JP4555022B2 - 脈波センサ及びそれを用いた生体情報測定装置 - Google Patents

Description

本発明は脈波を検出するための脈波センサ及びそれを用いた生体情報測定装置に関する。

動脈疾患の指標としての脈波伝播速度の算出や、他の生体情報の算出（血圧や心拍数など）に用いるなど、脈波は従来から様々な目的で測定、利用されている。

従来、脈波の測定方法としては、光電脈波測定法と脈波測定法がよく知られている。光電脈波測定法（反射法）は皮膚（例えば指先）の表面から動脈に光を照射し、その反射光の光量変化から脈波（容積脈波）を測定するものである（例えば特許文献１参照）。この方法は指先で血圧を測定する装置などに広く用いられている。

一方、脈波測定法は、体表面の脈がふれる部位に圧電セラミック等の機械電気変換素子を押しつけ、動脈の圧力波（圧脈波）を検出するものである（例えば特許文献２参照）。

特開２００４−４６７号公報 特開２００２−２２４０６４号公報

光電脈波測定法は、光源からの光が皮膚を透過して血管で反射し、再度皮膚を透過た光をセンサで検出する必要があるため、腕や膝の裏といった肉や骨が厚い箇所での測定には不向きである。
一方、脈波測定法で従来用いている圧力センサは、通常は圧電セラミックなどの硬い材質で構成され、また比較的形状が小さいので、体表面の脈が触れる点の直上に精度良く装着することが難しい。

また、圧力センサを測定部位に押圧するために、例えばポンプを用いて膨らませるカフのような部材をセンサの背後に配置するなどの必要があり、巻回装着及び測定開始までの手間が大きいという問題もあった。

本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、圧力センサよりも取付精度が要求されず、容易に取付可能な脈波センサを提供することにある。
また、本発明の別の目的は、関節の裏など従来圧力センサの使用が容易でなかった部位であっても脈波を容易に測定することの可能な脈波センサを提供することにある。
また、本発明の別の目的は、このような脈波センサを用いた生体情報測定装置を提供することにある。

上述の目的は、被検者の体表面で観察される脈波を測定するための脈波センサであって、脈波を検出するセンサと、センサを被検者の体表面上に押圧固定させるための支持体とを有し、センサがエアバッグであって、エアバッグの容積を維持するとともに、エアバッグの硬さを皮膚と同等（硬度１程度）にするための弾性部材からなる心材を内部に有し、脈波を内部気体の圧力変動として出力するエアバッグであることを特徴とする脈波センサによって達成される。

また、上述の目的は、複数の本発明による脈波センサと、複数の脈波センサで検出される脈波を電気信号に変換する変換手段と、変換された複数の脈波信号を用いて脈波伝播速度を求める算出手段とを有することを特徴とする脈波伝播速度測定装置によっても達成される。

また、上述の目的は、本発明による脈波センサと、カフと、カフの加減圧を行う駆血制御手段と、カフの内圧を検出する内圧検出手段と、脈波センサで脈波が検出されなくなるまで駆血制御手段でカフを加圧させ、脈波センサで脈波が検出されなくなったならば駆血制御手段でカフの排気を開始させ、脈波センサで再度脈波が検出された時点で内圧検出手段が検出するカフの内圧を最大血圧値として記録する制御手段とを有することを特徴とする血圧測定装置によっても達成される。

このような構成により、本発明によれば、脈波をエアバッグにより検出することで、測定部位の制限を大幅に緩和することが可能になる。また、測定部位への装着を容易かつ素早く行うことができる。

以下、図面を参照して本発明をその好適な実施形態に基づき詳細に説明する。
●＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係る脈波センサを側面下方から見た斜視図である。
本実施形態による脈波センサ１００は全体としてクリップ状の形態を有する。脈波センサ１００において、上部材１０１ａは下部材１０１ｂに設けられた軸１０５を受ける軸受け部１０６を有しており、上部材１０１ａと下部材１０１ｂは略コの字状に形成された板バネ１０２の弾発力により軸１０５と軸受け部１０６とが押しつけられる方向に付勢されている。

従って、上部材１０１ａと下部材１０１ｂの先端部１０８は共通の回転軸１０５周りに回転可能であり、かつその間隔を狭める方向（回転軸１０５周りでかつ反対方向）に付勢されており、上に凸（上部材１０１ａ）及び下に凸（下部材１０１ｂ）の先端部１０８が略楕円形を形成する状態となる。上部材１０１ａと下部材１０１ｂの摘み部１０７を例えば手で摘んで矢印Ａの方向に移動させると、軸１０５を支点として先端部１０８が矢印Ｂ方向に開く。この際先端部１０８を開かせるのに必要な力の強さは、板バネ１０２の弾発力によって決まるが、本実施形態においては、板バネ１０２の両端部分を取り付ける溝１０３が上部材１０１ａと下部材１０１ｂとに複数設けてあり、どの溝に板バネ１０２の両端部分を取り付けるかによって先端部１０８を開くのに必要な力の強さ、換言すれば先端部１０８による押圧力を段階的に調整可能としている。

以上説明した構成はセンサを測定部位に装着、保持及び押圧するための機構（支持体）である。本実施形態の脈波センサは、エアバッグをこのような機構に取り付けたことを特徴とする。

図１に示すように、本実施形態において、センサとしてのエアバッグ１１０は、上部材１０１ａの先端内面に取り付けられている。エアバッグ１１０はポリウレタン、シリコンゴム、ゴム、塩化ビニール等柔軟性のある透明樹脂製の四角形状のバッグ内部に、エアバッグの容積を維持するとともに、エアバッグの硬さを皮膚と同等（硬度１程度）にするための、通気性を有する柔軟な素材からなる心材（ここでは連続気泡スポンジ）が配置された構成を有している。エアバッグ１１０は、脈波を内部気体の圧力変動として外部に出力する機能を有する。エアバッグ１１０の背面には硬質樹脂板１１５が設けられている。硬質樹脂板１１５の中央にはエアバッグ１１０と圧力−電気変換器であるトランスデューサ１２０とを接続するチューブ１２５を通すための穴が設けられている。

図１とは別の角度における本実施形態の脈波センサの斜視図である図２に示すように、エアバッグ背面に接続されたチューブ１２５が上部材１０１ａの外面上に配置されたトランスデューサ１２０内部の空間とエアバッグ１１０内部の空間とが一体かつ気密状態となるように接続している。このように、エアバッグ１１０とトランスデューサ１２０との距離を短く、すなわちチューブ１２５を短くすることで、より精度の良い脈波が得られる。

トランスデューサ１２０はエアバッグ１１０内部の圧力変動を電気信号に変換し、ケーブル１３０から出力する変換器であり、例えば圧力センサやエレクトレットマイクロホンを用いてエアバッグ１１０内部と連通した空気室の圧力変動を電気信号に変換する構成により実現することができる。

図３はエアバッグ１１０付近の構成を示す断面図である。内部に心材としてのスポンジ１００１を有するエアバッグ１１０は、背面に穴が設けられ、その穴にチューブ１２５が超音波溶着等により接続されている。チューブ１２５は硬質樹脂板１１５及び上部材１０１ａに設けられた穴を貫通してトランスデューサ１２０へと向かう。

このような構成を有する本実施形態の脈波センサは、先端部分に設けたエアバッグ１１０が体表面で脈を触れる部分に押圧されるよう、測定部位近傍を挟むように取り付けて用いる。

エアバッグ１１０はポリウレタンなど柔軟な部材で形成されるので、取り付け部分の表面が平らでなくても良い。そのため、エアバッグ１１０を比較的大きく（例えば２０ｍｍ角程度）することが可能であり、人体への取り付け位置を厳密にしなくても十分に感度の良い測定を行うことができる。さらに、クリップ状の機構の先端部分にエアバッグ１１０を設けたため、取り付けが容易である。

また、上部材１０１ａ及び下部材１０１ｂを、その先端部１０８が略楕円形を形成するよう、湾曲した形状としているため、腱等を跨いでエアバッグを所定位置に押圧することが容易であり、カフを用いて圧力センサを所定位置に押圧する構成では装着しにくい部位でも脈波を検出することが可能になる。

このように、本実施形態の脈波センサによれば、脈波を検出するためのセンサとしてエアバッグを用いることで、取り付け位置に対する制限が緩和され、より多くの部位での脈波測定が可能になるほか、取り付け位置についても厳密さが緩和される。
また、カフを用いた脈波測定と比べ、ポンプを用いる必要がないため、弁などの構成が不要であり、またカフの膨張、排気や圧力制御が不要であるため、より簡単な構成で、かつ精度良く脈波の測定を行うことができる。

また、圧力センサをクリップ状の支持体に取り付けたことにより、片手で、かつ簡単な動作で取付、保持及び押圧が完了し、測定者及び被検者のいずれにとっても負担が軽減される。
さらに、トランスデューサを支持体に設けることにより、圧力センサとエアバッグとを接続するチューブを短くすることができ、より精度の良い脈波を検出することができる。

●＜第２の実施形態＞
本実施形態は、第１の実施形態で提案した構成を基に、上腕動脈や膝窩動脈など、関節の裏側（内側）で脈を触れる部分を有する動脈からの脈波検出に好適な構成とした脈波センサについて説明する。図４は本実施形態に係る脈波センサの構成例を示す斜視図である。
本実施形態の脈波センサは、基本的な構成を第１の実施形態の脈波センサと共通とするが、関節の裏側に脈を触れる部分を有する動脈の直上での測定に特化した構成を有している。具体的には上部材１０１ａの先端部１０９の形状と、エアバッグ１１０の大きさである。

まず、上部材１０１ａの先端部１０９をリング状（図４（ａ））もしくは上に凸の椀状（図４（ｂ））とし、関節を利用した位置決めを可能とした。膝窩動脈での測定時における装着状態を図５（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ示す。膝に装着する場合、図５に示すように、エアバッグ１１０に対向する先端部のリング状部分又は椀状部分を膝蓋に当てはめて装着すればよい。肘に装着する際も、肘部分がリング状部分又は椀状部分に嵌るように装着すればよい。

また、エアバッグ１１０をより大型化し、下部材１０１ｂの先端部（湾曲した部分）の内面ほぼ全域に渡る大きさとした。これにより、エアバッグ１１０で脈を検出する範囲が広くなる（すなわち、検出できる面積が広くなり、必要な取付位置精度が緩和される）。エアバッグ１１０と下部材１０１ｂの内面とは例えば接着剤により接着されている。

なお、本実施形態では、トランスデューサ１２０は脈波センサとは別個に設けられ、チューブ１２５はエアバッグ１１０側面から下部材１０１ｂ内面上を沿って走向して図示しないトランスデューサへ接続されているものとする。しかしながら、第１の実施形態で説明したように、トランスデューサを支持体に配置することも可能であり、その場合にはより精度の良い脈波を得ることが可能である。

このような構成により、本実施形態の脈波センサは、圧脈波を検出するための圧力センサとしてエアバッグを用いることで、取り付け位置についての厳密さが緩和される。さらに、圧力センサをクリップ状の機構に取り付けたことにより、片手で、かつ簡単な動作で取付、保持及び押圧が完了し、測定者及び被検者のいずれにとっても負担が軽減される。また、関節部分（膝頭や肘）に合わせて上部材を取り付けることで、エアバッグ１１０を関節の裏側にある測定部位（脈がふれる部位）に的確に配置することが可能となり、直感的かつ容易な取付を行うことができる。

●＜第３の実施形態＞
本実施形態も第２の実施形態と同様、上腕動脈や膝窩動脈など、関節の裏側で脈を触れる部分を有する動脈からの脈波測定に適した脈波センサに関する。
図６は、本実施形態に係る脈波センサの構成例を示す図で、図６（ａ）が斜視図、図６（ｂ）が図６（ａ）を矢印ａ方向から見た図である。本実施形態の脈波センサは、略コの字状の上部材２０１と、第１の方形部分とその略中央部分から略垂直方向に延びる第２の方形部分から構成される略Ｔ字状の下部材２０２とから構成される。

上部材２０１と下部材２０２は、下部材２０２の第１の方形部分において共通の軸２１０により接続され、軸２１０に設けられたねじりコイルバネ２１５によって、軸２１０周りでかつ反対方向、より具体的には上部材２０１と下部材２０２の間に位置する物体を挟み込む方向に付勢されている。なお、図示しないストッパーにより、未使用時（図６の状態）において上部材２０１と下部材２０２の先端部が接近しすぎないよう（例えば交差しないよう）に構成される。

本実施形態における上部材２０１は、下部材２０２との取り付け構造を除き、第１の実施形態における上部材１０１ａを２つ並列に配置し、先端を接続した形状にほぼ等しい。また、下部材２０２も、上部材２０１との取り付け構造を除き、第２の実施形態における下部材１０１ｂと類似の構成を有しており、下部材２０２の第２の方形部分の内面先端部にはほぼ全面に渡って薄い直方体上のエアバッグ１１０が取り付けられている。

第２の実施形態においては、上部材１０１ａの先端部の形状をリング状又は椀状とし、関節に合わせて装着させることで容易な位置決めを実現した。本実施形態においても、略コの字状の上部材２０１が形成する空間に関節部分が当てはまるように装着することで同様の位置決めを行うことができる。図７に、本実施形態の脈波センサを膝関節に装着し、膝窩動脈の圧脈波を測定する状態の例を示す。このように、本実施形態によっても、第２の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、本実施形態においても、第１の実施形態で説明したように、トランスデューサを支持体に配置することが可能であり、その場合にはより精度の良い脈波を得ることが可能である。

●＜第４の実施形態＞
第３の実施形態の構成では、上部材２０１が先端部で連結された略コの字形状を有しているため、例えば腿と脛の太さに大きな差がある場合、上部材２０１の腿を押圧する部分と、脛を押圧する部分とで押圧力が異なることになる（細い部位の押圧力が少なくなる）。そのため、本実施形態においては、図８（ａ）に示すように、第３の実施形態における上部材２０１を分離し、２つの独立した上部材２０１ａ、２０１ｂとした。

このように構成することで、例えば図７に示したように膝関節へ取り付けた場合、腿と脛の太さに大きな差があっても、腿（膝上）を押圧する２０１ａと脛（膝下）を押圧する２０１ｂとが独立しているため、それぞれの部位を十分押圧することが可能となる。このように、本実施形態によれば、位置決めの容易さといった第３の実施形態の効果はもとより、太さが変わる部位においてもさらに確実な取り付けが可能となる。
なお、本実施形態においても、第１の実施形態で説明したように、トランスデューサを支持体に配置することが可能であり、その場合にはより精度の良い脈波を得ることが可能である。

（第４の実施形態の変形例）
図８（ｂ）は、第４の実施形態の変形例を示す図である。本変形例においても、独立した２つの上部材２０１ａ、２０１ｂを有する点で図８（ａ）の構成と共通する。本変形例では、上部材２０１ａ、２０１ｂが、他方の上部材方向へ延びる延長部２０１ｃを有することを特徴とする。

図８（ａ）の構成では、上部材２０１ａ、２０１ｂが独立しているが故に、その両方を同時に開状態とすることが困難となる場合が考えられる。例えば装着を行う術者の手が小さく、片手で同時に２つの上部材２０１ａ、２０１ｂを握れないような場合である。本変形例では延長部２０１ｃを設けているため、延長部２０１ｃの部分を握れば同時に２つの上部材２０１ａ、２０１ｂを操作することが可能となる。２つの延長部２０１ｃは互いの動きを妨げないよう形成されているため、上部材２０１ａと２０１ｂとが太さの異なる部位を押圧する場合には図８（ｃ）に示すような状態となり、それぞれの部位を十分な押圧力で押圧することができる。

●＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態に係る脈波センサについて説明する。
第１〜第４の実施形態において、エアバッグは硬質素材からなるクリップ状の支持体に取り付けられていた。それに対し、本実施形態の脈波センサでは、柔軟な材質からなり、少なくとも一部が伸縮性を有するベルト状の支持体（ベルト支持体）にエアバッグを取り付けた構成を有する。

図１１は、第５の実施形態に係る脈波センサの構成例を示す図であり、図１１（ａ）が斜視図、図１１（ｂ）が上面図である。
ベルト支持体３０１は例えばネオプレンゴムなどの柔軟で伸縮性を有する部材を少なくとも一部に有し、本実施形態ではサイドリリースバックルである着脱ロック３０２により両端を接続もしくは分離することが可能である。また、ベルト支持体３０１の長さを調節するための機構として、折り返し部３０４が設けられている。折り返し部３０４はベルト支持体３０１の外表面の任意の位置に接合することが可能であり、折り返し部３０４を丸カン３０５で折り返してベルト支持体３０１の外表面の適切な位置に接合させることで、ベルト支持体３０１全体の長さを調整することができる。このような構成は、例えば折り返し部３０４の一面に面ファスナーのカギ側又はループ側の一方を設け、またベルト支持体３０１の対応する外表面に面ファスナーの他方を設けるなどによって実現できる。

本実施形態においてエアバッグ１１０は第２〜第４の実施形態において説明した方形状エアバッグであり、ベルト支持体３０１の内面に、必要に応じて取付部材を介して取り付けされている。また、硬質な着脱ロック３０２が体表面に押圧されることによる違和感や痛みを防止するため、柔軟な材質からなる保護シート３０３が着脱ロック３０２部分の内側に延びるように配置されている。保護シートは例えばその一端（折り返し部３０４側）においてベルト支持体３０１に取り付けられ、着脱ロック３０２部分では支持体と分離可能に構成されている。

また、本実施形態では、保護シート３０３に位置決め用の穴３１０を設けている。これは、本実施形態の脈波センサを膝や肘と言った関節部分に取り付ける際、位置決めの目安となるものであり、第２の実施形態において説明したリング状の先端部１０９（図４（ａ））と似た機能を果たす。ただし、本実施形態における保護シート３０３の穴３１０に膝蓋をはめ込む必要はない。

さらに本実施形態においては、第１の実施形態と同様、トランスデューサ３２０をベルト支持体３０１の外表面に取り付けた構成を有する。この結果、エアバッグ１１０とトランスデューサ３２０とをつなぐチューブ１２５を短くすることが可能になる。チューブ１２５が長いと、チューブに衣類やベッドなどが接触するなどにより、チューブ１２５に機械的振動や圧力が加わりやすく、チューブ１２５の先端に配置されたトランスデューサで検出する脈波に影響を与えやすい。しかし、本実施形態のようにチューブ１２５を短くすることで、より正確な脈波を検出することが可能となる。

トランスデューサ３２０で検出され、電気信号に変換された脈波は、ケーブル３３０によって図示しない記録装置等に入力される。
本実施形態におけるトランスデューサ３２０は、脈波を検出するだけでなく、脈波検出前の圧力を検出し、適切な押圧力でエアバッグ１１０が測定部位に取り付けられるように補助する機能を有している。具体的には、トランスデューサ３２０の筐体に表示装置（ここではＬＥＤ）３２５を設け、予め定めた適切な範囲の圧力が検出された状態でＬＥＤを点灯させる。具体的には、予め適切な範囲の圧力に対応する電圧値範囲を測定しておき、電圧波形（脈波信号）を平滑化して得られる電圧値（直流成分）がこの電圧値範囲にある状態でＬＥＤ３２５を点灯させる等の構成を用いることができる。もちろん、他の方法を用いても良い。

適切な範囲の圧力は、例えば２５〜３５ｍｍＨｇである。従って、被検者自らがセンサを取り付けるような場合であっても、ベルト支持体３０１の長さを調整することで測定部位への支持体による押圧力を調整し、ＬＥＤ３２５が点灯する状態とすることで、適切な取付を行うことができる。なお、本実施形態では説明及び理解を容易にするため表示装置を１つのＬＥＤで実現した例を取り上げたが、複数のＬＥＤを用いてより細かい表示を行ったり、メッセージや数値といった文字表示や、音声出力などを行ったりすることによって適切な押圧力での取付を支援するようにしても良い。
エアバッグ１１０を用いて脈波を測定する際には、適切な力でエアバッグを測定部位に押圧することが品質の良い脈波を取得する上で好ましく、このような補助機能はユーザ支援のみならず、品質の良い脈波を得る点からみても好ましい。

本実施形態に係る脈波センサを例えば膝関節に装着する場合、まず着脱ロック３０２のサイドリリースボタン３０２ａを内側に押し込んでロックを解除し、膝の周りをベルトが一周するようにして着脱ロック３０２をロックする。次いで、保護シート３０３の穴３１０が膝蓋のほぼ中央に位置する状態とし、折り返し部３０４をベルト支持体３０１の外表面から剥がす。
そして、ＬＥＤ３２５が点灯する状態となるよう、折り返す部分の長さを調整し、折り返し部３０４をベルト支持体３０１外表面に張り付け、固定する。
この状態で、ケーブル３３０によって接続される図示しない記録装置で記録を開始すればよい。

このように、本実施形態によれば、エアバッグを用いて脈波を用いることによる上述の他の実施形態における効果に加え、柔軟で伸縮性を有し、長さ調整の可能なベルト状の支持体にエアバッグを配置することで、第１〜第４の実施形態におけるクリップ状の支持体を用いた場合より、取付圧力をより細かく調整できる。また、ベルトが伸縮性を有するため、被検者の負担が軽減される上、比較的硬質な部材で構成される支持体を有する第１〜第４の実施形態に係る脈波センサに比べ、装着部位に接する面積が大きいため、位置ずれしにくい。
また、保護シートに位置決め用の穴を設けることで、関節裏側の動脈直上にエアバッグが位置するように取り付けることが容易である。

また、トランスデューサを支持体に設けることにより、トランスデューサとエアバッグとを接続するチューブを短くすることができ、より精度の良い脈波を検出することができる。
さらに、取付圧力が適正範囲であることを報知する構成を有するため、医療関係者でなくても適切な圧力での取付が可能であり、必要以上に測定部位を締め付けることがないため、被検者の負担が軽減されるほか、質の良い脈波を得ることが可能になる。

●＜第６の実施形態＞
図１２に、本発明の第６の実施形態に係る脈波センサの構成例を示す。本実施形態は第５の実施形態における保護シート３０３の穴３１０の代わりに、図４（ｂ）で説明したような椀状の位置決め部材３４０を設けたものである。従って、他の構成については第５の実施形態と共通であり、重複する説明は省略する。
本実施形態の構成では第５の実施形態よりもさらに関節部位を用いた位置決めが容易であり、図４（ｂ）の構成と同様、直感的に装着方法を理解することが可能になる。なお、本実施形態の変形例として、図４（ａ）に示したようなリング状の位置決め部材を設けても良いことは言うまでもない。

●＜他の実施形態＞
第１の実施形態及び第２の実施形態においては、上部材１０１ａと下部材１０１ｂとが板バネ１０２によって接続される構成であったが、第３の実施形態で説明したような軸２１０とねじりコイルバネ２１５を用いて接続される構成であっても良い。

第４の実施形態の変形例に示した構成を第３の実施形態に適用することも可能である。第３の実施形態では２つの上部材２０１が先端部で接続されているため、上部材２０１を開状態にするには一方の上部材２０１を操作すればよいが、連結部分を通じてもう一方の上部材を動かすことになるため、操作に必要な力が大きくなる。そのため、第３の実施形態における上部材にも延長部を設けることで、より操作を容易にすることができる。

また、第１の実施形態においてのみ、トランスデューサ１２０を脈波センサに取り付けた構成を示したが、他の実施形態においてもトランスデューサ１２０を脈波センサに取り付けるように構成しても良い。逆に、第１の実施形態においてトランスデューサ１２０を別個に（記録装置側に）設ける構成とすることも可能である。

（エアバッグ１１０の他の取付構造）
上述の第１〜第４の実施形態においては、エアバッグ１１０が硬質樹脂板や下部材内面といった硬い面の上に取り付けられた構成であった。エアバッグ１１０はそれ自体が柔軟な素材で構成されているため、取り付け面が硬質な素材であっても、体表面と接する面の柔軟性によりセラミックなどの圧力センサと比較して接触面積は大きい。

しかし、エアバッグを柔軟性を有する部材を用いて上部材又は下部材に取り付けることで、エアバッグが体表の凹凸により密着して接触することが可能になり、接触面積が大きくなることにより感度の向上と装着場所の精度緩和が実現できる。

図９は、エアバッグ１１０の別の取り付け構成例を示す斜視図である。図９（ａ）は、下部材１０１ｂの内面に、流動体（気体、液体やジェルなど）を封入したバッグ１４０を介して取り付ける構成である。また、図９（ｂ）は、下部材１０１ｂの内面から距離を持って張り渡された（下部材１０１ｂ上に吊られた）弾性体（例えば、ゴムベルトや布など）１１１の上にエアバッグ１１０を取り付ける構成である。図９（ｂ）において、弾性体１１１は下部材１０１ｂに設けた２つのリブ１３１間に張り渡すことで、下部材１０１ｂの内面との距離を得ている。

図９（ａ）の構成では、柔らかなバッグ１４０により、図９（ｂ）の構成では帯１１１の弾性により、取り付け時にエアバッグ１１０に許される変形の程度が大きい。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に、バッグ１４０を用いない場合と用いた場合の接触面積の違いを模式的に示す。エアバッグ１１０の変形量が下部材１０１ｂの湾曲形状により制限を受ける図１０（ａ）に比べ、バッグ１４０（又は帯１１１）で弾性的に支持される図１０（ｂ）では、エアバッグ１１０の変形量が大きく、装着部位に対する接触面積が大きくなることがわかる。

このようなエアバッグの取り付け構造は上述の第１〜第４の実施形態に係る脈波センサのいずれにも適用可能である。なお、第１の実施形態に適用する場合には、エアバッグ１１０とトランスデューサ１２０を接続するチューブ１２５をエアバッグ１１０の側面に接続し、第２の実施形態で説明したように手前側から引き出すようにすればよい。

また、第５及び第６の実施形態において説明したトランスデューサの取付構造及び取付支援構造（適正な圧力での取付を支援するための構成）を、第１〜第４の実施形態の構成に対して適用することも可能である。第１〜第４の実施形態においてエアバッグ１１０の取付圧を調整するには、コの字状のバネ１０２の先端部分がはまりこむ溝１３０の位置を変更すればよい。この場合、圧力の調整は段階的となるが、適正圧力範囲での取付またはそれに近い取付を実現することが可能である。

●＜脈波センサを用いた生体情報測定装置＞
（脈波伝播速度測定装置）
上述した脈波センサは様々な生体情報測定装置に利用可能である。最も簡単な例として、脈波伝播速度測定装置を挙げることができる。

図１３は、上述のいずれかの実施形態で説明した脈波センサを用いたＰＷＶ測定装置の構成例を示す図である。
図において、１０はＰＷＶ測定装置の全体制御を司る演算制御部であり、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェース等から構成され、例えばＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより後述する測定処理を含めた装置全体の制御を実行する。

演算制御部１０は、第１の第１トランスデューサ１２０ａ及び第２トランスデューサ１２０ｂから供給される脈波信号（および、必要に応じて心音検出部２０３から供給される心音信号）を用いて、各種の脈波伝播速度を算出する。求められる脈波伝播速度としては、Ｒ−ＰＷＶ（上腕−右足首間の脈波伝播速度）、Ｌ−ＰＷＶ（上腕−左足首間の脈波伝播速度）、Ｂ−ＰＷＶ（心臓−上腕間の脈波伝播速度）等がある。

第１トランスデューサ１２０ａ及び第２トランスデューサ１２０ｂには、チューブ１２５ａ及び１２５ｂを介して脈波センサ２００ａ、２００ｂが接続される。なお、トランスデューサが脈波センサの支持体に設けられた構成を有する場合、第１トランスデューサ１２０ａ及び第２トランスデューサ１２０ｂは不要であり、代わりに電気信号を受け取るためのコネクタが設けられる。脈波センサ２００ａ、２００ｂとしては、第１乃至第４の実施形態で説明した脈波センサのいずれかを用いることができる。また、図では両方同じ形態の脈波センサを接続した状態を例示したが、複数種の脈波センサを用いても良い。

第１トランスデューサ１２０ａ及び第２トランスデューサ１２０ｂは、脈波センサ２００ａ、２００ｂからチューブ１２５ａ、１２５ｂを伝播してくる脈波（圧力波）を検出し、電気信号である脈波信号に変換して演算制御部１０へ出力する。脈波センサの支持体に設けられたトランスジューサを用いた場合には、脈波センサから入力される脈波信号を直接（或いは必要な信号処理を行って）演算制御部１０へ供給する。

心音検出部２０３は、心音マイク２３を用いて検出された被検者の心音から、脈波の立ち上がりに対応する心音（例えば（II音））を検出し、心音信号として演算制御部１０に通知する。心音信号は主に、Ｂ−ＰＷＶを求める際、心臓における脈波の開始時点を決定するために用いられる。

演算制御部１０にはまた、各種の操作ガイダンスや計測結果、診断指標を表示可能な表示部７０、計測結果、診断指標を記録出力可能な記録部７５、計測結果、診断指標を保存する、例えばハードディスクドライブや書き込み可能な光ディスクドライブ、不揮発性半導体メモリ等からなる保存部８０、音声でのガイダンス出力や各種報知音が出力可能な音声発生部８５、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネル等からなり、ユーザによる入力、指示を可能にする入力／指示部９０が接続されている。また、これ以外にも、他の機器と通信を行うための通信インタフェースや、リブーバブルメディアを用いる記憶装置等が設けられても良い。

このような構成を有するＰＷＶ測定装置を用いてＰＷＶの測定を行う場合、準備段階として、心音マイク２３を被検者の胸部に、脈波センサ２００ａ、２００ｂをそれぞれ被検者の任意の部位に（例えば上腕と足首に）装着する。心音マイク２３の装着はテープ等で行うが、脈波センサ２００ａ、２００ｂの装着はクリップ状の機構によりワンタッチで行うことができる（第１〜第４の実施形態に係る脈波センサを用いた場合）。

測定の準備が完了し、例えば入力／指示部９０から測定開始指示が与えられると、演算制御部１０は第１トランスデューサ１２０ａ、第２トランスデューサ１２０ｂもしくは脈波センサ２００ａ，２００ｂから出力される脈波信号を取得し始め、ノイズ除去、増幅処理など所定の信号処理を行った後、ディジタル信号に変換して記録部７５へ記録する。

一方、心音検出部２０３は、心音マイク２３から入力される信号（心音マイク２３の構成に依存した加速度信号、音圧信号等）から、脈波の立ち上がりに対応する心音（例えば（II音））を検出し、心音信号により検出を通知する。

演算制御部１０は、上腕の脈波信号と、右足首における脈波信号とから、Ｒ−ＰＷＶを求める。具体的には２つの脈波信号の相互相関を求め、特徴点（好ましくは脈波の立ち上がり点）の伝播遅延と、上腕、足首の脈波センサの装着部位間の血管長とから、脈波伝播速度を求める。ここでは、説明を簡単にするため１つのＰＷＶを測定する構成としたが、２組の脈波センサを用いて複数のＰＷＶを測定することも可能である。

また、Ｂ−ＰＷＶを、心音検出部２０３からの心音信号を受診してから、上腕部の脈波センサから得られる脈波信号のノッチまでの時間と、被検者の身長等から求められる、心臓から上腕部までの血管の長さを用いて算出することができる。

（血圧測定装置）
図１４は、上述の脈波センサを用いた血圧測定装置の構成例を示す図である。なお、図１３に示したＰＷＶ測定装置と共通する構成要素には同じ参照数字を付し、重複する説明は省略する。

従来、上腕や足関節の血圧測定においては、超音波ドップラー血流計のプローブを駆血用カフの下流側の動脈計測部位（脈が触れる部位：上腕動脈、後脛骨動脈、足背動脈など）に手で固定し、血流が停止するまでカフを手動で加圧した後、徐々に排気を行い、最初の血流音が聞こえた時点での血圧を最高血圧（収縮期血圧）として測定していた。
この方法では、ドップラー血流計のプローブの固定、カフの加圧、減圧（排気）は測定者が全て手動で行う必要があり、非常に煩雑であった。

ここで説明する血圧測定装置は、上述したエアバッグを用いた脈波センサを用いることで、脈波センサを容易に装着可能とし、またカフと脈波センサを装着したあとは自動的に血圧測定を行うことを可能としたものである。

図において、１０は血圧測定装置の全体制御を司る演算制御部であり、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェース等から構成され、例えばＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより後述する測定処理を含めた装置全体の制御を実行する。

トランスデューサ１２０には、チューブ１２５を介して脈波センサ２００が接続される。脈波センサ２００としては、第１乃至第４の実施形態で説明した脈波センサのいずれかを用いることができる。トランスデューサ１２０は、脈波センサ２００からチューブ１２５を伝播してくる脈波（圧力波）を検出し、電気信号である脈波信号に変換して演算制御部１０へ出力する。脈波センサの支持体に設けられたトランスデューサを用いる場合、血圧測定装置側のトランスデューサ１２０は不要であり、脈波センサから得られる脈波信号を演算制御部１０へ供給する。演算制御部１０は、トランスデューサ１２０から供給される脈波信号に基づいてカフの加圧排気制御を行い、血圧測定を行う。

駆血制御部２１２は、演算制御部１０の制御に従い、図示しないポンプや排気弁等を用いて、ホース２２ｈを介して接続されるカフ２２のゴム嚢（２２ａ）の加圧／減圧（駆血）制御を行う。また、駆血制御部２１２にはまた、ホース２２ｈを介してカフの内圧を検出し、演算制御部１０へ出力するするセンサ、例えば圧力センサ（２１１）が設けられる。

このような構成を有する血圧測定装置を用いて血圧測定を行う場合、準備段階として、カフ２２を被検者被検者の測定部位（例えば上腕）に装着し、脈波センサ２００をカフの下流側に装着する。脈波センサ２００は上述のようにワンタッチで装着可能であり（第１〜第４の実施形態に係る脈波センサを用いた場合）、また装着後は手で保持する必要がない。

測定の準備が完了し、例えば入力／指示部９０から測定開始指示が与えられると、演算制御部１０は駆血制御部２１２に対して処理の開始を指示する。また、トランスデューサ１２０から出力される脈波信号の監視を開始する。脈波信号は上述のＰＷＶ測定装置のように記録部７５へ記録することも可能である。

駆血制御部２１２は指示を受けてカフ２２に対しホース２２ｈを介してゴム嚢２２ａに空気を送り、カフを加圧する。演算制御部１０はトランスデューサ１２０からの脈波信号が消失すると、駆血制御部２１２に加圧の停止を指示する。

次に演算制御部１０は、駆血制御部２１２に対し、徐排気（緩やかな排気）を指示する。駆血制御部２１２は図示しない排気用弁を少量開き、カフから徐々に排気することで内圧を減少させる。

排気過程においてトランスデューサ１２０からの脈波信号が再度検出されると、演算制御部１０は駆血制御部２１２の圧力センサ２１１が出力している圧力測定値（もしくは圧力センサ２１１の出力信号を圧力に変換した値）を最大血圧値（収縮期血圧値）として記録部７５へ記録する。そして、駆血制御部２１２に対し、急速排気の実行を指示する。駆血制御部２１２はこの指示に応じて排気用弁を全開とし、急速排気を行う。このようにして、カフと脈波センサを装着した後は、自動で血圧を測定することが可能である。

上述したように、第１〜第６実施形態に係る脈波センサ２００は装着が容易で、かつ装着部位に関する制限も従来の圧脈波センサよりも大幅に少なくなっている。また、装着後の位置ずれも起こりにくく、また検出範囲が広いこともあり、一旦装着した後は特に手で保持する必要はない。そして、カフの加減圧制御も自動で行うことが可能であるので、血圧測定に必要な手間が大幅に減少する。

、 本発明の第１の実施形態に係る脈波センサの構成例を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る脈波センサのエアバッグ部分の構成例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る脈波センサの構成例を示す斜視図である。 図４に示す脈波センサを膝に装着した状態を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る脈波センサの構成例を示す斜視図である。 図６に示す脈波センサを膝に装着した状態を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る脈波センサの構成例を示す斜視図である。 エアバッグの別の取り付け構造の例を示す斜視図である。 図１０の取り付け構造による効果を模式的に示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る脈波センサの構成例を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係る脈波センサの構成例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る脈波センサを用いたＰＷＶ測定装置の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る脈波センサを用いた血圧測定装置の構成例を示す図である。

Claims (15)

1. 被検者の体表面で観察される脈波を測定するための脈波センサであって、
   前記脈波を検出するセンサと、
   前記センサを被検者の体表面上に押圧固定させるための支持体とを有し、
   前記センサがエアバッグであって、前記エアバッグの容積を維持するとともに、前記エアバッグの硬さを皮膚と同等（硬度１程度）にするための弾性部材からなる心材を内部に有し、前記脈波を内部気体の圧力変動として出力するエアバッグであることを特徴とする脈波センサ。
2. 前記支持体が、
   共通の回転軸周りに所定量回転可能で、かつ前記回転軸周りの互いに対向する方向へ付勢される第１及び第２の部材を有し、
   前記センサが前記第１及び第２の部材の一方の内面に配置されていることを特徴とする請求項１記載の脈波センサ。
3. 前記第２の部材の内面に前記センサが配置され、前記第１の部材の前記センサに対向する部分がリング状又は上に凸の椀状に形成されていることを特徴とする請求項２記載の脈波センサ。
4. 前記第２の部材が第１の部分と、当該第１の部分の略中央部分から略垂直方向に延びる第２の部分を有する略Ｔ字形状を有するとともに、前記第２の部分の内面に前記センサが配置され、
   前記第１の部材が前記第２の部材の前記第１の部分の両端部において、前記第２の部材と共通の軸に取り付けられた略コの字形状を有することを特徴とする請求項２記載の脈波センサ。
5. 前記第２の部材が第１の部分と、当該第１の部分の略中央部分から略垂直方向に延びる第２の部分を有する略Ｔ字形状を有するとともに、前記第２の部分の内面に前記センサが配置され、
   前記第１の部材が独立した２つの部材から構成され、当該２つの部材が、前記第２の部材の前記第１の部分の両端部において、前記第２の部材と共通の軸に取り付けられたことを特徴とする請求項２記載の脈波センサ。
6. 前記第１の部材を構成する前記独立した２つの部材が、他方の部材に向かって延びる延長部を有することを特徴とする請求項５記載の脈波センサ。
7. 前記センサが弾性体を介して前記第１又は第２の部材の内面に取り付けされることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の脈波センサ。
8. 前記弾性体が、流動体を封入したバッグもしくは前記第１又は第２の部材の内面から距離を持って張り渡された弾性体であるであることを特徴とする請求項７記載の脈波センサ。
9. 前記支持体が、両端に着脱可能なロック手段を有し、長さ調節可能な伸縮性ベルト状支持体であることを特徴とする請求項１記載の脈波センサ。
10. 前記ロック手段が被検者の体表面に接することを防止するための保護シートをさらに有し、前記保護シートには前記脈波センサを関節部位に装着する際の位置決め用穴が設けられることを特徴とする請求項９記載の脈波センサ。
11. 前記支持体の、前記センサに対向する部分に、リング状又は上に凸の椀状に形成された位置決め部材が設けられていることを特徴とする請求項９記載の脈波センサ。
12. 前記センサに接続され、前記センサが出力する前記圧力変動を電気信号に変換し、脈波信号として出力する変換手段をさらに有し、
    前記変換手段が前記支持体上に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の脈波センサ。
13. 前記変換手段が、前記圧力変動に基づいて前記センサの取付圧力を検出すると共に、前記取付圧力が予め定めた適切な圧力範囲に含まれることを表す表示手段を更に有することを特徴とする請求項１２記載の脈波センサ。
14. 複数の、請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の脈波センサと、
    前記複数の脈波センサで検出される脈波を用いて脈波伝播速度を求める算出手段とを有することを特徴とする脈波伝播速度測定装置。
15. 請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の脈波センサと、
    カフと、
    前記カフの加減圧を行う駆血制御手段と、
    前記カフの内圧を検出する内圧検出手段と、
    前記脈波センサで脈波が検出されなくなるまで前記駆血制御手段でカフを加圧させ、前記脈波センサで脈波が検出されなくなったならば前記駆血制御手段でカフの排気を開始させ、前記脈波センサで再度脈波が検出された時点で前記内圧検出手段が検出する前記カフの内圧を最大血圧値として記録する制御手段とを有することを特徴とする血圧測定装置。

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