(57)【要約】      （修正有）【課題】多軸圧力センサーで生体情報を取得する際に、被装着者の個人差によって皮膚の状況が大きく異なる場合でも、精度よく生体情報を取得することのできる生体情報取得装置を提供する。【解決手段】多軸圧力センサーと生体組織の間に、生体組織の個人差を吸収する、又は/更に変動を規制する部材を設ける。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定者の生体情報を圧力センサーで測定する生体情報取得装置であって、
所定の角度で交わる２以上の軸方向の圧力を検出する多軸圧力センサーと、
前記多軸圧力センサーの各軸の成分の信号を検出する信号検出手段と、
を備え、
前記多軸圧力センサーは前記被測定者に取り付けられ、
前記被測定者の生体情報は圧力として前記多軸圧力センサーに入力され、
前記信号検出手段は前記多軸圧力センサーの各軸の成分の信号を検出し、
前記多軸圧力センサーが前記被測定者に取り付けられる際、前記被測定者の生体組織表面と前記多軸圧力センサーとの間に該生体組織の変動を規制する部材を設ける
ことを特徴とする生体情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサーを用いて生体情報を取得する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
脈拍数等の生体情報を読み取る装置について、光学センサー方式のみではなく圧力センサー方式の技術も提案されている。その従来技術の中で運動による装着位置ずれの問題が提起されているが、バンドを用いて前腕部に固定するといった程度の解決策であり、皮膚あるいは皮下組織の状態により生体情報取得精度の低下が発生し、実用に適さない不十分な技術であった。
また、生体装着センサー用の補助具については、心電波形取得性能向上のための導電ゲルに関するものであり、圧力センサー用の補助具として提案されているものはなかった。
さらに、トノメトリ法のような圧力センサーを用いるものであっても、装置が大型であり装着にも技量が必要であるなど使いやすいものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９６７００公報
【特許文献２】特表２０１５−５３０２２５公報
【特許文献３】特開２０１１−２３９８４０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（生体組織個人差問題）
生体情報読取装置の情報読取精度は装着状況のちょっとした差異から大きな影響を受ける。例えば、装着部位は年齢・性別・体格等により大きく形状が異なる上に、体毛・伸展性といった皮膚状態も一様ではない。
【０００５】
（装着位置ずれ問題）
さらに、被測定者の日常生活程度の体動や関節動作を原因として、生体情報読取装置の装着位置ずれが容易に発生してしまい、これが読取精度低下の一因となる。
【０００６】
（装着圧迫問題）
くわえて、従来技術では装着用バンドを用い、その締付圧を上げることで前述の生体組織個人差問題の解決を試みているが、装着中の不快感を覚える場合や圧迫にともなって装着部の鬱血を招く場合もあり、長時間の装着には適さないものであった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、解決策として多軸圧力センサーとその補助具の併用が有用であることを見出し、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の問題を解決すべく本発明が成された。
本発明の作動装置は、
「被測定者の生体情報を圧力センサーで測定する生体情報取得装置であって、
所定の角度で交わる２以上の軸方向の圧力を検出する多軸圧力センサーと、多軸圧力センサーの各軸の成分の信号を検出する信号検出手段と、を備え、
多軸圧力センサーは前記被測定者に取り付けられ、被測定者の生体情報は圧力として多軸圧力センサーに入力され、信号検出手段は多軸圧力センサーの各軸の成分の信号を検出し、多軸圧力センサーが被測定者に取り付けられる際、被測定者の生体組織表面と多軸圧力センサーとの間に生体組織の変動を規制する部材を設ける」
ことを特徴としている。
【０００９】
この特徴により、生体情報取得用の多軸圧力センサーへ入力される生体信号としての圧力が均質化され、様々な被測定者の生体表面であっても大きな差異を生じないようになる。
また、部材により生体信号に対する体動の影響が規制される。
【００１０】
結果として、高精度に生体情報が取得できる上に、測定者自身による装着や日常生活における連続した生体情報取得が可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により高精度且つ連続した生体情報取得が実現可能となり、前述の生体組織個人差問題・装着位置ずれ問題・装着圧迫問題が解決できる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の装置による圧迫痕を示す図（代用写真）である。
【図２】生体組織の概要を示す断面図である。
【図３】生体組織表面の変動の概念を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例１を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例２を示す図（代用写真）である。
【図６】本発明の実施例３を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例４を示す断面図である。
【００１４】
まず、従来技術の問題点を、図１を参照しながら説明する。
図１は従来技術の生体情報取得装置を被測定者の左手首に装着していた際についた装着痕を示している。被測定者が若年である場合は装着を終了すれば装着痕は自然と消滅するが、中高年以上となると圧迫が血流不良を招き、装着部に壊疽を発生させる可能性が生じる。
よって、このような装着痕が付くような状況は望ましいものではない。
【００１５】
続いて、本発明の概要を図２および図３を参照しながら説明する。
図２は、生体情報を取得する生体についての概要を示すものである。
このように、生体組織内に動脈が埋没している。また、センサーは図２では皮膚（生体組織の表面）に当接していない。皮膚直下に複数の点が描かれているが、これは皮膚の伸縮状況を示すため便宜的に描かれたものであり、皮膚の下に特別な物体が存在するわけではない。
【００１６】
動脈は心臓から拍動を以って血流を送り込まれるため、圧力が高まった際に動脈の断面積は径方向へ膨張して大きくなる。動脈には柔軟性があるため心臓からの血流圧力を波として末端へ伝達する機能がある。
図３に示すように、特定の箇所に注目すると、動脈が膨張した際には皮膚へもその変動が伝わり、皮膚そのものを伸展させる。皮膚にも柔軟性があり、血管直上の箇所において皮膚直下の点の間隔が拡がっているのはそのためである。
また、この動脈の膨張をセンサー（多軸圧力センサー）で検出しようとする場合、センサーを皮膚に所定の圧力で押圧することになる。センサーの当接している箇所の皮膚直下の点の間隔が拡がっているのは、同様に押圧力によって皮膚が伸展するためである。
【００１７】
このように、動脈の膨張によって発生する生体組織の変動は、センサーの存在する皮膚へ伝達される。しかし、生体組織の柔軟性のような物理特性の違いによって、センサーへ伝達されるこの変動は大きく影響を受け、結果として、センサーでの検出精度も影響を受ける。
先述の個人差はこの生体組織の柔軟性のような物理特性の違いという形で現れる。
【００１８】
そのため、本発明では、生体組織の柔軟性の個人差を均質化するため、「生体組織の変動を規制する部材」を設ける。
【実施例１】
【００１９】
図４に本発明の基本原理を示す。
本発明の生体情報取得装置では、センサー（多軸圧力センサー）とそれを当接させる近傍の生体組織表面に被膜を設けている。この被膜は先述の「生体組織の変動を規制する部材」である。
この被膜は、例えば、絆創膏のような一定の伸縮性のある高分子粘着シートや、液体型被膜形成材（液体絆創膏のコロジオンなど）などで形成される。
この被膜は生体組織表面（皮膚）に粘着するため、被膜自身の伸縮性に近い状態をもって生体組織表面の変動を規制する。よって、生体組織の柔軟性の個人差を均質化させることができる。
【００２０】
（自由度向上）
このような被膜を粘着させる（＝生体組織の変動を規制する部材を設ける）ことにより、皮膚表面へ伝達される動脈の膨張変動（＝圧力脈波）は皮膜上では安定した圧力波として伝達される。これは、被膜の物理特性が生体組織と比較してより剛性度が高いためである。
このことに起因して、多軸圧力センサーを生体情報読取の目的で（皮膚の上の）被膜に当接する際、位置の自由度が向上し、取付位置の多少の誤差は許容される。何故ならば、被膜の上では圧力脈波は安定した縦波として伝播するため、取付位置の差異では殆ど変化しないためである。
【００２１】
（体動影響軽減）
また、被膜を粘着させる効果として、皮膚表面における表面波の発生を抑制する。これは体動によって発生する皮膚の表面波を低減することになるので、結果として体動の影響を軽減することにつながる。
【００２２】
（ストレス軽減）
さらに、皮膚上にこのような被膜を粘着させることにより、前述の多軸圧力センサーを当接させる際の皮膚に対する押圧力が分散される。すなわち皮膚上の単位面積当りの押圧力が低下することであり、前述の装着痕の発生を低減する効果がある。また被測定者にとって感覚的にも異物の当たる感触が軽減されるので、心理的なストレスも軽減される。
【実施例２】
【００２３】
（マーキング）
図５は、実施例２として、被膜の上に生体情報取得装置を当接する位置をマークによって示している状態である。なお、被膜として市販の絆創膏を使用している。
生体情報取得装置の当接する位置は、手首であれば橈骨動脈の直上が最適であるが、適している位置は複数あるため、これらの場所を予めマーク（ペンなどで印を付ける）しておくと、本発明装置を装着する際に位置精度を向上でき、結果として生体情報取得の精度が向上する。
また、このマークを皮膚上に直接書込まなくても済むため、皮膚表面を汚損することがなく、マーク材（ペンのインクなど）に含まれる物質の皮膚への影響を考慮しなくて済むという利点もある。
【実施例３】
【００２４】
（装着位置ずれ防止）
図６は、実施例３として、被膜の上にも粘着膜を設けたものを示している。
絆創膏を例に取ると、高分子フィルムの両面に粘着剤が塗布されているものが相当する。
このような粘着膜はセンサー（多軸圧力センサー）の固定に貢献し、動脈との相対位置が変化する（ズレる）ことを低減する。
【実施例４】
【００２５】
（装着位置ガイド）
図７は、実施例４として、被膜の上にセンサー装着位置ガイドを設けたものを示している。
前述のマークとは異なり本実施例のガイドは印などではなく、装着するセンサーの当接面の形状に合わせた機構上の突起である。予め樹脂製の部品として作成して被膜の上に融着しておくものや被膜を成形する際に事前加工可能な型で圧縮するなどの方法が適用可能である。
このようなガイドを設けておくと、センサーを迷うこと無く当該位置へ装着可能となるので、一般の利用者の利便を向上することができる。
本実施例の装着位置ガイドは、実施例３にて説明した装着位置ずれ防止の機能も兼ねるようにするとさらに好適な実施例となる。
【００２６】
以上までに、本発明の原理と効果を説明してきた。
このような簡便な素材を用いた被膜で「生体組織の変動を規制する部材」を設けることで生体情報取得の精度が向上し、諸問題を解決することが可能となる。
また、本発明の被膜は素材として物理特性が安定していれば選択の幅は広く、安価なものを採用し得るのでコストダウンにもつながる。また、多軸圧力センサーのような精密な機構部品と異なり、本発明の実施例で例示した被膜は相対的に安価であるため、場合によっては使い捨てにしても良い。
本発明の被膜に使い捨て部材を採用することで、一定時間毎に被膜を貼り替えることも可能となるので、被装着者の皮膚の衛生状態の向上にもつながる。
くわえて、本発明の被膜は、前述の通り血管からの圧力脈波をセンサーへ伝達する際に安定化部材として作用するが、逆にセンサーの押圧力を血管へ到達させる際にも同様に安定化部材として作用する。
【００２７】
なお、トノメトリ法で用いるマトリクスセンサー（皮膚表面直角方向に感度を持つ多数の単軸センサーを極小間隔で格子状に配置したセンサー）に対して本発明の被膜を適用した場合、本発明の実施例のような効果は生じない。
本発明の被膜は皮膚表面においては剪断力に抗する作用がある。単軸圧力センサーが極小間隔で複数にて押圧した場合、単軸圧力センサーは被膜より相対的に剛性度の高いため、センサー押圧面の広い面積において高剛性物体を押圧したことと等しくなり、前述の「被膜の上では圧力脈波は安定した縦波として伝播する」が阻害され減衰する。
結果として、本発明の被膜にトノメトリ法のマトリクスセンサーを押圧すると皮膚表面の柔軟性が過度に失われる上に、各センサー間で取得する圧力に差異が生じなくなるため、生体情報取得用の圧力センサーとしては機能しなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
量産可能な圧力センサーを使用して生体情報取得を高精度で実現でき、高い経済性と実用性、広い応用可能性を得られるなどの効果を有している。
【符号の説明】
【００２９】
無し
【図１】
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【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】
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