JPH082350B2

JPH082350B2 - 脈波検出装置

Info

Publication number: JPH082350B2
Application number: JP62109594A
Authority: JP
Inventors: ウィリアム・エー・オグレトリー; 昌幸篠田
Original assignee: コ−リン電子株式会社
Priority date: 1987-05-02
Filing date: 1987-05-02
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPS63275320A; EP0289700B1; DE3881754D1; CA1327387C; US4784152A; EP0289700A1; DE3881754T2

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は脈波検出装置に係り、特に、動脈から発生す
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って発生させられ、動脈内を伝播する
圧力波あるいは動脈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
って動脈の直上部に押圧され、その動脈の脈動に伴って
振動させられる接触子を有し、その接触子の振動に基づ
いて例えば歪ゲージや圧電素子等の変換器により前記動
脈の脈波を電気信号として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。

発明が解決しようとする問題点ところで、この種の脈波検出装置において脈波を高い
精度で検出するためには、前記接触子を動脈の直上部に
正確に位置させる必要があるが、この接触子を保持して
いる本体の人体への取付作業は、一般に作業者が目視に
より手作業で行っているため、必ずしも接触子を動脈の
直上部に正確に位置させることはできなかった。これに
対し、動脈の直径よりも充分に小さい接触子を動脈と直
角な方向に多数配置し、それ等の接触子の振動状態に基
づいて最も適切な接触子を選択することが考えられてい
るが、この場合には、それ等小さな接触子やその振動を
電気信号に変換する変換器等の製造が困難となるばかり
でなく、変換器が小さくされるのに伴って脈波の検出感
度が低下するなどの不都合があった。

問題点を解決するための手段本発明は上記問題点を解決するために為されたもので
あり、その目的とするところは、前記接触子を動脈の直
上部に正確に位置させて脈波を高い精度で検出し得るよ
うにすることにある。

そして、かかる目的を達成するため、本発明は、人体
の体表面であって動脈の直上部に押圧され、その動脈の
脈動に伴って振動させられる接触子を有し、その接触子
の振動に基づいて前記動脈の脈波を検出する装置であっ
て、（ａ）前記接触子を相対移動可能に保持して前記脈
波を検出すべき人体の体表面上に取り付けられる本体
と、（ｂ）前記接触子をその本体に対して相対的に前記
体表面と平行で且つ前記動脈と直角な方向へ移動させ
て、その接触子をその動脈の直上部に位置させる移動手
段と、（ｃ）前記本体に対して相対的に前記接触子を前
記人体の体表面に向う方向へ移動させて、その接触子を
その本表面に押圧する押圧手段とを有することを特徴と
する。

作用および発明の効果このような脈波検出装置においては、人体の体表面に
取り付けられる本体に対して接触子が相対移動可能に設
けられ、その接触子は移動手段によって動脈の直上部に
位置するように移動させられ、且つ、押圧手段によって
体表面に押圧されるため、動脈ら発生する脈波を高い精
度で検出し得るようになるのである。しかも、本発明で
は接触子を移動させて動脈の直上部に位置させるように
なっているため、動脈と直角な方向に多数の接触子を配
置する場合に比較して接触子をそれ程小さくする必要が
なく、接触子等の製造が容易であるとともに比較的大き
な検出感度を得られる利点がある。

ここで、上記移動手段としては、一つの接触子を動脈
と直角な方向へ移動させつつ、その接触子の振動状態の
変化、例えばその振動に基づいて検出される脈波の振幅
等の変化により、その接触子を動脈の直上部へ移動させ
るものであっても差支えないが、前記接触子を、前記体
表面と平行で且つ前記動脈と直角な方向に３つ設け、そ
の３つの接触子の各々の振動状態に基づいてその３つの
接触子の中の中央の接触子を前記動脈の直上部に位置さ
せるように構成することもできる。その場合には、脈波
の連続測定中において被験者の体動等に起因して中央の
接触子と動脈との位置関係がずれた場合でも、その中央
の接触子の振動状態と両側の接触子の振動状態とに基づ
いて上記位置関係のずれ方向が判るため、接触子の位置
を迅速に修正することができる。

また、前記接触子の振動状態、例えばその振動に基づ
いて検出される脈波の振幅等は、その接触子の押圧部位
が動脈の直上部であっても、骨や内部組織等に起因し
て、その動脈と平行な方向においても、或いはその動脈
に対する接触子の押圧姿勢等によっても異なる。このた
め、脈波の検出精度を一層向上させる上において、前記
移動手段は、単に接触子を動脈と直角な方向へ移動させ
るのみならず、その動脈と平行な方向へ移動させ得ると
ともに、その動脈と直角な方向における接触子の姿勢を
傾斜させ得るように構成することが望ましい。

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〜第３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18に着脱可能に取り付け
られるようになっている。本体10の内部には、６つのベ
ローズ20,22,24,26,28,および30を介して押圧部材32が
相対移動可能に設けられており、本体10は、その押圧部
材32が橈骨動脈34の直上部に位置するように取り付けら
れる。押圧部材32は、容器形状を成して下端面36が体表
面14に接触させられるハウジング38と、そのハウジング
38の上端開口部に設けられた蓋体40とから成り、ハウジ
ング38内には３枚の振動板42,44,および46が配設されて
いる。

これ等の振動板42,44,および46は、前記本体10が手首
18に取り付けられた状態において、体表面14と平行で且
つ動脈34と直角な方向に互いに隔てて位置するように配
置されている。また、第３図に示されている振動板44か
ら明らかなように、振動板42,44,および46は何れも両側
部の厚肉部においてハウジング38に固設され、中央の薄
肉部における上下変位が許容されるようになっている。
その薄肉部の上面にはそれぞれ振動板42,44,46の変形を
電気信号に変換する歪ゲージ48,50,および52が設けられ
ている一方、下面にはそれぞれ下方へ突き出す接触子5
4,56,および58が一体に設けられている。それ等の接触
子54,56,および58は、動脈34の直径よりも小径の円柱形
状を成して、ハウジング38の底部壁面にそれぞれ形成さ
れた貫通穴内に僅かな隙間を有して上下方向の相対移動
可能に挿入され、その先端は前記下端面36と略一致させ
られて体表面14に接触させられるようになっている。な
お、かかる押圧部材32の内部は前記蓋体40および本体10
に設けられた貫通穴60および62を介して大気に開放され
ており、接触子54,56,および58が動脈34の動脈に伴って
忠実に振動させられるようになっている。

前記ベローズ20,22,24,26,28,および30の両端部は、
何れも本体10の内壁面と押圧部材32の外壁面とに気密に
固着され、その内部には、第４図に示されている調圧弁
64,66,68,70,72,および74により調圧された圧力エアが
配管を介して供給されるようになっている。なお、空圧
源は省略されている。ベローズ20および22は、本体10の
上部内壁面と押圧部材32の上部外壁面との間に配置され
ており、第１および第２調圧弁64および66からそれぞれ
圧力エアが供給されることにより、押圧部材32を本体10
に対して相対的に下方、すなわち体表面14に向かう方向
へ移動させ、その体表面14に下端面36および接触子54,5
6,および58を押圧する。また、これ等のベローズ20,22
は、本体10が手首18に取り付けられた状態において動脈
34と直角な方向に隔てて位置するように、換言すれば第
１図における左右方向に隔てて配置されており、両ベロ
ーズ20,22内に等しい圧力値の圧力エアが供給された場
合には押圧部材32を体表面14に対して略平行となる姿勢
で押圧するが、両ベローズ20,22内に供給される圧力エ
アの圧力が互いに異なると、押圧部材32の体表面14に対
する姿勢は動脈34と直角な方向において傾斜させられ
る。

また、ベローズ24,26,28,および30は、それぞれ第２
図に示す横断面形状において四角形状を成す本体10およ
び押圧部材32の４つの側部間に配設されているが、本体
10が手首18に取り付けられた状態において、ベローズ2
4,26は動脈34と直角な方向に隔てた二箇所の側部間に、
また、ベローズ28,30は動脈34と平行な方向に隔てた二
箇所の側部間にそれぞれ配設されている。したがって、
ベローズ24,26内に第３調圧弁68および第４調圧弁70か
ら等しい圧力値の圧力エアが供給されると、押圧部材32
は動脈34と直角な方向、すなわち第２図の左右方向にお
いて本体10の略中央に保持されるが、両ベローズ24,26
内に供給される圧力エアの圧力が互いに異なると、押圧
部材32は本体10に対して、換言すれば本体10が取り付け
られた手首18に対して動脈34と直角な方向へ移動させら
れる。また、ベローズ28,30内に第５調圧弁72および第
６調圧弁74から等しい圧力値の圧力エアが供給される
と、押圧部材32は動脈34と平行な方向、すなわち第２図
の上下方向において本体10の略中央に保持されるが、両
ベローズ28,30内に供給される圧力エアの圧力が互いに
異なると、押圧部材32は手首18に対して動脈34と平行な
方向へ移動させられる。

一方、前記歪ゲージ48,50,および52から出力される電
気信号は、第４図に示されている制御装置76に供給され
る。この制御装置76はマイクロコンピュータ等にて構成
されており、歪ゲージ48,50,および52から供給された電
気信号に基づいて前記調圧弁64,66,68,70,72,74に駆動
信号を出力し、前記ベローズ20,22,24,26,28,30に供給
される圧力エアの圧力値をそれぞれ制御するとともに、
中央の歪ゲージ50から供給された電気信号にしたがって
動脈34の脈波を検出し、表示・記録装置78にその脈波を
表示・記録させる。

次に、本実施例の作動を説明する。

先ず、押圧部材32が橈骨動脈34の直上部に位置するよ
うに本体10をバンド16によって手首18に取り付ける。こ
の時、脈波を検出する中央の振動板44の接触子56が動脈
34の直上部に位置するように本体10を取り付けることが
望ましいが、目視によってこれを行うことは極めて困難
である。

次に、制御装置76は第１および第２調圧弁64および66
を制御してベローズ20,22内に互いに等しい圧力値の圧
力エアを供給させ、押圧部材32の下端面36および接触子
54,56,および58を体表面14に押圧する。これにより、接
触子54,56,および58は動脈34の動脈に伴って振動させら
れるようになり、歪ゲージ48,50,および52からその振
動、すなわち動脈34の脈波に対応する電気信号が出力さ
れる。

上記３つの歪ゲージ48,50,および52からそれぞれ出力
される電気信号の振幅は、前記接触子54,56,および58の
押圧位置と動脈34との位置関係によって相違し、押圧位
置が動脈34の直上部にある場合に最も大きくなる。そこ
で、制御装置76は歪ゲージ48,50,および52から供給され
る電気信号の振幅に基づいて第３および第４調圧弁68お
よび70を制御し、ベローズ24,26内に供給される圧力エ
アの圧力をそれぞれ変更することにより、脈波を検出す
べき中央の歪ゲージ50から出力される電気信号の振幅が
最も大きく、両側の歪ゲージ48,52から出力される電気
信号の振幅が対称的に小さくなる位置に押圧部材32を移
動させる。これにより、中央の振動板44の接触子56は動
脈34の直上部に位置させられ、高い精度で脈波を検出し
得るようになる。

一方、このようにして動脈34の直上部に位置させられ
た接触子56の振動に基づいて歪ゲージ50から出力される
電気信号の振幅は、手首18に存在する橈骨や内部組織等
に起因して、動脈34と平行な方向においても、或いはそ
の動脈34に対する押圧部材32の姿勢によっても異なる。
このため、制御装置76は、更に第５および第６調圧弁72
および74を制御して、ベローズ28,30内に供給される圧
力エアの圧力をそれぞれ変更することにより、歪ゲージ
50から出力される電気信号の振幅が最も大きくなるよう
に、押圧部材32を動脈34の長手方向へ移動させるととも
に、第１および第２調圧弁64および66を制御して、ベロ
ーズ20,22内に供給される圧力エアの圧力をそれぞれ変
更することにより、歪ゲージ50から出力される電気信号
の振幅が最も大きくなるように、動脈34と直角な方向に
おける押圧部材32の姿勢を変更する。これにより、接触
子56は動脈34と直角な方向のみならず動脈34の長手方向
においても、また、その押圧方向についても、歪ゲージ
50から出力される電気信号の振幅が最も大きくなるよう
に本体10に保持されることとなる。

ここで、本体10の手首18に対する取付位置が、例えば
動脈34と直角な方向において大きくずれていたりする
と、前記押圧部材32を第１図の左右方向へ移動させても
中央の振動板44の歪ゲージ50から出力される電気信号の
振幅が歪ゲージ48または52から出力される電気信号の振
幅よりも大きくならない場合がある。その場合には、制
御装置76はベローズ20,22内に供給する圧力エアの圧力
を制御して、動脈34と直角な方向における押圧部材32の
姿勢を変更し、歪ゲージ50から出力される電気信号の信
幅が最も大きくなるようにするか、それでも不充分な場
合にはそれを表す出力信号を発生し、本体10を取り付け
直す必要があることを報知することとなる。

また、押圧部材32を体表面14に押圧したまま移動させ
ると、下端面36との摩擦によって体表面14がよじれ、場
合によって正確な脈波の検出が損なわれる恐れがある。
このため、下端面36と体表面14との摩擦が大きい場合に
は、制御装置76は、好適には、ベローズ20,22内に供給
する圧力エアの圧力を軽減して押圧力を一旦小さくする
か、ベローズ20,22に対する圧力エアの供給を停止若し
くは負圧として押圧力を一旦零若しくは負とした状態で
押圧部材32を所定量移動させ、その後押圧部材32を体表
面14に再び押圧して歪ゲージ48,50,および52から電気信
号を読み込むようにする。

以上のようにして体表面14に対する押圧部材32の押圧
位置および押圧姿勢が調整されると、次に、ベローズ2
0,22内に供給する圧力エアの圧力を均等に増減し、歪ゲ
ージ50から供給される電気信号の振幅が最大となる押圧
力で押圧部材32を体表面14に押圧する。これは、押圧部
材32の押圧力が高過ぎると動脈34は完全に閉塞して脈波
が得られなくなる一方、低過ぎると接触子56に伝達され
る脈波の振動が弱くなるためであり、動脈34の横断面形
状が偏平となる程度で押圧したときに電気信号の振幅は
最大となる。

そして、この状態で歪ゲージ50から供給される電気信
号に従って脈波を連続的に検出し、それを表示・記録装
置78に表示・記録させる。なお、必要に応じて、この検
出した脈波の波形に基づいて心臓の活動状態等を自動診
断させたり、脈波の最大値，最小値から最大血圧値，最
小血圧値を決定させたりすることもできる。

一方、この脈波測定過程においても、制御装置76は３
つの歪ゲージ48,50,および52から供給される電気信号の
振幅を比較し、被験者の体動等に起因して接触子56の押
圧位置がずれた場合には、ベローズ24,26内に供給する
圧力エアの圧力を調整して押圧部材32を移動させ、動脈
34と直角な方向において接触子56を常に最適位置に保持
するようにする。本実施例では、３つの歪ゲージ48,50,
および52が設けられているため、押圧位置のずれ方向が
容易に検出され、押圧部材32の押圧位置を迅速に修正で
きる。

以上詳述したように、本実施例の脈波検出装置におい
ては、脈波を検出すべき接触子56がその脈波を検出する
最適位置に保持されるように、体表面14に対する押圧部
材32の位置および姿勢が調整されるため、動脈34から発
生する脈波を高い精度で検出できる。特に、本実施例で
は動脈34と直角な方向のみならず、動脈34の長手方向に
おいても、また、その押圧方向についても調整されるた
め、脈波の検出精度が一層向上する利点がある。

また、押圧部材32の位置および姿勢を調整して接触子
56を最適位置に保持するようになっているため、動脈34
と直角な方向に移動不能に配置された多数の接触子のな
かから最適な接触子を選択する場合に比較して、接触子
54,56,58をそれ程小さくする必要がなく、振動板42,44,
46や接触子54,56,58、或いは歪ゲージ48,50,52等の製造
が容易であるとともに、小さな歪ゲージ等を用いる場合
に比べて大きな検出感度を得られる利点がある。

また、本実施例では脈波測定過程においても押圧部材
32の押圧位置が調整されるため、被検者の体動等に起因
して押圧位置がずれても高い精度で脈波を検出すること
ができる。特に３つの歪ゲージ48,50,52から電気信号が
供給されるようになっているため、押圧位置のずれ方向
を容易に判別し得て、その押圧位置を迅速に修正し得
る。

なお、この実施例では、ベローズ20,22,24,26,28,3
0、調圧弁64,66,68,70,72,74、および制御装置76が、押
圧部材32を移動させるための移動手段に相当し、そのう
ちのベローズ20,22、調圧弁64,66、および制御装置76は
押圧手段を兼ねている。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
したが、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例では振動板42,44,46の振動を歪ゲ
ージ48,50,52によって検出するようになっているが、そ
れ等は半導体歪ゲージであっても良いし、また、第５図
に示されているような単結晶シリコンチップ80を前記押
圧部材32に固定するとともに、その単結晶シリコンチッ
プ80に設けられた３箇所の薄肉部にそれぞれ圧電素子8
2,84,86を配設し、動脈34の脈動がゴムフィラー88,90,9
2を介して薄肉部に伝達された圧力振動を電気信号に変
換するなど、脈動の検出にはよく知られた種々の手段を
採用し得る。なお、上記第５図の実施例ではゴムフィラ
ー88,90,92が接触子に相当する。この場合、ゴムフィラ
ー88,90,92の径は動脈34の径よりも小さいことが望まれ
る。

また、前記実施例ではベローズ20,22,24,26,28,30に
よって押圧部材32が本体10に対して相対移動可能に設け
られ、それらのベローズ20,22,24,26,28,30内に圧力エ
アを供給することによって押圧部材32を３次元方向へ移
動させるようになっているが、モータや送りねじ等を利
用して押圧部材32を移動させるようにしたり、スプリン
グや弾性ゴム等を利用して押圧部材32を体表面14に押圧
させるようにしたりすることも可能である。なお、押圧
部材32は、少なくとも動脈34と直角な方向へ移動して接
触子56をその動脈34の直上部に位置させ、その接触子56
を体表面14に押圧するようになっておればよい。

また、押圧部材32の実際の位置を検出する位置センサ
を設けるとともに、歪ゲージ48,50,52からの脈波信号に
基づいて目標位置を決定し、それら実際の位置と目標位
置とが一致するようにベローズ20,22,24,26,28,30が駆
動されるようにしても良い。

また、前記実施例ではベローズ20,22,24,26,28,30に
供給する圧力エアの圧力を制御して押圧部材32の位置や
姿勢を調整するようになっているが、必要に応じてベロ
ーズ20,22,24,26,28,30内のエアを強制排気することに
より、押圧部材32の位置等を調整させることもできる。

また、前記実施例では３つの振動板42,44,46が設けら
れ、中央の振動板44の振動に基づいて脈波を検出するよ
うになっているが、振動板の数は１つであっても本発明
の効果は得られるのであり、また、必ずしも中央の振動
板44の振動に基づいて脈波を検出する必要はなく、３つ
の振動板42,44,46から最大振幅が得られるものを選択す
るようにしても差支えない。さらに、本発明の効果が得
られる限りにおいて振動板の数を４つ以上設けたり、或
いはチップ80に４つ以上の圧電素子を設けたりすること
も可能である。なお、このように振動板或いは圧電素子
を多数設ける場合には、押圧部材32を移動させることな
く、出力信号が最大の歪ゲージ或いは圧電素子を選択す
るようにしてもよい。

また、前記実施例では脈波を測定する過程においても
押圧部材32の位置を調整するようになっているが、脈波
測定に先立って押圧部材32の位置および姿勢を調整する
だけでも差支えない。

また、前記実施例では歪ゲージ48,50,52から出力され
る電気信号の振幅に基づいて押圧部材32の位置や姿勢を
調整するようになっているが、信号強度等を考慮して調
整することもできる。

また、前記実施例では一つの振動板に一つの歪ゲージ
が設けられてその振動板の変形を電気信号に変換するよ
うになっているが、例えば一つの振動板に２つ若しくは
４つの歪ゲージを配置してブリッジ回路等により電気信
号を出力させるようにすることもできる。

また、前記接触子54,56,58やゴムフィラー88,90,92の
径寸法は動脈34の径寸法より小さくされているが、動脈
34の径寸法より大きくしても差支えなく、その形状も適
宜変更できる。

また、前記実施例では橈骨動脈34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
から脈波を検出する場合にも本発明は同様に適用され得
る。

その他一々例示はしないが、本発明はその精神を逸脱
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図は本発明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図の装置の横断面図
である。第３図は第１図におけるIII-III断面図であ
る。第４図は第１図の装置の制御回路を示すブロック図
である。第５図は本発明の他の実施例の要部を示す断面
図である。 10:本体、14:体表面 20,22,24,26,28,30:ベローズ 34:動脈 54,56,58:接触子 64,66,68,70,72,74:調圧弁 76:制御装置 88,90,92:ゴムフィラー（接触子）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人体の体表面であって動脈の直上部に押圧
され、該動脈の脈動に伴って振動させられる接触子を有
し、該接触子の振動に基づいて前記動脈の脈波を検出す
る装置であって、前記接触子を相対移動可能に保持して前記脈波を検出す
べき人体の体表面上に取り付けられる本体と、前記接触子を該本体に対して相対的に前記体表面と平行
で且つ前記動脈と直角な方向へ移動させて、該接触子を
該動脈の直上部に位置させる移動手段と、前記本体に対して相対的に前記接触子を前記人体の体表
面に向う方向へ移動させて、該接触子を該体表面に押圧
する押圧手段とを有することを特徴とする脈波検出装置。
【請求項２】前記接触子は、前記体表面と平行で且つ前
記動脈と直角な方向に３つ設けられており、前記移動手
段は、該３つの接触子の各々の振動状態に基づいて該３
つの接触子の中の中央の接触子を前記動脈の直上部に位
置させるものである特許請求の範囲第１項に記載の脈波
検出装置。
【請求項３】前記移動手段は、前記本体に対して相対的
に前記接触子を、前記体表面と平行で且つ前記動脈と直
角な方向，および該動脈と平行な方向へ移動させるとと
もに、該動脈と直角な方向において前記体表面に対して
傾斜させるものである特許請求の範囲第１項または第２
項に記載の脈波検出装置。