特許 6999141 生体情報収集システム及びセンサユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-24

(45)【発行日】2022-01-18

(54)【発明の名称】生体情報収集システム及びセンサユニット

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/087 20060101AFI20220111BHJP

   A61B 5/02 20060101ALI20220111BHJP

【ＦＩ】

A61B5/087

A61B5/02 H

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020116274

(22)【出願日】2020-07-06

【審査請求日】2020-07-28

(73)【特許権者】

【識別番号】511217212

【氏名又は名称】株式会社コスモスウェブ

(73)【特許権者】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(73)【特許権者】

【識別番号】510108951

【氏名又は名称】公立大学法人広島市立大学

(74)【代理人】

【識別番号】100090169

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100074147

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 崇

(74)【代理人】

【識別番号】100124497

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】吉村 直幸

(72)【発明者】

【氏名】丸田 勝弘

(72)【発明者】

【氏名】郷古 重成

(72)【発明者】

【氏名】須田 勉

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 信

(72)【発明者】

【氏名】川部 勤

(72)【発明者】

【氏名】松島 充代子

(72)【発明者】

【氏名】式田 光宏

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 義大

【審査官】樋口 祐介

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／１２５８４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１９４５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５２５２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００２－５３５０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】藤範知弘，他4名，呼吸と体温の両計測が可能な MEMS 流量センサの開発，第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」 シンポジウム論文集，2018年10月23日

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ５／０２－５／０３

Ａ６１Ｂ５／０６－５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気道または口腔の呼吸流路に配置される機器に取り付けられ、前記呼吸流路に設けられた流量センサと温度センサと、前記流量センサにより得られる流量データと前記温度センサにより得られる温度データとを送信する送信部と、を備えるセンサユニットと、
前記送信部から送信される流量データと温度データとを受信する受信部と、この受信部が受信した流量データに基づき、呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（または心拍出量）情報を生成すると共に、前記温度データに基づき体温情報を生成する生体情報生成手段と、前記生体情報生成手段が生成した呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（または心拍出量）情報、体温情報に基づき情報の出力を行う出力制御部とを具備する中央ユニットとを有し、
前記センサユニットは、筒状のセンサホルダを有し、該センサホルダの筒部分における筒の直径に沿って筒内には、
温度センサと２つの流量センサを集積化して設けたセンサフィルムが設けられると共に、
前記センサフィルムに当たる呼気・吸気を整流するための第１の整流板と第２の整流版により構成される整流体が設けられ、
前記第１の整流板と前記第２の整流板は、相互に対向する側に突出した複数条のリブを有し、対向するリブは相互に前記センサフィルムの同じ位置に表面と裏面から当接し、前記第１の整流板と前記第２の整流板とリブにより囲まれた空間は、呼吸流路を構成することを特徴とする生体情報収集システム。

【請求項2】

口腔の呼吸流路に配置される前記機器は、医療用フェイスマスク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システム。

【請求項3】

前記センサユニットには、
前記気道または前記口腔の呼吸流路に配置される機器から突出した短管と、
前記流量センサにより得られる信号に基づき流量データに対応する信号を測定する測定回路と、前記温度センサにより得られる信号に基づき温度データに対応する信号を測定する温度測定回路と、前記測定回路の出力と前記温度測定回路の出力とをディジタル化して前記送信部へ送るＡ／Ｄ変換回路と、前記送信回路とが実装され、前記短管が挿入される穴部が形成されたプリント基板とが、
備えられており、
前記プリント基板は、前記短管が挿入された状態で下ケースに設けられ、この下ケースが上ケースにより蓋をされており、
前記センサユニットの使用時に該センサユニット内を流れるユーザの呼吸が前記プリント基板に漏れぬように、前記上ケースと前記短管の結合部分に形成された段部をシールするＯリングが設けられ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システム。

【請求項4】

前記出力制御部は、時系列で生成される呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（または心拍出量）情報、体温情報の値に基づき作成されたグラフを出力す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システム。

【請求項5】

送信される流量データと温度データとを受信する受信部と、この受信部が受信した流量データに基づき、呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（または心拍出量）情報を生成すると共に、前記温度データに基づき体温情報を生成する生体情報生成手段と、前記生体情報生成手段が生成した呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（または心拍出量）情報、体温情報に基づき情報の出力を行う出力制御部とを具備する中央ユニットへ流量データと温度データとを送信するセンサユニットであって、
気道または口腔の呼吸流路に配置される機器に取り付けられ、前記呼吸流路に設けられた流量センサと温度センサと、
前記流量センサにより得られる流量データと前記温度センサにより得られる温度データとを送信する送信部と、を備え、
前記センサユニットは、筒状のセンサホルダを有し、該センサホルダの筒部分における筒の直径に沿って筒内には、
温度センサと２つの流量センサを集積化して設けたセンサフィルムが設けられると共に、
前記センサフィルムに当たる呼気・吸気を整流するための第１の整流板と第２の整流版により構成される整流体が設けられ、
前記第１の整流板と前記第２の整流板は、相互に対向する側に突出した複数条のリブを有し、対向するリブは相互に前記センサフィルムの同じ位置に表面と裏面から当接し、前記第１の整流板と前記第２の整流板とリブにより囲まれた空間は、前記口腔の呼吸流路に続く呼吸流路を構成することを特徴とするセンサユニット。

【請求項6】

口腔の呼吸流路に配置される前記機器は、医療用フェイスマスクであることを特徴とする請求項５に記載のセンサユニット。

【請求項7】

筒状のセンサホルダにおける筒部の中央に長手方向に沿って、流量センサと温度センサが設けられた基板を支持する支持枠を備えることを特徴とする請求項５または６に記載のセンサユニット。

【請求項8】

医療用フェイスマスクに着脱自在に取り付け可能とする取付部を備えることを特徴とする請求項６に記載のセンサユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、生体情報収集システム及びセンサユニットに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、人の健康状態などを把握するためには、体温、呼吸数、血圧（または心拍出量）情報などの生体情報については、それぞれの生体情報に対応した計測デバイス（センサ）を用い、かつ、１つの計測デバイスから得られた情報からは１つの生体情報を得ているに過ぎず、１つの計測デバイスから得られた情報を用いて簡便に複数の生体情報を得るようなことはできない。

【0003】

また、生体情報の測定に際しては、無拘束条件下で、いつでもどこでも計測することは難しいという課題がある。ところで、昨今のセンサデバイスの小型化などにより、手軽なウエアラブル計測装置が開発され、これにより呼吸数、心拍数、体温などの生体情報が簡便に計測できるようになった。しかしながら、現行のウエアラブル計測装置では、呼吸量、心拍出量などの生体情報に対する定量的な計測評価ができないという問題がある。その結果、上記ウエアラブル計測装置の用途は日常生活におけるモニタリングレベルに留まり、生体情報に対する高精度かつ定量的な数値を必要とする医療用としては適用できないものである。

【0004】

特許文献１には、体重センサ、体温センサ、体脂肪センサ、血液型センサ、血圧（心拍出量）センサ、血糖センサ、酸化飽和度センサ、心拍センサ、脳電図センサ、心電図センサ、筋電図センサ、眼電図センサ、電気皮膚反応センサなどの各種センサを用いて健康状態の把握を行うことが記載されている。

【0005】

特許文献２には、心拍センサ、血圧（心拍出量）センサ、発汗センサ及び体温センサなどを用いて、記録時のユーザの感情を他のユーザが体験できるようにした装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特表２０１３－５４０４５４号公報

【文献】特開２０１７－２１１８６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の実施形態は、呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（または心拍出量）情報、体温情報を簡易な構成により得るようにする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の実施形態に係る生体情報収集システムは、気道または口腔の呼吸流路に配置される機器に取り付けられ、前記呼吸流路に設けられた流量センサと温度センサと、前記流量センサにより得られる流量データと前記温度センサにより得られる温度データとを送信する送信部と、を備えるセンサユニットと、前記送信部から送信される流量データと温度データとを受信する受信部と、この受信部が受信した流量データに基づき、呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（または心拍出量）情報を生成すると共に、前記温度データに基づき体温情報を生成する生体情報生成手段と、前記生体情報生成手段が生成した呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（または心拍出量）情報、体温情報に基づき情報の出力を行う出力制御部とを具備する中央ユニットとを有し、前記センサユニットは、筒状のセンサホルダを有し、該センサホルダの筒部分における筒の直径に沿って筒内には、温度センサと２つの流量センサを集積化して設けたセンサフィルムが設けられると共に、前記センサフィルムに当たる呼気・吸気を整流するための第１の整流板と第２の整流版により構成される整流体が設けられ、前記第１の整流板と前記第２の整流板は、相互に対向する側に突出した複数条のリブを有し、対向するリブは相互に前記センサフィルムの同じ位置に表面と裏面から当接し、前記第１の整流板と前記第２の整流板とリブにより囲まれた空間は、呼吸流路を構成することを特徴とする。

【0009】

本発明の実施形態に係る生体情報収集システムでは、口腔の呼吸流路に配置される前記機器は、医療用フェイスマスクであることを特徴とする。

【0010】

本発明の実施形態に係る生体情報収集システムでは、前記センサユニットには、前記気道または前記口腔の呼吸流路に配置される機器から突出した短管と、前記流量センサにより得られる信号に基づき流量データに対応する信号を測定する測定回路と、前記温度センサにより得られる信号に基づき温度データに対応する信号を測定する温度測定回路と、前記測定回路の出力と前記温度測定回路の出力とをディジタル化して前記送信部へ送るＡ／Ｄ変換回路と、前記送信回路とが実装され、前記短管が挿入される穴部が形成されたプリント基板とが、備えられており、前記プリント基板は、前記短管が挿入された状態で下ケースに設けられ、この下ケースが上ケースにより蓋をされており、前記センサユニットの使用時に該センサユニット内を流れるユーザの呼吸が前記プリント基板に漏れぬように、前記上ケースと前記短管の結合部分に形成された段部をシールするＯリングが設けられることを特徴とする。

【0011】

本発明の実施形態に係る生体情報収集システムでは、前記出力制御部は、時系列で生成される呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（または心拍出量）情報、体温情報の値に基づき作成されたグラフを出力することを特徴とする。

【0012】

本発明の実施形態に係るセンサユニットは、送信される流量データと温度データとを受信する受信部と、この受信部が受信した流量データに基づき、呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（または心拍出量）情報を生成すると共に、前記温度データに基づき体温情報を生成する生体情報生成手段と、前記生体情報生成手段が生成した呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（または心拍出量）情報、体温情報に基づき情報の出力を行う出力制御部とを具備する中央ユニットへ流量データと温度データとを送信するセンサユニットであって、気道または口腔の呼吸流路に配置される機器に取り付けられ、前記呼吸流路に設けられた流量センサと温度センサと、前記流量センサにより得られる流量データと前記温度センサにより得られる温度データとを送信する送信部と、を備え、前記センサユニットは、筒状のセンサホルダを有し、該センサホルダの筒部分における筒の直径に沿って筒内には、温度センサと２つの流量センサを集積化して設けたセンサフィルムが設けられると共に、前記センサフィルムに当たる呼気・吸気を整流するための第１の整流板と第２の整流版により構成される整流体が設けられ、前記第１の整流板と前記第２の整流板は、相互に対向する側に突出した複数条のリブを有し、対向するリブは相互に前記センサフィルムの同じ位置に表面と裏面から当接し、前記第１の整流板と前記第２の整流板とリブにより囲まれた空間は、前記口腔の呼吸流路に続く呼吸流路を構成することを特徴とする。

【0013】

本発明の実施形態に係るセンサユニットでは、口腔の呼吸流路に配置される前記機器は、医療用フェイスマスクであることを特徴とする。

【0014】

本発明の実施形態に係るセンサユニットでは、筒状のセンサホルダにおける筒部の中央に長手方向に沿って、流量センサと温度センサが設けられた基板を支持する支持枠を備えることを特徴とする。

【0015】

本発明の実施形態に係るセンサユニットでは、医療用フェイスマスクに着脱自在に取り付け可能とする取付部を備えることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係る生体情報収集システムの機能ブロック図。

【図2】本発明の実施形態に係るセンサユニットの使用状態を示す側面図。

【図3】本発明の実施形態に係るセンサユニットの組み立て斜視図。

【図4】本発明の実施形態に係るセンサユニットに用いられるセンサホルダの第１のケース２５５Ａと第２のケース２５５Ｂとの接合面から第２のケース２５５Ｂ側の断面図。

【図5】本発明の実施形態に係るセンサユニットに用いられるセンサホルダの組み立て斜視図。

【図6】本発明の実施形態に係る生体情報収集システムにおいて表示される波形の一例を示す図。

【図7】本発明の実施形態に係るセンサユニットが接続される気管挿管チューブの一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る生体情報収集システム及びセンサユニットを説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。図１に、本発明の実施形態に係る生体情報収集システム１００及びセンサユニット２００の機能ブロック図を示す。

【0018】

図１に示すように、生体情報収集システム１００は、センサユニット２００と中央ユニット３００とを有する。センサユニット２００は、流量センサ２１Ａ、２１Ｂと温度センサ２２とを備える。この流量センサ２１Ａ、２１Ｂと温度センサ２２は、温度によって抵抗が変化する熱抵抗素子により構成される。流量センサ２１Ａは、国際公開ＷＯ２０１６／１２５８４２号の気体流速計測回路３８の一方のブリッジ回路（第１のブリッジ回路）に組み込まれ、流量センサ２１Ａは、国際公開ＷＯ２０１６／１２５８４２号の気体流速計測回路３８の他方のブリッジ回路（第２のブリッジ回路）に組み込まれる。

【0019】

流量センサ２１Ａ、２１Ｂが接続されている測定回路２３は、国際公開ＷＯ２０１６／１２５８４２号の気体流速計測回路３８と同一の構成である。測定回路２３は、第１のブリッジ回路の出力電圧Ｖｏｕｔ１と第２のブリッジ回路の出力電圧Ｖｏｕｔ２と気体流速計測回路３８の出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。温度センサ２２は、定電流回路により定電流が供給される温度測定回路２４に接続される。温度測定回路２４は、上記で定電流回路の電流が温度センサ２２に流れることにより生じる電圧を出力する。

【0020】

上記測定回路２３の出力は流量算出に使用可能であるから、本実施形態では流量データと称する。この測定回路２３の出力である流量データはＡ／Ｄ変換回路２５によりディジタル化されて送信部２７へ送られる。温度測定回路２４の出力である温度データもＡ／Ｄ変換回路２６によりディジタル化されて送信部２７へ送られる。

【0021】

中央ユニット３００は、パーソナルコンピュータシステムと同程度のコンピュータシステムによって実現される。即ち、中央ユニット３００は、ＣＰＵ３１０が主メモリ３２０のプログラムやデータを用いて所要の演算を行い、各部を制御する構成のコンピュータシステムである。ＣＰＵ３１０には、バス３３０を介して外部記憶コントローラ３４０、通信コントローラ３５０、入力コントローラ３６０、出力コントローラ３７０に接続されている。

【0022】

外部記憶コントローラ３４０には、外部記憶装置３４５が接続されている。外部記憶装置３４５には、ＣＰＵ３１０が用いるプログラムやデータなどが記憶されており、ＣＰＵ３１０は必要なプログラムやデータを主メモリ３２０へ読み込んで、これを用いて演算や各部を制御することができる。

【0023】

通信コントローラ３５０には、受信部及び送信部を含む通信部３５５が接続されている。送信部２７から送られた流量データと温度データは、この通信部３５５により受信し、ＣＰＵ３１０が通信コントローラ３５０を介して取り込むことができる。

【0024】

入力コントローラ３６０には、情報を入力するためのキーボードやタッチパネル、更にはポインティグデバイスであるマウスなどにより構成される入力装置３６５が接続される。この入力装置３６５からコマンドやデータなどを入力して、コンピュータシステムを動作させることができる。

【0025】

出力コントローラ３７０には、ＬＥＤなどの各種ディスプレイ装置やプリンタなどの出力装置３７５が接続されている。ＣＰＵ３１０は、必要な生体情報などを文字により或いはグラフにしてこの出力装置３７５から出力（表示やプリントアウト）することができる。

【0026】

本実施形態のセンサユニット２００は、図２に示すように、気道または口腔の呼吸流路に配置される機器である医療用フェイスマスク５００に取り付けられるものである。図３の２２０は、マスク固定用部品である。このマスク取付部品２２０は、図３に示す医療用フェイスマスク５００の中央部から突出した短管２１０の外壁に比較的固く嵌った状態で、この外周に沿って摺動する径のリング部２２１を備える。リング部２２１の周縁からは１／４周ごとに、アーム２２２が突出して設けられ、アーム２２２の先端には、医療用フェイスマスク５００から離れる方向に突出したフック２２３が形成されている。

【0027】

２３０は、下ケースである。下ケース２３０は皿の形状を有し、周縁が立ち上がって形成され、中央部には、上記の短管２１０が挿入される穴部２３１が形成されている。更に、下ケース２３０の内部には、ドーナツ盤状に形成されたプリント基板２３２が設けられている。このプリント基板２３２には、測定回路２３、温度測定回路２４、Ａ／Ｄ変換回路２５、２６、送信部２７が設けられる。

【0028】

２４０は、上ケースである。上ケース２４０は、下ケース２３０の蓋として機能するものであり、下ケース２３０に対応した皿の形状を有し、周縁が立ち上がって形成され、中央部には、上記の短管２１０が挿入される穴部２４１が形成されている。穴部２４１における上部の周縁には、僅かな段部２４２が形成されるように、穴部２４１の周縁からホルダ受容壁２４３が設けられている。

【0029】

ホルダ受容壁２４３は、円柱に直方体を繋いだ形状のセンサホルダ２５０を受け入れ可能な形状であり、基本的に円筒形であり、円筒の一部が切り欠かれている。この切り欠かれた部分から上ケース２４０の周縁に向けて、上記ホルダ受容壁２４３の直方体部分を配置可能にガイド２４４が形成されている。

【0030】

上ケース２４０の段部２４２には、Ｏリング２７０が介装される。この状態でホルダ受容壁２４３に対して上方からセンサホルダ２５０を収容させることにより、ホルダ受容壁２４３の円柱部分の底部周縁部と上記段部２４２との間がＯリング２７０によりシールされ、センサユニット２００の使用時にユーザの呼吸が基板２３２に漏れることによる基板２３２の汚染を防止し、かつ正確な測定を可能とする。

【0031】

図４、図５に示すように、センサユニット２００は、例えば、筒状のセンサホルダ２５０を有し、このセンサホルダ２５０における筒部の長手方向に沿って、流量センサと温度センサが設けられる。具体的な一例としては、センサホルダ２５０の円筒部分における筒の直径に沿って筒内には、流量センサ２１Ａ、２１Ｂと温度センサ２２を集積化して設けたセンサフィルム９０１に当たる呼気・吸気を整流するための整流板２５１Ａ、２５１Ｂにより構成される整流体２５１が設けられている。流量センサ２１Ａ、流量センサ２１Ｂはセンサフィルム９０１において、一方がマスクから遠い側に設けられ、他方がマスクに近い側に設けられる。整流板２５１Ａと整流板２５１Ｂとは、相互に対向する側に突出した複数条のリブ５２を有している。対向するリブ５２は相互にセンサフィルム９０１及び絶縁板９０２の同じ位置に表面と裏面から当接し、整流板２５１Ａ、２５１Ｂとリブ５２により囲まれた空間は、呼吸流路を構成する。流量センサ２１Ａ、２１Ｂは、筒状のセンサホルダ２５０の筒における内壁などに設けられる構造であっても良い。

【0032】

センサフィルム９０１は、コの字状の中継基板９０３とコネクタ９０４を介して図１の測定回路２３や図１の温度測定回路２４が搭載されたプリント基板２３２に繋がっている。センサホルダ２５０は、円柱に側部から直方体を結合した形状により構成されるケースを２等分した第１のケース２５５Ａと第２のケース２５５Ｂとを結合したケーシングを備えている。第１のケース２５５Ａは整流板２５１Ａを含み、第２のケース２５５Ｂは整流板２５１Ｂを含む。第１のケース２５５Ａと第２のケース２５５Ｂの直方体部分には、互いに向き合う位置に先端部に凹部と凸部が形成されたボス２５２が形成され、このボス２５２は中継基板９０３の穴を介して相互に結合されることにより、センサ９００が固定される。

【0033】

第１のケース２５５Ａと第２のケース２５５Ｂの円筒部分と直方体部分との境界には、パッキン２５４が介装され、呼吸が円筒部分から直方体部分へ漏れ出すのを防止し、高精度な測定を保証している。第１のケース２５５Ａの端部に設けられた被抑え板２５６、２５６は、第２のケース２５５Ｂの端部近傍に設けられた抑え片２５７、２５８間で嵌め込まれて第１のケース２５５Ａと第２のケース２５５Ｂが結合される。第２のケース２５５Ｂの円筒部外壁に設けられた図示されている凹部２５９Ｂと、この凹部２５９Ｂの対応する位置であって、第１のケース２５５Ａの円筒部外壁に設けられた図示しない凹部２５９Ａとは、上ケース２４０のホルダ受容壁２４３の対応位置に形成されている爪片２４５（図３）により弾性的に押圧され、センサホルダ２５０が上ケース２４０に固定される。

【0034】

以上のように組み立てられるセンサユニット２００には、図１の流量センサ２１Ａ、２１Ｂと温度センサ２２が集積化されて設けられており、整流板２５１Ａ、２５１Ｂにより構成される整流体２５１（図３）が呼吸流路を構成している。このように、流量センサ２１Ａ、２１Ｂと温度センサ２２を備えるセンサユニット２００は、気道または口腔の呼吸流路に配置される機器であるマスク５００に取り付けられる。

【0035】

このセンサユニット２００によって測定され、ディジタル化されて図１に示す送信部２７から送られた流量データと温度データとは、図１に示すように、中央ユニット３００の通信部３５５により受信され、通信コントローラ３５０を介してＣＰＵ３１０が取り込む。ＣＰＵ３１０は電圧である温度データを例えば、電圧と温度の変換テーブルを用いて温度情報へ変換し、出力コントローラ３７０へ送り出力装置３７５から出力させる。

【0036】

流量データは、既に述べた通り、第１のブリッジ回路の出力電圧Ｖｏｕｔ１と第２のブリッジ回路の出力電圧Ｖｏｕｔ２と気体流速計測回路３８の出力電圧Ｖｏｕｔである。これに基づき、気道または口腔の呼吸流路における往方向及び復方向の気体流の方向を示す波形を求めること、即ち、１呼吸周期の波形を求めることが国際公開ＷＯ２０１６／１２５８４２号に掲載されている。ＣＰＵ３１０は、この手法により１呼吸周波の波形を求めて、呼吸数情報並びに気流の量的変化である換気量情報を得ることができる。

【0037】

上記流量データに基づき気体流量を求めることが国際公開ＷＯ２０１６／１２５８４２号に掲載され、呼吸信号から心拍波形を示す心拍信号を抽出することが記載されている。この手法に必要なデータ等を外部記憶装置３４５に記憶しておき、これをＣＰＵ３１０が用いて心拍数情報を得ることができる。

【0038】

本実施形態に係る生体情報収集システム１００は、血圧（または心拍出量）情報を得て出力する。心拍数と血圧（心拍出量）については、以下のように解析することができる。このセンサユニット２００は、物理量の変化を測定するものであり、得られた心拍数(回/分)と、心拍出量(mL/分)は、以下のような関係がある。
心拍出量(mL/分)＝1回拍出量(mL)×心拍数(回/分)
この流量センサで得られた心拍運動に伴う物理量の変化は心拍出量を反映し、「１回拍出量(mL)」の相対的な評価をすることができる。つまり、
心拍出量(mL/分)∝
［この流量センサで得られた心臓の収縮に伴う容積変化(mL)］×心拍数(回/分)
という関係が成り立つ。

【0039】

一方、血圧は、以下のように心拍出量(mL/分)と末梢血管抵抗（mmHg/（mL/分））の関係がある。
血圧＝心拍出量(mL/分)ｘ末梢血管抵抗（mmHg/（mL/分））
「末梢血管抵抗（mmHg/（mL/分）」は、この流量センサでは計測できないが、血圧と心拍出量の間には
血圧∝［この流量センサで得られた心臓の収縮に伴う容積変化(mL)］×心拍数(回/分) ｘ末梢 血管抵抗
つまり、血圧∝［この流量センサで得られた心臓の収縮に伴う容積変化(mL)］
の関係が成り立ち、［この流量センサで得られた心臓の収縮に伴う容積変化(mL)］は血圧の変動を反映する。

【0040】

従って、ＣＰＵ３１０は、流量データから呼吸に基づく成分を削除し、［この流量センサで得られた心臓の収縮に伴う容積変化(mL)］を求め、これに基づき血圧（心拍出量）の変動を求めるものとする。このようにして求められたものを、血圧（または心拍出量）情報と称する。以上のように、ＣＰＵ３１０は、受信部（通信部３５５）が受信した流量データに基づき、呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（または心拍出量）情報を生成すると共に、前記温度データに基づき体温情報を生成する生体情報生成手段として機能する。上記生体情報生成手段としてＣＰＵ３１０が生成した呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（または心拍出量）情報、体温情報に基づく情報は、出力を行う出力制御部である出力コントローラ３７０へ送られ、出力コントローラ３７０によって出力装置３７５において出力される。

【0041】

本実施形態のＣＰＵ３１０は、時系列で生成される呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（または心拍出量）情報、体温情報の値に基づきグラフを作成し、出力することができる。例えば、呼吸数が分かるように呼吸流量の情報を図６に示すようなグラフとして出力する。

【0042】

以上の実施形態では、気道または口腔の呼吸流路に配置される機器を医療用フェイスマスクとして説明したが、この機器は、図７に示すような気管挿管チューブ７００や場合によっては、医療用鼻マスクであっても良い。気管挿管チューブ７００は、気管に挿入するチューブ７１０と、チューブ７１０の先端付近に設けられたカフ７２０を主な構成要素とする。カフ７２０には、インフレーションライン７３０を介してカフ７２０を膨らますための空気が送られる。図７の構成は一例に過ぎず、例えば、小児用の気管挿管中部にあっては、カフが設けられないものも存在する。

【0043】

インフレーションライン７３０には、パイロットバルン７４０が接続されており、カフ７２０の膨らみ具合をモニタ可能である。パイロットバルン７４０の先端側には空気を送る図示しないシリンジが設けられる。チューブ７１０の口元側はコネクタ７５０となっており、このコネクタ７５０にセンサユニット２００を接続する。即ち、コネクタ７５０が短管２１０に相当する。この気管挿管チューブ７００にセンサユニット２００を接続して測定を行っても、呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（または心拍出量）情報、体温情報を簡易な構成により得ることができる。

【符号の説明】

【0044】

２１Ａ 流量センサ
２１Ｂ 流量センサ
２２ 温度センサ
２３ 測定回路
２４ 温度測定回路
２５、２６ Ａ／Ｄ変換回路
２７ 送信部
１００ 生体情報収集システム
２００ センサユニット
２１０ 短管
２２０ マスク取付部品
２３０ 下ケース
２４０ 上ケース
２５０ センサホルダ
２５１ 整流体
２５１Ａ、２５１Ｂ 整流板
２５５Ａ 第１のケース
２５５Ｂ 第２のケース
２７０ Ｏリング
３００ 中央ユニット
３２０ 主メモリ
３３０ バス
３４０ 外部記憶コントローラ
３４５ 外部記憶装置
３５０ 通信コントローラ
３５５ 通信部
３６０ 入力コントローラ
３６５ 入力装置
３７０ 出力コントローラ
３７５ 出力装置
５００ 医療用フェイスマスク
７００ 気管挿管チューブ

【要約】      （修正有）

【課題】呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（心拍出量）情報、体温情報を簡易な構成により得るシステムを提供する。
【解決手段】呼吸流路に設けられた流量センサ２１Ａ、２１Ｂと温度センサ２２と、流量センサ２１Ａ、２１Ｂにより得られる流量データと温度センサ２２により得られる温度データとを送信する送信部２７とを備えるセンサユニット２００と、送信部２７から送信される流量データと温度データとを受信する通信部３５５が受信した流量データに基づき、呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（心拍出量）情報を生成すると共に、温度データに基づき体温情報を生成する生体情報生成手段と、生成された呼吸数情報、換気量情報、心拍数情報、血圧（心拍出量）情報、体温情報に基づき情報の出力を行う出力制御部３７０とを具備する中央ユニット３００とを有する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】