JP2018068556A - Intrathoracic pressure estimation device - Google Patents

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酒井 一泰
Kazuyasu Sakai
一泰 酒井
理江 大崎
Rie Osaki
理江 大崎
慎也 黒澤
Shinya Kurosawa
慎也 黒澤
小林 充幸
Mitsuyuki Kobayashi
充幸 小林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve reliability of measurements of intrathoracic pressure with respect to bloodstream disturbance not caused by a body movement such as tension, stress, cool-temperature environment or the like.SOLUTION: An intrathoracic pressure estimation device is constructed to estimate intrathoracic pressure on the basis of a pulse wave signal observed from a subject. The intrathoracic pressure estimation device analyzes multiple types of pulse wave signals observed from the subject and then derives each specific feature quantity for the pulse wave signals. The intrathoracic pressure estimation device determines reliability of an estimation result of the intrathoracic pressure on the basis of the feature quantity obtained by analyzing the pulse wave signals. The intrathoracic pressure estimation device differentiates handling of output of the estimation result of the intrathoracic pressure, in accordance with the determined reliability.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、被験者から観測された脈波信号から胸腔内圧を推定する胸腔内圧推定装置に関する。   The present invention relates to an intrathoracic pressure estimation device that estimates intrathoracic pressure from a pulse wave signal observed from a subject.

呼吸に伴う胸腔内圧の変化量は、呼吸器疾患の診断や肺機能の評価に有効な指標となる。かつて、胸腔内圧の測定は、被験者の食道内にバルーンカテーテルを挿入する等、被験者に大変な負担がかかるものであったため、容易ではなかった。しかしながら、近年、非侵襲的な手段により被験者に苦痛を与えることなく、胸腔内圧を測定する方法が提案されている。例えば、特許文献1には、被験者の手足等に装着される脈波センサにより計測された脈波信号から胸腔内圧を推定する技術が記載されている。   The amount of change in intrathoracic pressure associated with respiration is an effective index for diagnosis of respiratory diseases and evaluation of lung function. In the past, measurement of intrathoracic pressure has not been easy because it has been a heavy burden on the subject, such as inserting a balloon catheter into the subject's esophagus. However, in recent years, methods have been proposed for measuring intrathoracic pressure without causing pain to the subject by noninvasive means. For example, Patent Document 1 describes a technique for estimating intrathoracic pressure from a pulse wave signal measured by a pulse wave sensor attached to a subject's limb or the like.

特開2002−355227号公報JP 2002-355227 A

特許文献1に記載のような胸腔内圧の推定方法では、被験者の手足等の末梢部における血流変化量を脈波信号として取得する。しかしながら、呼吸活動以外の要因で末梢部にて血流の乱れが生じた場合、脈波から推定される胸腔内圧の精度が低下するおそれがある。血流に乱れが生じる要因としては、例えば、体や四肢、指先等の動きといった体動によるものがある。また、体動が伴わなくても、緊張や、ストレス状態、冷温環境等によっても血管や筋が収縮し、血流に乱れが生じる要因となる。特許文献1に記載の技術は、検出された体動を考慮して胸腔内圧の補正を行うように構成されているが、体動を伴わない血流の乱れについては考慮されていない。   In the method for estimating intrathoracic pressure as described in Patent Document 1, a blood flow change amount in a peripheral part such as a limb of a subject is acquired as a pulse wave signal. However, when blood flow disturbance occurs in the peripheral region due to factors other than respiratory activity, the accuracy of intrathoracic pressure estimated from the pulse wave may be reduced. Factors that cause disturbance in blood flow include, for example, body movement such as movement of the body, limbs, fingertips, and the like. Even if body movement is not accompanied, blood vessels and muscles contract due to tension, a stress state, a cold / warm environment, and the like, causing a disturbance in blood flow. The technique described in Patent Document 1 is configured to correct the intrathoracic pressure in consideration of the detected body movement, but does not consider the disturbance of blood flow without body movement.

本開示は、上述の問題を解決するためになされたものである。本開示は、体動に因るものだけでなく、緊張やストレス、冷温環境等の体動に因らない血流の乱れに対して、胸腔内圧の測定結果の信頼性を向上させるための技術を提供する。   The present disclosure has been made to solve the above-described problems. The present disclosure is a technique for improving the reliability of the measurement result of intrathoracic pressure not only due to body movement but also to blood flow disturbances not caused by body movement such as tension, stress, and cold environment. I will provide a.

本開示の一態様に係る胸腔内圧推定装置は、被験者から観測された脈波信号に基づいて胸腔内圧を推定するように構成されている。この胸腔内圧推定装置は、解析部(12,S200)と、判定部(13,S202)と、制御部(3,S204〜S208)とを備える。なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。   An intrathoracic pressure estimation device according to an aspect of the present disclosure is configured to estimate an intrathoracic pressure based on a pulse wave signal observed from a subject. This intrathoracic pressure estimation apparatus includes an analysis unit (12, S200), a determination unit (13, S202), and a control unit (3, S204 to S208). Note that the reference numerals in parentheses described in this column and in the claims indicate the correspondence with the specific means described in the embodiment described later as one aspect, and the technical scope of the present disclosure It is not limited.

解析部は、脈波信号を解析して、当該脈波信号に関する特定の特徴量を導出するように構成されている。判定部は、解析部により取得された特徴量に基づいて、胸腔内圧の推定結果の信頼性を判定するように構成されている。制御部は、判定部により判定された信頼性に応じて、胸腔内圧の推定結果の出力に関する扱いを区別するように構成されている。   The analysis unit is configured to analyze the pulse wave signal and derive a specific feature amount related to the pulse wave signal. The determination unit is configured to determine the reliability of the estimation result of the intrathoracic pressure based on the feature amount acquired by the analysis unit. The control unit is configured to distinguish the handling of the output of the estimation result of the intrathoracic pressure according to the reliability determined by the determination unit.

本開示によれば、脈波信号から特定される特徴量に基づいて、胸腔内圧の推定結果の信頼性を評価することができる。脈波信号には、体動や、緊張、ストレス、冷温環境等の様々な要因によって生じる血流の乱れが反映され得る。したがって、脈波信号の特徴量に基づいて胸腔内圧の推定結果の信頼性を評価することで、体動に因るものだけでなく、緊張やストレス、冷温環境等の体動に因らない血流の乱れに対して、胸腔内圧の測定結果の信頼性を向上させることができる。   According to the present disclosure, the reliability of the estimation result of the intrathoracic pressure can be evaluated based on the feature amount specified from the pulse wave signal. The pulse wave signal can reflect the disturbance of blood flow caused by various factors such as body movement, tension, stress, and cold environment. Therefore, by evaluating the reliability of the estimation result of intrathoracic pressure based on the feature quantity of the pulse wave signal, blood that does not depend on body movements such as tension, stress, and cold environment as well as body movements is evaluated. The reliability of the measurement result of the intrathoracic pressure can be improved against the disturbance of the flow.

第1実施形態の胸腔内圧推定システムの概要を表すブロック図。The block diagram showing the outline | summary of the intrathoracic pressure estimation system of 1st Embodiment. 脈波センサの概要を表す説明図。Explanatory drawing showing the outline | summary of a pulse wave sensor. 第1実施形態における胸腔内圧推定装置3の動作の概要を表す説明図。Explanatory drawing showing the outline | summary of operation | movement of the intrathoracic pressure estimation apparatus 3 in 1st Embodiment. データ取得処理の手順を表すフローチャート。The flowchart showing the procedure of a data acquisition process. メイン処理の手順を表すフローチャート。The flowchart showing the procedure of the main process. 解析処理の手順を表すフローチャート。The flowchart showing the procedure of an analysis process. 胸腔内圧の推定方法を表す説明図。Explanatory drawing showing the estimation method of the intrathoracic pressure. 信頼性判定処理の手順を表すフローチャート。The flowchart showing the procedure of reliability determination processing. 第2実施形態の胸腔内圧推定システムの概要を表すブロック図。The block diagram showing the outline | summary of the intrathoracic pressure estimation system of 2nd Embodiment. 第2実施形態における胸腔内圧推定装置3の動作の概要を表す説明図。Explanatory drawing showing the outline | summary of operation | movement of the intrathoracic pressure estimation apparatus 3 in 2nd Embodiment.

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本開示は下記の実施形態に限定されるものではなく様々な態様にて実施することが可能である。
《第1実施形態》
[胸腔内圧推定システムの構成の説明]
第1実施形態の胸腔内圧推定システム1Aの構成について、図1を参照しながら説明する。この胸腔内圧推定システム1Aは、被験者の末梢部から観測された脈波信号に基づいて胸腔内圧を推定し、その推定結果を報知するように構成されたシステムである。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In addition, this indication is not limited to the following embodiment, It is possible to implement in various aspects.
<< First Embodiment >>
[Description of configuration of intrathoracic pressure estimation system]
The configuration of the intrathoracic pressure estimation system 1A of the first embodiment will be described with reference to FIG. This intrathoracic pressure estimation system 1A is a system configured to estimate an intrathoracic pressure based on a pulse wave signal observed from a peripheral part of a subject and to notify the estimation result.

図1に例示されるとおり、胸腔内圧推定システム1Aは、胸腔内圧推定装置3と、この胸腔内圧推定装置3に接続される各部を含んで構成されている。胸腔内圧推定装置3には、脈波センサ2、及び報知装置4が接続される。   As illustrated in FIG. 1, the intrathoracic pressure estimation system 1 </ b> A includes an intrathoracic pressure estimation device 3 and each unit connected to the intrathoracic pressure estimation device 3. A pulse wave sensor 2 and a notification device 4 are connected to the intrathoracic pressure estimation device 3.

脈波センサ2は、例えば、被験者の指先等の末梢部に取付けて用いられ、周知の光電脈波法により脈波信号を検出する光電式脈波センサである。脈波センサ2の具体的な構成について、図2を参照しながら説明する。図2に例示されるとおり、脈波センサ2は、被験者の指に装着される筐体21と、筐体21内に設けられた発光素子22,23及び受光素子24とを備える。   The pulse wave sensor 2 is, for example, a photoelectric pulse wave sensor that is used by being attached to a peripheral part such as a fingertip of a subject and detects a pulse wave signal by a known photoelectric pulse wave method. A specific configuration of the pulse wave sensor 2 will be described with reference to FIG. As illustrated in FIG. 2, the pulse wave sensor 2 includes a casing 21 that is worn on the subject's finger, and light emitting elements 22 and 23 and a light receiving element 24 that are provided in the casing 21.

各発光素子22,23は、それぞれ波長の異なる光を照射する周知の発光素子(例えば、発光ダイオード:LED)である。受光素子24は、各発光素子22,23から照射され被験者の指の中を通ってきた光を受光し、その光の強度を検出するセンサ(例えば、フォトダイオード:PD)である。   Each light emitting element 22 and 23 is a well-known light emitting element (for example, light emitting diode: LED) which irradiates the light from which a wavelength differs, respectively. The light receiving element 24 is a sensor (for example, a photodiode: PD) that receives the light emitted from each of the light emitting elements 22 and 23 and passes through the finger of the subject and detects the intensity of the light.

発光素子22は、例えば、生体への透過深度が比較的大きい、波長900nm前後の近赤外光を照射する周知の赤外線LEDが用いられる。発光素子22は、筐体21が装着された指を挟んで受光素子24と対向する位置に配置される。すなわち、発光素子22及び受光素子24は、発光素子22から照射され、被験者の指を透過した透過光を検出して脈波を検出する透過型の光電式脈波センサを形成している。   As the light emitting element 22, for example, a known infrared LED that irradiates near infrared light having a wavelength of about 900 nm and having a relatively large depth of penetration into a living body is used. The light emitting element 22 is disposed at a position facing the light receiving element 24 with the finger on which the housing 21 is attached being sandwiched. That is, the light emitting element 22 and the light receiving element 24 form a transmission type photoelectric pulse wave sensor that detects a pulse wave by detecting transmitted light that is irradiated from the light emitting element 22 and transmitted through the finger of the subject.

発光素子22から照射された近赤外光は、指の中を透過して受光素子24に入射する。その過程において、発光素子22から照射された光一部は、指の中を通る毛細血管を流れる血液に吸収され、残りの光は散乱を繰返し、その一部が受光素子24に入射する。このとき、血液の脈動により毛細血管の血流量が波動的に変化するので、血液に吸収される光の量も波動的に変化し、受光素子24で検出される受光量が変化する。受光素子24は、発光素子22からの受光量に応じた電圧信号を、センサ出力として胸腔内圧推定装置3に出力する。   Near-infrared light emitted from the light emitting element 22 passes through the finger and enters the light receiving element 24. In the process, a part of the light emitted from the light emitting element 22 is absorbed by blood flowing through the capillary through the finger, and the remaining light repeatedly scatters, and a part of the light enters the light receiving element 24. At this time, since the blood flow volume of the capillary vessel changes in a wave manner due to the pulsation of blood, the amount of light absorbed in the blood also changes in a wave manner, and the received light amount detected by the light receiving element 24 changes. The light receiving element 24 outputs a voltage signal corresponding to the amount of light received from the light emitting element 22 to the intrathoracic pressure estimating device 3 as a sensor output.

発光素子23は、発光素子22の近赤外光よりも波長が短く生体への透過深度が比較的小さい、波長520nm前後の緑色光を照射する周知の緑色LEDが用いられる。発光素子23は、受光素子24と同一面に配置される。すなわち、発光素子23及び受光素子24は、発光素子23から照射され、被験者の指の内部で反射された反射光を検出して脈波を検出する反射型の光電式脈波センサを形成している。   As the light emitting element 23, a known green LED that irradiates green light having a wavelength of around 520 nm, which has a shorter wavelength than the near infrared light of the light emitting element 22 and a relatively small depth of penetration to a living body, is used. The light emitting element 23 is disposed on the same plane as the light receiving element 24. That is, the light emitting element 23 and the light receiving element 24 form a reflective photoelectric pulse wave sensor that detects a pulse wave by detecting reflected light that is irradiated from the light emitting element 23 and reflected inside the finger of the subject. Yes.

発光素子23から照射された緑色光は、指の中で反射されて受光素子24に入射する。その過程において、発光素子23から照射された光の一部は、指の中を通る毛細血管を流れる血液に吸収される。また、残りの光の一部は、生体内で反射及び散乱して受光素子24に入射する。このとき、血液の脈動により毛細血管の血流量が波動的に変化するので、血液に吸収される光の量も波動的に変化し、受光素子24で検出される受光量が変化する。受光素子24は、発光素子23からの受光量に応じた電圧信号を、センサ出力として胸腔内圧推定装置3に出力する。   The green light emitted from the light emitting element 23 is reflected in the finger and enters the light receiving element 24. In the process, a part of the light emitted from the light emitting element 23 is absorbed by the blood flowing through the capillaries passing through the finger. A part of the remaining light is reflected and scattered in the living body and enters the light receiving element 24. At this time, since the blood flow volume of the capillary vessel changes in a wave manner due to the pulsation of blood, the amount of light absorbed in the blood also changes in a wave manner, and the received light amount detected by the light receiving element 24 changes. The light receiving element 24 outputs a voltage signal corresponding to the amount of light received from the light emitting element 23 to the intrathoracic pressure estimating device 3 as a sensor output.

上述したとおり、脈波センサ2は、長波長の近赤外光を用いる透過型と、短波長の緑色光を用いる反射型の2種類の検出方法により、脈波信号を検出できるように構成されている。具体的には、各発光素子22,23から交互に繰返しパルス光を照射し、受光素子24においてそれぞれの受光量をセンサ出力として出力することで、同時期に2種類の検出方法により検出された脈波信号を得ることができる。   As described above, the pulse wave sensor 2 is configured to detect a pulse wave signal by two types of detection methods, a transmission type using long-wavelength near-infrared light and a reflection type using short-wavelength green light. ing. Specifically, by repeatedly irradiating pulsed light from each of the light emitting elements 22 and 23 and outputting each received light amount as a sensor output in the light receiving element 24, it was detected by two types of detection methods at the same time. A pulse wave signal can be obtained.

図1のブロック図の説明に戻る。胸腔内圧推定装置3は、図示しないCPU、RAM、ROM、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、入出力インタフェース等を中心に構成された情報処理装置である。胸腔内圧推定装置3は、脈波センサ2からの脈波信号に基づいて、胸腔内圧の推定や報知装置4の制御を行うものである。胸腔内圧推定装置3は、例えば、コンピュータシステムとしての機能が集約されたマイクロコントローラ等により具現化される。胸腔内圧推定装置3の機能は、CPUがROMや半導体メモリ等の非遷移的実体的記憶媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。なお、胸腔内圧推定装置3を構成するマイクロコントローラの数は1つでも複数でもよい。   Returning to the description of the block diagram of FIG. The intrathoracic pressure estimation device 3 is an information processing device mainly configured by a CPU, RAM, ROM, semiconductor memory such as a flash memory (not shown), an input / output interface, and the like. The intrathoracic pressure estimation device 3 performs estimation of intrathoracic pressure and control of the notification device 4 based on the pulse wave signal from the pulse wave sensor 2. The intrathoracic pressure estimation device 3 is realized by, for example, a microcontroller or the like in which functions as a computer system are integrated. The function of the intrathoracic pressure estimation device 3 is realized by the CPU executing a program stored in a non-transitional physical storage medium such as a ROM or a semiconductor memory. Note that the number of microcontrollers constituting the intrathoracic pressure estimation device 3 may be one or plural.

胸腔内圧推定装置3は、機能の構成要素として、脈波信号取得部11と、解析部12と、判定部13とを備える。なお、胸腔内圧推定装置3を構成するこれらの要素を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素を論理回路やアナログ回路等を組合せたハードウェアを用いて実現してもよい。   The intrathoracic pressure estimation device 3 includes a pulse wave signal acquisition unit 11, an analysis unit 12, and a determination unit 13 as functional components. Note that the method for realizing these elements constituting the intrathoracic pressure estimation device 3 is not limited to software, and some or all of the elements are realized using hardware that combines logic circuits, analog circuits, and the like. Also good.

脈波信号取得部11は、脈波センサ2を駆動して、血管の脈動の状態を表す2種類の脈波信号を取得する。解析部12は、脈波信号取得部11により取得された脈波信号を解析することにより、胸腔内圧信号及び複数種類の生体情報を特徴量として導出する。判定部13は、解析部12により導出された胸腔内圧信号について、その推定結果の信頼性を判定する。   The pulse wave signal acquisition unit 11 drives the pulse wave sensor 2 to acquire two types of pulse wave signals representing the pulsation state of the blood vessel. The analysis unit 12 analyzes the pulse wave signal acquired by the pulse wave signal acquisition unit 11 to derive an intrathoracic pressure signal and a plurality of types of biological information as feature amounts. The determination unit 13 determines the reliability of the estimation result of the intrathoracic pressure signal derived by the analysis unit 12.

報知装置4は、胸腔内圧推定装置3によって得られた胸腔内圧の推定結果及びその信頼性に関する情報を報知するための装置である。報知装置4は、例えば、液晶ディスプレイ等の表示装置や、スピーカ等を備えている。   The notification device 4 is a device for notifying information on the estimation result of the intrathoracic pressure obtained by the intrathoracic pressure estimation device 3 and its reliability. The notification device 4 includes, for example, a display device such as a liquid crystal display, a speaker, and the like.

[動作の概要]
第1実施形態における胸腔内圧推定装置3の動作の概要について、図3を参照しながら説明する。被験者の緊張やストレスによる末梢部での微小な血流の乱れは、局所的な部位や組織ごとに発生する。そこで、胸腔内圧推定装置3は、検出方法の異なる複数の脈波信号に重畳する胸腔内圧信号が互いに異なるか否かを捉えることによって、胸腔内圧の推測結果の信頼性を判定する。
[Overview of operation]
An outline of the operation of the intrathoracic pressure estimation device 3 in the first embodiment will be described with reference to FIG. The minute disturbance of blood flow in the peripheral part due to the tension or stress of the subject occurs in each local site or tissue. Therefore, the intrathoracic pressure estimation device 3 determines the reliability of the estimation result of the intrathoracic pressure by grasping whether the intrathoracic pressure signals superimposed on the plurality of pulse wave signals with different detection methods are different from each other.

具体的には、胸腔内圧推定装置3は、図3に例示されるように、例えば、人差し指等の1つの部位に装着された脈波センサ2から、異なる2種類の検出方法による脈波信号を同時に取得する。2種類の検出方法の1つは、比較的長波長の近赤外光を用いる透過型脈波センサによる計測である。透過型脈波センサによる検出では、検出対象の深部まで透過した光を受光して脈波を検出するため、検出対象の深部における筋組織や血管の収縮等による血流量の変化が脈波の検出結果に影響し得る。   Specifically, as illustrated in FIG. 3, the intrathoracic pressure estimation device 3, for example, outputs pulse wave signals by two different detection methods from a pulse wave sensor 2 attached to one part such as an index finger. Get at the same time. One of the two types of detection methods is measurement by a transmission type pulse wave sensor using near infrared light having a relatively long wavelength. In the detection by the transmission type pulse wave sensor, the pulse wave is detected by receiving the light transmitted to the deep part of the detection target, and the change in blood flow due to the muscular tissue or blood vessel contraction in the deep part of the detection target is detected as the pulse wave. Can affect results.

もう一つの検出方法は、比較的短波長の緑色光を用いる反射型脈波センサによる計測である。反射型脈波センサによる計測では、検出対象の皮膚の表層部において反射及び散乱した光を受光して脈波を検出するため、皮膚の表層部における血管の収縮等による血流量の変化が脈波の検出結果に影響し得る。   Another detection method is measurement by a reflection type pulse wave sensor using green light having a relatively short wavelength. In the measurement with the reflection type pulse wave sensor, the pulse wave is detected by receiving the light reflected and scattered on the surface layer of the skin to be detected. May affect the detection results.

胸腔内圧推定装置3は、検出された2種類の脈波信号からそれぞれ胸腔内圧信号を導出し、導出された2種類の胸腔内圧信号を比較する。2種類の胸腔内圧信号の差が大きい場合、何らかの要因により局所的な血流の乱れが生じており、胸腔内圧の推定結果の精度が低下していると推測される。よって、2種類の胸腔内圧信号の差が大きい場合、胸腔内圧推定装置3は、胸腔内圧の推定結果の信頼性が低いと判定する。   The intrathoracic pressure estimation device 3 derives an intrathoracic pressure signal from the two types of detected pulse wave signals, and compares the derived two types of intrathoracic pressure signals. When the difference between the two types of intrathoracic pressure signals is large, it is presumed that local blood flow disturbance has occurred due to some factor, and the accuracy of the estimation result of the intrathoracic pressure is reduced. Therefore, when the difference between the two types of intrathoracic pressure signals is large, the intrathoracic pressure estimation device 3 determines that the reliability of the estimation result of the intrathoracic pressure is low.

また、胸腔内圧推定装置3は、検出された脈波信号を解析して心拍数や血圧、自律神経の活動状態といった複数種類の生体情報を導出し、それらの値に基づいて胸腔内圧の推定結果の信頼性を評価する。具体的には、導出された心拍数や血圧、自律神経の活動状態が正常範囲を逸脱している場合、胸腔内圧推定装置3は、胸腔内圧の推定結果の信頼性が低いと判定する。   Further, the intrathoracic pressure estimation device 3 analyzes the detected pulse wave signal to derive a plurality of types of biological information such as heart rate, blood pressure, and autonomic nerve activity state, and the intrathoracic pressure estimation result based on these values Assess the reliability of Specifically, when the derived heart rate, blood pressure, and autonomic nerve activity state deviate from the normal range, the intrathoracic pressure estimation device 3 determines that the reliability of the intrathoracic pressure estimation result is low.

[データ取得処理の説明]
胸腔内圧推定装置3が実行するデータ取得処理の手順について、図4のフローチャートを参照しながら説明する。このデータ取得処理は、胸腔内圧推定装置3の脈波信号取得部11の機能として、所定の制御周期(例えば、1/100秒周期)で繰返し実行される。
[Description of data acquisition processing]
The procedure of data acquisition processing executed by the intrathoracic pressure estimation device 3 will be described with reference to the flowchart of FIG. This data acquisition process is repeatedly executed at a predetermined control cycle (for example, 1/100 second cycle) as a function of the pulse wave signal acquisition unit 11 of the intrathoracic pressure estimation device 3.

S100において、脈波信号取得部11は、脈波センサ2の各発光素子22,23から交互に1回ずつパルス光を照射し、それぞれの照射に対応して受光素子24から出力されるセンサ出力を取得する。脈波信号取得部11は、取得された2つのセンサ出力をデジタル信号に変換して、検出方法種類ごとの時系列としてメモリに蓄積する。このデータ取得処理が一定時間(例えば、1分間)繰返されることで、2種類の検出方法に対応する2つの脈波信号の波形が取得される。   In S <b> 100, the pulse wave signal acquisition unit 11 alternately emits pulsed light from the light emitting elements 22 and 23 of the pulse wave sensor 2 once and outputs the sensor output from the light receiving element 24 corresponding to each irradiation. To get. The pulse wave signal acquisition unit 11 converts the two acquired sensor outputs into digital signals and stores them in a memory as a time series for each type of detection method. By repeating this data acquisition process for a certain time (for example, 1 minute), the waveforms of two pulse wave signals corresponding to the two types of detection methods are acquired.

[メイン処理の説明]
胸腔内圧推定装置3が実行するメイン処理の手順について、図5のフローチャートを参照しながら説明する。このメイン処理は、上述のデータ取得処理によって所定時間分の脈波信号のデータが取得された後で実行される処理である。
[Description of main processing]
The procedure of main processing executed by the intrathoracic pressure estimation device 3 will be described with reference to the flowchart of FIG. This main process is a process executed after the pulse wave signal data for a predetermined time is acquired by the above-described data acquisition process.

S200では、胸腔内圧推定装置3は、データ取得処理によって取得された2種類の脈波信号それぞれについて、解析処理を実行する。この解析処理は、胸腔内圧推定装置3の解析部12の機能として実行される処理である。以下、S200の解析処理の具体的な手順について、図6のフローチャートを参照しながら説明する。   In S200, the intrathoracic pressure estimation device 3 performs an analysis process for each of the two types of pulse wave signals acquired by the data acquisition process. This analysis process is a process executed as a function of the analysis unit 12 of the intrathoracic pressure estimation device 3. Hereinafter, a specific procedure of the analysis process of S200 will be described with reference to the flowchart of FIG.

(解析処理の説明)
図6に例示されるとおり、S300では、解析部12は、データ取得処理により取得された一定期間分の脈波信号のデータを読込む。S302では、解析部12は、S300において読込まれた脈波信号に対してデジタルフィルタ処理を施す。このデジタルフィルタ処理は、脈波に反映されている胸腔内圧信号を抽出するために、脈波信号に対して、外乱交ノイズ等に起因する3Hz以上の周波数成分と、体動等に起因する0.1Hz以下の周波数成分とをカットする処理である。
(Description of analysis process)
As illustrated in FIG. 6, in S300, the analysis unit 12 reads pulse wave signal data for a certain period acquired by the data acquisition process. In S302, the analysis unit 12 performs digital filter processing on the pulse wave signal read in S300. In order to extract the intrathoracic pressure signal reflected in the pulse wave, this digital filter processing is performed on the pulse wave signal with a frequency component of 3 Hz or more caused by disturbance noise or the like and 0 caused by body movement or the like. This is a process of cutting frequency components of 1 Hz or less.

S304では、解析部12は、S302におけるデジタルフィルタ処理により得られた脈波信号から第1包絡線を作成する。具体的には、解析部12は、脈波信号の波形から1拍ごとの脈波のピークを求める。そして、1拍動ごとの脈波のピークを順に結んで、図7の太線で例示されるような第1包絡線を作成する。S306では、解析部12は、S304において作成された第1包絡線から第2包絡線を作成する。具体的には、解析部12は、第1包絡線の波形のピークを求める。そして、第1包絡線のピークを順に結んで、図7の細線で例示されるような第2包絡線を作成する。   In S304, the analysis unit 12 creates a first envelope from the pulse wave signal obtained by the digital filter processing in S302. Specifically, the analysis unit 12 obtains the peak of the pulse wave for each beat from the waveform of the pulse wave signal. And the peak of a pulse wave for every beat is connected in order, and the 1st envelope which is illustrated with the thick line of Drawing 7 is created. In S306, the analysis unit 12 creates a second envelope from the first envelope created in S304. Specifically, the analysis unit 12 obtains the peak of the waveform of the first envelope. And the peak of a 1st envelope is connected in order and the 2nd envelope as illustrated by the thin line of Drawing 7 is created.

S308では、解析部12は、S304及びS306において作成された第1包絡線及び第2包絡線から、胸腔内圧信号を導出する。具体的には、解析部12は、第1包絡線と第2包絡線との差分を算出し、この差分を胸腔内圧信号とする。なお、脈波信号の包絡線から胸腔内圧を推定する原理については、特許文献1に記載の胸腔内圧の推定方法と同様である。   In S308, the analysis unit 12 derives an intrathoracic pressure signal from the first envelope and the second envelope created in S304 and S306. Specifically, the analysis unit 12 calculates a difference between the first envelope and the second envelope, and uses the difference as an intrathoracic pressure signal. The principle for estimating the intrathoracic pressure from the envelope of the pulse wave signal is the same as the method for estimating the intrathoracic pressure described in Patent Document 1.

S310では、解析部12は、脈波信号の波形から心拍数を導出する。具体的には、解析部12は、脈波のピークの数から一定時間(例えば、1分間)内に心臓が拍動した回数を求める。S312では、解析部12は、脈波信号の解析により血圧を導出する。脈波信号から血圧を推定する方法については、例えば、特開平9−220207号公報等に開示されている周知技術である。具体的には、脈波信号から特徴量を抽出し、その特徴量をモデルに当てはめて血圧を推定する。   In S310, the analysis unit 12 derives a heart rate from the waveform of the pulse wave signal. Specifically, the analysis unit 12 obtains the number of times the heart beats within a certain time (for example, 1 minute) from the number of peaks of the pulse wave. In S312, the analysis unit 12 derives the blood pressure by analyzing the pulse wave signal. The method for estimating the blood pressure from the pulse wave signal is a well-known technique disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-220207. Specifically, a feature amount is extracted from the pulse wave signal, and the blood pressure is estimated by applying the feature amount to a model.

S314では、解析部12は、脈波信号の解析により自律神経の活動状態を推定する。ここでは、自律神経の活動状態として、交感神経機能と副交感神経機能とのバランスを評価する。一般的に、脈波には自律神経機能が反映されることが知られている。具体的には、脈波を構成する周波数成分のうち、例えば0.15Hz程度までの低周波成分には主に交感神経の活動状態が反映され、0.15Hz以上の高周波成分には副交感神経の活動状態が反映される。そして、ストレス状態は、交感神経と副交感神経の活動度合のバランスによって評価可能である。例えば、副交感神経機能が低下し、交感神経機能が亢進した状態においてストレス状態であると表される。   In S314, the analysis unit 12 estimates the activity state of the autonomic nerve by analyzing the pulse wave signal. Here, the balance between the sympathetic nerve function and the parasympathetic nerve function is evaluated as the activity state of the autonomic nerve. In general, it is known that the autonomic function is reflected in the pulse wave. Specifically, among the frequency components constituting the pulse wave, for example, the low-frequency component up to about 0.15 Hz mainly reflects the sympathetic nerve activity state, and the high-frequency component of 0.15 Hz or higher reflects the parasympathetic nerve. Activity status is reflected. The stress state can be evaluated by the balance of the activity levels of the sympathetic nerve and the parasympathetic nerve. For example, it is expressed as a stress state in a state where the parasympathetic nerve function is lowered and the sympathetic nerve function is enhanced.

本実施形態では、解析部12は、S300において読込まれた脈波信号の低周波成分のパワースペクトルの合計量LFと、高周波成分のパワースペクトルの合計量HFとの比(すなわち、LF/HF)を導出し、これを自律神経の活動状態を表す指標とする。   In the present embodiment, the analysis unit 12 has a ratio between the total amount LF of the power spectrum of the low frequency component of the pulse wave signal read in S300 and the total amount HF of the power spectrum of the high frequency component (that is, LF / HF). Is used as an index representing the activity state of the autonomic nerve.

図5のフローチャートの説明に戻る。S202では、胸腔内圧推定装置3は、S200の解析処理の結果に基づいて、信頼性判定処理を実行する。この信頼性判定処理は、胸腔内圧推定装置3の判定部13の機能として実行される処理である。以下、S202の信頼性判定処理の具体的な手順について、図8のフローチャートを参照しながら説明する。   Returning to the flowchart of FIG. In S202, the intrathoracic pressure estimation device 3 executes a reliability determination process based on the result of the analysis process in S200. This reliability determination process is a process executed as a function of the determination unit 13 of the intrathoracic pressure estimation device 3. Hereinafter, a specific procedure of the reliability determination process in S202 will be described with reference to the flowchart of FIG.

(信頼性判定処理の説明)
図8に例示されるとおり、S400では、判定部13は、検出方法の異なる2種類の脈波信号それぞれについて導出された2つの胸腔内圧信号の差を求め、その差分が予め定められた基準値以下であるか否かを判定する。胸腔内圧信号の差分が基準値以下である場合(S400:YES)、判定部13はS402に進む。一方、胸腔内圧信号の差分が基準値を超えている場合(S400:NO)、判定部13はS410に進む。
(Explanation of reliability judgment processing)
As illustrated in FIG. 8, in S400, the determination unit 13 obtains a difference between two intrathoracic pressure signals derived for each of two types of pulse wave signals having different detection methods, and the difference is a predetermined reference value. It is determined whether or not: When the difference between the intrathoracic pressure signals is equal to or less than the reference value (S400: YES), the determination unit 13 proceeds to S402. On the other hand, when the difference of the intrathoracic pressure signal exceeds the reference value (S400: NO), the determination unit 13 proceeds to S410.

S400において肯定判定がなされた場合に進むS402では、判定部13は、解析処理において導出された自律神経の活動状態について、交感神経の活動量が基準値以下であるか否かを判定する。具体的には、判定部13は、解析処理において導出されたLF/HFの値が、予め定められた基準値以下であるか否かを判定する。交感神経の活動量が基準値以下である場合(S402:YES)、判定部13はS404に進む。一方、交感神経の活動量が基準値を超えている場合(S402:NO)、判定部13はS410に進む。なお、検出方法の異なる2種類の脈波信号それぞれについて自律神経の活動状態が導出されている場合、例えば、両方が基準値以下であれば判定部13は肯定判定をし、少なくとも一方が基準値を超えていれば判定部13は否定判定をする。   In S402, which proceeds when an affirmative determination is made in S400, the determination unit 13 determines whether or not the amount of sympathetic nerve activity is less than or equal to a reference value for the activity state of the autonomic nerve derived in the analysis process. Specifically, the determination unit 13 determines whether or not the LF / HF value derived in the analysis process is equal to or less than a predetermined reference value. When the amount of sympathetic nerve activity is equal to or less than the reference value (S402: YES), the determination unit 13 proceeds to S404. On the other hand, when the amount of sympathetic nerve activity exceeds the reference value (S402: NO), the determination unit 13 proceeds to S410. When the activity state of the autonomic nerve is derived for each of two types of pulse wave signals with different detection methods, for example, if both are below the reference value, the determination unit 13 makes an affirmative determination, and at least one of them is the reference value If it exceeds, determination unit 13 makes a negative determination.

S402において肯定判定がなされた場合に進むS404では、判定部13は、解析処理において導出された血圧の値が、予め定められた血圧の基準範囲内に入っているか否かを判定する。血圧の値が基準範囲内に入っている場合(S404:YES)、判定部13はS406に進む。一方、血圧の値が基準範囲から外れている場合(S404:NO)、判定部13はS410に進む。なお、検出方法の異なる2種類の脈波信号それぞれについて血圧が導出されている場合、例えば、両方が基準範囲内であれば判定部13は肯定判定をし、少なくとも一方が基準範囲を外れていれば判定部13は否定判定をする。   In S404, which proceeds when an affirmative determination is made in S402, the determination unit 13 determines whether or not the blood pressure value derived in the analysis process is within a predetermined blood pressure reference range. When the blood pressure value falls within the reference range (S404: YES), the determination unit 13 proceeds to S406. On the other hand, when the blood pressure value is out of the reference range (S404: NO), the determination unit 13 proceeds to S410. When blood pressure is derived for each of two types of pulse wave signals with different detection methods, for example, if both are within the reference range, the determination unit 13 makes an affirmative determination, and at least one of them is out of the reference range. The determination unit 13 makes a negative determination.

S404において肯定判定がなされた場合に進むS406では、判定部13は、解析処理において導出された心拍数が、予め定められた心拍数の基準範囲内に入っているか否かを判定する。心拍数が基準範囲内に入っている場合(S406:YES)、判定部13はS408に進む。一方、心拍数が基準範囲から外れている場合(S406:NO)、判定部13はS410に進む。なお、検出方法の異なる2種類の脈波信号それぞれについて心拍数が導出されている場合、例えば、両方が基準範囲内であれば判定部13は肯定判定をし、少なくとも一方が基準範囲を外れていれば判定部13は否定判定をする。   In S406, which proceeds when an affirmative determination is made in S404, the determination unit 13 determines whether or not the heart rate derived in the analysis process is within a predetermined reference range of heart rates. When the heart rate is within the reference range (S406: YES), the determination unit 13 proceeds to S408. On the other hand, when the heart rate is out of the reference range (S406: NO), the determination unit 13 proceeds to S410. When the heart rate is derived for each of two types of pulse wave signals with different detection methods, for example, if both are within the reference range, the determination unit 13 makes an affirmative determination, and at least one is out of the reference range. Then, the determination unit 13 makes a negative determination.

S406において肯定判定がなされた場合に進むS408では、判定部13は、胸腔内圧の推定結果について「信頼性あり」と決定する。一方、S400、S402、S404、S406の何れかにおいて否定判定がなされた場合に進むS410では、判定部13は、胸腔内圧の推定結果について「信頼性なし」と決定する。   In S <b> 408, which proceeds when an affirmative determination is made in S <b> 406, the determination unit 13 determines that the intrathoracic pressure estimation result is “reliable”. On the other hand, in S410, which proceeds when a negative determination is made in any of S400, S402, S404, and S406, the determination unit 13 determines that the estimation result of the intrathoracic pressure is “unreliable”.

図5のフローチャートの説明に戻る。S204では、胸腔内圧推定装置3は、S202の信頼性判定処理において「信頼性あり」と判定されたか否かを判定する。「信頼性あり」と判定された場合(すなわち、S204:YES)、胸腔内圧推定装置3はS206に進む。一方、「信頼性なし」と判定された場合(すなわち、S204:NO)、胸腔内圧推定装置3はS208に進む。   Returning to the flowchart of FIG. In S204, the intrathoracic pressure estimation device 3 determines whether or not “reliable” is determined in the reliability determination process in S202. When it is determined that “there is reliable” (that is, S204: YES), the intrathoracic pressure estimation device 3 proceeds to S206. On the other hand, when it is determined that “no reliability” (ie, S204: NO), the intrathoracic pressure estimation device 3 proceeds to S208.

「信頼性あり」と判定された場合に進むS206では、胸腔内圧推定装置3は、S200の解析処理において導出された胸腔内圧信号を表す画像情報や音声情報を含む測定結果を、報知装置4に出力する。なお、検出方法の異なる2種類の脈波信号からそれぞれ導出された胸腔内圧信号について、検出方法ごとに個別に測定結果を出力してもよいし、2つの胸腔内圧信号の平均値を測定結果として出力してもよい。   In S206 that proceeds when it is determined to be “reliable”, the intrathoracic pressure estimation device 3 sends the measurement result including image information and audio information representing the intrathoracic pressure signal derived in the analysis processing of S200 to the notification device 4. Output. For the intrathoracic pressure signals derived from two types of pulse wave signals with different detection methods, the measurement results may be output individually for each detection method, or the average value of the two intrathoracic pressure signals is used as the measurement result. It may be output.

一方、「信頼性なし」判定された場合に進むS208では、胸腔内圧推定装置3は、S200の解析処理において導出された胸腔内圧信号を表す測定結果を出力せず、使用者に対して再測定を促す旨のメッセージを含む画像情報や音声情報を報知装置4に出力する。   On the other hand, in S208 that proceeds when it is determined that there is no reliability, the intrathoracic pressure estimation device 3 does not output the measurement result representing the intrathoracic pressure signal derived in the analysis processing of S200, and remeasures the user. Image information and audio information including a message to prompt the user to be output to the notification device 4.

《第2実施形態》
第2実施形態の胸腔内圧推定システム1Bの構成について、図9を参照しながら説明する。なお、第2実施形態の基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。また、第1実施形態と同じ符号は、同様の構成を示すものであって、先行する説明を援用する。
<< Second Embodiment >>
The configuration of the intrathoracic pressure estimation system 1B of the second embodiment will be described with reference to FIG. Since the basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the description of the common configuration will be omitted, and the difference will be mainly described. Moreover, the same code | symbol as 1st Embodiment shows the same structure, Comprising: The description which precedes is used.

[胸腔内圧推定システムの構成の説明]
図9に例示されるとおり、第2実施形態は、第1実施形態における脈波センサ2に代えて、2つの脈波センサ2a,2bを備える点で第1実施形態と相違する。2つの脈波センサ2a,2bは、光電脈波法により脈波信号を検出する周知の光電式脈波センサであって、互いに同一の脈波センサである。
[Description of configuration of intrathoracic pressure estimation system]
As illustrated in FIG. 9, the second embodiment is different from the first embodiment in that it includes two pulse wave sensors 2 a and 2 b instead of the pulse wave sensor 2 in the first embodiment. The two pulse wave sensors 2a and 2b are well-known photoelectric pulse wave sensors that detect a pulse wave signal by a photoelectric pulse wave method, and are the same pulse wave sensors.

各脈波センサ2a,2bは、第1実施形態の脈波センサ2とは異なり、1つのセンサにつき同時に1種類の脈波信号を検出する機能を有するものである。2つの脈波センサ2a,2bは、それぞれ被験者の異なる部位に装着されて脈波信号を検出することを前提としている。脈波センサ2a,2bは、例えば、透過型又は反射型の何れの検出方式であってもよい。   Unlike the pulse wave sensor 2 of the first embodiment, each of the pulse wave sensors 2a and 2b has a function of detecting one type of pulse wave signal simultaneously for each sensor. It is assumed that the two pulse wave sensors 2a and 2b are mounted on different parts of the subject and detect pulse wave signals. The pulse wave sensors 2a and 2b may be, for example, either a transmission type or a reflection type detection method.

[動作の概要]
第2実施形態の胸腔内圧推定装置3の動作の概要について、図10を参照しながら説明する。第2実施形態の胸腔内圧推定装置3は、被験者の複数の部位において検出された複数の脈波信号に重畳する胸腔内圧信号が互いに異なるか否かを捉えることによって、胸腔内圧の推測結果の信頼性を判定する。
[Overview of operation]
An outline of the operation of the intrathoracic pressure estimation device 3 of the second embodiment will be described with reference to FIG. The intrathoracic pressure estimation device 3 according to the second embodiment captures whether or not the intrathoracic pressure signals superimposed on the plurality of pulse wave signals detected at the plurality of sites of the subject are different from each other, so that the reliability of the estimation result of the intrathoracic pressure is determined. Determine sex.

具体的には、胸腔内圧推定装置3は、図10に例示されるように、例えば、人差し指と中指等の異なる2つの部位にそれぞれ装着された脈波センサ2a,2bから、2種類の脈波信号を同時に取得する。具体的には、脈波信号取得部11は、脈波センサ2a,2bから、例えば1/100秒周期でパルス光を照射し、それぞれのセンサ出力を取得する。脈波信号取得部11は、取得された2つのセンサ出力をデジタル信号に変換して、検出部位ごとの時系列としてメモリに蓄積する。このデータ取得処理が一定時間(例えば、1分間)繰返されることで、2つの検出部位に対応する2つの脈波信号の波形が取得される。   Specifically, as illustrated in FIG. 10, the intrathoracic pressure estimation device 3 includes, for example, two types of pulse waves from pulse wave sensors 2 a and 2 b respectively attached to two different parts such as an index finger and a middle finger. Acquire signals simultaneously. Specifically, the pulse wave signal acquisition unit 11 irradiates pulse light from the pulse wave sensors 2a and 2b, for example, with a period of 1/100 second, and acquires the respective sensor outputs. The pulse wave signal acquisition unit 11 converts the two acquired sensor outputs into digital signals and stores them in a memory as a time series for each detection site. By repeating this data acquisition process for a predetermined time (for example, 1 minute), the waveforms of two pulse wave signals corresponding to the two detection sites are acquired.

胸腔内圧推定装置3は、検出された2種類の脈波信号からそれぞれ胸腔内圧信号を導出し、導出された2種類の胸腔内圧信号を比較する。2種類の胸腔内圧信号の差が大きい場合、何らかの要因により局所的な血流の乱れが生じており、胸腔内圧の推定結果の精度が低下していると推測される。よって、2種類の胸腔内圧信号の差が大きい場合、胸腔内圧推定装置3は、胸腔内圧の推定結果の信頼性が低いと判定する。   The intrathoracic pressure estimation device 3 derives an intrathoracic pressure signal from the two types of detected pulse wave signals, and compares the derived two types of intrathoracic pressure signals. When the difference between the two types of intrathoracic pressure signals is large, it is presumed that local blood flow disturbance has occurred due to some factor, and the accuracy of the estimation result of the intrathoracic pressure is reduced. Therefore, when the difference between the two types of intrathoracic pressure signals is large, the intrathoracic pressure estimation device 3 determines that the reliability of the estimation result of the intrathoracic pressure is low.

また、胸腔内圧推定装置3は、検出された脈波信号を解析して心拍数や血圧、自律神経の活動状態といった複数種類の生体情報を導出し、それらの値に基づいて胸腔内圧の推定結果の信頼性を評価する。具体的には、導出された心拍数や血圧、自律神経の活動状態が正常範囲を逸脱している場合、胸腔内圧推定装置3は、胸腔内圧の推定結果の信頼性が低いと判定する。   Further, the intrathoracic pressure estimation device 3 analyzes the detected pulse wave signal to derive a plurality of types of biological information such as heart rate, blood pressure, and autonomic nerve activity state, and the intrathoracic pressure estimation result based on these values Assess the reliability of Specifically, when the derived heart rate, blood pressure, and autonomic nerve activity state deviate from the normal range, the intrathoracic pressure estimation device 3 determines that the reliability of the intrathoracic pressure estimation result is low.

なお、第2実施形態の胸腔内圧推定装置3が実行するメイン処理、解析処理、及び信頼性判定処理の手順については、第1実施形態のメイン処理、解析処理、及び信頼性判定処理と同様であるので、先行する説明を援用する。   In addition, about the procedure of the main process, the analysis process, and the reliability determination process which the intrathoracic pressure estimation apparatus 3 of 2nd Embodiment performs, it is the same as that of the main process, analysis process, and reliability determination process of 1st Embodiment. Since there is, the preceding explanation is used.

[効果]
上記実施形態の胸腔内圧推定システム1A,1Bによれば、以下の効果を奏する。
胸腔内圧推定システム1Aでは、照射する光の波長の長短や、透過型・透過型といった検出方法の異なる複数の脈波信号からそれぞれ推定された胸腔内圧の差異に基づいて、胸腔内圧の推定結果の信頼性を判定できる。一方、胸腔内圧推定システム1Bでは、検出部位が異なる複数の脈波信号からそれぞれ推定された胸腔内圧の差異に基づいて、胸腔内圧の推定結果の信頼性を判定できる。
[effect]
According to the intrathoracic pressure estimation systems 1A and 1B of the above embodiment, the following effects are obtained.
In the intrathoracic pressure estimation system 1A, the estimation result of the intrathoracic pressure is calculated based on the difference in intrathoracic pressure estimated from a plurality of pulse wave signals with different detection methods such as transmission type and transmission type, and the length of the light to be irradiated. Reliability can be determined. On the other hand, the intrathoracic pressure estimation system 1B can determine the reliability of the intrathoracic pressure estimation result based on differences in intrathoracic pressure estimated from a plurality of pulse wave signals with different detection sites.

さらに、胸腔内圧推定システム1A,1Bによれば、脈波信号を解析することによって得られる脈拍数や、血圧、自律神経活動等の生体情報に基づいて、胸腔内圧の推定結果の信頼性を判定できる。   Further, according to the intrathoracic pressure estimation systems 1A and 1B, the reliability of the intrathoracic pressure estimation result is determined based on the pulse rate obtained by analyzing the pulse wave signal, and biological information such as blood pressure and autonomic nerve activity. it can.

脈波信号には、体動や、緊張、ストレス、冷温環境等の様々な要因によって生じる血流の乱れが反映され得る。したがって、胸腔内圧推定システム1A,1Bによれば、体動に因るものだけでなく、緊張やストレス、冷温環境等の体動に因らない血流の乱れに対して、胸腔内圧の検出測定結果の信頼性を向上させることができる。   The pulse wave signal can reflect the disturbance of blood flow caused by various factors such as body movement, tension, stress, and cold environment. Therefore, according to the intrathoracic pressure estimation systems 1A and 1B, detection and measurement of intrathoracic pressure not only due to body movement, but also due to disturbance of blood flow not due to body movement such as tension, stress, and cold environment. The reliability of the result can be improved.

[特許請求の範囲に記載の構成との対応]
実施形態の各構成と、特許請求の範囲に記載の構成との対応は次のとおりである。
解析部12が実行するS200の処理が、解析部としての処理に相当する。判定部13が実行するS202の処理が、判定部としての処理に相当する。胸腔内圧推定装置3が実行するS204〜S208の処理が、制御部としての処理に相当する。
[Correspondence with configuration described in claims]
The correspondence between each configuration of the embodiment and the configuration described in the claims is as follows.
The process of S200 executed by the analysis unit 12 corresponds to the process as the analysis unit. The process of S202 executed by the determination unit 13 corresponds to the process as the determination unit. The processing of S204 to S208 executed by the intrathoracic pressure estimation device 3 corresponds to processing as a control unit.

[変形例]
上記各実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が、本開示の実施形態である。
[Modification]
The functions of one component in each of the above embodiments may be shared by a plurality of components, or the functions of a plurality of components may be exhibited by one component. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of each said embodiment. In addition, at least a part of the configuration of each of the above embodiments may be added to or replaced with the configuration of the other above embodiments. It should be noted that all aspects included in the technical idea specified from the words described in the claims are embodiments of the present disclosure.

例えば、上述の実施形態は、異なる2種類の脈波信号からそれぞれ推定された胸腔内圧信号の差分に基づいて信頼性を判定する構成である。これに限らず、2種類より多い脈波信号を取得し、それぞれの脈波信号から推定された胸腔内圧信号の関係に基づいて信頼性を判定する構成であってもよい。また、第1実施形態の脈波センサ2は、近赤外光を用いる透過型の光電式脈波センサと、緑色光を用いる反射型の光電式脈波センサとを一体にした構成である。これに限らず、他の検出方式の脈波センサを組合せてもよい。例えば、波長660nm前後の赤色光を照射する光源を用いる透過型脈波センサと、波長900nm前後の近赤外光を照射する光源を用いる透過型脈波センサとの組合せにより、異なる複数種類の波長の光を用いてそれぞれ検出された脈波信号を取得する構成であってもよい。また、図8に例示される信頼性判定処理は、胸腔内圧信号の差分、交感神経活動量、血圧、及び心拍数を指標にして信頼性を判定する構成であるが、これらの指標のうち少なくとも一部を省略してもよい。   For example, in the above-described embodiment, the reliability is determined based on the difference between the intrathoracic pressure signals estimated from two different types of pulse wave signals. The present invention is not limited to this, and a configuration may be used in which more than two types of pulse wave signals are acquired and reliability is determined based on the relationship between the intrathoracic pressure signals estimated from the respective pulse wave signals. The pulse wave sensor 2 of the first embodiment has a configuration in which a transmission type photoelectric pulse wave sensor using near infrared light and a reflection type photoelectric pulse wave sensor using green light are integrated. Not limited to this, a pulse wave sensor of another detection method may be combined. For example, a combination of a transmission type pulse wave sensor that uses a light source that irradiates red light with a wavelength of around 660 nm and a transmission type pulse wave sensor that uses a light source that emits near-infrared light at a wavelength of around 900 nm has different wavelengths. The structure which acquires the pulse-wave signal each detected using this light may be sufficient. In addition, the reliability determination process illustrated in FIG. 8 is configured to determine the reliability using the difference in intrathoracic pressure signal, the amount of sympathetic nerve activity, the blood pressure, and the heart rate as an index. Some may be omitted.

また、上述の実施形態は、胸腔内圧の推定結果について「信頼性なし」と判定された場合、胸腔内圧の推定結果を出力せず、再測定を促す旨の報知を行うように構成されている。これに限らず、例えば、胸腔内圧の推定結果と、当該推定結果の信頼性を表す情報とを併せて報知する構成であってもよい。   Further, in the above-described embodiment, when it is determined that the estimation result of the intrathoracic pressure is “unreliable”, the estimation result of the intrathoracic pressure is not output, and a notification that prompts remeasurement is performed. . However, the configuration is not limited thereto, and for example, a configuration in which the estimation result of the intrathoracic pressure and the information indicating the reliability of the estimation result are notified together may be employed.

胸腔内圧推定装置3を構成要件とするシステム、胸腔内圧推定装置3としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、胸腔内圧推定方法等の種々の形態で本開示を実現することもできる。   Various systems such as a system having the intrathoracic pressure estimation apparatus 3 as a constituent element, a program for causing a computer to function as the intrathoracic pressure estimation apparatus 3, a non-transitional actual recording medium such as a semiconductor memory storing the program, an intrathoracic pressure estimation method, and the like The present disclosure can also be realized in the form of.

1A,1B…胸腔内圧推定システム、2,2a,2b…脈波センサ、3…胸腔内圧推定装置、4…報知装置、11…脈波信号取得部、12…解析部、13…判定部、21…筐体、22…発光素子(赤外線LED)、23…発光素子(緑色LED)、24…受光素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A, 1B ... Intrathoracic pressure estimation system, 2, 2a, 2b ... Pulse wave sensor, 3 ... Intrathoracic pressure estimation apparatus, 4 ... Notification apparatus, 11 ... Pulse wave signal acquisition part, 12 ... Analysis part, 13 ... Determination part, 21 ... Case, 22 ... Light emitting element (infrared LED), 23 ... Light emitting element (green LED), 24 ... Light receiving element.

Claims (6)

被験者から観測された脈波信号に基づいて胸腔内圧を推定するように構成された胸腔内圧推定装置であって、
前記脈波信号を解析して、当該脈波信号に関する特定の特徴量を導出するように構成された解析部(12,S200)と、
前記解析部により導出された特徴量に基づいて、前記胸腔内圧の推定結果の信頼性を判定するように構成された判定部(13,S202)と、
前記判定部により判定された信頼性に応じて、前記胸腔内圧の推定結果の出力に関する扱いを区別するように構成された制御部(3,S204〜S208)と、
を備える胸腔内圧推定装置。
An intrathoracic pressure estimation device configured to estimate intrathoracic pressure based on a pulse wave signal observed from a subject,
An analysis unit (12, S200) configured to analyze the pulse wave signal and derive a specific feature amount related to the pulse wave signal;
A determination unit (13, S202) configured to determine the reliability of the estimation result of the intrathoracic pressure based on the feature amount derived by the analysis unit;
A control unit (3, S204 to S208) configured to distinguish the handling related to the output of the estimation result of the intrathoracic pressure according to the reliability determined by the determination unit;
An intrathoracic pressure estimation device.
前記解析部は、異なる複数の検出方法によって観測された、複数種類の脈波信号それぞれに対応する胸腔内圧を前記特徴量として導出するように構成されており、
前記判定部は、複数種類の前記胸腔内圧の差分を算出し、算出された差分に基づいて前記胸腔内圧の推定結果の信頼性を判定するように構成されている、
請求項1に記載の胸腔内圧推定装置。
The analysis unit is configured to derive an intrathoracic pressure corresponding to each of a plurality of types of pulse wave signals, observed by a plurality of different detection methods, as the feature amount,
The determination unit is configured to calculate a difference between a plurality of types of intrathoracic pressures and to determine the reliability of the estimation result of the intrathoracic pressure based on the calculated differences.
The intrathoracic pressure estimation apparatus according to claim 1.
前記解析部は、光電式脈波センサによって異なる複数種類の波長の光を用いて前記波長ごとに観測された、複数種類の脈波信号それぞれに対応する胸腔内圧を前記特徴量として導出するように構成されている、
請求項2に記載の胸腔内圧推定装置。
The analysis unit derives, as the feature amount, intrathoracic pressure corresponding to each of the plurality of types of pulse wave signals, which is observed for each wavelength using light of a plurality of types of wavelengths different by the photoelectric pulse wave sensor. It is configured,
The intrathoracic pressure estimation apparatus according to claim 2.
前記解析部は、透過型の光電式脈波センサ及び反射型の光電式脈波を用いてそれぞれ観測された、複数種類の脈波信号それぞれに対応する胸腔内圧を前記特徴量として導出するように構成されている、
請求項2又は請求項3に記載の胸腔内圧推定装置。
The analysis unit derives the intrathoracic pressure corresponding to each of a plurality of types of pulse wave signals, which are respectively observed using the transmission type photoelectric pulse wave sensor and the reflection type photoelectric pulse wave, as the feature amount. It is configured,
The intrathoracic pressure estimation apparatus according to claim 2 or 3.
前記解析部は、前記被験者の異なる複数の部位において同時期に観測された、複数種類の脈波信号それぞれに対応する胸腔内圧を前記特徴量として導出するように構成されている、
請求項2に記載の胸腔内圧推定装置。
The analysis unit is configured to derive the intrathoracic pressure corresponding to each of a plurality of types of pulse wave signals, which are observed at the same time in a plurality of different parts of the subject, as the feature amount,
The intrathoracic pressure estimation apparatus according to claim 2.
前記解析部は、前記脈波に基づいて、心拍数、自律神経の活動状態、又は血圧の少なく何れかに関する生体情報を前記特徴量として導出するように構成されており、
前記判定部は、前記解析部により算出された生体情報で表される状態に基づいて、前記胸腔内圧の推定結果の信頼性を判定するように構成されている、
請求項1ないし請求項5の何れか1項に記載の胸腔内圧推定装置。
The analysis unit is configured to derive, as the feature amount, biometric information related to at least one of heart rate, autonomic nerve activity state, or blood pressure based on the pulse wave,
The determination unit is configured to determine the reliability of the estimation result of the intrathoracic pressure based on the state represented by the biological information calculated by the analysis unit.
The intrathoracic pressure estimation apparatus according to any one of claims 1 to 5.
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WO2021199773A1 (en) 2020-04-01 2021-10-07 ソニーグループ株式会社 Biological information measurement device, biological information measurement system, and biological information measurement method

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