JP2016178974A - センサモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 常時ストレスなく人の生体活動情報を取得可能なセンサモジュールを提供する。
【解決手段】 センサモジュール１０は、人工歯１と、人工歯１に内蔵された、加速度、角速度および温度を検出可能なセンサ２と、人工歯１に内蔵された、センサ２から得られた検知情報を外部に送信可能な通信デバイス３と、人工歯１に内蔵された、センサ２および通信デバイス３に電力を供給する電源４とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、生体活動情報を取得するためのセンサモジュールに関する。

人の生体活動情報を取得し、人の生活の質を向上させることを目的とした身近な電子機器は多種多様ある。例えば、体重計、体脂肪計、体温計、血圧計、心拍計、歩数計、活動量計、ランニングの軌跡などのルート記録計、睡眠状態計測計などが挙げられる。

これらの電子機器は単独で存在し、それぞれの情報を精度よく検出できる。また技術の進歩により、例えば、体脂肪測定機能の付いた体重計など、複合化が進み複数の情報を同時に計測できるようになっている。また、昨今の健康志向に伴い、いつでも手軽に計測したい要求も高まり、これらの要求に応えるべくスマートフォン等の携帯タイプで簡易な計測ができる機器も開発され、活用されるようになってきている。

このように、いつでも計測できるようになると、計測したいときに所持していなかったり、忙しくて計測できなかったりすると、逆にストレスとなる。このような課題の一つの解決方法として、例えば、歯科用築造体を利用した生体情報を計測する方法が提案されている（特許文献１）。この特許文献１は、体内に生体情報を計測する手段を埋め込むことで、計測忘れを防止するというものである。

しかしながら、特許文献１は、体温、脈拍、血圧、血中酸素飽和度、血糖値といった、体内の情報に特化した計測手段であり、人の生体活動情報を検出することが目的ではない。生体活動情報として、例えば食に関する情報の取得に関しては充分な計測手段がない。したがって、例えば、よく噛んで食べた方が良い、早食いは良くない、食べてすぐに運動したり、睡眠をしたりするのは良くない、など、気を付ける点について医者等より指導されるが、実態は本人任せとなっているのが現状である。

特開２００３−７０７５２号公報

このように多種多様な電子機器並びに計測機器があるにもかかわらず、従来品では、常時ストレスなく人の生体活動情報を取得する手段がない、という問題があった。

本発明は、以上のような従来の技術における問題点を解決すべく案出されたものであり、その目的は、常時ストレスなく人の生体活動情報を取得可能なセンサモジュールを提供することにある。

本発明の一態様に係るセンサモジュールは、人工歯と、該人工歯に内蔵された、加速度、角速度および温度を検出可能なセンサと、前記人工歯に内蔵された、前記センサから得られた検知情報を外部に送信可能な通信デバイスと、前記人工歯に内蔵された、前記センサおよび前記通信デバイスに電力を供給する電源とを具備する。

本発明によれば、常時ストレスなく人の生体活動情報を取得可能となる。

第１実施形態に係るセンサモジュールの概略構成を示す断面図である。 センサモジュールに用いられるセンサの一例を示す平面図である。 図２のセンサのＩ−Ｉ線での断面図である。 図２のセンサの製造途中の様子を示す断面図である。 （ａ）〜（ｂ）はそれぞれ、図２のセンサの製造途中の様子を示す下面図および断面図である。 第２実施形態に係るセンサモジュールの概略構成を示す断面図である。 センサモジュールに用いられるセンサの他の例を示す平面図である。 図７のセンサのII−II線での断面図である。

本発明の各種実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜第１実施形態のセンサモジュール＞
図１は第１実施形態のセンサモジュールの概略構成を示す断面図である。センサモジュール１０は、人工歯１と、センサ２と、通信デバイス３と、電源４とを具備している。センサ２、通信デバイス３および電源４は、人工歯１に内蔵されている。

図１では、センサ２、通信デバイス３および電源４が、セラミックや樹脂、金属などから成るパッケージ５に収容された例を示すが、これに限定されず、パッケージ５を用いなくてもよい。センサ２、通信デバイス３および電源４がパッケージ５に収容されている場合、人工歯１に外部から応力が加わった場合でも、パッケージ５が緩衝機能を有することによって、センサ２、通信デバイス３および電源４に応力が伝わるのを有効に低減できる。よって、センサモジュール１０の精度を長期にわたって高く維持することができる。

また、図１では、センサ２、通信デバイス３および電源４が、互いにワイヤボンディング等の接続手段で電気的に接続されている例を示すが、これに限定されない。例えば、１つの素子の中にセンサ２、通信デバイス３および電源４のうちの２つ以上が設けられたものであってもよい。

人工歯１は、セラミック、樹脂、金属等を採用することができ、人あるいは動物の口内の歯肉６に一部が埋設されることで歯として機能する。なお、本発明において、人工歯１は、人あるいは動物の歯であってもよい。

センサ２は、加速度、角速度および温度を検出可能なセンサであり、人工歯１に内蔵されている。センサ２は、加速度センサ、角速度センサおよび温度センサの集合体であってもよく、1つの素子の中にこれらのセンサのうちの２つ以上が設けられたものであっても
よい。

このようなセンサ２で得られる加速度、角速度および温度の複合情報から、生体活動情報を得ることができる。センサ２から得られる上記複合情報から生体活動情報へ昇華できる原理を以下に詳述する。

加速度センサは、３軸の加速度の変化を検出することができるので、人あるいは動物の３次元方向の直線的な動きを区別することができ、その加速度の方向と大きさ及び加速度が発生している時間などから、人の移動の有無、人の身体の動き、頭の動き、口の動きを区別することができる。

このような加速度センサの原理としては、例えば、ピエゾ抵抗式、静電容量式、熱電式、圧電式、トンネル電流式等があり、特定するものではないが、傾斜検出すなわち静止時の姿勢検出が可能であること、および、耐衝撃性という点からピエゾ抵抗式または静電容量式が望ましい。更に、より信号処理が簡単となるピエゾ抵抗式が望ましい。

角速度センサは、３軸の角速度の変化を検出することができるので、人の３次元方向の回転方向の動きを区別することができ、その角速度の方向と大きさ及び角速度が発生している時間などから、人の移動の有無、人の身体の動き、頭の動き、口の動きを区別することができる。特に口の動きは回転運動を伴うので、食を検知するには不可欠である。

このような角速度センサの原理としては、例えば、静電容量式、圧電式、光学式等があり、特定するものではないが、耐衝撃性という点から静電容量式または圧電式が望ましい。更に、より信号処理が簡単となる圧電式が望ましい。

温度センサは、温度の変化を検出することができるので、人の体温の変化や飲食物の温度を検知できる。

このような温度センサの原理としては、例えば、ピエゾ抵抗式、熱電対式等があり、特定するものではないが、歯内に収納する、すなわちセンサ素子を口腔内に露出させないという点から、ピエゾ抵抗式が望ましい。

通信デバイス３は、WiFi、Bluetooth、NFC、IrDA、ZigBee等の近距離無線通信があり、特定するものでなく、利用方法により適宜組み合わせればよい。

電源４は、１次電池、２次電池等の蓄電池でもよく、振動、熱等による発電装置でもよく、無線給電等により外部から供給する方式でもよく、または、これらの組み合わせてもよい。

また、センサモジュール１０は、人工歯１に内蔵された、センサ２で得られる検知情報の演算処理を行なうデータ演算部をさらに具備していてもよい。このような構成によって、センサ２で得られる検知情報を、通信デバイス３の通信に適したデータに変換することができ、さらなる高速通信が可能となる。

また、センサモジュール１０は、人工歯１に内蔵された、センサ２で得られる検知情報を蓄積するデータ蓄積部をさらに具備していてもよい。なお、データ蓄積部で蓄積される検知情報とは、上記データ演算部で変換された検知情報も含んでいる。このような構成によって、サーバーとの通信が困難な場合、例えば、トンネル、地下、航空機においても、センサ２で得た検知情報を蓄積でき、あるいは、データ演算部での演算を継続することができ、常にストレスなくモニタリングする機能がさらに向上する。

また、上記データ演算部は、特定の指示情報に基づいて初期設定を行なう機能を有していてもよい。これによって、センサモジュール１０を口内に設置した後でも初期設定を行える機能を付与することができ、人の活動状態におけるデータをより精度よく検知することが可能となる。センサモジュール１０は３次元方向を検出する機能を有するので、重力方向や顔の正面方向に対して、正しい方向に設置することが望ましいが、人工歯内のスペースや歯並びの影響もあり、必ずしも正しい方向に設置することができるとは限らない。したがって、口内に設置した後、立位もしくは座位で、かつ姿勢を正した状態で、特定の指示情報をセンサモジュール１０に与えて初期設定し、重力方向と顔の正面方向をセンサモジュールに認識させることにより、人の活動情報を効率よく検出することができる。

センサモジュール１０の初期設定を行なうためにセンサモジュール１０に与える指示情報としては、センサ２が検知する検知情報のうち、センサ２が予め定められた動きを検知したときに得られる情報であってもよい。このような予め定められた動きに対する検知情報としては、例えば、歯をカチカチと５回連続して鳴らす等の通常の生活では行わないような口の動きを合図として設定することができる。

また、センサモジュール１０の初期設定を行なうためにセンサモジュール１０に与える指示情報としては、その他に、通信デバイス４が外部から受信した情報であってもよい。例えば、通信デバイス３が外部からの情報を受信する機能も有し、この外部からの情報に基づいて初期設定を行なうようにしてもよい。

さらにセンサモジュール１０は、特定の指示情報に基づいてセンサモジュール１０の電源のオン・オフを行なう機能を有していてもよい。このような電源のオン・オフを行なう機能を設けることにより、センシングが不要な場合には電源をオフして電池寿命を延ばすことができる。電源のオン・オフを行なうための特定の指示情報としては、上記初期設定を行なうための指示情報と同様に、センサ２が予め定められた動きを検知した時に得られる情報や、通信デバイス４が外部から受信した情報を用いることができる。この場合、電源のオン・オフを行なうための指示情報は、初期設定を行なうための指示情報と異なるようにしておけばよい。

また、センサモジュール１０は、特定の指示情報に基づいて、例えばテレビ等の外部の電子機器の操作を行なう機能を有していてもよい。例えば、特定の指示情報として、センサ２が予め定められた動きを検知した時に得られる情報によって、通信デバイス３から維持情報を外部の電子機器に発信するようにしてもよい。これによって、センサモジュール１０を、外部の電子機器の電源オン・オフやチャンネルの変更、ボリュームの調整等のリモートコントロール機能を行なう入力デバイスにすることもできる。
る。

＜センサの一例＞
センサモジュール１０におけるセンサ２に用いられる加速度を検知するセンサ素子の一例を図２〜図３に示す。

図２はセンサ素子１００の平面図であり、図３は図２のセンサ素子１００のＩ−Ｉ線での断面図である。なお、図２〜図３には、右手系のＸＹＺ座標系を付しており、以下では、便宜上、Ｚ軸方向を上下方向として説明をする。

センサ素子１００は、枠体１１０と、枠体１１０の内側に位置する重錘体１２０と、枠体１１０と重錘体１２０とを接続する接続体１３０と、加速度や角速度等を検出する検出部Ｒａとを有する。以下、各部位について詳述する。

センサ素子１００に加速度が加わると、加速度に応じた力が重錘体１２０に作用し、重錘体１２０が動くことで接続体１３０が撓むようになっている。そして、接続体１３０の撓み量に応じた電気信号を検出部Ｒａにより検出し、不図示の電気配線によりその電気信号を取出し演算することにより加速度を検出することができる。

重錘体１２０は、平面形状が略正方形であり、略正方形の一辺の長さが例えば０．４ｍｍ〜０．７ｍｍに設定される。また、重錘体１２０の厚みは、例えば０．２ｍｍ〜０．７ｍｍに設定される。なお、図２において、下方に位置する重錘体１２０の平面形状を破線で示している。なお、重錘体１２０の平面形状は正方形に限られず、円や長方形など任意
の形状が可能である。

そして、このような重錘体１２０を囲繞するように枠状の枠体１１０が設けられている。枠体１１０は、平面形状が略正方形をなし、中央部に重錘体１２０より若干大きい略正方形の開口部を有している。枠体１１０は、その一辺の長さが例えば１．４ｍｍ〜３ｍｍに設定され、枠体１１０を構成するアームの幅（アームの長手方向と直交する方向の幅）は例えば０．３ｍｍ〜１．８ｍｍに設定される。また枠体１１０の厚みは、例えば０．２ｍｍ〜０．７ｍｍに設定される。

このような枠体１１０と重錘体１２０との間には図２に示すように接続体１３０が設けられている。接続体１３０は、一方端が枠体１１０の内周における各辺の上面側中央部に連結され、他方端が重錘体１２０の上面側中央部に連結されている。本実施形態におけるセンサ素子１００では、４本の接続体１３０が設けられており、４本の接続体１３０のうち２本はＸ軸方向に伸びて重錘体１２０を間に挟んだ状態で同一直線状に配され、他の２本はＹ軸方向に伸びて重錘体１２０を間に挟んだ状態で同一直線状に配されている。

接続体１３０は可撓性を有し、センサ素子１００に加速度が加わると重錘体１２０が動き、重錘体１２０の動きに伴って接続体１３０が撓むようになっている。接続体１３０は、例えば長手方向の長さが０．３ｍｍ〜０．８ｍｍに設定され、幅（長手方向と直交する方向の長さ）が０．０４ｍｍ〜０．２ｍｍに設定され、厚みが５μｍ〜２０μｍに設定されている。このように接続体１３０を細長く且つ薄く形成することによって可撓性が発現される。

接続体１３０の上面には図２に示すように抵抗素子である検出部Ｒａｘ１〜Ｒａｘ４，Ｒａｙ１〜Ｒａｙ４，Ｒａｚ１〜Ｒａｚ４が形成されている（以下、これらの抵抗素子をまとめて称するときは適宜、符号Ｒａで表す）。検出部Ｒａｘ１〜Ｒａｘ４，Ｒａｙ１〜Ｒａｙ４，Ｒａｚ１〜Ｒａｚ４は、３軸方向（図２に示した３次元直交座標系におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）の加速度を検出できるように接続体１３０の所定の位置に形成された上、ブリッジ回路を構成するように結線されている。

このような検出部Ｒａｘ１〜Ｒａｘ４，Ｒａｙ１〜Ｒａｙ４，Ｒａｚ１〜Ｒａｚ４は、例えば、ＳＯＩ基板の最上層にボロンを打ち込むことにより抵抗体膜を形成した後、抵抗体膜をエッチングなどにより所定の形状にパターニングすることにより形成することができる。これによりピエゾ抵抗素子からなる検出部Ｒａを形成することができる。

ピエゾ抵抗素子からなる検出部Ｒａを用いた場合には、接続体１３０の撓みに起因する変形に応じて抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づく出力電圧の変化を電気信号として取り出し、これを外部のＩＣで演算処理することによって印加された加速度の方向並びに大きさや圧力の増減および大きさを検知することができる。

なお、検出部Ｒａから電気的に接続された配線および外部のＩＣ等へ取り出すためのパッド電極１４０等が、枠体１１０や接続体１３０の上面に設けられており、これらを介して電気信号の外部への取り出しなどを行っている。

これらの配線は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金などからなり、これらの材料をスパッタリングなどにより成膜した後、所定の形状にパターニングすることにより枠体１１０，接続体１３０の上面に形成される。

以上より、本実施形態のセンサ素子１００によれば、加速度を検出可能なセンサ素子を１つの構成体で、大型化することなく実現することができ、かつ、高感度のセンサ素子と
することができる。

なお、センサ素子１００は、重錘体１２０をＸＹ平面内で回旋運動させることで角速度を検出することも可能となる。重錘体１２０を回旋運動させるためには、例えば、互いに向き合う重錘体１２０の第１側面と枠体１１０の第２側面（内壁）とに電極を設けて静電引力により実現してもよいし、センサ素子１００の外側に磁力を発生させて実現してもよい。

また、センサ素子１００は、温度を検知するためのピエゾ抵抗や熱電対等を備えていてもよい。これによって、温度センサを兼ねることもできる。

＜センサ素子１００の製造方法＞
次に、上述のセンサ素子１００の製造方法について、図４〜図５を用いて説明する。なお、図４は図２のＩ−Ｉ線における断面に相当する断面図である。また、図５における（ａ）は図２のセンサ素子１００の下面に相当する下面図であり、（ｂ）は図２のＩ−Ｉ線における断面に相当する断面図である。

まず、基板５０を用意する。基板５０は、例えば、ＳＯＩ基板であり、Ｓｉからなる第１層５０ａと、ＳｉＯ_２からなる第２層５０ｂと、Ｓｉからなる第３層５０ｃとがこの順に積層された積層構造を有する。各層の厚みは、第１層５０ａが１０μｍ程度、第２層５０ｂが１μｍ程度、第３層５０ｃが５００μｍ程度である。

このようなＳＯＩ基板からなる基板５０の第１層５０ａの上面に検出部Ｒａを形成する。検出部Ｒａの形成は以下のようにして作製できる。まず、基板５０の第１層５０ａの主面にイオン注入法によりボロンやヒ素などの打ち込みを行うことで抵抗体膜を形成する。抵抗体膜は、例えば、第１層５０ａ表面における不純物濃度が、１×１０^１８ａｔｍｓ／ｃｍ^３、深さが約０．５μｍである。

次に、抵抗体膜の一部を除去し、抵抗体膜を、基板５０の上面の所望の位置に、所望の形状で形成された検出部Ｒａとする。

この工程は、例えば、抵抗体膜上に検出部Ｒａの形状に合わせたレジスト膜を形成した後、ＲＩＥエッチングなどのエッチングによりレジスト膜から露出する抵抗体膜を除去するものである。その後、レジスト膜を除去することで、図４に示すように、基板５０の上面に検出部Ｒａ（図４ではＲａｘ１〜Ｒａｘ４）が形成される。

検出部Ｒａを形成した後、検出部Ｒａに連結する不図示の配線およびパッド電極１４０を形成する。配線とパッド電極１４０は、例えば、アルミニウムなどの金属材料をスパッタリングにより成膜した後、ドライエッチングなどにより所定の形状にパターニングすることによって形成できる。

次に、基板５０の第１層５０ａ側から、第１層５０ａを所望の形状にパターニングする（第１パターニング工程）。すなわち、第１層５０ａのうち、梁状の接続体１３０や枠体１１０等となる領域を除く不要な領域を取り除く。

次に、図５に示すように、基板５０の第３層５０ｃ側から、重錘体１２０となる領域および枠体１１０となる領域を形成する環状の溝５８を形成する。

最後に、第２層５０ｂの一部を除去することによって、図２〜図３に示すセンサ素子１００を形成することができる。

なお、上記の基板５０の加工は、従来周知の半導体微細加工技術、例えばフォトリソグラフィ法やディープドライエッチングにより実現することができる。

＜第２実施形態のセンサモジュール＞
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。例えば、センサモジュールにおけるセンサは、さらに圧力を検出可能な構成であってもよい。図６は第２実施形態のセンサモジュール２０の断面図であり、図１の第１実施形態のセンサモジュール１０と同じ構成のものには同じ符号を付しており、詳細な説明は省略する。第２実施形態のセンサモジュール２０においては、センサ２２がさらに圧力を検出することが可能である。人工歯２１およびパッケージ２５は、センサ２２がセンサモジュール２０の外部の圧力を検出可能にするための孔が設けられており、この孔内に多孔質構造の充填材２１ａが充填されている。この充填材２１ａは、センサモジュール２０の内外の雰囲気の圧力差が同じになるように気体が通過可能であるとともに、液体は通過しにくい口径の多孔質構造となっている。このような構成によって、センサモジュール２０の外部の圧力の検出と、センサ２２、通信デバイス３および電源４の保護とが可能となる。

このような構成によって、センサモジュール２０が外部の圧力の変化を検出することが可能となるため、人が存在している高さ情報、口の開閉状態を区別することが可能となり、より精度の高い生体活動情報を得ることができる。

圧力センサの原理としては、例えば、ピエゾ抵抗式、静電容量式、圧電式等があり、特定するものではないが、静止時の圧力検出が可能であること、および、耐衝撃性という点からピエゾ抵抗式または静電容量式が望ましい。更に、より信号処理が簡単となるピエゾ抵抗式が望ましい。

＜センサの他の例＞
センサモジュール２０におけるセンサ２１に用いられる加速度および圧力を検知するセンサ素子の一例を図７〜図８に示す。

図７はセンサ素子２００の平面図であり、図８は図７のセンサ素子２００のII−II線での断面図である。なお、図７〜図８には、右手系のＸＹＺ座標系を付しており、以下では、便宜上、Ｚ軸方向を上下方向として説明をする。また、図７〜図８において、図２〜図３と同じ構成のものには同じ符号を付しており、詳細な説明は省略する。

センサ２１において、重錘体２２０は、図８に示すように中央に空洞部２２３を具備しており、この空洞部２２３の上側（＋Ｚ側）を第１蓋部２２１が塞いでいるととともに空洞部２２３の下側（−Ｚ側）を第２蓋部２２２が塞いでいる。さらに、第１蓋部２２１上に圧力検出部Ｒｐが形成されている。このような構成によって、センサ素子２００がある気圧の雰囲気下に配置されると、重錘体２２０の内部の空洞部２２３内の雰囲気と外部雰囲気との圧力差に応じて第１蓋部２２１が撓むようになっている。そして、第１蓋部２２１の撓み量に応じた電気信号を圧力検出部Ｒｐによって検出し、不図示の電気配線によってその電気信号を取り出して演算することにより、気圧を検出することができる。

圧力検出部Ｒｐ（図７〜図８では複数の圧力検出部Ｒｐ１〜Ｒｐ４が形成されている）は、ピエゾ抵抗で形成することができる。

第２蓋部２２２は、力が加わったときの変形量が第１蓋部２２１に比べ小さくなっている方がよい。つまり、空洞部２２３を形成する内壁のうち気圧差によって最も変形する部
位を第１蓋部２２１とすることで、圧力センサとしての感度を高めることができる。

以上のようなセンサ素子２００を用いることによって、１つの素子で加速度または角速度と圧力とをともに検知可能となり、センサモジュール２を小型化することができる。さらに、センサ素子２００は、温度を検知するためのピエゾ抵抗や熱電対等を備えていてもよい。これによって、温度センサをさらに兼ねることもでき、センサモジュール２００のさらなる小型化が可能となる。

＜センサモジュールによる生体活動情報の取得＞
以下に、上記センサモジュール１０またはセンサモジュール２０を用いて、生体活動情報を取得する方法の各種例を示す。なお、人が地面に立った状態で、重力方向をＺ軸、顔の正面方向をＸ軸、肩のラインをＹ軸として説明する。

（１）身体の動き検知
（１−１）歩いている、走っている、移動している
加速度センサで検知しているＺ軸（重力）方向に大きな変化がなく、ＸＹ方向に周期的な加速度が得られる場合は、人は「移動している」と判断できる。方向転換は角速度センサで検知できる。ＸＹ方向の加速度が小さく周期性があり、Ｚ方向への上下動も小さい場合は、「歩いている」と判断でき、ＸＹ方向の加速度が比較的大きく、Ｚ方向への上下動も大きく、温度センサによる体温上昇がみられる場合は、「走っている」と判断できる。

人が自らの足で「移動している」場合は、加速度センサのＹ方向に特有の周期性がみられる。したがって、乗り物に乗った状態で「移動している」場合は、Ｙ方向の周期性と、ＸＹ方向の加速度が大きいこと、加速度の大きさの割には体温上昇がないこと、そしてＺ方向の上下動の周期が長いこと、から判断できる。

（１−２）階段を上っている、坂を上っている
階段や坂を上っている場合は、「歩いている」「走っている」の情報に加え、圧力センサに変化がある。すなわち、「階段を上っている」場合はステップ状に圧力が低下し、「坂を上っている」場合は徐々に圧力が低下する。また温度センサにおいても体温上昇が検知できる。

（１−３）眠っている
通常、人が立っている状態、座っている状態では、加速度センサのＺ軸方向に重力が検知されるが、身体が横になると、仰向けの場合はＸ軸方向に、顔が横向けの場合はＹ軸方向に重力が検知される。比較的長い間、重力の検知方向がＸＹ軸方向にあると、人は「横になっている」と判断できる。ＸＹ軸方向の動きが、「寝返り」に相当する。「眠っている」状態は、温度センサによる体温低下検知、加速度センサと角速度センサによる呼吸のリズム変化検知で、判断することができる。呼吸のリズムを検知できるため、鼻呼吸と口呼吸を区別でき、さらには無呼吸状態も区別できるので、いびきや睡眠時無呼吸症候群の治療・改善にも役立つ可能性がある。

（２）口の動き検知
口の動きは身体の動きに比べ周期が短いので、加速度センサと角速度センサから得られる周期情報により、判断することができる。特に、口の動きには特有の回転運動があるため、角速度センサの情報が有用となる。

（２−１）食べている、飲んでいる
口を開けるとき、基本的に下あごが動くが、単に下へ動くのではなく、少し前方に突き出るような動きをする。このため、口の開閉の動きは、顔の側面から見ると単なる上下運
動ではなく、楕円運動のような動きになる。加速度センサでＸＹＺ方向の動きを検知するだけでなく、角速度センサで回転運動を検知することにより、口の開閉状態を検知することができる。「食べている」と「飲んでいる」状態では、「飲んでいる」状態の方が、口の動きが小さく周期が長いので区別できる。また飲食物の温度によっては、温度センサによる温度情報も状態検知の一助となる。これにより、食事の際の
噛む回数や、食事をしている時間がわかり、食生活の改善に役立つ可能性がある。

（２−２）喫煙している
先に呼吸のリズムを加速度センサと角速度センサを使って検知できると示したが、「喫煙している」状態も特有の呼吸リズムになり検知することができる。圧力センサの周期的な変化も併せることで精度を高め判断することができる。これにより、喫煙習慣の改善にも役立つことができる。

上記のようなセンサに加え、酸性やアルカリ性を検知するpHセンサ、塩分濃度を検知するセンサを組み込むことにより、さらに食生活の改善に役立つようになる。

このように複合情報を組合せることにより、人の生体活動情報を検知することができる。ウェアラブル機器はこれらの要求を満足するように思えるが、これらの機器は人の体表に接触しており、外気温の変化や風雨の影響を受けやすく、体温の検出に難がある。また、時計タイプ、眼鏡タイプ、といった機器では、口の動きの検知は不可能であり、食に関する情報の取得はできない。また、携帯忘れという課題は残るため、体内に内蔵されていることが重要である。

したがって、総合的に勘案して、これらのセンサが人体に接していることが重要であり、常時検出という観点から、肌身離さず携帯していることが重要である。

１、２１：人工歯
２、２２：センサ
３：通信デバイス
４：電源
１０、２０：センサモジュール

Claims (7)

1. 人工歯と、
   該人工歯に内蔵された、加速度、角速度および温度を検出可能なセンサと、
   前記人工歯に内蔵された、前記センサから得られた検知情報を外部に送信可能な通信デバイスと、
   前記人工歯に内蔵された、前記センサおよび前記通信デバイスに電力を供給する電源と
   を具備するセンサモジュール。
2. 前記センサは、さらに圧力を検出可能である、請求項１に記載のセンサモジュール。
3. 前記人工歯に内蔵された、前記検知情報の演算処理を行なうデータ演算部をさらに具備する、請求項１または２に記載のセンサモジュール。
4. 前記データ演算部は、特定の指示情報に基づいて初期設定を行なう機能を有する、請求項１乃至３のいずれかに記載のセンサモジュール。
5. 前記指示情報は、前記検知情報のうち前記センサが予め定められた動きを検知したときに得られる情報である、請求項４に記載のセンサモジュール。
6. 前記指示情報は、前記通信デバイスが外部から受信した情報である、請求項４に記載のセンサモジュール。
7. 前記人工歯に内蔵された、前記検知情報を蓄積するデータ蓄積部をさらに具備する、請求項１乃至６のいずれかに記載のセンサモジュール。

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