JP2613635B2 - Pressure pulse wave detector - Google Patents

Pressure pulse wave detector

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JP2613635B2
JP2613635B2 JP18576288A JP18576288A JP2613635B2 JP 2613635 B2 JP2613635 B2 JP 2613635B2 JP 18576288 A JP18576288 A JP 18576288A JP 18576288 A JP18576288 A JP 18576288A JP 2613635 B2 JP2613635 B2 JP 2613635B2
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pressure
pulse wave
pressing plate
pressure pulse
sensitive element
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孝 臼田
昌幸 篠田
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  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

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。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for detecting a pressure pulse wave generated in an artery of a living body from a plurality of positions on the artery.

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に、一般に、生体の表皮
に押圧される押圧板を備え、その押圧板の撓みの振動を
押圧板上の複数個所において非接触にて検出することに
より、表皮下の動脈から発生させられる圧脈波を、複数
の測定点において検出する形式の脈波検出装置が提供さ
れている。
2. Description of the Related Art Pressure pulse waves generated from arteries in synchronization with the heartbeat
Various information indicating the state of the circulatory organ, such as the activity state of the heart, the blood pressure value, the degree of arteriosclerosis, etc., is included. In order to detect such a pressure pulse wave, generally, a pressure plate which is pressed against the epidermis of a living body is provided, and the vibration of the bending of the pressure plate is detected at a plurality of positions on the pressure plate in a non-contact manner. Thus, there is provided a pulse wave detection device of a type in which a pressure pulse wave generated from an artery under the epidermis is detected at a plurality of measurement points.

発明が解決すべき課題 しかしながら、かかる従来の装置においては、一般
に、押圧板およびこれを支持する本体などの熱膨張に起
因して押圧板の撓み状態が変化し、出力信号に無視でき
ない変化が発生する場合がある。特に、比較的低い室温
にある圧脈波検出装置が生体に取り付けられるような場
合には、装着によって圧脈波検出装置の温度が生体の体
温まで急速に変化するので、上記の不都合が顕著とな
る。
Problems to be Solved by the Invention However, in such a conventional apparatus, in general, a bending state of the pressing plate changes due to thermal expansion of the pressing plate and a main body supporting the pressing plate, and a non-negligible change occurs in an output signal. May be. In particular, when a pressure pulse wave detection device at a relatively low room temperature is attached to a living body, the temperature of the pressure pulse wave detection device rapidly changes to the body temperature of the living body due to the attachment, so the above-mentioned inconvenience is remarkable. Become.

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、圧脈波を表す出力信号に
対する温度の影響を解消した圧脈波検出装置を提供する
ことにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a pressure pulse wave detection device that eliminates the influence of temperature on an output signal representing a pressure pulse wave.

課題を解決するための第1の手段 かかる目的を達成するため、本第1発明の要旨とする
ところは、生体の表皮に押圧される第1押圧板を備え、
その第1押圧板の撓み振動を第1押圧板上の複数個所に
おいて非接触にて検出することにより、表皮下の動脈か
ら発生させられる圧脈波を、複数の測定点において検出
する脈波検出装置において、前記第1押圧板と異なる熱
膨張率を有し、その第1押圧板と同様に前記表皮に押圧
され且つ非接触にて撓み振動が検出される第2押圧板を
前記第1押圧板の近傍に設けるとともに、前記第1押圧
板および第2押圧板の熱膨張率の差に起因してそれら第
1押圧板および第2押圧板からそれぞれ検出された信号
の差に基づいて、その第1押圧板の熱膨張による影響が
解消されるように前記圧脈波を表す信号を補正する信号
補正手段を設けたことにある。
First Means for Solving the Problems To achieve this object, the gist of the first invention is to provide a first pressing plate pressed against the epidermis of a living body,
Pulse wave detection for detecting pressure pulse waves generated from the artery under the epidermis at a plurality of measurement points by detecting the flexural vibration of the first press plate in a plurality of places on the first press plate in a non-contact manner. In the device, the second pressing plate, which has a different coefficient of thermal expansion from the first pressing plate, is pressed against the skin similarly to the first pressing plate, and the bending vibration is detected in a non-contact manner by the first pressing plate. In the vicinity of the first pressing plate and the second pressing plate, based on the difference between the signals detected from the first pressing plate and the second pressing plate due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the first pressing plate and the second pressing plate. There is provided a signal correction means for correcting the signal representing the pressure pulse wave so that the influence of the thermal expansion of the first pressing plate is eliminated.

作用および第1発明の効果 このようにすれば、第1押圧板と異なる熱膨張率を有
して第1押圧板と同様に前記表皮に押圧され且つ非接触
にて撓み振動が検出される第2押圧板が設けられるとと
もに、信号補正手段により、その第1押圧板および第2
押圧板からそれぞれ検出された信号の差に基づいて、そ
の第1押圧板の熱膨張による影響が解消されるように前
記圧脈波を表す信号が補正されるので、圧脈波を表す出
力信号に対する温度の影響が解消される。
In this way, the first pressing plate has a different coefficient of thermal expansion from that of the first pressing plate and is pressed against the skin similarly to the first pressing plate, and the bending vibration is detected in a non-contact manner. 2 pressing plate is provided, and the first pressing plate and the second
Based on the difference between the signals detected from the pressure plates, the signal representing the pressure pulse wave is corrected so that the influence of the thermal expansion of the first pressure plate is eliminated. The effect of temperature on temperature is eliminated.

課題を解決するための第2の手段 また、本第2発明の要旨とするところは、複数の第1
の感圧素子が形成された共通の半導体基板と、その半導
体基板を生体の表皮に押圧する押圧手段とを備え、その
表皮内の動脈から発生する圧脈波を前記第1の感圧素子
により検出する形式の圧脈波検出装置において、前記第
1の感圧素子と異なる温度変化特性を有する第2の感圧
素子を前記半導体基板に設けるとともに、その第1の感
圧素子および第2の感圧素子の温度変化特性が互いに異
なることに起因してそれら第1の感圧素子および第2の
感圧素子から検出された信号の差に基づいて、その第1
の感圧素子の温度変化の影響が解消されるように前記圧
脈波を表す信号を補正する信号補正手段を設けたことに
ある。
Second Means for Solving the Problems The gist of the second invention is that a plurality of first
A common semiconductor substrate on which the pressure-sensitive element is formed, and pressing means for pressing the semiconductor substrate against the epidermis of a living body, and a pressure pulse wave generated from an artery in the epidermis is transmitted by the first pressure-sensitive element. In the pressure pulse wave detecting device of the type for detecting, a second pressure-sensitive element having a temperature change characteristic different from that of the first pressure-sensitive element is provided on the semiconductor substrate, and the first pressure-sensitive element and the second pressure-sensitive element are provided. Based on a difference between signals detected from the first pressure-sensitive element and the second pressure-sensitive element due to different temperature change characteristics of the pressure-sensitive elements, the first
A signal correcting means for correcting the signal representing the pressure pulse wave so as to eliminate the influence of the temperature change of the pressure sensitive element.

作用および第2発明の効果 このようにすれば、第1の感圧素子と異なる温度変化
特性を有する第2の感圧素子が設けられるとともに、信
号補正手段により、それら第1の感圧素子および第2の
感圧素子からそれぞれ検出される信号の差に基づいて、
その第1の感圧素子の温度変化の影響が解消されるよう
に圧脈波を表す信号が補正されるので、圧脈波を表す出
力信号に対する温度の影響が解消される。
In this way, the second pressure-sensitive element having a temperature change characteristic different from that of the first pressure-sensitive element is provided, and the first pressure-sensitive element and the second pressure-sensitive element are provided by the signal correction means. Based on the difference between the signals respectively detected from the second pressure-sensitive elements,
Since the signal representing the pressure pulse wave is corrected so that the influence of the temperature change of the first pressure sensing element is eliminated, the influence of the temperature on the output signal representing the pressure pulse wave is eliminated.

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
Examples Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

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。圧脈波検出ヘ
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。本実施
例では、上記ダイヤフラム22,ハウジング16などが上記
本体18を押圧する押圧手段に対応している。
In FIG. 1, a pressure pulse wave detection head 12 is detachably attached to a wrist 10 by a band 14. The pressure pulse wave detection head 12 has a bottomed cylindrical housing 16 and a housing 16.
And a diaphragm 22 that is provided between the housing 16 and the main body 18 to support the main body 18 and form a pressure chamber 20 in the housing 16. When supplied to the pressure chamber 20 via the pressure control valve 26, the main body 18 is pressed onto the radial artery 30 located on the radius 28. In the present embodiment, the diaphragm 22, the housing 16, and the like correspond to a pressing means for pressing the main body 18.

本体18は、硬い樹脂、金属、セラミックなどから成
り、たとえば十数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、その押圧面32には矩形を成す一対の凹陥
部31および33と、この凹陥部31に開口し且つ凹陥部31の
長手方向に沿って1列に配列された複数本の貫通孔34
と、凹陥部33に開口し且つ凹陥部33の長手方向に沿って
1列に配列された複数本の貫通孔35備えている。
The main body 18 is made of a hard resin, metal, ceramic, or the like, and is made of a highly rigid material having a thickness of, for example, about ten and several mm. As shown in detail in FIGS. The pressing surface 32 has a pair of rectangular recesses 31 and 33, and a plurality of through holes 34 opened in the recess 31 and arranged in a row along the longitudinal direction of the recess 31.
And a plurality of through-holes 35 opened in the recess 33 and arranged in a line along the longitudinal direction of the recess 33.

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2/100mm程度の比較的薄い金属板或いはプラス
ティック板、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および37が貼着されている。この
押圧板36および37は、互いに異なる熱膨張率βおよび
βを有し、前記凹陥部31および33の開口を塞ぐように
固着されている。本実施例では、上記押圧板36が第1押
圧板として機能し、上記押圧板37が第2押圧板として機
能している。なお、上記貫通孔34および35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0.1mm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。
The pressing surface 32 of the main body 18 has a flexible pressing plate 36 such as a relatively thin metal plate or plastic plate of about 2/100 mm or a relatively thin stainless steel plate plated with gloss. And 37 are stuck. The pressing plates 36 and 37 have different coefficients of thermal expansion β 1 and β 2 from each other, and are fixed so as to close the openings of the recesses 31 and 33. In this embodiment, the pressing plate 36 functions as a first pressing plate, and the pressing plate 37 functions as a second pressing plate. Note that the interval between the through holes 34 and 35 corresponds to the interval between the measurement points of the pressure pulse wave, and the radial artery 30
The distance is determined to be sufficiently smaller than the diameter of the radial artery, for example, about 0.1 mm, so that at least three to five measurement points are located within the diameter of the radial artery 30.

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。また、貫通孔35に
も、複数本の光ファイバ41a、41b、41c・・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37
と対向させられている。上記複数本の光ファイバ40a、4
0b、40c・・および41a、41b、41c・・の端部は、部分球
状に形成されて集光機能が備えられている。複数本の光
ファイバ40a、40b、40c・・および41a、41b、41cの他端
部は、圧脈波信号出力装置42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・・および41a、41b、41c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。第4図に示すように、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無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5
0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SMa0を出力する圧脈波検出回路54とを備えてい
る。
A plurality of optical fibers 40a, 40b, 40c
One end of each of them is fitted, and the end faces of these one end are opposed to the pressing plate 36. Further, one ends of a plurality of optical fibers 41a, 41b, 41c,... Are fitted into the through holes 35, and the end surfaces of the one ends are pressed by the pressing plate 37.
It is made to face. The plurality of optical fibers 40a, 4
The ends of 0b, 40c,... And 41a, 41b, 41c,. The other ends of the plurality of optical fibers 40a, 40b, 40c... And 41a, 41b, 41c are fixed to the pressure pulse wave signal output device. The pressure pulse wave signal output device 42 includes the plurality of optical fibers 40a, 40b,
40c... And 41a, 41b, 41c have the same configuration, and therefore, the optical fiber 40a will be described below. As shown in FIG. 4, the pressure pulse wave signal output device 42 includes a laser light source 44 that outputs laser light having the same phase, and a convex lens 46 that converts the light output from the laser light source 44 into parallel light.
And a non-polarizing beam splitter 48 for splitting the beam
A mirror 49 for returning the light reflected by the non-polarizing beam splitter 48, and a convex lens 5 for making the light passing through the non-polarizing beam splitter 48 incident on the other end surface of the optical fiber 40a.
0, and the photosensor 52 for receiving the light extracted by the non-polarizing beam splitter 48 of the propagating through the optical fiber 40a reflected light, pressure pulse wave detection to output the pulse-wave signal SMa 0 based on the output signal of the photosensor 52 And a circuit 54.

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SMa0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SMa0を出力する。
第5図は、この圧脈波信号SMa0が表す圧脈波の1周期分
を示している。
In the pressure pulse wave signal output device 42 configured as described above, the portion of the pressing plate 36 corresponding to the opening of the through hole 34 located at the left end in FIG. 2, that is, faces the distal end surface of the optical fiber 40a. PPW signal SMa 0 representing the pressure pulse wave that acts on part is adapted to be outputted from the pressure-pulse-wave detection circuit 54. That is, of the laser light output from the laser light source 44, one laser light reflected by the non-polarization beam splitter 48 is reflected by the mirror 49, passes through the non-polarization beam splitter 48, and is received by the photosensor 52. Of the laser light output from the laser light source 44, the other laser light transmitted through the non-polarizing beam splitter 48 is applied to a pressing plate 36 via an optical fiber 40a known as a rod lens, and the pressing plate 36 After being reflected, it is again guided to the optical fiber 40a and returned to the non-polarizing beam splitter 48. Then, the light is reflected by the non-polarizing beam splitter 48 and received by the photosensor 52. Therefore, the laser light received by the photosensor 52 is light reflected by the mirror 49, that is, light reflected by the pressing plate 36, that is, interference light between the measurement light, and in this embodiment, the pressing plate 36 The phase of the interference light is changed by the change in the optical path of the measurement light due to the deflection corresponding to the pressure acting on the interference light. The pressure pulse wave detection circuit 54 sequentially counts the phase change of the interference light corresponding to the minute displacement of the pressing plate 36 at every predetermined small minute unit time, and based on the counted value, the cycle of the pressing plate 36 manner and outputs a pulse wave signal SMa 0 representing the pressure pulse wave acting.
Figure 5 shows one cycle of the pressure pulse wave represented by the pulse-wave signal SMa 0.

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SMa0、SMb0、SMC0・・
・およびSMa1、SMb1、SMc1・・・が圧脈波信号出力装置
42から制御装置56に供給されるのであるが、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、温度変化に関連した影響を自動的に除去して正確な
脈波信号をそれぞれ作成する。すなわち、押圧板36およ
び37は互いに近傍に配設されていることから同一の押圧
条件にて押圧されるので、先ず、第6図のステップS1に
おいて押圧板36からの反射光に基づく圧脈波信号のう
ち、たとえば最大の信号SMc0と、押圧板37からの反射光
に基づく圧脈波信号のうち、最大の信号SMc1とを読み込
むとともに、ステップS2において、それら信号SMc0と信
号SMc1との差信号ΔSMが算出される。この差信号ΔSM
は、たとえば最大ピーク値同士或いは最小ピーク値同士
を比較することにより算出される。この差信号ΔSMは、
押圧板36および37の熱膨張率βおよびβの差に起因
するものであるから、上記差信号ΔSMの大きさ(割合)
は脈波センサ12の温度に関連する。したがって、本実施
例では、上記差信号ΔSMの大きさと脈波信号の補正定数
Kとの関係が押圧板36の熱膨張による影響が解消される
ように予め実験的に求められ且つ記憶されており、ステ
ップS3では、たとえば第7図に示す関係から実際の差信
号ΔSMに基づいて補正定数Kが求められる。そして、ス
テップS4では、たとえば脈波信号SMc0の各データポイン
ト値と上記補正定数Kとが順次乗算されることにより、
補正後の脈波信号SMc0が得られる。他の脈波信号SMa0
SMb0・・・も同様に必要に応じてそれぞれ補正される。
As described above, the pressure pulse wave signals SMa 0 , SMb 0 , SMC 0 ... Representing the pressure pulse waves at each measurement point located on the radial artery 30
. And SMa 1 , SMb 1 , SMc 1 ... are pressure pulse wave signal output devices
It is supplied to the control device 56 from the control device 56.
Processes the input signal in accordance with a pre-stored program, and automatically removes the effects associated with temperature changes to create accurate pulse wave signals. That is, since the pressing plates 36 and 37 are disposed close to each other and are pressed under the same pressing condition, first, in step S1 of FIG. 6, the pressure pulse wave based on the reflected light from the pressing plate 36 Among the signals, for example, the maximum signal SMC 0 and the maximum signal SMC 1 among the pressure pulse wave signals based on the reflected light from the pressing plate 37 are read, and in step S2, the signals SMC 0 and SMC 1 are read. Is calculated. This difference signal ΔSM
Is calculated, for example, by comparing the maximum peak values or the minimum peak values. This difference signal ΔSM is
The magnitude (ratio) of the difference signal ΔSM is caused by the difference between the thermal expansion coefficients β 1 and β 2 of the pressing plates 36 and 37.
Is related to the temperature of the pulse wave sensor 12. Therefore, in the present embodiment, the relationship between the magnitude of the difference signal ΔSM and the correction constant K of the pulse wave signal is experimentally determined and stored in advance so that the influence of the thermal expansion of the pressing plate 36 is eliminated. In step S3, a correction constant K is obtained from the relationship shown in FIG. 7, for example, based on the actual difference signal ΔSM. In step S4, for example, each data point value of the pulse wave signal SMC 0 is sequentially multiplied by the correction constant K,
The corrected pulse wave signal SMC 0 is obtained. Other pulse wave signals SMa 0 ,
SMb 0 ··· is also corrected, respectively, if necessary in the same way.

このようにして補正された脈波信号SMa0、SMb0、SMc0
・・・は、温度の影響がそれぞれ除去されたものである
から、制御装置56は、たとえば、第5図に示す脈波形状
を表示したり、或いは、特願昭62−130879号(特開昭63
−293424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
動脈硬化度を測定し、図示しない出力装置へその結果を
出力する。
Pulse wave signals SMa 0 , SMb 0 , SMC 0 corrected in this way
.. Have the effects of temperature removed, and the control device 56 displays, for example, the pulse wave shape shown in FIG. 1988
No. 293424), a pressure pulse wave at a measurement point which is not affected by the tension of the arterial tube wall is selected to continuously monitor the blood pressure value, or, as disclosed in Japanese Patent Application No. 63-87720.
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-259836, the arterial stiffness is measured based on the pressure pulse wave obtained while changing the pressing force of the main body 18, and the result is output to an output device (not shown). Output.

上記のように、本実施例においては、互いに熱膨張率
が異なる押圧板36および37を用いて同様な押圧条件で押
圧し、それら押圧板36および37の反射光からそれぞれ得
られる脈波信号の差信号ΔSMを算出し、予め求められた
関係からその差信号ΔSMに基づいて補正値Kを算出し、
この補正値Kを用いて脈波信号を修正するので、温度の
影響を除去した脈波信号を自動的に得ることができる。
したがって、精度の高い脈波形状を表示したり、或いは
補正後の脈波信号に基づいて精度の高い測定を行うこと
ができる。
As described above, in the present embodiment, pressing is performed under the same pressing condition using the pressing plates 36 and 37 having different thermal expansion coefficients from each other, and the pulse wave signals obtained from the reflected lights of the pressing plates 36 and 37, respectively. A difference signal ΔSM is calculated, and a correction value K is calculated based on the difference signal ΔSM from a relationship obtained in advance,
Since the pulse wave signal is corrected using the correction value K, a pulse wave signal from which the influence of temperature has been removed can be automatically obtained.
Therefore, a highly accurate pulse wave shape can be displayed, or highly accurate measurement can be performed based on the corrected pulse wave signal.

また、本実施例によれば、温度センサを設ける場合に
比較して、温度検出素子および回路を圧脈波センサ12に
設けなくてもよいので、小型且つ安価となる利点があ
る。
Further, according to the present embodiment, the temperature detecting element and the circuit need not be provided in the pressure pulse wave sensor 12 as compared with the case where the temperature sensor is provided, and thus there is an advantage that the size and cost are reduced.

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の
実施例において前述の説明と共通する部分には同一の符
号を付して説明を省略する。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same reference numerals are given to portions common to the above description, and the description will be omitted.

第8図において、本実施例の脈波センサ12の本体18に
は、一列の光ファイバ40a 40b 40c・・・が設けられて
いる。押圧板36の端部に隣接して、その熱膨張率β
異なる熱膨張率βを有する小押圧板60が配設されてい
る。本実施例では、この小押圧板60が第2押圧板として
機能する。上記小押圧板60には、橈骨動脈30から発生さ
せられる圧脈波は殆ど感応せず、専ら圧脈波センサ12に
よる押圧力に感応する位置に配設されているから、この
小押圧板60からの反射光に基づいて得られる脈波信号SM
kと押圧板36の端部からの反射光に基づいて得られる脈
波信号SMaとの差信号ΔSM1を求め、予め求められた関係
からこの差信号ΔSM1に基づいて補正定数Kを決定し、
前述の実施例と同様に補正することができる。これによ
り、前述の実施例と同様の効果が得られる。
In FIG. 8, the main body 18 of the pulse wave sensor 12 of this embodiment is provided with a row of optical fibers 40a, 40b, 40c,. A small pressing plate 60 having a coefficient of thermal expansion β 3 different from the coefficient of thermal expansion β 1 is disposed adjacent to the end of the pressing plate 36. In the present embodiment, the small pressing plate 60 functions as a second pressing plate. Since the pressure pulse wave generated from the radial artery 30 is almost insensitive to the small pressing plate 60 and is disposed exclusively at a position sensitive to the pressing force by the pressure pulse wave sensor 12, the small pressing plate 60 Pulse signal SM obtained based on the reflected light from
determining a difference signal DerutaSM 1 and pulse wave signals SMa obtained based on the reflected light from the end of the k and the pressing plate 36, to determine the correction constant K on the basis of previously obtained relation to the difference signal DerutaSM 1 ,
The correction can be made in the same manner as in the above-described embodiment. Thereby, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

第9図において、圧脈波検出ヘッド12の本体18は、セ
ラミック基板61が固定された枠状のフレーム62と、セラ
ミック基板61に固着された半導体基板64とを備えてい
る。半導体基板64の一面には、凹陥部66a,66b,・・・66
jが一直線に沿って複数箇所設けられることにより、局
所的な薄肉部が形成されている。これら薄肉部には、既
知の半導体技術により歪に対応して抵抗値が変化する感
圧抵抗、歪に対応してP−N接合部分の電流が変化する
感圧ダイオード、或いは感圧トランジスターが形成され
ることにより、複数の感圧素子68a,68b,・・・68jがた
とえば0.3mm間隔で形成されている。凹陥部66a,66b,・
・・66j内には、圧力伝達媒体として機能する軟質のシ
リコンゴム70a,70b,・・・70jが充填されており、半導
体基板64が皮膚に押圧されたときには、橈骨動脈30から
発生する圧脈波が感圧素子68a,68b,・・・68jにおいて
感知される。セラミック基板61上には図示しない導体配
線が設けられている一方、半導体基板64上の配線との間
は図示しないワイヤを介してボンディングされており、
それ等ワイヤおよび導体配線を介して圧脈波を表す信号
が感圧素子68a,68b,・・・68jから制御装置56へ出力さ
れる。
In FIG. 9, the main body 18 of the pressure pulse wave detecting head 12 includes a frame-shaped frame 62 to which a ceramic substrate 61 is fixed, and a semiconductor substrate 64 fixed to the ceramic substrate 61. On one surface of the semiconductor substrate 64, recesses 66a, 66b,.
By providing j at a plurality of locations along a straight line, a locally thin portion is formed. In these thin portions, a pressure-sensitive resistor whose resistance value changes in response to strain by a known semiconductor technology, a pressure-sensitive diode or a pressure-sensitive transistor whose current in a PN junction changes in response to strain are formed. Thus, a plurality of pressure-sensitive elements 68a, 68b,... 68j are formed at intervals of, for example, 0.3 mm. Recesses 66a, 66b,
.. 66j are filled with soft silicone rubber 70a, 70b,... 70j functioning as a pressure transmission medium, and when the semiconductor substrate 64 is pressed against the skin, a pressure pulse generated from the radial artery 30 Waves are sensed at the pressure sensitive elements 68a, 68b, ... 68j. While conductor wiring (not shown) is provided on the ceramic substrate 61, the wiring with the wiring on the semiconductor substrate 64 is bonded via a wire (not shown),
A signal representing a pressure pulse wave is output from the pressure-sensitive elements 68a, 68b,... 68j to the control device 56 via these wires and conductor wiring.

本実施例においては、たとえば感圧素子68jには他の
感圧素子68a,68b,・・・と比較して異なる温度特性が設
けられている。すなわち、感圧素子68jの肉厚、および
/または凹陥部66j内に充填するシリコンゴム70jの熱膨
張率が他のものと比較して変更されることにより、感圧
素子68jの出力信号が温度変化により受ける変化が異な
るようにされている。このため制御装置56では、たとえ
ば感圧素子68aの出力信号と感圧素子68jの出力信号との
差信号ΔSMが算出されるとともに、前述の実施例と同様
に、予め求められた関係からその差信号ΔSMに基づいて
補正定数Kが算出され、第8図の実施例と同様に、その
補正定数Kにより各感圧素子68a,68b,・・・から出力さ
れた信号がそれぞれ補正される。それ故、本実施例にお
いても、前述の実施例と同様の効果が得られる。なお、
半導体基板64に2列の感圧素子を設け、一方の列の感圧
素子に対して他方の列の感圧素子の温度特性が異なるよ
うに設けてもよい。この場合には、第1図の実施例と同
様に補正される。
In this embodiment, for example, the pressure-sensitive element 68j is provided with a different temperature characteristic as compared with the other pressure-sensitive elements 68a, 68b,. That is, the thickness of the pressure-sensitive element 68j and / or the coefficient of thermal expansion of the silicon rubber 70j filled in the recess 66j is changed as compared with those of the others, so that the output signal of the pressure-sensitive element 68j becomes temperature-dependent. The change received by the change is made different. For this reason, the control device 56 calculates a difference signal ΔSM between the output signal of the pressure-sensitive element 68a and the output signal of the pressure-sensitive element 68j, for example. A correction constant K is calculated based on the signal ΔSM, and the signals output from the pressure-sensitive elements 68a, 68b,... Are respectively corrected by the correction constant K, as in the embodiment of FIG. Therefore, also in this embodiment, the same effects as in the above-described embodiment can be obtained. In addition,
Two rows of pressure-sensitive elements may be provided on the semiconductor substrate 64 so that the temperature characteristics of the pressure-sensitive elements in one row are different from those in the other row. In this case, correction is made in the same manner as in the embodiment of FIG.

以上、本発明の一実施例を示す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。
As described above, the present invention has been described with reference to the drawings showing one embodiment, but the present invention can be applied to other aspects.

たとえば、前述の実施例においては、橈骨動脈30から
発生する圧脈波が検出されるように説明されていたが、
圧脈波センサ12は他の動脈から発生する圧脈波を検出す
るために他の動脈に押圧されてもよいのである。
For example, in the above-described embodiment, it has been described that the pressure pulse wave generated from the radial artery 30 is detected.
The pressure pulse wave sensor 12 may be pressed by another artery to detect a pressure pulse wave generated from another artery.

また、前述の押圧板36および37には、前記貫通孔34お
よび35に対応する各部分の間において、複数本のスリッ
トが、押圧板36および37の厚み方向に貫通するととも
に、押圧板36および37が生体の表皮に押圧された状態に
おいて橈骨動脈30に略平行な方向、すなわち押圧板36お
よび37の幅方向においては押圧板36および37の耐久性を
損なわない程度に端縁から所定距離控えて、その幅方向
に沿って形成されてもよい。このようにすれば橈骨動脈
30の脈動に対応して押圧板36および37が撓んで振動する
状態では、貫通孔34に対応する各部分、すなわち押圧板
36および37上の各振動検出点がスリットによって各々分
離されているため、それら検出点において検出される振
動が相互に干渉し合うことが好適に防止される。
Further, in the above-described pressing plates 36 and 37, between the portions corresponding to the through holes 34 and 35, a plurality of slits penetrate in the thickness direction of the pressing plates 36 and 37, and the pressing plates 36 and 37 In a state where 37 is pressed against the epidermis of the living body, in a direction substantially parallel to the radial artery 30, that is, in the width direction of the pressing plates 36 and 37, a predetermined distance is kept from the edge so as not to impair the durability of the pressing plates 36 and 37. Thus, it may be formed along the width direction. This way, the radial artery
In a state where the pressing plates 36 and 37 flex and vibrate in response to the pulsation of 30, each portion corresponding to the through hole 34, that is, the pressing plate
Since the respective vibration detection points on 36 and 37 are separated from each other by the slits, the vibrations detected at the detection points are preferably prevented from interfering with each other.

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良い。
Further, the main body 18 in the above-described embodiment is provided with a diaphragm.
It is designed to be driven in the pressing direction by 22,
In addition, a driving device for moving in a direction intersecting with the radial artery 30 or a rocking positioning device for positioning a rocking position around one axis parallel to the radial artery 30 may be provided.

また、前述の実施例においては、各圧脈波測定点毎に
一本の光ファイバ40a、40b、40c・・・が設けられてい
るが、複数本から成る一束の光ファイバがそれぞれ設け
られても良い。
In the above-described embodiment, one optical fiber 40a, 40b, 40c,... Is provided for each pressure pulse wave measurement point, but a single bundle of optical fibers is provided. May be.

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、受光用光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。
In the above-described embodiment, the pressure pulse wave is detected based on the phase difference of the interference light. However, the pressure pulse wave is detected based on a change in the amount of reflected light generated in association with the bending of the pressing plate 36. You may make it. In this case, a bundle of optical fibers composed of, for example, one or more irradiation optical fibers and a light receiving optical fiber bundled around its periphery is used for each pressure pulse wave measurement point. When the reflected light guided by the optical fiber is received by the optical sensor, a pressure pulse wave signal is output. The light source at this time may be a light source such as an LED or a lamp as long as the light output is constant.

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。
In the above-described embodiment, the pressure pulse wave is detected based on the phase difference of the interference light. However, the phase difference due to the Doppler shift may be detected using optical heterodyne. That is, a laser light source that outputs laser light of two orthogonal frequencies is used, the two-frequency laser light is separated into two optical paths of measurement light and reference light, the optical path of the reference light is fixed, and the optical path of the measurement light is In addition to the optical path reflected by the pressing plate, a measurement beat signal is created by combining the reflected measurement light and the reference light, and a reference beat signal is created by combining two orthogonal frequencies immediately after being output from the laser light source. And outputs a pressure pulse wave signal based on the shift between the measured beat signal and the reference beat signal.

また、前述の実施例では、光源および受光素子が圧脈
波検出ヘッド12と別体に配設されていたが、一体に設け
られてもよい。このような場合には、たとえば、複数の
レンズが電子ビーム露光技術により100β間隔で一列に
配設されたマイクロレンズアレイや、半導体チップ上に
発光部および受光部が100μ間隔でそれぞれ複数形成さ
れたLEDアレイおよび受光素子アレイが押圧板36の上方
に適当な間隔を隔てて重ねられる。
Further, in the above-described embodiment, the light source and the light receiving element are provided separately from the pressure pulse wave detection head 12, but may be provided integrally. In such a case, for example, a microlens array in which a plurality of lenses are arranged in a line at an interval of 100β by an electron beam exposure technique, or a plurality of light emitting units and light receiving units are formed on a semiconductor chip at an interval of 100μ, respectively. The LED array and the light receiving element array are stacked above the pressing plate 36 at an appropriate interval.

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。
The above is merely an embodiment of the present invention, and the present invention can be variously modified without departing from the spirit thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

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図および第3図は、第1図の実施例の圧脈波
検出ヘッドの本体を示す一部を切り欠いた斜視図および
側面断面図である。第4図は第1図の実施例の圧脈波信
号出力装置の構成を詳しく説明する図である。第5図
は、第4図の装置から出力された脈波信号の例を示す図
である。第6図は、第1図の実施例の作動を説明するフ
ローチャートである。第7図は、第6図のフローチャー
トの説明において用いられる関係を示す図である。第8
図は、本発明の他の実施例を示す図である。第9図は、
本発明の他の実施例の一部を示す図である。 12:圧脈波検出センサ 16:ハウジング 22:ダイヤフラム 30:橈骨動脈(動脈) 36:押圧板(第1押圧板) 37:押圧板(第2押圧板) 60:小押圧板(第2押圧板) 64:半導体基板 68a,b,・・・:感圧素子(第1の感圧素子) 68j:感圧素子(第2の感圧素子)
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of one embodiment of the present invention. 2 and 3 are a partially cutaway perspective view and a side sectional view showing the main body of the pressure pulse wave detecting head of the embodiment of FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining in detail the configuration of the pressure pulse wave signal output device of the embodiment of FIG. FIG. 5 is a diagram showing an example of a pulse wave signal output from the apparatus of FIG. FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment of FIG. FIG. 7 is a diagram showing the relationship used in the description of the flowchart of FIG. 8th
The figure shows another embodiment of the present invention. Fig. 9
FIG. 7 is a diagram showing a part of another embodiment of the present invention. 12: pressure pulse wave detection sensor 16: housing 22: diaphragm 30: radial artery (artery) 36: pressing plate (first pressing plate) 37: pressing plate (second pressing plate) 60: small pressing plate (second pressing plate) 64: semiconductor substrate 68a, b,...: Pressure-sensitive element (first pressure-sensitive element) 68j: pressure-sensitive element (second pressure-sensitive element)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】生体の表皮に押圧される第1押圧板を備
え、該第1押圧板の撓み振動を該第1押圧板上の複数個
所において非接触にて検出することにより、該表皮下の
動脈から発生させられる圧脈波を、複数の測定点におい
て検出する圧脈波検出装置において、 前記第1押圧板と異なる熱膨張率を有し、該第1押圧板
と同様に前記表皮に押圧され且つ非接触にて撓み振動が
検出される第2押圧板を前記第1押圧板の近傍に設ける
とともに、前記第1押圧板および第2押圧板の熱膨張率
の差に起因して該第1押圧板および第2押圧板からそれ
ぞれ検出された信号の差に基づいて、該第1押圧板の熱
膨張による影響が解消されるように前記圧脈波を表す信
号を補正する信号補正手段を設けたことを特徴とする圧
脈波検出装置。
A first pressing plate which is pressed against the epidermis of a living body, wherein a flexural vibration of the first pressing plate is detected at a plurality of positions on the first pressing plate in a non-contact manner, whereby the subcutaneous skin is detected. In a pressure pulse wave detection device that detects a pressure pulse wave generated from an artery at a plurality of measurement points, the pressure pulse wave has a coefficient of thermal expansion different from that of the first pressing plate. A second pressing plate, which is pressed and whose bending vibration is detected in a non-contact manner, is provided in the vicinity of the first pressing plate, and the second pressing plate is deformed due to a difference in thermal expansion coefficient between the first pressing plate and the second pressing plate. Signal correction means for correcting the signal representing the pressure pulse wave based on the difference between the signals detected from the first pressing plate and the signal detected from the second pressing plate so as to eliminate the influence of the thermal expansion of the first pressing plate. A pressure pulse wave detection device, comprising:
【請求項2】複数の第1の感圧素子が形成された共通の
半導体基板と、該半導体基板を生体の表皮に押圧する押
圧手段とを備え、該表皮内の動脈から発生する圧脈波を
前記第1の感圧素子により検出する形式の圧脈波検出装
置において、 前記第1の感圧素子と異なる温度変化特性を有する第2
の感圧素子を前記半導体基板に設けるとともに、該第1
の感圧素子および第2の感圧素子の温度変化特性が互い
に異なることに起因して該第1の感圧素子および第2の
感圧素子から検出された信号の差に基づいて、該第1の
感圧素子の温度変化の影響が解消されるように前記圧脈
波を表す信号を補正する信号補正手段を設けたことを特
徴とする圧脈波検出装置。
2. A pressure pulse wave generated from an artery in the epidermis, comprising: a common semiconductor substrate on which a plurality of first pressure-sensitive elements are formed; and pressing means for pressing the semiconductor substrate against the epidermis of a living body. Pressure pulse wave detecting device of the type detecting the pressure by the first pressure-sensitive element, wherein a second temperature change characteristic different from that of the first pressure-sensitive element
A pressure-sensitive element provided on the semiconductor substrate;
Based on a difference between signals detected from the first pressure-sensitive element and the second pressure-sensitive element due to different temperature change characteristics of the pressure-sensitive element and the second pressure-sensitive element. A pressure pulse wave detection device, comprising: a signal correction unit for correcting a signal representing the pressure pulse wave so that the influence of a temperature change of the pressure sensing element is eliminated.
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