JP2001224564A - 心音検出装置、およびその心音検出装置を利用した脈波伝播速度情報測定装置 - Google Patents
心音検出装置、およびその心音検出装置を利用した脈波伝播速度情報測定装置Info
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- A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
- A61B5/7285—Specific aspects of physiological measurement analysis for synchronising or triggering a physiological measurement or image acquisition with a physiological event or waveform, e.g. an ECG signal
Abstract
(57)【要約】
【目的】 第１音の開始点を正確に決定することができ
る心音検出装置を提供する。 【解決手段】 平滑微分処理手段４０（Ｓ３）により、
マイクロホン１２から検出される心音信号ＳＨが平滑微
分処理されると、心音信号ＳＨは平滑化されるととも
に、微分波形とされて信号の変化が明確化される。そし
て、二乗処理手段４２（Ｓ４）により、平滑化処理手段
４０（Ｓ３）によって処理された波形の基線に対する振
幅強度が二乗されると、基線の正側のみ、且つ、振幅が
強調された波形とされる。そして、開始点決定手段４４
（Ｓ５）により、その二乗処理手段４２（Ｓ４）によっ
て処理された波形の振幅強度が予め設定された閾値ＴＨ
を越えた時点が第１音の開始点に決定されるので、正確
に第１音の開始点が決定される。
る心音検出装置を提供する。 【解決手段】 平滑微分処理手段４０（Ｓ３）により、
マイクロホン１２から検出される心音信号ＳＨが平滑微
分処理されると、心音信号ＳＨは平滑化されるととも
に、微分波形とされて信号の変化が明確化される。そし
て、二乗処理手段４２（Ｓ４）により、平滑化処理手段
４０（Ｓ３）によって処理された波形の基線に対する振
幅強度が二乗されると、基線の正側のみ、且つ、振幅が
強調された波形とされる。そして、開始点決定手段４４
（Ｓ５）により、その二乗処理手段４２（Ｓ４）によっ
て処理された波形の振幅強度が予め設定された閾値ＴＨ
を越えた時点が第１音の開始点に決定されるので、正確
に第１音の開始点が決定される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、第１音の開始点を
正確に決定することができる心音検出装置、および、そ
の心音検出装置を利用した脈波伝播速度情報測定装置に
関するものである。
正確に決定することができる心音検出装置、および、そ
の心音検出装置を利用した脈波伝播速度情報測定装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】心音の第１音は、僧帽弁および三尖弁の
閉鎖によって発生するので、第１音の前半部分は僧帽弁
および三尖弁の閉鎖音が主成分となる。そして、第１音
の後半には、僧帽弁および三尖弁の閉鎖音に大動脈弁の
開放に伴って発生する音が重畳する。
閉鎖によって発生するので、第１音の前半部分は僧帽弁
および三尖弁の閉鎖音が主成分となる。そして、第１音
の後半には、僧帽弁および三尖弁の閉鎖音に大動脈弁の
開放に伴って発生する音が重畳する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】さらに、心音には、血
管内を血液が流れる際の血流音等の体内ノイズや、生体
外において発生する環境ノイズ等の影響を受けるので、
心音の第１音を表す波形は複雑な形状をしている。その
ため、第１音の開始点を正確に決定するのは容易ではな
かった。
管内を血液が流れる際の血流音等の体内ノイズや、生体
外において発生する環境ノイズ等の影響を受けるので、
心音の第１音を表す波形は複雑な形状をしている。その
ため、第１音の開始点を正確に決定するのは容易ではな
かった。
【０００４】本発明は以上のような事情を背景として為
されたものであり、その目的とするところは、第１音の
開始点を正確に決定することができる心音検出装置を提
供することにある。
されたものであり、その目的とするところは、第１音の
開始点を正確に決定することができる心音検出装置を提
供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の要旨とするところは、心音検出装置におい
て、(a) 心臓から発生する心音を検出してその心音を表
す心音信号を出力する心音マイクと、(b) その心音マイ
クから出力される心音信号を平滑微分処理する平滑微分
処理手段と、(c) その平滑微分処理手段によって処理さ
れた波形の基線に対する振幅強度を二乗する二乗処理手
段と、(d) その二乗処理手段によって処理された波形の
振幅強度が予め設定された閾値を越えたことに基づい
て、第１音の開始点を決定する開始点決定手段とを、含
むことにある。
の本発明の要旨とするところは、心音検出装置におい
て、(a) 心臓から発生する心音を検出してその心音を表
す心音信号を出力する心音マイクと、(b) その心音マイ
クから出力される心音信号を平滑微分処理する平滑微分
処理手段と、(c) その平滑微分処理手段によって処理さ
れた波形の基線に対する振幅強度を二乗する二乗処理手
段と、(d) その二乗処理手段によって処理された波形の
振幅強度が予め設定された閾値を越えたことに基づい
て、第１音の開始点を決定する開始点決定手段とを、含
むことにある。
【０００６】
【発明の効果】心音マイクにより検出される心音信号
は、低周波ノイズを含み、基線に対して正側および負側
の振幅を有する交流波形であるが、上記のようにすれ
ば、平滑微分処理手段により、心音マイクから検出され
る心音信号が平滑微分処理されることにより、心音信号
は平滑化されるとともに、微分波形とされて信号の変化
が明確化される。そして、二乗処理手段により、平滑化
処理手段によって処理された波形の基線に対する振幅強
度が二乗されることにより、基線の正側のみ、且つ、振
幅が強調された波形とされる。そして、開始点決定手段
により、その二乗処理手段によって処理された波形の振
幅強度が予め設定された閾値を越えたことに基づいて第
１音の開始点が決定されるので、正確に第１音の開始点
が決定される。
は、低周波ノイズを含み、基線に対して正側および負側
の振幅を有する交流波形であるが、上記のようにすれ
ば、平滑微分処理手段により、心音マイクから検出され
る心音信号が平滑微分処理されることにより、心音信号
は平滑化されるとともに、微分波形とされて信号の変化
が明確化される。そして、二乗処理手段により、平滑化
処理手段によって処理された波形の基線に対する振幅強
度が二乗されることにより、基線の正側のみ、且つ、振
幅が強調された波形とされる。そして、開始点決定手段
により、その二乗処理手段によって処理された波形の振
幅強度が予め設定された閾値を越えたことに基づいて第
１音の開始点が決定されるので、正確に第１音の開始点
が決定される。
【０００７】
【発明の他の態様】ここで、好適には、前記心音検出装
置は、前記心音マイクから出力される心音信号のうち、
第１音の最低周波数よりも所定値低い値に設定された通
過最低周波数以上の信号を通過させるハイパスフィルタ
をさらに備え、前記平滑微分処理手段は、そのハイパス
フィルタを通過した心音信号を平滑微分処理するもので
ある。このようにすれば、ハイパスフィルタにより、心
音信号に含まれる、第１音の最低周波数よりも所定値以
上低い低周波ノイズが除去された後に、平滑微分処理お
よび二乗処理が実行されるので、第１音の開始点がより
正確に決定される。
置は、前記心音マイクから出力される心音信号のうち、
第１音の最低周波数よりも所定値低い値に設定された通
過最低周波数以上の信号を通過させるハイパスフィルタ
をさらに備え、前記平滑微分処理手段は、そのハイパス
フィルタを通過した心音信号を平滑微分処理するもので
ある。このようにすれば、ハイパスフィルタにより、心
音信号に含まれる、第１音の最低周波数よりも所定値以
上低い低周波ノイズが除去された後に、平滑微分処理お
よび二乗処理が実行されるので、第１音の開始点がより
正確に決定される。
【０００８】また、好適には、前記心音検出装置は、前
記生体の所定部位に装着される一組の電極を通して心電
誘導波形を検出する心電誘導装置をさらに備え、前記開
始点決定手段は、その心電誘導装置により検出される心
電誘導波形のＱ波からＲ波までのいずれかの時点を判断
開始点とし、その判断開始点以降において、前記二乗処
理手段によって処理された波形の振幅強度が予め設定さ
れた閾値を越えたことに基づいて、第１音の開始点を決
定するものである。心音の第１音は、心電誘導波形のＲ
波に引き続いて現れることから、このようにすれば、よ
り一層正確に第１音の開始点が決定される。
記生体の所定部位に装着される一組の電極を通して心電
誘導波形を検出する心電誘導装置をさらに備え、前記開
始点決定手段は、その心電誘導装置により検出される心
電誘導波形のＱ波からＲ波までのいずれかの時点を判断
開始点とし、その判断開始点以降において、前記二乗処
理手段によって処理された波形の振幅強度が予め設定さ
れた閾値を越えたことに基づいて、第１音の開始点を決
定するものである。心音の第１音は、心電誘導波形のＲ
波に引き続いて現れることから、このようにすれば、よ
り一層正確に第１音の開始点が決定される。
【０００９】ここで、前記心音検出装置は、脈波伝播時
間または脈波伝播速度などの脈波伝播速度情報を測定す
る脈波伝播速度情報測定装置に利用できる。すなわち、
その脈波伝播速度情報測定装置は、生体の動脈内を伝播
する脈波の伝播速度に関連する脈波伝播速度情報を測定
するための脈波伝播速度情報測定装置であって、前記心
音検出装置と、前記生体の一部に装着され、その生体の
動脈を通して伝播する脈波を検出する脈波検出装置と、
前記心音検出装置の開始点決定手段により決定された第
１音の開始点と前記脈波検出装置により脈波の立ち上が
り点が検出された時点との時間差に基づいて、前記脈波
伝播速度情報を算出する脈波伝播速度情報算出手段とを
含むことを特徴とするものでる。このようにすれば、前
記心音検出装置の開始点決定手段によって第１音の開始
点が正確に決定され、脈波伝播速度情報算出手段では、
その正確に決定された第１音の開始点と、脈波検出装置
により脈波の立ち上がり点が検出された時点との時間差
に基づいて脈波伝播速度情報が算出されるので、正確な
脈波伝播速度情報が算出される。
間または脈波伝播速度などの脈波伝播速度情報を測定す
る脈波伝播速度情報測定装置に利用できる。すなわち、
その脈波伝播速度情報測定装置は、生体の動脈内を伝播
する脈波の伝播速度に関連する脈波伝播速度情報を測定
するための脈波伝播速度情報測定装置であって、前記心
音検出装置と、前記生体の一部に装着され、その生体の
動脈を通して伝播する脈波を検出する脈波検出装置と、
前記心音検出装置の開始点決定手段により決定された第
１音の開始点と前記脈波検出装置により脈波の立ち上が
り点が検出された時点との時間差に基づいて、前記脈波
伝播速度情報を算出する脈波伝播速度情報算出手段とを
含むことを特徴とするものでる。このようにすれば、前
記心音検出装置の開始点決定手段によって第１音の開始
点が正確に決定され、脈波伝播速度情報算出手段では、
その正確に決定された第１音の開始点と、脈波検出装置
により脈波の立ち上がり点が検出された時点との時間差
に基づいて脈波伝播速度情報が算出されるので、正確な
脈波伝播速度情報が算出される。
【００１０】
【発明の好適な実施の形態】以下、本発明の一実施例を
図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明が適用
され、心音検出装置としての機能を備えた脈波伝播速度
情報測定装置１０の構成を説明するブロック図である。
図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明が適用
され、心音検出装置としての機能を備えた脈波伝播速度
情報測定装置１０の構成を説明するブロック図である。
【００１１】図１において、心音マイクとして機能する
マイクロホン１２は、本実施例においては加速度型が用
いられ、被測定者１４の胸部上に図示しない粘着テープ
等により固着される。そして、マイクロホン１２の図示
しない内部に備えられている圧電素子において、被測定
者１４の心臓から発生する心音等が電気信号すなわち心
音信号ＳＨに変換される。心音信号増幅器１６には、心
音の高音成分をよく記録するためにエネルギーの大きい
低音成分を弱める図示しない４種類のフィルタが備えら
れ、マイクロホン１２から出力される心音信号ＳＨが増
幅され、且つ、ろ波される。
マイクロホン１２は、本実施例においては加速度型が用
いられ、被測定者１４の胸部上に図示しない粘着テープ
等により固着される。そして、マイクロホン１２の図示
しない内部に備えられている圧電素子において、被測定
者１４の心臓から発生する心音等が電気信号すなわち心
音信号ＳＨに変換される。心音信号増幅器１６には、心
音の高音成分をよく記録するためにエネルギーの大きい
低音成分を弱める図示しない４種類のフィルタが備えら
れ、マイクロホン１２から出力される心音信号ＳＨが増
幅され、且つ、ろ波される。
【００１２】心音信号増幅器１６から出力された信号
は、さらに、ハイパスフィルタ１８に供給される。本実
施例においては、このハイパスフィルタ１８は、通過最
低周波数ｆL が６０Ｈｚに設定され、６０Ｈｚ以上の周
波数を減衰なく通過させるが、ハイパスフィルタ１８
は、マイクロホン１２により検出される心音信号ＳＨか
ら、低周波ノイズ（主として血流音等の体内ノイズ）を
除去し、且つ、心音の第１音は減衰なく通過させるため
に設けられているので、通過最低周波数ｆL は、心音の
第１音の最低周波数よりも所定値αだけ低い値に設定さ
れていればよい。上記所定値αは、０〜１０Ｈｚ程度で
あり、心音の第１音の最低周波数は、一般的には、７０
Ｈｚ〜８０Ｈｚ程度であるので、上記通過最低周波数ｆ
L は、６０〜８０Ｈｚ程度であればよい。
は、さらに、ハイパスフィルタ１８に供給される。本実
施例においては、このハイパスフィルタ１８は、通過最
低周波数ｆL が６０Ｈｚに設定され、６０Ｈｚ以上の周
波数を減衰なく通過させるが、ハイパスフィルタ１８
は、マイクロホン１２により検出される心音信号ＳＨか
ら、低周波ノイズ（主として血流音等の体内ノイズ）を
除去し、且つ、心音の第１音は減衰なく通過させるため
に設けられているので、通過最低周波数ｆL は、心音の
第１音の最低周波数よりも所定値αだけ低い値に設定さ
れていればよい。上記所定値αは、０〜１０Ｈｚ程度で
あり、心音の第１音の最低周波数は、一般的には、７０
Ｈｚ〜８０Ｈｚ程度であるので、上記通過最低周波数ｆ
L は、６０〜８０Ｈｚ程度であればよい。
【００１３】ハイパスフィルタ１８から出力された心音
信号ＳＨは、Ａ／Ｄ変換器１９を介して電子制御装置２
０へ供給される。
信号ＳＨは、Ａ／Ｄ変換器１９を介して電子制御装置２
０へ供給される。
【００１４】１組の電極２２は、心筋の活動電位を示す
心電信号ＳＥを出力するために、生体の所定部位に装着
される。本実施例においては、II誘導による心電図を測
定するために、被測定者１４の右手首と左足首とにそれ
ぞれ装着されている。電極２２から出力された心電信号
ＳＥは、所定の増幅器を備えた心電誘導装置２４により
増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２６を介し前記電子制御装
置２０へ供給される。図２は、上記心電誘導装置２４に
より検出される心電誘導波形および前記マイクロホン１
２により検出される心音波形の一例を図示する。
心電信号ＳＥを出力するために、生体の所定部位に装着
される。本実施例においては、II誘導による心電図を測
定するために、被測定者１４の右手首と左足首とにそれ
ぞれ装着されている。電極２２から出力された心電信号
ＳＥは、所定の増幅器を備えた心電誘導装置２４により
増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２６を介し前記電子制御装
置２０へ供給される。図２は、上記心電誘導装置２４に
より検出される心電誘導波形および前記マイクロホン１
２により検出される心音波形の一例を図示する。
【００１５】光電脈波センサ２８は、毛細血管を含む末
梢細動脈へ伝播した脈波を検出する脈波検出装置として
機能し、たとえば脈拍検出などに用いるものと同様に構
成されており、生体の一部（たとえば指尖部）を収容可
能な図示しないハウジング内に、図示しない発光素子お
よび受光素子を備えている。その発光素子は、ヘモグロ
ビンによって反射可能な波長帯の赤色光或いは赤外光、
好ましくは酸素飽和度によって影響を受けない８００ｎ
ｍ程度の波長を生体の表皮に向かって照射する光源であ
り、受光素子は、表皮内からの散乱光を検出し、毛細血
管内の血液容積に対応する光電脈波信号ＳＭを出力す
る。光電脈波センサ２８から出力された光電脈波信号Ｓ
Ｍは、Ａ／Ｄ変換器３１を介して電子制御装置２０へ供
給される。この光電脈波信号ＳＭは、一拍毎に脈動する
信号であって、表皮内の毛細血管内のヘモグロビンの量
すなわち血液量に対応している。
梢細動脈へ伝播した脈波を検出する脈波検出装置として
機能し、たとえば脈拍検出などに用いるものと同様に構
成されており、生体の一部（たとえば指尖部）を収容可
能な図示しないハウジング内に、図示しない発光素子お
よび受光素子を備えている。その発光素子は、ヘモグロ
ビンによって反射可能な波長帯の赤色光或いは赤外光、
好ましくは酸素飽和度によって影響を受けない８００ｎ
ｍ程度の波長を生体の表皮に向かって照射する光源であ
り、受光素子は、表皮内からの散乱光を検出し、毛細血
管内の血液容積に対応する光電脈波信号ＳＭを出力す
る。光電脈波センサ２８から出力された光電脈波信号Ｓ
Ｍは、Ａ／Ｄ変換器３１を介して電子制御装置２０へ供
給される。この光電脈波信号ＳＭは、一拍毎に脈動する
信号であって、表皮内の毛細血管内のヘモグロビンの量
すなわち血液量に対応している。
【００１６】さらに、電子制御装置２０には、押しボタ
ン２９から起動信号ＳＳが供給されるようになってい
る。
ン２９から起動信号ＳＳが供給されるようになってい
る。
【００１７】上記電子制御装置２０は、ＣＰＵ３０，Ｒ
ＯＭ３２，ＲＡＭ３４，および図示しないＩ／Ｏポート
等を備えた所謂マイクロコンピュータにて構成されてお
り、ＣＰＵ３０は、ＲＯＭ３２に予め記憶されたプログ
ラムに従ってＲＡＭ３４の記憶機能を利用しつつ信号処
理を実行することにより、心音の第１音の開始点（開始
時期）の決定、および脈波伝播速度情報の算出等を行な
い、その算出した脈波伝播速度情報等を表示器３６の表
示画面に表示させる。
ＯＭ３２，ＲＡＭ３４，および図示しないＩ／Ｏポート
等を備えた所謂マイクロコンピュータにて構成されてお
り、ＣＰＵ３０は、ＲＯＭ３２に予め記憶されたプログ
ラムに従ってＲＡＭ３４の記憶機能を利用しつつ信号処
理を実行することにより、心音の第１音の開始点（開始
時期）の決定、および脈波伝播速度情報の算出等を行な
い、その算出した脈波伝播速度情報等を表示器３６の表
示画面に表示させる。
【００１８】図３は、上記脈波伝播速度情報測定装置１
０における電子制御装置２０の制御機能の要部を説明す
る機能ブロック線図である。平滑微分処理析手段４０
は、マイクロホン１２から供給される心音信号ＳＨを平
滑微分処理する。この平滑微分処理とは、中心差分の線
型和を求めることにより入力信号を平滑化し且つ微分波
形とすることであり、一般式は式１で与えられる。下記
式１において、ｄはサンプリング周期Ｔに基づいて定ま
る値、Ｎは次数、Ｃn は係数であり、たとえば、ｄ＝１
／Ｔ，Ｎ＝１，Ｃ1 ＝１とされる。式１に示すように、
平滑微分処理は、低次の加減算だけで構成される。ま
た、特性も良いことから、この平滑微分処理は、生体信
号の処理に有用なものとして知られている処理である。
０における電子制御装置２０の制御機能の要部を説明す
る機能ブロック線図である。平滑微分処理析手段４０
は、マイクロホン１２から供給される心音信号ＳＨを平
滑微分処理する。この平滑微分処理とは、中心差分の線
型和を求めることにより入力信号を平滑化し且つ微分波
形とすることであり、一般式は式１で与えられる。下記
式１において、ｄはサンプリング周期Ｔに基づいて定ま
る値、Ｎは次数、Ｃn は係数であり、たとえば、ｄ＝１
／Ｔ，Ｎ＝１，Ｃ1 ＝１とされる。式１に示すように、
平滑微分処理は、低次の加減算だけで構成される。ま
た、特性も良いことから、この平滑微分処理は、生体信
号の処理に有用なものとして知られている処理である。
【００１９】
【式１】
【００２０】二乗処理手段４２は、平滑微分処理手段４
０によって処理された波形について、その波形の基線に
対する振幅強度を二乗する。マイクロホン１２から出力
される波形は、基線（すなわち心音が発生していないと
きのベースライン）を中心とする交流波形であるので、
平滑微分処理手段４０によって処理された微分波形も基
線を中心とする交流波形となる。交流波形のままでは、
振幅強度が基線に対して正の側にも負の側にも増加する
ことから、第１音の開始点に相当する点を決定するのは
それほど容易でない。そこで、二乗処理することによ
り、基線に対して正の側のみの波形とするのである。ま
た、心音由来の信号はノイズよりも振幅が大きいことか
ら、二乗処理することにより、心音由来の信号の振幅強
度とノイズの振幅強度との差が大きくなるので、開始点
をより正確に検出できる効果もある。
０によって処理された波形について、その波形の基線に
対する振幅強度を二乗する。マイクロホン１２から出力
される波形は、基線（すなわち心音が発生していないと
きのベースライン）を中心とする交流波形であるので、
平滑微分処理手段４０によって処理された微分波形も基
線を中心とする交流波形となる。交流波形のままでは、
振幅強度が基線に対して正の側にも負の側にも増加する
ことから、第１音の開始点に相当する点を決定するのは
それほど容易でない。そこで、二乗処理することによ
り、基線に対して正の側のみの波形とするのである。ま
た、心音由来の信号はノイズよりも振幅が大きいことか
ら、二乗処理することにより、心音由来の信号の振幅強
度とノイズの振幅強度との差が大きくなるので、開始点
をより正確に検出できる効果もある。
【００２１】開始点決定手段４４は、上記二乗処理手段
４２によって処理された波形の振幅強度が予め実験に基
づいて設定された閾値ＴＨを越えたことに基づいて、第
１音の開始点を決定する。ここで、上記二乗処理手段４
２によって処理された波形が閾値ＴＨを越えたか否かの
判断を開始する判断開始点は、心電誘導装置２４により
検出される心電誘導波形に基づいて決定される。心音の
第１音は、図２にも示すように、心電誘導波形のＲ波に
引き続いて発生するので、上記判断開始点を心電誘導波
形のＱ波発生時からＲ波発生時までのいずれかの時点
（たとえばＱ波或いはＲ波が発生した時点）とすれば、
その判断開始点よりも前の心音信号ＳＨに、前述のハイ
パスフィルタ１８、平滑微分処理手段４０、および二乗
処理手段４２により除去されないノイズ成分が存在して
いても、そのノイズを第１音の開始点と決定することは
ない。また、心電誘導波形のＱ波発生時から実際に心音
の第１音が発生するまでの時間は非常に短時間であるこ
とから、その間にハイパスフィルタ１８、平滑微分処理
手段４０、および二乗処理手段４２により除去されない
ノイズが発生する可能性も極めて低いため、より第１音
の開始点の正確性が向上する。
４２によって処理された波形の振幅強度が予め実験に基
づいて設定された閾値ＴＨを越えたことに基づいて、第
１音の開始点を決定する。ここで、上記二乗処理手段４
２によって処理された波形が閾値ＴＨを越えたか否かの
判断を開始する判断開始点は、心電誘導装置２４により
検出される心電誘導波形に基づいて決定される。心音の
第１音は、図２にも示すように、心電誘導波形のＲ波に
引き続いて発生するので、上記判断開始点を心電誘導波
形のＱ波発生時からＲ波発生時までのいずれかの時点
（たとえばＱ波或いはＲ波が発生した時点）とすれば、
その判断開始点よりも前の心音信号ＳＨに、前述のハイ
パスフィルタ１８、平滑微分処理手段４０、および二乗
処理手段４２により除去されないノイズ成分が存在して
いても、そのノイズを第１音の開始点と決定することは
ない。また、心電誘導波形のＱ波発生時から実際に心音
の第１音が発生するまでの時間は非常に短時間であるこ
とから、その間にハイパスフィルタ１８、平滑微分処理
手段４０、および二乗処理手段４２により除去されない
ノイズが発生する可能性も極めて低いため、より第１音
の開始点の正確性が向上する。
【００２２】脈波伝播速度情報算出手段４４は、上記開
始点決定手段４２によって決定された心音の第１音の開
始時期と光電脈波センサ２８により検出された光電脈波
の立ち上がり点との時間差を脈波伝播時間ＤＴ(sec) と
して算出する脈波伝播時間算出手段を含み、予め設定さ
れた式２から、その脈波伝播時間算出手段により算出さ
れた脈波伝播時間ＤＴに基づいて脈波伝播速度ＰＷＶ(m
/sec) を算出し、その算出した脈波伝播速度ＰＷＶを表
示器３６に表示する。なお、式２において、Ｌは、大動
脈起始部から光電脈波センサ２８の装着位置までの伝播
距離(m) であり、予め実験に基づいて決定されたもので
ある。
始点決定手段４２によって決定された心音の第１音の開
始時期と光電脈波センサ２８により検出された光電脈波
の立ち上がり点との時間差を脈波伝播時間ＤＴ(sec) と
して算出する脈波伝播時間算出手段を含み、予め設定さ
れた式２から、その脈波伝播時間算出手段により算出さ
れた脈波伝播時間ＤＴに基づいて脈波伝播速度ＰＷＶ(m
/sec) を算出し、その算出した脈波伝播速度ＰＷＶを表
示器３６に表示する。なお、式２において、Ｌは、大動
脈起始部から光電脈波センサ２８の装着位置までの伝播
距離(m) であり、予め実験に基づいて決定されたもので
ある。
【００２３】（式２） ＰＷＶ＝Ｌ／ＤＴ
【００２４】図４は、図３の機能ブロック線図に示した
電子制御装置２０の制御作動をさらに具体的に説明する
ためのフローチャートである。本ルーチンは、押しボタ
ン２９が操作され、起動信号ＳＳが供給された場合に実
行される。
電子制御装置２０の制御作動をさらに具体的に説明する
ためのフローチャートである。本ルーチンは、押しボタ
ン２９が操作され、起動信号ＳＳが供給された場合に実
行される。
【００２５】図４において、ステップＳ１（以下、ステ
ップを省略する。）では、マイクロホン１２から供給さ
れる心音信号ＳＨ、心電誘導装置２４から供給される心
電信号ＳＥ、および光電脈波センサ２８から供給される
光電脈波信号ＳＭが読み込まれる。
ップを省略する。）では、マイクロホン１２から供給さ
れる心音信号ＳＨ、心電誘導装置２４から供給される心
電信号ＳＥ、および光電脈波センサ２８から供給される
光電脈波信号ＳＭが読み込まれる。
【００２６】続くＳ２では、上記心音信号ＳＨ、心電信
号ＳＥ、および光電脈波信号ＳＭが一拍分読み込まれた
か否かが、たとえば心電誘導波形のＱ波に基づいて判断
される。この判断が否定された場合には、前記Ｓ１が繰
り返し実行されることにより、心音信号ＳＨ、心電信号
ＳＥ、および光電脈波信号ＳＭの読み込みが継続され
る。
号ＳＥ、および光電脈波信号ＳＭが一拍分読み込まれた
か否かが、たとえば心電誘導波形のＱ波に基づいて判断
される。この判断が否定された場合には、前記Ｓ１が繰
り返し実行されることにより、心音信号ＳＨ、心電信号
ＳＥ、および光電脈波信号ＳＭの読み込みが継続され
る。
【００２７】一方、上記Ｓ２の判断が肯定された場合に
は、平滑微分処理手段４０に対応するＳ３において、上
記Ｓ１乃至Ｓ２の繰り返しにおいて読み込まれた心音信
号ＳＨが、ｄ，Ｎ，Ｃn が、たとえば、ｄ＝１／Ｔ，Ｎ
＝１，Ｃ1 ＝１とされた前記式１に代入されることによ
り、平滑化され且つ微分波形とされる。
は、平滑微分処理手段４０に対応するＳ３において、上
記Ｓ１乃至Ｓ２の繰り返しにおいて読み込まれた心音信
号ＳＨが、ｄ，Ｎ，Ｃn が、たとえば、ｄ＝１／Ｔ，Ｎ
＝１，Ｃ1 ＝１とされた前記式１に代入されることによ
り、平滑化され且つ微分波形とされる。
【００２８】そして、続く二乗処理手段４２に対応する
Ｓ４では、上記Ｓ３で平滑微分処理されて得られた微分
波形が二乗処理される。すなわち、上記Ｓ３の処理によ
り得られた波形の基線に対する振幅が二乗される。
Ｓ４では、上記Ｓ３で平滑微分処理されて得られた微分
波形が二乗処理される。すなわち、上記Ｓ３の処理によ
り得られた波形の基線に対する振幅が二乗される。
【００２９】続く開始点決定手段４４に対応するＳ５で
は、前記Ｓ１乃至Ｓ２の繰り返しにおいて心電誘導波形
のＱ波が読み込まれた時点が決定され、そのＱ波が読み
込まれた時点から所定期間（たとえば、100msec)内にお
いて、上記Ｓ４で二乗処理された波形の振幅強度が予め
設定された閾値ＴＨを越えたか否かが判断され、最初に
上記閾値ＴＨを越えた時点が心音の第１音の開始点に決
定される。
は、前記Ｓ１乃至Ｓ２の繰り返しにおいて心電誘導波形
のＱ波が読み込まれた時点が決定され、そのＱ波が読み
込まれた時点から所定期間（たとえば、100msec)内にお
いて、上記Ｓ４で二乗処理された波形の振幅強度が予め
設定された閾値ＴＨを越えたか否かが判断され、最初に
上記閾値ＴＨを越えた時点が心音の第１音の開始点に決
定される。
【００３０】続くＳ６では、前記Ｓ１において読み込ま
れた光電脈波信号ＳＭから、光電脈波の立ち上がり点の
時間が決定され、続いて、脈波伝播速度情報算出手段４
６に対応するＳ７乃至Ｓ８が実行される。まず、Ｓ７で
は、前記Ｓ５において決定された心音の第１音の開始点
から、上記Ｓ６で決定された光電脈波の立ち上がり点ま
での時間差が脈波伝播時間ＤＴとして算出される。そし
て、続くＳ８では、その脈波伝播時間ＤＴが前記式２に
代入されることにより、脈波伝播速度ＰＷＶが算出され
る。
れた光電脈波信号ＳＭから、光電脈波の立ち上がり点の
時間が決定され、続いて、脈波伝播速度情報算出手段４
６に対応するＳ７乃至Ｓ８が実行される。まず、Ｓ７で
は、前記Ｓ５において決定された心音の第１音の開始点
から、上記Ｓ６で決定された光電脈波の立ち上がり点ま
での時間差が脈波伝播時間ＤＴとして算出される。そし
て、続くＳ８では、その脈波伝播時間ＤＴが前記式２に
代入されることにより、脈波伝播速度ＰＷＶが算出され
る。
【００３１】続くＳ９では、上記Ｓ８で算出された脈波
伝播速度ＰＷＶが表示器３６に表示される。
伝播速度ＰＷＶが表示器３６に表示される。
【００３２】上述のように、本実施例によれば、平滑微
分処理手段４０（Ｓ３）により、マイクロホン１２から
検出される心音信号ＳＨが平滑微分処理されることによ
り、心音信号ＳＨは平滑化されるとともに、微分波形と
されて信号の変化が明確化される。そして、二乗処理手
段４２（Ｓ４）により、平滑化処理手段４０（Ｓ３）に
よって処理された波形の基線に対する振幅強度が二乗さ
れることにより、基線の正側のみ、且つ、振幅が強調さ
れた波形とされる。そして、開始点決定手段４４（Ｓ
５）により、その二乗処理手段４２（Ｓ４）によって処
理された波形の振幅強度が予め設定された閾値ＴＨを越
えた時点が第１音の開始点に決定されるので、正確に第
１音の開始点が決定される。
分処理手段４０（Ｓ３）により、マイクロホン１２から
検出される心音信号ＳＨが平滑微分処理されることによ
り、心音信号ＳＨは平滑化されるとともに、微分波形と
されて信号の変化が明確化される。そして、二乗処理手
段４２（Ｓ４）により、平滑化処理手段４０（Ｓ３）に
よって処理された波形の基線に対する振幅強度が二乗さ
れることにより、基線の正側のみ、且つ、振幅が強調さ
れた波形とされる。そして、開始点決定手段４４（Ｓ
５）により、その二乗処理手段４２（Ｓ４）によって処
理された波形の振幅強度が予め設定された閾値ＴＨを越
えた時点が第１音の開始点に決定されるので、正確に第
１音の開始点が決定される。
【００３３】また、本実施例によれば、ハイパスフィル
タ１８により、心音信号ＳＨに含まれる６０Ｈｚ以下の
低周波ノイズが除去された後に、平滑微分処理および二
乗処理が実行されるので、第１音の開始点がより正確に
決定される。
タ１８により、心音信号ＳＨに含まれる６０Ｈｚ以下の
低周波ノイズが除去された後に、平滑微分処理および二
乗処理が実行されるので、第１音の開始点がより正確に
決定される。
【００３４】また、本実施例の脈波伝播速度情報測定装
置１０は、生体の右手首および左足首に装着される一組
の電極２２を通して心電誘導波形を検出する心電誘導装
置２４を備え、開始点決定手段４４（Ｓ５）は、その心
電誘導装置２４により心電誘導波形のＱ波が検出された
時点を判断開始点とし、その判断開始点以降において、
二乗処理手段４２（Ｓ４）によって処理された波形の振
幅強度が予め設定された閾値ＴＨを越えたことに基づい
て、第１音の開始点を決定するものであることから、よ
り一層正確に第１音の開始点が決定される。
置１０は、生体の右手首および左足首に装着される一組
の電極２２を通して心電誘導波形を検出する心電誘導装
置２４を備え、開始点決定手段４４（Ｓ５）は、その心
電誘導装置２４により心電誘導波形のＱ波が検出された
時点を判断開始点とし、その判断開始点以降において、
二乗処理手段４２（Ｓ４）によって処理された波形の振
幅強度が予め設定された閾値ＴＨを越えたことに基づい
て、第１音の開始点を決定するものであることから、よ
り一層正確に第１音の開始点が決定される。
【００３５】また、本実施例によれば、開始点決定手段
４４（Ｓ５）によって第１音の開始点が正確に決定さ
れ、脈波伝播速度情報算出手段４６（Ｓ７乃至Ｓ８）で
は、その正確に決定された第１音の開始点と、光電脈波
センサ２８により光電脈波の立ち上がり点が検出された
時点との時間差に基づいて脈波伝播時間ＤＴおよび脈波
伝播速度ＰＷＶが算出されるので、正確な脈波伝播時間
ＤＴおよび脈波伝播速度ＰＷＶが算出される。
４４（Ｓ５）によって第１音の開始点が正確に決定さ
れ、脈波伝播速度情報算出手段４６（Ｓ７乃至Ｓ８）で
は、その正確に決定された第１音の開始点と、光電脈波
センサ２８により光電脈波の立ち上がり点が検出された
時点との時間差に基づいて脈波伝播時間ＤＴおよび脈波
伝播速度ＰＷＶが算出されるので、正確な脈波伝播時間
ＤＴおよび脈波伝播速度ＰＷＶが算出される。
【００３６】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適
用される。
詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適
用される。
【００３７】たとえば、前述の実施例には、心音信号Ｓ
Ｈに含まれる低周波ノイズを除去するためにハイパスフ
ィルタ１８が設けられていたが、平滑微分処理手段４０
（Ｓ３）によってもノイズは減少させられるので、ハイ
パスフィルタ１８が設けられなくてもよい。
Ｈに含まれる低周波ノイズを除去するためにハイパスフ
ィルタ１８が設けられていたが、平滑微分処理手段４０
（Ｓ３）によってもノイズは減少させられるので、ハイ
パスフィルタ１８が設けられなくてもよい。
【００３８】また、前述の実施例のマイクロホン１２
は、加速度形であったが、つり形、置き形等の他の直接
伝導形式のマイクロホンや、空気伝導形のマイクロホン
が用いられてもよい。
は、加速度形であったが、つり形、置き形等の他の直接
伝導形式のマイクロホンや、空気伝導形のマイクロホン
が用いられてもよい。
【００３９】また、前述の実施例の脈波伝播速度情報測
定装置１０は、心電誘導波形を検出するために、電極２
２および心電誘導装置２４を備え、開始点決定手段４４
（Ｓ５）は、心電誘導波形のＱ波が検出された時点を判
断開始点としていたが、その判断開始点が心音信号ＳＨ
自身或いは光電脈波に基づいて決定される場合には、電
極２２および心電誘導装置２４は備えられなくてもよ
い。この場合、装置が安価になる利点がある。
定装置１０は、心電誘導波形を検出するために、電極２
２および心電誘導装置２４を備え、開始点決定手段４４
（Ｓ５）は、心電誘導波形のＱ波が検出された時点を判
断開始点としていたが、その判断開始点が心音信号ＳＨ
自身或いは光電脈波に基づいて決定される場合には、電
極２２および心電誘導装置２４は備えられなくてもよ
い。この場合、装置が安価になる利点がある。
【００４０】また、前述の実施例では、脈波検出装置と
して、生体の指尖部に装着される光電脈波センサ２８が
用いられていたが、生体の所定部位を押圧し、その部位
に伝播する圧脈波を検出する形式の圧脈波センサ、生体
の所定部位（たとえば上腕）に装着される圧迫帯内の圧
力の変動を検出する形式の圧脈波センサ、オキシメータ
用の光電脈波検出プローブ、指に装着された電極を介し
てインピーダンス変化を検出するインピーダンス脈波検
出装置などが脈波検出装置として用いられてもよい。
して、生体の指尖部に装着される光電脈波センサ２８が
用いられていたが、生体の所定部位を押圧し、その部位
に伝播する圧脈波を検出する形式の圧脈波センサ、生体
の所定部位（たとえば上腕）に装着される圧迫帯内の圧
力の変動を検出する形式の圧脈波センサ、オキシメータ
用の光電脈波検出プローブ、指に装着された電極を介し
てインピーダンス変化を検出するインピーダンス脈波検
出装置などが脈波検出装置として用いられてもよい。
【００４１】また、前述の実施例の開始点決定手段４４
（Ｓ５）では、心電誘導波形に基づいて決定された判断
開始点以降において、二乗処理手段４２によって処理さ
れて得られた波形が閾値ＴＨを越えたか否かが判断され
ていたが、前記二乗処理手段４２によって処理されて得
られた波形は、第１音が発生している期間においては、
振幅が比較的大きい状態が継続していることから、二乗
処理手段４２によって処理されて得られた波形の振幅強
度が上記閾値ＴＨを越えた状態が、所定期間以上継続し
たことを以てその期間を第１音と判定し、その期間の始
点を第１音の開始点に決定してもよい。また、上記判断
開始点が、心音信号ＳＨの特徴点或いは光電脈波の特徴
点（たとえば、立ち上がり点）に基づいて決定されても
よい。
（Ｓ５）では、心電誘導波形に基づいて決定された判断
開始点以降において、二乗処理手段４２によって処理さ
れて得られた波形が閾値ＴＨを越えたか否かが判断され
ていたが、前記二乗処理手段４２によって処理されて得
られた波形は、第１音が発生している期間においては、
振幅が比較的大きい状態が継続していることから、二乗
処理手段４２によって処理されて得られた波形の振幅強
度が上記閾値ＴＨを越えた状態が、所定期間以上継続し
たことを以てその期間を第１音と判定し、その期間の始
点を第１音の開始点に決定してもよい。また、上記判断
開始点が、心音信号ＳＨの特徴点或いは光電脈波の特徴
点（たとえば、立ち上がり点）に基づいて決定されても
よい。
【００４２】なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲
においてその他種々の変更が加えられ得るものである。
においてその他種々の変更が加えられ得るものである。
【図１】本発明が適用され、心音検出装置としての機能
を備えた脈波伝播速度情報測定装置の構成を説明するブ
ロック図である。
を備えた脈波伝播速度情報測定装置の構成を説明するブ
ロック図である。
【図２】図１の心電誘導装置およびマイクロホンにより
検出される心電誘導波形および心音波形の一例である。
検出される心電誘導波形および心音波形の一例である。
【図３】図１の脈波伝播速度情報測定装置における電子
制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図
である。
制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図
である。
【図４】図２の機能ブロック線図に示した電子制御装置
の制御作動をさらに具体的に説明するためのフローチャ
ートである。
の制御作動をさらに具体的に説明するためのフローチャ
ートである。
【符号の説明】 １０：脈波伝播速度情報測定装置（心音検出装置） １２：マイクロホン（心音マイク） １８：ハイパスフィルタ ２４：心電誘導装置 ２８：光電脈波センサ（脈波検出装置） ４０：平滑微分処理手段 ４２：二乗処理手段 ４４：開始点決定手段 ４６：脈波伝播速度情報算出手段
Claims (4)
- 【請求項１】 心臓から発生する心音を検出して該心音
を表す心音信号を出力する心音マイクと、 該心音マイクから出力される心音信号を平滑微分処理す
る平滑微分処理手段と、 該平滑微分処理手段によって処理された波形の基線に対
する振幅強度を二乗する二乗処理手段と、 該二乗処理手段によって処理された波形の振幅強度が予
め設定された閾値を越えたことに基づいて、第１音の開
始点を決定する開始点決定手段とを、含むことを特徴と
する心音検出装置。 - 【請求項２】 前記心音マイクから出力される心音信号
のうち、第１音の最低周波数よりも所定値低い値に設定
された通過最低周波数以上の信号を通過させるハイパス
フィルタをさらに備え、 前記平滑微分処理手段は、該ハイパスフィルタを通過し
た心音信号を平滑微分処理するものである請求項１記載
の心音検出装置。 - 【請求項３】 前記生体の所定部位に装着される一組の
電極を通して心電誘導波形を検出する心電誘導装置をさ
らに備え、 前記開始点決定手段は、該心電誘導装置により検出され
る心電誘導波形のＱ波からＲ波までのいずれかの時点を
判断開始点とし、その判断開始点以降において、前記二
乗処理手段によって処理された波形の振幅強度が予め設
定された閾値を越えたことに基づいて、第１音の開始点
を決定するものである請求項１または２記載の心音検出
装置。 - 【請求項４】 生体の動脈内を伝播する脈波の伝播速度
に関連する脈波伝播速度情報を測定するための脈波伝播
速度情報測定装置であって、 前記請求項１乃至３記載の心音検出装置と、 前記生体の一部に装着され、該生体の動脈を通して伝播
する脈波を検出する脈波検出装置と、 前記心音検出装置の開始点決定手段により決定された第
１音の開始点と前記脈波検出装置により脈波の立ち上が
り点が検出された時点との時間差に基づいて、前記脈波
伝播速度情報を算出する脈波伝播速度情報算出手段とを
含むことを特徴とする脈波伝播速度情報測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000041609A JP2001224564A (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 心音検出装置、およびその心音検出装置を利用した脈波伝播速度情報測定装置 |
| US09/895,178 US6845263B2 (en) | 2000-02-18 | 2001-07-02 | Heart-sound detecting apparatus and pulse-wave-propagation-velocity-relating-information obtaining system using the heart-sound detecting apparatus |
| EP01116342A EP1273262A1 (en) | 2000-02-18 | 2001-07-05 | Heart-sound detection apparatus and pulse-wave-propagation-velocity determination |
Applications Claiming Priority (3)
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