JP2009226167A - 脈波計測装置及びこれを用いた自律神経解析システム - Google Patents

Abstract

【課題】被験者の脈波を長時間連続して安定的に計測可能な脈波計測装置を提供する。
【解決手段】センサ部１２０と；センサ部に設けられ、被験者の身体の一部である計測部位に光を照射する発光部１２１と；センサ部に設けられ、計測部位からの反射光を捉えて受光信号を得る受光部１２２と；センサ部を主面上に支持し、受光信号を用いて計測部位における血流変化から被験者の脈波を計測する計測ユニット１００と；計測部位の周方向に装着され、主面が計測部位と対向するように計測ユニットを固定可能な伸縮性を有するベルト１１０と；センサ部を囲むように主面上に配置される弾性体１３０と；を具備する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、被験者の身体の一部に装着され、当該被験者の脈波を計測する脈波計測装置及びこれを用いた自律神経解析システムに関する。

従来、病院などの医療機関によって行われる検査において、被験者の身体の一部、特に抹消部における血流変化から脈波が計測され、脈波の２次微分結果である加速度脈波のピークに基づいて被験者の動脈硬化度合いや血管年齢などが判定されている。また、日常生活においても、例えばランニングなどの運動時に使用される脈拍数モニタには、被験者から計測された脈波が表示される。更に、例えば独居高齢者及び乳幼児の安否確認、或いは、睡眠状態の計測など様々な応用分野においても、脈波の利用が試みられている。

一般的な脈波計測装置の構成では、脈波センサが被験者の指尖部または指腹部（以下、指部と称する）に装着され、計測装置本体が手首などに装着され、脈波センサによって検出された信号に基づいて計測装置本体が脈波を計測する。上記脈波センサとして、例えば光電脈波センサが用いられる。光電脈波センサは、発光素子及び受光素子を含み、発光素子から計測部位に比較的短い波長帯（４４０ｎｍ〜５５０ｎｍ程度）の光を照射する。上記光は、被験者の皮膚（真皮）を経由して反射光として受光素子によって捉えられる。即ち、上記反射光の変動から計測部位の真皮に張り巡らされる毛細血管における血流変化が検出される。光電脈波センサは、圧力センサなどを用いる脈波センサに比べ、被験者の血管位置の特定及びセンサの位置決めの必要が無い、装着中の位置ずれの影響を受けにくいなどの利点がある。

しかしながら、前述した独居高齢者及び乳幼児の安否確認など日常生活における長時間のモニタリングが必要となる場合、被験者は手を洗う、物を持つなどの日常生活において必要な行動が制限されてしまう。従って、長時間連続して脈波を計測する場合、被験者の指部に脈波センサを装着することは適当でない。また、指部に装着された脈波センサは、外力を受けやすく、当該外力によるアーチファクトが脈波の計測に悪影響を与える。

一方、計測装置本体の裏面に脈波センサを取り付けて一体化し、被験者の手首における血流変化から脈波を計測する構成も試みられている。このような構成は、被験者の指部に脈波センサを装着する構成に比べ、日常生活での使用に適している。ところが、手首は指に比べ、毛細血管の密度が小さいため脈波センサ中の受光素子が捉える反射光の信号強度が弱い、動きの自由度が大きいため装着中の位置ずれが起きやすく計測の安定性に欠けるなどの問題がある。また、長時間（例えば睡眠中）連続して脈波を計測する場合、手首が長時間圧迫されるため計測部位の周辺に血液が滞留し、上記反射光の信号強度が低下することがある
特許文献１脈波センサ及び特許文献２記載の脈波情報計測装置は、センサヘッドを装置本体の裏面に対して凸状に突出させることにより、計測部位周辺の血液の滞留を解消している。また、特許文献３記載の脈波検出装置は、圧力センサを用いて計測部位の動脈の圧力変動から脈波を検出する脈波検出装置であって、当該圧力センサの周囲に弾性体を配置している。特許文献３記載の脈波検出装置によれば、圧力センサが計測部位を押圧する圧力を安定させられる。
特許第３７２２２０３号公報 特許第３８０３３５１号公報 実公平８−１０３０１号公報

特許文献１記載の脈波センサ及び特許文献２記載の脈波情報計測装置は、センサヘッドを凸状に突出させているため、センサヘッドが装置本体の裏面に対してフラットな構成に比べて安定性に欠ける。即ち、被験者が寝返りを打つなどして姿勢が変わった場合や、装置本体に外力が加わった場合に、計測部位に対するセンサヘッドの相対位置がずれやすい。上記相対位置がずれると、発光素子から被験者の手首に照射される光の入射角が変化し、これに伴って受光素子が捉える反射光の信号強度も大きく変動する。即ち、特許文献１記載の脈波センサ及び特許文献２記載の脈波情報計測装置は、長時間連続した脈波計測における計測安定性に問題がある。

特許文献３記載の脈波検出装置は、圧力センサが計測部位を押圧する圧力を安定化させるために圧力センサの周囲に弾性体を配置しているものの、計測部位に対するセンサヘッドの相対位置を安定化させることができない。

従って、本発明は被験者の脈波を長時間連続して安定的に計測可能な脈波計測装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る脈波計測装置は、センサ部と；前記センサ部に設けられ、被験者の身体の一部である計測部位に光を照射する発光部と；前記センサ部に設けられ、前記計測部位からの反射光を捉えて受光信号を得る受光部と；前記センサ部を主面上に支持し、前記受光信号を用いて前記計測部位における血流変化から前記被験者の脈波を計測する計測ユニットと；前記計測部位の周方向に装着され、前記主面が前記計測部位と対向するように前記計測ユニットを固定可能な伸縮性を有するベルトと；前記センサ部を囲むように前記主面上に配置される弾性体と；を具備する。

本発明の他の態様に係る脈波計測装置は、センサ部と；前記センサ部に設けられ、被験者の身体の一部である計測部位に光を照射する発光部と；前記センサ部に設けられ、前記計測部位からの反射光を捉えて受光信号を得る受光部と；凹部を有し、当該凹部に前記センサ部を支持する弾性体と；前記弾性体を主面上に支持し、前記受光信号を用いて前記計測部位における血流変化から前記被験者の脈波を計測する計測ユニットと；前記計測部位の周方向に装着され、前記主面が前記計測部位と対向するように前記計測ユニットを固定可能な伸縮性を有するベルトと；を具備する。

本発明の他の態様に係る脈波計測装置は、センサ部と；前記センサ部に設けられ、被験者の身体の一部である計測部位に光を照射する発光部と；前記センサ部に設けられ、前記計測部位からの反射光を捉えて受光信号を得る受光部と；主面を有し、前記受光信号を用いて前記計測部位における血流変化から前記被験者の脈波を計測する計測ユニットと；前記主面上に配置され、前記計測部位に対向する端部を有する弾性体と；前記端部上に配置され、前記センサ部と一体化された板状部材と；前記計測部位の周方向に装着され、前記主面が前記計測部位と対向するように前記計測ユニットを固定可能な伸縮性を有するベルトと；を具備する。

本発明の他の態様に係る脈波計測装置は、センサ部と；前記センサ部に設けられ、被験者の身体の一部である計測部位に光を照射する発光部と；前記センサ部に設けられ、及び前記計測部位からの反射光を捉えて受光信号を得る受光部と；前記センサ部を主面上に支持する支持体と；前記計測部位の周方向に装着され、前記主面が前記計測部位と対向するように前記計測ユニットを固定可能な伸縮性を有するベルトと；前記センサ部を囲むように前記主面上に配置される弾性体と；前記受光信号を用いて前記計測部位における血流変化から前記被験者の脈波を計測する計測ユニットと；を具備する。

本発明によれば、被験者の脈波を長時間連続して安定的に計測可能な脈波計測装置を提供できる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る脈波計測装置は、腕時計状に形成されており、表示部１４０を備えた計測装置本体（計測ユニット）１００に、ベルト１１０が取り付けられている。図１の脈波計測装置は、被験者の身体の一部である計測部位の周方向に上記ベルト１１０を巻き付けることにより装着される。上記計測部位は、例えば被験者の手首である。

ベルト１１０は、計測装置本体１００の裏面が計測部位に対向するように計測装置本体１００を固定する。また、ベルト１１０は、例えば、発泡ウレタンゴム、ウェットスーツなどに用いられるネオプレーンゴムまたは低反発枕などに用いられるヴィコエラスティックフォームなどの高弾性樹脂素材を用いる。ベルト１１０の一端部及び他端部の表面に面ファスナーが設けられ、両端部を貼り合わせることにより任意の長さで計測部位の周囲に装着されることが望ましい。

図２に示すように、計測装置本体１００の裏面には、センサ部１２０が凸状に突出して配置されている。センサ部１２０は光電脈波センサであって、発光部１２１及び受光部１２２を含む。発光部１２１は、具体的には緑色（波長：５２０ｎｍ程度）ＬＥＤまたは青色ＬＥＤである。受光部１２２は、具体的にはフォトダイオードである。発光部１２１が計測部位に光を照射し、計測部位内部に張り巡らされた毛細血管における血流変化に伴う反射光の変動を受光部１２２が捉え、電流に変換する。

センサ部１２０の周囲には、弾性体１３０が配置されている。弾性体１３０は、発泡ウレタンゴム、ネオプレーンゴムまたはヴィコエラスティックフォームなどの高弾性樹脂素材であることが望ましい。弾性体１３０は、計測部位に対するセンサ部１２０の相対的位置がずれるのを防ぐ。即ち、弾性体１３０は計測装置本体１００に加わる外力及び被験者の体動を吸収する。従って、図３に示すように、弾性体１３０の周方向の寸法は、計測装置本体１００の周方向の寸法と略同程度確保することが望ましい。また、上記相対的位置のずれ量は、軸方向に比べて周方向で大きくなる傾向があるため、上記相対的位置ずれを防ぐために弾性体１３０の周方向の寸法を、軸方向の寸法に比べて大きくすることは有効である。

図４に示すように、本実施形態に係る脈波計測装置の計測装置本体１００は、表示部１４０、アンプ・フィルタ部１４１、ゲイン調節部１４２、アナログ−デジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）１４３、加速度計測部１４４、解析部１４５、記憶部１４６、操作部１４７、通信部１４８、動作周波数切替部１４９、電圧監視部１５０、バッテリ１５１及び制御部１５２を有する。

表示部１４０は、計測装置本体１００の上記裏面とは反対側の表面に設けられ、被験者に対して様々な情報を表示する。表示部１４０は、腕時計などに用いられる液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。表示部１４０が表示可能な情報として、例えば現在時刻、被験者の脈拍数、脈波データ、バッテリ残量、メモリ状態、通信状態及び被験者の脈波データを解析して得られる各種解析結果などが挙げられる。表示部１４０は、これらの情報を一度に表示してもよいし、後述する操作部１４７が受理した被験者の操作、或いは、制御部１５２からの命令によって表示する情報を切り替えてもよい。

アンプ・フィルタ部１４１には、センサ部１２０中の受光部１２２からの電流が供給される。前述したように、受光部１２２からの電流は、被験者の計測部位における血流変化を示す。アンプ・フィルタ部１４１は、供給された電流を電流−電圧変換器によって電圧信号に変換し、可変利得増幅器（ＶＧＡ）によって電圧信号を増幅し、フィルタによって帯域を制限する。具体的には、ＶＧＡによって増幅された電圧信号は、高域通過型フィルタ（例えば、カットオフ周波数０．１Ｈｚ）及び低域通過型フィルタ（例えば、カットオフ周波数５０Ｈｚ）によって帯域制限される。また、上記フィルタは帯域通過型フィルタであってもよい。アンプ・フィルタ部１４１は、上記帯域制限された電圧信号をＡ／Ｄ変換部１４３に入力する。

Ａ／Ｄ変換部１４３は、例えば１０ビットの分解能を有するアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）である。Ａ／Ｄ変換器１４３は、アンプ・フィルタ部１４１から入力された電圧信号をアナログ−デジタル変換し、脈波データを得る。Ａ／Ｄ変換部１４３は、上記脈波データを制御部１５２に渡す。また、Ａ／Ｄ変換部１４３は、後述する加速度計測部１４４から入力される３軸方向の加速度の計測結果も同様にアナログ−デジタル変換し、加速度データとして制御部１５２に渡す。

ゲイン調節部１４２は、制御部１５２からの命令に従って、前述したアンプ・フィルタ部１４１中のＶＧＡの増幅率（ゲイン）を調節する。具体的には、制御部１５２がＡ／Ｄ変換部１４３から受け取った脈波データの振幅が第１の閾値を下回っていれば、ゲイン調節部１４２は上記ゲインを大きくする。一方、制御部１５２がＡ／Ｄ変換部１４３から受け取った脈波データの振幅が上記第１の閾値よりも大きな第２の閾値を上回っていれば、ゲイン調節部１４２は上記ゲインを小さくする。

加速度計測部１４４は、３軸（ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸）方向の加速度（例えば、−２Ｇ〜＋２Ｇ）を計測する加速度計である。加速度センサ１０４は、例えば５０ｍｓｅｃ毎に計測装置本体１００の３軸方向の加速度を計測し、計測結果、即ち被験者の手首における３軸方向の加速度を示すアナログ量をＡ／Ｄ変換部１４３に入力する。尚、加速度計測部１４４の計測する加速度は、手首の動きによって発生する動的加速度だけでなく、静的加速度（重力加速度）を含む。また、上記計測結果は、Ａ／Ｄ変換部１４３に入力される前にオフセットまたはゲインが調整されてもよい。

解析部１４５は、制御部１５２を介して３軸方向の加速度データまたは脈波データを取得し、様々な解析を行う。例えば、解析部１４５は、制御部１５２を介して３軸方向の加速度データを取得し、当該加速度データに基づいて被験者の体動量を解析してもよい。また、上記体動量に基づいて被験者の睡眠／覚醒のタイミングを判定して、被験者の睡眠時間を算出してもよい。また、解析部１４５は、制御部１５２を介して脈波データを取得し、脈波間隔データを解析してもよい。

記憶部１４６には、フラッシュメモリなどであって、解析部１４５によって解析された各種解析結果（睡眠時間の履歴、脈拍間隔データまたは体動量データなど）が制御部１５２を介して記憶される。また、記憶部１４６には、Ａ／Ｄ変換部１４３から出力される脈波データ及び加速度データが制御部１５２を介して記憶されてもよい。

操作部１４７は、被験者の操作を受理し、当該操作を制御部１５２に通知する。具体的には、操作部１４７は、動作モードを切り替えるためのモードスイッチや、表示部１４０のバックライト点灯のためのバックライトスイッチなどのプッシュスイッチを含む。

通信部１４８は、有線または無線を介して、データ記憶部１４６に記憶されている各種データを計測装置本体１００の外部に送信したり、外部から送信されるデータを受信したりする。具体的には、通信部１４８は、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）や近距離無線通信を用いて、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ＰＤＡまたは携帯電話機などと通信を行う。

動作周波数切替部１４９は、計測装置本体１００の動作モードに応じて各構成要素に与える制御クロックの周波数を切り替える。即ち、計測装置本体１００は、脈波計測を行う計測モードだけでなく、通常の腕時計と同様に計時を行う時刻モードなど複数の動作モードを有していてもよい。具体的には、動作周波数切替部１４９は、計測モードから時刻モードへ動作モードが遷移すると、動作周波数を低くして消費電力を節約する。一方、時刻モードから計測モードに動作モードが遷移すると、動作周波数を高くして十分な信号処理速度を確保する。

バッテリ１５１は、センサ部１２０及び計測装置本体１００の各構成要素に電力を供給する。電圧監視部１５０は、バッテリ１５１の放電電圧を監視し、バッテリ残量を示す情報を制御部１５２に通知する。上記バッテリ残量を示す情報は、表示部１４０において常に表示されてもよいし、所定量を下回る場合に限って表示されてもよいし、全く表示されなくてもよい。

制御部１５２は、計測装置本体１００の全体を統括して制御する。具体的には、制御部１５２は、計測装置本体１００の各構成要素との間で各種データをやり取りしたり、上記各構成要素に各種処理を行わせるための命令を与えたりする。

以下、本実施形態に係る脈波計測装置の応用例として、特に睡眠時における被験者の脈波データに基づいて被験者の自律神経の状態を示す自律神経指標を取得する自律神経解析システムを説明する。

図５に示すように、上記自律神経解析システムにおける自律神経解析装置２００は、受信部２０１、脈波データ抽出部２０２、自律神経指標取得部２１０及び表示部２０３を有する。尚、以下の一連の処理は、例えばＰＣに所定の解析ソフトウエアを実行させることにより行われる。

受信部２０１は、計測装置本体１００中の通信部１４８によって送信される脈波データを含むデータを受信し、受信データとして脈波データ抽出部２０２に渡す。尚、通信部１４８は、計測された脈波データを逐次送信してもよいし、一定量まとめて送信してもよい。

脈波データ抽出部２０２は、受信部２０１からの受信データから脈波データを抽出し、自律神経指標取得部２１０に入力する。表示部２０３は、例えばＬＣＤであって、後述する自律神経指標取得部２１０からの自律神経指標を表示する。

自律神経指標取得部２１０は、脈波データ抽出部２０２から入力される被験者の脈波データに基づき、自律神経指標として交感神経の活性を示す交感神経指標ＬＦ及び副交感神経の活性を示す副交感神経指標ＨＦを取得する。脈波は心拍に同期しているため、例えば睡眠中の被験者の脈波間隔から心拍を司る自律神経の状態を示す指標が得られる。自律神経指標取得部２１０は、取得した自律神経指標を表示部２０３に入力する。以下、自律神経指標取得部２１０中の脈波間隔取得部２１１、補間部２１２、周波数解析部２１３及び自律神経指標算出部２１４を順に説明する。

脈波間隔取得部２１１は、脈波データ抽出部２０２から入力される被験者の脈波データに対し、以下の処理を行って、脈波間隔データを取得する。
まず、脈波間隔取得部２１１は、脈波データをサンプリングし、脈波サンプリングデータを時間微分して、直流変動成分を除去する。次に、脈波間隔取得部２１１は、上記直流変動成分除去後の脈波サンプリングデータの各サンプリングポイントを中心とする前後約１秒の区間において、最大値−最小値間の所定の値を脈波間隔検出のための閾値として設定する。脈波間隔取得部２１１は、例えば上記最大値−最小値間の差分を振幅とし、当該最小値に上記振幅の９割を加えた値を上記閾値として設定する。そして、脈波間隔取得部２１１は、上記直流変動成分除去後の脈波サンプリングデータが上記閾値を超えた時刻を判定し、隣接する当該時刻の間隔を脈波間隔（ＲＲ間隔）データとして補間部２１２に渡す。

補間部２１２は、脈波間隔取得部２１１からの脈波間隔データを補間して再サンプリングする。前述した脈波間隔取得部２１１において導出される脈波間隔データの各データ間の間隔は、被験者の脈波間隔に相当するため不等間隔である。従って、後述する周波数解析部２１３における周波数解析を有効に行うために、補間部２１２は、脈波間隔データのデータ間隔が等間隔となるよう補間後のデータを再サンプリングする。具体的には、補間部２１２は、上記脈波間隔データから例えば１分間のデータセットを生成し、当該データセット毎に脈波間隔データを高次の多項式で補間する。例えば、補間部２１２は、脈波間隔データに対し、各補間対象点及び当該補間対象点の前後の計３点を用いて３次の多項式補間を行い、再サンプリングして等間隔の補間後脈波間隔データを得る。補間部２１２は、補間後脈波間隔データを周波数解析部２１３に渡す。

周波数解析部２１３は、データセット単位の補間後脈波間隔データに対し、高速フーリエ変換（ＦＦＴ；Fast Fourier Transform）を行って、周波数スペクトル分布に変換する。周波数解析部２１３は、上記周波数スペクトル分布を自律神経指標算出部２１４に渡す。尚、周波数解析部２１３が用いる周波数解析手法は、ＦＦＴに限らずＡＲモデル、最大エントロピー法及びウェーブレット法などでもよいが、データ処理の負担の軽いＦＦＴが望ましい。

自律神経指標算出部２１４は、周波数解析部２１３からの周波数スペクトル分布よりパワースペクトル分布を算出する。次に、自律神経指標算出部２１４は、算出したパワースペクトル分布における低周波数領域（０．０５〜０．１５Ｈｚ付近）のピーク及び高周波数領域（０．１５〜０．４Ｈｚ付近）のピークに基づき交感神経指標ＬＦ及び副交感神経指標ＨＦを夫々算出する。具体的には、自律神経指標算出部２１４は、低周波領域におけるピークを示すデータポイントと、当該データポイントの前後との計３点におけるパワースペクトル値の算術平均を交感神経指標ＬＦとして算出する。また、自律神経指標算出部２１４は、高周波領域におけるピークを示すデータポイントと、当該データポイントの前後との計３点におけるパワースペクトル値の算術平均を副交感神経指標ＨＦとして算出する。

以下、図６Ａ乃至図６Ｃ及び図７を用いて、図２に示す形状によって得られる効果を説明する。
前述したように、本実施形態に係る脈波計測装置の形状は図２に示す通りであるが、以降、当該形状を提案形状と称する。一方、図６Ａに示すように計測装置本体１００の裏面が被験者の手首に沿ったＲ形状に形成され、センサ部１２０が突出していない形状を比較形状１と称する。また、図６Ｂに示すように計測装置本体１００の裏面がフラットに形成され、センサ部１２０が突出していない形状を比較形状２と称する。更に、図６Ｃに示すように計測装置本体１００の裏面がフラットに形成され、センサ部１２０が凸状に突出している形状を比較形状３と称する。尚、比較形状３は、提案形状に類似しているが、センサ部１２０の周囲に弾性体１３０が配置されていない点が異なる。

提案形状及び比較形状１乃至３を夫々有する４つの脈波計測装置を用いて、次のような条件下で、主として長時間における脈波計測の精度の評価実験を行った。尚、提案形状における弾性体１３０は、発泡ウレタンゴムとした。
被験者は４名、夫々２夜ずつ、日常生活下における通常の睡眠中（即ち、入床から起床まで）連続して脈波計測を行った。各々の脈波計測装置は、共通の解析手法によって脈波間隔を解析し、脈波間隔から１分間あたりの脈拍数（ｂｐｍ）を算出する。算出された脈拍数が４０−１１０ｂｐｍの範囲内であれば、算出対象とした１分間を「正解」期間とした。一方、脈拍数が上記範囲外の値であったり、体動量が所定値以上であったりすれば上記１分間を「誤り（ＮＧ）」期間とした。そして、上記「ＮＧ」期間が３０分間以上連続した場合、当該連続時間をピックアップし、ピックアップされた時間の総計が睡眠時間に占める割合を「ＮＧ率」とし、長時間における脈波計測の精度を示す指標とした。

上記４つの脈波計測装置の各々に関して得られた８つ（被験者４名×２夜）のＮＧ率の平均値は、図７に示す通りであり、提案形状を有する脈波計測装置のＮＧ率が比較形状１乃至３の１／１０以下と最も低い。提案形状は、センサ部１２０の周囲に弾性体１３０を配置しているため、センサ部１２０が被験者の手首に対し略平行な状態を保つことができ、高い計測精度が得られると考えられる。即ち、弾性体１３０が計測装置本体１００に加わる外力及び被験者の体動を吸収することにより、計測部位に対するセンサ部１２０の相対位置のずれが抑えられていると考えられる。

以下、提案形状の変形例を図８乃至図１０を用いて説明する。
図８に示す形状では、センサ部１２０と計測装置本体１００の裏面との間にも弾性体１３０が配置されている。換言すれば、弾性体１３０が計測部位と対向する表面に凹部を有していて、当該凹部にセンサ部１２０が取り付けられている。図８に示す形状によっても、弾性体１３０が計測装置本体１００に加わる外力及び被験者の体動を吸収することにより、計測部位に対するセンサ部１２０の相対位置のずれが抑えられると考えられる。

図９に示す形状では、弾性体１３０の計測部位と対向する端部に更に板状部材１３１が取り付けられている。また、図９の形状において、弾性体１３０は、前述した高弾性樹脂素材に限らずバネであってもよい。図９に示す形状によっても、弾性体１３０が板状部材１３１を介して計測装置本体１００に加わる外力及び被験者の体動を吸収することにより、計測部位に対するセンサ部１２０の相対位置のずれが抑えられると考えられる。

図１０に示す形状では、図９の形状と同様に、弾性体１３０の計測部位と対向する端部に板状部材１３１が取り付けられている。しかしながら、上記板状部材１３１とセンサ部１２０が一体化されている点が異なる。より詳細には、センサ部１２０は上記板状部材１３１の計測部位と対向する表面に対し略フラットに形成されている。また、図１０の形状においても、弾性体１３０は、前述した高弾性樹脂素材に限らずバネであってもよい。図１０に示す形状によっても、弾性体１３０が板状部材１３１を介して計測装置本体１００に加わる外力及び被験者の体動を吸収することにより、計測部位に対するセンサ部１２０の相対位置のずれが抑えられると考えられる。

また、前述した提案形状及び図８乃至図１０に示す形状では、センサ部１２０及び計測装置本体１００が計測部位に装着されることを前提としている。しかしながら、理論上、センサ部１２０が計測部位と対向するように固定されていれば脈波の計測は可能であり、計測装置本体１００は必ずしも被験者の手首に装着されていなくてもよい。即ち、前述した各形状において、計測装置本体１００をセンサ部１２０を支持するための支持体に置き換え、センサ部１２０と分離してもよい。尚、計測装置本体１００とセンサ部１２０とは信号線を介して接続されるものとする。上記支持体の重量を計測装置本体１００の重量に比べて軽くすれば、手首に掛かる負担を軽減できるため、被験者が例えば乳幼児である場合に有効である。計測装置本体１００を支持体に置き換えたと場合にも、前述した各形状と同様に計測部位に対するセンサ部１２０の相対位置のずれが抑えられる。

以上説明したように、本実施形態に係る脈波計測装置は、弾性体１３０によって計測装置本体１００に加わる外力及び被験者の体動を吸収することにより、計測部位に対するセンサ部１２０の相対位置のずれを抑えている。従って、本実施形態に係る脈波計測装置によれば、被験者の脈波を長時間連続して安定的に計測できる。

なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

一実施形態に係る脈波計測装置の平面図 図１のII−II’線における断面図。 図１の脈波計測装置の裏面図。 図１の脈波計測装置の計測装置本体の構成を示すブロック図。 一実施形態に係る脈波計測装置を利用した自律神経解析システムを示すブロック図。 比較の脈波計測装置の形状の一例を示す図。 図６Ａの別の例を示す図。 図６Ｂの別の例を示す図。 図２に示す形状によって得られる効果の説明図。 図２の別の例を示す図。 図８の別の例を示す図。 図９の別の例を示す図。

符号の説明

１００・・・計測装置本体
１１０・・・ベルト
１２０・・・センサ部
１２１・・・発光部
１２２・・・受光部
１３０・・・弾性体
１３１・・・板状部材
１４０・・・表示部
１４１・・・アンプ・フィルタ部
１４２・・・ゲイン調節部
１４３・・・アナログ−デジタル変換部
１４４・・・加速度計測部
１４５・・・解析部
１４６・・・記憶部
１４７・・・操作部
１４８・・・通信部
１４９・・・動作周波数切替部
１５０・・・電圧監視部
１５１・・・バッテリ
１５２・・・制御部
２００・・・自律神経解析装置
２０１・・・受信部
２０２・・・脈波データ抽出部
２０３・・・表示部
２１０・・・自律神経指標取得部
２１１・・・脈波間隔取得部
２１２・・・補間部
２１３・・・周波数解析部
２１４・・・自律神経指標算出部

Claims (9)

1. センサ部と、
   前記センサ部に設けられ、被験者の身体の一部である計測部位に光を照射する発光部と、
   前記センサ部に設けられ、前記計測部位からの反射光を捉えて受光信号を得る受光部と、
   前記センサ部を主面上に支持し、前記受光信号を用いて前記計測部位における血流変化から前記被験者の脈波を計測する計測ユニットと、
   前記計測部位の周方向に装着され、前記主面が前記計測部位と対向するように前記計測ユニットを固定可能な伸縮性を有するベルトと、
   前記センサ部を囲むように前記主面上に配置される弾性体と
   を具備することを特徴とする脈波計測装置。
2. 前記弾性体の前記周方向の寸法は、前記計測ユニットの前記周方向の寸法と略等しいことを特徴とする請求項１記載の脈波計測装置。
3. 前記弾性体は、前記計測部位の軸方向の寸法に比べて、前記周方向の寸法が大きい形状であることを特徴とする請求項１記載の脈波計測装置。
4. 前記弾性体の前記計測部位に対向する端部に配置される板状部材を更に具備することを特徴とする請求項１記載の脈波計測装置。
5. センサ部と、
   前記センサ部に設けられ、被験者の身体の一部である計測部位に光を照射する発光部と、
   前記センサ部に設けられ、前記計測部位からの反射光を捉えて受光信号を得る受光部と、
   凹部を有し、当該凹部に前記センサ部を支持する弾性体と、
   前記弾性体を主面上に支持し、前記受光信号を用いて前記計測部位における血流変化から前記被験者の脈波を計測する計測ユニットと、
   前記計測部位の周方向に装着され、前記主面が前記計測部位と対向するように前記計測ユニットを固定可能な伸縮性を有するベルトと
   を具備することを特徴とする脈波計測装置。
6. センサ部と、
   前記センサ部に設けられ、被験者の身体の一部である計測部位に光を照射する発光部と、
   前記センサ部に設けられ、前記計測部位からの反射光を捉えて受光信号を得る受光部と、
   主面を有し、前記受光信号を用いて前記計測部位における血流変化から前記被験者の脈波を計測する計測ユニットと、
   前記主面上に配置され、前記計測部位に対向する端部を有する弾性体と、
   前記端部上に配置され、前記センサ部と一体化された板状部材と、
   前記計測部位の周方向に装着され、前記主面が前記計測部位と対向するように前記計測ユニットを固定可能な伸縮性を有するベルトと
   を具備することを特徴とする脈波計測装置。
7. 前記弾性体はばねであることを特徴とする請求項６記載の脈波計測装置。
8. センサ部と、
   前記センサ部に設けられ、被験者の身体の一部である計測部位に光を照射する発光部と、
   前記センサ部に設けられ、前記計測部位からの反射光を捉えて受光信号を得る受光部と、
   前記センサ部を主面上に支持する支持体と、
   前記計測部位の周方向に装着され、前記主面が前記計測部位と対向するように前記計測ユニットを固定可能な伸縮性を有するベルトと、
   前記センサ部を囲むように前記主面上に配置される弾性体と、
   前記受光信号を用いて前記計測部位における血流変化から前記被験者の脈波を計測する計測ユニットと
   を具備することを特徴とする脈波計測装置。
9. 請求項１記載の脈波計測装置と、
   前記脈波計測装置によって計測された脈波に基づき前記被験者の脈波間隔データを取得する取得部と、
   前記脈波間隔データに周波数解析を行って、周波数スペクトル分布を得る周波数解析部と、
   前記周波数スペクトル分布に対応するパワースペクトル分布の低周波領域におけるピークに基づき前記被験者の交感神経の活性を示す第１の指標を算出し、前記パワースペクトル分布の高周波領域におけるピークに基づき前記被験者の副交感神経の活性を示す第２の指標を算出する算出部と
   を具備することを特徴とする自律神経解析システム。

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