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【発明の名称】 血圧測定装置
【発明者】 【氏名】美野 真司
【住所又は居所】東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日本電信電話株式会社内

【氏名】嶋田 純一
【住所又は居所】東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日本電信電話株式会社内

【氏名】多々良 尚愛
【住所又は居所】東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日本電信電話株式会社内

【氏名】小泉 弘
【住所又は居所】東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日本電信電話株式会社内

【氏名】林田 尚一
【住所又は居所】東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日本電信電話株式会社内

【氏名】小口 泰介
【住所又は居所】東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日本電信電話株式会社内

【氏名】相原 公久
【住所又は居所】東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日本電信電話株式会社内

【氏名】須藤 昭一
【住所又は居所】東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日本電信電話株式会社内

【氏名】三浦 秀利
【住所又は居所】東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社内
【要約】 【課題】光による脈波の測定を利用した血圧測定において、被検体の動きや脈動等の外乱により、被検体の被測定部分と発光素子及び受光素子との距離間隔が変化したとしても、脈波を高精度に安定して血圧測定をすることができる血圧測定装置を提供することを課題とする。

【解決手段】発光素子のカフ内から伸縮部材に向け照射した光がカフの伸縮部材の発光素子側の面で反射された光を受光する受光素子を備え、前記受光素子の出力信号をノイズ成分として被検体を測定した脈波信号と併せて信号処理することで、被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分を低減することができ、被検体に完全に固定できなくとも被検体の脈波を高精度に安定して常時測定をすることができる血圧測定装置を提供できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部が光の透過性のある伸縮部材で覆われたカフと、
前記伸縮部材の光の透過性のある部分を通して前記カフの外部に光を照射する第一の発光素子と、
前記伸縮部材の光の透過性のある部分を通して、前記第一の発光素子の照射した光が外部で散乱された光を前記カフ内で受光する第一の受光素子と、
前記第一の発光素子の照射した光が前記伸縮部材の前記第一の発光素子側の面で反射された光を前記カフ内で受光する第二の受光素子と、
を備える血圧測定装置。
【請求項２】
前記第一の受光素子の出力する信号と前記第二の受光素子の出力する信号との差分を演算する差分演算手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の血圧測定装置。
【請求項３】
前記第二の受光素子は前記外部で散乱された光の受光を防止する遮光手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の血圧測定装置。
【請求項４】
一部が光の透過性のある伸縮部材で覆われたカフと、
前記伸縮部材の光の透過性のある部分を通して前記カフの外部に光を照射する第一の発光素子と、
前記伸縮部材の光の透過性のある部分を通して、前記第一の発光素子の照射した光が外部で散乱された光を前記カフ内で受光する第一の受光素子と、
前記カフ内で前記伸縮部材に向けて光を照射する第二の発光素子と、
前記第二の発光素子の照射した光が前記伸縮部材の前記第二の発光素子側の面で反射された光を前記カフ内で受光する第三の受光素子と、
を備える血圧測定装置。
【請求項５】
前記第一の受光素子の出力する信号と前記第三の受光素子の出力する信号との差分を演算する差分演算手段をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の血圧測定装置。
【請求項６】
前記第三の受光素子は前記外部で散乱された光の受光を防止する遮光手段を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の血圧測定装置。
【請求項７】
前記第一の発光素子の照射する光の波長と前記第二の発光素子の照射する光の波長が異なることを特徴とする請求項４、５又は６に記載の血圧測定装置。
【請求項８】
一部が光の透過性のある伸縮部材で覆われたカフと、
前記伸縮部材の光の透過性のある部分を通して前記カフの外部に光を照射する第一の発光素子と、
前記伸縮部材の光の透過性のある部分を通して、前記第一の発光素子の照射した光を前記カフの外部で受光する第四の受光素子と、
前記第一の発光素子の照射した光が前記伸縮部材の前記第一の発光素子側の面で反射された光を前記カフ内で受光する第二の受光素子と、
を備える血圧測定装置。
【請求項９】
前記第四の受光素子の出力する信号と前記第二の受光素子の出力する信号との差分を演算する差分演算手段をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の血圧測定装置。
【請求項１０】
一部が光の透過性のある伸縮部材で覆われたカフと、
前記カフの外部から光を照射する第三の発光素子と、
前記伸縮部材の光の透過性のある部分を通して、前記第三の発光素子の照射した光を前記カフ内で受光する第五の受光素子と、
前記カフ内で前記伸縮部材に向けて光を照射する第二の発光素子と、
前記第二の発光素子の照射した光が前記伸縮部材の前記第二の発光素子側の面で反射された光を前記カフ内で受光する第三の受光素子と、
を備える血圧測定装置。
【請求項１１】
前記第五の受光素子の出力する信号と前記第三の受光素子の出力する信号との差分を演算する差分演算手段をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の血圧測定装置。
【請求項１２】
前記第三の受光素子は前記第三の発光素子の照射した光の受光を防止する遮光手段を有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の血圧測定装置。
【請求項１３】
前記第三の発光素子の照射する光の波長と前記第二の発光素子の照射する光の波長が異なることを特徴とする請求項１０、１１又は１２に記載の血圧測定装置。
【請求項１４】
耳介の一部に装着され、照射した光が前記カフの外部にある耳介内で散乱されることを特徴とする請求項１から７に記載するいずれかの血圧測定装置。
【請求項１５】
耳介の一部に装着され、照射した光が前記カフの外部にある耳介内を透過することを特徴とする請求項８から１３に記載するいずれかの血圧測定装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本願発明は、被検体の一部を押圧するカフを使用する血圧測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、血圧測定装置は、長方形で平面状のカフを被測定部分に巻きつけるように装着し、カフに空気を供給して被検体内の血流が停止する圧力で圧迫した後に、カフが被検体を圧迫する圧力を減少させる過程における被検体内の脈動脈波の変化を計測し、カフによる被検体の押圧力と脈動波形の変化から血圧を測定している。ここで、カフにより脈動波形を計測する方法としては、従来、カフに伝達される血流の脈動をカフ内の圧力の変化により計測する方法が一般的であった。
【０００３】
最近、より小型な装置で簡便に脈波を検出し、高精度に血圧を測定する方法として、装置を耳介などの被検体の末梢部に装着し、装置内に備えた発光素子により被検体へ照射した照射光が被検体の血管あるいは血管内の血球により散乱された散乱光を、装置内に備えた受光素子により受光し、受光した散乱光から脈波を検出する方法が開発されている。（例えば、特許文献１参照。）これは、脈拍、脈波、心電、体温、動脈血酸素飽和度、及び血圧などを生体内へ放射した赤外光、可視光の散乱光の受光量から計算できるとしている。
【０００４】
また、耳介に装着する装置としては、無線通信手段を有し、動脈血酸素飽和濃度センサ、体温センサ、心電センサ、脈波センサを備えている緊急情報装置がある（例えば、特許文献２参照。）。この装置は、センサ部分を外耳道へ挿入し、データ通信部を耳への固定手段としている。
【０００５】
一方、血圧の測定に関しては、血管の脈動波形を測定する血圧測定装置は、他の方式であるカフ振動法や容積補償法などによる血圧測定装置（例えば、非特許文献１参照。）と並んで有力な血圧の測定方法として認められている。
【０００６】
なお、本願では、耳介の名称は非特許文献２に、耳介の軟骨の名称は非特許文献３による。
【特許文献１】特開平９−１２２０８３
【特許文献２】特開平１１−１２８１７４
【非特許文献１】山越 憲一、戸川 達男著、「生体センサと計測装置」、日本エム・イー学会編／ＭＥ教科書シリーズ Ａ−１、３９頁〜５２頁
【非特許文献２】Ｓｏｂｏｔｔａ 図説人体解剖学第１巻（監訳者：岡本道雄）、ｐ．１２６、（株）医学書院、１９９６年１０月１日発行
【非特許文献３】Ｓｏｂｏｔｔａ 図説人体解剖学第１巻（監訳者：岡本道雄）、ｐ．１２７、（株）医学書院、１９９６年１０月１日発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような光による脈波の測定を利用した血圧測定においては、微弱な信号を高精度に検出する必要がある。しかし、従来の装置は耳介などの被検体の末梢部に装着しても完全に固定することが難しく、被検体の動き、脈動等の外乱は、受光素子の出力する信号のノイズ成分となり、血圧測定の測定値に誤差を生じさせ、脈波を高精度に安定して血圧測定ができないという課題があった。
【０００８】
そこで、本願発明は、従来例における上記の課題を解決し、被検体の動きや脈動等の外乱により、被検体の被測定部分と発光素子及び受光素子との距離間隔が変化したとしても、脈波を高精度に安定して血圧測定をすることができる血圧測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本願第一の発明は、発光素子がカフ内から外部、特に、被検体に向け光を照射し、被検体で散乱された光を受光素子で受光するとともに、前記発光素子の照射した光がカフの伸縮部材の発光素子側の面で反射された光を他の受光素子で受光することとした。
【００１０】
具体的には、本願第一の発明は、一部が光の透過性のある伸縮部材で覆われたカフと、前記伸縮部材の光の透過性のある部分を通して前記カフの外部に光を照射する第一の発光素子と、前記伸縮部材の光の透過性のある部分を通して、前記第一の発光素子の照射した光が外部で散乱された光を前記カフ内で受光する第一の受光素子と、前記第一の発光素子の照射した光が前記伸縮部材の前記第一の発光素子側の面で反射された光を前記カフ内で受光する第二の受光素子と、を備える血圧測定装置である。
【００１１】
前記第一の受光素子の出力する信号と前記第二の受光素子の出力する信号には、被検体の動きや脈動等の外乱による同一のノイズ成分が含まれている。前記第二の受光素子は、前記第一の発光素子の照射した光が前記伸縮部材の前記第一の発光素子側の面で反射された光を受光しており、被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分を測定することになる。従って、被検体の脈波信号である前記第一の受光素子の出力する信号とノイズ成分である前記第二の受光素子の出力する信号とを信号処理すればノイズ成分を低減することができる。
【００１２】
本願第一の発明には、前記第一の受光素子の出力する信号と前記第二の受光素子の出力する信号との差分を演算する差分演算手段をさらに備えてもよい。被検体の脈波信号である前記第一の受光素子の出力する信号とノイズ成分である前記第二の受光素子の出力する信号を差分演算することにより前記第一の受光素子の出力する信号からノイズ成分を低減することができる。
【００１３】
本願第一の発明において、前記第二の受光素子は前記外部で散乱された光の受光を防止する遮光手段を有することが好ましい。前記遮光手段は、前記第二の受光素子が前記外部で散乱された光を受光することを防止し、前記第二の受光素子の出力する信号から前記伸縮部材の前記第一の発光素子側の面で反射された光以外の光による信号を低減することができる。これにより、被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分を精度よく抽出することができる。
【００１４】
従って、本願第一の発明の血圧測定装置は、前記第一の受光素子の出力する被検体の脈波信号から被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分を低減することができ、被検体の末梢部に完全に固定できなくとも被検体の脈波を高精度に安定して常時測定をすることができる。
【００１５】
上記課題を解決するために、本願第二の発明は、発光素子がカフ内から外部、特に、被検体に向け光を照射し、被検体で散乱された光を受光素子で受光するとともに、他の発光素子のカフ内から伸縮部材に向け照射した光がカフの伸縮部材の発光素子側の面で反射された光を他の受光素子で受光することとした。
【００１６】
具体的には、本願第二の発明は、一部が光の透過性のある伸縮部材で覆われたカフと、前記伸縮部材の光の透過性のある部分を通して前記カフの外部に光を照射する第一の発光素子と、前記伸縮部材の光の透過性のある部分を通して、前記第一の発光素子の照射した光が外部で散乱された光を前記カフ内で受光する第一の受光素子と、前記カフ内で前記伸縮部材に向けて光を照射する第二の発光素子と、前記第二の発光素子の照射した光が前記伸縮部材の前記第二の発光素子側の面で反射された光を前記カフ内で受光する第三の受光素子と、を備える血圧測定装置である。
【００１７】
前記第一の受光素子の出力する信号と前記第三の受光素子の出力する信号には、被検体の動きや脈動等の外乱による同一のノイズ成分が含まれている。前記第三の受光素子は、前記第二の発光素子の照射した光が前記伸縮部材の前記第一の発光素子側の面で反射された光を受光しており、被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分を測定することになる。従って、被検体の脈波信号である前記第一の受光素子の出力する信号とノイズ成分である前記第三の受光素子の出力する信号とを信号処理すればノイズ成分を低減することができる。
【００１８】
本願第二の発明には、前記第一の受光素子の出力する信号と前記第三の受光素子の出力する信号との差分を演算する差分演算手段をさらに備えてもよい。被検体の脈波信号である前記第一の受光素子の出力する信号とノイズ成分である前記第三の受光素子の出力する信号を差分演算することにより前記第一の受光素子の出力する信号からノイズ成分を低減することができる。
【００１９】
本願第二の発明において、前記第三の受光素子は前記外部で散乱された光の受光を防止する遮光手段を有することが好ましい。前記遮光手段は、前記第三の受光素子が前記外部で散乱された光を受光することを防止し、前記第三の受光素子の出力する信号から前記伸縮部材の前記第二の発光素子側の面で反射された光以外の光による信号を低減することができる。これにより、被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分を精度よく抽出することができる。
【００２０】
本願第二の発明において、前記第一の発光素子の照射する光は、前記第二の発光素子の照射する光と異なる波長の光としても良い。前記第一の発光素子の照射する光と前記第二の発光素子の照射する光とで異なる２波長を使用し、前記第三の受光素子を前記第二の発光素子が照射する光の波長のみを受光するよう設定しておくことで、前記第三の受光素子に前記外部で散乱された光が入射した場合でも、前記第三の受光素子は前記第二の発光素子が照射する光の波長と異なる波長の前記散乱された光を検出しない。従って、前記第三の受光素子の出力する信号から前記伸縮部材の前記第二の発光素子側の一部で反射された光以外の光による信号を低減することができる。これにより、被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分を精度よく抽出することができる。さらに、前記第一の受光素子を前記第一の発光素子が照射する光の波長のみを受光するよう設定しておくことで、前記第一の受光素子に前記反射された光が入射した場合でも、前記第一の受光素子は異なる波長の前記反射された光を検出しない。これにより、前記第一の受光素子の出力する信号から前記外部で散乱された光以外の光による信号を低減することができる。
【００２１】
従って、本願第二の発明の血圧測定装置は、前記第一の受光素子の出力する被検体の脈波信号から被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分を低減することができ、被検体の末梢部に完全に固定できなくとも被検体の脈波を高精度に安定して常時測定をすることができる。
【００２２】
上記課題を解決するために、本願第三の発明は、発光素子がカフ内から外部、特に、被検体に向け光を照射し、被検体を透過した光をカフの外部の受光素子で受光するとともに、前記発光素子の照射した光がカフの伸縮部材の発光素子側の面で反射された光をカフの内部の受光素子で受光させることとした。
【００２３】
具体的には、本願第三の発明は、一部が光の透過性のある伸縮部材で覆われたカフと、前記伸縮部材の光の透過性のある部分を通して前記カフの外部に光を照射する第一の発光素子と、前記伸縮部材の光の透過性のある部分を通して、前記第一の発光素子の照射した光を前記カフの外部で受光する第四の受光素子と、前記第一の発光素子の照射した光が前記伸縮部材の前記第一の発光素子側の面で反射された光を前記カフ内で受光する第二の受光素子と、を備える血圧測定装置である。
【００２４】
前記第四の受光素子の出力する信号と前記第二の受光素子の出力する信号には、被検体の動きや脈動等の外乱による同一のノイズ成分が含まれている。前記第二の受光素子は、前記第一の発光素子の照射した光が前記伸縮部材の前記第一の発光素子側の面で反射された光を受光しており、被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分を測定することになる。従って、被検体の脈波信号である前記第四の受光素子の出力する信号とノイズ成分である前記第二の受光素子の出力する信号とを信号処理すればノイズ成分を低減することができる。
【００２５】
本願第三の発明には、前記第四の受光素子の出力する信号と前記第二の受光素子の出力する信号との差分を演算する差分演算手段をさらに備えてもよい。被検体の脈波信号である前記第四の受光素子の出力する信号とノイズ成分である前記第二の受光素子の出力する信号を差分演算することにより前記第四の受光素子の出力する信号からノイズ成分を低減することができる。
【００２６】
従って、本願第三の発明の血圧測定装置は、前記第四の受光素子の出力する被検体の脈波信号から被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分を低減することができ、被検体の末梢部に完全に固定できなくとも被検体の脈波を高精度に安定して常時測定をすることができる。
【００２７】
上記課題を解決するために、本願第四の発明は、カフの外部の発光素子が被検体に向け光を照射し、被検体を透過した光をカフ内部の受光素子で受光するとともに、カフの内部の発光素子から伸縮部材に向け照射した光がカフの伸縮部材の発光素子側の面で反射された光を他の受光素子で受光させることとした。
【００２８】
具体的には、本願第四の発明は、一部が光の透過性のある伸縮部材で覆われたカフと、前記カフの外部から光を照射する第三の発光素子と、前記伸縮部材の光の透過性のある部分を通して、前記第三の発光素子の照射した光を前記カフ内で受光する第五の受光素子と、前記カフ内で前記伸縮部材に向けて光を照射する第二の発光素子と、前記第二の発光素子の照射した光が前記伸縮部材の前記第二の発光素子側の面で反射された光を前記カフ内で受光する第三の受光素子と、を備える血圧測定装置である。
【００２９】
前記第五の受光素子の出力する信号と前記第三の受光素子の出力する信号には、被検体の動きや脈動等の外乱による同一のノイズ成分が含まれている。前記第三の受光素子は、前記第二の発光素子の照射した光が前記伸縮部材の第二の発光素子側の面で反射された光を受光しており、被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分を測定することになる。従って、被検体の脈波信号である前記第五の受光素子の出力する信号とノイズ成分である前記第三の受光素子の出力する信号とを信号処理すればノイズ成分を低減することができる。
【００３０】
本願第四の発明には、前記第五の受光素子の出力する信号と前記第三の受光素子の出力する信号との差分を演算する差分演算手段をさらに備えてもよい。被検体の脈波信号である前記第五の受光素子の出力する信号とノイズ成分である前記第三の受光素子の出力する信号を差分演算することにより前記第五の受光素子の出力する信号からノイズ成分を低減することができる。
【００３１】
本願第四の発明において、前記第三の受光素子は前記第三の発光素子の照射した光の受光を防止する遮光手段を有することが好ましい。前記遮光手段は、前記第三の受光素子が前記外部で散乱された光を受光することを防止し、前記第三の受光素子の出力する信号から前記伸縮部材の前記第二の発光素子側の面で反射された光以外の光による信号を低減することができる。これにより、被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分を精度よく抽出することができる。
【００３２】
本願第四の発明において、前記第三の発光素子の照射する光は、前記第二の発光素子の照射する光と異なる波長の光としても良い。前記第三の発光素子の照射する光と前記第二の発光素子の照射する光とで異なる２波長を使用し、前記第三の受光素子を前記第二の発光素子が照射する光の波長のみを受光するよう設定しておくことで、前記第三の受光素子に前記被検体を透過した光が入射した場合でも、前記第三の受光素子は前記第二の発光素子が照射する光の波長と異なる波長である前記被検体を透過した光を検出しない。従って、前記第三の受光素子の出力する信号から前記伸縮部材の前記第二の発光素子側の面で反射された光以外の光による信号を低減することができる。これにより、被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分を精度よく抽出することができる。さらに、前記第五の受光素子を前記第三の発光素子が照射する光の波長のみを受光するよう設定しておくことで、前記第五の受光素子に前記反射された光が入射した場合でも、前記第五の受光素子は異なる波長の前記反射された光を検出しない。これにより、前記第五の受光素子の出力する信号から前記被検体を透過した光以外の光による信号を低減することができる。
【００３３】
従って、本願第四の発明の血圧測定装置は、前記第五の受光素子の出力する被検体の脈波信号から被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分を低減することができ、被検体の末梢部に完全に固定できなくとも被検体の脈波を高精度に安定して常時測定をすることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本願発明によれば、発光素子のカフ内から伸縮部材に向け照射した光がカフの伸縮部材の発光素子側の面で反射された光を受光する受光素子を備え、前記受光素子の出力する信号をノイズ成分として被検体を測定した脈波信号と併せて信号処理することで、被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分を低減することができ、被検体の末梢部に完全に固定できなくとも被検体の脈波を高精度に安定して常時測定をすることができる血圧測定装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
添付の図面を参照して本願発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本願発明の構成の例であり、本願発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
（実施の形態１）
【００３６】
図１は、本願第一の発明の実施形態に係る血圧測定装置の一形態を示す概略図である。血圧測定装置９０１は、伸縮部材１０、筐体１２ａ、発光素子１１１、受光素子１２１、受光素子１２２とを備える。伸縮部材１０と筐体１２ａはカフ１１を構成する。
【００３７】
本実施形態の血圧測定装置９０１の筐体１２ａには発光素子１１１、受光素子１２１及び受光素子１２２が設置される。筐体１２ａの材質は特に限定しないが、血圧測定装置として被検体の末梢部に装着され、空気による圧力が印加されるため、軽量であり圧力で変形しないプラスチック又はアルミ、ステンレス等の金属が望ましい。
【００３８】
発光素子１１１は、カフ１１の外部に被検体の血管の脈動を測定するための照射光Ａを照射する。
【００３９】
散乱光Ｂは被検体内の血管の脈波により照射光Ａが吸収及び散乱することで生ずる。具体的には、照射光Ａは被検体の血管の脈動に伴う被測定部分の血液の増減、すなわち血液中のヘモグロビン量の増減によって吸収及び散乱を生じ散乱光Ｂとなる。照射光Ａとして３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の波長の光を使用することができる。このような波長で発光する発光素子１１１としてＧａＰ系（赤）ＬＥＤ又はＧａＡｓ系ＬＥＤを使用することができる。さらに、照射光Ａとして血液中のヘモグロビンに吸収されやすい４００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長の光を使用することがより好ましい。このような波長で発光する発光素子１１１としてＧａＰ系（緑）ＬＥＤ又はＧａＡｓＰ系ＬＥＤを使用することができる。
【００４０】
受光素子１２１は受光した散乱光Ｂを信号Ｓとして出力する光電変換器である。受光素子１２１は散乱光Ｂをカフ１１内で受光する。受光素子１２１の種類は、照射光Ａを照射する発光素子１１１の種類で定まる。発光素子１１１にＧａＰ系（赤）ＬＥＤ又はＧａＡｓ系ＬＥＤを使用した場合、受光素子１２１にはＳｉフォトトランジスタを使用することが好ましい。また、発光素子１１１にＧａＰ系（緑）ＬＥＤ又はＧａＡｓＰ系ＬＥＤを使用した場合、受光素子１２１にはブルーセンシティブフォトダイオードを使用することが好ましい。散乱光Ｂから光電変換された信号Ｓは、被検体の血管の脈動の測定情報を有する脈動波形である。
【００４１】
伸縮部材１０は遮光部１０ａと透光部１０ｂから構成される。伸縮部材１０は発光素子１１１、受光素子１２１及び受光素子１２２を覆い、筐体１２ａの外枠に空気の漏れがないように密着される。伸縮部材１０は、筐体１２ａに接続される空気パイプ１４から送り込まれる空気により膨らみ、被検体の被測定部分を圧迫する。また、透光部１０ｂは、発光素子１１１から外部に照射光Ａを照射でき、かつ外部から散乱光Ｂを受光素子１２１で受光できるように配置される。伸縮部材１０の素材は特に限定しないが、遮光部１０ａは伸縮性があり丈夫で遮光性のある布又はゴムであることが望ましく、透光部１０ｂは光の透過性のあるゴム又はビニールであることが望ましい。
【００４２】
血圧測定装置９０１において反射光Ｃは照射光Ａの一部が伸縮部材１０の発光素子１１１の側の面で反射した光である。カフ１１は被検体の動きや脈波等の外乱により振動するため、その振動に応じ反射光Ｃの強度も変動する。
【００４３】
受光素子１２２は反射光Ｃを受光し信号Ｎを出力する光電変換器である。受光素子１２２は反射光Ｃをカフ１１内で受光でき、かつ遮光部１０ａに覆われ散乱光Ｂが直接入射しない位置の筐体１２ａに設置される。受光素子１２２の種類は、照射光Ａを照射する発光素子１１１の種類で定まる。発光素子１１１にＧａＰ系（赤）ＬＥＤ又はＧａＡｓ系ＬＥＤを使用した場合、受光素子１２２にはＳｉフォトトランジスタを使用することが好ましい。また、発光素子１１１にＧａＰ系（緑）ＬＥＤ又はＧａＡｓＰ系ＬＥＤを使用した場合、受光素子１２２にはブルーセンシティブフォトダイオードを使用することが好ましい。反射光Ｃから光電変換された信号Ｎは、被検体の動きや脈波等の外乱による反射光Ｃの強度変化の波形であり、散乱光Ｂから受光素子１２１で光電変換された信号Ｓのノイズ成分を有している。
【００４４】
血圧測定装置９０１は差分演算手段２０１をさらに備えてもよい。差分演算手段２０１は受光素子１２１及び受光素子１２２に接続し、信号Ｓ及び信号Ｎを受信し、信号Ｓと信号Ｎの差分を演算する手段である。差分演算手段２０１には差動入力の演算増幅回路（以下、「差動入力の演算増幅回路」を「オペアンプ」と略記する。）を使用することができる。オペアンプは二つの入力端子を持ち、この両端子に入力した信号間の電位差（電圧間差）を増幅し、出力する回路である。従って、オペアンプに信号Ｓと信号Ｎが入力された場合、オペアンプは信号Ｓと信号Ｎとの電位差、すなわち、信号Ｓと信号Ｎに含まれる共通信号及び共通ノイズ成分を除去した出力信号Ｏを出力する。また、オペアンプは信号Ｓと信号Ｎとの電位差の演算において、入力された信号Ｓから信号Ｎとの共通信号及び共通ノイズ成分を効果的に除去できるように最適な信号Ｓと信号Ｎの比率に設定できる。
【００４５】
血圧測定装置９０１は遮光手段１５をさらに備えてもよい。受光素子１２２が散乱光Ｂを受光した場合、出力される信号Ｎに信号Ｓの成分が含まれることになる。従って、差分演算手段２０１での信号Ｓと信号Ｎの演算により信号Ｓが相殺され出力信号Ｏに含まれる信号Ｓの成分が小さくなる。そこで、遮光手段１５により受光素子１２２が散乱光Ｂを受光することを防止し、受光素子１２２から出力する信号Ｎに信号Ｓの成分が含まれることを防止する。遮光手段１５は照射光Ａの一部が反射する伸縮部材１０の付近を開口しておくよう筐体１２ａに設置される。遮光手段１５は散乱光Ｂをカフ１１内で散乱させないよう黒色に塗装された金属板、プラスチック板であることが好ましい。
【００４６】
血圧測定装置９０１は以下のように動作する。血圧測定装置９０１は、被検体の測定部分に伸縮部材１０が接触するように装着される。空気パイプ１４により空気の供給を受け、伸縮部材１０が膨らみ、被検体の被測定部分を圧迫し、被検体内部の血流を停止する状態にする。その後、発光素子１１１は伸縮部材１０の透光部１０ｂを通じ照射光Ａを外部の被検体に向け照射するとともに、空気パイプ１４はカフ１１の内部の空気を徐々に排気して、被検体の被測定部分を圧迫する圧力を減少させる。被検体の被測定部分を圧迫する圧力の減少に伴い、被検体内部の血流が流れ始め、照射光Ａは被検体内部の血管の脈波により散乱され散乱光Ｂとなり、再び透光部１０ｂを透過し、受光素子１２１に受光される。受光素子１２１は散乱光Ｂの強度に応じた信号Ｓを出力する。一方、照射光Ａは全てカフ１１の外部へ透過せず、照射光Ａの一部は伸縮部材１０の発光素子１１１の側の面で反射光Ｃとなり、受光素子１２２に受光される。ここに、遮光手段１５により散乱光Ｂは遮光されるため、受光素子１２２は散乱光Ｂを受光しない。受光素子１２２は反射光Ｃの強度に応じた信号Ｎを出力する。出力された信号Ｓ及び信号Ｎは差分演算手段２０１において差分演算され、動きや脈動等の外乱によるノイズ成分が除去された脈動波形の出力信号Ｏが出力される。出力信号Ｏを所定の方法により解析することで被検体の脈波を測定することができる。カフ１１内に供給した空気が排気され、伸縮部材１０が被検体の被測定部分を圧迫しなくなった時点で血圧測定装置９０１は血圧測定を終了する。
【００４７】
従って、血圧測定装置９０１は、被検体の末梢部に完全に固定できなくとも被検体の血管の脈波を高精度に安定して常時測定をすることができる。
（実施の形態２）
【００４８】
図２は、本願第二の発明の実施形態に係る血圧測定装置の一形態を示す概略図である。
本実施の形態に係る血圧測定装置９０２において、図１で用いた符号と同じ符号は同じ構成及び同じ機能である。血圧測定装置９０１との違いは発光素子１１２及び受光素子１２３である。
【００４９】
図２に示す本実施の形態の血圧測定装置９０２において、発光素子１１２は遮光部１０ａに向けて照射光Ｄを照射できるよう筐体１２ａに設置される。発光素子１１２の種類は特に限定されないが、小型で省電力のＬＥＤを使用することができる。
【００５０】
血圧測定装置９０２において反射光Ｃは照射光Ｄが伸縮部材１０の発光素子１１２の側の面で反射した光である。カフ１１は被検体の動きや脈波等の外乱により振動するため、その振動に応じ反射光Ｃの強度も変動する。
【００５１】
受光素子１２３は、反射光Ｃを受光し信号Ｎを出力する光電変換器である。受光素子１２３は反射光Ｃをカフ１１内で受光できるようの筐体１２ａに設置される。受光素子１２３の種類は、照射光Ｄを照射する発光素子１１２の種類で定まり、発光素子１１２にＧａＰ系ＬＥＤ、ＧａＡｓ系ＬＥＤを使用した場合、フォトダイオード及びフォトトランジスタを使用することが好ましい。
【００５２】
血圧測定装置９０２においても差分演算手段２０１をさらに備えてもよい。
【００５３】
血圧測定装置９０２においても遮光手段１５をさらに備えてもよい。
【００５４】
血圧測定装置９０２において、発光素子１１１の照射する照射光Ａの波長と発光素子１１２の照射する照射光Ｄの波長を異なる波長としても良い。発光素子１１１の照射する照射光Ａと発光素子１１２の照射する照射光Ｄとで異なる２波長を使用し、受光素子１２３を反射光Ｃ、すなわち照射光Ｄの波長のみを受光するよう設定しておく。これにより受光素子１２３に散乱光Ｂが入射した場合でも、受光素子１２３は反射光Ｃの波長と異なる波長の散乱光Ｂを検出しない。従って、受光素子１２３の出力する信号Ｎから反射光Ｃ以外の光による信号を低減できる。これにより、信号Ｎは被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分を精度よく抽出することができる。さらに、受光素子１２１を散乱光Ｂ、すなわち照射光Ａの波長のみを受光するよう設定しておく。これにより受光素子１２１に反射光Ｃが入射した場合でも、受光素子１２１は散乱光Ｂの波長と異なる波長の反射光Ｃを検出しない。これにより、信号Ｓは散乱光Ｂ以外の光による信号を低減することができる。異なる２波長の光として各種の波長の光を使用することができる。例えば、発光素子１１１に波長５５０ｎｍ付近のＧａＰ系ＬＥＤ（緑）、受光素子１２１に波長５５０ｎｍの光を受光できるブルーセンシティブフォトダイオード、発光素子１１２に波長９５０ｎｍ付近のＧａＡｓ系ＬＥＤならびに受光素子１２３に波長９５０ｎｍの光を受光できる可視光カットフィルタを組み合わせたＳｉフォトトランジスタを使用することができる。照射光Ａに５５０ｎｍ付近の光、照射光Ｄに９５０ｎｍ付近の光を使用するため、散乱光Ｂと反射光Ｃのクロストークを防止することができる。また、同一波長帯の受光素子を使用する場合であっても、波長カットフィルタを組み合わせることで散乱光Ｂと反射光Ｃのクロストークを防止することができる。例えば、発光素子１１１に波長５５０ｎｍ付近のＧａＰ系ＬＥＤ（緑）並びに発光素子１１２に波長７００ｎｍ付近のＧａＰ系ＬＥＤ（赤）を使用した場合、受光素子１２１に６００ｎｍ以上の波長をカットするフィルタを備えたＣｄＳ光導電セル並びに受光素子１２３に６００ｎｍ以下の波長をカットするフィルタを備えたＣｄＳ光導電セルを使用することで散乱光Ｂと反射光Ｃのクロストークを防止することができる。
【００５５】
本実施の形態の血圧測定装置９０２の動作を説明する。本実施の形態に係る血圧測定装置９０２において、図１で用いた符号と同じ符号は同じ動作をする。
【００５６】
本実施の形態の血圧測定装置９０２の反射光Ｃは、血圧測定装置９０１の動作の過程中、発光素子１１１から照射された照射光Ａの一部が伸縮部材１０の発光素子１１１の側の面で反射した光とせず、発光素子１１２から照射された照射光Ｄを伸縮部材１０の発光素子１１２の側の面で反射した光とする。
【００５７】
本実施の形態の血圧測定装置９０２の受光素子１２３は反射光Ｃの受光に使用する。
【００５８】
ここに、発光素子１１１にＧａＰ系ＬＥＤ（緑）、受光素子１２１にブルーセンシティブフォトダイオード、発光素子１１２にＧａＡｓ系ＬＥＤならびに受光素子１２３に可視光カットフィルタを組み合わせたＳｉフォトトランジスタを使用した場合、発光素子１１１は波長５５０ｎｍの照射光Ａを透光部１０ｂから外部の被検体に向け照射する。一方、発光素子１１２は波長９５０ｎｍの照射光Ｄを伸縮部材１０に向けて照射する。照射光Ａは被検体内部の血管の脈波により散乱され波長５５０ｎｍの散乱光Ｂとなり、再び透光部１０ｂを透過し受光素子１２１に受光される。照射光Ｄは伸縮部材１０の発光素子１１１の側の面で波長９５０ｎｍの反射光Ｃとなり受光素子１２３に受光される。受光素子１２１は波長５５０ｎｍ付近の光のみを検出するため、波長９５０ｎｍの反射光Ｃを検出せず、信号Ｓは散乱光Ｂ以外の光による信号を低減できる。受光素子１２３は波長９５０ｎｍ付近の光のみを検出するため、波長５５０ｎｍの散乱光Ｂを検出せず、信号Ｎは反射光Ｃ以外の光による信号を低減できる。出力された信号Ｓ及び信号Ｎは差分演算手段２０１において差分演算され、被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分が除去された脈動波形の出力信号Ｏが出力される。出力信号Ｏを所定の方法により解析することで被検体の脈波を測定することができる。
【００５９】
従って、血圧測定装置９０２は、被検体の末梢部に完全に固定できなくとも被検体の血管の脈波を高精度に安定して常時測定をすることができる。
（実施の形態３）
【００６０】
図３は、本願第三の発明の実施形態に係る血圧測定装置の一形態を示す概略図である。
本実施の形態に係る血圧測定装置９０３において、図１で用いた符号と同じ符号は同じ構成及び同じ機能である。血圧測定装置９０１との違いは筐体１２ｂ、受光素子１２４である。
【００６１】
図３に示す本実施の形態の血圧測定装置９０３において、筐体１２ｂは伸縮部材１０に対向して設置され、図示しないアームにより筐体１２ａと筐体１２ｂは接続される。
【００６２】
透過光Ｅは被検体内の血管の脈波により照射光Ａが吸収及び透過することで生ずる。具体的には、照射光Ａは被検体の血管の脈動に伴う被測定部分の血液の増減、すなわち血液中のヘモグロビン量の増減によって吸収及び透過を生じ透過光Ｅとなる。照射光Ａとして３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の波長の光を使用することができる。このような波長で発光する発光素子１１１としてＧａＰ系（赤）ＬＥＤ又はＧａＡｓ系ＬＥＤを使用することができる。さらに、照射光Ａとして血液中のヘモグロビンに吸収されやすい４００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長の光を使用することがより好ましい。このような波長で発光する発光素子１１１としてＧａＰ系（緑）ＬＥＤ又はＧａＡｓＰ系ＬＥＤを使用することができる。
【００６３】
受光素子１２４は受光した透過光Ｅを信号Ｓとして出力する光電変換器である。受光素子１２４は透過光Ｅを受光できるよう筐体１２ｂに設置される。受光素子１２４の種類は、照射光Ａを照射する発光素子１１１の種類で定まる。発光素子１１１にＧａＰ系（赤）ＬＥＤ又はＧａＡｓ系ＬＥＤを使用した場合、受光素子１２４にはＳｉフォトトランジスタを使用することが好ましい。また、発光素子１１１にＧａＰ系（緑）ＬＥＤ又はＧａＡｓＰ系ＬＥＤを使用した場合、受光素子１２４にはブルーセンシティブフォトダイオードを使用することが好ましい。
【００６４】
血圧測定装置９０３においても差分演算手段２０１をさらに備えてもよい。
【００６５】
本実施の形態の血圧測定装置９０３の動作を説明する。本実施の形態に係る血圧測定装置９０３において、図１で用いた符号と同じ符号は同じ動作をする。
【００６６】
本実施の形態の血圧測定装置９０３は被検体の測定部分に伸縮部材１０が接触し、かつ伸縮部材１０と筐体１２ｂで被検体の測定部を挟むように被検体に装着される。
【００６７】
発光素子１１１から透光部１０ｂに向けて照射した照射光Ａは、被検体を透過し、透過光Ｅとして受光素子１２４に受光され、受光素子１２４は信号Ｓを出力する。
【００６８】
出力された信号Ｓ及び信号Ｎは差分演算手段２０１において差分演算され、被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分が除去された脈動波形の出力信号Ｏが出力される。出力信号Ｏを所定の方法により解析することで被検体の脈波を測定することができる。
【００６９】
従って、血圧測定装置９０３は、被検体の末梢部に完全に固定できなくとも被検体の血管の脈波を高精度に安定して常時測定をすることができる。
（実施の形態４）
【００７０】
図４は、本願第四の発明の実施形態に係る血圧測定装置の一形態を示す概略図である。
本実施の形態に係る血圧測定装置９０４において、図１、図２及び図３で用いた符号と同じ符号は同じ構成及び同じ機能である。血圧測定装置９０１、血圧測定装置９０２及び血圧測定装置９０３との違いは発光素子１１３、受光素子１２５である。
【００７１】
図４に示す本実施の形態の血圧測定装置９０４において、発光素子１１３は筐体１２ｂに設置され、被検体に向けて照射光Ｆを照射する。
【００７２】
透過光Ｇは被検体内の血液の脈波により照射光Ｆが吸収及び透過することで生ずる。具体的には、照射光Ｆは被検体の血管の脈動に伴う被測定部分の血液の増減、すなわち血液中のヘモグロビン量の増減によって吸収及び透過を生じ透過光Ｇとなる。照射光Ｆとして３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の波長の光を使用することができる。このような波長で発光する発光素子１１３としてＧａＰ系（赤）ＬＥＤ又はＧａＡｓ系ＬＥＤを使用することができる。さらに、照射光Ｆとして血液中のヘモグロビンに吸収されやすい４００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長の光を使用することがより好ましい。このような波長で発光する発光素子１１３としてＧａＰ系（緑）ＬＥＤ又はＧａＡｓＰ系ＬＥＤを使用することができる。
【００７３】
受光素子１２５は、透過光Ｇを受光し信号Ｓを出力する光電変換器である。受光素子１２５は透光部１０ｂと通じて透過光Ｇを受光できるよう筐体１２ａに設置される。受光素子１２５の種類は、照射光Ｆを照射する発光素子１１３の種類で定まる。発光素子１１３にＧａＰ系（赤）ＬＥＤ又はＧａＡｓ系ＬＥＤを使用した場合、受光素子１２５にはＳｉフォトトランジスタを使用することが好ましい。また、発光素子１１３にＧａＰ系（緑）ＬＥＤ又はＧａＡｓＰ系ＬＥＤを使用した場合、受光素子１２５にはブルーセンシティブフォトダイオードを使用することが好ましい。
【００７４】
血圧測定装置９０４においても差分演算手段２０１をさらに備えてもよい。
【００７５】
血圧測定装置９０４においても遮光手段１５をさらに備えてもよい。
【００７６】
血圧測定装置９０４においても発光素子１１３の照射する照射光Ｆと発光素子１１２の照射する照射光Ｄとで異なる２波長を使用してもよい。異なる２波長の光として各種の波長の光を使用することができる。
【００７７】
本実施の形態の血圧測定装置９０４の動作を説明する。本実施の形態に係る血圧測定装置９０４において、図１、図２及び図３で用いた符号と同じ符号は同じ動作をする。
【００７８】
本実施の形態の血圧測定装置９０４の被検体への装着は、血圧測定装置９０３の被検体への装着方法と同様である。発光素子１１３は被検体に向けて照射光Ｆを照射する。照射光Ｆは被検体内部の血管の脈波により吸収及び透過され透過光Ｇとして、透光部１０ｂを通じ、受光素子１２５に受光される。受光素子１２５は透過光Ｇの強度に応じた信号Ｓを出力する。
【００７９】
ここに、発光素子１１３にＧａＰ系ＬＥＤ（緑）、受光素子１２５にブルーセンシティブフォトダイオード、発光素子１１２にＧａＡｓ系ＬＥＤならびに受光素子１２３に可視光カットフィルタを組み合わせたＳｉフォトトランジスタを使用した場合、発光素子１１３は波長５５０ｎｍの照射光Ｆを被検体に向け照射する。一方、発光素子１１２は波長９５０ｎｍの照射光Ｄを伸縮部材１０に向けて照射する。照射光Ｆは被検体内部の血管の脈波により波長５５０ｎｍの透過光Ｇとなり、透光部１０ｂを透過し受光素子１２５に受光される。照射光Ｄは伸縮部材１０の発光素子１１２の側で波長９５０ｎｍの反射光Ｃとなり受光素子１２３に受光される。受光素子１２５は波長５５０ｎｍ付近の光のみを検出するため、波長９５０ｎｍの反射光Ｃを検出せず、信号Ｓは透過光Ｇ以外の光による信号を低減できる。受光素子１２３は波長９５０ｎｍ付近の光のみを検出するため、波長５５０ｎｍの透過光Ｇを検出せず、信号Ｎは反射光Ｃ以外の光による信号を低減できる。出力された信号Ｓ及び信号Ｎは差分演算手段２０１において差分演算され、被検体の動きや脈動等の外乱によるノイズ成分が除去された脈動波形の出力信号Ｏが出力される。出力信号Ｏを所定の方法により解析することで被検体の脈波を測定することができる。
【００８０】
従って、血圧測定装置９０４は、被検体の末梢部に完全に固定できなくとも被検体の血管の脈波を高精度に安定して常時測定をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本願発明の血圧測定装置は、健康保持や健康診断のための生体情報を検出する健康器具に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本願発明に係る実施形態の血圧測定装置９０１の構成を示す図である。
【図２】本願発明に係る実施形態の血圧測定装置９０２の構成を示す図である。
【図３】本願発明に係る実施形態の血圧測定装置９０３の構成を示す図である。
【図４】本願発明に係る実施形態の血圧測定装置９０４の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
９０１、９０２、９０３、９０４ 血圧測定装置
１０ 伸縮部材
１０ａ 遮光部
１０ｂ 透光部
１１ カフ
１２ａ、１２ｂ 筐体
１４ 空気パイプ
１５ 遮光手段
１１１、１１２、１１３ 発光素子
１２１、１２２、１２３、１２４、１２５ 受光素子
２０１ 差分演算手段
Ａ、Ｄ、Ｆ 照射光
Ｂ 散乱光
Ｃ 反射光
Ｅ Ｇ 透過光
Ｓ、Ｎ 信号
Ｏ 出力信号
【出願人】 【識別番号】０００００４２２６
【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
【住所又は居所】東京都千代田区大手町二丁目３番１号
【識別番号】０００１０２７３９
【氏名又は名称】エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社
【住所又は居所】東京都新宿区西新宿二丁目１番１号
【出願日】 平成１６年１０月６日（２００４．１０．６）
【代理人】 【識別番号】１００１１９６７７
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 賢治
【公開番号】 特開２００６−１０２１６０（Ｐ２００６−１０２１６０Ａ）
【公開日】 平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【出願番号】 特願２００４−２９３１８５（Ｐ２００４−２９３１８５）