JP2576172B2 - 脈波観測装置 - Google Patents

脈波観測装置

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JP2576172B2
JP2576172B2 JP63020719A JP2071988A JP2576172B2 JP 2576172 B2 JP2576172 B2 JP 2576172B2 JP 63020719 A JP63020719 A JP 63020719A JP 2071988 A JP2071988 A JP 2071988A JP 2576172 B2 JP2576172 B2 JP 2576172B2
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【発明の詳細な説明】 A 産業上の利用分野 本発明は、心臓の動きに関連した脈波の波形分析を行
う脈波観測装置に関する。
B 発明の概要 本発明は、心臓の動きに関連した脈波の波形分析を行
う脈波観測装置において、脈波センサによる脈波の検出
出力波形について、そのピーク値とディップ値の比のデ
ータとして数値化した脈波情報を得て、数値データによ
る統計手法を利用して脈波波形の分析を簡単に行うこと
ができるようにしたものである。
C 従来の技術 従来より、心臓の動きに関連した脈波は、血液循環機
能の状態を示す重要な情報を含んでいるので、血液循環
機能の良否を判断するの広く利用され、一般的に毛細血
管の含血量の変化を示す容積脈波の観測が行われてお
り、また、容積脈波の1次微分波形や2次微分波形等の
観測も行われている。上記脈波の検出には、ピエゾ素子
やコンデンサマイクロフォン等を利用して心拍による圧
力変化を電気信号に変換して検出する方法や、血液中の
ヘモグロビンによる赤外線変調作用を利用して血流量変
化を光学的に検出するなどの方法が採用されている。
ここで、第8図に一般的な容積脈波の波形Aを示し、
また、第9図および第10図に容積脈波の1次微分波形B
および2次微分波形Cを示してあるように、容積脈波は
心拍により押し出された血流が毛細血管に徐々に流れ込
んで行く状態を示し、その波形A中に心臓の弁の閉じる
衝撃波Sが現れており、また、容積脈波の1次微分波形
Bおよび2次微分波形Cも心臓の鼓動の状態を示す特徴
的な波形となっている。これらの波形は、個人差があ
り、各個人の心臓拍出力,弁の開閉力,動脈の硬化度,
毛細血管の拡張度などが影響するとされている。
そして、上記容積脈波の2次微分波形Cは、血液循環
の良い状態から悪い状態までを第11図の(A)〜(G)
に示すような代表的な7種類の波形に定性的に分類し
て、血液循環機能の良否判断に利用されている。
D 発明が解決しようとする課題 ところで、従来より行われている定性的な脈波観測で
は、専門知識を有する者でなければ、その観測結果を血
液循環機能の良否判断に利用することができない。
そこで、本発明は、上述の如き従来の問題点に鑑み、
脈波情報を絶対的な数値データとしてとらえて、専門知
識のない者でも、血液循環機能の評価を簡単に行うこと
ができるようにした新規な構成の脈波観測装置を提供す
ることを目的としている。
E 課題を解決するための手段 本発明に係る脈波観測装置は、上述の目的を達成する
ために、容積脈波を検出して電気信号に変換して出力す
る脈波センサと、上記脈波センサにより得られた容積脈
波信号が供給され、周波数特性が切換可能なフィルタ回
路と、上記フィルタ回路の出力波形のピーク値とディッ
プ値を検出する検出手段と、上記検出手段にて検出され
たピーク値とディップ値の比を算出する演算処理手段と
を備え、上記脈波センサにより得られた容積脈波信号、
その1次微分波形信号及び2次微分波形信号を上記フィ
ルタ回路から選択的に出力し、上記演算処理手段により
上記容積脈波信号、その1次微分波形信号及び2次微分
波形信号のピーク値とディップ値の比のデータとして脈
波情報を得るようにしたことを特徴とする。
F 作用 本発明に係る脈波観測装置では、脈波センサにより得
られた容積脈波信号からフィルタ回路により1次微分波
形信号と2次微分波形信号を生成し、演算処理手段によ
り上記容積脈波信号、その1次微分波形信号及び2次微
分波形信号の各ピーク値とディップ値の比を算出する。
G 実施例 以下、本発明の一実施例について、図面に従い詳細に
説明する。
第1図のブロック図に示す実施例の脈波観測装置は、
脈波を検出して電気信号に変換して出力する脈波センサ
1を備え、この脈波センサ1による脈波検出出力がサン
プル・ホールド回路(S/H)2を介してアナログ・ディ
ジタル変換器(A/D)3に供給され、上記アナログ・デ
ィジタル変換器3にてディジタル化してデータ処理用の
コンピュータ(CPU)4に入力されるようになってい
る。
上記脈波センサ1としては本件出願人が先に提案した
特願昭61−301693号(特開昭63−154929号)に係る圧力
センサや特願昭61−301694号(特開昭63−154153号)に
係る圧力センサが用いられる。
この実施例における上記脈波センサ1は、第2図に示
すように、一端に開口部11を有する有底円筒状のキャビ
ティ12の底部13に無指向性コンデンサマイクロホン14を
設けた構成のものを用いている。
上記脈波センサ1では、例えば、第3図に示すよう
に、上記キャビティ12の開口部11を指尖15に押し当て
て、上記キャビティ12の開口部11を指尖15にて閉成し、
上記キャビティ12の内部空間を密閉すると、毛細血管の
含血量変化による上記指尖15部分の膨張・収縮変化に応
じて、上記キャビティ12の内部空間容積が変化し、この
内部空間容積の変化が圧力変化となって上記無指向性コ
ンデンサマイクロホン14により検出され、上記指尖15部
分における毛細血管の含血量変化すなわち指尖容積脈波
を上記無指向性コンデンサマイクロホン14にて検出した
電気信号を出力する。
さらに、この実施例の上記脈波センサ1は、第4図に
示すように、上記コンデンサマイクロホン14による検出
出力がインピーダンス変換用の電界効果型トランジスタ
FETから特性の切り換え可能なフィルタ回路15を介して
取り出されるようになっている。
上記コンデンサマイクロホン14は、上記電界効果型ト
ランジスタFETの入力抵抗Rgとクロホン容量Coによって
超低域を6dB/octでカットするような周波数特性を呈
し、脈波の基本波は約1Hzであるから、その遮断周波数f
Lを1Hz以下に設定しておくことによって、容積脈波を検
出するようにしている。
さらに、上記フィルタ回路15は、コンデンサマイクロ
ホン14による容積脈波の検出出力についての1次微分波
形を取り出す第1のフィルタ16と上記容積脈波の検出出
力についての2次微分波形を取り出す第2のフィルタ17
とを備えているとともに、上記コンデンサマイクロホン
14による容積脈波の検出出力と上記第1のフィルタ16に
よる1次微分波形の検出出力と上記第2のフィルタ17に
よる1次微分波形の検出出力を選択する切り換えスイッ
チ18を備えており、上記切り換えスイッチ18の設定によ
り、第5図ないし第7図にに各代表波形を示す容積脈波
あるいはその1次微分波形または2次微分波形の検出出
力A,B,Cを選択的に出力できるようにしてある。
そして、上記脈波センサ1による脈波検出出力を上記
アナログ・ディジタル変換器3にてディジタル化した波
形データが供給される上記コンピュータ4は、上記波形
データについて、そのピーク値およびディップ値を検出
して、ピーク値とディップ値の比を算出する演算処理を
行い、その演算処理結果すなわち上記脈波検出出力波形
のピーク値とディップ値の比を示す数値データをデータ
出力装置5に与えるようになっている。
上記コンピュータ4は、例えば、第5図に示した容積
脈波の代表波形Aの波形データが入力されたとすると、
そのピーク値a0,b0とディップ値c0を基準レベルに対す
る数値データとして検出し、最も大きなピーク値a0と他
の値b0,c0との比を演算して、 D01=b0/a0 D02=c0/a0 なる数値データD01,D02を出力する。
また、上記コンピュータ4は、第6図に示した1次微
分波形の代表波形Bの波形データが入力されたとする
と、そのピーク値a1,c1とディップ値b1,d1を基準レベル
に対する数値データとして検出し、最も大きなピーク値
a1と他の値b1,c1,d1との比を演算して、 D11=b1/a1 D12=c1/a1 D13=d1/a1 なる数値データD11,D12,D13を出力する。
さらに、上記コンピュータ4は、第7図に示した2次
微分波形の代表波形Cの波形データが入力されたとする
と、そのピーク値a2,c2,e2とディップ値b2,d2を基準レ
ベルに対する数値データとして検出して、最も大きなピ
ーク値a2と他の値b2,c2,d2,e2との比を演算し、 D21=b2/a2 D22=c2/a2 D23=d2/a2 D24=e2/a2 なる数値データD21,D22,D23,D24を出力する。
そして、上記データ出力装置5は、上記コンピュータ
4から与えれる数値データをプリントアウトあるいは液
晶等で数字表示する。
この実施例のように、脈波センサ1にて検出される波
形について、そのピーク値とディップ値の比を算出する
ことにより、上記脈波センサ1による検出出力波形の絶
対レベルには無関係な数値データとして脈波情報を得る
ことができるので、脈波情報の分類や脈波情報による病
気診断等を統計処理の手法を利用して正確に行うことが
でき、専門知識なしに脈波情報の評価を行うことができ
るようになる。
ここで、上述の実施例では、特性の切り換え可能なフ
ィルタ回路15を内蔵した脈波センサ1を用いて、上記脈
波センサ1から容積脈波あるいはその1次微分波形また
は2次微分波形の検出出力A,B,Cを選択的に出力できる
ようにしたが、容積脈波あるいはその1次微分波形また
は2次微分波形の検出出力A,B,Cを個別に出力する脈波
センサを用いるようにしてもよい。
なお、コンデンサマイクロホンを利用した脈波センサ
では、マイクロホンの静電容量Coとインピーダンス変換
素子の入力抵抗Rgによる低域遮断周波数fLを300Hz以上
に設定することによって、完全1次微分脈波を得ること
ができ、また、上記低域遮断周波数fLを1Hz以下に設定
しても、マイクロホン自体の低域遮断特性を6dB/octと
してその遮断周波数fLを300Hz以上に設定することによ
って、完全1次微分脈波を得ることができる。さらに、
上記低域遮断周波数fLを1Hz以下に設定して、マイクロ
ホン自体の遮断周波数fCを300Hz以上で12dB/octの低域
遮断特性に設定することによって、完全2次微分脈波を
得ることができ、また、上記低域遮断周波数fLを300Hz
以上に設定して、マイクロホン自体の遮断周波数fCを30
0Hz以上で6dB/octの低域遮断特性に設定することによっ
ても、完全2次微分脈波を得ることができ、さらに、上
記低域遮断周波数fLを300Hz以上に設定して、マイクロ
ホン自体の遮断周波数fCを300Hz以上で12dB/octの低域
遮断特性に設定するれば完全2次微分脈波を得ることが
できる。
H 発明の効果 本発明に係る脈波観測装置では、脈波センサにて検出
される波形について、そのピーク値とディップ値の比を
算出することにより、上記脈波センサ1による検出出力
波形の絶対レベルには無関係な数値データとして脈波情
報を得ることができるので、脈波情報の分類や脈波情報
による病気診断等の脈波波形の分析を統計処理の手法を
利用して正確に且つ簡単に行うことができ、専門知識な
しに脈波情報の評価を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る脈波観測装置の構成を示すブロッ
ク図であり、第2図は上記脈波観測装置に用いる脈波セ
ンサの構造を示す要部断面図であり、第3図は上記脈波
センサの使用状態を示す斜視図であり、第4図は上記脈
波センサの電気的な構成を示す回路図であり、第5図,
第6図および第7図は上記脈波センサにて得られる検出
出力の代表的な波形例をそれぞれ示す波形図である。 第8図,第9図および第10図は容積脈波の波形およびそ
の1次微分波形および2次微分波形の代表的な波形例を
それぞれ示す波形図であり、第11図は従来より血液循環
機能の良否判定に利用されている容積脈波の2次微分波
形を血液循環の良い状態から悪い状態まで定性的に分類
して示した波形図である。 1……脈波センサ 2……サンプル・ホールド回路 3……アナログ・ディジタル変換器 4……コンピュータ 5……データ出力装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−252135(JP,A) 特開 昭57−93036(JP,A) 特開 昭58−105741(JP,A) 特開 昭62−266189(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】容積脈波を検出して電気信号に変換して出
    力する脈波センサと、 上記脈波センサにより得られた容積脈波信号が供給さ
    れ、周波数特性が切換可能なフィルタ回路と、 上記フィルタ回路の出力波形のピーク値とディップ値を
    検出する検出手段と、 上記検出手段にて検出されたピーク値とディップ値の比
    を算出する演算処理手段とを備え、 上記脈波センサにより得られた容積脈波信号、その1次
    微分波形信号及び2次微分波形信号を上記フィルタ回路
    から選択的に出力し、上記演算処理手段により上記容積
    脈波信号、その1次微分波形信号及び2次微分波形信号
    のピーク値とディップ値の比のデータとして脈波情報を
    得るようにしたことを特徴とする脈波観測装置。
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