WO2023013720A1 - 生体情報測定装置および生体情報処理システム - Google Patents

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WO2023013720A1
WO2023013720A1 PCT/JP2022/029895 JP2022029895W WO2023013720A1 WO 2023013720 A1 WO2023013720 A1 WO 2023013720A1 JP 2022029895 W JP2022029895 W JP 2022029895W WO 2023013720 A1 WO2023013720 A1 WO 2023013720A1
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measuring device
information measuring
pulse wave
human body
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康大 川端
健司 藤井
直美 松村
晃人 伊藤
裕暉 阪口
麗二 藤田
大蔵 岡
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オムロンヘルスケア株式会社
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Definitions

  • the present invention belongs to the healthcare-related technical field, and particularly relates to the measurement and processing of biological information.
  • biological information information related to the physical and health of an individual (hereinafter also referred to as biological information) are measured non-invasively by a measuring device, and the measurement results are recorded and analyzed by an information processing terminal. Therefore, health management is becoming popular.
  • a blood pressure measuring device using the so-called oscillometric method is widespread.
  • Such a blood pressure measuring device automatically performs the process of compressing and releasing the upper arm (blood vessels) by contracting the cuff and estimating the blood pressure value by measuring the pressure inside the cuff at that time. It does not require specialized knowledge or skill, and is very convenient for ordinary users to measure blood pressure on a daily basis.
  • the blood pressure measuring device using the conventional oscillometric method as described above cannot perform continuous blood pressure measurement. That is, the oscillometric method requires a procedure of compressing and releasing the upper arm over time for blood pressure measurement, and it is originally difficult to measure blood pressure continuously (for example, at each heartbeat). In addition, since the upper arm is pressed every time the blood pressure is measured, it is a heavy burden for the user to constantly perform such measurements in daily life.
  • Patent Document 1 a technique for continuously measuring blood pressure has been proposed by estimating blood pressure based on biological information that can be acquired noninvasively at all times by wearable devices (for example, Patent Document 1, etc.).
  • a patch-type biosensor including an electrocardiogram (ECG) sensor, a photoplethysmography (PPG) sensor, a phonocardiogram (PCG) sensor, etc.
  • ECG electrocardiogram
  • PPG photoplethysmography
  • PCG phonocardiogram
  • systolic phase It is disclosed to predict systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP), and mean blood pressure (MBP).
  • SBP systolic blood pressure
  • DBP diastolic blood pressure
  • MBP mean blood pressure
  • Techniques for estimating blood pressure values from biomarkers such as PAT and PTT are known. Especially when using PTT, deviations corresponding to the pre-ejection period (PEP) of the heart can be eliminated, resulting in relatively high accuracy. can predict high blood pressure values. Therefore, according to the technique disclosed in Patent Document 1, it is possible to obtain relatively accurate blood pressure values non-invasively and continuously at all times simply by wearing one sensor device.
  • the biosensor device of Patent Document 1 is worn on the chest, and there is a problem that it is difficult to wear the sensor while wearing clothes.
  • the sensor when the sensor is attached to the chest by adhesion, if the adhesion is strong, the invasiveness to the skin increases, but if the adhesion is weak, the sensor may fall off.
  • the PPG sensor if the PPG sensor is placed at a position close to the heart, the PAT and PTT will be shortened, and the S/N (Signal/Noise) ratio (robustness) of the data will be reduced. Resulting in.
  • the patch must be attached so that the positional relationship between the electrodes as the ECG sensor and the heart is appropriate. There is a problem that it is difficult to mount the sensor device in an appropriate position.
  • the present invention provides a wearable sensor equipped with a plurality of biometric sensors that can be attached and detached easily and without burden even by users without specialized knowledge, and technology related to biometric information measurement using the wearable sensor. intended to
  • the biological information measuring device employs the following configuration. That is, a biological information measuring device that is used by being worn on the upper arm of a human body, a belt portion wrapped around the upper arm; electrocardiographic measurement means comprising a plurality of electrodes for detecting electrocardiographic signals of the human body; pulse wave measuring means comprising a pulse wave sensor for detecting the pulse wave of the human body; heartbeat vibration measuring means comprising a vibration sensor for detecting vibration caused by heartbeat of the human body; Analysis processing for calculating a pre-ejection time and a pulse wave propagation time of the heart based on the time-series data of the electrocardiogram signal, the time-series data of the pulse wave, and the time-series data of the vibration caused by the heartbeat.
  • Department and characterized by having
  • the "vibration caused by heartbeat” can be detected as, for example, heart sounds and ballistocardiograms. ) can be obtained.
  • the above-mentioned “pre-ejection time” is the time from the detection of an electrical signal relating to the heartbeat to the actual start of the heartbeat (blood is discharged).
  • “Pulse wave propagation time” is the time required for the pulse wave to propagate between two different points in the blood vessel.
  • ECG data information related to electrocardiographic waveforms
  • pulse wave wave data information related to pulse waveforms
  • PCG data information related to the phonocardiogram
  • BCG data information related to the ballistocardiogram
  • the biological information measuring device may further include a first blood pressure measurement unit that calculates the blood pressure value of the human body based on the pulse wave propagation time calculated by the analysis processing unit. Since the pulse wave transit time can be continuously calculated for each heartbeat, such a configuration enables continuous blood pressure measurement based on the pulse wave transit time.
  • the biological information measuring apparatus includes a pressure cuff, a fluid supply means for supplying a fluid to the pressure cuff, a pressure sensor for detecting the pressure in the pressure cuff, and a pressure sensor for detecting the pressure in the pressure cuff, and based on the output signal of the pressure sensor. and a second blood pressure measurement unit that calculates the blood pressure value of Blood pressure measurement methods using cuffs, such as oscillometric methods, have established reliability for their accuracy. Therefore, by having a blood pressure measurement unit that uses such a measurement method, it is possible to measure blood pressure with high accuracy, and it is possible to cope with a situation where it is desired to obtain an accurate blood pressure value.
  • the first blood pressure measurement unit calibrates a calculation formula for calculating the blood pressure value based on the pulse wave transit time, based on the blood pressure value measured by the second blood pressure measurement unit. There may be. According to this, it is possible to calibrate the blood pressure value calculated by the pulse wave transit time (calibration of the calculation formula) based on the highly accurate blood pressure measurement result. It is possible to improve the accuracy of the blood pressure value.
  • the pulse wave sensor may be arranged so as to be positioned closer to the periphery of the human body than the plurality of electrodes when the biological information measuring device is attached to the upper arm.
  • ECG or PCG or BCG
  • the farther the pulse wave detection position is from the central side of the human body that is, the side closer to the heart
  • the longer the pulse wave transit time the S/ Data with a high N ratio can be acquired. Therefore, by arranging the pulse sensor on the more peripheral side (that is, the side farther from the heart) as described above, it is possible to easily calculate the accurate pulse wave propagation time.
  • the biological information measuring device has a housing in which at least the vibration sensor is stored, and the vibration sensor is mounted on the housing when the biological information measuring device is mounted on the upper arm. It may be stored near the inner wall surface located farthest from the skin surface of the human body. When the vibration caused by the heartbeat transmitted through the human body (arm) shakes the device, the amplitude increases with distance from the skin surface. can be made easier.
  • the biological information measuring device has a plurality of the vibration sensors, and the plurality of vibration sensors are applied from the side near the periphery of the human body when the biological information measuring device is worn on the upper arm. They may be spaced apart over the proximal side of the body. With such a configuration, noise components can be removed (reduced) by comparing signals output from a plurality of sensors with different vibration propagation distances.
  • the vibration sensor may be mounted on a board, and the plurality of vibration sensors may be mounted on separate and different boards. Even if the sensors themselves are arranged separately, they will acquire the same vibration data (signal) if they are integrated with a rigid body like a substrate. Such a configuration is desirable for
  • the biological information measuring device has a plurality of the vibration sensors, and the plurality of vibration sensors has a vibration in the circumferential direction of the upper arm when the biological information measuring device is attached to the upper arm. At least one pair may be included that are positioned in opposing positions.
  • the supine position while sleeping In the case of a wearable device that is worn all the time and continuously measures physical information, depending on the wearer's posture (for example, supine position while sleeping), the sensor is compressed and the vibration is attenuated, and vibration of an appropriate intensity is detected. It is also assumed that it is not possible. In this regard, by arranging the plurality of vibration sensors at positions facing each other with the arm interposed therebetween as described above, it is possible to detect vibrations satisfactorily in at least one of the sensors.
  • the vibration sensor may be arranged so as to be positioned near the end of the human body on the side closer to the center when the biological information measuring device is worn on the upper arm. Since the vibration to be detected by the vibration sensor is caused by the heartbeat, it should be placed on the central side of the human body (that is, on the side close to the heart) as in the above configuration for better signal acquisition. is desirable.
  • At least one of the plurality of electrodes and the vibration sensor are integrally formed, and the vibration sensor is arranged on the side of the integrally formed electrode opposite to the contact surface with the human body.
  • a mechanism for fixing the electrode and a substrate for acquiring the potential information of the electrode are usually arranged at the position opposite to the contact surface of the electrode.
  • the vibration sensor may be a microphone, and the electrode integrally formed with the vibration sensor may be provided with a sound pickup structure.
  • the sound pickup structure may be a hollow portion provided to penetrate the electrode in the thickness direction. Further, the hollow portion may be filled with a resin having hardness comparable to that of human skin so as to be flush with the contact surface. Acquiring vibrations through a resin having a hardness comparable to that of the skin improves the propagation efficiency of the vibrations and improves the S/N ratio of the signals to be acquired.
  • the resin may be a conductive resin.
  • the present invention includes a belt portion, a plurality of electrodes for detecting electrocardiographic signals of a human body, a pulse wave sensor for detecting the pulse wave of the human body, and vibration caused by the heartbeat of the human body.
  • a sensor device that is used by being worn on the upper arm of the human body, comprising a vibration sensor that detects heart pre-ejection time and pulse wave propagation time based on the time-series data of the electrocardiographic signal, the time-series data of the pulse wave, and the time-series data of the vibration caused by the heartbeat of the human body; It can also be regarded as a biological information processing system characterized by having an analysis processing unit that calculates .
  • a wearable sensor equipped with a plurality of biometric information sensors that can be attached and detached easily and effortlessly even by a user without specialized knowledge, and a technology related to biometric information measurement using the wearable sensor.
  • FIG. 1A is an external perspective view showing an outline of a biological information measuring device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1B is a diagram schematically showing the inner peripheral surface of the belt portion of the biological information measuring device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 2A is a schematic front view of the biological information measuring device according to Embodiment 1.
  • FIG. 2B is an explanatory diagram illustrating an arrangement site of the vibration sensor of the biological information measuring device according to the first embodiment;
  • FIG. 3 is a block diagram showing the functional configuration of the biological information measuring device according to Embodiment 1. As shown in FIG. FIG. FIG.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the electrocardiogram waveform obtained from one heartbeat, the waveform of the vibration caused by the heartbeat, the pulse waveform, and the index that can be calculated from the difference between these reference points.
  • FIG. 5 is a flow chart showing the flow of blood pressure measurement processing by the biological information measuring device according to the first embodiment.
  • 6 is a schematic front view of a biological information measuring device according to Modification 1 of Embodiment 1.
  • FIG. 7A is a first explanatory diagram of Modification 2 of Embodiment 1.
  • FIG. 7B is a second explanatory diagram of Modification 2 of Embodiment 1.
  • FIG. 7C is a third explanatory diagram of Modification 2 of Embodiment 1.
  • FIG. 8A is an external perspective view showing an outline of a biological information measuring device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • 8B is a diagram schematically showing the inner peripheral surface of the belt portion of the biological information measuring device according to Embodiment 2.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining an arrangement portion of the vibration sensor of the biological information measuring device according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the functional configuration of the biological information measuring device according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a flow chart showing the flow of processing related to calibration of the blood pressure calculation formula in the biological information measuring device according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing an outline of a biological information processing system according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the functional configuration of the biological information processing system according to the third embodiment;
  • FIG. 1A shows an external perspective view of the biological information measuring device 1
  • FIG. 1B shows a belt of the biological information measuring device 1.
  • the outline of the inner peripheral surface of the part 20 is shown.
  • FIG. 2A shows a schematic front view of the biological information measuring device 1
  • FIG. 1A shows an external perspective view of the biological information measuring device 1
  • FIG. 1B shows a belt of the biological information measuring device 1.
  • the outline of the inner peripheral surface of the part 20 is shown.
  • FIG. 2A shows a schematic front view of the biological information measuring device 1
  • the biological information measuring device 1 generally includes a main housing 11, a control unit (not shown in FIG. 1), an LED indicator 12, an operation button 13, a pulse wave sensor 14, and a vibration sensor 15. etc., an electrode portion including a fixed belt 29 , a plurality of electrodes 21 a , 21 b , 21 c , 21 d , 21 e , 21 f , and a belt portion 20 including a belt loop 22 .
  • Each electrode of the electrode section is electrically connected to the body section 10 via a conductive wire (not shown) or the like arranged inside the belt section 20, and the user uses a fixing belt 29, for example, on the upper left arm.
  • the biological information measuring device 1 is worn so that each electrode is brought into contact with the skin surface.
  • the fixed belt 29 is provided with a hook-and-loop hook-and-loop fastener portion. One end of the fixed belt 29 is passed through the belt loop 22 and folded back to engage the hook-and-loop fastener. , the fixing belt 29 can be looped and fixed to the upper arm.
  • FIG. 3 shows a block diagram showing the functional configuration of the biological information measuring device 1.
  • the biological information measuring apparatus 1 includes a control section 110, an electrode section 101, a pulse wave sensor section 102, a vibration sensor section 103, a timer section 104, a storage section 105, a display section 106, an operation section 107, and a power supply section. 108 and a communication unit 109 .
  • the control unit 110 is means for controlling the biological information measurement device 1, and includes, for example, a CPU (Central Processing Unit). Upon receiving a user's operation via the operation unit 107, the control unit 110 controls each component of the biological information measuring apparatus 1 so as to execute various processes such as biological information measurement and information communication according to a predetermined program.
  • a predetermined program is stored in a storage unit 105, which will be described later, and is read out from here.
  • the control unit 110 also includes an electrocardiogram measurement unit 111, a pulse wave measurement unit 112, a heartbeat oscillation measurement unit 113, an analysis processing unit 114, and a first blood pressure measurement unit 115 as functional modules. These functional modules will be described later.
  • the electrode section 101 includes six electrodes 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, and 21f, and functions as a sensor section that detects electrocardiographic signals. Specifically, when the biological information measuring device 1 is worn, two electrodes facing each other form a pair, and an electrocardiographic signal is detected based on the potential difference between the paired two electrodes. That is, three types of electrocardiographic signals can be detected simultaneously from three pairs of electrodes.
  • the pulse wave sensor unit 102 includes a desired pulse wave sensor 14 and functions as a sensor unit that detects pulse wave signals.
  • the pulse wave sensor 14 in this embodiment is a reflective photoelectric pulse wave sensor arranged on the lower surface side of the main housing 11 (that is, the surface that contacts the skin when worn) as shown in FIG. 1B.
  • a reflective photoplethysmographic sensor emits infrared light, red light, or green light toward the living body, and uses a photodiode to detect the light reflected inside the body, which changes with the heartbeat. It is possible to detect the amount of blood flow (change in blood vessel volume).
  • the vibration sensor unit 103 includes a desired vibration sensor 15, functions as a vibration sensor for detecting vibration caused by heartbeats, and acquires BCG data.
  • the vibration sensor 15 in this embodiment is, for example, a piezoresistive acceleration sensor, and is configured as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sensor chip.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • the vibration sensor 15 is arranged near the inner wall of the main housing 11 on the upper surface side (that is, the surface that is furthest from the skin surface when worn).
  • the amplitude increases with distance from the skin surface. can be made easier.
  • each sensor unit including the electrode unit 101 includes an amplifier unit that amplifies the signal output from the sensor, an A/D converter that converts an analog signal into a digital signal, and a noise component that is removed. Equipped with a filter circuit, etc.
  • the timer unit 104 has a function of measuring time by referring to an RTC (Real Time Clock) (not shown). For example, the time when a predetermined event occurs is counted and output.
  • RTC Real Time Clock
  • the storage unit 105 includes a main storage device (not shown) such as a RAM (Random Access Memory), and stores various types of information such as application programs and biological information data measured by each measurement unit described later.
  • a long-term storage medium such as a flash memory is provided to enable long-term storage of biometric information.
  • the display unit 106 includes an LED indicator 12, and notifies the user of the state of the device, the occurrence of a predetermined event, etc. by lighting or blinking the LED indicator 12.
  • the operation unit 107 includes a plurality of operation buttons 13 and has a function of receiving an input operation from the user via the operation buttons and causing the control unit 110 to execute processing according to the operation.
  • the power supply unit 108 includes a battery (not shown) that supplies power necessary for operating the device.
  • the battery may be, for example, a secondary battery such as a lithium ion battery, or a primary battery.
  • a configuration including a secondary battery a configuration including a charging terminal or the like may be used.
  • the communication unit 109 includes an antenna for wireless communication, a wired communication terminal (none of which are shown), and the like, and has a function of communicating with other devices such as an information processing terminal.
  • the structure which the communication part 109 also serves as a charge terminal may be sufficient.
  • the electrocardiographic measurement unit 111 acquires the time-series data of the electrocardiogram signal from the electrode unit 101 and measures the user's electrocardiographic waveform, and stores the ECG data in the storage unit 105 .
  • Pulse wave measurement unit 112 acquires time-series data of the pulse wave signal from pulse wave sensor unit 102 to measure the user's pulse wave waveform, and stores PPG data in storage unit 105 .
  • the heartbeat vibration measurement unit 113 acquires time-series data of vibration caused by the user's heartbeat vibration from the vibration sensor unit 103 to generate a ballistocardiogram, and stores the BCG data in the storage unit 105 .
  • the analysis processing unit 114 analyzes the ECG data (time-series data of electrocardiographic signals), PPG data (time-series data of pulse waves), and BCG data (time-series data of vibration caused by heart beat) stored in the storage unit 105 .
  • the user's cardiac pre-ejection time (PEP) and pulse wave transit time (PTT) are calculated based on the series data).
  • heartbeat reference points for example, R wave peak for ECG data, pulse wave rising point for PPG data, and blood pressure for BCG data
  • PEP and PTT are calculated by extracting the ejection time point of the spleen, etc., and obtaining the time difference of each reference point.
  • FIG. 4 illustrates the relationship between the electrocardiogram waveform obtained from one heartbeat, the vibration waveform and pulse waveform resulting from the heartbeat, and the indices (PAT, PEP, PTT) that can be calculated from the difference between these reference points.
  • the PAT can be determined by taking the difference (time) between the reference point of the electrocardiogram waveform and the reference point of the pulse waveform.
  • the PEP can be determined by taking the difference (time) between the reference point of the electrocardiogram waveform and the reference point of the vibration waveform.
  • PTT can be calculated by subtracting PEP from PAT.
  • the PTT can also be obtained by taking the difference (time) between the reference point of the heartbeat vibration waveform and the reference point of the pulse waveform.
  • the first blood pressure measurement unit 115 calculates the user's blood pressure value for each heartbeat based on the PTT acquired by the analysis processing unit 114 and the blood pressure calculation formula stored in advance in the storage unit 105 . It has been known for a long time that there is a correlation between pulse wave transit time and blood pressure.
  • a blood pressure value (for example, SBP) can be calculated by preparing a formula and inputting the PTT value into the formula.
  • FIG. 5 is a flow chart showing the flow of blood pressure measurement processing in the biological information measurement device 1 according to this embodiment.
  • the user Prior to blood pressure measurement (biological information acquisition), the user wears the biological information measuring device 1 on, for example, the left upper arm using the belt section 20 so that each electrode of the electrode section 101 is in contact with the skin surface. Then, by operating the operation button 13, blood pressure measurement (biological information acquisition) is started.
  • the electrocardiogram measuring unit 111, the pulse wave measuring unit 112, and the heartbeat oscillating measuring unit 113 each acquire biological information and store it in the storage unit 105 (S101).
  • the electrocardiographic measurement unit 111 determines which electrode pair to use, more correctly, which electrode pair's potential difference among the three electrode pairs, ECG data obtained from the potential difference is used for subsequent processing ( S102). At this time, the pair of electrodes that can acquire the most normal (and clear) electrocardiographic waveform is selected.
  • the analysis processing unit 114 extracts an electrocardiographic waveform reference point (S103), extracts a pulse waveform reference point (S104), and extracts a heartbeat oscillation waveform reference point (S105). Further, PAT is calculated (S106) and PEP is calculated (S107) based on each of the extracted reference points, and PTT is calculated based on the calculated PAT and PEP (S108). Furthermore, the first blood pressure measurement unit 115 calculates the blood pressure value using the calculated PTT (S109), and the blood pressure measurement for one beat is completed. Note that the measured blood pressure data is stored in the storage unit 105 as time-series data.
  • a process for determining whether or not a predetermined measurement termination condition (for example, the termination button has been pressed, the storage capacity is insufficient, etc.) is satisfied (S110).
  • a predetermined measurement termination condition for example, the termination button has been pressed, the storage capacity is insufficient, etc.
  • the process returns to step S101 and the subsequent processes are repeated.
  • blood pressure measurement is terminated.
  • the LED indicator 12 may be lit or blinked to notify the user.
  • a wearable device that can be easily attached and detached by a user without specialized knowledge and can non-invasively calculate the blood pressure value for each heartbeat. can provide.
  • constant (or long-term) continuous blood pressure measurement can be easily performed without deteriorating the quality of the user's daily life, which can be useful for early detection of diseases and their signs.
  • FIG. 6 is a schematic front view of a biological information measuring device 3 according to Modification 1. As shown in FIG. A biological information measuring device 3 according to this modification has substantially the same configuration as the biological information measuring device 1, but differs in that it has a plurality of vibration sensors.
  • the biological information measuring device 3 is configured to have a vibration sensor housing 31 at a position facing the body housing 11 in the circumferential direction of the belt portion 30 .
  • a second vibration sensor (not shown) is provided in the vibration sensor housing 31 .
  • the second vibration sensor is electrically connected to the body portion 10 via a conductive portion (not shown) in the belt portion 30 .
  • the body housing 11 and the vibration sensor housing 31 are arranged at positions opposed to each other in the circumferential direction of the upper arm, and the vibration sensor 15 and the vibration sensor 31 are arranged to face each other in the circumferential direction of the upper arm.
  • the two vibration sensors are configured to form a pair positioned in the opposite direction with the upper arm interposed therebetween.
  • the sensor In the case of a wearable device that is worn all the time and continuously measures physical information, depending on the wearer's posture (for example, supine position while sleeping), the sensor is compressed and the vibration is attenuated, and vibration of an appropriate intensity is detected. It is also assumed that it is not possible. In this regard, by arranging a plurality of vibration sensors at positions facing each other across the arm as in the biological information measuring device 3 according to the present modification, it is possible to detect good vibrations in at least one of the sensors. be possible.
  • FIG. 7A and 7B are diagrams showing the biological information measuring device 4 according to the second modification
  • FIG. 7A is a schematic diagram showing the inner peripheral surface of the belt portion 40 of the biological information measuring device 4
  • FIG. 7C indicates the line of the inner peripheral surface of the fixed belt 49 , and the portion above the dashed line is positioned inside the fixed belt 49 .
  • the vibration sensor 45 is a microphone, and the electrode 41 and the vibration sensor 45 are integrally formed. As shown in FIG. 7A, electrodes 41a, 41b, 41c, 41d, 41e, and 41f integrally formed with such a vibration sensor 45 are arranged on the inner peripheral surface of the belt portion 40 of the biological information measuring device 4. It is configured as
  • the electrode 41 of the biological information measurement device 4 has a structure in which a substrate 43 and a vibration sensor 45 mounted on the substrate are provided on the surface opposite to the contact surface of the electrode.
  • the substrate for acquiring the potential information of the electrodes and the substrate for arranging the vibration sensor can be integrated, and device members can be omitted.
  • the electrode 41 is circular and has a hollow portion penetrating in the thickness direction in the central portion.
  • the hollow portion serves as a sound pickup structure for a microphone as the vibration sensor 45 .
  • the hollow portion of the electrode 41 is filled with a conductive resin 42 having a hardness comparable to that of human skin so as to be flush with the contact surface of the electrode 41 with the skin. Acquiring vibrations through a resin having a hardness comparable to that of the skin improves the propagation efficiency of vibrations and improves the S/N ratio of signals to be acquired. Also, by providing the hollow portion, it is possible to suppress a decrease in the contact resistance at the contact surface of the electrode where the contact area with the skin is reduced.
  • FIGS. 8 and 9 are schematic diagrams showing the configuration of the biological information measuring device 5 according to Embodiment 2.
  • FIG. 8A shows an external perspective view of the biological information measuring device 5
  • FIG. 8B shows a belt of the biological information measuring device 5.
  • the outline of the inner peripheral surface of the part 60 is shown.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining locations where the vibration sensors 55a and 55b are arranged in the body housing 51 of the biological information measuring device 5.
  • the black arrows in FIGS. 8 and 9 indicate the direction of the peripheral side when the biological information measuring device 5 is worn on the upper arm of the human body. That is, the side indicated by the arrow is the peripheral side (the side farthest from the heart) when the device is worn.
  • the biometric information measuring device 5 is generally configured to have a body portion 50 and a belt portion 60.
  • the body section 50 includes a body housing 51, a control section (not shown in FIGS. 8 and 9), a liquid crystal display 52, operation buttons 53, vibration sensors 55a and 55b, and the like.
  • the belt portion 60 includes a fixed belt 61, an electrocardiographic electrode portion 62 comprising a plurality of electrodes 62a, 62b, 62c, 62d, 62e and 62f, and a pulse wave electrode portion comprising a plurality of electrodes 63a, 63b, 63c and 63d. 63, a hook-and-loop fastener (hook portion 65), and the like.
  • electrodes 63a, 63b, 63c, and 63d correspond to pulse wave sensors.
  • the electrocardiogram electrode section 62 and the pulse wave electrode section 63 are arranged so that the pulse wave electrode section 63 is positioned closer to the periphery when the device is worn.
  • ECG or PCG or BCG
  • Each of the electrodes is electrically connected to the main body 50 via a conductive wire (not shown) or the like arranged on the belt 60, and the user attaches each electrode to the upper left arm using the fixing belt 61, for example.
  • the biological information measurement device 5 is worn so that the is in contact with the skin surface.
  • a hook-and-loop fastener loop portion is provided on the outer peripheral surface side of the fixing belt 61, and the device is fixed to the upper arm by winding the fixing belt around the upper arm portion and engaging the hook portion 65 with the loop portion. be able to.
  • the biological information measuring device 5 includes two vibration sensors (vibration sensors 55a and 55b). They are located near both ends. That is, when the device is worn on the upper arm, the devices are arranged at intervals from the side closer to the user's periphery to the side closer to the center. With such a configuration, noise components can be removed (reduced) by comparing signals output from a plurality of sensors with different vibration propagation distances. Also, the vibration sensors 55a and 55b are provided on separate substrates, respectively. Even if the sensors themselves are arranged separately, they will acquire the same vibration data (signal) if they are integrated with a rigid body like a substrate. Such a configuration is desirable for
  • FIG. 10 shows a block diagram showing the functional configuration of the biological information measuring device 5.
  • the biological information measuring device 5 includes a control unit 510, an electrode unit 101, a pulse wave sensor unit 502, a vibration sensor unit 503, a pressure cuff 504, a pump 505, a valve 506, a pressure sensor 507, a timer unit 104, It is configured to include functional units such as a storage unit 105 , a display unit 516 , an operation unit 107 , a power supply unit 108 and a communication unit 109 .
  • the electrode unit 101, the timer unit 104, the storage unit 105, the operation unit 107, the power supply unit 108, and the communication unit 109 have the same configuration as the biological information measuring device 1 according to the first embodiment, and thus description thereof is omitted. do.
  • the display unit 516 is also functionally similar to the display unit 106 of the biological information measuring apparatus 1 except that it is possible to display various information by including the liquid crystal display 52 in this embodiment. is.
  • the pulse wave sensor section 502 in this embodiment includes four electrodes 63a, 63b, 63c, and 63d as pulse wave sensors, as shown in FIG. 8B.
  • the pulse wave sensor unit 502 detects a pulse wave by passing current between the electrodes 63a and 63d and detecting the voltage between the electrodes 63b and 63c in the energized state.
  • the electrodes 63a and 63d are energized, it is possible to detect changes in electrical impedance (changes in arterial volume) caused by pulse waves propagating in the arteries in contact with the electrodes 63b and 63c, thereby detecting pulse waves. be able to.
  • the pressure cuff 504, the pump 505, the valve 506, and the pressure sensor 507 are all components used for blood pressure measurement by the oscillometric method as described later.
  • the pressure cuff 504 is an air bag arranged in the belt section 60, and air flows into and out of the pressure cuff 504 by opening and closing a pump 505 and a valve 506 controlled by a second blood pressure measurement section 511, which will be described later.
  • Pressure sensor 507 detects pressure within pressure cuff 504 and produces an electrical signal representative of the pressure.
  • Pressure sensor 507 may be, for example, a piezoresistive pressure sensor.
  • a pump 505 and a valve 506 are arranged in the body portion 50 .
  • the control unit 510 is means for controlling the biological information measuring device 5, and generally has the same configuration as the biological information measuring device 1 according to the first embodiment. However, it differs in that a second blood pressure measurement unit 511 and a blood pressure calculation formula calibration unit 512 are provided as functional modules.
  • the second blood pressure measurement unit 511 controls the pressure cuff 504 (pump 505, valve 506) when a predetermined condition is satisfied, performs blood pressure measurement by the oscillometric method based on the output signal of the pressure sensor 507, and stores The measurement results are stored in the unit 105 .
  • the predetermined condition is, for example, when an instruction input by the user via the operation button 53 is received, or when the blood pressure value measured by the first blood pressure measurement unit 115 deviates from the upper and lower limits for a predetermined period of time. or the fluctuation range within a predetermined time is equal to or greater than a predetermined value.
  • the blood pressure calculation formula calibration unit 512 uses the blood pressure measurement result stored in the storage unit 105 to perform the first A blood pressure calculation formula for calculating blood pressure by the blood pressure measurement unit 115 is calibrated.
  • FIG. 11 is a flow chart showing the flow of processing related to calibration of the blood pressure calculation formula in the biological information measuring device 5.
  • the measurement of the blood pressure value by the apparatus is performed by the first blood pressure measurement unit 115, which is the same as in the first embodiment, and continuously measures each heartbeat based on the PTT (S109).
  • the control unit 510 performs processing to determine whether the blood pressure value measured by the first blood pressure measurement unit 115 satisfies a predetermined condition (S201).
  • the predetermined condition can be, for example, when the measured value deviates from the upper and lower limits for a predetermined period of time, or when the fluctuation range of the measured value within the predetermined period of time is equal to or greater than a predetermined value. .
  • the flow is terminated once without calibrating the blood pressure calculation formula.
  • step S201 if it is determined in step S201 that the predetermined condition is satisfied, the control unit 510 notifies the user via the liquid crystal display 52 that blood pressure measurement by the oscillometric method will be performed (S202). In addition to the display, the notification may be made by voice.
  • the pump 505 and the valve 506 are controlled by the second blood pressure measuring unit 511, and the blood pressure is measured by the oscillometric method (S203).
  • the measurement result is stored in the storage unit 105 (S204). At this time, the measurement result may be displayed on the liquid crystal display 52 .
  • the blood pressure calculation formula calibration unit 512 calibrates the blood pressure calculation formula based on the blood pressure measurement results stored in the storage unit 105 in step S204, and stores the updated blood pressure calculation formula in the storage unit 105. (S205), the series of flow for calibration of the blood pressure calculation formula is once terminated. It should be noted that after notifying the user in the process of step S202, the process may proceed to the process of step S203 after receiving permission (measurement instruction) from the user.
  • continuous blood pressure measurement for each heartbeat based on PTT and high-precision blood pressure measurement by the oscillometric method can be realized with a single wearable device. It becomes possible to As a result, the user can switch between simple continuous blood pressure measurement and accurate blood pressure measurement depending on the situation, just by wearing one device.
  • the PTT-based blood pressure calculation formula can be calibrated using blood pressure measurement results obtained by the oscillometric method, it is possible to maintain high accuracy in continuous blood pressure measurement for each heartbeat.
  • the present invention is applied as a biological information measuring device, and all functions including a storage unit and a display unit are integrated into one biological information measuring device. It is also possible to apply it as a biological information processing system in which part of the configuration and functions of is separated. 12 and 13 show an example of such an information processing system.
  • FIG. 12 shows an outline of the biological information processing system 7 according to this embodiment.
  • the biometric information processing system 7 includes a sensor device 71 worn on the user's upper arm and an information processing terminal 72 that processes biometric information acquired by the sensor device 71 .
  • the sensor device 71 is a wearable device that includes a plurality of electrodes (electrocardiographic sensor), a pulse wave sensor, and a vibration sensor (not shown), and is fixed to the user's upper arm with a belt or the like.
  • the information processing terminal 72 may be of any type as long as it can communicate with the sensor device 71.
  • a smart phone can be used as the information processing terminal 72.
  • FIG. 13 is a block diagram showing functional configurations of the sensor device 71 and the information processing terminal 72 of the biological information processing system 7.
  • Sensor device 71 has functional units of electrode unit 101 , pulse wave sensor unit 102 , vibration sensor unit 103 , control unit 710 , storage unit 705 , operation unit 107 , power supply unit 108 and communication unit 109 .
  • the control unit 710 includes an electrocardiogram measurement unit 111, a pulse wave measurement unit 112, and a heartbeat vibration measurement unit 113 as its functional modules.
  • the sensor device 71 has many of the same configurations as the biological information measuring device 1 of Embodiment 1, but is particularly different in that the functional modules in the control unit 710 are omitted and the display unit is omitted. . Also, the storage unit 705 has only a main storage device such as a RAM and a ROM, and its storage capacity is limited. Therefore, the biological information measured by each sensor unit is transmitted to the information processing terminal 72 via the communication unit 109 in real time as will be described later.
  • the information processing terminal 72 communicates with the sensor device 71 via the communication unit 725 and receives the user's biological information measured by the sensor device 71 .
  • the communication standard is not particularly limited, communication can be performed according to wireless communication standards such as Bluetooth (registered trademark), Wi-Fi (registered trademark), and infrared communication.
  • the hardware configuration of the information processing terminal 72 is the same as that of a smartphone, and for example, the touch panel display serves as both the display section 722 and the operation section 726 .
  • Information received via the communication unit 725 is stored in the storage unit 721, and analysis processing by the analysis processing unit 723 and blood pressure measurement processing by the blood pressure measurement unit 724 are performed based on the stored information.
  • the analysis processing unit 723 and the blood pressure measurement unit 724 have the same functions as the analysis processing unit 114 and the first blood pressure measurement unit 115 of the biological information measurement device 1, respectively, and thus description thereof is omitted.
  • the biological information processing system 7 of the present embodiment is configured such that the sensing of biological information is performed by the sensor device 71, and the biological information analysis processing, blood pressure measurement processing, and the like are performed by the information processing terminal 72. .
  • the information processing terminal 72 it is possible to simplify the configuration of the wearable device.
  • the cost of the entire system can be suppressed.
  • each biological information and each index were used for measuring blood pressure values, but it is also possible to utilize the biological information and indexes themselves. For example, since it is assumed that the longer the PEP is, the more the function of the heart deteriorates, so if the PEP exceeds a predetermined value, a warning to that effect may be issued.
  • Vibration sensor housing 42 Conductive resin 43
  • Substrate 52 Liquid crystal display 62
  • Electrocardiogram electrode section 63 ... Pulse wave electrode section 65 ... Hook section 7 ...

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Abstract

人体の上腕部に装着して用いられる生体情報測定装置であって、前記上腕部に巻き付けられるベルト部と、前記人体の心電信号を検出するための複数の電極を備える心電測定手段と、前記人体の脈波を検出するため脈波センサを備える脈波測定手段と、前記人体の心臓の拍動に起因する振動を検出するための振動センサを備える心拍振動測定手段と、前記心電信号の時系列データと前記脈波の時系列データと前記心臓の拍動に起因する振動の時系列データとに基づいて、心臓の前駆出時間及び脈波伝播時間を算出する解析処理部と、を有することを特徴とする生体情報測定装置。

Description

生体情報測定装置および生体情報処理システム
　本発明は、ヘルスケア関連の技術分野に属し、特に生体情報の測定及び処理に関する。
　近年、血圧値、心電波形などの、個人の身体・健康に関する情報（以下、生体情報ともいう）を測定装置によって非侵襲的に測定し、当該測定結果を情報処理端末で記録、分析することで、健康管理を行うことが普及しつつある。
　上記のような測定装置の一例として、いわゆるオシロメトリック法による血圧測定装置が普及している。カフの収縮により上腕（の血管）を圧迫・解放するとともに、その際のカフ内の圧力を測定することで血圧値を推定する、という処理を自動的に行うこのような血圧測定装置は、操作に専門的な知識や熟練が不要であり、一般のユーザーが日常的に血圧を測定するのに非常に簡便である。
　ところで、近年では、日常生活において常時身体に測定機器を装着し、継続的に生体情報を取得することで、疾患の早期発見や適切な治療を行うことのニーズが高まっている。しかしながら、上記のような従来型のオシロメトリック法を用いた血圧測定装置では、連続的な血圧計測を行うことができない。即ち、オシロメトリック法では、血圧測定のために時間をかけて上腕を圧迫・解放する手順が必要であり、そもそも連続的な（例えば心拍ごとの）血圧測定が困難である。また、血圧測定の度に上腕を圧迫されることになるため、日常生活において常時そのような測定が行われることは、ユーザーにとって大きな負担となる。
　これに対して、ウェアラブルデバイスにより常時非侵襲的に取得できる生体情報に基づいて血圧を推定することにより、連続的に血圧を測定する技術が提案されている（例えば特許文献１など）。特許文献１には、心電図（ＥＣＧ：Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ）センサ、光電脈波（ＰＰＧ：Ｐｈｏｔｏ　Ｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ）センサ、心音図（ＰＣＧ：Ｐｈｏｎｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ）センサなどを備えるパッチ型のバイオセンサを人体の胸部に貼り付け、各センサから得られる生体信号に基づいて得られる脈波伝達時間（ＰＡＴ：Ｐｕｌｓｅ　Ａｒｒｉｖａｌ　Ｔｉｍｅ）や脈波伝播時間（ＰＴＴ：Ｐｕｌｓｅ　Ｔｒａｎｓｉｔ　Ｔｉｍｅ）などの心臓タイミング特徴、及びＰＰＧ信号特徴に基づいて、収縮期血圧（ＳＢＰ：Ｓｙｓｔｏｌｉｃ　Ｂｌｏｏｄ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、拡張期血圧（ＤＢＰ：Ｄｉａｓｔｏｌｉｃ　Ｂｌｏｏｄ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、及び平均血圧（ＭＢＰ：Ｍｅａｎ　Ｂｌｏｏｄ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を予測することが開示されている。ＰＡＴやＰＴＴといった生体指標から血圧値を推定する手法は知られており、特にＰＴＴを用いる場合には、心臓の前駆出時間（ＰＥＰ：Ｐｒｅ　Ｅｊｅｃｔｉｏｎ　Ｐｅｒｉｏｄ）分のずれを排除できるため、比較的精度の高い血圧値を予測することができる。このため、特許文献１のような技術によれば、１つのセンサ装置を装着するのみで非侵襲的かつ常時連続的に、比較的正確な血圧値を取得することが可能になる。
特表２０２０－５１７３２２号公報
　しかしながら、特許文献１のバイオセンサ装置は胸部に装着されるものであり、着衣の状態ではセンサの装着に困難を生じるという問題がある。また、接着して胸部に装着される場合、強固に接着されると皮膚への侵襲性が大きくなる一方、接着力が弱いとセンサが脱落してしまう虞が生じる。また、ＰＰＧ信号の取得という観点からは、心臓に近い位置にＰＰＧセンサが配置されていると、ＰＡＴやＰＴＴが短くなり、そのデータのＳ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ／Ｎｏｉｓｅ）比（ロバスト性）が低下してしまう。さらに、正確なＥＣＧ信号を取得するといった観点からは、ＥＣＧセンサとしての電極と心臓の位置関係が適切になるようにパッチを取り付けなくてはならず、専門的な知識がない一般のユーザーが自ら適切な位置にセンサ装置を装着することが難しい、という問題がある。
　上記のような問題に鑑み、本発明は複数の生体情報センサを備え専門知識のないユーザーであっても容易にかつ負担なく着脱可能なウェアラブルセンサ及びこれを用いた生体情報測定に係る技術を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するため、本発明に係る生体情報測定装置は以下の構成を採用する。即ち、人体の上腕部に装着して用いられる生体情報測定装置であって、
　前記上腕部に巻き付けられるベルト部と、
　前記人体の心電信号を検出するための複数の電極を備える心電測定手段と、
　前記人体の脈波を検出するため脈波センサを備える脈波測定手段と、
　前記人体の心臓の拍動に起因する振動を検出するための振動センサを備える心拍振動測定手段と、
　前記心電信号の時系列データと前記脈波の時系列データと前記心臓の拍動に起因する振動の時系列データとに基づいて、心臓の前駆出時間及び脈波伝播時間を算出する解析処理部と、
　を有することを特徴とする。
　なお、上記において「心臓の拍動に起因する振動」とは、例えば、心音や心弾動として検出することができ、これらの時系列データからはそれぞれ心音図、心弾動図（ＢＣＧ：Ｂａｌｌｉｓｔｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ）を得ることができる。また、上記「前駆出時間」とは、心臓の拍動に係る電気信号が検出されてから実際に拍動が開始される（血液が排出される）までの時間である。また、「脈波伝播時間」とは脈波が血管中の異なる二点間を伝播するのに要する時間である。
　また、本明細書では、心電波形（心電図）に係る情報（信号を含む。以下同じ。）をＥＣＧデータ、脈波波形に係る情報を脈波データ（特に光電脈波の場合はＰＰＧデータ）、心音図に係る情報をＰＣＧデータ、心弾動図に係る情報をＢＣＧデータ、などという場合がある。
　上記のような構成であると、上腕に装着する一つの装置で心電信号と脈波と心臓の拍動に起因する振動を検出し、前駆出時間及び脈波伝播時間を算出することが可能になる。また、ベルトを用いて上腕に装着することが可能であるため、専門知識のないユーザーであっても容易にかつ負担なく着脱することができる。
　また、前記生体情報測定装置は、前記解析処理部が算出する脈波伝播時間に基づいて、前記人体の血圧値を算出する第一血圧測定部をさらに有していてもよい。脈波伝播時間は心拍ごとに連続的に算出することができるため、このような構成であると、脈波伝播時間に基づく常時連続的な血圧測定が可能になる。
　また、前記生体情報測定装置は、押圧カフと、前記押圧カフに流体を供給する流体供給手段と、前記押圧カフ内の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサの出力信号に基づいて前記人体の血圧値を算出する第二血圧測定部と、をさらに有していてもよい。例えばオシロメトリック法などの、カフを用いた血圧測定方法はその精度に対する信頼性が確立されている。このため、このような測定方法による血圧測定部を有することで、精度の高い血圧測定も行うことが可能になり、正確な血圧値を得たいという状況にも対応することが可能になる。
　また、前記第一血圧測定部は、前記第二血圧測定部によって測定される血圧値に基づいて、前記脈波伝播時間に基づいて血圧値を算出するための算出式の較正を行う、ものであってもよい。これによれば、精度の高い血圧測定結果に基づいて脈波伝播時間により算出する血圧値の較正（算出式の較正）を行うことが可能になるため、脈波伝播時間に基づいて算出される血圧値の精度を高くすることができる。
　また、前記脈波センサは、前記生体情報測定装置が前記上腕部に装着された状態において、前記複数の電極よりも前記人体の末梢に近い側に位置するように配置されていてもよい。ＥＣＧやＰＣＧ（又はＢＣＧ）から脈波伝播時間を求める場合、脈波の検出位置は人体の中枢側（即ち心臓に近い側）から遠い位置にあるほど、即ち脈波伝播時間が長いほうがＳ／Ｎ比の高いデータを取得することができる。このため、上記のように、より末梢側（即ち、心臓から遠い側）に脈拍センサが配置されることで、正確な脈波伝播時間を算出しやすくすることができる。
　また、前記生体情報測定装置は少なくとも前記振動センサが格納される筐体を有しており、前記振動センサは、前記生体情報測定装置が前記上腕部に装着された状態において、前記筐体の前記人体の皮膚表面から最も遠くに位置する内壁面の近傍に格納されていてもよい。人体（腕）を通じて伝わってくる心臓の拍動に起因する振動が装置を揺らす際、皮膚表面から離れた位置ほど振幅が大きくなるため、このような構成であると振動（の波形）を検出しやすくすることができる。
　また、前記生体情報測定装置は、前記振動センサを複数有しており、該複数の振動センサは、前記生体情報測定装置が前記上腕部に装着された状態において、前記人体の末梢に近い側から前記人体の中枢に近い側に亘って間隔をおいて配置されていてもよい。このような構成であると、振動の伝播距離が異なる複数のセンサから出力された信号を比較することにより、ノイズ成分を除去（低減）することが可能になる。
　また、前記振動センサは基板に実装されたものであって、前記複数の前記振動センサはそれぞれ離間した異なる基板に実装されているのでもよい。センサ自体が分離して配置されているとしても、基板のような剛体で一体になっていると同一の振動データ（信号）を取得してしまうことになるため、ノイズ成分除去（低減）のためには、このような構成が望ましい。
　また、前記生体情報測定装置は、前記振動センサを複数有しており、該複数の振動センサには、前記生体情報測定装置が前記上腕部に装着された状態において、前記上腕部の周方向において対向する位置に配置される少なくとも一つの組が含まれるのであってもよい。
　常時着用して連続的に身体情報を測定するウェアラブルデバイスの場合、着用者の姿勢によっては（例えば就寝時の仰臥位など）、センサが圧迫されて振動が減衰され、適切な強度の振動を検出できないといった事態も想定される。この点、上記のように複数の振動センサが腕を挟んで対向するような位置に配置されることにより、少なくとも一方のセンサにおいて良好な振動を検出することが可能になる。
　また、前記振動センサは、前記生体情報測定装置が前記上腕部に装着された状態において、前記人体の中枢に近い側の端部近傍に位置するように配置されていてもよい。振動センサの検出対象の振動は心臓の拍動に起因するものであるため、上記構成のように人体の中枢側（即ち、心臓に近い側）に配置されることが良好な信号取得のためには望ましい。
　また、前記複数の電極の少なくともいずれか一つと前記振動センサが一体に形成されており、前記振動センサは、一体に形成された前記電極の前記人体との接触面とは反対の側に配置されていてもよい。このような電極の接触面と反対側の位置には、通常、電極を固定するための機構や、電極の電位情報を取得するための基板が配置されるが、そのような機構と一体に振動センサを設けることで、振動センサを設置するための専用部材（基板など）を省略することができる。
　また、前記振動センサはマイクロフォンであり、前記振動センサと一体に形成された前記電極には、収音構造が設けられていてもよい。このように電極とマイクロフォンが取得する振動の増幅機能を一体に構成にすることで、部品点数の増加を抑えつつ、振動センサによって取得する信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
　また、前記収音構造は前記電極に厚み方向へ貫通するように設けられた中空部であってもよい。また、前記中空部には、人体の皮膚と同程度の硬度を有する樹脂が前記接触面と面一となるように充填されていてもよい。皮膚と同程度の硬度を有する樹脂を介して振動を取得することで、振動の伝播効率が向上し、取得する信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
　また、前記樹脂は、導電性の樹脂であってもよい。このような構成であると、中空部を設けることにより皮膚との接触面積が減少する電極の接触面における接触抵抗の低下を抑制することができる。
　また、本発明は、ベルト部と、人体の心電信号を検出するための複数の電極と、前記人体の脈波を検出する脈波センサと、前記人体の心臓の拍動に起因する振動を検出する振動センサと、を備え、前記人体の上腕部に装着して用いられるセンサ装置と、
　前記心電信号の時系列データと、前記脈波の時系列データと、前記人体の心臓の拍動に起因する振動の時系列データと、に基づいて、心臓の前駆出時間及び脈波伝播時間を算出する解析処理部と、を有することを特徴とする生体情報処理システム、としても捉えることができる。
　なお、上記構成及び処理の各々は技術的な矛盾が生じない限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。
　本発明によれば、複数の生体情報センサを備え専門知識のないユーザーであっても容易にかつ負担なく着脱可能なウェアラブルセンサ及びこれを用いた生体情報測定に係る技術を提供することができる。
図１Ａは、本発明の実施形態１に係る生体情報測定装置の概略を示す外観斜視図である。図１Ｂは、本発明の実施形態１に係る生体情報測定装置のベルト部の内周面の概略を示す図である。 図２Ａは、実施形態１に係る生体情報測定装置の概略正面図である。図２Ｂは、実施形態１に係る生体情報測定装置の振動センサの配置部位を説明する説明図である。 図３は、実施形態１に係る生体情報測定装置の機能構成を示すブロック図である。 図４は、一の心拍から得られる心電波形と心拍に起因する振動の波形と脈波波形、及びこれらの各基準点の差から算出できる指標の関係を説明する図である。 図５は、実施形態１に係る生体情報測定装置による血圧測定処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、実施形態１の変形例１に係る生体情報測定装置の概略正面図である。 図７Ａは、実施形態１の変形例２についての第１の説明図である。図７Ｂは、実施形態１の変形例２についての第２の説明図である。図７Ｃは、実施形態１の変形例２についての第３の説明図である。 図８Ａは、本発明の実施形態２に係る生体情報測定装置の概略を示す外観斜視図である。図８Ｂは、実施形態２に係る生体情報測定装置のベルト部の内周面の概略を示す図である。 図９は、実施形態２に係る生体情報測定装置の振動センサの配置部位を説明する説明図である。 図１０は、実施形態２に係る生体情報測定装置の機能構成を示すブロック図である。 図１１は、実施形態２に係る生体情報測定装置における血圧算出式の較正に係る処理の流れを示すフローチャートである。 図１２は、本発明の実施形態３に係る生体情報処理システムの概略を示す図である。 図１３は、実施形態３に係る生体情報処理システムの機能構成を示すブロック図である。
　＜実施形態１＞
　以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　（装置構成）
　図１及び図２は、実施形態１における生体情報測定装置１の構成を示す概略図であり、図１Ａは生体情報測定装置１の外観斜視図を示し、図１Ｂは生体情報測定装置１のベルト部２０の内周面の概略を示している。また、図２Ａは生体情報測定装置１の概略正面図を示し、図２Ｂは、生体情報測定装置１の本体内の振動センサ１５の配置部位を説明する図である。
　図１及び図２に示すように、生体情報測定装置１は概略、本体筐体１１、制御部（図１では図示せず）、ＬＥＤインジケータ１２、操作ボタン１３、脈波センサ１４、振動センサ１５などを備える本体部１０と、固定ベルト２９、複数の電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆからなる電極部、ベルト通し環２２を備えるベルト部２０とを有する構成となっている。電極部の各電極はベルト部２０内部に配置される導電線（図示せず）などを介して本体部１０と電気的に接続されており、ユーザーは例えば左上腕部に、固定ベルト２９を用いて各電極が皮膚表面に接触するようにして生体情報測定装置１を装着する。なお、図示しないが固定ベルト２９にはフック＆ループからなる面ファスナー部が設けられており、固定ベルト２９の一方端部をベルト通し環２２に通したうえで折り返して面ファスナーを係合させることで、固定ベルト２９を環状にして上腕に固定することができる。
　図３に、生体情報測定装置１の機能構成を示すブロック図を示す。図３に示すように、生体情報測定装置１は制御部１１０、電極部１０１、脈波センサ部１０２、振動センサ部１０３、タイマ部１０４、記憶部１０５、表示部１０６、操作部１０７、電源部１０８、通信部１０９、の各機能部を備える構成となっている。
　（機能構成）
　制御部１１０は、生体情報測定装置１の制御を司る手段であり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）などを含んで構成される。制御部１１０は、操作部１０７を介してユーザーの操作を受け付けると、所定のプログラムに従って生体情報測定、情報通信など各種の処理を実行するように生体情報測定装置１の各構成要素を制御する。なお、所定のプログラムは後述の記憶部１０５に保存され、ここから読み出される。また、制御部１１０は、機能モジュールとして、心電測定部１１１、脈波測定部１１２、心拍振動測定部１１３、解析処理部１１４、第一血圧測定部１１５を備えている。これらの機能モジュールについては後述する。
　電極部１０１は、６つの電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆを含んでおり、心電信号を検出するセンサ部として機能する。具体的には、生体情報測定装置１が装着された状態において、対向する位置関係になる２つの電極がそれぞれ対となり、対となる２つの電極の電位差に基づいて心電信号が検出される。即ち、３対の電極から同時に３通りの心電信号を検出することができる。
　脈波センサ部１０２は、所望の脈波センサ１４を含んでおり、脈波信号を検出するセンサ部として機能する。本実施形態における脈波センサ１４は、図１Ｂに示すように本体筐体１１下面側（即ち、装着時に皮膚に接触する面）に配置される反射型の光電脈波センサである。反射型の光電脈波センサは赤外線や赤色光、緑色光を生体に向けて照射し、フォトダイオードなどを用いて、生体内で反射した光を検出することにより、心臓の拍動に伴って変化する血流量（血管の容量変化）を検出することができる。
　振動センサ部１０３は所望の振動センサ１５を含んでおり、心臓の拍動に起因する振動を検出するための振動センサとして機能し、ＢＣＧデータを取得する。本実施形態における振動センサ１５は、例えばピエゾ抵抗式の加速度センサであり、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）センサチップとして構成されている。図２Ｂに示すように、本実施形態においては、振動センサ１５は本体筐体１１内の、上面側（即ち、装着時に皮膚表面から最も離れた位置となる面）の内壁近傍に配置される。人体（腕）を通じて伝わってくる心臓の拍動に起因する振動が装置を揺らす際、皮膚表面から離れた位置ほど振幅が大きくなるため、このような構成であると振動（の波形）を検出しやすくすることができる。
　なお、電極部１０１を含む上記の各センサ部は、図示しないが、センサから出力された信号を増幅するアンプ部や、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部、ノイズ成分を除去するフィルタ回路などを備えている。
　タイマ部１０４は図示しないＲＴＣ（Ｒｅａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｃｌｏｃｋ）を参照して、時間を計測する機能を有している。例えば所定のイベント発生時などにおける時間をカウントし、これをアウトプットする。
　記憶部１０５は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）などの主記憶装置（図示せず）を含んで構成され、アプリケーションプログラム、後述の各測定部が測定した生体情報データなどの各種の情報を記憶する。また、ＲＡＭに加えて、例えばフラッシュメモリなどの長期記憶媒体を備えており、長期的な生体情報の記憶が可能になっている。
　表示部１０６は、ＬＥＤインジケータ１２を含んで構成され、ＬＥＤインジケータ１２の点灯、点滅などによって装置の状態、所定のイベントの発生などをユーザーに伝達する。また、操作部１０７は、複数の操作ボタン１３を含み、該操作ボタンを介してユーザーからの入力操作を受け付け、当該操作に応じた処理を制御部１１０に実行させるための機能を有する。
　電源部１０８は、装置の稼働に必要な電力を供給するバッテリー（図示せず）を含んで構成される。バッテリーは、例えばリチウムイオンバッテリーなどの二次電池であってもよいし、一次電池としてもよい。また、二次電池を備える構成の場合には、充電端子などを備える構成であってもよい。通信部１０９は、無線通信用のアンテナ、有線通信端子（いずれも図示せず）などを含み、情報処理端末などの他の機器と通信する機能を有する。なお、通信部１０９が充電端子を兼ねる構成であってもよい。
　心電測定部１１１は電極部１０１から心電信号の時系列データを取得しユーザーの心電波形を測定するとともに、記憶部１０５にＥＣＧデータを格納する。脈波測定部１１２は、脈波センサ部１０２から脈波信号の時系列データを取得しユーザーの脈波波形を測定するとともに、記憶部１０５にＰＰＧデータを格納する。心拍振動測定部１１３は、振動センサ部１０３からユーザーの心拍振動に起因する振動の時系列データを取得し心弾動図を生成するとともに、記憶部１０５にＢＣＧデータを格納する。
　解析処理部１１４は、記憶部１０５に格納されているＥＣＧデータ（心電信号の時系列データ）とＰＰＧデータ（脈波の時系列データ）とＢＣＧデータ（心臓の拍動に起因する振動の時系列データ）とに基づいて、ユーザーの心臓の前駆出時間（ＰＥＰ）及び脈波伝播時間（ＰＴＴ）を算出する。具体的には、ＥＣＧデータ、ＰＰＧデータ、ＢＣＧデータから、それぞれ心拍の基準点（例えば、ＥＣＧデータであればＲ波のピーク、ＰＰＧデータであれば脈波の立ち上がり点、ＢＣＧデータであれば血液の駆出時点など）を抽出し、当該各基準点の時間の差分を求めることにより、ＰＥＰ及びＰＴＴを算出する。
　図４は、一の心拍から得られる心電波形と心拍に起因する振動の波形と脈波波形、及びこれらの各基準点の差から算出できる指標（ＰＡＴ、ＰＥＰ、ＰＴＴ）の関係を説明する図である。図４に示すように、心電波形の基準点と脈波波形の基準点との差分（時間）を取ることにより、ＰＡＴを求めることができる。また、心電波形の基準点と振動波形の基準点の差分（時間）を取ることにより、ＰＥＰを求めることができる。そして、ＰＡＴからＰＥＰを差し引くことで、ＰＴＴを算出することができる。なお、ＰＴＴは心拍振動波形の基準点と脈波波形の基準点との差分（時間）を取ることによっても求めることができるが、心電波形のＲ波の検出が容易であり、これを全ての基準として用いることにより、容易かつ正確に各指標を得ることが可能になる。
　第一血圧測定部１１５は、解析処理部１１４が取得したＰＴＴ及び予め記憶部１０５に保存されている血圧算出式に基づいて、ユーザーの血圧値を一心拍ごとに算出する。脈波伝播時間と血圧とが相関することは古くから知られているが、このような相関関係は個体差があるため、事前に試験を行ってユーザー毎に最適化された関係式を血圧算出式として用意し、これにＰＴＴの値を入力することにより血圧値（例えばＳＢＰ）を算出することが可能になる。
　（血圧測定処理の流れ）
　次に、本実施形態に係る生体情報測定装置１の血圧測定の処理について、図５に基づいて説明する。図５は、本実施形態に係る生体情報測定装置１における血圧測定処理の流れを示すフローチャートである。
　なお、血圧測定（生体情報取得）に先立ち、ユーザーは例えば左上腕部に、ベルト部２０を用いて電極部１０１の各電極が皮膚表面に接触するようにして生体情報測定装置１を装着する。そして、操作ボタン１３を操作することにより、血圧測定（生体情報取得）を開始する。
　その後、心電測定部１１１、脈波測定部１１２、心拍振動測定部１１３が、それぞれ生体情報を取得し、記憶部１０５に格納する（Ｓ１０１）。次に、心電測定部１１１により、３つの電極対のうち、使用する電極対、より正しくはどの電極対の電位差から得られるＥＣＧデータを用いてこの後の処理を行うかが決定される（Ｓ１０２）。この際には、最も正常（及び明瞭）な心電波形が取得できる電極の対が選択される。
　続けて、解析処理部１１４が、心電波形基準点の抽出（Ｓ１０３）、脈波波形基準点の抽出（Ｓ１０４）、心拍振動波形の基準点の抽出（Ｓ１０５）を行う。さらに、抽出した各基準点に基づき、ＰＡＴの算出（Ｓ１０６）、ＰＥＰの算出（Ｓ１０７）を行い、算出したＰＡＴとＰＥＰに基づいてＰＴＴの算出を行う（Ｓ１０８）。さらに、算出されたＰＴＴを用いて、第一血圧測定部１１５が血圧値の算出を行い（Ｓ１０９）、一拍の血圧測定が終了する。なお、測定された血圧のデータは時系列データとして記憶部１０５に保存される。
　そして、次に所定の測定終了条件（例えば、終了ボタンが押下された、記憶容量が十分に残っていない、など）を満たしているか否かを判断する処理を行う（Ｓ１１０）。ここで、終了条件を満たしていないと判断された場合には、ステップＳ１０１に戻って以降の処理を繰り返す。一方、ステップＳ１１０において、終了条件を満たしていると判定された場合には、血圧測定を終了する。
　なお、ステップＳ１０９で算出された血圧値が所定の条件を満たす場合（例えば、所定の上下限値を逸脱する）や、記憶部１０５に記憶された血圧値の時系列データが所定の条件を満たす場合（所定時間を超えて所定値以上の血圧が継続しているなど）には、ＬＥＤインジケータ１２を点灯、点滅させることにより、ユーザーに報知するようにしてもよい。
　以上見たような本実施形態に係る生体情報測定装置１によれば、専門知識のないユーザーでも自ら着脱が容易に行え、非侵襲的に心拍ごとの血圧値を算出することができるウェアラブルデバイスを提供することができる。これにより、ユーザーの日常生活の質を落とさずに、常時（或いは長期間の）連続した血圧測定を用意に行うことができ、疾患やその予兆の早期発見に役立てることが可能になる。
　（変形例１）
　上記実施形態１に係る生体情報測定装置１は、様々な形での変形が可能である。図６にこのような変形例の一例を示す。なお、以下の変形例及び他の実施形態の説明においては、実施形態１と同一の構成及び処理については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図６は変形例１に係る生体情報測定装置３の概略正面図である。本変形例に係る生体情報測定装置３は、生体情報測定装置１とほぼ同様の構成であるが、振動センサを複数有する点において異なっている。
　生体情報測定装置３はベルト部３０の周方向において、本体筐体１１と対向する位置に、振動センサ筐体３１を備える構成となっている。振動センサ筐体３１内には、第二の振動センサ（図示せず）が設けられている。また、第二の振動センサはベルト部３０内の図示しない導電部を介して本体部１０と電気的に接続される。そして、生体情報測定装置３がユーザーの上腕部に装着された状態では、本体筐体１１と振動センサ筐体３１とが、上腕部の周方向において対向する位置に配置され、振動センサ１５と第二の振動センサとが組上腕を挟んで反対方向に位置する組になる構成となっている。
　常時着用して連続的に身体情報を測定するウェアラブルデバイスの場合、着用者の姿勢によっては（例えば就寝時の仰臥位など）、センサが圧迫されて振動が減衰され、適切な強度の振動を検出できないといった事態も想定される。この点、本変形例に係る生体情報測定装置３のように複数の振動センサが腕を挟んで対向するような位置に配置されることにより、少なくとも一方のセンサにおいて良好な振動を検出することが可能になる。
　（変形例２）
　続けて、他の変形例について説明する。図７は、第二の変形例に係る生体情報測定装置４について示す図であり、図７Ａは、生体情報測定装置４のベルト部４０の内周面の概略を示す図であり、図７Ｂは生体情報測定装置４の電極４１の概略底面図、図７Ｃは生体情報測定装置４の電極及び振動センサ４５について説明する簡易断面図である。なお、図７Ｃ中の破線は、固定ベルト４９の内周面のラインを示しており、破線より上は固定ベルト４９の内部に位置することを示す。
　本変形例に係る生体情報測定装置４は振動センサ４５がマイクロフォンであり、電極４１と振動センサ４５が一体に形成されている。そして、図７Ａに示すように、生体情報測定装置４のベルト部４０の内周面には、そのような振動センサ４５と一体形成された電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆが配置された構成となっている。
　続けて、本変形例に係る電極４１の構造についてさらに詳細に説明する。図７Ｂ、図７Ｃに示すように、生体情報測定装置４の電極４１は電極の接触面とは反対側の面において基板４３及び当該基板に実装された振動センサ４５が設けられた構造となっている。このような構造とすることで、電極の電位情報を取得するための基板と振動センサを配置するための基板と一体化することができ、装置部材を省略することができる。
　また、電極４１は円形で中央部に厚み方向に貫通した中空部が設けられている。当該中空部は、振動センサ４５としてのマイクロフォンの収音構造となる。このように、電極とマイクロフォンが検出する振動の増幅機能を一体に構成にすることで、部品点数の増加を抑えつつ、振動センサによって取得する信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
　さらに、電極４１の中空部には人体の皮膚と同程度の硬度の導電性樹脂４２が、電極４１の皮膚との接触面と面一となるように充填されている。皮膚と同程度の硬度を有する樹脂を介して振動を取得することで、振動の伝播効率が向上し、取得する信号のＳ／Ｎ比を向上させることができるとともに、導電性の樹脂であるため、中空部を設けることにより皮膚との接触面積が減少する電極の接触面における接触抵抗の低下を抑制することができる。
　＜実施形態２＞
　次に本発明の他の実施形態について、図８乃至図１１に基づいて説明する。
　（装置構成）
　図８及び図９は、実施形態２における生体情報測定装置５の構成を示す概略図であり、図８Ａは生体情報測定装置５の外観斜視図を示し、図８Ｂは生体情報測定装置５のベルト部６０の内周面の概略を示している。また、図９は生体情報測定装置５の本体筐体５１内の振動センサ５５ａ、５５ｂの配置部位を説明する図である。なお、図８、図９中の黒色矢印は、生体情報測定装置５を人体の上腕に装着した際に、末梢側の位置する方向を示している。即ち、矢印が指し示している側が、装置を装着した際に末梢側（心臓から遠い側を示している）。
　図８及び図９に示すように、生体情報測定装置５は概略、本体部５０とベルト部６０を有する構成となっている。本体部５０は、本体筐体５１、制御部（図８、９では図示せず）、液晶ディスプレイ５２、操作ボタン５３、振動センサ５５ａ、５５ｂなどを備えている。また、ベルト部６０は、固定ベルト６１、複数の電極６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ、６２ｆからなる心電電極部６２、同じく複数の電極６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄからなる脈波電極部６３、面ファスナー（フック部６５）などを備えている。本実施形態においては、電極６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄが脈波センサに相当する。
　なお、図８Ｂに示すように、心電電極部６２と、脈波電極部６３とは、装置を装着した状態において脈波電極部６３の方が末梢に近い側に位置するように配置されている。ＥＣＧやＰＣＧ（又はＢＣＧ）から脈波伝播時間を求める場合、脈波の検出位置は人体の中枢側から遠い位置にあるほど、即ち脈波伝播時間が長いほうがＳ／Ｎ比の高いデータを取得することができる。このため、上記のように、より末梢に近い側に脈拍センサが配置されることで、正確な脈波伝播時間を算出しやすくすることができる。
　上記各電極はベルト部６０に配置される導電線（図示せず）などを介して本体部５０と電気的に接続されており、ユーザーは例えば左上腕部に、固定ベルト６１を用いて各電極が皮膚表面に接触するようにして生体情報測定装置５を装着する。なお、図示しないが固定ベルト６１の外周面側に面ファスナーのループ部が設けられており、固定ベルト上腕部に巻き付けてフック部６５をループ部に係合させることで、装置を上腕に固定することができる。
　また、図９に示すように、本実施形態に係る生体情報測定装置５は、振動センサを二つ（振動センサ５５ａ、５５ｂ）を備えており、これらは一つずつ本体部５０の長手方向の両端近傍に配置されている。即ち、装置が上腕部に装着された状態において、ユーザーの末梢に近い側から中枢に近い側に亘って間隔をおいて配置された状態となっている。このような構成であると、振動の伝播距離が異なる複数のセンサから出力された信号を比較することにより、ノイズ成分を除去（低減）することが可能になる。また、振動センサ５５ａ、５５ｂはそれぞれが離間した別々の基板上に設けられている。センサ自体が分離して配置されているとしても、基板のような剛体で一体になっていると同一の振動データ（信号）を取得してしまうことになるため、ノイズ成分除去（低減）のためには、このような構成が望ましい。
　（機能構成）
　図１０に、生体情報測定装置５の機能構成を示すブロック図を示す。図１０に示すように、生体情報測定装置５は制御部５１０、電極部１０１、脈波センサ部５０２、振動センサ部５０３、押圧カフ５０４、ポンプ５０５、弁５０６、圧力センサ５０７、タイマ部１０４、記憶部１０５、表示部５１６、操作部１０７、電源部１０８、通信部１０９、の各機能部を備える構成となっている。
　このうち、電極部１０１、タイマ部１０４、記憶部１０５、操作部１０７、電源部１０８、通信部１０９については、実施形態１に係る生体情報測定装置１と同様の構成であるため、説明は省略する。また、表示部５１６についても、本実施形態においては液晶ディスプレイ５２を備えることにより、多様な情報の表示が可能となっていることの他は機能面において生体情報測定装置１の表示部１０６と同様である。
　本実施形態における脈波センサ部５０２は、図８Ｂに示すように、脈波センサとしての４つの電極６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄを含んで構成される。脈波センサ部５０２は、電極６３ａと６３ｄとの間に電流を流し、通電状態で電極６３ｂ、６３ｃ間の電圧を検出することによって脈波を検出する。電極６３ａと６３ｄとが通電状態であれば、電極６３ｂ及び６３ｃに当接する動脈を伝播する脈波による電気インピーダンスの変化（動脈の容積変化）を検出することができ、これにより脈波を検出することができる。
　押圧カフ５０４、ポンプ５０５、弁５０６、圧力センサ５０７は、いずれも後述のようにオシロメトリック法による血圧測定のために用いられる構成要素である。押圧カフ５０４はベルト部６０内に配置される空気袋であり、後述する第二血圧測定部５１１によって制御されるポンプ５０５、弁５０６の開閉によって、押圧カフ５０４の空気の流入出が行われる。圧力センサ５０７は、押圧カフ５０４内の圧力を検出し、当該圧力を表す電気信号を生成する。圧力センサ５０７は、例えばピエゾ抵抗式圧力センサとすることができる。ポンプ５０５、弁５０６は、本体部５０内に配置される。
　制御部５１０は、生体情報測定装置５の制御を司る手段であり、概ねは実施形態１に係る生体情報測定装置１と同様の構成である。ただし、機能モジュールとして第二血圧測定部５１１と血圧算出式較正部５１２を備える点において異なっている。
　第二血圧測定部５１１は、所定の条件を満たした場合に、押圧カフ５０４（ポンプ５０５、弁５０６）を制御し、圧力センサ５０７の出力信号に基づくオシロメトリック法による血圧測定を実行し、記憶部１０５に測定結果を保存する。ここで、所定の条件とは例えば、操作ボタン５３を介したユーザーの指示入力を受け付けた場合の他、第一血圧測定部１１５の測定血圧値が、所定時間に亘って上下限値を逸脱している場合や、所定時間内の変動幅が所定値以上となっている場合、などが考えられる。
　血圧算出式較正部５１２は、第二血圧測定部５１１による（即ち、オシロメトリック法による）血圧測定が行われた場合に、記憶部１０５に記憶された当該血圧測定の結果を用いて、第一血圧測定部１１５による血圧算出のための血圧算出式の較正を行う。
　（血圧算出式の較正処理の流れ）
　以下で、図１１に基づいて、本実施形態に係る生体情報測定装置５の血圧算出式の較正に係る処理の流れについて説明する。図１１は、生体情報測定装置５における血圧算出式の較正に係る処理の流れを示すフローチャートである。図１１に示すように、装置による血圧値の測定は、先ずは実施形態１の場合と同様に、第一血圧測定部１１５によりＰＴＴに基づいた心拍ごとの連続測定が行われる（Ｓ１０９）。
　その後、制御部５１０は、第一血圧測定部１１５による測定血圧値が、所定の条件を満たすか否かを判断する処理を行う（Ｓ２０１）。所定の条件は例えば、所定時間に亘って測定値が上下限値を逸脱している場合や、所定時間内の測定値の変動幅が所定値以上となっている場合、等とすることができる。ここで、所定の条件を満たしていないと判断された場合には、血圧算出式の較正は行わずに、一旦フローを終了する。
　一方、ステップＳ２０１で、所定の条件を満たすと判断された場合には、制御部５１０は、オシロメトリック法による血圧測定を実施する旨を、液晶ディスプレイ５２を介してユーザーに報知する（Ｓ２０２）。なお、表示以外に音声による報知を行うのであってもよい。ユーザーに対する報知を行った後、第二血圧測定部５１１により、ポンプ５０５、弁５０６が制御されオシロメトリック法による血圧測定が実行される（Ｓ２０３）。オシロメトリック法による血圧測定が終了すると、測定結果が記憶部１０５に保存される（Ｓ２０４）。なお、この際に液晶ディスプレイ５２に、測定結果を表示するようにしてもよい。
　そして、血圧算出式較正部５１２により、ステップＳ２０４で記憶部１０５に保存された血圧の測定結果に基づいて、血圧算出式の較正が実行され、更新された血圧算出式が記憶部１０５に保存されて（Ｓ２０５）、血圧算出式較正の一連のフローを一旦終了する。なお、上記のステップＳ２０２の処理においてユーザーに報知した後、ユーザーの許可（測定指示）を受けてから、ステップＳ２０３の処理に進むような処理としても構わない。
　以上見てきたような、本実施形態に係る生体情報測定装置５によれば、ＰＴＴに基づく心拍ごとの連続血圧測定と、オシロメトリック法による精度の高い血圧測定とを、一のウェアラブルデバイスで実現することが可能になる。これにより、ユーザーは一つの装置を装着するだけで、簡便な連続血圧測定と、正確な血圧測定とを状況に応じて使い分けることができる。また、オシロメトリック法による血圧測定結果を用いて、ＰＴＴに基づく血圧算出式の較正を行うことができるため、心拍ごとの連続血圧測定についても高い精度を維持することが可能になる。
　＜実施形態３＞
　なお、上記の各例では本発明は生体情報測定装置として適用され、記憶部や表示部も含めてすべての機能が一の生体情報測定装置に集約された構成であったが、本発明はこれらの構成や機能の一部を分離した生体情報処理システムとして適用することも可能である。図１２及び図１３にこのような情報処理システムの例を示す。図１２は本実施形態に係る生体情報処理システム７の概略を示している。図１２に示すように、生体情報処理システム７は、ユーザーの上腕に装着されるセンサ装置７１と、センサ装置７１が取得する生体情報を処理する情報処理端末７２を備えている。センサ装置７１は、図示しないが複数の電極（心電センサ）、脈波センサ、振動センサ、を備えるウェアラブルデバイスであり、ベルトなどによってユーザーの上腕に固定して用いられる。情報処理端末７２は、センサ装置７１と通信可能であればどのようなものであってもよいが、例えばスマートフォンを情報処理端末７２として用いることができる。
　図１３は、生体情報処理システム７のセンサ装置７１及び情報処理端末７２の機能構成を示すブロック図である。センサ装置７１は、電極部１０１、脈波センサ部１０２、振動センサ部１０３、制御部７１０、記憶部７０５、操作部１０７、電源部１０８、通信部１０９の機能部を有している。また、制御部７１０はその機能モジュールとして、心電測定部１１１、脈波測定部１１２、心拍振動測定部１１３を備えている。
　センサ装置７１は、実施形態１の生体情報測定装置１と同様の構成を多く有するが、制御部７１０における機能モジュールが省略されている点、及び表示部が省略されている点が特に異なっている。また、記憶部７０５についても、ＲＡＭやＲＯＭなどの主記憶装置のみを有するのみであり、記憶容量は限られている。このため、後述のように各センサ部によって測定された生体情報は、リアルタイムに通信部１０９を介して情報処理端末７２に送信される。
　情報処理端末７２は通信部７２５を介してセンサ装置７１と通信を行い、センサ装置７１が測定したユーザーの生体情報を受信する。通信規格は特に限定されないが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、赤外線通信などの無線通信規格により通信を行うことができる。なお、情報処理端末７２のハードウェア構成はスマートフォンの構成そのものであり、例えば、タッチパネルディスプレイが表示部７２２及び操作部７２６を兼ねるものとなっている。
　通信部７２５を介して受信した情報は記憶部７２１に保存され、当該保存された情報に基づいて、解析処理部７２３による解析処理、及び血圧測定部７２４による血圧測定処理が行われる。なお、解析処理部７２３及び血圧測定部７２４はそれぞれ、生体情報測定装置１の解析処理部１１４及び第一血圧測定部１１５と同様の機能を有する構成であるため、説明は省略する。
　以上、見たように本実施形態の生体情報処理システム７は、生体情報のセンシングをセンサ装置７１で行い、生体情報の解析処理、血圧測定処理などは情報処理端末７２により行う構成となっている。このような構成によれば、ウェアラブルデバイスの構成を簡略化することができる。また、上記実施例のように既に存在する情報処理端末を活用することも可能であるため、システム全体のコストを抑えることができる。
　＜その他＞
　上記の各例の説明は、本発明を例示的に説明するものに過ぎず、本発明は上記の具体的な形態には限定されない。本発明は、その技術的思想の範囲内で種々の変形及び組み合わせが可能である。例えば、上記の実施形態１で採用した光電式の脈波センサを実施形態２の装置に適用してもよいし、実施形態１の変形例２で採用した電極と振動センサの一体構造を実施例２の装置に適用してもよい。また、実施形態２におい二か所に配置されていた振動センサを、中枢側に配置されたもののみとしてもよい。
　また、上記の各例では、各生体情報及び各指標は血圧値の測定のために用いられていたが、当該生体情報及び指標そのものを活用することも可能である。例えば、ＰＥＰはその時間が長いほど心臓の機能が低下しているものと想定されるため、ＰＥＰが所定の値を超えるようであれば、その旨の警告を報知するようにしてもよい。
　１、３、４、５・・・生体情報測定装置
　１０、５０・・・本体部
　１１、５１・・・本体筐体
　１２・・・ＬＥＤインジケータ
　１３、５３・・・操作ボタン
　１４・・・脈波センサ
　１５、４５・・・振動センサ
　１０１・・・電極部
　１０２・・・脈波センサ部
　１０３・・・振動センサ部
　１０４・・・タイマ部
　１０５、７０５、７２１・・・記憶部
　１０６、５１６、７２２・・・表示部
　１０７、７２６・・・操作部
　１０８・・・電源部
　１０９、７２５・・・通信部
　１１０、５１０、７１０・・・制御部
　２０、３０、４０、６０・・・ベルト部
　２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆ、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ、６２ｆ、６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ・・・電極
　２２・・・ベルト通し環
　２９、４９、６１・・・固定ベルト
　３１・・・振動センサ筐体
　４２・・・導電性樹脂
　４３・・・基板
　５２・・・液晶ディスプレイ
　６２・・・心電電極部
　６３・・・脈波電極部
　６５・・・フック部
　７・・・生体情報処理システム
　７１・・・センサ装置
　７２・・・情報処理端末

Claims (16)

  1. 　人体の上腕部に装着して用いられる生体情報測定装置であって、
    　前記上腕部に巻き付けられるベルト部と、
    　前記人体の心電信号を検出するための複数の電極を備える心電測定手段と、
    　前記人体の脈波を検出するための脈波センサを備える脈波測定手段と、
    　前記人体の心臓の拍動に起因する振動を検出するための振動センサを備える心拍振動測定手段と、
    　前記心電信号の時系列データと前記脈波の時系列データと前記心臓の拍動に起因する振動の時系列データとに基づいて、心臓の前駆出時間及び脈波伝播時間を算出する解析処理部と、
    　を有することを特徴とする、生体情報測定装置。
  2. 　前記解析処理部が算出する脈波伝播時間に基づいて、前記人体の血圧値を算出する第一血圧測定部をさらに有する、
    　ことを特徴とする、請求項１に記載の生体情報測定装置。
  3. 　押圧カフと、前記押圧カフに流体を供給する流体供給手段と、前記押圧カフ内の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサの出力信号に基づいて前記人体の血圧値を算出する第二血圧測定部と、をさらに有する、
    　ことを特徴とする、請求項２に記載の生体情報測定装置。
  4. 　前記第一血圧測定部は、前記第二血圧測定部によって測定される血圧値に基づいて、前記脈波伝播時間に基づいて血圧値を算出するための算出式の較正を行う、
    　ことを特徴とする、請求項３に記載の生体情報測定装置。
  5. 　前記脈波センサは、前記生体情報測定装置が前記上腕部に装着された状態において、前記複数の電極よりも前記人体の末梢に近い側に位置するように配置されている、
    　ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
  6. 　少なくとも前記振動センサが格納される筐体を有しており、
    　前記振動センサは、前記生体情報測定装置が前記上腕部に装着された状態において、前記筐体の前記人体の皮膚表面から最も遠くに位置する内壁面の近傍に格納されている、
    　ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
  7. 　前記振動センサを複数有しており、該複数の振動センサは、前記生体情報測定装置が前記上腕部に装着された状態において、前記人体の末梢に近い側から前記人体の中枢に近い側に亘って間隔をおいて配置されている、
    　ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
  8. 　前記振動センサは基板に実装されたものであって、前記複数の前記振動センサはそれぞれ離間した異なる基板に実装されている、
    　ことを特徴とする、請求項７に記載の生体情報測定装置。
  9. 　前記振動センサを複数有しており、該複数の振動センサには、前記生体情報測定装置が前記上腕部に装着された状態において、前記上腕部の周方向において対向する位置に配置される少なくとも一つの組が含まれる、
    　ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
  10. 　前記振動センサは、前記生体情報測定装置が前記上腕部に装着された状態において、前記人体の中枢に近い側の端部近傍に位置するように配置されている、
    　ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
  11. 　前記複数の電極の少なくともいずれか一つと前記振動センサが一体に形成されており、
    　前記振動センサは、一体に形成された前記電極の前記人体との接触面とは対向する側に配置されている、
    　ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
  12. 　前記振動センサはマイクロフォンであり、
    　前記振動センサと一体に形成された前記電極には、収音構造が設けられている、
    　ことを特徴とする、請求項１１に記載の生体情報測定装置。
  13. 　前記収音構造は前記電極に厚み方向へ貫通するように設けられた中空部である、
    　ことを特徴とする、請求項１２に記載の生体情報測定装置。
  14. 　前記中空部には、人体の皮膚と同程度の硬度を有する樹脂が前記接触面と面一となるように充填されている、
    　ことを特徴とする、請求項１３に記載の生体情報測定装置。
  15. 　前記樹脂は、導電性の樹脂である
    　ことを特徴とする、請求項１４に記載の生体情報測定装置。
  16. 　ベルト部と、人体の心電信号を検出するための複数の電極と、前記人体の脈波を検出する脈波センサと、前記人体の心臓の拍動に起因する振動を検出する振動センサと、を備え、前記人体の上腕部に装着して用いられるセンサ装置と、
    　前記心電信号の時系列データと、前記脈波の時系列データと、前記人体の心臓の拍動に起因する振動の時系列データと、に基づいて、心臓の前駆出時間及び脈波伝播時間を算出する解析処理部と、
    　を有することを特徴とする、生体情報処理システム。
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