JP2000051166A - 生体情報処理装置 - Google Patents
生体情報処理装置Info
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- JP2000051166A JP2000051166A JP10222032A JP22203298A JP2000051166A JP 2000051166 A JP2000051166 A JP 2000051166A JP 10222032 A JP10222032 A JP 10222032A JP 22203298 A JP22203298 A JP 22203298A JP 2000051166 A JP2000051166 A JP 2000051166A
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Abstract
処理装置及び生体情報処理方法を提供する。 【解決手段】 脈波センサ1で被検者の脈波を検出し、
検出した脈波に対し2回微分して対応する加速度脈波を
生成し、生成した加速度脈波の所定の極大点と極小点を
特徴点とする。そして特徴点の波高値を求め2番目の特
徴点の波高値より3番目以降の特徴点の波高値を減算
し、減算結果を最初の特徴点の波高値で除算して被検者
の血管加齢指数を算出する。算出した血管加齢指数と予
め求めてある血管加齢指数と年齢の回帰式から血管推定
年齢を算出する。
Description
血管推定年齢を算出可能な生体情報処理装置及び生体情
報処理方法に関するものである。
に注目が集まってきており、例えば従来は体重を計測す
るのみであったものが、体脂肪率も測定して表示する体
重計などが登場してきているのが現状である。
把握したいとの要求が高まってきており、電子血圧計に
より最高血圧と最低血圧を測定するのみではなく、さら
に血液循環機能を把握したい要求がでてきている。
として、特開平xーyyy号(株式会社フューチャー・
ウエイブ製「BCチェッカー」)・・・キーワード(加
速度&脈波)で検索した結果、最近の特許出願例は発見
されませんでした。そちらでもし公開番号がお分かりで
あればお知らせください。わからない場合には公開番号
の記載は削除致します。の如く、脈波を測定して血流の
機能状態を調べる方法が知られている。即ち、脈波が測
定箇所の血管を流れる血液量の増減を表わしていること
より血液循環の機能を示している点に着目した方法であ
る。
脈波を用いた血液循環の機能の測定では、脈波の特徴を
抽出して、被検者より測定した脈波がどのような特徴を
有しているかを分類し、分類結果を知らせるものであっ
た。この従来の装置では、分類結果で知ることができる
のは、自己の脈波が属する分類が高い機能を有する脈波
に分類されるか、それほど高くない機能に分類されてい
るか等であり、非常に漠然としたものであった。
準体重であるか、太っているか、あるいは痩せているか
といったことが知らされるに過ぎないものであり、例え
被検者の年齢を入力したとしても、年齢に比較して機能
が高いか低いかを知ることができるに過ぎなかった。
まれていた。
解決することを目的としてなされたもので、正確な血液
循環機能の測定が可能な生体情報処理装置及び生体情報
処理方法を提供することを目的とする。係る目的を達成
する一手段として、例えば以下の構成を備える。
段と、前記脈波検出手段で検出した脈波の特性を検出す
る特性検出手段と、前記特性検出手段で検出した脈波の
特性より被検者の血管加齢指数を生成する生成手段と、
前記生成手段で生成した血管加齢指数と年齢の回帰式か
ら血管推定年齢を算出する算出手段とを備えることを特
徴とする。
脈波検出手段で検出した脈波より少なくとも2つの特徴
点を検出して検出特徴点を比較して脈波の特性を検出す
ることを特徴とする。
手段で検出した脈波に対し2回微分して対応する加速度
脈波を生成し、生成した加速度脈波の所定の極大点と極
小点を特徴点とすることを特徴とする。
波の特徴点の波高値を求め2番目の特徴点の波高値より
3番目以降の特徴点の波高値を減算し、減算結果を最初
の特徴点の波高値で除算して被検者の血管加齢指数を生
成することを特徴とする。
は、所定の年代の健常者の標準加速度脈波より生成した
血管加齢指数と実際の年齢との関係を調べて得たもので
あることを特徴とする。
る一発明の実施の形態例を詳細に説明する。以下の説明
は、生体情報処理装置として脈波センサで脈波を検出
し、検出した脈波より検出した脈波の特性を検出して、
検出した脈波の特性より被検者の血管加齢指数を生成
し、生成した血管加齢指数と年齢の回帰式から血管推定
年齢を算出する装置について説明する。
の血管年齢を測定表示可能な生体情報処理装置のブロッ
ク構成図である。
る脈波センサ、2は脈波センサで検出されたアナログ脈
波信号を増幅する増幅回路、3は増幅回路3で増幅され
た脈波信号よりノイズ成分を除去するフィルタ回路、4
はフィルタ回路3よりのノイズ成分の除去されたアナロ
グ脈波信号を対応するデジタル脈波信号に変換するアナ
ログ−デジタル変換回路(A/D変換回路)である。
る制御手順等に従って本実施の形態例装置全体の制御を
司るCPU、6は上述したCPU5の制御手順を記憶す
ると共に、後述する加速度脈波加齢指数と年齢の回帰式
を記憶するROM、7は測定生体情報などを一時記憶可
能なRAMである。
で構成しても、磁気ディスクで構成してもよく、さらに
光磁気ディスク等任意の記憶媒体に記憶させるものであ
っても、対導体素子のRAMと交換可能な記憶媒体経の
記憶とを組み合わせたものであってもよい。大容量の交
換可能な記憶媒体に記憶するRAMを含む場合には、多
数の測定結果を記憶させるデータの格納に使用すること
も可能となる。
回路2、フィルタ回路3、A/D変換回路4を制御する
制御回路である。9は操作部であり、表示部10、記録
部11よりの出力内容の切換指示を含む各種の動作指示
を指示入力可能に構成されている。また、10は装置の
動作結果や動作指示入力ガイダンスなどを表示する表示
部、11は装置の動作結果などを印刷出力する記録部で
ある。
を検出可能なものであれば種々の構成とできるが、本実
施の形態例においては血管年齢を検出するのに適した方
式として容積脈波(PTG)を検出することとしてい
る。そして、細動脈網が密に発達している指尖爪床部の
容積脈波を検出する指尖容積脈波センサを採用すること
としている。これは、細動脈管の内圧、口径、弾性の変
化に応じて波形が変化するためである。
光容積脈波センサを採用し、例えば半導体発光素子(L
ED)より発光させた光を指尖爪床部に照射して指尖爪
床部を透過した光を反対側に配設した受光素子で受光し
て指尖容積脈波を検出するようにすればよい。
指尖容積脈波を検出する脈波センサ1の例を図2を参照
して説明する。図2は本実施の形態例の指尖爪床部の指
尖容積脈波を検出する脈波センサの断面構造を示す図で
ある。
ード押え、3は指尖爪部が挿入可能な開口部3Aを有す
る上センサケース、4は底蓋であり、これらはいずれも
ABS樹脂で形成されている。5は上センサケース3を
所定の弾性力で手乗せケース1方向に圧接しているスプ
リング、6はスプリング止めである。
状態では図2の形状に維持され、LED部に指尖爪部が
挿入されると、ゴムの弾性力で変形し、ゴムの弾性力で
LED部を指尖爪部に圧接した状態に維持する。8はL
ED9周囲をカバーするシリコンゴム製のLEDゴムカ
バーである。9は半導体発光素子(LED)であり、本
実施の形態例においては、GaAlAsのLEDチップ
で構成され、例えば、600nm〜950nmの波長で
発光する。また、10はポリカーボネイト製のLEDカ
バーである。11はLED9が実装されたLED基板で
ある。
スであり、指尖爪床部が納まるように指尖腹部形状に成
形されている。13はシリコンゴム製の受光素子ゴムカ
バー、14は受光素子15が実装された受光素子基板、
15はフォトダイオードで構成された受光素子である。
り、増幅回路2に接続されている。17は底蓋4を載置
される台上に固定するゴム足、18はアルミ箔製のネー
マー、19はLED9に駆動電力を供給するコード、2
0はコードが貫通されるチューブである。また、21は
受光素子15に接続されているコードである。
脈波を測定する際には、手を心臓とほぼ同じくらいの高
さに置き、例えば人差し指の先端を図2に示す開口部3
Aより受光素子ケース12に沿ってLEDゴムケース7
を押し上げるようにセンサ内に挿入し、受光素子ケース
12の奥にあたるように入れれば良い。
尖爪床部を透過した光を受光素子15で受光すればよ
い。図2の例では、指の上部より光を照射したが、指の
下面より光を照射する構造であってもよい。
の脈波を測定するものであったが、この測定は手の指に
限定されるものではなく、足の指であっても同様に測定
することができる。足の指の指尖爪床部の脈波を測定す
る脈波センサの例を図3に示す。図3に示す脈波センサ
は、足の例えば親指をクリップ部ではさみ込んで測定す
る。図3は本実施の形態例の足の指尖爪床部の指尖容積
脈波を検出する脈波センサの断面構造を示す図である。
ンサカバー、32はABS樹脂製の上カバー、33はA
BS樹脂製の上センサカバー、35は上センサカバー3
3を所定の弾性力で下センサカバー31方向に圧接して
いるスプリング、36はABS樹脂製の下カバーであ
る。
い状態では図3の形状に維持され、足の例えば親指指尖
爪部を上下センサカバー31、33間に挟むことにより
ゴムの弾性力で変形し、ゴムの弾性力でLED部を指尖
爪部に圧接した状態に維持する。38はLED39周囲
をカバーするシリコンゴム製のLEDゴムカバーであ
る。39は図2に示すLED9と同様の半導体発光素子
(LED)である。40はポリカーボネイト製のLED
カバーである。41はLED39が実装されたLED基
板である。42はABS樹脂製の受光素子ケースであ
り、指尖爪床部が納まるように指尖腹部形状に成形され
ている。
ー、44は受光素子55が実装された受光素子基板、4
5はフォトダイオードで構成された受光素子である。4
6はハウジング付の接続ケーブルであり、増幅回路2に
接続されている。48はLED39に駆動電力を供給す
るコード、49は受光素子45に接続されているコード
である。
脈波を測定する際には、被検者をベッドに寝かせた状態
で上センサカバー33のクリップ部分33Aをスプリン
グ35の弾性力に抗して押し下げ、LEDゴムケース3
7を広げ、測定部分例えば足の親指の指尖爪部(爪床)
にLED39があたるようにして挟めば良い。
指尖爪床部を透過した光を受光素子45で受光すればよ
い。図3の例では指の上部より光を照射したが、指の下
面より光を照射する構造であってもよい。
により検出した脈波信号に基づいたCPU5による血管
年齢の測定処理を図4を参照して説明する。
は、まずステップS1において、脈波センサ1を測定部
位に装着あるいは測定箇所に測定部位例えば指先を位置
決めして測定準備を整える。そして操作部9より血管推
定年齢測定開始を指示入力する。
は、ステップS2において、制御回路8を制御して脈波
センサ1よりの検出脈波が増幅・フィルタリングされ、
A/D変換回路4で対応するデジタル信号に変換される
ようにする。そしてA/D変換回路4よりの測定デジタ
ル脈波信号に対してRAM7を使用して微分処理を2回
行い、加速度脈波を生成する。
で生成した加速度脈波の特性を検出する。具体的には加
速度脈波(微分波形)より所定閾値以上の大きさを有す
る所定の極大点と極小点(波)を特徴点として抽出し、
抽出した特徴点の波高値を検出して正規化する処理を行
う。即ち、加速度脈波は一般的な波形であれば図5に示
す波形となる。そこで本実施の形態例においては、最初
の上向きの波をa波、a波に続く下向きの波をb波、次
の上向きの波をc波、次の下向きの波をd波、次の上向
きの波をe波として、夫々の波の波高を測定する。この
とき、基線(鎖線)より上をプラス、下をマイナスとし
て測定する。
を基にして被検者の加速度脈波加齢指数を算出する。加
速度脈波を評価する際において、b〜e波の波高をa波
の波高で正規化して(b/a)、(c/a)、(d/
a)、(e/a)とすると、夫々のパラメータは加齢と
相関関係があることが判明した。即ち、(b/a)は正
の相関があり、その他は負の相関がある。そのうち特に
(b/a)と(d/a)は相関係数が高い。そこで本実
施の形態例では、これら4つのパラメータを含んだ新し
い指標として、加速度脈波加齢指数(b−c−d−e)
/aを発明した。そこで、ステップS4においてステッ
プS3で求めた被検者の測定脈波の波高値より上記パラ
メータに従った加速度脈波加齢指数を算出している。
プS4で算出した被検者の加速度脈波加齢指数より被検
者の血管推定年齢を算出する。血管推定年齢は、例えば
各年代(20代、30代、40代、50代等の各年代)
の健常者の加速度脈波加齢指数と実際の年齢との関係を
調べて得た加速度脈波加齢指数と年齢の回帰式を用いて
被検者の加速度脈波加齢指数からこの血管推定年齢を算
出することにより行う。
軸にこの指数値、横軸に求める血管推定年齢を配した回
帰式を用いて血管年齢の推定を行う。例えば、被検者の
加速度脈波加齢指数を求めて図6に示す回帰式にあては
めることにより直接血管推定年齢が算出できる。なお、
この回帰式はROM6に予め格納されていることが望ま
しく、各指数値を入力して血管推定年齢が出力されるテ
ーブル形式のものであってもよい。
うにして算出して血管推定年令を表示部10の表示画面
に表示する。あるいは、必要に応じて記録部11より印
刷出力する。なお、操作部9の操作指示により測定結果
をRAM7に登録するように指示されている場合には、
判明している被検者情報ととも測定結果をRAM7に登
録する。
ば、被検者の血液循環の機能を正確に把握することがで
き、測定結果として詳細な血管推定年令を算出すること
ができる。このため、繁雑な被検者情報の入力なしに
(被検者の年齢等を指示入力することなく)正確な血液
循環機能を測定、認識させることができる。
ェックや適切な健康管理が可能となる。
に循環機能と密接な相関関係を有する指数であるため、
加速度脈波加齢指数を用いて血管の弾力性の検出をはじ
めとする各種の血液循環機能測定に適用することが可能
である。例えば、動脈硬化の測定、末梢循環状態の測
定、末梢動脈網の抗進状態の測定等、種々の血液循環機
能測定に適用することができる。
者の血液循環の機能を正確に把握することができ、測定
結果として詳細な血管推定年令を算出することができ
る。
力しておけば、血管推定年齢が実際の年齢よりも高い場
合は、その要因(動脈硬化、高血圧など)の判定に役立
ち、血液循環から見た健康状態のチェックや適切な健康
管理が可能となる。
処理装置のブロック構成図である。
波を検出する脈波センサの断面構造を示す図である。
波を検出する脈波センサの断面構造を示す図である。
示すフローチャートである。
処理を説明するための図である。
するための図である。
7)
波高値を求め2番目の特徴点の波高値より3番目以降の
特徴点の波高値を減算し、減算結果を最初の特徴点の波
高値で除算して被検者の血管加齢指数を生成することを
特徴とする請求項3又は請求項4記載の生体情報処理装
置。
年代の健常者の標準加速度脈波より生成した血管加齢指
数と実際の年齢との関係を調べて得たものであることを
特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の生
体情報処理装置。
として、脈波を測定して血流の機能状態を調べる方法が
知られている。即ち、脈波が測定箇所の血管を流れる血
液量の増減を表わしていることより血液循環の機能を示
している点に着目した方法である。
Claims (11)
- 【請求項1】 被検者の脈波を検出する脈波検出手段
と、 前記脈波検出手段で検出した脈波の特性を検出する特性
検出手段と、 前記特性検出手段で検出した脈波の特性より被検者の血
管加齢指数を生成する生成手段と、 前記生成手段で生成した血管加齢指数と年齢の回帰式か
ら血管推定年齢を算出する算出手段とを備えることを特
徴とする生体情報処理装置。 - 【請求項2】 前記特性検出手段は、前記脈波検出手段
で検出した脈波より少なくとも2つの特徴点を検出して
検出特徴点を比較して脈波の特性を検出することを特徴
とする請求項1記載の生体情報処理装置。 - 【請求項3】 前記脈波検出手段は、脈波検出手段で検
出した脈波に対し2回微分して対応する加速度脈波を生
成し、生成した加速度脈波の所定の極大点と極小点を特
徴点とすることを特徴とする請求項2記載の生体情報処
理装置。 - 【請求項4】 前記生成手段は、加速度脈波の特徴点の
波高値を求め2番目の特徴点の波高値より3番目以降の
特徴点の波高値を減算し、減算結果を最初の特徴点の波
高値で除算して被検者の血管加齢指数を生成することを
特徴とする請求項3記載の生体情報処理装置。 - 【請求項5】 前記算出手段で用いる回帰式は、所定の
年代の健常者の標準加速度脈波より生成した血管加齢指
数と実際の年齢との関係を調べて得たものであることを
特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の生
体情報処理装置。 - 【請求項6】 被検者の脈波を検出する脈波検出手段を
備える生体情報処理装置における生体情報処理方法であ
って、 前記脈波検出手段で検出した脈波の特性を検出して、検
出した脈波の特性より被検者の血管加齢指数を生成し、
生成した血管加齢指数と年齢の回帰式から血管推定年齢
を算出することを特徴とする生体情報処理方法。 - 【請求項7】 前記脈波の特性の検出は、前記脈波検出
手段で検出した脈波より少なくとも2つの特徴点を検出
して検出特徴点を比較して脈波の特性を検出することを
特徴とする請求項6記載の生体情報処理方法。 - 【請求項8】 前記特徴点の検出は、前記脈波検出手段
が有する脈波検出手段で検出した脈波に対して2回微分
して対応する加速度脈波を生成し、生成した加速度脈波
の所定の極大点と極小点を特徴点とするものであること
を特徴とする請求項7記載の生体情報処理方法。 - 【請求項9】 前記血管加齢指数の生成は、加速度脈波
の特徴点の波高値を求め2番目の特徴点の波高値より3
番目以降の特徴点の波高値を減算し、減算結果を最初の
特徴点の波高値で除算して被検者の血管加齢指数を生成
するものであることを特徴とする請求項8記載の生体情
報処理方法。 - 【請求項10】 前記回帰式は、所定の年代の健常者の
標準加速度脈波より生成した血管加齢指数と実際の年齢
との関係を調べて得たものであることを特徴とする請求
項6乃至請求項9のいずれかに記載の生体情報処理方
法。 - 【請求項11】 脈波信号を基に血液循環機能に対す
る相関性の高い指数を出力する生体情報処理方法であっ
て、 被検者の脈波を検出して検出した脈波に対し2回微分し
て対応する加速度脈波を生成し、生成した加速度脈波の
所定の極大点と極小点を特徴点として該特徴点の波高値
を順次求め、2番目の特徴点の波高値より3番目以降の
特徴点の波高値を減算し、減算結果を最初の特徴点の波
高値で除算して被検者の血管加齢に対応する指数を生成
し、当該指数を用いて被検者の血管推定年齢を算出可能
とすることを特徴とする生体情報処理方法。
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JP10222032A JP3017474B2 (ja) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | 生体情報処理装置 |
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JP2016165333A (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | 株式会社デンソー | 脈波検出装置 |
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