JP2009201801A

JP2009201801A - 脈波検出装置

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Publication number: JP2009201801A
Application number: JP2008048158A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Koizumi; 弘小泉; Junichi Shimada; 純一嶋田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2028-02-28
Also published as: JP5039610B2

Abstract

【課題】本発明は、脈波信号を検出する脈波検出装置において、良好な脈波が検出できていることを測定者に知らせる手段を、ソフトウェアに依らずにアナログ回路で提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る脈波検出装置９１は、脈波信号を検出する脈波検出装置９１において、光電脈波検出部１１と、増幅部１２と、振幅判定部１３と、バッファ部１５と、通知部１４と、Ａ／Ｄ変換部２１と、演算部２２と、表示部２３を備え、光電脈波検出部１１で検出した脈波信号をアナログ信号で出力し、振幅判定部１３が、当該アナログ信号の基線電圧を接地レベルにシフトし、脈波信号の振幅を比較可能とする。これにより、良好な脈波が検出できていることを判定可能とする。そして、通知部１４が振幅判定部１３の出力するレベル調整信号の振幅に応じた音量で音や光を発する。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体の動脈の脈波検出装置に関連し、特に光電変換による脈波検出に関する。

従来から、生体、特に人体における脈波検出の一般的方法として、光電変換による脈波測定が用いられてきた。この方法は、発光ダイオードや、レーザなどの発光素子から血液に吸収されやすい波長の光を発光し、生体を透過もしくは生体内に進入後散乱を受けて発射された光をフォトダイオードやフォトトランジスタなどの受光素子にて受光し、電気信号に変換することにより脈波を検出する。生体内に進入した光の吸収は、動脈拡張時のほうが、動脈収縮時に比べて大きいため、受光される光の強度が、拍動に応じて変化する（例えば、特許文献１から３参照。）。

一般に、指尖部や耳朶は動脈が密集しているため、このような部位では脈波信号を検出しやすい。しかしながら、例えば耳介部など、脈波検出に適した動脈が存在するものの、細動脈は密集しておらず、光電センサの装着部位によっては、検出できる信号強度に大きな差が生じる。そこで、良好な脈波が検出できていることを測定者に知らせる手段を提供する必要がある。

図１０は、従来の脈波検出装置の一例を示す概略構成図である。従来の脈波検出装置９９は、光電脈波検出部１１が検出した脈波信号は、増幅部１２で所定の利得により増幅され、Ａ／Ｄ変換部２１を介して演算部２２に入力される。演算部２２は、脈波信号の波形を処理し、脈波信号の振幅情報を得る。例えば、脈波信号の波形の山や谷などの特徴点を抽出し、当該特徴点の電位レベルを検出してその差分から振幅情報を算出する。そして、得られた振幅情報に応じた情報を、測定者に知らせる。
特開平１０−１１８０３８号公報特開２００３−１６９７８０号公報特開２００７−１１７５９１号公報

上記のように、従来は、演算部にて脈波信号の振幅情報を得ていたので、演算部に負荷がかかっていた。演算部の負荷はできるだけ小さくすることが好ましい。特に、レーザードップラ血流計のように、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）演算が必要な計測器の脈波検出に用いる場合は、できるだけ演算部の負荷を軽減しなければならない。

また、演算部にて脈波信号の振幅情報を得るためには、脈波信号が数拍以上必要であった。このため、メモリに脈波信号を保存しなければならない。例えば、人間の脈波信号を１ｋＨｚのサンプリング周波数でアナログ信号から１ｂｙｔｅのデジタル信号にＡＤ変換した場合、１０信号は約３秒から１５秒の時間的幅があるので、メモリ領域は最大１５ｋｂｙｔｅ必要となる。演算部が内蔵している演算用のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）領域は、通常は数ｋｂｙｔｅなので、メモリを増設する必要が生じる。しかし、メモリ領域も、演算部の負荷と同様に、できるだけ小さくすることが好ましい。

そこで、本発明は、脈波信号を検出する脈波検出装置において、良好な脈波が検出できていることを測定者に知らせる手段を、ソフトウェアに依らずにアナログ回路で提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る脈波検出装置は、脈波信号を検出する脈波検出装置において、光電脈波検出部で検出した脈波信号をアナログ信号で出力し、当該アナログ信号を用いて良好な脈波が検出できていることを判定可能とすることを特徴とする。

具体的には、本発明に係る脈波検出装置は、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波の拍動に応じた信号振幅を有する脈波信号をアナログ信号で検出する光電脈波検出部と、前記光電脈波検出部の出力する脈波信号の振幅が予め定められた一定振幅以上となったか否かを判定する振幅判定部と、を備えることを特徴とする。

検出されたそのままの脈波信号の振幅を用いるので、脈波測定に適した設置場所にあるか否かの判断が簡便かつ確実に可能となる。通知部が振幅判定部の判定結果を通知することで、測定者は、光電脈波検出部が脈波測定に適した設置場所にあるか否かを容易に判断することができる。
また、検出されたそのままの脈波信号の振幅を用いるので、演算部における脈波信号の振幅の演算を省略することができる。演算部の負荷が減るので、高性能プロセッサが不要であり、他の機能とのプロセッサの共用搭載が容易となる。そのため、装置構成上の簡略化、コスト削減が実現できる。

本発明に係る脈波検出装置では、前記振幅判定部の出力するレベル調整信号に応じた通知情報を通知する通知部をさらに備え、前記振幅判定部は、前記一定振幅以上となったときの前記脈波信号の振幅を前記一定振幅に変換したレベル調整信号を出力することが好ましい。振幅判定部がレベル調整信号を出力するので、通知部に入力する電圧を調節することができる。レベル調整信号が演算部を介さずに通知部に入力されるので、通知部は、光電脈波検出部での検出結果を即座に通知することができる。

本発明に係る脈波検出装置では、前記光電脈波検出部の出力する脈波信号の振幅を増幅する増幅部をさらに備え、前記振幅判定部の判定する脈波信号は、前記増幅部の増幅する脈波信号であり、前記通知部は、前記振幅判定部の出力するレベル調整信号によって駆動されることが好ましい。通知部がレベル調整信号によって駆動されるので、通知部は、拍動に同期した通知情報を測定者に通知することができる。

本発明に係る脈波検出装置では、前記光電脈波検出部の出力する脈波信号の振幅を増幅する増幅部と、前記振幅判定部の出力するレベル調整信号によって駆動され、前記レベル調整信号に応じた通知情報を通知する通知部と、をさらに備え、前記振幅判定部の判定する脈波信号は、前記増幅部の増幅する脈波信号であり、前記振幅判定部は、前記一定振幅以上となったときの前記脈波信号の振幅を前記一定振幅に変換したレベル調整信号を出力することが好ましい。
通知部がレベル調整信号によって駆動されるので、通知部は、拍動に同期した通知情報を測定者に通知することができる。通知情報の出力値がレベル調整信号の振幅によって異なれば、測定者は、光電脈波検出部が脈波測定に適した設置場所にあるか否かを直感的に判断することができる。

本発明に係る脈波検出装置では、前記通知部が、前記レベル調整信号の振幅によって輝度の異なる光源、又は、前記レベル調整信号の振幅によって音量の異なる音源を備えることが好ましい。
通知部が当該光源を備えれば、拍動に同期した光を、脈拍信号の振幅に応じた輝度で測定者に通知することができる。
また、通知部が当該音源を備えれば、拍動に同期した音を、脈拍信号の振幅に応じた音量で測定者に通知することができる。

本発明に係る脈波検出装置では、前記通知部は、前記レベル調整信号の振幅が前記一定振幅のときに駆動することが好ましい。
一定振幅を脈波測定に適した脈波信号の振幅とすれば、脈波測定に適した脈波信号の振幅が得られたときだけ、通知部から通知情報を通知することができる。

本発明に係る脈波検出装置では、前記振幅判定部の出力する前記レベル調整信号の波形を矩形に整形するバッファ部をさらに備えることが好ましい。
レベル調整信号をバッファすることで、脈波測定に適した脈波信号の振幅が得られたときだけ、拍動に同期したトグル信号を得ることができる。

本発明に係る脈波検出装置では、前記バッファ部が、１以上のボルテージフォロア、オープンドレインバッファ、インバータ、シュミットトリガインバータ、コンパレータ又はヒステリシスコンパレータを備えることが好ましい。
バッファ部が、ボルテージフォロア、オープンドレインバッファ、インバータ、シュミットトリガインバータ、コンパレータ又はヒステリシスコンパレータを備えることで、レベル調整信号の振幅に現れる微小な拍動をトグル信号として得ることができる。

本発明によれば、脈波信号を検出する脈波検出装置において、良好な脈波が検出できていることを測定者に知らせる手段を、ソフトウェアに依らずにアナログ回路で提供することができる。

添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。

（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る脈波検出装置の構成概略図である。図１に示す脈波検出装置９１は、光電脈波検出部１１と、増幅部１２と、振幅判定部１３と、バッファ部１５と、通知部１４と、Ａ／Ｄ変換部２１と、演算部２２と、表示部２３を備える。

光電脈波検出部１１、増幅部１２、Ａ／Ｄ変換部２１、演算部２２及び表示部２３は、従来の脈波検出装置９９と同様に、脈波信号を検出する。表示部２３は、演算部２２が算出した脈波や血圧などの測定結果を表示する。脈波検出装置９１では、演算部２２の負荷が減らせるので、小型の装置でも多機能化が可能となる。例えば、表示部２３に代えて、又は、表示部２３とともに、スピーカ、マッサージ装置などの他の装置を起動するアクチュエータを備えていてもよい。

脈波検出装置９１では、良好な脈波が検出できていることを測定者に知らせるために、ソフトウェアに依らないアナログ回路を備えることを特徴とする。具体的には、脈波検出装置９１は、光電脈波検出部１１及び振幅判定部１３を備える。脈波検出装置９１は、光電脈波検出部１１及び振幅判定部１３に加え、増幅部１２及び通知部１４を備えていてもよいし、増幅部１２及びバッファ部１５を備えていてもよいし、増幅部１２、バッファ部１５及び通知部１４を備えていてもよい。

光電脈波検出部１１は、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波の拍動に応じた信号振幅を有する脈波信号をアナログ信号で検出する。光電脈波検出部１１は、例えば光電センサである。光電脈波検出部１１が脈波信号をアナログ信号で検出するので、検出されたそのままの脈波信号の振幅を用いて信号処理を行うことができる。

増幅部１２は、光電脈波検出部１１の検出する脈波信号の振幅を増幅する。光電脈波検出部１１から出力された脈波信号で通知部１４を駆動する場合には、駆動に必要な出力にまで増幅してもよい。

振幅判定部１３は、脈波信号の振幅が予め定められた一定振幅以上となったか否かを判定可能にする。例えば、振幅判定部１３は、積分回路であり、脈波信号の基線電圧を接地レベルにシフトし、基線電圧を接地レベルにシフトした脈波信号をレベル調整信号として出力する。基線電圧のシフトのために、基線電圧発生回路を設けてもよい。基線電圧を接地レベルにシフトした脈波信号をレベル調整信号として出力すれば、脈波信号の振幅が予め定められた一定振幅以上となったか否かを判定することができる。なお、脈波信号は、光電脈波検出部１１の出力する信号であるが、本実施形態のように増幅部１２を備える場合は、増幅部１２の出力する信号であってもよい。

振幅判定部１３は、さらに、一定振幅以上となったときの脈波信号の振幅を一定振幅に変換したレベル調整信号を出力する。例えば、振幅判定部１３は、積分回路であり、一定振幅以上の脈波信号をトグル信号に変換し、当該トグル信号をレベル調整信号として出力する。ここで、一定振幅は、脈波測定に適した脈波信号の振幅であり、脈波信号の測定条件や、通知部１４の通知する条件に応じて予め定められる。例えば、脈波の検出に適した最低の脈波信号の振幅である。また、レベル調整信号が通知部１４の駆動電源となる場合、一定振幅は、通知部１４の許容電圧であってもよい。

図２は、振幅判定部の具体例であり、（ａ）はＲＣ型の積分回路、（ｂ）及び（ｃ）はオペアンプによる積分回路を示す。図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）において、Ｖ_ｉｎは振幅判定部１３に入力される脈波信号を示し、Ｖ_ｏｕｔはレベル調整信号を示す。図２（ａ）に示すＲＣ型の積分回路では、抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積によってレベル調整信号Ｖ_ｏｕｔの見かけ利得を調整することができる。図２（ｂ）に示す積分回路では、非反転型の増幅回路となっている。図２（ｃ）に示す積分回路では、反転型の増幅回路となっている。図２（ｂ）及び図２（ｃ）において、抵抗Ｒ２を取り除けば、つまり抵抗Ｒ２が無限大であれば、理想的な積分回路として用いられている回路である。このため、振幅判定部をオペアンプによる積分回路とすることで、設計の自由度が高くなる。

振幅判定部１３の見かけ利得は、振幅判定部１３での抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積によって調整し、レベル調整信号の振幅に応じて出力波形が変化するように設計することが好ましい。後述する実施例において説明するように、抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積の大小により、積分回路に入力された脈波信号がどれくらいの振幅になると積分回路出力が飽和して矩形波化できるかを調整することができる。さらに、振幅判定部１３の先にバッファ部１５を接続することで、レベル調整信号の振幅の大小に応じて、予め定めたある閾値で「０」か「１」の信号に変換することができる。

例えば、振幅判定部１３での抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積の値が十分に小さいときにレベル調整信号は矩形となる。そして、振幅判定部１３での抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積の値を大きくしていくと、矩形になるレベル調整信号の振幅は大きくなる。すなわち、矩形信号となるレベル調整信号の振幅の閾値は高くなり、矩形波とならない信号の割合が多くなっていく。さらに振幅判定部１３での抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積の値を大きくしていくと、レベル調整信号は矩形波とならない信号となる。そのため、レベル調整信号の振幅が一定振幅のときに通知部１４を駆動するのであれば、その一定振幅を、振幅判定部１３での抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積によって調整することができる。また、通知部１４がレベル調整信号の振幅によって出力値の異なる通知情報を通知するのであれば、振幅判定部１３での抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積の値を大きめにする。

バッファ部１５は、振幅判定部１３の出力するレベル調整信号の波形を整形する。バッファ部１５は、１以上のボルテージフォロア、オープンドレインバッファ、インバータ、シュミットトリガインバータ、コンパレータ又はヒステリシスコンパレータなどのいわゆるバッファを備えることが好ましい。レベル調整信号をバッファすることで、脈波測定に適した脈波信号の振幅が得られたときだけ、バッファ部１５から出力するレベル調整信号を、拍動に同期したトグル信号とすることができる。ヒステリシスコンパレータは比較電位を比較的自由に設計できるため、バッファがヒステリシスコンパレータであれば、バッファ部１５から出力するレベル調整信号に対して柔軟な論理レベルを決定できる。また、バッファ部１５の備えるバッファは、１段構成でもよいし、多段構成でもよい。通知部１４がレベル調整信号の出力をそのまま光や音に変換する場合は、バッファ部１５から出力する位相を逆転させないために、バッファを偶数段構成とすることが好ましい。バッファを多段構成とするとき、通知部１４の出力する音量や光量を大きくする必要があれば、通知部１４の駆動に大きな電流を供給するために、前段を小さく、後段を大きくすることが好ましい。

通知部１４は、レベル調整信号に応じた通知情報を通知する。通知情報の通知は、例えば、液晶ディスプレイやＥＬディスプレイなどの表示装置、発光素子又はスピーカを用いる。レベル調整信号が脈波信号の信号波形を維持すれば、脈波信号の信号波形に応じた音や光を発することができる。これにより、通知情報を拍動に同期した音や光とすることができる。

通知部１４は、レベル調整信号によって駆動されることが好ましい。レベル調整信号がアナログ信号なので、通知部１４の駆動電源として利用できる。レベル調整信号を通知部１４を駆動する駆動電源とすることで、電源を省略し、脈波検出装置９１の軽量化が図れる。

通知部１４がスピーカの場合、通知部１４は、駆動電流によって音量が変化する音源を備えることが好ましい。通知部１４は、拍動に同期した音を、脈拍信号の振幅に応じた音量で測定者に通知する。音源は、例えばブザーである。音源がブザーであることで、明るい場所であっても測定者に通知情報を的確に通知することができる。

また、通知部１４が発光素子の場合、通知部１４は、駆動電流によって輝度が変化する光源を備えることが好ましい。通知部１４は、拍動に同期した光を、脈拍信号の振幅に応じた輝度で測定者に通知する。光源は、例えばＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）である。光源がＬＥＤであることで、小さな駆動電流で光を発することができる。

通知部１４は、レベル調整信号の振幅が一定振幅のときに駆動することが好ましい。一定振幅を脈波測定に適した脈波信号の振幅とすれば、脈波測定に適した脈波信号の振幅が得られたときだけ、通知部から通知情報を通知することができる。

Ａ／Ｄ変換部２１は、増幅部１２の増幅する脈波信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部２１は、演算部２２に内蔵されていてもよい。

演算部２２は、Ａ／Ｄ変換部２１によってデジタル信号に変換された脈波信号を演算処理する。演算部２２は、例えば、マイクロプロセッサ又はデジタルシグナルプロセッサである。脈波検出装置９１は光電脈波検出部１１を備えるので、演算処理によって、脈拍数及び血圧測定などの脈波に基づく種々の演算を行うことができる。

表示部２３は、演算部２２の演算処理した結果を表示する。演算部２２の演算結果を表示することで、脈拍若しくは血圧又はこれらの変動など、測定者の健康状態に関する情報を表示することができる。

本実施形態に係る脈波検出装置９１の動作について、図１を用いて説明する。光電脈波検出部１１によって検出された脈波信号は、増幅部１２によって増幅される。増幅された脈波信号をＡ／Ｄ変換部２１でＡ／Ｄ変換し、演算部２２により信号処理して、脈波の有無や振幅を抽出し、演算部２２の演算結果を表示部２３にて表示する。このように、脈波検出装置９１は、増幅部１２の出力はＡ／Ｄ変換部２１を経て、演算部２２にて脈拍数の計測や血圧測定など、所望の目的に活用することを妨げるものではない。

脈波検出装置９１では、増幅部１２で増幅された脈波信号を振幅判定部１３への入力することにより、脈波信号の振幅の抽出をする。ここで、振幅判定部１３の見かけ利得は、振幅判定部１３での抵抗と容量の積によって調整し、レベル調整信号の振幅に応じて出力波形が変化するように設計する。

脈波検出装置９１では、振幅判定部１３の出力にバッファ部１５を介して通知部１４を接続する。通知部１４としてＬＥＤやブザーを適用し、通知部１４の電源にバッファ部１５の出力を接続すれば、振幅判定部１３の出力するレベル調整信号出力の大小に応じて、ＬＥＤあれば明るさが、ブザーであれば音量がそれぞれ変化する。ブザーの場合は、別途ブザーを鳴動せしめるための駆動信号が、別途設けたマイクロプロセッサや発振回路から供給される必要がある。なお、振幅判定部１３の出力に直接通知部１４を接続しても、同様の効果が得られる。

（実施形態２）
図３は、本実施形態に係る脈波検出装置の構成概略図である。図３に示す脈波検出装置９２は、図１に示す脈波検出装置９１に、さらに、容量Ｃ３のコンデンサ、容量Ｃ４のコンデンサと、基線電圧発生部１８をさらに備える。脈波検出装置９２では、容量Ｃ４のコンデンサを介して増幅部１２に入力される。増幅された脈波信号が容量Ｃ３のコンデンサを介して振幅判定部１３に入力される。振幅判定部１３の出力するレベル調整信号をバッファ部１５に入力する。接地と正電圧電源が回路電源となる片電源の交流結合増幅を想定し、アナロググランドとして基線電圧発生部１８が基準電圧を供給している。

容量Ｃ４のコンデンサは、光電脈波検出部１１と増幅部１２の間に接続される。容量Ｃ３のコンデンサは、増幅部１２と振幅判定部１３の間に接続され、増幅部１２の出力する脈波信号の低周波数成分を遮断する。容量Ｃ３のコンデンサは、増幅部１２の出力する脈波信号にノイズが少なく、基線電圧が安定していれば必ずしも必要ではないが、脈波信号の低周波数成分を遮断したい場合は有効である。

基線電圧発生部１８は、振幅判定部１３に入力される供給電圧を一定に保つ。例えば、抵抗分圧によって電源電圧を分割する手段、又は、これにボルテージフォロアを接続して供給する手段、または、バンドギャップリファレンス回路（ＢＧＲ）による手段である。

振幅判定部１３は、オペアンプを用いた非反転型の積分回路を用い、振幅判定部１３に入力される脈波信号の位相と出力するレベル調整信号の位相が逆転しないようになっている。

図４は、本実施形態に係る脈波検出装置における信号波形の一例であり、（ａ）は増幅部１２の出力する脈波信号、（ｂ）は振幅判定部の出力するレベル調整信号、（ｃ）はバッファ部１５の出力するレベル調整信号を示す。光電脈波検出部１１の検出する脈波信号は、基線電圧を中心に振動する。したがって、増幅部１２によって増幅された脈波信号は、図４（ａ）のようになる。増幅部１２によって増幅された脈波信号を振幅判定部１３に入力すると、レベル調整信号の基線電圧は接地レベルにシフトされ、波形の振幅を時間積分した信号として現れる。したがって、図４（ａ）に示す脈波信号の振幅が小さいときは図４（ｂ）に示すレベル調整信号は矩形とならないが、ある程度の脈波振幅が得られれば、レベル調整信号は矩形となる。この出力に、例えばＬＥＤを通知部１４として接続すれば、振幅が小さいときは暗く点滅し、振幅が大きいときは明るく、かつ、拍動に同期して点滅する。

図４（ｂ）に示すレベル調整信号をインバータなどのバッファ部１５を介して出力すれば図４（ｃ）に示すように、図４（ｂ）に示すレベル調整信号が論理レベルを超えたときだけ矩形となる。この場合、測定者は、脈波信号の振幅が一定振幅以上に達したときだけ通知部１４の動作を確認することになる。なお、中間電位時のチャタリングを避けるため、バッファ部１５は、シュミットトリガインバータを用いることが好ましい。このとき、少なくとも最初の一段をシュミットトリガとすればよい。

実施形態２に係る脈波検出装置９２の実施例について、図５及び図６を用いて説明する。図３に示す光電脈波検出部１１の検出する脈波信号Ｖ_ｉｎは、光電脈波検出部１１を人体の耳介部に装着して脈波信号を検出することで取得した。

図５は、本実施例に係る振幅判定部の回路構成である。波形が反転しないので、波形保存の観点から、オペアンプを用いた非反転型の積分回路とした。増幅部によって増幅された脈波信号Ｖ_ｉｎが入力され、レベル調整信号Ｖ_ｏｕｔが出力される。本実施例においては、振幅判定部に、基線電圧発生部３１が備わる。

図６は、実施例１に係る振幅判定部の信号例であり、（ａ）は振幅判定部に入力される脈波信号Ｖ_ｉｎ、（ｂ）は振幅判定部の出力するレベル調整信号Ｖ_ｏｕｔを示す。振幅判定部１３に入力したときに出力されるレベル調整信号のシミュレーションにより再現した。脈波信号Ｖ_ｉｎの振幅が小さいとき、レベル調整信号Ｖ_ｏｕｔは矩形波にならず、振幅も小さい。脈波信号Ｖ_ｉｎの振幅がある程度の大きさとなり、脈波として良好な信号となってくると、レベル調整信号Ｖ_ｏｕｔは矩形波となる。

図５に示す抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積が大きくなると振幅判定部１３の見かけの利得が小さくなり、振幅判定部１３の出力するレベル調整信号Ｖ_ｏｕｔが矩形とならなくなる。したがって、抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積を調整することで、矩形波化したい脈波振幅を調節することができる。

図７は、振幅判定部の出力するレベル調整信号Ｖ_ｏｕｔの調整例であり、（ａ）振幅判定部に入力される脈波信号Ｖ_ｉｎ、（ｂ）は抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積が０．０３であるとき、（ｃ）は抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積を０．３にしたとき、（ｄ）は抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積を０．００３にしたときを示す。抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積が０．３のとき、図７（ｃ）に示すように、レベル調整信号Ｖ_ｏｕｔの振幅は、脈波信号Ｖ_ｉｎの振幅に応じた振幅となる。このとき、レベル調整信号Ｖ_ｏｕｔで通知部を駆動すれば、レベル調整信号Ｖ_ｏｕｔの振幅に応じた出力値の通知情報を通知することができる。抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積が０．０３及び０．００３のとき、図７（ｂ）及び図７（ｄ）に示すように、レベル調整信号Ｖ_ｏｕｔの振幅は、脈波信号Ｖ_ｉｎのピークすなわち拍動に同期したトグル信号となっている。このように、抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積を調節することで、レベル調整信号Ｖ_ｏｕｔの振幅を調節することができる。

実施形態２に係る脈波検出装置９３の実施例について、図８及び図９を用いて説明する。図８は、本実施例に係る脈波検出装置の構成概略図である。本実施例では、図３に示すバッファ部１５をシュミットトリガインバータ回路で構成した。バッファ部１５への入力信号と出力信号の位相が逆転しないよう、バッファは２段構成とした。そして、図８に示す振幅判定部１３に入力したときに出力されるレベル調整信号のシミュレーションにより再現した。

図９は、実施例２に係る振幅判定部の信号例であり、（ａ）は増幅部１２の出力する脈波信号、（ｂ）は振幅判定部１３の出力するレベル調整信号、（ｃ）はバッファ部１５の出力するレベル調整信号を示す。図９（ｂ）に示すレベル調整信号に信号が現れても、心腹が十分でないと、論理レベルに達しないため、図９（ｃ）に示すバッファ部１５の出力するレベル調整信号には出力が現れない。一方、脈波として十分な振幅が得られると、図９（ｃ）に示すように、バッファ部１５は明瞭な矩形波を出力している。

上記のように、バッファ部１５を２段構成のシュミットトリガインバータ回路とすることで、増幅部１２の出力する脈波信号に同期したトグル信号を得ることができる。

本発明は、脈波を検出できるので、美容や健康の用途にも用いることができる。

実施形態１に係る脈波検出装置の構成概略図である。振幅判定部の具体例であり、（ａ）はＲＣ型の積分回路、（ｂ）及び（ｃ）はオペアンプによる積分回路を示す。実施形態２に係る脈波検出装置の構成概略図である。実施形態２に係る脈波検出装置における信号波形の一例であり、（ａ）は増幅部１２の出力する脈波信号、（ｂ）は振幅判定部の出力するレベル調整信号、（ｃ）はバッファ部１５の出力するレベル調整信号を示す。実施例１に係る振幅判定部の回路構成である。実施例１に係る振幅判定部の信号例であり、（ａ）は振幅判定部に入力される脈波信号Ｖ_ｉｎ、（ｂ）は振幅判定部の出力するレベル調整信号Ｖ_ｏｕｔを示す。振幅判定部の出力するレベル調整信号Ｖ_ｏｕｔの調整例であり、（ａ）振幅判定部に入力される脈波信号Ｖ_ｉｎ、（ｂ）は抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積が０．０３であるとき、（ｃ）は抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積を０．３にしたとき、（ｄ）は抵抗Ｒ１と容量Ｃ１の積を０．００３にしたときを示す。実施例２に係る脈波検出装置の構成概略図である。実施例２に係る振幅判定部の信号例であり、（ａ）は増幅部１２の出力する脈波信号、（ｂ）は振幅判定部の出力するレベル調整信号、（ｃ）はバッファ部１５の出力するレベル調整信号を示す。従来の脈波検出装置の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１１光電脈波検出部
１２増幅部
１３振幅判定部
１４通知部
１５バッファ部
１８基線電圧発生部
２１Ａ／Ｄ変換部
２２演算部
２３表示部
３１基線電圧発生部
９１、９２、９３、９９脈波検出装置

Claims

動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波の拍動に応じた脈波信号をアナログ信号で出力する光電脈波検出部と、
前記光電脈波検出部の出力する脈波信号の振幅が予め定められた一定振幅以上となったか否かを判定する振幅判定部と、
を備えることを特徴とする脈波検出装置。
前記振幅判定部の出力するレベル調整信号に応じた通知情報を通知する通知部をさらに備え、
前記振幅判定部は、前記一定振幅以上となったときの前記脈波信号の振幅を前記一定振幅に変換したレベル調整信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の脈波検出装置。
前記光電脈波検出部の出力する脈波信号の振幅を増幅する増幅部をさらに備え、
前記振幅判定部の判定する脈波信号は、前記増幅部の増幅する脈波信号であり、
前記通知部は、前記振幅判定部の出力するレベル調整信号によって駆動されることを特徴とする請求項２に記載の脈波検出装置。
前記通知部が、前記レベル調整信号の振幅によって輝度の異なる光源、又は、前記レベル調整信号の振幅によって音量の異なる音源を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の脈波検出装置。
前記通知部は、前記レベル調整信号の振幅が前記一定振幅のときに駆動することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の脈波検出装置。
前記振幅判定部の出力する前記レベル調整信号の波形を矩形に整形するバッファ部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の脈波検出装置。
前記バッファ部が、１以上のボルテージフォロア、オープンドレインバッファ、インバータ、シュミットトリガインバータ、コンパレータ又はヒステリシスコンパレータを備えることを特徴とする請求項６に記載の脈波検出装置。