JPH02149249A - 脈波検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は脈波検出装置に関する。

（従来技術） 従来、この種の脈波検出装置においては、例えば特開昭
５２−．８０６８６号公報に示されているように、発振
信号に応じて生体の一部に定電流を供給し、この定電流
との関連で生体の一部に生じるインピーダンス変化を増
幅して、この増幅結果を生体の脈波成分としてとりだす
ようにしたものがある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような構成においては、生体の安静時には
その脈波を検出し得るものの、生体の動作時（所謂、体
動時）にはこれにより発生するノイズのために脈波を検
出しにくいという不具合がある。

そこで、本発明は、このようなことに対処すべく、体動
時に生じがちなノイズの影響、即ち皮膚と電極との接触
抵抗変化を受けることなく、生体の周波数特性を利用し
て脈波を適確に検出するようにした脈波検出装置を提供
しようとするものである。

（課題を解決するための手段） かかる課題の解決にあたり、本発明の構成は、生体の皮
膚に装着される少なくとも一対の電極と、互いに異なる
第１及び第２の所定周波数にて第１及び第２の発振信号
をそれぞれ生じる発振手段と、前記第１及び第２の発振
信号を互いに合成し合成信号として発生する合成手段と
、前記合成信号に応じ一定の微少電流を発生し前記一対
の電極の一方を通して前記生体に流入させる定電流発生
手段と、前記生体への前記微少電流の流入に応じ同生体
の体動時に生じる同生体のインピーダンス変化を前記第
１及び第２の所定周波数との関連にてそれぞれ別々に検
出し第１及び第２のインピーダンス信号として発生する
インピーダンス検出手段と、前記第１及び第２のインピ
ーダンス信号間の差を演算しインピーダンス差信号とし
て発生する演算手段とを備えて、前記インピータンス差
信号に基き前記体動時の脈波成分をとり出すようにした
ことにある。

（作用） このように本発明を構成したことにより、前記発振手段
が第１及び第２の発振信号を生じると、これら両発振信
号が前記合成手段により合成信号として合成される。す
ると、前記定電流発生手段が前記合成信号に応じ一定の
微少電流を発生し前記一対の電極の一方を通して前記生
体に流入させる。かかる状態にて、前記生体にその体動
時にインピーダンス変化が生しると、前記インピーダン
ス検出手段が前記インピーダンス変化を前記第１及び第
２の所定周波数との関連にてそれぞれ別々に検出し第１
及び第２のインピーダンス信号として発生し、前記演算
手段が前記第１及び第２のインピーダンス信号間の差を
演算しインピーダンス差信号として発生し、このインピ
ーダンス差信号に基き前記体動時の脈波成分をとりなす
。

（効果） しかして、上述のような作用において、前記第１インピ
ーダンス信号には、前記生体の体動時における前記第１
所定周波数に応じたノイズ成分及び脈波成分が含まれ、
一方、前記第２インピーダンス信号には、前記生体の体
動時における前記第２所定周波数に応じたノイズ成分及
び脈波成分が含まれることになる。従って、前記第１及
び第２のインピーダンス信号の前記各ノイズ成分が互い
にほぼ同一となるように本発明において予め調整してお
けば、前記インピーダンス差信号には、前記第１及び第
２の所定周波数に応じた各脈波成分の差のみが含まれる
ことになる。このため、かかる各脈波成分の差を脈波に
相当するものとしてとりだせば、前記生体の体動時にも
、これによるノイズに影響されることなく、脈波を適正
に検出し得る。かかる場合、前記第１及び第２の発振信
号の前記発振手段からの発生、及び前記インピーダンス
検出手段による前記両発振信号との関連での前記生体の
インピーダンス変化の別々の検出を前提として上述の作
用効果が達成されるので、前記生体の測定場所に同等制
約が伴うこともない。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面により説明すると、第１
図は本発明に係る脈波検出装置の全体構成を示しており
、この脈波検出装置は、人間の腕等の生体１０の皮膚の
表面に貼着した四つの電極２０ａ　　２０ｂ　　２０ｃ
　　２０ｄと、画電極２０ａ、２０ｂに接続した入力回
路Ｕｉｎと、画電極２０ｃ、２０ｄに接続した出力処理
回路１ｏｕｔとによって構成されている。

入力回路Ｕｉｎは、両発振器３０．４０と、これら両発
振器３０．４０に接続した加算回路５０と、この加算回
路５０と画電極２０ａ、２０ｄとの間に接続した定電流
回路６０によって構成されており、発振器３０は、所定
周波数（例えば、１００　Ｋ　Ｈｚ　）にて発振信号（
第２図（ａ）にて符号Ａ参照）を発生し、一方、発振器
４０は、所定周波数（例えば、１０ＫＨｚ）にて発振信
号（第２図（ａ）にて符号Ｂ参照）を発生する。但し、
第２図（ａ）に示す各波形は、実際の周波数に相当する
ものとは異なり、説明用としてモデル的に示したもので
ある。加算回路５０は、両売振器３０．４０からの各発
振信号を互いに加算して加算信号（第２図（ｂ）にて符
号Ｃ参照）を発生する。

定電流回路６０は加算回路５０からの加算信号に応じ両
電極２０ａ、２０ｂを介し生体１０に一定の微弱電流を
流す。

出力処理回路Ｕｏｕｔは、両電極２０ｃ、２０ｄに接続
した差動増幅器７０を備えており、この差動増幅器７０
は、生体１０への一定の微弱電流の流入に応じ画電極２
０ｃ、２Ｏｄ間に生じる出力信号を差動増幅し差動増幅
信号として発生する。

かかる場合、画電極２０ｃ、２Ｏｄ間に生じる出力信号
は、生体１０に脈波変動なきとき、第２図（Ｃ）にて符
号Ｄ１により示すような波形となる。

また、生体１０に体動及び脈波の変動があるとき、画電
極２０ｃ、２Ｏｄ間に生じる出力信号は、第２図（Ｃ）
にて符号Ｄ２により示すような波形となるもので、この
波形は、符号Ｄ１により示す波形に体動によるノイズ成
分及び脈波成分の波形を加算したものとなる。

バイパスフィルタ８０ａ（以下、ＨＰＦ８０ａという）
及びローパスフィルタ９０ａ　（以下、ＬＰＦ９０ａと
いう）は、そのカスケード接続のもとに、差動増幅器７
０からの差動増幅信号中の所定周波数（１００ＫＨｚ）
を含む成分く以下、第１所定周波数成分という）をフィ
ルタ信号として発生する。一方、バイパスフィルタ８０
ｂ（以下、ＨＰＦ８０ｂという）及びローパスフィルタ
９０ｂ（以下、ＬＰＦ９０ｂという）は、そのカスケー
ド接続のもとに、差動増幅器７０からの差動増幅信号中
の所定周波数（１０ＫＨｚ）を含む成分（以下、第２所
定周波数成分という）をフィルタ信号として発生する。

かかる場合、ＬＰＦ９０ａからのフィルタ信号は、第２
図（ｄ）にて符号Ｅにより示すような波形となり、一方
、ＬＰＦ９０ｂからのフィルタ信号は、第２図（ｄ）に
て符号Ｆにより示すような波形となる。また、第２図（
ｄ）において、各符号Ｅ、、Ｆ、は、生体１０の体動時
のノイズ成分及び脈波成分を含む波形部分を表し、また
各符号Ｅ２．Ｆ２は、生体１０の非体動時の脈波成分を
含む波形成分を表わす。但し、体動時のノイズ成分は、
生体１０の皮膚と各電極２０ｃ、２０ｄとの間の接触抵
抗に起因して、周波数の減少（又は増大）に応じ増加（
又は減少）する傾向にある。

一方、生体１０の内部抵抗、即ち、脈波成分を含む血流
変化等は、周波数の変化とはかかわりなく、殆ど変化し
ない。従って、本実施例においては、体動によるノイズ
成分のレベルを１００ＫＨｚ及び１０ＫＨｚの各周波数
にて互いに一致させるようにして、両ＬＰＦ９０ａ、９
０ｂからの各フィルタ信号中の体動によるノイズ成分レ
ベルが一致するようにしである。

検波器１００ａは、ＬＰＦ９０ａからのフィルタ信号を
検波して所定周波数１００ＫＨｚとの関連における体動
時ノイズ成分及び脈波成分をとりだし検波信号として発
生する。一方、検波器１０ｏｂは、ＬＰＦ９０ｂからの
フィルタ信号を検波して所定周波数１０ＫＨｚとの関連
における体動時ノイズ成分及び脈波成分をとりだし検波
信号として発生する。かかる場合、検波器１００ａから
の検波信号は、第２図（ｅ）にて符号Ｇにより示すよう
な波形となり、一方、検波器１００ｂからの検波信号は
、第２図（ｅ）にて符号Ｈにより示すような波形となる
。また、第２図（ｅ）において、各符号Ｇ１　＋　Ｈｌ
は、第２図（ｄ）にて各符号Ｅ、、Ｆ、により示した各
波形部分にそれぞれ対応する波形部分を示し、一方、各
符号Ｇ２．Ｈ２は、第２図（ｄ）にて各符号Ｅ２．Ｆ２
により示した各波形部分にそれぞれ対応する波形部分を
示す。また、各周波数１．００ＫＨｚ及び１０ＫＨｚ間
の差のために、各符号Ｈ１，Ｈ２でそれぞれ示す各波形
部分のピークレベルは、各符号Ｇ１゜Ｇ２でそれぞれ示
す各波形部分のピークレベルに対しそれぞれ所定時間Δ
ｔ（第２図（ｅ）参照）だけ位相差を生じる。

遅延回路１１０は、検波器１００ａからの検波信号を所
定時間Δｔだけ遅延させて遅延検波信号を発生する。こ
のことは、当該遅延検波信号の波形が検波器１００ｂか
らの検波信号の波形と位相上一致することを意味する。

減算回路１２０は、検波器１００ｂからの検波信号と遅
延回路１１０からの遅延検波信号との差を演算し減算信
号として発生する。かかる場合、減算回路１２０からの
減算信号は、第２図（ｆ）にて符号工により示すような
波形となり、この波形中、符号Ｉｔ　　＜又はＩ２）で
示す波形部分は、第２図（ｅ）にて各符号Ｇｌ、Ｈ１（
又は、Ｇ２　、　Ｈ２）によりそれぞれ示す各波形部分
間の差に相当する。

バイパスフィルタ１３０（以下、ＨＰＦ１３０という）
及びローパスフィルタ１４０（以下、ＬＰＦ１４０とい
う）は、そのカスケード接続により、減算回路１２０か
らの減算信号中の脈波成分をフィルタ信号として発生す
る。増幅器１５０はＬＰＦ１４０からのフィルタ信号を
増幅し増幅信号として発生する。回路ノイズフィルタ１
６０は、増幅器１５０からの増幅信号から回路ノイズを
除去し残余の成分をフィルタ信号として発生ずる。

Ａ−Ｄ変換器１７０は回路ノイズフィルタ１６０からの
フィルタ信号をディジタル変換しディジタル信号として
発生する。送信器１８０はＡ−Ｄ変換器１７０からのデ
ィジタル信号を送信信号に変換し送信する。受信器１９
０は送信器１８０からの送信信号を受信し受信信号とし
て発生する。演算回路２００は受信器１９０からの受信
信号に基き脈波成分に相当する表示データを演算作成し
表示出力信号として発生する。表示器２１０は、演算回
路２００からの表示出力信号に応じ、第２図（ｆ）にて
示した波形を表示する。なお、本発明装置の各回路素子
へは、図示しない電源から給電されるようになっている
。

このように構成した本実施例において、各電極２０ａ〜
２０ｄを第１図に示したように生体１０の皮膚の表面に
装着した状態にて本発明装置を作動させれば、各発振器
３０．４０がそれぞれ発振信号（第２図（ａ）参照）を
発生し加算回路５０に付与する。すると、この加算回路
５０が、両売振器３０．４０からの各発振信号を加算し
加算信号として発生し、定電流回路６０が同加算信号に
応じ画電極２０ａ、２０ｂを介し生体１０に一定の微弱
電流を流す。

かかる状態において、生体１０に体動及び脈波変動が生
じると、生体１０の体動によるノイズ成分及び脈波成分
を含む出力信号（第２図（Ｃ）の符号Ｄ２により示す波
形参照）か、画電極２０ｃ２Ｏｄ間に生じ差動増幅器７
０により差動増幅信号として発生される。すると、ＨＰ
Ｆ８０ａ及びＬＰＦ９０ａが差動増幅器７０からの差動
増幅信号中の前記第１所定周波数成分をフィルタ信号（
第２図（ｄ）の符号Ｅ１により示す波形参照）として発
生し、一方、ＨＰＦ８０ｂ及びＬＰＦ９０ｂが差動増幅
器７０からの差動増幅信号中の前記第２所定周波数成分
をフィルタ信号（第２図（ｄ）の符号Ｆ１により示す波
形参照〉として発生する。

次いで、検波器１００ａが、ＬＰＦ９０ａからのフィル
タ信号に基づき、所定周波数１．０ＯＫＨ２との関連に
おける体動時ノイズ成分及び脈波成分を検波信号（第２
図（ｅ）の符号Ｇ、により示す波形参照）として−発生
し、一方、検波器１００ｂが、ＬＰＦ９０ｂからのフィ
ルタ信号に基つき、所定周波数１０ＫＨｚとの関連にお
ける体動時ノイズ成分及び脈波成分を検波信号（第２図
（ｅ）の符号Ｈ１・により示す波形参照）とし発生し、
遅延回路１１．、　Ｏが検波器１００ａからの検波信号
に基づき遅延検波信号を発生する。然る後、減算回路１
２０が検波器１００ｂからの検波信号と遅延回路１１０
からの遅延検波信号との差を減算信号（第２図（ｆ）の
符号■１により示す波形参照）として発生する。

このようにして減算回路１２０から減算信号が生じると
、同減算信号が、ＨＰＰ１３０．ＬＰＦ１４０、増幅器
１５０、回路ノイズフィルタ１６０を介しＡ−Ｄ変換器
１７０によりディジタル変換されて送信器１８０から送
信信号として送信する。しかして、受信器１９０が同送
信信号に基つき受信信号を生しると、この受信信号が演
算回路２００により脈波データとして演算されて表示器
２１０により表示される。

以上説明したことから理解されるように、検波器１００
ａからの検波信号には、生体１０の体動時における所定
周波数１００　（ＫＨｚ）に応じたノイズ成分及び脈波
成分が含まれ、一方検波器１００ｂからの検波信号には
、生体１０の体動時における所定周波数１０（ＫＨ２）
に応じたノイズ成分及び脈波成分が含まれることとなる
。然るに、前記両横波信号中の各体動時ノイズ成分が互
いに同一となるようにしてあり、かつ間両検波信号の各
位相が遅延回路１１０の遅延作用のもとに互いに一致す
るので、減算回路１２０からの減算信号には、各所定周
波数１００　（ＫＨｚ）及び１０（ＫＨｚ）にそれぞれ
応じた各脈波成分の差のみが含まれることになる。従っ
て、かかる脈波成分の差を脈波に相当するものとして表
示器２１０により表示すれば、生体１０の体動時にも、
これによるノイズに影響されることなく、脈波を正しく
表示できる。また、このような作用効果は、両光振器３
０．４０、加算回路５０、両ＨＰＦ８０ａ、８０ｂ、両
ＬＰＦ９０ａ、９０ｂ、両横波器１００ａ、１００ｂ、
遅延回路１１０及び減算回路１２０の上述のような各機
能を前提に達成されるので、生体１０の測定場所は同等
制限なく自由に選択できる。

なお、本発明の実施にあたっては、減算回路１２０から
の減算信号の発生後の信号処理方法は、必要に応じて適
宜変更できる。

また、本発明の実施にあたっては、電極数は、４つに限
ることなく、少なくとも一対であれば、十分である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、及び第２
図（ａ）〜（ｆ）は第１図の各素子の出力波形図である
。 符号の説明 １０・・・生体、２０ａ　〜２０ｄ　　・、電極、３０
．４０・・・発振器、５０・・　加算回路、６０・・・
定電流回路、８０ａ、８０ｂ・・・ＨＰＦ、９０ａ、９
０ｂ　−・−ＬＰＦ、１００ａ、１００ｂ・・・検波器
、１２０・・・減算回路、Ｕｉｎ・・・入力回路、Ｕｏ
ｕｔ・・・出力処理回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 生体の皮膚に装着される少なくとも一対の電極と、互い
   に異なる第１及び第２の所定周波数にて第１及び第２の
   発振信号をそれぞれ生じる発振手段と、前記第１及び第
   ２の発振信号を互いに合成し合成信号として発生する合
   成手段と、前記合成信号に応じ一定の微少電流を発生し
   前記一対の電極の一方を通して前記生体に流入させる定
   電流発生手段と、前記生体への前記微少電流の流入に応
   じ同生体の体動時に生じる同生体のインピーダンス変化
   を前記第１及び第２の所定周波数との関連にてそれぞれ
   別々に検出し第１及び第２のインピーダンス信号として
   発生するインピーダンス検出手段と、前記第１及び第２
   のインピーダンス信号間の差を演算しインピーダンス差
   信号として発生する演算手段とを備えて、前記インピー
   ダンス差信号に基き前記体動時の脈波成分をとり出すよ
   うにした脈波検出装置。