JP6642010B2 - 圧脈波測定装置及び生体情報測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧脈波測定装置及び生体情報測定装置に関する。

手首の橈骨動脈等の動脈が通る生体部位に圧力センサを直接接触させた状態で、この圧力センサにより検出される情報を用いて脈拍や血圧等の生体情報を測定することのできる生体情報測定装置が知られている。この生体情報測定装置では、圧力センサと動脈との位置関係が生体情報の測定精度に影響する。そこで、下記特許文献１〜６に示すように、生体部位と圧力センサとの位置調整を行うための構成が提案されている。

特許文献１に記載の生体情報測定装置は、生体部位に接触させる６×７＝４２個のセンサ群を有し、センサ群の各センサの出力が良好になるように、センサ群の動脈方向の傾きを手動で調整できる機構を有するものとなっている。

特許文献２に記載の生体情報測定装置は、生体部位に接触させる６×７＝４２個のセンサ群を有している。この生体情報測定装置は、センサ群の接触を手の動きに追従させるべく、センサ群が４分割されており、各分割エリアの高さを調整可能な機構を有するものとなっている。

特許文献３には、生体部位に接触させる圧力センサを有し、圧力センサを動脈と交差する方向に移動させる駆動部を有する生体情報測定装置が開示されている。

特許文献４には、生体部位に接触させる圧力センサ列を有し、圧力センサ列を圧力センサ列の押圧方向と交差する面内で回転させる駆動部を有する生体情報測定装置が開示されている。

特許文献５及び特許文献６には、生体部位に接触させる圧力センサ列が複数並べて形成された押圧面を有し、この押圧面を、複数の圧力センサ列の配列方向と直交する方向に伸びる軸を中心に回転させる駆動部を有する生体情報測定装置が開示されている。

特開２０１０−２２０９４８号公報 特開２０１０−２２０９４９号公報 特開平０２−００１２２０号公報 特開２００２−３３０９３２号公報 特開平０１−２８８２２８号公報 特開平０１−２０９０４５号公報

特許文献１，２に記載の装置は、センサ群の生体部位への接触状態を変えることはできるものの、利用者の手首の形に追従して接触状態が変化したり、手動で接触状態が変化させられたりするものである。このため、生体情報の測定精度を十分に考慮したセンサの位置決めを行うことはできない。

特許文献３〜６に記載の装置は、圧力センサの出力が良好となるように圧力センサの位置を制御するものであるため、生体情報の測定精度を考慮した圧力センサの位置決めが可能である。しかし、圧力センサを生体部位に対して押圧し、その状態で圧力センサから出力される圧脈波を用いて生体情報を算出する場合には、押圧力によって動脈の位置が変化することが想定される。特許文献３〜６に記載の装置では、このような位置変化に十分に追従することは難しい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、生体部位に接触させて用いるセンサ部の生体部位との接触状態を柔軟に変更して圧脈波の測定精度を向上させることのできる圧脈波測定装置と、この圧脈波測定装置を有する生体情報測定装置を提供することを目的とする。

本発明の圧脈波測定装置は、一方向に並ぶ複数の圧力検出素子を含む素子列が形成されたセンサ部と、生体の体表面に対して前記センサ部を押圧する押圧部と、前記押圧部の押圧方向に直交する２つの軸の各々の周りに前記センサ部を回転させる回転制御部材と、を備え、前記回転制御部材は、前記押圧方向を回転軸として相対的に回転する第一の部材及び第二の部材を含み、前記第一の部材と前記第二の部材は、それぞれ、前記第一の部材と前記第二の部材が相対的に回転することによる回転運動を、前記センサ部の前記２つの軸の各々の周りの回転運動に変換する運動変換機構を有するものである。

本発明の生体情報測定装置は、前記圧脈波測定装置と、前記センサ部の圧力検出素子により検出される圧脈波に基づいて生体情報を算出する生体情報算出部と、を備えるものである。

本発明によれば、生体部位に接触させて用いるセンサ部の生体部位との接触状態を柔軟に変更して圧脈波の測定精度を向上させることのできる圧脈波測定装置と、この圧脈波測定装置を有する生体情報測定装置を提供することができる。

本発明の一実施形態である血圧測定装置に搭載される圧脈波測定部１００の手首への装着状態を示す図である。 図１に示す圧脈波測定部１００の拡大図である。 図１に示す圧脈波測定部１００のセンサテーブル３及びセンサ部６を押圧方向の反対方向から見た平面図である。 図２に示す圧脈波測定部１００における回転制御部材５の詳細構成を模式的に示す斜視図である。 図４に示すリングカム４０を模式的に示す斜視図である。 図５に示すリングカム４０を押圧方向の反対方向から見た平面図である。 図４に示すセンサテーブル３をセンサ固定面３ｃに垂直な方向から見た平面図と、センサ固定面３ｃに平行な方向から見た側面図とを併せて示す図である。 センサテーブル３のセンサ固定面３ｃが押圧方向に垂直な状態において圧脈波測定部１００を押圧方向の反対方向から見た平面図である。 第一のカム面４０ａ、第二のカム面４０ｂ、及び、第三のカム面４０ｃの各々の起伏パターンの一例を示す図である。 図４に示した回転制御部材５の詳細構成を示す分解斜視図である。 血圧測定装置のブロック構成を示す模式図である。 本実施形態の血圧測定装置の連続血圧測定モードにおける校正用データ生成までの動作を説明するためのフローチャートである。 ２つの素子列の一方が橈骨動脈を閉塞できていない状態の例を示す図である。 センサ部６による手首への押圧力を変化させていったときに、センサ部６の各圧力検出素子により検出される圧脈波の振幅値の一例を示した図である。 圧脈波測定部１００を手首に当てて、空気袋２によりセンサ部６を手首に向けて押圧していく状態を示す図である。 手首への押圧力の変化と、最適圧力検出素子により検出される圧脈波の変化の一例を示した図である。 脈波包絡線データの一例を示す図である。 本実施形態の血圧測定装置の連続血圧測定モードにおける連続血圧測定動作を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態である血圧測定装置に搭載される圧脈波測定部１００の手首への装着状態を示す図である。本実施形態の血圧測定装置は、図示しないベルトにより、血圧測定対象となる動脈（図１の例では橈骨動脈Ｔ）が体表面（皮膚）の下に存在する生体部位（図１の例では利用者の手首）に装着して用いられる。圧脈波測定部１００は圧脈波測定装置を構成する。

図２は、図１に示す圧脈波測定部１００の拡大図である。

圧脈波測定部１００は、空気袋２を内蔵する筐体１と、空気袋２に固定された回転制御部材５と、回転制御部材５に固定されたセンサ部６と、を備える。

空気袋２は、図示しないポンプにより内部の空気量が制御されることで、空気袋２に固定された回転制御部材５を図２中の上下方向に移動させる。

空気袋２は、血圧測定装置が手首に装着された状態において、回転制御部材５を生体部位に近づく方向（図２中の下方向）に移動させることで、回転制御部材５に固定されたセンサ部６を生体部位の体表面に対して押圧する押圧部として機能する。押圧部は、センサ部６を体表面に対して押圧できる機構であれば何でもよく、空気袋を用いたものには限定されない。

図１に示す装着状態では、圧脈波測定部１００に含まれるセンサ部６のセンサ面６ｂが利用者の手首の皮膚に接触する。この状態で空気袋２に注入される空気量が増えることで、空気袋２の内圧が増加し、回転制御部材５及びセンサ部６は手首の橈骨動脈Ｔに向けて押圧される。以下、センサ部６による橈骨動脈Ｔへの押圧力は、空気袋２の内圧と等価であるとして説明する。空気袋２によって回転制御部材５及びセンサ部６が押圧される方向を押圧方向という。

回転制御部材５は、空気袋２に固定された固定部４と、固定部４に連結された第一の部材としてのセンサテーブル３と、を備える。

センサテーブル３は、センサ部６が固定されたセンサ固定面３ｃを有する板状の部材である。センサテーブル３の押圧方向における２つの端面のうち、図１の装着状態において手首に近い側にある端面がセンサ固定面３ｃとなっている。

センサ部６は、接着剤等によってセンサ固定面３ｃに固定されている。

図３は、図１に示す圧脈波測定部１００のセンサテーブル３及びセンサ部６を押圧方向の反対方向から見た平面図である。

図３に示すように、センサテーブル３のセンサ固定面３ｃに固定されたセンサ部６のセンサ面６ｂには、素子列６０と素子列７０とが形成されている。センサ部６のセンサ面６ｂとセンサ固定面３ｃは平行になっている。

素子列６０は、図１に示す装着状態において、装着部位に存在する橈骨動脈Ｔの伸びる方向Ａと交差（図３の例では直交）する方向Ｂ（一方向に相当）に並ぶ複数の圧力検出素子６ａによって構成されている。素子列７０は、方向Ｂに並ぶ複数の圧力検出素子７ａによって構成されている。素子列６０と素子列７０は、方向Ａに配列されている。センサ部６のセンサ面６ｂは、方向Ｂに長手の矩形状となっているが、これに限定されるものではない。

本明細書において２つの方向や２つの軸が直交する場合の、この２つの方向や２つの軸のなす角度（＝９０°）には公差が含まれていてもよい。

各圧力検出素子６ａと、この圧力検出素子６ａと方向Ｂでの位置が同じ圧力検出素子７ａとがペアを構成する。センサ部６のセンサ面６ｂには、このペアが方向Ｂに複数配列された構成となっている。

センサ部６のセンサ面６ｂは、単結晶シリコン等から成る半導体基板の表面であり、圧力検出素子６ａ，７ａは、この半導体基板表面に形成された感圧ダイオード等で構成される。圧力検出素子は、物体と接触して圧力に応じた信号を検出できるものであればよく、特に限定はされない。

圧力検出素子６ａ（７ａ）は、その配列方向が橈骨動脈Ｔと交差（略直交）するように橈骨動脈Ｔに対して押圧されることにより、橈骨動脈Ｔから発生して皮膚に伝達される圧力振動波、すなわち圧脈波を検出する。

各圧力検出素子６ａ（７ａ）の配列方向の間隔は、橈骨動脈Ｔ上に必要かつ充分な数が配置されるように充分小さくされている。各圧力検出素子６ａ（７ａ）の配列長さは、橈骨動脈Ｔの径寸法より必要かつ充分に大きくされている。

センサテーブル３は、押圧方向に伸びる回転軸Ｊ１を通り、かつ、回転軸Ｊ１に直交する２つの軸の各々の周りに回転可能に構成されている。

図３には、回転軸Ｊ１を通る方向Ｂに延びた第一の軸Ｘと、回転軸Ｊ１を通る方向Ａに延びた第二の軸Ｙとが示されている。センサテーブル３は、センサ固定面３ｃを第一の軸Ｘ及び第二の軸Ｙの各々の周りに回転可能に、固定部４によって支持されている。

図３の例では、第一の軸Ｘの方向Ａにおける位置は、素子列６０と素子列７０との間の任意の位置（図３の例では中間）に設定されている。しかし、第一の軸Ｘの方向Ａにおける位置は、これに限らず、例えば素子列６０の左側や素子列７０の右側等に設定されていてもよい。

また、図３の例では、第二の軸Ｙの方向Ｂにおける位置は、素子列６０と素子列７０をそれぞれ均等に２分割する直線上に設定されている。しかし、第二の軸Ｙの方向Ｂにおける位置は、これに限らず、各素子列６０，７０上の任意の位置にあればよい。また、第二の軸Ｙの方向Ｂにおける位置は、各素子列６０，７０と交差しない位置（各素子列の上側又は下側）に設定されていてもよい。

回転軸Ｊ１とセンサテーブル３に設けられた後述する第一の当接部材３ｄを結ぶ方向は、素子列６０及び素子列７０の各々に含まれる圧力検出素子の並ぶ方向である方向Ｂと一致している。本明細書において２つの方向が一致する場合の２つの方向のなす角度（＝０°）には公差が含まれていてもよい。

図４は、図２に示す圧脈波測定部１００における回転制御部材５の詳細構成を模式的に示す斜視図である。図５は、図４に示すリングカム４０を模式的に示す斜視図である。図６は、図５に示すリングカム４０を押圧方向の反対方向から見た平面図である。図７は、図４に示すセンサテーブル３をセンサ固定面３ｃに垂直な方向から見た平面図と、センサ固定面３ｃに平行な方向から見た側面図とを併せて示す図である。

回転制御部材５の固定部４は、回転軸Ｊ１を中心に回転可能に構成された第二の部材としてのリングカム４０と、リングカム４０を回転駆動するための超音波モータ４６と、センサ固定面３ｃを押圧方向に直交する２つの軸（図３の第一の軸Ｘ及び第二の軸Ｙ）の各々の周りに回転可能にセンサテーブル３を支持し、かつ、超音波モータ４６の一部が固定されるベース４８と、を備える。センサテーブル３は、固定ネジ３ａによってベース４８に固定されている。

図５及び図６に示すように、リングカム４０は押圧方向に厚みを持ち、押圧方向における平面視が略リング状の部材である。リングカム４０の押圧方向における一方の端面（センサテーブル３と対向する側の端面）は、第一のカム面４０ａと、第二のカム面４０ｂと、第三のカム面４０ｃと、底面４０ｄと、により構成されている。

第一のカム面４０ａ、第二のカム面４０ｂ、及び、第三のカム面４０ｃは、それぞれ、リングカム４０の回転軸Ｊ１を中心とする円の円周に沿って延びて形成されている。

第一のカム面４０ａ、第二のカム面４０ｂ、及び、第三のカム面４０ｃは、それぞれ、回転軸Ｊ１を中心とする円の円周方向に沿って予め決められたパターンの起伏が設けられた面である。この起伏のパターンについては後述する。

図６に示すように、第一のカム面４０ａは、回転軸Ｊ１を中心とする半径ｒ１の円と、回転軸Ｊ１を中心とする半径ｒ２（＜ｒ１）の円とで囲まれる領域によって構成されている。

第二のカム面４０ｂは、回転軸Ｊ１を中心とする半径ｒ２の円と、回転軸Ｊ１を中心とする半径ｒ３（＜ｒ２）の円とで囲まれる領域によって構成されている。

第三のカム面４０ｃは、回転軸Ｊ１を中心とする半径ｒ３の円と、回転軸Ｊ１を中心とする半径ｒ４（＜ｒ３）の円とで囲まれる領域によって構成されている。

リングカム４０の底面４０ｄには、センサテーブル３とベース４８とを連結するために、リングカム４０の押圧方向における他方の端面まで到達する貫通孔４０ｅが設けられている。

図４及び図７に示すように、センサテーブル３のセンサ部６が固定されるセンサ固定面３ｃの中央部分には、センサテーブル３をベース４８に固定するためのネジ止め部３ｂが形成されている。

また、センサテーブル３のセンサ固定面３ｃの裏面３ｇには、リングカム４０の第一のカム面４０ａと当接する第一の当接部材３ｄと、リングカム４０の第二のカム面４０ｂと当接する第二の当接部材３ｅと、リングカム４０の第三のカム面４０ｃと当接する第三の当接部材３ｆと、が形成されている。

第一の当接部材３ｄ、第二の当接部材３ｅ、及び、第三の当接部材３ｆは、それぞれ、例えばカム面と当接する先端部分に、回転可能な球状体が設けられている。この球状体が回転することで、リングカム４０が回転した場合でも、押圧方向にみたときの第一の当接部材３ｄ、第二の当接部材３ｅ、及び、第三の当接部材３ｆの各々の位置は固定のまま、センサ固定面３ｃのみが傾斜する。

図８は、センサテーブル３のセンサ固定面３ｃが押圧方向に垂直な状態において圧脈波測定部１００を押圧方向の反対方向から見た平面図である。なお、図８においてベース４８、空気袋２、及び、筐体１の図示は省略されている。

図８に示すように、第一の当接部材３ｄは第一のカム面４０ａと当接し、第二の当接部材３ｅは第二のカム面４０ｂと当接し、第三の当接部材３ｆは第三のカム面４０ｃと当接している。

図８において、第一の当接部材３ｄと第一のカム面４０ａとの第一の接触点と、第二の当接部材３ｅと第二のカム面４０ｂとの第二の接触点と、第三の当接部材３ｆと第三のカム面４０ｃとの第三の接触点は、それぞれ、押圧方向に垂直な面上にある。

また、図８において、センサテーブル３は、第一の当接部材３ｄのみが第一のカム面４０ａと重なるように設計されている。

図８に示す状態からリングカム４０が回転軸Ｊ１の周りに回転すると、押圧方向におけるリングカム４０のベース４８と対向する側の端面の位置を基準位置としたときのこの基準位置からの上記の３つの接触点の各々の高さが変化する。この３つの接触点の高さ変化によって、センサテーブル３のセンサ固定面３ｃは、第一の軸Ｘと第二の軸Ｙの各々の周りに回転する。

このように、第一のカム面４０ａ、第二のカム面４０ｂ、第三のカム面４０ｃ、第一の当接部材３ｄ、第二の当接部材３ｅ、及び、第三の当接部材３ｆによって、リングカム４０の回転運動を、センサテーブル３のセンサ固定面３ｃに固定されたセンサ部６の第一の軸Ｘ及び第二の軸Ｙの各々の周りの回転運動に変換する運動変換機構が構成される。

第一のカム面４０ａの起伏のパターンは、リングカム４０の回転運動による第一のカム面４０ａと第一の当接部材３ｄの相対移動によって、センサ固定面３ｃが第一の軸Ｘの周りに回転するようなパターンとなっている。

第二のカム面４０ｂの起伏のパターンは、リングカム４０の回転運動による第二のカム面４０ｂと第二の当接部材３ｅの相対移動によって、センサ固定面３ｃが第二の軸Ｙの周りに回転するようなパターンとなっている。

なお、センサテーブル３の第三の当接部材３ｆは、センサテーブル３の姿勢を安定させることを目的に設けられている。このため、第三のカム面４０ｃの起伏のパターンは、センサ固定面３ｃが第一の軸Ｘの周りに所望の角度回転する動作と、センサ固定面３ｃが第二の軸Ｙの周りに所望の角度回転する動作と、をそれぞれ妨げることのないような設計がなされている。

図９は、第一のカム面４０ａ、第二のカム面４０ｂ、及び、第三のカム面４０ｃの各々の起伏パターンの一例を示す図である。

図９に示す縦軸は、リングカム４０のベース４８側の端面の押圧方向における位置を基準位置としたときのこの基準位置からの上記の３つの接触点の各々の高さを示している。縦軸の高さは、３つの接触点の高さが同じ値となる図８に示す状態におけるこの値を基準値（＝“０”）とし、この基準値に対する相対値として示されている。

図９に示す横軸は、リングカム４０の回転位置を０°〜３６０°までの角度で示している。図９の例では、リングカム４０の回転位置が１３５°のときに、リングカム４０の各カム面と当接部材との接触点の高さが基準値になっている。

図９に示すように、第一のカム面４０ａと第一の当接部材３ｄとの第一の接触点の高さは、回転位置が０°〜６０°の第一の範囲では最小値から最大値まで変化し、回転位置が６０°〜１０５°の第二の範囲では最大値に固定されている。

また、第一の接触点の高さは、回転位置が１０５°〜１６５°の第三の範囲では最大値から最小値まで変化し、回転位置が１６５°〜２１０°の第四の範囲では最小値に固定されている。

さらに、第一の接触点の高さは、回転位置が２１０°〜２７０°の第五の範囲では最小値から最大値まで変化し、回転位置が２７０°〜３６０°の第六の範囲では最大値から最小値まで変化している。

第二のカム面４０ｂと第二の当接部材３ｅとの第二の接触点の高さは、回転位置が第一の範囲（０°〜６０°）では最大値に固定され、回転位置が第二の範囲（６０°〜１０５°）では最大値から“０”まで変化している。

また、第二の接触点の高さは、回転位置が第三の範囲（１０５°〜１６５°）では“０”に固定され、回転位置が第四の範囲（１６５°〜２１０°）では“０”から最小値まで変化している。

さらに、第二の接触点の高さは、回転位置が第五の範囲（２１０°〜２７０°）では最小値に固定され、回転位置が第六の範囲（２７０°〜３６０°）では最小値から最大値まで変化している。

なお、実際には、各接触点の高さの変曲点付近では、高さの変化がなめらかとなるよう各カム面に傾斜が設けられている。

第一のカム面４０ａは、リングカム４０の回転位置が０°〜６０°まで変化することで、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転角度が−５°〜＋５°まで変化するように設計されている。

第一のカム面４０ａは、リングカム４０の回転位置が６０°〜１０５°の範囲で変化する間は、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転角度が＋５°に固定されるように設計されている。

第一のカム面４０ａは、リングカム４０の回転位置が１０５°〜１６５°まで変化することで、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転角度が＋５°〜−５°まで変化するように設計されている。

第一のカム面４０ａは、リングカム４０の回転位置が１６５°〜２１０°の範囲で変化する間は、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転角度が−５°に固定されるように設計されている。

第一のカム面４０ａは、リングカム４０の回転位置が２１０°〜２７０°まで変化することで、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転角度が−５°〜＋５°まで変化するように設計されている。

第二のカム面４０ｂは、リングカム４０の回転位置が０°〜６０°の範囲で変化する間は、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙの周りの回転角度が＋５°に固定されるように設計されている。

第二のカム面４０ｂは、リングカム４０の回転位置が６０°〜１０５°まで変化することで、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙの周りの回転角度が＋５°〜０°まで変化するように設計されている。

第二のカム面４０ｂは、リングカム４０の回転位置が１０５°〜１６５°の範囲で変化する間は、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙの周りの回転角度が０°に固定されるように設計されている。

第二のカム面４０ｂは、リングカム４０の回転位置が１６５°〜２１０°まで変化することで、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙの周りの回転角度が０°〜−５°まで変化するように設計されている。

第二のカム面４０ｂは、リングカム４０の回転位置が２１０°〜２７０°の範囲で変化する間は、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙの周りの回転角度が−５°に固定されるように設計されている。

センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転角度は、センサ固定面３ｃが押圧方向に垂直な状態を“０°”とし、この状態から第一の軸Ｘの周りに一方の方向に回転すると増加し、他方の方向に回転すると減少するものとしている。図９において、どの回転位置であっても、第一の接触点の高さが同じであれば、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転角度は同じになる。

また、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙの周りの回転角度は、センサ固定面３ｃが押圧方向に垂直な状態を“０°”とし、この状態から第二の軸Ｙの周りに一方の方向に回転すると増加し、他方の方向に回転すると減少するものとしている。図９において、どの回転位置であっても、第二の接触点の高さが同じであれば、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙの周りの回転角度は同じになる。

図９に示す起伏パターンによれば、リングカム４０が第一の範囲（０°〜６０°）内で回転して各カム面と当接部材とが相対移動することにより、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙの周りの回転角度は＋５°に固定されたまま、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転角度は＋５°〜−５°の範囲で変化する。

また、リングカム４０が第三の範囲（１０５°〜１６５°）内で回転して各カム面と当接部材とが相対移動することにより、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙの周りの回転角度は０°に固定されたまま、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転角度は＋５°〜−５°の範囲で変化する。

また、リングカム４０が第五の範囲（２１０°〜２７０°）内で回転して各カム面と当接部材とが相対移動することにより、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙの周りの回転角度は−５°に固定されたまま、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転角度は＋５°〜−５°の範囲に変化する。

このように、回転制御部材５は、センサ固定面３ｃに固定されたセンサ部６の第二の軸Ｙの周りの回転角度を複数の値（図９の例では−５°、０°、＋５°の３つの値）の各々に固定した各状態で、センサ固定面３ｃに固定されたセンサ部６の第一の軸Ｘの周りの回転角度を、センサ固定面３ｃに固定されたセンサ部６が第一の軸Ｘの周りで回転可能な角度の範囲（＋５°〜−５°）の端から端まで変化させる。これにより、第二の軸Ｙの周りの３つの回転角度の各々と、第一の軸Ｘの周りの回転角度の全ての取り得る値との組み合わせ分、センサ部６を二次元状に回転させることができるようになっている。

なお、図９の例では、リングカム４０が回転軸Ｊを中心にして３６０°回転することで、リングカム４０の回転位置が初期位置に戻るようにするため、第六の範囲（２７０°〜３６０°）においても各接触点の高さに差が設けられている。しかし、リングカム４０を回転位置０°から２７０°の範囲でのみ回転させるよう制限するのであれば、第六の範囲（２７０°〜３６０°）における各接触点の高さは任意のパターンであればよい。第六の範囲（２７０°〜３６０°）における各接触点の高さは、例えば回転位置２７０°における高さと同じにしておいてもよい。

また、リングカム４０が回転軸Ｊを中心にして３６０°回転することで、第二の軸Ｙの周りの３つの回転角度（−５°、０°、＋５°）の各々と、第一の軸Ｘの周りの回転角度の全ての取り得る値（−５°〜＋５°）との組み合わせが実現されるよう、各カム面の傾斜を設計することも可能である。

図１０は、図４に示した回転制御部材５の詳細構成を示す分解斜視図である。

図４に示したベース４８は、円板状の底部４８ａと、底部４８ａに設けられ押圧方向に突出した円柱状の軸部４８ｂと、軸部４８ｂの中空部に挿通されるユニバーサルジョイント４９と、センサテーブル３を与圧するためのスプリング４９ａと、を備える。

ユニバーサルジョイント４９の先端部は、ネジ止め部３ｂに挿入された固定ネジ３ａによってセンサテーブル３と固定される。センサテーブル３はスプリング４９ａによって与圧される。軸部４８ｂの中心を通り押圧方向に延びる直線が、回転軸Ｊ１を構成する。

図４に示した超音波モータ４６は、ベース４８の軸部４８ｂが挿通されるリング状の回転子４２と、回転子４２の中空部と軸部４８ｂの間に設けられる軸受部材４１と、回転子４２を収容し、回転子４２を回転させるリング状のステータ４６ａと、回転子４２に固定された摺動板４３と、回転子４２に固定され、スリットが形成されたスリット板４４と、ベース４８の底部４８ａに固定され、スリット板４４のスリットを検出して回転子４２の回転位置を検出するエンコーダ４５ａが形成されたエンコーダ板４５と、ベース４８の底部４８ａに設けられた凹部４８ｃに収容されてステータ４６ａを与圧する与圧スプリング４７と、を備える。回転子４２は、ボルト４２ａによってリングカム４０に固定される。ステータ４６ａはベース４８の底部４８ａに固定される。

図１１は、血圧測定装置のブロック構成を示す模式図である。

血圧測定装置は、圧脈波測定部１００と、リングカム駆動部１０と、空気袋駆動部１１と、装置全体を統括制御する制御部１２と、表示部１３と、操作部１４と、メモリ１５と、を備える。

リングカム駆動部１０は、制御部１２の指示のもと、圧脈波測定部１００の回転制御部材５を構成するステータ４６ａを駆動して、リングカム４０を、回転軸Ｊ１を中心にして回転させる。

空気袋駆動部１１は、制御部１２の指示のもと、空気袋２に注入する空気量（空気袋２の内圧）を制御する。

表示部１３は、測定された血圧値等の各種情報を表示するためのものであり、例えば液晶等により構成される。

操作部１４は、制御部１２に対する指示信号を入力するためのインターフェースであり、血圧測定を含む各種動作の開始を指示するためのボタン等により構成される。

メモリ１５は、制御部１２に所定の動作をさせるためのプログラムやデータを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ワークメモリとしてのＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び、測定した血圧データ等の各種情報を記憶するフラッシュメモリ等を含む。

制御部１２は、センサ部６の圧力検出素子により検出される圧脈波に基づいて生体情報としての血圧情報を算出する生体情報算出部として機能する。ここでは生体情報として血圧情報を例にしているが、生体情報としては、圧脈波に基づいて算出できるものであれば何でもよい。例えば、生体情報として脈拍数や心拍数等を算出してもよい。

以下、本実施形態の血圧測定装置の動作について説明する。本実施形態の血圧測定装置は、１拍毎に血圧値（ＳＢＰ（Ｓｙｓｔｏｌｉｃ Ｂｌｏｏｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、いわゆる最高血圧と、ＤＢＰ（Ｄｉａｓｔｏｌｉｃ Ｂｌｏｏｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、いわゆる最低血圧を測定して表示部１３に表示する連続血圧測定モードを有する。

図１２は、本実施形態の血圧測定装置の連続血圧測定モードにおける校正用データ生成までの動作を説明するためのフローチャートである。

なお、圧脈波測定部１００のセンサテーブル３は、血圧測定指示がなされる前の初期状態では、第一の軸Ｘまわりの回転角度と、第二の軸Ｙまわりの回転角度とがそれぞれ０°になっており、センサ固定面３ｃ及びセンサ面６ｂが押圧方向に垂直になっているものとする。

血圧測定指示があると、制御部１２は、空気袋駆動部１１を制御して空気袋２への空気の注入を開始し、回転制御部材５による橈骨動脈Ｔへの押圧力を増加させる（ステップＳ１）。

押圧力の増加過程において、制御部１２は、橈骨動脈Ｔの閉塞が開始されるのに十分な時間が経過した後の任意のタイミング（例えば周期的なタイミング）で、それまでに各圧力検出素子６ａにより検出されてメモリ１５に記憶された圧脈波（圧脈波情報Ｉ１とする）のうち、検出時刻が新しい順に複数（以下では２つ）の圧脈波情報Ｉ１を取得する。また、制御部１２は、上記任意のタイミングで、それまでに各圧力検出素子７ａにより検出されてメモリ１５に記憶された圧脈波（圧脈波情報Ｉ２とする）のうち、検出時刻が新しい順に複数（以下では２つ）の圧脈波情報Ｉ２を取得する（ステップＳ１Ａ）。

制御部１２は、ステップＳ１Ａで取得した２つの圧脈波情報Ｉ１のうち、時刻ｔ１に検出された圧脈波情報Ｉ１を構成する圧脈波の例えば振幅の平均値Ａｖｅ１を算出し、時刻ｔ１よりも後の時刻ｔ２に検出された圧脈波情報Ｉ１を構成する圧脈波の振幅の平均値Ａｖｅ２を算出する。また、制御部１２は、ステップＳ１Ａで取得した２つの圧脈波情報Ｉ２のうち、時刻ｔ１に検出された圧脈波情報Ｉ２を構成する圧脈波の振幅の平均値Ａｖｅ３を算出し、時刻ｔ２に検出された圧脈波情報Ｉ２を構成する圧脈波の振幅の平均値Ａｖｅ４を算出する。そして、制御部１２は、同じ時刻に対して算出した平均値の比（（Ａｖｅ１／Ａｖｅ３）と（Ａｖｅ２／Ａｖｅ４））を算出する。

次に、制御部１２は、複数のタイミングについて算出した比の変化に基づいて、センサ固定面３ｃを第一の軸Ｘの周りに回転させるべきか否かを判定する。つまり、制御部１２は、押圧力の増加過程における複数タイミングで圧力検出素子６ａ，７ａにより検出された圧脈波に基づいて、センサ固定面３ｃを第一の軸Ｘの周りに回転させるか否かを判定する（ステップＳ１Ｂ）。

例えば、複数のタイミングについて算出した比が単調増加している場合には、素子列７０は橈骨動脈Ｔを閉塞する方向に向かっているが、素子列６０は橈骨動脈Ｔを閉塞する方向に向かっていないと判定できる。このため、制御部１２は、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転は必要と判定する。

また、複数のタイミングについて算出した比が単調減少している場合には、素子列６０は橈骨動脈Ｔを閉塞する方向に向かっているが、素子列７０は橈骨動脈Ｔを閉塞する方向に向かっていないと判定できる。このため、制御部１２は、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転は必要と判定する。

また、複数のタイミングについて算出した比がほとんど変化していない場合には、素子列６０，７０が同じように橈骨動脈Ｔの圧脈波を検出していると判定できる。このため、制御部１２は、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転は不要と判定する。

また、複数のタイミングについて算出した比が増減を繰り返している場合には、素子列６０，７０が橈骨動脈Ｔを十分に押圧できているか、一方の素子列だけが橈骨動脈Ｔを十分に押圧できていないのかの判定ができない。このため、制御部１２は、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転は不要と判定する。

このように、制御部１２は、複数のタイミングについて算出した比の変動に基づいて、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転の要否を判定する。なお、この比の代わりに、平均値Ａｖｅ１（Ａｖｅ２）と平均値Ａｖｅ３（Ａｖｅ４）の差分（符号を考慮した値）を用いてもよい。ここでのセンサ固定面３ｃの回転の要否の判定方法は一例であり、限定されるものではない。

図１３（ａ）は、素子列７０によって橈骨動脈Ｔが閉塞されているが、素子列６０によっては橈骨動脈Ｔが閉塞されていない状態の例を示す図である。図１３（ａ）の状態では、素子列６０と橈骨動脈Ｔの距離が、素子列７０と橈骨動脈Ｔの距離よりも大きくなっている。

各圧力検出素子６ａにより検出された圧脈波の振幅平均値を６Ａとし、各圧力検出素子７ａにより検出された圧脈波の振幅平均値を７Ａとすると、図１３（ａ）の状態では、６Ａと７Ａの比である（６Ａ／７Ａ）は１よりも十分に大きくなる。この状態では、圧力検出素子６ａからなる素子列を橈骨動脈Ｔに近づければ、（６Ａ／７Ａ）は１に近づく。

そこで、制御部１２は、ステップＳ１Ｂにおいてセンサ固定面３ｃの第一の軸Ｘ周りの回転が必要と判定したときは、最新時刻における（６Ａ／７Ａ）の値に応じてセンサ固定面３ｃの第一の軸Ｘ周りの回転制御を行う（ステップＳ１Ｃ）。

具体的には、制御部１２は、（６Ａ／７Ａ）の値とセンサ固定面３ｃの回転角度との関係を示すデータテーブル（製品出荷前に実験的に求めてメモリ１５に記憶しておく）を参照し、（６Ａ／７Ａ）の値に対応する回転角度を読みだして、読みだした回転角度を設定する。メモリ１５に記憶されるセンサ固定面３ｃの第一の軸Ｘ周りの回転角度は、−５°〜＋５°の間の値（分解能が１°であれば、−５°、−４°、・・・、０°、１°、２°、・・・５°の計１１個）となっている。回転角度の分解能は、エンコーダ４５ａの位置検出分解能等によって決まる。

制御部１２は、このようにして設定した回転角度にしたがってセンサ固定面３ｃを第一の軸Ｘの周りに回転させる。これにより、図１３（ｂ）のように、センサ固定面３ｃと橈骨動脈Ｔとを平行にすることができ、素子列６０，７０の各々によって橈骨動脈Ｔを閉塞した状態を得ることができる。

制御部１２は、ステップＳ１Ｃの後と、ステップＳ１Ｂにおいてセンサ固定面３ｃの第一の軸Ｘ周りの回転が不要と判定したときは、ステップＳ２に処理を移行する。ステップＳ２において、制御部１２は、橈骨動脈Ｔが閉塞されるのに十分な圧力（必要押圧力）に押圧力が到達したか否かを判定する。制御部１２は、押圧力が必要押圧力に到達した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）に、空気袋駆動部１１を制御して空気袋２への空気の注入を停止させる（ステップＳ３）。制御部１２は、押圧力が必要押圧力に達していない場合はステップＳ１Ａに処理を戻す。

ステップＳ３の後、制御部１２は、ステップＳ１〜ステップＳ３の間において各圧力検出素子６ａにより同時刻に検出された圧脈波の振幅と、その各圧力検出素子６ａのセンサ面６ｂ上における位置との関係を示す振幅分布曲線、いわゆるトノグラムを求める。また、制御部１２は、各圧力検出素子７ａにより同時刻に検出された圧脈波の振幅と、その各圧力検出素子７ａのセンサ面６ｂ上における位置との関係を示すトノグラムを求める。

制御部１２は、素子列６０に対して生成したトノグラムを、この素子列６０の識別情報、圧脈波の検出時刻、及びこの検出時刻における空気袋２による押圧方向への押圧力（空気袋２の内圧）と対応付けてメモリ１５に記憶する。

同様に、制御部１２は、素子列７０に対して生成したトノグラムを、この素子列７０の識別情報、圧脈波の検出時刻、及びこの検出時刻における空気袋２による押圧方向への押圧力と対応付けてメモリ１５に記憶する。

そして、制御部１２は、メモリ１５に記憶したトノグラムのデータを用いて、回転制御部材５の手首への押圧中における橈骨動脈Ｔの方向Ｂ（橈骨動脈Ｔの延びる方向に交差する方向）への移動量を算出する（ステップＳ６）。

図１４（ａ），（ｂ）は、センサ部６による手首への押圧力を変化させていったときに、センサ部６の各圧力検出素子６ａにより検出される圧脈波の振幅値の一例を示した図である。図１４（ａ），（ｂ）において、横軸は各圧力検出素子６ａの方向Ｂでの位置を示し、縦軸は押圧力を示す。

図１４（ａ），（ｂ）では、各位置にある圧力検出素子６ａにより検出された圧脈波の振幅を、その大きさによって色分けしている。

符号Ａ１は、振幅が閾値ＴＨ１以上となっている部分である。符号Ａ２は、振幅が閾値ＴＨ２以上閾値ＴＨ１未満となっている部分である。符号Ａ３は、振幅が閾値ＴＨ３以上閾値ＴＨ２未満となっている部分である。符号Ａ４は、振幅が閾値ＴＨ４以上閾値ＴＨ３未満となっている部分である。符号Ａ５は、振幅が閾値ＴＨ４未満となっている部分である。なお、閾値ＴＨ１＞閾値ＴＨ２＞閾値ＴＨ３＞閾値ＴＨ４である。

図１４（ａ）は、押圧力が増加していく過程で、閾値ＴＨ１以上の振幅の圧脈波を検出している圧力検出素子６ａの位置がほぼ変化しない例を示している。これに対し、図１４（ｂ）は、押圧力が増加していく過程で、閾値ＴＨ１以上の振幅の圧脈波を検出している圧力検出素子６ａの位置が左にずれていく例を示している。

図１５は、圧脈波測定部１００を手首に当てて、空気袋２によりセンサ部６を手首に向けて押圧していく状態を示す図である。図１５において、符号ＴＢは橈骨を示し、符号Ｋは腱を示す。

図１５（ａ）の状態からセンサ部６を手首に押圧していくと、図１５（ｂ）に示すように、橈骨動脈Ｔが方向Ｂに移動してしまうことがある。

図１５（ｂ）のように、押圧中に橈骨動脈Ｔが方向Ｂに移動してしまうと、押圧中の圧脈波の振幅値の分布は図１４（ｂ）のようになる。つまり、閾値ＴＨ１以上の振幅値が初めて検出された押圧力における当該振幅値を検出した圧力検出素子６ａの位置と、閾値ＴＨ１以上の振幅値が最後に検出された押圧力における当該振幅値を検出した圧力検出素子６ａの位置とには大きなずれが生じることになる。

図１４（ａ）の例では、閾値ＴＨ１以上の振幅値が初めて検出された押圧力における当該振幅値を検出した圧力検出素子６ａの位置と、閾値ＴＨ１以上の振幅値が最後に検出された押圧力における当該振幅値を検出した圧力検出素子６ａの位置とには大きなずれは生じていない。つまり、押圧力を増加させていく過程において、橈骨動脈Ｔが方向Ｂにほぼ移動することなく閉塞されていっていることが分かる。

このように、押圧力が変化する過程におけるトノグラムの変化をみることで、橈骨動脈Ｔについて、方向Ｂでの位置変化を検出することができる。図１５（ｂ）に示す状態のまま、押圧力を増加させて橈骨動脈Ｔを閉塞すると、腱Ｋ等の生体組織の影響を受けて、正確なトノグラムを取得できない可能性が生じる。

そこで、制御部１２は、押圧力とトノグラムの関係を示す図１４のデータから、閾値ＴＨ１以上の振幅値が初めて検出された押圧力における当該振幅値を検出した圧力検出素子６ａの位置と、閾値ＴＨ１以上の振幅値が最後に検出された押圧力における当該振幅値を検出した圧力検出素子６ａの位置との差（つまり橈骨動脈Ｔの方向Ｂへの移動量）をステップＳ６にて算出し、算出した差が閾値ＴＨａ以上か否かを判定する（ステップＳ７）。

２つの位置の差が閾値ＴＨａ以上であれば（ステップＳ７：ＹＥＳ）、制御部１２は、ステップＳ８において図１４（ｂ）の矢印で示したベクトルを求める。２つの位置の差が閾値ＴＨａ未満であれば（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ９の処理が行われる。

メモリ１５には、図１４に示したベクトルの向き及び大きさと、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙ周りの回転角度を示す情報とを、予め実験的に求めて対応付けて記憶しておく。メモリ１５に記憶されるセンサ固定面３ｃの第二の軸Ｙ周りの回転角度は、−５°、０°、及び、＋５°の３つの値となっている。

そして、制御部１２は、求めたベクトルの大きさ及び向きに対応する回転角度の情報をメモリ１５から取得し、取得した情報をリングカム駆動部１０に送信する。そして、リングカム駆動部１０は、受信した情報と、ステップＳ１Ｃで設定されたセンサ固定面３ｃの第一の軸Ｘ周りの回転角度と、に基づいて、第一の軸Ｘ周りの回転角度は維持された状態で、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙ周りの回転角度が所望の値となるよう、リングカム４０を回転させる。これにより、図１５（ｃ）に示したようにセンサ固定面３ｃが回転される（ステップＳ８）。

例えば、ステップＳ１Ｃの処理によってリングカム４０の回転位置が１１８°（第一の軸Ｘ周りの回転角度は＋３°とする）に制御されている場合を考える。そして、ステップＳ８では、第二の軸Ｙ周りの回転角度を＋５°にする必要があるとする。この場合は、ステップＳ８において、リングカム４０の回転位置が４２°に変更されることで、第一の軸Ｘ周りの回転角度は＋３°に維持された状態で、第二の軸Ｙ周りの回転角度が＋５°となる。また、ステップＳ８において第二の軸Ｙ周りの回転角度を−５°にする必要がある場合には、リングカム４０の回転位置が２５２°に変更されることで、第一の軸Ｘ周りの回転角度は＋３°に維持された状態で、第二の軸Ｙ周りの回転角度が−５°となる。

以上のように、血圧測定指示があると、制御部１２は、空気袋２による押圧力の増加過程における複数タイミングで各圧力検出素子６ａ，７ａにより検出された圧脈波に基づいて、センサ固定面３ｃを回転させる必要があるか否かをステップＳ１Ｂ及びステップＳ７にて判定する。そして、制御部１２は、センサ固定面３ｃを回転させる必要がある場合（ステップＳ１Ｂ：ＹＥＳ，ステップＳ７：ＹＥＳ）には、各圧力検出素子６ａ，７ａにより検出された圧脈波に基づいて、センサ固定面３ｃを回転させる。

ステップＳ８に続くステップＳ９では、制御部１２が、空気袋駆動部１１を制御して、空気袋２内の空気を排出させ、橈骨動脈Ｔへの押圧力の減少を開始する。

制御部１２は、ステップＳ９で押圧力の減少を開始し、押圧力を最小値まで減少させた後、全ての圧力検出素子６ａ，７ａの中から最適圧力検出素子を決定する。制御部１２は、例えば、押圧力の減少過程において最大振幅の圧脈波を検出した圧力検出素子を最適圧力検出素子として決定する。

橈骨動脈Ｔが平坦になった部分の真上に位置する圧力検出素子によって検出される圧脈波は、橈骨動脈Ｔの壁の張力の影響がなく、最も振幅が大きくなる。また、この圧脈波は橈骨動脈Ｔ内の血圧値との相関が最も高い。このような理由により、最大振幅の圧脈波を検出した圧力検出素子を最適圧力検出素子として決定する。

なお、最大振幅の圧脈波を検出した圧力検出素子が複数ある場合もあり、その場合には、この複数の圧力検出素子を最適圧力検出素子として扱い、この複数の圧力検出素子の各々で検出された圧脈波の例えば平均を、この最適圧力検出素子により検出される圧脈波として扱えばよい。

そして、制御部１２は、押圧力の減少過程でその最適圧力検出素子により検出された圧脈波から脈波包絡線データを生成する（ステップＳ１０）。

脈波包絡線データとは、センサ部６による橈骨動脈Ｔへの押圧力（空気袋２の内圧）と、その押圧力で最適圧力検出素子が橈骨動脈Ｔに押圧された状態で最適圧力検出素子により検出される圧脈波の振幅とを対応付けたデータである。

図１６は、橈骨動脈Ｔへの押圧力の変化と、最適圧力検出素子により検出される圧脈波の変化の一例を示した図である。図１６において、符号Ｐで示す直線が押圧力を示し、符号Ｍで示す波形が圧脈波を示している。図１６の下段には、１つの圧脈波の拡大図を図示している。

図１６に示したように、圧脈波において、立ち上がり点での圧力を最小値Ｍｍｉｎといい、立ち下がり点での圧力を最大値Ｍｍａｘという。圧脈波の振幅は、最大値Ｍｍａｘから最小値Ｍｍｉｎを引いた値を言う。最大値Ｍｍａｘと最小値Ｍｍｉｎは、それぞれ、圧脈波の形状を特定する情報の１つである。

図１６に示したように、押圧力が減少を開始して橈骨動脈Ｔの閉塞状態が解除されると、最適圧力検出素子により検出される圧脈波は振幅が急激に大きくなり、その後、押圧力の減少に伴って図に示したように変化していく。制御部１２は、ステップＳ１０において、図１６に示す押圧力と圧脈波の関係から、図１７に示すような脈波包絡線データを生成する。

制御部１２は、図１７に示す脈波包絡線データを生成すると、生成した脈波包絡線データからＳＢＰとＤＢＰを算出する（ステップＳ１１）。

例えば、制御部１２は、図１７に示す脈波包絡線において、押圧力が減少を開始してから圧脈波振幅が急激に上昇を開始したときの押圧力、すなわち、押圧力が減少を開始してから最適圧力検出素子により検出される圧脈波振幅が動脈閉塞状態ではなくなったと判断できる閾値ＴＨｂを初めて超えた時点での押圧力をＳＢＰとして決定する。または、制御部１２は、脈波包絡線データにおいて隣接する２つの振幅値の差分を算出し、この差分が閾値を超えた時点での押圧力をＳＢＰとして決定する。

更に、制御部１２は、図１７に示す脈波包絡線において、圧脈波振幅の最大値を脈圧（ＰＰ）とし、求めたＳＢＰ及びＰＰと、ＳＢＰ−ＤＢＰ＝ＰＰの関係式により、ＤＢＰを算出する。

ステップＳ１１の後、制御部１２は、ステップＳ９の減圧過程で決定した最適圧力検出素子により検出された各圧脈波のいずれか（例えば、最大振幅となった圧脈波）の最大値Ｍｍａｘ及び最小値Ｍｍｉｎと、ステップＳ１１で算出したＳＢＰ及びＤＢＰと、を用いて、連続血圧測定時に用いる校正用データを生成してメモリ１５に記憶する（ステップＳ１２）。

ａを一次関数の傾き、ｂを一次関数の切片とすると、
ＳＢＰ＝ａ×Ｍｍａｘ＋ｂ ・・・（１）
ＤＢＰ＝ａ×Ｍｍｉｎ＋ｂ ・・・（２）
の関係が成り立つ。

制御部１２は、式（１）と式（２）に、ステップＳ１１で求めたＳＢＰ及びＤＢＰと、図１７の脈波包絡線における振幅が最大となった圧脈波の最大値Ｍｍａｘ及び最小値Ｍｍｉｎとを代入して、傾きａと切片ｂを算出する。そして、算出した係数ａ，ｂと、式（１），（２）と、を校正用データとしてメモリ１５に記憶する。

図１８は、本実施形態の血圧測定装置の連続血圧測定モードにおける連続血圧測定動作を説明するためのフローチャートである。

図１２に示したフローで校正用データを生成した後、制御部１２は、空気袋駆動部１１を制御し、空気袋２の内圧を上昇させて、回転制御部材５による橈骨動脈Ｔへの押圧力を増加させる（ステップＳ２１）。

次に、制御部１２は、各圧力検出素子６ａ，７ａのうち、押圧力の増加過程において最大振幅の圧脈波を検出した圧力検出素子を最適圧力検出素子として決定する。また、制御部１２は、この最大振幅の圧脈波が検出された時点での空気袋２の内圧を最適押圧力として決定する（ステップＳ２２）。

次に、制御部１２は、空気袋２の内圧を解放して初期状態に戻し（ステップＳ２３）、その後、空気袋２の内圧をステップＳ２２で決定した最適押圧力まで上昇させて、この最適押圧力を保持する（ステップＳ２４）。

次に、制御部１２は、最適押圧力でセンサ部６が橈骨動脈Ｔに押圧された状態で、ステップＳ２２で決定した最適圧力検出素子により検出される圧脈波を取得する（ステップＳ２５）。

そして、制御部１２は、取得した１つの圧脈波を、図１２のステップＳ１２で生成した校正用データを用いて校正して、ＳＢＰとＤＢＰを算出する（ステップＳ２６）。

具体的には、制御部１２は、ステップＳ２５で取得した圧脈波の最大値Ｍｍａｘと、ステップＳ１２で算出した係数ａ，ｂを上述した式（１）に代入してＳＢＰを算出し、ステップＳ２５で取得した圧脈波の圧力最小値Ｍｍｉｎと、ステップＳ１２で算出した係数ａ，ｂを上述した式（２）に代入してＤＢＰを算出する。制御部１２は、算出されたＳＢＰとＤＢＰを例えば表示部１３に表示させて利用者に通知する。

制御部１２は、連続血圧測定の終了指示があれば（ステップＳ２７：ＹＥＳ）処理を終了し、終了指示がなければ（ステップＳ２７：ＮＯ）、ステップＳ２５に処理を戻す。

以上ように、本実施形態の血圧測定装置によれば、センサ部６が固定されたセンサ固定面３ｃが、センサ部６の押圧方向に直交する２つの軸（第一の軸Ｘ及び第二の軸Ｙ）の各々の周りに回転することができる。このため、図１２に例示した動作によって、圧脈波の検出精度を向上させることができ、この圧脈波に基づいて算出される生体情報としての血圧情報の算出精度を向上させることができる。

センサ固定面３ｃの回転は、リングカム４０が１つの超音波モータ４６によって回転されることで行われる。このため、センサ固定面３ｃを回転させる機構をシンプルかつコンパクトにすることができ、圧脈波測定部１００の小型化や低コスト化が可能となる。

また、センサ固定面３ｃの回転は、リングカム４０のカム面とセンサテーブル３の当接部材との相対移動によって行われる。このため、歯車等を用いてセンサ固定面３ｃの回転を回転させる場合と比較して、センサ固定面３ｃの回転時の動作音を少なくすることができる。

また、リングカム４０の回転動作によってセンサ固定面３ｃを回転させるため、リングカム４０を回転させるのに必要な回転トルクを小さくすることができる。したがって、センサ固定面３ｃを回転させる際の消費電力を下げることができ、血圧測定装置の電池持ちをよくすることができる。また、リングカム４０を用いることで、リングカム４０を回転させるためのアクチュエータの小型化が可能となるため、圧脈波測定部１００の小型化が可能となる。

センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙ周りの回転については、橈骨動脈Ｔが方向Ｂに移動したことによる圧脈波の検出精度の低下を防ぐために行われている。このため、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙ周りの回転については、橈骨動脈Ｔの位置を変えられる程度にセンサ固定面３ｃを回転させることができればよく、回転角度を細かく制御する必要はない。

一方、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘ周りの回転については、センサ固定面３ｃが橈骨動脈Ｔと平行になるように行われている。橈骨動脈Ｔの走行方向における生体内への沈み込み量等は人によって様々であり、また、センサ部６の押圧によって橈骨動脈Ｔが沈み込んでいくこともある。このため、センサ固定面３ｃと橈骨動脈Ｔを平行にするためには、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙ周りの回転角度を細かく制御できるのがよい。

これらの理由から、本実施形態の血圧測定装置では、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙ周りの回転角度については−５°、０°、＋５°の３つの値のいずれかに制御し、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘ周りの回転角度については−５°〜＋５°の範囲の任意の値に制御している。こういった制御を実現するためのリングカム４０のカム面の起伏のパターンは、図９に示すように複雑なものではない。このため、圧脈波測定部１００の設計コストを低減して、製造コストを下げることが可能である。

なお、第二の軸Ｙの周りの３つの回転角度（−５°、０°、＋５°）の各々と、第一の軸Ｘの周りの回転角度の全ての取り得る値（−５°〜＋５°）の具体的な数値については一例であり、この数値に限定されるものではない。例えば、第二の軸Ｙの周りの３つの回転角度（−１０°、０°、＋１０°）の各々と、第一の軸Ｘの周りの回転角度の全ての取り得る値（−１０°〜＋１０°）との組み合わせが実現されるよう、各カム面の傾斜を設計してもよい。

なお、リングカム４０のカム面の起伏のパターンを工夫すれば、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙ周りの回転角度を−５°〜＋５°の範囲の任意の値に制御できるようにすることも可能である。

以上の説明では、回転制御部材５が、センサ固定面３ｃの第二の軸Ｙの周りの回転角度を３つの値の各々に固定した各状態で、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転角度を−５°〜＋５°の範囲で変化させるものとした。しかし、第二の軸Ｙの周りの回転角度として必要な数は、圧脈波の検出精度を考慮して２つ以上とすればよい。

つまり、回転制御部材５は、センサ固定面３ｃに固定されたセンサ部６の第二の軸Ｙの周りの回転角度を２つの値又は４つ以上の値の各々に固定した各状態で、センサ部６の第一の軸Ｘの周りの回転角度を−５°〜＋５°の範囲で変化させるものとしてもよい。ただし、第二の軸Ｙの周りの回転角度の数をあまり増やすと、リングカム４０の設計が複雑となるため、第二の軸Ｙの周りの回転角度の数は３つ又は５つとしておくのが好ましい。

上述したように、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘの周りの回転角度は細かく制御する必要があるため、回転角度の誤差は小さいことが好ましい。

回転制御部材５では、第一のカム面４０ａが回転軸Ｊ１から最も遠い位置にあるため、第一のカム面４０ａ上で第一の当接部材３ｄが移動する距離は、他のカム面と比べて大きくなる。このため、第一のカム面４０ａと第一の当接部材３ｄの接触位置が所望の位置からずれたときの第一の軸Ｘ周りのセンサ固定面３ｃの回転角度のずれ量は、第二のカム面４０ｂと第二の当接部材３ｅの接触位置が所望の位置からずれたときの第二の軸Ｙ周りのセンサ固定面３ｃの回転角度のずれ量よりも小さくなる。したがって、第一のカム面４０ａが回転軸Ｊ１から最も遠い位置にあることで、センサ固定面３ｃの第一の軸Ｘ周りの回転角度の誤差を小さくすることができ、センサテーブル３の回転制御を高精度に行うことができる。

また、圧脈波測定部１００では、図８に示すように、第一の当接部材３ｄのみが第一のカム面４０ａと重なるようにセンサテーブル３が設計されている。この構成によれば、センサテーブル３の第一の当接部材３ｄ以外の部分と第一のカム面４０ａとが接触する心配がない。このため、図８に示す状態におけるセンサテーブル３のセンサ固定面３ｃの反対側の端面と、リングカム４０のセンサテーブル３側の端面との距離を小さくすることができる。したがって、圧脈波測定部１００の小型化が可能となる。

また、圧脈波測定部１００では、図３に示すように、センサ固定面３ｃに配置されるセンサ部６に含まれる素子列６０，７０の圧力検出素子の並ぶ方向（方向Ｂ）が、センサ固定面３ｃをセンサ固定面３ｃに垂直な方向から見た状態における第一の当接部材３ｄ及び回転軸Ｊ１を結ぶ方向と実質的に一致している。

ここで、第一の当接部材３ｄは、センサテーブル３の支持点である回転軸Ｊ１から最も離れた位置にある作用点となる。このため、この支持点と作用点を結ぶ方向をセンサ部６の長手方向と一致させることで、センサテーブル３の姿勢を安定させることができ、センサテーブル３の回転制御を高精度に行うことができる。

また、圧脈波測定部１００は、リングカム４０のカム面が回転軸Ｊを中心とする円の円周に沿って延びる構成である。この構成によれば、リングカム４０の設計が容易となり、圧脈波測定部１００の製造コストを低減することができる。

また、圧脈波測定部１００は、リングカム４０に第三のカム面４０ｃが設けられ、センサテーブル３に第三の当接部材３ｆが設けられた構成である。この構成によれば、３つの当接部材とベース４８とによってセンサテーブル３が支えられることとなる。このため、センサテーブル３の姿勢を安定させることができ、センサテーブル３の回転制御を高精度に行うことができる。

なお、リングカム４０の第三のカム面４０ｃとセンサテーブル３の第三の当接部材３ｆは省略可能である。これらを省略した場合でも、センサテーブル３は、２つの当接部材とベース４８によって支えられるため、センサテーブル３の姿勢を安定させることができる。

以下、圧脈波測定部１００の変形例について説明する。

回転制御部材５は、リングカム４０を回転させずに、センサテーブル３を回転させることで、センサ部６を第一の軸Ｘ及び第二の軸Ｙの各々の周りに回転させる構成であってもよい。この構成にする場合は、センサテーブル３のセンサ固定面３ｃにセンサ部６は固定せずに、センサ部６の素子列６０，７０の伸びる方向が固定された状態で、センサ固定面３ｃの傾斜に追従してセンサ部６のセンサ面６ｂが傾斜するような機構を採用すればよい。

回転制御部材５は、リングカム４０のセンサテーブル３側の反対側の端面を平面としてリングカム４０を回転不能なものとし、この平面にセンサ部６が固定され、かつ、センサテーブル３がモータによって回転軸Ｊ１を中心に回転可能にされた構成であってもよい。この構成にすることでも、センサテーブル３の回転によって、センサ部６を第一の軸Ｘ及び第二の軸Ｙの各々の周りに回転させることができる。

回転制御部材５では、リングカム４０を回転するためのモータとしては超音波モータ以外のものを用いてもよい。リングカム４０はリング状であるため、リング型モータを用いることで、回転制御部材５の設計を容易にすることができる。

回転制御部材５は、第一のカム面４０ａと第一の当接部材３ｄとの相対移動によって、センサ固定面３ｃが第二の軸Ｙの周りに回転し、第二のカム面４０ｂと第二の当接部材３ｅとの相対移動によって、センサ固定面３ｃが第一の軸Ｘの周りに回転するよう、カム面が形成された構成であってもよい。また、リングカム４０のカム面の形状は、円周方向に沿って延びる形状に限らず、センサ固定面３ｃの回転角度を所望の値に設定できるようなものであれば、どのような形状であってもよい。

以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。

開示された圧脈波測定装置は、一方向に並ぶ複数の圧力検出素子を含む素子列が形成されたセンサ部と、生体の体表面に対して前記センサ部を押圧する押圧部と、前記押圧部の押圧方向に直交する２つの軸の各々の周りに前記センサ部を回転させる回転制御部材と、を備え、前記回転制御部材は、前記押圧方向を回転軸として相対的に回転する第一の部材及び第二の部材を含み、前記第一の部材と前記第二の部材は、それぞれ、前記第一の部材と前記第二の部材が相対的に回転することによる回転運動を、前記センサ部の前記２つの軸の各々の周りの回転運動に変換する運動変換機構を有するものである。

開示された圧脈波測定装置は、前記押圧部は、前記複数の圧力検出素子の並ぶ方向が前記体表面の下の動脈の延びる方向と交差する状態で前記センサ部を前記体表面に押圧し、前記２つの軸は、前記複数の圧力検出素子の並ぶ方向に延びる第一の軸と、前記方向と直交する方向に延びる第二の軸であるものを含む。

開示された圧脈波測定装置は、前記回転制御部材は、前記センサ部の前記第二の軸の周りの回転角度を複数の値の各々に固定した各状態で、前記センサ部の前記第一の軸の周りの回転角度を、前記センサ部が前記第一の軸の周りで回転可能な角度の範囲の端から端まで変化させるものである。

開示された圧脈波測定装置は、前記第二の部材には、前記押圧方向の端面に第一のカム面及び第二のカム面が形成され、前記第一のカム面及び前記第二のカム面は、それぞれ、前記回転軸を中心とする円の円周に沿って延びており、前記第一のカム面は、前記第二のカム面よりも前記回転軸から遠い位置にあり、前記第一の部材には、前記第一のカム面に当接する第一の当接部材と、前記第二のカム面に当接する第二の当接部材とが形成され、前記第一のカム面、前記第二のカム面、前記第一の当接部材、及び、前記第二の当接部材により前記運動変換機構が構成され、前記回転制御部材は、前記第一の部材と前記第二の部材が相対的に回転することによる前記第一のカム面と前記第一の当接部材の相対移動によって、前記センサ部を前記第一の軸の周りに回転させ、前記第一の部材と前記第二の部材が相対的に回転することによる前記第二のカム面と前記第二の当接部材の相対移動によって、前記センサ部を前記第二の軸の周りに回転させるものである。

開示された圧脈波測定装置は、前記第一の部材の前記押圧方向の端面には前記センサ部が固定され、前記センサ部に含まれる前記素子列の前記複数の圧力検出素子の並ぶ方向は、前記第一の部材の前記センサ部が固定された端面を当該端面に垂直な方向から見た状態における前記第一の当接部材及び前記回転軸を結ぶ方向と一致しているものである。

開示された圧脈波測定装置は、前記第一の部材の前記押圧方向の端面には前記センサ部が固定され、前記第一の部材は、前記センサ部が固定された端面に垂直な方向が前記押圧方向と一致する状態で前記垂直な方向から見た平面視において、前記第一の当接部材のみが前記第一のカム面と重なっているものである。

開示された圧脈波測定装置は、前記第二の部材には、前記押圧方向の端面に第一のカム面及び第二のカム面が形成され、前記第一の部材には、前記第一のカム面に当接する第一の当接部材と、前記第二のカム面に当接する第二の当接部材とが形成され、前記第一のカム面、前記第二のカム面、前記第一の当接部材、及び、前記第二の当接部材により前記運動変換機構が構成されているものである。

開示された圧脈波測定装置は、前記第一のカム面と前記第二のカム面は、それぞれ、前記回転軸を中心とする円の円周に沿って延びており、前記第一のカム面は、前記第二のカム面よりも前記回転軸から遠い位置にあるものである。

開示された圧脈波測定装置は、前記第一の部材の前記押圧方向の端面には前記センサ部が固定され、前記センサ部に含まれる前記素子列の前記複数の圧力検出素子の並ぶ方向は、前記第一の部材の前記センサ部が固定された端面を当該端面に垂直な方向から見た状態における前記第一の当接部材及び前記回転軸を結ぶ方向と一致しているものである。

開示された圧脈波測定装置は、前記第一の部材の前記押圧方向の端面には前記センサ部が固定され、前記第一の部材は、前記センサ部が固定された端面に垂直な方向が前記押圧方向と一致する状態で前記垂直な方向から見た平面視において、前記第一の当接部材のみが前記第一のカム面と重なっているものである。

開示された圧脈波測定装置は、前記第二の部材には、前記押圧方向の前記端面に第三のカム面が更に形成され、前記第一の部材には、前記第三のカム面に当接する第三の当接部材が更に形成され、前記第一のカム面、前記第二のカム面、前記第三のカム面、前記第一の当接部材、前記第二の当接部材、及び、前記第三の当接部材により前記運動変換機構が構成されているものである。

開示された圧脈波測定装置は、前記センサ部は、前記一方向に直交する方向に並ぶ複数の前記素子列を有するものである。

開示された生体情報測定装置は、前記圧脈波測定装置と、前記センサ部の圧力検出素子により検出される圧脈波に基づいて生体情報を算出する生体情報算出部と、を備えるものである。

本発明によれば、生体部位に接触させて用いるセンサ部の生体部位との接触状態を柔軟に変更して圧脈波の測定精度を向上させることのできる圧脈波測定装置を提供することができる。

１００ 圧脈波測定部
５ 回転制御部材
６ センサ部
６０，７０ 素子列
３ センサテーブル
３ｃ センサ固定面
３ｄ 第一の当接部材
３ｅ 第二の当接部材
４０ リングカム
４０ａ 第一のカム面
４０ｂ 第二のカム面
４６ 超音波モータ
４８ ベース

Claims (13)

1. 一方向に並ぶ複数の圧力検出素子を含む素子列が形成されたセンサ部と、
   生体の体表面に対して前記センサ部を押圧する押圧部と、
   前記押圧部の押圧方向に直交する２つの軸の各々の周りに前記センサ部を回転させる回転制御部材と、を備え、
   前記回転制御部材は、前記押圧方向を回転軸として相対的に回転する第一の部材及び第二の部材を含み、
   前記第一の部材と前記第二の部材は、それぞれ、前記第一の部材と前記第二の部材が相対的に回転することによる回転運動を、前記センサ部の前記２つの軸の各々の周りの回転運動に変換する運動変換機構を有する圧脈波測定装置。
2. 請求項１記載の圧脈波測定装置であって、
   前記押圧部は、前記複数の圧力検出素子の並ぶ方向が前記体表面の下の動脈の延びる方向と交差する状態で前記センサ部を前記体表面に押圧し、
   前記２つの軸は、前記複数の圧力検出素子の並ぶ方向に延びる第一の軸と、前記方向と直交する方向に延びる第二の軸である圧脈波測定装置。
3. 請求項２記載の圧脈波測定装置であって、
   前記回転制御部材は、前記センサ部の前記第二の軸の周りの回転角度を複数の値の各々に固定した各状態で、前記センサ部の前記第一の軸の周りの回転角度を、前記センサ部が前記第一の軸の周りで回転可能な角度の範囲の端から端まで変化させる圧脈波測定装置。
4. 請求項２又は３記載の圧脈波測定装置であって、
   前記第二の部材には、前記押圧方向の端面に第一のカム面及び第二のカム面が形成され、
   前記第一のカム面及び前記第二のカム面は、それぞれ、前記回転軸を中心とする円の円周に沿って延びており、
   前記第一のカム面は、前記第二のカム面よりも前記回転軸から遠い位置にあり、
   前記第一の部材には、前記第一のカム面に当接する第一の当接部材と、前記第二のカム面に当接する第二の当接部材とが形成され、
   前記第一のカム面、前記第二のカム面、前記第一の当接部材、及び、前記第二の当接部材により前記運動変換機構が構成され、
   前記回転制御部材は、前記第一の部材と前記第二の部材が相対的に回転することによる前記第一のカム面と前記第一の当接部材の相対移動によって、前記センサ部を前記第一の軸の周りに回転させ、前記第一の部材と前記第二の部材が相対的に回転することによる前記第二のカム面と前記第二の当接部材の相対移動によって、前記センサ部を前記第二の軸の周りに回転させる圧脈波測定装置。
5. 請求項４記載の圧脈波測定装置であって、
   前記第一の部材の前記押圧方向の端面には前記センサ部が固定され、
   前記センサ部に含まれる前記素子列の前記複数の圧力検出素子の並ぶ方向は、前記第一の部材の前記センサ部が固定された端面を当該端面に垂直な方向から見た状態における前記第一の当接部材及び前記回転軸を結ぶ方向と一致している圧脈波測定装置。
6. 請求項４又は５記載の圧脈波測定装置であって、
   前記第一の部材の前記押圧方向の端面には前記センサ部が固定され、
   前記第一の部材は、前記センサ部が固定された端面に垂直な方向が前記押圧方向と一致する状態で前記垂直な方向から見た平面視において、前記第一の当接部材のみが前記第一のカム面と重なっている圧脈波測定装置。
7. 請求項１〜３のいずれか１項記載の圧脈波測定装置であって、
   前記第二の部材には、前記押圧方向の端面に第一のカム面及び第二のカム面が形成され、
   前記第一の部材には、前記第一のカム面に当接する第一の当接部材と、前記第二のカム面に当接する第二の当接部材とが形成され、
   前記第一のカム面、前記第二のカム面、前記第一の当接部材、及び、前記第二の当接部材により前記運動変換機構が構成されている圧脈波測定装置。
8. 請求項７記載の圧脈波測定装置であって、
   前記第一のカム面と前記第二のカム面は、それぞれ、前記回転軸を中心とする円の円周に沿って延びており、
   前記第一のカム面は、前記第二のカム面よりも前記回転軸から遠い位置にある圧脈波測定装置。
9. 請求項８記載の圧脈波測定装置であって、
   前記第一の部材の前記押圧方向の端面には前記センサ部が固定され、
   前記センサ部に含まれる前記素子列の前記複数の圧力検出素子の並ぶ方向は、前記第一の部材の前記センサ部が固定された端面を当該端面に垂直な方向から見た状態における前記第一の当接部材及び前記回転軸を結ぶ方向と一致している圧脈波測定装置。
10. 請求項７〜９のいずれか１項記載の圧脈波測定装置であって、
    前記第一の部材の前記押圧方向の端面には前記センサ部が固定され、
    前記第一の部材は、前記センサ部が固定された端面に垂直な方向が前記押圧方向と一致する状態で前記垂直な方向から見た平面視において、前記第一の当接部材のみが前記第一のカム面と重なっている圧脈波測定装置。
11. 請求項４〜１０のいずれか１項記載の圧脈波測定装置であって、
    前記第二の部材には、前記押圧方向の前記端面に第三のカム面が更に形成され、
    前記第一の部材には、前記第三のカム面に当接する第三の当接部材が更に形成され、
    前記第一のカム面、前記第二のカム面、前記第三のカム面、前記第一の当接部材、前記第二の当接部材、及び、前記第三の当接部材により前記運動変換機構が構成されている圧脈波測定装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項記載の圧脈波測定装置であって、
    前記センサ部は、前記一方向に直交する方向に並ぶ複数の前記素子列を有する圧脈波測定装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項記載の圧脈波測定装置と、
    前記センサ部の圧力検出素子により検出される圧脈波に基づいて生体情報を算出する生体情報算出部と、を備える生体情報測定装置。

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