JP2008168032A - Pulse wave measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、心拍測定や血圧測定に用いることができる脈波測定装置に関する。 The present invention relates to a pulse wave measuring device that can be used for heart rate measurement and blood pressure measurement.
脈波測定装置で測定した脈波は、その脈波数や脈の有無の検出することによって心拍測定や血圧測定等に利用される。例えば、発光素子から身体に光を照射し、その反射光または透過光を受光素子で検出することによって生体の心拍を測定する心拍計が知られており、受光信号を脈拍信号に変換して脈拍を検出している(例えば、特許文献1参照。)。 The pulse wave measured by the pulse wave measuring device is used for heart rate measurement, blood pressure measurement, and the like by detecting the number of pulse waves and the presence or absence of the pulse. For example, a heart rate monitor that measures the heartbeat of a living body by irradiating the body with light from a light emitting element and detecting the reflected light or transmitted light with a light receiving element is known. (For example, refer to Patent Document 1).
脈波測定装置は、測定対象を含む種々の測定環境で使用されることが予想されるため、正確な脈波を測定するには、安定した脈波信号を得ることが求められる。安定した脈波信号を得るには、測定対象の脈圧変動による信号を高い分解能で検出することや、センサで検出した検出信号に含まれるノイズ分に対して脈拍数を安定して表示すること等が検討されている。 Since the pulse wave measurement device is expected to be used in various measurement environments including a measurement object, it is required to obtain a stable pulse wave signal in order to measure an accurate pulse wave. In order to obtain a stable pulse wave signal, it is necessary to detect a signal due to fluctuations in the pulse pressure of the measurement target with high resolution, and to stably display the pulse rate against the noise contained in the detection signal detected by the sensor. Etc. are being studied.
検出信号に含まれるノイズに対して脈拍数を安定して表示するものとして、例えば、特許文献2が知られている。この特許文献2は、雑音に起因するパルスが比較的幅のせまいパルスであることに着目し、脈波検出回路と脈波演算手段との間に、脈波検出回路が出力する脈波信号のパルス幅を評価する脈波パルス評価手段を設け、正規の脈波信号と認められる信号のみを脈波演算手段に伝達することによって脈拍数表示の安定性を得ようとするものである。
For example,
また、測定対象の脈圧変動による信号を高い分解能で検出するために、発受光素子を用いた光センサの他に種々のセンサが考えられ、また、装置を身体に取り付ける位置についても、上腕、手首、指等の種々の位置が考えられる。 Moreover, in order to detect a signal due to fluctuations in pulse pressure of the measurement object with high resolution, various sensors other than the optical sensor using the light emitting and receiving elements are conceivable. Various positions such as wrists and fingers are conceivable.
本発明の出願人は、検出信号に含まれるノイズに対して脈拍数を安定して表示する心拍検出技術として、特許文献3,4を出願している。これらは、検出信号に含まれる歪み検出して、脈波を正確に検出する技術に係わるものである。
The applicant of the present invention has applied for
脈波は、例えば、人体を測定対象とする場合では、上腕、手首、指等の種々の部位を測定位置とし、この測定位置にセンサを取り付けることによってその部位の近傍の動脈の脈波の圧力変化を測定する。この測定対象の脈圧変動を高い精度で検出するには、検出センサの感度が高いことや、脈波を効率よく検出することができる部位にセンサを位置決めすることが求められる。 For example, in the case where the human body is a measurement object, the pulse wave is measured at various positions such as the upper arm, wrist, and finger, and by attaching a sensor to the measurement position, the pressure of the pulse wave of the artery in the vicinity of the position is measured. Measure changes. In order to detect the pulse pressure fluctuation of the measurement object with high accuracy, it is required that the sensitivity of the detection sensor is high and the sensor is positioned at a site where the pulse wave can be detected efficiently.
しかしながら、高感度のセンサを用いた構成では測定装置のコストが高くなるという問題があり、センサを脈波の測定に好適な部位位置に位置決めするには、経験者の補助が必要となるという問題がある。 However, the configuration using a highly sensitive sensor has a problem that the cost of the measuring device is high, and in order to position the sensor at a position suitable for measuring a pulse wave, the assistance of an experienced person is necessary. There is.
脈波によって健康状態を把握する場合には、専門技術を有する者が高精度の測定装置を用いて行う形態の他に、専門技術を有さない者が簡易な測定装置で測定する形態が考えられ、この内、簡易な測定装置を用いて簡便に測定することは、日々の健康状態を把握する上で有意であると考えられる。 In the case of grasping the health condition by the pulse wave, in addition to the form that a person with specialized technology uses a high-accuracy measuring device, a form in which a person who does not have specialized technique measures with a simple measuring device is considered. Of these, simple measurement using a simple measuring device is considered to be significant in grasping daily health conditions.
このような簡易な測定に用いる測定装置では、装置構成においては簡易なセンサの適用が可能であることが求められ、また、使用形態においては専門技術を有さない者が正確な測定部位にセンサを取り付けられない場合であっても、十分な精度を持つ検出信号が得られることが求められる。 In such a measurement device used for simple measurement, it is required that a simple sensor can be applied in the device configuration, and in the usage form, a person who does not have specialized technology can accurately place a sensor on the measurement site. Even if it is not possible to attach the sensor, it is required to obtain a detection signal with sufficient accuracy.
そこで、本発明は従来の問題を解決し、簡易なセンサにより十分な測定精度を持つ検出信号が得られる脈波測定装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a pulse wave measuring device that solves the conventional problems and can obtain a detection signal having sufficient measurement accuracy by a simple sensor.
本発明の脈波測定装置は、脈波を検出するセンサを測定対象に押圧することによってセンサによる脈波の測定感度を高める構成とし、これによって、高感度のセンサを要することなく、また、専門技術を有さない者であっても簡便な操作で脈波を測定することができる。また、センサの取り付け位置についても、正確さを要することなく脈波測定が可能である。 The pulse wave measuring device of the present invention is configured to increase the measurement sensitivity of the pulse wave by the sensor by pressing the sensor that detects the pulse wave against the measurement object, thereby eliminating the need for a highly sensitive sensor, Even those who do not have technology can measure the pulse wave with a simple operation. Further, the pulse wave measurement can be performed on the sensor mounting position without requiring accuracy.
本発明の脈波測定装置は、圧力を検出する圧力検出部と、測定対象と接触してこの測定対象の脈波を圧力検出部に直接伝える圧力伝達部と、圧力検出部を測定対象方向に押圧する押圧部とを備える構成である。押圧部と圧力伝達部との間に圧力検出部を挟持し、この押圧部によって圧力検出部を圧力伝達部に圧接する。圧力検出部は圧力伝達部を介して測定対象から脈波が伝達される。このとき、圧力検出部は押圧部によって圧力伝達部に押圧され、さらに、この圧力伝達部も測定対象に押圧される。 The pulse wave measuring device of the present invention includes a pressure detection unit that detects pressure, a pressure transmission unit that is in contact with the measurement target and directly transmits the pulse wave of the measurement target to the pressure detection unit, and the pressure detection unit in the measurement target direction. It is the structure provided with the press part to press. A pressure detection unit is sandwiched between the pressing unit and the pressure transmission unit, and the pressure detection unit is pressed against the pressure transmission unit by the pressing unit. The pressure detection unit transmits the pulse wave from the measurement target via the pressure transmission unit. At this time, the pressure detection unit is pressed against the pressure transmission unit by the pressing unit, and the pressure transmission unit is also pressed against the measurement target.
これによって、測定対象から圧力検出部までの間において、各部材間はより密着した状態で隙間無く接触することになるため、測定対象から圧力検出部まで脈波が伝わる間での脈波の検出漏れを低減することができ、圧力検出部は減衰の少ない脈波を検出することができる。 As a result, between the measurement object and the pressure detection unit, the members are in close contact with each other without a gap, so that the pulse wave is detected while the pulse wave is transmitted from the measurement object to the pressure detection unit. Leakage can be reduced, and the pressure detector can detect a pulse wave with little attenuation.
脈波測定装置は、圧力検出部と圧力伝達部と押圧部との各部を種々の形態で構成することができる。 The pulse wave measuring device can configure each part of the pressure detection unit, the pressure transmission unit, and the pressing unit in various forms.
脈波測定装置の1つの形態は、圧力検出部、圧力伝達部、および押圧部は順に積層させて、三層構造とすることができる。この三層構造において、測定対象側から圧力伝達部、圧力検出部、押圧部の順に積層する。 In one form of the pulse wave measuring device, the pressure detection unit, the pressure transmission unit, and the pressing unit can be stacked in order to form a three-layer structure. In this three-layer structure, a pressure transmission unit, a pressure detection unit, and a pressing unit are stacked in this order from the measurement target side.
脈波測定装置の他の形態は、押圧部および圧力伝達部は、圧力検出部を内部に収納する一体の構造とすることができる。この構成では、押圧部および圧力伝達部を構成する部材内に圧力検出部を設けることで、部品点数を減少させることができる。 In another form of the pulse wave measuring device, the pressing part and the pressure transmission part may have an integral structure in which the pressure detection part is housed. In this configuration, the number of parts can be reduced by providing the pressure detection unit in the members constituting the pressing unit and the pressure transmission unit.
脈波測定装置の別の形態は、圧力検出部、圧力伝達部、および押圧部を測定対象に取り付ける取り付け部材を備える。この取り付け部材は押圧部を直接に、または枠体を介して間接に連結する。この構成により、取り付け部材を測定対象に取り付けることによって、押圧部に押圧力を印加することができる。このとき印加される押圧力の方向は、圧力伝達部を介して圧力検出部を測定対象に押圧する方向である。 Another form of the pulse wave measurement device includes an attachment member that attaches the pressure detection unit, the pressure transmission unit, and the pressing unit to the measurement target. This attachment member connects the pressing part directly or indirectly via a frame. With this configuration, it is possible to apply a pressing force to the pressing portion by attaching the attachment member to the measurement target. The direction of the pressing force applied at this time is a direction in which the pressure detection unit is pressed against the measurement object via the pressure transmission unit.
この取り付け部材は、例えば、測定対象の周囲を巻回する紐状体とすることができ、開閉自在のベルトや、弾性を有するベルトや紐を用いることができる。開閉自在のベルトは、閉状態のベルトは開状態のベルトよりも内径を小さくすることによって、脈波測定装置を測定対象の周囲に巻き付けるとともに、押圧部を測定対象側に向けて押し付け押圧力を発生する。また、弾性を有するベルトは、弾性による収縮力によって押圧部を測定対象側に向けて押し付け押圧力を発生する。 The attachment member can be, for example, a string-like body wound around the measurement target, and an openable / closable belt or an elastic belt or string can be used. The belt that can be freely opened and closed is wound around the measurement target by making the inner diameter of the closed belt smaller than the belt in the open state, and the pressing portion is pressed toward the measurement target side to apply the pressing force. appear. Further, the elastic belt generates a pressing force by pressing the pressing portion toward the measurement target side by a contraction force due to elasticity.
また、脈波測定装置は、圧力検出部が検出する圧力変化から測定対象の脈波を測定する脈波測定部を備える。この脈波測定部は枠体に取り付ける構成とすることで、脈波測定装置本体に結合させた状態とすることができる。また、脈波測定部は枠体と分離して設ける構成とすることで、脈波測定装置本体から分離した状態とすることができる。 Further, the pulse wave measuring device includes a pulse wave measuring unit that measures a pulse wave to be measured from a pressure change detected by the pressure detecting unit. The pulse wave measurement unit can be attached to the frame body so as to be coupled to the pulse wave measurement device main body. In addition, the pulse wave measuring unit can be separated from the main body of the pulse wave measuring device by providing the pulse wave measuring unit separately from the frame.
脈波測定装置が備える押圧部の構成についても種々の形態とすることができる。 Various configurations can be adopted for the configuration of the pressing portion provided in the pulse wave measuring device.
本発明の押圧部の一形態は、少なくとも圧力検出部と接触する部分は弾性材とし、この弾性材の反発力によって押圧力を生じさせる。また、押圧部は、弾性材とともに硬質材を備える構成とし、弾性材と硬質材とを平面的に重ねるとともに、硬質材は圧力検出部と接触しない部分に設ける。硬質材は、弾性材に対して平面的に重なることで、弾性材を偏り無く押圧することができる。また、硬質材を圧力検出部と接触しない部分に設けることによって、圧力検出部を弾性材を介して押圧し、硬質材が直接に押圧することによる圧力検出部の誤検出や損傷を防ぐことができる。 In one form of the pressing portion of the present invention, at least a portion in contact with the pressure detecting portion is an elastic material, and a pressing force is generated by a repulsive force of the elastic material. The pressing portion includes a hard material together with the elastic material, and the elastic material and the hard material are stacked in a plane, and the hard material is provided in a portion that does not contact the pressure detection unit. The hard material overlaps the elastic material in a planar manner, thereby pressing the elastic material without deviation. In addition, by providing the hard material in a part that does not contact the pressure detection unit, the pressure detection unit is pressed through the elastic material, and the false detection or damage of the pressure detection unit due to the hard material being directly pressed can be prevented. it can.
本発明の押圧部の他の形態は、脈波測定装置を覆う外部ケースの内で圧力検出部を外側から覆う部分を兼ねる構成とする。この構成によれば構成部材の点数を減少させることができる。 Another form of the pressing portion of the present invention is configured to also serve as a portion that covers the pressure detection portion from the outside in the outer case that covers the pulse wave measuring device. According to this configuration, the number of components can be reduced.
本発明の押圧部の別の形態は、脈波測定装置を測定対象に取り付ける係止部材を兼ねる構成とする。この構成によれば構成部材の点数を減少させることができる。 Another form of the pressing portion of the present invention is configured to also serve as a locking member for attaching the pulse wave measuring device to the measurement target. According to this configuration, the number of components can be reduced.
本発明の押圧部の形状形態として、測定対象の湾曲の湾曲方向と同方向に湾曲した形状、あるいは、測定対象の湾曲の湾曲方向と逆方向に湾曲した形状とすることができる。湾曲形状とすることで、押圧力を所定分布状態とすることができ、例えば、脈波測定装置を測定対象に取り付けた際に、測定対象の形状に合わせて押圧力の分布を定めることができ、測定対象側の形状が不均一であっても、圧力検出部に印加する押圧力の圧力分布を均一とすることができる。 The shape of the pressing portion of the present invention may be a shape that is curved in the same direction as the curve direction of the measurement object, or a shape that is curved in the direction opposite to the curve direction of the measurement object. By adopting a curved shape, the pressing force can be in a predetermined distribution state.For example, when the pulse wave measurement device is attached to the measurement target, the distribution of the pressing force can be determined according to the shape of the measurement target. Even if the shape on the measurement object side is non-uniform, the pressure distribution of the pressing force applied to the pressure detection unit can be made uniform.
また、測定対象において脈波の検出が予定される部分と脈波の検出が予定されない部分とで押圧力の分布を変え、脈波の検出が予定される部分の押圧力分布を高めることで検出部分間の信号強度に差を付けることができる。 In addition, the distribution of the pressing force is changed between the part where the pulse wave detection is scheduled and the part where the pulse wave detection is not scheduled in the measurement target, and the detection is performed by increasing the pressing force distribution in the part where the pulse wave detection is scheduled. Differences in signal strength between parts can be made.
さらに、本発明の押圧部の別の形状形態として突起部を設ける構成とすることができる。この突起部は、圧力検出部と接触する面側、あるいは圧力検出部と接触しない面側に設けることができる。また、両面に設けても良い。 Furthermore, it can be set as the structure which provides a projection part as another shape form of the press part of this invention. This protrusion can be provided on the side of the surface that contacts the pressure detection unit or the side of the surface that does not contact the pressure detection unit. Moreover, you may provide in both surfaces.
この突起部の配置間隔は、圧力検出部の検出部位の配置間隔に対して等間隔、あるいは1/n(nは1を除く整数)の間隔で配置することができる。突起部と検出部位との配置間隔に対して等間隔あるいは1/n間隔とすることで、平面的に重なる押圧部の突起部と圧力検出部の検出部位との位置が横方向にずれた場合であっても、圧力検出部への押圧力の圧力分布の偏りを低減させることができる。 The protrusions can be arranged at regular intervals with respect to the arrangement intervals of the detection parts of the pressure detection unit, or at intervals of 1 / n (n is an integer other than 1). When the position of the projection part of the pressing part and the detection part of the pressure detection part that are overlapped in a plane are shifted in the horizontal direction by setting an equal interval or 1 / n interval to the arrangement interval between the projection part and the detection part. Even so, it is possible to reduce the deviation of the pressure distribution of the pressing force to the pressure detection unit.
また、突起部の凸部分の形状は、柱状体、錐体、ドーム形状体のいずれかとすることができ、その先端の断面形状は凸状にまたは凹状に半円形とすることができる。この先端の断面形状によって、脈波測定装置を測定対象に取り付けた際に、押圧部や圧力検出部が測定対象の形状に沿って湾曲した場合であっても、先端形状によって押圧力の偏りの発生を低減させることができる。 Moreover, the shape of the convex part of a projection part can be made into any of a columnar body, a cone, and a dome-shaped body, and the cross-sectional shape of the front-end | tip can be made into a semicircle at convex shape or concave shape. Due to the cross-sectional shape of the tip, when the pulse wave measuring device is attached to the measurement target, even if the pressing part or the pressure detection part is curved along the shape of the measurement target, the bias of the pressing force is not controlled by the tip shape. Generation can be reduced.
また、突起部は、凸部分の形成を押圧部の形成部材である弾性部材によって行う他、軟質樹脂内に硬質樹脂を分散配置させることで形成してもよい。なお、弾性部材によって凸部分を形成する場合には、隣り合う凸部分の隙間は空気とする他、流動性材によって満たしてもよい。また、硬質樹脂の配置についても、前述の凸部分と同様に、圧力検出部の検出部位の配置間隔に対して等間隔とする他、1/n(nは1を除く整数)の間隔で配置することができ、平面的に重なる押圧部の突起部と圧力検出部の検出部位との位置が横方向にずれた場合であっても、圧力検出部への押圧力の圧力分布の偏りを低減させることができるという同様の効果を奏する。 Further, the protruding portion may be formed by dispersing the hard resin in the soft resin, in addition to forming the convex portion by an elastic member which is a forming member of the pressing portion. In addition, when forming a convex part with an elastic member, the clearance gap between adjacent convex parts may be filled with a fluid material other than air. As for the arrangement of the hard resin, similarly to the above-described convex portion, in addition to the arrangement at equal intervals with respect to the arrangement interval of the detection parts of the pressure detection unit, arrangement at an interval of 1 / n (n is an integer excluding 1). Even if the protrusions of the pressing part and the detection part of the pressure detection part that overlap in a plane are displaced laterally, the bias distribution of the pressure distribution on the pressure detection part is reduced. The same effect that it can be made.
本発明の圧力検出部の一形態は、検出素子を列状あるいは格子状に複数配設してなるアレイセンサで構成することができる。ここで、検出素子は、静電型検出素子、圧電型検出素子、抵抗型検出素子等を適用することができる。静電型検出素子は対向配置した電極を有し、脈波の圧力変動によって変化する電極間距離を静電容量変化として検出する。圧電型検出素子は、脈波の圧力変動を電圧変化として検出する。また、抵抗型検出素子は、脈波の圧力変動を電気抵抗変化として検出する。 One form of the pressure detection part of this invention can be comprised with the array sensor formed by arrange | positioning multiple detection elements in the shape of a row | line | column or a grid | lattice form. Here, an electrostatic detection element, a piezoelectric detection element, a resistance detection element, or the like can be applied as the detection element. The electrostatic detection element has electrodes arranged opposite to each other, and detects an inter-electrode distance that changes due to pressure fluctuation of the pulse wave as a change in capacitance. The piezoelectric detection element detects the pressure fluctuation of the pulse wave as a voltage change. The resistance type detection element detects a pressure fluctuation of the pulse wave as an electric resistance change.
このアレイセンサは、複数の検出素子を列状に配設した場合にはラインセンサが構成される。このラインセンサによれば、測定対象上の脈波をラインに沿った圧力分布として検出することができ、この圧力分布のピーク位置がそのライン上で検出される脈波の検出位置に相当し、ピーク値がライン上で検出される脈波の強度に相当する。 This array sensor is a line sensor when a plurality of detection elements are arranged in a line. According to this line sensor, the pulse wave on the measurement object can be detected as a pressure distribution along the line, and the peak position of the pressure distribution corresponds to the detection position of the pulse wave detected on the line, The peak value corresponds to the intensity of the pulse wave detected on the line.
また、このアレイセンサは、複数の検出素子を格子状に配設した場合には二次元センサが構成される。この二次元センサによれば、測定対象上の脈波を面上の圧力分布として検出することができ、この圧力分布のピーク位置がその面内で検出される脈波の検出位置に相当し、ピーク値が面内で検出される脈波の強度に相当する。 The array sensor is a two-dimensional sensor when a plurality of detection elements are arranged in a grid pattern. According to this two-dimensional sensor, the pulse wave on the measurement object can be detected as a pressure distribution on the surface, and the peak position of the pressure distribution corresponds to the detection position of the pulse wave detected in the surface, The peak value corresponds to the intensity of the pulse wave detected in the plane.
本発明の脈波測定装置は、1つのアレイセンサを備える構成とする他に、複数のアレイセンサを複数配設する構成としてもよい。 The pulse wave measuring device of the present invention may be configured to include a plurality of array sensors in addition to a configuration including one array sensor.
複数のアレイセンサを複数配設する構成は複数の形態とすることができる。 A configuration in which a plurality of array sensors are arranged can be in a plurality of forms.
複数のアレイセンサによる一形態は、複数のアレイセンサを平面状に併置させる構成であり、この構成とすることで測定領域を拡大することができ、脈波測定装置の測定対象への取り付けを粗い位置決めで行っても、脈波を検出することができる。 One form of a plurality of array sensors is a configuration in which a plurality of array sensors are juxtaposed in a plane, and this configuration can expand the measurement area, and the attachment of the pulse wave measurement device to the measurement target is rough. Even if it is performed by positioning, the pulse wave can be detected.
また、複数のアレイセンサを併置する形状を任意に設定することができ、測定対象の形状等に合わせた測定領域を形成することができる。 In addition, a shape in which a plurality of array sensors are juxtaposed can be arbitrarily set, and a measurement region can be formed in accordance with the shape of the measurement target.
複数のアレイセンサによる他の形態は、複数のアレイセンサを少なくとも一部を積層させる構成であり、この構成とすることで測定領域によって検出信号の出力態様を種々に設定することができる。検出信号の出力態様として、重ね合わせた領域については、各アレイセンサから複数の検出出力を得ることができ、各アレイセンサの検出特性に応じた検出を行うことができる。また、他の検出出力の出力形態として、重ね合わせた領域については、各アレイセンサから複数の検出出力を重ね合わせることで、アレイセンサの検出出力を増やすことができる。 Another form of the plurality of array sensors is a configuration in which at least a part of the plurality of array sensors is stacked. With this configuration, the detection signal output mode can be variously set depending on the measurement region. As an output mode of the detection signal, a plurality of detection outputs can be obtained from each array sensor for the overlapped region, and detection corresponding to the detection characteristics of each array sensor can be performed. As another output form of detection output, the detection output of the array sensor can be increased by superimposing a plurality of detection outputs from each array sensor on the overlapped region.
複数のアレイセンサによる別の形態は、積層したアレイセンサの上層の検出素子と下層の検出素子は互いに平面的に重ならない位置に配置する構成とする。上下の検出素子が互いに平面的に重ならないように配置することで、検出素子の配置密度を実質的に高めることができる。 Another form using a plurality of array sensors is configured such that the upper layer detection elements and the lower layer detection elements of the stacked array sensors are arranged at positions that do not overlap each other in a planar manner. By arranging the upper and lower detection elements so as not to overlap each other in plan view, the arrangement density of the detection elements can be substantially increased.
脈波測定装置が備える圧力伝達部の構成についても種々の形態とすることができ、一形態として突起部を設ける構成とすることができる。この突起部は、圧力検出部と接触する面側、あるいは測定対象と接触する面側に設けることができる。また、その両面に設けても良い。 The configuration of the pressure transmission unit included in the pulse wave measurement device can be various forms, and a configuration in which a protrusion is provided as one form can be adopted. This protrusion can be provided on the side of the surface that contacts the pressure detection unit or the side of the surface that contacts the measurement object. Moreover, you may provide in the both surfaces.
この突起部の形態は、押圧部に設けた突起部の形態と同様とすることができる。突起部の配置間隔は、圧力検出部の検出部位の配置間隔に対して等間隔、あるいは1/n(nは1を除く整数)の間隔で配置することができる。突起部と検出部位の配置間隔に対して等間隔あるいは1/n間隔とすることで、平面的に重なる押圧部の突起部と圧力検出部の検出部位との位置が横方向にずれた場合であっても、圧力検出部への押圧力の圧力分布の偏りを低減させることができる。 The form of this protrusion can be the same as the form of the protrusion provided on the pressing part. The protrusions can be arranged at regular intervals with respect to the arrangement intervals of the detection portions of the pressure detection unit, or at intervals of 1 / n (n is an integer other than 1). When the positions of the protrusions of the pressing part and the detection part of the pressure detection part that are overlapped in a plane are shifted laterally by setting the interval between the protrusion part and the detection part to be equal or 1 / n. Even in this case, it is possible to reduce the deviation of the pressure distribution of the pressing force to the pressure detection unit.
また、突起部の凸部分の形状は、柱状体、錐体、ドーム形状体のいずれかとすることができ、その先端の断面形状は凸状にまたは凹状に半円形とすることができる。この先端の断面形状によって、脈波測定装置を測定対象に取り付けた際に、押圧部や圧力検出部が測定対象の形状に沿って湾曲した場合であっても、先端形状によって押圧力の偏りの発生を低減させることができる。 Moreover, the shape of the convex part of a projection part can be made into any of a columnar body, a cone, and a dome-shaped body, and the cross-sectional shape of the front-end | tip can be made into a semicircle at convex shape or concave shape. Due to the cross-sectional shape of the tip, when the pulse wave measuring device is attached to the measurement target, even if the pressing part or the pressure detection part is curved along the shape of the measurement target, the bias of the pressing force is not controlled by the tip shape. Generation can be reduced.
また、突起部は、凸部分の形成を押圧部の形成部材である弾性部材によって行う他、軟質樹脂内に硬質樹脂を分散配置させることで形成してもよい。なお、弾性部材によって凸部分を形成する場合には、隣り合う凸部分の隙間は空気とする他、流動性材によって満たしてもよい。また、硬質樹脂の配置についても、前述の凸部分と同様に、圧力検出部の検出部位の配置間隔に対して等間隔とする他、1/n(nは1を除く整数)の間隔で配置することができ、平面的に重なる押圧部の突起部と圧力検出部の検出部位との位置が横方向にずれた場合であっても、圧力検出部への押圧力の圧力分布の偏りを低減させることができるという同様の効果を奏する。 Further, the protruding portion may be formed by dispersing the hard resin in the soft resin, in addition to forming the convex portion by an elastic member which is a forming member of the pressing portion. In addition, when forming a convex part with an elastic member, the clearance gap between adjacent convex parts may be filled with a fluid material other than air. As for the arrangement of the hard resin, similarly to the above-described convex portion, in addition to the arrangement at equal intervals with respect to the arrangement interval of the detection parts of the pressure detection unit, arrangement at an interval of 1 / n (n is an integer excluding 1). Even if the protrusions of the pressing part and the detection part of the pressure detection part that overlap in a plane are displaced laterally, the bias distribution of the pressure distribution on the pressure detection part is reduced. The same effect that it can be made.
本発明が備える凹凸状の突起部は、圧力検出部に対する圧力伝達の伝達効率の低減を抑制する効果、圧力検出部での圧力分布の偏りを低減する効果を奏することができる。また、突起部を圧力伝達部の測定対象との接触面に設けることで、通気性を向上させることができる。 The concavo-convex protrusion provided in the present invention can provide an effect of suppressing a reduction in transmission efficiency of pressure transmission to the pressure detection unit, and an effect of reducing an uneven pressure distribution in the pressure detection unit. Moreover, air permeability can be improved by providing a projection part in a contact surface with the measuring object of a pressure transmission part.
本発明の圧力伝達部の他の形態として、測定対象と接触する面に保護部材を備える構成とすることができる。この保護部材は、圧力検出部の他、圧力伝達部や押圧部に対して、測定対象や外気から湿気が侵入することを防ぐ。この保護部材は、シート状部材とすることができ、圧力伝達部の面に密着させることで取り付けることができる。この湿気の侵入を防ぐことで、圧力検出部の劣化による誤動作を防ぎ、また、圧力伝達部や押圧部の劣化による弾性の低下を防ぐことができる。 As another form of the pressure transmission part of this invention, it can be set as the structure provided with a protection member in the surface which contacts a measuring object. This protective member prevents intrusion of moisture from the measurement object and outside air to the pressure transmission unit and the pressing unit in addition to the pressure detection unit. The protective member can be a sheet-like member and can be attached by being brought into close contact with the surface of the pressure transmission unit. By preventing the intrusion of moisture, it is possible to prevent malfunction due to deterioration of the pressure detection unit, and it is possible to prevent a decrease in elasticity due to deterioration of the pressure transmission unit and the pressing unit.
この保護部材は、圧力伝達部に対して着脱自在であり、保護部材自体が劣化した場合や破損した場合には交換することができる。また、脈波測定装置で複数の測定対象を測定する場合には、測定対象毎に保護部材を交換してもよい。 This protective member is detachable from the pressure transmission part, and can be replaced when the protective member itself is deteriorated or damaged. Moreover, when measuring a several measuring object with a pulse-wave measuring apparatus, you may replace | exchange a protection member for every measuring object.
本発明によれば、簡易なセンサにより十分な測定精度を持つ検出信号を得ることができる。 According to the present invention, a detection signal having sufficient measurement accuracy can be obtained with a simple sensor.
以下、本発明の脈波測定装置について図を用いて詳細に説明する。以下、本発明の脈波測定装置の概略を図1〜図4を用いて説明し、本発明の脈波測定装置が備える圧力検出部について図5〜図7を用いて説明し、本発明の脈波測定装置が備える圧力伝達部および押圧部が備える突起部について図8〜図11を用いて説明し、本発明の脈波測定装置が備える保護部材について図12を用いて説明し、本発明の脈波測定装置が備える押圧部について図13〜図17を用いて説明し、本発明の脈波測定装置に適用されるライン状のアレイセンサについて図18〜図21を用いて説明する。 Hereinafter, the pulse wave measuring apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, the outline of the pulse wave measuring device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4, and the pressure detection unit provided in the pulse wave measuring device of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7. The pressure transmission part provided in the pulse wave measuring device and the protrusion provided in the pressing part will be described with reference to FIGS. 8 to 11, and the protective member provided in the pulse wave measuring device of the invention will be described with reference to FIG. A pressing portion included in the pulse wave measuring apparatus will be described with reference to FIGS. 13 to 17, and a line-shaped array sensor applied to the pulse wave measuring apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. 18 to 21.
[装置概略説明:図1〜4]
はじめに、本発明の脈波測定装置の概略を図1〜図4を用いて説明する。
[Outline of the device: FIGS. 1 to 4]
First, the outline of the pulse wave measuring apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本発明の脈波測定装置1の概略構成を説明するための図である。脈波測定装置1は、圧力を検出する圧力検出部10と、測定対象90と接触して測定対象の脈動による脈波を圧力検出部10に伝える圧力伝達部30と、圧力検出部10を測定対象方向に押圧する押圧部20とを備える。押圧部20と圧力伝達部30とは間に圧力検出部10を挟持し、押圧部20は圧力検出部10を圧力伝達部30の方向に圧接する。圧接された圧力伝達部30は、測定対象90の動脈91の脈動による脈波の圧力変化を、圧力伝達部30を構成する構成部材を介して直接に伝達する。
FIG. 1 is a diagram for explaining a schematic configuration of a pulse
圧力検出部10は圧力伝達部30を介して伝達された圧力変化を検出して検出信号を脈波測定部50に出力する。脈波測定部50は圧力検出部10の検出信号を受け、信号処理によってノイズ分を除去し脈波を検出する。
The
押圧部20は、圧力検出部10を圧力伝達部30に押圧することによって、圧力検出部10と圧力伝達部30との間の隙間を無くして密着性を高めて、圧力伝達部30から圧力検出部10への圧力の伝達効率を向上させる。また、圧力伝達部30と測定対象90の間の隙間についても密着性が高まるため、測定対象90から圧力伝達部30への圧力の伝達効率についても向上させる。押圧部20による押圧力は、脈波測定装置1を測定対象90に取付部材6で取り付ける際の締め付け力等によって生じさせることもできる。
By pressing the
脈波測定部50は、圧力検出部10で検出した検出信号から脈波信号を抽出する。脈波測定部50で抽出した脈波信号は心拍測定や血圧測定に利用することができる。心拍測定は脈波測定部50で抽出した脈波信号を用いて脈波数を計数し、血圧測定は脈波測定部50で抽出した脈波信号を用いて脈波を監視しながら圧力値を測定する。
The pulse
脈波測定部50は、所定の周波数特性を付加する信号処理を行うことによって、周波数成分の信号強度を増幅させた脈波信号を形成する。この周波数成分の信号強度の増幅では、脈波波形の主成分を増加させ、ノイズ成分を低減させる。
The pulse
脈波測定部50は、検出信号を信号増幅する信号増幅回路50aと、検出信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路50bと信号処理部を備える。信号処理部は、検出信号をバンドパスフィルタや2階微分特性等によってノイズ除去や2倍高調波の信号増幅を行う狭帯域信号処理回路50c、狭帯域信号処理回路50cで生成された信号の波形歪みを形成して心拍を検出する波形歪検出回路(スロープ検出回路)50dを備える。
The pulse
信号処理部の一構成例では、脈波波形の周波数成分を信号増幅する信号増幅部を有し、この信号増幅部は、脈波波形の低域側の周波数成分を低増幅率で増幅し、脈波波形の高域側の周波数成分を高増幅率で増幅する信号増幅特性とすることによって、脈波波形に所定の周波数特性を付加し、脈波波形の主成分を増加させ、ノイズ成分を低減させる。この信号処理としては、例えば、脈波波形の周波数成分を微分特性で信号増幅する。 One configuration example of the signal processing unit includes a signal amplification unit that amplifies the frequency component of the pulse wave waveform, and the signal amplification unit amplifies the low-frequency side frequency component of the pulse wave waveform with a low amplification factor, By using the signal amplification characteristic that amplifies the high frequency component of the pulse waveform at a high amplification factor, a predetermined frequency characteristic is added to the pulse waveform, the main component of the pulse waveform is increased, and the noise component is increased. Reduce. As this signal processing, for example, the frequency component of the pulse wave waveform is amplified with differential characteristics.
また、信号処理部は帯域通過のフィルタ処理を含むことができ、これによって脈波波形の所定狭帯域の信号に対して信号処理を行い、脈波波形の主成分以外の周波数帯域にあるノイズ成分を除去する。この信号処理部で行うノイズ成分の除去及び信号強度の増幅の信号処理は、脈波信号に波形歪みを付加する。この波形歪みは、脈波波形の主成分を増加し、ノイズ成分を低減する。これにより、波形歪みは脈波と強い相関で関係付けられる。したがって、波形歪みは脈波情報を良好なS/N比で備えることになる。 In addition, the signal processing unit can include a band-pass filtering process, thereby performing signal processing on a predetermined narrow band signal of the pulse wave waveform, and a noise component in a frequency band other than the main component of the pulse wave waveform Remove. The signal processing of noise component removal and signal intensity amplification performed by the signal processing unit adds waveform distortion to the pulse wave signal. This waveform distortion increases the main component of the pulse waveform and reduces the noise component. Thereby, the waveform distortion is correlated with the pulse wave with a strong correlation. Therefore, waveform distortion provides pulse wave information with a good S / N ratio.
心拍計60において、心拍数計数回路60aは脈波測定部50で求めた脈波から心拍数を計数し、心拍数報知部60bは心拍数計数回路60aで計数した心拍数を報知する。なお、報知は、心拍数の表示、記録、送信等を含むものである。
In the
また、血圧計70において、血圧測定回路70aは脈波測定部50で求めた脈波と圧力値から血圧値を測定し、血圧値報知部70bは血圧測定回路70aで測定した血圧値を報知する。なお、報知は、血圧値の表示、記録、送信等を含むものである。
In the
[装置の概略断面の説明:図2]
次に、脈波測定装置の概略断面を説明する。図2は概略断面図である。脈波測定装置1は、圧力伝達部30、圧力検出部10、および押圧部20を順に配置してなり、図2(a)に示す構成ではこれらを順に積層させた三層構造の例を示している。なお、圧力伝達部30、圧力検出部10、および押圧部20はこの三層構造に限らず、押圧部および圧力伝達部の内部に圧力検出部を収納した一体構造等、他の構成としてもよい。他の構成例については後述する。図2(b)は、圧力伝達部30を測定対象90側に接触させ、押圧部20によって圧力検出部10を測定対象90側に押圧した状態を示している。
[Explanation of schematic section of the device: Fig. 2]
Next, a schematic cross section of the pulse wave measuring device will be described. FIG. 2 is a schematic sectional view. The pulse
圧力検出部10は複数の検出素子11を備え、圧力伝達部30を介して測定対象90から伝達される脈波を検出し、検出信号として出力する。
The
圧力伝達部30の測定対象90と接触する面には、保護部材40が着脱自在に設けられる。この保護部材40は、圧力伝達部30の外表面に取り付けられるシート状の部材であって、圧力伝達部30の外表面を保護するとともに、測定対象90からの脈波を圧力伝達材30に伝える。保護部材40は、脈波を圧力伝達材30に伝えるに十分な薄さを有し、脈波測定装置1を測定対象に取り付けた際に、測定対象との密着性が良好となるに十分な柔軟性を備える。この保護部材40の詳細については後述する。
A
[装置の態様の説明:図3]
図3は本発明の脈波測定装置の各形態と測定対象に取り付ける態様を説明するための図である。
[Description of Device Mode: FIG. 3]
FIG. 3 is a view for explaining each form of the pulse wave measuring device of the present invention and an aspect attached to the measurement object.
図3(a)、(b)は本発明の脈波測定装置の第1の形態と取り付け態様を説明するための図である。この第1の形態は、脈波測定装置1は、外部ケースを構成する枠体4内に、圧力伝達部30、圧力検出部10、および押圧部21を順に積層して備えるとともに、圧力検出部10で検出した検出信号から脈波を抽出する信号処理や、表示部3に測定結果等の種々の表示内容を表示させる処理等を行う回路を搭載した回路基板2を内蔵する。表示部3は、枠体4に設けた開口部を通してディスプレイ面に表示内容を表示する。図示はしないが、これらに電力を供給する電池などの電源手段、操作を行うスイッチなどの入力手段も備えられている。
FIGS. 3A and 3B are views for explaining a first form and an attachment mode of the pulse wave measuring apparatus of the present invention. In the first embodiment, the pulse
枠体4には係止部5が設けられ、脈波測定装置1を測定対象90に取り付けるための取付部材6が取り付けられる。取付部材6は、脈波測定装置1を測定対象90に取り付けるとともに、取り付ける際の取り付ける力の作用によって押圧部21を測定対象90側に押し、これによって圧力検出部10を圧力伝達部30に押圧する。
The
取付部材6は、脈波測定装置1を測定対象90に取り付け、押圧部21を測定対象90側に押す機能を奏するものであれば任意の構成とすることができるが、一例として、弾性作用を奏するベルト状体とすることができる。このベルト状体としては、例えば、通常の止め具材(図示していない)の開閉によって内径を変更自在とする帯体あるいは紐体、あるいは、それ自体が弾性を備えた帯体あるいは紐体とすることができる。取付部材6の端部は、係止部5によって枠体4に取り付けられる。係止部5は、枠体4に設けた部材により構成する他、枠体4を形成する際に取付部材6の端部を埋め込んだ状態で形成する構成としてもよい。
The
また、取付部材6および係止部5は上記した構成に限られるものではない。例えば、取付部材6とは係止部5とを着脱自在な構成としてもよい。図3(b)はこの一構成を示している。この構成では、取付部材6に係止部5を掛けるための被係止部6aを設け、この被係止部6aに係止部5を掛けることによって装着させる。この被係止部6aとしては、例えば、取付部材6に設けた孔を用いることができる。係止部5の一端をこの孔に掛けることで装着させる。この際、押圧部21に押圧力が作用するように、被係止部6aの位置を選択する。なお、この構成では、取付部材6には、取り付けた脈波測定装置1の圧力伝達部30の接触面が外部に露出するように開口部分が設けられている。
Moreover, the
図3(c)は本発明の脈波測定装置の第2の形態と取り付け態様を説明するための図である。 FIG.3 (c) is a figure for demonstrating the 2nd form and attachment aspect of the pulse-wave measuring apparatus of this invention.
この第2の形態の脈波測定装置1は、押圧部22は、脈波測定装置を覆う外部ケースである枠体4において圧力検出部20を外側から覆う部分を兼ねる構成であり、枠体4内に、圧力伝達部30および圧力検出部10を順に積層して備える。ここで、外部ケースを構成する枠体4と押圧部22とを一体で形成してもよい。
In the pulse
また、図3(a),(b)で示した第1の態様と同様に、回路基板2を枠体4内に内蔵し、表示部3を枠体4に設けた開口部を通してディスプレイ面が露出するようの設け、このディスプレイ面に表示内容を表示する。
Similarly to the first mode shown in FIGS. 3A and 3B, the
この第2の形態の取り付け態様においても、第1の形態の取り付け態様と同様に、枠体4に係止部5を設けられ、この係止部5と取付部材6とによって脈波測定装置1を測定対象90に取り付けられる。取付部材6は、脈波測定装置1を測定対象90に取り付けるとともに、取り付ける際の取り付ける力の作用によって押圧部22を測定対象90側に押し、これによって圧力検出部10を圧力伝達部30に押圧する。係止部5と取付部材6との構成は、第1の形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
Also in the mounting mode of the second mode, the locking part 5 is provided on the
図3(d)は本発明の脈波測定装置の第3の形態と取り付け態様を説明するための図である。 FIG.3 (d) is a figure for demonstrating the 3rd form and attachment aspect of the pulse-wave measuring apparatus of this invention.
この第3の態様の脈波測定装置1は、前述の枠体4を用いない構成例であり、押圧部23自体を取付部材6によって測定対象に取り付ける構成である。この第3の形態では、取付部材6が押圧部23を押圧するとともに測定対象90への取り付けを行う。
The pulse
図3(d)では、回路基板2および表示部3は、圧力検出部10から分離する構成を示しているが、取付部材6に回路基板2と表示部3とを搭載した構成としてもよく、また、回路基板2および表示部3を搭載した取付部材6と、圧力検出部10、押圧部20および圧力伝達部30を搭載した取付部材6とを別に設ける構成としてもよい。
In FIG. 3 (d), the
[手首装着状態の説明:図4]
図4は、本発明の脈波測定装置1を身体の手首に装着する状態を示している。この装着例では、取付部材6を手首92の周囲に取り付け、この取付部材6に脈波測定装置1を装着する。この取り付けにおいて、脈波測定装置1の圧力伝達部(図4には示していない)が手首の脈動がより良好に検出できる位置に位置合わせして取り付けを行う。
[Explanation of wrist wearing condition: Fig. 4]
FIG. 4 shows a state in which the pulse
なお、本発明の脈波測定装置は、測定部位として上腕、手首、指等、脈波測定として利用される箇所に限らず、脈波が得られる部位であれば、任意の位置に取り付けて使用することができる。 The pulse wave measuring device of the present invention is not limited to a part used for pulse wave measurement, such as the upper arm, wrist, finger, etc. as a measurement part, and can be attached to any position as long as it is a part where a pulse wave can be obtained. can do.
[圧力検出部の説明:図5〜7]
次に、図5〜図7を用いて本発明の脈波測定装置が備える圧力検出部について説明する。
[Description of pressure detection unit: FIGS. 5 to 7]
Next, the pressure detection part with which the pulse-wave measuring apparatus of this invention is provided using FIGS. 5-7 is demonstrated.
本発明の圧力検出部10は、検出素子11を列状あるいは格子状に複数配設してなるアレイセンサを備える。図5は、検出素子11を格子状に複数配設してなるアレイセンサの一構成例を示し、静電型検出素子の例を示している。静電型検出素子は対向配置した電極を有し、脈波の圧力変動によって変化する電極間距離を静電容量変化として検出する。
The
[センサアレイ構成の説明:図5]
図5(a)は静電型検出素子によるアレイセンサの構成図である。静電型検出素子によるアレイセンサ100は、複数の電極12aを互いに所定の間隔を開けて並置した上部シート12と、複数の電極13aを互いに所定の間隔を開けて並置した下部シート13とを、互いの電極12a,13aが直交するように対向させて配置し、両シートの間にスペーサ14を挟み込むことで構成する。この電極の配置において電極12aと電極13aとが平面上で交差する部分が検出素子11を構成する。この電極の交差点では、スペーサ14を挟んで2つの電極が対向して配置されてコンデンサを形成する。
[Description of sensor array configuration: Fig. 5]
FIG. 5A is a configuration diagram of an array sensor using an electrostatic detection element. The
スペーサ14は、誘電体を兼ねることもできる。この誘電体の材料としては、特に限定しないが、空気やポリエチレンフィルム、紙や木材、ガス(例えば、六フッ化硫黄)、液晶などを用いることができる。真空にしてもよい。スペーサ14を構成する材質を変えることでコンデンサの静電容量を自由に選択することができる。図5に示す例では、図面を見やすくするためにスペーサ14は省略してある。
The
この電極で挟まれたコンデンサ部分の静電容量は、電極12aと電極13aとの間の距離によっても変化する。アレイセンサ100のシートに圧力が印加されると、その圧力が印加された部分のシート間距離が縮まり、そのシートに設けられた電極間の距離も縮まる。この電極間距離の縮小は印加した圧力に依存するため、電極間距離の変化に基づくコンデンサの容量変化を測定することによって、印加された圧力を求めることができる。また、容量変化が発生した位置を求めることで、圧力が印加された位置を求めることができる。
The capacitance of the capacitor portion sandwiched between the electrodes also changes depending on the distance between the
図5(a)に示すように、検出素子を格子状に配置する構成によって、面上に印加される圧力の圧力分布を求めることができ、アレイセンサは面センサを構成する。図5(b)はアレイセンサ100の検出出力によって得られる圧力分布を模式的に示している。この圧力分布は、圧力変化が生じた位置とその大きさについての情報を有している。このアレイセンサ100を用いて脈波測定装置を構成した場合には、図5(b)の圧力分布例によれば、圧力分布のピーク位置から脈動が発生した位置を求めることができ、ピーク値から脈動による脈波のピーク値を求めることができる。
As shown in FIG. 5A, the configuration in which the detection elements are arranged in a lattice shape can determine the pressure distribution of the pressure applied on the surface, and the array sensor constitutes a surface sensor. FIG. 5B schematically shows the pressure distribution obtained by the detection output of the
なお、脈波のピーク値の大きさは相対的な値と成るため、絶対値を求めるには基準圧力によりピーク値を求めるなどによって測定値を校正する必要がある。 Since the magnitude of the peak value of the pulse wave is a relative value, it is necessary to calibrate the measured value by obtaining the peak value with reference pressure in order to obtain the absolute value.
脈波測定装置によって脈波を検出し測定する場合には、身体において脈波を効率よく検出できる位置は個人差があるため、脈波を良好に検出することができる位置を特定することは必ずしも容易ではなく、脈波のピーク値を検出することも容易ではない。 When detecting and measuring a pulse wave with a pulse wave measurement device, there are individual differences in the position where the pulse wave can be detected efficiently in the body, so it is not always necessary to specify a position where the pulse wave can be detected satisfactorily It is not easy, and it is not easy to detect the peak value of the pulse wave.
これに対して、このアレイセンサ100によれば、検出した二次元の圧力分布中のピーク位置は脈動のピーク位置に相当するため、圧力分布中のピーク位置でのピーク値を求めることで脈波のピーク値に相当する値の検出を容易に行うことができる。
On the other hand, according to this
圧力分布の検出精度は、図5(a)の構成による場合には、並置される電極12a間の間隔、および同じく並置される電極13a間の間隔により定まり、この並置する電極間の間隔を縮めることによって検出精度を高めることができる。
In the case of the configuration shown in FIG. 5A, the detection accuracy of the pressure distribution is determined by the interval between the
なお、アレイセンサを構成する検出素子は、上記した静電型検出素子に限らず、圧電型検出素子、抵抗型検出素子等を適用することができる。圧電型検出素子は、脈波の圧力変動を電圧変化として検出し、また、抵抗型検出素子は、脈波の圧力変動を電気抵抗変化として検出する。 The detection elements constituting the array sensor are not limited to the electrostatic detection elements described above, and piezoelectric detection elements, resistance detection elements, and the like can be applied. The piezoelectric detection element detects the pressure fluctuation of the pulse wave as a voltage change, and the resistance detection element detects the pressure fluctuation of the pulse wave as an electric resistance change.
上記したアレイセンサ100は、単独で使用する他に、複数のアレイセンサを組み合わせる構成としてもよい。以下、図6,7を用いて複数のアレイセンサを組み合わせた構成例について説明する。
The
[複数のアレイセンサの構成例の説明:図6]
図6(a)は、複数のアレイセンサを平面上あるいは曲面上において直線状に配列する構成例である。ここでは、2つのアレイセンサ10A,10Bを、同一平面上において両アレイセンサの辺を隣接させて並置する構成を示している。この構成によれば、アレイセンサを構成要素として、隣接させながら直線状に配列することで、測定領域の長さを任意に定めることができる。
[Description of configuration example of multiple array sensors: FIG. 6]
FIG. 6A is a configuration example in which a plurality of array sensors are arranged linearly on a plane or a curved surface. Here, a configuration is shown in which two
図6(b)は、複数のアレイセンサを平面上あるいは曲面上において面状に配列する構成例である。ここでは、4つのアレイセンサ10A〜10Dを、同一平面上において両アレイセンサの辺を隣接させて並置する構成を示している。この構成によれば、アレイセンサを構成要素として、隣接させながら面状に配列することで、測定領域の面積や形状を任意に定めることができる。
FIG. 6B is a configuration example in which a plurality of array sensors are arranged in a planar shape on a plane or a curved surface. Here, a configuration is shown in which four
図6(c)〜(f)は、複数のアレイセンサに重なり分を設けた配置する構成例である。図6(c)は、アレイセンサ10Fの一部の上方にアレイセンサ10Eの一部を重ねる構成例を示し、図6(d)は、アレイセンサ10Hの全部の上方にアレイセンサ10Gの一部を重ねる構成例を示し、図6(e),(f)は、アレイセンサ10Jの全部の上方にアレイセンサ10Iの一部を重ねる構成例を示している。なお、図6(f)は図6(e)の構成例の断面を示している。図6(f)ではアレイセンサ10Jの平面形状を円形としているが、円形に限らず任意の形状としてもよく、また、アレイセンサ10IとアレイセンサJの上下関係を逆としてもよい。
FIGS. 6C to 6F are configuration examples in which a plurality of array sensors are provided with overlapping portions. FIG. 6C shows a configuration example in which a part of the array sensor 10E is overlaid on a part of the
図6(c)〜(f)の構成によれば、複数のアレイセンサが重ねられた部分について複数のアレイセンサで測定することができ、例えば、各アレイセンサの検出特性を変えることで、同一領域の脈波について複数種の波形特性を検出することが可能となる。複数種の波形特性としては、例えば周波数特性とすることができ、脈波の高周波成分と低周波成分を分離して検出することができる。 According to the configuration of FIGS. 6C to 6F, a portion where a plurality of array sensors are overlaid can be measured with a plurality of array sensors. For example, the same can be obtained by changing the detection characteristics of each array sensor. It is possible to detect a plurality of types of waveform characteristics for the pulse wave in the region. As the plural types of waveform characteristics, for example, a frequency characteristic can be used, and a high frequency component and a low frequency component of a pulse wave can be detected separately.
[検出素子の態様の説明:図7]
図7は、複数のアレイセンサを重ねた場合において、検出素子の態様を説明するための図である。なお、図7では2つのアレイセンサを積層し、押圧部20と圧力伝達部30とを1つづつ備える構成を示している。
[Description of detection element mode: FIG. 7]
FIG. 7 is a diagram for explaining an aspect of the detection element when a plurality of array sensors are stacked. FIG. 7 shows a configuration in which two array sensors are stacked and one pressing
図7(a)に示す構成は、積層した2つのアレイセンサ10a,10bにおいて、各アレイセンサが備える検出素子11a,11bは上下に平面状で重なる位置にある。この構成によれば、測定対象の同一点の脈動を検出素子11aと検出素子11bとの2つの検出素子で検出することができる。 In the configuration shown in FIG. 7A, in the two stacked array sensors 10a and 10b, the detection elements 11a and 11b included in each array sensor are in a position where they are overlapped in a planar shape. According to this configuration, the pulsation at the same point of the measurement target can be detected by the two detection elements of the detection element 11a and the detection element 11b.
これにより、検出素子11aと検出素子11bとが同じ検出特性を有する場合には、両検出素子の出力信号を加算することで検出信号レベルを高めることができる。また、検出素子11aと検出素子11bとが異なる検出特性を有する場合には、脈波に含まれる異なる周波数成分を個別に検出することができる。 Thereby, when the detection element 11a and the detection element 11b have the same detection characteristic, the detection signal level can be increased by adding the output signals of both detection elements. Moreover, when the detection element 11a and the detection element 11b have different detection characteristics, different frequency components included in the pulse wave can be detected individually.
図7(b)に示す構成は、積層した2つのアレイセンサ10c,10dにおいて、各アレイセンサが備える検出素子11c,11dは上下にあり、平面状で互いにずれた位置にある。積層したアレイセンサの上層の検出素子と下層の検出素子とを互いに平面的に重ならない位置に配置する構成によれば、測定対象の測定点の密度を検出素子の配置密度の2倍とすることができる。
In the configuration shown in FIG. 7B, in the two array sensors 10c and 10d that are stacked, the
図7(c)、(d)に示す構成は、積層した2つのアレイセンサ10e,10fおよびアレイセンサ10g,10hの検出特性を上下で異ならせる構成である。図では、各アレイセンサが備える検出素子11e〜11hの電極間隔を異ならせる構成例を示しており、これによって、測定対象の弾性等の特性に応じて、圧力変化に対する異なる検出出力特性のセンサを組み合わせることができる。もちろん、検出素子の誘電体の材質を異ならせる構成としてもよい。 The configurations shown in FIGS. 7C and 7D are configurations in which the detection characteristics of the two stacked array sensors 10e and 10f and the array sensors 10g and 10h are different from each other in the vertical direction. In the figure, a configuration example is shown in which the electrode intervals of the detection elements 11e to 11h included in each array sensor are made different. Accordingly, a sensor having different detection output characteristics with respect to pressure changes according to characteristics such as elasticity of a measurement target. Can be combined. Of course, the configuration may be such that the material of the dielectric of the detection element is different.
[突起部の説明:図8〜11]
次に、図8〜図11を用いて本発明の脈波測定装置が備える圧力伝達部および押圧部が備える突起部について説明する。
[Explanation of protrusions: FIGS. 8 to 11]
Next, the pressure transmission part with which the pulse wave measuring device of this invention is equipped, and the projection part with which a press part are provided are demonstrated using FIGS. 8-11.
本発明の圧力伝達部30は、圧力検出部10と接触する側、または測定対象90と接触する側に突起部を備える。この圧力伝達部30の突起部は、測定対象90との接触面における脈波の減衰、圧力伝達部30において脈波が圧力検出部10に伝わるまでの間での減衰、圧力検出部10との接触面における脈波の減衰等の各所での脈波の減衰を減少させることで伝達効率を向上させる効果を奏する他、圧力伝達部30と圧力検出部10との接触状態を均一化して、場所による脈波の圧力伝達の偏りを避ける効果を奏する。
The
また、押圧部20においても、圧力検出部10と接触する側、または圧力検出部10との非接触面側に突起部を備える構成とする。この押圧部20の突起部は、圧力検出部10を押圧する際に、圧力検出部10との接触状態を均一化して、圧力伝達部30と圧力検出部10との接触状態を均一化し、場所による脈波の圧力伝達の偏りを避ける効果を奏する。
In addition, the
本発明の脈波測定装置のように、様々な外形形状を有する測定対象の外周に取り付けて脈波を検出する装置では、測定対象の外形形状や取り付け位置によって圧力検出部と圧力伝達部との接触状態が異なり、場所によって圧力の伝達状態に偏りが生じて均一にならないという状態が発生する可能性が高い。そのため、このような測定対象の脈波を測定する測定環境では、本発明のように圧力伝達部や押圧部に突起部を備える構成は特に有効となる。 In a device for detecting a pulse wave attached to the outer periphery of a measurement object having various outer shapes, such as the pulse wave measurement device of the present invention, the pressure detection unit and the pressure transmission unit are connected depending on the outer shape and attachment position of the measurement target. There is a high possibility that the contact state is different, and the pressure transmission state is uneven depending on the location and is not uniform. For this reason, in such a measurement environment that measures the pulse wave of the measurement object, the configuration in which the pressure transmission part and the pressing part are provided with the protrusions as in the present invention is particularly effective.
図8(a)は、突起部を備えていない構成を示し、図8(b)〜図8(h)は圧力伝達部や押圧部が備える突起部の種々の組み合わせを示している。突起部は、圧力伝達部あるいは押圧部のいずれに設けるか、また、いずれの側に設けるかで種々の形態とすることができる。 Fig.8 (a) shows the structure which is not provided with the projection part, FIG.8 (b)-FIG.8 (h) have shown the various combinations of the projection part with which a pressure transmission part and a press part are provided. The protrusion can be formed in various forms depending on whether it is provided on the pressure transmission part or the pressing part, or on which side.
図8(b)の形態は、突起部31aを圧力伝達部30に設ける形態であり、圧力検出部10に向かう面に設ける例である。隣接する突起部31aとの間の部分31cは、例えば空気層で形成することができる。
The form of FIG. 8B is an example in which the
図8(c)の形態は、突起部31bを圧力伝達部30に設ける形態であり、測定対象90に向かう面に設ける構成例である。隣接する突起部31bとの間の部分31cは、例えば空気層で形成することができる。
The form of FIG. 8C is a form in which the protruding
図8(d)の形態は、突起部21aを押圧部20に設ける形態であり、圧力検出部10に向かう面に設ける例である。隣接する突起部21aとの間の部分である突起間部分21cは、例えば空気層で形成することができる。
The form of FIG. 8D is an example in which the
図8(e)の形態は、突起部21bを押圧部20に設ける形態であり、外部に向かう面に設ける例である。隣接する突起部21bとの間の突起間部分21cは、例えば空気層で形成することができる。
The form of FIG.8 (e) is a form which provides the
図8(f)、(g)、(h)の形態は、突起部31aまたは突起部31bを圧力伝達部30に設けるとともに、突起部21aまたは突起部21bを押圧部20に設ける形態であり、図8(f)の形態では、突起部31aを圧力検出部10に向かう面に設け、突起部21aを圧力検出部10に向かう面に設け、図8(g)の形態では、突起部31bを測定対象90に向かう面に設け、突起部21aを圧力検出部10に向かう面に設け、図8(h)の形態では、突起部31bを測定対象90に向かう面に設け、突起部21bを外部に向かう面に設ける。
8 (f), (g), and (h) are forms in which the
また、上記構成の他、突起部を圧力伝達部30と押圧部20の両面に設ける構成としてもよい。この両面に突起部を設ける構成では、両面に設けた突起部は平面状で同位置に対向させて配置する構成の他、あるいは平面状で位置をずらせて重ならない位置に配置する構成としてもよい。
Moreover, it is good also as a structure which provides a projection part in both surfaces of the
突起部は種々の形態とすることができる。図9は突起部の各種の形態を説明するための図である。なお、ここでは、圧力伝達部30について圧力検出部10に向かう構成例について示しているが、押圧部20に設ける構成や、突起部を他の面に設ける構成についても同様とすることができる。
The protrusion can be in various forms. FIG. 9 is a diagram for explaining various types of protrusions. In addition, although the structural example which goes to the
図9(a)に示す突起部の形態例は、圧力伝達部30を構成するゴムやエラストマー等の弾性素材の形状によって突起部31aを形成する例である。隣接する突起部31aとの間の空間部分31cは弾性素材を設けずに空気層とする。突起部31a間のピッチpは、圧力検出部10の検出素子のピッチと同ピッチあるいは1/nピッチ(nは整数)とする。
The form example of the protrusion shown in FIG. 9A is an example in which the
図9(b)に示す突起部の形態例は、圧力伝達部30を構成するゴムやエラストマー等の弾性素材の形状によって突起部31aを形成するとともに、圧力伝達部30の平面状の基部部分である基部30bと突起部31aの剛性を異ならせる例である。なお、隣接する突起部31aとの間の空間部分31cは弾性素材を設けずに空気層とする構成は図9(a)と同様とすることができる。また、突起部31a間のピッチpも図9(a)と同様に、圧力検出部10の検出素子のピッチと同ピッチあるいは1/nピッチ(nは整数)とする。
9B, the
また、上記構成において、基部30bと突起部31aとは一体で形成する他、それぞれ別に形成した後、接合させてもよい。
In the above configuration, the
突起部は、柱状体、錐体、ドーム形状体等とし、その先端の断面形状を凸状または凹状、あるいは半円形等とすることができる。図9(c)〜(l)は、突起部の例を示す図である。 The protruding portion may be a columnar body, a cone, a dome-shaped body, or the like, and the cross-sectional shape of the tip thereof may be a convex shape, a concave shape, a semicircular shape, or the like. FIGS. 9C to 9L are diagrams illustrating examples of protrusions.
図9(c)、(d)に示す突起部31A、31Bは柱状体の例を示している。
柱状の突起部は、図9(f)〜(h)に示す突起部31A,31Aa、31Abのように円柱状とすることができる。その先端部は、突起部31A(図9(f)に示す)のような平面状、突起部31Aa(図9(g)に示す)のような断面形状が凸の半円形形状、突起部31Ab(図9(h)に示す)のような断面形状が凹の半円形形状とすることができる。
The columnar protrusions can be cylindrical as shown in
また、柱状の突起部は、図9(i)〜(k)に示す突起部31B,31Ba、31Bbのように角柱状とすることができる。その先端部は、突起部31B(図9(i)に示す)のような平面状、突起部31Ba(図9(j)に示す)のような断面形状が凸の半円形形状、突起部31Bb(図9(k)に示す)のような断面形状が凹の半円形形状とすることができる。
Further, the columnar protrusions can be formed in a prismatic shape like the
図9(l)は、柱状部分を有さないドーム形状の例を示している。また、柱状の突起部の径を先端に向かって細くして錐状としてもよい。 FIG. 9 (l) shows an example of a dome shape having no columnar portion. Further, the diameter of the columnar protrusion may be narrowed toward the tip to form a cone shape.
突起部は、図9(b)で示した構成のように、圧力伝達部30あるいは押圧部20を構成する弾性部材の硬度を異ならせて形成してもよい。図10は弾性部材の硬度を異ならせることで突起部を形成する例を示している。なお、ここでは、圧力伝達部30について示しているが、押圧部20についても同様とすることができる。
The protrusions may be formed by varying the hardness of the elastic member constituting the
図10(a)は断面を示し、図10(b)は斜視図を示している。図10(a)において、圧力伝達部30を構成するゴムやエラストマーや弾性樹脂等の弾性部材の硬度を異ならせ、硬質部で突起部30aを形成し、軟質部で基部30bを形成する。
FIG. 10A shows a cross section, and FIG. 10B shows a perspective view. In FIG. 10A, the hardness of an elastic member such as rubber, elastomer, or elastic resin that constitutes the
突起部の配置間隔は、圧力検出部10が備える検出素子間のピッチpと同ピッチあるいは1/nピッチ(nは整数)とすることで、突起部と圧力検出部10とが面方向で位置ずれした場合であっても、圧力検出部10における圧力分布に偏りが発生しないようにする。図11は、この突起部の配置間隔を説明するための図である。ここで、圧力検出部10が備える検出素子11の配置間隔をpとする。
The arrangement interval of the projections is set to the same pitch p or 1 / n pitch (n is an integer) between the detection elements included in the
図11(a)は検出素子11と突起部31とが面方向で一致している状態を示し、図11(b)〜(d)は検出素子11と突起部31とが面方向でそれぞれp/4ピッチ、p/2ピッチ、pピッチだけ位置ずれした状態を示している。いずれの状態であっても、各検出素子11と突起部31との位置関係は、同様の位置関係を維持されるため、圧力検出部10における圧力分布に偏りは生じない。
FIG. 11A shows a state in which the
なお、図11(c),(d)に示す例では、検出素子11の下部に圧力伝達部30が示されていない部分(図中の右端側)があるが、これは圧力伝達部30を図面向かって左方向にずらし、位置ずれを説明しやすくしたものであって、圧力検出部10より圧力伝達部30が面積的に大きければ、常に検出素子11の下部に常に圧力伝達部30が設けられることになる。
In the example shown in FIGS. 11C and 11D, there is a portion (the right end side in the drawing) where the
[保護部材の説明:図12]
圧力伝達部30は、測定対象90と接触する面に図2に示すような保護部材40を備える構成とすることができ、この保護部材40は着脱自在とすることができる。図12を用いて本発明の脈波測定装置が備える保護部材について説明する。
[Description of protective member: FIG. 12]
The
図12(a)は保護部材の一構成例である。この構成例の保護部材40は、保護シート41を枠42に保持させ、この枠42によって保護シート41を圧力伝達部30の表面に貼り付けることで着脱自在とすることができる。
FIG. 12A shows a configuration example of the protective member. The
また、図12(b)は保護部材の他の構成例である。この構成例の保護部材40は、接着性を有したフィルム43とし、接着面を圧力伝達部30の表面に貼り付けることで着脱自在とすることができる。なお、フィルム43に複数の穴44を設け、測定対象からの湿気を外気に逃すようにしてもよい。
FIG. 12B shows another configuration example of the protective member. The
[押圧部の説明:図13〜17]
次に、図13〜図17を用いて本発明の脈波測定装置が備える押圧部について説明する。
[Explanation of pressing part: FIGS. 13 to 17]
Next, the press part with which the pulse-wave measuring apparatus of this invention is provided using FIGS. 13-17 is demonstrated.
押圧部20は、圧力検出部10を圧力伝達部30に押し付けることで脈波の検出感度を向上させる部材であり、種々の形態とすることができる。
The
押圧部20は、圧力検出部10と面で接触して押す押圧部材21と、この弾性を有する押圧部材21に押圧力を加えるために、圧力検出部10との接触面と反対側の面を覆う硬質部材で形成される枠部24とを備える。
The
図13(a),(b)は押圧部の第1の形態を説明するための図である。第1の形態は、押圧部材21および枠部24を平坦に形成する構成例である。図13(a)は押圧する前の状態を示し、図13(b)は押圧状態を示している。
FIGS. 13A and 13B are views for explaining a first form of the pressing portion. The first form is a configuration example in which the pressing member 21 and the
また、図13(c),(d)は押圧部の第2の形態を説明するための図である。第2の形態は、押圧部材21および枠部24を上方に湾曲させて形成する例である。図13(c)は押圧する前の状態を示し、図13(d)は押圧状態を示している。
Moreover, FIG.13 (c), (d) is a figure for demonstrating the 2nd form of a press part. The second form is an example in which the pressing member 21 and the
第2の形態によれば、測定対象90の接触面が上方に凸に湾曲した形状であるとき、この湾曲状態を合わせることで、圧力検出部10に印加する押圧力を均一化させることができる。
According to the second embodiment, when the contact surface of the measuring
図14(a),(b)は押圧部の第3の形態を説明するための図である。第3の形態は、押圧部材21を下方に湾曲させて形成する例である。図14(a)は押圧する前の状態を示し、図14(b)は押圧状態を示している。 FIGS. 14A and 14B are views for explaining a third form of the pressing portion. The third form is an example in which the pressing member 21 is bent downward. FIG. 14A shows a state before pressing, and FIG. 14B shows a pressing state.
第3の形態によれば、押圧部材21 を下方に湾曲させることによって、圧力検出部10を押圧した際に、印加する押圧力に圧力分布を形成し、所定の位置により大きな押圧力を印加することができる。
According to the third embodiment, when the
図15(a),(b)は押圧部の第4の形態を説明するための図である。第4の形態は、押圧部材21を上方に湾曲させるとともに、枠部24の押圧部材21との接触面側を下方に(押圧部材21側に)湾曲させて形成する例である。図15(a)は押圧する前の状態を示し、図15(b)は押圧状態を示している。
FIGS. 15A and 15B are views for explaining a fourth form of the pressing portion. The fourth embodiment is an example in which the pressing member 21 is curved upward and the contact surface side of the
第4の形態によれば、枠部24を下方に湾曲させることによって、圧力検出部10を押圧した際に、印加する押圧力に圧力分布を形成し、所定の位置により大きな押圧力を印加することができる。
According to the fourth embodiment, when the
図16(a),(b)は押圧部の第5の形態を説明するための図である。第5の形態は、押圧部20を枠部24のみとし、枠部24によって押圧部20を兼用する構成例である。図16(a)は押圧する前の状態を示し、図16(b)は押圧状態を示している。第5の形態によれば、押圧部20の構成を簡略化することができる。
FIGS. 16A and 16B are views for explaining a fifth form of the pressing portion. The fifth embodiment is a configuration example in which only the
図17(a)〜(d)は押圧部の第6〜9の形態を説明するための図である。 FIGS. 17A to 17D are views for explaining sixth to ninth forms of the pressing portion.
図17(a)に示す第6の形態は、押圧部20を構成する押圧部材と圧力伝達部30を構成する弾性部材とを一体で形成する構成例である。この構成例では、押圧部材と圧力伝達部とを兼ねる弾性部材内に圧力検出部10を埋め込み、枠部24で押圧する。第6の形態によれば、押圧部20および圧力伝達部30の構成を簡略化することができる。
The 6th form shown to Fig.17 (a) is a structural example which forms integrally the press member which comprises the
図17(b)に示す第7の形態は、第6の形態と同様に、押圧部20を構成する押圧部材と圧力伝達部30を構成する弾性部材とを一体で形成し、枠部24で押圧する構成例であり、枠部24を下方(圧力検出部10側)に向かって湾曲させた構成である。第7の形態によれば、第6の形態と同様に、押圧部20および圧力伝達部30の構成を簡略化することができる他、枠部24を下方に湾曲させることによって、圧力検出部10を押圧した際に、印加する押圧力に圧力分布を形成し、所定の位置により大きな押圧力を印加することができる。
In the seventh embodiment shown in FIG. 17B, similarly to the sixth embodiment, the pressing member constituting the
図17(c)、(d)に示す第8,9の形態は、第6,7の形態と同様に、押圧部20を構成する押圧部材と圧力伝達部30を構成する弾性部材とを一体で形成し、枠部24で押圧する構成例であり、枠部24と圧力検出部10との間に硬質材25を設ける構成である。第8の形態の硬質材25は平面状であり、第9の形態の硬質材25は枠部24を下方(圧力検出部10側)に向かって湾曲させた構成である。
In the eighth and ninth embodiments shown in FIGS. 17C and 17D, the pressing member constituting the
第8,9の形態によれば、硬質材25によって圧力検出部10に対する押圧力を高めることができる。また、第9の形態によれば、硬質材25を下方に湾曲させることによって、圧力検出部10を押圧した際に、印加する押圧力に圧力分布を形成し、所定の位置により大きな押圧力を印加することができる。
According to the eighth and ninth embodiments, the pressing force against the
硬質材25は特に限定しないが、金属で構成することができる。そのとき、平板形状やワイヤー形状とすることができる。もちろん、それらは形状記憶合金などで構成してもよい。 Although the hard material 25 is not specifically limited, it can be comprised with a metal. At that time, it can be a flat plate shape or a wire shape. Of course, they may be made of a shape memory alloy or the like.
[ライン状アレイセンサの説明:図18〜21]
次に、図18〜図21を用いて本発明の脈波測定装置に適用されるライン状のアレイセンサについて説明する。
[Description of Line Array Sensor: FIGS. 18 to 21]
Next, a line array sensor applied to the pulse wave measuring apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
本発明の圧力検出部は、検出素子を格子状に複数配設してアレイセンサを構成する他に、検出素子を列状に複数配設してライン状のアレイセンサする構成とすることもできる。以下、ライン状のアレイセンサをラインセンサと称して説明する。 The pressure detection unit of the present invention can be configured to form a line array sensor by arranging a plurality of detection elements in a row, in addition to arranging a plurality of detection elements in a grid pattern to form an array sensor. . Hereinafter, the linear array sensor will be referred to as a line sensor.
図18はラインセンサの一構成を説明するための図である。図18(a)はラインセンサを構成する押圧部220、圧力検出部210、および圧力伝達部230を分離した状態を示し、図18(b)は各部を接合してラインセンサ200を構成した状態を示している。
FIG. 18 is a diagram for explaining one configuration of the line sensor. FIG. 18A shows a state in which the pressing unit 220, the
ラインセンサ200は、1ライン分を単位として用いることができ、1本のラインセンサによって脈波測定装置を構成する他に、複数本のラインセンサ200A〜200Nを並置させて面状のアレイセンサを形成して脈波測定装置を構成してもよい。このラインセンサ200A〜200N間は緩く接合させることで、少なくともラインセンサの長さ方向に柔軟性を持たせることができ、測定対象の外形形状に合わせて、測定対象の接触面との間で隙間無く取り付けることができる。図18(d),(f)はこの状態を示している。
The
図18(e)は一ライン分のラインセンサが備える圧力検出部の一構成例を示している。なお、ここでは静電型の圧力検出部210について示している。
FIG. 18E shows a configuration example of the pressure detection unit provided in the line sensor for one line. Here, the electrostatic
圧力検出部210は、複数の電極212aを配列した上部ストリップ212と、1つの電極213aを配列した下部ストリップ213とをスペーサ214を介して対向配置することによって構成する。圧力検出は、外圧によってスペーサ214の間隔が変化し、複数の電極212aと1つの電極213aとの距離が変化することで生じる容量変化を検出することで行うことができる。電極212aにそれぞれ引き出し線を設けることで各部の容量変化を検出することができ、各部位に印加された圧力を検出することができる。
The
スペーサ214は、誘電体を兼ねることもできる。この誘電体の材料としては、特に限定しないが、空気やポリエチレンフィルム、紙や木材、ガス(例えば、六フッ化硫黄)、液晶などを用いることができる。真空にしてもよい。スペーサ214を構成する材質を変えることでコンデンサの静電容量を自由に選択することができる。図18に示す例では、図面を見やすくするためにスペーサ214は省略してある。
The
ラインイセンサによって脈波を形成する場合について、図19を用いて説明する。 A case where a pulse wave is formed by a line sensor will be described with reference to FIG.
並置された各ラインセンサ200A〜200Fの検出信号(図19中に示す右側の出力信号)から、ラインの長さ方向についての圧力分布を求めることができる。このライン状の圧力分布を複数のラインセンサの並置状態の合わせて並べ得ることによって、面状の圧力分布を擬似的に求めることができる。この面状の圧力分布において表れる圧力ピークの位置は、測定対象の脈動部分に相当し、そのピーク値は脈動のピーク値に相当する。
From the detection signals (the output signals on the right side shown in FIG. 19) of the
図20はラインセンサの他の構成を説明するための図である。図20(a)はラインセンサの概略構成を説明するための図であり、図20(b),(c)はラインセンサの断面状態を説明するための図である。 FIG. 20 is a diagram for explaining another configuration of the line sensor. FIG. 20A is a diagram for explaining a schematic configuration of the line sensor, and FIGS. 20B and 20C are diagrams for explaining a cross-sectional state of the line sensor.
このラインセンサ300は、押圧部320、圧力検出部310、および圧力伝達部330を備える。圧力検出部310は、中心電極313aと外周電極312aとをスペーサ314を介して同心円状に配置して形成される。圧力伝達部330は外周電極312aと外装部340との間に設けた弾性体によって形成される。なお、この弾性体はスペーサ314と同じ弾性体で形成してもよい。また、押圧部320は、外装部340の外周の一方の側に設けられる。
The
図20(b)は非接触状態を示し、図20(c)は接触状態を示している。図20(b)の非接触状態では、中心電極313aと外周電極312aとの距離において、測定対象90側の距離d1と押圧部320側の距離d2とはほぼ同距離にあり、同様の電極間容量となる。一方、図20(c)の接触状態において、脈波による圧力を受けると、測定対象90側の距離d1は狭まり、押圧部320側の距離d2は広がり、電極間容量に差が発生する。これによって、中心電極313aと外周電極312aとの間の電極間容量は脈波を反映して変化することになるため、電極間容量を検出することで脈波を検出することができる。
FIG. 20B shows a non-contact state, and FIG. 20C shows a contact state. In the non-contact state of FIG. 20B, the distance d1 on the
図20(d)は別のラインセンサの概略構成を説明するための図であり、図20(e),(f)はラインセンサの断面状態を説明するための図である。 FIG. 20D is a diagram for explaining a schematic configuration of another line sensor, and FIGS. 20E and 20F are diagrams for explaining a sectional state of the line sensor.
このラインセンサ400は、押圧部420、圧力検出部410、および圧力伝達部430を備える。圧力検出部410は、中心電極413aと外周電極412aとをスペーサ414を介して同心円状に配置して形成される。圧力伝達部430は外周電極412aと外装部440との間に設けた弾性体によって形成される。なお、この弾性体はスペーサ414と同じ弾性体で形成してもよい。
The
この構成では、押圧部420は、中心電極413aの中心に設けた中心部材とすることができ、前述の構成のように外装部440の外側の押圧部を省くことができるとともに、押圧部の設置位置に依存することなく検出することができ、ラインセンサ400が周方向で回転しても検出することができる。
In this configuration, the
図20(e)は非接触状態を示し、図20(f)は接触状態を示している。図20(e)の非接触状態では、中心電極413aと外周電極412aとの距離において、測定対象90側の距離d1と押圧部420側の距離d2とはほぼ同距離にあり、同様の電極間容量となる。一方、図20(f)の押圧状態において、脈波による圧力を受けると、測定対象90側の距離d1は狭まり、押圧部420側の距離d2は広がり、電極間容量に差が発生する。これによって、中心電極313aと外周電極312aとの間の電極間容量は脈波を反映して変化することになるため、電極間容量を検出することで脈波を検出することができる。
FIG. 20E shows a non-contact state, and FIG. 20F shows a contact state. In the non-contact state of FIG. 20 (e), the distance d1 on the
図21は、手首92に対してのラインセンサの取り付け状態を示している。図21(a)は複数本のラインセンサの取り付け状態を示し、図21(b)は一本のラインセンサの取り付け状態を示している。
FIG. 21 shows the line sensor attached to the
図21(a)のラインセンサ500は、すでに説明したラインセンサ200,300,400のいずれかを複数本並置した構成か、またはラインセンサ200,300,400を組み合わせて複数本並置した構成である。図21(b)のラインセンサ600は、すでに説明したラインセンサ200,300,400のいずれかを複数本直列に接続した構成か、またはラインセンサ200,300,400を組み合わせて複数本直列に接続した構成である。
The line sensor 500 of FIG. 21A has a configuration in which a plurality of the
このラインセンサによれば、押圧部材に弾性部材を用いて環状に形成することで、取付部材を要することなく測定対象の周囲に取り付けることができる。 According to this line sensor, the elastic member can be used as the pressing member, so that the pressing member can be attached around the measurement object without the need for an attachment member.
なお、700は、図示しない表示部,回路基板,電池などの電源手段を備えたボックスであって、測定した情報などを報知することができる。
本発明の脈波測定装置は、心拍計や血圧計に適用する他、脈波を用いる身体機能測定装置に適応することができる。 The pulse wave measuring device of the present invention can be applied to a body function measuring device using a pulse wave in addition to being applied to a heart rate monitor and a blood pressure monitor.
また、本発明の脈波測定装置は、人体の脈波測定に限らず、動物の脈波測定に適用することができる。 The pulse wave measuring device of the present invention can be applied not only to the pulse wave measurement of a human body but also to the pulse wave measurement of an animal.
1 脈波測定装置
2 回路基板
3 表示部
4 枠体
5 係止部
6 取付部材
10,11a〜10h 圧力検出部
10A〜10J アレイセンサ
11,11a,11b 検出素子
12 上部シート
12a 電極
13 下部シート
13a 電極
14 スペーサ
20〜23 押圧部
21a,21b 突起部
21c 突起間部分
24 枠部
25 硬質材
30 圧力伝達部
30a,30c 硬質部
30b 基部
31a,31b 突起部
31c 空間部
31A〜31C 突起部
40 保護部材
41 保護シート
42 枠
43 フィルム
44 穴
50 脈波測定部
50a 信号増幅回路
50b A/D変換回路
50c 狭帯域信号処理回路
50d 波形歪検出回路(スロープ検出回路)
60 心拍計
60a 心拍数計数回路
60b 心拍数報知部
70 血圧計
70a 血圧測定回路
70b 血圧値報知部
90 測定対象
91 動脈
92 手首
100 アレイセンサ
200,200A〜200N ラインセンサ
210 圧力検出部
220 押圧部
230 圧力伝達部
212a 電極
213a 電極
212 上部ストリップ
213 下部ストリップ
214 スペーサ
300 ラインセンサ
310 圧力検出部
312a 外周電極
313a 中心電極
314 スペーサ
320 押圧部
330 圧力伝達部
400 ラインセンサ
410 圧力検出部
412a 外周電極
413a 中心電極
420 押圧部
430 圧力伝達部
500 ラインセンサ
600 ラインセンサ
700 ボックス
DESCRIPTION OF
60
Claims (30)
測定対象と接触し、当該測定対象の脈波を前記圧力検出部に直接伝える圧力伝達部と、
前記圧力検出部を測定対象方向に押圧する押圧部とを備え、
前記圧力検出部を前記押圧部と前記圧力伝達部との間に挟持し、前記押圧部により前記圧力検出部を前記圧力伝達部に圧接することを特徴とする脈波測定装置。 A pressure detector for detecting pressure;
A pressure transmission unit that is in contact with the measurement target and directly transmits the pulse wave of the measurement target to the pressure detection unit;
A pressing unit that presses the pressure detection unit in the measurement target direction,
The pulse wave measuring apparatus, wherein the pressure detecting unit is sandwiched between the pressing unit and the pressure transmitting unit, and the pressure detecting unit is pressed against the pressure transmitting unit by the pressing unit.
当該取り付け部材は前記押圧部を直接に又は枠体を介して間接に連結し、取り付け部材を測定対象に取り付けることにより押圧部に押圧力を印加することを特徴とする、請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の脈波測定装置。 An attachment member for attaching the pressure detection unit, the pressure transmission unit, and the pressing unit to a measurement target;
The attachment member connects the pressing portion directly or indirectly through a frame body, and applies a pressing force to the pressing portion by attaching the attachment member to a measurement target. 4. The pulse wave measuring device according to any one of 3.
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-
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