JP2000157503A - 脈波検出装置 - Google Patents
脈波検出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 脈波検出手段としてアモルファス磁歪部材を
用い、直接被験者の血管部の皮膚に接触させて脈波を高
感度に検出できるようにしたもので、指尖部だけでな
く、手首や腕、頸部等あらゆる部位での脈波検出を容易
に行うことができる脈波検出装置を提供する。 【解決手段】 脈波検出装置において、応力インピーダ
ンス効果を有するアモルファス磁歪部材１と、このアモ
ルファス磁歪部材１にパルス波を印加するパルス波発生
装置２と、前記アモルファス磁歪部材１を被験者の脈波
に作用させ、生成する応力インピーダンス効果に基づく
出力を得る出力装置３とを具備する。
用い、直接被験者の血管部の皮膚に接触させて脈波を高
感度に検出できるようにしたもので、指尖部だけでな
く、手首や腕、頸部等あらゆる部位での脈波検出を容易
に行うことができる脈波検出装置を提供する。 【解決手段】 脈波検出装置において、応力インピーダ
ンス効果を有するアモルファス磁歪部材１と、このアモ
ルファス磁歪部材１にパルス波を印加するパルス波発生
装置２と、前記アモルファス磁歪部材１を被験者の脈波
に作用させ、生成する応力インピーダンス効果に基づく
出力を得る出力装置３とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微小歪みや微弱応
力を検出する脈波検出装置に関するものである。
力を検出する脈波検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】脈波は、心臓の拍動による血管中の血液
の動的流動形態を表し、血流の圧力変化や血管壁の粘弾
性変形、血液流量変化などの検出によって測定され、血
液循環系の動態診断や疾病診断に有効な情報を与えてい
る。脈波図は、心臓の機構形態を表す心機図（心拍動
図、心音図、脈波図）の中に含まれているが、この場合
の脈波は頸動脈や股動脈などの動脈脈波や頸静脈脈波な
どが中心であり、毛細血管の脈波は通常含まれない。
の動的流動形態を表し、血流の圧力変化や血管壁の粘弾
性変形、血液流量変化などの検出によって測定され、血
液循環系の動態診断や疾病診断に有効な情報を与えてい
る。脈波図は、心臓の機構形態を表す心機図（心拍動
図、心音図、脈波図）の中に含まれているが、この場合
の脈波は頸動脈や股動脈などの動脈脈波や頸静脈脈波な
どが中心であり、毛細血管の脈波は通常含まれない。
【０００３】毛細血管は、動脈と静脈の境界領域の抹消
血管網であるためその脈波は微弱であり、従来の加速度
トランスデューサのような力学的振動検出形の脈波セン
サでは感度が不足し、検出が困難である。非観血的毛細
血管脈波センサとしては、これまで光電式の指尖容積脈
波計のみが実用化されている。これは、指尖の一方から
赤外線を照射し、他方の受光部で血液中のヘモグロビン
の総量による透過光減少量を検知することによって、指
尖部毛細血管の血流容積の変化を脈波として検出するも
のである。したがって、指尖容積脈波計で検出感度を高
めるために、光照射強度を高めると指尖を加熱すること
により、血行状態が変化したり、時には被験者に熱感を
与えることがある。
血管網であるためその脈波は微弱であり、従来の加速度
トランスデューサのような力学的振動検出形の脈波セン
サでは感度が不足し、検出が困難である。非観血的毛細
血管脈波センサとしては、これまで光電式の指尖容積脈
波計のみが実用化されている。これは、指尖の一方から
赤外線を照射し、他方の受光部で血液中のヘモグロビン
の総量による透過光減少量を検知することによって、指
尖部毛細血管の血流容積の変化を脈波として検出するも
のである。したがって、指尖容積脈波計で検出感度を高
めるために、光照射強度を高めると指尖を加熱すること
により、血行状態が変化したり、時には被験者に熱感を
与えることがある。
【０００４】現在までに、この指尖容積脈波計を用い
て、診断から心機能の評価、薬剤効果の判定、健診、運
動療法の効果判定などが広く行われているが、心機能の
評価にあたっては、中枢圧波と末端までの動脈圧波など
との対応が不明である。これは、光電式容積脈波検出法
は光が透過する指尖部にだけ適用でき、指の付け根から
腕や頸部などの動脈や静脈の脈波検出には適用できず、
直接の比較検討が出来ないためである。
て、診断から心機能の評価、薬剤効果の判定、健診、運
動療法の効果判定などが広く行われているが、心機能の
評価にあたっては、中枢圧波と末端までの動脈圧波など
との対応が不明である。これは、光電式容積脈波検出法
は光が透過する指尖部にだけ適用でき、指の付け根から
腕や頸部などの動脈や静脈の脈波検出には適用できず、
直接の比較検討が出来ないためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような状況からし
て、指尖脈波から心機能を評価するためには、頸動脈、
上腕動脈、手首動脈、指尖脈等の脈波が全て同時に検出
できる脈波センサが必要であり、現在かかるセンサの開
発が重要な課題となっている。
て、指尖脈波から心機能を評価するためには、頸動脈、
上腕動脈、手首動脈、指尖脈等の脈波が全て同時に検出
できる脈波センサが必要であり、現在かかるセンサの開
発が重要な課題となっている。
【０００６】本発明は、上記状況に鑑みて、脈波検出手
段としてアモルファス磁歪部材を用い、直接被験者の血
管部の皮膚に接触させて脈波を高感度に検出できるよう
にしたもので、指尖部だけでなく、手首や腕、頸部等あ
らゆる部位での脈波検出を容易に行うことができる脈波
検出装置を提供することを目的とする。
段としてアモルファス磁歪部材を用い、直接被験者の血
管部の皮膚に接触させて脈波を高感度に検出できるよう
にしたもので、指尖部だけでなく、手首や腕、頸部等あ
らゆる部位での脈波検出を容易に行うことができる脈波
検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕脈波検出装置において、応力インピーダンス効果
を有するアモルファス磁歪部材と、このアモルファス磁
歪部材にパルス波を印加するパルス波発生手段と、前記
アモルファス磁歪部材に被験者の脈波を作用させ、生成
する応力インピーダンス効果に基づく出力を得る出力装
置とを具備するようにしたものである。
成するために、 〔１〕脈波検出装置において、応力インピーダンス効果
を有するアモルファス磁歪部材と、このアモルファス磁
歪部材にパルス波を印加するパルス波発生手段と、前記
アモルファス磁歪部材に被験者の脈波を作用させ、生成
する応力インピーダンス効果に基づく出力を得る出力装
置とを具備するようにしたものである。
【０００８】〔２〕上記〔１〕記載の脈波検出装置にお
いて、前記アモルファス磁歪部材としてアモルファス磁
歪ワイヤを用いるようにしたものである。
いて、前記アモルファス磁歪部材としてアモルファス磁
歪ワイヤを用いるようにしたものである。
【０００９】〔３〕上記〔２〕記載の脈波検出装置にお
いて、前記アモルファス磁歪ワイヤとして負磁歪アモル
ファスワイヤを用いるようにしたものである。
いて、前記アモルファス磁歪ワイヤとして負磁歪アモル
ファスワイヤを用いるようにしたものである。
【００１０】〔４〕上記〔２〕又は〔３〕記載の脈波検
出装置において、前記アモルファス磁歪ワイヤとして直
径が３０μｍ以下のワイヤを用いるようにしたものであ
る。
出装置において、前記アモルファス磁歪ワイヤとして直
径が３０μｍ以下のワイヤを用いるようにしたものであ
る。
【００１１】〔５〕上記〔１〕記載の脈波検出装置にお
いて、前記応力インピーダンス効果は、応力センサの歪
みゲージ率として１０００以上を実現する効果である。
いて、前記応力インピーダンス効果は、応力センサの歪
みゲージ率として１０００以上を実現する効果である。
【００１２】〔６〕上記〔１〕記載の脈波検出装置にお
いて、前記パルス波発生手段は、ＣＭＯＳマルチバイブ
レータによる出力電圧の微分波形を増幅・整形した微分
パルスを出力するようにしたものである。
いて、前記パルス波発生手段は、ＣＭＯＳマルチバイブ
レータによる出力電圧の微分波形を増幅・整形した微分
パルスを出力するようにしたものである。
【００１３】〔７〕上記〔１〕記載の脈波検出装置にお
いて、前記出力装置は、前記アモルファス磁歪部材から
得られる検波電圧をバッファを介してピークホールド回
路で直流電圧に変換するようにしたものである。
いて、前記出力装置は、前記アモルファス磁歪部材から
得られる検波電圧をバッファを介してピークホールド回
路で直流電圧に変換するようにしたものである。
【００１４】〔８〕上記〔７〕記載の脈波検出装置にお
いて、前記アモルファス磁歪部材は基準となる応力イン
ピーダンスが不変の第１のアモルファス磁歪部材と、応
力インピーダンス効果を生じる第２のアモルファス磁歪
部材とを直列に接続して、前記第１のアモルファス磁歪
部材と第２のアモルファス磁歪部材とのパルス誘起電圧
の検波直流電圧との差電圧を検出電圧とするようにした
ものである。
いて、前記アモルファス磁歪部材は基準となる応力イン
ピーダンスが不変の第１のアモルファス磁歪部材と、応
力インピーダンス効果を生じる第２のアモルファス磁歪
部材とを直列に接続して、前記第１のアモルファス磁歪
部材と第２のアモルファス磁歪部材とのパルス誘起電圧
の検波直流電圧との差電圧を検出電圧とするようにした
ものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら説明する。
参照しながら説明する。
【００１６】図１は本発明の実施例を示す脈波検出装置
の構成図である。
の構成図である。
【００１７】この図において、１は線引き後２ｋｇ／ｍ
ｍ2 の張力下でアニールされた２０μｍ径Ｃｏ72.5Ｓｉ
12.5Ｂ15アモルファスワイヤからなるアモルファス磁歪
部材（ＳＩ素子）、２はパルス波発生装置（パルス波発
生手段）であり、そのアモルファス磁歪部材１に立ち上
り時間が５ｎｓ，２０ｍＡのパルス波電流を通電する。
３はそのアモルファスワイヤからの脈波を出力する出力
装置である。なお、Ｒは内部抵抗である。
ｍ2 の張力下でアニールされた２０μｍ径Ｃｏ72.5Ｓｉ
12.5Ｂ15アモルファスワイヤからなるアモルファス磁歪
部材（ＳＩ素子）、２はパルス波発生装置（パルス波発
生手段）であり、そのアモルファス磁歪部材１に立ち上
り時間が５ｎｓ，２０ｍＡのパルス波電流を通電する。
３はそのアモルファスワイヤからの脈波を出力する出力
装置である。なお、Ｒは内部抵抗である。
【００１８】次に、かかる脈波検出装置を用いた応力イ
ンピーダンス効果とその発生原理について説明する。
ンピーダンス効果とその発生原理について説明する。
【００１９】図２は線引き後２ｋｇ／ｍｍ2 の張力下で
アニールされた２０μｍ径Ｃｏ72.5Ｓｉ12.5Ｂ15アモル
ファスワイヤ１に、パルス波発生装置２から立ち上り時
間５ｎｓ、２０ｍＡのパルス波電流を通電した場合の張
力インピーダンス効果の測定結果を示す図である。
アニールされた２０μｍ径Ｃｏ72.5Ｓｉ12.5Ｂ15アモル
ファスワイヤ１に、パルス波発生装置２から立ち上り時
間５ｎｓ、２０ｍＡのパルス波電流を通電した場合の張
力インピーダンス効果の測定結果を示す図である。
【００２０】張力σが７〜１５ＭＰａの範囲でインピー
ダンスの減少率は、４５％である。線引きＣｏＳｉＢア
モルファスワイヤ１は、約４０００ＭＰａの最大抗張力
において最大のび率は３％である。したがって、歪みゲ
ージ率（＝電磁気量の変化率／のび率）は約４０００で
ある。
ダンスの減少率は、４５％である。線引きＣｏＳｉＢア
モルファスワイヤ１は、約４０００ＭＰａの最大抗張力
において最大のび率は３％である。したがって、歪みゲ
ージ率（＝電磁気量の変化率／のび率）は約４０００で
ある。
【００２１】磁性ワイヤのインピーダンスＺは、高周波
電流またはパルス電流の通電により表皮効果が顕著（表
皮厚さδ≪ワイヤ半径ｄ）な場合、次式で表される。
電流またはパルス電流の通電により表皮効果が顕著（表
皮厚さδ≪ワイヤ半径ｄ）な場合、次式で表される。
【００２２】 ｜Ｚ｜＝〔ｄ／√（２ρ）〕Ｒdc√〔ωμ（σ）〕 …（１） ここで、ρ：電気抵抗率（アモルファスワイヤで１３０
μΩ−ｃｍ）、Ｒdc：ワイヤの直流抵抗、ω：通電電流
の角周波数、μ：ワイヤ円周方向の最大微分透磁率、
σ：印加応力である。
μΩ−ｃｍ）、Ｒdc：ワイヤの直流抵抗、ω：通電電流
の角周波数、μ：ワイヤ円周方向の最大微分透磁率、
σ：印加応力である。
【００２３】磁化回転における磁歪の逆効果により、μ
がσによって変化（２０ＭＨｚ程度の十分な高周波で
は、張力によって減少、圧縮力の増加に応じて増加の後
減少）し、｜Ｚ｜が変化する。
がσによって変化（２０ＭＨｚ程度の十分な高周波で
は、張力によって減少、圧縮力の増加に応じて増加の後
減少）し、｜Ｚ｜が変化する。
【００２４】表１は、従来の歪みゲージである抵抗線歪
みゲージ、ピエゾ抵抗効果半導体歪みゲージと本発明の
アモルファスワイヤ歪みゲージ率の比較を示す。
みゲージ、ピエゾ抵抗効果半導体歪みゲージと本発明の
アモルファスワイヤ歪みゲージ率の比較を示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１から明らかなように、抵抗線歪みゲー
ジの場合は、ゲージ率は２程度、半導体歪みゲージの場
合は、ゲージ率は１５０〜２００であるのに対して、本
発明のアモルファスワイヤ歪みゲージの場合は、ゲージ
率は１０００〜４０００であり、半導体歪みゲージに比
べても、ゲージ率は１桁高い数値を示している。
ジの場合は、ゲージ率は２程度、半導体歪みゲージの場
合は、ゲージ率は１５０〜２００であるのに対して、本
発明のアモルファスワイヤ歪みゲージの場合は、ゲージ
率は１０００〜４０００であり、半導体歪みゲージに比
べても、ゲージ率は１桁高い数値を示している。
【００２７】図３は指尖脈波検出用アモルファスワイヤ
センサヘッドとしてワイヤに直角に指尖が接触する構成
を想定し、両端半田付け工程のアモルファスワイヤに直
角（垂直）に重りを印加した場合のインピーダンス変化
特性の測定結果を示す図であり、図３（ａ）はその測定
装置を示す図であり、指尖脈波検出を想定して、プラス
チックリング１１にアモルファスワイヤ１２が両端を半
田付けされて設けられている。図３（ｂ）はその測定装
置を用いたアモルファスワイヤの直角応力インピーダン
ス効果の結果を示す図であり、縦軸に電圧（Ｖ）、横軸
に荷重（ｇ）を示している。なお、図３（ａ）におい
て、１３は応力が付与されない基準となるアモルファス
ワイヤである。
センサヘッドとしてワイヤに直角に指尖が接触する構成
を想定し、両端半田付け工程のアモルファスワイヤに直
角（垂直）に重りを印加した場合のインピーダンス変化
特性の測定結果を示す図であり、図３（ａ）はその測定
装置を示す図であり、指尖脈波検出を想定して、プラス
チックリング１１にアモルファスワイヤ１２が両端を半
田付けされて設けられている。図３（ｂ）はその測定装
置を用いたアモルファスワイヤの直角応力インピーダン
ス効果の結果を示す図であり、縦軸に電圧（Ｖ）、横軸
に荷重（ｇ）を示している。なお、図３（ａ）におい
て、１３は応力が付与されない基準となるアモルファス
ワイヤである。
【００２８】図２の場合と同一の２０μｍ径アモルファ
スワイヤへの直角応力により、図３（ｂ）に示すよう
に、インピーダンスが減少しており、直角応力はアモル
ファスワイヤの内部において張力と同様に機能している
と言える。直角重力の分解能は約５ｍｇである。
スワイヤへの直角応力により、図３（ｂ）に示すよう
に、インピーダンスが減少しており、直角応力はアモル
ファスワイヤの内部において張力と同様に機能している
と言える。直角重力の分解能は約５ｍｇである。
【００２９】なお、ＣｏＳｉＢアモルファスワイヤは、
ピアノ線以上の強靱弾性体であるとともに、耐食性がス
テンレス以上であり、塩分を含む人体皮膚との直接接触
に十分耐えることができる。
ピアノ線以上の強靱弾性体であるとともに、耐食性がス
テンレス以上であり、塩分を含む人体皮膚との直接接触
に十分耐えることができる。
【００３０】次に、指尖脈波検出用ＣＭＯＳ・ＳＩセン
サの構成について説明する。
サの構成について説明する。
【００３１】ＳＩ効果は、高周波正弦波電流と同等に急
峻な立ち上がりのパルス電流の通電励磁によっても発生
する。この場合、パルス電流ｉp の立ち上がり時間をｔ
r ，高さをＩp とすると、ｉp は励磁効果において次式
のように直流と正弦波が重畳された電流と等価である。
峻な立ち上がりのパルス電流の通電励磁によっても発生
する。この場合、パルス電流ｉp の立ち上がり時間をｔ
r ，高さをＩp とすると、ｉp は励磁効果において次式
のように直流と正弦波が重畳された電流と等価である。
【００３２】 ｉp ＝Ｉp ／２＋（Ｉp ／２）ｓｉｎ〔２π／（２〜３）ｔr 〕ｔ…（２） 従って、ｔr ＝５ｎｓのパルス電流は６０〜１００ＭＨ
ｚの高周波電流と等価であり、２０μｍ径のアモルファ
スワイヤに十分な表皮効果を生じさせることができる。
ｚの高周波電流と等価であり、２０μｍ径のアモルファ
スワイヤに十分な表皮効果を生じさせることができる。
【００３３】このｔr ＝５ｎｓのパルス電流は、Ｃ−Ｍ
ＯＳ・ＩＣマルチバイブレータで容易に発生させること
ができる。
ＯＳ・ＩＣマルチバイブレータで容易に発生させること
ができる。
【００３４】本発明の第１実施例を示す指尖脈波検出用
ＣＭＯＳ・ＳＩセンサについて説明する。
ＣＭＯＳ・ＳＩセンサについて説明する。
【００３５】ＳＩセンサ回路をパルス動作方式で構成す
れば、低消費電力で携帯型の小型軽量指尖脈波センサが
実現できる。
れば、低消費電力で携帯型の小型軽量指尖脈波センサが
実現できる。
【００３６】図４は２本の２０μｍ径ＣｏＳｉＢアモル
ファスワイヤ２２，２３を直径１５ｍｍ、高さ１０ｍｍ
のプラスチックリング２１の直径方向に半田づけで固定
し、６個のインバータを内蔵するＣＭＯＳ・ＩＣによる
マルチバイブレータとパルス発生微分回路に接続した脈
波検出用ＳＩセンサ回路を示す。因みに、図４におい
て、例えば、Ｃは１００ｐＦ、Ｒは２０ｋΩ、ＣD は１
００ｐＦ、ＲD は２００Ω、可変抵抗器ＶＲは３ｋΩ、
ＣH は０．０４７はμＦ、ＲH は５１ｋΩ、電源電圧Ｖ
ｄｄは３Ｖである。
ファスワイヤ２２，２３を直径１５ｍｍ、高さ１０ｍｍ
のプラスチックリング２１の直径方向に半田づけで固定
し、６個のインバータを内蔵するＣＭＯＳ・ＩＣによる
マルチバイブレータとパルス発生微分回路に接続した脈
波検出用ＳＩセンサ回路を示す。因みに、図４におい
て、例えば、Ｃは１００ｐＦ、Ｒは２０ｋΩ、ＣD は１
００ｐＦ、ＲD は２００Ω、可変抵抗器ＶＲは３ｋΩ、
ＣH は０．０４７はμＦ、ＲH は５１ｋΩ、電源電圧Ｖ
ｄｄは３Ｖである。
【００３７】すなわち、ＣＭＯＳインバータＱ1 ，Ｑ2
と、Ｒ，Ｃによるマルチバイブレータ出力電圧の微分パ
ルス電圧を、インバータＱ3 ，Ｑ4 で増幅・整形して得
られるパルス電圧を、基準となる応力インピーダンスが
不変の第１のアモルファスワイヤ２３と、応力インピー
ダンス効果を生じる第２のアモルファスワイヤ２２とを
直列に接続したＳＩ素子に印加して、それぞれのアモル
ファスワイヤの誘起パルス電圧をそれぞれショットキー
バリアダイオードＳＢＤ２４，２５と、ＲH ，ＣH から
なるピークホールド回路２６，２７で直流電圧に変換
し、差動アンプ２８に入力させる。
と、Ｒ，Ｃによるマルチバイブレータ出力電圧の微分パ
ルス電圧を、インバータＱ3 ，Ｑ4 で増幅・整形して得
られるパルス電圧を、基準となる応力インピーダンスが
不変の第１のアモルファスワイヤ２３と、応力インピー
ダンス効果を生じる第２のアモルファスワイヤ２２とを
直列に接続したＳＩ素子に印加して、それぞれのアモル
ファスワイヤの誘起パルス電圧をそれぞれショットキー
バリアダイオードＳＢＤ２４，２５と、ＲH ，ＣH から
なるピークホールド回路２６，２７で直流電圧に変換
し、差動アンプ２８に入力させる。
【００３８】この差動アンプ２８の出力電圧Ｖは、第２
のアモルファスワイヤ２２に加えられる応力が０のとき
（脈波が印加されないとき）、零になるように可変抵抗
器ＶＲで調整する。応力（脈波）が加えられると、その
応力（脈波）を検出することができる。
のアモルファスワイヤ２２に加えられる応力が０のとき
（脈波が印加されないとき）、零になるように可変抵抗
器ＶＲで調整する。応力（脈波）が加えられると、その
応力（脈波）を検出することができる。
【００３９】このように、２本のアモルファスワイヤ２
２，２３の内、１本のアモルファスワイヤ２３を応力を
印加しない基準のワイヤ（第１のワイヤ）とし、そのパ
ルス誘起電圧の検波直流電圧と、応力を印加するワイヤ
２２（第２のワイヤ）のパルス誘起電圧の検波直流電圧
との差電圧が、印加応力の安定な検出電圧となる。
２，２３の内、１本のアモルファスワイヤ２３を応力を
印加しない基準のワイヤ（第１のワイヤ）とし、そのパ
ルス誘起電圧の検波直流電圧と、応力を印加するワイヤ
２２（第２のワイヤ）のパルス誘起電圧の検波直流電圧
との差電圧が、印加応力の安定な検出電圧となる。
【００４０】このパルス動作ＳＩセンサの消費電力は、
約８ｍＷであり、小型乾電池による携帯型センサを容易
に作製することができる。
約８ｍＷであり、小型乾電池による携帯型センサを容易
に作製することができる。
【００４１】図５は本発明の装置を用いて椅子に腰掛け
た状態で測定した２３才健常男子の左手５本の指の脈波
を示す図である。すなわち、図５（ａ）はその親指の脈
波、図５（ｂ）その人差し指の脈波、図５（ｃ）はその
中指の脈波、図５（ｄ）はその薬指の脈波、図５（ｅ）
は小指の脈波をそれぞれ示しており、横軸は時間、縦軸
は出力電圧を示している。
た状態で測定した２３才健常男子の左手５本の指の脈波
を示す図である。すなわち、図５（ａ）はその親指の脈
波、図５（ｂ）その人差し指の脈波、図５（ｃ）はその
中指の脈波、図５（ｄ）はその薬指の脈波、図５（ｅ）
は小指の脈波をそれぞれ示しており、横軸は時間、縦軸
は出力電圧を示している。
【００４２】各指の脈波は互いに類似しているが、細部
は同一ではない。
は同一ではない。
【００４３】図６は図５の場合と同一の被験者の手首動
脈、肘動脈の脈波であり、図６（ａ）は手首動脈の脈波
を、図６（ｂ）は肘動脈の脈波をそれぞれ示しており、
横軸は時間、縦軸は出力電圧を示している。
脈、肘動脈の脈波であり、図６（ａ）は手首動脈の脈波
を、図６（ｂ）は肘動脈の脈波をそれぞれ示しており、
横軸は時間、縦軸は出力電圧を示している。
【００４４】これらの図から明らかなように、図６に示
される脈波は、図５の指尖脈波とほぼ同一であり、指尖
脈波が心機能をほぼ正確に反映していると言える。動脈
脈波は、図６に示すように、急峻な脈波の立ち上がりか
ら最大値を過ぎて切痕と呼ばれる極小値の谷底までの期
間が左心室の収縮期（動脈駆出期）であり、その後切痕
から２次の山を越えて次の脈波の立ち上がりまでが左心
室の拡張期（弛緩期）である。拡張期は末端からの反射
圧力により２次の山が現れる。
される脈波は、図５の指尖脈波とほぼ同一であり、指尖
脈波が心機能をほぼ正確に反映していると言える。動脈
脈波は、図６に示すように、急峻な脈波の立ち上がりか
ら最大値を過ぎて切痕と呼ばれる極小値の谷底までの期
間が左心室の収縮期（動脈駆出期）であり、その後切痕
から２次の山を越えて次の脈波の立ち上がりまでが左心
室の拡張期（弛緩期）である。拡張期は末端からの反射
圧力により２次の山が現れる。
【００４５】図７は世代の異なる４名の被験者の指尖脈
波、及び２次微分（加速度）波の検出例であり、図７
（ａ）は５７歳男性の右手人差し指の指尖脈波を、図７
（ｂ）は３８歳男性の右手人差し指の指尖脈波を、図７
（ｃ）は２８歳男性の右手人差し指の指尖脈波を、図７
（ｄ）は２３歳男性の右手人差し指の指尖脈波をそれぞ
れ示し、図７（ｅ）は５７歳男性の右手人差し指の指尖
脈波の２次微分（加速度）波を、図７（ｆ）は３８歳男
性の右手人差し指の指尖脈波の２次微分（加速度）波
を、図７（ｇ）は２８歳男性の右手人差し指の指尖脈波
の２次微分（加速度）波を、図７（ｈ）は２３歳男性の
右手人差し指の指尖脈波の２次微分（加速度）波をそれ
ぞれ示している。
波、及び２次微分（加速度）波の検出例であり、図７
（ａ）は５７歳男性の右手人差し指の指尖脈波を、図７
（ｂ）は３８歳男性の右手人差し指の指尖脈波を、図７
（ｃ）は２８歳男性の右手人差し指の指尖脈波を、図７
（ｄ）は２３歳男性の右手人差し指の指尖脈波をそれぞ
れ示し、図７（ｅ）は５７歳男性の右手人差し指の指尖
脈波の２次微分（加速度）波を、図７（ｆ）は３８歳男
性の右手人差し指の指尖脈波の２次微分（加速度）波
を、図７（ｇ）は２８歳男性の右手人差し指の指尖脈波
の２次微分（加速度）波を、図７（ｈ）は２３歳男性の
右手人差し指の指尖脈波の２次微分（加速度）波をそれ
ぞれ示している。
【００４６】これらの図から明らかなように、２３歳、
２８歳、３８歳、５７歳の男性の右手人差し指尖脈波を
比較すると、年齢が若い程切痕部の切れ込みが顕著で２
次の山が急峻で高くなっている。従って、指尖脈波によ
って若さを判定できることが分かる。
２８歳、３８歳、５７歳の男性の右手人差し指尖脈波を
比較すると、年齢が若い程切痕部の切れ込みが顕著で２
次の山が急峻で高くなっている。従って、指尖脈波によ
って若さを判定できることが分かる。
【００４７】図８は図７の５７歳男性が３０分の適度な
ジョギングを行った前後の指尖脈波の測定結果を示す図
であり、図８（ａ）はそのジョギング前の指尖脈波を、
図８（ｂ）はそのジョギング直後の指尖脈波を、図８
（ｃ）はそのジョギング後２．５時間後の指尖脈波をそ
れぞれ示しており、図８（ｄ）はそのジョギング前の指
尖脈波の２次微分（加速度）波を、図８（ｅ）はそのジ
ョギング直後の指尖脈波の２次微分（加速度）波を、図
８（ｆ）はそのジョギング後２．５時間後の指尖脈波の
２次微分（加速度）波をそれぞれ示している。
ジョギングを行った前後の指尖脈波の測定結果を示す図
であり、図８（ａ）はそのジョギング前の指尖脈波を、
図８（ｂ）はそのジョギング直後の指尖脈波を、図８
（ｃ）はそのジョギング後２．５時間後の指尖脈波をそ
れぞれ示しており、図８（ｄ）はそのジョギング前の指
尖脈波の２次微分（加速度）波を、図８（ｅ）はそのジ
ョギング直後の指尖脈波の２次微分（加速度）波を、図
８（ｆ）はそのジョギング後２．５時間後の指尖脈波の
２次微分（加速度）波をそれぞれ示している。
【００４８】これらの図から明らかなように、ジョギン
グ後２時間程で、切痕部が顕著になり、２次の山が増大
している。図８から適度なスポーツで血流が若返ってい
ると考えられる。なお、一日後は、元の図７の波形に戻
っている。
グ後２時間程で、切痕部が顕著になり、２次の山が増大
している。図８から適度なスポーツで血流が若返ってい
ると考えられる。なお、一日後は、元の図７の波形に戻
っている。
【００４９】このように、本発明の脈波検出装置によれ
ば、従来の光電式指尖脈波センサのように、指尖部のみ
の適用ではなく、指尖の他任意の体表面の血管部位に適
用することができる。
ば、従来の光電式指尖脈波センサのように、指尖部のみ
の適用ではなく、指尖の他任意の体表面の血管部位に適
用することができる。
【００５０】また、本発明の脈波検出装置によれば、こ
の脈波検出装置を２個用いることにより、任意の２点間
の脈波速度を計算することができ、動脈硬化症の診断を
キメ細かく行うことができる。
の脈波検出装置を２個用いることにより、任意の２点間
の脈波速度を計算することができ、動脈硬化症の診断を
キメ細かく行うことができる。
【００５１】図９は２３歳健常男子の右手手首と右人差
し指尖端の脈波を同時に検出した場合のストレージスコ
ープによる図である。
し指尖端の脈波を同時に検出した場合のストレージスコ
ープによる図である。
【００５２】この図から明らかなように、２点間の距離
と脈波立ち上がりの差の時間の比で脈波速度を計算する
と、約６．９ｍ／ｓである。同一被験者で、右手の肘部
と手首部間の脈波速度を測定した結果は、約７．８ｍ／
ｓであり、動脈末端部で脈波はやや速度が遅いと考えら
れる。
と脈波立ち上がりの差の時間の比で脈波速度を計算する
と、約６．９ｍ／ｓである。同一被験者で、右手の肘部
と手首部間の脈波速度を測定した結果は、約７．８ｍ／
ｓであり、動脈末端部で脈波はやや速度が遅いと考えら
れる。
【００５３】上記したように、本発明の高感度脈波セン
サは、アモルファスワイヤを直接被験者の血管部の皮膚
に接触させて脈波を高感度に検出できるため、指尖部だ
けでなく、手首や腕、頸部などあらゆる部位での脈波検
出ができるものである。
サは、アモルファスワイヤを直接被験者の血管部の皮膚
に接触させて脈波を高感度に検出できるため、指尖部だ
けでなく、手首や腕、頸部などあらゆる部位での脈波検
出ができるものである。
【００５４】従って、本発明の高感度脈波センサによ
り、従来困難であった指尖脈波と中枢圧波及び心機能と
の対応が容易にできるため、指尖脈波の生理学的意味が
明確になるとともに、同一のセンサを複数個設定するこ
とにより、指部、掌部、腕部などあらゆる範囲で脈波速
度が容易に検出され、動脈硬化症のキメ細かい診断や心
筋梗塞症の前兆検知などの高度な診断が可能になる。
り、従来困難であった指尖脈波と中枢圧波及び心機能と
の対応が容易にできるため、指尖脈波の生理学的意味が
明確になるとともに、同一のセンサを複数個設定するこ
とにより、指部、掌部、腕部などあらゆる範囲で脈波速
度が容易に検出され、動脈硬化症のキメ細かい診断や心
筋梗塞症の前兆検知などの高度な診断が可能になる。
【００５５】また、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００５６】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。
よれば、以下のような効果を奏することができる。
【００５７】（Ａ）脈波検出手段としてアモルファス磁
歪部材を用い、直接被験者の血管部の皮膚に接触させて
脈波を高感度に検出でき、指尖部だけでなく、手首や
腕、頸部等あらゆる部位での脈波検出を容易に行うこと
ができる。
歪部材を用い、直接被験者の血管部の皮膚に接触させて
脈波を高感度に検出でき、指尖部だけでなく、手首や
腕、頸部等あらゆる部位での脈波検出を容易に行うこと
ができる。
【００５８】（Ｂ）指尖脈波から心機能を評価するため
の、頸動脈、上腕動脈、手首動脈、指尖脈等の脈波を全
て同時に検出することができる。
の、頸動脈、上腕動脈、手首動脈、指尖脈等の脈波を全
て同時に検出することができる。
【００５９】（Ｃ）小型乾電池による低消費電力の小型
軽量携帯型指尖センサを容易に作製することができる。
軽量携帯型指尖センサを容易に作製することができる。
【図１】本発明の実施例を示す脈波検出装置の構成図で
ある。
ある。
【図２】本発明の実施例を示す張力インピーダンス効果
の測定結果を示す図である。
の測定結果を示す図である。
【図３】本発明の実施例を示すアモルファスワイヤに直
角（垂直）に重りを印加した場合のインピーダンス変化
特性の測定結果を示す図である。
角（垂直）に重りを印加した場合のインピーダンス変化
特性の測定結果を示す図である。
【図４】本発明の実施例を示すＣＭＯＳ・ＩＣによるマ
ルチバイブレータとパルス発生微分回路に接続した脈波
検出用ＳＩセンサ回路図である。
ルチバイブレータとパルス発生微分回路に接続した脈波
検出用ＳＩセンサ回路図である。
【図５】本発明の実施例を示す脈波検出装置による椅子
に腰掛けた状態で測定した２３才健常男子の左手５本の
指の脈波を示す図である。
に腰掛けた状態で測定した２３才健常男子の左手５本の
指の脈波を示す図である。
【図６】図５の場合と同一の被験者の手首動脈、肘動脈
の脈波を示す図である。
の脈波を示す図である。
【図７】本発明の実施例を示す脈波検出装置による世代
の異なる４名の被験者の指尖脈波、及び２次微分（加速
度）波の検出例を示す図である。
の異なる４名の被験者の指尖脈波、及び２次微分（加速
度）波の検出例を示す図である。
【図８】図７の５７歳男性が３０分の適度なジョギング
を行った前後の指尖脈波の測定結果を示す図である。
を行った前後の指尖脈波の測定結果を示す図である。
【図９】本発明の実施例を示す脈波検出装置による２３
歳健常男子の右手手首と右人差し指尖端の脈波を同時に
検出した場合のストレージスコープによる図である。
歳健常男子の右手手首と右人差し指尖端の脈波を同時に
検出した場合のストレージスコープによる図である。
１ アモルファス磁歪部材（ＳＩ素子） ２ パルス波発生装置（パルス波電源） ３ 出力装置 １１，２１ プラスチックリング １２，２２，２３ アモルファスワイヤ ２４，２５ ショットキーバリアダイオード ２６，２７ ピークホールド回路 ２８ 差動アンプ
Claims (8)
- 【請求項１】 脈波検出装置において、（ａ）応力イン
ピーダンス効果を有するアモルファス磁歪部材と、
（ｂ）該アモルファス磁歪部材にパルス波を印加するパ
ルス波発生手段と、（ｃ）前記アモルファス磁歪部材に
被験者の脈波を作用させ、生成する応力インピーダンス
効果に基づく出力を得る出力装置とを具備することを特
徴とする脈波検出装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の脈波検出装置において、
前記アモルファス磁歪部材としてアモルファス磁歪ワイ
ヤを用いることを特徴とする脈波検出装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の脈波検出装置において、
前記アモルファス磁歪ワイヤとして負磁歪アモルファス
ワイヤを用いることを特徴とする脈波検出装置。 - 【請求項４】 請求項２又は３記載の脈波検出装置にお
いて、前記アモルファス磁歪ワイヤとして直径が３０μ
ｍ以下のワイヤを用いることを特徴とする脈波検出装
置。 - 【請求項５】 請求項１記載の脈波検出装置において、
前記応力インピーダンス効果は応力センサの歪みゲージ
率として１０００以上を実現する効果であることを特徴
とする脈波検出装置。 - 【請求項６】 請求項１記載の脈波検出装置において、
前記パルス波発生手段はＣＭＯＳマルチバイブレータに
よる出力電圧の微分波形を増幅・整形した微分パルスを
出力することを特徴とする脈波検出装置。 - 【請求項７】 請求項１記載の脈波検出装置において、
前記出力装置は、前記アモルファス磁歪部材から得られ
る検波電圧をバッファを介してピークホールド回路で直
流電圧に変換することを特徴とする脈波検出装置。 - 【請求項８】 請求項７記載の脈波検出装置において、
前記アモルファス磁歪部材は基準となる応力インピーダ
ンスが不変の第１のアモルファス磁歪部材と、応力イン
ピーダンス効果を生じる第２のアモルファス磁歪部材と
を直列に接続して、前記第１のアモルファス磁歪部材と
第２のアモルファス磁歪部材とのパルス誘起電圧の検波
直流電圧との差電圧を検出電圧とすることを特徴とする
脈波検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33485698A JP3691263B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 指尖脈波検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33485698A JP3691263B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 指尖脈波検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000157503A true JP2000157503A (ja) | 2000-06-13 |
| JP3691263B2 JP3691263B2 (ja) | 2005-09-07 |
Family
ID=18281993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33485698A Expired - Fee Related JP3691263B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 指尖脈波検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3691263B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003024310A (ja) * | 2001-07-11 | 2003-01-28 | Seiko Epson Corp | 無酸素性作業閾値検出装置 |
| KR100438140B1 (ko) * | 2000-11-06 | 2004-07-15 | 재단법인 충남대학교 산학연교육연구재단 | 자기적 방법에 의한 맥박 측정기 |
| US7116234B2 (en) * | 2002-04-10 | 2006-10-03 | Japan Science And Technology Agency | Drowsiness detecting device and waking device operatively connected with the same |
| KR100730385B1 (ko) | 2005-10-19 | 2007-06-19 | 상지대학교산학협력단 | 자성박막을 이용한 맥진 센서 |
| KR100966186B1 (ko) | 2007-10-23 | 2010-06-25 | 마이크로 인스펙션 주식회사 | 맥박 측정 장치 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6830585B1 (ja) * | 2019-08-15 | 2021-02-17 | ナノコイル株式会社 | 応力インピーダンスセンサ素子および応力インピーダンスセンサ |
-
1998
- 1998-11-26 JP JP33485698A patent/JP3691263B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| KR100438140B1 (ko) * | 2000-11-06 | 2004-07-15 | 재단법인 충남대학교 산학연교육연구재단 | 자기적 방법에 의한 맥박 측정기 |
| JP2003024310A (ja) * | 2001-07-11 | 2003-01-28 | Seiko Epson Corp | 無酸素性作業閾値検出装置 |
| US7116234B2 (en) * | 2002-04-10 | 2006-10-03 | Japan Science And Technology Agency | Drowsiness detecting device and waking device operatively connected with the same |
| KR100730385B1 (ko) | 2005-10-19 | 2007-06-19 | 상지대학교산학협력단 | 자성박막을 이용한 맥진 센서 |
| US7824340B2 (en) | 2005-10-19 | 2010-11-02 | Sangji University Industry Academy Cooperation Foundation | Pulsimeter sensor using magnetic thin films |
| KR100966186B1 (ko) | 2007-10-23 | 2010-06-25 | 마이크로 인스펙션 주식회사 | 맥박 측정 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3691263B2 (ja) | 2005-09-07 |
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