JPS6128334B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6128334B2 JPS6128334B2 JP53158205A JP15820578A JPS6128334B2 JP S6128334 B2 JPS6128334 B2 JP S6128334B2 JP 53158205 A JP53158205 A JP 53158205A JP 15820578 A JP15820578 A JP 15820578A JP S6128334 B2 JPS6128334 B2 JP S6128334B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- circuit
- transistor
- light emitting
- emitting diode
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- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光電脈波検出回路、詳しくは動脈を含
む生体組織に光を当て、動脈の拍動にもとづく反
射（透過）光量の変化により動脈の拍動を検出す
る回路に関する。
む生体組織に光を当て、動脈の拍動にもとづく反
射（透過）光量の変化により動脈の拍動を検出す
る回路に関する。
第１図は従来の光電脈波検出回路を示したもの
で、この従来例においては発光回路１′よりの光
を動脈を含む生体組織（例えば指）３′に当て、
動脈の拍動にもとづく反射（透過）光量の変化を
受光回路２′により検出するようにしていた。
で、この従来例においては発光回路１′よりの光
を動脈を含む生体組織（例えば指）３′に当て、
動脈の拍動にもとづく反射（透過）光量の変化を
受光回路２′により検出するようにしていた。
しかしながら、この従来例においては、発光回
路１′の光源から発光され生体組織３′で反射（透
過）して受光回路２′に入力される光量が、生体
組織３′の固体差および検出器の生体組織３′に対
する押し付け圧によつて変化してしまうため、受
光回路２′の受光素子（例えば光電導セル）の動
作点を変動させてしまい、そのため安定した脈波
出力が得られないという欠点があつた。
路１′の光源から発光され生体組織３′で反射（透
過）して受光回路２′に入力される光量が、生体
組織３′の固体差および検出器の生体組織３′に対
する押し付け圧によつて変化してしまうため、受
光回路２′の受光素子（例えば光電導セル）の動
作点を変動させてしまい、そのため安定した脈波
出力が得られないという欠点があつた。
本発明は上記の欠点を改善するために提案され
たものであり、以下、図面に沿つて詳細に説明す
る。
たものであり、以下、図面に沿つて詳細に説明す
る。
第２図は本発明の基本的回路構成を示すブロツ
クダイヤグラムである。図において、１は発光駆
動回路、２は受光検出回路であり、発光駆動回路
１における電力増幅器の出力には発光素子（フイ
ラメントランプまたは発光ダイオードなど）が接
続され発光し、発光した光量４が動脈を含む生体
組織５に当たると、動脈の拍動にもとづいて、反
射（透過）光量の変化としてあらわれ、この変化
光量６が受光検出回路２に入力する。そして、受
光検出回路２で変化光量６が受光素子（光電導セ
ルまたは光起電セルなど）により検出され、測定
増幅器で増幅され脈波を端子７より出力する。ま
た、３は帰還制御回路であり、その機能，動作は
次のようになる。
クダイヤグラムである。図において、１は発光駆
動回路、２は受光検出回路であり、発光駆動回路
１における電力増幅器の出力には発光素子（フイ
ラメントランプまたは発光ダイオードなど）が接
続され発光し、発光した光量４が動脈を含む生体
組織５に当たると、動脈の拍動にもとづいて、反
射（透過）光量の変化としてあらわれ、この変化
光量６が受光検出回路２に入力する。そして、受
光検出回路２で変化光量６が受光素子（光電導セ
ルまたは光起電セルなど）により検出され、測定
増幅器で増幅され脈波を端子７より出力する。ま
た、３は帰還制御回路であり、その機能，動作は
次のようになる。
いま、動脈の拍動にもとづいて反射（透過）光
量の変化を検出するとき、生体組織５の個体差お
よび発光素子と受光素子とで構成される検出器の
生体組織５に対する押し付け圧によつて受光検出
回路２の動作点が設定値よりも変動した場合、発
光駆動回路１と受光検出回路２との間に挿入され
た帰還制御回路３により、変動レベルの検出が行
われ、その補正が行われる。変動レベルの検出方
法として、受光検出回路２の出力を帰還制御回路
３において脈波信号の基本周波数よりも低い周波
数の低域フイルターに通すと、脈波信号の平均的
な強度に相当する動作点の変動レベルの検出がで
きる。検出された変動レベルは帰還制御回路３の
制御増幅器で増幅され、発光駆動回路１の電力増
幅器に入力され、発光出力（光量）の制御を行う
ことにより受光検出回路２の動作点を設定値に近
づけるように働く。すなわち、生体組織５の固体
差もしくは検出器の押し付け圧により反射（透
過）光量の平均レベルが小さくなつたときは発光
出力を大に、逆に大きくなつたときは小にするよ
うに制御が行われる。
量の変化を検出するとき、生体組織５の個体差お
よび発光素子と受光素子とで構成される検出器の
生体組織５に対する押し付け圧によつて受光検出
回路２の動作点が設定値よりも変動した場合、発
光駆動回路１と受光検出回路２との間に挿入され
た帰還制御回路３により、変動レベルの検出が行
われ、その補正が行われる。変動レベルの検出方
法として、受光検出回路２の出力を帰還制御回路
３において脈波信号の基本周波数よりも低い周波
数の低域フイルターに通すと、脈波信号の平均的
な強度に相当する動作点の変動レベルの検出がで
きる。検出された変動レベルは帰還制御回路３の
制御増幅器で増幅され、発光駆動回路１の電力増
幅器に入力され、発光出力（光量）の制御を行う
ことにより受光検出回路２の動作点を設定値に近
づけるように働く。すなわち、生体組織５の固体
差もしくは検出器の押し付け圧により反射（透
過）光量の平均レベルが小さくなつたときは発光
出力を大に、逆に大きくなつたときは小にするよ
うに制御が行われる。
第３図は本発明の具体的実施回路を示すもの
で、発光駆動回路１は駆動用のトランジスタTr1
と発光ダイオードＤとからなり、この発光ダイオ
ードＤの陰極は接地され、陽極は駆動用のトラン
ジスタTr1のエミツタに接続され、このトランジ
スタTr1のコレクタは電源端子に接続され、ベー
スは帰還制御回路３を構成する制御用のトランジ
スタTr2のコレクタに接続され、該コレクタは抵
抗r1を介して接地され、トランジスタTr2のエミ
ツタには電源が与えられる。また、トランジスタ
Tr2のベースは抵抗r2を介して抵抗r3およびコン
デンサＣよりなる低域フイルターに接続され、該
低域フイルターは受光検出回路２を構成する演算
増幅器OPの出力端子に接続され、該演算増幅器
OPの非反転入力端子は接地され、太陽電弛の如
き受光素子Ｓの陰極側は演算増幅器OPの反転入
力端子に接続され、受光素子Ｓの陽極側は接地さ
れている。また、演算増幅器OPの反転入力端子
と出力端子との間には外乱雑音を防止するための
コンデンサと帰還用の抵抗との並列回路が接続さ
れている。
で、発光駆動回路１は駆動用のトランジスタTr1
と発光ダイオードＤとからなり、この発光ダイオ
ードＤの陰極は接地され、陽極は駆動用のトラン
ジスタTr1のエミツタに接続され、このトランジ
スタTr1のコレクタは電源端子に接続され、ベー
スは帰還制御回路３を構成する制御用のトランジ
スタTr2のコレクタに接続され、該コレクタは抵
抗r1を介して接地され、トランジスタTr2のエミ
ツタには電源が与えられる。また、トランジスタ
Tr2のベースは抵抗r2を介して抵抗r3およびコン
デンサＣよりなる低域フイルターに接続され、該
低域フイルターは受光検出回路２を構成する演算
増幅器OPの出力端子に接続され、該演算増幅器
OPの非反転入力端子は接地され、太陽電弛の如
き受光素子Ｓの陰極側は演算増幅器OPの反転入
力端子に接続され、受光素子Ｓの陽極側は接地さ
れている。また、演算増幅器OPの反転入力端子
と出力端子との間には外乱雑音を防止するための
コンデンサと帰還用の抵抗との並列回路が接続さ
れている。
次に本発明の動作を更に詳細に説明する。
発光駆動回路１は駆動用のトランジスタTr1の
エミツタに発光ダイオードＤを接続することによ
りなり、エミツタに入つた発光ダイオードＤの電
圧降下により駆動用のトランジスタTr1に電圧負
帰還がかかり、電源電圧が変動しても発光ダイオ
ードＤの光量はほとんど変化しない。また、発光
ダイオードＤに印加される電圧はトランジスタ
Tr1のベース電位よりベース・エミツタ間電圧だ
け低い電圧に保たれ、よつてトランジスタTr1の
ベースに印加される電圧により発光出力（光量）
の制御が行われる。なお、動作開始時においては
各部の電圧関係が特定できないため発光ダイオー
ドＤの光量も特定できないが、安定状態における
光量よりも大きい場合には小さくなるように、逆
に安定状態における光量よりも小さい場合には大
きくなるように移行していく。すなわち、発光ダ
イオードＤの光量が小さい場合は受光素子Ｓに発
生する光電流が小さいため演算増幅器OPの出力
端子にあらわれる電圧の平均値は低くなり、抵抗
r3，コンデンサＣによる低域フイルターを通して
低レベルの電圧がトランジスタTr2のベースに加
えられるのでトランジスタTr2のコレクタ電流が
増大し、トランジスタTr1のベース電位を高めて
発光量を大きくするように働く。また、逆に発光
ダイオードＤの光量が大きい場合は受光素子Ｓに
発生する光電流が大きいため演算増幅器OPの出
力端子にあらわれる電圧の平均値は高くなり、抵
抗r3，コンデンサＣによる低域フイルターを通し
て高レベルの電圧がトランジスタTr2のベースに
加えられるのでトランジスタTr2のコレクタ電流
が減少し、トランジスタTr1のベース電位を下げ
て発光量を小さくするように働く。
エミツタに発光ダイオードＤを接続することによ
りなり、エミツタに入つた発光ダイオードＤの電
圧降下により駆動用のトランジスタTr1に電圧負
帰還がかかり、電源電圧が変動しても発光ダイオ
ードＤの光量はほとんど変化しない。また、発光
ダイオードＤに印加される電圧はトランジスタ
Tr1のベース電位よりベース・エミツタ間電圧だ
け低い電圧に保たれ、よつてトランジスタTr1の
ベースに印加される電圧により発光出力（光量）
の制御が行われる。なお、動作開始時においては
各部の電圧関係が特定できないため発光ダイオー
ドＤの光量も特定できないが、安定状態における
光量よりも大きい場合には小さくなるように、逆
に安定状態における光量よりも小さい場合には大
きくなるように移行していく。すなわち、発光ダ
イオードＤの光量が小さい場合は受光素子Ｓに発
生する光電流が小さいため演算増幅器OPの出力
端子にあらわれる電圧の平均値は低くなり、抵抗
r3，コンデンサＣによる低域フイルターを通して
低レベルの電圧がトランジスタTr2のベースに加
えられるのでトランジスタTr2のコレクタ電流が
増大し、トランジスタTr1のベース電位を高めて
発光量を大きくするように働く。また、逆に発光
ダイオードＤの光量が大きい場合は受光素子Ｓに
発生する光電流が大きいため演算増幅器OPの出
力端子にあらわれる電圧の平均値は高くなり、抵
抗r3，コンデンサＣによる低域フイルターを通し
て高レベルの電圧がトランジスタTr2のベースに
加えられるのでトランジスタTr2のコレクタ電流
が減少し、トランジスタTr1のベース電位を下げ
て発光量を小さくするように働く。
さて、発光駆動回路１より発光された光量は動
脈を含む生体組織５に当たると、動脈の拍動にも
とづいて反射（透過）光量の変化として受光検出
回路２に入力する。受光検出回路２は前述のよう
に演算増幅器OPを基本として、受光素子Ｓおよ
び帰還用の抵抗を有する電圧増幅器からなつてい
る。第５図は受光検出回路２における各部の信号
波形を示したものであり、イは受光素子Ｓに生じ
た光電流（演算増幅器OPの反転入力端子側から
接地側へ流れる。）、ロは演算増幅器OPの出力電
圧である。しかして、受光素子Ｓには入力した光
によつてpn接合に逆電流が生じ、これが演算増
幅器OPによつて電圧に変換される。すなわち、
演算増幅器OPの両入力端子間は負帰還によるイ
マジナルシヨートにより同電位であり、また入力
インピーダンスは実用上は無限大と考えられるの
で、受光素子Ｓに流れる電流はすべて演算増幅器
OPの出力端子から帰還用抵抗を介して流れ、そ
の電圧降下が出力電圧としてあらわれる。なお、
演算増幅器OPの反転入力端子と出力端子との間
の帰還用抵抗と並列接続されたコンデンサにより
周波数の高いノイズ成分が除去され、出力信号に
はあらわれない。
脈を含む生体組織５に当たると、動脈の拍動にも
とづいて反射（透過）光量の変化として受光検出
回路２に入力する。受光検出回路２は前述のよう
に演算増幅器OPを基本として、受光素子Ｓおよ
び帰還用の抵抗を有する電圧増幅器からなつてい
る。第５図は受光検出回路２における各部の信号
波形を示したものであり、イは受光素子Ｓに生じ
た光電流（演算増幅器OPの反転入力端子側から
接地側へ流れる。）、ロは演算増幅器OPの出力電
圧である。しかして、受光素子Ｓには入力した光
によつてpn接合に逆電流が生じ、これが演算増
幅器OPによつて電圧に変換される。すなわち、
演算増幅器OPの両入力端子間は負帰還によるイ
マジナルシヨートにより同電位であり、また入力
インピーダンスは実用上は無限大と考えられるの
で、受光素子Ｓに流れる電流はすべて演算増幅器
OPの出力端子から帰還用抵抗を介して流れ、そ
の電圧降下が出力電圧としてあらわれる。なお、
演算増幅器OPの反転入力端子と出力端子との間
の帰還用抵抗と並列接続されたコンデンサにより
周波数の高いノイズ成分が除去され、出力信号に
はあらわれない。
一方、動脈の拍動にもとづく反射（透過）光量
の変化を検出するとき、生体組織５の固体差およ
び発光ダイオードＤと受光素子Ｓからなる検出器
の生体組織５に対する押し付け圧によつて、演算
増幅器OPの動作点が設定値よりも変動しようと
するが、この変動レベルは帰還制御回路３の低域
フイルターで検出される。低域フイルターは抵抗
r3，コンデンサＣからなり、脈波信号の基本周波
数より低い遮断周波数を有することにより、脈波
の平均的な強度を示す信号を検出することができ
る。すなわち、演算増幅器OPの出力により抵抗
r3を介してコンデンサＣが充電され、抵抗r2，r3
を介して適度な速度で放電されることから、低い
周波数の信号ほどよく通過させる低域フイルター
として働き、この低域フイルターの出力は第５図
ロにおける破線の如く脈波の平均レベルに相当す
る信号となる。そして、低域フイルターで検出さ
れた変動レベルは制御用トランジスタTr2で増幅
され、駆動用のトランジスタTr2のベース電位を
制御することにより発光ダイオードＤの発光出力
（光量）を加減し、受光検出回路２の動作点を所
定の設定値に近づける。すなわち、個体差や検出
器への押し付け圧によつて脈波の平均レベルが低
下すると、抵抗r3，コンデンサＣによる低域フイ
ルターの出力レベルが低下し、トランジスタTr2
のベース電位が引き下げられ、ベース電流が増大
してコレクタ電流が増加し、抵抗r1の端子電圧つ
まり発光駆動回路１のトランジスタTr1のベース
電位が上昇し、発光ダイオードＤに印加される電
圧が増加して光量の増加が行われる。また、逆に
脈波の平均レベルが上昇すると、抵抗r3，コンデ
ンサＣによる低域フイルターの出力レベルが上昇
し、トランジスタTr2のベース電位が引き上げら
れ、ベース電流が減少してコレクタ電流が減少
し、抵抗r1の端子電圧つまり発光駆動回路１のト
ランジスタTr1のベース電位が低下し、発光ダイ
オードＤに印加される電圧が減少して光量の抑制
が行われる。
の変化を検出するとき、生体組織５の固体差およ
び発光ダイオードＤと受光素子Ｓからなる検出器
の生体組織５に対する押し付け圧によつて、演算
増幅器OPの動作点が設定値よりも変動しようと
するが、この変動レベルは帰還制御回路３の低域
フイルターで検出される。低域フイルターは抵抗
r3，コンデンサＣからなり、脈波信号の基本周波
数より低い遮断周波数を有することにより、脈波
の平均的な強度を示す信号を検出することができ
る。すなわち、演算増幅器OPの出力により抵抗
r3を介してコンデンサＣが充電され、抵抗r2，r3
を介して適度な速度で放電されることから、低い
周波数の信号ほどよく通過させる低域フイルター
として働き、この低域フイルターの出力は第５図
ロにおける破線の如く脈波の平均レベルに相当す
る信号となる。そして、低域フイルターで検出さ
れた変動レベルは制御用トランジスタTr2で増幅
され、駆動用のトランジスタTr2のベース電位を
制御することにより発光ダイオードＤの発光出力
（光量）を加減し、受光検出回路２の動作点を所
定の設定値に近づける。すなわち、個体差や検出
器への押し付け圧によつて脈波の平均レベルが低
下すると、抵抗r3，コンデンサＣによる低域フイ
ルターの出力レベルが低下し、トランジスタTr2
のベース電位が引き下げられ、ベース電流が増大
してコレクタ電流が増加し、抵抗r1の端子電圧つ
まり発光駆動回路１のトランジスタTr1のベース
電位が上昇し、発光ダイオードＤに印加される電
圧が増加して光量の増加が行われる。また、逆に
脈波の平均レベルが上昇すると、抵抗r3，コンデ
ンサＣによる低域フイルターの出力レベルが上昇
し、トランジスタTr2のベース電位が引き上げら
れ、ベース電流が減少してコレクタ電流が減少
し、抵抗r1の端子電圧つまり発光駆動回路１のト
ランジスタTr1のベース電位が低下し、発光ダイ
オードＤに印加される電圧が減少して光量の抑制
が行われる。
第４図は本発明の他の実施例を示したものであ
る。この回路が第３図の回路と異なる点は、発光
駆動回路１であつて、駆動用のトランジスタTr1
のコレクタが発光ダイオードＤを介して電源に接
続されている点にあり、その他の受光検出回路２
および帰還制御回路３は第３図と同様である。す
なわち、この実施例では発光駆動回路１は駆動用
のトランジスタTr1のコレクタと電源端子間に発
光ダイオードＤを接続してなり、駆動用のトラン
ジスタTr1のコレクタの定電流特性により、発光
ダイオードＤは電源電圧の変動によらずトランジ
スタTr1のベース電流のみに依存して駆動され
る。従つて電源電圧が何らかの影響により変動し
た場合、発光ダイオードＤの光量はほとんど変化
しない。そして、発光ダイオードＤに供給される
電流トランジスタTr1のベース電流に電流増幅率
をかけたものとなり、トランジスタTr1のベース
に印加される電圧により発光出力（光量）の制御
が行われる。
る。この回路が第３図の回路と異なる点は、発光
駆動回路１であつて、駆動用のトランジスタTr1
のコレクタが発光ダイオードＤを介して電源に接
続されている点にあり、その他の受光検出回路２
および帰還制御回路３は第３図と同様である。す
なわち、この実施例では発光駆動回路１は駆動用
のトランジスタTr1のコレクタと電源端子間に発
光ダイオードＤを接続してなり、駆動用のトラン
ジスタTr1のコレクタの定電流特性により、発光
ダイオードＤは電源電圧の変動によらずトランジ
スタTr1のベース電流のみに依存して駆動され
る。従つて電源電圧が何らかの影響により変動し
た場合、発光ダイオードＤの光量はほとんど変化
しない。そして、発光ダイオードＤに供給される
電流トランジスタTr1のベース電流に電流増幅率
をかけたものとなり、トランジスタTr1のベース
に印加される電圧により発光出力（光量）の制御
が行われる。
本発明は叙上のように受光検出回路の出力の一
部を取り出し、低域フイルターおよび増幅器より
なる帰還制御回路によつてこれを発光駆動回路に
与えるようにしたので、検出信号が生体の個体差
および検出器への押し付け圧によつて変動して
も、その変動を除去し得る効果を有する。
部を取り出し、低域フイルターおよび増幅器より
なる帰還制御回路によつてこれを発光駆動回路に
与えるようにしたので、検出信号が生体の個体差
および検出器への押し付け圧によつて変動して
も、その変動を除去し得る効果を有する。
第１図は従来の光電脈波検出回路、第２図は本
発明の光電脈波検出回路、第３図および第４図は
具体的実施回路、第５図は信号波形を示す。 １……発光駆動回路、２……受光検出回路、３
……帰還制御回路、４……光量、５……生体組
織、６……変化光量、７……出力端子、Tr1，
Tr2……トランジスタ、Ｄ……発光ダイオード、
Ｓ……受光素子、OP……演算増幅器、r1〜r3…
…抵抗、Ｃ……コンデンサ。
発明の光電脈波検出回路、第３図および第４図は
具体的実施回路、第５図は信号波形を示す。 １……発光駆動回路、２……受光検出回路、３
……帰還制御回路、４……光量、５……生体組
織、６……変化光量、７……出力端子、Tr1，
Tr2……トランジスタ、Ｄ……発光ダイオード、
Ｓ……受光素子、OP……演算増幅器、r1〜r3…
…抵抗、Ｃ……コンデンサ。
Claims (1)
- １ エミツタと接地間または電源端子とコレクタ
間に発光ダイオードが挿入されたNPNトランジ
スタを有する発光駆動回路と、非反転入力端子が
接地されると共に反転入力端子が前記発光ダイオ
ードよりの光を受光する受光素子を介して接地さ
れ、かつ前記反転入力端子と出力端子との間にコ
ンデンサと帰還用抵抗との並列回路が接続された
演算増幅器を有する受光検出回路と、前記受光検
出回路の出力端子に低域フイルターを介してベー
スが接続されると共にエミツタが電源端子に接続
され、かつコレクタが前記発光駆動回路のNPN
トランジスタのベースに接続されたPNPトランジ
スタを有する帰還制御回路とを備え、前記受光検
出回路の出力端子より脈波を得ると共に、前記帰
還制御回路を介して前記発光駆動回路の発光出力
を制御することを特徴とした光電脈波検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15820578A JPS5584146A (en) | 1978-12-21 | 1978-12-21 | Photoelectric pulseewave detecting circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15820578A JPS5584146A (en) | 1978-12-21 | 1978-12-21 | Photoelectric pulseewave detecting circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5584146A JPS5584146A (en) | 1980-06-25 |
| JPS6128334B2 true JPS6128334B2 (ja) | 1986-06-30 |
Family
ID=15666572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15820578A Granted JPS5584146A (en) | 1978-12-21 | 1978-12-21 | Photoelectric pulseewave detecting circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5584146A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61154639A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-14 | カシオ計算機株式会社 | 脈拍検出回路 |
| JPS61196708U (ja) * | 1985-05-29 | 1986-12-08 | ||
| JPH0616752B2 (ja) * | 1986-02-20 | 1994-03-09 | シャープ株式会社 | 血圧測定装置 |
| JPS63311930A (ja) * | 1987-06-12 | 1988-12-20 | Omron Tateisi Electronics Co | 指用電子血圧計 |
| JP2020137937A (ja) * | 2019-03-01 | 2020-09-03 | ソニー株式会社 | 血流測定装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53113650U (ja) * | 1977-02-16 | 1978-09-09 |
-
1978
- 1978-12-21 JP JP15820578A patent/JPS5584146A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5584146A (en) | 1980-06-25 |
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