JP2019141349A - Biological sensor - Google Patents
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- A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
- A61B5/022—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers
Abstract
Description
本発明は、生体センサに関する。 The present invention relates to a biosensor.
従来、生体の振動や音を検出するセンサがある。特許文献1には、カフの内部空間に配されたセンサ(振動センサ)によってコロトコフ音を検出することで、血圧測定を行う血圧計が開示されている。特許文献1の血圧計では、カフによる阻血を邪魔しないようにセンサによってコロトコフ音等の生体信号を検出することができる。 Conventionally, there are sensors that detect vibration and sound of a living body. Patent Document 1 discloses a sphygmomanometer that measures blood pressure by detecting a Korotkoff sound using a sensor (vibration sensor) disposed in an internal space of the cuff. In the sphygmomanometer of Patent Document 1, a biological signal such as Korotkoff sound can be detected by a sensor so as not to disturb the cuff occlusion.
しかし、一般に、カフは外部からの音を通してしまう。このため、外部からの音がセンサに到達すると、センサから出力される信号には、生体の振動に応じた信号だけではなく、外部の音に応じた信号がノイズとして含まれてしまう。 However, in general, the cuff passes sound from outside. For this reason, when the sound from the outside reaches the sensor, the signal output from the sensor includes not only a signal corresponding to the vibration of the living body but also a signal corresponding to the external sound as noise.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、外部からの音がセンサに到達することを抑制できる生体センサを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the situation mentioned above, Comprising: It aims at providing the biosensor which can suppress that the sound from the outside reaches | attains a sensor.
本発明の生体センサは、対象物に接する外面、及び、前記外面から窪んで形成されると共に前記外面が前記対象物に接した状態で外部に対して密閉される凹部を有し、音を遮蔽する筐体と、前記外面側から見て前記凹部の内側に配され、少なくとも前記筐体の外面が前記対象物に接した状態で前記凹部に入り込み、前記対象物の振動を検出するセンサ部と、前記センサ部を前記筐体に対して前記凹部が開口する方向に弾性的に変位可能に接続し、前記筐体の外面が前記対象物に接した状態で前記センサ部を前記対象物に押し付ける弾性部と、を備える。 The biosensor of the present invention has an outer surface that contacts an object, and a recess that is recessed from the outer surface and that is sealed to the outside in a state where the outer surface is in contact with the object and shields sound. And a sensor unit that is arranged inside the recess when viewed from the outer surface side, enters at least in the recess with the outer surface of the housing in contact with the object, and detects vibration of the object. The sensor unit is connected to the housing so as to be elastically displaceable in the direction in which the recess opens, and the sensor unit is pressed against the object in a state where the outer surface of the housing is in contact with the object. An elastic part.
本発明によれば、外部からの音がセンサ部に到達することを抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that the sound from the outside reaches | attains a sensor part.
以下、本発明を適用した生体センサの実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において、共通する要素、部材等について、同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化することがある。また、各構成要素の厚さや寸法の比率は適宜調整されている。 Hereinafter, embodiments of a biosensor to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. In each embodiment, common elements, members, and the like are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted or simplified. Moreover, the ratio of the thickness and dimension of each component is appropriately adjusted.
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態に係る生体センサは、生体(対象物)の一例である人体に接触した状態で、人体の振動を検出する。図1,2に示すように、生体センサ1は、筐体2と、センサ部3と、弾性部4と、を備える。また、生体センサ1は、カフ(取付具)5を備える。
[First Embodiment]
The biosensor according to the first embodiment of the present invention detects vibrations of a human body while in contact with a human body that is an example of a living body (object). As shown in FIGS. 1 and 2, the biosensor 1 includes a
筐体2は、人体Hに接触させる外面11(以下、第1外面11と呼ぶ。)と、第1外面11から窪んで形成された凹部12と、を有する。第1外面11は、平坦な面に形成されている。なお、第1外面11は、例えば人体Hの表面に対応する湾曲面に形成されてもよい。
凹部12の開口は、筐体2の第1外面11によって囲まれている。これにより、凹部12は、筐体2の第1外面11が人体Hに接触した状態において外部に対して密閉される。凹部12の開口は、筐体2の第1外面11側から見た平面視で円形状に形成されている。なお、凹部12の開口の平面視形状は、多角形状など任意の形状に形成されてよい。凹部12の内面は、凹部12が開口する方向に向く底面13と、底面13の縁から凹部12の開口に向けて延びる内側面14と、を有する。なお、凹部12の内面は、任意の形状に形成されてよい。
The
The opening of the
筐体2は、音を遮蔽するように構成されている。筐体2は、ある程度の重みを有していればよい。筐体2は、比重の大きい材料によって構成されるとよい。筐体2は、例えば後述するカフ5よりも比重が大きい材料によって構成されてよい。筐体2は、金属製であってもよいし、シリコーン樹脂等の樹脂製であってもよいし、陶器や石等によって構成されてもよい。また、筐体2は、後述する弾性部4よりも高い剛性を有していればよい。
The
センサ部3は、人体Hの振動を検出するエレクトレットセンサ21(センサ本体)を備える。エレクトレットセンサ21は、シート状またはフィルム状に形成され、厚み方向の振動(圧力)を検出して電圧に変換する圧電センサである。エレクトレットセンサ21は、扁平な気孔を多数含む多孔質をなしている。エレクトレットセンサ21に用いる高分子材料としては、厚み方向に感度を有するものであれば任意であってよく、例えば内部に多孔質構造を有するポリプロピレン(PP)が挙げられる。
The
センサ部3は、エレクトレットセンサ21と人体Hとの間に設けられる振動伝達スペーサ22をさらに備える。振動伝達スペーサ22は、例えば、ゲル状の材料で構成されており、体積がほぼ不変のまま変形する部材である。振動伝達スペーサ22は、ゲルのように人体Hに近い機械特性を有する。振動伝達スペーサ22は、エレクトレットセンサ21に対してその厚み方向に重ねて設けられる。
The
振動伝達スペーサ22の、弾性変形する前の平面視した形状は、エレクトレットセンサ21と略同一とされている。エレクトレットセンサ21を平面視した形状が円形状である場合、振動伝達スペーサ22の形状も円形状に設定される。なお、振動伝達スペーサ22を平面視した形状がエレクトレットセンサ21を平面視した形状と異なるようにしてもよい。
振動伝達スペーサ22に対して厚み方向に力が加えられた場合、振動伝達スペーサ22は、その厚み方向に小さくなるように変形しつつ平面方向に広がるように変形する。
The shape of the
When a force is applied to the
センサ部3は、後述する弾性部4によって筐体2に接続される。センサ部3は、筐体2の第1外面11側から見た平面視で、凹部12の内側に配される。具体的に、センサ部3は、凹部12の内側面14よりも内側に間隔をあけて位置する。
センサ部3は、少なくとも筐体2の第1外面11が人体Hに接した状態で凹部12に入り込む。筐体2の第1外面11が人体Hに接していない状態、かつ、弾性部4の弾性力がセンサ部3に作用していない状態では、センサ部3の一部が凹部12内に位置し、センサ部3の残部が第1外面11から突出するように凹部12の外側に位置する。なお、凹部12の開口方向において人体Hに接触するセンサ部3の面23(接触面23)が第1外面11と同じ位置に配されるように、センサ部3全体が凹部12内に位置してもよい。以下の説明において、凹部12が開口する方向、凹部12の開口方向は、凹部12の内側から外側に向かう方向(凹部12の底面13から離れる方向)、及び、凹部12の外側から内側に向かう方向(凹部12の底面13に近づく方向)の両方を含む。
The
The
弾性部4は、センサ部3を筐体2に対して凹部12が開口する方向に弾性的に変位可能に接続する。弾性部4は、筐体2の外面が人体Hに接した状態でセンサ部3を人体Hに押し付ける。弾性部4は、表裏に配置される第1面32及び第2面33を有し、第1面32側にセンサ部3が設けられる弾性フィルム31である。
弾性フィルム31の平面方向における縁部は、筐体2に接続されている。弾性フィルム31の縁部は、凹部12の内側面14に接続されている。なお、弾性フィルム31の縁部は、例えば筐体2の第1外面11に接続されてもよい。センサ部3は、弾性フィルム31の第1面32の略中央位置に設けられている。弾性フィルム31の第2面33は、凹部12の底面13に対向する。
The
The edge of the
センサ部3が筐体2に対して凹部12が開口する方向に変位した際には、弾性フィルム31が弾性変形する。これにより、弾性フィルム31の弾性力がセンサ部3に作用する。例えば図3に示すように、センサ部3が凹部12の底面13に近づくように変位した際、センサ部3には凹部12の底面13から離れる方向への弾性フィルム31の弾性力が作用する。
When the
弾性フィルム31は、例えば、凹部12の底面13側の一部空間を外部に対して密閉するように配されてよい。図示例では、弾性フィルム31の縁部全体が凹部12の内側面14に取り付けられている。これにより、凹部12の底面13側の一部空間が外部に対して密閉され、凹部12の一部空間に存在するエアが空気バネを構成する。なお、弾性フィルム31は、例えば凹部12の空間全体を外部に対して密閉してもよい。この場合、弾性フィルム31は、例えば凹部12の開口を塞ぐように筐体2の第1外面11に取り付けられてよい。
The
図1,3に示すように、カフ5は、上記した筐体2、センサ部3及び弾性部4を含むセンサユニット6を人体Hに取り付ける。カフ5は、内部に空気を出し入れ可能な空洞51を有する。カフ5は、人体Hの部位(例えば手首や腕部)が通る筒状に形成されてもよいし、帯状に形成されて人体Hの部位に巻き付け可能に構成されてもよい。カフ5は、センサユニット6と別個に構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
以上のように構成される生体センサ1において、センサユニット6を人体Hに取り付ける際には、はじめに、センサユニット6を人体Hの部位の表面に配する。次いで、センサユニット6が人体Hとカフ5の内周面52との間に配されるように、カフ5に人体Hの部位(例えば手首や腕部)を通す。その後、エアーポンプ等の空気供給部(不図示)によってカフ5内の空気圧を上昇させることで、図3に示すように、センサユニット6をカフ5と人体Hとの間に挟み込む。ここで、カフ5の内周面52には、センサユニット6の筐体2のうち第1外面11と反対側の第2外面15が接触する。これにより、センサユニット6は、筐体2の第1外面11が人体Hに接触するようにカフ5の空気圧(以下、カフ圧と呼ぶ。)によって人体Hに押し付けられる。この状態では、凹部12の開口が人体Hによって塞がれる。すなわち、凹部12が外部に対して密閉される。
In the biosensor 1 configured as described above, when the
センサユニット6がカフ圧によって人体Hに押し付けられると、センサ部3は、その全体がわずかに凹部12に入り込むように(センサ部3が凹部12の底面13側に近づくように)筐体2に対して変位する。すなわち、センサ部3は密閉された凹部12内に位置する。センサ部3の変位は、筐体2の第1外面11によって制限されるため、センサ部3に作用するカフ圧は緩和される。したがって、センサ部3のエレクトレットセンサ21がその厚み方向において過度な圧力で圧縮されることを防いで、エレクトレットセンサ21の感度低下を防止することができる。
When the
また、上記したセンサ部3の変位に応じて弾性フィルム31が弾性変形するため、センサ部3は弾性フィルム31の弾性力によって人体Hに押し付けられる。弾性フィルム31の弾性率を適切に設定することにより、センサ部3を適度な弾性力(エレクトレットセンサ21の感度が低下しない程度の弾性力)で人体Hに押し付けることができる。センサ部3は、人体Hに押し付けられるため、人体Hの振動(例えば血液の流動に伴う振動)を、空気を介さずに(すなわち音に変換することなく)直接検出できる。
具体的に、センサ部3が人体Hに押し付けられた状態では、センサ部3の振動伝達スペーサ22が、エレクトレットセンサ21と人体Hとの間に挟み込まれて弾性変形する。人体Hの振動は、人体Hに接触した振動伝達スペーサ22を介してエレクトレットセンサ21に伝達される。
Further, since the
Specifically, in a state where the
第1実施形態の生体センサ1では、カフ5によって人体H内部の血管の阻血を行うことができる。すなわち、第1実施形態の生体センサ1は、血圧を測定する血圧計として利用することができる。具体的には、カフ圧を変化させながらセンサ部3によってコロトコフ音を振動で検出することで、血圧を測定できる。凹部12の開口を除く筐体2の第1外面11及びカフ5の内周面52が、カフ圧で人体Hに接触して押し付けられるため、センサユニット6が血圧の測定に影響を与えることはない。
In the biosensor 1 of the first embodiment, the blood vessels inside the human body H can be blocked by the
第1実施形態に係る生体センサ1では、筐体2の第1外面11が人体Hに接触することで筐体2の凹部12が外部に対して密閉され、センサ部3が密閉された凹部12内に配される。すなわち、センサ部3は、遮音性を有する筐体2の凹部12と人体Hとによって囲まれた密閉空間に配される。また、人体Hもある程度の重み(大きな比重)を有するため、外部からの音は人体Hを通過し難い。したがって、外部からの音がセンサ部3に到達することを抑制できる。これにより、人体Hの振動に応じてセンサ部3から出力される信号に含まれるノイズを低減でき、生体の振動を正確に把握することが可能となる。
In the biosensor 1 according to the first embodiment, when the first
また、第1実施形態に係る生体センサ1では、エレクトレットセンサ21と人体Hとの間に介在する振動伝達スペーサ22は、弾性フィルム31の弾性力によって人体Hに押し付けられて密着する。これにより、人体Hの振動が振動伝達スペーサ22を介してエレクトレットセンサ21に伝わりやすくなるようにすることができる。さらには、振動伝達スペーサ22が人体Hに近い機械物性を有することにより、人体Hの振動はほとんど減衰することなくエレクトレットセンサ21に伝達される。したがって、エレクトレットセンサ21によって人体Hの振動を精度よく検出することができる。
Further, in the biosensor 1 according to the first embodiment, the
また、振動伝達スペーサ22は、弾性を有するため、人体Hの表面形状の変化に追従することができる。仮に、人体Hの表面に凹凸などがあったとしても、振動伝達スペーサ22は人体Hの表面の凹凸を吸収するように変形する。このため、エレクトレットセンサ21に大きな形状の変化が生じることを抑制できる。
Further, since the
また、第1実施形態に係る生体センサ1では、凹部12のうち少なくとも底面13側の一部空間が弾性フィルム31によって外部に対して密閉され、凹部12の一部空間に存在するエアが空気バネを構成する。このため、センサ部3の凹部12の開口方向への変位に伴って、筐体2の凹部12に形成された空気バネによってセンサ部3に弾性力を付与できる。このため、弾性フィルム31自体の弾性力が小さくても、十分な弾性力をセンサ部3に付与することができる。
In the biosensor 1 according to the first embodiment, at least a partial space on the
[第2実施形態]
次に、図4,5を参照して本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態では、第1実施形態と同様の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図4に示すように、第2実施形態の生体センサ1Bは、第1実施形態と同様に、筐体2Bと、センサ部3Bと、弾性部4と、カフ5と、を備える。
As shown in FIG. 4, the
第2実施形態の筐体2Bは、凹部12の開口の縁から張り出す環状に形成された張出壁部16Bを有する。張出壁部16Bは、凹部12の開口の一部を覆う。これにより、凹部12内の空間は、張出壁部16Bの孔17Bを通して外部につながっている。
張出壁部16Bは、筐体2Bの他の部位と一体に形成され、筐体2Bの他の部位と同様の遮音性を有する。張出壁部16Bは、筐体2Bの他の部位と共に筐体2Bの第1外面11を形成している。また、張出壁部16Bは、凹部12の底面13に対向する。
The
The overhanging
第2実施形態のセンサ部3Bは、本体部24Bと、突起部25Bと、を備える。
本体部24Bは、凹部12内に配されると共に筐体2Bの第1外面11側から見て張出壁部16Bの孔17Bよりも大きく形成されている。このため、本体部24Bが凹部12の外側に出ることはない。
突起部25Bは、本体部24Bから一体に突出して張出壁部16Bの孔17Bに挿入される。すなわち、突起部25Bは、筐体2Bの第1外面11側から見て張出壁部16Bの孔17Bよりも小さく形成されている。
The
The
The protruding
センサ部3Bのエレクトレットセンサ21は、前述した本体部24Bの一部を構成している。また、センサ部3Bの振動伝達スペーサ22は、前述した突起部25Bの一部を構成している。すなわち、筐体2Bの第1外面11側から見た振動伝達スペーサ22の大きさは、エレクトレットセンサ21よりも小さい。
さらに、センサ部3Bは、エレクトレットセンサ21と振動伝達スペーサ22との間に設けられて、本体部24B及び突起部25Bの一部を構成するアダプタ26Bを備える。アダプタ26Bは、撓み変形しない程度に高い剛性を有していればよい。アダプタ26Bは、人体Hの振動を振動伝達スペーサ22からエレクトレットセンサ21に伝えることができるように構成されていればよい。
筐体2Bに対するセンサ部3Bの位置(特に凹部12の開口方向における位置)は、第1実施形態の場合と同様である。
The
Furthermore, the
The position of the
以上のように構成される生体センサ1Bは、第1実施形態と同様に、人体Hに取り付けることができる。図5に示すように、生体センサ1Bを人体Hに取り付けた状態では、筐体2Bの張出壁部16Bの孔17Bが人体Hによって塞がれる。これにより、凹部12が外部に対して密閉される。
The
また、第1実施形態と同様に、筐体2B、センサ部3B及び弾性部4を含むセンサユニット6Bがカフ圧(カフ5の空気圧)によって人体Hに押し付けられると、センサ部3Bは、その全体が張出壁部16Bの孔17Bを含む凹部12内の空間に入り込むように筐体2Bに対して変位し、密閉された凹部12内に位置する。また、センサ部3Bの突起部25B(振動伝達スペーサ22)が、弾性フィルム31の弾性力によって人体Hに押し付けられる。この状態において、人体Hの振動は、人体Hに接触した振動伝達スペーサ22及びアダプタ26Bを介してエレクトレットセンサ21に伝達される。
Similarly to the first embodiment, when the
第2実施形態に係る生体センサ1Bでは、第1実施形態と同様の効果を奏する。
また、第2実施形態に係る生体センサ1Bでは、凹部12の開口の一部が張出壁部16Bによって覆われる。すなわち、凹部12の開口が実質的に小さくなる。また、センサ部3Bの本体部24Bの一部が張出壁部16Bによって覆われる。このため、外部からの音が凹部12内に入り込んでセンサ部3Bの本体部24B(エレクトレットセンサ21)に到達することを効果的に抑制できる。例えば、筐体2Bの第1外面11が人体Hに接した状態で、外部からの音が人体Hを通して凹部12内に入り込むことを抑制できる。したがって、人体Hの振動に応じてセンサ部3B(エレクトレットセンサ21)から出力される信号に含まれるノイズをさらに低減できる。
The
Moreover, in the
また、第2実施形態に係る生体センサ1Bでは、凹部12の開口が実質的に小さくなることで、センサユニット6Bが人体Hに押し付けられても、人体Hが凹部12に入り込むことを抑制できる。具体的には、凹部12に入り込む人体Hの大きさにばらつきが生じることを抑制できる。これにより、センサユニット6Bを人体Hに押し付けた際に凹部12に入り込むセンサ部3Bの変位のばらつきに基づいて、センサ部3Bを人体Hに押し付ける弾性部4の弾性力にばらつきが生じることを抑制できる。したがって、人体Hの振動をセンサ部3Bによって安定に検出することができる。
Moreover, in the
第2実施形態において、センサ部3Bの本体部24Bはエレクトレットセンサ21及びアダプタ26Bによって構成され、センサ部3Bの突起部25Bは振動伝達スペーサ22のみによって構成されてもよい。
In 2nd Embodiment, the main-
[第3実施形態]
次に、図6,7を参照して本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態では、第1実施形態と同様の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図6に示すように、第3実施形態の生体センサ1Cは、第1実施形態と同様に、筐体2と、センサ部3と、弾性部4Cと、カフ5と、を備える。
As shown in FIG. 6, the
第3実施形態の弾性部4Cは、センサ部3と筐体2の凹部12の底面13との間に介在する弾性スペーサ31Cである。
弾性スペーサ31Cは、例えば振動伝達スペーサ22と同様に、ゲル状の材料にて構成されている。弾性スペーサ31Cは、凹部12の内側面14との間に間隔をあけて配されている。また、弾性スペーサ31Cは、凹部12が開口する方向から見た平面視で環状に形成されている。このため、弾性スペーサ31Cは、凹部12が開口する方向から見て、凹部12の底面13やこれに対向するセンサ部3の面のうち環状の領域に重なる。
The
The
さらに、センサ部3と弾性スペーサ31Cとの間には、剛性プレート(プレート部)35Cが設けられている。剛性プレート35Cは、凹部12の底面13に対向するセンサ部3の面全体に接するように配されている。剛性プレート35Cは、例えば金属製であり、振動伝達スペーサ22や弾性スペーサ31Cよりも高い剛性を有する。このため、剛性プレート35Cは、振動伝達スペーサ22や弾性スペーサ31Cが変形したとしても変形しにくい。
Further, a rigid plate (plate part) 35C is provided between the
以上のように構成される生体センサ1Cは、第1実施形態と同様に、人体Hに取り付けることができる。図7に示すように、生体センサ1Cを人体Hに取り付けた状態では、筐体2の凹部12の開口が人体Hによって塞がれ、凹部12が外部に対して密閉される。
また、第1実施形態と同様に、筐体2、センサ部3及び弾性部4Cを含むセンサユニット6Cがカフ圧(カフ5の空気圧)によって人体Hに押し付けられると、センサ部3は、その全体が凹部12内の空間に入り込むように筐体2に対して変位し、密閉された凹部12内に位置する。また、弾性スペーサ31Cがセンサ部3と凹部12の底面13との間で押し潰されることで生じる弾性スペーサ31Cの弾性力によって、センサ部3が人体Hに押し付けられる。
The
Similarly to the first embodiment, when the
第3実施形態に係る生体センサ1Cでは、第1実施形態と同様の効果を奏する。
また、第3実施形態に係る生体センサ1Cでは、弾性スペーサ31Cの弾性力によってセンサ部3を人体Hに押し付ける。このため、第1、第2実施形態のような弾性フィルム31を用いることなく、センサ部3に弾性力を付与できる。特に、センサ部3が振動伝達スペーサ22を備える場合には、振動伝達スペーサ22と弾性スペーサ31Cとを共通の材料で設けることができるため、部材の多様化を抑制することができる。
The
In the
また、第3実施形態に係る生体センサ1Cでは、センサ部3と弾性スペーサ31Cとの間に剛性プレート35Cが設けられている。このため、弾性スペーサ31Cがその弾性力によって剛性プレート35Cの一部にのみ押し付けられても、弾性スペーサ31Cの弾性力が凹部12の底面13に対向するセンサ部3の面全体に均一に作用しやすくなる。これにより、センサ部3(特にエレクトレットセンサ21)における感度をさらに高めることができる。
In the
また、第3実施形態に係る生体センサ1Cでは、弾性スペーサ31Cが、センサ部3が凹部12の底面13に近づくように変位した際に押し潰されるが、弾性スペーサ31Cの外側及び内側には空間が形成されている。この空間は弾性スペーサ31Cの変形を許容するスペースとなるため、弾性スペーサ31Cが逃げる領域を広く確保することができる。さらに、弾性スペーサ31Cは、外側と内側の双方に向けて均一に変形できる領域を確保することができる。
In the
第3実施形態において、弾性スペーサ31Cは、任意の形状に形成されてよい。弾性スペーサ31Cは、例えば凹部12の開口方向において、凹部12の底面13に対向するセンサ部3の面全体に重なる形状に形成されてもよい。この場合、剛性プレート35Cは設けられなくてもよい。
In the third embodiment, the
第3実施形態の弾性スペーサ31Cや剛性プレート35Cは、第2実施形態の生体センサ1Bにも適用可能である。また、第2実施形態の筐体2Bやセンサ部3Bは、第3実施形態の生体センサ1Cに適用可能である。
The
[第4実施形態]
次に、図8,9を参照して本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態では、第1実施形態と同様の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the fourth embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図8,9に示すように、第4実施形態の生体センサ1Dは、第1実施形態と同様に、筐体2、センサ部3及び弾性部4を含むセンサユニット6と、カフ5と、を備える。
As shown in FIGS. 8 and 9, the biosensor 1 </ b> D of the fourth embodiment includes a
第4実施形態の生体センサ1Dでは、センサユニット6がカフ5に一体に設けられている。センサユニット6は、少なくとも筐体2の第1外面11がカフ5の内周面52と共に人体Hの表面に対向するようにカフ5に対して設けられればよい。具体的に、センサユニット6は、筐体2がカフ5の内周側の膜部53Dに形成された貫通孔54Dを塞ぐようにカフ5に対して設けられている。すなわち、筐体2はカフ5の一部を構成している。図示例において、筐体2の第1外面11は、カフ5の内周面52よりも高く位置しているが、例えばカフ5の内周面52と共に同一面をなすように(カフ5の内周面52との間に段差が生じないように)位置してもよい。
In the
第4実施形態に係る生体センサ1Dでは、第1実施形態と同様の効果を奏する。
また、第4実施形態に係る生体センサ1Dでは、センサユニット6がカフ5に一体に設けられている。このため、人体H(例えば手首や腕部)に対するカフ5の位置決めと同時に、センサユニット6(特にセンサ部3)を人体Hに対して位置決めすることができる。すなわち、人体Hに対するセンサ部3の位置決めを容易に行うことができる。
The
In the
第4実施形態において、筐体2はカフ5の内周面52に接着等によって固定されてもよい。
In the fourth embodiment, the
第4実施形態の構成は、第2、第3実施形態の生体センサ1B,1Cにも適用可能である。
The configuration of the fourth embodiment can also be applied to the
[第5実施形態]
次に、図10〜12を参照して本発明の第5実施形態について説明する。第5実施形態では、第1実施形態と同様の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the fifth embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図10,11に示すように、第5実施形態の生体センサ1Eは、第1実施形態と同様に、筐体2E、センサ部3及び弾性部4を含むセンサユニット6Eと、カフ5と、を備える。
As shown in FIGS. 10 and 11, the biosensor 1 </ b> E of the fifth embodiment includes a
第5実施形態の筐体2Eは、第1外面11に開口する複数(図10においては九つ)の凹部12を有する。センサ部3は、上記した筐体2Eの複数の凹部12に対して一つずつ設けられている。複数の凹部12は、筐体2Eの第1外面11に沿う一方向に間隔をあけて配列される。なお、複数の凹部12は、例えば筐体2Eの第1外面11に沿って互いに直交する二つの方向に配列されてもよい。
The
筐体2Eは、腕部の表面のように人体Hの表面が湾曲していても、複数のセンサ部3が人体Hの表面に接触できるように、すなわち筐体2Eの第1外面11が人体Hの表面に追従できるように、構成されているとよい。具体的に、筐体2Eは、例えば、シリコーン樹脂により形成される等して、撓み変形可能に構成されてよい。また、筐体2Eは、例えば、第1外面11及び第1外面11に開口する凹部12を有する筐体要素部を複数備え、複数の筐体要素部が、連結部によって互いに回転可能に連結されてもよい。連結部は、例えば蝶番であってもよい。また、連結部は、例えば筐体要素部と同じ材料で筐体要素部に一体に形成され、撓み変形するように筐体要素部よりも薄く形成されてもよい。
Even if the surface of the human body H is curved like the surface of the arm portion, the
図12に示すように、第5実施形態の生体センサ1Eは、取得部7Eと、信号処理部8Eと、をさらに備える。取得部7Eは、複数のセンサ部3から出力された信号を取得する。センサ部3からの出力信号は、センサ部3において検出された人体Hの振動を示す信号である。
信号処理部8Eは、取得部7Eが得た複数のセンサ部3の出力信号から抽出または合成して所望の信号となるように信号処理をする。信号処理部8Eは、例えば、複数のセンサ部3から出力された複数の出力信号を比較して、最も出力(振幅)が大きい出力信号を選択してよい。この場合、信号処理部8Eは、選択された出力信号を外部の各種機器に出力する。また、信号処理部8Eは、例えば、複数のセンサ部3から出力された複数の出力信号を合成演算してよい。複数の出力信号を合成演算する場合には、人体Hにおける振動源(図10,11において腕部の内部に通る上腕動脈AR1)から各センサ部3までの距離に応じて、複数の出力信号を遅延加算するとよい。
As shown in FIG. 12, the
The
この点について、具体的に説明する。人体Hの振動源(上腕動脈AR1)から各センサ部3までの距離は、複数のセンサ部3の間で異なる。このため、人体Hの振動(上腕動脈AR1の脈動)が各センサ部3に到達する時間は、複数のセンサ部3の間で異なる。そこで、信号処理部8Eは、人体Hの振動を示す複数の出力信号の特徴部分(例えば、相互相関解析を行うことで得られる特徴量データ)が一致するか出力信号の特徴部分のうち相関が高い部分が重なるように、出力信号の位相を合わせるようにして加算することで合成する。これにより、人体Hの振動源から各センサ部3までの距離が互いに異なる場合であっても、各センサ部3からの出力信号に遅延時間を考慮して、複数の出力信号を合成することができる。なお、複数のセンサ部3からの出力信号を合成する場合、複数のセンサ部3のうち全てのセンサ部3からの出力信号を合成してもよいし、出力信号の特徴部分の相関性が高いセンサ部3のみを選択して合成してもよい。
This point will be specifically described. The distance from the vibration source (brachial artery AR1) of the human body H to each
第5実施形態に係る生体センサ1Eでは、第1実施形態と同様の効果を奏する。
また、第5実施形態に係る生体センサ1Eは、複数のセンサ部3が人体Hに接するように構成されている。このため、人体Hに対する生体センサ1Eの位置精度が低くても、いずれかのセンサ部3を人体Hの振動源の近くに位置させることができる。これにより、例えば、複数のセンサ部3からの出力信号のうち最も高い出力を示す信号を選択して用いることで、人体Hの振動を精度よく検出することができる。また、例えば、複数のセンサ部3からの出力信号を合成演算することでも、人体Hの振動を精度よく検出することができる。すなわち、生体センサ1Eから出力される信号のS/N比(signal-noise ratio)を改善することができる。
The
The
第5実施形態の生体センサ1Eには、第2〜第4実施形態の構成が適用されてもよい。
また、第5実施形態の生体センサ1Eにおいて、取得部7E、信号処理部8Eは、例えば、例えばCPU(中央処理装置)等の処理装置若しくは専用の電子回路で構成されてよい。また、取得部7E、信号処理部8Eは、例えばそれぞれ別個の処理装置や電子回路で構成されてもよいし、例えばこれらのうち少なくとも一部が共通の処理装置や電子回路で構成されてもよい。
The configurations of the second to fourth embodiments may be applied to the
In the
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. .
例えば、上記の各実施形態において、生体センサを設ける部位は、生体の振動を検出する対象の部位であればよい。生体センサを設ける部位は、手首や腕部以外の部位、例えば人体の頭部、胴体、足首、脚部等の部位であってもよい。
また、上記の各実施形態において、生体の振動を検出するセンサ本体(センサ部)は、エレクトレットセンサに限らず、ピエゾ等の振動検出センサや、他の圧力センサなどの任意のセンサであってよい。
For example, in each of the above-described embodiments, the part where the biosensor is provided may be a part that is a target for detecting vibration of the living body. The part where the biosensor is provided may be a part other than the wrist or the arm part, for example, a part such as a human head, torso, ankle, or leg.
In each of the above embodiments, the sensor body (sensor unit) that detects the vibration of the living body is not limited to the electret sensor, and may be an arbitrary sensor such as a vibration detection sensor such as a piezo, or another pressure sensor. .
1,1B,1C,1D,1E…生体センサ、2,2B,2E…筐体、3,3B…センサ部、4,4C…弾性部、5…カフ(取付具)、6,6B,6C,6E…センサユニット、11…第1外面(外面)、12…凹部、13…底面、16B…張出壁部、17B…張出壁部16Bの孔、21…エレクトレットセンサ(センサ本体)、22…振動伝達スペーサ、24B…本体部、25B…突起部、26B…アダプタ、31…弾性フィルム、31C…弾性スペーサ、35C…剛性プレート(プレート部)、H…人体
1, 1B, 1C, 1D, 1E ... biosensor, 2, 2B, 2E ... housing, 3, 3B ... sensor part, 4, 4C ... elastic part, 5 ... cuff (attachment), 6, 6B, 6C, 6E ... Sensor unit, 11 ... First outer surface (outer surface), 12 ... Recess, 13 ... Bottom, 16B ... Overhang wall portion, 17B ... Hole in
本発明の生体センサは、対象物に接する外面、及び、前記外面から窪んで形成されると共に前記外面が前記対象物に接した状態で外部に対して密閉される凹部を有し、音を遮蔽する筐体と、前記外面側から見て前記凹部の内側に配され、少なくとも前記筐体の外面が前記対象物に接した状態で前記凹部に入り込み、前記対象物の振動を検出するセンサ部と、前記センサ部を前記筐体に対して前記凹部が開口する方向に弾性的に変位可能に接続し、前記筐体の外面が前記対象物に接した状態で前記センサ部を前記対象物に押し付ける弾性フィルムと、を備える。 The biosensor of the present invention has an outer surface that contacts an object, and a recess that is recessed from the outer surface and that is sealed to the outside in a state where the outer surface is in contact with the object and shields sound. And a sensor unit that is arranged inside the recess when viewed from the outer surface side, enters at least in the recess with the outer surface of the housing in contact with the object, and detects vibration of the object. The sensor unit is connected to the housing so as to be elastically displaceable in the direction in which the recess opens, and the sensor unit is pressed against the object in a state where the outer surface of the housing is in contact with the object. An elastic film .
Claims (6)
前記外面側から見て前記凹部の内側に配され、少なくとも前記筐体の外面が前記対象物に接した状態で前記凹部に入り込み、前記対象物の振動を検出するセンサ部と、
前記センサ部を前記筐体に対して前記凹部が開口する方向に弾性的に変位可能に接続し、前記筐体の外面が前記対象物に接した状態で前記センサ部を前記対象物に押し付ける弾性部と、
を備える生体センサ。 A housing that shields sound, having an outer surface that contacts the object, and a recess that is recessed from the outer surface and that is sealed to the outside in a state where the outer surface is in contact with the object;
A sensor unit that is disposed inside the recess as viewed from the outer surface side, enters the recess with at least the outer surface of the housing in contact with the object, and detects vibration of the object;
The sensor unit is connected to the housing in an elastically displaceable manner in the direction in which the concave portion is opened, and the sensor unit is pressed against the object while the outer surface of the housing is in contact with the object. And
A biosensor.
前記センサ部が、前記凹部内に配されると共に前記外面側から見て前記張出壁部の孔よりも大きく形成された本体部と、前記本体部から突出して前記張出壁部の孔に挿入される突起部と、を備える請求項1に記載の生体センサ。 The housing has a projecting wall portion that is formed in an annular shape projecting from an edge of the opening of the recess and covers a part of the opening of the recess;
The sensor part is disposed in the recess and is formed larger than the hole of the overhanging wall part when viewed from the outer surface side, and protrudes from the main body part into the hole of the overhanging wall part The biosensor according to claim 1, further comprising a protruding portion to be inserted.
前記センサユニットが、前記取付具に一体に設けられている請求項1から4のいずれか一項に記載の生体センサ。 A fixture for attaching a sensor unit including the housing, the sensor unit, and an elastic unit to the object;
The biosensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the sensor unit is provided integrally with the fixture.
前記センサ部が、複数の凹部に対して一つずつ設けられている請求項1から5のいずれか一項に記載の生体センサ。 The housing has a plurality of the recesses that open to the outer surface,
The biosensor according to any one of claims 1 to 5, wherein one sensor unit is provided for each of the plurality of recesses.
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