JP2000037360A - 脈波検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 体動によるノイズが発生しにくい脈波検出装
置を提供する。 【解決手段】 （ａ）に示すように、超音波Ａを発信器
１１から発振し、動脈２を含む体内を伝搬してくる超音
波Ｂを受信器２１で受信する。超音波Ａが伝搬する動脈
２の部分に脈波が存在しないと（ａ）、超音波Ａは減衰
せずに受信器２１に伝搬する。一方、脈波３が存在する
と（ｂ）、発振した超音波Ａは脈波３部分で大きく減衰
して受信器２１に伝搬する。本実施形態では、脈波３の
有無により減衰率が変化する超音波を受信器２１で受信
し、その受信した超音波の振幅の変化から脈波を検出す
る。なお、体動Ｅで動脈２が体表１側に移動しても
（ｃ）、受信器２１で受信する超音波Ｄは発信した超音
波Ａに比べて位相や周波数は変化するが、血流量が変化
しないため振幅は変化せず、従って、振幅検波する本発
明においてはノイズにならない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、脈波検出装置に係
り、詳細には、動脈に対する超音波の送受信により脈波
を検出する脈波検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】動脈を流れる血流による脈波を検出する
ことは、医療現場や健康管理を行う際に広く行われてい
る。この脈波検出は、触診により所定時間の脈拍数とし
て検出する場合の他、脈波検出装置を使用して電子的に
脈拍数等を自動検出することも広く行われている。電子
的に脈波を検出して脈拍数を得る装置として、ピエゾ型
の圧電素子をセンサとして動脈上に配置し、動脈内部の
圧力変化に伴う表皮の圧力変化（圧力による表皮の変
位）から脈拍数を検出するものや、超音波を利用して脈
拍数を検出するものが存在する。超音波を利用する脈波
検出装置としては、血流によるドップラ効果を利用した
ものがあり、例えば、特開平１−２１４３３５号公報
や、ＵＳＰ４０８６９１６で提案されている。すなわ
ち、動脈に向けて超音波を発信し、その反射波を受信素
子で受信すると、反射波の周波数や位相の変化を検出す
ることができる。すなわち、血流により動脈が拡大して
いる間は動脈表面が発信源と受信素子に近づくためドッ
プラ効果により周波数が高くなり、逆に動脈が縮小して
いる間は周波数が低くなる。この周波数や位相の変化を
検出することで脈波を検出し、さらに脈拍数を検出した
り、血流速を検出したりすることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の脈波検
出装置では、病院や自宅において安静にした状態で脈波
を検出する場合には脈波を正確に検出することができる
が、検出中に被検者が動いた場合には体動ノイズ（被検
者の動きに基づくノイズ）が発生し、正確な脈波を検出
できなかった。すなわち、被検者の体動によって、圧電
素子を利用する場合であれば素子部分の表皮が動いてノ
イズが発生し、また超音波を利用する場合には筋肉や筋
等の動きに伴って（血流量の変化とは関係なく）動脈の
位置が変化することによりノイズが発生するため、日常
的な動きの範囲であっても被検者が動いている場合には
正確な脈波を検出することができなかった。また、超音
波を利用して受信した超音波の位相や周波数の変化を検
出する場合、位相の変化や周波数の変化を検出するため
に、比較的複雑な構成と複雑な処理が必要とされてい
た。また、高周波数である超音波を使用しているのに対
し、脈流により検出される位相や周波数の変化はごく僅
かであるため、検出が大変であり、ノイズによる影響を
受けやすかった。このため、日常的な生活の中で継続的
に脈波を検出することは困難であった。

【０００４】そこで、本発明はこのような従来の脈波検
出装置における課題を解決するためになされたもので、
体動によるノイズが発生しにくい脈波検出装置を提供す
ることを第１の目的とする。また、体動によるノイズの
除去を容易に行うことが可能な脈波検出装置を提供する
ことを第２の目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、動脈に向け
て超音波を発信する発信手段と、この発信手段から発信
された前記動脈を伝搬する超音波を受信する受信手段
と、この受信手段で受信された超音波を振幅検波する検
波手段と、この検波手段による検波信号から脈波に関す
る情報を取得する脈波情報取得手段と、この脈波情報取
得手段により取得された脈波に関する情報を出力する出
力手段と、を脈波検出装置に具備させる。すなわち、動
脈を伝搬することで減衰する超音波の振幅変化から脈波
を検出することで、体動による影響を受けにくく、か
つ、簡単な構成とすることができる。このため、日常的
な生活を営みながらであっても、常時携帯しながら継続
的に脈波を検出することができる。簡単な構成であるた
め、例えば、脈波検出装置を時計に組み込むことで、日
常的に使用することが可能になる。この場合、時計で使
用する発振手段の一部又は全部を本発明の発信手段とし
て共用することができ、更に簡単な構成とすることがで
きる。

【０００６】また本発明の脈波検出装置では、前記検波
手段は、低周波の通過を阻止するフィルタを備え、前記
受信手段で受信された超音波を前記フィルタに通過させ
た後に振幅検波を行う。すなわち、受信した超音波の振
幅に基づいて脈波を検出する構成としたため体動の影響
を受けにくくなったが、更に、体動の状態によって発生
し得るノイズをフィルタで除去することが可能になる。
従って、より正確に脈波を検出することができる。

【０００７】また本発明の脈波検出装置では、体動を検
出する体動検出手段を備えると共に、前記脈波情報取得
手段は、前記検波信号に含まれる体動による成分を、前
記体動検出手段による体動信号に基づいて除去する体動
成分除去手段を備え、この体動成分除去手段による体動
成分を除去した後の検波信号から脈波に関する情報を取
得する。すなわち、体動検出手段により別途体動を検出
し、検波信号に含まれる成分を除去するので、より正確
に脈波を検出することができる。また、例えば、過激な
運動により発生し得るノイズも除去することができる。

【０００８】また本発明の脈波検出装置では、前記脈波
情報取得手段は、前記検波信号から、脈波に関する情報
として脈拍数を取得し、前記出力手段は、前記脈波情報
取得手段により取得された脈拍数を出力する。すなわ
ち、最も一般的な脈拍を日常的に確認することができ
る。

【０００９】また本発明の脈波検出装置では、前記脈波
情報取得手段は、前記検波信号を格納する記憶手段を備
え、脈波に関する情報として、所定時間分の前記検波信
号を前記記憶手段に格納し、前記出力手段は、前記記憶
手段に格納された前記検波信号を出力する。すなわち、
所定時間分の検波信号を記憶手段に格納しておき、例え
ば、医療診断装置等の外部装置に対して出力すること
で、総合的な医療診断に利用することができる。

【００１０】また本発明の脈波検出装置では、表示手段
を備え、前記脈波情報取得手段は、前記検波信号から脈
波に関する情報として脈拍数又は脈波波形を取得し、前
記出力手段は、前記脈波情報取得手段により取得された
脈拍数又は脈波波形を前記表示手段に出力する。すなわ
ち、脈拍数又は脈波波形を表示することで、日常生活の
なかでも容易に脈拍数や脈波波形を確認することができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の脈波検出装置にお
ける好適な実施の形態について、図１から図１１を参照
して詳細に説明する。 （１）本実施形態による脈波検出の原理及び概要 動脈は、脈波により血流量が変化すると、超音波が伝搬
する場合の伝達係数が変化する。これは、脈波によって
動脈の血流量及び血液密度が変化し、超音波の減衰率が
変化するためであると考えられる。

【００１２】図１は、このような動脈をを伝搬する超音
波の状態を概念的に表したものである。図１（ａ）に示
すように、発信器１１と受信器２１を体表１上に接触配
置し、動脈２に向けて超音波Ａを発信器１１から発信す
る。そして、動脈２を含む体内を伝搬してくる超音波Ｂ
を受信器２１で受信する。この場合図１（ａ）に示すよ
うに、超音波Ａが伝搬する動脈２の部分に脈波（血流量
の増加部分）が存在しない場合、発信器１１で発信した
超音波Ａはあまり減衰せずに動脈を含む体内を受信器２
１まで伝搬する。これに対し（ｂ）に示すように、脈波
３が存在する場合、発信器１１で発信した超音波Ａは脈
波３部分で大きく減衰したのち受信器２１まで伝搬す
る。そして、受信器２１で受信する、脈波３が存在しな
い場合の超音波Ｂと、脈波３が存在する場合の超音波Ｃ
とを比較すると、その振幅はＢ＞Ｃになっている。本実
施形態では、脈波３の有無により減衰率が変化する超音
波を受信器２１で受信し、その受信した超音波の振幅の
変化から脈波を検出するようにしたものである。

【００１３】なお、従来の脈波検出装置と同様に、脈波
によるドップラ効果によって受信する超音波Ｂと超音波
Ｃとの間でも位相や周波数が変化するが、この変化はご
く僅かであるのに対して、振幅の変化量は大きいため容
易に検出できる。また、図１（ｃ）に示すように、矢印
Ｅで表す体動によって動脈２が（ａ）の通常位置から体
表１側に移動した場合、受信器２１で受信する超音波Ｄ
は発信した超音波Ａに比べて位相や周波数が変化（脈波
による変化量と同程度）しているが、血流量が変化して
いないため振幅が大きく変化することはない。すなわ
ち、体動による動脈位置の変化は、位相や周波数に対し
ては脈波の場合と同程度の変化をもたらすためにノイズ
となるが、振幅に対しては変化が小さいためにノイズと
はなりにくい。このように、本実施形態の脈波検出装置
では、体動による影響が少ないため極めて容易に脈波を
検出することができ、その検出方法も受信した超音波を
振幅検波する方式であるため簡単に構成することができ
る。

【００１４】本実施形態では、以上の原理に基づいて、
発信器から動脈に向けて発信した超音波が脈流によって
減衰しながら伝搬（反射）される超音波（伝搬波）を受
信器で受信し、受信した超音波の振幅検波を行うことで
脈波波形（検波信号）を得るものである。この脈波波形
から、脈波に関する情報として脈拍数を取得し、表示部
に取得した脈拍数を表示する。また、脈波に関する情報
の取得処理として、脈波波形をＡ／Ｄ変換してメモリに
記憶し、表示部に波形を画像表示したり、又は、パーソ
ナルコンピュータや、医療用の診断装置等の各種外部装
置に出力する。

【００１５】（２）本実施形態の詳細 図２は、第１の実施形態の脈波検出装置の構成を表した
ものである。この図２に示すように、脈波検出装置は、
発信部１０と、受信器２１と、検波部３０と、脈波情報
取得部４０と、出力部５０とを備えている。発信部１０
は、体表面に配置される発信器１１及び、この発信器１
１を駆動して超音波を発信させる駆動回路１２を備えて
いる。発信器１１は動脈上に配置され、動脈に向けて３
２ＫＨｚの超音波Ａを発信するようになっている。発信
器の発信周波数を３２ＫＨｚとすることで、脈波検出装
置を時計に配置した場合、時計の発振周波数と共通であ
るため、発信器１１と駆動回路１２を時計と共通に使用
することが可能になる。すなわち、本実施形態の発信部
１０として時計の駆動回路１２と発信器１１を使用し、
必要に応じて増幅した後に出力する。これにより、脈波
検出装置の部品点数を少なくすることができ、安価に製
造することができる。なお、発信器１１による発信周波
数としては、３２ＫＨｚに限らず、任意周波数の超音波
を発信することが可能であり、２０ＫＨｚ〜５０ＫＨ
ｚ、好ましくは３０ＫＨｚ〜４０ＫＨｚの範囲で選択す
ることができる。また、時計において他の発振周波数ｍ
が採用されている場合には、同一の周波数ｍとすること
も可能である。

【００１６】受信器２１は、発信器１１近傍の体表面動
脈上に配置される。そして受信器２１は、発信器１１か
ら発信され動脈を含む体内を伝搬してきた超音波Ｆを受
信し、受信した信号を検波部３０に供給するようになっ
ている。なお、発信器１１と受信器２１とは、脈波セン
サとして同一部品内にパッケージされて、動脈上の体表
面に配置されるようになっている。

【００１７】検波部３０は、検波回路３１を備えてお
り、受信器２１から供給される受信信号（超音波信号
Ｆ）を振幅検波して、脈波情報取得部４０に供給するよ
うになっている。図３は、検波回路３１の具体的構成の
一例を表したものである。この検波回路３１は、通常の
ＡＭ検波回路と同様に、整流用のダイオード３１１と、
平滑用のコンデンサ３１２と、負荷抵抗３１３とを備え
ている。この検波回路３１に受信器２１で受信した超音
波が入力されると、ダイオード３１１による整流とコン
デンサ３１２による平滑化の後、負荷抵抗３１３の両端
子電圧として、検波信号が出力される。なお、図３に示
した検波回路３１は一例であり、ＡＭ検波回路で採用さ
れている各種構成と同様の構成とすることが可能であ
る。例えば、抵抗３１３の一方の端子と出力端子との間
に直列にコンデンサを接続することで直流成分を除去す
るようにしてもよい。

【００１８】脈波情報取得部４０（図２）は、検波回路
３１で振幅検波された後の信号から脈拍数を計数する脈
拍計数部４１を備えている。この脈拍計数部４１では、
各脈波間の時間間隔を所定回数（例えば、３回、５回、
７回、１０回等）測定し、各回の測定時間の平均時間Ｔ
から１分間の脈拍数Ｖを次の数式（１）に従って求める
ようになっている。 Ｖ＝６０／Ｔ … （１） なお、脈波間の平均時間Ｔから脈拍数を求める場合に限
られず、例えば、所定時間ｔ（例えば、１０秒）内に存
在する脈波数ｗを検出し、次の数式（２）により１分間
の脈拍数Ｖを求めるようにしてもよい。 Ｖ＝ｗ×（６０／ｔ） … （２） 脈拍計数部４１では、また、各脈波毎にパルス信号等の
脈波の存在を示す脈波信号を発生させるようになってお
り、求めた脈拍数と共に、出力部５０に供給するように
なっている。

【００１９】出力部５０は表示部５１を備えており、脈
拍計数部４１から供給される脈拍数を表示するようにな
っている。表示部５１は、液晶表示装置で構成すること
で脈拍数を画像表示し、又は、パネルに脈拍数を電光表
示するようにしてもよい。

【００２０】図４は、このように構成された各部におけ
る波形状態を表したものである。図４（ａ）は、発信器
１１から発信される周波数３２ＫＨｚの超音波Ａの波形
を表したものである。この超音波Ａが動脈を含む体内を
伝搬して受信器２１で受信された超音波Ｆの波形を表し
たものが（ｂ）である。この受信波形で示されるよう
に、脈波によって受信超音波Ｆの振幅がＧの位置で大き
く減衰している。この受信超音波Ｆを検波回路３１で振
幅検波した後の検波波形Ｈを表したものが図４（ｃ）
で、脈波による受信超音波Ｆの減衰部分Ｇに対応して、
脈波波形Ｉが現れる。この脈波波形Ｉにおけるピーク間
の時間Ｔ１〜Ｔｎを検出して、その平均値Ｔを脈波数計
数部４１で求め、求めた平均値Ｔから上記式（１）に従
って、脈拍数Ｖが求まる。

【００２１】図５は、時計に組み込んだ脈波検出装置に
より脈波を検出する状態を表したものである。この図５
に示されるように脈波検出装置（時計）６０は、時計本
体６１と、ベルト６２を備えており、ベルト６２の内側
にはセンサ１９が取り付けられている。時計６０は、一
般の時計と同様に、時計本体６１を手の甲側にして左
（又は右）手首５に取り付けるようになっている。その
際、センサ１９の位置は、（ｂ）に示されるように、と
う骨動脈上に位置するようにセンサ１９をベルト６２の
長さ方向に移動して位置調整できるようになっている。
センサ１９には、発信器１１と受信器２１とが、（ｃ）
に示されるようにとう骨動脈２に沿って配置されるよう
に、ベルト６２の長さ方向と直交する方向に並べられ、
手先側に発信器１１が肩側に受信器２１が配置されてい
る。なお、発信器１１と受信器２１の配置位置は、この
逆であってもよい。

【００２２】時計本体６１には、時計のムーブメント等
の駆動部の他、発信部１０の駆動回路１２、検波部３
０、脈波情報取得部４０、表示部５１が配置されてい
る。駆動回路１２については、時計機能で使用される駆
動回路と兼用にしてもよい。センサ１９と、時計本体６
１の駆動回路１２、検波回路３１とは、ベルト６２内に
組み込まれた図示しない配線によって接続されている。
時計本体６１の表示面（文字盤）は、時計としての時刻
（や日、曜日等）が表示される時計表示部６３と、脈拍
数が表示される脈拍数表示部６４および脈拍表示部６５
からなる表示部５１とを備えている。脈拍計数部４１
は、図４（ｃ）に示した脈波波形Ｉのピークを検出する
毎にパルス信号を表示部に供給するようになっており、
このパルス信号の出力に応じて脈拍表示部６５が緑色点
滅するようになっている。この脈拍表示部６５の点滅を
みることで、ユーザは自分の脈波を視覚的に認識するこ
とができる。なお、脈拍表示部６５の点滅色を脈拍数に
応じて変えるようにしてもよい。例えば、６９以下を黄
色点滅、脈拍数が７０〜９０の間は青色点滅、９１〜１
１０の間を緑色点滅、１１１〜１３０の間を橙色点滅、
１３１以上を赤色点滅とする。このように、脈拍数に応
じて脈拍表示部６５の点滅色が変化するので、現在の脈
拍の状態を容易に区別することができる。

【００２３】以上説明したように、第１の実施形態によ
れば、動脈をながれる血流量によって超音波の伝達係数
が変化し減衰率の変化（振幅の大きな変化）として現れ
ることに着目し、振幅変化から脈波を検出する方式を採
用するようにした。これにより、従来の周波数変化から
脈波を検出する方式に比べて、ＡＭ電波を検波する場合
と同様にきわめて簡単な構成によって、脈波を検出する
ことが可能になった。また、体動により動脈の位置が変
化しても超音波の振幅の変化率は小さいため、体動ノイ
ズの影響を受けることとが極めて少なくなり、より正確
に脈波を検出することが可能になった。このように本実
施形態によれば、体動によるノイズを受けることなく、
簡単な構成により脈波（脈拍）を検出することができる
ので、日常的な生活を営みながらでも継続的に脈波を検
出することができる。

【００２４】次に第２の実施形態について説明する。こ
の第２の実施形態では、検波回路３１で振幅検波する前
に、体動ノイズによる低周波成分を除去するようにした
ものである。図６は、第２の実施形態における脈波検出
装置の構成を表したものである。なお、図２に示した第
１の実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付し
て、適宜その説明を省略するものとする。この実施形態
における脈波検出装置では、検波部３０が検波回路３１
の他にハイパスフィルタ３２を備えている。このハイパ
スフィルタ３２は、周波数ｆｃ以上の高周波を通過さ
せ、それ未満の周波数成分は通過阻止するフィルタであ
り、コンデンサＣとコイルＬとの組み合わせにより構成
されている。このハイパスフィルタ３２は、受信器２１
及び検波回路３１の間に配置され両者と接続されてい
る。なお、ハイパスフィルタ以外に、発信超音波の周波
数近傍の帯域（ドップラ効果による変化後の周波数を含
む帯域）のみを通過させる帯域通過フィルタを使用する
ようにしても良い。

【００２５】図７は、第２の実施形態による各部の波形
状態を表したものである。この図（ａ）に示されるよう
に、受信器２１で受信される超音波Ｆの波形には、脈波
による振幅が減衰した部分Ｇのほかに、体動による低周
波成分の波形Ｊが乗る場合がある。この体動による波形
Ｊの部分は受信超音波Ｆの振幅自体には大きく影響を与
えない。このため、受信器２１で受信した超音波Ｆをハ
イパスフィルタ３２に通すことで、体動による低周波成
分がカットされ、図７（ｂ）に示すように、体動がなか
った場合の受信超音波Ｆの波形と同様な波形Ｆ′が得ら
れる。この波形を検波回路３１で振幅検波することで
（ｃ）に示される検波波形Ｈが得られ、この検波波形Ｈ
において、脈波に対応した正確な脈波波形Ｉが得られ
る。この検波波形Ｈは脈拍計数部４１に入力され、第１
の実施形態と同様に、脈波波形Ｉのピーク間の平均時間
Ｔが求められ、上記数式（１）に従って脈拍数Ｖが算出
される。

【００２６】本実施形態の脈波検出装置も、第１の実施
形態と同様に時計に組み込むことが可能であり、図５に
示すように、センサ１９に発信器１１と受信器２１を、
センサ１９以外の部分（ハイパスフィルタ３２も含む）
を時計本体６１に配設するようにしてもよい。

【００２７】このように、第２の実施形態によれば、体
動によるノイズが発生したとしてもその成分が低周波で
あることから、容易にハイパスフィルタで除去すること
ができ、より正確に脈波、及び脈拍数を検出することが
可能になる。

【００２８】次に第３の実施形態について説明する。上
述したように第１の実施形態によれば、周波数変化から
脈波を検出する方式をやめ、振幅変化から脈波を検出す
る方式を採用することで、体動ノイズの影響を受けるこ
とが極めて少なくなった。しかし、それでも体動ノイズ
が僅かに残る場合があり、また、過激な動きを被検者が
行った場合等には体動ノイズが発生する場合がある。そ
こで、この第３の実施形態では、体動センサを動脈上か
ら離れた位置（脈波による影響を受けない位置）に配置
し、体動によるノイズを別途検出し、検出した体動ノイ
ズ成分を使用し、検波回路３１で得られる波形から体動
ノイズ成分をキャンセルするようにしたものである。

【００２９】図８は、第３の実施形態における脈波検出
装置の構成を表したものである。なお、図２に示した第
１の実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付し
て、適宜その説明を省略するものとする。この第３の実
施形態における脈波検出装置では、体動を検出する体動
センサ７１と、この体動センサ７１により検出される体
動波形を受信機２１で検出する受信超音波Ｆに含まれる
体動ノイズと同一波形となるようにレベル調整及び変形
するための増幅処理部７２を備えている。

【００３０】体動センサ７１は、ピエゾ型の圧電素子が
センサとして使用されており、体動による体表面の変位
に対応した波形の信号を出力し、増幅処理部７２に入力
すようになっている。増幅処理部７２は、受信器２１で
受信される体動ノイズの波形と体動センサ７１で検出さ
れる波形との関係を予め調べておき、体動センサ７１の
検出波形が受信器２１で受信される体動ノイズと同一レ
ベル、同一波形になるための非線形の伝達関数を求め、
その伝達関数を有する回路となるように構成されてい
る。

【００３１】また、脈波検出装置は、脈波情報取得部４
０が脈拍計数部４１と脈波抽出部（体動成分除去手段）
４２を備えている。この脈波抽出部４２には、検波回路
３１の出力信号および増幅処理部７２の出力信号が入力
される。そして、検波回路３１から入力される体動ノイ
ズの波形成分を含んだ振幅検波信号と、増幅処理部７２
から入力される体動ノイズの波形との差分をとること
で、体動ノイズが除去された脈波信号を得ることができ
るようになっている。

【００３２】図９は、第３の実施形態におけるセンサ１
９の構成を表したものである。この図９に示されるよう
に、センサ１９には、発信器１１、受信器２１と体動セ
ンサ７１とを備えている。そして、発信器１１と受信器
２１は、第１の実施形態において図５で説明したと同様
に、とう骨動脈２の上部に位置するように配置されてお
り、一方、体動センサ７１は、発信器１１と受信器２１
の近傍だがとう骨動脈上から離れた位置（とう骨動脈に
よる脈波を検出しない位置）に配置されている。本実施
形態の脈波検出装置も、第１の実施形態と同様に時計に
組み込むことが可能であり、図５に示すように、センサ
１９に発信器１１、受信器２１、体動センサ７１を、セ
ンサ１９以外の部分（増幅処理部７２、脈波抽出部４２
も含む）を時計本体６１に配設するようにしてもよい。

【００３３】そして、第３の実施形態の脈波検出装置を
時計に組み込む場合には、図５（ａ）、（ｂ）で説明し
たと同様に、発信器１１、受信器２１、及び体動センサ
７１を有するセンサ１９を、ベルト６２の長手方向に移
動調整可能なように内側に取り付ける。そしてセンサ１
９以外の各部（駆動回路１２、検波回路３１、増幅処理
部７２、脈波抽出部４２、脈拍計数部４１、及び表示部
５１）を時計本体６１に配設し、両者間の配線をベルト
６２内に組み込むようにしてもよい。

【００３４】図１０は、第３の実施形態による各部の波
形状態を表したものである。図１０（ａ）は、受信器２
１で受信される超音波Ｆの波形を表したもので、脈波に
よる振幅が減衰した部分Ｇのほかに、体動によるノイズ
波形Ｋが併せて検出されている。この超音波波形Ｆを検
波回路３１で振幅検波すると、図１０（ｂ）に示す検波
波形Ｍが得られる。この検波波形Ｍにも、脈波波形Ｉの
他に体動ノイズ波形Ｏが現れてしまう。一方、図１０
（ｃ）は、体動センサ７１で検出した体動波形を増幅処
理部７２でレベル調整及び変形した後の体動波形Ｎを表
したものであり、体動ノイズによる波形Ｐが検出されて
いる。そして、脈波抽出部４２において、検波波形Ｍか
ら体動波形Ｎの差分をとることで、図１０（ｄ）に示す
脈波抽出波形Ｑが得られる。この脈波抽出波形Ｑにおい
て、脈波に対応した正確な脈波波形Ｉが得られる。

【００３５】この脈波抽出波形Ｑは脈拍計数部４１に入
力され、第１の実施形態と同様に、脈波波形Ｉのピーク
間の平均時間Ｔが求められ、上記式（１）に従って脈拍
数Ｖが算出される。

【００３６】このように、第３の実施形態によれば、体
動によるノイズが存在したとしても、その体動ノイズを
別途体動センサ７１と増幅処理部７２とで検出してるの
で、受信機２１で受信した受信超音波Ｆに含まれる体動
ノイズの成分をキャンセルすることができる。従って、
より正確に脈波、及び脈拍数を検出することが可能にな
る。

【００３７】（３）変形例 各請求項に記載した発明は、説明した各実施形態に限定
されるものではなく、各請求項に記載された範囲におい
て、次に説明するように各種の変形例を採用することが
可能である。なお、以下に説明する各変形例では、各実
施形態に説明された構成と同一構成部分については説明
を省略し、変形部分を中心に説明する。

【００３８】（ａ）第１の変形例 説明した各実施形態では、脈波情報取得部４０に脈拍計
数部４１を具備させ、脈波に関する情報として脈拍数と
脈波信号（パルス信号）を生成する取得処理を行うよう
にし、出力部５０の表示部５１（脈拍数表示部６４、脈
拍表示部６５）に脈拍数と緑色点滅による脈拍を表示す
るようにしたのに対し、この第１の変形例では、脈波情
報取得部４０において脈波波形の記憶処理を行い、出力
部５０において外部装置に対して脈波波形を出力する。

【００３９】図１１は、第１の変形例における、脈波情
報取得部４０と出力部５０の構成を表したものである。
この図１１に示されるように、脈波情報取得部４０は、
脈波波形をデジタル信号に変換処理するＡ／Ｄ変換部４
５と、変換後の脈波情報（脈波波形）を記憶する脈波情
報記憶部４６とを備えている。脈波情報記憶部４６とし
ては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ハードディ
スク等の、データを磁気的、電気的、光学的に記憶する
各種記憶媒体を使用することができ、その容量は任意で
あるが、少なくとも１時間分〜１日分、好ましくは１週
間分、さらに好ましくは１ヶ月分の脈波情報の蓄積が可
能な容量が採用される。出力部５０は、脈波検出装置を
パーソナルコンピュータや、医療用の診断装置等の各種
外部装置に接続するためのＩ／Ｆ部５５を備えている。
なお、この変形例を第１の実施形態と第２の実施形態に
適用する場合には、検波回路３１から出力される検波波
形ＨがＡ／Ｄ変換部４５に入力される。また、第３の実
施形態に適用される場合には、脈波情報取得部４０が脈
波抽出部４２も備え、この脈波抽出部４２から出力され
る脈波抽出波形ＱがＡ／Ｄ変換部４５に入力される。

【００４０】このような構成の第１変形例によれば、日
常生活の中で継続的に脈波を検出し、その情報を蓄積し
ておくことができる。そして、後日Ｉ／Ｆ部５５に外部
装置を接続し、蓄積した脈波情報を外部装置に一括して
出力することができる。これにより、例えば、医療用の
診断装置（外部装置）において、長時間分の脈波情報が
得られ、そのユーザの状態を医療的な観点からより正確
に診断することができる。例えば、脈拍の揺らぎを調べ
ることでユーザの心理的緊張状態やリラックスした状態
か否かを調べることができる。また、脈波のリズム、脈
拍の大きさ、脈拍の立ち上がり速度（速いか遅いか）等
を調べることも可能である。

【００４１】なお、脈波情報取得部４０及び出力部５０
の構成として、第１の変形例と各実施形態とを組み合わ
せるようにしてもよい。例えば、第１及び第２の実施形
態と第１の変形例を組み合わせた場合、脈波情報取得部
４０に脈拍計数部４１、Ａ／Ｄ変換部４５、記憶部４６
を具備させ、記憶部４６にＡ／Ｄ変換された脈波情報
（脈波波形）と、所定時間毎の脈拍数とを格納する。記
憶部４６に脈拍数を格納する場合の所定時間は、図示し
ない時間間隔設定部により、例えば、５分から２４時間
まで５分間隔で任意の時間を設定することができる。脈
拍数は設定された時間間隔毎の脈拍数をその算出時刻を
示すデータと共に格納される。そして、出力部５０に表
示部５１とＩ／Ｆ部５５を具備させ、表示部５１に脈拍
数と、脈波表示（緑色点滅）６５を表示する。Ｉ／Ｆ部
５５に外部装置が接続された場合には、記憶部４６に格
納された脈波情報と、必要に応じて一定時間毎の脈拍数
と時刻データを出力する。なお、表示部５１には、脈拍
数と脈波表示（緑色点滅）に加えて（又は、画面切替信
号の入力による別画面において）、脈波波形（図４、
７、１０のＨ、Ｑ）を表示させるようにしてもよい。こ
の場合の脈波波形としては、検波回路３１又は脈波抽出
部４２から出力される脈波波形をリアルタイムに表示す
ると共に、日時や時刻を指定することで該当する脈波波
形を記憶部４６から読み出して過去の脈波波形を表示す
るようにしてもよい。

【００４２】（ｂ）第２の変形例 説明した各実施形態では、センサ１９をベルト６２に取
り付けたが時計本体６１の文字盤と反対側（体表と接す
る側）にセンサ１９（発信器１１と受信器２１）を取り
付けるようにしてもよい。この場合、脈拍の測定を行う
際には、時計本体６１を手の甲と反対側にし、センサ１
９をとう骨動脈上に位置させる。このようにセンサ１９
を時計本体６１に配置することで、配線をベルト６２内
に組み込む必要がなくなる。

【００４３】（ｃ）第３の変形例 脈波検出装置を時計に組み込むことなく、単独の装置と
して構成してもよい。この場合においても、時計の場合
と同様に、センサ１９とその他の部分を分離して構成
し、センサ（発信器１１と受信器２１）をとう骨動脈上
にベルトで配置し、センサ以外の各部（発信部１０の駆
動回路１２、検波部３０、脈波情報取得部４０、出力部
５０）を手の甲側に配置してもよい。また、センサ（発
信器１１と受信器２１）以外の部分を、センサが取り付
けられたベルトとは別体で構成し、両者を配線で接続す
るようにしてもよい。この場合、例えば、Ｙシャツ等の
薄手の衣類の上から上腕動脈上にセンサを配置し、セン
サ以外の部分を胸ポケットやスーツの内ポケットに収納
するようにしてもよい。なお、第２の変形例と第３の変
形例は、第１の変形例と組み合わせることも可能であ
る。また、とう骨動脈、上腕動脈以外に、大腿動脈、総
頸動脈、尺骨動脈、前頸骨動脈、後頸骨動脈、足背動
脈、しつか動脈（ひかがみ動脈）に向けて超音波を発信
させるようにしてもよい。そして、脈波検出装置を取り
受ける動脈位置によっては、バンドではなく医療用のテ
ープを使用して動脈上にセンサ１９を配置するようにし
てもよい。

【００４４】（ｄ）第４の変形例 第３の実施形態では、圧電素子による体動センサ７１を
使用したが、この変形例では、脈波を検出する場合と同
様に、超音波を受信して振幅検波することで体動による
波形を検出するようにしてもよい。すなわち、発信器１
１と駆動回路１２を有する発信部１０と、受信器２１と
検波回路３０を、それぞれ２組具備させる。そして、１
組の発信器１１ａと受信器２１ａの両者をとう骨動脈上
に配置して脈波検出用の脈波センサ１９ａとし、他方の
発信器１１ｂと受信器２１ｂの両者をとう骨動脈上から
ずらした位置に、脈波センサ１９ａと平行に配置して体
動検出用の体動センサ１９ｂとする。なお、脈波センサ
１９ａと体動センサ１９ｂとは、同一のセンサ１９に組
み込んで形成してもよいし、それぞれ別体に形成するよ
うにしてもよい。

【００４５】このように、体動センサ１９ｂを脈波セン
サ１９ａと同一種類のセンサとすることで、体動に対し
てほぼ同一の波形を受信器２１ａ、２１ｂで受信するこ
とができる。従って、増幅処理部７２の構成は、両者の
信号レベルを調節する回路構成だけでよく、簡単な構成
でより正確な体動の検出、ひいては正確な脈波の検出が
可能になる。

【００４６】（ｅ）第５の変形例 第５の変形例では第４の変形例をさらに変形したもので
ある。すなわち、第４の変形例では、発信器１１と駆動
回路１２を有する発信部１０と、受信器２１と検波回路
３０を、それぞれ２組具備させたが、この第５の変形例
では、体動センサ１９ｂの発信部１０を省略し、脈波セ
ンサ１９ａの発信部１０ａを共通使用するようにしたも
のである。この第５の変形例の場合、図９に示したセン
サの構成と同様になり、符号７１の位置に体動センサ１
９ｂの受信器が配置される。そして、発信器１１と受信
器２１とで脈波センサ１９ａが構成され、同一の発信器
１１と受信器７１で体動センサ１９ｂが構成される。こ
の第５の変形例では、発信器１１から発信された超音波
Ｆは、とう骨動脈２を伝搬して脈波センサ１９ａの受信
器２１に受信されると共に、とう骨動脈２以外を伝搬し
て体動センサ１９ｂの受信器７１に受信され、それぞれ
の受信超音波が振幅検波される。このように第５の変形
例では、１つの発信部１０を脈波検出用と体動検出用と
に共通使用するようにしたので、部品点数が減り、コス
トを削減すると共に装置を小型化することができる。な
お、第３の実施形態においても説明したように、この第
５の変形例における脈波検出装置を時計に組み込む場合
には、さらに、発信部１０の駆動回路１２を時計用の駆
動回路を共通使用するようにしてもよい。これによって
さらに部品点数が減り、コスト削減と装置の小型化がよ
り促進される。

【００４７】なお、図９に示した第３の実施形態、及び
第４、第５の変形例では、とう骨動脈上に配置した脈波
センサ（１１と２１）、１９ａの外側に体動センサ７
１、１９ｂを配置したが、反対側（とう骨動脈上の内
側）に体動センサ７１、１９ｂを配置するようにしても
よい。

【００４８】

【発明の効果】本発明の脈波検出装置によれば、動脈を
伝搬する超音波を振幅検波することで脈波を検出するよ
うにしたので、簡単な構成とすることができる。また、
体動によるノイズを発生しにくくすることができる。ま
た本発明の脈波検出装置によれば、低周波の通過を阻止
するフィルタにより、たとえ体動によるノイズが発生し
たとしても、容易に除去することができる。さらに本発
明の脈波検出装置によれば、体動を検出する体動検出手
段を備えるので、たとえ体動によるノイズが発生したと
しても、容易に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における脈波検出の原理を説明するため
のもので、血流を伝搬する超音波の状態を表した説明図
である。

【図２】本発明における第１の実施形態の脈波検出装置
の構成図である。

【図３】同上、実施形態における検波回路の構成図であ
る。

【図４】同上、実施形態の各部における波形状態を表し
た説明図である。

【図５】同上、実施形態の脈波検出装置を時計に組み込
んだ状態及び脈波検出状態を表した説明図である。

【図６】本発明の第２の実施形態における脈波検出装置
の構成図である。

【図７】第２の実施形態による各部の波形状態を表した
説明図である。

【図８】本発明の第３の実施形態における脈波検出装置
の構成図である。

【図９】第３の実施形態におけるセンサの構成を表した
図である。

【図１０】第３の実施形態による各部の波形状態を表し
た説明図である。

【図１１】本発明の第１の変形例における、脈波情報取
得部と出力部の構成を表した図である。

【符号の説明】

１ 体表 ２ とう骨動脈 ３ 脈波 ５ 手首 １０ 発信部 １１ 発信器 １２ 駆動回路 １９ センサ １９ａ 脈波センサ １９ｂ 体動センサ ２１ 受信器 ３０ 検波部 ３１ 検波回路 ３２ ハイパスフィルタ ４０ 脈波情報取得部 ４１ 脈拍計数部 ４２ 脈波抽出部 ４５ Ａ／Ｄ変換部 ４６ 記憶部 ５０ 出力部 ５１ 表示部 ５５ Ｉ／Ｆ部 ６０ 時計 ６１ 時計本体 ６２ ベルト ６３ 時計表示部 ６４ 脈拍数表示部 ６５ 脈拍表示部 ７１ 体動センサ ７２ 増幅処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成川 利明 東京都大田区鵜の木２−38−18 ハウス 238Ａ−102 (72)発明者 尾崎 好栄 東京都目黒区鷹番１−６−19−207 Ｆターム(参考） 4C017 AA09 AB02 AC03 AC20 AC23 BC07 BC11 BD01 CC02 FF05 4C301 AA03 CC05 DD01 DD10 EE04 EE12 FF13 HH51 JB02 JB23 KK31

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動脈に向けて超音波を発信する発信手段
   と、 この発信手段から発信された前記動脈を伝搬する超音波
   を受信する受信手段と、 この受信手段で受信された超音波を振幅検波する検波手
   段と、 この検波手段による検波信号から脈波に関する情報を取
   得する脈波情報取得手段と、 この脈波情報取得手段により取得された脈波に関する情
   報を出力する出力手段と、を具備することを特徴とする
   脈波検出装置。
2. 【請求項２】 前記検波手段は、低周波の通過を阻止す
   るフィルタを備え、前記受信手段で受信された超音波を
   前記フィルタに通過させた後に振幅検波を行う、ことを
   特徴とする請求項１に記載の脈波検出装置。
3. 【請求項３】 体動を検出する体動検出手段を備えると
   共に、 前記脈波情報取得手段は、前記検波信号に含まれる体動
   による成分を、前記体動検出手段による体動信号に基づ
   いて除去する体動成分除去手段を備え、この体動成分除
   去手段による体動成分を除去した後の検波信号から脈波
   に関する情報を取得する、ことを特徴とする請求項１に
   記載の脈波検出装置。
4. 【請求項４】 前記脈波情報取得手段は、前記検波信号
   から、脈波に関する情報として脈拍数を取得し、 前記出力手段は、前記脈波情報取得手段により取得され
   た脈拍数を出力する、ことを特徴とする請求項１、請求
   項２、又は請求項３に記載の脈波検出装置。
5. 【請求項５】 前記脈波情報取得手段は、前記検波信号
   を格納する記憶手段を備え、脈波に関する情報として、
   所定時間分の前記検波信号を前記記憶手段に格納し、 前記出力手段は、前記記憶手段に格納された前記検波信
   号を出力する、ことを特徴とする請求項１、請求項２、
   又は請求項３に記載の脈波検出装置。
6. 【請求項６】 表示手段を備え、 前記脈波情報取得手段は、前記検波信号から脈波に関す
   る情報として脈拍数又は脈波波形を取得し、 前記出力手段は、前記脈波情報取得手段により取得され
   た脈拍数又は脈波波形を前記表示手段に出力する、こと
   を特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載
   の脈波検出装置。