JP2020163128A - データ取得装置、及び生体センサ - Google Patents

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Abstract

【課題】消費電力を低減したデータ取得を実現する。【解決手段】データ取得装置は、集積回路と情報処理装置を有し、前記集積回路は、データ取得開始時にマスタ／スレーブを切り替える切替信号が入力される第１端子と、入力されるアナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、前記デジタルデータを出力する出力端子を有し、前記切替信号によってマスタ又はスレーブのいずれかに設定され、前記情報処理装置は、前記集積回路がスレーブであるときには自己をマスタに設定し前記集積回路がマスタであるときには自己をスレーブに設定するともに、前記切替信号を生成する切替設定部と、前記第１端子に接続され前記切替信号を出力する第２端子と、前記出力端子に接続され前記デジタルデータが入力される入力端子とを有し、前記集積回路は、前記情報処理装置から入力される前記切替信号によって自己がマスタに設定されているときに、前記デジタルデータを前記出力端子から出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、データ取得装置、及び生体センサに関する。
従来より、板状の第１ポリマー層と、板状の第２ポリマー層と、電極と、データ取得用モジュールとを備える生体適合性ポリマー基板を用いた生体センサがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２−０１０９７８号公報
このようなデータ取得用モジュールや生体センサを電池で駆動する場合には、消費電力を低減することが課題になる。
そこで、消費電力を低減したデータ取得装置、及び生体センサを提供することを目的とする。
本発明の第１の態様では、データ取得装置は、
データ取得開始時にマスタ／スレーブを切り替える切替信号が入力される第１端子と、入力されるアナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、前記デジタルデータを出力する出力端子とを有し、前記切替信号によってマスタ又はスレーブのいずれかに設定される集積回路と、
前記集積回路がスレーブであるときには自己をマスタに設定し、前記集積回路がマスタであるときには自己をスレーブに設定するともに、前記切替信号を生成する切替設定部と、前記第１端子に接続され前記切替信号を出力する第２端子と、前記出力端子に接続され前記デジタルデータが入力される入力端子とを有する情報処理装置とを含み、
前記集積回路は、前記情報処理装置から入力される前記切替信号によって自己がマスタに設定されているときに、前記デジタルデータを前記出力端子から出力する。
本発明の第２の態様では、生体センサは、被検体に接触する電極と、前記電極を介して取得するアナログ心電データを処理するデータ取得装置と、前記電極及び前記データ取得装置を接続する配線とを含み、前記データ取得装置は、
前記被検体からの心電データの取得開始時にマスタ／スレーブを切り替える切替信号が入力される第１端子と、前記電極から入力されるアナログ心電データをデジタル心電データに変換するＡ／Ｄ変換器と、前記デジタル心電データを出力する出力端子とを有し、前記切替信号によってマスタ又はスレーブのいずれかに設定される集積回路と、
前記集積回路がスレーブであるときには自己をマスタに設定し、前記集積回路がマスタであるときには自己をスレーブに設定するとともに、前記切替信号を生成する切替設定部と、前記第１端子に接続され前記切替信号を出力する第２端子と、前記出力端子に接続され前記デジタル心電データが入力される入力端子とを有する情報処理装置とを有し、
前記集積回路は、前記情報処理装置から入力される前記切替信号によって自己がマスタに設定されているときに、前記デジタル心電データを前記出力端子から出力する。
消費電力を低減したデータ取得装置と生体センサを提供することができる。
データ取得装置の模式図である。 ＡＳＩＣ１５０Ａの構成を示す図である。 ＭＰＵ１５０Ｂの処理を示すタイミングチャートである。 ＭＰＵ１５０Ｂの処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態の生体センサを示す分解図である。 図５のＡ−Ａ矢視断面に対応する完成状態の断面を示す図である。 生体センサの回路構成を示す図である。 生体センサに適用されるデータ取得装置の模式図である。 生体センサで用いられるＭＰＵの処理例を示すフローチャートである。
以下、本発明のデータ取得装置と、これを適用した生体センサの実施の形態について説明する。
＜データ取得装置＞
図１は、実施形態のデータ取得装置１５０を示す図である。データ取得装置１５０は、センサ３００等の任意の機器の端子、電極などに接続されて、目的とするデータを取得する。センサ３００は、例えば、心電波形、脳波、脈拍等を表す生体信号を検出するセンサであるが、この例に限定されない。以下では、センサ３００が心電波形を表す生体信号（アナログ心電データ）を検出するセンサである形態について説明するが、センサ３００は温度、光、圧力、地磁気等、生体信号以外の信号を検出するセンサであってもよい。
データ取得装置１５０は、ＡＳＩＣ(application specific integrated circuit、特定用途向け集積回路)１５０Ａ、ＭＰＵ(Micro Processing Unit)１５０Ｂ、メモリ１５０Ｃ、バス１５０Ｄ、１５０Ｅ、水晶振動子６０、７０、ＲＣオシレータ８０、及び、スイッチ９０を有する。バス１５０Ｄ、１５０Ｅは、一例として、ＳＰＩ(Serial Peripheral Interface)バスである。
ＡＳＩＣ１５０Ａはセンサ３００に接続されており、データ取得装置１５０の内部ではバス１５０Ｄを介してＭＰＵ１５０Ｂに接続されている。また、ＡＳＩＣ１５０Ａには水晶振動子６０が接続されている。
ＡＳＩＣ１５０Ａは、ＡＤＣ(Analog to Digital Converter、ＡＤ変換器)１５１Ａ及び端子１５２Ａを有する。ＡＳＩＣ１５０ＡのＡＤＣ１５１Ａ及び端子１５２Ａ以外の構成要素については、図２を用いて後述する。
ＡＳＩＣ１５０Ａは、ＳＰＩインターフェイスに対応した端子を有する。ＡＳＩＣ１５０Ａは、ＭＰＵ１５０Ｂに対してマスタデバイス及びスレーブデバイスのいずれか一方になり得る。以下では、マスタデバイスであることをマスタと称し、スレーブデバイスであることをスレーブと称する。マスタ／スレーブの切り替えは、ＭＰＵ１５０Ｂによって行われる。ここで、マスタとは、複数の機器が協調動作を行う際に、複数の機器の制御を司る機器である。スレーブとは、複数の機器が協調動作を行う際に、マスタからの指令又は制御に従って動作する機器である。データ取得装置１５０がセンサ３００からデータを取得する間は、ＡＳＩＣ１５０Ａはマスタに設定され、ＭＰＵ１５０Ｂはスレーブに設定されて消費電力を抑制する。
ＡＤＣ１５１Ａは、一例として、ＳＡＲ(Successive Approximation Register、逐次比較)／ＳＦ（Stochastic Flash）型のＡＤ変換器であり、例えば、特開2016-092648号公報に記載されたＡ／Ｄ変換装置を用いることができる。
ＡＤＣ１５１Ａは、センサ３００によって取得されるアナログ心電データをデジタル心電データに変換してＭＰＵ１５０Ｂに出力する。
端子１５２Ａは、バス１５０Ｄを介してＭＰＵ１５０Ｂに接続される。実際には、端子１５２Ａは複数あり、切替信号を出力するＭ／Ｓ端子、ＳＳ(Slave Select)端子、ＭＩＳＯ(Master In Slave Out)端子、ＭＯＳＩ(Master Out Slave In)端子、ＣＬＫ端子等を含む。
端子１５２ＡのうちのＭ／Ｓ端子は、ＭＰＵ１５０Ｂからマスタ／スレーブを切替る切替信号が入力される第１端子の一例である。端子１５２ＡのうちのＭＯＳＩ端子は、ＡＳＩＣ１５０ＡがマスタであってＭＰＵ１５０Ｂがスレーブであるときに、ＡＳＩＣ１５０ＡがＭＰＵ１５０Ｂにデジタル心電データを出力する出力端子の一例である。
また、ＡＳＩＣ１５０Ａは、水晶振動子６０が発振する３２ＭＨｚのクロックを分周して、内部で用いる４ＭＨｚのシステムクロックを生成する。この構成についは図２を用いて後述する。
ＭＰＵ１５０Ｂは、情報処理装置の一例であり、バス１５０Ｄを介してＡＳＩＣ１５０Ａに接続されるとともに、バス１５０Ｅを介してメモリ１５０Ｃに接続されている。ＭＰＵ１５０Ｂには、スイッチ９０を介してＲＣオシレータ８０と水晶振動子７０が接続されている。スイッチ９０は、水晶振動子７０及びＲＣオシレータ８０のいずれか一方を選択的にＭＰＵ１５０Ｂに接続するスイッチであり、ＭＰＵ１５０Ｂによってマスタ-スレーブ間の切り替えが行われる。
ＲＣオシレータ８０は、水晶振動子７０が出力するクロックよりも周波数が低いクロックを出力する。ＲＣオシレータ８０は、水晶振動子７０よりもクロックの周波数が低く、精度が低いが、水晶振動子７０よりも消費電力が少ない。
水晶振動子７０とＲＣオシレータ８０のオン／オフはＭＰＵ１５０Ｂによって切り替えられる。水晶振動子７０がオンのときにはＲＣオシレータ８０はオフにされ、ＲＣオシレータ８０がオンのときには水晶振動子７０はオフにされる。
ＭＰＵ１５０Ｂは、主制御部１５１Ｂ、切替設定部１５２Ｂ、演算部１５３Ｂ、メモリ１５４Ｂ、及び端子１５５Ｂ、１５６Ｂを有する。主制御部１５１Ｂ、切替設定部１５２Ｂ、演算部１５３Ｂは、ＭＰＵ１５０Ｂを実現するコンピュータによって実現される機能を表したものであり、メモリ１５４Ｂは、ＭＰＵ１５０Ｂを実現するコンピュータのメモリを機能的に表したものである。
主制御部１５１Ｂは、ＭＰＵ１５０Ｂの処理を統括する処理部であり、切替設定部１５２Ｂ、演算部１５３Ｂが実行する処理以外の処理を実行する。
切替設定部１５２Ｂは、ＭＰＵ１５０Ｂをマスタ及びスレーブのいずれか一方に設定する。また、切替設定部１５２Ｂは、ＡＳＩＣ１５０Ａのマスタ／スレーブの切り替えを行う切替信号を生成し、ＡＳＩＣ１５０Ａに切替信号を出力する。
演算部１５３Ｂは、ＡＳＩＣ１５０Ａから入力されるデジタル心電データの加算値を算出する処理と、加算値の平均値を算出する処理とを実行する。ここでは一例として、演算部１５３Ｂは、ＡＳＩＣ１５０Ａからデジタル心電データを取得する度に加算処理を行い、８つのデジタル心電データの加算値が得られる度に、平均値を算出する。演算部１５３Ｂは、平均値を算出すると、メモリ１５０Ｃに格納する。
メモリ１５４Ｂは、ＭＰＵ１５０Ｂの主制御部１５１Ｂ、切替設定部１５２Ｂ、演算部１５３Ｂが処理を実行するのに必要なプログラムやデータを格納する。また、メモリ１５４Ｂは、演算部１５３Ｂの加算処理によって得られる加算値を保持する。
端子１５５Ｂは、実際には複数あり、切替信号を出力するＭ／Ｓ端子、ＳＳ端子、ＭＩＳＯ端子、ＭＯＳＩ端子、ＣＬＫ端子等を含む。Ｍ／Ｓ端子は、切替信号を出力する第２端子の一例であり、ＭＯＳＩ端子は、ＡＳＩＣ１５０Ａの端子１５２Ａに接続され、ＡＳＩＣ１５０Ａがマスタであり、ＭＰＵ１５０Ｂがスレーブであるときに、ＡＳＩＣ１５０Ａからデジタル心電データが入力される入力端子の一例である。
端子１５６Ｂは、メモリ１５０Ｃ及びケーブル５１を介してＰＣ５０に接続され、ＭＰＵ１５０Ｂがスレーブであるときにメモリ１５０Ｃに心電データを出力する。
また、ＭＰＵ１５０Ｂは、水晶振動子７０又はＲＣオシレータ８０が発振するクロックに基づいて、内部で用いるシステムクロックを生成する。より具体的には、主制御部１５１Ｂが水晶振動子７０を発振させる処理を行う。主制御部１５１Ｂ、及び水晶振動子７０は、水晶発振器を構築する。
主制御部１５１Ｂは、ＭＰＵ１５０Ｂがマスタのときには、動作周波数を高く設定するためにシステムクロックの周波数を高く（一例として３２ＭＨｚ）に設定し、ＭＰＵ１５０Ｂがスレーブのときには、動作周波数を低くするためにシステムクロックの周波数を低く（一例として４ＭＨｚ）に設定する。
この際に、主制御部１５１Ｂは、水晶振動子７０とＲＣオシレータ８０のオン／オフを切り替える。水晶振動子７０が出力するクロックの周波数は、一例として３２ＭＨｚであり、ＲＣオシレータ８０が出力するクロックの周波数は一例として１６ＭＨｚである。主制御部１５１Ｂは、スイッチ９０を切り替えることにより、水晶振動子７０及びＲＣオシレータ８０のいずれか一方から出力されるクロックからＭＰＵ１５０Ｂのシステムクロックを生成する。
主制御部１５１Ｂは、ＭＰＵ１５０Ｂがマスタのときは、水晶振動子７０が出力する３２ＭＨｚのクロックをシステムクロックとしてそのまま利用する。また、主制御部１５１Ｂは、ＭＰＵ１５０Ｂがマスタのときに、３２ＭＨｚのシステムクロックとは別に、水晶振動子７０が出力する３２ＭＨｚのクロックを分周して４ＭＨｚのクロックを生成する。ＭＰＵ１５０Ｂは、ＭＰＵ１５０Ｂがマスタのときは、切替信号等をＡＳＩＣ１５０Ａに出力するときには、４ＭＨｚのクロックを切替信号等とともにＡＳＩＣ１５０Ａに出力する。４ＭＨｚのクロックは、端子１５５ＢのうちのＣＬＫ端子からＡＳＩＣ１５０Ａに出力される。
主制御部１５１Ｂは、ＭＰＵ１５０Ｂがスレーブのときは、ＲＣオシレータ８０のクロックを分周して４ＭＨｚのシステムクロックを生成し、ＡＳＩＣ１５０Ａから入力されるＣＳ(Chip Select)信号をトリガにしてシステムクロックのタイミングを補正する。このようにして主制御部１５１Ｂは、ＭＰＵ１５０Ｂがスレーブのときは、ＲＣオシレータ８０のクロックを分周した４ＭＨｚのシステムクロックをＣＳ信号に同期させる。また、ＭＰＵ１５０Ｂは、ＭＰＵ１５０Ｂがスレーブのときに、切替信号等をＡＳＩＣ１５０Ａに出力するときには、４ＭＨｚのシステムクロックを切替信号等とともにＡＳＩＣ１５０Ａに出力する。４ＭＨｚのクロックは、端子１５５ＢのうちのＣＬＫ端子からＡＳＩＣ１５０Ａに出力される。
ＭＰＵ１５０ＢがスレーブのときにＲＣオシレータ８０のクロックに基づいて４ＭＨｚのシステムクロックを生成するのは、システムクロックの周波数を低下させることでＭＰＵ１５０Ｂの消費電力を低減させるためである。水晶振動子７０は、ＭＰＵ１５０Ｂがマスタのときに利用され、ＭＰＵ１５０Ｂがスレーブのときには利用されない。
メモリ１５０Ｃは、バス１５０Ｅを介してＭＰＵ１５０Ｂに接続されている。メモリ１５０Ｃは、一例として、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリであり、目的とするデータの保存に必要な容量を有する。センサ３００が貼付型生体センサである場合は、貼付型生体センサから取得された心電データを必要な分量保存できる容量を有する。貼付型生体センサは、一例として、２４時間ほど生体の胸部に貼り付けられ、アナログ心電データを取得する。この場合、メモリ１５０Ｃは、少なくとも２４時間分の心電データを格納可能な容量を有する。ＭＰＵ１５０Ｂは、ＡＳＩＣ１５０Ａから入力されたデジタル心電データに加算平均処理を行ってから処理後のデータをメモリ１５０Ｃに格納してもよい。
メモリ１５０Ｃは、端子１５１Ｃを有する。端子１５１ＣにはＰＣ５０に接続されるケーブル５１を接続することができる。メモリ１５０Ｃに格納される心電データは、ケーブル５１を介してＰＣ５０に転送することができる。
図２は、ＡＳＩＣ１５０Ａの構成を示す図である。ＡＳＩＣ１５０Ａは、入力端子（ＶＩＮＰ）２０１、入力端子（ＶＩＮＮ）２０２、ＣＬＫ端子２０３、端子１５２Ａ、ＬＮＡ(Low Noise Amplifier)２１０、ＢＵＦ（Buffer、バッファ）２２０、ＬＰＦ(Low Pass Filter)２３０、ＡＤＣ１５１Ａ、バイアス回路２４０、クロック発生器２５０、発振器２６０、制御部２７０、レベルシフタ２８０を含む。
ＡＳＩＣ１５０Ａは、これらの他に、ＶＲＥＧ端子、ＶＣＯＭ端子、ＶＭＩＤ端子、ＶＣＣ端子、ＴＡＢ端子（ＧＮＤ電位）、ＧＮＤ端子、ＶＤＤ端子（１．２）、ＶＤＤＬＶ端子（１．５Ｖ〜２．５Ｖ）等を含む。
入力端子２０１、２０２は、センサ３００に接続される。入力端子２０１には＋（正）の信号が入力され、入力端子２０１には−（負）の信号が入力される。
ＣＬＫ端子２０３は、ＡＳＩＣ１５０Ａの外部に設けられる水晶振動子６０に接続される。
端子１５２Ａは、図１を用いて説明した通りＭＰＵ１５０Ｂに接続されており、Ｍ／Ｓ端子、ＳＳ端子、ＭＩＳＯ端子、ＭＯＳＩ端子、ＣＬＫ端子である。
ＬＮＡ２１０は、入力端子２０１、２０２とＢＵＦ２２０との間に接続されており、入力端子２０１、２０２から入力されるアナログ心電データを増幅して出力する。
ＢＵＦ２２０は、ＬＮＡ２１０とＡＤＣ１５１Ａとの間に接続されており、ＬＮＡ２１０で増幅されたアナログ心電データの波形を整形してＬＰＦ２３０に出力する。
ＬＰＦ２３０は、ＢＵＦ２２０とＡＤＣ１５１Ａとの間に接続されており、ノイズを除去するために、ＢＵＦ２２０から入力されるアナログ心電データの低周波数側の所定の帯域成分のみを通過させる。
ＡＤＣ１５１Ａは、クロック発生器２５０から入力されるクロック信号に基づいて動作し、ＬＰＦ２３０から入力されるアナログ心電データをデジタル心電データに変換して制御部２７０に出力する。クロック発生器２５０から入力されるクロック信号は、ＡＤＣ１５１Ａのサンプリング周期を決めるクロック信号であり、一例として４ＭＨｚである。クロック発生器２５０から入力されるクロック信号は、ＭＰＵ１５０ＢがマスタであるときにＭＰＵ１５０Ｂの内部で用いるシステムクロック（一例として３２ＭＨｚ）よりも周波数が低く設定されている。
バイアス回路２４０は、ＶＣＣ端子に入力される電源電圧（１．２Ｖ）をＡＤＣ１５１Ａが必要とする電圧（一例として０．５Ｖと０．２５Ｖ）に変換して出力する。バイアス回路２４０は、一例として分圧回路である。
クロック発生器２５０は、ＰＬＬ(Phase Locked Loop)や分周器を含み、水晶振動子６０及び発振器２６０から入力されるクロックから所定の周波数（一例として４ＭＨｚ）のクロックを生成してＡＤＣ１５１Ａ及び制御部２７０等に出力する。クロック発生器２５０は、水晶振動子６０から出力される３２ＭＨｚのクロックを分周して、ＡＳＩＣ１５０Ａが内部で利用する４ＭＨｚのシステムクロックを生成する。クロック発生器２５０は、分周した４ＭＨｚのシステムクロックをＡＤＣ１５１Ａ及び制御部２７０等に出力する。
発振器２６０は、水晶振動子６０を発振させるＩＣ(Integrated Circuit)である。発振器２６０及び水晶振動子６０は、水晶発振器を構築する。発振器２６０及び水晶振動子６０は、一例として３２ＭＨｚのクロックを発振する。
制御部２７０は、組み合わせ回路によって実現され、レジスタ２７１を有する。制御部２７０は、ＡＤＣ１５１Ａとレベルシフタ２８０との間でデータのやり取りを行う。制御部２７０は、端子１５２Ａからレベルシフタ２８０を介して入力されるコマンドに基づいて、コマンドの内容に従った動作を行う。例えば、制御部２７０は、Ｍ／Ｓ端子からレベルシフタ２８０を介して入力される切替信号に基づいてＡＳＩＣ１５０Ａのマスタ／スレーブを切り替える。
制御部２７０は、ＭＰＵ１５０Ｂからの切替信号に基づいてＡＳＩＣ１５０Ａをマスタに切り替えると、ＡＤＣ１５１Ａにデジタル変換処理を開始させるためのスタート信号をＡＤＣ１５１Ａに出力するとともに、ＣＳ信号をＭＰＵ１５０Ｂに出力する。制御部２７０は、ＡＳＩＣ１５０Ａをマスタに切り替えると、クロック発生器２５０にＡＤ変換の同期用のクロックを出力させ、ＡＤ変換の同期用のクロックをＭＰＵ１５０Ｂに出力する。スタート信号、ＣＳ信号、及びＡＤ変換の同期用のクロックは、ＡＳＩＣ１５０Ａのシステムクロックに同期している。ここでは、一例としてＡＤ変換の同期用のクロックとシステムクロックは、ともに４ＭＨｚのクロックであり、同一のクロックである。
スタート信号は、ＡＤＣ１５１Ａにデジタル変換処理を開始させるときに１度だけレジスタ２７１からＡＤＣ１５１Ａに出力される。より具体的には、ＡＤＣ１５１Ａにデジタル変換処理を開始させるときに、１度だけＨレベルのパルスがレジスタ２７１からＡＤＣ１５１Ａに出力される。
ＣＳ信号は、制御部２７０からレベルシフタ２８０を介して端子１５２ＡのＳＳ端子からＭＰＵ１５０Ｂに出力される。ＣＳ信号は、制御部２７０がＭＰＵ１５０Ｂに出力する信号である。ＣＳ信号は、ＭＰＵ１５０Ｂにデジタル心電データを取得させるための同期信号である。
ＡＤ変換の同期用のクロックは、ＡＤＣ１５１ＡがＡＤ変換を行うときに用いる同期用のクロックであり、クロック発生器２５０からＡＤＣ１５１Ａに出力される。ＡＤＣ１５１Ａは、ＡＤ変換の同期用のクロックがＨレベルに立ち上がるときに、ＡＤ変換を行う。
ＡＤＣ１５１Ａは、クロック発生器２５０から出力されるＡＤ変換の同期用クロックに同期してＡＤ変換を行っており、ＭＰＵ１５０Ｂは、ＣＳ信号がＨ(High)レベルからＬ(Low)レベルに切り替わるタイミングでデジタル心電データを取り込む。このため、ＡＤＣ１５１Ａにおけるデジタル変換処理と、ＭＰＵ１５０Ｂのデータの取り込みとを同期させることができる。なお、ＣＳ信号の周波数は、ＡＳＩＣ１５０Ａ側のシステムクロックの周波数よりも一例として２倍〜８倍高い。
制御部２７０は、ＡＳＩＣ１５０Ａがマスタのときに、ＡＤＣ１５１Ａから出力されるデジタル心電データをレベルシフタ２８０に出力する。デジタル心電データは、レベルシフタ２８０からＭＯＳＩ端子を経てＭＰＵ１５０Ｂに出力される。制御部２７０は、レベルシフタ２８０及び端子１５２Ａを介して、ＭＰＵ１５０Ｂとの間でその他のコマンドやデータのやり取りを行う。
レジスタ２７１は、ＡＤＣ１５１Ａから出力されるデジタル心電データや、制御部２７０がＡＤＣ１５１Ａに出力するスタート信号やＣＳ信号等を保持する。レジスタ２７１はデータ保持部の一例である。
レベルシフタ２８０は、制御部２７０と端子１５２Ａとの間でデータやコマンド等の信号レベルの調整を行う。
図３は、ＭＰＵ１５０Ｂの処理を示すタイミングチャートである。図３（Ａ）は、ＭＰＵがデータｘ０〜ｘ７を取得した後に加算処理と平均化処理を行う参考例のタイミングを示す。図３（Ｂ）は、ＭＰＵ１５０Ｂがデータｘ０〜ｘ７の各々を取得する度に加算処理と、その加算値に対して平均化処理を行う実施例のタイミングを示す。
データｘ０〜ｘ７はデジタル心電データであり、図３（Ａ）、（Ｂ）における横軸は、時間を表す。
図３（Ａ）に示すように、参考例のＭＰＵの動作は、システムクロックに従ってデータｘ０〜ｘ７を順番に取得する。データｘ０〜ｘ７の各々を取得するのに必要な区間Ｔ０〜Ｔ７の長さは互いに等しい。また、各区間Ｔ０〜Ｔ７の間に挿入される区間Ｔｓａは、取得したデータをメモリに転送する処理を行う区間である。参考例のＭＰＵは、１番目のデータｘ０から８番目のデータｘ７までを取得してメモリに転送すると、区間ＴＡにおいてメモリからデータｘ０〜ｘ７を読み出し、次式（１）に従ってデータｘ０〜ｘ７の加算値Ａを求め、加算値Ａの平均値（Ａ／８）をさらに求める。
Figure 2020163128
参考例のＭＰＵは、加算値Ａの平均値（Ａ／８）を求めた後に、次のサイクルでデータｘ０の取得から再び処理を開始し、図３（Ａ）に示す処理を繰り返し実行する。
これに対し、実施例では図３（Ｂ）に示すように、ＭＰＵ１５０Ｂは、区間Ｔ０〜Ｔ７のそれぞれの開始点でＣＳ信号がＨレベルからＬレベルに遷移するタイミングで、ＡＳＩＣ１５０Ａからデータｘ０〜ｘ７の各々を取得する。データｘ０〜ｘ７の各々を取得する度に、区間Ｔｓｂにおいて、次式（２）に従って加算処理を行う。加算処理では、データｘ０〜ｘ７の各々が取得される度に前回の加算値Ａｎに加算される。
Figure 2020163128
ただし、Ａ０＝０，ｎ＝０，１，２，・・・，７である。
データｘ０〜ｘ７をそれぞれ取得した後の８つの区間Ｔｓｂで、加算値Ａ１〜Ａ８が得られる。加算値Ａ８は、データｘ０〜ｘ７を加算した値である。なお、区間ＴＢの開始時は、次のサイクルの区間Ｔ０の開始時であるため、ＭＰＵ１５０Ｂは、区間Ｔ０の開始時にＣＳ信号がＨレベルからＬレベルに遷移すると、ＡＳＩＣ１５０Ａからデータｘ０を取得する。
ＭＰＵ１５０Ｂは、８番目のデータｘ７を取得して加算値Ａ８を求めると、その次の区間ＴＢにおいて加算値Ａ８の平均値（Ａ８／８）を求める。
このように、ＭＰＵ１５０Ｂは、データｘ０〜ｘ７をそれぞれ取得した後の８つの区間Ｔｓｂにおいて、式（２）に従って加算する加算処理を行う。ここで、図３（Ｂ）の区間Ｔｓｂと、図３（Ａ）の区間Ｔｓａとは、ともにＭＰＵ１５０Ｂがバックグラウンドで処理する際に割り込み処理ができるようにタスクの間を空けておく時間である。このため、図３（Ｂ）の区間Ｔｓｂと、図３（Ａ）の区間Ｔｓａとは略等しい。
加算値Ａ８を求めた区間Ｔ７の次の区間ＴＢでは、加算値Ａ８の平均値（Ａ８／８）を求めるだけなので、図３（Ａ）に示す区間ＴＡに比べて区間ＴＢを大幅に短縮することができる。
図３（Ａ）に示す処理を参考例のＭＰＵを用いた貼付型生体センサが行う場合の消費電力と、図３（Ｂ）に示す処理を貼付型生体センサが行う場合の消費電力とをシミュレーションによって求めたところ、６．１ｍＡから５．８ｍＡに低減できることが分かった。
これは、例えば、参考例のＭＰＵを用いた貼付型生体センサと実施例のＭＰＵを用いた貼付型生体センサとで同一の電池１６０を用いた場合に、連続使用可能時間が約３３時間から約４０時間に延びたことに相当する。実施例のＭＰＵを用いた貼付型生体センサは、消費電力が参考例のＭＰＵを用いた貼付型生体センサよりも少ないため、連続使用可能時間が約２割延びる。
加算値Ａ８の平均値（Ａ８／８）が求まると、ＭＰＵ１５０Ｂの主制御部１５１Ｂは、加算値Ａ８の平均値（Ａ８／８）をメモリ１５０Ｃに転送して格納する。このように加算平均処理を行うのは、デジタル心電データのノイズレベルを下げるため（Ｓ／Ｎ比を改善するため）である。
図４は、ＭＰＵ１５０Ｂの処理を示すフローチャートである。図４のフローチャートは、ＭＰＵ１５０Ｂがセンサ３００からのデータの取得及び記録を開始してから終了するまでの処理であり、一例として、一定期間にわたって繰り返し実行される。
処理がスタートすると、ＭＰＵ１５０Ｂは、データの取得開始か否かを判断する（ステップＳ０）。データの取得開始か否かは、データ取得装置１５０がセンサ３００に接続されたか否か、センサ３００からのデータ転送があったか否か、所定の時間になったか否か、等によって、判断することができる。データの取得開始となるまで（Ｓ０：ＮＯ）、Ｓ０を繰り返す。データの取得開始であれば（Ｓ０：ＹＥＳ）、切替設定部１５２Ｂは、切替信号のレベルを"１"に設定してＡＳＩＣ１５０Ａに出力するとともに、ＭＰＵ１５０Ｂをスレーブに設定する（ステップＳ１）。レベルが"１"の切替信号によって、ＡＳＩＣ１５０Ａはマスタに設定される。
演算部１５３Ｂは、ｎ＝０に設定する（ステップＳ２）。
演算部１５３Ｂは、ＣＳ信号に従ってＡＳＩＣ１５０Ａからデジタルデータを取り込む（ステップＳ３）。
演算部１５３Ｂは、式（２）に従って加算処理を行う（ステップＳ４）。
演算部１５３Ｂは、ｎが７以上であるかどうかを判定する（ステップＳ５）。
演算部１５３Ｂは、ｎが７以上ではない（Ｓ５：ＮＯ）と判定すると、ｎをインクリメントする（ステップＳ６）。
演算部１５３Ｂは、ステップＳ５でｎが７以上である（Ｓ５：ＹＥＳ）と判定すると、加算値Ａ８の平均値（Ａ８／８）を求める（ステップＳ７）。
演算部１５３Ｂは、求めた平均値（Ａ８／８）をメモリ１５０Ｃに格納する（ステップＳ８）。
主制御部１５１Ｂは、データ取得が終了したか否かを判断する(ステップＳ９)。データ取得の終了か否かは、データ取得装置１５０がセンサ３００から切断（disconnect）されたか否か、センサ３００からのデータ転送が一定時間以上行われていないか否か、データ取得開始から所定時間が経過したか否か、メモリ１５０Ｃのデータ保存領域のデータ占有率が一定レベルを超えたか否か、等で判断することができる。センサ３００が貼付型の生体センサである場合、一例として、デジタル心電データの記録を開始してから２４時間が経過したときに、データ取得終了と判断してもよい。
主制御部１５１Ｂは、データ取得が終了していない（Ｓ９：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ２に戻して、Ｓ２〜Ｓ９を繰り返す。
主制御部１５１Ｂによってデータ取得が終了した（Ｓ９：ＹＥＳ）と判定されると、切替設定部１５２Ｂは、切替信号のレベルを"０"に設定してＡＳＩＣ１５０Ａに出力するとともに、ＭＰＵ１５０Ｂをマスタに設定する（ステップＳ１０）。レベルが"０"の切替信号によって、ＡＳＩＣ１５０Ａはスレーブに設定される。ＡＳＩＣ１５０Ａは、"０"レベルの切替信号によってスレーブに設定されるとＡＤＣ１５１Ａにデジタル変換処理を終了させる。このため、ＡＳＩＣ１５０Ａは、切替信号が"１"レベルである間はＡＤＣ１５１Ａにデジタル変換処理を行わせ、切替信号が"０"レベルに切り替わると、ＡＤＣ１５１Ａにデジタル変換処理を終了させることになる。すなわち、ＡＤＣ１５１Ａは、ＡＳＩＣ１５０Ａがマスタである間は、デジタル変換処理を行い続けることになる。
上述の処理により、データ取得期間にわたってデジタルデータの合計値が求められ、平均化処理が行われ、メモリ１５０Ｃに格納される。
以上のように、データ取得装置１５０では、データｘ０〜ｘ７をそれぞれ取得するごとに、データ取得に引き続く区間Ｔｓｂのそれぞれで、順次、式（２）に従って加算処理を行う。８番目の加算値Ａ８を得た後の区間ＴＢでは、加算値Ａ８の平均値（Ａ８／８）を求めるだけなので、加算値の平均値を得るための処理時間を短縮でき、消費電力を低減することができる。
したがって、消費電力を低減したデータ取得装置１５０を提供することができる。
データ取得装置１５０は、ＭＰＵ１５０Ｂが図３（Ｂ）に示す加算値Ａｎ＋１を求め、加算値Ａ８の平均値（Ａ８／８）を求めている間は、ＡＳＩＣ１５０Ａをマスタに設定し、ＭＰＵ１５０Ｂをスレーブに設定する。この状態では、ＭＰＵ１５０Ｂのシステムクロックの周波数は、ＡＤＣ１５１Ａのサンプリング周波数と等しい４ＭＨｚに低下される。このことによっても、消費電力を低減することができる。
ＭＰＵ１５０Ｂは、自己をスレーブに設定した状態でＣＳ信号がＬレベルに遷移するとＡＳＩＣ１５０Ａからデジタル心電データを取り込むので、ＭＰＵ１５０ＢがＡＳＩＣ１５０Ａにデジタル心電データの送信を要求しなくてもデジタル心電データを取得することができる。このため、ＭＰＵ１５０Ｂは、制御部２７０がＡＤＣ１５１Ａから取得したデジタル心電データを即座に取り込むことができ、リアルタイム性が良好である。したがって、リアルタイム性が良好なデータ取得装置１５０を提供することができる。
以上では、ＭＰＵ１５０Ｂが加算値の平均値を求める際に一つのサイクルで加算されるデータ数が８つである形態について説明したが、加算値の平均値を求める際の加算値のデータ数は、２以上であれば幾つであってもよい。
以上では、ＭＰＵ１５０Ｂがマスタのときに水晶振動子７０が発振するクロックに基づいて、内部で用いるシステムクロックを生成する形態について説明した。しかしながら、ＭＰＵ１５０Ｂは、自己がマスタのときにＡＳＩＣ１５０Ａに接続される水晶振動子６０が発振するクロックに基づいて、内部で用いるシステムクロックを生成してもよい。この場合は、ＭＰＵ１５０ＢがＡＳＩＣ１５０Ａから水晶振動子６０が発振するクロックを入手すればよい。この場合には、データ取得装置１５０は、水晶振動子７０及びスイッチ９０を含まなくてよい。また、この場合には、主制御部１５１Ｂは、ＭＰＵ１５０Ｂがマスタのときに水晶振動子６０が発振するクロックに基づいてシステムクロックを生成し、ＭＰＵ１５０ＢがスレーブのときにＲＣオシレータ８０が発振するクロックに基づいてシステムクロックを生成すればよい。
＜生体センサへの適用＞
データ取得装置１５０を生体センサ１００に適用した構成例を説明する。
図５は、実施の形態の生体センサ１００を示す分解図である。図６は、図５のＡ−Ａ矢視断面に対応する完成状態の断面を示す図である。生体センサ１００は、主な構成要素として、感圧接着層１１０、基材層１２０、回路部１３０、基板１３５、プローブ１４０、固定テープ１４５、データ取得装置１５０、電池１６０、及びカバー１７０を含む。
以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。説明の便宜上、積層方向と逆向きのＺ軸負方向側を下側又は下、積層方向に沿ったＺ軸正方向側を上側又は上と称すが、普遍的な上下関係を表すものではない。
本実施の形態では、一例として、被検体としての生体に接触させて生体情報の測定を行う生体センサ１００について説明する。生体とは、人体及び人体以外の生物等をいい、これらの皮膚、頭皮又は額等に貼付される。以下、生体センサ１００を構成する各部材について説明する。
被検体としての生体に接触する電極をプローブ１４０と称し、接合部の一例として固定テープ１４５を用いて説明する。プローブ１４０としての電極が一対設けられているのは、シングルチャンネルでの生体情報の測定を行うためである。シングルチャンネルとは、一対の（２つの）電極から１つの生体情報を取得するという意味である。
生体センサ１００は、平面視で略楕円状の形状を有するシート状のセンサである。生体センサ１００の下面（−Ｚ方向側の面）は、生体の皮膚１０に貼り付けられる貼付面である。生体センサ１００の上面（貼付面と反対側の面）は、カバー１７０によって覆われている。
回路部１３０と基板１３５は、基材層１２０の上面に実装されている。また、プローブ１４０は、感圧接着層１１０の下面１１２で露出するように感圧接着層１１０に埋め込まれている。感圧接着層１１０の下面１１２（図６参照）は、生体センサ１００の貼付面である。
感圧接着層１１０は、平板状の接着層である。感圧接着層１１０は、長手方向がＸ軸方向であり、短手方向はＹ軸方向である。感圧接着層１１０は、基材層１２０によって支持されており、基材層１２０の−Ｚ方向側の下面１２１に貼り付けられている。
感圧接着層１１０は、図６に示すように、上面１１１と、下面１１２とを有する。上面１１１及び下面１１２は平坦面である。感圧接着層１１０は、生体センサ１００が生体と接触する層である。下面１１２は、感圧接着性を有するため、生体の皮膚１０に貼り付けることができる。
感圧接着層１１０は、貫通孔１１３を有する。貫通孔１１３は、基材層１２０の貫通孔１２３と平面視でのサイズ及び位置が等しく、貫通孔１２３と連通している。
感圧接着層１１０の材料としては、感圧接着性を有する材料であれば特に限定されず、生体適合性を有する材料等が挙げられる。感圧接着層１１０の材料として、アクリル系感圧接着剤、シリコーン系感圧接着剤等が挙げられる。好ましくは、アクリル系感圧接着剤が挙げられる。
アクリル系感圧接着剤は、アクリルポリマーを主成分として含有する。
アクリルポリマーは、感圧接着成分である。アクリルポリマーとしては、アクリル酸イソノニル、アクリル酸メトキシエチル等の（メタ）アクリル酸エステルを主成分として含み、アクリル酸等の（メタ）アクリル酸エステルと共重合可能なモノマーを任意成分として含むモノマー成分を重合したポリマーを用いることができる。主成分のモノマー成分における含有量は、７０質量％〜９９質量％とし、任意成分のモノマー成分における含有量は、１質量％〜３０質量％とする。アクリルポリマーとしては、例えば、特開２００３−３４２５４１号公報に記載の（メタ）アクリル酸エステル系ポリマー等を用いることができる。
アクリル系感圧接着剤は、好ましくは、カルボン酸エステルをさらに含有する。
アクリル系感圧接着剤に含まれるカルボン酸エステルは、アクリルポリマーの感圧接着力を低減して、感圧接着層１１０の感圧接着力を調整する感圧接着力調整剤である。カルボン酸エステルは、アクリルポリマーと相溶可能なカルボン酸エステルである。
具体的には、カルボン酸エステルは、一例としてトリ脂肪酸グリセリルである。
カルボン酸エステルの含有割合は、アクリルポリマー１００質量部に対して、３０質量部〜１００質量部であることが好ましく、５０質量部〜７０質量部以下であることがより好ましい。
アクリル系感圧接着剤は、必要により、架橋剤を含有してもよい。架橋剤は、アクリルポリマーを架橋する架橋成分である。架橋剤としては、ポリイソシアネート化合物、エポキシ化合物、メラミン化合物、過酸化化合物、尿素化合物、金属アルコキシド化合物、金属キレート化合物、金属塩化合物、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、アジリジン化合物、又はアミン化合物等が挙げられる。これらの架橋剤は、単独で使用してもよいし、併用してもよい。架橋剤としては、好ましくは、ポリイソシアネート化合物（多官能イソシアネート化合物）が挙げられる。
架橋剤の含有量は、アクリルポリマー１００質量部に対して、例えば、０．００１質量部〜１０質量部が好ましく、０．０１質量部〜１質量部がより好ましい。
感圧接着層１１０は、優れた生体適合性を有することが好ましい。例えば、感圧接着層１１０を角質剥離試験した時に、角質剥離面積率は、０％〜５０％であることが好ましく、１％〜１５％であることがより好ましい。角質剥離面積率が０％〜５０％の範囲内であれば、感圧接着層１１０を皮膚１０（図２参照）に貼着しても、皮膚１０（図２参照）の負荷を抑制できる。なお、角質剥離試験は、特開２００４−８３４２５号公報に記載の方法によって、測定される。
感圧接着層１１０の透湿度は、３００（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）以上であることが好ましく、６００（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）以上であることがより好ましく、１０００（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）以上であることがさらに好ましい。感圧接着層１１０の透湿度が３００（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）以上であれば、感圧接着層１１０を生体の皮膚１０（図２参照）に貼着しても、皮膚１０（図２参照）の負荷を抑制できる。
感圧接着層１１０は、角質剥離試験の角質剥離面積率が５０％以下であることと、透湿度が３００（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）以上であることとの少なくともいずれかの要件を満たすことで、感圧接着層１１０は生体適合性を有する。感圧接着層１１０の材料は、上記要件の両方の要件を満たすことがより好ましい。これにより、感圧接着層１１０はより安定して高い生体適合性を有する。
感圧接着層１１０の上面１１１と下面１１２との間の厚さは、１０μｍ〜３００μｍであることが好ましい。感圧接着層１１０の厚さが１０μｍ〜９５μｍであれば、生体センサ１００の薄型化、特に、生体センサ１００におけるデータ取得装置１５０及び電池１６０以外の領域の薄型化が図れる。
基材層１２０は、感圧接着層１１０を支持する支持層であり、感圧接着層１１０は基材層１２０の下面に接着されている。基材層１２０の上面側には回路部１３０と基板１３５が配置されている。
基材層１２０は、絶縁体製の平板状（シート状）の部材である。基材層１２０の平面視における形状は、図２に示すように感圧接着層１１０の平面視における形状と同一であり、平面視において位置を合わせて重ねられている。
基材層１２０は、下面１２１と上面１２２とを有する。下面１２１及び上面１２２は、平坦面である。下面１２１は、感圧接着層１１０の上面１１１に接触（感圧接着）している。基材層１２０は、適度な伸縮性、可撓性及び靱性を有する可撓性樹脂製であればよく、例えば、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、及びポリエステル樹脂系等の熱可塑性樹脂で作製すればよい。基材層１２０の厚さは、１μｍ〜３００μｍであることが好ましく、５μｍ〜１００μｍであることがより好ましく、１０μｍ〜５０μｍであることがさらに好ましい。
基材層１２０の破断伸度の下限値は、１００％以上が好ましく、２００％以上がより好ましく、３００％以上がさらに好ましい。破断伸度が１００％以上であれば、基材層１２０の材料が優れた伸縮性を有することができる。なお、基材層１２０の破断伸度の上限値は、基材層１２０の厚さ等に応じて適宜設計可能であり、２０００％以下であればよい。なお、破断伸度は、ＪＩＳ Ｋ ７１２７（１９９９年）に従い、引張速度５ｍｍ／分、試験片タイプ２で測定される。
基材層１２０の２０℃における引張強度（チャック間１００ｍｍ、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎ、破断時の強度）の下限値は、０．１Ｎ／２０ｍｍ以上であることが好ましく、１Ｎ／２０ｍｍ以上であることがより好ましい。基材層１２０の２０℃における引張強度の上限値は、基材層１２０の材料や厚さ等に応じて適宜設計可能であり、２０Ｎ／２０ｍｍ以下であればよい。なお、引張強度は、ＪＩＳ Ｋ ７１２７（１９９９年）に基づいて、測定される。
基材層１２０の２０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ'の上限値は、２，０００ＭＰａ以下であることが好ましく、１，０００ＭＰａ以下であることがより好ましく、１００ＭＰａ以下であることがさらに好ましく、５０ＭＰａ以下であることが特に好ましく、２０ＭＰａ以下であることが最も好ましい。基材層１２０の引張貯蔵弾性率Ｅ'の上限値が２，０００ＭＰａ以下であれば、基材層１２０は優れた伸縮性を有することができる。引張貯蔵弾性率Ｅ'の下限値は、基材層１２０の材料や厚さ等に応じて適宜設計可能であり、０．１ＭＰａ以上であればよい。基材層１２０の２０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ'は、周波数１Ｈｚ及び昇温速度１０℃／分の条件で基材層１２０の動的粘弾性を測定することにより求められる。
破断伸度が１００％以上、引張強度が２０Ｎ／２０ｍｍ以下、及び引張貯蔵弾性率Ｅ'が２，０００ＭＰａ以下であることの少なくともいずれか１つの要件を満たせば、基材層１２０が伸縮性を有する。基材層１２０が伸縮性をより発揮する点から、上記要件のうち、２つ以上の要件を満たしていることが好ましくは、３つの要件を満たすことがさらに好ましい。
基材層１２０の銅箔に対する剥離強度（ピール強度）は、例えば、０．５Ｎ／ｃｍ以上が好ましく、１．０Ｎ／ｃｍ以上がより好ましく、２．０Ｎ／ｃｍ以上がさらに好ましく、２．５Ｎ／ｃｍ以上が最も好ましい。剥離強度が上記の下限値以上であれば、基材層１２０と配線１３１との剥離をより確実に抑制することができる。なお、剥離強度は、例えば、幅１ｃｍのサンプル（基材層１２０及び銅箔の積層体）に対して、引張試験機を用いて、剥離角度１８０度、剥離速度３０ｍｍ／分の条件で基材層１２０を銅箔から剥離することにより測定される。
基材層１２０の厚さは、１μｍ〜３００μｍであることが好ましく、５μｍ〜１００μｍであることがより好ましく、１０μｍ〜５０μｍであることがさらに好ましい。
基材層１２０は、基材組成物から形成されている。基材組成物は、基材樹脂を主成分として含む。
基材樹脂は、例えば、基材層１２０に適度な伸縮性、可撓性及び靱性を付与できる可撓性樹脂が用いられる。基材樹脂としては、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、及びポリエステル樹脂系等の熱可塑性樹脂が挙げられる。基材層１２０がより優れた伸縮性を確保する観点から、ポリウレタン系樹脂を用いることが好ましい。
回路部１３０は、配線１３１、フレーム１３２、及び基板１３３を有する。回路部１３０は、詳しくは、フレーム１３２を介して電極と接続し、配線１３１を介してデータ取得装置１５０と接続する。生体センサ１００は、このような回路部１３０を２つ含む。配線１３１及びフレーム１３２は、基板１３３の上面に設けられており、一体的に形成されている。配線１３１は、フレーム１３２と、データ取得装置１５０及び電池１６０とを接続する。
配線１３１及びフレーム１３２は、銅、ニッケル、金、又はこれらの合金等で作製することができる。配線１３１及びフレーム１３２の厚さは、０．１μｍ〜１００μｍであることが好ましく、１μｍ〜５０μｍであることがより好ましく、５μｍ〜３０μｍであることがさらに好ましい。
２つの回路部１３０は、それぞれ、感圧接着層１１０及び基材層１２０の２つの貫通孔１１３及び１２３に対応して設けられている。配線１３１は、基板１３５の配線を介して、データ取得装置１５０と、電池１６０用の端子１３５Ａとに接続されている。フレーム１３２は、基材層１２０の貫通孔１２３の開口よりも大きな矩形環状の導電部材である。
基板１３３は、平面視で配線１３１及びフレーム１３２と同様の形状を有する。基板１３３のうちフレーム１３２が設けられている部分は、基材層１２０の貫通孔１２３の開口よりも大きな矩形環状の形状を有する。フレーム１３２と、基板１３３のうちフレーム１３２が設けられている矩形環状の部分とは、基材層１２０の上面で貫通孔１２３を囲むように設けられている。基板１３３は、絶縁体製であればよく、例えばポリイミド製の基板又はフィルムを用いることができる。基材層１２０は、粘着性（タック性）を有するため、基板１３３は基材層１２０の上面に固定される。
基板１３５は、データ取得装置１５０及び電池１６０を実装する絶縁体製の基板であり、基材層１２０の上面１２２に設けられる。基板１３５は基材層のタック性（粘着性）によって固定される。基板１３５としては、一例としてポリイミド製の基板又はフィルムを用いることができる。基板１３５の上面には、配線と電池１６０用の端子１３５Ａとが設けられている。基板１３５の配線は、データ取得装置１５０及び端子１３５Ａに接続されるとともに、回路部１３０の配線１３１に接続される。
プローブ１４０は、２つ設けられており、被検体に接触する一対の電極である。具体的には、プローブ１４０は、感圧接着層１１０が皮膚１０に貼付されたときに、皮膚１０に接触して、生体信号を検出する電極である。生体信号は、例えば、心電波形を表す電気信号であり、アナログ心電データを表す信号である。生体信号は、２つのプローブ１４０で検出される電位差を表す。
プローブ１４０として用いられる電極は、後述するように少なくとも導電性高分子およびバインダー樹脂を含む導電性組成物を用いて作製される。また、電極は、導電性組成物を用いて得られたシート状部材を金型等でパンチングすることによって作製され、プローブとして用いられる。
プローブ１４０は、一例として、平面視で矩形であり、マトリクス状に配置される孔部１４０Ａを有する。孔部１４０Ａは、感圧接着層１１０及び基材層１２０の貫通孔１１３及び１２３よりも大きい。プローブ１４０のＸ方向及びＹ方向における端（四方の端の部分）では、プローブ１４０の梯子状の辺が突出していてもよい。プローブ１４０として用いる電極は、所定のパターン形状を有していてもよい。所定の電極パターン形状として、メッシュ状、ストライプ状、貼付面から電極が複数個所表出する形状等が挙げられる。
固定テープ１４５は、本実施の形態の接合部の一例である。固定テープ１４５は、一例として、矩形環状の銅テープである。固定テープ１４５は、下面に粘着剤が塗布されている。固定テープ１４５は、平面視で貫通孔１１３及び１２３の開口の外側で、プローブ１４０の四方を囲むようにフレーム１３２の上に設けられ、プローブ１４０をフレーム１３２に固定する。固定テープ１４５は、銅以外の金属テープであってもよい。
固定テープ１４５は、銅テープ等の金属層を有するテープ以外にも、非導電性の樹脂基材と粘着剤で構成される樹脂テープ等の非導電性テープとしてもよい。金属テープ等の導電性テープは、回路部１３０のフレーム１３２にプローブ１４０を接合（固定）するとともに、電気的に接続することができるため、好ましい。
プローブ１４０は、四方の端の部分がフレーム１３２の上に配置された状態で、四方の端の部分の上に被せられる矩形環状の固定テープ１４５によってフレーム１３２に固定される。固定テープ１４５は、プローブ１４０の孔部１４０Ａ等の隙間を通じてフレーム１３２に接着される。
このように固定テープ１４５でプローブ１４０の四方の端の部分をフレーム１３２に固定した状態で、固定テープ１４５及びプローブ１４０の上に感圧接着層１１０Ａ及び基材層１２０Ａを重ね、感圧接着層１１０Ａ及び基材層１２０Ａを下方向に押圧すると、プローブ１４０は貫通孔１１３及び１２３の内壁に沿って押し込まれ、感圧接着層１１０Ａがプローブ１４０の孔部１４０Ａの内部にまで押し込まれる。
プローブ１４０は、四方の端部が固定テープ１４５によってフレーム１３２に固定された状態で、中央部が感圧接着層１１０の下面１１２と略面一になる位置まで押し下げられる。このため、プローブ１４０を生体の皮膚１０（図２参照）に当てれば、感圧接着層１１０Ａが皮膚１０に接着され、プローブ１４０を皮膚１０に密着させることができる。
プローブ１４０の厚さは、感圧接着層１１０の厚さより薄いことが好ましい。プローブ１４０の厚さは、０．１μｍ〜１００μｍであることが好ましく、１μｍ〜５０μｍ以下であることがより好ましい。
また、感圧接着層１１０Ａの平面視で中央部を囲む周囲の部分（矩形環状の部分）は、固定テープ１４５の上に位置する。図２では感圧接着層１１０Ａの上面は略平坦であるが、中央部が周囲の部分よりも下方に凹んでいてもよい。基材層１２０Ａは、感圧接着層１１０Ａの略平坦な上面の上に重ねられる。
このような感圧接着層１１０Ａ及び基材層１２０Ａは、それぞれ、感圧接着層１１０及び基材層１２０と同じ材質で作製されていてもよい。また、感圧接着層１１０Ａは、感圧接着層１１０とは異なる材質で作製されていてもよい。また、基材層１２０Ａは、基材層１２０とは異なる材質で作製されていてもよい。
なお、図２では各部の厚さを誇張しているが、実際には、感圧接着層１１０及び１１０Ａの厚さは１０μｍ〜３００μｍであり、基材層１２０及び１２０Ａの厚さは１μｍ〜３００μｍである。また、配線１３１の厚さは０．１μｍ〜１００μｍであり、基板１３３の厚さは数１００μｍ程度であり、固定テープ１４５の厚さは１０μｍ〜３００μｍである。
また、図２に示すようにプローブ１４０とフレーム１３２が直接接触して電気的な接続が確保されている場合には、固定テープ１４５は、導電性を有しない樹脂製等のテープであってもよい。
また、図２では、固定テープ１４５は、プローブ１４０に加えてフレーム１３２及び基板１３３の側面を覆い、基材層１２０の上面にまで到達している。しかしながら、固定テープ１４５はプローブ１４０とフレーム１３２を接合できればよいため、基材層１２０の上面にまで到達していなくてもよく、基板１３３の側面を覆っていなくてもよく、フレーム１３２の側面を覆っていなくてもよい。
また、基板１３３と２つの基板１３５は一体化された１つの基板であってもよい。この場合は、１つの基板の表面に、配線１３１、２つのフレーム１３２、及び端子１３５Ａが設けられ、データ取得装置１５０と電池１６０が実装される。
プローブ１４０として用いられる電極は、次のような導電性組成物を熱硬化して成形し作製することが好ましい。導電性組成物は、導電性高分子と、バインダー樹脂と、架橋剤及び可塑剤のうちの少なくとも何れか一方とを含む。
導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、又はポリフェニレンビニレン等を用いることができる。これらは、一種単独で用いてもよいし、二種以上併用してもよい。これらの中でも、ポリチオフェン化合物を用いることが好ましい。生体との接触インピーダンスがより低く、高い導電性を有する点から、ポリ３、４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）にポリスチレンスルホン酸（ポリ４−スチレンサルフォネート；ＰＳＳ）をドープしたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いることがより好ましい。
導電性高分子の含有量は、導電性組成物１００質量部に対して、０．２０質量部〜２０質量部であることが好ましい。前記含有量が上記範囲内であれば、導電性組成物に優れた導電性、強靱性及び柔軟性を付与できる。導電性高分子の含有量は、導電性組成物に対して、２．５質量部〜１５質量部であることがより好ましく、３．０質量部〜１２質量部であることがさらに好ましい。
バインダー樹脂としては、水溶性高分子又は水不溶性高分子等を用いることができる。バインダー樹脂としては、導電性組成物に含まれる他の成分との相溶性の観点から、水溶性高分子を用いることが好ましい。なお、水溶性高分子は、水には完全に溶けず、親水性を有する高分子（親水性高分子）を含む。
水溶性高分子としては、ヒドロキシル基含有高分子等を用いることができる。ヒドロキシル基含有高分子としては、アガロース等の糖類、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、変性ポリビニルアルコール、又はアクリル酸とアクリル酸ナトリウムとの共重合体等を用いることができる。これらは、一種単独で用いてもよいし、二種以上併用してもよい。これらの中でも、ポリビニルアルコール、又は変性ポリビニルアルコールが好ましく、変性ポリビニルアルコールがより好ましい。
変性ポリビニルアルコールとしては、アセトアセチル基含有ポリビニルアルコール、ジアセトンアクリルアミド変性ポリビニルアルコール等が挙げられる。なお、ジアセトンアクリルアミド変性ポリビニルアルコールとしては、例えば、特開２０１６−１６６４３６号公報に記載されているジアセトンアクリルアミド変性ポリビニルアルコール系樹脂（ＤＡ化ＰＶＡ系樹脂）を用いることができる。
バインダー樹脂の含有量は、導電性組成物１００質量部に対して、５質量部〜１４０質量部であることが好ましい。前記含有量が上記範囲内であれば、導電性組成物に優れた導電性、強靱性及び柔軟性を付与できる。バインダー樹脂の含有量は、導電性組成物に対して、１０質量部〜１００質量部であることがより好ましく、２０質量部〜７０質量部であることがさらに好ましい。
架橋剤及び可塑剤は、導電性組成物に強靱性及び柔軟性を付与する機能を有する。導電性組成物の成形体に柔軟性を付与することにより、伸縮性を有する電極が得られた。これにより、伸縮性を有するプローブ１４０を作製することができる。
なお、強靱性は、優れた強度及び伸度を両立する性質である。強靱性は、強度及び伸度のうち、一方が顕著に優れるが、他方が顕著に低い性質を含まず、強度及び伸度の両方のバランスに優れた性質を含む。
柔軟性は、導電性組成物の成形体（電極シート）を屈曲した後、屈曲部分に破断等の損傷の発生を抑制できる性質である。
架橋剤は、バインダー樹脂を架橋させる。架橋剤がバインダー樹脂に含まれることで、導電性組成物の強靱性を向上させることができる。架橋剤は、ヒドロキシル基との反応性を有することが好ましい。架橋剤がヒドロキシル基との反応性を有すれば、バインダー樹脂がヒドロキシル基含有ポリマーである場合、架橋剤はヒドロキシル基含有ポリマーのヒドロキシル基と反応できる。
架橋剤としては、ジルコニウム塩等のジルコニウム化合物；チタン塩等のチタン化合物；ホウ酸等のホウ化物；ブロックイソシアネート等のイソシアネート化合物；グリオキサール等のジアルデヒド等のアルデヒド化合物；アルコキシル基含有化合物、メチロール基含有化合物等が挙げられる。これらは、一種単独で用いてもよいし、二種以上併用してもよい。中でも、反応性及び安全性の点から、ジルコニウム化合物、イソシアネート化合物又はアルデヒド化合物が好ましい。
架橋剤の含有量は、導電性組成物１００質量部に対して、０．２質量部〜８０質量部であることが好ましい。前記含有量が上記範囲内であれば、導電性組成物に優れた強靱性及び柔軟性を付与できる。架橋剤の含有量は、１質量部〜４０質量部であることがより好ましく、３．０質量部〜２０質量部であることがより好ましい。
可塑剤は、導電性組成物の引張伸度及び柔軟性を向上させる。可塑剤としては、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ソルビトール、これらの重合体等のポリオール化合物Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアルデヒド（ＤＭＦ）、Ｎ−Ｎ'−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の非プロトン性化合物等が挙げられる。これらは、一種単独で用いてもよいし、二種以上併用してもよい。これらの中でも、他の成分との相溶性の観点から、グリセリンが好ましい。
可塑剤の含有量は、導電性組成物１００質量部に対して、０．２質量部〜１５０質量部が好ましい。前記含有量が上記範囲内であれば、導電性組成物に優れた強靱性及び柔軟性を付与できる。可塑剤の含有量は、導電性高分子１００質量部に対して、１．０質量部〜９０質量部であることがより好ましく、１０質量部〜７０質量部であることがさらに好ましい。
架橋剤及び可塑剤は、これらのうちの少なくとも一方が導電性組成物に含まれていればよい。架橋剤及び可塑剤の少なくとも一方が導電性組成物に含まれることで、導電性組成物の成形体は、強靱性及び柔軟性を向上させることができる。
導電性組成物に架橋剤は含まれるが可塑剤は含まない場合、導電性組成物の成形体は、強靱性、すなわち、引張強度及び引張伸度の両方をより向上させることができると共に、柔軟性を向上させることができる。
導電性組成物に可塑剤は含まれるが架橋剤は含まれない場合、導電性組成物の成形体の引張伸度を向上させることができ、全体として導電性組成物の成形体は強靱性を向上させることができる。また、導電性組成物の成形体の柔軟性を向上させることができる。
架橋剤及び可塑剤の両方が導電性組成物に含まれていることが好ましい。架橋剤及び可塑剤の両方が導電性組成物に含まれることで、導電性組成物の成形体にはより一層優れた強靱性が付与される。
導電性組成物は、上記成分の他に、必要に応じて、界面活性剤、軟化剤、安定剤、レベリング剤、酸化防止剤、加水分解防止剤、膨張剤、増粘剤、着色剤、又は充てん剤等の公知の各種添加剤を適宜任意の割合で含むことができる。界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤等が挙げられる。
導電性組成物は、上記した各成分を上記割合で混合することにより調製される。
導電性組成物は、必要に応じて、溶媒を適宜任意の割合で含むことができる。これにより、導電性組成物の水溶液（導電性組成物水溶液）が調製される。
溶媒としては、有機溶媒、又は水系溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）等のケトン類；酢酸エチル等のエステル類；プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類が挙げられる。水系溶媒としては、例えば、水；メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール用のアルコール等が挙げられる。これらの中でも、水系溶媒を用いることが好ましい。
導電性高分子、バインダー樹脂、及び架橋剤の何れか一つ以上は、溶媒に溶解した水溶液として用いてもよい。この場合、溶媒としては、上記の水系溶媒が好ましい。
データ取得装置１５０は、基材層１２０の上面１２２に設置されており、配線１３１と電気的に接続されている。データ取得装置１５０は、プローブ１４０として用いられる電極を介して取得する生体信号を処理する。データ取得装置１５０は、断面視において矩形状である。データ取得装置１５０の下面（−Ｚ方向）には、端子が設けられる。端子の材料としては、はんだ、導電性ペースト等が挙げられる。
データ取得装置１５０は、図５に示すように、一例としてＡＳＩＣ(application specific integrated circuit、特定用途向け集積回路)１５０Ａ、ＭＰＵ(Micro Processing Unit)１５０Ｂ、及びメモリ１５０Ｃに加えて、無線通信部１５０ＴＲを含んでもよい。データ取得装置１５０は、回路部１３０を介してプローブ１４０及び電池１６０に接続されている。
ＡＳＩＣ１５０Ａは、図１を参照して説明したように、Ａ/Ｄ(Analog to digital)変換器を含む。データ取得装置１５０は、電池１６０から供給される電力によって駆動され、プローブ１４０によって測定されるアナログ心電データを取得する。データ取得装置１５０は、取得されたアナログ心電データに、フィルタ処理やデジタル変換等の処理を行う。ＭＰＵ１５０Ｂは、複数回にわたって取得されデジタル変換された心電データの加算平均値を求めてメモリ１５０Ｃに格納する。データ取得装置１５０は、一例として２４時間以上にわたって連続的にアナログ心電データを取得することができる。データ取得装置１５０は、長時間にわたって生体信号（アナログ心電データ）を測定する場合があるため、図１〜図４を参照して説明したように、消費電力を低減するための工夫が施されている。
無線通信部１５０ＴＲは、実際のセンシング前の評価試験においてメモリ１５０Ｃに格納されたデジタル心電データを評価試験の試験装置が無線通信で読み出す際に用いられるトランシーバであり、一例として２．４ＧＨｚで通信を行う。評価試験は、一例としてJIS 60601-2-47の規格の試験である。評価試験は、生体信号を検出する生体センサ１００の完成後に行われる動作確認を行う試験である。評価試験は、生体センサ１００が医療機器として用いられる場合は、生体センサ１００が検知する生体信号に対する、生体センサから出力される信号の減衰率が５％未満であることを要求している。この評価試験は、すべての完成品に対して行われる。
評価試験の開始コマンドや、実際の測定の開始コマンド等は、例えば、生体センサ１００の専用のアプリケーションプログラムをインストールしたスマートフォンや、ＰＣ(Personal Computer)のウェブブラウザ上の機能を通じて、無線通信部１５０ＴＲ経由でＭＰＵ１５０Ｂに入力されてもよい。
なお、ここではデータ取得装置１５０が無線通信部１５０ＴＲを含む形態について説明するが、無線通信部１５０ＴＲの代わりに、試験装置のケーブルを接続するコネクタを含み、コネクタを介して生体信号を読み出してもよい。
電池１６０は、図６に示すように、基材層１２０の上面１２２に設けられている。電池１６０としては、鉛蓄電池又はリチウムイオン二次電池等を用いることができる。電池１６０は、ボタン電池型であってもよい。電池１６０は、バッテリの一例である。電池１６０は、その下面に設けられる２つの端子（図示せず）を有する。電池１６０の２つの端子は、それぞれ、回路部１３０を介してプローブ１４０とデータ取得装置１５０に接続される。電池１６０の容量は、一例として生体センサ１００が２４時間以上にわたって生体信号（アナログ心電データ）の測定を行えるように設定されている。
カバー１７０は、基材層１２０、回路部１３０、基板１３５、プローブ１４０、固定テープ１４５、データ取得装置１５０、及び電池１６０の上を覆っている。カバー１７０は、基部１７０Ａと、基部１７０Ａの中央から＋Ｚ方向に突出した突出部１７０Ｂとを有する。基部１７０Ａは、カバー１７０の平面視で周囲に位置する部分であり、突出部１７０Ｂよりも低い部分である。突出部１７０Ｂの内部（積層方向の下側）には凹部１７０Ｃが設けられている。カバー１７０は、基部１７０Ａの下面が基材層１２０の上面１２２に接着される。凹部１７０Ｃ内には、基板１３５、データ取得装置１５０、電池１６０が収納される。カバー１７０は、データ取得装置１５０及び電池１６０等を凹部１７０Ｃに収納した状態で、基材層１２０の上面１２２に接着されている。
カバー１７０は、基材層１２０上の回路部１３０、データ取得装置１５０、及び電池１６０を保護する役割の他に、生体センサ１００に上面側から加えられる衝撃から内部の構成要素を保護する衝撃吸収層としての役割を有する。カバー１７０としては、例えば、シリコーンゴム、軟質樹脂、ウレタン等を用いることができる。
図７は、生体センサ１００の回路構成を示す図である。各プローブ１４０は、配線１３１、及び基板１３５の配線１３５Ｂを介してデータ取得装置１５０及び電池１６０に接続されている。２つのプローブ１４０は、データ取得装置１５０及び電池１６０に対して並列に接続されている。
図８は、生体センサ１００に適用されるデータ取得装置１５０の模式図である。データ取得装置１５０の詳細な構成と動作は、図１〜図４を参照して説明したとおりである。この例では、データ取得装置１５０を生体センサ１００に適用しているため、ＡＳＩＣ１５０Ａは、一対の端子１５３Ａにより配線１３１を介して一対のプローブ１４０に接続されている。それ以外は、図１と同じであり、重複する説明を省略する。データ取得装置１５０が無線通信部１５０ＴＲを有する場合は、無線通信部１５０ＴＲはメモリ１５０Ｃに接続される。
図９は、データ取得装置１５０が生体センサ１００に適用されるときのＭＰＵ１５０Ｂの処理を示すフローチャートである。図９のフローチャートは、ＭＰＵ１５０Ｂが心電データの取得、及び記録を開始してから終了するまでの処理であり、一例として一定時間にわたって繰り返し実行される。
処理がスタートすると、ＭＰＵ１５０Ｂは、心電データの取得開始か否かを判断する（ステップＳ３０）。心電データの取得開始か否かは、プローブ１４０からアナログ心電データの入力があったか否か、所定の時刻になったか否か、等によって、判断することができる。心電データの取得開始となるまで（Ｓ３０：ＮＯ）、Ｓ３０を繰り返す。心電データの取得開始であれば（Ｓ３０：ＹＥＳ）、切替設定部１５２Ｂは、切替信号のレベルを"１"に設定してＡＳＩＣ１５０Ａに出力するとともに、ＭＰＵ１５０Ｂをスレーブに設定する（ステップＳ３１）。レベルが"１"の切替信号によって、ＡＳＩＣ１５０Ａはマスタに設定される。ＡＳＩＣ１５０Ａは、マスタに設定されるとＡＤＣ１５１Ａにデジタル変換処理を開始させる。
演算部１５３Ｂは、ｎ＝０に設定する（ステップＳ３２）。演算部１５３Ｂは、ＣＳ信号に従ってＡＳＩＣ１５０Ａからデジタル心電データを取り込む（ステップＳ３３）。演算部１５３Ｂは、式（２）に従って加算処理を行う（ステップＳ３４）。
Figure 2020163128
演算部１５３Ｂは、ｎが７以上であるかどうかを判定する（ステップＳ３５）演算部１５３Ｂは、ｎが７以上ではない（Ｓ３５：ＮＯ）と判定すると、ｎをインクリメントする（ステップＳ３６）。演算部１５３Ｂは、ステップＳ５でｎが７以上である（Ｓ３５：ＹＥＳ）と判定すると、加算値Ａ８の平均値（Ａ８／８）を求め（ステップＳ３７）、平均値（Ａ８／８）をメモリ１５０Ｃに格納する（ステップＳ３８）。
主制御部１５１Ｂは、心電データの取得終了か否かを判断する(ステップＳ３９)。心電データ取得終了か否かは、プローブ１４０から一定時間以上、心電データの入力がないか否か、心電データの取得開始から所定時間が経過したか否か、メモリ１５０Ｃの心電データ保存領域の占有率が一定レベルを超えたか否か、等で判断することができる。一例として、データ取得装置１５０はタイマを内蔵し、主制御部１５１Ｂはデジタル心電データの記録を開始してから２４時間が経過したときに心電データの取得終了と判断してもよい。
主制御部１５１Ｂは、心電データの取得が終了していない（Ｓ３９：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ３２に戻して、Ｓ３２〜Ｓ３９を繰り返す。一方、主制御部１５１Ｂによって心電データの取得が終了した（Ｓ３９：ＹＥＳ）と判定されると、切替設定部１５２Ｂは、切替信号のレベルを"０"に設定してＡＳＩＣ１５０Ａに出力するとともに、ＭＰＵ１５０Ｂをマスタに設定する（ステップＳ４１０）。レベルが"０"の切替信号によって、ＡＳＩＣ１５０Ａはスレーブに設定される。ＡＳＩＣ１５０Ａは、"０"レベルの切替信号によってスレーブに設定されるとＡＤＣ１５１Ａにデジタル変換処理を終了させる。このため、ＡＳＩＣ１５０Ａは、切替信号が"１"レベルである間はＡＤＣ１５１Ａにデジタル変換処理を行わせ、切替信号が"０"レベルに切り替わると、ＡＤＣ１５１Ａにデジタル変換処理を終了させる。すなわち、ＡＤＣ１５１Ａは、ＡＳＩＣ１５０Ａがマスタである間は、デジタル変換処理を行い続ける。
上述の処理により、心電データの取得期間にわたってデジタル心電データの合計値が求められ、平均化処理が行われ、メモリ１５０Ｃに格納される。
データ取得装置１５０を用いた生体センサ１００は、心電データ取得区間Ｔｉ（たとえば、ｉは０〜７の整数）のそれぞれで心電データｘｉ（ｉは０〜７の整数）を取得した後の各区間Ｔｓｂにおいて、上記の式（２）に従って加算処理を行う（図３参照）。心電データ（ｘ０〜ｘ７）の加算値Ａ８を得た後の区間ＴＢでは、加算値Ａ８の平均値（Ａ８／８）を求めるだけなので、消費電力を低減した生体センサ１００を提供することができる。
生体センサ１００は、ＭＰＵ１５０Ｂが図３（Ｂ）に示す加算値Ａｎ＋１を求め、加算値Ａ８の平均値（Ａ８／８）を求めている間は、ＡＳＩＣ１５０Ａをマスタに設定し、ＭＰＵ１５０Ｂをスレーブに設定する。この状態では、ＭＰＵ１５０Ｂのシステムクロックの周波数は、ＡＤＣ１５１Ａのサンプリング周波数と等しい４ＭＨｚに低下される。このことによっても、消費電力を低減することができる。
ＭＰＵ１５０Ｂは、自己をスレーブに設定した状態でＣＳ信号がＬレベルに遷移するとＡＳＩＣ１５０Ａからデジタル心電データを取り込むので、ＭＰＵ１５０ＢがＡＳＩＣ１５０Ａにデジタル心電データの送信を要求しなくてもデジタル心電データを取得することができる。このため、ＭＰＵ１５０Ｂは、制御部２７０がＡＤＣ１５１Ａから取得したデジタル心電データを即座に取り込むことができ、リアルタイム性が良好である。したがって、リアルタイム性が良好な生体センサ１００を提供することができる。
以上、本発明の例示的な実施の形態のデータ取得装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
１００ 生体センサ
１４０ プローブ
１５０ データ取得装置
１５０Ａ ＡＳＩＣ
１５０Ｂ ＭＰＵ
１５０Ｃ メモリ
１５０Ｄ、１５０Ｅ バス
１５１Ａ ＡＤＣ
１５１Ｂ 主制御部
１５２Ｂ 切替設定部
１５３Ｂ 演算部
１５４Ｂ メモリ
１６０ 電池
３００ センサ

Claims (14)

  1. データ取得開始時にマスタ／スレーブを切り替える切替信号が入力される第１端子と、入力されるアナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、前記デジタルデータを出力する出力端子とを有し、前記切替信号によってマスタ又はスレーブのいずれかに設定される集積回路と、
    前記集積回路がスレーブであるときには自己をマスタに設定し、前記集積回路がマスタであるときには自己をスレーブに設定するともに、前記切替信号を生成する切替設定部と、前記第１端子に接続され前記切替信号を出力する第２端子と、前記出力端子に接続され前記デジタルデータが入力される入力端子とを有する情報処理装置と
    を含み、
    前記集積回路は、前記情報処理装置から入力される前記切替信号によって自己がマスタに設定されているときに、前記デジタルデータを前記出力端子から出力する、
    データ取得装置。
  2. 前記情報処理装置は、前記データ取得開始時に、前記集積回路をマスタに設定する第１切替信号を生成する、請求項１に記載のデータ取得装置。
  3. 前記情報処理装置は、データ取得終了時に、マスタ／スレーブを切り替える第２切替信号を生成する、請求項１または２に記載のデータ取得装置。
  4. 前記情報処理装置は、自己をスレーブに設定しているときには、自己をマスタに設定しているときよりもクロック周波数を低下させる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のデータ取得装置。
  5. 前記情報処理装置は、
    クロックに従って前記デジタルデータを取得する度に、前記デジタルデータを取得する取得区間の終了後に、取得したデジタルデータの加算値を求める加算処理と、
    前記加算処理で加算された前記デジタルデータの数が所定数になると、前記所定数分の前記加算値の平均値を求める平均化処理と、
    を行う演算部をさらに有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のデータ取得装置。
  6. 前記情報処理装置に接続され、前記平均値を格納するメモリをさらに含む、請求項５記載のデータ取得装置。
  7. 前記集積回路は、ＳＰＩ(Serial Peripheral Interface)バスで前記情報処理装置に接続される特定用途向け集積回路であり、
    前記第１端子、前記出力端子、前記第２端子、及び前記入力端子は、ＳＰＩインターフェイスに対応した端子である、請求項１乃至６のいずれか一項記載のデータ取得装置。
  8. 被検体に接触する電極と、
    前記電極を介してアナログ心電データを取得するデータ取得装置と、
    前記電極及び前記データ取得装置を接続する配線と
    を含み、
    前記データ取得装置は、
    前記被検体からの心電データの取得開始時にマスタ／スレーブを切り替える切替信号が入力される第１端子と、前記電極から入力されるアナログ心電データをデジタル心電データに変換するＡ／Ｄ変換器と、前記デジタル心電データを出力する出力端子とを有し、前記切替信号によってマスタ又はスレーブのいずれかに設定される集積回路と、
    前記集積回路がスレーブであるときには自己をマスタに設定し、前記集積回路がマスタであるときには自己をスレーブに設定するとともに、前記切替信号を生成する切替設定部と、前記第１端子に接続され前記切替信号を出力する第２端子と、前記出力端子に接続され前記デジタル心電データが入力される入力端子とを有する情報処理装置と
    を有し、
    前記集積回路は、前記情報処理装置から入力される前記切替信号によって自己がマスタに設定されているときに、前記デジタル心電データを前記出力端子から出力する、生体センサ。
  9. 前記情報処理装置は、前記心電データの取得開始時に、前記集積回路をマスタに設定する第１切替信号を生成する、請求項８に記載の生体センサ。
  10. 前記情報処理装置は、前記被検体からの前記心電データの取得終了時に、マスタ／スレーブを切り替える第２切替信号を生成する、請求項８または９に記載の生体センサ。
  11. 前記情報処理装置は、前記心電データの取得開始から２４時間経過後に、前記心電データの取得を終了する、請求項１０に記載の生体センサ。
  12. 前記情報処理装置は、自己をスレーブに設定しているときには、自己をマスタに設定しているときよりもクロック周波数を低下させる、請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の生体センサ。
  13. 前記情報処理装置は、
    クロックに従って前記デジタル心電データを取得する度に、前記デジタル心電データの取得区間の終了後に、取得したデジタル心電データの加算値を求める加算処理と、
    前記加算処理で加算された前記デジタル心電データの数が所定数になると、前記所定数分の前記加算値の平均値を求める平均化処理と
    を行う演算部をさらに有する、請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の生体センサ。
  14. 前記被検体に貼り付けられる貼付面を有する感圧接着層と、
    前記感圧接着層の貼付面の反対面に重ねて設けられる基材層と
    をさらに含み、
    前記電極は前記感圧接着層に固定され、
    前記データ取得装置は、前記基材層上に設けられる、請求項８乃至１３のいずれか一項記載の生体センサ。
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