JP6686888B2 - 脈波測定装置及び血圧測定装置 - Google Patents
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Description
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。
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の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の振幅が変化する。その脈波の振幅に基づいて、心臓が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、血圧の推定に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を位置決めし、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、測定者の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に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、振動膜の振動を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が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。
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。
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。
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。
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。
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。
本発明の各実施形態について、図面を参照して説明する。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、固体を封止した袋であってもよい。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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、垂直方向と表記）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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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１１２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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
振動伝達率λは支持点の反力の大きさと、振動源から入力される力の比であり、（式１）で表される。
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：角振動数、ωｎ：固有角振動数である。
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。
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。
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。
以上のように、第５の実施形態における脈波測定装置１４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。
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。
（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。
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。
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１１５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。
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。
（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、被測定者の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。
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、被測定者の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。
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。
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の組合せ等、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。
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。
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。
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。
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。
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、電源ボタン、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
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。
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
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
Claims (9)
- 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く、
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前記垂直方向の長さの同等以下である、脈波測定装置。 - 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に記載の脈波測定装置。
- 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又は請求項２に記載の脈波測定装置。
- 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３のいずれか１項に記載の脈波測定装置。
- 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４のいずれか１項に記載の脈波測定装置。
- 電気信号又は脈波情報の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５に記載の脈波測定装置。
- 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１から請求項７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１から請求項３、請求項５、請求項６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。
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