特許 6706465 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】6706465

(24)【登録日】2020年5月20日

(45)【発行日】2020年6月10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 5/08 20060101AFI20200601BHJP

   A61B 5/02 20060101ALI20200601BHJP

   A61B 5/00 20060101ALI20200601BHJP

   A61B 5/1455 20060101ALI20200601BHJP

   A61B 5/01 20060101ALI20200601BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/08

   A61B5/02 310B

   A61B5/00 L

   A61B5/02 310Z

   A61B5/1455

   A61B5/01 100

【請求項の数】16

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2015-105391(P2015-105391)

(22)【出願日】2015年5月25日

(65)【公開番号】特開2016-214731(P2016-214731A)

(43)【公開日】2016年12月22日

【審査請求日】2018年4月20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

(72)【発明者】

【氏名】里見 剛

【審査官】 松本 隆彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−０１７６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６２８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５２３３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１５３４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２４７３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０９３０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０８５８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／００１４４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００９４５５２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０２４−５／０２４５

Ａ５１Ｂ ５／０８

Ａ６１Ｂ ５／００

Ａ６１Ｂ ５／１４５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板の人体に接触する側の面である表面上に、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配置された発光素子と、
前記表面上に、前記発光素子を囲むように、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生体内から戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度に基いて脈波信号強度を検出すると共に、前記脈波信号強度の波形のトップ及びボトムのピーク値をそれぞれ時系列に並べることで、呼吸リズムを反映した包絡線を得ることができ、
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】

基板と、
前記基板の人体に接触する側の面である表面上に、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配置された発光素子と、
前記表面上に、前記発光素子を囲むように、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生体内から戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度に基いて脈波信号強度を検出すると共に、前記脈波信号強度の波形のトップ及びボトムのピーク値をそれぞれ時系列に並べることで、呼吸リズムを反映した包絡線を得ることができ、
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3】

基板と、
前記基板の人体に接触する側の面である表面上に、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配置された発光素子と、
前記表面上に、前記発光素子を囲むように、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生体内から戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度に基いて脈波信号強度を検出すると共に、前記脈波信号強度の波形のトップ及びボトムのピーク値をそれぞれ時系列に並べることで、呼吸リズムを反映した包絡線を得ることができ、
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、複数のボタン式圧力センサを備え、前記複数のボタン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4】

前記脈波信号強度と所定の時間内におけるサンプル数との関係の包絡線により、呼吸回数を計測可能であ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】

前記脈波信号強度の所定の基線ラインより下部領域の信号振幅の変化をモニタすることで、呼吸リズムを検出可能であ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】

前記脈波信号強度の信号振幅の減少傾向を測定することによって、呼吸の有無を判別可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項のいずれか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ることを特徴とする請求項１〜６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8】

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７に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項9】

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１〜７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10】

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９に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項11】

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１〜１０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12】

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１１に記載のバイタルセンサモジュール。

【請求項13】

前記発光素子は発光ダイオードを備えることを特徴とする請求項１〜１２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14】

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１〜１２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15】

前記バイタルセンサモジュールは、人体の前腕、指、若しくは外耳道に装着可能であることを特徴とする請求項１〜１４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16】

前記バイタルセンサモジュールは、外部のパーソナルコンピュータ若しくは携帯端末との無線通信可能であることを特徴とする請求項１〜１５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、心臓の拍動による血流量の変動から、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。

【0004】

一方、呼吸をモニタするためには、胸部や腰部に呼吸バンドまたは鼻腔口に空気圧トランスデューサや流速計を装着する手法が一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【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

【特許文献6】特開２００４−１２１６６８号公報

【特許文献7】国際公開第２０１１／０２７４３８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、呼吸をモニタするために胸部や腰部に呼吸バンドまたは鼻腔口に空気圧トランスデューサや流速計を装着する手法は、装置や機器が非常に高価であり、尚かつ一般人による単独での適切な装着が困難であるため、専門機関へ出向き、日常生活空間とは異なる環境下で検査を受ける必要がある。

【0007】

また、これらの手法は、装置や機器の身体への締め付けが強く、装着することに伴う不快感も大きな問題である。

【0008】

本実施の形態は、脈波の信号振幅変化に着目することで呼吸リズム、呼吸数、呼吸有無などの呼吸成分の抽出可能な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】

【0009】

本実施の形態の一態様によれば、基板と、前記基板の人体に接触する側の面である表面上に、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配置された発光素子と、前記表面上に、前記発光素子を囲むように、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生体内から戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度に基いて脈波信号強度を検出すると共に、前記脈波信号強度の波形のトップ及びボトムのピーク値をそれぞれ時系列に並べることで、呼吸リズムを反映した包絡線を得ることができ、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。

【0010】

本実施の形態の他の態様によれば、基板と、前記基板の人体に接触する側の面である表面上に、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配置された発光素子と、前記表面上に、前記発光素子を囲むように、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生体内から戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度に基いて脈波信号強度を検出すると共に、前記脈波信号強度の波形のトップ及びボトムのピーク値をそれぞれ時系列に並べることで、呼吸リズムを反映した包絡線を得ることができ、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。

【0011】

本実施の形態の他の態様によれば、基板と、前記基板の人体に接触する側の面である表面上に、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配置された発光素子と、前記表面上に、前記発光素子を囲むように、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生体内から戻る反射光を前記受光素子で受光し、前記反射光の強度に基いて脈波信号強度を検出すると共に、前記脈波信号強度の波形のトップ及びボトムのピーク値をそれぞれ時系列に並べることで、呼吸リズムを反映した包絡線を得ることができ、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、複数のボタン式圧力センサを備え、前記複数のボタン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。

【発明の効果】

【0012】

本実施の形態によれば、脈波の信号振幅変化に着目することで呼吸リズム、呼吸数、呼吸有無などの呼吸成分の抽出可能な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】

【0013】

【図1】（ａ）第１の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、外部のＰＣ／携帯端末との無線通信の様子を示す模式図、（ｂ）第１の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、外部のＰＣ／携帯端末との無線通信の様子を示す模式図。

【図2】（ａ）第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールを人差し指の内側に装着し、外部のＰＣ／携帯端末との無線通信の様子を示す模式図、（ｂ）第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールを人差し指の外側に装着し、外部のＰＣ／携帯端末との無線通信の様子を示す模式図。

【図3】（ａ）第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールを外耳道の入り口に装着した様子を示す模式図、（ｂ）外耳道に装着する実施の形態に係るバイタルセンサモジュールと外部のＰＣ／携帯端末との無線通信の様子を示す模式図。

【図4】（ａ）第１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模式的平面構成例、（ｂ）第１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別の模式的平面構成例。

【図5】図４（ａ）に示す光センサを備えた第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールを腕に装着した状態の模式的断面構造図。

【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光センサ部分の更に別の模式的平面構成例。

【図7】図６のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造図。

【図8】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9】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10】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11】図１０において、ステップＳ６とステップＳ７との間の詳細な動作方法を示すフローチャート図。

【図12】第１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、脈波信号強度（a.u.）とサンプル数Ｓとの関係の測定例。

【図13】第１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、脈波信号強度（a.u.）とサンプル数Ｓとの関係の別の測定例。

【図14】第１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、図１２の脈波信号強度（a.u.）とサンプル数Ｓとの関係の包絡線による呼吸回数の測定例（サンプル数Ｓ＝１０００〜６０００（個））。

【図15】第１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、図１２の脈波信号強度（a.u.）とサンプル数Ｓとの関係の包絡線による呼吸回数の測定例（サンプル数Ｓ＝６０００〜１１０００（個））。

【図16】第１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、無呼吸時における脈波信号強度（a.u.）とサンプル数Ｓとの関係の測定例（サンプル数Ｓ＝１０００〜８０００（個））。

【図17】第１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、無呼吸時における脈波信号強度（a.u.）とサンプル数Ｓとの関係の別の測定例（サンプル数Ｓ＝１０００〜１１０００（個））。

【図18】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19】図１８に示す動作方法に対応する脈波信号波形の説明図。

【図20】第１の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21】図２０に示す動作方法に対応する脈波信号波形の説明図。

【図22】第１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、図２０の動作時における脈波信号強度（a.u.）とサンプル数Ｓとの関係の測定例。

【図23】比較例に係るバイタルセンサモジュールにおける脈波信号波形例であって、（ａ）駆出波と反射波を備える典型例、(ｂ)上昇脚の不自然なノッチや変曲点を備える波形例、（ｃ）収縮期頂点の変形・反射波の振幅変化を備える波形例、（ｄ）下降脚の不自然な変曲ラインを備える波形例。

【図24】比較例に係るバイタルセンサモジュールにおける注意を要する脈波信号波形のパターン例であって、（ａ）収縮期変形例（ノッチ型）、(ｂ) 収縮期変形例（とさか型）、（ｃ）拡張期変形例（さざなみ型）。

【図25】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26】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27】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28】（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２８（ａ）の説明図。

【図29】（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２９（ａ）の説明図。

【図30】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31】第５の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの回路ブロック構成図。

【図32】第１〜第５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33】第１〜第５の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。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

[第１の実施の形態]
（バイタルセンサモジュールの装着形態）
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、外部のＰＣ／携帯端末４との無線通信の様子を示す模式図は、図１（ａ）に示すように表される。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を人体１８の前腕の外側に装着し、外部のＰＣ／携帯端末４との無線通信の様子を示す模式図、図１（ｂ）に示すように表される。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１（ａ）・図１（ｂ）に示すように、腕用のストラップ５０を介して、人体１８の前腕に装着可能である。

【0017】

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２Ｆを人体１８の人差し指１８Ｆの内側に装着し、外部のＰＣ／携帯端末４との無線通信の様子を示す模式図は、図２（ａ）に示すように表される。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２Ｆを人体１８の人差し指１８Ｆの外側に装着し、外部のＰＣ／携帯端末４との無線通信の様子を示す模式図は、図２（ｂ）に示すように表される。第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２Ｆは、図２（ａ）・図２（ｂ）に示すように、指用のストラップ５０Ｆを介して、人体１８の人差し指１８Ｆに装着可能である。尚、ここでは人差し指１８Ｆに装着する例は示されているが、人差し指１８Ｆに限定されるものではなく、他の指であっても良い。

【0018】

第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２Ｅを外耳道の入り口に装着した様子を示す模式図は、図３（ａ）に示すように表され、外耳道に装着する実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２Ｅと外部のＰＣ／携帯端末４との無線通信の様子を示す模式図は、図３（ｂ）に示すように表される。

【0019】

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の装着例は、上記の前腕１８・人差し指１８Ｆ・外耳道入口に限定されるものではなく、他の人体部位であっても良い。

【0020】

（光センサ）
第１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１部分の模式的平面構成例は、図４（ａ）に示すように表され、別の模式的平面構成例は、図４（ｂ）に示すように表される。

【0021】

第１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１部分は、図４（ａ）に示すように、１個の発光素子（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）１２と、ＬＥＤ１２に隣接して配置された１個の受光素子（ＰＤ：Photodetector）１４とを備える。ＬＥＤ１２およびＰＤ１４は、基板２０Ａ上に配置される。また、ＬＥＤ１２およびＰＤ１４は、基板２０Ａ上に配置される遮光用樹脂壁（絶縁層）２１によって周辺を囲まれていても良い。ここで、ＬＥＤ１２は、可視光若しくは近赤外光を発光可能である。また、ＰＤ１４は、可視光若しくは近赤外光を発するＬＥＤ１２と同帯域に感度を有する受光素子である。なお、複数個のＰＤ１４を配置する場合は、複数個のＰＤ１４上にそれぞれ光学フィルタを設けて使い分けても良い。例えば、一方のＰＤ１４は可視光に感度を有し、他方のＰＤ１４は、近赤外光に感度を有するように光学フィルタを設けるようにしても良い。光学フィルタは、例えば受光素子や樹脂パッケージに施すことで形成できるが、これに限定されるものではない。

【0022】

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。

【0023】

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若しくは赤外発光ダイオードを備え、血中酸素飽和度を測定可能である。

【0024】

第１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１部分の別の構成例は、図４（ｂ）に示すように、２個のＬＥＤ１２₁・１２₂と、ＬＥＤ１２₁・１２₂に隣接して配置された１個のＰＤ１４とを備える。ＬＥＤ１２₁・１２₂およびＰＤ１４は、基板２０Ａ上に配置される。また、ＬＥＤ１２₁・１２₂およびＰＤ１４は、基板２０Ａ上に配置される遮光用樹脂壁（絶縁層）２１によって周辺を囲まれていても良い。ここで、ＬＥＤ１２₁・１２₂は、可視光若しくは近赤外光を発光可能である。また、ＰＤ１４は、可視光若しくは近赤外光を発するＬＥＤ１２₁・１２₂と同帯域に感度を有する受光素子である。

【0025】

（バイタルセンサモジュール）
また、図４（ａ）に示す光センサ１を備えた第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２を人体（腕）１８に装着した状態の模式的断面構造例は、図５に示すように表される。

【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は、図５に示すように、例えば、人体（腕）１８に対してフェースダウンに密着して配置される。なお、図５に示す例では、バイタルセンサモジュール２は、人体（腕）１８に対して密着しているが、人体（腕）１８の表面と所定の距離だけ離隔して配置しても良い。ここで、所定の距離は、例えば数ｍｍ以内である。

【0027】

基板２０Ａは、例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）等で形成可能であり、モジュール筐体１０内に配置されている。基板２０Ａの表面(人体１８に接触する側の面をここでは、裏面若しくは底面と称する)側には、メモリ８Ａ・制御用集積回路８Ｂ・抵抗素子８Ｒ・キャパシタ８Ｃなどが配置される。ここで、抵抗素子８Ｒ・キャパシタ８Ｃなどは，例えば遅延回路などの構成部品に適用される。

【0028】

また、図５に示すように、基板２０Ａの表面側には、柱状樹脂壁（絶縁壁）２１Ｂを介してバッテリ９が配置されていても良い。バッテリ９もモジュール筐体１０内に配置される。また、バッテリ９と基板２０Ａ上の電極間は、ボンディングワイヤ２０Ｗなどで接続されている。

【0029】

さらに、図５に示すように、基板２０Ａおよびバッテリ９の表面側には、コネクタ６Ａを介して基板２０Ｂが配置されていても良い。基板２０Ｂもモジュール筐体１０内に配置される。ここで、コネクタ６Ａは、基板２０Ａ・２０Ｂ間を接続している。

【0030】

光センサ１は、図５に示すように、モジュール筐体１０表面より突出させて配置されることが望ましい。

【0031】

また、モジュール筐体１０は、人体１８と光センサ１との密着性が容易となるように、人体１８と接触する部分において、人体１８部位の形状に合わせて凹曲面形状を備えていても良い。

【0032】

本実施形態にかかるモジュール筐体１０は、例えば表面に粘着性を備えており、バイタルセンサモジュール２は、モジュール筐体１０の該粘着性により人体１８に貼り付けられるような構成になっていてもよい。

【0033】

また、該モジュール筐体１０は、バイタルセンサモジュール２の他の構成よりも柔軟性の高い素材により構成されていても良く、これにより、モジュール筐体１０と人体１８との密着性を向上させ、ひいてはバイタルセンサモジュール２と人体１８との密着性をより向上させることができる。

【0034】

なお、モジュール筐体１０の表面に粘着性を持たせた場合には、ベルト等のバイタルセンサモジュール２を人体１８に密着させるための余計な構成が必須でなくなる。

【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部分の更に別の模式的平面構成例は、図６に示すように表され、図６のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図７に示すように表される。

【0036】

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６および図７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を配置する。図６の例では、複数のＰＤは、４個配置されている。図６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。

【0037】

また、図６および図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。

【0038】

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。

【0039】

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ても良い。

【0040】

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（ａ）若しくは図７に示すように、本体部がＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸方向に動いてしまい、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。

【0041】

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８に示すように表される。

【0042】

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８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生体内から戻る反射光を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。

【0043】

また、図８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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【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。

【0047】

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。

【0048】

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若しくは赤外発光ダイオードを備え、血中酸素飽和度を測定可能である。

【0049】

また、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。

【0050】

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。

【0051】

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、図８に示すように、ＰＣＢ２０の表面(人体１８に接触する側の面をここでは、裏面若しくは底面と称する)側に配置された筐体１０を備えていても良い。

【0052】

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の一例は、図９に示すように表される。

【0053】

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９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。

【0054】

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５に示した構成と同様に、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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

（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１０に示すように表される。

【0058】

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１０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。

【0059】

また、図１０において、ステップＳ６とステップＳ７との間の詳細な動作方法を示すフローチャートは、図１１に示すように表される。

【0060】

まず、光センサ１による計測を継続するステップＳ６の後、他のセンサによる信号取得を実施するか否かを判断するステップＳ６１に移行する。ここで、他のセンサとは、例えば、温度センサ、圧力センサなどを想定している。

【0061】

ステップＳ６１において、他のセンサによる信号取得を実施する（ＹＥＳ）の場合には、ステップＳ６２に移行し、他のセンサによる信号を取得する。

【0062】

次に、ステップＳ６２において、他のセンサによる信号取得を実施した後、ステップＳ６３に移行して、取得した信号情報を記憶部（メモリ）４２に格納する。

【0063】

次に、ステップＳ６３において、取得した信号情報を記憶部（メモリ）４２に格納した後、ステップＳ６４に移行して、脈波信号を取得する。

【0064】

また、ステップＳ６１において、他のセンサによる信号取得を実施しない（ＮＯ）の場合には、ステップＳ６４に移行して、脈波信号を取得する。

【0065】

次に、ステップＳ６４において、脈波信号を取得した後、ステップＳ７に移行して、取得した脈波信号情報（データ）を記憶部（メモリ）４２に格納する。

【0066】

さらに、ステップＳ７の後、ステップＳ６１・ステップＳ６２・ステップＳ６３・ステップＳ６４の動作を繰り返しても良い。

【0067】

（脈波信号強度とサンプル数Ｓとの関係）
第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールは、可視光および／若しくは近赤外光を発するＬＥＤ１２および同帯域に感度を有するＰＤ１４を備え、脈波センサモジュールを提供することができる。

【0068】

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は、サーミスタ／加速度センサなどのセンサ類を搭載することによって、脈波センサ／サーミスタ／加速度センサなどを一つの複合モジュールとして形成可能であり、その装着形態は、手指先／手首／外耳道などの体表面に密着させる形状（腕時計／リストバンド／イヤホンなど）として、身体へ装着させる。

【0069】

（信号振幅の着目領域）
第１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、脈波信号強度（a.u.）とサンプル数Ｓとの関係の測定例は、図１２に示すように表される。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において、脈波信号強度（a.u.）とサンプル数Ｓとの関係の別の測定例は、図１３に示すように表される。

【0070】

ここで、サンプリングは、例えば、１秒間に２００回実施している。このため、図１２・図１３の横軸のサンプル数Ｓ＝１０００（個）は、５秒間に対応し、サンプル数Ｓ＝１１０００（個）は、５５秒間に対応している。したがって、図１２・図１３に示される２つの例は、横軸は、５０秒間のサンプリングに対応している。なお、サンプリング周波数が相対的に低く、例えば２０Ｈｚなどである場合には、得られる脈波の分解能が低下して、呼吸リズムを可視化することが難しくなる。このため、サンプリング周波数は相対的に高い１００Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度の周波数の範囲であることが望ましい。

【0071】

また、図１２・図１３に示される２つの例は、共に、脈波計測時における呼吸回数は１３回／分で統一されている。

【0072】

第１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、図１２の脈波信号強度（a.u.）とサンプル数Ｓとの関係の包絡線による呼吸回数の測定例（サンプル数Ｓ＝１０００〜６０００（個））は、図１４に示すように表される。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において、図１２の脈波信号強度（a.u.）とサンプル数Ｓとの関係の包絡線による呼吸回数の測定例（サンプル数Ｓ＝６０００〜１１０００（個））は、図１５に示すように表される。

【0073】

ここで、サンプリングは、例えば、１秒間に２００回実施している。このため、図１４の横軸のサンプル数Ｓ＝１０００（個）は、５秒間に対応し、サンプル数Ｓ＝６０００（個）は、３０秒間に対応している。したがって、図１４に示されるの例は、横軸は、２５秒間のサンプリングに対応している。

【0074】

同様に、図１５の横軸のサンプル数Ｓ＝６０００（個）は、３０秒間に対応し、サンプル数Ｓ＝１１０００（個）は、５５秒間に対応している。したがって、図１５に示されるの例は、横軸は、２５秒間のサンプリングに対応している。

【0075】

第１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、脈波信号強度（a.u.）の波形のトップ及びボトムのピーク値をそれぞれ時系列に並べることで、呼吸リズムを反映した包絡線を得ることができる。

【0076】

第１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は、図１２〜１５に示すように、脈波の基線Ａ−Ａラインより下部領域の脈波信号強度（信号振幅）の変化に着目すると、呼吸成分が表れており、呼吸に伴う変化が現れていることが分かる。

【0077】

第１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、得られた脈波の信号振幅には呼吸に伴う振幅の変化が生じるため、特に信号振幅の基線Ａ−Ａラインより下部領域の変化をモニタすることで、呼吸リズムを検出可能である。

【0078】

（無呼吸による信号振幅の変化）
第１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、無呼吸時における脈波信号強度（a.u.）とサンプル数Ｓとの関係の測定例（サンプル数Ｓ＝１０００〜８０００（個））は、図１６に示すように表される。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において、無呼吸時における脈波信号強度（a.u.）とサンプル数Ｓとの関係の別の測定例（サンプル数Ｓ＝１０００〜１１０００（個））は、図１７に示すように表される。

【0079】

ここで、サンプリングは、例えば、１秒間に２００回実施している。このため、図１６・図１７に示される２つの例は、横軸は、それぞれ３５秒間・５０秒間のサンプリングに対応している。

【0080】

図１６・図１７に示される２つの例は、共に、脈波計測時における呼吸回数はゼロで統一されている。

【0081】

図１６に示す例では、無呼吸時における脈波信号強度（a.u.）の信号振幅の初期値が１２００であるのに対して、３５秒の経過後、脈波信号強度（a.u.）の信号振幅は、約３００に減少している。

【0082】

同様に、図１７に示す例では、無呼吸時における脈波信号強度（a.u.）の信号振幅の初期値が１０００であるのに対して、５０秒の経過後、脈波信号強度（a.u.）の信号振幅は、約６００に減少している。

【0083】

呼吸を停止することで、血中の酸素化ヘモグロビン（ＨｂＯ₂）が減少し、血中酸素飽和度は低下する。したがって、同量の血液伝播が行われている場合であっても、脈波の信号振幅は減少する。

【0084】

したがって、第１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は、脈波の信号振幅の減少傾向を測定することによって、呼吸の有無を判別可能である。

【0085】

一般的に、７時間で１０秒以上の無呼吸が３０回以上観測される場合や、１時間で無呼吸回数や低呼吸回数が５回以上観測される場合には、無呼吸であると判定される。

【0086】

（バイタルセンサモジュールの動作方法:フローチャート例１）
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例１は、図１８に示すように表される。また、図１８に示す動作方法に対応する脈波信号波形の説明図は、図１９に示すように表される。

【0087】

図１９に示すように、脈波信号波形のボトムｎ番目の時間をＴ_n、ボトムｎ番目の信号強度をＢ_nで定義している。

【0088】

以下に、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フローチャート例１を説明する。
（ａ）まず、ステップＳ１１において、光センサによって、脈波を取得する。
（ｂ）次に、ステップＳ１２において、取得した脈波のアナログ信号をＡ／Ｄコンバータを介して、ディジタル信号に変換する。
（ｃ）次に、ステップＳ１３において、脈波のボトムを検出して、時間情報としてのタイムスタンプを付与する。得られたデータを（Ｔ_n，Ｂ_n）とする。
（ｄ）次に、ステップＳ１４において、各ボトムの時間間隔Ｄ_n(＝Ｔ_n−Ｔ_n-1)を算出し、前後の時間間隔(Ｄ_n-1，Ｄ_n+1)と比べて、例えば、約５０％、若しくは約２００％以上となる場合は、エラー値として排除する。エラー値として排除されたデータには前後の時間間隔より補完した値(Ｔ_c，Ｂ_c)を代入する。ここで、補完した値は、前後のデータの単純平均を採る方法や、重み付けをした加重平均を採る方法などを採用可能である。
(ｅ)上記処理を施した後、ステップＳ１５において、データ群(Ｂ₀，Ｂ₁，…，Ｂ_n，…)に対して適宜移動平均処理を行う。移動平均処理後のデータ群を(ｂ₀，ｂ₁，…，ｂ_n，…)とする。
（ｆ）次に、ステップＳ１６において、移動平均処理を施した各データ(Ｔ_n，ｂ_n)を結んで包絡線を求め、得られた包絡線に対して、単位時間当たりのピークまたはボトム値を求めることで、呼吸数の情報を取得する。

【0089】

なお、上記動作中に、マイクロホンにより会話や努力性呼吸を検出した場合は、その旨をシステム側へ通知(フラグ通知)する。

【0090】

この期間に得られた呼吸数の情報は、会話などによって正しく検出出来ていない可能性があるため、システム側にて情報活用の可否を判断しても良い。

【0091】

（バイタルセンサモジュールの動作方法:フローチャート例２）
第１の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例２は、図２０に示すように表される。また、図２０に示す動作方法に対応する脈波信号波形の説明図は、図２１に示すように表される。

【0092】

図２１に示すように、脈波信号波形のピークｎ番目の時間をｔ_n、ピークｎ番目の信号強度をＰ_n、ボトムｎ番目の時間をＴ_n、ボトムｎ番目の信号強度をＢ_nで定義している。

【0093】

以下に、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フローチャート例２を説明する。
（ａ）まず、ステップＳ２１において、光センサによって、脈波を取得する。
（ｂ）次に、ステップＳ２２において、取得した脈波のアナログ信号をＡ／Ｄコンバータを介して、ディジタル信号に変換する。
（ｃ）次に、ステップＳ２３において、脈波のピークおよびボトムを検出して、時間情報としてのタイムスタンプを付与する。得られたピークデータを（ｔ_n，Ｐ_n）、得られたボトムデータを（Ｔ_n，Ｂ_n）とする。
（ｄ）次に、ステップＳ２４において、ピーク信号強度とボトム信号強度の差分（Ｐ_n-Ｂ_n）または（Ｐ_n-Ｂ_n-1）を算出し、信号振幅ΔＨ_nとする。
（ｅ）次に、ステップＳ２５において、時間経過に合せて信号振幅ΔＨを算出し、信号振幅ΔＨの変化量をモニタする。
（ｆ）次に、ステップＳ２６において、一定時間(例えば１５秒、３０秒など)の間に信号振幅ΔＨが継続的に減少する場合は、適切な呼吸が維持されていないと判断し、システム側へその旨を通知する。

【0094】

第１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、図２０の動作時における脈波信号強度（a.u.）とサンプル数Ｓとの関係の測定例は、図２２に示すように現される。図２２に示す例では、３５秒間に信号振幅ΔＨ＝１２００〜ΔＨ＝３００まで、継続的に減少している。

【0095】

比較例に係るバイタルセンサモジュールにおける脈波信号波形例であって、駆出波Ｐ１と反射波Ｐ２を備える典型的な波形例は図２３（ａ）に示すように表され、上昇脚の不自然なノッチや変曲点（偽Ｐ１）を備える波形例は図２３（ｂ）に示すように表され、収縮期頂点の変形・反射波の振幅変化を備える波形例は図２３（ｃ）に示すように表され、下降脚の不自然な変曲ラインを備える波形例は図２３（ｄ）に示すように表される。

【0096】

比較例に係るバイタルセンサモジュールにおける注意を要する脈波信号波形のパターン例であって、収縮期変形例（ノッチ型）は図２４（ａ）に示すように表され、収縮期変形例（とさか型）は図２４（ｂ）に示すように表され、拡張期変形例（さざなみ型）は図２４（ｃ）に示すように表される。

【0097】

計測器と皮膚との押し付け圧によって、脈波の各ピークには図２３・図２４示すような歪みが生じる。また、脈波の各ピークは計測器と皮膚との押し圧に影響されて、偽ピークを含む複数のピークが出現する。従って、上側包絡線を採用した場合は偽ピークの混入によって、検出精度が低下するが、第１の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールにおいては、上側包絡線よりも下側包絡線に着目することで、呼吸リズムを検出可能である。

【0098】

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においては、ＭＣＵにおけるデータの演算負荷が小さく、低消費電力化、低コスト化を図ることができる。

【0099】

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においては、徐脈の発生に伴う振幅変化を、下側包絡線を用いて検出するため、検出するまでのリードタイムが短く、体動ノイズとの区別も容易である。

【0100】

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においては、体表面温度/会話や努力性呼吸有無の情報(サンプリング周波数：低)を併せることで、検出精度を高めることが可能である。

【0101】

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においては、計測状態によっては、同時に取得しているセンサ出力情報（体表面温度／体動の有無／会話の有無など）を参照することで、呼吸リズムの検出精度を高めることができる。

【0102】

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においては、大きな装着負荷を伴うことなく、簡易な方法にて装着者の呼吸リズムをモニタすることが可能となる。

【0103】

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を使用することによって、専門機関などに出向く必要がなく、日常生活に近い環境下においてのモニタが可能となる。

【0104】

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を使用することによって、呼吸リズムを可視化することにより、リラクゼーションや体調管理の一助とすることが可能となる。

【0105】

以上説明したように、第１の実施の形態によれば、被験者の装着状態による負担を軽減し、かつ脈波の信号振幅変化に着目することで呼吸リズム、呼吸数、呼吸有無などの呼吸成分の抽出が可能であり、また脈拍数、血中酸素飽和度、体動の有無などの情報を併せて取得することで、装着者の状態をモニタすることも可能である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。

【0106】

[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２５に示すように表される。

【0107】

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。

【0108】

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２５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生体内から戻る反射光を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。

【0109】

また、図２５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。

【0110】

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。

【0111】

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。

【0112】

第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、被験者の装着状態による負担を軽減し、かつ脈波の信号振幅変化に着目することで呼吸リズム、呼吸数、呼吸有無などの呼吸成分の抽出が可能であり、また脈拍数、血中酸素飽和度、体動の有無などの情報を併せて取得することで、装着者の状態をモニタすることも可能である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。

【0113】

[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２６に示すように表される。

【0114】

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２６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。

【0115】

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。

【0116】

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２６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２６の例では、複数のＰＤは、４個配置されている。

【0117】

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。

【0118】

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。

【0119】

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。

【0120】

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。

【0121】

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。

【0122】

第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、被験者の装着状態による負担を軽減し、かつ脈波の信号振幅変化に着目することで呼吸リズム、呼吸数、呼吸有無などの呼吸成分の抽出が可能であり、また脈拍数、血中酸素飽和度、体動の有無などの情報を併せて取得することで、装着者の状態をモニタすることも可能である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。

【0123】

（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２７に示すように表される。

【0124】

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２７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。

【0125】

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。

【0126】

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２７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２７の例では、複数のＬＥＤは、４個配置されている。

【0127】

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。

【0128】

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。

【0129】

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。

【0130】

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。

【0131】

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。

【0132】

第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、被験者の装着状態による負担を軽減し、かつ脈波の信号振幅変化に着目することで呼吸リズム、呼吸数、呼吸有無などの呼吸成分の抽出が可能であり、また脈拍数、血中酸素飽和度、体動の有無などの情報を併せて取得することで、装着者の状態をモニタすることも可能である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。

【0133】

（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２の光センサ部分２Ａの鳥瞰図は、図２８（ａ）に示すように表され、図２８（ａ）の説明図は、図２８（ｂ）に示すように表される。

【0134】

第５の実施の形態に係るバイタルセンサモジュール２の鳥瞰図は、図２９（ａ）に示すように表され、図２９（ａ）の説明図は、図２９（ｂ）に示すように表される。

【0135】

図２８・図２９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。また、電源としては、太陽電池、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池などを内蔵して、ワイヤレス化しても良い。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と同様に、外部のＰＣ／携帯端末との間で無線通信を実施可能な構成を採用しても良い。

【0136】

図２９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。尚、上記の寸法は、一例であって、実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの装着例において説明したように、前腕・人差し指・外耳道入口や、他の人体部位への装着状態に合わせて適宜サイズを小型化しても良い。

【0137】

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。

【0138】

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。

【0139】

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。実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの装着例において説明したように、人差し指・外耳道入口や、他の人体部位へ装着しても良い。

【0140】

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。

【0141】

（バイタルセンサモジュールの模式的ブロック構成）
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３０に示すように表される。

【0142】

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３０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。

【0143】

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３０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。

【0144】

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３０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。

【0145】

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３０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、外部のＰＣ／携帯端末４との間で無線通信を実施可能である。

【0146】

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３０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（Ｉ／Ｆ）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。ここで、充電方式としては、例えば、マイクロＵＳＢ端子１１０を介して外部から供給する方式や、微小コイルをかいして、外部からワイヤレス給電する方式を適用しても良い。また、太陽電池、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池などを内蔵して、小型化・ワイヤレス化しても良い。

【0147】

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。

【0148】

（バイタルセンサモジュールの回路ブロック構成）
第５の実施の形態に係るバイタルセンサモジュールの回路ブロック構成は、図３１に示すように表される。

【0149】

光センサ１内のＬＥＤ・ＰＤは、ＬＥＤドライバ１Ｄ・アナログフロントエンド（ＡＦＥ）１Ａを介して、ＭＣＵ３０に接続される。

【0150】

サーミスタ３８は、アンプおよびＡ／Ｄコンバータ３８Ａを介して、ＭＣＵ３０に接続される。

【0151】

マイクロホン３７は、アンプおよびＡ／Ｄコンバータ３７Ａを介して、ＭＣＵ３０に接続される。

【0152】

また、ＭＣＵ３０は、各種センサとして例えば加速度センサ４３に接続され、体の動きを検出可能になされていても良い。

【0153】

また、ＭＣＵ３０は、無線通信部（ＲＦ）３２に接続されていても良い。

【0154】

また、ＭＣＵ３０は、Ｄ／Ａコンバータおよびアンプ４７Ａを介してスピーカ４７に接続されていても良い。

【0155】

また、ＭＣＵ３０は、ディスプレイ４０およびメモリ４２に接続されていても良い。

【0156】

第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、被験者の装着状態による負担を軽減し、かつ脈波の信号振幅変化に着目することで呼吸リズム、呼吸数、呼吸有無などの呼吸成分の抽出が可能であり、また脈拍数、血中酸素飽和度、体動の有無などの情報を併せて取得することで、装着者の状態をモニタすることも可能である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。

【0157】

（バイタルセンサモジュールの動作方法：光センサキャリブレーション）
第１〜第５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は、図３２に示すように表される。

【0158】

第１〜第５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は、図３２に示すように、装着状態判定ステップＳ３１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Ｓ３２と、上記の判断するステップＳ３２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Ｓ３３と、上記の判断するステップＳ３２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Ｓ３４と、光センサにより測定するステップＳ３５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Ｓ３６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Ｓ３５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。

【0159】

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Ｓ３２において、判定結果はＮＯとすることができる。

【0160】

ステップＳ３３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。

【0161】

「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。

【0162】

脈波の検出感度は、ヒトや計測部によって差があるため、実質的に一定の出力（脈波の振幅）を得るためには、ヒトや計測部に応じて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。

【0163】

第１〜第５の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３３に示すように表される。

【0164】

第１〜第５の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３３に示すように、装着状態判定ステップＳ４１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Ｓ４２と、上記の判断するステップＳ４２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Ｓ４３と、上記の判断するステップＳ４２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Ｓ４４と、光センサにより脈波を測定するステップＳ４５と、サーミスタにより温度を測定するステップＳ４６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Ｓ４７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Ｓ４１に戻るステップＳ４３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Ｓ４８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Ｓ４５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。

【0165】

ステップＳ４３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。

【0166】

（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を適用可能である。ボタン式圧力センサ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。

【0167】

―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を適用可能である。空気送風式圧力センサ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。

【0168】

―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を適用可能である。フィルム状圧力センサ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としては、例えば、フィルム形状のピエゾフィルム圧力センサを適用可能であり、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。

【0169】

―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を適用可能である。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は、ガラス基板と、ガラス基板上に配置された第１透明電極層と、第１透明電極層上に配置されたドットスペーサと、第１透明電極層上に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、第２透明電極層上に配置された絶縁層とを備える。絶縁層は、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。

【0170】

Ｏリング状抵抗膜式圧力センサは、抵抗膜式タッチパネルを応用し、絶縁層に圧力が印加されて、絶縁層および第２透明電極層が押し下げられ、第１・第２透明電極層間が接触すると、接触点座標を検出することができる。

【0171】

―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。

【0172】

（電極間抵抗センサ例）
電極間接触抵抗は、人体１８との接触状態では、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。

【0173】

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、装着した際に体表面と接する電極間抵抗センサを備えていても良い。

【0174】

尚、光センサ、サーミスタ、圧力センサは、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。

【0175】

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。

【0176】

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。

【0177】

また、ＰＣＢ２０の表面上には、黒色の遮光用樹脂壁が配置され、ＬＥＤおよびＰＤ・電極間抵抗センサは、この遮光用樹脂壁によって、互いに離隔されている。遮光用樹脂壁には、黒色に着色された絶縁層を適用しても良い。

【0178】

電極間抵抗センサ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。

【0179】

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。

【0180】

例えば、電極間接触抵抗は、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。

【0181】

本実施の形態のバイタルセンサモジュールは、睡眠時呼吸モニタツール、病気療養者のリハビリモニタツール（呼吸状態より、過負荷なリハビリになっていないかを判断する）、リラクゼーションツール(呼吸数を管理することで、リラクゼーションへつなげる。腹式呼吸など)、レスピレーションモニタ、活動量計、心拍計などの医療計測機器に適用可能である。

【0182】

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負担を軽減し、かつ脈波の信号振幅変化に着目することで呼吸リズム、呼吸数、呼吸有無などの呼吸成分の抽出が可能であり、また脈拍数、血中酸素飽和度、体動の有無などの情報を併せて取得することで、装着者の状態をモニタすることも可能である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。

【0183】

[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。

【0184】

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】

【0185】

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】

【0186】

１…光センサ
２、２Ｆ、２Ｅ…バイタルセンサモジュール
４…ＰＣ／携帯端末
８Ａ…メモリ
８Ｂ…制御用集積回路
８Ｃ…キャパシタ
８Ｒ…抵抗素子
９…バッテリ
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)（前腕）
１８Ｆ…人差し指
２０、２０Ａ、２０Ｂ…プリント回路基板（ＰＣＢ、基板）
２１…遮光用樹脂壁（絶縁層）
２１Ｂ…柱状樹脂壁（絶縁壁）
２２、２２₁、２２₂、２２₃、２２₄…圧力センサ
３０…制御部（ＭＣＵ）
３２…無線通信部（ＲＦ）
３３…外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）
３４…電源部
３５…操作部
３６…アンテナ
３７…マイクロホン
３７Ａ、３８Ａ…アンプおよびＡ／Ｄコンバータ
３８…温度センサ（サーミスタ）
４０…表示部（ディスプレイ）
４２…記憶部（メモリ）
４３…各種センサ（加速度センサ）
４７…スピーカ
４７Ａ…Ｄ／Ａコンバータおよびアンプ
５０、５０Ｆ…ストラップ
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）
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】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】