JP3564338B2

JP3564338B2 - 生体情報検出センサ

Info

Publication number: JP3564338B2
Application number: JP32183399A
Authority: JP
Inventors: 孝悦斉藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2019-11-12
Also published as: JP2001137200A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体表面から生体内に振動を与え、生体内を伝搬した振動を検出して解析することにより、生体情報を測定するための生体情報検出センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生体表面から生体内に振動を与え、生体内を伝搬した振動を検出して解析することにより、生体情報を測定するためのセンサとしては、特表平９−５０６０２４号公報に述べられているようなセンサが知られている。このセンサは、生体内に振動を与える励振器と、伝搬した振動を検出する振動検出器とから構成されている。そして、患者の動脈上に励振器を配置して、生体表面から生体内に振動を与えることにより動脈の血液中に振動波を誘起し、動脈上に振動検出器を配置して生体内の動脈を伝搬した振動波を検出して解析することにより、患者の生体情報を連続的に測定することができる。
【０００３】
次に、図４を参照して、この種の従来のセンサとして、上記特表平９−５０６０２４号公報に記載されている生体情報を測定するためのセンサについて簡単に説明する。図４は特表平９−５０６０２４号公報に記載の従来の生体情報検出センサによる生体情報検出の測定動作を示す図である。図４においては、励振器２１および振動検出器２２を手首１１の撓骨動脈１２の上に皮膚の上から装着したときの状態を示したものであり、動脈の上に表した振動波形１０は動脈上を伝搬する振動を模式的に表したものである。励振器２１で誘発された振動は撓骨動脈１２を伝達し、撓骨動脈１２を伝達した振動は振動検出器２２で検出される。振動検出器２２で検出された振動を解析し、励振器２１から誘発された振動と比較することにより血圧情報などを検出することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
生体情報検出センサは、上記特表平９−５０６０２４号公報に示すように、励振器と振動検出器とをそれぞれ独立に被検体上に設置して測定を行なう。しかし、生体を伝搬した振動を検出して解析することにより生体情報を測定する装置では、その測定精度を向上するために、励振器と振動検出器とを設置する位置関係および生体への装着方法が重要な課題であり、特に非観血で連続に生体情報を検出する場合、励振器と振動検出器の位置関係および励振器と振動検出器の生体への装着状態が検出能力を左右することになる。しかし、特表平９−５０６０２４号公報によると、励振器と振動検出器を生体に装着するための方法として、励振器と振動検出器を加圧した空気で生体に押し付ける方法を開示しているが、励振器及び振動検出器を加圧空気で押し付ける方法によっても、必ずしも皮膚に密着させることができないという問題があった。
【０００５】
また、粘着テープなどを用いて励振器と振動検出器を生体に装着する方法もあるが、その方法により励振器及び振動検出器と同程度の面積の粘着テープを用いて生体に装着したとしても、体動などにより皮膚が多少ながらずれることがある。すなわち、生体の皮膚上に励振器と振動検出器を粘着テープなどを用いて装着すると、励振器及び振動検出器が軽量であるため動き易く、皮膚のずれと一緒に励振器と振動検出器も測定対象である動脈からずれることになり、安定して生体情報を測定することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、励振器及び振動検出器を生体に対し安定に装着することにより、測定精度を向上させることができる優れた生体情報検出センサを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明における生体情報検出センサは、生体の一部に振動を与える励振器と、生体を伝搬した振動を検出する振動検出器とで構成され、前記励振器及び前記振動検出器の各々に、前記励振器及び前記振動検出器の各々の重量より重い付属物を配備するという構成を有している。この構成により、励振器及び振動検出器を安定して生体に装着できるため、測定精度を向上させることができることとなる。
【０００８】
本発明における生体情報検出センサは、前記励振器及び前記振動検出器の各々の一部が、前記励振器及び前記振動検出器の各々の筐体部であるという構成を有している。この構成により、励振器及び振動検出器を小型に構成し安定して生体に装着できることとなる。
【０００９】
本発明における生体情報検出センサは、前記付属物が比重４以上の値を有する材料であるという構成を有している。この構成により、小型にして最適な重量の励振器及び振動検出器により安定して生体に装着できるため、測定精度を向上させることができることとなる。
【００１０】
本発明における生体情報検出センサは、前記付属物の比重４以上の値を有する材料が、銅、タングステン、鋼またはこれらの合金、またはこれらの酸化物、またはフェライト、またはこれらの粉末を充填した複合材料であるという構成を有している。この構成により、小型にして最適な重量の励振器及び振動検出器により安定して生体に装着できるため、測定精度を向上させることができることとなる。
【００１１】
本発明における生体情報検出センサは、生体の一部に振動を与える励振器と、生体を伝搬した振動を検出する振動検出器とで構成され、前記励振器及び前記振動検出器の各々の筐体部が比重４以上の材料からなるという構成を有している。この構成により、励振器及び振動検出器を小型に構成し、さらに最適な重量により安定して生体に装着できるため、測定精度を向上させることができることとなる。
【００１２】
本発明における生体情報検出センサは、前記比重４以上の材料が銅、タングステン、鋼またはこれらの合金、またはこれらの酸化物、またはフェライト、またはこれらの粉末を充填した複合材料であるという構成を有している。この構成により、励振器及び振動検出器を小型に構成し更に最適な重量により安定して生体に装着できるため、測定精度を向上させることができることとなる。
【００１３】
本発明における生体情報検出センサは、生体の一部に振動を与える励振素子と、それを掩蔽する筐体とを備えた励振器と、生体を伝搬した振動を検出する振動検出素子と、それを掩蔽する筐体とを備えた振動検出器とからなり、前記励振素子と前記筐体との間及び前記振動検出素子と前記筐体との間に防振材料を配備するという構成を有している。この構成により、防振材料により励振器及び振動検出器からの筐体に対する不要な振動を伝達しないようにして、測定精度を向上させることができることとなる。
【００１４】
本発明における生体情報検出センサは、前記防振材料が天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、またはシリコーンゲル材料であるという構成を有している。この構成により、防振材料に最適な材料を適用することにより、更に励振器及び振動検出器から不要な振動を伝達しないようにして、測定精度を向上させることができることとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図４に基づき、本発明の第１乃至第３の実施の形態を詳細に説明する。
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態における生体情報検出センサについて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態における生体情報検出センサの構成を示す概略断面図である。なお、本発明の第１の実施の形態における生体情報検出センサを構成する励振器及び振動検出器は、それぞれ個別に設けられるが、励振器と振動検出器の構造が類似であり（励振器には励振素子を使用し、振動検出器には振動検出素子を使用することが異なる）、それらの両方に本発明が同様に適用される上、形態が同一のため、図１乃至図３には片方のみの形態を示し、励振器あるいは振動検出器として表した。
【００１６】
図１において、励振器あるいは振動検出器１の励振器は生体に振動を誘発させ、振動検出器は生体を伝搬してきた振動を検出する。励振器あるいは振動検出器１には、バイモルフ若しくはユニモルフタイプの素子、またはＰＶＤＦ等の高分子圧電素子などを用いた励振素子あるいは振動検出素子２が装備される。また、励振器あるいは振動検出器１の一部は、励振素子あるいは振動検出素子２を保護し保持するための筐体３からなり、筐体３は一般的にはプラスチックス等の材料の成形品が用いられる。この筐体３は励振素子あるいは振動検出素子２の周辺部で固定して励振素子を振動し易くし、また振動検出素子の検出感度を高めるために素子の周囲を空洞にすることが望ましい。
【００１７】
励振素子あるいは振動検出素子２と筐体３とは接着剤などにより固定される。筐体３には、励振素子あるいは振動検出素子２が生体に良く密着し、且つ安定的に固定させるために、励振素子あるいは振動検出素子２と筐体３とを含む重量より重い付属物４を装着する。信号伝達ケーブル５が、励振素子あるいは振動検出素子２と電気的に接続され、励振素子あるいは振動検出素子２が励振素子の場合は、励振素子を振動させる信号を伝搬するケーブルとなり、また、励振素子あるいは振動検出素子２が振動検出素子の場合は、検出された生体情報信号を信号処理装置に伝送するための検出信号伝達ケーブルとして使用される。
【００１８】
次に、図１及び図４を参照して、本発明の第１の実施の形態における生体情報検出センサを用いた生体情報の測定動作について説明する。本実施の形態における生体情報検出センサを用いた生体情報の測定動作は、使用する生体情報検出センサを本実施の形態によるものを使用するだけで、上記図４を参照し従来技術として説明した、生体表面から生体内に振動を与えて生体内を伝搬した振動を検出し解析することにより、生体情報を測定する動作と同様である。従って、本第１の実施の形態においても、図４における、励振器２１および振動検出器２２の代わりに、本実施の形態における図１に励振器あるいは振動検出器１として示された励振器と振動検出器とを、所定の距離を離して手首１１の撓骨動脈１２の上に皮膚の上から装着する。撓骨動脈１２を伝搬するよう示した振動波形１０は、励振器から振動検出器に対し撓骨動脈１２上を伝達する振動を模式的に表したものである。励振器で誘発された振動は撓骨動脈１２上を伝達し、撓骨動脈１２を伝達した振動は振動検出器で検出される。振動検出器で検出された振動は解析され励振器で誘発された振動と比較することにより血圧の情報などを検出することができる。このような測定動作において、本実施の形態における生体情報検出センサを適用すると、励振器１と振動検出器２との間に位置ずれが生じないので、従来の生体情報検出センサによる測定に比べ、測定精度を格段に向上させることができる。
【００１９】
以上説明した本発明の第１の実施の形態における励振器あるいは振動検出器１の機能を実現するためには、図１に示すような生体に振動を誘発させる励振素子と生体を伝搬した振動を検出する振動検出素子とがそれぞれ必要である。励振素子あるいは振動検出素子２の好適な例としては、ユニモルフ素子やＰＶＤＦなどのピエゾ素子などが挙げられる。励振器あるいは振動検出器１の励振器及び振動検出器それぞれの重量は大凡１グラム程度であるが、これらを生体表面に粘着テープ等で固定しても、励振器あるいは振動検出器１が不安定となるため、例えば、撓骨動脈１２等の動脈上の振動を不安定にし、あるいは検出すべき動脈を伝達してきた振動の検出が不安定となり、精度の良い測定ができなくなる。安定的に測定できるようにするためには、励振器あるいは振動検出器１の励振器及び振動検出器それぞれの総重量を従来の大凡１グラム程度より大きく、少なくとも２倍以上にすることが重要である。つまり、付属物がないときの励振器あるいは振動検出器１の励振器及び振動検出器それぞれの重量以上の重量を有する付属物４を筐体３の一部に設置することにより、安定した測定ができるようになる。
【００２０】
励振器あるいは振動検出器１は、操作性及び安定性の面から小さく、且つ高さが低い方が望ましいため、付属物４も小さく薄いものが望ましい。したがって、付属物４は比重が大きい材料が望ましいが、励振器あるいは振動検出器１の容積の観点から、比重は４以上の材料であるものが良く、しかも生体に害をもたらさない材料であればよい。好適な材料の例としては、銅、タングステン、鋼またはこれらの合金、またはこれらの酸化物、またはこれらの粉末を充填したプラスチックやゴムなどの複合材料が使用される。
【００２１】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、励振器あるいは振動検出器１に対し重い付属物を設けることにより、励振器あるいは振動検出器１を安定に生体に装着することができるので、生体情報計測の精度を向上し測定の信頼性を向上させることができる。
なお、本発明の第１の実施の形態では、付属物の比重が４以上の好適な材料として、銅、タングステン、鋼またはこれらの合金、またはこれらの酸化物、またはこれらの粉末を充填したプラスチックやゴムなどの複合材料が使用されると説明したが、これらの材料に限定されるものではなく、この他比重が４付近以上の材料であればどのようなものでもよい。
【００２２】
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施の形態における生体情報検出センサについて説明する。図２は本発明の第２の実施の形態における生体情報検出センサの構成を示す概略断面図である。本発明の第２の実施の形態における生体情報検出センサはその励振器または振動検出器の筐体に付属物の機能を持たせることを特徴とするものである。図２において、励振器あるいは振動検出器１の励振器は生体に振動を誘発させ、振動検出器は生体を伝搬してきた振動を検出する。励振器あるいは振動検出器１には、バイモルフ若しくはユニモルフタイプの素子、またはＰＶＤＦ等の高分子圧電素子などを用いた励振素子あるいは振動検出素子２が装備される。また、励振器あるいは振動検出器１の一部は、励振素子あるいは振動検出素子２を保護し保持するための筐体３からなる。励振素子あるいは振動検出素子２と筐体３は接着剤などにより固定される。
【００２３】
第１の実施の形態の場合と同様に、信号伝達ケーブル５が、励振素子あるいは振動検出素子２と電気的に接続され、励振素子あるいは振動検出素子２が励振素子の場合は、励振素子を振動させる信号を伝搬するケーブルとなり、また、励振素子あるいは振動検出素子２が振動検出素子の場合は、検出された生体情報信号を信号処理装置に伝送するための検出信号伝達ケーブルとして使用される。以上説明した各構成要素は、第１の実施の形態で説明したものと同様の機能を有するものである。
【００２４】
筐体３としては、第１の実施の形態で説明した付属物４の機能を併せ持たせるために、筐体自体の材料の比重が４以上のものを用いて重くし、安定して生体に装着できるようにする。好適な材料としては、筐体の機能をもたせるために、主となる材料はプラスチックまたはゴムが望ましく、これらの材料に充填する材料は、銅、タングステン、鋼またはこれらの合金、またはこれらの酸化物、またはフェライトの粉末が良い。
【００２５】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、励振器あるいは振動検出器１の筐体３を比重４以上の重い材料とすることにより、励振器あるいは振動検出器１を安定に生体に装着することができるので、生体情報計測の精度を向上し測定の信頼性を向上させることができる。
【００２６】
次に、図３を参照して、本発明の第３の実施の形態における生体情報検出センサについて説明する。図３は本発明の第３の実施の形態における生体情報検出センサの構成を示す概略断面図である。本発明の第３の実施の形態における生体情報検出センサは、その励振素子あるいは振動検出素子２と筐体３との間に防振材料を配置したことを特徴とするものである。
【００２７】
図３において、励振器あるいは振動検出器１の励振器は生体に振動を誘発させ、振動検出器は生体を伝搬してきた振動を検出する。励振器あるいは振動検出器１には、バイモルフまたはユニモルフタイプの素子、またはＰＶＤＦ等の高分子圧電素子などを用いた励振素子あるいは振動検出素子２が装備される。また、励振器あるいは振動検出器１の一部は、励振素子あるいは振動検出素子２を保護し保持するための筐体３からなり、筐体３は一般的にはプラスチックス等の材料の成形品が用いられる。
【００２８】
信号伝達ケーブル５が、励振素子あるいは振動検出素子２と電気的に接続され、励振素子あるいは振動検出素子２が励振素子の場合は、励振素子を振動させる信号を伝搬するケーブルとなり、また、励振素子あるいは振動検出素子２が振動検出素子の場合は、検出された生体情報信号を信号処理装置に伝送するための検出信号伝達ケーブルとして使用される。以上説明した各構成要素は、第１の実施の形態で説明した物と同様の機能を有する。本発明の第３の実施の形態では、特に、励振素子あるいは振動検出素子２と筐体３との間に防振材料６が設けられる。この防振材料６は、励振素子あるいは振動検出素子２の振動が筐体３に伝わり筐体３が一緒に振動して、無用な振動の信号として測定してしまい、測定精度を悪くすることを防止する機能を有するものであり、励振素子あるいは振動検出素子２の振動が筐体３に伝わらないようにするものである。この防振材料６としては、振動の減衰能力が高い天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、シリコーンゲル材料が良好である。また、これら防振材料６と励振素子あるいは振動検出素子２と、筐体３とは、接着により若しくは直接設けても良い。
【００２９】
なお、本発明の第３の実施の形態では、筐体３にプラスチックの成形品を用いた場合について説明したが、この他、第２の実施の形態で示した材料を用いても同様の効果が得られる。
また、本発明の第３の実施の形態では、筐体３の一部に付属物を設けない構成について説明したが、この他、第１の実施の形態の構成つまり付属物を設けた場合の構成についても同様の効果が得られる。
【００３０】
以上説明したように、本発明の第３の実施の形態によれば、励振素子あるいは振動検出素子２と筐体３との間に防振材料６を設け、筐体３に振動が伝わらない構成にして、不要な振動をなくすことができる。それによって、測定精度を向上させることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明による生体情報検出センサは、上記のように構成され、特に生体情報検出センサの生体に振動を与える励振器と生体を伝搬した振動を検出する振動検出器の重量を重くすることにより、励振器及び振動検出器を生体に装着したときに、装着を安定させることができるため、測定精度を向上させることができる。また、励振素子と筐体との間、及び振動検出素子と筐体との間に防振材料を設け、筐体に振動が伝わらないように構成したことにより、不要な振動をなくして生体情報計測の精度を向上し、測定の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における生体情報検出センサの構成を示す概略断面図、
【図２】本発明の第２の実施の形態における生体情報検出センサの構成を示す概略断面図、
【図３】本発明の第３の実施の形態における生体情報検出センサの構成を示す概略断面図、
【図４】従来の生体情報検出センサによる生体情報検出の測定動作を示す図。
【符号の説明】
１励振器あるいは振動検出器
２励振素子あるいは振動検出素子
３筐体
４付属物
５信号伝達ケーブル
６防振材料
１０振動波形
１１手首
１２撓骨動脈
２１励振器
２２振動検出器

Claims

生体の一部に振動を与える励振器と、生体を伝搬した振動を検出する振動検出器とを備え、前記励振器及び前記振動検出器の各々に、前記励振器及び前記振動検出器の各々の重量より重い付属物を配備した生体情報検出センサ。
前記励振器及び前記振動検出器の各々の一部が、前記励振器及び前記振動検出器の各々の筐体部であることを特徴とする請求項１記載の生体情報検出センサ。
前記付属物が比重４以上の値を有する材料であることを特徴とする請求項１記載の生体情報検出センサ。
前記付属物の比重４以上の値を有する材料が、銅、タングステン、鋼またはこれらの合金、またはこれらの酸化物、またはフェライト、またはこれらの粉末を充填した複合材料であることを特徴とする請求項３記載の生体情報検出センサ。