JP2002085361A - 脈検出装置及び超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波送信用の圧電素子と超音波受信用の圧
電素子とを精度良く配置することで、品質のばらつきが
生じにくい脈検出装置を提供する。また、脈検出装置に
おいて脈の検出感度を向上させる。 【解決手段】 入力された駆動電圧信号に従って励振し
て超音波を発生し、該超音波を生体内に送信する送信用
圧電素子４１と、生体内に送信された超音波が生体の血
流によって反射した反射波を受信して電圧信号に変換す
る受信用圧電素子４２と、を基板４３の電極４７ａ、４
７ｂで固定する。また、処理演算部は、送信用圧電素子
４１が発生した超音波の周波数と、受信用圧電素子４２
が受信した反射波の周波数と、を比較して脈を検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子を検出素
子として用いた脈検出装置及び圧電素子を使用した超音
波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】生体の脈には病気の診断に適用できる重
要な情報が含まれている。そこで、近年、患者の腕に携
帯型脈検出装置を装着させて、この携帯型脈検出装置か
ら送信された患者の脈検出データを病院が受信し、患者
の状態を把握するシステムが病院等の医療施設において
検討されている。脈検出装置の小型化・軽量化のために
圧電素子を用いることは有効であり、上述したシステム
に適用することもふまえて、圧電素子を使用した脈検出
装置の開発が進められている。また同様に超音波を用い
て生体や物体の情報を得る超音波診断装置はよく知られ
ている。この超音波診断装置は、被験者や診断物の診断
部位へ超音波を照射（送信）し、診断部位で反射されて
きた反射波を検知し、この検知結果に基づいて診断部位
についての情報を取得する。

【０００３】圧電素子を使用した従来の脈検出装置１０
０を図３２に示す。図示するように、脈検出装置１００
は、２つの圧電素子１１０，１２０を樹脂（またはゲ
ル）１３０の中に埋め込み固定したものである。ここ
で、各圧電素子１１０，１２０の厚み方向の両面には、
金属性の電極が形成される（図示省略）。また、圧電素
子１１０の両電極には、駆動電圧印加用のプローブ（端
子、引き出し線等）が接続され、圧電素子１２０の両面
の電極には電圧信号出力用のプローブ（端子、引き出し
線等）が接続される（図示省略）。また、例えば、超音
波による脈波検出装置では、被験者の橈骨動脈に向けて
超音波を送信し、反射波の振幅や周波数の変化から、脈
波波形や脈拍数を取得する。

【０００４】そして、病院の診察時に、この脈検出装置
１００を使用して患者の脈を検出している。詳細には、
圧電素子１１０の両電極に駆動用の電圧を印加すると、
圧電素子１１０が励振して超音波を発生し、超音波は樹
脂１３０を介して生体内に送信される。生体内に送信さ
れた超音波は生体の血流によって反射し、反射した超音
波が樹脂１３０を介して圧電素子１２０によって受信さ
れる。この時、圧電素子１１０が送信した超音波と、圧
電素子１２０が受信した超音波には、血流のドップラ効
果によって周波数変化が生じる。また、血流の速度は脈
と同期して変化するため、この超音波の周波数変化によ
って生体の脈が検出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、圧電素子を
利用した前述の脈検出装置においては、超音波の受信感
度を良くするために、超音波送信用の圧電素子１１０
と、超音波受信用の圧電素子１２０と、を精度良く配置
する必要がある。

【０００６】しかしながら、上述した脈検出装置１００
は、２つの圧電素子１１０，１２０を所定位置に配置し
た後、樹脂１３０を流し込んで製造していたため、樹脂
を流し込む際にこれら圧電素子の配置位置及び配置角度
がずれる可能性があり、精度良く圧電素子を配置するこ
とが難しいという問題があった。

【０００７】そのため、従来の脈検出装置１００には、
品質のばらつきが生じる可能性があった。

【０００８】そこで、本発明は、超音波送信用の圧電素
子と超音波受信用の圧電素子とを精度良く配置すること
で、品質のばらつきが生じにくい脈検出装置、及びその
製造方法を提供することを目的とする。また、脈検出装
置において脈の検出感度を向上させることも目的とす
る。

【０００９】また一般に、圧電素子を利用した脈検出装
置では、超音波の受信感度を良くするために、超音波送
信用の圧電素子と超音波受信用の圧電素子を精度良く配
置する必要がある。また、該超音波が基板内を伝わって
受信用圧電素子に直接受信されると、ノイズの原因とな
り、また本来脈を測定するために必要である血流への送
信波及び受信波の強度が減少してしまうため、結果とし
て脈の検出感度が低下してしまう。そのため、脈検出感
度を向上させるためには、該超音波が基板内を伝わって
受信用圧電素子に直接受信されにくい構造にする必要が
ある。さらに樹脂１３０が厚いほど、生体内の血流へ送
信される超音波の強度が低下する。

【００１０】しかしながら、上述した脈検出装置１００
は、２つの圧電素子１１０，１２０を所定位置に配置し
た後、樹脂１３０を流し込んで製造していたため、以下
のような問題点があった。 （１） 樹脂を流し込む際にこれら圧電素子の配置位置
及び配置角度がずれる可能性があり、精度良く圧電素子
を配置することが難しく、品質のばらつきが生じる可能
性がある。 （２） 超音波が樹脂を通して受信用圧電素子に直接受
信されやすい構造であるため脈検出感度に限界があっ
た。 （３） 樹脂１３０の厚さを薄く製造することが難しい
ため、脈検出感度に限界があった。

【００１１】そこで、本発明は、超音波送信用の圧電素
子と超音波受信用の圧電素子とを精度良く配置すること
で、品質のばらつきが生じにくい脈検出装置、及び感度
の向上を図った構造の脈検出装置を提供することを目的
とする。

【００１２】また、超音波診断装置も、上記に述べた脈
検出装置と同様の問題点があった。そこで、本発明は、
超音波送信用の圧電素子と超音波受信用の圧電素子とを
精度良く配置することで、品質のばらつきが生じにくい
超音波診断装置、及び感度の向上を図った構造及びその
製造方法の超音波診断装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明による脈検出装置は、送信用圧電素子（入力
された駆動信号に応じて生体内に超音波を送信する圧電
素子）と受信用圧電素子（超音波が生体の血流によって
反射した反射波を受信する圧電素子）の少なくとも一方
が、圧電素子に駆動信号を印加する給電部により基板上
に固定されている構成とした。この構成によれば、送信
用圧電素子と受信用圧電素子の少なくとも一方は基板上
に載置固定されるため、これら圧電素子を精度良く設計
通りに配置することができる。

【００１４】したがって、本発明の構成によれば、品質
にばらつきが生じにくい脈検出装置を提供することがで
きる。また、圧電素子と基板は基板全面では無く給電部
で固定されているため、基板に超音波が伝搬しにくく、
ノイズを低減させることが可能で、また感度を向上させ
ることができる。

【００１５】さらに、前記基板と前記圧電素子間に空隙
を形成した。このような構成によれば、送信用圧電素子
から基板に超音波が伝わりにくくなり、該超音波が基板
内を伝わって受信用圧電素子により直接受信される可能
性が低くなるため、ノイズを低減させることが可能で、
また感度を向上させることができる。

【００１６】さらに、給電部が圧電素子に対して突出し
た構造や、圧電素子が給電部に対して突出した構造、あ
るいは多孔質体の基板を用いることで、さらに該超音波
が基板内を伝わって受信用圧電素子により直接受信され
る可能性が低い構造となるため、ノイズを低減させるこ
とが可能で、また感度を向上させることができる。

【００１７】また、基板の一部に溝を設け、この溝を挟
んで送信用圧電素子と受信用圧電素子とを配置する構成
とした。この構成によれば、送信用圧電素子で発生した
超音波は、基板上の送信用圧電素子と受信用圧電素子と
の間の溝で反射、減衰するため、該超音波が基板内を伝
わって受信用圧電素子により直接受信される可能性がさ
らに低くなる。このため、脈検出装置の感度を向上させ
ることができる。

【００１８】あるいは、基板を分割し、分割した一方の
基板に送信用圧電素子を配置し、他方の基板に受信用圧
電素子を配置してもよい。この場合、送信用圧電素子で
発生した超音波は、受信用圧電素子にさらに直接伝わり
にくくなる。したがって、脈検出装置の感度を向上させ
ることができる。

【００１９】また、前記基板の前記圧電素子設置面に樹
脂層を備えることで、効果的に超音波が生体内に送信さ
れる構成とした。また、基板上に圧電素子が配置されて
いるため、樹脂層を一定の厚さで容易に配置することが
可能となる。また前記樹脂層が送信用圧電素子と受信用
圧電素子間で分割されている構成とし、送信用圧電素子
で発生した超音波が、前記樹脂層を介して受信用圧電素
子に直接伝わりにくい構造とした。

【００２０】また、支持基板を備えることによって、外
部からの衝撃に対する脈検出装置の強度、及び取り扱い
性が向上する。

【００２１】また、検出部によって検出された脈を表示
する表示部を備える構成としてもよい。手首に当該脈検
出装置を装着するためのベルトを備える構成とすること
によって、生体が脈検出装置を容易に携帯することがで
きる。

【００２２】上記課題を解決するため、本発明による脈
検出装置は、送信用の圧電素子と受信用の圧電素子が一
面上に固定載置され、他面が生体に接する送受信基板
と、この送受信基板を支えるとともに送信用圧電素子及
び受信用圧電素子に接しない支持部を備えている。この
ような構成によれば、送信用圧電素子及び受信用圧電素
子の双方は、送受信基板上に載置固定されるため、これ
ら圧電素子を精度良く設計通りに配置することができ
る。また、送信用圧電素子が発生した超音波は、送受信
基板を介して生体内に送信され、また、生体の血流によ
る反射波も、送受信基板を介して生体から受信用圧電素
子に伝達するので、機能上問題は生じない。

【００２３】また、送信用の圧電素子の振動は、樹脂中
の場合全ての方向に振動してしまうが、送信用の圧電素
子の裏面側は空間であるため、無駄なく基板側のみに振
動が伝わる。したがって、本発明の構成によれば、品質
にばらつきが生じにくい脈検出装置を提供することがで
き、また、脈の検出感度を向上させることができる。

【００２４】さらに、送受信基板の音響インピーダンス
を、各圧電素子の音響インピーダンスと生体の音響イン
ピーダンスとの間の値とすることとした。このように、
送受信基板の音響インピーダンスを設定することによっ
て、送信用の圧電素子が発生した超音波を、送受信基板
と生体との界面で反射させずに効率良く生体に送信する
ことができ、生体の脈による反射波を界面で反射させず
に感度良く受信用の圧電素子で受信することができる。

【００２５】さらに、送受信基板の厚みを、送信用の圧
電素子が発生する超音波の波長の約４分の１にすること
によって、基板と生体との界面において超音波の反射を
低減させることができ、生体内に超音波を効率良く送信
することとなり、受信用の圧電素子により反射波を感度
良く受信することができる。

【００２６】さらに、生体と接する面に樹脂層を備える
構成とした。樹脂層を設けることにより、生体に接する
面の特性をその用途に応じて最適に調整することが可能
になる。例えば、樹脂層にシリコン系樹脂を用いること
で、送受信基板と生体との密着性が向上する。したがっ
て、送受信基板と生体との界面において、空気の混入が
減少するため超音波の振動の減衰が少なくなり、効率良
く超音波を伝搬することができる。また、シリコン系樹
脂は、生体との適合性が良く、生体の皮膚に密着させて
も影響が少ない。

【００２７】また、送受信基板を分割し、分割した一方
の送受信基板に送信用の圧電素子を配置し、他方の送受
信基板に受信用の圧電素子を配置してもよい。この場
合、送信用圧電素子で発生した超音波は、受信用の圧電
素子に直接伝わらない。したがって、ノイズを低減させ
ることができ、脈検出装置の信頼性を向上させることが
できる。

【００２８】また、送受信基板の他面をその一面に対し
て斜めに形成した。例えば、送受信基板の他面と一面と
を平行な面ではなく、すなわち、テーパ形状にした。こ
れにより、生体の血流のドップラ効果が大きくなり、送
信用圧電素子で発生する超音波と、受信用圧電素子で受
信される反射波と、の周波数変化が大きくなる。したが
って、脈検出装置における脈の検出強度が向上する。

【００２９】また、送受信基板上に位置する送信用圧電
素子及び受信用圧電素子を支持する支持部によって、外
部からの衝撃に対する脈検出装置の強度が向上し耐久性
が向上する。

【００３０】また、検出部によって検出された脈を表示
する表示部を備える構成としてもよい。また、手首に当
該脈検出装置を装着するためのベルトを備える構成とす
ることによって、生体が脈検出装置を容易に携帯するこ
とができる。

【００３１】更に、上記課題を解決するため、本発明に
よる超音波診断装置は、入力された駆動信号に応じて生
体内に超音波を送信する圧電素子（以下送信用圧電素
子）と、超音波が診断部位によって反射した反射波を受
信する圧電素子（以下受信用圧電素子）と、前記圧電素
子が一方の表面に設けられた基板と、前記反射波とから
診断部位に関する検出する検出部と、前記圧電素子に前
記駆動信号を印加する給電部を前記基板上と、を備え、
前記基板と前記圧電素子が前記給電部で固定されている
構成とした。

【００３２】この構成によれば、送信用圧電素子及び受
信用圧電素子の双方は、基板上に載置固定されるため、
これら圧電素子を精度良く設計通りに配置することがで
きる。 したがって、本発明の構成によれば、品質に
ばらつきが生じにくい脈波検出装置を提供することがで
きる。また、圧電素子と基板は基板全面では無く給電部
で固定されているため、基板に超音波が伝搬しにくく、
ノイズを低減させることが可能で、また感度を向上させ
ることができる。

【００３３】さらに、前記基板と前記圧電素子間に空隙
を有する構成とした。この構成によれば、送信用圧電素
子から基板に超音波が伝わりにくくなり、該超音波が基
板内を伝わって受信用圧電素子により直接受信される可
能性が低くなるため、ノイズを低減させることが可能
で、また感度を向上させることができる。

【００３４】前記給電部が前記圧電素子に対して突出し
た構造や、前記圧電素子が前記給電部に対した構造、あ
るいは多孔質体の基板を用いることで、さらに前記超音
波が基板内を伝わって受信用圧電素子により直接受信さ
れる可能性が低い構造となるため、ノイズを低減させる
ことが可能で、また感度を向上させることができる。

【００３５】また、基板の一部に溝を設け、この溝を挟
んで送信用圧電素子と受信用圧電素子とを配置する構成
とした。この構成によれば、送信用圧電素子で発生した
超音波は、基板上の送信用圧電素子と受信用圧電素子と
の間の溝で反射、減衰するため、該超音波が基板内を伝
わって受信用圧電素子により直接受信される可能性がさ
らに低くなる。このため、検出感度を向上させることが
できる。

【００３６】あるいは、基板を分割し、分割した一方の
基板に送信用圧電素子を配置し、他方の基板に受信用圧
電素子を配置してもよい。この場合、送信用圧電素子で
発生した超音波は、受信用圧電素子にさらに直接伝わり
にくくなる。したがって、検出感度を向上させることが
できる。

【００３７】また、前記基板の前記圧電素子設置面に樹
脂層を備えることで、効果的に超音波が生体内に送信さ
れる構成とした。また、基板上に圧電素子が配置されて
いるため、樹脂層を一定の厚さで容易に配置することが
可能となる。また前記樹脂層が送信用圧電素子と受信用
圧電素子間で分割されている構成とし、送信用圧電素子
で発生した超音波が、前記樹脂層を介して受信用圧電素
子に直接伝わりにくい構造とした。

【００３８】また、支持体を備えることによって、外部
からの衝撃に対する脈波検出装置の強度、及び取り扱い
性が向上する。

【００３９】また、空隙の厚さを超音波の波長λ以上と
することで、上記減衰性を向上させ、送信用圧電素子で
発生した超音波は、受信用圧電素子に直接伝わりにくく
なり、検出感度を向上させることができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】本発明の脈検出装置の構成は、入
力された駆動信号に応じて生体内に超音波を送信する圧
電素子と、超音波が生体の血流によって反射した反射波
を受信する圧電素子と、これらの圧電素子が一方の表面
に設けられた基板と、反射波から脈を検出する検出部
と、圧電素子に駆動信号を印加するために基板上に設け
られた給電部とを備え、基板と圧電素子が給電部で固定
されている構成とした。この構成によれば、送信用圧電
素子及び受信用圧電素子の双方は、基板上に載置固定さ
れるため、これら圧電素子を精度良く設計通りに配置す
ることができる。

【００４１】また、駆動信号を入力するために必要な給
電部のみで固定されているため、送信用圧電素子からの
振動が基板全体に伝搬しにくく、そのため、超音波が基
板内を伝わって受信用圧電素子により直接受信される可
能性が低くなるため、ノイズを減少させ、脈検出感度を
向上させることができる。

【００４２】さらに、基板と圧電素子との間に空隙を設
けることにより、超音波が基板内を伝わって受信用圧電
素子により直接受信される可能性がさらに低くなるた
め、感度を向上させることができる。

【００４３】また、給電部が圧電素子に対して突出した
構造や、圧電素子が給電部に対して突出した構造、ある
いは多孔質体の基板を用いることにより、超音波が基板
内を伝わって受信用圧電素子により直接受信される可能
性が低い構造となるため、感度を向上させることができ
る。

【００４４】また、基板を支持する支持基板を備えるこ
とにより、強度、取り扱い性を向上させることができ
る。詳細は以下の実施例において述べる。

【００４５】また、本発明による脈検出装置は、入力さ
れた駆動電気的信号に応じて生体内に超音波を送信する
圧電素子、または、超音波が生体の血流によって反射し
た反射波を受信する圧電素子が、支持部上または基板上
の一方の表面に設けられているとともに、圧電素子を中
心にして生体側とは反対側に空間が形成された構成であ
る。このような構成の脈検出装置によれば、圧電素子が
支持部または基板上に載置固定されるため、これら圧電
素子を精度良く設計通りに配置することができる。した
がって、本発明の構成によれば、品質にばらつきが生じ
にくく、また、脈の検出感度を向上させることができ
る。

【００４６】さらに、基板の音響インピーダンスを圧電
素子の音響インピーダンスと生体の音響インピーダンス
との間の値に設定した。また、基板の厚みを圧電素子が
発生する超音波の波長の約４分の１とした。また、生体
に接する面に樹脂層を備えることとした。詳細は以下の
実施例において述べる。

【００４７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。 （実施例１）図１〜図６を参照して本発明の実施例１に
よる脈検出装置を詳細に説明する。先ず、脈検出装置１
の外観について図１〜図２を参照して説明する。

【００４８】図１は、本発明を適用した脈検出装置１の
外観上の構成を示す側面図であり、図２は、図１に示し
た脈検出装置１を生体２（腕）に装着した状態を示す図
である。

【００４９】図１に示すように、脈検出装置１は処理部
３、測定部４、バンド５、及び、止め金具６によって概
略構成されており、図２に示すように、脈検出装置１
は、生体２に装着することにより常時携帯可能である。
ここで、処理部３及び測定部４は、バンド５に取り付け
られており、バンド５及び止め金具６によって生体２
（図中の破線部）に装着される。この時、測定部４は生
体２の橈骨（とうこつ）動脈あるいは尺骨動脈付近（図
示省略）に当接される。また、図示しないが、処理部３
と測定部４は導線により接続されており、この導線を介
して処理部３から駆動用電圧信号が測定部４に入力さ
れ、測定部４で測定された電圧信号が処理部３に入力さ
れる。

【００５０】次に、図３を参照して脈検出装置１の処理
部３について説明する。図３は、処理部３の内部構成
と、処理部３と測定部４の接続状態を示すブロック図で
ある。図３に示すように、処理部３は、処理演算部３
１、駆動回路３２、及び表示部３３によって概略構成さ
れている。

【００５１】処理演算部３１は、内部に備えた記憶領域
（図示省略）に記憶されている処理プログラムを実行す
ることによって、脈の検出に関する各種処理を実行し、
その処理結果を表示部３３に表示する。

【００５２】処理演算部３１は、脈測定時に、駆動回路
３２から測定部４の送信用圧電素子４１（詳細は後述）
に特定の駆動用電圧信号を出力させる。

【００５３】また、処理演算部３１は、送信用圧電素子
４１から発せられた超音波の周波数と、受信用圧電素子
４２で受信され血流のドップラ効果により変化した超音
波の周波数と、を比較して脈を検出する。

【００５４】駆動回路３２は、処理演算部３１の指示に
従って、特定の駆動用電圧信号を測定部４の送信用圧電
素子４１に出力する。

【００５５】表示部３３は、液晶表示画面等によって構
成されており、処理演算部３１から入力される脈検出結
果等を表示する。

【００５６】次に、図４、図５を参照して、脈検出装置
１の測定部４について説明する。図４は、測定部４の構
成を示す概要図であり、図５は、測定部４の上面から見
た図である。

【００５７】図４に示すように、測定部４は、送信用圧
電素子４１、受信用圧電素子４２、基板４３によって概
略構成されている。ここで、送信用圧電素子４１と受信
用圧電素子４２の厚み方向の両面には、それぞれ電極４
５ａ、４５ｂと電極４６ａ、４６ｂが形成されている。
また、基板４３の一面４３ａには、電極４７ａ、４７
ｂ、上面用電極６０ａ、６０ｂが形成されており、電極
４５ａ、４６ａと上面用電極６０ａ、６０ｂは配線６１
で電気的に接続されている。基板４３の材質としては、
超音波を伝えにくい材質が適しているが、本実施例では
ガラスを用いた。ここで、電極４５ａ，４５ｂ，４６
ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂ, ６０
ａ，６０ｂは、Ａｕ，Ｐｔ等の金属膜であり、蒸着等の
方法によって形成される。また、配線６１はＡｕ線など
のワイヤボンディングによって形成される。

【００５８】そして、図５に示すように、基板４３の一
面４３ａ上に送信用圧電素子４１が電極４７ａと固定部
６２で重なるように載置固定され、受信用圧電素子４２
が電極４７ｂと固定部６２で重なるように載置固定され
ている。

【００５９】尚、送信用圧電素子４１と受信用圧電素子
４２に、同一の圧電素子を使用してもよい。また、これ
ら圧電素子４１，４２の形状については任意であり、送
信用と受信用に形状の異なる圧電素子を使用してもよ
い、さらに送信用圧電素子及び受信用圧電素子は、それ
ぞれ複数個設置しても良い。

【００６０】本実施例では、送信用圧電素子、受信用圧
電素子として厚さ０．２ｍｍ（共振周波数９．６ＭＨ
ｚ）、外形２×４ｍｍのＰＺＴを、基板４３は厚さ０．
５ｍｍ、外形１０ラ１１ｍｍのガラス基板を使用した。

【００６１】また、送信用圧電素子４１は、その両電極
４５ａ，４５ｂが電極４７ａ、６０ａを介して処理部３
の駆動回路３２と導線によって接続されている。そし
て、送信用圧電素子４１の両電極４５ａ，４５ｂに駆動
回路３２から特定の駆動用電圧信号が印加されると、送
信用圧電素子４１は励振して特定周波数の超音波を発生
し、生体内（図６の２参照）に送信する。本実施の形態
では９．６ＭＨｚで励振させた。受信用圧電素子４２
は、その両電極４６ａ，４６ｂが電極４７ｂ、６０ｂを
介して処理部３の処理演算部３１と導線によって接続さ
れている。受信用圧電素子４２は生体から超音波を受信
すると、この超音波を電圧信号に変換し、処理部３の処
理演算部３１に出力する。

【００６２】次に、図３及び図６を参照して、脈検出装
置１における処理部３及び測定部４の動作について説明
する。図６は本実施例による脈検出装置の測定部４と生
体２との配置関係を示しており、電極４５ａ、４５ｂ、
４６ａ、４６ｂ、６０ａ、６０ｂ、配線６１は省略され
ている。

【００６３】先ず、生体に脈検出装置１を装着すると、
図６に示すように、測定部４が生体２（の橈骨（とうこ
つ）動脈あるいは尺骨動脈付近）に当接される。そし
て、脈の検出時に、図３に示す処理演算部３１は、駆動
回路３２から送信用圧電素子４１の両電極４５ａ，４５
ｂ（図５参照）に特定の駆動用電圧信号を出力させる。

【００６４】送信用圧電素子４１は両電極４５ａ，４５
ｂに入力された駆動用電圧信号に応じて励振して超音波
を発生し、該超音波を生体２（図６参照）内に送信す
る。生体２内に送信された超音波は血流２ａにより反射
され、測定部４の受信用圧電素子４２により受信され
る。受信用圧電素子４２は、受信した超音波を電圧信号
に変換して、両電極４６，４６（図５参照）から処理演
算部３１に出力する。

【００６５】次に、処理演算部３１は、送信用圧電素子
４１から送信された超音波の周波数と、受信用圧電素子
４２で受信され血流のドップラ効果により変化した超音
波の周波数と、を比較して生体の脈を検出する。そし
て、処理演算部３１は、脈の検出結果を表示部３３に表
示する。

【００６６】このようにして、脈検出装置１は、生体の
脈を測定・表示する。

【００６７】次に本実施例による脈検出装置の測定部４
の製造方法について説明する。送信用圧電素子４１及び
受信用圧電素子４２は、アルミ、Ａｕなどの金属を真空
蒸着することで電極４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂを
形成し、外形をダイシングなどにより切断する。基板４
３は、アルミ、Ａｕなどの金属を真空蒸着により電極を
４３ａ上に形成し、エッチングなどの薄膜プロセスによ
り、電極４７ａ、４７ｂ、６０ａ、６０ｂを一面４３ａ
上に形成する。

【００６８】電極４５ｂ、４５ｂと電極４７ａ、４７ｂ
とを固定部６２において導電性の接着剤などで固定する
ことにより、送信用圧電素子４１及び受信用圧電素子４
２を基板４３に固定する。

【００６９】さらに、電極４７ａ、６０ａは図示しない
配線により、図３の処理部３の駆動回路３２に接続さ
れ、電極４７ｂ、６０ｂは処理回路３１に接続される。

【００７０】以上のようにして、本実施例においては、
基板４３上に送信用圧電素子４１及び受信用圧電素子４
２を配置した。

【００７１】したがって、送信用圧電素子４１及び受信
用圧電素子４２を基板４３上に精度良く配置することが
できるため、測定部４の品質が安定し、品質のばらつき
がない脈検出装置１を提供することができ、また、図５
の固定部６２でのみ基板４３に固定されているため、超
音波が基板４３に直接伝搬しにくくなり、ノイズが減少
するため脈の検出感度を向上させることができる。本実
施の形態の場合では、送信用圧電素子、受信用圧電素子
のサイズが２×４ｍｍ、基板サイズが１０×１１ｍｍに
対して固定部６２の面積は０．５ｍｍ×０．５ｍｍとし
た。

【００７２】送信用圧電素子４１及び受信用圧電素子４
２を、全面で導電性接着剤などにより基板４３に固定し
た場合では、送信用圧電素子４１に±５Ｖ、９．５ＭＨ
ｚのバースト信号（５波分のサイン波）を入力したとこ
ろ、脈を測定していない状態（非測定状態）で、受信用
圧電素子４２によって入力の０．８％の振幅のバースト
信号が受信されていたが、本実施の形態のように、固定
部６２のみで固定したところ、受信用圧電素子によって
検出されたバースト信号の振幅は入力の０．０２％にま
で減少した。

【００７３】さらに本実施の形態の測定４を用いて、シ
リコンオイル中に設置したＣｕ板への超音波の反射強度
（送信用圧電素子４１から送信された超音波がＣｕ板に
反射して受信用圧電素子４２によって検出される割合）
を測定したところ、全面で基板４３に固定した場合では
０．２％だったが、本実施の形態のように、固定部６２
のみで固定したところ、０．６％になり、反射強度が３
倍程度になり、結果として脈検出感度も向上した。

【００７４】また、従来のように樹脂に埋め込み固定し
ないため、送信用圧電素子４１及び受信用圧電素子４２
の両面に容易に電極を形成することができ、各圧電素子
から容易に電極を引き出すことができる。

【００７５】また、本実施例の脈検出装置は、通常、脈
拍を測定・表示するが、脈波も測定できる。

【００７６】また、本実施例のように、脈検出装置１に
おいて処理部３と測定部４とを離れた構造にするのでは
なく、１つのモジュールとして構成してもよい。これに
よって、脈検出装置１の部品点数が少なくなり製造コス
トを抑えることができる。さらに、処理部３と測定部４
の間の配線を簡略化することができる。

【００７７】また、処理部３内に通信部等を設けて、脈
測定結果を病院内の管理システムに送信する構成にして
もよく、これにより、脈検出装置１を装着した患者の状
態を常時把握することができる。

【００７８】なお、本実施例の詳細な部分については、
上記実施例の内容に限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、
本実施の形態では圧電素子の励振周波数を９．６ＭＨｚ
としたが、共振周波数５ＭＨｚ程度の圧電素子を利用し
て、励振周波数を５ＭＨｚ程度としても特に問題はな
い。 （実施例２）本発明による脈検出装置の実施例２を図
１、図７を用いて説明する。図７は本実施例の脈検出装
置に関わる測定部４の側面図であり、電極４５ａ、４５
ｂ、６０ａ、６０ｂ、４６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７
ｂ、配線部６１は省略する。処理部、バンド及び止め
具、圧電素子、基板の材質、形状は実施例１と同様のも
のを使用した。

【００７９】図７は、基板４３の一面４３ａに樹脂層４
９を設けた測定部４の構成を示す図である。図７に示す
ように、基板４３の一面４３ａに樹脂層４９が形成され
ている。ここで、樹脂層４９はエポキシ系樹脂またはシ
リコン系樹脂からなり、送信用圧電素子４１、受信用圧
電素子４２の保護と、電極４５ａ、４５ｂ、６０ａ、６
０ｂ、４６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂ、配線部６１の
絶縁の効果および、生体と各圧電素子４１，４２との間
で効率良く超音波を伝搬させる効果がある。

【００８０】生体と各圧電素子４１，４２との間で効率
良く超音波を伝搬するためには、樹脂層４９の音響イン
ピーダンスを、生体の音響インピーダンスＺｌと圧電素
子の音響インピーダンスＺｃとの間の値にする必要があ
る。音響インピーダンスとは音波の伝搬のしやすさを示
す値であり、その値はヤング率や密度によって変化す
る。

【００８１】そして、図７に示す構成を有する測定部４
において、基板４３の理想的な音響インピーダンスＺｍ
は、 Ｚｍ＝（Ｚｃ×Ｚｌ）^1/2 式（１）によって示す
ことができる。そして、式（１）に、公知であるＺｌ＝
１．５Ｍ（Ｎ・ｓｅｃ／ｍ³ ）、Ｚｃ（ＰＺＴを使用）
＝３０Ｍ（Ｎ・ｓｅｃ／ｍ³ ）を代入すると、Ｚｍ＝約
６．７Ｍ（Ｎ・ｓｅｃ／ｍ³ ）となる。

【００８２】この計算値を基に、本実施の形態では、基
板４３に、音響インピーダンスが約３Ｍ（Ｎ・ｓｅｃ／
ｍ³ ）であるエポキシ系の樹脂を使用している。

【００８３】また、樹脂層４９の基板厚さ方向の厚さ
は、薄いほど良く、本実施の形態のような構成では、１
００μｍ下が適当である。スピンコートあるいは、バー
コートにより樹脂４９を基板４３上に塗布し、熱あるい
は紫外線で樹脂４９を硬化させることにより、一定の厚
さで均一に樹脂層４９を配置することができる。

【００８４】なお、基板４３の一面４３ａにエポキシ系
樹脂の樹脂層を形成し、更にその上にシリコン系樹脂の
樹脂層を形成して２層の樹脂層にしてもよく、これによ
り、超音波の反射、減衰を防ぐことができる。

【００８５】樹脂層４９にシリコン系樹脂を用いた場
合、シリコン系樹脂は軟質であるため樹脂層４９によっ
て基板４３と生体との密着性が向上する。したがって、
生体と基板４３との間に存在する空気層を低減させるこ
とができ、この空気層による超音波の振動の減衰を抑え
ることができる。また、シリコン系樹脂は、生体との適
合性がよく、皮膚に密着させても影響が少ない。 （実施例３）本発明による脈検出装置１の測定部４の実
施例３を図８に基づいて説明する。図８は本発明の脈検
出装置に関わる測定部４の側面図であり、配線部６１、
電極６０ａ、６０ｂは省略されている。処理部、バンド
及び止め具、圧電素子、基板の材質、形状は実施例１と
同様のものを使用した。本実施例の脈検出装置は、基板
４３上に溝を形成し、この溝に電極４７ａ、４７ｂを形
成し、送信用圧電素子４１、受信用圧電素子４２をこの
溝の中に配置し、基板４３上に樹脂層４９を取り付けた
ものである。このように溝に圧電素子を埋め込むこと
で、圧電素子による凹凸が形成されず、さらに均一に樹
脂層４９を形成できる。 （実施例４）本発明による脈検出装置１の測定部４の実
施例４を図９に基づいて説明する。図９は本発明の脈検
出装置に関わる測定部４の側面図であり、処理部、バン
ド及び止め具、圧電素子、基板の材質、形状は実施例１
と同様のものを使用し、電極６０ａ、６０ｂ、配線部６
１は省略する。本実施例では、電極４７ａ、４７ｂには
んだ等のバンプ７１が形成されている。送信用圧電素子
４１及び受信用圧電素子４２はバンプ７１によって電極
４７ａおよび電極４７ｂに固定され、送信用圧電素子４
１及び受信用圧電素子４２と電極４７ａ及び電極４７ｂ
の間に空隙７０が形成される。

【００８６】本実施の形態では、バンプ７１は半田によ
って形成し、バンプ７１の高さは１０μｍした。

【００８７】空気層は極めて超音波の減衰率が高い。そ
のため、空気層である空隙７０が存在することによっ
て、超音波が基板４３内を伝わって受信用圧電素子４２
で直接受信される可能性が低くなり、脈測定のノイズを
防止することができる。

【００８８】本実施例では、送信用圧電素子４１と、受
信用圧電素子４２の両方にバンプを形成したが、どちら
か一方でも同様の効果を得ることができる。また、実施
例２と同様に樹脂層を設けても良い。 （実施例５）本発明による脈検出装置１の測定部４の実
施例５を図１０に基づき説明する。図１０は本実施例の
脈検出装置に関わる測定部４の側面図である。処理部、
バンド、止め具、圧電素子、基板の材質は実施の形態１
と同様のものを使用した。電極６０ａ、６０ｂ、配線部
６１は省略する。本実施例の脈検出装置は基板４３と送
信用圧電素子４１と受信用圧電素子４２の間に空隙７０
が設けられた構成である。基板４３上に空隙７０が形成
され、この空隙７０を挟んで送信用圧電素子４１と電極
４７ａ及び、受信用圧電素子４２と電極４７ｂが配置さ
れている。

【００８９】空気層は超音波に対する減衰率がきわめて
高いため、空隙７０によって、超音波が基板４３内を伝
わって受信用圧電素子４２によって直接受信される可能
性が低くなり、脈測定のノイズを防止することができ
る。更に、検出感度を向上させることもできる。

【００９０】また、超音波の距離伝搬特性は、波の腹に
あたる波長λの１／４の奇数倍が良好であり、中でも１
／４程度が適している。一方、気体、液体、固体中では
距離が離れるほど、超音波は減衰することが知られてい
る。本実施の形態では、空隙７０の厚さ（深さ）として
は、超音波の波長λ以上で超音波は十分に減衰し、良好
な特性が得られた。例えば、９．５ＭＨｚの超音波を使
用する場合、空隙７０の厚さ（深さ）は０．２ｍｍ以上
が適している。

【００９１】本実施例の場合、送信用圧電素子４１に±
５Ｖ、９．５ＭＨｚのバースト信号（５波分のサイン
波）を入力したところ、非測定時では０．０２％の信号
が送信用圧電素子４１から受信用圧電素子４２に伝搬
し、また、シリコンオイル中に設置したＣｕ板への超音
波の反射強度（送信用圧電素子４１から送信された超音
波がＣｕ板に反射して受信用圧電素子４２によって検出
される割合）を測定したところ、０．７％となり、さら
に反射強度が向上した。

【００９２】なお、本実施例では空隙７０は基板４３を
ダイシングすることにより形成したが、他の加工方法を
利用してもよく、また空隙７０の深さは０．２ｍｍ程度
とした。また、実施例２と同様に樹脂層を設けても良
い。 （実施例６）本発明による脈検出装置１の測定部４の実
施例６を図１１に基づき説明する。図１１は本実施例の
脈検出装置に関わる測定部４の側面図であり、電極４７
ａ、４７ｂ、電極６０ａ、６０ｂ、配線部６１は省略し
ている。処理部、バンド、止め具、圧電素子、基板の材
質は実施例１と同様のものを使用した。

【００９３】本実施例による脈検出装置は、送信用圧電
素子４１及び受信用圧電素子４２に対して基板４３上に
突起部７２が設けられている。送信用圧電素子４１及び
受信用圧電素子４２は突起部７２でのみ固定されるた
め、送信用圧電素子４１により発せられた超音波が直接
受信用圧電素子４２に伝わりにくくなるため、脈測定の
ノイズを防止することができる。

【００９４】本実施例では、突起部７２として、銅など
の金属を基板４３上にメッキすることで形成したが、ダ
イシングなどで基板４３上に突起部７２を形成しても良
い。また、実施例２と同様に樹脂層を設けても良い。 （実施例７）本発明による脈検出装置１の測定部４の実
施例７を図１２に基づき説明する。図１２は本実施例の
脈検出装置に関わる測定部４の側面図であり、電極６０
ａ、６０ｂ、配線部６１は省略する。バンド、止め具、
処理部、圧電素子、基板の材質は実施例１と同様のもの
を使用した。

【００９５】本実施例による脈検出装置は、基板４３の
一面４３ａに研削加工などによりある一定の粗さで表面
処理が施されている。基板４３の一面４３ａに図示しな
い電極を設け、さらに研削加工などにより、ある粗さで
表面処理を施し、この一面４３ａ上に送信用圧電素子４
１、受信用圧電素子４２を導電性接着剤などにより固定
した。これにより、送信用圧電素子４１、受信用圧電素
子４２は電極４５ｂ、電極４６ｂを介して基板４３とご
く限られた面積で接触することになり、送信用圧電素子
４１により発せられた超音波が直接受信用圧電素子４２
に伝わりにくくなるため、脈測定のノイズを防止するこ
とができる。更に、検出感度を向上させることもでき
る。 （実施例８）本発明による脈検出装置１の測定部４の実
施例を図１３に基づいて説明する。図１３は本発明によ
る実施例８の脈検出装置に関わる測定部４の側面図であ
り、電極６０ａ、６０ｂ、配線部６１は省略されてい
る。バンド、処理部、止め具、基板の材質、形状は実施
例１と同様のものを使用した。

【００９６】本実施例による脈検出装置は、送信用圧電
素子４１及び受信用圧電素子４２の電極４５ｂ、電極４
６ｂ側に溝を形成し、電極４７ａ、電極４７ｂと空隙７
０を介して固定されている。空隙７０は送信用圧電素子
４１及び受信用圧電素子４２の電極４５ｂ、電極４６ｂ
側にダイシングにより溝を形成することで作成した。

【００９７】空気層は超音波に対する減衰率が極めて高
く、送信用圧電素子４１及び受信用圧電素子４２は空隙
７０を介して固定されるため、空隙７０で超音波が減衰
し、送信用圧電素子４１により発せられた超音波が直接
受信用圧電素子４２に伝わりにくくなるため、脈測定の
ノイズを防止することができる。また、実施例２と同様
に樹脂層を設けても良い。

【００９８】また、実施の形態２と同様に樹脂層を設け
ても良い。また、送信用圧電素子４１，受信用圧電素子
４２のうち、空隙７０に対応する部分のみ圧電素子厚み
方向に分極処理を施してもよく、この場合、上記効果を
さらに向上させることができる。 （実施例９）本発明による脈検出装置１の測定部４の実
施例９を図１４に基づき説明する。図１４は測定部４の
側面図であり、電極６０ａ、６０ｂ、配線部６１は省略
されている。圧電素子、基板の材質、形状は実施例１と
同様のものを使用した。

【００９９】本実施例による脈検出装置は、基板４３上
に溝５０ａが形成され、この溝５０ａを介して送信用圧
電素子４１及び受信用圧電素子４２の電極４５ｂ、電極
４６ｂと電極４７ａ、電極４７ｂを固定した構成であ
る。したがって、脈の検出の際に、送信用圧電素子４１
により発せられた超音波は、基板４３の溝部５０ａによ
って反射、減衰するため、超音波が送受信基板５０内を
伝わって受信用圧電素子４２によって直接受信される可
能性が低くなり、脈測定のノイズを防止することができ
る。

【０１００】本実施例では、溝部５０ａはダイシングに
より基板４３に加工された。また、実施例２と同様に樹
脂層を設けても良い。 （実施例１０）本発明による脈検出装置１の測定部４の
実施例１０を図１５に基づいて説明する。図１５は本実
施例の脈検出装置に関わる測定部４の概略構成を示す斜
視図である。バンド、止め具、処理部、圧電素子は実施
例１と同様のものを使用した。

【０１０１】本実施例による脈検出装置においては、基
板４３が送信用圧電素子４１側及と受信用圧電素子４２
側とで分割され、さらに基板４３の他面に支持体８１が
取り付けられた構成である。図１５のように、支持体８
１は凹型をしており、基板４３と支持体８１には空隙８
０が形成されている。基板４３を図１５の様に分割して
も、基板４３を容易に精度良く設置することができる。
また、超音波の送信、受信強度も向上させることが可能
となる。

【０１０２】なお、支持体８１の凹部８２の開口部分の
面積（図２２のＬ×Ｍ）が送信用圧電素子４１，受信用
圧電素子の面積より小さい場合、支持体８１の側壁部８
３を超音波が伝わってしまう。そのため、凹部８２の面
積は送信用圧電素子４１，受信用圧電素子４２の合計面
積より大きいことが望ましい。

【０１０３】送信用圧電素子４１に±５Ｖ、９．５ＭＨ
ｚのバースト信号（５波分のサイン波）を入力したとこ
ろ、本実施例の場合、受信用圧電素子によって検出され
たバースト信号の振幅は入力の０．０１％にまで減少し
た。さらに本実施例による測定部４を用いて、シリコン
オイル中に設置したＣｕ板への超音波の反射強度（送信
用圧電素子４１から送信された超音波がＣｕ板に反射し
て受信用圧電素子４２によって検出される割合）を測定
したところ、１．０％に向上した。

【０１０４】送信用圧電素子４１上から発信した超音波
が基板４３に伝わっても、基板４３と支持体８１との間
には空隙８０があるため、超音波は減衰し、支持体８１
には伝搬しない。そのため、送信用圧電素子４１により
発せられた超音波が直接受信用圧電素子４２に伝わりに
くくなるため、脈測定のノイズを防止することができ
る。更に、検出感度を向上させることもできる。

【０１０５】本実施例では、支持体８１としては、アク
リルを使用したが、超音波が減衰しやすい、多孔質体な
どで形成すると、さらに送信用圧電素子４１により発せ
られた超音波が直接受信用圧電素子４２に伝わりにくく
なるため、脈測定のノイズを防止することができる。ま
た、実施例２と同様に樹脂層を設けても良い。 （実施例１１）本発明による脈検出装置１の測定部４の
実施例１１を図１６に基づいて説明する。図１６は本実
施例の脈検出装置に関わる測定部４の概略構成を示す斜
視図である。バンド、処理部、止め具、圧電素子、基板
の材質は実施例１と同様のものを使用した。

【０１０６】本実施例による脈検出装置の測定部におい
て、基板４３は送信用圧電素子４１側及と受信用圧電素
子４２側とで分割され、さらに基板４３の他面に支柱８
３を介して支持体８９を取り付けられた構成である。基
板４３を図１６の様に分割しても、基板４３を容易に精
度良く設置することができ、さらに超音波の送信、受信
強度を向上させることができる。

【０１０７】図１６のように、支持体８９は支柱８３を
介して基板４３に取り付けられている。送信用圧電素子
４１上から発信した超音波が、基板４３に伝わっても、
基板４３と支持体８９との間には空隙８０があるため、
超音波は減衰し、支持体８９には伝搬しない。そのため
送信用圧電素子４１により発せられた超音波が直接受信
用圧電素子４２に伝わりにくくなるため、脈測定のノイ
ズを防止することができる。更に、検出感度を向上させ
ることもできる。

【０１０８】本実施例では、支持体８９にアクリルを使
用したが、超音波が減衰しやすい、多孔質体などで形成
すると、さらに送信用圧電素子４１により発せられた超
音波が直接受信用圧電素子４２に伝わりにくくなるた
め、脈測定のノイズを防止することができる。また、実
施例２と同様に樹脂層を設けても良い。 （実施例１２）本発明による脈検出装置１の測定部４の
実施例１２を図１７に基づいて説明する。図１７は本実
施例の脈検出装置に関わる測定部４の側面図である。バ
ンド、処理部、止め具、圧電素子、基板の材質は実施例
１と同様のものを使用した。電極４５ａ、４５ｂ、４６
ａ、４６ｂ、６０ａ、６０ｂ、配線部６１は省略してあ
る。

【０１０９】本実施例による脈検出装置の測定部におい
て、基板４３は送信用圧電素子４１側及と受信用圧電素
子４２側とで分割され、基板４３の他面に支持体８９が
取り付けられ、さらに樹脂層４９が送信用圧電素子４１
側と受信用圧電素子４２側に分割して設けられた構成で
ある。基板４３上に樹脂層を分割して設けることで、送
信用圧電素子４１から樹脂層４９を介して生体内に伝搬
せずに受信用送信圧電素子４２で受信される超音波を減
少させ、脈検出感度を向上させる効果がある。支持体８
１には、セラミックなどの多孔質体のほか、ゴムなど超
音波を減衰させやすい材質を用いることで、送信用圧電
素子４１から支持体８１を伝搬して受信用圧電素子４２
へ超音波が伝搬することを防ぐことができる。 （実施例１３）以下に、図面を参照して本発明による脈
検出装置の実施例について詳細に説明する。

【０１１０】本発明による脈検出装置１の外観上の構成
を示す側面図を図１に示す。また、図１に示した脈検出
装置１を生体２（腕）に装着した状態を図２に示す。

【０１１１】図１に示すように、脈検出装置１は、処理
部３、測定部４、バンド５、及び止め金具６によって概
略構成されている。図２に示すように、脈検出装置１は
生体２に装着することにより常時携帯可能である。処理
部３及び測定部４はバンド５に取り付けられており、バ
ンド５及び止め金具６によって生体２（図1中の破線
部）に装着される。この時、測定部４は生体２の橈骨
（とうこつ）動脈あるいは尺骨動脈付近（図示省略）に
当接される。また、図示しないが、処理部３と測定部４
は導線により接続されており、この導線を介して処理部
３から駆動用電圧信号が測定部４に入力され、測定部４
で測定された電圧信号が処理部３に入力される。

【０１１２】脈検出装置１の処理部３の内部構成と、処
理部３と測定部４の接続状態を示すブロック図を図３に
示す。図示するように、処理部３は、処理演算部３１、
駆動回路３２、及び表示部３３によって概略構成されて
いる。

【０１１３】処理演算部３１は、内部に備えた記憶領域
（図示省略）に記憶されている処理プログラムを実行す
ることによって、脈の検出に関する各種処理を実行し、
その処理結果を表示部３３に表示する。また、処理演算
部３１は、脈測定時に駆動回路３２から測定部４の送信
用圧電素子４１（詳細は後述）に特定の駆動用電圧信号
を出力させる。また、処理演算部３１は、送信用圧電素
子４１から発せられた超音波の周波数と、受信用圧電素
子４２で受信され血流のドップラ効果により変化した超
音波の周波数を比較して脈を検出する。

【０１１４】駆動回路３２は、処理演算部３１の指示に
従って、特定の駆動用電圧信号を測定部４の送信用圧電
素子４１に出力する。

【０１１５】表示部３３は、液晶表示画面等によって構
成されており、処理演算部３１から入力される脈検出結
果等を表示する。

【０１１６】次に、脈検出装置１の測定部４の断面図を
図１８に示す。送信用圧電素子４１と受信用圧電素子４
２は送受信基板４４に接合され、送受信基板４４は支持
部８１によって保持されている。このような構成にする
ことにより、各圧電素子の片面には空間８０ができ、送
信用圧電素子４１と受信用圧電素子４２は超音波が送受
信する方向のみに伝達可能になる。

【０１１７】送信用圧電素子４１及び受信用圧電素子４
２と送受信基板４４の接合には、各種接着剤を用いる方
法と拡散結合や共晶結合を利用した方法がある。拡散接
合とは２つの金属が互いに接した状態で加圧加熱される
ことによって、金属原子の熱拡散を相互金属間で発生さ
せて接合させる方法である。共晶結合とは、２つの金属
が互いに接した状態で加圧加熱することによって、互い
の金属を溶融し、その後冷却することによって、合金を
相互金属間に生成することによって接合させる方法であ
る。送受信基板４４と、送信用圧電素子４１もしくは受
信用圧電素子４２とを接合する際に拡散結合及び共晶結
合を使用する利点は、接合界面に接着層が形成されず、
接合界面における超音波の振動の減衰を低減させること
ができることである。また、これら圧電素子４１，４２
の形状については任意であり、送信用と受信用に形状の
異なる圧電素子を使用してもよい。

【０１１８】また、送信用圧電素子４１は、処理部３の
駆動回路３２と導線によって電気的に接続されている。
そして、送信用圧電素子４１に駆動回路３２から特定の
駆動用電圧信号が印加されると、送信用圧電素子４１は
励振して特定周波数の超音波を発生し、生体内（図３１
の２）に送信する。

【０１１９】受信用圧電素子４２は、処理部３の処理演
算部３１と導線によって電気的に接続されている。受信
用圧電素子４２は、生体から超音波を受信すると、この
超音波を電圧信号に変換し、処理部３の処理演算部３１
に出力する。

【０１２０】送受信基板４４は、その一面４３ａ上に、
送信用圧電素子４１及び受信用圧電素子４２を配置し、
他面４３ｂは生体に接するガラス基板等である。

【０１２１】ここで、送受信基板４４を介して生体と各
圧電素子４１，４２との間で効率良く超音波を伝搬する
ためには、送受信基板４４の音響インピーダンスを、生
体の音響インピーダンスＺｌと圧電素子の音響インピー
ダンスＺｃとの間の値にする必要がある。音響インピー
ダンスとは音波の伝搬のしやすさを示す値であり、その
値はヤング率や密度によって変化する。

【０１２２】そして、図１８に示す構成を有する測定部
４において、送受信基板４４の理想的な音響インピーダ
ンスＺｍは、 Ｚｍ＝（Ｚｃ×Ｚｌ）^1/2
式（１）によって示すことができる。

【０１２３】そして、上記の式（１）に公知であるＺｌ
＝１．５Ｍ（Ｎ・ｓｅｃ／ｍ³ ）、ＰＺＴを使用した場
合のＺｃ＝３０Ｍ（Ｎ・ｓｅｃ／ｍ³ ）を代入すると、
Ｚｍは約６．７Ｍ（Ｎ・ｓｅｃ／ｍ³ ）となる。

【０１２４】この計算値を基に、本実施の形態では、送
受信基板４４に、音響インピーダンスが約１０Ｍ（Ｎ・
ｓｅｃ／ｍ³ ）であるガラス基板を使用している。

【０１２５】また、超音波の伝搬に関して送受信基板４
４の厚さも重要な要素である。送受信基板４４の厚さが
不適当な場合には、上述の音響インピーダンスと同様
に、送受信基板４４において超音波の反射が起こってし
まい、効率良く超音波が伝搬しない。そこで、送受信基
板４４の厚さは、送受信基板４４が伝搬する超音波の周
波数で波長の１／４程度にするのが好ましい。具体的に
は、超音波の周波数が９ＭＨｚ（通常２．３〜１０ＭＨ
ｚの超音波を使用する）で、送受信基板（ガラス基板）
における音速が約５０００ｍ／ｓｅｃの場合、送受信基
板４４の厚さは１４０μｍ程度にする。

【０１２６】また、送受信基板４４の圧電素子が形成さ
れた面の反対側の面、すなわち、生体に接する面には樹
脂層４８が形成されている。ここで、樹脂層４８はエポ
キシ系樹脂またはシリコン系樹脂からなり、これら使用
する樹脂の種類によって、送受信基板４４における生体
との接触面（他面４３ｂ）の性質が異なる。

【０１２７】例えば、樹脂層４８にエポキシ系樹脂を使
用した場合、エポキシ系樹脂の音響インピーダンスは、
送受信基板４４の音響インピーダンスと生体の音響イン
ピーダンスとの間の値であるため、生体と送受信基板４
４の界面で起こる超音波の反射を更に低減させることが
できる。したがって、生体と送受信基板４４との間で効
率良く超音波を伝搬させることができる。ここで、樹脂
層４８の理想的な音響インピーダンスは、前述の式
（１）と同様の式によって算出される。

【０１２８】また、樹脂層４８にシリコン系樹脂を用い
た場合には、シリコン系樹脂は軟質であるため、樹脂層
４８によって送受信基板４４と生体との密着性が向上す
る。したがって、生体と送受信基板４４との間に存在す
る空気層を低減させることができ、この空気層による超
音波の振動の減衰を抑えることができる。また、シリコ
ン系樹脂は、生体との適合性がよく、皮膚に密着させて
も影響が少ない。

【０１２９】なお、送受信基板４４の他面にエポキシ系
樹脂の樹脂層を形成し、更にその上にシリコン系樹脂の
樹脂層を形成して２層の樹脂層にしてもよく、これによ
り、超音波の反射、減衰を防ぐことができる。

【０１３０】次に、図３及び図３1を参照して、脈検出
装置１における処理部３及び測定部４の動作について説
明する。

【０１３１】先ず、生体に脈検出装置１を装着すると、
図３1に示すように、測定部４が生体２（の橈骨（とう
こつ）動脈あるいは尺骨動脈付近）に当接される。そし
て、脈の検出時に、図３に示す処理演算部３１は、駆動
回路３２から送信用圧電素子４１に特定の駆動用電圧信
号を出力させる。

【０１３２】送信用圧電素子４１は、入力された駆動用
電圧信号に基づいて励振して超音波を発生し、送受信基
板４４を介して生体２内に送信する。生体２内に送信さ
れた超音波は血流２ａにより反射され、測定部４の受信
用圧電素子４２により受信される。受信用圧電素子４２
は、受信した超音波を電圧信号に変換して、処理演算部
３１に出力する。

【０１３３】次に、処理演算部３１は、送信用圧電素子
４１から送信された超音波の周波数と、受信用圧電素子
４２で受信され血流のドップラ効果により変化した超音
波の周波数を比較して生体の脈を検出する。そして、処
理演算部３１は、脈の検出結果を表示部３３に表示す
る。このようにして、脈検出装置１は、生体の脈を測定
・表示する。

【０１３４】したがって、送信用圧電素子４１及び受信
用圧電素子４２を送受信基板４４上に精度良く配置する
ことができるため、測定部４の品質が安定し、品質のば
らつきがない脈検出装置１を提供することができ、ま
た、脈の検出感度を向上させることができる。

【０１３５】また、脈検出装置１に支持部を備えている
ことによって、脈検出装置１の強度が向上し、脈検出装
置１の耐久性が向上する。

【０１３６】また、本実施例の脈検出装置１は、通常、
脈拍を測定・表示するが、脈波も測定できる。

【０１３７】なお、本発明の脈検出装置の詳細な部分に
ついては、上記実施例の内容に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であ
る。例えば、本実施例では送受信基板４４上に送信用圧
電素子４１と受信用圧電素子４２を金属間結合によって
接合させたが、水素結合によって接合させてもよい。こ
こで、水素結合とは、イオン源を用いて水をイオン化し
て水酸化物イオンＯＨ^-を生成し、この水酸化物イオン
ＯＨ^- を送受信基板４４上に照射した後、送受信基板４
４と各圧電素子４１，４２を圧接して接合させる方法で
ある。また、送受信基板４４上に親水基を形成して、こ
の親水基による水素結合で、送受信基板と各圧電素子４
１，４２を接合してもよい。

【０１３８】また、本実施例のように、脈検出装置１の
処理部３と測定部４とを離れた構造にするのではなく、
１つのモジュールとして構成してもよい。これにより、
脈検出装置１の部品点数が少なくなり製造コストを抑え
ることができる。さらに、処理部３と測定部４の間の配
線を簡略化することができる。

【０１３９】また、処理部３内に通信部等を設けて、脈
測定結果を病院内の管理システムに送信する構成にして
もよく、これにより、脈検出装置１を装着した患者の状
態を常時把握することができる。

【０１４０】（実施例１４）また、図１８に示した測定
部４の構成の変形例について、図１９〜図２１を参照し
て説明する。尚、以下の説明において、図１８に示した
測定部４と同一構成部位については、同一の符号を付し
ており、ここでは説明を省略する。

【０１４１】図１９は、送受信基板４４上に形成された
溝部４３ｃを挟んで、送信用圧電素子４１と受信用圧電
素子４２を配置した測定部４の構成を示す図である。

【０１４２】図１９に示すように、送受信基板４４上に
溝４３ｃが形成され、この溝部４３ｃを挟んで送信用圧
電素子４１と、受信用圧電素子４２とが配置されてい
る。

【０１４３】したがって、脈の検出の際に送信用圧電素
子４１により発せられた超音波は、送受信基板４４の溝
部４３ｃによって反射、減衰することとなるため、超音
波が送受信基板４４内を伝わって受信用圧電素子４２に
よって直接受信される可能性が低くなり、脈測定のノイ
ズを防止することができる。更に、検出感度を向上させ
ることもできる。

【０１４４】なお、溝部４３ｃの形状については任意で
あり、例えば、溝部４３ｃの断面形状が逆三角形であっ
てもよい。 （実施例１５）図２０は、分割された送受信基板４４，
４５に、送信用圧電素子４１と受信用圧電素子４２をそ
れぞれ配置した測定部４の構成を示す図である。図２０
に示すように、測定部４は、送受信基板４４（図１８）
を２つの送受信基板４４，４５に分割して、送信用基板
４４に送信用圧電素子４１を配置し、受信用基板４５に
受信用圧電素子４２を配置した。

【０１４５】したがって、脈検出の際に送信用圧電素子
４１により発せられた超音波が直接受信用圧電素子４２
に直接伝わることはないため、脈測定のノイズを防止す
ることができる。

【０１４６】（実施例１６）図２１は、分割された送信
用基板４４と受信用基板４５にそれぞれテーパ形状を有
する測定部４の構成を示す図である。図２１に示すよう
に、測定部４は、送受信基板４４（図１８）を２つの送
受信用基板４４，４５に分割して、送信用基板４４の一
面４４ａ上に送信用圧電素子４１を配置し、受信用基板
４５の一面４５ａ上に受信用圧電素子４２を配置した。
そして、送受信基板４４の他面４４ｂ及び送受信基板４
５の他面４５ｂをテーパ形状にした。ここで、これらテ
ーパ形状は、生体の血流方向に沿って形成され、且つ各
送受信基板４４，４５の内側の厚みより外側の厚みの方
が大きくなるように形成される。これにより、送信用圧
電素子４１から発せられた超音波を生体の血流付近にフ
ォーカスしやすくなり、生体の血流によって反射された
超音波を受信用圧電素子４２によって効率良く受信する
ことができる。

【０１４７】また、支持部８１の構造についても、図１
８〜２１で図示したような凹形状なもの（図２２）だけ
でなく、図２３に示すケース形状を用いてもよい。図２
３のようなものにすることで、より耐久度の高い脈検出
装置ができる。

【０１４８】また、図２４に示すように、支持部８１を
櫛歯状にすることで、基板を保持する面積を小さくな
り、超音波が送信側から受信側によりもれなくなり、ノ
イズがより小さくなり、より高性能な脈検出装置ができ
る。図２５に示すように、櫛歯形状の先端を鋭角にする
と、よりノイズが小さな脈検出装置となる。

【０１４９】支持部８１の材料には、金属材料・有機材
料・無機材料の何れか、もしくは、それらの複合材料を
用いる。支持部にセラミックスを用いるとセラミックス
は堅いので、脈検出装置の強度が上がる。支持部にプラ
チックを用いると大量生産に向いており、コストが低く
なる。特にプラスチックを用いる場合は射出成型などに
より形状にこだわることなく、コストが低くなる。支持
部８１に金属を用いると精密に支持部を加工できる。し
たがって、図２６に示すような支持部にプラスチック４
６ｂと金属４６ａを使用すると、コストも安く、ノイズ
が小さい脈検出装置ができる。また、セラミックスやス
ポンジなどの多孔質体を用いると、超音波が伝わらない
ので、ノイズが減少し、性能が良くなる。 （実施例１７）本発明の超音波診断装置の一実施例とし
ての脈波検出装置１の１実施の形態について、図２７を
用いて説明する。図２７は本実施の形態の脈波検出装置
に関わる測定部４の側面図であり、電極６０ａ、６０
ｂ、配線部６１は省略する。バンド、止め具、処理部、
圧電素子、基板の材質は実施の形態１と同様のものを使
用した。

【０１５０】図２７は、電極４７ａ、４７ｂと送信用圧
電素子４１，受信用圧電素子４２の間に超音波減衰層７
３として導電性ゴムを配置した図である。

【０１５１】本発明の超音波診断装置は、使用する超音
波として１ＭＨｚ〜１０ＭＨｚ程度の周波数を利用する
が、一般的にゴムなどの弾性材料は、前記周波数帯域で
は、減衰率が高く、超音波減衰性の材料として利用する
ことができる。そのため、本実施の形態のように、電極
４７ａ、４７ｂと送信用圧電素子４１，受信用圧電素子
４２の間に導電性ゴムを配置することで、送信用圧電素
子４１，受信用圧電素子４２へ所望の電気的信号を印加
することができるとともに、超音波が基板４３内を伝わ
って受信用圧電素子４２によって直接受信される可能性
を低くすることが可能となる。そのため結果として、生
体内へ送信される超音波の強度が向上するため、検出感
度を向上させることができる。

【０１５２】なお、超音波７３は、図２７に示すよう
に、送信用圧電素子４１と受信用圧電素子４２の間で分
割されている必要がある。分割されていない場合、超音
波減衰層７３を介して超音波が送信用圧電素子４１から
受信用圧電素子４２に伝播しやすくなるため、結果とし
て検出感度の低下につながる。 （実施例１８）本発明の超音波診断装置の一実施例とし
ての脈波検出装置１の１実施の形態について、図２８を
用いて説明する。図２８は本実施の形態の脈波検出装置
に関わる測定部４の側面図である。バンド、処理部、止
め具、圧電素子、基板の材質は実施の形態１と同様のも
のを使用した。電極４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ、
６０ａ、６０ｂ、配線部６１は省略する。

【０１５３】図２８は送信用圧電素子４１，受信用圧電
素子４２を分割した基板４３上に配置し、基板を超音波
減衰層７５を介して支持体８１に固定した構成を示す図
である。

【０１５４】超音波減衰層７５の材質としては、実施の
形態３でも説明したとおり、タングステン粉末を含有す
るエポキシ樹脂や、多孔性材料よりなる多孔質材、さら
に後述する導電性、絶縁性のゴムなどが適している。 （実施例１９）本発明の超音波診断装置の一実施例とし
ての脈波検出装置１の１実施の形態について、図２９を
用いて説明する。図２９は本実施の形態の脈波検出装置
に関わる測定部４の側面図である。バンド、処理部、止
め具、圧電素子、基板の材質は実施の形態１と同様のも
のを使用した。電極４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ、
６０ａ、６０ｂ、配線部６１は省略する。

【０１５５】図２９は支持体８１と基板４３とを超音波
減衰層７５を介して固定した構成を示す図である。図２
９のような構造とすることで、さらに超音波が直接受信
用圧電素子４２により受信される可能性が低くなり、結
果として検出感度を向上させることが可能となる。 （実施例２０）本発明の超音波診断装置の一実施例とし
ての脈波検出装置１の１実施の形態について、図３０を
用いて説明する。図３０は本実施の形態の脈波検出装置
に関わる測定部４の側面図である。バンド、処理部、止
め具、圧電素子、基板の材質は実施の形態１と同様のも
のを使用した。電極４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ、
６０ａ、６０ｂ、配線部６１は省略する。

【０１５６】図３０は、基板４３を分割し、凹部８２を
有する支持体８１を設けた測定部４において、分割され
た基板４３の間に減衰層９５を設けた構成を示す説明図
である。

【０１５７】脈の測定時などにおいて、皮膚に測定部４
を接触させた場合、汗、埃などの異物が分割した基板４
３の間に混入しやすくなる。この際、汗、埃などの異物
が基板４３の一面４３ａの裏面４３ｂに回り込むと、異
物を通して送信用圧電素子４１から発生した超音波が受
信用圧電素子４２に直接伝搬しやすくなるため、結果と
して、検出感度の低下につながる。

【０１５８】そのため、本実施の形態のように、分割し
た基板４３の間に減衰層９５を設けると異物が混入しに
くくなるため、検出感度を低下させることがなくなる。

【０１５９】減衰層９５の材質としては、アクリル、エ
ポキシ系の樹脂だと、逆にこの樹脂を通して超音波が伝
搬してしまうため、シリコンゴムなど、超音波が伝搬し
にくい材質であることが望ましい。

【０１６０】なお、本発明の実施例１乃至１６に示す脈
検出装置は、超音波診断装置にも同様に使用することが
できる。また、実施例１７乃至２０に示す超音波診断装
置は、脈検出装置にも同様に使用することができる。

【０１６１】

【発明の効果】以上のように、本発明の脈検出装置によ
れば、基板上に送信用圧電素子と受信用圧電素子とを設
計通りに精度良く配置することができるため、品質にば
らつきが生じにくい脈検出装置を提供することができ、
また、脈の検出感度を向上させることができる。

【０１６２】また、基板或いは送信用圧電素子、受信用
圧電素子に突起部を設けることで、基板へ超音波が伝搬
しにくくなり、脈検出のノイズを減少させ、また生体へ
の超音波の送信、生体からの超音波の受信強度を向上さ
せることが可能となり、脈検出の感度を向上させる効果
がある。

【０１６３】また、脈検出装置の基板に備えた樹脂層に
よって、基板における生体との接触面の特性を、その用
途に応じて最適に調整することができ、また樹脂層を最
適な厚さで均一に形成することが可能であるため、さら
に脈検出感度を向上させることができる。

【０１６４】また、基板に設けられた溝を介して送信用
圧電素子と受信用圧電素子が設けられることにより、送
信用圧電素子で発せられた超音波を受信用圧電素子が直
接受信しないため、ノイズを低減させることができ、脈
検出装置の信頼性を向上させることができる。

【０１６５】さらに、基板上に位置する送信用圧電素子
及び受信用圧電素子を支持する支持基板を設けることに
より、外部からの衝撃に対する強度が向上し、また、超
音波の漏洩を防ぐことができる。

【０１６６】以上のように、本発明の脈検出装置によれ
ば、送受信基板上に送信用圧電素子と受信用圧電素子と
を設計通りに精度良く配置することができるため、品質
にばらつきが生じにくい脈検出装置を提供することがで
き、また、脈の検出感度を向上させることができる。

【０１６７】さらに、送受信基板の音響インピーダン
ス、または送受信基板の厚みを制御することによって、
送受信基板と生体との界面における超音波の反射を低減
させることができ、効率良く超音波を伝搬することがで
きる。

【０１６８】また、超音波の伝達方向を一方向にできる
構成としたため、効率よく超音波が伝搬することができ
る。

【０１６９】また、脈検出装置の送受信基板に備えた樹
脂層によって、送受信基板における生体との接触面の特
性を、その用途に応じて最適に調整することができる。

【０１７０】また、他面に設けられた樹脂層にシリコン
系樹脂を用いることによって、送受信基板と生体との密
着性が向上するため、送受信基板と生体との界面におけ
る空気層が減少し、超音波の振動の減衰を抑えることが
できる。

【０１７１】また、送受信基板に設けられた溝を介して
送信用圧電素子と受信用圧電素子が設けられることによ
り、送信用圧電素子で発せられた超音波を受信用圧電素
子が直接受信しないため、ノイズを低減させることがで
き、脈検出装置の信頼性を向上させることができる。

【０１７２】また、送受信基板の他面がその一面に対し
て斜めに形成されている。すなわち、送受信基板の他面
と一面とを平行な面ではなく、テーパ形状にしたことに
よって、血流のドップラ効果が大きくなり、脈の検出感
度を向上させることができる。

【０１７３】さらに、送受信基板上に位置する送信用圧
電素子及び受信用圧電素子を支持する支持基板を設ける
ことにより、外部からの衝撃に対する強度が向上し、ま
た、超音波を防ぐことができる。

【０１７４】また、脈検出装置に備えた表示部によっ
て、生体が脈検出結果を把握することができる。

【０１７５】また、脈検出装置を装着するためのベルト
を備えることによって、脈検出装置を容易に携帯するこ
とができる。

【０１７６】また、送信用圧電素子または受信用圧電素
子と、送受信基板とを、金属間結合によって接合する構
成により、接合界面において超音波の減衰が少なく、効
率良く超音波を伝搬させることができる。

【０１７７】以上のように、本発明の超音波診断装置に
よれば、基板と圧電素子を給電部のみで固定したり、基
板或いは送信用圧電素子、受信用圧電素子に突起部を設
けて空隙を形成し、該空隙を超音波減衰層としたり、多
孔質体などの超音波減衰層を設けることで、基板を通し
て、送信用圧電素子から受信用圧電素子に超音波が伝播
しにくい構成とすることで、診断部位へ効率よく超音波
を送信させることが可能となり、検出感度を向上させる
ことができるという効果がある。また、基板上に圧電素
子を配置する構造であるため、圧電素子を精度良く設置
することが可能となるため、品質のばらつきが生じにく
い。また、基板を支持する支持体を設けることにより、
外部からの衝撃に対する強度、取り扱い性を向上させる
ことができる。また支持体と基板の間にも超音波減衰層
を設けることで、診断部位へ効率的に超音波を送信させ
ることが可能となり、検出感度を向上させる効果もあ
る。

【０１７８】また、基板を分割して支持体に固定するな
どすることで、さらに診断部位へ効率的に超音波を送信
させることが可能となり、検出感度を向上させる効果が
ある。

【０１７９】また、分割した基板の間に、ゴムなどの超
音波減衰性を有する部材を設けることで、汗などの異物
が混入して、基板の裏面に回り込んでノイズの原因とな
ることを防ぐことが可能となるため、検出の安定性を向
上させる効果がある。

【０１８０】さらに、基板上に送信用圧電素子と受信用
圧電素子とを設計通りに精度良く配置することができる
ため、品質にばらつきが生じにくい超音波診断装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した脈波検出装置の構成を示す外
観図である。

【図２】本発明の脈波検出装置を生体（腕）に装着した
状態を示す外観図である。

【図３】処理部の内部構成と、測定部との接続状態を示
すブロック図である。

【図４】本発明による脈波検出装置の測定部の構成を示
す図である。

【図５】測定部の上面図である。

【図６】測定部が生体に当接された状態を示す図であ
る。

【図７】基板に樹脂層を設けた測定部の構成を示す側面
図である。

【図８】基板に溝を形成し、溝に圧電素子を埋め込んだ
構成を示す図である。

【図９】基板と圧電素子をバンプで接合した構成を示す
図である。

【図１０】溝によって空隙が形成された基板を有する測
定部の構成を示す図である。

【図１１】突起部が形成された基板を有する測定部の構
成を示す図である。

【図１２】表面処理された基板を有する測定部の構成を
示す図である。

【図１３】溝によって空隙が形成された圧電素子を有す
る測定部の構成を示す図である。

【図１４】溝が形成された基板を有する測定部の構成を
示す図である。

【図１５】分割された基板、及び支持部を有する測定部
の構成を示す図である。

【図１６】分割された基板、及び支持部を有する測定部
の構成を示す図である。

【図１７】分割された基板、及び支持部を有する測定部
の構成を示す図である。

【図１８】測定部４の一実施例を示す図である。

【図１９】測定部４の一実施例を示す図である。

【図２０】測定部４の一実施例を示す図である。

【図２１】測定部４の一実施例を示す図である。

【図２２】支持部８１の一実施例を示す図である。

【図２３】支持部８１の一実施例を示す図である。

【図２４】支持部８１の一実施例を示す図である。

【図２５】支持部８１の一実施例を示す図である。

【図２６】支持部８１の一実施例を示す図である。

【図２７】測定部４の一実施例を示す図である。

【図２８】測定部４の一実施例を示す図である。

【図２９】測定部４の一実施例を示す図である。

【図３０】測定部４の一実施例を示す図である。

【図３1】測定部が生体に当接された状態を示す図であ
る。

【図３２】従来の圧電素子を使用した超音波診断装置を
示す図である。

【符号の説明】

１ 脈波検出装置 ２ 生体 ２ａ 血流 ３ 処理部 ３１ 処理演算部 ３２ 駆動回路 ３３ 表示部 ４ 測定部 ４１ 送信用圧電素子 ４２ 受信用圧電素子 ４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ 電極 ４４、４５ 送受信基板 ４４ａ 一面 ４４ｂ 一面 ４５ｄ 一面 ４３ 基板 ４３ａ 一面 ４３ｃ 溝 ４７ａ、４７ｂ 電極 ５０ａ 溝部 ４９ 樹脂層 ６１ 配線 ６０ａ、６０ｂ 電極 ６２ 固定部 ７０ 空隙 ７１ バンプ ７２ 突起部 ８０ 空隙 ８１ 支持体 ８１ａ 支持体 ８１ｂ 支持体 ８２ 凹部 ８３ 支柱 ８９ 支持体 ９５ 減衰層 ５ バンド ６ 止め金具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新荻 正隆 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 (72)発明者 小田切 博之 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 4C017 AA10 AB02 AC23 FF05 4C301 AA03 DD03 DD10 EE04 EE06 EE11 EE12 GA03 5D019 AA26 BB17 EE02 EE06 FF04 5D107 AA03 AA20 BB07 CC02 CC10 CC12 DD12 FF05 FF07 FF10

Claims (48)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された駆動信号に応じて生体内に超
   音波を送信する送信用の圧電素子と、 前記超音波が生体の血流によって反射した反射波を受信
   する受信用の圧電素子と、 前記圧電素子を一面で固定する基板と、 前記送信用圧電素子が送信した超音波と前記反射波に基
   づいて脈を検出する検出部と、 前記圧電素子に前記駆動信号を印加するために前記基板
   上に設けられた給電部と、を備え、 前記送信用の圧電素子と前記受信用の圧電素子のうち、
   少なくとも一方の圧電素子の一面と前記基板が前記給電
   部で固定されたことを特徴とする脈検出装置。
2. 【請求項２】 入力された駆動信号に応じて生体内に超
   音波を送信する送信用の圧電素子と、 前記超音波が生体の血流によって反射した反射波を受信
   する受信用の圧電素子と、 前記送信用圧電素子と前記受信用圧電素子のうち、少な
   くとも一方の圧電素子を一面で固定する基板と、 前記送信用圧電素子が送信した超音波と前記反射波に基
   づいて脈を検出する検出部と、を備え、 前記基板と前記少なくとも一方の圧電素子との間に空隙
   を有することを特徴とする脈検出装置。
3. 【請求項３】 前記給電部が前記少なくとも一方の圧電
   素子に対して突出していることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の脈検出装置。
4. 【請求項４】 前記圧電素子が前記給電部に対して突出
   していることを特徴とする請求項１または２に記載の脈
   検出装置。
5. 【請求項５】 前記基板の一部に溝が設けられるととも
   に、前記送信用の圧電素子と前記受信用の圧電素子がこ
   の溝を挟んで前記基板に配置されたことを特徴とする請
   求項１から４の何れか1項に記載の脈検出装置。
6. 【請求項６】 前記基板が分割され、分割した一方の基
   板に前記送信用の圧電素子を配置し、他方の基板に前記
   受信用の圧電素子を配置したことを特徴とする請求項１
   から５の何れか1項に記載の脈検出装置。
7. 【請求項７】 前記基板が超音波を減衰する材質である
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか1項に記載
   の脈検出装置。
8. 【請求項８】 前記基板が多孔質体であることを特徴と
   する請求項７に記載の脈検出装置。
9. 【請求項９】 前記基板の前記圧電素子設置面に樹脂層
   を備えることを特徴とする請求項１から８の何れか1項
   に記載の脈検出装置。
10. 【請求項１０】 前記樹脂層が前記送信用の圧電素子と
    前記受信用の圧電素子間で分割されていることを特徴と
    する請求項９に記載の脈検出装置。
11. 【請求項１１】 前記基板を支える支持部を有し、前記
    支持部と前記基板の間に空隙を有することを特徴とする
    請求項１から１０のいずれか1項に記載の脈検出装置。
12. 【請求項１２】 前記支持部が前記基板に対して凸形状
    をしていることを特徴とする請求項１１に記載の脈検出
    装置。
13. 【請求項１３】 前記支持部が超音波を減衰する材質で
    あることを特徴とする請求項１１または１２に記載の脈
    検出装置。
14. 【請求項１４】 入力された駆動信号に応じて生体内に
    超音波を送信する送信用の圧電素子と、 前記超音波が生体の血流によって反射した反射波を受信
    する受信用の圧電素子と、 前記圧電素子のうち少なくとも一方が一つの表面に設け
    られた基板と、 前記基板を支持するために、前記基板が生体に接する面
    の裏面側に設けられた支持部と、を備え、 前記支持部が前記基板との間に空隙を形成することを特
    徴とする脈検出装置。
15. 【請求項１５】 前記送信用の圧電素子と前記受信用の
    圧電素子がそれぞれ別個の基板に固定搭載されるととも
    に、前記各基板が同一の支持部上に構成されることを特
    徴とする請求項１４に記載の脈検出装置。
16. 【請求項１６】 前記基板の音響インピーダンスが圧電
    素子の音響インピーダンスと生体の音響インピーダンス
    の間であることを特徴とする請求項１４または１５に記
    載の脈検出装置。
17. 【請求項１７】 前記基板の厚みは、前記送信用の圧電
    素子が発生する超音波の波長の約４分の１であることを
    特徴とする請求項１６に記載の脈検出装置。
18. 【請求項１８】 前記支持部が箱型であることを特徴と
    する請求項１４または１５に記載の脈検出装置。
19. 【請求項１９】 前記支持部が櫛歯形状であることを特
    徴とする請求項１４または１５に記載の脈検出装置。
20. 【請求項２０】 前記支持部がセラミックスであること
    を特徴とする請求項１８または１９に記載の脈検出装
    置。
21. 【請求項２１】 前記支持部がプラスチックであること
    を特徴とする請求項１８または１９に記載の脈検出装
    置。
22. 【請求項２２】 前記支持部が金属であることを特徴と
    する請求項１８または１９に記載の脈検出装置。
23. 【請求項２３】 前記支持部がプラスチックと金属から
    なることを特徴とする請求項１８または１９に記載の脈
    検出装置。
24. 【請求項２４】 入力された駆動信号に応じて生体内に
    超音波を送信する送信用の圧電素子と、前記超音波が診
    断部位から反射した反射波を受信する受信用の圧電素子
    と、前記送信用の圧電素子と前記受信用の圧電素子を一
    面で固定する基板と、前記送信用の圧電素子が送信した
    前記超音波と前記反射波から診断部位に関する情報を検
    出する検出部と、前記基板上に設けられた前記圧電素子
    に前記駆動信号を印加する給電部と、を備え、 前記基板と前記圧電素子の一面が前記給電部で固定され
    ている超音波診断装置。
25. 【請求項２５】 入力された駆動信号に応じて生体内
    に超音波を送信する送信用の圧電素子と、前記超音波が
    診断部位から反射した反射波を受信する受信用の圧電素
    子と、前記送信用の圧電素子と前記受信用の圧電素子を
    一面で固定する基板と、前記送信用の圧電素子が送信し
    た前記超音波と前記反射波から診断部位に関する情報を
    検出する検出部と、前記基板上に設けられた前記圧電素
    子に前記駆動信号を印加する給電部と、を備え、 少なくとも前記基板あるいは前記圧電素子のいずれか一
    方に、少なくとも凸部あるいは凹部いずれか一方を設
    け、前記基板と前記圧電素子との間に空隙を有するよう
    に前記少なくとも凸部あるいは凹部のいずれか一方の周
    辺部を固定した超音波診断装置。
26. 【請求項２６】 前記基板に前記圧電素子に対して突出
    する第１の突出部と、前記給電部に前記圧電素子に対し
    て突出する第２の突出部と、前記圧電素子に前記給電部
    に対して突出する第３の突出部と、のうちの少なくとも
    １つの前記突出部を有する請求項２４又は２５に記載の
    超音波診断装置。
27. 【請求項２７】 前記基板が超音波を減衰する材質であ
    る請求項２４乃至２６のいずかに記載の超音波診断装
    置。
28. 【請求項２８】 前記基板が多孔質体である請求項２４
    乃至２７のいずれかに記載の超音波診断装置。
29. 【請求項２９】 前記基板の一部に溝を設け、前記溝を
    挟んで前記送信用の圧電素子と前記受信用の圧電素子を
    前記基板に配置する請求項２４乃至２８のいずれかに記
    載の超音波診断装置。
30. 【請求項３０】 前記基板を分割し、前記分割された前
    記基板の１つに前記送信用の圧電素子を配置し、前記送
    信用の圧電素子を配置した前記基板とは異なる前記分割
    された前記基板に前記受信用の圧電素子を配置した請求
    項２４乃至２９のいずれかに記載の超音波診断装置。
31. 【請求項３１】 前記基板の前記圧電素子を設置する面
    に樹脂層を有する請求項２４乃至３０のいずれかに記載
    の超音波診断装置。
32. 【請求項３２】 前記樹脂層が前記送信用の圧電素子と
    前記受信用の圧電素子との間で分割されている請求項３
    １記載の超音波診断装置。
33. 【請求項３３】 入力された駆動信号に応じて診断部位
    へ超音波を送信する送信用の圧電素子と、前記超音波が
    前記診断部位から反射した反射波を受信する受信用の圧
    電素子と、前記送信用の圧電素子と前記受信用の圧電素
    子を一面で固定する基板と、前記送信用の圧電素子が送
    信した前記超音波と前記反射波から前記診断部位の情報
    を取得する情報取得手段と、 前記基板を支える支持部と、を備え、前記支持部と前記
    基板の間に空隙を有する超音波診断装置。
34. 【請求項３４】 前記支持部が前記基板に対して凸形状
    である請求項３３記載の超音波診断装置。
35. 【請求項３５】 前記支持部が超音波を減衰する材質で
    ある請求項３３又は３４記載の超音波診断装置。
36. 【請求項３６】 入力された駆動信号に応じて生体内に
    超音波を送信する送信用の圧電振動子と、前記超音波が
    診断部位によって反射した反射波を受信する受信用の圧
    電素子と、前記送信用の圧電振動子と前記受信用の圧電
    素子との一方の表面に設けられた基板と、前記基板を支
    持するために前記基板の前記基板と生体に接する面の裏
    面側に支持部と、を備え、前記基板と前記支持部との間
    に空隙を有する超音波診断装置。
37. 【請求項３７】 前記送信用の圧電素子と前記受信用の
    圧電素子のそれぞれが別個の前記基板に固定され、前記
    別個の基板が同一の支持部上にある請求項３３又は３６
    に記載の超音波診断装置。
38. 【請求項３８】 前記基板の音響インピーダンスが前記
    送信用の圧電素子と前記受信用の圧電素子との音響イン
    ピーダンスと、生体の音響インピーダンスの間である請
    求項３６又は３７記載の超音波診断装置。
39. 【請求項３９】 前記基板は、前記送信用の圧電素子が
    発生する前記超音波の波長の約４分の１の厚みである請
    求項３８記載の超音波診断装置。
40. 【請求項４０】 前記支持部が箱型あるいは櫛歯形状の
    いずれかである請求項３３乃至３６のいずれかに記載の
    超音波診断装置。
41. 【請求項４１】 前記支持部の材質がセラミックス、プ
    ラスチックおよび金属の少なくとも１つである請求項３
    ３乃至３６及び４０のいずれかに記載の超音波診断装
    置。
42. 【請求項４２】 入力された駆動信号に応じて診断部位
    へ超音波を送信する送信用の圧電素子と、前記超音波が
    前記診断部位から反射した反射波を受信する受信用の圧
    電素子と、前記送信用の圧電素子と受信用の圧電素子を
    一面で固定する基板と、前記送信用の圧電素子が送信し
    た前記超音波と前記反射波から前記診断部位の情報を取
    得する情報取得手段を備え、 前記送信用の圧電素子と前記受信用の圧電素子と前記基
    板との間には、前記超音波の伝播を減衰する超音波減衰
    部を有する超音波診断装置。
43. 【請求項４３】 前記超音波減衰部は、前記送信用の圧
    電素子と前記受信用の圧電素子の間で分割されている請
    求項４２記載の超音波診断装置。
44. 【請求項４４】 前記超音波減衰部の材質が導電性を有
    するゴムである請求項４２又は４３記載の超音波診断装
    置。
45. 【請求項４５】 前記支持部と前記基板との間に超音波
    の伝播を減衰する超音波減衰部を有する請求項３３乃至
    ４１のいずれかに記載の超音波診断装置。
46. 【請求項４６】 前記分割された前記基板の間に超音波
    減衰性の材料を設けた請求項３０又は３７記載の超音波
    診断装置。
47. 【請求項４７】 前記空隙の超音波の送受信方向の深さ
    が、前記超音波の波長λ以上である請求項２５、３３、
    ３６のいずれかに記載の超音波診断装置。
48. 【請求項４８】 前記基板と対向する前記空隙の面積
    が、前記圧電素子の超音波送受信面の面積よりも大きい
    請求項２５、３３、３６、４７のいずれかに記載の超音
    波診断装置。