DE602005004952T2

DE602005004952T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis von Pulswellen mit Auswahl eines Drucksensors aus mehreren Drucksensoren

Info

Publication number: DE602005004952T2
Application number: DE602005004952T
Authority: DE
Inventors: Hironori c/o Omron Healthcare Co. Satoh; Takashi c/o Omron Healthcare Co. Inagaki; Ryo c/o Omron Healthcare Co. Fukui
Original assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Current assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2025-05-26
Also published as: EP1602325A1; DE602005004952D1; JP4487639B2; US20050267375A1; CN100339046C; US7112174B2; ES2298882T3; CN1704021A; EP1602325B1; JP2005341994A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pulswellennachweisvorrichtung und ein Verfahren zum Nachweis einer Pulswelle. Im Einzelnen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Pulswellennachweisvorrichtung und ein Verfahren zur Feststellung einer Pulswelle, wobei eine Pulswelle mit Auswahl eines Drucksensors zum Pulswellennachweis aus einer Anzahl von Drucksensoren festgestellt wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine Pulswelle wird beruhend auf Druckinformation festgestellt, welches ein Spannungssignal ist, das mit einem Drucksensor gewonnen wird, der gegen eine Fläche über einer Arterie eines Lebewesens gedrückt wird. Zur genauen Feststellung der Pulswelle wird eine Anzahl von Drucksensoren verwendet, wobei die Pulswelle beruhend auf der Druckinformation aus einem optimalen Drucksensor gemessen wird, der oberhalb eines Mittelabschnitts einer Arterie angeordnet ist.
Es ist eine Druck-Pulswellennachweisvorrichtung bekannt, welche einen Multiplexer zum Multiplexen von Druckinformation, die aus einer Anzahl von Drucksensoren gewonnen ist, in eine Nachweis-Signalleitung verwendet (siehe japanische Patentoffenlegung 06-114018 ). Mit einem Multiplexer als solchem kann die Anzahl von Leitungen zwischen Drucksensoren und A/D-(Anolog/Digital-)Wandlern sowie die Anzahl von A/D-Wandlern vermindert werden.
Bei einer herkömmlichen Pulswellennachweisvorrichtung kann jedoch, da Druckinformation mit einem Schalten zwischen der Anzahl von Drucksensoren unter Verwendung des Multiplexers zur Auswahl eines optimalen Sensors gewonnen wird, Rauschen nicht so ausreichend beseitigt werden kann, dass die Charakteristik einer Wellenform festge stellt werden kann, wenn die Pulswelle nach Auswahl des optimalen Sensors zu messen ist.
Aus EP-0 778 001 A1 ist ein Blutdruckwellendetektor bekannt, der ein Drucksignal mit einem aufeinander folgenden Schalten einer Anzahl von Drucksignalen auswählt, die von einer Anzahl von Drucksensoren erhalten sind, das ausgewählte Drucksignal mit einer ersten Abschneidfrequenz filtert, einen Drucksensor für den Pulswellennachweis unter der Anzahl von Drucksensoren spezifiziert, ein Drucksignal des unter der Anzahl von Drucksensoren spezifizierten Drucksensors als Pulswellensignal für den Pulswellennachweis auswählt, das ausgewählte Pulswellensignal mit einer zweiten Abschneidfrequenz, die niedriger als die erste Abschneidfrequenz ist, tiefpassfiltert, und eine Pulswelle anhand des tiefpassgefilterten Pulswellensignals nachweist.
ÜBERBLICK OBER DIE ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der oben beschriebenen Probleme gemacht. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Pulswellennachweisvorrichtung und ein Verfahren zur Feststellung einer Pulswelle zu schaffen, die jeweils eine genaue Feststellung einer Pulswelle gestatten.
Eine Pulswellennachweisvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Sensorfeld mit einer Anzahl von Drucksensoren, die auf einer Messoberfläche angeordnet sind, einen Unterdrucksetzungsabschnitt zum Drücken des über einer Arterie eines Lebewesens hinweg gelegten Sensorfelds, einen Sensorsignalauswahlabschnitt zum Auswählen eines Drucksignals aus Drucksignalen der Anzahl von Drucksensoren, einen Filterabschnitt mit einer entsprechend einem Befehl variablen Abschneidfrequenz, einen Analog/Digital-Umwandlungsabschnitt zur Umwandlung eines durch den Filterabschnitt geführten und von dem Filterabschnitt ausgegebenen Analogsignals in ein Digitalsignal, einen Drucksensorspezifikationsabschnitt zum spezifizieren eines Drucksensors für den Pulswellennachweis unter der Anzahl von Drucksensoren, einen Pulswellennachweisabschnitt zum Feststellen einer Pulswelle aus der Arterie beruhend auf dem Digitalsignal, das dem Drucksignal des mit dem Drucksensorspezifikationsabschnitt spezifizierten Drucksensors entspricht, und einen Filtersteuerabschnitt zur Lieferung des Befehls zur Variation der Abschneidfrequenz im Filterabschnitt.
Der oben beschriebene Filterabschnitt schneidet eine Signalkomponente mit einer Frequenz wenigstens eines vorgegebenen Werts, die in dem mit dem Sensorsignalauswahlabschnitt ausgewählten Drucksignal enthalten ist, entsprechend der Abschneidfrequenz ab.
Der Filtersteuerabschnitt schaltet die Abschneidfrequenz von einem ersten Wert in einer ersten Situation, in der eine Anzahl von Drucksignalen, die jeweils von der Anzahl von Drucksensoren erhalten werden, aufeinanderfolgend geschaltet und durch den Sensorsignalauswahlabschnitt ausgegeben werden, um den Drucksensor für den Pulswellennachweis zu spezifizieren, auf einen zweiten Wert in einer zweiten Situation, in der die Pulswelle durch den Pulswellennachweisabschnitt festgestellt wird.
Vorzugsweise entspricht der erste Wert einem Wert wenigstens einer Schaltfrequenz der Anzahl von Drucksignalen in der ersten Situation und der zweite Wert einem Wert, der eine Beseitigung einer Aliasingstörung in der zweiten Situation ermöglicht.
Der Wert, der eine Beseitigung der Aliasingstörung ermöglicht, ist vorzugsweise höchstens der halbe Wert einer Abtastfrequenz für ein Drucksignal der Anzahl von Drucksignalen.
Der Filterabschnitt enthält vorzugsweise eine Anzahl von Filtern mit unterschiedlichen Frequenzcharakteristiken und einen Ausgabeauswahlabschnitt zum Auswählen einer Ausgabe unter Ausgaben der Anzahl von Filtern.
Die oben beschriebene Anzahl von Filtern enthält ein erstes Filter, das die Abschneidfrequenz eines Werts wenigstens einer Schaltfrequenz der Anzahl von Drucksignalen hat, und ein zweites Filter, das die Abschneidfrequenz eines Werts hat, der die Beseitigung einer Aliasingstörung ermöglicht, und der Filtersteuerabschnitt lässt den Ausgabeauswahlabschnitt eine Ausgabe des ersten Filters in der ersten Situation und eine Ausgabe des zweiten Filters in der zweiten Situation auswählen.
Ferner enthält der Filterabschnitt vorzugsweise ein variables Kapazitätselement mit einer Kapazität, die entsprechend einer von außen angelegten Spannung variiert, und der Filtersteuerabschnitt verändert den Wert der Abschneidfrequenz durch Anlegen einer Spannung an das variable Kapazitätselement.
Die oben beschriebene Pulswellennachweisvorrichtung enthält vorzugsweise ferner einen Sensorsignalauswahlsteuerabschnitt zur Steuerung des Arbeitens des Sensorsignalauswahlabschnitts. Der Sensorsignalauswahlsteuerabschnitt schaltet zwischen einem ersten Vorgang zur aufeinanderfolgenden Schaltung und Ausgabe der Anzahl von Drucksignalen, die von der Anzahl von Drucksensoren erhalten sind, und einem zweiten Vorgang der Auswahl und Ausgabe des Drucksignals des spezifizierten Drucksensors.
Der Filtersteuerabschnitt liefert vorzugsweise einen Befehl zur Einstellung des Werts der Abschneidfrequenz im Filterabschnitt auf einen Wert von wenigstens einer Schaltfrequenz der Anzahl von Drucksignalen während der Auswahl des Drucksensors für den Pulswellennachweis und auf einen Wert, der die Beseitigung einer Aliasingsteuerung ermöglicht, wenn eine Pulswelle beruhend auf dem von dem spezifizierten Drucksensor ausgegebenen Drucksignal festgestellt wird.
Vorzugsweise werden die Einstellung eines Unterdrucksetzungsniveaus eines Unterdrucksetzungsabschnitts und die Auswahl des Drucksensors für den Pulswellennachweis gleichzeitig durchgeführt.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung bei Hinzunahme der beigefügten Zeichnungen deutlicher werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Art und Weise der Verbindung zwischen einer Sensoreinheit und einer Fixierbasis in einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt eine Art und Weise der Verwendung zur Pulswellenmessung in einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt einen Aufbau der Sensoreinheit in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt einen Funktionsaufbau einer Pulswellennachweisvorrichtung in der ersten Ausführungsform der Erfindung.
5 ist ein Flussdiagramm einer Pulswellenmessungsverarbeitung in der ersten Ausführungsform der Erfindung.
6 ist ein Diagramm zur Beschreibung einer Filterschaltung, die ein Filter mit variabler Charakteristik in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet.
7A zeigt eine Frequenzcharakteristik eines Filters A.
7B zeigt eine Frequenzcharakteristik eines Filters B.
8 zeigt ein Beispiel für einen Modusübergang des Filters mit variabler Charakteristik der Pulswellennachweisvorrichtung in der ersten Ausführungsform der Erfindung.
9 zeigt eine Sensorsignalanalyseverarbeitung in der ersten Ausführungsform der Erfindung.
10A zeigt ein Beispiel für eine Anzeige einer Pulswelle für einen einzelnen Puls, wenn die Frequenzcharakteristik des Filters mit Variabler Charakteristik auf eine Charakteristik A eingestellt wird.
10B zeigt ein Beispiel einer Anzeige einer Pulswelle für einen einzelnen Puls, wenn die Frequenzcharakteristik des Filters mit variabler Charakteristik auf eine Charakteristik B eingestellt ist.
11 zeigt ein abgewandeltes Beispiel des Filters mit variabler Charakteristik in der ersten Ausführungsform der Erfindung.
12 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Problems bei der Pulswellennachweisvorrichtung, bei welcher ein Antialiasing-Filter nicht angewandt ist.
13A ist ein erstes Diagramm zur Beschreibung einer Aliasingstörung.
13B ist ein zweites Diagramm zur Beschreibung einer Aliasingstörung.
14 zeigt eine Frequenzcharakteristik eines Tiefpassfilters, das zur Beseitigung der Aliasingstörung benötigt wird.
15A ist ein erstes Diagramm zur Beschreibung einer Schaltfrequenz eines Multiplexers.
15B ist ein zweites Diagramm zur Beschreibung einer Schaltfrequenz eines Multiplexers.
16 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Problems bei der Anwendung des Antialiasing-Filters während des Arbeitens des Multiplexers.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun im Einzelnen unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Gleiche oder entsprechende Abschnitte werden in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen angegeben und eine Beschreibung derselben wird nicht wiederholt.
Erste Ausführungsform
Äußeres und Aufbau der Pulswellennachweisvorrichtung in der ersten Ausführungsform der Erfindung
1 zeigt eine Verbindung zwischen einer Sensoreinheit und einer Fixierbasis. 2 zeigt einen Zustand einer an einem Lebewesen angebrachten Pulswellennachweisvorrichtung.
Unter Bezug auf 1 und 2 enthält die Pulswellennachweisvorrichtung eine Sensoreinheit 1, welche an einer Fläche eines Handgelenks zur Feststellung einer Pulswelle in einer Arterie des Handgelenks angebracht ist, eine Fixierbasis 2 zum Fixieren des Handgelenks für den Pulswellennachweis, und eine (nicht gezeigte) Anzeigeeinheit 3 zum Eingeben und Ausgeben verschiedener Information, die den Pulswellennachweis betrifft. In 1 ist die Sensoreinheit 1 innerhalb eines Gehäuses angeordnet. In 2 ist die Sensoreinheit 1 über eine Gleitnut (siehe 1) aus dem Gehäuse heraus verschoben und am Handgelenk angeordnet.
In der Fixierbasis 2 ist eine Fixierbasiseinheit 7 vorgesehen. Die Fixierbasiseinheit 7 und die Anzeigeeinheit 3 sind über ein USB-(Universal Serial Bus)Kabel 4 verbunden, damit Kommunikation zwischen ihnen möglich ist. Ferner sind die Fixierbasiseinheit 7 und die Sensoreinheit 1 über ein Kommunikationskabel 5 und einen Luftschlauch 6 miteinander verbunden.
Zur Feststellung einer Pulswelle bringt, wie in 2 gezeigt, ein Benutzer ein Handgelenk in einer vorgeschriebenen Position auf der Fixierbasis 2 an, verschiebt die Sensoreinheit 1 so, dass sie an einer Oberfläche einer Arterienseite des Handgelenks angeordnet wird, und be festigt das Gehäuse der Sensoreinheit 1 und die Fixierbasis 2 mit einem Gurt 8, um die Sensoreinheit 1 am Handgelenk zu immobilisieren.
3 zeigt einen Aufbau der Sensoreinheit 1.
In 3 zeigt (B) einen Querschnittsaufbau der in (A) gezeigten Sensoreinheit 1, welche in einer Richtung quer zum Handgelenk, auf dem die Sensoreinheit 1 angebracht ist, geschnitten ist. Ein Ort innerhalb eines Kastens, der durch eine unterbrochene Linie (B) angegeben ist, wird vergrößert und in (C) der 3 gezeigt. Ein Manschettendruck der Unterdrucksetzungsmanschette 18, die in (B) der 3 gezeigt ist, wird mit einer Überdruckpumpe 15 und einer Saugpumpe 16 eingestellt, wobei ein Halbleiterdrucksensor 19, der über einen mit Keramik oder Kunststoff geformten Block angebracht ist, sich in einem Ausmaß, der dem Niveau des Manschettendrucks entspricht, frei nach oben unten bewegt. Der Halbleiterdrucksensor 19 wird so nach unten bewegt, dass er aus einer vorab in dem Gehäuse vorgesehenen Öffnung herausragt, und wird gegen eine Oberfläche des Handgelenks gedrückt.
Wie in (D) und (E) der 3 gezeigt, erstreckt sich eine Anordnung einer Anzahl von Sensorelementen 28 im Halbleiterdrucksensor 19 in einer Richtung, die sich im Wesentlichen einer zu einer Arterie senkrechten (diese kreuzenden) Richtung erstreckt, wenn die Sensoreinheit 1 am Handgelenk angebracht ist, und hat eine Länge, die größer als der Durchmesser einer Arterie ist. Wenn sie mit einem Manschettendruck der Druckmanschette 18 gedrückt wird, gibt jedes der Sensorelemente 28 Druckinformation aus, welche eine Druckoszillationswelle ist, die von der Arterie erzeugt und zu einer Oberfläche eines Lebewesens übertragen wird, als Spannungssignal (nachfolgend als „Drucksignal" bezeichnet) aus. Bei dieser Ausführungsform sind beispielsweise vierzig Sensorelemente 28 auf einer Messoberfläche 40 mit einer vorgegebenen Dimension (5,5 mm × 8,8 mm) angeordnet.
Unter Bezug auf (C) der 3 wird das Drucksignal des Sensorelements 28 über eine flexible Verkabelung 27 nacheinander an einen Multiplexer 28 und einem Verstärker 21 in einer PCB (Printed Circuit Board; Leiterplatte) 26 gesandt.
4 zeigt einen Funktionsaufbau der Pulswellennachweisvorrichtung in der ersten Ausführungsform der Erfindung. Unter Bezug auf 4 enthält eine Anzeigeeinheit 3 einen Bedienabschnitt 24, der so vorgesehen ist, dass eine Bedienung von außen möglich ist, und der zur Eingabe verschiedener Eingabeinformation betreffend den Pulswellennachweis betätigt wird, sowie einen Anzeigeabschnitt 25, der mit einer LED (Leuchtdiode), einer LCD (Flüssigkristallanzeige) oder dergleichen zur Ausgabe verschiedener Information, wie etwa von Ergebnissen der Arterienpositionsfeststellung und der Pulswellenmessung nach außen, ausgebildet ist.
Die Fixierbasiseinheit 7 enthält einen ROM (Lesespeicher) 12 und einen RAM (Direktzugriffspeicher) 13 zur Speicherung von Daten oder eines Programms zur Steuerung der Pulswellennachweisvorrichtung, eine CPU (Zentraleinheit) 11 zur Durchführung verschiedener Verarbeitungen, darin enthalten ein Vorgang für eine konzentrierte Steuerung der Pulswellennachweisvorrichtung, eine Druckpumpe 15, eine Saugpumpe 16, ein Schaltventil 17, eine Steuerschaltung 14 zum Senden eines von der CPU 11 empfangenen Signals an die Druckpumpe 15, die Saugpumpe 16 und das Schaltventil 17, ein Filter mit variabler Charakteristik 22, welches auf wenigstens zwei Werte verändert werden kann, und einen A/D-Umwandlungsabschnitt 23.
Die CPU 11 greift auf den RAM 12 zu und liest ein Programm und dekomprimiert das Programm auf den RAM 13 zur Ausführung der Steuerung der gesamten Pulswellennachweisvorrichtung. Die CPU 11 empfängt von dem Betätigungsabschnitt 24 ein Betätigungssignal eines Benutzers und führt eine Steuerverarbeitung der gesamten Pulswellen nachweisvorrichtung beruhend auf dem Betätigungssignal durch. D. h., die CPU 11 sendet ein Steuersignal beruhend auf dem aus dem Betätigungsabschnitt eingegebenen Betätigungssignal. Die CPU 11 zeigt auch das Ergebnis eines Pulswellennachweises und dergleichen auf dem Anzeigeabschnitt 25 an.
Die Druckpumpe 15 ist eine Pumpe zur Erhöhung des Innendrucks (nachfolgend als Manschettendruck bezeichnet) der Unterdrucksetzungsmanschette (ein Luftsack) 18, die unten beschrieben wird, und die Saugpumpe 16 ist eine Pumpe zum Absenken des Manschettendrucks. Das Schaltventil 17 schaltet ausgewählt auf die Druckpumpe 15 und die Saugpumpe 16 und verbindet zum Luftschlauch 6. Die Steuerschaltung 14 steuert diese Elemente.
Die Sensoreinheit 1 enthält einen Halbleiterdrucksensor 19, der eine Anzahl von Sensorelementen 28 enthält, einen Multiplexer 20, der ausgewählt ein Drucksignal, das von den einzelnen der Anzahl von Sensorelementen ausgegebenen wird, herleitet, einen Verstärker 21 zur Verstärkung des vom Multiplexer 20 ausgegebenen Drucksignals, eine Unterdrucksetzungsmanschette 18, die den Luftsack mit einem Druck enthält, der so eingestellt ist, dass der Halbleiterdrucksensor 19 gegen das Handgelenk gedrückt wird.
Der Halbleiterdrucksensor 19 ist mit einem Halbleiterchip aus Siliziumeinkristall oder dergleichen ausgebildet und enthält eine Anzahl von Sensorelementen, die in einer Richtung mit einem bestimmten Abstand angeordnet sind (siehe (E) der 3), und wird gegen einen Messbereich, wie etwa ein Handgelenk eines Messsubjekts mit dem Druck der Unterdrucksetzungsmanschette 18 gedrückt. In diesem Zustand stellt der Halbleiterdrucksensor 19 eine Pulswelle des Subjekts über einer Speichenarterie fest. Der Halbleiterdrucksensor 19 gibt das mit Nachweis der Pulswelle ausgegebenen Drucksignal für jeden Kanal des Sensorelements 28 auf den Multiplexer 20.
Der Multiplexer 20 gibt ausgewählt das von den einzelnen Sensorelementen 28 ausgegebene Drucksignal aus. Das vom Multiplexer 20 gesendete Drucksignal wird im Verstärker 21 verstärkt und ausgewählt über den Filter mit variabler Charakteristik 22 auf den A/D-Umwandlungsabschnitt 23 gegeben. Bei dieser Ausführungsform wird der Multiplexer 20 durch die CPU 11 dynamisch gesteuert.
Der Filter mit variabler Charakteristik 22 ist ein Tiefpassfilter mit einer variablen Abschneidfrequenz zum Abschneiden einer Signalkomponente wenigstens eines bestimmten Werts. Der Filter mit variabler Charakteristik 22 wird nachstehend im Einzelnen beschrieben.
Der A/D-Umwandlungsabschnitt 23 wandelt das Drucksignal, welches ein vom Halbleiterdrucksensor 19 hergeleitetes analoges Signal ist, in digitale Information um und liefert das Ergebnis an die CPU 11. Die CPU 11 erhält im gleichen Zeitintervall ablaufend das von den einzelnen Sensorelementen 28, die in dem Halbleiterdrucksensor 19 enthalten sind, ausgegebene Drucksignal längs einer Zeitachse über den Multiplexer 20.
Da die CPU 11, der ROM 12 und der RAM 13 in der Fixierbasiseinheit bei dieser Ausführungsform enthalten sind, kann die Anzeigeeinheit 3 kleiner gehalten werden.
Es ist zu beachten, dass obwohl die Fixierbasiseinheit 7 der Fixierbasis 2 und die Anzeigeeinheit 3 getrennt vorgesehen sind, die Fixierbasis 2 beide Funktionen enthalten kann. Ferner können, obwohl CPU 11, ROM 12 und RAM 13 in der Fixierbasiseinheit 7 enthalten sind, diese auch in der Anzeigeeinheit 3 enthalten sein. Ferner kann ein PC (Personal Computer) zur Durchführung verschiedener Steuerungen angeschlossen sein.
Sensorauswahlverarbeitung in Pulswellennachweisvorrichtung (ohne Filter mit variabler Charakteristik)
In der Pulswellennachweisvorrichtung der ersten Ausführungsform der Erfindung wird das Filter 22 mit variabler Charakteristik verwendet, ein Arbeiten ohne Filter 22 mit variabler Charakteristik ist aber auch möglich.
Als Voraussetzung für das Beschreiben eines Arbeitens und eines Aufbaus der in 4 gezeigten Pulswellennachweisvorrichtung wird ein Arbeiten ohne Vorhandensein des Filters 22 mit variabler Charakteristik im Folgenden beschrieben.
Die Pulswellennachweisvorrichtung benutzt zunächst den Multiplexer 22 zur Auswahl eines optimalen Sensorelements 28 für den Pulswellennachweis aus der Anzahl von Sensorelementen 28. Wenn das optimale Sensorelement 28 spezifiziert ist, wird eine Pulswelle mit einem Drucksignal festgestellt, das von diesem spezifizierten Sensorelement 28 gewonnen ist.
In 12 gezeigte Pulswellendaten 61 sind Pulswellendaten, die einem beliebigen Puls direkt nach A/D-Umwandlung entsprechen und beruhend auf dem Drucksignal gewonnen sind, das aus einem bestimmten Kanal in der Pulswellennachweisvorrichtung ohne Anwendung des Filters 22 mit variabler Charakteristik gewonnen ist. Bei diesen Wellenformdaten 61 sieht man ein Rauschen mit kleiner Amplitude in einem Abschnitt, in dem sich die Spannung wenig ändert (beispielsweise in der Nähe von 45,0–45,2 Sekunden und in der Nähe von 45,8 Sekunden).
Das in den Wellenformdaten 61 der 12 erscheinende Rauschen kann eine Aliasingstörung sein. Unter Bezug auf 13A und 13B ist die Aliasingstörung ein Rauschen mit einer Frequenzkomponente von wenigstens der Hälfte eines Werts einer Abtastfrequenz (siehe 13A), welches unerwünschterweise in einem Bereich von höchstens einem halben Wert der Abtastfrequenz durch Aliasing erscheint (siehe 13B), wenn ein Analogsignal in ein Digitalsignal gemäß einem Abtasttheorem umgewandelt wird. Die Aliasingstörung kann daher nicht durch digitales Filtern nach A/D-Umwandlung eliminiert werden, weil die Aliasingstörung in einem benötigten Signal enthalten ist.
Eine Pulswellenanalyse kann wegen eines sehr schwachem Rauschens fehlschlagen, insbesondere weil ein Differenzieren und dergleichen durchgeführt wird. Daher muss eine hohe Genauigkeit bei der Pulswellenfeststellung gewährleistet sein, wobei es für diesen Zweck sehr wichtig ist, das Rauschen zu eliminieren.
Daher kann, wie in 14 gezeigt, ein Tiefpassfilter (nachfolgend als „Aliasingfilter" bezeichnet) vor der A/D-Umwandlung eingesetzt sein, um eine Signalkomponente von wenigstens dem halben Wert einer Abtastfrequenz fs zu eliminieren.
Unter Bezug auf 15A ist, wenn der Multiplexer 20 Drucksignale A, B und C auf einen A/D-Umwandlungsabschnitt 23 beispielsweise mit Zeitunterteilung überträgt und wenn ein Schalten durch den Multiplexer 20 und eine A/D-Umwandlung im A/D-Umwandlungsabschnitt 23 mit dem gleichen Takt durchgeführt werden, eine Schaltfrequenz fx einer Anzahl von Drucksignalen A, B und C gleich einer Schaltabtastfrequenz fsx, welche eine Abtastfrequenz beim Schalten ist, wie dies in 15B gezeigt ist.
Wenn ein Signal A in dieser Situation festgestellt wird, wird eine Abtastfrequenz fxa des Signals A fsa = fsx/3. Daher wird eine geeignete Abschneidfrequenz fca eines Antialiasingfilters, die für das Signal A erforderlich ist, zu fca = fsa/2, d. h., fca = fsx/6.
Wenn das Antialiasingfilter als solches verwendet wird, sollte eine Wellenform idealer Weise eine glatte Kurve als Wellenformdaten 62 sein.
Unter Bezug auf 16 tritt jedoch, wenn ein Analogfilter mit einer Abschneidfrequenz fca = fsx/6 angewandt wird, während eine Anzahl von Signalen mit dem Multiplexer 20 geschaltet wird, ein Abrunden auf, weil eine Frequenzkomponente von wenigstens fsx/6 abgeschnitten wirkt. Dies macht die Rekonstruktion einer Originalwellenform schwierig, weshalb das optimale Sensorelement 28 nicht ausgewählt werden kann. Daher kann, da das Abtasten mit einem Schalten zwischen den Signalen A, B und C unter Verwendung des Multiplexer 20 durchgeführt wird, bis das optimale Sensorelement 28 ausgewählt wird, dass Antialiasingfilter nicht ohne weiteres eingefügt werden.
Wie oben beschrieben, kann das Antialiasingfilter nicht fest auf eine Pulswellennachweisvorrichtung angewandt werden, welche das Sensorelement 28 für die Pulswellenfeststellung mit einem Schalten zwischen einer Anzahl von Drucksignalen unter Verwendung des Multiplexers 20 auswählt. Daher kann bei einer Pulswellennachweisvorrichtung, die das Filter 22 mit variabler Charakteristik nicht enthält, das in Wellenformdaten 61 der 12 gezeigte Rauschen nicht eliminiert werden, was es schwierig macht, eine Pulswellenanalyse mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
Arbeiten und Aufbau der Pulswellennachweisvorrichtung bei der ersten Ausführungsform der Erfindung
Ein Arbeiten der Pulswellennachweisvorrichtung mit Filter 22 mit variabler Charakteristik in der ersten Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben.
5 ist ein Flussdiagramm für die Pulsweilenmessverarbeitung bei der ersten Ausführungsform. Die im Flussdiagramm der 5 gezeigte Verarbeitung wird durch die CPU 11 durchgeführt, welche auf den ROM 12 zugreift, um ein Programm zu lesen, und das Programm auf dem RAM 13 zur Ausführung expandiert.
Unter Bezug auf 5 liefert, wenn ein (nicht gezeigter) Spannungsversorgungsschalter eingeschaltet wird, die CPU 11 einen Befehl an die Steuerschaltung 14, die Saugpumpe 16 anzusteuern, und die Steuerschaltung 14 schaltet beruhend auf diesen Befehl das Schaltventil 17 auf die Seite der Saugpumpe 16 und steuert die Saugpumpe 16 an (S101). Durch Ansteuerung der Saugpumpe 16 wird der Manschettendruck über das Schaltventil 17 ausreichend niedriger als Atmosphärendruck macht, weshalb ein zufälliges Vorstehen eines einen Halbleiterdrucksensor 19 enthaltenen Sensorabschnitts, was eine Fehlfunktion oder einen Ausfall bewirkt, vermieden werden kann.
Danach wird eine Bewegung des Sensorabschnitts auf einen Messbereich, das Drücken eines Messungsstartschalters (nicht gezeigt), der im Betätigungsabschnitt 24 enthalten ist, oder dergleichen festgestellt, wobei eine Bestimmung erfolgt, die Messung zu starten (S103). In der ersteren Situation enthält der Sensorabschnitt einen nicht gezeigten Mikroschalter oder dergleichen zum Abfühlen der Bewegung desselben, und die CPU 11 bestimmt beruhend auf einem Nachweissignals des Mikroschalters, ob der Sensorabschnitt sich bewegt hat oder nicht.
Wenn der Start einer Messung bestimmt wird (JA in S103), betätigt die CPU 11 den Multiplexer 20 und beginnt eine Kanalabtastung zur Gewinnung eines Drucksignals von einem jeden Sensorelement 28 (S105). In dieser Situation stellt die CPU 11 die Charakteristik einer Abschneidfrequenz des Filters 22 mit variabler Charakteristik auf eine Charakteristik A ein. Wie in 6 gezeigt, wird bei der ersten Ausführungsform ein Steuersignal auf einen Ausgabeauswahlabschnitt 22s einer das Filter 22 mit variabler Charakteristik bildenden Schalt-Schaltung übertragen, um ein Filter A 22a auszuwählen (S107). Dadurch wählt der Ausgabeauswahlabschnitt 22s ein Ausgangssignal aus dem Filter A 22a aus und liefert das Signal auf den A/D-Umwandlungsabschnitt 23.
Die CPU 11 sendet dann ein Steuersignal auf die Steuerschaltung 14 zur Ansteuerung der Druckpumpe 15. Beruhend auf diesem Steuersignal schaltet die Steuerschaltung 14 das Schaltventil 17 auf die Seite der Druckpumpe 15 und steuert die Druckpumpe 15 an (S109). Damit wird der Manschettendruck erhöht, und der Sensorabschnitt, der den Halbleiterdrucksensor 19 enthält, wird gegen eine Oberfläche eines Messbereichs eines Subjekts gedrückt. Wenn der Sensorabschnitt gegen den Messbereich gedrückt wird, wird das Drucksignal eines jeden Sensorelements 28, das in einem Halbleiterdrucksensor 19 enthalten ist, mit dem Multiplexer 20 einer Zeitunterteilung unterworfen und mit dem Verstärker 21 verstärkt. Ein verstärktes Drucksignal wird dann auf ein Filter A 22a gegeben. Das mit dem Filter A 22a gefilterte Drucksignal wird an den A/D-Umwandlungsabschnitt 23 gesendet. Das Signal wird dann im A/D-Umwandlungsabschnitt 23 in digital Information umgewandelt und auf die CPU 11 gegeben. Die CPU 11 erstellt ein Tonogramm unter Verwendung der digitalen Information und zeigt das Ergebnis auf dem Anzeigeabschnitt 25 an (S101).
Als nächstes stellt die CPU 11 beruhend auf dem in S111 erstellten Tonogramm das Sensorelement 28 fest, das über der Arterie liegt, und führt eine Verarbeitung zur Auswahl dieses Sensorelements 28 als optimalen Kanal durch (S113). Es ist zu beachten, dass eine Technik, wie diejenige in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 2004-222847 ( US 2004/0193061 A1 ) der gleichen Anmelderin beschriebene und offengelegte als Verarbeitung zur Auswahl eines optimalen Kanals verwendet werden kann.
Bei dieser Ausführungsform ist angenommen, dass ein einziges Sensorelement 28 als optimaler Kanal hergenommen wird.
Gleichzeitig extrahiert die CPU 11 eine Gleichspannungskomponente aus dem von einem jeden Sensorelement 28 eingegebenen Drucksignal (S115). Die Gleichspannungskomponente kann aus einem Mittelwert des Drucksignals in einer konstanten Zeit oder einer Komponente des Drucksignals, das das Tiefpassfilter durchlaufen hat (eine Komponente nach Beseitigung einer Pulswelle) oder einem Drucksignal niveau an einem Anstiegsflankenpunkt einer Pulswelle (unmittelbar vor dem Mischen einer Pulswellenkomponente) hergeleitet werden.
Genauer gesagt, kann in Schritt S115 die Gleichspannungskomponente extrahiert werden, indem eine Ausgabevariation des Drucksignals in Fenster (Abschnitte) unterteilt wird, die jeweils einer konstanten Zeit entsprechen, und ein Mittelwert in jedem Fenster berechnet wird. Alternativ kann die Gleichspannungskomponente beispielsweise in ähnlicher Weise extrahiert werden, indem ein mittlerer Wert aus einem Maximalwert und einem Minimalwert in jedem Fenster berechnet wird, oder indem ein Wert von höchstens einer bestimmten Frequenz unter Verwendung eines Tiefpassfilters extrahiert wird. Es ist zu beachten, dass die oben beschriebene konstante Zeit ein Zeitintervall ist, das vorher in der Pulswellennachweisvorrichtung eingestellt worden ist und abhängig vom Puls eines Subjekts ist, wobei dieses vorzugsweise ungefähr 1,5 Sekunden ist, was eine allgemeine Zeit für einen Puls enthält.
Die CPU 11 stellt dann anhand der von den einzelnen Sensorelementen 28 eingegebenen Drucksignale einen Ort fest, an welchem die in Schritt S115 herausgezogene Gleichspannungskomponente stabil ist (S117). Wenn ein Ort mit einer stabilen Gleichspannungskomponente nicht festgestellt wird (NEIN in S117), werden die oben beschriebenen Vorgänge der Schritte S111 bis S117 mit fortgesetztem Aufpumpen der Unterdrucksetzungsmanschette 18 mit der Druckpumpe 15 solange wiederholt, bis der Ort mit der stabilen Gleichspannungskomponente festgestellt ist.
Wie oben beschrieben, kann durch gleichzeitiges Durchführen der Verarbeitung zur Auswahl des optimalen Kanals und der Verarbeitung zur Einstellung eines optimalen Drucks durch Feststellung der Gleichspannungskomponente die vor dem Start der Pulswellenmessung benötigte Zeit herabgesetzt werden.
Es ist zu beachten, dass der optimale Druck auch eingestellt werden kann, nachdem der optimale Kanal ausgewählt ist.
Wenn die Auswahl des optimalen Kanals abgeschlossen und der Ort mit der stabilen Gleichspannungskomponente festgestellt ist (JA in S117), legt die CPU 11 den Kanal fest, so dass das Drucksignal des als optimaler Kanal bestimmten Sensorelements 28 ausgewählt und an den Multiplexer 20 gesendet wird (S119). Gleichzeitig schaltet die CPU 11 die Charakteristik der Abschneidfrequenz des Filters 22 mit variabler Charakteristik auf eine Charakteristik B um (S121). Bei der ersten Ausführungsform wird ein Steuersignal zum Umschalten auf ein Filter B 22b, wie es in 6 gezeigt ist, auf den Ausgabeauswahlabschnitt 22s der Schalt-Schaltung des Filters 22 mit variabler Charakteristik übertragen. Dadurch wählt der Ausgabeauswahlabschnitt 22s die Ausgabe des Filters B 22b aus und liefert es an den A/D-Umwandlungsabschnitt 23.
Dann wird eine Unterdrucksetzungskraft, die dem im Schritt S117 festgestellten Ort entspricht, als optimale Unterdrucksetzungskraft der Unterdrucksetzungsmanschette 18 bestimmt und ein Steuersignal auf die Steuerschaltung 14 gesendet, um den Druck der Unterdrucksetzungsmanschette 18 einzustellen (S123).
Nachdem die Unterdrucksetzungskraft der Unterdrucksetzungsmanschette 18 als optimale Unterdrucksetzungskraft im Schritt S123 bestimmt ist, bestimmt die CPU 11, ob die Schärfe eines Anstiegsflankenpunkts von Wellenformdaten, d. h., das Drucksignal, das von dem als optimaler Kanal ausgewählten Sensorelement 28 ausgegeben wird, während die Unterdrucksetzungsmanschette 18 auf der optimalen Unterdrucksetzungskraft gehalten wird geeignet ist oder nicht (S125), und ob eine Wellenformverzerrung vorhanden ist oder nicht (S127).
Wenn die Schärfe des Anstiegsflankenpunkts der Wellenformdaten ungeeignet ist (NEIN in S125), oder wenn eine Wellenformverzerrung festgestellt wird (NEIN in S127), wird die Einstellung der Unterdruckset zungskraft im Schritt 123 wiederholt, bis die Schärfe des Anstiegsflankenpunkts der Wellenformdaten geeignet wird, oder bis eine Wellenformverzerrung nicht mehr festgestellt wird.
Wenn die Schärfe des Anstiegsflankenpunkts der Wellenformdaten geeignet ist (JA in S125) und eine Wellenformverzerrung nicht festgestellt wird (JA in S127), erhält die CPU 11 die Wellenformdaten zu diesem Zeitpunkt über den Multiplexer 20, den Verstärker 21, das Filter B 22b und den A/D-Umwandlungsabschnitt 23 (S129).
In dieser Situation sendet, da der Kanal in S119 festgelegt wird, der Multiplexer 20 nur das Drucksignal eines einzelnen Kanals über den Verstärker 21 zum Filter B 22b. Das mit dem Filter B 22b gefilterte Drucksignal wird dann in einem A/D-Umwandlungsabschnitt 23 in ein Digitalsignal umgewandelt.
Die CPU 11 stellt dann eine Pulswelle anhand der gewonnenen Wellenformdaten fest und bestimmt, ob eine bestimmte Bedingung zur Beendigung der Pulswellenfeststellung erfüllt ist oder nicht (S131). Die Bedingung zur Beendigung der Pulswellenfeststellung in S131 kann der Ablauf einer vorher eingestellten vorgegebenen Zeit (beispielsweise 30 Sekunden) sein oder kann der Befehl eines Benutzers zur Beendigung (Unterbrechung) sein. D. h., die Übertragung von Pulswellendaten in dem oben beschriebenen Schritt S129 wird wiederholt, bis die vorgeschriebene Bedingung erfüllt ist.
Wenn die vorgeschriebene Bedingung zur Beendigung der Pulswellenfeststellung erfüllt ist (JA in S133), sendet die CPU 11 ein Steuersignal an die Steuerschaltung 14 zur Ansteuerung der Saugpumpe 16 über das Schaltventil 17 (S133). Damit wird der gedrückte Zustand des Sensorabschnitts gegen den Messbereich gelöst und eine Folge von Pulswellenmessverarbeitungen beendet.
Wie oben beschrieben, steuert bei der ersten Ausführungsform die CPU 11 den Multiplexer 20 mit einem Schalten zwischen einem Vorgang für eine Kanalabtastung in S125 und einem Vorgang zur Festlegung des Kanals in S119. Bei der Pulswellenfeststellungsvorrichtung dieser Ausführungsform kann der Kanal als solcher festgelegt werden, weil eine niedrige Wahrscheinlichkeit einer Abweichung des Kanals aufgrund einer Bewegung des Körpers während der Pulswellenmessung besteht, da die Zeit zur Pulswellenmessung nur 30 Sekunden bis zu zwei Minuten beträgt.
Als Nächstes wird das Filter 22 mit variabler Charakteristik in der Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung von 6 bis 8 beschrieben.
6 ist eine Darstellung zur Beschreibung einer Filterschalt-Schaltung, die das Filter 22 mit variabler Charakteristik der ersten Ausführungsform bildet. Unter Bezug auf 6 enthält das Filter 22 mit variabler Charakteristik Filter A 22a, Filter B 22b mit einer Frequenzcharakteristik, die sich von derjenigen des Filters A 22a unterscheidet, und einen Ausgabeauswahlabschnitt 22s zur Auswahl einer der Ausgaben dieser Filter. Der Ausgabeauswahlabschnitt 22s wählt eine Ausgabe eines der Filter A 22a und B 22b beruhend auf einem von außen gelieferten Signal aus. 7A und 7B zeigen Frequenzcharakteristiken der in 6 gezeigten Filter A 22a und B 22b.
Bei dieser Ausführungsform wird beispielsweise angenommen, dass die Schaltfrequenz fx von Drucksignalen von vierzig Sensorelementen 28 20 kHz ist. Die Abtastfrequenz fs des Drucksignals von einem der vierzig Sensorelemente 28 wird 500 Hz.
In der folgenden Beschreibung der ersten Ausführungsform bedeutet die Abtastfrequenz fs eine Abtastfrequenz eines einzelnen Drucksignals.
Unter Bezug auf 7A ist die Abschneidfrequenz fc_A des Filters A 22a beispielsweise auf 250 kHz eingestellt, einen Wert, der nicht geringer als die Schaltfrequenz fx (20 kHz) ist. Andererseits wird unter Be zug auf 7B eine Abschneidfrequenz fcg des Filters B 22b auf beispielsweise 100 Hz eingestellt, einen Wert, der kleiner als der halbe Wert der Abtastfrequenz fs, d. h., fs/2 (250 Hz), ist. Bei einer Bedingung, wie sie oben beschrieben ist, erfüllt die Abschneidfrequenz fcg des Filters B 22b vorzugsweise 30 Hz < fcg < 250 Hz (= fs/2).
8 zeigt ein Beispiel für den Übergang des Filters 22 mit variabler Charakteristik bei der ersten Ausführungsform.
Unter Bezug auf 8 stellt, wenn die Auswahl des optimalen Kanals unter aufeinanderfolgendem Schalten der Drucksignale der Anzahl von Sensorelementen 28 mit dem Multiplexer 20 begonnen wird, die CPU 11 das Filter 22 mit variabler Charakteristik auf einen Mehrkanal-Abtastmodus ein. Dann wird nach Auswahl des optimalen Kanals der Modus auf einen Einkanalhochauflösungsmodus geändert. Bei der ersten Ausführungsform wählt die CPU 11 das in 6 gezeigte Filter A 22a aus, um den Mehrkanal-Abtastmodus einzustellen. Außerdem schaltet die CPU 11 von dem Filter A 22a auf das in 6 gezeigte Filter B 22b, um auf den Einkanalhochauflösungsmodus umzuschalten.
Wie oben beschrieben, wird das Filter A 22a während der Auswahl des optimalen Kanals angewendet, da der Multiplexer 20 so betrieben wird, dass Drucksignale geschaltet werden. Da die Abschneidfrequenz fc_A des Filters A 22a auf 250 kHz, was ausreichend höher als die Schaltfrequenz fx (20 kHz) ist, eingestellt wird, tritt ein Mangel an höherfrequenter Information während der Rekonstruktion einer Wellenform nicht auf.
Das Filter B 22b wird dann nach der Auswahl des optimalen Kanals angewandt. Das Filter B 22b, das als Antialiasingfilter wirkt, kann angewandt werden, weil die CPU 11 den Multiplexer 20 nach Auswahl des optimalen Kanals so steuert, dass ein einzelner Kanal festgelegt wird.
9 ist ein Flussdiagramm der Analyseverarbeitung des vom Sensorelement 28 gewonnen Drucksignals (Sensorsignal) in der Pulswellennachweisvorrichtung der ersten Ausführungsform. Die in dem Flussdiagramm der 9 gezeigte Verarbeitung wird auch durch die CPU 11 in der Festlegungsbasiseinheit 7 durchgeführt, welche auf den ROM 12 zugreift, um ein Programm auszulesen, und das Programm aus dem ROM 13 zur Ausführung expandiert. Unter Bezug auf 9 gibt, wenn ein Drucksignal im Halbleiterdrucksensor 19, der eine Anzahl von Sensorelementen 28 enthält, festgestellt wird (S201), der Halbleiterdrucksensor 19 das Drucksignal in den Verstärker 21 über den Multiplexer 20 ein. Das im Halbleiterdrucksensor 19 festgestellte Drucksignal wird mit dem Verstärker auf eine vorgeschriebene Frequenz verstärkt (S203) und über das Filter A 22a oder das Filter B 22b, die das Filter 22 mit variabler Charakteristik bilden, zur Analogfilterung hindurchgeführt (S205).
Das Filter A 22a wird durch die CPU 111 angewandt, bis der Kanal in dem in 5 gezeigten Schritt S119 festgelegt ist, und Filter B 22b wird angewandt, nachdem der Kanal in S119 festgelegt worden ist.
Das durch das Filter 22 mit variabler Charakteristik durchgeleitete Drucksignal wird im A/D-Umwandlungsabschnitt 23 in ein Digitalsignal umgewandelt (S207) und einer digitalen Filterung zum Herausziehen einer Frequenz in einem bestimmten Bereich zum Zwecke beispielsweise einer Eliminierung eines Rauschens unterworfen (S209). Der A/D-Umwandlungsabschnitt 23 überträgt dann das Drucksignal in digitaler Form auf die CPU 11.
Die Sensorsignalanalyseverarbeitung wird hier beendet, bis der Kanal in dem oben beschriebenen S119 festgelegt ist.
Nachdem der Kanal in S119 festgelegt ist, empfängt die CPU 11 das Drucksignal vom A/D-Umwandlungsabschnitt 22 und führt das im ROM 12 gespeicherte Programm zur Durchführung einer Differenziation N-ter Ordnung einer Wellenform einer Pulswelle durch, die aus dem Drucksignal gewonnen ist (S211). Die Wellenform der Pulswelle wird dann beruhend auf dem Differenziationsergebnis aufgeteilt, um die Wellenform der Pulswelle für einen einzelnen Impuls herauszuziehen (S213), wobei die Wellenform der Pulswelle klassifiziert wird (S205). Dann wird ein bestimmter Charakteristikpunkt aus der klassifizierten Wellenform der Pulswelle herausgezogen (S217) und ein Al-(Augumentation Index)Wert berechnet (S219). Die Sensorsignalanalyseverarbeitung ist dann beendet.
10A zeigt ein Beispiel für die Anzeige der Pulswelle für einen einzelnen Puls, wenn die Frequenzcharakteristik des Filters 22 mit variabler Charakteristik auf die Charakteristik A bei dieser Ausführungsform eingestellt ist. Diese Situation ist im Mehrkanalabtastmodus und es wird Filter A 22a angewandt. Andererseits zeigt 10B ein Beispiel für die Anzeige der Pulswelle für einen einzelnen Puls, wenn die Frequenzcharakteristik des Filters 22 mit variabler Charakteristik auf die Charakteristik B eingestellt ist. Diese Situation liegt im Einzelkanalhochauflösungsmodus vor, und es wird das Filter B 22b angewandt.
Unter Bezug auf 10A sieht man eine kleine Amplitude in den Wellenformdaten in einer Zeitdauer, die eine kleine Spannungsänderung hat (beispielsweise nahe 45,2 Sekunden und nahe 45,8 Sekunden), was zeigt, dass ein Rauschen enthalten ist. Unter Bezug auf 10B ist andererseits eine glatte Kurve auch für die Wellenformdaten in der Zeitperiode zu sehen, die eine kleine Spannungsvariation hat (beispielsweise nahe 45,2 Sekunden und nahe 45,8 Sekunden), was zeigt, dass das Rauschen beseitigt ist.
Daher kann, da die Wellenform der Pulswelle für einen einzelnen Impuls, die in S213 der 9 herausgezogen worden ist, hochgenau ist, der Al-Wert mit hoher Genauigkeit in S219 anhand der Wellenform der Pulswelle für einen Puls berechnet werden.
Es ist zu beachten, dass der oben erwähnte Al ein bekannter Index ist, welcher einen charakteristischen Wert angibt, der die Intensität der Reflexion einer Pulswelle (eines Reflexionphänomens einer Pulswelle, welche die Akzeptabilität eines abgehenden Blutstroms darstellt) angibt, die der Arteriosklerose eines zentralen Blutgefäßes entspricht. Al ist als effektiver Index zum Auffinden insbesondere von Kreislauferkrankungen in einem frühen Stadium anerkannt, wobei man von ihm weiß, dass er sich anders verhält, als der Blutdruck.
Bei dieser Ausführungsform kann ein Index wie etwa ΔTp berechnet werden, welcher als charakteristische Größe einer Pulswelle bekannt ist.
Abgewandeltes Beispiel der Pulswellennachweisvorrichtung der ersten Ausführungsform
Ein abgewandeltes Beispiel eines Aufbaus eines Filters 22 mit variabler Charakteristik bei der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Pulswellennachweisvorrichtung wird nachstehend nun beschrieben. Die anderen Aufbauten sind ähnlich den in der ersten Ausführungsform beschriebenen.
11 zeigt ein abgewandeltes Beispiel des Aufbaus des Filters 22 mit variabler Charakteristik in der ersten Ausführungsform.
Unter Bezug auf 11 wird bei dem abgewandelten Beispiel ein Filter C 22c mit variabler Frequenzcharakteristik anstelle einer Anzahl von Analogfiltern mit unterschiedlichen Frequenzcharakteristiken verwendet. Filter C 22c ist mit einer Diode variabler Kapazität ausgebildet. Die CPU 11 gibt aus einer nicht gezeigten Steuerschaltung eine Spannung auf das Filter C 22c. Damit kann die Abschneifrequenz im Filter C 22c verändert werden.
Bei diesem abgewandelten Beispiel gibt in dem mit S107 in 5 angegebenen Schritt die CPU 11 eine Steuerspannung so auf, dass die Abschneidfrequenz fc_C im Filter C 22c ein Wert von wenigstens der Schaltfrequenz fx wird. Dabei ist angenommen, dass die Abschneidfrequenz fc_C beispielsweise auf 250 kHz eingestellt ist.
Außerdem gibt in dem mit S121 in 5 angegebenen Schritt die CPU 11 eine Steuerspannung so auf, dass die Abschneidfrequenz fc_C auf beispielsweise 100 Hz verändert wird, so dass das Filter C 22c als Antialiasingfilter wirkt.
Mit dem Aufbau des abgewandelten Beispiels lässt sich eine Größenverminderung erzielen, weil das Vorsehen von mehreren Analogfiltern mit unterschiedlichen Frequenzcharakteristiken nicht erforderlich ist.
Es ist zu beachten, dass zwar eine Diode mit variabler Kapazität in dem abgewandelten Beispiel zur Veränderung einer Abschneidfrequenzkomponente verwendet wird, ein Element jedoch nicht darauf beschränkt ist, solange es die Abschneidfrequenzkomponente verändern kann.
Gemäß der ersten Ausführungsform und dem abgewandelten Beispiel derselben nach der Erfindung, wie sie oben beschrieben wurden, kann ein Kanal geeignet ausgewählt und ein Aliasingrauschen eliminiert werden, da der Multiplexer 20 und das Filter 22 mit variabler Charakteristik dynamisch gesteuert werden. Daher lassen sich Pulswellendaten mit hoher Genauigkeit gewinnen.
Damit können die Pulswellendaten für einen einzelnen Puls für verschiedene Analysen verwendet werden. Beispielsweise kann eine Änderung der Herzbewegung nach Verabreichung eines Medikaments an ein Subjekt in Echtzeit auf Puls-für-Puls-Basis festgestellt werden.
Außerdem kann die Zeit für eine Pulswellenmessung vermindert werden, da eine Pulswellenanalyse für jeden Puls ermöglicht ist.
Es ist zu beachten, dass zwar ein einziges Sensorelement 28 als optimaler Kanal bei dieser Ausführungsform vorgesehen ist, aber zwei oder mehr Sensorelemente vorgesehen sein können, vorausgesetzt, dass deren Anzahl kleiner als die Gesamtzahl der Sensorelemente 28 ist.
Die Erfindung wurde im Einzelnen beschrieben und dargestellt, es versteht sich jedoch, dass dies nur der Veranschaulichung und als Beispiel dienen und nicht einschränkend zu verstehen sein soll, da die Erfindung nur durch den Inhalt der beigefügten Ansprüche beschränkt ist.

Claims

Pulswellennachweisvorrichtung, welche aufweist: ein Sensorfeld (19) mit einer Anzahl von auf einer Messoberfläche angeordneten Drucksensoren; einen Unterdrucksetzungsabschnitt (18) zum Drücken gegen das über eine Arterie eines lebenden Körpers gelegte Sensorfeld; einen Sensorsignalauswahlabschnitt (20) zur Auswahl eines Drucksignals aus Drucksignalen der Anzahl von Drucksensoren; und einen Filterabschnitt (22) mit einer gemäß einem Befehl variablen Abschneidfrequenz; wobei der Filterabschnitt eine Signalkomponente, die eine Frequenz wenigstens eines vorgeschriebenen Werts hat, die in dem mit dem Sensorsignalauswahlabschnitt ausgewählten Drucksignal enthalten ist, entsprechend der Abschneidfrequenz abschneidet; wobei die Pulswellennachweisvorrichtung ferner aufweist: einen Analog/Digital-Wandlerabschnitt (23) zur Umwandlung eines Analogsignals, welches den Filterabschnitt durchlaufen hat und von diesem ausgegeben worden ist, in ein Digitalsignal; einen Drucksensorspezifikationsabschnitt (11) zur Spezifizierung eines Drucksensors zum Pulswellennachweis aus der Anzahl von Drucksensoren; einen Pulswellennachweisabschnitt (11) zum Nachweis einer Pulswelle aus der Arterie beruhend auf dem Digitalsignal, das dem Drucksignal aus dem mit dem Drucksensorspezifikationsabschnitt spezifizierten Drucksensor entspricht; und einen Filtersteuerabschnitt (11) zur Lieferung eines Befehls, die Abschneidfrequenz in dem Filterabschnitt zu variieren; wobei der Filtersteuerabschnitt die Abschneidfrequenz von einem ersten Wert in einer ersten Situation, in der eine Anzahl von Drucksignalen, die jeweils von den Drucksensoren erhalten werden, nacheinander umgeschaltet und mit dem Sensorsignalauswahlabschnitt ausgegeben werden, um den Drucksensors für den Pulswellennachweis zu spezifizieren, auf einen zweiten Wert in einer zweiten Situation, in der die Pulswelle mit dem Pulswellennachweisabschnitt nachgewiesen wird, umschaltet.
Pulswellennachweisvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Wert einem Wert wenigstens einer Schaltfrequenz der Anzahl von Drucksignalen in der ersten Situation entspricht und der zweite Wert dem Wert entspricht, der die Elimination einer Aliasingstörung in der zweiten Situation ermöglicht.
Pulswellennachweisvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Wert, der die Elimination der Aliasingstörung ermöglicht, höchstens ein halber Wert einer Abtastfrequenz für ein Drucksignal der Anzahl von Drucksignalen ist.
Pulswellennachweisvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Filterabschnitt eine Anzahl von Filtern (22a, 22b) mit unterschiedlichen Frequenzcharakteristiken und einen Ausgabeauswahlabschnitt (22s) zur Auswahl einer Ausgabe aus Ausgaben der Anzahl von Filtern enthält.
Pulswellennachweisvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Anzahl von Filtern einen ersten Filter (22a) mit der Abschneidfrequenz eines Werts wenigstens einer Schaltfrequenz der Anzahl von Drucksignalen, und einen zweiten Filter (22b) mit der Abschneidfrequenz eines Werts, der die Elimination einer Aliasingstörung ermöglicht, enthalten, und der Filtersteuerabschnitt den Ausgabeauswahlabschnitt eine Ausgabe des ersten Filters in der ersten Situation und eine Ausgabe des zweiten Filters in der zweiten Situation auswählen lässt.
Pulswellennachweisvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Filterabschnitt ein Element (22c) mit variabler Kapazität enthält, welches eine Kapazität hat, die entsprechend einer von außen aufgegebenen Spannung variiert, und der Filtersteuerabschnitt den Wert der Abschneidfrequenz durch Aufgeben einer Spannung auf das Element mit variabler Kapazität variiert.
Pulswellennachweisvorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner aufweist: einen Sensorsignalauswahlsteuerabschnitt (11) zur Steuerung des Arbeitens des Sensorsignalauswahlabschnitts, wobei der Sensorsignalauswahlsteuerabschnitt zwischen einem ersten Vorgang zum aufeinanderfolgenden Schalten und Ausgeben der Anzahl von Drucksignalen, die von der Anzahl von Drucksensoren gewonnen sind, und einem zweiten Vorgang zur Auswahl und Ausgabe des Drucksignals des spezifizierten Drucksensors schaltet.
Pulswellennachweisvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Einstellung eines Unterdrucksetzungsniveaus des Unterdrucksetzungsabschnitts und eine Auswahl des Drucksensors für den Pulswellennachweis gleichzeitig durchgeführt werden.