することができる。このため、光電脈波センサなどに適用して、その動作安定性を向上可能である。

【0073】

図示は省略されているが、第４の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２の天面側には被験者による操作・観測が可能なように操作部・表示部などが配置され、人体１８に接する底面側には光センサ、サーミスタ１６₁・１６₂・１６₃・１６₄、圧力センサ２２₁・２２₂・２２₃・２２₄などが配置される。尚、光センサ、サーミスタ１６₁・１６₂・１６₃・１６₄、圧力センサ２２₁・２２₂・２２₃・２２₄は、筐体１０上に配置される同一のＰＣＢ上に配置されていても良い。或いは、別々の基板上に配置されていても良い。

【0074】

サーミスタ１６₁・１６₂・１６₃・１６₄の測定値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定すると共に、装着具合に関する情報を被験者に対して明示的にしても良い。

【0075】

また、サーミスタ１６₁・１６₂・１６₃・１６₄は、人体１８や動物の体表面の温度の測定にも適用可能である。

【0076】

また、圧力センサ２２₁・２２₂・２２₃・２２₄の測定値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定すると共に、装着具合に関する情報を被験者に対して明示的にしても良い。その他の構成および動作方法は、第１〜第３の実施の形態と同様である。

【0077】

第４の実施の形態によれば、被験者の装着状態による計測データのばらつきを低減し、信頼性を向上すると共にユーザから見た使い勝手を改善したバイタルセンサモジュールおよびその動作方法を提供することができる。

【0078】

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの光センサ部分の鳥瞰図は、図１０（ａ）に示すように表され、図１０（ａ）の説明図は、図１０（ｂ）に示すように表される。

【0079】

第５の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの鳥瞰図は、図１１（ａ）に示すように表され、図１１（ａ）の説明図は、図１１（ｂ）に示すように表される。

【0080】

図１０・図１１において、光センサ１は、モジュール筐体１０の表面より、約１ｍｍ〜２ｍｍ程度突出させている。モジュール筐体１０の側面には、電源スイッチ（ＳＷ）１０２を配置している。また、電源は、例えば、マイクロＵＳＢ端子１１０を介して外部から供給可能である。

【0081】

図１１において、各部の寸法は、例えば、長さＬは約３５ｍｍ、幅Ｗは約２５ｍｍ、厚さＤは約１３ｍｍである。

【0082】

装着状態を判定するために、モジュール筐体１０の表面の光センサ１の周囲のセンサ配置部ＳＲ１・ＳＲ２に各種センサを配置可能である。各種センサには、サーミスタ、電極間抵抗センサ、圧力センサなどを配置可能である。

【0083】

温度、圧力、抵抗値などを測定して、装着状態を安定して判定するためには、測定点を２個以上配置することが望ましい。すなわち、サーミスタであれば複数個配置して、複数の測定点のデータを比較すると良い。電極間抵抗センサであれば、複数の電極を配置して、複数の電極間の抵抗値を測定してデータを比較すると良い。圧力センサであれば、複数個配置して、複数の測定点のデータを比較すると良い。

【0084】

第５の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの計測部は、手首、前腕以外も想定されるため、時計型に限定されない。

【0085】

また、第５の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２の底面側（使用状態においては、天面側となる）には被験者による操作・観測が可能なように、操作部・表示部などが配置され、人体１８に接する表面側（使用状態においては、人体に接触する面となる）には光センサ１、各種センサなどを配置している。

【0086】

第５の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２の模式的ブロック構成は、図１２に示すように表される。

【0087】

第５の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、図１２に示すように、電源部３４と、電源部３４に接続された制御部３０と、外部の生体１８の光情報を検出する光センサ１と、生体１８との接触情報を検出するセンサ（温度センサ３８・各種センサ４３）と、生体１８との装着情報を表示する表示部４０と、光センサ１およびセンサ（３８・４３）により検出されたデータを格納する記憶部４２とを備える。

【0088】

第５の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、図１２に示すように、生体１８の温度を検出する温度センサ３８を備えていても良い。

【0089】

第５の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、図１２に示すように、生体１８との接触情報を検出する各種センサ４３として、圧力センサを備えていても良い。

【0090】

第５の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、図１２に示すように、生体１８との装着情報を無線通信するための無線通信部３２およびアンテナ３６を備えていても良い。

【0091】

第５の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、図１２に示すように、生体１８との装着情報を明示するスピーカ４７と、外部機器と接続可能な外部インタフェース３３と、操作を実行する操作部３５と、音声情報を入力するマイクロホン３７とを備えていても良い。ここで、外部インタフェース３３と接続される外部機器としては、充電装置などを備えていても良い。その他の構成および動作方法は、第１〜第４の実施の形態と同様である。

【0092】

第５の実施の形態によれば、被験者の装着状態による計測データのばらつきを低減し、信頼性を向上すると共にユーザから見た使い勝手を改善したバイタルセンサモジュールおよびその動作方法を提供することができる。

【0093】

（バイタルセンサモジュールの動作方法）
実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの動作方法を示すフローチャートは、図１３に示すように表される。

【0094】

実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの動作方法は、図１３に示すように、装着状態判定ステップＳ１１と、センサの測定値が閾値範囲内か否かを判断するステップＳ１２と、上記の判断するステップＳ１２において、センサの測定値が閾値範囲内にない場合には、アラート表示すると共に、装着状態判定ステップに戻るステップＳ１３と、上記の判断するステップＳ１２において、センサの測定値が閾値範囲内に有る場合には、光センサキャリブレーションを実施するステップＳ１４と、光センサにより測定するステップＳ１５と、光センサによる測定が終了したか否かを判断するステップＳ１６と、光センサによる測定が終了していない場合には、光センサにより測定するステップＳ１５に戻るステップと、光センサによる測定が終了している場合には、終了するステップとを有する。

【0095】

ここで、センサには、サーミスタ、圧力センサ、電極間抵抗センサなどを適用可能である。例えば、複数個のサーミスタを配置する場合には、個々のサーミスタの出力値をモニタし、１個でも閾値範囲外となれば、ステップＳ１２において、判定結果はＮＯとすることができる。

【0096】

ステップＳ１３におけるアラート表示としては、例えば、ＬＥＤによる点滅表示やディスプレイ表示を適用可能である。

【0097】

光センサキャリブレーションとは、以下のように定義される。

【0098】

脈波の検出感度は、ヒトによって個人差があるため、実質的に一定の出力（脈波の振幅）を得るためには、ヒトによってＬＥＤ光量を変化させる必要がある。そこで、ＬＥＤ光量を相対的に低い状態から相対的に高い状態へと変化させた際の出力（脈波の振幅）をモニタして、被験者に最適なＬＥＤ光量を決定するための初期設定を光センサキャリブレーションという。

【0099】

実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの別の動作方法を示すフローチャートは、図１４に示すように表される。

【0100】

実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの別の動作方法は、図１４に示すように、装着状態判定ステップＳ２１と、サーミスタの測定値が閾値範囲内か否かを判断するステップＳ２２と、上記の判断するステップＳ２２において、サーミスタの測定値が閾値範囲内にない場合には、アラート表示すると共に、装着状態判定ステップに戻るステップＳ２３と、上記の判断するステップＳ２２において、サーミスタの測定値が閾値範囲内に有る場合には、光センサキャリブレーションを実施するステップＳ２４と、光センサにより脈波を測定するステップＳ２５と、サーミスタにより温度を測定するステップＳ２６と、サーミスタによる温度の測定結果が、所定の時間連続して閾値未満か否かを判断するステップＳ２７と、サーミスタによる温度の測定結果が、所定の時間連続して閾値未満である場合には、アラート表示すると共に、装着状態判定ステップＳ２１に戻るステップＳ２３と、サーミスタによる温度の測定結果が、所定の時間連続して閾値未満ではない場合には、光センサによる脈波測定が終了か否かを判断するステップＳ２８と、光センサによる脈波測定が終了していない場合には、光センサにより脈波を測定するステップＳ２５に戻り、光センサによる脈波測定が終了している場合には、終了するステップとを有する。

【0101】

ステップＳ２３におけるアラート表示としては、例えば、ＬＥＤによる点滅表示やディスプレイ表示を適用可能である。

【0102】

（各種圧力センサ例）
―ボタン式圧力センサ―
実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２に適用可能な圧力センサ２２として、ボタン式圧力センサ６０₁・６０₂・６０₃・６０₄の模式的鳥瞰構成は、図１５に示すように表される。

【0103】

ボタン式圧力センサ６０₁・６０₂・６０₃・６０₄を適用した実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２においては、ボタン式圧力センサ６０₁・６０₂・６０₃・６０₄の出力値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定することができる。

【0104】

―空気送風式圧力センサ―
実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２に適用可能な圧力センサ２２として、空気送風式圧力センサ７０₁・７０₂・７０₃・７０₄のの模式的鳥瞰構成は、図１６に示すように表される。

【0105】

空気送風式圧力センサ７０₁・７０₂・７０₃・７０₄を適用した実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２においては、空気送風式圧力センサ７０₁・７０₂・７０₃・７０₄の出力値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定することができる。例えば、空気送風口の空気圧により、圧力開放状態では装着状態が悪いと判定し、圧力印加状態では、装着状態が良好と判定しても良い。また、空気を送り出す送風口での空気抵抗を検出することで、接触圧を導出しても良い。

【0106】

―フィルム状圧力センサ―
実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２に適用可能な圧力センサ２２として、フィルム状圧力センサ８０の模式的鳥瞰構成は、図１７に示すように表される。

【0107】

フィルム状圧力センサ８０を適用した実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２においては、フィルム状圧力センサ８０の出力値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定することができる。フィルム状圧力センサ８０としては、例えば、フィルム形状の圧力センサ（ピエゾフィルム）を適用可能であり、加圧した領域が発色するなどの加工を実施されていても良い。

【0108】

―Ｏリング状抵抗膜式圧力センサ―
実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２に適用可能な圧力センサ２２として、Ｏリング状抵抗膜式圧力センサ９０の模式的鳥瞰構成は、図１８に示すように表される。また、図１８のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図１９（ａ）に示すように表され、図１９（ａ）において、圧力が印加された状態における模式的断面構造は、図１９（ｂ）に示すように表される。

【0109】

実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２に適用可能なＯリング状抵抗膜式圧力センサ９０は、図１８・図１９（ａ）に示すように、ガラス基板９８と、ガラス基板９８上に配置された透明電極層９６と、透明電極層９６上に配置されたドットスペーサ９７と、透明電極層９６上にドットスペーサ９７およびスペース９５を介して配置された透明電極層９４と、透明電極層９４上に配置された絶縁層９２とを備える。絶縁層９２は、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ：polyethylene terephthalate）などで形成可能である。

【0110】

Ｏリング状抵抗膜式圧力センサ９０は、抵抗膜式タッチパネルを応用し、図１９（ｂ）に示すように、絶縁層９２に圧力Ｐが印加されて、絶縁層９２および透明電極層９４が押し下げられ、透明電極層９４・９６間が接触すると、接触点座標を検出することができる。

【0111】

―Ｏリング状圧力センサ―
また、実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２に適用可能な圧力センサ２２として、Ｏリング状圧力センサとしては、内部に液体／気体／レーザ光源を封入したＯリング状の管を用い、液体／気体の流れやレーザ光の強度を検出することで、接触圧を導出しても良い。

【0112】

[第６の実施の形態]
―電極間抵抗センサ―
第６の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２において、人体に接する面側から見た模式的平面構成は、図２０に示すように表される。

【0113】

第６の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２において、人体１８に接触状態における図２０のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図２１（ａ）に示すように表され、ギャップΔを有し、人体１８に非接触状態における図２０のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図２１（ｂ）に示すように表される。

【0114】

電極間接触抵抗は、人体１８との接触状態では、図２１（ａ）に示すように、皮膚の部分の抵抗Ｒ_Sと表面の部分の抵抗Ｒ_Wとの並列回路で表され、通常約２ｋΩ〜５ｋΩ程度である。一方、人体１８との非接触状態では、約数ＭΩ程度である。

【0115】

第６の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２においては、図２０に示すように、装着した際に体表面と接する電極間抵抗センサ１７₁・１７₂・１７₃・１７₄を備える。

【0116】

尚、光センサ、サーミスタ１６₁・１６₂・１６₃・１６₄、圧力センサ２２₁・２２₂・２２₃・２２₄は、筐体１０上に配置される同一のＰＣＢ上に配置されていても良い。或いは、別々の基板上に配置されていても良い。

【0117】

尚、第３の実施の形態若しくは第４の実施の形態と同様に、サーミスタや圧力センサなどを備え、これらのセンサと併用しても良い。

【0118】

第６の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２は、ストラップ５０を介して、人体１８に装着される。

【0119】

第６の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２の人体１８に接する底面側に配置される光センサ１は、図２０に示すように、ＰＣＢ２０上に、ＬＥＤ１２を中心に配置し、ＬＥＤ１２の周辺を囲むように複数のＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄を備える。図２０の例では、複数のＰＤは、４個配置されている。

【0120】

また、図２０・図２１（ａ）および図２１（ｂ）に示すように、ＰＣＢ２０の表面上には、黒色の遮光用樹脂壁２１が配置されており、ＬＥＤ１２およびＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄・電極間抵抗センサ１７₁・１７₂・１７₃・１７₄は、この遮光用樹脂壁２１によって、互いに離隔されている。遮光用樹脂壁２１には、黒色に着色された絶縁層を適用しても良い。

【0121】

ＬＥＤ１２の周辺を囲むように複数のＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄をＬＥＤ１２の周囲に配置することで、ＬＥＤ１２の周辺の光情報を有効に複数のＰＤ１４₁・１４₂・１４₃・１４₄で把握することができ、光電脈波センサなどに適用して、その動作安定性を向上可能である。また、ＬＥＤの使用個数が１個であるため、低消費電力動作が可能である。

【0122】

図示は省略されているが、第６の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２の天面側には被験者による操作・観測が可能なように操作部・表示部などが配置され、人体１８に接する底面側には光センサと、電極間抵抗センサ１７₁・１７₂・１７₃・１７₄などが配置される。尚、光センサ、電極間抵抗センサ１７₁・１７₂・１７₃・１７₄は、筐体１０上に配置される同一のＰＣＢ上に配置されていても良い。或いは、別々の基板上に配置されていても良い。

【0123】

電極間抵抗センサ１７₁・１７₂・１７₃・１７₄の測定値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定すると共に、装着具合に関する情報を被験者に対して明示的にしても良い。

【0124】

第６の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２においては、電極間抵抗センサ１７₁・１７₂・１７₃・１７₄の出力値が閾値範囲内にあるか閾値範囲外にあるかによって、装着状態を判定することができる。

【0125】

第６の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールに適用される電極間抵抗センサの動作回路説明図は、図２２に示すように表される。例えば、電極間接触抵抗Ｒ₁₂、Ｒ₁₃、Ｒ₂₄、Ｒ₃₄は、人体との接触状態では、通常約２ｋΩ〜５ｋΩ程度であるため、この範囲内にあれば、閾値範囲内と判定し、人体との非接触状態では、約数ＭΩ程度であるため、この範囲内にあれば、閾値範囲外と判定することができる。

【0126】

また、電極間抵抗センサ１７₁・１７₂・１７₃・１７₄の電極間距離が等しければ、電極間接触抵抗Ｒ₁₂、Ｒ₁₃、Ｒ₂₄、Ｒ₃₄の値は、人体１８との接触状態が良好であれば、略等しい値を示す。このため、複数の電極を配置して、複数の電極間の抵抗値を測定してデータを比較しても良い。その他の構成および動作方法は、第１〜第５の実施の形態と同様である。

【0127】

第６の実施の形態によれば、被験者の装着状態による計測データのばらつきを低減し、信頼性を向上すると共にユーザから見た使い勝手を改善したバイタルセンサモジュールおよびその動作方法を提供することができる。

【0128】

以上説明したように、本実施の形態によれば、被験者の装着状態による計測データの信頼性を向上し、ユーザから見た使い勝手を改善したバイタルセンサモジュールおよびその動作方法を提供することにある。

【0129】

[その他の実施の形態]
上記のように、本実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、本実施の形態を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

【0130】

このように、本実施の形態はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。

【産業上の利用可能性】

【0131】

本実施の形態のバイタルセンサモジュールは、病気療養後のリハビリモニタツール、睡眠時生体モニタツール、活動量計、心拍計などの医療計測機器に適用可能である。

【符号の説明】

【0132】

１…光センサ
２…バイタルセンサモジュール
１０…モジュール筐体
１２、１２₁、１２₂、１２₃、１２₄…発光素子（ＬＥＤ）
１４、１４₁、１４₂、１４₃、１４₄…受光素子（ＰＤ）
１６、１６₁、１６₂、１６₃、１６₄…サーミスタ
１８…人体(生体)
２０…プリント回路基板（ＰＣＢ、基板）
２１…遮光用樹脂壁（絶縁層）
２２、２２₁、２２₂、２２₃、２２₄…圧力センサ
３０…制御部
３２…無線通信部
３３…外部インタフェース
３４…電源部
３５…操作部
３６…アンテナ
３７…マイクロホン
３８…温度センサ
４０…表示部
４２…記憶部
４３…各種センサ
４７…スピーカ
５０…ストラップ
６０₁、６０₂、６０₃、６０₄…ボタン式圧力センサ
７０₁、７０₂、７０₃、７０₄…空気送風式圧力センサ
８０…フィルム状圧力センサ
９０…Ｏリング状抵抗膜式圧力センサ
９２…絶縁層（ＰＥＴ）
９４、９６…透明電極層
９５…スペース
９７…ドットスペーサ
９８…ガラス基板
１００…バイタルセンサモジュール
１０２…電源スイッチ（ＳＷ）
１１０…マイクロＵＳＢ端子（リセプタクル）
Ｒ_W、Ｒ_S、Ｒ₁₂、Ｒ₁₃、Ｒ₂₄、Ｒ₃₄…抵抗
ＳＲ₁、ＳＲ₂…センサ配置部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】