特許 7582462 脈波測定装置

(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】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】脈波測定装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/02 20060101AFI20241106BHJP

【ＦＩ】

A61B5/02 310B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023523417

(86)(22)【出願日】2022-05-13

(86)【国際出願番号】 JP2022020288

(87)【国際公開番号】W WO2022249907

(87)【国際公開日】2022-12-01

【審査請求日】2023-07-31

(31)【優先権主張番号】P 2021089650

(32)【優先日】2021-05-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】志牟田 亨

【審査官】藤原 伸二

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１１／１６２０００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／０６８４６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０６６１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０５－００７２０３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０２－５／０３

Ａ６１Ｂ ５／１４５５

Ａ６１Ｂ ５／１１７－５／１１７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

脈波を測定する脈波センサと、
前記脈波センサを内蔵する筐体と、
前記脈波センサを挟む前記脈波センサの周辺における前記筐体の表面に、前記脈波センサのセンシング部の幅および前記脈波センサにかざす指の幅よりも小さい幅、前記脈波センサにかざす指の腹における皮膚の触覚点の間隔より大きい外形、並びに、前記指の腹における皮膚の表皮層の厚さより高く、前記指の腹における皮膚の表皮層と真皮層との和の厚さと同じもしくは低い高さをそれぞれ有して、前記指の末節の長さより小さく、前記指の腹における皮膚の２点弁別閾よりも大きい間隔で突起状に突出し、前記指の長手方向に沿った方向に配置されて設けられ、触れる前記指の指先の感覚でその指先の腹が前記脈波センサを覆う前記筐体の表面に密着しているか否かを認識させる突出部と
を備える脈波測定装置。

【請求項2】

前記突出部は略半球形状をしていることを特徴とする請求項１に記載の脈波測定装置。

【請求項3】

前記脈波センサは光電脈波センサであり、前記突出部は前記光電脈波センサの指向角外に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脈波測定装置。

【請求項4】

前記間隔で設けられる前記突出部の両側を、前記指の前記筐体の表面との接触幅より広い間隔で挟んで、前記突出部の配置方向に沿って突出して設けられ、前記突出部の配置方向と直交する方向における前記指の動きを規制する指規制部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脈波測定装置。

【請求項5】

前記筐体は、内蔵する前記脈波センサを覆う前記筐体の表面に透明の保護カバーを備え、前記突出部は前記保護カバーの表面に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脈波測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、脈波センサを内蔵して人の脈波を測定する脈波測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の脈波測定装置としては、例えば、特許文献１に開示された腕装着型測定装置がある。

【0003】

この腕装着型測定装置は、脈拍検出部と、この脈拍検出部に載せた指先が接触する心電波検出用の電極と、脈拍検出部および電極に対する指先の向きを規制する指規制部とを備える。指規制部は、指先の先端側が接触することにより指先の先端側を位置規制する先端側突起部と、指先の両側部分が接触することにより指先の両側を位置規制するサイド突起部とからなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００２－１６５７６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記従来の特許文献１に開示された腕装着型測定装置では、図１（ａ）に示すように、脈拍検出部１を内蔵する筐体２の表面に設けられるサイド突起部３，３間の間隔に対して指先４の幅が細い人に対しては、指先４がサイド突起部３，３間で遊んでしまい、サイド突起部３，３間の幅方向において、指先４がその幅方向のいずれか一方側に寄ってしまう。したがって、脈拍検出部１の保護ガラス５が指先４の腹で覆い尽くされず、保護ガラス５が一部露出してしまう可能性がある。この場合、保護ガラス５の露出部分に形成される隙間の大きさが振動などで変動すると、この隙間を介して脈拍検出部１の受光素子に入射する光量が変動して光電脈波測定のノイズになり、脈拍検出部１で測定される光電脈波の波形が歪む原因となる。

【0006】

また、逆に、図１（ｂ）に示すように、サイド突起部３，３間の間隔に対して指先４の幅が太い人に対しては、サイド突起部３，３間に指先４が完全に入り込まずに、指先４が保護ガラス５に接触しないで浮いてしまう可能性がある。また、図１（ｃ）に示すように、指先４の先端側を位置規制する先端側突起部６の高さが高いと、先端側突起部６の側方Ａから先端側突起部６に指先を当て決めした場合にも、指先４が保護ガラス５に接触しないで浮いてしまう可能性がある。このように指先４が保護ガラス５からわずかでも浮いてしまうと、脈拍検出部１で脈波を正確に測定できない。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
脈波を測定する脈波センサと、
脈波センサを内蔵する筐体と、
脈波センサを挟む脈波センサの周辺における筐体の表面に、脈波センサのセンシング部の幅および脈波センサにかざす指の幅よりも小さい幅、脈波センサにかざす指の腹における皮膚の触覚点の間隔より大きい外形、並びに、指の腹における皮膚の表皮層の厚さより高く、指の腹における皮膚の表皮層と真皮層との和の厚さと同じもしくは低い高さをそれぞれ有して、指の末節の長さより小さく、指の腹における皮膚の２点弁別閾よりも大きい間隔で突起状に突出し、指の長手方向に沿った方向に配置されて設けられ、触れる指の指先の感覚でその指先の腹が脈波センサを覆う筐体の表面に密着しているか否かを認識させる突出部と
を備えて、脈波測定装置を構成した。

【0008】

脈波の安定測定のためには脈波センサを覆う筐体の表面に指先の腹が密着していることが必要であるが、従来の脈波測定装置では、指規制部によって指先をセンサ位置に単に誘導・規制するだけで、脈波測定者が自身で、指先がセンサ位置に触れて、指先の腹が脈波センサを覆う筐体の表面に密着しているか否かを認識させる構成ではなかった。しかし、本構成によれば、脈波センサにかざす指の末節の長さより小さい間隔で設けられた突出部の間に脈波センサがあり、突出部に触れる指先の感覚で指先の位置を認識する構成になっているため、脈波測定者は自身で、指先がセンサ位置にあって指先の腹が脈波センサを覆う筐体の表面に密着しているか否かを確認・認識するようになる。したがって、従来のように、指先が脈波センサを覆う筐体の表面に接触しないで、浮いてしまう可能性が低減される。

【0009】

また、本構成によれば、指先の位置決めは、指の外形で行うのではなく、突出部間に指先の腹を配置することで行うので、指先の太さに関係なく行うことができる。したがって、従来のように、細い指先がセンサ位置に対して偏って脈波センサを覆う筐体の表面に触れることで、指先が脈波センサを覆いきれずに一部が露出して隙間が生じたり、太い指先が脈波センサを覆う筐体の表面に密着しないで、浮いてしまうこともなくなる。

【0010】

また、脈波測定者は、突出部の外郭で突出部を認識するため、突出部の幅が大きいとそれだけ突出部の認識位置がセンサ位置からずれる可能性が発生するが、本構成では突出部の幅は脈波センサのセンシング部の幅よりも小さいため、その位置ずれの影響は小さい。また、突出部間の間隔は脈波センサにかざす指の末節の長さより小さいため、離れた各突出部を触覚の敏感な末節の指の腹で同時に触って、各突出部の位置を明瞭に認識することができる。

【発明の効果】

【0011】

このため、本発明によれば、従来のように指先が脈波センサを覆いきれなかったり、脈波センサから浮いてしまう可能性が低減されて、脈波測定者が自身で指先をセンサ位置に密着させて、脈波を歪みなく正確に測定することが可能な脈波測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】従来の脈波測定装置の課題を説明する図である。

【図2】本発明の第１の実施形態による脈波測定装置を示す図である。

【図3】第１の実施形態による脈波測定装置と指との密着状態を説明する図である。

【図4】第１の実施形態による脈波測定装置を構成する脈波センサにおける発光素子および受光素子の指向角を説明する図である。

【図5】各実施形態による脈波測定装置を構成する突出部等についての寸法決定に参照される指寸法の測定箇所を説明する図である。

【図6】本発明の第２の実施形態による脈波測定装置を示す図である。

【図7】第２の実施形態による脈波測定装置と指との密着状態を説明する図である。

【図8】本発明の第３の実施形態による脈波測定装置を示す図である。

【図9】第３の実施形態による脈波測定装置と指との密着状態を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

次に、本発明の脈波測定装置を実施するための形態について、説明する。

【0014】

図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態による脈波測定装置１１Ａの平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＩ－Ｉ線で脈波測定装置１１Ａを破断して矢視方向から見た脈波測定装置１１Ａの横断面図である。本実施形態では、脈波測定装置１１Ａはスマートフォンに組み込まれる場合について説明するが、携帯電話や、スマートウォッチ、携帯型もしくは据え置き型（設置型）のゲーム機、パルスオキシメータ、脈波を測定する血圧推定装置、血糖値推定装置、疲労ストレス測定装置にも同様に組み込むことができる。

【0015】

脈波測定装置１１Ａは、脈波センサ１２、筐体１３、保護カバー１４および突起状の突出部１５，１５を備えて構成される。筐体１３は脈波測定装置１１Ａが組み込まれるスマートフォンの筐体であり、脈波センサ１２を内蔵する。脈波センサ１２は、発光部に発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）１２ａ、受光部に受光素子としてＰＤ（フォトダイオード）１２ｂを備える光電脈波センサから構成され、脈波を測定する。

【0016】

本実施形態では、脈波センサ１２として光電脈波センサを例として説明するが、圧電脈波センサでも同様に用いることができる。ただし、脈波センサ１２が圧電脈波センサの場合、脈波センサ１２を覆う保護カバーがなくて、脈波センサ１２が露出する場合もある。保護カバーが樹脂フィルムのような軟らかいものであれば、脈波センサ１２を保護カバーで覆ってもよいが、保護カバーが硬い場合は、脈波を検出できないため、脈波センサ１２は露出させる必要がある。また、脈波測定装置１１Ａのセンシング部を構成する発光部の発光素子および受光部の受光素子もＬＥＤ１２ａおよびＰＤ１２ｂに限られるものでなく、発光素子としてVCSEL（ヴィクセル）等の半導体レーザー、受光素子としてフォトトラ
ンジスタなどを用いてもよい。また、スマートフォンに内蔵されるカメラとフラッシュをそれぞれ光電脈波センサの受光素子と発光素子とみなして、脈波センサ１２を構成してもよい。

【0017】

発光部はＬＥＤ１２ａによって光が出射される領域であり、受光部はＰＤ１２ｂによって光を受光できる領域であって、それぞれ遮光壁１２ｃによって囲まれて形成される。発光素子は通常１０～１０００Ｈｚ程度でパルス発光を行う。脈波センサ１２は、受光素子で受光した光を電気信号へと変換し、増幅、フィルタリング、ＡＤ変換を行う。ＡＤ変換を行ったディジタル信号のサンプリングは発光素子の発光タイミングに合わせて行われる。サンプリングされたディジタル信号は、脈波センサ１２が組み込まれたスマートフォンのＭＣＵなどに送られる。

【0018】

ＭＣＵは、入力されるディジタル信号を基に脈波波形（ＰＰＧ波形）を得、得られたＰＰＧ波形から、脈拍数、自律神経機能、酸素飽和度、血圧、血糖値などの情報を得る。酸素飽和度を算出するためには、赤色光と近赤外光のように複数の波長の発光素子で測定したＰＰＧ波形が必要である。また、自律神経機能や血圧、血糖値の算出にはきれいなＰＰＧ波形が必要である。特に血圧や血糖値の算出は、血圧や血糖値の変化によってＰＰＧ波形が微小に変化する現象を用いて行うため、Ｓ／Ｎ比がよく、歪のないＰＰＧ波形が求められる。

【0019】

なお、ＬＥＤ１２ａおよびＰＤ１２ｂはそれぞれ１個が図示されているが、それぞれ複数個で発光素子および受光素子を構成するようにしてもよい。また、発光素子は発光波長の異なる複数のＬＥＤによって構成してもよい。発光波長としては、生体吸収の強い緑色、パルスオキシメータでよく使用される赤色と近赤外の波長が一般的である。

【0020】

ＬＥＤ１２ａおよびＰＤ１２ｂは通常は透明樹脂によって樹脂封止される。また、ＬＥＤ１２ａから皮膚を通過せずに直接ＰＤ１２ｂに入射する光は受光感度を著しく低下させるため、ＬＥＤ１２ａとＰＤ１２ｂの間には遮光壁１２ｃが形成される。また、脈波センサ１２は指で触れるため、汚れ付着抑制、防水、摩耗抑制のために、ガラスやアクリル、ポリカーボネート等の透明の保護カバー１４で、発光部および受光部が覆われる。保護カバー１４は、内蔵する脈波センサ１２を覆う筐体１３の表面に設けられるが、無くてもよい。

【0021】

突出部１５，１５は、脈波センサ１２を挟む脈波センサ１２の周辺における筐体１３の表面に一対設けられ、脈波センサ１２のセンシング部の幅Ｗ１と同等もしくは小さい幅ｗをそれぞれ有する略半球形状をしている。また、突出部１５，１５は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、脈波センサ１２にかざす指１６の幅Ｗ２より小さい幅ｗを有し、図３（ｃ）に示すように、指１６の末節の長さＬ１より小さい間隔Ｌ２で突出する。この間隔Ｌ２は、各突出部１５，１５の最も高い点間の距離とする。また、突出部１５，１５は、測定対象の指１６の長手方向に沿って図２（ａ）に示すように配置される。また、発光部と受光部とは、図２では突出部１５，１５の並ぶ方向に沿って並んでいるが、突出部１５，１５の並ぶ方向に直交する方向に並べてもよい。

【0022】

なお、図３（ａ）および図３（ｂ）は、指１６の指先側から見た、指１６が載置された脈波測定装置１１Ａの横断面図、図３（ｃ）は指１６が載置された脈波測定装置１１Ａの縦断面図である。図３において図２と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

【0023】

また、本実施形態では、指１６を人差し指として説明するが、指１６は人差し指に限定されるものでなく、他の指であってもよい。また、突出部１５，１５の形状は、円錐、三角錐のような形状でもよいが、指１６で押さえて痛くないように、突出端の角を丸くすることが望ましい。また、円柱、直方体のような形状でもよいが、側面が垂直に近く角張っていると指先がひっかかって指１６の腹が脈波センサ１２から浮いてしまう恐れがあるため、突出部１５，１５の側面は垂直ではなく、傾斜していることが望ましい。

【0024】

また、突出部１５，１５は、指１６の腹における皮膚の表皮層の厚さより高く、しかも、指１６の腹における皮膚の表皮層と真皮層との和の厚さと同じもしくは低い高さｈを有する。また、突出部１５，１５は、指１６の腹における皮膚の触覚点の間隔より大きい幅ｗもしくは長さＬ（図２（ａ）参照）の外形を有し、指１６の腹における皮膚の２点弁別閾よりも大きい間隔Ｌ２で設けられる。また、突出部１５，１５は、図４に示すように、光電脈波センサ１２の指向角θの外に配置される。図４は、指向角θを示す脈波測定装置１１Ａの縦断面図である。発光部のＬＥＤ１２ａから出射される光の強度が最大（通常は発光中心）に対して半分になる角度は、一般的に指向角と呼ばれる。また、受光部のＰＤ１２ｂに入射される光の感度が最大（通常は受光中心）に対して半分になる角度も、指向角と呼ばれる。

【0025】

指向角θの内に突出部１５，１５があると、突出部１５，１５で反射・散乱された光が指１６の皮膚を通過せずに直接ＰＤ１２ｂに入射してしまい、光電脈波センサ１２の感度を低下させる。そのため突出部１５，１５は指向角θの内に入らないように配置する。ただし、指向角θでは光の強度は半分までしか低下していないため、光の強度が０付近になる角度まで入らないように、発光部および受光部の縁から離して、突出部１５，１５を配置することが望ましい。指向角θが大きくなると、ＬＥＤ１２ａから指１６の皮膚を通過せずに直接ＰＤ１２ｂに入射する光である迷光や、外乱光のＰＤ１２ｂへの入射が発生しやすくなり、脈波測定信号のＳ／Ｎ比が低下する恐れがある。迷光や外乱光のＰＤ１２ｂへの入射を小さくするには、発光部・受光部の開口面積を小さくすることや、発光部・受光部の開口部にレンズを形成することが有効であるが、それぞれ発光素子の発光量の低下や、脈波センサ１２の厚さの増大を招いてしまう。

【0026】

発光部、受光部の大きさは、人差し指１６の指先で脈波を測定する場合、幅および長さがそれぞれ１～１０ｍｍの範囲内が適しており、２～６ｍｍの範囲内が望ましい。発光部、受光部の大きさがこれより大きいと指１６の腹で覆えなくなり、発光部のＬＥＤ１２ａからの光が漏れたり、外乱光が受光部のＰＤ１２ｂに入射したりして、脈波測定信号にＳ／Ｎ比の低下を引き起こす。逆に、発光部、受光部の大きさがこれより小さいと、ＬＥＤ１２ａの発光量低下、ＰＤ１２ｂの受光量低下が起こり、やはり脈波測定信号にＳ／Ｎ比の低下を引き起こす。

【0027】

また、突出部１５，１５の各幅ｗは、本実施形態では上記のように指１６の幅Ｗ２よりも小さく設定されるが、日本人の人差し指１６の末節の幅Ｗ２の最小は、日本人女性の人差し指１６の末節の幅Ｗ２が最小となる。ＡＩＳＴ（産業技術総合研究所）の人体寸法・形状データベース（参照URL；https://www.airc.aist.go.jp/dhrt/hand/data/list.html
）から、日本人女性の第２指（人差し指）の遠位関節の図５（ａ）に示される幅Ｗａの平均値は、１３．８ｍｍである。この第２指遠位関節幅Ｗａの最小値は、統計データの標準偏差０．７の３倍の散らばりを見込むと、１１．７ｍｍ（＝１３．８－３×０．７）になる。したがって、この第２指遠位関節幅Ｗａを人差し指１６の末節の幅Ｗ２とすると、日本人女性の約９９．７％の人差し指１６の末節の幅Ｗ２は、１１．７ｍｍ以上である。また、脈波センサ１２のセンシング部の幅Ｗ１としては、人差し指１６の腹が脈波センサ１２と接触する幅Ｗ３（図３（ａ），（ｂ）参照）が上記の末節の幅Ｗ２よりは小さくなるため、６ｍｍ以下が望ましい。したがって、突出部１５，１５の各幅ｗは、人差し指１６の末節の幅Ｗ２の最小値の１１．７ｍｍよりも小さく設定されるが、センシング部の幅Ｗ１と同等もしくは小さくするために、６ｍｍ以下に設定される。

【0028】

ただし、突出部１５，１５の各サイズは、小さければ小さいほどよいわけではなく、上記のように、長さＬ、幅ｗのいずれかは、指１６の皮膚における触覚点の間隔より大きく設定される。触覚受容器であるメルケル盤やマイスナー小体の皮膚密度は約３０個／ｃｍ^２であり、その間隔の平均は２ｍｍ前後となるので、突出部１５，１５の長さＬ、幅ｗのいずれかは、２ｍｍより大きく設定される。したがって、突出部１５，１５の各幅ｗは２～６ｍｍが望ましい。

【0029】

また、突出部１５，１５の各高さｈは、上記のように、測定部位となる指１６の皮膚の表皮層の厚さより高く設定され、表皮層の厚さは０．２～０．３ｍｍ程度なので、０．２ｍｍ以上に設定される。また、突出部１５，１５の各高さｈは、上記のように、測定部位となる指１６の皮膚の表皮層と真皮層との和の厚さと同じか低く設定され、その和の厚さは部位によって異なるが約２ｍｍほどである。したがって、突出部１５，１５の各高さｈは０．２～２ｍｍが望ましい。

【0030】

また、突出部１５，１５間の間隔Ｌ２は、上記のように、人差し指１６の末節の長さＬ１より小さく設定されるが、ＡＩＳＴの人体寸法・形状データベースには人差し指の末節の長さの統計量はないので、長さの統計量がある人差し指１６の長さの１／３を末節長さとみなす。日本人の最小の人差し指１６の長さは日本人女性のものが最小となる。日本人女性の第２指（人差し指）の図５（ｂ）に示される長さＬａの平均値は、ＡＩＳＴの人体寸法・形状データベースから、６６．５ｍｍである。この第２指長Ｌａの最小値は、統計データの標準偏差３．５の３倍の散らばりを見込むと、５６．０ｍｍ（＝６６．５－３×３．５）になる。この第２指長Ｌａの１／３を人差し指１６の末節の長さＬ１とすると、人差し指１６の末節の長さＬ１は、１８．７ｍｍ（≒５６．０÷３）である。

【0031】

したがって、突出部１５，１５間の間隔Ｌ２は、１８．７ｍｍよりも小さく設定されるが、実際には指先は突出部１５，１５のような突起に接触しにくいため、１５ｍｍ以下が適している。また、突出部１５，１５間の間隔Ｌ２は、上記のように、皮膚において２点と感じられる最小距離である２点弁別閾より大きく設定されるが、この２点弁別閾は人差し指１６の先端で２～３ｍｍである。したがって、突出部１５，１５間の間隔Ｌ２は３～１５ｍｍが適している。

【0032】

また、光電脈波センサ１２における発光部および受光部の各指向角θは、発光部および受光部の構造によって変わるが、３０°～６０°ぐらいが適している。したがって、発光部および受光部の各縁から突出部１５，１５を離して配置する距離Ｌ３（図４参照）は、指向角θを６０°、突出部１５の高さｈを０．２ｍｍとすると、０．３５ｍｍ（＝０．２×ｔａｎ６０°）以上が望ましい。

【0033】

脈波の安定測定のためには、脈波センサ１２を覆う筐体１３の表面に指１６の指先の腹が密着し、接触圧が変動しないことが必要である。特に、指１６と脈波センサ１２を覆う筐体１３の表面との間に隙間が生じると、脈波測定信号に重畳するノイズが増加し、脈波波形が歪む原因となる。従来の脈波測定装置では、指規制部によって指先をセンサ位置に単に誘導・規制するだけで、脈波測定者が自身で、指先がセンサ位置に触れて、指先の腹が脈波センサを覆う筐体の表面に密着しているか否かを認識させる構成ではなかった。

【0034】

しかし、本実施形態による脈波測定装置１１Ａによれば、脈波センサ１２にかざす指１６の末節の長さＬ１より小さい間隔Ｌ２で設けられた突出部１５，１５の間に脈波センサ１２があり、突出部１５，１５に触れる指１６の指先の感覚で指先の位置を認識する構成になっている。このため、脈波測定者は自身で、指先がセンサ位置にあって指先の腹が脈波センサ１２を覆う筐体１３の表面に密着しているか否かを確認・認識するようになる。したがって、従来のように指１６の指先が脈波センサ１２を覆う筐体１３の表面に接触しないで浮いてしまう可能性が低減される。

【0035】

また、本実施形態による脈波測定装置１１Ａによれば、指先の位置決めは、指１６の外形で行うのではなく、突出部１５，１５間に指先の腹を配置することで行うので、指先の太さに関係なく行うことができる。したがって、図１（ａ）に示す従来のように、細い指先４がセンサ位置に対して偏って脈波センサ１に触れることで、指先４が脈波センサ１を覆いきれずに一部が露出して隙間が生じたりすることがなくなり、図３（ａ）に示すように、細い指１６の指先は脈波センサ１２を覆い尽くすようになる。また、図１（ｂ）に示す従来のように、太い指先４が脈波センサ１を覆う筐体２の表面に密着しないで浮いてしまうこともなくなり、図３（ｂ）に示すように、太い指１６の指先は筐体１３の表面に密着するようになる。

【0036】

また、脈波測定者は、突出部１５，１５の各外郭で突出部１５，１５を認識するため、突出部１５，１５の各幅ｗが大きいとそれだけ突出部１５，１５の認識位置がセンサ位置からずれる可能性が発生する。しかし、本実施形態による脈波測定装置１１Ａでは、突出部１５，１５の各幅ｗは脈波センサ１２のセンシング部の幅Ｗ１と同等か小さいため、その位置ずれの影響は小さい。また、突出部１５，１５間の間隔Ｌ２は脈波センサ１２にかざす指１６の末節の長さＬ１より小さいため、離れた各突出部１５，１５を触覚の敏感な末節の指１６の腹で同時に触って、各突出部１５，１５の位置を明瞭に認識することができる。

【0037】

このため、本実施形態による脈波測定装置１１Ａによれば、従来のように指先４が脈波センサ１を覆いきれなかったり、脈波センサ１を覆う筐体２の表面から浮いてしまう可能性が低減されて、脈波測定者が自身で指１６の指先をセンサ位置に密着させて、脈波を歪みなく正確に測定することが可能な脈波測定装置１１Ａを提供することができる。

【0038】

また、指１６の腹が脈波センサ１２を覆う筐体１３の表面に接触するとき、突出部１５，１５の各幅ｗが大きく、突出部１５，１５に対する指１６の押圧力が強い場合、突出部１５，１５の外郭に沿って指１６の血流が阻害されてしまう。突出部１５，１５の幅ｗが指の幅Ｗ２より大きいと、血流が指１６の幅全体で阻害されてしまうことになり、突出部１５，１５から指先側で脈波が検出できなくなってしまう。しかし、本実施形態による脈波測定装置１１Ａによれば、各突出部１５，１５は指１６の幅Ｗ２より小さい幅ｗをそれぞれ有し、各突出部１５，１５のそれぞれの両側で血流が阻害されない領域があるため、指１６の指先で脈波を検出することが可能である。

【0039】

また、皮膚は表面側から表皮層と真皮層とが存在し、触覚受容器を含む感覚受容器は真皮層にあって表皮層にはない。したがって、本実施形態による脈波測定装置１１Ａにより、突出部１５，１５が、指１６の腹における皮膚の表皮層の厚さより高い高さｈをそれぞれ有することで、指先の皮膚が脈波センサ１２を覆う筐体１３の表面に接触すると、突出部１５，１５が真皮層の深さに達するため、指先が突出部１５，１５に触れていることを確実に指先の皮膚の真皮層にある感覚受容器で検知することができる。

【0040】

また、突出部１５，１５の高さｈが高くなると突出部１５，１５から指先にかかる圧力が強くなって指先の血流に阻害が生じ易くなり、脈波センサ１２による脈波の検出がし難くなる。また、突出部１５，１５に阻害されて指先の腹が脈波センサ１２から浮いてしまう恐れが出てくる。突出部１５，１５の高さｈがさらに高くなると指先の腹に突出部１５，１５が埋もれなくなって、指先の腹が脈波センサ１２を覆う筐体１３の表面から浮いてしまう。本実施形態による脈波測定装置１１Ａによれば、突出部１５，１５が、指１６の腹における皮膚の表皮層と真皮層との和の厚さと同じもしくは低い高さを有することで、上記の悪影響を抑制することができる。さらに、突出部１５，１５が、指１６の腹における皮膚の表皮層と真皮層との和の厚さと同じもしくは低い高さを有し、しかも、表皮層の厚さより高い高さｈを有することで、上記の悪影響を抑制しつつ、確実に指１６の指先で突出部１５，１５との接触を検知することができる。

【0041】

また、突出部１５，１５の各外形が指１６の腹における皮膚の触覚点の間隔より小さいと、突出部１５，１５が指１６の腹に当たる位置によっては、その接触を触覚点によって検知できない恐れがある。しかし、本実施形態による脈波測定装置１１Ａによれば、突出部１５，１５が、指１６の腹における皮膚の触覚点の間隔より大きい各外形を有するため、突出部１５，１５の指１６との接触を皮膚の触覚点によって確実に検知することができる。

【0042】

また、突出部１５，１５間の距離Ｌ２が、指１６の腹における皮膚の２点弁別閾よりも小さいと、脈波測定者は突出部１５，１５が間隔Ｌ２をあけて設けられているのを感じることができないため、脈波センサ１２の位置を正確に認識できない恐れがある。しかし、本実施形態による脈波測定装置１１Ａによれば、突出部１５，１５が、指１６の腹における皮膚の２点弁別閾よりも大きい間隔Ｌ２で設けられるため、突出部１５，１５間に設けられた間隔Ｌ２を感じて、突出部１５，１５間に設けられた脈波センサ１２の位置を正しく認識することができる。

【0043】

また、本実施形態による脈波測定装置１１Ａによれば、突出部１５，１５がそれぞれ略半球形状をして、突出部１５，１５の各突出端における縁が角張っていないため、突出部１５，１５が指に刺さって痛く感じるようなことはない。また、突出部１５，１５の側面が垂直に近く立ち上がっていると、指先が突出部１５，１５に引っ掛かって指１６の腹が脈波センサ１２を覆う筐体１３の表面から浮いてしまう恐れがあるが、そのようなこともない。また、突出部１５，１５がそれぞれ略半球形状をしているため、指先を突出部１５，１５の横方向から押し当てても、指先が突出部１５，１５に引っ掛かることなく、指先から突出部１５，１５に力がかかり難い。さらに、突出部１５，１５は触る頻度が高いため、突出部１５，１５に角があると摩耗しやすいが、本実施形態による脈波測定装置１１Ａでは突出部１５，１５がそれぞれ略半球状で角が無い。このため、突出部１５，１５は、力がかかり難いうえに角がそれぞれ無いので、その摩耗を効果的に抑えることができる。

【0044】

また、本実施形態による脈波測定装置１１Ａでは、脈波センサ１２が光電脈波センサである。光電脈波センサは圧電脈波センサ等に比べて測定装置の小型化に有利であるが、その指向角θの内に突出部１５，１５があると、突出部１５，１５で散乱した光が脈波センサ１２に戻って迷光となり、脈波測定信号にＳ／Ｎ比の低下を引き起こす。しかし、本実施形態による脈波測定装置１１Ａによれば、突出部１５，１５が脈波センサ１２の指向角θの外に配置されるため、突出部１５，１５で光が散乱することがなく、迷光は発生しない。このため、脈波測定信号にＳ／Ｎ比の低下を引き起こすことなく、脈波測定装置１１Ａの小型化を図ることができる。

【0045】

図６（ａ）は、本発明の第２の実施形態による脈波測定装置１１Ｂの平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるII－II線で脈波測定装置１１Ｂを破断して矢視方向から見た脈波測定装置１１Ｂの横断面図である。図７は、指１６が載置された脈波測定装置１１Ｂの縦断面図である。図６および図７において図２および図３（ｃ）と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

【0046】

本実施形態では、脈波測定装置１１Ｂが組み込まれる筐体１３は、内蔵する脈波センサ１２を覆う筐体１３の表面に、脈波測定装置１１Ａにおける保護カバー１４よりも長手方向に長い保護カバー１４’を備え、脈波測定装置１１Ｂにおける突出部１５，１５は、透明なこの保護カバー１４’の表面に設けられる。脈波測定装置１１Ｂのその他の構成は、第１の実施形態による脈波測定装置１１Ａと同様である。

【0047】

この第２の実施形態による脈波測定装置１１Ｂによれば、脈波センサ１２を覆う保護カバー１４’と突出部１５，１５との間に、脈波測定装置１１Ａにおける保護カバー１４と筐体１３との間の境界１７，１７（図２（ａ）参照）が無く、僅かな段差および隙間も無い。このため、第２の実施形態による脈波測定装置１１Ｂによれば、脈波測定者はその境界１７，１７に惑わされずに突出部１５，１５の位置を明確に認識し易くなると共に、第１の実施形態による脈波測定装置１１Ａと同様な作用効果が奏される。

【0048】

なお、本実施形態では、脈波センサ１２の上部に保護カバー１４’を設けることで、筐体１３の表面に保護カバー１４’を設けているが、保護カバー１４’は筐体１３に取り付けられる構造であってもよい。

【0049】

図８（ａ）は、本発明の第３の実施形態による脈波測定装置１１Ｃの平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるIII－III線で脈波測定装置１１Ｃを破断して矢視方向から見た脈波測定装置１１Ｃの横断面図である。図９（ａ）および図９（ｂ）は、指１６の指先側から見た、指１６が載置された脈波測定装置１１Ｃの横断面図、図９（ｃ）は、指１６が載置された脈波測定装置１１Ｃの縦断面図である。図８および図９において図２および図３と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

【0050】

本実施形態では、突出部１５’，１５’の配置方向と直交する方向における指１６の動きを規制する指規制部１８，１８を備える。指規制部１８，１８は、間隔Ｌ２で設けられる突出部１５’，１５’の両側を、指１６の筐体１３の表面との接触幅Ｗ３より広い間隔で挟んで、突出部１５’，１５’の配置方向に沿って突出して設けられる。上記の第１および第２の各実施形態における突出部１５，１５間の間隔Ｌ２は、各突出部１５，１５の最高点間の距離であったが、本実施形態では、突出部１５’，１５’間の間隔Ｌ２は、各突出部１５’，１５’の最高点が１点でないため、脈波センサ１２寄りの中央にある最高点間の距離とする。

【0051】

突出部１５’，１５’は突出部１５，１５と異なり略半球形状ではなく、略半円筒形状となっている。本実施形態では、突出部１５’，１５’と指規制部１８，１８との間に連結部１９，１９が設けられ、突出部１５’，１５’、指規制部１８，１８および連結部１９，１９は、同じ高さｈで一体に、筐体１３の表面上に形成されている。脈波測定装置１１Ｃのその他の構成は、第１の実施形態による脈波測定装置１１Ａと同様である。

【0052】

指規制部１８，１８間の間隔Ｌ４は、指１６が図９（ｂ）に示すように太くても、指１６が指規制部１８，１８上に乗り上げないように、広く設定される。したがって、指規制部１８，１８間には、指１６の形状に沿って窪んだ形状の窪みが形成され、脈波センサ１２にかざす指１６の位置はこの窪みによって大まかに規制される。

【0053】

日本人の人差し指１６の末節の幅Ｗ２の最大は、日本人男性の人差し指１６の末節の幅Ｗ２が最大となる。ＡＩＳＴの人体寸法・形状データベースから、日本人男性の第２指（人差し指）の遠位関節の図５（ａ）に示される幅Ｗａの平均値は、１５．６ｍｍである。この第２指遠位関節幅Ｗａの最大値は、統計データの標準偏差０．９の３倍の散らばりを見込むと、１８．３ｍｍ（＝１５．６＋３×０．９）になる。したがって、この第２指遠位関節幅Ｗａを人差し指１６の末節の幅Ｗ２とすると、日本人男性の約９９．７％の人差し指１６の末節の幅Ｗ２は、１８．３ｍｍ以上である。

【0054】

したがって、指１６の両側が指規制部１８，１８に乗り上げて、指１６の腹が脈波センサ１２を覆う筐体１３の表面から浮かないようにするため、指規制部１８，１８間の間隔Ｌ４は、例えば１０ｍｍに設定される。指規制部１８，１８の高さｈが高くなると、指規制部１８，１８間の間隔Ｌ４は広げていく必要があるが、本実施形態では指規制部１８，１８を突出部１５’，１５’と同じ高さｈで一体化している。このため、指規制部１８，１８の高さｈも、突出部１５，１５に等しい突出部１５’，１５’と同じ０．２～２ｍｍとし、指規制部１８，１８間の間隔Ｌ４を上記のように例えば１０ｍｍに設定する。

【0055】

本実施形態の脈波測定装置１１Ｃによれば、突出部１５’，１５’の配置方向と直交する方向における指１６の動きは指規制部１８，１８によって大まかに規制され、また、指規制部１８，１８で挟まれる箇所に突出部１５’，１５’が間隔Ｌ２をもって配置される。このため、脈波測定者は、指規制部１８，１８で指１６の指先の大まかな位置を認識してから、突出部１５’，１５’によって脈波センサ１２の正確な位置を認識できるため、脈波センサ１２の位置の認識を迅速に行えると共に、第１の実施形態による脈波測定装置１１Ａと同様な作用効果が奏される。

【0056】

なお、上記の第３の実施形態では、突出部１５’，１５’の形状を略半円筒形状とした場合について説明したが、第１および第２の各実施形態の突出部１５，１５と同様に略半球形状としてもよい。この場合、突出部１５’，１５’は連結部１９，１９から分離した構成となる。

【0057】

また、上記の各実施形態では、突出部１５，１５、１５’，１５’が脈波センサ１２を挟む各側に１個ずつ配置される場合について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、脈波センサ１２を挟む各側に複数個ずつ、例えば２個ずつ、合計４個、配置されるように構成してもよい。この場合、脈波センサ１２を挟む各側に複数個ずつ配置される複数個の突出部の塊を１個とみて、上記の各実施形態を適用することで、上記の各実施形態と同様な作用効果が奏される。

【符号の説明】

【0058】

１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…脈波測定装置
１２…脈波センサ
１２ａ…ＬＥＤ（発光素子）
１２ｂ…ＰＤ（受光素子）
１２ｃ…遮光壁
１３…筐体
１４…保護カバー
１５，１５’…突出部
１６…指（人差し指）
１７…境界
１８…指規制部
１９…連結部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】