JP4037360B2

JP4037360B2 - 生体情報測定装置

Info

Publication number: JP4037360B2
Application number: JP2003432424A
Authority: JP
Inventors: 宏岩見谷; 満貝沼; 一男青木
Original assignee: Casio Computer Co Ltd; Otax Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd; Otax Co Ltd
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP2005185631A

Description

本発明は、生体情報測定装置に関する。

従来から生体情報としての脈拍を測定する機能を有する腕時計が知られている。このような腕時計には、例えば、ケース体に空気室が形成され、この空気室に連通するカフが設けられ、圧力センサが空気室内に臨むように設けられている（例えば、特許文献１参照。）。この腕時計は、手首の血管の脈動に伴ってカフ内の空気が断続的に加圧され、気圧変動として空気室内に伝達される。そして、この空気室内の気圧変化が圧力センサによって検出され、血圧として表示されるようになっている。
実開平６−１１７０１号公報

しかし、特許文献１に記載の腕時計においては、脈拍を測定する場合に、カフ、及び、カフ内圧を上げるためのポンプが必要不可欠であり、また、圧力センサが脈拍による気圧変動以外の細かい変動、すなわち、ノイズのような高周波成分を含む内圧変動等も検出してしまうため、安静状態以外では正確な測定ができないという問題があった。

そこで、本発明の課題は、脈拍のような生体情報の測定時に生体情報検出部を装着する検出装着部の筋肉の動きなど、脈拍に起因しない雑振動による高周波の内圧変動を簡単な機械的な構成で容易に除去することができ、生体情報測定の精度向上を図ることができる生体情報測定装置を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、生体情報測定装置（例えば、図１，２の腕時計１００）であって、生体情報を検出する生体情報検出部（例えば、図１〜４の脈拍検出部３）と、この生体情報検出部を有する装置本体（例えば、図１のケース体２）を手首（例えば、図１の手首Ｒ）に装着するバンド部材（例えば、図１のバンド部材４）と、前記バンド部材を介して伝達された手首付近の動脈の脈動により生じた張力変動を内圧変動に変換する第１の空気室（例えば、図１，３，４の第１の空気室３４）と、この第１の空気室の内圧変動が孔部を介して伝達される第２の空気室（例えば、図１，３，４の第２の空気室３５）と、この第２の空気室に設けられ、前記孔部を介して伝達された前記第１の空気室の内圧変動に従って変形される板状の可撓性部材（例えば、図１，３の金属板３７）と、この可撓性部材に設けられた板状の圧電素子（例えば、図１，３の圧電素子３８）と、前記第１の空気室と前記第２の空気室とに連通された少なくとも一つ以上の中間空気室（例えば、図１，３，４の中間空気室７０）とを備えており、前記中間空気室は、前記第２の空気室の側方の外周を取り巻く位置に設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、装置本体をバンド部材により手首に装着すると、手首付近の動脈の脈動によりバンド部材には張力変動が生じる。この張力変動は、第１の空気室によって内圧変動に変換され、この内圧変動は、中間空気室を介して第２の空気室に伝達される。第２の空気室に伝達された内圧変動により可撓性部材は撓み、これによって圧電素子には歪みが発生し、歪みの大きさに応じた電圧が発生する。そして、この電圧の大きさに基づいて生体情報が検出される。
これにより、第１の空気室で受けた内圧変動は、中間空気室を介することで細かい空気変動（高周波振動）が除去され、測定しようとする脈拍変動に対応する内圧変動が第２の空気室に伝達される。
よって、生体情報の測定時に生体情報検出部を装着する検出器装着部の筋肉の動きなど脈拍に起因しないノイズによる高周波成分を含む内圧変動を、簡単な機械的な構成で第２の空気室に伝達される前に容易に除去することができるので、良好な積分特性を得ることができ、生体情報測定の精度向上を図ることができる。
そればかりでなく、請求項１に記載の発明によれば、中間空気室は、第２の空気室の側方の外周を取り巻く位置に設けられているので、中間空気室は第２の空気室とほぼ同じ高さに位置する。これにより、中間空気室を設けるための高さ方向のスペースを確保する必要がなくなり、中間空気室を設けても生体情報測定装置の厚みを増加させることがない。
よって、生体情報測定装置の大型化を防止しつつ、良好な積分特性を得ることができ、生体情報測定の精度向上を図ることができる。

請求項２に記載の発明は、生体情報測定装置（例えば、図１，２の腕時計１００）であって、生体情報を検出する生体情報検出部（例えば、図１〜４の脈拍検出部３）と、この生体情報検出部を有する装置本体（例えば、図１のケース体２）を手首（例えば、図１の手首Ｒ）に装着するバンド部材（例えば、図１のバンド部材４）と、前記バンド部材を介して伝達された手首付近の動脈の脈動により生じた張力変動を内圧変動に変換する第１の空気室（例えば、図１，３，４の第１の空気室３４）と、この第１の空気室の内圧変動が孔部を介して伝達される第２の空気室（例えば、図１，３，４の第２の空気室３５）と、この第２の空気室に設けられ、前記孔部を介して伝達された前記第１の空気室の内圧変動に従って変形される板状の可撓性部材（例えば、図１，３の金属板３７）と、この可撓性部材に設けられた板状の圧電素子（例えば、図１，３の圧電素子３８）と、前記第１の空気室と前記第２の空気室とに連通された少なくとも一つ以上の中間空気室（例えば、図１，３，４の中間空気室７０）と、前記第１の空気室と前記中間空気室とを連通する第１の孔部（例えば、図１，３，４の第１の孔部７１）と、前記中間空気室と前記第２の空気室とを連通する第２の孔部（例えば、図１，３，４の第２の孔部７２）とを備えており、前記中間空気室は、前記第２の空気室の側方の外周を取り巻く位置に設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、装置本体をバンド部材により手首に装着すると、手首付近の動脈の脈動によりバンド部材には張力変動が生じる。この張力変動は、第１の空気室によって内圧変動に変換され、この第１の空気室の内圧変動は、第１の孔部を介して中間空気室に伝達され、中間空気室から第２の孔部を介して第２の空気室に伝達される。
これにより、第１の空気室で受けた内圧変動は、第１の孔部、中間空気室、第２の孔部を介することで三段階にわたって細かい空気変動（高周波振動）が除去され、測定しようとする脈拍変動に対応する内圧変動が第２の空気室に伝達される。第２の空気室に伝達された内圧変動により可撓性部材は撓み、これによって圧電素子には歪みが発生し、歪みの大きさに応じた電圧が発生する。そして、この電圧の大きさに基づいて生体情報が検出される。
よって、生体情報の測定時に生体情報検出部を装着する検出器装着部の筋肉の動きなど脈拍に起因しないノイズによる高周波成分を含む内圧変動を、第１の孔部、中間空気室、第２の孔部の三段階からなる簡単な機械的な構成で第２の空気室に伝達される前に容易に除去することができるので、良好な積分特性を得ることができ、生体情報測定の精度向上を図ることができる。
そればかりでなく、請求項２に記載の発明によれば、中間空気室は、第２の空気室の側方の外周を取り巻く位置に設けられているので、中間空気室は第２の空気室とほぼ同じ高さに位置する。
これにより、中間空気室を設けるための高さ方向のスペースを確保する必要がなくなり、中間空気室を設けても生体情報測定装置の厚みを増加させることがない。
よって、生体情報測定装置の大型化を防止しつつ、良好な積分特性を得ることができ、生体情報測定の精度向上を図ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の生体情報測定装置において、前記第２の空気室の側方の外周を取り巻く位置に設けられた中空の環状部（例えば、図４の環状部６）を備え、前記環状部に前記中間空気室が形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、環状部は、第２の空気室の側方の外周を取り巻く位置に設けられているので、環状部に設けられる中間空気室は、第２の空気室とほぼ同じ高さに位置する。
これにより、中間空気室を設けるための高さ方向のスペースを確保する必要がなくなり、中間空気室を設けても生体情報測定装置の厚みを増加させることがない。
よって、生体情報測定装置の大型化を防止しつつ、良好な積分特性を得ることができ、生体情報測定の精度向上を図ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の生体情報測定装置において、前記環状部内の空間を仕切る少なくとも一つ以上の仕切り部材（例えば、図９の仕切り部材６１）と、前記仕切り部材に設けられた貫通孔部（例えば、図９の貫通孔部６２）と、を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、環状部内を仕切り部材で仕切るとともに、その仕切り部材に貫通孔部を設けることで、環状部に互いに連通された複数の中間空気室を形成することができる。
これにより、第１の空気室で受けた内圧変動は、第１の孔部、二つ以上の中間空気室、少なくとも一つ以上の貫通孔部、第２の孔部を介することで多段階にわたって細かい空気変動（高周波振動）が除去され、測定しようとする脈拍変動に対応する内圧変動が第２の空気室に伝達される。
よって、より良好な積分特性を得ることができ、生体情報測定の更なる精度向上を図ることができる。
また、仕切り部材と貫通孔部とによって形成された少なくとも一つ以上の中間空気室は環状部内で形成されているので、全ての中間空気室は、第２の空気室とほぼ同じ高さに位置する。
これにより、中間空気室を設けるためのスペースを確保する必要がなくなり、中間空気室を少なくとも一つ以上設けても生体情報測定装置の厚みを増加させることがない。
よって、生体情報測定装置の大型化を防止しつつ、良好な積分特性を得ることができ、生体情報測定の精度向上を図ることができる。

請求項１に記載の発明によれば、装置本体をバンド部材により手首に装着すると、手首付近の動脈の脈動によりバンド部材には張力変動が生じる。この張力変動は、第１の空気室によって内圧変動に変換され、この内圧変動は、中間空気室を介して第２の空気室に伝達される。第２の空気室に伝達された内圧変動により可撓性部材は撓み、これによって圧電素子には歪みが発生し、歪みの大きさに応じた電圧が発生する。そして、この電圧の大きさに基づいて生体情報が検出される。
これにより、第１の空気室で受けた内圧変動は、中間空気室を介することで細かい空気変動（高周波振動）が除去され、測定しようとする脈拍変動に対応する内圧変動が第２の空気室に伝達される。
よって、生体情報の測定時に生体情報検出部を装着する検出器装着部の筋肉の動きなど脈拍に起因しないノイズによる高周波成分を含む内圧変動を、簡単な機械的な構成で第２の空気室に伝達される前に容易に除去することができるので、良好な積分特性を得ることができ、生体情報測定の精度向上を図ることができる。
そればかりでなく、請求項１に記載の発明によれば、中間空気室は、第２の空気室の側方の外周を取り巻く位置に設けられているので、中間空気室は第２の空気室とほぼ同じ高さに位置する。
これにより、中間空気室を設けるための高さ方向のスペースを確保する必要がなくなり、中間空気室を設けても生体情報測定装置の厚みを増加させることがない。
よって、生体情報測定装置の大型化を防止しつつ、良好な積分特性を得ることができ、生体情報測定の精度向上を図ることができる。

以下、本発明に係る生体情報測定装置の最良の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態においては、生体情報測定装置の一例として脈拍測定機能付きの腕時計を挙げて説明する。
（実施形態１）
最初に実施形態１における腕時計の構成について説明する。
図１は、腕時計を左手に装着した場合に、腕の付け根側から腕時計及び手首を見た断面図であり、図２は、腕時計の内部構成を示すブロック図である。
図１に示すように、腕時計１００には、時計計時部１を収納する装置本体としてのケース体２と、このケース体２に設けられ、脈拍を検出する生体情報検出部としての脈拍検出部３と、ケース体２に設けられ、脈拍検出部３を手首Ｒに装着するバンド部材４等が備えられている。

また、腕時計１００は、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）１０１、入力部１０２、表示部１０３、ＲＡＭ（Random Access Memory：随時書き込み読み出しメモリー）１０５、ＲＯＭ（Read Only Memory：読み出し専用メモリー）１０６、計時回路部１０８、発振回路部１０９によって構成されており、発振回路部１０９を除く各部はバス１１３によって接続されている。また、計時回路部１０８には発振回路部１０９が接続され、バス１１３には、脈拍検出部３内の圧電素子３８（後述する）が接続されている。

ＣＰＵ１０１は、所定のタイミング或いは入力部１０２から入力された操作信号等に応じて、ＲＯＭ１０６内に格納された各種プログラムに基づいて各機能部への指示やデータの転送等を行う。特に、ＣＰＵ１０１は、例えば、計時回路部１０８で計数される現在時刻データに基づく表示信号を表示部１０３に出力して表示時刻を更新させる等の各種制御を行う。また、ＣＰＵ１０１は、圧電素子３８からの出力信号に基づいて脈拍の算出に関する制御を行う。

入力部１０２は、腕時計１００に各種機能を実行させる為のスイッチ等で構成される。そして、これらのスイッチが操作された時には、対応するスイッチの操作信号がＣＰＵ１０１に出力される。入力部１０２は、例えば、脈拍測定の指示入力を行う。

表示部１０３は、小型液晶ディスプレイ等により構成され、ＣＰＵ１０１からのデータ、例えば計時回路部１０８による現在時刻データや脈拍をデジタル表示する。

ＲＡＭ１０５は、ＣＰＵ１０１の制御の下、ＣＰＵ１０１で処理されたデータを記憶するとともに、記憶しているデータをＣＰＵ１０１に出力するために用いられる。
ＲＯＭ１０６は、主に、腕時計１００に係るシステムプログラムやアプリケーションプログラム（例えば、脈拍算出プログラム）等を記憶する。

時計計時部１を構成する計時回路部１０８は、発振回路部１０９から入力される信号を計数して、現在時刻データ等を得る。そして当該現在時刻データをＣＰＵ１０１に出力する。発振回路部１０９は、常時一定周波数の信号を出力する回路である。

ケース体２は、筒状に形成され、一方（表面側）の開口には時計ガラス５が設けられ、他方（裏面側）の開口には脈拍検出部３が設けられている。

図３は、脈拍検出部３の断面図であり、図４は、脈拍検出部３の平面図である。図３に示すように、脈拍検出部３には、バンド部材４を介して伝達された手首Ｒ付近の動脈の脈動により生じた張力変動を内圧変動に変換する遮蔽部材３１、この遮蔽部材３１により変換された内圧変動を検出する圧電素子３８が設けられている。
遮蔽部材３１は、例えば、脈拍検出部３を手首に装着した際に手首に接触するとともに脈拍検出部３の気密を保つように遮蔽する。ここで、遮蔽部材３１は、例えば、ウレタンやシリコン、又は、ゴムを用いることが望ましい。
遮蔽部材３１には、手首側に張り出した張出部３２が形成されており、この張出部３２には、バンド部材４を介して伝達された張力変動を受ける底面部３２ａと、バンド部材４を介して伝達された張力変動により底面部３２ａに作用する力によって弾性変形する側面部３２ｂとが形成されている。
また、底面部３２ａには、高強度、高剛性の金属材料や樹脂材料からなるプレート３３が設けられている。具体的には、プレート３３は、ステンレス、チタン、エンジニアリングプラスチック等の材料で形成されていることが好ましい。なお、プレート３３は、底面部３２ａと一体成形してもよいし、底面部３２ａの表面や裏面に貼り付けて設けてもよい。

また、遮蔽部材３１に張出部３２を形成することにより、遮蔽部材３１と時計計時部１との間には空間が形成されており、この空間が空気室として機能する。空気室は、遮蔽部材３１側に設けられた第１の空気室３４と、この第１の空気室と区切られた第２の空気室３５とに分割されており、その境界には、ハウジング３６が設けられている。
ハウジング３６には、第２の空気室３５の側方の外周を取り巻く位置に中空の環状部６が形成され、この環状部６内に第１の空気室３４と第２の空気室３５とを連通する中間空気室７０が形成されている。中間空気室７０は、第２の空気室３５の側方の外周を取り巻く位置にハウジング３６を隔てて形成されており、第２の空気室３５とほぼ同じ高さに位置するように形成されている。中間空気室７０は、ハウジング３６に形成された第１の孔部７１を介して第１の空気室３４と連通されており、ハウジング３６に形成された第２の孔部７２を介して第２の空気室３５と連通されている。ここで、第２の孔部７２は、第１の孔部７１に対して第２の空気室３５の中心を挟んで対向する位置に設けられている。すなわち、第１の孔部７１を通過した空気が第２の空気室３５内に流入するまでの距離が最も長くなる位置に第２の孔部７２が形成されている。

中間空気室７０は、第１の空気室３４の内圧が変化した場合、第２の空気室３５との内圧の均衡を保つための空気が通過する箇所となり、ノイズのような高周波成分を含む内圧変動がバンド部材４を介して第１の空気室３４内に内圧変動として入力された場合、この中間空気室７０がこの入力された内圧変動の高周波成分を除去するダンパの役目を果たし、高周波のノイズを除去する機能を有する。すなわち、第１の空気室３４で受けた内圧変動は、第２の空気室３５に伝達される際に、この中間空気室７０の働きにより、一旦和らげられて第２の空気室３５に伝達されるため、細かい空気変動（高周波振動）や空気の流れが除去され、測定しようとする脈拍変動に対応する内圧変動が第２の空気室３５に伝達される。

第１の孔部７１は、第１の空気室３４の内圧が変化した場合、中間空気室７０との内圧の均衡を保つための空気の出入り口となり、ノイズのような高周波成分を含む張力変動をバンド部材４を介して第１の空気室３４内で受けた場合、第１の孔部７１の抵抗と中間空気室７０の容量に基づいてこの入力された張力変動に含まれる高周波成分を除去するダンパの役目を果たし、高周波ノイズを除去する機能を有する。すなわち、第１の空気室３４で受けた内圧変動は、第１の孔部７１を介して中間空気室７０に伝達される際に、この第１の孔部７１の働きにより、第１の空気室３４で受けた内圧変動を少しずつ中間空気室７０に伝達させるため、細かい空気変動（高周波振動）が除去されて中間空気室７０に伝達される。

第２の孔部７２は、中間空気室７０の内圧が変化した場合、第２の空気室３５との内圧の均衡を保つための空気の出入り口となり、第１の孔部７１で除去されなかったノイズのような高周波成分を含む張力変動を第１の空気室３４から中間空気室７０内で受けた場合、第２の孔部７２の抵抗と第２の空気室３５の容量に基づいてこの入力された張力変動に含まれる高周波成分を除去するダンパの役目を果たし、高周波ノイズを除去する機能を有する。すなわち、中間空気室７０で受けた内圧変動は、第２の孔部７２を介して第２の空気室３５に伝達される際に、この第２の孔部７２の働きにより、中間空気室７０で受けた内圧変動を少しずつ第２の空気室３５に伝達させるため、細かい空気変動（高周波振動）が除去され、測定しようとする脈拍変動に対応する内圧変動が第２の空気室３５に伝達される。

図３に示すように、ハウジング３６の上面には、可撓性部材としての薄板状の金属板３７が設けられている。この金属板３７は、第２の空気室３５の上方に位置し、ハウジング３６に形成された凹部にその端部が挿入された状態でゴムリングＧ２を介して取り付けられており、第２の空気室３５の内圧変動により撓むようになっている。
金属板３７の上面には、圧電素子３８が貼り付けられている。圧電素子３８は、薄板円盤状に形成され、その上面には、図３に示すように、時計計時部１の基板（図示省略）に接続されたリード線ＬがハンダＨによって取り付けられている。リード線Ｌは、例えば、金属板３７と圧電素子３８にそれぞれ取り付けられており、金属板３７が撓むことにより、圧電素子３８の表裏に生じた電位差を、リード線Ｌを介して検出するようになっている。
圧電素子３８は、金属板３７が撓むことにより、第２の空気室３５の内圧変動を検出し、検出した出力信号をＣＰＵ１０１に出力する。
また、ハウジング３６の端部及び遮蔽部材３１の端部が重ねられた状態で、ネジＮによってケース体２に取り付けられている。

ここで、ハウジング３６に形成される空気室の数と圧電素子３８の感度との関係について、図５を用いて考察する。図５は、縦軸に圧電素子３８の感度、横軸に周波数をとって、空気室数による感度特性の違いを模式的に描いたグラフである。
図５より、内圧変動として認識できる信号帯域と細かい空気変動（高周波振動）として認められる雑振動帯域との境界の周波数をｆ₀とすると、空気室の数が多いほど圧電素子３８の感度が低くなるが、雑振動帯域（周波数ｆ₀以上）においては、雑振動の感度が急激に低下することがわかる。すなわち、空気室の数が多いほど、信号帯域での感度は低下するが、雑振動を拾いにくくなるので、細かい空気変動（高周波振動）が除去され、測定しようとする脈拍変動に対応する内圧変動が第２の空気室３５に伝達されることとなる。

バンド部材４は、ケース体２に接続されており、振動を伝達可能な軟質材料であればよく、例えば、シリコンや軟質性を有する樹脂等から成形されている。

次に、実施形態１における脈拍測定の仕組みについて説明する。
図１に示すように、手首Ｒに腕時計１００のケース体２が手の甲側になるようにバンド部材４で装着した場合、前腕の中の尺骨Ｓ及び橈骨Ｔの近傍を流れる尺骨動脈及び橈骨動脈に直交する方向にバンド部材４が配されることとなる。なお、前腕にある２本の骨のうち、小指側にある軸状の長骨を尺骨といい、親指側にある軸状の長骨を橈骨という。

各動脈は、脈拍に同期して心臓から送り出される血液の圧力変動により、拡張と収縮を繰り返す。動脈が拡張すると、バンド部材４は、尺骨Ｓ及び橈骨Ｔに対して拡がる方向に力が作用し、動脈が収縮すると、バンド部材４は、拡がる方向に作用する力が開放され、戻ろうとする力が働く。このため、バンド部材４には、張力が作用するときと、張力から開放されるときとが交互に訪れる。この内圧変動は、バンド部材４及びケース体２を介して脈拍検出部３に伝達されるため、動脈が拡張したときは脈拍検出部３にはバンド部材４に作用する張力が伝達され、脈拍検出部３は手首Ｒに押し付けられる。

脈拍検出部３が手首Ｒに押し付けられると、第１の空気室３４の内圧が変動する。内圧変動によって生じた空気の流れは、第１の孔部７１を通過して中間空気室７０に流入する。内圧変動による空気の流れは、第１の孔部７１を通過して、中間空気室７０に流入し、中間空気室７０全域に広がり、細かい空気変動（高周波振動）が除去される。中間空気室７０の内圧変動により、空気の流れは第２の孔部７２を通過して第２の空気室３５に流入する。このとき、空気の流れは、第２の孔部７２を通過する際に、細かい空気変動（高周波振動）が除去される。
第２の空気室３５に流入した空気の流れは、第２の空気室３５全域に広がり、金属板３７を押し上げる。金属板３７が押し上げられることにより、金属板３７は撓み、金属板３７に設けられた圧電素子３８は、中心が盛り上がるようにして全体的に変形する。
圧電素子３８が撓むと、その撓み量に応じた出力電圧が圧電素子３８からの出力信号となってＣＰＵ１０１に出力される。そして、ＣＰＵ１０１が、出力信号を受信するピッチを測定することにより、脈拍を算出して表示部１０３に表示させる。

実施形態１における腕時計１００によれば、腕時計１００を手首Ｒに装着すると、手首Ｒ付近の動脈の脈動によりバンド部材４には張力変動が生じる。この張力変動は、第１の空気室３４によって内圧変動に変換される。第１の空気室３４の内圧変動は、中間空気室７０を介して第２の空気室３５に伝達される。第２の空気室３５に伝達された内圧変動により金属板３７は撓み、これによって圧電素子３８には歪みが発生し、歪みの大きさに応じた電圧が発生する。そして、この電圧の大きさに基づいて脈拍が検出される。
これにより、第１の空気室３４で受けた内圧変動は、中間空気室７０を介することで細かい空気変動（高周波振動）が除去され、測定しようとする脈拍変動に対応する内圧変動が第２の空気室３５に伝達される。
よって、脈拍測定時に脈拍検出部３を装着する検出器装着部の筋肉の動きなど、脈拍に起因しないノイズによる高周波成分を含む内圧変動を、簡単な機械的な構成で第２の空気室３５に伝達される前に容易に除去することができるので、良好な積分特性を得ることができ、脈拍測定の精度向上を図ることができる。

また、第１の空気室３４の内圧変動は、第１の孔部７１を介して中間空気室７０に伝達され、中間空気室７０から第２の孔部７２を介して第２の空気室３５に伝達される。
これにより、第１の空気室３４で受けた内圧変動は、第１の孔部７１、中間空気室７０、第２の孔部７２を介することで三段階にわたって細かい空気変動（高周波振動）が除去され、測定しようとする脈拍変動に対応する内圧変動が第２の空気室３５に伝達される。
よってより良好な積分特性を得ることができ、脈拍測定の更なる精度向上を図ることができる。

また、第２の空気室３５の側方の外周を取り巻く位置に環状部６が形成され、この環状部６に中間空気室７０が設けられているので、中間空気室７０は第２の空気室３５とほぼ同じ高さに位置する。
これにより、中間空気室７０を設けるための高さ方向のスペースを確保する必要がなくなり、中間空気室７０を設けても腕時計１００の厚みを増加させることがない。
よって、腕時計１００の大型化を防止しつつ、良好な積分特性を得ることができ、脈拍測定の精度向上を図ることができる。

なお、実施形態１の腕時計１００は、上記の構成に限られるものではない。例えば、図６（ａ）に示すように、第１の孔部７１の形状を三角形にしてもよいし、図６（ｂ）に示すように、第１の孔部７１の形状を四角形にしてもよく、任意の形状にしてよい。また、第１の孔部７１の大きさも任意であって、空気室の数や領域に合わせて自由に設計変更可能である。

（実施形態２）
次に、本発明に係る腕時計の実施形態２について図７〜図９を用いて説明する。なお、実施形態２の腕時計２００が実施形態１の腕時計１００と異なる点は、環状部６に複数の中間空気室７０ａ，７０ｂ、７０ｃを設けた点であるため、中間空気室７０ａ，７０ｂ、７０ｃについて説明し、その他の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
最初に実施形態２における腕時計の構成について説明する。
図７は、腕時計を左手に装着した場合に、腕の付け根側から腕時計及び手首を見た断面図である。
図７に示すように、腕時計２００には、時計計時部１を収納する装置本体としてのケース体２と、ケース体２に設けられ、脈拍を検出する生体情報検出部としての脈拍検出部３と、ケース体２に設けられ、脈拍検出部３を手首Ｒに装着するバンド部材４等が備えられている。

図８は、脈拍検出部３の断面図であり、図９は、脈拍検出部３の平面図である。
図８、９に示すように、ハウジング３６には、第２の空気室３５の側方の外周を取り巻く位置に中空の環状部６が形成されている。この環状部６には、図９に示すように、環状部６の中空空間を複数の空間に仕切る仕切り部材６１が設けられており、この仕切り部材６１によって環状部６内には、第１の空気室３４と第２の空気室３５とを連通する複数の中間空気室７０ａ，７０ｂ，７０ｃが形成されている。中間空気室７０ａ，７０ｂ，７０ｃは、第２の空気室３５の側方の外周を取り巻く位置にハウジング３６を隔てて形成されており、第２の空気室３５とほぼ同じ高さに位置するように形成されている。
また、仕切り部材６１には、隣接する中間空気室同士を連通する貫通孔部６２ａ，６２ｂが形成されており、各中間空気室７０ａ，７０ｂ，７０ｃ間を空気が自由に出入りできるようになっている。
さらに、中間空気室７０ａは、ハウジング３６に形成された第１の孔部７１を介して第１の空気室３４と連通されており、中間空気室７０ｃは、ハウジング３６に形成された第２の孔部７２を介して第２の空気室３５と連通されている。

第１の孔部７１は、第１の空気室３４の内圧が変化した場合、中間空気室７０ａとの内圧の均衡を保つための空気の出入り口となり、ノイズのような高周波成分を含む張力変動がバンド部材４を介して第１の空気室３４内で受けた場合、この第１の孔部７１がこの入力された張力変動の高周波成分を除去するダンパの役目を果たし、高周波のノイズを除去する機能を有する。すなわち、第１の空気室３４で受けた内圧変動は、第１の孔部７１を介して中間空気室７０ａに伝達される際に、この第１の孔部７１の働きにより、第１の空気室３４で受けた内圧変動を少しずつ中間空気室７０ａに伝達させるため、細かい空気変動（高周波振動）が除去されて中間空気室７０に伝達される。

中間空気室７０ａ，７０ｂ，７０ｃは、第１の空気室３４の内圧が変化した場合、第２の空気室３５との内圧の均衡を保つための空気が通過する箇所となり、ノイズのような高周波成分を含む内圧変動がバンド部材４を介して第１の空気室３４内で受けた場合、この中間空気室７０ａ，７０ｂ，７０ｃがこの入力された内圧変動の高周波成分を除去するダンパの役目を果たし、高周波のノイズを除去する機能を有する。すなわち、第１の空気室３４で受けた内圧変動は、第２の空気室３５に伝達される際に、この中間空気室７０ａ，７０ｂ，７０ｃの働きにより、一旦和らげられて第２の空気室３５に伝達されるため、細かい空気変動（高周波振動）や空気の流れが除去されて第２の空気室３５に伝達される。

第２の孔部７２は、中間空気室７０ｃの内圧が変化した場合、第２の空気室３５との内圧の均衡を保つための空気の出入り口となり、中間空気室７０ａ，７０ｂで完全に取り除けなかった高周波成分を含む張力変動が中間空気室７０ｃ内で受けた場合、この第２の孔部７２がこの入力された張力変動の高周波成分を除去するダンパの役目を果たし、高周波のノイズを除去する機能を有する。すなわち、中間空気室７０ｃで受けた内圧変動は、第２の孔部７２を介して第２の空気室３５に伝達される際に、この第２の孔部７２の働きにより、中間空気室７０ｃで受けた内圧変動を少しずつ第２の空気室３５に伝達させるため、細かい空気変動（高周波振動）が除去され、測定しようとする脈拍変動に対応する内圧変動が第２の空気室３５に伝達される。
また、第２の孔部７２は、第１の孔部７１から当該第２の孔部７２までの距離が最も長くなるような位置に形成されている。具体的には、第２の孔部７２は第２の空気室３５を挟んで対向する位置に形成されている。

貫通孔部６２ａは、中間空気室７０ａの内圧が変化した場合、中間空気室７０ｂとの内圧の均衡を保つための空気の出入り口となり、第１の孔部７１で完全に取り除けなかった高周波成分を含む張力変動が中間空気室７０ａ内で受けた場合、この貫通孔部６２ａがこの入力された張力変動の高周波成分を除去するダンパの役目を果たし、高周波のノイズを除去する機能を有する。すなわち、中間空気室７０ａで受けた内圧変動は、貫通孔部６２ａを介して中間空気室７０ｂに伝達される際に、この貫通孔部６２ａの働きにより、中間空気室７０ａで受けた内圧変動を少しずつ中間空気室７０ｂに伝達させるため、細かい空気変動（高周波振動）が除去される。

貫通孔部６２ｂは、中間空気室７０ｂの内圧が変化した場合、中間空気室７０ｃとの内圧の均衡を保つための空気の出入り口となり、中間空気室７０ａで完全に取り除けなかった高周波成分を含む張力変動が中間空気室７０ｂ内で受けた場合、この貫通孔部６２ｂがこの入力された張力変動の高周波成分を除去するダンパの役目を果たし、高周波のノイズを除去する機能を有する。すなわち、中間空気室７０ｂで受けた内圧変動は、貫通孔部６２ｂを介して中間空気室７０ｃに伝達される際に、この貫通孔部６２ｂの働きにより、中間空気室７０ｂで受けた内圧変動を少しずつ中間空気室７０ｃに伝達させるため、細かい空気変動（高周波振動）が除去される。

次に、実施形態２における脈拍測定の仕組みについて説明する。図７に示すように、手首Ｒに腕時計２００のケース体２が手の甲側になるようにバンド部材４で装着した場合、前腕の中の尺骨Ｓ及び橈骨Ｔの近傍を流れる尺骨動脈及び橈骨動脈に直交する方向にバンド部材４が配されることとなる。

各動脈は、脈拍に同期して心臓から送り出される血液の内圧変動により、拡張と収縮を繰り返す。動脈が拡張すると、バンド部材４は、尺骨Ｓ及び橈骨Ｔに対して拡がる方向に力が作用し、動脈が収縮すると、バンド部材４は、拡がる方向に作用する力が開放され、戻ろうとする力が働く。このため、バンド部材４には、張力が作用するときと、張力から開放されるときとが交互に訪れる。この内圧変動は、バンド部材４及びケース体２を介して脈拍検出部３に伝達されるため、動脈が拡張したときは脈拍検出部３にはバンド部材４に作用する張力が伝達され、脈拍検出部３は手首Ｒに押し付けられる。

脈拍検出部３が手首Ｒに押し付けられると、第１の空気室３４の内圧が変動する。内圧変動によって生じた空気の流れは、第１の孔部７１を通過して中間空気室７０ａに流入する。内圧変動による空気の流れは、第１の孔部７１を通過する際に、細かい空気変動（高周波振動）が除去される。
中間空気室７０ａに流入した空気の流れは、中間空気室７０全域に広がり、細かい空気変動（高周波振動）や空気の流れが除去される。中間空気室７０ａの内圧変動により、空気の流れは貫通孔部６２ａを通過して中間空気室７０ｂに流入する。このとき、空気の流れは、貫通孔部６２ａを通過する際に、細かい空気変動（高周波振動）が除去される。中間空気室７０ｂに流入した空気の流れは、中間空気室７０ｂ全域に広がり、細かい空気変動（高周波振動）や空気の流れが除去される。

中間空気室７０ｂの内圧変動により、空気の流れは貫通孔部６２ｂを通過して中間空気室７０ｃに流入する。このとき、空気の流れは、貫通孔部６２ｂを通過する際に、細かい空気変動（高周波振動）が除去される。中間空気室７０ｃに流入した空気の流れは、中間空気室７０ｃ全域に広がり、細かい空気変動（高周波振動）や空気の流れが除去される。中間空気室７０ｃの内圧変動により、空気の流れは第２の孔部７２を通過して第２の空気室３５に流入する。このとき、空気の流れは、第２の孔部７２を通過する際に、細かい空気変動（高周波振動）が除去される。
第２の空気室３５に流入した空気の流れは、第２の空気室３５全域に広がり、金属板３７を押し上げる。金属板３７が押し上げられることにより、金属板３７は撓み、金属板３７に設けられた圧電素子３８は、中心が盛り上がるようにして全体的に変形する。
圧電素子３８が撓むと、その撓み量に応じた出力電圧が圧電素子３８からの出力信号となってＣＰＵ１０１に出力される。そして、ＣＰＵ１０１が、出力信号を受信するピッチを測定することにより、脈拍を算出して表示部１０３に表示させる。

実施形態２における腕時計２００によれば、腕時計２００を腕に装着すると、手首Ｒ付近の動脈の脈動によりバンド部材４には張力変動が生じる。この張力変動は、第１の空気室３４によって内圧変動に変換される。第１の空気室３４の内圧変動は、中間空気室７０ａ，７０ｂ，７０ｃを介して第２の空気室３５に伝達される。第２の空気室３５に伝達された内圧変動により金属板３７は撓み、これによって圧電素子３８には歪みが発生し、歪みの大きさに応じた電圧が発生する。そして、この電圧の大きさに基づいて脈拍が検出される。
これにより、第１の空気室３４で受けた内圧変動は、中間空気室７０ａ，７０ｂ，７０ｃを介することで細かい空気変動（高周波振動）が除去され、測定しようとする脈拍変動に対応する内圧変動が第２の空気室３５に伝達される。
よって、脈拍測定時に脈拍検出部３を装着する検出器装着部の筋肉の動きなど脈拍に起因しないノイズによる高周波成分を含む内圧変動を、簡単な機械的な構成で第２の空気室３５に伝達される前に容易に除去することができるので、良好な積分特性を得ることができ、脈拍測定の精度向上を図ることができる。

また、環状部６内を仕切り部材６１で仕切るとともに、その仕切り部材６１に貫通孔部６２を設けることで、環状部６に互いに連通された複数の中間空気室７０ａ，７０ｂ，７０ｃを形成することができる。
これにより、第１の空気室３４で受けた内圧変動は、第１の孔部７１、中間空気室７０ａ，７０ｂ，７０ｃ、貫通孔部６２、第２の孔部７２を介することで多段階にわたって細かい空気変動（高周波振動）が除去され、測定しようとする脈拍変動に対応する内圧変動が第２の空気室３５に伝達される。
よって、より良好な積分特性を得ることができ、脈拍測定の精度向上を図ることができる。

また、仕切り部材６１と貫通孔部６２とによって形成された複数の中間空気室７０ａ，７０ｂ，７０ｃは環状部６内で形成されているので、全ての中間空気室７０ａ，７０ｂ，７０ｃは、第２の空気室３５とほぼ同じ高さに位置する。
これにより、中間空気室７０ａ，７０ｂ，７０ｃを設けるための高さ方向のスペースを確保する必要がなくなり、中間空気室７０ａ，７０ｂ，７０ｃを二つ以上設けても腕時計２００の厚みを増加させることがない。
よって、腕時計２００の大型化を防止しつつ、良好な積分特性を得ることができ、脈拍測定の精度向上を図ることができる。

なお、実施形態２の腕時計２００は、上記の構成に限られるものではない。例えば、図１０（ａ）に示すように、第１の孔部７１の形状を三角形にしてもよいし、図１０（ｂ）に示すように、第１の孔部７１の形状を四角形にしてもよく、任意の形状にしてよい。

さらに、本発明に係る腕時計１００，２００は、上記二つの実施形態に限られるものではない。例えば、脈拍検出部３は、ケース体２を設けることなく、バンド部材４の裏面に直接設けてもよい。また、脈拍検出部３をケース体２又はバンド部材４に沿って移動可能となるように構成してもよい。また、時計以外の機能を有するものであってもよい。その他、発明の目的を逸脱しない範囲内であれば変更が可能である。

本発明の実施形態１における腕時計の断面図である。本発明における腕時計の内部構成を示すブロック図である。本発明の実施形態１における腕時計の脈拍検出部を拡大して示した断面図である。本発明の実施形態１における腕時計の脈拍検出部の平面図である。本発明の実施形態１における腕時計の空気室の数と圧電素子の感度との関係を示すグラフである。本発明の実施形態１における腕時計の脈拍検出部の変形例を示す平面図である。本発明の実施形態２における腕時計の断面図である。本発明の実施形態２における腕時計の脈拍検出部を拡大して示した断面図である。本発明の実施形態２における腕時計の脈拍検出部の平面図である。本発明の実施形態２における腕時計の脈拍検出部の変形例を示す平面図である。

符号の説明

２ケース体（装置本体）
３脈拍検出部（生体情報検出部）
５バンド部材
６環状部
３４第１の空気室
３５第２の空気室
３７金属板（可撓性部材）
３８圧電素子（圧電素子）
６１仕切り部材
６２貫通孔部
７０，７０ａ，７０ｂ，７０ｃ中間空気室
７１第１の孔部
７２第２の孔部
１００，２００腕時計（生体情報測定装置）
Ｒ手首（手首）

Claims

生体情報を検出する生体情報検出部と、
この生体情報検出部を有する装置本体を手首に装着するバンド部材と、
前記バンド部材を介して伝達された手首付近の動脈の脈動により生じた張力変動を内圧変動に変換する第１の空気室と、
この第１の空気室の内圧変動が孔部を介して伝達される第２の空気室と、
この第２の空気室に設けられ、前記孔部を介して伝達された前記第１の空気室の内圧変動に従って変形される板状の可撓性部材と、
この可撓性部材に設けられた板状の圧電素子と、
前記第１の空気室と前記第２の空気室とに連通された少なくとも一つ以上の中間空気室とを備えており、
前記中間空気室は、前記第２の空気室の側方の外周を取り巻く位置に設けられていることを特徴とする生体情報測定装置。
生体情報を検出する生体情報検出部と、
この生体情報検出部を有する装置本体を手首に装着するバンド部材と、
前記バンド部材を介して伝達された手首付近の動脈の脈動により生じた張力変動を内圧変動に変換する第１の空気室と、
この第１の空気室の内圧変動が孔部を介して伝達される第２の空気室と、
この第２の空気室に設けられ、前記孔部を介して伝達された前記第１の空気室の内圧変動に従って変形される板状の可撓性部材と、
この可撓性部材に設けられた板状の圧電素子と、
前記第１の空気室と前記第２の空気室とに連通された少なくとも一つ以上の中間空気室と、
前記第１の空気室と前記中間空気室とを連通する第１の孔部と、
前記中間空気室と前記第２の空気室とを連通する第２の孔部とを備えており、
前記中間空気室は、前記第２の空気室の側方の外周を取り巻く位置に設けられていることを特徴とする生体情報測定装置。
前記第２の空気室の側方の外周を取り巻く位置に設けられた中空の環状部を備え、
前記環状部に前記中間空気室が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体情報測定装置。
前記環状部内の空間を仕切る少なくとも一つ以上の仕切り部材と、
前記仕切り部材に設けられた貫通孔部と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の生体情報測定装置。