JP2016220815A - 脈拍測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】足部の脈拍を継続的に測定することができる脈拍測定装置を提供すること。【解決手段】脈拍測定装置１００は、発光および受光により血管の脈動情報を検出する脈拍センサ２００と、脈拍センサ２００を収容するとともに、足部の血管に対向する皮膚の位置に、脈拍センサ２００を保持する配置部１１０と、を備える。好適には、配置部１１０は、弾力的に構成されることにより足部に対して付勢され、足部のアキレス腱４００を収容するくぼみ１２５に隣接する位置に脈拍センサ２００を保持する。【選択図】図２

Description

本発明は、足部の脈拍を測定する脈拍センサに関する。

脈拍を測定する方法としては様々な方法が挙げられるが、手首や腕、指など手に関する部位を対象として脈拍を測定する方法が一般的であり、そのために腕に装着する脈拍計が広く用いられている。一例として特許文献１は、発光体と受光態を有する脈拍センサを手のひらや指にあてることにより、反射光の検出結果から脈拍を測定する脈拍センサを開示している。

特開２００９−２３１５７７号公報

通常、病院などで一定時間測定したときの脈拍が、日常的な脈拍の値であると仮定される。また、運動したときに脈拍測定することにより、運動強度を測る場合もある。このように特定の場合に限定して脈拍を図ることが一般的であるが、被検者の健康状態や生活習慣を観察するときには、不十分なこともある。安静時や運動時以外の脈拍の変化を見る必要があることもある。また脈拍の変化の程度から、生活の中でどのくらい運動をしているかを測定することもできる。このように、特定の日時、特定の状況だけでなく、生活全般の中での脈拍の変化を知る必要があるが、脈拍センサのこれまでの用いられ方から、体の部位に常時固定するという用いられ方は想定されていなかった。

特許文献１は、光学的に脈拍を測定するセンサを開示しているに過ぎず、脈拍センサを特定の位置に固定して継続的に測定する構造については何ら開示しない。したがって、同一位置の血管を継続して確実に観察することはできなかった。また、この脈拍センサを例えば手や指に装着して継続的に脈拍を観察する場合、手や指は日常生活で常時作業に用いる部位であることから、継続的に観察を続けるには日常生活の邪魔になってしまうという問題があった。また、手について測定される脈拍と、足について測定される脈拍は必ずしも一致しない可能性があり、足についての脈拍も測定したい場合があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされ、足部の脈拍を継続的に測定することができる脈拍測定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る脈拍測定装置は、発光および受光により血管の脈動情報を検出する脈拍センサと、前記脈拍センサを収容するとともに、足部の血管に対向する皮膚の位置に、前記脈拍センサを保持する配置部と、を備える。

この構成によれば、脈拍センサを足部の血管に対向する位置にあてて維持することができるので、被検者の生活に支障を生じさせずに、足部の脈拍を日常的に測定することができる。

好適には、前記配置部は、弾力的に構成されることにより前記足部に対して付勢される。

この構成によれば、脈拍測定装置が足部に自然に密着し、脈拍センサを足部の所望の位置に常時配置することができ、足部を締め付けることなく、自然な状態の脈拍を測定することができる。

好適には、前記配置部は、前記足部のアキレス腱を収容するくぼみに隣接する位置に前記脈拍センサを保持する。

この構成によれば、足部のアキレス腱に隣接するくぼみに脈拍センサをあてることができ、足部の血管に近い部分から脈拍を測定することができる。

好適には、前記配置部は、前記足部のアキレス腱と内果の間のくぼみの位置に前記脈拍センサを保持する。

この構成によれば、前記足部のアキレス腱と内果の間のくぼみに脈拍センサをあてることができ、後脛骨動脈に近い部分から脈拍を測定することができる。

好適には、前記配置部は、前記足部の足首部分を囲んで該足部に装着される環状装着部材である。

この構成によれば、脈拍測定装置を足首部分に保持し、収容している脈拍センサを足首の所望の位置に当て続けることができ、それによって継続的に足の所望の位置の脈拍を測定することができる。

好適には、前記環状装着部材の一部分は、内側に形成された環状の空洞が外側に突出し、前記環状の空洞の内部のうち、突出により形成された空洞の外側の内果側に、前記脈拍センサが保持されている。

この構成によれば、内側に形成された環状の空洞にアキレス腱の部分を収めることができ、このときに後脛骨動脈に近い部分に脈拍センサをあてることができるので、脈拍測定装置を装着することで、位置調整の必要なく、後脛骨動脈から生ずる脈拍を測定することができる。

好適には、前記脈拍センサは、緑色の光を発光して反射光を受光することにより、前記脈動情報を検出する。

この構成によれば、緑色光を用いて血管の脈動情報を検出することができるので、脈拍の検出精度を向上することができる。

本発明によれば、足部の脈拍を継続的に測定することができる測定装置を提供することができる。

脈拍測定装置を足部に装着したときの図である。 脈拍測定装置の構成を示す図である。 両足に装着される脈拍測定装置の構成を示す図である。 脈拍センサの構成を示す図である。 検出対象となる足部の血管を説明する図である。 検出対象となる足部の血管を側面から示した図である。 脈拍センサを配置する他の構成を説明する図である。

図１は、脈拍測定装置１００を足部に装着したときの図である。図１に示すように脈拍測定装置はアンクレット状であり、環状に構成されている。特に、足部の足首部分を囲んで足部に装着される環状装着部材として構成される。このように足首に装着されることで、静止状態のみならず、運動中や歩行中などの動作中であっても、常時装着することができる。

図２は、脈拍測定装置１００の構成を示す図である。図２は特に右足に装着される側について図示する。脈拍測定装置１００は、配置部１１０と脈拍センサ２００から構成される。逆にいうと、配置部１１０は脈拍測定装置１００のうち脈拍センサ２００以外の構成であり、脈拍測定装置１００と同様にアンクレット状であり、環状に構成されている。特に、足部の足首部分を囲んで足部に装着される環状装着部材として構成される。

配置部１１０は嵌合部１２０を備える。配置部１１０は嵌合する前は帯状に構成されており、環状に配置したとき、１周して両端がともに同じ位置になる。両端のうち一端に嵌合部１２０が備えられている。嵌合部１２０により、配置部１１０は両端が嵌合可能な構造となっており、嵌合部１２０で嵌合することにより両端が接続されて環状構造となる。嵌合して環状となった配置部１１０により脈拍測定装置１００は足部に装着される。

配置部１１０はさらにアキレス腱収容部１２５を備える。配置部１１０は嵌合することにより、足部の足首部分を囲んで足部に装着される環状装着部材を構成しており、環状装着部材の一部分は、内側に形成された環状の空洞が外側に突出している。この外側に突出した一部分がアキレス腱収容部１２５であり、空洞が外側へ突出することにより、配置部１１０の一部分に半円状のくぼみが形成されている。

脈拍測定装置１００を足部に装着するとき、この半円状のくぼみであるアキレス腱収容部１２５の部分に、足部のアキレス腱が収容される。つまり、アキレス腱収容部１２５は、足部のアキレス腱を収容するくぼみである。足首の形は円形ではなく、アキレス腱の部分が膨らんだ構成となっているので、このアキレス腱で膨らんだ部分を収容する空間を、アキレス腱収容部１２５が形成する。

配置部１１０は、弾力的に構成されることにより足部に対して内側に付勢される。配置部１１０はバネ状または形状記憶部材などの弾性部材で構成され、装着されていない状態の時は、内側に丸まるような状態になっている。配置部１１０は、ポリウレタン、シリコンなど合成樹脂若しくはフッ素ゴムなどのエラストマからなる可撓性材料で構成されており、内部に金属の板ばね材料で形成された弾性部材が埋設されて、自由状態で周回形状を維持できるようなっている。

配置部１１０は弾力的に構成されているので、手で引っ張るなど外向きの力を加えることにより、環状構造は外側に広がる。環状構造が外側に広がった状態で脈拍測定装置１００を足部に装着し、外向きの力を解除することにより、配置部１１０は内向きに付勢されて足部に装着される。

脈拍センサ２００は、発光および受光により血管の脈動情報を検出する。脈拍センサ２００は配置部１１０の内環側に足側を向いた方向に収容される。配置部１１０は、脈拍センサ２００を収容するとともに、足部の血管に対向する皮膚の位置に、脈拍センサ２００を保持する。

配置部１１０は、脈拍センサ２００をアキレス腱収容部１２５に隣接する位置に保持する。配置部１１０の内側には、装着のときに環状の空洞が形成され、この空洞の内部のうち、突出により形成された空洞であるアキレス腱収容部１２５の外側の内果側に、脈拍センサ２００が保持されている。アキレス腱収容部１２５が形成されることにより、装着の時に形成される環状の空洞に隆起部が形成される。特に、アキレス腱収容部１２５と環状の空洞の境目にそれぞれ２つの隆起部が形成される。この隆起部のところに、脈拍センサ２００が保持される。

例えば脈拍測定装置１００が右足用の場合は、アキレス腱収容部１２５を手前に配置したときに、脈拍センサ２００はアキレス腱収容部１２５の左側のアキレス腱収容部１２５の外側にある隆起部に配置される。このように配置することにより、足部のアキレス腱と内果の間のくぼみの位置に脈拍センサ２００を当てた状態で保持することができる。

図３は、両足に装着される脈拍測定装置１００の構成を示す図である。図２は特に右足に装着される場合について図示したが、左足に装着してもよく、また図３に示すように両足に装着することで、両足の脈拍をそれぞれ測定することができる。

右足用の脈拍測定装置１００Ａの場合は、アキレス腱収容部１２５を手前に配置したときに、脈拍センサ２００Ａはアキレス腱収容部１２５の左側に配置される。一方左足用の脈拍測定装置１００Ｂの場合は、アキレス腱収容部１２５を手前に配置したときに、脈拍センサ２００Ｂはアキレス腱収容部１２５の右側に配置される。

両足の脈拍をそれぞれ測定することで、両足で測定されたそれぞれの脈拍のデータを用いて相互に調整することができる。それにより、脈拍の推移を全体として高い精度で測定することができる。また、両足でそれぞれ異なる脈拍のばらつきが測定された場合は、疾患の可能性や、機器の故障の可能性を判断することができる。

図４は、脈拍センサ２００の構成を示す図である。脈拍センサ２００は、発光部２１０、受光部２２０、制御部２３０により構成されている。発光部２１０より照射された光の反射光を受光部２２０によって受光するので、発光部２１０と受光部２２０はいずれも皮膚に接する内側の内環面に沿って配置される。その配置はいずれを右側にしても左側にしてもよい。

発光部２１０、受光部２２０に用いる材料は、発光および受光の波長域によって変わる。例えば光の最大発光波長は３００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の領域内とする。なお、脈拍測定には緑色の光を用いることが効果的であることが考えられるので、この中でも特に、５００以上５７０ｎｍ未満の波長を用いることで、より効果的な脈拍測定を実現することができる。

発光部２１０は、有機半導体発光層の両側を２つの電極で挟み込む３つの層を基板上に形成したものである。両側の電極に電圧をかけることにより、発光部２１０は発光し光を照射する。発光部２１０に用いられる発光材料としては、ポリフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、ベンジジン誘導体、ピラゾリン誘導体、スチリスアミン誘導体、あるいはオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、シロール誘導体などを例示することができる。特に、ポリフェニレン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、ベンジジン誘導体から選択された一つを好適な材料として挙げることができる。

受光部２２０も、発光部２１０と同様に有機半導体受光層の両側を２つの電極で挟み込む３つの層を基板上に形成したものである。両側の電極にはあらかじめ直流電流を印加させる。その一方で所定の波長の光が受光部２２０に入射したとき、入射した光により、受光部２２０で光吸収が起こり、光キャリアが発生する。このとき光キャリアの正孔、電子がそれぞれ逆の電極へ移動することにより、光誘起電流が発現する。

光誘起電流の大きさは、電極間に印加される電圧、即ち、電界強度に依存し、比例関係を示す。また、電極間に直流電圧を印加している間に、光誘起電流が発生しないときは、印加している間に光が受光部２２０に入射してないということを検知することができる。この電流変動は例えば電流計などにより計測することで、受光しているかどうかを検出することができる。受光部２２０に用いられる発光材料としては、例えばフタロシアニン誘導体、ペリレン誘導体およびナフタロシアニン系から選択された一つを挙げることができる。

制御部２３０は、発光部２１０、受光部２２０にそれぞれ接続されている回路である。発光、受光を実現するための電圧や電流を印加する制御を行うとともに、検出動作の起動および終了の動作を行う。制御部２３０はまた、検出結果に基づく受光部２２０からの検出信号を外部へと出力するか、または検出信号をデータに変換して所望のデータ処理を行う。制御部２３０内でデータ処理を行わない構成の場合は、制御部２３０は送信機および受信機を内蔵し、検出信号を外部端末に送信することにより、外部端末によりデータ処理を行う。制御部２３０はこうした外部端末を含まない構成であるとしてもよいが、こうした外部端末を含めた構成を制御部２３０であるとしてもよい。

制御部２３０は、例えば、記憶装置に格納されるプログラムの命令コードに従って演算処理を行うコンピュータや、特定の機能を実現するロジック回路を含んで構成される。制御部２３０の処理は、その全てをコンピュータとプログラムにより実現してもよいし、その一部若しくは全部を専用のロジック回路で実現してもよい。

上述の脈拍センサ２００が血管の脈動に用いられ、配置部１１０により脈拍センサ２００が足部に配置されることにより、特に足部の血管について脈動が検出される。この検出対象となる血管について、図５を用いて説明する。

図５は、検出対象となる足部の血管を説明する図である。図５ではこれまで説明してきた脈拍測定装置１００が足部に装着されているとともに、装着された状態の足部の断面が図示されている。装着により、アキレス腱収容部１２５にアキレス腱４１０による足部の突出した部分が収容される。

図５は右足について図示しているので、アキレス腱４１０よりも内股方向に後脛骨動脈４００が通っている。脈拍センサ２００は、図２を参照して説明した位置に配置しているので、図５に示すように、後脛骨動脈４００に近い位置に配置される。この配置により、脈拍センサ２００によって後脛骨動脈４００の脈動を近い位置で検出することができ、それにより正確に足部から脈拍を測定することができる。

一方で前足側には足背動脈５００がある。足背動脈５００の脈動を検出することにより、同様に脈拍を検出することができる。この構成については図７を参照して説明する。

図６は、検出対象となる足部の血管を側面から示した図である。図６も図５と同様に右足について示しており、内股方向から示している。このように、後脛骨動脈４００は足首のうち踵に近い側を通る血管であり、足背動脈５００は足首のうち爪先側を通る血管である。

本実施形態の脈拍測定装置１００の作用を説明する。帯状に構成された配置部１１０を足首部分に近づけて、アキレス腱収容部１２５内にアキレス腱で膨らんだ部分を収容させ、配置部１１０の先端部を嵌合部１２０に嵌合することで、脈拍測定装置１１０を右足に装着する。このとき、配置部１１０は弾力的に構成されているので、手で引っ張るなど外向きの力を加えることにより、環状構造は外側に広がる。環状構造が外側に広がった状態で脈拍測定装置１００を足部に装着し、外向きの力を解除することにより、配置部１１０は内向きに付勢されて足部に装着される。

また、脈拍測定装置１００では、前述したようにアキレス腱収容部１２５が形成されることにより、装着の時に形成される環状の空洞に隆起部が形成される。特に、アキレス腱収容部１２５と環状の空洞の境目にそれぞれ２つの隆起部が形成される。この隆起部のところに、脈拍センサ２００が保持される。このように配置することにより、足部のアキレス腱と内果の間のくぼみの位置に脈拍センサ２００を当てた状態で保持することができる。

そして、脈拍センサ２００の発光部２１０からの光が足部の血管に照射され、その反射光が受光部２２０で受光される。そして、受光部２２０から検出信号が制御部２３０に出力される。

図７は、脈拍センサ２００を配置する他の構成を説明する図である。上述の説明では、脈拍センサ２００を用いて後脛骨動脈４００の脈動を検出する場合について説明したが、図５および図６を参照して説明したように、足部には足背動脈５００もあるので、足背動脈５００の脈動を検出するように脈拍センサ２００を配置する構成とすることも考えられる。

この場合、脈拍センサ２００の位置は図２等の場合と異なり、図７に示したようにアキレス腱収容部１２５に対向する位置に脈拍センサ２００が配置されることとなる。または、足背動脈５００の位置に合わせて、左側に配置することもできる。このように配置することにより、脈拍センサ２００の位置を足背動脈５００に近接する位置に配置することができ、足背動脈５００に近い位置で足背動脈５００の脈動を測定することができる。したがって、足背動脈５００の脈動を正確に検出することができる。

図７については、脈拍センサ２００の位置を足背動脈５００の位置に合わせて変更した状態を示しているが、脈拍センサ２００は必ずしも１つとする必要はなく、図２等のような後脛骨動脈４００に近接した位置に配置した脈拍センサ２００とともに、図７に示したように足背動脈５００に近接した位置に配置した脈拍センサ２００を別途設けてもよい。このように複数の位置に複数の脈拍センサ２００を配置することにより、複数の検出結果に基づくより正確な測定が可能になるとともに、脈拍センサ２００の故障についても的確に確認することができる。

以上のように、本実施の形態では、脈拍センサ２００を足部の血管に対向する位置にあてて維持することができるので、被検者の生活に支障を生じさせずに、足部の脈拍を日常的に測定することができる。特に配置部１１０は、弾力的に構成されることにより足部に対して付勢されるので、脈拍測定装置１００が足部に自然に密着し、脈拍センサ２００を足部の所望の位置に常時配置することができ、足部を締め付けることなく、自然な状態の脈拍を測定することができる。

配置部１１０は、アキレス腱収容部１２５に隣接する位置に脈拍センサ２００を保持することにより、足部のアキレス腱と内果の間のくぼみの位置に脈拍センサ２００を保持するので、足部の血管に近い部分から脈拍を測定することができる。特に、後脛骨動脈４００に近い部分から脈拍を測定することができる。

また配置部１１０は、足部の足首部分を囲んで足部に装着される環状装着部材であるので、脈拍測定装置１００を足首部分に保持し、収容している脈拍センサ２００を足首の所望の位置に当て続けることができ、それによって継続的に足の所望の位置の脈拍を測定することができる。

また、内側に形成された環状の空洞にアキレス腱の部分を収めることができ、このときに後脛骨動脈４００に近い部分に脈拍センサをあてることができるので、脈拍測定装置１００を装着することで、位置調整の必要なく、後脛骨動脈４００から生ずる脈拍を測定することができる。

前記実施の形態では、足部の歩行動作を測定することを基本として発明が説明されているが、本発明は、いわゆるロボットの足部や義足の足部の動作測定、さらには各種機械の三次元動作の角度測定に使用することが可能である。

１００… 脈拍測定装置
１１０… 配置部
１２０… 嵌合部
１２５… アキレス腱収容部
２００… 脈拍センサ
２１０… 発光部
２２０… 受光部
２３０… 制御部

Claims (7)

1. 発光および受光により血管の脈動情報を検出する脈拍センサと、
   前記脈拍センサを収容するとともに、足部の血管に対向する皮膚の位置に、前記脈拍センサを保持する配置部と
   を備える脈拍測定装置。
2. 前記配置部は、弾力的に構成されることにより前記足部に対して付勢される、
   請求項１に記載の脈拍測定装置。
3. 前記配置部は、前記足部のアキレス腱を収容するくぼみに隣接する位置に前記脈拍センサを保持する
   請求項１または２に記載の脈拍測定装置。
4. 前記配置部は、前記足部のアキレス腱と内果の間のくぼみの位置に前記脈拍センサを保持する
   請求項１〜３のいずれか１つに記載の脈拍測定装置。
5. 前記配置部は、前記足部の足首部分を囲んで該足部に装着される環状装着部材である
   請求項１〜４のいずれか１つに記載の脈拍測定装置。
6. 前記環状装着部材の一部分は、内側に形成された環状の空洞が外側に突出し、
   前記環状の空洞の内部のうち、突出により形成された空洞の外側の内果側に、前記脈拍センサが保持されている
   請求項５に記載の脈拍測定装置。
7. 前記脈拍センサは、緑色の光を発光して反射光を受光することにより、前記脈動情報を検出する
   請求項１〜６のいずれか１つに記載の脈拍測定装置。