JP2005279056A - 血流速度測定装置および血流速度の測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本願発明は、超音波送信機と超音波受信機から成る超音波センサを複数個組み合わせた血流速度センサを用いて計測を行い、センサの信号の周波数分布(周波数スペクトル)を計算し、測定対象(生体)を計測したセンサ信号の周波数分布データから、ほとんどがノイズ成分で占められる場合の信号の周波数分布データを差し引いてノイズの影響を最小限とした周波数分布データに基づき血流速度を求めるようにしたものである。
【選択図】 図1
Description
まず、図面に基づき実施例の構成を説明する。図1は、本発明の測定装置の構成を示すブロック図である。図2には本発明で用いた血流速度センサを示す。また、図3に超音波ドップラ信号測定原理の概略を示す模式図を示す。
超音波センサ1aの発信素子2aから発した超音波(送信波13a)は生体組織中を伝播し、血管中を流れる血液で反射される。反射波14aは、血液の流れる速度に従いドップラシフトを受けた信号に変化している。この反射波を受信素子3aで受信する。超音波センサ1bについても同様に、発信素子2bから発した超音波(送信波13b)は血流によるドップラシフトを受けて反射され受信素子3bで検出されるのであるが、超音波センサ1aと1bでは超音波の放射される指向方向が異なる。この超音波センサ1aと1bの角度の差αと超音波センサ1aと1bの信号から得られたそれぞれのドップラ周波数ΔFa、ΔFbから血流速度を計算することが可能である。
ここで、θ=atan( (−cosα − Fb/Fa)/sinα )
αは2つの超音波センサの超音波の射出および受信の指向性のなす角度、cは生体中での音速、Fsは超音波センサの発信周波数(駆動周波数)である。この血流速度Vが大きければ、相対的に生体中の血液の流動性が高く、Vが小さければ血液の流動性が低いということである。
(実施の形態2)
まず、図面に基づき実施例の構成を説明する。図8は本発明の測定装置の構成を示すブロック図である。図9には本発明で用いた血流速度センサを示す。また、図10は光センサによる測定原理の概略を示す模式図である。超音波ドップラ信号測定原理に関しては実施の形態1と同様である。
発光素子8を発した入射光15は、測定対象の生体内組織で反射されて受光素子9で受光される。入射光15は生体内の血液も照射するが、血液は青色光または緑色光を吸収する性質を有するため、入射光15の照射範囲かつ受光素子9の受光範囲に含まれる局所的な血液容量が多いと反射光16は弱く、逆に局所的な血液容量が少ないと反射光16は強く検出される。したがって、脈に伴う生体内の局所的な血液容量変化を光センサ7で検出することができる。なお、局所的な血液容量が小さい状態(光センサの信号が最大付近の状態)では、血流が少ないため血流速によるドップラ信号も小さく、超音波センサの信号は、ノイズ成分が支配的であると考えられる。光センサの信号は増幅回路27で増幅され、フィルタ回路28で不要な高周波成分を除去した後、A/D変換器29によりデジタルデータに変換される。
光センサ信号のデータは、血液容量の小さなときに、信号電圧が大きいので、これを演算処理装置33にて、反転処理を行い、血液容量の大きなときに、信号電圧が大きくなる波形とする(S210)。図14は反転処理を行った後の光センサ信号波形の例である。ただし、増幅回路27が反転増幅作用を有する場合は演算処理装置33による反転処理は不要である。次に、光センサ信号の振幅51を求め(S211)、本実施例では、光センサ信号の振幅51の10%を光センサ信号の区分値52とする。区分値52を基準として、光センサ信号の区分値以上の時間(血液容量大の時間)と区分値未満の時間(血液容量小の時間53)に区別し、血液容量小の時間53と同時間の超音波ドップラ信号のデータのみを抽出する。
その抽出した血液容量小の時間53に対応する超音波ドップラ信号のデータをフーリエ変換(FFT)処理により、周波数分布データに変換し、周波数分布データを主記憶部37の第2記憶領域41に記憶する(S212)。血液容量小の時間53の同時間の超音波センサの信号はドップラ信号成分に対してノイズ成分が割合が支配的であると考えられる。ただし、区分値52の振幅51に対する比率はセンサの特性や増幅回路のS/N特性などから実験的に求めたものであり、本発明において比率は10%に限定されるものではない。
2a、2b 発信素子
3a、3b 受信素子
4 圧力センサ
5 スペーサ
7 光センサ
8 発光素子
9 受光素子
10 センサ支持基板
11 弾性支持部材
13a、13b 送信波
14a、14b 反射波
15 入射光
16 反射光
21 発信回路
23a、23b 検波回路
24a、24b フィルタ回路
25a、25b 増幅回路
26a、26b A/D変換器
27 増幅回路
28 フィルタ回路
29 A/D変換器
30 血流速度センサ
31 バッファメモリ
32 バッファメモリ
33 演算処理装置
34 デジタル入力部
35 信号演算部
36 汎用演算部
37 主記憶部
38 ストレージ
39 入出力装置等
40 第1記憶領域
41 第2記憶領域
42 第3記憶領域
50 血流計測部
51 演算部
52 計測状態検知部
53 生体状態検知部
61 振幅
62 区分値
63 血液容量小の時間
71 生体(指先)
72 血管
81 接触状態の信号
82 非接触状態の信号
Claims (15)
- 測定対象である生体(人体)の内部における血液の流速を検出する血流計測部と、検出した計測データを演算処理する演算部と、計測データおよび計測データを演算処理した後の処理データを記憶する主記憶部と、第1の計測状態と第2の計測状態を検知し前記処理部を制御する計測状態検知部とを備え、
前記第1の計測状態において得た第1のデータから前記第2の計測状態において得た第2のデータを減算することにより新たなデータを算出して、生体内の血流速度を測定することを特徴とする血流速度測定装置。 - 測定対象である生体(人体)の内部における血液の流速を検出する血流計測部と、検出した計測データを演算処理する演算部と、計測データおよび計測データを演算処理した後の処理データを記憶する主記憶部と、第1の生体状態と第2の生体状態を検知し、前記処理部を制御する生体状態検知部とを備え、
前記第1の生体状態において得た第1のデータから前記第2の生体状態において得た第2のデータを減算することにより新たなデータを算出して、生体内の血流速度を測定することを特徴とする血流速度測定装置。 - 前記計測状態検知部は、測定対象である生体と前記血流計測部との接触状態を検知可能な圧力スイッチまたは圧力センサからなり、該圧力スイッチまたは圧力センサの信号から生体と血流計測部が接触した第1の測定状態と生体と血流速底部が接触しない第2の測定状態を認識し、この認識結果に基づいて前記演算部を制御することを特徴とする請求項1記載の血流速度測定装置。
- 前記生体状態検知部は、測定対象である生体の脈拍に伴う圧力変動を検知可能な脈波センサからなり、該脈波センサの信号から生体の圧力が上昇した第1の生体状態と生体の圧力が下降した第2の生体状態を認識し、この認識結果に基づいて前記演算部を制御することを特徴とする請求項2記載の血流速度測定装置。
- 前記生体状態検知部は、測定対象である生体の脈拍に伴う局所的な血液容量の変動を検出可能な血液容量検出手段からなり、血液容量が上昇した第1の生体状態と血液容量が下降した第2の生体状態を認識し、この認識結果に基づいて前記演算部を制御することを特徴とする請求項1記載の血流速度測定装置。
- 前記血液容量検出手段は、測定対象である生体内に透過する発光が可能な発光素子と該発光素子の発光が前記生体内の血液容量の変動で変調された光を検知することが可能な受光素子を組合わせた光センサであることを特徴とする請求項5記載の血流速度測定装置。
- 前記血流計測部は、測定対象である生体(人体)に超音波を照射し、生体内の血液に反射された超音波(反射波)を受信する超音波センサからなることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の血流速度測定装置。
- 複数の測定状態において測定対象である生体の内部の血流速度をそれぞれ検出する血流速度の測定方法であり、
前記複数の測定状態のうち第1の計測状態と第2の計測状態とを検知し、
前記第1の計測状態において第1のデータを取得する手順と、前記第2の計測状態において第2のデータを取得する手順と、第1のデータから第2のデータを減算することにより新たなデータを算出する手順とからなることを特徴とする血流速度の測定方法。 - 測定対象である生体(人体)の複数の状態において前記生体の内部の血流速度をそれぞれ検出する血流速度の測定方法であり、
前記生体の複数の状態のうち第1の生体状態と第2の生体状態を検知し、
前記第1の生体状態において第1のデータを取得する手順と、前記第2の生体状態において第2のデータを取得する手順と、第1のデータから第2のデータを減算することにより新たなデータを算出する手順とからなることを特徴とする血流速度の測定方法。 - 前記第1の計測状態とは、測定対象である前記生体と前記血流計測部とが接触している時の状態であり、また、前記第2の計測状態とは、前記生体と前記血流計測部とが接触していない時の状態であることを特徴とする請求項8記載の血流速度の測定方法。
- 前記第1の計測状態と前記第2の計測状態は、具備する圧力スイッチまたは圧力センサからの出力信号に基づいて検知することを特徴とする請求項10記載の血流速度の測定方法。
- 前記第1の生体状態とは、測定対象である前記生体の脈拍に伴う圧力(脈波)が上昇した時の状態であり、また、前記第2の測定状態とは、前記圧力(脈波)が下降した時の状態であることを特徴とする請求項9記載の血流速度の測定方法。
- 前記第1の生体状態とは、測定対象である生体の脈拍に伴う局所的な血液容量が上昇した時の状態であり、また、前記第2の測定状態とは、前記血液容量が下降した時の状態であることを特徴とする請求項9記載の血流速度の測定方法。
- 前記第1の生体状態と前記第2の生体状態は、測定対象である生体内に透過する発光が可能な発光素子と、該発光素子の発光が前記生体内の局所的な血液容量の変動で変調された光を検知することが可能な受光素子とを組合わせた光センサの信号に基づいて検知することを特徴とする請求項13記載の血流速度の測定方法。
- 前記第1のデータ及び前記第2のデータは、測定対象である生体(人体)に超音波を照射し、生体内の血液に反射された超音波(反射波)を受信する超音波センサから得られた信号をフーリエ変換処理により周波数分布(スペクトル)のデータに変換した周波数分布データであることを特徴とする請求項8〜13のいずれかに記載の血流速度の測定方法。
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