WO2019017155A1 - 生体測定用アンテナ装置、脈波測定装置、血圧測定装置、機器、生体情報測定方法、脈波測定方法、および血圧測定方法 - Google Patents

生体測定用アンテナ装置、脈波測定装置、血圧測定装置、機器、生体情報測定方法、脈波測定方法、および血圧測定方法 Download PDF

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pulse wave
measurement
dielectric layer
measurement site
antenna
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小澤 尚志
啓介 齋藤
啓吾 鎌田
康大 川端
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オムロン株式会社
オムロンヘルスケア株式会社
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    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications

Definitions

  • the present invention relates to a biometric antenna device, and more particularly, to a biometric antenna device for emitting radio waves toward a measurement site of a living body for measurement of biological information or receiving radio waves from the measurement site. .
  • the present invention also relates to a pulse wave measurement device, a blood pressure measurement device, and a device provided with such a living body measurement antenna device.
  • the present invention relates to a biological information measuring method for emitting radio waves toward a measurement site of a living body or receiving radio waves from the measurement site.
  • the present invention also relates to a pulse wave measuring method including such a biological information measuring method, and a blood pressure measuring method.
  • Patent Document 1 how to arrange the transmitting antenna and the receiving antenna (where appropriate, these are collectively referred to as a “transmission / reception antenna pair”) at a predetermined distance with respect to the measurement site
  • a transmission / reception antenna pair a predetermined distance with respect to the measurement site
  • the object of the present invention is to maintain the conductive layer forming the transmitting / receiving antenna pair at a predetermined distance from the measurement site, and therefore to measure living body information from the measurement site with high accuracy.
  • An object of the present invention is to provide an antenna device.
  • Another object of the present invention is to provide a pulse wave measurement device, a blood pressure measurement device, and a device provided with such a living body measurement antenna device.
  • Another object of the present invention is to provide a biological information measurement method for measuring biological information from a measurement site using such a biological measurement antenna device.
  • Another object of the present invention is to provide a pulse wave measuring method and a blood pressure measuring method including such a biological information measuring method.
  • the antenna device for living body measurement of this invention is: It is an antenna device for living body measurement which emits a radio wave toward a to-be-measured part of a living body or receives a radio wave from the above-mentioned to-be-measured part, A conductive layer opposed to the measurement site for emission and / or reception of the radio wave; A predetermined ratio of the conductor layer or a base material mounted on the conductor layer and extending in parallel to the conductor layer, attached along an opposing surface facing the measurement site And a dielectric layer having a dielectric constant, In the mounted state in which the second surface of the dielectric layer opposite to the first surface on the side along the conductor layer is in contact with the outer surface of the measurement site, the dielectric layer is The distance between the outer surface of the measurement site and the conductor layer is kept constant.
  • the “measurement site” may be a trunk other than a bar-like portion such as the upper limb (wrist, upper arm etc.) or the lower limb (eg an ankle).
  • the "outer surface" of a to-be-measured site part points out the surface exposed with respect to the exterior.
  • the measurement site is a wrist, it indicates the outer peripheral surface of the wrist or a part thereof (for example, the palm side surface corresponding to the palm side of the outer peripheral surface in the circumferential direction).
  • the “conductor layer” can be used as a transmitting antenna or a receiving antenna, or as a dual antenna for transmitting and receiving radio waves, or via a known circulator.
  • the “conductor layer” may be divided into a transmitting antenna and a receiving antenna for receiving radio waves from the transmitting antenna.
  • the "predetermined relative dielectric constant" of the dielectric layer may be uniform over the range in which the dielectric layer occupies space, or the range in which the dielectric layer occupies space It may be changed according to the position within.
  • “keep the distance constant” between the outer surface of the measured portion and the conductor layer in the dielectric layer means that the dielectric layer is a spacer. In the case where the dielectric layer has flexibility, it is acceptable that the “distance” fluctuates somewhat due to the deflection when the dielectric layer is flexed by receiving an external force.
  • the second surface of the dielectric layer on the side opposite to the first surface along the conductive layer in the mounted state mounted on the measurement site Contacts the outer surface of the measurement site.
  • the conductor layer faces the outer surface of the measurement site, and the dielectric layer determines the distance (the distance in the thickness direction) between the outer surface of the measurement site and the conductor layer. Keep it constant.
  • radio waves are directed from the conductor layer to the measurement site through the dielectric layer (or an air gap present on the side of the dielectric layer). Is fired.
  • the dielectric layer keeps the distance between the outer surface of the measurement site and the conductive layer constant, the signal level irradiated to the measurement site is stabilized.
  • the conductor layer is used as a receiving antenna, the radio wave reflected by the portion to be measured is received by the conductor layer through the dielectric layer (or an air gap present to the side of the dielectric layer). Be done.
  • the dielectric layer keeps the distance between the outer surface of the measurement site and the conductive layer constant.
  • the dielectric constant of the living body fluctuates (the relative permittivity of the living body is about 5 to 40) because the dielectric layer intervenes between the outer surface of the measurement site and the conductive layer (or the base material).
  • Range of fluctuation is less susceptible to
  • the distance between the outer surface of the measurement site and the conductive layer can be increased, compared to the case where the conductive layer is in direct contact with the outer surface of the measurement site, radio waves are more likely to occur.
  • the range (area) of the measurement site to be irradiated can be expanded. As a result, the received signal level is stabilized. Therefore, according to this living body measurement antenna device, living body information can be measured with high accuracy.
  • the conductive layer or the base material and the dielectric layer have flexibility that can deform along the outer surface of the measurement site as a whole. It features.
  • the conductive layer or the base material and the dielectric layer are thanks to the flexibility. And, as a whole, may deform along the outer surface of the measurement site. Therefore, even when the outer surface of the measurement site is curved, a gap is less likely to occur between the outer surface of the measurement site and the second surface of the dielectric layer. As a result, even when the outer surface of the measurement site is curved, the distance between the outer surface of the measurement site and the conductor layer can be kept constant. In addition, the power reflection at the interface between the measurement site and the dielectric layer is suppressed.
  • the relative permittivity of the dielectric layer at the frequency of the radio wave is set in the range of 1 to 5.
  • the relative dielectric constant ( ⁇ r ) of the dielectric layer at the frequency of the radio wave is set in the range of 1 to 5. Therefore, the relative dielectric constant ( ⁇ r ) of the dielectric layer and the relative dielectric constant of the portion to be measured increase in this order. Therefore, power reflection at the interface between the measurement site and the dielectric layer is suppressed. As a result, the signal-to-noise ratio of the received signal is increased, and biological information can be measured with high accuracy.
  • the dielectric constant of the dielectric layer at the frequency of the radio wave is gradually increased from the first surface to the second surface.
  • the relative dielectric constant ( ⁇ r ) of the dielectric layer at the frequency of the radio wave is determined from the first surface (the surface along the conductor layer). It becomes high gradually toward 2 surfaces (surface of the side which contact
  • the dielectric layer has a plurality of cavities dispersed in the inside of the dielectric layer, whereby an effective relative permittivity as a whole of the dielectric layer is obtained. Is set to be lower than the relative permittivity of the material of the dielectric layer itself.
  • the dielectric layer has a plurality of cavities dispersed in the inside of the dielectric layer.
  • the relative permittivity of the cavity is approximately equal to 1 and less than the relative permittivity of the material of the dielectric layer itself.
  • the dielectric layer exceeds a specific portion provided in a range corresponding to the opposing surface of the conductor layer or the base material, and a range occupied by the specific portion. It is characterized in that it comprises a band-shaped layer portion extending in a band-like shape, and the specific portion and the band-shaped layer portion are stacked in the thickness direction.
  • the “thickness direction” means a direction perpendicular to a direction in which the conductor layer or the dielectric layer spreads in a layer (this is referred to as “planar direction”).
  • the antenna device for biometrics of this one embodiment can be mounted on the measurement site in a mode in which the strip layer portion of the dielectric layer surrounds the measurement site.
  • the living body measurement antenna device is stably mounted on the measurement site.
  • the belt-like layer portion is made of a hygroscopic fabric
  • the sweat is a belt-like layer portion of the dielectric layer (from the hygroscopic fabric) To prevent the retention between the outer surface of the measurement site and the second surface of the dielectric layer.
  • the discomfort of the living body (subject) equipped with this living body measurement antenna device is reduced.
  • the "strip-like layer portion" may constitute a part or the whole of a belt mounted around the measurement site.
  • the biometric antenna device of one embodiment is: It has a belt that is mounted around the above-mentioned measurement site, The conductive layer or the base material and the dielectric layer are mounted on the belt.
  • the living body measurement antenna device is mounted on the measurement site by the user (including the subject, the same applies hereinafter) surrounding the measurement site by the belt.
  • the living body measurement antenna device is stably mounted on the measurement site.
  • the second surface of the dielectric layer opposite to the first surface along the conductor layer abuts on the outer surface of the measurement site.
  • the dielectric layer keeps the distance (the distance in the thickness direction) between the outer surface of the measurement site and the conductive layer constant. Therefore, the received signal level is stable, and the biological information can be measured with high accuracy.
  • the dielectric layer includes only the portion of the belt corresponding to the facing surface of the conductor layer or the base material.
  • the dielectric layer is formed of only the portion corresponding to the facing surface of the conductor layer or the base material in the belt. Therefore, the configuration of the dielectric layer can be simplified.
  • the pulse wave measurement device of the present invention is A pulse wave measuring device for measuring a pulse wave of a measurement site of a living body, comprising The antenna device for living body measurement; In a mounted state in which the belt is mounted around the outer surface of the measurement site, the second surface of the dielectric layer abuts the outer surface of the measurement site, and the transmission antenna and the reception formed by the conductive layer A transmitting / receiving antenna pair consisting of an antenna corresponds to an artery passing through the measurement site, A transmission circuit for emitting radio waves toward the measurement site via the transmission antenna; A receiving circuit for receiving the radio wave reflected by the measurement site via the receiving antenna; And a pulse wave detection unit for acquiring a pulse wave signal representing a pulse wave of an artery passing through the measurement site based on the output of the reception circuit.
  • the conductor layer when the conductor layer is divided into a transmitting antenna and a receiving antenna for receiving radio waves from the transmitting antenna in the plane direction perpendicular to the thickness direction of the conductor layer,
  • the above “transmission / reception antenna pair” refers to those transmission antennas and reception antennas.
  • the conductor layer spatially forms one transmission / reception shared antenna, the “transmission antenna”, the “reception antenna”, and the “transmission / reception antenna pair” all refer to the transmission / reception shared antenna.
  • the pulse wave measuring device of the present invention is mounted on the measurement site by the user surrounding the outer surface of the measurement site by the belt.
  • the second surface of the dielectric layer abuts on the outer surface of the measurement site. Therefore, the conductor layer faces the outer surface of the measurement site, and the dielectric layer keeps the distance between the outer surface of the measurement site and the conductor layer constant.
  • a transmitting / receiving antenna pair consisting of a transmitting antenna and a receiving antenna formed by the conductive layer corresponds to an artery passing through the measurement site.
  • the transmission circuit transmits radio waves to the measurement site through the transmission antenna, ie, from the conductor layer through the dielectric layer (or an air gap present to the side of the dielectric layer). To fire.
  • the receiving circuit uses the conductive layer to pass radio waves reflected by the measurement site through the receiving antenna, that is, through the dielectric layer (or an air gap present to the side of the dielectric layer).
  • the pulse wave detection unit acquires a pulse wave signal representing a pulse wave of an artery passing through the measurement site based on the output of the reception circuit.
  • the received signal level is stable.
  • the range (area) of the measurement site to which the radio wave is irradiated can be expanded. Therefore, even if the mounting position of the conductive layer deviates slightly from immediately above the radial artery, the signal reflected by the radial artery can be stably received. Therefore, the pulse wave detection unit can accurately acquire a pulse wave signal as biological information.
  • the blood pressure measurement device of the present invention A blood pressure measurement device for measuring the blood pressure of a measurement site of a living body, comprising: Equipped with 2 sets of the above pulse wave measuring device, The belts in the above two sets are integrally constructed, The transmitting and receiving antenna pairs in the two sets are spaced apart from one another in the width direction of the belt, The second surface of the dielectric layer abuts on the outer surface of the measurement site in a mounted state in which the belt is mounted around the outer surface of the measurement site, and the first set of transmission and reception among the two sets The antenna pair corresponds to the upstream portion of the artery passing through the measurement site, while the second set of transmitting and receiving antenna pairs corresponds to the downstream portion of the artery.
  • the transmission circuit emits a radio wave toward the measurement site through the transmission antenna, and the reception circuit receives the radio wave reflected by the measurement site through the reception antenna.
  • the pulse wave detection unit acquires a pulse wave signal representing a pulse wave of an artery passing through the measurement site based on the output of the reception circuit.
  • a time difference acquisition unit that acquires, as a pulse wave propagation time, a time difference between pulse wave signals acquired by the two sets of pulse wave detection units;
  • a first blood pressure calculation unit that calculates a blood pressure value based on the pulse wave propagation time acquired by the time difference acquisition unit using a predetermined correspondence equation between the pulse wave propagation time and the blood pressure It is characterized by
  • the belts in the two sets are integrally formed, and the transmitting and receiving antenna pairs in the two sets are spaced apart from each other in the width direction of the belt.
  • the second surface of the dielectric layer abuts on the outer surface of the measurement site in the two sets. Therefore, the conductor layer faces the measurement site, and the dielectric layer keeps the distance between the outer surface of the measurement site and the conductor layer constant.
  • the first set of transmitting and receiving antenna pairs of the two sets corresponds to the upstream side of the artery passing through the measurement site, while the second set of transmitting and receiving antenna pairs corresponds to the downstream side of the artery.
  • the transmission circuit emits a radio wave toward the measurement site through the transmission antenna, and the reception circuit is reflected by the measurement site through the reception antenna. Receive the received radio waves.
  • the transmission circuit passes through the transmission antenna, that is, from the conductor layer to the dielectric layer (or an air gap present to the side of the dielectric layer). Radio waves are emitted toward the upstream part of the artery.
  • the receiving circuit passes the radio wave reflected by the upstream portion through the receiving antenna, that is, the conductive layer through the dielectric layer (or an air gap present on the side of the dielectric layer). Receive by.
  • the transmission circuit is disposed downstream of the artery via the transmission antenna, ie, from the conductor layer to the dielectric layer (or an air gap present to the side of the dielectric layer).
  • the receiving circuit passes the radio wave reflected by the downstream side portion through the receiving antenna, that is, the conductive layer through the dielectric layer (or an air gap present to the side of the dielectric layer).
  • the pulse wave detection unit obtains a pulse wave signal representing a pulse wave of an artery passing through the measurement site based on the output of the reception circuit.
  • the pulse wave detection unit acquires a pulse wave signal representing a pulse wave of an artery passing through the upstream portion of the artery based on the output of the reception circuit.
  • the pulse wave detection unit acquires a pulse wave signal representing a pulse wave of an artery passing through the downstream portion of the artery based on the output of the reception circuit.
  • the time difference acquisition unit acquires, as a pulse wave propagation time, a time difference between pulse wave signals acquired by the two sets of pulse wave detection units.
  • the first blood pressure calculation unit calculates the blood pressure value based on the pulse wave propagation time acquired by the time difference acquisition unit using a predetermined correspondence equation between the pulse wave propagation time and the blood pressure. Do.
  • the dielectric layer is the distance between the outer surface of the measurement site and the conductive layer (forming the transmission / reception antenna pair). Keep it constant. Therefore, in each of the two sets, the received signal level is stable, and the pulse wave detection unit can accurately acquire a pulse wave signal as biological information. As a result, the time difference acquisition unit can accurately acquire the pulse wave propagation time, and thus the first blood pressure calculation unit can accurately calculate (estimate) the blood pressure value.
  • the blood pressure measurement device of this one embodiment is A fluid bag is mounted on the belt for pressing the measurement site; A pressure control unit that supplies pressure to the fluid bag to control the pressure; And a second blood pressure calculator configured to calculate the blood pressure by the oscillometric method based on the pressure in the fluid bag.
  • blood pressure measurement (estimate) based on pulse wave propagation time and blood pressure measurement by oscillometric method may be performed using a common belt. Therefore, the convenience of the user is enhanced.
  • the device of the invention is It is characterized by including the above-mentioned antenna device for living body measurement, the above-mentioned pulse wave measurement device, or the above-mentioned blood pressure measurement device.
  • the device of the present invention may include the antenna device for biological measurement, the pulse wave measurement device, or the blood pressure measurement device, and may include a functional unit that performs other functions.
  • biological information can be measured with high accuracy
  • pulse wave signals as biological information can be obtained with high accuracy
  • blood pressure values can be calculated (estimated) with high accuracy.
  • this device can perform various functions.
  • the biological information measurement method of the present invention is A biological information measuring method for acquiring biological information from a measurement site of a living body using the above-mentioned antenna device for biological measurement,
  • the second surface of the dielectric layer is in contact with the outer surface of the measurement site, and the biological measurement antenna device is mounted on the measurement site;
  • the dielectric layer exists from the conductive layer to the dielectric layer or the side of the dielectric layer in a mounted state in which the distance between the outer surface of the measurement site and the conductive layer is kept constant.
  • Radio waves are emitted toward the measurement site through the air gap, and / or radio waves reflected by the measurement site are transmitted through the dielectric layer or the air gap that is present on the side of the dielectric layer, by the conductive layer. It is characterized by receiving.
  • the dielectric layer keeps the distance between the outer surface of the measurement site and the conductive layer constant.
  • the dielectric constant of the living body fluctuates (the relative permittivity of the living body is about 5 to 40) because the dielectric layer intervenes between the outer surface of the measurement site and the conductive layer (or the base material). Range of fluctuation) is less susceptible to
  • the distance between the outer surface of the measurement site and the conductive layer can be increased, compared to the case where the conductive layer is in direct contact with the outer surface of the measurement site, radio waves are more likely to occur.
  • the range (area) of the measurement site to be irradiated can be expanded. As a result, the received signal level is stabilized. Therefore, according to this living body measurement antenna device, living body information can be measured with high accuracy.
  • the pulse wave measurement method of the present invention is It is a pulse wave measuring method which measures the pulse wave of the to-be-measured part of a living body using the above-mentioned pulse wave measuring device,
  • the belt is mounted so as to surround the outer surface of the measured portion, and the second surface of the dielectric layer is in contact with the outer surface of the measured portion, and a transmitting antenna and a receiving antenna formed by the conductive layer Pairing the transmitting and receiving antenna pair consisting of
  • the transmission circuit emits radio waves toward the measurement site via the transmission antenna.
  • the receiving circuit receives the radio wave reflected by the measurement site through the receiving antenna,
  • a pulse wave signal representing a pulse wave of an artery passing through the measurement site is acquired by the pulse wave detection unit based on the output of the reception circuit.
  • the dielectric layer keeps the distance between the outer surface of the measurement site and the conductor layer (forming the transmitting and receiving antenna pair) constant. , The received signal level is stabilized.
  • the range (area) of the measurement site to which the radio wave is irradiated can be expanded. Therefore, even if the mounting position of the conductive layer deviates slightly from immediately above the radial artery, the signal reflected by the radial artery can be stably received. Therefore, it is possible to accurately acquire a pulse wave signal as biological information.
  • the blood pressure measurement method of the present invention A blood pressure measurement method for measuring the blood pressure of a measurement site of a living body using the above blood pressure measurement device,
  • the belt is mounted so as to surround the outer surface of the measurement site, and the second surface of the dielectric layer is brought into contact with the outer surface of the measurement site, and the first set of transmitting and receiving antenna pairs of the two sets And the second pair of transmitting and receiving antenna pairs correspond to the downstream portion of the artery,
  • the transmission circuit transmits the measurement site to the measurement site via the transmission antenna.
  • the radio wave is emitted toward the target, and the radio wave reflected by the measurement site through the reception antenna is received by the reception circuit,
  • the pulse wave detection unit acquires a pulse wave signal representing a pulse wave of an artery passing through the measurement site
  • the time difference acquisition unit acquires a time difference between pulse wave signals acquired by the two sets of pulse wave detection units as pulse wave propagation time, Calculating a blood pressure value by the first blood pressure calculation unit based on the pulse wave propagation time acquired by the time difference acquisition unit using a predetermined correspondence equation between the pulse wave propagation time and the blood pressure; It is characterized by
  • the dielectric layer in each of the two sets has a constant distance between the outer surface of the measurement site and the conductive layer (forming the transmitting / receiving antenna pair). Keep it Therefore, in each of the two sets, the received signal level is stable, and it is possible to accurately acquire a pulse wave signal as biological information. As a result, the pulse wave propagation time can be accurately obtained, and hence the blood pressure value can be accurately calculated (estimated).
  • the conductive layer forming the transmitting and receiving antenna pair can be maintained at a predetermined distance from the measurement site. Therefore, biological information can be measured accurately. Further, according to the pulse wave measuring device and the pulse wave measuring method of the present invention, it is possible to obtain a pulse wave signal particularly as biological information with high accuracy. Further, according to the blood pressure measurement device and the blood pressure measurement method of the present invention, the blood pressure value can be accurately calculated (estimated). Moreover, according to the device of the present invention, biological information can be measured with high accuracy, pulse wave signals can be obtained with high accuracy as biological information, or blood pressure values can be calculated (estimated) with high accuracy, and various other functions. Can be performed.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the external appearance of the wrist type sphygmomanometer of one Embodiment which concerns on the antenna apparatus for biometrics of this invention, a pulse wave measuring apparatus, and a blood pressure measuring apparatus. It is a figure which shows typically the cross section perpendicular
  • FIG. 7 is a view showing a cross-sectional structure of another example of the transmitting antenna or receiving antenna in a state of being attached to the left wrist.
  • FIG. 8A is a view schematically showing a cross section along the longitudinal direction of the wrist in a state where the sphygmomanometer is attached to the left wrist.
  • FIG. 8B is a diagram showing the waveforms of first and second pulse wave signals outputted by the first and second pulse wave sensors, respectively. It is a figure which shows the block configuration implemented by the program for performing an oscillometric method in the said sphygmomanometer. It is a figure which shows the operation
  • PTT pulse transit time
  • FIG. 8 schematically shows another example of the aspect in which the belt is mounted on the left wrist together with the transmitting antenna or the receiving antenna, in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the left wrist. It is a figure which shows typically another example of the aspect by which the belt was mounted to the left wrist with a transmitting antenna or a receiving antenna by the cross section perpendicular
  • FIG. 18A and FIG. 18B are diagrams for explaining the effect of the interposition of the dielectric layer between the palm side surface of the left wrist and the conductor layer.
  • FIG. 19A is a view showing the cross-sectional structure of the transmission antenna or the reception antenna of the modification in a state of being attached to the left wrist.
  • FIG. 19B is a diagram showing the transmitting and receiving antenna pair corresponding to FIG. 19A as viewed obliquely.
  • FIG. 1 is a perspective view of the appearance of a wrist-type sphygmomanometer (generally indicated by reference numeral 1) of an embodiment according to the antenna device for biological measurement, pulse wave measurement device and blood pressure measurement device of the present invention.
  • ing. 2 schematically shows a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the left wrist 90 in a state where the sphygmomanometer 1 is attached to the left wrist 90 as a measurement site (hereinafter referred to as “mounted state”). Is shown.
  • the sphygmomanometer 1 is roughly divided into a belt 20 mounted around a user's left wrist 90 and a main body 10 integrally attached to the belt 20.
  • the belt 20 has an elongated circumferential shape surrounding the left wrist 90 along the circumferential direction, and an inner circumferential surface 20 a in contact with the left wrist 90 and the opposite side to the inner circumferential surface 20 a And the outer peripheral surface 20b of the
  • the dimension (width dimension) in the width direction Y of the belt 20 is set to about 30 mm in this example.
  • the main body 10 is integrally provided at one end 20 e of the belt 20 in the circumferential direction by integral molding in this example.
  • the belt 20 and the main body 10 may be separately formed, and the main body 10 may be integrally attached to the belt 20 via an engaging member (for example, a hinge or the like).
  • the site where the main body 10 is disposed is scheduled to correspond to the back side (the back side of the hand) 90b of the left wrist 90 in the mounted state (see FIG. 2).
  • a radial artery 91 passing near the palmar surface (palm-side surface) 90 a as an outer surface is shown in the left wrist 90.
  • the main body 10 has a three-dimensional shape having a thickness in a direction perpendicular to the outer circumferential surface 20 b of the belt 20.
  • the main body 10 is small and thin so as not to interfere with the daily activities of the user.
  • the main body 10 has a quadrangular frustum-shaped contour projecting outward from the belt 20.
  • a display 50 as a display screen is provided on the top surface (the surface farthest from the measurement site) 10 a of the main body 10.
  • an operation unit 52 for inputting an instruction from the user is provided along the side surface 10f of the main body 10 (side surface on the left front side in FIG. 1).
  • the transmitting / receiving unit 40 constituting the first and second pulse wave sensors is provided.
  • the belt 20 On the inner circumferential surface 20a of the portion where the transmitting and receiving unit 40 is disposed, four transmitting and receiving antennas 41 to 44 (all of them are referred to as “transmitting and receiving antenna group And “represented by reference numeral 40E” is mounted (described in detail later).
  • the portion where the transmitting / receiving antenna group 40E is arranged in the longitudinal direction X of the belt 20 is scheduled to correspond to the radial artery 91 of the left wrist 90 in the mounted state (see FIG. 2).
  • the buckle 24 includes a first plate-like member 25 disposed on the outer circumferential side and a second plate-like member 26 disposed on the inner circumferential side.
  • One end 25 e of the first plate member 25 is rotatably attached to the main body 10 via a connecting rod 27 extending along the width direction Y.
  • the other end 25 f of the first plate member 25 is rotatably attached to one end 26 e of the second plate member 26 via a connecting rod 28 extending along the width direction Y. ing.
  • the other end 26 f of the second plate member 26 is fixed near the end 20 f of the belt 20 by the fixing portion 29.
  • the mounting position of the fixing portion 29 in the longitudinal direction X of the belt 20 (corresponding to the circumferential direction of the left wrist 90 in the mounted state) is variably set in advance in accordance with the circumferential length of the user's left wrist 90 ing.
  • the sphygmomanometer 1 (belt 20) is generally formed in a substantially annular shape, and the bottom surface 10b of the main body 10 and the end 20f of the belt 20 can be opened and closed in the arrow B direction by the buckle 24. There is.
  • the user When mounting the sphygmomanometer 1 on the left wrist 90, the user opens the belt 20 with the left hand in the direction indicated by the arrow A in FIG. 1 with the buckle 24 open and the diameter of the ring of the belt 20 increased. Pass through. Then, as shown in FIG. 2, the user adjusts the angular position of the belt 20 around the left wrist 90 to position the transceiver 40 of the belt 20 on the radial artery 91 passing through the left wrist 90. As a result, the transmitting / receiving antenna group 40E of the transmitting / receiving unit 40 comes into contact with the part 90a1 of the palm lateral surface 90a of the left wrist 90 corresponding to the radial artery 91. In this state, the user closes and fixes the buckle 24. Thus, the user wears the sphygmomanometer 1 (belt 20) on the left wrist 90.
  • the belt 20 includes a strip 23 forming the outer peripheral surface 20 b and a pressing cuff 21 as a pressing member attached along the inner peripheral surface of the strip 23.
  • the strip 23 is made of a plastic material (in this example, a silicone resin), and in this example, is flexible in the thickness direction Z and in the longitudinal direction X (corresponding to the circumferential direction of the left wrist 90). It is almost non-stretchable (substantially non-stretchable).
  • the pressing cuff 21 is configured as a fluid bag by facing two stretchable polyurethane sheets in the thickness direction Z and welding their peripheral portions.
  • the transmission / reception antenna group 40E of the transmission / reception unit 40 is disposed on the portion of the inner circumferential surface 20a of the pressing cuff 21 (belt 20) corresponding to the radial artery 91 of the left wrist 90 as described above.
  • the transmitting / receiving antenna group 40E of the transmitting / receiving unit 40 in the mounted state, generally corresponds to the longitudinal direction of the left wrist 90 corresponding to the radial artery 91 of the left wrist 90 (Corresponding to Y) are spaced apart from one another.
  • the transmitting and receiving antenna group 40E is disposed between the transmitting antennas 41 and 44 disposed on both sides in the range occupied by the transmitting and receiving antenna group 40E in the width direction Y, and the transmitting antennas 41 and 44.
  • a receiving antenna 42, 43 is included.
  • the transmitting antenna 41 and the receiving antenna 42 for receiving radio waves from the transmitting antenna 41 constitute a first set of transmitting / receiving antenna pairs (41, 42) (the pairs are shown in parentheses). As well).
  • the transmitting antenna 44 and the receiving antenna 43 for receiving radio waves from the transmitting antenna 44 constitute a second pair of transmitting and receiving antennas (44, 43).
  • the transmitting antenna 41 is closer to the receiving antenna 42 than the transmitting antenna 44.
  • the transmitting antenna 44 is closer to the receiving antenna 43 than the transmitting antenna 41. Therefore, interference between the first set of transmit / receive antenna pairs (41, 42) and the second set of transmit / receive antenna pairs (44, 43) can be reduced.
  • one transmitting antenna or receiving antenna is directed in the plane direction (meaning the direction along the outer circumferential surface of the left wrist 90 in FIG. 3) so that radio waves of frequencies in the 24 GHz band can be emitted or received.
  • it In both the vertical and horizontal directions, it has a square shape of 3 mm (a shape in the surface direction is referred to as “pattern shape”).
  • pattern shape a shape in the surface direction is referred to as “pattern shape”.
  • the distance between the center of the transmitting antenna 41 and the center of the receiving antenna 42 in the first set is set within the range of 8 mm to 10 mm.
  • the distance between the center of the transmitting antenna 44 and the center of the receiving antenna 43 in the second set is set within the range of 8 mm to 10 mm.
  • the distance D between the center of the first pair of transmitting and receiving antenna pairs (41, 42) and the center of the second pair of transmitting and receiving antenna pairs (44, 43) (FIG. ) Is set to 20 mm in this example.
  • This distance D corresponds to a substantial spacing between the first set of transmit / receive antenna pairs (41, 42) and the second set of transmit / receive antenna pairs (44, 43).
  • the length of the distance D or the like is an example, and an optimal length may be appropriately selected in accordance with the size of the sphygmomanometer.
  • the transmitting / receiving antenna group 40E has a conductive layer 401 for emitting or receiving radio waves.
  • a dielectric layer 402 is attached along the facing surface 401b of the conductor layer 401 facing the left wrist 90 (the same configuration is used for each transmitting antenna and receiving antenna).
  • the laminated structure of the conductor layer 401 and the dielectric layer 402 constitutes an antenna device for biological measurement.
  • the pattern shape of the dielectric layer 402 is set to be the same as the pattern shape of the conductor layer 401, but may be different.
  • the second surface 402b of the dielectric layer 402 on the side opposite to the first surface 402a along the conductor layer 401 is the left hand. It abuts the palm side 90 a of the neck 90.
  • the conductor layer 401 faces the palm side 90a of the left wrist 90, and the dielectric layer 402 acts as a spacer, and the palm side 90a of the left wrist 90 and the conductor layer 401 (opposite side 401b) And the distance between them (the distance in the thickness direction v) is kept constant.
  • the conductor layer 401 is made of metal (for example, copper).
  • the dielectric layer 402 is made of polycarbonate in this example, whereby the dielectric constant of the dielectric layer 402 is uniformly set to ⁇ r 3.03.0.
  • the relative dielectric constant means the relative dielectric constant at the frequency of 24 GHz band of radio waves used for transmission and reception (the same applies hereinafter).
  • Such a transmitting / receiving antenna group 40E can be configured to be flat along the surface direction u along the outer peripheral surface of the left wrist 90. Therefore, in the sphygmomanometer 1, the belt 20 can be configured to be thin as a whole.
  • FIG. 4 shows the entire block configuration of the control system of the sphygmomanometer 1.
  • the main unit 10 of the sphygmomanometer 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 100 as a control unit, a memory 51 as a storage unit, a communication unit 59, a pressure sensor 31, in addition to the display unit 50 and the operation unit 52 described above.
  • a pump 32, a valve 33, an oscillation circuit 310 for converting an output from the pressure sensor 31 into a frequency, and a pump drive circuit 320 for driving the pump 32 are mounted.
  • the transmission / reception circuit group 45 controlled by the CPU 100 is mounted on the transmission / reception unit 40.
  • the display 50 is an organic EL (Electro Luminescence) display in this example, and displays information related to blood pressure measurement such as blood pressure measurement results and other information in accordance with a control signal from the CPU 100.
  • the display 50 is not limited to the organic EL display, and may be formed of another type of display such as LCD (Liquid Cristal Display).
  • the operation unit 52 is a push-type switch in this example, and inputs an operation signal to the CPU 100 according to the user's instruction to start or stop blood pressure measurement.
  • the operation unit 52 is not limited to the push switch, and may be, for example, a pressure-sensitive (resistive) or proximity (electrostatic capacitive) touch panel switch.
  • a microphone (not shown) may be provided to input a blood pressure measurement start instruction by the user's voice.
  • the memory 51 is data of a program for controlling the sphygmomanometer 1, data used to control the sphygmomanometer 1, setting data for setting various functions of the sphygmomanometer 1, data of measurement results of blood pressure values, etc. Is stored temporarily.
  • the memory 51 is also used as a work memory or the like when a program is executed.
  • the CPU 100 executes various functions as a control unit in accordance with a program for controlling the sphygmomanometer 1 stored in the memory 51. For example, when performing blood pressure measurement by the oscillometric method, the CPU 100 drives the pump 32 (and the valve 33) based on a signal from the pressure sensor 31 in response to an instruction to start blood pressure measurement from the operation unit 52. Control to Further, the CPU 100 performs control to calculate the blood pressure value based on the signal from the pressure sensor 31 in this example.
  • the communication unit 59 is controlled by the CPU 100 to transmit predetermined information to an external device via the network 900, receives information from an external device via the network 900, and delivers the information to the CPU 100.
  • Communication via the network 900 may be wireless or wired.
  • the network 900 is the Internet, but is not limited thereto, and may be another type of network such as a hospital LAN (Local Area Network), or a USB cable or the like 1 It may be paired-one communication.
  • the communication unit 59 may include a micro USB connector.
  • the pump 32 and the valve 33 are connected to the pressure cuff 21 via the air pipe 39, and the pressure sensor 31 is connected to the pressure cuff 21 via the air pipe 38.
  • the air pipes 39 and 38 may be one common pipe.
  • the pressure sensor 31 detects the pressure in the pressure cuff 21 via the air pipe 38.
  • the pump 32 is a piezoelectric pump in this example, and in order to pressurize the pressure (cuff pressure) in the pressure cuff 21, air as a fluid for pressurization is supplied to the pressure cuff 21 through the air pipe 39.
  • the valve 33 is mounted on the pump 32, and is configured to be controlled in opening / closing as the pump 32 is turned on / off.
  • valve 33 closes when the pump 32 is turned on and encloses air in the pressure cuff 21, while it opens when the pump 32 is turned off, and the air of the pressure cuff 21 is introduced into the atmosphere through the air pipe 39. Let it drain.
  • the valve 33 has a function of a non-return valve so that the discharged air does not flow back.
  • Pump drive circuit 320 drives pump 32 based on a control signal supplied from CPU 100.
  • the pressure sensor 31 is a piezoresistive pressure sensor in this example, and detects the pressure of the belt 20 (the pressure cuff 21) through the air pipe 38, in this example, the pressure based on the atmospheric pressure (zero) to detect time series Output as a signal.
  • the oscillation circuit 310 oscillates based on an electrical signal value based on a change in electrical resistance due to the piezoresistive effect from the pressure sensor 31, and outputs a frequency signal having a frequency corresponding to the electrical signal value of the pressure sensor 31 to the CPU 100.
  • the output of the pressure sensor 31 controls the pressure of the pressure cuff 21 and the oscillometric blood pressure value (systolic blood pressure; SBP) and diastolic blood pressure (DBP) And is included) to calculate.
  • the battery 53 is an element mounted on the main body 10, and in this example, each element of the CPU 100, pressure sensor 31, pump 32, valve 33, display 50, memory 51, communication unit 59, oscillation circuit 310, pump drive circuit 320 Power to The battery 53 also supplies power to the transmission / reception circuit group 45 of the transmission / reception unit 40 through the wiring 71.
  • the wiring 71 is interposed between the main body 10 and the transmitting / receiving unit 40 along the longitudinal direction X of the belt 20 in a state of being sandwiched between the strip 23 of the belt 20 and the pressing cuff 21 together with the wiring 72 for signal. It is provided extending to
  • the transmission / reception circuit group 45 of the transmission / reception unit 40 includes transmission circuits 46 and 49 connected to the transmission antennas 41 and 44, and reception circuits 47 and 48 connected to the reception antennas 42 and 43, respectively.
  • the transmission circuits 46 and 49 emit radio waves E1 and E2 of a frequency of 24 GHz band in this example via the transmission antennas 41 and 44 connected thereto, respectively, during the operation.
  • the receiving circuits 47 and 48 respectively receive the radio waves E1 'and E2' reflected by the left wrist 90 (more precisely, the corresponding part of the radial artery 91) as the measurement site via the receiving antennas 42 and 43. Receive, detect and amplify.
  • the pulse wave detection units 101 and 102 shown in FIG. 5 generate a pulse wave signal PS1 representing a pulse wave of the radial artery 91 passing through the left wrist 90 based on the outputs of the receiving circuits 47 and 48, respectively.
  • PS2 is acquired.
  • the PTT calculation unit 103 as a time difference acquisition unit measures the time difference between the pulse wave signals PS1 and PS2 acquired by the two sets of pulse wave detection units 101 and 102, respectively, as pulse transit time (PTT). Get as.
  • the first blood pressure calculation unit 104 calculates the blood pressure value based on the pulse wave propagation time acquired by the PTT calculation unit 103 using a predetermined correspondence equation between the pulse wave propagation time and the blood pressure. Do.
  • the pulse wave detection units 101 and 102, the PTT calculation unit 103, and the first blood pressure calculation unit 104 are realized by the CPU 100 executing a predetermined program.
  • the transmission antenna 41, the reception antenna 42, the transmission circuit 46, the reception circuit 47, and the pulse wave detection unit 101 constitute a first pulse wave sensor 40-1 as a first set of pulse wave measurement devices.
  • the transmission antenna 44, the reception antenna 43, the transmission circuit 49, the reception circuit 48, and the pulse wave detection unit 102 constitute a second pulse wave sensor 40-2 as a second set of pulse wave measurement devices.
  • the first pair of transmitting and receiving antenna pairs (41, 42) In the mounted state, as shown in FIG. 8A, in the longitudinal direction of the left wrist 90 (corresponding to the width direction Y of the belt 20), the first pair of transmitting and receiving antenna pairs (41, 42)
  • the second set of transmitting / receiving antenna pairs (44, 43) is adapted to correspond to the downstream portion 91d of the radial artery 91 while corresponding to the upstream portion 91u of the radial artery 91 to be passed.
  • the signals acquired by the first set of transmit and receive antenna pairs (41, 42) are pulse waves (blood vessels) between the upstream portion 91 u of the radial artery 91 and the first set of transmit and receive antenna pairs (41, 42). It represents the change in distance that results in expansion and contraction.
  • the signal acquired by the second set of transmit and receive antenna pairs (44, 43) is the distance associated with the pulse wave between the downstream portion 91d of the radial artery 91 and the second set of transmit and receive antenna pairs (44, 43) Represents a change in
  • the pulse wave detection unit 101 of the first pulse wave sensor 40-1 and the pulse wave detection unit 102 of the second pulse wave sensor 40-2 are respectively shown in FIG. And outputs a first pulse wave signal PS1 and a second pulse wave signal PS2 having a mountain-like waveform as shown in a time series.
  • the reception level of the receiving antennas 42 and 43 is about 1 ⁇ W (-30 dB in decibel value for 1 mW).
  • the output level of the receiving circuits 47 and 48 is about 1 volt.
  • the peaks A1 and A2 of the first pulse wave signal PS1 and the second pulse wave signal PS2 are on the order of about 100 mV to 1 volt.
  • the pulse wave velocity (Pulse Wave Velocity; PWV) of the blood flow of the radial artery 91 is in the range of 1000 cm / s to 2000 cm / s
  • the first pulse wave sensor 40-1 and the second pulse wave Since the substantial distance D between the sensor 40-2 and the sensor 40-2 is 20 mm, the time difference ⁇ t between the first pulse wave signal PS1 and the second pulse wave signal PS2 is in the range of 1.0 ms to 2.0 ms.
  • FIG. 9A shows a block configuration implemented by a program for performing the oscillometric method in the sphygmomanometer 1.
  • the pressure control unit 201 the second blood pressure calculation unit 204, and the output unit 205 are implemented roughly.
  • the pressure control unit 201 further includes a pressure detection unit 202 and a pump drive unit 203.
  • the pressure detection unit 202 processes the frequency signal input from the pressure sensor 31 through the oscillation circuit 310 to perform processing for detecting the pressure in the pressure cuff 21 (cuff pressure).
  • the pump drive unit 203 performs processing for driving the pump 32 and the valve 33 through the pump drive circuit 320 based on the detected cuff pressure Pc (see FIG. 10).
  • the pressure control unit 201 supplies air to the pressure cuff 21 at a predetermined pressurizing speed to control the pressure.
  • the second blood pressure calculation unit 204 acquires a fluctuation component of the arterial volume included in the cuff pressure Pc as a pulse wave signal Pm (see FIG. 10), and based on the acquired pulse wave signal Pm, the oscillometric method is used. A known algorithm is applied to calculate blood pressure values (systolic blood pressure SBP and diastolic blood pressure DBP). When the calculation of the blood pressure value is completed, the second blood pressure calculation unit 204 stops the processing of the pump drive unit 203.
  • the output unit 205 performs processing for displaying the calculated blood pressure values (systolic blood pressure SBP and diastolic blood pressure DBP) on the display 50 in this example.
  • FIG. 9B shows an operation flow (flow of blood pressure measurement method) when the blood pressure monitor 1 performs blood pressure measurement by the oscillometric method.
  • the belt 20 of the sphygmomanometer 1 is assumed to be worn in advance so as to surround the left wrist 90.
  • step S1 When the user instructs blood pressure measurement by the oscillometric method by the push-type switch as the operation unit 52 provided in the main body 10 (step S1), the CPU 100 starts operation to initialize the processing memory area (step S2) ). Further, the CPU 100 turns off the pump 32 via the pump drive circuit 320, opens the valve 33, and exhausts the air in the pressure cuff 21. Subsequently, control is performed to set the current output value of the pressure sensor 31 as a value corresponding to the atmospheric pressure (0 mmHg adjustment).
  • the CPU 100 operates as the pump drive unit 203 of the pressure control unit 201 to close the valve 33, and then controls the pump 32 to drive air through the pump drive circuit 320 to send air to the pressure cuff 21.
  • the pressure cuff 21 is inflated and the cuff pressure Pc (see FIG. 10) is gradually pressurized to press the left wrist 90 as a measurement site (step S3 in FIG. 9B).
  • the CPU 100 works as the pressure detection unit 202 of the pressure control unit 201 in order to calculate the blood pressure value, monitors the cuff pressure Pc by the pressure sensor 31, and uses the radial artery 91 of the left wrist 90.
  • the fluctuation component of the generated arterial volume is acquired as a pulse wave signal Pm as shown in FIG.
  • step S4 in FIG. 9B the CPU 100 acts as a second blood pressure calculation unit, and applies a known algorithm by oscillometric method based on the pulse wave signal Pm acquired at this time. Try to calculate blood pressure values (systolic blood pressure SBP and diastolic blood pressure DBP).
  • the cuff pressure Pc reaches the upper limit pressure (predetermined for example, 300 mmHg for safety). Unless otherwise, the processing of steps S3 to S5 is repeated.
  • step S5 When the blood pressure value can be calculated in this manner (YES in step S5), the CPU 100 stops the pump 32, opens the valve 33, and performs control to exhaust the air in the pressure cuff 21 (step S6). Finally, the CPU 100 works as the output unit 205 to display the measurement result of the blood pressure value on the display unit 50 and record it on the memory 51 (step S7).
  • the calculation of the blood pressure value is not limited to the pressurization process, and may be performed in the depressurization process.
  • FIG. 11 is an operation flow according to the biological information measuring method, pulse wave measuring method and blood pressure measuring method of one embodiment of the present invention, wherein the sphygmomanometer 1 performs pulse wave measurement and pulse wave propagation time (Pulse Transit Time) PTT) is acquired, and what performs blood pressure measurement (estimate) based on the pulse wave transit time is shown.
  • the belt 20 of the sphygmomanometer 1 is assumed to be worn in advance so as to surround the left wrist 90.
  • the CPU 100 When the user instructs a PTT-based blood pressure measurement with a push-type switch as the operation unit 52 provided on the main body 10, the CPU 100 starts operation. That is, the CPU 100 controls the pump 32 to close the valve 33 and drives the pump 32 via the pump drive circuit 320 to send air to the pressure cuff 21 to inflate the pressure cuff 21 and the cuff pressure Pc (see FIG. 8) is pressurized to a predetermined value (step S11 in FIG. 11).
  • the pressure is limited to a pressure (for example, about 5 mmHg) sufficient for the belt 20 to be in intimate contact with the left wrist 90.
  • the transmitting / receiving antenna group 40E is reliably abutted on the palm side 90a of the left wrist 90, so that a gap is not generated between the palm side 90a and the transmitting / receiving antenna 40E. Note that this step S11 may be omitted.
  • the second surface of the dielectric layer 402 of the transmitting / receiving antenna group 40E 402 b) abuts on the palm side 90 a of the left wrist 90. Therefore, in the first pulse wave sensor 40-1 and the second pulse wave sensor 40-2, the conductor layer 401 is opposed to the palm side 90a of the left wrist 90, and the dielectric layer 402 is formed on the left wrist 90. The distance (the distance in the thickness direction) between the palm side 90 a and the conductor layer 401 is kept constant.
  • the transmission / reception antenna pair (41, 42) of the first set is the upstream side of the radial artery 91 passing through the left wrist 90.
  • a second set of transmit / receive antenna pairs (44, 43) corresponds to the downstream portion 91d of the radial artery 91 while corresponding to the portion 91u.
  • the CPU 100 transmits each of the first pulse wave sensor 40-1 and the second pulse wave sensor 40-2 shown in FIG. And control of reception.
  • the transmission circuit 46 is connected to the dielectric layer 402 (from the conductor layer 401 via the transmission antenna 41).
  • the radio wave E1 is emitted toward the upstream portion 91u of the radial artery 91 through an air gap) which exists on the side of the dielectric layer 402.
  • the receiving circuit 47 presents the radio wave E1 'reflected by the upstream portion 91u of the radial artery 91 via the receiving antenna 42, that is, to the side of the dielectric layer 402 (or this dielectric layer 402). Through the air gap) and detected and amplified. Also, in the second pulse wave sensor 40-2, the transmission circuit 49 passes through the transmission antenna 44, that is, from the conductor layer 401 to the dielectric layer 402 (or an air gap present on the side of the dielectric layer 402).
  • the radio wave E2 is emitted toward the downstream portion 91d of the radial artery 91 through the At the same time, the receiving circuit 48 presents the radio wave E2 'reflected by the downstream side portion 91d of the radial artery 91 via the receiving antenna 43, that is, on the side of the dielectric layer 402 (or this dielectric layer 402). Through the air gap) and detected and amplified.
  • the CPU 100 detects the pulse wave detection unit 101, in the first pulse wave sensor 40-1 and the second pulse wave sensor 40-2 shown in FIG. Acting as 102, pulse wave signals PS1 and PS2 as shown in FIG. 8B are acquired. That is, in the first pulse wave sensor 40-1, the CPU 100 works as the pulse wave detection unit 101, and from the output of the blood vessel diastole of the receiving circuit 47 and the output of the blood vessel systole, A pulse wave signal PS1 representing a pulse wave is acquired.
  • the CPU 100 works as the pulse wave detection unit 102, and from the output of the blood vessel diastole of the receiving circuit 48 and the output of the blood vessel systole, the downstream side 91d of the radial artery 91 A pulse wave signal PS2 representing a pulse wave is acquired.
  • the CPU 100 works as the PTT calculator 103 as a time difference acquisition unit to calculate the time difference between the pulse wave signal PS1 and the pulse wave signal PS2 as the pulse wave propagation time (PTT). Get as). More specifically, in this example, the pulse wave propagation time (PTT) is the time difference .DELTA.t between the peak A1 of the first pulse wave signal PS1 and the peak A2 of the second pulse wave signal PS2 shown in FIG. Get as).
  • the CPU 100 works as a first blood pressure calculation unit, and acquires it in step S14 using a predetermined correspondence equation Eq between pulse wave propagation time and blood pressure.
  • the blood pressure is calculated (estimated) based on the pulse wave transit time (PTT).
  • EBP ⁇ / DT 2 + ⁇ / DT + ⁇ DT + ⁇ (Eq. 2) (However, ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ respectively represent known coefficients or constants.)
  • another known corresponding equation may be used, such as an equation including the term 1 / DT and the term DT.
  • the dielectric layer 402 is formed on the left wrist 90 respectively.
  • the distance between the palm side 90a of the and the conductor layer 401 is kept constant.
  • the dielectric layer 402 is interposed between the palm side 90a of the left wrist 90 and the conductor layer 401, whereby the dielectric constant of the living body fluctuates (the relative dielectric constant of the living body fluctuates in the range of about 5 to 40) Less affected by Further, since the distance between the palm side 90a of the left wrist 90 and the conductor layer 401 can be increased, compared to the case where the conductor layer 401 is in direct contact with the palm side 90a of the left wrist 90, The range (area) to which radio waves are irradiated on the palm side 90 a of the left wrist 90 can be expanded.
  • the signal reflected by the radial artery 91 can be stably received.
  • the signal levels respectively received by the receiving circuits 47 and 48 can be stabilized, and pulse wave signals PS1 and PS2 as biological information can be acquired with high accuracy.
  • the pulse wave transit time (PTT) can be obtained with high accuracy, and hence the blood pressure value can be calculated (estimated) with high accuracy.
  • the measurement result of the blood pressure value is displayed on the display 50 and recorded in the memory 51.
  • step S16 if measurement stop is not instructed by the push switch as the operation unit 52 in step S16 in FIG. 11 (NO in step S16), calculation of pulse wave propagation time (PTT) (step S14 in FIG. 11)
  • the blood pressure calculation (estimation) (step S15 in FIG. 11) is periodically repeated every time the first and second pulse wave signals PS1 and PS2 are input according to the pulse wave.
  • the CPU 100 updates and displays the measurement result of the blood pressure value on the display 50, and accumulates and records it in the memory 51. Then, when measurement stop is instructed in step S16 of FIG. 11 (YES in step S16), the measurement operation is ended.
  • blood pressure measurement can be continuously performed over a long period of time with light physical burden on the user by blood pressure measurement based on the pulse wave transit time (PTT).
  • PTT pulse wave transit time
  • blood pressure measurement (estimate) based on pulse wave propagation time and blood pressure measurement by oscillometric method can be performed by an integrated device using the common belt 20. Therefore, the convenience of the user can be enhanced.
  • blood pressure measurement (estimation) is performed based on pulse wave transit time (PTT)
  • calibration of the correspondence equation Eq between pulse wave transit time and blood pressure is appropriately performed (in the above example, the measured pulse It is necessary to update the values of the coefficients ⁇ and ⁇ based on the wave propagation time and the blood pressure value.
  • blood pressure measurement by the oscillometric method can be performed by the same device, and the calibration of the corresponding equation Eq can be performed based on the result, so that the convenience of the user can be enhanced.
  • the PTT method blood pressure measurement based on pulse wave propagation time
  • the accuracy is low catches a sharp rise of blood pressure and triggered by the sharp rise of the blood pressure
  • more accurate oscillometric method Measurement of can be started.
  • the relative dielectric constant of the dielectric layer 402 forming the transmitting and receiving antenna group 40E is uniformly set to ⁇ r 3.0 3.0. It is not something that can be done.
  • the relative dielectric constant ( ⁇ r ) of the dielectric layer 402 may be set in the range of 1 to 5. In that case, the relative dielectric constant ( ⁇ r ) of the dielectric layer 402 and the relative dielectric constant (within the range of about 5 to 40) of the left wrist 90 increase in this order. Therefore, power reflection at the interface between left wrist 90 and dielectric layer 402 is suppressed. As a result, the SN ratio (signal-to-noise ratio) of the received signal is increased, and pulse wave signals PS1 and PS2 as biological information can be measured with high accuracy.
  • the relative dielectric constant ( ⁇ r ) of the dielectric layer 402 is determined from the first surface 402 a on the side along the conductor layer 401 and the first surface 402 a on the side opposite to the first surface 402 a. It is desirable that the height is gradually increased toward the two surfaces 402 b (the surface that contacts the palm side 90 a of the left wrist 90 in the mounted state).
  • the dielectric layer 402 is a silicone layer (relative dielectric constant ⁇ r 2.42.4) 402-1 and a polycarbonate layer, provided in order from the first surface 402 a to the second surface 402 b.
  • the dielectric layer 402 is not limited to the three-layer structure, and may be configured in multiple layers.
  • the dielectric constant of the dielectric layer 402 may increase continuously, not stepwise, from the first surface 402 a to the second surface 402 b.
  • the dielectric layer 402 forming the transmitting and receiving antenna group 40E is made of polycarbonate, that is, a material having relatively low flexibility. Therefore, as illustrated in FIG. 12, an air gap d1 may occur between the palm side 90a of the left wrist 90 and the end of the second surface 402b of the dielectric layer 402. Therefore, in this example, the conductor layer 401 and the dielectric layer 402 are configured to have flexibility capable of being deformed along the palm side 90 a of the left wrist 90 as a whole. For example, the dielectric layer 402A shown in FIG.
  • the conductor layer 401A is made of, for example, a metal layer having a thickness of several ⁇ m to about 30 ⁇ m deposited on the first surface 402a of the dielectric layer 402A. Thereby, the conductor layer 401A and the dielectric layer 402A can be deformed along the palm side 90a of the left wrist 90 as a whole, thanks to the flexibility.
  • the dielectric layer 402 forming the transmitting and receiving antenna group 40E may be made of a hygroscopic cloth at least partially.
  • the nylon layer 402-3 may be made of a hygroscopic cloth.
  • the specific portion 402B-1 is made of, for example, a silicone resin (relative dielectric constant ⁇ r 2.4 2.4) having a thickness of about 2 mm.
  • the band-shaped layer portion 402 B- 2 is made of, for example, nylon (relative dielectric constant ⁇ r ⁇ 4.2) with a thickness of about 1 mm to 2 mm.
  • the transmitting / receiving antenna group 40E is attached to the left wrist 90 by the user surrounding the left wrist 90 by the strip layer portion 402B-2 of the dielectric layer 402B. That is, the strip layer portion 402B-2 can constitute a part of the belt 20 surrounding the left wrist 90 (for example, an inner cloth covering the inner circumferential surface 20a of the belt 20). Further, for example, in the case where the pressure cuff 21 is omitted in the belt 20 and the blood pressure measurement based on the pulse wave propagation time (PTT) is simply performed, the entire belt 20 is configured by the band portion 402B-2. Can.
  • the strip layer portion 402B-2 be made of a hygroscopic cloth.
  • the band-shaped layer portion 402B-2 made of a hygroscopic cloth in the dielectric layer 402B, and the outer periphery of the left wrist 90 It is prevented from staying between the surface and the inner circumferential surface of the band portion 402B-2. As a result, the user's discomfort is reduced.
  • the stacking order of the specific portion 402C-1 and the strip layer portion 402C-2 in the thickness direction v is the same as the specific portion 402B-1 and the strip layer portion in FIG.
  • the order of stacking with 402 B-2 may be reversed.
  • the band-shaped layer portion 402C-2 is made of, for example, a silicone resin (relative dielectric constant ⁇ r ) 2.4) with a thickness of about 1 mm to 2 mm.
  • the specific portion 402C-1 is made of, for example, nylon (specific dielectric constant ⁇ r 4.2 4.2) having a thickness of about 2 mm. Also in this case, substantially the same effect as that in FIG. 14 can be obtained.
  • the dielectric layer 402 forming the transmitting / receiving antenna group 40E at least partially has a square pattern shape corresponding to the facing surface 401b of the conductor layers 401 and 401A has been described.
  • the dielectric layer 402D forming the transmitting / receiving antenna group 40E is Of the belt 20A extending in a band shape so as to surround the left wrist 90, the belt 20A may be formed of only a portion corresponding to the facing surface 401b of the conductor layer 401A.
  • the belt 20A is made of, for example, nylon (relative dielectric constant ⁇ r 4.2 4.2) with a thickness of about 1 mm to 2 mm.
  • the transmitting / receiving antenna group 40E can be attached to the left wrist 90 by the user surrounding the left wrist 90 with the belt 20A.
  • the configuration of the dielectric layer 402D can be simplified as compared with the case where the specific portions 402B-1 and 401C-1 are provided as shown in FIGS.
  • the material of this dielectric layer 402E is the same polycarbonate (specific dielectric constant ⁇ r 3.03.0) as the material of the dielectric layer 402 in FIG.
  • the dielectric constants of the through holes 402w, 402w,... are approximately equal to 1, and smaller than the dielectric constant of the material of the dielectric layer 402 itself ( ⁇ r 3.0 3.0).
  • the effective relative permittivity ( ⁇ r ) of the dielectric layer 402E as a whole is set to be lower than the relative permittivity ( ⁇ r ) 3.0) of polycarbonate itself.
  • the area of the dielectric layer 402E in the plane direction u is set to 10 mm 2
  • the dimension in the thickness direction v is set to 2 mm.
  • the area in the surface direction u of each through hole 402 w is set to 2 mm 2 (therefore, the diameter is about 0.5 mm).
  • the effective relative permittivity of the dielectric layer 402 E as a whole is ⁇ r 2.62.6.
  • a minute spherical cavity is formed in the surface direction u and the thickness direction in the dielectric layer 402.
  • a plurality of v may be distributed.
  • FIG. 18A shows that the dielectric layer does not intervene between the palm side 90a of the left wrist 90 and the conductor layer 401, and the conductor layer 401 is in direct contact with the palm side 90a of the left wrist 90.
  • the aspect is shown.
  • the relative permittivity ( ⁇ r ) in the vicinity of the palm side 90 a of the left wrist 90 changes from 10 to 5, for example, the strength of the received signal is 7 It was found that it decreased by 9 dB.
  • FIG. 18B shows that according to the present invention, a dielectric layer (silicone resin, thickness 2 mm, relative dielectric constant .di- elect cons.
  • R 2 between palm side 90a of left wrist 90 and conductor layer 401. .4) shows an embodiment in which 402 intervenes.
  • the relative dielectric constant ( ⁇ r ) in the vicinity of the palm side 90a of the left wrist 90 changes from 10 to 5, for example, the strength of the received signal is 2 It turned out that only .3 dB decreased.
  • the dielectric constant of the living body is changed (the relative permittivity of the living body is about 5 to 40) by interposing the dielectric layer between the measured portion of the living body and the conductor layer forming the antenna. It became difficult to be affected by the range fluctuation), and it was confirmed that the received signal level was stable.
  • the conductor layer 401 is disposed to face the palm side 90a of the left wrist 90, and the palm side 90a of the left wrist 90
  • the dielectric layer 402F is disposed between the facing surface 400b of the material 400.
  • a space d2 is formed between a portion 90a1 of the palm side 90a of the left wrist 90 corresponding to the radial artery 91 and the opposing surface 401b of the conductor layer 401.
  • the dielectric layer 402F keeps the distance (the distance in the thickness direction v) between the palm side 90a of the left wrist 90 and the conductor layer 401 (the opposing surface 401b) constant.
  • radio waves are emitted from the transmitting antenna 41 toward the left wrist 90 through the air gap d2 (or the dielectric layer 402F present on the side of the air gap d2).
  • the radio wave reflected by the left wrist 90 is received by the receiving antenna 42 through the air gap d2 (or the dielectric layer 402F present to the side of the air gap d2).
  • the dielectric layer 402F is received because the distance between the palm surface 90a of the left wrist 90 and the conductor layer 401 (the transmitting and receiving antenna pair (41, 42)) is kept constant.
  • the signal level is stable, and biological information can be accurately measured.
  • pulse wave signals PS1 and PS2 as biological information can be measured with high accuracy.
  • the transmitting antennas 41 and 44 are disposed on both sides in the range occupied by the transmitting and receiving antenna group 40E in the width direction Y, and reception is performed between these transmitting antennas 41 and 44. It is assumed that the antennas 42 and 43 are disposed. However, it is not limited to this.
  • the receiving antennas 42 and 43 may be disposed on both sides in the range occupied by the transmitting and receiving antenna group 40E, and the transmitting antennas 41 and 44 may be disposed between the receiving antennas 42 and 43.
  • the receiving antenna 42 is closer to the transmitting antenna 41 than the receiving antenna 43 in the width direction Y.
  • the receiving antenna 43 is closer to the transmitting antenna 44 than the receiving antenna 42 in the width direction Y. Therefore, interference between the first set of transmit / receive antenna pairs (41, 42) and the second set of transmit / receive antenna pairs (44, 43) can be reduced.
  • the transmitting antenna and the receiving antenna for receiving radio waves from the transmitting antenna are separated from each other and separated.
  • the conductor layer forming the biometric antenna device may be used spatially as one transmission / reception shared antenna via a known circulator for emitting and receiving radio waves.
  • the sphygmomanometer 1 is intended to be attached to the left wrist 90 as a measurement site.
  • the measurement site may be an upper limb such as the right wrist or an upper arm other than the wrist, or a lower limb such as an ankle or thigh as long as an artery passes through.
  • the CPU 100 mounted on the sphygmomanometer 1 works as a pulse wave detection unit and first and second blood pressure calculation units to measure blood pressure by oscillometric method (the operation flow in FIG. 9B) and PTT. Blood pressure measurement (estimation) (the operation flow in FIG. 11) based on
  • a substantial computer device such as a smartphone provided outside the sphygmomanometer 1 works as a pulse wave detection unit and first and second blood pressure calculation units, and the sphygmomanometer 1 is oscillized via the network 900.
  • the blood pressure measurement by the metric method (the operation flow in FIG.
  • the user performs an operation such as an instruction to start or stop blood pressure measurement using the operation unit (touch panel, keyboard, mouse, etc.) of the computer device, and the blood pressure is displayed by the display (organic EL display, LCD, etc.) of the computer device.
  • Information on blood pressure measurement such as measurement results and other information can be displayed.
  • the display 50 and the operation unit 52 may be omitted.
  • the pulse wave signal as living body information, the pulse wave propagation time, and the blood pressure were measured by the sphygmomanometer 1, it is not limited to this. Various other biological information such as pulse rate may also be measured.
  • a device may be configured that includes a biological measurement antenna device, a pulse wave measurement device, or a blood pressure measurement device, and further includes a functional unit that performs other functions.
  • biological information can be measured with high accuracy
  • pulse wave signals can be obtained with high accuracy as biological information
  • blood pressure values can be accurately calculated (estimated).
  • this device can perform various functions.
  • SYMBOLS 1 Sphygmomanometer 10 main body 20 belt 21 pressing cuff 23 strip-like body 40 transmitting / receiving part 40E transmitting / receiving antenna group 40-1 1st pulse wave sensor 40-2 2nd pulse wave sensor 100

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Abstract

この発明の生体測定用アンテナ装置は、電波の発射および/または受信のために被測定部位(90)に対向される導電体層(401)と、この導電体層、または、この導電体層を搭載しこの導電体層と平行に延在する基材のうち、被測定部位(90)に対向する対向面(401b)に沿って取り付けられた、予め定められた比誘電率をもつ誘電体層(402)とを備える。誘電体層(402)のうち、導電体層(401)に沿った側の第1面(402a)とは反対の側の第2面(402b)が被測定部位(90)の外面(90a)に当接された装着状態で、誘電体層(402)は、被測定部位(90)の外面(90a)と導電体層(401)との間の距離を一定に保つ。

Description

生体測定用アンテナ装置、脈波測定装置、血圧測定装置、機器、生体情報測定方法、脈波測定方法、および血圧測定方法
 この発明は生体測定用アンテナ装置に関し、より詳しくは、生体情報の測定のために生体の被測定部位へ向けて電波を発射し又は上記被測定部位からの電波を受信する生体測定用アンテナ装置に関する。また、この発明は、そのような生体測定用アンテナ装置を備えた脈波測定装置、血圧測定装置、および機器に関する。また、この発明は、生体の被測定部位へ向けて電波を発射し又は上記被測定部位からの電波を受信する生体情報測定方法に関する。また、この発明は、そのような生体情報測定方法を含む脈波測定方法、および血圧測定方法に関する。
 従来、この種の生体測定用アンテナ装置としては、例えば特許文献1(特許第5879407号明細書)に開示されているように、被測定部位に対向される送信(発射)アンテナと受信アンテナを備え、上記送信アンテナから電波(測定信号)を被測定部位(ターゲットオブジェクト)へ向けて発射し、この被測定部位によって反射された電波(反射信号)を上記受信アンテナで受信して、生体情報を測定するものが知られている。
特許第5879407号明細書
 しかしながら、特許文献1には、被測定部位に対して上記送信アンテナと上記受信アンテナ(適宜、これらを併せて「送受信アンテナ対」と呼ぶ。)を予め定められた距離にどのようにして配置するのか、何ら開示も示唆もされていない。例えば、被測定部位が手首である場合に、手首の外面と送受信アンテナ対との間の距離が、測定の度に変動して異なると、受信される信号レベルが変動して、生体情報を精度良く測定することができない、という問題が生ずる。
 そこで、この発明の課題は、被測定部位に対して送受信アンテナ対をなす導電体層を予め定められた距離に保つことができ、したがって被測定部位からの生体情報を精度良く測定できる生体測定用アンテナ装置を提供することにある。また、この発明の課題は、そのような生体測定用アンテナ装置を備えた脈波測定装置、血圧測定装置、および機器を提供することにある。また、この発明の課題は、そのような生体測定用アンテナ装置を用いて被測定部位からの生体情報を測定する生体情報測定方法を提供することにある。また、この発明は、そのような生体情報測定方法を含む脈波測定方法、および血圧測定方法を提供することにある。
 上記課題を解決するため、この発明の生体測定用アンテナ装置は、
 生体の被測定部位へ向けて電波を発射し又は上記被測定部位からの電波を受信する生体測定用アンテナ装置であって、
 上記電波の発射および/または受信のために上記被測定部位に対向される導電体層と、
 上記導電体層、または、上記導電体層を搭載し上記導電体層と平行に延在する基材のうち、上記被測定部位に対向する対向面に沿って取り付けられた、予め定められた比誘電率をもつ誘電体層とを備え、
 上記誘電体層のうち、上記導電体層に沿った側の第1面とは反対の側の第2面が上記被測定部位の外面に当接された装着状態で、上記誘電体層は、上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の距離を一定に保つことを特徴とする。
 本明細書で、「被測定部位」は、上肢(手首、上腕など)、または、下肢(足首など)のような棒状の部位のほか、体幹であってもよい。
 また、被測定部位の「外面」とは、外部に対して露出した面を指す。例えば、被測定部位が手首であれば、その手首の外周面またはその一部(例えば、外周面のうち周方向に関して手の平側の部分に相当する掌側面)を指す。
 また、「導電体層」は、電波の発射および/または受信のために、送信アンテナ若しくは受信アンテナとして、または、公知のサーキュレータを介して送受共用アンテナとして用いられ得る。「導電体層」は、送信アンテナと、この送信アンテナからの電波を受信する受信アンテナとに区分されていてもよい。
 また、誘電体層の「予め定められた比誘電率」とは、特に断らない限り、この誘電体層が空間を占める範囲にわたって均一であってもよいし、この誘電体層が空間を占める範囲内で位置に応じて変化していてもよい。
 また、誘電体層が上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の「距離を一定に保つ」とは、上記誘電体層がスペーサであることを意味する。なお、誘電体層が可撓性を有する場合に、外力を受けて撓んだとき、その撓みによって「距離」が多少変動することは許容される意味である。
 この発明の生体測定用アンテナ装置は、上記被測定部位に装着された装着状態では、上記誘電体層のうち、上記導電体層に沿った側の第1面とは反対の側の第2面が上記被測定部位の外面に当接する。この装着状態では、上記被測定部位の外面に上記導電体層が対向し、上記誘電体層は、上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の距離(厚さ方向の距離)を一定に保つ。この装着状態で、上記導電体層が送信アンテナとして用いられる場合は、上記導電体層から上記誘電体層(またはこの誘電体層の側方に存在する空隙)を通して上記被測定部位へ向けて電波が発射される。ここで、上記誘電体層が上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の距離を一定に保つので、上記被測定部位に照射される信号レベルが安定する。一方、上記導電体層が受信アンテナとして用いられる場合は、上記被測定部位によって反射された電波は上記誘電体層(またはこの誘電体層の側方に存在する空隙)を通して上記導電体層によって受信される。ここで、上記誘電体層が上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の距離を一定に保つ。また、上記被測定部位の外面と上記導電体層(または上記基材)との間に上記誘電体層が介在するおかげで、生体の誘電率の変動(生体の比誘電率は5~40程度の範囲で変動する)の影響を受け難くなる。また、上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の距離を空けることができるので、上記被測定部位の外面に対して上記導電体層が直接接触する場合に比して、電波が照射される被測定部位の範囲(面積)を広げることができる。これらの結果、受信される信号レベルが安定する。したがって、この生体測定用アンテナ装置によれば、生体情報を精度良く測定することができる。
 一実施形態の生体測定用アンテナ装置は、上記導電体層または上記基材と、上記誘電体層とが、全体として、上記被測定部位の外面に沿って変形可能な可撓性を有することを特徴とする。
 この一実施形態の生体測定用アンテナ装置では、生体の被測定部位に対して装着される際に、上記導電体層または上記基材と、上記誘電体層とが、上記可撓性のおかげで、全体として、上記被測定部位の外面に沿って変形し得る。したがって、上記被測定部位の外面が湾曲している場合であっても、上記被測定部位の外面と上記誘電体層の第2面との間に空隙が生じ難くなる。この結果、上記被測定部位の外面が湾曲している場合であっても、上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の距離が一定に保たれる。また、上記被測定部位と上記誘電体層との間の界面での電力反射が抑制される。また、上記被測定部位の外面と上記誘電体層の第2面との間に空隙が生じないので、そのような空隙による電波伝搬ロスが生じない。したがって、受信される信号レベルがさらに安定して、生体情報を精度良く測定することができる。
 一実施形態の生体測定用アンテナ装置では、上記電波の周波数での上記誘電体層の比誘電率は、1から5までの範囲内に設定されていることを特徴とする。
 ここで、比誘電率ε=1は空気の比誘電率に相当する。比誘電率ε=5は、生体の比誘電率が5~40程度の範囲内であるから、生体(被測定部位)の比誘電率の下限に相当する。
 この一実施形態の生体測定用アンテナ装置では、上記電波の周波数での上記誘電体層の比誘電率(ε)は、1から5までの範囲内に設定されている。したがって、上記誘電体層の比誘電率(ε)、上記被測定部位の比誘電率が、この順に大きくなる。したがって、上記被測定部位と上記誘電体層との間の界面での電力反射が抑制される。この結果、上記受信される信号のSN比が高まり、生体情報を精度良く測定することができる。
 一実施形態の生体測定用アンテナ装置では、上記電波の周波数での上記誘電体層の比誘電率は、上記第1面から上記第2面へ向かって徐々に高くなっていることを特徴とする。
 この一実施形態の生体測定用アンテナ装置では、上記電波の周波数での上記誘電体層の比誘電率(ε)は、上記第1面(導電体層に沿った側の面)から上記第2面(装着状態で被測定部位に当接する側の面)へ向かって徐々に高くなっている。したがって、上記被測定部位と上記誘電体層との間の界面での電力反射が抑制される。この結果、受信される信号のSN比(信号対ノイズ比)が高まり、生体情報を精度良く測定することができる。
 一実施形態の生体測定用アンテナ装置では、上記誘電体層は、この誘電体層の内部に空洞を複数分散して有し、これにより、上記誘電体層の全体としての実効的な比誘電率が上記誘電体層の材料自体の比誘電率よりも低く設定されていることを特徴とする。
 この一実施形態の生体測定用アンテナ装置では、上記誘電体層は、この誘電体層の内部に空洞を複数分散して有する。空洞の比誘電率は、ほぼ1に等しく、上記誘電体層の材料自体の比誘電率よりも小さい。これにより、上記誘電体層の全体としての実効的な比誘電率が上記誘電体層の材料自体の比誘電率よりも低く設定されている。したがって、上記誘電体層の全体としての実効的な比誘電率を設定する自由度が増す。
 一実施形態の生体測定用アンテナ装置では、上記誘電体層は、上記導電体層または上記基材の上記対向面に対応する範囲に設けられた特定部分と、上記特定部分が占める範囲を越えて帯状に延在する帯状層部分とを含み、上記特定部分と帯状層部分とを厚さ方向に積層して構成されていることを特徴とする。
 ここで、「厚さ方向」とは、上記導電体層または上記誘電体層が層状に広がる方向(これを「面方向」と呼ぶ。)に対して垂直な方向を意味する。
 この一実施形態の生体測定用アンテナ装置は、上記誘電体層の帯状層部分が被測定部位を取り巻く態様で、上記被測定部位に装着され得る。これにより、この生体測定用アンテナ装置は、上記被測定部位に安定して装着される。
 また、特に上記帯状層部分が吸湿性をもつ布からなる場合、生体の汗が被測定部位に生じたとしても、その汗は上記誘電体層のうち上記帯状層部分(吸湿性をもつ布からなる)によって吸収されて、上記被測定部位の外面と上記誘電体層の第2面との間に滞留するのが防止される。この結果、この生体測定用アンテナ装置を装着した生体(被験者)の不快感が低減される。
 なお、上記「帯状層部分」は、上記被測定部位を取り巻いて装着されるベルトの一部または全部を構成していてもよい。
 一実施形態の生体測定用アンテナ装置は、
 上記被測定部位を取り巻いて装着されるベルトを備え、
 上記ベルトに、上記導電体層または上記基材と、上記誘電体層とが、搭載されていることを特徴とする。
 この一実施形態の生体測定用アンテナ装置は、ユーザ(被験者を含む。以下同様。)が被測定部位を上記ベルトによって取り巻くことによって、上記被測定部位に装着される。これにより、この生体測定用アンテナ装置は、上記被測定部位に安定して装着される。この装着状態で、上記誘電体層のうち、上記導電体層に沿った側の第1面とは反対の側の第2面が上記被測定部位の外面に当接する。そして、上記誘電体層は、上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の距離(厚さ方向の距離)を一定に保つ。したがって、受信される信号レベルが安定して、生体情報を精度良く測定することができる。
 一実施形態の生体測定用アンテナ装置では、上記誘電体層は、上記ベルトのうち、上記導電体層または上記基材の上記対向面に対応する部分のみからなることを特徴とする。
 この一実施形態の生体測定用アンテナ装置では、上記誘電体層は、上記ベルトのうち、上記導電体層または上記基材の上記対向面に対応する部分のみからなる。したがって、誘電体層の構成を簡素化できる。
 別の局面では、この発明の脈波測定装置は、
 生体の被測定部位の脈波を測定する脈波測定装置であって、
 上記生体測定用アンテナ装置を備え、
 上記ベルトが上記被測定部位の外面を取り巻いて装着された装着状態で、上記誘電体層の上記第2面が上記被測定部位の外面に当接するとともに、上記導電体層がなす送信アンテナと受信アンテナとからなる送受信アンテナ対が上記被測定部位を通る動脈に対応するようになっており、
 上記送信アンテナを介して上記被測定部位へ向けて電波を発射する送信回路と、
 上記受信アンテナを介して上記被測定部位によって反射された電波を受信する受信回路と、
 上記受信回路の出力に基づいて、上記被測定部位を通る動脈の脈波を表す脈波信号を取得する脈波検出部とを備えたことを特徴とする。
 ここで、上記導電体層が、この導電体層の厚さ方向に対して垂直な面方向に関して、送信アンテナと、この送信アンテナからの電波を受信する受信アンテナとに区分されている場合は、上記「送受信アンテナ対」は、それらの送信アンテナと受信アンテナとを指す。また、上記導電体層が空間的に1つの送受共用アンテナをなす場合は、上記「送信アンテナ」と上記「受信アンテナ」と上記「送受信アンテナ対」は、いずれも、その送受共用アンテナを指す。
 この発明の脈波測定装置は、ユーザが上記ベルトによって被測定部位の外面を取り巻くことによって、上記被測定部位に装着される。この装着状態で、上記誘電体層の上記第2面が上記被測定部位の外面に当接する。したがって、上記被測定部位の外面に上記導電体層が対向し、上記誘電体層は、上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の距離を一定に保つ。また、上記導電体層がなす送信アンテナと受信アンテナとからなる送受信アンテナ対が上記被測定部位を通る動脈に対応する。この装着状態で、送信回路は、上記送信アンテナを介して、すなわち上記導電体層から上記誘電体層(またはこの誘電体層の側方に存在する空隙)を通して、上記被測定部位へ向けて電波を発射する。また、受信回路は、上記被測定部位によって反射された電波を、上記受信アンテナを介して、すなわち上記誘電体層(またはこの誘電体層の側方に存在する空隙)を通して上記導電体層によって、受信する。脈波検出部は、上記受信回路の出力に基づいて、上記被測定部位を通る動脈の脈波を表す脈波信号を取得する。
 ここで、上記装着状態では、上記誘電体層が上記被測定部位の外面と上記導電体層(上記送受信アンテナ対をなす)との間の距離を一定に保つので、受信される信号レベルが安定する。特に、上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の距離を空けることができるので、電波が照射される被測定部位の範囲(面積)を広げることができる。したがって、上記導電体層の装着位置が撓骨動脈の直上から多少ずれても、橈骨動脈で反射された信号を安定して受信できる。したがって、上記脈波検出部は、生体情報としての脈波信号を精度良く取得することができる。
 別の局面では、この発明の血圧測定装置は、
 生体の被測定部位の血圧を測定する血圧測定装置であって、
 上記脈波測定装置を2組備え、
 上記2組におけるベルトは一体に構成され、
 上記2組における送受信アンテナ対は、上記ベルトの幅方向に関して互いに離間して配置され、
 上記ベルトが上記被測定部位の外面を取り巻いて装着された装着状態で、上記誘電体層の上記第2面が上記被測定部位の外面に当接するとともに、上記2組のうち第1組の送受信アンテナ対は上記被測定部位を通る動脈の上流側部分に対応する一方、第2組の送受信アンテナ対は上記動脈の下流側部分に対応するようになっており、
 上記2組においてそれぞれ、上記送信アンテナを介して上記送信回路が上記被測定部位へ向けて電波を発射するとともに、上記受信アンテナを介して上記受信回路が上記被測定部位によって反射された電波を受信し、
 上記2組においてそれぞれ、上記脈波検出部が、上記受信回路の出力に基づいて、上記被測定部位を通る動脈の脈波を表す脈波信号を取得し、
 上記2組の上記脈波検出部がそれぞれ取得した脈波信号の間の時間差を、脈波伝播時間として取得する時間差取得部と、
 脈波伝播時間と血圧との間の予め定められた対応式を用いて、上記時間差取得部によって取得された脈波伝播時間に基づいて血圧値を算出する第1の血圧算出部と
を備えたことを特徴とする。
 この発明の血圧測定装置では、上記2組におけるベルトは一体に構成され、上記2組における送受信アンテナ対は、上記ベルトの幅方向に関して互いに離間して配置されている。上記ベルトが上記被測定部位の外面を取り巻いて装着された装着状態では、上記2組においてそれぞれ、上記誘電体層の上記第2面が上記被測定部位の外面に当接する。したがって、上記被測定部位に上記導電体層が対向し、上記誘電体層は、上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の距離を一定に保つ。また、上記2組のうち第1組の送受信アンテナ対は上記被測定部位を通る動脈の上流側部分に対応する一方、上記第2組の送受信アンテナ対は上記動脈の下流側部分に対応する。この装着状態で、上記2組においてそれぞれ、上記送信アンテナを介して上記送信回路が上記被測定部位へ向けて電波を発射するとともに、上記受信アンテナを介して上記受信回路が上記被測定部位によって反射された電波を受信する。具体的には、上記第1組において、上記送信回路が、上記送信アンテナを介して、すなわち上記導電体層から上記誘電体層(またはこの誘電体層の側方に存在する空隙)を通して、上記動脈の上流側部分へ向けて電波を発射する。これとともに、上記受信回路が、上記上流側部分によって反射された電波を、上記受信アンテナを介して、すなわち上記誘電体層(またはこの誘電体層の側方に存在する空隙)を通して上記導電体層によって、受信する。また、上記第2組において、上記送信回路が、上記送信アンテナを介して、すなわち上記導電体層から上記誘電体層(またはこの誘電体層の側方に存在する空隙)を通して、上記動脈の下流側部分へ向けて電波を発射する。これとともに、上記受信回路が、上記下流側部分によって反射された電波を、上記受信アンテナを介して、すなわち上記誘電体層(またはこの誘電体層の側方に存在する空隙)を通して上記導電体層によって、受信する。次に、上記2組においてそれぞれ、上記脈波検出部が、上記受信回路の出力に基づいて、上記被測定部位を通る動脈の脈波を表す脈波信号を取得する。具体的には、上記第1組において、上記脈波検出部が、上記受信回路の出力に基づいて、上記動脈の上流側部分を通る動脈の脈波を表す脈波信号を取得する。また、上記第2組において、上記脈波検出部が、上記受信回路の出力に基づいて、上記動脈の下流側部分を通る動脈の脈波を表す脈波信号を取得する。次に、時間差取得部は、上記2組の上記脈波検出部がそれぞれ取得した脈波信号の間の時間差を、脈波伝播時間として取得する。この後、第1の血圧算出部は、脈波伝播時間と血圧との間の予め定められた対応式を用いて、上記時間差取得部によって取得された脈波伝播時間に基づいて血圧値を算出する。
 ここで、この血圧測定装置では、上記装着状態で、上記2組においてそれぞれ、上記誘電体層が上記被測定部位の外面と上記導電体層(上記送受信アンテナ対をなす)との間の距離を一定に保つ。したがって、上記2組においてそれぞれ、受信される信号レベルが安定して、上記脈波検出部は生体情報としての脈波信号を精度良く取得することができる。この結果、上記時間差取得部は、上記脈波伝播時間を精度良く取得でき、したがって、上記第1の血圧算出部は、上記血圧値を精度良く算出(推定)できる。
 この一実施形態の血圧測定装置は、
 上記ベルトに、上記被測定部位を圧迫するための流体袋が搭載され、
 上記流体袋に空気を供給して圧力を制御する圧力制御部と、
 上記流体袋内の圧力に基づいて、オシロメトリック法により血圧を算出する第2の血圧算出部とを備えたことを特徴とする。
 この一実施形態の血圧測定装置では、脈波伝播時間に基づく血圧測定(推定)と、オシロメトリック法による血圧測定とが、共通のベルトを用いて行われ得る。したがって、ユーザの利便性が高まる。
 別の局面では、この発明の機器は、
 上記生体測定用アンテナ装置、上記脈波測定装置、または、上記血圧測定装置を含むことを特徴とする。
 この発明の機器は、上記生体測定用アンテナ装置、上記脈波測定装置、または、上記血圧測定装置を含み、他の機能を実行する機能部を含んでいてもよい。この機器によれば、生体情報を精度良く測定でき、生体情報としての脈波信号を精度良く取得でき、または、血圧値を精度良く算出(推定)できる。その他、この機器は様々な機能を実行することができる。
 別の局面では、この発明の生体情報測定方法は、
 上記生体測定用アンテナ装置を用いて生体の被測定部位から生体情報を取得する生体情報測定方法であって、
 上記誘電体層の上記第2面を上記被測定部位の外面に当接して、上記生体測定用アンテナ装置を上記被測定部位に装着し、
 上記誘電体層が上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の距離を一定に保った装着状態で、上記導電体層から上記誘電体層若しくはこの誘電体層の側方に存在する空隙を通して上記被測定部位へ向けて電波を発射し、および/または、上記被測定部位によって反射された電波を上記誘電体層若しくはこの誘電体層の側方に存在する空隙を通して上記導電体層によって受信することを特徴とする。
 この発明の生体情報測定方法によれば、上記装着状態で、上記誘電体層が上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の距離を一定に保つ。また、上記被測定部位の外面と上記導電体層(または上記基材)との間に上記誘電体層が介在するおかげで、生体の誘電率の変動(生体の比誘電率は5~40程度の範囲で変動する)の影響を受け難くなる。また、上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の距離を空けることができるので、上記被測定部位の外面に対して上記導電体層が直接接触する場合に比して、電波が照射される被測定部位の範囲(面積)を広げることができる。これらの結果、受信される信号レベルが安定する。したがって、この生体測定用アンテナ装置によれば、生体情報を精度良く測定することができる。
 別の局面では、この発明の脈波測定方法は、
 上記脈波測定装置を用いて生体の被測定部位の脈波を測定する脈波測定方法であって、
 上記被測定部位の外面を取り巻くように上記ベルトを装着して、上記誘電体層の上記第2面を上記被測定部位の外面に当接するとともに、上記導電体層がなす送信アンテナと受信アンテナとからなる送受信アンテナ対を上記被測定部位を通る動脈に対応させ、
 上記誘電体層が上記被測定部位と上記導電体層との間の距離を一定に保った装着状態で、上記送信回路によって、上記送信アンテナを介して上記被測定部位へ向けて電波を発射するとともに、上記受信回路によって、上記受信アンテナを介して上記被測定部位によって反射された電波を受信し、
 上記受信回路の出力に基づいて、上記脈波検出部によって上記被測定部位を通る動脈の脈波を表す脈波信号を取得することを特徴とする。
 この発明の脈波測定方法によれば、上記装着状態で、上記誘電体層が上記被測定部位の外面と上記導電体層(上記送受信アンテナ対をなす)との間の距離を一定に保つので、受信される信号レベルが安定する。特に、上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の距離を空けることができるので、電波が照射される被測定部位の範囲(面積)を広げることができる。したがって、上記導電体層の装着位置が撓骨動脈の直上から多少ずれても、橈骨動脈で反射された信号を安定して受信できる。したがって、生体情報としての脈波信号を精度良く取得することができる。
 別の局面では、この発明の血圧測定方法は、
 上記血圧測定装置を用いて生体の被測定部位の血圧を測定する血圧測定方法であって、
 上記被測定部位の外面を取り巻くように上記ベルトを装着して、上記誘電体層の上記第2面を上記被測定部位の外面に当接するとともに、上記2組のうち第1組の送受信アンテナ対を上記被測定部位を通る動脈の上流側部分に対応させる一方、第2組の送受信アンテナ対を上記動脈の下流側部分に対応させ、
 上記誘電体層が上記被測定部位と上記導電体層との間の距離を一定に保った装着状態で、上記2組においてそれぞれ、上記送信回路によって、上記送信アンテナを介して上記被測定部位へ向けて電波を発射するとともに、上記受信回路によって、上記受信アンテナを介して上記被測定部位によって反射された電波を受信し、
 上記2組においてそれぞれ、上記受信回路の出力に基づいて、上記脈波検出部によって上記被測定部位を通る動脈の脈波を表す脈波信号を取得し、
 上記2組の上記脈波検出部がそれぞれ取得した脈波信号の間の時間差を、上記時間差取得部によって脈波伝播時間として取得し、
 脈波伝播時間と血圧との間の予め定められた対応式を用いて、上記時間差取得部によって取得された脈波伝播時間に基づいて、上記第1の血圧算出部によって血圧値を算出することを特徴とする。
 この血圧測定方法によれば、上記装着状態で、上記2組においてそれぞれ、上記誘電体層が上記被測定部位の外面と上記導電体層(上記送受信アンテナ対をなす)との間の距離を一定に保つ。したがって、上記2組においてそれぞれ、受信される信号レベルが安定して、生体情報としての脈波信号を精度良く取得することができる。この結果、上記脈波伝播時間を精度良く取得でき、したがって、上記血圧値を精度良く算出(推定)できる。
 以上より明らかなように、この発明の生体測定用アンテナ装置および生体情報測定方法によれば、被測定部位に対して送受信アンテナ対をなす導電体層を予め定められた距離に保つことができ、したがって、生体情報を精度良く測定できる。また、この発明の脈波測定装置および脈波測定方法によれば、生体情報として特に脈波信号を精度良く取得できる。また、この発明の血圧測定装置および血圧測定方法によれば、血圧値を精度良く算出(推定)できる。また、この発明の機器によれば、生体情報を精度良く測定でき、生体情報として特に脈波信号を精度良く取得でき、または、血圧値を精度良く算出(推定)でき、さらに他の様々な機能を実行することができる。
この発明の生体測定用アンテナ装置、脈波測定装置および血圧測定装置に係る一実施形態の手首式血圧計の外観を示す斜視図である。 上記血圧計が左手首に装着された状態での手首の長手方向に対して垂直な断面を模式的に示す図である。 上記血圧計が左手首に装着された状態での、第1、第2の脈波センサを構成する送受信アンテナ群の平面レイアウトを示す図である。 上記血圧計の制御系の全体的なブロック構成を示す図である。 上記血圧計の制御系の部分的かつ機能的なブロック構成を示す図である。 上記送受信アンテナ群に含まれた一例の送信アンテナまたは受信アンテナの断面構造を、左手首に装着された状態で示す図である。 別の例の送信アンテナまたは受信アンテナの断面構造を、左手首に装着された状態で示す図である。 図8(A)は、上記血圧計が左手首に装着された状態での、手首の長手方向に沿った断面を模式的に示す図である。図8(B)は、第1、第2の脈波センサがそれぞれ出力する第1、第2の脈波信号の波形を示す図である。 上記血圧計において、オシロメトリック法を行うためのプラグラムによって実装されるブロック構成を示す図である。 上記血圧計がオシロメトリック法による血圧測定を行う際の動作フローを示す図である。 図9Bの動作フローによるカフ圧と脈波信号の変化を示す図である。 この発明の一実施形態の生体情報測定方法、脈波測定方法および血圧測定方法に係る動作フローであって、上記血圧計が脈波測定を行って脈波伝播時間(Pulse Transit Time;PTT)を取得し、その脈波伝播時間に基づく血圧測定(推定)を行うものを示す図である。 ベルトが送信アンテナまたは受信アンテナとともに左手首に装着された態様の一例を、左手首の長手方向に対して垂直な断面で模式的に示す図である。示す図である。 ベルトが送信アンテナまたは受信アンテナとともに左手首に装着された態様の別の例を、左手首の長手方向に対して垂直な断面で模式的に示す図である。 ベルトが送信アンテナまたは受信アンテナとともに左手首に装着された態様のさらに別の例を、左手首の長手方向に対して垂直な断面で模式的に示す図である。 ベルトが送信アンテナまたは受信アンテナとともに左手首に装着された態様のさらに別の例を、左手首の長手方向に対して垂直な断面で模式的に示す図である。 ベルトが送信アンテナまたは受信アンテナとともに左手首に装着された態様のさらに別の例を、左手首の長手方向に対して垂直な断面で模式的に示す図である。 上記送信アンテナまたは受信アンテナを構成する誘電体層の別の態様を示す図である。 図18(A)と図18(B)は、左手首の掌側面と導電体層との間に誘電体層が介在することによる効果を説明する図である。 図19(A)は、変形例の送信アンテナまたは受信アンテナの断面構造を、左手首に装着された状態で示す図である。図19(B)は、図19(A)に対応した送受信アンテナ対を斜めから見たところを示す図である。
 以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
 (血圧計の構成)
 図1は、この発明の生体測定用アンテナ装置、脈波測定装置および血圧測定装置に係る一実施形態の手首式血圧計(全体を符号1で示す。)の外観を斜めから見たところを示している。また、図2は、血圧計1が被測定部位としての左手首90に装着された状態(以下「装着状態」と呼ぶ。)で、左手首90の長手方向に対して垂直な断面を模式的に示している。
 これらの図に示すように、この血圧計1は、大別して、ユーザの左手首90を取り巻いて装着されるベルト20と、このベルト20に一体に取り付けられた本体10とを備えている。
 図1によって分かるように、ベルト20は、左手首90を周方向に沿って取り巻くように細長い帯状の形状を有し、左手首90に接する内周面20aと、この内周面20aと反対側の外周面20bとを有している。ベルト20の幅方向Yの寸法(幅寸法)は、この例では約30mmに設定されている。
 本体10は、ベルト20のうち、周方向に関して一方の端部20eに、この例では一体成形により一体に設けられている。なお、ベルト20と本体10とを別々に形成し、ベルト20に対して本体10を係合部材(例えばヒンジなど)を介して一体に取り付けても良い。この例では、本体10が配置された部位は、装着状態で左手首90の背側面(手の甲側の面)90bに対応することが予定されている(図2参照)。図2中には、左手首90内で、外面としての掌側面(手の平側の面)90a近傍を通る橈骨動脈91が示されている。
 図1によって分かるように、本体10は、ベルト20の外周面20bに対して垂直な方向に厚さを有する立体的形状を有している。この本体10は、ユーザの日常活動の邪魔にならないように、小型で、薄厚に形成されている。この例では、本体10は、ベルト20から外向きに突起した四角錐台状の輪郭を有している。
 本体10の頂面(被測定部位から最も遠い側の面)10aには、表示画面をなす表示器50が設けられている。また、本体10の側面(図1における左手前側の側面)10fに沿って、ユーザからの指示を入力するための操作部52が設けられている。
 ベルト20のうち、周方向に関して一方の端部20eと他方の端部20fとの間の部位に、第1、第2の脈波センサを構成する送受信部40が設けられている。ベルト20のうち、送受信部40が配置された部位の内周面20aには、ベルト20の幅方向Yに関して互いに離間した状態で4個の送受信アンテナ41~44(これらの全体を「送受信アンテナ群」と呼び、符号40Eで表す。)が搭載されている(後に詳述する。)。この例では、ベルト20の長手方向Xに関して送受信アンテナ群40Eが配置された部位は、装着状態で左手首90の橈骨動脈91に対応することが予定されている(図2参照)。
 図1中に示すように、本体10の底面(被測定部位に最も近い側の面)10bとベルト20の端部20fとは、三つ折れバックル24によって接続されている。このバックル24は、外周側に配置された第1の板状部材25と、内周側に配置された第2の板状部材26とを含んでいる。第1の板状部材25の一方の端部25eは、幅方向Yに沿って延びる連結棒27を介して本体10に対して回動自在に取り付けられている。第1の板状部材25の他方の端部25fは、幅方向Yに沿って延びる連結棒28を介して第2の板状部材26の一方の端部26eに対して回動自在に取り付けられている。第2の板状部材26の他方の端部26fは、固定部29によってベルト20の端部20f近傍に固定されている。なお、ベルト20の長手方向X(装着状態では、左手首90の周方向に相当する。)に関して固定部29の取り付け位置は、ユーザの左手首90の周囲長に合わせて予め可変して設定されている。これにより、この血圧計1(ベルト20)は、全体として略環状に構成されるとともに、本体10の底面10bとベルト20の端部20fとが、バックル24によって矢印B方向に開閉可能になっている。
 この血圧計1を左手首90に装着する際には、バックル24を開いてベルト20の環の径を大きくした状態で、図1中に矢印Aで示す向きに、ユーザがベルト20に左手を通す。そして、図2に示すように、ユーザは、左手首90の周りのベルト20の角度位置を調節して、左手首90を通っている橈骨動脈91上にベルト20の送受信部40を位置させる。これにより、送受信部40の送受信アンテナ群40Eが左手首90の掌側面90aのうち橈骨動脈91に対応する部分90a1に当接する状態になる。この状態で、ユーザが、バックル24を閉じて固定する。このようにして、ユーザは血圧計1(ベルト20)を左手首90に装着する。
 図2中に示すように、この例では、ベルト20は、外周面20bをなす帯状体23と、この帯状体23の内周面に沿って取り付けられた押圧部材としての押圧カフ21とを含んでいる。帯状体23は、プラスチック材料(この例では、シリコーン樹脂)からなり、この例では、厚さ方向Zに関して可撓性を有し、かつ、長手方向X(左手首90の周方向に相当)に関して殆ど伸縮しないように(実質的に非伸縮性に)なっている。押圧カフ21は、この例では、伸縮可能な2枚のポリウレタンシートを厚さ方向Zに対向させ、それらの周縁部を溶着して、流体袋として構成されている。押圧カフ21(ベルト20)の内周面20aのうち、左手首90の橈骨動脈91に対応する部位には、既述のように送受信部40の送受信アンテナ群40Eが配置されている。
 この例では、図3に示すように、装着状態では、送受信部40の送受信アンテナ群40Eは、左手首90の橈骨動脈91に対応して、概ね左手首90の長手方向(ベルト20の幅方向Yに相当)に沿って互いに離間して並んだ状態になる。この例では、送受信アンテナ群40Eは、幅方向Yに関して、この送受信アンテナ群40Eが占める範囲内の両側に配置された送信アンテナ41,44と、これらの送信アンテナ41,44の間に配置された受信アンテナ42,43とを含んでいる。送信アンテナ41と、この送信アンテナ41からの電波を受信する受信アンテナ42とが、第1組の送受信アンテナ対(41,42)を構成している(対を括弧で括って表している。以下同様。)。また、送信アンテナ44と、この送信アンテナ44からの電波を受信する受信アンテナ43とが、第2組の送受信アンテナ対(44,43)を構成している。この配置では、受信アンテナ42に対して、送信アンテナ44よりも送信アンテナ41が近い。また、受信アンテナ43に対して、送信アンテナ41よりも送信アンテナ44が近い。したがって、第1組の送受信アンテナ対(41,42)と第2組の送受信アンテナ対(44,43)との間の混信を少なくすることができる。
 この例では、1つの送信アンテナまたは受信アンテナは、24GHz帯の周波数の電波を発射または受信し得るように、面方向(図3において左手首90の外周面に沿った方向を意味する。)に関して、縦横いずれも3mmの正方形の形状(この面方向の形状を「パターン形状」と呼ぶ。)を有している。この例では、ベルト20の幅方向Yに関して、第1組における送信アンテナ41の中心と受信アンテナ42の中心との間の距離は、8mm~10mmの範囲内に設定されている。同様に、この例では、ベルト20の幅方向Yに関して、第2組における送信アンテナ44の中心と受信アンテナ43の中心との間の距離は、8mm~10mmの範囲内に設定されている。また、ベルト20の幅方向Yに関して、第1組の送受信アンテナ対(41,42)の中央と第2組の送受信アンテナ対(44,43)の中央との間の距離D(図8(A)参照)は、この例では20mmに設定されている。この距離Dは、第1組の送受信アンテナ対(41,42)と第2組の送受信アンテナ対(44,43)との間の実質的な間隔に相当する。なお、距離D等の長さは一例であって、血圧計の大きさ等に合わせて、適宜最適な長さを選択すればよい。
 また、図6に示すように、この例では、送受信アンテナ群40Eは、電波の発射または受信のための導電体層401を有している。導電体層401のうち左手首90に対向する対向面401bに沿って、誘電体層402が取り付けられている(個々の送信アンテナ、受信アンテナにおいて同じ構成になっている。)。これらの導電体層401と誘電体層402との積層構造が生体測定用アンテナ装置を構成している。この例では、導電体層401のパターン形状に対して、誘電体層402のパターン形状を同じに設定しているが、異なっていてもよい。送受信アンテナ群40Eが左手首90に対して装着された装着状態では、誘電体層402のうち、導電体層401に沿った側の第1面402aとは反対の側の第2面402bが左手首90の掌側面90aに当接する。この装着状態では、左手首90の掌側面90aに導電体層401が対向し、誘電体層402は、スペーサとして働いて、左手首90の掌側面90aと導電体層401(の対向面401b)との間の距離(厚さ方向vの距離)を一定に保つ。
 この例では、導電体層401は金属(例えば、銅など)からなっている。誘電体層402は、この例ではポリカーボネートからなっており、それにより、誘電体層402の比誘電率は、均一にε≒3.0に設定されている。なお、この比誘電率は、送受信に用いられる電波の24GHz帯の周波数での比誘電率を意味している(以下同様)。
 このような送受信アンテナ群40Eは、左手首90の外周面に沿った面方向uに沿って偏平に構成され得る。したがって、この血圧計1では、ベルト20を全体として薄厚に構成できる。この例では、導電体層401の厚さはh1=30μmに設定され、また、誘電体層402の厚さはh2=2mmに設定されている。
 図4は、血圧計1の制御系の全体的なブロック構成を示している。血圧計1の本体10には、既述の表示器50、操作部52に加えて、制御部としてのCPU(Central Processing Unit)100、記憶部としてのメモリ51、通信部59、圧力センサ31、ポンプ32、弁33、圧力センサ31からの出力を周波数に変換する発振回路310、および、ポンプ32を駆動するポンプ駆動回路320が搭載されている。さらに、送受信部40には、既述の送受信アンテナ群40Eに加えて、CPU100によって制御される送受信回路群45が搭載されている。
 表示器50は、この例では有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイからなり、CPU100からの制御信号に従って、血圧測定結果などの血圧測定に関する情報、その他の情報を表示する。なお、表示器50は、有機ELディスプレイに限られるものではなく、例えばLCD(Liquid Cristal Display)など、他のタイプの表示器からなっていてもよい。
 操作部52は、この例ではプッシュ式スイッチからなり、ユーザによる血圧測定開始又は停止の指示に応じた操作信号をCPU100に入力する。なお、操作部52は、プッシュ式スイッチに限られるものではなく、例えば感圧式(抵抗式)または近接式(静電容量式)のタッチパネル式スイッチなどであってもよい。また、図示しないマイクロフォンを備えて、ユーザの音声によって血圧測定開始の指示を入力するようにしてもよい。
 メモリ51は、血圧計1を制御するためのプログラムのデータ、血圧計1を制御するために用いられるデータ、血圧計1の各種機能を設定するための設定データ、血圧値の測定結果のデータなどを非一時的に記憶する。また、メモリ51は、プログラムが実行されるときのワークメモリなどとして用いられる。
 CPU100は、メモリ51に記憶された血圧計1を制御するためのプログラムに従って、制御部として各種機能を実行する。例えば、オシロメトリック法による血圧測定を実行する場合は、CPU100は、操作部52からの血圧測定開始の指示に応じて、圧力センサ31からの信号に基づいて、ポンプ32(および弁33)を駆動する制御を行う。また、CPU100は、この例では圧力センサ31からの信号に基づいて、血圧値を算出する制御を行う。
 通信部59は、CPU100によって制御されて所定の情報を、ネットワーク900を介して外部の装置に送信したり、外部の装置からの情報を、ネットワーク900を介して受信してCPU100に受け渡したりする。このネットワーク900を介した通信は、無線、有線のいずれでも良い。この実施形態において、ネットワーク900は、インターネットであるが、これに限定されず、病院内LAN(Local Area Network)のような他の種類のネットワークであってもよいし、USBケーブルなどを用いた1対1の通信であってもよい。この通信部59は、マイクロUSBコネクタを含んでいてもよい。
 ポンプ32および弁33はエア配管39を介して、また、圧力センサ31はエア配管38を介して、それぞれ押圧カフ21に接続されている。なお、エア配管39,38は、共通の1本の配管であってもよい。圧力センサ31は、エア配管38を介して、押圧カフ21内の圧力を検出する。ポンプ32は、この例では圧電ポンプからなり、押圧カフ21内の圧力(カフ圧)を加圧するために、エア配管39を通して押圧カフ21に加圧用の流体としての空気を供給する。弁33は、ポンプ32に搭載され、ポンプ32のオン/オフに伴って開閉が制御される構成になっている。すなわち、弁33は、ポンプ32がオンされると閉じて、押圧カフ21内に空気を封入する一方、ポンプ32がオフされると開いて、押圧カフ21の空気をエア配管39を通して大気中へ排出させる。なお、弁33は、逆止弁の機能を有し、排出されるエアが逆流することはない。ポンプ駆動回路320は、ポンプ32をCPU100から与えられる制御信号に基づいて駆動する。
 圧力センサ31は、この例ではピエゾ抵抗式圧力センサであり、エア配管38を通してベルト20(押圧カフ21)の圧力、この例では大気圧を基準(ゼロ)とした圧力を検出して時系列の信号として出力する。発振回路310は、圧力センサ31からのピエゾ抵抗効果による電気抵抗の変化に基づく電気信号値に基づき発振して、圧力センサ31の電気信号値に応じた周波数を有する周波数信号をCPU100に出力する。この例では、圧力センサ31の出力は、押圧カフ21の圧力を制御するため、および、オシロメトリック法によって血圧値(収縮期血圧(Systolic Blood Pressure;SBP)と拡張期血圧(Diastolic Blood Pressure;DBP)とを含む。)を算出するために用いられる。
 電池53は、本体10に搭載された要素、この例では、CPU100、圧力センサ31、ポンプ32、弁33、表示器50、メモリ51、通信部59、発振回路310、ポンプ駆動回路320の各要素へ電力を供給する。また、電池53は、配線71を通して、送受信部40の送受信回路群45へも電力を供給する。この配線71は、信号用の配線72とともに、ベルト20の帯状体23と押圧カフ21との間に挟まれた状態で、ベルト20の長手方向Xに沿って本体10と送受信部40との間に延在して設けられている。
 送受信部40の送受信回路群45は、送信アンテナ41,44にそれぞれ接続された送信回路46,49と、受信アンテナ42,43にそれぞれ接続された受信回路47,48とを含んでいる。図5に示すように、送信回路46,49は、その動作時に、それぞれ接続された送信アンテナ41,44を介して、この例では24GHz帯の周波数の電波E1,E2を発射する。受信回路47,48は、それぞれ被測定部位としての左手首90(より正確には、橈骨動脈91の対応する部分)によって反射された電波E1′,E2′を、受信アンテナ42,43を介して受信して、検波および増幅する。
 後に詳述するように、図5中に示す脈波検出部101,102は、それぞれ受信回路47,48の出力に基づいて、左手首90を通る橈骨動脈91の脈波を表す脈波信号PS1,PS2を取得する。さらに、時間差取得部としてのPTT算出部103は、2組の脈波検出部101,102がそれぞれ取得した脈波信号PS1,PS2の間の時間差を、脈波伝播時間(Pulse Transit Time;PTT)として取得する。また、第1の血圧算出部104は、脈波伝播時間と血圧との間の予め定められた対応式を用いて、PTT算出部103によって取得された脈波伝播時間に基づいて血圧値を算出する。ここで、脈波検出部101,102、PTT算出部103、および第1の血圧算出部104は、CPU100が所定のプログラムを実行することによって実現される。送信アンテナ41、受信アンテナ42、送信回路46、受信回路47、および、脈波検出部101は、第1組の脈波測定装置としての第1の脈波センサ40-1を構成する。送信アンテナ44、受信アンテナ43、送信回路49、受信回路48、および、脈波検出部102は、第2組の脈波測定装置としての第2の脈波センサ40-2を構成する。
 装着状態では、図8(A)中に示すように、左手首90の長手方向(ベルト20の幅方向Yに相当)に関して、第1組の送受信アンテナ対(41,42)は左手首90を通る橈骨動脈91の上流側部分91uに対応する一方、第2組の送受信アンテナ対(44,43)は橈骨動脈91の下流側部分91dに対応するようになっている。第1組の送受信アンテナ対(41,42)によって取得された信号は、橈骨動脈91の上流側部分91uと第1組の送受信アンテナ対(41,42)との間の、脈波(血管の拡張と収縮をもたらす)に伴う距離の変化を表す。第2組の送受信アンテナ対(44,43)によって取得された信号は、橈骨動脈91の下流側部分91dと第2組の送受信アンテナ対(44,43)との間の、脈波に伴う距離の変化を表す。第1の脈波センサ40-1の脈波検出部101、第2の脈波センサ40-2の脈波検出部102は、それぞれ受信回路47,48の出力に基づいて、それぞれ図8(B)中に示すような山状の波形をもつ第1の脈波信号PS1,第2の脈波信号PS2を時系列で出力する。
 この例では、受信アンテナ42,43の受信レベルは、約1μW(1mWに対するデシベル値では-30dBm)程度になっている。受信回路47,48の出力レベルは、約1ボルト程度になっている。また、第1の脈波信号PS1,第2の脈波信号PS2のそれぞれのピークA1,A2は、約100mV~1ボルトの程度になっている。
 なお、橈骨動脈91の血流の脈波伝播速度(Pulse Wave Velocity;PWV)が1000cm/s~2000cm/sの範囲であるとすると、第1の脈波センサ40-1と第2の脈波センサ40-2との間の実質的な間隔D=20mmであることから、第1の脈波信号PS1,第2の脈波信号PS2間の時間差Δtは1.0ms~2.0msの範囲となる。
 上の例では、送受信アンテナ対が2組の場合について説明したが、送受信アンテナ対が3組以上でもよい。
 (オシロメトリック法による血圧測定の構成および動作)
 図9Aは、血圧計1において、オシロメトリック法を行うためのプラグラムによって実装されるブロック構成を示している。
 このブロック構成では、大別して、圧力制御部201と、第2の血圧算出部204と、出力部205とが実装されている。
 圧力制御部201は、さらに、圧力検知部202と、ポンプ駆動部203とを含んでいる。圧力検知部202は、圧力センサ31から発振回路310を通して入力された周波数信号を処理して、押圧カフ21内の圧力(カフ圧)を検知するための処理を行う。ポンプ駆動部203は、検知されたカフ圧Pc(図10参照)に基づいて、ポンプ駆動回路320を通してポンプ32と弁33を駆動するための処理を行う。これにより、圧力制御部201は、所定の加圧速度で、押圧カフ21に空気を供給して圧力を制御する。
 第2の血圧算出部204は、カフ圧Pcに含まれた動脈容積の変動成分を脈波信号Pm(図10参照)として取得し、取得された脈波信号Pmに基づいて、オシロメトリック法により公知のアルゴリズムを適用して血圧値(収縮期血圧SBPと拡張期血圧DBP)を算出する処理を行う。血圧値の算出が完了すると、第2の血圧算出部204は、ポンプ駆動部203の処理を停止させる。
 出力部205は、算出された血圧値(収縮期血圧SBPと拡張期血圧DBP)を、この例では表示器50に表示するための処理を行う。
 図9Bは、血圧計1がオシロメトリック法による血圧測定を行う際の動作フロー(血圧測定方法のフロー)を示している。血圧計1のベルト20は、左手首90を取り巻くように予め装着されているものとする。
 ユーザが本体10に設けられた操作部52としてのプッシュ式スイッチによってオシロメトリック法による血圧測定を指示すると(ステップS1)、CPU100は動作を開始して、処理用メモリ領域を初期化する(ステップS2)。また、CPU100は、ポンプ駆動回路320を介してポンプ32をオフし、弁33を開いて、押圧カフ21内の空気を排気する。続いて、圧力センサ31の現時点の出力値を大気圧に相当する値として設定する制御を行う(0mmHg調整)。
 続いて、CPU100は、圧力制御部201のポンプ駆動部203として働いて、弁33を閉鎖し、その後、ポンプ駆動回路320を介してポンプ32を駆動して、押圧カフ21に空気を送る制御を行う。これにより、押圧カフ21を膨張させるとともにカフ圧Pc(図10参照)を徐々に加圧して、被測定部位としての左手首90を圧迫してゆく(図9BのステップS3)。
 この加圧過程で、CPU100は、血圧値を算出するために、圧力制御部201の圧力検知部202として働いて、圧力センサ31によって、カフ圧Pcをモニタし、左手首90の橈骨動脈91で発生する動脈容積の変動成分を、図10中に示すような脈波信号Pmとして取得する。
 次に、図9B中のステップS4で、CPU100は、第2の血圧算出部として働いて、この時点で取得されている脈波信号Pmに基づいて、オシロメトリック法により公知のアルゴリズムを適用して血圧値(収縮期血圧SBPと拡張期血圧DBP)の算出を試みる。
 この時点で、データ不足のために未だ血圧値を算出できない場合は(ステップS5でNO)、カフ圧Pcが上限圧力(安全のために、例えば300mmHgというように予め定められている。)に達していない限り、ステップS3~S5の処理を繰り返す。
 このようにして血圧値の算出ができたら(ステップS5でYES)、CPU100は、ポンプ32を停止し、弁33を開いて、押圧カフ21内の空気を排気する制御を行う(ステップS6)。そして最後に、CPU100は出力部205として働いて、血圧値の測定結果を表示器50に表示するとともに、メモリ51に記録する(ステップS7)。
 なお、血圧値の算出は、加圧過程に限らず、減圧過程において行われてもよい。
 (脈波伝播時間に基づく血圧測定の動作)
 図11は、この発明の一実施形態の生体情報測定方法、脈波測定方法および血圧測定方法に係る動作フローであって、血圧計1が脈波測定を行って脈波伝播時間(Pulse Transit Time;PTT)を取得し、その脈波伝播時間に基づく血圧測定(推定)を行うものを示している。血圧計1のベルト20は、左手首90を取り巻くように予め装着されているものとする。
 ユーザが本体10に設けられた操作部52としてのプッシュ式スイッチによってPTTに基づく血圧測定を指示すると、CPU100は動作を開始する。すなわち、CPU100は、弁33を閉鎖するとともに、ポンプ駆動回路320を介してポンプ32を駆動して、押圧カフ21に空気を送る制御を行って、押圧カフ21を膨張させるとともにカフ圧Pc(図8(A)参照)を予め定められた値に加圧する(図11のステップS11)。この例では、ユーザの身体的負担を軽くするために、左手首90に対してベルト20が密接するのに足りる程度の加圧(例えば5mmHg程度)に留める。これにより、左手首90の掌側面90aに送受信アンテナ群40Eを確実に当接させて、掌側面90aと送受信アンテナ群40Eとの間に空隙が生じないようにする。なお、このステップS11を省略してもよい。
 このとき、図8(A)中に示すように、第1の脈波センサ40-1、第2の脈波センサ40-2においてそれぞれ、送受信アンテナ群40Eの誘電体層402(の第2面402b)が左手首90の掌側面90aに当接する。したがって、第1の脈波センサ40-1、第2の脈波センサ40-2においてそれぞれ、左手首90の掌側面90aに導電体層401が対向し、誘電体層402は、左手首90の掌側面90aと導電体層401との間の距離(厚さ方向の距離)を一定に保つ。また、既述のように、左手首90の長手方向(ベルト20の幅方向Yに相当)に関して、第1組の送受信アンテナ対(41,42)は左手首90を通る橈骨動脈91の上流側部分91uに対応する一方、第2組の送受信アンテナ対(44,43)は橈骨動脈91の下流側部分91dに対応する。
 次に、この装着状態で、図11のステップS12に示すように、CPU100は、図5中に示した第1の脈波センサ40-1と第2の脈波センサ40-2においてそれぞれ、送信および受信の制御を行う。具体的には、図8(A)中に示すように、第1の脈波センサ40-1において、送信回路46が、送信アンテナ41を介して、すなわち導電体層401から誘電体層402(またはこの誘電体層402の側方に存在する空隙)を通して、橈骨動脈91の上流側部分91uへ向けて電波E1を発射する。これとともに、受信回路47が、橈骨動脈91の上流側部分91uによって反射された電波E1′を、受信アンテナ42を介して、すなわち誘電体層402(またはこの誘電体層402の側方に存在する空隙)を通して導電体層401によって受信して、検波および増幅する。また、第2の脈波センサ40-2において、送信回路49が、送信アンテナ44を介して、すなわち導電体層401から誘電体層402(またはこの誘電体層402の側方に存在する空隙)を通して、橈骨動脈91の下流側部分91dへ向けて電波E2を発射する。これとともに、受信回路48が、橈骨動脈91の下流側部分91dによって反射された電波E2′を、受信アンテナ43を介して、すなわち誘電体層402(またはこの誘電体層402の側方に存在する空隙)を通して導電体層401によって受信して、検波および増幅する。
 次に、図11のステップS13に示すように、CPU100は、図5中に示した第1の脈波センサ40-1と第2の脈波センサ40-2においてそれぞれ、脈波検出部101,102として働いて、図8(B)中に示すような脈波信号PS1,PS2を取得する。すなわち、第1の脈波センサ40-1において、CPU100は脈波検出部101として働いて、受信回路47の血管拡張期の出力と血管収縮期の出力から、橈骨動脈91の上流側部分91uの脈波を表す脈波信号PS1を取得する。また、第2の脈波センサ40-2において、CPU100は脈波検出部102として働いて、受信回路48の血管拡張期の出力と血管収縮期の出力から、橈骨動脈91の下流側部分91dの脈波を表す脈波信号PS2を取得する。
 次に、図11のステップS14に示すように、CPU100は時間差取得部としてのPTT算出部103として働いて、脈波信号PS1と脈波信号PS2との間の時間差を、脈波伝播時間(PTT)として取得する。より詳しくは、この例では、図8(B)中に示した第1脈波信号PS1のピークA1と第2の脈波信号PS2のピークA2との間の時間差Δtを脈波伝播時間(PTT)として取得する。
 この後、図11のステップS15に示すように、CPU100は第1の血圧算出部として働いて、脈波伝播時間と血圧との間の予め定められた対応式Eqを用いて、ステップS14で取得された脈波伝播時間(PTT)に基づいて、血圧を算出(推定)する。ここで、脈波伝播時間と血圧との間の予め定められた対応式Eqは、それぞれ脈波伝播時間をDT、血圧をEBPと表すとき、例えば
EBP=α/DT+β            …(Eq.1)
(ただし、α、βはそれぞれ既知の係数または定数を表す。)
で示すような、1/DTの項を含む公知の分数関数として提供される(例えば、特開平10-201724号公報参照)。なお、脈波伝播時間と血圧との間の予め定められた対応式Eqとしては、その他、
EBP=α/DT+β/DT+γDT+δ   …(Eq.2)
(ただし、α、β、γ、δはそれぞれ既知の係数または定数を表す。)
のように、1/DTの項に加えて、1/DTの項と、DTの項とを含む式など、公知の別の対応式を用いてもよい。
 このようにして血圧を算出(推定)する場合、既述のように、第1の脈波センサ40-1、第2の脈波センサ40-2においてそれぞれ、誘電体層402は、左手首90の掌側面90aと導電体層401との間の距離を一定に保つ。また、左手首90の掌側面90aと導電体層401との間に誘電体層402が介在するおかげで、生体の誘電率の変動(生体の比誘電率は5~40程度の範囲で変動する)の影響を受け難くなる。また、左手首90の掌側面90aと導電体層401との間の距離を空けることができるので、左手首90の掌側面90aに対して導電体層401が直接接触する場合に比して、左手首90の掌側面90aにおいて電波が照射される範囲(面積)を広げることができる。したがって、導電体層401の装着位置が撓骨動脈91の直上から多少ずれても、橈骨動脈91で反射された信号を安定して受信できる。これらの結果、受信回路47,48によってそれぞれ受信される信号レベルが安定して、生体情報としての脈波信号PS1,PS2を精度良く取得することができる。この結果、脈波伝播時間(PTT)を精度良く取得でき、したがって、血圧値を精度良く算出(推定)できる。なお、血圧値の測定結果は、表示器50に表示されるとともに、メモリ51に記録される。
 この例では、図11のステップS16において操作部52としてのプッシュ式スイッチによって測定停止が指示されていなければ(ステップS16でNO)、脈波伝播時間(PTT)の算出(図11のステップS14)と、血圧の算出(推定)(図11のステップS15)とを、脈波に応じて第1、第2の脈波信号PS1,PS2が入力されるごとに周期的に繰り返す。CPU100は、血圧値の測定結果を、表示器50に更新して表示するとともに、メモリ51に蓄積して記録する。そして、図11のステップS16において測定停止が指示されると(ステップS16でYES)、測定動作を終了する。
 この血圧計1によれば、この脈波伝播時間(PTT)に基づく血圧測定によって、ユーザの身体的負担が軽い状態で、血圧を長期間にわたって連続的に測定することができる。
 また、この血圧計1によれば、脈波伝播時間に基づく血圧測定(推定)と、オシロメトリック法による血圧測定とを、共通のベルト20を用いて、一体の装置で行うことができる。したがって、ユーザの利便性を高めることができる。例えば、一般に、脈波伝播時間(PTT)に基づく血圧測定(推定)を行う場合は、適宜、脈波伝播時間と血圧との間の対応式Eqの校正(上の例では、実測された脈波伝播時間と血圧値に基づく係数α、β等の値の更新)を行う必要がある。ここで、この血圧計1によれば、同じ機器でオシロメトリック法による血圧測定を行い、その結果に基づいて対応式Eqの校正を行うことができるので、ユーザの利便性を高めることができる。また、精度は低いけれども連続して測定できるPTT方式(脈波伝播時間に基づく血圧測定)で血圧の急激な上昇を捉え、その血圧の急激な上昇をトリガにして、より正確なオシロメトリック法での測定を開始することができる。
 (変形例1)
 上の例では、図6に関して説明したように、送受信アンテナ群40Eをなす誘電体層402の比誘電率は、均一にε≒3.0に設定されているものとしたが、これに限られるものではない。誘電体層402の比誘電率(ε)は、1から5までの範囲内に設定されていればよい。その場合、誘電体層402の比誘電率(ε)、左手首90の比誘電率(5~40程度の範囲内である)が、この順に大きくなる。したがって、左手首90と誘電体層402との間の界面での電力反射が抑制される。この結果、受信される信号のSN比(信号対ノイズ比)が高まり、生体情報としての脈波信号PS1,PS2を精度良く測定することができる。
 さらに、誘電体層402の比誘電率(ε)は、図7に例示するように、導電体層401に沿った側の第1面402aから、この第1面402aと反対の側の第2面402b(装着状態で左手首90の掌側面90aに当接する側の面)へ向かって徐々に高くなっているのが望ましい。この図7の例では、誘電体層402は、第1面402aから第2面402bへ向かって順に設けられた、シリコーン層(比誘電率ε≒2.4)402-1と、ポリカーボネート層(比誘電率ε≒3.0)402-2と、ナイロン層(比誘電率ε≒4.2)402-3との3層構造からなっている。つまり、誘電体層402の比誘電率(ε)は、第1面402aから第2面402bへ向かって段階的に高くなっている。これにより、左手首90と誘電体層402との間の界面での電力反射が抑制される。この結果、受信される信号のSN比(信号対ノイズ比)が高まり、生体情報としての脈波信号PS1,PS2を精度良く測定することができる。なお、誘電体層402は、3層構造に限られず、さらに多層に構成されていてもよい。また、誘電体層402の比誘電率は、第1面402aから第2面402bへ向かって、段階的にではなく、連続的に高くなっていてもよい。
 なお、被測定部位(手首)の形状には個人差がある。被測定部位がほぼ平坦であるような人なら、可撓性がなくても十分精度良く測定できる。可撓性があれば、被測定部位の形状に関わらず、精度良く測定できる。
 (変形例2)
 上の例では、送受信アンテナ群40Eをなす誘電体層402は、ポリカーボネート、すなわち、比較的可撓性に乏しい材料からなるものとした。このため、図12に例示するように、左手首90の掌側面90aと誘電体層402の第2面402bの端部との間に空隙d1が生じる可能性がある。そこで、この例では、導電体層401と、誘電体層402とが、全体として、左手首90の掌側面90aに沿って変形可能な可撓性を有する構成にするものとする。例えば、図13中に示す誘電体層402Aは、シリコーン樹脂(比誘電率ε≒2.4)またはナイロン(比誘電率ε≒4.2)などの比較的可撓性が大きい材料からなるものとする。導電体層401Aは、例えば誘電体層402Aの第1面402aに被着された厚さ数μm~30μm程度の金属層からなるものとする。これにより、導電体層401Aと誘電体層402Aとが、可撓性のおかげで、全体として、左手首90の掌側面90aに沿って変形し得る。したがって、左手首90の掌側面90aが湾曲していても、左手首90の掌側面90aと誘電体層402Aの第2面402bとの間に空隙が生じ難くなる。この結果、左手首90の掌側面90aと導電体層401Aとの間の距離(厚さ方向vの距離)が一定に保たれる。また、左手首90掌側面90aと誘電体層402Aの第2面402bとの間に空隙が生じないので、そのような空隙による電波伝搬ロスが生じない。したがって、受信される信号レベルがさらに安定して、生体情報としての脈波信号PS1,PS2を精度良く測定することができる。
 (変形例3)
 また、送受信アンテナ群40Eをなす誘電体層402は、少なくとも部分的に、吸湿性をもつ布からなっていてもよい。例えば、図7に示した3層構造の誘電体層402において、ナイロン層402-3が吸湿性をもつ布からなるものとしてもよい。これにより、被験者の汗が左手首90に生じたとしても、その汗は誘電体層402のうち吸湿性をもつ布からなる部分(ナイロン層402-3)によって吸収されて、左手首90と誘電体層402との間に滞留するのが防止される。この結果、この血圧計1(送受信アンテナ群40Eを含む。)を装着したユーザの不快感が低減される。
 (変形例4)
 上の例では、送受信アンテナ群40Eをなす誘電体層402の全体が正方形のパターン形状をもつ場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、図14に示すように、誘電体層402Bは、導電体層401Aの対向面401bに対応する範囲に設けられた正方形のパターン形状をもつ特定部分402B-1と、特定部分402B-1が占める範囲を越えて帯状に延在する帯状層部分402B-2とを、厚さ方向vに積層して構成されていてもよい。この例では、帯状層部分402B-2は、左手首90を取り巻くように環状に構成されている。この場合、特定部分402B-1は、例えば厚さ2mm程度のシリコーン樹脂(比誘電率ε≒2.4)からなるものとする。帯状層部分402B-2は、例えば厚さ1mm~2mm程度のナイロン(比誘電率ε≒4.2)からなるものとする。
 この構成によれば、ユーザが誘電体層402Bの帯状層部分402B-2によって左手首90を取り巻くことによって、送受信アンテナ群40Eが左手首90に装着される。つまり、帯状層部分402B-2は、左手首90を取り巻くベルト20の一部(例えば、ベルト20の内周面20aを覆う内布)を構成することができる。また、例えばベルト20において押圧カフ21を省略し、脈波伝播時間(PTT)に基づく血圧測定のみを行う簡単な構成とする場合は、帯状層部分402B-2によってベルト20の全部を構成することができる。
 この例では、特に帯状層部分402B-2が吸湿性をもつ布からなるのが望ましい。その場合、生体の汗が左手首90に生じたとしても、その汗は誘電体層402Bのうち帯状層部分402B-2(吸湿性をもつ布からなる)によって吸収されて、左手首90の外周面と帯状層部分402B-2の内周面との間に滞留するのが防止される。この結果、ユーザの不快感が低減される。
 なお、図15中に示す誘電体層402Cのように、厚さ方向vに関して特定部分402C-1と帯状層部分402C-2との積層順が、図14における特定部分402B-1と帯状層部分402B-2との積層順とは逆になっていてもよい。この場合、帯状層部分402C-2は、例えば厚さ1mm~2mm程度のシリコーン樹脂(比誘電率ε≒2.4)からなるものとする。特定部分402C-1は、例えば厚さ2mm程度のナイロン(比誘電率ε≒4.2)からなるものとする。この場合も、図14におけるのと略同じ作用効果を得ることができる。
 (変形例5)
 上の例では、送受信アンテナ群40Eをなす誘電体層402が、少なくとも部分的に、導電体層401,401Aの対向面401bに対応する正方形のパターン形状をもつ場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、押圧カフ21を省略し、脈波伝播時間(PTT)に基づく血圧測定のみを行う簡単な構成とする場合は、図16に示すように、送受信アンテナ群40Eをなす誘電体層402Dは、左手首90を取り巻くように帯状に延在するベルト20Aのうち、導電体層401Aの対向面401bに対応する部分のみからなっていてもよい。ベルト20Aは、例えば厚さ1mm~2mm程度のナイロン(比誘電率ε≒4.2)からなるものとする。この場合も、ユーザが左手首90をベルト20Aによって取り巻くことによって、送受信アンテナ群40Eが左手首90に装着され得る。さらに、この図16の構成では、図14、図15のように特定部分402B-1,401C-1を設ける場合に比して、誘電体層402Dの構成を簡素化できる。
 (変形例6)
 上の例では、各誘電体層402,402A,402B,402C,402Dのうち導電体層の対向面401bに対応する部分の比誘電率は、面方向uに関して均一である場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、図6中の誘電体層402に代えて、図17に示すような誘電体層402Eを用いてもよい。この誘電体層402Eは、空洞の一例として、この誘電体層402Eを厚さ方向vに貫通する断面円形の貫通孔402w,402w,…を、面方向uに関して複数分散して有している。この誘電体層402Eの材料は、図6中の誘電体層402の材料と同じポリカーボネート(比誘電率ε≒3.0)なっている。貫通孔402w,402w,…の比誘電率は、ほぼ1に等しく、誘電体層402の材料自体の比誘電率(ε≒3.0)よりも小さい。これにより、誘電体層402Eの全体としての実効的な比誘電率(ε)が、ポリカーボネート自体の比誘電率(ε≒3.0)よりも低く設定されている。
 この例では、誘電体層402Eの面方向uの面積は10mm、厚さ方向vの寸法は2mmにそれぞれ設定されている。各貫通孔402wの面方向uの面積は2mm(したがって、直径は約0.5mm)に設定されている。貫通孔402wの数が例えば10個である場合、誘電体層402Eの全体としての実効的な比誘電率はε≒2.6となる。
 これらの貫通孔402w,402w,…の数または面方向uの密度を可変することによって、誘電体層402Eの全体としての実効的な比誘電率を可変して設定することができる。したがって、誘電体層402Eの全体としての実効的な比誘電率を設定する自由度が増す。
 なお、誘電体層402の全体としての実効的な比誘電率を可変して設定するためには、例えば、誘電体層402の内部に、微小な球状の空洞を、面方向uおよび厚さ方向vに関して複数分散して設けてもよい。
 (誘電体層の介在の効果)
 図18(A)は、左手首90の掌側面90aと導電体層401との間に誘電体層が介在せず、左手首90の掌側面90aに対して導電体層401が直接接している態様を示している。本発明者が電磁界解析を行ったところ、この態様で、左手首90の掌側面90a近傍の比誘電率(ε)が例えば10から5まで変化したとき、受信される信号の強度は7.9dB低下することが分かった。これに対して、図18(B)は、本発明に従って、左手首90の掌側面90aと導電体層401との間に誘電体層(シリコーン樹脂、厚さ2mm、比誘電率ε≒2.4)402が介在した態様を示している。本発明者が電磁界解析を行ったところ、この態様で、左手首90の掌側面90a近傍の比誘電率(ε)が例えば10から5まで変化したとき、受信される信号の強度は2.3dBしか低下しないことが分かった。この結果、本発明の如く生体の被測定部位とアンテナをなす導電体層との間に誘電体層を介在させることによって、生体の誘電率の変動(生体の比誘電率は5~40程度の範囲で変動する)の影響を受け難くなり、受信される信号レベルが安定することを確認できた。
 (変形例7)
 上の各例では、送受信アンテナ群40Eをなす導電体層401,401Aの対向面(左手首90に対向する面)401bに沿って誘電体層が直接取り付けられる場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、図19(A)、図19(B)に示すように、導電体層401を搭載し導電体層401と平行に延在する基材400のうち、左手首90に対向する対向面400bに沿って誘電体層402F,402Fが取り付けられてもよい。図19(B)に示すように、この例では、導電体層401は、送信アンテナ41と、この送信アンテナ41からの電波を受信する受信アンテナ42とに区分されている。
 この構成では、送受信アンテナ群40Eが左手首90に対して装着された装着状態では、左手首90の掌側面90aに対向して導電体層401が配置され、左手首90の掌側面90aと基材400の対向面400bとの間に誘電体層402Fが配置される。左手首90の掌側面90aのうち橈骨動脈91に対応する部分90a1と導電体層401の対向面401bとの間は、空隙d2になっている。この装着状態で、誘電体層402Fは、左手首90の掌側面90aと導電体層401(の対向面401b)との間の距離(厚さ方向vの距離)を一定に保つ。
 この装着状態で、送信アンテナ41から空隙d2(またはこの空隙d2の側方に存在する誘電体層402F)を通して、左手首90へ向けて電波が発射される。左手首90によって反射された電波は、空隙d2(またはこの空隙d2の側方に存在する誘電体層402F)を通して、受信アンテナ42によって受信される。ここで、この構成によれば、誘電体層402Fが左手首90の掌側面90aと導電体層401(送受信アンテナ対(41,42))との間の距離を一定に保つので、受信される信号レベルが安定して、生体情報を精度良く測定することができる。しかも、上の各例に比して、導電体層401直下の誘電体層による誘電損失を低減することができ、受信される信号のSN比を高めることができる。したがって、生体情報としての脈波信号PS1,PS2を精度良く測定することができる。
 上述の実施形態では、図3に示したように、幅方向Yに関して、送受信アンテナ群40Eが占める範囲内の両側に送信アンテナ41,44が配置され、これらの送信アンテナ41,44の間に受信アンテナ42,43が配置されているものとした。しかしながら、これに限られるものではない。送受信アンテナ群40Eが占める範囲内の両側に受信アンテナ42,43が配置され、これらの受信アンテナ42,43の間に送信アンテナ41,44が配置されていてもよい。この配置では、幅方向Yに関して、送信アンテナ41に対して、受信アンテナ43よりも受信アンテナ42が近い。また、幅方向Yに関して、送信アンテナ44に対して、受信アンテナ42よりも受信アンテナ43が近い。したがって、第1組の送受信アンテナ対(41,42)と第2組の送受信アンテナ対(44,43)との間の混信を少なくすることができる。
 また、上述の実施形態では、導電体層401,401Aは、送信アンテナと、この送信アンテナからの電波を受信する受信アンテナとが互いに離間し、区分されているものとした。しかしながら、これに限られるものではない。生体測定用アンテナ装置をなす導電体層は、電波の発射および受信のために、公知のサーキュレータを介して空間的に1つの送受共用アンテナとして用いられてもよい。
 また、上述の実施形態では、血圧計1は、被測定部位として左手首90に装着されることが予定されているものとした。しかしながら、これに限られるものではない。被測定部位は、動脈が通っていれば良く、右手首や、手首以外の上腕などの上肢であっても良いし、足首、大腿などの下肢であっても良い。
 また、上述の実施形態では、血圧計1に搭載されたCPU100が脈波検出部、第1および第2の血圧算出部として働いて、オシロメトリック法による血圧測定(図9Bの動作フロー)およびPTTに基づく血圧測定(推定)(図11の動作フロー)を実行するものとした。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、血圧計1の外部に設けられたスマートフォンなどの実質的なコンピュータ装置が、脈波検出部、第1および第2の血圧算出部として働いて、ネットワーク900を介して、血圧計1にオシロメトリック法による血圧測定(図9Bの動作フロー)およびPTTに基づく血圧測定(推定)(図11の動作フロー)を実行させるようにしてもよい。その場合、ユーザは、そのコンピュータ装置の操作部(タッチパネル、キーボード、マウスなど)によって血圧測定開始又は停止の指示などの操作を行い、そのコンピュータ装置の表示器(有機ELディスプレイ、LCDなど)によって血圧測定結果などの血圧測定に関する情報、その他の情報を表示させることができる。その場合、血圧計1では、表示器50と操作部52を省略してもよい。
 上述の実施形態では、血圧計1によって、生体情報としての脈波信号、脈波伝播時間、血圧を測定したが、これに限られるものではない。脈拍数などの他の様々な生体情報を測定してもよい。
 また、この発明では、生体測定用アンテナ装置、脈波測定装置、または、血圧測定装置を含み、さらに他の機能を実行する機能部を含む機器を構成してもよい。この機器によれば生体情報を精度良く測定でき、生体情報として特に脈波信号を精度良く取得でき、または、血圧値を精度良く算出(推定)できる。その他、この機器は様々な機能を実行することができる。
 以上の実施形態は例示であり、この発明の範囲から離れることなく様々な変形が可能である。上述した複数の実施の形態は、それぞれ単独で成立し得るものであるが、実施の形態同士の組みあわせも可能である。また、異なる実施の形態の中の種々の特徴も、それぞれ単独で成立し得るものであるが、異なる実施の形態の中の特徴同士の組みあわせも可能である。
  1 血圧計
  10 本体
  20 ベルト
  21 押圧カフ
  23 帯状体
  40 送受信部
  40E 送受信アンテナ群
  40-1 第1の脈波センサ
  40-2 第2の脈波センサ
  100 CPU
  401,401A 導電体層
  402,402A,402B,402C,402D,402E,402F 誘電体層

Claims (15)

  1.  生体の被測定部位へ向けて電波を発射し又は上記被測定部位からの電波を受信する生体測定用アンテナ装置であって、
     上記電波の発射および/または受信のために上記被測定部位に対向される導電体層と、
     上記導電体層、または、上記導電体層を搭載し上記導電体層と平行に延在する基材のうち、上記被測定部位に対向する対向面に沿って取り付けられた、予め定められた比誘電率をもつ誘電体層とを備え、
     上記誘電体層のうち、上記導電体層に沿った側の第1面とは反対の側の第2面が上記被測定部位の外面に当接された装着状態で、上記誘電体層は、上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の距離を一定に保つことを特徴とする生体測定用アンテナ装置。
  2.  請求項1に記載の生体測定用アンテナ装置において、
     上記導電体層または上記基材と、上記誘電体層とが、全体として、上記被測定部位の外面に沿って変形可能な可撓性を有することを特徴とする生体測定用アンテナ装置。
  3.  請求項1または2に記載の生体測定用アンテナ装置において、
     上記電波の周波数での上記誘電体層の比誘電率は、1から5までの範囲内に設定されていることを特徴とする生体測定用アンテナ装置。
  4.  請求項1から3までのいずれか一つに記載の生体測定用アンテナ装置において、
     上記電波の周波数での上記誘電体層の比誘電率は、上記第1面から上記第2面へ向かって徐々に高くなっていることを特徴とする生体測定用アンテナ装置。
  5.  請求項1から4までのいずれか一つに記載の生体測定用アンテナ装置において、
     上記誘電体層は、この誘電体層の内部に空洞を複数分散して有し、これにより、上記誘電体層の全体としての実効的な比誘電率が上記誘電体層の材料自体の比誘電率よりも低く設定されていることを特徴とする生体測定用アンテナ装置。
  6.  請求項1から5までのいずれか一つに記載の生体測定用アンテナ装置において、
     上記誘電体層は、上記導電体層または上記基材の上記対向面に対応する範囲に設けられた特定部分と、上記特定部分が占める範囲を越えて帯状に延在する帯状層部分とを含み、上記特定部分と帯状層部分とを厚さ方向に積層して構成されていることを特徴とする生体測定用アンテナ装置。
  7.  請求項1から6までのいずれか一つに記載の生体測定用アンテナ装置において、
     上記被測定部位を取り巻いて装着されるベルトを備え、
     上記ベルトに、上記導電体層または上記基材と、上記誘電体層とが、搭載されていることを特徴とする生体測定用アンテナ装置。
  8.  請求項7に記載の生体測定用アンテナ装置において、
     上記誘電体層は、上記ベルトのうち、上記導電体層または上記基材の上記対向面に対応する部分のみからなることを特徴とする生体測定用アンテナ装置。
  9.  生体の被測定部位の脈波を測定する脈波測定装置であって、
     請求項7または8に記載の生体測定用アンテナ装置を備え、
     上記ベルトが上記被測定部位の外面を取り巻いて装着された装着状態で、上記誘電体層の上記第2面が上記被測定部位の外面に当接するとともに、上記導電体層がなす送信アンテナと受信アンテナとからなる送受信アンテナ対が上記被測定部位を通る動脈に対応するようになっており、
     上記送信アンテナを介して上記被測定部位へ向けて電波を発射する送信回路と、
     上記受信アンテナを介して上記被測定部位によって反射された電波を受信する受信回路と、
     上記受信回路の出力に基づいて、上記被測定部位を通る動脈の脈波を表す脈波信号を取得する脈波検出部とを備えたことを特徴とする脈波測定装置。
  10.  生体の被測定部位の血圧を測定する血圧測定装置であって、
     請求項9に記載の脈波測定装置を2組備え、
     上記2組におけるベルトは一体に構成され、
     上記2組における送受信アンテナ対は、上記ベルトの幅方向に関して互いに離間して配置され、
     上記ベルトが上記被測定部位の外面を取り巻いて装着された装着状態で、上記誘電体層の上記第2面が上記被測定部位の外面に当接するとともに、上記2組のうち第1組の送受信アンテナ対は上記被測定部位を通る動脈の上流側部分に対応する一方、第2組の送受信アンテナ対は上記動脈の下流側部分に対応するようになっており、
     上記2組においてそれぞれ、上記送信アンテナを介して上記送信回路が上記被測定部位へ向けて電波を発射するとともに、上記受信アンテナを介して上記受信回路が上記被測定部位によって反射された電波を受信し、
     上記2組においてそれぞれ、上記脈波検出部が、上記受信回路の出力に基づいて、上記被測定部位を通る動脈の脈波を表す脈波信号を取得し、
     上記2組の上記脈波検出部がそれぞれ取得した脈波信号の間の時間差を、脈波伝播時間として取得する時間差取得部と、
     脈波伝播時間と血圧との間の予め定められた対応式を用いて、上記時間差取得部によって取得された脈波伝播時間に基づいて血圧値を算出する第1の血圧算出部と
    を備えたことを特徴とする血圧測定装置。
  11.  請求項10に記載の血圧測定装置において、
     上記ベルトに、上記被測定部位を圧迫するための流体袋が搭載され、
     上記流体袋に空気を供給して圧力を制御する圧力制御部と、
     上記流体袋内の圧力に基づいて、オシロメトリック法により血圧を算出する第2の血圧算出部とを備えたことを特徴とする血圧測定装置。
  12.  請求項1から8までのいずれか一つに記載の生体測定用アンテナ装置、請求項9に記載の脈波測定装置、または、請求項10若しくは11に記載の血圧測定装置を含むことを特徴とする機器。
  13.  請求項1から9のまでのいずれか一つに記載の生体測定用アンテナ装置を用いて生体の被測定部位から生体情報を取得する生体情報測定方法であって、
     上記誘電体層の上記第2面を上記被測定部位の外面に当接して、上記生体測定用アンテナ装置を上記被測定部位に装着し、
     上記誘電体層が上記被測定部位の外面と上記導電体層との間の距離を一定に保った装着状態で、上記導電体層から上記誘電体層若しくはこの誘電体層の側方に存在する空隙を通して上記被測定部位へ向けて電波を発射し、および/または、上記被測定部位によって反射された電波を上記誘電体層若しくはこの誘電体層の側方に存在する空隙を通して上記導電体層によって受信することを特徴とする生体情報測定方法。
  14.  請求項10に記載の脈波測定装置を用いて生体の被測定部位の脈波を測定する脈波測定方法であって、
     上記被測定部位の外面を取り巻くように上記ベルトを装着して、上記誘電体層の上記第2面を上記被測定部位の外面に当接するとともに、上記導電体層がなす送信アンテナと受信アンテナとからなる送受信アンテナ対を上記被測定部位を通る動脈に対応させ、
     上記誘電体層が上記被測定部位と上記導電体層との間の距離を一定に保った装着状態で、上記送信回路によって、上記送信アンテナを介して上記被測定部位へ向けて電波を発射するとともに、上記受信回路によって、上記受信アンテナを介して上記被測定部位によって反射された電波を受信し、
     上記受信回路の出力に基づいて、上記脈波検出部によって上記被測定部位を通る動脈の脈波を表す脈波信号を取得することを特徴とする脈波測定方法。
  15.  請求項11に記載の血圧測定装置を用いて生体の被測定部位の血圧を測定する血圧測定方法であって、
     上記被測定部位の外面を取り巻くように上記ベルトを装着して、上記誘電体層の上記第2面を上記被測定部位の外面に当接するとともに、上記2組のうち第1組の送受信アンテナ対を上記被測定部位を通る動脈の上流側部分に対応させる一方、第2組の送受信アンテナ対を上記動脈の下流側部分に対応させ、
     上記誘電体層が上記被測定部位と上記導電体層との間の距離を一定に保った装着状態で、上記2組においてそれぞれ、上記送信回路によって、上記送信アンテナを介して上記被測定部位へ向けて電波を発射するとともに、上記受信回路によって、上記受信アンテナを介して上記被測定部位によって反射された電波を受信し、
     上記2組においてそれぞれ、上記受信回路の出力に基づいて、上記脈波検出部によって上記被測定部位を通る動脈の脈波を表す脈波信号を取得し、
     上記2組の上記脈波検出部がそれぞれ取得した脈波信号の間の時間差を、上記時間差取得部によって脈波伝播時間として取得し、
     脈波伝播時間と血圧との間の予め定められた対応式を用いて、上記時間差取得部によって取得された脈波伝播時間に基づいて、上記第1の血圧算出部によって血圧値を算出することを特徴とする血圧測定方法。
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