JP3740501B2 - 脈波解析装置 - Google Patents
脈波解析装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3740501B2 JP3740501B2 JP2003015813A JP2003015813A JP3740501B2 JP 3740501 B2 JP3740501 B2 JP 3740501B2 JP 2003015813 A JP2003015813 A JP 2003015813A JP 2003015813 A JP2003015813 A JP 2003015813A JP 3740501 B2 JP3740501 B2 JP 3740501B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse wave
- rising
- point
- frequency
- rising time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/026—Measuring blood flow
- A61B5/0285—Measuring or recording phase velocity of blood waves
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
- A61B5/022—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Hematology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physiology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脈波の立ち上がり点を決定する際に用いる脈波センサ用フィルタ、および、脈波の形状を解析してその立ち上がり時点を決定する脈波解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脈波の立ち上がり点は、生体の所定の２部位間を脈波が伝播する速度である脈波伝播速度を測定する際、あるいは、脈拍数を計測する際などに決定される。ところで、脈波を検出するために生体の所定部位に装着される脈波センサから出力される信号には、脈波を表す信号だけでなく、ＤＣ成分に近いうねり等の低周波側のノイズや、体動誘導や環境ノイズなどの高周波側のノイズが含まれているので、それらのノイズを除去し目的の脈波の信号を得るために、フィルタが設けられる。
【０００３】
脈波の立ち上がり点を利用する場合、脈波の立ち上がり部分が有する周波数帯域を通過させるフィルタが用いられる。たとえば、特許文献１に記載のフィルタは、１〜３０Ｈｚの通過周波数帯域を有している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１４５６０６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されているように、脈波の立ち上がり部分が有する周波数帯域を通過させるフィルタを用い、そのフィルタを通過した信号に基づいて脈波の立ち上がり点を決定するようにしても、フィルタを通過した後の信号が表す脈波は立ち上がりがそれほど急峻ではない場合があり、そのため、立ち上がり時点の決定精度が不十分となることがあった。
【０００６】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、脈波の立ち上がり時点を精度良く決定するための脈波センサ用フィルタおよび脈波解析装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するために種々検討を重ねた結果、以下の知見を見いだした。すなわち、心臓から末梢側へ進行する進行波とその進行波が末梢側の分岐部などで反射した反射波との合成波である脈波において、進行波は心臓から血液が駆出される際に生じるので急激な立ち上がりを示すが、反射波はその進行波が動脈内を伝播する際に高周波数成分が減衰してしまい相対的に低周波成分が多くなるので立ち上がりがなだらかになっている。従って、脈波の立ち上がり点がなだらかになってしまうのは反射波成分のためであり、反射波成分を除去すれば、進行波成分が強められ、立ち上がり点が急峻になるので、立ち上がり時点の決定精度が向上することを見いだした。本発明はかかる知見に基づいて成されたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の脈波解析装置は、互いに低域遮断周波数が異なる前記脈波センサ用フィルタを複数備え、各脈波センサ用フィルタを通過したそれぞれの信号に基づいて立ち上がり時点を複数決定し、その複数の立ち上がり時点を比較して一つの立ち上がり時点を決定する。
【００１１】
すなわち、本発明は、(a) 脈波を検出するために生体の所定部位に装着され、その脈波を表す脈波信号を出力する脈波センサと、(b) その脈波センサから出力される脈波信号がそれぞれ供給され、低域遮断周波数が互いに異なる複数の脈波センサ用フィルタと、(c) その複数の脈波センサ用フィルタを通過させられたそれぞれの信号に基づいて脈波の立ち上がり時点候補をそれぞれ決定する立ち上がり時点候補決定手段と、(d) その立ち上がり時点候補決定手段により決定された複数の立ち上がり時点候補の比較に基づいて、その複数の立ち上がり時点候補から真の立ち上がり時点を表す一つの正立ち上がり時点を決定する正立ち上がり時点決定手段とを含むことを特徴とする脈波解析装置である。
【００１２】
【発明の効果】
この発明によれば、立ち上がり時点候補決定手段により、低域遮断周波数が異なる各脈波センサ用フィルタを通過させられたそれぞれの信号に基づいて複数の立ち上がり時点候補が決定され、正立ち上がり時点決定手段により、その複数の立ち上がり時点候補の比較に基づいて真の立ち上がり時点を表す正立ち上がり時点が決定されるので、患者が異なっていたり測定部位が異なることなどによって脈波の反射波成分および進行波成分の立ち上がり部分が有する周波数帯域が異なっていても、精度良く立ち上がり時点を決定することができる。
【００１３】
【発明の他の態様】
ここで、低域遮断周波数が異なる複数のフィルタを通過させられたそれぞれの信号を比較すると、反射波成分が有する周波数帯よりも低域遮断周波数が高い複数のフィルタを通過させられた各信号は、どれも立ち上がりが急峻になるので、それらの信号に基づいて決定される立ち上がり時点候補は一致することになる。従って、前記正立ち上がり時点決定手段は、前記立ち上がり時点候補決定手段により決定された複数の立ち上がり時点候補のうち少なくとも２つの立ち上がり時点候補が一致する場合には、その時点を正立ち上がり時点に決定することにより、精度良く立ち上がり時点を決定することができる。
【００１４】
また、複数の立ち上がり時点候補を比較して、立ち上がり時点候補が、低域遮断周波数が高い脈波センサ用フィルタを通過した信号に基づいて決定されたものほど早くなっている場合には、低周波数成分である反射波成分が除去されず、その反射波成分の影響により立ち上がり部分が遅れていると考えられるので、正立ち上がり時点決定手段は、最も早い立ち上がり時点候補を正立ち上がり時点に決定する。
【００１５】
また、前記脈波センサとしては、たとえば、生体の所定部位に巻き付けられてその部位を圧迫するカフ、酸素飽和度測定用の光電脈波検出プローブ、撓骨動脈などの所定の動脈を表皮上からを押圧して圧脈波を検出する形式の圧脈波センサ、腕や指先などのインピーダンスを電極を通して検出するインピーダンス脈波センサ、脈拍検出などのために指尖部などに装着される光電脈波センサなどを用いることができる。また、圧力変換器に接続されたカテーテルを直接動脈内に挿入し、観血的手法により脈波を検出する型式の脈波センサを用いることもできる。
【００１６】
また、脈波センサがカフである場合、動脈からカフに伝達された圧力振動すなわち脈波が、チューブを介して圧力センサまで伝播する際に、振動の減衰とともに位相の遅れが生じる。この位相遅れは高周波数成分ほど大きいので、高周波数成分の位相遅れの程度が立ち上がり時点の決定にも影響するほどに大きい場合には、高い低域遮断周波数を有するフィルタを通過した信号に基づいて決定される立ち上がり時点候補ほど遅くなる。従って、脈波センサがカフである場合には、前記正立ち上がり時点決定手段は、立ち上がり時点候補が、低域遮断周波数が高い脈波センサ用フィルタを通過した信号に基づいて決定されたものほど遅くなっている場合には、最も早い立ち上がり時点候補を正立ち上がり時点に決定することが好ましい。
【００１７】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の脈波センサ用フィルタを備えた脈波伝播速度測定装置１０の構成を示すブロック図である。
【００１８】
図１において、カフ１２は、本実施例において脈波センサとして機能するものであり、ゴム製袋を布製帯状袋内に収容した構造を有しており、上腕部１４に巻き付けられる。カフ１２には、圧力センサ１６、調圧弁１８がゴム製あるいは可撓性樹脂製の配管２０を介してそれぞれ接続されている。また、調圧弁１８には、配管２２を介して空気ポンプ２４が接続されている。調圧弁１８は、空気ポンプ２４により発生させられた圧力の高い空気を調圧してカフ１２内へ供給し、あるいは、カフ１２内の空気を排気することにより、カフ１２内の圧力を調圧する。
【００１９】
カフ１２が膨脹させられた状態では、上腕部１４の図示しない動脈からの脈波がカフ１２に伝達されることにより、カフ内にその脈波に応じた圧力振動が生じる。脈波を表す上記圧力振動は配管２０内を伝播して圧力センサ１６に伝達される。すなわち、カフ１２から出力される脈波信号は圧力振動である。
【００２０】
圧力センサ１６は、圧力振動として伝達された脈波信号を電気信号としての脈波信号SMに変換してその脈波信号SMを静圧弁別回路２６および脈波センサ用フィルタとして機能するバンドパスフィルタ２８にそれぞれ供給する。静圧弁別回路２６はローパスフィルタを備えており、脈波信号SMに含まれる定常的な圧力すなわちカフ１２の圧迫圧力（以下、この圧力をカフ圧PCという）を表すカフ圧信号SCを弁別してそのカフ圧信号SCをＡ／Ｄ変換器３２を介して電子制御装置３０へ供給する。
【００２１】
バンドパスフィルタ２８は、その通過周波数帯域が、カフ１２によって検出された脈波の反射波成分が有する低周波数帯域の成分を遮断し、且つ、その脈波の進行波成分の立ち上がり部分が有する高周波帯域の成分を通過させ、且つ、脈波の高周波数成分よりも高い高周波ノイズを遮断するような通過周波数帯域に設定されている。たとえば、本実施例のようにカフ１２が上腕部１４に装着され、カフ１２により検出される脈波が上腕脈波である場合には、バンドパスフィルタ２８の通過周波数帯域は20Hz−40Hzに設定されている。このバンドパスフィルタ２８を通過した脈波信号SM、すなわち、上腕脈波の反射波成分が除去されて進行波成分の立ち上がり部分が相対的に強められた高周波脈波信号SHFは、Ａ／Ｄ変換器３３を介して電子制御装置３０へ供給される。
【００２２】
心音マイク３４は、図示しない被測定者の胸部上に図示しない粘着テープ等により固着される。心音マイク３４は図示しない内部に圧電素子を備え、その圧電素子により被測定者の心臓から発生する心音等を電気信号すなわち心音信号SHに変換する。心音信号増幅器３６は、心音の高音成分をよく記録するためにエネルギーの大きい低音成分を弱める図示しない４種類のフィルタを備えており、心音マイク３４から供給される心音信号SHを増幅し且つろ波した後に、Ａ/Ｄ変換器３８を介して電子制御装置３０へ出力する。
【００２３】
入力装置４０は、被測定者の身長Tが入力されるための図示しないキーボードを備えており、入力された被測定者の身長Tを表す身長信号STを電子制御装置３０へ供給する。
【００２４】
電子制御装置３０は、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４、ＲＡＭ４６、および図示しないＩ／Ｏポート等を備えた所謂マイクロコンピュータにて構成されており、ＣＰＵ４２は、ＲＯＭ４４に予め記憶されたプログラムに従ってＲＡＭ４６の記憶機能を利用しつつ信号処理を実行することにより、Ｉ／Ｏポートから駆動信号を出力して空気ポンプ２４および調圧弁１８を制御する。ＣＰＵ４２は、その空気ポンプ２４および調圧弁１８を制御することによりカフ圧PCを制御する。また、ＣＰＵ４２は、図２に詳しく示す機能を実行して、カフ１２により検出されるカフ脈波の立ち上がり点を決定し、その立ち上がり点に基づいて脈波伝播速度PWVを算出し、その脈波伝播速度PWVを表示器４８に表示する。
【００２５】
図２は、脈波伝播速度測定装置１０における電子制御装置３０の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【００２６】
カフ圧制御手段５０は、静圧弁別回路２６から供給されるカフ圧信号SCに基づカフ圧PCを決定しつつ、調圧弁１８および空気ポンプ２４を制御して、カフ圧PCを所定の脈波検出圧力値に制御する。ここで、脈波検出圧力値とは、カフ１２が巻き付けられている部位における最低血圧値よりも低い圧力であってカフ１２内に生じる圧力振動が十分な大きさとなるような圧力であり、たとえば、50mmHgに設定されている。
【００２７】
脈波伝播速度算出手段５２は、まず、カフ圧制御手段５０によってカフ圧PCが脈波検出圧力値に制御されているときに、心音マイク３４から供給される心音信号SHが表す心音波形およびバンドパスフィルタ２８から供給される高周波脈波信号SHFが表す脈波の立ち上がり部分を用い、心音波形のI音の開始時点と脈波の立ち上がり時点を決定する。なお、本実施例では、脈波の立ち上がり時点の検出方法には最小点検出法を用い、高周波脈波信号SHFが表す脈波の最小点の検出時間を立ち上がり時点に決定する。
そして、心音波形のI音の開始時点と脈波の立ち上がり時点の時間差(sec)、すなわち、心臓からカフ装着部位（上腕部１４）までを脈波が伝播する脈波伝播時間DTを算出する。
さらに、入力装置４０から供給される被測定者の身長Tを、身長Tと伝播距離Lとの間の予め記憶された関係である式１に代入することにより、心臓からカフ装着部位までの伝播距離Lを求め、得られた伝播距離Lと上記脈波伝播時間DTとを、式２に代入することにより脈波伝播速度PWV(cm/sec)を算出し、その算出した脈波伝播速度PWVを表示器４８に表示する。
（式１） L=aT+b
（a,bは、実験に基づいて決定された定数）
（式２） PWV=L/DT
【００２８】
上述の実施例によれば、バンドパスフィルタ２８を通過させられた高周波脈波信号SHFは、低周波数成分である反射波が除去されて進行波の立ち上がり部分が強められているので、立ち上がりが急峻になっている。従って、このバンドパスフィルタ２８を通過した高周波脈波信号SHFに基づいて決定される立ち上がり時点は、その精度が向上するので、その立ち上がり時点に基づいて算出される脈波伝播速度PWVの精度も向上する。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施例を説明する。なお、以下の説明では、前述の実施例と同一の構成を有する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
図３は、脈波解析装置としての機能を備えた脈波伝播速度測定装置６０の構成を示すブロック図である。この脈波伝播速度測定装置６０が前述の実施例の脈波伝播速度測定装置１０と異なる点は、バンドパスフィルタ２８が設けられず、脈波信号SMが、直接、電子制御装置３０へ供給されること、および、その電子制御装置３０の制御機能のみである。
【００３１】
図４は、図３の脈波伝播速度測定装置６０における電子制御装置３０の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【００３２】
脈波センサ用フィルタとして機能するバンドパスフィルタ６２は、デジタル信号処理により所定の通過周波数帯域の信号成分を抽出する信号抽出機能を有するデジタルフィルタであり、複数のバンドパスフィルタ６２（BPF(1)、BPF(2)、BPF(3)、・・・BPF(n)（nはフィルタ番号を意味する自然数））が備えられている。これら複数のバンドパスフィルタ６２は、いずれも、圧力センサ１６から供給される脈波信号SMから振動成分を抽出して、その振動成分を表す二次脈波信号SM2(1)、SM2(2)、SM2(3)、・・・SM2(n)を出力するが、通過周波数帯域が互いに異なるように予め設定されている。
【００３３】
これら複数のバンドパスフィルタ６２の通過周波数帯域は、その周波数よりも低い周波数の信号を遮断する遮断周波数すなわち低域遮断周波数が、たとえば、図５に示すように、バンドパスフィルタ６２のフィルタ番号に対応して漸次増加するように設定されている。また、複数のバンドパスフィルタ６２に対して設定される複数の低域遮断周波数のうち最も高いもの、すなわち図５の場合にはBPF(n)の低域遮断周波数は、脈波観測部位（ここでは上腕１４）における脈波の進行波成分の立ち上がり部分が有する周波数よりも十分に低い周波数に設定される。たとえば、BPF(n)の低域遮断周波数は、測定部位が上腕１４の場合には、20Hz、25Hz、30Hzなどに設定される。
【００３４】
一方、これら複数のバンドパスフィルタ６２の高域遮断周波数（すなわちその周波数よりも高い周波数の信号を遮断する遮断周波数）は、脈波観測部位における脈波の進行波成分の立ち上がり部分が有する周波数よりも高く、且つ、環境ノイズなどの高周波ノイズが有する周波数よりも低い値に設定されていれば、互いに異なる周波数に設定されていても、全て同じ周波数に設定されていてもよい。
【００３５】
立ち上がり時点候補決定手段６４は、各バンドパスフィルタ６２からそれぞれ供給される二次脈波信号SM2(1)、SM2(2)・・・SM2(n)に基づいて脈波の立ち上がり時点候補PS(1)、PS(2)・・・PS(n)をそれぞれ決定する。立ち上がり時点候補PS(1)、PS(2)・・・PS(n)の決定方法には、本実施例でも、前述の最小点検出法を用いることとする。すなわち、二次脈波信号SM2(1)、SM2(2)・・・SM2(n)の最小点が検出された時間を脈波立ち上がり時点候補PS(1)、PS(2)・・・PS(n)に決定する。
【００３６】
正立ち上がり時点決定手段６６は、立ち上がり時点候補決定手段６４により決定された複数の立ち上がり時点候補PS(1)、PS(2)・・・PS(n)を比較して、それら複数の立ち上がり時点候補PSから真の立ち上がり時点を表す正立ち上がり時点ASを決定する。たとえば、図６の線分L1で示されるように、バンドパスフィルタ６２の低域遮断周波数が高くなるに従って立ち上がり時点候補PSの時間が早くなり、低域遮断周波数が高い領域では、立ち上がり時点候補PSの時間が略一致する場合には、その略一致する立ち上がり時点候補PSは、いずれも、反射波成分が十分に除去されて立ち上がりが急峻になっている脈波に基づいて決定されていると考えられるので、その略一致する立ち上がり時点候補PSを正立ち上がり時点ASに決定する。
【００３７】
また、図６の線分L2で示されるように、バンドパスフィルタ６２の低域遮断周波数が高くなるに従って立ち上がり時点候補PSの時間が早くなる場合には、低域遮断周波数が脈波の反射波成分を十分に遮断するほどに高くなく、低域遮断周波数が高くなるに従って反射波成分の除去割合が大きくなり、反射波成分が減少するに従って立ち上がり時点候補PSが早くなっていると考えられるので、最も早い立ち上がり時点候補PSすなわち図６ではPS(n)を、正立ち上がり点ASに決定する。ここで、反射波成分が除去されるに従って立ち上がり時点が早くなる理由を説明する。図７は、進行波wiと反射波wrの立ち上がり部分を概念的に示す図である。図７に示すように、急峻な立ち上がりを示す進行波wiの立ち上がり点はa点であるが、その進行波wiになだらかな立ち上がりを示す反射波wrが重畳することにより合成される図示しない観測波の立ち上がり点は、a点よりも遅いb点になる。従って、反射波成分の影響が少なくなるほど立ち上がり時点は早くなるのである。
【００３８】
また、図６の線分L3で示されるように、バンドパスフィルタ６２の低域遮断周波数が高くなるに従って立ち上がり時点候補PSの時間が遅くなる場合には、動脈からの脈波がカフ１２に伝達されることによってカフ１２に生じた圧力振動が、配管２０内を伝播して圧力センサ１６まで到達する間に生じる高周波数成分の位相遅れの程度が、立ち上がり時点の決定に影響を与えるほど大きい場合であると考えられるので、高周波数成分が相対的に少ない信号に基づいて決定された立ち上がり時点候補PS、すなわち、低域遮断周波数が最も低いバンドパスフィルタ６２（図６ではBPF(1)）を通過した信号に基づいて決定された立ち上がり時点候補PS(1)、すなわち、最も早い立ち上がり時点候補PSを正立ち上がり時点ASに決定する。
【００３９】
なお、図６には示されていないが、複数の立ち上がり時点候補PSが低域遮断周波数の増減に従って一定の変化傾向を示さずに不規則に変動している場合や、一部の立ち上がり時点候補PSが他の立ち上がり時点候補PSに比べて著しく早く（または遅く）なっている場合には、測定中に外乱ノイズが混入した場合であると考えられるので、正立ち上がり時点ASを決定せずに測定異常である旨を表示器４８に表示する。
【００４０】
脈波伝播速度算出手段６８は、まず、カフ圧制御手段５０によってカフ圧PCが脈波検出圧力値に制御されているときに、心音マイク３４によって検出される心音波形において脈波の立ち上がり点に対応する部位であるI音の開始点が検出された時間と、前記正立ち上がり時点決定手段６６により決定された正立ち上がり時点ASとの時間差(sec)、すなわち、心臓からカフ１２装着部位までを脈波が伝播する脈波伝播時間を算出する。そして、入力装置４０から供給される被測定者の身長Tを前記式１に代入することにより、心臓からカフ装着部位までの伝播距離Lを求め、得られた伝播距離Lと上記脈波伝播時間DTとを前記式２に代入することにより脈波伝播速度PWV(cm/sec)を算出し、その算出した脈波伝播速度PWVを表示器４８に表示する。
【００４１】
図８は、図４の機能ブロック図に示したＣＰＵ４２の制御作動の要部を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、入力装置４０から予め身長信号STが供給されていることを条件として、図示しないスタートボタンにより開始される。
【００４２】
図８において、まず、ステップＳ１（以下、ステップを省略する。）では、空気ポンプ２４を起動させ、且つ、調圧弁１８を制御することにより、カフ圧PCを、たとえば50mmHgに設定された脈波検出圧力値に制御する。
【００４３】
そして、続くＳ２では、カフ圧PCが脈波検出圧力値に制御されている状態で、圧力センサ１６から供給される脈波信号SM、静圧弁別回路２６から供給されるカフ圧信号SC、および心音マイク３４から心音信号増幅器３６を介して供給される心音信号SHをそれぞれ一拍分ずつ読み込む。そして、それらの信号の読み込みが終了したら、続くＳ３において、調圧弁１８を制御することによりカフ圧PCを大気圧まで排圧する。図８では、Ｓ１およびＳ３がカフ圧制御手段５０に相当する。
【００４４】
続くＳ４では、Ｓ２で読み込んだ脈波信号SMを、予め記憶されている信号処理アルゴリズムである複数のバンドパスフィルタ６２（BPF(1)、BPF(2)、BPF(3)、・・・BPF(n)）によってフィルタ処理して、二次脈波信号SM2(1)、SM2(2)、SM2(3)、・・・SM2(n)を得る。そして、続く立ち上がり時点候補決定手段６４に相当するＳ５では、Ｓ４で得た各二次脈波信号SM2(1)、SM2(2)、SM2(3)、・・・SM2(n)の最小点の時間を、立ち上がり時点候補PS(1)、PS(2)・・・PS(n)に決定する。
【００４５】
続いて、正立ち上がり時点決定手段６６に相当するＳ６乃至Ｓ８を実行する。まず、Ｓ６では、正立ち上がり時点を決定するための処理を実行する。すなわち、Ｓ６では、バンドパスフィルタ６２の低域遮断周波数が高くなるに従って立ち上がり時点候補PSの時間が早くなり、低域遮断周波数が高い領域では、複数の立ち上がり時点候補PSの時間が略一致するなど、少なくとも２つの立ち上がり時点候補が略一致する場合には、その略一致する立ち上がり時点候補PSを正立ち上がり時点ASに決定し、バンドパスフィルタ６２の低域遮断周波数が高くなるに従って立ち上がり時点候補PSの時間が早くなる場合、および、バンドパスフィルタ６２の低域遮断周波数が高くなるに従って立ち上がり時点候補PSの時間が遅くなる場合には、最も早い立ち上がり時点候補PSを正立ち上がり点ASに決定し、複数の立ち上がり時点候補PSが低域遮断周波数の増減に従って一定の変化傾向を示さずに不規則に変動している場合や、一部の立ち上がり時点候補PSが他の立ち上がり時点候補PSに比べて著しく早く（または遅く）なっている場合には、正立ち上がり点を決定しないで処理を終了する。
【００４６】
続くＳ７では、上記Ｓ６において正立ち上がり時点ASを決定したか否かを判断し、決定した場合には後述するＳ９以降を実行するが、正立ち上がり時点ASを決定していない場合には、Ｓ８において、測定異常である旨を表示器４８に表示した後、本ルーチンを終了する。
【００４７】
一方、上記Ｓ９の判断が肯定された場合には、続いて、脈波伝播速度算出手段６８に相当するＳ９乃至Ｓ１２を実行する。まず、Ｓ９では、Ｓ２で読み込んだ心音信号SHが表す心音波形についてI音の開始点の発生時点を決定し、続くＳ１０では、Ｓ９で決定したI音の開始点の発生時点とＳ６で決定した正立ち上がり時点ASとの時間差すなわち脈波伝播時間DTを算出する。
【００４８】
さらに、続くＳ１１では、予め供給されている身長信号STが表す被測定者の身長Tを前記式１に代入することにより伝播距離Lを算出し、続くＳ１２では、Ｓ１１で算出した伝播距離LとＳ１０で算出した脈波伝播時間DTとを前記式２に代入することにより脈波伝播速度PWVを算出し、その算出した脈波伝播速度PWVを表示器４８に表示する。そして、Ｓ１２を実行すると本ルーチンは終了する。
【００４９】
上述の実施例によれば、立ち上がり時点候補決定手段５６（Ｓ５）により、低域遮断周波数が異なる各バンドパスフィルタ６２を通過させられたそれぞれの二次脈波信号SM2(1)、SM2(2)、SM2(3)、・・・SM2(n)に基づいて複数の立ち上がり時点候補PS(1)、PS(2)・・・PS(n)が決定され、正立ち上がり時点決定手段６６（Ｓ６乃至Ｓ８）により、その複数の立ち上がり時点候補PS(1)、PS(2)・・・PS(n)の比較に基づいて真の立ち上がり時点を表す正立ち上がり時点ASが決定されるので、患者が異なることなどによって脈波の反射波成分および進行波成分の立ち上がり部分が有する周波数帯域が異なっていても、精度良く立ち上がり時点を決定することができる。
【００５０】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００５１】
たとえば、前述の実施例では、脈波センサ用フィルタとしてバンドパスフィルタ２８、６２が備えられていたが、バンドパスフィルタ２８、６２に代えてハイパスフィルタが設けられてもよい。
【００５２】
また、前述の実施例では、脈波センサすなわちカフ１２の装着部位は上腕部１４であったが、脈波センサの装着部位は上腕部１４に限られず、脈波が検出できる部位であればどこでもよく、たとえば、手首、指尖部、大腿部、足首等に脈波センサが装着されてもよい。なお、脈波センサの装着部位が異なると検出される脈波が有する周波数帯域が異なるので、脈波センサ用フィルタの低域遮断周波数や通過周波数帯域は、脈波センサの装着部位によって異なる範囲に設定され、たとえば、脈波センサとしてカフが足首に装着される場合には、脈波センサ用フィルタの通過周波数帯域は、たとえば、1-15Hzに設定される。
【００５３】
また、前述の第２実施例では、脈波センサ用フィルタとしてデジタルフィルタが用いられていたが、電子回路により構成されるアナログフィルタが用いられてもよい。
【００５４】
また、前述の実施例では、立ち上がり点（または立ち上がり時点候補）の決定方法として最小点検出法を用いていたが、二次微分法や接線法などの良く知られた他の立ち上がり時点決定方法により立ち上がり時点を決定してもよい。
【００５５】
また、前述の実施例では、脈波伝播速度PWVの測定区間は、上流端が心臓であり下流端が上腕部１４であったが、脈波伝播速度PWVの測定区間は前述の実施例に限定されず、たとえば、足首にも脈波センサ用フィルタとしてカフを装着し、上流端を上腕部１４とし下流端を足首とする区間の脈波伝播速度を測定してもよい。
【００５６】
なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲においてその他種々の変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の脈波センサ用フィルタを備えた脈波伝播速度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の脈波伝播速度測定装置における電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図３】本発明の脈波解析装置としての機能を備えた脈波伝播速度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図３の脈波伝播速度測定装置における電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図５】図４の複数のバンドパスフィルタBPFの低域遮断周波数を示す図である。
【図６】図４の立ち上がり時点候補決定手段により決定される複数の立ち上がり時点候補PSを、バンドパスフィルタBPFの低域遮断周波数に対してプロットした図である。
【図７】進行波wiと反射波wrの立ち上がり部分を概念的に示す図である。
【図８】図４の機能ブロック図に示したＣＰＵの制御作動の要部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１２：カフ（脈波センサ）
２８：バンドパスフィルタ（脈波センサ用フィルタ）
６０：脈波伝播速度測定装置（脈波解析装置）
６２：バンドパスフィルタ（脈波センサ用フィルタ）
６４：立ち上がり時点候補決定手段
６６：正立ち上がり時点決定手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、脈波の立ち上がり点を決定する際に用いる脈波センサ用フィルタ、および、脈波の形状を解析してその立ち上がり時点を決定する脈波解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脈波の立ち上がり点は、生体の所定の２部位間を脈波が伝播する速度である脈波伝播速度を測定する際、あるいは、脈拍数を計測する際などに決定される。ところで、脈波を検出するために生体の所定部位に装着される脈波センサから出力される信号には、脈波を表す信号だけでなく、ＤＣ成分に近いうねり等の低周波側のノイズや、体動誘導や環境ノイズなどの高周波側のノイズが含まれているので、それらのノイズを除去し目的の脈波の信号を得るために、フィルタが設けられる。
【０００３】
脈波の立ち上がり点を利用する場合、脈波の立ち上がり部分が有する周波数帯域を通過させるフィルタが用いられる。たとえば、特許文献１に記載のフィルタは、１〜３０Ｈｚの通過周波数帯域を有している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１４５６０６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されているように、脈波の立ち上がり部分が有する周波数帯域を通過させるフィルタを用い、そのフィルタを通過した信号に基づいて脈波の立ち上がり点を決定するようにしても、フィルタを通過した後の信号が表す脈波は立ち上がりがそれほど急峻ではない場合があり、そのため、立ち上がり時点の決定精度が不十分となることがあった。
【０００６】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、脈波の立ち上がり時点を精度良く決定するための脈波センサ用フィルタおよび脈波解析装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するために種々検討を重ねた結果、以下の知見を見いだした。すなわち、心臓から末梢側へ進行する進行波とその進行波が末梢側の分岐部などで反射した反射波との合成波である脈波において、進行波は心臓から血液が駆出される際に生じるので急激な立ち上がりを示すが、反射波はその進行波が動脈内を伝播する際に高周波数成分が減衰してしまい相対的に低周波成分が多くなるので立ち上がりがなだらかになっている。従って、脈波の立ち上がり点がなだらかになってしまうのは反射波成分のためであり、反射波成分を除去すれば、進行波成分が強められ、立ち上がり点が急峻になるので、立ち上がり時点の決定精度が向上することを見いだした。本発明はかかる知見に基づいて成されたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の脈波解析装置は、互いに低域遮断周波数が異なる前記脈波センサ用フィルタを複数備え、各脈波センサ用フィルタを通過したそれぞれの信号に基づいて立ち上がり時点を複数決定し、その複数の立ち上がり時点を比較して一つの立ち上がり時点を決定する。
【００１１】
すなわち、本発明は、(a) 脈波を検出するために生体の所定部位に装着され、その脈波を表す脈波信号を出力する脈波センサと、(b) その脈波センサから出力される脈波信号がそれぞれ供給され、低域遮断周波数が互いに異なる複数の脈波センサ用フィルタと、(c) その複数の脈波センサ用フィルタを通過させられたそれぞれの信号に基づいて脈波の立ち上がり時点候補をそれぞれ決定する立ち上がり時点候補決定手段と、(d) その立ち上がり時点候補決定手段により決定された複数の立ち上がり時点候補の比較に基づいて、その複数の立ち上がり時点候補から真の立ち上がり時点を表す一つの正立ち上がり時点を決定する正立ち上がり時点決定手段とを含むことを特徴とする脈波解析装置である。
【００１２】
【発明の効果】
この発明によれば、立ち上がり時点候補決定手段により、低域遮断周波数が異なる各脈波センサ用フィルタを通過させられたそれぞれの信号に基づいて複数の立ち上がり時点候補が決定され、正立ち上がり時点決定手段により、その複数の立ち上がり時点候補の比較に基づいて真の立ち上がり時点を表す正立ち上がり時点が決定されるので、患者が異なっていたり測定部位が異なることなどによって脈波の反射波成分および進行波成分の立ち上がり部分が有する周波数帯域が異なっていても、精度良く立ち上がり時点を決定することができる。
【００１３】
【発明の他の態様】
ここで、低域遮断周波数が異なる複数のフィルタを通過させられたそれぞれの信号を比較すると、反射波成分が有する周波数帯よりも低域遮断周波数が高い複数のフィルタを通過させられた各信号は、どれも立ち上がりが急峻になるので、それらの信号に基づいて決定される立ち上がり時点候補は一致することになる。従って、前記正立ち上がり時点決定手段は、前記立ち上がり時点候補決定手段により決定された複数の立ち上がり時点候補のうち少なくとも２つの立ち上がり時点候補が一致する場合には、その時点を正立ち上がり時点に決定することにより、精度良く立ち上がり時点を決定することができる。
【００１４】
また、複数の立ち上がり時点候補を比較して、立ち上がり時点候補が、低域遮断周波数が高い脈波センサ用フィルタを通過した信号に基づいて決定されたものほど早くなっている場合には、低周波数成分である反射波成分が除去されず、その反射波成分の影響により立ち上がり部分が遅れていると考えられるので、正立ち上がり時点決定手段は、最も早い立ち上がり時点候補を正立ち上がり時点に決定する。
【００１５】
また、前記脈波センサとしては、たとえば、生体の所定部位に巻き付けられてその部位を圧迫するカフ、酸素飽和度測定用の光電脈波検出プローブ、撓骨動脈などの所定の動脈を表皮上からを押圧して圧脈波を検出する形式の圧脈波センサ、腕や指先などのインピーダンスを電極を通して検出するインピーダンス脈波センサ、脈拍検出などのために指尖部などに装着される光電脈波センサなどを用いることができる。また、圧力変換器に接続されたカテーテルを直接動脈内に挿入し、観血的手法により脈波を検出する型式の脈波センサを用いることもできる。
【００１６】
また、脈波センサがカフである場合、動脈からカフに伝達された圧力振動すなわち脈波が、チューブを介して圧力センサまで伝播する際に、振動の減衰とともに位相の遅れが生じる。この位相遅れは高周波数成分ほど大きいので、高周波数成分の位相遅れの程度が立ち上がり時点の決定にも影響するほどに大きい場合には、高い低域遮断周波数を有するフィルタを通過した信号に基づいて決定される立ち上がり時点候補ほど遅くなる。従って、脈波センサがカフである場合には、前記正立ち上がり時点決定手段は、立ち上がり時点候補が、低域遮断周波数が高い脈波センサ用フィルタを通過した信号に基づいて決定されたものほど遅くなっている場合には、最も早い立ち上がり時点候補を正立ち上がり時点に決定することが好ましい。
【００１７】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の脈波センサ用フィルタを備えた脈波伝播速度測定装置１０の構成を示すブロック図である。
【００１８】
図１において、カフ１２は、本実施例において脈波センサとして機能するものであり、ゴム製袋を布製帯状袋内に収容した構造を有しており、上腕部１４に巻き付けられる。カフ１２には、圧力センサ１６、調圧弁１８がゴム製あるいは可撓性樹脂製の配管２０を介してそれぞれ接続されている。また、調圧弁１８には、配管２２を介して空気ポンプ２４が接続されている。調圧弁１８は、空気ポンプ２４により発生させられた圧力の高い空気を調圧してカフ１２内へ供給し、あるいは、カフ１２内の空気を排気することにより、カフ１２内の圧力を調圧する。
【００１９】
カフ１２が膨脹させられた状態では、上腕部１４の図示しない動脈からの脈波がカフ１２に伝達されることにより、カフ内にその脈波に応じた圧力振動が生じる。脈波を表す上記圧力振動は配管２０内を伝播して圧力センサ１６に伝達される。すなわち、カフ１２から出力される脈波信号は圧力振動である。
【００２０】
圧力センサ１６は、圧力振動として伝達された脈波信号を電気信号としての脈波信号SMに変換してその脈波信号SMを静圧弁別回路２６および脈波センサ用フィルタとして機能するバンドパスフィルタ２８にそれぞれ供給する。静圧弁別回路２６はローパスフィルタを備えており、脈波信号SMに含まれる定常的な圧力すなわちカフ１２の圧迫圧力（以下、この圧力をカフ圧PCという）を表すカフ圧信号SCを弁別してそのカフ圧信号SCをＡ／Ｄ変換器３２を介して電子制御装置３０へ供給する。
【００２１】
バンドパスフィルタ２８は、その通過周波数帯域が、カフ１２によって検出された脈波の反射波成分が有する低周波数帯域の成分を遮断し、且つ、その脈波の進行波成分の立ち上がり部分が有する高周波帯域の成分を通過させ、且つ、脈波の高周波数成分よりも高い高周波ノイズを遮断するような通過周波数帯域に設定されている。たとえば、本実施例のようにカフ１２が上腕部１４に装着され、カフ１２により検出される脈波が上腕脈波である場合には、バンドパスフィルタ２８の通過周波数帯域は20Hz−40Hzに設定されている。このバンドパスフィルタ２８を通過した脈波信号SM、すなわち、上腕脈波の反射波成分が除去されて進行波成分の立ち上がり部分が相対的に強められた高周波脈波信号SHFは、Ａ／Ｄ変換器３３を介して電子制御装置３０へ供給される。
【００２２】
心音マイク３４は、図示しない被測定者の胸部上に図示しない粘着テープ等により固着される。心音マイク３４は図示しない内部に圧電素子を備え、その圧電素子により被測定者の心臓から発生する心音等を電気信号すなわち心音信号SHに変換する。心音信号増幅器３６は、心音の高音成分をよく記録するためにエネルギーの大きい低音成分を弱める図示しない４種類のフィルタを備えており、心音マイク３４から供給される心音信号SHを増幅し且つろ波した後に、Ａ/Ｄ変換器３８を介して電子制御装置３０へ出力する。
【００２３】
入力装置４０は、被測定者の身長Tが入力されるための図示しないキーボードを備えており、入力された被測定者の身長Tを表す身長信号STを電子制御装置３０へ供給する。
【００２４】
電子制御装置３０は、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４、ＲＡＭ４６、および図示しないＩ／Ｏポート等を備えた所謂マイクロコンピュータにて構成されており、ＣＰＵ４２は、ＲＯＭ４４に予め記憶されたプログラムに従ってＲＡＭ４６の記憶機能を利用しつつ信号処理を実行することにより、Ｉ／Ｏポートから駆動信号を出力して空気ポンプ２４および調圧弁１８を制御する。ＣＰＵ４２は、その空気ポンプ２４および調圧弁１８を制御することによりカフ圧PCを制御する。また、ＣＰＵ４２は、図２に詳しく示す機能を実行して、カフ１２により検出されるカフ脈波の立ち上がり点を決定し、その立ち上がり点に基づいて脈波伝播速度PWVを算出し、その脈波伝播速度PWVを表示器４８に表示する。
【００２５】
図２は、脈波伝播速度測定装置１０における電子制御装置３０の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【００２６】
カフ圧制御手段５０は、静圧弁別回路２６から供給されるカフ圧信号SCに基づカフ圧PCを決定しつつ、調圧弁１８および空気ポンプ２４を制御して、カフ圧PCを所定の脈波検出圧力値に制御する。ここで、脈波検出圧力値とは、カフ１２が巻き付けられている部位における最低血圧値よりも低い圧力であってカフ１２内に生じる圧力振動が十分な大きさとなるような圧力であり、たとえば、50mmHgに設定されている。
【００２７】
脈波伝播速度算出手段５２は、まず、カフ圧制御手段５０によってカフ圧PCが脈波検出圧力値に制御されているときに、心音マイク３４から供給される心音信号SHが表す心音波形およびバンドパスフィルタ２８から供給される高周波脈波信号SHFが表す脈波の立ち上がり部分を用い、心音波形のI音の開始時点と脈波の立ち上がり時点を決定する。なお、本実施例では、脈波の立ち上がり時点の検出方法には最小点検出法を用い、高周波脈波信号SHFが表す脈波の最小点の検出時間を立ち上がり時点に決定する。
そして、心音波形のI音の開始時点と脈波の立ち上がり時点の時間差(sec)、すなわち、心臓からカフ装着部位（上腕部１４）までを脈波が伝播する脈波伝播時間DTを算出する。
さらに、入力装置４０から供給される被測定者の身長Tを、身長Tと伝播距離Lとの間の予め記憶された関係である式１に代入することにより、心臓からカフ装着部位までの伝播距離Lを求め、得られた伝播距離Lと上記脈波伝播時間DTとを、式２に代入することにより脈波伝播速度PWV(cm/sec)を算出し、その算出した脈波伝播速度PWVを表示器４８に表示する。
（式１） L=aT+b
（a,bは、実験に基づいて決定された定数）
（式２） PWV=L/DT
【００２８】
上述の実施例によれば、バンドパスフィルタ２８を通過させられた高周波脈波信号SHFは、低周波数成分である反射波が除去されて進行波の立ち上がり部分が強められているので、立ち上がりが急峻になっている。従って、このバンドパスフィルタ２８を通過した高周波脈波信号SHFに基づいて決定される立ち上がり時点は、その精度が向上するので、その立ち上がり時点に基づいて算出される脈波伝播速度PWVの精度も向上する。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施例を説明する。なお、以下の説明では、前述の実施例と同一の構成を有する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
図３は、脈波解析装置としての機能を備えた脈波伝播速度測定装置６０の構成を示すブロック図である。この脈波伝播速度測定装置６０が前述の実施例の脈波伝播速度測定装置１０と異なる点は、バンドパスフィルタ２８が設けられず、脈波信号SMが、直接、電子制御装置３０へ供給されること、および、その電子制御装置３０の制御機能のみである。
【００３１】
図４は、図３の脈波伝播速度測定装置６０における電子制御装置３０の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【００３２】
脈波センサ用フィルタとして機能するバンドパスフィルタ６２は、デジタル信号処理により所定の通過周波数帯域の信号成分を抽出する信号抽出機能を有するデジタルフィルタであり、複数のバンドパスフィルタ６２（BPF(1)、BPF(2)、BPF(3)、・・・BPF(n)（nはフィルタ番号を意味する自然数））が備えられている。これら複数のバンドパスフィルタ６２は、いずれも、圧力センサ１６から供給される脈波信号SMから振動成分を抽出して、その振動成分を表す二次脈波信号SM2(1)、SM2(2)、SM2(3)、・・・SM2(n)を出力するが、通過周波数帯域が互いに異なるように予め設定されている。
【００３３】
これら複数のバンドパスフィルタ６２の通過周波数帯域は、その周波数よりも低い周波数の信号を遮断する遮断周波数すなわち低域遮断周波数が、たとえば、図５に示すように、バンドパスフィルタ６２のフィルタ番号に対応して漸次増加するように設定されている。また、複数のバンドパスフィルタ６２に対して設定される複数の低域遮断周波数のうち最も高いもの、すなわち図５の場合にはBPF(n)の低域遮断周波数は、脈波観測部位（ここでは上腕１４）における脈波の進行波成分の立ち上がり部分が有する周波数よりも十分に低い周波数に設定される。たとえば、BPF(n)の低域遮断周波数は、測定部位が上腕１４の場合には、20Hz、25Hz、30Hzなどに設定される。
【００３４】
一方、これら複数のバンドパスフィルタ６２の高域遮断周波数（すなわちその周波数よりも高い周波数の信号を遮断する遮断周波数）は、脈波観測部位における脈波の進行波成分の立ち上がり部分が有する周波数よりも高く、且つ、環境ノイズなどの高周波ノイズが有する周波数よりも低い値に設定されていれば、互いに異なる周波数に設定されていても、全て同じ周波数に設定されていてもよい。
【００３５】
立ち上がり時点候補決定手段６４は、各バンドパスフィルタ６２からそれぞれ供給される二次脈波信号SM2(1)、SM2(2)・・・SM2(n)に基づいて脈波の立ち上がり時点候補PS(1)、PS(2)・・・PS(n)をそれぞれ決定する。立ち上がり時点候補PS(1)、PS(2)・・・PS(n)の決定方法には、本実施例でも、前述の最小点検出法を用いることとする。すなわち、二次脈波信号SM2(1)、SM2(2)・・・SM2(n)の最小点が検出された時間を脈波立ち上がり時点候補PS(1)、PS(2)・・・PS(n)に決定する。
【００３６】
正立ち上がり時点決定手段６６は、立ち上がり時点候補決定手段６４により決定された複数の立ち上がり時点候補PS(1)、PS(2)・・・PS(n)を比較して、それら複数の立ち上がり時点候補PSから真の立ち上がり時点を表す正立ち上がり時点ASを決定する。たとえば、図６の線分L1で示されるように、バンドパスフィルタ６２の低域遮断周波数が高くなるに従って立ち上がり時点候補PSの時間が早くなり、低域遮断周波数が高い領域では、立ち上がり時点候補PSの時間が略一致する場合には、その略一致する立ち上がり時点候補PSは、いずれも、反射波成分が十分に除去されて立ち上がりが急峻になっている脈波に基づいて決定されていると考えられるので、その略一致する立ち上がり時点候補PSを正立ち上がり時点ASに決定する。
【００３７】
また、図６の線分L2で示されるように、バンドパスフィルタ６２の低域遮断周波数が高くなるに従って立ち上がり時点候補PSの時間が早くなる場合には、低域遮断周波数が脈波の反射波成分を十分に遮断するほどに高くなく、低域遮断周波数が高くなるに従って反射波成分の除去割合が大きくなり、反射波成分が減少するに従って立ち上がり時点候補PSが早くなっていると考えられるので、最も早い立ち上がり時点候補PSすなわち図６ではPS(n)を、正立ち上がり点ASに決定する。ここで、反射波成分が除去されるに従って立ち上がり時点が早くなる理由を説明する。図７は、進行波wiと反射波wrの立ち上がり部分を概念的に示す図である。図７に示すように、急峻な立ち上がりを示す進行波wiの立ち上がり点はa点であるが、その進行波wiになだらかな立ち上がりを示す反射波wrが重畳することにより合成される図示しない観測波の立ち上がり点は、a点よりも遅いb点になる。従って、反射波成分の影響が少なくなるほど立ち上がり時点は早くなるのである。
【００３８】
また、図６の線分L3で示されるように、バンドパスフィルタ６２の低域遮断周波数が高くなるに従って立ち上がり時点候補PSの時間が遅くなる場合には、動脈からの脈波がカフ１２に伝達されることによってカフ１２に生じた圧力振動が、配管２０内を伝播して圧力センサ１６まで到達する間に生じる高周波数成分の位相遅れの程度が、立ち上がり時点の決定に影響を与えるほど大きい場合であると考えられるので、高周波数成分が相対的に少ない信号に基づいて決定された立ち上がり時点候補PS、すなわち、低域遮断周波数が最も低いバンドパスフィルタ６２（図６ではBPF(1)）を通過した信号に基づいて決定された立ち上がり時点候補PS(1)、すなわち、最も早い立ち上がり時点候補PSを正立ち上がり時点ASに決定する。
【００３９】
なお、図６には示されていないが、複数の立ち上がり時点候補PSが低域遮断周波数の増減に従って一定の変化傾向を示さずに不規則に変動している場合や、一部の立ち上がり時点候補PSが他の立ち上がり時点候補PSに比べて著しく早く（または遅く）なっている場合には、測定中に外乱ノイズが混入した場合であると考えられるので、正立ち上がり時点ASを決定せずに測定異常である旨を表示器４８に表示する。
【００４０】
脈波伝播速度算出手段６８は、まず、カフ圧制御手段５０によってカフ圧PCが脈波検出圧力値に制御されているときに、心音マイク３４によって検出される心音波形において脈波の立ち上がり点に対応する部位であるI音の開始点が検出された時間と、前記正立ち上がり時点決定手段６６により決定された正立ち上がり時点ASとの時間差(sec)、すなわち、心臓からカフ１２装着部位までを脈波が伝播する脈波伝播時間を算出する。そして、入力装置４０から供給される被測定者の身長Tを前記式１に代入することにより、心臓からカフ装着部位までの伝播距離Lを求め、得られた伝播距離Lと上記脈波伝播時間DTとを前記式２に代入することにより脈波伝播速度PWV(cm/sec)を算出し、その算出した脈波伝播速度PWVを表示器４８に表示する。
【００４１】
図８は、図４の機能ブロック図に示したＣＰＵ４２の制御作動の要部を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、入力装置４０から予め身長信号STが供給されていることを条件として、図示しないスタートボタンにより開始される。
【００４２】
図８において、まず、ステップＳ１（以下、ステップを省略する。）では、空気ポンプ２４を起動させ、且つ、調圧弁１８を制御することにより、カフ圧PCを、たとえば50mmHgに設定された脈波検出圧力値に制御する。
【００４３】
そして、続くＳ２では、カフ圧PCが脈波検出圧力値に制御されている状態で、圧力センサ１６から供給される脈波信号SM、静圧弁別回路２６から供給されるカフ圧信号SC、および心音マイク３４から心音信号増幅器３６を介して供給される心音信号SHをそれぞれ一拍分ずつ読み込む。そして、それらの信号の読み込みが終了したら、続くＳ３において、調圧弁１８を制御することによりカフ圧PCを大気圧まで排圧する。図８では、Ｓ１およびＳ３がカフ圧制御手段５０に相当する。
【００４４】
続くＳ４では、Ｓ２で読み込んだ脈波信号SMを、予め記憶されている信号処理アルゴリズムである複数のバンドパスフィルタ６２（BPF(1)、BPF(2)、BPF(3)、・・・BPF(n)）によってフィルタ処理して、二次脈波信号SM2(1)、SM2(2)、SM2(3)、・・・SM2(n)を得る。そして、続く立ち上がり時点候補決定手段６４に相当するＳ５では、Ｓ４で得た各二次脈波信号SM2(1)、SM2(2)、SM2(3)、・・・SM2(n)の最小点の時間を、立ち上がり時点候補PS(1)、PS(2)・・・PS(n)に決定する。
【００４５】
続いて、正立ち上がり時点決定手段６６に相当するＳ６乃至Ｓ８を実行する。まず、Ｓ６では、正立ち上がり時点を決定するための処理を実行する。すなわち、Ｓ６では、バンドパスフィルタ６２の低域遮断周波数が高くなるに従って立ち上がり時点候補PSの時間が早くなり、低域遮断周波数が高い領域では、複数の立ち上がり時点候補PSの時間が略一致するなど、少なくとも２つの立ち上がり時点候補が略一致する場合には、その略一致する立ち上がり時点候補PSを正立ち上がり時点ASに決定し、バンドパスフィルタ６２の低域遮断周波数が高くなるに従って立ち上がり時点候補PSの時間が早くなる場合、および、バンドパスフィルタ６２の低域遮断周波数が高くなるに従って立ち上がり時点候補PSの時間が遅くなる場合には、最も早い立ち上がり時点候補PSを正立ち上がり点ASに決定し、複数の立ち上がり時点候補PSが低域遮断周波数の増減に従って一定の変化傾向を示さずに不規則に変動している場合や、一部の立ち上がり時点候補PSが他の立ち上がり時点候補PSに比べて著しく早く（または遅く）なっている場合には、正立ち上がり点を決定しないで処理を終了する。
【００４６】
続くＳ７では、上記Ｓ６において正立ち上がり時点ASを決定したか否かを判断し、決定した場合には後述するＳ９以降を実行するが、正立ち上がり時点ASを決定していない場合には、Ｓ８において、測定異常である旨を表示器４８に表示した後、本ルーチンを終了する。
【００４７】
一方、上記Ｓ９の判断が肯定された場合には、続いて、脈波伝播速度算出手段６８に相当するＳ９乃至Ｓ１２を実行する。まず、Ｓ９では、Ｓ２で読み込んだ心音信号SHが表す心音波形についてI音の開始点の発生時点を決定し、続くＳ１０では、Ｓ９で決定したI音の開始点の発生時点とＳ６で決定した正立ち上がり時点ASとの時間差すなわち脈波伝播時間DTを算出する。
【００４８】
さらに、続くＳ１１では、予め供給されている身長信号STが表す被測定者の身長Tを前記式１に代入することにより伝播距離Lを算出し、続くＳ１２では、Ｓ１１で算出した伝播距離LとＳ１０で算出した脈波伝播時間DTとを前記式２に代入することにより脈波伝播速度PWVを算出し、その算出した脈波伝播速度PWVを表示器４８に表示する。そして、Ｓ１２を実行すると本ルーチンは終了する。
【００４９】
上述の実施例によれば、立ち上がり時点候補決定手段５６（Ｓ５）により、低域遮断周波数が異なる各バンドパスフィルタ６２を通過させられたそれぞれの二次脈波信号SM2(1)、SM2(2)、SM2(3)、・・・SM2(n)に基づいて複数の立ち上がり時点候補PS(1)、PS(2)・・・PS(n)が決定され、正立ち上がり時点決定手段６６（Ｓ６乃至Ｓ８）により、その複数の立ち上がり時点候補PS(1)、PS(2)・・・PS(n)の比較に基づいて真の立ち上がり時点を表す正立ち上がり時点ASが決定されるので、患者が異なることなどによって脈波の反射波成分および進行波成分の立ち上がり部分が有する周波数帯域が異なっていても、精度良く立ち上がり時点を決定することができる。
【００５０】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００５１】
たとえば、前述の実施例では、脈波センサ用フィルタとしてバンドパスフィルタ２８、６２が備えられていたが、バンドパスフィルタ２８、６２に代えてハイパスフィルタが設けられてもよい。
【００５２】
また、前述の実施例では、脈波センサすなわちカフ１２の装着部位は上腕部１４であったが、脈波センサの装着部位は上腕部１４に限られず、脈波が検出できる部位であればどこでもよく、たとえば、手首、指尖部、大腿部、足首等に脈波センサが装着されてもよい。なお、脈波センサの装着部位が異なると検出される脈波が有する周波数帯域が異なるので、脈波センサ用フィルタの低域遮断周波数や通過周波数帯域は、脈波センサの装着部位によって異なる範囲に設定され、たとえば、脈波センサとしてカフが足首に装着される場合には、脈波センサ用フィルタの通過周波数帯域は、たとえば、1-15Hzに設定される。
【００５３】
また、前述の第２実施例では、脈波センサ用フィルタとしてデジタルフィルタが用いられていたが、電子回路により構成されるアナログフィルタが用いられてもよい。
【００５４】
また、前述の実施例では、立ち上がり点（または立ち上がり時点候補）の決定方法として最小点検出法を用いていたが、二次微分法や接線法などの良く知られた他の立ち上がり時点決定方法により立ち上がり時点を決定してもよい。
【００５５】
また、前述の実施例では、脈波伝播速度PWVの測定区間は、上流端が心臓であり下流端が上腕部１４であったが、脈波伝播速度PWVの測定区間は前述の実施例に限定されず、たとえば、足首にも脈波センサ用フィルタとしてカフを装着し、上流端を上腕部１４とし下流端を足首とする区間の脈波伝播速度を測定してもよい。
【００５６】
なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲においてその他種々の変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の脈波センサ用フィルタを備えた脈波伝播速度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の脈波伝播速度測定装置における電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図３】本発明の脈波解析装置としての機能を備えた脈波伝播速度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図３の脈波伝播速度測定装置における電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図５】図４の複数のバンドパスフィルタBPFの低域遮断周波数を示す図である。
【図６】図４の立ち上がり時点候補決定手段により決定される複数の立ち上がり時点候補PSを、バンドパスフィルタBPFの低域遮断周波数に対してプロットした図である。
【図７】進行波wiと反射波wrの立ち上がり部分を概念的に示す図である。
【図８】図４の機能ブロック図に示したＣＰＵの制御作動の要部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１２：カフ（脈波センサ）
２８：バンドパスフィルタ（脈波センサ用フィルタ）
６０：脈波伝播速度測定装置（脈波解析装置）
６２：バンドパスフィルタ（脈波センサ用フィルタ）
６４：立ち上がり時点候補決定手段
６６：正立ち上がり時点決定手段
Claims (4)
- 脈波を検出するために生体の所定部位に装着され、該脈波を表す脈波信号を出力する脈波センサと、
該脈波センサから出力される脈波信号がそれぞれ供給され、低域遮断周波数が互いに異なる複数の脈波センサ用フィルタと、
該複数の脈波センサ用フィルタを通過させられたそれぞれの信号に基づいて脈波の立ち上がり時点候補をそれぞれ決定する立ち上がり時点候補決定手段と、
該立ち上がり時点候補決定手段により決定された複数の立ち上がり時点候補の比較に基づいて、該複数の立ち上がり時点候補から真の立ち上がり時点を表す一つの正立ち上がり時点を決定する正立ち上がり時点決定手段と
を含むことを特徴とする脈波解析装置。 - 前記正立ち上がり時点決定手段は、前記立ち上がり時点候補決定手段により決定された複数の立ち上がり時点候補のうち少なくとも２つの立ち上がり時点候補が一致する場合には、その時点を正立ち上がり時点に決定するものであることを特徴とする請求項１に記載の脈波解析装置。
- 前記正立ち上がり時点決定手段は、前記立ち上がり時点候補決定手段により決定された複数の立ち上がり時点候補が、低域遮断周波数が高い脈波センサ用フィルタを通過した信号に基づいて決定されたものほど早くなっている場合には、最も早い立ち上がり時点候補を正立ち上がり時点に決定することを特徴とする請求項１または２に記載の脈波解析装置。
- 前記脈波センサが前記生体の所定部位に装着されるカフであり、
前記正立ち上がり時点決定手段は、前記立ち上がり時点候補決定手段により決定された複数の立ち上がり時点候補が、低域遮断周波数が高い脈波センサ用フィルタを通過した信号に基づいて決定されたものほど遅くなっている場合には、最も早い立ち上がり時点候補を正立ち上がり時点に決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の脈波解析装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003015813A JP3740501B2 (ja) | 2003-01-24 | 2003-01-24 | 脈波解析装置 |
| US10/760,582 US7097621B2 (en) | 2003-01-24 | 2004-01-21 | Filter for use with pulse-wave sensor and pulse wave analyzing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003015813A JP3740501B2 (ja) | 2003-01-24 | 2003-01-24 | 脈波解析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004223044A JP2004223044A (ja) | 2004-08-12 |
| JP3740501B2 true JP3740501B2 (ja) | 2006-02-01 |
Family
ID=32903457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003015813A Expired - Fee Related JP3740501B2 (ja) | 2003-01-24 | 2003-01-24 | 脈波解析装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7097621B2 (ja) |
| JP (1) | JP3740501B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2349633T3 (es) | 2002-10-01 | 2011-01-07 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Uso de una cinta para la cabeza para indicar la tensión y sistema que comprende un sensor de oximetría y una cinta para la cabeza. |
| US7047056B2 (en) | 2003-06-25 | 2006-05-16 | Nellcor Puritan Bennett Incorporated | Hat-based oximeter sensor |
| US8412297B2 (en) | 2003-10-01 | 2013-04-02 | Covidien Lp | Forehead sensor placement |
| US8364220B2 (en) | 2008-09-25 | 2013-01-29 | Covidien Lp | Medical sensor and technique for using the same |
| US8257274B2 (en) | 2008-09-25 | 2012-09-04 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Medical sensor and technique for using the same |
| US8515515B2 (en) | 2009-03-25 | 2013-08-20 | Covidien Lp | Medical sensor with compressible light barrier and technique for using the same |
| US8781548B2 (en) | 2009-03-31 | 2014-07-15 | Covidien Lp | Medical sensor with flexible components and technique for using the same |
| US11413653B2 (en) | 2010-06-24 | 2022-08-16 | Cvr Global, Inc. | Sensor, sensor pad and sensor array for detecting infrasonic acoustic signals |
| EP2585227B1 (en) | 2010-06-24 | 2022-02-09 | CVR Global, Inc. | Sensor, sensor pad and sensor array for detecting infrasonic acoustic signals |
| CN103767694B (zh) * | 2014-01-06 | 2015-07-08 | 西安交通大学 | 一种准确提取袖带压力震荡波的方法 |
| DE102014225483B3 (de) * | 2014-12-10 | 2016-05-04 | Gert Küchler | Verfahren und Gerät zur Bestimmung mindestens eines physiologischen Parameters |
| KR102580266B1 (ko) | 2016-11-29 | 2023-09-19 | 삼성전자주식회사 | 생체 정보 처리 장치, 생체 정보 검출 장치 및 방법 |
| JP7445518B2 (ja) | 2020-05-27 | 2024-03-07 | 株式会社エー・アンド・デイ | 自動血圧測定装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3027750B1 (ja) * | 1999-05-17 | 2000-04-04 | 日本コーリン株式会社 | 下肢上肢血圧指数測定装置および下肢血圧測定装置 |
| JP2001145606A (ja) | 1999-11-24 | 2001-05-29 | Nippon Colin Co Ltd | 脈波センサ用フィルタ |
-
2003
- 2003-01-24 JP JP2003015813A patent/JP3740501B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-01-21 US US10/760,582 patent/US7097621B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7097621B2 (en) | 2006-08-29 |
| US20040171944A1 (en) | 2004-09-02 |
| JP2004223044A (ja) | 2004-08-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3740501B2 (ja) | 脈波解析装置 | |
| JP3590613B2 (ja) | 振幅増加指数算出装置および動脈硬化検査装置 | |
| JP3385262B2 (ja) | 血圧測定装置 | |
| JP2000316821A (ja) | 下肢上肢血圧指数測定装置 | |
| US6969355B2 (en) | Arteriostenosis diagnosing apparatus | |
| JP2003235818A (ja) | 動脈波形検査装置 | |
| JP2003116798A (ja) | 血管障害診断装置 | |
| JP3621395B2 (ja) | 波形解析機能付き血圧測定装置 | |
| JP3621394B2 (ja) | 動脈硬化評価装置 | |
| JP3649703B2 (ja) | 振幅増加指数測定機能付血圧測定装置 | |
| JP3538404B2 (ja) | 波形特徴点決定装置、およびその波形特徴点決定装置を用いた脈波伝播速度情報測定装置 | |
| JP2002291709A (ja) | 圧脈波検出装置 | |
| JPH0763452B2 (ja) | 電子血圧計 | |
| JP2001145606A (ja) | 脈波センサ用フィルタ | |
| JP2004135733A (ja) | 生体情報測定装置 | |
| JPS59164037A (ja) | 脈波検出装置 | |
| JP4579895B2 (ja) | 電子血圧計 | |
| JP2000287945A (ja) | 血圧計 | |
| JP3975604B2 (ja) | 動脈硬化度測定装置 | |
| JP3171928B2 (ja) | 電子血圧計 | |
| JP4509312B2 (ja) | 血圧測定装置及び血圧値決定方法 | |
| WO2000013583A1 (fr) | Hemodynamometre et manchette y relative | |
| JP4398553B2 (ja) | 電子血圧計 | |
| JPH09201341A (ja) | 電子血圧計 | |
| JP2605145B2 (ja) | 電子血圧計 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050606 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050614 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050720 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20050922 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20050926 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050927 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051004 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081118 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091118 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101118 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |