JP6619191B2 - 測定装置および測定システム - Google Patents

Description

本発明は、生体情報の測定装置、および、このような測定装置を含む測定システムに関する。

従来、被検者（ユーザ）の手首等の被検部位から生体情報を測定する測定装置が知られている。例えば特許文献１には、被検者が手首に装着することにより、被検者の脈拍数を測定する測定装置が記載されている。また、例えば特許文献２には、被検者が手首に装着することにより、被検者の生体情報として脈波を検出する測定装置が記載されている。

特開２００２−３６０５３０号公報 特開２０１４−１８０２９１号公報

特許文献１および特許文献２に記載のような測定装置を使用して生体情報を測定する場合、測定装置をベルトにより被検者の手首に装着した位置における被検部位の状態によっては、測定の際のノイズが多くなることがある。

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、生体情報の測定精度を向上可能な測定装置および測定システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る測定装置は、
被検者に装着される装着部と、
前記装着部に支持されて、前記被検者の被検部位に接触した状態で前記被検者の生体情報を取得するセンサ部と、
前記センサ部の周りに配置される突出部と、
を備え、
前記突出部は、前記センサ部が前記被検部位に接触していない状態においては、前記被検部位側に前記センサ部よりも突出し、
前記突出部は、前記装着部が前記被検者に装着される際に、前記センサ部が前記被検部位に接触する前に前記被検部位の周りに接触して変形することにより、前記センサ部が接触する被検部位の皮膚を伸張し、
前記突出部の少なくとも一部はスリットを有する。

また、前記突出部は、前記装着部が前記被検者に装着された状態において、前記センサ部に周囲光が入射することを防ぐようにしてもよい。

また、前記突出部の少なくとも一部は遮光性の樹脂であってもよい。

また、前記センサ部の前記被検部位に接触する部位は凸形状を含んでもよい。

また、前記センサ部を複数備え、前記突出部は前記複数のセンサ部の周りに配置されてもよい。

また、前記複数のセンサ部は、前記装着部が前記被検者に装着された状態において、前記被検者の所定の血管に沿って配置されてもよい。

また、前記装着部は、前記被検者の手首に装着されるバンドであってもよい。

また、前記生体情報は脈波であってもよい。

また、前記脈波に基づいて脈波伝搬速度を算出する制御部を備えてもよい。

本発明によれば、生体情報の測定精度を向上可能な測定装置および測定システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る測定装置の外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る測定装置を被検者に装着した状態を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る測定装置の外観を示す正面図および側面図である。 本発明の実施形態に係る測定装置の構成を示す側方断面図である。 本発明の実施形態に係る測定装置を被検部位に押圧する様子を示す側方断面図である。 本発明の実施形態に係る測定装置の他の例の外観を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る測定装置のさらに他の例の外観を示す正面図である。 図７に示した測定装置を被検者に装着した状態を示す概略図である。 図７に示した測定装置で取得した脈波の一例を示す図である。 図７に示した測定装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る測定装置を含む測定システムを概略的に示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る測定装置の概略構成を示す斜視図である。本実施形態に係る測定装置１００は、外観上、装着部１１０と、センサ部１２０と、突出部１３０とを備える。図１に示すように、測定装置１００における装着部１１０は、図に示すＺ軸正方向を向く裏面１１１と、Ｚ軸負方向を向く表面１１２とを有する。

図２は、測定装置１００を被検者に装着した状態を示す概略図である。図２は、図１に示した測定装置１００を、Ｚ軸正方向に向かって（装着部１１０の表面１１２側から）見た図である。測定装置１００は、装着部１１０の裏面１１１側を被検者の生体の被検部位に装着して使用される。このため、図２に示すように、被検者が測定装置１００における装着部１１０を装着した状態では、被検者は、装着部１１０の表面１１２を見ることができる。図２においては、一例として、測定装置１００を用いて、被検者の掌（左手）側の手首を被検部位として、当該被検部位にセンサ部１２０を接触させて、生体情報を測定している様子を示している。

図２に示すように、装着部１１０は、被検者に装着された状態で使用される。このため、装着部１１０は、図に示す筐体本体（装着部１１０）のみならず、例えばバンド部１１４，１１５のような部材を含めて構成するのが好適である。図１および図２においては、一例として、被検者の腕などに巻きつけて使用するバンド部１１４，１１５を示してある。このようなバンド部１１４，１１５は、図１および図２に示したような構成に限定されず、被検者に装着可能な任意の構成とすることができる。このように、本実施形態において、装着部１１０は、被検者の手首に装着されるバンドとすることができる。

図１に示すように、測定装置１００における装着部１１０は、その裏面１１１の中央付近に開口部を有し、当該開口部からはセンサ部１２０がＺ軸正方向に突出する構造を有する。センサ部１２０は、被検部位の生体情報を取得する。センサ部１２０は、装着部１１０に支持されて、被検者の被検部位に接触した状態で被検者の生体情報を取得する。センサ部１２０は、後述するように、弾性体を介して装着部１１０に支持される。このため、測定装置１００における装着部１１０が被検者の被検部位に押しつけられると、その押圧に応じて、センサ部１２０の突出度合いは若干減少する。そのため、センサ部１２０は、被検者の被検部位に一定の押圧力で接触する。

本実施形態に係る測定装置１００においては、センサ部１２０の周りに、突出部１３０が配置される。図１に示すように、突出部１３０は、被検者の被検部位側に向かって、すなわちＺ軸正方向に、突出し、広がる形状を有するようにする。

図３は、測定装置１００の外観を示す正面図および側面図である。図３（Ａ）は、測定装置１００における装着部１１０の外観を主に示す正面図である。すなわち、図３（Ａ）は、図１に示した測定装置１００を、Ｚ軸負方向に向かって（装着部１１０の裏面１１１側から）見た図である。図３（Ｂ）は、測定装置１００における装着部１１０の外観を主に示す側面図である。すなわち、図３（Ｂ）は、図１に示した測定装置１００を、Ｙ軸正方向に向かって見た図である。図３（Ａ）および図３（Ｂ）においては、バンド部１１４，１１５の一部のみを示してある。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、測定装置１００における装着部１１０は、その裏面１１１の中央付近に開口部を有し、当該開口部からはセンサ部１２０がＺ軸正方向に突出する。また、センサ部１２０の周りには突出部１３０が配置され、この突出部１３０も、Ｚ軸正方向に突出する構造を有する。さらに、突出部１３０は、被検者の被検部位側に向かって、すなわちＺ軸正方向に、広がる形状を有している。図３（Ｂ）においては、突出部１３０は、Ｚ軸正方向に曲線的に広がる形状を有しているが、このような形状には限定されず、例えばＺ軸正方向に直線的に広がる形状としてもよい。

図４は、図３（Ａ）におけるI−I線またはII−II線に沿った断面図である。以下、I
−I線に沿った断面とII−II線に沿った断面とはほぼ同じ構成を有するものとしてまとめ
て説明するが、本実施形態はこのような構成に限定されず、それぞれ断面が異なる構成とすることもできる。なお、図４においては、バンド部１１４，１１５図示は省略してある。

図４に示すように、測定装置１００における装着部１１０の内部において、センサ部１２０は、弾性体１４０を介して装着部１１０に支持される構造を有する。また、突出部１３０は、センサ部１２０の周りに配置され、被検者の被検部位側（Ｚ軸正方向）に突出する構造を有する。また、本実施形態において、突出部１３０は、センサ部１２０が被検者の被検部位に接触していない状態においては、その被検部位側にセンサ部１２０よりも（距離Ｄだけ）突出する構造を有する。

以下、図４を参照しながら、測定装置１００を構成する各要素について、さらに説明する。

装着部１１０は、測定装置１００の筐体の本体部分を構成し、さらにバンド部１１４，１１５を含めた上で、全体として、被検者の手首などに装着されるバンドとすることができる。測定装置１００の筐体の本体部分としての装着部１１０は、例えばプラスチック、合成樹脂、任意の金属など、比較的堅牢な材料を用いて構成するのが好適である。この装着部１１０は、全体を一体成型することにより構成してもよいし、任意の個数の部品を組み立てることにより構成してもよい。また、この装着部１１０は、図１〜図４に示したような形状に限定されるものではなく、各種の用途および仕様などに応じて、種々の形状とすることができる。

一方、測定装置１００の筐体の本体部分としての装着部１１０と共に使用するバンド部１１４，１１５については、被検者に装着される際、被検者の手首などに巻き付けて使用するため、全体として曲げることができる構成とする必要がある。このバンド部１１４，１１５は、図１に示したように、腕時計のリストバンドに採用されるような構成とすることができる。しかしながら、バンド部１１４，１１５は、図１に示したような構成または形状に限定されず、種々の構成または形状とすることができる。バンド部１１４，１１５は、被検者の手首等の被検部位に着脱可能であり、測定時には被検部位にしっかり固定されるような構成とするのが好適である。バンド部１１４，１１５は、例えばエラストマー、合成繊維、天然皮革または人造皮革のような各種素材で構成することができる。

センサ部１２０は、被検者の被検部位に接触した状態で被検者の生体情報を取得する各種のセンサで構成することができる。例えば、センサ部１２０は、被検部位に光を照射する１つ以上の発光素子を含めて構成することができる。また、センサ部１２０は、例えば発光素子により照射されて生体内を経た光を検出する１つ以上の受光素子を含めて構成することもできる。図１〜４において、センサ部１２０は、四角柱状の要素として図示したが、このような形状に限定されるものではなく、各種の用途および仕様などに応じて、種々の形状とすることができる。例えば、センサ部１２０は、四角柱状ではなく、例えば直方体、円柱、または楕円柱などのような形状としてもよい。センサ部１２０の被検部位に接触する部位は、凸形状を含んで構成するのが好適である。センサ部１２０の被検部位に接触する部位を、凸形状を含んで構成することにより、センサ部１２０は、被検者の被検部位に対して安定した接触状態を維持することが可能である。センサ部１２０は、その他、多種多様な構成とすることが可能であるが、本実施形態による測定装置１００に用いるセンサ部１２０の具体例の詳細については、後述する。

突出部１３０は、図４に示すように、少なくとも一部が被検者の被検部位側に向かって広がる形状を含む。突出部１３０は、上述したように、センサ部１２０が被検者の被検部位に接触していない状態においては、その被検部位側にセンサ部１２０よりも突出している。図４においては、突出部１３０が、被検部位側にセンサ部１２０よりも距離Ｄだけ突出している様子を示してある。突出部１３０は、後述するように、被検部位の皮膚に接触した後に、さらに被検部位の皮膚に押圧されることで、もともと被検部位側に向かって広がっていた形状が、さらに広がるようになる。このため、突出部１３０の少なくとも一部は、弾性または可撓性を有するように構成するのが好適である。突出部１３０は、測定装置１００を装着する際の皮膚への押圧により変形するような適当な硬さを備え、反発弾性率が高く、繰り返しの変形による亀裂が生じにくく、耐水性に優れた素材を用いるとよい。突出部１３０は、例えばシリコンゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、エチレン酢酸ビニルゴムなどのような素材で構成することができる。

弾性体１４０は、図４に示すように、装着部１１０とセンサ部１２０との間に介在させるようにできる。弾性体１４０は、センサ部１２０に弾性力を与えることで、センサ部１２０を被検部位側の方向に（Ｚ軸正方向）に押し出す作用を有する。この弾性体１４０は、例えば、ウレタン、ゴム、スプリング、板バネなど、各種の弾性部材を用いて構成することができる。図４においては、弾性体１４０は、押圧力に応じた反発力を、センサ部１２０が位置を復元する力として利用している。しかしながら、弾性体１４０は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、センサ部１２０を、当該センサ部１２０が開口部から突出する方向に引っ張る作用を有するスプリングなどにより構成してもよい。

回路１５２，１５４は、測定装置１００がセンサ部１２０を用いて生体情報を測定するのに必要な各種の回路である。例えば、回路１５２，１５４は、センサ部１２０の駆動回路とすることができる。回路１５２，１５４は、センサ部１２０が取得した生体情報に各種の情報処理を行う処理部とすることもできる。回路１５２，１５４は、センサ部１２０が取得した生体情報または当該生体情報の処理結果などを記憶する記憶部とすることもできる。さらに、回路１５２，１５４は、センサ部１２０が取得する生体情報以外の情報を取得する他のセンサ部とすることもできる。一方、測定装置１００において、センサ部１２０が取得した生体情報をそのまま外部に出力するような構成の場合、回路１５２，１５４を設けないことも可能である。このような構成においては、例えば取得した生体情報を無線で外部に出力するための送信部を備えたり、または取得した生体情報を有線で出力するインタフェース（端子など）を備えたりすることもできる。以下の説明においては、回路１５２，１５４の図示は省略する。

次に、本実施形態に係る測定装置１００を用いた生体情報の測定について説明する。

図５は、測定装置１００を被検部位に押圧する様子を示す側方断面図である。図５は、図４に示した測定装置１００を、被検者の被検部位に接触させて測定する様子を説明する図である。図５に示す参照符号などは基本的に図４と同様である。

図５（Ａ）は、測定装置１００による測定を開始するに際し、突出部１３０の先端が被検者の被検部位の周囲の皮膚に接触した様子を示す。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の状態から例えばバンド部１１４，１１５を締める等して、装着部１１０が被検者の被検部位に向けて押圧される様子を示す。図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）の状態から例えばバンド部１１４，１１５をさらに締める等して、装着部１１０が被検者の被検部位に向けてさらに押圧される様子を示す。

図５（Ａ）は、被検者が測定装置１００による生体情報の測定を開始するに際し、被検者の皮膚Ｓにおける被検部位Ｓ１に対してセンサ部１２０の位置決めをした状態の例を示している。この時点では、突出部１３０の先端部（被検者の皮膚Ｓに接触する部分）は、被検部位Ｓ１の周囲において被検者の皮膚Ｓに軽く接触している状態である。この状態においては、センサ部１２０の検出面は、まだ被検部位Ｓ１に接触しておらず、センサ部１２０の検出面と被検部位Ｓ１とは距離Ｄだけ離間している。

図５（Ａ）に示すように、被検者の皮膚Ｓ上には、例えば皮膚のシワ、皮膚表面の角質の溝、毛穴、または汗孔など種々の要因によって凹凸が存在し、平滑な状態ではないのが通常である。このような状態でセンサ部１２０の検出面を被検者の皮膚Ｓに密着させると、例えば皮膚のシワまたは皮膚表面の角質の溝などを含んだまま、センサ部１２０の検出面を被検部位Ｓ１に接触させることになる。このように、センサ部１２０の検出面に皮膚のシワまたは皮膚表面の角質の溝などが位置すると、生体情報の正確な測定の阻害要因となり、測定装置１００による測定の精度は低下することになる。そこで、本実施形態に係る測定装置１００においては、突出部１３０の作用により、被検部位Ｓ１の皮膚を伸張させて、凹凸、溝、シワなどの影響を低減した状態で、センサ部１２０の検出面を密着させる。例えば、センサ部１２０が発光素子を含めて構成された場合、本実施形態による測定装置１００は、生体情報の正確な測定の阻害要因となる皮膚のシワまたは角質の溝などからの光の散乱を低減することができる。その結果、測定装置１００による測定の精度は向上することになる。

図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示した状態から、図５（Ａ）に示す矢印の方向（Ｚ軸正方向）に、装着部１１０を被検部位Ｓ１に向けて押圧した様子を示す図である。装着部１１０を被検部位Ｓ１に向けて押圧すると、突出部１３０が曲がることにより、センサ部１２０の検出面と被検部位Ｓ１との距離Ｄは小さくなる。図５（Ｂ）おいては、この距離Ｄがゼロになった状態、つまりセンサ部１２０の検出面と被検部位Ｓ１とが接触した状態を示している。

本実施形態では、図５（Ａ）に示した状態から図５（Ｂ）に示す状態に移行すると、被検部位Ｓ１側に向かって広がる形状をしていた突出部１３０が、図５（Ｂ）に示す矢印の方向（Ｚ軸に垂直な方向）に、さらに広がる。ここで、突出部１３０の先端部分は、被検部位Ｓ１の周辺の皮膚Ｓに接触した状態で、突出部１３０が曲がって先端部分がさらに広がることにより、被検者の皮膚Ｓの被検部位Ｓ１を含む部分は引き伸ばされる。したがって、図５（Ａ）に示すように、もともと凹凸を有していた皮膚Ｓの少なくとも被検部位Ｓ１を含む部分は、図５（Ｂ）に示すように、平滑な状態になる。

図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に示した状態から、さらにＺ軸正方向に、装着部１１０を被検部位Ｓ１に向けて押圧した様子を示す図である。装着部１１０を被検部位Ｓ１に向けてさらに押圧すると、突出部１３０はさらに広がり、センサ部１２０の検出面は被検部位Ｓ１に押しつけられて密着する。このように、突出部１３０は、センサ部１２０の検出面が被検部位Ｓ１に押しつけられる際にも、さらに皮膚Ｓの被検部位Ｓ１を含む部分を引き伸ばそうと作用する。センサ部１２０の検出面と被検部位との間の距離Ｄはゼロより小さくはならないため、図５（Ｂ）に示した後の更なる押圧力は、図５（Ｃ）に示すように弾性体１４０が吸収する。このように、弾性体１４０は、センサ部１２０の検出面が被検部位Ｓ１に押しつけられる力が過度に強くならないように、適度な押圧力で密着させる緩衝材としての機能も果たす。

本実施形態において、突出部１３０は、センサ部１２０が被検者の被検部位に接触していない状態（図４参照）においては、センサ部１２０よりも被検部位側に突出している。また、本実施形態において、突出部１３０は、センサ部１２０が被検者の被検部位Ｓ１に接触するに際し、被検部位Ｓ１の周りに接触して、被検部位Ｓ１側に向かって広がる形状が更に広がるように変形する（図５（Ａ）〜（Ｃ）参照）。すなわち、突出部１３０は、装着部１１０が被検者に装着される際に、センサ部１２０が被検部位Ｓ１に接触する前に被検部位Ｓ１の周りに接触して変形することにより、センサ部１２０が接触する被検部位Ｓ１の皮膚を伸張する。

ここで、突出部１３０が広がるように変形する構成は、図５に示したものの他、種々の構成を想定することができる。上述したように、突出部１３０の少なくとも一部が弾性または可撓性を有するように構成するのが典型例である。その他、例えば、図５に示す突出部１３０の断面図において、その一部の厚さを変更する（例えば断面の一箇所のみが薄くなるように構成する）などして、その箇所において曲がり易くするように構成することもできる。また、このような厚さを変更する箇所を複数設けることもできる。さらに、図５に示す突出部１３０の断面において、複数の堅さの異なる素材を複数積層させて形成することにより、特定の方向に曲がり易くするように構成することもできる。

また、突出部１３０の先端部（被検者の皮膚Ｓに接触する部分）は、センサ部１２０が接触する被検部位Ｓ１の皮膚を伸張する部分になる。したがって、突出部１３０の先端部は、被検者の皮膚Ｓを適切に伸張することができるよう、被検者の皮膚Ｓに対して滑らずグリップするような構成にするのが好適である。皮膚Ｓに対して滑らずグリップするような構成は、例えば、突出部１３０の先端部に凹凸のパターンを形成したり、突出部１３０の先端部にシリコンアクリル樹脂等のコーティング剤を塗布したりすることにより実現できる。

上述したように、センサ部１２０の検出面を被検者の被検部位Ｓ１に適切に密着させないと、測定結果に含まれるノイズが増大する傾向にある。センサ部１２０の検出面を被検者の被検部位Ｓ１に密着させる際に、被検者の肌表面の角質の溝などが存在すると、その上から単にセンサ部１２０を被検部位Ｓ１に押し当てるのみでは、適切な密着を達成することはできない。本実施形態に係る測定装置１００は、センサ部１２０の周りに突出部１３０を配置し、この突出部１３０は、センサ部１２０が被検部位Ｓ１に接触する際に、被検部位Ｓ１を伸張させる。これにより、本実施形態に係る測定装置１００は、被検者の肌表面の角質の溝などを伸張させた状態で、センサ部１２０を被検部位に密着させることができる。したがって、本実施形態に係る測定装置１００によれば、測定の際のノイズを低減させることができ、生体情報の測定精度を向上させることができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

図３（Ａ）に示した例においては、突出部１３０は、センサ部１２０の周囲を包囲する構成を有するものとして説明した。このような構成においては、例えば突出部１３０を遮光性の樹脂などで構成すると、生体情報の測定の際に、センサ部１２０に含まれる発光素子などからの光が漏れなくなるという利点を有する。また、さらに、センサ部１２０に含まれる受光素子が、周囲から入射する光の影響をうけなくなるという利点も有する。このように、突出部１３０は、装着部１１０が被検者に装着された状態において、センサ部１２０に周囲光が入射することを防ぐように構成してもよい。

本実施形態に係る突出部１３０は、センサ部１２０が接触する被検部位Ｓ１の皮膚を伸張するという観点からは、突出部１３０全体を必ずしも遮光性の素材で構成する必要はない。例えば、突出部１３０の少なくとも一部を遮光性の樹脂で構成したとしても、被検部位Ｓ１の皮膚を伸張する機能は何ら減殺されない。

図６は、測定装置１００の他の例の外観を示す正面図である。本実施形態に係る測定装置１００において、突出部１３０の構成は、図３に示したようなものに限定されず、例えば図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すような構成とすることもできる。図６（Ａ）および図６（Ｂ）の双方ともに、図３（Ａ）に示した測定装置１００の外観を示す正面図に対応している。

突出部１３０が完全な遮光性を求められない場合、図３（Ａ）に示したように突出部１３０を一体成型するのではなく、例えば図６（Ａ）に示すように、突出部１３０を複数の部品１３１，１３２，１３３，１３４で構成することもできる。図３（Ａ）に示した例においては、突出部１３０の被検部位側に向かって広がる形状が変形してさらに広がるためには、少なくとも突出部１３０の先端部（被検者の皮膚に接触する部分）は、伸張する素材で構成する必要がある。しかしながら、図６（Ａ）に示すような突出部１３１，１３２，１３３，１３４であれば、これらの装着部１１０の裏面１１１に接合する部分が可動であれば、その他の部分は特段の弾性または可撓性は必要なくなる。この場合、可動である突出部１３０の接合部分以外は、ある程度堅いプラスチック等の素材を用いて構成したり、弾性または可撓性を有する素材の内部にある程度の堅さの芯となる部品を埋め込むこともできる。

また、図６（Ａ）においては、突出部１３０が複数（４つ）の部品で構成される例を説明したが、例えば突出部１３０を一体成型としつつ、突出部１３０の少なくとも一部がスリットを有するように構成してもよい。すなわち、図６（Ａ）に示す例に似せて、突出部１３０の四隅において完全に分離するようなスリットを形成しても良い。また、突出部１３０が装着部１１０の裏面１１１に接合する部分は一体成型としつつ、突出部１３０の先端部（被検者の皮膚に接触する部分）に向かう途中からスリットが形成されるようにしてもよい。このようなスリットの数も、任意に構成することができる。

さらに、センサ部１２０が接触する被検部位Ｓ１の皮膚を伸張するという観点からは、突出部１３０は、例えば図６（Ｂ）に示すように、少なくとも一方向の被検部位Ｓ１の皮膚を伸張するような突出部１３０の構成としてもよい。図６（Ｂ）に示す例では、測定の際に装着部１１０を被検部位Ｓ１に押圧すると、Ｘ軸方向の皮膚は伸張せずに、Ｙ軸方向の皮膚のみを伸張することができる。

このように、本実施形態において、突出部１３０は、非検者の被検部位Ｓ１側にセンサ部１２０よりも突出した部位が被検部位Ｓ１を除く部位に接触することにより、被検部位Ｓ１の皮膚Ｓを伸張する。また、センサ部１２０は、このように伸張された被検部位Ｓ１の皮膚Ｓに接触した状態で、非検者の生体情報を取得する。

次に、測定装置１００により被検者の脈波伝播速度を測定する具体例を説明する。

上述したように、測定装置１００は、被検者が測定装置１００を装着した状態で、被検者の生体情報を測定する。測定装置１００が測定する生体情報は、測定部１２０が測定可能な任意の生体情報とすることができる。そこで、以下、本実施形態に係る測定装置１００の具体例として、被検者の２か所の脈波を取得して脈波伝播速度を測定する例を説明する。

図７は、測定装置１００が２つのセンサ部を有する例を示す図である。図７は、図３（Ａ）および図６と同様に、測定装置１００の外観を示す正面図である。

図７に示すように、本例に係る測定装置１００は、上述したセンサ部１２０として、第１センサ部１２０ａおよび第２センサ部１２０ｂを備えている。図７（Ａ）は、第１センサ部１２０ａおよび第２センサ部１２０ｂの２つのセンサ全体の周りに１つの突出部１３０を設けた例を示している。図７（Ｂ）は、第１センサ部１２０ａの周りに突出部１３０ａを設け、第２センサ部１２０ｂの周りに突出部１３０ｂを設けた例を示している。このような複数のセンサ部１２０は２つに限定されず、測定の要求および仕様などに応じて任意の数とすることができるが、ここでは２つのセンサ部１２０を備える例について説明する。

図７（Ａ）に示す例において、突出部１３０は、第１センサ部１２０ａおよび第２センサ部１２０ｂがそれぞれ接触する被検部位の皮膚を伸張して測定を行うことができる。さらに、図７（Ａ）に示す例において、突出部１３０は、第１センサ部１２０ａと第２センサ部１２０ｂとの間の皮膚をも伸張して測定を行うことができる。一方、図７（Ｂ）に示す例において、突出部１３０ａおよび突出部１３０ｂは、第１センサ部１２０ａと第２センサ部１２０ｂとの間の皮膚を伸張して測定することはできない。しかしながら、図７（Ｂ）に示す例において、突出部１３０ａおよび突出部１３０ｂは、第１センサ部１２０ａおよび第２センサ部１２０ｂがそれぞれ接触する被検部位の皮膚を別個独立に伸張して測定を行うことができる。このように、本実施形態において、測定装置１００は、センサ部１２０を複数備え、突出部１３０は複数のセンサ部１２０ａ，１２０ｂの周りに配置されるように構成してもよい。

２つのセンサ部１２０ａ，１２０ｂは、被検者の生体情報を取得する生体センサを備える。図７は、センサ部１２０ａ，１２０ｂにおける生体センサの配置の一例を示す図である。なお、図７に示す装着部１１０、センサ部１２０、および突出部１３０は、図示した形状に限定されるものではなく、測定の要求および仕様などに応じて種々の形状とすることができる。

センサ部１２０ａ，１２０ｂは、被検者の被検部位に接触した状態で、被検者の生体情報を測定する。図７に示すように、本例において、第１センサ部１２０ａおよび第２センサ部１２０ｂの２つの生体センサは、所定間隔で配置される。第１センサ部１２０ａと第２センサ部１２０ｂとの間隔は、例えば１０〜３０ｍｍとすることができる。第１センサ部１２０ａおよび第２センサ部１２０ｂは、それぞれ異なる被検部位における脈波を光学的手法により取得する。脈波とは、血液の流入によって生じる血管の容積時間変化を体表面から波形としてとらえたものである。本例では、複数のセンサ部１２０ａ，１２０ｂは、生体情報である脈波を光学的に取得する。このように、本実施形態において、センサ部１２０が取得する被検者の生体情報は脈波とすることができる。

図７（Ａ）に示すように、第１センサ部１２０ａは、例えば、２つの発光部１２１ａ，１２２ａと受光部１２３ａとを備える。第２センサ部１２０ｂは、例えば、２つの発光部１２１ｂ，１２２ｂと受光部１２３ｂとを備える。また、図７（Ｂ）についても同様の構成とすることができる。それぞれの発光部１２１ａ，１２２ａおよび１２１ｂ，１２２ｂから被検部位に測定光を射出し、その光が体内を通過して受光部１２３ａおよび１２３ｂにそれぞれ到達した散乱光を受光して、脈波を取得する。発光部１２１ａ，１２２ａおよび１２１ｂ，１２２ｂは、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード：Light emitting diode）またはＬＤ（レーザダイオード：Laser Diode）等の発光素子を含む。また、受光部１２３ａ，１２３ｂは、例えば、ＰＤ（フォトダイオード：Photodiode）またはＰＴ（フォトトランジスタ：Phototransistor）等の受光素子を含む。

なお、上述の構成においては、各センサ部１２０において、２つの発光部および１つの受光部を有する場合について説明したが、本例では、各センサ部１２０において、発光部および受光部をそれぞれ１つずつ有する構成によっても測定を行うことができる。しかしながら、以下、２つの発光部および１つの受光部を有する構成を想定して説明する。

発光部１２１ａ，１２２ａおよび１２１ｂ，１２２ｂは、例えば、緑色（波長：５００〜５５０ｎｍ）、赤色（波長：６３０〜７８０ｎｍ）、近赤外（波長８００〜１６００ｎｍ）のいずれかの光を発光する。長波長の光は短波長の光と比べて、体のより深い位置まで光が減衰しないので、近赤外光の発光素子を用いて生体情報の測定を行うと、測定精度が向上することが期待できる。

次に、図８を参照しながら、測定装置１００の使用方法について説明する。

図８は、図７に示した測定装置１００を被検者に装着した状態を示す概略図である。図２において説明したのと同様に、被検者は、測定装置１００における装着部１１０を手首に巻きつけて、測定装置１００による測定を行う。被検者は、測定装置１００における装着部１１０（または装着部１１０のバンド部１１４，１１５）を手首に巻きつける際に、センサ部１２０ａ，１２０ｂの位置を調整した上で、装着部１１０を手首に巻きつけるようにする。この際、被検者は、センサ部１２０ａ，１２０ｂの発光部から、生体情報を取得する尺骨動脈または橈骨動脈などの所定の血管Ｖに測定光が射出されるように、装着部１１０の位置決めをする。２つのセンサ部１２０ａ，１２０ｂは、装着部１１０の表面１１２側ではなく裏面１１１側に位置するため、図８においては、センサ部１２０ａ，１２０ｂは破線により示してある。

図８に示したように、測定装置１００は、第１センサ部１２０ａおよび第２センサ部１２０ｂの２つのセンサ部が、例えば手首のような被検部位に接触した状態で、被検者に装着される。特に、第１および第２のセンサ部１２０ａおよび１２０ｂは、被検者が自ら装着時に調整することにより、尺骨動脈または橈骨動脈に測定光が射出される位置で、手首に接触させることが好ましい。この時、２つのセンサ部１２０ａ，１２０ｂは、装着部１１０が被検者に装着された状態において、被検者の所定の血管Ｖに沿って配置されるようにするのが好適である。図８においては、例えば尺骨動脈または橈骨動脈のような被検者の所定の血管Ｖを、破線により概略的に示してある。

図８に示す例においても、図２に示したように、装着部１１０（バンド部１１４，１１５を含む）は細長い帯状のバンドとすることができる。生体情報の測定は、例えば被検者が測定装置１００における装着部１１０を手首に巻きつけた状態で行う。具体的には、被検者は、複数のセンサ部１２０ａ，１２０ｂが被検部位に接触するように装着部１１０を手首に巻きつけて、生体情報の測定を行う。測定装置１００は、被検者の手首において、尺骨動脈または橈骨動脈を流れる血液の脈波伝播速度を測定する。

次に、図９を参照して、上述のような構成により取得された２つの脈波に基づいて、手首至近距離間のＰＷＶ（脈波伝播速度：Pulse Wave Velocity）を測定する方法について説明する。

図９は、２つの生体センサで取得された脈波の一例を示す図である。なお、測定装置１００において、第１センサ部１２０ａおよび第２センサ部１２０ｂは、図８に示した例に倣い、被検者の橈骨動脈上に配置するように調整されているものとする。

図９は、橈骨動脈上の第１の被検部Ａに接触する第１センサ部１２０ａにおいて取得された脈波Ａと、橈骨動脈上の第２の被検部Ｂに接触する第２センサ部１２０ｂにおいて取得された脈波Ｂとを、上下に並べて比較して示す図である。図９の縦軸に示すパワーＰａとは、例えば、第１および第２センサ部１２０ａおよび１２０ｂにおける受光部の受光素子からの出力電圧の強度とすることができる。取得された２つの脈波は時間で同期されている。取得された２つの脈波におけるピーク時間の間隔ΔＴ（ミリ秒）、および第１センサ部１２０ａと第２センサ部１２０ｂとの配置間隔ΔＤ（ｍｍ）を用いて、脈波伝搬速度ＰＷＶ（ｍ／秒）は以下の式で求めることができる。
ＰＷＶ＝ΔＤ／ΔＴ

次に、測定装置１００による脈波伝播速度の測定について、機能的な観点から説明する。

図１０は、図１に示した測定装置１００の概略構成を示す機能ブロック図である。測定装置１００は、第１センサ部１２０ａと、第２センサ部１２０ｂと、制御部１６０と、電源部１７０と、記憶部１８０と、通信部１９０とを備える。本実施形態では、第１センサ部１２０ａ、第２センサ部１２０ｂ、制御部１６０、電源部１７０、記憶部１８０および通信部１９０は、それぞれ装着部１１０の内部に含めて構成することができる。また、本実施形態では、第１センサ部１２０ａおよび第２センサ部１２０ｂ以外の、制御部１６０、電源部１７０、記憶部１８０および通信部１９０の各機能部は、適宜装着部１１０の外部に設けてもよい。

第１センサ部１２０ａおよび第２センサ１２０ｂは、上述のようにそれぞれ生体センサを含み、被検部位から生体情報を取得する。第１センサ部１２０ａは、発光部１２１ａ，１２２ａと受光部１２３ａとを含む。第２センサ部１２０ｂは、発光部１２１ｂ，１２２ｂと受光部１２３ｂとを含む。

制御部１６０は、測定装置１００の各機能ブロックをはじめとして、測定装置１００の全体を制御および管理するプロセッサである。また、制御部１６０は、生体情報として取得された脈波に基づいて脈波伝搬速度を算出するプロセッサである。制御部１６０は、制御手順を規定したプログラムおよび脈波伝搬速度を算出するプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで構成され、かかるプログラムは、例えば記憶部１８０等の記憶媒体に格納することができる。このように、本実施形態において、測定装置１００は、センサ部１２０が取得する被検者の生体情報である脈波に基づいて脈波伝搬速度を算出する制御部１６０を備えてもよい。

電源部１７０は、例えばリチウムイオン電池ならびにその充電および放電のための制御回路等を備え、測定装置１００全体をはじめとして、特にセンサ部１２０に電力を供給する。

記憶部１８０は、半導体メモリまたは磁気メモリ等で構成することができ、各種情報や測定装置１００を動作させるためのプログラム等を記憶するとともに、ワークメモリとしても機能する。記憶部１８０は、例えばセンサ部１２０による生体情報の測定結果を記憶してもよい。

通信部１９０は、外部装置と有線通信または無線通信を行うことにより、各種データの送受信を行う。通信部１９０は、例えば、被検者の生体情報を記憶する外部装置と通信を行い、測定装置１００が測定した生体情報の測定結果を、当該外部装置に送信する。

次に、本実施形態に係る測定装置１００を含む測定システムについて説明する。

図１１は、上述した実施形態に係る測定装置１００を含む測定システム１００を概略的に示す図である。測定システム１は、上述した本発明に係る測定装置１００の他に、サーバ２００と、表示部３００とを含むものとして構成することができる。

サーバ２００は、測定装置１００によって取得された生体情報を集約し、種々の情報処理を行う。このような生体情報の集約の際は、測定装置１００が、有線または無線通信ネットワークを介して、サーバ２００にデータを送信することにより行うことができる。このサーバ２００は、測定装置１００のような各種端末と情報の交換を行うことができる、一般的な機能を有するサーバ装置を用いて構成することができる。

表示部３００は、測定装置１００で取得された生体情報に基づいて、サーバ２００が情報処理した結果を表示する。すわなち、表示部３００は、測定装置１００で取得された生体情報に基づく情報を表示する。この表示部３００は、例えばＬＣＤまたは有機ＥＬもしくは無機ＥＬディスプレイなどの単独の表示端末により構成することができる。また、表示部３００は、このような表示装置を備えるスマートフォン、タブレット端末、ノートＰＣ、デスクトップＰＣなど、表示装置を有する任意の端末により構成することもできる。

より具体的には、測定装置１００の制御部１６０は、測定装置１００において取得した生体情報を、測定装置１００の通信部１９０からサーバ２００に送信する。測定装置１００から送信された生体情報を受信すると、サーバ２００は、サーバ２００が内蔵する制御部において、受信した被検者の生体情報に基づいて、種々の情報処理を行う。例えば、サーバ２００の制御部は、測定装置１００において取得した生体情報を、例えば当該生体情報を取得した時間の情報に関連付けた時系列のデータとして、サーバ２００の記憶部に記憶することができる。

そして、サーバ２００の制御部は、例えば、これらの記憶されたデータと、サーバ２００の記憶部に記憶した同一被検者の過去のデータまたは他の被検者のデータとの比較を行い、その結果に基づいて、被検者に最適なアドバイスを生成することができる。次に、サーバ２００の通信部は、取得された被検者の時系列のデータおよび生成されたアドバイスの情報を表示部３００に送信することができる。このようにして送信された情報を表示部３００が受信すると、表示部３００は、受信したデータおよびアドバイスを画面に表示することができる。このように、本実施形態に係る測定システム１は、本実施形態に係る測定装置１００と、測定装置１００で取得された生体情報に基づく情報を表示する表示部３００と、を備える。

上述した測定システム１においては、測定装置１００、サーバ２００、表示装置３００が、それぞれ独自の制御を行うことができることを想定して説明したが、本実施形態に係る測定システム１は、このような構成に限定されない。例えば、本実施形態に係る測定システム１は、サーバ２００が内蔵する記憶部および制御部と同様の機能を有する機能部を、測定装置１００または表示部３００が備えるものとしてもよい。この場合、測定システム１は、必ずしもサーバ２００の機能を介することなく、測定装置１００と表示装置３００との間で直接情報交換を行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、各構成部等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

例えば、上述した実施形態において、測定装置１００は、１つのセンサ部１２０を備える構成、および、第１センサ部１２０ａおよび第２センサ部１２０ｂの２つのセンサ部を備える構成について説明した。しかしながら、本発明において、複数のセンサ部は１つまたは２つのセンサ部に限定されず、２つより多い任意の数のセンサ部を備えるようにしてもよい。この場合は、センサ部の数に応じて、装着部１１０の形状などの構成も適宜変更するのが望ましい。

また、測定装置１００は、被検者に生体情報の測定結果を通知する通知部を備えていてもよい。通知部は、被検者が認識可能な任意の方法により、通知を行うことができる。
ここで、通知部が行う通知とは、所定の測定が開始した旨または終了した旨を知らせる通知、所定の測定の結果を知らせる通知、あるいは所定の警告を知らせる通知など、各種の通知とすることができる。通知部は、例えば、音声、画像、振動またはこれらの組合せにより通知を行うことができる。なお、通知部による通知方法は、これらの例に限られない。

また、上記実施形態において、測定装置１００は、被検者の手首に巻きつけた状態で使用すると説明したが、測定装置１００の使用態様はこれに限られない。測定装置１００は、被検部位の位置に応じて、例えば、足首等の手首以外の生体に装着された状態で使用されるものであってもよい。また、本実施形態において、測定装置１００のセンサ部１２０は、被検者の被検部位に接触した状態で生体情報を測定する例を示したが、本発明はこれに限られない。測定装置１００の突出部１３０によって被検部位の皮膚を伸ばして、被検部位の凸凹、溝、シワなどの影響を低減すれば、センサ部１２０が被検者の被検部位に接触せずとも、測定装置１００は測定の際のノイズを低減することができる。

また、上記実施形態において、測定装置１００は脈波伝搬速度を測定する装置を一例として示したが、本発明はこれに限られない。測定装置１００は、脈波を高い精度で取得することができるので、脈波に基づいて生体情報を測定する装置であってもよい。測定装置１００は、例えば、取得された脈波から血圧を測定するものであってもよい。測定装置１００は、例えば、取得された脈波から脈拍を測定するものであってもよい。測定装置１００が測定する生体情報は、脈波に限られない。測定装置１００は、例えば、血流量を測定するものであってもよい。測定装置１００は、例えば、血中酸素量または血中酸素濃度を測定するものであってもよい。

また、上記実施形態において、測定装置１００は被検部位に光を照射して生体情報を測定する装置を一例として示したが、本発明はこれに限られない。測定装置１００は、例えば、被検部位に超音波を照射して生体情報を測定するものであってもよい。

１ 測定システム
１００ 測定装置
１１０ 装着部
１１１ 裏面
１１２ 表面
１１４，１１５ バンド部
１２０ センサ部
１２０ａ 第１センサ部
１２０ｂ 第２センサ部
１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂ 発光部
１２３ａ，１２３ｂ 受光部
１３０ 突出部
１４０ 弾性体
１５２，１５４ 回路
１６０ 制御部
１７０ 電源部
１８０ 記憶部
１９０ 通信部
２００ サーバ
３００ 表示部

Claims (9)

1. 被検者に装着される装着部と、
   前記装着部に支持されて、前記被検者の被検部位に接触した状態で前記被検者の生体情報を取得するセンサ部と、
   前記センサ部の周りに配置される突出部と、
   を備え、
   前記突出部は、前記センサ部が前記被検部位に接触していない状態においては、前記被検部位側に前記センサ部よりも突出し、
   前記突出部は、前記装着部が前記被検者に装着される際に、前記センサ部が前記被検部位に接触する前に前記被検部位の周りに接触して変形することにより、前記センサ部が接触する被検部位の皮膚を伸張し、
   前記突出部の少なくとも一部はスリットを有する、測定装置。
2. 前記突出部は、前記装着部が前記被検者に装着された状態において、前記センサ部に周囲光が入射することを防ぐ、請求項１に記載の測定装置。
3. 前記突出部の少なくとも一部は遮光性の樹脂である、請求項１または２記載の測定装置。
4. 前記センサ部の前記被検部位に接触する部位は凸形状を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の測定装置。
5. 前記センサ部を複数備え、前記突出部は前記複数のセンサ部の周りに配置される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の測定装置。
6. 前記複数のセンサ部は、前記装着部が前記被検者に装着された状態において、前記被検者の所定の血管に沿って配置される、請求項５に記載の測定装置。
7. 前記装着部は、前記被検者の手首に装着されるバンドである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の測定装置。
8. 前記生体情報は脈波である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の測定装置。
9. 前記脈波に基づいて脈波伝搬速度を算出する制御部を備える、請求項８に記載の測定装置。

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