JP2017006672A - 生体情報取得装置 - Google Patents

Abstract

【課題】体動があっても正確な脈波波形を取得でき、また、消費電力が少ない生体情報取得装置を提供する。【解決手段】所定の角度で交わる２以上の軸方向の圧力を検出する一つまたは複数の多軸圧力センサ１１と、多軸圧力センサの出力を演算する演算装置とを備え、多軸圧力センサは、被測定者脈波の各軸圧力成分の信号を検出する信号検出手段を備え、演算装置は、多軸圧力センサが検出した各軸圧力成分の信号から脈波波形を合成する脈波波形合成手段を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、生体情報取得装置に関する。

人体の生体情報取得として血圧測定がある。この血圧測定方式としては、オシロメトリック法とトノメトリ法とが知られている。

オシロメトリック法は、上腕や手首にカフを巻いて、血管を圧迫し、一旦血液の流れを止めてから、カフの圧力をゆるめて減圧していく過程で、心臓の拍動に同調した血管壁の振動を反映したカフ圧をチェックして血圧値を測定するものである。また、トノメトリ法は、動脈に偏平な接触圧をもつセンサを押し当てて、そのセンサに抗して脈動する動脈の内圧の変動を測定して血圧値を得る方法である。
トノメトリ法での血圧測定の概念図を図１３に示す。手首の撓骨動脈に当たる部分に多数のセンサからなるセンサアレイを当てて撓骨動脈の内圧を測定する。

特開２０１１−２３９８４０号公報 特開２００５−２５３８６５号公報 特開２０１１−２００２６２号公報

トノメトリ法は、オシロメトリック法に比べて、血流が完全停止するまでの押圧が不要である利点がある。しかし、トノメトリ法で用いられる測定部は、図１３に示されるように数十チャンネルを有するセンサアレイで構成されており、動脈血管上の最適位置にそのセンサアレイを装着して、垂直に加圧する必要があった。このため、その装着は熟練作業者の補助が必要であり、一般個人が健康管理用として利用することは難しかった。

また、トノメトリ法では、人体とセンサとの装着状態が変化するような体動あると、取得する脈波の波形が乱れて測定精度が低下し、あるいは測定不能になる問題があった。このため、大型の身体固定具を用いた拘束が必要であり、また、被測定者の静止が必要であった。
さらに、測定部に数十チャンネルを有するセンサアレイを用いるので、消費電力が多い問題があり、また、可搬できず体動によって波形が乱れるので、運動状態での血圧を計測するには適しなかった。

特許文献１は、血管壁に押し当てる圧力センサを用いてトノメトリ法による血圧測定システムを提案するものであるが、被測定者が体動し、あるいは運動した場合でも正確な脈波波形を得るための技術思想についてはみられない。
また、特許文献２、３は、血管に光を当ててその反射光を受光し信号処理を行って、脈波を検出しようとするものである。しかし、測定の簡便性の向上を目的とするものであって、かつ大型であって被測定者の行動を制約するため、常時測定を行うことは難しい問題がある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、消費電力が少なく、その装着が容易であって、被測定者に負担をかけずに、正確な脈波波形を取得することが可能な生体情報取得装置を提供することを目的とする。

本発明の第一の観点は、被測定者の生体情報を圧力センサで測定する生体情報取得装置であって、所定の角度で交わる２以上の軸方向の圧力を検出する一つまたは複数の多軸圧力センサと、多軸圧力センサの出力を演算する演算装置とを備え、多軸圧力センサは、被測定者脈波の各軸圧力成分の信号を検出する信号検出手段を備え、演算装置は、多軸圧力センサが検出した各軸圧力成分の信号から脈波波形を合成する脈波波形合成手段を備えたことを特徴とする。

多軸圧力センサが装着され、被測定者の皮膚に多軸圧力センサを密着させる装着体を備えることができる。また、多軸圧力センサは、直交する少なくとも２軸の圧力成分を検出する直交多軸圧力センサであることができる。さらに、多軸圧力センサは、３軸の圧力成分を検出する直交３軸圧力センサであることもできる。

なお、脈波波形合成手段は、脈波波形から血圧を推定する血圧推定手段を備えることができる。また、多軸圧力センサの出力に基づいてより正確な脈波測定位置を指示する表示装置を備えることができ、装着体に、前記多軸圧力センサの位置を移動させるセンサ位置移動機構を備え、多軸圧力センサの出力に基づいて前記センサ位置移動機構を制御してより正確な脈波測定位置へ移動させる制御装置を備えることができる。

なお、表示部に表示され、あるいはセンサ位置移動機構で移動する正確な脈波測定位置は、多軸圧力センサの各軸圧力成分のうち、一つの軸の成分に検出脈波が収束される位置であることが好ましい。

センサ位置移動機構は、多軸圧力センサが計測しようとする血管に対して、血管が皮膚表面を押す方向をＺ軸、血管の軸方向と垂直でＺ軸と直交する方向をＸ軸、血管の軸方向をＹ軸とし、ＸＺ軸面での多軸圧力センサの傾きをα角、ＺＹ軸面での多軸圧力センサの傾きをβ角とするとき、少なくともＸ軸方向、Ｚ軸方向の位置を移動させ、およびα角を変化させる機構を有することが好ましく、また、Ｙ軸方向に移動させ、β角を変化させることができる。

体動があっても正確な脈波波形を取得できる。また、消費電力が少なく常時脈波波形を取得することが可能である。

本発明の第一の実施の形態の脈波波形取得装置のブロック図である。 測定部の外観を示す図である。 撓骨動脈の脈波を測定する原理を説明する図である。 動脈と３軸圧力センサの位置による圧力ベクトルと検出波形との例を示す図である。 ３軸圧力センサの位置変更があった場合のＸ軸、Ｚ軸のベクトル合成をした例を示す図である。 ３軸圧力センサの位置変更があった場合のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のベクトル合成をした例を示す図である。 親指動作による動脈位置の移動（体動）を説明する図である。 親指動作による体動があったときのＸ軸、Ｙ軸のベクトル合成をした例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の脈波波形取得装置の構成を示す図である。 ３軸圧力センサと血管との位置によって作用する力の状態を説明する模式図である。 本発明の第三の実施の形態の３軸圧力センサのセンサ位置移動機構を説明する図である。 センサ位置移動機構により調整した３軸圧力センサと血管の位置の状態を示す模式図である。 従来のトノメトリ法の測定方法を説明する図である。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態の生体情報としての脈波取得装置の構成を示すものであり、図２は、脈波取得装置のセンサを取り付けた脈波を検出する検出部の構成の一例を示す図である。

図１に示すように、本発明の第一の実施形態の脈波取得装置は、人体の脈波を検出する検出部のセンサとして、直交するＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向の圧力を検出する直交３軸圧力センサ１１を備えたものである。直交３軸圧力センサ（以下３軸圧力センサという）は、弾性体１２を介して装着体１３に取り付けられている。装着体１３は、３軸圧力センサ１１を測定すべき人体の手首の撓骨動脈の近傍の皮膚に密着するように押し当てるためのものである。図２は、装着体１３に３軸圧力センサ１１が取り付けられた状態を示すものである。装着体１３は、人体の手首に横から挿入できるように湾曲した樹脂構造のものであり、その平坦な内面部分に３軸圧力センサ１１が取り付けられて、３軸圧力センサを手首に固定できる。３軸圧力センサ１１の装着体１３への取り付けは、３軸圧力センサ１１が皮膚に適切な圧力で押し当てられるように、弾性体１２を介して取り付けられている。

装着体１３は、一方が開口して、手首に嵌めて３軸圧力センサ１１を手首の皮膚に押し当てて固定するために、手首にはめたときに固定するためのバンドを備えている。この手首への固定構造は、脈波を取得するために手首に嵌める従来のカフと機能としては変わらない。また、装着体１３はカフと同様に柔軟な素材のたとえば布製のものでもよく、３軸圧力センサ１１を適切な圧力で皮膚に接することができればよい。

図１は、本実施の形態の脈波取得装置のブロック構成を示すものである。本実施の形態の脈波取得装置は、装着体１３に取り付けられた３軸圧力センサ１１の検出出力が入力され、検出した３軸の圧力情報から脈波波形や血圧を演算する信号処理部２１、信号処理部２１で血圧を演算するためのパラメータや演算式等の情報、演算結果の波形データや３軸圧力センサ１１からのデータ等を記憶する記憶部２２、取得した脈波波形や脈波から推定演算した血圧情報を表示し、あるいは操作指示等の操作情報を表示する表示部２３、検出開始や終了等の操作情報を入力する操作部２４を備える。
ここで、表示部２３、操作部２４は一体化してもよい。たとえば操作入力をタッチパネル方式の入力方式とすれば、表示と操作入力とを一体化できる。

信号処理部２１、記憶部２２、表示部２３、操作部２４は、装着体１３とは別の筐体に収納することができるが、小型化した場合には、装着体１３に設けてもよい。また、筐体には、図示しないが、脈波取得装置を動作させる電源を有する。電源は、電池を用いてもよいし、商用電源から取得してもよい。

この、脈波取得装置は、図示しない外部インタフェースを備えており、信号処理部２１の出力は、図示しない外部インタフェースを介して、外部の装置に出力することができる。外部インタフェースは、脈波取得装置を患者のモニタ装置として用いる場合、あるいは運動時の脈波波形を取得する等、外部装置で脈波波形を収集する場合に使用することができる。

図３は、本実施態様の脈波取得装置で取得する脈波の測定原理を説明する図である。手首の撓骨動脈の近傍の皮膚表面に３軸圧力センサ１１を置き、ＸＹＺの３軸方向の圧力を検出する。Ｚ軸方向が手首の皮膚表面の上方向、すなわち、動脈圧が皮膚方向に押す方向であり、Ｘ軸方向は、手首の横方向、すなわち、撓骨動脈の軸に対して手首の横方向であり、Ｙ軸方向は手首の縦方向、すなわち、撓骨動脈の軸方向になる。

図４は、撓骨動脈（以下動脈ともいう）に対する３軸圧力センサ１１の位置と検出される脈波波形との関係を説明する図である。図４（ａ）は、撓骨動脈に対する３軸圧力センサ１１の手首の横方向（Ｘ軸方向）の位置と、そのときに検出する力の方向を示すものである。この図４では、Ｚ軸方向とＸ軸方向のみを表している。図４（ａ）の（１）の位置に３軸圧力センサ１１が位置しているときは、検出する力（動脈の脈波圧）は、Ｚ軸方向のみであるので、図４（ｂ）のグラフに示されるように、Ｚ軸方向の波高の高い波形が大きく現れ、Ｘ軸方向の波形はほとんど現れない。一方、図４（ａ）の（２）の位置であると、検出する力の方向は、矢印方向（図における左上方向）であるので、Ｚ軸はプラス方向であるが、Ｘ軸は、マイナス方向に力が現れる。このときのＸ軸とＺ軸の波形は、図４（ｃ）のようになる。Ｚ軸の波高は、低くなり、Ｘ軸の波形は、Ｚ軸とは反対の波形となる。また、３軸圧力センサ１１の位置が図４（ａ）の（３）の位置になると、検出する力の方向は矢印方向（図における右上方向）であるので、Ｘ軸方向にも波形が現れ、Ｚ軸方向とＸ軸方向の波形は図４（ｄ）のようになる。

このように、３軸圧力センサ１１が動脈に対して、どこに位置するかで、３軸圧力センサ１１が検出する２軸（Ｘ軸，Ｚ軸）のベクトルの大きさが異なり、また、そのベクトル方向も変わってくる。このため、信号を合成することで、脈波波形を導出でき、また、３軸圧力センサ１１の検出出力から、最適な検出位置がどの方向であるかがわかる。

なお、ここで、３軸圧力センサ１１の検出する３軸のベクトルの原点は厳密には一致せずにベクトルは交差していない。これは、３軸圧力センサ１１では、たとえばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いたセンサであると、３つのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの圧力（応力）を検出する３つのセンサ素子から構成されているので、センサ素子のそれぞれの位置で検出された力のベクトルの原点は一致していないためである。しかし、圧力ベクトルの原点の最短距離と動脈の太さを比較した場合、同じ程度であるか、ベクトル間距離が動脈の太さ以下であれば、脈波波形を合成して計測する点では問題はない。

つぎに、３軸圧力センサ１１の位置を変更したとき信号合成を説明する。
図５は、手首の撓骨動脈に押し当てた３軸圧力センサ１１をＸ軸方向のプラス側に少し移動させたときのＺ軸方向、Ｘ軸方向の出力波形と、その二つの波形をベクトル合成した波形を示すものである。２つの波形のうち、上がＸ軸方向、下がＺ軸方向の波形を示す。図５に示すように、Ｘ軸方向に３軸圧力センサの位置を移動することで、Ｚ軸方向の波高（ピークツウピーク）は低くなり、Ｘ軸方向の波高は大きくなる。しかし、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向の波形のベクトルを合成した結果の波形から、ほぼそれ以前の波形を維持していることが見とれる。このことは、Ｚ軸、Ｘ軸方向の波形のベクトル合成を行えば、少々、３軸圧力センサが撓骨動脈からずれた位置にあっても、撓骨動脈の真上にセンサが置かれた場合と同様の撓骨動脈の脈波を検出することができることを示している。よって、３軸圧力センサの直交するＸ軸、Ｚ軸の２軸の出力を合成することで、脈波波形を得ることができる。

図６は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸の出力波形を合成したものを示すものであり、各軸の波形はグラフ右端において上からＺ軸、Ｘ軸、Ｙ軸である。枠で囲まれた箇所が３軸圧力センサ１１の位置を変更したときの波形の変化を示している。３軸圧力センサの位置を変更することにより各軸の出力波形は変化する。しかし、３軸の波形を合成した波形は波高には変化があるが、波形には変化がない。これにより、３軸の出力波形を合成することで、３軸圧力センサ１１の位置に変更があったとしても脈波波形を取得できることがわかる。

図７は、手首の体動の例を示すもので、親指を握ることで、撓骨動脈の位置が変化することを示すものである。すなわち、脈動をとる撓骨動脈の位置が指を握ることで、Ｘ軸方向（横方向）に移動する。この動作を行ったときの３軸圧力センサ１１のＺ軸出力、Ｘ軸出力と、Ｚ軸出力、Ｘ軸出力を加算した（合成した）波形を図８に示す。
図８に示すように、体動があっても、Ｚ軸出力とＸ軸出力とを合成すると、体動による波形の変化はほぼ認められないので、体動による脈波波形の攪乱を取り除くことができる。

この実施の形態では、表示部に計測した血圧を表示するだけでなく、手首に装着した３軸圧力センサ１１をどの方向に移動したらさらによい脈波信号を取得できるかを表示することが可能である。

本実施の形態では、直交する３軸の出力を合成することでベクトルを得られることから、Ｚ軸の出力が極大となりＸ軸、Ｙ軸の出力が極小となる３軸圧力センサ１１の位置を推定することが可能となる。そのため、３軸圧力センサ１１のＸ軸出力およびＹ軸出力が極小となるＸ軸上の方向およびＹ軸上の方向を表示部２３で表示し、３軸圧力センサ１１のより好適な位置への移動を指示することができる。指示にしたがって装着体を移動させれば、脈波を検出する最適位置に３軸圧力センサを当てることができる。この場合には、Ｚ軸方向の出力が最大になり、それは、撓骨動脈の真上に３軸圧力センサ１１が位置したことを示すから、より好ましい脈波波形を取得することが可能となる。

このように、本発明の実施の形態では、少なくとも２軸の検出波形を合成することで、たとえセンサの位置が移動したり、被測定者に体動があっても、正確な脈波波形を取得できる。このため、被測定者が運動状態であっても脈波を取得できる。また、被測定者に取り付けて常時脈波をモニタすることが可能である。また、多数のセンサからなるセンサアレイを用いることなく、一つの３軸圧力センサを用いて脈波波形を取得できるので、必要電力が少なくてすみ、脈波取得装置、ひいては血圧モニタの小電力、小型化が可能である。

図９は、本発明の第二の実施形態を説明する図である。この実施形態では、３軸圧力センサ１１がセンサ位置移動機構１４を介して装着体１３に取り付けられている。また、信号処理部２１には、センサ位置移動機構１４のアクチュエータ制御部２５が接続されている。センサ位置移動機構１４は、たとえば圧電素子等をアクチュエータ（駆動素子）として用いて３軸圧力センサ１１を移動させるもので、センサ位置移動機構１４のアクチュエータは、アクチュエータ制御部２５からの制御によって駆動されて、３軸圧力センサ１１を所望の位置に移動させる。

この実施形態では、３軸圧力センサ１１の３軸の各出力のベクトル方向から、撓骨動脈の圧力方向がわかるので、Ｘ軸、Ｙ軸方向のベクトル出力が極小になり、Ｚ軸方向のベクトル出力が極大になるＸＹ方向にセンサ位置移動機構１４のアクチュエータを制御して３軸圧力センサ１１を移動させるものである。
これにより、センサ位置移動機構１４のアクチュエータを制御することで、自動的にＺ軸の出力が大きい最適な位置に３軸圧力センサを移動させることができ、ノイズ成分を少なくした脈波波形を取得できる。

そして、脈波波形のゼロクロス点から第１ピークの時間、第１ビークから第２ピークまでの時間など、脈波波形と血圧との相関関係に基づいて、検出した脈波波形から血圧を推定演算することができる。この推定演算は、信号処理部２１で行い、その推定演算結果の血圧の表示は、表示部２３に出力することができる。

図９では、３軸圧力センサ１１のＸＹの２軸方向の位置を移動させるセンサ位置移動機構の例を説明したが、さらに、ＸＹＺの３軸方向、さらに、３軸圧力センサの皮膚に対する傾きを調整する第三の実施の形態を説明する。
図１０は、撓骨動脈を代表とする血管に対して３軸圧力センサ１１がどのように位置するかによって、３軸圧力センサが皮膚に与える押し付け力と、血管の血圧、血管の変形による力を模式的に表したものである。図１０（ａ）は、３軸圧力センサ１１が血管の直上にあって、適切な力の押し付けを行っている例を示すものである。このとき、血管の上部が適度の押し付け力で、その張力が水平成分のみになり、３軸圧力センサ１１の押し付け力と血圧とが垂直方向で拮抗して、ノイズとなる他の方向の成分が現れていない状態を示している。図１０（ｂ）は、過大な押し付け力で３軸圧力センサ１１を皮膚に押し付けた状態を示しており、血管が歪み、かつ、圧力で血流も阻害されており、正確な血圧を測定できない状態を示している。図１０（ｃ）は、皮膚に対して３軸圧力センサ１１が斜めに傾いて押し付けを行っており、血管が歪んでしまい、皮膚反力の影響により、正確な血圧が計測できない状態を示している。この図１０（ｃ）は、血管断面に対して傾いている状態を示しているため、ＺＸ軸平面で傾いた例を示している。

図１１は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に３軸圧力センサ１１を移動でき、かつＺＸ面（これをα軸という）およびＺＹ面（これをβ軸という）の２面での３軸圧力センサの傾きを調整できるセンサ位置移動機構１５を説明する図である。このセンサ位置移動機構１５は、５軸の位置調整が可能である。図１１（ａ）は、センサ位置移動機構１５の平面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＸＩｂ−ＸＩｂ断面図を示すものである。センサ位置移動機構１５は、外枠１５１の内部に、スライダ機構で外枠１５１との間でＹ軸方向に移動可能な内枠１５２が設けられている。さらに、内枠１５２には、蝶番機構１５４によって回転可能であって、内枠１５２との間でスライダ機構によって移動可能な外側回転機構１５３が設けられている。また、外側回転機構１５３には、蝶番機構１５６によって、回転可能な内側回転機構１５５が設けられている。内側回転機構１５５には、先端に３軸圧力センサ１１が取り付けられるセンサ取付棒１５７が設けられている。

この構成により、Ｙ軸方向は、外枠１５１と内枠１５２との間で、Ｘ軸方向は内枠１５２と外側回転機構１５３との間で移動可能である。また、ＺＸ面をα軸とすると、α軸は、内枠１５２と外側回転機構１５３との間で回転可能であり、ＺＹ面をβ軸とすると、β軸は、外側回転機構１５３と内側回転機構１５５との間で回転可能である。また、Ｚ軸方向は、センサ取付棒１５７のスライド機構あるいは螺条送り機構によって移動可能である。

図１２は、センサ位置移動機構１５によって、３軸圧力センサ１１の位置調節の様子を模式的に表したものであり、図１２（ａ）は、Ｘ軸方向に位置を調節したときの３軸圧力センサ１１と血管との位置関係を表したものであり、図１２（ｂ）は、Ｚ軸方向に位置を調節した状態を表し、図１２（ｃ）はα軸で、３軸圧力センサを傾けた状態を表している。なお、Ｙ軸方向、β軸方向については図示を省略した。この図１２に示すように、センサ位置移動機構１５を用いることで、３軸圧力センサ１１を脈波測定に適切な人体の位置、すなわち、撓骨動脈の真上であり、最適な押し付け力となるように、調整することを可能としている。

ここで、位置調整を行ったときの脈波振幅が最大となるようにセンサ位置移動機構を用いて３軸圧力センサ１１の２軸の傾きを調整する５軸で位置調整を行った結果、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸の調整だけに比べて約１．８倍の脈波振幅を得ることができる。

また、この５軸による位置調節の適切な範囲は、３軸圧力センサ１１をタッチエンス株式会社製ＳＳ２２−ＦＦＣ１５（センサ部の受圧圧面直径５．５ｍｍ）とするとき、Ｘ軸は、約０〜１ｍｍ、Ｙ軸は、約０〜３ｍｍ、Ｚ軸は、３軸圧力センサ１１が皮膚に接した位置を０とするとき、４〜５．５ｍｍほど押し込んだ位置が適切であった。また、α軸は、−１５〜−１０度傾けた位置が適切であり、β軸は、−２０〜＋１５度傾けた位置が適切であった。また、位置が測定値に与える影響の大きい軸は、Ｘ軸、Ｚ軸、α軸であり、Ｘ軸、Ｚ軸、α軸方向の位置調節は、精密な調整が必要である。これは、血管と３軸圧力センサ１１が検出する血管に働く血圧の力の方向を考えれば理解できる。すなわち、血圧は、血管の断面に対して外側に向かって作用するものであるから、その方向の力であるＸ軸、Ｚ軸、そして、ＺＸ面であるα軸の方向の力（圧力）を適切に測定できるように調節する必要がある。もちろん、５軸について適切な測定位置に調節すれば、さらに、正確な脈波測定が可能となる。

さらに、このセンサ位置移動機構１５は、装着体１３に設けることで、３軸圧力センサ１１の５軸の位置を調節することが可能である。図１１に示した第三の実施形態のセンサ位置移動機構１５は、手動によって、５軸の位置を調整することを想定した構造であるが、各軸について圧電素子あるいはモータ等を用いたアクチュエータを備えることで、各軸の位置をアクチュエータで制御することが可能である。このとき、図９と同様にアクチュエータ制御部２５からの制御により、検出した脈波振幅が大きくなる位置に、位置を調節することが可能である。
また、３軸圧力センサの位置調整の精密度に応じて、Ｘ軸、Ｚ軸、α軸のみにアクチュエータを備えることも可能である。

なお、図９のセンサ位置移動機構も、第三の実施の形態のセンサ位置移動機構と同じく、３軸あるいは、５軸の移動機構を備えて、アクチュエータによって最適位置に移動させて、３軸圧力センサ１１の位置を最適位置に移動させることはもちろん可能である。また、測定に与える影響の大きい、Ｘ軸、Ｚ軸、α軸のみの移動制御とすることもできる。

ここで、３軸圧力センサの位置調整におけるα軸およびβ軸の意義について補足する。
３軸圧力センサの種類によっては直交するＸＹＺ各軸の軸方向の感度や精度が高いものがあるため、血圧のベクトル成分を何れかの軸方向に一致させることで計測精度を向上させることができる。
また、仮に血圧のベクトル成分をＺ軸に一致するよう調整した際に、Ｘ軸およびＹ軸への入力レベルが一定以下の場合にはこれらを切り捨て、Ｚ軸のみの単軸センサとして扱うことが可能となる。この場合、各軸からの合力処理を行う必要が無くなるので演算量が減少し、省電力化や高速処理化が可能となる。すなわち、最適位置を探索する際には３軸圧力センサとして使用し、連続計測時には単軸圧力センサとして使用することにより、より効果的に脈波波形を取得することができる。
更には、皮膚などの体組織の組成が一様でない場合についても有用である。通常は体組織の組成が一様である前提で血圧のベクトルを推定するので、皮膚平面に対して垂直の血圧ベクトル成分が最大となる場所、すなわち血管の直上を最適位置と看做す。しかしながら、体組織の組成が一様で無い場合には、皮膚平面に対して垂直方向の血圧ベクトル成分が最大となる場所が必ずしも３軸合力の最大値を示す場所とは一致しないことがある。このため、３軸合力が最大となる場所を探索した上でα軸およびβ軸の調整を行い、血圧のベクトルとＺ軸を一致させることにより、より精度の高い脈波波形の取得が可能となる。
加えて、血管の位置の不安定性に対しても有用である。例えば、図１３に示すように手首の断面において橈骨は凹状をしており、血管はその凹み部の中に収まる。このような血管に対して、３軸圧力センサを皮膚表面に設置し皮膚平面に対して垂直方向に押圧すると、血管が水平方向へ逃げることがある。血管が逃げるとセンサ位置は不適切となってしまい精度の良い脈波波形取得は困難になってしまう。そこで、３軸圧力センサのＺ軸が血圧ベクトルと一致しつつ橈骨の凹部の窪みへ血管が安定して収まるようにα軸・β軸・Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸を調整することで、血管の逃げを防止しより安定して脈波波形を取得することが可能となる。

なお、上述の実施の形態は、手首の撓骨動脈に一つの３軸圧力センサを押し当てて脈波波形を検出し、血圧を推定演算する例で説明した。
しかし、生体情報としては、３軸圧力センサで検出した脈波であれば、その脈波を血圧だけでなく、他の健康状態を推定するものに使用してもよい。例えば、脈波波形を用いて、血管の柔軟性を評価することが可能である。また、被測定者の呼吸の状態を把握し、交感神経、副交感神経の活性状態を監視することが可能である。あるいは、脈波波形から、心筋梗塞のリスクの程度を判断することも可能である。これらの脈波波形を用いて健康状態を推定することは、脈波波形処理の内容を変更すればよい。

さらに、また、計測する人体の位置が撓骨の一部をなしている必要もなく、脈波が取得できる部位であれば、どこででもよい。例えば、側頭部、頸部、膝、大腿部などでもよい。

また、上述の実施形態では、３軸圧力センサは一つの３軸圧力センサを用いる例で説明したが、上述のように、少なくともＺ軸、Ｘ軸の２軸の出力があれば、脈波波形を合成して検出できるので、３軸圧力センサでなければならないことはない。たとえば２つの２軸圧力センサを近接して配置したものを用いてもよい。
上述のように、少なくともＺ軸、Ｘ軸の２軸の出力を用いて脈波波形を合成できるので、近接する２軸圧力センサを用いて、その出力を合成することでも脈波波形を取得することができ、被測定者の体動があっても体動による誤差を少なくすることが可能である。

加えて、３軸圧力センサには、温度特性補償用の温度センサを具備しているものがある。本発明の実施態様において、３軸圧力センサは装着体に被覆された状態であるため、熱的に結合していることになり、装着体の接している生体の表面が発する熱（体温）と装着体の外表面からの放熱と装着体（および３軸圧力センサ）全体の比率とをパラメータにして導かれる一定の時間以上装着すると、熱的に平衡状態となる。
本発明の実施態様のように長時間にわたり連続して装着することにより、３軸圧力センサの温度センサでは安定した生体表面温度を取得することが可能となる。さらに、生体表面温度と生体深部温度との相関が既知であれば生体深部温度も取得可能となる。また、装着体（および３軸圧力センサ）全体の比熱は、体温の時間軸方向の変動を吸収する作用があるため、温度センサが取得する温度は外乱の少ないものとなり、長時間連続での計測の副次的な情報として好適である。

１１…３軸圧力センサ
１２…弾性体
１３…装着体
１４、１５…センサ位置移動機構
２１…信号処理部
２２…記憶部
２３…表示部
２４…操作部
２５…アクチュエータ制御部

Claims (12)

1. 被測定者の生体情報を圧力センサで測定する生体情報取得装置であって、
   所定の角度で交わる２以上の軸方向の圧力を検出する一つまたは複数の多軸圧力センサと、
   前記多軸圧力センサの出力を演算する演算装置と
   を備え、
   前記多軸圧力センサは、前記被測定者脈波の各軸圧力成分の信号を検出する信号検出手段を備え、
   前記演算装置は、前記多軸圧力センサが検出した各軸圧力成分の信号から脈波波形を合成する脈波波形合成手段を備えた
   ことを特徴とする生体情報取得装置。
2. 請求項１記載の生体情報取得装置であって、
   前記多軸圧力センサが装着され、被測定者の皮膚に前記多軸圧力センサを密着させる装着体を備えたことを特徴とする生体情報取得装置。
3. 請求項１または２記載の生体情報取得装置であって、
   前記多軸圧力センサは、直交する少なくとも２軸の圧力成分を検出する直交多軸圧力センサであることを特徴とする生体情報取得装置。
4. 請求項３記載の生体情報取得装置であって、
   前記多軸圧力センサは、３軸の圧力成分を検出する直交３軸圧力センサであることを特徴とする生体情報取得装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の生体情報取得装置であって、
   前記脈波波形合成手段は、脈波波形から血圧を推定する血圧推定手段を備える
   ことを特徴とする生体情報取得装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の生体情報取得装置であって、
   前記多軸圧力センサの出力に基づいてより正確な脈波測定位置を指示する表示装置を備える
   ことを特徴とする生体情報取得装置。
7. 請求項１から５のいずれか１項に記載の生体情報取得装置であって、
   前記多軸圧力センサの生体に対する位置を調整するセンサ位置移動機構を備え、
   前記多軸圧力センサの出力に基づいて前記センサ位置移動機構を制御してより正確な脈波測定位置へ移動させる制御装置を備えた
   ことを特徴とする生体情報取得装置。
8. 請求項６または７記載の生体情報取得装置であって、
   前記正確な脈波測定位置は、前記多軸圧力センサの各軸圧力成分のうち、一つの軸の成分に検出脈波が収束される位置である
   ことを特徴とする生体情報取得装置。
9. 請求項７または８項記載の生体情報取得装置であって、
   前記センサ位置移動機構は、前記多軸圧力センサが計測しようとする血管に対して、血管が皮膚表面を押す方向をＺ軸、血管の軸方向と垂直でＺ軸と直交する方向をＸ軸、血管の軸方向をＹ軸とし、ＸＺ軸面での多軸圧力センサの傾きをα角、ＺＹ軸面での多軸圧力センサの傾きをβ角とするとき、少なくともＸ軸方向、Ｚ軸方向の位置を移動させ、およびα角を変化させる機構を有する、
   ことを特徴とする生体情報取得装置。
10. 請求項９記載の生体情報取得装置であって、
    前記センサ位置移動機構は、Ｘ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、Ｚ軸方向の位置を移動させ、α角、β角を変化させる機構を有する、
    ことを特徴とする生体情報取得装置。
11. 請求項１から５のいずれか１項記載の生体情報取得装置であって、
    前記多軸圧力センサの生体に対する位置を調整するセンサ位置移動機構を備え、
    前記センサ位置移動機構は、前記多軸圧力センサが計測しようとする生体の血管に対して、血管が皮膚表面を押す方向をＺ軸、血管の軸方向と垂直でＺ軸と直交する方向をＸ軸、血管の軸方向をＹ軸とし、ＸＺ軸面での多軸圧力センサの傾きをα角、ＺＹ軸面での多軸圧力センサの傾きをβ角とするとき、少なくともＸ軸方向、Ｚ軸方向の位置を移動させ、かつα角を変化させる、
    ことを特徴とする生体情報取得装置。
12. 請求項１１記載の生体情報取得装置であって、
    前記センサ位置移動機構は、Ｘ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、Ｚ軸方向の位置を移動させ、α角、β角を変化させる、
    ことを特徴とする生体情報取得装置。