(57)【要約】【課題】  コストアップや大型化を回避又は抑制しつつ、加速度センサの故障を検知することのできる加速度センサの故障診断装置等を提供する。【解決手段】  各加速度センサの出力に基づき各々算出した各加速度が一定時間、所定範囲内にあるという条件を満たすか否かを判定し（♯２）、該条件を満たさない場合（♯２〜♯４でＮＯ）、パルスオキシメータが静止状態ではないと判断する。前記条件を満たす場合（♯２〜♯４で全てＹＥＳ）、パルスオキシメータが静止状態であると判断し、各加速度の合成値Ａを演算する（♯５）。そして、合成値Ａが前記所定範囲内に無い場合（♯６でＮＯ）該合成値Ａは異常と判定し（♯７）、異常判定回数が２回に達すると（♯９でＹＥＳ）、加速度センサに故障発生と判定して表示部に表示する（♯１０，♯１１）。【選択図】      図１３
2007040848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器に搭載される加速度センサの故障の有無を診断する加速度センサの故障診断装置であって、
前記加速度センサの出力に基づいて加速度を算出する加速度算出手段と、
前記加速度算出手段の出力値が所定範囲内となる状態が所定時間の間継続するか否かに基づいて、前記電子機器が静止状態にあるか否かを判定する第１の判定手段と
を備えることを特徴とする加速度センサの故障診断装置。
【請求項２】
前記加速度センサは、互いに略直交する３軸方向それぞれに対応して備えられており、
前記第１の判定手段により前記電子機器が静止状態にあると判定されると、前記各加速度センサの出力値の合成値を算出する合成値算出手段と、
前記合成値算出手段により算出された合成値が所定の正常範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果に基づいて前記加速度センサの故障の有無を診断する第２の判定手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の加速度センサの故障診断装置。
【請求項３】
前記第２の判定手段による診断結果を表示する表示手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の加速度センサの故障診断装置。
【請求項４】
前記第２の判定手段による診断結果に係るデータを外部機器に送信する送信手段を更に備えることを特徴とする請求項２または３に記載の加速度センサの故障診断装置。
【請求項５】
前記第２の判定手段による診断結果に係るデータを記憶する第１の記憶手段を更に備えることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の加速度センサの故障診断装置。
【請求項６】
前記加速度算出手段は、Ｇを重力加速度として、前記加速度センサの正常時に１Ｇ及び−１Ｇの加速度がそれぞれ作用したときの前記加速度センサの出力値をそれぞれＶｉ（＋１Ｇ），Ｖｉ（−１Ｇ）としたとき、下記（１）式を用いて前記加速度センサの出力値Ｖｉから加速度Ａｉを算出することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の加速度センサの故障診断装置。
【数１】
2007040848.tif 000010
【請求項７】
前記Ｖｉ（＋１Ｇ），Ｖｉ（−１Ｇ）を予め記憶する第２の記憶手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の加速度センサの故障診断装置。
【請求項８】
前記加速度センサと、
請求項１ないし７のいずれかに記載の加速度センサの故障診断装置と、
前記加速度センサの出力を用いて、該加速度センサの装着対象の動き及び／又は傾きを検出する検出手段と
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
前記故障診断装置に動作を実行させる指示を入力するための第１の入力手段と、
前記検出手段の非動作時において前記第１の入力手段により前記指示が入力されると、前記故障診断装置に動作を実行させる第１の制御手段と
を更に備えることを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記故障診断装置に動作を実行させる指示に係る指示データを外部機器から受信する受信手段と、
前記検出手段の非動作時において、前記受信手段により前記指示データが受信されると、前記故障診断装置に動作を実行させる第２の制御手段と
を更に備えることを特徴とする請求項８または９に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記電子機器は、生体情報に係るデータを取得する生体情報測定装置であることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の電子機器。
【請求項１２】
電子機器とデータ処理装置とが所定の通信経路を介して通信可能に構成され、前記電子機器に搭載された加速度センサの故障の有無を前記電子機器とデータ処理装置との連携により診断するように構成された故障診断システムであって、
前記電子機器は、
互いに略直交する３軸方向それぞれに対応して備えられた複数の加速度センサと、
前記加速度センサの出力に基づいて加速度を算出する加速度算出手段と、
前記加速度算出手段により算出された加速度に係るデータを前記データ処理装置に送信する送信手段と
を備え、
前記データ処理装置は、
前記送信手段により送信された前記加速度に係るデータを受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された前記加速度に係るデータが示す出力値が所定範囲内となる状態が所定時間の間継続するか否かに基づいて、前記電子機器が静止状態にあるか否かを判定する第１の判定手段と、
前記第１の判定手段により前記電子機器が静止状態にあると判定されると、前記各加速度センサの出力値の合成値を算出する合成値算出手段と、
前記合成値算出手段により算出された合成値が所定の正常範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、前記加速度センサの故障の有無を診断する第２の判定手段と
を備えることを特徴とする故障診断システム。
【請求項１３】
前記電子機器及び／又はデータ処理装置は、前記第２の判定手段による診断結果を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１２に記載の故障診断システム。
【請求項１４】
前記電子機器及び／又はデータ処理装置は、前記第２の判定手段による診断結果に係るデータを記憶する記憶手段を更に備えることを特徴とする請求項１２または１３に記載の故障診断システム。
【請求項１５】
前記電子機器は、前記加速度センサの出力を用いて、該加速度センサの装着対象の動き及び／又は傾きを検出する検出手段を備えることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれかに記載の故障診断システム。
【請求項１６】
前記電子機器は、生体情報に係るデータを取得する生体情報測定装置であることを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれかに記載の故障診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサに故障が発生しているか否かを診断する故障診断装置、電子機器及び故障診断システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加速度センサは、種々の電子機器に搭載されており、その出力を用いて電子機器の制御や、地震の状態や生体の運動強度等の事象の検知等に広く用いられている。
【０００３】
ところで、この種の加速度センサの搭載対象が、特に携帯性を有する電子機器である場合、該電子機器は、例えば誤って落下されるなどにより大きな衝撃が与えられることが多いと考えられるが、このような衝撃により、該電子機器に搭載される加速度センサに定格以上の加速度が加えられると、加速度センサは、出力値に誤差が生じ、正常な出力値を出力しなくなる可能性がある。
【０００４】
このように加速度センサに異常が生じているにも拘わらず、その異常が該電子機器の利用者に報知されないままでいると、加速度センサの異常が前記利用者に認知されないまま所定の計測等が行われ、誤った計測データに基づく電子機器の誤制御や事象の誤検知が行われることが想定される。
【０００５】
このような加速度センサの故障検出に関連する技術として、下記特許文献１がある。この特許文献１には、一対の加速度センサの２つの感度軸を水平軸に対してそれぞれ傾斜させるとともに、各加速度センサの出力（ベクトル）を、その傾斜角度に応じて水平方向及び鉛直方向に配分（ベクトル分解）し、各加速度センサの前記水平方向における各出力の和（合成ベクトル）を水平加速度、各加速度センサの前記鉛直方向における各出力の和を鉛直加速度として導出し、この導出した水平加速度及び鉛直加速度に基づいて、前記加速度センサの故障の有無を検出するようにした加速度検出装置が提案されている。また、同文献１には、前記水平加速度及び鉛直加速度を導出するべく、前記ベクトル分解やベクトル合成に対応する演算を実現する複数のアンプ及び加算器を有する演算回路を搭載する技術が開示されている。
【０００６】
また、前記特許文献１の他に、加速度センサの故障を検出するための参照用のセンサを用いる技術も知られている。
【特許文献１】特開平１１−２１１７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１は、加速度センサの故障を判別するべく複数の加速度センサを搭載するため、加速度検出装置のコストアップや大型化を招来していた。また、参照用のセンサを用いて加速度センサの故障判定を行う技術においても、故障判定対象の加速度センサとは別のセンサを別途備えるため、前記特許文献１と同様、加速度検出装置のコストダウンや小型化の余地があると考えられる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、コストアップや大型化を回避又は抑制しつつ、加速度センサの故障を検知することのできる加速度センサの故障診断装置、電子機器、生体情報測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、電子機器に搭載される加速度センサの故障の有無を診断する加速度センサの故障診断装置であって、前記加速度センサの出力に基づいて加速度を算出する加速度算出手段と、前記加速度算出手段の出力値が所定範囲内となる状態が所定時間の間継続するか否かに基づいて、前記電子機器が静止状態にあるか否かを判定する第１の判定手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
この発明によれば、加速度算出手段により、加速度センサの出力に基づいて加速度が算出され、第１の判定手段により、前記加速度算出手段の出力値が所定範囲内となる状態が所定時間の間継続するか否かに基づいて、前記電子機器が静止状態にあるか否かが判定される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の加速度センサの故障診断装置において、前記加速度センサは、互いに略直交する３軸方向それぞれに対応して備えられており、前記第１の判定手段により前記電子機器が静止状態にあると判定されると、前記各加速度センサの出力値の合成値を算出する合成値算出手段と、前記合成値算出手段により算出された合成値が所定の正常範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果に基づいて前記加速度センサの故障の有無を診断する第２の判定手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明によれば、第１の判定手段により前記電子機器が静止状態にあると判定されると、合成値算出手段により、前記各加速度センサの出力値の合成値が算出され、第２の判定手段により、前記合成値算出手段で算出された合成値が所定の正常範囲内にあるか否かが判定され、その判定結果に基づいて、前記加速度センサに故障の有無が診断される。
【００１３】
前記合成値とは、各加速度センサの出力の大きさ及び（加速度の）向きをベクトルで表した場合に、各加速度センサの出力に対応する各ベクトルを合成した合成ベクトルの大きさに相当するものである。
【００１４】
これにより、加速度センサの出力そのものを用いて該加速度センサの故障の有無を診断することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の加速度センサの故障診断装置において、前記第２の判定手段による診断結果を表示する表示手段を更に備えることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明によれば、合成値算出手段で算出された合成値が正常範囲内にあるか否かの診断結果を表示する表示手段を備えたので、当該故障診断装置の使用者にその診断結果を報知することができる。これにより、加速度センサの異常が前記利用者に認知されないまま所定の計測等が行われ、誤った計測データに基づく電子機器の誤制御や事象の誤検知が行われるのを防止することが可能となる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の加速度センサの故障診断装置において、前記第２の判定手段による診断結果に係るデータを外部機器に送信する送信手段を更に備えることを特徴とするものである。
【００１８】
この発明によれば、合成値算出手段で算出された合成値が正常範囲内にあるか否かの診断結果を外部機器に送信する送信手段を備えたので、外部機器において、前記診断結果に基づく所定の処理を実行することが可能となる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の加速度センサの故障診断装置において、前記第２の判定手段による診断結果に係るデータを記憶する第１の記憶手段を更に備えることを特徴とするものである。
【００２０】
この発明によれば、合成値算出手段で算出された合成値が正常範囲内にあるか否かの診断結果に係るデータを記憶する第１の記憶手段を備えたので、前記診断結果のデータをいつでも提供することが可能となる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の加速度センサの故障診断装置において、前記加速度算出手段は、Ｇを重力加速度として、前記加速度センサの正常時に１Ｇ及び−１Ｇの加速度がそれぞれ作用したときの前記加速度センサの出力値をそれぞれＶｉ（＋１Ｇ），Ｖｉ（−１Ｇ）としたとき、下記（１）式を用いて前記加速度センサの出力値Ｖｉから加速度Ａｉを算出することを特徴とするものである。
【００２２】
【数１】
2007040848.tif 000003
【００２３】
この発明によれば、加速度センサの出力Ｖｉをそのまま用いて加速度Ａｉを算出する方法を実現することができる。
【００２４】
その際、請求項７に記載の発明のように、前記Ｖｉ（＋１Ｇ），Ｖｉ（−１Ｇ）を予め記憶しておくようにすればよい。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、前記加速度センサと、請求項１ないし７のいずれかに記載の加速度センサの故障診断装置と、前記加速度センサの出力を用いて、該加速度センサの装着対象の動き及び／又は傾きを検出する検出手段とを備えることを特徴とする電子機器である。
【００２６】
この発明によれば、加速度センサの出力を用いて該加速度センサの装着対象の動き及び／又は傾きを検出する機能を備えた電子機器において、加速度センサの出力そのものを用いて該加速度センサの故障の有無を診断することができる。
【００２７】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の電子機器において、前記故障診断装置に動作を実行させる指示を入力するための第１の入力手段と、前記検出手段の非動作時において前記第１の入力手段により前記指示が入力されると、前記故障診断装置に動作を実行させる第１の制御手段とを更に備えることを特徴とするものである。
【００２８】
この発明によれば、加速度センサの故障診断装置に動作を実行させる指示を入力できるようにしたので、電子機器の使用者が、故障診断装置に故障診断を任意のタイミングで行わせることができる。
【００２９】
請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の電子機器において、前記故障診断装置に動作を実行させる指示に係る指示データを外部機器から受信する受信手段と、前記検出手段の非動作時において、前記受信手段により前記指示データが受信されると、前記故障診断装置に動作を実行させる第２の制御手段とを更に備えることを特徴とするものである。
【００３０】
この発明によれば、加速度センサの故障診断装置に動作を実行させる指示に係る指示データを外部機器から受信する受信手段と、前記検出手段の非動作時において、前記受信手段により前記指示データが受信されると、前記加速度センサの故障診断装置に動作を実行させる第２の制御手段とを備えたので、外部機器を用いて例えば遠隔的に故障診断装置（電子機器）に故障診断を行わせることができる。
【００３１】
請求項１１に記載の発明は、請求項８ないし１０のいずれかに記載の電子機器において、前記電子機器は、生体情報に係るデータを取得する生体情報測定装置であることを特徴とするものである。
【００３２】
この発明によれば、電子機器のうち、特に、生体情報に係るデータを取得する生体情報測定装置において、請求項８ないし１０のいずれかに記載の発明による効果が顕著なものとなる。なお、前記生体情報の一例として、例えば酸素飽和度、脈拍数、呼吸、心電、血糖値、血圧の情報が挙げられる。
【００３３】
請求項１２に記載の発明は、電子機器とデータ処理装置とが所定の通信経路を介して通信可能に構成され、前記電子機器に搭載された加速度センサの故障の有無を前記電子機器とデータ処理装置との連携により診断するように構成された故障診断システムであって、前記電子機器は、互いに略直交する３軸方向それぞれに対応して備えられた複数の加速度センサと、前記加速度センサの出力に基づいて加速度を算出する加速度算出手段と、前記加速度算出手段により算出された加速度に係るデータを前記データ処理装置に送信する送信手段とを備え、前記データ処理装置は、前記送信手段により送信された前記加速度に係るデータを受信する受信手段と、前記受信手段により受信された前記加速度に係るデータが示す出力値が所定範囲内となる状態が所定時間の間継続するか否かに基づいて、前記電子機器が静止状態にあるか否かを判定する第１の判定手段と、前記第１の判定手段により前記電子機器が静止状態にあると判定されると、前記各加速度センサの出力値の合成値を算出する合成値算出手段と、前記合成値算出手段により算出された合成値が所定の正常範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、前記加速度センサの故障の有無を診断する第２の判定手段とを備えることを特徴とするものである。
【００３４】
この発明によれば、電子機器とデータ処理装置とが所定の通信経路を介して通信可能に構成され、前記電子機器に搭載された加速度センサの故障の有無を前記電子機器とデータ処理装置との連携により診断するように構成された故障診断システムにおいて、請求項２に記載の発明と同様、加速度センサの出力をそのまま用いて該加速度センサの故障の有無を診断することができる。
【００３５】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の故障診断システムにおいて、前記電子機器及び／又はデータ処理装置は、前記第２の判定手段による診断結果を表示する表示手段を備えることを特徴とするものである。
【００３６】
この発明によれば、電子機器及び／又はデータ処理装置に、合成値算出手段で算出された合成値が所定の正常範囲内にあるか否かの診断結果を表示する表示手段を備えたので、請求項３に記載の発明と同様、当該故障診断装置の使用者にその診断結果を報知することができる。これにより、加速度センサの異常が前記利用者に認知されないまま所定の計測等が行われ、誤った計測データに基づく電子機器の誤制御や事象の誤検知が行われるのを防止することが可能となる。
【００３７】
請求項１４に記載の発明は、請求項１２または１３に記載の故障診断システムにおいて、前記電子機器及び／又はデータ処理装置は、前記第２の判定手段による診断結果に係るデータを記憶する記憶手段を更に備えることを特徴とするものである。
【００３８】
この発明によれば、請求項５に記載の発明と同様、前記診断結果のデータをいつでも提供することが可能となる。
【００３９】
請求項１５に記載の発明は、請求項１２ないし１４のいずれかに記載の故障診断システムにおいて、前記電子機器は、前記加速度センサの出力を用いて、該加速度センサの装着対象の動き及び／又は傾きを検出する検出手段を備えることを特徴とするものである。
【００４０】
この発明によれば、電子機器が、加速度センサの出力を用いて該加速度センサの装着対象の動き及び／又は傾きを検出する機能を備える故障診断システムにおいて、請求項８に記載の発明と同様、加速度センサの出力そのものを用いて該加速度センサの故障の有無を診断することができる。
【００４１】
請求項１６に記載の発明は、請求項１２ないし１５のいずれかに記載の故障診断システムにおいて、前記電子機器は、生体情報に係るデータを取得する生体情報測定装置であることを特徴とするものである。
【００４２】
この発明によれば、請求項１１に記載の発明と同様、前記電子機器が特に生体情報に係るデータを取得する生体情報測定装置である場合において、請求項１２ないし１５のいずれかに記載の発明による効果が顕著なものとなる。なお、前記生体情報の一例として、例えば酸素飽和度、脈拍数、呼吸、心電、血糖値、血圧の情報が挙げられる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、故障診断対象である加速度センサの出力を用いて該加速度センサの故障の有無を診断するため、従来のように加速度センサを複数設けたり、あるいは加速度センサとは別の参照用のセンサを搭載したりする必要がなくなる。その結果、その分、装置のコストダウンや小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態につき説明する。
【００４５】
図１は、生体情報測定システム１の一例を示す構成図である。この生体情報測定システム１は、被験者の血中酸素飽和度と体の傾き角とを並行的（同時）に計測し、その計測データを記憶することができるパルスオキシメータ２と、該パルスオキシメータ２に記憶された血中酸素飽和度及び体の傾き角に関するデータを読み出して、該データに基づいて被験者の所定の生体症状についての解析を行うためのＰＣ３と、パルスオキシメータ２とＰＣ３とを必要時に通信可能に接続するＵＳＢケーブル２０７とで構成されている。
【００４６】
パルスオキシメータ２は、本体部２００とプローブ２１とを備え、両者の間は、コネクタ２０４付きのプローブケーブル２０５にて電気的に接続される構成である。本体部２００には、外観的に電源スイッチ２０１、液晶表示装置等からなる表示部２０２、前記プローブケーブル２０５を接続するためのコネクタ部２０３、前記ＵＳＢケーブル２０７を接続するためのコネクタ部２０６などが備えられている。また、本体部２００の内部には、メモリ部、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、電源電池（いずれも図示省略）や、３軸加速度センサ２２などが内蔵されている。
【００４７】
プローブ２１は、血中酸素飽和度を実際に測定する測定指Ｆを挟み込むように取り付けることが可能なクリップ状を呈している。すなわち、一対のクリップ片が開閉自在に結合され、測定指Ｆをバネ等の付勢力をもって挟持可能な構成とされている。そして、後述するように、前記一対のクリップ片の一方には発光部２１１が、クリップ片の他方には受光部２１２が備えられている（図３参照）。
【００４８】
前記本体部２００及びプローブ２１は、計測時において、例えば図２に示すような態様で、被験者Ｈに取り付けられる。すなわち、被験者Ｈの胴部に体着ベルト２０８が巻回され、該体着ベルト２０８を利用して本体部２００が被験者Ｈの体幹部に取り付けられる。一方、プローブ２１は、被験者Ｈの測定指Ｆにクリッピングして取り付けられる。そして、本体部２００とプローブ２１とは、プローブケーブル２０５にて接続される。なお、計測時（被験者Ｈの睡眠時）にはＵＳＢケーブル２０７は接続されず、計測が終了して計測データをパルスオキシメータ２から取り出す時に接続される。
【００４９】
なお、パルスオキシメータ２には３軸加速度センサ２２が内蔵されている関係上、この３軸加速度センサ２２の各軸出力が設定通りの正しい体方位関係のものとして得られるよう、図１４に示すように、当該パルスオキシメータ２の被験者への標準装着方向を表示する方向表示部２０９を外装面（本体部２００の筐体表面）に設けることが望ましい。すなわち、パルスオキシメータ２が３軸加速度センサ２２の軸出力設定とは異なる方向で誤装着されてしまった場合、例えば上下方向を逆にして装着されてしまった場合、３軸加速度センサ２２のＸ軸、Ｙ軸出力が被験者の体位状態に対して符号が逆転してしまい、例えば右方向への寝返りを左方向への寝返りと誤認してしまうことになる。
【００５０】
そこで、図１４に示すように、「頭方向」、「足方向」などと矢印指示するような方向表示部２０９を本体部２００の筐体表面に設け、被験者Ｈ若しくは医療従事者等に標準装着方向を明示することで、上記のような誤測定を防止することができる。
【００５１】
図１に戻り、ＰＣ３は、ＰＣ本体部３０（ハードディスク装置）と、キーボード等からなる操作部３２と、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ等からなる表示部３３とを備えて構成されている。
【００５２】
図３は、プローブ２１及びこれに関連する本体部２００の回路構成を概略的に示す回路図である。プローブ２１は、発光部２１１及び受光部２１２を備える。発光部２１１は、異なる２つの波長λ１、λ２を発生する半導体発光素子から構成され、例えば赤色領域の波長λ１の赤色光を発生する赤色ＬＥＤ２１１Ｒと、赤外線領域の波長λ２の赤外光を発生する赤外ＬＥＤ２１１ＩＲとが用いられる。一方、受光部２１２は、（発光部２１１にて発せられた光を）受光した光強度に応じた電流を生成する光電変換素子からなる。該光電変換素子としては、少なくとも前記波長λ１および波長λ２に対して光感応性を有するシリコンフォトダイオード（Silicon Photo Diode）等が用いられる。
【００５３】
発光部２１１及び受光部２１２は、図３に示すように、血中酸素飽和度を測定する測定指Ｆ（生体組織）を挟むように対向配置される。例えば、動脈血の脈動を光学的に捉えやすい測定指Ｆの指先において、爪部側に発光部２１１が配置され、指腹部側に受光部２１２が配置される。実際には、プローブ２１を測定指Ｆにクリッピングすれば、発光部２１１及び受光部２１２が前述のような配置関係になる構成とされている。なお、サージカルテープや救急絆創膏などの医療用テープを用いて、発光部２１１及び受光部２１２を測定指Ｆに対して装着するようにしても良い。これにより、測定指Ｆを透過した発光部２１１の両波長λ１、λ２の光が、受光部２１２にて受光されるようになる。
【００５４】
前記発光部２１１及び受光部２１２には、それぞれ発光回路２１１Ｃ及び受光回路２１２Ｃが接続されている。発光回路２１１Ｃ及び受光回路２１２Ｃは本体部２００に備えられており、発光部２１１及び受光部２１２との電気的接続は、プローブケーブル２０５により行われている。
【００５５】
前記発光回路２１１Ｃは、マイクロプロセッサ２０Ｃで動作制御され、所定の発光制御信号を発光部２１１の赤色ＬＥＤ２１１Ｒ及び赤外ＬＥＤ２１１ＩＲに与える。これにより、例えば赤色ＬＥＤ２１１Ｒと赤外ＬＥＤ２１１ＩＲとが交互に駆動され、赤色光と赤外光とが交互に射出される。また前記受光回路２１２Ｃは、マイクロプロセッサ２０Ｃにより発光部２１１の発光に同期して制御され、受光した光を光強度に従い光電変換した電流信号（パルス信号）を生成する。
【００５６】
酸素は、血液中のヘモグロビンの酸化・還元によって運搬されている。このヘモグロビンは、酸化されると赤色光の吸収が減少して赤外光の吸収が増加し、逆に還元されると赤色光の吸収が増加して赤外光の吸収が減少するという光学的特性を有している。この特性を利用して、受光回路２１２Ｃで検出された赤色光及び赤外光の透過光量の変動を計測することで、血中酸素飽和度（動脈血酸素飽和度）を求めることが可能となる。
【００５７】
次に、パルスオキシメータ本体部２００に内蔵される３軸加速度センサ２２について説明する。図４は、３軸加速度センサ２２の一例であるピエゾ抵抗型３軸加速度センサを示す図であって、図４（ａ）は当該３軸加速度センサ２２の斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は（ｂ）のａ−ａ線断面図である。この３軸加速度センサ２２は、結晶に機械的な外力が与えられると結晶格子に歪みが生じ半導体中のキャリア数やキャリア移動度が変化して抵抗値が変化するというピエゾ抵抗効果を利用したものである。
【００５８】
上記３軸加速度センサ２２は、センサ構造体２２０と１２個のピエゾ抵抗素子２２４とから構成されている。前記センサ構造体２２０は、シリコン等の母材をドライエッチングすることで形成された方形枠状の支持部２２１と、前記方形枠状の支持部２２１の内部に配置される錘部２２２と、前記支持部２２１と錘部２２２とを連結する薄肉の梁部２２３とからなる。前記ピエゾ抵抗素子２２４は、梁部２２３の上に設置されており、錘部２２２が加速度に応じて可動することで梁部２２３が変形し、これによりピエゾ抵抗素子２２４に応力が与えられる構造とされている。
【００５９】
すなわち、当該３軸加速度センサ２２に外力が与えられると、具体的にはパルスオキシメータ２の本体部２００に傾き力が与えられると、その傾き方向に応じて錘部２２２がＸ軸回り、Ｙ軸回り又はＺ軸方向（図４（ａ）参照）に変位して梁部２２３が変形する。そして、その変形度合いに応じた応力が、ピエゾ抵抗素子２２４に与えられるようになる。このような応力付加により、前記ピエゾ抵抗素子２２４の抵抗値が変化することから、その抵抗値変化（加速度に比例した信号）を検出することで、本体部２００の傾き角、つまり被験者の体の傾き角を求めることができる。
【００６０】
ピエゾ抵抗素子２２４の加速度に比例した信号は、前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とも、１２個のピエゾ抵抗素子２２４のうち、各軸あたり４つのピエゾ抵抗素子２２４を用いてホイートストンブリッジ回路を構成し、応力付加による前記抵抗値変化を電圧変化として検出する方法で取り出すことができる。
【００６１】
図５（ａ）は、Ｘ軸及びＹ軸方向における梁部２２３の変形（Ｘ軸及びＹ軸回りの回転）状態を模式的に示す図であり、図５（ｂ）は、その電圧変化を検出するためのブリッジ回路を概略的に示す回路図である。なお、図５及び後述の図６において、Ｒ１〜Ｒ４の記号は、各軸において選択される４つのピエゾ抵抗素子２２４を示している。
【００６２】
図５（ａ）の梁部変形モデルに示すように、Ｘ軸及びＹ軸方向の加速度に対して、梁部２２３ａ上の外側のピエゾ抵抗素子Ｒ１には引っ張り応力が働きその抵抗値が増加するが、内側のピエゾ抵抗素子Ｒ２には圧縮応力が働きその抵抗値は減少することになる。一方、梁部２２３ｂ上の内側のピエゾ抵抗素子Ｒ３には引っ張り応力が働きその抵抗値が増加するが、外側のピエゾ抵抗素子Ｒ４には圧縮応力が働きその抵抗値は減少する。つまり、ピエゾ抵抗素子Ｒ１及びＲ３と、ピエゾ抵抗素子Ｒ２及びＲ４とについて、相反する抵抗変化が生じるようになる。従って、Ｘ軸若しくはＹ軸の場合、図５（ｂ）に示すようなブリッジ回路を組み、定電圧Ｖｉｎを印加した場合、出力電圧Ｖｏｕｔは次の（２）式で求めることができる。
【００６３】
Ｖｏｕｔ＝｛Ｒ４／（Ｒ１＋Ｒ４）−Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３）｝Ｖｉｎ    （２）
次に図６（ａ）は、Ｚ軸方向における梁部２２３の変形（Ｚ軸に沿った上下動）状態を模式的に示す図であり、図６（ｂ）は、その電圧変化を検出するためのブリッジ回路を概略的に示す回路図である。
【００６４】
Ｚ軸方向の加速度に対しては、錘部２２２は上下方向の変位となる。例えば図６（ａ）の梁部変形モデルに示すように錘部２２２が上方向へ変位した場合、梁部２２３ｃ上の外側のピエゾ抵抗素子Ｒ１には圧縮応力が働きその抵抗値が減少するが、内側のピエゾ抵抗素子Ｒ２には引っ張り応力が働きその抵抗値は増加することになる。同様に、梁部２２３ｄ上の内側のピエゾ抵抗素子Ｒ３には引っ張り応力が働きその抵抗値が増加するが、外側のピエゾ抵抗素子Ｒ４には圧縮応力が働きその抵抗値は減少する。つまり、ピエゾ抵抗素子Ｒ１及びＲ４と、ピエゾ抵抗素子Ｒ２及びＲ３とについて、相反する抵抗変化が生じるようになる。従って、Ｚ軸の場合、図６（ｂ）に示すようなブリッジ回路を組み、定電圧Ｖｉｎを印加した場合、出力電圧Ｖｏｕｔは次の（３）式で求めることができる。
【００６５】
Ｖｏｕｔ＝｛Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ３）−Ｒ４／（Ｒ２＋Ｒ４）｝Ｖｉｎ    （３）
以上が３軸加速度センサ２２による加速度検出の基本的な動作原理であるが、次に当該３軸加速度センサ２２を用いて傾き角を検出する原理について説明する。加速度センサとは、入力軸（感応軸；図４（ａ）に示したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向に関して、運動加速度成分ｍから重力加速度成分Ｇを差し引いた成分を測定する慣性センサである。すなわち、この加速度センサの表示加速度Ｅは、
Ｅ＝ｍ−Ｇ      ・・・（４）
にて表される。ここで、重力加速度成分Ｇは、鉛直軸に沿っている場合を１Ｇとすると、地球上で固定された加速度センサ（ｍ＝０）にあっては、感応軸が上向きの鉛直軸に沿っている場合には＋１Ｇが表示され、感応軸が鉛直軸から角度θだけ傾いている場合は、＋１Ｇのｃｏｓθ倍が表示されることとなる。
【００６６】
このことを利用すると、加速度センサの３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）それぞれの重力加速度検出値に基づいて、各々の軸が鉛直軸から傾いている角度（傾き角）を求めることができる。図７は、加速度センサの姿勢を表現するにあたり、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の傾き角を定義するための説明図である。一般的には、いずれの軸についても鉛直軸を基準とした傾き角で姿勢を表現することが適している。しかし、Ｚ軸が鉛直軸に一致しているときが標準姿勢であるような場合、当該標準姿勢からの傾斜を表現するには、図７に示すように、Ｘ軸及びＹ軸については、鉛直軸２２５ｚからの傾き角θｘ及びθｙを用いるよりも、水平面２２５上の基準線２２５ｘ及び２２５ｙからの角度α及びβ（符号は、水平面２２５より上向きを正とする）を用いた方が実際的である。従って、ここでは加速度センサの姿勢を表現するにあたり、Ｘ軸及びＹ軸については水平面２２５からの角度α及びβを用い、Ｚ軸については鉛直軸２２５ｚからの傾き角θｚを用いるものとする。この定義においては、当該加速度センサが傾斜していないとき（Ｚ軸と鉛直軸とが一致しているとき）、α、β、θｚの全てがゼロ（０Ｇ出力）となる。
【００６７】
この場合、上記α、β、θｚを用いると、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の出力値Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚは、次の（５）〜（７）式により表される。
【００６８】
Ｖｘ＝Ｘ０＋Ｘｓ・ｓｉｎα    ・・・（５）
Ｖｙ＝Ｙ０＋Ｙｓ・ｓｉｎβ    ・・・（６）
Ｖｚ＝Ｚ０＋Ｚｓ・ｃｏｓθｚ    ・・・（７）
但し、上記（５）〜（７）式において、Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０は鉛直軸に対する初期的なずれに対する補正量であり、これは３軸加速度センサ２２をパルスオキシメータ２へ取り付けたときの、パルスオキシメータ本体部２００の鉛直軸と３軸加速度センサ２２のＺ軸のずれに起因する誤差を補正するためのものである。また、Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓは、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の感度（センサ出力の１Ｇあたりのカウント値；定数）を示している。
【００６９】
なお、３軸の傾き角の間には次の（８）式の関係があり、２つの傾き角が求められると、残る１つの傾き角も求めることができる。
【００７０】
ｓｉｎ２α＋ｓｉｎ２β＋ｃｏｓ２θｚ＝１  ・・・（８）
３軸加速度センサ２２のパルスオキシメータ２における本体部２００への組み込みは、被験者Ｈの臥位姿勢に関連づけて、例えば図８に示すような軸方向となるように内蔵させることができる。すなわち、図２に示すような態様でパルスオキシメータ本体部２００を仰臥状態の被験者Ｈの体幹部に装着した場合において、３軸加速度センサ２２のＸ軸（第２軸）が体幹軸に沿い、Ｙ軸（第１軸）が体の横幅方向に沿い、そしてＺ軸（第３軸）が体の前後方向となるようにパルスオキシメータ２の本体部２００へ３軸加速度センサ２２を内蔵させる。
【００７１】
この場合、被験者ＨがＹ軸回りの回転をしたとき、Ｘ軸の傾き角（Ｘ軸センサの出力値）から、被験者Ｈが座位であるか否か（立位姿勢か臥位姿勢かの判別）が検出される。また、被験者ＨがＸ軸回りの回転をしたとき、Ｙ軸の傾き角（Ｙ軸センサの出力値）から、被験者Ｈの体の傾き角（体位角度）が検出される。さらにＺ軸の傾き角（Ｚ軸センサの出力値）の正負の別から、被験者Ｈが仰臥位か腹臥位かが検出されることとなる。
【００７２】
次に、３軸加速度センサ２２のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各センサ出力値による体位状態の検出について説明する。まず、座位の検出には、Ｘ軸センサ出力値が用いられる。上記（５）式より、Ｘ軸センサ出力値のＡ／Ｄ変換後のカウント値をＰｘとすると、このカウント値Ｐｘは次の（９）式にて求められる。
【００７３】
Ｐｘ＝Ｐｘ０＋Ｐｘｓ・ｓｉｎα    ・・・（９）
Ｐｘ０：Ｘ軸補正量Ｘ０のＡ／Ｄ変換後のカウント値
Ｐｘｓ：Ｘ軸センサ出力値の１ＧあたりのＡ／Ｄ変換後のカウント値（定数）
従って、Ｘ軸の傾き角αは、次の（１０）式により求めることができる。この（１０）式において、α≧４５°のとき、被験者Ｈが座位であると判定され、それ以外は臥位であると判定される。
【００７４】
【数２】
2007040848.tif 000004
【００７５】
続いて、体の傾き角の検出には、Ｙ軸センサ出力値が用いられる。上記（６）式より、Ｙ軸センサ出力値のＡ／Ｄ変換後のカウント値をＰｙとすると、このカウント値Ｐｙは次の（１１）式にて求められる。
【００７６】
Ｐｙ＝Ｐｙ０＋Ｐｙｓ・ｓｉｎβ    ・・・（１１）
Ｐｙ０：Ｙ軸補正量Ｙ０のＡ／Ｄ変換後のカウント値
Ｐｙｓ：Ｙ軸センサ出力値の１ＧあたりのＡ／Ｄ変換後のカウント値（定数）
従って、Ｙ軸の傾き角βは、次の（１２）式により求めることができる。なお（１２）式において、βの値は１８０°以下である。
【００７７】
【数３】
2007040848.tif 000005
【００７８】
但し、上記（１２）式において、Ｐｙ−Ｐｙ０＝０となるのは、β＝０°の仰臥位の場合と、β＝１８０°の腹臥位の場合との二箇所存在する。この仰臥位と腹臥位との判別のため、Ｚ軸センサ出力値のカウント値が用いられる。すなわち、β＝０°のとき、θｚ＝０°であることから、Ｚ軸センサ出力値のカウント値は正のカウント値（１Ｇあたりのカウント値）となり、β＝１８０°のとき、θｚ＝１８０°であることから、Ｚ軸センサ出力値のカウント値は負のカウント値（−１Ｇあたりのカウント値）となる。これにより、仰臥位と腹臥位との判別が可能となる。
【００７９】
なお、Ｚ軸の傾き角も次のようにして求めることができる。上記（７）式より、Ｚ軸センサ出力値のＡ／Ｄ変換後のカウント値をＰｚとすると、このカウント値Ｐｚは次の（１３）式にて求められる。
【００８０】
Ｐｚ＝Ｐｚ０＋Ｐｚｓ・ｃｏｓθｚ    ・・・（１３）
Ｐｚ０：Ｚ軸補正量Ｚ０のＡ／Ｄ変換後のカウント値
Ｐｚｓ：Ｚ軸センサ出力値の１ＧあたりのＡ／Ｄ変換後のカウント値（定数）
従って、Ｙ軸の傾き角βは、次の（１４）式により求めることができる。
【００８１】
【数４】
2007040848.tif 000006
【００８２】
図９は、パルスオキシメータ２の電気的な機能構成を示すブロック図である。このパルスオキシメータ２は、上述した表示部２０２、プローブ２１（血中酸素飽和度計測部）及び３軸加速度センサ２２（体傾斜検出部）に加え、第１Ａ／Ｄ変換部２３１、第２Ａ／Ｄ変換部２３２、演算部２４、メモリ部２５（記憶部）、制御部２７及びＩ／Ｆ２６を備えて構成されている。
【００８３】
上述の通り、プローブ２１は、発光部２１１及び受光部２１２を備え、被験者の血中酸素飽和度に関する計測データを取得する。また、３軸加速度センサ２２は、被験者の体の傾き角に関する計測データを取得する。
【００８４】
第１Ａ／Ｄ変換部２３１は、所定のサンプリング周期で受光部２１２から出力される赤色光及び赤外光の透過光量に応じたアナログ電流信号を電圧信号に変換する電流／電圧変換回路（図示省略）から与えられる前記電圧信号を、デジタル信号に変換する。また、第２Ａ／Ｄ変換部２３２は、３軸加速度センサ２２が備えるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各センサ出力値（アナログ電流信号）を、同様に電流／電圧変換した後の電圧信号（上述したＶｘ、Ｖｙ、Ｖｚが相当）に変換した上でデジタル信号に変換する。
【００８５】
演算部２４は、第１Ａ／Ｄ変換部２３１及び第２Ａ／Ｄ変換部２３２からそれぞれ与えられるデジタル計測信号から、血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）及び体の傾き角に関するカウント値をそれぞれ求める機能部であって、ＳｐＯ２カウント値検出部２４１及び体傾斜カウント値検出部２４２を備えている。
【００８６】
ＳｐＯ２カウント値検出部２４１は、前記第１Ａ／Ｄ変換部２３１から定期的にデジタル計測信号の入力を受けて、所定の周期毎（例えば１秒毎）のＳｐＯ２に相当するカウント値を求める。体傾斜カウント値検出部２４２は、前記第２Ａ／Ｄ変換部２３２から定期的にデジタル計測信号の入力を受けて、所定の周期毎に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における各々の傾きに相当するカウント値（上述したＰｘ、Ｐｙ、Ｐｚが相当）を求める。
【００８７】
メモリ部２５は、ＲＡＭ等からなり、計測データ格納部２５１を備えている。計測データ格納部２５１には、プローブ２１及び３軸加速度センサ２２で計測された計測データ（上記各々のカウント値）が、それぞれのデータ取得時間に関連付けられて一時的に格納される。
【００８８】
Ｉ／Ｆ２６は、ＲＳ−２３２Ｃ，ＵＳＢ，ＩｒＤＡ等で構成され、前記ＰＣ３と当該パルスオキシメータ２とのデータ通信を可能とするためのインターフェイスである。具体的には、パルスオキシメータ２のメモリ部２５に格納されているカウント値（計測データ）をＰＣ３にダウンロードさせる際のインターフェイスとして機能する。
【００８９】
制御部２７は、プローブ２１（発光部２１１及び受光部２１２）及び３軸加速度センサ２２のセンシング動作、演算部２４によるカウント値を求める演算動作及びメモリ部２５へのカウント値書き込み動作等を制御する。すなわち制御部２７は、プローブ２１及び３軸加速度センサ２２に所定のサンプリング周期で被験者についてＳｐＯ２と体の傾き角とに関する計測データを取得させ、その計測データについてのそれぞれのカウント値を求める演算を演算部２４に行わせ、さらにメモリ部２５に前記カウント値を格納させる制御を行うものである。
【００９０】
ところで、本実施形態のパルスオキシメータ２は携帯性を有するため、落下等により衝撃が加えられることが考えられる。３軸加速度センサ２２は、定格以上（例えば１０００Ｇ〜２０００Ｇ）の加速度が加わると故障する可能性がある。このように３軸加速度センサ２２に故障が発生した場合、０Ｇのときの基準電圧（以下、オフセット電圧という）と、加速度と３軸加速度センサ２２の出力電圧の比率（以下、感度という）とが大きな誤差を含むものとなったり異常な値となったりする。
【００９１】
このような問題を回避するべく、制御部２７は、前記機能に加えて、加速度算出部２７１、静止状態判定部２７２、合成値算出部２７３、故障判定部２７４及び表示制御部２７５としての機能も有している。
【００９２】
加速度算出部２７１は、各加速度センサ２２が正常に動作している場合において、各加速度センサ２２に各感度軸における正方向及び負方向に１Ｇの加速度が作用しているときの前記加速度センサ２２の出力値をＶｉ（＋１Ｇ），Ｖｉ（−１Ｇ）とするとき、加速度センサ２２から出力値Ｖｉが得られたときの加速度Ａｉを、（１５）式により導出するものである。加速度算出部２７１は、特許請求の範囲における加速度算出手段に相当するものである。
【００９３】
【数５】
2007040848.tif 000007
【００９４】
静止状態判定部２７２は、パルスオキシメータ２（加速度センサ２２）が静止状態にあるか否かを判定するものである。静止状態判定部２７２は、特許請求の範囲における第１の判定手段に相当するものである。
【００９５】
パルスオキシメータ２（加速度センサ２２）が静止状態であるか否かの判定は、例えば所定の判定時間（例えば５秒間）の間、各加速度センサ２２の出力から算出される加速度が所定範囲（例えば２ＬＳＢ〜３ＬＳＢ、０．０２Ｇ〜０．０３Ｇ  ＬＳＢはLeast Significant Bitの略）内にあるか否かで行う。
【００９６】
図１０（ａ）は、パルスオキシメータ２（加速度センサ２２）が静止状態である場合の各加速度センサ２２のセンサ出力（算出加速度）を示すための図であり、パルスオキシメータ２が静止状態であるときに、Ｘ軸センサの出力は略０、Ｙ軸センサの出力は略−０．３Ｇ、Ｚ軸センサの出力は略＋０．９５Ｇとなる例を示している。
【００９７】
なお、理論上、パルスオキシメータ２が自由落下や加速度運動、あるいは加速度センサ２２の位置を中心とした等速円運動等によって、各加速度センサ２２の出力が前記所定範囲内となる可能性がある。図１１（ａ）は、パルスオキシメータ２（加速度センサ２２）が自由落下状態である場合の各加速度センサ２２のセンサ出力（算出加速度）を示すための図であり、パルスオキシメータ２が自由落下状態であるとき、矢印Ｐで示すように、いずれの加速度センサもセンサ出力が０付近となることを示している。
【００９８】
しかし、現実的には、自由落下の場合には微小な回転運動が加わり、また、加速度運動や等速円運動では微小な振動が加わるため、その可能性は極めて小さいものである。
【００９９】
さらに、サンプリング周期、判定期間の長さ及びＬＳＢを適宜設定することにより、パルスオキシメータ２が静止状態にあるか否かの判定をより正確に行うことができる。
【０１００】
例えば、サンプリング周波数を３０〜４０Ｈｚとし、５秒間で２〜３ＬＳＢ以内という条件に設定した場合、仮に５秒間の間に自由落下が行われると１２２．５ｍ落下することになり、また、地上から投げ上げた場合には、地上から３０ｍの高さに到達することになる。パルスオキシメータ２は、これらのような状態が発生するような使い方をされることは極めて考えにくいことから、前記のような条件で判定動作を行うことにより、パルスオキシメータ２が静止状態にあるか否かの判定をより正確に行うことができる。
【０１０１】
合成値算出部２７３は、静止状態判定部２７２により、パルスオキシメータ２が静止状態にあると判定された場合に、後述の合成値Ａを算出するものである。合成値算出部２７３は、特許請求の範囲における合成値算出手段に相当するものである。
【０１０２】
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸にそれぞれ作用する加速度をＡｘ、Ａｙ、Ａｚ、各加速度の合成ベクトルの大きさをＡ（以下、合成値Ａという）とすると、合成値Ａは、加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚを用いて（１６）式で表される。
【０１０３】
【数６】
2007040848.tif 000008
【０１０４】
ここで、加速度センサ２２が静止状態にあるときは、加速度センサ２２に作用する重力加速度は１Ｇであるから、前記合成値Ａは、（１７）式で表される。
【０１０５】
【数７】
2007040848.tif 000009
【０１０６】
故障判定部２７４は、合成値算出部２７３により合成値Ａが算出されると、該合成値Ａが正常範囲から逸脱しているか否かを判定することにより、加速度センサ２２の故障の有無を判定するものである。故障判定部２７４は、特許請求の範囲における第２の判定手段に相当するものである。
【０１０７】
例えば、加速度センサ２２の１Ｇの出力が３００〜４００ｍＶ、Ａ／Ｄ変換部２３２の特性が３Ｖ／１０ｂｉｔとし、正常状態における各加速度センサ２２のオフセット電圧（中心値）が±３０ｍＶ、感度が３１３〜３５３ｍＶの範囲でずれる可能性がある場合、合成値Ａのとり得る値の範囲は０．７８〜１．２２Ｇとなる。
【０１０８】
故障判定部２７４は、前記（１７）式に基づいて算出された合成値Ａが、パルスオキシメータ２が静止状態にある場合において前記合成値Ａがとり得る値の範囲内にあるか否かを判定し、算出した合成値Ａがその範囲を逸脱するとの判定を所定回数（本実施形態では２回）行ったときに加速度センサ２２に故障が発生しているものと判定する。例えば前述の例では、加速度センサ２２の出力に基づいて算出した合成値Ａが０．７８〜１．２２Ｇの範囲を逸脱する状態が２回発生すると、故障判定部２７４は、加速度センサ２２に故障が発生しているものと判定する。
【０１０９】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す各加速度センサ２２のセンサ出力の合成値を示す図である。図１０（ｂ）に示すように、静止状態での合成値Ａは、重力加速度Ｇ近傍の値となっていることが判る。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す各加速度センサ２２のセンサ出力の合成値を示す図である。図１１（ｂ）に示すように、自由落下時の合成値Ａは、０近傍の値となっていることが判る。
【０１１０】
表示制御部２７５は、故障判定部２７４による判定結果を、例えば「故障発生」などの文字や所定のキャラクター等を用いて表示部２０２に表示するものである。表示制御部２７５及び表示部２０２は、特許請求の範囲における表示手段を構成するものである。
【０１１１】
前記メモリ部２５は、各加速度センサ２２が正常に動作している場合において、各加速度センサ２２に各感応軸における正方向及び負方向に１Ｇの加速度が作用しているときの前記加速度センサ２２の出力値Ｖｉ（＋１Ｇ），Ｖｉ（−１Ｇ）を記憶するセンサ出力記憶部２５２と、故障判定部２７４による判定結果を記憶する判定結果記憶部２５３とを有している。この出力値Ｖｉ（＋１Ｇ），Ｖｉ（−１Ｇ）は、例えばパルスオキシメータ２の出荷時において、前記メモリ部２５に格納される。センサ出力記憶部２５２は、特許請求の範囲における第２の記憶手段に、また、判定結果記憶部２５３は、特許請求の範囲における第１の記憶手段にそれぞれ相当するものである。
【０１１２】
図１２は、ＰＣ３の電気的な構成を示すブロック図である。図１２に示すように、ＰＣ３は、Ｉ／Ｆ３１と、表示部３３と、操作部３２と、制御部３４とを有する。操作部３２及び表示部３３は、図１に示す操作部３２及び表示部３３に相当するものである。ＰＣ３は、特許請求の範囲におけるデータ処理装置の一例である。
【０１１３】
Ｉ／Ｆ３１は、ＲＳ−２３２Ｃ，ＵＳＢ，ＩｒＤＡ等のインターフェイスで構成され、当該ＰＣ３と前記パルスオキシメータ２とのデータ通信を可能とするためのインターフェイスである。
【０１１４】
制御部３４は、マイクロコンピュータからなり、上述したＰＣ３内の各部材の駆動を関連付けて制御するものである。また、制御部３４は、機能的に、データ処理部３４１と、記憶部３４２とを備える。
【０１１５】
データ処理部３４１は、Ｉ／Ｆ３１を介してパルスオキシメータ２から取得したＳｐＯ２に相当するカウント値データに基づき、被験者の無呼吸状態に起因するＳｐＯ２値の低下回数を求める演算処理を行うものである。
【０１１６】
記憶部３４２は、パルスオキシメータ２のメモリ部２５からダウンロードされた計測データや、ＰＣ本体部３０の各部で求められるデータ類が一時的に格納するＲＡＭや、当該ＰＣ３（或いは生体情報測定システム１）を動作させる動作プログラム等を格納するＲＯＭを含むものである。
【０１１７】
図１３は、パルスオキシメータ２により行われる故障判定動作を示すフローチャートである。
【０１１８】
図１３に示すように、制御部２７は、各加速度センサ２２の出力を取得すると（ステップ♯１）、Ｘ軸センサ、Ｙ軸センサ及びＺ軸センサの各出力に基づいてそれぞれ算出した各加速度が一定時間（例えば前述の５秒間）、所定範囲（例えば前述の２ＬＳＢ〜３ＬＳＢ、０．０２Ｇ〜０．０３Ｇ）内にあるか否かを判定する（ステップ♯２〜♯４）。その結果、各軸方向における各加速度が前記一定時間、前記所定範囲内に無い場合には（ステップ♯２，♯３，♯４でそれぞれＮＯ）、制御部２７は、パルスオキシメータ２が静止状態ではないと判断して、ステップ♯１の処理に戻る。
【０１１９】
一方、前記加速度が前記一定時間、前記所定範囲内にある場合には（ステップ♯２，♯３，♯４でそれぞれＹＥＳ）、制御部２７は、パルスオキシメータ２が静止状態であると判断し、各加速度センサの出力から得られた加速度の合成値Ａを前記（１６）式を用いて演算する（ステップ♯５）。
【０１２０】
そして、制御部２７は、算出した合成値Ａが所定範囲（例えば前述の０．７８〜１．２２Ｇ）内にあるか否かを判定する（ステップ♯６）。その結果、合成値Ａが前記所定範囲内にある場合には（ステップ♯６でＹＥＳ）、制御部２７は、加速度センサ２２に故障が発生していないと判断してステップ♯１の処理に戻る一方、合成値Ａが前記所定範囲を逸脱する場合には（ステップ♯６でＮＯ）、前記合成値Ａは異常であると判定し（ステップ♯７）、その異常判定回数をインクリメントする(ステップ♯８）。
【０１２１】
そして、制御部２７は、前記異常判定回数が２回に達したか否かを判定し（ステップ♯９）、前記異常判定回数が２回に達していない場合には（ステップ♯９でＮＯ）、ステップ♯１の処理に戻り、前記異常判定回数が２回に達すると（ステップ♯９でＹＥＳ）、加速度センサ２２に故障が発生しているものと判定し（ステップ♯１０）、その判定結果をメモリ部２５に格納するとともに、表示部２０２に表示する（ステップ♯１１）。
【０１２２】
以上のように、故障診断対象である加速度センサ２２の出力を用いて該加速度センサ２２の故障の有無を診断するため、従来のように加速度センサを複数設けたり、あるいは加速度センサ２２とは別のセンサを搭載したりする必要がなくなる。その結果、従来に比してパルスオキシメータ２のコストダウンや小型化を図ることができる。
【０１２３】
また、故障の有無を自動的に判定するようにしたので、パルスオキシメータ２の使用者は、加速度センサ２２の出力の校正作業を手動で行う必要がなくなり、パルスオキシメータ２の利便性を向上することができる。
【０１２４】
また、故障の判定結果を表示部２０２に表示するようにしたので、パルスオキシメータ２の使用者は、その判定結果を確認することができる。その結果、加速度センサ２２に故障が発生していることを知らずにパルスオキシメータ２を使用し、誤ったデータに基づいて生体の解析が行われるのを防止することができる。
【０１２５】
本件は、前記実施形態に加えて、あるいは前記実施形態に代えて次の形態［１］〜［４］に説明する変形形態も含むものである。
【０１２６】
［１］前記第１の実施形態では、故障の発生の有無をパルスオキシメータ２内で行うようにしたが、この形態に限らず、例えば、前記第１の実施形態における静止状態判定部２７２、合成値算出部２７３、故障判定部２７４のいずれか１つ又は複数をＰＣ３に搭載し、必要に応じてＰＣ３とパルスオキシメータ２との間でデータの通信を行うように構成してもよい。
【０１２７】
さらに、ＰＣ３に前記第１の実施形態における表示制御部２７５を搭載し、表示制御部２７５がＰＣ３の表示部３３に故障判定結果を表示させるようにしてもよいし、あるいは前記表示制御部２７５がパルスオキシメータ２に対して前記故障判定結果を表示部２０２に表示する指示を与えるようにしてもよい。
【０１２８】
［２］パルスオキシメータ２が静止しているものと判定する際の静止条件は、前記第１の実施形態で示したもの（判定時間：５秒間  加速度センサ２２の出力から算出される加速度の範囲：２ＬＳＢ〜３ＬＳＢ、０．０２Ｇ〜０．０３Ｇ）に限られることは無く、適宜設定可能である。
【０１２９】
［３］前記第１の実施形態では、加速度センサ２２の３軸の出力が静止していることを判定した後に加速度の合成値を求め、その合成値Ａが所定の範囲内に入っているか否かにより故障判定を行うようにしたが、これに限らず、静止状態にあるか否かの判定に加速度合成値を用いてもよく、この加速度合成値が一定時間（例えば５秒間）、所定範囲内（例えば平均値±０．０５Ｇ）に入っているときは静止状態と判定し、そのときの合成値Ａが正常範囲内（例えば０．７８Ｇ〜１．２２Ｇ）から逸脱しているか否かを判定することにより、故障判定を行うようにしてもよい。
【０１３０】
［４］本件は、パルスオキシメータに限られるものではなく、電子機器全般に本発明を適用することができるものであり、落下等により衝撃が加えられる可能性の高い携帯性を有する電子機器に採用した場合に、特に顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】所定のハード構成を備えた生体情報測定システム１の一例を示す構成図である。
【図２】被験者へのパルスオキシメータの装着状態を示す説明図である。
【図３】上記パルスオキシメータの回路構成を概略的に示す回路図である。
【図４】３軸加速度センサの一例であるピエゾ抵抗型３軸加速度センサを示す図であって、（ａ）は当該３軸加速度センサの斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は（ｂ）のａ−ａ線断面図である。
【図５】（ａ）は、Ｘ軸及びＹ軸方向における梁部変形状態を模式的に示す図であり、（ｂ）は、その電圧変化を検出するためのブリッジ回路を概略的に示す回路図である。
【図６】（ａ）は、Ｚ軸方向における梁部変形状態を模式的に示す図であり、（ｂ）は、その電圧変化を検出するためのブリッジ回路を概略的に示す回路図である。
【図７】加速度センサの姿勢を表現するにあたり、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の傾き角を定義するための説明図である。
【図８】図７に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と、被験者の臥位姿勢との関係を示す斜視図である。
【図９】パルスオキシメータの電気的な機能構成を示すブロック図である。
【図１０】（ａ）は、パルスオキシメータ（加速度センサ）が静止状態である場合の各加速度センサのセンサ出力（算出加速度）を示すための図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す各加速度センサのセンサ出力の合成値を示す図である。
【図１１】（ａ）は、パルスオキシメータ（加速度センサ）が自由落下状態である場合の各加速度センサのセンサ出力（算出加速度）を示すための図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す各加速度センサのセンサ出力の合成値を示す図である。
【図１２】ＰＣの電気的な構成を示すブロック図である。
【図１３】パルスオキシメータにより行われる故障判定動作を示すフローチャートである。
【図１４】方向表示部を有するパルスオキシメータを示す平面図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１  生体情報測定システム
２  パルスオキシメータ
２２  加速度センサ
２５  メモリ部
２７  制御部
２００  本体部
２０１  電源スイッチ
２０２  表示部
２５１  計測データ格納部
２５２  センサ出力記憶部
２５３  判定結果記憶部
２７１  加速度算出部
２７２  静止状態判定部
２７３  合成値算出部
２７４  故障判定部
２７５  表示制御部
３４１  データ処理部
３４２  記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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