JP2613633B2

JP2613633B2 - 圧脈波検出装置

Info

Publication number: JP2613633B2
Application number: JP18396588A
Authority: JP
Inventors: 孝臼田; 公夫藤川; 親男原田
Original assignee: コーリン電子株式会社
Priority date: 1988-07-22
Filing date: 1988-07-22
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: JPH0231734A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、生体の動脈に発生する圧脈波を、その動脈
上の複数の位置から検出する装置に関するものである。

従来の技術心臓の拍動に同期して動脈から発生する圧脈波には、
心臓の活動状態、血圧値、動脈硬化度などのような循環
器の状態を示す種々の情報が含まれている。そして、こ
のような圧脈波を検出するための装置は、一般に、生体
の表面であって動脈の直上部に押圧される圧力センサを
備え、この圧力センサによって動脈から発生する圧脈波
を検出するように構成されるが、圧力センサの押圧部は
動脈の径よりも大きいため、充分な情報が得られない場
合がある。

これに対し、動脈と交差する線上において動脈径より
も小さな間隔の複数点で圧脈波を検出することが考えら
れている。たとえば、特願昭62−130879号（特開昭63−
293424号）において着目されているような、動脈の管壁
の張力の影響が少なく動脈管内血圧値に近似した圧力を
測定できる点を選択しようとする場合や、特願昭63−87
720号（特開平１−259836号）において着目されている
ような、動脈硬化度を測定しようとする場合などがそれ
である。

発明が解決しようとする課題ところで、上記のように、動脈上の複数点において圧
脈波を検出するに際して、特に動脈径が比較的小さい場
合には、動脈上における測定点数が充分に得られなかっ
た。すなわち、上記従来の圧脈波測定に用いられている
脈波センサは、圧力により歪を発生させる薄肉の受圧部
（圧力検出素子）を、ホトエッチング技術を用いて高い
剛性を有する比較的厚い半導体基板の一面から厚み方向
へ凹部を複数個所形成することにより構成されている
が、凹部と凹部とを接近させると、導体パターンを形成
する面積が得られなくなるとともに、半導体基板の剛性
が低下して圧力を正確に測定できなくなる恐れがあるの
で、受圧部間を或る程度、たとえば0.5mm以下に接近さ
せることができなかったのである。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであ
り、その目的とするところは、単位長さ当たりの圧脈波
測定点の密度が高い圧脈波検出装置を提供することにあ
る。

課題を解決するための手段斯る目的を達成するため、本発明の要旨とするところ
は、生体の動脈から発生する圧脈波をその動脈上の複数
位置から検出する圧脈波検出装置であって、（ａ）前記
生体の皮膚に押圧される押圧面を備えて生体に装着され
る本体と、（ｂ）可撓性を備え、前記本体の押圧面に固
設された押圧板と、（ｃ）前記本体において前記押圧板
と平行に且つ所定の間隙を隔てて設けられたマイクロレ
ンズアレイと、（ｄ）そのマイクロレンズアレイを通し
て前記押圧板へ向かって照射光を照射する光源装置と、
（ｅ）前記押圧板により反射された反射光を前記マイク
ロレンズアレイを通してそれぞれ受光し、前記押圧板上
において前記動脈を横断する方向に沿ってその動脈の径
内に少なくとも３点が位置する間隔で配列する複数点か
らの反射光に基づいてその複数点の圧脈波を検出する受
光センサアレイとを、含むことにある。

作用および発明の効果このようにすれば、押圧板と平行に且つ所定の間隙を
隔てて配置されたマイクロレンズアレイを通して、光源
装置からの光が押圧板に照射され、その押圧板により反
射された光がマイクロレンズアレイを通して受光センサ
アレイにそれぞれ受光される。これにより、押圧板上の
微小間隔を隔てた複数の測定点からの反射光に基づいて
押圧板の微小変位が光学的に把握され、その押圧板の微
小変位に基づいて圧脈波がそれぞれ検出される。

したがって、本体に配線用導体パターンを設ける必要
がなく、しかも厚みの制約がなく剛性の高い部材を用い
ることができて剛性の低下が問題とならないので、半導
体基板の一面に凹部を複数個所形成する従来の場合と比
較して、単位長さ当たりの圧脈波測定点の密度が充分に
高い圧脈波検出装置を構成することができる。

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図において、手首10には圧脈波検出ヘッド12がバ
ンド14により着脱可能に装着されている。圧脈波検出セ
ンサ12は、有底円筒状のハウジング16と、ハウジング16
に収容された本体18と、ハウジング16および本体18間に
設けられて本体18を支持するとともにハウジング16内に
圧力室20を形成するダイヤフラム22とを備えており、ポ
ンプ24により圧送された気体が圧力制御弁26を介して圧
力室20に供給されると、本体18が橈骨28上に位置してい
る橈骨動脈30上に押圧されるようになっている。

本体18は、硬質樹脂、金属、セラミックなどから成る
剛性の高い材質から構成されたものであり、第２図に詳
しく示すように、第１部材32、第２部材34、第３部材36
が積み重ねられ且つ相互に固定されることにより構成さ
れている。第１部材32および第２部材34には、周縁部を
残して厚み方向に貫通する矩形穴38および40がそれぞれ
形成され、第３部材36には凹陥部42が形成されている。

上記第１部材32の押圧面44には、たとえば、光沢のあ
る鍍金が施された2/100mm程度の比較的薄い金属板或い
は樹脂板、比較的薄いステンレススチール板などの可撓
性を備えた押圧板46が貼着されている。そして、第１部
材32と第２部材34との間には、押圧板46と平行に且つ所
定間隔を隔てた状態で、複数のレンズが一列に一体的に
形成されたマイクロレンズアレイ48が配設されている。
また、第２部材34と第３部材36との間には、マイクロレ
ンズアレイ48に対して所定間隔を隔てた状態で、半導体
チップ50が固定されたアルミナ基板49が配設されてい
る。このアルミナ基板49には、半導体チップ50と電気的
に接続するための配線が設けられている。上記半導体チ
ップ50上には、互いに近傍に位置する一対の発光素子お
よび受光素子がマイクロレンズアレイ48の各レンズに対
応して一列に配列されている。半導体チップ50は、半導
体集積回路製造技術により製造されるものであり、化合
物半導体基板上の選択的に成長させたＰ形若しくはＮ形
の成長層、或いは必要に応じて選択的に設けられたドー
ピング層などの組み合わせにより、発光素子および受光
素子がたとえば100μ間隔で配列させられる。

また、上記マイクロレンズアレイ48では、電子ビーム
露光技術を利用してたとえば100μ間隔のフレネルレン
ズが形成されている。たとえば、プラスチックまたはガ
ラスなどの透明基板上の電子ビームレジストをコーティ
ングし、プリベーキングを行った後、描画装置を用いて
同心円状に電子ビームを走査し、その後現像処理を行う
ことにより、マイクロレンズアレイ48が製造される。

したがって、半導体チップ50上の発光素子から発射さ
れた単色光が、マイクロレンズアレイ48を通って押圧板
46上に所定のスポット径にて集光される。これらの押圧
板46上の集光点は、マイクロレンズアレイ48を構成する
各レンズの中心間隔と同様の間隔、たとえば100μ程度
である。押圧板46により反射された光は再びマイクロレ
ンズアレイ48を通って半導体チップ50の受光素子に受け
られる。押圧板46とマイクロレンズアレイ48との間隔
は、マイクロレンズアレイ48による焦点距離よりも僅か
に大きく設定されて集光点が押圧板46よりも僅かに上方
へずらされているので、押圧板46の変位に関連して半導
体チップ50の受光素子により受けられる反射光量が変化
させられる。押圧板46は、心拍に同期して橈骨動脈30か
ら発生する圧脈波により撓み振動させられるので、半導
体チップ50の受光素子は受光した反射量を表す信号、換
言すれば圧脈波信号SMを出力する。複数の測定点が橈骨
動脈30の径内に少なくとも３点が位置する間隔でその撓
骨動脈30を横断する方向に沿って位置するように圧脈波
センサ12が装着されるので、橈骨動脈30を横断する方向
において、たとえば100μ間隔の測定点における圧脈波
が検出される。第３図は、上記圧脈波信号SMが表す圧脈
波の例を示している。したがって、本実施例において
は、半導体チップ50が光源装置および受光センサアレイ
として機能する。

A/D変換器52では、半導体チップ50の受光素子から出
力された圧脈波信号SMを増幅するとともにA/D変換し
て、制御装置56へ供給する。制御装置56は、CPU、ROM、
RAMを含むマイクロコンピュータであって、予め記憶さ
れたプログラムに従って入力信号を処理する。たとえ
ば、本体18の押圧力を変化させつつ読み込んだ圧脈波信
号SMから最適押圧力を決定する一方、複数の測定点の圧
脈波を表す圧脈波信号SMから橈骨動脈30の中心に近い測
定点からの信号を選択し、最高血圧値および最低血圧値
を逐次モニタする。或いは、特願昭63−87720号（特平
１−259836号）に記載されているように、本体18の押圧
力を変化させつつ得られた圧脈波に基づいて動脈硬化度
を測定し、図示しない出力装置へその結果を出力する。

上記のように、本実施例によれば、本体18に配線用導
体パターンを設ける必要がなく、しかも、本体18につい
て厚みの制約がなく剛性の高い部材を用いることができ
従来の脈波検出装置のように剛性の低下が問題とならな
いとともに、半導体集積回路製造技術を用いて製造され
た半導体チップ50において発光素子および受光素子が僅
かな間隔で配置され、電子ビーム露光技術を用いて作成
されたマイクロレンズアレイ48が用いられるので、単位
長さ当たりの圧脈波測定点の密度が充分に高い圧脈波検
出装置を構成することができるのである。

また、本実施例の圧脈波検出装置によれば、直接皮膚
に触れる部分には何等電気回路が存在しないので、高い
安全性が得られる利点がある。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明した
が、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例において、押圧板36は一枚の
ものであったが、押圧板36の測定点（反射点）間に貫通
するスリットを設けたり、或いは互いに分離されて、機
械的な相互干渉を防止するようにしてもよいのである。

また、前述の実施例において、半導体チップ50に、受
光素子および発光素子が一体的に設けられていたが、受
光素子が設けられたチップと発光素子が設けられたチッ
プとを別体で作成し、互いに隣接させて配置してもよい
し、一個の発光チップから発射された光をビームスプリ
ッタにより分割して前記複数の測定点へ供給してもよ
い。この光には単色光が望ましく、発光チップ或いは発
光素子としてはLED、半導体レーザ素子が用いられ得
る。

また、前述の実施例における半導体チップ50には、発
光素子をスイッチングするための駆動回路や、各受光素
子から出力される信号を時分割するためのマルチプレク
サなどが一体に設けられてもよい。

また、本体18は、ダイヤフラム22によって押圧方向へ
駆動されるようになっているが、それに加えて橈骨動脈
30と交差する方向へ移動させる駆動装置や、橈骨動脈30
と平行な一軸まわりの揺動位置を位置決めする揺動位置
決め装置を設けてもよい。

また、前述の実施例におけるマイクロレンズアレイ48
は、透明基板上のレジストを電子ビーム露光することに
より構成されているが、第４図に示すように、ニオブ酸
リチウム基板60の一面に形成された２次元導波路62中
に、所定パターンだけTiなどを熱拡散することによりマ
イクロレンズ64を100μ間隔で形成しても良い。

また、前述の実施例においては、橈骨動脈30から発生
する圧脈波が検出されるように説明されていたが、圧脈
波検出ヘッド12の本体18は他の動脈から発生する圧脈波
を検出するために他の動脈に押圧されてもよいのであ
る。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であ
り、本発明はその精神を逸脱しない範囲で種々変更が加
えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のシステム構成を示す図で
ある。第２図は、第１図の実施例の圧脈波検出ヘッドの
本体の構成を詳しく説明する図である。第３図は、第１
図の圧脈波信号出力装置から出力された圧脈波信号が表
す圧脈波の例を示す図である。第４図は、本発明の他の
実施例におけるマイクロレンズアレイを示す斜視図であ
る。 18:本体、30:橈骨動脈（動脈） 44:押圧面、46:押圧板 48:マイクロレンズアレイ 50:半導体チップ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】生体の動脈から発生する圧脈波を該動脈上
の複数位置から検出する圧脈波検出装置であって、前記生体の皮膚に押圧される押圧面を備え、該生体に装
着される本体と、可撓性を備え、前記本体の押圧面に固設された押圧板
と、前記本体において前記押圧板と平行に且つ所定の間隔を
隔てて設けられたマイクロレンズアレイと、該マイクロレンズアレイを通して前記押圧板へ向かって
照射光を照射する光源装置と、前記押圧板により反射された反射光を前記マイクロレン
ズアレイを通してそれぞれ受光し、前記押圧板上におい
て前記動脈を横断する方向に沿って該動脈の径内に少な
くとも３点が位置する間隔で配列する複数点からの反射
光に基づいて該複数点の圧脈波を検出する受光センサア
レイと、を含むことを特徴とする圧脈波検出装置。