生体測定装置
【課題】手首、足首、首部などに装着して測定する生体測定装置にあって、個人差によって形状、大きさの異なる被装着部位に対して、また、運動中、トレーニング中などにセンサが生体に密着せず正確な測定がむずかしい。
【解決手段】生体の情報を測定する生体測定装置において、少なくとも１つのセンサ素子を有する複数のセンサブロックからなる、生体の情報を測定するセンサと、生体にセンサを押圧する押圧手段と、を有し、押圧手段は、複数の独立した押圧機構で構成され、それぞれの押圧機構が独立してセンサブロックを生体に押圧する。
【解決手段】生体の情報を測定する生体測定装置において、少なくとも１つのセンサ素子を有する複数のセンサブロックからなる、生体の情報を測定するセンサと、生体にセンサを押圧する押圧手段と、を有し、押圧手段は、複数の独立した押圧機構で構成され、それぞれの押圧機構が独立してセンサブロックを生体に押圧する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の情報を測定する生体測定装置、例えば脈波を測定するための脈波測定センサ、体温を測定するための体温測定センサ、発汗度を測定するための発汗測定センサなどを搭載し、手首、足首、首部などに装着して心拍数、体温、発汗度を測定する生体測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、適宜な運動トレーニングを実現する方法の１つとして、運動強度から算出される心拍数を運動トレーニング指標として用い、運動量を調整する方法が知られている。
【０００３】
心拍数の測定にあっては、指を手首の内側や首に当てて、動脈上の皮膚が心臓の鼓動に応じて振動する様子をその指で感じることをもって測ることができるが、目標心拍数を自分なりに設定して心拍数を運動トレーニング指標とすることが盛んに行われるようになってくると、運動中やトレーニング直後であっても心拍数を測りたいという要望があり、そのような状況にあっても簡便に心拍数を測定できる心拍計が求められるようになってきた。このような事情から、近年、多くの電子心拍計の提案がなされている。
【０００４】
このような電子心拍計としては、一般に心電位検出方式が広く知られており、例えば、指や胸部に脈波を検出する電極を持ったベルト状の脈波検出部を装着し、これとは独立した表示部に有線または無線で情報を送信し、表示するものがある。表示部は、腕などに装着して脈波検出部が検出した脈波の周期から心拍数を求めて表示する。もちろん、脈波検出部と表示部を一体化したものもある。
【０００５】
脈波検出部には、このような電極を用いた電極式の他に、血流の変化を光で捕らえる光学式や、血圧の変化を、静電式圧力センサを用いて圧力で測定する圧力式などもある。
ところで、このような電子心拍計において、運動中やトレーニング直後であっても心拍数を測定することができるようにするために、脈波を測定するための脈波測定用センサなどを搭載した手首装着型の生体測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
特許文献１に示した従来技術を、図７を用いて説明する。
図７において、２００は健康管理腕時計、２０２は腕時計ケース、２０８は腕時計バンド、２１０は表示装置である。腕時計バンド２０８を用いて、被測定部位である手首に健康管理腕時計２００を装着する。図示しないが、腕時計ケース２０２の裏面（通常の腕時計でいうならば、裏蓋側）に脈波測定用センサと体温測定用センサとを有しており、使用者の生態情報である、脈波（心拍数）と体温とを測定する。そして、表示装置２１０にその情報を表示する。
【０００７】
また、生体に対して、センサが密着するように工夫された技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特許文献２に示した従来技術を、図８を用いて説明する。図８において、３００は頸動脈波検出装置、３０２は把持装置、３０４は第１アーム、３０６はヒンジ機構、３０８は第２アーム、３１０は脈波検出プローブ、３１１は圧力検出素子である。
【０００８】
特許文献２に示した従来技術は、頸動脈の脈波を検出する装置であり、首などに装着する。頸動脈波検出装置３００は、弾性復帰力により縮径方向に付勢された把持装置３０２を備えている。この把持装置３０２は、湾曲した第１アーム３０４と、この第１アーム３０４に対してヒンジ機構３０６によって、回動可能に連結された第２アーム３０８とを備
えている。この第１アーム３０４の一端部分に、それぞれに一個の圧力検出素子３１１を先端に保持する複数の脈波検出プローブ３１０が、突出方向に摺動可能で、かつ揺動可能なように連結されている。従って、３個の圧力検出素子３１１が首などの生体に対して均等に圧着するようになっている。
【０００９】
また、手首などに装着して生体情報を測定する装着装置ではないものの、被装着部位にセンサを密着させるように、付勢手段を用いた押圧機構を工夫した技術も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１０】
特許文献３に示した従来技術を、図９を用いて説明する。
心拍計のセンサ４００は、円筒状をした可動片４０２がケース４０１の中で上下に摺動できるように嵌合し、スプリング４０３によって押し上げられ、発光部４０４と受感部４０５とが可動片４０２の上面に取り付けられている。このセンサに指４０６の先を当てたときは可動片４０２が押し下げられ、指先はケース４０５の上面周縁によって停止する。
【００１１】
指先の圧下力（押し下げる力）の大小にかかわらず、受感部４０５と指４０６との腹の圧接力はスプリング４０３の復元力だけしか働かないので一定であり、その部分の毛細血管への圧力は指先の圧下力の如何にかかわらずほぼ一定である。従って、センサ部分をこのように可動にしておけば指先の圧下力の如何にかかわらず脈動に比例した光電流が流れ安定したセンサを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭５３−３２７６５号公報（第２頁、第２図）
【特許文献２】特開平１０−１４６３２２号公報（第３頁、第１図）
【特許文献３】実開昭５４−５９７８６号公報（第２頁、第４図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に示した従来技術は、図７に示したように、この健康管理腕時計２００では、腕時計ケース２０２の裏面（通常の腕時計でいうならば、裏蓋側）に脈波測定用センサと体温測定用センサとを有しているだけであって、生体情報を得るため、これらのセンサが被装着部位に対して密着するための技術がなんら開示されていない。
【００１４】
すなわち、装着者の手首の太さが腕時計バンド２０８と合わない場合には、腕時計ケース２０２の手首側の裏面に配置した脈波測定用センサ、体温測定用センサが、手首の手の平側に密着せず適度な押圧力で押圧されずに、センサによる正確な測定ができない。
また、腕時計ケース２０２が運動中、トレーニング中などにおいて位置がずれて、脈波測定用センサによる脈波の測定が行えないこともある。
【００１５】
また、特許文献２に示した従来技術は、図８に示したように、脈波検出プローブ３１０の先端にそれぞれ１個の圧力検出素子３１１が、設置されているが、検出ポイントが少ないため、運動中、トレーニング中などにおいて、被装着部位が少し動いただけで検出ポイントの位置がずれて、脈波の検出が難しくなるという問題があった。
【００１６】
更に、複数の脈波検出プローブ３１０が連動して突出方向に摺動可能で、かつ揺動可能な機構であるため、構造が複雑で、大型になってしまい、コストが高くつくことになるとともに、首などの比較的大径の部分には適用できても、例えば、手首、足首などの生体の比較的小径の部分に適用するには不向きである。
【００１７】
特許文献３に示した従来技術は、図９に示したように、生体の指先に関しては、一定の付勢力を掛けて安定な検出を行うことは提案されているが、１つのスプリング４０３によって発光部４０４と受感部４０５とが生体の方向に押し上げられているに過ぎず、運動中、トレーニング中などに使用すると、それらが被装着部位から位置ずれを生じやすく、又、受感部が１個なので位置ずれに対応できない。そして、そもそも手首や足首、首部への適用ができる構造にもなっていない。
【００１８】
本発明の目的は、上記のような課題を解決するためになされたものである。手首、足首、首部などに装着して測定する生体測定装置にあって、個人差によって形状、大きさの異なる被装着部位に装着しても、センサが被装着部位に密着して適度な押圧力で押圧され、しかも、運動中、トレーニング中などにおいて、多少の位置ずれが生じてもセンサによる正確な測定を実施することができる生体測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の生体測定装置は、上記目的を達成するために、下記記載の構成を採用するものである。
【００２０】
生体の情報を測定する生体測定装置において、
少なくとも１つのセンサ素子を有する複数のセンサブロックからなる、生体の情報を測定するセンサと、生体に前記センサを押圧する押圧手段と、を有し、押圧手段は、複数の独立した押圧機構で構成され、それぞれの押圧機構が独立してセンサブロックを生体に押圧することを特徴とする。
【００２１】
センサは、センサ素子をマトリクス状に配設してなるマトリクスセンサアレイであってもよい。
【００２２】
センサは、センサブロック間に、スリットまたは溝部を備えて分割され、押圧手段は、分割されたセンサブロックごとに少なくとも１つの押圧機構が平面的に重なり、生体に押圧するようにしてもよい。
【００２３】
押圧機構は、センサを生体の方向に押圧する押圧部材と、押圧部材をセンサに付勢する付勢部材により形成されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の生体測定装置は、個人差により形状、大きさの異なる被装着部であっても、また、部分的に凹凸がある被装着部であっても、複数の独立した押圧手段でセンサを押圧するので、被装着部に対してセンサの密着性が良好であるから、生体情報を確実に測定することが可能であり、運動中、トレーニング中に被装着部とセンサの多少の位置ずれが生じても、それぞれの押圧手段が複数個のセンサを配置しているため、測定範囲に余裕があり、生体情報の正確な測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の生体測定装置を生体の左手首に装着した状態の斜視図である。
【図２】本発明の生体測定装置の図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の生体測定装置の図２の押圧機構を説明するＣ部拡大図である。
【図４】本発明の実施例１におけるセンサと押圧機構の構成を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の実施例２におけるセンサと押圧機構の構成を示す分解斜視図である。
【図６】本発明の実施例３における押圧部材の構成を示す斜視図である。
【図７】特許文献１に示した従来技術を説明する斜視図である。
【図８】特許文献２に示した従来技術を説明する側面図であって、頚動脈波検出装置の構成を説明する図である。
【図９】特許文献３に示した従来技術を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の生体測定装置の実施例を図面に基づき説明する。なお、以下に説明する実施形態については、生体の被装着部位を人体の手首として、生体測定装置は、この手首に装着して脈波を測定する例で説明する。
【実施例１】
【００２７】
まず、図１から図４を用いて第１の実施形態の構成を説明する。図１は、第１の実施形態を生体の左手首に装着した状態の斜視図、図２は、生体測定装置の図１のＡ−Ａ断面図であり、人体の肘側から見た図である。図３は、押圧機構を説明する図２のＣ部の部分拡大図、図４は、センサと押圧機構の構成を説明する分解斜視図である。
【００２８】
［第１の実施形態の全体：図１、図２］
まず、図１、図２を用いて全体構成を説明する。
図１を用いて左手首に生体測定装置を装着した状態で生体情報、脈波を測定するセンサについて説明し、図２も用いて生体測定装置の全体構成について説明する。なお、各図において同一の構成部材には同一の番号を付して、重複する説明は省略する。
【００２９】
図１に示すように、生体の左手首に装着された生体測定装置１に搭載されたセンサ１３は、点線で示している。これは、センサ１３がケース１１の内側の裏蓋１９（図２参照）から突設して被測定部位側にあり、手首の撓骨動脈に沿った位置に接するようになっているためである。表示部２０はケース１１の表面側にあるため、使用者が目視することができる。
【００３０】
図１において、矢印Ｂの先に示した表は、センサ１３を構成するセンサ素子群を示すものであって、マトリクスタイプのセンサアレイである。
センサ１３は、例えば、６×７マトリクスタイプであり、手首の長さ方向に６つのセンサ素子が並び、手首の幅方向７つのセンサ素子が並ぶ、計４２個のセンサ素子１３１から構成されている。各センサ素子には便宜上１〜４２の番号を付与している。
【００３１】
センサ１３は、接触圧を検出する接触圧センサなどが知られており、そのセンサ素子としては、圧電型検出素子や抵抗型検出素子、そして静電型検出素子などが知られている。
センサ１３は、特には限定しないが、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成されているような薄型のセンサが望ましい。
【００３２】
このようなセンサ素子１３１を用いて、測定する人体の脈波は、心臓の鼓動により伸縮した血管の振動として人体の皮膚に現れる。脈波の測定は、それを検出する。皮膚に現れる振動は、ある程度の面積に広がって発生するものであるから、マトリクスタイプのセンサアレイを用いると、所定の皮膚面積全体の振動を測定することができるため、脈波を検出し損なうことが少ない。そして、ケース１１に内蔵している図示しない制御回路によって、測定した脈波から心拍数を測定し、その結果を表示部２０に表示する。
【００３３】
図２に示すように、生体測定装置１は、ケース１１とバンド１６と補助バンド１７が連結してリングを形成し、生体の被装着部位、例えば手首に締めつけて固定される。そして、手首に密着したセンサ１３が生体情報、つまり脈波を測定する。
【００３４】
ケース１１において、外側は、一般的な腕時計のケースと同じように表面側に風防ガラス１１２を配している。裏面側は、裏蓋１９と、裏蓋１９の一部分から僅かに突設したカバー１８とその内側にセンサ１３が配置され、内部は、センサ１３と、センサ１３を押圧する押圧手段と、この押圧手段を構成する押圧機構の一部を支持するガイドプレート１２と、表示部２０と、制御手段（図示せず）や信号処理する手段（図示せず）を実装する基板２０１と、を内蔵する構造で形成されている。
【００３５】
押圧手段１４０は、押圧部材１４、コイルバネ１５、止め輪１４６で押圧機構を構成しており、この押圧機構を複数設けたものである。なお、押圧機構の詳細は、図３にて後述する。
【００３６】
カバー１８は、センサ１３に橈骨動脈２１１の脈波を良好に伝播する薄さで形成され、かつ、手首２１と直接接触して汗や埃からセンサ１３を保護する構成になっている。その材質は、各種エラストマなど、射出成型可能な可撓性部材を採用するのが望ましい。
【００３７】
センサ１３は、カバー１８と押圧部材１４との間に位置し、押圧部材１４の下面と平面的に重なり当接している。従って、カバー１８とセンサ１３と押圧部材１４は、それぞれが重なり密着した状態に配置設定されている。センサ１３からの信号線は、図示はしないが配線などにより基板２０１と電気的に接続され、検出信号が制御手段で処理され、生体情報が表示部２０に表示される。センサ１３の詳細については、図４にて後述する。
【００３８】
押圧部材１４、コイルバネ１５、止め輪１４６で構成する押圧機構は、ガイドプレート１２に、それぞれが独立して複数個配置されている。従って、センサ１３は、複数個の押圧機構で構成される押圧手段１４０により生体に押圧される。
【００３９】
バンド１６は、その一端をケース１１の前面側の回転軸１１１と回動可能に連結され、他端は補助バンド１７と連結する連結軸１６１を有している。材質としては、手首の形状にフィットさせて装着感を良好にするためには各種合成樹脂、各種エラストマなど、弾性力を有する可撓性部材を採用するのが望ましい。
【００４０】
補助バンド１７は、一端をバンド１６の連結軸１６１と回動可能に連結され、他端は面ファスナー１７１を備えており、ケース１１の後端のフック１１３に巻き込むようにして折り返し、面ファスナー１７１にて固定するようになっている。従って、補助バンド１７はバンド１６より更に柔軟な部材で構成し、特に限定しないが、例えば、各種エラストマ、ゴムなどの弾性部材から構成するのが望ましい。
【００４１】
以上のように、生体測定装置１は、押圧手段１４０、センサ１３、カバー１８で形成された脈波の検出部分が裏蓋１９より若干突設して設けられているから、ケース１１とバンド１６と補助バンド１７で手首２１に装着固定したとき、センサ１３が生体の手首に圧接するように形成され、そして、橈骨動脈２１１から脈波を検出することが可能となる。
【００４２】
表示部２０は、センサ１３が測定した結果（例えば、脈波）を基にして生体情報（例えば、運動強度、心拍数）として、風防ガラス１１２を通して表示する。表示部２０は、生体情報を、絵、文字、図形のいずれか１つ、またはそれらの組み合わせで表示することができる。表示部２０は、特に限定しないが液晶表示装置で構成する。
【００４３】
そして、表示部２０と電気的に接続している基板２０１は、センサ１３と電気的に接続して、その出力を制御する制御手段（図示せず）や測定結果を演算する信号処理手段（図示せず）も搭載して、運動強度や心拍数などを表示部２０に出力することが可能であり、その他に、計時機能、通信機能（例えば、携帯電話機能）などの機能を併せ持っていても
よい。
【００４４】
なお、ケース１１には電池などの電源手段、操作ボタンなども搭載しており、基板２０１にも電源や操作ボタンの入力を制御する制御回路等も搭載しているが、このような説明に関係のない部分は省略している。
【００４５】
［第１の実施形態の押圧手段の説明：図２〜図３］
次に、図２、図３を用いて押圧手段１４０の構成を説明する。
図３は、図２に示すＣ部分の部分拡大図であり、押圧手段１４０を構成する押圧機構を説明する図である。
図３に示すように、押圧機構は、押圧部材１４、コイルバネ１５、止め輪１４６から形成され、ガイドプレート１２に支持されている。押圧部材１４は、２段の円柱の一端に矩形形状のフランジである矩形平板フランジ１４１が形成され、他端には、溝１４５が形成されている。一段目の円柱の摺動部１４４は、ガイドプレート１２のガイド孔１２１と摺動可能に嵌合するように形成されている。摺動部１４４と矩形平板フランジ１４１との間にある二段目の円柱のバネガイド部１４３は、コイルバネ１５の内径に相当する直径で形成され、コイルバネ１５がガイドプレート１２との間で安定した形状で保持されるように構成されている。
【００４６】
止め輪１４６は、押圧部材１４の溝１４５に取り付けられ、生体測定装置１が手首から外されているとき、センサ１３とカバー１８を押し過ぎて変形させないように、ガイドプレート１２に当接し、ストッパとして機能する。
生体測定装置１を手首に装着したとき、手首２１がカバー１８を介してセンサ１３、押圧部材１４を押し上げるから、止め輪１４６がガイドプレート１２から浮き上がる。その結果、コイルバネ１５が押圧部材１４に付勢力を作用させ、その付勢力で押圧部材１４の矩形平板フランジ１４１の下面でセンサ１３を、カバー１８を介して手首２１に密着させることとなる。そして、コイルバネ１５の安定した付勢力でセンサ１３が手首２１に向かって押圧される。
【００４７】
押圧手段１４０は、このような押圧機構を複数備えており、この複数の押圧機構がそれぞれ独立してセンサ１３を手首２１の被測定部位に押圧する。複数の押圧機構が独立して作用することにより、運動などにより、手首２１の表面が変形しても、それに追従してセンサ１３を押圧することができる。
【００４８】
［第１の実施形態のセンサと押圧機構の構成：図４］
次に、第１の実施形態の押圧機構の詳細を図４を用いて説明する。
図４は、センサ１３と押圧機構とを説明する分解斜視図であるが、理解しやすいように押圧機構については押圧部材１４だけを示して説明する。また、センサ１３には検出信号を出力する出力端子があるのであるが、それも省略してある。
【００４９】
図４に示すように、各押圧部材１４−１〜１４−４のフランジ部の矩形平板フランジ１４１−１〜１４１−４は、下面の押圧面が平面で、隣り合った矩形平板同士が４隅でのみ当接し、中間部には逃げが形成されている。つまり、矩形平板フランジ１４１−１〜１４１−４は、平面視で、角の部分を除いた辺の部分に逃げ加工が施されている。
【００５０】
センサ１３は、図１で示したようにセンサ素子１３１が４２個ある６×７マトリクスタイプのマトリクスセンサアレイを構成している。
図４に示すように、このマトリクスセンサアレイは、各矩形平板フランジが平面的に覆う領域を４つのセンサブロック１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４に分けることができる。
【００５１】
各々のセンサブロックは、図１で示したセンサ素子の番号と対比すると、次のようになる。
センサブロック１３２−１は、センサ素子の番号１〜３、７〜９、１３〜１５であり、センサブロック１３２−２は、番号４〜６、１０〜１２、１６〜１８であり、センサブロック１３２−３は、番号２５〜２７、３１〜３３、３７〜３９であり、センサブロック１３２−４は、番号２８〜３０、３４〜３６、４０〜４２である。
なお、センサ素子番号１９〜２４は、各矩形平板フランジの平面視で間にあるものであって、上述のセンサブロックの中間に位置する。
【００５２】
したがって、センサブロック１３２−１に作用する押圧機構の矩形平板フランジは１４−１、センサブロック１３２−２に作用する押圧機構の矩形平板フランジは１４−２、センサブロック１３２−３に作用する押圧機構の矩形平板フランジは１４−３、センサブロック１３２−４に作用する押圧機構の矩形平板フランジは１４−４となる。
【００５３】
それぞれのセンサブロックが独立した押圧機構との組み合わせで、独立した押圧力を受けている。したがって、センサ１３の面積内で皮膚表面の凹凸があったとしても、押圧機構がそれぞれ独立しているから、その凹凸に順応してセンサ素子或いはセンサブロックを生体に圧接することが可能である。
このような構成であるので、運動などにより手首２１が動いてしまっても、皮膚の被測定部位にセンサ１３が密着し、生体情報を確実に測定することが可能となる。
仮に、運動トレーニング中に被測定部位とセンサとが多少の位置ずれを生じても、それぞれの押圧機構が複数個のセンサを押圧しているため、押圧力が逃げることなく、測定することができる。
このような構成であるから、マトリクスセンサアレイを構成するセンサ素子は、多い方が測定範囲に余裕が出るのであるが、マトリクスセンサアレイのサイズと信号処理の処理能力などを鑑みて、適するセンサ素子を選択することができる。
【００５４】
なお、各センサブロックの中間に位置していたセンサ素子番号１９〜２１は、矩形平板フランジの真下に位置しているものではないが、隣り合う２つの押圧機構のどちらかで付勢されるので、問題は無い。
【実施例２】
【００５５】
［第２の実施形態の押圧手段の説明：図５］
次に、第２の実施形態の押圧手段について説明する。
第２の実施形態の押圧手段は、すでに説明した第１の実施形態の押圧手段と、センサ１３の形状と押圧部材のフランジ部の形状だけが異なる構成であり、それ以外の構成については、同じである。従って、異なる部分だけ図５を用いて説明する。
【００５６】
図５は、センサと押圧機構を説明する分解斜視図であるが、図４に示す第１の実施形態と同様な方向から見た図である。図４と同様に、理解しやすいように押圧機構については押圧部材だけを示している。また、センサ１３には検出信号を出力する出力端子があるのであるが、それも省略してある。
【００５７】
図５において、センサ１３−１は、図４に示す第１の実施形態のセンサ１３とは異なり、６×６マトリクスタイプであり、手首の長さ方向と手首の幅方向とにそれぞれ６つのセンサ素子が並ぶ、計３６個のセンサ素子１３１を備えている。
このセンサ１３−１には、センサ素子１３１の間に４つのスリット１３３を有しており、マトリクスセンサアレイを４つのセンサブロックに分割している。
即ち、センサブロック１３２−５、１３２−６、１３２−７、１３２−８が９つずつの
センサ素子１３１で形成されている。
【００５８】
押圧機構は、図４に示す押圧部材１４−１〜１４−４の矩形平板フランジ１４１−１〜１４１−４と異なり、フランジ部が平板の円板に形成され、押圧面が平面の円板フランジ１４１−５〜１４１−８を有する押圧部材１４−５〜１４−８で構成している。
【００５９】
各々の押圧部材１４−５〜１４−８とセンサブロック１３２−５〜１３２−８との位置関係は、各々の押圧部材の中心軸がセンサブロックを形成している９個のセンサ素子１３１の中央に位置するセンサ素子１３１の中心を通るように形成されている。
従って、押圧部材のフランジ部が円板フランジ１４１−５〜１４１−８で形成されていても、９個のセンサ素子１３１をカバーして、センサブロック毎に独立して生体の方向に付勢力を働かせ、生体にそれぞれのセンサブロックを圧接することが可能である。
【００６０】
センサ１３−１は、スリット１３３でマトリクスセンサアレイを４つのセンサブロックに分割しているから、センサ１３−１自体はしなやかに動くようになる。つまり、生体の動きに追従すると共に、生体の僅かな凹凸の変化にも対応可能である。
従って、生体測定装置としては、対応能力が更に向上して、被装着部位の個人差による形状のばらつきや、筋肉や骨や筋の形状などによる皮膚表面の凹凸などがあっても、脈波を検出することが可能で、生体情報の正確な測定が可能となる。
【００６１】
図５に示す例では、センサ１３−１は、スリット１３３を用いてマトリクスセンサアレイを４つのセンサブロックに分割しているが、もちろんこれに限定するものではない。スリット１３３の替わりに溝部を設けてもよいのである。
【実施例３】
【００６２】
［第３の実施形態の押圧手段の説明：図６］
次に、第３の実施形態の押圧手段について説明する。
第３の実施形態の押圧手段は、すでに説明した第１および第２の実施形態の押圧手段と、押圧部材のフランジ部の形状だけが異なる構成であり、それ以外の構成の構成については、同じである。従って、異なる部分だけ図６を用いて説明する。
【００６３】
図６は、センサと押圧機構を説明する分解斜視図であるが、図４に示す第１の実施形態と同様な方向から見た図である。図４と同様に、理解しやすいように押圧機構については押圧部材だけを示している。また、センサ１３には検出信号を出力する出力端子があるのであるが、それも省略してある。
【００６４】
図６は、押圧機構をフランジ部の側から見た斜視図である。即ち、押圧部材のセンサを押圧する面を説明する斜視図である。押圧部材１４−９〜１４−１２は、それぞれのフランジ部の押圧面の形状が偏肉の半径Ｒを持ったシリンドリカルな面の異形フランジ１４１−９〜１４１−１２を形成している。そして、図６のように、押圧部材１４−９〜１４−１２を組み合わせて、全体で半径Ｒのシリンドリカルな面が押圧面として形成されるようにも構成されている。
【００６５】
上記のように、４つの押圧部材が集合した４つ組みで一面が形成できる点に着眼して、フランジ部の押圧面を全体で、適宜な半径Ｒを持ったシリンドリカルな面に形成することで、生体測定装置の装着場所、つまり、例えば、被装着部位が手首の場合、足首の場合、首部等のそれぞれの場合に応じて、押圧部材のフランジ部の押圧面の形状をその装着部の曲面に合わせることが可能である。
【００６６】
従って、第３の実施形態では、被装着部位に応じた広範囲な適応が可能であり、その上
で、４つの押圧部材が独立しているから、被装着部位の細かい凹凸にも追従可能で、たとえ運動中であっても、生体情報を正確に測定が可能な生体測定装置を提供できる。
【００６７】
なお、図６に示すような構成に限定するものではなく、押圧部材のフランジ部の押圧面の形状は、全体として曲面を形成する以外に、個々に完全に独立してそれぞれが球面或いは曲面を形成しても良いことは明らかである。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、押圧機構の矩形平板フランジ、円板フランジ、異形フランジと、センサのスリットや溝部との有無の組み合わせは、自由に行うことができる。例えば、図４に示す矩形平板フランジ１４１−１〜１４１−４とスリット１３３とを組み合わせたセンサとしてもよいのである。
【００６９】
以上、の説明では、生体測定装置１を手首に装着するようにしたが、例えば、腕、足首、膝部、指、首などその他の生体部位に装着するように構成することも可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 生体測定装置
１１ ケース
１２ ガイドプレート
１３ センサ
１３−１ センサ
１４ 押圧部材
１４−１〜１４−１２ 押圧部材
１５ コイルバネ
１６ バンド
１７ 補助バンド
１８ カバー
１９ 裏蓋
２０ 表示部
２１ 手首
１１１ 回転軸
１１２ 風防ガラス
１１３ フック
１２１ ガイド孔
１３１ センサ素子
１３２−１〜１３２−８ センサブロック
１３３ スリット
１４０ 押圧手段
１４１ 矩形平板フランジ
１４１−１〜１４１−４ 矩形平板フランジ
１４１−５〜１４１−８ 円板フランジ
１４１−９〜１４１−１２ 異形フランジ
１４３ バネガイド部
１４４ 摺動部
１４５ 溝部
１４６ 止め輪
１６１ 連結軸
１７１ ファスナー
２０１ 基板
２１１ 橈骨動脈
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の情報を測定する生体測定装置、例えば脈波を測定するための脈波測定センサ、体温を測定するための体温測定センサ、発汗度を測定するための発汗測定センサなどを搭載し、手首、足首、首部などに装着して心拍数、体温、発汗度を測定する生体測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、適宜な運動トレーニングを実現する方法の１つとして、運動強度から算出される心拍数を運動トレーニング指標として用い、運動量を調整する方法が知られている。
【０００３】
心拍数の測定にあっては、指を手首の内側や首に当てて、動脈上の皮膚が心臓の鼓動に応じて振動する様子をその指で感じることをもって測ることができるが、目標心拍数を自分なりに設定して心拍数を運動トレーニング指標とすることが盛んに行われるようになってくると、運動中やトレーニング直後であっても心拍数を測りたいという要望があり、そのような状況にあっても簡便に心拍数を測定できる心拍計が求められるようになってきた。このような事情から、近年、多くの電子心拍計の提案がなされている。
【０００４】
このような電子心拍計としては、一般に心電位検出方式が広く知られており、例えば、指や胸部に脈波を検出する電極を持ったベルト状の脈波検出部を装着し、これとは独立した表示部に有線または無線で情報を送信し、表示するものがある。表示部は、腕などに装着して脈波検出部が検出した脈波の周期から心拍数を求めて表示する。もちろん、脈波検出部と表示部を一体化したものもある。
【０００５】
脈波検出部には、このような電極を用いた電極式の他に、血流の変化を光で捕らえる光学式や、血圧の変化を、静電式圧力センサを用いて圧力で測定する圧力式などもある。
ところで、このような電子心拍計において、運動中やトレーニング直後であっても心拍数を測定することができるようにするために、脈波を測定するための脈波測定用センサなどを搭載した手首装着型の生体測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
特許文献１に示した従来技術を、図７を用いて説明する。
図７において、２００は健康管理腕時計、２０２は腕時計ケース、２０８は腕時計バンド、２１０は表示装置である。腕時計バンド２０８を用いて、被測定部位である手首に健康管理腕時計２００を装着する。図示しないが、腕時計ケース２０２の裏面（通常の腕時計でいうならば、裏蓋側）に脈波測定用センサと体温測定用センサとを有しており、使用者の生態情報である、脈波（心拍数）と体温とを測定する。そして、表示装置２１０にその情報を表示する。
【０００７】
また、生体に対して、センサが密着するように工夫された技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特許文献２に示した従来技術を、図８を用いて説明する。図８において、３００は頸動脈波検出装置、３０２は把持装置、３０４は第１アーム、３０６はヒンジ機構、３０８は第２アーム、３１０は脈波検出プローブ、３１１は圧力検出素子である。
【０００８】
特許文献２に示した従来技術は、頸動脈の脈波を検出する装置であり、首などに装着する。頸動脈波検出装置３００は、弾性復帰力により縮径方向に付勢された把持装置３０２を備えている。この把持装置３０２は、湾曲した第１アーム３０４と、この第１アーム３０４に対してヒンジ機構３０６によって、回動可能に連結された第２アーム３０８とを備
えている。この第１アーム３０４の一端部分に、それぞれに一個の圧力検出素子３１１を先端に保持する複数の脈波検出プローブ３１０が、突出方向に摺動可能で、かつ揺動可能なように連結されている。従って、３個の圧力検出素子３１１が首などの生体に対して均等に圧着するようになっている。
【０００９】
また、手首などに装着して生体情報を測定する装着装置ではないものの、被装着部位にセンサを密着させるように、付勢手段を用いた押圧機構を工夫した技術も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１０】
特許文献３に示した従来技術を、図９を用いて説明する。
心拍計のセンサ４００は、円筒状をした可動片４０２がケース４０１の中で上下に摺動できるように嵌合し、スプリング４０３によって押し上げられ、発光部４０４と受感部４０５とが可動片４０２の上面に取り付けられている。このセンサに指４０６の先を当てたときは可動片４０２が押し下げられ、指先はケース４０５の上面周縁によって停止する。
【００１１】
指先の圧下力（押し下げる力）の大小にかかわらず、受感部４０５と指４０６との腹の圧接力はスプリング４０３の復元力だけしか働かないので一定であり、その部分の毛細血管への圧力は指先の圧下力の如何にかかわらずほぼ一定である。従って、センサ部分をこのように可動にしておけば指先の圧下力の如何にかかわらず脈動に比例した光電流が流れ安定したセンサを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭５３−３２７６５号公報（第２頁、第２図）
【特許文献２】特開平１０−１４６３２２号公報（第３頁、第１図）
【特許文献３】実開昭５４−５９７８６号公報（第２頁、第４図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に示した従来技術は、図７に示したように、この健康管理腕時計２００では、腕時計ケース２０２の裏面（通常の腕時計でいうならば、裏蓋側）に脈波測定用センサと体温測定用センサとを有しているだけであって、生体情報を得るため、これらのセンサが被装着部位に対して密着するための技術がなんら開示されていない。
【００１４】
すなわち、装着者の手首の太さが腕時計バンド２０８と合わない場合には、腕時計ケース２０２の手首側の裏面に配置した脈波測定用センサ、体温測定用センサが、手首の手の平側に密着せず適度な押圧力で押圧されずに、センサによる正確な測定ができない。
また、腕時計ケース２０２が運動中、トレーニング中などにおいて位置がずれて、脈波測定用センサによる脈波の測定が行えないこともある。
【００１５】
また、特許文献２に示した従来技術は、図８に示したように、脈波検出プローブ３１０の先端にそれぞれ１個の圧力検出素子３１１が、設置されているが、検出ポイントが少ないため、運動中、トレーニング中などにおいて、被装着部位が少し動いただけで検出ポイントの位置がずれて、脈波の検出が難しくなるという問題があった。
【００１６】
更に、複数の脈波検出プローブ３１０が連動して突出方向に摺動可能で、かつ揺動可能な機構であるため、構造が複雑で、大型になってしまい、コストが高くつくことになるとともに、首などの比較的大径の部分には適用できても、例えば、手首、足首などの生体の比較的小径の部分に適用するには不向きである。
【００１７】
特許文献３に示した従来技術は、図９に示したように、生体の指先に関しては、一定の付勢力を掛けて安定な検出を行うことは提案されているが、１つのスプリング４０３によって発光部４０４と受感部４０５とが生体の方向に押し上げられているに過ぎず、運動中、トレーニング中などに使用すると、それらが被装着部位から位置ずれを生じやすく、又、受感部が１個なので位置ずれに対応できない。そして、そもそも手首や足首、首部への適用ができる構造にもなっていない。
【００１８】
本発明の目的は、上記のような課題を解決するためになされたものである。手首、足首、首部などに装着して測定する生体測定装置にあって、個人差によって形状、大きさの異なる被装着部位に装着しても、センサが被装着部位に密着して適度な押圧力で押圧され、しかも、運動中、トレーニング中などにおいて、多少の位置ずれが生じてもセンサによる正確な測定を実施することができる生体測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の生体測定装置は、上記目的を達成するために、下記記載の構成を採用するものである。
【００２０】
生体の情報を測定する生体測定装置において、
少なくとも１つのセンサ素子を有する複数のセンサブロックからなる、生体の情報を測定するセンサと、生体に前記センサを押圧する押圧手段と、を有し、押圧手段は、複数の独立した押圧機構で構成され、それぞれの押圧機構が独立してセンサブロックを生体に押圧することを特徴とする。
【００２１】
センサは、センサ素子をマトリクス状に配設してなるマトリクスセンサアレイであってもよい。
【００２２】
センサは、センサブロック間に、スリットまたは溝部を備えて分割され、押圧手段は、分割されたセンサブロックごとに少なくとも１つの押圧機構が平面的に重なり、生体に押圧するようにしてもよい。
【００２３】
押圧機構は、センサを生体の方向に押圧する押圧部材と、押圧部材をセンサに付勢する付勢部材により形成されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の生体測定装置は、個人差により形状、大きさの異なる被装着部であっても、また、部分的に凹凸がある被装着部であっても、複数の独立した押圧手段でセンサを押圧するので、被装着部に対してセンサの密着性が良好であるから、生体情報を確実に測定することが可能であり、運動中、トレーニング中に被装着部とセンサの多少の位置ずれが生じても、それぞれの押圧手段が複数個のセンサを配置しているため、測定範囲に余裕があり、生体情報の正確な測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の生体測定装置を生体の左手首に装着した状態の斜視図である。
【図２】本発明の生体測定装置の図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の生体測定装置の図２の押圧機構を説明するＣ部拡大図である。
【図４】本発明の実施例１におけるセンサと押圧機構の構成を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の実施例２におけるセンサと押圧機構の構成を示す分解斜視図である。
【図６】本発明の実施例３における押圧部材の構成を示す斜視図である。
【図７】特許文献１に示した従来技術を説明する斜視図である。
【図８】特許文献２に示した従来技術を説明する側面図であって、頚動脈波検出装置の構成を説明する図である。
【図９】特許文献３に示した従来技術を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の生体測定装置の実施例を図面に基づき説明する。なお、以下に説明する実施形態については、生体の被装着部位を人体の手首として、生体測定装置は、この手首に装着して脈波を測定する例で説明する。
【実施例１】
【００２７】
まず、図１から図４を用いて第１の実施形態の構成を説明する。図１は、第１の実施形態を生体の左手首に装着した状態の斜視図、図２は、生体測定装置の図１のＡ−Ａ断面図であり、人体の肘側から見た図である。図３は、押圧機構を説明する図２のＣ部の部分拡大図、図４は、センサと押圧機構の構成を説明する分解斜視図である。
【００２８】
［第１の実施形態の全体：図１、図２］
まず、図１、図２を用いて全体構成を説明する。
図１を用いて左手首に生体測定装置を装着した状態で生体情報、脈波を測定するセンサについて説明し、図２も用いて生体測定装置の全体構成について説明する。なお、各図において同一の構成部材には同一の番号を付して、重複する説明は省略する。
【００２９】
図１に示すように、生体の左手首に装着された生体測定装置１に搭載されたセンサ１３は、点線で示している。これは、センサ１３がケース１１の内側の裏蓋１９（図２参照）から突設して被測定部位側にあり、手首の撓骨動脈に沿った位置に接するようになっているためである。表示部２０はケース１１の表面側にあるため、使用者が目視することができる。
【００３０】
図１において、矢印Ｂの先に示した表は、センサ１３を構成するセンサ素子群を示すものであって、マトリクスタイプのセンサアレイである。
センサ１３は、例えば、６×７マトリクスタイプであり、手首の長さ方向に６つのセンサ素子が並び、手首の幅方向７つのセンサ素子が並ぶ、計４２個のセンサ素子１３１から構成されている。各センサ素子には便宜上１〜４２の番号を付与している。
【００３１】
センサ１３は、接触圧を検出する接触圧センサなどが知られており、そのセンサ素子としては、圧電型検出素子や抵抗型検出素子、そして静電型検出素子などが知られている。
センサ１３は、特には限定しないが、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成されているような薄型のセンサが望ましい。
【００３２】
このようなセンサ素子１３１を用いて、測定する人体の脈波は、心臓の鼓動により伸縮した血管の振動として人体の皮膚に現れる。脈波の測定は、それを検出する。皮膚に現れる振動は、ある程度の面積に広がって発生するものであるから、マトリクスタイプのセンサアレイを用いると、所定の皮膚面積全体の振動を測定することができるため、脈波を検出し損なうことが少ない。そして、ケース１１に内蔵している図示しない制御回路によって、測定した脈波から心拍数を測定し、その結果を表示部２０に表示する。
【００３３】
図２に示すように、生体測定装置１は、ケース１１とバンド１６と補助バンド１７が連結してリングを形成し、生体の被装着部位、例えば手首に締めつけて固定される。そして、手首に密着したセンサ１３が生体情報、つまり脈波を測定する。
【００３４】
ケース１１において、外側は、一般的な腕時計のケースと同じように表面側に風防ガラス１１２を配している。裏面側は、裏蓋１９と、裏蓋１９の一部分から僅かに突設したカバー１８とその内側にセンサ１３が配置され、内部は、センサ１３と、センサ１３を押圧する押圧手段と、この押圧手段を構成する押圧機構の一部を支持するガイドプレート１２と、表示部２０と、制御手段（図示せず）や信号処理する手段（図示せず）を実装する基板２０１と、を内蔵する構造で形成されている。
【００３５】
押圧手段１４０は、押圧部材１４、コイルバネ１５、止め輪１４６で押圧機構を構成しており、この押圧機構を複数設けたものである。なお、押圧機構の詳細は、図３にて後述する。
【００３６】
カバー１８は、センサ１３に橈骨動脈２１１の脈波を良好に伝播する薄さで形成され、かつ、手首２１と直接接触して汗や埃からセンサ１３を保護する構成になっている。その材質は、各種エラストマなど、射出成型可能な可撓性部材を採用するのが望ましい。
【００３７】
センサ１３は、カバー１８と押圧部材１４との間に位置し、押圧部材１４の下面と平面的に重なり当接している。従って、カバー１８とセンサ１３と押圧部材１４は、それぞれが重なり密着した状態に配置設定されている。センサ１３からの信号線は、図示はしないが配線などにより基板２０１と電気的に接続され、検出信号が制御手段で処理され、生体情報が表示部２０に表示される。センサ１３の詳細については、図４にて後述する。
【００３８】
押圧部材１４、コイルバネ１５、止め輪１４６で構成する押圧機構は、ガイドプレート１２に、それぞれが独立して複数個配置されている。従って、センサ１３は、複数個の押圧機構で構成される押圧手段１４０により生体に押圧される。
【００３９】
バンド１６は、その一端をケース１１の前面側の回転軸１１１と回動可能に連結され、他端は補助バンド１７と連結する連結軸１６１を有している。材質としては、手首の形状にフィットさせて装着感を良好にするためには各種合成樹脂、各種エラストマなど、弾性力を有する可撓性部材を採用するのが望ましい。
【００４０】
補助バンド１７は、一端をバンド１６の連結軸１６１と回動可能に連結され、他端は面ファスナー１７１を備えており、ケース１１の後端のフック１１３に巻き込むようにして折り返し、面ファスナー１７１にて固定するようになっている。従って、補助バンド１７はバンド１６より更に柔軟な部材で構成し、特に限定しないが、例えば、各種エラストマ、ゴムなどの弾性部材から構成するのが望ましい。
【００４１】
以上のように、生体測定装置１は、押圧手段１４０、センサ１３、カバー１８で形成された脈波の検出部分が裏蓋１９より若干突設して設けられているから、ケース１１とバンド１６と補助バンド１７で手首２１に装着固定したとき、センサ１３が生体の手首に圧接するように形成され、そして、橈骨動脈２１１から脈波を検出することが可能となる。
【００４２】
表示部２０は、センサ１３が測定した結果（例えば、脈波）を基にして生体情報（例えば、運動強度、心拍数）として、風防ガラス１１２を通して表示する。表示部２０は、生体情報を、絵、文字、図形のいずれか１つ、またはそれらの組み合わせで表示することができる。表示部２０は、特に限定しないが液晶表示装置で構成する。
【００４３】
そして、表示部２０と電気的に接続している基板２０１は、センサ１３と電気的に接続して、その出力を制御する制御手段（図示せず）や測定結果を演算する信号処理手段（図示せず）も搭載して、運動強度や心拍数などを表示部２０に出力することが可能であり、その他に、計時機能、通信機能（例えば、携帯電話機能）などの機能を併せ持っていても
よい。
【００４４】
なお、ケース１１には電池などの電源手段、操作ボタンなども搭載しており、基板２０１にも電源や操作ボタンの入力を制御する制御回路等も搭載しているが、このような説明に関係のない部分は省略している。
【００４５】
［第１の実施形態の押圧手段の説明：図２〜図３］
次に、図２、図３を用いて押圧手段１４０の構成を説明する。
図３は、図２に示すＣ部分の部分拡大図であり、押圧手段１４０を構成する押圧機構を説明する図である。
図３に示すように、押圧機構は、押圧部材１４、コイルバネ１５、止め輪１４６から形成され、ガイドプレート１２に支持されている。押圧部材１４は、２段の円柱の一端に矩形形状のフランジである矩形平板フランジ１４１が形成され、他端には、溝１４５が形成されている。一段目の円柱の摺動部１４４は、ガイドプレート１２のガイド孔１２１と摺動可能に嵌合するように形成されている。摺動部１４４と矩形平板フランジ１４１との間にある二段目の円柱のバネガイド部１４３は、コイルバネ１５の内径に相当する直径で形成され、コイルバネ１５がガイドプレート１２との間で安定した形状で保持されるように構成されている。
【００４６】
止め輪１４６は、押圧部材１４の溝１４５に取り付けられ、生体測定装置１が手首から外されているとき、センサ１３とカバー１８を押し過ぎて変形させないように、ガイドプレート１２に当接し、ストッパとして機能する。
生体測定装置１を手首に装着したとき、手首２１がカバー１８を介してセンサ１３、押圧部材１４を押し上げるから、止め輪１４６がガイドプレート１２から浮き上がる。その結果、コイルバネ１５が押圧部材１４に付勢力を作用させ、その付勢力で押圧部材１４の矩形平板フランジ１４１の下面でセンサ１３を、カバー１８を介して手首２１に密着させることとなる。そして、コイルバネ１５の安定した付勢力でセンサ１３が手首２１に向かって押圧される。
【００４７】
押圧手段１４０は、このような押圧機構を複数備えており、この複数の押圧機構がそれぞれ独立してセンサ１３を手首２１の被測定部位に押圧する。複数の押圧機構が独立して作用することにより、運動などにより、手首２１の表面が変形しても、それに追従してセンサ１３を押圧することができる。
【００４８】
［第１の実施形態のセンサと押圧機構の構成：図４］
次に、第１の実施形態の押圧機構の詳細を図４を用いて説明する。
図４は、センサ１３と押圧機構とを説明する分解斜視図であるが、理解しやすいように押圧機構については押圧部材１４だけを示して説明する。また、センサ１３には検出信号を出力する出力端子があるのであるが、それも省略してある。
【００４９】
図４に示すように、各押圧部材１４−１〜１４−４のフランジ部の矩形平板フランジ１４１−１〜１４１−４は、下面の押圧面が平面で、隣り合った矩形平板同士が４隅でのみ当接し、中間部には逃げが形成されている。つまり、矩形平板フランジ１４１−１〜１４１−４は、平面視で、角の部分を除いた辺の部分に逃げ加工が施されている。
【００５０】
センサ１３は、図１で示したようにセンサ素子１３１が４２個ある６×７マトリクスタイプのマトリクスセンサアレイを構成している。
図４に示すように、このマトリクスセンサアレイは、各矩形平板フランジが平面的に覆う領域を４つのセンサブロック１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４に分けることができる。
【００５１】
各々のセンサブロックは、図１で示したセンサ素子の番号と対比すると、次のようになる。
センサブロック１３２−１は、センサ素子の番号１〜３、７〜９、１３〜１５であり、センサブロック１３２−２は、番号４〜６、１０〜１２、１６〜１８であり、センサブロック１３２−３は、番号２５〜２７、３１〜３３、３７〜３９であり、センサブロック１３２−４は、番号２８〜３０、３４〜３６、４０〜４２である。
なお、センサ素子番号１９〜２４は、各矩形平板フランジの平面視で間にあるものであって、上述のセンサブロックの中間に位置する。
【００５２】
したがって、センサブロック１３２−１に作用する押圧機構の矩形平板フランジは１４−１、センサブロック１３２−２に作用する押圧機構の矩形平板フランジは１４−２、センサブロック１３２−３に作用する押圧機構の矩形平板フランジは１４−３、センサブロック１３２−４に作用する押圧機構の矩形平板フランジは１４−４となる。
【００５３】
それぞれのセンサブロックが独立した押圧機構との組み合わせで、独立した押圧力を受けている。したがって、センサ１３の面積内で皮膚表面の凹凸があったとしても、押圧機構がそれぞれ独立しているから、その凹凸に順応してセンサ素子或いはセンサブロックを生体に圧接することが可能である。
このような構成であるので、運動などにより手首２１が動いてしまっても、皮膚の被測定部位にセンサ１３が密着し、生体情報を確実に測定することが可能となる。
仮に、運動トレーニング中に被測定部位とセンサとが多少の位置ずれを生じても、それぞれの押圧機構が複数個のセンサを押圧しているため、押圧力が逃げることなく、測定することができる。
このような構成であるから、マトリクスセンサアレイを構成するセンサ素子は、多い方が測定範囲に余裕が出るのであるが、マトリクスセンサアレイのサイズと信号処理の処理能力などを鑑みて、適するセンサ素子を選択することができる。
【００５４】
なお、各センサブロックの中間に位置していたセンサ素子番号１９〜２１は、矩形平板フランジの真下に位置しているものではないが、隣り合う２つの押圧機構のどちらかで付勢されるので、問題は無い。
【実施例２】
【００５５】
［第２の実施形態の押圧手段の説明：図５］
次に、第２の実施形態の押圧手段について説明する。
第２の実施形態の押圧手段は、すでに説明した第１の実施形態の押圧手段と、センサ１３の形状と押圧部材のフランジ部の形状だけが異なる構成であり、それ以外の構成については、同じである。従って、異なる部分だけ図５を用いて説明する。
【００５６】
図５は、センサと押圧機構を説明する分解斜視図であるが、図４に示す第１の実施形態と同様な方向から見た図である。図４と同様に、理解しやすいように押圧機構については押圧部材だけを示している。また、センサ１３には検出信号を出力する出力端子があるのであるが、それも省略してある。
【００５７】
図５において、センサ１３−１は、図４に示す第１の実施形態のセンサ１３とは異なり、６×６マトリクスタイプであり、手首の長さ方向と手首の幅方向とにそれぞれ６つのセンサ素子が並ぶ、計３６個のセンサ素子１３１を備えている。
このセンサ１３−１には、センサ素子１３１の間に４つのスリット１３３を有しており、マトリクスセンサアレイを４つのセンサブロックに分割している。
即ち、センサブロック１３２−５、１３２−６、１３２−７、１３２−８が９つずつの
センサ素子１３１で形成されている。
【００５８】
押圧機構は、図４に示す押圧部材１４−１〜１４−４の矩形平板フランジ１４１−１〜１４１−４と異なり、フランジ部が平板の円板に形成され、押圧面が平面の円板フランジ１４１−５〜１４１−８を有する押圧部材１４−５〜１４−８で構成している。
【００５９】
各々の押圧部材１４−５〜１４−８とセンサブロック１３２−５〜１３２−８との位置関係は、各々の押圧部材の中心軸がセンサブロックを形成している９個のセンサ素子１３１の中央に位置するセンサ素子１３１の中心を通るように形成されている。
従って、押圧部材のフランジ部が円板フランジ１４１−５〜１４１−８で形成されていても、９個のセンサ素子１３１をカバーして、センサブロック毎に独立して生体の方向に付勢力を働かせ、生体にそれぞれのセンサブロックを圧接することが可能である。
【００６０】
センサ１３−１は、スリット１３３でマトリクスセンサアレイを４つのセンサブロックに分割しているから、センサ１３−１自体はしなやかに動くようになる。つまり、生体の動きに追従すると共に、生体の僅かな凹凸の変化にも対応可能である。
従って、生体測定装置としては、対応能力が更に向上して、被装着部位の個人差による形状のばらつきや、筋肉や骨や筋の形状などによる皮膚表面の凹凸などがあっても、脈波を検出することが可能で、生体情報の正確な測定が可能となる。
【００６１】
図５に示す例では、センサ１３−１は、スリット１３３を用いてマトリクスセンサアレイを４つのセンサブロックに分割しているが、もちろんこれに限定するものではない。スリット１３３の替わりに溝部を設けてもよいのである。
【実施例３】
【００６２】
［第３の実施形態の押圧手段の説明：図６］
次に、第３の実施形態の押圧手段について説明する。
第３の実施形態の押圧手段は、すでに説明した第１および第２の実施形態の押圧手段と、押圧部材のフランジ部の形状だけが異なる構成であり、それ以外の構成の構成については、同じである。従って、異なる部分だけ図６を用いて説明する。
【００６３】
図６は、センサと押圧機構を説明する分解斜視図であるが、図４に示す第１の実施形態と同様な方向から見た図である。図４と同様に、理解しやすいように押圧機構については押圧部材だけを示している。また、センサ１３には検出信号を出力する出力端子があるのであるが、それも省略してある。
【００６４】
図６は、押圧機構をフランジ部の側から見た斜視図である。即ち、押圧部材のセンサを押圧する面を説明する斜視図である。押圧部材１４−９〜１４−１２は、それぞれのフランジ部の押圧面の形状が偏肉の半径Ｒを持ったシリンドリカルな面の異形フランジ１４１−９〜１４１−１２を形成している。そして、図６のように、押圧部材１４−９〜１４−１２を組み合わせて、全体で半径Ｒのシリンドリカルな面が押圧面として形成されるようにも構成されている。
【００６５】
上記のように、４つの押圧部材が集合した４つ組みで一面が形成できる点に着眼して、フランジ部の押圧面を全体で、適宜な半径Ｒを持ったシリンドリカルな面に形成することで、生体測定装置の装着場所、つまり、例えば、被装着部位が手首の場合、足首の場合、首部等のそれぞれの場合に応じて、押圧部材のフランジ部の押圧面の形状をその装着部の曲面に合わせることが可能である。
【００６６】
従って、第３の実施形態では、被装着部位に応じた広範囲な適応が可能であり、その上
で、４つの押圧部材が独立しているから、被装着部位の細かい凹凸にも追従可能で、たとえ運動中であっても、生体情報を正確に測定が可能な生体測定装置を提供できる。
【００６７】
なお、図６に示すような構成に限定するものではなく、押圧部材のフランジ部の押圧面の形状は、全体として曲面を形成する以外に、個々に完全に独立してそれぞれが球面或いは曲面を形成しても良いことは明らかである。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、押圧機構の矩形平板フランジ、円板フランジ、異形フランジと、センサのスリットや溝部との有無の組み合わせは、自由に行うことができる。例えば、図４に示す矩形平板フランジ１４１−１〜１４１−４とスリット１３３とを組み合わせたセンサとしてもよいのである。
【００６９】
以上、の説明では、生体測定装置１を手首に装着するようにしたが、例えば、腕、足首、膝部、指、首などその他の生体部位に装着するように構成することも可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 生体測定装置
１１ ケース
１２ ガイドプレート
１３ センサ
１３−１ センサ
１４ 押圧部材
１４−１〜１４−１２ 押圧部材
１５ コイルバネ
１６ バンド
１７ 補助バンド
１８ カバー
１９ 裏蓋
２０ 表示部
２１ 手首
１１１ 回転軸
１１２ 風防ガラス
１１３ フック
１２１ ガイド孔
１３１ センサ素子
１３２−１〜１３２−８ センサブロック
１３３ スリット
１４０ 押圧手段
１４１ 矩形平板フランジ
１４１−１〜１４１−４ 矩形平板フランジ
１４１−５〜１４１−８ 円板フランジ
１４１−９〜１４１−１２ 異形フランジ
１４３ バネガイド部
１４４ 摺動部
１４５ 溝部
１４６ 止め輪
１６１ 連結軸
１７１ ファスナー
２０１ 基板
２１１ 橈骨動脈
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の情報を測定する生体測定装置において、
少なくとも１つのセンサ素子を有する複数のセンサブロックからなる、前記生体の情報を測定するセンサと、
前記生体に前記センサを押圧する押圧手段と、を有し、
前記押圧手段は、複数の独立した押圧機構で構成され、それぞれの前記押圧機構が独立して前記センサブロックを前記生体に押圧することを特徴とする生体測定装置。
【請求項２】
前記センサは、前記センサ素子をマトリクス状に配設してなるマトリクスセンサアレイであることを特徴とする請求項１に記載の生体測定装置。
【請求項３】
前記センサは、前記センサブロック間に、スリットまたは溝部を備えて分割され、
前記押圧手段は、分割された前記センサブロックごとに少なくとも１つの前記押圧機構が平面的に重なり、前記生体に押圧することを特徴とする請求項２に記載の生体測定装置。
【請求項４】
前記押圧機構は、前記センサを前記生体の方向に押圧する押圧部材と、前記押圧部材をセンサに付勢する付勢部材により形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の生体測定装置。
【請求項１】
生体の情報を測定する生体測定装置において、
少なくとも１つのセンサ素子を有する複数のセンサブロックからなる、前記生体の情報を測定するセンサと、
前記生体に前記センサを押圧する押圧手段と、を有し、
前記押圧手段は、複数の独立した押圧機構で構成され、それぞれの前記押圧機構が独立して前記センサブロックを前記生体に押圧することを特徴とする生体測定装置。
【請求項２】
前記センサは、前記センサ素子をマトリクス状に配設してなるマトリクスセンサアレイであることを特徴とする請求項１に記載の生体測定装置。
【請求項３】
前記センサは、前記センサブロック間に、スリットまたは溝部を備えて分割され、
前記押圧手段は、分割された前記センサブロックごとに少なくとも１つの前記押圧機構が平面的に重なり、前記生体に押圧することを特徴とする請求項２に記載の生体測定装置。
【請求項４】
前記押圧機構は、前記センサを前記生体の方向に押圧する押圧部材と、前記押圧部材をセンサに付勢する付勢部材により形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の生体測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２２０９４９（Ｐ２０１０−２２０９４９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７４０６７（Ｐ２００９−７４０６７）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
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