JPH01288228A - 脈波検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は動脈から発生する圧脈波を検出するための脈波
検出装置に関するものである。

従来技術 多数の感圧素子が複数の列を成して配列された押圧面を
有し、その感圧素子の配列方向が生体表面の動脈と略直
交するようにその生体表面の動脈上に押圧される脈波セ
ンサを備え、その感圧素子から出力される圧力信号に基
づいてその動脈から発生する圧脈波を検出する脈波検出
装置が知られている。斯かる脈波検出装置においては、
通常、各列の感圧素子は動脈と略直交する方向において
互いに僅かにずらされており、これにより、動脈と略直
交する方向においてその動脈上に必要かつ充分な数の感
圧素子が配置されるようになっているとともに、脈波を
検出するに先立って、前記多数の感圧素子からそれぞれ
出力される圧力信号に基づいて脈波センサの好適な押圧
力が決定されるようになっている。

発明が解決すべき問題点 しかしながら、斯かる脈波検出装置においては、脈波セ
ンサがその押圧面が動脈の長手方向に対して傾斜した姿
勢で生体表面に押圧されてしまう場合がある。このよう
な場合には、その押圧面の面圧が動脈の長手方向におい
て比較的大きく異なることに起因して、各感圧素子から
出力される圧力信号の大きさが動脈長手方向において前
記面圧に応じて比較的大きく変化させられるため、脈波
センサの生体表面に対する押圧力を正確に決定し難くな
って好適な脈波を検出し難いという問題があったのであ
る。

また、脈波センサがその感圧素子の配列方向が動脈に対
して傾斜した姿勢で生体表面に押圧されてしまう場合が
ある。このような場合には、各感圧素子の動脈と略直交
する方向における間隔が変化することにより、脈波セン
サの押圧力を正確に決定し難くなって好適な脈波を検出
し難いという問題があるのに加えて、動脈と略直交する
方向における感圧素子の数が実質的に激減して脈波セン
サの押圧力を決定し得なくなって、脈波を検出し得ない
場合があったのである。

本発明は以上の事情を背景にして為されたものであって
、その目的とするところは、脈波センサの押圧姿勢を判
定し得る脈波検出装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明は、前記のような脈
波検出装置であって、第１図のクレーム対応図に示すよ
うに、（ａ）前記複数列のうちの少なくとも二列の感圧
素子により検出された前記圧脈波の振幅をそれぞれ決定
する振幅決定手段と、（ｂ）前記脈波センサの姿勢を判
定するために、前記振幅決定手段により決定された前記
圧脈波の振幅の分布状態を前記感圧素子の列毎に求める
分布状態検出手段とを含むことを特徴とする。

作用および発明の効果 このように構成された脈波検出装置によれば、複数列の
うちの少なくとも二列の感圧素子により検出された圧脈
波の振幅が、振幅決定手段によってそれぞれ決定される
とともに、それら圧脈波の振幅の分布状態が、分布状態
検出手段により前記少なくとも二列の感圧素子の列毎に
求められ、それらの分布状態に基づいて脈波センサの姿
勢の判定が行われることとなるので、たとえ脈波センサ
の押圧姿勢が不適当である場合においても、前記判定の
結果に基づいてその押圧姿勢を修正し得、これにより、
脈波センサの生体表面に対する押圧力を常に正確に決定
し得るとともに、それに伴って、常に好適な脈波を検出
し得る。

実施例 以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に説
明する。

第２図は本発明の一実施例である脈波検出装置の回路図
を示す図である。図において、容器状を成すハウジング
１２は、人体の手首１４の表面１６を覆うように、すな
わちハウジング１２の開口端が表面１６に対向する状態
で図示しないバンドにより手首１４に着脱可能に取り付
けられるようになっている。ハウジング１２の内部には
、ダイヤフラム１８等を介して脈波センサ２０がハウジ
ング１２の開口方向への移動可能に設けられており、こ
れらハウジング１２およびダイヤフラム１８等によって
第一圧力室２２が形成されている。

この第一圧力室２２内には、流体供給源２４から調圧弁
２６を経て圧力エア等の圧力流体が供給されるようにな
っており、これにより、脈波センサ２０はその圧力室２
２内の圧力に応じた押圧力で前記表面１６に押圧される
。

上記脈波センサ２０は、第２図および第３図に示すよう
に、単結晶シリコン等から成り、前記表面１６に押圧さ
れる押圧面２８を有する半導体チップ３０と、その押圧
面２８に形成された多数の感圧ダイオード３２とを備え
て構成されており、手首１４の撓骨（図示せず）付近に
位置する撓骨動脈３４から発生して表面１６に伝達され
る圧力振動波すなわち圧脈波を感圧ダイオード３２によ
り検出する０本実施例においては、表面１６が生体表面
に、撓骨動脈３４が動脈にそれぞれ相当するとともに、
感圧ダイオード３２が感圧素子を構成している。多数の
感圧ダイオード３２は、本実施例においては、撓骨動脈
３４と略直交する方向に３列で配列されている。各列の
感圧ダイオード３２は撓骨動脈３４と略直交する方向に
おいて互いに僅かにずらされており、これにより、撓骨
動脈３４の直上部にその撓骨動脈３４と略直交する方向
の所定間隔毎に必要かつ充分な数の感圧ダイオード３２
が位置させられるようになっている。

各感圧ダイオード３２から出力された圧力信号、すなわ
ち上記圧脈波を表す脈波信号ＳＭは制御装置３６に供給
される。

制御装置３６はマイクロコンピュータを有して構成され
ており、予め定められたプログラムに従って、調圧弁２
６へ駆動信号ＳＤ、を出力して第一圧力室２２の圧力を
調整するとともに、前記脈波信号ＳＭの振幅の列毎の分
布状態を検出し、それら分布状態に基づいて脈波センサ
２０の押圧姿勢を判定するとともに、その判定結果に基
づいて駆動信号ＳＤ、を後述の切換弁装置５６へ出力し
てその切換弁装置５６を制御することにより、後述の第
二圧力室５２．５４の圧力を調整して脈波センサ２０の
揺動位置を制御し、前記押圧面２８の面圧が撓骨動脈３
４の長手方向において略均−となるように脈波センサ２
０の押圧姿勢を修正する一方、入力された脈波信号ＳＭ
に基づいて圧脈波を検出し且つ表示記録信号ＳＩを出力
して検出した圧脈波を表示・記録装置４２に表示記録さ
せる。

ここで、本実施例においては、前記脈波センサ２０は撓
骨動脈３４と略直交し且つ感圧ダイオード３２の配列方
向と略平行な一軸心まわりに揺動可能に設けられている
。すなわち、前記ダイヤフラム１８の第一圧力室２２側
と反対側の面には、第２図に示すように、板状部材４４
が固定されており、この板状部材４４のダイヤフラム１
８側と反対側の面であって撓骨動脈３４の長手方向の中
央に位置する部分には、撓骨動脈３４と略直交する方向
に沿って軸４６が取り付けられている。−方、脈波セン
サ２０の撓骨動脈３４と略直交する方向において前記押
圧面２８の両側に位置する部分には、第２図に示すよう
に、一対のブラケット４８．４８（一方のみ図示）が突
設されており、脈波センサ２０はそれらブラケット４８
．４８を介して前記軸４６に揺動可能に取り付けられて
いる。

また、脈波センサ２０の撓骨動脈３４と平行な方向にお
いて前記押圧面２８の両側に位置する部分と前記板状部
材４４との間には、第２図および第３図に示すように、
ゴム製のベローズ４９，５０が一体的に固着されており
、これらベローズ４９．５０の内部に第二圧力室５２．
５４が形成されている。これら第二圧力室５２．５４は
、弾性変形可能なゴム管５５．５５および切換弁装置５
６を介して流体供給源５８と接続されており、切換弁装
置５６が前記駆動信号ＳＤ、に従って切り換えられるこ
とにより、流体供給源５８から第二圧力室５２あるいは
５４へ圧力エア等の圧力流体が択一的に供給され、これ
により、ベローズ４９および５０の一方が伸長させられ
１つ他方が短縮させられつつ脈波センサ２０が前記軸４
６まわりに揺動（回動）させられるようになっている。

切換弁装置５６は、たとえば、常には第二圧力室５２．
５４への圧力流体の供給を許容せず且つ第二圧力室５２
．５４内の排圧を許容しない中立位置に維持されている
が、駆動信号Ｓ　Ｄ　ｔに従って、第二圧力室５２内へ
の圧力流体の供給を許容し且つ第二圧力室５４内の排圧
を許容する位置、あるいは第二圧力室５４内への圧力流
体の供給を許容し且つ第二圧力室５２内の排圧を許容す
る位置に適宜切り換えられるようになっている。

上記板状部材４４のダイヤフラム１８側の面の中央部に
はハウジング１２の底部側へ突き出す筒状部材６０が固
着されているとともに、ハウジング１２の底部の内表面
であって且つ前記筒状部材６０と対応する位置にはガイ
ドロッド６２が突設されており、筒状部材６０のガイド
穴にガイドロッド６２が摺動可能に嵌合させられること
により、板状部材４４がハウジング１２の底部と略平行
な状態でその底部と接近離隔する方向において案内され
るようになっている。これにより、ベローズ４９．５０
の伸縮に伴って脈波センサ２０が好適に回動させられる
のである。この場合において、好適には、ベローズ４９
．５０に、それらの外周方向への変形を抑制するための
拘束リングが一体的に設けられる。

次に、以上のように構成された脈波検出装置の作動を第
４図のフローチャートに従って説明する。

電源が投入されるとともにハウジング１２が前記バンド
によって手首１４に取り付けられた後、図示しない起動
スイッチが操作されると、ステップＳ１が実行されて、
第一圧力室２２内に圧力流体が供給されて予め定められ
た一定圧まで昇圧されることにより、脈波センサ２０が
手首１４の表面１６に押圧されて各感圧ダイオード３２
から脈波信号ＳＭが供給されるようになる。上記予め定
められた一定圧は、たとえば、圧脈波を好適に検出し得
る圧力より低い所定の圧力に設定される。

次に、ステップＳ２が実行されることにより、たとえば
、第３図において第一列と第三列に位置する感圧ダイオ
ード３２から供給された脈波信号ＳＭの振幅Ａがそれぞ
れ算出されるとともに、ステップＳ３が実行されること
により、ステップＳ２にて算出された振幅Ａの列毎の分
布状態が求められる。第５図はそれら分布状態の一例を
二次元座標にて表したものである。したがって、本実施
例においては、ステップＳ２が振幅決定手段に、ステッ
プＳ３が分布状態検出手段にそれぞれ対応する。次いで
、ステップＳ４が実行されて、ステップＳ３にて求めら
れた第一列の振幅分布状態の最大振幅Ａ　Ｉａ　ｍ　ｗ
および第三列の振幅分布状態の最大振幅Ａ　Ｍｍｍｘが
それぞれ求められるとともに、ステップＳ５においては
、ステップＳ４にて求められた最大振幅Ａ　ｌ５ｓｘお
よびＡ　３１１１１１の大きさが略等しいか否かが判断
される。この判断が肯定された場合には、脈波センサ２
０の押圧姿勢は撓骨動脈３４の長手方向に対して殆ど傾
斜しておらず、脈波センサ２０の押圧面２８は撓骨動脈
３４と略平行であって押圧面２８の押圧力は撓骨動脈３
４長手方向において略均−であると判定されて、続くス
テップＳ６の脈波検出ルーチンが実行されるが、ステッ
プＳ５の判断が否定された場合には、ステップＳ７が実
行されて、最大振幅Ａ　Ｉｍｍｘが最大振幅Ａ　３ｍ５
ｗよりも大きいか否かが判断される。この判断が肯定さ
れた場合には、脈波センサ２０は第２図において左端部
側へ向かう程表面１６に接近するように傾斜させられて
いるため、ステップＳ８が実行されて、脈波センサ２０
が第２図中布まわりに所定量回動させられるが、ステッ
プＳ７の判断が否定された場合には、脈波センサ２０は
第２図において右端部側へ向かう程表面１６に接近する
ように傾斜させられているため、ステップＳ９が実行さ
れて、脈波センサ２０が第２図中左まわりに所定量回動
させられる。なお、ステップＳ８およびＳ９における脈
波センサ２０の回動量は、予め定められた関係から最大
振幅Ａ　Ｉ＋ｅｓｘと最大振幅Ａ、ｌＩ□との差に基づ
いて決定されることとなる。

このようにしてステップＳ８またはステップＳ９が実行
された後、再びステップ５２以下が実行される。

上記脈波検出ルーチンにおいては、たとえば、第３図に
示す第−列乃至第三列の各感圧ダイオード３２から出力
された脈波信号ＳＭのうち、撓骨動脈３４と略直交する
方向において互いに隣接する感圧ダイオード３２から出
力された予め定められた一定数以上の脈波信号ＳＭ（ａ
）の振幅が、各脈波信号ＳＭの振幅の最大値にたとえば
０．８を乗じて得られた基準値よりも大きくなるまで、
前記第一圧力室２２内の圧力が更に上昇させられる。そ
して、たとえば、前記脈波信号ＳＭ（ａ）を出力した感
圧ダイオード３２のうち中央の感圧ダイオード３２から
出力された脈波信号ＳＭが脈波信号ＳＭ（ｐ）として選
択され、以降、この脈波信号ＳＭ（１））が表す圧脈波
が表示・記録装置４２に表示記録されることとなる。

このように本実施例の脈波検出装置によれば、たとえ脈
波センサ２０の押圧面２８が撓骨動脈３４の長手方向に
対して傾斜した姿勢で押圧されたとしても、第一列およ
び第三列の感圧ダイオード３２から出力される脈波信号
ＳＭの振幅Ａの列毎の分布状態が検出されるとともに、
その列毎の最大振幅Ａ　ＩＮＩＩＸと最大振幅Ａ　３１
１　ｍ　Ｗとに基づいて脈波センサ２０の押圧姿勢が判
定されて脈波センサ２０が軸４６まわりに揺動させられ
ることにより、脈波センサ２０の押圧姿勢が修正されて
その押圧面２８の面圧が撓骨動脈３４の長手方向におい
て略均−とされるため、従来のように撓骨動脈３４の長
手方向における押圧面２８の面圧の相違に起因して各感
圧ダイオード３２から出力される脈波信号ＳＭの振幅が
撓骨動脈３４の長手方向において大きく変化させられる
ことが好適に防止される。

これにより、前記脈波検出ルーチンにおいて、前記基準
値よりも大きい振幅を存する予め定められた一定数以上
の脈波信号ＳＭ（ａ）を、第一圧力室２２内の圧力が脈
波検出に好適な圧力まで昇圧されたときに確実に検出し
得るため、脈波を検出するに際して脈波センサ２０の表
面１６に対する押圧力を常に正確に決定し得るとともに
、それに伴って、常に好適な脈波を検出し得る。

なお、前述の実施例では、３列のうちの第一列および第
三列の感圧ダイオード３２から出力される脈波信号ＳＭ
の振幅の列毎の分布状態が求められるようになっている
が、第二列および第三列、あるいは、第一列および第二
列の感圧ダイオード３２から出力される脈波信号ＳＭの
振幅の列毎の分布状態を求めるようにしてもよい。

また、前述の実施例では、両県幅分布状態の最大振幅を
比較することに基づいて脈波センサ２０の押圧姿勢が自
動的に判定されているが、必ずしもそのように構成する
必要はなく、たとえば第５図のような二次元座標に振幅
分布状態をそのまま表示したり、あるいはそれら分布状
態から求めた脈波センサ２０の押圧姿勢を示す図を表示
画面に表示すること等により、脈波センサ２０の押圧姿
勢を目視にて判定するようにしてもよい。この場合にお
いては、感圧ダイオード３２の３列全てについて分布状
態を求めてもよいとともに、押圧姿勢の表示を見ながら
手動操作にて脈波センサ２０が回動させられることとな
る。

また、前述の実施例において、感圧ダイオード３２は３
列で配列されているが、２列あるいは４列以上で配列さ
れてもよい。

また、前述の実施例において、脈波センサ２０はベロー
ズ４９．５０に択一的に圧力流体が供給されることによ
り回動させられているが、モータ等により回動させられ
てもよい。

また、前述の実施例において、脈波センサ２０は動脈と
略直交する一軸心まわりに揺動させられるように構成さ
れているが、それに加えて、動脈と略直交する方向にお
いて移動させるように構成してもよい。

また、前述の実施例では、感圧素子は感圧ダイオード３
２にて構成されているが、感圧トランジスタや感圧抵抗
等の半導体素子にて構成されたものであってもよいし、
半導体素子以外の他の感圧素子を用いることも可能であ
る。

また、前述の実施例では、撓骨動脈３４から圧脈波を検
出する場合について説明したが、撓骨動脈以外の他の動
脈、たとえば足背動脈から脈波を検出してもよいことは
勿論である。

また、前述の実施例において、脈波センサ２０の押圧面
２８と手首１４の表面１６との間に、所謂超音波カップ
リングゲル等のゼリーや、グリス等を介在させた状態で
脈波センサ２０を表面１６に押圧するようにしてもよい
。このようにすれば、表面１６における皮膚の凹凸や体
毛等の影響を好適に抑制し得て、感圧ダイオード３２に
よる脈波信号ＳＭの検出を一層安定させ得る。

以上、本発明の一実施例に基づいて説明したが、本発明
はその他の態様においても実施し得る。

たとえば、第５図に示す脈波検出装置においては、脈波
センサ６４はダイヤフラム１８により直接押圧されるよ
うになっているとともに、その脈波センサ６４の撓骨動
脈３４の長手方向と対向する両側面とハウジング１２の
側壁との間には、第６図および第７図に示すように、各
一対のゴム類のベローズ６６．６８および７０．７２が
それぞれ設けられており、切換弁装置５６を介して、ベ
ローズ６６および７２の内部と、ベローズ６８および７
０の内部とに択一的に圧力流体が供給されることにより
、脈波センサ６４がその押圧面２８と略平行な面内にお
いて、すなわち押圧面２８に垂直な軸まわりにおいて回
転させられるようになっている。なお、第６図および第
７図において、前述の実施例と同様の部分には同一の符
号を付してその詳細な説明は省略する。

次に、上記脈波検出装置の作動を第８図のフローチャー
トに従って説明する。

ステップＳＳ１およびＳＳ２は前述の実施例のステップ
Ｓ１およびＳ２と同様であり、ステップＳＳ３において
は列毎の振幅分布状態が求められる。第９図はその振幅
分布状態の一例を二次元座標にて表したものである。第
９図において、横軸は、前述の実施例のように感圧ダイ
オードＮｏではなく、感圧ダイオード３２の配列方向に
おいて所定の基準位置からの位置を示しており、前記振
幅分布状態は各感圧ダイオード３２における振幅を結ぶ
曲線として示されている。続くステップＳ３４において
は、第一列および第三列の感圧ダイオード３２の配列方
向において最大振幅に対応する位置ｄ　Ｉ＋ｍｍｘおよ
びｄ　ｆｆ＠＠Ｘがそれぞれ検出される。

次に、ステップＳＳ５が実行されることにより、ステッ
プＳＳ４にて検出された位置ｄ　ｌｓｍｘおよびｄ　３
ａｓｘの前記配列方向と平行な方向（撓骨動脈３４と略
直交する方向）における距離Δｄが予め定められた一定
値α以下であるか否かが判断される。

この一定値αは、通常、感圧ダイオード３２の配列方向
が撓骨動脈３４に対して直角である場合において、第一
列および第三列の感圧ダイオード３２間の撓骨動脈３４
と直角な方向における間隔よりも僅かに大きい値に設定
される。ステップＳ８５の判断が肯定された場合には、
脈波センサ６４の押圧姿勢は適当であると判定されて続
くステップＳＳ６の脈波検出ルーチンが実行されるが、
否定された場合にはステップＳＳ７が実行されることに
より、予め定められた関係から前記距離Δｄに基づいて
脈波センサ６４が回転させられた後、再びステップＳ３
２以下が実行される。この場合において、脈波センサ６
４の回転方向は、たとえば、前記基準位置と前記位置ｄ
１０．オおよびｄ　３ａｓｘとの間の配列方向と平行な
方向における距離の大小を比較することに基づいて決定
される。

なお、上記脈波センサ６４とハウジング１２の底壁との
間に、たとえば前述の実施例と同様の筒状部材６０およ
びガイドロッド６２を設けることにより、脈波センサ６
４の回転中心を決定してもよい。

更に、本発明の他の態様の要部を第１０図に示す。図に
おいて、脈波センサ７４は、ハウジング１２の土壁に突
設されたロッド７６および脈波センサ７４に設けられた
自在継手７８を介して、前記上壁と接近離隔する方向の
移動可能に設けられているとともに、−軸心０まわりの
揺動可能且つ前記ロッド７６の略軸線まわりの回転可能
に設けられている。このようにすれば、脈波センサ７４
が撓骨動脈３４の長手方向に対して傾斜した姿勢で押圧
された場合、および感圧素子の配列方向が撓骨動脈３４
に対して傾斜した姿勢で押圧された場合の何れの場合に
おいても、判定した押圧姿勢に基づいてその姿勢を修正
することが可能となる。

その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種
々変更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図である。第２図は本発明の一実
施例である脈波検出装置の回路図を示す図であって、一
部を断面にして示す図である。第３図は第２図の脈波セ
ンサを動脈側から見た図である。第４図は第２図の装置
の作動を説明するためのフローチャートである。第５図
はステップＳ３にて求められた振幅分布状態の一例を示
す図である。第６図は本発明の他の実施例を示す図であ
って、第２図に相当する図である。第７図は第６図の脈
波センサおよびハウジング等を動脈側から見た図である
。第８図は第６図の装置の作動を説明するためのフロー
チャートである。第９図はステップＳ３３にて求められ
た振幅分布状態の一例を示す図である。第１０図は本発
明の他の実施例の要部を示す図であって、第２図の要部
に対応する図である。 １６：表面（生体表面） ２０．６４，１４：脈波センサ ２８：押圧面 ３２：感圧ダイオード（感圧素子） ３４：撓骨動脈（動脈） ステップＳ２．　　Ｓ３２：　（振幅決定手段）ステッ
プ３３．ＳＳ３：　（分布状態検出手段）出願人　　コ
ーリン電子株式会社 第１図 第３図 第５図 感圧ダイオード”Ｎｏ。 第７図 西己夕１」向イ立１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 多数の感圧素子が複数の列を成して配列された押圧面を
   有し、該感圧素子の配列方向が生体表面の動脈と略直交
   するように該生体表面の動脈上に押圧される脈波センサ
   を備え、該感圧素子から出力される圧力信号に基づいて
   該動脈から発生する圧脈波を検出する脈波検出装置であ
   って、 前記複数列のうちの少なくとも二列の感圧素子により検
   出された前記圧脈波の振幅をそれぞれ決定する振幅決定
   手段と、 前記脈波センサの姿勢を判定するために、前記振幅決定
   手段により決定された前記圧脈波の振幅の分布状態を前
   記感圧素子の列毎に求める分布状態検出手段と を含むことを特徴とする脈波検出装置。