JP2016214731A - Vital sensor module and operation method therefor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vital sensor module capable of extracting respiration components including a respiratory rhythm, a respiratory rate, and the existence of respiration, by paying attention to signal attitude variations in a pulse wave; and an operation method for the vital sensor module.SOLUTION: A vital sensor module 2 comprises: a substrate 20A; a light-emitting element 12 arranged on the substrate's surface; and a light-receiving element 14 arranged on the substrate's surface so as to be separated from the light-emitting element 12. The vital sensor module, when being made to be in contact with a body surface of a living body, receives reflected light that is light emitted from the light-emitting element and returned from the inside of the living body, by using the light-receiving element; and detects pulse wave signal strength on the basis of strength of the reflected light before individually arranging top and bottom peak values of the pulse wave signal strength's waveform in time series to acquire an envelope curve in which a respiratory rhythm has been reflected. Monitoring variations in signal amplitude in the pulse wave signal strength's region lower than a predetermined base line makes it possible to detect the respiratory rhythm, a respiratory rate, the existence of respiration, etc.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本実施の形態は、バイタルセンサモジュールおよびその動作方法に関する。   The present embodiment relates to a vital sensor module and an operation method thereof.

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。   When information related to the human body is acquired by a sensor, a motion sensor that captures movement and an optical sensor that obtains information using light are used other than those used in medical practice and blood glucose meters that directly measure blood itself.

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。   The pulse wave sensor can measure the blood flow of capillaries using an optical sensor that contacts the body surface, and can measure the pulse rate and pulse fluctuation from the fluctuation of blood flow due to the pulsation of the heart. . In the measurement using an optical sensor, blood oxygen saturation using light of two different wavelengths is used in addition to the pulse.

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。   On the other hand, in order to monitor respiration, a general method is to attach a respiratory band or a velocimeter to the breathing band or nasal cavity of the chest or waist.

特開2012−19926号公報JP 2012-19926 A 特開2012−19928号公報JP 2012-19928 A 特開2012−19929号公報JP 2012-19929 A 特開2012−120773号公報JP 2012-120773 A 米国特許出願公開第2014/0051955号明細書US Patent Application Publication No. 2014/0051955 特開2004−121668号公報JP 2004-121668 A 国際公開第2011/027438号International Publication No. 2011/027438

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。   However, in order to monitor respiration, the method of attaching a pneumatic transducer or current meter to the breathing band or nasal cavity of the chest or lumbar region is very expensive, and it is difficult for a general person to wear it properly. Because it is difficult, it is necessary to go to a specialized institution and receive an examination in an environment different from the daily living space.

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。   In addition, these methods are strong in tightening devices and equipment on the body, and discomfort associated with wearing is also a major problem.

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およびその動作方法を提供することにある。   The present embodiment is to provide a vital sensor module capable of extracting respiratory components such as respiratory rhythm, respiratory rate, and respiratory presence by focusing on the change in pulse wave signal amplitude, and an operation method thereof.

本実施の形態の一態様によれば、基板と、前記基板の表面上に配置された発光素子と、前記表面上に、前記発光素子と離隔して配置された受光素子と、前記表面上に、前記発光素子および前記受光素子と離隔して配置されたセンサとを備え、生体の体表面に接触させ、前記発光素子から放出された光が前記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バイタルセンサモジュールが提供される。   According to one aspect of the present embodiment, a substrate, a light emitting element disposed on the surface of the substrate, a light receiving element disposed on the surface and spaced apart from the light emitting element, and on the surface A light-emitting element and a light-receiving element that are spaced apart from the light-receiving element, contact the body surface of a living body, and the light emitted from the light-emitting element returns reflected light from the living body by the light-receiving element. And detecting the pulse wave signal intensity based on the intensity of the reflected light, and arranging the peak values of the top and bottom of the waveform of the pulse wave signal intensity in time series, thereby creating an envelope reflecting the respiratory rhythm. A resulting vital sensor module is provided.

本実施の形態の他の態様によれば、光センサによって、脈波信号波形を取得するステップと、前記脈波信号波形をA/D変換するステップと、前記脈波信号波形のボトムを検出して、前記脈波信号波形のボトムn番目の時間をTn、ボトムn番目の信号強度をBnとして、データを(Tn,Bn)とするステップと、各ボトムの時間間隔Dn(=Tn−Tn-1)を算出し、前後の時間間隔(Dn-1,Dn+1)と比べて、50%、若しくは200%以上となる場合は、エラー値として排除し、前記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(Tc,Bc)を代入するステップと、データ群(B0,B1,…,Bn,…)に対して適宜移動平均処理を行い、前記移動平均処理後のデータ群を(b0,b1,…,bn,…)とするステップと、移動平均処理を施した各データ(Tn,bn)を結んで包絡線を求め、得られた前記包絡線に対して、単位時間当たりのピーク値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ステップとを有するバイタルセンサモジュールの動作方法が提供される。 According to another aspect of the present embodiment, an optical sensor detects a pulse wave signal waveform, A / D converts the pulse wave signal waveform, and detects a bottom of the pulse wave signal waveform. The bottom n-th time of the pulse wave signal waveform is T n , the bottom n-th signal intensity is B n , the data is (T n , B n ), and the time interval D n ( = T n −T n−1 ), and if it is 50% or 200% or more compared to the time interval (D n−1 , D n + 1 ) before and after, it is eliminated as an error value, Substituting values (T c , B c ) supplemented from previous and subsequent time intervals into the data excluded as the error values, and for the data group (B 0 , B 1 ,..., B n ,...) suitably performs the moving average processing, the step of the data group after the moving average process and (b 0, b 1, ... , b n, ...) Each data (T n, b n) which has been subjected to moving average processing obtains the envelope by connecting, the obtained said envelope, by obtaining the peak value or bottom value per unit time, respiratory rate A method of operating a vital sensor module is provided.

本実施の形態の他の態様によれば、光センサによって、脈波信号波形を取得するステップと、前記脈波信号波形をA/D変換するステップと、前記脈波信号波形のピークおよびボトムを検出して、前記脈波信号波形のピークn番目の時間をtn、ピークn番目の信号強度をPn、ボトムn番目の時間をTn、ボトムn番目の信号強度をBnでピークデータを(tn,Pn)、ボトムデータを(Tn,Bn)とするステップと、ピーク信号強度とボトム信号強度の差分(Pn-Bn)または(Pn-Bn-1)を算出し、信号振幅ΔHnとするステップと、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ステップとを有するバイタルセンサモジュールの動作方法が提供される。 According to another aspect of the present embodiment, a step of acquiring a pulse wave signal waveform by an optical sensor, a step of A / D converting the pulse wave signal waveform, and a peak and a bottom of the pulse wave signal waveform are obtained. The peak data of the pulse wave signal waveform is detected by tn , the peak nth signal intensity is Pn , the bottom nth time is Tn , and the bottom nth signal intensity is Bn. (T n , P n ) and bottom data as (T n , B n ), the difference between the peak signal intensity and the bottom signal intensity (P n -B n ) or (P n -B n-1 ) Is provided, and a method for operating the vital sensor module is provided. The method includes calculating the signal amplitude ΔH n as time elapses, and monitoring the amount of change in the signal amplitude ΔH.

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およびその動作方法を提供することができる。   According to the present embodiment, it is possible to provide a vital sensor module that can extract respiratory components such as respiratory rhythm, respiratory rate, and respiratory presence, and an operation method thereof by paying attention to changes in pulse wave signal amplitude.

(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。(A) A schematic diagram showing a state of wireless communication with an external PC / portable terminal when the vital sensor module according to the first embodiment is mounted on the inner side of the forearm, and (b) according to the first embodiment. The schematic diagram which shows the mode of the radio | wireless communication with an external PC / mobile terminal by mounting | wearing the outer side of a forearm sensor module. (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。(A) A schematic diagram showing a state of wireless communication with an external PC / portable terminal by mounting the vital sensor module according to the first embodiment on the inner side of the index finger, and (b) according to the first embodiment. The schematic diagram which shows the mode of the radio | wireless communication with an external PC / mobile terminal by mounting | wearing the outer side of a forefinger with a vital sensor module. (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。(A) Schematic diagram showing how the vital sensor module according to the first embodiment is mounted at the entrance of the ear canal, (b) the vital sensor module according to the embodiment mounted on the ear canal and an external PC / portable terminal The schematic diagram which shows the mode of wireless communication. (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。(A) Typical planar configuration example of the optical sensor portion of the vital sensor module according to the first embodiment, (b) Another schematic planar configuration of the optical sensor portion of the vital sensor module according to the first embodiment. Example. 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。The typical cross-section figure of the state which mounted | wore the arm with the vital sensor module which concerns on 1st Embodiment provided with the optical sensor shown to Fig.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更に別の模式的平面構成例。FIG. 6 is still another schematic plan configuration example of the optical sensor portion of the vital sensor module according to the first embodiment. 図6のI−I線に沿う模式的断面構造図。FIG. 7 is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line II of FIG. 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模式的鳥瞰構成図。The typical bird's-eye view block diagram of the vital sensor module which concerns on 1st Embodiment. 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。The typical block block diagram inside the housing | casing of the vital sensor module which concerns on 1st Embodiment. 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。The flowchart figure which shows the operating method of the vital sensor module which concerns on 1st Embodiment. 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。FIG. 11 is a flowchart showing a detailed operation method between step S6 and step S7 in FIG. 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。The measurement example of the relationship between the pulse wave signal strength (a.u.) and the number of samples S in the vital sensor module according to the first embodiment. 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。6 is another measurement example of the relationship between the pulse wave signal intensity (a.u.) and the number of samples S in the vital sensor module according to the first embodiment. 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))。In the vital sensor module according to the first embodiment, an example of measuring the number of breaths by the envelope of the relationship between the pulse wave signal intensity (au) and the number of samples S in FIG. 12 (number of samples S = 1000 to 6000 (pieces)) ). 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))。In the vital sensor module according to the first embodiment, an example of measuring the number of breaths by the envelope of the relationship between the pulse wave signal intensity (au) and the number of samples S in FIG. 12 (number of samples S = 6000 to 11000 (pieces)) ). 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))。In the vital sensor module according to the first embodiment, a measurement example of the relationship between the pulse wave signal intensity (a.u.) during apnea and the number of samples S (number of samples S = 1000 to 8000 (pieces)). 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))。In the vital sensor module according to the first embodiment, another measurement example of the relationship between the pulse wave signal intensity (a.u.) and the sample number S during apnea (sample number S = 1000 to 11000 (pieces)). 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。The flowchart which shows the operation | movement method of the vital sensor module which concerns on 1st Embodiment. 図18に示す動作方法に対応する脈波信号波形の説明図。Explanatory drawing of the pulse-wave signal waveform corresponding to the operation | movement method shown in FIG. 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。The flowchart which shows another operation | movement method of the vital sensor module which concerns on 1st Embodiment. 図20に示す動作方法に対応する脈波信号波形の説明図。Explanatory drawing of the pulse-wave signal waveform corresponding to the operation | movement method shown in FIG. 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。In the vital sensor module according to the first embodiment, a measurement example of the relationship between the pulse wave signal intensity (a.u.) and the number of samples S during the operation of FIG. 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。It is an example of a pulse wave signal waveform in a vital sensor module according to a comparative example, and (a) a typical example including ejected waves and reflected waves, (b) a waveform example including unnatural notches and inflection points of ascending legs, (C) Waveform example provided with deformation / amplitude change of reflected wave at systolic apex, (d) Waveform example provided with unnatural inflection line of descending leg. 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)。It is a pattern example of a pulse wave signal waveform requiring attention in a vital sensor module according to a comparative example, and (a) a systolic deformation example (notch type), (b) a systolic deformation example (tosaka type), (c) expansion Seasonal variation (Sazanami type). 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。In the vital sensor module which concerns on 2nd Embodiment, the typical plane block diagram seen from the surface side which contact | connects a human body. 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。In the vital sensor module which concerns on 3rd Embodiment, the typical plane block diagram seen from the surface side which contact | connects a human body. 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。In the vital sensor module which concerns on 4th Embodiment, the typical plane block diagram seen from the surface side which contact | connects a human body. (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。(A) Bird's-eye view of the optical sensor part of the vital sensor module which concerns on 5th Embodiment, (b) Explanatory drawing of Fig.28 (a). (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。(A) Bird's-eye view of vital sensor module according to fifth embodiment, (b) Explanatory drawing of FIG. 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模式的ブロック構成図。The typical block block diagram of the vital sensor module which concerns on 5th Embodiment. 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。The circuit block block diagram of the vital sensor module which concerns on 5th Embodiment. 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。The flowchart figure which shows the operating method of the vital sensor module which concerns on the 1st-5th embodiment. 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。The flowchart figure which shows another operation | movement method of the vital sensor module which concerns on 1st-5th embodiment.

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。   Next, the present embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

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。   In addition, the embodiment described below exemplifies an apparatus and method for embodying the technical idea, and does not specify the material, shape, structure, arrangement, etc. of the component parts as follows. . This embodiment can be modified in various ways within the scope of the claims.

[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。
[First embodiment]
(Vital sensor module mounting form)
A schematic diagram showing a state of wireless communication with the external PC / portable terminal 4 by mounting the vital sensor module 2 according to the first embodiment on the inner side of the forearm of the human body 18 is as shown in FIG. It is expressed in Moreover, the vital sensor module 2 which concerns on 1st Embodiment is mounted | worn with the outer side of the forearm of the human body 18, and the schematic diagram which shows the mode of wireless communication with the external PC / mobile terminal 4 is shown in FIG.1 (b). It is expressed as follows. As shown in FIGS. 1A and 1B, the vital sensor module 2 according to the first embodiment can be attached to the forearm of the human body 18 via the strap 50 for the arm.

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。   FIG. 2A is a schematic diagram showing a state of wireless communication with the external PC / portable terminal 4 by mounting the vital sensor module 2F according to the first embodiment on the inner side of the index finger 18F of the human body 18. It is expressed as shown in FIG. 2B is a schematic diagram showing the state of wireless communication with the external PC / portable terminal 4 by mounting the vital sensor module 2F according to the first embodiment on the outside of the index finger 18F of the human body 18. It is expressed as shown in As shown in FIGS. 2A and 2B, the vital sensor module 2F according to the first embodiment can be attached to the index finger 18F of the human body 18 via the strap 50F for fingers. Here, an example of attaching to the index finger 18F is shown, but the present invention is not limited to the index finger 18F, and other fingers may be used.

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。   A schematic diagram showing a state in which the vital sensor module 2E according to the first embodiment is attached to the entrance of the ear canal is represented as shown in FIG. 3A, and the vital sensor module according to the embodiment attached to the ear canal is shown. A schematic diagram showing a state of wireless communication between 2E and the external PC / portable terminal 4 is expressed as shown in FIG.

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。   Furthermore, the mounting example of the vital sensor module according to the first embodiment is not limited to the forearm 18, the index finger 18F, and the ear canal entrance, but may be another human body part.

(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。
(Optical sensor)
A schematic planar configuration example of the optical sensor 1 portion of the vital sensor module according to the first embodiment is represented as shown in FIG. 4A, and another schematic planar configuration example is shown in FIG. It is expressed as shown in

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。   The optical sensor 1 portion of the vital sensor module according to the first embodiment is disposed adjacent to one light emitting element (LED) 12 and the LED 12 as shown in FIG. And a single light receiving element (PD: Photodetector) 14. LED12 and PD14 are arrange | positioned on the board | substrate 20A. The LED 12 and the PD 14 may be surrounded by a light shielding resin wall (insulating layer) 21 disposed on the substrate 20A. Here, the LED 12 can emit visible light or near-infrared light. The PD 14 is a light receiving element having sensitivity in the same band as the LED 12 that emits visible light or near infrared light. When a plurality of PDs 14 are arranged, an optical filter may be provided on each of the plurality of PDs 14 and used separately. For example, an optical filter may be provided so that one PD 14 is sensitive to visible light and the other PD 14 is sensitive to near infrared light. The optical filter can be formed, for example, by being applied to a light receiving element or a resin package, but is not limited thereto.

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。   Moreover, in the vital sensor module 2 according to the first embodiment, the LED 12 includes a green light emitting diode and can measure a pulse wave.

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。   In the vital sensor module 2 according to the first embodiment, the LED 12 includes a red light emitting diode or an infrared light emitting diode, and can measure blood oxygen saturation.

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。 Another configuration example of the optical sensor 1 portion of the vital sensor module according to the first embodiment is adjacent to two LEDs 12 1 and 12 2 and LEDs 12 1 and 12 2 as shown in FIG. And one PD 14 arranged in this manner. The LEDs 12 1 and 12 2 and the PD 14 are disposed on the substrate 20A. The periphery of the LEDs 12 1 and 12 2 and the PD 14 may be surrounded by a light shielding resin wall (insulating layer) 21 disposed on the substrate 20A. Here, the LEDs 12 1 and 12 2 can emit visible light or near infrared light. The PD 14 is a light receiving element having sensitivity in the same band as the LEDs 12 1 and 12 2 emitting visible light or near infrared light.

(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。
(Vital sensor module)
FIG. 5 shows a schematic cross-sectional structure example in a state where the vital sensor module 2 according to the first embodiment including the optical sensor 1 shown in FIG. It is expressed in

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。   As shown in FIG. 5, the vital sensor module 2 according to the first embodiment is disposed in close contact with the human body (arm) 18 in a face-down manner, for example. In the example shown in FIG. 5, the vital sensor module 2 is in close contact with the human body (arm) 18, but may be arranged at a predetermined distance from the surface of the human body (arm) 18. Here, the predetermined distance is, for example, within several mm.

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。   The board 20 </ b> A can be formed of, for example, a printed circuit board (PCB) or the like, and is disposed in the module housing 10. A memory 8A, a control integrated circuit 8B, a resistance element 8R, a capacitor 8C, and the like are arranged on the front surface (the surface on the side in contact with the human body 18 is referred to as a back surface or a bottom surface) of the substrate 20A. Here, the resistance element 8R, the capacitor 8C, and the like are applied to components such as a delay circuit, for example.

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。   Moreover, as shown in FIG. 5, the battery 9 may be arrange | positioned through the columnar resin wall (insulating wall) 21B on the surface side of the board | substrate 20A. The battery 9 is also arranged in the module housing 10. The battery 9 and the electrodes on the substrate 20A are connected by a bonding wire 20W or the like.

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。   Furthermore, as shown in FIG. 5, the board 20 </ b> B may be disposed on the surface side of the board 20 </ b> A and the battery 9 via the connector 6 </ b> A. The substrate 20B is also disposed in the module housing 10. Here, the connector 6A connects the substrates 20A and 20B.

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。   As shown in FIG. 5, the optical sensor 1 is desirably disposed so as to protrude from the surface of the module housing 10.

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。   Further, the module housing 10 may be provided with a concave curved surface shape in accordance with the shape of the human body 18 part in a portion in contact with the human body 18 so that the adhesion between the human body 18 and the optical sensor 1 is facilitated. .

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。   The module housing 10 according to the present embodiment has, for example, adhesiveness on the surface, and the vital sensor module 2 may be attached to the human body 18 by the adhesiveness of the module housing 10. Good.

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。   Further, the module housing 10 may be made of a material having higher flexibility than other configurations of the vital sensor module 2, thereby improving the adhesion between the module housing 10 and the human body 18, As a result, the adhesion between the vital sensor module 2 and the human body 18 can be further improved.

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。   When the surface of the module housing 10 is made sticky, an extra configuration for bringing the vital sensor module 2 such as a belt into close contact with the human body 18 is not essential.

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。   Still another schematic plane configuration example of the optical sensor 1 portion arranged on the bottom surface side in contact with the human body 18 of the vital sensor module 2 according to the first embodiment is expressed as shown in FIG. A schematic cross-sectional structure along the line I-I is expressed as shown in FIG.

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。 As shown in FIGS. 6 and 7, the optical sensor 1 of the vital sensor module 2 according to the first embodiment has a plurality of PDs 14 1 arranged on the PCB 20 around the LED 12 and surrounding the periphery of the LED 12.・ Place 14 2・ 14 3・ 14 4 In the example of FIG. 6, four PDs are arranged. In the example of FIG. 6, four PDs are arranged for one LED, but the configuration is not limited to this, and two PDs may be arranged for one LED. Further, four LEDs may be arranged for one PD. Two LEDs may be arranged for one PD.

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。 Further, as shown in FIGS. 6 and 7, a black light shielding resin wall 21 is disposed on the surface of the PCB 20, and the LED 12 and the PDs 14 1 , 14 2 , 14 3, and 14 4 are for light shielding. The resin walls 21 are separated from each other. An insulating layer colored black may be applied to the light shielding resin wall 21.

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。 By arranging a plurality of PDs 14 1 , 14 2 , 14 3, and 14 4 around the LED 12 so as to surround the periphery of the LED 12, the light information around the LED 12 can be effectively used for the plurality of PDs 14 1 , 14 2 , 14 3, and so on. 14 4 , and can be applied to a photoelectric pulse wave sensor or the like to improve the operational stability. In addition, since the number of LEDs used is one, low power consumption operation is possible.

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。   Although not shown, an operation unit / display unit and the like are arranged on the top surface side of the vital sensor module 2 according to the first embodiment so as to be operated and observed by the subject and are in contact with the human body 18. An optical sensor, various sensors, and the like may be disposed on the bottom side.

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。   When the mounting state between the optical sensor 1 and the human body 18 is defective, as shown in FIG. 1A or 7, the main body moves in the X-axis / Y-axis / Z-axis directions, and the optical sensor 1. However, the vital sensor module 2 according to the first embodiment clearly displays the wearing state to the subject while maintaining the correct wearing state. Measurement can be performed. By making the mounting state explicit, it is possible to prevent measurement in a mounting failure state and always perform measurement in the correct state (correct value). It becomes possible to clarify the ideal state of wearing for the subject, and usability is improved.

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。   A schematic bird's-eye view configuration of the vital sensor module 2 according to the first embodiment is expressed as shown in FIG.

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。 As shown in FIG. 8, the vital sensor module 2 according to the first embodiment includes a PCB 20, an LED 12 disposed on the surface of the PCB 20, and a PD 14 disposed on the surface of the PCB 20 so as to be separated from the LED 12. 1, 14 2, 14 3, 14 4, on the surface of the PCB 20, LED 12 and PD 14 1, 14 2, 14 3, 14 sensor 16, which is 4 spaced apart from the arrangement 1, 16 2, 16 3, 16 4 The PD14 1 , 14 2 , 14 3, and 14 4 receive reflected light from the light emitted from the LED 12 and returned from the living body to detect the intensity of the reflected light. In addition, the sensor can clearly indicate information on the contact state with the body surface based on the sensor output value detected by contacting the body surface.

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。 Further, as shown in FIG. 8, a black light shielding resin wall 21 is disposed on the surface of the PCB 20, and the LED 12 and the PDs 14 1 , 14 2 , 14 3 , 14 4 , sensor (thermistor) 16 1 , 16 2 , 16 3, and 16 4 are separated from each other by the light shielding resin wall 21. An insulating layer colored black may be applied to the light shielding resin wall 21.

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。   The vital sensor module 2 according to the first embodiment may detect the wavelength, attenuation ratio, or phase difference of the reflected light.

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。   The sensor can determine the wearing state depending on whether the sensor output value is within the threshold range or outside the threshold range.

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。   In addition, the vital sensor module 2 according to the first embodiment may include a plane that contacts the body surface, and a surface that contacts the body surface may include a light receiving surface, a light emitting surface, and a sensor contact surface. Note that the surface in contact with the body surface is not necessarily a flat surface, and may be intentionally curved in order to fit the arm.

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。   Moreover, in the vital sensor module 2 according to the first embodiment, the LED 12 includes a green light emitting diode and can measure a pulse wave.

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。   In the vital sensor module 2 according to the first embodiment, the LED 12 includes a red light emitting diode or an infrared light emitting diode, and can measure blood oxygen saturation.

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。 The sensor, as shown in FIG. 8, includes a thermistor 16 1, 16 2, 16 3, 16 4 for detecting the temperature of surface in contact with the body surface when worn, the thermistor 16 1, 16 2, 16 3 - 16 depending on whether the measured value of 4 is outside the threshold range or is within the threshold range, to determine the mounted state, it may be explicit information about mounting condition to the subject.

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。 The thermistors 16 1 , 16 2 , 16 3, and 16 4 are also applicable to the measurement of the temperature of the human body 18 or the surface of the animal body. It is possible to estimate the body temperature from the temperature of the human body 18 or the surface of the animal body.

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。   Further, as shown in FIG. 8, the vital sensor module 2 according to the first embodiment is disposed on the surface of the PCB 20 (the surface on the side contacting the human body 18 is referred to as the back surface or the bottom surface here). A housing 10 may be provided.

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。   An example of a schematic block configuration inside the housing 10 of the vital sensor module 2 according to the first embodiment is expressed as shown in FIG.

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。   Here, in the vital sensor module 2 according to the first embodiment, the housing 10 includes a power supply unit 34, a wireless communication unit 32 connected to the antenna 36, a control unit 30, and an operation unit, as shown in FIG. 35, the display unit 40, or the storage unit 42 can be incorporated.

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。   Furthermore, the vital sensor module 2 according to the first embodiment may include an electronic circuit component arranged on the surface of the substrate 20 as in the configuration shown in FIG. The electronic circuit component may be, for example, an integrated circuit component such as an LED driver, or a passive circuit component such as a capacitor, resistor, or inductor.

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。   Moreover, in the vital sensor module 2 according to the first embodiment, the housing 10 can be wearably mounted.

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。   Further, the PCB 20 may be provided with a flexible material having flexibility according to the shape on the surface of the human or animal body. That is, the substrate may include a flexible printed circuit board.

(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。
(Operation method of vital sensor module)
A flowchart showing an operation method of the vital sensor module 2 according to the first embodiment is expressed as shown in FIG.

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。   As shown in FIG. 10, the operating method of the vital sensor module 2 according to the first embodiment includes a step S1 for turning on the power, a step S2 for starting the measurement by the optical sensor 1, and the mounting state is correct. Step S3 for determining whether or not the mounting state is incorrect in step S3, step S4 for displaying an alert on the display unit (40), resetting the measurement in response to the alert display, and measuring by the optical sensor 1 Step S5 returns to Step S2, and if the mounting state is correct in Step S3, Step S6 continues measurement by the optical sensor 1, and Step S7 stores the measured data in the storage unit (42). And step S8 which complete | finishes measurement, and step S9 which turns off power-on.

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。   Further, in FIG. 10, a flowchart showing a detailed operation method between step S6 and step S7 is expressed as shown in FIG.

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。   First, after step S6 in which measurement by the optical sensor 1 is continued, the process proceeds to step S61 in which it is determined whether or not signal acquisition by another sensor is performed. Here, for example, a temperature sensor or a pressure sensor is assumed as the other sensor.

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。   In step S61, when signal acquisition by another sensor is performed (YES), the process proceeds to step S62, and a signal from another sensor is acquired.

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。   Next, in step S62, after signal acquisition by another sensor is performed, the process proceeds to step S63, and the acquired signal information is stored in the storage unit (memory) 42.

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。   Next, in step S63, the acquired signal information is stored in the storage unit (memory) 42, and then the process proceeds to step S64 to acquire a pulse wave signal.

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。   In step S61, if signal acquisition by another sensor is not performed (NO), the process proceeds to step S64 to acquire a pulse wave signal.

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。   Next, in step S64, after acquiring the pulse wave signal, the process proceeds to step S7, and the acquired pulse wave signal information (data) is stored in the storage unit (memory) 42.

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。   Furthermore, after step S7, the operations of step S61, step S62, step S63, and step S64 may be repeated.

(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。
(Relationship between pulse wave signal intensity and number of samples S)
The vital sensor module according to the first embodiment includes an LED 12 that emits visible light and / or near-infrared light and a PD 14 having sensitivity in the same band, and can provide a pulse wave sensor module.

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。   Furthermore, the vital sensor module according to the first embodiment can be formed as a single composite module including a pulse wave sensor / thermistor / acceleration sensor by mounting sensors such as a thermistor / acceleration sensor. The wearing form is attached to the body in a shape (watch / wristband / earphone, etc.) that is in close contact with the body surface such as a fingertip / wrist / ear canal.

(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。
(Signal amplitude focus area)
In the vital sensor module according to the first embodiment, a measurement example of the relationship between the pulse wave signal intensity (au) and the number of samples S is expressed as shown in FIG. Further, in the vital sensor module according to the first embodiment, another measurement example of the relationship between the pulse wave signal intensity (au) and the number of samples S is expressed as shown in FIG.

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。   Here, the sampling is performed 200 times per second, for example. Therefore, the sample number S = 1000 (pieces) on the horizontal axis in FIGS. 12 and 13 corresponds to 5 seconds, and the sample number S = 11000 (pieces) corresponds to 55 seconds. Accordingly, in the two examples shown in FIGS. 12 and 13, the horizontal axis corresponds to sampling for 50 seconds. In addition, when the sampling frequency is relatively low, for example, 20 Hz, the resolution of the obtained pulse wave is lowered, and it becomes difficult to visualize the respiratory rhythm. For this reason, the sampling frequency is desirably in a relatively high frequency range of about 100 Hz to 1 kHz.

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。   In both the examples shown in FIGS. 12 and 13, the number of breaths during pulse wave measurement is unified at 13 times / minute.

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。   In the vital sensor module according to the first embodiment, an example of measuring the number of breaths by the envelope of the relationship between the pulse wave signal intensity (au) and the number of samples S in FIG. 12 (number of samples S = 1000 to 6000 (pieces)) ) Is expressed as shown in FIG. In the vital sensor module according to the first embodiment, an example of measuring the number of breaths by the envelope of the relationship between the pulse wave signal intensity (au) and the number of samples S in FIG. 12 (number of samples S = 6000 to 11000 ( )) Is expressed as shown in FIG.

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。   Here, the sampling is performed 200 times per second, for example. Therefore, the number of samples S = 1000 (pieces) on the horizontal axis in FIG. 14 corresponds to 5 seconds, and the number of samples S = 6000 (pieces) corresponds to 30 seconds. Accordingly, in the example shown in FIG. 14, the horizontal axis corresponds to sampling for 25 seconds.

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。   Similarly, the number of samples S = 6000 (pieces) on the horizontal axis in FIG. 15 corresponds to 30 seconds, and the number of samples S = 11000 (pieces) corresponds to 55 seconds. Therefore, in the example shown in FIG. 15, the horizontal axis corresponds to sampling for 25 seconds.

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。   In the vital sensor module according to the first embodiment, an envelope that reflects the respiratory rhythm can be obtained by arranging the peak values of the top and bottom of the waveform of the pulse wave signal intensity (au) in time series. .

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。   In the vital sensor module according to the first embodiment, as shown in FIGS. 12 to 15, when attention is paid to a change in pulse wave signal intensity (signal amplitude) in a lower region from the baseline AA of the pulse wave, The components appear and it can be seen that changes accompanying breathing appear.

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。   In the vital sensor module according to the first embodiment, the signal amplitude of the obtained pulse wave undergoes a change in amplitude due to respiration. Therefore, the change in the lower region is particularly monitored from the baseline AA line of the signal amplitude. Thus, the respiratory rhythm can be detected.

(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。
(Change in signal amplitude due to apnea)
In the vital sensor module according to the first embodiment, a measurement example (sample number S = 1000 to 8000 (pieces)) of the relationship between the pulse wave signal intensity (au) and the sample number S during apnea is shown in FIG. It is expressed as shown in In the vital sensor module according to the first embodiment, another measurement example of the relationship between the pulse wave signal intensity (au) during apnea and the number of samples S (number of samples S = 1000 to 11000 (pieces)). Is expressed as shown in FIG.

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。   Here, the sampling is performed 200 times per second, for example. For this reason, in the two examples shown in FIGS. 16 and 17, the horizontal axis corresponds to sampling for 35 seconds and 50 seconds, respectively.

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。   In both of the examples shown in FIGS. 16 and 17, the number of breaths during pulse wave measurement is unified to zero.

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。   In the example shown in FIG. 16, the initial value of the signal amplitude of the pulse wave signal intensity (au) at the time of apnea is 1200, whereas after 35 seconds, the signal amplitude of the pulse wave signal intensity (au) is , About 300.

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。   Similarly, in the example shown in FIG. 17, the initial value of the signal amplitude of the pulse wave signal intensity (au) during apnea is 1000, whereas the pulse wave signal intensity (au) is 50 seconds later. The signal amplitude is reduced to about 600.

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。 By stopping breathing, oxygenated hemoglobin (HbO 2 ) in the blood is decreased, and the blood oxygen saturation is decreased. Therefore, even when the same amount of blood propagation is performed, the signal amplitude of the pulse wave decreases.

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。   Therefore, in the vital sensor module according to the first embodiment, it is possible to determine the presence or absence of breathing by measuring a decreasing tendency of the signal amplitude of the pulse wave.

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。   In general, if apneas of 10 seconds or more are observed 30 times or more in 7 hours, or if the number of apneas or hypopneas is observed 5 times or more in 1 hour, it is determined as apnea Is done.

(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。
(Operation method of vital sensor module: flowchart example 1)
Flowchart example 1 showing the operation method of the vital sensor module according to the first embodiment is expressed as shown in FIG. Further, an explanatory diagram of a pulse wave signal waveform corresponding to the operation method shown in FIG. 18 is expressed as shown in FIG.

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Tn、ボトムn番目の信号強度をBnで定義している。 As shown in FIG. 19, the bottom n-th time of the pulse wave signal waveform is defined as T n and the bottom n-th signal intensity is defined as B n .

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(Tn,Bn)とする。
(d)次に、ステップS14において、各ボトムの時間間隔Dn(=Tn−Tn-1)を算出し、前後の時間間隔(Dn-1,Dn+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(Tc,Bc)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,…,Bn,…)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,…,bn,…)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(Tn,bn)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。
Hereinafter, an operation flowchart example 1 of the vital sensor module according to the first embodiment will be described.
(A) First, in step S11, a pulse wave is acquired by an optical sensor.
(B) Next, in step S12, the acquired analog signal of the pulse wave is converted into a digital signal via the A / D converter.
(C) Next, in step S13, the bottom of the pulse wave is detected and a time stamp as time information is given. The obtained data is defined as (T n , B n ).
(D) Next, in step S14, the time interval D n (= T n −T n−1 ) of each bottom is calculated, and compared with the time intervals (D n−1 , D n + 1 ) before and after, For example, when it is about 50% or about 200% or more, it is excluded as an error value. A value (T c , B c ) supplemented from the preceding and succeeding time intervals is substituted for the data excluded as the error value. Here, as the supplemented value, a method of taking a simple average of preceding and succeeding data, a method of taking a weighted average with weighting, or the like can be adopted.
(e) After performing the above processing, in step S15, the moving average processing is appropriately performed on the data group (B 0 , B 1 ,..., B n ,...). A data group after the moving average processing is defined as (b 0 , b 1 ,..., B n ,...).
(F) Next, in step S16, an envelope is obtained by connecting the data (T n , b n ) subjected to the moving average process, and a peak or bottom value per unit time is obtained for the obtained envelope. To obtain respiratory rate information.

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。   If conversation or forced breathing is detected by the microphone during the above operation, the system is notified (flag notification) to that effect.

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。   Since the information on the respiratory rate obtained during this period may not be correctly detected by conversation or the like, the system side may determine whether or not the information can be used.

(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。
(Operation method of vital sensor module: flowchart example 2)
A flowchart example 2 showing another operation method of the vital sensor module according to the first embodiment is expressed as shown in FIG. Further, an explanatory diagram of a pulse wave signal waveform corresponding to the operation method shown in FIG. 20 is expressed as shown in FIG.

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tn、ピークn番目の信号強度をPn、ボトムn番目の時間をTn、ボトムn番目の信号強度をBnで定義している。 As shown in FIG. 21, the peak n-th time of the pulse wave signal waveform is t n , the peak n-th signal strength is P n , the bottom n-th time is T n , and the bottom n-th signal strength is B n . Defined.

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(tn,Pn)、得られたボトムデータを(Tn,Bn)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(Pn-Bn)または(Pn-Bn-1)を算出し、信号振幅ΔHn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。
The operation flowchart example 2 of the vital sensor module according to the first embodiment will be described below.
(A) First, in step S21, a pulse wave is acquired by an optical sensor.
(B) Next, in step S22, the acquired analog signal of the pulse wave is converted into a digital signal via the A / D converter.
(C) Next, in step S23, the peak and bottom of the pulse wave are detected, and a time stamp is provided as time information. The obtained peak data is (t n , P n ), and the obtained bottom data is (T n , B n ).
(D) Next, in step S24, the difference (P n −B n ) or (P n −B n−1 ) between the peak signal intensity and the bottom signal intensity is calculated and set as the signal amplitude ΔH n .
(E) Next, in step S25, the signal amplitude ΔH is calculated with the passage of time, and the amount of change in the signal amplitude ΔH is monitored.
(F) Next, in step S26, when the signal amplitude ΔH continuously decreases for a certain time (for example, 15 seconds, 30 seconds, etc.), it is determined that appropriate breathing is not maintained, and the system side To that effect.

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。   In the vital sensor module according to the first embodiment, a measurement example of the relationship between the pulse wave signal intensity (a.u.) and the number of samples S during the operation of FIG. 20 is shown in FIG. In the example shown in FIG. 22, the signal amplitude continuously decreases from 35 to 35 seconds until the signal amplitude ΔH = 1200 to ΔH = 300.

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。   An example of a pulse wave signal waveform in the vital sensor module according to the comparative example, and a typical waveform example including the ejection wave P1 and the reflected wave P2 is represented as shown in FIG. An example of a waveform having a notch and an inflection point (false P1) is represented as shown in FIG. 23B, and an example of a waveform having a deformation / amplitude change of a reflected wave at the systolic apex is shown in FIG. A waveform example having an unnatural inflection line of a descending leg is expressed as shown in FIG.

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。   FIG. 24A is a pattern example of a pulse wave signal waveform requiring attention in a vital sensor module according to a comparative example, and a systolic deformation example (notch type) is represented as shown in FIG. ) Is expressed as shown in FIG. 24 (b), and the diastolic modification (ripple shape) is expressed as shown in FIG. 24 (c).

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。   Due to the pressing pressure between the measuring instrument and the skin, distortion as shown in FIG. 23 and FIG. 24 occurs in each peak of the pulse wave. In addition, each peak of the pulse wave is affected by the pressing pressure between the measuring instrument and the skin, and a plurality of peaks including false peaks appear. Therefore, when the upper envelope is adopted, the detection accuracy is reduced due to the inclusion of a false peak, but in the vital sensor module according to the first embodiment, focus on the lower envelope rather than the upper envelope. Thus, the respiratory rhythm can be detected.

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。   Further, in the vital sensor module according to the first embodiment, the data calculation load in the MCU is small, and low power consumption and low cost can be achieved.

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。   Further, in the vital sensor module according to the first embodiment, since the amplitude change accompanying the occurrence of bradycardia is detected using the lower envelope, the lead time until detection is short, and body motion noise Is easy to distinguish.

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。   Furthermore, in the vital sensor module according to the first embodiment, it is possible to improve detection accuracy by combining body surface temperature / conversation and information on presence / absence of forced breathing (sampling frequency: low).

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。   In the vital sensor module according to the first embodiment, depending on the measurement state, referring to sensor output information (body surface temperature / presence of body movement / presence of conversation, etc.) acquired at the same time, The detection accuracy of the respiratory rhythm can be increased.

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。   Moreover, in the vital sensor module according to the first embodiment, it is possible to monitor the breathing rhythm of the wearer by a simple method without a large wearing load.

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。   In addition, by using the vital sensor module according to the first embodiment, it is not necessary to go to a specialized institution or the like, and monitoring in an environment close to everyday life is possible.

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。   Further, by using the vital sensor module according to the first embodiment, it becomes possible to help relaxation and physical condition management by visualizing the respiratory rhythm.

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。   As described above, according to the first embodiment, respiratory components such as respiratory rhythm, respiratory rate, and respiratory presence / absence can be reduced by reducing the burden caused by the wearing state of the subject and paying attention to changes in the signal amplitude of the pulse wave. Vital sensor module and its operation that can monitor the wearer's condition by acquiring information such as pulse rate, blood oxygen saturation, and presence or absence of body movement. A method can be provided.

[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。
[Second Embodiment]
In the vital sensor module 2 according to the second embodiment, a schematic planar configuration viewed from the side in contact with the human body is expressed as shown in FIG.

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。   In the vital sensor module 2 according to the second embodiment, the sensor includes a pressure sensor that detects a contact pressure with a surface in contact with the body surface when the sensor is attached. That is, by providing a pressure sensor that detects contact pressure (pressing pressure) on a surface (region) that comes into contact with the body (skin) when worn, information regarding the wearing condition may be made explicit to the subject.

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。 As shown in FIG. 25, the vital sensor module 2 according to the second embodiment includes a PCB 20, an LED 12 disposed on the surface of the PCB 20, and a PD 14 1. 14 2, 14 3, 14 4, on the surface of the PCB 20, the LED12 and PD 14 1, 14 2, 14 3, 14 4 pressure is spaced apart from the sensor 22 1, 22 2, 22 3, 22 4 The reflected light returning from the living body is received by PDs 14 1 , 14 2 , 14 3 , 14 4 , and the intensity of the reflected light is detected. At the same time, the pressure sensors 22 1 , 22 2 , 22 3, and 22 4 can clearly indicate information on the contact state with the body surface based on the sensor output value detected by contacting the body surface.

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。 Further, as shown in FIG. 25, a black light shielding resin wall 21 is disposed on the surface of the PCB 20, and the LED 12 and the PDs 14 1 , 14 2 , 14 3 , 14 4 , pressure sensors 22 1 , 22 2 are arranged. 22 3 and 22 4 are separated from each other by the light shielding resin wall 21. An insulating layer colored black may be applied to the light shielding resin wall 21.

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。   The vital sensor module 2 according to the second embodiment may detect the wavelength, attenuation ratio, or phase difference of the reflected light.

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。   The sensor can determine the wearing state depending on whether the sensor output value is within the threshold range or outside the threshold range. Other configurations and operation methods are the same as those in the first embodiment.

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。   According to the second embodiment, similar to the first embodiment, the burden due to the wearing state of the subject is reduced, and the respiratory rhythm, the respiratory rate, and the presence / absence of breathing by focusing on the change in the signal amplitude of the pulse wave Vital sensor that can extract the respiratory components such as pulse rate, blood oxygen saturation, presence / absence of body movement, etc. A module and its operating method can be provided.

[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。
[Third embodiment]
In the vital sensor module 2 according to the third embodiment, a schematic planar configuration viewed from the side in contact with the human body is expressed as shown in FIG.

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。 In the vital sensor module 2 according to the third embodiment, as shown in FIG. 26, the sensor is a thermistor 16 1 , 16 2 , 16 3 , 16 4 that detects the temperature of the surface in contact with the body surface when worn. And pressure sensors 22 1 , 22 2 , 22 3, and 22 4 that detect contact pressure with the surface that comes into contact with the body surface when worn.

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。   The vital sensor module 2 according to the third embodiment is attached to the human body 18 via the strap 50.

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。 As shown in FIG. 26, the schematic planar configuration of the optical sensor portion arranged on the bottom surface side in contact with the human body 18 of the vital sensor module 2 according to the third embodiment is arranged around the LED 12, and the periphery of the LED 12 A plurality of PDs 14 1 , 14 2 , 14 3, and 14 4 are arranged so as to surround. In the example of FIG. 26, four PDs are arranged.

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。 By arranging a plurality of PDs 14 1 , 14 2 , 14 3, and 14 4 around the LED 12 so as to surround the periphery of the LED 12, the light information around the LED 12 can be effectively used for the plurality of PDs 14 1 , 14 2 , 14 3, and so on. 14 4 , and can be applied to a photoelectric pulse wave sensor or the like to improve the operational stability. In addition, since the number of LEDs used is one, low power consumption operation is possible.

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。 Although not shown, an operation unit / display unit and the like are arranged on the top side of the vital sensor module 2 according to the third embodiment so as to be operated and observed by the subject and are in contact with the human body 18. An optical sensor, thermistors 16 1 , 16 2 , 16 3, and 16 4 , pressure sensors 22 1 , 22 2 , 22 3, and 22 4 are disposed on the bottom surface side. The optical sensors, thermistors 16 1 , 16 2 , 16 3 , 16 4 , and pressure sensors 22 1 , 22 2 , 22 3 , 22 4 are arranged on the same PCB arranged on the housing 10. Also good. Or you may arrange | position on a separate board | substrate.

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。 Whether the measured values of the thermistors 16 1 , 16 2 , 16 3, and 16 4 are within the threshold range or out of the threshold range, the wearing state is determined, and information on the wearing condition is made explicit to the subject. Also good.

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。 The thermistors 16 1 , 16 2 , 16 3, and 16 4 are also applicable to the measurement of the temperature of the human body 18 or the surface of the animal body.

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。 In addition, the wearing state is determined based on whether the measured values of the pressure sensors 22 1 , 22 2 , 22 3, and 22 4 are within the threshold range or out of the threshold range, and information on the wearing condition is clearly shown to the subject. You may do it. Other configurations and operation methods are the same as those in the first embodiment or the second embodiment.

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。   According to the third embodiment, similarly to the first embodiment, the burden due to the wearing state of the subject is reduced, and the respiratory rhythm, the respiratory rate, and the presence / absence of breathing by focusing on the change in the signal amplitude of the pulse wave Vital sensor that can extract the respiratory components such as pulse rate, blood oxygen saturation, presence / absence of body movement, etc. A module and its operating method can be provided.

(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。
(Fourth embodiment)
In the vital sensor module 2 according to the fourth embodiment, a schematic planar configuration viewed from the side in contact with the human body is expressed as shown in FIG.

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。 In the vital sensor module 2 according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 27, the sensor is a thermistor 16 1 , 16 2 , 16 3 , 16 4 that detects the temperature of the surface in contact with the body surface when the sensor is attached. And pressure sensors 22 1 , 22 2 , 22 3, and 22 4 that detect contact pressure with the surface that comes into contact with the body surface when worn.

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。   The vital sensor module 2 according to the fourth embodiment is attached to the human body 18 via the strap 50.

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。 As shown in FIG. 27, the schematic planar configuration of the optical sensor portion arranged on the bottom surface side in contact with the human body 18 of the vital sensor module 2 according to the fourth embodiment is arranged around the PD 14 and the periphery of the PD 14 A plurality of LEDs 12 1 , 12 2 , 12 3 , 12 4 are arranged so as to surround. In the example of FIG. 27, four LEDs are arranged.

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。 By arranging a plurality of LEDs 12 1 , 12 2 , 12 3, and 12 4 so as to surround the periphery of the PD 14, it is possible to compensate for the insufficient light quantity of the PD 14 and to irradiate the PD 14 with the same amount of light from the periphery. it can. Therefore, it can be applied to a photoelectric pulse wave sensor or the like to improve the operation stability.

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。 Although not shown, an operation unit / display unit and the like are arranged on the top surface side of the vital sensor module 2 according to the fourth embodiment so as to be operated and observed by the subject and are in contact with the human body 18. An optical sensor, thermistors 16 1 , 16 2 , 16 3 , 16 4 , pressure sensors 22 1 , 22 2 , 22 3 , 22 4, etc. are arranged on the bottom side. The optical sensors, thermistors 16 1 , 16 2 , 16 3 , 16 4 , and pressure sensors 22 1 , 22 2 , 22 3 , 22 4 are arranged on the same PCB arranged on the housing 10. Also good. Or you may arrange | position on a separate board | substrate.

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。 Whether the measured values of the thermistors 16 1 , 16 2 , 16 3, and 16 4 are within the threshold range or out of the threshold range, the wearing state is determined, and information on the wearing condition is made explicit to the subject. Also good.

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。 The thermistors 16 1 , 16 2 , 16 3, and 16 4 can also be applied to the measurement of the temperature of the human body 18 or the surface of the animal body.

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。 In addition, the wearing state is determined based on whether the measured values of the pressure sensors 22 1 , 22 2 , 22 3, and 22 4 are within the threshold range or out of the threshold range, and information on the wearing condition is clearly shown to the subject. You may do it. Other configurations and operation methods are the same as those in the first to third embodiments.

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。   According to the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, the burden due to the wearing state of the subject is reduced, and the respiratory rhythm, the respiratory rate, the presence / absence of breathing by focusing on the change in the signal amplitude of the pulse wave Vital sensor that can extract the respiratory components such as pulse rate, blood oxygen saturation, presence / absence of body movement, etc. A module and its operating method can be provided.

(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。
(Fifth embodiment)
A bird's-eye view of the optical sensor portion 2A of the vital sensor module 2 according to the fifth embodiment is represented as shown in FIG. 28 (a), and an explanatory diagram of FIG. 28 (a) is shown in FIG. 28 (b). It is expressed as follows.

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。   A bird's-eye view of the vital sensor module 2 according to the fifth embodiment is represented as shown in FIG. 29 (a), and an explanatory diagram of FIG. 29 (a) is represented as shown in FIG. 29 (b). .

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。   28 and 29, the optical sensor 1 is projected from the surface of the module housing 10 by about 1 mm to 2 mm. A power switch (SW) 102 is disposed on the side surface of the module housing 10. The power can be supplied from the outside via the micro USB terminal 110, for example. Further, as a power source, a solar cell, a dye-sensitized solar cell, an organic thin film solar cell, or the like may be built-in and made wireless. Further, similarly to the vital sensor module 2 according to the first embodiment, a configuration capable of performing wireless communication with an external PC / mobile terminal may be employed.

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。   29, for example, the length L is about 35 mm, the width W is about 25 mm, and the thickness D is about 13 mm. The above dimensions are examples, and as described in the mounting example of the vital sensor module according to the embodiment, the dimensions are appropriately sized according to the mounting state on the forearm, the index finger, the ear canal entrance, or other human body parts. May be miniaturized.

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。   In order to determine the mounting state, various sensors can be arranged in the sensor arrangement portions SR1 and SR2 around the optical sensor 1 on the surface of the module housing 10. The various sensors can be arranged with a thermistor, an interelectrode resistance sensor, a pressure sensor, and the like.

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。   In order to stably determine the mounting state by measuring temperature, pressure, resistance value, etc., it is desirable to arrange two or more measurement points. That is, a plurality of thermistors may be arranged and the data at a plurality of measurement points may be compared. In the case of an inter-electrode resistance sensor, it is preferable to arrange a plurality of electrodes, measure the resistance value between the plurality of electrodes, and compare the data. If it is a pressure sensor, it is good to arrange a plurality and to compare the data of a plurality of measurement points.

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。   The measurement unit of the vital sensor module according to the fifth embodiment is not limited to the watch type because it is assumed that the measurement unit is other than the wrist and the forearm. As described in the mounting example of the vital sensor module according to the embodiment, it may be mounted on the index finger / ear canal entrance or other human body part.

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。   In addition, on the bottom surface side of the vital sensor module 2 according to the fifth embodiment (in the usage state, the top surface side), an operation unit, a display unit, and the like are arranged so that the subject can perform operations and observations. In addition, the optical sensor 1, various sensors, and the like are arranged on the surface side that is in contact with the human body 18 (the surface that contacts the human body when in use).

(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。
(Schematic block configuration of vital sensor module)
A schematic block configuration of the vital sensor module 2 according to the fifth embodiment is expressed as shown in FIG.

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。   As shown in FIG. 30, the vital sensor module 2 according to the fifth embodiment includes a power supply unit 34, a control unit 30 connected to the power supply unit 34, and an optical sensor that detects optical information of the external living body 18. 1 and a sensor (temperature sensor 38 / various sensors 43) for detecting contact information with the living body 18, a display unit 40 for displaying mounting information with the living body 18, and the optical sensor 1 and the sensors (38/43). And a storage unit 42 for storing the processed data.

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。   As shown in FIG. 30, the vital sensor module 2 according to the fifth embodiment may include a temperature sensor 38 that detects the temperature of the living body 18.

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。   As shown in FIG. 30, the vital sensor module 2 according to the fifth embodiment may include a pressure sensor as various sensors 43 that detect contact information with the living body 18.

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。   As shown in FIG. 30, the vital sensor module 2 according to the fifth embodiment includes a wireless communication unit 32 and an antenna 36 for wirelessly communicating mounting information with the living body 18, and includes an external PC / portable terminal 4. Wireless communication can be carried out with

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。   As shown in FIG. 30, the vital sensor module 2 according to the fifth embodiment includes a speaker 47 that clearly indicates wearing information with the living body 18, an external interface 33 that can be connected to an external device, and an operation that performs an operation. The unit 35 and a microphone 37 for inputting voice information may be provided. Here, as an external device connected to the external interface (I / F) 33, a charging device or the like may be provided. Here, as a charging method, for example, a method of supplying from the outside via the micro USB terminal 110 or a method of supplying power wirelessly from the outside through a minute coil may be applied. In addition, a solar cell, a dye-sensitized solar cell, an organic thin film solar cell, or the like may be incorporated to reduce the size and wirelessly.

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。   Other configurations and operation methods are the same as those in the first to fourth embodiments.

(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。
(Circuit block configuration of vital sensor module)
The circuit block configuration of the vital sensor module according to the fifth embodiment is expressed as shown in FIG.

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。   The LED / PD in the optical sensor 1 is connected to the MCU 30 via an LED driver 1D / analog front end (AFE) 1A.

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。   The thermistor 38 is connected to the MCU 30 via an amplifier and an A / D converter 38A.

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。   The microphone 37 is connected to the MCU 30 via an amplifier and an A / D converter 37A.

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。   Further, the MCU 30 may be connected to the acceleration sensor 43 as various sensors, for example, so as to be able to detect the movement of the body.

また、MCU30は、無線通信部(RF)32に接続されていても良い。   The MCU 30 may be connected to a wireless communication unit (RF) 32.

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。   Further, the MCU 30 may be connected to the speaker 47 via a D / A converter and an amplifier 47A.

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。   Further, the MCU 30 may be connected to the display 40 and the memory 42.

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。   According to the fifth embodiment, as in the first embodiment, the burden due to the wearing state of the subject is reduced, and the respiratory rhythm, the respiratory rate, and the presence / absence of breathing by focusing on the signal amplitude change of the pulse wave Vital sensor that can extract the respiratory components such as pulse rate, blood oxygen saturation, presence / absence of body movement, etc. A module and its operating method can be provided.

(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。
(Operation method of vital sensor module: optical sensor calibration)
A flowchart showing the operation methods of the vital sensor modules according to the first to fifth embodiments is expressed as shown in FIG.

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。   As shown in FIG. 32, the operating method of the vital sensor module according to the first to fifth embodiments includes a mounting state determination step S31 and a step S32 for determining whether or not the measured value of the sensor is within a threshold range. If the measured value of the sensor is not within the threshold range in step S32 to be determined, an alert is displayed and the measured value of the sensor is returned in step S33 to return to the mounting state determination step and in step S32 to be determined above. Is within the threshold range, step S34 for performing optical sensor calibration, step S35 for measuring by the optical sensor, step S36 for determining whether the measurement by the optical sensor is completed, If the measurement is not completed, the step returns to step S35 of measuring by the optical sensor, and the optical sensor If by measurement is completed, and a step of ending.

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。   Here, a thermistor, a pressure sensor, an interelectrode resistance sensor, or the like can be applied to the sensor. For example, when a plurality of thermistors are arranged, the output value of each thermistor is monitored. If even one of the thermistors falls outside the threshold range, the determination result can be NO in step S32.

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。   As the alert display in step S33, for example, blinking display by LED or display display can be applied.

「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。   “Optical sensor calibration” is defined as follows.

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。   Since the detection sensitivity of the pulse wave varies depending on the person and the measurement unit, in order to obtain a substantially constant output (pulse wave amplitude), it is necessary to change the amount of LED light depending on the person and the measurement unit. . Therefore, by monitoring the output (pulse wave amplitude) when the LED light amount is changed from a relatively low state to a relatively high state, the initial setting for determining the optimal LED light amount for the subject is light. This is called sensor calibration.

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。   A flowchart showing another operation method of the vital sensor module according to the first to fifth embodiments is expressed as shown in FIG.

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。   As shown in FIG. 33, another operation method of the vital sensor module according to the first to fifth embodiments includes a mounting state determination step S41 and a step of determining whether or not the measured value of the thermistor is within a threshold range. If the measured value of the thermistor is not within the threshold range in S42 and the above-described determination step S42, an alert is displayed, and the process returns to the mounting state determination step S43, and in the above determination step S42, the thermistor If the measured value is within the threshold range, step S44 for performing optical sensor calibration, step S45 for measuring pulse waves with the optical sensor, step S46 for measuring temperature with the thermistor, and temperature measurement with the thermistor. Step S47 for determining whether or not the result is less than the threshold value continuously for a predetermined time; When the temperature measurement result by the star is less than the threshold value for a predetermined time continuously, an alert is displayed, and the step S43 for returning to the mounting state determination step S41 and the temperature measurement result by the thermistor are continuous for the predetermined time. If it is not less than the threshold, step S48 determines whether or not the pulse wave measurement by the optical sensor is completed. If the pulse wave measurement by the optical sensor is not completed, the pulse wave is measured by the optical sensor. The process returns to step S45, and if the pulse wave measurement by the optical sensor has been completed, the process has a step of ending.

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。   As the alert display in step S43, for example, blinking display by LED or display display can be applied.

(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。
(Examples of various pressure sensors)
―Button type pressure sensor―
A button-type pressure sensor can be applied as the pressure sensor 22 applicable to the vital sensor module 2 according to the embodiment. In the vital sensor module 2 according to the embodiment to which the button type pressure sensor is applied, the mounting state can be determined depending on whether the output value of the button type pressure sensor is within the threshold range or outside the threshold range.

―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。
-Air blow type pressure sensor-
As the pressure sensor 22 applicable to the vital sensor module 2 according to the embodiment, an air blowing pressure sensor can be applied. In the vital sensor module 2 according to the embodiment to which the air blowing type pressure sensor is applied, the mounting state is determined depending on whether the output value of the air blowing type pressure sensor is within the threshold range or outside the threshold range. it can. For example, the mounting state may be determined to be poor in the pressure release state and the mounting state may be determined to be good in the pressure application state based on the air pressure of the air blowing port. Alternatively, the contact pressure may be derived by detecting the air resistance at the air outlet that sends out air.

―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。
―Film pressure sensor―
As the pressure sensor 22 applicable to the vital sensor module 2 according to the embodiment, a film-like pressure sensor can be applied. In the vital sensor module 2 according to the embodiment to which the film-like pressure sensor is applied, the mounting state can be determined depending on whether the output value of the film-like pressure sensor is within the threshold range or outside the threshold range. As the film-shaped pressure sensor, for example, a film-shaped piezo film pressure sensor can be applied, and processing such as color development in a pressurized region may be performed.

―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。
―O-ring resistance film type pressure sensor―
As the pressure sensor 22 applicable to the vital sensor module 2 according to the embodiment, an O-ring resistance film type pressure sensor can be applied. The O-ring resistance film type pressure sensor applicable to the vital sensor module 2 according to the embodiment is disposed on the glass substrate, the first transparent electrode layer disposed on the glass substrate, and the first transparent electrode layer. Dot spacers, a second transparent electrode layer disposed on the first transparent electrode layer via a dot spacer and a space, and an insulating layer disposed on the second transparent electrode layer. The insulating layer can be formed of, for example, polyethylene terephthalate (PET).

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。   The O-ring resistance film type pressure sensor applies a resistance film type touch panel, when pressure is applied to the insulating layer, the insulating layer and the second transparent electrode layer are pushed down, and the first and second transparent electrode layers come into contact with each other. The contact point coordinates can be detected.

―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。
-O-ring pressure sensor-
Further, as the pressure sensor 22 applicable to the vital sensor module 2 according to the embodiment, an O-ring-shaped pressure sensor is an O-ring-shaped tube in which a liquid / gas / laser light source is enclosed, and a liquid / gas. The contact pressure may be derived by detecting the flow of light and the intensity of the laser beam.

(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RSと表面の部分の抵抗RW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。
(Example of resistance sensor between electrodes)
The contact resistance between the electrodes is expressed by a parallel circuit of the resistance R S of the skin portion and the resistance R W of the surface portion in the contact state with the human body 18, and is usually about 2 kΩ to 5 kΩ. On the other hand, in a non-contact state with the human body 18, it is about several MΩ.

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。   The vital sensor module 2 according to the embodiment may include an inter-electrode resistance sensor that comes into contact with the body surface when it is mounted.

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。   The optical sensor, thermistor, and pressure sensor may be disposed on the same PCB disposed on the housing 10. Or you may arrange | position on a separate board | substrate.

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。   As in the third or fourth embodiment, a thermistor or a pressure sensor may be provided and used in combination with these sensors.

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。   The vital sensor module 2 according to the embodiment is attached to the human body 18 via the strap 50.

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。   A black light shielding resin wall is disposed on the surface of the PCB 20, and the LED and PD / electrode resistance sensor are separated from each other by the light shielding resin wall. An insulating layer colored black may be applied to the light shielding resin wall.

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。   Depending on whether the measured value of the interelectrode resistance sensor is within the threshold range or outside the threshold range, the wearing state may be determined, and information regarding the wearing state may be made explicit to the subject.

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。   In the vital sensor module 2 according to the embodiment, the mounting state can be determined depending on whether the output value of the interelectrode resistance sensor is within the threshold range or outside the threshold range.

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。   For example, the contact resistance between the electrodes is normally about 2 kΩ to 5 kΩ in the contact state with the human body, so if it is within this range, it is determined to be within the threshold range, and about several MΩ in the non-contact state with the human body. Therefore, if it is within this range, it can be determined that it is outside the threshold range.

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。   The vital sensor module according to the present embodiment includes a sleep breathing monitor tool, a rehabilitation monitor tool for sick patients (determining whether rehabilitation is overloaded from the respiratory state), a relaxation tool (which manages respiratory rate) It can be used for medical measurement equipment such as abdominal breathing, respiration monitor, activity meter, and heart rate monitor.

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。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to extract respiratory components such as respiratory rhythm, respiratory rate, and respiratory presence / absence by reducing the burden due to the wearing state of the subject and paying attention to the change in the signal amplitude of the pulse wave. A vital sensor module that can monitor the wearer's condition by acquiring information such as pulse rate, blood oxygen saturation, and presence / absence of body movement, and its operation method. Can be provided.

[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。
[Other embodiments]
As described above, the present embodiment has been described. However, it should be understood that the description and the drawings, which form a part of this disclosure, are illustrative and do not limit the present embodiment. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

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。   As described above, this embodiment includes various embodiments not described here.

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。   The vital sensor module of the present embodiment can be applied to medical measurement devices such as a rehabilitation monitor tool after medical treatment, a living body monitor tool during sleep, an activity meter, and a heart rate monitor.

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
1 ... optical sensor 2,2F, 2E ... vital sensor module 4 ... PC / portable terminal 8A ... memory 8B ... control integrated circuit 8C ... capacitor 8R ... resistance element 9 ... Battery 10 ... module housing 12, 12 1, 12 2 , 12 3 , 12 4 ... Light emitting element (LED)
14, 14 1 , 14 2 , 14 3 , 14 4 ... Light receiving element (PD)
16, 16 1 , 16 2 , 16 3 , 16 4 ... thermistor 18 ... human body (living body) (forearm)
18F ... Index finger 20, 20A, 20B ... Printed circuit board (PCB, board)
21 ... Light shielding resin wall (insulating layer)
21B ... Columnar resin wall (insulating wall)
22, 22 1 , 22 2 , 22 3 , 22 4 ... pressure sensor 30 ... control unit (MCU)
32 ... Wireless communication unit (RF)
33 ... External interface (I / F)
34 ... Power supply unit 35 ... Operation unit 36 ... Antenna 37 ... Microphones 37A, 38A ... Amplifier and A / D converter 38 ... Temperature sensor (thermistor)
40. Display section (display)
42 ... Storage unit (memory)
43 ... Various sensors (acceleration sensor)
47 ... Speaker 47A ... D / A converter and amplifier 50, 50F ... Strap 100 ... Vital sensor module 102 ... Power switch (SW)
110 ... Micro USB terminal (receptacle)
SR 1 , SR 2 ... sensor placement section

Claims (20)

基板と、
前記基板の表面上に配置された発光素子と、
前記表面上に、前記発光素子と離隔して配置された受光素子と
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を特徴とするバイタルセンサモジュール。
A substrate,
A light emitting device disposed on a surface of the substrate;
A light receiving element disposed on the surface and spaced apart from the light emitting element;
The light received by the light receiving element is contacted with the body surface of the living body, and the light emitted from the light emitting element returns from the living body, and the pulse wave signal intensity is detected based on the intensity of the reflected light.
A vital sensor module characterized in that an envelope reflecting a respiratory rhythm is obtained by arranging the peak values of the top and bottom of the waveform of the pulse wave signal intensity in time series.
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に記載のバイタルセンサモジュール。   The vital sensor module according to claim 1, wherein the number of breaths can be measured by an envelope of a relationship between the pulse wave signal intensity and the number of samples within a predetermined time. 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または2に記載のバイタルセンサモジュール。   The vital sensor module according to claim 1 or 2, wherein a respiratory rhythm can be detected by monitoring a change in signal amplitude in a region below a predetermined baseline of the pulse wave signal intensity. 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1〜3のいずれか1項に記載のバイタルセンサモジュール。   The vital sensor module according to claim 1, wherein the presence or absence of respiration can be determined by measuring a decreasing tendency of the signal amplitude of the pulse wave signal intensity. 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を備えること特徴とする請求項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。   The vital sensor module according to claim 1, further comprising a sensor disposed on the surface so as to be separated from the light emitting element and the light receiving element. 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5に記載のバイタルセンサモジュール。   The vital sensor module according to claim 5, wherein the sensor is capable of clearly indicating information related to a contact state with the body surface based on a sensor output value detected by contacting the body surface. 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6に記載のバイタルセンサモジュール。   The vital sensor module according to claim 6, wherein the sensor determines a mounting state based on whether the sensor output value is within a threshold range or outside the threshold range. 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ることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載のバイタルセンサモジュール。   The vital sensor module according to claim 5, wherein the sensor includes a pressure sensor that detects a contact pressure with a surface that contacts the body surface when the sensor is attached. 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5〜7のいずれか1項に記載のバイタルセンサモジュール。   The sensor includes a thermistor that detects a temperature of a surface in contact with the body surface when worn, and determines a wearing state depending on whether the measured value of the thermistor is within a threshold range or outside the threshold range. The vital sensor module according to any one of claims 5 to 7. 前記サーミスタは、前記生体の体表面の温度の測定にも適用可能であることを特徴とする請求項9に記載のバイタルセンサモジュール。   The vital sensor module according to claim 9, wherein the thermistor is applicable to the measurement of the temperature of the body surface of the living body. 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。   The vital sensor module according to claim 1, wherein the substrate includes a flexible material having flexibility. 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。   The vital sensor module according to claim 11, wherein the substrate includes a flexible printed circuit board. 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。   The vital sensor module according to claim 1, wherein the light emitting element includes a light emitting diode. 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。   The vital sensor module according to claim 1, wherein the light emitting element includes a red light emitting diode and an infrared light emitting diode, and is capable of measuring blood oxygen saturation. 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。   The vital sensor module according to any one of claims 1 to 14, wherein the vital sensor module can be attached to a forearm, a finger, or an external auditory canal of a human body. 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。   The vital sensor module according to claim 1, wherein the vital sensor module is capable of wireless communication with an external personal computer or a portable terminal. 光センサによって、脈波信号波形を取得するステップと、
前記脈波信号波形をA/D変換するステップと、
前記脈波信号波形のボトムを検出して、前記脈波信号波形のボトムn番目の時間をTn、ボトムn番目の信号強度をBnとして、データを(Tn,Bn)とするステップと、
各ボトムの時間間隔Dn(=Tn−Tn-1)を算出し、前後の時間間隔(Dn-1,Dn+1)と比べて、50%、若しくは200%以上となる場合は、エラー値として排除し、前記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(Tc,Bc)を代入するステップと、
データ群(B0,B1,…,Bn,…)に対して適宜移動平均処理を行い、前記移動平均処理後のデータ群を(b0,b1,…,bn,…)とするステップと、
移動平均処理を施した各データ(Tn,bn)を結んで包絡線を求め、得られた前記包絡線に対して、単位時間当たりのピーク値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ステップと
を有することを特徴とするバイタルセンサモジュールの動作方法。
Obtaining a pulse wave signal waveform by an optical sensor;
A / D converting the pulse wave signal waveform;
Detecting the bottom of the pulse wave signal waveform, setting the bottom n-th time of the pulse wave signal waveform to T n , the bottom n-th signal intensity as B n , and setting the data to (T n , B n ) When,
When the time interval D n (= T n −T n−1 ) of each bottom is calculated and becomes 50% or 200% or more compared to the time interval (D n−1 , D n + 1 ) before and after Are excluded as error values, and substituting values (T c , B c ) supplemented from previous and subsequent time intervals for the data excluded as error values;
The data group (B 0 , B 1 ,..., B n ,...) Is appropriately subjected to moving average processing, and the data group after the moving average processing is expressed as (b 0 , b 1 ,..., B n ,. And steps to
By connecting each data (T n , b n ) that has been subjected to moving average processing, an envelope is obtained, and by obtaining a peak value or a bottom value per unit time for the obtained envelope, A method for operating the vital sensor module, comprising: obtaining information.
前記補完した値は、前後のデータの単純平均若しくは加重平均により得ることを特徴とする請求項17に記載のバイタルセンサモジュールの動作方法。   The method of operating a vital sensor module according to claim 17, wherein the complemented value is obtained by a simple average or a weighted average of preceding and succeeding data. 光センサによって、脈波信号波形を取得するステップと、
前記脈波信号波形をA/D変換するステップと、
前記脈波信号波形のピークおよびボトムを検出して、前記脈波信号波形のピークn番目の時間をtn、ピークn番目の信号強度をPn、ボトムn番目の時間をTn、ボトムn番目の信号強度をBnでピークデータを(tn,Pn)、ボトムデータを(Tn,Bn)とするステップと、
ピーク信号強度とボトム信号強度の差分(Pn-Bn)または(Pn-Bn-1)を算出し、信号振幅ΔHnとするステップと、
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ステップと
を有することを特徴とするバイタルセンサモジュールの動作方法。
Obtaining a pulse wave signal waveform by an optical sensor;
A / D converting the pulse wave signal waveform;
The peak and bottom of the pulse wave signal waveform are detected, the peak n-th time of the pulse wave signal waveform is t n , the peak n-th signal intensity is P n , the bottom n-th time is T n , and the bottom n A step in which the second signal intensity is B n , the peak data is (t n , P n ), and the bottom data is (T n , B n );
Calculating a difference (P n −B n ) or (P n −B n−1 ) between the peak signal intensity and the bottom signal intensity and setting it as a signal amplitude ΔH n ;
Calculating the signal amplitude ΔH with the passage of time, and monitoring the amount of change in the signal amplitude ΔH.
一定時間の間に信号振幅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するステップを有することを特徴とする請求項19に記載のバイタルセンサモジュールの動作方法。   20. The method of operating a vital sensor module according to claim 19, further comprising the step of determining that proper respiration is not maintained when the signal amplitude [Delta] H continuously decreases during a certain period of time.
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