JPH11318840A

JPH11318840A - 脈波検出装置

Info

Publication number: JPH11318840A
Application number: JP13147498A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kato; 宏行加藤; Takahide Tanaka; 孝英田中; Kazunobu Itonaga; 和延糸永
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 1999-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】生体毎の動脈の位置の異なりにも対応して、
脈波を検出する。【解決手段】帯体１に、腕４の方向に対し直角に受光
素子３、発光素子２_-1、２_-2、２_-3を直線上に配置し、
かつ投光素子２_-1、２_-2、２_-3は受光素子３から距離Ｌ
₁、Ｌ₂、Ｌ₃をおいて配置し、これら発光素子２_-1、
２_-2、２_-3を時間順次に点灯し、これら発光素子２_-1、
２_-2、２_-3の光を受光素子３で受光して脈波振幅を得、
もっとも脈波振幅が大なる時の点灯発光素子を測定に使
用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、発光部と受光部
とからなる脈波検出部により、動脈の脈波を検出する脈
波検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の脈波検出装置は、図１の（ａ）に
示すように、手首用の帯１に発光部２と受光部３を備え
たものを、腕４の手首に巻回する。図１の（ｂ）に示す
ように、発光部２、受光部３とも帯１を装着した際に、
橈骨近傍に位置するように配置されている。発光部２か
らの光は動脈５に向けて照射され、その近傍で反射さ
れ、受光部３で受光される。動脈が脈打つことに応答し
て、周囲の容積が変化するのを受光信号の変化としてと
られ、脈波を検出するものである。

【０００３】一般に、論文などでよく報告されている原
理では、生体内の情報を検出する際に光を用いると、受
発光距離Ｌ〔図１の（ｃ）〕の半分の深さの部分で、強
度が最大の反射光が検出される（文献：American Physi
ological Society 1992 C766-C775 "Recovery from exe
rcise-induced de saturation the quadriceps muscule
s of elite competitive rowers"）。従来の脈波検出装
置では、上記原理に基づき、一定の深さに対する脈波検
出を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
脈波検出装置では、一定の深さで脈波検出を行ってい
る。しかし、生体における動脈は個々によって位置が異
なるため、つまり深さや左右の位置が様々に分布する。
そのため、一定の部分の反射光検出では様々な人につい
て正確な脈波を検出することができないという問題があ
る。

【０００５】この発明は上記問題点に着目してなされた
ものであって、生体毎の動脈の位置の異なりにも対応し
て、適正に脈波を検出し得る脈波検出装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の脈波検出装置
は、発光部と受光部からなる脈波検出部を備え、脈波検
出部で発光部より生体に光を投射し、受光部に得られる
信号により脈波成分を得るものにおいて、検出領域の相
違する発受光系を複数個備えている。この脈波検出装置
では、検出領域の相違する発受光系を複数個備えるもの
であるから、これら発受光系を順次に選択すれば、検出
領域を切替えることができ、最大出力の得られる受光素
子を選択できる。また、これらの発受光系を全て同時に
選択することにより、広範囲の検出領域を得ることがで
きる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明をさらに詳細に説明する。図２は、この発明の一実施
形態脈波検出装置の回路構成を示すブロック図である。
この実施形態脈波検出装置は、発光部を構成する３個の
発光素子２_-1、２_-2、２_-3と、この発光素子２_-1、
２_-2、２_-3の１つを選択して点灯するための切替器６
と、受光部を構成する受光素子３と、この受光素子３の
受光信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器７
と、脈波検出のための処理を実行するためのＣＰＵ８
と、このＣＰＵ８の処理プログラム、データ等を記憶す
るメモリ９と、指示、検出データ等を表示する表示器１
０とを備えている。なお、発光素子２_-1、２_-2、２
_-3は、駆動回路を備えていても良いし、受光素子３はあ
る程度のレベルの出力を得るためアンプを備えていても
良い。

【０００８】この実施形態脈波検出装置の発光素子（発
光部）２_-1、２_-2、２_-3及び受光素子（受光部）３は、
図３の（ａ）、（ｂ）〔図３の（ａ）は平面図、図３の
（ｂ）は断面図〕に示すように、腕４に装着される帯体
１に腕４に対し直交するように配置されている。また、
これら発光素子２_-1、２_-2、２_-3及び受光素子３は、い
ずれも尺骨よりも頭骨側の動脈５に対面するように、そ
して尺骨側より受光素子３、発光素子２_-1、２_-2、２_-3
の順で、直線上に配置されている。

【０００９】図３の（ｃ）の拡大図で示すように、受光
素子３と発光素子２_-1、受光素子３と発光素子２_-2、受
光素子３と発光素子２_-3のそれぞれ中心間距離をＬ₁、
Ｌ₂、Ｌ₃とすると、各発光素子２_-1、２_-2、２_-3のそ
れぞれの点灯により、投射光が反射してくる深さは、図
３の（ｃ）で示す１／２Ｌ₁、１／２Ｌ₂、１／２Ｌ ₃
となる。これら各発光素子が個別に、順次に点灯した時
の投光領域は、図４に示す受光領域１１_-1、１１_-2、１
１_-3となり、これに対し受光素子３の受光領域は１
２_-1、１２_-2、１２_-3となる。これら投光領域１１_-1、
１１_-2、１１_-3と受光領域１２_-1、１２_-2、１２_-3の交
差する領域が検出（センシング）領域１３_-1、１３_-2、
１３_-3となる。受光素子３に対し、投光素子が離れるほ
ど、検出領域も受光素子３より遠く、かつ深くなる。し
たがって、実際の測定においては、動脈位置がどこであ
るかにより、検出領域１３_-1、１３_-2、１３_-3のいずれ
を選択するかということになる。つまり、どの発光素子
を選択するかを決定すれば、最適の測定を行うことがで
きる。

【００１０】次に、この実施形態脈波検出装置の動作
を、図５に示すフロー図により説明する。なお、以下の
説明で、センサＳ₁、Ｓ₂、Ｓ₃という語を用いている
が、図４における発光素子２_-1と受光素子３がセンサＳ
₁に、発光素子２_-2と受光素子３がセンサＳ₂に、発光
素子２_-3と受光素子３がセンサＳ₃に相当する。動作が
スタートすると、ＣＰＵ８は指令により、切替器６によ
って発光素子２ _-1を点灯駆動する。これにより、つまり
センサＳ₁により、脈波検出が受光素子３によって行わ
れる（ステップＳＴ１）。このセンサＳ₁による測定で
は、発光素子２_-1が近過ぎて、発光素子２_-1の光が動脈
近傍まで十分に届かないとすると、脈波強度は弱く、図
６の最左側に例示するものとなる。このセンサＳ₁で測
定された脈波振幅１は、図７に示すように、メモリ９の
メモリ領域Ｍ₁に記憶される（ステップＳＴ２）。

【００１１】次に、ＣＰＵ８は、切替器６に対して指令
を出し、センサＳ₁からセンサＳ₂に切替える。すなわ
ち、発光素子２_-1を消灯し、発光素子２_-2を点灯する
（ステップＳＴ３）。この点灯により、つまりセンサＳ
₂の選択により、センサＳ₂による脈波計測が行われる
（ステップＳＴ４）。たまたまセンサＳ₂による検出領
域が適正である場合は、脈波強度は強く、図６の中央部
に例示するものとなる。このセンサＳ₂で測定された脈
波振幅２は、メモリ領域Ｍ₂に記憶される（ステップＳ
Ｔ５）。

【００１２】続いて、ＣＰＵ８は切替器６に対して指令
を出し、センサＳ₂からセンサＳ₃に切替える。つま
り、それまで点灯していた発光素子２_-2を消灯し、発光
素子２ _-3を点灯する（ステップＳＴ６）。この発光素子
２_-3の点灯により、つまりセンサＳ₃の選択により、セ
ンサＳ₃による脈波計測が行われる（ステップＳＴ
７）。このセンサＳ₃で計測された脈波振幅３も、メモ
リ領域Ｍ₃に記憶される（ステップＳＴ８）。センサＳ
₃で計測した脈波振幅の波形例を図６の一番右側に示し
ている。

【００１３】以上のように、センサＳ₁、Ｓ₂、Ｓ₃に
より、時間順次に脈波計測が行われ、その中から最も最
大振幅の大なるものを決定する。図６の例では、センサ
Ｓ₂により測定した脈波振幅２が最も大なので、センサ
Ｓ₂を以後の測定に使用することを決定する（ステップ
ＳＴ９）。図６の波形例では、センサＳ₂の計測による
脈波振幅が最大であり、この人の測定に関する限り、セ
ンサＳ₂、つまり発光素子２_-2を点灯することが最適で
ある。

【００１４】なお、上記図２の実施形態脈波検出装置で
は、受光素子３を尺骨側に位置するように配置し、複数
の発光素子２_-1、２_-2、２_-3は尺骨側とは反対側に向け
て配置したが、図８に示すように、受光素子３を挟んで
左右対象となるように、受光素子３よりも尺骨側に複数
の発光素子２_-4、２_-5、２_-6を配置しても良い。この場
合の点灯は、発光素子２_-1から発光素子２_-6まで、時間
順次に１個ずつ点灯しても良いし、また、左右等距離の
ものを一対で順次点灯していっても良い。図９の
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、発光素子２_-1と２_-4、発光
素子２_-2と２_-5、発光素子２_-3と２_-6を対で、順次点灯
していった場合の投光領域、受光領域、検出領域を示す
図である。

【００１５】また、上記実施形態脈波検出装置におい
て、図４の発光素子２_-1、２_-2、２_-3、また、図９の発
光素子２_-1、２_-4と発光素子２_-2、２_-5と発光素子
２_-5、２_-6は、時間順次に点灯しているが、他の実施形
態として、図４あるいは図９のすべての発光素子を同時
に点灯しても良い。いずれも検出領域が広がり、広範囲
に反射光を検出できる。

【００１６】また、上記実施形態脈波検出装置は、帯体
を手首に装着するものについて説明したが、指等、その
他の部位に装着する脈波検出装置にも本発明は適用でき
る。

【００１７】

【発明の効果】この発明によれば、検出領域の相違する
発受光系を複数個備えているので、従来のある部分の反
射光を検出するだけでなく、種々の検出領域を選択でき
るので生体における動脈の深さ方向のバラツキに対し
て、正確な脈波成分を検出できる効果がある。

【００１８】さらに、受光部に対して、左右対象に配置
することで、生体における位置方向のバラツキに対し
て、正確な脈波成分を検出できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の脈波検出装置を説明するための図であ
る。

【図２】この発明の一実施形態脈波検出装置の回路構成
を示すブロック図である。

【図３】同実施形態脈波検出装置の発光素子及び受光素
子の位置関係を説明する図である。

【図４】図３に示した発光素子と受光素子の投光領域、
受光領域、検出領域を説明する図である。

【図５】図２に示す実施形態脈波検出装置の処理動作を
説明するためのフロー図である。

【図６】同実施形態脈波検出装置におけるセンサの選択
と測定脈波の関係を説明する図である。

【図７】同センサの選択と測定脈波振幅の記憶領域を説
明する図である。

【図８】この発明の他の実施形態脈波検出装置の発光素
子と受光素子の配置関係を示す図である。

【図９】図８の実施形態脈波検出装置の発光素子と受光
素子の投光領域、受光領域、検出領域を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１帯体２_-1、２_-2、２_-3 発光素子３受光素子４腕５動脈

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光部と受光部からなる脈波検出部を備
え、脈波検出部で発光部より生体に光を投射し、受光部
に得られる信号により脈波成分を得る脈波検出装置にお
いて、互いに検出領域の相違する複数個の発受光系を備えたこ
とを特徴とする脈波検出装置。
【請求項２】発光部と受光部からなる脈波検出部を備
え、脈波検出部で発光部より生体に光を投射し、受光部
に得られる信号により脈波成分を得る脈波検出装置にお
いて、前記発受光系を切替える発受光系切替手段を備えたこと
を特徴とする請求項１記載の脈波検出装置。
【請求項３】前記複数個の発受光系は、少なくとも発光
部が受光部に対して配置位置の異なる複数個の発光素子
からなることを特徴とする請求項１記載の脈波検出装
置。
【請求項４】前記複数個の発光素子は、時間順次に点灯
されるものであり、前記受光部で受光される最大受光出
力の得られる発光素子を選択し、この発光素子の発光に
応答する受光部出力で脈波を測定するようにしたことを
特徴とする請求項３記載の脈波検出装置。
【請求項５】前記複数個の発光素子は、受光部に対して
左右対称に配置されることを特徴とする請求項３記載の
脈波検出装置。
【請求項６】前記複数個の発光素子は、各発受光距離間
の発光部を時間順次に点灯されるものであり、前記受光
部の出力が最大となる発受光距離の発光素子を選択し、
これらの発光素子に応答する受光部出力で脈波を測定す
るようにしたことを特徴とする請求項５記載の脈波検出
装置。
【請求項７】前記複数個の発受光系は、同時に駆動さ
れ、前記受光部は広範囲の領域の反射光を受光すること
を特徴とする請求項１記載の脈波検出装置。
【請求項８】前記複数個の発受光系は、少なくとも受光
部が発光部に対して配置位置の異なる複数個の受光素子
からなることを特徴とする請求項１記載の脈波検出装
置。