JP2012183214A - Blood vessel simulation sensor and pulse wave measuring apparatus - Google Patents

Blood vessel simulation sensor and pulse wave measuring apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a signal similar to pure pulse wave by removing motion noise components including the body motion influence applied to the subcutaneous tissue in measuring pulse wave.SOLUTION: The pulse wave measuring apparatus includes a pseudo lymph vessel in which a pseudo lymph fluid simulating the subcutaneous tissue is enclosed on the outer side of a pseudo blood vessel for measuring body motion components of blood. A light emitting element and a light receiving element are attached to hold the pseudo lymph vessel between the elements. The light emitted from the light emitting element and passing through the pseudo lymph vessel and pseudo blood vessel is received by the light receiving element. A signal thus receiving the light is included in a pulse wave measuring signal, and has a high interrelation with a motion component representing the body motion influence applied to the blood vessel and the subcutaneous tissue. By removing the motion component represented by the signal, the motion components including the body motion influence applied to the subcutaneous tissue are removed from the pulse wave measuring signal, so that a pure pulse wave component is obtained.

Description

本発明は、血管模擬センサー及び脈波計測装置に関する。   The present invention relates to a blood vessel simulation sensor and a pulse wave measurement device.

脈波を計測して、その波形から脈拍数を割り出す脈波計は、人の生体情報を得るための装置としてよく使われている。中には、腕時計を模した形状を有し、被験者の手に装着して利用するものがある。このような腕時計型の脈拍計は、被験者の脈波を長期間に亙ってモニタリングするのに好適である。しかし、腕時計型の脈拍計では、被験者が脈拍計を装着して歩行などの体動を行っている場合、測定結果には体動により生じたノイズ成分が混入してしまい、S/Nが低下する場合がある。この体動ノイズ成分を測定結果から除去し、純粋な脈波を得ることが脈波測定における重要な技術課題である。   A pulse wave meter that measures a pulse wave and calculates the pulse rate from the waveform is often used as a device for obtaining human biological information. Some have a shape imitating a wristwatch and are worn on the subject's hand. Such a watch-type pulse meter is suitable for monitoring a subject's pulse wave over a long period of time. However, in a wristwatch-type pulsometer, when a subject wears a pulsometer and performs body movement such as walking, noise components generated by the body movement are mixed in the measurement result, and the S / N decreases. There is a case. Removing this body motion noise component from the measurement result and obtaining a pure pulse wave is an important technical problem in pulse wave measurement.

特開2004−358271号公報JP 2004-358271 A

一般的には、動脈内の血液と比べ、静脈内の血液のほうが体動の影響を受けやすく、静脈血を計測した波形が体動成分に近いことが知られている。
静脈血を無侵襲方法で計測した結果は皮下組織を介した測定結果であり、そこから静脈血の純粋な動き成分が得にくい。そのため、体外に模擬静脈を設け、静脈血が受けた体動による影響をあたかも直接に計測するような方法が考えられた。
特許文献1では、光電脈波を計測すると共に、静脈血と同等の粘性を有する模擬血液を封入したチューブ管を設ける。そして、体動により生じた、模擬血液の流れの変化を光電信号として計測する。こうして得られた信号を、別途同時に測定した脈波信号内の血液の体動成分と見なし、脈波測定信号からこの成分を差し引くことで、純粋の脈波信号を得ようとしている。
しかし、皮下組織にはリンパ液等の液体が含んでおり、体動は血管内の血液のみならず、皮下組織内の液体の流れに対しても影響を及ぼしている。従来例の血管模擬センサーでは、この皮下組織に対する体動影響を考慮に入れていない。このため、模擬静脈血の動き成分を除去した結果には皮下組織内の液体が受けた体動ノイズがまだ含まれている。すなわち、動き成分を除去した結果はまだ純粋の脈波信号になっていない。
この方法では、体動時に計測した脈波信号の中で、体動ノイズ成分が支配的で、脈動成分が相対的に微弱である場合は脈波成分が得られにくい。不整脈の発症等をモニタリングするような目的(脈拍の時間間隔を1拍ごとに正確に測る必要がある)を達成することが困難である。
In general, it is known that blood in veins is more susceptible to body movement than blood in arteries, and the waveform obtained by measuring venous blood is close to the body movement component.
The result of measuring venous blood by a non-invasive method is a measurement result through a subcutaneous tissue, from which it is difficult to obtain a pure movement component of venous blood. For this reason, a method has been considered in which a simulated vein is provided outside the body, and the effect of venous blood on body movements is directly measured.
In patent document 1, while measuring a photoelectric pulse wave, the tube tube which enclosed the simulated blood which has the viscosity equivalent to a venous blood is provided. Then, the change in the flow of the simulated blood caused by the body movement is measured as a photoelectric signal. The signal thus obtained is regarded as a body motion component of blood in the pulse wave signal separately measured simultaneously, and a pure pulse wave signal is obtained by subtracting this component from the pulse wave measurement signal.
However, the subcutaneous tissue contains a liquid such as lymph, and the body movement affects not only the blood in the blood vessel but also the flow of the liquid in the subcutaneous tissue. The conventional blood vessel simulation sensor does not take into account the influence of body movement on the subcutaneous tissue. For this reason, the result of removing the movement component of the simulated venous blood still includes body movement noise received by the liquid in the subcutaneous tissue. That is, the result of removing the motion component is not yet a pure pulse wave signal.
In this method, the body motion noise component is dominant in the pulse wave signal measured during body motion, and it is difficult to obtain the pulse wave component when the pulsation component is relatively weak. It is difficult to achieve the purpose of monitoring the onset of arrhythmia and the like (necessary to accurately measure the time interval of each pulse).

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、脈波計測における、皮下組織が受けた体動影響を含めた動きノイズ成分を除去し、純粋な脈波により近い信号を得ることを少なくとも一つの解決課題とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and removes motion noise components including the influence of body movement received by a subcutaneous tissue in pulse wave measurement, and obtains a signal closer to a pure pulse wave. Is at least one solution.

上記課題を解決するために本発明は、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   In order to solve the above problems, the present invention can be realized as the following forms or application examples.

[適用例1]
本適用例に係る血管模擬センサーは、人体に装着して血液の挙動をシミュレートする血管模擬センサーであって、内部に擬似血液が充填された第ケーシングと、前記第1ケーシングの外側にあって、内部に擬似リンパ液体が充填された第2ケーシングと、前記第1ケーシング及び前記第2ケーシングを挟んで設けられた発光素子及び受光素子と、を有することを特徴とする。
[Application Example 1]
The blood vessel simulation sensor according to this application example is a blood vessel simulation sensor that is mounted on a human body and simulates the behavior of blood. The blood vessel simulation sensor has a first casing filled with pseudo blood inside and a first casing outside. The second casing is filled with a pseudo lymph liquid, and the light emitting element and the light receiving element are provided with the first casing and the second casing interposed therebetween.

本適用例によれば、内部に擬似血液が充填された第1ケーシングおよびその外側にあり、内部に擬似リンパ液体が充填された第2ケーシングを有するため、体動時において、これらのケーシングを挟んで設けられた発光素子及び受光素子で測定された信号には、体動によって擬似血液が生じた体動成分および、擬似リンパ液が生じた体動成分が含まれるとなる。これらの擬似生体液に対して測定した体動成分は、同時に別途測定された脈信号内の体動成分と高い相関関係にある。脈波測定信号から体動ノイズを除去する際に、これらの擬似生体液から得られた体動成分を用いることによって、皮下組織が受けた体動影響を含めた動き成分を除去し、純粋な脈波により近い信号を得ることが可能となる。   According to this application example, since the first casing is filled with the pseudo blood inside and the second casing is outside the pseudo casing and filled with the pseudo lymph liquid, the casing is sandwiched during body movement. The signals measured by the light emitting element and the light receiving element provided in the above include a body motion component in which simulated blood is generated by body motion and a body motion component in which simulated lymph is generated. The body motion component measured for these simulated biological fluids is highly correlated with the body motion component in the pulse signal measured separately at the same time. When removing body motion noise from the pulse wave measurement signal, the body motion component obtained from these simulated biological fluids is used to remove the motion component including the body motion effect received by the subcutaneous tissue. A signal closer to the pulse wave can be obtained.

[適用例2]上記適用例に記載の前記第2ケーシングは、両端が閉塞された筒状、または、メッシュ状を有することを特徴とする。   Application Example 2 The second casing described in the application example described above is characterized in that it has a cylindrical shape with both ends closed or a mesh shape.

本適用例によれば、第2ケーシングは、両端が閉塞された筒状、または、メッシュ状を有するため、体動時に擬似リンパ液が多方向に不規則に流れることができる。この形状は人体皮下組織中に多方向に伸長し分布しているリンパ管内にあるリンパ液が体動によってリンパ管内に流れるのを模擬することに好適である。中に充填される擬似リンパ液により、皮下組織が受けた体動影響を模擬することが可能となる。   According to this application example, the second casing has a cylindrical shape in which both ends are closed or a mesh shape, so that pseudo lymph fluid can flow irregularly in multiple directions during body movement. This shape is suitable for simulating that the lymph fluid in the lymph vessels extending and distributed in multiple directions in the human subcutaneous tissue flows into the lymph vessels due to body movement. The simulated lymph fluid filled therein can simulate the effect of body movement on the subcutaneous tissue.

[適用例3]上記適用例に記載の第2ケーシングは、透明性を有する樹脂で形成されることを特徴とする。   Application Example 3 The second casing described in the application example is formed of a resin having transparency.

本適用例によれば、第2ケーシングは透明性を有する樹脂で形成されるため、発光素子から発される光に対する、第2ケーシングによる減衰が最小限に留める。これによって、受光素子にて皮下組織がうけた体動影響を最大限に受け取ることが可能となる。   According to this application example, since the second casing is formed of a resin having transparency, attenuation by the second casing with respect to light emitted from the light emitting element is minimized. As a result, it is possible to receive the maximum body movement effect received by the subcutaneous tissue by the light receiving element.

[適用例4]本適用例に係る人体に装着して脈波を計測する脈波計は、脈波センサーを有し、脈波検出信号を出力する脈波検出部と、上記適用例のいずれかに記載された血管模擬センサーと、前記血管模擬センサーから出力された擬似体動成分を前記脈波検出信号から除去する体動除去部と、を備えたことを特徴とする。   Application Example 4 A pulse wave meter that is mounted on a human body and measures a pulse wave according to this application example has a pulse wave sensor and outputs a pulse wave detection signal, and any of the above application examples And a body motion removal unit that removes the pseudo body motion component output from the blood vessel simulation sensor from the pulse wave detection signal.

本適用例によれば、前記血管模擬センサーにより体動成分を計測され、体動信号として出力されると同時に、前記脈波センサーにより脈波も計測され、光電脈波信号として出力される。体動除去部により、血管模擬センサーの出力信号を信号処理方法で脈波センサーの出力信号から除去される。これによって、皮下組織がうけた体動影響を含めた体動成分を除去することが可能となる。   According to this application example, a body motion component is measured by the blood vessel simulation sensor and output as a body motion signal, and at the same time, a pulse wave is also measured by the pulse wave sensor and output as a photoelectric pulse wave signal. The body motion removal unit removes the output signal of the blood vessel simulation sensor from the output signal of the pulse wave sensor by a signal processing method. This makes it possible to remove body motion components including the body motion effect received by the subcutaneous tissue.

[適用例5]上記適用例に記載の前記脈波センサーは、前記血管模擬センサーの近傍に配置されることを特徴とする。   Application Example 5 The pulse wave sensor described in the application example is arranged in the vicinity of the blood vessel simulation sensor.

本適用例によれば、前記脈波センサーが、前記血管模擬センサーの近傍に配置されるため、体動による生じる影響は、前記脈波センサーの計測対象となる血管がもとより、前記血管模擬センサーも受けることになる。このため、前記脈波センサーが測定した脈波内の体動成分が、前記血管模擬センサーにより得られた体動信号と高い相関関係にある。したがって、前記血管模擬センサーから得られた信号により示される体動成分を脈波信号から差し引くことで、皮下組織が受けた体動影響を含めた動き成分を除去することが可能となる。   According to this application example, since the pulse wave sensor is arranged in the vicinity of the blood vessel simulation sensor, the influence caused by body movement is not only caused by the blood vessel to be measured by the pulse wave sensor, but also by the blood vessel simulation sensor. Will receive. For this reason, the body motion component in the pulse wave measured by the pulse wave sensor is highly correlated with the body motion signal obtained by the blood vessel simulation sensor. Therefore, by subtracting the body motion component indicated by the signal obtained from the blood vessel simulation sensor from the pulse wave signal, the motion component including the body motion effect received by the subcutaneous tissue can be removed.

本発明の脈波計測装置の一実施形態の外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of one Embodiment of the pulse-wave measuring apparatus of this invention. 脈波計測装置の断面を示す略図である。It is a schematic diagram showing a section of a pulse wave measuring device. 脈波計測装置に内蔵される血管模擬センサーの斜視図である。It is a perspective view of the blood vessel simulation sensor built in a pulse wave measuring device. 脈波計測装置の機能的構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structural example of a pulse wave measuring device.

実施形態を説明するに先立ち、本発明の動作原理を説明する。
身体のある部位の血管へ流入する血液によって生じる血管の容積変化を示す波形を脈波という。この脈波を検出するセンサーとして、発光素子から検出光を測定部位に照射し、その反射光または透過光を受光素子により検出する手法が従来から用いられてきた。この方法では、発光素子から発する光量を一定にして、受光素子側で受光した光量の変化で血管の容積変化として検出する。発光素子にはLED(Light Emitting Diode)を使用し、受光素子にはPD(Photo Diode)を使用するのが一般的である。
Prior to describing the embodiment, the operation principle of the present invention will be described.
A waveform showing a change in volume of a blood vessel caused by blood flowing into a blood vessel in a certain part of the body is called a pulse wave. As a sensor for detecting this pulse wave, a method has been conventionally used in which a measurement site is irradiated with detection light from a light emitting element and the reflected light or transmitted light is detected by a light receiving element. In this method, the amount of light emitted from the light emitting element is made constant, and the change in the amount of light received on the light receiving element side is detected as a change in blood vessel volume. In general, an LED (Light Emitting Diode) is used as the light emitting element, and a PD (Photo Diode) is used as the light receiving element.

この手法において、体動を伴わない安静時の脈波センサーの出力は、心筋の収縮により周期的に心臓から大動脈に押し出され、細動脈、そして毛細血管に流入する血液により形成される脈波成分が支配的であるが、体動がある時においては、脈波成分に加えて様々な体動成分も含まれている。この体動成分は、被測定者である人のさまざまな動き(運動、日常動作)に起因する生体内部の変化により生じるものであることが知られている。この生体内部の体動成分を無侵襲に検出する手法として、従来例のように、脈波を計測すると共に、血液と同等の粘性を有する模擬血液を封入したチューブ管を設けて、体動により生じた模擬血液の流れの変化を脈波計測と同様に計測し、そして、この模擬血液に対する測定結果を、体動成分を混入した脈波から信号処理方法を用いて差し引くことで、より純粋の脈波信号を取得する方法があった。   In this method, the output of the pulse wave sensor at rest without body movement is a pulse wave component formed by blood that is periodically pushed from the heart to the aorta by contraction of the myocardium and flows into arterioles and capillaries. However, when there is a body motion, various body motion components are included in addition to the pulse wave component. It is known that this body movement component is caused by changes in the living body caused by various movements (exercise, daily movement) of the person who is the subject. As a method for non-invasively detecting the body movement component inside the living body, as in the conventional example, while measuring the pulse wave and providing a tube tube filled with simulated blood having the same viscosity as blood, The change in the flow of the simulated blood is measured in the same way as the pulse wave measurement, and the measurement result for this simulated blood is subtracted from the pulse wave mixed with body motion components using a signal processing method. There was a method for acquiring a pulse wave signal.

次に本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態) (First embodiment)

図1は、本発明の一実施形態である脈波計測装置1の外観を示す図である。図2は、脈波計測装置1の断面を示す略図である。図1に示すように、脈波計測装置1は、腕時計を模した形状を有している。その表面には、長方形状の表示面を持った表示部12が設けられている。表示部12には、脈波計測装置1による測定結果である脈波形、または、脈波形を元に算出された脈拍間隔や脈拍数が表示される。脈波計測装置1の筐体の外周部にはボタンスイッチ11が設けられている。ボタンスイッチ11は、脈波の測定開始や測定終了、測定結果のリセットなどの各種指示の入力に用いられる。表示部12およびボタンスイッチ11は図4に示される装置内部にある電子回路に接続されている。   FIG. 1 is a diagram showing an appearance of a pulse wave measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section of the pulse wave measuring device 1. As shown in FIG. 1, the pulse wave measuring device 1 has a shape imitating a wristwatch. On the surface, a display unit 12 having a rectangular display surface is provided. The display unit 12 displays a pulse waveform that is a measurement result by the pulse wave measuring device 1, or a pulse interval and a pulse rate that are calculated based on the pulse waveform. A button switch 11 is provided on the outer periphery of the casing of the pulse wave measuring device 1. The button switch 11 is used to input various instructions such as pulse wave measurement start and measurement end, and measurement result reset. The display unit 12 and the button switch 11 are connected to an electronic circuit inside the apparatus shown in FIG.

図2の装置断面略図に示すように、脈波計測装置1と装着部位の腕とが接する面24には、測定光を腕に照射するLED23と、反射光を受光する受光素子となるPD22からなる脈波センサー20が取り付けられている。脈波センサー20のLED23は、供給される電流に応じた強度で、血液に吸収され易い波長の光(例えば、青色とする)を計測部位に向けて照射する。照射された光は、測定部位の表皮を透過してその奥の真皮の毛細血管に到達する。血管に到達した光の一部は、血管内を流れる血液により吸収される。また、血管に到達した光のうち血管内の血液により吸収されなかった光は、一部は測定部位を透過し、残りは皮下組織における散乱等を経た後に反射光としてPD22に到達する。PD22は、LED23の波長に合わせたフォトダイオードであり、反射光の強度に応じた大きさの電流が流れる。ここで、測定部位における血管は、心拍と同じ周期で膨張と収縮を繰り返している。そして、血管の膨張と収縮の周期と同じ周期で光の吸収量が増減し、これに合わせて反射光の強度も変化する。このため、PD22に流れる電流は、測定部位における血管の容積変化を示す成分をもったものとなる。また、血管模擬センサー21は装置内部の脈波センサー20の上部に取り付けられている。   As shown in the schematic cross-sectional view of the apparatus in FIG. 2, the surface 24 where the pulse wave measuring device 1 and the arm of the attachment site are in contact is provided with an LED 23 that irradiates the arm with measurement light and a PD 22 that receives the reflected light A pulse wave sensor 20 is attached. The LED 23 of the pulse wave sensor 20 irradiates light with a wavelength that is easily absorbed by blood (for example, blue) toward the measurement site with an intensity corresponding to the supplied current. The irradiated light passes through the epidermis at the measurement site and reaches the capillaries of the dermis behind it. Part of the light that reaches the blood vessel is absorbed by the blood flowing in the blood vessel. Further, of the light that has reached the blood vessel, a part of the light that has not been absorbed by the blood in the blood vessel passes through the measurement site, and the rest passes through the measurement in the subcutaneous tissue and then reaches the PD 22 as reflected light. The PD 22 is a photodiode matched to the wavelength of the LED 23, and a current having a magnitude corresponding to the intensity of the reflected light flows. Here, the blood vessel at the measurement site repeats expansion and contraction in the same cycle as the heartbeat. Then, the amount of light absorption increases and decreases in the same cycle as the blood vessel expansion and contraction, and the intensity of the reflected light also changes accordingly. For this reason, the current flowing through the PD 22 has a component indicating a change in the volume of the blood vessel at the measurement site. The blood vessel simulation sensor 21 is attached to the upper part of the pulse wave sensor 20 inside the apparatus.

図3は、脈波計測装置1に内蔵される血管模擬センサー21の斜視図である。血管模擬センサー21は、擬似血管30となる両端が閉塞された筒状のチューブ管を有する。擬似血管30の内部には、血液と同等の粘性及び色を有する液体である擬似血液34が封入されている。擬似血管30の外側に、透明性を有する樹脂で形成され、閉塞されたメッシュ状の擬似リンパ管31を有する。擬似リンパ管31の内部には、図示されていない擬似リンパ液が封入されている。擬似リンパ液は、リンパ液と同等の粘性及び色を有する液体である。擬似リンパ管31の外側に、擬似リンパ管31を挟むように発光素子となるLED32と受光素子となるPD33が取り付けられている。   FIG. 3 is a perspective view of the blood vessel simulation sensor 21 built in the pulse wave measuring device 1. The blood vessel simulation sensor 21 has a tubular tube tube whose both ends that become the pseudo blood vessel 30 are closed. In the pseudo blood vessel 30, pseudo blood 34, which is a liquid having a viscosity and color equivalent to blood, is enclosed. The pseudo blood vessel 30 has a mesh-like pseudo lymphatic vessel 31 formed of a transparent resin and closed. A pseudo lymph fluid (not shown) is sealed inside the pseudo lymph vessel 31. The simulated lymph fluid is a fluid having the same viscosity and color as the lymph fluid. An LED 32 serving as a light emitting element and a PD 33 serving as a light receiving element are attached to the outside of the pseudo lymph duct 31 so as to sandwich the pseudo lymph duct 31.

血管模擬センサー21のLED32は、脈波センサー20のPD22と同じ波長の光を一定の発光強度で擬似リンパ管31及びその奥にある擬似血管30に向けて照射する。照射された光は、一部は擬似血管30内に擬似血液に吸収されるが、一部は擬似リンパ管31及び擬似血管30を透過して、PD33に到達する。PD33は、LED32の波長に合わせたフォトダイオードであり、透過光の強度に応じた大きさの電流が流れる。安静時においては、擬似血管30内の擬似血液34及び、擬似リンパ管31内の擬似リンパ液には波動がなく、透過光の光路上における擬似血液と擬似リンパ液の厚みも変化がないため、PD33が受光した光の強度は一定である。一方、体動している時に、その動きを受けて擬似血液34が擬似血管30内に、擬似リンパ液が擬似リンパ管31内に、それぞれ波打つように管内に流れる。これらの波は透過光の光路上における擬似血液34と擬似リンパ液の厚みを変化させるため、PD33が受光した光の強度が変化する。波のピークが透過光の光路にあるときは、擬似血管または擬似リンパ液に吸収される照射光が多くなり、PD33に到達する透過光の強度が低くなる。一方、波の谷が透過光の光路にあるときは、逆に 擬似血管または擬似リンパ液に吸収される照射光が少なくなり、PD33に到達する透過光の強度が高くなる。この透過光の強度変化に応じて起きたPD33に流れる電流の変化は、動きによって引き起こした擬似血液34の波動と擬似リンパ液の波動とを足し合わせた動きを表すものとなる。この動きを示すものは、体動時に脈波センサー20が計測した脈波内に含まれる血管及び皮下組織の体動成分に極めて近く、高い相関関係にあると考えられている。   The LED 32 of the blood vessel simulation sensor 21 irradiates light having the same wavelength as the PD 22 of the pulse wave sensor 20 toward the pseudo lymphatic vessel 31 and the pseudo blood vessel 30 in the back thereof with a constant light emission intensity. A part of the irradiated light is absorbed by the pseudo blood in the pseudo blood vessel 30, but a part of the light passes through the pseudo lymph vessel 31 and the pseudo blood vessel 30 and reaches the PD 33. The PD 33 is a photodiode matched to the wavelength of the LED 32, and a current having a magnitude corresponding to the intensity of transmitted light flows. At rest, the pseudo blood 34 in the pseudo blood vessel 30 and the pseudo lymph fluid in the pseudo lymph vessel 31 have no wave and the thickness of the pseudo blood and the pseudo lymph fluid in the optical path of the transmitted light does not change. The intensity of the received light is constant. On the other hand, when the body is moving, the pseudo blood 34 flows into the pseudo blood vessel 30 and the pseudo lymph fluid flows into the pseudo lymph vessel 31 in response to the movement. Since these waves change the thickness of the pseudo blood 34 and the pseudo lymph fluid on the optical path of the transmitted light, the intensity of the light received by the PD 33 changes. When the peak of the wave is in the optical path of the transmitted light, the irradiation light absorbed by the pseudo blood vessel or the pseudo lymph fluid increases, and the intensity of the transmitted light reaching the PD 33 decreases. On the other hand, when the wave valley is in the optical path of the transmitted light, the irradiation light absorbed by the pseudo blood vessel or the pseudo lymph is reduced, and the intensity of the transmitted light reaching the PD 33 is increased. The change in the current flowing through the PD 33 that occurs in response to the change in the intensity of the transmitted light represents the movement of the simulated blood 34 and the simulated lymph fluid that are caused by the movement. What shows this movement is considered to be very close to the body motion component of the blood vessel and subcutaneous tissue contained in the pulse wave measured by the pulse wave sensor 20 during body motion and to have a high correlation.

図4は本実施形態の機能的構成例を示すブロック図である。図4に示すように、脈波計測装置1には、血管模擬センサー21からの出力信号を増幅する体動信号増幅回路40と、脈波センサーからの出力信号を増幅する脈波信号増幅回路41と、A/D変換回路42と、MPU43と、RAM44と、ROM45と、表示部12と、を備えている。   FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration example of the present embodiment. As shown in FIG. 4, the pulse wave measuring device 1 includes a body motion signal amplification circuit 40 that amplifies an output signal from the blood vessel simulation sensor 21 and a pulse wave signal amplification circuit 41 that amplifies the output signal from the pulse wave sensor. An A / D conversion circuit 42, an MPU 43, a RAM 44, a ROM 45, and a display unit 12.

体動信号増幅回路40は、血管模擬センサー21から出力される電流信号を電圧信号に変換して、さらに所定増幅率で増幅して、増幅体動信号MAとしてA/D変換回路42に出力する。
脈波信号増幅回路41は、脈波センサーから出力される脈波電流信号を電圧信号に変換して、さらに所定増幅率で増幅して、増幅脈波信号PAとしてA/D変換回路42に出力する。
A/D変換回路42は、入力された増幅体動信号MA及び増幅脈波信号PAをそれぞれ個別にアナログ/デジタル変換して、体動検出信号MS及び脈波検出信号PSとしてMPU43へ出力する。
MPU43は、入力された体動検出信号MS及び脈波検出信号PSをRAM44に格納するとともに、ROM45に格納されたプログラムに基づいて、まず、脈波検出信号PSに対し体動成分除去処理を行い、純粋の脈波信号Pを求める。
体動成分除去処理は、脈波検出信号PSを学習信号とし、体動検出信号MSを入力信号とするnLMS(normalized Least Mean Square)アルゴリズムなどの周知の適応ノイズ除去アルゴリズムを用いて、脈波検出信号PS内の体動成分を差し引く。その結果は、体動成分が除去された、純粋な脈波信号Pとなる。
The body motion signal amplification circuit 40 converts the current signal output from the blood vessel simulation sensor 21 into a voltage signal, further amplifies the signal with a predetermined amplification factor, and outputs the amplified body motion signal MA to the A / D conversion circuit 42. .
The pulse wave signal amplifier circuit 41 converts the pulse wave current signal output from the pulse wave sensor into a voltage signal, further amplifies it with a predetermined amplification factor, and outputs it as an amplified pulse wave signal PA to the A / D converter circuit 42. To do.
The A / D conversion circuit 42 individually performs analog / digital conversion on the input amplified body motion signal MA and amplified pulse wave signal PA, and outputs them to the MPU 43 as a body motion detection signal MS and a pulse wave detection signal PS.
The MPU 43 stores the input body motion detection signal MS and pulse wave detection signal PS in the RAM 44, and first performs body motion component removal processing on the pulse wave detection signal PS based on the program stored in the ROM 45. Then, a pure pulse wave signal P is obtained.
Body motion component removal processing uses a known adaptive noise removal algorithm such as an nLMS (normalized least mean square) algorithm using the pulse wave detection signal PS as a learning signal and the body motion detection signal MS as an input signal. The body motion component in the signal PS is subtracted. The result is a pure pulse wave signal P with the body motion component removed.

次に、被測定者が入力した表示要求に応じた脈波の属性(脈拍間隔の長さや脈拍数等)を算出し、表示部12に出力し、表示させる。被測定者が入力した表示要求が脈拍間隔なら、プログラムは脈波信号Pに対し、時系列に沿って脈波ピーク検出を行い、ピークとその1つ前のピークとの間の時間差を算出して表示する。また、脈拍数表示が要求されるならば、所定時間内(例えば1分前から現在まで)の脈波ピークの個数をカウントし、表示部12に出力して表示する、あるいは、脈波信号Pに対し、FFT演算を行い、脈波の周波数成分のうち、パワーが一番強い周波数を脈拍頻度と見なし、それを所定時間内の脈拍数に換算して、表示部12にて表示する。   Next, the pulse wave attributes (pulse interval length, pulse rate, etc.) corresponding to the display request input by the measurement subject are calculated and output to the display unit 12 for display. If the display request input by the person being measured is a pulse interval, the program detects the pulse wave peak in time series for the pulse wave signal P, and calculates the time difference between the peak and the previous peak. To display. If pulse rate display is required, the number of pulse wave peaks within a predetermined time (for example, from one minute before to the present) is counted and output and displayed on the display unit 12 or the pulse wave signal P On the other hand, the FFT calculation is performed, and the frequency having the strongest power among the frequency components of the pulse wave is regarded as the pulse frequency, which is converted into the pulse rate within a predetermined time and displayed on the display unit 12.

(実施形態の変形)
以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施形態に以下に述べる変形を加えても勿論良い。
(1)上記実施形態では、脈波センサー20及び血管模擬センサー21の発光色は青色であったが、この発光色を緑やその他の色にしてもよい。
(2)上記実施形態では、擬似リンパ管がメッシュであったが、この擬似リンパ管を擬似血管の外側を覆う閉塞された筒状であってもよい。
(3)上記実施形態では、血管模擬センサーは脈波センサーの上部に取り付けられているが、この上部以外の脈波センサーの近傍位置に血管模擬センサーが取り付けられてもよい。
(4)上述した実施形態では、脈波計測装置1に脈波センサーと血管模擬センサーから出力された信号を処理する機能等が内蔵されているが、信号処理や脈波属性算出や表示等の機能を携帯電話等の外部機器に設け、脈波計測装置1は、脈波センサーと血管模擬センサー及び外部機器と通信する無線通信部だけで構成してもよい。この場合、信号処理や脈波属性算出や表示等の機能は、外部機器の有するCPU、表示機能を利用できるため、計測の低コスト化が可能となる。
(Modification of embodiment)
Although the embodiment of the present invention has been described above, it is needless to say that the following modifications may be added to this embodiment.
(1) In the above embodiment, the emission color of the pulse wave sensor 20 and the blood vessel simulation sensor 21 is blue, but the emission color may be green or other colors.
(2) In the above-described embodiment, the pseudo lymphatic vessel is a mesh, but the pseudo lymphatic vessel may be a closed cylinder covering the outside of the pseudo blood vessel.
(3) In the above embodiment, the blood vessel simulation sensor is attached to the upper part of the pulse wave sensor, but the blood vessel simulation sensor may be attached to a position near the pulse wave sensor other than the upper part.
(4) In the above-described embodiment, the pulse wave measuring device 1 has a built-in function for processing signals output from the pulse wave sensor and the blood vessel simulation sensor. The function may be provided in an external device such as a mobile phone, and the pulse wave measuring device 1 may be configured by only a pulse wave sensor, a blood vessel simulation sensor, and a wireless communication unit that communicates with the external device. In this case, since functions such as signal processing, pulse wave attribute calculation, and display can use the CPU and display function of the external device, measurement costs can be reduced.

1…脈波計測装置、11…ボタンスイッチ、12…表示部,13…リストバンド、20…脈波センサー、21…血管模擬センサー、22…脈波センサーの受光素子、23…脈波センサーの発光素子、30…擬似血管、31…擬似リンパ管、32…血管模擬センサーの発光素子、33…血管模擬センサーの受光素子、40…体動信号増幅回路、41…脈波信号増幅回路、42…A/D変換回路、43…MPU、44…RAM、45…ROM。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pulse wave measuring device, 11 ... Button switch, 12 ... Display part, 13 ... Wristband, 20 ... Pulse wave sensor, 21 ... Blood vessel simulation sensor, 22 ... Light receiving element of pulse wave sensor, 23 ... Light emission of pulse wave sensor Element 30 ... Pseudo blood vessel 31 ... Pseudo lymphatic vessel 32 ... Light emitting element of blood vessel simulation sensor 33 ... Light receiving element of blood vessel simulation sensor 40 ... Body motion signal amplification circuit 41 ... Pulse wave signal amplification circuit 42 ... A / D conversion circuit, 43 ... MPU, 44 ... RAM, 45 ... ROM.

Claims (5)

人体に装着して静脈血の挙動をシミュレートする血管模擬センサーであって、
内部に擬似血液が充填された第1ケーシングと、
前記第1ケーシングの外側に有って、内部に擬似リンパ液体が充填された第2ケーシングと、
前記第1ケーシング及び前記第2ケーシングを挟んで設けられた発光素子及び受光素子と、
を有することを特徴とする血管模擬センサー。
A blood vessel simulation sensor that is attached to the human body and simulates the behavior of venous blood,
A first casing filled with pseudo blood inside;
A second casing outside the first casing and filled with a pseudo-lymph liquid;
A light emitting element and a light receiving element provided across the first casing and the second casing;
A blood vessel simulation sensor characterized by comprising:
請求項1記載の血管模擬センサーにおいて、
前記第2ケーシングは、両端が閉塞された筒状、または、メッシュ状を有することを特徴とする血管模擬センサー。
The blood vessel simulation sensor according to claim 1, wherein
The blood vessel simulation sensor, wherein the second casing has a cylindrical shape in which both ends are closed or a mesh shape.
請求項1記載の血管模擬センサーにおいて、
前記第2ケーシングは、透明性を有する樹脂で形成されることを特徴とする血管模擬センサー。
The blood vessel simulation sensor according to claim 1, wherein
The blood vessel simulation sensor, wherein the second casing is formed of a resin having transparency.
人体に装着して脈波を計測する脈波計において、
脈波センサーを有し、脈波信号を出力する脈波検出部と、
請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の血管模擬センサーと、
前記血管模擬センサーからの出力信号を前記脈波検出信号から除去する体動除去部と、
を備えたことを特徴とする脈波計。
In the plethysmograph that is worn on the human body and measures the pulse wave
A pulse wave detector having a pulse wave sensor and outputting a pulse wave signal;
The blood vessel simulation sensor according to any one of claims 1 to 3,
A body motion removal unit that removes an output signal from the blood vessel simulation sensor from the pulse wave detection signal;
A pulse wave meter characterized by comprising:
請求項4記載の脈波計において、
前記血管模擬センサーは、前記脈波センサーの近傍に配置されることを特徴とする脈波計。
The pulse wave meter according to claim 4, wherein
The pulse wave meter, wherein the blood vessel simulation sensor is disposed in the vicinity of the pulse wave sensor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113729669A (en) * 2021-10-14 2021-12-03 湖南可孚芯驰医疗科技有限公司 PPG pulse wave simulator

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