(57)【要約】【課題】  安価に製作が可能でかつ精度よく安定的に圧脈波の測定が可能なアレイ型静電容量式圧脈波センサを提供する。【解決手段】  アレイ型静電容量式圧脈波センサ１００Ａは、押圧時において、動脈の延在方向と略直交する方向に実質的に直線状に延びるように互いに並行して配置されるｍ行の下部電極１０と、ｍ行の下部電極１０と所定の距離をもって位置し、ｍ行の下部電極１０の延在方向と交差する方向に延びるように互いに並行して配置されるｎ列の上部電極２０と、ｍ行の下部電極１０とｎ列の上部電極２０との交差部において形成されるｍ×ｎ個の静電容量素子とを備える。ｍ×ｎ個の静電容量素子は、圧力検知部を平面的に見て、千鳥状に配置されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の体表面に押圧することにより、動脈内圧の圧変動波形を測定するためのアレイ型静電容量式圧脈波センサであって、
押圧時において、動脈の延在方向と略直交する方向に実質的に直線状に延びるように互いに並行して配置されるｍ行（ｍは２以上の自然数）の第１電極と、
前記ｍ行の第１電極と所定の距離をもって位置し、前記ｍ行の第１電極の延在方向と交差する方向に延びるように互いに並行して配置されるｎ列（ｎは２以上の自然数）の第２電極と、
前記ｍ行の第１電極と前記ｎ列の第２電極との交差部において形成されるｍ×ｎ個の静電容量素子とを備え、
前記ｍ×ｎ個の静電容量素子が、平面的に見て、千鳥状に配置されている、アレイ型静電容量式圧脈波センサ。
【請求項２】
前記ｎ列の第２電極は、平面的に見て、前記ｍ行の第１電極と交差しない部分において、動脈の延在方向と交差する方向に折れ曲がる折れ曲がり部を有している、請求項１に記載のアレイ型静電容量式圧脈波センサ。
【請求項３】
前記ｎ列の第２電極は、実質的に直線状に延びており、
前記ｍ行の第１電極と前記ｎ列の第２電極とが、平面的に見て、非直角で交差している、請求項１に記載のアレイ型静電容量式圧脈波センサ。
【請求項４】
請求項１ないし３に記載のアレイ型静電容量式圧脈波センサを有するセンサユニットと、
生体に対して前記センサユニットを固定する固定手段と、
生体に対して前記アレイ型静電容量式圧脈波センサを押圧する押圧手段とを備える、脈波測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動脈内圧の圧変動波形を測定するためのアレイ型静電容量式圧脈波センサおよびこれを備えた脈波測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非観血式で簡便に動脈内圧の圧変動波形を得る圧脈波測定法として、G.L.Pressman, P.M.Newgard, "A Transducer for the Continuous External Measurement of Arterial Blood Pressure", IEEE TRANSACTIONS ON BIO-MEDICAL ELECTRONICS, 1963, pp.74-81（非特許文献１）に記載されるトノメトリ法が知られている。トノメトリ法は、生体の体表面に固形平板を押し当て、この固形平板によって体内に位置する動脈を平坦に押し潰し、動脈の表面に生じる張力の影響を除外した圧平衡状態を保つことにより、動脈内の圧変動のみを精度よく安定的に測定する圧脈波測定法である。
【０００３】
近年、このトノメトリ法によって測定した動脈内圧の圧変動波形から特徴量を算出することにより、生体内の状態を測定する試みがなされている。その試みの一つとして、動脈の硬化度合いを判断する指標であるＡＩ（Augmentation Index）値についての研究が鋭意行なわれている。
【０００４】
トノメトリ法を用いて動脈内圧の圧変動波形を測定する条件としては、動脈が平坦に押圧されることの他に、平坦に押し潰された動脈の直上にセンサ素子が配置されることが必要になる。また、精度よく動脈内圧の圧変動波形の測定を行なうためには、動脈が平坦に押し潰された部分の幅よりもセンサ素子の幅を小さく構成することが必要であり、そのためにはセンサ素子が動脈径よりも十分に小さいことが必要である。以上を考慮した場合、単一のセンサ素子を上記動脈が平坦に押し潰された領域の直上に位置決めして配置することは非常に困難であるため、動脈の延在方向と略直交する方向に微小加工された複数のセンサ素子が配置された圧力センサを用いて圧脈波を測定することが現実的である。
【０００５】
上記測定原理を実現した脈波測定装置として、米国特許第４２６９１９３号明細書（特許文献１）に開示のものや、特開昭６３−２９３４２４号公報（特許文献２）に開示のものがある。これら特許文献１および２に開示される圧脈波センサでは、センサ素子の幅を動脈径（通常は、１．２ｍｍ〜３．５ｍｍ程度）よりも十分に小さく（実際には０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）し、この微細化されたセンサ素子を動脈の延在方向と略直交する方向に多数配列することにより、平坦に押し潰された動脈の直上に少なくともいずれか一つのセンサ素子が配置されるように構成している。
【０００６】
上記特許文献１に開示の脈波測定装置においては、必要な感度やＳ／Ｎ比を満たす圧力センサとして、単結晶シリコンチップに異方性エッチングによって複数のダイヤフラムを形成した半導体圧力センサを用いることが記載されている。また、上記特許文献２に開示の脈波測定装置においては、圧力センサとして、圧電素子や半導体歪みゲージ、半導体チップ上に形成された感圧ダイオードや感圧トランジスタ等を利用することが記載されている。これら歪み抵抗素子を利用した圧力センサは、いずれも半導体製造プロセス等を適用することによって微細化が可能なものであり、上記条件を満たす圧力センサとして好適なものである。しかしながら、その一方でセンサ素子の微細化のためには多額の製造コストを要するという課題を有している。
【０００７】
一般に、圧力を測定するセンシング方式としては、歪み抵抗素子を利用したセンシング方式の他に、静電容量素子を利用したセンシング方式が知られている。静電容量素子を利用したセンシング方式では、センサ素子の構造が上記歪み抵抗素子に比べて簡素であるため、多額の製造コストを要する半導体製造プロセスを利用することなく安価に製作できるというメリットがある。
【０００８】
動脈内圧の圧変動波形を得るためのものではないが、センシング面に静電容量素子がアレイ状に配置された圧力センサとして、R.S. Fearing, "Tactile Sensing Mechanisms", The International Journal of Robotics Research, June 1990, Vol.9, No.3, pp.3-23（非特許文献２）に記載の触覚センサや、D.A.Kontarinis et al., "A Tactile Shape Sensing and Display System for Teleoperated Manipulation", IEEE International Conference on Robotics and Automation, 1995, pp.641-646（非特許文献３）に記載の触覚センサがある。
【０００９】
以下においては、上記非特許文献３に記載の触覚センサについて詳細に説明する。図１６は、上記非特許文献３に記載の触覚センサの圧力検知部の外観斜視図であり、図１７は、図１６に示す圧力検知部の分解斜視図である。図１８（ａ）は、図１６に示す圧力検知部を上方から見た場合の平面図であり、図１８（ｂ）は、静電容量素子のレイアウトを示す模式図である。図１９は、図１６に示す圧力検知部を含む触覚センサの回路構成図である。
【００１０】
図１６および図１７に示すように、上記非特許文献３に記載の触覚センサ１Ｅは、下部電極１０と上部電極２０とスペーサ部材３０とを主に備える。下部電極１０は、互いに並走するように行状に設けられた実質的に直線状に延びる複数の帯状銅箔電極からなる。上部電極２０は、上記下部電極１０と直交する方向に互いに並走するように列状に設けられた実質的に直線状に延びる複数の帯状銅箔電極からなる。これら下部電極１０および上部電極２０の間には、シリコンラバーからなるスペーサ部材３０が配置されている。
【００１１】
行列状に配置された下部電極１０および上部電極２０の交差部においては、スペーサ部材３０によって所定の距離をもって下部電極１０の一部と上部電極２０の一部とが対向配置される。これにより、この交差部においてセンサ素子としての静電容量素子４０（図１８（ａ）参照）が形成される。
【００１２】
図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示すように、上記構成の触覚センサ１Ｅにおいては、圧力検知部を平面的に見た場合に、静電容量素子４０がアレイ状に整列して配置されることになる。個々の静電容量素子４０は、上部電極２０または下部電極１０に加わる圧力によって互いに接近する方向に歪むことにより、その静電容量が変化する。
【００１３】
そこで、図１９に示すように、行列状に配置される下部電極１０または上部電極２０の一方の電極にマルチプレクサ５０を介して電源６０を接続し、他方の電極に同じくマルチプレクサ５０を介して検出器７０を接続した回路構成とし、マルチプレクサ５０によって特定の下部電極１０および上部電極２０を選択することにより、アレイ状に配置された静電容量素子４０のうちの１の静電容量素子の静電容量を検出器７０を介して得ることが可能になる。たとえば、図１９において、上から２行目の下部電極１０と左から３列目の上部電極２０とを選択した場合には、符号４１で示す１の静電容量素子の静電容量が出力される。したがって、触覚センサ１Ｅのセンサ面の任意の位置における圧力を測定することが可能になる。
【特許文献１】米国特許第４２６９１９３号明細書
【特許文献２】特開昭６３−２９３４２４号公報
【非特許文献１】G.L.Pressman, P.M.Newgard, "A Transducer for the Continuous External Measurement of Arterial Blood Pressure", IEEE TRANSACTIONS ON BIO-MEDICAL ELECTRONICS, 1963, pp.74-81
【非特許文献２】R.S. Fearing, "Tactile Sensing Mechanisms", The International Journal of Robotics Research, June 1990, Vol.9, No.3, pp.3-23
【非特許文献３】D.A.Kontarinis et al., "A Tactile Shape Sensing and Display System for Teleoperated Manipulation", IEEE International Conference on Robotics and Automation, 1995, pp.641-646
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述の従来知られている静電容量式の圧力センサを脈波測定用の圧脈波センサとして用いた場合には、上述の歪み抵抗素子を用いた圧力センサに比べて、製作コストが大幅に削減できるメリットがある。しかしながら、半導体プロセスを適用して製作される歪み抵抗素子に比べ、静電容量式の圧力センサは微細化の点において劣っており、現状製作が可能な静電容量素子の最小幅は、概ね１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度である。
【００１５】
上述の構造の静電容量式の圧力センサを圧脈波センサとして利用した場合、センサ素子の中心位置と動脈の中心位置との位置ずれは、図１８（ｂ）に示すように隣接するセンサ素子間の距離をＡとした場合に最大でＡ／２となる。したがって、現状製作が可能な最小加工幅寸法で製作した上記構造の静電容量式の圧力センサを圧脈波センサとして用いた場合には、センサ素子の中心位置と動脈の中心位置との最大位置ずれは、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度となる。この値は、上述の歪み抵抗式の圧力センサを圧脈波センサとして用いる場合よりも大きく劣っており、このまま適用したのでは測定値に大きな誤差が生じ、高精度の測定が行い得ないことになる。
【００１６】
そこで、本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、安価に製作が可能でかつ精度よく安定的に圧脈波の測定が可能なアレイ型静電容量式圧脈波センサおよびこれを備えた脈波測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に基づくアレイ型静電容量式圧脈波センサは、生体の体表面に押圧することにより、動脈内圧の圧変動波形を測定するためのものであって、押圧時において、動脈の延在方向と略直交する方向に実質的に直線状に延びるように互いに並行して配置されるｍ行（ｍは２以上の自然数）の第１電極と、上記ｍ行の第１電極と所定の距離をもって位置し、上記ｍ行の第１電極の延在方向と交差する方向に延びるように互いに並行して配置されるｎ列（ｎは２以上の自然数）の第２電極と、上記ｍ行の第１電極と上記ｎ列の第２電極との交差部において形成されるｍ×ｎ個の静電容量素子とを備えており、上記ｍ×ｎ個の静電容量素子が平面的に見て千鳥状に配置されていることを特徴とするものである。
【００１８】
このように構成することにより、動脈の延在方向と略直交する方向における静電容量素子の配置密度を向上させることが可能になるため、安価に製作が可能な静電容量式の圧力センサを脈波測定用の圧脈波センサとして利用した場合にも、脈波を精度よくかつ安定的に測定できるようになる。
【００１９】
上記本発明に基づくアレイ型静電容量式圧脈波センサにあっては、上記ｎ列の第２電極が、平面的に見て、上記ｍ行の第１電極と交差しない部分において、動脈の延在方向と交差する方向に折れ曲がる折れ曲がり部を有していることが好ましい。
【００２０】
このように構成することにより、千鳥状に静電容量素子が配置されたアレイ型静電容量式圧脈波センサを簡便に製作することが可能になる。
【００２１】
上記本発明に基づくアレイ型静電容量式圧脈波センサにあっては、上記ｎ列の第２電極が実質的に直線状に延び、かつ上記ｍ行の第１電極と上記ｎ列の第２電極とが、平面的に見て、非直角で交差していることが好ましい。
【００２２】
このように構成することにより、千鳥状に静電容量素子が配置されたアレイ型静電容量式圧脈波センサを簡便に製作することが可能になる。
【００２３】
本発明に基づく脈波測定装置は、上述のいずれかのアレイ型静電容量式圧脈波センサを有するセンサユニットと、生体に対して上記センサユニットを固定する固定手段と、生体に対して上記アレイ型静電容量式圧脈波センサを押圧する押圧手段とを備える。
【００２４】
このように構成することにより、脈波を精度よくかつ安定的に測定することが可能な脈波測定装置を安価に製作することが可能になる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、安価に製作が可能な静電容量式の圧力センサを用いて、高精度に圧脈波の測定が行なえるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明者は、現状製作が可能な最小加工幅寸法で製作した静電容量式の圧力センサを圧脈波センサとして利用した場合に生じる０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のセンサ素子中心位置と動脈中心位置との位置ずれが、ＡＩ値の測定精度にどの程度影響を与えるのか検証を行なった。図１は、押圧時において動脈の中心位置とセンサ素子の中心位置とがずれた場合に、得られるＡＩ値にどの程度の誤差が生じるかを検証した試験結果を示すグラフである。図１に示すように動脈の中心位置からセンサ素子の中止位置がずれればずれるほど、ＡＩ値の誤差もそれに応じて増大する。検証結果からは、位置ずれが０．５ｍｍの場合にＡＩ値におよそ０．５％程度の誤差が生じ、位置ずれが１．０ｍｍの場合にＡＩ値におよそ２％程度の誤差が生じることが分かった。したがって、現状製作が可能な最小加工幅寸法で製作した静電容量式の圧力センサを圧脈波センサとして利用した場合にも、ＡＩ値の測定結果に最大で０．５％〜２％程度の誤差が生じることになり、このまま実用化したのでは高精度に脈波を測定することができないことが確認された。
【００２７】
そこで本発明者は、静電容量式の圧力センサにおいて、圧力検知部の構造を改良することにより、上記位置ずれに伴う測定精度の低下が防止できないか、鋭意研究を行なった。その結果、静電容量式の圧力センサのセンサ面を平面的に見た場合に静電容量素子が千鳥状に配置されるように圧力センサを構成することにより、動脈の延在方向と交差する方向におけるセンサ密度が向上することを着想するに至った。しかしながら、一般に静電容量式の圧力センサにおいては、上部電極と下部電極とがそれぞれ行状および列状に配置されるため、これら電極を直交配置させたのでは、千鳥状に静電容量素子を配置することは困難である。
【００２８】
そこで、本発明者は、行状に配置される一方の電極の各々を直線状に延びる帯状電極とし、これら帯状電極が互いに略平行に配置されるように構成した場合にも、列状に配置される他方の電極の形状またはレイアウト等を変更して、上記一方の電極と他方の電極との交差部が行毎にずれた位置にくるように千鳥状に配置することにより、静電容量素子の上記一方の電極の延在方向と平行な方向におけるセンサ密度を向上させることが可能になることを見出し、本発明を完成させるに至った。具体的には、上述の他方の電極を折れ曲がり形状または階段形状あるいはＳ字状等の非直線状の帯状電極として列状に並行して配置するか、あるいは他方の電極を直線状に延びる帯状電極としつつも上記一方の電極と非直交となるように他方の電極を列状に並行して傾斜配置させるかのいずれかを採用することにより、静電容量式の圧力センサにおいても、静電容量素子を千鳥状に配置することが可能になることを見出した。
【００２９】
これにより、静電容量式の圧力センサを脈波測定用の圧脈波センサとして実用化した場合にも、要求される精度での測定が可能になる。すなわち、静電容量式の圧力センサを圧脈波センサとして利用した場合にも、動脈径に比べて動脈軸と交差する方向におけるセンサ密度を十分に小さくすることが可能になるため、位置ずれに伴う誤差を半減させることが可能になる。また、千鳥状に静電容量式の圧力センサが配置されることにより、動脈中心位置の直近に位置する静電容量素子が圧力センサによって押し潰された動脈の平坦部分上にのみ位置する可能性も高まるため、動脈の平坦部分以外にて生じる張力成分をセンシングすることなく、圧脈波成分のみを精度よく検出することが可能になる。したがって、動脈位置に対して正確に圧力センサを位置決めしなくても、おおよその位置に静電容量式圧脈波センサのセンサ面を押し付けることにより、高精度に圧脈波を測定することが可能になる。
【００３０】
以下においては、上記研究過程を経て完成するに至った本発明の好適な実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサの圧力検知部の外観斜視図であり、図３は、図２に示す圧力検知部の分解斜視図である。図４（ａ）は、図２に示す圧力検知部を上方から見た場合の平面図であり、図４（ｂ）は、静電容量素子のレイアウトを示す模式図である。
【００３２】
図２および図３に示すように、本実施の形態におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ａは、第１電極としての下部電極１０と、第２電極としての上部電極２０と、これら下部電極１０および上部電極２０の間に配置されるスペーサ部材３０とを主に備える。下部電極１０は、ｍ行（ｍは２以上の自然数、ここではｍ＝２）の互いに並行するように配置される実質的に直線状に延びる帯状電極である。上部電極２０は、ｎ列（ｎは２以上の自然数、ここではｎ＝５）の互いに並行するように延びる複数の帯状電極である。これら下部電極１０および上部電極２０は、たとえば銅箔等にて形成されており、シリコンラバー等からなるスペーサ部材３０によって上下方向に所定の距離をもって離間配置される。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、下部電極１０の各々は、押圧時において動脈の延在方向（図中矢印Ｘ方向）と略直交する方向（図中矢印Ｙ方向）に延在するように配置される。一方、上部電極２０の各々は、上記下部電極１０の延在方向（図中矢印Ｙ方向）と交差する方向に延在するように配置される。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、上部電極２０の所定位置には、折れ曲がり部２１ａが設けられている。より具体的には、折れ曲がり部２１ａは、アレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ａの圧力検知部を平面的に見た場合に、上部電極２０の下部電極１０と交差しない部分に設けられており、動脈の延在方向（図中矢印Ｘ方向）と交差する方向に折れ曲がっている。これにより、アレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ａの圧力検知部を平面的に見た場合に、１の上部電極２０が下部電極１０と交差する交差部は、下部電極１０の延在方向（図中矢印Ｙ方向）において各行毎にずれた位置に形成される。
【００３５】
行列状に配置された下部電極１０および上部電極２０の交差部においては、下部電極１０と上部電極２０とがシリコンラバー等からなるスペーサ部材３０によって所定の距離（たとえば１００μｍ程度）をもって離間配置されている。これにより、上部電極２０の一部と下部電極１０の一部とが対向して配置されることになり、この交差部においてセンサ素子としてのｍ×ｎ個（ここでは合計１０個）の静電容量素子４０が形成される。
【００３６】
図４（ｂ）に示すように、本実施の形態におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ａにおいては、図中上段に位置する第１行目の下部電極１０上に形成される静電容量素子群Ｓ１と、図中下段に位置する第２行目の下部電極１０上に形成される静電容量素子群Ｓ２とが、動脈の延在方向（図中矢印Ｘ方向）と直交する方向（図中矢印Ｙ方向）においてずれて配置されている。これにより、圧力検知部を平面的に見た場合に、静電容量素子４０は千鳥状に配置されることになる。これは、上部電極２０の所定位置に折れ曲がり部２１ａを設けたことによる。なお、本実施の形態におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ａにおいては、図中矢印Ｙ方向において隣り合う静電容量素子４０の中心位置の距離をＡとした場合に、図中上段に位置する第１行目の下部電極１０上に形成される静電容量素子群Ｓ１と、図中下段に位置する第２行目の下部電極１０上に形成される静電容量素子群Ｓ２とが、Ａ／２だけ図中矢印Ｙ方向にずれて配置されている。
【００３７】
このように、静電容量素子群Ｓ１と静電容量素子群Ｓ２とを図中矢印Ｙ方向においてずらしてレイアウトすることにより、動脈の延在方向と直交する方向におけるセンサ密度が向上する。直線状に延びる下部電極１０と同様に上部電極２０も直線状とし、これら直線状に延びる下部電極１０および上部電極２０とを直交配置させた場合、すなわち上記従来例における圧力センサ１Ｅ（図１６ないし図１８参照）の如くのセンサ素子のレイアウト（図１８（ｂ）参照）とした場合には、押圧時において動脈の中心位置とこの動脈の中心位置に最も近い位置にあるセンサ素子の中心位置との図中矢印Ｙ方向における位置ずれは最大でＡ／２となるが、本実施の形態の如くのレイアウト（図４（ｂ）参照）とした場合には、上記位置ずれは最大でもＡ／４となる。したがって、従来に比して精度よくかつ安定的に脈波を測定することが可能になる。
【００３８】
また、本実施の形態におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ａにおいては、静電容量式の圧力センサにおける現状の微細加工技術がそのまま適用でき、新たな更なる微細加工技術を必要とせず、安価に圧脈波センサを製作することが可能である。なお、本実施の形態における静電容量式圧脈波センサの回路構成は、図１９において示す従来例における回路構成と同様である。
【００３９】
本実施の形態の如くのセンサ素子のレイアウト（図４（ｂ）に示すレイアウト）を採用した場合には、図中矢印Ｙ方向におけるセンサ密度の向上が図られているため、位置ずれは最大でも０．２５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度に抑制される。そのため、図１から分かるように、ＡＩ値の誤差は最大でも０．５％程度に抑えられることが予測される。この値は、圧脈波センサとして実用化するのに十分なものである。
【００４０】
以上において説明したように、本実施の形態の如くのアレイ型静電容量式圧脈波センサとすることにより、従来の静電容量式の圧力センサを用いた場合よりも精度よくかつ安定的に圧脈波を測定することができる。そのため、安価に製作が可能な静電容量式の圧力センサを圧脈波センサとして利用することが可能になり、製造コストの大幅な削減が可能になる。
【００４１】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサの圧力検知部の外観斜視図であり、図６は、図５に示す圧力検知部の分解斜視図である。図７（ａ）は、図５に示す圧力検知部を上方から見た場合の平面図であり、図７（ｂ）は、静電容量素子のレイアウトを示す模式図である。なお、上述の実施の形態１と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
【００４２】
図５および図６に示すように、本実施の形態におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ｂは、上述の実施の形態１におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ａと同様に、第１電極としての下部電極１０と、第２電極としての上部電極２０と、これら下部電極１０および上部電極２０の間に配置されるスペーサ部材３０とを主に備える。
【００４３】
図７（ａ）に示すように、下部電極１０は、押圧時において、動脈の延在方向（図中矢印Ｘ方向）と略直交する方向（図中矢印Ｙ方向）に実質的に直線状に延びるように互いに並行して配置される２行の帯状電極からなる。一方、上部電極２０は、上記下部電極１０の延在方向（図中矢印Ｙ方向）と交差する方向に延びるように互いに並行して配置される５列の帯状電極からなる。これら下部電極１０および上部電極２０は、たとえば銅箔等にて形成されており、シリコンラバー等からなるスペーサ部材３０によって上下方向に所定の距離もって離間配置される（図５および図６参照）。
【００４４】
図７（ａ）に示すように、上部電極２０の所定位置には、折れ曲がり部２１ｂが設けられている。具体的には、アレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ｂの圧力検知部を平面的に見た場合に、折れ曲がり部２１ｂは上部電極２０の下部電極１０と交差しない部分に設けられている。図中上段に位置する第１行目の下部電極１０と交差する上部電極２０の上側交差部分と、図中下段に位置する第２行目の下部電極１０と交差する上部電極２０の下側交差部分とは、動脈の延在方向（図中矢印Ｘ方向）と直交する方向（図中矢印Ｙ方向）においてずれた状態で位置しており、上記折れ曲がり部２１ｂは、これら上側交差部分と下側部交差部分とを連結している。このように構成することにより、アレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ｂの圧力検知部を平面的に見た場合に、１の上部電極２０が下部電極１０と交差する交差部は、下部電極１０の延在方向（図中矢印Ｙ方向）において各行毎にずれた位置に形成される。
【００４５】
行列状に配置された下部電極１０および上部電極２０の交差部においては、下部電極１０と上部電極２０とがシリコンラバー等からなるスペーサ部材３０によって所定の距離をもって離間配置されている。これにより、上部電極２０の一部と下部電極１０の一部とが対向して配置されることになり、この交差部においてセンサ素子としての静電容量素子４０が形成される。
【００４６】
以上のように構成した場合にも、上述の実施の形態１における静電容量式圧脈波センサ１Ａと同様に、圧力検知部を平面的に見た場合に静電容量素子４０が千鳥状に配置されることになる。そのため、上述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサの圧力検知部の外観斜視図であり、図９は、図８に示す圧力検知部の分解斜視図である。図１０（ａ）は、図８に示す圧力検知部を上方から見た場合の平面図であり、図１０（ｂ）は、静電容量素子のレイアウトを示す模式図である。なお、上述の実施の形態１と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
【００４８】
図８および図９に示すように、本実施の形態におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ｃは、上述の実施の形態１におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ａと同様に、第１電極としての下部電極１０と、第２電極としての上部電極２０と、これら下部電極１０および上部電極２０の間に配置されるスペーサ部材３０とを主に備える。
【００４９】
図１０（ａ）に示すように、下部電極１０は、押圧時において、動脈の延在方向（図中矢印Ｘ方向）と略直交する方向（図中矢印Ｙ方向）に実質的に直線状に延びるように互いに並行して配置される２行の帯状電極からなる。一方、上部電極２０は、上記下部電極１０の延在方向（図中矢印Ｙ方向）と非直交に交差する方向に実質的に直線状に延びるように互いに並行して配置される５列の帯状電極からなる。これら下部電極１０および上部電極２０は、たとえば銅箔等にて形成されており、シリコンラバー等からなるスペーサ部材３０によって上下方向に所定の距離をもって離間配置される（図８および図９参照）。
【００５０】
図１０（ａ）に示すように、行列状に配置された下部電極１０および上部電極２０の交差部においては、下部電極１０と上部電極２０とがシリコンラバー等からなるスペーサ部材３０によって所定の距離をもって離間配置されている。これにより、上部電極２０の一部と下部電極１０の一部とが対向して配置されることになり、この交差部においてセンサ素子としての静電容量素子４０が形成されている。
【００５１】
図１０（ｂ）に示すように、本実施の形態における静電容量式圧脈波センサ１Ｃの如く、実質的に直線状に延びる下部電極１０および上部電極２０を非直交状態で交差させる構成とすることにより、図中上段に位置する第１行目の下部電極１０上に形成される静電容量素子群Ｓ１と、図中下段に位置する第２行目の下部電極１０上に形成される静電容量素子群Ｓ２とを、動脈の延在方向（図中矢印Ｘ方向）と直交する方向（図中矢印Ｙ方向）においてずらして配置することが可能になる。なお、これら静電容量素子群Ｓ１と静電容量素子群Ｓ２とのずれ幅は、下部電極１０と上部電極２０とがなす角θによって決定される。そのため、図中矢印Ｙ方向において隣り合う静電容量素子４０の中心位置の距離Ａ１およびＡ２は、適宜上記交差角θを変更することによって様々な値に設定することが可能である。
【００５２】
以上のように構成した場合にも、上述の実施の形態１における静電容量式圧脈波センサ１Ａと同様に、圧力検知部を平面的に見た場合に静電容量素子４０が千鳥状に配置されることになる。そのため、上述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（実施の形態４）
図１１は、本発明の実施の形態４におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサの圧力検知部の外観斜視図であり、図１２は、図１１に示す圧力検知部の分解斜視図である。図１３（ａ）は、図１１に示す圧力検知部を上方から見た場合の平面図であり、図１３（ｂ）は、静電容量素子のレイアウトを示す模式図である。なお、上述の実施の形態１と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
【００５４】
図１１および図１２に示すように、本実施の形態におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ｄは、上述の実施の形態１におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ａと同様に、第１電極としての下部電極１０と、第２電極としての上部電極２０と、これら下部電極１０および上部電極２０の間に配置されるスペーサ部材３０とを主に備える。
【００５５】
図１３（ａ）に示すように、下部電極１０は、押圧時において、動脈の延在方向（図中矢印Ｘ方向）と略直交する方向（図中矢印Ｙ方向）に実質的に直線状に延びるように互いに並行して配置される３行の帯状電極からなる。一方、上部電極２０は、上記下部電極１０の延在方向（図中矢印Ｙ方向）と交差する方向に延びるように互いに並行して配置される５列の帯状電極からなる。これら下部電極１０および上部電極２０は、たとえば銅箔等にて形成されており、シリコンラバー等からなるスペーサ部材３０によって上下方向に所定の距離をもって離間配置される（図１１および図１２参照）。
【００５６】
図１３（ａ）に示すように、上部電極２０の所定位置には、折れ曲がり部２１ａが１本に付き２箇所設けられている。具体的には、折れ曲がり部２１ａは、アレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ｃの圧力検知部を平面的に見た場合に、上部電極２０の下部電極１０と交差しない部分に設けられており、動脈の延在方向（図中矢印Ｘ方向）と交差する方向に折れ曲がっている。これにより、アレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ｃの圧力検知部を平面的に見た場合に、１の上部電極２０が下部電極１０と交差する交差部は、下部電極１０の延在方向（図中矢印Ｙ方向）において各行毎にずれた位置に形成される。
【００５７】
行列状に配置された下部電極１０および上部電極２０の交差部においては、下部電極１０と上部電極２０とがシリコンラバー等からなるスペーサ部材３０によって所定の距離をもって離間配置されている。これにより、上部電極２０の一部と下部電極１０の一部とが対向して配置されることになり、この交差部においてセンサ素子としてのｍ×ｎ個（ここでは合計１５個）の静電容量素子４０が形成される。
【００５８】
図１３（ｂ）に示すように、本実施の形態におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ｄにおいては、図中上段に位置する第１行目の下部電極１０上に形成される静電容量素子群Ｓ１と、図中中段に位置する第２行目の下部電極１０上に形成される静電容量素子群Ｓ２と、図中下段に位置する第３行目の下部電極１０上に形成される静電容量素子群Ｓ３とが、動脈の延在方向（図中矢印Ｘ方向）と直交する方向（図中矢印Ｙ方向）においてずれて配置される。これにより、圧力検知部を平面的に見た場合に、静電容量素子４０は千鳥状に配置されることになる。これは、上部電極２０の所定位置に折れ曲がり部２１ａを２箇所設けたことによる。なお、本実施の形態におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ｄにおいては、図中矢印Ｙ方向において隣り合う静電容量素子４０の中心位置の距離をＡとした場合に、図中上段に位置する第１行目の下部電極１０上に形成される静電容量素子群Ｓ１と、図中中段に位置する第２行目の下部電極１０上に形成される静電容量素子群Ｓ２とが、Ａ／３だけ図中矢印Ｙ方向にずれて配置されており、図中中段に位置する第２行目の下部電極１０上に形成される静電容量素子群Ｓ２と、図中下段に位置する第３行目の下部電極１０上に形成される静電容量素子群Ｓ３とが、Ａ／３だけ図中矢印Ｙ方向にずれて配置されている。
【００５９】
このように構成した場合にも、上述の実施の形態１における静電容量式圧脈波センサ１Ａと同様に、圧力検知部を平面的に見た場合に、静電容量素子４０が千鳥状に配置されることになる。そのため、上述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、本実施の形態の如くのレイアウト（図１３（ｂ）に示すレイアウト）を採用した場合には、Ｙ方向におけるセンサ密度の向上が上述の実施の形態１における静電容量式圧脈波センサ１Ａよりもさらに向上する。具体的には、上述の実施の形態１において説明したように、現状可能な限りの微細加工を行なったと想定した場合、図４（ｂ）に示すレイアウトを採用した場合に生じる動脈中心位置と直近のセンサ素子の中心位置との図中矢印Ｙ方向における位置ずれは、最大で０．２５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であるのに対し、本実施の形態の如くのレイアウト（図１３（ｂ）に示すレイアウト）を採用した場合には、位置ずれは最大でも０．１７ｍｍ〜０．３３ｍｍ程度に抑制される。そのため、図１から分かるように、ＡＩ値の誤差は最大で０．２５％程度に抑えられるようになることが予測される。この値は、圧脈波センサとして実用化するのに十分なものである。
【００６１】
（実施の形態５）
次に、上述の本発明の実施の形態１ないし４におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサを実際に脈波測定装置に組付ける場合の一構成例について説明する。図１４は、本発明の実施の形態５における脈波測定装置の外観図である。なお、図１４においては、アレイ型静電容量式圧脈波センサを手首に押圧した測定状態を示している。図１５は、図１４に示す測定状態における手首および脈波測定装置の模式断面図である。
【００６２】
図１４に示すように、本実施の形態における脈波測定装置１００は、被験者の手首において圧脈波を測定するためのものである。脈波測定装置１００は、被験者の一方の腕２００の手首および前腕を載置するための載置部１１２を含む載置台１１０と、この載置台１１０に載置された腕２００の手首部分を固定する固定手段としての締付けベルト１３０と、この締付けベルト１３０に取付けられ、上述の実施の形態１ないし４のいずれかに記載のアレイ型静電容量式圧脈波センサ１Ａ〜１Ｄを内部に具備するセンサユニット１２０とを主に備える。
【００６３】
図１４に示すように、載置台１１０に手首が固定された状態においては、動脈２１０が腕２００の延在方向と平行な方向に配置されることになる。この状態において、図１５に示すように、センサユニット１２０のケーシング１２２内に内蔵された押圧手段としてのカフ１２４を膨張させることにより、アレイ型静電容量式圧脈波センサ１２６を下降させ、手首の表面に向かってアレイ型静電容量式圧脈波センサ１２６のセンサ面を押し当てる。ここで、アレイ型静電容量式圧脈波センサ１２６は、そのセンサ面に設けられた上記下部電極１０が動脈２１０の延在方向と略直交する方向に延在するように配置されている。
【００６４】
押圧時においては、動脈２１０が橈骨２２０とアレイ型静電容量式圧脈波センサ１２６のセンサ面とによって上下方向から挟み込まれれた状態となり、動脈２１０がほぼ平坦に押し潰される。そして、平坦に押し潰された部分の動脈２１０の直上に少なくとも１つの静電容量素子４０が位置することになる。
【００６５】
このような構成の脈波測定装置とすることにより、安価に製作が可能な静電容量式の圧力センサを用いて、高精度かつ安定的に圧脈波を測定することが可能になる。
【００６６】
なお、上述の実施の形態１ないし４におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサにおいては、行列状に配置される下部電極および上部電極を２行×５列もしく３行×５列に設定した場合を例示したが、特にこれに限定されるものではない。また、上述の実施の形態１ないし４におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサにおいては、下部電極および上部電極を銅箔にて形成し、スペーサ部材をシリコンラバーにて形成した場合を例示して説明を行なったが、これらの材質に特に限定されるものではない。
【００６７】
このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】動脈の中心位置とセンサ素子の中心位置とがずれた場合に、得られるＡＩ値にどの程度の誤差が生じるかを測定した結果を示すグラフである。
【図２】本発明の実施の形態１におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサの圧力検知部の外観斜視図である。
【図３】図２に示す圧力検知部の分解斜視図である。
【図４】（ａ）は、図２に示す圧力検知部を上方から見た場合の平面図であり、（ｂ）は、静電容量素子のレイアウトを示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサの圧力検知部の外観斜視図である。
【図６】図５に示す圧力検知部の分解斜視図である。
【図７】（ａ）は、図５に示す圧力検知部を上方から見た場合の平面図であり、（ｂ）は、静電容量素子のレイアウトを示す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態３におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサの圧力検知部の外観斜視図である。
【図９】図８に示す圧力検知部の分解斜視図である。
【図１０】（ａ）は、図８に示す圧力検知部を上方から見た場合の平面図であり、（ｂ）は、静電容量素子のレイアウトを示す模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態４におけるアレイ型静電容量式圧脈波センサの圧力検知部の外観斜視図である。
【図１２】図１１に示す圧力検知部の分解斜視図である。
【図１３】（ａ）は、図１１に示す圧力検知部を上方から見た場合の平面図であり、（ｂ）は、静電容量素子のレイアウトを示す模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態５における脈波測定装置の外観図である。
【図１５】図１４に示す測定状態における手首および脈波測定装置の模式断面図である。
【図１６】従来例における静電容量式の圧力センサの圧力検知部の外観斜視図である。
【図１７】図１６に示す圧力検知部の分解斜視図である。
【図１８】（ａ）は、図１６に示す圧力検知部を上方から見た場合の平面図であり、（ｂ）は、静電容量素子のレイアウトを示す模式図である。
【図１９】図１６に示す圧力検知部を含む静電容量式圧力センサの回路構成図である。
【符号の説明】
【００６９】
１Ａ〜１Ｄ  アレイ型静電容量式圧脈波センサ、１Ｅ  触覚センサ、１０  下部電極、２０  上部電極、２１ａ，２１ｂ  折れ曲がり部、３０  スペーサ部材、４０  静電容量素子、５０  マルチプレクサ、６０  電源、７０  検出器、１００  脈波測定装置、１１０  載置台、１１２  載置部、１２０  センサユニット、１２２  ケーシング、１２４  カフ、１２６  アレイ型静電容量式圧脈波センサ、１３０  締付けベルト、２００  腕、２１０  動脈、２２０  橈骨。
【図１】
2006020823.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006020823.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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