生体情報計測装置、及び、生体情報計測方法
【課題】 生体情報を計測するセンサーユニットを有する計測装置において、センサーユニットを適切な力で生体に密着させる。
【解決手段】 生体の所定の部位にセンサー面を密着させることで生体情報を計測するセンサー部と、前記センサー部を保持する本体部と、前記生体の所定の部位に前記本体部を装着させる装着部と、前記本体部と前記装着部との接続部分に設けられ、前記センサー面に対して垂直な成分を含む方向に弾性変形することにより前記センサー面を前記生体側に押しつける弾性部材と、を備える。
【解決手段】 生体の所定の部位にセンサー面を密着させることで生体情報を計測するセンサー部と、前記センサー部を保持する本体部と、前記生体の所定の部位に前記本体部を装着させる装着部と、前記本体部と前記装着部との接続部分に設けられ、前記センサー面に対して垂直な成分を含む方向に弾性変形することにより前記センサー面を前記生体側に押しつける弾性部材と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報計測装置、及び、生体情報計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
脈波などの生体情報を計測する携帯型生体情報計測装置として腕時計タイプの脈波計測器が知られている。このような脈波計測器は、手首に装着する計測機器本体と、電気ケーブルにより計測機器本体に接続される小型センサーユニットとを用いて脈波を計測することができる。脈波を計測する際には、伸縮するサポーターを用いて指にカフ圧を加えながら小型センサーユニットを指に密着させ、当該指から光学的に脈波を検出する（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４２１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の計測装置（脈波計測器）によれば、日常生活中や運動中においても継続して生体情報（脈波）を計測することができる。しかし、特許文献１に記載の計測装置では、指にセンサーユニットを装着することによる違和感や、手を使った作業を行なう場合にセンサーユニットを接続するケーブルやセンサーユニット自体が邪魔になる等の問題があった。
【０００５】
これらの問題に対して、センサーユニットを腕時計型計測器本体の裏蓋側に設け、高感度のセンサーを用いて手首から脈波を検出することによって、装着時の違和感等を軽減することが可能な計測装置が開発されている。このような計測装置を用いて脈波を計測する際には、センサー面を手首の皮膚に密着させる必要があるが、バンドを締めすぎると手首の血流が阻害されて正確な計測が行なえなくなるおそれがある。逆に、緩すぎる場合には、センサーの位置ズレ等によって正確な計測が行なえなくなるおそれがある。つまり、精度の良い脈波計測を行なうためには、強すぎたり緩すぎたりしない適切な力でセンサー面を手首に密着させる必要がある。
【０００６】
本発明では、生体情報を計測するセンサーユニットを有する計測装置において、センサーユニットを適切な力で生体に密着させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための主たる発明は、生体の所定の部位にセンサー面を密着させることで生体情報を計測するセンサー部と、前記センサー部を保持する本体部と、前記生体の所定の部位に前記本体部を装着させる装着部と、前記本体部と前記装着部との接続部分に設けられ、前記センサー面に対して垂直な成分を含む方向に弾性変形することにより前記センサー面を前記生体側に押しつける弾性部材と、を備える生体情報計測装置である。
【０００８】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態おける脈波計測器１の装着時の状態を表す概略図である。
【図２】脈波計測器１を裏側から斜視した状態の分解図である。
【図３】本体部１０に取り付けられた状態のかん部材５１について説明する図である。
【図４】比較例の場合の脈波計測器装着時において、手首にかかる圧力について説明する図である。
【図５】本実施例の場合の脈波計測器装着時において、手首にかかる圧力について説明する図である。
【図６】手首が回転する場合における、脈波計測器１の動作について説明する図である。
【図７】かん部材５１及び弾性部材がＺ軸に対して斜めに移動する場合の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
生体の所定の部位にセンサー面を密着させることで生体情報を計測するセンサー部と、前記センサー部を保持する本体部と、前記生体の所定の部位に前記本体部を装着させる装着部と、前記本体部と前記装着部との接続部分に設けられ、前記センサー面に対して垂直な成分を含む方向に弾性変形することにより前記センサー面を前記生体側に押しつける弾性部材と、を備える生体情報計測装置。
このような生体情報計測装置によれば、生体情報を計測するセンサーユニットを有する計測装置において、該センサーユニットを適切な力で生体に密着させることができるようになり、正確な生体情報の計測を行ないやすくなる。
【００１１】
かかる生体情報計測装置であって、前記接続部分には、前記センサー面に対して平行な方向に複数の弾性部材が設けられ、前記複数の弾性部材は、前記接続部分において前記弾性部材同士が所定の間隔を有するように配置されることが望ましい。
このような生体情報計測装置によれば、複数の弾性部材（ばね）によって生じる反発力を、接続部分を介してセンサーユニットに効率よく作用させることができる。
【００１２】
かかる生体情報計測装置であって、前記接続部分の前記センサー面に対して平行な方向の両端部には、外側に突出する鍔部が設けられ、両端部に設けられた前記鍔部のそれぞれに、前記弾性部材が配置されることが望ましい。
このような生体情報計測装置によれば、複数の弾性部材（ばね）同士が接続部（かん部材）の最も遠い位置に配置されることになるため、ばねの反発力をより効率よくセンサーユニットに作用させることができる。
【００１３】
かかる生体情報計測装置であって、前記接続部分は、前記センサー面に対して垂直な成分を含む方向に移動し、該接続部分には、該接続部分の移動量を示すインジケーターが表示されることが望ましい。
このような生体情報計測装置によれば、生体に装着した際の接続部（かん部材）の移動量が当該インジケーターの表示量によって表されるため、適正な装着状態の目安について、視覚によって簡単に確認することができる。
【００１４】
かかる生体情報計測装置であって、前記弾性部材は前記センサー面に対して垂直な成分を含む方向に伸縮するコイルばねであって、前記コイルばねの内側に度当たり部材が収納されることが望ましい。
このような生体情報計測装置によれば、弾性部材としてのコイルばねが伸縮する際に横ズレを生じたり、弾性限界を超えて塑性変形したりすることを抑制することができる。
【００１５】
かかる生体情報計測装置であって、前記生体情報は手首の脈波であり、前記装着部はバンドであり、前記バンドを前記手首に巻きつけて前記本体部を前記手首に装着することによって、前記手首の脈波を計測することが望ましい。
このような生体情報計測装置によれば、手首のような動作の大きい部位に装着した場合であっても、バンドによる締め付け力を調節しつつ、適正な圧力でセンサー面を手首に押し付けることによって、正確な脈波を計測することができる。
【００１６】
また、生体の所定の部位にセンサー面を密着させることで生体情報を計測するセンサー部を保持する本体部を、装着部によって生体の所定の部位に装着することと、前記本体部と前記装着部との接続部分に設けられた弾性部材が、前記センサー部のセンサー面に対して垂直な成分を含む方向に弾性変形することにより、前記センサー面を前記生体側に押しつけることと、を有する生体情報計測方法が明らかとなる。
【００１７】
＝＝＝実施形態＝＝＝
発明を実施するための生体情報計測装置の形態として、腕時計型の脈波計測器１を例に挙げて説明する。
【００１８】
＜脈波計測器の構成について＞
図１は、本実施形態おける脈波計測器の装着時の状態を表す概略図である。図２は、脈波計測器の構造を説明するために脈波計測器を裏側から斜視した状態の分解図である。
【００１９】
図１及び図２に示すように、本実施形態の脈波計測器１は、本体部１０と、センサー部３０と、装着部４０と、接続部５０とを備えている。脈波計測器１は腕時計型に形成され、手首（生体）に装着することにより、手首の血管から生体情報として脈波を計測する。ここで、「脈波」とは、生体のある部分の血管に血液が流れることによって生じる血管の変化（容積変化）を波形として表したものである。
【００２０】
脈波計測器１について説明するために、本明細書中では図１のようにＸ，Ｙ，Ｚ軸を設定する。すなわち、腕時計型の脈波計測器を手首に装着する際に、手首の測定部位に対して垂直な方向（後述するセンサー部３０のセンサー面３１と垂直な方向）をＺ軸とする。なお、図１のＺ軸の矢印方向で示されるように、本体部１０が手首と接触している側をＺ軸の正方向とする（以下、Ｚ軸方向とも呼ぶ）。そして、Ｚ軸と垂直な平面上で腕（手首）と平行な方向にＸ軸を設定し、Ｘ軸と直交する方向にＹ軸を設定する。脈波計測器１はＹ軸方向に伸びる１対のバンド（装着部４０）を手首に巻きつけることによって、Ｚ軸方向にセンサー部３０を向けるようにして手首に装着（固定）される。
【００２１】
本体部１０は、胴１１と、データ表示部１２と、裏蓋１５とを備える。胴１１はセンサー部３０や不図示の制御回路等を内部に収容するケーシングに相当する。本体部１０の裏側（図のＺ軸方向であり、手首と接触する側）は、螺子などによって裏蓋１５が胴１１に固定される。本体部１０の表側には、計測した脈波のデータや現在の時刻等の各種情報を表示可能なデータ表示部１２が設けられていて、脈波計測器１を手首に装着した状態で当該情報をユーザーが視覚的に確認できるようになっている（図１参照）。なお、脈拍計測器１で計測したデータを、無線等を用いて外部の情報処理装置（コンピュータ等）に送信できるようにしておくことも可能であり、そのような場合には必ずしもデータ表示部１２が設けられなくてもよい。
【００２２】
また、胴１１の側部（図２のＸ方向）には、データ表示の切り替えや、脈波計測を行なう際の設定等に用いるための各種操作ボタンが設けられる。また、胴１１の側部（図２のＹ方向）には、後述するバンド４１を接続する接続部５０（かん部材５１）を保持するための案内壁が設けられる。
【００２３】
センサー部３０は、生体情報（本実施形態においては手首の血管の脈波）を計測するための検出部である。センサー部３０は、金属で形成される枠の内部にセンサー光源、フォトダイオード、及びセンサー回路基板（全て不図示）等が設けられ、手首と接する側の端部（Ｚ軸方向の端部）に透明な樹脂やガラスからなる平板状のセンサー面３１が設けられる。図２では、センサー部３０は円筒形のパイプ型形状であり、センサー面３１は円形の平板である。センサー面３１は防水性のあるシーリング材によって枠に取り付けられ、汗等がセンサー部に流入することを防止している。
【００２４】
なお、センサー部３０の枠（パイプ）は、金属材料を用いることにより人体へのアース機能を備えている。また、脈波計測時においてユーザーの手首に接触する可能性が高いため、皮膚への刺激が少ないチタンなどの金属材料を用いることが望ましい。
【００２５】
センサー部３０は裏蓋１５に固定され、センサー面３１がＺ軸方向に対して垂直となるように本体部１０に取り付けられている。センサー部３０の固定は、例えば、裏蓋１５の所定位置に開けられた穴に該センサー部３０の円筒形枠（金属製パイプ）の外周部分をろう付けすることによって行われる。
【００２６】
本実施形態ではセンサー光源としてＬＥＤが用いられる。脈波を計測する際には、まずセンサー部３０内部に設けられたＬＥＤから手首の皮膚表面に対して光が照射される。照射された光はセンサー面３１を透過して手首に届き、手首内部を流れる血流にて反射し、再びセンサー面３１を透過して受光部であるフォトダイオードで検出される。検出される反射光は計測部位（手首）に流れる血液の量によって変化するので、当該変化量を電気信号に変換することで、手首における脈波を計測することができる。照射される光の波長領域、及び受光部の波長領域を適切に調整することにより、高精度な脈波検出が可能となる。なお、センサー光源としてＬＥＤ以外の他の光源を用いることも可能である。
【００２７】
このように本実施形態の脈波計測器では、反射光を検出することによって脈波の計測を行なうことから、光源から光を照射する際、及び血液による反射光を検出する際に外光の影響を極力小さくすることが重要である。脈波の計測中にセンサー面３１から外光が入射すると正確な検出をすることができなくなるからである。したがって、生体情報を計測する際には、センサー面３１を被計測部位（本実施形態においては手首）に密着させる必要がある。
【００２８】
また、脈波の計測中にセンサーの位置がズレると正確な計測ができなくなるおそれがある。したがって、センサー面３１は適切な圧力で被計測部位（手首）に押し付けられて、位置が移動しない状態であることが望ましい。
【００２９】
装着部４０は、本体部１０を生体に装着させるために用いられる。すなわち、本体部１０に設けられたセンサー部３０を、生体の被計測部位（本実施形態では手首）の位置に取り付けるために用いられる。装着部４０は、図１及び図２に示されるような１対のバンド４１からなり、手首に巻きつけて締めることで、本体部１０を手首に装着させ、脈波計測中にセンサー部３０の位置がずれることを抑制する。バンド４１の端部には、該バンド４１を本体部１０に接続するためのばね棒５２（詳細は後述）を挿入するための貫通孔がＸ軸方向に開いている。
【００３０】
なお、バンド４１を締める際に締め付ける力が強すぎると、手首の血流が阻害されて正確な脈波データを取得することができなくなる。一方、正確な脈波計測を行なうためには、血流（血管）に対して所定の圧力（カフ圧）を加えながら計測を行なう必要がある。したがって、バンド４１による締め付けは適切な力で行なわれる必要がある。
【００３１】
接続部５０は、本体部１０と装着部４０（バンド４１）とを接続する接続部分である。接続部５０はかん部材５１と、ばね棒５２と、コイルばね５５と、度当たり部材５６とを有する。かん部材５１は、バンド４１を本体部１０に取り付ける際の取り付け基部となる部材である。図２に示されるように、バンド４１の端部に開いた貫通孔にばね棒５２を挿入し、ばね棒５２の両端の突起をかん部材５１のばね棒取付孔に嵌め込む。これにより、バンド４１は、図２のＹＺ平面上においてばね棒５２を軸として回転可能にかん部材５１と接続される。このかん部材５１を胴１１（本体部１０）の側部に設けられた案内壁（図２参照）に沿ってＺ軸上側から差し込むようにして取り付ける。その後、裏蓋１５を胴１１に取り付けることにより、胴１１及び裏蓋１５で上下（Ｚ軸方向）に挟み込むようにしてかん部材５１が保持される。このようにして、かん部材５１（接続部５０）を介してバンド４１と本体部１０とが接続される。
【００３２】
この状態で、かん部材５１は胴１１の案内壁によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向への移動が制限され、Ｚ軸方向にスライドするようにして移動可能となる。すなわち、かん部材５１に接続された本体部１０（センサー部３０）は、バンド４１の引っ張りに応じてＺ軸方向に移動する。
【００３３】
＜接続方法の詳細＞
図３に、本体部１０に取り付けられた状態のかん部材５１について説明する図を示す。図では、かん部材５１を胴１１（本体部１０）に取り付けた際の、胴１１の案内壁付近（図２参照）のＸ−Ｚ断面を表している。
【００３４】
かん部材５１の下側両端（図３でＺ軸方向の下側でＸ軸方向の両端側）にはＬ字形状に外向きに突出する鍔部が設けられている。この鍔部と裏蓋１５との間の空間に、Ｚ軸方向の成分を含む方向に弾性変形するような弾性部材が設置される。本実施形態では、当該弾性部材として、Ｚ軸方向に伸縮可能なコイルばね５５が設置される。
【００３５】
脈波計測器１を手首に装着する際、バンド４１がＺ軸方向（手首方向）に引っ張られると、バンド４１に接続されたかん部材５１もＺ軸方向に引っ張られ、かん部材５１の鍔部と裏蓋１５との間に設けられたコイルばね５５がＺ軸方向に圧縮されるように弾性変形する。Ｚ軸方向に弾性変形したコイルばね５５は元の形状に戻ろうとして、裏蓋１５を手首側に押すような反発力を発生させる。この反発力によって、裏蓋１５に固定されたセンサー部３０がＺ軸方向（手首方向）に押し付けられ、センサー面３１を生体（手首）に密着させる。なお、コイルばね５５の弾性係数は、脈波計測器を手首に装着した状態において適切な力でセンサー面を手首に押し付けることが可能となるように決定される。なお、図３ではバンド４１が引っ張られた時にコイルばね５５が圧縮される方向に弾性変形しているが、コイルばね５５が伸びる方向に弾性変形を行なうようにしてもよい。また、弾性部材としてはコイルばね５５以外の部材を用いることも可能である。例えば、Ｚ軸方向に弾性変形するエラストマー等を用いてもよい。
【００３６】
コイルばね５５の内部には、円柱状の度当たり部材５６が収納されている（図２、図３参照）。度当たり部材５５の外径は、コイルばね５５の内側（ばねの内径）に嵌るようなサイズであり、該コイルばね５５が伸縮する際に横ずれするのを抑制する。また、度当たり部材５６の長さはコイルばね５５の設計上の圧縮量に応じて決定される。すなわち、かん部材５１が引っ張られてコイルばね５５が圧縮される際に、度当たり部材５６によって圧縮量に制限を設けることにより、該コイルばね５５による反発力が大きくなりすぎたり、弾性限界を超えてコイルばね５５が塑性変形したりすることを抑制する。なお、度当たり部材５６はかん部材５１と一体的に成形されていてもよい。例えば、図３でかん部材５１の鍔部に度当たり部材５６に相当する円筒状の突起が設けられ、当該突起にコイルばね５５を嵌め込むような構成とすることもできる。
【００３７】
また、図３では、かん部材５１においてＸ軸方向の左右に設けられるコイルばね５５同士が所定の間隔を有するように配置される。これは、バンド４１の引っ張り方向がＺ軸方向からズレて斜め方向に引っ張られるような場合に、複数の弾性部材が間隔を空けて設けられることによって、ばねの反発力を効率よく作用させることができるからである。
【００３８】
さらに、本実施形態では、かん部材５１の鍔部がＸ軸方向の外側に突出し、当該外側に突出した鍔部に（かん部材５１のＸ軸方向外側に）コイルばね５５が設けられる。かん部材５１の両端の鍔部にコイルばね５５を配置することによって、該かん部材５１おいて弾性部材同士の間隔を最も大きくとることができる。コイルばね５５同士のＸ軸方向（センサー面３１に平行な方向）の間隔を広くしておく方が、コイルばね５５の反発力をより大きく利用できるからである。
【００３９】
例えば、バンド４１が図３の右側に傾くように引っ張られる場合について考える。バンド４１からの引っ張り力は、ばね棒５２を介してかん部材５１に作用する。そこで、かん部材５１の右側のばね棒取付孔を支点、左側のばね棒取付孔を力点、左端の鍔部（コイルばね５５の位置）を作用点と考えると、てこの原理により支点から作用点までの距離が大きいほど得られる力が大きくなる。すなわち、コイルばね５５の設置間隔を広くしておくことで、コイルばね５５の反発力（上述の例ではバンド４１の傾きを戻そうとする力）を効率よく作用させることができる。
【００４０】
ただし、装置をコンパクトにしたい等の要求がある場合には、かん部材５１の鍔部をＸ軸方向の内側向きにして、コイルばね５５同士の設置間隔を狭くしてもよい。
【００４１】
なお、脈波計測器１の装着時において、コイルばね５５を設置する空間に汗などが溜まると、かん部材５１のスムーズな可動を妨げるおそれがある。そこで、胴１１側部の案内壁の一部に切り欠きを入れて「水抜き穴」を形成し、汗や水を廃棄できるようにしておくことが望ましい。
【００４２】
＝＝＝脈波計測を行う際の留意点＝＝＝
脈波計測器１を用いて実際に脈波を計測する際には、図１に示されるように腕時計のように手首（生体）に装着した状態で計測を行なう。この計測時における留意点について説明する。
【００４３】
＜比較例＞
まず、比較例として、接続部５０が可動しない場合の例について説明する。すなわち、従来型の脈波計測器のように、本体部１０に対してバンド４１の接続部（かん部材５１）がＺ軸方向にスライド可動しない脈波計測器について説明する。
【００４４】
図４は、比較例の場合の脈波計測器装着時において、生体（手首）にかかる圧力について説明する図である。図は脈波計測器を手首に装着した時のＹＺ平面上の一断面を表している。比較例では、接続部５０としてかん部材５１とばね棒５２を備えるが、コイルばね５５及び度当たり部材５６は備えず、かん部材５１が胴１１に直接固定されている。つまり、かん部材５１及びバンド４１は図のＺ軸方向へスライド移動することはない。
【００４５】
前述のように、手首の脈波を正確に計測するためには、センサー部３０のセンサー面３１が適切な力で手首に押し付けられ、計測中にセンサーの位置がズレないようにしっかりと装着されていることが必要である。そのため、比較例のような脈波計測器では、バンド４１をなるべくきつく締めることによって本体部１０（センサー部３０）を被計測部位（手首）に装着していた。しかし、手首に巻きつけられたバンド４１による締め付け圧力が大きい場合、図４の白抜き矢印で示されるような力によって手首内部の脈波測定対象となる細動脈（血管）が四方から圧迫され、血流が阻害されるおそれがある。一方、バンド４１による締め付けが緩すぎると、本体部１０がしっかりと手首に装着されないためセンサー部３０の位置がずれてしまったり、センサー面３１から外光が入射してしまったりするおそれがある。そのため、比較例のような構成の脈波計測器の場合、正確な脈波データを計測することが難しかった。
【００４６】
＜実施例＞
上述の比較例に対して、接続部５０が可動可能な本実施例の場合について説明する。
図５は、本実施例の場合の脈波計測器装着時において、生体（手首）にかかる圧力について説明する図である。図は脈波計測器を手首に装着した時のＹＺ平面上の一断面を表している。
【００４７】
本実施例では、かん部材５１がＺ軸方向に移動可能な構造となっている。上述のように、脈波計測器を手首に装着する際には、装着部４０（バンド４１）が図５のＺ軸方向（手首方向）に引っ張られるため、バンド４１に接続されたかん部材５１もＺ軸方向に引っ張られる。そして、コイルばね５５が圧縮され、その反発力によって裏蓋１５にＺ軸方向の力が作用する。これにより、裏蓋１５に固定されたセンサー部３０にもＺ軸方向（手首方向）の力が働き、センサー面３１が手首に押し付けられる。例えば、図５において、バンド４１が引っ張られない状態ではかん部材５１も移動せず、コイルばね５５は圧縮されない。このときのコイルばね５５の寸法をＡとする。バンド４１が引っ張られると、コイルばね５５が圧縮され、寸法Ａより縮んだ状態となる。そして、コイルばね５５の寸法がＢとなるとき、かん部材５１がＺ軸方向の可動ストロークの中央付近に位置し、コイルばね５５の反発力によって手首に対して適正な圧力が加えられる。
【００４８】
つまり、本実施例ではバンド４１を締め付けると、かん部材５１がＺ軸方向にスライド移動することによって、手首の締め付けが緩和される。同時に、圧縮されたコイルばね５５の反発力によって、センサー面３１が手首側に適切な力で押し付けられ、密着する。これにより、図５の白抜き矢印で示されるようにＺ軸方向（手首方向）の圧力が手首に働き、細動脈を不必要に圧迫して血流を阻害することなく、センサー面３１をしっかりと手首に密着させることができる。
【００４９】
また、手首のような動きの激しい部位に装着するタイプの脈波計測器（例えば腕時計型脈波計測器）では、手首の動きに追従してセンサー面３１を手首に押し付けることが要求される。すなわち、手首が回転したりする場合にも、常にセンサー面と垂直な方向に該センサー面が押し付けられていることが必要である。
【００５０】
この点、本実施例では、左右のかん部材５１がそれぞれ独立して可動可能なことにより、手首の動きに追従しやすい構成となっている。図６は、手首が回転する場合における、脈波計測器の動作について説明する図である。図６において、例えば手首が反時計回り方向に回転することによって右側のコイルばね５５がＢ寸法よりもさらに圧縮される場合、左側のコイルばね５５はＢ寸法よりも伸長する。したがって、本体部１０（胴１１）の右側では右側のコイルばね５５の反発力によって上向き（Ｚ軸反対方向）の力が働き、本体部１０（胴１１）の左側では左側のコイルばね５５の反発力によって下向き（Ｚ軸方向）の力が働く。つまり、手首の回転方向と同じ方向の回転力がセンサー面３１を中心として本体部１０に作用する。これにより、図６における右側のコイルばね５５と左側のコイルばね５５とは荷重バランスの取れる位置まで伸縮して本体部１０を回転させることになる。結果として、センサー面３１が手首の動きに追従することで、常に手首に対して垂直な方向の圧力をかけやすくなる。
【００５１】
＜本実施例の効果＞
本実施例の脈波計測器によると、手首に装着する際にバンドを不必要に強く締め付ける必要が無いため、脈波計測時に手首の血流が阻害されにくくなる。すなわち、バンドの締め付けを強くしなくても、弾性部材（コイルばね５５）の反発力によって、本体とバンドとの接続部（かん部材５１）が可動して適切な力でセンサー面を手首に密着させる。これにより正確な脈波データを取得できるようになるため、高精度な脈波計測を行うことが可能になる。
【００５２】
また、本体部１０や装着部４０（バンド４１）自体に伸縮機構を設けるものではないので、装置の大型化やコストアップにつながるようなこともない。例えば、一般的な市販バンド等を用いたとしても、高精度な計測を行なうことができる。
【００５３】
＜変形例＞
本実施形態の一例として、以下のような変形例とすることもできる。
上述の実施例では、胴１１に設けられた案内壁によって、かん部材５１はセンサー面と垂直な方向に移動するように配置されていた。しかし、センサー面と垂直な成分を含む方向に移動可能であれば、かん部材５１の移動方向に制限はない。すなわち、かん部材５１がセンサー面に対して斜め方向に移動するような構造であってもよい。
【００５４】
図７にかん部材５１及び弾性部材がＺ軸に対して斜めに移動する場合の例を示す。図７では、胴１１の案内壁がＺ軸に対して斜め外向きに設けられ、また、弾性部材（図７においてコイルばね５５）も該案内壁に沿って斜めに弾性変形するように設けられる。そして、接続部５０（かん部材５１）は該案内壁に沿って斜め外向きに移動可能に設けられる。
【００５５】
図７のような斜め方向にかん部材５１が移動可能であれば、バンド４１を引っ張る際に手首の曲面に沿って引っ張ることができるようになるため、手首に装着するときの装着感をより快適にすることができる。このとき、かん部材５１はＺ軸成分を含む方向（すなわち、センサー面と垂直な成分を含む方向）にも引っ張られることになるので、コイルばね５５による反力は当該Ｚ軸方向にも働き、センサー部３０は手首側に押し付けられる。したがって、適切な力でセンサー面を手首に密着させることができ、高精度な脈波計測を行うことができる。
【００５６】
また、かん部材５１の所定の位置に、脈波計測器の装着時において該かん部材５１の移動量を示すインジケーターを表示してもよい。
【００５７】
例えば、かん部材５１の側面のばね棒取付孔が設けられる部分の近辺を着色し、インジケーターを設ける。この場合、脈波計測器の装着時においてかん部材５１がバンド４１に引っ張られていない状態では、該かん部材５１の着色部（インジケーター）は胴１１内に収容されているため、視認されることはない。しかし、かん部材５１がバンド４１に引っ張られてＺ軸方向に移動すると、胴１１の内部に収容されていたかん部材５１の着色部（インジケーター）が胴１１の外側に現れることにより、ユーザーはインジケーターを視認することができるようになる。脈波計測器の適正な装着状態におけるインジケーターの表示量をあらかじめ調べておけば、かん部材５１の移動量を確認することで、適正な装着状態の目安とすることができる。
【００５８】
また、かん部材５１の移動量に応じて色分けをしてもよい。例えば、かん部材５１が胴１１の外側に引っ張られる量が適正となる範囲を青色で着色し、引っ張られる量が足りない範囲や大きすぎる範囲を赤色で着色する。すなわち、コイルばね５５の弾性力に応じて、センサー部３０を手首に密着させるための圧力が適正となる範囲をインジケーターにより明示する。脈波計測器を装着したユーザーは、インジケーターの表示を確認して、インジケーターが青色で表示される範囲に入るようにバンド４１の締めつけ力を調整する。視覚を通じて確認することにより、センサー面の押し付け力が強すぎたり弱すぎたりすることなく、適切な力で手首に密着させて計測を行なうことができる。
【００５９】
また、インジケーターとして、色で表示するのでなく、かん部材５１に直接目盛りを表示したり、かん部材５１自体の形状を変更したりするのであってもよい。
【００６０】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
一実施形態として脈波計測器を説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
【００６１】
＜生体情報計測装置について＞
前述した実施形態では、生体情報計測装置として脈波を計測する装置について説明されていたが、計測する生体情報は脈波には限られない。例えば、血圧の計測等、センサーを計測部位に密着させることで生体情報を計測するタイプの計測装置に対して本発明を適用することができる。
【００６２】
＜脈波計測器について＞
前述した実施形態において説明される脈波計測器は、手首に装着して脈波を計測する腕時計型の計測器であったが、腕時計型の計測器には限られない。例えば、手首ではなく上腕部に装着するタイプの計測器や、ベルトを用いて胴に装着するタイプの計測器等、腕時計型以外の脈波計測器にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 脈波計測器
１０ 本体部、１１ 胴、１２ データ表示部、１５ 裏蓋、
３０ センサー部、３１ センサー面
４０ 装着部、４１ バンド、
５０ 接続部、５１ かん部材、５２ ばね棒、５５ コイルばね、
５６ 度当たり部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報計測装置、及び、生体情報計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
脈波などの生体情報を計測する携帯型生体情報計測装置として腕時計タイプの脈波計測器が知られている。このような脈波計測器は、手首に装着する計測機器本体と、電気ケーブルにより計測機器本体に接続される小型センサーユニットとを用いて脈波を計測することができる。脈波を計測する際には、伸縮するサポーターを用いて指にカフ圧を加えながら小型センサーユニットを指に密着させ、当該指から光学的に脈波を検出する（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４２１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の計測装置（脈波計測器）によれば、日常生活中や運動中においても継続して生体情報（脈波）を計測することができる。しかし、特許文献１に記載の計測装置では、指にセンサーユニットを装着することによる違和感や、手を使った作業を行なう場合にセンサーユニットを接続するケーブルやセンサーユニット自体が邪魔になる等の問題があった。
【０００５】
これらの問題に対して、センサーユニットを腕時計型計測器本体の裏蓋側に設け、高感度のセンサーを用いて手首から脈波を検出することによって、装着時の違和感等を軽減することが可能な計測装置が開発されている。このような計測装置を用いて脈波を計測する際には、センサー面を手首の皮膚に密着させる必要があるが、バンドを締めすぎると手首の血流が阻害されて正確な計測が行なえなくなるおそれがある。逆に、緩すぎる場合には、センサーの位置ズレ等によって正確な計測が行なえなくなるおそれがある。つまり、精度の良い脈波計測を行なうためには、強すぎたり緩すぎたりしない適切な力でセンサー面を手首に密着させる必要がある。
【０００６】
本発明では、生体情報を計測するセンサーユニットを有する計測装置において、センサーユニットを適切な力で生体に密着させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための主たる発明は、生体の所定の部位にセンサー面を密着させることで生体情報を計測するセンサー部と、前記センサー部を保持する本体部と、前記生体の所定の部位に前記本体部を装着させる装着部と、前記本体部と前記装着部との接続部分に設けられ、前記センサー面に対して垂直な成分を含む方向に弾性変形することにより前記センサー面を前記生体側に押しつける弾性部材と、を備える生体情報計測装置である。
【０００８】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態おける脈波計測器１の装着時の状態を表す概略図である。
【図２】脈波計測器１を裏側から斜視した状態の分解図である。
【図３】本体部１０に取り付けられた状態のかん部材５１について説明する図である。
【図４】比較例の場合の脈波計測器装着時において、手首にかかる圧力について説明する図である。
【図５】本実施例の場合の脈波計測器装着時において、手首にかかる圧力について説明する図である。
【図６】手首が回転する場合における、脈波計測器１の動作について説明する図である。
【図７】かん部材５１及び弾性部材がＺ軸に対して斜めに移動する場合の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
生体の所定の部位にセンサー面を密着させることで生体情報を計測するセンサー部と、前記センサー部を保持する本体部と、前記生体の所定の部位に前記本体部を装着させる装着部と、前記本体部と前記装着部との接続部分に設けられ、前記センサー面に対して垂直な成分を含む方向に弾性変形することにより前記センサー面を前記生体側に押しつける弾性部材と、を備える生体情報計測装置。
このような生体情報計測装置によれば、生体情報を計測するセンサーユニットを有する計測装置において、該センサーユニットを適切な力で生体に密着させることができるようになり、正確な生体情報の計測を行ないやすくなる。
【００１１】
かかる生体情報計測装置であって、前記接続部分には、前記センサー面に対して平行な方向に複数の弾性部材が設けられ、前記複数の弾性部材は、前記接続部分において前記弾性部材同士が所定の間隔を有するように配置されることが望ましい。
このような生体情報計測装置によれば、複数の弾性部材（ばね）によって生じる反発力を、接続部分を介してセンサーユニットに効率よく作用させることができる。
【００１２】
かかる生体情報計測装置であって、前記接続部分の前記センサー面に対して平行な方向の両端部には、外側に突出する鍔部が設けられ、両端部に設けられた前記鍔部のそれぞれに、前記弾性部材が配置されることが望ましい。
このような生体情報計測装置によれば、複数の弾性部材（ばね）同士が接続部（かん部材）の最も遠い位置に配置されることになるため、ばねの反発力をより効率よくセンサーユニットに作用させることができる。
【００１３】
かかる生体情報計測装置であって、前記接続部分は、前記センサー面に対して垂直な成分を含む方向に移動し、該接続部分には、該接続部分の移動量を示すインジケーターが表示されることが望ましい。
このような生体情報計測装置によれば、生体に装着した際の接続部（かん部材）の移動量が当該インジケーターの表示量によって表されるため、適正な装着状態の目安について、視覚によって簡単に確認することができる。
【００１４】
かかる生体情報計測装置であって、前記弾性部材は前記センサー面に対して垂直な成分を含む方向に伸縮するコイルばねであって、前記コイルばねの内側に度当たり部材が収納されることが望ましい。
このような生体情報計測装置によれば、弾性部材としてのコイルばねが伸縮する際に横ズレを生じたり、弾性限界を超えて塑性変形したりすることを抑制することができる。
【００１５】
かかる生体情報計測装置であって、前記生体情報は手首の脈波であり、前記装着部はバンドであり、前記バンドを前記手首に巻きつけて前記本体部を前記手首に装着することによって、前記手首の脈波を計測することが望ましい。
このような生体情報計測装置によれば、手首のような動作の大きい部位に装着した場合であっても、バンドによる締め付け力を調節しつつ、適正な圧力でセンサー面を手首に押し付けることによって、正確な脈波を計測することができる。
【００１６】
また、生体の所定の部位にセンサー面を密着させることで生体情報を計測するセンサー部を保持する本体部を、装着部によって生体の所定の部位に装着することと、前記本体部と前記装着部との接続部分に設けられた弾性部材が、前記センサー部のセンサー面に対して垂直な成分を含む方向に弾性変形することにより、前記センサー面を前記生体側に押しつけることと、を有する生体情報計測方法が明らかとなる。
【００１７】
＝＝＝実施形態＝＝＝
発明を実施するための生体情報計測装置の形態として、腕時計型の脈波計測器１を例に挙げて説明する。
【００１８】
＜脈波計測器の構成について＞
図１は、本実施形態おける脈波計測器の装着時の状態を表す概略図である。図２は、脈波計測器の構造を説明するために脈波計測器を裏側から斜視した状態の分解図である。
【００１９】
図１及び図２に示すように、本実施形態の脈波計測器１は、本体部１０と、センサー部３０と、装着部４０と、接続部５０とを備えている。脈波計測器１は腕時計型に形成され、手首（生体）に装着することにより、手首の血管から生体情報として脈波を計測する。ここで、「脈波」とは、生体のある部分の血管に血液が流れることによって生じる血管の変化（容積変化）を波形として表したものである。
【００２０】
脈波計測器１について説明するために、本明細書中では図１のようにＸ，Ｙ，Ｚ軸を設定する。すなわち、腕時計型の脈波計測器を手首に装着する際に、手首の測定部位に対して垂直な方向（後述するセンサー部３０のセンサー面３１と垂直な方向）をＺ軸とする。なお、図１のＺ軸の矢印方向で示されるように、本体部１０が手首と接触している側をＺ軸の正方向とする（以下、Ｚ軸方向とも呼ぶ）。そして、Ｚ軸と垂直な平面上で腕（手首）と平行な方向にＸ軸を設定し、Ｘ軸と直交する方向にＹ軸を設定する。脈波計測器１はＹ軸方向に伸びる１対のバンド（装着部４０）を手首に巻きつけることによって、Ｚ軸方向にセンサー部３０を向けるようにして手首に装着（固定）される。
【００２１】
本体部１０は、胴１１と、データ表示部１２と、裏蓋１５とを備える。胴１１はセンサー部３０や不図示の制御回路等を内部に収容するケーシングに相当する。本体部１０の裏側（図のＺ軸方向であり、手首と接触する側）は、螺子などによって裏蓋１５が胴１１に固定される。本体部１０の表側には、計測した脈波のデータや現在の時刻等の各種情報を表示可能なデータ表示部１２が設けられていて、脈波計測器１を手首に装着した状態で当該情報をユーザーが視覚的に確認できるようになっている（図１参照）。なお、脈拍計測器１で計測したデータを、無線等を用いて外部の情報処理装置（コンピュータ等）に送信できるようにしておくことも可能であり、そのような場合には必ずしもデータ表示部１２が設けられなくてもよい。
【００２２】
また、胴１１の側部（図２のＸ方向）には、データ表示の切り替えや、脈波計測を行なう際の設定等に用いるための各種操作ボタンが設けられる。また、胴１１の側部（図２のＹ方向）には、後述するバンド４１を接続する接続部５０（かん部材５１）を保持するための案内壁が設けられる。
【００２３】
センサー部３０は、生体情報（本実施形態においては手首の血管の脈波）を計測するための検出部である。センサー部３０は、金属で形成される枠の内部にセンサー光源、フォトダイオード、及びセンサー回路基板（全て不図示）等が設けられ、手首と接する側の端部（Ｚ軸方向の端部）に透明な樹脂やガラスからなる平板状のセンサー面３１が設けられる。図２では、センサー部３０は円筒形のパイプ型形状であり、センサー面３１は円形の平板である。センサー面３１は防水性のあるシーリング材によって枠に取り付けられ、汗等がセンサー部に流入することを防止している。
【００２４】
なお、センサー部３０の枠（パイプ）は、金属材料を用いることにより人体へのアース機能を備えている。また、脈波計測時においてユーザーの手首に接触する可能性が高いため、皮膚への刺激が少ないチタンなどの金属材料を用いることが望ましい。
【００２５】
センサー部３０は裏蓋１５に固定され、センサー面３１がＺ軸方向に対して垂直となるように本体部１０に取り付けられている。センサー部３０の固定は、例えば、裏蓋１５の所定位置に開けられた穴に該センサー部３０の円筒形枠（金属製パイプ）の外周部分をろう付けすることによって行われる。
【００２６】
本実施形態ではセンサー光源としてＬＥＤが用いられる。脈波を計測する際には、まずセンサー部３０内部に設けられたＬＥＤから手首の皮膚表面に対して光が照射される。照射された光はセンサー面３１を透過して手首に届き、手首内部を流れる血流にて反射し、再びセンサー面３１を透過して受光部であるフォトダイオードで検出される。検出される反射光は計測部位（手首）に流れる血液の量によって変化するので、当該変化量を電気信号に変換することで、手首における脈波を計測することができる。照射される光の波長領域、及び受光部の波長領域を適切に調整することにより、高精度な脈波検出が可能となる。なお、センサー光源としてＬＥＤ以外の他の光源を用いることも可能である。
【００２７】
このように本実施形態の脈波計測器では、反射光を検出することによって脈波の計測を行なうことから、光源から光を照射する際、及び血液による反射光を検出する際に外光の影響を極力小さくすることが重要である。脈波の計測中にセンサー面３１から外光が入射すると正確な検出をすることができなくなるからである。したがって、生体情報を計測する際には、センサー面３１を被計測部位（本実施形態においては手首）に密着させる必要がある。
【００２８】
また、脈波の計測中にセンサーの位置がズレると正確な計測ができなくなるおそれがある。したがって、センサー面３１は適切な圧力で被計測部位（手首）に押し付けられて、位置が移動しない状態であることが望ましい。
【００２９】
装着部４０は、本体部１０を生体に装着させるために用いられる。すなわち、本体部１０に設けられたセンサー部３０を、生体の被計測部位（本実施形態では手首）の位置に取り付けるために用いられる。装着部４０は、図１及び図２に示されるような１対のバンド４１からなり、手首に巻きつけて締めることで、本体部１０を手首に装着させ、脈波計測中にセンサー部３０の位置がずれることを抑制する。バンド４１の端部には、該バンド４１を本体部１０に接続するためのばね棒５２（詳細は後述）を挿入するための貫通孔がＸ軸方向に開いている。
【００３０】
なお、バンド４１を締める際に締め付ける力が強すぎると、手首の血流が阻害されて正確な脈波データを取得することができなくなる。一方、正確な脈波計測を行なうためには、血流（血管）に対して所定の圧力（カフ圧）を加えながら計測を行なう必要がある。したがって、バンド４１による締め付けは適切な力で行なわれる必要がある。
【００３１】
接続部５０は、本体部１０と装着部４０（バンド４１）とを接続する接続部分である。接続部５０はかん部材５１と、ばね棒５２と、コイルばね５５と、度当たり部材５６とを有する。かん部材５１は、バンド４１を本体部１０に取り付ける際の取り付け基部となる部材である。図２に示されるように、バンド４１の端部に開いた貫通孔にばね棒５２を挿入し、ばね棒５２の両端の突起をかん部材５１のばね棒取付孔に嵌め込む。これにより、バンド４１は、図２のＹＺ平面上においてばね棒５２を軸として回転可能にかん部材５１と接続される。このかん部材５１を胴１１（本体部１０）の側部に設けられた案内壁（図２参照）に沿ってＺ軸上側から差し込むようにして取り付ける。その後、裏蓋１５を胴１１に取り付けることにより、胴１１及び裏蓋１５で上下（Ｚ軸方向）に挟み込むようにしてかん部材５１が保持される。このようにして、かん部材５１（接続部５０）を介してバンド４１と本体部１０とが接続される。
【００３２】
この状態で、かん部材５１は胴１１の案内壁によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向への移動が制限され、Ｚ軸方向にスライドするようにして移動可能となる。すなわち、かん部材５１に接続された本体部１０（センサー部３０）は、バンド４１の引っ張りに応じてＺ軸方向に移動する。
【００３３】
＜接続方法の詳細＞
図３に、本体部１０に取り付けられた状態のかん部材５１について説明する図を示す。図では、かん部材５１を胴１１（本体部１０）に取り付けた際の、胴１１の案内壁付近（図２参照）のＸ−Ｚ断面を表している。
【００３４】
かん部材５１の下側両端（図３でＺ軸方向の下側でＸ軸方向の両端側）にはＬ字形状に外向きに突出する鍔部が設けられている。この鍔部と裏蓋１５との間の空間に、Ｚ軸方向の成分を含む方向に弾性変形するような弾性部材が設置される。本実施形態では、当該弾性部材として、Ｚ軸方向に伸縮可能なコイルばね５５が設置される。
【００３５】
脈波計測器１を手首に装着する際、バンド４１がＺ軸方向（手首方向）に引っ張られると、バンド４１に接続されたかん部材５１もＺ軸方向に引っ張られ、かん部材５１の鍔部と裏蓋１５との間に設けられたコイルばね５５がＺ軸方向に圧縮されるように弾性変形する。Ｚ軸方向に弾性変形したコイルばね５５は元の形状に戻ろうとして、裏蓋１５を手首側に押すような反発力を発生させる。この反発力によって、裏蓋１５に固定されたセンサー部３０がＺ軸方向（手首方向）に押し付けられ、センサー面３１を生体（手首）に密着させる。なお、コイルばね５５の弾性係数は、脈波計測器を手首に装着した状態において適切な力でセンサー面を手首に押し付けることが可能となるように決定される。なお、図３ではバンド４１が引っ張られた時にコイルばね５５が圧縮される方向に弾性変形しているが、コイルばね５５が伸びる方向に弾性変形を行なうようにしてもよい。また、弾性部材としてはコイルばね５５以外の部材を用いることも可能である。例えば、Ｚ軸方向に弾性変形するエラストマー等を用いてもよい。
【００３６】
コイルばね５５の内部には、円柱状の度当たり部材５６が収納されている（図２、図３参照）。度当たり部材５５の外径は、コイルばね５５の内側（ばねの内径）に嵌るようなサイズであり、該コイルばね５５が伸縮する際に横ずれするのを抑制する。また、度当たり部材５６の長さはコイルばね５５の設計上の圧縮量に応じて決定される。すなわち、かん部材５１が引っ張られてコイルばね５５が圧縮される際に、度当たり部材５６によって圧縮量に制限を設けることにより、該コイルばね５５による反発力が大きくなりすぎたり、弾性限界を超えてコイルばね５５が塑性変形したりすることを抑制する。なお、度当たり部材５６はかん部材５１と一体的に成形されていてもよい。例えば、図３でかん部材５１の鍔部に度当たり部材５６に相当する円筒状の突起が設けられ、当該突起にコイルばね５５を嵌め込むような構成とすることもできる。
【００３７】
また、図３では、かん部材５１においてＸ軸方向の左右に設けられるコイルばね５５同士が所定の間隔を有するように配置される。これは、バンド４１の引っ張り方向がＺ軸方向からズレて斜め方向に引っ張られるような場合に、複数の弾性部材が間隔を空けて設けられることによって、ばねの反発力を効率よく作用させることができるからである。
【００３８】
さらに、本実施形態では、かん部材５１の鍔部がＸ軸方向の外側に突出し、当該外側に突出した鍔部に（かん部材５１のＸ軸方向外側に）コイルばね５５が設けられる。かん部材５１の両端の鍔部にコイルばね５５を配置することによって、該かん部材５１おいて弾性部材同士の間隔を最も大きくとることができる。コイルばね５５同士のＸ軸方向（センサー面３１に平行な方向）の間隔を広くしておく方が、コイルばね５５の反発力をより大きく利用できるからである。
【００３９】
例えば、バンド４１が図３の右側に傾くように引っ張られる場合について考える。バンド４１からの引っ張り力は、ばね棒５２を介してかん部材５１に作用する。そこで、かん部材５１の右側のばね棒取付孔を支点、左側のばね棒取付孔を力点、左端の鍔部（コイルばね５５の位置）を作用点と考えると、てこの原理により支点から作用点までの距離が大きいほど得られる力が大きくなる。すなわち、コイルばね５５の設置間隔を広くしておくことで、コイルばね５５の反発力（上述の例ではバンド４１の傾きを戻そうとする力）を効率よく作用させることができる。
【００４０】
ただし、装置をコンパクトにしたい等の要求がある場合には、かん部材５１の鍔部をＸ軸方向の内側向きにして、コイルばね５５同士の設置間隔を狭くしてもよい。
【００４１】
なお、脈波計測器１の装着時において、コイルばね５５を設置する空間に汗などが溜まると、かん部材５１のスムーズな可動を妨げるおそれがある。そこで、胴１１側部の案内壁の一部に切り欠きを入れて「水抜き穴」を形成し、汗や水を廃棄できるようにしておくことが望ましい。
【００４２】
＝＝＝脈波計測を行う際の留意点＝＝＝
脈波計測器１を用いて実際に脈波を計測する際には、図１に示されるように腕時計のように手首（生体）に装着した状態で計測を行なう。この計測時における留意点について説明する。
【００４３】
＜比較例＞
まず、比較例として、接続部５０が可動しない場合の例について説明する。すなわち、従来型の脈波計測器のように、本体部１０に対してバンド４１の接続部（かん部材５１）がＺ軸方向にスライド可動しない脈波計測器について説明する。
【００４４】
図４は、比較例の場合の脈波計測器装着時において、生体（手首）にかかる圧力について説明する図である。図は脈波計測器を手首に装着した時のＹＺ平面上の一断面を表している。比較例では、接続部５０としてかん部材５１とばね棒５２を備えるが、コイルばね５５及び度当たり部材５６は備えず、かん部材５１が胴１１に直接固定されている。つまり、かん部材５１及びバンド４１は図のＺ軸方向へスライド移動することはない。
【００４５】
前述のように、手首の脈波を正確に計測するためには、センサー部３０のセンサー面３１が適切な力で手首に押し付けられ、計測中にセンサーの位置がズレないようにしっかりと装着されていることが必要である。そのため、比較例のような脈波計測器では、バンド４１をなるべくきつく締めることによって本体部１０（センサー部３０）を被計測部位（手首）に装着していた。しかし、手首に巻きつけられたバンド４１による締め付け圧力が大きい場合、図４の白抜き矢印で示されるような力によって手首内部の脈波測定対象となる細動脈（血管）が四方から圧迫され、血流が阻害されるおそれがある。一方、バンド４１による締め付けが緩すぎると、本体部１０がしっかりと手首に装着されないためセンサー部３０の位置がずれてしまったり、センサー面３１から外光が入射してしまったりするおそれがある。そのため、比較例のような構成の脈波計測器の場合、正確な脈波データを計測することが難しかった。
【００４６】
＜実施例＞
上述の比較例に対して、接続部５０が可動可能な本実施例の場合について説明する。
図５は、本実施例の場合の脈波計測器装着時において、生体（手首）にかかる圧力について説明する図である。図は脈波計測器を手首に装着した時のＹＺ平面上の一断面を表している。
【００４７】
本実施例では、かん部材５１がＺ軸方向に移動可能な構造となっている。上述のように、脈波計測器を手首に装着する際には、装着部４０（バンド４１）が図５のＺ軸方向（手首方向）に引っ張られるため、バンド４１に接続されたかん部材５１もＺ軸方向に引っ張られる。そして、コイルばね５５が圧縮され、その反発力によって裏蓋１５にＺ軸方向の力が作用する。これにより、裏蓋１５に固定されたセンサー部３０にもＺ軸方向（手首方向）の力が働き、センサー面３１が手首に押し付けられる。例えば、図５において、バンド４１が引っ張られない状態ではかん部材５１も移動せず、コイルばね５５は圧縮されない。このときのコイルばね５５の寸法をＡとする。バンド４１が引っ張られると、コイルばね５５が圧縮され、寸法Ａより縮んだ状態となる。そして、コイルばね５５の寸法がＢとなるとき、かん部材５１がＺ軸方向の可動ストロークの中央付近に位置し、コイルばね５５の反発力によって手首に対して適正な圧力が加えられる。
【００４８】
つまり、本実施例ではバンド４１を締め付けると、かん部材５１がＺ軸方向にスライド移動することによって、手首の締め付けが緩和される。同時に、圧縮されたコイルばね５５の反発力によって、センサー面３１が手首側に適切な力で押し付けられ、密着する。これにより、図５の白抜き矢印で示されるようにＺ軸方向（手首方向）の圧力が手首に働き、細動脈を不必要に圧迫して血流を阻害することなく、センサー面３１をしっかりと手首に密着させることができる。
【００４９】
また、手首のような動きの激しい部位に装着するタイプの脈波計測器（例えば腕時計型脈波計測器）では、手首の動きに追従してセンサー面３１を手首に押し付けることが要求される。すなわち、手首が回転したりする場合にも、常にセンサー面と垂直な方向に該センサー面が押し付けられていることが必要である。
【００５０】
この点、本実施例では、左右のかん部材５１がそれぞれ独立して可動可能なことにより、手首の動きに追従しやすい構成となっている。図６は、手首が回転する場合における、脈波計測器の動作について説明する図である。図６において、例えば手首が反時計回り方向に回転することによって右側のコイルばね５５がＢ寸法よりもさらに圧縮される場合、左側のコイルばね５５はＢ寸法よりも伸長する。したがって、本体部１０（胴１１）の右側では右側のコイルばね５５の反発力によって上向き（Ｚ軸反対方向）の力が働き、本体部１０（胴１１）の左側では左側のコイルばね５５の反発力によって下向き（Ｚ軸方向）の力が働く。つまり、手首の回転方向と同じ方向の回転力がセンサー面３１を中心として本体部１０に作用する。これにより、図６における右側のコイルばね５５と左側のコイルばね５５とは荷重バランスの取れる位置まで伸縮して本体部１０を回転させることになる。結果として、センサー面３１が手首の動きに追従することで、常に手首に対して垂直な方向の圧力をかけやすくなる。
【００５１】
＜本実施例の効果＞
本実施例の脈波計測器によると、手首に装着する際にバンドを不必要に強く締め付ける必要が無いため、脈波計測時に手首の血流が阻害されにくくなる。すなわち、バンドの締め付けを強くしなくても、弾性部材（コイルばね５５）の反発力によって、本体とバンドとの接続部（かん部材５１）が可動して適切な力でセンサー面を手首に密着させる。これにより正確な脈波データを取得できるようになるため、高精度な脈波計測を行うことが可能になる。
【００５２】
また、本体部１０や装着部４０（バンド４１）自体に伸縮機構を設けるものではないので、装置の大型化やコストアップにつながるようなこともない。例えば、一般的な市販バンド等を用いたとしても、高精度な計測を行なうことができる。
【００５３】
＜変形例＞
本実施形態の一例として、以下のような変形例とすることもできる。
上述の実施例では、胴１１に設けられた案内壁によって、かん部材５１はセンサー面と垂直な方向に移動するように配置されていた。しかし、センサー面と垂直な成分を含む方向に移動可能であれば、かん部材５１の移動方向に制限はない。すなわち、かん部材５１がセンサー面に対して斜め方向に移動するような構造であってもよい。
【００５４】
図７にかん部材５１及び弾性部材がＺ軸に対して斜めに移動する場合の例を示す。図７では、胴１１の案内壁がＺ軸に対して斜め外向きに設けられ、また、弾性部材（図７においてコイルばね５５）も該案内壁に沿って斜めに弾性変形するように設けられる。そして、接続部５０（かん部材５１）は該案内壁に沿って斜め外向きに移動可能に設けられる。
【００５５】
図７のような斜め方向にかん部材５１が移動可能であれば、バンド４１を引っ張る際に手首の曲面に沿って引っ張ることができるようになるため、手首に装着するときの装着感をより快適にすることができる。このとき、かん部材５１はＺ軸成分を含む方向（すなわち、センサー面と垂直な成分を含む方向）にも引っ張られることになるので、コイルばね５５による反力は当該Ｚ軸方向にも働き、センサー部３０は手首側に押し付けられる。したがって、適切な力でセンサー面を手首に密着させることができ、高精度な脈波計測を行うことができる。
【００５６】
また、かん部材５１の所定の位置に、脈波計測器の装着時において該かん部材５１の移動量を示すインジケーターを表示してもよい。
【００５７】
例えば、かん部材５１の側面のばね棒取付孔が設けられる部分の近辺を着色し、インジケーターを設ける。この場合、脈波計測器の装着時においてかん部材５１がバンド４１に引っ張られていない状態では、該かん部材５１の着色部（インジケーター）は胴１１内に収容されているため、視認されることはない。しかし、かん部材５１がバンド４１に引っ張られてＺ軸方向に移動すると、胴１１の内部に収容されていたかん部材５１の着色部（インジケーター）が胴１１の外側に現れることにより、ユーザーはインジケーターを視認することができるようになる。脈波計測器の適正な装着状態におけるインジケーターの表示量をあらかじめ調べておけば、かん部材５１の移動量を確認することで、適正な装着状態の目安とすることができる。
【００５８】
また、かん部材５１の移動量に応じて色分けをしてもよい。例えば、かん部材５１が胴１１の外側に引っ張られる量が適正となる範囲を青色で着色し、引っ張られる量が足りない範囲や大きすぎる範囲を赤色で着色する。すなわち、コイルばね５５の弾性力に応じて、センサー部３０を手首に密着させるための圧力が適正となる範囲をインジケーターにより明示する。脈波計測器を装着したユーザーは、インジケーターの表示を確認して、インジケーターが青色で表示される範囲に入るようにバンド４１の締めつけ力を調整する。視覚を通じて確認することにより、センサー面の押し付け力が強すぎたり弱すぎたりすることなく、適切な力で手首に密着させて計測を行なうことができる。
【００５９】
また、インジケーターとして、色で表示するのでなく、かん部材５１に直接目盛りを表示したり、かん部材５１自体の形状を変更したりするのであってもよい。
【００６０】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
一実施形態として脈波計測器を説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
【００６１】
＜生体情報計測装置について＞
前述した実施形態では、生体情報計測装置として脈波を計測する装置について説明されていたが、計測する生体情報は脈波には限られない。例えば、血圧の計測等、センサーを計測部位に密着させることで生体情報を計測するタイプの計測装置に対して本発明を適用することができる。
【００６２】
＜脈波計測器について＞
前述した実施形態において説明される脈波計測器は、手首に装着して脈波を計測する腕時計型の計測器であったが、腕時計型の計測器には限られない。例えば、手首ではなく上腕部に装着するタイプの計測器や、ベルトを用いて胴に装着するタイプの計測器等、腕時計型以外の脈波計測器にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 脈波計測器
１０ 本体部、１１ 胴、１２ データ表示部、１５ 裏蓋、
３０ センサー部、３１ センサー面
４０ 装着部、４１ バンド、
５０ 接続部、５１ かん部材、５２ ばね棒、５５ コイルばね、
５６ 度当たり部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の所定の部位にセンサー面を密着させることで生体情報を計測するセンサー部と、
前記センサー部を保持する本体部と、
前記生体の所定の部位に前記本体部を装着させる装着部と、
前記本体部と前記装着部との接続部分に設けられ、前記センサー面に対して垂直な成分を含む方向に弾性変形することにより前記センサー面を前記生体側に押しつける弾性部材と、
を備える生体情報計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体情報計測装置であって、
前記接続部分には、前記センサー面に対して平行な方向に複数の弾性部材が設けられ、
前記複数の弾性部材は、前記接続部分において前記弾性部材同士が所定の間隔を有するように配置されることを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項３】
請求項２に記載の生体情報計測装置であって、
前記接続部分の前記センサー面に対して平行な方向の両端部には、外側に突出する鍔部が設けられ、
両端部に設けられた前記鍔部のそれぞれに、前記弾性部材が配置されることを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の生体情報計測装置であって、
前記接続部分は、前記センサー面に対して垂直な成分を含む方向に移動し、
該接続部分には、該接続部分の移動量を示すインジケーターが表示されることを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の生体情報計測装置であって、
前記弾性部材は前記センサー面に対して垂直な成分を含む方向に伸縮するコイルばねであって、
前記コイルばねの内側に度当たり部材が収納されることを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の生体情報計測装置であって、
前記生体情報は手首の脈波であり、
前記装着部はバンドであり、
前記バンドを前記手首に巻きつけて前記本体部を前記手首に装着することによって、
前記手首の脈波を計測することを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項７】
生体の所定の部位にセンサー面を密着させることで生体情報を計測するセンサー部を保持する本体部を、装着部によって生体の所定の部位に装着することと、
前記本体部と前記装着部との接続部分に設けられた弾性部材が、前記センサー部のセンサー面に対して垂直な成分を含む方向に弾性変形することにより、前記センサー面を前記生体側に押しつけることと、
を有する生体情報計測方法。
【請求項１】
生体の所定の部位にセンサー面を密着させることで生体情報を計測するセンサー部と、
前記センサー部を保持する本体部と、
前記生体の所定の部位に前記本体部を装着させる装着部と、
前記本体部と前記装着部との接続部分に設けられ、前記センサー面に対して垂直な成分を含む方向に弾性変形することにより前記センサー面を前記生体側に押しつける弾性部材と、
を備える生体情報計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体情報計測装置であって、
前記接続部分には、前記センサー面に対して平行な方向に複数の弾性部材が設けられ、
前記複数の弾性部材は、前記接続部分において前記弾性部材同士が所定の間隔を有するように配置されることを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項３】
請求項２に記載の生体情報計測装置であって、
前記接続部分の前記センサー面に対して平行な方向の両端部には、外側に突出する鍔部が設けられ、
両端部に設けられた前記鍔部のそれぞれに、前記弾性部材が配置されることを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の生体情報計測装置であって、
前記接続部分は、前記センサー面に対して垂直な成分を含む方向に移動し、
該接続部分には、該接続部分の移動量を示すインジケーターが表示されることを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の生体情報計測装置であって、
前記弾性部材は前記センサー面に対して垂直な成分を含む方向に伸縮するコイルばねであって、
前記コイルばねの内側に度当たり部材が収納されることを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の生体情報計測装置であって、
前記生体情報は手首の脈波であり、
前記装着部はバンドであり、
前記バンドを前記手首に巻きつけて前記本体部を前記手首に装着することによって、
前記手首の脈波を計測することを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項７】
生体の所定の部位にセンサー面を密着させることで生体情報を計測するセンサー部を保持する本体部を、装着部によって生体の所定の部位に装着することと、
前記本体部と前記装着部との接続部分に設けられた弾性部材が、前記センサー部のセンサー面に対して垂直な成分を含む方向に弾性変形することにより、前記センサー面を前記生体側に押しつけることと、
を有する生体情報計測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−３１５３４（Ｐ２０１３−３１５３４Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８７４３（Ｐ２０１１−１６８７４３）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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