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【発明の名称】 圧力印加装置およびこれを備えた生体信号測定装置
【発明者】 【氏名】李 宗 淵

【氏名】山越 憲一

【氏名】申 健 洙
【要約】 【課題】生体信号を測定するための圧力印加装置およびこれを備えた生体信号測定装置に関する。

【構成】アクチュエータと、アクチュエータが収縮変形する場合に、所定の方向に変形して圧力を加える弾性ボードと、アクチュエータおよび弾性ボードにそれぞれ連結し、アクチュエータが収縮変形する場合に、弾性ボードが前記方向に変形して圧力を加えるようにガイドするガイド部材とを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータと、
前記アクチュエータが収縮変形する場合に、所定の方向に変形して圧力を加える弾性ボードと、
前記アクチュエータおよび前記弾性ボードにそれぞれ連結し、前記アクチュエータが前記収縮変形する場合に、前記弾性ボードが前記方向に変形して圧力を加えるようにガイドするガイド部材と、
を含むことを特徴とする圧力印加装置。
【請求項２】
前記圧力印加装置は、ユーザの手首に着用され、前記ユーザの生体信号を測定する所定の生体信号測定装置にカバー状で設置されることを特徴とする請求項１に記載の圧力印加装置。
【請求項３】
前記ガイド部材は、
第１側面、第２側面、および上面を含むカバーと、
前記カバーの前記上面に設置される固定支持台と、
前記カバーの第１側面に、前記アクチュエータおよび前記弾性ボードにそれぞれ連結して設置され、前記アクチュエータが前記収縮変形する場合に、前記収縮方向に移動して前記弾性ボードに圧力を加えるスライドブロックと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の圧力印加装置。
【請求項４】
前記アクチュエータは、前記固定支持台および前記スライドブロックにそれぞれ連結され、
前記弾性ボードは、前記カバーの前記第２側面および前記スライドブロックにそれぞれ連結され、
前記アクチュエータが前記収縮変形していない状態では、前記固定支持台と接触を保つことを特徴とする請求項３に記載の圧力印加装置。
【請求項５】
前記弾性ボードは、前記アクチュエータが前記収縮変形する場合に、前記スライドブロックから加えられる圧力に応じて前記固定支持台と反対の方向に変形し、
前記固定支持台の反対方向は、ユーザの手首方向であることを特徴とする請求項３に記載の圧力印加装置。
【請求項６】
前記アクチュエータは、ポリマアクチュエータであることを特徴とする請求項１に記載の圧力印加装置。
【請求項７】
ユーザの手首に着用される腕輪部材と、
前記腕輪部材に設置され、前記ユーザの手首に圧力を加える圧力印加手段と、
前記腕輪部材に設置され、前記ユーザの手首に位置する橈骨動脈から前記ユーザの生体信号を測定するセンサ手段と、
を含むことを特徴とする生体信号測定装置。
【請求項８】
前記圧力印加手段は、
第１側面、第２側面、および上面を含むカバーと、
前記カバーの前記上面に設置される固定支持台と、
前記固定支持台および前記第１側面にそれぞれ連結されるアクチュエータと、
前記カバーの前記第１側面に前記アクチュエータと連結して設置され、前記アクチュエータが収縮変形する場合に、前記収縮方向に移動するスライドブロックと、
前記スライドブロックおよび前記カバーの前記第２側面にそれぞれ連結し、前記スライドブロックが前記収縮方向に移動する場合に、前記スライドブロックから圧力を受けて前記ユーザの手首方向に変形して前記ユーザの手首に圧力を加える弾性ボードと、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の生体信号測定装置。
【請求項９】
前記センサ手段は、
前記橈骨動脈から前記ユーザの脈波を測定する１つ以上の脈波センサと、
前記橈骨動脈の圧力を測定して前記ユーザの血圧を測定する圧力センサと、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の生体信号測定装置。
【請求項１０】
前記センサ手段は、
前記手首にそれぞれ赤色光および赤外線を発振させて前記ユーザの酸素飽和度を測定する２つ以上の発光阻止、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の生体信号測定装置。
【請求項１１】
前記センサ手段は、
前記圧力印加手段が前記ユーザの手首に前記圧力を加え始める時点から前記圧力が最大値で加えられる時点まで、前記ユーザの生体信号を測定することを特徴とする請求項７に記載の生体信号測定装置。
【請求項１２】
前記センサ手段は、前記圧力印加手段が前記ユーザの手首に最大値で圧力を加えた時点から前記圧力をこれ以上加えない時点の間、前記ユーザの生体信号を測定することを特徴とする請求項７に記載の生体信号測定装置。
【請求項１３】
前記測定した生体信号から前記ユーザの生体情報を生成する情報制御手段と、
前記生体信号または前記生体情報を所定のサーバまたは端末機に送信する通信モジュールと、
をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の生体信号測定装置。
【請求項１４】
前記アクチュエータは、ポリマーアクチュエータであることを特徴とする請求項８に記載の生体信号測定装置。
【請求項１５】
ユーザの手首に着用される腕輪部材と、
前記腕輪部材に設置され、移動支持台および固定支持台を含むカバーと、
前記カバーの前記移動支持台および前記固定支持台にそれぞれ連結し、所定の電圧が印加される場合に、前記ユーザの手首方向に変形して前記ユーザの手首に圧力を加えるアクチュエータと、
前記腕輪部材に設置され、前記ユーザの手首に位置する橈骨動脈から前記ユーザの生体信号を測定するセンサ手段と、
を含むことを特徴とする生体信号測定装置。
【請求項１６】
前記センサ手段は、
前記橈骨動脈から前記ユーザの脈波を測定する１つ以上の脈波センサと、
前記橈骨動脈の圧力を測定して前記ユーザの血圧を測定する圧力センサと、
を含むことを特徴とする請求項１５に記載の生体信号測定装置。
【請求項１７】
前記センサ手段は、
前記手首にそれぞれ赤色光および赤外線を発振させて前記ユーザの酸素飽和度を測定する２つ以上の発光素子、
を含むことを特徴とする請求項１５に記載の生体信号測定装置。
【請求項１８】
前記センサ手段は、前記圧力印加手段が前記ユーザの手首に前記圧力を加え始める時点から前記圧力が最大値に加えられる時点まで、前記ユーザの生体信号を測定することを特徴とする請求項１５に記載の生体信号測定装置。
【請求項１９】
前記センサ手段は、前記圧力印加手段が前記ユーザの手首に最大値で圧力を加えた時点から前記圧力をこれ以上加えない時点の間、前記ユーザの生体信号を測定することを特徴とする請求項１５に記載の生体信号測定装置。
【請求項２０】
前記測定した生体信号から前記ユーザの生体情報を生成する情報制御手段と、
前記生体信号または前記生体情報を所定のサーバまたは端末機に送信する通信モジュールと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の生体信号測定装置。
【請求項２１】
前記アクチュエータは、ポリマーアクチュエータであることを特徴とする請求項１５に記載の生体信号測定装置。
【請求項２２】
電圧印加によって選定された方向に変形してユーザの身体部位に圧力を加えるアクチュエータと、
前記アクチュエータと常に連結を保ち、前記アクチュエータが収縮または膨張する場合には、選定された範囲内でスライディングして移動する移動支持台と、
を含むことを特徴とする圧力印加装置。
【請求項２３】
前記アクチュエータは、ポリマアクチュエータであることを特徴とする請求項２２に記載の圧力印加装置。
【請求項２４】
前記圧力印加装置は、ユーザの手首に着用され、前記ユーザの生体信号を測定する生体信号測定装置に設置されることを特徴とする請求項２２に記載の圧力印加装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体信号を測定するための圧力印加装置およびこれを備えた生体信号測定装置に関し、より詳細には、アクチュエータおよび弾性材質を有する金属板を用いてユーザの手首に位置する橈骨動脈部位にのみ圧力を印加してユーザの生体信号を測定することで、生体信号測定装置の携帯性およびユーザの便宜を極大化することができる圧力印加装置およびこれを備えた生体信号測定装置に関する。
【０００２】
最近、産業界全般に亘って重要視されているイシューの一つであるユビキタス関連技術は、人間の生活のあらゆる分野に適用することができるが、近来では特に、健康（Ｗｅｌｌ−Ｂｅｉｎｇ）現象に伴ってユビキタスヘルスケア（Ｕ−Ｈｅａｌｔｈ Ｃａｒｅ）が注目されており、技術分野において脚光を浴びている。ユビキタスヘルスケアとは、人間の生活空間の至る所に医療サービスと関連するチップやセンサを設置することで、あらゆる人々にいつどこででも自然に医療サービスを提供することができるユビキタス技術を意味する。このようなユビキタスヘルスケアによると、各種健康診断や疾病管理、応急管理、医師との面談など、病院でのみ成されていた医療行為が病院に行かなくとも日常生活で自然に具現することができるようになる。
【０００３】
例えば、糖尿患者の場合、血糖管理プログラムが搭載された血糖管理用ベルトを着用することがある。前記ベルトに付着した血糖センサは、前記糖尿患者の血糖を随時チェックし、それに適合したインシュリン量を算出する。もし、前記糖尿患者の血糖が急激に低くなったり高くなったりする場合には、該血糖情報を無線通信網を介して主治医に提供することができるし、前記血糖情報の提供を受けた主治医は、前記応急状況による最適な処方や措置を取ることができる。
【０００４】
さらに、心血管系疾患は慢性疾患の場合が多く、完治が難しいと言われているため、持続的な健康管理が必要とされている。特に、高血圧を患っている人は、投薬を生涯続けなければならないほど完治が難しいとされている。また、高血圧によって、勃起不全や尿失禁のような副作用も発生する。したがって、高血圧などの心血管系疾患は、発病前の段階における予防が極めて重要であると言える。
【０００５】
高血圧を事前に予防するためには、普段から血圧や脈拍を持続的に測定し、高血圧が発生する恐れがあるかを常にチェックする生活習慣を保つことが好ましい。発病の前段階における高血圧の診断方法としては、血圧と脈拍を測定して心血管状態診断の指標である圧反射感受性（Ｂａｒｏｒｅｆｌｅｘ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を測定する方法が主に用いられている。すなわち、血圧を持続的に測定した後にこの変動推移を確認することで、ユーザの今後の心血管系疾患の可能性を予測するものである。
【０００６】
このような持続的な血圧の測定のために、現在では多様な種類の携帯型血圧測定装置が開発されて利用されている。特に、腕時計型の血圧測定装置は、携帯性の便利により広く利用されている。一例として、手首のまわりに腕時計のようなバンド状でエアバックを具現した携帯型の血圧測定装置がある。このような血圧測定装置は、小型ポンプを用いて圧力をエアバックに印加し、変化する脈波のパターンを圧力センサで測定するものである。しかし、このような構造を有する携帯型血圧測定装置は、エアバックに圧力を加える場合に、手首全体がひどく圧迫されるため、ユーザに不便を与えるようになる。さらに、エアバックによって携帯性が劣るという短所がある。
【０００７】
また、圧力測定法（Ｔｏｎｏｍｅｔｒｙ）を用いた血圧測定装置も用いられている。このような血圧測定装置は、センサがユーザの手首の筋肉と骨の間に位置する腕時計状の構造を有しており、ユーザの手首の動脈に最小の圧力を印加して血圧を測定するように具現されたものである。しかし、このような血圧測定装置は、手首に加えられる圧迫を最小化することはできるが、外部から空気を取り込んでセンサを動脈に密着させなければならないため、携帯性が劣る。さらに、エアバックとセンサが大きな構造を有するため、外部の圧力発生装置が必要となり、携帯型として具現するには事実上困難であるという短所がある。
【０００８】
さらに、ユーザがセンサを押すことで圧力が橈骨動脈に伝達されれば、橈骨動脈が平らになり、このときに発生する脈波の波形を分析して血圧を測定するという携帯型の血圧測定装置も用いられている。このような血圧測定装置は、携帯性が保障されるという長所はあるものの、血圧を測定するためには、ユーザが圧力発生のためにセンサを押し続けなければならないという問題点がある。また、装置の構成が大きくならざるを得ないため、ユーザが常に手首に着用しながら生活するには不便を来たすという短所がある。
【０００９】
このように、従来の技術に係る血圧測定装置では、ユーザの手首全体に圧力を加えて血圧を測定するため、繰り返される測定によってユーザが不便を感じざるを得ないという短所がある。さらに、大きな構成により、常に着用して持ち歩くことが困難であるという短所もある。このような従来の技術の問題点を解決し、ユーザが不便を感じることなく、常に持ち歩きながら持続的かつ正確に血圧などの生体信号を測定することができる携帯型生体信号測定装置の開発が求められている。
【特許文献１】日本特許公開第平９−２３８９１０号公報
【特許文献２】大韓民国公開特許第２００６−０１７５１５号公報
【特許文献３】米国特許２００６／０７９７９２Ａ１
【特許文献４】大韓民国公開特許第２００２−０８０８３１号公報
【特許文献５】日本特許公開第２００４−００８２４０号公報
【特許文献６】米国特許第４，３０７，７２７号明細書
【特許文献７】米国特許第６，３３６，９０１号明細書
【特許文献８】米国特許第６，４４３，９０６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した従来技術の問題点を改善するために案出されたものであって、アクチュエータおよび弾性材質を有する金属板を用いてユーザの手首に位置する橈骨動脈部位にのみ圧力を印加してユーザの生体信号を測定することで、ユーザの不便を最小化することができる圧力印加装置およびこれを備えた生体信号測定装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、生体信号を測定するために、ユーザの手首に圧力を加える手段としてアクチュエータのみを用いることで、生体信号測定装置の大きさを最小化することができるため、ユーザが不便を感じることなく、常に持ち歩きながら手軽かつ持続的に生体信号を測定することができる生体信号測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成し、従来の技術の問題点を解決するために、本発明に係る圧力印加装置は、アクチュエータと、前記アクチュエータが収縮変形する場合に、所定の方向に変形して圧力を加える弾性ボードと、前記アクチュエータおよび前記弾性ボードにそれぞれ連結し、前記アクチュエータが前記収縮変形する場合に、前記弾性ボードが前記方向に変形して圧力を加えるようにガイドするガイド部材とを含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る生体信号測定装置は、ユーザの手首に着用される腕輪部材と、前記腕輪部材に設置されて前記ユーザの手首に圧力を加える圧力印加手段と、前記腕輪部材に設置されて前記ユーザの手首の橈骨動脈（Ｒａｄｉａｌ Ａｒｔｅｒｙ）から前記ユーザの生体信号を測定するセンサ手段とを含み、前記圧力印加手段は、第１側面、第２側面、および上面を含むカバーと、前記カバーの前記上面に設置される固定支持台と、前記固定支持台および前記第１側面にそれぞれ連結するアクチュエータと、前記カバーの前記第１側面に前記アクチュエータと連結して設置され、前記アクチュエータが収縮変形する場合に、前記収縮方向に移動するスライドブロックと、前記スライドブロックおよび前記カバーの前記第２側面にそれぞれ連結し、前記スライドブロックが前記収縮方向に移動する場合に、前記スライドブロックから圧力を受けて前記ユーザの手首方向に変形して前記ユーザの手首に圧力を加える弾性ボードとを含むことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係る生体信号測定装置は、ユーザの手首に着用される腕輪部材と、前記腕輪部材に設置されて移動支持台および固定支持台を含むカバーと、前記カバーの前記移動支持台および前記固定支持台にそれぞれ連結し、所定の電圧が印加される場合に、前記ユーザの手首方向に変形して前記ユーザの手首に圧力を加えるアクチュエータと、前記腕輪部材に設置されて前記ユーザの手首の橈骨動脈から前記ユーザの生体信号を測定するセンサ手段とを含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る圧力印加装置は、ユーザの手首に着用され、前記ユーザの生体信号を測定する生体信号測定装置の一部構成として含まれる。また、前記生体信号測定装置は、腕時計または腕輪などの手首に着用可能なアクセサリの一部構成として具現されても良いし、腕輪状の単一物品として具現されても良い。本明細書では、説明の便宜上、前記生体信号測定装置が腕輪状の単一物品として具現される場合を例示して説明する。
【００１６】
また、前記生体信号測定装置は、ユーザの手首に着用され、前記ユーザの脈波や血圧など様々な生体信号の測定が可能である。本明細書では、説明の便宜上、前記生体信号測定装置がユーザの手首に着用されて前記ユーザの血圧を測定し、前記圧力印加装置が前記血圧を測定するために前記ユーザの手首に圧力を加える場合を例示して説明する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の圧力印加装置およびこれを備えた生体信号測定装置によれば、アクチュエータおよび弾性材質を有する金属板を用いてユーザの手首の橈骨動脈部位にのみ圧力を印加してユーザの生体信号を測定することで、ユーザの不便を最小化できるという効果が得られる。
【００１８】
また、本発明の生体信号測定装置によれば、生体信号を測定するために、ユーザの手首に圧力を加える手段としてアクチュエータのみを用いることで、生体信号測定装置の大きさを最小化することができ、ユーザが不便を感じることなく、常に持ち歩きながら手軽かつ持続的に生体信号を測定できるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力印加装置を備えた生体信号測定装置の形状および構成を示した図である。
【００２１】
本発明の第１実施形態に係る圧力印加装置を含む生体信号測定装置は、腕輪部材１０３と、カバー１１０と、固定支持台１２０と、第１側面１４０と、第２側面１３０と、支持台１３９と、スライドブロック１５０と、アクチュエータ１６０と、弾性ボード１７０とを含んで構成される。
【００２２】
生体信号測定装置の構成のうち、腕輪部材１０３を除いた残りの構成は、本発明の第１実施形態に係る圧力印加装置の構成として具現される。すなわち、本発明の第１実施形態に係る圧力印加装置は、カバー１１０と、固定支持台１２０と、第１側面１４０と、第２側面１３０と、支持台１３９と、スライドブロック１５０と、アクチュエータ１６０と、弾性ボード１７０とを含んで構成される。
【００２３】
腕輪部材１０３は、ユーザの手首１０１に着用可能な一般的な腕輪状の構造物で具現される。腕輪部材１０３の大きさは、一般成人の手首に着用可能な程度の大きさで具現される。腕輪部材１０３は、弾性を有する物質で具現される。すなわち、圧力印加装置によって圧力が印加される場合に、ユーザの手首１０１の方向に変形してユーザの手首１０１に位置する橈骨動脈１０２に圧力を加えるようになる。また、腕輪部材１０３は、圧力の印加が終わった後には、元の形状に戻る。
【００２４】
本発明の第１実施形態において、ガイド部材は、カバー１１０と、固定支持台１２０と、スライドブロック１５０とを含んで構成される。ガイド部材は、アクチュエータ１６０および弾性ボード１７０にそれぞれ連結し、アクチュエータ１６０が収縮変形する場合に、弾性ボード１７０が橈骨動脈１０２の方向に変形して圧力を加えるようガイドするようになる。
【００２５】
ガイド部材の構成のうち、カバー１１０は、腕輪部材１０３の一側面に設置される。ユーザの手首１０１に位置する橈骨動脈１０２に圧力を加えるために、カバー１１０は、橈骨動脈１０２が位置する腕輪部材１０３の一側面に設置されるようになる。
【００２６】
ガイド部材の構成のうち、固定支持台１２０は、カバー１１０の上端に設置される。固定支持台１２０は、カバー１１０の上端に設置され、弾性ボード１７０を支持するようになる。
【００２７】
ガイド部材の構成のうち、スライドブロック１５０は、カバー１１０の第１側面１４０に、アクチュエータ１６０および弾性ボード１７０にそれぞれ連結して設置される。スライドブロック１５０は、アクチュエータ１６０が収縮変形する場合に、収縮方向に移動して弾性ボード１７０に圧力を加えるようになる。すなわち、アクチュエータ１６０は、スライドブロック１５０および固定支持台１２０に連結しているため、アクチュエータ１６０が収縮変形する場合には、スライドブロック１５０が引っ張られるようになる。
【００２８】
したがって、スライドブロック１５０は、アクチュエータ１６０が収縮変形する場合に、収縮方向である固定支持台１２０の方向に移動するようになる。このように、スライドブロック１５０が固定支持台１２０の方向に移動する場合に、スライドブロック１５０は、弾性ボード１７０に固定支持台１２０の方向に圧力を加えるようになる。
【００２９】
アクチュエータ１６０は、所定の電圧が印加される場合に、収縮または膨脹するようになる。アクチュエータ１６０は、収縮または膨脹運動をするために、当業界で広く用いられている一般的なアクチュエータのいずれか１つで具現される。特に、本発明の第１実施形態に係るアクチュエータ１６０は、ポリマアクチュエータ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ａｃｔｕａｔｏｒ）で具現される。アクチュエータ１６０は、収縮または膨脹運動をするために、電圧を印加する所定の電圧印加部（図示せず）を含んで構成される。
【００３０】
弾性ボード１７０は、前記のように、アクチュエータ１６０が収縮変形する場合に、所定の方向に変形して圧力を加える。すなわち、上述したように、アクチュエータ１６０が収縮変形する場合に、弾性ボード１７０は、スライドブロック１５０から加えられる圧力に応じて、所定の方向に反って変形するようになる。このような変形のために、弾性ボード１７０は、弾性力を有する所定の金属板で具現されるようになる。
【００３１】
弾性ボード１７０は、カバー１１０の第２側面１３０に固定されて連結し、スライドブロック１５０と連結して設置される。このとき、前記のように、スライドブロック１５０が固定支持台１２０の方向に移動する場合に、弾性ボード１７０は、スライドブロック１５０から圧力を受けるようになるため、ユーザの手首１０１の方向に反るようになる。すなわち、弾性ボード１７０は、アクチュエータ１６０が収縮変形していない平常時の状態には固定支持台１２０と接触して設置されるため、圧力を受けた場合には固定支持台１２０の方向ではなく固定支持台１２０と反対の方向であるユーザの手首１０１の方向に反るように変形する。弾性ボード１７０がユーザの手首１０１の方向に反って変形した場合については、図２を参照して説明する。
【００３２】
図２は、本発明の第１実施形態に係る圧力印加装置がユーザの手首に圧力を加える状態を示した図である。
【００３３】
図１に基づいて上述したように、アクチュエータ２６０が収縮変形する場合に、スライドブロック２５０は、固定支持台２２０の方向に移動して弾性ボード２７０に圧力を加える。圧力を受けた弾性ボード２７０は、図２に示されたように、固定支持台２２０と反対の方向であるユーザの手首２０１の方向に反って変形するようになる。
【００３４】
前記のように、弾性ボード２７０がユーザの手首２０１の方向に反って変形する場合に、弾性ボード２７０は、ユーザの手首２０１の内部に位置した橈骨動脈２０２に圧力を加えるようになる。当該圧力は、スライドブロック２５０が移動した変位の大きさに比例する。すなわち、スライドブロック２５０が固定支持台２２０の方向に最大限に移動した場合には、橈骨動脈２０２に加えられる圧力の大きさも最大となる。
【００３５】
前記のように、橈骨動脈２０２に圧力が加えられる場合に、ユーザの血圧が測定されるようになる。本発明に係る生体信号測定装置は、橈骨動脈２０２に圧力が加えられる場合に、橈骨動脈２０２の振動を測定してユーザの血圧を測定する方式であるオシロメトリック（Ｏｓｃｉｌｌｏｍｅｔｒｉｃ）法を用いてユーザの血圧を測定する。これについては、図３を参照して説明する。
【００３６】
図３は、本発明の一実施形態によって、ユーザの血圧を測定するオシロメトリック法を用いて特性比率を例示したグラフである。
【００３７】
図３のグラフのうち、上段のグラフは、聴診法（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｍｅｔｈｏｄ）とオシロメトリック法とを比較したグラフである。また、下段のグラフは、オシロメトリック法を用いて特性比率の適用例を示したグラフである。
【００３８】
聴診法とは、上腕を包むカフの圧力を収縮期の血圧より高く加圧した後に、減圧する過程において発生する血流の流れによる音を聴診器で測定する方式である。すなわち、減圧過程において、音が最初に発生した時点のカフの圧力を収縮期の血圧として測定し、減圧し続ける途中で音が消滅した時点を拡張期の血圧として測定するものである。
【００３９】
オシロメトリック法は、聴診法と同じような手順を適用して具現されるものであり、このような手順から発生する血管の振動を測定する方式である。すなわち、血管の動脈柔軟性（ａｒｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）の特性によって、血管内の圧力と血管外の圧力が同一であるときに血管の振動が最大となるため、血管の最大振動の振幅を基準として一定の比率に該当する時点のカフの圧力を測定することができる。図３の下段のグラフに示されるように、オシロメトリック法において、特性比率はＡｓｙｓ／Ａｍａｘで設定される。本発明に係る生体信号測定装置は、このようなオシロメトリック法を用いてユーザの血圧を測定するようになる。
【００４０】
図４は、本発明の第１実施形態に係る圧力印加装置を備えた生体信号測定装置を用いてユーザの血圧を測定した結果を示したグラフである。
【００４１】
図４のグラフに示すように、本発明の第１実施形態に係る圧力印加装置を備えた生体信号測定装置を用いてユーザの血圧を測定した結果、橈骨動脈に印加される圧力の増加に応じて、生体信号測定装置の圧力センサを用いて測定される脈波信号（ＰＧａｃ）は、オシロメトリック波形を示している。したがって、本発明の第１実施形態に係る圧力印加装置を備えた生体信号測定装置は、上述したようなオシロメトリック法を用いてユーザの血圧を測定するようになる。
【００４２】
図１に戻り、本発明の第１実施形態に係る生体信号測定装置は、前記のようにユーザの血圧を測定するために、所定のセンサ手段（図示せず）を含む場合がある。センサ手段は、腕輪部材１０３に取り付けられ、ユーザの手首１０１に位置する橈骨動脈１０２からユーザの生体信号を測定する。当該センサ手段は、弾性ボード１７０が腕輪部材１０３を圧迫してユーザの手首１０１に圧力を加え始める時点から弾性ボード１７０が最大限に反って圧力が最大になる時点まで、ユーザの生体信号を測定することができる。
【００４３】
センサ手段は、弾性ボード１７０が腕輪部材１０３を圧迫してユーザの手首１０１に圧力を加え始める時点から、弾性ボード１７０が最大限に反って圧力が最大となる時点まで、ユーザの生体信号を測定するようになる。
【００４４】
センサ手段は、１つ以上のセンサ部を含んで構成される。また、それぞれのセンサ部は、光センサ、圧力センサ、および発光素子を含んで構成される。センサ手段は、光センサによってユーザの手首１０１に位置する橈骨動脈１０２からユーザの脈波を測定することができる。また、センサ手段は、圧力センサによって橈骨動脈１０２の圧力を測定してユーザの血圧を測定することができる。さらに、センサ手段は、発光素子によって赤色光および赤外線帯域の波長を用いて酸化および還元ヘモグロビンの光吸収度の差による酸素飽和度を測定することができる。
【００４５】
本発明の第１実施形態に係る生体信号測定装置は、情報制御手段および通信モジュールをさらに含んで構成される場合がある。情報制御手段は、測定したユーザの生体信号からユーザの生体情報を生成する。例えば、測定した生体信号がユーザの血圧数値である場合に、情報制御手段は、ユーザの血圧数値に関する情報、例えば、血圧数値が正常であるか否かなどを含む生体情報を生成するようになる。
【００４６】
通信モジュールは、測定した生体信号または情報制御手段が生成した生体情報を外部に位置する所定のサーバまたは端末機に送信するものである。サーバは、ユーザのパソコンまたは病院などに設置されたサーバなどで具現されても良い。また、端末機は、ユーザの移動通信端末機またはユーザの担当医師の移動通信端末機などで具現されても良い。
【００４７】
図１〜４を用いて説明したように、本発明の第１実施形態に係る圧力印加装置は、アクチュエータと、スライドブロックと、弾性ボードとを含んで構成される。すなわち、アクチュエータが収縮変形しながらスライドブロックを収縮方向に移動させ、スライドブロックの移動によって弾性ボードがユーザの手首方向に反って変形するようになる。また、弾性ボードが変形することで、ユーザの手首内部に位置する橈骨動脈は、弾性ボードから圧力を受けるようになる。
【００４８】
したがって、圧力印加装置を備えた本発明の第１実施形態に係る生体信号測定装置は、橈骨動脈が弾性ボードから圧力を受け始める時点から弾性ボードが最大限に変形して橈骨動脈に最大の圧力が加えられる時点まで、オシロメトリック法を用いてユーザの血圧を測定するようになる。
【００４９】
以下、図５および図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る生体信号測定装置について説明する。
【００５０】
図５は、本発明の第２実施形態に係る圧力印加装置を備えた生体信号測定装置の形状および構成を示した図である。
【００５１】
本発明の第２実施形態に係る圧力印加装置を含む生体信号測定装置は、腕輪部材５０３と、カバー５１０と、アクチュエータ５２０と、固定支持台５３１と、移動支持台５３２と、上端支持台５４０とを含んで構成される。
【００５２】
このような生体信号測定装置の構成のうち、腕輪部材５０３を除いた残りの構成は、本発明の第２実施形態に係る圧力印加装置の構成として具現される。すなわち、本発明の第２実施形態に係る圧力印加装置は、カバー５１０と、アクチュエータ５２０と、固定支持台５３１と、移動支持台５３２と、上端支持台５４０とを含んで構成されるようになる。
【００５３】
腕輪部材５０３は、ユーザの手首５０１に着用可能な一般的な腕輪状の構造物で具現される。腕輪部材５０３の大きさは、一般成人の手首に着用可能な程度の普通の大きさで具現される。腕輪部材５０３は、弾性を有する物質で具現される。すなわち、圧力印加装置によって圧力が印加される場合に、ユーザの手首５０１の方向に変形し、ユーザの手首５０１に位置する橈骨動脈５０２に圧力を加えるようになる。また、腕輪部材５０３は、圧力の印加が終わった後には、元の形状に戻る。
【００５４】
カバー５１０は、腕輪部材５０３の一側面に設置される。ユーザの手首５０１の橈骨動脈５０２に圧力を加えるために、カバー５１０は、橈骨動脈５０２が位置する腕輪部材５０３の一側面に設置される。
【００５５】
上端支持台５４０は、カバー５１０の上端に設置される。上端支持台５４０はカバー５１０の上端に設置され、アクチュエータ５２０を支持するようになる。上端支持台５４０は、当業者の必要に応じて、圧力印加装置に設置されても良いし設置されなくても良い。
【００５６】
アクチュエータ５２０は、カバー５１０の固定支持台５３１および移動支持台５３２にそれぞれ連結して設置される。固定支持台５３１は、アクチュエータ５２０を固定して支持し、移動支持台５３２は、アクチュエータ５２０を移動して支持する。すなわち、移動支持台５３２は、アクチュエータ５２０と常に連結を保つが、アクチュエータ５２０が収縮または膨脹する場合には、所定の範囲内でスライディングしながら移動するように具現される。
【００５７】
アクチュエータ５２０は、所定の電圧が印加される場合に、ユーザの手首５０１の方向に変形してユーザの手首５０１に圧力を加える。すなわち、アクチュエータ５２０は、電圧が印加される場合に、移動支持台５３２を引っ張りながらユーザの手首５０１の方向に変形するように具現される。変形方向の設定は、当業界で広く用いられているアクチュエータの変形設定の方法に応じて具現される。
【００５８】
アクチュエータ５２０は、変形動作を行うために、当業界で広く用いられている一般的なアクチュエータのいずれか１つで具現される。特に、本発明の第２実施形態に係るアクチュエータ５２０は、ポリマーアクチュエータで具現されるようになる。アクチュエータ５２０は、変形動作を行うために、電圧を印加する所定の電圧印加部（図示せず）を含んで構成される。
【００５９】
アクチュエータ５２０がユーザの手首５０１の方向に変形する場合については、図６を参照して説明する。
【００６０】
図６は、本発明の第２実施形態に係る圧力印加装置がユーザの手首に圧力を加える状態を示した図である。
【００６１】
図６に示すように、アクチュエータ６２０がユーザの手首６０１の方向に変形する場合に、アクチュエータ６２０は、接触している腕輪部材６０３の一部分を変形させてユーザの手首６０１に圧力を加える。当該圧力は、アクチュエータ６２０が変形した大きさに比例する。すなわち、アクチュエータ６２０がユーザの手首６０１の方向に最大限に変形した場合には、橈骨動脈６０２に加えられる圧力の大きさも最大となる。
【００６２】
前記のように、橈骨動脈６０２に圧力が加えられる場合に、ユーザの血圧が測定されるようになる。本発明の第２実施形態に係る生体信号測定装置は、本発明の第１実施形態に係る生体信号測定装置と同じように、橈骨動脈６０２に圧力が加えられる場合に、橈骨動脈６０２の振動を測定してユーザの血圧を測定する方式であるオシロメトリック法を用いてユーザの血圧が測定することができる。オシロメトリック法については、図３および図４によって説明したため、詳細な説明は省略する。
【００６３】
図５に戻り、本発明の第２実施形態に係る生体信号測定装置は、前記のようなユーザの血圧を測定するために、所定のセンサ手段（図示せず）を含む場合がある。センサ手段は、腕輪部材５０３に設置され、ユーザの手首５０１の橈骨動脈５０２からユーザの生体信号を測定する。センサ手段は、アクチュエータ５２０が腕輪部材５０３を圧迫してユーザの手首５０１に圧力を加え始める時点からアクチュエータ５２０が最大限に変形して圧力が最大になる時点まで、ユーザの生体信号を測定するようになる。
【００６４】
センサ手段は、１つ以上のセンサ部を含んで構成される。また、それぞれのセンサ部は、光センサ、圧力センサ、および発光素子を含んで構成される。センサ手段は、光センサによってユーザの手首５０１の橈骨動脈５０２からユーザの脈波を測定することができる。また、センサ手段は、圧力センサによって橈骨動脈５０２の圧力を測定し、ユーザの血圧を測定することができる。さらに、センサ手段は、発光素子によって赤色光および赤外線帯域の波長を用い、酸化および還元ヘモグロビンの光吸収度の差による酸素飽和度を測定することもできる。
【００６５】
本発明の第２実施形態に係る生体信号測定装置は、情報制御手段および通信モジュールをさらに含んで構成される場合がある。情報制御手段は、測定したユーザの生体信号からユーザの生体情報を生成する。例えば、測定した生体信号がユーザの血圧数値である場合に、情報制御手段は、ユーザの血圧数値に関する情報、例えば、血圧数値が正常であるか否かなどを含む生体情報を生成することができる。
【００６６】
通信モジュールは、測定した生体信号または情報制御手段が生成した生体情報を外部に位置する所定のサーバまたは端末機に送信するものである。サーバは、ユーザのパソコンまたは病院などに設置されたサーバなどで具現されても良い。また、端末機は、ユーザの移動通信端末機またはユーザの担当医師の移動通信端末機などで具現されても良い。
【００６７】
今まで説明したように、本発明の第１実施形態および第２実施形態に係る生体信号測定装置は、アクチュエータまたは弾性ボードを変形させる動作だけでユーザの手首に圧力を加えてユーザの生体信号を測定することで、比較的簡単に生体信号測定装置を構成することができ、携帯性を保障することができる。また、ユーザの手首全体ではなく、橈骨動脈部分にのみ圧力を加えてユーザの生体信号を測定することで、ユーザの不便を最小化できるという効果が期待され得る。
【００６８】
上述したように、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野において熟練した当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正および変更させることができることを理解することができるであろう。すなわち、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められ、発明を実施するための最良の形態により制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力印加装置を備えた生体信号測定装置の形状および構成を示した図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る圧力印加装置がユーザの手首に圧力を加える状態を示した図である。
【図３】本発明の第１実施形態によって、ユーザの血圧を測定するオシロメトリック法を用いた特性比率の例を示したグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る圧力印加装置を備えた生体信号測定装置によってユーザの血圧を測定した結果を示したグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る圧力印加装置を備えた生体信号測定装置の形状および構成を示した図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る圧力印加装置がユーザの手首に圧力を加える状態を示した図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０１、２０１、５０１、６０１ ユーザの手首
１０２、２０２、５０２、６０２ 橈骨動脈
１０３、２０３、５０３、６０３ 腕輪部材
１１０、２１０、５１０、６１０ カバー
１２０、２２０、５３０ 固定支持台
１３０ 第２側面
１３９ 支持台
１４０ 第１側面
１５０ スライドブロック
１６０、２６０、５２０、６２０ アクチュエータ
１７０、２７０ 弾性ボード
５３２ 移動支持台
５４０ 上端支持台
【出願人】 【識別番号】３９００１９８３９
【氏名又は名称】三星電子株式会社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【識別番号】５０４１６０７８１
【氏名又は名称】国立大学法人金沢大学
【出願日】 平成１９年９月５日（２００７．９．５）
【代理人】 【識別番号】１０００７０１５０
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦

【識別番号】１０００９１２１４
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 進介

【識別番号】１００１０７７６６
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
【公開番号】 特開２００８−６２０６５（Ｐ２００８−６２０６５Ａ）
【公開日】 平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願番号】 特願２００７−２３０６４９（Ｐ２００７−２３０６４９）