JP2572088B2 - 脈波検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は脈波検出装置に係り、特に、血管と交差する
方向において脈波を検出するのに最も適した位置でその
脈波を検出する装置の改良に関するものである。

従来技術 心臓の拍動に伴って発生させられ、血管内を伝播する
圧力波あるいは血管壁の振動を一般に脈波というが、こ
の脈波からは、例えば心臓の運動状態などの種々の医学
的情報を得られることが知られている。そして、かかる
脈波を検出するための装置として、人体の体表面に押圧
されることによってその人体内の血管から発生する脈波
の圧力振動を検出する圧力センサを、その体表面上にお
いて血管と交差する方向に複数配置し、それ等の中から
脈波を検出するのに最も適した一つの圧力センサを選択
して、その圧力センサから出力される信号に従って脈波
を検出するようにしたものがある。このような脈波検出
装置においては、複数の圧力センサのうちの少なくとも
一つの脈波を検出すべき血管上に位置させられれば良い
ため、人体に対する相対的な位置関係における要求精度
が軽減されるとともに、常に最適な脈波を検出し得る等
の利点がある。例えば、実開昭59−111108号公報に記載
されている脈波検出装置はその一例である。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、かかる従来の脈波検出装置において
は、血管と交差する方向に複数の圧力センサを配列して
いたため、それ等の圧力センサの出力特性等のばらつき
に起因して脈波検出精度が制約されるという不都合があ
った。

問題点を解決するための手段 本発明は以上の事情を背景として為されたものであ
り、その目的とするところは、複数の圧力センサを用い
ることなく血管と交差する方向において脈波を検出する
のに最適な位置でその脈波を検出することができる脈波
検出装置を提供することにある。

そして、かかる目的を達成するため、本発明は、人体
の体表面に押圧されてその人体内の血管から発生する脈
波を検出する装置であって、（ａ）前記人体の体表面に
押圧される押圧部材と、（ｂ）その押圧部材に、その押
圧部材が前記体表面に押圧された状態において、前記血
管と交差する方向における幅寸法がその血管の直径寸法
よりも小さくその血管の直上部に少なくとも３本が位置
するように僅かな隙間を隔てて血管と交差する方向に配
列されるとともに、それぞれ前記体表面に押圧されるこ
とによって前記体表面から前記脈波の圧力振動が伝達さ
れる複数の接触子と、（ｃ）前記血管と交差する方向に
配列された複数の接触子の直上をその配列方向への移動
可能に設けられ、それらの接触子を前記体表面に押圧す
るとともに、それらの接触子に伝達される前記圧力振動
を検出する圧力センサと、（ｄ）その圧力センサを前記
接触子の配列方向へ移動させて複数の接触子の圧力振動
をそれぞれ検出させる駆動手段とを有することを特徴と
する。

作用および発明の効果 このような脈波検出装置においては、押圧部材が体表
面に押圧された状態において、血管と交差する方向にお
ける幅寸法がその血管の直径寸法よりも小さくその血管
の直上部に少なくとも３本が位置するように僅かな隙間
を隔てて血管と交差する方向に配列された複数の接触子
が、駆動手段によって前記血管と交差する方向に配列さ
れた複数の接触子の直上をその配列方向へ移動させられ
る圧力センサによりそれぞれ体表面に押圧されることに
より、その体表面からは脈波の圧力振動がその接触子に
それぞれ伝達され、且つその圧力振動すなわち脈波は圧
力センサにより検出される。これにより、血管と交差す
る方向における複数位置の脈波が検出されることとな
り、その中から、例えば振幅や信号強度などに基づいて
血管内の実際の脈波に最も近い脈波を選択することによ
り、血管と交差する方向における最適位置で脈波測定を
行うことができる。

したがって、かかる本発明の脈波検出装置において
も、複数の圧力センサを血管と交差する方向に配列した
従来の脈波検出装置と同様に、人体に対する相対的な位
置関係における要求精度が軽減されるとともに、常に最
適な脈波を検出し得る等の利点がある。しかも、本発明
の脈波検出装置は、圧力センサを移動させることにより
血管と交差する方向における最適位置で脈波を検出する
ものであるため、圧力センサを複数配列する場合に比較
して、出力特性等のばらつきによる脈波検出精度の低下
が防止される。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図において、10は下端に開口12を有す有底円筒形
状を成す本体ケースであり、その開口12が人体の体表面
14に対向する状態でバンド16により手首18に着脱可能に
取り付けられるようになっている。本体ケース10の内部
には、ダイヤフラム20を介して押圧部材22が相対移動可
能に設けられているとともに、圧力室24が形成されてい
る。この圧力室24内には、流体供給源26から調圧弁28を
経て圧力エア等の圧力流体が供給されるようになってお
り、これにより、上記押圧部材22はその圧力流体の圧力
に応じた押圧力で体表面14に押圧される。

押圧部材22は中空の円柱形状を成しており、前記体表
面14に押圧される接触面30には複数の貫通孔が形成され
ているとともに、それ等の貫通孔内にはそれぞれピン32
がブッシュを介して摺動可能に配設されている。これ等
のピン32は接触子を成すもので、本体ケース10がバンド
16によって手首18に取り付けられた状態において、脈波
を検出すべき橈骨動脈34と略直角に交差する方向に配列
されている。また、これ等のピン32は、その横断面が橈
骨動脈34と平行な方向に長い長円形状を成しているとと
もに、橈骨動脈34と直角な方向における幅寸法、すなわ
ち第４図における左右方向の幅寸法はその動脈34の直径
寸法よりも充分に小さく、且つその動脈34の直上部に少
なくとも３本のピン32が位置するように僅かな隙間を隔
てて互いに近接して設けられている。

上記ピン32は、その後端すなわち第１図における上端
に大径部が設けられ、押圧部材22からの脱落が防止され
つつ先端が接触面30から突き出し得るようになってい
る。また、押圧部材22の内部であって上記ピン32の真上
には、帯状の樹脂製フィルム36が配設されている。この
フィルム36は、第１図における左右の両端部で押圧部材
22に固定されており、中間部は上下方向への変形が自在
とされているとともに、そのフィルム36の真上には圧力
センサ38が配設されている。

圧力センサ38は、ハウジング40と、そのハウジング40
内に配設された振動板42と、その振動板42の上面に設け
られた歪ゲージ44とを含んで構成されており、ハウジン
グ40は、前記ピン32の配列方向と平行な方向、換言すれ
ば橈骨動脈34と略直角に交差する方向に設けられたガイ
ドロッド46に、その軸方向の移動可能に取り付けられて
いる。また、そのハウジング40は、ガイドロッド46と平
行に配設された送りねじ48と螺合させられており、その
送りねじ48がモータ50によって正逆両方向へ回転駆動さ
れることにより、圧力センサ38はガイドロッド46に案内
されつつ複数のピン32の直上をその配列方向に移動させ
られる。上記送りねじ48およびモータ50は駆動手段に相
当する。

上記振動板44の下面には、ハウジング40から下方へ突
き出すロッド52の上端が固設されている。このロッド52
は、ハウジング40に形成された貫通孔内をブッシュを介
して摺動可能に挿通させられており、その先端には、圧
力センサ38の移動に伴って前記帯状のフィルム36上を転
がり回転させられるローラ54が取り付けられている。圧
力センサ38は、上記ローラ54がフィルム36上を転がり回
転させられることにより、その部分における前記ピン32
を前記接触面30から突き出させる高さ位置に配設されて
おり、これにより、そのピン32は体表面14に押圧され、
動脈34から発生する脈波の圧力振動に伴って振動させら
れる。そして、この振動がフィルム36およびロッド52を
介して振動板42に伝達されることにより、その振動すな
わち脈波に対応する脈波信号SMが前記歪ゲージ44から出
力される。圧力センサ38が移動させられて、ローラ54が
複数のピン32の真上にそれぞれ位置させられることによ
り、歪ゲージ44からは、それ等複数のピン32の振動に対
応する脈波信号SMがそれぞれ出力される。フィルム36
は、圧力センサ38のローラ54が隣接するピン32の真上へ
円滑に移動し得るようにするとともに、そのピン32の圧
力振動を圧力センサ38に伝達する作用を為している。な
お、圧力センサ38が配設された押圧部材22の中空内は、
ゴム管56を介して大気に連通させられており、体温など
による温度変化に拘らず常に大気圧に維持されるように
なっている。

そして、上記歪ゲージ44から出力される脈波信号SM
は、図示しない増幅器，および脈波の周波数成分のみを
取り出すバンドパスフィルタ等を経て制御装置58に供給
される。この制御装置58はマイクロコンピュータ等にて
構成されており、前記調圧弁28,モータ50にそれぞれ駆
動信号MV,MDを出力してそれ等の作動を制御するととも
に、表示・記録装置60に表示信号SXを出力して検出した
脈波を表示・記録させるようになっている。

以下、本実施例の作動を説明する。

先ず、押圧部材22が橈骨動脈34の直上部に位置するよ
うに本体ケース10をバンド16によって手首18に取り付け
た状態において、図示しない起動スイッチが操作される
と、駆動信号MVが出力されることにより圧力室24内に予
め定められた一定圧の圧力流体が供給される。これによ
り、押圧部材22が体表面14に押圧されるとともに、圧力
センサ38の真下に位置して先端が接触面30から突出させ
られたピン32も体表面14に押圧され、動脈34から発生す
る脈波の圧力振動に伴って振動させられるようになり、
そのピン32の振動に対応する脈波信号SMが歪ゲージ44か
ら出力される。なお、本体ケース10を手首18に取り付け
るに際しては、動脈34と略直角に交差する方向に配列さ
れた複数のピン32の一部が動脈34の真上部に位置するよ
うになっておれば良いため、容易に取付作業を行うこと
ができる。

続いて、上記歪ゲージ44から出力される脈波信号SMに
基づいて調圧弁28が制御されることにより、圧力室24内
に供給される圧力流体の圧力が、脈波を検出するのに最
適な押圧力にて押圧部材22およびピン32が体表面14に押
圧されるように、例えば供給される脈波信号SMの振幅や
信号強度等に基づいて調整される。この圧力調整に際し
ては、駆動信号MDを出力して圧力センサ38を移動させる
ことにより、全てのピン32に関する脈波信号SMを読み込
むようにしたり、振幅あるいは信号強度が最大のピン32
上に圧力センサ38を保持して、そのピン32に関する脈波
信号SMのみを読み込むようにしたりするなど、種々の態
様を採用し得る。

そして、このようにして押圧力が調整されると、次に
駆動信号MVを出力して圧力センサ38を移動させることに
より、動脈34と略直角に交差する方向に配列された全て
のピン32に関する脈波信号SMがそれぞれ読み込まれる。
これ等の脈波信号SMは、何れも一つ分の脈波の発生に対
応する時間以上押み込まれるようになっており、読み込
まれた脈波信号SMの振幅や信号強度に基づいて、脈波を
検出するに最適位置のピン32が選択される。このピン32
としては、例えば、動脈34の真上に位置させられている
もののうち、動脈34の管壁の張力の影響がなく、脈波信
号SMが表す脈波の圧力値が動脈34内の脈波の実際の圧力
値と絶対値において極めて近似している中央のピン32が
好適に選択される。

その後、上記選択されたピン32の直上に圧力センサ38
を移動させて保持し、以後、このピン32の振動が歪ゲー
ジ44によって検出され、その振動に対応する脈波信号SM
が読み込まれる。そして、表示信号SXが出力されること
により、その読み込まれた脈波信号SMが表す脈波が表示
・記録装置60に表示・記録される。この場合に、被検者
の体動等に起因して押圧部材22と動脈34との位置関係が
変化すると、上記選択されたピン32によっては正しい脈
波が得られなくなるため、一定時間或いは一定数の脈波
を検出する毎等に最適位置のピン32を選択し直し、必要
に応じて脈波を検出するピン32を変更することが望まし
い。なお、検出した脈波に基づいて心臓の活動状態等を
自動診断させたり、脈波から最高血圧値，最低血圧値を
決定させたりすることもできる。

このように、本実施例の脈波検出装置は、動脈34と交
差する方向に複数のピン32を配列するとともに、その中
から脈波を検出する上で最も適した一つのピン32を選択
して、そのピン32の振動を圧力センサ38によって検出す
るようになっているため、本体ケース10を手首18に取り
付ける際の作業が容易であるとともに、常に最適な脈波
を検出することができる。

しかも、かかる脈波検出装置は、圧力センサ38を移動
させることにより複数のピン32の振動をそれぞれ検出す
るようになっているため、従来のように圧力センサを複
数設ける場合に比較して、圧力センサ毎の器差による出
力特性等のばらつきがなく、高い脈波検出精度が得られ
る。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
したが、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例の圧力センサ38は歪ゲージ44によ
って脈波を検出するようになっているが、感圧ダイオー
ドなどの圧電素子や他の検出手段を採用することも可能
である。

また、前記実施例では一つの圧力センサ38で全てのピ
ン32の振動を検出するようになっているが、特に本発明
の趣旨を逸脱しない範囲において、圧力センサ38を複数
設けることも可能である。その場合には、各ピン32の振
動検出に要する時間が短縮される。

また、前記実施例では送りねじ48およびモータ50によ
って圧力センサ38を往復移動させるようになっている
が、圧力流体の供給，排出によって伸縮するベローズを
用いたり、通電による温度変化によって伸縮する形状記
憶合金およびリターンスプリングを利用したり、通電に
よって変形する電歪素子を用いたりするなど、他の種々
の駆動手段を採用することができる。

また、前記実施例では複数のピン32が一列に配設され
ているが、これを1/2ピッチずつずらして２列設けるよ
うにすれば、ピン32の間隔を大きくすることが可能とな
る一方、間隔を同じとすれば分解能が２倍となって更に
極め細かな脈波の検出を行うことができる。その場合
に、圧力センサ38を一対設けることにより、２列のピン
32の振動を同時に検出させるようにすることもできる。
また、同様の考え方に従って、ピン32を３列以上設ける
ことも可能である。なお、ピン32の幅寸法や間隔は、脈
波測定の目的等に応じて適宜設定すれば良い。

また、前記実施例では複数のピン32が動脈34と略直角
に交差する方向に配列されているが、動脈34と斜めに交
差するように配列することもできる。その場合にも、動
脈34と直角な方向におけるピン32の間隔は狭くなるた
め、上記のようにピン32を２列以上設ける場合と同様に
効果が得られる。

また、前記実施例では接触子として断面が長円形状の
ピン32が用いられているが、この接触子の断面形状は適
宜変更できる。

また、前記実施例ではピン32の真上にフィルム36が配
設され、圧力センサ38のローラ54はそのフィルム36上を
転がり回転してピン32を押し下げつつその真上へ移動さ
せられるようになっているが、ピン32の接触面30からの
突出量が小さい場合や、ローラ54の径が大きい場合など
には、そのフィルム36が無くてもローラ54は隣接するピ
ン32を押し下げつつ移動することができるため、かかる
フィルム36は必ずしも必要でない。

また、前記実施例ではピン32の後端に大径部が設けら
れて押圧部材22からの脱落を防止するようになっている
が、ピン32の後端を上記フィルム36に接着するようにし
ても差支えない。

また、前記実施例では圧力センサ38によってピン32が
接触面30から突出させられるようになっているが、ピン
32の先端が接触面30と略同じ位置であっても脈波の圧力
振動を検出することは可能である。

また、前記実施例ではマイクロコンピュータによるソ
フトウェアによって脈波信号SMの信号処理を行うように
なっているが、同様な機能を果たすハードロジック回路
を用いることもできる。

また、前記実施例では圧力室24内に圧力流体が供給さ
れることによって押圧部材22およびピン32が体表面14に
押圧されるようになっているが、スプリング等の機械的
手段を用いて押圧するようにしても差支えない。

また、前記実施例の本体ケース10はバンド16によって
手首18に取り付けられるようになっているが、例えばリ
ング形状を成す枠体の内側に本体ケース10を固定的に配
設するとともに、その枠体内に手首18を挿入させて脈波
測定を行うようにすることもできる。

また、前記実施例では橈骨動脈34から脈波を検出する
脈波検出装置について説明したが、頚動脈等の他の動脈
或いはDC成分のみから成る静脈の脈波を検出する場合に
も本発明は同様に適用され得る。DC成分のみから成る静
脈の脈波は、その血管内の血圧値に相当する。

その他一々例示はしないが、本発明はその精神を逸脱
することなく当業者の知識に基づいて種々の変更，改良
を加えた態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である脈波検出装置の要部を
示す縦断面図である。 14:体表面、22:押圧部材 32:ピン（接触子）、38:圧力センサ 48:送りねじ、50:モータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】人体の体表面に押圧されて該人体内の血管
   から発生する脈波を検出する装置であって、 前記人体の体表面に押圧される押圧部材と、 該押圧部材に、該押圧部材が前記体表面に押圧された状
   態において、前記血管と交差する方向における幅寸法が
   該血管の直径寸法よりも小さく該血管の直上部に少なく
   とも３本が位置するように僅かな隙間を隔てて該血管と
   交差する方向に配列されるとともに、それぞれ前記体表
   面に押圧されることによって該体表面から前記脈波の圧
   力振動が伝達される複数の接触子と、 前記血管と交差する方向に配列された複数の接触子の直
   上をその配列方向への移動可能に設けられ、該接触子を
   前記体表面に押圧するとともに、該接触子に伝達される
   前記圧力振動を検出する圧力センサと、 該圧力センサを前記接触子の配列方向へ移動させて複数
   の接触子の圧力振動をそれぞれ検出させる駆動手段と、 を有することを特徴とする脈波検出装置。