(57)【要約】【課題】生体信号検出装置の小型簡略化と、生体信号の検出に必要な適正圧力を自動的に人体に加えられるようにする。【解決手段】生体信号検出装置１は、ＦＰＣ基板２を人体に巻回するバンド１ａとして使用し、かつ、このＦＰＣ基板２を介して制御ユニット１２と生体信号を検出するための発光センサ１３、受光センサ１４等を電気的に接続することで、装置を小型簡略化する。また、バンド１ａを、制御ユニット１２の制御に基づいて電動モータ７で巻回することにより、生体信号の検出に必要な適正圧力を自動的に人体に加える。【選択図】図１
2008279061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の一部に巻回されて巻回箇所の締め付けを行うバンドと、生体信号を検出する検出素子と、前記検出素子で検出された生体信号に係る処理を行う信号処理部とを備える生体信号検出装置において、
前記バンドの少なくとも一部は、導電ラインを含む可撓性の帯状体で形成してあり、
前記検出素子と前記信号処理部とは、前記帯状体の導電ラインで電気的に接続してあることを特徴とする生体信号検出装置。
【請求項２】
前記帯状体は、可撓性を有する補強部材を備える請求項１に記載の生体信号検出装置。
【請求項３】
電動モータと、
前記電動モータにより回動する歯車と、
前記歯車に噛合するように前記帯状体に形成された被噛合部と
を備え、
前記電動モータによる前記歯車の回動を、前記歯車の前記被噛合部への噛合を介して前記バンドの巻回方向に係る移動に変換する請求項１又は請求項２に記載の生体信号検出装置。
【請求項４】
前記帯状体は、可撓性を有する補強部材を備えており、
電動モータと、
前記電動モータにより回動する歯車と、
前記歯車に噛合するように前記帯状体の前記補強部材に形成された被噛合部と
を備え、
前記電動モータによる前記歯車の回動を、前記歯車の前記被噛合部への噛合を介して前記バンドの巻回方向に係る移動に変換する請求項１に記載の生体信号検出装置。
【請求項５】
電動モータと、
巻回された状態の前記バンドへ当接可能にしてあり、前記電動モータにより回動する摩擦ローラと
を備え、
前記電動モータによる前記摩擦ローラの回動を、前記摩擦ローラの前記バンドへの当接を介して前記バンドの巻回方向に係る移動に変換する請求項１又は請求項２に記載の生体信号検出装置。
【請求項６】
負荷閾値を記憶する手段と、
前記電動モータの負荷に係る値を検出する値検出手段と、
前記値検出手段の検出値及び前記負荷閾値を比較する比較手段と、
前記検出値が前記負荷閾値を超えた場合に前記電動モータの作動を停止する制御を行う手段と
を備える請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の生体信号検出装置。
【請求項７】
圧力閾値を記憶する手段と、
前記バンドが巻回された状態で内側になる面に設けられた圧力検出素子と、
前記圧力検出素子が検出した検出値及び前記圧力閾値を比較する比較手段と、
前記検出値が前記圧力閾値を超えた場合に前記電動モータの作動を停止する制御を行う手段と
を備える請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の生体信号検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体信号の検出の際、人体の一部に巻き付けるバンドに、導電ラインを形成した帯状体を用いることにより、装置構造を簡略化した生体信号検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、血圧値の測定装置では、人体の腕に巻回されるバンドに膨張袋を設け、その膨張袋にエアポンプを用いて気体を供給し適正な圧力を人体の腕に加えることで、測定を行っていた（下記の特許文献１、２参照）。なお、このような血圧値の測定装置に適用されるバンドは、布製または合成樹脂製であった。
【０００３】
また、人体の血圧、脈拍および血中酸素飽和度などを測定するために、人体に対する生体信号を検出素子（発光素子・受光素子）で検出する生体信号検出装置が存在する（下記の特許文献３〜５参照）。これらの生体信号検出装置では通常、人体の指などに装着するバンドの内周面に検出素子を設けている。なお、生体信号の検出精度を高めるためには、所定の圧力を人体の指などに加える必要があるため、バンドを締め付け可能にした構造を採用する装置が多い。
【特許文献１】実開平７−３９８０１号公報
【特許文献２】特開平１０−３１４１２５号公報
【特許文献３】特開２００６−２３９１１４号公報
【特許文献４】特開平１１−３３２８４０号公報
【特許文献５】特開２００６−２４７１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の血圧値の測定装置では、膨張袋への気体供給を行うため、エアポンプに加えて、エアポンプと膨張袋を繋ぐエアチューブなどが必要となるので、測定装置全体が大型化する問題があると共に、適正な圧力を得るためのエアポンプの操作に習熟が必要であった。また、生体信号の検出により血圧、脈拍および血中酸素飽和度等を測定する生体信号検出装置では、生体信号の処理を行う信号処理部とバンド部に設けられた検出素子を、電気的に接続する接続線をバンドに沿って配置する必要があるため、装置の製造段階においてバンドへの接続線の配置および接続等の作業に手間がかかると云う問題があった。特に、生体信号検出装置の仕様を、指より太い箇所（例えば、腕など）で検出するタイプにした場合、接続線が長くなるので、上述した問題が顕著になる。
【０００５】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、生体信号の検出素子を用いた装置で、バンドの少なくとも一部に、導電ラインを形成した帯状体を用いることで、装置構造を全体的に小型簡略化した生体信号検出装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、電動モータの駆動力を帯状体を介在させてバンドの巻回方向に係る移動力へと変換して、生体信号の検出の際に必要な所定の圧力を自動で得られるようにした生体信号検出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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る生体信号検出装置は、人体の一部に巻回されて巻回箇所の締め付けを行うバンドと、生体信号を検出する検出素子と、前記検出素子で検出された生体信号に係る処理を行う信号処理部とを備える生体信号検出装置において、前記バンドの少なくとも一部は、導電ラインを含む可撓性の帯状体で形成してあり、前記検出素子と前記信号処理部とは、前記帯状体の導電ラインで電気的に接続してあることを特徴とする。
【０００７】
本発明にあっては、バンドの少なくとも一部を形成する可撓性の帯状体を含む導電ラインを通じて検出素子と信号処理部とを電気的に接続するので、バンドに別途、電気接続線を配置する必要がなくなり、生体信号検出装置の構造の簡略化の実現ができるようになる。また、帯状体はバンドの少なくとも一部を形成するので、電気的な接続を行う以外に、人体へ巻回される部材の本来の役割も果たし、帯状体は生体信号検出装置の中で有効に活用される。
【０００８】
また、本発明に係る生体信号検出装置は、前記帯状体は、可撓性を有する補強部材を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明にあっては、帯状体が可撓性を有する補強部材を備えるので、人体の一部への良好な巻き付け性を確保した上で、帯状体の耐引っ張り強度が全体的に向上し、帯状体をバンドの少なくとも一部に用いても通常通りに締め付けを行えると共に、バンドの適正な使用寿命も維持できる。
【００１０】
さらに、本発明に係る生体信号検出装置は、電動モータと、前記電動モータにより回動する歯車と、前記歯車に噛合するように前記帯状体に形成された被噛合部とを備え、前記電動モータによる前記歯車の回動を、前記歯車の前記被噛合部への噛合を介して前記バンドの巻回方向に係る移動に変換することを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、電動モータによる歯車の回動を、歯車と被噛合部の噛合を介してバンドに伝えるので、良好な伝達効率でバンドの締め付けに係る調整が行えるようになる。すなわち、電動モータの駆動により歯車が回動すると、歯車はバンドに設けられた被噛合部と噛合しているので、バンドがバンドの長さ方向に移動し、バンドの締め付けに係る調整が自動的に行えるようになる。さらに、電動モータの駆動に基づきバンドを人体の一部へ締め付けて、生体信号の検出に適正な圧力を得られるため、従来の血圧測定装置で用いていたエアポンプなどが不要になり、生体信号検出装置全体の小型化の実現ができると共に、どこでも簡易に生体信号の検出ができるようになる。
【００１２】
さらにまた、本発明に係る生体信号検出装置は、前記帯状体は、可撓性を有する補強部材を備えており、電動モータと、前記電動モータにより回動する歯車と、前記歯車に噛合するように前記帯状体の前記補強部材に形成された被噛合部とを備え、前記電動モータによる前記歯車の回動を、前記歯車の前記被噛合部への噛合を介して前記バンドの巻回方向に係る移動に変換することを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、被噛合部を剛性の高い補強部材に設けるので、歯車と噛合する被噛合部の剛性も高まり、電動モータの駆動力を一段と良好な伝達効率で、締め付けに係る方向へ移動するバンドへ伝えられるようになる。また、バンドの少なくとも一部を形成する帯状体が補強部材を備えるので、バンドの適正な使用寿命も確保できる。
【００１４】
くわえて、本発明に係る生体信号検出装置は、電動モータと、巻回された状態の前記バンドへ当接可能にしてあり、前記電動モータにより回動する摩擦ローラとを備え、前記電動モータによる前記摩擦ローラの回動を、前記摩擦ローラの前記バンドへの当接を介して前記バンドの巻回方向に係る移動に変換することを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、電動モータによる摩擦ローラの回動を、摩擦ローラのバンドへの当接を介してバンドに伝えるので、バンドに特別な加工を施すことなく、バンドの締め付けに係る調整が行えるようになる。また、電動モータの駆動に基づきバンドを人体の一部へ締め付けて、生体信号の検出に適正な圧力を得られるため、従来の血圧測定装置で用いていたエアポンプなどが不要になり、生体信号検出装置全体の小型化の実現ができると共に、どこでも簡易に生体信号の検出ができるようになる。
【００１６】
また、本発明に係る生体信号検出装置は、負荷閾値を記憶する手段と、前記電動モータの負荷に係る値を検出する値検出手段と、前記値検出手段の検出値及び前記負荷閾値を比較する比較手段と、前記検出値が前記負荷閾値を超えた場合に前記電動モータの作動を停止する制御を行う手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明にあっては、電動モータが作動してバンドによる人体の一部への締め付けが進むと、バンドの締め付けがきつくなるに伴い電動モータの駆動に対する負荷が増大することから、負荷に係る値を随時検出し、検出値が負荷閾値を超えた場合、電動モータの作動を停止させる制御を行うので、バンドによる締め付け状態が常に同様になる。その結果、生体信号の検出の際に必要な所定の圧力が自動で得られるようになり、検出精度が向上する。
【００１８】
さらに、本発明に係る生体信号検出装置は、圧力閾値を記憶する手段と、前記バンドが巻回された状態で内側になる面に設けられた圧力検出素子と、前記圧力検出素子が検出した検出値及び前記圧力閾値を比較する比較手段と、前記検出値が前記圧力閾値を超えた場合に前記電動モータの作動を停止する制御を行う手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、電動モータが作動してバンドによる人体の一部へ締め付けが進むと、バンドの内側になる面にかかる圧力が高まることから、バンドの内側になる面の圧力を検出し、検出値が圧力閾値を超えると、電動モータの作動を停止させる制御を行うので、バンドによる締め付け圧が一様となる。その結果、生体信号の検出に適正な圧力が自動で得られるようになり、検出精度が向上する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明にあっては、バンドの少なくとも一部を形成する帯状体の導電ラインで検出素子と信号処理部とを電気的に接続するので、装置構造の小型簡略化の実現できると共に、ユーザが、どのような場所にいても容易に生体信号を検出できる。
また、本発明にあっては、帯状体が可撓性を有する補強部材を備えるので、帯状体の耐引っ張り強度が向上し、帯状体をバンドの少なくとも一部に用いても、生体信号に検出に必要な圧力で締め付けを行える。
【００２１】
さらに、本発明にあっては、電動モータによる歯車の回動を、歯車と被噛合部の噛合を介してバンドに伝えるので、電動モータにより確実にバンドの自動締め付けに係る調整を行える。
さらにまた、本発明にあっては、電動モータにより回動する歯車が噛合する被噛合部を剛性の高い補強部材に設けるので、被噛合部の剛性も高まり、電動モータの駆動力の伝達効率を向上できる。
【００２２】
くわえて、本発明にあっては、電動モータによる摩擦ローラの回動を、摩擦ローラのバンドへの当接を介してバンドに伝えるので、バンドに特別な加工を施すことなく、バンドの締め付けに係る調整が行える。
【００２３】
また、本発明にあっては、電動モータに対する負荷に係る値を随時検出し、検出値が負荷閾値を超えた場合、電動モータの作動を停止させる制御を行うので、バンドによる締め付け状態が常に同様になり、生体信号の検出精度を向上できる。
さらに、本発明にあっては、バンドの内側になる面の圧力を検出し、検出値が圧力閾値を超えると、電動モータの作動を停止させる制御を行うので、バンドによる締め付け圧を一様にでき、生体信号検出に対して適正な圧力を自動で得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る生体信号検出装置１の外観を示している。本実施形態の生体信号検出装置１は、人体の脈拍又は血液中の酸素飽和濃度等に係る生体信号の検出を行うものであり、特に人体の一部（本実施形態では、図２に示すように人体の腕）に巻回するバンド１ａをＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）基板２で形成することで、装置構造の小型簡略化を図ると共に、バンド１ａの締め付けを行う電動モータ７の作動停止を自動制御して、生体信号の検出精度を向上させたことを特徴とする。
【００２５】
生体信号検出装置１は、バンド１ａの全体をＦＰＣ基板２で形成している。ＦＰＣ基板２は、一方の端側部分２ａにベース基板３を設ける一方、他方の端部２ｂをベース基板３に重ねるように一周して巻回できる可撓性を有する。また、生体信号検出装置１は、ＦＰＣ基板２の一方の端側部分２ａに設けたベース基板３の上面の一部分にベース基板３と隙間をあけてモータ配置板４を積層配置し、他部分に複数の電子・電気部品（制御ユニット１２、モータドライバ１９、コンデンサ、各種ＩＣ、電源装着部等）を実装し、ボックス状のカバー６で全体（ベース基盤３、モータ配置板４等）を被う構造にしている。以下、生体信号検出装置１を構成する各部材・部品等について説明する。
【００２６】
図３は、生体信号検出装置１を分解し、巻回していたＦＰＣ基板２を伸ばした状態を示す。ＦＰＣ基板２は、所要の導電ラインを形成する薄膜状の導電材を、絶縁性のシート材で両面から被覆した帯状体であり、所定の湾曲性および可撓性を有する。ＦＰＣ基板２の一方の端側部分２ａの端部２ｃの所要範囲は、硬質多層基板で形成されたベース基板３（フレックスリジット基板）の層間に挟んで、ＦＰＣ基盤２にベース基板３を取り付けている。また、ベース基板３の硬質多層基板の複数箇所には、ＦＰＣ基板２へ届くスルーホールが形成されており、このスルーホールを通じて、ＦＰＣ基板の導電ライン（導電回路）が、ベース基板３に形成された所要のプリント回路とコネクタレスで電気的に接続されている。
【００２７】
さらに、ＦＰＣ基板２は、一方の端側部分２ａから他方の端部２ｂまでに至る途中の３箇所に、ベース基板３と同様の構造で第１中間基板２１、第２中間基板２２および第３中間基板２３を設けている。各中間基板２１、２２、２３は、ＦＰＣ基板２が人体の腕に巻き付けられた際に内周側となる面２１ａ、２２ａ、２３ａにセンサチップを実装している。第１中間基板２１に実装したセンサチップは、生体信号検出のために光を発する発光センサ１３（発光ダイオード等の発光素子）であり、この発光センサ１３を所定の光量で光らせる駆動回路部（駆動ＩＣ）１６（図５参照）と共に半田付けで第１中間基板２１に実装される。このように実装されることで、発光センサ１３とＦＰＣ基板２の導電ラインは電気的に接続される。
【００２８】
第２中間基板２２に実装したセンサチップは、発光センサ１３で発せられた光を受光して所定レベルの電気信号（本実施形態では生体信号）に変換する受光センサ１４（フォトダイオード等の受光素子）であり、この受光センサ１４が生成する電気信号の増幅およびノイズ成分の除去等を行う増幅処理部１７（図５参照）と共に半田付けで第２中間基板２２に実装される。このように実装されることで、受光センサ１４とＦＰＣ基板２の導電ラインは電気的に接続される。なお、発光センサ１３および受光センサ１４が、生体信号検出装置１における検出素子に該当する。
【００２９】
また、第３中間基板２３に実装したセンサチップは、圧力センサ１５（圧力検出素子に該当）であり、ＦＰＣ基板２が巻回されて締め付けられたときに、ＦＰＣ基板２の内面側に係る圧力を検出し、検出した圧力値に応じたレベルの電気信号を出力する。なお、この圧力センサ１５も、出力する電気信号の増幅等を行う増幅回路部１８（図５参照）と共に半田付けで第３中間基板２３に実装されて、ＦＰＣ基板２の導電ラインは電気的に接続される。
【００３０】
また、ＦＰＣ基板２は、第３中間基板２３から他方の端部２ｂにかけて、矩形状の孔３０ａ、３０ｂ・・・３０ｎを所定の間隔で直列的に複数穿設し、これら複数の孔３０ａ、３０ｂ・・・３０ｎを後述する歯車９に対する被噛合部３０にしている。なお、被噛合部３０は、ＦＰＣ基板２の幅方向における真ん中ではなく、一方の端側へオフセットして形成される（図３参照）。
【００３１】
上述したＦＰＣ基板２の一方の端側部分２ａに設けられたベース基板３は、ＦＰＣ基板２の一方の端部２ｃを複数の硬質基板でサンドイッチ加工した積層構造になっており、層ごとに所要のプリント回路を形成し、スルーホールを通じて異層間のプリント回路等の接続を行っている。また、ベース基板３は、上面３ａに直方体状の第１ガイド部材５ａおよび第２ガイド部材５ｂを配置固定している（図１および図３参照）。
【００３２】
第１ガイド部材５ａおよび第２ガイド部材５ｂは、ベース基板３の上方に積層配置するモータ配置板４の支持部材になっており、ベース基板３とモータ配置板４との間に、ＦＰＣ基板２の厚み寸法の約３倍程度の寸法の隙間Ｓ（図４参照）を形成して、ＦＰＣ基板２の巻回された他方の端部２ｂがスムーズに通過できるようにしている。また、第１ガイド部材５ａおよび第２ガイド部材５ｂは図３にも示すように、ＦＰＣ基板２の端部２ｃを挟み込んだ箇所に対応する上面３ａ部分に固定されており、対向する両ガイド部材５ａ、５ｂの間隔を丁度、ＦＰＣ基板２の幅寸法より少しだけ広い寸法に設定して、巻回されたＦＰＣ基板２の他方の端部２ｂ側の部分を、両ガイド部材５ａ、５ｂの間で案内できるようにしている。
【００３３】
さらに、ベース基板３は、両ガイド部材５ａ、５ｂの間の上面３ａで、巻回されたＦＰＣ基板２の端部２ｂに形成された被噛合部３０と対応する箇所に、歯車９との干渉を防ぐ溝３ｂを凹設している。なお、ベース基板３は、図１に示すネジＮ１、Ｎ２等を挿通させる計４個の貫通穴３ｃ〜３ｆを両ガイド部材５ａ、５ｂの周囲に穿設している。さらにまた、ベース基板３は、図３において第２ガイド部材５ｂの右横方の領域に、マイコンＩＣである制御ユニット１２、モータドライバ１９、および各種電子・電気部品（表示パネル２０の接続コネクタ３２、電源となるボタン電池の装着部、コンデンサ、抵抗等）を実装している。
【００３４】
制御ユニット１２は、ベース基板３に実装されることで、ベース基板３におけるＦＰＣ基板２の導電ラインと繋がったプリント回路と接続され、その結果、制御ユニット１２は、ＦＰＣ基板２の導電ラインを通じて、ＦＰＣ基板２の各中間基板２１、２２、２３に実装された発光センサ１３、受光センサ１４および圧力センサ１５と電気的に接続される。なお、ベース基板３に実装された接続コネクタ３２には、図１に示す表示パネル２０から延出する接続ケーブル２０ａの端部が接続されている。
【００３５】
図１及び図４に示すベース基板３に積層されるモータ配置板４は、電動モータ７をブラケット１１で板上面４ａに固定すると共に、板上面４ａから対向的に立設させた回動支持部１０ａ、１０ｂで歯車９を回動可能に支持しており、歯車９との干渉を避けるため、矩形状の貫通孔４ｂを形成し、歯車９の外周の一部分が下面側より突出するようにしている。回動支持部１０ａ、１０ｂで支持された歯車９は、小径および大径の二段ギアを一体的に設けた形状であり、小径の第１ギア９ａは電動モータ７のモータ軸７ａに取り付けられたピニオンギア８と噛合しており、この噛合で電動モータ７の駆動により歯車９が回動するようになっている。また、歯車９の大径の第２ギア９ｂは、第１ギア部９ａのギア径より大きい径寸法にして、モータ配置板４の貫通孔４ｂを通じて下面側へ突出している。第２ギア９ｂの周囲に設けられた各ギア部は、ＦＰＣ基板２の端部２ｂ側に設けられた被噛合部３０の各孔３０ａ、３０ｂ・・・３０ｎと噛合できるピッチで形成されている。
【００３６】
なお、モータ配置板４に固定された電動モータ７は、図１に示すモータドライバ１９とリード線（図示せず）により接続されて、モータ軸７ａの回転が制御される。また、モータ配置板４の四隅には、計４個のネジ穴４ｃ、４ｄ、４ｅ等が形成されており、モータ配置板４が、ベース基板３の両ガイド部材５ａ、５ｂに載置された状態で、ベース基板３の貫通穴３ｃ〜３ｆを挿通したネジＮ１、Ｎ２、Ｎ３等をネジ穴４ｃ、４ｄ、４ｅ等に螺合してベース基板３に固定される。このように固定された状態では、両ガイド部材５ａ、５ｂの高さ分だけ、ベース基板３とモータ配置板４との間に、ＦＰＣ基板２の端部２ｂ側が通過できる隙間Ｓ（図４参照）が形成される。この隙間Ｓを巻回されて一周した端部２ｂを通過させると共に、端部２ｂ側に設けられた被噛合部３０のいずれかの孔３０ａ、３０ｂ等に第２ギア９ｂのギア部を噛合させて、ＦＰＣ基板２（バンド１ａ）の巻回状態を形成する。生体信号検出装置１は、この巻回状態で、電動モータ７による歯車９の回動を、ＦＰＣ基板２の被噛合部３０と第２ギア９ｂのギア部との噛合を介して、ＦＰＣ基板２（バンド１ａ）の巻回方向（締付方向または弛緩方向）に係る移動へ変換できる。
【００３７】
これらのベース基板３およびモータ配置板４などを被うカバー６は、図１および図４に示すように、下面を開放した合成樹脂製のボックス状の部材であり、上板部６ａに表示パネル２０の配置用窓６ｂを開口すると共に、制御ユニット１２に設けられた第１操作キー１２ａ、第２操作キー１２ｂ、第３操作キー１２ｃを表出させる穴部６ｃ〜６ｅを穿設している。また、カバー６は、両側の側板部６ｆ、６ｇに、ＦＰＣ基板２を通過させる切欠部６ｈ、６ｉを形成している。
【００３８】
図５は、生体信号検出装置１における制御ユニット１２（信号処理部に該当）を中心とした電気的な構成を示すブロック図であり、制御ユニット１２は、生体信号の検出を行う処理、信号処理部として検出された生体信号に係る処理（生体信号に基づく演算など）および電動モータ７の作動制御のためにモータドライバ１９と連携した制御処理等を行う。なお、ブロック図が煩雑になるのを避けるため電源（電池）および電源との接続線の図示は省略している。
【００３９】
制御ユニット１２は、ユーザからの操作を受け付けるために、第１操作キー１２ａ〜第３操作キー１２ｃが接続されており、検出された生体信号より求めた脈拍及び血中の酸素飽和濃度等の数値をユーザに提示するために、ベース基板３のプリント回路および接続ケーブル２０ａ等と接続されている。また、制御ユニット１２は、第１中間基板２１に実装された駆動回路部（駆動ＩＣ）１６を介して発光センサ１３と繋がっていると共に、受光センサ１４とは、アンプ１７ａおよびフィルタ１７ｂを含む増幅処理部１７（第２中間基板２２に実装）を介して繋がっている。さらに、制御ユニット１２は圧力センサ１５と、第３中間基板２３に実装された増幅回路部１８を介して繋がっており、電動モータ７と接続されているモータドライバ１９とは、ベース基板３のプリント回路を介して繋がっている。
【００４０】
制御ユニット１２は、内部メモリ１２ｄを内蔵しており、この内部メモリ１２ｄに制御ユニット１２の処理内容を規定したプログラムと、圧力センサ１５で検出された検出値との比較用の圧力閾値を予め記憶している。なお、内蔵メモリ１２ｄに記憶される圧力閾値には、人体の生体信号を高い精度で検出する際に人体へ加える圧力の最適値になっている。次に、内蔵メモリ１２ｄに記憶されたプログラムによる制御ユニット１２の処理内容等を説明する。
【００４１】
先ず、第１操作キー１２ａが押圧される操作を受け付けると、制御ユニット１２は、ＦＰＣ基板２（バンド１ａ）を締め付ける方向（図６（ａ）に示す矢印方向）へ電動モータ７のモータ軸７ａを回転させる指示をモータドライバ１９へ出力する。なお、モータドライバ１９は、制御ユニット１２からの指示を受けて、電動モータ７を一方向（例えば、時計回転方向）へ回転させる駆動電流を電動モータ７へ出力する。電動モータ７が回転作動を開始した後、制御ユニット１２は、増幅回路部１８を介して圧力センサ１５から送られてくる検出値（圧力の検出値）と、内部メモリ１２ｄに記憶された圧力閾値との比較を随時行う。比較の結果、検出値が圧力閾値を超えた場合、制御ユニット１２は、電動モータ７の回転作動を停止する指示をモータドライバ１９へ出力する。モータドライバ１９は、制御ユニット１２からの回転作動停止の指示を受けると、電動モータ７への駆動電流の出力を停止する（図６（ｂ）に示す状態）。
【００４２】
回転作動停止の指示の出力後、制御ユニット１２はプログラムの規定に基づき、発光センサ１３の発光指示を自動で駆動回路部１６へ出力する。駆動回路部１６は、発光指示を受け付けると、発光センサ１３から所定の光量で発光させる電力を発光センサ１３へ出力し、発光センサ１３を発光させる。発光センサ１３から発せられた光は、測定対象の人体の血管等を通過、反射して受光センサ１４で受光される。受光センサ１４は光を受けると、受光した光量等に応じた電気的な信号（生体信号に該当）を生成して増幅処理部１７へ送る。増幅処理部１７では、送られてきた生体信号をアンプ１７で増幅すると共に、フィルタ１７ｂでノイズ成分を除去して制御ユニット１２へ送る。
【００４３】
制御ユニット１２は、増幅処理部１７から生体信号が送られてくると、その生体信号に基づき所定の演算を行って脈拍および血中の酸素飽和濃度等の複数の数値を算出し、算出した数値を表示部２０へ出力して、表示部２０で表示する。また、表示部２０で算出結果が表示された状態で、第２操作キー１２ｂが押圧される操作を受け付けると、制御ユニット１２は、算出した各数値を切り替えて表示部２０に表示する。
【００４４】
さらに、検出した生体信号に基づく算出値を表示部２０に表示した状態で、第３操作キー１２ｃが押圧される操作を受け付けると、制御ユニット１２は、ＦＰＣ基板２を緩める方向へ電動モータ７のモータ軸７ａを回転させる指示をモータドライバ１９へ出力する。それにより、モータドライバ１９は、制御ユニット１２からの指示を受けて、電動モータ７を他方向（例えば、反時計回転方向）へ回転させる駆動電流を電動モータ７へ出力して、電動モータ７を回転作動させる。
【００４５】
よって、本実施形態の生体信号検出装置１のユーザは、図６（ａ）に示すように、巻回された状態のＦＰＣ基板２（バンド１ａ）の内側へ一方の腕Ｕを通した状態で、第１操作キー１２ａを操作するだけで、ＦＰＣ基板２の巻き締めが開始され図６（ｂ）に示すように、測定に適正な巻き締め状態を得られ、さらに、巻き締めの自動停止に伴い測定が行われ、脈拍等の測定結果を確認できる。また、測定結果を確認後、ユーザが第３操作キー１３ｃを操作すれば、ＦＰＣ基板２の巻き締めが解除されて、腕Ｕを抜くことができる。
【００４６】
このように本発明の生体信号検出装置１は、導電ラインを含むＦＰＣ基板２をバンド１ａとして用いるので、バンド１ａに設けた各種素子（発光センサ１３、受光センサ１４、圧力センサ１５）と、ベース基板３に設けた制御ユニット１２との電気的な接続を容易に行うことができ、装置構造の小型簡略化を実現している。さらに、本発明の生体信号検出装置１は、常に適正な圧力が加えられた状態で生体信号の検出が行われるので、どのようなユーザに対しても一定レベルの良好な測定精度（生体信号の検出精度）を確保できる。
【００４７】
なお、本発明に係る生体信号検出装置１は、上述した形態に限定されるものではなく、種々の変形例が存在する。例えば、図７（ａ）（ｂ）に示すように、バンドとして用いるＦＰＣ基板３５に合成樹脂製の可撓性を有する薄板の補強板３８（補強部材に該当）を含ませてもよい。詳しくは、図７（ｂ）に示すように、変形例のＦＰＣ基板３５は、導電ラインを形成する薄膜状の導電材３６に補強板３８を積層し、両面を絶縁性の樹脂フィルム３７ａ、３７ｂで被覆している。また、ＦＰＣ基板３５は、複数の孔４０ａ、４０ｂ、４０ｃ等からなる被噛合部４０を補強板３８が存在する箇所に形成している。このような構造のＦＰＣ基板３５は、補強板３８が存在することで、耐引っ張り強度が増しており、生体信号の検出ごとに繰り返される締め付け荷重に対しても充分に耐え得ることができ、また、被噛合部４０の剛性も向上しているので、電動モータ７の駆動力を効率よく伝達できる。なお、補強板３８は、ＦＰＣ基板３５の必要な箇所に対して部分的に設けるようにしてもよい。
【００４８】
また、図８は、別の変形例のＦＰＣ基板４５を示している。この変形例のＦＰＣ基板４５は、長さ方向に沿った一辺側４５ａに、所定の間隔で矩形状の切欠５０ａ、５０ｂ、５０ｃ・・・を複数形成し、これらの切欠５０ａ、５０ｂ、５０ｃ・・・を被噛合部５０にしている。このような切欠５０ａ、５０ｂ等からなる被噛合部５０でも、図１に示す歯車９の第２ギア９ｂの周囲に設けられた各ギア部と噛合することができる。なお、図８に示す変形例のＦＰＣ基板４５にも、図７（ａ）（ｂ）に示す補強板３８を組み合わせることが可能であり、補強板３８を設けた箇所に被噛合部５０を設けると、剛性が向上し好適である。
【００４９】
さらに、図９は別の変形例に関する概略図を示しており、この変形例では、バンドに相当するＦＰＣ基板５５に被噛合部を設けない代わりに、電動モータ５７で摩擦ローラ５９を回動させ、摩擦ローラ５９の外周面５９ａを、ベース基板５３の上面５３ａに位置するＦＰＣ基板５５の表面５５ａに押し当てる。よって、電動モータ５７による摩擦ローラ５９の回動は、当接する摩擦ローラ５９の外周面５９ａとＦＰＣ基板５５の表面５５ａとの摩擦力により、ＦＰＣ基板５５の巻回方向に係る移動に変換されて、ＦＰＣ基板５５での締め付け又は締め付け状態からの弛緩が行われる。この図９に示す変形例では、ＦＰＣ基板５５に被噛合部を設けずに済むため、ＦＰＣ基板５５に係る加工が不要になると共に、ＦＰＣ基板５５の耐引っ張り強度も被噛合部が無いため、全体的に一様にできる。なお、摩擦ローラ５９の回動力をＦＰＣ基板５５へ伝達する効率を高めるためには、表面５５ａの摩擦係数が大きいＦＰＣ基板５５を用いることが重要となる。
【００５０】
また、バンド１ａの締め付け方向の移動を自動停止する制御処理は、上述したように、圧力センサ１５で検出した検出値と、圧力閾値との比較で行う代わりに、電動モータ７に係る電気的な負荷を検出して行うことも可能である。
【００５１】
図１０は、本発明におけるバンド１ａの締め付けを行う電動モータ７にかかる電流値の時間の経過に伴う波形特性を示しており、時間Ｔ１の回動開始時には、突入電流により一時的に電流値が増加するが、一旦、回動を開始すると電流値は、ほぼ一定値に安定する。その後、電動モータ７の回動が進行して、バンド１ａに人体の腕が接触してバンド１ａが圧力を受けながら締め付けを開始すると、時間Ｔ２で電動モータ７に対する負荷がかかり始め、電動モータ７にかかる電流値が増加を始める。電流値の増加後は、時間Ｔ３で適正な圧力値になると、電動モータ７は回動を停止する。
【００５２】
よって、変形例の自動停止に係る制御処理では、図１０の時間Ｔ３に応じた電流値Ｘを負荷閾値として、図５に示す制御ユニット１２の内部メモリ１２ｄに予め記憶させると共に、モータドライバ１９で電動モータ７に係る電流値を随時検出させて、検出値を制御ユニット１２へ出力するようにする。また、内部メモリ１２ｄに記憶させたプログラムは、制御ユニット１２に対して以下のような処理を規定することになる。即ち、電動モータ７の回動作動の開始後、制御ユニット１２は、モータドライバ１９から送られてくる検出値と、内部メモリ１２ｄに記憶した負荷閾値を随時比較する。比較の結果、検出値が負荷閾値を超えた場合、制御ユニット１２は、電動モータ７の回転作動を停止する指示をモータドライバ１９へ出力する。この停止指示の出力により、モータドライバ１９は、電動モータ７への駆動電流の出力を停止するので、電気的な負荷の検出によっても、バンド１ａの締め付けを自動停止でき、しかも、この場合は、圧力センサ１５も不要になり、装置構造を一段と簡略化できる。
【００５３】
なお、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ハード的な構成により、バンド１ａの締め付けを自動停止させることも可能である。この構成において用いるＦＰＣ基板（バンド１ａに相当）６５は、他方の端部６５ｂ側の樹脂フィルム６６の一部に開口６６ａを設けて、内部の導電材６７に形成した導電ライン６８を露出させている。この導電ライン６８は、図１１（ａ）〜（ｃ）では図示しない電動モータの電力回路の一部を構成するようにしており、一部に屈曲部６８ａを形成している。
【００５４】
また、電動モータが配置されるモータ配置板７４には、導電性のプランジャ７５をコイルバネ７６によりベース基板７３上に位置するＦＰＣ基板６５の方へ付勢させて、ＦＰＣ基板６５の導電ライン６８と接触させる。プランジャ７５は、モータ配置板７４に配置される電動モータと接続線７７により電気的に接続されるため、プランジャ７５と導電ライン６８との接触で、電動モータに係る電力回路は閉じた状態となり、電動モータへ電流は流れるようになる。
【００５５】
電動モータへ電流が流れて、電動モータが回動し、ＦＰＣ基板６５が図１１（ａ）の矢印方向へ移動が進むと、プランジャ７５は導電ライン６８の屈曲部６８ａに近づき、ついには、図１１（ｃ）に示すように、屈曲部６８ａを超えてしまう。この図１１（ｃ）に示す状態では、プランジャ７５は、導電ライン６８と接触しないため、電動モータに係る電力回路は開いた状態となり、電動モータへ電流は流れなくなり、自然と電動モータの回動が自動停止する。なお、電動モータを、バンド１ａが緩む方向へ回動させるには、手動でバンド１ａを図１１（ａ）の矢印方向と反対方向へ移動させて、プランジャ７５と導電ライン６８を接触させてから、第３操作キーを操作する必要がある。
【００５６】
また、別の変形例としては、図１等に示す生体信号検出装置１では、バンド１ａの全体にＦＰＣ基板２を用いたが、少なくともバンド１ａの一部分にだけＦＰＣ基板２を用いる構成にしてもよい。例えば、図３においてベース基板３から第３中間基板１５までをＦＰＣ基板２を用いる一方、第３中間基板１５から端までは、非導電性の帯状部材（例えば、合成樹脂製、布製などの帯状部材）を用いることも可能である。この場合でも、ベース基板３から第３中間基板１５まではＦＰＣ基板２を用いることで、制御ユニット１２と各センサ１３〜１５との電気的な接続をＦＰＣ基板２が含む導電ラインで行うことができる。さらに、導電ラインを含む帯状体には、ＦＰＣ基板以外に、複数の被覆電線を平板状に束ねたリボンケーブル（フラットケーブル）を適用することも可能である。
【００５７】
さらにまた、生体信号の検出時に、局所的に圧力を高めて検出精度を高めるためには、バンド１ａの内面側に、突起を設けてもよい。この突起により、血管の中を流れる血流が遮られ、血管の脈動波が大きくなり、受光センサー１４での受光が行いやすくなる。また、発光センサ１３と受光センサ１４との位置関係は、図１に示すような位置関係以外にも、各センサー仕様等に応じて適宜配置箇所を変更することが可能である。さらに、生体信号の検出に用いる発光センサ１３及び受光センサ１４は、発光センサ１３と受光センサ１４がワンユニット化されたタイプのものを用いることも可能である。
【００５８】
また、図１等に示す生体信号検出装置１は、人体の腕に装着する仕様にしているが、適宜寸法を変更することで、腕以外でも、胴体や脚部等へ装着する仕様にすることも可能であり、各部の寸法を小型化することで、指へ装着するタイプにしてもよい。さらに、上述した生体信号検出装置１では、検出した生体信号に基づき制御ユニット１２が脈拍または血中の飽和酸素度等を算出しているが、制御ユニット１２に、無線又は有線による通信機能を具備させて、生体信号に係る検出処理の結果を、外部の装置へ出力して、外部の装置で脈拍等を算出させる仕様にしてもよく、この仕様は、生体信号検出装置１を小型化した場合（例えば、指への装着タイプ）に好適である。さらにまた、生体信号検出装置１の更なる構造の簡略化を進める場合は、電動モータに関する構造を省略し、ユーザが自らバンド１ａの端（ＦＰＣ基板２の端部２ｂ）を引っ張って、ＦＰＣ基板２を締め付ける構成にしてもよく、この場合は、ベルトのバックルのような係止片を被噛合部３０に係止させるようにすれば、引っ張りにより生じた圧力が解放されず好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態に係る生体信号検出装置の分解斜視図である。
【図２】ユーザの腕に装着した生体信号検出装置を示す概略図である。
【図３】ＦＰＣ基板を伸ばした状態を示す平面図である。
【図４】生体信号検出装置のカバー内部を示す断面図である。
【図５】生体信号検出装置の制御ユニットを中心とした電気的構成を示すブロック図である。
【図６】（ａ）は生体信号検出装置の締め付け開始状態を示す概略断面図であり、（ｂ）は締め付け完了状態を示す概略断面図である。
【図７】（ａ）ＦＰＣ基板に補強板を備えた変形例のバンドの要部を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図８】ＦＰＣ基板に切欠を形成した変形例のバンドの要部を示す平面図である。
【図９】摩擦ローラを備えた変形例の生体信号装置の要部を示す斜視図である。
【図１０】電動モータにかかる電流値の時間の経過に伴う波形特性を示すグラフである。
【図１１】ＦＰＣ基板を被う樹脂フィルムの一部に開口部を設けた変形例であり、（ａ）はＦＰＣ基板等の要部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、（ｃ）はプランジャとＦＰＣ基板の導電ラインが接触しない状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  生体信号検出装置
１ａ  バンド
２  ＦＰＣ基板
７  電動モータ
９  歯車
１２  制御ユニット
１３  発光センサ
１４  受光センサ
１５  圧力センサ
３０ａ、３０ｂ  孔
【図１】
2008279061.tif 000003
【図２】
2008279061.tif 000004
【図３】
2008279061.tif 000005
【図４】
2008279061.tif 000006
【図５】
2008279061.tif 000007
【図６】
2008279061.tif 000008
【図７】
2008279061.tif 000009
【図８】
2008279061.tif 000010
【図９】
2008279061.tif 000011
【図１０】
2008279061.tif 000012
【図１１】
2008279061.tif 000013