特開 2015-229068 センサプローブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-229068(P2015-229068A)

(43)【公開日】2015年12月21日

(54)【発明の名称】センサプローブ

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/02 20060101AFI20151124BHJP

   A61B 5/1455 20060101ALI20151124BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/02 310D

   A61B5/14 322

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-117899(P2014-117899)

(22)【出願日】2014年6月6日

(71)【出願人】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】特許業務法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 友裕

【テーマコード（参考）】

4C017

4C038

【Ｆターム（参考）】

4C017AA07

4C017AA08

4C017AA09

4C017AA10

4C017AA12

4C017AB03

4C017AC27

4C017AC28

4C017AD01

4C017BC07

4C017BC11

4C017EE01

4C017FF05

4C038KK01

4C038KL05

4C038KL07

4C038KX04

4C038KY13

(57)【要約】      （修正有）

【課題】より安定的かつ高精度に加圧測定を行うことのできるセンサプローブを提供する。
【解決手段】センサプローブ１は、被験者の指尖部を取り巻くように形成されたフレキシブル基板２０と、フレキシブル基板２０の内面に実装されて指尖部から被験者の生体情報を取得するセンサ１０と、フレキシブル基板２０の外面を被覆する筐体３０と、フレキシブル基板２０と筐体３０との間に設けられて指尖部を圧迫するカフ４０と、を有する。フレキシブル基板２０は、指の先端に近い側が各々独立した複数の面状部材（例えば、上面部材、下面部材、左側面部材、及び、右側面部材の４面）として分割されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被験者の指尖部を取り巻くように形成されたフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板の内面に実装されて前記指尖部から前記被験者の生体情報を取得するセンサと、
前記フレキシブル基板の外面を被覆する筐体と、
前記フレキシブル基板と前記筐体との間に設けられて前記指尖部を圧迫するカフと、
を有し、
前記フレキシブル基板は、指の先端に近い側が各々独立した複数の面状部材として分割されていることを特徴とするセンサプローブ。

【請求項2】

前記フレキシブル基板は、指の根元に近い側が全周連続した環状部材として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサプローブ。

【請求項3】

前記面状部材は、その先端が先細る面形状とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサプローブ。

【請求項4】

前記面状部材は、その先端を前記指尖部側に屈曲させた先端屈曲部を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のセンサプローブ。

【請求項5】

前記複数の面状部材は、上面部材、下面部材、右側面部材、及び、左側面部材を含むことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のセンサプローブ。

【請求項6】

前記センサは、前記上面部材及び前記下面部材の少なくとも一方に搭載されることを特徴とする請求項５に記載のセンサプローブ。

【請求項7】

前記センサは、前記指尖部に光を照射する発光部と、前記指尖部からの反射光または透過光を検出する受光部と、を含むことを特徴とする請求項６に記載のセンサプローブ。

【請求項8】

前記発光部及び前記受光部は、前記上面部材及び前記下面部材の一方に集約して搭載されていることを特徴とする請求項７に記載のセンサプローブ。

【請求項9】

前記発光部及び前記受光部は、前記上面部材及び前記下面部材の双方に分離して搭載されていることを特徴とする請求項７に記載のセンサプローブ。

【請求項10】

前記フレキシブル基板は、前記センサが電気的に接続されたセンサ配線と、前記センサ配線と電気的に絶縁された電磁シールド配線と、を含むことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のセンサプローブ。

【請求項11】

前記電磁シールド配線は、前記センサ配線よりも外層にベタ形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のセンサプローブ。

【請求項12】

前記電磁シールド配線は、前記センサ配線と同層にベタ形成されていることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のセンサプローブ。

【請求項13】

前記電磁シールド配線は、電気的にグラウンドまたはオープンであることを特徴とする請求項１０〜請求項１２のいずれか一項に記載のセンサプローブ。

【請求項14】

前記フレキシブル基板には、前記センサ配線を敷設した突起状部材が形成されていることを特徴とする請求項１０〜請求項１３のいずれか一項に記載のセンサプローブ。

【請求項15】

前記筐体に搭載された制御基板をさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載のセンサプローブ。

【請求項16】

前記制御基板には、前記センサの測定信号に各種の信号処理を施すフィルタ部と、前記センサプローブ全体の動作を統括的に制御する制御部と、前記センサの測定信号をホストに送信する通信部と、前記カフを膨張または収縮させるポンプ部と、前記センサプローブの各部に電力を供給する電源部と、が実装されていることを特徴とする請求項１５に記載のセンサプローブ。

【請求項17】

前記筐体は、電磁シールド機能を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれか一項に記載のセンサプローブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサプローブに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、被験者の指尖部（指先）に装着されて種々の生体情報（脈拍数、経皮的血中酸素飽和度（ＳｐＯ₂）、及び、血圧など）を測定するセンサプローブが知られている。この種のセンサプローブには、発光部から被験者の指尖部に光を照射して生体からの反射光または透過光を受光部で検出する光電型センサが一般的に搭載されている。光電型センサでの受光強度は、被験者の拍動などに伴って経時的に変動するので、その変動挙動を解析することにより種々の生体情報を取得することができる。

【0003】

なお、上記に関連する背景技術の一例としては、特許文献１〜３や非特許文献１を挙げることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１８９０８０号公報

【特許文献2】特開２００６−３２５９００号公報

【特許文献3】特開２００１−２３８８５７号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】川口 孝泰、「複雑系カオス解析を用いたバイタルサイン情報の測定手法の開発」、科学研究費補助金研究成果報告書、課題番号１９３９０５４５、平成２２年３月３１日

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、指尖部に装着されるセンサプローブの構造については、加圧測定の安定性や検出精度を高める上で、さらなる改善の余地があった。

【0007】

本発明は、本願の発明者により見出された上記の問題点に鑑み、より安定的かつ高精度に加圧測定を行うことのできるセンサプローブ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】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明に係るセンサプローブは、被験者の指尖部を取り巻くように形成されたフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板の内面に実装されて前記指尖部から前記被験者の生体情報を取得するセンサと、前記フレキシブル基板の外面を被覆する筐体と、前記フレキシブル基板と前記筐体との間に設けられて前記指尖部を圧迫するカフと、を有し、前記フレキシブル基板は、指の先端に近い側が各々独立した複数の面状部材として分割されている構成（第１の構成）とされている。

【0009】

第１の構成から成るセンサプローブにおいて、前記フレキシブル基板は、指の根元に近い側が全周連続した環状部材として形成されている構成（第２の構成）にするとよい。

【0010】

第１または第２の構成から成るセンサプローブにおいて、前記面状部材は、その先端が先細る面形状とされている構成（第３の構成）にするとよい。

【0011】

第１〜第３の構成から成るセンサプローブにおいて、前記面状部材は、その先端を前記指尖部側に屈曲させた先端屈曲部を備えた構成（第４の構成）にするとよい。

【0012】

第１〜第４の構成から成るセンサプローブは、前記複数の面状部材として、上面部材、下面部材、右側面部材、および、左側面部材を含む構成（第５の構成）にするとよい。

【0013】

第５の構成から成るセンサプローブにおいて、前記センサは、前記上面部材及び前記下面部材の少なくとも一方に搭載される構成（第６の構成）にするとよい。

【0014】

第６の構成から成るセンサプローブにおいて、前記センサは、前記指尖部に光を照射する発光部と、前記指尖部からの反射光または透過光を検出する受光部と、を含む構成（第７の構成）にするとよい。

【0015】

第７の構成から成るセンサプローブにおいて、前記発光部及び前記受光部は、前記上面部材及び前記下面部材の一方に集約して搭載された構成（第８の構成）にするとよい。

【0016】

第７の構成から成るセンサプローブにおいて、前記発光部及び前記受光部は、前記上面部材及び前記下面部材の双方に分離して搭載された構成（第９の構成）にするとよい。

【0017】

第１〜第９の構成から成るセンサプローブにおいて、前記フレキシブル基板は、前記センサと電気的に接続されたセンサ配線と、前記センサ配線と電気的に絶縁された電磁シールド配線と、を含む構成（第１０の構成）にするとよい。

【0018】

第１０の構成から成るセンサプローブにおいて、前記電磁シールド配線は、前記センサ配線よりも外層にベタ形成されている構成（第１１の構成）にするとよい。

【0019】

第１０もしくは第１１の構成から成るセンサプローブにおいて、前記電磁シールド配線は、前記センサ配線と同層にベタ形成されている構成（第１２の構成）にするとよい。

【0020】

第１０〜第１２の構成から成るセンサプローブにおいて、前記電磁シールド配線は、電気的にグラウンドまたはオープンである構成（第１３の構成）にするとよい。

【0021】

第１０〜第１３の構成から成るセンサプローブにおいて、前記フレキシブル基板には、前記センサ配線を敷設した突起状部材が形成される構成（第１４の構成）にするとよい。

【0022】

第１〜第１４の構成から成るセンサプローブは、前記筐体に搭載された制御基板をさらに有する構成（第１５の構成）にするとよい。

【0023】

第１５の構成から成るセンサプローブにおいて、前記制御基板には、前記センサの測定信号に各種の信号処理を施すフィルタ部と、前記センサプローブ全体の動作を統括的に制御する制御部と、前記センサの測定信号をホストに送信する通信部と、前記カフを膨張または収縮させるポンプ部と、前記センサプローブの各部に電力を供給する電源部と、が実装されている構成（第１６の構成）にするとよい。

【0024】

第１〜第１６の構成から成るセンサプローブにおいて、前記筐体は、電磁シールド機能を備えている構成（第１７の構成）にするとよい。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、より安定的かつ高精度に加圧測定を行うことのできるセンサプローブを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】指尖部での脈波測定の原理を説明するための模式図

【図2】生体内における光の減衰量（吸光度）が時間的に変化する様子を示す波形図

【図3】センサプローブ１を左面側（やや上方）から見たときの外観図

【図4】センサプローブ１を背面側から見たときの外観図（基板装着済）

【図5】センサプローブ１を背面側から見たときの外観図（基板未装着）

【図6】センサプローブ１を左面側（上方）から見たときの外観図

【図7】センサプローブ１の機能ブロック図

【図8】フレキシブル基板２０を左面側（やや前方かつ下方）から見たときの外観図

【図9】フレキシブル基板２０を背面側から見たときの外観図

【図10】フレキシブル基板２０の外面展開図

【図11】フレキシブル基板２０の内面展開図（センサ未搭載）

【図12】フレキシブル基板２０の内面展開図（センサ搭載済）

【図13】光センサ１０の検出方式（反射型／透過型）と実装位置との関係図

【図14】フレキシブル基板２０の変形作用を説明するための模式図

【図15】フレキシブル基板２０の縦断面図

【発明を実施するための形態】

【0027】

＜脈波測定の原理＞
図１は、指尖部での脈波測定の原理を説明するための模式図であり、図２は、生体内における光の減衰量（吸光度）が時間的に変化する様子を示す波形図である。

【0028】

容積脈波法による脈波測定では、例えば、図１で示したように、測定窓に押し当てられた生体の一部（図１では指尖部）に向けて発光部（ＬＥＤ［light emitting diode］やＬＤ［laser diode］など）から光が照射され、生体内を透過して生体外に出てくる反射光または透過光の強度が受光部（フォトダイオードやフォトトランジスタなど）で検出される。ここで、図２で示したように、生体組織や静脈血（脱酸素化ヘモグロビンＨｂ）による光の減衰量（吸光度）は一定であるが、動脈血（酸素化ヘモグロビンＨｂＯ₂）による光の減衰量（吸光度）は拍動によって時間的に変動する。従って、可視領域から近赤外領域にある「生体の窓」（光が生体を透過しやすい波長領域）を利用して、末梢動脈の吸光度変化を測定することにより、非侵襲で容積脈波を測定することができる。

【0029】

＜脈波から分かること＞
なお、心臓及び自立神経の支配を受けている脈波は、常に一定の挙動を示すものではなく、被験者の状態によって様々な変化（揺らぎ）を生じるものである。従って、脈波の変化（揺らぎ）を解析することにより、被験者の様々な身体情報を得ることができる。例えば、心拍数からは、被験者の運動能力や緊張度などを知ることができ、心拍変動からは、被験者の疲労度、快眠度、及び、ストレスの大きさなどを知ることができる。また、脈波を時間軸で２回微分することにより得られる加速度脈波からは、被験者の血管年齢や動脈硬化度などを知ることができる。

【0030】

＜センサプローブ＞
以下では、被験者の指尖部に装着されて種々の生体情報を取得するセンサプローブについて、図３〜図７を適宜参照しながら詳細に説明する。

【0031】

図３は、センサプローブ１を左面側（やや上方）から見たときの外観図（細破線による透過的な描写を含む）である。また、図４及び図５は、いずれも、センサプローブ１を背面側（指を挿入するための開口端側）から見たときの外観図である。なお、図４はフレキシブル基板２０が装着済みの状態を示しており、図５はフレキシブル基板２０が未装着の状態を示している。また、図６は、センサプローブ１を左面側（図３よりもさらに上方）から見たときの外観図である。また、図７は、センサプローブ１（主に制御基板６０）の機能ブロック図である。

【0032】

本構成例のセンサプローブ１は、光センサ１０と、フレキシブル基板２０と、筐体３０と、カフ４０と、フレキシブルフラットケーブル５０と、制御基板６０と、を有する。

【0033】

光センサ１０は、フレキシブル基板２０の内面に実装されており、筐体３０に挿入された指尖部２から被験者の生体情報を取得する。より具体的に述べると、光センサ１０は、発光部１０Ａから指尖部２に光を照射し、指尖部２からの反射光（または透過光でも可）を受光部１０Ｂで検出することにより、受光強度に応じた電流信号を生成する。本構成例のセンサプローブ１において、光センサ１０は、発光部１０Ａと受光部１０Ｂが指尖部２を挟んで互いに反対側に設けられた構成（いわゆる透過型、図１の破線矢印を参照）ではなく、発光部１０Ａと受光部１０Ｂが指尖部２に対していずれも同じ側に設けられた構成（いわゆる反射型、図１の実線矢印を参照）とされている。なお、光センサ１０の検出方式（反射型／透過型）と実装位置との関係については、後ほど詳述する。

【0034】

フレキシブル基板２０は、筐体３０に挿入された被験者の指尖部２を取り巻くように形成された可撓性のあるプリント配線基板である。フレキシブル基板２０の内面（光センサ１０の実装面）には、光センサ１０と電気的に接続されたセンサ配線２０Ｌ（信号配線や電源配線など）が敷設されている。センサ配線２０Ｌは、フレキシブルフラットケーブル５０（フレキシブル基板２０の一部）を介して、制御基板６０にも電気的に接続されている。従って、光センサ１０と制御基板６０との間における各種の信号伝達や、制御基板６０から光センサ１０への電力供給は、センサ配線２０Ｌとフレキシブルフラットケーブル５０を介して実現される。なお、フレキシブル基板２０は、その構造に種々の特徴を有するが、これについては後ほど詳述する。

【0035】

筐体３０は、フレキシブル基板２０の外面を被覆して担持する高剛性部材（例えばプラスチック部材）である。筐体３０は、指尖部２の挿入に適した円筒形状とされている。筐体３０の一端（指の根元側）は、指尖部２を挿入するために開口されているが、筐体３０の他端（指の先端側）は、光センサ１０に外来光が漏れ入らないように閉口されている。なお、筐体３０の先端部分（閉結部分）は、センサプローブ１の安全性やデザイン性を高めるために、丸みを持たせた形状としておくことが望ましい。

【0036】

カフ４０は、フレキシブル基板２０と筐体３０との間に設けられており、気体や液体の注入によって膨張し、排出によって収縮する伸縮性の袋状部材である。カフ４０の膨張時には、筐体３０に挿入された指尖部２が圧迫される。本構成例のセンサプローブ１において、カフ４０は、フレキシブル基板２０を上下から挟み込む位置に設けられているが、その配設位置はこれに限定されるものではない。なお、指尖部２の圧迫時（カフ４０の膨張時）におけるフレキシブル基板２０の変形作用については、後ほど詳細に説明する。

【0037】

フレキシブルフラットケーブル５０は、フレキシブル基板２０と制御基板６０との電気的な導通経路であり、その表面上には先述のセンサ配線２０Ｌが敷設されている。なお、フレキシブルフラットケーブル５０は、フレキシブル基板２０の一部（突起状部材２６）として一体的に形成されているが、この点については後ほど詳述する。

【0038】

制御基板６０は、筐体３０の上部に搭載されたプリント配線基板である。制御基板６０は、図中の細一点鎖線で示したカバー部材によって被覆しておくことが望ましい。なお、制御基板６０には、フィルタ部６１と、制御部６２と、通信部６３と、ポンプ部６４と、電源部６５と、が実装されている。

【0039】

フィルタ部６１は、光センサ１０の測定信号（電流信号）に各種の信号処理（電流／電圧変換処理、検波処理、フィルタ処理、増幅処理など）を施して制御部６２に出力する。

【0040】

制御部６２は、センサプローブ１全体の動作を統括的に制御するほか、フィルタ部６１の出力信号に各種の信号処理を施すことにより、種々の生体情報（脈拍数、脈拍変動、経皮的血中酸素飽和度（ＳｐＯ₂）、血圧、脈波の揺らぎ、加速度脈波、血管年齢など）を取得する。なお、制御部６２としては、ＣＰＵ［central processing unit］などを好適に用いることができる。

【0041】

通信部６３は、センサプローブ１の測定データを外部のホスト機器３（パソコンや医療機器など）に無線または有線で送信する。特に、センサプローブ１の測定データをホスト機器３に無線で送信する構成であれば、センサプローブ１とホスト機器３とを有線で接続する必要がなくなるので、例えば、被験者の行動を制約せずに測定データのリアルタイム送信を行うことが可能となる。また、センサプローブ１を防水構造とする際には、外部端子を完全に排除するという観点から、測定データの外部送信方式として無線送信方式を採用することが望ましい。なお、無線送信方式を採用する場合、通信部６３としては、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）無線通信モジュールＩＣなどを好適に用いることができる。

【0042】

ポンプ部６４は、制御部６２からの指示に応じて、カフ４０に対する気体や液体の注入及び排出を行う。より具体的に述べると、ポンプ部６４は、加圧時にはカフ４０に気体や液体を注入してカフ４０を膨張させ、除圧時にはカフ４０から気体や液体を排出してカフ４０を収縮させる。

【0043】

電源部６５は、バッテリとＤＣ／ＤＣコンバータを含み、バッテリからの入力電圧を所望の出力電圧に変換してセンサプローブ１の各部に供給する。このように、バッテリ駆動方式のセンサプローブ１であれば、脈波の測定時に外部からの給電ケーブルを接続する必要がないので、被験者の行動を制約せずに脈波の測定を行うことが可能となる。なお、上記のバッテリとしては、繰り返して充電を行うことが可能な二次電池（リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタなど）を用いることが望ましい。このように、バッテリとして二次電池を用いる構成であれば、煩わしい電池交換作業が不要となるので、センサプローブ１の利便性を高めることができる。また、バッテリ充電時における外部からの電力供給方式としては、ＵＳＢ［universal serial bus］ケーブルなどを用いる接触給電方式であってもよいし、電磁誘導方式、電界結合方式、及び、磁界共鳴方式などの非接触給電方式であってもよい。ただし、センサプローブ１を防水構造とする際には、外部端子を完全に排除するという観点から、外部からの電力供給方式として非接触給電方式を採用することが望ましい。

【0044】

上記のように、円筒形状の筐体３０に挿入された指尖部２から生体情報を取得するセンサプローブ１であれば、フリー構造（光センサ１０上に指尖部２を置くだけの構造）と比べて、指尖部２と光センサ１０との相対位置を固定しやすいので、安定した測定を行うことが可能となる。

【0045】

なお、指尖部２で計測される脈波信号の振幅は、指尖部２に対する光センサ１０の圧着力によって変化する。上記の圧着力が最適であれば、脈波信号の振幅が大きくなるので、精度の高い測定を行うことが可能となる。最適な圧着力は、指の太さや血管の硬さにより異なるので、被験者毎に圧着力を最適化する必要がある。また、センサプローブ１では、血圧の測定や自律神経の活性化検査（生活ストレス判断、感性や感情の捕捉、病状の把握など）を行うときにも、指尖部２に対する加圧処理（圧迫処理）が実施される。

【0046】

ところで、筐体３０に挿入されるフレキシブル基板２０を仮に単純な円筒形状とした場合には、カフ４０による加圧時に撓みや皺を生じて不安定（不規則）な形状となるので、指尖部２の加圧状態が不均一となり、加圧測定の安定性や検出精度が損なわれてしまう。

【0047】

そこで、本構成例のセンサプローブ１では、より安定的かつ高精度に加圧測定を行うべく、フレキシブル基板２０の構造にも種々の創意工夫が凝らされている。

【0048】

＜フレキシブル基板＞
まず、図８〜図１５を適宜参照しながら、フレキシブル基板２０の構造について詳述する。図８は、フレキシブル基板２０を左面側（やや前方かつ下方）から見たときの外観図である。また、図９は、フレキシブル基板２０を背面側（指を挿入する開口端側）から見たときの外観図である。また、図１０は、フレキシブル基板２０を外面側から見たときの展開図であり、図１１及び図１２は、フレキシブル基板２０を内面側から見たときの展開図である。なお、図１１は光センサ１０が未搭載の状態を示しており、図１２は光センサ１０が搭載済みの状態を示している。

【0049】

本構成例のフレキシブル基板２０は、指の先端に近い側が各々独立した複数の面状部材（上面部材２１、下面部材２２、右側面部材２３、及び、左側面部材２４）として分割されている。すなわち、フレキシブル基板２０は、単純な円筒形状ではなく、その先端部分が４面に分割されている。このような構成とすることにより、カフ４０による加圧時に撓みや皺を生じ難くなるので、指尖部２の加圧状態を均一化して、加圧測定の安定性や検出精度を向上することが可能となる。なお、面状部材の分割数については、上記に限定されるものではない。

【0050】

また、本構成例のフレキシブル基板２０は、指の根元に近い側が全周連続した環状部材２５として形成されている。すなわち、複数の面状部材（上面部材２１、下面部材２２、右側面部材２３、及び、左側面部材２４）は、それぞれ、第１端部（先端側）が自由端とされており、第２端部（根元側）が環状部材２５に連結した固定端とされている。このような構成とすることにより、フレキシブル基板２０の形状安定性を確保することが可能となる。なお、環状部材２５となる捲回部分には、周方向の接着しろ（糊しろ）として機能するタブ領域２５ａ（図１０〜図１２を参照）が形成されている。

【0051】

また、本構成例のフレキシブル基板２０には、センサ配線２０Ｌを敷設した突起状部材２６が形成されている。突起状部材２６は、先出のフレキシブルフラットケーブル５０として機能する。このような構成とすることにより、別途のケーブルを要することなく、制御基板６０との接続を容易に行うことが可能となる。

【0052】

また、本構成例のフレキシブル基板２０（下面部材２２の内面側）には、光センサ１０を直接実装するための光センサ搭載領域２７が設けられている（図１１を参照）。光センサ搭載領域２７には、光センサ１０の外部端子（測定信号出力端子、駆動信号入力端子、電源端子、及び、接地端子）をそれぞれ半田付けするためのパッド２７ａ〜２７ｄが形成されている。パッド２７ａ〜２７ｄは、それぞれ、フレキシブル基板２０に敷設されたセンサ配線２０Ｌａ〜２０Ｌｄと電気的に接続されており、延いては、突起状部材２６（フレキシブルフラットケーブル５０）を介して制御基板６０と電気的に接続されている。なお、光センサ搭載領域２７は、光センサ１０の実装後、端子間ショートなどを防止するために絶縁樹脂２７ｘで被覆される。このように、フレキシブル基板２０に光センサ１０を直接実装することにより、指尖形状に合わせた光センサ１０と指尖部２との密着性を向上することが可能となる。

【0053】

また、フレキシブル基板２０には、先出のセンサ配線２０Ｌだけでなく、センサ配線２０Ｌ（特に測定信号を伝達するための信号配線）と電気的に絶縁された電磁シールド配線２０Ｘ及び２０Ｙが形成されている。より具体的に述べると、フレキシブル基板２０は、多層構造（詳細は後述）とされており、電磁シールド配線２０Ｘは、フレキシブル基板２０の外面側（センサ配線２０Ｌよりも外層）にベタ形成されている（図１０を参照）。また、電磁シールド配線２０Ｙは、フレキシブル基板２０の内面側（センサ配線２０Ｌと同層）にベタ形成されている（図１１を参照）。なお、電磁シールド配線２０Ｘ及び２０Ｙは、いずれも電気的にグラウンドまたはオープンとしておけばよい。このような構成とすることにより、外来の電磁ノイズが光センサ１０の測定信号に重畳し難くなるので、測定信号のＳ／Ｎを向上して生体情報の精度を高めることが可能となる。

【0054】

なお、本構成例のフレキシブル基板２０は、光センサ１０が搭載され得る上面部材２１や下面部材２２（詳細は後述）だけでなく、右側面部材２３と左側面部材２４を備えている。従って、上方や下方からのノイズ侵入だけでなく、左右からのノイズ侵入についても効果的に抑制することが可能である。

【0055】

さらに、本構成例のフレキシブル基板２０において、上面部材２１と下面部材２２は、各々の先端を指尖部２側に屈曲させた先端屈曲部２１ａ及び２１ｂを備えている。このような構成とすることにより、前方からのノイズ侵入も効果的に抑制することができる。

【0056】

なお、より徹底的なノイズ対策を施す必要がある場合には、フレキシブル基板２０を被覆している筐体３０にも電磁シールド機能を付与することが望ましい。一例としては、筐体３０そのものを金属素材（アルミニウムなど）で形成したり、筐体３０に金属メッキ処理を施したり、或いは、筐体３０に金属メッシュを編み込んだりすることが考えられる。

【0057】

次に、図１３を参照しながら、光センサ１０の検出方式（反射型／透過型）と実装位置との関係について詳細な説明を行う。なお、図１３のＡ欄には反射型の光センサ１０の実装位置が示されており、Ｂ欄には透過型の光センサ１０の実装位置が示されている。

【0058】

光センサ１０が反射型である場合、光センサ１０は、例えば、下面部材２２の内面側に搭載される。なお、反射型の光センサ１０には、発光部１０Ａと受光部１０Ｂが並べて配置されている。従って、発光部１０Ａと受光部１０Ｂは、下面部材２２の一方に集約して搭載される形となる。なお、光センサ１０は、上面部材２１の内面側に搭載してもよい。

【0059】

一方、光センサ１０が透過型である場合、図１３のＢ欄で示したように、光センサ１０の発光部１０Ａと受光部１０Ｂは、上面部材２１及び下面部材２２の双方に分離して搭載される形となる。なお、発光部１０Ａと受光部１０Ｂの位置関係は、逆でも構わない。

【0060】

次に、図１４を参照しながら、加圧測定時におけるフレキシブル基板２０の変形作用について詳細に説明する。なお、図１４のＡ欄には非加圧時の様子が描写されており、Ｂ欄には加圧時の様子が描写されている。本図で示したように、カフ４０の膨張時（加圧時）には、上面部材２１と下面部材２２が上下方向から挟み込まれる形で、指尖部２に押し付けられる。

【0061】

このとき、複数分割された面状部材（上面部材２１、下面部材２２、右側面部材２３、及び、左側面部材２４）は、それぞれ独立して変形することができるので、カフ４０による加圧時にも撓みや皺を生じ難くなる。

【0062】

また、各面状部材（特に、右側面部材２３と左側面部材２４）は、各々の先端が先細る面形状（略三角形状）とされている。このような構成とすることにより、上面部材２１及び下面部材２２と、右側面部材２３及び左側面部材２４との干渉（重なり）を避けることができるので、指尖部２の加圧状態を均一化して、加圧測定の安定性や検出精度を向上することが可能となる。

【0063】

次に、図１５を参照しながら、フレキシブル基板２０の縦断面構造について詳細に説明する。本構成例のフレキシブル基板２０は、導電性素材（銅箔など）で形成された導電層Ｌ１１及びＬ１２と、絶縁性素材（ポリイミドなど）で形成された絶縁層Ｌ２１〜Ｌ２３と、を交互に積層した多層構造とされている。

【0064】

導電層Ｌ１１は、フレキシブル基板２０の内面側に形成されている。導電層Ｌ１１の表面（フレキシブル基板２０の内面に相当）は、絶縁層Ｌ２１によって被覆されている。なお、導電層Ｌ１１には、先出のセンサ配線２０Ｌや電磁シールド配線２０Ｙが形成されている。また、絶縁層Ｌ２１に開口部を設けて導電層Ｌ１１を一部露出させることにより、光センサ搭載領域２７（パッド）が形成されている。光センサ搭載領域２７（パッド）には、半田２７ｙによって光センサ１０が実装されている。

【0065】

導電層Ｌ１２は、フレキシブル基板２０の外面側に形成されている。導電層Ｌ１１と導電層Ｌ１２との間は、絶縁層Ｌ２２によって絶縁されている。また、導電層Ｌ１２の表面（フレキシブル基板２０の外面に相当）は、絶縁層Ｌ２３により被覆されている。なお、導電層Ｌ１２には、先出の電磁シールド配線２０Ｘが形成されている。

【0066】

なお、先にも述べたように、電磁シールド配線２０Ｘ及び２０Ｙは、いずれも電気的にグラウンドまたはオープンとしておけばよい。

【0067】

このように、フレキシブル基板２０を多層構造とし、外面側の導電層Ｌ１２を電磁シールド配線２０Ｘ（図１０を参照）としてベタ形成することにより、従来の単層構造と比べて外来の電磁ノイズに対する耐性を高めることが可能となる。

【0068】

また、内面側の導電層Ｌ１１においても、センサ配線２０Ｌの形成領域を除いて電磁シールド配線２０Ｙ（図１１及び図１２を参照）をベタ形成することにより、外来の電磁ノイズに対する耐性をさらに高めることが可能となる。

【0069】

＜出力波長についての考察＞
実験では、いわゆる反射型の脈波センサにおいて、発光部の出力波長をλ１（赤外：９４０ｎｍ）、λ２（緑：６３０ｎｍ）、及び、λ３（青：４６８ｎｍ）とし、発光部の出力強度（駆動電流値）を１ｍＡ、５ｍＡ、１０ｍＡに変化させたときの挙動を各々調査した。その結果、およそ波長６００ｎｍ以下の可視光領域において、酸素化ヘモグロビンＨｂＯ₂の吸収係数が大きくなり、測定される脈波のピーク強度が大きくなるため、脈波の波形を比較的取得しやすいことが分かった。

【0070】

なお、動脈血の酸素飽和度を検出するパルスオキシメータでは、酸素化ヘモグロビンＨｂＯ₂の吸収係数（実線）と脱酸素化ヘモグロビンＨｂの吸収係数（破線）との差違が最大となる近赤外領域の波長（７００ｎｍ前後）が発光部の出力波長として広く一般的に用いられているが、脈波センサ（特に、いわゆる反射型の脈波センサ）としての利用を考えた場合には、上記の実験結果で示したように、波長６００ｎｍ以下の可視光領域を発光部の出力波長として用いることが望ましいと言える。

【0071】

ただし、単一の光センサを用いて、脈波と血中酸素飽和度の両方を検出する場合には従前と同様、近赤外領域の波長を用いても構わない。

【0072】

＜その他の変形例＞
なお、本明細書中に開示された種々の発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

【産業上の利用可能性】

【0073】

本明細書中に開示されている種々の発明は、脈波センサや睡眠センサの利便性を高めるための技術として利用することが可能であり、遠隔看護、ナースコール、睡眠時無呼吸症候群の検知機器、ヘルスケアサポート機器、ゲーム機器、音楽機器、ペットコミュニケーションツール、車両の運転手の居眠り防止機器など、様々な分野への応用が可能であると考えられる。

【符号の説明】

【0074】

１ センサプローブ
２ 指尖部（生体）
３ ホスト機器（パソコンや医療装置など）
１０ 光センサ
１０Ａ 発光部
１０Ｂ 受光部
２０ フレキシブル基板
２０Ｌ（２０Ｌａ、２０Ｌｂ、２０Ｌｃ、２０Ｌｄ） センサ配線
２０Ｘ、２０Ｙ 電磁シールド配線（外面側、内面側）
２１〜２４ 面状部材（上面部材、下面部材、右側面部材、左側面部材）
２１ａ、２１ｂ 先端屈曲部
２５ 環状部材
２５ａ タブ領域
２６ 突起状部材
２７ 光センサ搭載領域
２７ａ〜２７ｄ パッド
２７ｘ 絶縁樹脂
２７ｙ 半田
３０ 筐体
４０ カフ
５０ フレキシブルフラットケーブル
６０ 制御基板
６１ フィルタ部
６２ 制御部
６３ 通信部
６４ ポンプ部
６５ 電源部
Ｌ１１、Ｌ１２ 導電層
Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３ 絶縁層

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図10】

【図13】

【図14】

【図1】

【図9】

【図11】

【図12】

【図15】