(57)【要約】【課題】生体情報の測定時にカフやポンプを用いることなく高周波の圧力変動を簡単な機械的な構成で確実かつ容易にカットすることができ、生体情報測定の精度向上を図る。【解決手段】腕時計（１００）に、脈拍を検出する脈拍検出部（３）と、この脈拍検出部を有するケース体（２）を手首（Ｒ）に装着するバンド部材（４）と、バンド部材を介して伝達された手首付近の動脈の脈動により生じた張力変動を脈拍検出部内に設けられた第１の空気室（３４）の内圧変動に変換する遮蔽部材（３１）と、この遮蔽部材によって変換された第１の空気室の内圧変動を、この第１の空気室に隣接して設けられた第２の空気室（３５）に連通する複数の孔部（３６ａ）を介して第２の空気室に伝達する第１の空気室、第２の空気室及び仕切り部材（３６）と、第２の空気室に設けられ、第２の空気室内の内圧変動を検出する金属板（３７）及び圧電素子（３８）と、を備えた。【選択図】図１
2005192625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体情報を検出する生体情報検出部と、この生体情報検出部を有する装置本体を手首に装着するバンド部材とを備えている生体情報測定装置において、
前記生体情報検出部は、
前記バンド部材を介して伝達された手首付近の動脈の脈動により生じた張力変動を前記生体情報検出部内に設けられた第１の空気室の内圧変動に変換する変換手段と、
この変換手段によって変換された前記第１の空気室の内圧変動を、この第１の空気室に隣接して設けられた第２の空気室に連通する複数の孔部を介して前記第２の空気室に伝達する伝達手段と、
前記第２の空気室に設けられ、前記第２の空気室内の内圧変動を前記生体情報として検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項２】
前記伝達手段は、
前記第１の空気室と、
この第１の空気室に隣接して設けられた第２の空気室と、
前記第１の空気室と前記第２の空気室とを仕切る仕切り部材とを備えており、
前記複数の孔部は、前記仕切り部材に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項３】
前記検出手段は、
前記第２の空気室側に設けた可撓性部材と、
この可撓性部材に設けた圧電素子と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体情報測定装置。
【請求項４】
生体情報を検出する生体情報検出部と、この生体情報検出部を有する装置本体を手首に装着するバンド部材とを備えている生体情報測定装置において、
前記生体情報検出部は、
前記バンド部材を介して伝達された手首付近の動脈の脈動により生じた張力変動を前記生体情報検出部内に設けられた第１の空気室の内圧変動に変換する変換手段と、
この変換手段によって変換された前記第１の空気室の内圧変動を、この第１の空気室に隣接して設けられた第２の空気室に連通する一つの孔部を介して前記第２の空気室に伝達する伝達手段と、
前記第２の空気室に設けられ、前記第２の空気室内の内圧変動を検出する検出手段とを備え、
前記伝達手段は、前記第１の空気室と、この第１の空気室に隣接して設けられた第２の空気室と、前記第１の空気室と前記第２の空気室とを仕切るとともに中央よりも外周側寄りに孔部が形成された仕切り部材と、を備え、
前記検出手段は、前記第２の空気室側に設けた可撓性部材と、この可撓性部材の端部に設けた圧電素子と、を備えることを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項５】
装置本体、この装置本体のうち手首と当接する側に設けられた生体情報検出部、および、前記装置本体を手首に装着するバンド部材を備えている生体情報測定装置において、
前記生体情報検出部は、
前記バンド部材を介して伝達された手首付近の動脈の脈動により生じた張力変動を内圧変動に変換する複数の変換室と、
この複数の変換室の間に設けられた仕切り部材と、
前記複数の変換室内における内圧変動を前記生体情報として検出する検出手段とを備えており、
前記仕切り部材は、高周波の内圧変動除去用の複数の孔部を備えていることを特徴とする生体情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、生体情報としての脈拍を測定する機能を有する腕時計が知られている。この腕時計は、本体を手首に装着するとともに、脈動を検出するバンドを指に装着し、バンドが検出した脈動を本体で演算して脈拍を算出するものである（例えば、特許文献１参照。）。
また、腕時計のケース体に空気室を形成し、この空気室に連通するカフを設け、圧力センサの感圧部を空気室内に臨ませるように設けたものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。この腕時計は、手首の血管の脈動に伴ってカフ内の空気が断続的に加圧され、気圧変動として空気室内に伝達される。そして、この空気室内の気圧変化が圧力センサによって感知され、血圧として表示されるようになっている。
【特許文献１】特開平８−２９９２９２号公報
【特許文献２】特開昭６２−２９２１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に記載の腕時計においては、測定箇所となる指にバンドを取り付ける必要があることから、脈拍測定の際には、ユーザは意識的に測定のためだけに通常の状態とは異なる状態に準備したり、測定のためだけの動作を行う必要があった。
また、特許文献２に記載の腕時計においては、特許文献１に記載の腕時計における上述の問題点を解決しているものの、特許文献２に記載の腕時計を用いて脈拍を測定する場合には、カフ、及び、カフ内圧を上げるためのポンプが不可欠であり、また、圧力センサが脈拍による気圧変動以外の細かい変動、すなわち、ノイズのような高周波成分を含む圧力変動等も検出してしまうため、正確な測定ができないという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、生体情報の測定時にカフやポンプを用いることなく高周波の圧力変動を簡単な機械的な構成で確実かつ容易にカットすることができ、生体情報測定の精度向上を図ることができる生体情報測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、生体情報を検出する生体情報検出部（例えば、図１，３の脈拍検出部３）と、この生体情報検出部を有する装置本体（例えば、図１のケース体２）を手首（例えば、図１の手首Ｒ）に装着するバンド部材（例えば、図１のバンド部材４）とを備えている生体情報測定装置（例えば、図１の腕時計１００）において、前記生体情報検出部は、前記バンド部材を介して伝達された手首付近の動脈の脈動により生じた張力変動を前記生体情報検出部内に設けられた第１の空気室（例えば、図１，３の第１の空気室３４）の内圧変動に変換する変換手段（例えば、図１，３の遮蔽部材３１）と、この変換手段によって変換された前記第１の空気室の内圧変動を、この第１の空気室に隣接して設けられた第２の空気室（例えば、図１，３の第２の空気室３５）に連通する複数の孔部（例えば、図１，３，４の孔部３６ａ、図６の孔部３６ｃ）を介して前記第２の空気室に伝達する伝達手段（例えば、図１，３の第１の空気室３４、第２の空気室３５、仕切り部材３６）と、前記第２の空気室に設けられ、前記第２の空気室内の内圧変動を前記生体情報として検出する検出手段（例えば、図１，３，４，６の金属板３７及び圧電素子３８）と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、バンド部材を介して伝達された手首付近の動脈の脈動により生じた張力変動は、変換手段によって第１の空気室の内圧変動に変換される。この内圧変動は、伝達手段によって第１の空気室に隣接して設けられた第２の空気室に連通する複数の孔部を介して第２の空気室に伝達され、第２の空気室に設けられた検出手段が第２の空気室内の内圧変動を生体情報として検出する。この際、内圧変動は複数の孔部をそれぞれ介して伝達されるため、細かい空気変動はカットされ、測定しようとする脈拍変動に対応する圧力変動のみを第２の空気室に伝達することができる。よって、脈拍変動以外の振動による高周波成分を含む圧力変動を第２の空気室に伝達されるまでに確実且つ容易に複数の孔部の働きによりカットすることができるので、生体情報の測定精度を向上させることができる。更に、複数の孔部を設けているので、一つあたりの孔部の大きさを小さくすることができるので、生体情報の検出感度を向上させることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の生体情報測定装置において、前記伝達手段は、前記第１の空気室と、この第１の空気室に隣接して設けられた第２の空気室と、前記第１の空気室と前記第２の空気室とを仕切る仕切り部材（例えば、図１，３，７，８の仕切り部材３６）とを備えており、前記複数の孔部は、前記仕切り部材に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、第１の空気室の内圧変動を、第１の空気室と第２の空気室とを連通する孔部を介して第２の空気室に伝達させることができる。このため、高周波成分を含む張力変動が第１の空気室に入力された場合、孔部が高周波成分をカットするダンパとして機能することとなり、ノイズのような高周波成分を含む圧力変動を第２の空気室に伝達される前でカットすることができるので、生体情報測定の精度向上を図ることができる。また、仕切り部材の全域に複数の孔部が散在するように形成されているので、第１の空気室で生じた圧力変動を均等に伝達させることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の生体情報測定装置において、前記検出手段は、前記第２の空気室側に設けた可撓性部材（例えば、図１，３，４，６の金属板３７、図７，８，９の金属板３７）と、この可撓性部材に設けた圧電素子と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、可撓性材料が撓むと、圧電素子にはその撓みに応じた電圧が生じ、この電圧により、圧力変動を検出することができるので、簡易な構造で精度よく圧力変動を検出することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、生体情報を検出する生体情報検出部（例えば、図７，８の脈拍検出部３ｄ）と、この生体情報検出部を有する装置本体（例えば、図７のケース体２）を手首（例えば、図７の手首Ｒ）に装着するバンド部材（例えば、図７のバンド部材４）とを備えている生体情報測定装置（例えば、図７の腕時計２００）において、前記生体情報検出部は、前記バンド部材を介して伝達された手首付近の動脈の脈動により生じた張力変動を前記生体情報検出部内に設けられた第１の空気室（例えば、図７，８の第１の空気室３４）の内圧変動に変換する変換手段（例えば、図７，８の遮蔽部材３１）と、この変換手段によって変換された前記第１の空気室の内圧変動を、この第１の空気室に隣接して設けられた第２の空気室（例えば、図７，８の第２の空気室３５）に連通する一つの孔部（例えば、図９の孔部３６ｄ）を介して前記第２の空気室に伝達する伝達手段（例えば、図７，８の第１の空気室３４、第２の空気室３５、仕切り部材３６）と、前記第２の空気室に設けられ、前記第２の空気室内の内圧変動を検出する検出手段（例えば、図７，８，９の金属板３７及び圧電素子３８ｄ）とを備え、前記伝達手段は、前記第１の空気室と、この第１の空気室に隣接して設けられた第２の空気室と、前記第１の空気室と前記第２の空気室とを仕切るとともに中央よりも外周側寄りに孔部が形成された仕切り部材（例えば、図７，８の仕切り部材３６）と、を備え、前記検出手段は、前記第２の空気室側に設けた可撓性部材（例えば、図７，８，９の金属板３７）と、この可撓性部材の端部に設けた圧電素子（例えば、図７，８，９の金属板３７）と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、可撓性材料が最も撓むのは、撓む際に支点となる可撓性材料の端部であり、この端部で内圧を検出することができる。よって、生体情報をより正確に測定することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、装置本体（例えば、図１のケース体２）、この装置本体のうち手首（例えば、図１の手首Ｒ）と当接する側に設けられた生体情報検出部（例えば、図１，３の脈拍検出部３）、および、前記装置本体を手首に装着するバンド部材（例えば、図１のバンド部材４）とを備えている生体情報測定装置（例えば、図１の腕時計１００，２００）において、前記生体情報検出部は、前記バンド部材を介して伝達された手首付近の動脈の脈動により生じた張力変動を内圧変動に変換する複数の変換室（例えば、図１，３の第1および第２の各空気室３４、３５）と、この複数の変換室の間に設けられた仕切り部材（例えば、図１，３の仕切り部材３６）と、前記複数の変換室内における内圧変動を前記生体情報として検出する検出手段（例えば、図１，３，４，６の金属板３７及び圧電素子３８）とを備えており、前記仕切り部材は、高周波の内圧変動除去用の複数の孔部（例えば、図１，３，４の孔部３６ａ、図６の孔部３６ｃ）を備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、バンド部材を介して伝達された手首付近の動脈の脈動に伴って複数の変換室で変換された内圧変動を複数の孔部で除去することができる。このため、脈拍変動以外の振動による高周波成分を含む圧力変動を確実かつ容易に複数の孔部の働きによりカットすることができ、生体情報の測定精度を向上させることができる。更に、複数の孔部を設けているので、一つあたりの孔部の大きさを小さくすることができるので、生体情報の検出感度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、バンド部材を介して伝達された手首付近の動脈の脈動により生じた張力変動は、変換手段によって第１の空気室の内圧変動に変換される。この内圧変動は、伝達手段によって第１の空気室に隣接して設けられた第２の空気室に連通する複数の孔部を介して第２の空気室に伝達され、第２の空気室に設けられた検出手段が第２の空気室内の内圧変動を検出する。この際、内圧変動は複数の孔部をそれぞれ介して伝達されるため、細かい空気変動はカットされ、測定しようとする脈拍変動に対応する圧力変動のみを第２の空気室に伝達することができる。よって、脈拍変動以外の振動による高周波成分を含む圧力変動を第２の空気室に伝達されるまでに確実且つ容易にカットすることができるので、生体情報の測定精度を向上させることができる。更に、複数の孔部を設けているので、一つあたりの孔部の大きさを小さくすることができるので、生体情報の検出感度を向上させることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、第１の空気室の内圧変動を、第１の空気室と第２の空気室とを連通する孔部を介して第２の空気室に伝達させることができる。このため、高周波成分を含む張力変動が第１の空気室に入力された場合、孔部が高周波成分をカットするダンパとして機能することとなり、ノイズのような高周波成分を含む圧力変動を第２の空気室に伝達される前でカットすることができるので、生体情報測定の精度向上を図ることができる。また、仕切り部材の全域に複数の孔部が散在するように形成されているので、第１の空気室で生じた圧力変動を均等に伝達させることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、可撓性材料が撓むと、圧電素子にはその撓みに応じた電圧が生じ、この電圧により、圧力変動を検出することができるので、簡易な構造で精度よく圧力変動を検出することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、可撓性材料が最も撓むのは、撓む際に支点となる可撓性材料の端部であり、この端部で内圧検出することができる。よって、生体情報をより正確に測定することができる。
請求項５に記載の発明によれば、バンド部材を介して伝達された手首付近の動脈の脈動に伴って複数の変換室で変換された内圧変動を複数の孔部で除去することができる。このため、脈拍変動以外の振動による高周波成分を含む圧力変動を確実かつ容易に複数の孔部の働きによりカットすることができ、生体情報の測定精度を向上させることができる。更に、複数の孔部を設けているので、一つあたりの孔部の大きさを小さくすることができるので、生体情報の検出感度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る生体情報測定装置の最良の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態においては、生体情報測定装置の一例として脈拍測定機能付きの腕時計を挙げて説明する。
（実施形態１）
図１は、腕時計を左手に装着した場合に、腕の付け根側から腕時計及び手首を見た断面図である。図１に示すように、腕時計１００には、時計計時部１を収納する装置本体としてのケース体２と、ケース体２に設けられ、脈拍を検出する生体情報検出部としての脈拍検出部３と、ケース体２に設けられ、脈拍検出部３を手首Ｒに装着するバンド部材４等が備えられている。
【００２０】
図２は、腕時計１００の内部構成を示すブロック図であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）１０１、入力部１０２、表示部１０３、ＲＡＭ（Random Access Memory：随時書き込み読み出しメモリー）１０５、ＲＯＭ（Read Only Memory：読み出し専用メモリー）１０６、計時回路部１０８、発振回路部１０９によって構成されており、発振回路部１０９を除く各部はバス１１３によって接続されている。また、計時回路部１０８には発振回路部１０９が接続され、バス１１３には、検出手段としての圧電素子３８が接続されている。
【００２１】
ＣＰＵ１０１は、所定のタイミング或いは入力部１０２から入力された操作信号等に応じて、ＲＯＭ１０６内に格納された各種プログラムに基づいて各機能部への指示やデータの転送等を行う。特に、ＣＰＵ１０１は、例えば、計時回路部１０８で計数される現在時刻データに基づく表示信号を表示部１０３に出力して表示時刻を更新させる等の各種制御を行う。また、ＣＰＵ１０１は、圧電素子３８からの出力信号に基づいて脈拍の算出に関する制御を行う。
【００２２】
入力部１０２は、腕時計１００に各種機能を実行させる為のスイッチ等で構成される。そして、これらのスイッチが操作された時には、対応するスイッチの操作信号がＣＰＵ１０１に出力される。入力部１０２は、例えば、脈拍測定の指示入力を行う。
【００２３】
表示部１０３は、小型液晶ディスプレイ等により構成され、ＣＰＵ１０１からのデータ、例えば計時回路部１０８による現在時刻データや脈拍をデジタル表示する。
【００２４】
ＲＡＭ１０５は、ＣＰＵ１０１の制御の下、ＣＰＵ１０１で処理されたデータを記憶するとともに、記憶しているデータをＣＰＵ１０１に出力するために用いられる。ＲＯＭ１０６は、主に、腕時計１００に係るシステムプログラムやアプリケーションプログラム（例えば、脈拍算出プログラム）等を記憶する。
【００２５】
計時回路部１０８は、発振回路部１０９から入力される信号を計数して、現在時刻データ等を得る。そして当該現在時刻データをＣＰＵ１０１に出力する。発振回路部１０９は、常時一定周波数の信号を出力する回路である。
【００２６】
ケース体２は、筒状に形成され、一方（表面側）の開口には時計ガラス５が設けられ、他方（裏面側）の開口には脈拍検出部３が設けられている。
【００２７】
図３は、脈拍検出部３の断面図であり、図４は、脈拍検出部３の平面図である。図３（ａ）に示すように、脈拍検出部３には、バンド部材４を介して伝達された手首Ｒ付近の動脈の脈動により生じた張力変動を圧力変動に変換する変換手段である遮蔽部材３１、この遮蔽部材３１により変換された圧力変動を生体情報として検出する圧電素子３８が設けられている。
変換手段となる遮蔽部材３１は、脈拍検出部３を手首Ｒに装着した際、または装着後に手首Ｒに接触するとともに脈拍検出部３の気密を保つように遮蔽するように構成されている。ここで、遮蔽部材３１は、例えば、ウレタンやシリコン、又は、ゴムを用いることが望ましいが、他の部材であっても良い。
遮蔽部材３１には、手首側に張り出した張出部３２が形成されており、この張出部３２には、バンド部材４を介して伝達された張力変動を受ける底面部３２ａと、バンド部材４を介して伝達された張力変動により底面部３２ａに作用する力によって弾性変形する側面部３２ｂとが形成されている。
また、底面部３２ａには、剛性の高い材料、例えば、金属或いは樹脂からなるプレート３３が設けられている。なお、プレート３３は、底面部３２ａと一体成形してもよいし、底面部の表面や裏面に貼り付けて設けてもよい。
【００２８】
また、遮蔽部材３１に張出部３２を形成することにより、遮蔽部材３１と時計計時部１との間には空間が形成されており、この空間が空気室として機能する。空気室は、遮蔽部材３１側に設けられた第１の空気室３４と、この第１の空気室と区切られた第２の空気室３５とに分割されており、その境界には、仕切り部材３６が設けられている。仕切り部材３６には、隣接する第１の空気室３４と第２の空気室３５とに連通する複数の孔部３６ａが中央部付近に形成されている。これらの孔部３６ａは、第１の空気室３４の内圧が変化した場合、第２の空気室３５との内圧の均衡を保つための空気の出入り口となり、脈拍変動以外の振動が伝達され、ノイズのような高周波成分を含む張力変動がバンド部材４を介して第１の空気室３４内に入力された場合、これらの孔部３６ａがこの入力された張力変動の高周波成分をカットするダンパの役目を果たし、高周波のノイズを除去する機能を有する。すなわち、第１の空気室３４で受けた圧力変動は、複数の孔部３６ａを介して第２の空気室３５に伝達される際に、これら複数の孔部３６ａの働きにより、第１の空気室３４で受けた圧力変動を少しずつ第２の空気室３５に伝達させるため、細かい空気変動（高周波振動）がカットされ、測定しようとする脈拍変動に対応する圧力変動のみが第２の空気室３５に伝達される。したがって、第１の空気室３４、第２の空気室３５、仕切り部材３６とが伝達手段を構成する。
【００２９】
図３（ｂ）及び図４に示すように、仕切り部材３６の上面には、可撓性部材としての薄板状の金属板３７が設けられている。この金属板３７は、孔部３６ａの上方に位置し、仕切り部材３６とパネル部材３９との間でゴムリングＧ２を介して取り付けられており、第２の空気室３５の内圧変動により撓むようになっている。
金属板３７の上面には、圧電素子３８が貼り付けられている。圧電素子３８は、薄板円盤状に形成され、その上面には、図３（ｂ）及び図４に示すように、時計計時部１に接続されたリード線ＬがハンダＨによって取り付けられている。リード線Ｌは、例えば、金属板３７と圧電素子３８にそれぞれ取り付けられており、金属板３７が撓むことにより、圧電素子３８の表裏に生じた電位差を、リード線Ｌを介して検出するようになっている。
圧電素子３８は、金属板３７が撓むことにより、第２の空気室３５の内圧変動を検出し、検出した出力信号をＣＰＵ１０１に出力する。
更に、仕切り部材３６の上面には、遮蔽部材３１と時計計時部１とを隔離するパネル部材３９が設けられている。このパネル部材３９には、開口部３９ａが形成されている。この開口部３９ａは、金属板３７が変形した際に、金属板３７の変形を電気信号に変換した信号を時計計時部１に伝達するために設けられたものである。
【００３０】
ケース体２と仕切り部材３６との間には、パネル部材３９がゴムリングＧ１を介して取り付けられている。また、仕切り部材３６の上面には気密突起３６ｂが形成されており、パネル部材３９をゴムリングＧ２に加圧しながら気密突起３６ｂを溶着させることにより、ケース体２内の気密が保持されるようになっている。
パネル部材３９の端部には、仕切り部材３６の端部及び遮蔽部材３１の端部が重ねられ、ネジＮによってケース体２に取り付けられている。
【００３１】
ここで、孔部３６ａの大きさについて、例えば、図５を用いて考察する。図５は、縦軸に圧電素子３８の感度、横軸に圧電素子３８の面積に対する孔部３６ａの総面積の割合としたものである。
図５より、測定者がいずれの状態であっても、圧電素子３８の面積に対する空気孔面積の割合が小さい程感度が高く、この割合が大きくなるにつれて選択性が悪くなることがわかる。従って、圧電素子面積に対する空気孔面積の割合を考慮して孔部３６ａの数、及び直径の大きさを適宜に選択することにより、脈拍振動による振動以外の高周波成分を削除して、正確な脈拍測定を行うことができる。
ここで、一つの孔部を形成して圧力変動の検出感度を調節する場合、圧力変動に偏りがあると誤差を生じやすいが、複数の孔部３６ａを形成して一個あたりの孔部３６ａの大きさを小さくすることによって圧力変動の検出感度を調節した方が、圧力変動を万遍なく検出できるので、圧力変動の検出感度を高めることができる。
【００３２】
バンド部材４は、ケース体２に接続されており、振動を伝達可能な軟質材料であればよく、例えば、シリコンや軟質性を有する樹脂等から成形されている。
【００３３】
次に、脈拍測定の仕組みについて説明する。
図１に示すように、手首Ｒに腕時計１００のケース体２が手の甲側になるようにバンド部材４で装着した場合、前腕の中の尺骨及び橈骨の近傍を流れる尺骨動脈及び橈骨動脈に直交する方向にバンド部材４が配されることとなる。なお、前腕にある２本の骨のうち、小指側にある軸状の長骨を尺骨といい、親指側にある軸状の長骨を橈骨という。
【００３４】
各動脈は、脈拍に同期して心臓から送り出される血液の圧力変動により、拡張と収縮を繰り返す。動脈が拡張すると、バンド部材４は、尺骨及び橈骨に対して拡がる方向に力が作用し、動脈が収縮すると、バンド部材４は、拡がる方向に作用する力が開放され、戻ろうとする力が働く。このため、バンド部材４には、張力が作用するときと、張力から開放されるときとが交互に訪れる。この圧力変動は、バンド部材４及びケース体２を介して脈拍検出部３に伝達されるため、動脈が拡張したときは脈拍検出部３にはバンド部材４に作用する張力が伝達され、脈拍検出部３は手首Ｒに押し付けられる。
【００３５】
脈拍検出部３が手首Ｒに押し付けられると、第１の空気室３４の内圧が変動する。その内圧変動が複数の孔部３６ａを介して第２の空気室３５に伝達されると、金属板３７は撓み、金属板３７に設けられた圧電素子３８は、中心が盛り上がるようにして全体的に変形する。
圧電素子３８が撓むと、その撓み量に応じた出力電圧が圧電素子３８からの出力信号となってＣＰＵ１０１に出力される。そして、ＣＰＵ１０１が、出力信号を受信するピッチを測定することにより、脈拍を算出して表示部１０３に表示させる。
【００３６】
実施形態１における腕時計１００によれば、遮蔽部材３１に張出部３２を設けることにより、脈拍検出部３内には第１の空気室３４及び第２の空気室３５が形成される。バンド部材４を介して伝達された張力変動は底面部３２ａに作用し、この力によって側面部３２ｂが弾性変形する。側面部３２ｂが弾性変形することにより、脈拍検出部３内の内圧変動が生じ、この内圧変動によって金属板３７及び圧電素子３８が撓み、圧電素子３８からその撓みに応じた電圧を出力する。この結果、遮蔽部材３１が、バンド部材４を介して伝達された、手首Ｒ付近の動脈の脈動により生じた張力変動を、張出部３２の弾性変形により、第１の空気室３４及び第２の空気室３５の圧力変動に変換し、第２の空気室３５に設けられている金属板３７に設けられた圧電素子３８がこの変換された圧力変動を脈拍として検出する。すなわち、腕時計１００を手首Ｒに装着したままでも、バンド部材４の張力変動は脈拍検出部３に伝達されて圧力変動に変換されるので、脈拍の測定時にカフやポンプを用いることなく、簡単な構造でバンド部材４の張力変動を確実に圧力変動に変換して脈拍を測定することができる。
【００３７】
また、バンド部材４を介して伝達された手首Ｒ付近の動脈の脈動により生じた張力変動は、遮蔽部材３１によって第１の空気室３４の内圧変動に変換される。この内圧変動は、第１の空気室３４に隣接して設けられた第２の空気室３５に連通する複数の孔部３６ａを介して第２の空気室３５に伝達され、第２の空気室３５に設けられた圧電素子３８が第２の空気室３５内の内圧変動を検出する。この際、内圧変動は複数の孔部３６ａを介して少しずつ伝達されるため、脈拍振動以外の振動による細かい空気変動はカットされ、測定しようとする脈拍変動に対応する圧力変動のみを第２の空気室３５に伝達することができる。よって、ノイズのような高周波成分を含む圧力変動を第２の空気室３５に伝達されるまでに確実且つ容易にカットすることができるので、脈拍の測定精度を向上させることができる。更に、一つの孔部を形成して圧力変動の検出感度を調節する場合、圧力変動に偏りがあると誤差を生じやすいが、複数の孔部３６ａを形成して一個あたりの孔部３６ａの大きさを小さくすることによって圧力変動の検出感度を調節した方が、圧力変動を万遍なく検出できるので、圧力変動の検出感度を高めることができる。
【００３８】
更に、第１の空気室３４の内圧変動を、第１の空気室３４と第２の空気室３５とを連通する複数の孔部３６ａを介して第２の空気室３５に伝達させることができる。このため、高周波成分を含む張力変動が第１の空気室３４に入力された場合、複数の孔部３６ａが高周波成分をカットするダンパとして機能することとなり、ノイズのような高周波成分を含む圧力変動を第２の空気室３５に伝達される前でカットすることができるので、脈拍測定の精度向上を図ることができる。また、金属板３７が撓むと、圧電素子３８にはその撓みに応じた電圧が生じ、この電圧により、圧力変動を検出することができるので、簡易な構造で精度よく圧力変動を検出することができる。
【００３９】
更に、底面部３２ａにプレート３３を設けることにより、底面部３２ａが押圧されたときには、プレート３３が設けられている領域は変形せず、側面部３２ｂが弾性変形することによって、局所的な変形による圧電素子３８の感度の低下を防止できる。
【００４０】
（変形例）
次に、実施形態１における腕時計１００の変形例について説明する。
本変形例における腕時計１５０は、図６に示すように、仕切り部材３６の全域に散在するように複数の孔部３６ａを形成したものである。このような構成とすることにより、第１の空気室３４で生じた圧力変動を複数の孔部３６ａを介してほぼ均等に第２の空気室３５に伝達させることができる。更に、複数の孔部３６ａを設けているので、一つあたりの孔部の大きさを小さくすることができるので、生体情報の検出感度を向上させることができる。
【００４１】
（実施形態２）
次に、本発明に係る生体情報測定装置の実施形態２について説明する。なお、実施形態２においては、実施形態１と異なる箇所について説明し、実施形態１と同じ構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
図７は、腕時計を左手に装着した場合に、腕の付け根側から腕時計及び手首を見た断面図である。図７に示すように、腕時計２００には、時計計時部１を収納する装置本体としてのケース体２と、ケース体２に設けられ、脈拍を検出する生体情報検出部としての脈拍検出部３ｄと、ケース体２に設けられ、脈拍検出部３ｄを手首Ｒに装着するバンド部材４等が備えられている。
図８は、脈拍検出部３ｄの断面図であり、図９は、脈拍検出部３ｄの平面図である。図８に示すように、脈拍検出部３ｄには、バンド部材４を介して伝達された手首Ｒ付近の動脈の脈動により生じた張力変動を圧力変動に変換する変換手段、この変換手段により変換された圧力変動を検出する圧電素子３８ｄが設けられている。
【００４２】
圧電素子３８ｄは、金属板３７の上面に貼り付けられている。圧電素子３８ｄは、薄板状に形成され、長手方向両端部の幅が中央部の幅よりも大きくなるように形成されている。また、圧電素子３８ｄは、その両端部が金属板３７の端部に位置するように配置されている。圧電素子３８ｄの上面には、図８及び図９に示すように、時計計時部１に接続されたリード線ＬがハンダＨによって取り付けられている。リード線Ｌは、例えば、金属板３７と圧電素子３８ｄにそれぞれ取り付けられており、金属板３７が撓むことにより、圧電素子３８ｄの表裏に生じた電位差を、リード線Ｌを介して検出するようになっている。
圧電素子３８ｄは、金属板３７が撓むことにより、第２の空気室３５の内圧変動を検出し、検出した出力信号をＣＰＵ１０１に出力する。
孔部３６ｄは、図９に示すように、仕切り部材３６の中央よりも外周よりに形成されている。具体的に、孔部３６ｄは、圧電素子３８ｄの長手方向のいずれか一端部に対向する位置に形成されており、最も金属板３７の動きが多い端部付近での圧力変動を圧電素子３８ｄに伝達することができるようになっている。
【００４３】
次に、脈拍測定の仕組みについて説明する。
図７に示すように、手首Ｒに腕時計２００のケース体２が手の甲側になるようにバンド部材４で装着した場合、前腕の中の尺骨及び橈骨の近傍を流れる尺骨動脈及び橈骨動脈に直交する方向にバンド部材４が配されることとなる。
【００４４】
各動脈は、脈拍に同期して心臓から送り出される血液の圧力変動により、拡張と収縮を繰り返す。動脈が拡張すると、バンド部材４は、尺骨及び橈骨に対して拡がる方向に力が作用し、動脈が収縮すると、バンド部材４は、拡がる方向に作用する力が開放され、戻ろうとする力が働く。このため、バンド部材４には、張力が作用するときと、張力から開放されるときとが交互に訪れる。この圧力変動は、バンド部材４及びケース体２を介して脈拍検出部３ｄに伝達されるため、動脈が拡張したときは脈拍検出部３ｄにはバンド部材４に作用する張力が伝達され、脈拍検出部３ｄは手首Ｒに押し付けられる。
【００４５】
脈拍検出部３ｄが手首Ｒに押し付けられると、第１の空気室３４の内圧が変動する。その内圧変動が孔部３６ｄを介して第２の空気室３５に伝達されると、金属板３７はその端部で最も大きく撓み、金属板３７の端部に設けられた圧電素子３８ｄは、金属板３７の端部で変形する。
圧電素子３８ｄが撓むと、その撓み量に応じた出力電圧が圧電素子３８ｄからの出力信号となってＣＰＵ１０１に出力される。そして、ＣＰＵ１０１が、出力信号を受信するピッチを測定することにより、脈拍を算出して表示部１０３に表示させる。
【００４６】
実施形態２における腕時計２００によれば、実施形態１における腕時計１００の効果を奏することは勿論のこと、金属板３７が最も撓むのは、撓む際に支点となる金属板３７の端部であり、腕時計２００においては、金属板３７の端部の圧電素子３８ｄの幅が中央部よりも大きいため、この金属板３７の端部で内圧変動を検出することができるともに、中央部を幅狭とすることでより軽量化且つ低コスト化を図ることができる。よって、脈拍を正確に測定することができる。また、孔部３６ｄは、圧電素子３８ｄの長手方向のいずれか一端部に対向する位置に形成されているので、最も金属板３７の動きが多い端部付近での圧力変動を検出感度が高い圧電素子３８ｄの端部にダイレクトに伝達することができることとなって、高精度な脈拍測定を行うことができる。
【００４７】
（実施形態３）
図１０（a）および図１０（ｂ）は、２つの孔部３６ｄを第２の空気室３５の下部中心部からそれぞれ偏位した位置に設けた実施形態３を示す。なお、この実施形態３においては、実施形態２と異なる箇所について説明し、実施形態２と同じ構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
図１０（a）および図１０（ｂ）において、腕時計２００（図示省略）には、時計計時部１（図示省略）を収納する装置本体としてのケース体２と、ケース体２に設けられ、脈拍を検出する生体情報検出部としての脈拍検出部３ｄと、ケース体２に設けられ、脈拍検出部３ｄを手首Ｒに装着するバンド部材４（図示省略）等が備えられている。脈拍検出部３ｄには、バンド部材４を介して伝達された手首Ｒ（図示省略）付近の動脈の脈動により生じた張力変動を圧力変動に変換する機能をもち、圧電素子３８ｄはこの変換された圧力変動を検出する。
【００４８】
圧電素子３８ｄは、金属板３７の下方位置に、OリングＲＮを介して、予め定められている間隙を置いて設けられている。この圧電素子３８ｄは、第２の空気室３５の内圧変動に応じて撓む。撓んだ圧電素子３８ｄの表裏に生じた電位差は、リード線Ｌを介してＣＰＵ１０１（図示省略）に出力される。
２つの孔部３６ｄは、第２の空気室３５の下部中心部からそれぞれ偏位した位置に設けられている。この２つの孔部３６ｄは、この実施の形態の場合、第２の空気室３５の下部中心部からそれぞれ６．０ｍｍ偏位した位置に設けられている。また、この２つの孔部３６ｄの孔径は、０．５ｍｍであり、深さは１．２ｍｍであるが、この偏位位置に限られず、またこの寸法に限られず、他の偏位位置および寸法でもよい。
【００４９】
次に、脈拍測定の仕組みについて説明すれば、手首Ｒに腕時計２００のケース体２が手の甲側になるようにバンド部材４で装着した後、前腕の中の尺骨及び橈骨の近傍を流れる尺骨動脈及び橈骨動脈に応じて各動脈の脈拍に同期する血液は、拡張と収縮を繰り返す。動脈が拡張すると、バンド部材４は、尺骨及び橈骨に対して拡がる方向に力が作用し、動脈が収縮すると、バンド部材４は、拡がる方向に作用する力が開放され、戻ろうとする力が働く。このため、バンド部材４には、張力が作用するときと、張力から開放されるときとが交互に訪れる。この圧力変動は、バンド部材４及びケース体２を介して脈拍検出部３ｄに伝達されるため、動脈が拡張したときは脈拍検出部３ｄにはバンド部材４に作用する張力が伝達され、脈拍検出部３ｄは手首Ｒに押し付けられる。脈拍検出部３ｄが手首Ｒに押し付けられると、第１の空気室３４の内圧が変動する。その内圧変動が２つの孔部３６ｄを介して第２の空気室３５に伝達されると、圧電素子３８ｄは、撓む。圧電素子３８ｄが撓むと、その撓み量に応じた出力電圧が圧電素子３８ｄからの出力信号となってＣＰＵ１０１に出力される。ＣＰＵ１０１は、出力信号を受信するピッチを測定することにより、脈拍を算出して表示部１０３（図示省略）に表示させる。
【００５０】
このように、２つの孔部３６ｄを第２の空気室３５の下部中心部からそれぞれ偏位した位置に設けた場合には、単一の孔部を設けた場合と比較し、高周波成分のノイズをこれら２つの孔部３６ｄの協同作用により的確かつ確実に除去することができる。また、２つの孔部３６ｄの偏位位置を変更し、かつ、孔径も変更すれば、さらに、特定の高周波成分のノイズのみをこれら２つの孔部３６ｄの協同作用により的確かつ確実に除去することができる。
【００５１】
（実施形態４）
図１１（a）および図１１（ｂ）は、２つの孔部３６ｄを第２の空気室３５の側部から第１の空気室３４の上部へ貫通させた実施形態４を示す。なお、この実施形態４においては、実施形態３と異なる箇所について説明し、実施形態３と同じ構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
図１１（a）および図１１（ｂ）において、２つの孔部３６ｄを第２の空気室３５の側部から第１の空気室３４の上部へ貫通させている。この２つの孔部３６ｄは、この実施の形態の場合、第２の空気室３５の側部から第１の空気室３４の上部へ貫通するまでの貫通距離はそれ６．０ｍｍであり、また、この２つの孔部３６ｄの孔径は、０．５ｍｍであるが、この貫通距離に限られず、またこの寸法に限られず、他の貫通距離および寸法でもよい。
【００５２】
このように、２つの孔部３６ｄを第２の空気室３５の側部から第１の空気室３４の上部へ貫通させた場合には、単一の孔部を第２の空気室の下部位置に設けた場合と比較し、高周波成分のノイズをこれら２つの孔部３６ｄの貫通距離と孔径との協同作用により的確かつ確実に除去することができる。また、２つの孔部３６ｄの貫通距離を変更し、かつ、孔径も変更すれば、さらに、特定の高周波成分のノイズのみをこれら２つの孔部３６ｄの協同作用により的確かつ確実に除去することができる。
【００５３】
（実施形態５）
図１２（a）および図１２（ｂ）は、２つの孔部３６ｄを第２の空気室３５の側部から第１の空気室３４の上部へ貫通させ、かつ、その途中でＬ字状に直角に曲げた実施形態５を示す。なお、この実施形態５においては、実施形態４と異なる箇所について説明し、実施形態４と同じ構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
図１１（a）および図１２（ｂ）において、２つの孔部３６ｄを第２の空気室３５の側部から第１の空気室３４の上部へ貫通させ、かつ、その途中で直角に曲げている。この２つの孔部３６ｄは、この実施の形態の場合、第２の空気室３５の側部から第１の空気室３４の上部へ貫通するまでの貫通距離はそれ１０．０ｍｍであり、また、この２つの孔部３６ｄの孔径は、０．５ｍｍであるが、この貫通距離に限られず、またこの寸法に限られず、他の貫通距離および寸法でもよい。
【００５４】
このように、２つの孔部３６ｄを第２の空気室３５の側部から第１の空気室３４の上部へ貫通させ、かつ、その途中で直角に曲げた場合には、単一の孔部を第２の空気室の下部位置に設けた場合と比較し、高周波成分のノイズをこれら２つの孔部３６ｄの貫通距離と孔径との協同作用により的確かつ確実に除去することができる。また、２つの孔部３６ｄの貫通距離を変更し、かつ、孔径も変更すれば、さらに、特定の高周波成分のノイズのみをこれら２つの孔部３６ｄの協同作用により的確かつ確実に除去することができる。
【００５５】
（実施形態６）
図１３（a）および図１３（ｂ）は、２つの孔部３６ｄを第２の空気室３５の側部からケース上方に向けて貫通させる一方で、第１の空気室３４の上部からケース上方へ向けて貫通させ、かつ、その途中を中空のチューブ体Ｔで連結させた実施形態６を示す。なお、この実施形態６においては、実施形態５と異なる箇所について説明し、実施形態５と同じ構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
図１３（a）および図１３（ｂ）において、２つの孔部３６ｄを第２の空気室３５の側部からケース上方に向けて貫通させる一方で、第１の空気室３４の上部からケース上方へ向けて貫通させ、かつ、その途中をゴム材等の弾性部材で形成された中空のチューブ体Ｔで連結させている。この２つの孔部３６ｄは、この実施の形態の場合、第２の空気室３５の側部からケース上面へまで、中空のチューブ体Ｔの長さ、第１の空気室３４の上部へ貫通するまでを合計した貫通距離はそれ２００．０ｍｍであり、また、この２つの孔部３６ｄの孔径は、０．５ｍｍであるが、この貫通距離に限られず、またこの寸法に限られず、他の貫通距離および寸法でもよい。
【００５６】
このように、２つの孔部３６ｄを第２の空気室３５の側部からケース上方に向けて貫通させる一方で、第１の空気室３４の上部からケース上方へ向けて貫通させ、かつ、その途中を中空のチューブ体Ｔで連結させた場合には、単一の孔部を第２の空気室の下部位置に設けた場合と比較し、高周波成分のノイズをこれら２つの孔部３６ｄの貫通距離と孔径との協同作用により的確かつ確実に除去することができる。また、２つの孔部３６ｄの貫通距離を変更し、かつ、孔径も変更すれば、さらに、特定の高周波成分のノイズのみをこれら２つの孔部３６ｄの協同作用により的確かつ確実に除去することができる。さらに、中空のチューブ体Ｔを適宜な弾性を備えた部材で形成すれば、この弾性作用で、さらに、特定の高周波成分のノイズのみをこれら２つの孔部３６ｄの協同作用により的確かつ確実に除去することができる。
【００５７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、脈拍検出部３は、ケース体２を設けることなく、バンド部材４の裏面に直接設けてもよい。また、脈拍検出部３をケース体２又はバンド部材４に沿って移動可能となるように構成してもよい。
また、時計以外の機能を有するものであってもよい。また、実施形態２における圧電素子３８ｄの形状を金属板３７の外周に沿った環状に形成してもよい。
更に、この実施形態では、第１および第２の各空気室３４、３５を設け、これら各空気室３４、３５内に空気を充填しているが、第１および第２の各空気室３４、３５に代えて、第１および第２の各変換室とし、これら各変換室内には、空気に代えて、水、油、ゲル状流体などの流体を充填するようにしても良い。このように空気室内の空気を充填した場合には、空気が圧縮、伸張しやすい流体特性をもつのに対して、水、油、ゲル状流体などの流体を充填した場合には、これら流体が圧縮、伸張しにくい流体特性をもつことから、第１変換室から第２の変換室へ流体の内圧変動を精度良く伝達可能となる。この結果、高精度な脈拍測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態１における腕時計の概略を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態１における腕時計の内部構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は図１の脈拍検出部を拡大して示した断面図、（ｂ）は圧電素子の近傍を拡大して示した断面図である。
【図４】図２の脈拍検出部の平面図である。
【図５】本発明の実施の形態における圧電素子面積に対する孔部面積の割合と感度との関係を示すグラフである。
【図６】変形例における脈拍検出部の平面図である。
【図７】本発明の実施形態２における腕時計の概略を示す断面図である。
【図８】図７の脈拍検出部を拡大して示した断面図である。
【図９】図８の脈拍検出部の平面図である。
【図１０】本発明の実施形態３を示し、（a）は脈拍検出部の平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図１１】本発明の実施形態４を示し、（a）は脈拍検出部の平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図１２】本発明の実施形態５を示し、（a）は脈拍検出部の平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図１３】本発明の実施形態６を示し、（a）は脈拍検出部の平面図、（ｂ）はその断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
２  ケース体（装置本体）
３  脈拍検出部（生体情報検出部）
３ｄ  脈拍検出部（生体情報検出部）
３１  遮蔽部材（変換手段）
３４  第１の空気室（伝達手段）
３５  第２の空気室（伝達手段）
３６  仕切り部材（伝達手段）
３６ａ  孔部
３６ｃ  孔部
３６ｄ  孔部
３７  金属板（可撓性部材、検出手段）
３８  圧電素子（検出手段）
３８ｄ  圧電素子（検出手段）
４  バンド部材
１００  腕時計（生体情報測定装置）
１５０  腕時計（生体情報測定装置）
２００  腕時計（生体情報測定装置）
Ｒ  手首
【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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