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脈拍検出装置及び脈拍検出方法

国内特許コード P170013853
整理番号 (S2013-0183-N0)
掲載日 2017年3月17日
出願番号 特願2014-548581
出願日 平成25年11月19日(2013.11.19)
国際出願番号 JP2013081163
国際公開番号 WO2014080905
国際出願日 平成25年11月19日(2013.11.19)
国際公開日 平成26年5月30日(2014.5.30)
優先権データ
  • 特願2012-253838 (2012.11.20) JP
発明者
  • 佐藤 寧
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 脈拍検出装置及び脈拍検出方法
発明の概要 被験者の動きに対する制約が少なく、雑音にも強い脈拍検出装置及び脈拍検出方法を提供する。発振周波数制御部は、人体を流れる血液を構成する所定の成分の分子の共振周波数として想定される範囲内の周波数である所定の発振周波数を、周波数可変発振器に発振させる。また、アンテナから人体に送信する送信信号とアンテナが受信した受信信号の位相差を示す位相差信号と、受信信号の振幅の大きさを示す振幅信号とに基づいて発振周波数を制御する。脈拍検出部は、振幅信号の振幅方向の変化分を、脈拍信号として検出する。
従来技術、競合技術の概要


従来、脈拍を測定する手法として、波動による血管の容積変化を検出する方法や、血管内の圧力変化を検出する方法等が知られている。波動による血管の容積変化の検出には一般的に光学的方式が用いられ、血管内の圧力変化の検出には一般的に圧電方式が用いられる。光学的方式では、血中のヘモグロビンの波長帯の光を生体に照射し、その透過光又は反射光の強度を電気信号に変えることで脈拍を検出する。圧電方式では、動脈上に圧電センサを押し付け、圧電センサで得られた電圧を脈拍として検出する。



しかし、光学的方式と圧電方式のいずれの方式においても、センサを生体に装着する必要があるため、装着された被験者の体の動きがある程度制約されてしまう。特に圧電方式では、正確な測定のために、圧電センサを動脈直上部に正しく押圧する押圧手段が必要となるため、人体の動きだけでなく、測定が行われる環境もかなり限定される。



これに対して、人体にセンサを直接接触させずに非接触で脈拍を検出できる手法も考案されている。非接触による脈拍の検出には、ドプラー方式が用いられることが多い。ドプラー方式では、生体にマイクロ波を照射し、生体からの反射波を受信して、発振周波数と受信周波数の差を音響信号に変換して血流を検知する。例えば特許文献1には、ドプラー方式を使用した超音波診断画像処理装置が記載されている。

産業上の利用分野


本発明は、例えば医療機器や車載用生体センサ等に適用して好適な脈拍検出装置及び脈拍検出方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
人体の近傍に配置されて前記人体に所定の磁場を印加する磁場印加部と、
前記人体を流れる血液を構成する所定の成分の分子の共振周波数として想定される範囲内の周波数である所定の発振周波数を発振する周波数可変発振器と、
前記周波数可変発振器で発振された信号を電波として送信し、前記電波が前記人体で反射して戻った電波を受信し、前記人体の近傍に配置されるアンテナと、
前記アンテナから送信させる送信信号と、前記アンテナで受信した受信信号とを分離する信号分離部と、
前記送信信号の位相と前記受信信号の位相とを比較して位相差信号を出力する位相比較部と、
前記受信信号の振幅を検出して振幅信号を出力する振幅検出部と、
前記位相差信号と前記振幅信号とに基づいて、前記周波数可変発振器の発振周波数を制御する発振周波数制御部と、
前記振幅信号の振幅方向の変化分を、脈拍信号として検出する脈拍検出部とを備えた
脈拍検出装置。

【請求項2】
前記脈拍検出部は、前記脈拍の周期に相当する周波数以上の周波数を通過させるハイパスフィルタで構成される
請求項1に記載の脈拍検出装置。

【請求項3】
前記発振周波数制御部は、前記振幅検出部で所定のレベル以上の振幅が検出され、かつ前記位相差信号の値がゼロである場合に、PLL制御を機能させて前記位相差信号の値をゼロに維持するよう前記発振周波数を制御する
請求項1に記載の脈拍検出装置。

【請求項4】
前記脈拍検出部を通過した信号のうち、脈拍の周波数と同じ周波数である脈波周波数を有する信号のみを通過させる適応フィルタをさらに備える
請求項3に記載の脈拍検出装置。

【請求項5】
人体の近傍に配置されて前記人体に所定の磁場を印加する磁場印加部と、
前記人体を流れる血液を構成する所定の成分の分子の共振周波数として想定される範囲内の周波数である所定の発振周波数を発振する周波数可変発振器と、
前記周波数可変発振器で発振された信号を電波として送信し、前記電波が前記人体で反射して戻った電波を受信し、前記人体の近傍に配置されるアンテナと、
前記アンテナから送信させる送信信号と、前記アンテナで受信した受信信号とを分離する信号分離部と、
前記送信信号の位相と前記受信信号の位相とを比較して位相差信号を出力する位相比較部と、
前記送信信号の振幅を検出して第1の振幅信号を出力する第1の振幅検出部と、
前記受信信号の振幅を検出して第2の振幅信号を出力する第2の振幅検出部と、
前記第1の振幅信号と前記第2の振幅信号とを用いて、前記アンテナの伝達関数を算出する伝達関数算出部と、
前記位相差信号と前記振幅信号とに基づいて、前記周波数可変発振器の発振周波数を制御する発振周波数制御部と、
前記伝達関数算出部で算出された伝達関数の振幅方向の変化分を、脈拍信号として検出する脈拍検出部とを備えた
脈拍検出装置。

【請求項6】
前記伝達関数とは、前記信号分離部に入力する前記送信信号又は前記受信信号と、前記信号分離部から出力された信号又は前記信号分離部を通過した信号とを用いて算出されるSパラメータである
請求項5に記載の脈拍検出装置。

【請求項7】
人体に所定の磁場を印加することと、
前記人体を流れる血液を構成する所定の成分の分子の共振周波数として想定される範囲内の周波数である所定の周波数を、周波数可変発振器に発振させることと、
前記周波数可変発振器で発振された信号を、前記人体の近傍に配置されたアンテナから電波として送信し、前記電波が前記人体で反射して戻った電波をアンテナで受信することと、
前記アンテナから送信させる送信信号と、前記アンテナで受信した受信信号とを分離することと、
前記送信信号の位相と前記受信信号の位相とを比較して位相差信号を出力することと、
前記受信信号の振幅を検出して振幅信号を出力することと、
前記位相差信号と前記振幅信号とに基づいて、前記周波数可変発振器で発振される発振周波数を制御することと、
前記振幅信号の振幅方向の変化分を、脈拍信号として検出することとを含む
脈拍検出方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014548581thum.jpg
出願権利状態 公開
詳細は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


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