JPH0526488B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、指や耳などの生体末梢部における生
体の心拍に同期した脳波を光学的に検出する脈波
検出装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、生体末梢部に光を照射することによ
り得られる抹消部からの透過光または反射光の変
化に基づいて、生体の心拍に同期した脈波（血流
量の変化）を光学的に検出する脈波検出装置が知
られている。そして、このような脈波検出装置で
は、一般に、生体抹消部の脈波検出対象部位およ
び／またはその部位の近傍を圧迫力が一定の圧迫
手段にて圧迫することによりＳ／Ｎ比の大きい脈
波信号を得ることが考えられている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、そのように脈波検出対象部位を圧迫力
が一定の圧迫手段で圧迫する形式の従来の脈波検
出装置では、生体抹消部の形状や固体差等に起因
して生体に対して常に適正な圧迫圧が得られると
は限らず、脈波を精度よくかつ充分なＳ／Ｎ比で
検出できないこともあつた。

（問題点を解決するための手段） 本発明はこのような事情を背景に為されたもの
であり、その要旨は、前述のような脈波検出装置
において、(a)生体末梢部の脈波検出対象部位およ
びその部位の近傍の少なくとも一方を圧迫する圧
迫手段と、(b)その圧迫手段の圧迫圧を脈波の振幅
値が最大となるように調節する圧迫圧調節手段と
を設けたことにある。

（作用および発明の効果） このようにすれば、光が照射される生体末梢部
の部位および／またはその部位の近傍を圧迫する
圧迫圧は、圧迫圧調節手段により脈波の振幅値が
最大となるように適切に調節されるので、生体抹
消部の形状や固体差等に拘らず常にＳ／Ｎ比の高
い大きな脈波が検出され得るのである。

すなわち、透過光または反射光は抹消部内の血
球数の増減、すなわち血液量の増減とともに変化
するのであるが、圧迫圧が大きすぎると血液が脈
波検出対象部位から押し退けられて充分な脈波信
号が得られなくなり、逆に圧迫圧が少なすぎると
抹消部内の血液量が多くなつて血球の増減に対応
した変化が検出され難くなる。本発明によれば、
その血球の増減が最も容易に検出される圧迫圧に
調節されるのである。

（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図は指を対象として末梢部の脈波（血流量
の変化）を検出する指尖脈波検出装置を示すもの
である。図において、１０は指挿入孔１２を有す
るハウジングであり、指挿入孔１２を挟んで対向
する位置に一対の投光器１４と受光器１６とを備
えている。投光器１４は発光ダイオードやランプ
等の発光素子を備え、制御部１８からの投光信号
によつて駆動されて、赤色光乃至赤外波長の一定
周波数の光を一定の強度で受光器１６に向かつて
照射するようになつている。一方、受光器１６は
フオトトランジスタやフオトダイオード、CdSセ
ル等の受光素子を備えており、指挿入孔１２内に
挿入された指を透過した投光器１４からの光を受
光し、その受光量に応じた脈波信号を制御部１８
に供給する。

投光器１４はハウジング１２に対して固定され
ているが、受光器１６は支持袋２０によつて支持
されており、支持袋２０内の空気圧に応じて投光
器１４に対して接近・離間させられるようになつ
ている。この支持袋２０は電磁切換弁２２に接続
されており、電磁切換弁２２は制御部１８からの
励磁信号に従い、支持袋２０をポンプ２４に接続
する昇圧許容状態と、大気に開放する降圧許容状
態と、それらの何れにも接続しない圧力保持状態
との三状態に切り換えられるようになつている。
つまり、電磁切換弁２２を切換制御して支持袋２
０内の空気圧を昇降制御することにより、受光器
１６を投光器１４に対して相対移動させて、それ
らの間に介在させられる指の脈波検出対象部位を
圧迫し得るようになつているのである。なお、図
中、２６は空気圧を蓄積するアキユムレータであ
り、２８は電磁切換弁２２に供給する空気圧を一
定に保つためのリリーフ弁である。また、３２は
フイルタである。

また、制御部１８は、各種の駆動回路、Ａ／Ｄ
コンバータ、および第２図のフローチヤートに従
つて作動するマイクロコンピユータを備え、前記
投光器１４、電磁切換弁２２、およびポンプ２４
を回転駆動するモータ３０を駆動制御するととも
に、受光器１６からの脈波信号を処理して指尖脈
波を記録表示するようになつている。

以下、第２図のフローチヤートに従つて本実施
例装置の作動を説明する。

ハウジング１０の指挿入孔１２内に指が挿入さ
れ、プログラムがスタートとすると、ステツプ
S1においてポンプ２４が駆動され、アキユムレ
ータ２６に空気圧が蓄積させられる。また、投光
器１４に投光信号が供給されて指の脈波検出対象
部位に光が照射されるとともに、電磁切換弁２２
が昇圧許容状態に切り換えられる。ステツプS2
では、ステツプS1での電磁切換弁２２の切換設
定後、予め設定された一定時間T₀が経過したか
否かが判断され、それが肯定されると続くステツ
プS3でそのときの脈波信号（正確には、最大振
幅値）A₀が検出される。なお、上記時間T₀は平
均的形状の生体の脈波検出対象部位に対して脈波
信号の大きさが最大となるような適正な圧迫圧を
与え得る長さに設定されている。

ステツプS3の次に実行されるステツプS4では、
ステツプS3の終了後予め設定された微少時間ΔT
が経過したか否かが判断され、それが肯定される
と、ステツプS5においてそのときの脈波信号A₁
が検出されるとともに、電磁切換弁２２が圧力保
持状態に切り換えられる。そして、続くステツプ
S6においてステツプS3およびステツプS5で検出
された脈波信号A₀とA₁とが比較され、それらが
等しい場合にはステツプS7が、A₁の方が大きい
場合にはステツプS8が、またA₀の方が大きい場
合にはステツプS9がそれぞれ実行される。

A₀およびA₁の大きさが等しい場合は指が適正
な圧力で圧迫されているときであり、したがつて
ステツプS7では支持袋２０内に圧力がその時の
圧力に保持された状態で脈波が予め定められた期
間または数だけ検出され、記録表示される。この
ようにして検出された脈波は血圧測定、血圧モニ
タ、脈拍数の計測等に用いられる。そして、この
ステツプS1の終了後、続くステツプS10において
電磁切換弁２２が降圧許容状態に切り換えられ、
支持袋２０内の空気が排出されてプログラムが終
了する。

また、ステツプS6においてA₁の方が大きいと
判断された場合は、適正な圧迫圧がその時の圧力
かそれよりも大きい圧力であるから、この時には
ステツプS8において電磁切換弁２２がさらに微
少時間ΔTだけ昇圧許容状態に設定され、支持袋
２０内の圧力が一定微少圧力ΔPだけ高められる。
そして、その昇圧後、ステツプS11において新た
な脈波信号A_iが検出され、続くステツプS12にお
いてその新たに検出された脈波信号A_iが昇圧前の
脈波信号A_i-1（最初はA₁と比較される）より小さ
くなつたか否かが判断される。この判断の結果が
否定である場合には、ステツプS8以下が再び実
行され、肯定になつた時、ステツプS13が実行さ
れる。このステツプS13では電磁切換弁２２が
ΔT時間だけ降圧許容状態に設定され、支持袋２
０内の圧力がΔPだけ低下させられる。つまり、
最大脈波信号を検出できるように圧迫圧が最終的
に設定されるのである。そして、このステツプ
S13の終了後、前記ステツプS7以下が実行されて
脈波が記録表示される。

一方、A₀の方が大きい場合は、上述の場合と
は逆に、適正な圧迫圧は支持袋２０内の圧力がよ
り小さい圧力のとき得られるため、ステツプS9
では電磁切換弁２２がΔT時間のあいだ降圧許容
状態に設定され、支持袋２０内の圧力がΔPだけ
低下させられる。そして、その降圧後、ステツプ
S14において新たな脈波信号A_iが検出され、続く
ステツプS15においてその新たな脈波信号A_iが降
圧前の脈波信号A_i-1（最初はA₁）より大きくなつ
たか否かが判断される。この判断結果が否定の間
は上記ステツプS9以下が繰り返し実行されるが、
肯定されるとステツプS16が実行され、電磁切換
弁２２がΔT時間のあいだ昇圧許容状態に設定さ
れて、支持袋２０内の圧力がΔPだけ昇圧される。
その後、前記ステツプS7以下が実行されてプロ
グラムが終了する。

以上説明したように、本実施例では、支持袋２
０内の圧力が、一旦、指を脈波の振幅値が最大と
なるような適正な圧力で圧迫すると思われる大き
さに設定され、実際に適正な圧迫圧が得られてい
ると確認された場合にはそのまま脈波が検出され
るが、適正な圧迫圧がそれよりも高いような場合
や、あるいは低いような場合には、適正な圧迫圧
が得られるように支持袋２０内の圧力が補正され
た後、脈波が検出されるようになつているため、
生体の固体差等にかかわらず、常に指尖脈波を高
い精度で計測することができる。なお、前述の説
明から明らかなように、本実施例では、ステツプ
S2〜S16のうちのステツプS7およびS10を除く部
分、および前記電磁切換弁２２等から圧迫手段で
ある支持袋２０内の脈波の振幅値が最大となるよ
うに調節する圧迫圧調節手段が構成されている。

以上、本発明の一実施例を説明したが、これは
文字通り例示であり、本発明はこのような具体例
に限定して解釈されるものではない。

例えば、前記実施例では、脈波検出対象部位に
対する圧迫圧が一旦適正と思われる大きさに設定
されるとともに、その設定圧力およびその近傍の
２点で検出された脈波信号の大きさから、適正な
圧迫圧がその圧力よりも大きいか小さいかが判断
され、その判断結果に基づいて支持袋２０内の空
気圧が制御されることにより、圧迫圧が適正な大
きさとなるように調節されるようになつていた
が、支持袋２０内の空気圧を低い圧力から上昇さ
せる過程で得られる脈波信号が最大となる時の圧
力を圧力センサを用いて求め、支持袋２０内の空
気圧をその求めた圧力に設定することにより、適
正な圧迫圧を得るようにしてもよい。また、それ
とは逆に、支持袋２０内の圧力を一旦比較的高い
圧力に設定した後、その圧力を徐々に低下させ
て、その過程で得られた脈波信号に基づいて最大
となる脈波信号の得られる圧力を圧力センサを用
いて求め、支持袋２０内の空気圧をその圧力に設
定して適正な圧迫圧を得るようにすることも可能
である。

また、第２図の実施例のステツプS2の一定時
間T₀を短くして、脈波が大きくなつていく傾向
の時に脈波を検出するようにすれば、ステツプ
S9乃至S16は不要となる。

また、前記実施例では、受光器１６が位置固定
の投光器１４に対して移動させられることによ
り、脈波検出対象部位に対する圧迫圧が調節され
るようになつていたが、逆に位置固定の受光器に
対して投光器を移動させることによつて圧迫圧を
調節するようにしても差支えなく、さらにはそれ
ら投光器１４と受光器１６とを共にハウジング１
０に対して移動可能とし、圧迫時にそれらを個々
に脈波検出対象部位に押し付けるようにすること
も可能である。

また、前記実施例では、受光器１６を支持する
支持袋２６内の空気圧が制御されることによつて
脈波検出対象部位に対する圧迫圧が調節されるよ
うになつていたが、受光器１６あるいは投光器１
４を脈波検出対象部位に向かつて常時付勢するバ
ネを設ける一方、そのバネの変位置を電動モータ
で調節し得るようにし、その電動モータの回転量
を制御してバネの変位置を制御することにより、
測定対象部位に対する圧迫圧を調節するようにし
てもよい。

また、前記実施例では、指の脈波検出対象部位
を透過した透過光に基づいて指尖脈波を検出する
透過型の指尖脈波検出装置に本発明が適用されて
いたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、指からの反射光に基づいて指尖脈波を検出す
る反射型の指尖脈波検出装置や、耳などの他の末
梢部を対象とする脈波検出装置にも適用すること
が可能である。

更に、圧迫場所は光が照射されて透過光または
反射光が取り出される脈波検出対象部位のみなら
ず、その近傍であつても一応の効果が得られるの
である。

その他、一々列挙はしないが、本発明がその趣
旨を逸脱しない範囲内において種々なる変形、改
良等を施した態様で実施し得ることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図であ
り、第２図はその作動を説明するためのフローチ
ヤートである。 １２……指挿入孔、１４……投光器、１６……
受光器、２０……支持袋（圧迫手段）、２２……
電磁切換弁、ステツプS2乃至S6，S8乃至S9，
S11乃至S16……圧迫圧調節手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 生体末梢部に光を照射することにより得られ
   る該末梢部からの透過光または反射光の変化に基
   づいて、生体の心拍に同期した脈波を光学的に検
   出する脈波検出装置において、 前記生体末梢部の脈波検出対象部位および該部
   位の近傍の少なくとも一方を圧迫する圧迫手段
   と、 該圧迫手段の圧迫圧を前記脈波の振幅値が最大
   となるように調節する圧迫圧調節手段と を設けたことを特徴とする生体末梢部の脈波検出
   装置。