JP2000300563A

JP2000300563A - 脈波検出装置

Info

Publication number: JP2000300563A
Application number: JP11113294A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kamimoto; 紙本隆志; Masataka Araogi; 新荻正隆; Hiroyuki Odagiri; 小田切博之; Kazusane Sakumoto; 佐久本和実; Keisuke Tsubata; 津端佳介; Chiaki Nakamura; 中村千秋
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2000-10-31
Anticipated expiration: 2019-04-21
Also published as: JP3626625B2; US6371920B1

Abstract

(57)【要約】【課題】脈波検出装置の装着時と装着後に脈波プロー
ブの最適位置決めを自動的に行う。【解決手段】動脈部へ超音波を発振する複数の送信用
圧電振動子と、動脈部からの超音波を受信する複数の受
信用圧電振動子のすべてのペアによる超音波信号を取得
する。脈波検出前若しくは脈波検出中に、この取得され
た超音波信号強度に基づき、脈波測定に最適な送信用圧
電振動子と受信用圧電振動子とからなる組み合わせを決
定する。そして、この決定された最適組み合わせにより
送信用圧電振動子と受信用圧電振動子に超音波の発振と
受信を行わせる。その結果、脈波プローブの最適位置決
めを自動的に行いつつ、脈波検出測定が可能となる。

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。

【０００３】この従来の脈波検出装置１の基本構成とそ
の動作を、図５（ａ）（ｂ）を参照して説明する。脈波
検出装置１は、腕時計に実装されて以下のように使用さ
れる。まず、複数の圧電振動子で超音波発信用トランス
デューサ１１と超音波受信用トランスデューサ２１を備
える脈波プローブを、腕バンドの中でスライド可能に
し、脈波検出に最適な位置で（例えば脈波検出信号が最
大になるような位置で）、脈波プローブをネジ止めして
取り付ける。

【０００４】そして、実際に脈波検出装置１により脈波
を検出する時には、図５（ａ）（ｂ）に示されるよう
に、動脈２に向けて、駆動部１２により駆動された、超
音波発信用トランスデューサ１１の圧電素子から、超音
波Ａを体表３内の動脈２に向けて発信し、動脈２を流れ
る血液で反射される反射波Ｂを受信器である超音波受信
用トランスデューサ２１で受信する。

【０００５】次に、この受信された超音波の反射波Ｂを
受信部２２で検波する。この検波された超音波を信号処
理部２３において、反射波Ｂの周波数や位相の変化が検
出される。そして、この信号処理部２３により処理され
た信号が、出力部２４の表示装置で波形表示される。

【０００６】心臓の収縮期は動脈２を流れる血流の速度
が速いので、動脈２にむけて発信した超音波の反射波の
周波数がドップラ効果により高くなり、逆に心臓が弛緩
している間の血流速は低いため周波数が低くなる。この
ように、心臓の拍動に従って流速が変化する動脈内の血
流に超音波を照射して、周波数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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の脈波検
出装置１には以下の欠点があった。第１に、腕時計型の
脈波検出装置１が腕に装着される際に、脈波プローブを
スライドさせて、脈波検出に最適な位置に調整し、位置
決めするのための時間がかかる。第２に、腕時計型の脈
波検出装置１を腕の最適位置に装着したとしても、その
後の体の動き等によって、脈波プローブが位置ずれした
場合には、正確な測定ができなくなる。

【０００８】そこで、本発明は、脈波検出装置の装着時
の脈波プローブの最適位置決めを自動的に行うことがで
きる脈波検出装置を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、脈波検出装置の装着後に脈波プローブ
の位置ずれがあっても、新たに脈波プローブの最適位置
決めを自動的に行うことができる脈波検出装置を提供す
ることを第２の目的とする。

【０００９】

【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、複数の発信用圧電振動子を備える
発信手段と、この動脈から伝搬してくる超音波を受信す
る、複数の受信用圧電振動子を備える受信手段と、いず
れか１つの前記発信用圧電振動子から発信され、いずれ
か１つの前記受信用圧電振動子により受信される超音波
信号から脈波情報を取得する脈波情報取得手段と、前記
受信手段が受信した超音波の信号強度を検出する信号強
度検出手段と、この信号強度検出手段により検出された
超音波の信号強度から、前記発信手段で用いる発信用圧
電振動子と、前記受信手段で用いる受信用圧電振動子
と、からなる最適組合わせを決定し、この最適組合わせ
の発信用圧電振動子に超音波の発信をさせ、この最適組
合わせの受信用圧電振動子に超音波の受信をさせる最適
組合せ決定手段を有することを特徴とする脈波検出装置
により、前記第１及び２の目的を達成する。

【００１０】また、本発明では、前記最適組合せ決定手
段が、前記複数の発信用圧電振動子のいずれか１つに切
り替える切替手段と、前記複数の受信用圧電振動子のい
ずれか１つを選択する選択手段とを有し、この切替手段
と選択手段に、前記発信用圧電振動子と受信用圧電振動
子を順次変更させ、超音波の信号強度が最大値をとる前
記発信用圧電振動子と受信用圧電振動子からなる最適組
合わせを決定することを特徴とする脈波検出装置によ
り、前記第１及び２の目的を達成する。

【００１１】また、本発明では、前記最適組合せ決定手
段が、定期的に、前記切替手段と選択手段に、前記発信
用圧電振動子と受信用圧電振動子とを順次変更させ、超
音波の信号強度が最大値をとる前記発信用圧電振動子と
受信用圧電振動子からなる最適組合わせを決定すること
を特徴とする脈波検出装置により、前記第１及び２の目
的を達成する。

【００１２】また、本発明では、前記最適組合せ決定手
段が、前記信号強度検出手段により検出されている超音
波の信号強度が低くなったときに、前記切替手段と選択
手段に、前記発信用圧電振動子と受信用圧電振動子とを
順次変更させ、超音波の信号強度が最大値をとる前記発
信用圧電振動子と受信用圧電振動子からなる最適組合わ
せを決定することを特徴とする脈波検出装置により、前
記第１及び２の目的を達成する。

【００１３】

【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３を参照し
て、詳細に説明する。（１）実施形態の概要（ｉ）スキャン測定：脈波検出装置１０００の信号強度
測定部１２３により、発信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄの
いずれかを切替部１１１により逐一切り替えると共に、
受信用圧電振動子１０２Ａ〜Ｄのいずれかを選択部１２
１により逐一選択する。この処理により計１６対の発信
用圧電振動子と受信用圧電振動子のペアが得られる。こ
の１６対の発信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄと受信用圧電
振動子１０２Ａ〜Ｄのペアのすべてをスキャンしつつ、
発信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄのいずれかから超音波を
動脈に向けて発信し、この動脈から伝搬してくる超音波
を、受信用圧電振動子１０２Ａ〜Ｄのいずれかにより受
信する。この受信された超音波信号を受信部１２２で検
波した後、検波された超音波信号を信号強度測定部１２
３に供給し、信号強度を測定する。信号強度測定部１２
３は、計１６対の発信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄと受信
用圧電振動子１０２Ａ〜Ｄのペアによる信号強度のう
ち、最大強度を示すペアを、脈波検出に最適なペアとし
て決定する。（ｉｉ）脈波検出測定：上記決定された最適ペアで超音
波の発信・受信を行うことができるようにするために、
信号強度測定部１２３は、切替部１１１に切替指示信号
を供給し、選択部１２１に選択指示信号を供給する。脈
波検出装置１０００は、この最適ペアで得られた超音波
信号を受信部１２２で検波後、信号処理部１２４で、検
波された超音波信号から脈波信号と脈拍数を取得し、出
力部１２５の表示部に表示する。

【００１４】（２）実施形態の詳細図１は、好適実施形態の脈波検出装置１０００の基本構
成を示すブロック図である。まず、図１と図２を参照し
て、脈波検出装置１０００の各構成要素について説明す
る。図１に示されるように、脈波検出装置１０００は、
発信用トランスデューサ１０１と受信用トランスデュー
サ１０２とを備える脈波プローブ１００、切替部１１
１、駆動部１１２、選択部１２１、受信部１２２、信号
強度測定部１２３、信号処理部１２４、及び出力部１２
５を備えている。

【００１５】発信用トランスデューサ１０１と受信用ト
ランスデューサ１０２は、縦１０ｍｍ×横１５ｍｍの脈
波プローブ用基板１５０に配置されており、さらに以下
の構成要素を備える。発信用トランスデューサ１０１
は、４個の、縦３ｍｍ×横２ｍｍ×厚さ２００μｍの発
信用圧電振動子１０１Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（以下、「発信用
圧電振動子１０１Ａ〜Ｄ」とする。）を備え、切替部１
１１により切り替えられたいずれかの圧電振動子により
動脈に向けて振幅変調による３２ＫＨｚの超音波を発信
する。このように発信用トランスデューサ１０１からの
発信周波数を３２ＫＨｚとすることで、脈波検出装置１
０００を時計に配置した場合、時計の発信周波数と共通
であるため、図示しない時計の発信器を駆動部１１２の
駆動回路で共通に使用し、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１０００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。

【００１６】次に、受信用トランスデューサ１０２は、
４個の、縦３ｍｍ×横２ｍｍ×厚さ２００μｍの受信用
圧電振動子１０２Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（以下、「受信用圧電
振動子１０２Ａ〜Ｄ」とする。）を備え、発信用トラン
スデューサ１０１の発信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄのい
ずれか１個の圧電振動子から発信され、動脈を含む体内
を伝搬してきた超音波を、選択部１２１により選択され
た、受信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄのいずれか１個の圧
電振動子により受信し、受信部１２２に供給する。

【００１７】脈波プローブ１００は、これらの、発信用
トランスデューサ１０１と受信用トランスデューサ１０
２とを同一脈波プローブ用基板１５０上に配列した、脈
波センサとして機能するユニットである。そして、脈波
プローブ１００は、脈波検出測定の際に図１に示される
脈波プローブ１００の発信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄ
（若しくは受信用圧電振動子１０２Ａ〜Ｄ）の列が、と
う骨動脈と垂直になるように、即ち、とう骨動脈流方向
に沿って、発信用トランスデューサ１０１と受信用トラ
ンスデューサ１０２とが並置されるように、かつ発信用
圧電振動子１０１Ａ〜Ｄや受信用圧電振動子１０２Ａ〜
Ｄが、体表面に接するように設定される。

【００１８】さらに、この受信用圧電振動子１０２Ａ〜
Ｄと、前述の発信用圧電素子１０１Ａ〜Ｄの配列を、図
２を参照して詳細に説明する。図２（ａ）は、脈波プロ
ーブ１００の上面図である。

【００１９】図２（ａ）に示されるように、発信用圧電
振動子１０１Ａ〜Ｄが、脈波プローブ用基板１５０の長
手方向（横方向）一列に等間隔に４個配列されており、
受信用圧電振動子１０２Ａ〜Ｄが、この発信用圧電振動
子１０１Ａ〜Ｄの長手方向一列と平行に、一定距離を置
いて、一列に等間隔に４個配列されている。さらに、発
信用及び受信用の圧電振動子１０１Ａと１０２Ａ、１０
１Ｂと１０２Ｂ、１０１Ｃと１０２Ｃ、１０１Ｄと１０
２Ｄ、のそれぞれ一組が、脈波プローブ用基板１５０の
上記長手方向の直交する方向（横方向）に等間隔に配列
されている。

【００２０】図２（ｂ）は、基板１５０上に発信用圧電
振動子１０１Ａ〜Ｄと受信用圧電振動子１０２Ａ〜Ｄを
配置した、図２（ａ）の断面図である。図２（ｂ）に示
されるように、発信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄと受信用
圧電振動子１０２Ａ〜Ｄは、脈波プローブ用基板１５０
に形成された穴に嵌合し、各圧電振動子の頂面が実質同
一平面となるように固定されている。

【００２１】切替部１１１（図１）は、信号強度測定部
１２３から、信号線ａを介して供給される切替指示信号
を受け、発信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄのいずれかの圧
電振動子から超音波が発信可能となるように切り替え
る。駆動部１１２は、水晶等の振動子による発信源を備
え、その固有振動数に応じた周波数の交流を発生させ、
この周波数を何分の１かに分周して、３２ＫＨｚの高周
波を得る。そして、駆動部１１２は、この３２ＫＨｚの
高周波により切替部１１１により切り替えられた発信用
圧電振動子１０１Ａ〜Ｄのいずれかを駆動し、超音波を
発信させる。なお、この駆動部１１２は脈波検出装置１
０００の電源投入により駆動される。選択部１２１は、
信号線ｂを介して供給される選択指示信号を受けて、受
信用圧電振動子１０２Ａ〜Ｄのいずれかを選択する。受
信部１２２は、受信用圧電振動子１０２Ａ〜Ｄのいずれ
かにより受信された超音波を検波し、検波した超音波
を、信号強度測定部１２３及び信号処理部１２４へ供給
する。

【００２２】信号強度測定部１２３は、発信用圧電振動
子１０１Ａ〜Ｄのいずれか１個から発信される超音波に
対する、受信用圧電振動子１０２Ａ〜Ｄのいずれか１個
で受信された後受信部１２２で検波された超音波の信号
強度を測定する。

【００２３】信号処理部１２４は、図示しない、脈波情
報取得部、及び脈拍計数部を備える。この脈波情報取得
部は、受信部１２２から供給された信号に基づき、脈拍
数を計数する図示しない計数部を備えている。この計数
部では、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分間の脈波数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から脈波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
の脈波数Ｖを求めるようにしてもよい。Ｖ＝ｗ×（６０／ｔ） … （２）

【００２４】計数部では、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、求めた脈波数と共に、出力部１２５に供給する
ようになっている。出力部１２５は、図示しない表示部
を備えており、信号処理部１２４の脈拍計数部から供給
される脈拍数や脈波信号を表示するようになっている。
この表示部は、液晶表示装置で構成することで脈拍数や
脈波信号を画像表示し、又はパネルに脈波数を電光表示
するようにしてもよい。

【００２５】次に、脈波検出装置１０００の全体動作に
ついて、（ｉ）スキャン測定と（ｉｉ）脈波検出測定と
に分けて、図１を参照して説明する。

【００２６】（ｉ）スキャン測定：以下に説明するスキ
ャン測定により、発信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄのいず
れか１個と、受信用圧電振動子１０２Ａ〜Ｄのいずれか
１個による、脈波検出に最適なペアが決定される。

【００２７】まず、ユーザは、脈波プローブ１００を、
発信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄ（若しくは受信用圧電振
動子１０２Ａ〜Ｄ）の一列が、とう骨動脈２とほぼ垂直
となるように体表５上に設定する（図３（ｃ）参照）。
次に、ユーザは、脈波検出装置１０００の電源を投入す
る。電源が投入されると、信号強度測定部１２３は、信
号線ａを介して切替部１１１へ、発信用圧電振動子１０
１Ａ〜Ｄのいずれか１個に切り替えるための切替指示信
号を供給し、駆動部１１２は、３２ＫＨｚの周波数の超
音波が、動脈２に向けて発信するように、切替部１１１
により切り替えられた発信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄの
いずれか１個を駆動させる。信号強度測定部１２３は、
切替部１１１に発信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄのいずれ
か１個に切り替える切替指示信号を供給した後、信号線
ｂを介して、選択部１２１へ、受信用圧電振動子１０２
Ａ〜Ｄを１個ずつ選択するための選択指示信号を供給す
る。

【００２８】このようにして、信号強度測定部１２３
は、発信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄのいずれか１個と、
受信用圧電振動子のいずれか１個とからなるペアが計１
６組合わせられるようにして、これらすべてのペアで信
号強度に関しスキャン測定ができるように制御する。そ
して、信号強度測定部１２３は、これら１６個のペアの
いずれかのペアにより供給されてくる超音波信号に対し
て、逐一受信部１２２がその超音波信号を検波した後、
信号強度測定行い、図示しない記憶部に個々の信号強度
を一時格納する。

【００２９】次に、信号強度測定部１２３は、この一時
格納されている信号強度のデータに基づき、圧電振動子
１０１Ａ〜Ｄと圧電振動子１０２Ａ〜Ｄの計１６ペアの
中から、最適ペアを決定する。この際、信号強度測定部
１２３は、一時格納されている信号強度の中で最大値を
採るペアを最適ペアとして決定する。以上の操作により
脈波検出のための最適ペアが決定され、スキャン測定が
終了する。

【００３０】なお、あらかじめ、所望の信号強度の値を
信号強度測定部１２３の記憶部に格納させておき、その
信号強度に最も近い値をとるペアを最適ペアとしてもよ
い。これにより、過度の信号強度により脈波検出測定が
行われて不要な電力が浪費されることを防ぐことができ
る。また、スキャン測定は、脈波検出装置１０００の電
源投入後以外に、一定時間毎に行うようにしてもよい。
また、最適ペアによる信号強度が弱くなった場合にに再
度スキャン測定を行い、最適ペアを再度決定して測定を
再開するようにしてもよい。このようにスキャン測定を
実行することにより、常に最適ペアによる最適な脈波測
定が行われるように監視することも可能となる。

【００３１】（ｉｉ）脈波検出測定：以下に説明する脈
波測定測定により、上記スキャン測定により決定され
た、発信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄのいずれか１個と、
受信用圧電振動子１０２Ａ〜Ｄのいずれか１個とによる
最適ペアによる、脈波測定が行われる。

【００３２】まず、信号強度測定部１２３は、上記スキ
ャン測定で決定された最適ペアで脈波検出が実行される
ように、信号線ａを介して切替指示信号を切替部１１１
に供給して、発信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄのうち前記
最適ペアの発信用の圧電振動子（以下、「最適発信用圧
電振動子」とする。）に切り替え、信号線ｂを介して選
択指示信号を選択部１２１に供給して、受信用圧電振動
子１０２Ａ〜Ｄの内、前記最適ペアの受信用の圧電振動
子（以下、「最適受信用圧電振動子」とする。）を選択
する

【００３３】いま、以下の動作を、（ｉ）スキャン測定
により決定された、最適発信用圧電振動子が発信用圧電
振動子１０１Ｂであり、最適受信用圧電振動子が受信用
圧電振動子１０２Ｃであった場合を想定して、述べるこ
ととする。脈波検出測定が開始され、発信用圧電振動子
１０１Ｂから発信され動脈２を含む体内を伝搬してきた
超音波が、受信用圧電振動子１０２Ｃにより受信され、
選択部１２１をバイパスして受信部１２２に供給され
る。次に、受信部１２２は、受信用圧電振動子１０２Ｃ
により受信された超音波を検波する。

【００３４】この受信部１２２により検波された超音波
信号が、信号処理部１２４に供給され、この信号に基づ
き、信号処理部１２４により脈拍数が計数され、脈波信
号が形成される。この信号処理部１２４で計数された脈
拍数や脈波信号は、出力部１２５に供給される。出力部
１２５は、表示部より信号処理部１２４の脈拍計数部か
ら供給される脈拍数や脈波信号を表示部に表示する。

【００３５】次に、時計２００に組み込んだ脈波検出装
置１０００により脈波を検出する状態を、図３（ａ）か
ら（ｃ）を参照して説明する。図３（ａ）に示されるよ
うに脈波検出装置（時計）１０００は、時計本体２００
と、ベルト２０１を備えており、ベルト２０１の内側面
には、脈波センサとして脈波プローブ１００が取り付け
られている。

【００３６】そして、図３（ｂ）（ｃ）に示されるよう
に、時計２００は、一般の時計と同様に、時計本体２０
０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、脈波プローブ１００の位置
は、とう骨動脈上に位置するように脈波プローブ１００
をベルト２０１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。脈波プローブ１００の詳細な配置形態
は前述したのでここでは省略する。

【００３７】時計本体２００には、時計のムーブメント
等の駆動部の他、切替部１１１、駆動部１１２、選択部
１２１、受信部１２２、信号強度度測定部１２３、信号
処理部１２４、及び出力部１２５が配置されている。駆
動部１１２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。なお、脈拍センサ１００と時計本
体２００とは、ベルト２０１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。

【００３８】時計本体２００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２５０と、図示しない脈波数が表示される脈波数表示
部及び脈波表示部からなる表示部２６０とを備えてい
る。信号処理部１２４に備わる脈波計数部は、脈波波形
のピークを検出する毎にパルス信号を表示部２６０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
て脈波表示部が緑色点滅するようになっている。この脈
波表示部２６０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。

【００３９】なお、脈波表示部２６０の点滅色を脈波数
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、脈波数が７０〜９０の間は青色点滅、９１〜
１０１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、脈波数
に応じて脈波表示部１３１の点滅色が変化するので、現
在の脈波の状態を容易に区別することができる。

【００４０】（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。

【００４１】（ａ）第１の変形例好適実施形態においては、図２（ａ）や図３（ｃ）に示
されるように、脈波プローブ１００がとう骨動脈上に載
置された場合には、発信用圧電振動子１０１Ａ〜Ｄのい
ずれの圧電振動子も動脈流の下流側（若しくは上流側）
に配置するように、受信用圧電振動子１０２Ａ〜Ｄのい
ずれの圧電振動子も動脈２の上流側（若しくは下流側）
に配置するように、脈波プローブ用基板１５０上に、発
信用圧電振動子１０１Ａと受信用圧電振動子１０２Ａ〜
Ｄを形成した。

【００４２】これに対して、この第１の変形において
は、図４（ａ）に示されるように、発信用圧電振動子１
０１Ａ’〜Ｄ’と受信用圧電振動子１０２Ａ’〜Ｄ’
を、交互に配置し、動脈流の上流側と下流側とに市松模
様状に、脈波プローブ用基板１５０上に形成する。この
第１の変形例によれば、例えば動脈がとう骨に沿って直
線状に存在していない場合にも適切な脈波検出が可能と
なる。

【００４３】（ｂ）第２の変形例好適実施形態においては、図２（ｂ）に示されるよう
に、同一脈波プローブ用基板１５０上に発信用トランス
デューサ１０１の４個の圧電振動子１０１Ａ〜Ｄと、受
信用トランスデューサ１０２の４個の圧電振動子１０２
Ａ〜Ｄが脈波プローブ用基板１５０の頂面から底面に向
けて形成された穴に嵌合し、各圧電振動子の頂面が実質
同一平面となるように固定されている。

【００４４】これに対して、この第２の変形例において
は、図４（ｂ）や図４（ｃ）に示されるように、基板の
長手方向の中央部に、基板の頂面の端部から端部にかけ
てＶ字状の溝を形成し、そのＶ字状の溝の斜面上に、各
圧電振動子の振動面が斜面に沿って傾くように固定され
ている。この第２の変形例によれば、発信用圧電振動子
から発信し、動脈を流れる血液で反射して戻ってくる超
音波を、受信用圧電振動子が受信し易くなる。

【００４５】（ｃ）第３の変形例以上に述べた第１の変形例の、脈波プローブの断面構造
は、好適実施形態の図２（ｂ）の構造ばかりでなく、第
２の変形例の図４（ｂ）や図４（ｃ）の構造を採っても
よい。同様にして、好適実施形態の図２（ａ）の脈波プ
ローブ１０００の断面構造も、好適実施形態の図２
（ｂ）の構造ばかりでなく、第２の変形例の図４（ｂ）
や図４（ｃ）の構造を採ってもよい。

【００４６】（ｄ）第４の変形例上記の例は、動脈流に向け、３２ＫＨｚの周波数の超音
波を発信し、動脈流により減衰され振幅変調された超音
波信号により脈拍を検出する脈波計数部の実施形態につ
いて説明した。

【００４７】しかし、発信用トランスデューサ１０１の
圧電振動子１０１Ａ〜Ｄによる発信周波数としては、３
２ＫＨｚ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〜５０ＫＨｚ、好ましくは３
０ＫＨｚ〜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信周波数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。

【００４８】また、上記のように、動脈流により振幅変
調された超音波信号から脈拍を検出する脈波計数部の代
わりに、動脈を流れる血液の流速によるドップラ効果で
周波数変調された超音波信号から脈拍を検出するように
してもよい。この場合の周波数は、発信された超音波を
動脈を流れる血液で反射させるために、より高周波であ
る１０ＭＨｚ程度の超音波を発信する。そして、受信し
た超音波のドップラシフト量（周波数の変化量）から脈
拍を検出する脈波計数部を適用することもできる。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、脈波検出装置の装着時
の脈波プローブの最適位置決めを自動的に行うことがで
きる。また、本発明によれば、脈波検出装置の装着後に
脈波プローブの位置ずれがあっても、新たに脈波プロー
ブの最適位置決めを自動的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】脈波検出装置の基本構成を示すブロック図であ
る。

【図２】脈波検出装置に備わる脈波プローブ上の圧電振
動子の配置を説明する図である。

【図３】脈波検出装置を時計に組み込んだ状態を示す図
である。

【図４】脈波検出装置に備わる脈波プローブ上の圧電振
動子の配置の変形例を説明する図である。

【図５】従来の脈波検出装置を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１００脈波プローブ１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄ発信用圧電
振動子１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄ受信用圧電
振動子１１１切替部１１２駆動部１２１選択部１２２受信部１２３信号強度測定部１２４信号処理部１２５出力部１５０脈波プローブ用基板２００時計１０００脈波検出装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小田切博之千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者佐久本和実千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者津端佳介千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者中村千秋千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内Ｆターム(参考） 4C017 AA09 AA10 AB02 AC03 AC23 FF15 4C301 AA03 DD01 DD02 DD10 HH51 JB23 JC16 KK31 5D107 AA20 BB07 BB09 CC01 CC12 CC13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】動脈に向けて超音波を発信する、複数の
発信用圧電振動子を備える発信手段と、この動脈から伝搬してくる超音波を受信する、複数の受
信用圧電振動子を備える受信手段と、いずれか１つの前記発信用圧電振動子から発信され、い
ずれか１つの前記受信用圧電振動子により受信される超
音波信号から脈波情報を取得する脈波情報取得手段と、前記受信手段が受信した超音波の信号強度を検出する信
号強度検出手段と、この信号強度検出手段により検出された超音波の信号強
度から、前記発信手段で用いる発信用圧電振動子と、前
記受信手段で用いる受信用圧電振動子と、からなる最適
組合わせを決定し、この最適組合わせの発信用圧電振動
子に超音波の発信をさせ、この最適組合わせの受信用圧
電振動子に超音波の受信をさせる最適組合せ決定手段を
有することを特徴とする脈波検出装置。
【請求項２】前記最適組合せ決定手段は、前記複数の
発信用圧電振動子のいずれか１つに切り替える切替手段
と、前記複数の受信用圧電振動子のいずれか１つを選択
する選択手段とを有し、この切替手段と選択手段に、前記発信用圧電振動子と受
信用圧電振動子を順次変更させ、超音波の信号強度が最
大値をとる前記発信用圧電振動子と受信用圧電振動子か
らなる最適組合わせを決定することを特徴とする請求項
１記載の脈波検出装置。
【請求項３】前記最適組合せ決定手段は、定期的に、
前記切替手段と選択手段に、前記発信用圧電振動子と受
信用圧電振動子とを順次変更させ、超音波の信号強度が
最大値をとる前記発信用圧電振動子と受信用圧電振動子
からなる最適組合わせを決定することを特徴とする請求
項２記載の脈波検出装置。
【請求項４】前記最適組合せ決定手段は、前記信号強
度検出手段により検出されている超音波の信号強度が低
くなったときに、前記切替手段と選択手段に、前記発信
用圧電振動子と受信用圧電振動子とを順次変更させ、超
音波の信号強度が最大値をとる前記発信用圧電振動子と
受信用圧電振動子からなる最適組合わせを決定すること
を特徴とする請求項２記載の脈波検出装置。