JPH0434807Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は脈波検出装置に係り、特に、血管から
発生する脈波を高い精度で検出する装置に関する
ものである。

従来技術 心臓の拍動に伴つて発生させられ、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、人体の体表面であつて血管の直上部
に押圧される圧電素子や歪ゲージ等の圧力センサ
を備え、その圧力センサによつて前記血管から発
生する脈波の圧力振動を検出するようにしたもの
がある。実開昭61−60901号公報等に記載されて
いる装置はその一例である。

考案が解決しようとする問題点 しかしながら、この種の脈波検出装置におい
て、前記圧力センサは、スプリング等の弾性力に
より予め定められた一定の押圧力で人体の体表面
に押圧されるようになつていたため、必ずしも脈
波の圧力振動を高い精度で検出することができな
いという問題があつた。すなわち、かかる圧力セ
ンサの押圧力は、血管壁の張力の影響を排除する
上で、その血管が略偏平となるように、換言すれ
ば血管壁の一部が平坦となつて圧力センサの押圧
面と略平行となるように設定することが望ましい
が、これは被検者の個体差等によつて相違するた
め、一定の押圧力にて圧力センサを押圧する従来
の装置においては充分な脈波検出精度が得られな
いのである。

これに対し、上記圧力センサから出力される信
号に基づいて押圧力を調整することが考えられる
が、従来は一般に血管の直径と同程度か若しくは
それ以上の大きさの接触面を有する圧力センサを
用いて脈波を検出していたため、その信号に基づ
いて血管が扁平となるように押圧力を調整するこ
とは困難なのである。

問題点を解決するための手段 本考案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、被検者の個体
差等に拘らず血管が略扁平となる最適な押圧力に
て圧力センサを押圧することにより、常に高い精
度で脈波を検出し得るようにすることにある。

そして、かかる目的を達成するため、本考案
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つて、(a)前
記人体の体表面上において前記血管と交差する方
向に配列され、その体表面に押圧されることによ
り前記血管から発生する脈波に対応する脈波信号
をそれぞれ出力する複数の圧力センサと、(b)その
圧力センサを前記体表面に押圧する押圧手段と、
(c)その押圧手段による押圧力を、前記複数の圧力
センサのうち前記血管の直上部に位置させられた
一群の圧力センサから同時に出力された各々の脈
波信号の振幅が略一定となるように調製する押圧
力調整手段とを有することを特徴とする。

作用および考案の効果 すなわち、本考案は、血管の直上部に一群の圧
力センサが位置させられるように、その血管と交
差する方向に複数の圧力センサを配列するととも
に、その圧力センサの押圧力を種々変更すると、
血管が略扁平とされたときにはその血管の直上部
に位置させられた一群の圧力センサから出力され
る脈波信号の振幅は略一定となることに着目して
為されたのであり、押圧力調整手段により、血管
の直上部に位置させられた一群の圧力センサから
同時に出力された各々の脈波信号の振幅が略一定
となるように、圧力センサを体表面に押圧する押
圧手段による押圧力を調整するようにしたのであ
る。

したがつて、かかる本考案の脈波検出装置によ
れば、被検者の個体差等に拘らず常に血管が略扁
平となる最適な押圧力にて圧力センサが押圧され
るため、血管壁の張力の影響を受けることなく高
い精度で脈波を検出し得るようになるのである。

なお、上記押圧力調整手段は、例えば前記複数
の圧力センサからそれぞれ出力された脈波信号の
振幅の最大値を求め、その最大値に基づいて算出
された基準値を超える振幅を有する脈波信号の数
が、前記一群の圧力センサに対応する予め定めら
れた一定数以上となるように前記押圧力を調整す
るように構成される。

実施例 以下、本考案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
る中空の本体であり、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１
８に着脱可能に取り付けられるようになつてい
る。本体１０は、環状の側壁部材２０と、その側
壁部材２０の上端にダイヤフラム２２の外周縁部
を挟んで固定された蓋部材２４とから成り、ダイ
ヤフラム２２の内周縁部は押圧部材２６に固定さ
れている。ダイヤフラム２２はゴム等の弾性変形
可能な材料製であり、押圧部材２６はこのダイヤ
フラム２２を介して本体１０内に相対移動可能に
保持されている。また、それ等本体１０と押圧部
材２６との間には、そのダイヤフラム２２によつ
て圧力室２８が形成されており、圧力流体供給源
３０から調圧弁３２を経て圧力エア等の圧力流体
が供給されることにより、押圧部材２６を体表面
１４に押圧するようになつている。本実施例で
は、押圧部材２６の後部に圧力室２８を形成する
本体１０、ダイヤフラム２２、およびその圧力室
２８内に圧力流体を供給するポンプ等の圧力流体
供給源３０により押圧手段が構成されている。

上記押圧部材２６は、環状の側壁部材３６と、
その側壁部材３６の上端に前記ダイヤフラム２２
の内周縁部を挟んで固定された蓋部材３８と、側
壁部材３６の下端に配設された押圧板４０とから
構成されている。押圧板４０は、第２図に示され
ているように、単結晶シリコン等から成る半導体
チツプ４２の上面に多数の感圧ダイオード４４を
形成したもので、その接合部の圧力変化に対応す
る電気信号が共通の端子４６と個々の端子４８と
の間から取り出されるようになつている。多数の
感圧ダイオード４４は、本体１０が手首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５０と略直角に交差する方向に一定の間隔
を隔てて形成されているとともに、その動脈５０
と略直角な方向の幅寸法および間隔は、少なくと
も３個（本実施例では７個程度）の感圧ダイオー
ド４４が橈骨動脈５０の直上部、すなわち橈骨動
脈５０の真上であつてその動脈５０の直径と略同
じ長さの範囲内に位置するように定められてい
る。なお、感圧ダイオード４４の形状や動脈５０
と平行な方向の長さ寸法は適宜設定される。

また、押圧板４０の下面５２であつて上記感圧
ダイオード４４に対応する部分には、それぞれ凹
所が形成されてゴムフイラー５４が埋設されてい
る。ゴムフイラー５４は、感圧ダイオード４４に
負荷を与えることなく且つ下面５２が平坦となる
ように凹所内に充填されており、動脈５０の直上
部およびその近傍の体表面１４はこの押圧板４０
の下面５２によつて平坦に押圧されるとともに、
橈骨動脈５０から発生する動脈の圧力振動はゴム
フイラー５４を介して感圧ダイオード４４に伝達
される。凹所が形成された部分の半導体チツプ４
２の肉厚は、例えば15μm程度と極めて薄く、ゴ
ムフイラー５４に圧力振動が伝達されることによ
り感圧ダイオード４４の接合部には圧力変動が生
じ、これにより、その感圧ダイオード４４からは
その圧力変動に対応する電気信号が脈波信号SM
として出力される。本実施例では、この感圧ダイ
オード４４が圧力センサに相当する。

上記押圧板４０は、前記側壁部材３６の内側に
配設された容器形状を成す絶縁材料製の保持部材
５６の下端開口部に固定され、半導体チツプ４２
からの電気的な漏洩が防止されるようになつてい
る。また、保持部材５６と押圧板４０とによつて
囲まれた空室５８はゴム管６０を介して大気に開
放されており、空室５８内の圧力が体温等に起因
して変動することにより、感圧ダイオード４４か
ら出力される脈波信号SMが変化することを防止
している。

そして、上記感圧ダイオード４４から出力され
た脈波信号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イル
タ等を経て制御装置６２に供給される。この制御
装置６２はマイクロコンピユータ等にて構成され
ており、供給された脈波信号SMに基づいて動脈
５０の脈波を検出し、表示・記録装置６４に表示
信号SSを出力してその脈波を表示・記録させる
とともに、前記調圧弁３２に駆動信号SDを出力
して圧力室２８内に供給される圧力流体の圧力値
を制御する。第３図は、かかる制御装置６２によ
る信号処理ロジツクの一例を示すフローチヤート
であり、以下、このフローチヤートに従つて本実
施例の作動を説明する。

先ず、押圧部材２６の押圧板４０が橈骨動脈５
０の直上部を覆うように本体１０がバンド１６に
よつて手首１８に取り付けられた状態において、
図示しない起動スイツチが操作されるとステツプ
S1が実行され、駆動信号SDが出力されることに
より圧力室２８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２６は
本体１０に対して相対的に体表面１４に向かう方
向へ移動させられ、押圧板４０の下面５２がその
体表面１４に押圧される。そして、このように下
面５２が体表面１４に押圧されると、動脈５０か
ら発生する脈波の圧力振動が感圧ダイオード４４
に伝達され、その圧力振動に対応する脈波信号
SMが出力されるようになる。上記一定圧は、脈
波の圧力振動が感圧ダイオード４４によつて検出
され得る大きさに設定されている。

続いてステツプS2が実行され、動脈５０と略
直角に交差する方向に配列された多数の感圧ダイ
オード４４から同時に出力された各々の脈波信号
SMの振幅Ａがそれぞれ求められるとともに、ス
テツプS3においては、求められた振幅Ａのうち
その値が最も大きい最大振幅maxAが決定され
る。次いで、ステツプS4において、その最大振
幅maxAに予め定められた係数ｋ（１＞ｋ＞０）
を掛算することにより基準値A_sが算出され、ス
テツプS5では振幅Ａがその基準値A_sよりも大き
い脈波信号SM_(A)が選択される。そして、続くス
テツプS6においては、上記ステツプS5において
選択された脈波信号SM_(A)の数が予め定められた
一定数ａ以上か否かが判断される。上記基準値
Asは、たとえばmaxA×0.9程度の値であつて、
複数の感圧ダイオード４４のうちの動脈５０の真
上に位置するものから同時に出力される脈波信号
SMの振幅が程一定であるか否かを判断するため
のものである。また、上記一定数ａは、感圧ダイ
オード４４のピツチおよび動脈５０の径から一般
的に動脈５０の真上に位置すると考えられる感圧
ダイオード４４の数と略同じ数値であつて、本実
施例では６または７個に設定される。このため、
上記ステツプS5および６が実行されることによ
り、複数の感圧ダイオード４４のうちの動脈５０
の真上に位置するものから同時に出力される各脈
波信号SMの振幅が略一定であるか否かが判断さ
れるのである。

ここで、動脈５０と直角な方向における各脈波
信号SMの振幅Ａは、第４図に示されているよう
に動脈５０の直上部では他の部分に比較して大き
く、特に、動脈５０が略扁平となるように前記押
圧部材２６が体表面１４の押圧されている場合に
は、第４図において(c)で示されているように、動
脈５０の直上部に位置させられる７個の感圧ダイ
オード４４から出力された脈波信号SMの振幅Ａ
は略等しくなる。したがつて、その場合にはステ
ツプS5においてその動脈５０の直上部に位置す
る７個の感圧ダイオード４４から出力された７つ
の脈波信号SMが信号SM_(A)として選択され、ス
テツプS6の判断はYESとなる。

しかし、圧力室２８内に供給される圧力流体の
圧力値が比較的小さいこの段階においては、押圧
部材２６を体表面１４に押圧する押圧力が弱いた
め動脈５０は未だ扁平となつておらず、動脈５０
と直角な方向における各脈波信号SMの振幅Ａ
は、第４図の(a)で示されているように動脈５０の
直上部であつてもその中央と端部とで相違し、中
央の脈波信号SMの振幅Ａが比較的大きいだけで
ある。このため、ステツプS5においては、その
中央の脈波信号SMを含む１〜数個の脈波信号
SMが信号SM_(A)として選択されるのみで、ステ
ツプS6の判断はNOとなり、続いてステツプS7が
実行される。

このステツプS7においては、前記調圧弁３２
に駆動信号SDが出力されることにより、圧力室
２８内に供給される圧力流体の圧力値が予め定め
られた一定圧だけ上昇させられる。その後、前記
ステツプS2以下が繰り返され、多数の感圧ダイ
オード４４から新たに出力された脈波信号SMに
基づいて基準値A_sが求められるとともに、その
基準値A_s以上の脈波信号SM_(A)が選択される。ス
テツプS7において圧力室２８内に供給される圧
力流体の圧力値が上昇させられるのに伴つて、押
圧部材２６を体表面１４に押圧する押圧力も高め
られるため、かかるステツプS7が繰り返される
ことにより、動脈５０は次第に変形させられて扁
平となり、その動脈５０の直上部に位置させられ
た感圧ダイオード４４から出力される脈波信号
SMの振幅Ａは、第４図において(b)で示されるよ
うに変化する。そして、この脈波信号SMの振幅
Ａが前記(c)で示されるように略一定となると、ス
テツプS5において７つの脈波信号SMが信号
SM_(A)として選択され、ステツプS6の判断がYES
となる。本実施例では、制御装置６２による一連
の信号処理ロジツクのうち上記ステツプS2〜S7
を実行する部分、およびそれによつて制御される
調圧弁３２が押圧力調整手段に相当する。

上記ステツプS6の判断がYESとなると、次に
ステツプS8が実行され、前記ステツプS5におい
て選択された脈波信号SM_(A)の最大ピーク値P_nax
がそれぞれ検出される。最大ピーク値P_naxは心臓
収縮期における動脈５０内の血圧値に対応するも
のであり、次のステツプS9においては、この最
大ピーク値P_naxが両側に隣接する感圧ダイオード
４４から出力された脈波信号SM_(A)の最大ピーク
値P_naxよりも小さい極小の脈波信号SM_(A)が脈波
信号SM_(P)として選択される。そして、このよう
にして脈波信号SM_(P)が選択されると、以後、こ
の脈波信号SM_(P)が連続的に読み込まれ、ステツ
プS10において表示信号SSが出力されることによ
り、その脈波信号SM_(P)が表す脈波が表示・記録
装置６４に表示・記録される。

極小の脈波信号SM_(P)に基づいて脈波を表示・
記録させるようにしたのは、この脈波信号SM_(P)
が表す脈波は、動脈５０内の実際の脈波（圧力
波）と絶対値において極めて近似しているからで
ある。すなわち、この段階における動脈５０の管
壁は前述したように扁平とされて押圧板４０と略
平行であるため、その動脈５０の直上部の中央付
近では管壁に対して直角な方向の脈波の圧力振動
に対して管壁の張力が影響することは殆どないの
に対し、動脈５０の管壁が湾曲させられている両
端部では、前記振幅Ａは中央部と略同じであつて
も管壁の張力の影響で感圧ダイオード４４に加え
られる圧力が全体的に高くなつてしまうのであ
る。第５図は、各脈波信号SM_(A)の最大ピーク値
P_naxのグラフであり、動脈５０の直上部の略中央
において局部的に小さくなる傾向（グラフ上では
谷となること）を示している。

この場合に、被検者の体動等に起因して押圧部
材２６と動脈５０との位置関係が変化すると、上
記選択された脈波信号SM_(P)によつて正しい脈波
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前記各ステツプを実行させ
て、脈波信号SM_(P)に変動がないかどうかを監視
させるようにしたり、脈波を検出するための脈波
信号SM_(P)を変更したり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、脈波の最大ピーク値P_nax、最
小ピーク値P_nio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
５０の直上部に位置させられた一群の感圧ダイオ
ード４４から同時に出力された各々の脈波信号
SMの振幅Ａが略一定となるように、換言すれば
動脈５０の壁の一部が押圧板４０の下面５２と略
平行な平坦面となつて動脈５０が略扁平となるよ
うに感圧ダイオード４４を体表面１４の押圧する
押圧力が調整されるため、被検者の個体差等に拘
らず常に最適な押圧力にて感圧ダイオード４４が
体表面１４に押圧されるようになり、脈波の検出
精度が向上するのである。

特に、本実施例では、動脈５０の直上部に位置
する感圧ダイオード４４から出力された脈波信号
SM_(A)のうち、その最大ピーク値P_naxが極小とな
る脈波信号SM_(P)に基づいて脈波が検出されるよ
うになつているため、脈波の絶対的な圧力値につ
いても動脈５０内の実際の脈波と極めて近似した
脈波を得られる利点がある。

以上、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明したが、本考案は他の態様で実施すること
もできる。

例えば、前記実施例の押圧力調整手段は、基準
値A_s以上の脈波信号SM_(A)の数が一定数ａ以上と
なるように押圧力を調整するようになつている
が、各脈波信号SMの振幅Ａを大きい方から一定
数ａだけ選択し、そのばらつきが一定の範囲内と
なるように押圧力を調整するようにしても差支え
ない。要するに、動脈５０の直上部に位置する一
群の感圧ダイオード４４から出力された脈波信号
SMの振幅Ａが略一定となるように押圧力を調整
するようになつておればよいのである。

また、前記実施例では圧力流体を圧力室２８内
に供給して感圧ダイオード４４を備えた押圧部材
２６を体表面１４に押圧するようになつている
が、シリンダや電磁アクチユエータ等を利用した
りスプリングを用いたりすることも可能である。
スプリングを用いる場合には、そのばね受けの位
置を変更することにより押圧力を調整することが
できる。

また、前記実施例では最大ピーク値P_naxが極小
の脈波信号SM_(P)に基づいて脈波を検出するよう
になつているが、心臓拡張期における最小ピーク
値P_nioが極小となる脈波信号を選択するようにし
たり、ピーク値P_naxおよびP_nioの両方が極小とな
る脈波信号、或いは振動成分を平滑化した信号レ
ベルが極小となる脈波信号を選択するようにした
りしても差支えないのであり、更に、極小が明確
に出現しない場合などには、脈波信号SM_(A)を出
力した複数の感圧ダイオード４４のうち中央の感
圧ダイオード４４から出力された脈波信号に基づ
いて脈波を検出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として感圧ダ
イオード４４が用いられているが、半導体歪ゲー
ジや感圧トランジスタなどのよく知られた種々の
手段を使用し得る。更に、２つ若しくは４つの感
圧ダイオードによつて一つの圧力センサを構成
し、ブリツジ回路等により脈波信号を出力させる
ようにすることもできる。

また、前記実施例では多数の感圧ダイオード４
４が配置されているが、例えば押圧部材２６をア
クチユエータにより動脈５０と交差する方向へ強
制的に移動させることができる場合には、比較的
少数、例えば動脈５０の直上部に位置させられる
数個の感圧ダイオード４４を設けるだけでも差支
えない。

また、上記感圧ダイオード４４は半導体チツプ
４２に一列に配置されているが、1/2ピツチずつ
ずらして２列設けるようにすれば、感圧ダイオー
ド４４の幅寸法や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
つて更に極め細かな脈波の検出を行うことができ
るようになる。また、同様の考え方に従つて、感
圧ダイオード４４を３列以上設けることも可能で
ある。

また、前記実施例では感圧ダイオード４４が動
脈５０と略直角に交差する方向に配列されている
が、動脈５０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５０と直角な方
向における感圧ダイオード４４の間隔は狭くなる
ため、上記のように感圧ダイオード４４を２列以
上設ける場合と同様な効果が得られる。

また、前記実施例ではマイクロコンピユータに
よりソフトウエアによつて押圧力を調整するよう
になつているが、同様な機能を果たすハードロジ
ツク回路にて押圧力を調整することも可能であ
る。

また、前記実施例では橈骨動脈５０から脈波を
検出する脈波検出装置について説明したが、頸動
脈等の他の動脈或いは圧力振動を有する静脈から
脈波を検出する場合にも本考案は同様に適用され
得る。

その他一々例示はしないが、本考案はその精神
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図は本考案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。第２図は第１図の
装置に設けられている複数の圧力センサを説明す
るための一部を切り欠いた斜視図である。第３図
は第１図の装置の作動の一例を説明するフローチ
ヤートである。第４図は動脈と直角な方向におけ
る各脈波信号の振幅を示すグラフで、押圧力が異
なる３つの場合を比較して示したものである。第
５図は動脈と直角な方向における各脈波信号の最
大ピーク値を示すグラフである。 １０……本体、１４……体表面、２２……ダイ
ヤフラム、３０……圧力流体供給源、３２……調
圧弁、４４……感圧ダイオード（圧力センサ）、
５０……橈骨動脈（血管）、６２……制御装置、
ステツプS2〜S7……押圧力調整手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (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つて、 前記人体の体表面上において前記血管と交差
   する方向に配列され、該体表面に押圧されるこ
   とにより前記血管から発生する脈波に対応する
   脈波信号をそれぞれ出力する複数の圧力センサ
   と、 該圧力センサを前記体表面に押圧する押圧手
   段と、 該押圧手段による押圧力を、前記複数の圧力
   センサのうち前記血管の直上部に位置させられ
   た一群の圧力センサから同時に出力された各々
   の脈波信号の振幅が略一定となるように調製す
   る押圧力調整手段と を有することを特徴とする脈波検出装置。 (2) 前記押圧力調整手段は、前記複数の圧力セン
   サからそれぞれ出力された脈波信号の振幅の最
   大値を求め、該最大値に基づいて算出された基
   準値を超える振幅を有する脈波信号の数が、前
   記一群の圧力センサに対応する予め定められた
   一定数以上となるように前記押圧力を調整する
   ものである実用新案登録請求の範囲第１項に記
   載の脈波検出装置。