(57)【要約】【課題】  発光素子において消費される電力を削減した血圧計を提供する。【解決手段】発光素子と受光素子とを用いて脈波を検出することにより血圧を測定する血圧計において、前記発光素子を所定の周波数で点滅発光させる、もしくは前記発光素子の発光レベルを所定の周波数で変動させる。【選択図】  図９
2006102261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と受光素子とを用いて脈波を検出することにより血圧を測定する血圧計において、
前記発光素子を所定の周波数で点滅発光させる、もしくは前記発光素子の発光レベルを所定の周波数で変動させることを特徴とした血圧計。
【請求項２】
前記発光素子による前記点滅もしくは発光レベルの変動が、矩形波のパルス状になるように制御する制御手段を備えた請求項１に記載の血圧計。
【請求項３】
前記制御手段は前記発光素子の駆動回路をＰＷＭ制御する機能を有し、ＰＷＭ制御におけるデューティー比を設定する手段を備えた請求項２に記載の血圧計。
【請求項４】
前記点滅もしくは発光レベルの変動の周波数を１００Hz以上とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の血圧計。
【請求項５】
前記発光素子の点滅もしくは発光レベルの変動のタイミングと同期したタイミングで、前記受光素子から出力される電気信号を抽出し、抽出した信号から脈波を検出する請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の血圧計。
【請求項６】
前記受光素子から出力される電気信号をデジタル化し、デジタル化した信号から脈波を検出する請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の血圧計。
【請求項７】
脈波の振幅を検出する脈波振幅検出手段と、脈波振幅検出手段が検出した脈波振幅の大小によって、前記発光素子の発光レベル、もしくは発光強度の振幅を変える手段とを更に備えた請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載の血圧計。
【請求項８】
前記血圧計は耳部の一部の血管を圧迫することにより血圧を測定する耳式血圧計である請求項１ないし７のうちいずれか１項に記載の血圧計。
【請求項９】
前記耳式血圧計は、カフを備えた２つのアームを有し、２つのアームで耳部の一部を挟み、前記カフにより耳部の一部の血管を圧迫することにより血圧を測定する請求項８に記載の血圧計。
【請求項１０】
前記耳式血圧計は、外耳あるいは外耳道への装着に適した形状であり、外耳道の血管を圧迫して血圧を測定するためのセンシング部を備える請求項８に記載の血圧計。
【請求項１１】
前記耳部の一部は、外耳の一部である請求項８に記載の血圧計。
【請求項１２】
前記外耳の一部は、耳介の一部である請求項１１に記載の血圧計。
【請求項１３】
前記耳介の一部は、耳珠である請求項１２に記載の血圧計。
【請求項１４】
前記外耳の一部は、外耳道である請求項１１に記載の血圧計。
【請求項１５】
前記耳部の一部は、外耳の周辺である請求項８に記載の血圧計。
【請求項１６】
前記外耳の周辺は、耳介の付け根周辺の側頭部である請求項１５に記載の血圧計。
【請求項１７】
前記耳介の付け根周辺の側頭部は、耳珠周辺の側頭部である請求項１６に記載の血圧計。
【請求項１８】
発光素子と受光素子とを用いて脈波を検出することにより血圧を測定する血圧計における血圧計を制御する方法であって、
前記発光素子を所定の周波数で点滅発光させる、もしくは前記発光素子の発光レベルを所定の周波数で変動させるステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記ステップは、前記発光素子による前記点滅もしくは発光レベルの変動が、矩形波のパルス状になるように前記血圧計を制御する制御ステップを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記制御ステップは前記発光素子の駆動回路をＰＷＭ制御するステップを含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記点滅もしくは発光レベルの変動の周波数を１００Hz以上とする請求項１８ないし２０のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記発光素子の点滅もしくは発光レベルの変動のタイミングと同期したタイミングで、前記受光素子から出力される電気信号を抽出し、抽出した信号から脈波を検出するステップを有する請求項１８ないし２０のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記受光素子から出力される電気信号をデジタル化し、デジタル化した信号から脈波を検出するステップを有する請求項１８ないし２０のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
脈波の振幅を検出する脈波振幅検出ステップを有し、脈波振幅検出ステップにより検出された脈波振幅の大小によって、前記発光素子の発光レベル、もしくは発光強度の振幅を変えるステップとを更に有する請求項１８ないし２３のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
発光素子と受光素子とを用いて脈波を検出することにより血圧を測定する血圧計に処理を実行させるためのプログラムであって、
前記発光素子を所定の周波数で点滅発光させる、もしくは前記発光素子の発光レベルを所定の周波数で変動させる手順を前記血圧計に実行させることを特徴としたプログラム。
【請求項２６】
前記発光素子による前記点滅もしくは発光レベルの変動が、矩形波のパルス状になるように前記手順を前記血圧計に実行させる請求項２５に記載のプログラム。
【請求項２７】
前記処理は前記発光素子の駆動回路をＰＷＭ制御することにより行われる請求項２６に記載のプログラム。
【請求項２８】
前記点滅もしくは発光レベルの変動の周波数を１００Hz以上とする請求項２５ないし２７のうちいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項２９】
前記発光素子の点滅もしくは発光レベルの変動のタイミングと同期したタイミングで、前記受光素子から出力される電気信号を抽出し、抽出した信号から脈波を検出する手順を前記血圧計に実行させる請求項２５ないし２７のうちいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項３０】
前記受光素子から出力される電気信号をデジタル化し、デジタル化した信号から脈波を検出する手順を前記血圧計に実行させる請求項２５ないし２７のうちいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項３１】
脈波の振幅を検出する脈波振幅検出手順を前記血圧計に実行させ、検出された脈波振幅の大小によって、前記発光素子の発光レベル、もしくは発光強度の振幅を変える手順を前記血圧計に実行させる請求項２５ないし３０のうちいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項３２】
請求項２５ないし３１のうちいずれか1項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電素子を用いて脈動を検出することにより血圧を測定する血圧計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光電素子を用いた血圧計は、一般的にはオシロメトリック法に属し、動脈の圧迫と開放に伴う脈動を検出する装置である。光電素子を用いた血圧計では、光電素子により、脈動によって生じるカフの振動を検出するか、血管の容積の大小による光の吸収量の変化から脈動を検出する方法がある。前者はカフ振動法とよばれ、後者は容積振動法と呼ばれる（非特許文献１参照）。
【０００３】
通常、発光素子としては発光ダイオード（ＬＥＤ）か半導体レーザーが用いられるが、どちらも定電流源回路で駆動され、連続光を発光させて血圧測定を行う。必要となる駆動電流は、例えば、ＬＥＤの場合で数十ｍＡである。血圧計において最も電力を消費する構成要素は、動脈を圧迫するカフに空気を圧送するためのポンプや排気減圧するためのバルブであるがこれらの駆動電流は小型の血圧計で数十〜１００ｍＡ程度であり、発光素子の駆動電流はこれらに匹敵することになる。
【非特許文献１】山越  憲一、他  「生体用センサと計測装置」  ｐｐ．４４−４８  コロナ社  ２０００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、従来の散発的な血圧測定よりも、一時間に数回ずつ、一日を通して血圧を測定するＡＢＰＭ（Ambulatory Blood Pressure Measurement）の重要性が認識されつつある。ＡＢＰＭ血圧計では２４時間連続動作し、かつ、持ち運べる程度に小型軽量である必要がある。光電素子を用いた血圧計は、カフが小さくても悪影響がないため、抹消動脈の血圧測定に適しており、従って、血圧計の小型化に向いているため、ＡＢＰＭ血圧計のようなモバイル血圧計の有力手法となる。しかし、発光素子の駆動電流の大きさから、バッテリーの大型化を余儀なくされていた。
【０００５】
すなわち、従来技術では発光素子の駆動は直流電源で行っているため、仮に、発光素子がポンプやバルブと同等の消費電力を必要とする場合、光電素子を用いて血圧を測定する手法では、圧脈波を検出して血圧を測定する手法に比べて１．５倍程度消費電力が多くなる。発光素子の駆動電流が５０ｍＡの場合で、1回の血圧測定に１分必要である場合、５分間隔で２４時間測定を行うためには、発光素子だけで２４０ｍＡｈ必要である。これは、駆動電圧にもよるが、デジタルカメラなどに搭載される超小型のリチウムイオン電池容量のおよそ１／３である。従って、上述したようにバッテリーが大型化し、血圧計の小型化を阻止する要因となっていた。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、発光素子において消費される電力を削減した血圧計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題は、発光素子と受光素子とを用いて脈波を検出することにより血圧を測定する血圧計において、前記発光素子を所定の周波数で点滅発光させる、もしくは前記発光素子の発光レベルを所定の周波数で変動させることにより解決できる。
【０００８】
上記血圧計に、発光素子の駆動回路をＰＷＭ制御する機能と、ＰＷＭ制御におけるデューティー比を設定する手段を備えてもよい。前記点滅もしくは発光レベルの変動の周波数を１００Hz以上とするように構成することもできる。
【０００９】
また、前記発光素子の点滅もしくは発光レベルの変動のタイミングと同期したタイミングで、前記受光素子から出力される電気信号を抽出し、抽出した信号から脈波を検出するようにしてもよいし、前記受光素子から出力される電気信号をデジタル化し、デジタル化した信号から脈波を検出するよう構成してもよい。
【００１０】
更に、脈波の振幅を検出する脈波振幅検出手段と、脈波振幅検出手段が検出した脈波振幅の大小によって、前記発光素子の発光レベル、もしくは発光強度の振幅を変える手段とを備えてもよい。また、本発明は、発光素子と受光素子とを用いて脈波を検出することにより血圧を測定する血圧計に処理を実行させるためのプログラムであって、前記発光素子を所定の周波数で点滅発光させる、もしくは前記発光素子の発光レベルを所定の周波数で変動させる手順を前記血圧計に実行させることを特徴としたプログラムとして構成することもできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発光素子を点滅もしくは明暗動作させるので、発光素子が消費する駆動電力を削減できる。従って、電池容量の削減ができ、結果として血圧計の小型化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
本実施の形態では、発光素子と受光素子とを備えた耳式血圧計において、発光素子を点滅発光させることにより、発光素子において消費される電力を削減させている。以下、本実施の形態における耳式血圧計の基本的な構成を説明し、その後に発光素子を点滅発光させるための構成について説明する。
【００１４】
（耳式血圧計の基本的な構成）
まず、本実施の形態の耳式血圧計の説明に関連する耳介の構造と各部の名称について図１に示す耳介の構造図を参照して説明する。
【００１５】
耳介とは、いわゆる耳のことであり、図１に示す耳の全体の総称である。耳介の各部は、耳珠１、対珠２、耳甲介３、対輪４、耳輪５、対輪脚６、耳輪脚７、耳甲介腔８と呼ばれる。本願において、「耳珠の内側」とは、図１における耳珠１の耳甲介腔８の側をいう。「耳珠の外側」とは、図１における耳珠１の耳甲介腔８と反対の側をいう。なお、耳介と外耳道を含む耳のことを外耳という。また、耳介付け根周辺の側頭部のことを外耳の周辺と呼ぶこととし、本明細書及び特許請求の範囲における「耳部」は、外耳及び外耳の周辺を含む部分であるものとする。なお、耳介、外耳道の皮下には枝動脈が存在し、また、耳介付け根周辺の側頭部には、特に、耳珠のあたりで皮膚表層に現れそのまま上方に延びる浅側頭動脈が存在する。これらはいずれも脈波計測（血圧測定）に有用な部分である。
【００１６】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は本実施形態の耳式血圧計の測定部３０の構成例を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）において、３１は第一のアーム、３２は第二のアーム、３３，３４はカフ、３５は支軸、３６は空気チューブ、３７は信号線、４０は距離可変機構、４１は回転機構であり、カフ３３は内部に発光素子と受光素子とからなる光電センサを収容している。
【００１７】
当該測定部３０には、カフ３３及び３４の各々に対して空気を送排気する空気チューブ３６、光電センサに対して信号送受をする信号線３７が接続され、これら空気チューブ３６及び信号線３７は各々、第一のアーム３１及び第二のアーム３２の中を通り、それぞれの他端において外部に引き出されている。空気チューブ及び信号線で繋がる先は、空気送排気系や電子回路系が一つの筺体内に収容された本体部となっている。
【００１８】
測定部３０は第一のアーム３１、第二のアーム３２、支軸３５を備え、第一のアーム３１、第二のアーム３２の各々の一方の一端は支軸３５に接続されている。また、測定部３０は、例えば第一のアーム３１及び第二のアーム３２の各々が支軸３５に接続される部分、あるいは支軸３５に、第一のアーム３１と第二のアーム３２が互いに対向する他端の間隔を調整する距離可変機構を備える。
【００１９】
図２（Ａ）に示す測定部３０の構成例においては、第一のアーム３１と第二のアーム３２が互いに対向する面の距離を可変する可変機構として、支軸３５と第一のアーム３１の角度を変化させて図２（Ａ）に示す角度αを変化させることにより、第一のアーム３１と第二のアーム３２が互いに対向する面の間隔を調整する機能を有する。ここで、距離可変機構４０の角度を可変にする機構としては、支軸３５と第一のアーム３１の角度をネジにより調整する機構、あるいはフリクションとネジ固定を併用する機構などのいずれでもよい。さらに、第一のアーム３１と第二のアーム３２が互いに対向する他端の間隔を調整する機構としては、支軸３５の長さを伸縮させる機構でもよい。また、図２（Ａ）に示す測定部３０は、第一のアーム３１と支軸３５の接続部分に、支軸３５を軸として、第一のアーム３１を回転方向へ移動させる回転機構４１を備えており、回転機構４１は図２（Ｂ）に示す支軸３５の軸方向から見た第一のアーム３１の方向と第二のアーム３２の方向のなす角度βを可変する機能を有する。なお、回転機構４１を備えることは任意である。  
測定部３０は人体の耳介の突起部の一部、例えば耳介の耳珠１の両側にカフ３３、３４を接触させて、脈波情報を検出する機能を有する。図３に本耳式血圧計の耳介への装着例を示す。図３において、測定部３０は耳珠１に両側から接するように装着され、第一のアーム３１の備えるカフ３３が耳珠１の外側、第二のアーム３２の備えるカフ３４が耳珠１の内側に接して装着される。第二のアーム３２の一部及びカフ３４は耳珠１の内側にあるので破線で示している。
【００２０】
ここで、カフ３３、３４を耳珠１の両側に接触する場合、カフ間の間隔は距離可変機構４０により、第一のアーム３１及び第二のアーム３２の対向する面の距離を変化させることにより、適切な接触状態に調整し、さらに、カフ３３及びカフ３４の接触する位置は回転機構４１により、図２（Ｂ）に示す角度βを変化させることにより、適切な位置に調整する。尚、本例のように測定部３０を耳珠に装着する場合にカフ３３、３４で耳珠を挟むだけでは装着安定性が悪い。そこで、カフ３４を耳珠１の内側に接して装着した場合、第二のアーム３２と耳甲介３との間の空間をほぼ埋める形状のスポンジ材などを第２のアーム３２の裏側に一体的に設ける。これにより、測定部３０は、カフ部が耳珠表面に接すると同時にスポンジ材が耳甲介３に収まるように接して多点支持され測定部３０全体が耳に安定して装着される。 
図３に示すように、本体部は、カフに空気を送って膨張させる加圧部、膨張したカフ内から一定の割合で空気を排気してカフを減圧する減圧部、及びカフ内圧力を検出する圧力検出部からなる空気系と、さらに発光素子を駆動する発光回路、発光素子の動脈照射によって得られる脈波信号を検出する脈波回路、及びこれらを制御する制御部が一つの筺体内に高密度に実装されて、胸ポケットに入る程度の大きさとなっている。本体部は、更に表示部、記憶部、時刻管理部、電池を備えている。
【００２１】
図４はカフ内に設置する光電センサの一例を示したものである。図４に示すように、カフ３３が耳珠１に接する面に発光素子６１と受光素子６２が設置され、発光素子６１の発光する光を耳珠１に入射させた入射光が耳珠１内の血管あるいは血管の中の血球により散乱され、散乱光６６が受光素子６２で受光される。ここで、受光素子６２は、発光素子６１から耳珠１へ入射した入射光が耳珠１内で散乱された散乱光６６を受光する位置に設置される。
【００２２】
このような発光・受光素子ペアによって、心臓の拡張・収縮に連動して生じる血管振動による波形、いわゆる脈波を検出することが出来る。そして、脈波を検出する過程において、カフ３３、３４により耳珠１を圧迫し、血管の血流を停止させた状態から、カフの空気圧を徐々に低下させ、この空気圧の低下の過程において、血管の脈動に対応する脈波を脈波信号として測定すれば、この脈波信号から血圧を測定することができる。
【００２３】
図４において、発光素子６１及び受光素子６２は必ずしもカフ３３の膨張面上に設定する必要はないが、発光素子６１及び受光素子６２を、カフ３３の膨張面上に固定することにより、カフ３３に空気を挿入し耳珠１に圧力を印加する場合及びカフ３３及びカフ３４の空気を抜いて耳珠１に印加する圧力を減じる場合、カフ３３と発光素子６１、及びカフ５５と受光素子６２のそれぞれが一緒に移動し、カフ３４と発光素子６１、受光素子６２の位置関係が安定になるので、より高精度に脈波を検出し、その検出した脈波から、より正確に血圧を測定することができる。
【００２４】
また、図４において、カフ３３内に発光素子と受光素子のペアを配置して照射光の反射方向に散乱する光を検出する反射型としたが、カフ３３内には発光素子をカフ３４内に受光素子を配置して照射光の透過方向に散乱する光を検出する透過型とすることも出来る。また、両型において、発光素子と受光素子の位置を逆にするなど適宜配置を設定することが可能である。
【００２５】
図５に、カフ３３、２４が加えるカフの圧力７４と血管の脈動に対応する脈波信号７５、及び血圧波形７０の関係を示す。図５において、血圧は血圧波形７０により示すように心臓の運動により鋸歯状の波形を示しながら全体的に緩やかにうねるような変化を示す。血圧波形７０は血圧測定の原理説明のために示したものであり、血管内に挿入された精密な血圧測定器により測定可能である。
【００２６】
図５に示すカフの圧力７４は、カフに空気を挿入して耳珠１に圧力を加えて、血流が停止する程度の高い圧力にした状態から、カフ内の空気を徐々に抜いて、時間の経過とともにカフの圧力を徐々に低下させている様子を示している。図５にカフの圧力７４の低下過程において、測定される脈波の波形を脈波信号７５として示している。図５に示すように、カフの圧力７４が十分高い状態では血流が停止し、脈波信号７５はほとんど現れないが、カフの圧力７４が低下するにともなって、脈波信号７５は小さな三角状の波形として出現する。この脈波信号７５が出現する時点をＳ１点７６として示している。さらに、カフの圧力７４を低下させると脈波信号７５の振幅は増大し、Ｓ２点７７において最大値に達する。さらに、カフの圧力７４を低下させると脈波信号７５の振幅は緩やかに減少した後、上端部が一定値となり平坦な状態を示し、さらに若干の時間遅れの後に、脈波信号７５の下端部も一定値に転換するが、この脈波信号７５の下端部の値が一定値へ転換する時点をＳ３点７８で示している。以上のカフの圧力７４の低下過程の、Ｓ１点７６に対応するカフの圧力７４の値が最高血圧７１であり、Ｓ２点７７に対応するカフの圧力７４の値が平均血圧７２であり、Ｓ３点７８に対応するカフの圧力７４の値が最低血圧７３となることが知られている。
【００２７】
以上述べたように、カフの圧力７４を血管の血流が停止する程度の高い圧力から減圧する過程で、脈波信号７５は変化して、独特な形状を示すので、例えば、各時点の血圧に対応する脈波信号７５の形状を記憶しておけば、任意時点で測定した脈波信号７５から、その測定時点の血圧値が最高血圧と最低血圧の間のどの位置に相当するかを測定することができる。また、脈波信号７５は最高血圧７１に対応するＳ１点７６、平均血圧７２に対応するＳ２点７７、最低血圧７３に対応するＳ３点７８においては、特に顕著な波形の変化を示すので、これらの波形の変化の特徴を記憶して、波形の変化の特徴から血圧を測定することも可能である。例えば、脈波信号７５の振幅が最大となる平均血圧７２に対応するＳ２点７７を測定した時点で、脈波信号７５が常に最大値となるようにカフの圧力７４を制御すれば、連続的に平均血圧７２を測定することができる。同様の原理により、最高血圧７１と平均血圧７２についても連続測定が可能である。以上は光電センサによる容積脈波を検出して最高血圧と最低血圧を求める例である。
【００２８】
また、本実施の形態における耳式血圧計としては、上記のようなアームで耳介の一部を挟むことにより血圧を測定する耳式血圧計の他、図６に示すような外耳道に測定部を挿入する耳式血圧計でもよい。同図に示す血圧計の測定部は、中空のフレーム１５、該中空のフレーム１５を外耳道に保持する保持部１６、該中空のフレーム１５に取り付けたセンシング部１７により構成する。図６は保持部１６を外耳１１に装着した状態を示している。保持部の製作においては、例えば、被計測者の外耳１１及び外耳道１２の形状をポリマー性樹脂印象材などで型取りし、この型を元に例えばシリコーン樹脂などで全体の形を作り、音響の通路を確保するための中空部分をくり抜き、フレーム１５を形成し、センシング部１７を設置する。センシング部は、発光素子１７１、受光素子１７２、及び圧力発生機構１７３を有し、図３に示したような本体部と空気チューブ、信号線等で接続される。この血圧計では、外耳道の動脈を圧迫して血圧を測定する。なお、血圧を測定する原理は、図３に示した血圧計と同様である。
【００２９】
また、図７に示すように、保持部１６を外耳１１に懸架する懸架部１８を備えてもよい。懸架部１８の形状は図７（Ａ）に示すように耳介１０を後頭部側へ取り巻く形でも良く、または図７（Ｂ）に示すように耳介１０の顔面側へ取り巻く形でも良く、あるいは円形状でも良く、あるいは直線状でも良い。
【００３０】
また、上記の各耳式血圧計において本体部と測定部とを別々に設ける代わりに、図８に示すように、本体部と測定部とを一体にして構成することもできる。この場合、本体部と測定部とを接続する空気チューブは不要となる。なお、図８は、外耳道に挿入するタイプの例であるが、図３に示した血圧計でも、アームに本体部を取り付けるなどして、本体部と測定部とを一体にして構成することが可能である。
【００３１】
（発光素子の消費電力削減について）
次に、上記の耳式血圧計における発光素子の消費電力を削減するための構成について説明する。ここで説明する実施例では発光素子を点滅発光もしくは発光レベルを変動（明暗変動）させることにより発光素子の消費電力を削減する。さて、人間の脈拍は、個人差はあるが、安静時におよそ０．５Ｈｚ〜１．５Ｈｚ程度である。一方、通常の電子血圧計では、Ａ／Ｄ変換された脈波信号をマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）にてデジタル処理する。従って、ＭＰＵに格納される脈波データは、ある時間間隔で格納されたサンプリングデータである。このサンプリング周波数は、理論的には脈波周波数の１０倍以上あればよいが、一般的には１００Ｈｚ（１０ｍｓｅｃ間隔）程度で実施されている。従って、例えばこのサンプリングタイミングと同期して正しい脈波信号を検出できれば、発光素子は連続的に発光する必要はなく、必要なときだけ光ればよいことになる。このように、発光素子を点滅発光させながら血圧算出に必要な脈波信号を得ることができることがわかる。以下の各実施例では、発光素子を点滅発光させながら血圧算出に必要な脈波信号を得るための具体的な構成について説明する。
【００３２】
発光素子を点滅もしくは明暗変動させることによる効果としては、例えば、発光素子を矩形のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号で発光させた場合、ＤＣ発光に比べて、消費電流はほぼデューティー比（１パルス幅に対するＨレベル部分の比）倍となる。すなわち、発光と消灯の比が１：９であれば、消費電流は連続駆動の約１／１０となる。この関係はＰＷＭ駆動周波数に依存しない。
【００３３】
（実施例１）
図９に実施例１の血圧計における発光及び受光に係る部分のブロック図を示す。図９に示す構成は、発光素子駆動回路８０、発光素子８１、受光素子及び光電変換回路８２、フィルタ回路・増幅回路８３を含む。
【００３４】
図９に示す構成では、１００Ｈｚ以上の周波数ｆ、デューティー比ｄのパルス信号を発光素子駆動回路８０に入力し、発光素子駆動回路８０により発光素子８１をパルス発光させる。受光素子８２で受けた光は、光電変換により電気信号となり、フィルタ回路・増幅回路８３に入力され、適宜波形が整形、増幅されて脈波信号が制御部（例えばマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、以下、制御部がＭＰＵであるとして説明する）に出力される。そして、ＭＰＵは、入力された脈波信号に基づき血圧値の判定を行う。本実施例にように、脈波信号の最大周波数に対し、シャノンの定理以上に充分速い周波数で発光素子を駆動することは、脈波信号をサンプル・ホールド回路で量子化し、ＰＡＭ波（Pulse Amplitude Modulation）したことに相当する。従って、フィルタ回路を脈波周波数に適したローパスフィルタ、もしくはバンドパスフィルタとし、ｆを十分大きくすれば、出力信号として連続光の場合と同等のアナログ信号を得ることができる。
【００３５】
なお、各実施例において、発光素子を点滅発光させるには、ＭＰＵが発光回路（発光素子駆動回路）に供給する駆動信号を制御する。駆動信号を供給された発光素子駆動回路は、発光素子の発光レベルを駆動信号に従って変化させる。発光レベルの変動はパルス状とし、例えば矩形波状のパルスとする。上記のように、点滅の制御も、脈波信号の演算も同じＭＰＵで実施される。
【００３６】
駆動信号は例えば上記のようなＰＷＭ信号であり、そのデューティー比は設定により適宜変更可能であるものとする。例えば、本体部に備えられた操作部からデューティー比を入力し、そのデューティー比を記憶部に格納し、制御部（ＭＰＵ）が当該デューティー比を参照することにより駆動信号を生成、出力するようにしてデューティー比を設定可能とする。
【００３７】
また、発光素子を“点滅”させるのではなく、発光レベルの強弱としてもよく、その場合、駆動信号に従って発光レベルの強弱を所定の周期で繰り返すことになる。
【００３８】
（実施例２）
図１０に実施例２の血圧計における発光及び受光に係る部分のブロック図を示す。図１０に示す構成は、発光素子駆動回路８０、発光素子８１、受光素子及び光電変換回路８２、サンプル・ホールド回路８４、フィルタ回路・増幅回路８３を含む。図１０に示す構成においては、ＭＰＵによって同期された信号によって発光素子とサンプル・ホールド回路（Ｓ−Ｈ回路）８４を駆動し、脈波信号を抽出する。
【００３９】
図１１に実施例２における脈波信号波形抽出の概念を示す。図１１の例では、受光素子の具体例としてフォトトランジスタ８５が用いられ、フォトトランジスタの出力信号から、Ｓ−Ｈ機能付き増幅回路８６により脈波信号を抽出している。図１１に示すように、光電変換後の各パルス信号の電圧が、発光素子駆動信号と同期した信号で駆動されるサンプル・ホールド回路８６によりサンプルされ保持されることにより、脈波が抽出されていることがわかる。
【００４０】
本実施例では、サンプル・ホールド回路を用い、それを発光素子駆動信号と同期した信号により駆動させることとしたので、実施例１に比べて発光周波数ｆが低くても正確な脈波信号を抽出することが可能である。
【００４１】
（実施例３）
図１２に、実施例３の血圧計における発光及び受光に係る部分のブロック図を示す。本実施例では、図１２に示すようにＡ／Ｄ変換回路８７を備えており、光電変換後の信号がＡ／Ｄ変換回路８７に入力され、Ａ／Ｄ変換回路８７においてデジタル化（量子化、符号化）を行い、デジタル化された信号がＭＰＵ（もしくはデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ））に出力され、ＭＰＵ（もしくはデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ））において増幅やフィルタリングなどのデジタル演算を行い、脈波成分を抽出する。Ａ／Ｄ変換回路８７は、発光素子駆動信号と同期させたサイクルで駆動させる。
【００４２】
もしくは、Ａ／Ｄ変換回路８７を発光素子駆動信号と同期させることなく、発光素子駆動周波数より充分速い周波数でＡ／Ｄ変換回路を駆動させる。ここでの充分速い周波数とは、ナイキスト周波数以上であるが、発光素子駆動周波数の２倍以上ではなく、駆動信号に含まれる周波数成分の最大周波数の２倍以上とする。すなわち、パルス駆動によってパルス化された光電信号から、Ａ／Ｄ変換の段階で脈波信号を抽出するのではなく、パルス波形そのものを完全に抽出し、ＭＰＵ等におけるデジタル信号処理の段階でフィルタリングや増幅演算を行って脈波を抽出する。
【００４３】
（実施例４）
本実施例では、血圧測定前、すなわちカフ圧印加前の段階で得られた脈波信号の振幅を検出し、その結果から測定に適した振幅となるようにａ）発光素子駆動信号のレベルもしくは振幅、ｂ）光電変換回路の利得を調整する。
【００４４】
図５に示したように、血圧測定過程では、カフ圧が平均血圧と等しくなる時点で脈波振幅が最大となる。脈波信号の振幅が回路が扱うことのできる範囲を超えてはならないし、脈波信号の振幅が小さすぎると血圧測定の精度が劣化する。そこで、例えば、脈波振幅の最大レベルが２Ｖである場合、圧力印加前の振幅が０．５Ｖとなるように設定する。これらの値は人体の測定部位や個人差などによって異なるので、経験的に求めても良いし、カフ圧の昇圧時に最大振幅レベルを検出して、カフ圧の減圧前に回路の調整を実施してもよい。
【００４５】
最大振幅レベルを検出して発光、受光の回路にフィードバックするための構成例を図１３に示す。図１３の例において、発光素子駆動回路、発光素子、受光素子及び光電変換回路、フィルタ回路・増幅回路は図９に示したものと同様の構成であり、本実施例では最大振幅レベルを検出するための脈波振幅検出部８８が付加されている。
【００４６】
図１３の構成において、脈波振幅検出部８８で検出した最大振幅レベルがＭＰＵに通知され、ＭＰＵが最大振幅レベルに応じて発光素子駆動回路、もしくは光電変換回路を制御する。
【００４７】
具体的には、発光素子駆動回路であれば（図１４の（ａ））、駆動信号のレベルや振幅を調整する。光電変換回路の場合には、図１４の（ｂ）に示すようにアナログスイッチ８９を設け、当該アナログスイッチに抵抗選択信号を入力することにより、適切な光電流−電圧変換抵抗の抵抗値を選択する。例えば、大きい抵抗値を選択すれば光電変換利得が増加する。もちろん、これらを併用してもよい。
【００４８】
本実施例は、発光素子を適切なパルスレベルで発光させるので、消費電力削減にも効果を奏する。
【００４９】
これまでに説明した方式を用いることにより、光電式の血圧計における、発光素子駆動電流を大幅に削減でき、電池で駆動する場合は電池サイズ、重量の削減を達成できる。これにより、特に２４時間血圧計のように、常時携帯しなければならない血圧計の小型軽量化を実現でき、可搬性能を向上せしめることが可能である。また、センサ部が極めて小型である耳式血圧計と組み合わせれば、耳式血圧計の長所を最大限に発揮させることができ、国内に３０００万人とも、４０００万人ともいわれる高血圧症患者の削減に寄与でき、将来的には生活習慣病の予防に貢献できるため、健康保険料の負担の削減のみならず、国民の健康的な生活を支援することが可能である。なお、本発明は、耳式血圧計に限らず、小型軽量化を必要とする血圧計であればどのような血圧計に対しても効果的に適用可能である。
【００５０】
なお、これまでに説明した実施の形態における本体部の処理をプログラムを用いて実現してもよい。その場合、記憶部に当該プログラムを格納し、制御部（コンピュータのＣＰＵに相当する）がそのプログラムを実行し、これまでに説明した発光駆動回路の動作制御、脈波信号を抽出するための処理、血圧値を算出する処理等が実行される。例えば、そのプログラムは、読み書き可能なメモリに格納され、血圧計にそのメモリをセットすることにより、本体部で実行される。また、プログラムを格納する記録媒体としては、上記以外にも、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等を用いることも可能である。
【００５１】
本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内で種々変更・応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】耳介の構造図である。
【図２】耳式血圧計の測定部３０の構成例を示す図である。
【図３】本耳式血圧計の耳介への装着例及び本体部の構成を示す図である。
【図４】カフ内に設置する光電センサの一例を示す図である。
【図５】カフの圧力７４と血管の脈動に対応する脈波信号７５、及び血圧波形７０の関係を示す図である。
【図６】耳式血圧計の測定部の他の例を示す図である。
【図７】測定部の保持部の例を示す図である。
【図８】測定部と本体部とを一体とした場合の例を示す図である。
【図９】実施例１の血圧計における発光及び受光に係る部分のブロック図である。
【図１０】実施例２の血圧計における発光及び受光に係る部分のブロック図である。
【図１１】実施例２における脈波信号波形抽出の概念図である。
【図１２】実施例３の血圧計における発光及び受光に係る部分のブロック図である。
【図１３】最大振幅レベルを検出して発光、受光の回路にフィードバックするための構成例である。
【図１４】発光レベル調整及び利得調整を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  耳珠、２  対珠、３  耳甲介、４  対輪、５  耳輪、６  対輪脚、７  耳輪脚、８  耳甲介腔
３１  第一のアーム、３２  第二のアーム、３３，３４  カフ、３５  支軸、３６  空気チューブ、３７  信号線、４０  距離可変機構、４１  回転機構、６１  発光素子、６２  受光素子
１０  耳介、１１  外耳、１２  外耳道、１５  フレーム、１６  保持部、１７  センシング部、１８  懸架部
８０  発光素子駆動回路、８１  発光素子、８２  受光素子及び光電変換回路、８３  フィルタ回路・増幅回路、８４  サンプル・ホールド回路、８５  フォトトランジスタ、９６  Ｓ−Ｈ機能付き増幅回路、８７  Ａ／Ｄ変換回路、８８  脈波振幅検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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