特許 6651971 脈波検出装置、生体情報測定装置、脈波検出方法、及び、脈波検出プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6651971

(24)【登録日】2020年1月27日

(45)【発行日】2020年2月19日

(54)【発明の名称】脈波検出装置、生体情報測定装置、脈波検出方法、及び、脈波検出プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/0225 20060101AFI20200210BHJP

   A61B 5/02 20060101ALI20200210BHJP

   A61B 5/022 20060101ALI20200210BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/0225 G

   A61B5/02 310M

   A61B5/02 310P

   A61B5/022 400E

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-89791(P2016-89791)

(22)【出願日】2016年4月27日

(65)【公開番号】特開2017-196192(P2017-196192A)

(43)【公開日】2017年11月2日

【審査請求日】2019年3月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】503246015

【氏名又は名称】オムロンヘルスケア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002505

【氏名又は名称】特許業務法人航栄特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100115107

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 猛

(74)【代理人】

【識別番号】100151194

【弁理士】

【氏名又は名称】尾澤 俊之

(72)【発明者】

【氏名】加藤 雄樹

(72)【発明者】

【氏名】山下 新吾

(72)【発明者】

【氏名】小椋 敏彦

【審査官】 遠藤 直恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２４４９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８０４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１７４７８３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００４−３１３４０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０２ −５／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に配列された複数の歪み検出素子を有する可撓性の歪みセンサと、
前記歪みセンサを生体の体表面に対して押圧する押圧部材であって前記歪みセンサが固定された可撓性の押圧部材と、
前記押圧部材を駆動する駆動部と、
前記駆動部を制御して、前記押圧部材が前記歪みセンサを前記体表面に対して押圧する押圧力を制御する押圧制御部と、
前記押圧制御部によって前記押圧力が増加されていく昇圧過程において前記複数の歪み検出素子の各々により検出される歪み検出信号に基づいて前記歪みセンサの検出面の変形が停止した変形停止タイミングを判定する変形停止タイミング判定部と、
前記変形停止タイミングにおいて前記複数の歪み検出素子の各々により検出された前記歪み検出信号を基準レベルに設定し、前記変形停止タイミング以降に前記複数の歪み検出素子の各々により検出される第一の歪み検出信号の校正を前記基準レベルに基づいて行う校正部と、
前記校正後の前記第一の歪み検出信号から圧力信号を生成する圧力生成部と、を備える脈波検出装置。

【請求項2】

請求項１記載の脈波検出装置であって、
前記圧力生成部は、前記昇圧過程のうちの前記変形停止タイミングと前記変形停止タイミングから予め決められた時間が経過した時点の間の期間の複数のタイミングの各々において前記歪み検出素子により検出されて前記校正された第一の歪み検出信号と、前記複数のタイミングの各々における前記押圧力と、に基づいて、前記校正された前記第一の歪み検出信号を圧力信号に変換するための変換式を生成し、前記変換式に基づいて、前記校正後の前記第一の歪み検出信号から圧力信号を生成する脈波検出装置。

【請求項3】

請求項２記載の脈波検出装置であって、
前記圧力生成部は、前記複数の歪み検出素子の各々を注目素子とし、前記複数のタイミングの各々において前記注目素子により検出されて前記校正された第一の歪み検出信号と、前記複数のタイミングの各々における前記押圧力とに基づいて、前記校正された前記第一の歪み検出信号を圧力信号に変換するための変換式を生成する処理を前記注目素子毎に行い、任意の前記歪み検出素子により検出されて前記校正された前記第一の歪み検出信号と、当該任意の歪み検出素子に対して生成した前記変換式とに基づいて圧力信号を生成する脈波検出装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項記載の脈波検出装置であって、
前記歪みセンサの検出面が平らになっている状態での前記複数の歪み検出素子の各々の出力信号を基準値として記憶する記憶媒体を更に備え、
前記歪み検出素子により検出される歪み検出信号は、前記基準値に基づいて校正されたものである脈波検出装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項記載の脈波検出装置であって、
前記歪みセンサは、前記複数の歪み検出素子が二次元状に配列されたものである脈波検出装置。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか１項記載の脈波検出装置と、
前記圧力生成部により生成された前記圧力信号に基づいて生体情報を算出する生体情報算出部と、を備える生体情報測定装置。

【請求項7】

基板上に配列された複数の歪み検出素子を有する可撓性の歪みセンサと、前記歪みセンサを生体の体表面に対して押圧する押圧部材であって前記歪みセンサが固定された可撓性の押圧部材と、を用いた脈波検出方法であって、
前記押圧部材が前記歪みセンサを前記体表面に対して押圧する押圧力を増加させるステップと、
前記押圧力が増加されていく昇圧過程において前記複数の歪み検出素子の各々により検出される歪み検出信号に基づいて前記歪みセンサの検出面の変形が停止した変形停止タイミングを判定するステップと、
前記変形停止タイミングにおいて前記複数の歪み検出素子の各々により検出された前記歪み検出信号を基準レベルに設定し、前記変形停止タイミング以降に前記複数の歪み検出素子の各々により検出される第一の歪み検出信号の校正を前記基準レベルに基づいて行うステップと、
前記校正後の前記第一の歪み検出信号から圧力信号を生成するステップと、を備える脈波検出方法。

【請求項8】

同一平面上に配列された複数の歪み検出素子を有する可撓性の歪みセンサと、前記歪みセンサを生体の体表面に対して押圧する押圧部材であって前記歪みセンサが固定された可撓性の押圧部材とを用いた脈波検出プログラムであって、
前記押圧部材が前記歪みセンサを前記体表面に対して押圧する押圧力を増加させるステップと、
前記押圧力が増加されていく昇圧過程において前記複数の歪み検出素子の各々により検出される歪み検出信号に基づいて前記歪みセンサの検出面の変形が停止した変形停止タイミングを判定するステップと、
前記変形停止タイミングにおいて前記複数の歪み検出素子の各々により検出された前記歪み検出信号を基準レベルに設定し、前記変形停止タイミング以降に前記複数の歪み検出素子の各々により検出される第一の歪み検出信号の校正を前記基準レベルに基づいて行うステップと、
前記校正後の前記第一の歪み検出信号から圧力信号を生成するステップと、をコンピュータに実行させるための脈波検出プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、脈波検出装置、生体情報測定装置、脈波検出方法、及び、脈波検出プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

手首の橈骨動脈等の動脈が通る生体部位の体表面にセンサを接触させた状態で、このセンサにより検出される情報を用いて脈拍、心拍、又は、血圧等の生体情報を測定することのできる生体情報測定装置が知られている（特許文献１−３参照）。

【0003】

特許文献１には、可撓性基板上に二次元状に配置された歪みを抵抗値として検出するための複数の磁気抵抗効果素子と、この可撓性基板を体表面に向けて押圧する押圧機構と、を有する血圧センサが記載されている。

【0004】

特許文献１には、この血圧センサを用いて血圧を測定する方法として、予め実測により求められた血圧と磁気抵抗効果素子の抵抗値との相関データを利用して、磁気抵抗効果素子により検出された抵抗値を血圧値に変換する方法が開示されている。

【0005】

特許文献２には、帯状の可撓性の圧電シートが交差する状態で配置された可撓性シートと、可撓性シートの背面に固定された弾性部材とを有する脈波検出センサが記載されている。

【0006】

特許文献３には、可撓性基板上に二次元状に配置された複数の磁気抵抗効果素子を有するセンサを用いて、血圧等の生体情報を測定する装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１１−２４４９３８号公報

【特許文献2】特開２００４−２０８７１１号公報

【特許文献3】特開２００２−１４８１３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１−３に記載されているように、可撓性を有するセンサを体表面に接触させて生体情報を測定する構成によれば、センサの装着感を良好なものにすることができる。また、より多くの素子によって生体情報の算出に必要な情報を検出可能となるため、生体情報の算出精度を向上させることができる。

【0009】

生体情報の算出に用いられる情報の１つである脈波を検出する方法としてトノメトリ方式が一般的に知られている。トノメトリ方式は、動脈を適度に圧扁した状態（トノメトリ状態）でセンサにより動脈から圧脈波（拍動に伴って体表面に伝わる圧力振動波）を検出する方式である。このため、センサを体表面に対して押圧する押圧機構と、この押圧機構を駆動する駆動部とが必要である。

【0010】

特許文献１には、血圧センサと、血圧センサを体表面に対して押圧する押圧機構と、この押圧機構を駆動する駆動部とを備える生体情報測定装置が記載されている。この血圧センサは、拍動に伴ってセンサに生じる引っ張り応力を磁気抵抗効果素子により抵抗値として検出し、この抵抗値を血圧に変換するものである。

【0011】

また、特許文献１に記載の血圧センサは可撓性を有しているため、血圧センサを体表面に押圧している状態では、複数の磁気抵抗効果素子の各々の位置によって磁気抵抗効果素子に加わる歪みの大きさが異なる。したがって、このような歪みの差を考慮しないと、圧脈波を精度よく検出することはできない。

【0012】

特許文献２は、可撓性シートを体表面に押圧していく場合のことは想定しておらず、可撓性シートを体表面に押圧した状態での圧脈波の検出方法については考慮されていない。

【0013】

特許文献３は、可撓性基板を体表面に押圧していく場合のことは想定しておらず、可撓性基板を体表面に押圧した状態での圧脈波の検出方法については考慮されていない。

【0014】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、可撓性のあるセンサを体表面に押圧した状態で圧脈波を高精度に検出することのできる脈波検出装置、生体情報測定装置、脈波検出装置の制御方法、及び、脈波検出装置の制御プログラム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】

【0015】

本発明の脈波検出装置は、基板上に配列された複数の歪み検出素子を有する可撓性の歪みセンサと、前記歪みセンサを生体の体表面に対して押圧する押圧部材であって前記歪みセンサが固定された可撓性の押圧部材と、前記押圧部材を駆動する駆動部と、前記駆動部を制御して、前記押圧部材が前記歪みセンサを前記体表面に対して押圧する押圧力を制御する押圧制御部と、前記押圧制御部によって前記押圧力が増加されていく昇圧過程において前記複数の歪み検出素子の各々により検出される歪み検出信号に基づいて前記歪みセンサの検出面の変形が停止した変形停止タイミングを判定する変形停止タイミング判定部と、前記変形停止タイミングにおいて前記複数の歪み検出素子の各々により検出された前記歪み検出信号を基準レベルに設定し、前記変形停止タイミング以降に前記複数の歪み検出素子の各々により検出される第一の歪み検出信号の校正を前記基準レベルに基づいて行う校正部と、前記校正後の前記第一の歪み検出信号から圧力信号を生成する圧力生成部と、を備えるものである。

【0016】

本発明の生体情報測定装置は、前記脈波検出装置と、前記圧力生成部により生成された前記圧力信号に基づいて生体情報を算出する生体情報算出部と、を備えるものである。

【0017】

本発明の脈波検出方法は、基板上に配列された複数の歪み検出素子を有する可撓性の歪みセンサと、前記歪みセンサを生体の体表面に対して押圧する押圧部材であって前記歪みセンサが固定された可撓性の押圧部材と、を用いた脈波検出方法であって、前記押圧部材が前記歪みセンサを前記体表面に対して押圧する押圧力を増加させるステップと、前記押圧力が増加されていく昇圧過程において前記複数の歪み検出素子の各々により検出される歪み検出信号に基づいて前記歪みセンサの検出面の変形が停止した変形停止タイミングを判定するステップと、前記変形停止タイミングにおいて前記複数の歪み検出素子の各々により検出された前記歪み検出信号を基準レベルに設定し、前記変形停止タイミング以降に前記複数の歪み検出素子の各々により検出される第一の歪み検出信号の校正を前記基準レベルに基づいて行うステップと、前記校正後の前記第一の歪み検出信号から圧力信号を生成するステップと、を備えるものである。

【0018】

本発明の脈波検出プログラムは、同一平面上に配列された複数の歪み検出素子を有する可撓性の歪みセンサと、前記歪みセンサを生体の体表面に対して押圧する押圧部材であって前記歪みセンサが固定された可撓性の押圧部材とを用いた脈波検出プログラムであって、前記押圧部材が前記歪みセンサを前記体表面に対して押圧する押圧力を増加させるステップと、前記押圧力が増加されていく昇圧過程において前記複数の歪み検出素子の各々により検出される歪み検出信号に基づいて前記歪みセンサの検出面の変形が停止した変形停止タイミングを判定するステップと、前記変形停止タイミングにおいて前記複数の歪み検出素子の各々により検出された前記歪み検出信号を基準レベルに設定し、前記変形停止タイミング以降に前記複数の歪み検出素子の各々により検出される第一の歪み検出信号の校正を前記基準レベルに基づいて行うステップと、前記校正後の前記第一の歪み検出信号から圧力信号を生成するステップと、をコンピュータに実行させるためのものである。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、可撓性のあるセンサを体表面に押圧した状態で圧脈波を高精度に検出することのできる脈波検出装置、生体情報測定装置、脈波検出装置の制御方法、及び、脈波検出装置の制御プログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態である生体情報測定装置に含まれる脈波検出部１００の外観構成を示す模式図である。

【図2】図１に示す歪みセンサ４の概略構成を示す模式図である。

【図3】本実施形態の生体情報測定装置のブロック構成を示す図である。

【図4】本実施形態の生体情報測定装置の連続測定モード時の動作を説明するためのフローチャートである。

【図5】図４のステップＳ１の処理が行われた状態で歪みセンサ４に含まれる任意の素子列により検出される歪み検出信号の一例を示す図である。

【図6】歪みセンサ４に含まれる任意の素子列により検出される歪み検出信号の一例を示す図である。

【図7】変形停止タイミング以降に任意の歪み検出素子４１により検出され校正された第一の歪み検出信号と、この第一の歪み検出信号の検出時の空気袋３の内圧との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

【0022】

図１は、本発明の一実施形態である生体情報測定装置に含まれる脈波検出部１００の外観構成を示す模式図である。本実施形態の生体情報測定装置は、図示しないバンドにより、生体情報の測定対象となる動脈（図１の例では橈骨動脈Ｔ）が内部に存在する生体部位（図１の例では利用者の左手の手首）に装着して用いられる。

【0023】

脈波検出部１００は、歪みセンサ４と、空気袋３と、空気袋３と歪みセンサ４とを固定する接着層５と、空気袋３を支持する平板状の支持部材２と、支持部材２、空気袋３、及び、歪みセンサ４を保持する筐体１と、を備える。

【0024】

空気袋３は、図１の例では半球状となっており、図示しないポンプにより、内部の空気量（内圧）が制御される。空気袋３は、内圧が変化することにより、その外形が変形する可撓性の部材である。空気袋３の形状は半球状に限定されるものではない。

【0025】

空気袋３は、図１に示すように脈波検出部１００が手首に固定された状態で、歪みセンサ４の検出面４２を生体部位（手首）の体表面に対して押圧する押圧部材として機能する。

【0026】

図２は、図１に示す歪みセンサ４の概略構成を示す模式図である。

【0027】

歪みセンサ４は、可撓性を有する基板４０と、基板４０の表面上に配列された複数の歪み検出素子４１と、を備える。基板４０の表面は平面となっている。複数の歪み検出素子４１の配列は、図２の例では、方向Ｘに配列された複数の歪み検出素子４１からなる素子列が、方向Ｘに直交する方向Ｙに複数配列された構成（複数の歪み検出素子４１が二次元状に配列された構成）となっている。歪みセンサ４は、基板４０上にこの素子列が少なくとも１つ形成されていればよい。

【0028】

歪み検出素子４１は、基板４０の表面上の任意の方向に生じる歪みを検出する素子であり、金属又は半導体の抵抗変化によって歪みを検出する歪ゲージ、或いは、特許文献１に記載されているような磁気抵抗効果によって歪みを検出する素子等が用いられる。

【0029】

複数の歪み検出素子４１の各々の表面を合わせた面が、歪みセンサ４の検出面４２を構成する。

【0030】

基板４０の歪み検出素子４１が形成された表面の反対面は、接着剤又は粘着テープ等の接着部材からなる接着層５によって空気袋３に固定されている。このため、空気袋３が変形すると、歪みセンサ４も変形することになる。

【0031】

本実施形態の生体情報測定装置は、図２に示す方向Ｙが生体情報の測定対象となる橈骨動脈Ｔに沿った状態で、歪みセンサ４の検出面４２が体表面に対して押圧されて使用される。

【0032】

図１に示す装着状態では、脈波検出部１００に含まれる歪みセンサ４の検出面４２の一部が利用者の手首の皮膚に接触する。この状態で空気袋３に注入される空気量が増えると、空気袋３が膨らんで形状が変化し、空気袋３の形状変化に伴って歪みセンサ４は変形しながら体表面に向けて押圧される。空気袋３の内圧は、空気袋３が歪みセンサ４を体表面に対して押圧する際の押圧力となる。

【0033】

図３は、本実施形態の生体情報測定装置のブロック構成を示す図である。

【0034】

生体情報測定装置は、脈波検出部１００と、内圧センサ１０と、ポンプ１１と、装置全体を統括制御する制御部１２と、表示部１３と、操作部１４と、メモリ１５と、を備える。

【0035】

ポンプ１１は、制御部１２の指示のもと、空気袋３に注入する空気量（空気袋３の内圧）を制御する。ポンプ１１は、空気袋３を駆動する駆動部を構成する。

【0036】

内圧センサ１０は、空気袋３の内圧を検出し、検出した内圧を制御部１２に入力する。

【0037】

表示部１３は、生体情報等の各種情報を表示するためのものであり、例えば液晶表示装置等により構成される。

【0038】

操作部１４は、制御部１２に対する指示信号を入力するためのインターフェースであり、生体情報の測定を含む各種動作の開始を指示するためのボタン等により構成される。

【0039】

メモリ１５は、制御部１２によって算出された生体情報を含む各種情報を記憶するものであり、例えばフラッシュメモリ等により構成される。メモリ１５は着脱可能なものであってもよい。

【0040】

制御部１２は、プロセッサを主体に構成されており、プロセッサの実行するプログラム等が記憶されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び、ワークメモリとしてのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。

【0041】

このプログラムは、脈波検出プログラムを含む。ＲＯＭは、プログラムをコンピュータが読取可能な一時的でない（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）記憶媒体である。ＲＯＭに記憶されたプログラムは、ネットワークを介して別の機器からダウンロードされて記憶されたものであってもよい。

【0042】

制御部１２のＲＯＭには、歪みセンサ４の検出面４２が平らになっている状態での歪みセンサ４の各歪み検出素子４１の出力信号が、各歪み検出素子４１の基準値（以下、歪み基準値という）として記憶されている。この歪み基準値は、生体情報測定装置の製造時において、歪みセンサ４が空気袋３に固定される前に、この歪みセンサ４によって実測されてＲＯＭに記憶される。

【0043】

制御部１２は、歪みセンサ４の各歪み検出素子４１の出力信号を、この各歪み検出素子４１の歪み基準値に基づいて校正（歪み基準値に対する相対値に変換）し、校正後の出力信号を、この各歪み検出素子４１により検出された歪み検出信号として扱う。

【0044】

制御部１２は、プロセッサが脈波検出プログラムを含むプログラムを実行することにより、押圧制御部、変形停止タイミング判定部、校正部、圧力生成部、及び、生体情報算出部として機能する。

【0045】

脈波検出部１００、ポンプ１１、及び、制御部１２により、脈波検出装置が構成される。

【0046】

以下、本実施形態の生体情報測定装置の動作について説明する。本実施形態の生体情報測定装置は、１拍毎に圧脈波を検出し、この圧脈波に基づいて生体情報を算出して記憶する連続測定モードを有する。

【0047】

図４は、本実施形態の生体情報測定装置の連続測定モード時の動作を説明するためのフローチャートである。

【0048】

生体情報測定装置が手首に装着されて生体情報の測定開始指示がなされると、制御部１２は、ポンプ１１を制御して、空気袋３の内圧を解放して大気圧と同じにする（ステップＳ１）。

【0049】

ステップＳ１の後、制御部１２は、内圧センサ１０の検出信号を取得し、取得した検出信号を空気袋３の内圧の基準値（内圧基準値）として設定する（ステップＳ２）。これにより、内圧センサ１０により検出される空気袋３の内圧は、この内圧基準値に対する相対値として処理される。

【0050】

図５は、図４のステップＳ１の処理が行われた状態で歪みセンサ４に含まれる任意の素子列により検出される歪み検出信号の一例を示す図である。図５の横軸は、素子列を構成する各歪み検出素子４１の方向Ｘの位置を示し、図５の縦軸は各歪み検出素子４１により検出された歪み検出信号を示す。

【0051】

なお、図５に示した検出信号は、制御部１２のＲＯＭに記憶されている上記の歪み基準値に基づいて校正された値を示している。

【0052】

ここでは、歪みセンサ４の検出面４２が基板４０の反対側に反っている状態で各歪み検出素子４１により検出される歪み検出信号の符号をプラスとしている。ステップＳ１の処理が行われた状態では、図１に示すように、検出面４２は空気袋３の表面形状に沿って、基板４０側に反った状態となる。このため、図５に示すように、歪み検出信号の符号はマイナスとなっている。また、歪みセンサ４は可撓性を有するため、検出面４２は、位置によって曲がり度合いが異なる。このため、図５に示すように、各歪み検出素子４１からは、その素子の配置位置の曲がり度合いに応じた出力が得られることになる。

【0053】

ステップＳ２の後、制御部１２は、ポンプ１１を制御して、空気袋３の内圧を徐々に増加させる昇圧工程を開始する（ステップＳ３）。制御部１２は、空気袋３の内圧の情報を時刻と対応付けてメモリ１５に記憶していく。

【0054】

昇圧工程の開始後、歪みセンサ４の各歪み検出素子４１によって歪みが検出されると、制御部１２は、歪みセンサ４の各歪み検出素子４１により検出された歪み検出信号（歪み検出信号群）を検出時刻と対応付けてＲＡＭに一時記憶する（ステップＳ４）。

【0055】

ステップＳ４の後、制御部１２は、歪み検出信号群がＲＡＭに複数個記憶されているか否かを判定し、記憶されていれば（ステップＳ５：ＹＥＳ）ステップＳ６の処理を行い、記憶されていなければ（ステップＳ５：ＮＯ）ステップＳ４に処理を戻す。

【0056】

空気袋３の内圧が増加していくと、検出面４２の全体が体表面に接触する。空気袋３の内圧が低く、空気袋３及び歪みセンサ４の弾性率が体表面の弾性率よりも十分に小さい状態では、検出面４２が体表面の形状に合うように変形する。その後、空気袋３の内圧が高くなり、空気袋３及び歪みセンサ４の弾性率が体表面の弾性率よりも大きくなると、検出面４２の形状はほとんど変化しなくなる。

【0057】

ステップＳ６では、制御部１２は、ＲＡＭに記憶した歪み検出信号群に基づいて、上記のように検出面４２が実質的に変形しなくなったタイミング（検出面４２の変形が実質的に停止したタイミング）を判定する。

【0058】

なお、検出面４２の変形が実質的に停止するとは、変形が完全に停止することに限らず、検出面４２の変形による圧脈波の検出精度への影響が無視できる程度に、検出面４２の変形が小さくなることを含む。

【0059】

ステップＳ６において、具体的には、制御部１２は、ＲＡＭに記憶された最新の検出時刻（検出時刻ｔｎとする）に対応する歪み検出信号群と、ＲＡＭに記憶された最新の１つ前の検出時刻（検出時刻ｔｎ−１とする）に対応する歪み検出信号群とを抽出する。制御部１２は、この２つの歪み検出信号群において、同じ歪み検出素子４１により検出された歪み検出信号同士（１つの歪み検出素子４１によって検出時刻ｔｎと検出時刻ｔｎ−１の各々で検出された２つの歪み検出信号）の差分を算出し、算出した差分の総和を歪み検出素子４１の総数で割って、差分の平均値を算出する。

【0060】

この差分の平均値が小さいということは、検出面４２の形状の変化が少ないことを意味する。そこで、制御部１２は、この差分の平均値が閾値未満となっている場合には、時刻ｔｎ−１において検出面４２の変形が実質的に停止したと判定する。なお、この閾値は、２つの歪み検出信号群の各々が検出された時刻の押圧力の差を考慮した値に設定される。

【0061】

上記の差分は、検出時刻ｔｎにおける押圧力によって体表面から受ける圧力と、検出時刻ｔｎ−１における押圧力によって体表面から受ける圧力との差に起因する信号差も含まれる。このため、この閾値を、この信号差よりも大きな値にしておくことで、検出面４２の変形が実質的に停止したタイミングを正確に判定することができる。

【0062】

なお、上記の差分の代わりに、歪み検出素子４１により別々の時刻で検出された２つの歪み検出信号の比を用いることもできる。または、制御部１２は、２つの歪み検出信号群の各々で表される図５に示すような曲線の形状の類似度を判定し、類似度が閾値以上の場合には、時刻ｔｎ−１において検出面４２の変形が実質的に停止したと判定してもよい。

【0063】

上記の判定に用いる２つの歪み検出信号群の各歪み検出信号は、信号の直流成分であってもよいし、信号の絶対値であってもよい。変形停止タイミング以前に検出される歪み検出信号には、拍動に伴う交流成分はほとんど含まれない。このため、直流成分と絶対値のどちらでも検出面４２の変形が停止したタイミングを判定することができる。

【0064】

ステップＳ６の判定がＹＥＳになると、制御部１２は、検出面４２の変形が実質的に停止したタイミングである変形停止タイミング（上記の時刻ｔｎ−１）において歪みセンサ４により検出された歪み検出信号群の各歪み検出信号を、この各歪み検出信号の出力元の歪み検出素子４１の基準レベルに設定する（ステップＳ７）。

【0065】

なお、変形停止タイミングでは、拍動に伴う歪みの変動はまだ大きくなっていない。このため、この変形停止タイミングにおいて歪みセンサ４により検出された歪み検出信号群の各歪み検出信号は、ほぼ直流成分のみの信号となる。

【0066】

基準レベルの設定後、制御部１２は、変形停止タイミング以降に歪みセンサ４の各歪み検出素子４１により検出される歪み検出信号（以下、第一の歪み検出信号という）については、この第一の歪み検出信号を、この各歪み検出素子４１に対して設定した基準レベルに基づいて校正し、校正後の第一の歪み検出信号を検出時刻と対応付けてメモリ１５に記憶する（ステップＳ８）。

【0067】

図６は、歪みセンサ４に含まれる任意の素子列により検出される歪み検出信号の一例を示す図である。図６（ａ）の横軸は、素子列を構成する各歪み検出素子４１の方向Ｘの位置を示し、図６の縦軸は各歪み検出素子４１により検出された歪み検出信号（制御部１２のＲＯＭに記憶された歪み基準値に基づいて校正された値）を示す。

【0068】

図６（ａ）は、上記の変形停止タイミングにおいて歪みセンサ４に含まれる任意の素子列により検出された第一の歪み検出信号の一例を示している。

【0069】

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示した第一の歪み検出信号の校正後の信号を示している。ステップＳ７及びステップＳ８の処理により、変形停止タイミングで得られた第一の歪み検出信号は全てゼロとして扱われる。

【0070】

ステップＳ８の処理によって、メモリ１５には、変形停止タイミング以降に、歪みセンサ４の各歪み検出素子４１により検出されて校正された後の第一の歪み検出信号と、この校正後の第一の歪み検出信号の検出時刻と、その検出時刻における空気袋３の内圧とが記憶されていく。

【0071】

図７は、変形停止タイミング以降に任意の歪み検出素子４１により検出され校正された第一の歪み検出信号と、この第一の歪み検出信号の検出時の空気袋３の内圧との関係を示す図である。

【0072】

上述したように、変形停止タイミング以降は、検出面４２はほとんど変形しない。このため、歪みセンサ４による体表面の押圧によって橈骨動脈Ｔが潰れ始めるまでの押圧初期の段階（図７中の期間Ｔ１）では、各歪み検出素子４１により検出されて校正された後の第一の歪み検出信号の直流成分は、空気袋３の内圧の増加に応じて線形的に変化する。

【0073】

なお、この期間Ｔ１を過ぎた後の、橈骨動脈Ｔが適度に潰れてトノメトリ状態に近くなる期間Ｔ２では、空気袋３の内圧の増加に伴う校正後の第一の歪み検出信号の直流成分の変化は小さくなる。

【0074】

制御部１２は、ステップＳ８の後、図７に示す期間Ｔ１に属する複数の検出時刻の各々に対応する校正後の第一の歪み検出信号の直流成分と、この複数の検出時刻の各々における空気袋３の内圧とに基づいて、空気袋３の内圧（ｙ）と校正後の第一の歪み検出信号（ｘ）との関係を示す一次関数ｙ＝ａｘ＋ｂの係数ａ，ｂを求め、ＲＡＭに記憶する（ステップＳ９）。

【0075】

図７に示す縦軸及び横軸のデータは、歪みセンサ４の全ての歪み検出素子４１の各々についてメモリ１５に記憶されている。制御部１２は、上記の一次関数を、全ての歪み検出素子４１の各々について記憶されているデータに基づいて、歪み検出素子４１毎に生成し、歪み検出素子４１と対応付けて記憶する。

【0076】

一例として、図７に示した直線Ｆ１は、制御部１２によって生成された一次関数ｙ＝ａｘ＋ｂで示される直線を示している。この一次関数ｙ＝ａｘ＋ｂは、基準レベルに基づく校正後の第一の歪み検出信号を圧力信号に変換するための変換式となる。

【0077】

ステップＳ９で一次関数を導出した後、制御部１２は、メモリ１５に記憶されている校正後の第一の歪み検出信号を、この第一の歪み検出信号の出力元の歪み検出素子４１に対応する一次関数に基づいて圧力信号に変換し、変換後の圧力信号をメモリ１５に記憶する（ステップＳ１０）。

【0078】

これにより、メモリ１５には、変形停止タイミング以降に、歪みセンサ４の各歪み検出素子４１により検出されて校正された第一の歪み検出信号に対応する圧力信号と、この圧力信号の検出時刻と、その検出時刻における空気袋３の内圧とが記憶されることになる。メモリ１５に記憶される圧力信号は、各歪み検出素子４１によって検出された圧脈波となる。

【0079】

ステップＳ１０の後は、脈波検出ルーチンに移行する。

【0080】

脈波検出ルーチンにおいて、制御部１２は、メモリ１５に記憶された空気袋３の内圧の昇圧過程で検出された圧力信号に基づいて、例えば圧力信号の交流成分が最大となっている歪み検出素子４１を最適素子として選択し、この最大の交流成分の圧力信号が検出された検出時刻における空気袋３の内圧をトノメトリ状態が実現される最適押圧力として決定する。

【0081】

そして、制御部１２は、空気袋３の内圧を最適押圧力に保持し、この状態で、最適素子により順次検出される各歪み検出信号を、上記の基準レベルに基づいて校正する。制御部１２は、この校正後の歪み検出信号を、最適素子に対応して生成された上記の一次関数に基づいて圧力信号に変換し、変換後の圧力信号をメモリ１５に記憶する。

【0082】

制御部１２は、このようにしてメモリ１５に記憶した圧力信号に基づいて、最高血圧及び最低血圧等の血圧情報、心拍数、又は、脈拍数等の生体情報を算出し、算出した生体情報をメモリ１５に記憶する。

【0083】

なお、制御部１２は、生体情報算出機能を有していなくてもよい。この場合は、生体情報測定装置のメモリ１５に記憶された圧力信号が電子機器に転送され、この電子機器において生体情報が算出され記憶される構成とすればよい。

【0084】

以上のように、本実施形態の生体情報測定装置は、昇圧過程において歪みセンサ４の検出面４２の変形が停止したタイミングを判定し、このタイミングにおいて各歪み検出素子４１により検出された歪み検出信号を基準レベルとして設定する。つまり、歪みセンサ４が変形することによって各歪み検出素子４１に生じる歪みが略固定された状態を基準にして歪み検出信号を検出することができる。このため、上記タイミング以降は、歪み検出信号が、押圧力に伴って検出される歪みと、拍動に伴って検出される歪みとの合成になるので、圧脈波のみを高精度に検出することができる。

【0085】

また、本実施形態の生体情報測定装置は、校正後の第一の歪み検出信号に基づいて、歪み検出信号を圧力信号に変換するための変換式を生成している。このように、被測定者から検出される生体信号を利用して変換式が生成されるため、変換後の圧力信号の信頼性を高めることができ、圧脈波を高精度に検出することができる。

【0086】

なお、生体情報測定装置の制御部１２のＲＯＭに、多数の被測定者から実測されて校正された第一の歪み検出信号に基づいて生成された歪み検出素子４１毎の変換式を製造時に記憶しておき、制御部１２は、この変換式を利用して校正後の第一の歪み検出信号を圧力信号に変換してもよい。この構成によれば、生体情報測定装置において変換式の演算が不要となるため、生体情報測定開始までの時間短縮と、生体情報測定装置の省電力化が可能となる。

【0087】

また、本実施形態の生体情報測定装置によれば、歪みセンサ４に含まれる全ての歪み検出素子４１毎に変換式が生成され、任意の歪み検出素子４１により検出されて校正された第一の歪み検出信号は、この任意の歪み検出素子４１に対して生成された変換式に基づいて圧力信号に変換される。このように、歪み検出素子４１毎に異なる変換式が適用されて圧力信号への変換が行われることで、圧脈波の検出精度を高めることができる。

【0088】

なお、制御部１２は、歪みセンサ４に含まれる全ての歪み検出素子４１の中から１つ（例えば検出面４２の中央付近にあるもの）を選択し、選択した歪み検出素子４１により上記の期間Ｔ１に属する複数の検出時刻の各々において検出され校正された第一の歪み検出信号と、この複数の検出時刻の各々における空気袋３の内圧とに基づいて、歪み検出信号から圧力信号への変換式を生成してもよい。この構成によれば、歪みセンサ４に含まれる歪み検出素子４１の総数分の変換式の演算が不要となるため、生体情報測定開始までの時間短縮と、生体情報測定装置の省電力化が可能となる。

【0089】

この場合、制御部１２は、歪みセンサ４に含まれる各歪み検出素子４１により検出されて校正された第一の歪み検出信号を、上記のようにして生成した全ての歪み検出素子４１に共通の１つの変換式に基づいて圧力信号に変換する。この構成によれば、変換式の生成に必要な演算量を削減することができるため、生体情報測定装置の省電力化が可能となる。

【0090】

本実施形態の生体情報測定装置において、空気袋３とポンプ１１の代わりに、内圧一定かつ変形可能な空気袋と、この空気袋を体表面に対して押圧する押圧機構と、この押圧機構を駆動する駆動部とを採用することもできる。

【0091】

この構成では、内圧一定かつ変形可能な空気袋に歪みセンサ４が固定される。制御部１２は、駆動部を制御して押圧機構を体表面側に移動させる。押圧機構が移動し、歪みセンサ４が体表面に押圧されていくと、しばらくは空気袋が押圧機構の移動によって変形するため、歪みセンサ４の検出面４２も変形する。そして、ある程度押圧力が高まると、空気袋の変形は止まるため、これにより、検出面４２の変形も停止する。制御部１２は、この検出面４２の変形が停止したタイミングで検出された歪み検出信号を基準レベルに設定し、後の校正を行う。この構成においては、内圧一定の空気袋が可撓性を有する押圧部材となる。

【0092】

以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。

【0093】

開示された脈波検出装置は、基板上に配列された複数の歪み検出素子を有する可撓性の歪みセンサと、前記歪みセンサを生体の体表面に対して押圧する押圧部材であって前記歪みセンサが固定された可撓性の押圧部材と、前記押圧部材を駆動する駆動部と、前記駆動部を制御して、前記押圧部材が前記歪みセンサを前記体表面に対して押圧する押圧力を制御する押圧制御部と、前記押圧制御部によって前記押圧力が増加されていく昇圧過程において前記複数の歪み検出素子の各々により検出される歪み検出信号に基づいて前記歪みセンサの検出面の変形が停止した変形停止タイミングを判定する変形停止タイミング判定部と、前記変形停止タイミングにおいて前記複数の歪み検出素子の各々により検出された前記歪み検出信号を基準レベルに設定し、前記変形停止タイミング以降に前記複数の歪み検出素子の各々により検出される第一の歪み検出信号の校正を前記基準レベルに基づいて行う校正部と、前記校正後の前記第一の歪み検出信号から圧力信号を生成する圧力生成部と、を備えるものである。

【0094】

開示された脈波検出装置は、前記圧力生成部は、前記昇圧過程のうちの前記変形停止タイミングと前記変形停止タイミングから予め決められた時間が経過した時点の間の期間の複数のタイミングの各々において前記歪み検出素子により検出されて前記校正された第一の歪み検出信号と、前記複数のタイミングの各々における前記押圧力と、に基づいて、前記校正された前記第一の歪み検出信号を圧力信号に変換するための変換式を生成し、前記変換式に基づいて、前記校正後の前記第一の歪み検出信号から圧力信号を生成するものである。

【0095】

開示された脈波検出装置は、前記圧力生成部は、前記複数の歪み検出素子の各々を注目素子とし、前記複数のタイミングの各々において前記注目素子により検出されて前記校正された第一の歪み検出信号と、前記複数のタイミングの各々における前記押圧力とに基づいて、前記校正された前記第一の歪み検出信号を圧力信号に変換するための変換式を生成する処理を前記注目素子毎に行い、任意の前記歪み検出素子により検出されて前記校正された前記第一の歪み検出信号と、当該任意の歪み検出素子に対して生成した前記変換式とに基づいて圧力信号を生成するものである。

【0096】

開示された脈波検出装置は、前記歪みセンサの検出面が平らになっている状態での前記複数の歪み検出素子の各々の出力信号を基準値として記憶する記憶媒体を更に備え、前記歪み検出素子により検出される歪み検出信号は、前記基準値に基づいて校正されたものである。

【0097】

開示された脈波検出装置は、前記歪みセンサは、前記複数の歪み検出素子が二次元状に配列されたものである。

【0098】

開示された生体情報測定装置は、前記脈波検出装置と、前記圧力生成部により生成された前記圧力信号に基づいて生体情報を算出する生体情報算出部と、を備えるものである。

【0099】

開示された脈波検出方法は、基板上に配列された複数の歪み検出素子を有する可撓性の歪みセンサと、前記歪みセンサを生体の体表面に対して押圧する押圧部材であって前記歪みセンサが固定された可撓性の押圧部材と、を用いた脈波検出方法であって、前記押圧部材が前記歪みセンサを前記体表面に対して押圧する押圧力を増加させるステップと、前記押圧力が増加されていく昇圧過程において前記複数の歪み検出素子の各々により検出される歪み検出信号に基づいて前記歪みセンサの検出面の変形が停止した変形停止タイミングを判定するステップと、前記変形停止タイミングにおいて前記複数の歪み検出素子の各々により検出された前記歪み検出信号を基準レベルに設定し、前記変形停止タイミング以降に前記複数の歪み検出素子の各々により検出される第一の歪み検出信号の校正を前記基準レベルに基づいて行うステップと、前記校正後の前記第一の歪み検出信号から圧力信号を生成するステップと、を備えるものである。

【0100】

開示された脈波検出プログラムは、同一平面上に配列された複数の歪み検出素子を有する可撓性の歪みセンサと、前記歪みセンサを生体の体表面に対して押圧する押圧部材であって前記歪みセンサが固定された可撓性の押圧部材とを用いた脈波検出プログラムであって、前記押圧部材が前記歪みセンサを前記体表面に対して押圧する押圧力を増加させるステップと、前記押圧力が増加されていく昇圧過程において前記複数の歪み検出素子の各々により検出される歪み検出信号に基づいて前記歪みセンサの検出面の変形が停止した変形停止タイミングを判定するステップと、前記変形停止タイミングにおいて前記複数の歪み検出素子の各々により検出された前記歪み検出信号を基準レベルに設定し、前記変形停止タイミング以降に前記複数の歪み検出素子の各々により検出される第一の歪み検出信号の校正を前記基準レベルに基づいて行うステップと、前記校正後の前記第一の歪み検出信号から圧力信号を生成するステップと、をコンピュータに実行させるためのものである。

【符号の説明】

【0101】

１００ 脈波検出部
１ 筐体
２ 支持部材
３ 空気袋
４ 歪みセンサ
５ 接着層
４０ 基板
４１ 歪み検出素子
４２ 検出面
Ｘ，Ｙ 方向
Ｔ 橈骨動脈
１０ 内圧センサ
１１ ポンプ
１２ 制御部
１３ 表示部
１４ 操作部
１５ メモリ
Ｆ１ 圧力変換曲線
Ｔ１，Ｔ２ 期間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】