JP6449636B2 - 光電式脈波計測器 - Google Patents

Description

本発明は光電センサー保持器に関し、特に保持される光電センサーが光電脈波計測器に備えられるものに関する。

特許文献１は光電脈波計測器の一例として脈波計測装置を開示している。脈波計測装置は発光器及び光電センサーを備える。発光器は血管に例えば近赤外光を照射する発光素子を有する。近赤外光は血管で反射し反射光となる。光電センサーは反射光を受光する受光素子を有する。

上記脈波計測装置は、特許文献１第６頁１２行から２７行に示すように、もっぱら脈拍数の計測のために用いられる。また軽量で携行に適しているので運動中に脈拍数を確認することができる。

特開２００５−０４０２５９号公報

発明者らは、従来技術をさらに発展させ、脈波の波形から生体指標を推定できる程度まで、脈波の波形を正確に計測することを試みた。以下に発明者らによる課題発見の経緯を示す。

図１は課題にかかる光電センサー保持器である保持器１４を示す。保持器１４は光電センサーの台座１９及びこれに結合するバンド９０を備える。台座１９には光電センサー７５が取り付けられている。バンド９０は、腕時計に用いられるような樹脂製のバンド又はベルトである。

図１に示す保持器１４は前腕９５の周囲に装着されている。図１は特に前腕９５の手首周辺を表す。バンド９０を締め付けることで光電センサー７５は前腕９５の皮膚の表面９６に接する。

図１に示す光電センサー７５で計測を正確に行うためには、照射光及び散乱光の経路がずれない状態を作り出す必要がある。かかる状態は脈波を計測する一定の時間、維持する必要がある。したがって脈波の計測に際しては、発光器８０及び光電センサー７５を表面９６に密着させる必要がある。また押さえつける力は、照射光の光軸がずれない程度の力でなければならない。

このため、図１に示す光電センサー７５の有する受光面７７は、前腕９５中の橈骨動脈９７の近傍にて、表面９６に接していることが好ましい。受光面７７はさらに所定の測定方向に向いていることが好ましい。所定の測定方向は表面９６の法線と平行な方向であることが好ましい。

しかしながら、図１に示す表面９６の形状は被験者の年齢、性別、体格により大きく異なる。このためバンド９０を単純に締め付けるだけでは、光電センサー７５を橈骨動脈９７の近傍にて、所定の測定方向を向けて押さえつけることが難しい。

上記はバンド９０の締め付けるだけでは光電センサーに加える力の大きさと、力の方向を制御するのが難しいことによる。すなわちバンド９０上の支点が一定にならないため、バンド９０の奏する力が作用反作用の法則に依拠して分散することに起因する。

図１に示す保持器１４を大型化し、電動加圧装置を付加することで上記の問題を解決することが考えられる。しかしながら、この場合、かかる保持器１４を、軽量で携行に適した大きさにすることが難しい。

本発明は、上記課題を踏まえ、光電センサー保持器に光電センサーを取り付けた場合には脈波の波形を正確に計測することができるようにすることを目的とする。

本発明に係る光電センサー保持器は、受光面を有する光電センサーが着脱自在なセンサー設置部と、前記センサー設置部を押圧する押圧器と、前記押圧器を支持する座板を有する台座と、を備える。

前記センサー設置部には、前記受光面が測定方向を向くように前記光電センサーを取り付けることができる。前記押圧器は、前記測定方向と同じ方向に向かって、前記センサー設置部を押圧する。前記座板の主平面は、前記押圧器の押圧方向と直交する平面と平行である。

光電センサー保持器は、前記座板に支持され、かつ前記センサー設置部を懸架する懸架機構をさらに備える。前記懸架機構は前記測定方向と反対方向に向かって、前記センサー設置部を反発させる。前記懸架機構は、前記センサー設置部を３点又は４点以上の支点で支持し、かつ前記押圧器を取り囲んでいる。

光電センサー保持器は、前記台座と連結されるバンドをさらに備える。前記測定方向は、前記バンド及び前記台座からなる環の内側を向いている。前記台座は、一方及び他方のかん部を有する。前記バンドは、前記一方のかん部に連結される一方の先かん部及び前記他方のかん部に連結される他方の先かん部を有する。前記台座は、さらに前記一方及び他方のかん部において、前記バンドに対し、それぞれ一方及び他方の回動軸を中心にして回動可能である。

光電センサー保持器は、前記座板の前記主平面と、前記一方及び他方の回動軸を含む平面との間の傾きを調整する調節機構をさらに備える。

前記一方及び他方のかん部は、前記座板の一方及び他方の端に接する。前記調節機構は前記一方及び他方のかん部に位置し、前記一方及び他方の回動軸と前記主平面との距離を調節する。

光電センサー保持器は、前記一方及び他方の回動軸を構成する一方及び他方のピンをさらに備える。前記一方及び他方のかん部における前記調節機構は、それぞれ前記主平面との距離が異なる複数の孔を有する。前記一方及び他方のピンは、それぞれ前記複数の孔に着脱自在である。

前記センサー設置部は、基部と、前記基部に対し測定方向側にあるセンサー保持部と、前記基部及び前記センサー保持部の間にある圧電素子と、を有する。前記基部は前記懸架機構と結合する。前記センサー保持部は前記測定方向を向くセンサー保持面を有する。

光電センサー保持器は、前記台座を支持するステージと、前記センサー設置部に対し前記測定方向の側に位置する前腕支持台と、前記ステージを支持し、かつ前記前腕支持台と連結されている支持柱と、をさらに備える。

前記ステージは、前記支持柱に対して、前記測定方向及び前記測定方向と反対方向に移動可能である。前記前腕支持台は、前腕の橈骨動脈が前記センサー設置部を向くように前腕を支持する。前記ステージは、前記前腕支持台の長手方向及び前記測定方向と平行な平面と直交する回動軸を中心に回動可能である。

本発明の他の態様に係る光電脈波計測器は、上述の光電センサー保持器と、受光面及び前記受光面と反対側の基板面を有する前記光電センサーと、を備える。前記光電センサーは、前記センサー設置部に取り付けられている。前記基板面は、前記センサー保持面に対向している。前記受光面は、前記環よりも内側に位置する。

光電センサー保持器に光電センサーを取り付けた場合には脈波の波形を正確に計測することができるようにすることができる。

課題にかかる光電センサー保持器の使用図である。 第１実施形態にかかる光電センサー保持器の斜視図である。 第２実施形態にかかる光電センサー保持器の斜視図である。 第２実施形態にかかる光電センサー保持器の使用図である。 第２実施形態にかかる光電センサー保持器の正面図である。 第２実施形態にかかる調節機構の使用図の１である。 第２実施形態にかかる調節機構の使用図の２である。 第３実施形態にかかる光電センサー保持器の斜視図である。 第３実施形態にかかる光電センサー保持器の部分拡大図である。 第３実施形態にかかる光電センサー保持器の部分拡大平面図である。

以下、図面を参照しつつ各実施形態を説明する。説明に際して、特に断りのない限り、同等の構成要素には同一の符号を付す。また特に断りのない限り、同質の構成要素であって、位置関係又は配置箇所のみ異なる構成要素は、それぞれ同一の数字を用いて符号を表し、符号末尾のアルファベットでこれらを区別する。これにより、同等の構成要素又は同質の構成要素にかかる重複説明を省略する。

図２は第１実施形態にかかる光電センサー保持器である保持器１５の斜視図である。保持器１５は設置部６０と、押圧器３０と、座板２４を有する台座とを備える。設置部６０はセンサー設置部である。設置部６０には光電センサーが着脱自在である。光電センサーは受光面を有する受光器である。保持器１５に任意の光電センサー及び任意の発光器を取り付けることで光電脈波計測器とすることができる。

図２に示す設置部６０は、座板２４に対して、図中の下方に位置する。設置部６０は基部６１及び保持部６６を備える。保持部６６は基部６１に対し測定方向７４側にあるセンサー保持部である。基部６１は上面６２を有する。

図２に示す押圧器３０は頭部３１及び軸部３５を有する。好ましい態様において押圧器３０は頭部３１及び軸部３５が一体に成形されたボルトである。好ましい態様において軸部３５にはねじ溝が切られている。ねじ溝が切られる方向は右ねじ方向である。軸部３５は座板２４の有する穴に螺合している。

図２に示す方向３２は押圧器３０を平面視した時の、軸部３５の中心軸に対する時計回りの回転方向である。頭部３１を方向３２に回動することで、軸部３５は方向３２に回動する。押圧器３０は座板２４に対して測定方向７４と同一の方向に進む。

図２に示すように、頭部３１を方向３２に回動することで、押圧器３０が上面６２を押圧する。座板２４は押圧器３０を支持する。押圧器３０は押圧器３０が座板２４を貫通している箇所で、座板２４と接している。

図２に示す設置部６０には、光電センサーの受光面が測定方向７４を向くように、光電センサーを取り付けることができる。測定方向７４の先には前腕の皮膚の表面のあることが想定される。測定方向７４は皮膚の表面の法線方向と平行なことが好ましい。

図２に示す押圧器３０は測定方向７４と同じ方向に向かって、設置部６０を押圧する。座板２４は主平面１８を有する。主平面１８は、押圧器３０が設置部６０を押圧する方向、すなわち押圧方向と直交する平面と平行である。設置部６０を測定方向７４と同一の方向に平面視した時、一態様において、設置部６０の面積は押圧器３０の面積より大きい。

図２に示す基部６１は懸架機構４０と結合する。したがって懸架機構４０は設置部６０を懸架する。懸架機構４０は座板２４に支持されている。懸架機構４０は測定方向７４と反対方向に向かって、設置部６０を反発させる。すなわち押圧器３０による押圧力とは反対方向の反発力を、設置部６０に対して作用させる。

図２に示す設置部６０の面積は押圧器３０の面積より大きいため、受光面の適切な方向を保ったまま、押圧器３０が設置部６０を押圧することは難しい。ここで受光面の適切な方向を保つとは、光電センサーの受光面と、測定方向７４に垂直な平面、又は皮膚の表面との間の平行を保つことをいう。

図１に示したように受光面７７の適切な方向を保つができない場合、皮膚の表面９６から光電センサー７５に対して働く応力により、設置部６０は斜めになったまま押圧される場合がある。かかる場合、受光面７７と表面９６との間の密着が損なわれる。

図１に示す場合において血管からの反射光は受光面７７と表面９６との間の隙間から漏れて受光面７７に到達しない可能性がある。このため、シグナル／ノイズ比が低下する。
また受光面７７と表面９６との間の隙間から外乱光が侵入する。外乱光が光電変換されると脈波のシグナルに対するノイズが新たに発生する。

かかる問題点を踏まえたうえで、図２に示す懸架機構４０は、設置部６０を３点又は４点以上の支点で支持することが好ましい。懸架機構４０は押圧器３０を取り囲んでいることが好ましい。

図２に示す懸架機構４０はフレーム４１、リンク５０ａ，ｂ，ｃ，ｄを備える。フレーム４１は、座板２４に対して、図中の上方に位置する。リンク５０ａ，ｂ，ｃ，ｄはフレーム４１に対して、図中の下方に位置する。

図２に示すリンク５０ａ，ｂ，ｃ，ｄはフレーム４１及び設置部６０との間に位置する。リンク５０ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれフレーム４１及び設置部６０と結合している。リンク５０ａ，ｂ，ｃ，ｄは押圧器３０を取り囲んでいる。リンク５０ａ，ｂ，ｃ，ｄはボルトからなる。

図２に示す保持器１５では、押圧器３０が設置部６０を押圧する。このため、押圧器３０が無い場合に比べ、設置部６０に取り付けられた光電センサーの受光面を前腕の皮膚の表面により密着させることができる。

図２に示す保持器１５では、懸架機構４０が押圧器３０の押圧方向と、測定方向７４のずれを補正する。このため、懸架機構４０が無い場合に比べ、前腕の皮膚の表面に対し、光電センサーを、その法線方向とより平行に近い方向に沿って押しつけることができる。

上記態様により図２に示す保持器１５において、受光面の適切な方向を保ったまま、押圧器３０が設置部６０を押圧することができる。懸架機構４０の詳細は、同一の懸架機構４０を用いる第２実施形態で説明する。

図３から図７を参照しつつ第２実施形態を説明する。図３は光電センサー保持器である保持具１６の斜視図である。保持具１６は図２に示す保持器１５に比べて、バンド９０と、かん部２６，２７とをさらに備える点が異なる。

図３に示す保持具１６は台座２０を備える。台座２０は座板２４と一方のかん部２６及び他方の、かん部２７を有する。バンド９０はかん部２６，２７において台座２０に連結される。かん部２６，２７は、かん又形状を有する。

図３に示すバンド９０は、一方の先かん部９１及び他方の先かん部９２を有する。先かん部９１は、かん部２６に連結される。先かん部９２は、かん部２７に連結される。かん部２６，２７の、かん又形状は先かん部９１，９２を挟む。

図３に示す保持具１６はピン３６を備える。ピン３６は、一方の回動軸を構成する、一方のピンである。台座２０は、かん部２６において、バンド９０に対し、ピン３６を中心にして、回動可能である。

図３に示す保持具１６はピン３７を備える。ピン３７は、他方の回動軸を構成する、他方のピンである。台座２０は、かん部２７において、バンド９０に対し、ピン３７を中心にして、回動可能である。

図３に示す保持具１６は調節機構２８，２９を備える。調節機構２８，２９は、それぞれ、かん部２６，２７に位置する。ピン３６，３７は、それぞれ調節機構２８，２９の有する孔に着脱自在である。ピン３６，３７がバネ棒であれば着脱と調節機構２８，２９による傾きの調整が容易である。

図４は保持具１６の正面図である。保持具１６の備えるいくつかの部材は、図４中で省略されている。

図４に示す懸架機構４０中には、懸架機構４０の備えるフレーム４１、リンク５０ａ，ｂ及び緩衝器７０ａ，ｂが表されている。図２，３に示したリンク５０ｃ，ｄは図４中でリンク５０ａ，ｂの陰になっている。

なお図２，３に示したリンク５０ｃ，ｄも図４に示す緩衝器７０ａ，ｂと同等の緩衝器を備える。以下の説明では、リンク５０ａ，ｂ及びこれらと関連する部材、部位を説明する。ただしリンク５０ｃ，ｄ及びこれらと関連する部材、部位も、リンク５０ａ，ｂに係るものと同等の構成を有することに留意されたい。

図４に示す台座２０の有する座板２４は上面２１ａ、下面２１ｂを有する。座板２４は複数の開孔を有する。かかる複数の開孔はフレーム４１を貫通する。かかる複数の開孔には、それぞれ穴面２３及び穴面２５ａ，ｂが形成されている。穴面２３及び穴面２５ａ，ｂにはそれぞれ、ねじ溝が切られていることが好ましい。ねじ溝の向きは右ねじの向きであることが好ましい。

図４に示す台座２０の有する、かん部２６は、座板２４の有する一方の端２２ａに接する。台座２０の有する、かん部２７は、座板２４の有する他方の端２２ｂに接する。

図４に示すフレーム４１は測定方向７４と反対側の上面４６及び測定方向７４側の下面４７を備える。フレーム４１は複数の開孔を有する。かかる複数の開孔はフレーム４１を貫通する。かかる複数の開孔には、それぞれ穴面４３及び穴面４５ａ，ｂが形成されている。穴面４３及び穴面４５ａ，ｂにはそれぞれ、ねじ溝が切られていることが好ましい。ねじ溝の向きは右ねじの向きであることが好ましい。

図４に示す基部６１は下面６３をさらに有する。基部６１は複数の開孔を有する。かかる複数の開孔は基部６１を貫通する。複数の開孔は基部６１を貫通しなくともよい。かかる複数の開孔には、それぞれ穴面６５ａ，ｂが形成されている。穴面６５ａ，ｂにはそれぞれ、ねじ溝が切られていることが好ましい。

図４に示す保持部６６は下面である保持面６８を有する。保持面６８は測定方向７４を向くセンサー保持面である。保持部６６は保持面６８と反対側に上面６７を有する

図４に示す押圧器３０の軸部３５は、頭部３１から近い順に軸面３３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ及び先端面３４を備える。軸面３３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは同一の軸面である。このため各アルファベットはかかる軸面とフレーム４１、座板２４、基部６１との位置関係を表すための便宜的な区別に過ぎない。

図４に示す軸面３３ａはフレーム４１の上面４６の上側に位置する。軸部３５は、軸面３３ａを有する部位を有することで、フレーム４１と頭部３１とを離間している。このため頭部３１は保持具１６の操作者にとってつまみやすくなっている。

図４に示す軸面３３ｂはフレーム４１の穴面４３又は穴面４３で構成される開孔の内側に位置する。軸面３３ｂ及び穴面４３は接していない。または軸面３３ｂ及び穴面４３は接していても、フレーム４１に対する押圧器３０の位置の変化を妨げるほどの摩擦が生じていない。

図４に示す軸面３３ｃはフレーム４１の下面４７の下側、かつ座板２４の上面２１ａの上側に位置する。軸面３３ｃは緩衝器７０ａ，ｂ及びリンク５０ｃ，ｄに係る緩衝器に取り囲まれている。

図４に示す軸面３３ｄは座板２４の穴面２３又は穴面２３で構成される開孔の内側に位置する。少なくとも軸面３３ｄ及び軸面３３ｃ，ｅの軸面３３ｄに近接する領域にねじ溝が切られている。

図４に示す軸面３３ｄ及び穴面２３は上述の通り螺合している。軸面３３ｄ及び穴面２３との間には摩擦力が働いている。かかる摩擦力は保持具１６の操作者が頭部３１を回動することを妨げない。一方でかかる摩擦力は、押圧器３０を測定方向７４又はこれと反対方向に動かした後に押圧器３０の位置を保持するように働く。

図４に示す軸面３３ｅは座板２４の下面２１ｂの下側、かつ基部６１の上面６２の上側に位置する。軸面３３ｅは先端面３４と隣り合う。軸部３５中の軸面３３ｅを有する部位は、軸部３５の回動に伴い長さが変化する。かかる部位は座板２４の下面２１ｂ及び上面６２との間の距離を決定する。

図４に示す先端面３４は基部６１の上面６２に接する。押圧器３０は先端面３４にて上面６２を押す。先端面３４は設置部６０の重心の直上に接することが望ましい。かかる態様により、押圧器３０は設置部６０を測定方向７４と同一の方向に押しやすくなる。

図４に示すリンク５０ａ，ｂは、それぞれ頭部５１ａ，ｂ及び軸部を有する。リンク５０ａ，ｂの軸部は、それぞれ頭部５１ａから近い順に軸面５２ａ，ｂ、軸面５３ａ，ｂ、軸面５４ａ，ｂ、軸面５５ａ，ｂ、軸面５６ａ，ｂ及び先端面５７ａ，ｂを備える。

好ましい態様においてリンク５０ａ，ｂはそれぞれ頭部５１ａ，ｂ及び軸部が一体に成形されたボルトである。好ましい態様において軸部にはねじ溝が切られている。ねじ溝が切られる方向は右ねじ方向である。ねじ溝は、少なくとも軸面５２ａ，ｂ及び軸面５６ａ，ｂに切られている。

図４に示すリンク５０ａ，ｂにおいて、軸面５２ａ，ｂ、軸面５３ａ，ｂ、軸面５４ａ，ｂ、軸面５５ａ，ｂ及び軸面５６ａ，ｂは、それぞれ同一の軸面である。軸面５３ａ，ｂ、軸面５４ａ，ｂ、軸面５５ａ，ｂに係る各数字は、かかる軸面とフレーム４１、座板２４、基部６１との位置関係を表すための便宜的な区別に過ぎない。

図４に示す頭部５１ａ，ｂはそれぞれフレーム４１の上面４６に接する。頭部５１ａ，ｂはそれぞれリンク５０ａ，ｂをフレーム４１及び基部６１に螺合する際に、リンク５０ａ，ｂを回動するために用いる。頭部５１ａ，ｂはそれぞれ無くともよい。

図４に示す軸面５２ａ，ｂはそれぞれ穴面４５ａ，ｂと螺合する。軸面５２ａ，ｂ及び穴面４５ａ，ｂとの間にはそれぞれ摩擦力が働いている。かかる摩擦力は、リンク５０ａ，ｂをフレーム４１にそれぞれ固定する。

図４に示す軸面５２ａ，ｂと穴面４５ａ，ｂとをそれぞれ螺合する代わりにリンク５０ａ，ｂとフレーム４１とをカシメてもよく、接着してもよい。このとき軸面５２ａ，ｂと穴面４５ａ，ｂとはそれぞれねじが切られている必要が無い。

図４に示す軸面５３ａ，ｂは、それぞれフレーム４１の下面４７よりも下側、かつ座板２４の上面２１ａの上側に位置する。好ましい態様において軸面５３ａ，ｂは、それぞれ緩衝器７０ａ，ｂの長手方向の中心軸に位置する。

図４に示す軸面５４ａ，ｂは、それぞれ座板２４の穴面２５ａ，ｂ又は穴面２５ａ，ｂで構成される開孔の内側に位置する。軸面５４ａ，ｂ及び穴面２５ａ，ｂはそれぞれ接していない。または軸面５４ａ，ｂ及び穴面２５ａ，ｂはそれぞれ接していても、座板２４に対するフレーム４１及び設置部６０の位置の変化を妨げるほどの摩擦が生じていない。

図４に示す軸面５５ａ，ｂは、それぞれ座板２４の下面２１ｂの下側、かつ基部６１の上面６２の上側に位置する。軸面５５ａ，ｂはそれぞれ先端面５７ａ，ｂと隣り合う。

図４に示す軸面５６ａ，ｂは、それぞれ穴面６５ａ，ｂと螺合する。軸面５６ａ，ｂ及び穴面６５ａ，ｂとの間にはそれぞれ摩擦力が働いている。かかる摩擦力は、リンク５０ａ，ｂを基部６１にそれぞれ固定する。

図４に示す軸面５６ａ，ｂと穴面６５ａ，ｂとをそれぞれ螺合する代わりにリンク５０ａ，ｂと基部６１とをカシメてもよく、接着してもよい。このとき軸面５６ａ，ｂと穴面６５ａ，ｂとはそれぞれねじ溝が切られている必要が無い。

図４に示す先端面５７ａ，ｂはそれぞれ基部６１の下面６３側に露出する。穴面６５ａ，ｂに係る開孔がそれぞれ基部６１を貫通しないならば、先端面５７ａ，ｂはそれぞれ基部６１の内部にあってもよい。また軸面５６ａ，ｂ及び穴面６５ａ，ｂがそれぞれ無くともよい。このとき先端面５７ａ，ｂがそれぞれ基部６１の上面６２に接合されていることが好ましい。

図４に示す緩衝器７０ａ，ｂは、それぞれ軸面５３ａ，ｂを中心にして螺旋を成しているコイルばねであることが好ましい。かかるコイルばねは懸架機構４０中において自然長以下であることが好ましい。すなわちかかるコイルばねは押しバネであることが好ましい。

図４に示す緩衝器７０ａ，ｂはそれぞれ上端７１ａ，ｂ及び下端７２ａ，ｂを備える。上端７１ａ，ｂはそれぞれフレーム４１の下面４７に接する。上端７１ａ，ｂはそれぞれ下面４７に固定されていてもよく、固定されていなくともよい。下端７２ａ，ｂはそれぞれ基部６１の上面６２に接する。下端７２ａ，ｂはそれぞれ上面６２に固定されていてもよく、固定されていなくともよい。

図４に示す調節機構２８は、主平面１８との距離が異なる複数の孔２８ａ，ｂ，ｃを有する。孔２８ａ，ｂ，ｃと主平面１８との距離は、孔２８ａ，ｂ，ｃの順に大きくなる。調節機構２９は、主平面１８との距離が異なる複数の孔２９ａ，ｂ，ｃを有する。孔２９ａ，ｂ，ｃと主平面１８との距離は、孔２９ａ，ｂ，ｃの順に大きくなる。孔２８ａ，ｂ，ｃ及び孔２９ａ，ｂ，ｃはそれぞれ、かん部２６，２７を貫通していてもよく、貫通していなくともよい。

図４に示す座板２４及びかん部２６，２７からなる台座２０はクランク形状を成している。すなわち、保持具１６を正面視した時、かん部２６，２７の長手方向は、座板２４の主平面１８と平行な面と直交することが好ましい。また、主平面１８の図中の下方にかん部２６が、図中の上方にかん部２７が延びていることが好ましい。

なお図４に示すかん部２６，２７の少なくとも一方が主平面１８の上方及び下方に伸びていてもよい。すなわち、座板２４及びかん部２６，２７からなる台座２０はＨ型形状をなしていてもよい。

図４に示す孔２８ａ，ｂ，ｃ及び孔２９ａ，ｂ，ｃはそれぞれ、かん部２６，２７の長手方向に沿って設けられることが好ましい。すなわち、孔２８ａ，ｂ，ｃ及び孔２９ａ，ｂ，ｃはそれぞれ、主平面１８と平行な面と直交する方向に整列することが好ましい。

なお前述の通り図４に示すかん部２６，２７は、図３に示した、かん又形状を有する。このため、かん又形状の両側に、各孔が形成されている。すなわち図３におけるかん部２６，２７のそれぞれの手前側と奥側に各孔が形成されている。

図４に示す設置部６０は、一又は二以上の圧電素子８５を有する。圧電素子８５は基部６１及び保持部６６の間にある。圧電素子８５は、基部６１の下面６３と接する上面８６を有する。圧電素子８５は、保持部６６の上面６７と接する下面８７を有する。

図４に示すように、設置部６０、保持部６６、又は保持面６８に光電センサー７５と、発光器８０ａ，ｂとを取り付けることで、光電脈波計測器を形成することができる。かかる光電脈波計測器は血管の所定領域の体積を測定することができる。

上記取り付けられる光電センサーは１，２又は３個以上とすることができる。上記取り付けられる発光器は１，２又は３個以上とすることができる。光電センサー及び発光器の配置は特に制限されない。光電センサー及び発光器は一体のモジュールとすることが好ましい。モジュールにより設置部６０、保持部６６、又は保持面６８における光電センサー及び発光器の着脱が効率的に実施できる。

図４に示す発光器８０ａ，ｂが緑色光を発する場合、光電センサー７５及び発光器８０ａ，ｂの間隔は例えば２ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることができる。発光器８０ａ，ｂが赤色光を発する場合、同間隔は５ｍｍ近傍、又は４．５ｍｍ以上５．５ｍｍ以下とすることができる。

図４に示すように上述の光電脈波計測器は保持具１６と、１個の光電センサー７５と、２個の発光器８０ａ，ｂとを備えるものでもよい。発光器８０ａ，ｂは波長ピークの異なる光を発してもよい。光電センサー７５は異なる波長ピークを有する光を受光し、かつ光電変換してもよい。

図４に示す光電センサー７５は受光面７７を有する。光電センサー７５は受光面７７と反対側に基板面７６を有する。光電センサー７５は、設置部６０に取り付けられる。基板面７６は、保持面６８に対向している。

図４に示す発光器８０ａ，ｂは発光面８２ａ，ｂを有する。発光器８０ａ，ｂは発光面８２ａ，ｂと反対側に基板面８１ａ，ｂを有する。発光器８０ａ，ｂは、設置部６０に取り付けられる。基板面８１ａ，ｂは、保持面６８に対向している。

図４に示す発光器８０ａ，ｂは光電脈波計測器の軽量化に適することからＬＥＤであることが好ましい。発光器８０ａ，ｂは光、例えば単一の波長又は単一の波長ピークを有する光を照射するものが好ましい。

図４に示す発光器８０ａ，ｂは光を生体内に向けて、具体的には前腕の皮膚又は血管に向けて照射する。光は生体内で、具体的には前腕の皮膚内又は血管で反射する。光は反射時に散乱する。光電センサー７５はかかる散乱した光を受け取り、電気信号に変換する。光電脈波計測器は所定の方法により、電気信号から脈波を抽出することができる。

図４に示す押圧器３０は上面６２を所定の力で押圧する。このため設置部６０に取り付けられた光電センサー７５及び発光器８０ａ，ｂは測定方向７４に、所定の力で押し付けられる。所定の力は測定部位の血圧と同じ程度の圧力がかかるように調整することが望ましく、０．５ｃｍ^２程度の面積であれば、０．５Ｎ以上１．５Ｎ以下であることが好ましく、０．９Ｎ以上１．１Ｎ以下であることがより好ましく、１Ｎであることが特に好ましい。圧電素子８５はかかる力の大きさを検知する。

一方、皮膚の表面の組織は一様でないため、圧力をかける面積は面７７及び発光面８２ａ，ｂの位置関係を阻害しない程度に小さいほうが好ましい。したがって、上述の押圧器３０の所定の力に係る項目を満たすためには、押圧器３０の表面形状および、面積を最適化したうえで、所定の力は経験的に求めるのが望ましい。

図４に示す圧電素子８５は、脈波の計測ごとに、血管にかかる圧力に再現性をもたらすことができる。すなわち押圧器３０の位置を調整することで、脈波の計測を複数回行う際に、それぞれの血管にかかる圧力を揃えることができる。このため、脈波の計測の精度が向上し、かつ収集されたデータ中のバイアスが減少する。

図５は保持具１６の使用図である。保持具１６の備えるいくつかの部材は、図５中で省略されている。バンド９０及び台座２０は環を形成している又は環を形成することができる。測定方向７４は、バンド９０及び台座２０からなる環の内側を向いている。受光面７７は、環よりも内側に位置する。

図５に示すバンド９０は樹脂製のベルト又はバンドであることが好ましい。かかるバンド９０は一定の弾性又は剛性を有するため、台座と前腕との位置関係を保持することができる。図３に示す押圧器３０による押圧時の応力に抗することが難しいためベルト又はバンドはゴム状の弾力性を有しないことが望ましい。

図５に示すバンド９０は、その長さを変更自在なものとしてもよい。係る態様により、一つの光電センサー保持器で、前腕の太さが異なる複数の被験者の脈波を測定することができる。

図５に示すバンド９０は、先かん部９１，９２の間で二つのバンドに分離してもよい。台座２０及びバンド９０からなる環は、かかる二つのバンドが分離及び結合することで、開環及び閉環するものでもよい。バンドの分離結合手段は尾錠及び、つく棒の組合せでもよく、面ファスナーでもよい。かかる態様により光電センサー保持器の前腕に対する着脱が容易になる。

図５では、図４に示す調節機構２８，２９にかかる孔２８ｂ，２９ｂにピン３６，３７を装着している。これと同様に、ピン３６，３７を、図４に示すようにさらに主平面１８から遠い孔２８ｃ，２９ｃに装着することもできる。図６，７を用いてさらに詳しく説明する。

図６，７は調節機構２８，２９の使用図の１，２である。調節機構２８，２９は、それぞれ座板２４の主平面１８と、ピン３６，３７に係る回動軸を含む平面との間の傾きを調整する。具体的にはピン３６，３７に係る回動軸と、図４に示される座板２４の主平面１８との間の距離を調節する。ピン３６，３７はかかる傾きを一時的に固定する。すなわちピン３６，３７はかかる傾きを脈波の計測中、固定する。

図６では、孔２８ｂ，２９ｂにピン３６，３７が装着されている。図４に示されるように、孔２８ｂ，２９ｂは、孔２８ｃ，２９ｃより主平面１８に近く、孔２８ａ，２９ａより主平面１８から遠い。

図６に示す通りピン３６，３７の装着位置を選択することで、主平面１８とピン３６，３７に係る回動軸を含む平面との間に傾きを与えることができる。与えられる傾きは例として０°より大きく、２０°以下である。又は主平面１８とピン３６，３７に係る回動軸を含む平面との間に段差を設けることができる。

図７では、孔２８ｂ，２９ｂにピン３６，３７が装着されている。図４に示されるように、孔２８ｃ，２９ｃは、孔２８ａ，ｂ及び２９ａ，ｂより主平面１８から遠い。したがって、図７に示す通りピン３６，３７の装着位置を選択することで、主平面１８とピン３６，３７に係る回動軸を含む平面との間に図６に示すよりも大きな傾きを与えることができる。

図６において、ピン３６，３７は、台座２０の中心に対して、非対称的な位置に装着してもよい。例えばピン３６を孔２８ｂに装着した時に、ピン３７を孔２９ａ，ｃに装着してもよい。ピン３７を孔２９ｂに装着した時に、ピン３６を孔２８ａ，ｃに装着してもよい。

また図７において、ピン３６を孔２８ｃに装着した時に、ピン３７を孔２９ａに装着してもよい。ピン３７を孔２９ｃに装着した時に、ピン３６を孔２８ａに装着してもよい。図３に示すように、傾きを与えなくてもよい

図５に戻り説明を続ける。図５に示すように保持具１６では、孔２８ｂ，２９ｂを備える調節機構２８，２９は、受光面７７を表面９６に対して垂直に押し付けるのに適する。換言すれば調節機構２８，２９は、橈骨動脈９７と平行な軸を中心にして、受光面７７を回動することができる。

特に図５に示す橈骨動脈９７は、前腕断面の楕円形の長軸又は短軸から離れた位置にある。調節機構２８，２９はかかる橈骨動脈９７近傍の皮膚の表面９６に対して垂直に押し付けるのに適する。

上記の効果は図５に示すピン３６，３７に係る回動軸を含む平面と、皮膚の表面９６とが平行でない場合でも得られる。

図５に示す各被験者の前腕９５ごとに受光面７７の適切な方向を保つために、調節機構２８，２９は上述の通り孔２８ｂ，２９ｂ以外にも選択可能な孔を有している。

図５に示すように、保持具１６は、橈骨動脈９７を初めとする手首動脈に光電センサー７５を押し付けて、脈波を計測することを可能にする。このとき、保持具１６は、懸架機構４０及び調節機構２８，２９を有しているので、受光面７７の適切な方向を保つことができる。受光面の適切な方向を保つことの定義は上述した通りである。

図５に示すように受光面７７の適切な方向を保つことで表面９６と受光面７７は密着する。このため上述したシグナル／ノイズ比の低下、または新たなノイズの発生を抑制することができる。

本実施形態により、光電センサー保持器の大きさを軽量で携行に適したものとしつつ、光電センサー保持器に光電センサーを取り付けた場合には脈波の波形を正確に計測することに適した構造を提供できる。

図８，９を参照しつつ第３実施形態を説明する。図８は光電センサー保持器である保持具１７の斜視図である。保持具１７は、保持器１５をそのまま取り込む形で備えている。一方、保持具１７は、図３に示すバンド及び調節機構２８，２９の代わりに、ステージ６９、支持柱５９ａ，ｂ及び前腕支持台６４を備える点が保持具１６と異なる。

図８に示す保持具１７において、他の構成要素は第２実施形態に係る保持具１６（図３−７）と共通であるため説明を省略する。光電センサー及び発光器を取り付けることで光電脈波計測器とすることができる点も第２実施形態と共通である。保持具１７は据え置き型の光電脈波計測器に用いるのに好適である。

図９は保持具１７の部分拡大図である。図９に示すステージ６９は座板２４からなる台座を支持する。座板２４を備える台座は、端部３８ａ，ｂを備える。好ましくは端部３８ａ，ｂの幅は座板２４の幅よりも大きい。保持器１５がステージ６９に載置されたとき、ステージ６９は端部３８ａ，ｂを支持する。かかる態様により保持器１５をステージ６９に安定して載置できる。

図８に示したように保持具１７はカバー４９を備える。さらに図９に示すようにカバー４９は、ステージ６９の上面側からステージ６９に取り付けられる。カバー４９は溝７９を備える。溝７９は少なくとも図中のステージ６９の上面及び下面において開口している。溝７９はカバー４９を貫通している。溝７９の長手方向は、溝３９の長手方向と平行なことが好ましい。

図９に示すようにステージ６９は溝３９を備える。溝３９は少なくとも図中のステージ６９の上面及び下面において開口している。溝３９はステージ６９を貫通している。溝３９の長手方向は、図８に示す前腕支持台６４の長手方向、すなわち前腕中の橈骨動脈の延びる方向と実質的に直交することが好ましい。

図９に示すように設置部６０は溝３９内に、又は溝３９を通り抜けてステージ６９の下面側に位置する。このため、設置部６０は前腕支持台６４上に固定された前腕の皮膚の表面に対向する。

一方、図８に示すように押圧器３０は溝７９内に、又は溝７９を通り抜けてカバー４９の上面側に位置する。したがって、押圧器３０の頭部３１はカバー４９の上面側に露出する。このため、カバー４９をステージ６９に取り付けた後でも押圧器３０が設置部６０を押圧するように操作できる。

上記態様により図８，９に示す保持器１５は溝３９，７９の長手方向にスライド可能である。かかる態様により、保持具１７を平面視した時の、脈波を測定したい部位と、保持器１５に取り付けられる光電センサーとの位置関係を任意に調整できる。

図９に示すように取り付けられたカバー４９は、ステージ６９に端部３８ａ，ｂを押さえつける。このとき、カバー４９は保持器１５が溝３９上でスライドすることを制限する。かかる態様により、上記の通り調整された位置関係を安定して保持することができる。カバー４９のかわりにネジやピンなどで、座板２４を有する台座を、ステージ６９に一時的に固定してもよい。

図８に戻り説明を続ける。前腕支持台６４は保持器１５の備える設置部６０（図２）に対し測定方向７４の側に位置する。前腕支持台６４は、前腕の橈骨動脈が保持器１５の備える設置部６０を向くように前腕を支持する。かかる態様により、保持具１７を平面視した時の、脈波を測定したい部位と、保持器１５に取り付けられる光電センサーとの位置関係を安定して保持することができる。

図８に示す支持柱５９ａ，ｂはステージ６９を支持する。ステージ６９は、支持柱５９ａ，ｂに対して、測定方向７４及び測定方向７４と反対方向に移動可能である。すなわちステージ６９は図中の上下方向に可動域を有する。かかる態様により、保持具１７を側面視した時の、脈波を測定したい部位と、保持器１５に取り付けられる光電センサーとの位置関係を任意に調整できる。

図８に示すようにステージ６９は回動軸８９を中心に回動可能である。回動軸８９は前腕支持台６４の長手方向及び測定方向７４と平行な平面と直交する。図１０に示すのは、図９に示した保持具１７を平面視した図である。回動軸８９は支持柱５９ａ及び支持柱５９ｂの向かい合う方向と平行である。

また図１０に示すように、ステージ６９の有する接触面であって、支持柱５９ａ，ｂとの接触面を、回動軸８９を中心軸とする円筒面とする。これにより回動軸８９を中心とする、ステージ６９の回動の自由度を設けることができる。円筒面上にはねじ溝が切られていてもよい。

図１０に示すように保持具１７は、支持柱５９ａ，ｂとステージ６９との間にスペーサ９９ａ，ｂ，ｃ，ｄを備える。図１０では支持柱５９ａがスペーサ９９ａ，ｃを備えている。また支持柱５９ｂがスペーサｂ，ｄを備えている。スペーサ９９ａ，ｃ及びスペーサｂ，ｄはそれぞれ、ステージ６９の有する部位であって、上記円筒面が付与された部位を挟持している。

図１０に示す態様により、意図せずステージ６９及び保持器１５が回動することを防止することができる。またスペーサ９９ａ，ｂ，ｃ，ｄをゴム等の摩擦の大きい材質とすることで、意図しない回動を制限する力をさらに高めることができる。

なお、図１０に示すステージ６９がスペーサ９９ａ，ｂ，ｃ，ｄを備えてもよい。またステージ６９は上記の接触面上にスペーサ９９ａ，ｂ，ｃ，ｄを備えてもよい。ステージ６９及び支持柱５９ａ，ｂの双方がスペーサを備えてもよい。

図８に戻り説明を続ける。支持柱５９ａ，ｂは直接または間接に前腕支持台６４と連結される。支持柱５９ａ，ｂ及び前腕支持台６４との位置関係は一時的に又は恒久的に固定される。またステージ６９と支持柱５９ａ，ｂの位置関係は一時的に固定される。かかる態様により、押圧器３０で設置部６０及び皮膚の表面を押圧しても、上記の通り調整された位置関係を安定して保持することができる。なおかかる支持柱は一本でもよく、また湾曲していてもよい。

図８に示す前腕支持台６４はさらに手首支持部９４を備える。手首支持部９４は保持器１５の備える設置部６０と対向する。かかる態様により、前腕支持台６４は橈骨動脈の直上の皮膚の表面を、設置部６０に取り付けられる光電センサーの受光面に対向させることができる。

図８に示す保持具１７は、橈骨動脈を初めとする手首動脈に光電センサーを押し付けて、脈波を計測することに適する。このとき、保持具１７は、懸架機構４０及び前腕支持台６４を有しているので、受光面７７の適切な方向を保つことができる。受光面の適切な方向を保つことの定義は上述した通りである。

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記実施形態に係る光電センサー保持器は、光電センサーの性能を試験する際、又は光電センサーで収集するデータを比較する際に用いる治具としてもよい。

図２に示す保持器１５は受光面の適切な方向を保つためのセンサ治具として用いてもよい。図３−９に示す保持具１６，１７は受光面の適切な方向を保つための測定治具として用いてもよい。これらの光電センサー保持器は試験又はデータの比較において、各計測時の再現性を高めることができる。

例えば図３に示す保持具１６を用いて収集したデータと図８に示す保持具１７を用いて収集したデータを比較してもよい。これにより、光電センサーが携行型の光電脈波計測器に取り付けられた時と、据え置き型の光電脈波計測器に取り付けられた時との、光電センサーの発揮する性能の差を測定することができる。

また脈波を血圧に変換するためにはデータベースが必要である。上記実施形態にかかる光電センサー保持器を治具として用いることで、かかるデータベース構築の差異のデータ収集の精度が向上する。これは本実施形態に係る光電センサー保持器は、脈波の計測中に、光電センサー保持器が血管にかける圧力とその方向を一定にすることに適するからである。

図２に示す押圧器３０は、空気を初めとする流体で長さが変化するシリンダでもよい。

図４に示す孔２８ａ，ｂ，ｃ及び孔２９ａ，ｂ，ｃは一つながりの溝又は貫通溝でもよい。すなわち主平面１８の傾きは無段階に調整できるものでもよい。かかる場合、図３に示す、ピン３６，３７とかかる溝又は貫通溝との間の固定機構及びを設けることが好ましい。また、傾きの特定手段を設けることが好ましい。

１４ 保持器 １５ 保持器
１６，１７ 保持具 １８ 主平面
１９ 台座 ２０ 台座
２１ａ，ｂ 上面 ２２ａ，ｂ 端
２３ 穴面 ２４ 座板
２５ａ，ｂ 穴面 ２６，２７ かん部
２８，２９ 調節機構 ２８ａ，ｂ，ｃ 孔
２９ａ，ｂ，ｃ 孔 ３０ 押圧器
３１ 頭部 ３２ 方向
３３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ 軸面 ３４ 先端面
３５ 軸部 ３６，３７ ピン
３８ａ，ｂ 端部 ３９ 溝
４０ 懸架機構 ４１ フレーム
４３ 穴面 ４５ａ，ｂ 穴面
４６ 上面 ４７ 下面
４９ カバー ５０ａ，ｂ，ｃ，ｄ リンク
５１ａ，ｂ 頭部 ５２ａ，ｂ 軸面
５３ａ，ｂ 軸面 ５４ａ，ｂ 軸面
５５ａ，ｂ 軸面 ５６ａ，ｂ 軸面
５７ａ，ｂ 先端面 ５９ａ，ｂ 支持柱
６０ 設置部 ６１ 基部
６２ 上面 ６３ 下面
６４ 前腕支持台 ６５ａ，ｂ 穴面
６６ 保持部 ６７ 上面
６８ 保持面 ６９ ステージ
７０ａ，ｂ 緩衝器 ７１ａ，ｂ 上端
７２ａ，ｂ 下端 ７４ 測定方向
７５ 光電センサー ７６ 基板面
７７ 受光面 ７９ 溝
８０ 発光器 ８０ａ，ｂ 発光器
８１ａ，ｂ 基板面 ８２ａ，ｂ 発光面
８５ 圧電素子 ８６ 上面
８７ 下面 ８９ 回動軸
９０ バンド ９１，９２ 先かん部
９４ 手首支持部 ９５ 前腕
９６ 表面 ９７ 橈骨動脈
９９ａ，ｂ，ｃ，ｄ スペーサ

Claims (11)

1. 受光面を有する光電センサーが着脱自在なセンサー設置部と、
   前記センサー設置部の上面を押圧する押圧器と、
   前記押圧器を支持する座板を有する台座と、を備え、
   前記センサー設置部には、前記受光面が測定方向を向くように前記光電センサーを取り付けることができ、
   前記押圧器は、前記測定方向と同じ方向に向かって、前記センサー設置部を押圧し、
   前記座板の主平面は、前記押圧器の押圧方向と直交する平面と平行であり、
   前記押圧器は、前記座板と螺合し、その端部は、前記押圧器の回転によって、前記センサー設置部の上面を押して前記座板及び前記センサー設置部の上面間の距離を調節する光電センサー保持器。
2. 前記座板に支持され、かつ前記センサー設置部を懸架する懸架機構をさらに備え、
   前記懸架機構は、
   前記座板に対して前記センサー設置部と対向するように配置されたフレームと、
   前記フレームと前記センサー設置部とを固定連結し、前記座板を貫通する複数のリンクと、を備え、前記測定方向と反対方向に向かって、前記センサー設置部を反発させる、
   請求項１に記載の光電センサー保持器。
3. 前記座板及び前記フレームの間で前記リンクを取り囲むコイルバネをさらに含み、
   前記コイルバネは、前記測定方向と反対方向に向けて前記センサー設置部を反発させ、
   前記複数のリンクは、３個以上であり、かつ前記押圧器を取り囲んでいる、
   請求項２に記載の光電センサー保持器。
4. 前記台座と連結されるバンドをさらに備え、
   前記測定方向は、前記バンド及び前記台座からなる環の内側を向いており、
   前記台座は、一方及び他方のかん部を有し、
   前記バンドは、前記一方のかん部に連結される一方の先かん部及び前記他方のかん部に連結される他方の先かん部を有し、
   前記台座は、さらに前記一方及び他方のかん部において、前記バンドに対し、それぞれ一方及び他方の回動軸を中心にして回動可能であり、
   前記座板の前記主平面と、前記一方及び他方の回動軸を含む平面との間の傾きを調整する調節機構をさらに備える、
   請求項２又は３のいずれかに記載の光電センサー保持器。
5. 前記一方及び他方のかん部は、前記座板の一方及び他方の端に接し、
   前記調節機構は前記一方及び他方のかん部に位置し、前記一方及び他方の回動軸と前記主平面との距離を調節する、
   請求項４に記載の光電センサー保持器。
6. 前記一方及び他方の回動軸を構成する一方及び他方のピンをさらに備え、
   前記一方及び他方のかん部における前記調節機構は、それぞれ前記主平面との距離が異なる複数の孔を有し、
   前記一方及び他方のピンは、それぞれ前記複数の孔に着脱自在である、
   請求項５に記載の光電センサー保持器。
7. 前記センサー設置部は、
   基部と、
   前記基部に対し測定方向側にあるセンサー保持部と、
   前記基部及び前記センサー保持部の間にある圧電素子と、を有し、
   前記基部は前記懸架機構と結合し、
   前記センサー保持部は前記測定方向を向くセンサー保持面を有する、
   請求項４〜６のいずれかに記載の光電センサー保持器。
8. 請求項７に記載の光電センサー保持器と、
   受光面及び前記受光面と反対側の基板面を有する前記光電センサーと、を備え、
   前記光電センサーは、前記センサー設置部に取り付けられており、
   前記基板面は、前記センサー保持面に対向しており、
   前記受光面は、前記環よりも内側に位置する、
   光電脈波計測器。
9. 前記台座を支持するステージと、
   前記センサー設置部に対し前記測定方向の側に位置する前腕支持台と、
   前記ステージを支持し、かつ前記前腕支持台と連結されている１対の支持柱と、をさらに備え、
   前記ステージは、前記支持柱に対して、前記測定方向及び前記測定方向と反対方向に移動可能であり、
   前記前腕支持台は、前腕の橈骨動脈が前記センサー設置部を向くように前腕を支持する、
   請求項２又は３のいずれかに記載の光電センサー保持器。
10. 前記ステージは、前記前腕支持台の長手方向及び前記測定方向と平行な平面と直交する回動軸を中心に回動可能である、
    請求項９に記載の光電センサー保持器。
11. 前記ステージは、前記１対の支持柱と対向する方向に延び、前記回動軸と並んで延びた突出部を含み、
    前記１対の支持柱には、前記突出部と対応する長孔が形成され、
    前記突出部は、前記支持柱に固定手段によって前記支持柱における位置と、前記回動軸から回転された位置が固定される、
    請求項１０に記載の光電センサー保持器。