JPH11235320A

JPH11235320A - 生体情報計測装置

Info

Publication number: JPH11235320A
Application number: JP10040675A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kondo; 豊近藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 1999-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】生体へ与える圧迫感を最小限としながらも、測
定精度を向上させる。【解決手段】反射型光学センサであって脈拍数を検出す
る脈波センサユニット１００と、このセンサユニットを
内蔵するハウジング１０と、ハウジング１０を生体に固
定するリストバンド２０とを有する生体情報計測装置を
改良する。ハウジング１０の裏蓋１２に形成された凸部
１３０には、移動可能にアース用端子１４０，１４１が
取り付けられている。アース用端子１４０，１４１は、
導体製のスプリング１５２を介して、脈波センサユニッ
ト１００の回路基板１０１の必要箇所に接続されてい
る。装置を生体に装着すると、アース用端子１４０，１
４１はスプリング１５２により常に生体に接触し、回路
基板１０１の必要箇所の接地が維持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的に脈拍数等
の生体情報を計測することができる生体情報計測装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】生体の脈拍数等の情報を得るため、発光
体からの光を生体に照射し、生体からの反射光をフォト
センサで受光することにより、脈拍に対応する反射光の
変動を計測する技術がすでに実施されている。かかる技
術においては、発光体、フォトセンサ、またはそのフォ
トセンサの出力した電気信号を変換および増幅する回路
を接地させている。この接地は、生体にアース用端子を
接触させることにより行うことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の接地されるべき
箇所と生体との間の浮遊静電容量は低く、かつ安定して
いるのが望ましい。しかし、従来は、測定の間、常にア
ース用端子を生体に密着させることが難しかったため、
浮遊静電容量が高くなったり、変動したりすることがあ
った。特に、筋肉が発達している部位に対して測定を行
う場合に、生体が運動している時には、アース用端子と
生体とが離れる可能性が大きかった。また、特に、皮膚
表面の層が厚いなどの理由により、生体からの反射光の
変動が小さい場合には、フォトセンサの出力信号のレベ
ルが小さいため、相対的に浮遊静電容量の影響が大きく
なり、測定精度の低下をもたらしていた。

【０００４】アース用端子を常に生体に密着させるに
は、これが付属している装置を生体に強い保持力でバン
ドなどにより押し付けるという方策も採りうるが、その
場合には、必然的にバンドが生体を圧迫する力が強くな
り、生体が広い範囲にわたって高い圧迫感を感じ取るた
め、長時間の使用が難しい。特に、皮膚表面の凹凸が多
い部位に対して測定を行う場合には、かなりの力で押圧
しなければならない。

【０００５】本発明は上記の事情を考慮してなされたも
のであり、生体へ与える圧迫感を最小限としながらも、
測定精度を向上させることができる生体情報計測装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る生体情報計測装置は、生体の検出部位
に光を照射する発光手段と、前記発光手段が照射した光
に係る前記生体からの反射光を受光して受光量に応じた
生体情報信号を生成する生体情報検出手段と、前記生体
情報検出手段の生成した前記生体情報信号を増幅または
変換する回路と、前記発光手段、前記生体情報検出手段
および前記回路を支持する支持体と、前記支持体に連結
され、前記支持体を前記生体に固定する固定手段と、前
記発光手段、前記生体情報検出手段および前記回路の少
なくとも一つに電気的に接続されていると共に、前記支
持体に移動可能に支持されて前記生体に対向させられた
アース用端子と、前記固定手段により前記支持体が前記
生体に固定されているときに、前記アース用端子を前記
生体に向けて常に付勢する付勢手段とを備えることを特
徴とする。

【０００７】また、本発明の生体情報計測装置は、別の
観点からいえば、生体の検出部位に光を照射する発光体
と、前記発光体が照射した光に係る前記生体からの反射
光を受光して受光量に応じた生体情報信号を生成する受
光体と、前記受光手段の生成した前記生体情報信号を増
幅または変換する回路と、前記発光体、前記受光体およ
び前記回路を支持する支持体と、前記支持体に連結さ
れ、前記検出部位の付近の前記生体の周囲に巻回され
て、前記支持体を前記生体に固定する巻回体と、前記発
光体、前記受光体および前記回路の少なくとも一つに電
気的に接続されていると共に、前記支持体に移動可能に
支持されて前記生体に対向させられたアース用端子と、
前記巻回体により前記支持体が前記生体に固定されてい
るときに、前記アース用端子を前記生体に向けて常に付
勢するスプリングとを備えることを特徴とする。

【０００８】上記構成によれば、支持体が生体に固定さ
れているときに、移動可能に支持されたアース用端子は
常に付勢手段またはスプリングにより生体に向けて付勢
される。つまり必要な箇所が常に接地されるので、浮遊
静電容量の影響は常に最小限になる。従って、従来より
も測定精度が向上する。この接地を確保するのは、支持
体に支持された付勢手段またはスプリングであるので、
生体を圧迫する範囲は狭く、生体が感じ取る圧迫感も最
小限となり、長期間の測定にも生体が耐えることが可能
である。

【０００９】前記支持体には、前記生体に固定されると
きに、前記生体に向けられる面に凸部が形成されてお
り、前記凸部には前記発光手段および前記生体情報検出
手段を保護すると共に、前記発光手段から前記生体を経
て前記生体情報検出手段に至る光の進行を確保する透光
体と、前記アース用端子が取り付けられており、前記透
光体と前記アース用端子は前記凸部よりも前記生体側に
突出させられているようにしてもよい。これによれば、
アース用端子が支持体の凸部よりも生体側に突出する。
従って、アース用端子と生体との密着性が向上し、測定
精度がさらに向上する。しかも、透光体が支持体の凸部
よりも生体側に突出するので、透光体と生体との密着性
も向上し、外光が生体情報検出手段に影響を与えるのも
削減できる。

【００１０】また、本発明に係る生体情報計測装置は、
生体の検出部位に光を照射する発光手段と、前記発光手
段が照射した光に係る前記生体からの反射光を受光して
受光量に応じた生体情報信号を生成する生体情報検出手
段と、前記生体情報検出手段の生成した前記生体情報信
号を増幅または変換する回路と、前記発光手段、前記生
体情報検出手段および前記回路を支持する支持体と、前
記支持体に連結され、前記支持体を前記生体に固定する
固定手段と、前記発光手段、前記生体情報検出手段およ
び前記回路の少なくとも一つに電気的に接続されている
と共に、前記支持体に支持されて前記生体に対向させら
れたアース用端子と、前記支持体に取り付けられて、前
記発光手段および前記生体情報検出手段を保護すると共
に、前記発光手段から前記生体を経て前記生体情報検出
手段に至る光の進行を確保する透光体とを備え、前記ア
ース用端子および前記透光体は前記支持体よりも前記生
体側に突出していると共に、前記アース用端子の前記生
体側の端面と、前記透光体の前記生体側の端面はほぼ同
一の平面上に位置しており、前記アース用端子はループ
形状を有しており、前記透光体を取り囲むように配置さ
れていることを特徴とするものでもよい。

【００１１】さらに、本発明に係る生体情報計測装置
は、別の観点では、生体の検出部位に光を照射する発光
体と、前記発光体が照射した光に係る前記生体からの反
射光を受光して受光量に応じた生体情報信号を生成する
受光体と、前記受光手段の生成した前記生体情報信号を
増幅または変換する回路と、前記発光体、前記受光体お
よび前記回路を支持する支持体と、前記支持体に連結さ
れ、前記検出部位の付近の前記生体の周囲に巻回され
て、前記支持体を前記生体に固定する巻回体と、前記発
光体、前記受光体および前記回路の少なくとも一つに電
気的に接続されていると共に、前記支持体に支持されて
前記生体に対向させられたアース用端子と、前記支持体
に取り付けられて、前記発光手段および前記生体情報検
出手段を保護すると共に、前記発光手段から前記生体を
経て前記生体情報検出手段に至る光の進行を確保する透
光体とを備え、前記アース用端子および前記透光体は前
記支持体よりも前記生体側に突出していると共に、前記
アース用端子の前記生体側の端面と、前記透光体の前記
生体側の端面はほぼ同一の平面上に位置しており、前記
アース用端子はループ形状を有しており、前記透光体を
取り囲むように配置されていることを特徴とする。

【００１２】このようにアース用端子の端面と透光体の
端面をほぼ同一の平面上に位置させ、アース用端子をル
ープ形状として透光体の周囲に配置したことにより、ア
ース用端子の端面と透光体の端面が生体に与える圧力が
均一化される。従って、圧力が集中する場合に比べて、
生体への圧迫感をやわらげることができる。また、アー
ス用端子がループ形状となることにより、例えば生体と
支持体との間で相対移動があっても、アース用端子と生
体とが離れることがない。つまり必要な箇所が常に接地
されるので、浮遊静電容量の影響は常に最小限になる。
従って、従来よりも測定精度が向上する。また、ループ
形状のアース用端子が透光体を取り囲むことにより、測
定に対する外光の影響を防止できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の様
々な実施形態について説明する。１．第１実施形態（１）概略構造図１および図２に示すように、本発明に係る実施形態の
生体情報計測装置は、腕時計型であって、各種の電気部
品または電子部品を内蔵したハウジング（支持体）１０
と、ハウジング１０に連結され人間の腕に巻回されてハ
ウジング１０を腕に固定するリストバンド（固定手段、
巻回体）２０とを備える。

【００１４】この実施形態におけるリストバンド２０は
２つのバンド片２１，２２を有する。バンド片２１の一
端は、ハウジング１０の下端に連結されている。バンド
片２２の下端は、ハウジング１０の上端に連結されてい
る。バンド片２１，２２のハウジング１０に対する連結
方式は、バネ棒２５（図３参照）を用いた公知のもので
ある。バンド片２１，２２の素材としては、後述する脈
波センサユニットの測定誤差を抑えるため、光を透過さ
せないものが選ばれる。

【００１５】図１に示すように、ハウジング１０から遠
い方のバンド片２２の端部には、公知の形式でバックル
２６とタング２７が取り付けられている。一方、バンド
片２２には、その長手方向に沿って等間隔に複数の小孔
２８が形成されている。バンド片２２はバックル２６に
挿入され、いずれかの小孔２８にタング２７を通すこと
により、この生体情報計測装置は人間の腕に固定され、
ハウジング１０の裏面が手首の甲に密着する。そして、
タング２７を通す小孔２８を選択することにより、装置
の周長が調節される。

【００１６】図３にハウジング１０の断面を示す。同図
に示すように、ハウジング１０は、表側に配置された外
側ケース１１と裏側に配置された裏蓋１２とを有する。
外側ケース１１と裏蓋１２は互いに組み合わせられて固
定され、内部に各種の電気部品または電子部品を収容す
る空間を形成している。外側ケース１１および裏蓋１２
の素材としては、光を透過させないものが選ばれる。

【００１７】ハウジング１０には、脈波センサユニット
１００が支持されている。脈波センサユニット１００
は、反射型光学センサであって、裏蓋１２の上に配置さ
れた回路基板１０１と、この回路基板１０１の裏面に実
装された発光体（発光手段）であるＬＥＤ（Light Emit
ting Diode）１０２と、受光体（生体情報検出手段）で
あるフォトダイオード１０３（図４参照）とを有する。
ＬＥＤ１０２から発した光は、図中の下方に向かって進
み、装着者の手首を照射する。照射光は手首の組織や血
管などによって吸収され、吸収を免れた照射光が反射さ
れる。その反射光はフォトダイオード１０３により受光
され、フォトダイオード１０３は受光の強度に応じた電
気信号を発生する。

【００１８】裏蓋１２の中央には貫通穴が形成されてお
り、この貫通穴を覆うように透明ガラス１０４が固定さ
れている。透明ガラス１０４は、ＬＥＤ１０２とフォト
ダイオード１０３のために光の透過を許容すると同時
に、これらを保護する。

【００１９】図３には示さないが、回路基板１０１に
は、後述するＯＰアンプ１０６や抵抗１０７ａ，１０７
ｂなど（図５参照）が実装されており、これらの電気部
品によりフォトダイオード１０３の出力信号が増幅・変
換されるようになっている。

【００２０】また、ハウジング１０の内部空間には、メ
イン基板１１０が配置されている。メイン基板１１０に
は、後述するＣＰＵ（中央演算装置）などのＩＣ部品を
含むデータ処理回路１１１が設けられている。メイン基
板１１０の裏側には、この生体情報計測装置の電源とな
る電池１１２が配置されており、この電池１１２はメイ
ン基板１１０上の回路に接続されている。さらに、メイ
ン基板１１０の表側には液晶表示装置１１３が配置され
ている。液晶表示装置１１３の表側には、液晶表示装置
１１３の視認を可能にするとともにこれを保護する透明
ガラス１１４が配置され、この透明ガラス１１４はハウ
ジング１０の外側ケース１１に支持されている。液晶表
示装置１１３には、脈波センサユニット１００の計測結
果である脈拍数（生体情報）が表示される。

【００２１】また、この実施形態では、メイン基板１１
０に設けられた回路が、通常のディジタル時計と同様
に、時刻および日付をカウントする機能を有する。液晶
表示装置１１３は、上記の脈拍数に加えて、時刻および
日付を表示させることも可能である。図１に示す液晶表
示装置１１３において、「10:08」は時刻を表し、「12
7」は脈拍数を表す。図１に示すように、ハウジング１
０の外側ケース１１には、時刻合わせや表示モードの切
換などを行うためのボタンスイッチ１１６，１１７が設
けられている。

【００２２】上記のメイン基板１１０と脈波センサユニ
ット１００は、図示しないコネクタにより互いに接続さ
れている。これにより、メイン基板１１０から電力が脈
波センサユニット１００に供給されると共に、脈波セン
サユニット１００からメイン基板１１０に脈波信号が供
給される。

【００２３】（２）脈拍検出図５は、脈波センサユニット１００の細部を示す。同図
に示すようにＬＥＤ１０２のアノードには正電圧＋Ｖが
与えられ、そのカソードは抵抗１０７ａおよび導線１０
８ａを介して接地されている。接地は後述するアース用
端子１４０を被験者の手首表面に接触させることにより
行われる。抵抗１０７ａは電流制限抵抗として作用する
ので、所望の電流がＬＥＤ１０２に流れるようになって
いる。

【００２４】また、フォトダイオード１０３のカソード
には正電圧＋Ｖが与えられ、アノードはＯＰアンプ１０
６の負入力端子に接続されている。ＯＰアンプ１０６の
出力信号は、抵抗１０７ｂを介して負入力端子にフィー
ドバックされている。このＯＰアンプ１０６の入力イン
ピーダンスは極めて高く、かつゲインも大きい。

【００２５】また、ＯＰアンプ１０６の正入力端子は導
線１０８ｂを介して接地されている。この接地は後述す
るアース用端子１４１を被験者の手首表面に接触させる
ことにより行われる。このようにＯＰアンプ１０６の正
入力端子は接地されているから、フォトダイオード１０
３のアノードはグランドにイマジナリーショートされ
る。したがって、フォトダイオード１０３は、逆バイア
スされ、光がそこに入射すると、光量に応じた電流が流
れる。この電流は入射光が強いほど大きい。ＯＰアンプ
１０６と抵抗１０７ｂは、フォトダイオード１０３から
の電流を電圧に変換するとともに増幅する。すなわち、
ＯＰアンプ１０６の出力信号Ｖｍは、入射光の光量に応
じて変動する。

【００２６】図６を参照して脈波センサユニット１００
の原理を説明する。図において、Ｔは検出対象生体の表
皮であり、Ｃは毛細血管および細動脈である。表皮Ｔか
ら血管Ｃまでの間には、生体組織が形成されている。そ
して、血管Ｃの内部には血液が流れている。ＬＥＤ１０
２から照射された光の一部は、生体の組織や血液中のヘ
モグロビンによって吸収され、また、他の一部は、生体
の組織によって反射され、その反射光がフォトダイオー
ド１０３によって受光される。フォトダイオード１０３
は受光量に応じて電気信号を出力する。したがって、フ
ォトダイオード１０３の出力信号には、生体の組織によ
る吸収と血液中のヘモログロビンによる吸収が反映され
ている。

【００２７】図７は、人の血管部分に外部から光を照射
したときの吸光度の変動を示す図であり、Ｉ₂は組織に
よる吸光成分、Ｉ₃は静脈血による吸光成分、Ｉ₄は動脈
血による吸光成分である。組織による吸光成分Ｉ₂には
組織濃度が変化しないため、一定である。また、静脈血
による吸光成分Ｉ₃も一定である。これは、静脈には脈
動がなく、濃度変化がないためである。

【００２８】図８に示すように、心臓から送り出された
血液の脈動に係る血圧は、一般に心臓に近い血管ほど高
くて変動も大きく、静脈では低くて変動もない。従っ
て、フォトダイオード１０３の出力電流は、動脈の脈動
に応じて変動する。そこで、フォトダイオード１０３の
出力を増幅したＯＰアンプ１０６の出力信号Ｖｍを脈波
信号とみなすことができる。

【００２９】図９は、メイン基板１１０のデータ処理回
路１１１の機能ブロック図である。脈波センサユニット
１００で生成された脈波信号Ｖｍは脈波信号変換部１２
０に供給され、脈波信号変換部１２０は脈波信号Ｖｍを
アナログ信号からデジタル信号（脈波データＭＤ）に変
換する。脈波データＭＤは、ＲＡＭ（ランダムアクセス
メモリ）等で構成される記憶部１２１に転送され、記憶
部１２１は所定期間の脈波データＭＤを記憶する。

【００３０】記憶部１２１からは一定の周期で脈波デー
タＭＤが読み出され、読み出された脈波データＭＤは周
波数解析部１２２に転送される。周波数解析部１２２は
脈波データＭＤに周波数解析を施して、脈波解析データ
ＭＫＤを生成する。周波数解析の手法としては、各種の
ものがあるが、この例にあっては短い演算時間で解析で
きるようにＦＦＴ（高速フーリエ変換）が用いられてい
る。

【００３１】次に、脈波解析データＭＫＤは脈拍数演算
部１２３に供給され、脈拍数演算部１２３は脈波解析デ
ータＭＫＤに基づいて脈拍数ＨＲを算出する。この算出
において、脈拍数演算部１２３は脈波解析データＭＫＤ
のスペクトラム強度のピークを特定し、ピークとピーク
の間の時間に基づいて周波数Ｆｈを算定する。周波数Ｆ
ｈは脈波信号Ｖｍの基本波周波数であるから、脈拍数演
算部５８は、次式により１分間当たりの脈拍回数である
脈拍数ＨＲを算出する。ＨＲ＝６０Ｆｈ

【００３２】なお、脈波信号ＶｍのＳＮ比が十分高い場
合には、周波数解析によらず、単純に脈波信号Ｖｍを波
形整形し矩形波に変換して、当該矩形波の周期を求め、
脈拍数ＨＲを表示するようにしてもよい。

【００３３】こうして算出された脈拍数ＨＲは、液晶表
示装置１３に表示されるようになっている。被験者の脈
拍はこのようにして知ることができる。

【００３４】（３）アース用端子の詳細図３および図４に戻り、図５に示す接地のためのアース
用端子１４０，１４１の詳細を説明する。ハウジング１
０の裏蓋１２の裏側面、すなわち被験者の手首表面に対
向する面には、凸部１３０が形成されている。この凸部
１３０は円錐台状であって、その裏側の面は平面１３１
になっている。凸部１３０に対応する部分は肉厚にされ
ており、その表側の面には、上記の回路基板１０１が嵌
合される収容凹部が形成されている。この収容凹部に向
けて開口する断面円形の二つの穴１３２がこの肉厚の部
分に形成されている。

【００３５】また、この肉厚の部分には、断面円形の二
つの貫通孔１３３が形成されており、貫通孔１３３は穴
１３２とそれぞれ同軸に連なっている。貫通孔１３３に
は、それぞれアース用端子１４０，１４１の胴部が挿入
されている。

【００３６】各アース用端子１４０，１４１は導体製で
あって、図１０に示すように、頭部１４２、胴部１４
３、係合部１４４および端部フランジ１４５とを有す
る。これら部分は、いずれも円形の断面を有しており、
同軸上に連なっている。頭部１４２は上記貫通孔１３３
の直径よりも大きい直径を有しており、胴部１４３は貫
通孔１３３の直径よりもわずかに小さい直径を有する。
胴部１４３の中央には周溝１４６が形成されており、こ
こには図３に示すゴム製の防水パッキン１５０が設けら
れる。この防水パッキン１５０により、貫通孔１３３と
アース用端子との間がシールされ、水が回路基板１０１
に向けて侵入するのが防止される。

【００３７】各アース用端子１４０，１４１の係合部１
４４は、端部フランジ１４５および胴部１４３の直径よ
りも小さい直径を有する。ここには、図３に示す導体製
のＣ形リング１５１が嵌め込まれている。Ｃ形リング１
５１と頭部１４２により、各アース用端子１４０，１４
１は貫通孔１３３から脱落しないようになっている。た
だし、胴部１４３の長さが貫通孔１３３の長さよりも大
きいので、各アース用端子１４０，１４１はその軸線方
向に沿って貫通孔１３３を摺動可能である。

【００３８】また、穴１３２には、アース用端子１４
０，１４１と同軸になるように導体製のコイルスプリン
グ（付勢手段）１５２がそれぞれ配置されている。各ス
プリング１５２は、回路基板１０１とＣ形リング１５１
とで、軸線方向に圧縮されている。このためスプリング
１５２の発生する反力によって、Ｃ形リング１５１およ
びアース用端子１４０，１４１は常に図中の下方に向け
て付勢されている。図３に示すように、下方からアース
用端子１４０，１４１に力を加えない限り、Ｃ形リング
１５１は穴１３２の底面に接触する。

【００３９】上述より明らかなように、スプリング１５
２は回路基板１０１に常に接触している。回路基板１０
１において、両方のスプリング１５２が接触するのは、
それぞれ図３に示す抵抗１０７ａに接続された導線１０
８ａと、ＯＰアンプ１０６の正入力端子に接続された導
線１０８ｂの位置である。これにより、アース用端子１
４０は、対応するＣ形リング１５１とスプリング１５２
を通じて導線１０８ａに電気的に接続されており、アー
ス用端子１４１は、同様に導線１０８ｂに電気的に接続
されている。

【００４０】リストバンド２０を被験者の手首Ｗに巻回
し、図１１に示すように、手首Ｗにこの生体情報計測装
置を固定すると、アース用端子１４０，１４１は、手首
Ｗの皮膚表面に常に接触する。アース用端子１４０，１
４１は、手首Ｗの皮膚表面の法線方向に沿って移動可能
であると共に、スプリング１５２により手首Ｗ側に向け
て付勢されているためである。スプリング１５２の付勢
力により、この接触状態は、手首Ｗをひねるなどの運動
が行われても維持される。手首Ｗのように筋肉が発達し
た部位における測定では、被験者の運動の可能性がある
ので、この利点は特に有効である。

【００４１】従って、上記の必要な箇所（導線１０８
ａ，１０８ｂ）が常に接地される。このため接地される
べき箇所と被験者の体との間の浮遊静電容量の影響は常
に最小限になり、測定精度が向上する。手首Ｗのように
皮膚表面の層が厚い測定部位においては、反射光の変動
が小さく、フォトダイオード１０３の出力信号のレベル
が小さい。しかし、このように浮遊静電容量の影響が減
少することにより、測定精度を飛躍的に向上することが
できる。

【００４２】この接地を確保するのは、ハウジング１０
に支持されたスプリング１５２である。従って、リスト
バンド２０で強く手首Ｗを締め付ける必要がなく、手首
Ｗを圧迫する範囲は狭い。このため、被験者が感じ取る
圧迫感も最小限となり、長期間の測定にも被験者が耐え
ることが可能である。

【００４３】さらに、手首Ｗに向けられた手首Ｗの凸部
１３０にアース用端子１４０，１４１が取り付けられて
いると共に、アース用端子１４０，１４１が凸部１３０
よりも手首Ｗ側に突出させられているので、アース用端
子１４０，１４１と被験者の皮膚表面との密着性が向上
し、測定精度がさらに向上する。同様に、凸部１３０に
透明ガラス１０４が取り付けられていると共に、透明ガ
ラス１０４が凸部１３０よりも手首Ｗ側に突出させられ
ているので、透明ガラス１０４と被験者の皮膚表面との
密着性が向上し、外光がフォトダイオード１０３に影響
を与えるのも削減できる。

【００４４】また、図１１に示すように、アース用端子
１４０，１４１の手首Ｗ側の端面と、透明ガラス１０４
の手首Ｗ側の端面は、手首Ｗの皮膚表面に向けて押し付
けられたときに、ほぼ同一の平面上に位置するように、
スプリング１５２の力が設定されている。このため、ア
ース用端子１４０，１４１の端面と透明ガラス１０４の
端面が手首Ｗに与える圧力が均一化される。従って、圧
力が集中する場合に比べて、被験者への圧迫感をやわら
げることができる。

【００４５】さらに、回路基板１０１の必要箇所とアー
ス用端子１４０，１４１との間は、アース用端子１４
０，１４１に取り付けられた導体製のＣ形リング１５１
とスプリング１５２とで電気的に接続される。このよう
に接続に導体製のスプリング１５２を用いることによ
り、専用の配線を排除できる。すなわち、部品数を削減
できるので、製造費用を廉価にすることが可能である。

【００４６】上記の実施形態では、図５の導線１０８ａ
がアース用端子１４０に接続され、導線１０８ｂがアー
ス用端子１４１に接続されるが、導線１０８ａ，１０８
ｂのそれぞれを、アース用端子１４０，１４１の両方に
接続するようにしてもよい。

【００４７】２．第２実施形態次に、図１２ないし図１４を参照して、本発明に係る第
２実施形態を説明する。なお、第１実施形態と共通する
構成要素には同一の符号を図中に付けて、その説明を省
略する。第２実施形態の生体情報計測装置の概略構造お
よび脈拍検出については第１実施形態と同一であるの
で、アース用端子の詳細を以下に説明する。

【００４８】ハウジング１０の裏蓋１２には、第１実施
形態と同様の凸部１３０が設けられており、その平面１
３１にはリング状（ループ状）のアース用端子１６０が
取り付けられている。アース用端子１６０は透明ガラス
１０４を取り囲むように配置されている。

【００４９】図１３に示すように、アース用端子１６０
は二箇所（ネジ１６５の位置）において、凸部１３０の
平面１３１に固定されている。その取付の詳細は図１４
に示す。凸部１３０には断面円形の貫通孔１６２が形成
されており、貫通孔１６２には導体製の円筒状のピン１
６３が挿入されている。ピン１６３の内周面の上下の端
部にはメネジが形成されている。これらのメネジには、
回路基板１０１を胴部が貫通するネジ１６４と、アース
用端子１６０を胴部が貫通するネジ１６５とが、それぞ
れ螺合させられている。

【００５０】このようにして、アース用端子１６０は凸
部１３０に固定されている。また、ネジ１６４，１６５
およびピン１６３は導体製であり、このため回路基板１
０１がアース用端子１６０に電気的に接続される。回路
基板１０１において、二つのネジ１６４が接触するの
は、図５に示す導線１０８ａと導線１０８ｂの位置であ
り、これにより導線１０８ａ，１０８ｂはアース用端子
１６０に電気的に接続される。

【００５１】図１２に示すように、アース用端子１６０
および透明ガラス１０４は凸部１３０の平面１３１より
も被験者の手首Ｗ側に突出していると共に、アース用端
子１６０の手首Ｗ側の端面と、透明ガラス１０４の手首
Ｗ側の端面はほぼ同一の平面上に位置している。従っ
て、リストバンド２０を被験者の手首Ｗに巻回し、手首
Ｗにこの生体情報計測装置を固定すると、アース用端子
１６０は、手首Ｗの皮膚表面に接触する。従って、上記
の必要な箇所（導線１０８ａ，１０８ｂ）が接地され
る。

【００５２】図１４に示すように、ピン１６３の外周に
は、周溝が形成されており、ここにはゴム製の防水パッ
キン１６７が設けられる。この防水パッキン１６７によ
り、貫通孔１６２とアース用端子との間がシールされ、
水が回路基板１０１に向けて侵入するのが防止される。

【００５３】この実施形態においては、アース用端子１
６０の端面と透明ガラス１０４の端面をほぼ同一の平面
上に位置させ、アース用端子１６０をループ形状として
透明ガラス１０４の周囲に配置したことにより、アース
用端子１６０の端面と透明ガラス１０４の端面が被験者
に与える圧力が均一化される。従って、圧力が集中する
場合に比べて、被験者への圧迫感をやわらげることがで
きる。

【００５４】また、アース用端子１６０がループ形状と
なることにより、手首Ｗとハウジング１０との間で相対
移動があっても、アース用端子１６０と手首Ｗとが離れ
ることがない。このため接地されるべき箇所と被験者の
体との間の浮遊静電容量の影響は常に最小限になり、測
定精度が向上する。手首Ｗのように皮膚表面の層が厚い
測定部位においては、反射光の変動が小さく、フォトダ
イオード１０３の出力信号のレベルが小さい。しかし、
このように浮遊静電容量の影響が減少することにより、
測定精度を飛躍的に向上することができる。また、手首
Ｗのように筋肉が発達した部位における測定では、被験
者の運動の可能性があるので、この利点は特に有効であ
る。さらに、ループ形状のアース用端子が透光体を取り
囲むことにより、測定に対する外光の影響を防止でき
る。

【００５５】３．変更例上記の実施形態では、バックル２６、タング２７および
小孔２８とで周長調節機構を設けているが、周長調節機
構は、この例に限られることなく、例えばベルクロ（Ve
lcro）テープや、ボタンなどを用いてもよい。また、例
えば伸縮性の高い素材からなる医療サポータ状のベルト
を使用すれば周長調節機構は設けなくてもよい。

【００５６】反射型光学センサを利用した脈波センサユ
ニットとしては、図５に例示した回路以外にも様々な回
路が使用しうる。本発明は図５に示す回路の接地以外に
も、各種の脈波センサユニットの回路の接地にも応用で
きる。

【００５７】上記の実施形態の生体情報計測装置は手首
Ｗに巻回される腕時計型であるが、これに限らず指や足
首などのその他の部位の検出にも本発明は応用できる。

【００５８】アース端子１４０，１４１，１６０および
透明ガラス１０４の箇所は図示に限定されず、生体との
接触が可能であれば、他の位置であってもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
生体へ与える圧迫感を最小限としながらも、測定精度を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る生体情報計測装
置を示す斜視図である。

【図２】上記生体情報計測装置の裏側を示す斜視図で
ある。

【図３】上記生体情報計測装置の断面図である。

【図４】上記生体情報計測装置の下面図である。

【図５】上記生体情報計測装置の脈波センサユニット
の詳細を示す回路図である。

【図６】上記生体情報計測装置による脈波計測原理を
示す図である。

【図７】人の血管部分に外部から光を照射したときの
吸光度の変動を示す図である。

【図８】人体の血圧分布を示すグラフである。

【図９】上記脈波センサユニットの出力信号を処理す
るデータ処理回路の機能ブロック図である。

【図１０】上記生体情報計測装置のアース用端子を示
す正面図である。

【図１１】上記生体情報計測装置を人間の手首に装着
した状態を示す図である。

【図１２】本発明の第２実施形態に係る生体情報計測
装置を示す断面図である。

【図１３】上記生体情報計測装置を示す下面図であ
る。

【図１４】上記生体情報計測装置のアース用端子の取
付構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１０…ハウジング（支持体）、２０…リストバンド（固定手段、巻回体）、２６…バックル、２７…タング、２８…小孔、１００…脈波センサユニット、１０２…ＬＥＤ（発光手段、発光体）、１０３…フォトダイオード（生体情報検出手段、受光
体）、１０４…透明ガラス（透光体）、１１０…メイン基板、１１１…データ処理回路、１１３…液晶表示装置、１３０…凸部、１４０，１４１…アース用端子、１５２…コイルスプリング（付勢手段）、１６０…アース用端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体の検出部位に光を照射する発光手段
と、前記発光手段が照射した光に係る前記生体からの反射光
を受光して受光量に応じた生体情報信号を生成する生体
情報検出手段と、前記生体情報検出手段の生成した前記生体情報信号を増
幅または変換する回路と、前記発光手段、前記生体情報検出手段および前記回路を
支持する支持体と、前記支持体に連結され、前記支持体を前記生体に固定す
る固定手段と、前記発光手段、前記生体情報検出手段および前記回路の
少なくとも一つに電気的に接続されていると共に、前記
支持体に移動可能に支持されて前記生体に対向させられ
たアース用端子と、前記固定手段により前記支持体が前記生体に固定されて
いるときに、前記アース用端子を前記生体に向けて常に
付勢する付勢手段とを備えることを特徴とする生体情報
計測装置。
【請求項２】前記支持体には、前記生体に固定される
ときに、前記生体に向けられる面に凸部が形成されてお
り、前記凸部には前記発光手段および前記生体情報検出手段
を保護すると共に、前記発光手段から前記生体を経て前
記生体情報検出手段に至る光の進行を確保する透光体
と、前記アース用端子が取り付けられており、前記透光
体と前記アース用端子は前記凸部よりも前記生体側に突
出させられていることを特徴とする請求項１に記載の生
体情報計測装置。
【請求項３】生体の検出部位に光を照射する発光体
と、前記発光体が照射した光に係る前記生体からの反射光を
受光して受光量に応じた生体情報信号を生成する受光体
と、前記受光手段の生成した前記生体情報信号を増幅または
変換する回路と、前記発光体、前記受光体および前記回路を支持する支持
体と、前記支持体に連結され、前記検出部位の付近の前記生体
の周囲に巻回されて、前記支持体を前記生体に固定する巻回体と、前記発光体、前記受光体および前記回路の少なくとも一
つに電気的に接続されていると共に、前記支持体に移動
可能に支持されて前記生体に対向させられたアース用端
子と、前記巻回体により前記支持体が前記生体に固定されてい
るときに、前記アース用端子を前記生体に向けて常に付
勢するスプリングとを備えることを特徴とする生体情報
計測装置。
【請求項４】前記支持体には、前記生体に固定される
ときに、前記生体に向けられる面に凸部が形成されてお
り、前記凸部には前記発光体および前記受光体を保護すると
共に、前記発光体から前記生体を経て前記受光体に至る
光の進行を確保する透光体と、前記アース用端子とが取
り付けられており、前記透光体と前記アース用端子は前
記凸部よりも前記生体側に突出させられていることを特
徴とする請求項３に記載の生体情報計測装置。
【請求項５】前記アース用端子の前記生体側の端面
と、前記透光体の前記生体側の端面は、前記生体に向け
て押し付けられたときに、ほぼ同一の平面上に位置する
ようにされたことを特徴とする請求項２または４に記載
の生体情報計測装置。
【請求項６】生体の検出部位に光を照射する発光手段
と、前記発光手段が照射した光に係る前記生体からの反射光
を受光して受光量に応じた生体情報信号を生成する生体
情報検出手段と、前記生体情報検出手段の生成した前記生体情報信号を増
幅または変換する回路と、前記発光手段、前記生体情報検出手段および前記回路を
支持する支持体と、前記支持体に連結され、前記支持体を前記生体に固定す
る固定手段と、前記発光手段、前記生体情報検出手段および前記回路の
少なくとも一つに電気的に接続されていると共に、前記
支持体に支持されて前記生体に対向させられたアース用
端子と、前記支持体に取り付けられて、前記発光手段および前記
生体情報検出手段を保護すると共に、前記発光手段から
前記生体を経て前記生体情報検出手段に至る光の進行を
確保する透光体とを備え、前記アース用端子および前記透光体は前記支持体よりも
前記生体側に突出していると共に、前記アース用端子の
前記生体側の端面と、前記透光体の前記生体側の端面は
ほぼ同一の平面上に位置しており、前記アース用端子はループ形状を有しており、前記透光
体を取り囲むように配置されていることを特徴とする生
体情報計測装置。
【請求項７】生体の検出部位に光を照射する発光体
と、前記発光体が照射した光に係る前記生体からの反射光を
受光して受光量に応じた生体情報信号を生成する受光体
と、前記受光手段の生成した前記生体情報信号を増幅または
変換する回路と、前記発光体、前記受光体および前記回路を支持する支持
体と、前記支持体に連結され、前記検出部位の付近の前記生体
の周囲に巻回されて、前記支持体を前記生体に固定する
巻回体と、前記発光体、前記受光体および前記回路の少なくとも一
つに電気的に接続されていると共に、前記支持体に支持
されて前記生体に対向させられたアース用端子と、前記支持体に取り付けられて、前記発光手段および前記
生体情報検出手段を保護すると共に、前記発光手段から
前記生体を経て前記生体情報検出手段に至る光の進行を
確保する透光体とを備え、前記アース用端子および前記透光体は前記支持体よりも
前記生体側に突出していると共に、前記アース用端子の
前記生体側の端面と、前記透光体の前記生体側の端面は
ほぼ同一の平面上に位置しており、前記アース用端子はループ形状を有しており、前記透光
体を取り囲むように配置されていることを特徴とする生
体情報計測装置。