(57)【要約】【課題】生体に対する発光部及び受光部の密着性を高める【解決手段】本発明に係る生体情報測定装置１００は、生体１に照射され、生体１から反射した光を受光することによって生体情報を測定する生体情報測定装置１００であり、生体に対して光を照射する発光部９と、発光部９から生体１に照射され、生体１から反射した光を受光し、当該受光した光に応じた生体情報信号を出力する受光部１０とを備えている。発光部９と受光部１０とはベルト４によって、測定対象である生体１に取り付けられる。そして、発光部９及び受光部１０は、ベルト４の生体１に面する側に位置する弾性部材５によって支持されている。弾性部材５は、発光部９と受光部１０とを生体１に対向するように支持する。これにより、発光部９及び受光部１０を生体１に密着させることが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に照射され、生体から反射した光を受光することによって生体情報を測定する生体情報測定装置であって
生体に対して光を照射する発光部と、
上記発光部から生体に照射され、生体から反射した光を受光し、当該受光した光に応じた生体情報信号を出力する受光部と、
上記発光部と上記受光部とを生体に取り付ける取付手段と、
上記取付手段の生体に面する側に位置し、上記発光部と上記受光部とを生体に対向するように支持する弾性部材とを備えていることを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項２】
上記弾性部材は、第１のハウジングに保持された上記発光部と、第２のハウジングに保持された上記受光部とを支持するものであることを特徴とする請求項１に記載の生体情報計測装置。
【請求項３】
上記弾性部材は、上記取付手段の生体に面する面に沿って移動可能に設けられたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体情報計測装置。
【請求項４】
上記弾性部材は、上記取付手段に上記弾性部材を固定するための固定部を備え、
上記取付手段は、上記固定部に嵌合する孔部を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体情報計測装置。
【請求項５】
上記受光部は、上記発光部から生体に照射され、生体から反射した光を受光する受光体を複数支持したものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の生体情報計測装置。
【請求項６】
上記弾性部材は、上記発光部及び上記受光部が上記弾性部材の生体側の面よりも生体側に突出するように、発光部及び受光部を支持したものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の生体情報計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体に照射され、生体から反射した光を受光することによって、光学的に生体情報を測定する生体情報測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体に光を照射し、生体から反射する光を受光することによって、生体情報を光学的に計測する生体情報計測装置が知られている。このような生体情報計測装置においては、センサ（発光体及び受光体）が計測対象である生体に正しく設置されないと、生体情報を正しく計測することができない。したがって、センサが生体に正しく固定されるように、生体情報計測装置を装着するための技術が開発されている。
【０００３】
例えば、センサ（発光体及び受光体）を生体に密着させた状態で固定して使用する装置が、特許文献１及び２に記載されている。特許文献１に記載の装置においては、受光体が検出する生体情報信号を処理して生体情報を計測するメインハウジングと、発光体及び受光体を有するセンサユニットを支持するサブハウジングとを、手首の外周方向に隣接して配置し、サブハウジングがメインハウジングを軸として回動するように互いに連結されている。これにより、生体に対するサブハウジングの位置を、メインハウジングを軸として適宜回転させることによって移動させ、サブハウジングに支持されたセンサユニットの生体に対する密着性を高めている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の装置においては、メインハウジングに設けられたセンサニットを生体に取り付けるバンドの内側の、センサユニットに対向する位置もしくはその近傍に、弾性材が設けられている。これにより、装置に対する生体の位置がずれた場合であっても、弾性材が生体に押し付けられる圧力が適宜変化することによってこれを許容し、センサユニットの生体に対する密着性が維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７６０００号公報（２００１年１０月９日公開）
【特許文献２】特開２００１−２７６００１号公報（２００１年１０月９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、センサユニットと接する生体の表面形状は、生体の動きに併せて変化するものであり、このように生体の表面形状が変化した場合にも、生体情報をより正確に計測するためには、上述した従来の装置でも十分ではなかった。したがって、生体表面の様々な形状に対するセンサユニットの密着性をより高めることが可能な生体情報計測装置の開発が望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、生体表面の様々な形状に対するセンサユニットの密着性をより高めることが可能な生体情報計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る生体情報測定装置は、生体に照射され、生体から反射した光を受光することによって生体情報を測定する生体情報測定装置であって、生体に対して光を照射する発光部と、上記発光部から生体に照射され、生体から反射した光を受光し、当該受光した光に応じた生体情報信号を出力する受光部と、上記発光部と上記受光部とを生体に取り付ける取付手段と、上記取付手段の生体に面する側に位置し、上記発光部と上記受光部とを生体に対向するように支持した弾性部材とを備えている。
【０００９】
上記の構成によれば、発光部及び受光部は、弾性部材が取り付けられた取付手段が生体１に取り付けられることによって、生体に密着する。弾性部材は、生体の動きや、取付手段の締め付け具合に合わせて変形するので、発光部及び受光部の生体への密着性を高めることができる。すなわち、生体が動くことによって生体の表面形状が様々に変化した場合であっても、その変化に合わせて弾性部材が変形するので、弾性部材に支持されている発光部及び受光部を常に生体に密着させることができる。また、生体の表面形状がいかなる形状であっても、その形状に合わせて弾性部材が変形するので、弾性部材５に支持されている発光部及び受光部を常に生体に密着させることができる。
【００１０】
また、本発明に係る生体情報測定装置において、上記弾性部材は、第１のハウジングに保持された上記発光部と、第２のハウジングに保持された上記受光部とを支持するものであることが好ましい。
【００１１】
上記の構成によれば、弾性部材は、異なるサブハウジングにそれぞれ保持された発光部と受光部とを支持している。このように、発光部９と受光部１０とが異なるサブハウジングに保持されていることによって、発光部９及び受光部１０の位置自由度が向上し、生体１の表面形状の変化によりよく対応して、生体１への発光部９及び受光部１０の密着性をより高めることができる。
【００１２】
従来の生体情報測定装置のように、生体情報を計測するためのセンサである発光部及び受光部が同一のハウジングに固定されていると、発光部及び受光部の相対的な位置関係が常に一定となってしまう。測定対象である生体表面の形状は様々であるため、このように同一のハウジングに発光部及び受光部を固定した場合、発光部と受光部とを同時に生体表面に対して隙間なく密着させることが非常に困難である。そのため、外光による測定誤差を防止することができないという問題が生じる。この問題を解決するために、結果として取付手段であるベルトの締め付けを強くする必要があり、生体への圧迫感が強まり、良好な装着感を得ることができなかった。
【００１３】
本発明に係る生体情報測定装置によれば、どのような生体の表面形状に対しても、発光部及び受光部の両方を同時に、生体の測定部位に高い密着力で装着することが可能であり、外光による測定誤差を防止することができる。また、取付手段によって強く生体に取り付ける必要がないため、良好な装着感を実現することができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る生体情報測定装置において、上記弾性部材は、上記取付手段の生体に面する面に沿って移動可能に設けられたものであることが好ましい。これにより、弾性部材に支持されている発光部及び受光部の、生体に対する相対的な位置を調整することが可能である。
【００１５】
従来の生体情報測定装置においては、生体情報を測定する発光部及び受光部を有する測定部を取付手段に対して移動させることができず、生体表面の形状と同様に様々である生体情報を測定する最適な位置に、測定部を調整することができなかった。また、測定部が測定に最適な位置になるように装着した場合には、生体情報演算処理手段を有するメインハウジング等を操作性の観点から最適な位置に調整することができなかった。結果として、生体情報測定装置が著しく不安定な位置に装着されてしまう危惧があった。
【００１６】
本発明に係る生体情報測定装置によれば、例えば、メインハウジングを備えている場合には、メインハウジングの位置を操作性の観点から決定し、発光部及び受光部の位置を測定の正確さの観点から決定して、それぞれ独立して位置調整することが可能である。
【００１７】
また、本発明に係る生体情報測定装置において、上記弾性部材は、上記取付手段に上記弾性部材を固定するための固定部を備え、上記取付手段は、上記固定部に嵌合する孔部を備えていることが好ましい。これにより、測定対象である生体によって異なる測定に最適な位置に、弾性部材を予め移動させて固定することができるので、生体に装着した場合、発光部及び受光部の位置を最適な状態に維持することが可能であり、安定かつ良好な装着感を実現することができる。
【００１８】
さらに、本発明に係る生体情報測定装置において、上記受光部は、上記発光部から生体に照射され、生体から反射した光を受光する受光体を複数支持したものであることが好ましい。これにより、受光部の受光可能な領域を拡大し、生体情報を測定可能な領域を拡大することができる。その結果、弾性部材の位置調整を最小限に抑えることができる。
【００１９】
また、本発明に係る生体情報測定装置において、上記弾性部材は、上記発光部及び上記受光部が上記弾性部材の生体側の面よりも生体側に突出するように、上記発光部及び上記受光部を支持したものであることが好ましい。これにより、生体情報測定装置を生体に装着した時の、発光部及び受光部の生体への密着性を高めると同時に、生体に負荷される圧力を分散させることが可能になり、装着感をより向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、取付手段の生体に面する側に位置し、発光部と受光部とが生体に対向するように支持する弾性部材を備えているので、測定対象である生体に対する発光部及び受光部の密着性を高め、正確な測定を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る生体情報測定装置の使用の一形態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る生体情報測定装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る生体情報測定装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る生体情報測定装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る生体情報測定装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る生体情報測定装置の一実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明に係る生体情報測定装置の使用の一実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜７に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る生体情報測定装置１００の使用の一形態を示す斜視図であり、図２は本発明に係る生体情報測定装置の一実施形態を示す斜視図であり、図３は、図２における、発光部９及び受光部１０のそれぞれの、透光体を省いてＬＥＤ１１及びフォトダイオード１２を露出させた状態を示す斜視図である。図１〜３に示すように、本実施形態において、生体情報測定装置１００は、生体１の手首に取り付けて使用する腕時計型である。生体情報測定装置１００は、ベルト（取付手段）４、弾性部材５、発光部９、及び受光部１０を備えている。本実施形態においては、生体情報測定装置１００が、メインハウジング２を備えた構成について説明する。
【００２４】
メインハウジング２は、受光部１０が受光した光に応じて出力した生体情報信号に基づいて、生体１の生体情報を測定する演算処理手段を有するメイン基板２４（図６）と、生体情報の測定結果を表示する表示部３とを備えている。また、メインハウジング２は、測定開始又は終了等の操作をするための操作ボタンを備えていてもよい。そして、メインハウジング２は、表示部３において測定結果を確認したり、操作ボタンの操作を容易にしたりするために、生体情報測定装置１００を生体１に取り付けたときに、生体１の手の甲側に位置するように設けられている。また、表示部３には、計測日時等の他の情報を表示してもよい。
【００２５】
図１に示すように、ベルト４は、生体１の手首に巻きつくように取り付けられることによって、メインハウジング２及び弾性部材５を、測定対象となる生体１に取り付ける。そして、弾性部材５は、ベルト４の生体１に面する側に位置するように、すなわちベルト４が生体１に取り付けられたときに、生体１とベルト４との間に位置するように、ベルト４に取り付けられている。
【００２６】
弾性部材５は、図２に示すように、発光部９及び受光部１０を支持している。発光部９及び受光部１０は、ベルト４が生体１に取り付けられたときに、生体１に対向するように弾性部材５に支持されている。そして、発光部９及び受光部１０は、弾性部材５が取り付けられたベルト４が生体１に巻きつくことによって、生体１に密着している。弾性部材５は、生体１の動きや、ベルト４の締め付け具合に合わせて変形するようになっており、発光部９及び受光部１０の生体１への密着性を高めることができる。すなわち、生体１が動くことによって生体１の表面形状が様々に変化した場合であっても、その変化に合わせて弾性部材５が変形するので、弾性部材５に支持されている発光部９及び受光部１０を常に生体１に密着させることができる。また、生体１の表面形状がいかなる形状であっても、その形状に合わせて弾性部材５が変形するので、弾性部材５に支持されている発光部９及び受光部１０を常に生体１に密着させることができる。
【００２７】
また、本実施形態において、弾性部材５は、ベルト４の生体１に面する面に沿って、ベルト４上を移動可能に取り付けられている。すなわち、弾性部材５は、ベルト４上において生体１の手首表面の周方向（図６の矢印２１方向）に沿って移動可能なように、ベルト４に取り付けられている。弾性部材５が、ベルト４の生体１に面する面に沿って、ベルト４上を移動可能に取り付けられていることによって、弾性部材５に支持されている発光部９及び受光部１０の、メインハウジング２に対する相対的な位置を調整することが可能である。弾性部材５の詳細については、後述する。
【００２８】
図２に示すように、本実施形態に係る生体情報測定装置１００において、発光部９は第１のサブハウジング（第１のハウジング）７に保持され、受光部１０は第２のサブハウジング（第２のハウジング）８に保持されている。すなわち、弾性部材５は、異なるサブハウジングにそれぞれ保持された発光部９と受光部１０とを支持している。このように、発光部９と受光部１０とが異なるサブハウジングに保持されていることによって、発光部９及び受光部１０の位置自由度が向上し、生体１の表面形状の変化によりよく対応して、生体１への発光部９及び受光部１０の密着性をより高めることができる。
【００２９】
図３に示すように、発光部９は、生体１に光を照射する発光体としてＬＥＤ（発光ダイオード）１１を備えており、ＬＥＤ１１は回路基板２２（図６）に電気的に接続されている。また、受光部１０は、発光部９から生体１に照射され、生体１から反射した光を受光する受光体としてフォトダイオード１２を備えており、フォトダイオード１２は回路基板２３（図６）に電気的に接続されている。そして、発光部９及び受光部１０において、ＬＥＤ１１及びフォトダイオード１２の生体１側は、光を透過する透光体によってそれぞれ覆われており、生体１の表面とＬＥＤ１１及びフォトダイオード１２とが直接接触しないように保護されている。
【００３０】
回路基板２２と回路基板２３とは、フラットケーブル１５（図６）を介して電気的に接続されており、回路基板２２は、フラットケーブル６を介してメインハウジング２のメイン基板２４に電気的に接続されている。メイン基板２４には、ＣＰＵ等のＩＣ部品を含む演算処理手段（図示せず）が設けられている。
【００３１】
図１に示すように、生体情報測定装置１００を生体１の手首に取り付けた場合、発光部９のＬＥＤ１１が発した光は生体１の手首表面に照射され、照射光の一部は手首の組織や血管等において吸収される。吸収されなかった残りの光は反射されて、受光部１０のフォトダイオード１２により受光される。受光部１０は、フォトダイオード１２が受光した光の強度に応じた電気信号をメイン基板２４のデータ処理回路に出力する。本発明に係る生体情報測定装置１００において、メインハウジング２内の表示部３及び演算処理手段を含むメイン基板２４、発光部９及び受光部１０としては、従来公知のものを好適に使用可能である。また、メイン基板２４の演算処理手段による演算処理方法も、従来公知の方法を採用することができる。
【００３２】
本実施形態において、生体情報測定装置１００は、発光部９内にＬＥＤ１１を１つ備え、受光部１０内に６つのフォトダイオード１２を備えている。ＬＥＤ１１及びフォトダイオード１２の数はこれに限定されないが、生体情報測定装置１００がフォトダイオード１２を複数備えていることによって、フォトダイオード１２の受光可能領域が拡大し、生体情報の測定可能領域を拡大することができる。したがって、発光部９及び受光部１０を支持する弾性部材５の位置調整の範囲を最小限に抑えることができる。
【００３３】
図４〜６を参照して、弾性部材５について詳細に説明する。図４は、本発明に係る生体情報測定装置１００を、メインハウジング２の反対側の位置から見た斜視図であり、図５は、図４におけるベルト４を省いた状態を示す斜視図であり、図６は、本発明に係る生体情報測定装置１００の断面図である。
【００３４】
弾性部材５は、一定の弾性力及び屈曲性を有する材料により構成されることによって、弾性力及び屈曲性を有する物体である。弾性部材５は、シリコンゴム、ウレタンゴム等により構成されていること好ましいが、これらの材料と同等の弾性力及び屈曲性を有していれば他の材料により構成されていてもよい。
【００３５】
図４及び５に示すように、弾性部材５は、ベルト４の内側の生体１に面する側の、メインハウジング２に対向する位置に設けられている。本実施形態において、弾性部材５は、図５に示すように、ベルト４と略同一の幅を有する短冊形状の基体部２５を備えている。基体部２５は、発光部９を保持する第１のサブハウジング７及び受光部１０を保持する第２のサブハウジング８を支持し、ベルト４の生体１に面する面に沿ってベルト４に取り付けられている。弾性部材５はさらに、基体部２５の生体１に面する側の反対側に突出する突出部２６を２つ備えており、突出部２６は、基体部２５の幅方向に縦長であり、かつベルト４の周方向に貫通したスリット１４を有している。
【００３６】
そして、図４に示すように、弾性部材５の２つの突出部２６におけるそれぞれのスリット１４に、ベルト４の一端を挿入することによって、ベルト４に弾性部材５を取り付ける。これにより、ベルト４が挿入されたスリット１４を介して、弾性部材５をベルト４上において滑らせることによって、弾性部材５の位置を調整することができる。
【００３７】
また、図４及び６に示すように、本実施形態に係る生体情報測定装置１００において、ベルト４は複数の孔部１３を備えており、弾性部材５は当該孔部１３のいずれかに嵌合される凸部１９を備えている。凸部１９は、弾性部材５のスリット１４の内側に突出するように設けられており、ベルト４をスリット１４に挿入した後、凸部１９をベルト４の孔部１３に嵌合する。これにより、弾性部材５を、ベルト４に対して任意の位置に固定することが可能である。なお、ベルト４をスリット１４に挿入するとき、スリット１４の内側に突出する凸部１９が挿入の妨げとならないように、凸部１９を外側に逃がすようにスリット１４を変形させながら、ベルト４を挿入する。凸部１９の高さは、例えばベルトの厚みと同程度（約１ｍｍ程度）であってもよく、また、ベルト４への取り付け操作性を向上させるために、その先端部はＣ面取りされていてもよい。
【００３８】
図６に示すように、ベルト４の一端はシャフト１６によってメインハウジング２に固定され、弾性部材５のスリット１４に挿入された方の他端は、メインハウジング２に回動可能に支持されているローラー１７を介して、面ファスナー１８によって任意の長さで生体１に取り付け可能になっている。これにより、ベルト４は、生体１の形状に合わせて、生体１に巻きつくときの締め付け具合を調整できるようになっている。
【００３９】
生体１の脈波などを測定する場合、動脈２０の位置は被測定者によって様々であるため、測定に最適な位置も被測定者によって様々である。すなわち、測定部である発光部９及び受光部１０のベルト４に対する位置も必然的に、被測定者によって様々である。したがって、メインハウジング２と測定部とが一体形成されている場合や、メインハウジング２及び測定部の位置を調整することができない場合、測定部を測定に適した位置に合わせると、メインハウジング２が手の甲側の手首中央付近に設置されるとは限らないので、装着状態がいちじるしく不安定になってしまう場合がある。
【００４０】
生体情報測定装置１００によれば、図５に示すように、メインハウジング２と、発光部９及び受光部１０を支持する弾性部材５とがそれぞれ独立して設けられており、かつ弾性部材５のベルト４に対する位置を調整することが可能である。したがって、被測定者があらかじめ、測定に最適な位置を確認し、測定部である発光部９及び受光部１０を支持する弾性部材５の位置を調整して固定することが可能である。したがって、装着時にメインハウジング２が手の甲側の中央付近に位置するように弾性部材５を固定することによって、良好な装着感を得ることができる。
【００４１】
本実施形態に係る生体情報測定装置１００は、生体１に装着したときに、発光部９及び受光部１０が、弾性部材５の生体１側の面よりも、生体１側に突出するように支持されている。これにより、生体情報測定装置１００の生体１に対する圧力を分散させると共に、発光部９及び受光部１０の生体１に対する密着性を高めることができる。また、ベルト４が生体１を締め付ける力を低減することが可能であり、生体１の装着感をより向上させることができる。
【００４２】
ここで、生体１の位置が変化した場合に、生体情報測定装置１００の弾性部材５がどのように変化するのかを、図７を参照して説明する。図７は、生体１の手首をひねる等によって生体１の生体情報測定装置１００に対する位置が変化する前（上図）と後（下図）との状態を示す断面図である。
【００４３】
図７の上側の図に示すように、生体１の位置が変化する前の状態においては、生体情報測定装置１００は、ユーザーが最適な測定位置を適宜選択し、手首の甲側にメインハウジングが位置し、手の平側の動脈２０に対向する位置に発光部９及び受光部１０を支持する弾性部材５が位置するように、ベルト４の締め付け具合や、弾性部材５の位置を移動させる。このように生体情報測定装置１００を生体１に取り付けたとき、弾性部材５の弾性力によって、発光部９及び受光部１０は矢印方向に生体１に押し付けられた状態であり、生体１に密着している。
【００４４】
このように生体情報測定装置１００を生体１に取り付けた後、例えば手首をひねる等によって、生体１の位置が生体位置１’に変化した場合、図７の下側の図に示すように、弾性部材５が変形するので、ベルト４の取り付けをやり直したり、弾性部材５の位置を再度動かしたりすることとなく、発光部９及び受光部１０が生体１に密着した状態を維持することができる。
【００４５】
以上のように、本発明に係る生体情報測定装置１００は、ベルト４の生体１に面する側に位置し、発光部９及び受光部１０とを生体１に対向するように支持する弾性部材５を備えているので、発光部９及び受光部１０を生体１に密着させることが可能である。また、本発明に係る生体情報測定装置１００によれば、ベルト４により生体１を過度に締め付けることなく、発光部９及び受光部１０を生体１に密着させることが可能であるので、良好な装着感を維持しつつ、正確な測定を実現することができる。
【００４６】
また、発光部９及び受光部１０を支持する弾性部材５は、生体１の周方向、すなわちベルト４の生体１に面する面に沿って移動させることが可能であり、さらに、弾性部材５をベルト４に固定するための固定手段も有しているので、発光部９及び受光部１０を予め測定に最適な位置になるように調整することが可能である。その結果、メインハウジング２が手首（手の甲側）中央付近に位置し、発光部９及び受光部１０が所望の測定位置になるように調整して装着することができるので、測定が容易で、かつ安定した装着状態を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、生体への密着性の高い生体情報測定装置を提供するので、脈拍測定装置等の種々の生体測定装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１    生体
２    メインハウジング
４    ベルト（取付手段）
５    弾性部材
７    第１のサブハウジング（第１のハウジング）
８    第２のサブハウジング（第２のハウジング）
９    発光部
１０  受光部
１１  ＬＥＤ
１２  フォトダイオード（受光体）
１３  孔部
１４  スリット
１９  凸部（固定部）
２５  基体部
２６  突出部
【図１】
2010183970.tif 000003
【図２】
2010183970.tif 000004
【図３】
2010183970.tif 000005
【図４】
2010183970.tif 000006
【図５】
2010183970.tif 000007
【図６】
2010183970.tif 000008
【図７】
2010183970.tif 000009