JP6370186B2

JP6370186B2 - 生体情報測定装置

Info

Publication number: JP6370186B2
Application number: JP2014203906A
Authority: JP
Inventors: 内藤　昌行; 昌行内藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2014-10-02
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2018-08-08
Anticipated expiration: 2034-10-02
Also published as: JP2016073338A

Description

この開示は生体情報測定装置に関し、特に、人体の脈拍などの生体情報を測定するための生体情報測定装置に関する。

従来、人体の脈拍などの生体情報を測定するための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。一例として、特開２００８−５４８９０号公報（以下、特許文献１）は、バンドの締め付け力によりユーザに腕に取り付けられる、発光素子、受光素子、およびカバーガラスからなる脈拍検出部を備えた腕時計型ケースを有する生体情報測定装置を開示している。特許文献１にかかる脈拍測定装置は、発光素子から発光された赤外線が皮膚内の血液で反射され、その反射光を受光素子が受光し、受光率の変化を脈拍として検出する。

特許文献１の生体情報測定装置のように、血液からの反射光の変化に基づいて脈拍を検出する構成の場合には、受光素子と測定対象である血管との位置関係が測定中に一定でないと受光量に影響し、正確な脈拍測定が実現されない。

そこで、特許文献１の脈拍測定装置は、皮膚から見て、脈拍検出部の後ろに圧力調整部と圧力検出部とを備え、脈拍検出部に加わる接触圧が不適切と判断された場合には、圧力調整部を調整している。これにより、特許文献１の脈拍測定装置では、脈拍検出部の皮膚に対する接触圧を適切にして正確な脈拍測定を実現している。

特開２００８−５４８９０号公報

しかしながら、特許文献１の生体情報測定装置の構成では、脈拍検出部の裏面にシリンダ部が配置されているため、脈拍検出部が皮膚の狭い範囲に押し付けられることになる。そのため、測定時に、バンドの引っ張り力によって、腕時計ケースが皮膚に対して脈拍検出部を支点として揺れる場合がある。腕時計ケースが揺れると、腕時計ケースに連動して受光素子と測定対象との距離が変動し、正確に脈拍を測ることができないという問題が発生する。

本開示はこのような問題に鑑みてなされたものであって、正確に生体情報を測定することのできる生体情報測定装置を提供することを目的の１つとしている。

ある実施の形態に従うと、生体情報測定装置は、生体信号を検出するための検出部を有する本体部と、測定部位に巻き回され、各々、本体部を測定部位の第１の周方向および第１の周方向と逆向きの第２の周方向に引っ張ることで、検出部を測定部位に対して固定するための第１および第２のベルトと、第１および第２のベルトそれぞれに設けられた、第１および第２のベルトが本体部を引っ張る各力を調整するための調整手段と、本体部に配置され、それぞれ、測定部位からの圧力である第１の圧力および第２の圧力を検出するための圧力検出手段と、検出部での生体信号の検出を制御するための制御手段とを備える。圧力検出手段は、それぞれ、第１および第２のベルトが本体部を引っ張る各力が本体部に影響する範囲に配置され、制御手段は、第１の圧力および第２の圧力、ならびに第１の圧力と第２の圧力との関係に基づいた各調整量で各調整手段での調整を実行させ、調整手段での調整の後に検出部での生体信号の検出を開始する。

好ましくは、制御手段は、第１の圧力と第２の圧力との乖離度合が予め定められた乖離度合の範囲よりも大きいときに、各調整手段のうちの圧力の小さい方のベルトに設けられた調整手段に、本体部を引っ張る力を増加するよう第１および第２のベルトが本体部を引っ張る力を調整させる。

より好ましくは、制御手段は、第１の圧力と第２の圧力との乖離度合が乖離度合の範囲内である場合に、第１の圧力と第２の圧力とのいずれもが予め定められた圧力値の範囲内となるように、第１および第２のベルトそれぞれの調整手段に本体部を引っ張る各力を調整させる。

好ましくは、制御手段は、検出部での生体信号の検出開始の後に、第１の圧力および第２の圧力、ならびに第１の圧力と第２の圧力との関係に基づいた各調整量で各調整手段での調整を、さらに実行させる。

好ましくは、調整手段は、エアクッションおよびエアクッションへのエアの出し入れを行なう機構とを含み、エアクッションは、それぞれ、第１および第２のベルトが測定部位に巻き回されたときに、第１および第２のベルトそれぞれの測定部位に接する側に設けられ、制御手段は、第１の圧力および第２の圧力、ならびに第１の圧力と第２の圧力との関係に基づいて、各調整量として、第１および第２のベルトそれぞれのエアクッションに出し入れされる各空気量を決定する。

この開示によると、生体情報測定装置では、正確に生体情報を測定することができる。

実施の形態にかかる生体情報測定装置（以下、測定装置と略する）の外観の一例を表わした概略図である。測定装置の装置構成の一例を表わしたブロック図である。測定装置での調整制御の流れを表わした図である。第１の実施の形態にかかる測定装置での調整制御の概要を説明するための図である。第１の実施の形態にかかる測定装置での調整制御の概要を説明するための図である。第１の実施の形態にかかる測定装置での測定動作の流れの一例を表わしたフローチャートである。第２の実施の形態で説明する調整制御を表わした図である。第２の実施の形態にかかる測定装置での測定動作の一部の流れの一例を表わしたフローチャートである。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらの説明は繰り返さない。

［第１の実施の形態］
＜装置構成＞
図１は、本実施の形態にかかる生体情報測定装置（以下、測定装置と略する）１００の外観の一例を表わした概略図である。

図１を参照して、測定装置１００は、生体信号を検出するためのセンサである検出部２を有する本体部１と、検出部２を測定部位に対して固定するためのベルト３とを含む。

検出部２は、受光素子を有する受光部２１と発光素子を有する発光部２２とを含む（図２）受光部２１は、発光部２２からの照射光のうちの測定対象物からの反射光を受光する。受光部２１は、フォトダイオードやフォトトランジスタなどである。受光部２１は、受光量を電流値の変化として表わした検出信号を出力する。すなわち、検出部２は、皮膚表面での反射率の変化により測定し得る生体現象を測定対象物としたセンサである。

ここで、生体情報とは、心拍、脳波、脈拍、血圧、血糖値、血中酸素濃度、発汗などの生体現象の状態を表わす情報を指す。生体現象が脈拍である場合、生体情報は、単位時間当たりの脈拍数に相当する。生体信号とは、センサがこれら生体現象を検出して数値化した出力を指す。検出部２は反射率の変化を利用したセンサであるため、検出部２は、上記の生体現象のうち、たとえば、脈拍、血圧、血糖値、血中酸素濃度、および発汗を検出することができる。以降の説明では、生体現象が脈拍であるものとする。

本体部１はベルト３で測定部位に装着される。検出部２で検出される生体現象が脈拍の場合には、測定部位は、皮膚下の毛細血管につながる細動脈が該当する。すなわち、測定部位は、毛細血管が集まっている部位であればいずれの部位であってもよい。たとえば、手首、上腕、大腿部、ひざ上、足首、および首などの動脈直上の皮膚上が該当する。好適な測定部位としては、毛細血管が集まっている指先が挙げられる。被測定者の動作中でも測定を可能とするため、より好適な測定部位としては手首が挙げられる。

ベルト３は、測定部位に、第１の周方向（たとえば左回り）に巻き回されるためのベルト３ａと、第１の周方向と逆向きの第２の周方向（たとえば右回り）に巻き回されるためのベルト３ｂとからなる。ベルト３は、ベルト３ａで第１の周方向に、およびベルト３ｂで第２の周方向に、それぞれ本体部１を引っ張ることで、検出部２を測定部位に対して固定する。

以降の説明では、本体部１がベルト３で測定部位に装着された際に、測定部位に向く側の面を本体部１およびベルト３の裏面とし、測定部位と反対側に向く面を本体部１およびベルト３の表面とする。

好ましくは、本体部１の表面には、測定結果などが表示される表示部１３、および測定開始等を指示するためのボタンなどである操作部１４が配される。これにより、ユーザは、本体部１がベルト３で測定部位に装着された状態で操作したり、測定結果を視認したりできる。

検出部２は、本体部１の裏面に配置される。これにより、本体部１がベルト３で測定部位に装着されると、検出部２が測定部位に向く。

外観の一例として、本体部１は円形または略円形であって、ベルト３ａおよびベルト３ｂは、それぞれ、本体部１の直径方向の両端に接続される。そして、検出部２は、本体部１の裏面の、中心または略中心位置に配される。すなわち、検出部２は、本体部１の裏面の、ベルト３ａおよびベルト３ｂとの接続位置に挟まれた位置に配される。これにより、本体部１がベルト３で測定部位に装着される際に、検出部２の測定部位に対する位置が安定する。

さらに、本体部１の裏面の、ベルト３ａおよびベルト３ｂが本体部１を引っ張る各力が本体部１に影響する範囲それぞれに、第１圧力検出部１５および第２圧力検出部１６が配置される。第１圧力検出部１５および第２圧力検出部１６は、配置された位置の圧力を検出するためのセンサである。第１圧力検出部１５および第２圧力検出部１６は、それぞれ、検出した圧力に応じた抵抗値を電圧値に変換し、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２６（図２）に入力する。

第１圧力検出部１５および第２圧力検出部１６が配置される各範囲は、一例として、ベルト３ａおよびベルト３ｂの本体部１への各接続位置の近傍が該当する。好ましくは、第１圧力検出部１５および第２圧力検出部１６の本体部１の裏面からの各高さは、検出部２の本体部１の裏面からの高さと同じとする。これにより、本体部１がベルト３で測定部位に装着される際に、本体部１の裏面を測定部位に対して平行に保つことができ、検出部２の測定部位に対する位置が安定する。

ベルト３ａの裏面には第１エアクッション１７が、ベルト３ｂの裏面には第２エアクッション１８が配置される。第１エアクッション１７はベルト３ａが本体部１を引っ張る力を、第２エアクッション１８はベルト３ｂが本体部１を引っ張る力を調整するための調整部として機能する。好ましくは、第１エアクッション１７および第２エアクッション１８は、ベルト３ａおよびベルト３ｂの、本体部１との接続端とは反対側の端部の近傍にそれぞれ配置される。

第１エアクッション１７および第２エアクッション１８は、本体部１に内包される第１マイクロポンプ２４および第２マイクロポンプ２５（図２）によって、それぞれ、内部の空気が出し入れされる。ベルト３ａおよびベルト３ｂが測定部位に巻き回された状態で第１エアクッション１７および第２エアクッション１８内の空気が増加すると、第１エアクッション１７および第２エアクッション１８の体積が増加することから、ベルト３ａおよびベルト３ｂによる本体部１の引っ張り力が増加する。ベルト３ａおよびベルト３ｂが測定部位に巻き回された状態で第１エアクッション１７および第２エアクッション１８内の空気が減少すると、第１エアクッション１７および第２エアクッション１８の体積が減少することから、ベルト３ａおよびベルト３ｂが本体部１を引っ張る力が減少する。

図２は、測定装置１００の装置構成の一例を表わしたブロック図である。図２を参照して、測定装置１００は、装置全体を制御するためのＣＰＵ（Central Processing Unit）１０と、ＣＰＵ１０で実行されるプログラムを記憶するためのメモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）１１と、測定値を記憶したりＣＰＵ１０でプログラムを実行する際の作業領域となったりするメモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）１２とを含む。ＣＰＵ１０、ＲＯＭ１１、およびＲＡＭ１２は、本体部１に内蔵される。

本体部１は、さらに、第１圧力検出部１５から抵抗値で表わされた信号の入力を受け付けるための第１圧力検出回路１９と、第２圧力検出部１６から抵抗値で表わされた信号の入力を受け付けるための第２圧力検出回路２０と、検出部２に含まれる受光部２１から電流値で表わされた信号の入力を受け付けるための光電変換検出回路２３とを含む。第１圧力検出回路１９は、第１圧力検出部１５からの抵抗値を信号処理可能な電圧信号に変換する回路である。第２圧力検出回路２０は、第２圧力検出部１６からの抵抗値を信号処理可能な電圧信号に変換する回路である。光電変換検出回路２３は、受光部２１からの電流値を信号処理可能な電圧信号に変換する回路である。

本体部１内には、さらに、第１圧力検出回路１９、第２圧力検出回路２０、および光電変換検出回路２３からの電圧信号の入力を受け付けるためのマルチプレクサ（ＭＵＸ）２６が配される。マルチプレクサ（ＭＵＸ）２６は、第１圧力検出回路１９、第２圧力検出回路２０、および光電変換検出回路２３から受け付けた各電圧信号を、ＣＰＵ１０の指示に従って切り替えて、いずれか１つの電圧信号をＣＰＵ１０に対して出力する。

なお、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２６からＣＰＵ１０への出力経路には、ＡＤ（Analog-to-digital）コンバータ２７が介在している。マルチプレクサ（ＭＵＸ）２６からのアナログ出力信号は、ＡＤコンバータ２７でデジタル信号に変換されて、デジタル信号がＣＰＵ１０に入力される。

ＣＰＵ１０には、さらに、発光駆動回路２８、第１マイクロポンプ駆動回路２９、および第２マイクロポンプ駆動回路３１が接続される。ＣＰＵ１０は、操作部１４からの操作信号の入力に従ってＲＯＭ１１に記憶されているプログラムをＲＡＭ１２上に読み出して実行する。そして、ＣＰＵ１０は、該プログラムの実行に従って、発光駆動回路２８、第１マイクロポンプ駆動回路２９、および第２マイクロポンプ駆動回路３１を制御する。その際に、ＡＤコンバータ２７を介して入力された、第１圧力検出回路１９、第２圧力検出回路２０、および光電変換検出回路２３からの検出値を示す信号を用いる。また、ＣＰＵ１０は、該プログラムの実行に従って、検出された生体信号から脈拍数などの生体情報を算出し、その結果を測定結果として表示部１３に表示する処理を実行する。

発光駆動回路２８は、ＣＰＵ１０の指示に従って、発光部２２の発光を制御する。
第１マイクロポンプ駆動回路２９は、ＣＰＵ１０の指示に従って、第１エアクッション１７の内圧が指定された圧力になるよう第１マイクロポンプ２４を駆動する。第２マイクロポンプ駆動回路３１は、ＣＰＵ１０の指示に従って、第２エアクッション１８の内圧が指定された圧力になるよう第２マイクロポンプ２５を駆動する。

＜動作概要＞
本実施の形態にかかる測定装置１００は、本体部１が測定部位（たとえば手首）に装着された後にベルト３ａが本体部１を引っ張る力とベルト３ｂが本体部１を引っ張る力とが均等になるように、ベルト３ａおよびベルト３ｂが本体部１を引っ張る各力を調整する。以降の説明では、測定装置１００で行なわれる制御、より具体的には、ベルト３ａおよびベルト３ｂが本体部１を引っ張る各力が均等、かつ、適正な引っ張り力となるように調整するための制御を、調整制御（第１の調整制御）とも称する。

図３は、本実施の形態にかかる測定装置１００での調整制御の流れを表わした図である。図３を参照して、本実施の形態にかかる測定装置１００は、はじめに、ベルト３ａが本体部１を引っ張ることによって本体部１に生じる圧力を第１圧力検出部１５で検出し、ベルト３ｂが本体部１を引っ張ることによって本体部１に生じる圧力を第２圧力検出部１６で検出する（ステップＳ１）。そして、測定装置１００は、各圧力のバランスを調整する（ステップＳ２）。その後に、測定装置１００は、両圧力を適正な圧力の範囲となるように調整する（ステップＳ３）。

適正な圧力の範囲は、検出部２を挟む位置を測定部位に対して押し付けることで検出部２の位置を測定部位に対して安定させるために適した圧力の範囲を指し、測定装置１００に予め記憶されている。または、測定装置１００による測定対象とされた生体情報が複数種類ある場合には（たとえば脈拍および血中酸素濃度など）、上記範囲は、測定対象とされる生体情報ごとに測定装置１００に記憶され、ユーザによる測定対象の選択に応じてＣＰＵ１０によって切り替えられてもよい。上記範囲は、男性／女性、やせ型／肥満型などの、被測定者の属性ごとに測定装置１００に記憶され、ユーザによる被測定者の属性の選択に応じてＣＰＵ１０によって切り替えられてもよい。

ベルト３ａおよびベルト３ｂそれぞれが本体部１を引っ張ることによって本体部１に生じる圧力がバランスよく、かつ、適正な圧力の範囲内となった後に、測定装置１００では脈拍数などの生体情報の測定が行なわれる。測定前に図３の調整制御が行なわれることによって、測定装置１００では、生体情報の測定時に、本体部１の裏面の検出部２が測定部位に安定して装着される。そのため、測定精度を向上させることができる。

図４および図５は、第１の実施の形態にかかる測定装置１００での調整制御の概要を説明するための図である。図４は、本体部１が測定部位に対して平行に装着された場合における測定装置１００での調整制御を説明するための図である。図５は、本体部１が測定部位に対して斜めに装着された場合における測定装置１００での調整制御を説明するための図である。

図４（Ａ）に表わされるように、本体部１が測定部位に対して平行に装着された場合、ベルト３ａが本体部１を引っ張ることによって本体部１に生じる圧力ｆ１と、ベルト３ｂが本体部１を引っ張ることによって本体部１に生じる圧力ｆ２とは、ほぼ同じである。各圧力ｆ１，ｆ２に対応した圧力Ｆ１，Ｆ２は、第１圧力検出部１５および第２圧力検出部１６でそれぞれ検出される。そのため、測定装置１００は、検出された圧力Ｆ１，Ｆ２が予め記憶している適正な圧力の範囲内か否かをチェックする。圧力Ｆ１，Ｆ２が上記範囲外であれば、測定装置１００は、第１エアクッション１７および第２エアクッション１８の各内圧を調整する。

測定装置１００は、第１圧力検出部１５および第２圧力検出部１６で検出された圧力Ｆ１，Ｆ２に基づいて、第１エアクッション１７および第２エアクッション１８の各調整量として、第１エアクッション１７および第２エアクッション１８に送入または排出する各空気量を決定する。

これにより、本体部１はベルト３ａおよびベルト３ｂによってそれぞれの方向に均等に、かつ、適切な力で引っ張られる。そのため、図４（Ｂ）に表わされるように、検出部２が測定部位に平行に、かつ適切な押し付け力で固定されるようになる。

図５（Ａ）に表わされるように、本体部１が測定部位に対して斜めに装着された場合、ベルト３ａが本体部１を引っ張ることによって本体部１に生じる圧力ｆ１の方がベルト３ｂが本体部１を引っ張ることによって本体部１に生じる圧力ｆ２より小さい（ｆ１＜ｆ２）。測定装置１００は、ベルト３ａが本体部１を引っ張ることによって本体部１に生じる圧力ｆ１に対応した圧力Ｆ１と、ベルト３ｂが本体部１を引っ張ることによって本体部１に生じる圧力ｆ２に対応した圧力Ｆ２とを、第１圧力検出部１５および第２圧力検出部１６でそれぞれ検出する。測定装置１００は、これら圧力Ｆ１，Ｆ２を比較し、これら圧力Ｆ１，Ｆ２の乖離度合（たとえば差分または割合）が規定された乖離度合の範囲内か否かをチェックする。

規定された乖離度合の範囲とは、圧力ｆ１および圧力ｆ２が等しいとみなせる圧力Ｆ１，Ｆ２の範囲を指し、たとえば圧力Ｆ１，Ｆ２の差分または圧力Ｆ１，Ｆ２の割合の許容範囲を指す。上記範囲は、予め測定装置１００に記憶されていてもよいし、圧力Ｆ１，Ｆ２の値を変数とした算出式が測定装置１００に記憶されていてもよい。

圧力Ｆ１，Ｆ２が上記範囲外であれば、測定装置１００は、圧力Ｆ１，Ｆ２が上記範囲内となるように、第１エアクッション１７および第２エアクッション１８の各内圧を調整する。一例として、測定装置１００は、圧力の小さい方を大きい方にあわせるように、対応するエアクッションの内圧を調整する。図５（Ａ）の場合、第１エアクッション１７の内圧を増加させて圧力Ｆ１および内圧Ｆ２のいずれもが上記範囲内となるように、第１エアクッション１７の内圧を調整する。

測定装置１００は、圧力Ｆ１，Ｆ２の乖離度合に基づいて、第１エアクッション１７および第２エアクッション１８の各調整量として、第１エアクッション１７および第２エアクッション１８に送入または排出される各空気量を決定する。

図５（Ｂ）に表わされるように、圧力ｆ１，ｆ２がほぼ同じになると、測定装置１００は、図４で説明された調整制御と同様の調整制御を行なう。これにより、本体部１はベルト３ａおよびベルト３ｂによってそれぞれの方向に均等に、かつ、適切な力で引っ張られる。そのため、図５（Ｃ）に表わされるように、検出部２は、測定部位に平行に、かつ適切な押し付け力で固定されるようになる。

＜動作フロー＞
図６は、第１の実施の形態にかかる測定装置１００での測定動作の流れの一例を表わしたフローチャートである。図６のフローチャートに表わされた動作は、測定装置１００のＣＰＵ１０がＲＯＭ１１に記憶されているプログラムをＲＡＭ１２上に読み出して、該プログラムの実行に従って図２の各部を制御することによって実現される。

図６の動作は、ユーザが操作部１４を操作して測定開始を指示し、操作部１４からの操作信号をＣＰＵ１０が受け取ることで開始される。

図６を参照して、脈拍数などの生体情報の測定が開始すると、ＣＰＵ１０は、第１マイクロポンプ駆動回路２９および第２マイクロポンプ駆動回路３１をＯＮにする（ステップＳ１０１）。これにより、第１マイクロポンプ２４および第２マイクロポンプ２５が駆動可能な状態となる。

次に、ＣＰＵ１０は、第１圧力データおよび第２圧力データを取得する（ステップＳ１０３）。具体的には、ＣＰＵ１０は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２６の入力を第１圧力検出回路１９側に切り替えて、第１圧力データを取得する。また、ＣＰＵ１０は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２６の入力を第２圧力検出回路２０側に切り替えて、第２圧力データを取得する。上記の取得順は、逆であってもよい。第１圧力データは、ベルト３ａで本体部１を引っ張ることによって本体部１の第１圧力検出部１５の配された位置に発生する圧力のデータである。具体的には、第１圧力データは、第１圧力検出部１５の信号が第１圧力検出回路１９で増幅・変換され、ＡＤコンバータ２７でデジタル化された信号である。第２圧力データは、ベルト３ｂで本体部１を引っ張ることによって本体部１の第２圧力検出部１６の配された位置に発生する圧力のデータである。具体的には、第２圧力データは、第２圧力検出部１６の信号が第２圧力検出回路２０で増幅・変換され、ＡＤコンバータ２７でデジタル化された信号である。

ＣＰＵ１０は、上記ステップＳ１０３で取得した第１圧力データと第２圧力データとを比較する。その結果、両圧力データが一致していない、または、これら圧力データの乖離度合が予め記憶されている乖離度合の範囲を超えている場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、ＣＰＵ１０は、両圧力データが一致、または、これら圧力データの乖離度合が予め記憶されている乖離度合の範囲内となるように、ベルト３ａによる本体部１の引っ張り力および／またはベルト３ｂによる本体部１の引っ張り力を調整する（ステップＳ１０７）。

一例として、上記ステップＳ１０７でＣＰＵ１０は、第１圧力データと第２圧力データとのうちの小さい方を大きい方に合わせるように、ベルト３ａまたはベルト３ｂによる引っ張り力を調整する。具体的に、ステップＳ１０７でＣＰＵ１０は、第１圧力データが第２圧力データより小さい場合は、第１圧力データと第２圧力データとの差分に基づいて第１エアクッション１７の内圧の目標値を算出し、第１エアクッション１７の内圧を当該目標値とするために必要な第１エアクッション１７に送入または排出される空気量を調整量として決定する。ＣＰＵ１０は、第１マイクロポンプ駆動回路２９に圧力調整の指示を出して、第１エアクッション１７の内圧が上記目標の圧力となるまで第１マイクロポンプ２４を駆動させる。これにより、ベルト３ａの引っ張り力が増加して、第１圧力データが第２圧力データと等しくなるまで大きくなる。第２圧力データが第１圧力データより小さい場合は、ＣＰＵ１０は、第１圧力データと第２圧力データとの差分に基づいて第２エアクッション１８の内圧の目標値を算出し、第２エアクッション１８を当該目標値とするために必要な第２エアクッション１８に送入または排出される空気量を調整量として決定する。ＣＰＵ１０は、第２マイクロポンプ駆動回路３１に圧力調整の指示を出して、第２エアクッション１８の内圧が目標の圧力となるまで第２マイクロポンプ２５を駆動させる。これにより、ベルト３ｂの引っ張り力が増加して、第２圧力データが第１圧力データと等しくなるまで大きくなる。

ＣＰＵ１０は、上記ステップＳ１０７の調整の後、ステップＳ１０３と同様の動作を行なって、再度、第１圧力データおよび第２圧力データを取得する（ステップＳ１０９）。そして、ＣＰＵ１０は、再度、第１圧力データと第２圧力データとを比較する。その結果、両圧力データが一致していない、または、これら圧力データの乖離度合が予め記憶している乖離度合の範囲を超えている場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、ＣＰＵ１０は、上記ステップＳ１０７の調整を行なう。すなわち、ＣＰＵ１０は、第１圧力データと第２圧力データとが一致、または、これら圧力値の乖離度合が予め記憶している乖離度合の範囲内となるまで、上記ステップＳ１０５〜Ｓ１０９を繰り返す。

第１圧力データと第２圧力データとの比較の結果、第１圧力データと第２圧力データとが一致、または、これら圧力データの乖離度合が予め記憶している乖離度合の範囲内である場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、第１圧力データおよび第２圧力データが上記の適正な値の範囲内か否かを確認する。その結果、両圧力データが適正な値の範囲外であれば（ステップＳ１１１でＮＯ）、ＣＰＵ１０は、両圧力データが適正な値の範囲内となるように、ベルト３ａによる本体部１の引っ張り力および／またはベルト３ｂによる本体部１の引っ張り力を調整する（ステップＳ１１３）。

具体的には、上記ステップＳ１１３でＣＰＵ１０は、第１圧力データと第２圧力データとに基づいて第１エアクッション１７および第２エアクッション１８の各内圧のそれぞれ目標値を算出する。そして、ＣＰＵ１０は、第１エアクッション１７および第２エアクッション１８の各内圧を当該目標値とするために必要な第１エアクッション１７および第２エアクッション１８に送入または排出される空気量を各調整量として決定する。ＣＰＵ１０は、第１マイクロポンプ駆動回路２９および第２マイクロポンプ駆動回路３１にそれぞれ圧力調整の指示を出して、第１エアクッション１７および第２エアクッション１８の各内圧が目標の圧力となるまで第１マイクロポンプ２４および第２マイクロポンプ２５を駆動させる。これにより、ベルト３ａおよびベルト３ｂの各引っ張り力が均一の状態を保ったまま増加または減少し、第１圧力データおよび第２圧力データが適正な値の範囲内となる。

ＣＰＵ１０は、上記ステップＳ１１３の調整の後、ステップＳ１０３と同様の動作を行なって、再度、第１圧力データおよび第２圧力データを取得する（ステップＳ１１５）。そして、ＣＰＵ１０は、再度、第１圧力データおよび第２圧力データが予め記憶されている適正な値の範囲内か否かを確認する。その結果、両圧力データが適正な値の範囲外であれば（ステップＳ１１１でＮＯ）、ＣＰＵ１０は、上記ステップＳ１１３の調整を行なう。すなわち、ＣＰＵ１０は、第１圧力データおよび第２圧力データが適正な値の範囲内となるまで、上記ステップＳ１１１〜Ｓ１１５を繰り返す。

第１圧力データおよび第２圧力データが適正な値の範囲内である場合（ステップＳ１１１でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、表示部１３に生体情報を測定中であることを示すアイコンを表示する（ステップＳ１１７）。そして、ＣＰＵ１０は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２６の入力を光電変換検出回路２３側へ切り替えて（ステップＳ１１９）、発光駆動回路２８をＯＮにする（ステップＳ１２１）。これにより、発光部２２が発光し、反射光が受光部２１に入射する。そして、受光部２１での受光量を表わすデータ、すなわち、ＡＤコンバータ２７でデジタル化されたデータが、ＣＰＵ１０に入力される。

ＣＰＵ１０は、受光部２１での受光量から得られるデータに基づいて算出される生体情報（たとえば脈拍数）を、ＲＡＭ１２に保存する（ステップＳ１２３）。ＣＰＵ１０は、ユーザによって測定終了の操作がなされるまで（ステップＳ１２５でＮＯ）、生体情報をのＲＡＭ１２への保存を続ける（ステップＳ１２３）。

ユーザによって測定終了の操作がなされると（ステップＳ１２５でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、終了の処理を行なって、一連の動作を終了する。すなわち、ＣＰＵ１０は、上記ステップＳ１１７で表示部１３に表示したアイコンを表示部１３から消し（ステップＳ１２７）、発光駆動回路２８をＯＦＦにして発光部２２の発光を終了し（ステップＳ１２９）、第１マイクロポンプ駆動回路２９および第２マイクロポンプ駆動回路３１をＯＦＦにする（ステップＳ１３１）。

＜第１の実施の形態の効果＞
第１の実施の形態にかかる測定装置１００は、上記のように構成されて、上記調整制御を行なうことで、生体情報の測定中に、ベルト３ａおよびベルト３ｂが本体部１を均等に、かつ、適正な引っ張り力で引っ張る状態とすることができる。そのため、たとえ被測定者が測定中に動いたとしても、検出部２と測定部位との位置関係が安定する。その結果、生体情報の測定精度を向上させることができる。

［第２の実施の形態］
以下、第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態にかかる測定装置のハードウェアは第１の実施の形態にかかる測定装置１００のハードウェアと同じである。そのため、ハードウェアの説明は繰り返さない。以下、測定装置１００を用いて第２の実施の形態を説明する。

図７は、第２の実施の形態で説明する調整制御を表わした図である。図７を参照して、測定装置１００で生体情報の測定を開始するにあたって、まず、第１の実施の形態で説明された調整制御が行なわれて、図７（Ａ）に表わされるように、ベルト３ａおよびベルト３ｂが本体部１を均等、かつ、適正な引っ張り力で引っ張る状態となる。その後、生体情報の測定を開始した後に、被測定者が本体部１に触れたり本体部１を物にぶつけたりするなどして、図７（Ｂ）に表わされるように、本体部１が測定部位に対して斜めになる場合がある。この場合、第２の実施の形態にかかる測定装置１００は、さらに調整制御（第２の調整制御）を行なって、図７（Ｃ）に表わされるように、ベルト３ａおよびベルト３ｂが本体部１を引っ張るそれぞれ力が均等、かつ、適正な引っ張り力となるように、ベルト３ａおよびベルト３ｂが本体部１を引っ張るそれぞれ力を調整する。

図８は、第２の実施の形態にかかる測定装置１００での測定動作の一部の流れの一例を表わしたフローチャートであって、図６のステップＳ１２３とステップＳ１２５との間で行なわれる、第２の調整制御の一例を表わしたフローチャートである。図８のフローチャートもまた、測定装置１００のＣＰＵ１０がＲＯＭ１１に記憶されているプログラムをＲＡＭ１２上に読み出して、該プログラムの実行に従って図２の各部を制御することによって実現される。

図８を参照して、ＣＰＵ１０は、ＡＤコンバータ２７を介して受光部２１での受光量を表わすデータを取得し、該データに基づいて算出される生体情報（たとえば脈拍数）をＲＡＭ１２に保存する（ステップＳ１２３）。第２の実施の形態にかかる測定装置１００では、その後、ＣＰＵ１０は、ベルト３ａで本体部１を引っ張ることによって本体部１の第１圧力検出部１５の配された位置に発生する圧力を示す第１圧力データ、およびベルト３ｂで本体部１を引っ張ることによって本体部１の第２圧力検出部１６の配された位置に発生する圧力を示す第２圧力データを、ＡＤコンバータ２７を介して、それぞれ第１圧力検出回路１９および第２圧力検出回路２０から取得する（ステップＳ２０１）。

ＣＰＵ１０は、上記ステップＳ２０１で取得した第１圧力データと第２圧力データとを比較する。その結果、第１圧力データと第２圧力データとが一致、または、これら圧力データの乖離度合が予め記憶されている乖離度合の範囲内である場合（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、ステップＳ２０５以降の第２の調整制御を行なうことなく、第１の実施の形態にかかる測定装置１００と同様の測定動作を行なう。

第１圧力データと第２圧力データとの比較の結果、両圧力データが一致していない、または、これら圧力データの乖離度合が予め記憶されている乖離度合の範囲を超えている場合（ステップＳ２０３でＮＯ）、ＣＰＵ１０は、両圧力データが一致、または、これら圧力データの乖離度合が予め記憶している乖離度合の範囲内となるように、ベルト３ａによる本体部１の引っ張り力および／またはベルト３ｂによる本体部１の引っ張り力を調整する（ステップＳ２０５、Ｓ２０７）。

一例として、上記ステップＳ２０５でＣＰＵ１０は、第１圧力データと第２圧力データとのうちの、適正な値の範囲の中心値から離れている方の圧力データを特定する（ステップＳ２０５）。そして、ＣＰＵ１０は、当該圧力データが適正な値の範囲の中心値の圧力に近づくように、適正な値の範囲の中心値から離れている方の圧力データに対応するベルトの引っ張り力を調整する（ステップＳ２０７）。すなわち、ステップＳ２０７でＣＰＵ１０は、該当するベルト３ａまたはベルト３ｂに配された第１エアクッション１７または第２エアクッション１８に空気を出し入れするための第１マイクロポンプ駆動回路２９または第２マイクロポンプ駆動回路３１に圧力調整の指示を出して、該当する第１エアクッション１７または第２エアクッション１８の内圧が目標の圧力となるまで第１マイクロポンプ２４または第２マイクロポンプ２５を駆動させる。

ＣＰＵ１０は、上記ステップＳ２０７の調整の後、上記ステップＳ２０１と同様の動作を行なって、再度、第１圧力データおよび第２圧力データを取得する（ステップＳ２０９）。そして、ＣＰＵ１０は、第１圧力データおよび第２圧力データが上記の適正な値の範囲内か否かを確認する。その結果、両圧力データが適正な値の範囲外であれば（ステップＳ２１１でＮＯ）、ＣＰＵ１０は、両圧力データが適正な値の範囲内となるように、ベルト３ａによる本体部１の引っ張り力および／またはベルト３ｂによる本体部１の引っ張り力を調整する（ステップＳ２１３）。

その後、ＣＰＵ１０は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２６の入力を光電変換検出回路２３側へ切り替える（ステップＳ１１９）。これにより、ＣＰＵ１０は、受光部２１での受光量を表わす、ＡＤコンバータ２７でデジタル化されたデータを取得することができる。

以降、ＣＰＵ１０は、上記ステップＳ１２５以降の動作を行なう。
＜第２の実施の形態の効果＞
第２の実施の形態にかかる測定装置１００は上記第２の調整制御を行なうことで、たとえ第１の調整制御の後に本体部１が測定部位に対して斜めになった場合であっても、ベルト３ａおよびベルト３ｂが本体部１を均等に、かつ、適正な引っ張り力で引っ張る状態に戻すことができる。そのため、測定中の検出部２と測定部位との位置関係が安定する。その結果、生体情報の測定精度を向上させることができる。

［第３の実施の形態］
以下、第３の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態にかかる測定装置のハードウェアは第１の実施の形態にかかる測定装置１００のハードウェアと概ね同じである。そのため、第１の実施の形態にかかる測定装置１００のハードウェアと重複するハードウェアについては、説明を繰り返さない。以下、測定装置１００を用いて第３の実施の形態を説明する。

以上の説明では、ベルト３ａおよびベルト３ｂが本体部１を引っ張る各力を調整するための調整部の一例として、ベルト３ａの裏面に配置された第１エアクッション１７、およびベルト３ｂの裏面に配置された第２エアクッション１８を挙げている。しかしながら、調整部はエアクッションに限定されない。調整部は、ベルト３ａおよびベルト３ｂが本体部１を引っ張る各力を調整することが可能であり、その各調整量がＣＰＵ１０によって制御可能なあらゆる構成を含む。たとえば、ベルト３ａおよびベルト３ｂそれぞれに埋込まれた、ばねなどの、ベルト３ａおよびベルト３ｂ自身の長さを調節し得る機構であってもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１本体部、２検出部、３，３ａ，３ｂベルト、１０ＣＰＵ、１１ＲＯＭ、１２ＲＡＭ、１３表示部、１４操作部、１５第１圧力検出部、１６第２圧力検出部、１７第１エアクッション、１８第２エアクッション、１９第１圧力検出回路、２０第２圧力検出回路、２１受光部、２２発光部、２３光電変換検出回路、２４第１マイクロポンプ、２５第２マイクロポンプ、２７ＡＤコンバータ、２８発光駆動回路、２９第１マイクロポンプ駆動回路、３１第２マイクロポンプ駆動回路、１００測定装置。

Claims

生体信号を検出するための検出部を有する本体部と、
測定部位に巻き回され、各々、前記本体部を前記測定部位の第１の周方向および前記第１の周方向と逆向きの第２の周方向に引っ張ることで、前記検出部を前記測定部位に対して固定するための第１および第２のベルトと、
前記第１および第２のベルトそれぞれに設けられた、前記第１および第２のベルトが前記本体部を引っ張る各力を調整するための調整手段と、
前記本体部に配置され、それぞれ、前記測定部位からの圧力である第１の圧力および第２の圧力を検出するための圧力検出手段と、
前記検出部での生体信号の検出を制御するための制御手段とを備え、
前記圧力検出手段は、それぞれ、前記第１および第２のベルトが前記本体部を引っ張る各力が前記本体部に影響する範囲に配置され、
前記制御手段は、前記第１の圧力および前記第２の圧力、ならびに前記第１の圧力と前記第２の圧力との関係に基づいた各調整量で各前記調整手段での調整を実行させ、前記調整手段での調整の後に前記検出部での生体信号の検出を開始する、生体情報測定装置。
前記制御手段は、前記第１の圧力と前記第２の圧力との乖離度合が予め定められた乖離度合の範囲よりも大きいときに、各前記調整手段のうちの圧力の小さい方のベルトに設けられた調整手段に、前記本体部を引っ張る力を増加するよう前記第１および第２のベルトが前記本体部を引っ張る力を調整させる、請求項１に記載の生体情報測定装置。
前記制御手段は、前記第１の圧力と前記第２の圧力との乖離度合が前記乖離度合の範囲内である場合に、前記第１の圧力と前記第２の圧力とのいずれもが予め定められた圧力値の範囲内となるように、前記第１および第２のベルトそれぞれの前記調整手段に前記本体部を引っ張る各力を調整させる、請求項２に記載の生体情報測定装置。
前記制御手段は、前記検出部での生体信号の検出開始の後に、前記第１の圧力および前記第２の圧力、ならびに前記第１の圧力と前記第２の圧力との関係に基づいた各調整量で各前記調整手段での調整を、さらに実行させる、請求項１〜３のいずれかに記載の生体情報測定装置。
各前記調整手段は、エアクッションおよび前記エアクッションへのエアの出し入れを行なう機構とを含み、
前記エアクッションは、それぞれ、前記第１および第２のベルトが前記測定部位に巻き回されたときに、前記第１および第２のベルトそれぞれの前記測定部位に接する側に設けられ、
前記制御手段は、前記第１の圧力および前記第２の圧力、ならびに前記第１の圧力と前記第２の圧力との関係に基づいて、各前記調整量として、前記第１および第２のベルトそれぞれの前記エアクッションに出し入れされる各空気量を決定する、請求項１〜４のいずれかに記載の生体情報測定装置。