JPS63311927A - 光電脈波計 - 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】 産業上の利用分野 本発明は皮膚の表面よシ血管の脈波を非観血的に計測す
る光電脈波計に関するものである。

従来の技術 人間の心臓は周期的な収縮によって血液を動脈系に送出
している。動脈血管には伸展性があるため、心臓から拍
出された血流の運動エネルギーは血管壁の応力のエネル
ギーに変換蓄積され、次い一１ξ でその応力を原動力として血液は更に末梢へと送られる
。

血管系のある一点における圧力変動の時間に関する波形
は圧力脈波と呼ばれているが、圧力変動に伴い血管内の
血液量ないしは血球数も変動し、ここに容積脈波を形成
する。圧力脈波は圧電素子などを用いて電気信号に変換
すれば皮膚表面よシ非観血的に測定することができる。

容積脈波は適当な発光素子と光電素子を皮膚表面に装着
し、その光路中の血液による見掛上の光透過率の変化を
充電変換することによ）圧力脈波の場合と同様非観血的
に電気信号として取出すことができる。いずれにしても
これら脈波に関する測定データーは臨床医学の分野にお
いて心機能や循環系障害等の診断に貴重な情報を提供し
ている。

容積脈波を発光、受光素子を用いて皮膚表面よシ非観血
的に検出する光電脈波計は古くから用いられておシ、発
光素子と受光素子との形状や配置方法についても数多く
の提案がなされている。発光素子からの光が直接受光素
子に入射するのを防い、３− でＳ／Ｎ　比の改善を図る提案（例えば特開昭５７，７
５６３６号公報〕、発光素子を円弧状とする（例えば実
公昭５４−５９７８５号公報）等の提案もあるっ 然し、これら従来の光電脈波計にあってはいずれも受光
素子の光入射窓の大きさについては特別な考慮がなされ
て居らず、視野角はかなシ広いものであった、のみなら
ず、むしろ受光素子の感度不足を補うため視野角は大き
くしてなるだけ多くの光を取入れるような構造となって
いた。このため発光素子よシ射出され血管のない皮膚浅
層部中で散乱された光が多量に受光素子に入射していた
。

発明が解決しようとする問題点 一般に皮膚は血管を含まない表皮とその下にあって血管
を含む真皮よシなるとされている。血管の脈波信号は血
管を含む層を通過した光によってもたらされるものであ
るから血管のない表皮にて散乱した光がそのまま受光素
子へ入射すると脈波測定のＳ／Ｎ比を著しく低下させる
ことになる。

それのみならず脈波に関係のないこの様な光は光電素子
出力中にあって大なる直流成分を形成し、脈波検出回路
中の初段のＩＣ出力を飽和せしめ脈波検出不能となる場
合さえあった。

本発明は上述の如き従来の光電脈波計の問題点に鑑みて
為されたもので、血管のない表皮にて散乱した光の受光
素子への入射を極力少さくして脈波信号のＳ／Ｎ比を改
善し、脈波中の細かい振動成分まで正確に検出し得る光
電脈波計を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は受光素子の視野角を制限し、望ましくは１５°
以下として雑音成分となる表皮中の散乱光の受光を低減
せしめたものである。

作　　用 本本発明の光電脈波計では上述の如く受光素子の視野角
を制限せしめたため空間内の各方向へ散乱する表皮によ
る散乱光の中受光素子へ入射する部分は低減されると共
に通常表皮の０．５〜２騎下方に存在する真皮中の限ら
れた部分よシの血管脈波光を効率よく捕捉することがで
き、脈波中の微小な振動成分まで検出することが可能と
なる。

実施例 以下実施例によって本発明の内容を詳述する。

第１図は本発明の一実施例による光電脈波計の発光・受
光部分の構成を示すものであって、１は発光素子、２は
受光素子、３は受光素子前面に配置した長波長光透過光
学フィルター、４及び６は受光素子の視野角を制限する
ため適当な間隔をおいて配置した小孔を有する板、６は
皮膚の表皮、７は真皮、８は血管、９，１０．１１は光
線を夫□々示す。

次に動作について説明する。

充電脈波計の発光素子よシ発せられ表皮中へ進んだ光は
種々の方向へ散乱し複雑を経路を径て皮膚中で吸収され
るか、再び皮膚外へ飛出すが、代表的な経路について簡
単に説明する。第１図において発光素子よシ射出された
光線１ｏは表皮層中で散乱し図の方向に進み従来例の如
くもし小孔板６及４がなければ受光素子２中へ進入する
が、本発明による構成の如く小孔板４及び６が設置され
ている場合にはこれによって遮られ受光素子へ達しない
、同じく発光素子よシ射出され、真皮にまで達するが所
定の測定部位よシ離れた点よシ散乱反射して来た光線１
１も小孔板４及び６が配置しである本発明の構成にあっ
ては遮られて受光素子へは入射し得ない、結局発光素子
１よシ発せられ、血管の存在する真皮にまで達し、その
限られた部分よシ散乱反射して来た光線９のみが小孔板
４及び５中の小孔を通過して受光素子に達し真皮中の血
管の微細な振動による脈波信号を効率よく検出できるこ
ととなる。

第３図に第１図中の小孔板４，６を有しない従来の構成
による充電脈波計にて得られた脈波の波形を示す。第４
図に本実施例によシ得られた脈波の波形を示す。図よシ
明らかな如く本実施例では従来検出が困難であった微小
な振動波形が明確に検出されている。

本発明の他の実施例として第１図の小孔板４゜５０代シ
に小径管１２を用い受光素子の視野角を制限した第２の
実施例を第２図に示す。この場合には第１図の実施例に
おける小孔板４，５の小孔の役割は小径管１２の両端の
開口が受持つこととなる。この第２の実施例では小径管
１２の管内面は測定に使用する波長範囲の光を反射しな
いように処理しておく必要がある。又第２の実施例では
小径管１２の一端を皮膚に圧接することにより検出され
る脈波信号の振幅を増大させることも可能である。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明は幾何光学的な手
段によって表皮層中での不要な散乱光が受光素子へ入射
するのを抑制すると共に測定部分を限定することにより
光電脈波計によって微小な振動まで検出可能とする効果
を得たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の充電脈波形の要部構成図、
第２図は本発明の他の実施例における光電脈波形の要部
構成図、第３図は従来の光電脈波計による脈波波形図、
第４図は本発明の光電脈波計による脈波波形図である。 １・・・・・・発光素子、２・・・・・・受光素子、３
・・・・・・光学フィルター、４及び６・・・・・・小
孔板、６・・・・・表皮、７・・・・・・真皮、８・・
・・・・血管、９．’１０．１１・・・・・・光線。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 眸　　閏 第４図 終閏

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発光素子と受光素子とを具備し前記発光素子から放射さ
   れた可視光又は近赤外光による身体一部からの見掛上の
   透過光を受光し、脈波信号を検出する光電脈波計におい
   て受光素子の入射窓の開口を制限することにより視野角
   を少として不要な散乱光の入射を抑制することを特徴と
   する光電脈波計。