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技術 脈波測定装置及び血圧測定装置

出願人 日本電気株式会社
発明者 大野友嗣久保雅洋阿部勝巳田光公康アルトゥンタシエリスィン
出願日 2015年8月19日 (6年0ヶ月経過) 出願番号 2016-544942
公開日 2017年6月8日 (4年2ヶ月経過) 公開番号 WO2016-031188
状態 特許登録済
技術分野 脈拍・心拍・血圧・血流の測定
主要キーワード 区画範囲 臨界減衰係数 湾曲形 センシング方式 固有角振動数 リスク解析 エレクトロウェッティング方式 測定開始ボタン
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図面 (20)

課題・解決手段

簡易な構成で脈波検知範囲を広げられ、正確な脈波が測定可能脈波測定装置を提供する。脈波測定装置は、振動を検知する加速度センサと、被測定部位における脈動による振動を伝達する振動伝達部と、を有し、前記振動伝達部の特定方向の長さが、前記加速度センサの長手方向の長さよりも長い。

概要

背景

人間の健康状態を把握するための重要な情報の1つに血圧がある。血圧には、収縮期血圧最高血圧、又はSystolic blood pressureとも呼ぶ)や拡張期血圧最低血圧、又はDiastolic blood pressureとも呼ぶ)がある。近年、収縮期血圧又は拡張期血圧は、脳卒中、心不全又は心筋梗塞等の心血管系疾患リスク解析に資する指標として用いられている。

血圧測定する方法として、カフ(cuff)で上腕部を加圧して血圧を測定するオシロメトリック法が知られている。オシロメトリック法では、カフの圧力の変化に応じて、上腕部で測定される脈波振幅が変化する。その脈波の振幅に基づいて、心臓収縮する過程における血圧(収縮期血圧、最高血圧)、及び、心臓が拡張する過程における血圧(拡張期血圧、最低血圧)が測定される。このため、血圧の推定脈波情報を使う場合、脈波を正確に取得する必要がある。

脈波測定の技術として、特許文献1には、血管の圧迫に用いる阻血用空気袋と、脈波検出用空気袋を設けたダブルカフ方式を用いる血圧測定装置が記載されている。ダブルカフ方式では、阻血機能が分離された脈波検出用空気袋の下の中央部で脈波を検出する。特許文献1の血圧測定装置は、正確な脈波の測定のために装置構成が複雑になり、各空気袋に複雑な制御が必要となる。

また、特許文献2には、動脈上に振動センサ位置決めし、脈波を測定する血圧測定装置が記載されている。特許文献2の血圧測定装置は、位置決めのための装置構成が複雑になり、測定者動きにより振動センサの測定位置が被測定部位からずれると、正確な脈波を取得できなくなる。

特許文献3には、複数のセンサを設けた脈波測定器が記載されている。この脈波測定器は、脈波による皮膚表面の変位を伝達する振動膜と、振動膜の外周部を固定する枠部と、振動膜の中央部を複数の区画仕切る仕切り部を備える。更に、この脈波測定器は、複数の区画内に位置する振動膜上に配置され、振動膜の振動電気信号に変換する複数のセンサ素子と、を備える。

特許文献3の脈波測定器は、振動膜が仕切り部でセンサ素子毎の区画に区切られて、それぞれのセンサ素子に伝わる応力や変位が分離・独立した状態となる。これにより、振動膜の圧力や応力による隣接するセンサ素子へのクロストークが抑制され測定精度が高まる。また、複数のセンサ素子が二次元に広がっているため、各センサ素子が脈波を検出するポイントピンポイントであっても、複数のセンサ素子のうちの何れかのセンサ素子で脈波をピックアップできる。

概要

簡易な構成で脈波の検知範囲を広げられ、正確な脈波が測定可能脈波測定装置を提供する。脈波測定装置は、振動を検知する加速度センサと、被測定部位における脈動による振動を伝達する振動伝達部と、を有し、前記振動伝達部の特定方向の長さが、前記加速度センサの長手方向の長さよりも長い。

目的

本発明の目的は、簡易な構成で脈波の検知範囲を広げられ、正確な脈波が測定可能な脈波測定装置及びこれを備えた血圧測定装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

振動を検知する加速度センサと、被測定部位における脈動による振動を伝達する振動伝達手段と、を有し、前記振動伝達手段の特定方向の長さが、前記加速度センサの長手方向の長さよりも長い、脈波測定装置

請求項2

前記振動伝達手段は、前記振動伝達手段のうち前記加速度センサが設置されていない領域における前記脈動による振動を前記加速度センサに伝達する、請求項1記載の脈波測定装置。

請求項3

前記振動伝達手段の前記特定方向と前記加速度センサの厚み方向に対して垂直方向の長さが、前記加速度センサの垂直方向の長さの同等以下である、請求項1又は請求項2に記載の脈波測定装置。

請求項4

前記振動伝達手段が、前記特定方向で湾曲した構造を有する、請求項1から請求項2のいずれか1項に記載の脈波測定装置。

請求項5

前記振動伝達手段が、前記振動伝達手段に加えられた50mmHg(6666Pa)以下の外部圧力を受けて前記特定方向で変形する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の脈波測定装置。

請求項6

前記振動伝達手段に対して前記被測定部位の方向に圧力をかける圧迫手段を有する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の脈波測定装置。

請求項7

前記振動伝達手段の振動伝達率は、前記被測定部位の振動伝達率よりも高い、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の脈波測定装置。

請求項8

電気信号又は脈波情報周波数に対し特定の範囲の周波数を通過させる帯域通過フィルタを有する、請求項7に記載の脈波測定装置。

請求項9

前記加速度センサを、前記振動伝達手段の特定方向の長さの中央付近に設置する、請求項1又は2に記載の脈波測定装置。

請求項10

前記加速度センサを、前記振動伝達手段の特定方向の長さの端に設置する、請求項1又は2に記載の脈波測定装置。

請求項11

前記加速度センサを、前記振動伝達手段の複数の端に設置する、請求項1又は2に記載の脈波測定装置。

請求項12

請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の脈波測定装置を少なくとも1つ有する、血圧測定装置

請求項13

請求項1から請求項5、請求項7、請求項8のいずれか1項に記載の脈波測定装置を少なくとも1つ有する、情報処理端末

技術分野

0001

本発明は、脈波測定装置及びこれを備えた血圧測定装置に関する。

背景技術

0002

人間の健康状態を把握するための重要な情報の1つに血圧がある。血圧には、収縮期血圧最高血圧、又はSystolic blood pressureとも呼ぶ)や拡張期血圧最低血圧、又はDiastolic blood pressureとも呼ぶ)がある。近年、収縮期血圧又は拡張期血圧は、脳卒中、心不全又は心筋梗塞等の心血管系疾患リスク解析に資する指標として用いられている。

0003

血圧測定する方法として、カフ(cuff)で上腕部を加圧して血圧を測定するオシロメトリック法が知られている。オシロメトリック法では、カフの圧力の変化に応じて、上腕部で測定される脈波振幅が変化する。その脈波の振幅に基づいて、心臓収縮する過程における血圧(収縮期血圧、最高血圧)、及び、心臓が拡張する過程における血圧(拡張期血圧、最低血圧)が測定される。このため、血圧の推定脈波情報を使う場合、脈波を正確に取得する必要がある。

0004

脈波測定の技術として、特許文献1には、血管の圧迫に用いる阻血用空気袋と、脈波検出用空気袋を設けたダブルカフ方式を用いる血圧測定装置が記載されている。ダブルカフ方式では、阻血機能が分離された脈波検出用空気袋の下の中央部で脈波を検出する。特許文献1の血圧測定装置は、正確な脈波の測定のために装置構成が複雑になり、各空気袋に複雑な制御が必要となる。

0005

また、特許文献2には、動脈上に振動センサ位置決めし、脈波を測定する血圧測定装置が記載されている。特許文献2の血圧測定装置は、位置決めのための装置構成が複雑になり、測定者動きにより振動センサの測定位置が被測定部位からずれると、正確な脈波を取得できなくなる。

0006

特許文献3には、複数のセンサを設けた脈波測定器が記載されている。この脈波測定器は、脈波による皮膚表面の変位を伝達する振動膜と、振動膜の外周部を固定する枠部と、振動膜の中央部を複数の区画仕切る仕切り部を備える。更に、この脈波測定器は、複数の区画内に位置する振動膜上に配置され、振動膜の振動電気信号に変換する複数のセンサ素子と、を備える。

0007

特許文献3の脈波測定器は、振動膜が仕切り部でセンサ素子毎の区画に区切られて、それぞれのセンサ素子に伝わる応力や変位が分離・独立した状態となる。これにより、振動膜の圧力や応力による隣接するセンサ素子へのクロストークが抑制され測定精度が高まる。また、複数のセンサ素子が二次元に広がっているため、各センサ素子が脈波を検出するポイントピンポイントであっても、複数のセンサ素子のうちの何れかのセンサ素子で脈波をピックアップできる。

先行技術

0008

特許第4819594号公報
特許第3873625号公報
特開2011−072645号公報
特開2005−156531号公報

発明が解決しようとする課題

0009

特許文献3が開示する脈波測定器は、脈波を検知する範囲を広げるために多数のセンサ素子を2次元に広げて配置する必要がある。また、脈波測定器の振動膜の振動は各センサ素子の区画範囲内に限られるため、振動膜を大きく振動させることができず、振動検知感度が低下する。

0010

そこで、本発明の目的は、簡易な構成で脈波の検知範囲を広げられ、正確な脈波が測定可能な脈波測定装置及びこれを備えた血圧測定装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0011

本発明の一態様である脈波測定装置は、振動を検知する加速度センサと、被測定部位における脈動による振動を伝達する振動伝達部と、を有し、振動伝達部の特定方向の長さが、加速度センサの長手方向の長さよりも長い。

0012

また、本発明の一態様である血圧測定装置は、上述した脈波測定装置を有する。

発明の効果

0013

本発明は、簡易な構成で脈波の検知範囲を広げられ、正確な脈波が測定可能な脈波測定装置及びこれを備えた血圧測定装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0014

第1の実施形態における脈波測定装置の構成を示す図である。
第1の実施形態における加速度センサの例を示す図である。
第1の実施形態における振動伝達部の例を示す図である。
第1の実施形態における加速度センサと振動伝達部の位置関係の例を示す図である。
第1の実施形態における加速度センサと振動伝達部の位置関係の例を示す図である。
比較例における加速度センサと被測定部位との位置関係を表す図である。
第1の実施形態における脈波測定装置と被測定部位との位置関係を表す図である。
加速度センサを上腕部に装着した状態を表す図である。
加速度センサで取得した脈波信号を示す図である。
第1の実施形態における脈波測定装置を上腕部に装着した状態を表す図である。
第1の実施形態における脈波測定装置で取得した脈波信号を示す図である。
第2の実施形態における脈波測定装置の構成を示す図である。
第3の実施形態における脈波測定装置の構成を示す図である。
第4の実施形態における脈波測定装置の構成を示す図である。
第5の実施形態における脈波測定装置の構成を示す図である。
第6の実施形態における脈波測定装置の構成を示す図である。
第7の実施形態における血圧測定装置の構成を示すブロック図である。
第7の実施形態における血圧測定装置の変形例の構成を示すブロック図である。
第7の実施形態における血圧測定装置の変形例の構成を示すブロック図である。
第8の実施形態における時計の構成を示す概略図である。
第7の実施形態における血圧測定装置の圧力制御部又は血圧推定部をコンピュータ装置で実現するためのハードウエア構成を示すブロック図である。

実施例

0015

本発明の各実施形態について、図面を参照して説明する。

0016

(第1の実施形態)
はじめに、第1の実施形態について説明する。図1は第1の実施形態における脈波測定装置の構成を示す図である。図2は第1の実施形態における加速度センサの例を示す図である。図3は第1の実施形態における振動伝達部の例を示す図である。図4は第1の実施形態における加速度センサと振動伝達部の位置関係の例を示す図である。図5は第1の実施形態における加速度センサと振動伝達部の位置関係の例を示す図である。

0017

図1に示すように、第1の実施形態における脈波測定装置10は、加速度センサ100と、振動伝達部110と、を有する。振動伝達部110の特定方向の長さが、加速度センサ100の長手方向の長さよりも長い構成を採用する。特定方向は、振動伝達部110の長さが、最も長い方向とする。

0018

加速度センサ100は、被測定部位における振動を検知し、振動情報を電気信号に変換する。変換した電気信号は配線(不図示)で外部へ伝達される。電気信号の変換時に特定の範囲の周波数を通過させる帯域通過フィルタ適応フィルタ又はカルマンフィルタを適用してもよい。これにより脈波の振動情報以外のノイズを除去した電気信号を生成することができる。また、電気信号は配線ではなく無線部(不図示)により無線信号として加速度センサ100の外部へ伝達してもよい。当該帯域通過フィルタ及び無線部は、加速度センサ100に内蔵された構成でもよく、また、加速度センサ100に付加された構成でもよい。

0019

加速度センサ100は1軸加速度センサ、2軸加速度センサ、3軸加速度センサのいずれかに限定されない。また加速度を検出するセンシング方式は、静電型圧電型抵抗型、熱・流体型、動電型サーボ型、又は、磁気型が適用可能である。なお、センシング方式は上記以外の方式も適用可能である。

0020

加速度センサ100の形状は、例えば、図2の(a)に示す矩形型の加速度センサ100A、図2の(b)に示す円型の加速度センサ100Bのいずれであってもよい。加速度センサの形状は、上記以外の形状であってもよい。

0021

次に、振動伝達部110は、ある部分で捉えた振動を、振動伝達部110の全体に伝達させる機能を備える。振動伝達部110の材料は、例えば、金属(アルミニウム、銅、アルミニウム合金等)、樹脂ポリエチレンポリプロピレンポリスチレンポリ塩化ビニル等)、液体ゲルを含む)が適用できる。なお、振動伝達部110は、気体、液体、固体封止した袋であってもよい。

0022

振動伝達部110の形状は、振動伝達部110の特定方向の長さが加速度センサ100の長手方向の長さよりも長ければ、どのような形状であってもよい。例えば、図3の(a)に示す矩形型の振動伝達部110A、図3の(b)に示す楕円型の振動伝達部110B、図3の(c)に示す櫛形の振動伝達部110C、図3の(d)に示す梯子型の振動伝達部110Dのいずれであってもよい。また、振動伝達部110の形状は、これらの形状に限定されない。振動伝達部110の厚みは特に限定されないが、5mm以下が好ましい。

0023

加速度センサ100と振動伝達部110との接着方法として、両面テープを加速度センサ100と振動伝達部110に貼付し固定する方法がある。接着方法は、接着剤による接着でもよく、熱溶着又は超音波溶着を用いてもよい。

0024

加速度センサ100と振動伝達部110との位置関係は、図4の(a)に示すように、振動伝達部110の特定方向における長さの中央付近に加速度センサ100が配置されることが望ましい。これにより、振動伝達部110を介した加速度センサ100の振動検知感度が高くなる。また、図4の(b)に示すように加速度センサ100の配置は、振動伝達部110の端付近であってもよい。更に、図4の(c)に示すように加速度センサ100と振動伝達部110がそれぞれ端部を備える場合、加速度センサ100と振動伝達部110の端部は平行でなくてもよい。

0025

また、図5に示すように、加速度センサ100の端面に振動伝達部110E、110Fを配置してもよい。図5は、加速度センサ100の対面する2つの端に振動伝達部110を配置した状態である。振動伝達部110の配置位置は、図5に限られず、1つの端であってもよいし、複数の端面でもよい。

0026

続いて、脈波測定装置10の動作を説明する。図6は、比較例における加速度センサと被測定部位との位置関係を表す図である。図7は、第1の実施形態における脈波測定装置と被測定部位との位置関係を表す図である。図6図7は、動脈50の被測定部位付近に加速度センサ100を設置した状態を断面で表している。なお、図6図7は、上腕部で脈波を測定する例であり、被測定部位である上腕部の概要を骨52、動脈50、表層53で表している。

0027

図6の(a)に示すように、加速度センサ100を動脈50に近い表層53に設置する。この場合、加速度センサ100の位置は振動伝達範囲51内にあることから、脈動による皮膚表層部の振動が取得される。一方、図6の(b)に示すように、加速度センサ100が振動伝達範囲51外の表層53に設置されると、加速度センサ100は動脈50の振動を検知できない。

0028

図7の(a)に示すように、第1の実施形態の脈波測定装置10を動脈50に近い表層53に設置する。この場合、加速度センサ100の位置は、振動伝達範囲51内にあることから、脈動による皮膚表層部の振動が容易に取得される。

0029

一方、図7の(b)に示すように、第1の実施形態の脈波測定装置10の加速度センサ100が振動伝達範囲51外の表層53に設置されているとする。このとき、脈波測定装置10の加速度センサ100は、振動伝達範囲51外に位置するが、振動伝達範囲51内にある振動伝達部110が脈動による表層部の振動を加速度センサ100に伝達する。これにより図7の(b)における加速度センサ100による脈動の振動の検知が可能となる。

0030

図8は、加速度センサ100を上腕部に直接に装着した状態を概念的に表す図である。

0031

図9は、図8に示す状態で、上腕部への圧迫圧力を変化(加圧)させたときに、加速度センサ100で検知した脈波信号の時間変化を示す。図9の(a)が動脈50に近い表層53に加速度センサ100を配置した状態での脈波信号、図9の(b)が動脈50から加速度センサ100の位置をずらした位置ずれ時の脈波信号である。図9の(a)に示すように、動脈50の近くに加速度センサ100を配置した状態では明確な脈波信号を検知することがでる。一方、図9の(b)に示すように位置ずれ発生時には脈波信号をわずかにしか検知できない。

0032

図10は、第1の実施形態の脈波測定装置10を上腕部に装着した状態を概念的に表す図である。図11は、図10に示す状態で、上腕部への圧迫圧力の変化(加圧)と、脈波測定装置10で検知した脈波信号の時間変化との関係を示す。図11の(a)は、動脈50の近くの表層53に加速度センサを配置した状態での脈波であり、図11の(b)は、動脈50から加速度センサの位置をずらした位置ずれ時の脈波である。図11に示すように、第1の実施形態の脈波測定装置10は、動脈50から加速度センサの位置がずれても脈波信号を検知することができる。

0033

以上の通り、第1の実施形態の脈波測定装置は、脈波の測定時に加速度センサが動脈の振動伝達範囲外の表層に配置されても、振動伝達部が脈動の振動を捉え、振動伝達部の振動を加速度センサが検知可能となる。よって簡易な構成で脈波の検知範囲を広げられ、脈波を正確に測定することができる。その理由は、脈波測定装置は、加速度センサと、振動伝達部と、を有し振動伝達部の特定方向の長さが、加速度センサの長手方向の長さよりも長い構成を採用しているからである。

0034

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。図12は第2の実施形態における脈波測定装置の構成を示す図である。図12において、第1の実施形態と同様の構成には同一の符号を付している。

0035

図12に示すように、第2の実施形態における脈波測定装置11は、加速度センサ100と、振動伝達部111と、を有する。そして、第1の実施形態と同様に振動伝達部111の特定方向の長さが、加速度センサ100の長手方向の長さよりも長い。更に、第2の実施形態における脈波測定装置11は、振動伝達部111の特定方向と厚み方向に対して垂直な方向(以下、垂直方向表記)の長さが、加速度センサ100の長さと同等以下である。これは、第2の実施形態の振動伝達部111は、脈動の振動を加速度センサ100に伝達する際に、加速度センサ100の全体が振動伝達部111に接続されていなくてよいことを示している。

0036

振動伝達部111は、第1の実施形態と同様に振動伝達部111のある部分で捉えた振動を、振動伝達部111の全体に伝達させる機能を備える。振動伝達部111の材料は、第1の実施形態と同様の材料を適用することができる。振動伝達部111の形状は、振動伝達部111の特定方向の長さが加速度センサ100の長手方向の長さよりも長く、振動伝達部111の垂直方向の長さが、加速度センサ100の長さと同等以下であれば、どのような形状であってもよい。振動伝達部111の形状は、例えば、第1の実施形態と同様に図3の(a)〜図3の(d)に示す形状のいずれであってもよい。また、振動伝達部111の形状は、図3の(a)〜(d)に示す以外の形状であってもよい。振動伝達部111の厚みは、特に限定されないが、5mm以下が好ましい。

0037

加速度センサ100と振動伝達部111との接続方法も第1の実施形態と同様に特に限定されない。但し、第2の実施形態における加速度センサ100と振動伝達部111との接触面積は、第1の実施形態における接触面積より小さくなる場合は、第1の実施形態よりも固着力が強い方が望ましい。

0038

加速度センサ100と振動伝達部111との位置関係は、第1の実施形態と同様に振動検知感度が高くなるように、振動伝達部111の特定方向における長さの中央付近に加速度センサ100が配置されることが望ましい。なお、加速度センサ100の配置は、第1の実施形態と同様に、振動伝達部111の端付近であってもよいし、振動伝達部111と加速度センサ100との端部が平行でなくてもよい。また、振動伝達部111の配置位置は、図5と同様に、振動伝達部111を加速度センサ100の1つまたは複数の端に配置してもよい。

0039

以上のように、第2の実施形態における脈波測定装置11は、簡易な構成で脈波の検知範囲を広げられ、脈波を正確に測定することができる。その理由は、第2の実施形態における脈波測定装置11は、第1の実施形態の脈波測定装置10と同様に、振動伝達部の特定方向の長さが、加速度センサの長手方向の長さよりも長い。すなわち、振動伝達部111は、振動伝達部のうち加速度センサ100が設置されていない領域における脈動による振動を加速度センサ100に伝達できるからである。

0040

更に、第2の実施形態における脈波測定装置11は、垂直方向の長さが、加速度センサ100の長さと同等以下であり、血流方向でより限定した範囲の脈動による振動を捉えることができる。このため、第2の実施形態は、第1の実施形態と比較してより正確な脈波を検知することができる。

0041

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。図13は第3の実施形態における脈波測定装置の構成を示す図である。第1の実施形態と同様の構成には同一の符号を付している。

0042

図13に示すように、第3の実施形態における脈波測定装置12は、加速度センサ100と、振動伝達部112と、を有する。そして、振動伝達部112の特定方向の長さが、加速度センサ100の長手方向の長さよりも長い。さらに振動伝達部112は特定方向で湾曲した構造を有する。

0043

振動伝達部112は、第1の実施形態と同様に振動伝達部112のある部分で捉えた振動を、振動伝達部112の全体に伝達させる機能を備える。また、振動伝達部112の材料は、第1の実施形態と同様の材料を適用することができる。さらに振動伝達部112の形状は、振動伝達部112の特定方向の長さが加速度センサ100の長手方向の長さよりも長く、振動伝達部112の特定方向で湾曲した構造であれば、どのような形状であってもよい。例えば、第1の実施形態と同様に図3の(a)〜図3の(d)に示す形状のいずれであってもよい。また、これらの形状に限定されない。厚みは特に限定されないが、5mm以下が好ましい。

0044

振動伝達部112の特定方向の湾曲の形状は、滑らかな弧の形状であってもよいし、角張った弧の形状であってもよい。振動伝達部112の特定方向の曲率半径は1.6cmから8.0cmの範囲が好ましい。

0045

加速度センサ100と振動伝達部112との接着方法も第1の実施形態と同様に特に限定されない。また、加速度センサ100と振動伝達部112との位置関係は、第1の実施形態と同様に振動検知感度が高くなるように、振動伝達部112の特定方向における長さの中央付近に加速度センサ100が配置されることが望ましい。なお、加速度センサ100の配置は、第1の実施形態と同様に、振動伝達部112の端付近であってもよいし、振動伝達部112と加速度センサ100との端部が平行でなくてもよい。また、振動伝達部112の配置位置は、図5と同様に、振動伝達部112を加速度センサ100の1つまたは複数の端に配置してもよい。

0046

以上のように、第3の実施形態における脈波測定装置12は、簡易な構成で脈波の検知範囲を広げられ、脈波を正確に測定することができる。その理由は、第3の実施形態における脈波測定装置12は、第1の実施形態の脈波測定装置10と同様に、振動伝達部の特定方向の長さが、加速度センサの長手方向の長さよりも長い。すなわち、振動伝達部112は、振動伝達部112のうち加速度センサ100が設置されていない領域における脈動による振動を加速度センサ100に伝達できるからである。

0047

さらに、第3の実施形態における脈波測定装置12は、特定方向で湾曲した構造であるため、脈波測定装置の振動伝達部120が被測定部位に適合しやすく、接触面積が大きくなるため、第1の実施形態と比較してより正確な脈波を検知することができる。

0048

(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態について説明する。図14は第4の実施形態における脈波測定装置の構成を示す図である。第1の実施形態と同様の構成には同一の符号を付している。

0049

図14に示すように、第4の実施形態における脈波測定装置13は、加速度センサ100と、振動伝達部113と、を有する。そして、振動伝達部113の特定方向の長さが、加速度センサ100の長手方向の長さよりも長い。更に振動伝達部113は、被測定部位の方向に向けて加えられる50mmHg(6666Pa)以下の外部圧力130によって振動伝達部113は、長手方向の湾曲形状に変形する。

0050

振動伝達部113は、第1の実施形態と同様に振動伝達部113のある部分で捉えた振動を、振動伝達部113の全体に伝達させる機能を備える。

0051

振動伝達部113の材料は、50mmHg(6666Pa)以下の外部圧力130で容易に変形する、ヤング率が10GPa程度以下の材料である。例えば、樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等)、液体(ゲルを含む)や気体を封止した袋である。

0052

振動伝達部113の形状は、振動伝達部113の特定方向の長さが加速度センサ100の長手方向の長さよりも長ければ、どのような形状であってもよい。例えば、振動伝達部113の形状は、第1の実施形態と同様に図3の(a)〜図3の(d)に示す形状のいずれであってもよい。また、これらの形状に限定されない。厚みは特に限定されないが、5mm以下が好ましい。

0053

加速度センサ100と振動伝達部113との接着方法も第1の実施形態と同様に特に限定されない。

0054

加速度センサ100と振動伝達部113との位置関係は、第1の実施形態と同様に振動検知感度が高くなるように、振動伝達部113の特定方向における長さの中央付近に加速度センサ100が配置されることが望ましい。なお、加速度センサ100の配置は、第1の実施形態と同様に、振動伝達部113の端付近であってもよいし、振動伝達部113と加速度センサ100との端部が平行でなくてもよい。また、振動伝達部113の配置位置は、図5と同様に、振動伝達部113を加速度センサ100の1つまたは複数の端に配置してもよい。

0055

以上のように、第4の実施形態における脈波測定装置13は、簡易な構成で脈波の検知範囲を広げられ、脈波を正確に測定することができる。その理由は、第4の実施形態における脈波測定装置13は、第1の実施形態の脈波測定装置10と同様に、振動伝達部113の特定方向の長さが、加速度センサ100の長手方向の長さよりも長い。すなわち、振動伝達部113は、振動伝達部113のうち加速度センサ100が設置されていない領域における脈動による振動を加速度センサ100に伝達できるからである。

0056

加えて、第4の実施形態における脈波測定装置13は、50mmHg(6666Pa)以下の外部圧力130で振動伝達部113が容易に変形する。振動伝達部113に外部圧力130を加えることで、脈波測定装置13の振動伝達部113が被測定部位に適合しやすくなり、接触面積が大きくなって正確な脈波を検知することができる。
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態について説明する。図15は第5の実施形態における脈波測定装置の構成を示す図である。第1の実施形態と同様の構成には同一の符号を付している。

0057

図15に示すように、第5の実施形態における脈波測定装置14は、加速度センサ100と、振動伝達部114と、を有する。そして、振動伝達部114の特定方向の長さが、加速度センサ100の長手方向の長さよりも長く、さらに振動伝達部114が、被測定部位140に対して高い振動伝達率を有する。

0058

振動伝達部114は、第1の実施形態と同様に振動伝達部114のある部分で捉えた振動を、振動伝達部114の全体に伝達させる機能を備える。更に、振動伝達部114は、被測定部位140(例えば皮膚)に対して高い振動伝達率を有する。具体的には、振動伝達部114における振動周波数が0.5Hz〜2.5Hzの範囲で振動伝達率が1以上となる形状又は材料である。

0059

振動伝達率λは支持点反力の大きさと、振動源から入力される力の比であり、(式1)で表される。

0060

ζ減衰比、c:減衰係数、cc:臨界減衰係数、m:質量、k:ばね定数、ω:各振動数、ωn:固有角振動数である。

0061

材料は、例えば、金属(アルミニウム、銅、アルミニウム合金等)、樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等)、固体を封止した袋である。

0062

振動伝達部114の形状は、振動伝達部114の特定方向の長さが加速度センサ100の長手方向の長さよりも長ければ、どのような形状であってもよい。例えば、第1の実施形態と同様に図3の(a)〜図3の(d)に示す形状のいずれであってもよい。また、振動伝達部114の形状は、これらの形状に限定されない。振動伝達部114の厚みは特に限定されないが、5mm以下が好ましい。

0063

加速度センサ100と振動伝達部114との接続方法も第1の実施形態と同様に特に限定されない。加速度センサ100と振動伝達部114との位置関係は、第1の実施形態と同様に振動検知感度が高くなるように、振動伝達部114の特定方向における長さの中央付近に加速度センサ100が配置されることが望ましい。なお、加速度センサ100の配置は、第1の実施形態と同様に、振動伝達部114の端付近であってもよいし、振動伝達部114と加速度センサ100との端部が平行でなくてもよい。また、振動伝達部114の配置位置は、図5と同様に、振動伝達部114を加速度センサ100の1つまたは複数の端に配置してもよい。

0064

以上のように、第5の実施形態における脈波測定装置11は、簡易な構成で脈波の検知範囲を広げられ、脈波を正確に測定することができる。その理由は、第5の実施形態における脈波測定装置14は、第1の実施形態の脈波測定装置10と同様に、振動伝達部114の特定方向の長さが、加速度センサ100の長手方向の長さよりも長い。すなわち、振動伝達部114は、振動伝達部114のうち加速度センサ100が設置されていない領域における脈動による振動を加速度センサ100に伝達できるからである。

0065

さらに第5の実施形態における脈波測定装置14の振動伝達部114は、被測定部位140より高い振動伝達率を有するので、振動伝達部114で伝達される脈動の振動の減衰を抑制することができ、正確な脈波を検知することができる。

0066

(第6の実施形態)
次に、第6の実施形態について説明する。図16は第6の実施形態における脈波測定装置の構成を示す図である。図面において、第1の実施形態と同様の構成には同一の符号を付している。

0067

図16に示すように、第6の実施形態における脈波測定装置15は、加速度センサ100と、振動伝達部110と、圧迫部150とを有する。すなわち、圧迫部150を有する点で第1の実施形態と相違し、その他の点は、第1の実施形態と同一である。

0068

第6の実施形態における脈波測定装置15の圧迫部150は、圧迫部150と被測定部位(不図示)との間に加速度センサ100と振動伝達部115が介在するような位置に配置される。そして圧迫部150の流体量を変化させることで、脈波測定装置15に圧力を加え、被測定部位に適合しやすくし、かつ、接触面積が大きくなることで、第1の実施形態と比べてより正確な脈波を検知することができる。

0069

(第7の実施形態)
次に、第7の実施形態について説明する。図17は、第7の実施形態における血圧測定装置の構成を示すブロック図である。具体的には、本実施形態における血圧測定装置1は、カフ21と、カフ21に設けられる圧迫袋22と、少なくとも1つの脈波測定装置10と、圧力計測部23と、圧力制御部24と、血圧推定部25とを有する。圧力計測部23は、圧迫袋22の内部の圧力を計測する。圧力制御部24は、圧迫袋22の内部の圧力を制御する。血圧推定部25は、圧力計測部23、圧力制御部24、脈波測定装置10の結果に基づいて、被測定者血圧情報を推定する。血圧測定装置1は、更に血圧推定部25に指示情報を入力する入力部26と、血圧推定部25にて推定した結果等を表示する表示部27とを有する構成とすることができる。

0070

カフ21は、帯状または環状の構造を有し、上腕部、脚部、または、手首等の生体の一部に装着が可能である。

0071

圧迫袋22は、内部に流体(気体、ゲル又は液体等)を封入できる構造を有する。圧迫袋22は、内部に流体を封入することで、被測定部位に圧力を加えるために用いられる。圧迫袋22は、一つの袋を有してもよいし、ゲルを封入するゲル袋と気体を封入される空気袋組合せ等、複数の袋を有してもよい。また、圧迫袋22に封入される流体の量を調整するために、圧迫袋22は、図示しないポンプ、弁等を有する場合がある。

0072

一つまたは複数の脈波測定装置10は、圧迫袋22に接続される。脈波測定装置10は圧迫袋22の流体量を変化させたときの脈波を、一つまたは複数測定する。

0073

圧力計測部23は、圧迫袋22の内部の圧力を計測する。一例として、圧力計測部23は、測定した圧力を離散化することにより、デジタル信号に変換(analog/digital変換、以降「A/D変換」とする)する。そして、圧力計測部23は、変換したデジタル信号を圧力信号として送信する。なお、圧力計測部23は、A/D変換の際に、特定の周波数を抽出するフィルタ等を用いることにより、圧力信号の一部を抽出することができる。また、圧力計測部23は、圧力信号を、増幅器等を用いることにより、所定の振幅に増幅することができる。

0074

圧力制御部24は、圧迫袋22の内部の圧力を制御する。動作の一例として、圧力制御部24は、圧力計測部23から送信された圧力信号を参照して、圧迫袋22に封入する流体の量を制御する。より具体的には、圧力制御部24は、圧迫袋22に封入する流体を送るポンプや、圧迫袋22の弁の動作を制御する。圧迫袋22の内部の圧力を制御することで、圧力制御部24は、被測定部位に加える圧力を制御する。

0075

血圧推定部25は、圧力計測部23から送信された圧力信号、及び、少なくとも1つの脈波測定装置10から送信された少なくとも1つの脈波信号に基づいて、血圧情報を推定する。血圧推定部25は、血圧情報を推定する処理として公知の手法を用いることができる。公知の手法としては、例えばオシロメトリック法又はコロトコフ法等により収縮期血圧及び拡張期血圧を決定する方法がある。本実施形態においては、各々の詳細な説明は省略する。なお、血圧推定部25は、血圧情報を推定する場合に圧力制御部24に対して制御内容を指示する制御信号を送信してもよい。

0076

血圧測定装置1が入力部26を有する場合、入力部26は、例えば、測定を開始する測定開始ボタン電源タン、及び測定開始後に測定を中止する測定中止ボタンを有する。また、表示部27を有する場合、入力部26は、表示部27が表示する項目を選択する場合に用いられる選択ボタン等(いずれも不図示)を更に有することができる。血圧測定装置1は、例えば被測定者が入力部26を操作することにより、測定を開始する。

0077

また、血圧測定装置1が表示部27を有する場合、表示部27は、例えば、血圧推定部25が推定した血圧情報を表示する。表示部27は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)、OLED(Organic light−emitting diode)、または、電子ペーパー等を有する。表示部27が電子ペーパーを有する場合、電子ペーパーは、マイクロカプセル方式、電子粉流体方式、コレステリック液晶方式、電気泳動法式又はエレクトロウェッティング方式等により実現可能である。

0078

なお、本実施形態における脈波測定装置10は、第1の実施形態における脈波測定装置10に限られない。本実施形態における脈波測定装置10として、各実施形態又はその変形例として示されている任意の脈波測定装置を用いることができる。

0079

また、圧力計測部23、圧力制御部24及び血圧推定部25は、通信ネットワークを介して接続される構成としてもよい。この場合において、制御信号や圧力信号、脈波信号等は、通信ネットワークを介して送受信される。また、本実施形態における血圧測定装置1が入力部26及び表示部27を有する場合、これらの構成要素が他の構成要素と任意の通信ネットワークを介して接続される構成とすることができる。

0080

図18は、本実施形態における血圧測定装置の変形例の構成を示すブロック図である。図18中、血圧測定装置1Aは、測定装置29及び推定装置30を備え、測定装置29は、カフ21と、カフ21に設けられる圧迫袋22と、少なくとも1つの脈波測定装置10と、圧力計測部23と、圧力制御部24を有する。また、推定装置30は、血圧推定部25と、入力部26と、表示部27を有する。

0081

測定装置29と推定装置30は、それぞれ無線通信部(不図示)により無線通信ネットワークを介して接続される。この場合、1台の推定装置30は、複数の測定装置29に対して制御信号を送信してもよく、また、複数の測定装置29からそれぞれ測定された脈波信号を受信し、血圧を推定してもよい。

0082

また、本実施形態における血圧測定装置2は、図19に示す通り、圧力計測部23を、圧迫袋22の内部の圧力以外の圧力を計測する構成としてもよい。例えば、圧力計測部23は、被測定部位に加わる圧迫圧力を計測する構成とすることができる。この場合において、圧力計測部23は、センシング袋28に接続するなどして、圧迫袋22の生体に対向する面に取り付けられる。なお、センシング袋28は、圧迫袋22に比べて、特定方向において短い構造の袋であり、被測定部位を限定して圧迫圧力を取得することができる。したがって、より正確に血圧情報を測定することができる。

0083

(第8の実施形態)
次に、第8の実施形態について説明する。図20は、第8の実施形態における時計の構成を示す概略図である。図20の(a)は、時計31の表面を示す図であり、図20の(b)は、時計31の裏面を示す図である。図20の(c)は、時計34の裏面を示す図である。

0084

図20の(a)、(b)に示すように、第8の実施形態の時計31は、第1の実施形態の脈波測定装置10(加速度センサ100及び振動伝達部110)をバンド32の裏面に備える。

0085

バンド32における脈波測定装置10の配置は、時計31を手首に着けたときに、脈波測定装置10の振動伝達部110が手首の内側における脈動の振動を捉えることが可能な位置とする。すなわち、脈波測定装置10の振動伝達部110の特定方向が、バンド32の長手方向となるように振動伝達部110を配置する。また、バンド32の裏面を基準として、被測定部位側に振動伝達部110が配置され、振動伝達部110からバンド32の厚さ方向に加速度センサ100が配置される。

0086

また、脈波測定装置10の加速度センサ100から出力される電気信号は、バンド32の配線33を介して時計31の本体に送られる。時計31の本体は、制御部(不図示)と無線通信部(不図示)を備え、制御部は、加速度センサが取得した電気信号を脈波情報に変換し、無線通信部を介して外部へ転送する機能を備える。さらに、バンド32は、脈波測定装置10の近傍に圧力センサ(不図示)を備える。この圧力センサから出力される電気信号は、バンド32の配線33を介して時計31の本体に送られる。制御部は、圧力センサから出力された電気信号を圧力情報に変換して、圧力情報を報知する機能を備える。

0087

次に、第8の実施形態の時計31における脈波の測定について説明する。まず、利用者は、被測定部位に脈波測定装置10を備えるバンド32の裏面を接触させ、指等でバンド32の表面から外部圧力をかける。バンド32への外部圧力は、バンド32の圧力センサで検知され、配線33を介して圧力センサの電気信号が時計31の本体に送られる。時計31の制御部は、脈波測定に適した圧力となるように、バンド32が受ける圧力に応じて時計31の表示、又は音を変化させて報知する。脈波の測定に適した圧力になったときに、時計31の制御部は、脈波測定装置10から出力された電気信号を脈波情報に変換する。

0088

なお、上記では、脈波情報に変換し、無線通信部を介して外部へ脈波情報を転送する例を説明したが、時計31の制御部が圧力情報と脈波情報から血圧を推定する機能を有してもよい。

0089

また、上記では、脈波測定装置10が1つの例を示して説明したが、これに限られるものではなく、2つ以上の脈波測定装置10を備えてもよい。

0090

次に、図20の(c)は、第8の実施形態における脈波測定装置10を備える時計の変形例を示す裏面図である。図20の(c)に示す時計34は、時計34の本体の裏面に脈波測定装置10を備える。また、時計34の本体の裏面、かつ、脈波測定装置10の近傍に圧力センサ(不図示)を備える。変形例の時計34は、脈波測定装置10および圧力センサの配置が、時計31のバンド32の裏面から時計34の本体の裏面に変更されたものであり、その他の構成や脈波の測定については、図20の(b)に示す時計31の例と同様である。

0091

なお、本実施形態における脈波測定装置10は、第1の実施形態における脈波測定装置10に限られない。本実施形態における脈波測定装置10として、各実施形態又はその変形例として示されている任意の脈波測定装置を用いることができる。

0092

また、第8の実施形態は、脈波測定装置10を備える時計31、34の例を説明したが、時計に限られるものではなく、携帯可能な情報処理端末であればよい。
(ハードウエア構成)
図21は、第7の実施形態における血圧測定装置1、1A又は2の圧力制御部24及び血圧推定部25を、あるいは、第8の実施形態における時計31又は34の制御部をコンピュータ装置で実現したハードウエア構成を示す図である。

0093

図21に示すように、圧力制御部24、血圧推定部25又は制御部は、CPU(Central Processing Unit)91、ネットワーク接続用の通信I/F(通信インターフェース)92、メモリ93、及び、プログラムを格納するハードディスク等の記憶装置94を含み、システムバス97を介して入力装置95及び、出力装置96に接続されている。

0094

CPU91は、オペレーティングシステムを動作させて第7の実施形態における血圧推定装置、又は、第8の実施形態における時計の制御部を制御する。またCPU91は、例えば、ドライブ装置に装着された記録媒体からメモリ93にプログラムやデータを読み込む。

0095

また、CPU91は、例えば、圧力制御部24、又は血圧推定部25の制御に対応し、入力される脈波の振動信号を処理する機能を有し、プログラムに基づいて各種機能の処理を実行する。

0096

記憶装置94は、例えば、光ディスクフレキシブルディスク、磁気光ディスク、外付けハードディスク、又は半導体メモリ等である。記憶装置94の一部の記憶媒体は、不揮発性記憶装置であり、そこにプログラムを記憶する。また、プログラムは、通信網に接続されている図示しない外部コンピュータからダウンロードされてもよい。

0097

入力装置95は、例えば、マウスキーボードキーボタン、又は、タッチパネルなどで実現され、入力操作に用いられる。

0098

出力装置96は、例えば、ディスプレイで実現され、CPU91により処理された情報等を出力して確認するために用いられる。

0099

以上のように、第7の実施形態および第8の実施形態は、図21に示されるハードウエア構成によって実現される。但し、それぞれの実施形態の各機能ブロック部の実現手段は、特に限定されない。すなわち、血圧測定装置、又は、時計のそれぞれの機能ブロック部は、物理的に結合した一つの装置により実現されてもよいし、物理的に分離した二つ以上の装置を有線又は無線で接続し、これら複数の装置により実現してもよい。

0100

以上、実施形態(及び実施例)を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態(及び実施例)に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

0101

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のように記載されうるが、以下には限られない。

0102

(付記1)
振動を検知する加速度センサと、被測定部位における脈動による振動を伝達する振動伝達部と、を有し、
前記振動伝達部の特定方向の長さが、前記加速度センサの長手方向の長さよりも長い、脈波測定装置。

0103

(付記2)
前記振動伝達部は、前記振動伝達部のうち前記加速度センサが設置されていない領域における前記脈動による振動を前記加速度センサに伝達する、付記1に記載の脈波測定装置。

0104

(付記3)
前記加速度センサを、前記振動伝達部の特定方向の長さの中央付近に設置する、付記1又は2に記載の脈波測定装置。

0105

(付記4)
前記加速度センサを、前記振動伝達部の特定方向の長さの端に設置する、付記1又は2に記載の脈波測定装置。

0106

(付記5)
前記加速度センサを、前記振動伝達部の複数の端に設置する、付記1又は2に記載の脈波測定装置。

0107

(付記6)
前記振動伝達部の前記特定方向と前記加速度センサの厚み方向に対して垂直方向の長さが、前記加速度センサの垂直方向の長さの同等以下である、付記1から付記5のいずれか1つに記載の脈波測定装置。

0108

(付記7)
前記振動伝達部が、前記特定方向で湾曲した構造を有する、付記1から付記6のいずれか1つに記載の脈波測定装置。

0109

(付記8)
前記振動伝達部が、前記振動伝達部に加えられた50mmHg(6666Pa)以下の外部圧力を受けて前記特定方向で変形する付記1から付記7のいずれか1つに記載の脈波測定装置。

0110

(付記9)
前記振動伝達部に対して前記被測定部位の方向に圧力をかける圧迫部を有する、付記1から付記8のいずれか1つに記載の脈波測定装置。

0111

(付記10)
前記振動伝達部の振動伝達率は、前記被測定部位の振動伝達率よりも高い、付記1から付記9のいずれか1つに記載の脈波測定装置。

0112

(付記11)
電気信号もしくは脈波情報のいずれかに、特定の範囲の周波数を通過させる帯域通過フィルタを適用する付記1から付記10に記載の脈波測定装置。

0113

(付記12)
付記1から付記11のいずれか1つに記載の脈波測定装置を少なくとも1つ有する、血圧測定装置。

0114

(付記13)
付記1から付記11のいずれか1つに記載の脈波測定装置を少なくとも1つ有する、情報処理端末。

0115

この出願は、2014年8月27日に出願された日本出願特願2014−172301を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

0116

1、1A血圧測定装置
2 血圧測定装置
10脈波測定装置
11、12、13、14、15 脈波測定装置
21カフ
22圧迫袋
23圧力計測部
24圧力制御部
25血圧推定部
26 入力部
27 表示部
28センシング袋
29測定装置
30推定装置
31時計
32バンド
33配線
34 時計
50動脈
51振動伝達範囲
52 骨
53表層
91 CPU
92通信I/F(通信インターフェース)
93メモリ
94記憶装置
95入力装置
96出力装置
97システムバス
100、100A、100B加速度センサ
110、110A、110B、110C、110D、110E、110F 振動伝達部
111、112、113、114、115 振動伝達部
130外部圧力
140被測定部位
150圧迫部

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