JP2003527922A - 超低周波音響信号を利用した生理状態モニタ - Google Patents

超低周波音響信号を利用した生理状態モニタ

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JP2003527922A JP2001570192A JP2001570192A JP2003527922A JP 2003527922 A JP2003527922 A JP 2003527922A JP 2001570192 A JP2001570192 A JP 2001570192A JP 2001570192 A JP2001570192 A JP 2001570192A JP 2003527922 A JP2003527922 A JP 2003527922A
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ディー． ハレック，マイケル
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Abstract

(57)【要約】 超低周波音響信号及び体位を示す信号を利用する生理状態モニタ７００が開示される。生理状態モニタ７００は、１０分の１Ｈｚ乃至３０Ｈｚの周波数帯域における低周波音響信号を検出可能なセンサ１００を備えている。センサ１００は、キャビティ１５０を形成している部分を有するチャンバ１２０と、キャビティ１５０内に配置された低周波マイクロフォンとを備えている。本発明の他の実施形態は、共鳴キャビティ４４０を形成する部分を有するチャンバ１２０と、共鳴キャビティ４４０内に実装されたマイクロフォン１１０と、共鳴キャビティ４４０を覆っている膜４３０とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 〔関連出願〕 本発明は、同時係属中であるLehrman et al.による１９９９年９月１５日出願
の“Systems for Evaluating Movement of a Body and Methods of Operating t
he Same”なる名称の米国特許出願番号０９／３９６，９９１の一部継続出願で
ある。M. E. Halleck and M. D. Halleckによる“Sensor and Method for Detec
ting Very Low Frequency Acoustic Signals”なる名称の関連出願（代理人の事
件番号ＩＬＩＦ０１−０００５２）が、本願とともに出願されている。M. E. Ha
lleck and M. D. Halleckによる“Apparatus and Method for Detecting Very L
ow Frequency Acoustic Signals”なる名称の他の関連出願（代理人の事件番号
ＩＬＩＦ０１−０００３６）が、本願とともに出願されている。M. E. Halleck
and M. D. Halleckによる“System and Method for Remotely Monitoring At Le
ast One Physiological Characteristic of a Child”なる名称の他の関連出願
（代理人の事件番号ＩＬＩＦ０１−０００３４）が、本願とともに出願されてい
る。M. E. Halleck, M. D. Halleck and G. V. Halleckによる“System and Met
hod for Seizing a Communication Channel in a Commercially Available Chil
d Monitor”なる名称の他の関連出願（代理人の事件番号ＩＬＩＦ０１−０００
５４）が、本願とともに出願されている。
【０００２】 〔発明の技術分野〕 本発明は、一般に、人間（人体）の生理状態を観察するシステムに向けられた
ものであり、特に、呼吸及び心臓活動状態、身体の動作及び体位、並びに他の種
類の生理学的情報を、超低周波音響信号を利用して観察可能にするシステムに向
けられたものである。本発明は、生理学的活動を表す超低周波音響信号を検出す
る装置及び方法に向けられたものである。本発明は、１０分の１ヘルツ（０．１
Ｈｚ）乃至３０ヘルツ（３０．０Ｈｚ）の周波数帯域における超低周波音響信号
を検出するセンサ及び方法を備えている。本発明のセンサは、人体の皮膚に直接
つながれることなく、人体から生理状態信号を取得可能である。
【０００３】 〔発明の背景〕 生理状態モニタのマイクロフォンは、生理作用を示す音を検出するのに用いら
れる。生理状態モニタは、人体の生理作用を示す信号を取得して記録することが
可能である。最も一般的に観察される生理作用は、呼吸及び心臓活動である。通
常、呼吸及び心臓活動を観察する生理状態モニタは、生理状態が測定されるべき
人の身体につながれる１つかそれ以上のセンサを備えている。センサは、人体の
呼吸及び心臓活動によって起こる生理学的パラメータの変化を検出することがで
きる。生理状態モニタは、センサから受信した波形信号を測定して記録する。心
電図（ＥＣＧ）の波形信号は、人体の心臓活動を測定するために、最も一般的に
用いられている波形である。呼吸の波形信号は、インピーダンス呼吸運動描写（
impedance pneumography）や誘導性体積記録法（inductive plethysmography）
のような技術を用いて電子的に導出されることもある。呼吸の波形信号は、人体
の呼吸数（breathing rate）及び呼吸に関する他の種類の情報を測定するのに用
いられる。
【０００４】 本発明は、チャンバ、及び超低周波音響信号を検出可能なマイクロフォンを、
備えている。本発明では、超低周波音響信号を利用して生理状態を観察すること
が可能である。説明の目的のために、本発明は、呼吸及び心臓活動を観察可能な
生理状態モニタを参照して記述される。しかしながら、本発明は、呼吸のモニタ
に使用することに限定されるものでもなく、心臓活動のモニタに使用することに
限定されるものでもなく、一般に生理状態モニタに使用することに限定されるも
のでもないと解される。本発明は、あらゆる種類の超低周波音響信号の検出、測
定、及び記録のために用いられうる。
【０００５】 心拍数が低いことを徐脈という。心拍数が高いことを頻脈という。呼吸が停止
することを無呼吸という。人体が、無呼吸、徐脈、又は頻脈を呈しているときに
は、生命にかかわる状態である可能性が非常に高い。人体の呼吸及び心臓活動を
常時観察可能な生理状態モニタは、無呼吸、徐脈、又は頻脈を直ちに検出するの
に極めて有用である。また、このような生理状態モニタは、非常に遅い呼吸数又
は非常に高い呼吸数といった他の異状を直ちに検出するのにも有用である。
【０００６】 乳幼児突然死症候群になりやすい乳幼児は、無呼吸及び徐脈を呈することが知
られている。呼吸及び心臓活動を常時観察可能な生理状態モニタは、乳幼児の無
呼吸や徐脈を早期に検出するのに、特に有用である。ほとんどの生理状態モニタ
には、このような状態が検出されたときに警告音を発するアラームシステムが、
装備されている。
【０００７】 生理状態モニタは、病院のベッドにいる患者の身体に、直接つながれることが
ある。このような仕組みでは、患者の身体につながれたセンサからの波形信号は
、患者のベッド付近のコンソールにある検出回路（及び他の回路）へ、電線を通
じて直接送信される。患者に取り付けられた電線は、患者の動きを制限し、患者
が動くと往々にしてもつれてしまうものである。また、電線がもつれると、患者
からセンサが外れてしまうことになりうる。センサの接触が失われると、アラー
ム信号が発せられることがある。
【０００８】 その他の場合として、観察されるべき人が着用するベルト、ハーネス、又は衣
服内に置かれる１つかそれ以上のセンサを設けることが、より実用的である。こ
の種の生理状態モニタでは、センサからの波形信号情報は、無線周波数送信器を
介して、生理状態センサの位置から離れた基地局ユニットの無線周波数受信器へ
送信される。基地局ユニットには、波形信号情報の分析及び記録用の回路が含ま
れている。基地局ユニットには、（無呼吸のような）患者の呼吸の異状や、（徐
脈や頻脈のような）患者の心臓活動における異状を検出するための回路が含まれ
ている。この種のモニタにより動作の自由が得られるので、これは、乳幼児の生
理状態を観察するための好適な型のモニタである。
【０００９】 生理状態モニタが取得するデータは、基地局ユニットへ送信されてそこに記録
されることなく、その生理状態モニタ内にあるメモリデータ記憶装置に記録され
る。ベルト、ハーネス、又は衣服で着用されるモニタにより得られる動作の自由
を保つために、生理状態モニタは、電池駆動式でなければならない。
【００１０】 心電図（ＥＣＧ）の波形信号は、一般に、人体の心臓活動に関する情報を取得
するのに用いられている。ＥＣＧの波形を取得するために、ＥＣＧセンサユニッ
トは、心臓活動の被測定者につながれる。ＥＣＧセンサユニットは、心臓活動を
示す信号を人体から直接受信可能な電極を介して、人体につながれる。このよう
な仕組みでは、電極は、信号を受信するため、人体の皮膚に直接取り付けられね
ばならない。ＥＣＧセンサユニットは、電極からＥＣＧ電気信号を受信する。そ
して、ＥＣＧセンサユニットに受信されたＥＣＧ信号は、生理状態モニタ内に記
録されるか、あるいは基地局ユニットへ送信される。
【００１１】 また、測定されている人体の動作及び体位に関する情報を取得することが望ま
しい。人体の動作及び体位に関する情報と、人体の心臓活動及び呼吸活動との対
応関係により、人体の生理的状態の非常に詳細な描像が得られる。
【００１２】 音響信号から、心臓活動についての情報を取得することが可能である。例えば
、Krasnerへの米国特許第４，３０６，５６７では、人体の皮膚に直接つながれ
るセンサ装置が開示されている。Krasnerのセンサ装置は、心臓の収縮によるお
よそ３０ヘルツ（３０．０Ｈｚ）乃至９０ヘルツ（９０．０Ｈｚ）の帯域幅の音
響信号を、検出することができる。Krasnerのセンサ装置が検出する心臓の収縮
に関連した音響エネルギは、約４５ヘルツ（４５．０Ｈｚ）でＳＮ比が最大とな
る。
【００１３】 また、Krasnerのセンサ装置は、呼吸活動による約３００ヘルツ（３００．０
Ｈｚ）乃至６００ヘルツ（６００．０Ｈｚ）の帯域幅の音響信号をも、検出する
ことができる。Krasnerのセンサ装置が検出する呼吸活動に関連した音響エネル
ギは、約４００ヘルツ（４００．０Ｈｚ）でＳＮ比が最大となる。Krasnerのセ
ンサは、約４５ヘルツ（４５．０Ｈｚ）の心臓活動の信号と、約４００Ｈｚ（４
００Ｈｚ）の呼吸活動の信号とを、皮膚に直接つながれた単一のセンサユニット
で、同時に検出することができる。
【００１４】 通常、音響信号には、人工的ノイズがふくまれる。呼吸活動及び心臓活動によ
る音響信号に存在するほとんどの人工的ノイズが、音響信号の超低周波成分のみ
を考慮することにより除去されうることを、我々は明らかにした。特に、呼吸及
び心臓活動による音響信号に存在するほとんど全ての人工的ノイズが、その信号
における１０分の１ヘルツ（０．１Ｈｚ）乃至３０ヘルツ（３０．０Ｈｚ）の波
長帯域の外側の全成分をフィルタで取り除くことにより、完全に除去されうる。
これは、ほとんどの人工的ノイズが、これらの波長より高い波長で生じることに
よるものである。
【００１５】 また、１０分の１ヘルツ（０．１Ｈｚ）乃至３０ヘルツ（３０．０Ｈｚ）の超
低周波音響帯域における音響信号を検出可能なセンサ装置は、生理状態が測定さ
れている人の皮膚に対して直接つながれる必要はないことを、我々は明らかにし
た。本発明の原理によって１０分の１ヘルツ（０．１Ｈｚ）乃至３０ヘルツ（３
０．０Ｈｚ）の超低周波音響帯域における音響信号を検出するセンサ装置は、観
察される人の衣服を介して、その人の身体からの間接的な音響信号を検出するこ
とが可能である。
【００１６】 このような理由により、１０分の１ヘルツ（０．１Ｈｚ）乃至３０ヘルツ（３
０．０Ｈｚ）の帯域の超低周波音響信号を検出可能であると有利である。また、
センサユニットを被観察者の皮膚に直接つなぐ必要がない生理状態観察装置があ
ると有利である。また、被観察者の衣服を介して音響信号を検出可能な生理状態
観察装置があると有利である。
【００１７】 〔発明の概要〕 本発明は、１０分の１ヘルツ（０．１Ｈｚ）乃至３０ヘルツ（３０．０Ｈｚ）
の帯域の超低周波音響信号を検出する改良された装置及び方法を備えている。超
低周波音響信号は、呼吸及び心臓活動のような生理状態を観察するのに有用であ
る。本発明は、生理状態を観察するための音響信号を検出するのに従来用いられ
てきた周波数帯域よりも低い周波数帯域の信号を検出可能である。
【００１８】 本発明の有利な実施形態は、１０分の１ヘルツ（０．１Ｈｚ）乃至３０ヘルツ
（３０．０Ｈｚ）の帯域の超低周波音響信号を検出可能なチャンバ及びマイクロ
フォンを備えている。本発明のチャンバの有利な実施形態は、流体を収納した閉
鎖チャンバを備えている。その流体は、液体であっても気体であってもよい。多
くの事例において、流体には空気が用いられる。チャンバの壁面は、完全に硬質
というわけではない。チャンバの壁面は、チャンバ内の低周波音響エネルギの波
動を形成する力学的エネルギが外部から入力されると、それに反応して、拡張収
縮する（すなわち、チャンバの内部キャビティに対して内方及び外方へ動く）こ
とが可能である。
【００１９】 チャンバの外部からの力学的エネルギにより、チャンバ内に超低周波音響エネ
ルギの波動が形成されて、チャンバの壁面をごくわずかに拡張／収縮させる。チ
ャンバの壁面がごくわずかに拡張／収縮することにより、チャンバ内の流体の分
子（通常は空気の分子）が、チャンバのキャビティ全域において低周波音響波動
で振動する。
【００２０】 さらに、本発明は、チャンバ内にマイクロフォンを備えている。マイクロフォ
ンは、チャンバの壁面を拡張／収縮させる力学的エネルギにより生じたチャンバ
内の流体分子の低周波音響波動を検出可能である。
【００２１】 従来技術の音響センサは、呼吸中に肺が発するか又は心臓活動中に心臓が発す
る、より高周波の音響を直接検出する。しかしながら、本発明のセンサは、呼吸
中の胸の動作により発生した超低周波信号を検出すること、及び、心臓活動に関
連した超低周波信号を検出することにより、情報を取得する。音響信号における
ほとんど全てのノイズ成分は、周波数が超低周波帯域よりも高くなっている。本
発明の方法を用いて、音（及びノイズ）におけるより高い周波数成分を遮断する
ことにより、本発明のセンサは、音響信号からほとんど全ての人工的ノイズを除
去する。
【００２２】 本発明は、心臓活動による約１０ヘルツ（１０．０Ｈｚ）乃至３０ヘルツ（３
０．０Ｈｚ）の帯域の音響信号を検出可能である。本発明により検出された心臓
活動に関連する音響エネルギは、約１６ヘルツ（１６．０Ｈｚ）でＳＮ比が最大
となる。
【００２３】 本発明は、呼吸による約１０分の１ヘルツ（０．１Ｈｚ）乃至２ヘルツ（２．
０Ｈｚ）の帯域の音響信号を検出可能である。本発明により検出された呼吸に関
連する音響エネルギは、約１．５ヘルツ（１．５Ｈｚ）でＳＮ比が最大となる。
【００２４】 本発明の第１の目的は、１０分の１ヘルツ（０．１Ｈｚ）乃至３０ヘルツ（３
０．０Ｈｚ）の周波数帯域における超低周波音響信号を検出する改良された装置
及び方法を提供することにある。
【００２５】 また、本発明の目的は、生理状態を示す１０分の１ヘルツ（０．１Ｈｚ）乃至
３０ヘルツ（３０．０Ｈｚ）の周波数帯域における超低周波音響信号を検出可能
な改良された生理状態モニタを提供することでもある。
【００２６】 また、本発明の目的は、センサユニットを有するとともに、このセンサユニッ
トが観察されている人間の皮膚に直接つながれていない状態で、生理状態を示す
超低周波音響信号を検出可能な改良された生理状態モニタを提供することでもあ
る。
【００２７】 また、本発明の目的は、センサユニットを有していて生理状態を示す超低周波
音響信号を検出可能な改良された生理状態モニタであって、センサユニットが、
観察されている人間の衣服を介してこのような信号を検出可能であるものを提供
することでもある。
【００２８】 また、本発明の目的は、心臓活動による約１０ヘルツ（１０．０Ｈｚ）乃至３
０ヘルツ（３０．０Ｈｚ）の周波数帯域の音響信号を検出可能な改良された生理
状態モニタを提供することでもある。
【００２９】 また、本発明の目的は、呼吸による約１０分の１ヘルツ（０．１Ｈｚ）乃至２
ヘルツ（２．０Ｈｚ）の周波数帯域の音響信号を検出可能な改良された生理状態
モニタを提供することでもある。
【００３０】 また、本発明の目的は、（１）人間の心臓活動に関する情報、（２）人間の呼
吸活動に関する情報、及び（３）観察されている人体の動作及び体位を、同時に
取得可能な改良された生理状態モニタを提供することでもある。
【００３１】 以上、当業者が下記の発明の詳細な説明をよりよく理解できるように、本発明
の特徴及び技術的利点をいくぶん広く概説してきた。本発明の特許請求の範囲の
主題を形成する本発明のその他の特徴及び利点を、以下に述べる。当業者には、
開示された概念及び個々の実施形態を、本発明と同じ目的を達成するために、改
良用又は他の構成の設計用の基礎として容易に使用しうることが、わかるはずで
ある。また、当業者には、これと同様の構成が、本発明の最も広い意図及び範囲
から外れるものではないことも、理解できるはずである。
【００３２】 詳細な説明の前に、本文献を通じて用いられるいくつかの語句の定義を示して
おくとよい。「含む」及び「備える」並びにそれらから派生した語句は、制限的
でない包含を意味する。「又は」の語は、包括的であり、「及び／又は」を意味
している。「結び付けた」及び「それとともに結び付いた」並びにそれらから派
生した語句は、含む、中に含まれる、相互に接続する、収納する、中に収納する
、接続する、つなぐ、伝えられうる、協力する、おりこむ、並べる、近接する、
結合される、有する、性質を有する等を意味しうる。「コントローラ」の語は、
少なくとも１つの動作を制御する装置、システム、又はそれらの一部であって、
そのような装置がハードウェア、ファームウェア若しくはソフトウェア、又はそ
れらの少なくとも２つの組み合わせに実装されうるもの。なお、あらゆる個々の
コントローラに関連した機能は、ローカルに又は遠隔に、集中していても分散し
ていてもよい。いくつかの語句についての定義は、本特許文献の全体に亘るもの
である。本技術分野で通常の知識を有する者は、このような定義が、ほとんどの
ものにでなくとも、多くの事例にこれまでにも使用され、このような定義の語句
がこれからも使用されることを、理解できるはずである。
【００３３】 〔詳細な説明〕 本発明をより完全に理解するため、そしてそれによる利益のために、それに伴
う図面とともに以下の記述が参照される。なお、図面における同じ番号は同じも
のを示している。
【００３４】 本特許文献において、以下に述べる図１乃至図２４及び本発明の原理を記述す
るのに用いる様々な実施形態は、説明のためのみのものであって、いなかる場合
にも本発明の範囲を制限するように解釈されるべきではない。当業者には、本発
明の原理が適宜改変されたセンサ又は適宜改変された生理状態モニタに実装され
うることが、理解できるであろう。
【００３５】 図１は、本発明のセンサ１００の有利な実施形態を示す一部破断図である。セ
ンサ１００は、チャンバ１２０及びマイクロフォン１１０を備えている。本実施
形態では、チャンバ１２０は、チャンバ１２０内にキャビティ１５０を形成して
いる側壁１３０及び端面壁１４０を有した中空のチューブを備えている。チャン
バ１２０のキャビティ１５０には、流体（図示せず）が満たされている。側壁１
３０と端面壁１４０との接続部分は、キャビティ１５０からの流体がもれないよ
うに封止されている。流体は、液体であっても気体であってもよい。多くの例に
おいて、使用される流体は空気である。
【００３６】 使用される流体が空気である場合、側壁１３０と端面壁１４０との接続部分は
、気密に封止されてはいない。側壁１３０と端面壁１４０との接続部分から、周
囲の大気圧の変動に順応するように、少量の空気が通過してもよい。
【００３７】 マイクロフォン１１０は、チャンバ１２０内に実装され、そのマイクロフォン
１１０の表面１６０が、チャンバ１２０のキャビティ１５０内の流体中に入って
いる。マイクロフォン１１０は、チャンバ１２０内のどの位置に実装されてもよ
い。図１に示す本発明の有利な実施形態では、マイクロフォン１１０は、チャン
バ１２０の側壁１３０のいずれかの場所に実装されている。図２に示す本発明の
代替的な有利な実施形態ではマイクロフォン１１０は、チャンバ１２０の両端面
壁１４０の一方に実装されている。また、マイクロフォン１１０は、他の電子機
器（図１又は図２には図示せず）に接続するためのマイクロフォン出力ケーブル
１７０，１８０を、有している。
【００３８】 チャンバ１２０の側壁１３０（及び端面壁１４０）は、完全に硬質ではない材
料でできている。壁１３０，１４０を構成するのに用いる材料は、薄い金属又は
プラスチックであってもよい。壁１３０，１４０は、完全には硬質でないため、
チャンバ１２０の内部キャビティ１５０に対して、拡張／収縮する（すなわち内
方及び外方へ動く）。チャンバ１２０内に低周波音響エネルギ波動が存在すると
、それに反応してセンサ１００の壁１３０，１４０が拡張／収縮できることが、
本発明の鍵となる特徴である。
【００３９】 供給源（図示せず）からの音響エネルギが、センサ１００のチャンバ１２０に
到達したとき、その音響エネルギには、高周波音響信号成分及び低周波音響信号
の両者が含まれている。センサ１００におけるチャンバ１２０の壁１３０及び端
面壁１４０は、超低周波音響信号成分が存在すると、それに応じて拡張／収縮す
る。センサ１００のチャンバ１２０内に超低周波音響エネルギが存在すると、そ
のチャンバ１２０の壁１３０，１４０が、ごくわずかだけ拡張／収縮する。
【００４０】 超低周波音響信号が存在するために、それに反応して、センサ１００における
チャンバ１２０の壁１３０，１４０がごくわずかだけ拡張／収縮すると、チャン
バ１２０内の流体の分子（通常は空気の分子）は、そのチャンバ１２０のキャビ
ティ１５０全体において、低周波波動で運動する。マイクロフォン１１０は、チ
ャンバ１２０内の流体分子の低周波波動を検出することが可能である。この低周
波波動は、チャンバ１２０の壁１３０，１４０を拡張／収縮させる音響エネルギ
の低周波音響信号成分により、発生したものである。
【００４１】 マイクロフォン１１０は、低周波音響信号を受信すると、その低周波音響信号
の強度を示す電子信号を生成する。生理状態モニタ７００（図７に示す）の電子
処理回路（図６Ａ，６Ｂ及び６Ｃに示す）は、マイクロフォン１１０に、マイク
ロフォン出力ケーブル１７０，１８０を介して接続され、低周波音響信号の強度
を示す電子信号を受信して分析する。
【００４２】 電子処理回路は、１０分の１ヘルツ（０．１Ｈｚ）乃至３０ヘルツ（３０．０
Ｈｚ）の周波数帯域の外側における全信号成分を除去する電子フィルタを備えて
いる。また、電子処理回路は、呼吸を示す信号を取得するために、１０分の１ヘ
ルツ（０．１Ｈｚ）乃至２ヘルツ（２．０Ｈｚ）の周波数帯域の外側における全
信号成分を除去する電子フィルタを備えている。また、電子処理回路は、心臓活
動を示す信号を取得するために、１０ヘルツ（１０．０Ｈｚ）乃至３０ヘルツ（
３０．０Ｈｚ）の周波数帯域の外側における全信号成分を除去する電子フィルタ
を備えている。
【００４３】 従来技術のセンサは、直接、呼吸中の肺、又は機能中の心臓により発せられる
音を、直接検出している。しかしながら、本発明のセンサ１００は、呼吸中の胸
部の動作により生じた超低周波信号を検出すること、及び、心臓活動に関連した
超低周波信号を検出することにより、情報を取得する。音響信号中のほとんど全
てのノイズ成分は、超低周波帯域よりも高い周波数である。本発明の方法を用い
て音響（及びノイズ）のより高い周波数を遮断することにより、本発明のセンサ
１００は、音響信号からほとんど全ての人工的ノイズを除去する。
【００４４】 図３に、本発明の代替的な有利な実施形態を示す。図３に示す実施形態は、セ
ンサ１００のチャンバ１２０が開口３００を形成している部分を有する開放型の
チューブを備えていること以外は、図２に示す実施形態とほぼ同等である。本実
施形態では、チャンバ１２０のキャビティ１５０は、チューブの開放端の開口３
００を通じて周囲の大気に導通している。図３に示す実施形態では、マイクロフ
ォン１１０は、チューブの閉鎖端の端面壁１４０内に配置されている。一方、マ
イクロフォン１１０は、開放型のチューブの側壁１３０内に配置されていてもよ
い。本実施形態は、チャンバ１２０内の流体が、周囲の環境の空気と導通した空
気であるという状態で、本発明を実施可能であることを示している。
【００４５】 センサ１００のチャンバ１２０は、チューブの形状及び形態で示されているが
、本発明は、センサ１００のチャンバ１２０が異なる形状及び形態で、実施され
てもよいことは明白である。図４に、本発明のこのような代替的な実施形態を示
す。
【００４６】 図４は、本発明のセンサ１００の代替的な有利な実施形態の分解組立図である
。センサ１００は、チャンバ１２０内に実装されたマイクロフォン１００を備え
ている。マイクロフォン１１０は、チャンバ１２０の底部４１０の内面における
どの位置にも実装されうる。図４に示す本発明の実施形態では、チャンバ１２０
の形状は矩形である。しかしながら、チャンバ１２０の形状は、円形状、楕円形
状、又は不規則な形状のものであってもよい。チャンバ１２０の壁４２０の高さ
は、面１６０又はマイクロフォン１１０がチャンバ１２０内に収納されるように
、マイクロフォン１１０高さよりも高い。
【００４７】 膜４３０は、チャンバ１２０の上部を覆っている。膜４３０は、チャンバ１２
０上部の形状に一致する形状を有している。図４に示すセンサ１００の実施形態
では、その形状は長方形状である。膜４３０がチャンバ１２０の壁４２０の上端
に取り付けられて、膜４３０とチャンバ１２０の壁４２０及び底部４１０との間
にキャビティ４４０が形成される。本発明の有利な一実施形態では、壁４２０の
高さは、マイクロフォン１１０の高さよりもわずかに大きいだけなので、マイク
ロフォン１１０の面１６０は、膜４３０付近に位置する。
【００４８】 本発明の有利な一実施形態では、膜４３０はウレタン製である。しかしながら
、膜４３０は、他の好適な材料で形成されていてもよい。膜４３０は、チャンバ
１２０の上部に取り付けられる前に、わずかに伸ばされる。膜４３０がわずかに
伸ばされるのは、この膜４３０をチャンバ１２０の上部に亘って張りつめるため
である。
【００４９】 センサ１００が生理状態を示す音響信号を検出するのに用いられる場合には、
チャンバ１２０は、生理状態が観察されるべき人の身体（図示せず）の直近に配
置される。チャンバ１２０は、膜４３０の外面が人体における選択された領域に
近接するように、置かれる。膜４３０は、身体における皮膚に接触する必要はな
い。身体における皮膚と膜４３０との間には、衣服の層があってもよい。それに
より膜４３０は、この膜４３０が置かれる身体の領域に、音響的につながる。
【００５０】 膜４３０は、それが音響的につながる身体の領域から、振動の形態で超低周波
音響信号を取得する。すなわち、身体からの超低周波音響振動が膜４３０に突き
当ることにより、膜４３０を振動させる。膜４３０が振動することにより、超低
周波音響振動は、チャンバ１２０のキャビティ４４０へ進入する。超低周波音響
振動は、キャビティ４４０の閉鎖空間内で共鳴する。
【００５１】 図５は、キャビティ４４０及び該キャビティ４４０内のマイクロフォン１１０
の配置としてとりうる位置を示すセンサ１００の断面図である。マイクロフォン
１１０は、キャビティ４４０内で共鳴している超低周波音響振動を検出する。
【００５２】 膜４３０及び共鳴キャビティ４４０間の相互作用により、身体からの超低周波
音響信号の振幅を増大させるので、マイクロフォン１１０は、より容易に信号を
検出することができる。膜４３０及び共鳴キャビティ４４０間の相互作用は、音
響エコーチャンバを形成することにより、音響信号の強度を増大させる。なお、
音響エコーチャンバでは、膜４３０がドラムの膜として機能するとともに共鳴キ
ャビティ４４０がドラムとして機能する。共鳴キャビティ４４０内での超低周波
音響信号の反響により、共鳴キャビティ４４０内の音波の振幅が同相で結合し、
その結果、膜４３０に入った元の音響信号の強度が増大する。
【００５３】 膜４３０及び共鳴キャビティ４４０間の相互作用で信号の振幅が増大すること
により、マイクロフォン１１０が、１０分の１ヘルツ（０．１Ｈｚ）乃至３０ヘ
ルツ（３０．０Ｈｚ）の超低周波数帯域の信号を効率よく検出可能となる。この
超低周波帯域には、呼吸信号を検出するのに用いられる超低周波数帯域（すなわ
ち、１０分の１ヘルツ（０．１Ｈｚ）乃至２ヘルツ（２．０Ｈｚ））、及び心臓
情報信号を検出するのに用いられる超低周波数帯域（すなわち、１０ヘルツ（１
０．０Ｈｚ）乃至３０ヘルツ（３０．０Ｈｚ））が、含まれている。膜４３０及
び共鳴キャビティ４４０間の相互作用により、マイクロフォン１１０が極めて低
い音響信号を所望の信号帯域で検出することを支援する。
【００５４】 超低周波音響信号の受信状態を改善するために、膜４３０の表面領域は、マイ
クロフォン１１０の面１６０よりも広くなっている。本発明の有利な実施形態で
は、膜４３０の表面領域は、マイクロフォン１１０の面１６０領域よりも、少な
くとも５倍広くなっている。膜４３０があると、マイクロフォン１１０に音響的
に接続される領域が、著しく増大する。膜４３０の領域が相対的に広くなると、
そうでない場合に比べて、身体のより広い領域が分析可能となる。
【００５５】 マイクロフォン１１０は、低周波音響信号を受信すると、その低周波音響信号
の強度を示す信号を生成する。以下により完全に記述するように、生理状態モニ
タ７００の電子処理回路は、低周波音響信号の強度を示す電子信号を受信して分
析するために、マイクロフォン出力ケーブル１７０，１８０を通じて、マイクロ
フォン１１０に接続されている。
【００５６】 図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃは、本発明のマイクロフォンからの電子信号を処
理する回路の有利な実施形態の回路図を示している。図６Ａに示すように、マイ
クロフォン出力ケーブル１８０は接地され、マイクロフォン出力ケーブル１７０
は、オペアンプ６１０の正の入力に接続されている。オペアンプ６１０の出力は
、ボルテージフォロア（voltage follower）（バッファ増幅回路としても知られ
る）として構成するために、このオペアンプ６１０の負の入力にフィードバック
される。オペアンプ６１０は、ボルテージフォロアとして構成されると、マイク
ロフォン１１０からの信号電流に対する電流増幅器として機能する。オペアンプ
６１０からの出力である信号電流は、マイクロフォン１１０からの信号電流が増
幅されたものである。オペアンプ６１０は、テキサスインスツルメンツ社製造の
商品型番ＴＬＶ２２１１の型のものであってもよい。
【００５７】 非常に高い値を有する抵抗器Ｒ１の一端が、マイクロフォン１１０及びオペア
ンプ６１０間の信号線に接続されている。抵抗器Ｒ１の他端は、基準電圧ＶREF
に接続されている。Ｒ１の一般的な値は、１テラオーム（１．０Ｔ）である。１
テラオームは、１００万オームの１００万倍である。マイクロフォン１１０によ
り検出された超低周波信号の信号処理をしやすくするために、非常に大きな抵抗
が必要である。基準電圧ＶREFの一般的な値は、電源バッテリの電圧の２分の１
である。
【００５８】 オペアンプ６１０からの出力信号は、コンデンサＣ１を介して、オペアンプ６
２０の正の入力に接続されている。オペアンプ６２０は、低帯域フィルタ回路６
３０の一部になっている。オペアンプ６２０は、テキサスインスツルメンツ社製
造の商品型番ＴＬＶ２２１１の型のものであってもよい。
【００５９】 コンデンサＣ１の一般的な値は、０．４７マイクロファラッド（０．４７μＦ
）である。抵抗器Ｒ２の一端は、コンデンサＣ１及びオペアンプ６２０間の信号
線に接続されている。抵抗器Ｒ２の他端は、基準電圧ＶREFに接続されている。
Ｒ２の一般的な値は、５．１メグオーム（５．１Ｍ）である。
【００６０】 低帯域フィルタ回路６３０は、抵抗値を調節するために、コンデンサＣ２と並
列に接続された二極スイッチＳ１を備えている。スイッチＳ１の両極が開位置に
あるとき、抵抗器Ｒ５及び抵抗器Ｒ６の双方ともが回路から外される。抵抗器Ｒ
５又は抵抗器Ｒ６（あるいは両者）は、スイッチＳ１の対応する極（あるいは両
極）を閉じることにより、選択的に回路に含まれる。
【００６１】 コンデンサＣ２の一般的な値は、０．０３３マイクロファラッド（０．０３３
μＦ）である。抵抗器Ｒ３の一般的な値は５１０キロオーム（５１０．０Ｋ）で
あり、抵抗器Ｒ４の一般的な値は２メグオーム（２．０Ｍ）である。抵抗器Ｒ５
の一般的な値は１メグオーム（１．０Ｍ）であり、抵抗器Ｒ６の一般的な値は２
メグオーム（２．０Ｍ）である。
【００６２】 低帯域フィルタ回路６３０のオペアンプ６２０の出力は、出力端子に出ている
。
【００６３】 図６Ｂは、基準電圧発生回路６６０を示している。基準電圧発生回路６６０の
出力は、基準電圧ＶREFである。バッテリ電圧Ｖccが、抵抗器Ｒ７を介してオペ
アンプ６５０の正の入力に接続されている。オペアンプ６５０は、基準電圧発生
回路６６０の一部になっている。オペアンプ６５０は、テキサスインスツルメン
ツ社製造の商品型番ＴＬＶ２２１１の型のものであってもよい。抵抗器Ｒ７の一
般的な値は、５．１メグオーム（５．１Ｍ）である。
【００６４】 抵抗器Ｒ８の一端は、抵抗器Ｒ７及びオペアンプ６５０間の信号線に接続され
ている。抵抗器Ｒ８の他端は、接地されている。コンデンサＣ３は、抵抗器Ｒ８
と並列に接続されている。抵抗器Ｒ８の一般的な値は、５．１メグオーム（５．
１Ｍ）である。コンデンサＣ３の一般的な値は、０．０１マイクロファラッド（
０．０１μＦ）である。
【００６５】 基準電圧発生回路６６０のオペアンプ６５０の出力は、出力端子６７０にＶRE F として出ている。基準電圧ＶREFは、図６Ａに示す抵抗器Ｒ１、抵抗器Ｒ２、及
び抵抗器Ｒ３の端子に接続されている。
【００６６】 図６Ｃは、高帯域フィルタ回路６８０を示している。高帯域フィルタ回路６８
０は、オペアンプ６９０を備えている。オペアンプ６９０は、テキサスインスツ
ルメンツ社製造の商品型番ＴＬＶ２２１１の型のものであってもよい。
【００６７】 抵抗器Ｒ９の一端は、コンデンサＣ４及びオペアンプ６２０間の信号線に接続
されている。抵抗器Ｒ９の他端は、コンデンサＣ４に接続されている。抵抗器Ｒ
９の一般的な値は、３３キロオーム（３３．０Ｋ）である。コンデンサＣ４の一
般的な値は、０．４７マイクロファラッド（０．４７μＦ）である。コンデンサ
Ｃ４の出力は、オペアンプ６９０の負の入力に接続されている。オペアンプ６９
０の出力は、抵抗器Ｒ１０を介して、そのオペアンプ６９０の負の入力にフィー
ドバックされている。オペアンプ６９０の正の入力は接地されている。抵抗器Ｒ
１０の一般的な値は、３３キロオーム（３３．０Ｋ）である。
【００６８】 高帯域フィルタ回路６８０のオペアンプ６９０の出力は、出力端子６９５に出
ている。また、高帯域フィルタ回路６８０の機能は、デジタル信号処理方法を利
用して実行されてもよい。例えば、高速フーリエ変換法が、高帯域フィルタ回路
６８０の機能を実行するのに利用されてもよい。
【００６９】 図７は、本発明の低周波マイクロフォンセンサ１００を利用した生理状態モニ
タ７００の有利な実施形態のブロック図である。上述のように、低周波マイクロ
フォンセンサ１００は、生理状態が観察されている人の身体（図示せず）からの
低周波信号を受信する。低周波マイクロフォンセンサ１００は、上述のように、
その信号を検出して増幅する。
【００７０】 図７に示すように、低周波マイクロフォンセンサ１００の出力は、低帯域フィ
ルタ７１０の入力に接続されている。低帯域フィルタ７１０は、１０分の１ヘル
ツ（０．１Ｈｚ）乃至２ヘルツ（２．０Ｈｚ）の領域の周波数帯域幅における周
波数以外の全ての周波数を遮断する。低帯域フィルタ７１０は、通常の電子フィ
ルタ回路を備えていてもよい。また、低帯域フィルタ７１０は、デジタル信号処
理により帯域フィルタの機能を実現するコンピュータソフトウェアを利用した電
子回路を備えていてもよい。低帯域フィルタ７１０の出力は、観察されている人
の呼吸を表すデジタル符号化された超低周波信号である。
【００７１】 また、低周波マイクロフォンセンサ１００の出力は、高帯域フィルタ７２０の
入力にも接続されている。高帯域フィルタ７２０は、１０ヘルツ（１０．０Ｈｚ
）乃至３０ヘルツ（３０．０Ｈｚ）の領域の周波数帯域幅における周波数以外の
全ての周波数を遮断する。高帯域フィルタ７２０は、通常の電子フィルタ回路を
備えていてもよい。また、高帯域フィルタ７２０は、デジタル信号処理により帯
域フィルタの機能を実現するコンピュータソフトウェアを利用した電子回路を備
えていてもよい。高帯域フィルタ７２０の出力は、観察されている人の心臓活動
呼吸を表すデジタル符号化された超低周波信号である。
【００７２】 低帯域フィルタ７１０の出力及び高帯域フィルタ７２０の出力は、プロセッサ
ユニット７３０に接続されている。プロセッサユニット７３０は、低帯域フィル
タ７１０及び高帯域フィルタ７２０からのデジタル符号化信号を受信可能である
。バッテリ７３５は、プロセッサユニット７３０に接続され、該プロセッサユニ
ット７３０が動作するための電力を供給可能である。バッテリ７３５は、図７で
はプロセッサユニット７３０にのみ接続されているように図示されているが、他
の電気的接続（図示せず）により、生理状態モニタ７００の全ての構成要素に接
続されて電力を供給している。プロセッサユニット７３０は、バッテリ７３５か
ら、該バッテリ７３５の電圧レベルが低いことを示す信号を検出可能である。
【００７３】 本発明の一実施形態では、プロセッサユニット７３０は、無線周波送信器７４
０に接続され、該無線周波送信器７４０自体はアンテナ７５０に接続されている
。プロセッサユニット７３０は、無線周波送信器７４０に対し、低帯域フィルタ
７１０からのデジタル符号化信号、及び高帯域フィルタ７２０からのデジタル符
号化信号を、送信器７４０及びアンテナ７５０を介して基地局ユニット７６０へ
選択的に送信させることができる。デジタル符号化信号は、基地局ユニット７６
０に、アンテナ７６５を介して受信される。そして、受信された信号は、基地局
ユニット７６０にて表示され、解析される。
【００７４】 プロセッサユニット７３０は、無線周波送信器７４０に対し、バッテリ７３５
の電圧レベルが低いことを示す信号を、基地局ユニット７６０へ送信させること
が可能である。また、プロセッサユニット７３０は、無線周波送信器７４０に対
し、当該プロセッサユニット７３０が低帯域フィルタ７１０又は高帯域フィルタ
７２０から信号を取得していないことを示す信号を、基地局ユニット７６０へ送
信させることも可能である。すなわち、プロセッサユニット７３０は、基地局ユ
ニット７６０へ、生理状態（呼吸及び心拍）の１つ（又は双方）を示す信号が観
察されていないことを、基地局ユニット７６０へ送信することができる。
【００７５】 基地局ユニット７６０は、受信した信号が観察されている人に異状があること
を示している旨を分析した場合には、アラームを発することができる。基地局ユ
ニット７６０は、スピーカ７６７を備えている。このスピーカ７６７は、（１）
人体の呼吸が不規則であるか若しくは停止していること、（２）人体の心拍が不
規則であるか若しくは停止していること、（３）人体の呼吸が観察されていない
、（４）人体の心拍が観察されていないこと、又は（５）バッテリの電圧レベル
が低すぎること、を示す１つ又はそれ以上の信号を、基地局ユニット７６０が受
信した場合に、作動してアラームを発してもよい。基地局ユニット７６０は、該
基地局ユニット７６０を観察しているケア提供者が、アラームが発せられたとき
にはいつでもそのアラームが聞こえるように、配置されることになる。
【００７６】 このように、その人に対するケア提供者は、アラームに直ちに対応してどのよ
うな状態になっているのかを確認することができる。その人が、生理的に窮迫し
ているのであれば、その人に対するケア提供者は、直ちにその窮迫から救うよう
にすることができる。例えば、その人が呼吸停止状態であれば、ケア提供者は、
直ちにその人に対して、心肺蘇生法（ＣＰＲ）を施しうるであろう。アラームが
バッテリ残量少又は観察機能停止を示していれば、直ちに修理手順が実行可能で
ある。
【００７７】 生理状態モニタ７００の有利な一実施形態では、モニタハウジング８００に、
低周波マイクロフォンセンサ１００、低帯域フィルタ７１０、高帯域フィルタ７
２０、プロセッサユニット７３０、バッテリ７３５、送信器７４０、及びアンテ
ナ７５０が、格納されている。図８乃至図２１とともに、モニタハウジング８０
０の有利な一実施形態について記述する。モニタハウジング８００は、観察され
る人が着用しうるベルト、ハーネス、又は衣服に付けることが可能である。生理
状態モニタ７００の本実施形態では、観察されている人の動作は制限されること
がない。
【００７８】 生理状態モニタ７００の代替的な有利な実施形態では、プロセッサユニット７
３０は、記録装置７７０に接続されている。プロセッサユニット７３０は、低帯
域フィルタ７１０からのデジタル符号化信号、及び高帯域フィルタ７２０からの
デジタル符号化信号を、記録装置７７０へ送信する。記録装置７７０は、磁気テ
ープレコーダ又はフラッシュメモリ・データ記憶カードのような不揮発データ記
憶装置であることが望ましい。不揮発データ記憶装置とは、内部に記憶したデー
タを、当該装置への外部電源が遮断されたときにも保持している装置である。
【００７９】 生理状態モニタ７００のその他の有利な実施形態では、プロセッサユニット７
３０は、ネットワーク・インタフェース・ユニット７８０に接続されている。ネ
ットワーク・インタフェース・ユニット７８０は、ローカルエリア・ネットワー
ク（ＬＡＮ）、若しくはワイドエリア・ネットワーク（ＷＡＮ）、又はインター
ネットのようなコンピュータネットワークに、接続可能である。コンピュータネ
ットワークへのネットワーク・インタフェース・ユニット７８０の接続は、有線
接続又は無線接続であってもよい。
【００８０】 図７では、ネットワーク・インタフェース・ユニット７８０は、インターネッ
トプロトコル・ルータ７８５を介して、インターネット７９０に接続されるよう
に図示されている。プロセッサユニット７３０は、低帯域フィルタ７１０からの
デジタル符号化信号、及び高帯域フィルタ７２０からのデジタル符号化信号を、
ネットワーク・インタフェース・ユニット７８０へ送信する。ネットワーク・イ
ンタフェース・ユニット７８０は、データを、インターネットプロトコル・ルー
タ７８５を介してインターネット７９０へ送信できるように適合させる。このよ
うにして、データは、遠隔地にある医療観察ステーション７９５へ送信可能であ
る。医療観察ステーション７９５は、病院、医院、診療所、ケア提供者施設、又
はあらゆる同様の種類の場所に、設置されうる。
【００８１】 生理状態モニタ７００の代替的な有利な実施形態では、プロセッサユニット７
３０は、送信器７４０及びアンテナ７５０に接続されていない。その代わりに、
プロセッサユニット７３０は、上述した型の有線基地局ユニット（図示せず）に
、有線で接続されている。通常、有線基地局ユニットは、観察される人のベッド
又は椅子付近のコンソールに、配置されている。基地局ユニット７６０の上述の
事例のように、有線基地局ユニットは、プロセッサユニット７３０からのデジタ
ル符号化信号を、表示して分析する。有線基地局ユニットは、受信した信号が観
察されている人に異状があることを示している旨を分析した場合には、アラーム
を発することができる。この実施形態では、生理状態モニタ７００を有線基地局
ユニットに接続している電線が、観察されている人の動作を制限している。
【００８２】 図８乃至図２１に、図７に示した生理状態モニタ７００のモニタハウジング８
００の有利な実施形態を示す。図８は、モニタハウジング８００の上側斜視図で
ある。図９は、モニタハウジング８００下側斜視図である。モニタハウジング８
００の上半分は、上部ハウジング８１０を備えている。モニタハウジング８００
の下半分は、下部ハウジング８２０を備えている。図８及び図９に示すように、
上部ハウジング８１０及び下部ハウジング８２０は、互いに嵌合されて、生理状
態モニタ７００の構成要素を収容している。上部ハウジング８１０及び下部ハウ
ジング８２０は、モニタハウジング８００内に、図７に示すバッテリ７３５を受
け入れるための空間として規定した部分を有するように、形成されている。本実
施形態では、バッテリ７３５は、カメラ及び他のポータブル電子機器に通常用い
られる種類の扁平で、円柱状で対称形の、コイン型のバッテリである。
【００８３】 下部ハウジング８２０は、バッテリドア８３０を受け入れる部分を有するよう
に、形成されている。バッテリドア８３０は、モニタハウジング８００内にバッ
テリ７３５を着脱できるように開閉可能である。バッテリドア８３０は、下部ハ
ウジング８２０にピボットで結合され、下部ハウジング８２０に対して回動する
ことにより、開閉しうる。図９では、閉鎖位置にあるバッテリドア８３０が示さ
れている。
【００８４】 図９には、低周波マイクロフォンセンサ１００の膜４３０の外面も示されてい
る。本発明の有利な実施形態では、膜４３０（及びキャビティ４４０）は、幾何
学的に不規則な形状を有している。この形状は、おおむね、離れて位置する異な
る半径の２つの曲線とその端部を比較的に平坦な表面で結合したものからなる。
【００８５】 図１０に、モニタハウジング８００の分解組立図を示す。上部ハウジング８１
０は、回転軸となるヒンジボス１０１０を受けて該ヒンジボス１０１０を回転可
能とする部分を有している。ヒンジボス１０１０により、バッテリドア８３０は
上部ハウジング８１０及び下部ハウジング８２０にピボットで結合されている。
バッテリドア８３０は、通路１０２０として規定した部分を有するように、形成
されている。この通路１０２０は、バッテリドア８３０を貫通しており、ヒンジ
ボス１０１０の下端を受容するためのものである。ヒンジボス１０１０の下端が
バッテリドア８３０の通路１０２０に挿入された後、バッテリドア８３０は、保
持リング１０３０でヒンジボス１０１０に固定される。
【００８６】 図１０では、モニタハウジング８００内の位置にあるバッテリ７３５が示され
ている。図１０では、バッテリ支持プレート１０４０が、バッテリ７３５の上部
を覆っており、バッテリ７３５の下端のみが見えている。２つのバッテリ保持ピ
ン１０５０が、下部ハウジング８２０の内側に沿って配置され、バッテリ７３５
をモニタハウジング８００内における自身の位置に保ち、バッテリ７３５の正負
の端子の接触が得られるようにしている。
【００８７】 図１０に、低周波マイクロフォンセンサ１００のマイクロフォン１１０を示す
。マイクロフォン１１０をモニタハウジング８００の構造内に保持するために、
このマイクロフォン１１０は、マイクロフォンスリーブ１０６０に挿入されてい
る。本発明の有利な実施形態では、マイクロフォン１１０は、チャンバ１２０の
下部に開口１０７０を通して延し、キャビティ４４０内へ延びている。図１０で
は、チャンバ１２０の内部及びキャビティ４４０は見えない。
【００８８】 プリント配線板１０８０は、上述の生理状態モニタ７００の電子回路を支持し
ている。レンズ１０９０は、発光ダイオード（図示せず）のような信号光で、生
理状態モニタ７００の作動状態に関する信号を発することができるように、設け
られている。
【００８９】 図１１は、モニタハウジング８００の上部ハウジング８１０の平面図である。
ヒンジボス１０１０の位置は、上部ハウジング８１０の一隅に示されている。ま
た、４つの通路１１１０の位置も示されている。これら通路１１１０は、上部ハ
ウジング８１０と下部ハウジング８２０との固定用のネジ（図示せず）等の留め
具を受けるためのものである。また、レンズ１０９０の位置も示されている。上
部ハウジング８１０の平面図の中央に点線で輪郭が示された長方形は、（プロセ
ッサユニット７３０のような）電子回路の位置を表している。この電子回路は、
下にあるプリント配線板１０８０に実装されている。上部ハウジング８１０の平
面図の中央に見えている２つの円は、２つのレセプタクル１１２０の位置を表し
ている。これらレセプタクル１１２０は、プリント配線板１０８０の上部ハウジ
ング８１０への固定用のネジ（図示せず）等の留め具を受けるためのものである
。
【００９０】 図１２は、組み立てられたモニタハウジング８００の底部の平面図である。ヒ
ンジボス１０１０及び保持リング１０３０の位置は、下部ハウジング８２０の一
隅に示されている。バッテリドア８３０は、閉鎖位置にあるところが示されてい
る。また、４つの通路１１１０の位置も示されている。これら通路１１１０は、
上部ハウジング８１０と下部ハウジング８２０との固定用のネジ（図示せず）等
の留め具を受けるためのものである。下部ハウジング８２０の平面図の中央に点
線で輪郭が示された長方形は、（プロセッサユニット７３０のような）電子回路
の位置を表している。この電子回路は、下側にあるプリント配線板１０８０に実
装されている。また、キャビティ４４０内のマイクロフォン１１０の位置も示さ
れている。膜４３０（図１２には図示せず）が、キャビティ４４０の上側を覆っ
ている。
【００９１】 図１３は、モニタハウジング８００の上部ハウジング８１０の図１１における
１３−１３線に沿った断面図である。レセプタクル１１２０の側面が示されてい
る。１３−１３線は直角に折れているので、１つのレセプタクル１１１０のみが
示されている。図１４は、モニタハウジング８００の上部ハウジング８１０の図
１１における１４−１４線に沿った断面図である。レセプタクル１１２０が両方
とも示されている。また、ヒンジボス１０１０の位置も示されている。
【００９２】 図１５は、モニタハウジング８００の下部ハウジング８２０の平面図である。
マイクロフォン１１０の位置が示されている。また、膜４３０及び下にあるキャ
ビティ４４０（図１５には図示せず）の位置及び形状も示されている。また、留
め具のレセプタクル１１１０の位置も示されている。円形の領域１５１０は、モ
ニタハウジング８００内にあるバッテリ７３５（図１５には図示せず）の位置を
示している。横長の領域１５２０は、バッテリドア８３０（これも図１５には図
示せず）の位置を示している。
【００９３】 図１６は、モニタハウジング８００の下部ハウジング８２０の図１５の１６−
１６線に沿った側面図である。下部ハウジング８２０の底部は、膜４３０で覆わ
れている。下部ハウジング８２０内のキャビティ４４０の位置が示されている。
また、マイクロフォン１１０及び留め具のレセプタクル１１１０の位置も示され
ている。図１７は、モニタハウジング８００の下部ハウジング８２０の図１５に
おける１７−１７線に沿った端面図である。図１７には、膜４３０、キャビティ
４４０、及びマイクロフォン１１０の位置も示されている。
【００９４】 図１８は、モニタハウジング８００のバッテリドア８３０の平面図である。バ
ッテリドア８３０の形状は、図１５に示す横長の領域１５２０に適合している。
上述の如く、バッテリドア８３０は、通路１０２０を規定する部分を有するよう
に、形成されている。この通路１０２０は、バッテリドア８３０を貫通しており
、ヒンジボス１０１０の下端を受容するためのものである。通路１０２０は、図
１８に示されている。また、バッテリドア８３０が閉じられた後にそれを留める
ためのラッチ１８１０も、示されている。図１９は、モニタハウジング８００の
バッテリドア８３０の図１８における１９−１９線に沿った側面図である。図２
０は、モニタハウジング８００のバッテリドア８３０の図１８における２０−２
０線に沿った端面図である。
【００９５】 図２１は、生理状態モニタ７００のモニタハウジング８００の下側斜視図であ
り、開放位置にあるバッテリドア８３０を示すとともに、モニタハウジング８０
０内のバッテリ７３５の配置を示している。キャビティ４４０内のマイクロフォ
ン１１０の位置が示されている。また、ヒンジボス１０１０の端部及び保持リン
グ１０３０も示されている。
【００９６】 本発明は、身体の動作及び体位を観察する生理状態モニタとともに用いられて
もよい。身体の動作及び体位を観察する生理状態モニタは、１９９９年９月１５
日出願のLehrman et al.による“Systems for Evaluating Movement of a Body
and Methods of Operating the Same”なる名称の米国特許出願番号０９／３９
６，９９１に、記述されている。米国特許出願番号０９／３９６，９９１は、あ
らゆる目的のためにここに一体に組み入れられる。
【００９７】 図２２は、身体の動作及び体位に関連したデータを取得するための生理状態モ
ニタ２２００の分解組立斜視図である。モニタ２２００は、身体（図示せず）の
選択された加速度事象を測定して識別する。この開示内容に使用されているよう
に、「加速度事象」又は「加速度現象」の語句は、身体の速度の変化（すなわち
加速度）が生じたこととして規定されている。速度の変化は、大きさ、方向、又
はこれら両者についてのものである。
【００９８】 モニタ２２００には、配線板２２１３，２２１５（互いに直角に連結された配
線板）が含まれている。これら配線板２２１３，２２１５には、ハウジング（２
２１７として略示）が対応しており、既知の実装技術が利用されている。具体例
としてのハウジング２２１７（及び関連部分に関してはモニタ２２００）は、組
み立てられると、厚さが約１センチメートルになり、差し渡しがどの方向にも約
５センチメートルになる。
【００９９】 例えば、ハウジング２２１７は、具体例としてのハウジング半片２２１９，２
２２１を備えていてもよい。これらハウジング半片２２１９，２２２１には、配
線板２２１３，２２１５が格納される。但し、当業者は、本発明の個々の実装に
適したあらゆる構成が調整されうることを理解できるはずである。
【０１００】 具体例としての後側の半片２２２１には、モニタ２２２０を身体（例えば、人
間、動物、各種の物体等）に着けるために、クリップ２２２３が設けられている
。具体例としてのクリップ２２２３は、機械式のスプリング型のクリップとして
示されているが、既知のどのような装着器又はシステムであってもよい。例えば
、機械式若しくは化学式の装着システム、又はモニタ２２００を身体に装着する
のに好適な他の手段であってもよい。
【０１０１】 モニタ２２００には、プロセッサ（図２３に示す）及びセンサ２２２５が含ま
れている。具体例としてのセンサ２２２５は、身体の加速度現象を検出するよう
に機能するものであり、このセンサ２２２５には、ｘ軸２２２７及びｙ軸２２２
９をそれぞれの方向を向いた配線板２２１５上に搭載されている（但し、他の方
向が使用されてもよい）。
【０１０２】 センサ２２２５は、実例として、多軸（２軸が示されている）の加速度測定素
子が単一のモノリシック集積回路に適切に実装されたもの（従来の一センサとし
て、アナログデバイセズ社[Analog Devices, Inc., One Technology Way, Norwo
od, Massachusetts, United States of America]から、型番ＡＤＸＬ２０２とし
て入手可能な加速度計）が、示されている。センサ２２２５は、シリコンウエハ
２２３３の上に構築されたポリシリコン表面微細加工センサ層２２３１を備えて
いる。ポリシリコンスプリング２２３５は、センサ層２２３１をウエハ２２３３
上に、加速力に抗するように弾性で浮遊させている。センサ層がたわむと、その
たゆみは、差動コンデンサを用いて測定される。差動コンデンサは、独立した固
定板及び中央板により形成され、複数の固定板は、加速度に比例した振幅を有す
る１８０°位相がずれた矩形波により駆動される。センサ２２２５の各軸からの
信号出力は、調整（すなわち、位相感応復調[phase sensitive demodulation]及
び低域通過フィルタ処理）され、アナログ出力ノードに出力される。本発明の第
１の有利な実施形態では利用されないものの、アナログデバイセズ社の加速度計
は、プロセッサで直接計数可能なデジタル出力信号を提供するＤＣＭステージに
おいて、アナログ信号をデューティーサイクル変調（「ＤＣＭ」）信号に変換す
るように動作可能である。
【０１０３】 デジタル出力信号からアナログ信号を復元する技術が好適に利用可能であり（
例えば、デューティーサイクル信号をＲＣフィルタに通す）、それにより、この
モニタ２２００のセンサのデジタル信号出力が使用可能となる。アナログ信号出
力を使用することは、利用可能な帯域幅が拡がり、（０．０１Ｈｚ乃至５ｋＨｚ
：ノードにアンチエイリアシング及びノイズ低減のために低域通過フィルタ処理
を実施して帯域を制限し、出力ノードのコンデンサで調整可能）、それゆえに測
定感度が得られるので、有利であることが判明している。代表的なノイズ下限の
５００μｇ／Ｈｚが達成され、それにより、５ｍｇより下の信号が、６０Ｈｚよ
り下の帯域幅で分析可能になる。
【０１０４】 説明された実施形態によると、センサ２２２５は、ｘ軸及びｙ軸における測定
に対応したアナログ出力電圧信号を生成する。この信号には、Ｇ力（すなわち、
センサ層２２３１の振動に関する動的加速度成分）に比例したＡＣ電圧成分、及
び地面を基準とした角度に比例したＤＣ電圧成分（重力に関する静的加速度成分
）が、含まれている。このオープンループの加速度測定機構は、静的及び動的加
速度成分を測定可能であるため、ｘ出力電圧及びｙ出力電圧の両者を同時に測定
することにより、体位を特定するとともに身体が遭遇した衝撃を測定するのに利
用される。この情報は、状態の徴候を含み、両出力からの両信号成分を利用して
、それに続き、検出された身体の加速度現象が処理されて、様々な加速度現象が
識別されて、最終的にはその識別内容に基づいて選択的に作動する。測定された
身体動作が正常か異常か、もし異常ならばそれが許容範囲内にあるのかどうかを
判断することについて、以下に詳述する。
【０１０５】 なお、上記実施形態は、説明のためにのみ取り入れられたものである。代替的
な実施形態では、身体に対する加速度現象を検出可能な任意のセンサが、センサ
２２２５の代わりに、あるいはそれと組み合わせても、使用されうる。さらに、
別の用途のために、センサ２２２５を代替的に配置してもよい。
【０１０６】 図２３は、生理状態モニタ２２００の一実施形態のブロック図である。この図
に、モニタの構成要素の相互接続関係が示されている。説明されている実施形態
には、処理回路２３３９、表示回路２３４１、電源２３６７、及びスイッチ２３
６８が、センサ２２２５とともに含まれている。
【０１０７】 具体例としての処理回路２３３９には、例として、プロセッサ２３４７、並び
にセンサ２２２５からのアナログｘ出力及びｙ出力をバッファするバッファ増幅
器２３４３，２３４５が、含まれている。具体例としてのプロセッサ２３４７は
、センサ２２２５に対応しており、検出された加速度現象を、少なくとも１つの
加速度事象の特性関数として処理可能であり、それにより、測定された身体の動
作が環境の許容範囲内であるかどうかを判断する。また、プロセッサ２３４７は
、検出された加速度現象を処理するとともに、好ましくは状態の徴候をも生成す
る。加速度現象に、ある期間の環境内における身体の状態が表されている。プロ
セッサ２３４７は、水晶発信／クロック２３４９、スイッチ（ＤＩＰ）インプッ
ト２３５１、Ａ／Ｄ変換回路２３５３、及びＤＳＰフィルタ２３５５（通常の一
センサとして、テキサスインスツルメンツ社[Texas Instruments, Inc., Dallas
, Texas, United States of America]から、型番ＭＳＰ４３０Ｐ３２５として入
手可能）と一体になっている。
【０１０８】 具体的としての表示回路２３４１は、プロセッサ２３４７からの指示に応じて
、アラームイベントを開始すること、このような状態、又は許容範囲、徴候を、
観察中のコントローラに伝達すること、統計を生成すること等のうちの少なくと
も１つを実行可能である。表示回路２３４１は多くの形態をとりうるが、有利な
一実施形態のモニタに使用するには、ステージ２３４１は、プロセッサ２３４７
により使用可能となるＲＦ変調器２３６１が含まれたＲＦ送信器である。具体例
として、データは、変調器２３６１に渡されて変調され、増幅器２３６３で増幅
され、アンテナ２３６５で（後述するリモート受信ユニットへ）送信される。
【０１０９】 本実施形態によると、モニタ２２００の様々な構成要素への電力は、電源２３
６７により供給される。なお、電源２３６７は、実例としては３．６ボルトのバ
ッテリである。低出力パワーマネジメントが、適切にプロセッサ２３４７の管理
下にあってもよい。なお、プロセッサ２３４７は、具体例として、スイッチング
電源供給の電圧ＦＥＴスイッチ２３６８をセンサ２２２５に利用して、サンプリ
ングサイクル中にのみ電力を供給し、非使用サイクル中には構成要素の電源を落
とすように作用する。例えば、プロセッサ２３４７は、処理が完了したときにオ
フラインとなり、電流ドレインを低減させている。
【０１１０】 なお、これまでに述べた様々な回路は、ここでは説明の目的のためにのみ取り
入れられている。モニタ２２００は、適切にアレンジされたコンピュータ又は他
の処理システムを用いても実施される。他の処理システムとしては、マイクロ・
コンピュータ、パーソナル・コンピュータ、ミニ・コンピュータ、メインフレー
ム・コンピュータ、又はスーパー・コンピュータ、それに加えて、その２つ以上
がネットワークで接続されたもの等がある。実際には、有利な一実施形態では、
センサ２２２５及びプロセッサ２３４７は、同じところに配置されずに、無線で
接続されている。そのため、本発明の原理は、処理回路を有して適切にアレンジ
された任意の装置で実施されうる。処理回路には、１つ又はそれ以上の通常のプ
ロセッサ、プログラム可能論理素子が含まれて、ここに記述され特許請求される
様々な種類の回路、プロセッサ、コントローラ、又はシステムを形成してもよい
。通常のプロセッサやプログラム可能論理素子としては、プログラム可能アレイ
ロジック（「ＰＡＬ」：Programmable array logic）及びプログラム可能論理ア
レイ（「ＰＬＡ」）、デジタル信号プロセッサ（「ＤＳＰ」）、現場でプログラ
ム可能なゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）、特定用途向けＩＣ（「ＡＳＩＣ」）、
大規模集積回路（「ＬＳＩ」）、超大規模集積回路（「ＶＬＳＩ」）等がある。
【０１１１】 モニタの操作方法の詳細な説明は、先に参照したLehrman et al.による１９９
９年９月１５日出願の“Systems for Evaluating Movement of a Body and Meth
ods of Operating the Same”なる名称の米国特許出願番号０９／３９６，９９
１に示されている。
【０１１２】 図２４は、本発明とともに利用される生理状態モニタ２４００の一実施形態の
ブロック図である。本発明の一実施形態では、センサ２２２５が、上述のように
ハウジング２２１７内に収納され、ハウジング２２１７をモニタハウジング８０
０に接続する配線（図示せず）を通じて、プロセッサユニット７３０に接続され
ている。本発明の他の実施形態では、センサ２２２５及びそれに伴う回路は、モ
ニタハウジング８００のプリント配線板１０８０に直接、実装されている。
【０１１３】 これらの実施形態は、図２４において、生理状態モニタ２４００としてブロッ
ク図で説明されている。生理状態モニタ２４００の特定の具体例としての実施形
態には、バッファ増幅器２３４３及びバッファ増幅器２３４５を介してプロセッ
サ７３０に接続されたセンサ２２２５が、示されている。バッテリ７３５は、プ
ロセッサ７３０にのみ接続されているように示されているが、実際には、他の電
気的接続（図示せず）を介して、実施形態２４００の他の構成要素の全てに接続
されて、電力を供給している。
【０１１４】 センサ２２２５からの動作及び姿勢データは、記憶されるとともに、上述の原
理に従ってプロセッサユニット７３０により利用される。具体的には、プロセッ
サ７３０は、記録装置７７０に接続されている。プロセッサ７３０は、動作及び
姿勢データ信号を、センサ２２２５から直接、記録装置７７０へ送信することが
できる。
【０１１５】 その代わりに、センサ２２２５からの動作及び姿勢データは、送信器７４０及
びアンテナ７５０を通じて、基地局ユニット７６０へ送信されてもよい。その代
わりに、センサ２２２５からの動作及び姿勢データは、上述のようにネットワー
ク・インタフェース・ユニット７８０、インターネットプロトコル・ルータ７８
５、及びインターネット７９０を介して、医療観察ステーション７９５へ送信さ
れてもよい。
【０１１６】 図２４に示すように、センサ２２２５が、低帯域フィルタ７１０からの呼吸信
号及び高帯域フィルタ７２０からの心臓信号のような他の生理状態モニタからの
生理情報とともに、プロセッサ７３０に接続されていてもよい。また、他の種類
の生理状態モニタも、ともに用いられてもよい。このように、異なった種類のデ
ータが、データの相関関係を明らかにするその後の研究のために、同時に収集さ
れてもよい。
【０１１７】 本発明は、人間の生理状態を観察することに関連して記述されているが、犬、
猫、馬等の脊椎動物の生理状態を観察するためにも使用可能である。
【０１１８】 本発明は詳細に説明されているものの、当業者には、様々な改変、置換、及び
交換が、本発明の最も広い形態の意図及び範囲から外れることなく、ここになさ
れることが可能であることを、理解できるはずである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のセンサの一実施形態を示す一部破断図であり、センサチャンバをチュ
ーブとして示し、センサチャンバの一側壁における本発明のマイクロフォンの位
置を示した図である。
【図２】 本発明のセンサの他の実施形態を示す一部破断図であり、センサチャンバをチ
ューブとして示し、センサチャンバの一端面壁における本発明のマイクロフォン
の位置を示した図である。
【図３】 本発明のセンサの他の実施形態を示す一部破断図であり、センサチャンバを一
方が開口したチューブとして示し、センサチャンバの閉鎖端における本発明のマ
イクロフォンの位置を示した図である。
【図４】 本発明のセンサの他の実施形態の分解組立図であり、センサチャンバを矩形の
箱として示し、矩形の箱の中における本発明のマイクロフォンの配置を示した図
である。
【図５】 本発明のセンサの実施形態の図４における５−５線に沿った断面図である。
【図６Ａ】 本発明のマイクロフォンからの電気信号を処理する回路の有利な実施形態を示
す回路図である。
【図６Ｂ】 本発明のマイクロフォンからの電気信号を処理する回路の有利な実施形態を示
す回路図である。
【図６Ｃ】 本発明のマイクロフォンからの電気信号を処理する回路の有利な実施形態を示
す回路図である。
【図７】 本発明の生理状態モニタの有利な実施形態のブロック図である。
【図８】 本発明の生理状態モニタのモニタハウジングの有利な実施形態の上側斜視図で
ある。
【図９】 図８に示した本発明の生理状態モニタのモニタハウジングの有利な実施形態の
下側斜視図である。
【図１０】 本発明の生理状態モニタのモニタハウジングの有利な実施形態の上側からの分
解組立斜視図であり、モニタハウジングの構成要素の相互接続関係を示した図で
ある。
【図１１】 モニタハウジングの上部ハウジングの平面図である。
【図１２】 組み立てられた生理状態モニタの底部の平面図である。
【図１３】 モニタハウジングの上部ハウジングの図１１における１３−１３線に沿った断
面図である。
【図１４】 モニタハウジングの上部ハウジングの図１１における１４−１４線に沿った断
面図である。
【図１５】 モニタハウジングの下部ハウジングの平面図である。
【図１６】 モニタハウジングの下部ハウジングの図１５における１６−１６線に沿った側
面図である。
【図１７】 モニタハウジングの下部ハウジングの図１５における１７−１７線に沿った端
面図である。
【図１８】 モニタハウジングのバッテリドアの平面図である。
【図１９】 モニタハウジングのバッテリドアの図１８における１９−１９線に沿った側面
図である。
【図２０】 モニタハウジングのバッテリドアの図１８における２０−２０線に沿った端面
図である。
【図２１】 モニタハウジングの下側斜視図であり、開放位置にあるバッテリドアを示すと
ともに、モニタハウジング内のバッテリの位置を示した図である。
【図２２】 身体の動作及び体位に関連したデータを取得するための生理状態モニタの分解
組立斜視図である。
【図２３】 図２２に示した生理状態モニタの一実施形態のブロック図であり、そのモニタ
の構成要素の相互接続関係を示した図である。
【図２４】 心臓活動及び呼吸活動並びに身体の動作及び体位に関連したデータを取得する
ための生理状態モニタの一実施形態のブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 レアマン，マイケル エル． アメリカ合衆国，ワシントン，ディーシー 20008，コートランド プレイス ノー ス ウエスト 3012 (72)発明者 オーウェンス，アラン アール． アメリカ合衆国，コロラド 80501，ロン グモント，サウス テリー ストリート 1524 Ｆターム(参考） 4C038 VA16 VA20 VB01 VB32

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超低周波音響信号及び体位を示す信号を検出する装置におい
    て、 低周波音響信号源と音響的に結合可能な低周波センサで、１０分の１ヘルツ乃
    至３０ヘルツの周波数帯域の低周波音響信号を取得して、前記低周波音響信号の
    強度を示す電子信号を生成可能な前記低周波センサと、 ある種の環境に関係した身体の動作を検出可能な装置であって、前記身体に結
    び付けられ、該身体の加速度現象を検出するセンサ、及び、前記センサに結び付
    けられているとともに、検出された前記加速度現象を、少なくとも１つの加速度
    事象の特性関数として処理することにより、検出された前記身体の動作が環境の
    許容範囲内にあるかどうかを判断するプロセッサを具備した装置とを、 備えた装置。
  2. 【請求項２】 前記低周波センサに接続され、該低周波センサからの電子信
    号を処理して、１０分の１ヘルツ乃至２ヘルツの周波数帯域における前記低周波
    音響信号の強度を示す電子信号を取得可能な信号処理回路を、さらに備えた請求
    項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記低周波センサに接続され、該低周波センサからの電子信
    号を処理して、１０ヘルツ乃至３０ヘルツの周波数帯域における前記低周波音響
    信号の強度を示す電子信号を取得可能な信号処理回路を、さらに備えた請求項１
    に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記低周波センサは、音響信号源と音響的に結合可能である
    とともに内部にキャビティを規定する部分を有するチャンバと、 前記チャンバの前記キャビティ内における１０分の１ヘルツ乃至３０ヘルツの
    周波数帯域の低周波音響信号を取得可能で、前記低周波音響信号の強度を示す電
    子信号を生成可能なマイクロフォンとを、 備えた請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記チャンバは、流体が満たされた閉鎖チャンバである請求
    項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記流体は空気である請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記チャンバは、空気が満たされた開放チャンバである請求
    項４に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記チャンバは、硬質でない壁面を有するように形成されて
    いる請求項４に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記の硬質でない壁面は、低周波音響エネルギの存在に応じ
    て、前記キャビティの内部に対して内方及び外方へ動く請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記マイクロフォンに接続され、１０分の１ヘルツ乃至２
    ヘルツの周波数帯域における前記低周波音響信号の強度を示す電子信号を取得し
    、該マイクロフォンからの電子信号を処理可能な信号処理回路をさらに備えた請
    求項４に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記マイクロフォンに接続され、１０ヘルツ乃至３０ヘル
    ツの周波数帯域における前記低周波音響信号の強度を示す電子信号を取得し、該
    マイクロフォンからの電子信号を処理可能な信号処理回路をさらに備えた請求項
    ４に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 超低周波音響信号及び体位を示す信号を検出する装置にお
    いて、 １０分の１ヘルツ乃至３０ヘルツの周波数帯域の超低周波音響信号を取得可能
    な装置であって、 音響信号源と音響的に結合可能であるとともに内部にキャビティを規定する部
    分を有し、低周波音響エネルギの存在に応じて、前記キャビティの内部に対して
    内方及び外方へ動くことが可能な硬質でない壁面を有するチャンバと、 前記チャンバの前記キャビティ内に配置され、前記キャビティの前記の硬性で
    ない壁面が内方及び外方へ動くことにより生ずる前記チャンバの前記キャビティ
    内の低周波音響信号を取得可能で、前記低周波音響信号の強度を示す電子信号を
    生成可能なマイクロフォンと、 ある種の環境に関係した身体の動作を検出可能な装置であって、前記身体に結
    び付けられその身体の加速度現象を検出するセンサ、及び、前記センサに結び付
    けられているとともに、検出された前記加速度現象を、少なくとも１つの加速度
    事象の特性関数として処理することにより、検出された前記身体の動作が環境の
    許容範囲内にあるかどうかを判断するプロセッサを具備した装置とを、 備えた装置。
  13. 【請求項１３】 前記チャンバの前記キャビティを覆うように前記チャンバ
    に取り付けられた膜であって、該膜に入ってきた超低周波音響信号に反応して動
    くことが可能であり、該超低周波音響信号を前記キャビティを介して前記マイク
    ロフォンに伝達させる膜を、さらに備えた請求項４に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記膜の動作が、前記キャビティ内にて前記超低周波音響
    信号を増幅する請求項１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記膜の前記動作が、前記キャビティ内にて前記低周波音
    響信号を共鳴させることにより、前記キャビティ内にて前記超低周波音響信号を
    増幅する請求項１４に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記マイクロフォンに接続され、１０分の１ヘルツ乃至２
    ヘルツの周波数帯域における前記低周波音響信号の強度を示す電子信号を取得し
    、該マイクロフォンからの電子信号を処理可能な信号処理回路を、さらに備えた
    請求項１３に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記マイクロフォンに接続され、１０ヘルツ乃至３０ヘル
    ツの周波数帯域における前記低周波音響信号の強度を示す電子信号を取得し、該
    マイクロフォンからの電子信号を処理可能な信号処理回路を、さらに備えた請求
    項１３に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記チャンバの前記キャビティを覆うようにそのチャンバ
    に取り付けられた膜であって、該膜に入ってきた超低周波音響信号に反応して動
    くことが可能であり、該超低周波音響信号を前記キャビティを介して前記マイク
    ロフォンに伝達させる膜を、さらに備えた請求項１２に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記膜の動作が、前記キャビティ内にて前記超低周波音響
    信号を増幅する請求項１８に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記膜の前記動作が、前記キャビティ内にて前記低周波音
    響信号を共鳴させることにより、前記キャビティ内にて前記超低周波音響信号を
    増幅する請求項１９に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 人間の超低周波音響信号及び人間の体位を示す信号を検出
    する生理状態モニタにおいて、 観察されている人間の身体と音響的に結合可能であり、１０分の１ヘルツ乃至
    ３０ヘルツの帯域の低周波音響信号を取得可能であり、前記低周波音響信号の強
    度を示す電子信号を生成可能なセンサと、 前記の観察されている人間の呼吸活動を示すデジタル符号化された電子信号で
    あり、１０分の１ヘルツ乃至２ヘルツの周波数帯域における前記低周波音響信号
    の強度を示すデジタル符号化された電子信号を取得するように、該センサからの
    前記電子信号を処理可能な前記センサに接続した低帯域フィルタと、 ある種の環境に関係した人間の身体の動作を検出可能な装置であって、前記身
    体に結び付けられて該身体の加速度現象を検出するセンサ、及び、前記センサに
    結び付けられて、検出された前記加速度現象を、少なくとも１つの加速度事象の
    特性関数として処理することにより、検出された前記身体の動作が環境の許容範
    囲内にあるかどうかを判断するプロセッサを具備した装置とを、 備えた生理状態モニタ。
  22. 【請求項２２】 前記の観察されている人間の心臓活動を示すデジタル符号
    化された電子信号であり、１０ヘルツ乃至３０ヘルツの周波数帯域における前記
    低周波音響信号の強度を示すデジタル符号化された電子信号を取得するように、
    該センサからの前記電子信号を処理可能な前記センサに接続した高帯域フィルタ
    を、さらに備えた請求項２１に記載の生理状態モニタ。
  23. 【請求項２３】 前記低帯域フィルタに接続され、該低帯域フィルタから前
    記呼吸活動を示す前記デジタル符号化された電子信号を取得可能であるとともに
    、前記高帯域フィルタに接続され、該高帯域フィルタから前記心臓活動を示す前
    記デジタル符号化された電子信号を取得可能なプロセッサユニットと、 少なくとも１つの生理状態を表すデジタル符号化された電子信号を該プロセッ
    サユニットから取得可能であり、該電子信号を記録可能な前記プロセッサユニッ
    トに結び付けられた記録装置とを、 さらに備えた請求項２２に記載の生理状態モニタ。
  24. 【請求項２４】 前記プロセッサユニットに接続され、少なくとも１つの生
    理状態を示すデジタル符号化された電子信号を取得可能な送信器をさらに備え、
    該送信器は、前記プロセッサユニットから取得した前記デジタル符号化された電
    子信号を送信するためのアンテナを含む請求項２３に記載の生理状態モニタ。
  25. 【請求項２５】 人間からの超低周波音響信号及び人間の体位を示す信号を
    、人間の皮膚に直接つなぐことなく検出する装置において、 内部にキャビティを規定する部分を有し、人間の低周波音響信号に音響的に結
    合可能なチャンバと、 前記チャンバの前記キャビティ内に配置され、１０分の１ヘルツ乃至３０ヘル
    ツの周波数帯域の低周波音響信号を取得して、取得した前記低周波音響信号の強
    度を示す電子信号を生成可能なマイクロフォンと、 前記チャンバの前記キャビティを覆うようにそのチャンバに取り付けられた膜
    であって、該膜に入ってきた超低周波音響信号に反応して動くことが可能であり
    、該超低周波音響信号を前記キャビティを介して前記マイクロフォンに伝達させ
    、人間の皮膚に直接接触することなく前記人間の低周波音響信号に音響的に結合
    可能な膜と、 ある種の環境に関係した身体の動作を検出可能な装置であって、前記身体に結
    び付けられるが前記人間の身体の皮膚に直接接触することなく、その身体の加速
    度現象を検出するセンサ、及び、前記センサに結び付けられているとともに、検
    出された前記加速度現象を、少なくとも１つの加速度事象の特性関数として処理
    することにより、検出された前記身体の動作が環境の許容範囲内にあるかどうか
    を判断するプロセッサを具備した装置とを、 備えた装置。
  26. 【請求項２６】 超低周波音響信号及び体位を示す信号を検出する方法にお
    いて、 低周波センサを、低周波音響信号源と音響的に結合するステップと、 前記低周波センサで、１０分の１ヘルツ乃至３０ヘルツの帯域の音響信号を取
    得するステップと、 前記低周波センサで、前記低周波音響信号の強度を示す電子信号を生成するス
    テップと、 繰り返し検出された身体の加速度現象を、少なくとも１つの加速度事象の特性
    関数として処理することにより、検出された前記身体の動作が環境の許容範囲内
    にあるかどうかを判断するステップとを、 備えた方法。
  27. 【請求項２７】 前記低周波センサからの前記電子信号を、信号処理回路で
    処理するステップと、 １０分の１ヘルツ乃至２ヘルツの周波数帯域における前記低周波音響信号の強
    度を示す電子信号を取得するステップとを、 さらに備えた請求項２６に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記低周波センサからの前記電子信号を、信号処理回路で
    処理するステップと、 １０ヘルツ乃至３０ヘルツの周波数帯域における前記低周波音響信号の強度を
    示す電子信号を取得するステップとを、 さらに備えた請求項２６に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 低周波音響信号及び体位を示す信号を検出する装置におい
    て、 内部にキャビティを規定する部分を有するチャンバを形成するステップと、 前記チャンバの前記キャビティ内にマイクロフォンを配置するステップと、 前記チャンバを、低周波音響信号源と音響的に結合するステップと、 前記マイクロフォンで、１０分の１ヘルツ乃至３０ヘルツの帯域の音響信号を
    取得するステップと、 前記マイクロフォンで、前記低周波音響信号の強度を示す電子信号を生成する
    ステップと、 繰り返し検出された身体の加速度現象を、少なくとも１つの加速度事象の特性
    関数として処理することにより、検出された前記身体の動作が環境の許容範囲内
    にあるかどうかを判断するステップとを、 備えた方法。
  30. 【請求項３０】 低周波音響エネルギの存在に応じて、前記キャビティの内
    部に対して内方及び外方へ動くことが可能な硬質でない壁面を形成するステップ
    と、 前記マイクロフォンで、前記キャビティの前記の硬性でない壁面が内方及び外
    方へ動くことにより生ずる前記チャンバの前記キャビティ内の１０分の１ヘルツ
    乃至３０ヘルツの帯域における音響信号を取得するステップとを、 さらに備えた請求項２９に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 低周波音響信号及び体位を示す信号を検出する方法におい
    て、 内部にキャビティを規定する部分を有するチャンバを形成するステップと、 前記チャンバの前記キャビティ内にマイクロフォンを配置するステップと、 前記チャンバに膜を取り付けるステップであって、該膜は、前記チャンバの前
    記キャビティを覆うとともに、その膜に入ってきた超低周波音響信号に反応して
    動くことが可能になっているステップと、 前記膜を、低周波音響信号源と音響的に結合するステップと、 前記マイクロフォンで、前記膜が動くことにより生じた前記チャンバの前記キ
    ャビティ内における１０分の１ヘルツ乃至３０ヘルツの帯域の音響信号を取得す
    るステップと、 前記マイクロフォンで、前記低周波音響信号の強度を示す電子信号を生成する
    ステップと、 繰り返し検出された身体の加速度現象を、少なくとも１つの加速度事象の特性
    関数として処理することにより、検出された前記身体の動作が環境の許容範囲内
    にあるかどうかを判断するステップとを、 備えた方法。
  32. 【請求項３２】 前記低周波音響信号を、前記チャンバの前記キャビティ内
    で増幅するステップと、 前記マイクロフォンで、１０分の１ヘルツ乃至３０ヘルツの帯域における前記
    の増幅された音響信号を取得するステップとを、 さらに備えた請求項３１に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 低周波音響信号及び体位を示す信号を検出する方法におい
    て、 内部にキャビティを規定する部分を有するチャンバを形成するステップと、 前記チャンバの前記キャビティ内にマイクロフォンを配置するステップと、 前記チャンバの前記キャビティを覆うように該チャンバに膜を取り付けるステ
    ップと、 前記膜を、音響信号源と音響的に結合するステップと、 前記マイクロフォンで、１０分の１ヘルツ乃至３０ヘルツの帯域の低周波音響
    信号を取得するステップと、 前記マイクロフォンで、前記低周波音響信号の強度を示す電子信号を生成する
    ステップと、 繰り返し検出された身体の加速度現象を、少なくとも１つの加速度事象の特性
    関数として処理することにより、検出された前記身体の動作が環境の許容範囲内
    にあるかどうかを判断するステップとを、 備えた方法。
  34. 【請求項３４】 前記マイクロフォンに、該マイクロフォンからの前記電子
    信号を処理可能な低帯域フィルタを接続するステップと、 １０分の１ヘルツ乃至２ヘルツの周波数帯域における前記低周波音響信号の強
    度を示すデジタル符号化された電子信号を取得するステップと、 前記マイクロフォンに、該マイクロフォンからの前記電子信号を処理可能な高
    帯域フィルタを接続するステップと、 １０ヘルツ乃至３０ヘルツの周波数帯域における前記低周波音響信号の強度を
    示すデジタル符号化された電子信号を取得するステップとを、 さらに備えた請求項３３に記載の方法。
  35. 【請求項３５】 プロセッサユニットを、前記低帯域フィルタ及び前記高帯
    域フィルタに接続するステップと、 前記プロセッサユニットで、前記低帯域フィルタからの前記デジタル符号化さ
    れた電子信号を取得するステップと、 前記プロセッサユニットで、前記高帯域フィルタからの前記デジタル符号化さ
    れた電子信号を取得するステップと、 記録装置を、前記プロセッサユニットに接続するステップと、 前記記録装置で、前記プロセッサユニットからの前記デジタル符号化された電
    子信号を取得するステップと、 前記記録装置で、前記デジタル符号化された電子信号を記録するステップとを
    、 さらに備えた請求項３４に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 前記膜を、人間の低周波音響信号に音響的に結合するステ
    ップと、 前記膜を、該膜が人間の皮膚に接触しないような場所に置くステップとを、 さらに備えた請求項３３に記載の方法。
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