WO1999040843A1

WO1999040843A1 - Dispositif de mesure d'informations relatives a l'organisme

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Publication number: WO1999040843A1
Application number: PCT/JP1999/000666
Authority: WO
Inventors: Yutaka Kondo
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 1999-08-19
Also published as: US20020151775A1; GB2341233A; JP3475427B2; GB2341233B; US6529754B2; GB9924477D0

Description

明細書

生体情報計測装置技術分野

本発明は、腕時計に類似した形態を有しており、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係り、さらに詳しくは、その装置を生体に固定するためのバンドの改良に関する。背景技術

生体の脈拍数等の情報を得るため、光を生体に照射し、反射光の変動を計測する技術がすでに実施されている。光学的に計測するセンサュニットを指表面や手首表面などの生体表面に押し当てて固定する技術として、本発明者の出願にかかる特開平 9— 1 0 8 1 9 1 号公報に公開されている技術がある。この技術では、周方向に伸縮可能な単一のサボ一夕状のバンドを用いる。この技術は小型のセンサユニットを人間の指先に固定するには適切である。

しかし、上記の技術には次のような問題がある。

まず、指に装着できるようなセンサュニッ卜よりも大型のセンサュニットを例えば手首に装着する場合には、センサュニッ卜の重量を保持するための大きな保持力がバンドに必要とされる。特に、光学的なセンサユニットを用いる場合には、外光による測定誤差を防止するために、センサュニットと生体表面との隙間ができないように高い密着性が必要である。

また、手首のように捻りやすい部位においては、殊にセンサユニットと生体表面との隙間ができやすいので、保持力が余計に必要である。そのため、必然的に生体を圧迫する力を強くしなければならない。これによると、生体が高い圧迫感を感じ取るため、長時間の使用が難しい。

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、生体の被測定部位へ高い密着性をもって装着することが可能な生体情報計測装置を提供することを目的とする。発明の開示

本発明に係る生体情報計測装置は、生体へ光を照射する発光手段（または発光体）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（または受光体）と、前記発光手段（または発光体）および前記生体情報検出手段（または受光体）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バンドとを備える。さらに、本発明によれば、前記バンドは、周方向へ伸縮可能な素材から形成されていると共に、周方向において伸縮性が部分的に異なる。

本発明に係る装置においては、バンドの伸縮性の高い部分により生体のひねりなどの運動を許容するとともに、伸縮性の低い部分により生体に対する保持性能を確保することができる。従って、生体へ与える圧迫感を最小限としながらも、生体の被測定部位へ高い密着性をもって装着することが可能であり、生体情報計測装置の計測精度が向上する。

また、本発明によれば、前記バンドは、生体の周囲に巻回される基材と、前記基材の内側に配置され、前記基材よりも弾性が高い弾性材とを有するのでもよい。この場合には、バンドの基材が支持体とともに生体の周囲に巻回されることによって、装置は生体に取り付けられる。弾性が低い基材により生体に対する保持性能を確保することができると同時に、基材の内側に配置された弹性材により生体のひねりなどの運動が許容される。従って、生体へ与える圧迫感を最小限としながらも、生体の被測定部位へ高い密着性をもって装着することが可能であり、生体情報計測装置の計測精度が向上する。図面の簡単な説明

上記の発明の利益およびその他の利益は、以下の本発明の様々な実施形態に関する説明および添付図面により明らかに理解されよう。添付図面において、図 1 は、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 は、図 1 に示す上記生体情報計測装置におけるハウジングとバンドとの連結部分を示す平面図である。図 3 は、図 1 に示す上記生体情報計測装置の断面図である。

図 4は、図 1 に示す上記生体情報計測装置の裏側を示す斜視図である。

図 5 は、図 1 に示す上記生体情報計測装置の脈波センサュニットの詳細を示す回路図である。

図 6 は、図 1 に示す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 は、人の血管を含む部分に外部から光を照射したときの吸光度の時間的変動を示す図である。

図 8 は、人体の血圧分布を示すグラフである。

図 9 は、図 1 に示す上記脈波センサュニッ卜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 1 0 は、図 1 に示す上記生体情報計測装置のバンドを構成するバンド片の断面図である。

図 1 1 は、人間の手首に装着された従来の生体情報計測装置を示す図である。図 1 2 は、人間の手首に装着された図 1 に示す第 1実施形態の生体情報計測装置を示す図である。

図 1 3 は、本発明の第 2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 1 4は、本発明の第 3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 1 5 は、本発明の第 4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 1 6 は、本発明の第 5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 1 7 は、本発明の第 6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 1 8は、本発明の第 7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 1 9は、図 1 8 に示す上記生体情報計測装置におけるハウジングとバンドとの連結部分を示す平面図である。

図 2 0 は、図 1 8 に示す上記生体情報計測装置の断面図である。

図 2 1 は、図 1 8 に示す上記生体情報計測装置の裏側を示す斜視図である。図 2 2 は、被験者の手首に装着された図 1 8 に示す上記生体情報計測装置を示す側面図である。

図 2 3 は、上記バンドの基材と弾性材とを取り付ける一つの方式を表すための基材と弾性体の分解斜視図である。図 2 4は、上記バンドの基材と弾性材とを取り付ける他の方式を表すための基材と弾性体の分解斜視図である。

図 2 5 は、図 2 4の方式で基材と弾性体とが取り付けられたバンド片を示す斜視図である。

図 2 6 は、上記バンドの基材と弾性材とを取り付ける他の方式を表すための基材と弾性体の分解斜視図である。

図 2 7 は、図 2 6の方式で基材と弾性体とが取り付けられたバンド片を示す斜視図である。

図 2 8は、上記バンドの基材と弾性材とを取り付ける他の方式を表すための基材と弾性体の分解斜視図である。

図 2 9 Aおよび図 2 9 Bは、図 2 8 の方式で基材と弾性体とが取り付けられた生体情報計測装置をそれぞれ示す斜視図である。

図 3 0 Aは、図 2 8の方式に従った生体情報計測装置におけるバンド片の相互の連結部付近を示す斜視図である。

図 3 0 Bは、図 3 0 Aに示す連結部付近の側面図である。

図 3 1 は、被験者の手首に装着された変形例に係る生体情報計測装置を示す側面図である。

図 3 2 は、改良例に係る生体情報計測装置を示す正面図である。

図 3 3 は、本発明の第 8実施形態に係る生体情報計測装置である脈拍計測装置の全体構成を示す図である。

図 3 4は、図 3 3 に示す上記脈拍計測装置の指装着ュニットを示す断面図である。

図 3 5は、図 3 4 に示す上記指装着ュニッ卜を示す平面図である。

図 3 6 Aおよび図 3 6 Bは、図 3 3 に示す上記脈拍計測装置による優れた効果を説明するための図である。

図 3 7 は、図 3 3 に示す上記脈拍計測装置の装置本体を示す側面図である。図 3 8 は、図 3 3 に示す上記脈拍計測装置に用いられるリストバンドの部分断面図である。

図 3 9 は、第 8実施形態の変形例に係る脈拍計測装置の装置本体を示す側面図である。

図 4 0 は、被験者の手首に装着された従来の脈拍計測装置の装置本体を示す側面図である。

図 4 1 は、第 8実施形態の効果を説明するためのグラフである。

図 4 2 は、本発明の第 9実施形態に係る生体情報計測装置である脈拍計測装置の全体構成を示す斜視図である。

図 4 3は、図 4 2 に示す脈拍計測装置の断面図である。

図 4 4は、図 4 2 に示す脈拍計測装置と弾性材とを取り付ける方式を表すための脈拍計測装置と弾性材の分解斜視図である。

図 4 5 Aおよび図 4 5 Bは、図 4 4の方式で弾性材が取り付けられた上記脈拍計測装置をそれぞれ示す斜視図である。

図 4 6 は、第 9実施形態の効果を説明するためのグラフである。

図 4 7 Aおよび図 4 7 Bは、第 9実施形態の変更例に係る脈拍計測装置をそれぞれ示す斜視図である。

図 4 8 Aおよび図 4 8 Bは、第 1 0実施形態に係る脈拍計測装置をそれぞれ示す斜視図である。発明を実施するための最良の形態

第 1実施形態

( 1 ) 概略構造

図 1 に示すように、本発明に係る第 1 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） 1 0 と、ハウジング 1 0 に連結され人間の腕に巻回されてハウジング 1 0 を腕に固定するリス卜バンド 2 0 とを備える。

この実施形態におけるリストバンド 2 0 は 4つのバンド片 2 1 〜 2 4 を有する。短いバンド片 2 1 は、その一端においてハウジング 1 0 の上端に連結されており、他端において長いバンド片 2 2 の一端に連結されている。図 2 に示すように、その連結方式は、パネ棒 2 5 を用いた公知のものである。図 1 に戻り、ハウジング 1 0から遠い方のバンド片 2 2 の端部には、公知の形式でバックル 2 6 と夕ング 2 7が取り付けられている。

また、他の短いバンド片 2 3は、その一端においてハウジング 1 0の下端に連結されており、他端において長いバンド片 2 4の一端に連結されている。その連結方式は図 2 に示して上記したものと同様である。バンド片 2 4には、その長手方向に沿って等間隔に複数の小孔 2 8が形成されている。バンド片 2 4はバックル 2 6に挿入され、いずれかの小孔 2 8に夕ング 2 7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 1 0の裏面が手首の甲に密着する。そして、夕ング 2 7を通す小孔 2 8を選択することにより、装置の周長が調節される。このリストバンド 2 0の詳細については後述する。

図 3にハウジング 1 0の断面を示す。同図に示すように、ハウジング 1 0は、表側に配置された外側ケース 1 1 と裏側に配置された裏蓋 1 2 とを有する。外側ケース 1 1 と裏蓋 1 2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 1 1および裏蓋 1 2の素材としては、光を透過させないものが選ばれる。

ハウジング 1 0には、脈波センサュニット 1 0 0が支持されている。脈波センサュニット 1 0 0は、反射型光学センサであって、裏蓋 1 2の上に配置された回路基板 1 0 1 と、この回路基板 1 0 1 の裏面に実装された発光体である L E D

(Light Emitting Diode) 1 0 2 と、受光体であるフォトダイオード 1 0 3 とを有する。 L E D 1 0 2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 1 0 3 により受光され、フォトダイオード 1 0 3は受光の強度に応じた電気信号を発生する。

裏蓋 1 2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 1 0 4が固定されている。透明ガラス 1 0 4は、 L E D 1 0 2 とフォトダイオード 1 0 3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。また、透明ガラス 1 0 4 と、 L E D 1 0 2およびフォトダイオード 1 0 3の間には、光フィルタ 1 0 5が配置されている。従って、 L E D 1 0 2からの照射光は光フィル夕 1 0 5を通って手首を照射し、反射光は光フィルタ 1 0 5を通ってフォトダィオード 1 0 3 に受けられる。これらの L E D 1 0 2、フォトダイオード 1 0 3 および透明ガラス 1 0 4の配置は図 4にも示されている。

光フィルタ 1 0 5は、 5 0 0 n m〜 6 0 0 n mの波長領域の光線を透過する。すなわち、この計測光学系の計測波長は 5 0 0 ηπ！〜 6 0 0 nmの領域にある。本発明者および協同研究者は、この範囲の波長により、手首の細動脈を計測対象とした場合の最も高い精度で脈波が計測できることを見いだした。

回路基板 1 0 1 の表面側には、 O Pアンプ 1 0 6および回路素子 1 0 7が実装されている。 O Pアンプ 1 0 6は、フォトダイオード 1 0 3の出力する電気信号を増幅する。回路素子 1 0 7 には、 O Pアンプ 1 0 6および L E D 1 0 2に接続される後述の抵抗 1 0 7 a， 1 0 7 bなどが設けられている。

また、ハウジング 1 0の内部空間には、メイン基板 1 1 0が配置されている。メイン基板 1 1 0には、 C P U (中央演算処理装置）などの I C部品を含むデ一夕処理回路 1 1 1が設けられている。メイン基板 1 1 0の裏側には、この生体情報計測装置の電源となる電池 1 1 2が配置されており、この電池 1 1 2はメイン基板 1 1 0上の回路に接続されている。さらに、メイン基板 1 1 0の表側には液晶表示装置 1 1 3が配置されている。液晶表示装置 1 1 3の表側には、液晶表示装置 1 1 3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 1 1 4が配置され、この透明ガラス 1 1 4はハウジング 1 0の外側ケース 1 1 に支持されている。液晶表示装置 1 1 3 には、脈波センサユニット 1 0 0の計測結果である脈拍数（この実施形態で計測する生体情報）が表示される。

また、この実施形態では、メイン基板 1 1 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 1 1 3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 1 1 3 において、「10:08」は時刻を表し、「127」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 1 1 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ィッチ 1 1 6 , 1 1 7力設けられている。

図 3 に示すように、上記のメイン基板 1 1 0 と脈波センサユニット 1 0 0は、ヒートシール 1 1 5により互いに接続されている。これにより、メイン基板 1 1 0から電力が脈波センサュニット 1 0 0 に供給されると共に、脈波センサュニット 1 0 0からメイン基板 1 1 0に脈波信号が供給される。

( 2 ) 脈拍検出

図 5は、脈波センサユニット 1 0 0の細部を示す。同図に示すように L E D 1 0 2のアノードには正電圧 + Vが与えられ、その力ソードは抵抗 1 0 7 aを介して接地されている。抵抗 1 0 7 aは電流制限抵抗として作用するので、所望の電流が L E D 1 0 2に流れるようになつている。

また、フォトダイオード 1 0 3の力ソードには正電圧 + Vが与えられ、ァノ一ドは O Pアンプ 1 0 6の負入力端子に接続されている。 O Pアンプ 1 0 6の出力信号は、抵钪 1 0 7 bを介して負入力端子にフィードバックされている。この O Pアンプ 1 0 6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。また、 O Pアンプ 1 0 6の正入力端子は接地されているから、フォトダイォード 1 0 3のアノードはグランドにイマジナリ一ショートされる。したがって、フオトダイオード 1 0 3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。 O Pアンプ 1 0 6 と抵抗 1 0 7 bは、フォトダイオード 1 0 3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、 O Pアンプ 1 0 6の出力信号 Vmは、入射光の光量に応じて変動する。

図 6 を参照して脈波センサユニット 1 0 0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。

L E D 1 0 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 1 0 3によって受光される。フォトダイオード 1 0 3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 1 0 3の出力信号には，生体の組織による吸収と血液中のへモログロビンによる吸収が反映されている。

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、 I ₂は組織による吸光成分、 I ₃は静脈血による吸光成分、 I ₄は動脈血による吸光成分である。組織による吸光成分 I 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 I 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。

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、フオトダイオード 1 0 3 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 1 0 3 の出力を増幅した〇 Pアンプ 1 0 6 の出力信号 V mを脈波信号とみなすことができる。すなわち、この実施形態では、手首の動脈および細動脈（特に手首の甲の付近の細動脈）の血流変動から脈波が計測される。

図 9 は、メイン基板 1 1 0のデータ処理回路 1 1 1 の機能ブロック図である。脈波センサュニット 1 0 0で生成された脈波信号 V mは脈波信号変換部 1 2 0 に供給され、脈波信号変換部 1 2 0 は脈波信号 V mをアナログ信号からデジタル信号（脈波データ M D ) に変換する。脈波デ一夕 M Dは、例えば R A M (ランダムアクセスメモリ）等の記憶部 1 2 1 に転送され、記憶部 1 2 1 は所定期間に生成された脈波データ M Dを一時的に記憶する。

記憶部 1 2 1 からは一定の周期で脈波データ M Dが読み出され、読み出された脈波データ M Dは周波数解析部 1 2 2 に転送される。周波数解析部 1 2 2 は脈波デ一夕 M Dに周波数解析を施して、脈波解析データ M K Dを生成する。周波数解折の手法としては、様々なものが使用可能であるが、この実施形態にあっては短い演算時間で解析できるように F F T (高速フーリエ変換）が用いられている。次に、脈波解析データ M K Dは脈拍数演算部 1 2 3 に供給され、脈拍数演算部 1 2 3 は脈波解析データ M K Dに基づいて脈拍数 H Rを算出する。この算出において、脈拍数演算部 1 2 3 は脈波解析データ M K Dのスぺ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的間隔を計測し、その時間的間隔に基づいて周波数 F h を算定する。周波数 F hは脈波信号 V mの基本波周波数であるから、脈拍数演算部 5 8 は、次式により 1 分間当たりの脈拍回数である脈拍数 H Rを算出する。

H R = 6 0 F h ただし、脈波信号 V mの S N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 V m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 H Rを表示するようにしてもよい。

以上のいずれかの方式で算出された脈拍数 H Rは、液晶表示装置 1 3 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。

( 3 ) リストバンドの詳細

この生体情報計測装置を被験者の手首に巻き付けるリストバンド 2 0 は、上記のように 4つのバンド片 2 1 〜 2 4から構成されている。ハウジング 1 0 に近く短いバンド片 2 1 , 2 3 は伸縮性の高い素材から形成されている一方、ハウジング 1 0から遠く長いバンド片 2 2 , 2 4は伸縮性の低い素材から形成されている。図 1 0 にバンド片 2 1 およびバンド片 2 2 の断面を示す。

図 1 0 に示すように、ノンド片 2 1 は、中心層 2 1 a と、その表面および裏面に固着された繊維布帛層 2 1 b とから構成されている。中心層 2 1 aは例えば発泡ウレタンゴムまたはポリウレタンゴムのような高い弾性の材料から形成され、繊維布帛層 2 1 bは中心層 2 1 aの伸縮に追随できるような布帛から形成されている。図示しないが、バンド片 2 3 も同様の構成である。

一方、バンド片 2 2 は、例えばウレタンまたはシリコンのような低い弾性のプラスチックから均一な密度で形成されている。図示しないが、バンド片 2 4 も同様の構成である。上記のバンド片 2 1 〜 2 4の素材としては、光学的センサである脈波センサュニット 1 0 0 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。

上記のバンド片 2 1 〜 2 4の素材の相違に起因して、リストバンド 2 0 は、周方向において伸縮性が部分的に異なっている。このリストバンド 2 0では、バンドの伸縮性の高い部分（短いバンド片 2 1， 2 3 ) により手首のひねりなどの運動を許容するとともに、伸縮性の低い部分（長いバンド片 2 2 , 2 4 ) により生体に対する保持性能を確保することができる。この効果について、図 1 1 および図 1 2 を参照して説明する。

図 1 1 は、被験者の手首 Wに装着された、単一の部材からなり、周方向に均等な伸縮性を有する従来のリストバンド 3 0 を有する生体情報計測装置を示す。この従来技術によれば、ハウジング 1 0およびリストバンド 2 0が接触している部分には、ほぼ均一な圧力がかかる。しかし、圧力が弱いと、腕を動かした時（例えば手首 Wをひねった時）、図 1 1 の仮想線で示すように、ハウジング 1 0が手首 Wから離れてしまうことがある。このような場合には、脈波センサユニット 1 0 0 の L E D 1 0 2およびフォトダイオード 1 0 3 と、手首との間に隙間が生じ、外光がその隙間に侵入する。

こうなると、外光による測定誤差の影響が無視できない。手首はねじりやすい部位であるから、被験者が運動すれば、この問題は生じがちである。一方、圧力が強いと、手首 Wとハウジング 1 0が離れるのは防止できるが、必然的に生体が高い圧迫感を感じ取るため、長時間の使用が難しい。

図 1 2は、被験者の手首 Wに装着された上記の実施形態のリストバンド 2 0 を有する生体情報計測装置を示す。この実施形態によれば、伸縮性が低いバンド片 2 2 , 2 4およびハウジング 1 0から手首 Wは高い圧力を受ける一方、伸縮性が高いバンド片 2 1 ， 2 3からはあまり大きな圧力を受けない。しかも、脈波センサュニット 1 0 0 を支持したハウジング 1 0の近傍にあるバンド片 2 1 , 2 3 は高い伸縮性を有するので、腕の動きに追随して伸縮しやすく、ハウジング 1 0が手首 Wから離れにくい。従って、脈波センサユニット 1 0 0 は外光の影響を受けにくくなり、測定誤差の発生が抑えられる。

一方、手首 Wを支持する力は、ハウジング 1 0から遠いバンド片 2 2 ， 2 4 と、ハウジング 1 0 とで確保される。換言すれば、バンド 2 0 の伸縮性の高いバンド片 2 1 ， 2 3 により生体のひねりなどの運動を許容するとともに、伸縮性の低いバンド片 2 2 ， 2 4 により生体に対する保持性能を確保することができる。従つて、生体へ与える圧迫感を最小限としながらも、生体の被測定部位へ高い密着性をもつて装着することが可能であり、生体情報計測装置の計測精度が向上する。また、この実施形態のリストバンド 2 0では、バックル 2 6、夕ング 2 7および小孔 2 8 とで、周長調節機構を設けたので、単一の部材からなる従来のリストバンド 3 0 に比較して、人間の手首のような太さの個体差が大きい部位に装着する場合でも、多数の種類のバンドを準備しておく必要がない。従って、一つの装置で多数の被験者について測定が可能である。さらに、このような周長調節機構を設けたことによって、単一の部材からなる従来のリストバンド 3 0 に比較して、デザインのバリエーションを多彩にすることができる。第 2実施形態

図 1 3は、本発明に係る第 2実施形態の生体情報計測装置を示す。この装置では、リストバンド 2 0 のうち、ハウジング 1 0 に近い方の二つのバンド片 2 1 A , 2 3 Aが機械構造的に伸縮性の高い部材にされている。これにより、バンド片 2 1 A , 2 3 Aは、ハウジング 1 0 に遠い方のバンド片 2 2， 2 4よりも周方向に高い伸縮性を有する。他の点は第 1 実施形態と同様である。

具体的には、バンド片 2 1 A , 2 3 Aの少なくとも途中には、例えば、弾性の高い細長い部品を撚り合わせたメッシュ、弾性の高い線状の部品を巻いたコイルパネ、複数のリンクを組み合わせると共にパネで伸縮可能にした部品などのいずれかが設けられている。このようにして、バンド片 2 1 A , 2 3 Aは、機械構造的に伸縮性が高められている。さらに、測定への外光の影響をできるだけ排除するため、バンド片 2 1 A， 2 3 Aの遮光性を高める部材、例えばゴム板などをバンド片 2 1 A， 2 3 Aの裏面側に取り付けてもよい。

このように機械構造的に伸縮性を高くする技術は、後述する第 4〜第 6実施形態に応用してもよい。第 3実施形態

図 1 4は、本発明に係る第 3実施形態の生体情報計測装置を示す。この装置では、リストバンド 2 0 は、二つのバンド片 2 1 B , 2 3 Bを有する。各バンド片 2 I B , 2 3 Bは、それぞれハウジング 1 0 の上端と下端に連結されているとともに、バックル 2 6、夕ング 2 7および小孔 2 8で互いに連結されている。ハウジング 1 0への連結方式は図 2 に示して上記したものと同様である。

各バンド片 2 1 B， 2 3 Bは、図 1 0 に示すバンド片 2 1 と同様の層構造、または運動者用サボ一夕に使われる伸縮性布帛と同様の構造である。ただし、各バンド片 2 1 B , 2 3 Bの厚さは、ハウジング 1 0から離れるほど大きくなつており、これによつて、リストバンド 2 0 は、周方向において伸縮性が部分的に異なつており、このリストバンド 2 0では、バンドの伸縮性の高い部分（ハウジング 1 0 に近い部分）により手首のひねりなどの腕の運動を許容するとともに、伸縮性の低い部分（ハウジング 1 0から遠い部分）により生体に対する保持性能を確保することができ、生体情報計測装置の計測精度を向上できる。このように厚さにより周方向において伸縮性を相違させる技術は、後述する第 4〜第 6実施形態に応用してもよい。第 4実施形態

図 1 5は、本発明に係る第 4実施形態の生体情報計測装置を示す。この装置では、図 1 に示す第 1実施形態の構造のうち、伸縮性の高い一方のバンド片 2 1 を廃しており、その代わりに伸縮性の低いバンド片 2 2 Aをハウジング 1 0 に直接連結している。すなわち、この実施形態では、リストバンド 2 0 は、伸縮性の高いバンド片 2 3 と、伸縮性の低いバンド片 2 2 A， 2 4 とからなる。ノンド片 2 2 Aとハウジング 1 0 との連結方式は図 2 に示して上記したものと同様である。バンドの伸縮性の高い部分（バンド片 2 3 ) により手首のひねりなどの腕の運動を許容するとともに、伸縮性の低い部分（バンド片 2 2 A , 2 4 ) により生体に対する保持性能を確保することができるのであれば、この実施形態でも不都合はない。また、この効果を達成できるのであれば、図示とは逆に、バンド片 2 1 を設けて、バンド片 2 3 を廃してもよい。このように伸縮性が高い部分は、バンド 2 0 の周方向に 1 箇所でもあればよい。第 5実施形態

図 1 6 は、本発明に係る第 5実施形態の生体情報計測装置を示す。この装置では、リストバンド 2 0 は、二つのバンド片 2 1 C , 2 4 Cを有する。各バンド片 2 1 C , 2 4 Cは、それぞれハウジング 1 0 の上端と下端に連結されているとともに、バックル 2 6、タンダ 2 7 および小孔 2 8で互いに連結されている。ハウジング 1 0への連結方式は図 2 に示して上記したものと同様である。バンド片 2 1 Cはバンド片 2 4 Cよりも高い伸縮性を有する。この実施形態でも、リストバンド 2 0 は、周方向において伸縮性が部分的に異なっており、このリストバンド 2 0では、バンドの伸縮性の高い部分（バンド片 2 1 C ) により手首のひねりなどの腕の運動を許容するとともに、伸縮性の低い部分（バンド片 2 4 C ) により生体に対する保持性能を確保することができ、生体情報計測装置の計測精度を向上できる。第 6実施形態

図 1 7は、本発明に係る第 6実施形態の生体情報計測装置を示す。この装置では、リストバンド 2 0 は、 4つのバンド片 2 I D , 2 2 D , 2 2 E , 2 4 Dを有する。ただし、バンド片 2 4 Dがハウジング 1 0 の下端に連結されて単独でバンドの下方部を構成するのに対して、バンドの上方部は 3つのバンド片 2 1 D， 2 2 D， 2 2 Eから構成されている。すなわち、ハウジング 1 0 の上端にはバンド片 2 2 Dが連結され、これにバンド片 2 1 Dが連結され、さらにこれにバンド片 2 2 Eが連結されている。

バンド片 2 1 Dが高い伸縮性を有しているのに対して、他のバンド片 2 2 D , 2 2 E , 2 4 Dはこれより低い伸縮性を有している。従って、 3つのバンド片 2 1 D， 2 2 D , 2 2 Eから構成されたバンドの上方部においては、途中の部分 (バンド片 2 1 D ) だけが高い伸縮性を有する。

上述のように、手首のひねりなどの腕の運動を許容するとともに、生体に対する保持性能を確保するには、ハウジング 1 0 に近いバンド片ほど伸縮性が高いのが望ましい。しかし、かかる効果が達成できるのであれば、この実施形態のように、ハウジング 1 0から離れた部分の伸縮性が高くても不都合はない。第 7実施形態

( 1 ) 装置の概略

図 1 8は、本発明に係る第 7実施形態の生体情報計測装置を示す。図 1 8 に示すように、この生体情報計測装置も、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） 1 0 と、ハウジング 1 0 に連結され人間の腕に巻回されてハウジング 1 0 を腕に固定するリストバンド 2 2 0 とを備える。

この実施形態におけるリストバンド 2 2 0 は、二つのバンド片 2 2 1 ， 2 2 3 を有する。バンド片 2 2 1 は、その一端においてハウジング 1 0 の上端に連結されており、他端には公知の形式でバックル 2 2 6 とタンダ 2 2 7 が取り付けられている。図 1 9 に示すように、ノンド片 2 2 1 とハウジング 1 0 の連結方式は、パネ棒 2 2 5 を用いた公知のものである。

図 1 8 に戻り、他のバンド片 2 2 3 は、その一端においてハウジング 1 0 の下端に連結されている。その連結方式は図 1 9 に示して上記したものと同様である。バンド片 2 2 3 には、その長手方向に沿って等間隔に複数の小孔 2 2 8が形成されている。パンド片 2 2 3 はノ\ 'ックル 2 2 6 に挿入され、いずれかの小孔 2 2 8 に夕ング 2 2 7 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 1 0 の裏面が手首の甲に密着する。そして、夕ング 2 2 7 を通す小孔 2 2 8 を選択することにより、装置の周長が調節される。このリストバンド 2 2 0の詳細については後述する。

図 2 0はハウジング 1 0の断面を示し、図 2 1 は生体情報計測装置の裏側を示す斜視図である。図 2 0および図 2 1 から理解できるように、ハウジング 1 0 は、図 3および図 4 に示す第 1 実施形態のハウジング 1 0 と同一の構造を有する。従つて、上記したのと同一の原理により生体情報としての脈波が検出され、同一の手法により脈波が解析され脈拍数が表示される。説明を簡略化するため、第 7実施形態に関連する図面において、第 1 実施形態と共通する構成要素には、同一の符号が付けられている。

( 2 ) リストバンドの詳細

リストバンド 2 2 0 は、上記のように 2つのバンド片 2 2 1 , 2 2 3から構成されている。図 1 8、図 2 0および図 2 1 に示すように、ノンド片 2 2 1 は、基材 2 2 1 a と、基材 2 2 1 aの裏面に取り付けられ、生体への装着時に内側に配置される弾性材 2 2 2 とからなる。ノンド片 2 2 3 も、基材 2 2 3 a と、基材 2 2 3 aの裏面に取り付けられ、生体への装着時に内側に配置される弾性材 2 2 4 とからなる。上述したバックル 2 2 6およびタンダ 2 2 7 は、バンド片 2 2 1 の基材 2 2 1 a に取り付けられており、小孔 2 2 8 はバンド片 2 2 3 の基材 2 2 3 aおよび弾性材 2 2 4を貫通する。従って、基材 2 2 1 a , 2 2 3 aおよびハウジング 1 0が、図 2 2 に示すように手首 Wの周囲全体に巻回されて、装置は手首 Wに取り付けられる。弾性材 2 2 2， 2 2 4は基材 2 2 1 a， 2 2 3 aの内側に配置されて手首 Wに密着させられる。

夕ング 2 2 7 を差し込む小孔 2 2 8 を選択することにより、夕ング 2 2 7およびバックル 2 2 6でバンド片 2 2 1， 2 2 3 を相互に連結する位置は可変である。従って、手首 Wの太さに応じてこの生体情報計測装置の全周長は変更される。内側の弹性材 2 2 2 , 2 2 4は伸縮性および弾性の高い素材から形成されている一方、外側の基材 2 2 l a , 2 2 3 aは伸縮性および弾性の低い素材から形成されている。例えば、弾性材 2 2 2， 2 2 4は、シリコン、発泡ウレタンゴムまたはポリウレタンゴムのような基材に比べて高い弾性の材料から形成される。特に、ポリウレタンゴムは安価であるので装置の製造コストを低減することが可能であるため好ましい。一方、基材 2 2 1 a， 2 2 3 aは、例えばウレタンのような低い弾性のプラスチックから均一な密度で形成されている。これらの弾性材 2 2 2， 2 2 4および基材 2 2 1 a , 2 2 3 aの素材としては、光学的センサである脈波センサュニット 1 0 0 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。

このように、内側に弾性材 2 2 2， 2 2 4 を設けたリストバンド 2 2 0 の効果について、図 2 2および図 1 1 を参照して説明する。図 1 1 は、単一の部材からなり、周方向に均等な伸縮性を有する従来のリストバンド 3 0 を有する生体情報計測装置を示す。上記の通り、この従来技術によれば、脈波センサユニット 1 0 0 の L E D 1 0 2およびフォトダイオード 1 0 3 と、手首との間に隙間が生じ、外光がその隙間に侵入するおそれがある。また、この外光の進入を予防するために、巻き付け力を強くすると、必然的に生体が高い圧迫感を感じ取るため、長時間の使用が難しい。

図 2 2 は、被験者の手首に装着された上記の実施形態のリス卜バンド 2 2 0 を有する生体情報計測装置を示す。この実施形態によれば、内側に配置された弾性材 2 2 2， 2 2 4が高い弾性を有するので、腕の動きに追随して伸縮しやすく、ハウジング 1 0が手首 Wから離れにくい。従って、脈波センサユニット 1 0 0 は外光の影響を受けにくくなり、測定誤差の発生が抑えられる。

一方、手首 Wを保持する力は、弾性が低い基材 2 2 1 a， 2 2 3 aで確保される。換言すれば、バンド 2 2 0では、弾性が低い基材 2 2 1 a， 2 2 3 aにより手首 Wに対する保持性能を確保することができると同時に、基材 2 2 l a , 2 2 3 aの内側に配置された弾性材 2 2 2 , 2 2 4 により手首 Wのひねりなどの運動が許容される。従って、手首 Wへ与える圧迫感を最小限としながらも、手首 Wの被測定部位へ高い密着性をもって装着することが可能であり、生体情報計測装置の計測精度が向上する。

また、この実施形態のリストバンド 2 2 0では、ノ\ 'ックル 2 2 6、タング 2 2 7および小孔 2 2 8 とで、周長調節機構を設けたので、単一の部材からなる従来のリストバンド 3 0 に比較して、人間の手首のような太さの個体差が大きい部位に装着する場合でも、多数の種類のバンドを準備しておく必要がない。従って、一つの装置で多数の被験者について測定が可能である。

( 3 ) 弹性材の様々な取付方式

バンド片 2 2 1 , 2 2 3 において、基材 2 2 1 a， 2 2 3 aに対して弹性材 2 2 2 , 2 2 4 を取り付ける方式としては、例えば、接着剤による接着がある。ただし、以下に説明する様々な方式にしたがい、弾性材を基材に対して着脱自在に取り付けると好ましい。弾性材は基材に比べて劣化したり伸びたりして、生体に対する保持力が弱まると考えられ、装置の使用を繰り返すことによりこの懸念は増大する。しかし、弾性材を基材に対して着脱自在にすることにより、必要に応じて弾性材を簡単に交換することができる。また、生体に接触する弾性材は汚れやすいが、汚れた場合にも簡単に交換することができる。

図 2 3 は弹性材を基材に対して取り付ける一つの方式を示す。この方式では、平坦な基材 2 2 1 a に貫通する多数の小孔 4 0が形成されている一方、平坦な弾性材 2 2 2の外側の面には多数の突起 4 1 が形成されている。円 Aで囲った断面図に示すように、突起 4 1 は先端部が広がったキノコ形である。基材 2 2 1 a と弾性材 2 2 2が互いに重ね合わせられると、各突起 4 1 は小孔 4 0 に嵌め合わせられ、一旦嵌められると、広がった先端部により小孔 4 0から容易には脱落しないようにされている。ただし、一定以上の力を加えることにより、基材 2 2 l a と弾性材 2 2 2 は互いに分離することができる。逆に、バンド片に小孔を形成し、基材に突起を形成してもよい。

図 2 4および図 2 5 は弾性材を基材に対して取り付ける他の一つの方式を示す。この方式では、弾性材 2 2 2 の内側の面に、その幅方向に延びる複数の突条 4 2 が形成されている。突条 4 2が形成されていない部分を薄肉部 4 3 とする。弾性材 2 2 2の外側の面は平坦であり、平坦な基材 2 2 1 a に重ね合わせられる。そして U字形のクリップ 4 4 により基材 2 2 1 aおよび弾性材 2 2 2 は挟まれて固定される。具体的には、各クリップ 4 4の一辺は薄肉部 4 3 に接触し、他辺は基材 2 2 1 aの外面に接触するようにしてクリップ 4 4はバンド片 2 2 1 の幅方向に滑らせられる。クリップ 4 4で挟まれることにより基材 2 2 1 a と弾性材 2 2 2 は互いに分離しない。しかしクリップ 4 4 を逆方向に滑らせながら除去することにより、基材 2 2 1 a と弾性材 2 2 2 は互いに分離することができる。逆に突条を基材の外側の面に形成してもよいし、突条を設けなくてもよい。

図 2 6および図 2 7 は弾性材を基材に対して取り付ける他の一つの方式を示す。この方式では、平坦な弾性材 2 2 2 の内側に平坦な補助材 4 8が配置されるが、弾性材 2 2 2 は部分的に補助材 4 8 よりも内側に突出するようになっている。補助材 4 8が基材 2 2 1 a と同様に弾性の低い素材、例えばウレタンにより形成される一方で、弾性材 2 2 2 は基材よりも弾性の高いシリコンで形成されている。弾性材 2 2 2 の内側の面には複数の突起 4 5が形成されている一方、補助材 4 8 には貫通する複数の孔 4 6が形成されている。弾性材 2 2 2および補助材 4 8 が互いに重ね合わせられると、符号 Aで示された円で囲った断面図に示すように、各突起 4 5 は孔 4 6 に嵌め合わせられ、補助材 4 8から内側に突き出す。従って、生体情報計測装置の装着時に、弾性材 2 2 2 の突起 4 5 は手首 Wに密着する。このようにして互いに重ねられた弾性材 2 2 2および補助材 4 8 は、平坦な基材 2 2 1 a に重ね合わせられる。そして U字形のクリップ 4 7 により基材 2 2 1 a、弾性材 2 2 2および補助材 4 8 は挟まれて固定される。すなわち、各クリツプ 4 7 の一辺は補助材 4 8 の内側の面に接触し、他辺は基材 2 2 1 aの外面に接触するようにしてクリップ 4 7はバンド片 2 2 1 の幅方向に滑らせられる。クリップ 4 7で挟まれることにより基材 2 2 1 a、弹性材 2 2 2および補助材 4 8は互いに分離しない。しかしクリップ 4 7を逆方向に滑らせながら除去することにより、これらは互いに分離することができる。

図 2 6および図 2 7に示す方式では、弾性材 2 2 2の突起 4 5が部分的に手首 Wに密着する。突起 4 5の配置を工夫することによって、手首 Wの広い面積にわたって弾性材が密着する場合に比べて、手首 Wに対する保持力を高め、かつ手首 Wに与える圧迫感を低減することが可能である。補助材 4 8は必ずしも必要ではなく、これを設けない生体情報計測装置も本発明の範囲内である。ただし、補助材 4 8を設けることにより、弾性が高く、劣化しやすい弾性材 2 2 2を損傷から保護することができる。例えばクリップ 4 7の摺動による弾性材 2 2 2の損傷が防止される。

図 2 3ないし図 2 7はバンド片 2 2 1 の構成を示すが、バンド片 2 2 3 も同様にして構成される。ただし、バンド片 2 2 3の小孔 2 2 8を共同で形作るように、基材 2 2 3 aおよび弾性材 2 2 4には貫通孔が形成される。

図 2 8ないし図 3 0 Bは、弾性材を基材に対して取り付ける他の一つの方式を示す。この方式では、バンド片 2 2 1 , 2 2 3の基材 2 2 l a, 2 2 3 aをそれぞれ弾性材 2 2 2 a, 2 2 4 aに挿入するようになっている。図 2 8に示すように、バンド片 2 2 1， 2 2 3の基材 2 2 l a, 2 2 3 aが平坦であるのに対して、各弾性材 2 2 2 a， 2 2 4 aは、平坦部 5 0 と、平坦部 5 0 に一体に成形された湾曲部 5 1 を備える。この実施形態では、湾曲部 5 1 は平坦部 5 0の両端に配置されている力^ 少なくとも一つの湾曲部 5 1が設けられていればその機能は満たされる。湾曲部 5 1 は平坦部 5 0 と共同して中空なシース 5 2を形作る。

図 2 9 Aおよび図 2 9 Bに示すように、これらのシース 5 2に基材 2 2 1 a , 2 2 3 aは挿入される。これにより、弹性材 2 2 2 a， 2 2 4 aの平坦部 5 0は基材 2 2 1 a , 2 2 3 aの内側に配置されて、手首 Wへの装着時に手首 Wに密着する。このようにして挿入された後は、弾性材 2 2 2 a， 2 2 4 aは、自身の弾性により基材 2 2 1 a , 2 2 3 aから分離しない。ただし、一定以上の力を加えることにより、基材 2 2 1 a , 2 2 3 aから弾性材 2 2 2 a, 2 2 4 aは分離することができる。

図 3 0 Aおよび図 3 0 Bは、この生体情報計測装置におけるバンド片 2 2 1， 2 2 3の連結部付近を示す。これらの図に示すようにバンド片 2 2 1， 2 2 3 を連結した状態で、一方のバンド片 2 2 1 の基材 2 2 1 a に装着された弾性材 2 2 2 aのシース 5 2 には、他方のバンド片 2 2 3 の基材 2 2 3 aの自由端を挿入することが可能である。

手首 Wの太さに応じてバンド片 2 2 1 , 2 2 3 を相互に連結する位置が可変なこの種のバンドでは、バンド片 2 2 3 の自由端が突出するので、生体の運動により自由端がどこかにぶっかるおそれがある。例えば、手首 Wを振った場合には、自由端が被験者の体に当たりうる。そのような場合には、脈波センサユニット 1 0 0 と手首 Wとの密着性が変動し受光量が変化して、正確な測定ができなくなりうる。しかし、この方式によれば、弾性材 2 2 2 aのシース 5 2 にバンド片 2 2 3 の基材 2 2 3 aの自由端を挿入することにより、自由端の移動が規制され、従つて、測定の正確さを維持することができる。

( 4 ) 弹性材の取付位置の変更例

第 7実施形態では、弾性材 2 2 2 , 2 2 4 または弾性材 2 2 2 a， 2 2 4 aが手首 Wの広い面積にわたって、もしくは多数の箇所に接触するようにされているが、図 3 1 に示すような変形例も可能である。この変形例では、弾性材は、バンド片 2 2 1 , 2 2 3 の相互の連結部の付近にのみ設けられている。具体的には、基材 2 2 1 a におけるバックル 2 2 6 およびタング 2 2 7 の付近にのみ弹性材 2 2 2が配置されている。

バンド片 2 2 1 , 2 2 3 をバックル 2 2 6、タング 2 2 7および小孔 2 2 8で連結するこの種のバンドでは、バックル 2 2 6およびタンダ 2 2 7が手首 Wを圧迫し、不快感を与えることがある。特にやせた被験者の場合には、橈側手根屈筋腱 6 0の付近の組織が薄いため、バックル 2 2 6 またはバンド片 2 2 1 の先端がこの組織を圧迫し、被験者が痛みを感じる場合がある。しかし、バックル 2 2 6 およびタンダ 2 2 7 の付近に弾性材 2 2 2 を設けることによりこの不快感を低減または防止することができる。弹性材 2 2 2の基材 2 2 1 aへの取付方式は上述した方式のいずれでもよい。 ( 5 ) 連結位置の表示

リストバンド 2 2 0のうち小孔 2 2 8が形成されたバンド片 2 2 3 には、図 3 2 に示すように、連結位置を示す表示部を設けると好ましい。上記のように、リストバンド 2 2 0では、ノックル 2 2 6、タンダ 2 2 7および小孔 2 2 8 とで、周長調節機構を設けたので、手首 Wの太さに応じて生体情報計測装置の全周長は変更される。ただし、同一の被験者にこの生体情報計測装置を装着する場合には、装置の全周長が変わらない限り、または手首 Wの太さが変わらない限り、同一の位置でバンド片 2 2 1 , 2 2 3 を相互に連結するのが望ましい。リストバンド 2 2 0では、基材 2 2 1 a , 2 2 3 aの素材として伸縮性の低い素材が選択されているので、同一の被験者には同一の小孔 2 2 8が常に使用されるのが望ましい。そこで、図 3 2 に示すように、数字表示部 7 0 をバンド片 2 2 3 の基材 2 2 3 aの外面に設けるとよい。数字表示部 7 0 は、それぞれ小孔 2 2 8 の横に配置される数字を有する。これらの数字は、基材 2 2 3 aの外面に刻印または印刷され、複数の小孔 2 2 8 にそれぞれ対応する目印となる。

数字表示部 7 0 に代えてあるいはこれに加えて、色彩表示部 7 1 を設けてもよい。色彩表示部 7 1 は、それぞれ小孔 2 2 8 の横に配置されるマーク 7 2 を有する。マークは基材 2 2 3 aの外面に印刷または貼着される。マーク 7 2 の相互の色は異なっており、複数の小孔 2 2 8 にそれぞれ対応する目印となる。このような連結位置の表示は、第 7実施形態だけでなく、周長調節機構を設ける限りにおいて、全ての実施形態に応用することが可能である。第 8実施形態

図 3 3 は、本発明の第 8実施形態に係る脈拍計測装置（生体情報計測装置） 4 0 1 を示す。図 3 3 に示すように、脈拍計測装置 4 0 1 は、腕時計型の装置本体 4 1 0 と、この装置本体 4 1 0から引き出されたケーブル 4 2 0 と、このケープル 4 2 0の先端に接続された指装着ュニット 4 3 0 と、この指装着ュニッ卜 4 3 0 を指に装着するための指バンド 4 4 0 とから構成されている。図 3 4および図 3 5 に示すように、指装着ユニット 4 3 0 は、内側ケース 4 3 8 と、外側ケース 4 3 9 と、ケース 4 3 8， 4 3 9 に両面がそれぞれ固定された回路基板 4 3 6 とを備える。回路基板 4 3 6 の内側面には、 L E D (発光体） 4 3 1 とフォトダイオード（受光体） 4 3 2 が装着されており、これらは内側ケース 4 3 8で覆われている。一方、回路基板 4 3 6 の外側面には、 0 ?ァンプ 4 3 4および回路素子 4 3 5が装着されており、これらは外側ケース 4 3 9で覆われている。

内側ケース 4 3 8 には透明ガラス 4 3 7 が取り付けられている。この透明ガラス 4 3 7が被験者の指の表面に密着するように指装着ュニット 4 3 0 は指に取り付けられる。 L E D 4 3 1 が発光すると、透明ガラス 4 3 7 を通って L E D 4 3 1 からの光が指に向けて進行し、かつ指からの反射光が透明ガラス 4 3 7 を通つてフォトダイオード 4 3 2 に入射する。フォトダイオードは入射した光の強度に応じた出力信号を生成し、 O Pアンプ 4 3 4 と回路素子 4 3 5 は、フォトダイォ — ド 4 3 2 の出力信号を増幅する。回路基板 4 3 6 には、ケーブル 4 2 0が接続されており、増幅された出力信号は、ケーブル 4 2 0 を通じて、装置本体 4 1 0 に伝達される。

外側ケース 4 3 9 には、指バンド 4 4 0が固着されている。指バンド 4 4 0 は指の全周囲に巻回でき、図 3 3 に示すように指の根元に装着される。指バンド 4 4 0の素材は、光を透過させないものが選ばれる。指バンド 4 4 0 は伸縮可能な管状の形態であってもよいし、帯状の形態であってもよい。帯状の形態の場合には、指バンド 4 4 0 の両端に、上述した商標名「Ve l c r o」で知られている取付テープを取り付けて、両端同士を着脱自在にするとよい。

上記のように指装着ュニッ卜 4 3 0 においては、 L E D 4 3 1 およびフォトダィオード 4 3 2が反射型光センサを構成しており、この反射型光センサにより、脈波を検出することができる。すなわち、 L E D 4 3 1 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 4 3 2 によって受光される。フォトダイオード 4 3 2 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 4 3 2 の出力信号には、生体の組織による吸収と血液中のへモログロビンによる吸収が反映されている。

L E D 4 3 1 とフォ卜ダイオード 4 3 2が取り付けられる指の内部においては、毛細血管内の血液に脈波の影響があるので、時間的に吸光度が変動しうる。従つて、フォトダイオード 4 3 2 の出力信号には、指の内部の毛細血管における吸光度の変動が反映されている。すなわち、フォトダイオード 4 3 2 の出力信号は、動脈の脈動に応じて変動する。そこで、フォトダイオード 4 3 2の出力を増幅した O Pアンプ 1 0 6 の出力信号を脈波信号とみなすことができる。このように、第 8実施形態では指の毛細血管の血流変動から脈波が計測される。

図 3 3 に戻り、装置本体 4 1 0 は、計時機能を有する時計が内蔵されたハウジング 1 0、およびこのハウジング 1 0 を腕に装着するためのリストバンド（生体圧迫体） 2 0から構成されている。ハウジング 1 0の表面側には、時刻や日付に加えて、指装着ユニット 4 3 0での検出結果に基づく脈拍情報（生体情報）なども表示する液晶表示装置 4 1 3が設けられている。また，ハウジング 1 0 には、指装着ュニット 4 3 0 による検出結果たる脈波信号が供給されるデータ処理回路 4 5 0が内蔵されている。データ処理回路 4 5 0 は、脈波信号に高速フーリエ変換処理（ F F T処理）を施し、その処理結果を解析することにより、脈拍を算出する。さらに、ハウジング 1 0 の外側面には、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ィッチ 4 1 1 , 4 1 2が設けられている。

脈拍計測装置 4 0 1 の電源は、ハウジング 1 0 に内蔵されている図示しない電池であり、ケーブル 4 2 0は、電池から指装着ユニット 4 3 0 に電力を供給するとともに、指装着ュニット 4 3 0 の検出結果をハウジング 1 0 内のデータ処理回路 4 5 0 に入力可能である。

この種の脈拍計測装置においては、脈波信号には、被験者の体動に伴うノイズが含まれうる。本発明者の解析によると、運動中の被験者から得られた脈波信号のノイズには、特に被験者の被測定部に大きな加速度が働くような被験者の運動に起因する成分が多いことが分かった。例えば、図 3 6 Aに示すように、被験者が肘 Eを支点として腕 Aを曲げると、血液の流れは一時的に阻害される力、図 3 6 Bに示すように、肘 Eを中心にして前腕を振った瞬間には、遠心力により動脈内および細動脈内を血液が急激に腕の末梢に向けて流れる。この影響が測定対象となる指の毛細血管にも達し、脈波信号にノイズ成分が発生する。このように腕 Aの曲げ伸ばしによる血流の変動が脈波に影響するために、脈波信号の検出が不正確になるおそれがあった。被験者の体力測定のため、脈拍計測装置 4 0 1 は被験者の運動（例えばランニングやウォーキング）中の脈波を計測するのにも用いられるので、腕 Aの曲げ伸ばしなどの被験者の体動によるノイズはできるだけ排除できると好ましい。

被験者の体動によるノイズを排除することができる技術として、加速度センサと光学式脈拍センサとを有する携帯型脈拍計が知られている。この携帯型脈拍計によれば、加速度センサによって検出された体動信号と、光学式脈拍センサによつて検出された脈波信号に、それぞれ F F T処理を施して、体動信号に係る体動スペクトルと脈波信号に係る脈波スペクトルとを各々検出している。そして、脈波スぺクトルと体動スぺクトルとを比較して、脈波スぺクトルから体動スぺクトルに対応する周波数成分を除去し、残ったスぺクトルの中から最大スぺクトル強度を有するスペクトルの周波数を、脈波信号の基本波周波数として特定する。そして、脈波信号の基本波周波数に基づいて、脈拍数を算出している。すなわち、この従来の脈拍計にあっては、 F F T処理を 2系統で行い、それらの処理結果に基づいて、脈拍数を算出するようにしていた。

しかし、上述した加速度センサを用いた脈拍計にあっては、 F F T処理を行う 2つの処理系統を持つ必要があるため、構成が複雑となり、さらに周波数解析結果から脈波信号の基本波周波数を特定するための処理が必要になる。また、生体が激しく運動した場合、例えば腕を高速で振った場合には、体動スペクトルが増大し、相対的に脈波スペクトルの解析が困難になり、脈拍数の算出も困難になる。また、生体の運動に秩序がない場合には、加速度センサによって検出された体動信号に周期性がなくなり、 F F T処理を行っても、スペクトル相互の比較が困難になる。

そこで、簡易な構成で体動の影響を最小限化するため、この実施形態において、装置本体 4 1 0 のリストバンド 2 0 は、被験者の手首に密着し、手首にある動脈および細動脈を常に圧迫する。この目的のため、リストバンド 2 0 は、高い保持力で手首に巻回されるとよい。ただし、手首を圧迫する力を強くすると、被験者が高い圧迫感を感じ取るため、長時間の使用が難しい。従って、この実施形態では、周方向へ伸縮可能な素材から形成されているとともに、周方向において伸縮性が部分的に異なるリストバンド 2 0が用いられる。換言すれば、第 8実施形態で用いられるリストバンド 2 0 は、図 1 ないし図 4 に示す第 1 実施形態のリストバンド 2 0 と同じである。

具体的には、図 3 7 に示すように、リストバンド 2 0 は、 4つのバンド片 2 1 〜 2 4を有する。短いバンド片 2 1 は、その一端においてハウジング 1 0の上端に連結されており、他端において長いバンド片 2 2 の一端に連結されている。ハウジング 1 0へのバンド片 2 1 の連結方式およびバンド片 2 1， 2 2相互の連結方式は、図 3 8 に示すようにバネ棒 2 5 を用いた公知のものであり、これらは相互に回動自在にされている。また、他の短いバンド片 2 3 は、その一端においてハウジング 1 0 の下端に連結されており、他端において長いバンド片 2 4の一端に連結されている。ハウジング 1 0へのバンド片 2 3 の連結方式およびバンド片 2 3， 2 4相互の連結方式は、図 3 8 に示して上記したのと同様である。

ハウジング 1 0から遠い方のバンド片 2 2の端部には公知の形式でバックル 2 6 と夕ング 2 7が取り付けられている。また、バンド片 2 4 には、図示しないが、その長手方向に沿って等間隔に複数の小孔が形成されている。バンド片 2 4はバックル 2 6 に挿入され、いずれかの小孔にタング 2 7 を通すことにより、装置本体 4 1 0 は被験者の手首 Wに固定される。そして、夕ング 2 7 を通す小孔を選択することにより、装置本体 4 1 0 の周長が調節される。このようにバックル 2 6、タング 2 7および小孔により周長調節機構が設けられている。

リストバンド 2 0 を構成するバンド片 2 1 〜 2 4のうち、ハウジング 1 0 に近くて短いバンド片 2 1 , 2 3 は伸縮性の高い素材から形成されている一方、ハウジング 1 0から遠くて長いバンド片 2 2 , 2 4は伸縮性の低い素材から形成されている。図 3 8 に断面を示すように、ゾンド片 2 1 は、中心層 2 l a と、その表面および裏面に固着された繊維布帛層 2 1 b とから構成されている。中心層 2 1 aは例えば発泡ゥレ夕ンゴムまたはポリウレ夕ンゴムのような高い弾性の材料から形成され、繊維布帛層 2 1 bは中心層 2 1 aの伸縮に追随できるような布帛から形成されている。図示しないがバンド片 2 3 も同様の構成である。一方、バンド片 2 2 , 2 4は、例えばウレタンまたはシリコンのような低い弾性のプラスチックから均一な密度で形成されている。この実施形態でのバンド片 2 1 〜 2 4は、光を透過させるものでも透過させないものでも、どちらでもよい。

上記のバンド片 2 1〜 2 4の素材の相違に起因して、リストバンド 2 0 は、周方向において伸縮性が部分的に異なっている。このリストバンド 2 0では、バンドの伸縮性の高い部分（短いバンド片 2 1 , 2 3 ) により、手首 Wのひねりなどの運動を許容するとともに、伸縮性の低い部分（長いバンド片 2 2 , 2 4 ) により手首 Wに対する保持性能を確保することができる。すなわち、図 3 7 に仮想線で示すように、被験者が手首 Wをひねった時には、バンド片 2 1， 2 3の伸縮により、バンド片 2 2， 2 4が手首 Wの動きに追随し、これらが手首 Wに密着したままである。従って、手首 Wにおいて、動脈および細動脈が常に圧迫されているので、それらの動脈および細動脈の下流側（末梢側）にある指の毛細血管内の急激な血流の変動が抑制される。そして、伸縮性の高いバンド片 2 1， 2 3 により、被験者に与える圧迫感は最小限にすることができる。

上記のように指装着ュニット 4 3 0 よりも、心臓に近い部分の動脈および細動脈が装置本体 4 1 0 によって常に圧迫されることによって、外的な加速度、特にランニングやウォーキング時の腕 Αの曲げ伸ばしによる加速度が生体に働いたとしても急激な血流が抑制される（図 3 6 Aおよび図 3 6 B参照）。これにより運動中の血流の変動は、安静時のものに近づけられる。すなわち、体動の影響を最小限化して脈拍を計測することが可能である。

リストバンド 2 0 の周方向における伸縮性を部分的に異ならせるには、図 3 7 および図 3 8 に示すバンドの構造の代わりに、図 1 3ないし図 1 7 に示す第 2 ないし第 6実施形態のリストバンド 2 0 を用いることも可能である。これらの場合でも、バンドを構成するバンド片は、光を透過させるものでも透過させないものでも、どちらでもよい。

また、手首 Wのひねりなどの運動を許容するとともに、手首 Wに対する保持性能を確保するには、リストバンド 2 0 に代えて、次に述べる変形例のリストバンド 2 2 0 を用いてもよい。図 3 9 に示すように、リストバンド 2 2 0 は、二つのバンド片 2 2 1 , 2 2 3 を有する。ノンド片 2 2 1 は、その一端においてハウジング 1 0の上端に連結されており、他端には公知の形式でバックル 2 2 6 とタング 2 2 7が取り付けられている。他のバンド片 2 2 3は、その一端においてハウジング 1 0 の下端に連結されている。バンド片 2 2 1 とハウジング 1 0、およびバンド片 2 2 3 とハウジング 1 0 の連結方式は、図 3 8 に示すパネ棒 2 5 を用いた公知の方式と同様である。

図示しないが、バンド片 2 2 3 には、その長手方向に沿って等間隔に複数の小孔が形成されている。バンド片 2 2 3 はバックル 2 2 6 に挿入され、いずれかの小孔 2 2 8 にタンダ 2 2 7 を通すことにより、装置本体 4 1 0 は人間の腕に固定される。そして、タング 2 2 7 を通す小孔を選択することにより、装置の周長が調節される。このようにバックル 2 2 6、夕ング 2 2 7および小孔により周長調節機構が設けられている。

バンド片 2 2 1 は、基材 2 2 1 a と、基材 2 2 1 aの裏面に取り付けられ、被験者への装着時に内側に配置される弾性材 2 2 2 とからなる。バンド片 2 2 3 も、基材 2 2 3 a と、基材 2 2 3 aの裏面に取り付けられ、生体への装着時に内側に配置される弹性材 2 2 4 とからなる。上述したバックル 2 2 6およびタンダ 2 2 7 は、バンド片 2 2 1 の基材 2 2 1 a に取り付けられており、小孔はバンド片 2 2 3 の基材 2 2 3 aおよび弾性材 2 2 4 を貫通する。従って、基材 2 2 1 a， 2 2 3 aおよびハウジング 1 0が、図 3 9 に示すように手首 Wの周囲全体に巻回されて、装置本体 4 1 0 は手首 Wに取り付けられる。弾性材 2 2 2 ， 2 2 4は基材 2 2 1 a , 2 2 3 aの内側に配置されて手首 Wに密着させられる。

内側の弾性材 2 2 2 , 2 2 4は伸縮性および弹性の高い素材から形成されている一方、外側の基材 2 2 1 a , 2 2 3 aは伸縮性および弾性の低い素材から形成されている。例えば、弾性材 2 2 2 , 2 2 4は、シリコン、発泡ウレタンゴムまたはポリウレタンゴムのような基材に比べて高い弾性の材料から形成される。一方、基材 2 2 1 a， 2 2 3 aは、例えばウレタンのような低い弾性のプラスチックから均一な密度で形成されている。すなわち、この図 3 9 に示す変形例におけるリストバンド 2 2 0 は、図 1 8ないし図 2 2 に示す第 7実施形態のリストバンド 2 2 0 と等価である。

バンド片 2 2 1 , 2 2 3 において、基材 2 2 1 a , 2 2 3 aに対して弹性材 2 2 2 ， 2 2 4 を取り付ける方式としては、例えば、接着剤による接着がある。ただし、図 2 3ないし図 3 0 Bに示して上述した様々な方式を応用することも可能である。これらの方式にしたがい、弾性材を基材に対して着脱自在に取り付けると好ましい。これにより、弾性材の素材の劣化や外観の汚れが発生した際に、弾性材を簡単に交換することができる。

このように内側に弹性材 2 2 2 , 2 2 4 を設けたリストバンド 2 2 0 によれば、弹性材 2 2 2 , 2 2 4 により、手首 Wのひねりなどの運動を許容するとともに、弾性の低い部分（基材 2 2 1 a , 2 2 3 a ) により手首 Wに対する保持性能を確保することができる。すなわち、図 3 9 に仮想線で示すように、被験者が手首 W をひねった時には、弾性材 2 2 2 , 2 2 4の伸縮により、弾性材 2 2 2 , 2 2 4 が手首 Wの動きに追随し、これらが手首 Wに密着したままである。従って、手首 Wにおいて、動脈および細動脈が常に圧迫されているので、それらの動脈および細動脈の下流側（末梢側）にある指の毛細血管内の急激な血流の変動が抑制される。そして、弾性材 2 2 2 ， 2 2 4 により、被験者に与える圧迫感は最小限にすることができる。

上記のように指装着ュニット 4 3 0 よりも、心臓に近い部分の動脈および細動脈が装置本体 4 1 0 によって常に圧迫されることによって、外的な加速度、特にランニングやウォーキング時の腕 Aの曲げ伸ばしによる加速度が生体に働いたとしても急激な血流が抑制される（図 3 6 Aおよび図 3 6 B参照）。これにより運動中の血流の変動は、安静時のものに近づけられる。すなわち、体動の影響を最小限化して脈拍を計測することが可能である。

この優れた効果に関する実験について次に説明する。この実験では、図 2 3 に示す方式にしたがって、基材 2 2 1 a， 2 2 3 a に弾性材 2 2 2 ， 2 2 4 を取り付けた装置本体 4 1 0 を準備した。また比較のため、図 4 0 に示すように、単一のウレタン製の部材からなり、周方向への伸縮性が考慮されていない一般的な従来のリストバンド 1 3 1 を有する装置本体 1 3 0 を準備した。そして、それぞれの装置本体 4 1 0 ， 1 3 0 を有する脈拍計測装置を複数の被験者に装着し、トレッドミル（ランニングマシン）上を被験者が走行した。本実施形態に係る装置本体 4 1 0 については、被験者が軽く圧迫感を感じる程度の感覚で装着し、比較用の装置本体 1 3 0 については、被験者が普通に時計を装着する程度の感覚で装着した。

両方の場合において、指装着ュニット 4 3 0 によって検出された脈波信号に F F T処理を施して、脈波スペクトルを得た。また，指に加速度センサを装着し、加速度センサによって検出された体動信号に F F T処理を施して、体動スぺクトル（ノイズスペクトル）を得た。

図 4 1 は、この実験結果を示す。同図において、線 aは本実施形態に係る装置本体 4 1 0 に関する計測結果（複数の被験者の平均）、線 bは比較用の装置本体 1 3 0 に関する計測結果である。また、同図において、横軸は被験者の走行速度、すなわち運動の激しさを示す。トレツドミルでは走行速度は可変となっている。縦軸は、ノイズスぺクトルの基本波の強度に対する脈波スぺクトルの基本波の強度の比を示す。この比が大きいほど、脈波信号の S N比は良好である。図 4 1 力ら明らかなように、全ての運動負荷領域において、本実施形態に係る脈拍計測装置の方が S N比は良好であるであることが確認された。

特に、走行速度が 8 k m / h以上の場合には、比較試料では、ノイズに対する脈波の比が 1 未満、すなわちノイズスぺクトルの強度よりも脈波スぺクトルの強度が小さくなつてしまった。これに対して、本実施形態に係る脈拍計測装置では、走行速度が 8 k m Z h以上でも、ノイズに対する脈波の比が 1 より大きかった

(つまりノイズスぺクトルの強度よりも脈波スぺクトルの強度が大きかった）。換言すれば、ランニング程度の腕の揺動の激しさであれば、ノイズスペクトルの強度よりも脈波スペクトルの強度が大きかった。従って、本実施形態のように脈波信号に F F T処理を施す場合には、スぺクトルの最も高い周波数を脈拍数とみなすことができる。これにより、比較のための体動スペクトルの検出をせずとも、正確に脈拍測定を行うことが可能である。従って、 F F T処理を行う 2つの処理系統を持つ必要がないため、装置の構成が簡易となる。

上記の実施形態では、ハウジング 1 0 内のデータ処理回路 4 5 0で脈波信号に F F T処理を施し、その処理結果を解析することにより、脈拍数を算出しているが、これに限らず、脈波信号を矩形波信号に変換し、矩形波信号の周期に基づいて脈拍数を算出してもよい。日常生活程度の腕の揺動であれば、この場合でも正確な脈拍測定が可能である。第 9実施形態

次に本発明に係る第 9実施形態を説明する。図 4 2 に示すように、第 9実施形態の脈拍計測装置（生体情報計測装置） 3 0 1 は、単体の腕時計型であって、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） 1 0 と、ハウジング 1 0 に連結され人間の腕に巻回されてハウジング 1 0 を腕に固定するリストバンド 3 2 0 とを備える。

この実施形態におけるリストノンド 3 2 0 は、二つのノンド片 3 2 1 ， 3 2 3 を有する。バンド片 3 2 1 は、その一端においてハウジング 1 0 の上端に連結されており、他端には公知の形式でバックル 3 2 6 と夕ング 3 2 7が取り付けられている。図 4 3 に示すように、バンド片 3 2 1 とハウジング 1 0 の連結方式は、バネ棒 3 2 5 を用いた公知のものである。

図 4 2 に戻り、他のバンド片 3 2 3 は、その一端においてハウジング 1 0の下端に連結されている。その連結方式は図 4 3 に示して上記したものと同様である。バンド片 3 2 3 には、その長手方向に沿って等間隔に複数の小孔 3 2 8が形成されている。 1 、ノド片 3 2 3はバックル 3 2 6 に挿入され、いずれかの小孔 3 2 8 に夕ング 3 2 7 を通すことにより、この脈拍計測装置 3 0 1 は人間の腕に固定され、ハウジング 1 0 の裏面が手首の甲に密着する。そして、タング 3 2 7 を通す小孔 3 2 8 を選択することにより、脈拍計測装置 3 0 1 の周長が調節される。このリストバンド 3 2 0 の詳細については後述する。

図 4 3 に断面を示すように、ハウジング 1 0 は図 3 に示す第 1 実施形態で用いられているハウジング 1 0 と等価であり、発光体である L E D 1 0 2 と、受光体であるフォトダイオード 1 0 3 とを有する。 L E D 1 0 2 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ィオード 1 0 3 により受光され、フォトダイオード 1 0 3 は受光の強度に応じた電気信号を発生する。説明を簡略化するため、第 9実施形態に関連する図面において第 1 実施形態と共通する構成要素には、第 1 実施形態の図面と同一の符号を付ける。

裏蓋 1 2 は図示のように屈曲した形状であり、これによつて裏面側に向けて突出する凸部 1 2 aが形成されている。凸部 1 2 aの中央部分は平坦であり、 L E D 1 0 2およびフォトダイオード 1 0 3 を保護して、かつ光の透過を許容する透明ガラス 1 0 4はこの凸部 1 2 aの中央部分に設けられている。

第 1 実施形態に関して説明したのと同一の原理により、フォトダイオード 1 0 3 の出力を増幅した O Pアンプ 1 0 6 の出力信号を脈波信号とみなすことができる。この実施形態では、手首の動脈および細動脈（特に手首の甲の付近の細動脈）の血流変動から脈波が計測される。そして、第 1 実施形態と同一の方式により、脈拍が算出され、これが液晶表示装置 1 1 3 に表示される。

この脈拍計測装置 3 0 1 を被験者の手首に巻き付けるリストバンド 3 2 0 は、上記のように 2つのバンド片 3 2 1， 3 2 3から構成されている。かかる基材であるバンド片 3 2 1， 3 2 3 には、単一の弾性材（生体圧迫体） 3 3 0が取り付けられており、弾性材 3 3 0 の大部分はバンド片 3 2 1 , 3 2 3 の裏面側、すなわち手首にハウジング 1 0 を装着したときの内側に配置されている。

内側の弹性材 3 3 0 は伸縮性および弾性の高い素材から形成されている一方、外側のバンド片 3 2 1 , 3 2 3 は伸縮性および弾性の低い素材から形成されている。例えば、弾性材 3 3 0 は、シリコン、発泡ウレタンゴムまたはポリウレタンゴムのようなバンド片 3 2 1， 3 2 3 に比べて高い弾性の材料から形成される。特に、ポリウレタンゴムは安価であるので装置の製造コストを低減することが可能であるため好ましい。一方、ノンド片 3 2 1 , 3 2 3 は、例えばウレタンのような低い弾性のプラスチックから均一な密度で形成されている。これらの弾性材 3 3 0およびバンド片 3 2 1， 3 2 3 の素材としては、光学的センサである脈波センサュニッ卜 1 0 0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。

図 4 4 に示すように、弾性材 3 3 0 は、円環状の中央部 3 3 1 と、その両側に延びる舌片部 3 3 2 , 3 3 3 を備え、これら中央部 3 3 1 と舌片部 3 3 2 , 3 3 3 は同一平面上に平坦に形成されている。中央部 3 3 1 には貫通穴 3 3 1 aが形成されている。各舌片部 3 3 2 , 3 3 3 には、湾曲部 3 3 4がー体に形成されている。この実施形態では、各舌片部 3 3 2 , 3 3 3 に、二つの湾曲部 3 3 4が形成されているが、少なくとも一つの湾曲部 3 3 4が設けられていればその機能は満たされる。湾曲部 3 3 4は舌片部 3 3 2 , 3 3 3 と共同して中空なシース 3 3 5 を形作る。

図 4 5 Aおよび図 4 5 Bに示すように、これらのシース 3 3 5 にバンド片 3 2 1， 3 2 3 は挿入される。これにより，弹性材 3 3 0 の中央部 3 3 1 および舌片部 3 3 2 , 3 3 3 はバンド片 3 2 1， 3 2 3 の内側に配置されて、手首 Wへの装着時に手首 Wに密着する。このようにして挿入された後は、弾性材 3 3 0は、自身の弾性によりバンド片 3 2 1， 3 2 3から分離しない。ただし、一定以上の力を加えることにより、バンド片 3 2 1， 3 2 3から弹性材 3 3 0 は分離することができる。このように弾性材 3 3 0 を基材であるバンド片 3 2 1 , 3 2 3 に対して着脱自在にすることにより、必要に応じて弹性材 3 3 0 を簡単に交換することができる。また、生体に接触する弾性材 3 3 0 は汚れやすいが、汚れた場合にも簡単に交換することができる。

また、図 4 5 Bに示すように、弾性材 3 3 0 の中央部 3 3 1 の貫通穴 3 3 1 a には、上記のハウジング 1 0 の凸部 1 2 aが嵌め入れられる。従って、凸部 1 2 a に設けられた透明ガラス 1 0 4は、脈拍計測装置 3 0 1 を手首 Wに装着したときに、手首 Wに密着する。

このように、内側に弾性材 3 3 0 を設けたリストバンド 3 2 0 によれば、内側に配置された弾性材 3 3 0が高い弾性を有するので、腕の動きに追随して伸縮しやすく、ハウジング 1 0 に設けられた透明ガラス 1 0 4が手首 Wから離れにくい。従って、脈波センサユニット 1 0 0 は外光の影響を受けにくくなり、測定誤差の発生が抑えられる。

一方、手首 Wを保持する力は、弾性が低いバンド片 3 2 1 , 3 2 3で確保される。換言すれば、バンド 3 2 0では、弾性が低いバンド片 3 2 1 , 3 2 3 により手首 Wに対する保持性能を確保することができると同時に、バンド片 3 2 1 , 3 2 3の内側に配置された弾性材 3 3 0 により手首 Wのひねりなどの運動が許容される。従って、手首 Wへ与える圧迫感を最小限としながらも、手首 Wの被測定部位へ高い密着性をもつて装着することが可能であり、生体情報計測装置の計測精度が向上する。

また、図 4 2 に示すようにバンド片 3 2 1， 3 2 3 を連結した状態で、一方のバンド片 3 2 1 に装着されたシース 3 3 5 には、他方のバンド片 3 2 3の自由端 3 2 3 aを挿入することが可能である。手首 Wの太さに応じてバンド片 3 2 1 ， 3 2 3 を相互に連結する位置が可変なこの種のバンドでは、バンド片 3 2 3の自由端 3 2 3 aが突出するので、生体の運動により自由端がどこかにぶっかるおそれがある。例えば、手首 Wを振った場合には、自由端 3 2 3 aが被験者の体に当たりうる。そのような場合には、脈波センサユニット 1 0 0 と手首 Wとの密着性が変動し受光量が変化して、正確な測定ができなくなりうる。しかし、この方式によれば、弾性材 3 3 0 のシース 3 3 5 にバンド片 3 2 3 の自由端 3 2 3 a を挿入することにより、自由端 3 2 3 aの移動が規制され、従って、測定の正確さを維持することができる。

さらに、上述したように、弾性材 3 3 0 の中央部 3 3 1 の貫通穴 3 3 1 a には、上記のハウジング 1 0 の凸部 1 2 aが嵌め入れられる（図 4 5 B参照）。従って、脈波センサュニット 1 0 0 において光が通過する透明ガラス 1 0 4よりも、心臓に近い側には必ず弾性材 3 3 0が存在し、弾性材 3 3 0 により心臓に近い側の動脈および細動脈が常に圧迫されている。従って、その下流側では、急激な血流の変動が抑制される。そして、弾性材 3 3 0 により、被験者に与える圧迫感は最小限にすることができる。

上記のように透明ガラス 1 0 4よりも、心臓に近い部分の動脈および細動脈が弹性材 3 3 0 によって常に圧迫されることによって、外的な加速度、特にラン二ングゃウォーキング時の腕 Aの曲げ伸ばしによる加速度が生体に働いたとしても急激な血流が抑制される（図 3 6 Aおよび図 3 6 B参照）。これにより運動中の血流の変動は、安静時のものに近づけられる。すなわち、体動の影響を最小限化して脈拍を計測することが可能である。

この優れた効果に関する実験について次に説明する。この実験では、本実施形態に係る脈拍計測装置 3 0 1 を準備した。また比較のため、弾性材 3 3 0 を用いない脈波計測装置を準備した。そして、それぞれの脈拍計測装置を複数の被験者に装着し、トレッドミル上を被験者が走行した。本実施形態に係る脈拍計測装置 3 0 1 については、被験者が軽く圧迫感を感じる程度の感覚で装着し、比較用の装置については、被験者が普通に時計を装着する程度の感覚で装着した。

両方の場合において、検出された脈波信号に F F T処理を施して、脈波スぺクトルを得た。また、指に加速度センサを装着し、加速度センサによって検出された体動信号に F F T処理を施して、体動スペクトル（ノイズスペクトル）を得た。図 4 6は、この実験結果を示す。同図において、線 c は本実施形態に係る脈拍計測装置 3 0 1 に関する計測結果（複数の被験者の平均）、線 dは比較用の装置に関する計測結果である。また、同図において、横軸、縦軸は図 4 1 と同様である。図 4 6から明らかなように、全ての運動負荷領域において、本実施形態に係る脈拍計測装置の方が S N比は良好であるであることが確認された。

特に、走行速度が 8 k m Z h以上の場合には、比較試料では、ノイズに対する脈波の比が 1 未満、すなわちノイズスぺクトルの強度よりも脈波スぺクトルの強度が小さくなつてしまった。これに対して、本実施形態に係る脈拍計測装置では、走行速度が 8 k m Z h以上でも、ノイズに対する脈波の比が 1 より大きかった

透明ガラス 1 0 4よりも心臓に近い部分を常に圧迫するには、図 4 7 Aおよび図 4 7 Bに示す変形例の弾性材 3 3 0 Aを用いてもよい。この弾性材 3 3 0 Aは、円環状の中央部 3 3 1 (図 4 4参照）に代えて、円弧状の中央部 3 3 1 Aを有するが、他の特徴は上記の弾性材 3 3 0 と同様である。中央部 3 3 1 Aの凹部 3 3 1 A aには、上記のハウジング 1 0 の凸部 1 2 aが嵌め入れられる。この変形例の脈拍計測装置 3 0 1 を手首 Wに装着すると，中央部 3 3 1 Aは透明ガラス 1 0 4よりも心臓に近い側にある。第 1 0実施形態

次に本発明に係る第 1 0実施形態を説明する。図 4 8 に示すように、第 1 0実施形態の脈拍計測装置（生体情報計測装置） 3 0 1 は、単体の腕時計型であって、第 9実施形態と基本的構成が同一であり、脈拍の測定原理も同一である。従って、図 4 8 において第 9実施形態と共通する構成要素には同一の符号を付けて、それらに関する説明は省略する。

第 1 0実施形態に係る脈拍計測装置 3 0 1 においては、別個の弾性材 3 4 0がバンド片 3 2 1， 3 2 3 にそれぞれ取り付けられている。弾性材 3 4 0の素材は上記の弾性材 3 3 0 と同様である。各弾性材 3 4 0 は、平坦部 3 4 1 と、平坦部

3 4 1 に一体に成形された湾曲部 3 4 2 を備える。この実施形態では、湾曲部 3

4 2 は平坦部 3 4 1 の両端に配置されているが、少なくとも一つの湾曲部 3 4 2 が設けられていればその機能は満たされる。湾曲部 3 4 2 は平坦部 3 4 1 と共同して中空なシース 3 4 5 を形作る。

これらのシース 3 4 5 にバンド片 3 2 1 , 3 2 3 は揷入される。これにより、弹性材 3 4 0 の平坦部 3 4 1 はバンド片 3 2 1 , 3 2 3 の内側に配置されて、手首 Wへの装着時に手首 Wに密着する。このようにして挿入された後は、弾性材 3 4 0 は、自身の弾性によりバンド片 3 2 1， 3 2 3から分離しない。ただし、一定以上の力を加えることにより、バンド片 3 2 1， 3 2 3から弾性材 3 4 0 は分離することができる。図示しないが、バンド片 3 2 1， 3 2 3 を連結した状態で、一方のバンド片 3 2 1 に装着された弾性材 3 4 0 のシース 3 4 5 には、他方のバンド片 3 2 3 の自由端を挿入することが可能である。

ただし弹性材としては、図 4 8 Aおよび図 4 8 Bに示す弾性材 3 4 0 に限らず、図 3 9 に示した弾性材 2 2 2 , 2 2 4、あるいは図 2 3 ないし図 2 7 に示した取付方式の弾性材を用いてもよい。このように内側に配置された弹性材が高い弹性を有するので、腕の動きに追随して伸縮しやすく、ハウジング 1 0 に設けられた透明ガラス 1 0 4が手首 Wから離れにくい。従って、脈波センサュニット 1 0 0 は外光の影響を受けにくくなり、測定誤差の発生が抑えられる。一方、手首 Wを保持する力は、弾性が低いバンド片 3 2 1 , 3 2 3で確保される。

また、この実施形態では、図 4 8 Bに示すように、ハウジング 1 0 の裏蓋 1 2 の凸部 1 2 aが、リストバンド 3 2 0 の中心線 Cに関して非対称に形成されている。一方、凸部 1 2 aに設けられた透明ガラス 1 0 4は、中心線 Cに関して対称である。従って、凸部 1 2 a においては、透明ガラス 1 0 4よりも一方の側に広い平坦部（生体圧迫体） 3 7 0がある。脈拍計測装置 3 0 1 を手首に装着すると、透明ガラス 1 0 4だけでなく、平坦部 3 7 0 も手首に密着する。また、脈拍計測装置 3 0 1 を手首に装着すると、平坦部 3 7 0 は透明ガラス 1 0 4よりも心臓に近い側にあり、心臓に近い部分の動脈および細動脈を常に圧迫する。これによつて、外的な加速度、特にランニングやウォーキング時の腕 Aの曲げ伸ばしによる加速度が生体に働いたとしても急激な血流が抑制される。従って運動中の血流の変動は、安静時のものに近づけられる。すなわち、体動の影響を最小限化して脈拍を計測することが可能である。変更例

上記の実施形態では、ノ 'ックル 2 6， 2 2 6 もしくは 3 2 6、夕ング 2 7 , 2 2 7 もしくは 3 2 7、および小孔 2 8 , 2 2 8 もしくは 3 2 8 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、 Velcro Industries B. V. が所有する商標名「Velcro」で知られている取付テープや、ボタンなどを用いてもよい。また、図 3 1 および図 3 2 の変形例を除いた上記の実施形態において、周長調節機構は必ずしも必要ではなく、これを設けない変形例も本発明の範囲内にある。

以上の実施形態および変更例の説明は、当業者に本発明の実施を可能ならしめるものであるが、本発明は上述された実施形態および変更例に限定されることを意図するものではなく、ここに開示された原理に基づく限り、いかなる変更および修正も本発明の範囲にある。

Claims

請求の範囲

1 . 生体へ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、

前記発光手段および前記生体情報検出手段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バンドとを備え、

前記バンドは、周方向へ伸縮可能な素材から形成されていると共に、周方向において伸縮性が部分的に異なることを特徴とする生体情報計測装置。

2 . 生体へ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、

前記発光体および受光体を支持する支持体と、

3 . 前記バンドは、前記支持体に近い第 1 の部分と、前記支持体に遠い第 2 の部分とを有しており、前記第 1 の部分が前記第 2 の部分よりも伸縮性が高い、請求項 1 または 2 に記載の装置。

4 . 前記バンドは、伸縮性の低い低伸縮性部材と、これよりも伸縮性の高い高伸縮性部材とが周方向に組み合わせられて構成されている、請求項 1 ないし 3のいずれかに記載の装置。

5 . 前記バンドは、前記第 1 の部分の厚さ力前記第 2 の部分の厚さよりも小さい、請求項 3 に記載の装置。

6 . 生体へ光を照射する発光手段と、

前記バンドは、生体の周囲に巻回される基材と、

前記基材の内側に配置され、前記基材ょりも弾性が高い弾性材とを有することを特徴とする生体情報計測装置。

7 . 生体へ光を照射する発光体と、

前記発光体および受光体を支持する支持体と、

前記バンドは、生体の周囲に巻回される基材と、

8 . 前記弾性材はポリウレタンゴムから製造されている、請求項 6 または 7 に記載の装置。

9 . 前記弾性材は、前記基材に対して着脱自在に取り付けられている、請求項 6ないし 8 のいずれかに記載の装置。

1 0 . 前記基材および前記弾性材のいずれか一方には、複数の孔が形成されているとともに、他方には、前記孔に揷入される突起が形成されている、請求項 9 に記載の装置。

1 1 . 前記突起は前記孔に揷入されると前記孔から脱落しない、請求項 1 0 に記載の装置。

1 2 . 重ね合わせられた前記基材および前記弾性材を挟むクリップをさらに備える、請求項 9 に記載の装置。

1 3 . 前記弹性材には、前記クリップが内部に位置する溝が形成されている、請求項 1 2 に記載の装置。

1 4 . 前記弾性材は、前記基材が挿入されるシースを有する、請求項 9 に記載の装置。

1 5 . 前記バンドは、複数のバンド片と、前記バンド片を相互に連結する連結部材とを備えており、前記生体の太さに応じて前記連結部材で前記バンド片を相互に連結する位置は可変であり、少なくとも一つの前記バンド片には前記弾性材が設けられているとともに、この弾性材は他の一つの前記バンド片の移動を抑制可能であるようにされている、請求項 6 ， 7 , 9 ， 1 4のいずれかに記載の装置。

1 6 . 前記生体情報検出手段よりも、前記生体における心臓に近い部分に配置されて、前記生体に密着してこれを圧迫する生体圧迫手段をさらに備える、請求項 1 または 6 に記載の装置。

1 7 . 前記受光体よりも、前記生体における心臓に近い部分に配置されて、前記生体に密着してこれを圧迫する生体圧迫手段をさらに備える、請求項 2 または 7 に記載の装置。

1 8. 前記生体圧迫手段が前記バンドである、請求項 1 6 または 1 7に記載の

1 9. 前記生体圧迫手段が前記バンドの前記弹性材である、請求項 1 6 または 1 7 に記載の装置。

2 0. 前記支持体が凸部を有しており、前記凸部が嵌まる部分を前記バンドが有する、請求項 1 9に記載の装置。

2 1. 前記バンドは、複数のバンド片と、前記バンド片を相互に連結する連結部材とを備えており、前記生体の太さに応じて前記連結部材で前記バンド片を相互に連結する位置は可変であり、前記バンドの外面には連結部材で連結すべき位置を表示する表示部が設けられている、請求項 1ないし 2 0のいずれかに記載の

補正書の請求の範囲

[ 1 9 9 9年 7月 1 5日（1 5 . 0 7 . 9 9 ) 国際事務局受理：新しい請

求の範囲 2 2— 2 8が加えられた；他の請求の範囲は変更なし。（2頁）]

1 8 . 前記生体圧迫手段が前記パンドである、請求項 1 6 または 1 7 に記載の装置。

1 9 . 前記生体圧迫手段が前記パンドの前記弾性材である、請求項 1 6 または 1 7 に記載の装置。

2 0 . 前記支持体が凸部を有しており、前記凸部が嵌まる部分を前記パンドが有する、請求項 1 9 に記載の装置。

2 1 . 前記パンドは、複数のパンド片と、前記パンド片を相互に連結する連結部材とを備えており、前記生体の太さに応じて前記連結部材で前記パンド片を相互に連結する位置は可変であり、前記パンドの外面には連結部材で連結すべき位置を表示する表示部が設けられている、請求項 1 ないし 2 0のいずれかに記載の装置。

2 2 . (追加）生体へ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受光手段と、

前記受光手段よりも、前記生体における心臓に近い部分に配置されて、前記生体に密着してこれを圧迫する生体圧迫手段とを備える生体情報計測装置。

2 3 . (追加）生体へ光を照射する発光体と、

前記受光体よりも、前記生体における心臓に近い部分に配置されて、前記生体に密着してこれを圧迫する生体圧迫体とを備える生体情報計測装置。

2 4 . (追加）前記受光体が生成した前記生体情報信号が入力され、この生体情報信号を処理する処理部と、

捕正された用紙（条約第 19条）前記処理部を支持しており、前記生体の周囲に卷回されてこれに固定されるパンドとをさらに備え、

前記発光体および前記受光体は、前記生体の指に装着される措装着体に取り付けられており、

前記生体圧迫体は、前記パンドに設けられている、請求項 2 3 に記載の生体情報計測装置。

2 5 . (追加）前記バンドは、周方向へ伸縮可能な素材から形成されているとともに、周方向において伸縮性が部分的に異なる、請求項 2 4 に記載の生体情報計測装置。

2 6 . (追加）前記バンドは、生体の周囲に巻回される基材と、前記基材の内側に配置され、前記基材よりも弾性が高い弾性材とを有する、請求項 2 4 に記載の生体情報計測装置。

2 7 . (追加）前記発光体および受光体を支持する支持体と、

前記支持体に連結され、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バンドとをさらに備え、

前記生体圧迫体は、前記バンドに設けられている、請求項 2 3 に記載の生体情報計測装置。

2 8 . (追加）前記発光体および受光体を支持する支持体と、

前記生体圧迫体は、前記支持体に設けられている、請求項 2 3 に記載の生体情報計測装置。

補正された用紙（条約第 19条）