CN104602597B - 循环器官功能运算装置 - Google Patents

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Abstract

循环器官功能运算装置(1)具有压迫部(10)、压力检测部(30)、压力控制部(20)、脉搏波检测部(40)以及特征量运算部(50)。压迫部(10)压迫测量对象者的测量对象部。压力检测部(30)检测由压迫部(10)产生的压迫压力。脉搏波检测部(40)根据在压力控制部(20)使压迫压力变化的过程中来自压力检测部(30)的输出信号来检测多个脉搏波(W)。特征量运算部(50)通过至少组合关于多个脉搏波(W)的脉搏波信息来生成变换后信息，根据变换后信息生成多个变量值，将多个变量值代入预先通过多变量分析求出的具有多个变量和多个系数的运算式，来运算循环器官功能的特征量。

Description

循环器官功能运算装置
技术领域
本发明涉及一种循环器官功能运算装置。
背景技术
专利文献1的循环器官功能运算装置具有压迫部、压力检测部、脉搏波检测部以及特征量运算部。在压迫部压迫测量对象者的测量对象部时，压力检测部检测由压迫部产生的压迫压力，脉搏波检测部基于来自压力检测部的输出信号来检测脉搏波信息。特征量运算部基于脉搏波信息来运算测量对象者的循环器官功能的指标。特征量运算部确定与脉搏波振幅图案部分匹配的梯形图案。特征量运算部运算被匹配为梯形图案的脉搏波振幅图案部分的上底的值作为循环器官功能的指标。
专利文献1：日本特开2005-323853号公报
发明内容
由上述公报的循环器官功能运算装置检测的脉搏波信息受硬件特性、生物体特性以及测量环境所影响。硬件特性例如能够是压迫部和压力检测部等的特性。生物体特性例如能够是测量对象者的年龄、测量对象部的大小、脂肪与肌肉的比例、性别以及人种等特性。测量环境例如能够是测量对象者与压迫部的位置关系以及测量对象者的测量姿势的变化。因此，循环器官功能运算装置有时会输出偏离测量对象者的实际状态的运算结果。
通过提高循环器官功能运算装置的运算精度，能够降低硬件特性、生物体特性以及测量环境等对运算结果的影响。
在上述公报的循环器官功能运算装置中，只使用被匹配为梯形图案的脉搏波振幅图案部分的上底的值，不考虑获取到的脉搏波信息中的其它特征部分。但是，未被考虑的其它特征部分有时也会反映出循环器官功能。因此，循环器官功能的指标的运算精度存在提高的余地。
本发明的目的是提供一种能够提高循环器官功能的指标的运算精度的循环器官功能运算装置。
根据本发明的一个方面的循环器官功能运算装置，具备：压迫部，其构成为压迫测量对象者的测量对象部；压力检测部，其检测由上述压迫部产生的压迫压力；压力控制部，其使上述压迫压力变化；脉搏波检测部，其根据在上述压力控制部使压迫压力变化的过程中来自上述压力检测部的输出信号来检测多个脉搏波；以及特征量运算部，其通过至少组合关于上述多个脉搏波的脉搏波信息来生成变换后信息，根据上述变换后信息运算出多个变量值或者从上述变换后信息提取出多个变量值，将上述多个变量值代入预先通过多变量分析求出的具有多个变量和多个系数的运算式，来运算循环器官功能的特征量。
根据该结构，上述特征量运算部将根据脉搏波信息运算出的多个变量值或者从脉搏波信息提取出的多个变量值代入预先通过多变量分析求出的具有多个变量和系数的运算式，来进行循环器官功能的判定。因此，能够提高循环器官功能的指标的运算精度。
在一个例子中，上述特征量运算部构成为：通过将上述多个脉搏波的代表值累计相加来生成作为上述变换后信息的多个累计相加脉搏波值，通过将上述多个累计相加脉搏波值分别相对于上述累计相加脉搏波值的最大值进行归一化，来运算作为上述多个变量值的多个累计相加比率。
在一个例子中，上述多个脉搏波的上述代表值为上述多个脉搏波的面积，各累计相加脉搏波值为脉搏波的面积的累计相加值。
在一个例子中，上述特征量运算部构成为将下述值中的某一个值用作上述变量值：上述压迫压力仅变化了规定量时的上述累计相加比率的变化量；上述压迫压力仅变化了规定量时的表示上述累计相加比率与上述压迫压力的关系的特性线的斜率；上述压迫压力仅变化了规定量时的上述累计相加比率的上述特性线的积分值；以及对上述累计相加比率进行运算处理而得到的值。
在一个例子中，上述特征量运算部构成为将下述值中的某一个值用作上述变量值：上述累计相加比率变化了规定量时的上述压迫压力的变化量；上述累计相加比率变化了规定量时的表示上述压迫压力与上述累计相加比率的关系的特性线的斜率；上述累计相加比率变化了规定量时的上述压迫压力的上述特性线的积分值；以及对上述压迫压力进行运算处理而得到的值。
在一个例子中，上述循环器官功能的上述特征量为量化地表示血管状态的值，上述特征量运算部使用上述特征量的运算结果来判定上述血管状态。
在一个例子中，上述特征量运算部将上述特征量与用于判别特定的循环器官疾病的判别值进行比较，来生成表示与上述特定的循环器官疾病有关的上述测量对象者的状态的判别结果。
在一个例子中，预先通过作为多变量分析的主成分分析来求出上述运算式，上述特征量运算部运算上述特征量作为主成分的值，根据上述主成分的运算结果来判定上述循环器官功能。
在一个例子中，上述特征量运算部将上述多个脉搏波的代表值累计相加来运算与上述多个压迫压力分别对应的多个累计相加脉搏波值作为上述变换后信息，上述特征量运算部通过将上述多个累计相加脉搏波值分别相对于上述累计相加脉搏波值的最大值进行归一化，来计算作为上述多个变量值的多个累计相加比率，上述特征量运算部确定表示上述压迫压力与上述累计相加比率的关系的包络线，以上述压迫压力的规定变量或者上述累计相加比率的规定变化量为单位来分割上述包络线，将与上述包络线的多个分割部分分别对应的多个值用作上述多个变量值。
优选例的循环器官功能运算装置具备：压迫部，其构成为压迫测量对象者的测量对象部；压力检测部，其检测由上述压迫部产生的压迫压力；压力控制部，其使上述压迫压力变化；脉搏波检测部，其根据在上述压力控制部使压迫压力变化的过程中来自上述压力检测部的输出信号来检测多个脉搏波；以及特征量运算部，其通过至少组合上述多个脉搏波的代表值来生成与检测出上述多个脉搏波时的多个压迫压力分别对应的多个累计相加脉搏波值，根据直接或者间接地表示上述多个压迫压力与上述多个累计相加脉搏波值的关系的对应表运算出多个变量值或者从该对应表中提取出多个变量值，将上述多个变量值代入预先通过多变量分析求出的具有多个变量和多个系数的运算式，来运算循环器官功能的特征量。
在一个例子中，上述对应表表示作为上述多个累计相加脉搏波值的多个累计相加脉搏波面积与上述多个压迫压力的关系。
在一个例子中，上述对应表表示多个累计相加比率与多个规定的压迫压力的关系，该多个累计相加比率是通过将作为上述多个累计相加脉搏波值的多个累计相加脉搏波面积分别相对于上述累计相加脉搏波面积的最大值进行归一化而计算出的。
优选例的循环器官功能运算装置具备：压迫部，其构成为压迫测量对象者的测量对象部；压力检测部，其检测由上述压迫部产生的压迫压力；压力控制部，其使上述压迫压力变化；脉搏波检测部，其根据在上述压力控制部使压迫压力变化的过程中来自上述压力检测部的输出信号来检测多个脉搏波；以及特征量运算部，其确定表示上述多个脉搏波的代表值与检测出上述多个脉搏波时的多个压迫压力的关系的特性线，将通过对上述特性线进行微分而计算出的多个微分值代入预先通过多变量分析求出的具有多个变量和多个系数的运算式，来运算循环器官功能的特征量。
根据本发明，提供一种循环器官功能的指标的运算精度得到提高的循环器官功能运算装置。
附图说明
图1是第一实施方式的循环器官功能运算装置的框图。
图2是表示由第一实施方式的压力检测部检测出的压迫压力与时间的关系的图表。
图3是表示由第一实施方式的脉搏波检测部检测出的袖带压力与脉搏波的关系的图表。
图4的(a)是表示袖带压力与脉搏波面积的关系的图表。(b)是表示袖带压力与脉搏波面积的累计相加值的关系的图表。
图5是表示袖带压力与脉搏波面积的累计相加比率的关系的图表。
图6是用于说明从脉搏波面积的累计相加比率的特性线中提取出的多个变量值的图表。
图7是表示第一实施方式的判定结果的一例的示意图。
图8是用于说明从脉搏波面积的累计相加比率的特性线中提取出的多个变量值的图表。
图9是表示第二实施方式的判定结果的一例的示意图。
图10是用于说明从脉搏波面积的累计相加比率的特性线中提取出的多个变量值的图表。
图11是表示第三实施方式的判定结果的一例的示意图。
图12是表示根据脉搏波代表值的特性线生成的微分曲线的图表。
图13是表示第四实施方式的判定结果的一例的示意图。
具体实施方式
(第一实施方式)
参照图1来说明循环器官功能运算装置1的结构。
循环器官功能运算装置1具有压迫部10、压力控制部20、压力检测部30、脉搏波检测部40、特征量运算部50、血压计算部90以及显示部100。
压迫部10具有袖带11和管12。袖带11卷绕于测量对象者的测量对象部。在优选例中，测量对象部为上臂。袖带11通过被供给空气而膨胀，从而压迫测量对象部。管12将袖带11与压力控制部20的空气泵(省略图示)及排气阀(省略图示)连接。
压力控制部20通过控制对压迫部10的空气供给和从压迫部10的空气排出来使袖带11的内部的压力(以下称作压迫压力P)变化。压力控制部20具有空气泵(省略图示)和排气阀(省略图示)。压力控制部20在使压迫压力P增加时，驱动空气泵来向袖带11供给空气。压力控制部20在使压迫压力P减小时，使排气阀打开来从袖带11排出空气。
压力检测部30检测压迫部10压迫测量对象部时的压迫压力P。压力检测部30具有压力传感器(省略图示)和A/D转换器(省略图示)。压力检测部30通过A/D转换器将由压力传感器检测出的压迫部10的压迫压力P转换为由数字信号构成的压力信号。由压力检测部30转换后的压力信号被输出到脉搏波检测部40和血压计算部90。
脉搏波检测部40基于来自压力检测部30的压力信号来检测脉搏波信息。例如，脉搏波检测部40具有滤波电路，在该滤波电路中，通过从来自压力检测部30的输出信号中去除直流成分等规定的频率成分来生成脉搏波信号，根据该脉搏波信号来检测脉搏波的振幅，将表示检测出的脉搏波的振幅的振幅信号输出到特征量运算部50。
特征量运算部50具有脉搏波信息存储部60、变量值计算部70以及循环器官功能判定部80。关于脉搏波信息存储部60，将来自脉搏波检测部40的振幅信号与压迫压力P相关联地存储在脉搏波信息存储部60中。变量值计算部70根据脉搏波信息存储部60中存储的脉搏波的振幅运算出多个变量值或者从该脉搏波的振幅中提取出多个变量值。循环器官功能判定部80将由变量值计算部70运算出的多个变量值代入预先设定的运算式来判定测量对象者的循环器官功能。循环器官功能判定部80将测量对象者的循环器官功能的判定结果输出到显示部100。
血压计算部90根据由压力检测部30检测出的压迫压力P与由脉搏波检测部40检测出的脉搏波的振幅值之间的关系，使用示波法等规定的算法来估计或者计算测量对象者的最高血压、最低血压以及平均血压。血压计算部90将血压的计算结果输出到显示部100。
显示部100具有液晶画面。显示部100显示循环器官功能判定部80的判定结果和由血压计算部90计算出的测量对象者的最高血压、最低血压以及平均血压。
参照图2～图6来说明循环器官功能的判定。
如图2所示，在进行循环器官功能的判定时，压力控制部20使压迫压力P变化。例如，压力控制部20使袖带11膨胀，以使压迫压力P上升到第一压力PA。压力控制部20在使压迫压力P上升到第一压力PA之后使压迫压力P的上升速度下降。压力控制部20使压迫压力P上升到比第一压力PA高的第二压力PB。之后，压力控制部20从袖带11排出空气以使压迫压力P下降。
第一压力PA和第二压力PB被设定为能够测量一般的血压范围。在压力控制部20使压迫压力P从第一压力PA上升到第二压力PB的期间(以下称作脉搏波检测期间TX)，由压力检测部30检测出的压迫压力P根据与一个心动周期对应的各脉搏波W不同而变动。
在图3的例子中，将多个脉搏波W1、W2…Wn按照在袖带压力C的上升过程中被测量出的顺序示出。图3的横轴表示与在脉搏波检测期间TX内向压迫部10供给的空气量对应的压迫部10的压力(以下称作袖带压力C)。在袖带压力C以所控制的速度进行变化时产生的压迫压力P的急剧变化表示产生脉搏波W。袖带压力C能够是从压迫压力P去除脉搏波W的影响后的值。由脉搏波检测部40检测出的脉搏波信号与压迫压力P相对于袖带压力C的变化对应。
多个脉搏波W1、W2…Wn反映出与血管的内外压力差相应的血管容积的变化。因此，认为能够从脉搏波W1、W2…Wn获取包括血压、循环器官功能以及生物体的机械功能的综合信息。特征量运算部50通过从脉搏波W1、W2…Wn中提取与期望的循环器官功能相应的最适当的信息来运算循环器官功能的特征量。
例如，变量值计算部70根据脉搏波信息存储部60中存储的信息来运算或者提取表示各脉搏波W的面积(以下称作脉搏波面积A)与袖带压力C的关系的信息(例如多个数据对(C1、A1)…(Cn、An))作为变量值，并输出到循环器官功能判定部80。能够通过将检测出一个脉搏波W的期间的脉搏波信号相加来运算脉搏波面积A。在脉搏波检测期间Tx内检测出n次脉搏波W的情况下，分别运算最初检测出的脉搏波W1的脉搏波面积A1到第n个检测出的脉搏波Wn的脉搏波面积An。各脉搏波面积A是各脉搏波W的代表值的一个例子。
能够根据袖带压力C与脉搏波面积A的关系得到包络线L1。脉搏波面积A表示测量对象者在压迫部10的慢速增压过程中的特征性的变化。因此，包络线L1形成为测量对象者的特征性的山形形状，包络线L1的形状根据各种循环器官系统疾病的不同而变化。包络线L1例如能够是多个脉搏波W的振幅的包络线或者多个脉搏波W的面积的包络线。
循环器官功能判定部80将来自变量值计算部70的输出视作脉搏波面积A与表示脉搏波W1～Wn的检测顺序的袖带压力C组合而成的多个数据对。循环器官功能判定部80使用脉搏波面积A和规定的函数来进行运算，生成变换后信息。例如，循环器官功能判定部80根据图4的(a)所示的脉搏波面积A来运算如图4的(b)所示的脉搏波面积的累计相加值那样的累计相加脉搏波值B。累计相加脉搏波值B是变换后信息的一个例子。与袖带压力C1对应的累计相加脉搏波值B1为脉搏波面积A1。与袖带压力C2对应的累计相加脉搏波值B2为脉搏波面积A1+A2。与袖带压力C3对应的累计相加脉搏波值B3为脉搏波面积A1+A2+A3。循环器官功能判定部80使用通过将袖带压力(Cn)与累计相加脉搏波值(Bn)组合而生成的多个坐标(C1，B1)、(C2，B2)、…、(Cn，Bn)来运算变量值。这些多个坐标有时被称作累计相加脉搏波值B与表示脉搏波W1～Wn的检测顺序的袖带压力C组合而成的多个数据对。通过这样，脉搏波检测期间TX内的袖带压力C作为一个变量发挥功能，能够获取与脉搏波相关的多个数据对。
图5和图6的横轴表示袖带压力C。图5和图6的纵轴表示累计相加比率D。累计相加比率D为将累计相加脉搏波值B1～Bn分别相对于将在脉搏波检测期间TX内检测出的全部的脉搏波W1～Wn的面积A1～An累计相加得到的最大累计相加脉搏波值Bn(100％)进行归一化而得到的值(％)，也称作进行归一化而得到的累计相加脉搏波值。循环器官功能判定部80通过将检测出的脉搏波面积A从袖带压力C的低压侧开始依次相加来计算累计相加比率D。表示袖带压力C与累计相加比率D的关系的特性线或者包络线L2反映出血管容积的变化，表示血管的力学特性。累计相加比率D的包络线L2随着袖带11的压迫压力增加而开始小幅上升，在某一特征性的袖带压力时急剧上升，当超过该特征性的袖带压力时上升幅度逐渐变小。特征性的袖带压力有时称作累计相加比率D的增加为最大时的袖带压力。
图6的横轴的压力P11、P21、…Pn1将每隔规定间隔的袖带压力C从低压侧开始依次示出。能够从表示压力P11、P21、…Pn1与累计相加比率D的关系的特性线或者包络线L2中，从低压侧开始依次提取出由袖带压力C与累计相加比率D组合而成的多个数据对(P11，D1)、(P21，D2)、…、(Pn1，Dn)构成的数据列。
循环器官功能判定部80具有用于运算特征量Y1的运算式(1)。循环器官功能判定部80将由变量值计算部70计算出的变量值(D1…Dn)代入运算式(1)来运算特征量Y1。
Y1＝b0+b1×D1+b2×D2+…+bn×Dn…(1)
特征量Y1量化地表示作为血管状态的指标的血管硬度级别。
用于运算特征量Y1的运算式(1)的多个系数b0、b1…bn例如能够是通过PLS分析得到的PLS模型公式的系数，该PLS分析是以作为一般的血管硬度指标的CAVI(Cardio-AnkleVascular index)为目标变量的分析。
也可以测量CAVI值互不相同的多个被验者的脉搏波来确定各系数。例如，使用循环器官功能运算装置1的压迫部10、压力控制部20、压力检测部30以及脉搏波检测部40来从多个被验者分别获取数据列“(P11，D1)、(P21，D2)、…、(Pn1，Dn)”。通过对多个被验者的数据列进行PLS分析，能够确定出运算式(1)的多个系数。
如图7所示，循环器官功能判定部80具有关于特征量Y1的表G1。循环器官功能判定部80通过将计算出的特征量Y1显示在表G1上来显示表示测量对象者的循环器官功能的血管硬度或者血管硬度级别。在图示的例子中，表G1具有区域R1、R2、R3，在区域R1、R2、R3的下方示出了对应的特征量Y1的值。表G1的区域R1表示血管硬度远小于疾病风险边界值。表G1的区域R2表示血管硬度接近疾病风险边界值。表G1的区域R3表示血管硬度远高于疾病风险边界值。也可以在显示部100中显示判定结果的消息“您的血管硬度为8.5。血管硬度级别为2。处于边界区域”。
说明循环器官功能运算装置1的作用。
循环器官功能运算装置1预先存储有多变量分析的运算式，通过将根据脉搏波信息运算出的多个变量值或者从脉搏波信息中提取出的多个变量值代入预先存储的多变量分析的运算式的变量来运算作为循环器官功能的指标的特征量Y1。在特征量Y1的运算中使用了根据脉搏波信息运算出的多个变量值或者从脉搏波信息中提取出的多个变量值，因此能够高精度地运算循环器官功能的指标。另一方面，在使用根据脉搏波信息得到的单一的变量值来计算循环器官功能的指标的假定例中，运算精度较低。
循环器官功能运算装置1起到下面的效果。
(1)特征量运算部50将根据脉搏波信息运算出的多个变量值或者从脉搏波信息中提取出的多个变量值代入预先通过多变量分析求出的具有多个变量和多个系数的运算式(1)的变量来判定循环器官功能。因此，作为循环器官功能的指标的特征量Y1的运算精度得到提高。
(2)特征量运算部50使用根据包络线L1进行函数运算得到的作为变换后信息的累计相加比率D(包络线L2)来判定循环器官功能。因此，能够获取表示测量对象者所固有的循环器官功能的特征的特征值Y1，从而提高测量的灵敏度。
(3)特征量运算部50在循环器官功能的特征量的计算中将对多个脉搏波W的脉搏波面积A进行转换而得到的值用作变量值。因此，相比于将脉搏波W的波峰高度用作变量值的情况，循环器官功能的特征量的计算结果对于数据噪声具有很强的抗噪性，循环器官功能的特征量Y1的运算精度得到提高。
(4)特征量运算部50使用包络线L1来运算变量值，因此能够将表示循环器官功能的脉搏波的离散数据获取为连续数据。因此，能够获取不取决于心率的多个变量，从而特征量Y1的运算精度得到提高。
(5)脉搏波检测期间TX内的袖带11的压力控制是慢速增压。如果是该结构，则能够测量血管由于袖带11对测量对象部的压迫而闭塞之前的血管状态下的脉搏波与血管闭塞时的血管状态下的脉搏波。相比于一边减压一边检测脉搏波W的比较例，该结构能够在自然的血管状态下检测脉搏波W，因此运算精度得到提高。
(6)特征量运算部50在变量值的运算中使用在脉搏波检测期间TX内检测出的全部的脉搏波W。因此，相比于使用在脉搏波检测期间TX内检测出的一部分脉搏波W的比较例，循环器官功能的运算精度得到提高。
(7)显示部100具有液晶画面。显示部100能够迅速地显示从特征量运算部50直接获取到的循环器官功能的判定结果。
(8)循环器官功能运算装置1构成为对量化地表示血管状态或者循环器官功能的特征量进行运算。该特征量能够以表示血管状态或者循环器官功能的数值显示在表G1中。因此，测量对象者容易掌握循环器官功能的级别。
(第二实施方式)
第二实施方式的循环器官功能运算装置1在构成为进行判别分析来作为多变量分析这一点与第一实施方式不同。
如图8所示，特征量运算部50从累计相加比率D的包络线L2中提取出多个斜率V，并将这些多个斜率V用作变量值。各斜率V是脉搏波检测期间TX内的与规定的袖带压力变化量对应的累计相加比率D的变化量。
例如，通过“V1＝(Q2-Q1)/(C2-C1)”运算出与袖带压力变化量C12对应的斜率V1。通过“V2＝(Q3-Q2)/(C3-C2)”运算出与袖带压力变化量C23对应的斜率V2。袖带压力C1、C2、…Cn与脉搏波W1～Wn的检测顺序对应。“Cn-C(n-1)”表示规定的袖带压力变化量。“Qn”表示与“Cn”对应的累计相加比率D。特征量运算部50根据累计相加比率D的包络线L2从低压侧开始依次生成“(C1，V1)、(C2，V2)、…、(Cn，Vn)”这样的多个数据对。
循环器官功能判定部80具有用于运算特征量Y2的运算式(2)。循环器官功能判定部80将由变量值计算部70运算出的变量值代入运算式(2)来运算特征量Y2。
Y2＝c1×V1+c2×V2+…+cn×Vn…(2)
特征量Y2表示与作为血管状态的指标的糖尿病的判别值对应的值。
用于运算特征量Y2的运算式(2)中包含的多个系数c1、c2、…cn例如能够是通过判别分析得到的线性判别函数式的系数，该判别分析以作为与循环器官功能有关系的一种疾病的糖尿病的有无为目标变量。
也可以测量患有糖尿病的多个被验者的脉搏波和未患有糖尿病的多个被验者的脉搏波来确定各系数。例如，使用循环器官功能运算装置1的压迫部10、压力控制部20、压力检测部30以及脉搏波检测部40来从多个测量对象者分别获取数据列(C1，V1)、(C2，V2)、…、(Cn，Vn)。通过对多个被验者的数据列进行判别分析，能够确定出运算式(2)的多个系数。
如图9所示，循环器官功能判定部80具有关于特征量Y2的表G2。循环器官功能判定部80通过将计算出的特征量Y2显示在表G2上来显示与测量对象者的循环器官功能有关系的糖尿病的可能性。在图示的例子中，表G2具有区域X1、X2，在区域X1、X2的下方示出了对应的特征量Y2的值。表G2的区域X1表示患有糖尿病的可能性低的状态。表G2的区域X2表示患有糖尿病的可能性高的状态。也可以在显示部100中显示判定结果的消息“您可能患有糖尿病。”。
第二实施方式的循环器官功能运算装置1除了起到第一实施方式的(1)～(7)的效果以外还起到如下效果。
(9)循环器官功能判定部80使用与每规定的袖带压力变化量的累计相加比率D的变化量或者累计相加比率D的包络线L2的斜率V来进行判别分析。例如，能够从包络线L2中获取多个斜率V和与这些多个斜率V对应的压力。由于能够以不取决于在脉搏波检测期间TX内检测出的脉搏波W的数量或者心率的方式根据脉搏波信息运算出多个变量值或者从脉搏波信息中提取出多个变量值，因此能够减小因心率在每次测量中有所不同而引起的测量误差。
(第三实施方式)
第三实施方式的循环器官功能运算装置1在构成为进行主成分分析来作为多变量分析这一点与第一实施方式不同。
如图10所示，特征量运算部50根据累计相加比率D的包络线L2计算出与累计相加比率D的规定的变化量分别对应的多个袖带压力变化量(以下称作“压力差E”)，将该多个压力差E用作变量值。
在图示的例子中，通过“E1＝P2-P1”运算出压力差E1。特征量运算部50根据累计相加比率D的包络线L2从低压侧开始依次生成“(M1，E1)、(M2，E2)、…、(Mn，En)”这样的多个数据对。“M1、M2、…Mn”能够是与压力P1、P2，…Pn分别对应的累计相加比率D。“Mn-M(n-1)”表示与第n个检测出的脉搏波对应的累计相加比率D的变化量。
循环器官功能判定部80具有用于运算特征量Z11、Z21的运算式(3)(4)。循环器官功能判定部80将由变量值计算部70运算出的变量值代入运算式(3)(4)来运算特征量Z11和特征量Z21。
Z11＝a11×E1+a12×E2+…+a1n×En…(3)
Z21＝a21×E1+a22×E2+…+a2n×En…(4)
特征量Z11、Z21是互不相同的第一血管状态的指标和第二血管状态的指标。
能够预先通过作为多变量分析的主成分分析来确定用于运算特征量Z11的运算式(3)中包含的多个系数a11、a12…a1n以及用于运算特征量Z21的运算式(4)中包含的多个系数a21、a22…a2n。
如图11所示，循环器官功能判定部80中保持有具有特征量Z1的轴和特征量Z2的轴的图表S。图表S是循环器官疾病风险对应表的例子。循环器官功能判定部80通过将具有由运算式(3)和(4)运算出的特征量Z11和特征量Z21的点标记在图表S上来判定测量对象者的循环器官功能。
通过对进行主成分分析而得到的特征量Z1、Z2添加含义来决定特征量Z1、Z2与循环器官功能的关系。例如，在图11中，与小的特征量Z1对应的区域S2表示测量对象者患有高脂血症或者存在发病的可能性。与大的特征量Z2对应的区域S1表示测量对象者患有糖尿病或者存在发病的可能性。与小的特征量Z2对应的区域S3表示测量对象者患有高血压病或者存在发病的可能性。
说明用于确定运算式(3)和(4)的各系数的主成分分析。
也可以测量血管状态互不相同的多个被验者的脉搏波来确定各系数。例如，使用循环器官功能运算装置1的压迫部10、压力控制部20、压力检测部30以及脉搏波检测部40来从多个被验者分别获取数据列“(M1，E1)、(M2，E2)、…、(Mn，En)”。通过对多个被验者的数据列进行主成分分析来确定多个系数。
首先，使用数据列“(M1，E1)、(M2，E2)、…、(Mn，En)”导出用于运算第一主成分和第二主成分～第n主成分的运算式。接着，将多个被验者的数据列代入用于运算各主成分的运算式来针对各被验者运算各主成分的分数。
接着，使用各被验者的各主成分的分数来创建散布图。接着，根据散布图来对各主成分进行含义添加或者分类。
第三实施方式的循环器官功能运算装置1除了起到第一实施方式的(1)～(8)的效果以外还起到如下效果。
(10)循环器官功能运算装置1构成为，使用通过作为多变量分析的主成分分析求出的多变量运算式。因此，能够使多个变量所具有的变动变少，从而能够计算出稳定的特征量。
(11)特征量运算部50根据脉搏波W来计算特征量Z11、Z21，通过具有关于两个特征量Z11、Z21的轴的图表S来判定循环器官功能。由于使计算出的两个特征量Z11、Z21与图表S中包含的与循环器官功能相关联的区域同时显示，因此测量对象者容易理解结果。
(第四实施方式)
第四实施方式的循环器官功能运算装置1在构成为进行定性分析来作为多变量分析这一点与第一实施方式不同。
图12示出通过对表示脉搏波W的面积(或者振幅)之类的脉搏波的代表值与袖带压力C的特性的特性线(例如图3的包络线L1)进行微分而生成的微分曲线L3。图12的横轴表示袖带压力C。图12的纵轴表示作为变换后信息的脉搏波面积包络线微分值。典型的是，表示脉搏波W的面积(或者振幅)与袖带压力C的特性的特性线(例如包络线L1)为山形状，因此该特性线的微分曲线L3具有横放的S字形状。微分曲线L3表示与袖带压力C的变化对应的脉搏波W的面积(或者振幅)的变化量。在袖带压力C的变化为固定速度的情况下，微分曲线L3表示脉搏波W的面积(或者振幅)的变化速度。微分曲线L3表示血管的力学特性。
图12的横轴的压力P1、P2、…Pn表示规定的袖带压力C。特征量运算部50从微分曲线L3中从低压侧开始依次提取出“(P1，dA1/dP)、(P2，dA2/dP)、…、(Pn，dAn/dP)”这样的多个数据对。各数据对中包含的微分值“dAn/dP”也可以是根据运算式(5)计算出的近似值。
[数1]
dAn/dP＝(An+1-An)/(Pn+1-Pn)…(5)
循环器官功能判定部80具有用于运算特征量Y3的运算式(6)。循环器官功能判定部80将由变量值计算部70计算出的变量值代入运算式(6)来运算特征量Y3。
[数2]
运算式(6)中的“Rn”是微分值“dAn/dP”的缩写记号。运算式(6)能够是设目标变量为疾病组的、基于欧几里德距离的判别式。循环器官功能判定部80根据表示疾病的风险级别的判别值来定性地判定测量结果。运算式(6)中的项R11、R21、…、Rn1为预先决定的基准值，“R12、R22、…、Rn2”是与测量对象者的测量结果对应的计算值。
如图13所示，循环器官功能判定部80具有关于特征量Y3的表G3。循环器官功能判定部80通过将计算出的特征量Y3显示在表G3上来显示与测量对象者的循环器官功能相关联的疾病的危险度。在图示的例子中，表G3具有区域F1、F2、F3，在区域F1、F2、F3的下方示出了对应的特征量Y3的值。表G3的区域F1表示疾病危险度低。表G3的区域F3表示疾病危险度高。表G3的区域F2表示疾病危险度为中等。根据第四实施方式，起到第一实施方式的(1)～(6)的效果。
上述实施方式也可以如下那样进行变更。也可以将几个变形例相互组合。
在第三实施方式中，特征量运算部50也可以使用多元回归分析运算出特征量Z11、Z21来代替使用主成分分析运算出特征量Z11、21。在该情况下，能够使用预先通过多元回归分析得到的运算式。根据该结构，能够根据多个说明变量来创建目标变量的最适当的回归模型，由此能够得到高精度的运算值。也可以使用典型相关分析来代替多元回归分析。在该情况下，能够计算出与多个循环器官功能的相关性最大的系数，从而能够计算出准确地表示各个循环器官功能的特征量。
在第三实施方式中，循环器官功能运算装置1也可以用文字消息显示循环器官功能的判定结果来代替在图表S中显示循环器官功能的判定结果、或者除在图表S中显示循环器官功能的判定结果以外还用文字消息显示循环器官功能的判定结果，也可以用声音消息通知循环器官功能的判定结果来代替在图表S中显示循环器官功能的判定结果、或者除在图表S中显示循环器官功能的判定结果以外还用声音消息通知循环器官功能的判定结果。关于文字消息，例如能够列举出“处于动脉硬化的高风险区域”等。也可以除显示图表S上的区域以外，还显示“血管的硬度为级别4”和“堵塞程度为级别6”等与特征量Z11、21相应的循环器官功能的级别。
第三实施方式的特征量运算部50也可以计算一个特征量或者三个以上的特征量来代替计算两个特征量Z11、Z21。在计算三个以上的特征量的情况下，能够基于更详细的数值、分类来进行循环器官功能的判定。
脉搏波检测期间TX内的袖带11的压力控制不限于慢速增压，例如，脉搏波检测期间TX内的袖带11的压力控制也可以是慢速减压。在慢速减压的情况下，压力控制部20首先使袖带11膨胀，以使压迫压力P上升到第二压力PB，接着使压迫压力P从第二压力PB逐渐下降到第一压力PA。脉搏波检测期间TX是从达到第二压力PB的时间点开始直到达到第一压力PA的时间点为止的期间。之后，压力控制部20从袖带11排出空气。相比于慢速增压的脉搏波测量，慢速减压中的脉搏波测量具有明确地呈现出脉搏波的产生点的倾向，因此能够准确地测量血压。
实施方式的循环器官功能运算装置1不限于具有显示部100，也可以具有用于将判定结果供给到外部装置的连接端子来代替显示部100，或者除了具有显示部100以外还具有用于将判定结果供给到外部装置的连接端子。在该情况下，能够在外部装置中显示判定结果。并且，在外部装置中准备各种应用变得简单，因此数据的储存、分析的便利性得到提高。
优选的是，实施方式的特征量运算部50使用在脉搏波检测期间TX内检测出的全部的脉搏波W来运算特征量(Y1、Y2、Y3、Z11、Z21)，但也可以是，特征量运算部50使用在脉搏波检测期间TX内检测出的一部分、优选两个以上的脉搏波来运算特征量(Y1、Y2、Y3、Z11、Z21)。
实施方式的特征量运算部50也可以使用血管的内外压差来代替使用袖带压力C。能够根据平均血压值与压迫压力的差来计算血管的内外压差。
测量对象者的测量对象部不限于上臂，例如也可以是手腕或者小腿。
图4的(b)为直接表示多个压迫压力与多个累计相加脉搏波值的关系的对应表的优选例。图5、6、8、10、12为间接表示多个压迫压力与多个累计相加脉搏波值的关系的对应表的优选例。
本发明的主题具有由比所公开的特定的实施方式的全部特征少的特征决定的可能性。因此，将权利要求的范围引入到详细的说明中，各权利要求将自身主张为单独的实施方式。关于本发明，参照所附权利要求书的范围应该能够同时确定所附权利要求书的范围以及被赋予权利的等效物的整体范围。

Claims (7)

1.一种循环器官功能运算装置，具备：
压迫部，其构成为压迫测量对象者的测量对象部；
压力检测部，其检测由上述压迫部产生的压迫压力；
压力控制部，其使上述压迫压力变化；
脉搏波检测部，其根据在上述压力控制部使压迫压力变化的过程中来自上述压力检测部的输出信号来检测多个脉搏波；以及
特征量运算部，其通过至少组合关于上述多个脉搏波的脉搏波信息来生成变换后信息，根据上述变换后信息运算出多个变量值或者从该变换后信息中提取出多个变量值，将上述多个变量值分别代入预先通过多变量分析求出的具有多个变量和多个系数的运算式的上述多个变量，来运算量化地表示与血压不同的血管状态的指标的循环器官功能的特征量，
其中，代入所述运算式中的所述多个变量值与所述血管状态的指标不同，
上述多个变量值的数量与上述多个脉搏波的数量相同，上述多个变量值与在上述压迫压力变化的过程中由上述脉搏波检测部检测出的上述多个脉搏波分别对应，
上述特征量运算部构成为：
通过将上述多个脉搏波的代表值累计相加来生成作为上述变换后信息的多个累计相加脉搏波值，
通过将上述多个累计相加脉搏波值分别相对于上述累计相加脉搏波值的最大值进行归一化，来运算作为上述多个变量值的多个累计相加比率，
上述多个脉搏波的上述代表值为上述多个脉搏波的面积，各累计相加脉搏波值为脉搏波的面积的累计相加值。
2.根据权利要求1所述的循环器官功能运算装置，其特征在于，
上述特征量运算部构成为将下述值中的某一个值用作上述变量值：
上述压迫压力仅变化了规定量时的上述累计相加比率的变化量；
上述压迫压力仅变化了规定量时的表示上述累计相加比率与上述压迫压力的关系的特性线的斜率；
上述压迫压力仅变化了规定量时的上述累计相加比率的上述特性线的积分值；以及
对上述累计相加比率进行运算处理而得到的值。
3.根据权利要求1所述的循环器官功能运算装置，其特征在于，
上述特征量运算部构成为将下述值中的某一个值用作上述变量值：
上述累计相加比率变化了规定量时的上述压迫压力的变化量；
上述累计相加比率变化了规定量时的表示上述压迫压力与上述累计相加比率的关系的特性线的斜率；
上述累计相加比率变化了规定量时的上述压迫压力的上述特性线的积分值；以及
对上述压迫压力进行运算处理而得到的值。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的循环器官功能运算装置，其特征在于，
上述特征量运算部使用上述特征量的运算结果来判定上述血管状态。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的循环器官功能运算装置，其特征在于，
上述特征量运算部将上述特征量与用于判别特定的循环器官疾病的判别值进行比较，来生成表示与上述特定的循环器官疾病有关的上述测量对象者的状态的判别结果。
6.根据权利要求1～3中的任一项所述的循环器官功能运算装置，其特征在于，
预先通过作为多变量分析的主成分分析来求出上述运算式，
上述特征量运算部运算上述特征量作为主成分的值，根据上述主成分的运算结果来判定上述循环器官功能。
7.根据权利要求1～3中的任一项所述的循环器官功能运算装置，其特征在于，
上述特征量运算部将上述多个脉搏波的代表值累计相加来运算与多个压迫压力分别对应的多个累计相加脉搏波值作为上述变换后信息，
上述特征量运算部通过将上述多个累计相加脉搏波值分别相对于上述累计相加脉搏波值的最大值进行归一化，来计算作为上述多个变量值的多个累计相加比率，
上述特征量运算部确定表示上述压迫压力与上述累计相加比率的关系的包络线，以上述压迫压力的规定变化量或者上述累计相加比率的规定变化量为单位来分割上述包络线，将与上述包络线的多个分割部分分别对应的多个值用作上述多个变量值。
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