JPS60100939A - 電子血圧計 - 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】 本発明は、電子血圧計におけるコロトコフ音検出回路に
関し、特に、そのフィルター回路を低い電源電圧で安定
に動作させる回路に関する。

電子血圧計におけるコロトコフ音の検出方法は元来、聴
診法によって、聴診器から得られる音を電子的に判断す
ることにある。すなわち、音に感知するマイクロホンか
ら、電気信号を取り出し該信号を人間の耳のもつ特性と
コロトコフ音の有する周波数成分とから適当なフィルタ
ー特性をもつ電子的フィルター回路に導き、該フィルタ
ーの出力振幅が所定のレベル以上にガつた時、コロトコ
フ音として検出する手段がとられている。該検出回路に
おいて、マイクロホンは、それ自体、感度が高いでとが
好ましい。マイクロホン自体に発生するノイズと、信号
との比は、回路の検出率に直接影響する。マイクロホン
のケースや、信号線には、電源ハムによる誘導ノイズが
発生するが、この信号は５０　Ｈｚまたは６０Ｈ７の信
号であシ、コロトコフ音の周波数帯と合致するだめフィ
ルタ−回路により取り除くことは困難である。ところが
、マイクロホンは、圧力に応じて電気信号を取り出すも
のであり、マイクロホンに発生する信号には脈圧による
１０Ｈ２以下の周波数成分が多く含まれる。マイクロホ
ンとして圧電素子を金属板に貼り付けた第１図の構造を
用いると、振動板としての共振点は数ＫＨｚ　に選ばれ
、コロトコフ音の周波数帯では、弾性制御領域として使
うことになる。すなわち第１図の構造の圧電マイクロホ
ンは入射される圧力（音圧）に対し、その共振点以下の
周波帯で、平坦な出力電圧が得られるものである。しだ
がって前述の如く、ヤ゛イクロホンの出力には、脈圧に
よる周波数成分も多く含まれることになる。

以上の理由から、マイクロホンの感度を高めると、脈圧
による大振幅の影響で、回路の動作電圧範囲を越えてし
まうという問題が生ずる。特に、電子回路を低い電圧で
動作させんとする場合に大きな問題となる。

従来の１０Ｖ近い高い動作電圧を有するオペアンプを用
いた場合には、コロトコフ音検出回路に用いる、バイパ
スフィルター及びローパスフィルターは、その順序をい
かに配置しても差は生じないが、低い動作電圧になると
、脈圧成分を取りため、バイパスフィルターを初段に有
せしめないと、出力振幅が飽和を生じてしまう。

また、別の問題として一般に６枚以上のバイパスフィル
ターを一つのオペアンプで構成するとその位相の関係か
ら自己発振を生じやすい。特に平坦域での利得を有した
３次アクティブフィルターでは、発振防止対策が必要で
ある。しかし、アクティブなローパスフィルターでは、
平坦域、の利得を有せしめても、高域での利得が低下す
るため数多に自己発振は生じない。

以上の理由から、本発明では、第２図に示す回路構成に
より、よυ安定で確実に動作するコロトコフ音検出回路
を提供する。

捷ず第１図は、本発明に用いる圧電型マイクロホンの断
面図である。第１図において、１は金属板であり断面コ
の字形に成形され、その内面には圧電素子２が接着され
ている。圧電素子はチタン酸ジルコン酸鉛等の強誘電セ
ラミックスであり、電気　力の変換能力の高い素子であ
る。かかるマイクロホンの圧力に対して発生する電圧感
度は、金属板のスティフネスや、圧電素子の静電容量に
もよるが、他のエレクトレットや、静電型、動電型等の
マイクロホンに比し、高い圧力感度が得られる。

さて、第２図は、前記マイクロホンが接続されたコロト
コフ音検出回路である。

図において、Ａ、〜Ａ４はオペアンプを示し、Ｒ１−Ｒ
１０は抵抗、０１〜Ｃ６はコンデンサを示す。３は第１
図の構成のマイクロホンであり、金属板１が第２図にお
けるアース側に接続され、圧電素子２は第２図における
コンデンサＣ１と接続される。ＣＩ＋　ＲＩは、受動型
のバイパスフィルターを構成し、該出力はＡ、の反転入
出端子に接続される。

ＡＩ　＋　Ｒ２ｙ及びＲ３は非反転増幅器を構成し、該
Ａ、の出力端は、Ｃ２ｐ　ｃ！　ｒ　Ｒ４＋　Ｒ５＋　
及びＡ２５− で構成される、電圧ソース型の平坦域における利得が１
倍であるアクティブバイパスフィルターに入力される。

該バイパスフィルターの出力は、Ｒ６゜Ｒ？　＋　Ｒ８
ｒ　０４　＋　０６　＋　及びＡ３で構成される多重帰
環型のアクティブローパスフィルターに入力される。該
ローパスフィルターの出力は、Ｃ６を介してコンパレー
タとして働くＡ４の反転入力端子に入力される。該反転
入力端子は、抵抗Ｒ９を通して電源（−１−Ｖｃｃ）に
接続されるとともに、抵抗Ｒ１ｏを介してアースされる
。オペアンプＡ４　の非反転入力端子もアースされる。

第３図は、第２図に示す回路によるフィルター特性例で
あり、マイクロホン３の出力端子から、Ａ４の反転入力
端子に至る伝達特性を示す。第３図において、低域側は
遮断周波数が約４ＱＨｚであり、２４　ａＢｌｏｃｔ　
の４次の傾きで減衰する。

又、高域側はその遮断周波数が約８ＱＨ２でありｊ２（
ｉＢｌｏａｔ　の傾きで減衰する。かかる特性が得られ
るのは、次のように回路定数を選択することによる。つ
まり、ハアパスフィルター〇ｍ断周　６− 波数は約４０Ｈｚに選択されているが、これは、ＣＩｓ
　ＲＩで決まる受動回路の遮断周波数、及びＣ２ｔ　Ｃ
３＋　Ｒ４ｒ　Ｒ５で決るアクティブフィルターの遮断
周波数Ｖ及びＣ６と、”９’ｒ　ＲＩ。の並列抵抗値で
決る受動回路の遮断周波数をそれぞれ約４０Ｈｚに設定
することにより実現できる。又、高域の遮断周波数は、
ローパスフィルターのＲ６＊　Ｒ７＋Ｒ８ｒ　０４　＋
　Ｃ５で決る。本例では、Ｒ３とＲ６を適宜選択し、ロ
ーパスフィルターの平坦域の利得を約１０倍（２０ｃｌ
Ｂ）に設定しであるとともに、非反転増幅器のＲ２＋　
Ｒ３ｒ　により約４倍の利得を得ている。

第４図は、第２図の回路における各部の信号波形を示し
たものである。（Ａ）はマイクロホン乙の出力端波形で
あり、脈圧の変化による低周波成分（約２〜４Ｈｚ　）
を多く含んでいる。（Ｂ）は非反転増幅器Ａ１の出力波
形、（Ｃ）はバイパスフィルターＡ２の出力波形、（ロ
）はローパスフィルターＡ３の出力波形、（Ｅ）はコン
パレータＡ４の出力波形をそれぞれ示す。

マイクロホン５は第１図の構成で、内部に電子回路を有
しないシンプルな構成では、どうしても原理的に脈圧の
信号成分に反応する。従って第４図（Ａ）の如くの信号
となるが、マイクロホン３の出力に直接接続された受動
型のバイパスフィルターにより、脈圧による大振幅は旨
ね除去される。

従って、非反転増幅器は不用な大振幅は入力されず、出
力の飽和に対して有利となる、又、Ａ２とそれに接続さ
れる回路素子で２次のバイパスフィルターが構成される
が、３次のバイパスフィルターに比し、入力インピーダ
ンスを低く設計できオペアンプを低い電源電圧で動作さ
せる場合有利となる。たとえば３次のハイビスフィルタ
ーでは、低い周波数領域での入力インピーダンスが極め
て高くなり、フィルター出力は、回路素子に乗るノイズ
が支配的となる。つまりオペアンプの反転入力端子に発
生する信号電圧が極めて小さくなυ、該反転入力端子に
接続される回路素子に発生する誘導ノイズ等の影響を受
けることになる。

第２図の回路におけるバイパスアのテイブフイルターは
平坦域において利得を有しない、しだがって自て発振に
対しても安定であるとともに、微小信号に対しても、比
較的低入力インピーダンスとなるためノイズの発生が少
く抑えられる。

第２図におけるローパスフィルターはゲインを有するが
このフィルターにおいて出力が飽和しても、後段がコン
パレータであるため悪影響はない。

しかしながら、オペアンプＡ３のオフセット電圧による
直流電圧が出力に表われるため、コンデンサＣ６に除去
するとともに、Ｃ６とＲｏ及びＲ１゜の並列抵抗値で決
る時定数によりバイパスの特性を有せしめ、より外部ノ
イズ等に対して強くしている。

以上説明したように、本発明によれば、低電源電圧で動
作させても、精度良く動作させうるすなわち、前段部に
、バイパスフィルターを有し、振幅の大きい脈圧等の低
周波成分を取り除くため、低電圧のオペアンプにても、
出力の飽和は生じにくい。また、２次のアクティブバイ
パスフィルターと受動型１次のバイパスフィルターの組
み合せ＝　９− により構成しただめ、比較的低いインピーダンスで動作
し、動作安定でかつノイズに対しても強くなる特徴を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いるマイクロホンの実施例を示し、
第２図は本発明によるコロトコフ音検出回路を示す。第
３図は第２図に示す回路のフィルター特性を示し、第４
図は第２図に示す回路の各部の信号波形を示す。 Ａ、〜Ａ４・・・オペアンプ　Ｒ１−Ｒ２゜・・・抵抗
Ｃ１〜Ｃ０・・・コンデンサ ト・・・・・金属板　２・・・・・・圧電素子３・・・
・・・マイクロホン 以　上 出麗人　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁理士　最　上　務 ＝　１０− 第１図 第２図 第３図 Ｂ　ｌ 第４図 （Ｑ）　＜ｂ） −ｖ　−ｙ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マイクロホンと、該マイクロホンの出力が入力されるフ
   ィルター回路、該フィルター回路の出力を受けて所望の
   振幅レベルを検出するコンパレータ回路とにより、コロ
   トコフ音を検出する電子血圧計において、前記フィルタ
   ー回路を受動型１次のバイパスフィルターと、２次のア
   クティブバイパスフィルターと、２次のアクティブロー
   パスフィルターとによシ構成し、前記２次のアクティブ
   バイパスフィルターは平坦域における利得を有しないと
   ともに、前記、ローパスフィルターの前段に配置され、
   かつ、前記２次のアクティブフィルターの前段に、少く
   とも、１つの受動型１次のバイパスフィルターを配置し
   た電子血圧計。