JP2656781B2 - 脈波検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は動脈から発生する脈波を検出するための脈波
検出装置に関するものである。

従来技術 容器状を成して生体表面を覆うように装着されるハウ
ジングと、そのハウジング内に設けられ、その生体表面
の動脈上に押圧される押圧面を有する押圧部材とを備え
た脈波センサを用いてその動脈から発生する脈波を検出
する脈波検出脈波検出装置が知られている。

発明が解決すべき問題点 ところで、斯かる脈波検出装置により脈波を検出する
に際しては、通常、押圧部材の押圧面の予め定められた
所定位置を動脈上に位置させる必要があるが、押圧部材
により生体表面を押圧したときに動脈が逃げてしまって
前記押圧面の予め定められた所定位置を動脈上に位置さ
せることが容易でない場合があった。このことは、生体
表面に近接して位置する所謂橈骨骨動脈等から脈波を検
出する場合において特に顕著である。

これに対し、たとえば本出願人が先に出願した実願昭
62−178067号に記載されているように、押圧部材をハウ
ジング内において動脈と略直交する方向の移動可能に設
ければ、たとえ押圧部材を生体表面に押圧したときに動
脈が逃げたとしても、その押圧部材を移動させることに
より前記押圧面の予め定められた所定位置を動脈上に位
置させ得ると考えられる。

しかし、この場合において、動脈は常に生体表面に対
して略直角な方向から押圧部材により押圧されることに
起因して、押圧部材を移動させて前記押圧面の予め定め
られた所定位置を一旦動脈上に位置させたとしても、そ
の後において生体の体動等により動脈が再び前記所定位
置から逃げてしまうおそれがある。また、前記押圧面の
予め定められた所定位置の動脈に対するずれ量が比較的
大きい場合には、押圧部材を生体表面に押圧しつつ移動
させる際に押圧部材と共に生体表面の表皮が比較的大き
く連れ動かされて表皮に比較的大きな張力を生ずる場合
があるのである。

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にして為されたものであっ
て、その目的とするところは、押圧部材および動脈の相
対位置を一層確実に規制し得るとともに、押圧部材を生
体表面に押圧した状態で前記押圧面の予め定められた所
定位置を動脈上に位置させる際に、表皮に生ずる張力を
好適に低減し得る技術を提供することにある。斯かる目
的を達成するために、本発明は、前記のような脈波検出
装置において、（ａ）前記押圧部材を前記生体表面に押
圧しつつ前記動脈と略平行な一軸心まわりに揺動させる
揺動装置と、（ｂ）その動脈を前記押圧面の予め定めら
れた所定位置まで移動させるように前記押圧部材の揺動
位置を制御する制御装置とを含むことを特徴とする。

作用および発明の効果 このようにすれば、押圧部材は、揺動装置により生体
表面に押圧されつつ動脈と略平行な一軸心まわりに揺動
させられるとともに、制御装置により動脈を押圧面の予
め定められた所定位置まで移動させるように揺動位置が
制御されるので、動脈は生体表面に対して所定角度傾斜
した方向から押圧部材により押圧されることとなり、こ
れにより、動脈が前記押圧面の予め定められた所定位置
まで移動させられた後にその動脈が生体表面に略沿って
逃げるのを好適に抑制し得て、押圧部材および動脈の相
対位置を一層確実に規制し得る一方、押圧部材の揺動に
伴って動脈自体が生体表面の表皮および押圧部材に対し
て相対移動させられて押圧面の予め定められた所定位置
に位置させられることとなり、これにより、押圧部材の
動脈に対するずれ量が比較的大きい場合においても、押
圧部材を生体表面に押圧した状態で動脈と略直交する方
向へ移動させる場合に比べて、生体表面に押圧された押
圧部材と共に表皮が生体表面に略沿って連れ動かされる
のを好適に抑制し得て、表皮に比較的大きな張力が生ず
るのを効果的に防止し得る。

実施例 以下、本発明の一適用例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は脈波検出装置の回路図を示す図であって、10
は脈波センサである。脈波センサ10は、容器状を成すハ
ウジング12を有しており、そのハウジング12が人体の手
首14の表面15を覆うように、すなわちハウジング12の開
口端が表面15に対向する状態でバンド16により手首14に
着脱可能に取り付けられるようになっている。上記表面
15が本実施例の生体表面に相当する。ハウジング12の内
部には、ダイヤフラム18等を介して押圧部材20がハウジ
ング12の開口方向への移動可能に設けられており、これ
らハウジング12およびダイヤフラム18等によって第一圧
力室22が形成されている。この第一圧力室22内には、流
体供給源24から調圧弁26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、押圧部材20
はその圧力流体の圧力に応じた押圧力で前記表面15に押
圧される。なお、第１図において、27,27はローラであ
る。

上記押圧部材20は、第１図および第２図に示すよう
に、単結晶シリコン等から成り、前記表面15に押圧され
る押圧面28を有する半導体チップ30と、その押圧面28に
形成された多数の感圧ダイオード32とを備えて構成され
ており、感圧ダイオード32により橈骨動脈34から発生し
て表面15に伝達される脈波の圧力振動を検出する。この
橈骨動脈34は、本実施例の動脈に相当するものであっ
て、手首の橈骨付近に位置している。これら感圧ダイオ
ード32は橈骨動脈34と略直交する方向に互違いに２列で
配列されており、その大きさおよび間隔は、橈骨動脈34
の直上部に複数のものが位置し得るように設定されてい
るとともに、多数の感圧ダイオード32のうちの橈骨動脈
34と略直交する方向における両外側に位置する感圧ダイ
オード32間の間隔、すなわち押圧部材20の圧力検出範囲
R_p（第２図参照）は、通常、橈骨動脈34の押圧時の最大
外径より大きくなるように設定される。各感圧ダイオー
ド32から出力された電気信号、すなわち上記脈波の圧力
信号に対応する脈波信号SMは制御装置36に供給される。
制御装置36はマイクロコンピュータを有して構成されて
おり、予め定められたプログラムに従って、調圧弁26へ
駆動信号SD1を出力して第一圧力室22の圧力を調整し且
つ後述の切換弁装置56へ駆動信号SD2を出力して後述の
第二圧力室52,54の圧力を調整するとともに、入力され
た脈波信号SMに基づいて脈波を検出し且つ表示記録信号
SIを出力して検出した脈波を表示・記録装置42に表示記
録させる。

ここで、本実施例においては、前記押圧部材20は橈骨
動脈34と略平行な一軸心まわりに揺動可能に設けられて
いる。すなわち、前記ダイヤフラム18の第一圧力室22側
と反対側の面には、第１図に示すように、板状部材44が
固定されており、この板状部材44のダイヤフラム18側と
反対側の面であって橈骨動脈34と略直交する方向の中央
部には、橈骨動脈34と略平行な方向に沿って軸46が取り
付けられている。一方、押圧部材20の橈骨動脈34と略平
行な方向において前記押圧面28の両側に位置する部分に
は、第１図および第２図に示すように、一対のブラケッ
ト48,48が突設されており、押圧部材20はブラケット48,
48を介して前記軸46に揺動可能に取り付けられている。
本実施例においては、この軸46の軸心がクレームにおけ
る一軸心に相当する。

また、押圧部材20の橈骨動脈34と略直交する方向にお
いて前記押圧面28の両側に位置する部分と前記板状部材
44との間には、第１図および第２図に示すように、橈骨
動脈34と略平行な方向に沿ってゴム製のベローズ49,50
が一体的に固着されており、これらベローズ49,50の内
部に第二圧力室52,54が形成されている。これら第二圧
力室52,54は、弾性変形可能なゴム管55,55および切換弁
装置56を介して流体供給源58と接続されており、切換弁
装置56が駆動信号SD2に従って切り換えられることによ
り、流体供給源58から第二圧力室52あるいは54へ圧力エ
ア等の圧力流体が択一的に供給され、これにより、ベロ
ーズ49あるいは50が伸長させられつつ押圧部材20が前記
軸46まわりに揺動（回動）させられるようになってい
る。本実施例においては、ブラケット48,48、ベローズ4
9,50およびゴム管55,55が、押圧部材20を生体表面15に
押圧しつつ橈骨動脈34と略平行な軸46まわりに揺動させ
る揺動装置として機能している。板状部材44のダイヤフ
ラム18側の面の中央部にはハウジング12の底部側へ突き
出す筒状部材60が固着されているとともに、ハウジング
12の底部の内表面であって且つ前記筒状部材60と対応す
る位置にはガイドロッド62が突設されており、筒状部材
60のガイド穴にガイドロッド62が摺動可能に嵌合させら
れることにより、押圧部材20がハウジング12の底部と略
平行な状態で表面15に向かって押し出されるようになっ
ている。これにより、ベローズ49あるいは50の伸長に伴
って押圧部材20が好適に回動させられるのである。この
場合において、好適には、ベローズ49,50に、それらの
外周方向への変形を抑制するための拘束リングが一体的
に設けられる。また、前記切換弁装置56は、常には第二
圧力室52,54への圧力流体の供給を許容せず且つ第二圧
力室52,54内の排圧を許容しない中立位置に維持されて
いるが、駆動信号SD2に従って、第二圧力室52内への圧
力流体の供給を許容し且つ第二圧力室54内の排圧を許容
する位置あるいは第二圧力室54内への圧力流体の供給を
許容し且つ第二圧力室52内の排圧を許容する位置に適宜
切り換えられるようになっている。

以上のように構成された脈波検出装置においては、ハ
ウジング12をバンド14によって前記表面15に取り付けた
後、制御装置36の図示しない起動スイッチが操作される
と、第一圧力室22内に圧力流体が供給されて予め定めら
れた一定圧まで昇圧されることにより、押圧部材20が表
面15に押圧されて各感圧ダイオード32から脈波信号SMが
供給されるようになる。上記予め定められた一定圧は、
たとえば、脈波を好適に検出し得る圧力より低い所定の
圧力に設定される。次に、各感圧ダイオード32から供給
された脈波信号SMの振幅がそれぞれ算出される。第４図
はその一例を示している。第４図に示す状態において
は、押圧部材20は、第１図に示すように、橈骨動脈34に
対して左方向へ所定量ずれた位置に位置しているため、
第二圧力室54へ圧力流体を供給して押圧部材20を右まわ
りに回動させつつその押圧部材20により橈骨動脈34を第
１図中左方向へ移動させるとともに、必要に応じて第二
圧力室52,54の圧力の微調整を行うことにより、その橈
骨動脈34が前記押圧面28の圧力検出範囲Rpの中央部に位
置させられる。第３図はこのときの状態を示している。
本実施例においては、この圧力検出範囲Rpの中央部分が
予め定められた所定位置に相当する。このようにして橈
骨動脈34を圧力検出範囲Rpの中央部に位置させた後、た
とえば、互いに隣接する感圧ダイオード32から出力され
た予め定められた一定数以上の脈波信号SM（ａ）の振幅
が、各脈波信号SMの振幅の最大値にたとえば0.8を乗じ
て得られた基準値よりも大きくなるまで、前記第一圧力
室22内の圧力が更に上昇させられる。そして、たとえ
ば、前記脈波信号SM（ａ）を出力した感圧ダイオード32
のうち中央の感圧ダイオード32から出力された脈波信号
SMが脈波信号SM（ｐ）として選択され、以降、この脈波
信号SM（ｐ）が表す脈波が表示・記録装置42に表示記録
される。

このような脈波検出中においては、一定時間毎あるい
は一定数の脈波を検出する毎に脈波信号SM（ｐ）に変動
がないかどうかが監視されて、変動があった場合には脈
波を検出するための脈波信号SM（ｐ）が変更される一
方、一定時間毎あるいは一定数の脈波を検出する毎に脈
波信号SM（ａ）が前記予め定められた一定数以上得られ
るか否かが判断されて、予め定められた一定数以上得ら
れなくなった場合には第二圧力室52,54の圧力が調整さ
れて押圧部材20が回動させられることにより、橈骨動脈
34の押圧部材20に対する位置が自動的に調整される。こ
れにより、たとえ脈波検出中に被験者の体動等に起因し
て押圧部材20が橈骨動脈34に対してずれたとしても、正
確な脈波を検出し得るようになっている。

脈波検出装置によれば、押圧部材20は、生体表面15に
押圧されつつベローズ49あるいは50が伸長させられるこ
とにより軸46まわりに揺動させられるとともに、制御装
置36により橈骨動脈34を押圧面28の圧力検出範囲Rpの中
央部まで移動させるように制御されるので、橈骨動脈34
は表面15に対して所定角度傾斜した方向から押圧部材20
により押圧されることとなり、これにより、橈骨動脈34
が前記圧力検出範囲Rpの中央部まで移動させられた後に
その橈骨動脈34が表面15に略沿って逃げることが好適に
抑制されて、橈骨動脈34を表面15に対して略直角な方向
から押圧する場合に比べて、押圧部材20および橈骨動脈
34の相対位置が一層確実に規制されることとなる。

また、本適用例の脈波検出装置によれば、押圧部材20
の揺動に伴って橈骨動脈34自体が表面15の表皮および押
圧部材20に対して相対移動させられて前記圧力検出範囲
Rpの中央部に位置させられることとなり、これにより、
押圧部材20の橈骨動脈34に対するずれ量が比較的大きい
場合においても、押圧部材20を表面15に押圧した状態で
橈骨動脈34と略直交する一直線に略沿って移動させるよ
うに構成する場合に比べて、表面15に押圧された押圧部
材20が表皮と共にその表面15に略沿って連れ動かされる
ことが好適に抑制されて、表皮に比較的大きな張力が生
ずることが効果的に防止されるのである。

なお、前述の適用例においては、押圧部材20は板状部
材44に設けられた軸46まわりに揺動させられていたが、
その軸46よりも表面15に一層近い位置に位置する一軸心
まわりにおいて押圧部材20を揺動させても良い。この場
合には、たとえば、押圧部材20の橈骨動脈34と略平行な
方向における両側端面にそれぞれ突設された軸まわりに
押圧部材20を揺動させても良いし、あるいは第５図に示
すように、図示しないダイヤフラムに固着された容器状
部材64の橈骨動脈34と略平行な方向において相対向する
両内壁面に、表面15上に略位置する仮想の一軸心Ｏを曲
率中心とする円弧状溝66（一方のみ図示）をそれぞれ設
け、押圧部材68をそれに設けられたガイドローラ70によ
り両円弧状溝66に沿って圧力室72,74内の圧力差に応じ
て前記一軸心Ｏまわりに揺動（回動）させるようにして
も良い。本実施例においては、円弧状溝66およびガイド
ローラ70が、押圧部材68を生体表面15に押圧しつつ一軸
心Ｏまわりに揺動させる揺動装置として機能している。
このように押圧部材の揺動中心を表面15に接近させる
程、表皮に生ずる張力が低減されるという本考案の結果
が一層好適に得られる。

また、前述の適用例において、押圧部材20は第二圧力
室52,54、切換弁装置56、流体供給源58等にて揺動させ
られているが、モータやソレノイド等により揺動させら
れても良い。

また、前述の適用例において、橈骨動脈34は圧力検出
範囲Rpの中央部まで移動させられているが、必ずしも圧
力検出範囲のRpの中央部でなくても、圧力検出範囲Rp内
に橈骨動脈34が位置させられれば良い。つまり、押圧面
の予め定められた所定位置とは動脈から脈波を好適に検
出し得る位置を意味しているのである。

また、前述の適用例においては、予め定められた一定
数以上の脈波信号SM（ａ）のうちから脈波検出用の脈波
信号SM（ｐ）が選択されているが、圧力検出範囲Rpの中
央部に位置する予め決定された感圧ダイオード32から出
力される脈波信号SMに基づいて脈波を検出するようにし
ても良い。

また、前述の適用例において、押圧面28には感圧ダイ
オード32が多数形成されているが、一個だけであっても
本発明の効果が得られる。

また、前述の適用例においては、橈骨動脈34から脈波
を検出する場合について説明したが、橈骨動脈以外の他
の動脈、たとえば足背動脈から脈波を検出する場合にお
いても本発明の効果を得ることが可能である。

その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において
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図は本発明が適用された脈波検出装置の回路図を示
す図であって、一部を断面にして示す図である。第２図
は第１図の押圧部材を動脈側から見た図である。第３図
は動脈が押圧部材の揺動により押圧面の予め定められた
位置まで移動させられたときの状態を示す図であって、
第１図の要部に相当する図である。第４図は動脈と略直
交する方向の脈波信号の振幅の変化傾向の一例を示す図
である。第５図は本発明の他の適用例を示す図であっ
て、第１図の要部に対応する図である。 10:脈波センサ 12:ハウジング 15:表面（生体表面） 20,68:押圧部材 28:押圧面 34:橈骨動脈（動脈） 36:制御装置 46:軸 48:ブラケット（揺動装置） 49,50:ベローズ（揺動装置） 55:ゴム管（揺動装置） 66:円弧状溝（揺動装置） 70:ガイドローラ（揺動装置）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器状を成して生体表面を覆うように装着
   されるハウジングと、該ハウジング内に設けられ、該生
   体表面の動脈上に押圧される押圧面を有する押圧部材と
   を備えた脈波センサを用いて該動脈から発生する脈波を
   検出する脈波検出装置において、 前記押圧部材を前記生体表面に押圧しつつ前記動脈と略
   平行な一軸心まわりに揺動させる揺動装置と、 該動脈を前記押圧面の予め定められた所定位置まで移動
   させるように前記押圧部材の揺動位置を制御する制御装
   置と を含むことを特徴とする脈波検出装置。