(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つ以上の電極からなる第１電極と、
少なくとも１つ以上の電極からなる第２電極と、
前記第１電極の少なくとも一部分が表出しないように、前記第１電極をベルト内に収容するカフと、
前記第１及び第２電極を前記第１及び第２電極によって電気的に挟まれる被検者の人体及びその他の物質を誘電体としたコンデンサと見なしたときに、前記コンデンサを含んで構成される共振回路と、
前記第１及び第２電極に高周波定電流を供給する電流供給部と、
前記第１及び第２電極の電圧変化に基づいてインピーダンス変動を検出し、当該インピーダンス変動に基づいて生体情報を検出する検出部と、
を有する生体情報測定装置。
【請求項２】
第１カフと、
第２カフと、
前記第１カフ及び前記第２カフのそれぞれに設けられ、少なくとも一部分が前記第１及び第２カフのベルト内に収容されてカフ表面に表出していない電極と、
前記第１及び第２カフの前記電極を前記第１及び第２カフの前記電極によって電気的に挟まれる被検者の人体及びその他の物質を誘電体としたコンデンサと見なしたときに、前記コンデンサを含んで構成される共振回路と、
前記第１カフ及び前記第２カフの前記電極に高周波定電流を供給する電流供給部と、
前記第１カフ及び前記第２カフの前記電極の電圧変化に基づいてインピーダンス変動を検出し、当該インピーダンス変動に基づいて生体情報を検出する検出部と、
を有する生体情報測定装置。
【請求項３】
前記共振回路の共振周波数は、前記高周波定電流の周波数に一致する、
請求項１又は請求項２に記載の生体情報測定装置。
【請求項４】
前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれ、
前記高周波定電流を被検者に供給するための供給用電極と、
前記電圧変化を検出するための検出用電極と、
を有する請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項５】
前記第１カフ及び前記第２カフの前記電極は、それぞれ、
前記高周波定電流を被検者に供給するための供給用電極と、
前記電圧変化を検出するための検出用電極と、
を有する請求項２に記載の生体情報測定装置。
【請求項６】
前記供給用電極は前記ベルト内に収容されて前記ベルト表面に表出しておらず、
前記検出用電極は前記ベルト内に収容されておらず前記ベルト表面に表出している、
請求項５に記載の生体情報測定装置。
【請求項７】
前記電極は、平面状である、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
【請求項８】
前記検出部は、前記生体情報として、脈波又は呼吸の状態を検出する、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
【請求項９】
前記検出用電極を用いて心電図を計測する心電図計測部を有する、
請求項４又は請求項５に記載の生体情報測定装置。
【請求項１０】
前記カフを用いて血圧を計測する血圧計測部を有する、
請求項２、請求項５又は請求項６に記載の生体情報測定装置。
【請求項１１】
上肢又は下肢に巻きつける袋状のベルトと、
前記ベルト内に設けられた空気袋と、
少なくとも一部分が前記ベルト内に収容されてベルト表面に表出していない平面状電極と、
を有し、
前記平面状電極は、
生体情報を測定するための電流を被検者に供給するための供給用電極と、
前記被検者の電圧を検出するための検出用電極と、
を有し、
前記供給用電極は前記ベルト内に収容されて前記ベルト表面に表出しておらず、
前記検出用電極は前記ベルト内に収容されておらず前記ベルト表面に表出している、
生体情報測定用カフ。
【請求項１２】
上肢又は下肢に巻きつける袋状のベルトと、
前記ベルト内に設けられた空気袋と、
少なくとも一部分が前記ベルト内に収容されてベルト表面に表出していない平面状電極と、
を有し、
前記空気袋の少なくとも一部分が導電性材料により形成されており、前記空気袋が前記平面状電極として機能する、
生体情報測定用カフ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極を用いて生体情報を測定する生体情報測定装置、及び生体情報測定用カフに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検者の体表に複数の電極を貼り付け、その電極を介して人体に電流を流し、そのときの電極間の電位差（電圧）を検出し、その電位差に基づいて人体の電気インピーダンス変動を検出することで、呼吸状態や、脈波、血流の状態などの生体情報を測定する装置が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、呼吸に応じて変動するインピーダンス変動を検出することで、呼吸状態を測定する装置が開示されている。また、例えば特許文献２には、胸部を挟むように貼着された一対の電極を用いてインピーダンス脈波を検出し、このインピーダンス脈波を用いて脈波伝播速度を計算する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０６３１８６号公報
【特許文献２】特許第３６９６９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したようなインピーダンスを測定することで生体情報を得る装置においては、インピーダンスを測定するための電極を被検者の体表の所定位置に貼着する必要がある。このため、医療従事者は、その分だけ検査に手間がかかるようになる。また、被検者にとっては、電極が体表に直接触れることになるのでこれを不快と感じる被検者もいる。
【０００６】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、医療従事者の電極装着に要する手間や、被検者の皮膚に電極が触れることによる不快感を低減し得る生体情報測定装置、及び生体情報測定用カフを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の生体情報測定装置の一つの態様は、
少なくとも１つ以上の電極からなる第１電極と、
少なくとも１つ以上の電極からなる第２電極と、
前記第１電極の少なくとも一部分が表出しないように、前記第１電極をベルト内に収容するカフと、
前記第１及び第２電極を前記第１及び第２電極によって電気的に挟まれる被検者の人体及びその他の物質を誘電体としたコンデンサと見なしたときに、前記コンデンサを含んで構成される共振回路と、
前記第１及び第２電極に高周波定電流を供給する電流供給部と、
前記第１及び第２電極の電圧変化に基づいてインピーダンス変動を検出し、当該インピーダンス変動に基づいて生体情報を検出する検出部と、
を有する。
【０００８】
本発明の生体情報測定装置の一つの態様は、
第１カフと、
第２カフと、
前記第１カフ及び前記第２カフのそれぞれに設けられ、少なくとも一部分が前記第１及び第２カフのベルト内に収容されてカフ表面に表出していない電極と、
前記第１及び第２カフの前記電極を前記第１及び第２カフの前記電極によって電気的に挟まれる被検者の人体及びその他の物質を誘電体としたコンデンサと見なしたときに、前記コンデンサを含んで構成される共振回路と、
前記第１カフ及び前記第２カフの前記電極に高周波定電流を供給する電流供給部と、
前記第１カフ及び前記第２カフの前記電極の電圧変化に基づいてインピーダンス変動を検出し、当該インピーダンス変動に基づいて生体情報を検出する検出部と、
を有する。
【０００９】
本発明の生体情報測定用カフの一つの態様は、
上肢又は下肢に巻きつける袋状のベルトと、
前記ベルト内に設けられた空気袋と、
少なくとも一部分が前記ベルト内に収容されてベルト表面に表出していない平面状電極と、
を有し、
前記平面状電極は、
生体情報を測定するための電流を被検者に供給するための供給用電極と、
前記被検者の電圧を検出するための検出用電極と、
を有し、
前記供給用電極は前記ベルト内に収容されて前記ベルト表面に表出しておらず、
前記検出用電極は前記ベルト内に収容されておらず前記ベルト表面に表出している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、インピーダンスを測定するための複数の電極のうち、少なくとも一つをカフに設けたので、従来と比較して被検者に電極を容易かつ正確に装着して、インピーダンスを計測できるようになる。また、共振回路を構成したので、被検者の肌に電極を直接触れさせなくても被検者に電流を流すことができるので、電極の全部又は少なくとも一部を被検者の肌に直接触れさせずにインピーダンスを計測できるようになる。これにより、医療従事者の電極装着に要する手間や、被検者の皮膚に電極が触れることによる不快感を低減し得る生体情報測定装置、及び生体情報測定用カフを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態の基本構成図
【図２】実施の形態に係る生体情報測定装置の全体構成を示すブロック図
【図３】インピーダンス脈波と圧脈波とを用いた脈波伝播速度の算出手順を示すフローチャート
【図４】インピーダンス脈波と圧脈波とから脈波の伝播時間を求めるための説明に供する図
【図５】第１カフ及び第２カフを内面（装着面）方向から見た平面図
【図６】図５のＡ−Ａ’断面図
【図７】各電極の電気的接続及び作用の説明に供する図
【図８】各カフに１つの電極を設けた場合の構成を示す図
【図９】絶縁物がある場合に対処するための構成を示す図
【図１０】絶縁物がある場合に対処するための構成を示す図
【図１１】電極を腕帯（足帯）の内部に配置した状態を示す断面図
【図１２】電極を布で覆った状態を示す断面図
【図１３】電圧測定側の回路も共振回路とした構成を示す図
【図１４】他の実施の形態における電極の配置を示す平面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本実施の形態の基本構成図である。図１の生体情報測定装置１０は、第１カフ２０と、第２カフ３０と、第１カフ２０に設けられた電極２１、２２と、第２カフ３０に設けられた電極３１、３２と、を有する。
【００１３】
また、生体情報測定装置１０は、第１及び第２カフ２０、３０の電極２１、２２、３１、３２を第１及び第２カフ２０、３０の電極２１、２２、３１、３２によって電気的に挟まれる被検者の人体４０及びその他の物質を誘電体としたコンデンサと見なしたときに、このコンデンサを含んで構成される共振回路を有する。共振回路を形成するために、図１の例では、コイル５０が設けられている。
【００１４】
また、生体情報測定装置１０は、第１カフ２０の電極２１及び第２カフ３０の電極３１に高周波定電流を供給する高周波定電流電源６０を有する。
【００１５】
さらに、生体情報測定装置１０は、第１カフ２０の電極２２及び第２カフ３０の電極３２の電圧に基づいてインピーダンス変動を検出し、当該インピーダンス変動に基づいて生体情報を検出する検出部７０を有する。実際上、検出部７０は、電圧計とフィルタとを有しており、電圧計によって測定した電圧のうち、測定しようとする生体情報に対応する周波数成分をフィルタによって抽出する。つまり、生体情報として、脈波又は呼吸の状態などを検出する場合、これらの生体情報はそれぞれ周波数帯域が異なるので、フィルタによってそれらを分離することで、各生体情報に対応するインピーダンス変動を抽出することができ、そのインピーダンス変動に基づいて各生体情報を得ることができる。
【００１６】
このように、共振回路を設けたことにより、被検者の肌に電極を直接触れさせなくても被検者に電流を流すことができるので、電極の全部又は少なくとも一部を被検者の肌に直接触れさせずにインピーダンスを計測できるようになる。また、第１カフ２０及び第２カフ３０のそれぞれに電極を設けたので、第１カフ２０及び第２カフ３０を被検者に装着するだけで、インピーダンスを計測できるようになる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
なお、以下の実施の形態では、主に、本発明による生体情報測定装置を脈波伝播速度（ＰＷＶ：Pulse Wave Velocity）を測定する装置に適用した場合について述べるが、本発明による生体情報測定装置は、ＰＷＶを測定する場合に限らず、インピーダンス変動に基づいて生体情報を測定する装置に広く適用できる。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態に係る生体情報測定装置の全体構成を示す概略図である。
【００２０】
生体情報測定装置１００は、第１カフ１１０と第２カフ１２０とを有する。第１カフ１１０及び第２カフ１２０のそれぞれには第１電極１１１及び第２電極１２１が設けられている。第１カフ１１０は被検者の上肢に装着され、第２カフ１２０は被検者の下肢に装着される。本実施の形態では、第１カフ１１０は左上腕に装着され、第２カフ１２０は右足首に装着される。
【００２１】
さらに、生体情報測定装置１００は、血圧脈波計測部１３０、インピーダンス脈波計測部１４０、心電図計測部１５０、制御・演算部１６０、記憶部１７１、入力部１７２、表示部１７３、音声部１７４及び印字部１７５を有する。
【００２２】
制御・演算部１６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリ等を有し、メモリに記憶された生体情報測定プログラムをＣＰＵで実行することにより、装置内各部の動作を制御するほか、各種の生体情報を得るために必要な演算を行う。
【００２３】
記憶部１７１は、ハードディスク等の記憶装置であり、制御・演算部１６０の制御に従って測定結果等を記憶する。入力部１７２は、キーボード、マウス或いはボタン等の入力装置から構成されており、ユーザの操作に応じた操作信号を制御・演算部１６０に出力する。制御・演算部１６０は操作信号に応じた制御及び演算を行う。表示部１７３は、液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置であり、制御・演算部１６０の制御に従って設定画面、操作ガイダンス或いは生体情報検査結果レポート等を表示する。なお、表示部１７３をタッチパネルにより構成して、表示機能に加えて入力機能も備えたものとしてもよい。音声部１７４は、スピーカ装置であり、制御・演算部１６０の制御に従って操作ガイダンス或いはアラーム音等を出力する。印字部１７５は、サーマルプリンタ等のプリンタ装置であり、制御・演算部１６０の制御に従って生体情報検査結果レポート等を印字する。
【００２４】
血圧脈波計測部１３０は、各カフ１１０、１２０に対する給排気を行うポンプ及び排気弁、各カフ１１０、１２０の圧力を検出する圧力センサ、及び、圧力センサによる検出信号に対して増幅等の所定の信号処理を施す信号処理回路等から構成されている。血圧脈波計測部１３０は、ホースを介してカフ１１０、１２０の空気袋に空気を導入することでカフ１１０、１２０の内圧（以下、カフの内圧を「カフ圧」という）を加圧すると共に、空気袋から空気を排出することでカフ１１０、１２０のカフ圧を減圧する。加圧後のカフ圧の目標値は、圧脈波計測の場合と血圧計測の場合とで異なり、それぞれ個別に設定可能である。
【００２５】
本実施の形態の場合には、圧脈波の計測とインピーダンス脈波の計測とが同時に行われる。
【００２６】
圧脈波の計測は、第１カフ１１０及び第２カフ１２０の両方、或いは、第１カフ１１０又は第２カフ１２０のいずれかを用いて行うことができるが、本実施の形態の場合には、心臓２００から遠い部位に装着された第２カフ１２０を用いて圧脈波を測定する。これにより、脈波の伝播経路が長くなるので、ＰＷＶの測定精度が向上する。
【００２７】
圧脈波及びインピーダンス脈波を計測する場合、血圧脈波計測部１３０は、先ず、カフ１１０、１２０のカフ圧が所定値になるまで加圧する。ここで、圧脈波を計測しない方のカフ１１０も加圧するのは、カフ１１０に設けられた電極１１１をインピーダンス脈波の測定のために被検者にできるだけ密着させるためである。本実施の形態では、圧脈波及びインピーダンス脈波を計測する場合のカフ圧を、３０〜４０ｍＨｇに制御する。
【００２８】
血圧脈波計測部１３０は、加圧後のカフ１２０のカフ圧の変動を圧脈波信号として圧力センサで検出し、検出した圧脈波信号を制御・演算部１６０に出力する。
【００２９】
一方、血圧計測の場合、血圧脈波計測部１３０は、減圧中にカフ１１０及び又は１２０のカフ圧の振動を圧力センサにより検出しながら、振幅の増大が始まる時点のカフ圧を収縮期血圧として検出すると共に、振動の減少が最も顕著なカフ圧を拡張期血圧として検出する。そして、血圧脈波計測部１３０は、検出した収縮期血圧及び拡張期血圧をそれぞれ示す血圧信号を制御・演算部１６０に出力する。
【００３０】
心電図計測部１５０は、各カフ１１０、１２０内に設けられた電極１１１、１２１に接続されている。心電図計測部１５０は、電極１１１、１２１により検出された検出信号に対して増幅等の所定の信号処理を施す信号処理回路を有する。心電図計測部１５０は、信号処理後の検出信号を心電図信号として制御・演算部１６０に出力する。
【００３１】
インピーダンス脈波計測部１４０は、電極１１１、１２１に高周波定電流を供給する高周波定電流電源（図１の高周波定電流電源６０に対応する）と、高周波定電流を供給したときの電極１１１、１２１間の電圧を計測する電圧計（図１の検出部７０に対応する）と、計測された電圧に基づいてインピーダンス脈波を得るインピーダンス脈波形成部と、を有する。
【００３２】
インピーダンス脈波の計測原理は、既に知られているように、心臓２００を通る経路でのインピーダンスは、血流量と血液の赤血球の配列とに応じて変化するといった事実に基づく。具体的には、インピーダンスは、血流量が多いほど、血液の赤血球が整列するほど、小さくなる。ここで、大動脈弁開放前には、大動脈血流はほとんどなく血液の配列もランダムなので、インピーダンスは大きくなる。これに対して、大動脈弁開放後には、大動脈拍動流が生じて血流量が多くなり、大動脈弁を通過する時の血液の赤血球も整列するので、インピーダンスは小さくなる。インピーダンス脈波は、このような大動脈弁からの拍動流によって変動するインピーダンスを計測したものである。インピーダンス脈波を観察することで、大動脈弁から血液が駆出されたタイミングを検出できる。インピーダンス脈波を用いて心臓からの血液の駆出タイミングを検出すれば、血流を直接検出しているので心臓からの血液の駆出タイミングを高精度で検出できる。これに対して、圧電センサ等を用いて心臓の動きを検出することで心臓からの血液の駆出タイミングを検出する方法では、心臓疾患の有無や血圧等に応じて心臓が動き始めてから血液が駆出されるまでの時間間隔が異なるため、心臓の動きから血液の駆出タイミングを正確に推測することは困難である。
【００３３】
ここで、一般にインピーダンス脈波を計測するために用いる高周波定電流の周波数は５０ｋＨｚ前後であり、一方、心電図の成分は高くとも１００Ｈｚ程度であり、周波数帯域が大きく離れている。よって、これらが混ざり合ったとしても、インピーダンス脈波の成分と心電図の成分はフィルタリングなどでの手法で容易に分離可能なので、インピーダンス脈波測定部１４０による計測と心電図計測部１５０による計測は同時に行うことができる。
【００３４】
次に、図３及び図４を用いて、インピーダンス脈波と圧脈波とを用いたＰＷＶの算出の方法について説明する。なお、このインピーダンス脈波と圧脈波とを用いたＰＷＶの算出については、例えば特許文献２でも開示された既知の方法なので、ここでは簡単に説明する。
【００３５】
ＰＷＶを算出するにあたって、制御・演算部１６０は、図３に示す処理手順を実行する。制御・演算部１６０は、ステップＳ０でＰＷＶ算出処理を開始すると、ステップＳ１において血圧脈波計測部１３０が加圧するカフ１１０、１２０のカフ圧を設定する。本実施の形態の場合には、カフ圧を３０〜４０ｍＨｇに設定する。続く、ステップＳ２においてインピーダンス脈波計測部１４０で計測されたインピーダンス脈波を読み込み、ステップＳ３において血圧脈波計測部１３０で計測された圧脈波を読み込む。
【００３６】
ステップＳ２及びＳ３で読み込まれるインピーダンス脈波及び圧脈波の様子を、図４に示す。図４では、インピーダンス脈波と圧脈波の時間軸を同一時間軸に合わせて示してある。また、インピーダンス脈波の縦軸は、インピーダンスが小さくなる方向が上方向となるように示してある。
【００３７】
ステップＳ４において、制御・演算部１６０は、インピーダンス脈波のインピーダンスが小さくなる変化点、及び、圧脈波の圧力が大きくなる変化点を検出する。この変換点を検出するにあたっては、例えば微分法等を用いることができる。図４の例では、インピーダンス脈波は時点ｔ１の点が上述の変化点となっており、圧脈波は時刻ｔ２の点が上述の変化点となっている。
【００３８】
制御・演算部１６０は、ステップＳ５において、ｔ２−ｔ１を計算することで、心臓２００から第２カフ１２０の装着部位までの脈波の伝播時間Ｔを算出する。次に、制御・演算部１６０は、ステップＳ６において、予め設定された心臓２００から第２カフ１２０の装着部位までの距離Ｌを用いて、Ｔ／Ｌを計算することで、ＰＷＶを算出する。
【００３９】
図５は、本実施の形態の第１カフ１１０及び第２カフ１２０を内面（装着面）方向から見た平面図であり、図６は、図５のＡ−Ａ’断面を示す断面図である。
【００４０】
第１カフ１１０は腕に巻回させる腕帯１１２と、腕帯１１２内に設けられた空気袋１１３と、腕帯１１２の表面に固定して設けられた電極１１１と、を有する。電極１１１は、第１カフ１１０の幅方向に所定間隔だけ隔てられて設けられた２つの電極１１１ａ、１１１ｂからなる。
【００４１】
各電極１１１ａ、１１１ｂは、第１カフ１１０の長手方向に延在するように設けられている。電極１１１ａ、１１１ｂは銅などの金属箔により構成されている。なお、電極１１１ａ、１１１ｂを導電性の布により形成すれば、肌触りが良くなるので好適である。導電性の布は導電性の高い繊維から作成すればよい。
【００４２】
空気袋１１３には、血圧脈波計測部１３０へと繋がるホース１１４が取り付けられている。また、各電極１１１ａ、１１１ｂには、リード線（図示せず）が取り付けられている。各電極１１１ａ、１１１ｂに取り付けられたリード線は両方ともインピーダンス脈波計測部１４０に接続されていると共に、各電極１１１ａ、１１１ｂに取り付けられたリード線のうちいずれか一つは心電図計測部１５０に接続されている。
【００４３】
同様に、第２カフ１２０は足首に巻回させる足帯１２２と、足帯１２２内に設けられた空気袋１２３と、足帯１２２の表面に固定して設けられた電極１２１と、を有する。電極１２１は、第２カフ１２０の幅方向に所定間隔だけ隔てられて設けられた２つの電極１２１ａ、１２１ｂからなる。各電極１２１ａ、１２１ｂは、第２カフ１２０の長手方向に延在するように設けられている。電極１２１ａ、１２１ｂは銅などの金属箔により構成されている。なお、電極１２１ａ、１２１ｂを導電性の布により形成すれば、肌触りが良くなるので好適である。空気袋１２３には、血圧脈波計測部１３０へと繋がるホース１２４が取り付けられている。また、各電極１２１ａ、１２１ｂには、リード線（図示せず）が取り付けられている。各電極１２１ａ、１２１ｂに取り付けられたリード線は両方ともインピーダンス脈波計測部１４０に接続されていると共に、各電極１２１ａ、１２１ｂに取り付けられたリード線のうちいずれか一つは心電図計測部１５０に接続されている。
【００４４】
図７は、各電極１１１ａ、１１１ｂ、１２１ａ、１２１ｂの電気的接続及び作用の説明に供する図である。
【００４５】
高周波定電流電源１４１及び電圧計１４２は、インピーダンス脈波計算部１４０に設けられている。高周波定電流電源１４１には電極１１１ｂ、１２１ｂが接続され、これにより電極１１１ｂ、１２１ｂ間に高周波定電流が供給される。電極１１１ｂ、１２１ｂよりも内側（心臓２００に近い方）に配置された電極１１１ａ、１２１ａ間の電圧が電圧計１４２により測定され、インピーダンス脈波計測部１４０は測定された電圧に基づいてインピーダンス脈波（つまり心臓２００を通る経路でのインピーダンス）を計測する。なお、インピーダンス脈波の求め方は、特許文献１でも開示されたように既知の技術なのでここでの説明は省略する。例えば、インピーダンス脈波は、測定されたインピーダンスから心拍同期性成分を基本波とする成分をフィルタリングにより抽出することで検出することができる。
【００４６】
このように、電極１１１ｂ、１２１ｂに高周波定電流を供給すると、電極１１１ｂ、１２１ｂ間に電流が流れる。電極１１１ｂ、１２１ｂに流れる電流値は、一定電流であるので、電圧値は上述したように心臓から駆出される血液によって変化する。インピーダンス脈波計測部１４０は、この電圧値の変化を電圧計によって検出し、それを基にインピーダンス脈波を得る。
【００４７】
このように、第１カフ１１０及び第２カフ１２０にそれぞれ電極１１１、１２１を設け、この電極１１１、１２１を用いてインピーダンス脈波を測定するようにしたので、第１カフ１１０及び第２カフ１２０を被検者の所定部位に装着するだけで、インピーダンス脈波及び圧脈波を計測でき、それに基づいて精度の良い脈波伝播速度を算出できる。この結果、測定具の装着の手間が少なく、かつ、簡易な構成でありながら、脈波伝播速度を精度良く測定できるようになる。すなわち、従来のようにカフと別体にインピーダンス脈波測定用の電極を設ける場合と比較して、カフ１１０、１２０を所定部位に取り付けさえすれば、高周波定電流供給用の電極１１１ｂ、１２１ｂと、電圧検出用の電極１１１ａ、１２１ａとの位置関係も自ずと決まるので、医療従事者が電極の取り付け位置に気を遣わなくても、良好なインピーダンス脈波を得ることができるようになる。
【００４８】
さらには、第１カフ１１０及び第２カフ１２０を用いて、心電図及び血圧を計測することも可能となる。
【００４９】
また、カフ１１０、１２０の圧力を用いて、電極１１１、１２１を人体に押し付けることができるので、電極を皮膚に貼着させるなどの手間がかからない。なお、発明者らは、実験により、圧脈波を検出するのに好適な３０〜４０ｍＨｇのカフ圧の条件下で、電極１１１、１２１により良好なインピーダンス脈波を得ることができることを確認している。
【００５０】
さらに、本実施の形態の生体情報測定装置１００は、カフ１１０、１２０を装着するだけで、ＰＷＶと、心臓から血液が駆出されるタイミングと、血圧とを測定できるので、ＣＡＶＩ（Cardio-Ankle Vascular Index）を容易に得ることができるようになる。
【００５１】
なお、上述の実施の形態では、各カフ１１０及び１２０に２つの電極１１１ａ、１１１ｂ及び１２１ａ、１２１ｂを設けた場合について述べたが、各カフ１１０、１２０に１つの電極を設け、その電極間に高周波定電流を供給し、その電極間の電圧を検出することで、インピーダンス脈波を検出することもできる。図８は、そのときの各電極１１１、１２１の電気的接続及び作用の説明に供する図である。電圧計１４２を高周波定電流電源１４１に並列に接続し、電極１１１、１２１間に高周波定電流を供給したときの電圧降下を電圧計１４２で測定することで、電極１１１、１２１間のインピーダンスの変化を測定すればよい。但し、測定の安定度の点では、実施の形態のように各カフ１１０及び１２０に２つの電極１１１ａ、１１１ｂ及び１２１ａ、１２１ｂを設ける方が好ましい。測定の安定度とは、測定対象である心臓から駆出される血液によるインピーダンスの変化以外の、呼吸や体動などのような動きによる測定値への影響の受けにくさのことを意味する。つまり、実施の形態のように、高周波定電流供給用の電極１１１ｂ、１２１ｂと電圧測定用の電極１１１ａ、１２１ａとを分けた方が、図８のように高周波定電流供給用の電極と電圧測定用の電極とを共用するよりも、測定の安定度が高くなり、呼吸や体動などによる測定値への影響が小さいＳＮの良い測定値を得ることができるようになる。
【００５２】
また、図７との対応部分に同一符号を付した図９に示すように、高周波定電流電源１４１と直列にコイル３００を接続することで、直列共振回路を構成すれば、電極１１１と皮膚の間に布や着衣などの絶縁物３０１、３０２が介在した場合でも、高周波電流を流すことができるので、インピーダンス脈波を測定できるようになる。
【００５３】
因みに、図９〜図１２に示した構成が、図１に示した構成に対応した構成である。
【００５４】
なお、図９では、高周波定電流電源１４１と第１電極１１１との間にコイル３００を接続しているが、高周波定電流電源１４１と第２電極１２１との間にコイルを接続してもよい。図１０の回路は、図９の回路に関する等価回路を示すものである（電圧計１４２は省略してある）。第１電極１１１及び第２電極１２１は、被検者とその他の布や着衣などを挟んだコンデンサ４００と見なすことができる。そして、被検者の人体及びその他の物質（布や着衣など）はコンデンサ４００の誘電体と見なすことができる。このとき、コイル３００のインダクタンスを、コイル３００とコンデンサ４００とによる直列ＬＣ回路の共振周波数が供給する高周波定電流の周波数に一致するように設定するか、あるいは、供給する高周波定電流の周波数をコイル３００とコンデンサ４００とによる直列ＬＣ回路の共振周波数に一致するように設定する。このようにすることで、電極１１１、１２１と人体（被検者）との間に、布や着衣などが介在した場合でも、人体にインピーダンス脈波の計測に必要な高周波定電流を流すことができるようになるので、インピーダンス脈波を測定可能となる。
【００５５】
また、このような共振構成を採用すれば、図６との対応部分に同一符号を付した図１１に示すように、電極１１１ａ（１１１ｂ、１２１ａ、１２１ｂ）を、カフ１１０（１２０）の腕帯１１２（足帯１２２）の内部に配置しても、インピーダンス脈波を測定できるようになる。同様に、図１２に示すように、電極１１１ａ（１１１ｂ、１２１ａ、１２１ｂ）を布５００などで覆ってもインピーダンス脈波を測定できるようになる。このようにすれば、電極を被検者の肌に直接触れさせずにインピーダンス脈波を測定できるようになるので、被検者に不快感をもたせずに測定を行うことができるようになる。また電極の損傷を防止することもできる。さらに、図１との対応部分に同一符号を付した図１３に示すように、電圧測定側の回路にもコイル５１を設けて共振回路を構成すれば、高感度に電圧を検出できるようになる。つまり、図１に示したように高周波定電流の供給側のみを共振回路構成としてもよく、図１３に示したように高周波定電流の供給側及び電圧の測定側の両方を共振回路構成にしてもよい。さらには、電圧の測定側のみを共振回路構成にしてもよい。なお、電圧の測定側を共振回路構成にする場合には、検出部７０に対してコイルを並列に接続することで並列ＬＣ共振回路としてもよい。
【００５６】
ただし、測定感度の点からは、電極のうち、電圧を測定する電極（実施の形態の場合、電極１１１ａ、１２１ａ）は被検者の肌に直接触れていた方がよい。つまり、高周波定電流が供給される一対の電極１１１ｂ、１２１ｂは布などを介在させ、電圧を測定する電極１１１ａ、１２１ａは被検者の肌に直接触れるようにすれば、測定感度を維持しつつ、被検者の肌に触れる電極の面積を小さくすることができ、被検者の不快感を低減できる。上述の共振構成を採用すれば、空気袋１１３、１２３を導電材料によって形成すれば、空気袋１１３、１２３を電極として用いることができるようになる。
【００５７】
また、共振回路を形成したことにより、人体に低い周波数は流れにくくし、高い周波数の電流のみ流れるようにすることができる。この結果、誤って人体に有害な低い周波数の電流が流れることを防止できる。よって、安全性の高い測定を実現できる。
【００５８】
また、上述の実施の形態では、電極１１１及び１２１を、それぞれ、カフ１１０、１２０の幅方向に所定間隔だけ隔てられ、カフ１１０、１２０の長手方向に延在するように設けられた２つの電極１１１ａ、１１１ｂ及び１２１ａ、１２１ｂにより構成した場合について述べたが、電極１１１及び１２１の配置はこれに限らない。例えば、図５との対応部分に同一符号を付した図１４に示すように、電極１１１及び１２１を、それぞれ、カフ１１０、１２０の長手方向に所定間隔だけ隔てられ、カフ１１０、１２０の幅方向に延在するように設けられた２つの電極１１１ａ、１１１ｂ及び１２１ａ、１２１ｂにより構成してもよい。但し、図５に示したように、電極１１１、１２１は、カフ１１０、１２０の長手方向に延在するように設けると、人体に密着又は対向する面積が大きくなるので、より良好なインピーダンス脈波を計測できるようになる。
【００５９】
因みに、インピーダンス脈波を測定する観点からは、高周波定電流が供給される一対の電極１１１ｂ、１２１ｂは、電圧が測定される一対の電極１１１ａ、１２１ａよりも、心臓から離れた位置に配置されることが好ましい。よって、カフ１１０、１２０の装着時に医療従事者が各電極がそのような位置関係となるようにカフ１１０、１２０を装着できるように、カフ１１０、１２０を装着させる向きをカフ１１０、１２０に明示しておくとよい。
【００６０】
さらに、上述の実施の形態では、カフ１１０が左腕に装着されるものでありかつカフ１２０が右足に装着されるものである場合について述べたが、カフ１１０が右腕に装着されるものでありかつカフ１２０が左足に装着されるものであってもよい。要は、一方のカフ１１０を被検者の上肢に装着し、他方のカフ１２０を被検者の下肢に装着すればよい。換言すれば、カフ１１０、１２０は、人体を介してカフ１１０とカフ１２０に電流を流したときに、その電流が心臓２００を通過するような位置に装着すればよい。
【００６１】
さらに、図１、図９〜図１３に示した共振回路を用いた構成は、ＰＷＶを測定する場合に限らず、インピーダンス変動に基づいて生体情報を測定する装置に広く適用できる。その場合、カフを装着する位置は、必ずしも上肢及び下肢である必要はない。
【００６２】
さらに、上述の実施の形態では、インピーダンスを測定する電極をそれぞれカフ１１０、１２０（２０、３０）に設けた場合について述べたが、インピーダンスを測定する一方の電極のみをカフに設け、もう一方の電極はカフに設けずに被検者に取り付けるようにしてもよい。例えば図２において、電極１２１は実施の形態で説明したようにカフ１２０に設けてカフ１２０と共に被検者に下肢に装着するのに対して、電極１１１はカフ１１０に設けずに、被検者の頭部や頸部、上肢などにカフ１１０に依らず取り付ける。この電極１１１の被検者への取り付けは、例えば従来と同様に粘着テープなどを用いて被検者の体表に貼着すればよい。電極１１１を取り付ける位置は、人体を介して電極１２１と電極１１１との間に電流を流したときに、その電流が心臓２００を通過するような位置であればよい。換言すれば、電極１２１と電極１１１が心臓２００を挟んだ位置に配置されるように、電極１１１を取り付ければよい。
【００６３】
このように、一方の電極をカフに設けない場合には、両方の電極をカフに設ける場合と比較すると、装着の自由度が増すといった利点がある。
【００６４】
上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、電極を用いて生体情報を測定する生体情報測定装置に適用し得る。
【符号の説明】
【００６６】
１０、１００  生体情報測定装置
２０、３０、１１０、１２０  カフ
２１、２２、３１、３２、１１１、１２１  電極
４０  人体
５０、５１、３００  コイル
６０、１４１  高周波定電流電源
７０  検出部
１１２  腕帯
１１３、１２３  空気袋
１２２  足帯
１３０  血圧脈波計測部
１４０  インピーダンス脈波計測部
１５０  心電図計測部
１６０  制御・演算部
２００  心臓
【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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【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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