JP7464247B2 - 生体情報検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検者の被検出部位から生体情報を検出する生体情報検出装置に関する。

従来から、被検者の手首、頭などの被検出部位に取り付けられて、被検者の生体情報（一例として脈波（心拍）、血圧、体温、発汗状態（発汗の有無、発汗量）、体動など）を検出する生体情報検出装置が実用化されている。この生体情報検出装置は、例えば下記特許文献１に開示されるように、被検者の被検出部位に当接するように配置された基板上に設けられた生体センサ（例えば圧電センサ）で基板を介して伝達される被検者の生体情報を検出している。

特開２０１７－１６９６４８号公報

ところで、従来の生体情報検出装置において、例えば被検者の心臓の拍動によって動脈内を流れる血液の圧力変化を「脈波」として検出する場合、一般的に手首、上腕部の体表面が被検出部位となる。

しかしながら、従来の生体情報検出装置は、生体情報として検出される値が微小な値であることが多く、心電などの体表面電位や静電気の帯電があると、その電位変動の影響を受けて検出精度が低下するという問題がある。

このことから、生体情報検出装置において生体情報の検出精度を高めるためには、ノイズとなり得る電位変動の影響を極力低減させる（又はなくす）ための対策を講じる必要がある。

本発明の一実施形態は、このような従来の問題点を解消するため、具体的には電位変動を起因とするノイズを除去して高精度に生体情報を検出することのできる生体情報検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係る生体情報検出装置は、被検者の被検出部位に装着されて前記被検者の生体情報を検出する生体情報検出装置において、前記被検出部位から前記生体情報の元情報となる前記被検者の生体変化を検出する生体センサと、前記生体センサと接続され、前記生体センサから前記生体変化に基づく検出信号を入力して、入力した前記検出信号に関する制御を行う回路部と、前記回路部のグランドに接続される導電性のシールド材と、前記生体センサを前記被検出部位に向けて押し付ける押圧部と、前記押圧部に所定の押圧力を付与する固定部と、を備え、前記押圧部は、前記生体センサの少なくとも上面側に配置され、前記固定部により押圧されることで前記シールド材が前記被検者と導通可能に接続される。

好適には、前記生体情報検出装置において、前記シールド材は、少なくとも前記生体センサの上面側から下面側に跨って配置されて前記生体センサの下面側の少なくとも一部を覆って配置される構成としてもよい。

好適には、前記生体情報検出装置において、前記シールド材は、前記生体センサの下面側における前記被検出部位と対向する検出領域を除いて配置される構成としてもよい。

好適には、前記生体情報検出装置において、前記被検出部位と対向して配置され、前記生体センサに対して前記生体変化を伝達する伝達材をさらに備え、前記生体センサは、前記伝達材の上面に配置される下部電極と、前記下部電極の上側に配置される上部電極と、前記上部電極と前記下部電極との間に挟持される強誘電性を有する強誘電層と、を含み、前記伝達材を介して伝達される前記被検出部位からの圧力変化を検出する圧電センサであり、前記シールド材は、前記上部電極の上面側から前記伝達材の下面側に跨って配置される構成としてもよい。

好適には、前記生体情報検出装置において、前記被検出部位と対向して配置され、前記生体センサに対して前記生体変化を伝達する伝達材をさらに備え、前記生体センサは、前記伝達材の上面に配置される下部電極と、前記下部電極の上側に配置されて上部電極として機能する前記シールド材と、前記シールド材と前記下部電極との間に挟持される強誘電性を有する強誘電層と、を含み、前記伝達材を介して伝達される前記被検出部位からの圧力変化を検出する圧電センサであり、前記シールド材は、前記強誘電層の上面側から前記伝達材の下面側に跨って配置される構成としてもよい。

好適には、前記生体情報検出装置において、前記被検出部位と対向して配置され、前記生体センサに対して前記生体変化を伝達する伝達材をさらに備え、前記生体センサは、下部電極として機能する前記伝達材と、前記伝達材の上側に配置される上部電極と、前記上部電極と前記伝達材との間に挟持される強誘電性を有する強誘電層と、を含み、前記伝達材を介して伝達される前記被検出部位からの圧力変化を検出する圧電センサであり、前記シールド材は、前記上部電極の上面側から前記伝達材に連結される構成としてもよい。

本発明の一実施形態によれば、電位変動を起因とするノイズを除去して高精度に生体情報を検出することができる。

本発明の一実施形態に係る生体情報検出装置の構成を模式的に示す図である。 図１に示すＡ－Ａ切断線で切断した実施形態１に係る生体情報検出装置の構成を示す概略断面図である。 図１に示すＡ－Ａ切断線で切断した実施形態２に係る生体情報検出装置の構成を示す概略断面図である。 図１に示すＡ－Ａ切断線で切断した実施形態３に係る生体情報検出装置の構成を示す概略断面図である。 図１に示すＡ－Ａ切断線で切断した実施形態４に係る生体情報検出装置の構成を示す概略断面図である。 図１に示すＡ－Ａ切断線で切断した実施形態１に係る生体情報検出装置における押圧部の他の配置例を示す概略断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
ここで示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するために例示するものであって、本発明を限定するものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者などにより考え得る実施可能な他の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範囲、要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

さらに、本明細書に添付する図面は、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺、縦横の寸法比、形状などについて、実物から変更し模式的に表現される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

以下に説明する各実施形態において、被検者の被検出部位Ｄは血管（例えば橈骨動脈）Ｖが通る手首Ｗとし、生体情報は拍動による血管Ｖの圧力変化に基づく「脈波（又は脈波に関する信号）」として説明する。なお、生体情報は、脈波に限らず、被検者の血圧、体温、発汗状態（発汗の有無、発汗量）、体動などとしてよい。また、被検者の被検出部位Ｄは、手首Ｗに限らず、上腕部、下肢（足首など）、頭部、体幹などの生体情報に基づく生体変化が検出可能な部位としてよい。

［実施形態１］
本発明の実施形態１に係る生体情報検出装置１について説明する。図１又は図２には、実施形態１に係る生体情報検出装置１の構成が示されている。

図１又は図２に示すように、実施形態１に係る生体情報検出装置１は、検出部１０と、固定部２０と、解析部３０とを有する。

検出部１０は、回路部３と、電源部４が実装された基板２を有する。検出部１０は、基板２と隣接する伝達材５を有し、この伝達材５上に生体センサ６が配置されている。また、検出部１０は、生体センサ６の少なくとも上面はシールド材７で覆われており、このシールド材７上に押圧部８が配置されている。なお、基板２と伝達材５は、連続的に接続される形態でもよく、例えば１つの可撓性を有するフレキシブル基板などを用いれば、手首Ｗに沿って湾曲して装着に支障をきたすことがない。

基板２は、検出部１０のうち回路部３と電源部４の実装が可能な可撓性を有する薄いフレキシブル板材又はフィルム材で構成されることが望ましい。基板２は、例えば、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリイミドなどの合成樹脂から構成することができる。なお、基板２は、可撓性を有さないガラスエポキシ等のリジット基板から構成してもよい。

回路部３は、電源部４及び生体センサ６に接続され、生体センサ６から入力された検出信号に関する制御を行う。回路部３は、生体センサ６で検出された生体情報に基づく検出信号（アナログ信号）を増幅する増幅部３ａと、増幅部３ａで増幅された検出信号（アナログ信号）をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３ｂと、ディジタル信号に変換された検出信号を解析部３０に送信する通信部３ｃなどを少なくとも有する。通信部３ｃは、解析部３０に対して検出信号が通信可能であればよく、一例としてマイクロ波帯、極超短波（ＵＨＦ）帯などで通信するものが好ましく、例えばブルートゥース（登録商標）などの近距離で通信するものを用いることができる。また、通信部３ｃの無線通信方式として、近距離無線通信（NFC：Near field communication）を利用してもよい。

電源部４は、例えばボタン電池やフィルム電池（一次電池、二次電池を問わず）などの比較的小型な電池で構成され、回路部３に電力を供給して駆動させるもので、回路部３に隣接して基板２上に配置されている。電源部４は、回路部３を含む生体情報検出装置１の駆動に必要な電源が供給可能な形態であって、生体情報検出装置１を使用する際に支障のないサイズであれば、本実施形態のような電池に限定されない。

伝達材５は、可撓性を有するフィルム状の材料で構成され、被検者の手首Ｗにおいて血管Ｖの上側に位置する皮膚に対し、シールド材７を介して当接するように配置されている。伝達材５は、生体情報の元情報となる被検者の生体活動に伴う生体変化（例えば、拍動による血管Ｖの圧力変化）を被検出部位Ｄから生体センサ６に伝達し易い材料から構成することが好ましく、例えばポリエチレンナフタレート及びポリエチレンテレフタレートなどから構成することができる。また、伝達材５は、生体センサ６に対して所定の生体変化が伝達可能な範囲で薄く形成することが好ましい。伝達材５の厚さの一例としては、１０μｍ～５００μｍの範囲で形成することができ、１０μｍ～２００μｍの範囲で形成することがより好ましい。

生体センサ６は、被検出部位Ｄから検出対象となる被検者の生体変化を検出し、この生体変化に基づく電気信号（検出信号）を回路部３に出力する。生体センサ６は、一例として円板形状の圧電センサ（圧電素子）で構成され、伝達材５の上側に配置されている。生体センサ６は、一例として手首Ｗを延びる血管Ｖの位置に対応して配置され、伝達材５を介して拍動による血管Ｖの圧力変化を検出する。生体センサ６は、薄く形成することが好ましく、例えば、１μｍ～１００μｍの厚みで形成することができ、印刷により２μｍ～５０μｍの厚みで形成することがより好ましい。

生体センサ６として採用される圧電センサは、血管Ｖの圧力変化を生体情報として検出するため、一対の電極（上部電極６ａ、下部電極６ｂ）と、強誘電層６ｃとを有する。上部電極６ａ及び下部電極６ｂは、一例として共に円板形状をなし、強誘電層６ｃを挟むように配置されて強誘電層６ｃと電気的に接続されている。

上部電極６ａの一部は、シールド材７を介して基板２のグランドと電気的に接続されている。また、下部電極６ｂの一部は、基板２の信号線２ａと電気的に接続されている。圧電センサで検出された生体変化に基づく検出信号は、上部電極６ａ及び下部電極６ｂを通じて回路部３に出力される。

上部電極６ａ及び下部電極６ｂは、例えば金属材料、有機導電性材料などの導電性材料から構成されている。一例として、金属材料は銀及び銅などが挙げられ、有機導電性材料はポリ(３，４－エチレンジオキシチオフェン)：ポリ（４－スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）などが挙げられる。

強誘電層６ｃは、一対の電極の形状と同様、円板形状をなす圧電体であり、上部電極６ａ及び下部電極６ｂに全面にわたって当接されている。強誘電層６ｃは、強誘電性を有する材料、例えばポリ（ビニリデンダイフルオライド－トリフルオロエチレン）共重合体（Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ））などの強誘電性高分子材料で構成されている。

なお、生体センサ６は、検出対象となる生体情報に応じて適応するセンサに適宜変更することができる。例えば、生体情報として被検者の体温を検出する場合は、被検出部位Ｄの体温が検出可能な「温度センサ」とし、生体情報として被検者の発汗状態を検出する場合は、被検出部位Ｄにおける発汗水量（又は発汗の有無）が検出可能な「発汗センサ」としてよい。これらセンサを採用する場合は、装着性などを考慮して薄く形成するのが好ましい。

シールド材７は、被検者の皮膚と当接された状態で例えば生体センサ６と被検出部位Ｄとの間に帯電される静電気や体表面電位などの電位変動を、被検者の被検出部位Ｄと基板２のグランドとに誘導する。シールド材７は、電位変動を接地箇所に誘導可能な導電性を有する材料を用いた部材であり、一例として導電性に優れた銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などからなる金属箔材、導電性繊維、導電性フィルムなどを採用することができる。なお、シールド材７は、被検者が金属アレルギーの場合を想定して、金属箔材よりも、導電性繊維を用いるのが好ましい。

シールド材７は、被検者の被検出部位Ｄと基板２のグランド（－電極）とに接地されており、生体センサ６の上面から側面を覆いつつ、伝達材５の下面（すなわち、被検者の被検出部位Ｄと当接する面全体）を覆うように連続して配置されている。つまり、シールド材７は、生体センサ６の上面側から伝達材５の下面側に跨って配置され、少なくとも伝達材５の下面の一部を覆うように配置されている。これにより、生体センサ６と被検出部位Ｄとの間に誘起される電位変動は、シールド材７を通じて、被検者の被検出部位Ｄと基板２のグランドとに誘導される。そして、基板２における基準電位を被検者の被検出部位Ｄからとることにもなり、電位変動を起因とするノイズが除去されて生体情報を高精度に検出することが可能となる。

押圧部８は、一例として円環形状をなし、生体センサ６の縁部近傍において、少なくとも生体センサ６の中央部Ｃ周辺を上側から押圧可能な状態で接着剤などによりシールド材７に固定されている。具体的には、押圧部８は、内側の中空部分が生体センサ６の中央部Ｃに対応するように配置されており、円環形状の縁部を構成する押圧面８ａが、生体センサ６の中央部Ｃを囲んだ状態で生体センサ６の縁部近傍の上側に位置するシールド材７と当接している。

押圧部８は、シールド材７が介在された状態で生体センサ６の縁部近傍の上面及び側面の一部を押圧面８ａで押圧すると共に、生体センサ６の中央部Ｃを開放する、すなわち当接しないように配置されている。押圧部８は、固定部２０の押圧に伴って、生体センサ６に対する押圧力が付与され、生体センサ６の縁部近傍を大きな力で押圧する。そのため、押圧部８は、手首Ｗからの圧力変化が生体センサ６に入力された際に、生体センサ６の中央部Ｃに対してその縁部の動きを抑制する効果を奏することができる。また、押圧部８によって押圧されたシールド材７は、被検出部位Ｄと接触した状態が維持されるため、被検出部位Ｄから浮くことがない。

押圧部８は、手首Ｗに負担が生じない程度に硬い材料から構成することが好ましく、例えば熱可塑性ポリウレタン、天然ゴム、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）などからなる硬質ゴムから構成することができる。

固定部２０は、手首Ｗに巻き付けるような帯状体に形成され、押圧部８と共に検出部１０全体を覆うように配置されている。固定部２０は、被検出部位Ｄに生体情報検出装置１を装着可能であって検出部１０（特に、押圧部８）に対して所定の押圧力が付与できる材料で少なくとも一部が構成される。固定部２０に適する材料は、一例として伸縮性編地、ポリウレタン繊維などの弾性繊維、シリコーンゴムなどの伸縮性材料が挙げられる。

固定部２０は、押圧部８と共に検出部１０全体を手首Ｗに向かって押圧するように巻き付けられて、検出部１０を手首Ｗに対して固定する。これにより、固定部２０は、押圧部８に所定の押圧力を付与し、押圧部８によって生体センサ６及びシールド材７が被検出部位Ｄに近接（又は接触）するように押し付けられる。

解析部３０は、回路部３の通信部３ｃと通信可能に接続され、通信部３ｃを介して生体センサ６で検出された検出信号が入力されて、この検出信号を解析して生体情報を取得する。解析部３０で取得された生体情報は、被検者の診察、健康管理など活用される。

次に、実施形態１に係る生体情報検出装置１の動作について説明する。
まず、図１に示すように、被検出部位Ｄとなる手首Ｗの血管Ｖ上に生体センサ６の中央部Ｃが位置するように検出部１０を配置し、固定部２０が手首Ｗに巻き付けられて検出部１０を手首Ｗに固定する。これにより、伝達材５が手首Ｗに押し付けられて、例えば拍動による血管Ｖの動きに応じた圧力が手首Ｗから伝達材５に付加される。

図２は、図１に示すＡ－Ａ切断線で切断した生体情報検出装置１における検出部１０及び固定部２０の概略断面図である。図２に示すように、伝達材５の上側には圧電センサである生体センサ６が配置されており、手首Ｗから伝達材５に付加された生体変化である圧力が伝達材５を伝達して生体センサ６に入力される。そのため、生体センサ６の強誘電層６ｃが圧力に応じて振動するように変形して、上部電極６ａ及び下部電極６ｂ間に圧力に応じた電圧が生じることになる。

また、固定部２０の押圧に伴って、押圧部８が生体センサ６の縁部近傍を押圧することにより、生体センサ６の中央部Ｃに対して縁部の動きが抑制される。これにより、手首Ｗからの圧力に応じて生体センサ６の中央部Ｃを集中的に変形させることができ、生体センサ６が大きく変形して生体センサ６の検出精度を向上させることができる。また、押圧部８によって押圧されたシールド材７は、被検者の被検出部位Ｄから浮くことなく、被検出部位Ｄに接触した状態が維持される。

さらに、シールド材７が被検者の被検出部位Ｄと基板２のグランドとに接地されているため、生体センサ６と被検出部位Ｄとの間に誘起される電位変動は、シールド材７を介して被検者の被検出部位Ｄと基板２のグランドとに誘導される。

このようにして、生体センサ６では、手首Ｗからの圧力変化に応じた検出信号が生じ、その検出信号が回路部３に出力される。回路部３は、検出信号に所定の信号処理（増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理など）を施して通信部３ｃから解析部３０に送信する。そして、解析部３０は、回路部３から送信された検出信号に基づいて、例えば心拍数及び血圧などの生体情報を算出する。解析部３０は、検出精度が向上した生体センサ６で検出された生体変化に基づく検出信号、すなわち手首Ｗからの圧力を的確に反映した検出信号が入力されるため、生体情報を高精度に算出することができる。

以上のように、実施形態１に係る生体情報検出装置１によれば、シールド材７が、被検者の被検出部位Ｄと基板２のグランドとに接地されているため、生体センサ６と被検出部位Ｄとの間に誘起される電位変動を、被検者の被検出部位Ｄと基板２のグランドとに誘導させることができる。そして、基板２における基準電位を被検者の被検出部位Ｄからとることにもなり、検出部１０は、電位変動を起因とするノイズが除去されて生体センサ６による生体変化の検出精度を高めることができる。

次に、実施形態１に係る生体情報検出装置１の変形例（実施形態２～４）について説明する。
なお、実施形態２～４に係る生体情報検出装置１において、他の実施形態の生体情報検出装置１と同様の構成要件については同一の番号を付しその構成や処理に関する説明を省略し、各実施形態において技術的特徴を有する発明特定事項（すなわち、他の実施形態と相違する構成要件、新たに追加された機能及びその処理内容など）についてのみ説明する。

［実施形態２］
本発明に係る実施形態２に係る生体情報検出装置１について説明する。
上述した実施形態１に係る生体情報検出装置１では、シールド材７により伝達材５及び生体センサ６が全体的を覆われる構成であったが、実施形態２に係る生体情報検出装置１では、伝達材５の被検出部位Ｄとの対向面（下面）において、少なくとも生体センサ６における被検出部位Ｄと対向する領域（検出領域Ｅ）にシールド材７が配置されないように設けた構成である。

図３は、図１に示すＡ－Ａ切断線で切断した実施形態２に係る生体情報検出装置１における検出部１０及び固定部２０の概略断面図である。図３に示すように、実施形態２に係る生体情報検出装置１において、シールド材７は、伝達材５の下面（被検出部位Ｄとの対向面）における生体センサ６の被検出部位Ｄと対向する検出領域Ｅ（図３に示す一点鎖線で囲われた領域であって、生体センサ６の検出面に相当する領域）を除いた領域に配置されている。すなわち、シールド材７は、生体センサ６の上面と側面を覆いつつ、生体センサ６の側面を覆った箇所から連続して延びるように配置されるが、伝達材５の被検出部位Ｄとの対向面において、生体センサ６の検出領域Ｅに位置する領域を被覆せずに少なくとも伝達材５の下面の一部を覆って配置される。

実施形態２に係る生体情報検出装置１において、シールド材７を上述した配置とすることで、伝達材５を被検者の被検出部位Ｄに直に当接させることができる。

以上のように、実施形態２に係る生体情報検出装置１によれば、シールド材７の配置が生体センサ６の検出領域Ｅと被らないように配置されているため、被検出部位Ｄからシールド材７と伝達材５を介して生体センサ６で生体変化を検出するよりも、高精度に検出することができる。生体センサ６の構成としては、被検者の発汗状態を検出する発汗センサ又は被検者の体温を検出する温度センサを採用する場合に、特に有用である。

また、生体センサ６の検出領域Ｅと対向する伝達材５の領域にシールド材７が配置されていないため、伝達材５が被検出部位Ｄに当接して生体変化を高精度に検出することができる。そのため、実施形態２に係る生体情報検出装置１では、上記のような発汗状態、体温を検出するセンサの他、脈波の検出、血圧の検出のような血管Ｖの微細な動きが検出可能なセンサにも有用である。

さらに、シールド材７が、伝達材５の下面における生体センサ６の検出領域Ｅを除いた領域に配置され、被検者の被検出部位Ｄと基板２のグランドとに接地されているため、生体センサ６と被検出部位Ｄとの間に誘起される電位変動を、被検者の被検出部位Ｄと基板２のグランドとに誘導させることができる。そして、基板２における基準電位を被検者の被検出部位Ｄからとることにもなり、検出部１０は、電位変動を起因とするノイズが除去されて生体センサ６による生体変化の検出精度を高めることができる。

［実施形態３］
本発明に係る実施形態３に係る生体情報検出装置１について説明する。
上述した実施形態１、２の生体情報検出装置１では、生体センサ６として圧電センサを採用し、圧電センサは上部電極６ａと下部電極６ｂと、各電極６ａ、６ｂに挟持される強誘電層６ｃを備えている。
これに対し、実施形態３に係る生体情報検出装置１は、上部電極６ａを排除し、シールド材７を上部電極６ａとして兼用する構成となっている。実施形態３に係る生体情報検出装置１において、生体センサ６となる圧電センサは、上部電極６ａとして機能するシールド材７と下部電極６ｂとの間に、強誘電層６ｃを挟持した構造を有している。

図４は、図１に示すＡ－Ａ切断線で切断した実施形態３に係る生体情報検出装置１における検出部１０及び固定部２０の概略断面図である。図４に示すように、実施形態３に係る生体情報検出装置１は、伝達材５の上面に下部電極６ｂが配置され、下部電極６ｂの上面に強誘電層６ｃが配置され、強誘電層６ｃの上面に上部電極６ａとして機能するシールド材７が配置される構成となっている。

シールド材７は、被検者の被検出部位Ｄと基板２のグランド（－電極）とに接地されており、強誘電層６ｃの上面と当接した状態で生体センサ６の上側と側面を跨ぐように覆うと共に、伝達材５の下面（すなわち、被検者の被検出部位Ｄと当接する面全体）を覆うように連続して配置される。なお、シールド材７は、実施形態２と同様にして、伝達材５の下面においては、少なくとも生体センサ６における被検出部位Ｄと対向する領域にシールド材７が配置されない構成としてもよい。

シールド材７は、上部電極６ａとして機能すると共に、生体センサ６と被検出部位Ｄとの間に誘起される電位変動を、被検者の被検出部位Ｄと基板２のグランドとに誘導可能な材質により構成される。そのため、シールド材７は、例えば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属箔材、導電性繊維、導電性フィルムなどを採用することができる。

以上のように、実施形態３に係る生体情報検出装置１によれば、上部電極６ａを設けずとも、シールド材７で上部電極６ａの機能を実現させることができるため、生体情報検出装置１の構成部品数の削減による装置全体の小型（薄型）・軽量化が図れると共に、生体センサ６の検出精度を向上させる効果を奏することができる。また、シールド材７が、生体センサ６の上面側から伝達材５の下面側に跨って配置されているため、生体センサ６と被検出部位Ｄとの間に誘起される電位変動を、被検者の被検出部位Ｄと基板２のグランドとに誘導させることができる。そして、基板２における基準電位を被検者の被検出部位Ｄからとることにもなり、検出部１０は、電位変動を起因とするノイズが除去されて生体センサ６による生体変化の検出精度を高めることができる。

［実施形態４］
本発明に係る実施形態４に係る生体情報検出装置１について説明する。
上述した実施形態１に係る生体情報検出装置１では、生体センサ６として圧電センサを採用し、圧電センサは上部電極６ａと下部電極６ｂと、各電極６ａ、６ｂに挟持される強誘電層６ｃを備えている。
これに対し、実施形態４に係る生体情報検出装置１は、下部電極６ｂを排除し、伝達材５を下部電極６ｂとして使用する構成となっている。つまり、実施形態４に係る生体情報検出装置１において、生体センサ６となる圧電センサは、下部電極６ｂとして機能する伝達材５と上部電極６ａとの間に、強誘電層６ｃを挟持した構造を有している。また、実施形態４に係る生体情報検出装置１では、下部電極６ｂとして機能する伝達材５が、シールド材７の機能も果たす構成となっている。さらに、押圧部８は、押圧面８ａを生体センサ６の縁部近傍と当接させた状態とし、その上側が覆われるようにシールド材７が配置されている。

図５は、図１に示すＡ－Ａ切断線で切断した実施形態４に係る生体情報検出装置１における検出部１０及び固定部２０の概略断面図である。図５に示すように、実施形態４に係る生体情報検出装置１は、伝達材５の上面に強誘電層６ｃが配置され、強誘電層６ｃの上面に上部電極６ａが配置される構成となっている。上部電極６ａの一部は、基板２の信号線２ａと電気的に接続されている。また、下部電極６ｂ（伝達材５）の一部は、シールド材７を介して基板２のグランドと電気的に接続されている。圧電センサで検出された検出信号は、上部電極６ａ及び下部電極６ｂ（伝達材５）を通じて回路部３に出力されることになる。

また、シールド材７は、一部が基板２のグランド（－電極）に接地されており、上部電極６ａの上面と当接した状態で側面を覆いつつ、伝達材５の上面まで及ぶように連続して配置される。

伝達材５は、一部が被検者の被検出部位Ｄに接地されており、下部電極６ｂとして機能すると共に、シールド材７としての機能を果たすため、電極として適用可能であり、かつ、生体センサ６と被検出部位Ｄとの間に誘起される電位変動を、被検者の被検出部位Ｄと基板２のグランドとに誘導可能な部材により構成される。そのため、伝達材５としては、例えばポリエチレンナフタレート及びポリエチレンテレフタレートなどのフィルム材の表面を導電性材料で被覆した導電性フィルムを採用するのが好ましい。

以上のように、実施形態４に係る生体情報検出装置１によれば、伝達材５が下部電極６ｂの機能と、シールド材７の機能を兼ね備えているため、生体情報検出装置１の構成部品数の削減による装置全体の小型（薄型）・軽量化が図ることができる。また、伝達材５が被検出部位Ｄに対して直に当接することで、シールド材７によって電位変動によるノイズ除去効果が得られた状態で、生体センサ６の検出精度をさらに向上させることができる。実施形態４に係る生体情報検出装置１は、特に脈波の検出、血圧の検出のような血管Ｖの微細な動きを高精度に検出することができる。この効果は、実施形態２に係る生体情報検出装置１と同様に、伝達材５が被検出部位Ｄに直に当接することにより奏されるものである。

［作用効果］
以上説明したように、本発明の一実施形態に係る生体情報検出装置１は、被検者の被検出部位Ｄに装着されて被検者の生体情報を検出するにあたり、被検出部位Ｄから生体情報の元情報となる被検者の生体変化を検出する生体センサ６と、生体センサ６と接続されて生体センサ６から生体変化に基づく検出信号を入力して、入力した検出信号に関する制御を行う回路部３と、回路部３のグランドに接続される導電性のシールド材７と、生体センサ６を被検出部位Ｄに向けて押し付ける押圧部８と、押圧部８に所定の押圧力を付与する固定部２０とを備え、押圧部８は、生体センサ６の少なくとも上面側に配置され、固定部２０により押圧されることでシールド材７が被検者と導通可能に接続される構成となっている。

この構成では、生体センサ６と被検出部位Ｄとの間に誘起される電位変動を、シールド材７を介して被検者の被検出部位Ｄと基板２のグランドとに誘導することができる。そして、基板２における基準電位を被検者の被検出部位Ｄからとることにもなるため、電位変動を起因とするノイズが除去されて生体情報を高精度に検出することができる。

また、一実施形態に係る生体情報検出装置１において、シールド材７は、少なくとも生体センサ６の上面側から下面側に跨って配置されて生体センサ６５の下面側の少なくとも一部を覆って配置される構成となっている。

この構成では、シールド材７を生体センサ６の上面側から下面側に跨って配置すると共に、伝達材５の下面の少なくとも一部を覆うようにすることで、生体センサ６と被検出部位Ｄとの間に誘起される電位変動を、シールド材７を介して被検者の被検出部位Ｄと基板２のグランドとに誘導することができる。そして、基板２における基準電位を被検者の被検出部位Ｄからとることにもなるため、電位変動を起因とするノイズが除去されて生体情報を高精度に検出することができる。

また、一実施形態に係る生体情報検出装置１において、シールド材７は、生体センサ６の下面側における被検出部位Ｄと対向する検出領域Ｅを除いて配置される構成となっている。

この構成では、シールド材７を、生体センサ６の下面側における被検出部位Ｄと対向する検出領域Ｅを除いて配置することで、伝達材５が被検者の被検出部位Ｄと直に当接するため、生体センサ６で検出される生体情報をより高精度に検出することが可能となる。そのため、この装置構成における生体センサ６として、例えば被検者の発汗状態を検出する発汗センサ又は被検者の体温を検出する温度センサを採用した際には、特に有用である。

また、一実施形態に係る生体情報検出装置１において、被検出部位Ｄと対向して配置され、生体センサ６に対して生体変化を伝達する伝達材５をさらに備え、生体センサ６は、伝達材５の上面に配置される下部電極６ｂと、下部電極６ｂの上側に配置される上部電極６ａと、上部電極６ａと下部電極６ｂとの間に挟持される強誘電性を有する強誘電層６ｃと、を含み、伝達材５を介して伝達される被検出部位Ｄからの圧力変化を検出する圧電センサであり、シールド材７は、上部電極６ａの上面側から伝達材５の下面側に跨って配置される構成となっている。

この構成では、生体センサ６を圧電センサとしたときであっても、生体センサ６と被検出部位Ｄとの間に誘起される電位変動を、シールド材７を介して被検者の被検出部位Ｄと基板２のグランドとに誘導することができる。そして、基板２における基準電位を被検者の被検出部位Ｄからとることにもなるため、手首Ｗを通る血管Ｖの圧力変化に伴う微細な動きを精度よく検出することができる。

また、一実施形態に係る生体情報検出装置１において、被検出部位Ｄと対向して配置され、生体センサ６に対して生体変化を伝達する伝達材５をさらに備え、生体センサ６は、伝達材５の上面に配置される下部電極６ｂと、下部電極６ｂの上側に配置されて上部電極６ａとして機能するシールド材７と、シールド材７と下部電極６ｂとの間に挟持される強誘電性を有する強誘電層６ｃと、を含み、伝達材５を介して伝達される被検出部位Ｄからの圧力変化を検出する圧電センサであり、シールド材７は、強誘電層６ｃの上面側から伝達材５の下面側に跨って配置される構成となっている。

この構成では、圧電センサの構成として、上部電極６ａを設けずとも、シールド材７を上部電極６ａとして機能させることができるため、生体情報検出装置１の構成部品数の削減による装置全体の小型（薄型）・軽量化が図れると共に、生体センサ６の検出精度を向上させることができる。

また、一実施形態に係る生体情報検出装置１において、被検出部位Ｄと対向して配置され、生体センサ６に対して生体変化を伝達する伝達材５をさらに備え、生体センサ６は、下部電極６ｂとして機能する伝達材５と、伝達材５の上側に配置される上部電極６ａと、上部電極６ａと伝達材５との間に挟持される強誘電性を有する強誘電層６ｃと、を含み、伝達材５を介して伝達される被検出部位Ｄからの圧力変化を検出する圧電センサであり、シールド材７は、上部電極６ａの上面側から伝達材５に連結される構成となっている。

この構成では、圧電センサの構成として、伝達材５が下部電極６ｂの機能と、シールド材７の機能を兼ね備えているため、生体情報検出装置１の構成部品数の削減による装置全体の小型（薄型）・軽量化が図ることができる。また、伝達材５が被検出部位Ｄに対して直に当接するため、電位変動によるノイズ除去効果を奏するだけでなく、生体センサ６の検出精度も向上させることができる。特に、生体情報として脈波を検出する形態では、血管Ｖの微細な動きを高精度に検出することができるため、有用である。

［その他の実施形態］
なお、上述した各実施形態に係る生体情報検出装置１は、各形態の機能を損なわない範囲において、以下に示すような種々の構成又はこれら構成を適宜組み合わせた構成を採用することもできる。

上述した実施形態１～３の生体情報検出装置１では、固定部２０の直下に押圧部８を配置し、シールド材７を介して生体センサ６の縁部近傍及び伝達材５を被検出部位Dに近接させるように押圧する構成としたが、これに限定されない。図６は、図１に示すＡ－Ａ切断線で切断した実施形態１に係る生体情報検出装置１において押圧部８の配置を変更した形態例を示した検出部１０及び固定部２０の概略断面図である。図６に示すように、押圧部８の押圧面８ａを、生体センサ６の縁部近傍と当接させた状態とし、その上側を覆うようにシールド材７を配置する構成としてもよい。つまり、シールド材７は、押圧部８を含めた生体センサ６の少なくとも一部が覆われるように配置された構成としてよい。このような押圧部８の配置は、図示はしないが、実施形態２、３の生体情報検出装置１にも適用可能であり、押圧部８をこのような配置としても、電位変動を起因とするノイズ除去効果が十分に得られ、生体情報を高精度に検出することができる。

また、上述した実施形態１～４において、押圧部８は、シールド材７に固定された構成としたが、これに限定されず、生体センサ６の中央部Ｃ周辺の少なくとも一部に対向して配置されていればよく、生体センサ６に対して離間可能に配置してもよい。これにより、押圧部８の位置を使用者が容易に調節することができる。

また、上述した実施形態１～４において、押圧部８は、生体センサ６の中央部Ｃを開放するように形成されたが、これに限定されず、押圧面８ａが生体センサ６の中央部Ｃ周辺に対向していればよい。一例としては、押圧部８の形状を円柱形状とし、円柱の下端部に凹部を形成し、この凹部が生体センサ６の中央部Ｃに対応するように配置されるような構成としてよい。これにより、押圧部８は、円環形状に形成された押圧面８ａが生体センサ６の中央部Ｃ周辺に対向すると共に凹部は生体センサ６の中央部Ｃに当接しないため、押圧面８ａで生体センサ６の中央部Ｃ周辺を押圧することができる。

また、上述した実施形態１～４において、生体センサ６は、被検出部位Ｄとなる手首Ｗの血管Ｖ上に中央部Ｃが位置するように配置されたが、被検者から生体情報の元情報となる生体変化が検出できればよく、検出する生体情報の種類によっては血管Ｖからずれた位置に配置することもできる。同様に、伝達材５についても、血管Ｖ上に位置するように配置されたが、生体情報の種類によっては、血管Ｖからずれた位置に配置することもできる。

また、上述した実施形態１～４において、圧電センサは、円板形状に形成されたが、被検者からの圧力変化を検出できればよく、円板形状に限られるものではない。例えば、圧電センサは、楕円状、矩形状、多角形状など任意に設定することもできる。

また、上述した実施形態１～４において、固定部２０は、被検者の被検出部位Ｄに巻き付けるような帯状体に形成されたが、これに限定されず、押圧部８を押圧して伝達材５、生体センサ６及び押圧部８を被検出部位Ｄに対して固定することができればよい。固定部２０の一例としては、シールなどから形成することもできる。

また、上述した実施形態１～４において、固定部２０は、張力により押圧部８を押圧して伝達材５、生体センサ６及び押圧部８を被検出部位Ｄに対して固定するように形成されたが、これに限定されず、押圧部８を押圧して固定することができればよい。固定部２０の一例としては、伝達材５、生体センサ６、押圧部８及び被検出部位Ｄを挟むように押圧して固定することもできる。

また、上述した実施形態１～４において、検出部１０で検出された生体情報の元情報となる検出信号を解析部３０に無線通信する構成で説明したが、これに限定されず、生体情報検出装置１の基板２上に解析部３０を実装して、Ａ／Ｄ変換部３ｂで信号変換された検出信号を解析部３０に出力して解析処理を行う構成としてもよい。また、各実施形態において、解析部３０による解析結果を表示させる表示部（一例として液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ、ＬＥＤ表示器、電気泳動ディスプレイ）を搭載させた構成としてもよい。このような構成とすることで、解析部３０による解析結果を被検者自身が即座に確認することができる。

また、上述した実施形態１～４において、回路部３に入力された生体変化に基づく検出信号は、通信部３ｃを介して解析部３０に送信される構成として説明したが、生体センサ６で検出された検出信号（すなわち、生体情報を取得するための元情報）が解析部３０に入力されればよく、解析部３０への前記元情報の出力方法は、無線通信に限定されない。この前記元情報の出力に用いられる転送媒体しては、ケーブル、リムーバブルメディア（補助記憶装置）などが利用可能である。

また、上述した実施形態１～４において、検出部１０は、スクリーン印刷、グラビア印刷、反転オフセット印刷、インクジェット印刷、フレキソ印刷などの印刷方法で薄く形成することが好ましい。

１ 生体情報検出装置
２ 基板（２ａ 信号線）
３ 回路部（３ａ 増幅部、３ｂ Ａ／Ｄ変換部、３ｃ 通信部）
４ 電源部
５ 伝達材
６ 生体センサ（６ａ 上部電極、６ｂ 下部電極、６ｃ 強誘電層）
７ シールド材
８ 押圧部（８ａ 押圧面）
１０ 検出部
２０ 固定部
３０ 解析部
Ｃ 生体センサ（圧電センサ）の中央部
Ｄ 被検者の被検出部位
Ｅ 生体センサの検出領域
Ｖ 血管
Ｗ 手首

Claims (6)

1. 被検者の被検出部位に装着されて、前記被検者における血管の圧力変化を伴う生体情報を検出する生体情報検出装置において、
   前記被検出部位から前記生体情報の元情報となる前記被検者の圧力変化を検出する生体センサと、
   前記生体センサと接続され、前記生体センサから前記圧力変化に基づく検出信号を入力する回路部と、
   前記回路部のグランドに接続される導電性のシールド材と、
   内側の中空部分が前記生体センサの中央部に対応するように配置され、押圧面が前記中央部を囲んだ状態で前記生体センサの縁部近傍を前記被検出部位に向けて押し付ける押圧部と、
   前記押圧部に所定の押圧力を付与する固定部と、
   を備え、
   前記押圧部は、
   前記生体センサの少なくとも上面側に配置され、前記固定部により押圧されることでシールドとして機能する部材で前記被検者に接触して、前記シールド材が前記被検者と導通可能に接続される、
   生体情報検出装置。
2. 前記シールド材は、少なくとも前記生体センサの上面側から下面側に跨って配置されて前記生体センサの下面側の少なくとも一部を覆って配置される、
   請求項１に記載の生体情報検出装置。
3. 前記シールド材は、前記生体センサの下面側における前記被検出部位と対向する検出領域を除いて配置される、
   請求項２に記載の生体情報検出装置。
4. 前記被検出部位と対向して配置され、前記生体センサに対して前記圧力変化を伝達する伝達材をさらに備え、
   前記生体センサは、
   前記伝達材の上面に配置される下部電極と、前記下部電極の上側に配置される上部電極と、前記上部電極と前記下部電極との間に挟持される強誘電性を有する強誘電層と、を含み、前記伝達材を介して伝達される前記被検出部位からの前記圧力変化を検出する圧電センサであり、
   前記シールド材は、前記上部電極の上面側から前記伝達材の下面側に跨って配置される、
   請求項１～３の何れか１項に記載の生体情報検出装置。
5. 前記被検出部位と対向して配置され、前記生体センサに対して前記圧力変化を伝達する伝達材をさらに備え、
   前記生体センサは、
   前記伝達材の上面に配置される下部電極と、前記下部電極の上側に配置されて上部電極として機能する前記シールド材と、前記シールド材と前記下部電極との間に挟持される強誘電性を有する強誘電層と、を含み、前記伝達材を介して伝達される前記被検出部位からの前記圧力変化を検出する圧電センサであり、
   前記シールド材は、前記強誘電層の上面側から前記伝達材の下面側に跨って配置される、
   請求項１記載の生体情報検出装置。
6. 前記被検出部位と対向して配置され、前記生体センサに対して前記圧力変化を伝達し、前記被検者に接触する伝達材をさらに備え、
   前記生体センサは、
   シールド及び下部電極として機能する前記伝達材と、前記伝達材の上側に配置される上部電極と、前記上部電極と前記伝達材との間に挟持される強誘電性を有する強誘電層と、を含み、前記伝達材を介して伝達される前記被検出部位からの前記圧力変化を検出する圧電センサであり、
   前記シールド材は、前記上部電極の上面側から前記伝達材に連結される、
   請求項１に記載の生体情報検出装置。