JP2005040261A

JP2005040261A - 脈波センサ

Info

Publication number: JP2005040261A
Application number: JP2003201849A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Numaga; 一寛沼賀; Nobuyuki Aizawa; 伸幸相澤
Original assignee: WAATEKKUSU KK
Current assignee: WAATEKKUSU KK
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】脈波センサの感度を向上させるとともに、受光素子への不要な入光をなくして脈波の検出精度を向上させる。
【解決手段】脈波センサ２０を構成する発光素子２１の発光面２１ｓと受光素子２２の受光面２２ｓとをセンサケース２３の手首１０に当接する面に突出させて、上記発光面２１ｓと上記受光面２２ｓとを手首１０に圧接するよう構成するとともに、上記発光面２１ｓと上記受光面２２ｓを除く部分を上記外装支持部材２９で被覆し、更に、上記発光素子２１と受光素子２２の裏面側を遮光性を有する封入接着剤２８により被覆して、センサ外部からの不要な光が受光素子２２に入光しないようにした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被験者の手首の動脈に赤外線領域の波長を有する光を照射し、上記動脈内の赤血球で反射された反射光から、上記被験者の脈波を検出する脈波センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
脈拍数の計測には、通常、血管のある部位に赤外線あるいは近赤外領域の光を照射し、その反射光あるいは透過光から、上記被験者の脈波を検出する光学式の脈波センサが多く用いられている。
図２（ａ），（ｂ）は手首１０に装着し、手首１０の動脈中の赤血球の動きを検出して被験者の脈波を計測する従来の脈波センサ２０Ａを示す図で、この脈波センサ２０Ａは、発光素子２１と受光素子２２とをセンサケース２３に収納したもので、上記発光素子２１と受光素子２２の裏面側は半透明の封入接着剤２４により上記センサケース２３に固着されており、上記発光素子２１の発光面２１ｓ及び受光素子２２の受光面２２ｓの外側（手首１０側）には透明なアクリル板２５が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
上記発光素子２１や受光素子２２は、図示しない発光チップや受光チップを樹脂等の光学系外包器で被覆したもので、上記発光チップや受光チップはそれぞれの光学系外包器の基台部２１ａ，２２ａに埋設されており、上記基台部２１ａ，２２ａから突出する導光部２１ｂ，２２ｂの先端部がそれぞれ発光素子２１の発光面２１ｓ及び受光素子２２の受光面２２ｓとなる。
被験者は、上記脈波センサ２０Ａを、上記発光面２１ｓと受光面２２ｓがそれぞれ手首１０の図示しない動脈の直上近傍に位置するように、手首１０の内側にベルト３０にて装着して脈波を検出する。なお、被験者の脈拍数は、上記検出された脈波の振動数を計数して算出することができる。
なお、上記特許文献１では、受光素子２２は発光素子２１を中心にして同心円状に対称に配置された構成となっているが、発光素子２１と受光素子２２の個数及び配置は、それぞれの脈波センサで異なるので、図２では発光素子２１と受光素子２２をそれぞれ１個ずつ配置した例を示した。
【０００３】
また、上記脈波センサ２０Ａでは、受光素子２２の導光部２２ｂを手首１０側に開口する遮光チューブ２６で覆うとともに、上記発光素子２１や受光素子２２の手首１０側の外周部に、上記発光素子２１及び受光素子２２の手首１０側を支持する遮光性の外装兼素子支持部材２７を配置して、センサ外部からの光や上記発光素子２１から近赤外光が受光素子２２に入光しないようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３６０５３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の脈波センサ２０Ａでは、発光素子２１と受光素子２２との間にアクリル板２５が介在していることから、その透過損失や散乱光の影響により、センサ感度が低下してしまうといった問題があった。
また、上記受光素子２２の導光部２２ｂは、遮光チューブ２６や外装兼素子支持部材２７により覆われてはいるものの、光学系外包器を構成する樹脂は透過性を有するため、上記アクリル板２５や上記半透明の封入接着剤２４を介して不要な光が受光素子２２に入光してしまうといった問題があった。
【０００６】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、脈波センサの感度を向上させるとともに、受光素子への不要な入光をなくして脈波の検出精度を向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、一対の発光素子と受光素子とを備え、被験者の手首の動脈から反射された発光素子からの反射光を受光素子で検出して、上記被験者の脈波を検出する脈波センサであって、上記発光素子の発光面と受光素子の受光面とをセンサケースの手首に当接する面に露出させたことを特徴とするものである。これにより、発光素子及び受光素子が直接手首に当たるので、発光素子からの光が損失なく手首に注入されるとともに、受光素子には手首からの光のみが入光されるので、センサ感度を向上させることが可能となる。
また、アクリル板等の透明板がないので、透明板による散乱に起因する外乱光が受光素子に入光しないので、脈波の検出精度も向上する。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の脈波センサにおいて、上記発光素子の先端部と受光素子の先端部とを手首側に突出させることにより、上記発光面及び受光面を手首の血管に近づけるようにしたもので、これにより、センサ感度を更に向上させることが可能となる。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の脈波センサにおいて、上記発光素子の発光面と受光素子の受光面とを除く箇所を、遮光性を有する部材で覆ったことを特徴とするもので、これにより、受光素子への不要な入光をなくして脈波の検出精度を向上させることが可能となる。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の脈波センサにおいて、上記発光素子と受光素子の手首側の外周部を、直接遮光性を有する外装支持部材で被覆したことを特徴とするもので、これにより、遮光チューブを用いることなく遮光性を確保することが可能となる。
請求項５に記載の発明は、請求項３または請求項４に記載の脈波センサにおいて、上記発光素子と受光素子とをセンサケースに封入するための封入接着剤として、遮光性を有する接着剤を用いたことを特徴とするもので、これにより、封入接着剤を介した受光素子への不要な入光をなくすことが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
なお、従来例と部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る脈波センサ２０の概略構成を示す図で、２１は発光素子、２２は受光素子、２３はセンサケース、２８は上記発光素子２１と受光素子２２を上記センサケース２３に封入するための封入接着剤で、本例では、上記封入接着剤２８として、例えば、黒色の接着剤などの遮光性を有する接着剤を用いている。また、２９は上記発光素子２１と受光素子２２の導光部２１ｂ，２２ｂの外周部を被覆する外装支持部材で、この外装支持部材２９は遮光性を有する樹脂あるいは接着剤から構成されている。
本例の脈波センサ２０では、発光素子２１の先端部である発光面２１ｓと受光素子２２の先端部である受光面２２ｓとをセンサケース２３の手首１０に当接する面から突出させるとともに、上記発光面２１ｓと受光面２２ｓとをセンサ外部に露出させ、この若干突出された発光素子２１と受光素子２２の先端部の周囲、すなわち、上記発光面２１ｓと上記受光面２２ｓを除く部分を上記外装支持部材２９で被覆するようにしている。したがって、上記脈波センサ２０の手首１０に当接する面は、上記発光面２１ｓと上記受光面２２ｓ及びその周辺の外装支持部材２９がやや盛り上がった面となり、上記脈波センサ２０を手首１０に装着した場合には、上記発光面２１ｓと受光面２２ｓとは皮膚に圧接され、かつ、その周りが遮光材（外装支持部材２９）で囲まれた構成となる。
【００１０】
このような構成の脈波センサ２０を手首１０に当接させると、発光素子２１の発光面２１ｓが直接手首１０に当接し、かつ、皮膚に圧接されるため、従来のような透過損失がなく、発光素子２１から手首１０方向へ照射された近赤外線は全てが手首１０に注入されるので、発光素子２１からの近赤外光を効率的に利用することができる。
上記発光素子２１から手首１０方向へ照射された近赤外線は、手首１０の図示しない動脈を流れる赤血球により反射され受光素子２２に入光する。
本例では、受光素子２２の受光面２２ｓが直接手首１０に当接しており、このため、透明板等による透過損失がないので、センサ感度が向上するとともに、上記透明板等の散乱に起因する外乱光が受光素子に入光しないので、脈波の検出精度についても向上させることができる。このとき、上記発光面２１ｓと受光面２２ｓとは皮膚に圧接されているため、近赤外線の光路が短いので、発光面２１ｓと受光面２２ｓとを単に手首１０に当接した場合に比べてセンサ感度が格段に向上する。
また、上記受光面２２ｓの周囲は遮光性を有する材料から成る外装支持部材２９で被覆し、センサ外部からの不要な光が受光素子２２に入光しないようにしたので、遮光チューブを用いることなく十分な遮光性を確保することができる。更に、上記発光素子２１と受光素子２２の裏面側は遮光性を有する封入接着剤２８により被覆されているので、上記受光素子２２の裏面側についても十分な遮光性を確保することができる。
【００１１】
このように、本実施の形態によれば、脈波センサ２０を構成する発光素子２１の発光面２１ｓと受光素子２２の受光面２２ｓとをセンサケース２３の手首１０に当接する面に突出させ、上記発光面２１ｓと上記受光面２２ｓが手首１０の皮膚に圧接するようにしたので、発光素子２１から近赤外線を効率よく手首１０に注入することができるとともに、受光素子２２の受光面２２ｓには直接手首１０からの反射光が入光するので、センサ感度を大幅に向上させることができる。また、上記発光面２１ｓと上記受光面２２ｓを除く部分を上記外装支持部材２９で被覆し、更に、上記発光素子２１と受光素子２２の裏面側を遮光性を有する封入接着剤２８により被覆して、センサ外部からの不要な光が受光素子２２に入光しないようにしたので、脈波の検出精度を向上させることができる。
【００１２】
なお、上記実施の形態では、発光素子２１と受光素子２２をそれぞれ１個ずつ配置して成る脈波センサ２０について説明したが、本発明は、例えば、上記特許文献１に開示された受光素子２２が発光素子２１を中心にして同心円状に対称に配置された構成の脈波センサ２０Ａなどの他の脈波センサにも適用可能である。
また、本発明の発光素子２１の発光面２１ｓと受光素子２２の受光面２２ｓとをセンサケース２３の手首１０に当接する面に露出させる構成は、図２（ａ）に示したような円盤状のセンサケース２３に限らず、種々の形態のセンサケースにおいても実現できることはいうまでもない。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、脈波センサの発光素子の発光面と受光素子の受光面とをセンサケースの手首に当接する面に露出させて、発光素子及び受光素子が直接手首に当たるようにしたので、透過損失を大幅に低減することができ、センサ感度を向上させることができるとともに、不要な光が受光素子に入光しないので、脈波の検出精度についても向上させることができる。
また、上記発光素子の先端側と受光素子の先端側とを手首側に突出させるとともに、上記発光面と受光面とを除く箇所を、遮光性を有する部材で覆うようにしたので、受光素子への不要な入光を低減することができ脈波の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る脈波センサの構成を示す図である。
【図２】従来の脈波センサの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０手首、２０脈波センサ、２１発光素子、２２受光素子、
２３センサケース、２８封入接着剤、２９外装支持部材。

Claims

一対の発光素子と受光素子とを備え、被験者の手首の動脈から反射された発光素子からの反射光を受光素子で検出して、上記被験者の脈波を検出する脈波センサにおいて、上記発光素子の発光面と受光素子の受光面とをセンサケースの手首に当接する面に露出させたことを特徴とする脈波センサ。
上記発光素子の先端部と受光素子の先端部とを手首側に突出させたことを特徴とする請求項１に記載の脈波センサ。
上記発光素子の発光面と受光素子の受光面とを除く箇所を、遮光性を有する部材で覆ったことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脈波センサ。
上記発光素子と受光素子の手首側の外周部を、直接遮光性を有する外装支持部材で被覆したことを特徴とする請求項３に記載の脈波センサ。
上記発光素子と受光素子とをセンサケースに封入するための封入接着剤として、遮光性を有する接着剤を用いたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の脈波センサ。