特開 2024-6108 脈波測定装置の調整方法、脈波測定システム、及び脈波測定装置

(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】P2024006108

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】脈波測定装置の調整方法、脈波測定システム、及び脈波測定装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/02 20060101AFI20240110BHJP

【ＦＩ】

A61B5/02 310K

A61B5/02 310P

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022106687

(22)【出願日】2022-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】原田 高志

(72)【発明者】

【氏名】岡 博之

【テーマコード（参考）】

4C017

【Ｆターム（参考）】

4C017AA09

4C017AB02

4C017AC03

4C017BC11

4C017DD14

4C017EE01

4C017FF15

4C017FF17

(57)【要約】

【課題】調整に要する時間を短縮して、適切な押圧力に調整し、誤差を低減する。
【解決手段】使用者の手首に装着可能な脈波測定装置の調整方法であって、脈波測定装置は、ひずみゲージを有し、橈骨動脈の脈を測定することで、脈波を取得する脈波センサと、脈波センサを、橈骨動脈へ向けて押圧する押圧手段と、前記脈波センサの測定値をデジタル信号として出力する出力部と、を備え、調整方法は、使用者の手首へ当該脈波測定装置を装着した際に、前記脈波センサによって脈波を取得し、取得した測定値をデジタル信号として出力するステップと、前記デジタル信号の電圧レベルを、前記出力部の最大電圧レベルに対して予め設定された範囲と比較するステップと、前記デジタル信号の電圧レベルが前記予め設定された範囲の範囲外の場合に、前記脈波センサへの押圧力を調整又は指示するステップと、を有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用者の手首に装着可能な脈波測定装置の調整方法であって、
脈波測定装置は、
ひずみゲージを有し、橈骨動脈の脈を測定することで、脈波を取得する脈波センサと、
前記脈波センサを、橈骨動脈へ向けて押圧する押圧手段と、
前記脈波センサの測定値をデジタル信号として出力する出力部と、を備え、
調整方法は、
使用者の手首へ当該脈波測定装置を装着した際に、前記脈波センサによって脈波を取得し、取得した測定値をデジタル信号として出力するステップと、
前記デジタル信号の電圧レベルを、前記出力部の最大電圧レベルに対して予め設定された範囲と比較するステップと、
前記デジタル信号の電圧レベルが前記予め設定された範囲の範囲外の場合に、前記脈波センサへの押圧力を調整又は指示するステップと、を有する
脈波測定装置の調整方法。

【請求項2】

前記比較するステップで比較される、前記電圧レベルの、前記予め設定された範囲は、前記出力部の最大出力レベルに対して、３５％以上である
請求項１に記載の脈波測定装置の調整方法。

【請求項3】

前記比較するステップで比較される、前記デジタル信号の出力レベルは、前記デジタル信号の任意の期間の平均電圧である
請求項１に記載の脈波測定装置の調整方法。

【請求項4】

使用者の手首へ当該脈波測定装置を初回装着した際に、前記比較するステップの前に、初回調整として、前記脈波センサによって取得した前記デジタル信号の、０点補正を行うステップを有する
請求項１に記載の脈波測定装置の調整方法。

【請求項5】

使用者の手首に装着可能な脈波測定装置と、該脈波測定装置と通信可能な情報処理装置とを有する、脈波測定システムであって、
前記脈波測定装置は、
ひずみゲージを有し、使用者の手首へ前記脈波測定装置を装着した際に、橈骨動脈の脈波を取得する脈波センサと、
前記脈波センサの測定値をデジタル信号として出力する出力部と、
前記脈波センサを、橈骨動脈へ向けて押圧する押圧手段と、
前記脈波センサへの押圧力を調整する調整部と、を備え、
前記情報処理装置は、
前記デジタル信号の電圧レベルを、前記出力部の最大電圧レベルに対して予め設定された範囲と比較する比較部と、
前記デジタル信号の電圧レベルが前記予め設定された範囲の範囲外の場合に、前記脈波センサへの押圧力の調整を指示する調整指示部と、を備える
脈波測定システム。

【請求項6】

前記脈波測定装置は、使用者の手首に装着し、前記脈波センサの外側に巻回される装着用のベルトを有し、
前記脈波センサは、前記ひずみゲージが配置され、使用者の手首と接触する起歪体を備え、
前記押圧手段は、前記起歪体と反対側から前記脈波センサを保持するセンサ固定部であり、
前記調整部は、前記ベルトであって、前記ベルトのベルト長を調整することで、前記押圧手段の付勢力を調整可能である
請求項５に記載の脈波測定システム。

【請求項7】

前記脈波センサは、前記ひずみゲージが配置され、使用者の手首と接触する起歪体を備え、
前記押圧手段は、前記起歪体と反対側から前記脈波センサを保持するセンサ固定部であり、
前記調整部は、前記脈波センサと反対側から前記センサ固定部と接触し、前記センサ固定部を使用者の手首側に付勢する付勢力調整機構である
請求項５に記載の脈波測定システム。

【請求項8】

前記脈波測定装置の前記脈波センサはアナログ信号を出力し、
前記出力部は、増幅回路、及びＡ／Ｄ変換部を有する
請求項５に記載の脈波測定システム。

【請求項9】

前記情報処理装置は、
前記押圧力が調整された後の、前記脈波の測定値である前記デジタル信号を、二階微分ひて、加速度脈波を算出する
請求項５に記載の脈波測定システム。

【請求項10】

前記脈波センサは、前記ひずみゲージが取り付けられる起歪体を備え、
前記起歪体の変形に伴なう前記ひずみゲージの抵抗値の変化に基づいて脈波を検出する
請求項５に記載の脈波測定システム。

【請求項11】

前記ひずみゲージは、Ｃｒ、ＣｒＮ、及びＣｒ_２Ｎを含む膜から形成された抵抗体を有するひずみゲージを含む
請求項１０に記載の脈波測定システム。

【請求項12】

前記脈波測定装置は、脛骨動脈に対する脈波センサの位置を検出する位置検出部をさらに備える
請求項５に記載の脈波測定システム。

【請求項13】

使用者の手首に装着可能な脈波測定装置であって、
ひずみゲージを有し、使用者の手首へ当該脈波測定装置を装着した際に、橈骨動脈の脈波を取得する脈波センサと、
前記脈波センサの測定値をデジタル信号として出力する出力部と、
前記デジタル信号の電圧レベルを、前記出力部の最大電圧レベルに対して予め設定された範囲と比較する比較部と、
前記脈波センサを、橈骨動脈へ向けて押圧する押圧手段と、
前記デジタル信号の電圧レベルが前記予め設定された範囲の範囲外の場合に、前記脈波センサへの押圧力を調整する調整部と、を備える
脈波測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、脈波測定装置の調整方法、脈波測定システム、及び脈波測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、手首に装着するバイタルセンサによって、血管の拡張・収縮による血流と血管抵抗による反射波の情報を含む脈波等の生体信号波を取得することが知られている。

【0003】

しかし、このようなバイタルセンサでは、センサを肌への押しつける押圧力の差に起因して信号に誤差が発生する。

【0004】

そこで、特許文献１では、脈信号の各血圧波の最大値と最小値との間の差を計算し、差が増加されなくなるまで脈保持装置の圧力を強くするように調整し続け、最も適切な圧力値に従って前記血圧波を感知することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－６２９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１では、最大値と最小値の変化がなくなるまで圧力を大きくし続ける必要があるため、圧力調整に時間が変動し、本測定までの時間が不確定であり、時間がかかってしまった。

【0007】

そこで、本発明は上記事情に鑑み、調整に要する時間を短縮して、適切な押圧力に調整し、誤差を低減することができる、脈波測定装置における調整方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、本発明の一態様では、
使用者の手首に装着可能な脈波測定装置の調整方法であって、
脈波測定装置は、
ひずみゲージを有し、橈骨動脈の脈を測定することで、脈波を取得する脈波センサと、
前記脈波センサを、橈骨動脈へ向けて押圧する押圧手段と、
前記脈波センサの測定値をデジタル信号として出力する出力部と、を備え、
調整方法は、
使用者の手首へ当該脈波測定装置を装着した際に、前記脈波センサによって脈波を取得し、取得した測定値をデジタル信号として出力するステップと、
前記デジタル信号の電圧レベルを、前記出力部の最大電圧レベルに対して予め設定された範囲と比較するステップと、
前記デジタル信号の電圧レベルが前記予め設定された範囲の範囲外の場合に、前記脈波センサへの押圧力を調整又は指示するステップと、を有する
脈波測定装置の調整方法、を提供する。

【発明の効果】

【0009】

一態様によれば、脈波測定装置における調整方法によって、調整に要する時間を短縮して、適切な押圧力に調整し、誤差を低減することができる

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態１に係る脈波測定システムの全体図である。

【図2】第１実施形態に係る脈波測定装置を例示する側面図である。

【図3】図１の脈波測定システムに含まれる脈波測定装置の分解図である。

【図4】実施形態１の脈波測定システムの制御ブロック図である。

【図5】ベルト長を変更した場合の脈波の出力電圧の平均値を示す図である。

【図6】測定される脈波と、脈波から算出される加速度脈波の例を示すグラフである。

【図7】一般的な加速度脈波の変曲点の説明図である。

【図8】脈波センサに付加される圧力の変化に起因する、加速度脈波の変化を示すグラフである。

【図9】脈波の出力レベルの平均値の説明図である。

【図10】平均出力レベルの電圧値に応じた、加速度脈波の変曲点を示す図である。

【図11】脈波計測範囲内にある押圧力変化での信号バラつきをまとめた図である。

【図12】脈波測定用圧量調整の詳細フローチャートである。

【図13】脈波測定の全体フローチャートである。

【図14】脈波測定装置に含まれる脈波センサの圧力検出面側の正面図である。

【図15】図１４の脈波センサの断面図である。

【図16】図１４の脈波センサに含まれるひずみゲージを例示する平面図である。

【図17】図１６のひずみゲージの断面図である。

【図18】実施形態２の脈波測定装置のヘッド部の断面図である。

【図19】実施形態３の脈波測定装置の全体ブロック図である。

【図20】実施形態４の脈波測定装置の全体ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0012】

〔実施形態１〕
まず、図１、図２、図３を用いて、実施形態１に係る脈波測定システム１０００について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る脈波測定システム１０００の全体図である。図２は、第１実施形態に係る脈波測定装置１を例示する側面図である。図３は、図１の脈波測定システム１０００に含まれる脈波測定装置１の分解図である。

【0013】

図１に示すように、実施形態１に係る脈波測定システム１０００は、脈波測定装置１と、該脈波測定装置１と通信可能な情報処理装置５とを備える。

【0014】

脈波測定装置１は、例えば、脈波センサ１０が被験者の橈骨動脈の近くに配置されるように、被験者の手首に装着される、バイタルセンサである。脈波は、心臓が血液を送り出すことに伴い発生する血管の容積変化を波形としてとらえたもので、脈波測定装置１は、血管の容積変化をモニターすることができる。

【0015】

（実施形態１の脈波測定装置の構成）
図１、図２、図３を参照すると、脈波測定装置１は、被験者に装着可能な腕時計型のウェアラブルデバイスであり、主に、脈波センサ１０と、センサ固定部２０と、ベルト８０とを有している。なお、図２の矢印Ｎは、脈波センサ１０の検出面（図２では下面）の法線方向を示している。

【0016】

脈波センサ１０は、ひずみセンサであって、センサ固定部２０の一方側（被験者側）に固定されている。具体的には、例えば、脈波センサ１０の裏面側には、複数のねじ孔１０ｙが設けられている。また、例えば、センサ固定部２０には、ねじが挿入される複数の挿入孔２０ｙがセンサ固定部２０を貫通するように設けられている。例えば、２本のねじ９０が各挿入孔２０ｙに挿入され、先端部が各挿入孔２０ｙから突出して各ねじ孔１０ｙと螺合され、脈波センサ１０がセンサ固定部２０の一方側に固定される。センサ固定部２０の一方側に、脈波センサ１０を位置決めする円筒状等の位置決め孔を設けてもよい。

【0017】

脈波センサ１０の側面に、脈波センサ１０の内部から電気信号を取り出すためのケーブルが通る貫通孔１０ｘを設けてもよい。貫通孔１０ｘにケーブルを通すことで、脈波センサ１０で検出した信号を外部の回路と有線で接続することができる。例えば、センサ固定部２０に切り欠き２０ｘが設けられ、貫通孔１０ｘは切り欠き２０ｘ内に露出する。

【0018】

ベルト８０は、調整部であり、脈波センサ１０及びセンサ固定部２０を被験者の手首等に装着するための帯状体であり、被験者の手首等に外側から巻き付け可能に構成されている。ベルト８０は、例えば、樹脂、ゴム、布等により形成され、可撓性を有する。

【0019】

ベルト８０の一端は、センサ固定部２０の一端側に一軸で揺動自在に連結され、ベルト８０の他端は、センサ固定部２０の他端側に一軸で揺動自在に連結されている。詳細には、ベルト８０の一端は、ベルト固定部３０に設けられた溝に挿入されて、ベルト固定部３０に固定されている。ベルト固定部３０のセンサ固定部２０側の端部には、ベルト８０の幅方向の両側に突起する突起部３０ａが設けられている。突起部３０ａはセンサ固定部２０に設けられた取付部２０ａの貫通孔に挿入されている。

【0020】

これにより、図２に示すように、センサ固定部２０と、ベルト８０の一端が固定されたベルト固定部３０とは、ＵＡ１を軸とし、矢印方向に一軸で揺動自在に連結される。ベルト固定部３０とベルト８０とは、一体に動く。つまり、軸ＵＡ１は、ベルト８０の一端側が揺動する際の軸となる。

【0021】

ベルト８０の他端は、ベルト挿入部４０に設けられた貫通孔に挿入されている。ベルト挿入部４０のセンサ固定部２０側の端部には、ベルト８０の幅方向の両側に突起する突起部４０ａが設けられている。突起部４０ａはセンサ固定部２０に設けられた取付部２０ｂの貫通孔に挿入されている。つまり、ベルト８０の他端は、ベルト挿入部４０を介して、センサ固定部２０の他端側に軸ＵＡ２で揺動自在に連結されている。

【0022】

これにより、センサ固定部２０と、ベルト８０の他端が挿入されたベルト挿入部４０とは、ＵＡ２を軸とし、矢印方向に一軸で揺動自在に連結される。ベルト挿入部４０とベルト８０とは、一体に動く。つまり、軸ＵＡ２は、ベルト８０の他端側が揺動する際の軸となる。図２の矢印方向は、ベルト８０を締め付ける強さを強めたり弱めたりする方向である。

【0023】

ベルト挿入部４０の貫通孔に挿入されたベルト８０の他端は、ベルト挿入部４０の貫通孔を通り抜けて、ベルト８０のベルト挿入部４０に挿入されていない部分の外周面に、例えば、面ファスナー等により、取り外し自在に接続可能である。ベルト８０の長手方向において、ベルト８０の他端を接続する位置を変えることにより、脈波測定装置１を被験者に装着する際の締め付け強さを変えることができる。

【0024】

脈波測定装置１は、被験者に装着する際に、センサ固定部２０とベルト８０が軸ＵＡ１及び軸ＵＡ２を軸に揺動するため、脈波測定装置１の全体が被験者の手首等の形状に追従することができる。その際に、ベルト８０の締め付け強さを変えることにより、脈波センサ１０をＮ方向に押圧できるため、被験者と脈波センサ１０との密着性を調整可能である。これにより、脈波センサ１０の起歪体１２側を被験者の橈骨動脈に密着させることができる。本実施形態では、センサ固定部２０は、ベルト８０の締め付けに起因して、脈波センサ１０の手首へ押圧する押圧手段となる。

【0025】

また、図２においては、脈波センサ１０の下面が脈波を検出する検出面となるが、軸ＵＡ１及び軸ＵＡ２は、脈波センサ１０の検出面よりも上方、すなわち、脈波センサ１０の検出面に対して被験者とは反対側に位置している。なお、脈波センサ１０の検出面とは、脈波センサ１０において被験者と接する面であり、具体的には、後述の起歪体１２の被験者側の面である。

【0026】

軸ＵＡ１及び軸ＵＡ２が脈波センサ１０の検出面に対して被験者とは反対側に位置していることにより、ベルト８０を締め付ける強さを変えることで、脈波センサ１０の検出面を被験者の手首に容易に押圧可能となる。特に、脈波センサ１０の下面が、センサ固定部２０から被験者側に突出していることが好ましい。これにより、ベルト８０を締め付ける強さを変えることで、脈波センサ１０の検出面を被験者の手首に一層容易に押圧可能となる。

【0027】

軸ＵＡ１及び軸ＵＡ２は、ベルト８０を図２の左右方向に伸ばした際のベルト８０の長手方向に対して直交する方向（図２の奥行方向）に延伸することが好ましい。

【0028】

また、図２において、すなわち側面視において、軸ＵＡ１の中心と軸ＵＡ２の中心を結ぶ直線は、脈波センサ１０の検出面と平行であることが好ましい。この場合、軸ＵＡ１の中心と軸ＵＡ２の中心を結ぶ直線と、脈波センサ１０の検出面との距離は、例えば、２ｍｍ以上８ｍｍ以下である。なお、ここでの平行は、２つの直線のなす角度が±５度以内の場合を含む。軸ＵＡ１の中心と軸ＵＡ２の中心を結ぶ直線が、脈波センサ１０の検出面と平行であることで、ベルト８０を締めたときに、脈波センサ１０の検出面を均等に被験者に押圧することができる。

【0029】

なお、脈波センサ１０の検出面が被験者側に突起する湾曲面である場合は、脈波センサ１０の検出面において最も被験者に近い先端部の接線を、上記説明の脈波センサ１０の検出面と読み替えるものとする。

【0030】

また、図２の側面視において、軸ＵＡ１の中心と軸ＵＡ２の中心を結ぶ直線の中点と、脈波センサ１０の検出面の中点とを結ぶ直線は、軸ＵＡ１の中心と軸ＵＡ２の中心を結ぶ直線と垂直であることが好ましい。なお、ここでの垂直は、２つの直線のなす角度が９０±５度以内の場合を含む。軸ＵＡ１の中心と軸ＵＡ２の中心を結ぶ直線の中点と、脈波センサ１０の検出面の中点とを結ぶ直線が、軸ＵＡ１の中心と軸ＵＡ２の中心を結ぶ直線と垂直であることで、ベルト８０を締めたときに、脈波センサ１０の検出面を均等に被験者に押圧することができる。

【0031】

なお、センサ固定部２０と脈波センサ１０との間に、脈波センサ１０を被験者側に付勢する付勢機構を有してもよい。付勢機構は、例えば、ばねのみで構成してもよいし、ばねと、ばねの付勢力を調整する調整部とを含む構成としてもよいし、その他の構成としてもよい。脈波センサ１０を被験者側に付勢する付勢機構を有することで、脈波センサ１０の検出面を被験者の手首に安定的に押圧可能となる。付勢力を調整可能なバネを有する構成については、図１８に示す第２実施形態で詳述する。

【0032】

（制御ブロック）
また、図４を参照して、脈波測定装置１は、制御構成として、脈波センサ１０と、制御基板１７と、センサ固定部（押圧手段）２０と、ベルト（調整部）８０と、を有している。さらに、脛骨動脈に対する脈波センサ１０の位置を検出する位置検出部９０をさらに有していてもよい。

【0033】

脈波センサ１０は、筐体１００内に、起歪体１２と、４つのひずみゲージを有している。制御基板１７は、アナログフロントエンド部１３と、制御部１４と、通信部１５と、バッテリー１６とを有している。

【0034】

ひずみゲージ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは抵抗体を有し、被験者の脈波に応じて脈波センサの負荷部１２３（図１４参照）に負荷が加わって梁部１２２が弾性変形すると、抵抗値が変化する。

【0035】

アナログフロントエンド部（ＡＦＥ）１３は、例えば、ブリッジ回路１３１、増幅回路１３２、アナログ／デジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）１３３、及びインターフェース１３４等を備えている。ＡＦＥ１３は、温度補償回路を備えていてもよい。ＡＦＥ１３において、増幅回路１３２、Ａ／Ｄ変換回路１３３、及びインターフェース１３４は、出力部αとして機能する。

【0036】

ひずみゲージ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの全ての端子部である電極１１４及び１１５（図１６参照）が、ＡＦＥ１３のブリッジ回路１３１に接続され、フルブリッジが組まれる。これにより、４つのひずみゲージ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの各抵抗体の抵抗値の変化に対応した電圧（アナログ信号）をブリッジ回路１３１から出力することができる。

【0037】

このような構成の複数のひずみゲージ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの抵抗値が変化した場合には、ひずみゲージ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの位置関係が変化したことにより、密着した被験者の橈骨動脈から脈波情報を検出する、即ち脈波を測定することができる。なお、本実施形態では、脈波センサ１０が４つのひずみゲージを有する例を示した。しかしながら、脈波センサ１０の有するひずみゲージの数は１個以上であれば、その数は特に限定されない。なお、脈波センサ１０が１つのひずみゲージを有している場合、「脈波センサ１０の抵抗値」とは、「ひずみゲージの抵抗値」と略同義である。

【0038】

また、脈波測定装置１において、ひずみゲージ１１ａ～１１ｄ及び起歪体１２を有する脈波センサ１０と、制御基板１７は、同じ筐体１００（図１５参照）内に配置されていてもよいし、されていなくてもよい。

【0039】

ＡＦＥ１３のブリッジ回路１３１は、ひずみゲージ１１ａ～１１ｄの抵抗体の抵抗値に対応した電圧（アナログ信号）を出力する。ブリッジ回路１３１から出力された電圧は、増幅回路１３２で増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ変換部）１３３によりデジタル信号に変換され、制御部１４に送られる。ＡＦＥ１３が温度補償回路を備えている場合には、温度補償されたデジタル信号が制御部１４に送られる。

【0040】

制御部１４は、ＡＦＥ１３から送られたデジタル信号を、通信部１５を介して情報処理装置５へ出力する。制御部１４は、例えば、マイクロプロセッサや、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の演算部に加えて、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、メインメモリ等を含む構成とすることができる。制御部１４は、例えば、情報処理装置５からの指示に応じてひずみゲージ１１ａ～１１ｄで抵抗値を取得するように指示したり、ひずみゲージ１１ａ～１１ｄからＡＦＥ１３を介して出力された抵抗値を取得して送信する等指示したりするように、プログラムされている。制御部１４の各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵ等の演算部により実行されることによって実現できる。但し、制御部１４の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、制御部１４は、物理的に複数の装置等により構成されてもよい。

【0041】

通信部１５は、脈波測定装置１と情報処理装置５との間の通信を行う。具体的には、通信部１５は、ひずみゲージ１１ａ～１１ｄが出力する抵抗値からＡＦＥ１３で変換されたデジタル信号を、情報処理装置５に送信する。また、脈波測定装置１が情報処理装置５の指示に基づき動作する場合、通信部１５は、情報処理装置５から脈波センサ１０に対する制御指示を受信する。

【0042】

通信部１５の通信方式は特に限定されない。例えば、通信部１５は、Ｗｉｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等、無線または有線ＬＡＮなどの通信方式を用いてもよい。

【0043】

バッテリー１６は、脈波センサ１０及び制御基板１７の各部に電力を供給する電源である。なお、脈波センサ１０はバッテリー１６を備える代わりに、外部電源から電力の供給を受けてもよい。

【0044】

また、図４を参照して、情報処理装置５は、通信部５１と、制御部５２と、記憶部５３とを少なくとも有する。また、情報処理装置５は、表示部５４及び/又は音声出力部５５、および計時部５６を有していてもよい。

【0045】

通信部５１は、脈波測定装置１の通信部１５から発信された、抵抗値からＡＤ変換されたデジタル信号を取得する。また、情報処理装置５が脈波測定装置１に対して駆動／停止等の動作の指示を行う場合、通信部５１は、脈波測定装置１に対して制御指示を送信する。

【0046】

表示部５４は、制御部５２の処理内容及び／又は処理結果に関連する文字や画像等を表示する。表示の態様は特に限定されない。また、情報処理装置５は、表示部５４とともに、もしくは表示部５４の代わりに、音声出力部５５を備えていてもよい。そして、音声出力部５５は、制御部５２の処理内容および／または処理結果に関連する音声を出力してもよい。表示部５４及び音声出力部５５は通知部β及び調整指示部として機能する。

【0047】

計時部５６は、時間を計測し、必要に応じて、脈波の測定タイミング（例えば、毎時０分、前回計測から所定時間（例えば１２時間）経過）等を制御部５２に通知する。

【0048】

記憶部５３は、情報処理装置５の動作に必要な情報を記憶する。記憶部５３は、例えば、臨界点データ５３１を記憶している。臨界点データ５３１は、制御部５２において、事前調整における圧力調整の要否の比較対象となる出力電圧の閾値を示すデータである。

【0049】

制御部５２は、所定期間内平均値算出部５２１、比較部５２２、０点調整部５２３、加速度脈波算出部５２４、測定タイミング通知部５２５、及び加速度脈波分析部５２６を実行可能に有している。さらに、血糖値分析部５２７を有していてもよい。

【0050】

所定期間内平均値算出部５２１及び比較部５２２は、本発明の脈波測定時の圧力調整のための演算機構に相当する。詳しくは、所定期間内平均値算出部５２１は、被験者が、脈波測定装置１を装着した直後に測定された脈波からＡＤ変換されたデジタル信号の電圧レベルの所定期間における平均値を算出する。

【0051】

比較部５２２は、デジタル信号の平均値と、閾値となる臨界点とを比較して、平均値が臨界点未満の場合は、表示部５４、音声出力部５５によって、圧力を強くするように通知する。

【0052】

０点調整部５２３が、初回使用時に、０点調整を実行する。

【0053】

加速度脈波算出部５２４は、デジタル信号を二階微分して加速度脈波を算出する。

【0054】

測定タイミング通知部５２５は、測定タイミングに到達したら、測定を促すように、表示部５４、音声出力部５５によって通知する。

【0055】

加速度脈波分析部５２６は、今回測定した加速度脈波や過去に測定した加速度脈波に基づいて、被験者の健康状態を分析する。

【0056】

血糖値分析部５２７は、必要に応じて、今回測定した加速度脈波や過去に測定した加速度脈波に基づいて、被験者の血糖値を分析する。なお、血糖値分析部５２７は設けなくてもよい。

【0057】

また、制御部５２は、情報処理装置５を統括的に制御する。制御部２２は、例えば、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等で実現することができる。また、制御部５２はメモリを備えていてもよい。制御部５２の各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現できる。但し、制御部５２の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、制御部５２は、物理的に複数の装置等により構成されてもよい。制御部５２は、脈波測定装置１から受信したデジタル信号を、臨界点と比較することで圧力調整の要否を判断するとともに、本測定の際の加速度脈波を算出する。以下、図５～１３を用いて、制御部５２の処理内容について詳細に説明する。

【0058】

（出力電圧とベルト長）
ここで、図５に、ベルト長を変更した場合の脈波の出力電圧の平均値を示す図を示す。
図５に示すように、ベルトの長さが長くなるにつれ、脈波センサ１０の肌への押しつけ力が低下し、測定した脈波のデジタル信号の信号レベルが下がる。

【0059】

ただし、手首の太さや、手首の扁平度は人それぞれのため、人によって出力電圧が低下するベルト長さが異なっている。

【0060】

そこで、本発明では、測定された脈波として出力されたデジタル信号の電圧レベルを、出力部αの最大電圧レベルに対して予め設定された範囲と比較して、デジタル信号の電圧レベルが範囲未満の場合に、脈波センサ１０への押圧力を調整する又は調整を指示する。

【0061】

これにより、装着される人の手首の特性に合わせて、脈波センサ１０にかかる圧力を適切に調整することができる。例えば図５の例で、１０ｍＶを最大、臨界点を４ｍＶとした場合、被験者Ｃは、ベルト長が１６５ｍｍの場合でも、臨界点以上のため、被験者Ｃは圧力の調整は必要としない。一方、被験者Ｄは、ベルト長さが、１５５ｍｍの場合で、臨界点未満のため、ベルト長さが１５５ｍｍ以上の場合に、圧力調整指示を受ける。

【0062】

このように、脈波センサ１０にかかる圧力は、脈波センサ１０から出力される出力信号レベルそのもので確認できるので、圧力計の様な装置を必要とせず、出力信号のレベルを基に圧力を調整して、出力信号レベルを適正範囲にすることができる。これにより、被験者ごとに異なる腕の太さによる押圧力差や、同一被験者による繰り返し測定等の押圧力変化から起こる信号誤差を抑制できる。

【0063】

ここで、図６に、脈波測定装置で、測定される脈波と、脈波から算出される加速度脈波の例を示すグラフを示す。図６において、（ａ）は、脈波をＡＤ変換したデジタル出力波形を示し、（ｂ）は、加速度脈波の波形を示す。

【0064】

情報処理装置５の、加速度脈波算出部５２４は、脈波をＡＤ変換したデジタル信号に対して、ノイズ除去、及び平滑化及び規格化を経て、二階微分をすることで、加速度脈波を算出する。なお、脈波測定装置１で計測し、ＡＤ変換されたデジタル脈波は、心拍における指尖容積脈波に相当するため、加速度脈波は、元波形となる尖容積脈波を２回微分した波形に相当する。一般的に、加速度脈波の状態で、脈の状態が分析可能となる。

【0065】

ここで、図７に、一般的な加速度脈波の変曲点の説明図を示す。

【0066】

変曲点ａ（ａ波）は、周期内の最初の変曲点であって、収縮初期陽性波と呼ばれ、血管膨張速度の変化率の最大の点を示す。変曲点ｂ（ｂ波）は、周期内の２番目の変曲点であって、収縮初期陰性波と呼ばれ、動脈の伸展性が悪いと浅く（絶対値が小さく）なる。ａ波とｂ波は収縮期前方成分であって、血液の駆出によって生ずる駆動圧波を反映したものである。

【0067】

変曲点ｃは、周期内の３番目の変曲点であって、収縮中期再上昇波と呼ばれ、血管抵抗による反射波である。変曲点ｄは、周期内の４番目の変曲点であって、収縮後期再下降波と呼ばれ、血管抵抗による反射波の終点である。血管抵抗が高くなると深く（絶対値が大きく）なる。

【0068】

なお、変曲点ｅは、周期内の５番目の変曲点であって、拡張初期陽性波（ｅ波）とも呼ばれる。変曲点ｆは、周期内の６番目の変曲点であって、拡張初期陰性波（ｆ波）とも呼ばれる。

【0069】

ｃ波とｄ波は収縮期後方成分であり、収縮期後方成分は駆動圧波が末梢に伝搬し反射して戻ってきた反射圧波を反映したものである。ここで、一般的に、加齢、動脈硬化、高血圧等により反射波が増大し、収縮期前方成分（ａ波、ｂ波）に対して、収縮期後方成分（ｃ波、ｄ波）が上昇することが知られている。特に、血管年齢の増加とともに、ｂ波の深さに対して、ｄ波の深さが深くなる。そのため、加速度脈波中の変曲点を分析することで、血管年齢や動脈の状態を把握することができる。

【0070】

このように、加速度脈波を算出して分析するために、前提として、加速度脈波の元波形となる脈波を、適切な条件で測定する必要がある。

【0071】

ここで、図８に、脈波センサ１０に付加される圧力の変化に起因する、加速度脈波の変化を示すグラフを示す。詳しくは、図８は、５０代男性の同一の被験者に対して、ベルト圧力を変化させて、脈波を測定した場合の加速度脈波を示すグラフである。

【0072】

上述のように実施形態１の脈波測定装置では、ベルト長さを変化させることで、脈波センサの検出面を被験者の手首への押圧力が変化する。そのため図５に示したようにベルト圧力に依存して脈波デジタル信号の波形が変化すると、図８に示すようにデジタル信号から算出される加速度脈波においても、波形指数となるｃ波、ｄ波、ｅ波の振幅方向位置及び時間が変化する。

【0073】

図８の例では、特にベルト長が１６５ｍｍの場合は、他のベルト長の場合と比較して、ｂ波とｄ波の大小関係が逆転してしまっているため、１６５ｍｍの場合は、脈波測定に対して、圧力が低すぎて適切ではない、といえる。

【0074】

逆に、きつくした場合は、顕著な特別に悪影響はない。そのため、本発明の脈波測定では、数値が明らかにおかしくなる臨界点未満を除外するように、圧力調整を実行する。

【0075】

詳しくは、本発明の制御では、脈波を測定し、ＡＤ変換したデジタル信号の電圧レベルの平均値と、予め定められた所定範囲（臨界点）とを比較し、所定範囲未満の場合に、測定は適切ではないとして、脈波センサへの押圧力を強くするように圧力調整を指示する。

【0076】

一例として、図９に、脈波の出力レベルの平均値の説明図を示す。デジタル信号の電圧レベルの平均値は、例えば、心拍数の所定回（例えば、１０回（１０周期））の平均値、あるいは、所定期間（例えば５秒、１０秒等）の、平均値である。本例では、心拍数１０回を所定期間として、その出力レベルの平均値が、２．４１ｍＶである例を示す。

【0077】

ここで、圧力が適切かどうかの判定の際に比較される電圧レベルの所定の閾値（臨界点）は、出力部αに含まれるＡ／Ｄ変換回路１３３の最大出力レベルに対して設定される。例えば、予め設定された範囲である臨界点は、出力部αの最大出力レベルに対して、３５％以上、より好ましくは、４０％以上である。なお、出力部αの上限である最大出力レベルは、起歪体のサイズ等によって変動するが、事前に把握されている。

【0078】

図９の出力レベルの平均値２．４１ｍＶは、例えば、出力部αの最大出力レベルが５ｍＶの場合は、４８％に相当するため、圧力は適正の範囲になる。

【0079】

一方、図９の出力レベルの平均値２．４１ｍＶは、例えば、出力部αでの最大出力レベルが１０ｍＶの場合は、２４％に相当するため、電圧レベルが予め設定された範囲未満となる。よって、脈波センサ１０にかかる圧力は不足しているため、圧力を強く、即ちベルト８０を強く締めるようにするように指示をする。

【0080】

ここで、図１０に平均出力レベルの電圧値に応じた、加速度脈波の変曲点を示す図を示す。本例では、最大出力レベルを１０ｍＶとし、予め定められた範囲である臨界点を４ｍＶである例を示している。

【0081】

上記図８では、一人の被験者に対してベルト長を変化させたが、図１０では、被験者２人の、ベルト長さを５回変化させた場合の、脈波測定装置１により取得した脈波に対して二階微分を行い、加速度脈波を得て、それぞれの変曲点のプロットをとった。

【0082】

そして、算出された加速度脈波の最大値を１（ａ波の値）、最小値を０（ｂ波の値）とした規格化信号のｃ波、ｄ波、ｅ波、及びｆ波の値をそれぞれ圧脈波の信号レベルを横軸にプロットすると、図１０（ａ）のように示される。詳しくは、図１０（ａ）は、図８のような規格化平均加速度脈波の各ピーク（ｃ、ｅ）とボトム（ｂ、ｄ、ｆ）が出現した時間（時刻）を、サンプリング周波数＝１ｋＨｚにて取得した脈波を、再度５０Ｈｚでリサンプリングした状態を示している。例えば、図１０（ａ）では、０秒点（原点）はａ点から３３．３ｍｓｅｃ分左に相当している。

【0083】

図１０（ａ）によると、規格化信号値において、特に、ｄ波の波高値が臨界値である４．０ｍＶ以下で、他の値よりも上方に（大きな値をとるように）ばらついていることがわかる。

【0084】

また、図８に示した変曲点ｃ、ｄ、ｅおよびｆそれぞれが出現した時間（以下、ピーク/ボトム時間と呼称することがある）を、図１０（ｂ）に示す。

【0085】

図１０（ｂ）によると、ピーク/ボトム時間について、臨界値である４．０ｍＶ以下で下方向にばらついている、即ち、時間の減少及び時間シフトが発生していることがわかる。

【0086】

図１１は、脈波計測範囲内にある押圧力変化での信号バラつきをまとめた図である。詳しくは、脈波計測範囲内にある押圧力変化での信号バラつきを示し、エラーバーは縦/横軸共にσである。

【0087】

図１１に示すように、調整しない場合の、一般的な脈波測定装置（バイタルセンサ）から得られる脈波である生体信号から算出される加速度脈波における各波形指数（変曲点）のバラつきはおおよそ１０％前後である。

【0088】

そこで、上述のように、所定期間における脈波信号そのものの電圧の平均値を、臨界点と比較して、図１０（ａ）、（ｂ）のグラフの右側で示すような臨界点以上の場合のみ次工程の本測定へ移行可能とすると、誤差を数％レベルにまで低減できる。これにより、デジタル信号から算出され、分析に用いられる加速度脈波において、変曲点であるａ波、ｂ波、ｃ波、ｄ波、ｅ波、ｆ波が適切な強度範囲で出現する。

【0089】

このように、脈波測定装置１を装着した際に、圧力調整として、センサの出力信号レベルを制御することで、測定の際、毎回同等の条件で、血流や反射波速度で測定を行うことができる。これにより、圧力差に起因する測定値のバラつきが抑制されるため、脈波から算出される加速度脈波を用いた健康管理や病気のサイン検知のための解析精度を向上させることができる。

【0090】

（脈波測定用圧力調整と本測定）
ここで、図１２、図１３を参照して、本発明の脈波測定のための事前圧力調整について説明する。図１２は、脈波測定用圧力調整方法の詳細フローチャートである。

【0091】

ステップＳ１０１で、使用者が手首へ脈波測定装置１を装着して、測定を開始しようとすると、その前に圧力調整が開始される。

【0092】

ステップＳ１０２で、脈波測定装置１において脈波を測定して、出力であるデジタル信号を情報処理装置５へ送信する。

【0093】

ステップＳ１０３で、情報処理装置５において、脈波のデジタル信号の出力レベルの任意の期間での平均値を算出する。平均値を算出するための、任意の期間は、例えば心拍数１０回分、５秒、など予め設定された期間である。

【0094】

ステップＳ１０４で、情報処理装置５において、任意の期間での脈波の出力レベルの平均値は臨界点以上かどうか、比較する。

【0095】

Ｓ１０４でＮｏの場合、即ち、出力レベルの平均値が臨界点未満の場合、ステップＳ１０５で、情報処理装置５は、表示部５４又は音声出力部５５で、圧力調整を指示する。

【0096】

そして、ステップＳ１０６で、本実施形態では、手動により、ベルト８０の締め付け力を調整することで圧力を調整する。調整が終わったら、本フローを終了し、本測定工程（図１３のＳ２０４）へ進む。

【0097】

一方、ステップＳ１０４で、任意の期間での脈波の出力レベルの平均値は臨界点以上である場合、Ｓ１０７へ進み、表示部５４又は音声出力部５５で、圧力調整は不要であると通知し、本フローを終了し、本測定工程（図１３のＳ２０４）へ進む。

【0098】

本制御では、臨界点は出力部αの最大電圧によって予め設定されているため、センサにかかる圧力を、様子を見ながら段階的に調整する必要がなく、調整に要する時間を短縮して、適切な押圧力に調整することができる。よって、誤差を低減することができる。

【0099】

次に、上記圧力調整を含む脈波測定の全体フローについて図１３を用いて説明する。図１３は、脈波測定の全体フローチャートである。

【0100】

購入後、脈波測定装置１を初めて使用しようとする場合（ステップＳ２０１）、ステップＳ２０２へ進んで、脈波測定装置１の０点補正を行う。０点補正では、ひずみゲージ１１ａ～１１ｄ自体の固体差等に起因する初期誤差を調整するために、装着前に、脈波センサ１０の検出面が浮いた状態で、信号を出力し、０を指すように調整する。なお、本発明の脈波測定装置１を、病院やスポーツジム等で貸与する場合は、予め管理者が、０点調整の工程を済ませておくため、測定者は、ステップＳ２０３からフローを開始する。

【0101】

０点補正が終わったら、ステップＳ２０３へ進み、図１２で示した脈波測定のための圧力調整工程へ進む。

【0102】

一方、今回の装着が初めての装着ではない場合で（Ｓ２０１でＮｏ）、装着されていない状態から、被験者に再び装着された場合は、ステップＳ２０３で、脈波を測定して、出力であるデジタル信号を情報処理装置５へ送る。

【0103】

ステップＳ２０３で上記図１２の事前圧力調整（Ｓ１０２～Ｓ１０７）を実施した後、ステップＳ２０４へ進み、脈波測定装置１で、脈波を所定期間測定して、情報処理装置５へ送信する。なお、ステップＳ２０４は、本測定のため、上述の調整のための測定期間（図１２のＳ１０２）よりも長くてもよいし、あるいは同じ程度の期間であってもよい。

【0104】

ステップＳ２０５で、情報処理装置５は、デジタル信号である脈波を二階微分する等の信号処理を行い、加速度脈波を算出する。

【0105】

ステップＳ２０６で、情報処理装置５は、Ｓ２０５で算出した加速度脈波を、記憶しておく。

【0106】

ステップＳ２０７で、繰り返し測定する意思がある場合は、測定者は、ベルト８０を外さず、そのまま脈波測定装置１の装着状態を維持しておく。

【0107】

ステップＳ２０８で、次回のトリガーに到達したら、ステップＳ２０９へ進み、再度、脈波測定装置１で、脈波を所定期間測定して、情報処理装置５へ送信する。なお、次回の測定トリガーは、例えば、食時後、所定時間経過（例えば、毎時０分、１２時間後、運動後等、次回の測定に適切な機会に到達したタイミングに相当する。あるいは、次回のトリガーとして、測定者の意思により測定したくなったことも含まれる。

【0108】

続いて、ステップＳ２１０で、情報処理装置５は、デジタル信号である脈波を二階微分する等の信号処理を行い、加速度脈波を算出する。

【0109】

ステップＳ２１１で、情報処理装置５は、Ｓ２０５で算出した加速度脈波と、ステップＳ２１０で算出した加速度脈波を比較して、変化を検出する。

【0110】

ステップＳ２１２で、必要に応じて、加速度脈波の変化を基に、血糖値状態を推測する。一例として、加速度脈波における変曲点の大小及びタイミングは、血糖値とも相関があることが知られているため、必要に応じて記憶された、加速度脈波の波形と血糖値との相関関係を基に血糖値状態を推測する。

【0111】

そして、ステップＳ２１３で、情報処理装置５で、加速度脈波の変化を基にした分析・評価又は血糖値状態の分析・評価結果を表示する。

【0112】

このような制御により、本発明では、出力レベルを用いて圧力調整を実行した後に、本測定として、脈波測定を実行する。即ち、事前圧力調整工程において、出力レベルが範囲外の場合はそもそも本測定に移行しないため、本測定された脈波の信号レベル（デジタル信号）の平均値が、図５の右側のベルト長が長いときのように、低くなるおそれがなくなる。そして、所定期間における出力レベルの平均値が臨界点以上になってから、実際の測定が開始されるため、誤差が発生しやすい臨界点未満は測定対象とせずに、本測定された脈波が適正な範囲となり、誤差を大幅に低減できる。

【0113】

このように、脈波測定装置１を装着した際に、圧力調整として、センサの出力信号レベルを臨界点以上となるように制御することで、測定の際、毎回同等の条件で、脈波の測定を行うことができる。これにより、圧力差に起因する測定値のバラつきが抑制され、加速度脈波や血糖値の解析精度を向上させることができる。

【0114】

＜脈波センサの構成＞
次に、図１４、図１５を用いて、脈波センサ１０の詳細構成について説明する。図１４は、脈波センサ１０の圧力検出面側の正面図であり、図１５は、脈波センサ１０の断面図である。図１４、図１５を参照すると、脈波センサ１０は、筐体１００と、起歪体１２と、ひずみゲージ１１ａ～１１ｄとを有している。

【0115】

起歪体１２は、基部１２１と、梁部１２２と、負荷部１２３と、延伸部１２４とを有している。起歪体１２は平板状であり、各構成要素は、例えばプレス加工法等により一体に形成されている。起歪体１２は、例えば、平面視で４回対称の形状である。負荷部１２３を除く起歪体１２の厚さｔは一定である。厚さｔの好適な範囲については後述する。

【0116】

なお、図２とは上下逆向きの状態である図１５において、便宜上、脈波センサ１０において、起歪体１２の負荷部１２３が設けられている側を上側又は一方の側、負荷部２３が設けられていない側を下側又は他方の側とする。又、各部位の負荷部２３が設けられている側の面を一方の面又は上面、負荷部１２３が設けられていない側の面を他方の面又は下面とする。但し、脈波センサ１０は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置できる。又、平面視とは対象物を起歪体１２の上面の法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を起歪体１２の上面の法線方向から視た形状を指すものとする。

【0117】

脈波センサ１０において、筐体１００は起歪体１２を保持する部分である。筐体１００は中空円柱状であって、一方の面側が塞がれ他の面（検出側の面）が開口されている。筐体１００は、例えば、金属や樹脂等から形成できる。筐体１００の上面側の開口を塞ぐように、略円板状の起歪体１２が接着剤等により固定されている。

【0118】

起歪体１２において、基部１２１は、図１４で示す円形の破線よりも外側の円形枠状（リング状）の領域である。なお、円形の破線よりも内側の領域を円形開口部と称する場合がある。つまり、起歪体１２の基部１２１は、円形開口部を備えている。基部１２１の幅ｗ_１は、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。基部１２１の内径ｄ（すなわち、円形開口部の直径）の好適な範囲については後述する。

【0119】

梁部１２２は、基部１２１の内側を橋渡しするように設けられている。梁部１２２は、例えば、平面視で十字状に交差する２本の梁を有し、２本の梁の交差する領域は円形開口部の中心を含む。図１４の例では、十字を構成する１本の梁がＸ方向を長手方向とし、十字を構成する他の１本の梁がＹ方向を長手方向とし、両者は直交している。直交する２本の梁の各々は、基部１２１の内径ｄ（円形開口部の直径）より内側にあり、かつ可能な限り長いことが好ましい。つまり、各々の梁の長さは、円形開口部の直径と略等しいことが好ましい。梁部１２２を構成する各々の梁において、交差する領域以外の幅ｗ_２は一定であり、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。幅ｗ_２が一定であることは必須ではないが、幅ｗ_２を一定とすることで、ひずみをリニアに検出するできる点で好ましい。

【0120】

負荷部１２３は、梁部１２２に設けられている。負荷部１２３は、例えば、梁部１２２を構成する２本の梁の交差する領域に設けられる。負荷部１２３は、梁部１２２の上面から突起している。梁部１２２の上面を基準とする負荷部１２３の突起量は、例えば、０．１ｍｍ程度である。梁部１２２は可撓性を有しており、負荷部１２３に負荷が加わると弾性変形する。

【0121】

４つの延伸部１２４は、平面視で基部１２１の内側から梁部１２２の方向に延伸する扇形の部分である。各々の延伸部１２４と梁部１２２との間には、１ｍｍ程度の隙間が設けられている。延伸部１２４は、脈波センサ１０のセンシングには寄与しないため、設けなくてもよい。

【0122】

また、図１５に示すように、脈波センサ１０の内部に制御基板１７が設けられている。制御基板１７は、例えばフレキシブル基板であって、図４で示す、ＡＦＥ１３、制御部１４、通信部１５、バッテリー１６等が搭載されている。また、制御基板１７と、ひずみゲージ１１ａ～１１ｄとは、電気信号の入出力を行うケーブル（不図示）で接続されている。ケーブルは、例えばシールドケーブル等の線材である。なお、制御基板１７は、脈波測定装置１の内部に設けられていればよいため、筐体１００の外部に設けられていてもよい。

【0123】

ひずみゲージ１１ａ～１１ｄは、起歪体１２に設けられている。ひずみゲージ１１ａ～１１ｄは、例えば、梁部１２２の下面側に設けることができる。梁部１２２は平板状であるため、ひずみゲージを容易に貼り付けることができる。ひずみゲージ１１ａ～１１ｄは、１個以上設ければよいが、本実施形態では、４つのひずみゲージ１１ａ～１１ｄを設けている。４つのひずみゲージ１１ａ～１１ｄを設けることで、フルブリッジにより、ひずみを検出することができる。

【0124】

４つのひずみゲージうちの２つのひずみゲージ１１ｂ、１１ｄは、Ｘ方向を長手方向とする梁の負荷部１２３に近い側（円形開口部の中心側）に、平面視で負荷部２３を挟んで対向するように配置されている。４つのひずみゲージのうちの他の２つのひずみゲージ１１ａ、１１ｃは、Ｙ方向を長手方向とする梁の基部１２１に近い側に、平面視で負荷部２３を挟んで対向するように配置されている。このような配置により、圧縮力と引張力を有効に検出してフルブリッジにより大きな出力を得ることができる。

【0125】

脈波センサ１０は、負荷部１２３が被験者の橈骨動脈に当たるように被験者の腕に固定して使用される。被験者の脈波に応じて負荷部１２３に負荷が加わって梁部１２２が弾性変形すると、ひずみゲージ１１ａ～１１ｄの抵抗体の抵抗値が変化する。脈波センサ１０は、梁部１２２の変形に伴なうひずみゲージ１１ａ～１１ｄの抵抗体の抵抗値の変化に基づいて脈波を検出できる。脈波は、例えば、ひずみゲージ１１ａ～１１ｄの電極と接続された測定回路であるＡＦＥ１３から、周期的な電圧の変化として出力される。

【0126】

［ひずみゲージの構成］
ここで、図１６、図１７を参照してひずみゲージの構成について説明する。図１６は、本発明の一実施形態に係るひずみゲージ１１ａを例示する平面図である。図１７は、一実施形態に係るひずみゲージ１１ａを例示する断面図であり、図１６のＡ－Ａ線に沿う断面を示している。なお、下記では一例としてひずみゲージ１１ａを用いて構成を説明するが、ひずみゲージ１１ｂ、１１ｃ、１１ｄも同様の構成である。

【0127】

図１６及び図１７を参照すると、ひずみゲージ１１ａは、基材１１０と、抵抗体１１１と、配線１１２、１１３と、電極１１４、１１５と、カバー層１１６とを有している。なお、図１６では、便宜上、カバー層１１６の外縁のみを破線で示している。なお、カバー層１１６は、必要に応じて設けることができる。

【0128】

図１６に示すひずみゲージ１１ａは、基材１１０において、構成要素がない側が、図１４に示すＸ方向に伸びる梁部１２２に貼り付けられる。この際、基材１１０の構成要素がない側が接着剤等で梁部１２２の下面（背面）に貼り付けられる。又、図１６の平面視とは、基材１１０の上面１１０Ｕに対する上側から下側への法線方向で対象物を視ることを指すものとする。そして、平面形状とは、前記法線方向で対象物を視たときの、対象物の形状を指すものとする。

【0129】

基材１１０は、抵抗体１１１等を形成するためのベース層となる部材である。基材１１０は可撓性を有する。基材１１０の厚さは特に限定されないが、例えば、５μｍ～５００μｍ程度であってよい。なお、起歪体１２の外面から受感部へのひずみの伝達性、および、環境変化に対する寸法安定性の観点から考えると、基材１１０の厚さは５μｍ～２００μｍの範囲内であることが好ましい。また、絶縁性の観点から考えると、基材１１０の厚さは１０μｍ以上であることが好ましい。

【0130】

基材１１０は、例えば、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ＬＣＰ（液晶ポリマー）樹脂、ポリオレフィン樹脂等の絶縁樹脂フィルムから形成される。なお、フィルムとは、厚さが５００μｍ以下程度であり、かつ可撓性を有する部材を指す。

【0131】

基材１１０が絶縁樹脂フィルムから形成される場合、当該絶縁樹脂フィルムには、フィラーや不純物等が含まれていてもよい。例えば、基材１１０は、シリカやアルミナ等のフィラーを含有する絶縁樹脂フィルムから形成されてもよい。

【0132】

基材１１０の樹脂以外の材料としては、例えば、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２（ＹＳＺも含む）、Ｓｉ、Ｓｉ_２Ｎ_３、Ａｌ_２Ｏ_３（サファイヤも含む）、ＺｎＯ、ペロブスカイト系セラミックス（ＣａＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３）等の結晶性材料が挙げられる。又、前述の結晶性材料以外に非晶質のガラス等を基材１１０の材料としてもよい。又、基材１１０の材料として、アルミニウム、アルミニウム合金（ジュラルミン）、チタン等の金属を用いてもよい。金属を用いる場合、金属製の基材１１０上に絶縁膜が設けられる。

【0133】

抵抗体１１１は、基材１１０の上側に所定のパターンで形成された薄膜である。ひずみゲージ１１ａにおいて、抵抗体１１１は、ひずみを受けて抵抗変化を生じる受感部である。抵抗体１１１は、基材１１０の上面１１０Ｕに直接形成されてもよいし、基材１１０の上面１１０Ｕに他の層（図１７で示す機能層１１７）を介して形成されてもよい。なお、図１６では、便宜上、抵抗体１１１を濃い梨地模様で示している。

【0134】

抵抗体１１１は、複数の細長状部が長手方向を同一方向（図１６の例では横方向）に向けて所定間隔で配置され、隣接する細長状部の端部が互い違いに連結されて、全体としてジグザグに折り返す構造である。複数の細長状部の長手方向がグリッド方向となり、グリッド方向と垂直な方向がグリッド幅方向（図１６の例では縦方向）となる。

【0135】

抵抗体１１１において、図１６中、最も上側に位置する細長状部の左側の端部は、上方向に屈曲し、抵抗体１１１のグリッド幅方向の一方の終端１２２ｅ_１に達する。また、図１６中、最も下側に位置する細長状部の左側の端部は、下方向に屈曲し、抵抗体１１１のグリッド方向の他方の終端１２２ｅ_２に達する。各々の終端１２２ｅ_１及び１２２ｅ_２は、配線１１２、１１３を介して、電極１１４、１１５と電気的に接続されている。言い換えれば、配線１１２、１１３は、抵抗体１１１のグリッド幅方向の各々の終端１２２ｅ_１及び１２２ｅ_２と各々の電極１１４、１１５とを電気的に接続している。

【0136】

抵抗体１１１は、例えば、Ｃｒ（クロム）を含む材料、Ｎｉ（ニッケル）を含む材料、又はＣｒとＮｉの両方を含む材料から形成することができる。すなわち、抵抗体１１１は、ＣｒとＮｉの少なくとも一方を含む材料から形成することができる。Ｃｒを含む材料としては、例えば、Ｃｒ混相膜が挙げられる。Ｎｉを含む材料としては、例えば、Ｃｕ－Ｎｉ（銅ニッケル）が挙げられる。ＣｒとＮｉの両方を含む材料としては、例えば、Ｎｉ－Ｃｒ（ニッケルクロム）が挙げられる。

【0137】

ここで、Ｃｒ混相膜とは、Ｃｒ、ＣｒＮ、及びＣｒ_２Ｎ等が混相した膜である。Ｃｒ混相膜は、酸化クロム等の不可避不純物を含んでいてもよい。

【0138】

抵抗体１１１の厚さは特に限定されないが、例えば、０．０５μｍ～２μｍ程度であってよい。特に、抵抗体１１１の厚さが０．１μｍ以上である場合、抵抗体１１１を構成する結晶の結晶性（例えば、α－Ｃｒの結晶性）が向上する。また、抵抗体１１１の厚さが１μｍ以下である場合、抵抗体１１１を構成する膜の内部応力に起因する、（i）膜のクラックおよび（ii）膜の基材１１０からの反り、が低減される。

【0139】

横感度を生じ難くすることと、断線対策とを考慮すると、抵抗体１１１の幅は１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。更に言えば、抵抗体１１１の幅は１０μｍ以上７０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であるとより好ましい。

【0140】

例えば、抵抗体１１１がＣｒ混相膜である場合、安定な結晶相であるα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とすることで、ゲージ特性の安定性を向上させることができる。又例えば、抵抗体１１１がＣｒ混相膜である場合、抵抗体１１１がα－Ｃｒを主成分とすることで、ひずみゲージ１１ａのゲージ率を１０以上、かつゲージ率温度係数ＴＣＳ及び抵抗温度係数ＴＣＲを－１０００ｐｐｍ／℃～＋１０００ｐｐｍ／℃の範囲内とすることができる。ここで、「主成分」とは、抵抗体を構成する全物質の５０重量％以上を占める成分のことを意味する。ゲージ特性を向上させるという観点から考えると、抵抗体１１１はα－Ｃｒを８０重量％以上含むことが好ましい。更に言えば、同観点から考えると、抵抗体１１１はα－Ｃｒを９０重量％以上含むことがより好ましい。なお、α－Ｃｒは、ｂｃｃ構造（体心立方格子構造）のＣｒである。

【0141】

又、抵抗体１１１がＣｒ混相膜である場合、Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ_２Ｎは２０重量％以下であることが好ましい。Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ_２Ｎが２０重量％以下であることで、ひずみゲージ１１ａのゲージ率の低下を抑制することができる。

【0142】

又、Ｃｒ混相膜におけるＣｒＮとＣｒ_２Ｎとの比率は、ＣｒＮとＣｒ_２Ｎの重量の合計に対し、Ｃｒ_２Ｎの割合が８０重量％以上９０重量％未満となるようにすることが好ましい。更に言えば、同比率は、ＣｒＮとＣｒ_２Ｎの重量の合計に対し、Ｃｒ_２Ｎの割合が９０重量％以上９５重量％未満となるようにすることがより好ましい。Ｃｒ_２Ｎは半導体的な性質を有する。そのため、前述のＣｒ_２Ｎの割合を９０重量％以上９５重量％未満とすることで、ＴＣＲの低下（負のＴＣＲ）が一層顕著となる。更に、前述のＣｒ_２Ｎの割合を９０重量％以上９５重量％未満とすることで抵抗体１１１のセラミックス化を低減することができるため、抵抗体１１１の脆性破壊が起こりにくくすることができる。

【0143】

一方で、ＣｒＮは化学的に安定であるという利点も有する。Ｃｒ混相膜にＣｒＮをより多く含むことで、不安定なＮが発生する可能性を低減することができるため、安定なひずみゲージを得ることができる。ここで「不安定なＮ」とは、Ｃｒ混相膜の膜中に存在し得る、微量のＮ２もしくは原子状のＮのことを意味する。これらの不安定なＮは、外的環境（例えば高温環境）によっては膜外へ抜け出ることがある。不安定なＮが膜外へ抜け出るときに、Ｃｒ混相膜の膜応力が変化し得る。

【0144】

配線１１２、１１３は、基材１１０上に設けられている。配線１１２、１１３は、抵抗体１１１及び電極１１４、１１５と電気的に接続されている。配線１１２、１１３は、直線状には限定されず、任意のパターンとすることができる。また、配線１１２、１１３は、任意の幅及び任意の長さとすることができる。なお、図１６では、便宜上、配線１１２、１１３を抵抗体１１１よりも薄い梨地模様で示している。

【0145】

電極１１４、１１５は、基材１１０上に設けられている。電極１１４、１１５は、配線１１２、１１３を介して抵抗体１１１と電気的に接続されている。電極１１４、１１５は、平面視において、配線１１２、１１３よりも拡幅して略矩形状に形成されている。電極１１４、１１５は、ひずみにより生じる抵抗体１１１の抵抗値の変化を外部に出力するための一対の電極である。電極１１４、１１５には、例えば外部接続用のリード線（不図示）が接合される。電極１１４、１１５の上面に、銅等の抵抗の低い金属層、または、金等のはんだ付け性が良好な金属層を積層してもよい。抵抗体１１１と配線１１２、１１３と電極１１４、１１５とは便宜上別符号としているが、両者は同一工程において同一材料により一体に形成することができる。なお、図１６では、便宜上、電極１１４、１１５を配線１１２、１１３と同じ梨地模様で示している。

【0146】

カバー層１１６は、必要に応じて、基材１１０上に設けられる。カバー層１１６は、基材１１０の上面１１０Ｕに、抵抗体１１１及び配線１１２、１１３を被覆し電極１１４、１１５を露出するように設けられる。カバー層１１６の材料としては、例えば、ＰＩ樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＮ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、複合樹脂（例えば、シリコーン樹脂、ポリオレフィン樹脂）等の絶縁樹脂が挙げられる。なお、カバー層１１６は、フィラーや顔料を含有しても構わない。カバー層１１６の厚さは、例えば、２μｍ～３０μｍ程度とすることができる。カバー層１１６を設けることで、抵抗体１１１に機械的な損傷等が生じることを抑制することができる。又、カバー層１１６を設けることで、抵抗体１１１を湿気等から保護することができる。

【0147】

ひずみゲージ１１ａにおいて、抵抗体１１１の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合、高感度化かつ、小型化を実現することができる。例えば、従来のひずみゲージの出力が０．０４ｍＶ／２Ｖ程度であったのに対して、抵抗体１１１の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合は０．３ｍＶ／２Ｖ以上の出力を得ることができる。また、従来のひずみゲージの大きさ（ゲージ長×ゲージ幅）が３ｍｍ×３ｍｍ程度であったのに対して、抵抗体１１１の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合の大きさ（ゲージ長×ゲージ幅）は０．３ｍｍ×０．３ｍｍ程度に小型化することができる。

【0148】

したがって、抵抗体１１１の材料としてＣｒ混相膜を用いたひずみゲージ１１ａは、起歪体１２の狭いスペースでも後付けできる、ウェアラブルデバイスである脈波測定装置１内の脈波センサ１０に好適に用いることができる。また、抵抗体１１１の材料としてＣｒ混相膜を用いたひずみゲージ１１ａは、従来のひずみゲージよりも高抵抗である。したがって、バッテリー１６として電池でひずみゲージ１１ａを駆動する場合に、低消費電力化が可能となるため、電池寿命を長くし、より長く、あるいは繰り返し、測定者の脈波を測定することができる。

【0149】

機能層１１７の平面形状は、例えば抵抗体１１１、配線１１２、１１３、及び電極１１４、１１５の平面形状と略同一にパターニングされてよい。図１７の構成では、配線等の構成要素が形成された金属層の下層に機能層１１７を設けることにより、金属層の結晶成長を促進可能となり、安定な結晶相からなる金属層を作製することができる。その結果、ひずみゲージ１１ａにおいて、ゲージ特性の安定性が向上する。又は、機能層を構成する材料が金属層に拡散することにより、ひずみゲージ１１ａにおいて、ゲージ特性が向上する。

【0150】

（ひずみゲージの他の積層構造）
なお、図１７では、抵抗体１１１、配線１１２、１１３、及び電極１１４、１１５の下地層として機能層１１７を設けた場合の断面形状を示しているが、機能層１１７は設けなくてもよい。

【0151】

＜実施形態２＞
上述の構成では、脈波測定装置では、ベルト８０の長さを調整することで、脈波センサの肌に対する押圧力を調整したが、他の構成によって、押圧力を調整してもよい。

【0152】

図１８を用いて、脈波測定装置の変形例について説明する。図１８は、実施形態２の脈波測定装置１Ａのヘッド部Ｈの断面図である。

【0153】

図１７に示すように、本変形例に係る脈波測定装置１Ａのヘッド部Ｈは、例えば、脈波センサ１０と、箱状のセンサ固定部２０１と、ベルト固定部３０１、３０２と、付勢力調整機構６０とを有している。脈波センサ１０は、実施形態１と同様の構成である。

【0154】

センサ固定部２０１は、脈波センサ１０の側面及び上面を固定し、付勢力調整機構６０からの押圧力を受けて、脈波センサ１０を使用者の手首側に押す押圧手段となる。

【0155】

付勢力調整機構６０は、調整部であり、上面昇降板６１と、円環筒状の支持板６２と、バネ６３とを有している。バネ６３は、例えばコイルばねであり、センサ固定部２０１の上面に固定されている。付勢力調整機構６０では、上面昇降板６１を、支持板６２に対して昇降させることで、バネ６３によって、センサ固定部２０１を介して脈波センサ１０をＮ方向に押し込む力を調整することができる。

【0156】

付勢力調整機構６０の一例として、支持板６２には上下方向の延伸するギザギザ状の係合突起が設けられ、上面昇降板６１は被験者の押し込みにより押し込んだ分だけ降下し、その位置で止まる。そのため、押し込み量に応じて、バネ６３によるセンサ固定部２０１への付勢力が変化する。あるいは、上面昇降板６１は、支持板６２と螺合係合しており、被験者が、上面昇降板６１を支持板６２に対して回転させることにより、上面昇降板６１を回転量の分だけ降下させ、その位置で停止させることで、付勢力を変化させてもよい。

【0157】

このように、本実施形態では、上面昇降板６１の高さを変更することで、バネ６３によって被験者側に付勢する圧力を変更可能である。そのため、被験者の橈骨動脈に適度な値の圧力を調整してかけることができる。その結果、脈波測定装置１Ａでは、被験者と脈波センサ１０との良好な密着性が得られ、脈波の測定精度を向上できる。

【0158】

本実施形態において、脈波測定装置１Ａを装着した際に、センサの出力信号レベルを臨界点以上となるように通知し、付勢力調整機構６０により圧力を制御することで、測定の際、毎回同等の条件で、脈波の測定を行うことができる。これにより、圧力差に起因する測定値のバラつきが抑制され、加速度脈波や血糖値の解析精度を向上させることができる。

【0159】

＜実施形態３＞
図１９は、実施形態３の脈波測定装置１Ｂの全体ブロック図である。

【0160】

上記実施形態１では、比較等の演算機能を情報処理装置側で実行したが、脈波測定装置１Ｂの内部で演算を行い、調整を指示してもよい。この場合、脈波測定装置は、内部で演算機能が実行可能であるため、情報処理装置と通信しなくてもよい。

【0161】

本例では、脈波測定装置１Ｂの制御部１４Ｂは、所定期間内平均値算出部１４１、比較部１４２、０点調整部１４３、加速度脈波算出部１４４、測定タイミング通知部１４５、及び加速度脈波分析部１４６等を実行可能に有している。また、制御基板１７Ｂには、記憶部１８と通知部１９が設けられている。通知部１９は、例えば、音声出力部、表示部、又は発光手段等で構成され、圧力調整を指示する調整指示部としても機能する。

【0162】

本実施形態では、脈波測定装置１Ｂ内部で、測定された脈波として出力されたデジタル信号の電圧レベルを、出力部の最大電圧レベルに対して予め設定された範囲と比較して、デジタル信号の電圧レベルが範囲未満の場合に、通知部１９によって、脈波センサ１０への押圧力の調整を指示する。そして、使用者はベルト８０の長さ又は付勢力調整機構６０の上面昇降板６１の位置を調整する。

【0163】

そのため、被験者ごとに異なる腕の太さによる押圧力差等があっても、調整に要する時間を短縮して、適切な押圧力に調整し、誤差を低減することができる。

【0164】

なお、図１９では、すべての演算機能を脈波測定装置１Ｂ側に設け、脈波測定装置１Ｂ単体で完結する構成を示したが、本構成でも、情報処理装置と通信可能な構成であってもよく、図１９の制御部１４Ｂの一部の機能、例えば、処理量が多い、加速度脈波算出部１４４や、加速度脈波分析部１４６の機能を情報処理装置側に設けてもよい。

【0165】

＜実施形態４＞
図２０は、実施形態４の脈波測定装置１Ｃの全体ブロック図である。本実施形態では、脈波測定装置１Ｃは、自動調整部２９を有し、自動調整機能を有している。そのため、脈波測定装置１Ｃの制御部１４Ｃの内部で演算を行い、調整を行う。本実施形態では、自動を前提としているため、図１８のような付勢力調整機構６０によって圧力を調整可能な構成であると好適である。

【0166】

本実施形態では、脈波測定装置１Ｃ内部で、測定された脈波として出力されたデジタル信号の電圧レベルを、出力部αの最大電圧レベルに対して予め設定された範囲と比較して、デジタル信号の電圧レベルが範囲未満の場合に、脈波センサ１０への押圧力を自動調整する。例えば、自動調整として、上面昇降板６１を自動で昇降させて、圧力を自動で調整する。

【0167】

そのため、被験者ごとに異なる腕の太さによる押圧力差等があっても、調整に要する時間を短縮して、適切な押圧力に調整し、誤差を低減することができる。

【0168】

以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0169】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 脈波測定装置、 ５ 情報処理装置、 １０ 脈波センサ、 １１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ ひずみゲージ、 １２ 起歪体、 １３ ＡＦＥ、 ２０、２０１ センサ固定部（押圧手段）、 ６０ 付勢力調整機構（調整部）、 ８０ ベルト（調整部）、 １３１ ブリッジ回路、 １３２ 増幅回路、 １３３ Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ変換部）、 １０００ 脈波測定システム、 α 出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】