JPH0231734A - 圧脈波検出装置 - 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、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
小さな間隔の複数の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６３−８７７２０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、ホトエツ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、
受圧部間を成る程度、たとえば０．５　ｍｍ以下に接近
させることができながったのである。

本発明は５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抑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、前記押圧板上の
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２ｏに供給されると
、本体１８が撓骨２８上に位置している撓骨動脈３０上
に押圧されるようになっている。

本体１日は、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
４ｏ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４
６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４
８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１
００μ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
、心拍に同期して撓骨動脈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
子は受光した反射光量を表す信号、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、撓骨動脈３０を横断する方向において、
たとえば１’ＯＯμ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から撓
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１日につ
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において売先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の測定点く反射点）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、−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、それに加えて撓骨動
脈３０と交差する方向へ移動させる駆動装置や、撓骨動
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、撓骨動脈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：撓骨動脈（動脈）４４：押
圧面　　　　４６：押圧板 ４８二マイクロレンズアレイ ５０：半導体チップ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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隙を
   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、前記押圧板上の複数
   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。