(57)【要約】  振動の加速度波形を、低消費電力で連続的に測定して解析を行う。  センサモジュール（１０）は、基板（２０）の主面上に配置された圧電素子（３０）を振動リング（４０）で覆った構造となっており、人体の腕や首などの適宜位置に、医療用の固定テープなどによって、振動リング（４０）が人体の皮膚（ＢＤ）に当たるように装着される。脈波が皮膚から振動リング（４０）に伝わると、更に基板（２０）が振動し、これが圧電素子（３０）に伝達される。すると、圧電素子（３０）が変位し、脈波の振動が電気信号に変換される。この信号は、基板（２０）のアンプにより増幅されて波形解析装置（１００）に入力され、所定の演算が行われて波形解析が行われる。脈の波形から血管の状態などを知ることができる。
2016167202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、  前記回路基板に設けられ、前記回路基板の振動を連続して測定し、振動波形を得る圧電素子と、  対象物に接触して、その振動を前記回路基板に伝達する振動導入体と、を有することを特徴とする振動波形センサ。
【請求項２】
振動を伝達する回路基板と、  前記回路基板に取り付けられており、前記回路基板から伝達された振動を電気信号に変換して波形信号を出力し、振動波形を得る圧電素子と、  対象物に接触して、その振動を導入し、前記回路基板に伝達する振動導入体と、を備えたことを特徴とする振動波形センサ。
【請求項３】
前記振動導入体が導電性であることを特徴とする請求項１又は２記載の振動波形センサ。
【請求項４】
前記回路基板に、前記圧電素子から出力された前記波形信号を増幅する信号増幅手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動波形センサ。
【請求項５】
前記振動導入体が導電性リングであり、  前記リング内の空間を充填し、かつ、前記リング外に膨出するようにモールドした樹脂を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の振動波形センサ。
【請求項６】
前記回路基板が、前記振動導入体を兼ねることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動波形センサ。
【請求項７】
前記圧電素子が長手方向を有する形状であり、前記圧電素子は、主に前記長手方向の変位に基づく前記波形信号を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の振動波形センサ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の振動波形センサによって得られた振動波形に対して予め定めた演算を行って波形解析を行うことを特徴とする波形解析装置。
【請求項９】
前記振動波形が人体の脈波の波形であり、この波形から収縮初期陽性波の波高Ｐa，収縮初期陰性波の波高Ｐb，収縮中期再上昇波の波高Ｐc，収縮後期再下降波の波高Ｐd，もしくは、拡張初期陽性波の波高Ｐeを検出するとともに、それらの値から、Ｐb/Ｐa，Ｐc/Ｐa，Ｐd/Ｐa，Ｐe/Ｐa，(Ｐb-Ｐc-Ｐd-Ｐe)/Ｐaのうちの少なくとも一つの演算を行うことを特徴とする請求項８記載の波形解析装置。
【請求項１０】
前記振動波形のピーク値が予め設定したしきい値を超えたときにノイズとして除去するノイズ除去手段を含むことを特徴とする請求項８又は９記載の波形解析装置。
【請求項１１】
前記振動波形が脈波の場合に、  前記脈波に含まれている複数の波形の各波形成分に対して所定の演算を行う波形解析手段と、  前記脈波のパルス間隔から不整脈を検出する不整脈検出手段と、  前記波形解析手段による演算結果が所定のしきい値を超えたとき、あるいは、前記不整脈検出手段によって不整脈が検出されたときに、警報を出力する警報手段と、を備えたことを特徴とする請求項８又は９記載の波形解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、脈拍などの各種の振動の波形を計測する振動波形センサと、得られた波形を解析する波形解析装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  例えば、人体の脈波（脈の波形）を計測するものとして、パルスオキシメータが知られている。パルスオキシメータは、血管壁の振動により発生した血管の膨らみを、血管内の血液中のヘモグロビンによるＬＥＤ（発光ダイオード）光吸収量で検出する。これによれば、血中酸素濃度や、脈の容積波形を得ることができる。パルスオキシメータの従来技術としては、例えば下記特許文献に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５１４１１６号公報
【特許文献２】特開２００９−３４４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ところで、上述した背景技術では、ＬＥＤから連続的に光を出力して使用するため、消費電力がｍＷレベルと大きく、このため、ウエアラブル機器として連続測定を行うには不向きである。また、脈波の容積波形を得られるものの、分解能が必ずしも十分に高いとは言えない。【０００５】  一方、脈の加速度波形を連続的に測定することができれば、動脈硬化の状態やストレス量を知ることができ、ひいては、手術中や手術後、あるいは投薬後などの患者の血管状態の変化を把握することができ、非常に好都合である。しかし、脈を検知して脈波を表示するまでには、平均化，波形の整形，２階微分の演算を行う必要があり、相当の時間（10〜5msec程度）も必要となる。【０００６】  本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、振動波形を連続的に測定し、更にはその解析を行うことである。他の目的は、低消費電力でありながら良好に振動波形を測定することである。更に他の目的は、ウエアラブルとして好適な振動波形測定を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明の振動波形センサは、回路基板と、前記回路基板に設けられ、前記回路基板の振動を連続して測定し、振動波形を得る圧電素子と、対象物に接触して、その振動を前記回路基板に伝達する振動導入体と、を有することを特徴とする。【０００８】  他の発明の振動波形センサは、振動を伝達する回路基板と、前記回路基板に取り付けられており、前記回路基板から伝達された振動を電気信号に変換して波形信号を出力し、振動波形を得る圧電素子と、対象物に接触して、その振動を導入し、前記回路基板に伝達する振動導入体と、を備えたことを特徴とする。【０００９】  主要な形態の一つによれば、前記振動導入体が導電性であることを特徴とする。他の形態の一つは、前記回路基板に、前記圧電素子から出力された前記波形信号を増幅する信号増幅手段を設けたことを特徴とする。更に他の形態の一つは、前記振動導入体が導電性リングであり、前記リング内の空間を充填し、かつ、前記リング外に膨出するようにモールドした樹脂を有することを特徴とする。更に他の形態の一つは、前記回路基板が、前記振動導入体を兼ねることを特徴とする。更に他の形態の一つは、前記圧電素子が長手方向を有する形状であり、前記圧電素子は、主に前記長手方向の変位に基づく前記波形信号を出力することを特徴とする。【００１０】  本発明の波形解析装置は、前記いずれかの振動波形センサによって得られた振動波形に対して予め定めた演算を行って波形解析を行うことを特徴とする。主要な形態の一つは、前記振動波形が人体の脈波の波形であり、この波形から収縮初期陽性波の波高Ｐa，収縮初期陰性波の波高Ｐb，収縮中期再上昇波の波高Ｐc，収縮後期再下降波の波高Ｐd，もしくは、拡張初期陽性波の波高Ｐeを検出するとともに、それらの値から、Ｐb/Ｐa，Ｐc/Ｐa，Ｐd/Ｐa，Ｐe/Ｐa，(Ｐb-Ｐc-Ｐd-Ｐe)/Ｐaのうちの少なくとも一つの演算を行うことを特徴とする。【００１１】  他の形態の一つは、前記振動波形のピーク値が予め設定したしきい値を超えたときにノイズとして除去するノイズ除去手段を含むことを特徴とする。更に他の形態の一つは、前記振動波形が脈波の場合に、前記脈波に含まれている複数の波形の各波形成分に対して所定の演算を行う波形解析手段と、前記脈波のパルス間隔から不整脈を検出する不整脈検出手段と、前記波形解析手段による演算結果が所定のしきい値を超えたとき、あるいは、前記不整脈検出手段によって不整脈が検出されたときに、警報を出力する警報手段と、を備えたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【００１２】  本発明によれば、圧電素子が取り付けられた回路基板に、振動導入体によって対象物の振動を導入することとしたので、対象物の振動波形を圧電素子で連続的に低消費電力で測定することができ、小型でウエアラブル機器に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１のセンサモジュールを示す図である。(A)は断面図、(B)は組立図、(C)は主面側から見た図である。
【図２】前記実施例１のセンサモジュールを人体の指や腕に取り付けた様子を示す図である。
【図３】脈の動きと皮膚の振動の様子を示す図である。
【図４】本発明の実施例２の構成を示す図である。(A)は全体の装置構成を示しており、(B)及び(C)は回路構成を示している。
【図５】測定した脈波の一例を示す図である。
【図６】実施例２の波形解析装置における設定メニューの一例を示す図である。
【図７】実施例２の波形解析装置における解析結果の表示例を示す図である。
【図８】本発明を呼吸センシングに適用した実施例３を示す図である。(A)は構成を示し、(B)は測定した波形例を示す。
【図９】本発明を着座センシングに適用した実施例４を示す図である。(A)はセンサの配置例を示し、(B)は装置構成を示す。
【図１０】本発明の実施例５を示す図である。(A)及び(B)はセンサモジュールの他の構成例を示し、(C)はセンサモジュールの取付例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】  以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】  最初に、図１〜図３を参照して、本発明の振動波形センサの実施例を説明する。図１には、本発明を脈波センサとして使用する場合が示されている。同図(A)はセンサモジュール１０の断面を示し、同図(B)は分解した様子を示し、同図(C)は底面側から見た様子を示している。これらの図において、センサモジュール１０は、基板２０の主面上に圧電素子３０が配置されており、この圧電素子３０を振動リング４０で覆った構造となっている。前記圧電素子３０は、本実施例では、図１(C)に示すように長方形であり、長手方向を有している。【００１６】  以上の各部のうち、基板２０は、圧電素子３０を固定支持するとともに、その電極の引出や信号増幅を行うためのもので、ガラスエポキシやセラミックなどによって形成されている。基板２０の主面には、中央付近に一対の電極ランド２２，２３が設けられており、その周囲にはグランド導体２４が形成されている。電極ランド２２，２３は、基板２０の裏面側にスルーホール２２Ａ，２３Ａによって引き出されている。電極ランド２２，２３には、圧電素子３０の端子（図示せず）が導電性接着剤などで接合されている。このように、電極ランド２２，２３及びスルーホール２２Ａ，２３Ａによって、基板２０の裏面側に設けられたアンプ（後述）などと圧電素子３０とが接続されている。圧電素子３０としては、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が使用される。また、電極ランド２２，２３を覆うように絶縁性の樹脂が設けられていてもよい。このとき、圧電素子３０も樹脂で覆ってもよい。【００１７】  次に、前記圧電素子３０には、それを囲むように振動リング４０が設けられており、振動リング４０はグランド導体２４と電気的に接合している。また、グランド導体２４は、スルーホール２４Ａ，２４Ｂ（図１(A)のみ図示）によって基板２０の裏面側に引き出されている。振動リング４０は、例えばステンレスによって形成されて導電性を有しており、接触する人体の皮膚との間でグランド電位を共通にするとともに、皮膚の振動を導入して、更に基板２０に伝達する振動導入体として機能する。皮膚の振動は、振動リング４０に伝達されるとともに、振動リング４０から基板２０に伝達される。基板２０は、振動体としても機能し、振動リング４０から伝達された振動は、圧電素子３０に伝達されるようになっている。この振動リング４０によってキャビティ４１が形成されている。【００１８】  以上のようなセンサモジュール１０は、図２に示すように、人体の腕や首などの適宜位置に、医療用の固定テープなどによって、振動リング４０が人体の皮膚ＢＤに当たるように装着される。図２(A)は、指先に医療用固定テープ１２によって装着した場合を示し、同図(B)は面ファスナー１４を利用して腕に巻き付けた場合を示し、同図(C)は医療用固定テープ１６によって腕に貼り付けた場合を示す。【００１９】  次に、図３を参照して、センサモジュール１０の基本的な動作を説明する。図３(A)〜(C)は、人体中の血管ＢＶを脈波が伝達する様子が示されている。脈波とは、心臓の拍動に伴って身体組織のある部分への血液の流入によって生じる容積変化を体表面から波形として捉えたものをいう。なお、図３では、血管ＢＶの容積が大きい部分をＨ��として示しており、左側から右側に脈波が伝達している。前記脈波は、皮膚ＢＤを介してセンサモジュール１０の振動リング４０に伝わる。振動リング４０の振動は、更に、基板２０を振動させ、これが圧電素子３０に伝達される。すると、圧電素子３０が変位し、脈波の振動が電気信号に変換される。これが、基板２０のアンプにより増幅されて出力される。なお、出力される波形信号は、主に前記圧電素子３０の長辺方向（長手方向）の変位に基づくものである。図５(A)には、計測した脈波の一例が示されている。圧電素子３０は、その性質上、脈波の加速度が検出される。【００２０】  このように、本実施例によれば、圧電素子３０を、振動体として機能する基板２０に取り付けるとともに、皮膚ＢＤの振動を振動リング４０を利用して基板２０に伝達することとしたので、脈波ＨＰを良好に検出することができる。また、圧電素子３０を利用しているため、高分解能で加速度脈波を直接計測することができるため、上述したパルスオキシメータのような光学方式と比較して、二階微分の演算を行う必要がなく、低消費電力でありながら連続して脈波ＨＰを測定することができるといった利点もある。更に、振動リング４０を皮膚ＢＤと同電位であってグランドの電位としたので、ノイズの影響が低減される。なお、本実施例では、脈波の加速度が検出されることとして説明したが、仮に「速度脈波」が検出されるような場合であっても、１階微分の計算のみで比較的簡単に演算が可能である。
【実施例２】
【００２１】  次に、図４〜図７を参照しながら、上述したセンサモジュール１０を使用する波形解析システムについて説明する。図４(A)には、全体の構成が示されており、前記センサモジュール１０はメインボード５０に接続されており、メインボード５０は無線通信用のＵＳＢ（Universal Serial Bus）ドングル６０を介して波形解析装置１００に接続されている。【００２２】  図４(B)には、各部の回路構成が示されている。センサモジュール１０は、上述した圧電素子３０の出力側が、基板２０の裏面側に設けられたインスツルメンテーションアンプ（高入力インピーダンスの作動増幅器）２６の入力側に接続されており、このインスツルメンテーションアンプ２６の出力がセンサモジュール１０の出力となって、メインボード５０の入力側に接続されている。【００２３】  メインボード５０の入力側にはプログラマブルアンプ５２が設けられており、その出力側は、Ａ／Ｄ変換器５３を介して送信モジュール５４に接続されている。すなわち、プログラマブルアンプ５２によって増幅された脈波の波形信号がＡ／Ｄ変換器５３でデジタル信号に変換されて、送信モジュール５４から送信されるようになっている。送信モジュール５４としては、電波や赤外線を利用した公知の各種の近距離無線通信の規格に対応したものが利用できる。例えば、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）のような低電力で通信が可能な規格を利用する。メインボード５０には、ボタン電池などの電源５８が設けられており、これからメインボード５０の各部に駆動用の電力が供給されるとともに、センサモジュール１０にも駆動電力が供給されている。【００２４】  ＵＳＢドングル６０は、前記メインボード５０から送信された信号を波形解析装置１００が取り込むためのもので、受信モジュール６２とＵＳＢインターフェイス６４を備えている。なお、前記メインボード５０から送信された信号を波形解析装置１００が直接受信できれば、ＵＳＢドングル６０は不要である。なお、ＵＳＢドングル６０は、波形解析装置１００によるメインボード５０の動作制御にも利用される。【００２５】  次に、波形解析装置１００は、ＰＣ（パソコン），スマートホン，タブレット型ＰＣなどによって構成されており、図４(C)に示すように、ＣＰＵ１０２，データメモリ１１０，プログラムメモリ１２０，ディスプレイ１０４を備えている。プログラムメモリ１２０に格納されているプログラムはＣＰＵ１０２で実行される。このとき、データメモリ１１０に格納されているデータが参照される。演算結果は、データメモリ１１０に格納されるとともに、ディスプレイ１０４に表示される。このような基本的な動作は、一般的なものでいずれも公知である。【００２６】  データメモリ１１０には、ＵＳＢドングル６０で受信した波形データ１１２が格納される。また、ＣＰＵ１０２による演算結果である演算データ１１４も格納される。プログラムメモリ１２０には、ノイズ除去プログラム１２２，波形解析プログラム１２４，不整脈検出プログラム１２６，アラートプログラム１２８が用意されている。スマートホンの場合、これらのプログラムはアプリとして用意される。【００２７】  これらのうち、ノイズ除去プログラム１２２は、波形データ１１２に含まれているノイズを除去するためのプログラムで、脈波のピーク値が予め設定したしきい値を超えたときに、外乱が発生したとして、波形をピークホールドとすることによって、外乱の影響を低減する信号処理を行う。波形解析プログラム１２４は、脈波の波形中に含まれるＰa〜Ｐe波（図５(A)参照）に対して、Ｐb/Ｐa，Ｐc/Ｐa，Ｐd/Ｐa，Ｐe/Ｐa，(Ｐb-Ｐc-Ｐd-Ｐe)/Ｐa（Aging Index）などの解析値の演算を行う。不整脈検出プログラム１２６は、脈波におけるパルス間隔からパルスの抜けを不整脈として検出する。アラートプログラム１２８は、前記波形解析プログラム１２４による解析結果が予め設定したしきい値を超えたとき、前記不整脈検出プログラム１２６によって不整脈が検出されたときなどに、その旨を警報として出力する。【００２８】  図５(A)には、加速度脈波の一例が示されている。同図の横軸は時間，縦軸は圧電素子３０によって検出された脈波の振幅である。同図(B)は、同図(A)のパルス波形を拡大したものである。本実施例では、Ｐa〜Ｐe波が検出され、これらに対して、波形解析プログラム１２４による演算が行われる。同図(C)に示すように、血管ＢＶには、心臓側から駆動波圧がかかり、逆方向から反射波圧がかかるので、これらが相乗して同図(B)の脈波となる。Ｐa〜Ｐe波の意義は次のとおりである。Ｐa波：収縮初期陽性波（指突容積脈波の収縮期前方成分）Ｐb波：収縮初期陰性波（同上）Ｐc波：収縮中期再上昇波（指突容積脈波の収縮期後方成分）Ｐd波：収縮後期再下降波（同上）Ｐe波：拡張初期陽性波（指突容積脈波の拡張期成分）【００２９】  また、波形解析プログラム１２４では、加速度脈波の平均波形を算出し、加速度脈波に含まれる複数の波形の波高成分を用いて、波高比Ｐb/Ｐa，Ｐc/Ｐa，Ｐd/Ｐa，Ｐe/Ｐa，や、(Ｐb-Ｐc-Ｐd-Ｐe)/Ｐaなどの演算が行われる。前記演算結果の意義は、例えば、以下の文献に記述されている。ａ，Takazawa et al,「Assessment of Vasoactive Agents and Vascular Aging by the Second Derivative of Photoplethsmogram Waveform」Hypertension., August 1998ｂ，Junichiro Hashimoto et al,「Pulse wave velocity and the second derivative of the finger photoplethysmogram in treated hypertensive patients: their relationship and associating factors」Journal of Hypertension 2002, Vol 20 No 12【００３０】  次に、同図(D)は不整脈の例を示すもので、矢印Ｆ５で示す位置にあるべきパルスが存在しない。これが不整脈検出プログラム１２６で検出される。【００３１】  図６には、波形解析装置１００のディスプレイ１０４に表示される設定用メニューの一例が示されており、表示するグラフの選択、警報の出力方法の選択、閾値の設定などができるようになっている。【００３２】  次に、本実施例の全体の動作を説明する。圧電素子３０から出力された脈波信号は、インスツルメンテーションアンプ２６で増幅された後、メインボード５０に入力される。メインボード５０では、プログラマブルアンプ５２で更に信号が増幅された後、Ａ／Ｄ変換器５３でデジタル信号に変換された後、送信モジュール５４から送信される。送信された脈波信号は、ＵＳＢドングル６０の受信モジュール６２で受信され、ＵＳＢインターフェイス６４から波形解析装置１００に入力される。【００３３】  波形解析装置１００では、入力データがデータメモリ１１０に波形データ１���２として格納される。ＣＰＵ１０２でノイズ除去プログラム１２２が実行されると、波形データ１１２に対して、予め設定したしきい値を超える外乱があったときは、波形をピークホールドしてノイズを除去する。ＣＰＵ１０２で波形解析プログラム１２４が実行されると、波形からＰa〜Ｐe波が検出されるとともに、上述したＰb/Ｐa，Ｐc/Ｐa，Ｐd/Ｐa，Ｐe/Ｐa，(Ｐb-Ｐc-Ｐd-Ｐe)/Ｐaなどの演算が行われ、演算結果は演算データ１１４としてデータメモリ１１０に格納されるとともに、ディスプレイ１０４に表示される。また、ＣＰＵ１０２で不整脈検出プログラム１２６が実行され、不整脈が検出される。更に、前記演算結果がしきい値を超えていたり、不整脈が検出されたりしたときは、アラートプログラム１２８によってその旨の警報が、光や音として出力される。【００３４】  図７には、ディスプレイ１０４における表示の一例が示されている。上段には、各演算結果の平均値が示されている。なお、「P.R.」は脈拍数を表し、「A.I.」はAging Index値を表す。中段には、演算結果がグラフＧＡ〜ＧＦで示されている。グラフＧＡはP.R.値，グラフＧＢはＰb/Ｐa，グラフＧＣはＰc/Ｐa，グラフＧＤはＰd/Ｐa，グラフＧＥはＰe/Ｐa，グラフＧＦは(Ｐb-Ｐc-Ｐd-Ｐe)/Ｐaの変化を表す。ディスプレイ１０４の下段には、脈波の波形Ｇがリアルタイムで表示されている。このような解析値のグラフを参照することで、血管の硬さ（動脈硬化のレベル）を知ることができ、更には、ストレスや痛みなどの精神状態の検出や、循環器不全の有無などについて情報を得ることができる。【００３５】  以上のように、本実施例によれば、ａ，測定した脈波を増幅して高感度で測定するとともに、脈波の解析値を演算して表示することができる。ｂ，手術中や手術後、あるいは投薬後などにおける患者の血管状態の変化をリアルタイムに把握できるようになり、適切な処置が可能になる。ｃ，しきい値以上の信号に対してはピークホールドを行うことで、良好にノイズの影響が低減される。ｄ，不整脈が生じたり、解析値に異常が生じたりしたときは、アラームが出力されるので、的確な処置を行うことができる。
【実施例３】
【００３６】  次に、図８を参照しながら、本発明の実施例３について説明する。本実施例は、上述したセンサモジュール１０を自動車を運転するドライバの呼吸センシング装置２００に使用した例である。同図(A)に示すように、自動車の運転席２０２に着座しているドライバはシートベルト２０４を掛けるが、その胸の位置で、センシングマット（エアバッグ）２０６が挟まれるように設ける。そして、このセンシングマット２０６を、チューブ２０８によって上述したセンサモジュール１０に接続する。図１に示したように、センサモジュール１０では、振動リング４０によって圧電素子３０のところにキャビティ４１が形成されているので、これに前記センシングマット２０６の内圧の変化が伝達されるようになっている。【００３７】  ドライバが呼吸すると、センシングマット２０６がシートベルト２０４との間に挟まれているために、呼吸でセンシングマット２０６が収縮・拡張を繰り返す。これがチューブ２０８を通じてセンサモジュール１０のキャビティ４１に伝達されると、圧電素子３０が振動し、呼吸の波形が得られる。図８(B)には、呼吸波形の一例が示されている。この呼吸波形から、ドライバの緊張状態などを知ることができる。なお、上記説明では、センシングマット２０６をシートベルト２０４に取り付けたが、バンドなどを利用して人体に衣服上から取り付けるようにしてもよい。
【実施例４】
【００３８】  次に、図９を参照しながら、本発明の実施例４について説明する。本実施例は、上述したセンサモジュール１０を自動車を運転するドライバの着座センシング装置３００に使用した例である。同図(A)に示すように、自動車のシート３２０に、シートベルト用センシングマット３０１，複数のシート用センシングマット３０２〜３０６を設けている。シートベルト用センシングマット３０１はシートベルト３２８に設けられており、シート用センシングマット３０２はヘッドレスト３２６に設けられている。また、シート用センシングマット３０３，３０４は背もたれ３２２に設けられており、シート用センシングマット３０５，３０６は座面３２４に設けられている。【００３９】  各センシングマット３０１〜３０６は、図９(B)に示すようにチューブ３１１〜３１６によってセンサモジュール１０のキャビティ４１に接続されており、各センサモジュール１０の各メインボード５０からの信号は、ＵＳＢドングル６０を介して波形解析装置１００に入力されている。波形解析装置１００では、各センシングマット３０１〜３０６による測定結果がグラフＧ１〜Ｇ６として表示される。これらのグラフから着座姿勢の様子を知ることができる。
【実施例５】
【００４０】  次に、図１０を参照しながら、本発明の実施例５について説明する。上述した実施例では、センサモジュール１０のキャビティ４１を空間としたが、図１０(A)に示すセンサモジュール４００では、樹脂モールド４０２によってキャビティ部分を充填している。樹脂モールド４０２の表面は膨出部４０２Ａとなっており、振動リング４０よりも多少膨出するように形成されている。このようにすることで、皮膚などの対象物との間に空気層が形成されるのを防ぐとともに、振動リング４０と対象物との接触を和らげる働きをする。【００４１】  同図(B)に示すセンサモジュール４１０は、振動板（ないし振動棒）４１２を基板２０に立設するとともに、その近傍に圧電素子３０を配置し、樹脂モールド４１４で覆った例である。この例に示すように、振動板４１２が対象物に接触してその振動が基板２０に伝達されれば、どのような形状であってもよい。【００４２】  同図(C)のセンサモジュール４２０は、スマートホンやタブレットＰＣなどの電子機器に設けた例である。センサモジュール４２０は、基板４３０上の振動リング４３２が電子機器の筐体４２２から露出するように、防水・防塵用シール材４３４によって固定されている。基板４３０は、電子機器のマザーボード４２４に対して、はんだバンプ４２６によって振動可能に支持されている。センサモジュール４２０の振動波形信号は、マザーボード４２４上の回路に取り込まれる。【００４３】  なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。例えば、以下のものも含まれる。(1)前記実施例では、脈波や呼吸などを測定対象としたが、各種の波形を対象としてよい。例えば、エンジンやモータの振動波形を解析するといった具合である。(2)前記実施例では、センサモジュールとメインボードとを分けたが、両者を一体としてもよいし、更には波形解析装置も一体の構成としてよい。また、前記実施例では、ＵＳＢドングルを使用してＢＬＥによる送受信を行ったが、波形解析装置がメインボードとの間で信号を送受信できる機能を備えていれば、ＵＳＢドングルは不要である。また、信号の送受信は、ＢＬＥに限らず、各種の規格を適用してよい。(3)前記実施例で示した波形解析の演算式も一例であり、必要に応じて各種の演算を行ってよい。(4)前記実施例では、圧電素子３０と振動リング４０を基板２０の同じ面に配置したが、異なる面に設けるようにしてもよい。(5)前記実施例では、回路基板とは別に振動導入体を設けたが、これも一例であり、回路基板が振動導入体を兼ねる構造としてもよい。すなわち、回路基板の一部を対象物に接触させることで、回路基板に対象物の振動が伝達され、その振動が回路基板に設けられた圧電素子に伝達する構成としても、前記実施例と同様の効果が得られる。(6)前記実施例１では、振動リング４０の素材としてステンレスを例に挙げたが、これも一例であり、他の公知の各種の導電性の材料を用いてよい。また、振動リング４０の全体を導電材料で形成する必要はなく、例えば、プラスチック製のリングに導電材料をコーティングしたものであってもよい。(8)前記実施例では、圧電素子３０が長方形であり、主にその長辺方���（長手方向）の変位に基づく波形信号を出力することとしたが、これも一例である。例えば、圧電素子が長円形などの長手方向を有する形状であれば、主に前記長手方向の変位に基づく波形信号が出力される。(9)前記実施例では、人体の脈波測定に本発明を適用したが、もちろん動物であってもよい。また、体毛があって、それを振動リングが挟んだとしても、振動は振動リングに導入されて良好に振動波形を測定することができる。(10)さらに言えば、測定対象は、生物でなく、構造物や機械であってもいい。構造物や機械は故障あるいは破壊に至る前に、通常と異なる低周波振動が発生する場合が多い。例えば、外部から加振器などで、一定周波数の外部振動を与え、本センサで低周波の振動を検出することで、構造物や機械の非破壊検査を行うことができる。なお、この場合、被計測物が、鉄鋼などからできている場合、センサの取付けにマグネットリングを振動リングとして使用することができる。また、前記圧電素子と前記振動導入体との間に形成されたキャビティにおける気圧の変化を、前記圧電素子で振動波形として測定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】  本発明によれば、圧電素子を利用したセンサモジュールによって振動波形を測定することとしたので、加速度波形を連続的に得て波形解析を行うことができ、脈波や呼吸の計測といった医療分野などに好適である。
【符号の説明】
【００４５】１０：センサモジュール１２，１６：医療用固定テープ１４：面ファスナー２０：基板２２，２３：電極ランド２２Ａ，２３Ａ：スルーホール２４：グランド導体２４Ａ，２４Ｂ：スルーホール２６：インスツルメンテーションアンプ３０：圧電素子４０：振動リング４１：キャビティ５０：メインボード５２：プログラマブルアンプ５３：Ａ／Ｄ変換器５４：送信モジュール５８：電源６０：ＵＳＢドングル６２：受信モジュール６４：インターフェイス１００：波形解析装置１０２：ＣＰＵ１０４：ディスプレイ１１０：データメモリ１１２：波形データ１１４：演算データ１２０：プログラムメモリ１２２：ノイズ除去プログラム１２４：波形解析プログラム１２６：不整脈検出プログラム１２８：アラートプログラム２００：呼吸センシング装置２０２：運転席２０４：シートベルト２０６：センシングマット２０８：チューブ３００：着座センシング装置３０１：シートベルト用センシングマット３０２〜３０６：シート用センシングマット３１１〜３１６：チューブ３２０：シート３２２：背もたれ３２４：座面３２６：ヘッドレスト３２８：シートベルト４００：センサモジュール４０２：樹脂モールド４０２Ａ：膨出部４１０：センサモジュール４１２：振動板４１４：樹脂モールド４２０：センサモジュール４２２：筐体４２４：マザーボード４２６：ハンダバンプ４３０：基板４３２：振動リング４３４：防水・防塵用シール材ＢＤ：皮膚ＢＶ：血管ＨＰ：脈波
【図１】
2016167202.tif 000003
【図２】
2016167202.tif 000004
【図３】
2016167202.tif 000005
【図４】
2016167202.tif 000006
【図５】
2016167202.tif 000007
【図６】
2016167202.tif 000008
【図７】
2016167202.tif 000009
【図８】
2016167202.tif 000010
【図９】
2016167202.tif 000011
【図１０】
2016167202.tif 000012
【国際調査報告】
2016167202.tif 000013
2016167202.tif 000014
2016167202.tif 000015