JP6365693B2 - 生体信号送信装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体から入力した生体信号を外部機器へ送信する生体信号送信装置に関するものである。

従来、この種の生体信号送信装置としては、例えば、特許文献１に開示された図１に示される心拍数計における信号送信機がある。被験者の胸部等の体表に貼着される一対の電極部１には、送信モジュール２がリード部３によって接続されている。送信モジュール２は、電源部４から供給される電力を受けて動作し、電極部１で検出された体表の電位変化を増幅部５にて所定のレベルまで増幅して、Ｒ波検出部６に入力する。Ｒ波検出部６は、受け取った心電図信号中よりＲ波を検出し、送信部７へ送る。送信部７は入力されたＲ波検出信号に同期して、一定時間幅の電波による出力通信信号８を腕時計型の信号受信機へ送信する。この信号送信機は、被験者の体表に貼着部によって貼着され、貼着部の粘着剤を選ぶことで再利用することも可能である。その場合、電源部４に充電可能な二次電池を用いれば有効である。

また、従来、特許文献２に開示された図２に示される装着型無線伝送式心電計もある。この心電計は、ボタン型電池等の小型の電池１０で動作し、電極１１，１２，１３が粘着パッドの粘着力によって被験者の胸部に連続的に装着される。電極１１，１２，１３で計測される心電信号は、心電計測ユニット１４内の心電計測アンプ１４ａで増幅され、Ａ／Ｄ１４ｂでアナログ／デジタル変換されてＣＰＵ１４ｃに入力される。ＣＰＵ１４ｃは、タイマ１４ｄから所定時間ごとに与えられるタイミング信号に基づき、被験者の心拍数が所定数範囲内か否か、およびその心拍数の変化率が所定変化率以内か否かをチェックし、安静時の所定時間分の心電データを無線送信ユニット１５に出力する。無線送信ユニット１５は、その短い所定時間分の心電データを被験者の腰等に装着した記録装置や無線中継ユニットに向けて送信する。

また、従来、特許文献３に開示された図３に示される生体信号送信装置もある。この生体信号送信装置は、生体装着部２１と送信機２２とから構成される。生体装着部２１は、生体の表面に装着される支持体２３が誘電体材料で構成され、生体信号を検出する電極２４とマイクロストリップアンテナ（ＭＳＡ）２５とが支持体２３上に一体に設けられる。ＭＳＡ２５は、支持体２３の生体装着面に配置された地板２６と、支持体２３の反対側の面に配置された放射板２７とから構成される。送信機２２には増幅部２８、変調部２９、電源部３０および送信部３１から構成される電気回路３２が設けられている。送信機２２は支持体２３に装着され、電極２４と増幅部２８とはコネクタ３３、ＭＳＡ２５と送信部３１とはコネクタ３４，３５を介して電気的に接続される。生体の他の部分に装着される電極３６は、コネクタ３７を介して増幅部２８に接続される。各コネクタ３３，３４，３５は、生体装着部２１側に設けられるフォックと、送信機２２側に設けられるメスフォックとから構成される。

増幅部２８、変調部２９および送信部３１には電源部３０から電力が供給される。支持体２３を被験者の生体表面に装着したとき、電極２４および電極３６が検出した生体信号は増幅部２８で増幅され、変調部２９で変調されて、送信部３１からＭＳＡ２５に送られる。ＭＳＡ２５は、受け取った生体信号を受信機に無線送信する。

特開平２−２８３３５４号公報 特開２００６−１３６４０５号公報 特開平１１−１８８０１４号公報

しかしながら、上記従来の各特許文献１，２，３に開示されたいずれの生体信号送信装置も、一次電池または二次電池を電源として動作し、電池が消耗したときには、電池を取り出して充電したり、電池交換しなければならない。このため、従来の生体信号送信装置は、取り扱いに手間がかかった。

また、上記従来の特許文献３に開示された生体信号送信装置では、生体装着部２１と送信機２２との間のコネクタ３３，３４，３５による電気的接触が十分であるか否かを検出する手段は無い。したがって、受信機で生体信号が受信できない場合、ユーザ側でこれに対応する処理をすることはできない。

このため、上記従来の特許文献３に開示された生体信号送信装置では、生体装着部２１と送信機２２とを電気接続するのに、フォックとメスフォックとから構成される専用のコネクタ３３，３４，３５を用いることで、接続信頼性を担保している。このため、上記従来の特許文献３に開示された生体信号送信装置では、生体装着部２１と送信機２２とを接続信頼性を担保して電気接続するのに、専用の構造部材を準備する必要があり、コネクタコストが生体信号送信装置の製品コストの増加要因になっている。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
少なくとも２次電池またはキャパシタを備えた本体部と、生体に装着されて生体から生体信号を入力する使い捨て可能部と、本体部と使い捨て可能部とを電気的に接続する本体部側に設けられた本体側電極および使い捨て可能部側に設けられた使い捨て側電極とから構成され、
外部から非接触で電力を受電して２次電池またはキャパシタに給電する非接触受電回路を使い捨て可能部に備え、
本体側電極および使い捨て側電極が一列に配置され、
本体部と使い捨て可能部とが、対向する本体側電極および使い捨て側電極が接触した状態で、一列に配置された本体側電極および使い捨て側電極の周囲に予め設けられる固着材によって相互に固定され、
本体側電極および使い捨て側電極のいずれか一方は、一列の両端に配置されたものが一列の内側に配置されたものよりも突出高さが低く、かつ、固着材の高さよりも高く形成される
生体から入力した生体信号を２次電池またはキャパシタに蓄えられた電力を使用して外部機器へ送信する生体信号送信装置を構成した。

本構成によれば、使い捨て可能部に備えられた非接触受電回路によって外部から非接触で生体信号送信装置に電力が受電されて、本体部に備えられた２次電池またはキャパシタに給電される。生体から入力された生体信号の外部機器への送信は、２次電池またはキャパシタに蓄えられたこの電力が使用されて行われる。このため、従来のように、生体信号送信装置から電池を取り出して充電したり、電池交換する必要がなくなり、生体信号送信装置を取り扱う際の利便性は向上する。
また、本体部と使い捨て可能部とが固着材によって相互に固定されて、対向する本体側電極と使い捨て側電極とが電気的に接続される際、薄く形成された使い捨て可能部が撓み、一列の内側に配置されて対向する使い捨て側電極と本体側電極との間隔が広がっても、本体側電極および使い捨て側電極のいずれか一方が、一列の内側に配置されたものが一列の両端に配置されたものより突出しているため、一列の内側に配置されて対向する使い捨て側電極と本体側電極との電気的接続は確実に行われる。また、本体側電極および使い捨て側電極のいずれか一方が、一列の両端に配置されたものが、本体側電極または使い捨て側電極の周囲で本体部と使い捨て可能部とを相互に固着する固着材の高さよりも高いので、対向する本体側電極と使い捨て側電極とは所定の接触圧を持って良好に電気的に接続される。

また、非接触受電回路を使い捨て可能部に備えることで、本体部を小型化および低価格化することができる。また、非接触受電回路によって外部から非接触で電力が受電されている間に、２次電池またはキャパシタに蓄電されるため、生体信号送信装置が非接触受電回路によって外部から電力を受電できない状態にあっても、生体信号送信装置は単独で動作を行える。このため、生体信号送信装置は、それが置かれる環境に左右されることなく連続動作が可能で、生体から連続的に生体信号を取得したり、取得した生体信号を連続的に外部機器に送信したり、さらに、外部から電力を受電し難い腋下等の部位における生体信号を取得することも可能になる。

また、本発明は、導電材が本体部から突出して本体側電極が形成され、導電材が使い捨て可能部から突出して使い捨て側電極が形成されることを特徴とする。

本構成によれば、本体側電極および使い捨て側電極は簡易な構造で安価に製造することができ、本体部と使い捨て可能部とは低コストで電気的に接続される。このため、本体部と使い捨て可能部とを電気的に接続するのに、従来の生体信号送信装置のように、フォックとメスフォックとから構成されるコネクタのような専用の構造部材を準備する必要は無くなる。したがって、生体信号送信装置の製品コストが増加するのを抑制することができる。

また、本発明は、２次電池またはキャパシタと非接触受電回路との間を接続する本体側電極および使い捨て側電極が一列の両端に配置されることを特徴とする。

本構成によれば、一列に配置された本体側電極および使い捨て側電極の中で最も高さが低い一列の両端に配置される本体側電極および使い捨て側電極が使用されて、本体部に設けられた２次電池またはキャパシタと使い捨て可能部に設けられた非接触受電回路との間が電気的に接続される。したがって、非接触受電回路から２次電池またはキャパシタに給電される電力の電圧を本体部側で監視し、最も高さが低くて最も接触不良の起き易い一列の両端に配置される本体側電極と使い捨て側電極との接続状態を検出することで、一列に配置された全ての本体側電極と使い捨て側電極との接続状態を確実に検出することが可能になる。このため、この接続状態の検出で接触不良が判明した場合、本体部から音や光等でアラームを発生することで、外部機器で生体信号が受信できないときに、ユーザ側でこれに対応する処理をすることが可能になる。この結果、安価で信頼性が高く、しかも、生体に接触する使い捨て可能部を随時交換することが可能な生体信号送信装置を提供することができる。

また、本発明は、非接触受電回路が、電力を受電すると共に生体信号を外部機器へ送信するデータ通信可能なアンテナであることを特徴とする。

本構成によれば、データ通信可能なアンテナで外部から電力を受電することで、データ通信時に同時に電力の受電も行え、生体信号送信装置の利便性が向上する。また、２次電池またはキャパシタと非接触受電回路との間を接続する本体側電極および使い捨て側電極が一列の両端に配置される場合、データ読み取り機等でデータ通信が行えるか否かを検出することで、本体側電極と使い捨て側電極との接続状態を検出することが可能になる。このため、データ読み取り機等でデータ通信が行えず、一列の両端に配置される本体側電極と使い捨て側電極との接触不良が判明した場合、生体信号を外部機器で受信できないことが分かり、ユーザ側でこれに対応する処理をすることが可能になる。

また、本発明は、アンテナとは別に生体信号を外部機器へ送信する無線通信回路を備えることを特徴とする。

本構成によれば、アンテナによる通信が行えない場合でも、無線通信回路によって生体信号をリアルタイムに外部機器へ送信することができる。

また、本発明は、本体部に備えられた２次電池またはキャパシタを補助するキャパシタまたは１次電池または２次電池を使い捨て可能部に備えることを特徴とする。

本構成によれば、無線通信回路によるデータ通信時に瞬間的に消費電流が増大し、本体部に備えられた２次電池またはキャパシタに蓄電された電力が足りなくなっても、使い捨て可能部に備えられるキャパシタまたは１次電池または２次電池により、不足分が補われる。このため、本体部に備えられた２次電池またはキャパシタのみでは供給できない電流容量を超えた電力の瞬間的な使用が可能になり、不必要に大きな蓄電容量を持つ２次電池またはキャパシタを本体部に搭載する必要がなくなる。このため、大きな瞬間的な消費電流の供給能力を確保しながら、本体部の小型化および低コスト化を図ることが可能になる。

また、本発明は、本体部と使い捨て可能部との相互位置を案内するマークが使い捨て可能部に形成されていることを特徴とする。

本構成によれば、本体部の使い捨て可能部への固着は、使い捨て可能部に形成されているマークに案内されて行われる。このため、本体部側に設けられた本体側電極と使い捨て可能部側に設けられた使い捨て側電極との相互位置が容易に正確に位置決めされて、本体部と使い捨て可能部とは容易かつ迅速かつ的確に電気的に接続される。

また、本発明は、生体信号を検出処理するアナログセンサ回路に供給される電圧を一定値に保つ電圧安定化回路を備えることを特徴とする。

本構成によれば、非接触受電回路に受電される電圧が変動しても、生体信号を検出処理するアナログセンサ回路に供給される電圧は電圧安定化回路によって一定値に保たれる。このため、生体信号を検出処理するアナログセンサ回路は安定して動作することができ、生体信号を正確で再現性高く計測することが可能になる。

また、本発明は、２次電池またはキャパシタと生体信号を計測するセンサ以外の回路が使い捨て可能部に形成されることを特徴とする。

本構成によれば、本体部には、２次電池またはキャパシタと生体信号を計測するセンサとだけが設けられる。このため、本体部の組み立ては容易になり、しかも、本体部のサイズは小型化するので、本体部の製造コストは低減される。また、本体部に備えられる部品数は少なくなるので、本体部と使い捨て可能部とを電気的に接続するための本体側電極および使い捨て側電極の必要個数も少なくなる。この結果、生体信号送信装置のトータルの製造コストは低減される。

また、本発明は、２次電池またはキャパシタと生体信号を計測するセンサとが回路基板を使うことなく本体部に設けられることを特徴とする。

本構成によれば、回路基板を使うことなく２次電池またはキャパシタと生体信号を計測するセンサとが本体部に設けられるので、本体部の製造コストはさらに低減される。このため、生体信号送信装置のトータルの製造コストは一層低減される。

本発明によれば、従来のように、生体信号送信装置から電池を取り出して充電したり、電池交換する必要がなくなり、生体信号送信装置を取り扱う際の利便性が向上する。

従来の第１の生体信号送信装置の概略構成を示すブロック構成図である。 従来の第２の生体信号送信装置の概略構成を示すブロック構成図である。 従来の第３の生体信号送信装置の概略構成を示すブロック構成図である。 本発明の第１の実施の形態による生体信号送信装置の平面図である。 （ａ）は、第１の実施の形態による生体信号送信装置を構成するフィルム部の平面図、（ｂ）は同フィルム部の側面図、（ｃ）は第１の実施の形態による生体信号送信装置を構成する本体部の内部透視平面図、（ｄ）は同本体部の側面図、（ｅ）は、本体部がフィルム部上に固着される際における第１の実施の形態による生体信号送信装置の側面図である。 （ａ）は、図５（ｅ）に示す本体部とフィルム部とを電気的に接続する電極部の一部拡大側面図、（ｂ）は、本体部とフィルム部とが固着された状態における同電極部の一部拡大側面図である。 第１の実施の形態による生体信号送信装置の概略構成を示すブロック構成図である。 本発明の第２の実施の形態による生体信号送信装置の概略構成を示すブロック構成図である。 本発明の第３の実施の形態による生体信号送信装置の概略構成を示すブロック構成図である。

次に、本発明の生体信号送信装置を実施するための形態について、説明する。

図４は、本発明の第１の実施の形態による生体信号送信装置４１の平面図である。

生体信号送信装置４１は、２５μｍや５０μｍ程度の厚さのフィルム部４２と、このフィルム部４２上に固着されるモジュール状の本体部４３とから構成される。フィルム部４２は、生体に装着されて生体から生体信号を入力する使い捨て可能部を構成している。フィルム部４２の材料には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）材やポリイミド材などの廉価で電極加工性の優れた材料が選定されており、使い捨てされる部分のコストが低減されている。また、本体部４３は 電子部品の周囲が樹脂で囲まれて、または開閉しない筐体に電子部品が収納されて、耐水性を有する封止された構造になっており、ある程度の厚みを持って剛性を有する直方体状に形成されている。

図５（ａ）はフィルム部４２の平面図、同図（ｂ）は側面図である。また、図７は生体信号送信装置４１の概略構成を示すブロック構成図である。

図５（ｂ）に示すように、フィルム部４２の下面となる人体貼り付け面には、導電ゲルからなる一対の心電用電極５１，５１が設けられている。フィルム部４２がこの一対の心電用電極５１，５１によって人体に貼り付けられ、生体信号送信装置４１が生体に装着されると、一対の心電用電極５１，５１は生体表面に連続的に接触する。なお、フィルム部４２の人体への貼り付けは、このような導電ゲルによるものに限られず、心電用電極５１，５１の形成部分を除くフィルム部４２の下面全面を絆創膏状粘着テープで人体の皮膚に貼り付ける構成にすることもできる。

フィルム部４２の上面には、外部から非接触で電力を受電して後述するＥＤＬＣ６１に給電するハーベスト・アンテナ（Harvest・ＡＮＴ）５３、および４個の電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄが形成されている。これらＡＮＴ５３および電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄはフィルム・エレクトロニクス（ＦＥ）やプリンテッド・エレクトロニクス（ＰＥ）技術によってフィルム部４２上に印刷等されて形成される。ＡＮＴ５３は非接触受電回路を構成し、本実施の形態では、リーダライタ（信号読み書き機）等の外部機器が有する送電コイルが形成する交流磁界から、電磁誘導方式によって非接触で電力を受電する。

なお、本実施の形態では、非接触受電回路を電磁誘導方式によって構成しているが、これに限られるものではない。非接触受電回路は、例えば、ＬＣ共振によって空間に蓄積される磁気エネルギーによって電力を非接触で受電する磁界共鳴方式や、コンデンサの極板間に変位電流を流すことで空間に蓄積される静電エネルギーによって電力を非接触で受電する電界共鳴方式などによって、構成することもできる。

電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄは、印刷等された導電材がフィルム部４２から突出して一列に配置されて形成され、使い捨て可能部であるフィルム部４２と本体部４３とを電気的に接続する、フィルム部４２側に設けられた使い捨て側電極を構成している。本実施の形態では、ＡＮＴ５３は、上記のように電力を受電すると共に、心電用電極５１，５１で検出された生体信号を外部機器へ送信するデータ通信（Data・ＴＲＸ）可能な構成になっている。ＡＮＴ５３を構成する配線の一端は電極パッド５４ａ、他端は電極パッド５４ｄに接続され、一列の両端に配置される電極パッド５４ａ，５４ｄが使用されて、ＥＤＬＣ６１とＡＮＴ５３との間は電気的に接続されている。また、一列の内側に配置される一方の電極パッド５４ｂは配線５５を介して一対の心電用電極５１，５１の一方、他方の電極パッド５４ｃは配線５６を介して一対の心電用電極５１，５１の他方にスルーホールで電気的に接続されている。

また、フィルム部４２の上面には、本体部４３とフィルム部４２との相互位置を案内するマークがダミー電極５７として形成されている。このダミー電極５７も、ＦＥやＰＥ技術により、ＡＮＴ５３および電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄと共にフィルム部４２上に形成される。なお、本体部４３とフィルム部４２との相互位置を案内するマークは、このようなダミー電極５７に限られるものではなく、フィルム部４２に穴を開けることなどによっても、形成することができる。

また、電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄを囲むフィルム部４２の上面には、本体部４３とフィルム部４２とを相互に固定するための固着材５８が設けられている。固着材５８は例えば両面テープ等で構成されるが、粘着性を有する材料であれば他のものであってもよい。なお、図５（ａ）においては、固着材５８が電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄを完全に囲むように固着材５８を設けているが、固着材５８はこれに限らず、電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄを挟むように２つあるいはそれ以上に分離して周囲に設けてもよい。

図５（ｃ）は本体部４３の内部透視平面図、同図（ｄ）は側面図である。

同図（ｄ）に示すように、本体部４３の下面には、フィルム部４２の電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄに対向するボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄが形成されている。ボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄは、導電材の球状になった固まりが本体部４３から突出して一列に配置されて形成され、本体部４３とフィルム部４２とを電気的に接続する、本体部４３側に設けられた本体側電極を構成している。

本体部４３とフィルム部４２とは、同図（ｅ）の側面図に示すように、本体部４３がフィルム部４２のダミー電極５７を目印としてフィルム部４２上に載置されることで、固着材５８によって固定される。この固定により、対向するボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄおよび電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄが電気的に接続されることになる。この電気的接続に不具合が発生した場合には、フィルム部４２を新品のものと交換して、新品のフィルム部４２に本体部４３を再度貼り付ける。各ボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄおよび電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ間のピッチは、ダミー電極５７の形成位置の適正な位置からのずれや、ユーザによる貼り付け時の位置ずれを考慮して、十分大きいピッチに設定されており、生体信号送信装置４１に起こる動作不良の発生確率が低減されている。

図６（ａ）に示す電極部の一部拡大側面図に示すように、ボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄは、一列の両端に配置されたボール電極５９ａ，５９ｄの突出高さｈ１が、一列の内側に配置されたボール電極５９ｂ，５９ｃの突出高さｈ２よりも低く、形成されている。このため、本体部４３とフィルム部４２との貼り付け後における、一列の内側に配置された本体部４３側のボール電極５９ｂ，５９ｃは、フィルム部４２側の電極パッド５４ｂ，５４ｃに当たり易い構造になっている。

本体部４３とフィルム部４２とは、同図（ｂ）に示す電極部の一部拡大側面図に示すように、対向するボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄおよび電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄが接触した状態で、一列に配置されたボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄおよび電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの両端外側で、固着材５８によって相互に固定される。一列の両端に配置されたボール電極５９ａ，５９ｄの突出高さｈ１は、本体部４３とフィルム部４２との固定後における固着材５８の高さｈ３よりも、高く形成されている。

なお、本実施の形態では、本体部４３に一列に配置されたボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄの両端に配置されたボール電極５９ａ，５９ｄの突出高さｈ１を、一列の内側に配置されたボール電極５９ｂ，５９ｃの突出高さｈ２よりも低く形成した場合について、説明している。しかし、ボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄの突出高さは等しく設定し、フィルム部４２に一列に配置された電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの両端に配置された電極パッド５４ａ，５４ｄの突出高さを、一列の内側に配置された電極パッド５４ｂ，５４ｃの突出高さよりも低く、かつ、固着材５８の高さｈ３よりも高く形成するように、構成してもよい。

本体部４３には、図７に示す、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）６１、ハーベスト（Harvest）ＩＣ６２、レギュレータ（ＲＥＧ）６３、心電計測回路（ＥＣＧ：Electorocardiogram）６４、ＮＴＣサーミスタ６５，６６、温度計測回路（Ｔｅｍｐ．）６７、およびマイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）６８が収納されている。これら電子部品は、回路基板に実装されて樹脂または筐体によって封止されている。

ハーベストＩＣ６２は、近距離無線通信（ＮＦＣ）機能を備えたＩＣ（高密度集積回路）であり、ＥＤＬＣ６１に蓄えられた電力を使用して、生体から入力した生体信号をＡＮＴ５３によって外部機器へ送信する。また、ハーベストＩＣ６２は、リーダライタ等の外部機器からの指令をＡＮＴ５３によって受信し、受信した指令に応じた返信をＡＮＴ５３によって送信する。ＡＮＴ５３は、このようなデータの送受信時にもデータの搬送波によって電力を受電し、ＥＤＬＣ６１に電力を給電する。なお、本実施の形態では、ＡＮＴ５３によって受電された電力をＥＤＬＣ６１に蓄える構成について説明しているが、ＥＤＬＣ６１ではなく、２次電池に蓄えるように構成してもよい。

ＥＣＧ６４は、一対の心電用電極５１，５１から入力される心電信号を生体信号として取り込み、アナログアンプによって増幅する。そして、増幅した生体信号をアナログ／デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）によってアナログ信号からデジタル信号に変換して、ＭＣＵ６８へ出力する。また、Ｔｅｍｐ．６７は、ＮＴＣサーミスタ６５，６６から入力される体温に応じた電圧を生体信号として取り込み、アナログアンプによって増幅する。そして、増幅した生体信号をＡＤＣによってアナログ信号からデジタル信号に変換して、ＭＣＵ６８へ出力する。ＮＴＣサーミスタ６５，６６は、本体部４３の離れた２箇所に設けられており、ＭＣＵ６８は、２箇所で計測される体温および２箇所間の熱抵抗から、生体内部の深部体温を算出する。ＭＣＵ６８は、記憶したファームウエアに従うアルゴリズムで動作し、回路各部の動作を制御する。

ＡＮＴ５３で受電されてハーベストＩＣ６２から供給される電圧は、外部からＡＮＴ５３に電力を送電する電力供給側の外部機器とＡＮＴ５３との間の距離等に依存して変動する。しかし、この変動する供給電圧は、ＲＥＧ６３により、一定値に保たれる。ＥＣＧ６４、Ｔｅｍｐ．６７およびＭＣＵ６８にはＲＥＧ６３によって一定値に保たれた電圧が供給され、ＥＣＧ６４、Ｔｅｍｐ．６７およびＭＣＵ６８は常に一定電圧で動作させられる。ＲＥＧ６３は、生体信号を検出処理するアナログセンサ回路であるＥＣＧ６４およびＴｅｍｐ．６７に供給されるリファレンス電圧を一定値に保つ電圧安定化回路を構成する。

ＭＣＵ６８は、ＥＣＧ６４で検出された心電データ、およびＴｅｍｐ．６７からの生体信号によって算出した生体の深部体温データを、ハーベストＩＣ６２を制御して外部機器へ送信する。

このような第１の実施の形態による生体信号送信装置４１によれば、上記のように、フィルム部４２に備えられたＡＮＴ５３によって外部から非接触で生体信号送信装置４１に電力が受電されて、本体部４３に備えられたＥＤＬＣ６１または２次電池に給電される。生体から入力された心電信号や深部体温といった生体信号の外部機器への送信は、ＥＤＬＣ６１または２次電池に蓄えられたこの電力が使用されて行われる。このため、従来の生体信号送信装置のように、電池を取り出して充電したり、電池交換する必要がなくなり、生体信号送信装置４１を取り扱う際の利便性は向上する。

また、比較的大きな面積を必要とするＡＮＴ５３をフィルム部４２に備えることで、本体部４３を小型化および低価格化することができる。また、生体信号送信装置４１がＡＮＴ５３によって外部から電力を受電できないハーベスト環境が悪い状態にあっても、ＥＤＬＣ６１または２次電池に蓄電された電力を用いることにより、生体信号送信装置４１は単独で動作を行える。このため、生体信号送信装置４１は、それが置かれる環境に左右されることなく連続動作が可能で、生体から連続的に生体信号を取得したり、取得した生体信号を連続的に外部機器に送信したり、さらに、外部から電力を受電し難い腋下等の部位における生体信号を取得することも可能になる。

また、第１の実施の形態による生体信号送信装置４１によれば、電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄは導電材が印刷等されてフィルム部４２から突出して形成され、ボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄは導電材が球状の固まりにされて本体部４３から突出して形成されるので、電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄおよびボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄは簡易な構造で安価に製造することができる。よって、本体部４３とフィルム部４２とは低コストで電気的に接続される。このため、本体部４３とフィルム部４２とを電気的に接続するのに、従来の生体信号送信装置のように、フォックとメスフォックとから構成されるコネクタのような専用の構造部材を準備する必要は無くなる。したがって、生体信号送信装置４１の製品コストが増加するのを抑制することができる。

また、第１の実施の形態による生体信号送信装置４１によれば、本体部４３とフィルム部４２とが固着材５８によって相互に固定されて、対向する電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄとボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄとが電気的に接続される際、薄く形成されたフィルム部４２が撓み、一列の内側に配置された電極パッド５４ｂ，５４ｃとボール電極５９ｂ，５９ｃとの間隔が広がっても、ボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄの中の一列の内側に配置されたボール電極５９ｂ，５９ｃが、一列の両端に配置されたボール電極５９ａ，５９ｄより突出しているため、一列の内側の電極パッド５４ｂ，５４ｃとボール電極５９ｂ，５９ｃとの電気的接続は確実に行われる。また、電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの中の一列の内側に配置された電極パッド５４ｂ，５４ｃが、一列の両端に配置された電極パッド５４ａ，５４ｄより突出している場合にも、同様に、一列の内側の電極パッド５４ｂ，５４ｃとボール電極５９ｂ，５９ｃとの電気的接続は確実に行われる。

また、ボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄの中の一列の両端に配置されたボール電極５９ａ，５９ｄ、または、電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの中の一列の両端に配置された電極パッド５４ａ，５４ｄは、その両端よりも外側で本体部４３とフィルム部４２とを相互に固着する固着材５８の高さｈ３よりも高いので、対向するボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄと電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄとは所定の接触圧を持って良好に電気的に接続される。

また、第１の実施の形態による生体信号送信装置４１によれば、一列に配置されたボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄおよび電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの中で最も高さが低い一列の両端に配置されるボール電極５９ａ，５９ｄおよび電極パッド５４ａ，５４ｄが使用されて、本体部４３に設けられたＥＤＬＣ６１または２次電池とフィルム部４２に設けられたＡＮＴ５３との間が電気的に接続される。したがって、ＡＮＴ５３からＥＤＬＣ６１または２次電池に給電される電力の電圧を本体部４３側でＭＣＵ６８によって監視し、最も高さが低くて最も接触不良の起き易い一列の両端に配置されるボール電極５９ａ，５９ｄと電極パッド５４ａ，５４ｄとの接続状態を検出することで、一列に配置された全てのボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄと電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄとの接続状態を確実に検出することが可能になる。

このため、この接続状態の検出で接触不良が判明した場合、本体部４３から音や光等でアラームを発生することで、外部機器で生体信号が受信できないときに、ユーザ側でこれに対応する処理をすることが可能になる。この結果、安価で信頼性が高く、しかも、生体に接触するフィルム部４２を随時交換することが可能な生体信号送信装置４１を提供することができる。

また、第１の実施の形態による生体信号送信装置４１によれば、データ通信可能なＡＮＴ５３で外部から電力を受電することで、データ通信時に同時に電力の受電も行え、生体信号送信装置４１の利便性が向上する。また、リーダライタ等の外部機器によって生体信号送信装置４１との間でデータ通信が行えるか否かを検出することで、ボール電極５９ａ，５９ｄと電極パッド５４ａ，５４ｄとの接続状態を検出することが可能になる。このため、リーダライタ等の外部機器でデータ通信が行えず、一列の両端に配置されるボール電極５９ａ，５９ｄと電極パッド５４ａ，５４ｄとの間のオープン接触不良が判明した場合、生体信号を外部機器で受信できないことが分かり、ユーザ側でこれに対応する処理をすることが可能になる。

また、第１の実施の形態による生体信号送信装置４１によれば、本体部４３のフィルム部４２への固着は、フィルム部４２に形成されているダミー電極５７に案内されて行われる。このため、本体部４３側に設けられたボール電極５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄとフィルム部４２側に設けられた電極パッド５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄとの相互位置が容易に正確に位置決めされて、本体部４３とフィルム部４２とは容易かつ迅速かつ的確に電気的に接続される。

また、第１の実施の形態による生体信号送信装置４１によれば、ＡＮＴ５３に受電される電圧が変動しても、生体信号を検出処理するＥＣＧ６４およびＴｅｍｐ．６７に供給される電圧はＲＥＧ６３によって一定値に保たれる。このため、生体信号を検出処理するＥＣＧ６４およびＴｅｍｐ．６７は安定して動作することができ、生体信号を正確で再現性高く計測することが可能になる。

図８は、本発明の第２の実施の形態による生体信号送信装置４１Ａの概略構成を示すブロック構成図である。なお、同図において図７と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

第２の実施の形態による生体信号送信装置４１Ａは、ＡＮＴ５３とは別に本体部４３にＷｉＦｉまたはＢＡＮ（Body Area Network）回路７１を備えている点、フィルム部４２に大容量キャパシタ（Film ＣＡＰ）７２を備えている点、および、本体部４３に備えられていたＮＴＣサーミスタ６６がフィルム部４２に設けられている点が、第１の実施の形態による生体信号送信装置４１と相違する。

ＷｉＦｉ／ＢＡＮ回路７１は低消費電力（Low Energy）ＩＣによって構成され、生体信号を外部機器へ送信する無線通信回路を構成する。Film ＣＡＰ７２は、印刷工法等で形成され、本体部４３に備えられたＥＤＬＣ６１または２次電池を補助する機能を有している。生体信号送信装置４１Ａは、Film ＣＡＰ７２をＥＤＬＣ６１または２次電池と電気的に接続するために、フィルム部４２側に電極パッド５４ｅ，５４ｆ、本体部４３側にボール電極５９ｅ，５９ｆを備える。なお、Film ＣＡＰ７２に代えて、１次電池またはリチウムポリマー２次電池を印刷工法等で形成する構成にすることもできる。また、生体信号送信装置４１Ａは、ＮＴＣサーミスタ６６をＴｅｍｐ．６７と電気的に接続するために、フィルム部４２側に電極パッド５４ｇ，５４ｈ、本体部４３側にボール電極５９ｇ，５９ｈを備える。

フィルム部４２側の電極パッド５４ａ〜５４ｈおよび本体部４３側のボール電極５９ａ〜５９ｈは一列に配置され、ＡＮＴ５３とハーベストＩＣ６２との間を電気的に接続する電極パッド５４ａ、５４ｄおよびボール電極５９ａ，５９ｄは一列の両端に配置される。また、一列の両端に配置されるボール電極５９ａ，５９ｄの突出高さは、一列の内側に配置されるボール電極５９ｂ，５９ｃ，５９ｅ〜５９ｈの突出高さよりも低く、かつ、固着材５８の高さよりも高く、形成される。または、一列の両端に配置される電極パッド５４ａ、５４ｄの突出高さは、一列の内側に配置される電極パッド５４ｂ，５４ｃ，５４ｅ〜５４ｈの突出高さよりも低く、かつ、固着材５８の高さよりも高く、形成される。

このような第２の実施の形態による生体信号送信装置４１Ａによれば、第１の実施の形態による生体信号送信装置４１と同様な作用効果が奏されると共に、ＡＮＴ５３による通信が行えない場合でも、ＷｉＦｉ／ＢＡＮ回路７１によって生体信号をリアルタイムに外部機器へ送信することができる。外部機器との通信手段として本体部４３側のＷｉＦｉ／ＢＡＮ回路７１を用いる場合、ＡＮＴ５３を非接触受電用として使用することができる。

また、ＷｉＦｉ／ＢＡＮ回路７１によるＷｉＦｉやBluetooth(登録商標)などによるデータパケット通信時に、回路内のパワーアンプ（ＰＡ）などがバースト動作するのに起因して瞬間的に消費電流が増大し、本体部４３に備えられたＥＤＬＣ６１または２次電池に蓄電された電力が足りなくなっても、フィルム部４２に備えられるFilm ＣＡＰ７２または１次電池またはリチウムポリマー２次電池により、不足分が補われる。このため、本体部４３に備えられたＥＤＬＣ６１または２次電池のみでは供給できない電流容量を超えた電力の瞬間的な使用が可能になり、不必要に大きな蓄電容量を持つＥＤＬＣ６１または２次電池を本体部４３に搭載する必要がなくなる。このため、大きな瞬間的な消費電流の供給能力を確保しながら、本体部４３の小型化および低コスト化を図ることが可能になる。

また、一方のＮＴＣサーミスタ６６が生体に極近いフィルム部４２側に設けられ、生体の体温をより正確に計測できるので、ＮＴＣサーミスタ６５およびＮＴＣサーミスタ６６によって計測される各体温から算出される深部体温もより正確なものとなる。

図９は、本発明の第３の実施の形態による生体信号送信装置４１Ｂの概略構成を示すブロック構成図である。なお、同図において図７と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

第３の実施の形態による生体信号送信装置４１Ｂは、ＥＤＬＣ６１または２次電池と生体温度を計測するＮＴＣサーミスタ６５以外の全ての回路が、印刷工法や部品実装によってフィルム部４２に構成されている点が、第１の実施の形態による生体信号送信装置４１と相違する。

生体信号送信装置４１Ｂは、ＮＴＣサーミスタ６５をＴｅｍｐ．６７と電気的に接続するために、フィルム部４２側に電極パッド５４ｉ，５４ｊ、本体部４３側にボール電極５９ｉ，５９ｊを備える。また、ＥＤＬＣ６１または２次電池をハーベストＩＣ６２と電気的に接続するために、フィルム部４２側に電極パッド５４ｋ，５４ｌ、本体部４３側にボール電極５９ｋ，５９ｌを備える。ＥＤＬＣ６１または２次電池およびＮＴＣサーミスタ６５には表面実装タイプでなくリードタイプの部品が使用され、回路基板を使うことなく、ＮＴＣサーミスタ６５のリード線は直接電極パッド５４ｉ，５４ｊ、ＥＤＬＣ６１または２次電池のリード線は直接ボール電極５９ｉ，５９ｊに接続されて、ＥＤＬＣ６１または２次電池とＮＴＣサーミスタ６５とは本体部４３に設けられている。また、生体信号送信装置４１Ｂは、ハーベストＩＣ６２とＡＮＴ５３との間、およびＥＣＧ６４と一対の心電用電極５１，５１との間が電極を介することなく、直接接続されている。

フィルム部４２側の電極パッド５４ｉ〜５４ｌおよび本体部４３側のボール電極５９ｉ〜５９ｌは一列に配置され、ＥＤＬＣ６１または２次電池とハーベストＩＣ６２との間を電気的に接続する電極パッド５４ｋ，５４ｌおよびボール電極５９ｋ，５９ｌは一列の両端に配置される。また、一列の両端に配置されるボール電極５９ｋ，５９ｌの突出高さは、一列の内側に配置されるボール電極５９ｉ，５９ｊの突出高さよりも低く、かつ、固着材５８の高さよりも高く、形成される。または、一列の両端に配置される電極パッド５４ｋ，５４ｌの突出高さは、一列の内側に配置される電極パッド５４ｉ，５４ｊの突出高さよりも低く、かつ、固着材５８の高さよりも高く、形成される。

このような第３の実施の形態による生体信号送信装置４１Ｂによっても、第１の実施の形態による生体信号送信装置４１と同様な作用効果が奏される。さらに、第３の実施の形態による生体信号送信装置４１Ｂによれば、本体部４３には、ＥＤＬＣ６１または２次電池とＮＴＣサーミスタ６５とだけが設けられる。このため、本体部４３の組み立ては容易になり、しかも、本体部４３のサイズは小型化するので、本体部４３の製造コストは低減される。また、本体部４３に備えられる部品数は少なくなるので、本体部４３とフィルム部４２とを電気的に接続するための電極の必要個数も、第２の実施の形態による生体信号送信装置４１Ａよりも少なくなる。この結果、生体信号送信装置４１Ｂのトータルの製造コストは低減される。また、回路基板を使うことなくＥＤＬＣ６１または２次電池とＮＴＣサーミスタ６５とが本体部４３に設けられるので、本体部４３の製造コストはさらに低減される。このため、生体信号送信装置４１のトータルの製造コストは一層低減される。

４１，４１Ａ，４１Ｂ…生体信号送信装置
４２…本体部
４３…フィルム部（使い捨て可能部）
５１…心電用電極
５３…ハーベスト・アンテナ（Harvest・ＡＮＴ）
５４ａ〜５４ｌ…電極パッド（使い捨て側電極）
５５，５６…配線
５７…ダミー電極（マーク）
５８…固着材
５９ａ〜５９ｌ…ボール電極（本体側電極）
６１…電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）
６２…ハーベスト（Harvest）ＩＣ
６３…ＲＥＧ（電圧安定化回路）
６４…心電計測回路（ＥＣＧ：アナログセンサ回路）
６５，６６…ＮＴＣサーミスタ
６７…温度計測回路（Ｔｅｍｐ．：アナログセンサ回路）
６８…マイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）
７１…ＷｉＦｉ／ＢＡＮ回路（無線通信回路）
７２…大容量キャパシタ（Film ＣＡＰ）

Claims (10)

1. 少なくとも２次電池またはキャパシタを備えた本体部と、生体に装着されて生体から生体信号を入力する使い捨て可能部と、前記本体部と前記使い捨て可能部とを電気的に接続する前記本体部側に設けられた本体側電極および前記使い捨て可能部側に設けられた使い捨て側電極とから構成され、
   外部から非接触で電力を受電して前記２次電池またはキャパシタに給電する非接触受電回路を前記使い捨て可能部に備え、
   前記本体側電極および前記使い捨て側電極は一列に配置され、
   前記本体部と前記使い捨て可能部とは、対向する前記本体側電極および前記使い捨て側電極が接触した状態で、前記一列に配置された前記本体側電極および前記使い捨て側電極の周囲に予め設けられる固着材によって相互に固定され、
   前記本体側電極および前記使い捨て側電極のいずれか一方は、前記一列の両端に配置されたものが前記一列の内側に配置されたものよりも突出高さが低く、かつ、前記固着材の高さよりも高く形成される
   生体から入力した生体信号を前記２次電池またはキャパシタに蓄えられた電力を使用して外部機器へ送信する生体信号送信装置。
2. 前記本体側電極は導電材が前記本体部から突出して形成され、前記使い捨て側電極は導電材が前記使い捨て可能部から突出して形成されることを特徴とする請求項１に記載の生体信号送信装置。
3. 前記２次電池またはキャパシタと前記非接触受電回路との間を接続する前記本体側電極および前記使い捨て側電極は前記一列の両端に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の生体信号送信装置。
4. 前記非接触受電回路は、電力を受電すると共に生体信号を前記外部機器へ送信するデータ通信可能なアンテナであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の生体信号送信装置。
5. 前記アンテナとは別に生体信号を前記外部機器へ送信する無線通信回路を備えることを特徴とする請求項４に記載の生体信号送信装置。
6. 前記本体部に備えられた前記２次電池またはキャパシタを補助するキャパシタまたは１次電池または２次電池を前記使い捨て可能部に備えることを特徴とする請求項５に記載の生体信号送信装置。
7. 前記本体部と前記使い捨て可能部との相互位置を案内するマークが前記使い捨て可能部に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の生体信号送信装置。
8. 生体信号を検出処理するアナログセンサ回路に供給される電圧を一定値に保つ電圧安定化回路を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の生体信号送信装置。
9. 前記２次電池またはキャパシタと生体信号を計測するセンサ以外の回路が前記使い捨て可能部に形成されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の生体信号送信装置。
10. 前記２次電池またはキャパシタと生体信号を計測する前記センサとは回路基板を使うことなく前記本体部に設けられることを特徴とする請求項９に記載の生体信号送信装置。

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