(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の検出部位から脈波波形を検出する脈波検出手段と、
前記脈波検出手段の近傍に取り付けられ、前記検出部位に光を照射する発光部とその反射光を受光する受光部とからなる位置決めセンサと、
前記位置決めセンサおよび前記脈波検出手段と、
前記検出部位との相対位置関係を変更する位置変更手段と、
前記位置決めセンサから出力される脈波波形の振幅極性を検出する極性検出手段と、
前記極性検出手段の検出結果を告知する告知手段と
を備えることを特徴とする脈波検出装置。
【請求項２】
生体の検出部位から脈波波形を検出する脈波検出手段と、
前記脈波検出手段の近傍に取り付けられ、前記検出部位に光を照射する発光部とその反射光を受光する受光部とからなる位置決めセンサと、
前記位置決めセンサから出力される脈波波形の振幅極性を検出する極性検出手段と、
前記極性検出手段によって検出される振幅極性が反転するように、前記位置決めセンサおよび前記脈波検出手段と前記検出部位との相対位置関係を変更する位置変更手段と
を備えることを特徴する脈波検出装置。
【請求項３】
前記位置決めセンサによって検出される脈波波形から体動を除去して体動除去脈波波形を生成する体動除去手段を備え、
前記極性検出手段は、前記体動除去脈波波形に基づいて極性を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の脈波検出装置。
【請求項４】
生体の検出部位から脈波波形を検出する脈波検出手段と、
前記脈波検出手段の近傍に取り付けられ、前記検出部位に光を照射する発光部とその反射光を受光する受光部とからなる位置決めセンサと、
前記位置決めセンサと前記検出部位との相対位置関係を変更する位置変更手段と、
前記位置決めセンサから出力される脈波波形の振幅極性を検出する極性検出手段と、
前記位置決めセンサから出力される脈波波形の振幅を検出する振幅検出手段と、
前記極性検出手段の検出結果と前記振幅検出手段の検出結果を告知する告知手段と
を備えることを特徴とする脈波検出装置。
【請求項５】
生体の検出部位から脈波波形を検出する脈波検出手段と、
前記脈波検出手段の近傍に取り付けられ、前記検出部位に光を照射する発光部とその反射光を受光する受光部とからなる位置決めセンサと、
前記位置決めセンサおよび前記脈波検出手段と、
前記検出部位との相対位置関係を変更する位置変更手段と、
前記位置決めセンサから出力される脈波波形の振幅極性を検出する極性検出手段と、
前記位置決めセンサから出力される脈波波形の振幅を検出する振幅検出手段と、
前記極性検出手段によって検出される振幅極性が反転し、かつ、前記振幅検出手段によって検出される振幅が最大となるように、前記位置決めセンサおよび前記脈波検出手段と、
前記検出部位との相対位置関係を変更する位置変更手段と
を備えることを特徴とする脈波検出装置。
【請求項６】
前記位置決めセンサからの脈波波形から体動を除去して体動除去脈波波形を生成する体動除去手段を備え、
前記極性検出手段は前記体動除去脈波波形に基づいて極性を検出するとともに、前記振幅検出手段は前記体動除去脈波波形に基づいて振幅を検出する
ことを特徴とする請求項４または５に記載の脈波検出装置。
【請求項７】
前記体動除去手段は、
前記生体の体動を検出する体動検出部と、
前記体動検出部によって検出された体動波形の周波数解析を行う第１の周波数解析部と、
前記位置決めセンサからの脈波波形の周波数解析を行う第２の周波数解析部と、
前記第１の周波数解析部によって解析された周波数解析結果と、
前記第２の周波数解析部によって解析された周波数解析結果とを比較して、前記体動除去脈波波形を生成する体動除去部と
を備えたことを特徴とする請求項３または６に記載の脈波検出装置。
【請求項８】
前記第１の周波数解析部と前記第２の周波数解析部は、ＦＦＴを用いて周波数解析を行うことを特徴とする請求項７に記載の脈波検出装置。
【請求項９】
前記位置変更手段は、少なくともＦＦＴが行える最小単位時間以上の停止時間をもって移動することを特徴とする請求項８に記載の脈波検出装置。
【請求項１０】
前記第１の周波数解析部と前記第２の周波数解析部は、ウエーブレット変換を用いて周波数解析を行うことを特徴とする請求項７に記載の脈波検出装置。
【請求項１１】
前記体動除去手段は、
前記位置決めセンサからの脈波波形の周波数解析を行う周波数解析部と、
前記周波数解析部によって解析された周波数解析結果のうち低域成分を除去した周波数成分に基づいて、前記体動除去脈波波形を生成する体動分離部と
を備えたことを特徴とする請求項３または６に記載の脈波検出装置。
【請求項１２】
前記周波数解析部は、ＦＦＴまたはウエーブレット変換を用いて周波数解析を行うことを特徴とする請求項１１に記載の脈波検出装置。
【請求項１３】
前記脈波検出手段は、圧力センサであることを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の脈波検出装置。
【請求項１４】
前記脈波検出手段は、光学式センサであることを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の脈波検出装置。
【請求項１５】
前記脈波検出手段と前記位置決めセンサとを兼用したことを特徴とする請求項１４に記載の脈波検出装置。
【請求項１６】
前記脈波検出手段と前記位置決めセンサとの検出波長を、３００ｎｍから６００ｎｍの波長領域中に設定したことを特徴とする請求項１５に記載の脈波検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脈波を検出する脈波検出装置に関し、特に操作者の熟練度などによらず安定な脈波の検出ができる脈波検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脈波検出装置の一つとして、橈骨動脈波を検出するものがある。この種の装置においては、橈骨動脈近傍の表皮の圧力の変化を圧力センサを用いて検出し、これにより脈波を測定する。この場合、橈骨動脈上の表皮に置いたセンサに加わる圧力の変化を検出しているので、安定した脈波検出を行うためには、３０ｍｍＨｇから８０ｍｍＨｇの押圧力を加える必要があり、被験者にとって圧迫感が強いという問題があった。
【０００３】
例えば、米国特許NO.4951679に示される発明においては、橈骨動脈の近傍に配置させた圧力センサを腕に対して押圧し、さらに、この押圧力を順次変化させて、検出信号の振幅が最大になる押圧力を検出する。そして、その押圧力において、脈波の検出を行っている。この場合、最適な押圧力を設定することができ、必要以上の圧力がかかることを防止することはできるが、いずれにしても、腕に所定の圧力をかけることには変わりなく、圧迫感が強いという問題は解消しない。
【０００４】
これに対して、強い押圧力を加える必要のない脈波検出装置として、超音波を用いるものや、光（赤外線、レーザ光など）を用いるものがある。超音波の反射波を用いる脈波検出装置にあっては、超音波を出射するプローブを被検者の腕の外側方向より当て、動脈血管などで反射した超音波をそのプローブで受信して脈波の測定を行う。
【０００５】
一方、光を用いて脈波を検出する脈波検出装置においては、例えば、発光ダイオードから体内に向けて光を送出し、その反射光（皮下組織などによる反射光）の光量を検出する。この場合、発光ダイオードから放射された光の一部は、血管内のヘモグロビンに吸収されるため、その反射光量は血管内の血液容量に関係したものとなり、脈波として検出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、超音波を用いた従来の脈波検出装置では、超音波を送波および受波するプローブと血流のなす角度に応じて反射波の検出値が変化する。そして、プローブの操作においては、血流に対し一定角度を維持するのが難しく、安定した脈波の測定が困難であった。例えば、プローブを被験者の腕の掌側に当てた場合は、そのプローブの位置が動脈血管に対して数ミリずれただけで、脈波の検出が困難となってしまう。また、そのプローブを被験者の腕の背側に当てた場合は、脈波の検出に必要なＳＮ比を確保することができない。
【０００７】
また、レーザや発光ダイオードを用いる装置においても、照射光が動脈に照射されなければ、脈波波形の検出に必要なＳＮ比を確保することができなかったり、あるいは、安定した脈波波形を検出することができない。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、操作者に圧迫感を強いることなく、かつ、操作者の熟練度などの影響を受けず正確で安定した脈波を検出することができる脈波検出装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明にあっては、生体の検出部位から脈波波形を検出する脈波検出手段と、前記脈波検出手段の近傍に取り付けられ、前記検出部位に光を照射する発光部とその反射光を受光する受光部とからなる位置決めセンサと、前記位置決めセンサおよび前記脈波検出手段と、前記検出部位との相対位置関係を変更する位置変更手段と、前記位置決めセンサから出力される脈波波形の振幅極性を検出する極性検出手段と、前記極性検出手段の検出結果を告知する告知手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明にあっては、生体の検出部位から脈波波形を検出する脈波検出手段と、前記脈波検出手段の近傍に取り付けられ、前記検出部位に光を照射する発光部とその反射光を受光する受光部とからなる位置決めセンサと、前記位置決めセンサから出力される脈波波形の振幅極性を検出する極性検出手段と、前記極性検出手段によって検出される振幅極性が反転するように、前記位置決めセンサおよび前記脈波検出手段と前記検出部位との相対位置関係を変更する位置変更手段とを備えることを特徴する。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明にあっては、前記位置決めセンサによって検出される脈波波形から体動を除去して体動除去脈波波形を生成する体動除去手段を備え、前記極性検出手段は、前記体動除去脈波波形に基づいて極性を検出することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明にあっては、生体の検出部位から脈波波形を検出する脈波検出手段と、前記脈波検出手段の近傍に取り付けられ、前記検出部位に光を照射する発光部とその反射光を受光する受光部とからなる位置決めセンサと、前記位置決めセンサと前記検出部位との相対位置関係を変更する位置変更手段と、前記位置決めセンサから出力される脈波波形の振幅極性を検出する極性検出手段と、前記位置決めセンサから出力される脈波波形の振幅を検出する振幅検出手段と、前記極性検出手段の検出結果と前記振幅検出手段の検出結果を告知する告知手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明にあっては、生体の検出部位から脈波波形を検出する脈波検出手段と、前記脈波検出手段の近傍に取り付けられ、前記検出部位に光を照射する発光部とその反射光を受光する受光部とからなる位置決めセンサと、前記位置決めセンサおよび前記脈波検出手段と、前記検出部位との相対位置関係を変更する位置変更手段と、前記位置決めセンサから出力される脈波波形の振幅極性を検出する極性検出手段と、前記位置決めセンサから出力される脈波波形の振幅を検出する振幅検出手段と、前記極性検出手段によって検出される振幅極性が反転し、かつ、前記振幅検出手段によって検出される振幅が最大となるように、前記位置決めセンサおよび前記脈波検出手段と、前記検出部位との相対位置関係を変更する位置変更手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明にあっては、前記位置決めセンサからの脈波波形から体動を除去して体動除去脈波波形を生成する体動除去手段を備え、前記極性検出手段は前記体動除去脈波波形に基づいて極性を検出するとともに、前記振幅検出手段は前記体動除去脈波波形に基づいて振幅を検出することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７に記載の発明にあっては、前記体動除去手段は、前記生体の体動を検出する体動検出部と、前記体動検出部によって検出された体動波形の周波数解析を行う第１の周波数解析部と、前記位置決めセンサからの脈波波形の周波数解析を行う第２の周波数解析部と、前記第１の周波数解析部によって解析された周波数解析結果と、前記第２の周波数解析部によって解析された周波数解析結果とを比較して、前記体動除去脈波波形を生成する体動除去部とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明にあっては、前記第１の周波数解析部と前記第２の周波数解析部は、ＦＦＴを用いて周波数解析を行うことを特徴とする。
また、請求項９に記載の発明にあっては、前記位置変更手段は、少なくともＦＦＴが行える最小単位時間以上の停止時間をもって移動することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１０に記載の発明にあっては、前記第１の周波数解析部と前記第２の周波数解析部は、ウエーブレット変換を用いて周波数解析を行うことを特徴とする。
また、請求項１１に記載の発明にあっては、前記体動除去手段は、前記位置決めセンサからの脈波波形の周波数解析を行う周波数解析部と、前記周波数解析部によって解析された周波数解析結果のうち低域成分を除去した周波数成分に基づいて、前記体動除去脈波波形を生成する体動分離部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１２に記載の発明にあっては、前記周波数解析部は、ＦＦＴまたはウエーブレット変換を用いて周波数解析を行うことを特徴とする。
また、請求項１３に記載の発明にあっては、前記脈波検出手段は、圧力センサであることを特徴とする。
また、請求項１４に記載の発明にあっては、前記脈波検出手段は、光学式センサであることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１５に記載の発明にあっては、前記脈波検出手段と前記位置決めセンサとを兼用したことを特徴とする。
また、請求項１６に記載の発明にあっては、前記脈波検出手段と前記位置決めセンサとの検出波長を、３００ｎｍから６００ｎｍの波長領域中に設定したことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
Ａ．原理
まず、本発明に係わる橈骨動脈の位置検出方法について説明する。図１は、橈骨動脈の立体模型図である。血液は内皮１００の中を流れる。内皮１００は内膜１０１に覆われており、その外側には内弾性板１０２が形成されている。内弾性板１０２と外弾性板１０４の間には、内膜１０３が形成されている。内膜１０３は密に並んだ平滑筋で構成されている。外弾性板１０４の外側には外膜１０５が形成されており、外膜１０５の内部に細動脈ＡＲが形成されている。橈骨動脈が収縮すると、内弾性板１０２，外弾性板１０４は強く波うち、それが拡張するとまっすぐ伸びる。こうした脈動によって橈骨動脈は血液を組織に供給するが、橈骨動脈自体にも血液を供給する必要がある。この役割を担うのが、細動脈ＡＲである。
また、図２は、橈骨動脈、細動脈および毛細血管の関係を模式的に示す断面図である。この図において、ＲＡは、内皮１００と内膜１０１からなる橈骨動脈の内壁、ＡＲは細動脈、ＣＡ，ＣＡ’は毛細血管、Ｓは皮膚である。図に示すように、橈骨動脈の内壁ＲＡの外側には細動脈ＡＲが形成されており、また、皮膚Ｓの内部には多数の毛細血管ＣＡ，ＣＡ’が形成されている。この例では、橈骨動脈の内壁ＲＡと皮膚Ｓの間にある毛細血管に符号ＣＡ’を、橈骨動脈の内壁ＲＡから離れた位置にある毛細血管に符号ＣＡをふしてある。
毛細血管ＣＡ，ＣＡ’は網目状になっており、橈骨動脈によって運ばれた血液を組織の隅々にまで供給している。このため、橈骨動脈から検出される脈波波形と毛細血管ＣＡから検出される脈波波形は、多少の時間遅れがあるものの、その振幅極性は一致している。
【００２２】
ところで、橈骨動脈には、心臓の収縮拡張によって送り出される血液流が流れるので、図３に示すような脈動が末梢部に向けて８〜１６ｍ／ｓで進行していく。ここで、位置Ｘ１のように橈骨動脈の内壁ＲＡが脈動によって拡張すると、その近傍にある細動脈ＡＲと毛細血管ＣＡ’は橈骨動脈の内壁ＲＡに圧迫されて虚血状態となる。一方、位置Ｘ２のように橈骨動脈の内壁ＲＡが拡張していない状態にあっては、細動脈ＡＲと毛細血管ＣＡ’は橈骨動脈の内壁ＲＡに圧迫されないので、通常の血液流が流れる。
【００２３】
このため、橈骨動脈の脈波波形と細動脈ＡＲおよび毛細血管ＣＡ’の脈波波形は、その振幅極性が反転したものとなる。一方、上述したように橈骨動脈の脈波波形と毛細血管ＣＡの脈波波形では、振幅極性が一致したものとなる。したがって、毛細血管ＣＡの脈波波形と細動脈ＡＲの脈波波形は、その振幅極性が反転したものとなる。図４（ａ）は毛細血管ＣＡの脈波波形を、図４（ｂ）は細動脈ＡＲの脈波波形を各々示したものである。
【００２４】
手腕の周りの皮膚Ｓの上から、ごく浅い内部の脈波波形を計測すると、図２に示すように毛細血管ＣＡの脈波波形が計測される領域Ｗ１，Ｗ３と、細動脈ＡＲおよび毛細血管ＣＡ’の脈波波形が計測される領域Ｗ２がある。ここで、位置Ｘｓから位置Ｘｅに向けて（周方向に）脈波波形を計測していくと、領域Ｗ２において脈波波形の振幅極性が反転することとなる。したがって、脈波波形の振幅極性が反転する位置を検知することによって、橈骨動脈の位置を特定することができる。
【００２５】
本発明者らは、以上説明したように医学的な見地から毛細血管ＣＡ，ＣＡ’、橈骨動脈の内壁ＲＡ、および細動脈ＡＲを考察した結果に着目して、橈骨動脈の位置を簡易に特定する脈波検出法を開発した。この脈波検出法の要点は、脈波検出手段を用いて生体の検出部位から脈波波形を検出する際に、脈波検出手段の近傍に取り付けられ、検出部位に光を照射する発光部とその反射光を受光する受光部とからなる位置決めセンサを設け、位置決めセンサから出力される脈波波形に基づいて、脈波検出手段と検出部位との相対位置関係を変更するものである。
【００２６】
Ｂ．機能構成
次に、本実施形態に係わる脈波検出装置の機能を説明する。図５は本実施形態に係わる脈波検出装置の機能ブロック図である。図において、ｆ１は脈波検出手段であって、生体の検出部位から脈波波形を検出する。例えば、光学式脈波センサや圧力センサ等が該当する。また、ｆ２は振幅検出手段であって、脈波検出手段によって検出された脈波波形の振幅値を検出する。
【００２７】
ｆ３は位置決めセンサであって、脈波検出手段ｆ１と一体に取り付けられ、検出部位に光を照射する発光部とその反射光を受光する受光部とから構成されている。この位置決めセンサｆ３によって、毛細血管ＣＡと細動脈ＲＡおよび毛細血管ＣＡ’の脈波波形が検出される。
【００２８】
また、ｆ４は極性検出手段であって、位置決めセンサｆ２から出力される脈波波形の振幅極性を検出する。これにより、脈波波形の振幅極性が反転した位置を特定することができる。また、ｆ５は位置変更手段であって、位置決めセンサｆ２および脈波検出手段ｆ１と検出部位との相対位置関係を変更する。変更の態様としては、被験者が操作するものと、極性検出手段ｆ３の検出結果に基づいて自動的に位置制御を行うものとがある。自動変更を行う場合には、図中点線で示すように、極性変更手段ｆ４によって検出された振幅極性や振幅検出手段ｆ２によって検出された振幅値に基づいて位置変更手段ｆ５は位置変更を行う。
【００２９】
また、ｆ６は告知手段であって、脈波検出手段ｆ１によって検出された脈波波形、脈波波形に基づいて求められた生体の状態を示す生態情報、極性検出手段ｆ３および振幅検出手段ｆ２検出結果等を告知する。位置変更手段ｆ４が手動によるもので構成される場合には、被験者は告知手段ｆ３によって、脈波検出手段ｆ１が適切な位置にあるか否かを知ることができる。
【００３０】
Ｃ．第１実施形態
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係わる脈波検出装置を説明する。
１．第１実施形態の構成
１−１：電気的構成
図６は、第１実施形態に係わる脈波検出装置の電気的構成を示すブロック図である。図において、１は位置決めセンサであって、毛細血管ＣＡ，ＣＡ’および細動脈ＡＲの脈波波形ＭＨを検出する。位置決めセンサ１は、図７に示すようにＬＥＤ３２（発光部）、フォトトランジスタ３３（受光部）などから構成される。この図において、スイッチＳＷがｏｎ状態となり、電源電圧が印加されると、ＬＥＤ３２から光が照射され、血管や組織によって反射された後に、フォトトランジスタ３３によって受光され、脈波波形ＭＨが検出される。ここで、ＬＥＤの発光波長は、血液中のヘモグロビンの吸収波長ピーク付近に選ばれる。このため、受光レベルは血流量に応じて変化する。したがって、受光レベルを検出することによって、脈波波形を検出できる。
【００３１】
また、ＬＥＤ３２としては、ＩｎＧａＮ系（インジウム−ガリウム−窒素系）の青色ＬＥＤが好適である。青色ＬＥＤの発光スペクトルは、例えば４５０ｎｍに発光ピークを有し、その発光波長域は、３５０ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にある。この場合には、かかる発光特性を有するＬＥＤに対応させてフォトトランジスタ３３として、ＧａＡｓＰ系（ガリウム−砒素−リン系）のフォトトランジスタを用いればよい。このフォトトランジスタ３３の受光波長領域は、例えば、主要感度領域が３００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にあって、３００ｎｍ以下にも感度領域がある。このような青色ＬＥＤとフォトトランジスタ３３とを組み合わせると、その重なり領域である３００ｎｍから６００ｎｍまでの波長領域において、脈波が検出される。この場合には、以下の利点がある。
【００３２】
まず、細動脈ＡＲは橈骨動脈の血管壁を外側から取り巻くように形成されており、また、橈骨動脈の内壁ＲＡと皮膚Ｓの間に毛細血管ＣＡ’が形成されている。このため、仮に細動脈ＡＲおよび毛細血管ＣＡ’の脈波波形ＭＨを検出する目的で照射した光が橈骨動脈の内壁ＲＡの内部まで届くと、その血液流を検出してしまう。橈骨動脈の脈波波形と毛細血管ＣＡの脈波波形の振幅極性は、上述したように同一であるから、照射光が橈骨動脈ＲＡの内部まで届くと、腕の周方向に位置決めセンサ１を移動させても、橈骨動脈の位置で脈波波形ＭＨの振幅極性の反転せず、橈骨動脈の位置を特定することができない。しかし、波長領域が７００ｎｍ以下の照射光は、生体の組織を透過しにくい傾向があり、皮膚表面から２ｍｍ〜３ｍｍ程度までしか届かない。また、橈骨動脈は、皮膚の表面から３ｍｍ以上深い所にあるのが通常である。したがって、検出光の範囲（照射光と受光感度が重複する範囲）を３００ｎｍから６００ｎｍまでの波長領域に設定すると、橈骨動脈の血液流の影響を受けることなく毛細血管ＣＡと細動脈ＡＲおよび毛細血管ＣＡ’の脈波波形ＭＨを検出することができる。
【００３３】
また同様に、外光に含まれる光のうち、波長領域が７００ｎｍ以下の光は、生体の組織を透過しにくい傾向があるため、外光が遮光部分（後述するバンド）で覆われていない皮膚に照射されても、生体の組織を介してフォトトランジスタ３３まで到達せず、検出に影響を与えない波長領域の光のみがフォトトランジスタ３３に達する。一方、３００ｎｍより低波長領域の光は、皮膚表面でほとんど吸収されるので、受光波長領域を７００ｎｍ以下としても、実質的な受光波長領域は、３００ｎｍ〜７００ｎｍとなる。したがって、検出部位を大掛かりに覆わなくとも、外光の影響を抑圧することができる。
【００３４】
また、血液中のヘモグロビンは、波長が３００ｎｍから７００ｎｍまでの光に対する吸光係数が大きく、波長が８８０ｎｍの光に対する吸光係数に比して数倍〜約１００倍以上大きい。したがって、この例のように、ヘモグロビンの吸光特性に合わせて、吸光特性が大きい波長領域（３００ｎｍから７００ｎｍ）の光を検出光として用いると、その検出値は、血量変化に応じて感度よく変化するので、血量変化に基づく脈波波形ＭＨのＳ／Ｎ比を高めることができる。
【００３５】
次に、２は手動位置変更機構であって、位置決めセンサ１の橈骨動脈に対する相対的な位置関係を手動によって変更できるようになっている。この例における手動位置変更機構２は機械的な構成であるので、この点については後述する。
【００３６】
次に、３は脈波波形ＭＨの振幅極性を検出して極性検出信号ＫＳを出力する極性検出部である。図８は、極性検出部２の回路図である。図に示すように極性検出部３は、＋Ｖ，−Ｖの電源電圧が供給されるオペアンプ３０、抵抗３１，３２から構成されている。オペアンプ３０の正入力には、その出力が抵抗３１，３２を介して正帰還されており、これによりヒシテリシスコンパレータが構成される。ヒシテリシスコンパレータは２つの閾値Ｌ１，Ｌ２（Ｌ１＞Ｌ２）を持ち、その出力信号は入力信号がＬ１を越えるとハイレベルとなり、Ｌ２を下回るとローレベルとなる。この例において、抵抗３１，３２の値をＲ１，Ｒ２とすれば、Ｌ１，Ｌ２は以下の式で与えられる。
Ｌ１＝＋Ｖ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）、Ｌ２＝−Ｖ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）
したがって、脈波波形ＭＨが閾値Ｌ１を上回れば極性検出信号ＫＳはハイレベルとなり、脈波波形ＭＨが閾値Ｌ２を上回れば極性検出信号ＫＳはローレベルとなる。
【００３７】
次に、４は表示部であって、液晶表示装置によって構成される。そこには、極性検出部２で検出された振幅極性、また、橈骨動脈の脈波波形Ｍの振幅値、脈拍数等の生態情報が表示される。振幅極性は、例えば、「＋」「−」といった記号で表示される。これにより、手動位置変更機構２を被験者が操作すると、位置決めセンサ１で検出された脈波波形ＭＨの振幅極性が表示部４に表示されるので、被験者は、振幅極性が反転した位置、すなわち、橈骨動脈の位置を知ることができる。
【００３８】
次に、５は脈波検出部であって、橈骨動脈の内壁ＲＡの脈動を脈波波形Ｍとして検出する。この例における脈波検出部５は、圧力センサによって構成されている。圧力センサは、脈動を圧力として検出するものであるから、脈波測定時に、脈波検出部５を皮膚の上から橈骨動脈ＲＡに押しつけることができるようになっている。また、８は生体情報生成部であって脈波波形Ｍに基づいて、その振幅値、脈拍数等の生体情報を生成する。
【００３９】
以上の構成によって、被験者が手動位置変更機構２を操作すると、位置決めセンサ１によって検出された脈波波形ＭＨの振幅極性が極性検出部３によって検出され、これが表示部４に表示される。橈骨動脈の内壁ＲＡの周辺にある細動脈ＡＲおよび毛細血管ＣＡ’の脈波波形は、毛細血管ＣＡの脈波波形ＭＨとその振幅極性が反転したものとなるので、被験者は、表示部４に表示される振幅極性が反転した位置を橈骨動脈の位置として認識することができる。これにより、脈波検出部５を橈骨動脈の上部に位置決めすることができる。また、より正確に位置決めを行う場合には、表示部４に表示される脈波波形Ｍの振幅値が最大になるように位置決めを行うことも可能である。
【００４０】
１−２：機械的構成
次に、図９は、本実施形態に係わる脈波検出装置の外観を示す斜視図である。この図に示すように、本実施形態は腕時計の形態をとっている。ここで、図９に示す１８は本体であり、前述した極性検出部３と表示部４を収納している。なお、本体１８には、図示せぬ時計ＩＣが設けられており、表示部４は図９に示すように、時計ＩＣが出力する時刻情報を表示する。また、１１は各種操作を行うための操作ボタンであり、例えば、脈波を測定する測定モードと時刻を表示する時計モードの切り替えなどを行う。
【００４１】
また、本体１８には、一対のバンド１３a、１３bが取り付けられており、図１０に示すように、これらを腕に巻き付け、所定の止め金具１２で止めることにより、腕に装着される。１４は、バンド１３ａ，１３ｂに沿って移動可能な矩形断面の筒状の摺動体であり、この摺動体１４内に位置決めセンサ１と脈波検出部５が設けられている。したがって、摺動体１４を移動させると、位置決めセンサ１と脈波検出部５とが一体となって移動する。また、脈波検出部５は半球状の形状をしており、位置決め時には摺動体１４の内部に陥没している。そして、脈波検出部５は、ボタン１４ａを引っ張ると突出し、押し込むと陥没するようになっている。したがって、位置決め時には、ボタン１４ａを押し込んだ状態で摺動部１４の位置を調整し、橈骨動脈の脈波波形を測定する際にボタン１４ａを引っ張って脈波検出部５を突出させる。これにより、位置決めを行う際に摺動部１４を円滑に移動させることができるので、被験者が圧迫感を受けることにならない。
【００４２】
また、位置決めセンサ１および脈波検出部５と本体１８との間には、図示せぬケーブルが設けられており、これにより、検出された脈波波形ＭＨ，Ｍが伝達されるようになっている。
【００４３】
２．第１実施形態の動作
次に、第１実施形態の動作について説明する。まず、バンド１３ａ，１３ｂを腕に巻き、止め金具１２によって固定する。そして、操作ボタン１１を操作することによって、位置決めモードに設定する。この結果、位置決めセンサ１の発光部（ＬＥＤ３２）から光が被験者の腕に照射され、その反射光が受光部（フォトトランジスタ３３）で受光される。血管を流れる血液は、上述したように光を吸収する吸光特性を持っているから、受光部が受光する反射光の光量は、毛細血管ＣＡ，ＣＡ’や細動脈ＡＲを流れる血液によって減衰する。その減衰量は、その血管における照射光が貫く部位の血液容量の関数となり、すなわち、毛細血管ＣＡ，ＣＡ’や細動脈ＡＲを流れる血液の脈波に対応したものとなる。
【００４４】
ここで、摺動体１４が図２に示す位置Ｘｓにあり、これを位置Ｘｅまで移動させるものとする。この場合、位置決めセンサ１によって検出される脈波波形ＭＨは、摺動体１４の移動速度にもよるが、十分低速で移動させたとすると、図１１（ａ）に示す脈波波形ＭＨとなる。なお、同図（ａ）に示すＬ１，Ｌ２は、極性検出部３に用いられるヒシテリシスコンパレータの閾値である。
【００４５】
ヒシテリシスコンパレータの出力は、脈波波形ＭＨの振幅が閾値Ｌ１を越えるとハイレベルとなり、閾値Ｌ２を下回るとローレベルになるから、振幅極性検出信号ＫＳは同図（ｂ）に図示したものとなる。ここで、振幅極性検出信号ＫＳがハイレベルの期間Ｔ１，Ｔ３は図２に示す領域Ｗ１，Ｗ３に対応し、一方、ローレベル期間Ｔ２は図２に示す領域Ｗ２に対応する。
【００４６】
この場合、期間Ｔ１，Ｔ３においては表示部４に「＋」が、期間Ｔ２においては表示部４に「−」が表示されるが、摺動体１４の移動距離に対して橈骨動脈の太さは小さいから、期間Ｔ２はごく短い期間となる。したがって、被験者は表示部４に表示される振幅極性を見ながら摺動体１４を移動させることによって、橈骨動脈ＲＡの位置を知ることができる。
【００４７】
このようにして、橈骨動脈の上に摺動体１４を移動させた後、図９に示すボタン１４ａを引っ張ると、脈波検出部５が腕の側に突出する。ここで、脈波検出部５と位置決めセンサ１は摺動体１４の回動方向と垂直方向に取り付けられているから、位置決めセンサ１と脈波検出部５は橈骨動脈の上に位置する。したがって、脈波検出部５は、橈骨動脈を正確に押圧することができる。
【００４８】
この後、操作ボタン１１を操作することによって、脈波検出モードに設定されると、表示部４には脈波検出部５によって検出された脈波波形Ｍの振幅値が表示される。ここで、被験者は脈波波形Ｍの振幅が最大となるように、摺動体１４の位置を微調整することによって、より正確な脈波波形Ｍを検知することができる。
【００４９】
３．第１実施形態の変形例
（１）告知手段の一例
前述のように、本実施形態によれば、表示によって脈波検出部５と橈骨動脈の位置関係を操作者に告知するようにしたが、これに代えて音によって告知するように構成してもよい。すなわち、極性検出部３の振幅極性検出信号ＫＳに基づいて発音を行う発音手段ＶＯを設けてもよい。そして、発音手段においては、例えば、振幅極性検出信号ＫＳのレベルに応じて、音量、音高、音色、などの音の属性を変えることによって、脈波検出部５と橈骨動脈ＲＡの位置関係を告知するように構成する。また、音の発音間隔、例えば、ピッピッピという電子音の発音間隔などを変化させることによって告知してもよい。
【００５０】
（２）脈波検出部５の位置決め方法の一例
前述のように、本実施形態によれば、表示部４の表示を見ながら、脈波検出部５の位置を良好に設定することができるが、腕に装着した際の当初の位置決めにおいても、できるだけ橈骨動脈付近を貫通するようにした方が好適である。そこで、一応の目安として、バンド１３ａにマークを付けるとよい。すなわち、図１０に示すように、バンド１３ａに所定の間隔で目盛り１３ｍ、１３ｍ……を付けておき、摺動体１４がどの目盛りの位置のときに伝送路Ｌが良い位置に達したかを覚えておく。そして、バンド１３ａ，１３ｂを腕に装着した直後に、摺動体１４の位置をその目盛り位置に調整する。このようにすれば、測定モードに移行した後の摺動体１４の調整量が少なくて済み、測定が迅速に行える。
【００５１】
Ｃ．第２実施形態
１．第２実施形態の構成
図１２は、第２実施形態に係わる脈波検出装置の電気的構成を示すブロック図である。本実施形態は、前述の第１実施形態の構成における摺動体１４（手動位置変更機構２）に代えて、自動位置変更機構１０と制御部６を設けたものである。
自動位置変更機構１０は、位置決めセンサ１および脈波検出部５を腕の周方向（橈骨動脈ＲＡに対して直交する方向）に駆動するものであり、制御部６によって駆動される。制御部６は、振幅極性信号ＫＳに基づいて、その振幅極性が反転する中央に位置決めセンサ１および脈波検出部５が位置するようにパルス駆動信号ＤＳを生成する。
【００５２】
ここで、図１３は、自動位置変更機構１０の外観を示す正面図（皮膚側）であり、図示のようにバンド１３ｂが貫通している。自動位置変更機構１０の内部は、リニアパルスモータの構成になっており、図示の１０ｂはそのスライダである。このリニアパルスモータは、パルス駆動信号ＤＳによって内部コイルの励磁条件を変更し正確に一定ピッチづつ直線的に歩進するようになっている。スライダ１０ｂには、皮膚側に可動部１０ｃが設けられており、この可動部１０ｃに位置決めセンサ１と脈波検出部５が取り付けられている。可動部１０ｃは、溝１０ａに沿って図面左右方向に１ｃｍ程度のストロークで移動自在である。
【００５３】
２．第２実施形態の動作
以上の構成において、位置決めモードが設定されると、制御部６は、自動位置変更機構１０を初期化するように駆動信号ＤＳを出力する。具体的には、図１３に示す可動部１０ｃをみぞ１０ａの右端に移動させる。
【００５４】
この後、制御部６は可動部１０ｃを右から左へ一定の速度で移動させるように自動位置変更機構１０を制御する。この場合、可動部１０ｃの移動速度は、脈波波形ＭＨの反転を検出できるように設定される。可動部１０ｃが移動を開始すると、位置決めセンサ１からの脈波波形ＭＨに基づいて、極性検出部３はその振幅極性を検出し、振幅極性信号ＫＳを生成する。
【００５５】
振幅極性信号ＫＳが制御部６に供給されると、制御部６は振幅極性信号ＫＳが反転するまで、可動部１０ｃを左方向へ移動させるように制御する。橈骨動脈の内壁ＲＡの血管径は、可動部１０ｃのストローク（１ｃｍ）に対して小さく、また、バンド１３ｂに対する自動位置変更機構１０の取り付け位置は、自動位置変更機構１０の中心が橈骨動脈と略一致するように設定される。このため、可動部１０ｃの初期化時に位置決めセンサ１が橈骨動脈の上部に位置することはごく稀であり、可動部１０ｃは初期化時に図２に示す位置Ｘｓに位置する。したがって、初期化位置から可動部１０ｃが移動を開始すると、まず、毛細血管ＣＡの脈波波形ＭＨが位置決めセンサ１によって検出される。そして、さらに可動部１０ｃが移動すると、細動脈ＡＲおよび毛細血管ＣＡ’の脈波波形ＭＨが検出される。ここで、毛細血管ＣＡの脈波波形ＭＨと細動脈ＡＲおよび毛細血管ＣＡ’の脈波波形ＭＨとの振幅極性は反転するから、振幅極性信号ＫＳが反転した時、可動部１０ｃは橈骨動脈の左端上部に位置している。
【００５６】
制御部６は振幅極性信号ＫＳの反転を検知すると、パルス駆動信号ＤＳのパルス数のカウントを開始し、振幅極性信号ＫＳの振幅極性が再反転するまでカウントを行う。振幅極性信号ＫＳが再反転するのは、位置決めセンサ１によって検出される脈波波形ＭＨが、細動脈ＡＲおよび毛細血管ＣＡ’から毛細血管ＣＡに切り替わった時である。すなわち、このタイミングにおいて、可動部１０ｃは橈骨動脈の右端上部に位置している。
【００５７】
この後、制御部６は、カウントされたパルス駆動信号ＤＳのパルス数を半分にし、このパルス数だけ可動部１０ｃを逆方向に移動させるようにパルス駆動信号ＤＳを生成する。これにより、可動部１０ｃを橈骨動脈の真上に移動させることができる。
【００５８】
次に、制御部６は、可動部１０ｃに設けられた脈波検出部５を突出せるように制御信号ＣＳを生成して自動位置変更機構１０に供給する。この制御信号ＣＳを自動位置変更機構１０が検知すると、自動位置変更機構１０は、脈波検出部５を皮膚側に突出させる。これにより、脈波検出部５によって橈骨動脈の脈波波形Ｍが検出される。
【００５９】
以上の動作の結果、脈波検出部５は、脈波波形Ｍが最大になる位置に制御される。本実施形態においては、圧力センサによって位置決めする装置（例えば、米国特許NO.4951679）と異なり、位置決めを行う際には、脈波検出部５を表皮に押しつけていないので、可動部１０ｃを腕の表皮に沿って移動させる力は少なくて済む。したがって、一般的なリニアパルスモータのトルクで十分にサーボ制御が可能である。また、動脈血管の径から、可動部１０ｃの移動距離は１ｃｍ程度あれば、十分に脈波検出部５の最適位置を見つけることができる。
【００６０】
３．第２実施形態の変形例
（１）第２実施形態においては、表示部４における振幅値の表示を省略してもよい。これは、装置がサーボ機構によって自動的に脈波検出部５を最適位置にするので、利用者が振幅値をモニタしなくてもよいからである。ただし、表示部４で振幅値を表示すれば、サーボ機構の動作状況を知ることができ、また、仮にサーボ機構が故障した場合には、手動によって脈波検出部５の位置を最適化することができる。
【００６１】
（２）第２実施形態において、脈波検出部５で検出される脈波波形Ｍの振幅値を制御部６に供給し（図１２中の点線を参照）、この振幅値と振幅極性信号ＫＳに基づいてパルス駆動信号ＤＳを生成してもよい。この場合、制御部６は振幅極性信号ＫＳの反転を検知すると、制御信号ＣＳを自動位置変更機構１０に供給する。制御信号ＣＳを自動位置変更機構１０が検知すると、自動位置変更機構１０は、脈波検出部５を皮膚側に突出させる。これにより、脈波検出部５によって橈骨動脈の脈波波形Ｍが検出される。この後、制御部６は、可動部１０ｃを右に１ピッチ移動させ、脈波波形Ｍの振幅値が大きくなるか否かを判定する。仮に大きくなっていたら、さらに、１ピッチ右に移動させ、振幅値が大きくなるか否かを測定する。以後同様にして、右に移動させて行き、振幅値が小さくなったときは、１ピッチ左に戻って移動を終了する。以上の動作の結果、脈波検出部５は、脈波波形Ｍの振幅が最大になる位置に制御される。
【００６２】
ところで、ランニング等の運動中にあっては、腕に巻き付けたベルトが腕の振りよってずれることがある。このような場合、脈波検出部５の位置が橈骨動脈ＲＡの真上からずれてしまい、脈波波形ＭのＳＮ比が劣化することが起こりうる。そこで、制御部６において、脈波波形Ｍの振幅値が過去の平均した振幅値からある値を越えて低下したこと検知し、これをトリガとして、再度、上述した振幅値に基づく脈波検出部５の位置変更を行うようにしてもよい。
【００６３】
Ｃ：第３実施形態
上述した第１，第２実施形態は、位置決めセンサ１で検出された脈波波形ＭＨの振幅極性を検出し、この検出結果に基づいて脈波検出部５の位置決めを行うものであった。ところで、運動時には毛細血管ＣＡ，ＣＡ’や細動脈ＡＲを流れる血液流は体動の影響を受けるため、脈波波形ＭＨに体動成分が重畳し、脈波波形ＭＨの振幅が脈動とは無関係に大きく変動する。このような場合、位置決めセンサ１の出力に基づいて振幅極性を判定すると、体動の影響を受けて振幅極性を正確に判定できないこともある。そこで、第３実施形態にあっては、体動成分を除去した後に振幅極性を検出することにより、体動がある場合であっても正確に脈波検出部５の位置決めを行うようにしている。
【００６４】
第３実施形態に係わる脈波検出装置の電気的構成を図１４に示す。この脈波検出装置の構成は、位置決めセンサ１と極性検出部３との間に体動除去手段７を設けた点を除いて、上述した第２実施形態の脈波検出装置と同様である。体動除去手段７は、脈波波形ＭＨから体動波形を除去して体動除去脈波波形ＭＨ’を生成する。体動除去手段７の具体的な構成としては、以下の構成例がある。
【００６５】
１．構成例１
図１５は、体動除去手段７の構成例１を示すブロック図である。図において、７０は体動検出部であって、本体１８（図９参照）の内部に設けられ、加速度センサ等で構成される。体動検出部７０によって、生体の体動を示す体動波形ＴＨが検出される。
また、７１は第１の周波数解析部であって、体動波形ＴＨに周波数解析を施して、体動解析データＴＫＤを生成する。一方、７２は第２の周波数解析部であって、脈波波形ＭＨに周波数解析を施して、脈波解析データＭＫＤを生成する。周波数解析の手法には、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）の他、ウエーブレット変換等がある。この例にあっては、ウエーブレット変換を一例として説明する。
【００６６】
一般に、信号を時間と周波数の両面から同時に捉える時間周波数解析において、ウエーブレットは信号の部分を切り出す単位となる。ウエーブレット変換は、この単位で切り出した信号各部の大きさを表している。ウエーブレット変換を定義するために基底関数として、時間的にも周波数的にも局在化した関数ψ（ｘ）をマザー・ウエーブレットとして導入する。ここで、関数ｆ（ｘ）のマザー・ウエーブレットψ（ｘ）によるウエーブレット変換は次のように定義される。
【数１】
0003820699.tif 000002
【００６７】
数１においてｂは、マザー・ウエーブレットψ（ｘ）をトランスレート（平行移動）する際に用いるパラメータであり、一方、ａはスケール（伸縮）する際のパラメータである。したがって、数１においてウエーブレットψ（（ｘ−ｂ）／ａ）は、マザー・ウエーブレットψ（ｘ）をｂだけ平行移動し、ａだけ伸縮したものである。この場合、スケールパラメータａに対応してマザー・ウエーブレットψ（ｘ）の幅は伸長されるので、１／ａは周波数に対応するものとなる。
【００６８】
ここで、第１の周波数解析部７１の詳細な構成について説明する。図１６は第１の周波数解析部７１の詳細な構成を示すブロック図である。なお、第２の周波数解析部７２も第１の周波数解析部７１と同様に構成される。この第１の周波数解析部７１は、上記した数１の演算処理を行う構成であって、クロックＣＫが供給され、クロック周期で演算処理が行われるようになっている。図示するように第１の周波数解析部７１は、マザー・ウエーブレットψ（ｘ）を記憶する基底関数記憶部Ｗ１、スケールパラメータａを変換するスケール変換部Ｗ２、バッファメモリＷ３、トランスレートを行う平行移動部Ｗ４および乗算部Ｗ５から構成される。なお、基底関数記憶部Ｗ１に記憶するマザー・ウエーブレットψ（ｘ）としては、ガボールウエーブレットの他、メキシカンハット、Ｈａａｒウエーブレット、Ｍｅｙｅｒウエーブレット、Ｓｈａｎｎｏｎウエーブレット等が適用できる。
【００６９】
まず、基底関数記憶部Ｗ１からマザー・ウエーブレットψ（ｘ）が読み出されると、スケール変換部Ｗ２はスケールパラメータａの変換を行う。ここで、スケールパラメータａは周期に対応するものであるから、ａが大きくなると、マザー・ウエーブレットψ（ｘ）は時間軸上で伸長される。この場合、基底関数記憶部Ｗ１に記憶されるマザー・ウエーブレットψ（ｘ）のデータ量は一定であるので、ａが大きくなると単位時間当たりのデータ量が減少してしまう。スケール変換部Ｗ２は、これを補うように補間処理を行うとともに、ａが小さくなると間引き処理を行って、関数ψ（ｘ／ａ）を生成する。このデータはバッファメモリＷ３に一旦格納される。
【００７０】
次に、平行移動部Ｗ４はバッファメモリＷ３からトランスレートパラメータｂに応じたタイミングで関数ψ（ｘ／ａ）を読み出すことにより、関数ψ（ｘ／ａ）の平行移動を行い関数ψ（ｘ−ｂ／ａ）を生成する。
【００７１】
次に、乗算部Ｗ５には、図示せぬＡ／Ｄ変換器を介して体動波形ＴＨをＡ／Ｄ変換して得た体動波形データＴＨＤが供給される。乗算部Ｗ４は、変数１／ａ1/2、関数ψ（ｘ−ｂ／ａ）および体動波形データＴＨＤを乗算してウエーブレット変換を行い、体動解析データＴＫＤを生成する。この例において、体動波形データＴＫＤは、０Ｈｚ〜０．５Ｈｚ、０．５Ｈｚ〜１．０Ｈｚ、１．０Ｈｚ〜１．５Ｈｚ、１．５Ｈｚ〜２．０Ｈｚ、２．０Ｈｚ〜２．５Ｈｚ、２．５Ｈｚ〜３．０Ｈｚ、３．０Ｈｚ〜３．５Ｈｚ、３．５Ｈｚ〜４．０Ｈｚといった周波数領域に分割されて出力される。なお、第２の周波数解析部７２も、第１の周波数解析部７１と同様に構成される。
【００７２】
次に、図１５に示す７３は体動除去部であって、脈波解析データＭＫＤから体動解析データＴＫＤを減算して、体動除去脈波解析データＭＫＤ’を生成し、これに逆ウエーブレット変換、Ｄ／Ａ変換を施して体動除去脈波波形ＭＨ’を生成する。逆ウエーブレット変換は、上述したウエーブレット変換と相補的な関係にあり、そこでは以下に示す数２の演算がなされる。
【数２】
0003820699.tif 000003
【００７３】
ここで、構成例１の動作を図面を参照しつつ説明する。この例では、使用者が手でコップを持ち上げた後、これを元の位置に戻した場合を想定する。この場合、図１７（ａ）に示す脈波波形ＭＨが脈波検出部５によって検出され、また、同時に図１７（ｂ）に示す体動波形ＴＨが体動検出部７０によって検出されたものとする。
【００７４】
ここで、体動波形ＴＨは、時刻Ｔ１から増加しはじめ、時刻Ｔ２で正のピークとなり、その後、次第に減少して時刻Ｔ２でレベル０を通過し、時刻Ｔ３で負のピークに達し、時刻Ｔ４でレベル０に戻っている。ところで、体動波形ＴＨは加速度センサ等によって検出されるため、時刻Ｔ３は使用者がコップを最大に持ち上げた時刻に対応し、時刻Ｔ１は持上開始時刻に対応し、また、時刻Ｔ４は持上終了時刻に対応する。したがって、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までの期間が体動が存在する期間となる。なお、図１６（ｃ）は仮に体動がなかったとした場合の脈波波形ＭＨ’である。また、この例において、脈波波形ＭＨの基本波周波数は、１．３Ｈｚとなっている。
【００７５】
次に、図１８〜図２０を参照して、図１７に示す期間Ｔｃにおける脈波検出装置の動作を説明する。図１８は期間Ｔｃにおける脈波解析データＭＫＤを示し、図１８に期間Ｔｃにおける体動解析データＴＫＤを示す。この図から、体動波形ＴＨには、０．０Ｈｚ〜１．０Ｈｚの周波数領域において比較的大きなレベルの周波数成分が存在していることが判る。
【００７６】
脈波解析データＭＫＤと体動解析データＴＫＤが、体動除去部７３に供給されると、体動除去部７３は、脈波解析データＭＫＤから体動解析データＴＫＤを減算して、図２０に示す体動除去脈波解析データＭＫＤ’を生成する。これにより、体動がある場合でもその影響をキャンセルして体動除去脈波解析データＭＫＤ’を得ることができる。この後、体動除去部７３は体動除去脈波解析データＭＫＤ’に逆ウエーブレット変換を施して、図１７（ｃ）に示す体動除去脈波波形ＭＨ’を生成する。
【００７７】
このように構成例１にあっては、体動検出部７０で検出された体動波形ＴＨに基づいて、脈波波形ＭＨに重畳している体動成分を除去し体動除去脈波波形ＭＨ’を生成したので、腕の振り等の体動がある場合であっても、正確に橈骨動脈の位置を検出することが可能となる。この例は、脈波検出中に脈波波形Ｍの振幅値が最大となるように、自動位置変更機構１０をフィードバック制御する場合に好適である。
【００７８】
２．構成例２
構成例１においては、体動検出部７０によって体動波形ＴＨを検出し、体動波形ＴＨにウエーブレット変換を施した。そして、脈波波形ＭＨのウエーブレット変換の結果と、体動波形ＴＨのウエーブレット変換の結果とを比較して、脈波波形ＭＨの周波数成分に含まれている体動成分をキャンセルし体動除去脈波波形ＭＨ’を生成した。しかし、構成例１では、体動検出部７０および第１の周波数解析部７１が必要になるので、構成が複雑になる。構成例２は、この点に鑑みてなされたものである。
【００７９】
図２１は、体動除去手段７の構成例２を示すブロック図である。この例にあっては、体動除去手段７は、第２の周波数解析部７２と体動分離部７４から構成される。第２の周波数解析部７２については構成例１と同一である。体動分離部７４は、脈波解析データＭＫＤから体動成分を分離除去して体動除去脈波波形ＭＨ’を生成する。体動分離部７４は、以下に述べる体動の性質を利用している。
【００８０】
体動は、腕の上下動や走行時の腕の振り等によって生じるが、日常生活においては、人体を瞬間的に動かすことはほとんどない。このため、日常生活では、体動波形ＴＨの周波数成分はそれほど高くなく、０Ｈｚ〜１Ｈｚの範囲にあるのが通常である。この場合、脈波波形ＭＨの基本波周波数は、１Ｈｚ〜２Ｈｚの範囲にあることが多い。したがって、日常生活において、体動波形ＴＨの周波数成分は脈波波形ＭＨの基本波周波数よりも低い周波数領域にある。
【００８１】
一方、ジョギング等のスポーツ中にあっては、腕の振り等の影響があるため、体動波形ＴＨの周波数成分が幾分高くなるが、運動量に応じて心拍数が増加するため、脈波波形ＭＨの基本波周波数も同時に高くなる。このため、スポーツ中においても、体動波形ＴＨの周波数成分は脈波波形ＭＨの基本波周波数よりも低い周波数領域にあるのが通常である。
【００８２】
体動分離部７４は、この点に着目して体動成分を分離するものであり、脈波波形ＭＨの基本波成分よりも低い周波数領域を無視するように構成されている。この場合には、脈波波形ＭＨの基本波成分より高い周波数領域に体動成分が存在すると脈象の検出精度が低下する。しかしながら、上述したように体動成分は脈波波形ＭＨの基本波成分よりも低い周波数領域にある確率が高いので、高い精度で体動を除去することが可能である。すなわち、体動分離部７４は、周波数解析結果のうち低域成分を除去した周波数成分に基づいて、体動除去脈波波形ＭＨ’を生成するものである。
【００８３】
図２１において、波形整形部７４１は脈波波形ＭＨに波形整形を施して、脈波波形ＭＨと同期したリセットパルスを生成する。カウンタ７４２は図示せぬクロックパルスを計数し、前記リセットパルスによってカウント値がリセットされるようになっている。また、平均値算出回路７４３は、カウンタ７４２のカウント値の平均値を算出する。この平均値は、脈波波形ＭＨの平均周期に対応する。したがって、平均値を参照すれば、脈波波形ＭＨの基本波周波数を検知できる。
【００８４】
次に、置換回路７４４は、前記平均値に基づいて、脈波波形ＭＨの基本波周波数を含む周波数領域を特定する。例えば、前記平均値が０．７１秒を示す場合には、基本波周波数は１．４Ｈｚとなるので、特定される周波数領域は１Ｈｚ〜１．５Ｈｚとなる。この後、置換回路７４４は、特定周波数領域未満の周波数領域について、脈波解析データＭＫＤを「０」に置換して体動分離脈波データＴＢＤを生成する。これにより、脈波波形ＭＨの基本波周波数より低い周波数領域の成分は無視される。この場合、体動成分とともに脈波成分も「０」に置換されてしまうが、脈波波形ＭＨの特徴的な部分は基本波周波数よりも高域の周波数領域に存在するため、「０」に置換しても最終的に得られる体動除去脈波波形ＭＨ’にほとんど影響を与えない。次に、逆変換部７４５は体動分離脈波データＴＢＤに逆ウエーブレット変換を施して体動除去脈波波形ＭＨ’を生成する。
【００８５】
このように構成例２にあっては、体動検出部７０および第１の周波数解析部７１を用いることなく、体動分離部７４によって体動除去脈波波形ＭＨ’を生成したので、簡易な構成で正確に橈骨動脈の位置を検出することが可能となる。この例は、構成例１と同様に脈波検出中に脈波波形Ｍの振幅値が最大となるように、自動位置変更機構１０をフィードバック制御する場合に好適である。
【００８６】
３．第３実施形態の変形例
（１）上述した第３実施形態にあっては、体動除去手段７を用いて位置決めセンサ１からの脈波波形ＭＨより体動を除去したが、これを脈波検出部５によって検出される脈波波形Ｍに適用して、体動除去脈波波形Ｍ’を生成するようにしてもよい。
【００８７】
（２）上述した第３実施形態にあっては、第２実施形態と同様に自動位置変更機構１０を有する脈波検出装置を一例として説明したが、第１実施形態で説明した手動位置変更機構２を有する脈波検出装置に、体動除去手段７を適用してもよいことは勿論である。
【００８８】
（３）上述した第３実施形態にあって、ウエーブレット変換の出力には、各周波数領域と時間領域には一定の関係があるので、分割する周波数領域に応じて検出時間が定まる。このため、自動位置変更部１０を検出時間単位毎に間欠駆動するのが好適である。また、周波数解析の手法としてＦＦＴを用いる場合には、自動位置変更部１０をＦＦＴが行える検出時間単位毎に間欠駆動するのが好適である。
【００８９】
Ｄ．変形例
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、以下に述べる各種の変形が可能である。
（１）上述した各実施形態においては、脈派を検出する生体の部位として、手首の橈骨動脈を一例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、脈派の検出部位に相当する動脈はどのようなものであってもよい。すなわち、人の動脈には、図２２に示すように各種のものがあるが、上述した脈派検出装置の形態を検出部位に合わせて変形すれば、各種の動脈の位置決めを行うことができ、正確な脈波波形の検出が可能である。
【００９０】
例えば、首の頚動脈から脈波波形Ｍを検出する場合にあっては、図２３に示すように構成すればよい。この図において、３０は、アーチ状の装着部であり、洋服のカラーの内側部分に装着できるようになっている。この装着部３０の内側には、自動位置変更機構１０が取り付けられている。自動位置変更機構１０からはコードが引き出され、制御ボックス３５に接続されている。制御ボックス３５には、表示部４や極性検出部３が設けられている。制御ボックス３５は、例えば、洋服のポケットなどに入る大きさに設定されている。上述した構成によるこの実施形態の動作は、前述した第２実施形態と同様である。
【００９１】
また、自動位置変更機構１０に代えて、第１実施形態のように、手動で脈波検出部５を動かすかす構成にしてもよい。また、頚動脈から脈波を検出するための装着部３０としては、上述したタイプのみならず、ネックレスの輪のような形状にしても、ネクタイのループ部分の形状にしても、あるいは、首輪のような形にしてもよい。
【００９２】
（２）上述した各実施形態は、脈波検出部５の一例として圧力センサを取り上げたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、光学式センサを使用してもよい。光学式センサとしては、位置決めセンサ１と同様の形式である反射型の他、透過型のセンサを使用することもできる。また、超音波を用いたセンサを使用してもよい。要は、動脈の脈波波形を検出できるのであれば、どのような形式のものを使用してもよい。
【００９３】
（３）上述した各実施形態は、位置決めセンサ１と脈波検出部５を別個の構成として説明したが、両者を兼用してもよい。この場合には、脈波検出部５を削除して位置決めセンサ１から出力される脈波波形ＭＨを用いて、脈拍数等の生体情報を計測して、これを表示部４に表示できる。また、第３実施形態の変形例で説明した体動除去を行う場合には、体動除去手段７を位置決めセンサ１の後段に一つのみ設ければよいので、構成を簡易にすることができる。
【００９４】
（４）第２、第３実施形態で用いた自動位置変更機構１０は、リニアパルスモータの構成を採用していたが、これに代えて、機械的な構成によって可動部１０ｃを駆動してもよい。この場合の一例を図２４に示す。図２４において、Ｍはモータであり、５０はモータＭの軸に、軸心を共通にして取り付けられているボールネジである。１０ｆは受光部２が取り付けられるベース部材であり、ボールネジ５０と螺合している。ベース部材１０ｆは、ボールネジが回転すると、その回転方向に応じて図面左右方向に移動する。また、その移動量はボールネジ５０の回転量に比例する。また可動部１０ｃには、位置決めセンサ１と脈波検出部５が設けられている。以上の構成により、自動位置変更機構１０は、可動部１０ｃを腕の周方向（橈骨動脈に対して直交する方向）に駆動する。
この場合も、第２実施形態と同様に、可動部１０ｃを表皮に押しつけていないので、腕の表皮に沿って移動させる力は少なくて済む。したがって、一般的な超小型モータのトルクで十分にサーボ制御が可能である。また、可動部１０ｃの移動距離は１ｃｍ程度あれば、十分に最適位置を見つけることができる。
【００９５】
（５）上述した各実施形態および変形例において、摺動体１４の端部に押圧脚部２ａ，２ｂを設けるようにしても良い。この点について、図２５を用いて説明する。図２５は光電反射型の脈派検出装置を腕に装着状態での断面図である。この図において、本体１８の両端に取り付けられたリストバンド１３ａ，１３ｂは、被験者の手首に巻き付けられて、公知のフック１２２によって互いに締結されている。なお、フック１２２により、腕時計１０の周長の調節が可能なように、すなわち手首への締め付け力を調節可能なようにされている。
【００９６】
リストバンド１３ａの裏面（手首に対向する面）には光学式拍動検出センサ２’が固定されている。これに代えて圧力検出センサを用いてもよい。光学式拍動検出センサ２’は送信部と受信部が一体となって構成されている。光学式拍動検出センサ２’は、リストバンド１３ａ，１３ｂの締め付け力を受けて橈骨動脈２１の真上の表皮を押圧する。
【００９７】
リストバンド１３ａには、裏側に突出する押圧脚部２ａ，２ｂが取り付けられており、押圧脚部２ａ，２ｂの少なくとも一方はリストバンド１３ａの周方向に沿って移動可能、かつ移動した位置で停止可能になされている。
この場合、押圧脚部２ａ，２ｂは橈骨動脈の両側の弾性の高い（軟らかい）表面を凹ませるから、脈波検出部５を容易に橈骨動脈ＲＡの真上に位置決めすることが可能である。また、可動部１０ｃの先端は、押圧脚部２ａ，２ｂの先端同士よりも、上方に位置しているため、他の組織よりも弾性の低い（硬い）橈骨動脈が、押圧脚部２ａ，２ｂの間に簡単に位置決めされるようになっている。
【００９８】
したがって、このような押圧脚部２ａ，２ｂを摺動体１４（図４、図１３等参照）の端部に設けることによって概略の位置決めを行い、この後、摺動体１４によって精密な位置決めを行うことにより、正確な位置決めを容易に行うことができ、脈派信号のＳＮ比を向上することができる。
【００９９】
なお、橈骨動脈は皮膚の下３ｍｍ程度の位置にあるのが通常であるから、押圧脚部２ａ，２ｂのみを用いて皮膚を押圧して位置決めを行っても良い。この場合は、摺動体１４と押圧脚部２ａ，２ｂを使用する場合と比較して脈派信号のＳＮは多少劣化するが、実用上問題は少ない。
【０１００】
（６）上述した第１実施形態あっては、位置決めセンサ１からの脈波波形ＭＨの極性を極性検出部３で検出して、これを表示部４に表示するようにしたが、脈波波形ＭＨを直接、表示部４に表示してもよい。この場合、脈波検出部５が橈骨動脈の上に位置すると、表示部４に表示される脈波波形ＭＨの振幅極性が反転するので、被験者は脈波検出部５の位置決めを行うことができる。
要は、位置決めセンサ１から出力される脈波波形ＭＨに基づいて、脈波検出手部１と生体の検出部位との相対位置関係を変更するものであれば、如何なる構成を用いてもよい。
【０１０１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の発明特定事項によれば、皮膚を押圧ことなく動脈の位置を特定することができるので、被験者に負担をかけることなく、動脈の位置を正確に特定することができ、ＳＮ比のよい脈波を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  橈骨動脈の立体模型図である。
【図２】  橈骨動脈、細動脈および毛細血管の関係を模式的に示す断面図である。
【図３】  橈骨動脈の脈動を示す図である。
【図４】  （ａ）は毛細血管ＣＡの脈波波形を、（ｂ）は細動脈ＡＲの脈波波形を各々示した図である。
【図５】  本発明の実施形態に係わる脈波検出装置の機能ブロック図である。
【図６】  第１実施形態に係わる脈波検出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】  同実施形態に係わる位置決めセンサの回路図である。
【図８】  同実施形態に係わる極性検出部の回路図である。
【図９】  同実施形態に係わる脈波検出装置の外観を示す斜視図である。
【図１０】  同実施形態に係わる脈波検出装置を腕に装着した状態を示す斜視図である。
【図１１】  同実施形態において脈波波形ＭＨと極性検出信号ＫＳの関係を示す図である。
【図１２】  第２実施形態に係わる脈波検出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１３】  同実施形態に係わる自動位置変更機構の外観を示す正面図である。
【図１４】  第３実施形態に係わる脈波検出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１５】  同実施形態の体動除去手段７に係わる構成例１を示すブロック図である。
【図１６】  同実施形態に係わる第１の周波数解析部７１の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１７】  同実施形態に係わる構成例１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１８】  同実施形態において、期間Ｔｃにおける脈波解析データＭＫＤを示す図である。
【図１９】  同実施形態において、期間Ｔｃにおける体動解析データＴＫＤを示す図である。
【図２０】  同実施形態において、体動除去脈波解析データＭＫＤ’を示す図である。
【図２１】  同実施形態の体動除去手段７に係わるに構成例２を示すブロック図である。
【図２２】  人体の動脈を示す図である。
【図２３】  変形例に係わる脈波検出装置の外観構成を示す図である。
【図２４】  変形例に係わる自動位置変更機構１０の機械的な構成を示す図である。
【図２５】  光電反射型の脈派検出装置を腕に装着状態での断面図である。
【符号の説明】
１  位置決めセンサ
２  手動位置変更機構（位置変更手段）
３  極性検出部（極性検出手段）
４  表示部（告知手段）
５  脈波検出部（脈波検出手段）
６  制御部（位置変更手段）
７  体動除去手段
８  生態情報生成部（振幅検出手段）
１０  自動位置変更機構（位置変更手段）
７０  体動検出部
７１  第１の周波数解析部
７２  第２の周波数解析部
７３  体動除去部
７４  体動分離部
Ｍ，ＭＨ  脈波波形
ＴＨ  体動波形
ＭＨ’体動除去脈波波形
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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