生物体测定用天线装置、脉搏波测定装置、血压测定装置、设备、生物体信息测定方法、脉搏波测定方法、以及血压测定方法与流程

文档序号:19874771发布日期:2020-02-08 06:16阅读:201来源:国知局
生物体测定用天线装置、脉搏波测定装置、血压测定装置、设备、生物体信息测定方法、脉搏波测定方法、以及血压测定方法与流程

本发明涉及生物体测定用天线装置,更详细地,涉及向生物体的被测定部位发射电波或者接收来自上述被测定部位的电波以进行生物体信息的测定的生物体测定用天线装置。另外,本发明涉及具有这种生物体测定用天线装置的脉搏波测定装置、血压测定装置以及设备。另外,本发明涉及向生物体的被测定部位发射电波或者接收来自上述被测定部位的电波的生物体信息测定方法。另外,本发明涉及包括这种生物体信息测定方法的脉搏波测定方法以及血压测定方法。



背景技术:

以往,作为这种生物体测定用天线装置,例如像专利文献1(专利第5879407号说明书)所公开的那样,已知具有与被测定部位相对的发送(发射)天线以及接收天线、从上述发送天线向被测定部位(目标对象)发射电波(测定信号)并通过上述接收天线接收被该被测定部位反射的电波(反射信号)从而测定生物体信息的生物体测定用天线装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:专利第5879407号说明书。



技术实现要素:

发明所要解决的问题

然而,在专利文献1中,并没有公开和启示如何相对于被测定部位以预定距离配置上述发送天线和上述接收天线(适当地将这些天线统称为“发送接收天线对”)。例如,在被测定部位为手腕的情况下,会产生以下问题:如果每次测定时手腕的外表面与发送接收天线对之间的距离发生变动而不同,则接收的信号电平发生变动从而不能高精度地测定生物体信息。

于是,本发明的课题在于,能够使构成发送接收天线对的导电体层相对于被测定部位保持预定距离,因此提供能够高精度地测定来自被测定部位的生物体信息的生物体测定用天线装置。另外,本发明的课题还在于,提供具有这种生物体测定用天线装置的脉搏波测定装置、血压测定装置以及设备。另外,本发明的课题还在于,提供使用这种生物体测定用天线装置测定来自被测定部位的生物体信息的生物体信息测定方法。另外,本发明的课题还在于,提供包括这种生物体信息测定方法的脉搏波测定方法以及血压测定方法。

解决问题的技术手段

为了解决上述课题,本发明的生物体测定用天线装置是向生物体的被测定部位发射电波或者接收来自上述被测定部位的电波的生物体测定用天线装置,其特征在于,具有:

导电体层,为了上述电波的发射和/或接收,与上述被测定部位相对;以及

电介质层,沿上述导电体层或搭载上述导电体层并与上述导电体层平行地延伸的基材中的与上述被测定部位相对的相对面安装,且具有预定相对介电常数,

在上述电介质层中的与沿上述导电体层一侧的第一面相反一侧的第二面与上述被测定部位的外表面抵接的安装状态下,上述电介质层使上述被测定部位的外表面与上述导电体层之间的距离保持固定。

在本说明书中,“被测定部位”除了可以为上肢(手腕、上臂等)或下肢(脚踝等)这样的棒状部位以外,也可以为躯干。

另外,被测定部位的“外表面”是指露出在外部的表面。例如,如果被测定部位为手腕,则是指该手腕的外周面或它的一部分(例如,在外周面的周向上相当于手掌侧的部分的掌侧面)。

另外,“导电体层”能够作为发送天线或接收天线使用、或者通过已知的循环器作为发送接收共用天线使用,以进行电波的发射和/或接收。“导电体层”也可以被划分为发送天线和接收来自该发送天线的电波的接收天线。

另外,电介质层的“预定相对介电常数”是指,除非另有说明,其在该电介质层所占空间的范围内可以是均匀的,其在该电介质层所占空间的范围内也可以根据位置而变化。

另外,电介质层使上述被测定部位的外表面与上述导电体层之间的“距离保持固定”是指上述电介质层为间隔物。此外,在电介质层具有可挠性的情况下,其受到外力弯曲时,容许“距离”因该挠曲发生一些变动。

在安装于上述被测定部位的安装状态下,本发明的生物体测定用天线装置的上述电介质层中的与沿上述导电体层一侧的第一面相反一侧的第二面与上述被测定部位的外表面抵接。在该安装状态下,上述导电体层与上述被测定部位的外表面相对,上述电介质层使上述被测定部位的外表面与上述导电体层之间的距离(厚度方向的距离)保持固定。在该安装状态下,当上述导电体层作为发送天线使用时,从上述导电体层通过上述电介质层(或者存在于该电介质层的侧方的空隙)向上述被测定部位发射电波。此处,上述电介质层使上述被测定部位的外表面与上述导电体层之间的距离保持固定,因此,照射到上述被测定部位的信号电平稳定。另一方面,当上述导电体层作为接收天线使用时,被上述被测定部位反射的电波通过上述电介质层(或者存在于该电介质层的侧方的空隙)被上述导电体层接收。此处,上述电介质层使上述被测定部位的外表面与上述导电体层之间的距离保持固定。另外,由于上述电介质层存在于上述被测定部位的外表面与上述导电体层(或上述基材)之间,因此,难以受到生物体的介电常数的变动(生物体的相对介电常数在5~40左右的范围内变动)的影响。另外,由于能够隔开上述被测定部位的外表面与上述导电体层之间的距离,因此,与上述导电体层与上述被测定部位的外表面直接接触的情况相比,能够扩大被电波照射的被测定部位的范围(面积)。其结果是,接收的信号电平稳定。因此,根据该生物体测定用天线装置,能够高精度地测定生物体信息。

一实施方式的生物体测定用天线装置的特征在于,上述导电体层或上述基材和上述电介质层整体上具有能够沿上述被测定部位的外表面变形的可挠性。

在该一实施方式的生物体测定用天线装置中,安装在生物体的被测定部位时,上述导电体层或上述基材和上述电介质层因具有上述可挠性而能够整体上沿上述被测定部位的外表面变形。因此,即使在上述被测定部位的外表面弯曲的情况下,在上述被测定部位的外表面与上述电介质层的第二面之间也难以产生空隙。其结果是,即使在上述被测定部位的外表面弯曲的情况下,上述被测定部位的外表面与上述导电体层之间的距离也保持固定。另外,可以抑制上述被测定部位与上述电介质层之间的界面的电力反射。另外,由于在上述被测定部位的外表面与上述电介质层的第二面之间没有产生空隙,因此,不会产生上述空隙导致的电波传播损耗。因此,接收的信号电平进一步稳定,从而能够高精度地测定生物体信息。

一实施方式的生物体测定用天线装置的特征在于,将在上述电波的频率条件下的上述电介质层的相对介电常数设定为1至5的范围内。

此处,相对介电常数εr=1相当于空气的相对介电常数。由于生物体的相对介电常数在5~40左右的范围内,因此,相对介电常数εr=5相当于生物体(被测定部位)的相对介电常数的下限。

在该一实施方式的生物体测定用天线装置中,将在上述电波的频率条件下的上述电介质层的相对介电常数(εr)设定在1至5的范围内。因此,上述电介质层的相对介电常数(εr)、上述被测定部位的相对介电常数依次增大。因此,可以抑制在上述被测定部位与上述电介质层之间的界面的电力反射。其结果是,上述接收的信号的sn比增大,能够高精度地测定生物体信息。

一实施方式的生物体测定用天线装置的特征在于,在上述电波的频率条件下的上述电介质层的相对介电常数从上述第一面向上述第二面逐渐升高。

在该一实施方式的生物体测定用天线装置中,在上述电波的频率条件下的上述电介质层的相对介电常数(εr)从上述第一面(沿导电体层的一侧的面)向上述第二面(在安装状态下与被测定部位抵接的一侧的面)逐渐升高。因此,可以抑制在上述被测定部位与上述电介质层之间的界面的电力反射。其结果是,接收的信号的sn比(信噪比)升高,能够高精度地测定生物体信息。

一实施方式的生物体测定用天线装置的特征在于,上述电介质层在内部分散具有多个空腔,由此,与上述电介质层的材料自身的相对介电常数相比,上述电介质层整体的有效相对介电常数设定得更低。

在该一实施方式的生物体测定用天线装置中,上述电介质层在内部分散具有多个空腔。空腔的相对介电常数大致等于1,比上述电介质层的材料自身的相对介电常数更小。由此,上述电介质层整体的有效相对介电常数设定得比上述电介质层的材料自身的相对介电常数更低。因此,设定上述电介质层整体的有效相对介电常数的自由度增加。

一实施方式的生物体测定用天线装置的特征在于,上述电介质层具有设置在与上述导电体层或上述基材的上述相对面对应的范围的特定部分以及超过上述特定部分所占的范围并以带状延伸的带状层部分,上述特定部分和带状层部分构成为沿厚度方向层叠。

此处,“厚度方向”是指相对于上述导电体层或上述电介质层以层状扩展的方向(将其称为“面方向”)垂直的方向。

该一实施方式的生物体测定用天线装置能够以上述电介质层的带状层部分缠绕被测定部位的方式安装在上述被测定部位。由此,该生物体测定用天线装置能稳定地安装在上述被测定部位。

另外,特别是在上述带状层部分由具有吸湿性的布构成的情况下,即使在被测定部位产生生物体的汗,该汗也会被上述电介质层中的上述带状层部分(由具有吸湿性的布构成)吸收,从而防止其停留在上述被测定部位的外表面与上述电介质层的第二面之间。其结果是,减少了安装该生物体测定用天线装置的生物体(被测人)的不适。

需要说明的是,上述“带状层部分”也可以构成缠绕上述被测定部位进行安装的带的一部分或全部。

一实施方式的生物体测定用天线装置的特征在于,

具有缠绕上述被测定部位进行安装的带,

在上述带上搭载有上述导电体层或上述基材以及上述电介质层。

用户(包括被测人,以下相同)用上述带缠绕被测定部位,从而将该一实施方式的生物体测定用天线装置安装在上述被测定部位。由此,该生物体测定用天线装置稳定地安装在上述被测定部位。在该安装状态下,上述电介质层中的与沿上述导电体层一侧的第一面相反一侧的第二面与上述被测定部位的外表面抵接。而且,上述电介质层使上述被测定部位的外表面与上述导电体层之间的距离(厚度方向的距离)保持固定。因此,接收的信号电平稳定,从而能够高精度地测定生物体信息。

一实施方式的生物体测定用天线装置的特征在于,上述电介质层仅由上述带中的与上述导电体层或上述基材的上述相对面对应的部分构成。

该一实施方式的生物体测定用天线装置的特征在于,上述电介质层仅由上述带中的与上述导电体层或上述基材的上述相对面对应的部分构成。因此,能够简化电介质层的构成。

在另一方面,本发明的脉搏波测定装置是测定生物体的被测定部位的脉搏波的脉搏波测定装置,其特征在于,

具有上述生物体测定用天线装置,

在上述带缠绕上述被测定部位的外表面来进行安装的安装状态下,上述电介质层的上述第二面与上述被测定部位的外表面抵接,而且,上述导电体层形成的发送天线和接收天线所构成的发送接收天线对与通过上述被测定部位的动脉对应,

所述脉搏波测定装置具有:

发送电路,通过上述发送天线向上述被测定部位发射电波;

接收电路,通过上述接收天线接收被上述被测定部位反射的电波;以及

脉搏波检测部,基于上述接收电路的输出,获取表示通过上述被测定部位的动脉的脉搏波的脉搏波信号。

此处,当上述导电体层在垂直于该导电体层的厚度方向的面方向上被划分为发送天线和接收来自该发送天线的电波的接收天线时,上述“发送接收天线对”是指这些发送天线和接收天线。另外,当上述导电体层在空间上构成一个发送接收共用天线时,上述“发送天线”、上述“接收天线”以及上述“发送接收天线对”均指该发送接收共用天线。

用户用上述带缠绕被测定部的外表面,从而将本发明的脉搏波测定装置安装在上述被测定部位。在该安装状态下,上述电介质层的上述第二面与上述被测定部位的外表面抵接。因此,上述导电体层与上述被测定部位的外表面相对,上述电介质层使上述被测定部位的外表面与上述导电体层之间的距离保持固定。另外,上述导电体层形成的发送天线和接收天线所构成的发送接收天线对与通过上述被测定部位的动脉对应。在该安装状态下,发送电路通过上述发送天线、即从上述导电体层通过上述电介质层(或者存在于该电介质层的侧方的空隙)向上述被测定部位发射电波。另外,接收电路通过上述接收天线、即通过上述电介质层(或者存在于该电介质层的侧方的空隙)由上述导电体层接收被上述被测定部位反射的电波。脉搏波检测部基于上述接收电路的输出来获取表示通过上述被测定部位的动脉的脉搏波的脉搏波信号。

此处,在上述安装状态下,上述电介质层使上述被测定部位的外表面与上述导电体层(构成上述发送接收天线对)之间的距离保持固定,因此,接收的信号电平稳定。特别是,由于能够隔开上述被测定部位的外表面与上述导电体层之间的距离,因此,能够扩大被电波照射的被测定部位的范围(面积)。因此,即使上述导电体层的安装位置从桡骨动脉的正上方偏离一些,也能够稳定地接收在桡骨动脉反射的信号。因此,上述脉搏波检测部能够高精度地获取作为生物体信息的脉搏波信号。

在另一方面,本发明的血压测定装置是测定生物体的被测定部位的血压的血压测定装置,其特征在于,

具有两组上述脉搏波测定装置,

上述两组中的带一体构成,

上述两组中的发送接收天线对在上述带的宽度方向上相互分离配置,

在上述带缠绕上述被测定部位的外表面进行安装的安装状态下,上述电介质层的上述第二面与上述被测定部位的外表面抵接,而且,上述两组中的第一组的发送接收天线对与通过上述被测定部位的动脉的上游侧部分对应,另一方面,第二组发送接收天线对与上述动脉的下游侧部分对应,

在上述两组中,上述发送电路分别通过上述发送天线向上述被测定部位发射电波,而且,上述接收电路分别通过上述接收天线接收被上述被测定部位反射的电波,

在上述两组中,上述脉搏波检测部分别基于上述接收电路的输出来获取表示通过上述被测定部位的动脉的脉搏波的脉搏波信号,

所述血压测定装置具有:

时间差获取部,获取上述两组的上述脉搏波检测部分别获取的脉搏波信号之间的时间差作为脉搏波传播时间;以及

第一血压计算部,使用脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式,基于由上述时间差获取部获取的脉搏波传播时间来计算血压值。

在本发明的血压测定装置中,上述两组中的带一体构成,上述两组中的发送接收天线对在上述带的宽度方向上相互分离配置。在上述带缠绕上述被测定部位的外表面进行安装的安装状态下,在上述两组中,上述电介质层的上述第二面分别与上述被测定部位的外表面抵接。因此,上述导电体层与上述被测定部位相对,上述电介质层使上述被测定部位的外表面与上述导电体层之间的距离保持固定。另外,上述两组中的第一组的发送接收天线对与通过上述被测定部位的动脉的上游侧部分对应,另一方面,上述第二组的发送接收天线对与上述动脉的下游侧部分对应。在该安装状态下,在上述两组中,上述发送电路分别通过上述发送天线向上述被测定部位发射电波,而且,上述接收电路分别通过上述接收天线接收被上述被测定部位反射的电波。具体而言,在上述第一组中,上述发送电路通过上述发送天线、即从上述导电体层通过上述电介质层(或者存在于该电介质层的侧方的空隙)向上述动脉的上游侧部分发射电波。而且,上述接收电路通过上述接收天线、即通过上述电介质层(或者存在于该电介质层的侧方的空隙)由上述导电体层接收被上述上游侧部分反射的电波。另外,在上述第二组中,上述发送电路通过上述发送天线、即从上述导电体层通过上述电介质层(或者存在于该电介质层的侧方的空隙)向上述动脉的下游侧部分发射电波。而且,上述接收电路通过上述接收天线、即通过上述电介质层(或者存在于该电介质层的侧方的空隙)由上述导电体层接收被上述下游侧部分反射的电波。然后,在上述两组中,上述脉搏波检测部分别基于上述接收电路的输出来获取表示通过上述被测定部位的动脉的脉搏波的脉搏波信号。具体而言,在上述第一组中,上述脉搏波检测部基于上述接收电路的输出来获取表示通过上述动脉的上游侧部分的动脉的脉搏波的脉搏波信号。另外,在上述第二组中,上述脉搏波检测部基于上述接收电路的输出来获取表示通过上述动脉的下游侧部分的动脉的脉搏波的脉搏波信号。然后,时间差获取部获取上述两组的上述脉搏波检测部分别获取的脉搏波信号之间的时间差作为脉搏波传播时间。然后,第一血压计算部使用脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式并基于由上述时间差获取部获取的脉搏波传播时间来计算血压值。

此处,在该血压测定装置中,在上述安装状态下,在上述两组中,上述电介质层分别使上述被测定部位的外表面与上述导电体层(构成上述发送接收天线对)之间的距离保持固定。因此,上述两组中接收的信号电平均稳定,从而上述脉搏波检测部能够高精度地获取作为生物体信息的脉搏波信号。其结果是,上述时间差获取部能够高精度地获取上述脉搏波传播时间,因此,上述第一血压计算部能够高精度地计算(推定)上述血压值。

该一实施方式的血压测定装置的特征在于,

在上述带上搭载用于压迫上述被测定部位的流体袋,

所述血压测定装置具有:

压力控制部,向上述流体袋供给空气来对压力进行控制;以及

第二血压计算部,根据示波法基于上述流体袋内的压力来计算血压。

在该一实施方式的血压测定装置中,基于脉搏波传播时间的血压测定(推定)和基于示波法的血压测定能可以使用共同的带进行。因此,提高用户的便利性。

在另一方面,本发明的设备的特征在于,

其包括上述生物体测定用天线装置、上述脉搏波测定装置或上述血压测定装置。

本发明的设备包括上述生物体测定用天线装置、上述脉搏波测定装置、或上述血压测定装置,也可以包括执行其他功能的功能部。根据该设备,能够高精度地测定生物体信息,能够高精度地获取作为生物体信息的脉搏波信号、或者能够高精度地计算(推定)血压值。除此以外,该设备能够执行各种功能。

另一方面,本发明的生物体信息测定方法是使用上述生物体测定用天线装置从生物体的被测定部位获取生物体信息的生物体信息测定方法,

使上述电介质层的上述第二面与上述被测定部位的外表面抵接,从而将上述生物体测定用天线装置安装在上述被测定部位,

在上述电介质层使上述被测定部位的外表面与上述导电体层之间的距离保持固定的安装状态下,从上述导电体层通过上述电介质层或存在于该电介质层的侧方的空隙向上述被测定部位发射电波、和/或通过上述电介质层或存在于该电介质层的侧方的空隙由上述导电体层接收被上述被测定部位反射的电波。

根据本发明的生物体信息测定方法,在上述安装状态下,上述电介质层使上述被测定部位的外表面与上述导电体层之间的距离保持固定。另外,由于上述电介质层存在于上述被测定部位的外表面与上述导电体层(或上述基材)之间,因此,难以受到生物体的介电常数的变动(生物体的相对介电常数在5~40左右的范围内变动)的影响。另外,由于能够隔开上述被测定部位的外表面与上述导电体层之间的距离,因此,与上述导电体层与上述被测定部位的外表面直接接触的情况相比,能够扩大被电波照射的被测定部位的范围(面积)。其结果是,接收的信号电平稳定。因此,根据该生物体测定用天线装置,能够高精度地测定生物体信息。

另一方面,本发明的脉搏波测定方法是使用上述脉搏波测定装置测定生物体的被测定部位的脉搏波的脉搏波测定方法,其特征在于,

以缠绕上述被测定部位的外表面的方式安装上述带,从而使上述电介质层的上述第二面与上述被测定部位的外表面抵接,而且,使上述导电体层形成的发送天线和接收天线所构成的发送接收天线对与通过上述被测定部位的动脉对应,

在上述电介质层使上述被测定部位与上述导电体层之间的距离保持固定的安装状态下,由上述发送电路通过上述发送天线向上述被测定部位发射电波,而且,由上述接收电路通过上述接收天线接收被上述被测定部位反射的电波,

基于上述接收电路的输出,由上述脉搏波检测部获取表示通过上述被测定部位的动脉的脉搏波的脉搏波信号。

根据本发明的脉搏波测定方法,在上述安装状态下,上述电介质层使上述被测定部位的外表面与上述导电体层(构成上述发送接收天线对)之间的距离保持固定,因此接收的信号电平稳定。特别是,能够隔开上述被测定部位的外表面与上述导电体层之间的距离,因此,能够扩大被电波照射的被测定部位的范围(面积)。因此,即使上述导电体层的安装位置从桡骨动脉的正上方偏离一些,也能够稳定地接收在桡骨动脉反射的信号。因此,能够高精度地获取作为生物体信息的脉搏波信号。

另一方面,本发明的血压测定方法是使用上述血压测定装置测定生物体的被测定部位的血压的血压测定方法,其特征在于,

以缠绕上述被测定部位的外表面的方式安装上述带,从而使上述电介质层的上述第二面与上述被测定部位的外表面抵接,而且,使上述两组中的第一组的发送接收天线对与通过上述被测定部位的动脉的上游侧部分对应,另一方面,使第二组的发送接收天线对与上述动脉的下游侧部分对应,

在上述电介质层使上述被测定部位与上述导电体层之间的距离保持固定的安装状态下,上述两组中,分别由上述发送电路通过上述发送天线向上述被测定部位发射电波,而且,由上述接收电路通过上述接收天线接收被上述被测定部位反射的电波,

在上述两组中,分别由上述脉搏波检测部基于上述接收电路的输出来获取表示通过上述被测定部位的动脉的脉搏波的脉搏波信号,

由上述时间差获取部获取上述两组的上述脉搏波检测部分别获取的脉搏波信号之间的时间差作为脉搏波传播时间,

由上述第一血压计算部使用脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式,基于由上述时间差获取部获取的脉搏波传播时间来计算血压值。

根据该血压测定方法,在上述安装状态下,在上述两组中,上述电介质层分别使上述被测定部位的外表面与上述导电体层(构成上述发送接收天线对)之间的距离保持固定。因此,上述两组中接收的信号电平均稳定,从而能够高精度地获取作为生物体信息的脉搏波信号。其结果是,能够高精度地获取上述脉搏波传播时间,因此,能够高精度地计算(推定)上述血压值。

发明效果

通过以上所述可以明确,根据本发明的生物体测定用天线装置及生物体信息测定方法,能够将构成发送接收天线对的导电体层相对于被测定部位保持预定距离,因此,能够高精度地测定生物体信息。另外,根据本发明的脉搏波测定装置及脉搏波测定方法,特别是能够高精度地获取脉搏波信号作为生物体信息。另外,根据本发明的血压测定装置及血压测定方法,能够高精度地计算(推定)血压值。另外,根据本发明的设备,能够高精度地测定生物体信息,特别是能够高精度地获取脉搏波信号作为生物体信息、或者能够高精度地计算(推定)血压值,进而能够执行其他各种功能。

附图说明

图1是表示本发明的生物体测定用天线装置、脉搏波测定装置以及血压测定装置的一实施方式的手腕式血压计的外观的立体图。

图2是示意性地表示在上述血压计安装在左手腕的状态下垂直于手腕的长度方向的剖面的图。

图3是表示在上述血压计安装在左手腕的状态下构成第一、第二脉搏波传感器的发送接收天线组的平面布局的图。

图4是表示上述血压计的控制系统的整体框结构的图。

图5是表示上述血压计的控制系统的局部功能性框结构的图。

图6是表示安装在左手腕的状态下的上述发送接收天线组中包括的一个例子的发送天线或接收天线的剖面结构的图。

图7是表示安装在左手腕的状态下的另一个例子的发送天线或接收天线的剖面结构的图。

图8(a)是示意性地表示在上述血压计安装在左手腕的状态下的沿手腕的长度方向的剖面的图。图8(b)是表示第一、第二脉搏波传感器分别输出的第一、第二脉搏波信号的波形的图。

图9a是表示在上述血压计中通过用于进行示波法的程序安装的框结构的图。

图9b是表示上述血压计进行基于示波法的血压测定时的动作流程的图。

图10是表示根据图9b的动作流程的袖带压力和脉搏波信号的变化的图。

图11是表示本发明的一实施方式的生物体信息测定方法、脉搏波测定方法以及血压测定方法的动作流程的图,其中,上述血压计进行脉搏波测定来获取脉搏波传播时间(pulsetransittime,ptt),并进行基于该脉搏波传播时间的血压测定(推定)。

图12是以垂直于左手腕的长度方向的剖面示意性地表示带与发送天线或接收天线一起安装在左手腕的方式的一个例子的图。

图13是以垂直于左手腕的长度方向的剖面示意性地表示带与发送天线或接收天线一起安装在左手腕的方式的另一个例子的图。

图14是以垂直于左手腕的长度方向的剖面示意性地表示带与发送天线或接收天线一起安装在左手腕的方式的又一个例子的图。

图15是以垂直于左手腕的长度方向的剖面示意性地表示带与发送天线或接收天线一起安装在左手腕的方式的又一个例子的图。

图16是以垂直于左手腕的长度方向的剖面示意性地表示带与发送天线或接收天线一起安装在左手腕的方式的又一个例子的图。

图17是表示构成上述发送天线或接收天线的电介质层的另一方式的图。

图18(a)和图18(b)是说明电介质层存在于左手腕的掌侧面与导电体层之间所带来的效果的图。

图19(a)是表示安装在左手腕的状态下的变形例的发送天线或接收天线的剖面结构的图。图19(b)是表示斜向观察与图19(a)对应的发送接收天线对的图。

具体实施方式

以下,参照附图详细说明本发明的实施方式。

(血压计的结构)

图1示出了斜向观察本发明的生物体测定用天线装置、脉搏波测定装置以及血压测定装置的一实施方式的手腕式血压计(用符号1表示整体)的外观。另外,图2示意性示出了血压计1安装在作为被测定部位的左手腕90的状态(以下,称为“安装状态”)下,垂直于左手腕90的长度方向的剖面。

如这些图所示,该血压计1大致包括:缠绕用户的左手腕90来安装的带20;以及一体地安装在该带20上的主体10。

根据图1可知,带20具有沿周向缠绕左手腕90的细长的带状,并具有与左手腕90接触的内周面20a以及与该内周面20a相反一侧的外周面20b。在本例中,带20的宽度方向y的尺寸(宽度尺寸)设定为大约30mm。

在本例中,主体10通过一体成型而一体地设置于带20的周向上的一端部20e。需要说明的是,带20和主体10也可以分别形成,并且主体10可以借助卡合构件(例如铰链等)一体地安装到带20上。在本例中预先设定:在安装状态下配置有主体10的部位与左手腕90的背侧面(手背侧的面)90b对应(参考图2)。在图2中示出了在左手腕90内通过作为外表面的掌侧面(手掌侧的面)90a附近的桡骨动脉91。

根据图1可知,主体10具有在垂直于带20的外周面20b的方向上具有厚度的立体的形状。该主体10较小且较薄地形成,以免干扰用户的日常活动。在本例中,主体10具有从带20向外凸起的四棱锥台状的轮廓。

在主体10的顶面(距离被测定部位最远侧的面)10a设置有构成显示画面的显示器50。另外,沿主体10的侧面(图1中的左前侧的侧面)10f设置有用于输入来自用户的指示的操作部52。

在带20的周向上的一个端部20e与另一个端部20f之间的部位设置有构成第一、第二脉搏波传感器的发送接收部40。在带20中配置有发送接收部40的部位的内周面20a上,以在带20的宽度方向y上相互分离的状态搭载了4个发送接收天线41~44(将这些整体称为“发送接收天线组”,用符号40e表示)(在后面详细描述)。在本例中预先设定:在安装状态下在带20的长度方向x上配置有发送接收天线组40e的部位与左手腕90的桡骨动脉91对应(参照图2)。

如图1中所示,主体10的底面(最靠近被测定部位的一侧的面)10b和带20的端部20f通过三折带扣24连接。该带扣24包括配置在外周侧的第一板状构件25、以及配置在内周侧的第二板状构件26。第一板状构件25的一端部25e通过沿宽度方向y延伸的连杆27可转动地安装在主体10。第一板状构件25的另一端部25f通过沿宽度方向y延伸的连杆28可转动地安装在第二板状构件26的一端部26e。第二板状构件26的另一端部26f借助固定部29固定到带20的端部20f附近。需要说明的是,固定部29在带20的长度方向x(在安装状态下相当于左手腕90的周向)上的安装位置根据用户的左手腕90的周长预先可变地设定。由此,该血压计1(带20)整体构成为大致环状,并且主体10的底面10b和带20的端部20f可以借助扣24沿箭头b方向开闭。

将该血压计1安装在左手腕90时,打开带扣24来使带20的环径变大,在该状态下,如图1中箭头a所示方向,用户将左手通过带20。然后,如图2所示,用户调节左手腕90周围的带20的角度位置,使得带20的发送接收部40位于通过左手腕90的桡骨动脉91上。由此,发送接收部40的发送接收天线组40e形成为和与左手腕90的掌侧面90a的桡骨动脉91对应的部分90a1抵接的状态。在该状态下,用户关闭带扣24进行固定。通过上述方式,用户将血压计1(带20)安装在左手腕90。

如图2中所示,在本例中,带20包括:构成外周面20b的带状体23;以及作为沿该带状体23的内周面安装的按压构件的按压袖带21。带状体23由塑料材料(在本例中,为硅树脂)构成,在本例中,在厚度方向z上具有可挠性,而且,在长度方向x(相当于左手腕90的周向)上几乎不伸缩(实质上非伸缩性)。在本例中,按压袖带21通过将两个可伸缩的聚氨酯板在厚度方向z上相对并熔接它们的周缘部而构成为流体袋。如上所述,在按压袖带21(带20)的内周面20a中的与左手腕90的桡骨动脉91对应的部位上配置有发送接收部40的发送接收天线组40e。

在本例中,如图3所示,在安装状态下,发送接收部40的发送接收天线组40e与左手腕90的桡骨动脉91对应地,形成为大致沿左手腕90的长度方向(相当于带20的宽度方向y)相互分离并排列的状态。在本例中,发送接收天线组40e包括在宽度方向y上配置在该发送接收天线组40e所占的范围内的两侧的发送天线41、44、以及配置在这些发送天线41、44之间的接收天线42、43。发送天线41和接收来自该发送天线41的电波的接收天线42构成第一组发送接收天线对(41、42)(用括弧括上对来表示,以下相同)。另外,发送天线44和接收来自该发送天线44的电波的接收天线43构成第二组发送接收天线对(44、43)。在该配置中,与发送天线44相比,发送天线41距离接收天线42更近。另外,与发送天线41相比,发送天线44距离接收天线43更近。因此,能够减少第一组发送接收天线对(41、42)与第二组发送接收天线对(44、43)之间的干扰。

在本例中,一个发送天线或接收天线在面方向(在图3中是指沿左手腕90的外周面的方向)上具有横竖均为3mm的正方形形状(将该面方向的形状称为“图案形状”),以能够发射或接收频率为24ghz频带的电波。在本例中,在带20的宽度方向y上,第一组中的发送天线41的中心与接收天线42的中心之间的距离设定在8mm~10mm的范围内。同样地,在本例中,在带20的宽度方向y上,第二组中的发送天线44的中心与接收天线43的中心之间的距离设定在8mm~10mm的范围内。另外,在本例中,在带20的宽度方向y上,第一组发送接收天线对(41、42)的中央与第二组发送接收天线对(44、43)的中央之间的距离d(参照图8(a))设定为20mm。该距离d相当于第一组发送接收天线对(41、42)与第二组发送接收天线对(44、43)之间的实际間隔。需要说明的是,距离d等长度是一个例子,根据血压计的大小等适当地选择最合适的长度即可。

另外,如图6所示,在本例中,发送接收天线组40e具有用于发射或接收电波的导电体层401。沿导电体层401的与左手腕90相对的相对面401b安装有电介质层402(在各发送天线、接收天线中成为相同的构成)。这些导电体层401和电介质层402的层叠结构构成生物体测定用天线装置。在本例中,将电介质层402的图案形状设定为与导电体层401的图案形状相同,但是也可以不同。在发送接收天线组40e安装在左手腕90的安装状态下,电介质层402中的与沿导电体层401一侧的第一面402a相反一侧的第二面402b与左手腕90的掌侧面90a抵接。在该安装状态下,导电体层401与左手腕90的掌侧面90a相对,电介质层402作为间隔物发挥作用,左手腕90的掌侧面90a与导电体层401(的相对面401b)之间的距离(厚度方向v的距离)保持固定。

在本例中,导电体层401由金属(例如铜等)构成。在本例中,电介质层402由聚碳酸酯构成,由此,电介质层402的相对介电常数均匀地设定为εr≒3.0。需要说明的是,该相对介电常数是指用于发送接收的电波的频率为24ghz频带的条件下的相对介电常数(以下相同)。

这种发送接收天线组40e能够沿沿左手腕90的外周面的面方向u偏平地构成。因此,在该血压计1中,能够使带20整体较薄地构成。在本例中,导电体层401的厚度设定为h1=30μm,另外,电介质层402的厚度设定为h2=2mm。

图4示出了血压计1的控制系统的整体框结构。除了上述的显示器50、操作部52之外,在血压计1的主体10还搭载有作为控制部的cpu(centralprocessingunit,中央处理单元)100、作为存储部的存储器51、通信部59、压力传感器31、泵32、阀33、将来自压力传感器31的输出转换为频率的振荡电路310、以及驱动泵32的泵驱动电路320。进一步,除了上述的发送接收天线组40e以外,在发送接收部40还搭载有由cpu100控制的发送接收电路组45。

在本例中,显示器50由有机el(electroluminescence,有机电致发光)显示器构成,根据来自cpu100的控制信号,显示血压测定结果等有关血压测定的信息和其他信息。需要说明的是,显示器50并不限于有机el显示器,也可以由例如lcd(liquidcristaldisplay,液晶显示器)等其他类型的显示器构成。

在本例中,操作部52由按压式开关构成,将与用户的血压测定开始或停止的指示相应的操作信号输入到cpu100。需要说明的是,操作部52并不限于按压式开关,也可以是例如压感式(电阻式)或接近式(静电电容式)的触摸面板式开关等。另外,还可以包括未图示的麦克风,以便通过用户的语音来输入血压测定开始的指示。

存储器51是非临时性地存储用于控制血压计1的程序数据、用于控制血压计1的数据、用于设定血压计1的各种功能的设定数据、以及血压值的测定结果的数据等。另外,存储器51在程序被执行时用作工作存储器等。

cpu100根据存储于存储器51中的用于控制血压计1的程序来执行作为控制部的各种功能。例如,当执行基于示波法的血压测定时,cpu100根据来自操作部52的血压测定开始的指示,基于来自压力传感器31的信号,进行驱动泵32(以及阀33)的控制。另外,在本例中,cpu100基于来自压力传感器31的信号来执行计算血压值的控制。

通信部59由cpu100控制,从而通过网络900将规定信息发送到外部的装置、或者通过网络900接收来自外部的装置的信息,并将该信息移交到cpu100。该通过网络900的通信可以是无线或有线的。在该实施方式中,网络900是因特网,但并不限于此,可以是诸如医院内lan(localareanetwork,局域网)的其他种类的网络,也可以是使用usb线缆等一对一的通信。该通信部59可以包括微型usb连接器。

泵32以及阀33通过空气配管39与按压袖带21连接,另外,压力传感器31通过空气配管38与按压袖带21连接。需要说明的是,空气配管39、38也可以是一个共用的配管。压力传感器31通过空气配管38检测压袖带21中的压力。在本例中,泵32由压电泵构成,为了对按压袖带21中的压力(袖带压力)进行加压,泵32通过空气配管39向按压袖带21供给作为加压用的流体的空气。阀33搭载在泵32上,并随着泵32的打开/关闭来控制开闭。即,阀33在泵32打开时关闭,将空气封入按压袖带21中,另一方面,阀33在泵32关闭时打开,通过空气配管39将按压袖带21的空气排出至大气中。此外,阀33具有止回阀的功能,排出的空气不会回流。泵驱动电路320基于从cpu100提供的控制信号来驱动泵32。

在本例中,压力传感器31是压阻式压力传感器,通过空气配管38检测带20(按压袖带21)的压力,在本例中其检测以大气压为基准(零)的压力并作为时间序列的信号输出。振荡电路310根据基于来自压力传感器31的压阻效应所引起的电阻的变化的电信号值进行振荡,向cpu100输出具有与压力传感器31的电信号值对应的频率的频率信号。在本例中,压力传感器31的输出用于控制按压袖带21的压力以及用于通过示波法计算血压值(包括收缩期血压(systolicbloodpressure,sbp)和舒张期血压(diastolicbloodpressure,dbp))。

电池53是搭载在主体10上的元件,在本例中,其向cpu100、压力传感器31、泵32、阀33、显示器50、存储器51、通信部59、振荡电路310、泵驱动电路320的各元件供给电力。另外,电池53通过布线71也向发送接收部40的发送接收电路组45供给电力。该布线71和信号用布线72在夹在带20的带状体23和按压袖带21之间的状态下,沿带20的长度方向x延伸设置在主体10与发送接收部40之间。

发送接收部40的发送接收电路组45包括分别与发送天线41、44连接的发送电路46、49、以及分别与接收天线42、43连接的接收电路47、48。如图5所示,在本例中,发送电路46、49在动作时通过分别连接的发送天线41、44发射频率为24ghz频带的电波e1、e2。接收电路47、48通过接收天线42、43接收分别被作为被测定部位的左手腕90(更准确地说,桡骨动脉91的对应部分)反射的电波e1′、e2′,检波并放大。

如后面详细描述那样,图5中所示的脉搏波检测部101、102分别基于接收电路47、48的输出来获取表示通过左手腕90的桡骨动脉91的脉搏波的脉搏波信号ps1、ps2。进一步,作为时间差获取部的ptt计算部103获取两组的脉搏波检测部101、102分别获取的脉搏波信号ps1、ps2之间的时间差作为脉搏波传播时间(pulsetransittime,ptt)。另外,第一血压计算部104使用脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式基于由ptt计算部103获取的脉搏波传播时间来计算血压值。此处,通过cpu100执行规定的程序,从而实现脉搏波检测部101、102、ptt计算部103以及第一血压计算部104。发送天线41、接收天线42、发送电路46、接收电路47以及脉搏波检测部101构成作为第一组的脉搏波测定装置的第一脉搏波传感器40-1。发送天线44、接收天线43、发送电路49、接收电路48以及脉搏波检测部102构成作为第二组的脉搏波测定装置的第二脉搏波传感器40-2。

在安装状态下,如图8(a)中所示,在左手腕90的长度方向(相当于带20的宽度方向y)上,第一组发送接收天线对(41、42)与通过左手腕90的桡骨动脉91的上游侧部分91u对应,另一方面,第二组发送接收天线对(44、43)与桡骨动脉91的下游侧部分91d对应。由第一组发送接收天线对(41、42)获取的信号表示桡骨动脉91的上游侧部分91u与第一组发送接收天线对(41、42)之间的伴随脉搏波(引起血管的舒张和收缩)的距离的变化。由第二组发送接收天线对(44、43)获取的信号表示桡骨动脉91的下游侧部分91d与第二组发送接收天线对(44、43)之间的伴随脉搏波的距离的变化。第一脉搏波传感器40-1的脉搏波检测部101、第二脉搏波传感器40-2的脉搏波检测部102分别基于接收电路47、48的输出以时间序列输出具有图8(b)中所示的山状波形的第一脉搏波信号ps1、第二脉搏波信号ps2。

在本例中,接收天线42、43的接收电平为大约1μw(相对于1mw的分贝值为-30dbm)左右。接收电路47、48的输出电平为大约1伏特左右。另外,第一脉搏波信号ps1、第二脉搏波信号ps2的各峰值a1、a2为大约100mv~1伏特左右。

此外,假设桡骨动脉91的血流的脉波传播速度(pulsewavevelocity,pwv)在1000cm/s~2000cm/s的范围内,由于第一脉波传感器40-1和第二脉波传感器40-2之间的实际间隔d=20mm,因此第一脉波信号ps1、第二脉波信号ps2间的时间差δt是1.0ms~2.0ms的范围。

在上述的例子中,对发送接收天线对为两组的情况进行了说明,但发送接收天线对也可以为3组以上。

(基于示波法的血压测定的结构和动作)

图9a示出了血压计1中通过用于进行示波法的程序安装的框结构。

在该框结构中,大致安装了压力控制部201、第二血压计算部204以及输出部205。

压力控制部201还包括压力检测部202以及泵驱动部203。压力检测部202对从压力传感器31通过振荡电路310输入的频率信号进行处理,从而进行用于检测按压袖带21内的压力(袖带压力)的处理。泵驱动部203进行用于基于检测到的袖带压力pc(参照图10)通过泵驱动电路320驱动泵32和阀33的处理。由此,压力控制部201以规定的加压速度向按压袖带21供给空气并对压力进行控制。

第二血压计算部204进行以下处理:获取袖带压力pc中包括的动脉容积的变动分量作为脉搏波信号pm(参照图10),基于获取的脉搏波信号pm,根据示波法并应用公知的算法计算血压值(收缩期血压sbp和舒张期血压dbp)。血压值的计算完成时,第二血压计算部204停止泵驱动部203的处理。

在本例中,输出部205进行用于将计算的血压值(收缩期血压sbp和舒张期血压dbp)显示在显示器50中的处理。

图9b示出了血压计1进行基于示波法的血压测定时的动作流程(血压测定方法的流程)。血压计1的带20以缠绕左手腕90的方式预先安装。

当用户通过设置在主体10的作为操作部52的按压式开关来指示基于示波法的血压测定时(步骤s1),cpu100开始动作从而初始化处理用存储器区域(步骤s2)。另外,cpu100通过泵驱动电路320关闭泵32并打开阀33,排出按压袖带21中的空气。接着,执行如下控制:将压力传感器31的当前时刻的输出值设定为与大气压相当的值(调整为0mmhg)。

接着,cpu100作为压力控制部201的泵驱动部203发挥作用,进行如下控制:关闭阀33,然后,通过泵驱动电路320驱动泵32,从而将空气送到按压袖带21。由此,使按压袖带21膨胀并且将袖带压力pc(参照图10)逐渐加压,从而逐渐压迫作为被测定部位的左手腕90(图9b的步骤s3)。

在该加压过程中,为了计算血压值,cpu100作为压力控制部201的压力检测部202发挥作用,通过压力传感器31监测袖带压力pc,获取在左手腕90的桡骨动脉91中产生的动脉容积的变动分量作为如图10中所示的脉搏波信号pm。

接下来,在图9b中的步骤s4中,cpu100作为第二血压计算部发挥作用,基于在该时刻获取的脉搏波信号pm,根据示波法并应用公知的算法尝试计算血压值(收缩期血压sbp和舒张期血压dbp)。

此时,当由于数据不足尚无法计算血压值时(步骤s5为否),只要袖带压力pc未达到上限压力(为了安全,例如预先设定为300mmhg。),则重复步骤s3至s5的处理。

当能够以这种方式计算血压值时(步骤s5为是),cpu100执行如下控制:cpu100停止泵32并打开阀33,排出按压袖带21中的空气(步骤s6)。最后,cpu100作为输出部205发挥作用,将血压值的测定结果显示在显示器50中并记录到存储器51中(步骤s7)。

需要说明的是,血压值的计算并不限于加压过程,也可以在减压过程中进行。

(基于脉搏波传播时间的血压测定的动作)

图11示出了本发明的一实施方式的生物体信息测定方法、脉搏波测定方法及血压测定方法的动作流程,血压计1进行脉搏波测定并获取脉搏波传播时间(pulsetransittime,ptt),并且进行基于该脉搏波传播时间的血压测定(推定)。血压计1的带20以缠绕左手腕90的方式预先安装。

当用户通过设置在主体10的作为操作部52的按压式开关来指示基于ptt的血压测定时,cpu100开始动作。即,cpu100关闭阀33并且通过泵驱动电路320驱动泵32,进行将空气送到按压袖带21的控制,从而使按压袖带21膨胀并且将袖带压力pc(参照图8(a))加压至预定值(图11的步骤s11)。在本例中,为了减轻用户身体的负担,限于足以使带20与左手腕90密接的程度的加压(例如5mmhg左右)。由此,使发送接收天线组40e可靠地与左手腕90的掌侧面90a抵接,从而在掌侧面90a与发送接收天线组40e之间不会产生空隙。需要说明的是,也可以省略该步骤s11。

此时,如图8(a)中所示,在第一脉搏波传感器40-1、第二脉搏波传感器40-2中,发送接收天线组40e的电介质层402(的第二面402b)分别与左手腕90的掌侧面90a抵接。因此,在第一脉搏波传感器40-1、第二脉搏波传感器40-2中,导电体层401分别与左手腕90的掌侧面90a相对,电介质层402使左手腕90的掌侧面90a与导电体层401之间的距离(厚度方向的距离)保持固定。另外,如上所述,在左手腕90的长度方向(相当于带20的宽度方向y)上,第一组发送接收天线对(41、42)与通过左手腕90的桡骨动脉91的上游侧部分91u对应,另一方面,第二组发送接收天线对(44、43)与桡骨动脉91的下游侧部分91d对应。

然后,在该安装状态下,如图11的步骤s12所示,在图5中所示的第一脉搏波传感器40-1和第二脉搏波传感器40-2中,cpu100分别进行发送和接收控制。具体而言,如图8(a)中所示,在第一脉搏波传感器40-1中,发送电路46通过发送天线41、即从导电体层401通过电介质层402(或者存在于该电介质层402的侧方的空隙)向桡骨动脉91的上游侧部分91u发射电波e1。而且,接收电路47通过接收天线42、即通过电介质层402(或者存在于该电介质层402的侧方的空隙)由导电体层401接收被桡骨动脉91的上游侧部分91u反射的电波e1′,从而检波并放大。另外,在第二脉搏波传感器40-2中,发送电路49通过发送天线44、即从导电体层401通过电介质层402(或者存在于该电介质层402的侧方的空隙)向桡骨动脉91的下游侧部分91d发射电波e2。而且,接收电路48通过接收天线43、即通过电介质层402(或者存在于该电介质层402的侧方的空隙)由导电体层401接收被桡骨动脉91的下游侧部分91d反射的电波e2′,从而检波并放大。

然后,如图11的步骤s13所示,cpu100在图5中所示的第一脉搏波传感器40-1和第二脉搏波传感器40-2中分别作为脉搏波检测部101、102发挥作用,获取图8(b)中所示的脉搏波信号ps1、ps2。即,在第一脉搏波传感器40-1中,cpu100作为脉搏波检测部101发挥作用,根据接收电路47的血管舒张期的输出和血管收缩期的输出获取表示桡骨动脉91的上游侧部分91u的脉搏波的脉搏波信号ps1。另外,在第二脉搏波传感器40-2中,cpu100作为脉搏波检测部102发挥作用,根据接收电路48的血管舒张期的输出和血管收缩期的输出获取表示桡骨动脉91的下游侧部分91d的脉搏波的脉搏波信号ps2。

然后,如图11的步骤s14所示,cpu100用于作为时间差获取部的ptt计算部103发挥作用,获取脉搏波信号ps1与脉搏波信号ps2之间的时间差作为脉搏波传播时间(ptt)。更详细地说,在本例中,获取图8(b)中所示的第一脉搏波信号ps1的峰值a1与第二脉搏波信号ps2的峰值a2之间的时间差δt作为脉搏波传播时间(ptt)。

接着,如图11的步骤s15所示,cpu100作为第一血压计算部发挥作用,利用脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式eq,基于步骤s14中获取的脉搏波传播时间(ptt)计算(推定)血压。此处,当脉搏波传播时间表示为dt、血压表示为ebp时,脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式eq例如为由

ebp=α/dt2+β……(eq.1)

(其中,α、β分别表示已知的系数或常数)

所示的包括1/dt2项的公知的分数函数提供(例如,参考日本特开平10-201724号公报)。需要说明的是,作为脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式eq,除此以外,

也可以使用像ebp=α/dt2+β/dt+γdt+δ……(eq.2)

(其中,α、β、γ、δ分别表示已知的系数或常数)

那样不仅包括1/dt2项,而且还包括1/dt项和dt项的公式等公知的其他对应公式。

在通过上述方式计算(推定)血压的情况下,如上所述,在第一脉搏波传感器40-1、第二脉搏波传感器40-2中,电介质层402分别使左手腕90的掌侧面90a与导电体层401之间的距离保持固定。另外,由于电介质层402存在于左手腕90的掌侧面90a与导电体层401之间,因此,难以受到生物体的介电常数的变动(生物体的相对介电常数在5~40左右的范围内变动)的影响。另外,由于能够隔开左手腕90的掌侧面90a与导电体层401之间的距离,因此,与导电体层401与左手腕90的掌侧面90a直接接触的情况相比,在左手腕90的掌侧面90a中能够扩大被电波照射的范围(面积)。因此,即使导电体层401的安装位置从桡骨动脉91的正上方偏离一些,也能够稳定地接收在桡骨动脉91反射的信号。其结果是,由接收电路47、48分别接收的信号电平稳定,从而能够高精度地获取作为生物体信息的脉搏波信号ps1、ps2。其结果是,能够高精度地获取脉搏波传播时间(ptt),因此,能够高精度地计算(推定)血压值。需要说明的是,血压值的测量结果显示在显示器50上并且被记录到存储器51中。

在本例中,如果在图11的步骤s16中作为操作部52的按压式开关没有指示测定停止(步骤s16中的“否”),则每当根据脉搏波输入第一、第二脉搏波信号ps1、ps2时,周期性地重复脉搏波传播时间(ptt)的计算(图11的步骤s14)和血压的计算(估计)(图11的步骤s15)。cpu100在显示器50上更新并显示血压值的测量结果,并且将血压值的测量结果积累并记录到存储器51中。并且,当在图11的步骤s16中指示测定停止时(步骤s16中的“是”),结束测定动作。

根据该血压计1,通过基于该脉波传播时间(ptt)进行的血压测定,能够在用户身体负担较轻的状态下,长时间连续地测量血压。

另外,根据该血压计1,能够利用共同的带20并通过一体的装置进行基于脉搏波传播时间的血压测定(推定)和基于示波法的血压测定。因此,能够提高用户的便利性。例如,通常在进行基于脉搏波传播时间(ptt)的血压测定(估计)的情况下,需要适当地进行脉搏波传播时间与血压之间的对应公式eq的校正(在上述的例子中,基于实测的脉搏波传播时间和血压值的系数α、β等值的更新)。其中,根据该血压计1,能够通过同一设备进行基于示波法的血压测定并基于该结果进行对应公式eq的校正,因此,能够提高用户的便利性。另外,虽然精度低,但是采用能够连续测定的ptt方式(基于脉搏波传播时间的血压测定)捕捉血压的急剧升高,以该血压的急剧升高作为触发,从而能够利用更准确的示波法开始测定。

(变形例1)

在上述的例子中,像图6中说明的那样,将构成发送接收天线组40e的电介质层402的相对介电常数均匀地设定为εr≒3.0,但并不限定于此。只要将电介质层402的相对介电常数(εr)设定为1至5的范围内即可。在该情况下,电介质层402的相对介电常数(εr)、左手腕90的相对介电常数(5~40左右的范围内)以该顺序依次增大。因此,可以抑制在左手腕90与电介质层402之间的界面的电力反射。其结果是,接收的信号的sn比(信噪比)升高,能够高精度地测定作为生物体信息的脉搏波信号ps1、ps2。

进一步,如图7所示那样,优选电介质层402的相对介电常数(εr)从沿导电体层401一侧的第一面402a向与该第一面402a相反一侧的第二面402b(在安装状态下与左手腕90的掌侧面90a抵接的一侧的面)逐渐升高。在该图7的例子中,电介质层402由从第一面402a向第二面402b依次设置的硅树脂层(相对介电常数εr≒2.4)402-1、聚碳酸酯层(相对介电常数εr≒3.0)402-2以及尼龙层(相对介电常数εr≒4.2)402-3三层结构构成。也就是说,电介质层402的相对介电常数(εr)从第一面402a向第二面402b阶段性地升高。由此,可以抑制在左手腕90与电介质层402之间的界面的电力反射。其结果是,接收的信号的sn比(信噪比)升高,能够高精度地测定作为生物体信息的脉搏波信号ps1、ps2。需要说明的是,电介质层402并不限于三层结构,还可以构成为多层。另外,电介质层402的相对介电常数也可以并不是从第一面402a向第二面402b阶段性地升高,而是连续性地升高。

需要说明的是,被测定部位(手腕)的形状存在个体差异。如果是被测定部位大致平坦的人,即使没有可挠性也能够足够高精度地测定。只要具有可挠性,无论被测定部位的形状如何,都能够高精度地测定。

(变形例2)

在上述的例子中,构成发送接收天线组40e的电介质层402由聚碳酸酯、即比较缺乏可挠性的材料构成。因此,如图12所示,在左手腕90的掌侧面90a与电介质层402的第二面402b的端部之间有可能产生空隙d1。因此,在本例中,导电体层401和电介质层402在整体上形成为具有能够沿左手腕90的掌侧面90a变形的可挠性的结构。例如,图13中所示的电介质层402a由硅树脂(相对介电常数εr≒2.4)或尼龙(相对介电常数εr≒4.2)等可挠性较大的材料构成。导电体层401a例如由沉积在电介质层402a的第一面402a上的厚度为几μm~30μm左右的金属层构成。由此,导电体层401a和电介质层402a因具有可挠性而能够在整体上沿左手腕90的掌侧面90a变形。因此,即使左手腕90的掌侧面90a弯曲,在左手腕90的掌侧面90a与电介质层402a的第二面402b之间也难以产生空隙。其结果是,左手腕90的掌侧面90a与导电体层401a之间的距离(厚度方向v的距离)保持固定。另外,由于在左手腕90的掌侧面90a与电介质层402a的第二面402b之间不会产生空隙,因此,不会产生这种空隙导致的电波传播损耗。因此,接收的信号电平进一步稳定,从而能够高精度地测定作为生物体信息的脉搏波信号ps1、ps2。

(变形例3)

另外,构成发送接收天线组40e的电介质层402也可以至少部分地由具有吸湿性的布构成。例如,在图7所示的三层结构的电介质层402中,尼龙层402-3也可以由具有吸湿性的布构成。由此,即使在左手腕90产生被测人的汗,该汗也会被电介质层402中的由具有吸湿性的布构成的部分(尼龙层402-3)吸收,从而防止其停留在左手腕90与电介质层402之间。其结果是,降低了安装该血压计1(包括发送接收天线组40e)的用户的不适。

(变形例4)

在上述的例子中,对构成发送接收天线组40e的电介质层402整体具有正方形的图案形状的情况进行说明。然而,本发明不限于此。例如,如图14所示,电介质层402b以在厚度方向v上层叠具有设置于与导电体层401a的相对面401b对应的范围的正方形图案形状的特定部分402b-1以及超出特定部分402b-1所占的范围且以带状延伸的带状层部分402b-2的方式构成。在本例中,带状层部分402b-2以缠绕左手腕90的方式构成为环状。在该情况下,特定部分402b-1例如由厚度为2mm左右的硅树脂(相对介电常数εr≒2.4)构成。带状层部分402b-2例如由厚度为1mm~2mm左右的尼龙(相对介电常数εr≒4.2)构成。

根据该结构,用户通过电介质层402b的带状层部分402b-2缠绕左手腕90,从而将发送接收天线组40e安装在左手腕90。也就是说,带状层部分402b-2能够构成缠绕左手腕90的带20的一部分(例如,覆盖带20的内周面20a的内层布)。另外,例如在带20中省略按压袖带21而成为仅进行基于脉搏波传播时间(ptt)的血压测定的简单的结构时,能够由带状层部分402b-2构成整个带20。

在本例中,特别优选的是,带状层部分402b-2由具有吸湿性的布构成。在该情况下,即使在左手腕90产生生物体的汗,该汗也会被上述电介质层402b中的带状层部分402b-2(由具有吸湿性的布构成)吸收,从而防止其停留在左手腕90的外周面与带状层部分402b-2的内周面之间。其结果是,减少用户的不适。

此外,像图15中所示的电介质层402c那样,在厚度方向v上特定部分402c-1和带状层部分402c-2的层叠顺序也可以与图14中的特定部分402b-1和带状层部分402b-2的层叠顺序相反。在该情况下,带状层部分402c-2例如由厚度为1mm~2mm左右的硅树脂(相对介电常数εr≒2.4)构成。特定部分402c-1例如由厚度为2mm左右的尼龙(相对介电常数εr≒4.2)构成。在该情况下,也能够得到与图14中的电介质层大致相同的作用效果。

(变形例5)

在上述的例子中,对构成发送接收天线组40e的电介质层402至少部分地具有与导电体层401、401a的相对面401b对应的正方形图案形状的情况进行说明。然而,本发明不限于此。例如,当省略按压袖带21而成为仅进行基于脉搏波传播时间(ptt)的血压测定的简单的结构时,如图16所示,构成发送接收天线组40e的电介质层402d也可以仅由以缠绕左手腕90的方式以带状延伸的带20a中的、与导电体层401a的相对面401b对应的部分构成。带20a例如由厚度为1mm~2mm左右的尼龙(相对介电常数εr≒4.2)构成。在该情况下,用户也用带20a缠绕左手腕90,从而发送接收天线组40e能够安装在左手腕90。进一步,在该图16的结构中,与像图14、图15那样设置特定部分402b-1、401c-1的情况相比,能够简化电介质层402d的结构。

(变形例6)

在上述的例子中,对在面方向u上各电介质层402、402a、402b、402c、402d中的与导电体层的相对面401b对应的部分的相对介电常数均匀的情况进行说明。然而,本发明不限于此。例如,也可以使用图17所示的电介质层402e来代替图6中的电介质层402。作为空腔的一个例子,该电介质层402e在面方向u上分散具有多个剖面为圆形的通孔402w、402w……,所述通孔在厚度方向v上贯穿该电介质层402e。该电介质层402e的材料是与图6中的电介质层402的材料相同的聚碳酸酯(相对介电常数εr≒3.0)。通孔402w、402w……的相对介电常数大致等于1,比电介质层402的材料自身的相对介电常数(εr≒3.0)更小。由此,电介质层402e整体的有效相对介电常数(εr)设定为低于聚碳酸酯自身的相对介电常数(εr≒3.0)。

在本例中,电介质层402e的面方向u的面积设定为10mm2,厚度方向v的尺寸设定为2mm。各通孔402w的面方向u的面积设定为2mm2(因此,直径为大约0.5mm)。当通孔402w的个数例如为10个时,电介质层402e整体的有效相对介电常数为εr≒2.6。

通过使这些通孔402w、402w……的个数或面方向u的密度可变,能够可变地设定电介质层402e整体的有效相对介电常数。因此,设定电介质层402e整体的有效相对介电常数的自由度增加。

需要说明的是,为了可变地设定电介质层402整体的有效相对介电常数,例如,在电介质层402的内部,在面方向u和厚度方向v上也可以分散设置多个微小球状的空腔。

(存在电介质层的效果)

图18(a)示出了电介质层不存在于左手腕90的掌侧面90a与导电体层401之间而导电体层401与左手腕90的掌侧面90a直接接触的方式。本发明人进行电磁场分析,结果可知通过该方式,左手腕90的掌侧面90a附近的相对介电常数(εr)例如从10变化到5时,接收的信号的强度降低7.9db。相对于此,图18(b)示出了根据本发明的电介质层(硅树脂,厚度2mm,相对介电常数εr≒2.4)402存在于左手腕90的掌侧面90a与导电体层401之间的方式。本发明人进行电磁场分析,通过该方式,左手腕90的掌侧面90a附近的相对介电常数(εr)例如从10变化到5时,接收的信号的强度仅降低2.3db。其结果是,根据本发明,能够确认:通过使电介质层存在于生物体的被测定部位与构成天线的导电体层之间,难以受到生物体的介电常数的变动(生物体的相对介电常数在5~40左右的范围内变动)的影响,接收的信号电平稳定。

(变形例7)

在上述各例中,对沿构成发送接收天线组40e的导电体层401、401a的相对面(与左手腕90相对的面)401b直接安装有电介质层的情况进行了说明。然而,本发明不限于此。例如,如图19(a)、图19(b)所示,也可以沿搭载导电体层401上并与导电体层401平行地延伸的基材400中的、与左手腕90相对的相对面400b安装有电介质层402f、402f。如图19(b)所示,在本例中,导电体层401被划分成发送天线41以及接收来自该发送天线41的电波的接收天线42。

在该结构中,在发送接收天线组40e相对于左手腕90进行安装的安装状态下,与左手腕90的掌侧面90a相对地配置有导电体层401,在左手腕90的掌侧面90a与基材400的相对面400b之间配置有电介质层402f。在左手腕90的掌侧面90a中的和桡骨动脉91对应的部分90a1与导电体层401的相对面401b之间形成空隙d2。在该安装状态下,电介质层402f使左手腕90的掌侧面90a与导电体层401(的相对面401b)之间的距离(厚度方向v的距离)保持固定。

在该安装状态下,从发送天线41通过空隙d2(或者存在于该空隙d2的侧方的电介质层402f)向左手腕90发射电波。被左手腕90反射的电波通过空隙d2(或者存在于该空隙d2的侧方的电介质层402f)被接收天线42接收。此处,根据该结构,由于电介质层402f使左手腕90的掌侧面90a与导电体层401(发送接收天线对(41、42))之间的距离保持固定,因此,接收的信号电平稳定,从而能够高精度地测定生物体信息。而且,与上述各例相比,能够降低导电体层401的正下方的电介质层导致的介电损耗,能够提高接收的信号的sn比。因此,能够高精度地测定作为生物体信息的脉搏波信号ps1、ps2。

在上述的实施方式中,如图3所示,在宽度方向y上,在发送接收天线组40e所占的范围内的两侧配置有发送天线41、44,在这些发送天线41、44之间配置有接收天线42、43。然而,本发明不限于此。也可以在发送接收天线组40e所占的范围内的两侧配置有接收天线42、43,在这些接收天线42、43之间配置有发送天线41、44。在该配置中,在宽度方向y上,与接收天线43相比,接收天线42离发送天线41更近。另外,在宽度方向y上,与接收天线42相比,接收天线43离发送天线44更近。因此,能够减少第一组发送接收天线对(41、42)与第二组发送接收天线对(44、43)之间的干扰。

另外,在上述的实施方式中,对于导电体层401、401a而言,发送天线与接收来自该发送天线的电波的接收天线相互分离而划分。然而,本发明不限于此。为了发射和接收电波,构成生物体测定用天线装置的导电体层也可以通过公知的循环器在空间上作为一个发送接收共用天线使用。

另外,在上述的实施方式中,预定了血压计1安装在作为被测定部位的左手腕90。然而,本发明不限于此。被测定部位只要有动脉通过即可,既可以是除了右手腕、手腕以外的上臂等上肢,也可以是脚踝、大腿等下肢。

另外,在上述的实施方式中,搭载在血压计1的cpu100作为脉搏波检测部以及第一和第二血压计算部发挥作用,执行基于示波法的血压测定(图9b的动作流程)以及基于ptt的血压测定(推定)(图11的动作流程)。然而,本发明不限于此。例如,还可以将设置在血压计1的外部的智能手机等实质计算机装置作为脉搏波检测部以及第一和第二血压计算部发挥作用,并通过网络900使血压计1执行基于示波法的血压测定(图9b的动作流程)以及基于ptt的血压测定(估计)(图11的动作流程)。在该情况下,用户通过该计算机装置的操作部(触摸面板、键盘、鼠标等)进行血压测定开始或停止的指示等操作,并通过该计算机装置的显示器(有机el显示器、lcd等)显示血压测定结果等有关血压测定的信息和其他信息。在该情况下,也可以在血压计1中省略显示器50和操作部52。

在上述的实施方式中,通过血压计1测定了作为生物体信息的脉搏波信号、脉搏波传播时间、血压,但并不限于此。还可以测定脉搏数等其他各种生物体信息。

另外,在本发明中,也可以构成包括生物体测定用天线装置、脉搏波测定装置或血压测定装置而且还包括执行其他功能的功能部的设备。根据该设备,能够高精度地测定生物体信息,特别是能够高精度地获取脉搏波信号作为生物体信息、或者能够高精度地计算(估计)血压值。除此以外,该设备能够执行各种功能。

以上的实施方式是一个例子,在不脱离本发明的范围的情况下能够进行各种变形。虽然,上述多个实施方式是可分别单独成立的实施方式,但是也可以彼此组合实施。另外,不同的实施方式中的各个特征也可以分别单独成立,但是也可以将不同的实施方式中的特征彼此组合。

附图标记说明

1血压计

10主体

20带

21按压袖带

23带状体

40发送接收部

40e发送接收天线组

40-1第一脉搏波传感器

40-2第二脉搏波传感器

100cpu

401、401a导电体层

402、402a、402b、402c、402d、402e、402f电介质层

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