【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、動脈から発生する脈波を検出する脈波検出装
置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a pulse wave detection device for detecting pulse waves generated from an artery.
従来の技術心臓の拍動に同期して動脈から発生する脈波は循環器の
状態と密接に関連しているため、これを検出することに
より、血圧値等の医学的な情報を採取しようとすること
が考えられている。そして、このような脈波を検出する
ための装置として、動脈の直上部に押圧部材を押圧し、
歪ゲージや圧電素子のような電気信号変換素子にてこの
押圧部材自体の振動、或いは押圧部材に伝達される振動
を電気信号に変換して脈波を検出するようにしたものが
ある。例えば、本願出願人が先に出廟した特願昭６２−
１７５４５７号に記載されている脈波センサはその一例
である。Conventional technology The pulse waves generated from the arteries in synchronization with the heart's beats are closely related to the state of the circulatory system, so by detecting them, it is possible to collect medical information such as blood pressure values. It is considered to do. As a device for detecting such pulse waves, a pressing member is pressed directly above the artery,
There are devices that detect pulse waves by converting vibrations of the pressing member itself or vibrations transmitted to the pressing member into electrical signals using electrical signal converting elements such as strain gauges and piezoelectric elements. For example, the patent application filed in 1986 by the applicant of the present application
The pulse wave sensor described in No. 175457 is one example.
発明が解決しようとする課題しかしながら、上記のような従来の脈波検出装置におい
ては、圧力エア等によって押圧部材を体表面に押圧する
必要があるため、装置が大掛かりになるという問題があ
った。Problems to be Solved by the Invention However, in the conventional pulse wave detection device as described above, there is a problem that the device becomes large-scale because it is necessary to press the pressing member against the body surface using pressurized air or the like.
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その
目的とするところは、体表面に押圧される押圧部材等が
不要で簡単に構成され得る脈波検出装置を提供すること
にある。The present invention has been made against the background of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide a pulse wave detection device that does not require a pressing member to be pressed against the body surface and can be easily configured.
課題を解決するための手段かかる目的を達成するために、本発明は、動脈から発生
する脈波を検出する脈波検出装置であって、（ａ）前記
脈波に対応して振動する体表面上に非接触で配置され、
その体表面に向って超音波を送信するとともにその体表
面で反射された反射波を受信する超音波センサと、（ｂ
）前記体表面の振動に伴う前記反射波の位相変化に基づ
いて前記脈波を検出する検出手段とを有することを特徴
とする。Means for Solving the Problems In order to achieve the object, the present invention provides a pulse wave detection device for detecting pulse waves generated from arteries, which includes: (a) a body surface that vibrates in response to the pulse waves; placed in a non-contact manner on the
an ultrasonic sensor that transmits ultrasonic waves toward the body surface and receives reflected waves reflected by the body surface;
) A detection means for detecting the pulse wave based on a phase change of the reflected wave accompanying vibration of the body surface.
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、超音波センサによ
り体表面に向って超音波が送信されるとともに、その体
表面で反射された反射波が受信されるが、その反射波の
位相は、脈波に対応して振動する体表面の変位に従って
変化させられる。すなわち、この反射波の位相変化は脈
波に対応するもので、これに基づいて検出手段により脈
波が検出されるのである。Operation and Effects of the Invention In such a pulse wave detection device, an ultrasonic sensor transmits an ultrasonic wave toward the body surface and receives a reflected wave reflected from the body surface. The phase of is changed according to the displacement of the body surface that vibrates in response to the pulse wave. That is, the phase change of this reflected wave corresponds to the pulse wave, and based on this, the pulse wave is detected by the detection means.
このように、本発明の脈波検出装置は、体表面に直接超
音波を当ててその体表面の振動から脈波を検出するもの
であるため、従来装置のように押圧部材などを体表面に
押圧する必要がなく、装置が簡単に構成され得るのであ
る。As described above, the pulse wave detection device of the present invention directly applies ultrasound to the body surface and detects the pulse wave from the vibration of the body surface. There is no need to press, and the device can be easily configured.
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。EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings.
第１図において、手首１０の体表面１２上であって撓骨
動脈１４の直上部には、脈波検出プローブ１６が取付バ
ンド１８によって取り付けられている。脈波検出プロー
ブ１６は、下面が開口する容器状の本体２０と、その本
体２０の開口部に設けられて体表面１２に密着させられ
るゴムブロック２２と、本体２０の土壁内面に設けられ
た超音波センサ２４とを備えている。上記撓骨動脈１４
は体表面１２と撓骨との間に位置しており、その撓骨動
脈１４の直上部では、心臓の拍動に同期した撓骨動脈１
４の膨張、収縮、すなわち脈波に伴って体表面１２も振
動させられる。In FIG. 1, a pulse wave detection probe 16 is attached with an attachment band 18 on the body surface 12 of the wrist 10, just above the radial artery 14. The pulse wave detection probe 16 includes a container-shaped main body 20 with an open bottom, a rubber block 22 provided at the opening of the main body 20 and brought into close contact with the body surface 12, and a rubber block 22 provided on the inner surface of the earthen wall of the main body 20. It is equipped with an ultrasonic sensor 24. The radial artery 14
is located between the body surface 12 and the radial bone, and just above the radial artery 14, the radial artery 1 synchronizes with the heart beat.
The body surface 12 is also vibrated along with the expansion and contraction of 4, that is, the pulse waves.
前記超音波センサ２４は、体表面１２と対向する姿勢で
固設された一対の超音波送信器２６および超音波受信器
２８から成り、送信器２６には発振器３０から一定の周
波数ｆ０の駆動信号ＳＤが供給され、その周波数１０で
振動する超音波が体表面１２に向って送信される。また
、受信器２８は、送信器２６から送信された超音波が体
表面１２で反射された反射波を検出するもので、それか
ら出力される受信信号ＳＲは、増幅器３２により増幅さ
れたのち位相変化量検出器３４に供給される。この位相
変化量検出器３４には、前記駆動信号Ｓ−Ｄも供給され
るようになっており、この駆動信号ＳＤに対する受信信
号ＳＲの位相変化量ΔΦが、例えば駆動信号ＳＤと受信
信号ＳＲとを干渉させることによって検出される。The ultrasonic sensor 24 consists of a pair of ultrasonic transmitter 26 and an ultrasonic receiver 28 fixedly installed in a posture facing the body surface 12, and the transmitter 26 receives a drive signal of a constant frequency f0 from an oscillator 30. SD is supplied, and ultrasonic waves vibrating at a frequency of 10 are transmitted toward the body surface 12. Further, the receiver 28 detects a reflected wave obtained by reflecting the ultrasonic wave transmitted from the transmitter 26 on the body surface 12, and the received signal SR outputted from the receiver 28 is amplified by an amplifier 32 and then undergoes a phase change. A quantity detector 34 is supplied. The phase change amount detector 34 is also supplied with the drive signal SD, and the phase change amount ΔΦ of the reception signal SR with respect to the drive signal SD is determined, for example, between the drive signal SD and the reception signal SR. Detected by interfering with
そして、上記位相変化量ΔΦを表す信号は、Ａ／Ｄコン
バータ３６によってデジタル信号に変換された後、マイ
クロコンピュータ３８に供給される。このマイクロコン
ピュータ３８は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、
Ｉ１０インタフェースなどを備えており、ＣＰＵはＲＡ
Ｍの記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプロ
グラムに従って信号処理を行い、上記位相変化量ΔΦに
基づいて脈波を検出する。The signal representing the phase change amount ΔΦ is converted into a digital signal by the A/D converter 36 and then supplied to the microcomputer 38. This microcomputer 38 includes a CPU (not shown), RAM, ROM,
It is equipped with I10 interface, etc., and the CPU is RA
Using the storage function of M, signal processing is performed according to a program stored in the ROM in advance, and a pulse wave is detected based on the phase change amount ΔΦ.
すなわち、上記位相変化量ΔΦは、体表面１２が撓骨動
脈１４から発生する脈波に対応して振動させられる際の
変位に伴う超音波の経路長変化によるもので、体表面１
２の変位量をＺ、超音波の入射角をθ、超音波の波長を
λとすると、位相変化量ΔΦは次式（１）によって表さ
れ、この位相変化量ΔΦに基づいて次式（２）に従って
変位量Ｚが求められる。That is, the amount of phase change ΔΦ is due to the change in the path length of the ultrasonic waves accompanying the displacement when the body surface 12 is vibrated in response to the pulse wave generated from the radial artery 14.
When the displacement amount of 2 is Z, the incident angle of the ultrasonic wave is θ, and the wavelength of the ultrasonic wave is λ, the phase change amount ΔΦ is expressed by the following equation (1), and based on this phase change amount ΔΦ, the following equation (2 ), the amount of displacement Z is found.
ΔΦ＝４４Ｚ／λｃｏｓθ ・・−（１）Ｚ５
ΔΦλｃｏｓθ／４π・・・（２）また、単位時間当り
の変位量Ｚ／ｌすなわち変位速度をＶとすると、単位時
間当りの位相変化量ΔΦ／ｌは前記（１）式から次式（
３）で表され、その場合の周波数変化ｒ、は次式（４）
で表される。そして、音速をＣとすると超音波の波長λ
はｃ ／ ｆ、となり、上記（４）式は次式（５）で表
され、周波数変化ｆｄに基づいて次式（６）に従って変
位速度Ｖ、更には変位量Ｚが求められる。なお、上記周
波数変化ｆｄは、トンブラー効果による周波数シフトと
同じものである。ΔΦ=44Z/λcosθ...-(1)Z5
ΔΦλ cos θ/4π (2) Furthermore, if the displacement amount Z/l per unit time, that is, the displacement speed is V, the phase change amount ΔΦ/l per unit time is calculated from the above equation (1) by the following equation (
3), and the frequency change r in that case is expressed by the following equation (4)
It is expressed as If the speed of sound is C, then the wavelength of ultrasound is λ
is c/f, and the above equation (4) is expressed by the following equation (5). Based on the frequency change fd, the displacement velocity V and further the displacement amount Z are determined according to the following equation (6). Note that the frequency change fd is the same as the frequency shift due to the Tombler effect.
ΔΦ／ ｔ、 ＝ ４ πＶ ／λｃｏｓθ ・・・
（３）ｆ、＝ΔΦ／２πｔ ・・・（４）ｆ
ａ ＝２ ｆｏ ｖ／ｃ ｃｏｓθ ・・・（５）
ｖ＝［、ｃｃｏｓθ／２ｆ、 ・−・（６）この
ように、受信信号ＳＲの位相変化量ΔΦ、或いはその位
相変化に基づく周波数変化ｆｄから体表面１２の変位量
Ｚが求められる。したがって、この変位量Ｚを連続的に
測定することにより、体表面１２の振動すなわち脈波が
検出されるのである。本実施例では、前記位相変化量検
出器３４およびマイクロコンピュータ３８によって検出
手段が構成されている。なお、以上の説明から明らかな
ように、位相変化量ΔΦや周波数変化ｆ、は体表面１２
の変位量Ｚに比例するため、変位量Ｚを求めることなく
、それ等の位相変化量ΔΦや周波数変化ｆ、の時間変化
を脈波として検出するようにしても差支えない。ΔΦ/t, = 4 πV/λcosθ...
(3) f, = ΔΦ/2πt ... (4) f
a = 2 fo v/c cosθ...(5)
v=[,ccosθ/2f, (6) In this way, the displacement Z of the body surface 12 is determined from the phase change ΔΦ of the received signal SR or the frequency change fd based on the phase change. Therefore, by continuously measuring this amount of displacement Z, the vibration of the body surface 12, that is, the pulse wave is detected. In this embodiment, the phase change amount detector 34 and the microcomputer 38 constitute a detection means. As is clear from the above explanation, the amount of phase change ΔΦ and the frequency change f are different from the body surface 12.
Since the displacement amount Z is proportional to the displacement amount Z, there is no problem in detecting the time change of the phase change amount ΔΦ or the frequency change f as a pulse wave without determining the displacement amount Z.
上記マイクロコンピュータ３８はまた、検出された脈波
に基づいて血圧値を決定し、その血圧値を血圧表示器４
０に表示させる。脈波の上ピーク値は最高血圧値、脈波
の下ビーク値は最低血圧値に各々対応するものであるか
ら、予め求められたそれ等の対応関係から実際のピーク
値に基づいて上記血圧値が決定される。なお、血圧値を
表示する替わりに、或いは血圧値表示に加えて、脈波の
波形を波形表示器等に表示させるようにすることもでき
る。The microcomputer 38 also determines a blood pressure value based on the detected pulse wave, and displays the blood pressure value on the blood pressure display 4.
Display it at 0. Since the upper peak value of the pulse wave corresponds to the systolic blood pressure value and the lower peak value of the pulse wave corresponds to the diastolic blood pressure value, the above blood pressure value is determined based on the actual peak value from the correspondence relationship determined in advance. is determined. Note that instead of displaying the blood pressure value, or in addition to displaying the blood pressure value, the waveform of the pulse wave may be displayed on a waveform display or the like.
このように、本実施例の脈波検出装置は、体表面１２に
直接超音波を当ててその体表面１２の振動から脈波を検
出するものであるため、押圧部材などを体表面１２に押
圧する従来の脈波検出装置に比較して装置が簡単に構成
され、その取扱いが容易になるのである。As described above, since the pulse wave detection device of this embodiment detects the pulse wave from the vibration of the body surface 12 by applying ultrasound directly to the body surface 12, the pressure member or the like is not pressed against the body surface 12. Compared to conventional pulse wave detection devices, the device is simpler in structure and easier to handle.
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、本発明はその他の態様においても適用され得る。Although one embodiment of the present invention has been described above in detail based on the drawings, the present invention may be applied to other aspects as well.
たとえば、前述の実施例においては、一対の送信器２６
および受信器２８から成る超音波センサ２４が用いられ
ているが、単一の送受信器から成る超音波センサを用い
たり、体表面１２の複数箇所の振動状態を検出し得るよ
うに、少なくとも複数の受信器を備えた超音波センサな
どを用いることも可能である。複数箇所の振動状態を検
出する場合には、その中から最適な脈波が得られるもの
を選択したり、脈波に伴う体表面１２の立体的な動きを
測定したりすることができる。For example, in the embodiment described above, the pair of transmitters 26
Although an ultrasonic sensor 24 consisting of a transceiver and a receiver 28 is used, it is possible to use an ultrasonic sensor consisting of a single transceiver or to detect vibration states at a plurality of locations on the body surface 12. It is also possible to use an ultrasonic sensor equipped with a receiver or the like. When detecting vibration states at a plurality of locations, it is possible to select one from which an optimal pulse wave can be obtained, or to measure the three-dimensional movement of the body surface 12 accompanying the pulse wave.
また、上記超音波センサ２４を体表面１２と平行な方向
へ移動させて、脈波を検出するのに最適な位置を探すよ
うにすることも可能である。It is also possible to move the ultrasonic sensor 24 in a direction parallel to the body surface 12 to find the optimal position for detecting pulse waves.
また、前記実施例では超音波センサ２４が容器状の本体
２０に固設されて体表面１２上に非接触で配置されるよ
うになっているが、手首１０を固定するアームレスト等
にブラケットなどを介して配設するなど、超音波センサ
２４の配設形態は適宜変更できる。Further, in the embodiment described above, the ultrasonic sensor 24 is fixed to the container-shaped main body 20 and placed on the body surface 12 in a non-contact manner. The arrangement form of the ultrasonic sensor 24 can be changed as appropriate, such as by arranging the ultrasonic sensor 24 through the sensor.
また、前記実施例では駆動信号ＳＤと受信信号ＳＲとに
よって位相変化量ΔΦや周波数変化ｆ。Further, in the embodiment, the amount of phase change ΔΦ and the frequency change f are determined by the drive signal SD and the reception signal SR.
を検出するようになっているが、駆動信号ＳＤとは周波
数が異なる参照信号を用いて、その参照信号と駆動信号
ＳＤとの干渉による第１ビート信号と、参照信号と受信
信号ＳＲとの干渉による第２ビート信号とから、上記位
相変化量ΔΦや周波数変化ｆｄを求めることもできる。However, by using a reference signal that has a different frequency from the drive signal SD, the first beat signal due to the interference between the reference signal and the drive signal SD, and the interference between the reference signal and the received signal SR. The phase change amount ΔΦ and the frequency change fd can also be determined from the second beat signal.
また、前記実施例では撓骨動脈１４から発生する撓骨動
脈波を検出する場合について説明したが、頚動脈波など
脈波に対応して体表面が振動させられる他の部位の脈波
検出にも本発明の脈波検出装置は同様に用いられ得る。Further, in the above embodiment, a case has been described in which a radial artery wave generated from the radial artery 14 is detected, but it is also possible to detect a pulse wave in other parts of the body where the body surface is vibrated in response to a pulse wave, such as a carotid artery wave. The pulse wave detection device of the present invention can be used in the same manner.
その他−々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基
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。Although other examples are not provided, the present invention can be implemented with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art.
第１図は、本発明の一実施例である脈波検出装置の構成
を説明する図である。１２：体表面 １４：撓骨動脈２４：超音波セ
ンサFIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a pulse wave detection device that is an embodiment of the present invention. 12: Body surface 14: Radial artery 24: Ultrasonic sensor
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32684589AJPH03186253A (en) | 1989-12-16 | 1989-12-16 | Pulse wave detecting device |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32684589AJPH03186253A (en) | 1989-12-16 | 1989-12-16 | Pulse wave detecting device |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03186253Atrue JPH03186253A (en) | 1991-08-14 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32684589APendingJPH03186253A (en) | 1989-12-16 | 1989-12-16 | Pulse wave detecting device |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03186253A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5683849A (en)* | 1991-10-22 | 1997-11-04 | Nippon Carbide Kogyo Kabushiki Kaisha | Colored toner for developing electrostatic images |
| JP2001029319A (en)* | 1999-05-18 | 2001-02-06 | Seiko Instruments Inc | Piezoelectric transducer, manufacture of the same and sphygmic wave detecting device using the same |
| JP2002209861A (en)* | 2001-01-22 | 2002-07-30 | Seiko Instruments Inc | Ultrasonic diagnostic equipment |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5683849A (en)* | 1991-10-22 | 1997-11-04 | Nippon Carbide Kogyo Kabushiki Kaisha | Colored toner for developing electrostatic images |
| US5695899A (en)* | 1991-10-22 | 1997-12-09 | Nippon Carbide Kogyo Kabushiki Kaisha | Colored toner for developing electrostatic images |
| JP2001029319A (en)* | 1999-05-18 | 2001-02-06 | Seiko Instruments Inc | Piezoelectric transducer, manufacture of the same and sphygmic wave detecting device using the same |
| JP2002209861A (en)* | 2001-01-22 | 2002-07-30 | Seiko Instruments Inc | Ultrasonic diagnostic equipment |
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