JP2613628B2 - 圧脈波検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、生体の動脈に発生する圧脈波を、その動脈
上の複数の位置から検出する装置に関するものである。

従来の技術 心臓の拍動に同期して動脈から発生する圧脈波には、
心臓の活動状態、血圧値、動脈硬化度などのような循環
器の状態を示す種々の情報が含まれている。そして、こ
のような圧脈波を検出するための装置は、一般に、生体
の表面であって動脈の直上部に押圧される圧力センサを
備え、この圧力センサによって動脈から発生する圧脈波
を検出するように構成されるが、圧力センサの押圧部は
動脈の径よりも大きいため、充分な情報が得られない場
合がある。

これに対し、動脈と交差する線上において動脈径より
も小さな間隔の点で圧脈波を検出することが考えられて
いる。たとえば、特願昭62−130879号（特開昭63−2934
24号）において着目されてるような、動脈の管壁の張力
の影響が少なく動脈管内血圧値に近似した圧力を測定で
きる点を選択しようとする場合や、特願昭63−87720号
（特開平１−259836号）において着目されているよう
な、動脈硬化度を測定しようとする場合などがそれであ
る。

発明が解決しようとする課題 ところで、上記のように、動脈上の複数点において圧
脈波を検出するに際して、特に動脈径が比較的小さい場
合には、動脈上における測定点数が充分に得られなかっ
た。すなわち、上記従来の圧脈測定に用いられている脈
波センサは、圧力により歪を発生させる薄肉の受圧部
（圧力検出素子）を、ホトエッチング技術を用いて高い
剛性を有する比較的厚い半導体基板の一面から厚み方向
へ凹凸部を複数個所形成することにより構成されている
が、凹部と凹部とを接近させると、導体パターンを形成
する面積が得られなくなるとともに、半導体基板の剛性
が低下して圧力を正確に測定できなくなる恐れがあるの
で、受圧部間を或る程度接近させることができなかった
のである。

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、単位長さ当たりの圧脈波
測定点の密度が高い圧脈波検出装置を提供することにあ
る。

課題を解決するための手段 斯る目的を達成するため、本発明の要旨とするところ
は、生体の動脈から発生する圧脈波をその動脈上の複数
位置から検出する圧脈波検出装置であって、（ａ）前記
生体の皮膚に押圧される押圧面と、その押圧面に開口し
且つ前記動脈の径よりも充分小さい間隔でその動脈の径
内に少なくとも３個が位置させられるように一方向に沿
って配列された複数の貫通孔が形成された本体と、
（ｂ）可撓性を備え、前記本体の貫通孔を塞ぐように本
体の押圧面に固設された押圧板と、（ｃ）前記本体の貫
通孔内にそれぞれ嵌め入れられた一端部を備え、その一
端部の端面が前記押圧板に所定の間隙を隔てて対向させ
られた複数本の光ファイバと、（ｄ）その光ファイバの
他端部に設けられ、その光ファイバを通して光学的に把
握される前記押圧板の微小変位に基づいて、その押圧板
のうち前記貫通孔の開口に対応する部分に作用する圧脈
波を検出し、圧脈波信号を出力する圧脈波信号出力装置
とを、含むことにある。

作用および発明の効果 このようにすれば、本体において複数の貫通孔が開口
する押圧面に可撓性を有する押圧板が固設され、この押
圧板と端面が対向するように一端部が貫通孔に嵌め入れ
られた光ファイバを通して、圧脈波信号出力装置により
押圧板の微小変位が光学的に把握され、その押圧板の微
小変位に基づいて圧脈波が検出される。

したがって、本体に設けられた貫通孔間に配線用導体
パターンを設ける必要がなく、しかも厚みの制約がなく
剛性の高い部材を用いることができて貫通孔の形成によ
る剛性の低下が殆ど問題とならないので、各貫通孔を互
いに接近させて形成することができる。それ故、単位長
さ当たりの圧脈波測定点の密度が充分に高い圧脈波検出
装置を構成することができる。

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、手首10には圧脈波検出ヘッド12がバ
ンド14により着脱可能に装着されている。圧脈検出ヘッ
ド12は、有底円筒状のハウジング16と、ハウジング16に
収容された本体18と、ハウジング16および本体18間に設
けられて本体18を支持するとともにハウジング16内に圧
力室20を形成するダイヤフラム22とを備えており、ポン
プ24により圧送された気体が圧力制御弁26を介して圧力
室20に供給されると、本体18が橈骨28上に位置している
橈骨動脈30上に押圧されるようになっている。

本体18は、金属、セラミックなどから成り且つ数mm或
いは十数mm程度の厚みを備えた剛性の高い材質から構成
されたものであり、第２図および第３図に詳しく示すよ
うに、押圧面32に開口し且つ一方向に沿って配設された
複数本の貫通孔34を備えている。本体18の押圧面32に
は、たとえば、光沢のある鍍金が施された比較的薄い金
属板、比較的薄いステンレススチール板などの可撓性を
備えた押圧板36が貼着されている。なお、本体18の押圧
面32には、貫通孔34内と大気との間の圧力差を解消する
ための通気用溝38が形成されている。また、上記貫通孔
34の間隔は、圧脈波の測定点の間隔に対応するものであ
り、橈骨動脈30の径よりも充分小さい間隔、たとえば0.
2mm程度の値に決定されて、橈骨動脈30の径内に少なく
とも３乃至５つの測定点が位置させられるようになって
いる。

貫通孔34には、複数本の光ファイバ40a、40b、40c・
・の一端部が嵌め入れられており、それらの一端部の端
面が押圧板36と対向させられている。複数本の光ファイ
バ40a、40b、40c・・の他端部は、圧脈波信号出力装置4
2に固定されている。圧脈波信号出力装置42は、上記複
数本の光ファイバ40a、40b、40c・・毎に同様に構成さ
れているので、以下においては光ファイバ40aについて
説明する。圧脈波信号出力装置42は、位相の揃ったレー
ザ光を出力するレーザ光源44と、このレーザ光源44から
出力された光を平行光とする凸レンズ46と、ビームを分
割するための向偏光ビームスプリッタ48と、無偏光ビー
ムスプリッタ48により反射された光を戻すためのミラー
49と、無偏光ビームスプリッタ48を通過した光を光ファ
イバ40aの他端面に入射させる凸レンズ50と、光ファイ
バ40aを通して伝播した反射光のうち無偏光ビームスプ
リッタ48により取り出された光を受けるホトセンサ52
と、ホトセンサ52の出力信号に基づいて圧脈波信号SMa
を出力する圧脈波検出回路54とを備えている。

このように構成された圧脈波信号出力装置42では、押
圧板36のうち第２図の左端に位置する貫通孔34の開口に
対応する部分、換言すれば光ファイバ40aの先端面に対
向する部分に作用する圧脈波を表す圧脈波信号SMaが圧
脈波検出回路54から出力されるようになっている。すな
わち、レーザ光源44から出力されたレーザ光のうち、無
偏光ビームスプリッタ48により反射された一方のレーザ
光は、ミラー49により反射され、無偏光ビームスプリッ
タ48を透過してホトセンサ52により受けられる。レーザ
光源44から出力されたレーザ光のうち、無偏光ビームス
プリッタ48を透過した他方のレーザ光は、ロッドレンズ
として知られた光ファイバ40aを介して押圧板36に照射
され、この押圧板36により反射された後、再び光ファイ
バ40aに導かれて無偏光ビームスプリッタ48へ戻され
る。そして、無偏光ビームスプリッタ48により反射され
てホトセンサ52により受けられる。このため、ホトセン
サ52により受けられるレーザ光は、ミラー49により反射
された光、すなわち参照光と押圧板36により反射された
光、すなわち計測光との干渉光であり、本実施例では押
圧板36に作用する圧力に対応した撓みによる計測光の光
路変化により上記干渉光の位相が変化させられる。圧脈
波検出回路54は、押圧板36の微小変位に対応した干渉光
の位相変化を予め定められた一定の微小な単位時間毎に
逐次計数し、この計数値に基づいて押圧板36に周期的に
作用している圧脈波を表す圧脈波信号SMaを出力する。
第４図は、この圧脈波信号SMaが表す圧脈波の１周期分
を示している。

上記のようにして、橈骨動脈30上に位置する各測定点
における圧脈波を表す圧脈波信号SMa、SMb、SMc・・・
が圧脈波検出信号出力装置42から制御装置56に供給され
ると、制御装置56は、予め記憶されたプログラムに従っ
て入力信号を処理し、たとえば、特願昭62−130879号
（特開昭63−2935424号）において記載されているよう
に動脈の管壁の張力の影響を受けない測定点の圧脈波を
選択して血圧値を連続的にモニタしたり、或いは、特願
昭63−87720号（特開平１−259836号）に記載されてい
るように、本体18の押圧力を変化させつつ得られた圧脈
波に基づいて動脈硬化を測定し、図示しない出力装置へ
その結果を出力する。

上記のように、本実施例によれば、本体18に設けられ
た貫通孔34間に配線用導体パターンを設ける必要がな
く、しかも、本体18について厚みの制約がなく剛性の高
い部材を用いることができて貫通孔34の形成による剛性
の低下が問題とならないので、各貫通孔34同士を接近さ
せて形成することができる。それ故、単位長さ当たりの
圧脈被測定点の密度が充分に高い圧脈波検出装置を構成
することができるのである。

また、本実施例の圧脈波検出装置によれば、直接皮膚
に触れる部分には何等電気回路が存在しないので、高い
安全性が得られる利点がある。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明した
が、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例において、押圧板36は一枚の
ものであったが、互いに分離されてそれぞれ貫通孔34の
開口部に嵌め着けられるものであってもよいのである。

また、前述の実施例における本体18は、ダイヤフラム
22によって押圧方向へ駆動されるようになっているが、
それに加えて橈骨動脈30と交差する方向へ移動させる駆
動装置や、橈骨動脈30と平行な一軸まわりの揺動位置を
位置決めする揺動位置決め装置を設けてもよい。

また、前述の実施例においては、各圧脈波測定点毎に
１本の光ファイバ40a、40b、40c・・・が設けられてい
るが、複数本から成る１束の光ファイバがそれぞれ設け
られてもよい。

また、前述の実施例では、干渉光の位相差に基づいて
圧脈波が検出されていたが、押圧板36の撓みに関連して
発生する反射光量の変化に基づいて圧脈波が検出される
ようにしてもよい。この場合には、たとえば１若しくは
２以上の照射光用光ファイバとその外周に束ねられた受
光用光ファイバとから成る。一束の光ファイバが個々の
圧脈波測定点毎に用いられ、受光用ファイバにより導か
れた反射光が光センサに受光されることにより、圧脈波
信号が出力される。なお、このときの光源は、光出力が
一定のものであれば、LED,ランプなどの光源でも良い。

また、前述の実施例では、干渉光の位相差に基づいて
圧脈波が検出されていたが、ドップラシフトによる位相
差を光ヘテロダインを用いて検出するように構成しても
よい。すなわち、直交２周波のレーザ光を出力するレー
ザ光源を用い、その２周波のレーザ光を計測光と参照光
との２光路に分離し、参照光の光路を一定とし且つ計測
光の光路を前記押圧板により反射される光路とするとと
もに、反射後の計測光と参照光との合波により計測ビー
ト信号を作成する一方、レーザ光源から出力された直後
の直交２周波の合波により基準ビート信号を作成し、そ
れら計測ビート信号と基準ビート信号との間のシフトに
基づいて圧脈波信号を出力するのである。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であ
り、本発明はその精神を逸脱しない範囲で種々変更が加
えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のシステム構成を示す図で
ある。第２図は、第１図の実施例の圧脈波検出ヘッドお
よび圧脈波信号出力装置の構成を詳しく説明する図であ
る。第３図は、第１図の実施例の圧脈波検出ヘッド内の
本体の押圧面を示す図である。第４図は、第１図の圧脈
波信号出力装置から出力された圧脈波信号が表す圧脈波
の例を示す図である。 18:本体、30:橈骨動脈（動脈） 32:押圧面、34:貫通孔 36:押圧板 40a,40b,40c……光ファイバ 42:圧脈波信号出力装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生体の動脈から発生する圧脈波を該動脈上
   の複数位置から検出する圧脈波検出装置であって、 前記生体の皮膚に押圧される押圧面と、該押圧面に開口
   し且つ前記脈動の径よりも充分小さい間隔で該動脈の径
   内に少なくとも３個が位置させられるように一方向に沿
   って配列された複数の貫通孔が形成された本体と、 可撓性を備え、前記本体の貫通孔を塞ぐように該本体の
   押圧面に固設された押圧板と、 前記本体の貫通孔内にそれぞれ嵌め入れられた一端部を
   備え、該一端部の端面が前記押圧板に所定の間隔を隔て
   て対向させられた複数本の光ファイバと、 該光ファイバの他端部に設けられ、該ファイバを通して
   光学的に把握される前記押圧板の微少変位に基づいて、
   該押圧板のうち前記貫通孔の開口に対応する部分に作用
   する圧脈波を検出し、圧脈波信号を出力する圧脈波信号
   出力装置と、 を含むことを特徴とする圧脈波検出装置。