JP4935249B2 - 生体情報測定装置 - Google Patents

Description

この発明は、人体の脈拍などの生体情報を測定する生体情報測定装置に関する。

従来、脈拍などの生体情報を測定する生体情報測定装置として、腕に装着して脈拍を測定する腕時計型の脈拍測定装置がある。この腕時計型の脈拍測定装置は、特許文献１に記載されているように、腕に装着可能な大きさの装置本体と、この装置本体を腕に固定するためのバンドとを備えている。この場合、装置本体には、腕の皮膚に接触して脈拍を光学的に測定する脈拍検出部と、この脈拍検出部で検出した脈拍情報に基づいて脈拍数を表示する表示部とが設けられている。また、バンドは、腕に接触する伸縮性を有する第１バンドと、この第１バンドの外側に重ねて巻き付けられる第２バンドとを備えている。
特開２００５−２４６０８９号

このような従来の腕時計型の脈拍測定装置においては、第１バンドと第２バンドとによって装置本体を腕に取り付けることにより、装置本体を腕に確実に固定して脈拍検出部の位置ずれを防ぎ、安定した状態で脈拍検出部を固定することができると共に、第２バンドの締付力によって腕の皮膚に対する脈拍検出部の接触圧を変更することができるように構成されているが、腕の皮膚に接触する脈拍検出部の接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを判断することができないため、正確な脈拍測定ができないという問題がある。

この発明が解決しようとする課題は、人体の皮膚に接触して脈拍などの生体情報を検出する生体情報検出部の接触圧を知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。

この発明は、上記課題を解決するために、次のような構成要素を備えている。
なお、各構成要素には、後述する各実施形態の項で説明される各要素に付されている図面の参照番号などを括弧と共に付す。

請求項１に記載の発明は、図１〜図１３に示すように、人体に取り付けるためのバンド（時計バンド２）を有する装置本体（腕時計ケース１）と、この装置本体の裏面側に設けられて前記人体の皮膚に接触した状態で生体情報を光学的に検出する生体情報検出部（脈拍検出部１１）と、この生体情報検出部が前記人体の皮膚に接触する接触圧を検出する圧力検出部（１２）と、前記生体情報検出部で検出した生体情報および前記圧力検出部で検出した接触圧情報を表示する表示部（７）と、前記圧力検出部で検出した前記生体情報検出部（脈拍検出部１１）の接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを判断し、その判断結果を前記表示部に表示させる制御手段（ＣＰＵ２０）とを備え、前記制御手段は、前記生体情報検出部の測定中に、前記圧力検出部で検出した前記生体情報検出部の接触圧の変動が測定条件を満足しているか否かを判断する測定条件判断手段を含み、前記測定条件判断手段により測定条件を満足していないと判断した場合には、前記生体情報検出部で検出された生体情報を前記表示部に表示しないことを特徴とする生体情報測定装置である。

請求項２に記載の発明は、図１〜図１３に示すように、前記測定条件判断手段による判断結果を前記表示部（７）に表示させることを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置である。

請求項３に記載の発明は、図１〜図１３に示すように、前記表示部（７）が、前記生体情報検出部（脈拍検出部１１）で測定した生体情報を表示する生体情報表示領域（１５）と、前記圧力検出部（１２）で測定した前記生体情報検出部の接触圧を表示する接触圧表示領域（１６）とを備え、この接触圧表示領域には、接触圧をバーグラフで表示するインジケータ表示部（１７）と、接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを判定する接触圧判定表示部（１９）とが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の生体情報測定装置である。

請求項４に記載の発明は、図１０〜図１３に示すように、前記生体情報検出部（脈拍検出部１１）が前記人体の皮膚に接触する接触圧を調整する圧力調整装置（３０）を備え、この圧力調整装置を前記制御手段（ＣＰＵ２０）が前記圧力検出部（１２）で検出した前記生体情報検出部の接触圧情報に基づいて制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の生体情報測定装置である。

請求項５に記載の発明は、図１０〜図１３に示すように、前記圧力調整装置（３０）が、前記生体情報検出部（脈拍検出部１１）と前記圧力検出部（１２）との間に配置されたシリンダ部（３２）と、このシリンダ部に流体を出し入れするポンプ（３３）とを備え、このポンプを前記制御手段（ＣＰＵ２０）によって制御することにより、前記生体情報検出部の接触圧を調整することを特徴とする請求項４に記載の生体情報測定装置である。

請求項１に記載の発明によれば、装置本体をバンドによって人体に取り付けて生体情報検出部を人体の皮膚に接触させると、その接触圧を圧力検出部で検出し、この圧力検出部で検出した生体情報検出部の接触圧を表示部に表示するので、人体の皮膚に対する生体情報検出部の接触圧を知ることができる。これにより、人体の皮膚に加わる生体情報検出部の接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを測定者が判断することができる。このため、例えば生体情報検出部の接触圧が適正な範囲の圧力でないときには、表示部に表示された接触圧に基づいて人体に対するバンドの締付力を調整し、生体情報検出部の接触圧を適正な範囲の圧力に調節することにより、正確に生体情報を測定することができる。

請求項２に記載の発明によれば、圧力検出部で検出した生体情報検出部の接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを判断し、その判断結果を表示部に表示させる制御手段を備えていることにより、制御手段が適正な範囲の接触圧であるか否かを判断し、その判断結果を表示部に表示するので、生体情報検出部の接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを測定者自身が判断する必要がなく、表示部に表示された判断結果を測定者が見るだけで、接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを確認することができる。このため、例えば生体情報検出部の接触圧が適正な範囲の圧力でないときには、請求項１に記載の発明と同様、人体に対するバンドの締付力を調整し、生体情報検出部の接触圧を適正な範囲の圧力に調節することにより、正確に生体情報を測定することができる。

請求項３に記載の発明によれば、制御手段が、生体情報検出部の測定中に、圧力検出部で検出した生体情報検出部の接触圧の変動が測定条件を満足しているか否かを判断し、その判断結果を表示部に表示させることにより、生体情報検出部の測定中に生体情報検出部の接触圧が変動しても、制御手段によって表示部に表示された判断結果を測定者が見るだけで、接触圧の変動が測定条件を満足しているか否かを確認することができる。このため、例えば生体脈拍測定中における生体情報検出部の接触圧の変動が測定条件を満足していないときには、表示部にエラーを表示させることにより、生体情報の測定中における生体情報検出部の接触圧の変動が測定条件を満足しているときにのみ、生体情報測定の測定結果を表示させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、表示部が、生体情報検出部で測定した生体情報を表示する生体情報表示領域と、圧力検出部で測定した生体情報検出部の接触圧を表示する接触圧表示領域とを備え、この接触圧表示領域に、接触圧をバーグラフで表示するインジケータ表示部と、接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを判定する接触圧判定表示部とが設けられていることにより、生体情報表示領域によって生体情報を知ることができると共に、接触圧表示領域によって生体情報検出部の接触圧を知ることができるほか、特に接触圧表示領域のインジケータ表示部に接触圧をバーグラフで表示するので、接触圧を見やすく表示することができ、これにより測定者が接触圧を容易に確認することができると共に、接触圧判定表示部に接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを表示するので、表示部の接触圧判定表示部に表示された判断結果を測定者が見るだけで、接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを確認することができる。

請求項５に記載の発明によれば、生体情報検出部が人体の皮膚に接触する接触圧を調整する圧力調整装置を備え、この圧力調整装置を制御手段が圧力検出部で検出した生体情報検出部の接触圧情報に基づいて制御することにより、表示部に表示された生体情報検出部の接触圧が適正な範囲の圧力でないときには、制御手段が圧力調整装置を制御して人体の皮膚に対する生体情報検出部の接触圧を自動的に調整することができる。このため、人体に対するバンドの締付力を調整しなくても、生体情報検出部の接触圧を適正な範囲の圧力に調節することができ、これにより、より一層、正確に生体情報を測定することができる。

請求項６に記載の発明によれば、圧力調整装置が、生体情報検出部と圧力検出部との間に配置されたシリンダ部と、このシリンダ部に流体を出し入れするポンプとを備え、このポンプを制御手段によって制御することにより、生体情報検出部の接触圧を調整するので、人体に対するバンドの締付力を調整する必要がなく、表示部に表示された生体情報検出部の接触圧に基づいて、制御手段がポンプを制御してシリンダ部に出入りする流体を調整することにより、生体情報検出部と圧力検出部との間隔を調整して、生体情報検出部の接触圧を適正な範囲の圧力に自動的に調整することができる。

（実施形態１）
以下、図１〜図９を参照して、この発明を腕時計型の脈拍測定装置に適用した実施形態１について説明する。
この腕時計型の脈拍測定装置は、図１に示すように、装置本体である腕時計ケース１を備えている。この腕時計ケース１の１２時側（図１では左側）と６時側（図１では右側）とには、バンド取付部１ａがそれぞれ設けられており、このバンド取付部１ａには、それぞれ時計バンド２が取り付けられている。これにより、腕時計ケース１は、時計バンド２の締付力によって腕に締め付けられた状態で取り付けられる。

この腕時計ケース１の上部には、図１に示すように、時計ガラス３が取り付けられており、この腕時計ケース１の上部外周面には、脈拍測定を開始するための外部操作釦４が設けられている。また、この腕時計ケース１の下部には裏蓋５が防水リング５ａを介して取り付けられており、この裏蓋５の中央部には、図１に示すように、逆すり鉢状の取付凹部５ｂが設けられている。また、この腕時計ケース１の内部には、時計モジュール６が設けられている。この時計モジュール６は、時刻などの各種の情報を表示する表示部７や、回路基板８などの時計機能に必要な各種の電子部品を備えているほか、脈拍測定に必要な電子回路部品９を備えている。

また、この腕時計ケース１の裏面、つまり裏蓋５の下面における取付凹部５ｂ内には、図１および図２に示すように、取付突起部５ｃが設けられており、この取付突起部５ｃには、検出ユニット１０が裏蓋５の最下面よりも少し下方に突出した状態で取り付けられている。この検出ユニット１０内には、図２に示すように、脈拍を光学的に検出する脈拍検出部１１が検出ユニット１０の下面よりも少し突出した状態で設けられていると共に、この脈拍検出部１１が腕の皮膚Ｈに接触する接触圧を検出する圧力検出部１２が検出ユニット１０内の上部側に設けられている。なお、脈拍検出部１１および圧力検出部１２は、接続部材（図示せず）によって時計モジュール６と電気的に接続されている。

この場合、脈拍検出部１１は、図２に示すように、基板１４の下面に設けられた仕切り部材１３内に、赤外線を発光する発光素子１１ａと、その赤外線の反射光を受光する受光素子１１ｂとが互いに光干渉しないように仕切られた状態で設けられていると共に、この仕切り部材１３の下部に光透過性を有するカバーガラス１１ｃが発光素子１１ａと受光素子１１ｂとを覆った状態で設けられ、このカバーガラス１１ｃの下部側が検出ユニット１０の下側に少し突出して腕の皮膚Ｈに接触するように構成されている。

すなわち、この脈拍検出部１１は、カバーガラス１１ｃの下部が腕の皮膚Ｈに接触した状態で、発光素子１１ａが赤外線を腕の皮膚Ｈに照射すると、その赤外線の一部が皮膚Ｈの内部の血管に照射され、この血管内を流れる血液中のヘモクロビンに吸収されるが、残りの光が反射され、この反射した赤外線を受光素子１１ｂで受光するように構成されている。これにより、脈拍検出部１１は、血管中の血液が脈を打って流れるときに、ヘモクロビンの流量が変化し、これに伴って赤外線の吸収率が変化することにより、受光素子１１ｂによる受光率が変化し、その変化を脈拍として検出するように構成されている。

一方、圧力検出部１２は、圧電素子や感圧素子などの圧力を検出する素子であり、図２に示すように、脈拍検出部１１と裏蓋５の取付突起部５ｃとの間に配置されている。すなわち、この圧力検出部１２は、脈拍検出部１１が下面に設けられた基板１４の上面に設けられ、その上面に接触子１２ａが上方に突出して設けられ、この突出した接触子１２ａの上端部が裏蓋５の取付凹部５ａ内に設けられて検出ユニット１０内に挿入した取付突起部５ｃの下面に接触し、この状態で脈拍検出部１１が腕の皮膚Ｈに押し付けられると、その接触圧が接触子１２ａに加わることにより、脈拍検出部１１が腕の皮膚Ｈに接触する接触圧を検出するように構成されている。

ところで、表示部７は、液晶表示素子やＥＬ表示素子などの平面型の表示素子からなり、図１に示すように、時計ガラス３の下面に対応した状態で、腕時計ケース１内に配置され、この状態で時計ガラス３を通して表示された情報が外部から見えるように構成されている。この場合、表示部７は、通常は時刻などの情報を表示するが、脈拍測定モードのときに脈拍数や接触圧などの情報を表示するように構成されている。すなわち、この表示部７は、図３に示すように、脈拍表示領域１５と接触圧表示領域１６とを備えている。脈拍表示領域１５は、脈拍測定モードが選択されたときに、「脈拍数」を点滅表示するモード表示部１５ａと、測定した脈拍数、例えば「１２８回／分」を表示する脈拍数表示部１５ｂとを備えている。

また、接触圧表示領域１６は、図３に示すように、接触圧をバーグラフで表示するインジケータ表示部１７と、このインジケータ表示部１７の目盛を表す目盛表示部１８と、インジケータ表示部１７に表示された接触圧が低いか、最適か、高いかを表示する圧力判定表示部１９とを備えている。インジケータ表示部１７は、複数の矩形状の指標マーク１７ａが目盛表示部１８の後述する目盛１８ａ〜１８ｉに対応して設けられ、この矩形状の指標マーク１７ａが接触圧に応じてバーグラフ状に点灯することにより、接触圧を表示するように構成されている。この場合、インジケータ表示部１７には、接触圧が最適な圧力の範囲であることを表す最適領域１７ｂが設けられている。この最適領域１７ｂは、接触圧の最適な圧力の範囲内に位置する複数の指標マーク１７ａを囲むと共に、この囲んだ部分が指標マーク１７ａの表示色と異なる表示色で表示されている。

また、目盛表示部１８は、９段階の各目盛１８ａ〜１８ｉがインジケータ表示部１７の各指標マーク１７ａに対応して表示されている。すなわち、９段階の各目盛１８ａ〜１８ｉは、接触圧の範囲が３０ｇｆ〜２２０ｇｆ程度の範囲を表し、例えば１番目の目盛１８ａが３０〜８０ｇｆ未満、２番目の目盛１８ｂが８０〜１００ｇｆ未満、３番目の目盛１８ｃが１００〜１２０ｇｆ未満、４番目の目盛１８ｄが１２０〜１４０ｇｆ未満、５番目の目盛１８ｅが１４０〜１６０ｇｆ未満、６番目の目盛１８ｆが１６０〜１８０ｇｆ未満、７番目の目盛１８ｇが１８０〜２００ｇｆ未満、８番目の目盛１８ｈが２００〜２２０ｇｆ未満、９番目の目盛１８ｉが２２０ｇｆ以上を表している。この場合、４番目〜６番目の目盛１８ｄ〜１８ｆに対応する範囲が接触圧の最適な範囲である。

圧力判定表示部１９は、図３に示すように、インジケータ表示部１７の下辺に沿って設けられ、接触圧が低いか、最適か、高いかの３段階で判定結果を表示する。すなわち、この３段階の判定結果は、接触圧が低いときに「緩すぎ」を表示し、接触圧が最適な範囲であるとき「最適圧力」を表示し、接触圧が高いときに「締すぎ」を表示する。例えば、１段階目の「緩すぎ」の表示は、目盛表示部１８の１番目〜３番目の目盛１８ａ〜１８ｃに対応して表示され、２段階目の「最適圧力」の表示は、目盛表示部１８の４番目〜６番目の目盛１８ｄ〜１８ｆ、つまりインジケータ表示部１７の最適領域１７ｂに対応して表示され、３段階目の「締すぎ」の表示は、目盛表示部１８の７番目〜９番目の目盛１８ｇ〜１８ｉに対応して表示されている。

次に、この腕時計型の脈拍測定装置の回路構成について、図５のブロック図を参照して説明する。
この腕時計型の脈拍測定装置における回路は、ＲＯＭ２１に予め記録されたプログラムに従って回路全般を制御するＣＰＵ（中央演算処理装置）２０と、腕の脈拍を検出する脈拍検出部１１の発光素子１１ａを駆動する発光駆動回路２３と、脈拍検出部１１の受光素子１１ｂで得られた受光信号を脈拍信号に変換してアナログ信号として出力する光電変換回路２４と、脈拍検出部１１の腕に対する接触圧を検出する圧力検出部１２で得られた検出信号を圧力信号に変化してアナログ信号として出力する圧力検出回路２５と、光電変換回路２４と圧力検出回路２５とから出力された各アナログ信号のいずれかをＣＰＵ２０の指令に従って切換えて出力するマルチプレックス回路（ＭＵＸ）２６と、このマルチプレックス回路２６からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ２７と、脈拍測定を開始するための外部操作釦４と、測定結果を表示する表示部７と、測定情報を記憶するＲＡＭ２８と、測定状況に応じて報音する報音部２９とを備えている。

この場合、ＲＡＭ２８は、図６（ａ）に示すように、受光データを格納する受光エリア２８ａや、接触圧データを格納する圧力エリア２８ｂなどの各種の格納エリアを備えている。受光エリア２８ａは、図６（ｂ）に示すように、受光素子１１ｂで受光した１６Ｈｚの波形データにおける所定個所、例えば波形の谷部（または頂上部）をサンプリングし、その受光レベル（ＡＤ値）を受光データとして順次格納する。

また、圧力エリア２８ｂは、図６（ｃ）および図６（ｄ）に示すように、圧力検出部１２で検出した波形データを所定時間（１６Ｈｚ）ごとにサンプリングし、その圧力値（ｇｆ）を接触圧データとして順次格納する。この場合、脈拍検出部１１の腕の皮膚Ｈに対する接触圧は、通常、図６（ｃ）に示すように、圧力変化が少なく、ほぼ直線に近い変動状態（ａ線またはｂ線）を示すが、圧力測定中に腕を動かしたり、腕時計ケース１をぶつけたりしたときに、図６（ｄ）に示すように、圧力が急激に変動し、ほぼ直線の途中に変動波が生じる波形（ｃ線）を示す。

次に、図７〜図９を参照して、この腕時計型の脈拍測定装置の動作フローについて説明する。
腕時計ケース１を時計バンド２によって腕に取り付けた状態では、通常、表示部７に時刻などの情報が表示されており、この状態で外部操作釦４が操作されると、脈拍測定処理を開始する。この脈拍測定処理は、１６Ｈｚのタイマ割り込み処理の中で動作し、まず、脈拍測定中であるか否かを判断する（ステップＳ１）。

このステップＳ１で脈拍測定中でないと判断されると、通常の時計モードに戻り、脈拍測定中であると判断されると、脈拍測定モードを表示する（ステップＳ２）。このときには、図３に示すように、表示部７の脈拍表示領域１５におけるモード表示部１５ａに「脈拍数」を点滅させて表示する。この状態で、測定開始からの経過時間Ｔｍをカウントし（ステップＳ３）、圧力検出部１２による脈拍検出部１１の接触圧を測定する接触圧測定処理を実行する（ステップＳ４）。

この接触圧測定処理は、図８に示すように、まず、圧力検出部１２からの検出信号をマルチプレックス回路２６で測定する（ステップＳ１０）。すなわち、このステップＳ１０では、脈拍検出部１１が腕の皮膚Ｈに接触し、その接触圧が接触子１２ａを介して圧力検出部１２に加わるので、その圧力を圧力検出部１２で検出し、その検出信号をマルチプレックス回路２６でアナログ信号として測定する。この測定したアナログ信号をＡＤコンバータ２７でデジタル信号に変換し、このデジタル信号を圧力データとしてＲＡＭ２８に格納し（スップＳ１１）、その圧力データを表示部７の圧力表示領域１６に表示する（ステップＳ１２）。

このときには、圧力検出部１２で検出した波形データ（図６（ｃ）および図６（ｄ）参照）を所定時間（１秒間で１６ポイント）ごとにサンプリングし、このサンプリングした圧力データの平均値および分散値を接触圧データして、ＲＡＭ２８の圧力エリア２８ｂに格納し、ステップＳ１２でＲＡＭ２８に格納された圧力データの平均値および分散値を表示部７における圧力表示領域１６のインジケータ表示部１７に、図３および図４に示すように、指標マーク１７ａのバーグラフで表示し、脈拍測定処理に戻る。

この圧力測定処理が終了して脈拍測定処理に戻ると、脈拍検出部１１により脈拍を測定し、その測定結果をＲＡＭ２８に格納する（ステップＳ５）。このときには、脈拍検出部１１の発光素子１１ａが赤外線を腕に照射し、その赤外線の一部が皮膚Ｈの内部の血管に照射され、この血管内を流れる血液中のヘモクロビンに吸収されるが、残りの光が反射され、この反射した赤外線を受光素子１１ｂで受光する。このときに、血管中の血液が脈を打って流れるので、ヘモクロビンの流量が変化し、これに伴って赤外線の吸収率が変化するので、受光素子１１ｂによる赤外線の受光率が変化し、この変化を脈拍として測定する。

すなわち、受光素子１１ｂによる赤外線の受光率の変化を光電変換回路２４でアナログ信号として検出し、このアナログ信号をマルチプレックス回路２６で図６（ｂ）に示す１６Ｈｚの波形データとして測定し、この波形データにおける所定個所、例えば波形の谷部（または頂上部）を１６Ｈｚ（６２．５ｍｓｅｃ）ごとにサンプリングし、その受光レベル（ＡＤ値）を受光データとして順次ＲＡＭ２８の受光エリア２８ａに格納する。

そして、測定開始から所定時間Ｔｍが経過したか否かを判断し（ステップＳ６）、所定時間Ｔｍ経過していなければ、ステップＳ２に戻り、上記動作を繰り返す。ステップＳ６で所定時間Ｔｍが経過したと判断されると、所定時間Ｔｍ内における脈拍数の平均値を表示し（ステップＳ７）、接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを判定する接触圧判定処理を実行する（ステップＳ８）。この接触圧判定処理は、図９に示すように、所定時間Ｔｍの接触圧データの平均値と分散値を計算し（ステップＳ２０）、この算出された接触圧データの平均値±３σ（σ：係数）が１２０ｇｆ〜１８０ｇｆの範囲内であるかを判断する（ステップＳ２１）。

このときに、接触圧データの平均値±３σが１２０ｇｆ〜１８０ｇｆの範囲内であれば、図４（ｂ）に示すように、表示部７における圧力表示領域１６の圧力判定表示部１９に「最適圧力」を表示し（ステップＳ２２）、脈拍測定処理に戻る。また、ステップＳ２１で接触圧データの平均値±３σが１２０ｇｆ〜１８０ｇｆの範囲内でなければ、接触圧データの平均値の−３σが１２０ｇｆ以下であるかを判断する（ステップＳ２３）。このとき、接触圧データの平均値の−３σが１２０ｇｆ以下であれば、図４（ａ）に示すように、表示部７における圧力表示領域１６の圧力判定表示部１９に「緩すぎ」を表示し（ステップＳ２４）、脈拍測定処理に戻る。

また、ステップＳ２３で接触圧データの平均値の−３σが１２０ｇｆ以下でなければ、接触圧データの平均値の＋３σが１８０ｇｆ以上であるかを判断する（ステップＳ２５）。このとき、接触圧データの平均値の＋３σが１８０ｇｆ以上であれば、図４（ｃ）に示すように、表示部７における圧力表示領域１６の圧力判定表示部１９に「締すぎ」を表示し（ステップＳ２６）、脈拍測定処理に戻る。また、接触圧データの平均値の＋３σが１８０ｇｆ以上でなければ、表示部７にエラーを表示し（ステップＳ２７）、脈拍測定処理に戻る。

このように接触圧判定処理が終了して、脈拍測定処理に戻ると、脈拍数を決定して、図３に示すように、表示部７の脈拍表示領域１５における脈拍数表示部１５ｂに脈拍数、例えば「１２８回／分」を表示し（ステップＳ９）、この脈拍測定処理を終了して通常モードに戻る。なお、ステップＳ８の接触圧判定処理でエラーが表示されたときには、表示部７の脈拍表示領域１５の脈拍数表示部１５ｂに脈拍数を表示せず、この脈拍測定処理を終了して通常モードに戻る。

このように、この腕時計型の脈拍測定装置によれば、腕時計ケース１を時計バンド２で腕に取り付けて脈拍検出部１１を腕の皮膚Ｈに接触させると、その接触圧を圧力検出部１２で検出し、この圧力検出部１２で検出した脈拍検出部１１の接触圧を表示部７に表示するので、腕の皮膚Ｈに対する脈拍検出部１１の接触圧を知ることができる。この場合、圧力検出部１２で検出した接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かをＣＰＵ２０が判断し、その判断結果を表示部７に表示するので、脈拍検出部１１の接触圧が適正な圧力であるか否かを測定者自身が判断する必要がなく、表示部７に表示された判断結果を測定者が見るだけで、接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを確認することができる。

このため、例えば脈拍検出部１１の接触圧が適正な範囲の圧力でないときには、表示部７に表示された接触圧に基づいて腕に対する時計バンド２の締付力を調整し、脈拍検出部１１の接触圧を適正な範囲の圧力することにより、正確な脈拍測定ができる。この場合、脈拍検出部１１の脈拍測定中に、腕を動かしたり、腕時計ケース１を物にぶつけたり、腕時計ケース１に物が当たったりして、腕時計ケース１に外力が加わると、図６（ｄ）に示すように、圧力検出部１２で検出した脈拍検出部１１の接触圧が変動することがある。このときには、脈拍検出部１１の接触圧の変動が測定条件を満足しているか否かをＣＰＵ２０で判断し、その判断結果を表示部７に表示することができる。

これにより、脈拍検出部１１の脈拍測定中に脈拍検出部１１の接触圧が変動しても、表示部７に表示された接触圧の変動が測定条件を満足しているか否かを確認することができる。このため、例えば脈拍検出部１１の脈拍測定中に腕時計ケース１に外力が加わって脈拍検出部１１の接触圧の変動が測定条件を満たしていないときには、測定結果を表示部７に表示せず、エラーを表示することにより、適正な測定条件における脈拍測定の測定結果のみを表示することができる。

また、この脈拍測定装置の表示部７は、脈拍検出部１１で測定した脈拍情報を表示する脈拍情報表示領域１５と、圧力検出部１２で測定した脈拍検出部１１の接触圧を表示する接触圧表示領域１６とを備え、この接触圧表示領域１６に、接触圧をバーグラフで表示するインジケータ表示部１７と、接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを判定する接触圧判定表示部１９とが設けられていることにより、脈拍情報表示領域１５によって脈拍数を知ることができると共に、接触圧表示領域１６によって脈拍検出部１１の接触圧を知ることができる。

特に、接触圧表示領域１６のインジケータ表示部１７に接触圧をバーグラフで表示するので、接触圧を見やすく表示することができ、これにより測定者が接触圧を容易に確認することができる。この場合、インジケータ表示部１７には、接触圧が適正な範囲であることを表す適正領域１７ｂが設けられているので、接触圧が適正な範囲内であるか否かを確認することができる。また、接触圧表示領域１６の接触圧判定表示部１９に接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを表示するので、これによっても表示部７の接触圧判定表示部１９に表示された判定結果を測定者が見るだけで、接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを容易に確認することができる。

（実施形態２）
次に、図１０〜図１３を参照して、この発明を腕時計型の脈拍測定装置に適用した実施形態２について説明する。なお、図１〜図９に示された実施形態１と同一部分には同一符号を付して説明する。
この腕時計型の脈拍測定装置は、脈拍検出部１１が腕の皮膚Ｈに接触する接触圧を調整する圧力調整装置３０を備え、この圧力調整装置３０をＣＰＵ２０が圧力検出部１２で検出した脈拍検出部１１の接触圧情報に基づいて制御する構成であり、これ以外は実施形態１とほぼ同じ構成になっている。

すなわち、この圧力調整装置３０は、図１０および図１１に示すように、脈拍検出部１１の基板１４と圧力検出部１２の基板３１との間に配置されたシリンダ部３２と、このシリンダ部３２にシリコンオイルを出し入れする油圧ポンプ３３と、シリコンオイルを蓄えるオイルタンク３４とを備えている。この場合、脈拍検出部１１の基板１４は、スライダ軸３５にスライド可能に取り付けられ、圧力検出部１２の基板３１に対し接近離間するように構成されている。

シリンダ部３２は、その内部にシリコンオイルが油圧ポンプ３３によって注入されると、脈拍検出部１１と圧力検出部１２の間を押し広げるように膨張し、またシリンダ部３２内からシリコンオイルが油圧ポンプ３３によって抜き出されると、脈拍検出部１１と圧力検出部１２の間を狭めるように収縮する構成になっている。この場合、油圧ポンプ３３とオイルタンク３４とは、腕時計ケース１内に設けられ、オイルパイプ３６によって接続されており、この油圧ポンプ３３とシリンダ部３２との間にも、オイルパイプ３６によって接続されている。

この油圧ポンプ３３は、圧力検出部１２で検出した脈拍検出部１１の接触圧情報に基づいて後述するＣＰＵ２０によって制御され、脈拍検出部１１の接触圧が低いときに、オイルタンク３４内からシリコンオイルを抜き出してシリンダ部３２内に供給し、また脈拍検出部１１の接触圧が高いときに、シリンダ部３２内からシリコンオイルを抜き出してオイルタンク３４内に戻すように構成されている。

また、この腕時計型の脈拍測定装置の回路構成は、実施形態１と同様、ＲＯＭ２１に予め記録されたプログラムに従って回路全般を制御するＣＰＵ（中央演算処理装置）２０と、脈拍検出部１１の発光素子１１ａを駆動する発光駆動回路２３と、脈拍検出部１１の受光素子１１ｂで得られた受光信号を脈拍信号に変換してアナログ信号として出力する光電変換回路２４と、圧力検出部１２で得られた検出信号を圧力信号に変化してアナログ信号として出力する圧力検出回路２５と、光電変換回路２４と圧力検出回路２５とからの各アナログ信号のいずれかをＣＰＵ２０の指令に従って切換えて出力するマルチプレックス回路（ＭＵＸ）２６と、このマルチプレックス回路２６からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ２７と、脈拍測定を開始するための外部操作釦４と、測定結果を表示する表示部７と、測定情報を記憶するＲＡＭ２８と、測定状況に応じて報音する報音部２９とを備えているほか、図１２に示すように、圧力調整装置３０の油圧ポンプ３３を駆動するポンプ駆動回路３７を備えている。

次に、この腕時計型の脈拍測定装置の動作フローについて、図１３を参照して説明する。
この実施形態２の脈拍測定装置は、圧力調整装置３０を制御して脈拍検出部１１の接触圧を調整する以外は、実施形態１とほぼ同様に動作する。すなわち、腕時計ケース１を時計バンド２によって腕に取り付けた状態では、通常、表示部７に時刻などの情報が表示されており、この状態で外部操作釦４が操作されると、脈拍測定処理を開始する。この脈拍測定処理は、１６Ｈｚのタイマ割り込み処理の中で動作し、まず、脈拍測定中であるか否かを判断する（ステップＳ３１）。

このステップＳ３１で脈拍測定中でないと判断されると、通常の時計モードに戻り、脈拍測定中であると判断されると、脈拍測定モードを表示する（ステップＳ３２）。このときには、図３に示したように、表示部７の脈拍表示領域１５におけるモード表示部１５ａに「脈拍数」を点滅させて表示する。この状態で、測定開始からの経過時間Ｔｍをカウントし（ステップＳ３３）、圧力検出部１２による脈拍検出部１１の接触圧を測定する接触圧測定処理を実行する（ステップＳ３４）。

この接触圧測定処理は、図８に示したように、まず、マルチプレックス回路２６で圧力検出部１２からの検出信号を測定する。すなわち、脈拍検出部１１が腕の皮膚Ｈに接触し、その接触圧が接触子１２ａを介して圧力検出部１２に加わるので、その圧力を圧力検出部１２で検出し、この検出信号をマルチプレックス回路２６でアナログ信号として測定する。この測定したアナログ信号をＡＤコンバータ２７でデジタル信号に変換し、このデジタル信号を圧力データとしてＲＡＭ２８に格納し、その圧力データを表示部７の圧力表示領域１６に表示する。

このときには、圧力検出部１２で検出した波形データ（図６（ｃ）および図６（ｄ）参照）を所定時間（１秒間で１６ポイント）ごとにサンプリングし、このサンプリングした圧力データの平均値および分散値を接触圧データして、ＲＡＭ２８の圧力エリア２８ｂに格納し、ステップＳ１２でＲＡＭ２８に格納された圧力データの平均値および分散値を表示部７の圧力表示領域１６に、図３および図４に示したように、指標マーク１７ａのバーグラフで表示し、脈拍測定処理に戻る。

この圧力測定処理が終了して脈拍測定処理に戻ると、脈拍検出部１１の接触圧を調整する接触圧調整処理を実行する（ステップＳ３５）。このときには、ステップＳ３４の圧力測定処理で測定した脈拍検出部１１の接触圧に基づいて圧力調整装置３０の油圧ポンプ３３を駆動して脈拍検出部１１の接触圧を適正な範囲の圧力、つまり１４０ｇｆ〜１６０ｇｆ程度になるように調整する。

すなわち、脈拍検出部１１の接触圧が１４０ｇｆ以下であるときには、油圧ポンプ３３を駆動してオイルタンク３４からシリコンオイルをシリンダ部３２内に供給し、脈拍検出部１１と圧力検出部１２の間を押し広げて脈拍検出部１１の接触圧を高める。また、脈拍検出部１１の接触圧が１６０ｇｆ以上であるときには、油圧ポンプ３３を逆に駆動してシリンダ部３２内からシリコンオイルを抜き出してオイルタンク３４に戻し、脈拍検出部１１と圧力検出部１２の間を狭めて脈拍検出部１１の接触圧を下げる。

これにより、脈拍検出部１１の接触圧が、図４（ｂ）に示したように、適正な範囲の圧力になると、実施形態１と同様、脈拍検出部１１により脈拍を測定し、その測定結果をＲＡＭ２８に格納する（ステップＳ３６）。このときには、脈拍検出部１１の発光素子１１ａを点灯させて赤外線を腕に照射し、その赤外線の反射光を受光素子１１ｂで受光し、この受光素子１１ｂによる赤外線の受光率の変化を光電変換回路２４でアナログ信号として検出し、このアナログ信号をマルチプレックス回路２６で図６（ｂ）に示す１６Ｈｚの波形データとして測定し、この波形データにおける所定個所、例えば波形の谷部（または頂上部）を１６Ｈｚ（６２．５ｍｓｅｃ）ごとにサンプリングし、その受光レベル（ＡＤ値）を受光データとして順次ＲＡＭ２８の受光エリア２８ａに格納する。

そして、測定開始から所定時間Ｔｍが経過したか否かを判断し（ステップＳ３７）、所定時間Ｔｍ経過していなければ、ステップＳ３２に戻り、上記動作を繰り返す。ステップＳ３７で所定時間Ｔｍが経過した判断されると、所定時間Ｔｍ内における脈拍数の平均値を表示し（ステップＳ３８）、接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを判定する接触圧判定処理を実行する（ステップＳ３９）。

このときには、ステップＳ３５の接触圧調整処理によって接触圧データの平均値±３σが１２０ｇｆ〜１８０ｇｆの範囲内に調整されているので、脈拍数を決定して、図３に示したように、表示部７の脈拍表示領域１５における脈拍数表示部１５ｂに脈拍数、例えば「１２８回／分」を表示し（ステップＳ４０）、この脈拍測定処理を終了して通常モードに戻る。なお、ステップＳ３８の接触圧判定処理でエラーが表示されたときには、表示部７の脈拍表示領域１５における脈拍数表示部１５ｂに脈拍数を表示せず、この脈拍測定処理を終了して通常モードに戻る。

このように、この腕時計型の脈拍測定装置によれば、実施形態１と同様、脈拍検出部１１が腕の皮膚Ｈに接触する接触圧を圧力検出部１２で検出し、この圧力検出部１２で検出した接触圧を表示部７に表示するので、腕の皮膚Ｈに対する脈拍検出部１１の接触圧を確認することができるほか、特に脈拍検出部１１が腕の皮膚Ｈに接触する接触圧を調整する圧力調整装置３０を備え、この圧力調整装置３０をＣＰＵ２０が圧力検出部１２で検出した脈拍検出部１１の接触圧情報に基づいて制御するので、腕の皮膚Ｈに対する脈拍検出部１１の接触圧を自動的に調整することができ、このため腕に対する時計バンド２の締付力を調整しなくても、正確に脈拍測定をすることができる。

すなわち、この圧力調整装置３０は、脈拍検出部１１と圧力検出部１２との間に配置されたシリンダ部３２と、このシリンダ部３２にシリコンオイルを出し入れする油圧ポンプ３３と、シリコンオイルを蓄えるオイルタンク３４とを備え、この油圧ポンプ３３をＣＰＵ２０によって制御することにより、脈拍検出部１１の接触圧を自動的に適正な範囲の圧力に調整することができる。例えば、脈拍検出部１１の接触圧が適正な範囲の圧力よりも小さいときには、油圧ポンプ３３を駆動してオイルタンク３４からシリコンオイルをシリンダ部３２に供給し、脈拍検出部１１と圧力検出部１２の間を押し広げて脈拍検出部１１の接触圧を高めることができる。

また、脈拍検出部１１の接触接触圧が適正な範囲の圧力よりも大きいときには、油圧ポンプ３３を逆に駆動してシリンダ部３２からシリコンオイルを抜き出してオイルタンク３４に戻し、脈拍検出部１１と圧力検出部１２の間を狭めて脈拍検出部１１の接触圧を下げることができる。これにより、腕に対する時計バンド２の締付力を調整する必要がなく、圧力検出部１２で検出された脈拍検出部１１の接触圧に基づいて圧力調整装置３０を制御することにより、脈拍検出部１１の接触圧を適正な範囲の圧力に自動的に調整することができるので、正確な脈拍測定ができる。

なお、上記実施形態２では、圧力調整装置３０が油圧ポンプ３３を用いてシリコンオイルをシリンダ部３２に出し入れするように構成されている場合について述べたが、これに限らず、例えばエアポンプを用いて空気をシリンダ部に出し入れするように構成しても良い。このように構成すれば、タンクが不要となるので、装置全体のコンパクト化を図ることができる。また、これに限らず、例えば電磁石を用いて脈拍検出部１１の接触圧を自動的に調整するように構成しても良い。

また、上記実施形態１、２では、生体情報測定装置として、腕時計型の脈拍測定装置に適用した場合について述べたが、必ずしも腕時計型である必要はなく、人体の足に装着するものでも良く、また必ずしも脈拍を測定するものである必要はなく、血液成分を光学的に検出する生体情報測定装置などにも適用することができる。

この発明を適用した腕時計型の脈拍測定装置を示した断面図である。（実施形態１） 図１の要部を示した拡大断面図である。 図１の表示部における脈拍測定モードの表示状態を示した図である。 図３におけるインジケータ表示部の表示状態を示し、（ａ）は脈拍検出部の接触圧が適正な圧力よりも小さいときの表示状態を示した図、（ｂ）は脈拍検出部の接触圧が適正な圧力の範囲内のときの表示状態を示した図、（ｃ）は脈拍検出部の接触圧が適正な圧力よりも大きいときの表示状態を示した図である。 図１の脈拍測定装置の回路構成を示したブロック図である。 図５のＲＡＭにおける情報の格納状態を示し、（ａ）はＲＡＭの格納エリアを示した図、（ｂ）は受光エリアに格納される受光データを示した図、（ｃ）は圧力エリアに格納される圧力データのうちの通常時における波形データを示した図、（ｄ）は測定中に外力が加わったときの波形データを示した図である。 図５の回路構成における脈拍測定処理の動作フローを示した図である。 図７における圧力測定処理の動作フローを示した図である。 図５の圧力判定処理の動作フローを示した図である。 この発明を適用した腕時計腕時計型の脈拍測定装置を示した拡大断面図である。（実施形態２） 図１０の要部を示した拡大断面図である。 図１０の脈拍測定装置の回路構成を示したブロック図である。 図１２の回路構成における脈拍測定処理の動作フローを示した図である。

符号の説明

１ 腕時計ケース
２ 時計バンド
３ 時計ガラス
４ 外部操作釦
５ 裏蓋
６ 時計モジュール
７ 表示部
１０ 検出ユニット
１１ 脈拍検出部
１２ 圧力検出部
１５ 脈拍表示領域
１５ａ モード表示部
１５ｂ 脈拍数表示部
１６ 圧力表示領域
１７ インジケータ表示部
１７ａ 指標マーク
１７ｂ 適正領域
１８ 目盛表示部
１８ａ〜１８ｉ 目盛
１９ 圧力判定表示部
２０ ＣＰＵ
３０ 圧力調整装置
３２ シリンダ部
３３ 油圧ポンプ
３４ オイルタンク
Ｈ 皮膚

Claims (5)

1. 人体に取り付けるためのバンドを有する装置本体と、
   この装置本体の裏面側に設けられて前記人体の皮膚に接触した状態で生体情報を光学的に検出する生体情報検出部と、
   この生体情報検出部が前記人体の皮膚に接触する接触圧を検出する圧力検出部と、
   前記生体情報検出部で検出された生体情報および前記圧力検出部で検出された接触圧情報を表示する表示部と、
   前記圧力検出部で検出した前記生体情報検出部の接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを判断し、その判断結果を前記表示部に表示させる制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記生体情報検出部の測定中に、前記圧力検出部で検出した前記生体情報検出部の接触圧の変動が測定条件を満足しているか否かを判断する測定条件判断手段を含み、
   前記測定条件判断手段により測定条件を満足していないと判断した場合には、前記生体情報検出部で検出された生体情報を前記表示部に表示しないことを特徴とする生体情報測定装置。
2. 前記測定条件判断手段による判断結果を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
3. 前記表示部は、前記生体情報検出部で測定した生体情報を表示する生体情報表示領域と、前記圧力検出部で測定した前記生体情報検出部の接触圧を表示する接触圧表示領域とを備え、この接触圧表示領域には、接触圧をバーグラフで表示するインジケータ表示部と、接触圧が適正な範囲の圧力であるか否かを判定する接触圧判定表示部とが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の生体情報測定装置。
4. 前記生体情報検出部が前記人体の皮膚に接触する接触圧を調整する圧力調整装置を備え、この圧力調整装置を前記制御手段が前記圧力検出部で検出した前記生体情報検出部の接触圧情報に基づいて制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の生体情報測定装置。
5. 前記圧力調整装置は、前記人体情報検出部と前記圧力検出部との間に配置されたシリンダ部と、このシリンダ部に流体を出し入れするポンプとを備え、このポンプを前記制御手段によって制御することにより、前記生体情報検出部の接触圧を調整することを特徴とする請求項４に記載の生体情報測定装置。

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