(57)【要約】【課題】ノイズ特性を向上させること。【解決手段】制御回路１０７はＰＺＴ駆動回路１０４、同調回路１０６、高周波増幅回路１０８、ＦＶ変換回路１０９を間欠駆動する。受信ＰＺＴ１０５は血管１００で反射した送信ＰＺＴ１０３からの超音波を検出し脈信号を出力する。遅延回路１２１〜１２５は、間欠駆動オンのタイミングよりも所定時間ずつ遅れて対応するスイッチ１１６〜１２０を閉状態に制御する。同調回路１０６では、間欠駆動オン時にはスイッチ１３２をオンにしてインダクタＬ１に流れる電流を増加させて同調回路１０６の出力を増加させ、間欠駆動オフ時にはスイッチ１３２をオフにすることによってインダクタＬ１に小さな電流を流して、間欠駆動オン／オフに伴うインダクタＬ１によるスイッチングノイズの発生を抑制する。【選択図】    図２
2004173831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脈波を検出して対応する脈信号を出力する信号検出手段と、前記信号検出手段からの信号の中の所定周波数の信号を増幅し出力する同調手段と、前記同調手段からの信号に基づいて脈波に関する脈波情報を取得する脈波情報取得手段とを有し、
前記同調手段は、前記所定周波数の共振周波数を有する共振回路を構成するように並列接続されたインダクタ及びキャパシタと、前記インダクタに流れるインダクタ電流を供給するための電流可変手段と、前記電流可変手段へのバイアス電流を制御する制御手段とを備えて成り、前記制御手段は、前記電流可変手段のバイアス電流を増減制御することによって前記インダクタ電流を制御することを特徴とする脈波検出装置。
【請求項２】
前記信号検出手段を間欠的に駆動する間欠駆動手段を有し、前記制御手段は、前記信号検出手段に対する間欠駆動手段のオン／オフ制御に同期して前記電流可変手段のバイアス電流を増減制御することを特徴とする請求項１記載の脈波検出装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記間欠駆動手段が前記信号検出手段をオンにしたときに前記インダクタ電流が増加するように前記電流可変手段のバイアス電流を制御すると共に、前記間欠駆動手段が前記信号検出手段をオフにしたときに前記インダクタ電流が減少するように前記電流可変手段のバイアス電流を制御することを特徴とする請求項２記載の脈波検出装置。
【請求項４】
前記電流可変手段は、増幅用トランジスタと、前記増幅用トランジスタと前記インダクタとの間にカスコード接続されたカスコードトランジスタを有し、
前記制御手段は、前記カスコードトランジスタのベースに直列接続された第１の抵抗及びスイッチの直列回路と、前記直列回路に並列接続され前記第１の抵抗よりも大きな抵抗値の第２の抵抗とを有し、前記スイッチを所定のタイミングで開閉制御することにより、前記インダクタ電流を増減制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の脈波検出装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記間欠駆動手段が前記信号検出手段をオン状態にしたとき、前記スイッチを閉状態にすることによって前記第１、第２の抵抗を並列接続して前記インダクタ電流を増加させ、前記間欠駆動手段が前記信号検出手段をオフ状態にしたとき、前記スイッチを開状態にすることによって前記第１の抵抗を前記第２の抵抗から切り離して前記インダクタ電流を減少させることを特徴とする請求項４記載の脈波検出装置。
【請求項６】
前記同調手段の直後に設けられ、前記同調手段の出力信号を増幅する増幅手段を備えて成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の脈波検出装置。
【請求項７】
入力信号中の所定周波数の信号を増幅し出力する同調回路において、
前記所定周波数の共振周波数を有する共振回路を構成するように並列接続されたインダクタ及びキャパシタと、前記インダクタに流れるインダクタ電流を供給するための電流可変手段と、前記電流可変手段へのバイアス電流を制御する制御手段とを備えて成り、前記制御手段は前記電流可変手段のバイアス電流を制御することによって前記インダクタ電流を増減制御することを特徴とする同調回路。
【請求項８】
前記電流可変手段は、増幅用トランジスタと、前記増幅用トランジスタと前記インダクタとの間にカスコード接続されたカスコードトランジスタを有し、
前記制御手段は、前記カスコードトランジスタのベースに直列接続された第１の抵抗及びスイッチの直列回路と、前記直列回路に並列接続され前記第１の抵抗よりも大きな抵抗値の第２の抵抗とを有し、前記スイッチを所定のタイミングで開閉制御することによって前記カスコードトランジスタのバイアス電流を制御することにより、前記インダクタ電流を増減制御することを特徴とする請求項７記載の同調回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、間欠駆動され被測定者の脈波を検出する機能を有する脈波検出装置及び前記脈波検出装置に適した同調回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、脈波検出装置等の携帯型電子機器等において、電力消費を低減させるために、装置の少なくとも一部の構成要素を間欠的に駆動する間欠駆動方式が採用されている。
例えば、特許文献１には、超音波のドップラー信号を利用した間欠駆動方式の脈波検出装置が記載されている。超音波送信回路や超音波受信回路等の構成要素の少なくとも一部を間欠的に動作させることにより、常時駆動する構成の脈波検出装置よりも消費電力の低減化を図ることが可能になる。
【０００３】
また、脈波検出装置の具体的な構成例として、図８に示すＰＡＲＫＳ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社製の超音波ドップラ方式脈波検出装置がある。
図８において、脈波検出装置は、所定周波数の信号を発生する発振回路８０１、送信用圧電素子（送信ＰＺＴ）を駆動するＰＺＴ駆動回路８０２、受信用圧電素子（受信ＰＺＴ）からの信号中の所定周波数の信号を増幅する同調回路８０３、スロープ検波を行うことによって周波数−電圧変換を行うＦＶ変換回路８０４、所定周波数の信号を増幅するフィルタ増幅回路８０５、増幅回路８０６、スピーカ用増幅回路８０７、スピーカ回路８０８を備えている。
【０００４】
ＰＺＴ駆動回路８０２は、発振回路８０１で発生した信号により送信ＰＺＴを駆動する。受信ＰＺＴは脈波に対応する脈信号を受信し同調回路８０３に出力する。同調回路８０３は、受信ＰＺＴからの信号中の所定周波数の信号を増幅して、脈信号としてＦＶ変換回路８０４に出力する。ＦＶ変換回路８０４は、脈信号をＦＶ変換して周波数に対応する電圧の脈信号を出力する。フィルタ増幅回路８０５、増幅回路８０６、スピーカ用増幅回路８０７は、ＦＶ変換回路８０４からの脈信号を増幅し、スピーカ回路８０８に出力する。スピーカ回路８０８のスピーカ８０９からは脈波に対応する音が出力される。イヤホンジャック８１０にイヤホンを接続すればスピーカ８０９の代わりにイヤホンから脈波に対応する音が出力される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−８９３６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示した脈波検出装置の同調回路８０３は、キャパシタＣ２１及びトランス型のインダクタＬ２から成る共振回路と電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）とによって構成されている。
この脈波検出装置には間欠駆動する手段が全く無いが、仮にＱ６によって強制的に同調回路８０３を間欠駆動した場合、間欠駆動のオン／オフ時には、インダクタＬ２に流れる電流もオン／オフ制御されるため、インダクタＬ２によるスイッチングノイズが大きくなり、ノイズ特性が悪いという問題がある。
【０００７】
また、低電圧駆動化した場合、ダイナミックレンジが小さいためＳ／Ｎ比が低下しノイズ特性が悪いという課題がある。
また、インダクタＬ２のバイアス電流を下げると検出感度が低下するため、低消費化が困難であった。
また、インダクタＬ２として、トランス型コイルを使用しているため、小型化が困難という問題がある。
【０００８】
本発明は、脈波検出装置や同調回路において、ノイズ特性を向上させることを課題としている。
また、本発明は、脈波検出装置や同調回路において、低消費電力化を図ることを課題としている。
また、本発明は、脈波検出装置や同調回路において、小型化可能にすることを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、脈波を検出して対応する脈信号を出力する信号検出手段と、前記信号検出手段からの信号の中の所定周波数の信号を増幅し出力する同調手段と、前記同調手段からの信号に基づいて脈波に関する脈波情報を取得する脈波情報取得手段とを有し、前記同調手段は、前記所定周波数の共振周波数を有する共振回路を構成するように並列接続されたインダクタ及びキャパシタと、前記インダクタに流れるインダクタ電流を供給するための電流可変手段と、前記電流可変手段へのバイアス電流を制御する制御手段とを備えて成り、前記制御手段は、前記電流可変手段のバイアス電流を増減制御することによって前記インダクタ電流を制御することを特徴とする脈波検出装置が提供される。制御手段は、電流可変手段のバイアス電流を制御することによってインダクタ電流を制御する。
【００１０】
ここで、前記信号検出手段を間欠的に駆動する間欠駆動手段を有し、前記制御手段は、前記信号検出手段に対する間欠駆動手段のオン／オフ制御に同期して前記電流可変手段のバイアス電流を制御するように構成してもよい。
また、前記制御手段は、前記間欠駆動手段が前記信号検出手段をオンにしたときに前記インダクタ電流が増加するように前記電流可変手段のバイアス電流を制御すると共に、前記間欠駆動手段が前記信号検出手段をオフにしたときに前記インダクタ電流が減少するように前記電流可変手段のバイアス電流を増減制御するように構成してもよい。
また、前記電流可変手段は、コレクタ及びエミッタが前記インダクタに直列接続されたカスコードトランジスタを有し、前記制御手段は、前記カスコードトランジスタのベースに直列接続された第１の抵抗及びスイッチの直列回路と、前記直列回路に並列接続され前記第１の抵抗よりも大きな抵抗値の第２の抵抗とを有し、前記スイッチを所定のタイミングで開閉制御することにより、前記インダクタ電流を増減制御するように構成してもよい。
【００１１】
また、前記制御手段は、前記間欠駆動手段が前記信号検出手段をオン状態にしたとき、前記スイッチを閉状態にすることによって前記第１、第２の抵抗を並列接続して前記インダクタ電流を増加させ、前記間欠駆動手段が前記信号検出手段をオフ状態にしたとき、前記スイッチを開状態にすることによって前記第１の抵抗を前記第２の抵抗から切り離して前記インダクタ電流を減少させるように構成してもよい。
また、前記同調手段の直後に設けられ、前記同調手段の出力信号を増幅する増幅手段を備えて成るように構成してもよい。
【００１２】
また、本発明によれば、入力信号中の所定周波数の信号を増幅し出力する同調回路において、前記所定周波数の共振周波数を有する共振回路を構成するように並列接続されたインダクタ及びキャパシタと、前記インダクタに流れるインダクタ電流を供給するための電流可変手段と、前記電流可変手段へのバイアス電流を制御する制御手段とを備えて成り、前記制御手段は前記電流可変手段のバイアス電流を制御することによって前記インダクタ電流を制御することを特徴とする同調回路が提供される。制御手段は電流可変手段のバイアス電流を制御することによってインダクタ電流を制御する。
【００１３】
ここで、前記電流可変手段は、コレクタ及びエミッタが前記インダクタに直列接続されたカスコードトランジスタを有し、前記制御手段は、前記カスコードトランジスタのベースに直列接続された第１の抵抗及びスイッチの直列回路と、前記直列回路に並列接続され前記第１の抵抗よりも大きな抵抗値の第２の抵抗とを有し、前記スイッチを所定のタイミングで開閉制御することによって前記カスコードトランジスタのバイアス電流を制御することにより、前記インダクタ電流を増減制御するように構成してもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る脈波検出装置のブロック図である。また、図２は、図１に示したブロック図の詳細回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付している。
図１及び図２において、脈波検出装置は、降圧回路１０１、発振回路１０２、ＰＺＴによって構成された超音波送信用圧電素子である送信ＰＺＴ１０３、ＰＺＴ駆動回路１０４、ＰＺＴによって構成された超音波受信用圧電素子である受信ＰＺＴ１０５、同調回路１０６、制御回路１０７、高周波（ＲＦ）増幅回路１０８、周波数−電圧（ＦＶ）変換回路１０９、直結型直流（ＤＣ）増幅回路１１０、複数のフィルタ増幅回路（第一フィルタ増幅回路１１１〜第五フィルタ増幅回路１１５）、複数の開閉スイッチ１１６〜１２０、複数の遅延回路（第一遅延回路１２１〜第五遅延回路１２５）、包絡線検波回路１２６、低周波（ＬＦ）増幅回路１２７、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１２８、脈拍数演算回路１２９、表示装置１３０を備えている。
【００１５】
尚、図１における開閉スイッチ１３１は、ＦＶ変換回路１０９の構成要素である。同調回路１０６及び高周波増幅回路１０８は高周波回路部を構成している。また、降圧回路１０１、発振回路１０２、送信ＰＺＴ１０３、ＰＺＴ駆動回路１０４、受信ＰＺＴ１０５、同調回路１０６、高周波増幅回路１０８、ＦＶ変換回路１０９及び直結型直流増幅回路１１０は、脈波を検出して対応する脈信号を出力する信号検出手段を構成し、制御回路１０７は前記信号検出手段を間欠的に駆動する間欠駆動手段を構成し、第一フィルタ増幅回路１１１〜第五フィルタ増幅回路１１５は前記信号検出手段からの信号のうちの所定帯域の信号を増幅する増幅手段を構成し、スイッチ１１６〜１２０は前記信号検出手段と前記増幅手段の間に設けられたスイッチ手段を構成し、制御回路１０７及び第一遅延回路１２１〜第五遅延回路１２５は前記スイッチ手段の開閉を制御する制御手段を構成し、包絡線検波回路１２６、低周波増幅回路１２７、Ａ／Ｄ変換回路１２８、脈拍数演算回路１２９及び表示装置１３０は、前記増幅回路からの信号に基づいて脈波に関する脈波情報を取得する脈波情報取得手段を構成している。
【００１６】
また、制御回路１０７は所定の制御信号を出力する制御部を構成し、第一遅延回路１２１〜第五遅延回路１２５は遅延手段を構成している。
また、降圧回路１０１、発振回路１０２、送信ＰＺＴ１０３及びＰＺＴ駆動回路１０４は、動脈に向けて超音波を発信する発信手段を構成し、受信ＰＺＴ１０５、同調回路１０６、高周波増幅回路１０８、ＦＶ変換回路１０９及び直結型直流増幅回路１１０は、前記発信手段から発信され前記動脈で反射された超音波を受信する受信手段を構成している。
【００１７】
降圧回路１０１は、電源電圧を所定電圧まで降圧して、発振回路１０２に供給する。発振回路１０２は、降圧回路１０１によって降圧された電源電圧で動作し、所定周波数（本実施の形態では９．６ＭＨｚ）の信号を連続的に発振して、ＰＺＴ駆動回路１０４に出力する。また、ＰＺＴ駆動回路１０４は、制御回路１０７からの制御信号Ｃ１によって間欠駆動されるものであり、発振回路１０２から受信した信号に基づいて９．６ＭＨｚの駆動信号により送信ＰＺＴ１０３を駆動する。このように、発振回路１０２を低電圧駆動すると共に連続的に発振させるように構成しているため、発振回路を高電圧で間欠的に発振させる従来の構成に比べて、発振回路の低消費電力化が可能になり又、安定した発振出力信号が得られるという効果がある。また、ＰＺＴ駆動回路１０４を間欠駆動することによって低消費電力化が図られる。
【００１８】
送信ＰＺＴ１０３は被測定者の身体（本実施の形態では手首）に装着されており、送信ＰＺＴ１０３は、前記駆動信号によって駆動されて、被測定者の手首の血管１００に向けて９．６ＭＨｚの超音波信号を送出する。
前記送信ＰＺＴ１０３から送信された超音波は、血管においてドップラ効果により血流速の変化に応じて、その周波数が変化して反射される。
受信ＰＺＴ１０５は、送信ＰＺＴ１０３の近傍で被測定者の身体（本実施の形態では手首）に装着されており、血管１００で反射した超音波を検出し、被測定者の脈波に対応する脈信号を出力する。
【００１９】
同調回路１０６は、受信ＰＺＴ１０５からの信号中の所定の周波数（本実施の形態では９．６ＭＨｚ）近傍の脈信号を抽出して高周波増幅回路１０８に出力する。同調回路１０６は、並列接続されたインダクタＬ１及びキャパシタＣ７、Ｃ３０（但し、Ｃ３０は共振周波数微調整用のキャパシタであり、製造時に必要に応じて適切な容量値のキャパシタが接続される）を有するＬＣ（並列共振型）同調回路であり又、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３によって構成されたカスコード型増幅回路を有するトランスレス型の同調回路である。このような構成とすることにより、インダクタＬ１としてチップ型のインダクタが使用可能になり、トランス型のインダクタを使用する必要がなくなるため、小型化が可能になる。
【００２０】
また、同調回路１０６は、カスコードトランジスタＴｒ３のベースに、制御回路１０７からの制御信号Ｃ１によって開閉制御されるスイッチ１３２と抵抗Ｒ５２よりも低抵抗値の抵抗Ｒ１３との直列回路と、抵抗Ｒ１３よりも高抵抗値の抵抗Ｒ５２とを並列接続した構成を有している。また、スイッチ１３２、抵抗Ｒ１３、Ｒ５２とともにカスコードトランジスタＴｒ３のバイアス電流を決定する抵抗であるＲ１４を有している。前記構成により、インダクタＬ１によるスイッチングノイズを抑制することができる。
制御回路１０７は、ＰＺＴ駆動回路１０４を間欠駆動すると共に、同調回路１０６、ＲＦ増幅回路１０８、ＦＶ変換回路１０９のスイッチ１３１、第一遅延回路１２１に制御信号を供給して、これらの構成要素を制御する。
【００２１】
高周波増幅回路１０８は、同調回路１０６からの脈信号を増幅し、ＦＶ変換回路１０９に出力する。高周波回路部をＬＣ同調回路１０６及び高周波増幅回路１０８によって構成することにより、ＬＣ同調回路１０６のインダクタＬ１に流れる電流を少なくすることによってＬＣ同調回路１０６の出力は低下するが、増幅回路１０８によって前記出力低下を補うことが可能になり、結果として、高出力を得ることが可能な成ると共に消費電力を低減することが可能になる。
【００２２】
ＦＶ変換回路１０９は、高周波増幅回路１０８からの脈信号をスロープ検波し、周波数シフト量に応じて電圧が変化する脈信号に変換して直結型直流増幅回路１１０に出力する。スロープ検波された脈信号は血流速に応じて数ｋＨｚの周波数成分をもつ。直流増幅回路１１０はＦＶ変換回路１０９からの脈信号を増幅して出力する。直流増幅回路１１０は、ＦＶ変換回路１０９からの信号を０ｄＢの増幅を行うボルテージホロワで、ＦＶ変換回路１０９からみた負荷が増幅回路１０９の入力抵抗のみとなるため、結合キャパシタＣ１１による応答時間の増加を防止することが可能になる。
【００２３】
直流増幅回路１１０から出力された脈信号は、第一遅延回路１２１によって開閉制御されるスイッチ１１６、所定のフィルタ特性を有する増幅回路である第一フィルタ増幅回路１１１、第二遅延回路１２２によって開閉制御されるスイッチ１１７、所定のフィルタ特性を有する増幅回路である第二フィルタ増幅回路１１２、第三遅延回路１２３によって開閉制御されるスイッチ１１８、所定のフィルタ特性を有する増幅回路である第三フィルタ増幅回路１１３、第四遅延回路１２４によって開閉制御されるスイッチ１１９、所定のフィルタ特性を有する増幅回路である第四フィルタ増幅回路１１４、第五遅延回路１２５によって開閉制御されるスイッチ１２０、所定のフィルタ特性を有する増幅回路である第五フィルタ増幅回路１１５を介して、脈信号として包絡線検波回路１２６に出力される。尚、第一遅延回路１２１〜第五遅延回路１２５の制御によって行われるスイッチ１１６〜１２０の開閉は後述するタイミングで行われる。
【００２４】
包絡線検波回路１２６は、第五フィルタ増幅回路１１５からの脈信号の包絡線検波を行って、脈信号として出力する。低周波増幅回路１２７は、包絡線検波回路１２６からの脈信号を増幅した脈信号をＡ／Ｄ変換回路１２８に出力する。Ａ／Ｄ変換回路１２８は、増幅回路１２７からのアナログ脈信号をデジタル信号に変換して、デジタル形式の脈信号を脈拍数演算回路１２９に出力する。
【００２５】
脈拍数演算回路１２９は、Ａ／Ｄ変換回路１２８からのデジタル脈信号のフーリエ変換処理等の公知の処理を行うことにより、脈拍数を算出する。前記脈拍数は表示装置１３０で表示される。
図３は、図１及び図２に示した脈波検出装置の動作を示すタイミング図であり、図１及び図２と同一部分には同一符号を付している。また、図４及び図５は本実施の形態に係る脈波検出装置の動作を説明するための特性図であり又、図６及び図７は本実施の形態に係る脈波検出装置の動作を説明するためのタイミング図である。
【００２６】
以下、図１〜図７を用いて、本実施の形態に係る脈波検出装置及び同調回路の動作を説明する。
先ず、時刻Ｔ１において制御回路１０７が制御信号Ｃ１を出力すると、制御信号Ｃ１は制御端子ＣＴＬ１０、１５、１６、２０に供給される。制御信号Ｃ１の立ち上がりが間欠駆動の開始（オン）となる。
ＰＺＴ駆動回路１０４は制御信号Ｃ１による間欠駆動開始時から動作状態となり、送信ＰＺＴ１０３に所定周波数（本実施の形態では９．６ＭＨｚ）の信号を供給する。これにより、送信ＰＺＴ１０３からは血管１００に対して超音波信号が放射され、血管１００で反射した超音波信号が脈信号として受信ＰＺＴ１０５で検出される。
【００２７】
一方、同調回路１０６のスイッチ１３２は、制御信号Ｃ１に応答して（即ち、間欠動作オンにより）閉状態となり、これによって同調回路１０６が動作を開始する。同調回路１０６は、インダクタＬ１、キャパシタＣ７、Ｃ３０によって定まる共振周波数近傍の信号のみを増幅して出力する。
尚、制御信号Ｃ１が停止状態（即ち、間欠動作のオフ）になると、スイッチ１３２がオフ状態となって、トランジスタＴｒ３のコレクタ電流（即ち、インダクタＬ１に流れる電流）を低下させて、間欠動作オフ時における消費電力を低減する。
【００２８】
高周波増幅回路１０８は、制御信号Ｃ１に応答して（即ち、間欠動作オンにより）動作状態となり、同調回路１０６からの脈信号を増幅して出力する。
図４に示すように、カスコードトランジスタＴｒ３のバイアス抵抗の増加にともなって、カスコードトランジスタＴｒ３のコレクタ電流、即ち、インダクタＬ１に流れるインダクタ電流は減少し又、図５に示すように利得も減少する。しかしながら、同調回路１０６の後段に高周波増幅回路１０８を設け、高周波増幅回路１０８によって同調回路１０６の出力信号を増幅するようにしているため、インダクタＬ１に流れる電流を小さく抑えることが可能になり、低消費電力化が可能になる。
【００２９】
ＦＶ変換回路１０９のスイッチ１３１は制御信号Ｃ１に応答して（即ち、間欠動作オンにより）閉状態となり、一方、スイッチ１３１は制御信号Ｃ１停止時（即ち、間欠動作のオフ時）には開状態となってキャパシタＣ１０は間欠動作停止（オフ）直前の電圧を保持する。
図６はスイッチ１３１を開閉制御することによってノイズが低減される様子を示すタイミング図であり、同図（ａ）はスイッチ１３１をオン／オフ制御しない場合のタイミング図で、同図（ｂ）は本実施の形態のようにスイッチ１３１をオン／オフ制御した場合のタイミング図である。
【００３０】
仮に、スイッチ１３１を設けない場合には、間欠動作終了（オフ）時にキャパシタＣ１０にチャージした電荷が抵抗Ｒ１７で放電されるため、図６（ａ）に示すように、ＦＶ変換回路１０９の出力信号Ｊや第一フィルタ増幅回路１１１の出力信号Ｓ１に大きなノイズが含まれるが、本実施の形態のようにスイッチ１３１を設けてオン／オフ制御することにより、間欠動作オフ時にキャパシタＣ１０にチャージした電荷が抵抗Ｒ１７で放電されずに保持されるため、図６（ｂ）に示すように、信号Ｊや信号Ｓ１中のノイズが低減される。
【００３１】
時刻Ｔ２において、第一遅延回路１２１は、予め定めた所定時間だけ制御信号Ｃ１を遅延させた制御信号Ｃ２を制御端子ＣＴＬ３０に出力すると共に、制御信号Ｃ１を第二遅延回路１２２に出力する。スイッチ１１６は制御信号Ｃ２に応答して閉状態になる。第一フィルタ増幅回路１１１は、スイッチ１１６を介して入力された直結型直流増幅回路１１０からの信号の中の所定周波数域の信号を増幅し、脈信号Ｓ１を出力する。このように、間欠駆動におけるオン動作時刻Ｔ１から所定時間遅延させた後の時刻Ｔ２にスイッチ１１６を閉状態に制御しているため、脈信号Ｓ１には、時刻Ｔ１において発生するスイッチングノイズが含まれず、図３の様に低ノイズ化が可能になる。
【００３２】
図７はＦＶ変換回路１０９と第一フィルタ増幅回路１１１との間に直結型直流増幅回路１１０を設けることによる効果を示すタイミング図であり、同図（ａ）は増幅回路１１０を設けずにＦＶ変換回路１０９と第一フィルタ増幅回路１１１を直結した場合のタイミング図で、同図（ｂ）は本実施の形態のように増幅回路１１０を設けた場合のタイミング図である。
仮に、増幅回路１１０を設けない場合には、結合コンデンサＣ１１のために第一フィルタ増幅回路１１１の出力信号Ｓ１の過渡応答が図７（ａ）に示すように長時間（同図では４ｍｓｅｃ）かかっているのに対して、本実施の形態のように増幅回路１１０を設けることにより、結合コンデンサＣ１１の負荷がなくなったために、応答速度が短時間に改善している。これにより、間欠駆動のオン時間を短くすることが可能になり、低消費電力化を図り得る。
【００３３】
次に、時刻Ｔ３において、第二遅延回路１２２は、予め定めた所定時間だけ制御信号Ｃ１を遅延させた制御信号Ｃ３を制御端子ＣＴＬ４０に出力すると共に、制御信号Ｃ１を第三遅延回路１２３に出力する。スイッチ１１７は制御信号Ｃ３に応答して閉状態になる。第二フィルタ増幅回路１１２は、スイッチ１１７を介して入力された第一フィルタ増幅回路１１１からの信号の中の所定周波数域の信号を増幅し、脈信号Ｓ２を出力する。このように、前段のスイッチ１１６のオン動作時刻Ｔ２から所定時間遅延させた後の時刻Ｔ３にスイッチ１１７を閉状態に制御しているため、脈信号Ｓ２には、時刻Ｔ２において発生するスイッチングノイズが含まれず、図３の様に低ノイズ化が可能になる。
【００３４】
次に、時刻Ｔ４において、第三遅延回路１２３は、予め定めた所定時間だけ制御信号Ｃ１を遅延させた制御信号Ｃ４を制御端子ＣＴＬ５０に出力すると共に、制御信号Ｃ１を第四遅延回路１２４に出力する。スイッチ１１８は制御信号Ｃ４に応答して閉状態になる。第三フィルタ増幅回路１１３は、スイッチ１１８を介して入力された第二フィルタ増幅回路１１２からの信号の中の所定周波数域の信号を増幅し、脈信号Ｓ３を出力する。このように、前段のスイッチ１１７のオン動作時刻Ｔ３から所定時間遅延させた後の時刻Ｔ４にスイッチ１１８を閉状態に制御しているため、脈信号Ｓ３には、時刻Ｔ３において発生するスイッチングノイズが含まれず、図３の様に低ノイズ化が可能になる。
【００３５】
次に、時刻Ｔ５において、第四遅延回路１２４は、予め定めた所定時間だけ制御信号Ｃ１を遅延させた制御信号Ｃ５を制御端子ＣＴＬ６０に出力すると共に、制御信号Ｃ１を第五遅延回路１２５に出力する。スイッチ１１９は制御信号Ｃ５に応答して閉状態になる。第四フィルタ増幅回路１１４は、スイッチ１１９を介して入力された第三フィルタ増幅回路１１３からの信号の中の所定周波数域の信号を増幅し、脈信号Ｓ４を出力する。このように、前段のスイッチ１１８のオン動作時刻Ｔ４から所定時間遅延させた後の時刻Ｔ５にスイッチ１１９を閉状態に制御しているため、脈信号Ｓ４には、時刻Ｔ４において発生するスイッチングノイズが含まれず、低ノイズ化が可能になる。
【００３６】
次に、第五遅延回路１２５は、予め定めた所定時間だけ制御信号Ｃ１を遅延させた制御信号Ｃ５を制御端子ＣＴＬ７０に出力する。本実施の形態では、第五遅延回路１２５に予め設定された遅延時間は第四遅延回路１２４の遅延時間と同一に設定されているため、第五遅延回路１２５からは、第四遅延回路１２４と同様に、時刻Ｔ５に制御信号Ｃ５が出力される。スイッチ１１２０は制御信号Ｃ５に応答して閉状態になる。第五フィルタ増幅回路１１５は、スイッチ１２０を介して入力された第四フィルタ増幅回路１１４からの信号の中の所定周波数域の信号を増幅し、脈信号を出力する。本実施の形態では、第五フィルタ増幅回路１１５をボルテージホロワを用いて構成しているため、スイッチ１２０をスイッチ１１９と同一のタイミングで閉状態にしても、スイッチ１１９によるスイッチングノイズの影響は少ないが、第五フィルタ増幅回路１１５が高増幅率の増幅回路で構成する場合には、前段のスイッチ１１９のオン動作時刻から所定時間遅延させた後にスイッチ１２０を閉状態に制御すれば、前記脈信号にはスイッチ１１９によるスイッチングノイズが含まれず、低ノイズ化が可能になる。
【００３７】
第五フィルタ増幅回路１１５から出力された脈信号は、２倍波整流回路を有する包絡線検波回路１２６で検波された後、低周波増幅回路１２７で増幅され、アナログの脈信号Ｓ５として出力される。
Ａ／Ｄ変換回路１２８は、脈信号Ｓ５をアナログ信号からデジタル信号に変換した後、脈拍数演算回路１２９に出力する。脈拍数演算回路１２９は、デジタルの脈信号に基づいて脈拍数を算出する。脈拍数演算回路１２９は表示装置１３０で表示される。
前記動作は時刻Ｔ６までの間に行われる。時刻Ｔ６以後に所定時間幅の間欠動作オフ時間が経過すると、間欠駆動の１周期が終了する。以後、所定周期で前記動作（間欠動作）を行うことにより、被測定者の脈拍数等の脈波情報を取得する。
【００３８】
以上述べたように、本実施の形態に係る脈波検出装置は、脈波を検出して対応する脈信号を出力する信号検出手段（降圧回路１０１、発振回路１０２、送信ＰＺＴ１０３、ＰＺＴ駆動回路１０４、受信ＰＺＴ１０５、同調回路１０６、高周波増幅回路１０８、ＦＶ変換回路１０９及び直結型直流増幅回路１１０）と、前記信号検出手段からの信号の中の所定周波数の信号を増幅し出力する同調手段（同調回路１０６）と、前記同調手段からの信号に基づいて脈波に関する脈波情報を取得する脈波情報取得手段（包絡線検波回路１２６、低周波増幅回路１２７、Ａ／Ｄ変換回路１２８、脈拍数演算回路１２９及び表示装置１３０）とを有し、前記同調手段は、前記所定周波数の共振周波数を有する共振回路を構成するように並列接続されたインダクタＬ１及びキャパシタＣ７、Ｃ３０と、インダクタＬ１に流れるインダクタ電流を供給するための電流可変手段（トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３）と、前記電流可変手段へのバイアス電流を制御する制御手段（制御回路１０７、抵抗Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ５２、スイッチ１３２）とを備えて成り、前記制御手段は前記電流可変手段のバイアス電流を制御することによって前記インダクタ電流を増減制御することを特徴としている。前記制御手段は前記電流可変手段のバイアス電流を制御することによって、前記インダクタ電流を、前記共振回路が所定のゲインを有するような大きな電流値と、前記共振回路のゲインには関係なく消費電力を抑えるための小さな電流値とに増減制御する。したがって、低ノイズ化が可能になり、ノイズ特性を向上させることが可能になる。また、低消費電力化を図ることが可能になる。また、トランス型のインダクタを使用する必要がないため、小型化が可能になる。
【００３９】
ここで、本実施の形態においては、前記信号検出手段を間欠的に駆動する間欠駆動手段（制御回路１０７）を有し、前記制御手段は、前記信号検出手段に対する間欠駆動手段のオン／オフ制御に同期して前記電流可変手段のバイアス電流を増減制御するように構成している。
また、前記制御手段は、前記間欠駆動手段が前記信号検出手段をオンにしたときに大きな前記インダクタ電流が流れるように前記電流可変手段のバイアス電流を制御すると共に、前記間欠駆動手段が前記信号検出手段をオフにしたときに前記電流よりも小さな前記インダクタ電流が流れるように前記電流可変手段のバイアス電流を制御するように構成している。
【００４０】
また、前記電流可変手段は、コレクタ及びエミッタがインダクタＬ１に直列接続されたカスコードトランジスタＴｒ３を有し、前記制御手段は、カスコードトランジスタＴｒ３のベースに直列接続された第１の抵抗Ｒ１３及びスイッチ１３２の直列回路と、前記直列回路に並列接続され第１の抵抗Ｒ１３よりも大きな抵抗値の第２の抵抗Ｒ５２とを有し、スイッチ１３２を所定のタイミングで開閉制御することにより、前記インダクタ電流を増減制御するように構成している。
【００４１】
前記制御手段は、前記間欠駆動手段が前記信号検出手段をオン状態にしたとき、スイッチ１３２を閉状態にすることによって前記第１、第２の抵抗Ｒ１３、Ｒ５２を並列接続して前記インダクタ電流を増加させ、前記間欠駆動手段が前記信号検出手段をオフ状態にしたとき、スイッチ１３２を開状態にすることによって前記第１の抵抗Ｒ１３を第２の抵抗Ｒ５２から切り離して小さなインダクタ電流を流すように構成している。
また、前記同調手段の直後に設けられ、前記同調手段の出力信号を増幅する増幅手段（増幅回路１０８）を備えている。
【００４２】
また、本実施の形態に係る同調回路は、入力信号中の所定周波数の信号を増幅し出力する同調回路において、前記所定周波数の共振周波数を有する共振回路を構成するように並列接続されたインダクタＬ１及びキャパシタＣ７、Ｃ３０と、インダクタＬ１に流れるインダクタ電流を供給するための電流可変手段（トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３）と、前記電流可変手段へのバイアス電流を制御する制御手段（制御回路１０７、抵抗Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ５２、スイッチ１３２）とを備えて成り、前記制御手段は前記電流可変手段のバイアス電流を増減制御することによって前記インダクタ電流を制御することを特徴としている。したがって、低ノイズ化が可能になり、ノイズ特性の向上や低消費電力化を図ることが可能になる。また、トランス型のインダクタを使用する必要がないため、小型化が可能になる。
【００４３】
また、前記電流可変手段は、コレクタ及びエミッタがインダクタＬ１に直列接続されたカスコードトランジスタＴｒ３を有し、前記制御手段は、カスコードトランジスタＴｒ３のベースに直列接続された第１の抵抗Ｒ１３及びスイッチ１３２の直列回路と、前記直列回路に並列接続され第１の抵抗Ｒ１３よりも大きな抵抗値の第２の抵抗Ｒ５２とを有し、スイッチ１３２を所定のタイミングで開閉制御することによって前記カスコードトランジスタのバイアス電流を制御することにより、前記インダクタ電流を増減制御するように構成している。
【００４４】
尚、本実施の形態では、同調回路１０６とＦＶ変換回路１０９との間に高周波増幅回路１０８を設ける構成としたが、高周波増幅回路１０８を設けなくとも必要なレベルの脈信号が得られる場合には、高周波増幅回路１０８を除去して、同調回路１０６とＦＶ変換回路１０９を直結するような構成にすることも可能である。
【００４５】
また、本実施の形態では、圧電素子を用いたドップラー方式の脈波検出装置の例で説明したが、光電センサを使用した光方式等の他の方式の脈波検出装置にも適用可能である。
また、加速度センサを使用して、被測定者の運動ノイズを低減するように構成することも可能である。
また、同調回路１０６は間欠駆動型の脈波検出装置に適しているが、他の電子機器にも適用することが可能であり、間欠駆動型電子機器用同調回路として、各種の間欠駆動型電子機器により適している。
【００４６】
【発明の効果】
本発明に係る脈波検出装置は、ノイズ特性を向上させることが可能になる。また、低消費電力化や小型化を図ることが可能になる。
本発明に係る同調回路によれば、ノイズ特性を向上させることが可能になる。また、電子機器を低消費電力化や小型化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る脈波検出装置のブロック図である。
【図２】図１の脈波検出装置の詳細回路図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る脈波検出装置のタイミング図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る脈波検出装置の特性図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る脈波検出装置の特性図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る脈波検出装置のタイミング図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る脈波検出装置のタイミング図である。
【図８】従来の脈波検出装置の詳細回路図である。
【符号の説明】
１０１・・・信号検出手段及び発信手段を構成する降圧手段としての降圧回路
１０２・・・信号検出手段及び発信手段を構成する信号生成手段としての発振回路
１０３・・・信号検出手段及び発信手段を構成する信号送信手段としての送信ＰＺＴ
１０４・・・信号検出手段及び発信手段を構成するＰＺＴ駆動手段としてのＰＺＴ駆動回路
１０５・・・信号検出手段及び受信手段を構成する信号受信手段としての受信ＰＺＴ
１０６・・・信号検出手段及び受信手段を構成する同調手段としての同調回路１０６
１０７・・・間欠駆動手段及び制御手段を構成する制御回路
１０８・・・信号検出手段及び受信手段を構成する高周波増幅手段としての高周波増幅回路
１０９・・・信号検出手段及び受信手段を構成するＦＶ変換手段としてのＦＶ変換回路
１１０・・・信号検出手段及び受信手段を構成する直結型増幅手段としての直結型直流増幅回路
１１１〜１１５・・・増幅手段としてのフィルタ増幅回路
１１６〜１２０、１３１・・・スイッチ手段としてのスイッチ
１２１〜１２５・・・遅延手段としての遅延回路
１２６・・・脈波情報取得手段を構成する検波手段としての包絡線検波回路
１２７・・・脈波情報取得手段を構成する低周波増幅手段としての低周波増幅回路
１２８・・・脈波情報取得手段を構成するＡ／Ｄ変換手段としてのＡ／Ｄ変換回路
１２９・・・脈波情報取得手段を構成する演算手段としての脈拍数演算回路
１３０・・・脈波情報取得手段を構成する表示手段としての表示装置
１３２・・・制御手段を構成するスイッチ手段としてのスイッチ
Ｒ１３・・・制御手段を構成する第１の抵抗
Ｒ１４・・・制御手段を構成する抵抗
Ｒ５２・・・制御手段を構成する第２の抵抗
Ｔｒ２・・・電流可変手段を構成するトランジスタ
Ｔｒ３・・・電流可変手段を構成するカスコードトランジスタ
【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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