JP4388356B2 - Blood flow velocity measuring device and measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、生体内の血液レオロジーの診断のための血流速の測定方法および血流速の測定装置に関する。 The present invention relates to a blood flow rate measurement method and a blood flow rate measurement device for diagnosis of blood rheology in a living body.
人体の健康状態を判断する検査項目のひとつとして、血液の流動性に着目した血液レオロジー測定が注目されている。血液レオロジーを測定する手段として、被験者より採血した一定量の血液が微小流路(マイクロチャネル)を通過する時間を計測する装置(製品名MC−FAN)が開発されている(非特許文献1参照)。現在においては、MC−FAN装置は、血液レオロジー測定における標準機とされている。 As one of the examination items for judging the health condition of the human body, blood rheology measurement focusing on blood fluidity has attracted attention. As a means for measuring blood rheology, an apparatus (product name MC-FAN) for measuring the time required for a certain amount of blood collected from a subject to pass through a microchannel (microchannel) has been developed (see Non-Patent Document 1). ). At present, the MC-FAN apparatus is a standard machine in blood rheology measurement.
しかし、MC−FAN装置による測定においては上記のように必ず採血を行う必要があり、測定が行えるのは医療機関に限られ、いつでもだれでもが手軽に健康状態を検査する目的には極めて不都合が大きい。また、採血は被験者に対する肉体的および心理的な負担も大きく、1日あたりに計測できる回数もせいぜい数回まででしかないため、時系列的に連続したデータが得られないという問題がある。 However, in the measurement using the MC-FAN apparatus, blood must be collected as described above, and the measurement can be performed only by medical institutions, which is extremely inconvenient for the purpose of easily checking the health condition of anyone at any time. large. In addition, blood collection has a large physical and psychological burden on the subject, and since the number of times that can be measured per day is only a few times at most, continuous data cannot be obtained in time series.
血液レオロジーと生体内の血流速度は強い相関があると考えられる。すなわち、血液の粘性が高い場合、血流速度は遅く、粘性が低い場合は血流速度が速いと考えられる。そのため、生体内の血流速度を計測することで、間接的に血液レオロジーを知ることが可能となる。そこで従来、血液レオロジーと強い相関のある血流速度を計測するため、生体内を伝播し、血管内の血流に反射する超音波のドップラシフトから血流速度を計測するが発明が考案されている。(特許文献1参照)
しかしながら、生体内を伝播し、血管内の血流に反射する超音波のドップラシフトから血流速度を計測する従来の技術は、血流にランダムな動きが含まれることと、超音波ドップラ計測では微小な信号を大きく増幅する必要があるため、外部からの雑音信号の影響も大きく、また出力信号にも大きな雑音成分が含まれやすいため、S/N比(信号雑音比)の優れた信号が得にくいという問題がある。 However, the conventional technique for measuring the blood flow velocity from the Doppler shift of the ultrasonic wave that propagates in the living body and reflects on the blood flow in the blood vessel has a random motion in the blood flow, and the ultrasonic Doppler measurement Since it is necessary to amplify a minute signal greatly, the influence of an external noise signal is large, and a large noise component is easily included in the output signal, so that a signal having an excellent S / N ratio (signal noise ratio) can be obtained. There is a problem that it is difficult to obtain.
そこで本願発明は、血液の採取を行なわずに、専門家以外の誰でも手軽に正確な血流速度を計測し、血液レオロジーを知ることを可能とする血流速度の測定装置および測定方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a blood flow velocity measuring apparatus and measurement method that enables anyone other than an expert to easily measure an accurate blood flow velocity and know blood rheology without collecting blood. The purpose is to do.
上記課題を解決するために、本願発明では、超音波送信機と超音波受信機から成る超音波センサと、血液による光の吸収を計測する光センサとを組み合わせた、複合血流速センサを用いて計測を行い、光センサから得られた光吸収波形のピーク値の時刻(位相)、または光吸収信号の微分波形のピーク値の時刻(位相)を基準点として、超音波ドップラ信号から得られた周波数分布または速度分布波形を脈の一拍ごとに重ね合わせる同期加算処理を行う。この同期加算処理により、比較的S/Nの悪い信号からでも血流速度を得ることが可能となる。 In order to solve the above problems, the present invention uses a composite blood flow rate sensor that combines an ultrasonic sensor comprising an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver and an optical sensor that measures the absorption of light by blood. Measured from the optical Doppler signal using the time (phase) of the peak value of the light absorption waveform obtained from the optical sensor or the time (phase) of the peak value of the differential waveform of the light absorption signal as a reference point. Synchronous addition processing is performed to superimpose the frequency distribution or velocity distribution waveform for each beat of the pulse. This synchronous addition process makes it possible to obtain a blood flow velocity even from a signal with a relatively poor S / N.
被験者から採血を行うことなく、非侵襲にて血液レオロジーと強い相関を持つ血流速度を測定することができ、また、超音波ドップラ計測方式から得られるS/Nの劣る信号から雑音成分を除去した血流速度を計測することが可能となるため、S/N比が数倍程度向上し、より正確な血流速度の測定が可能となり、被験者から採血を行うことなく、専門家以外の誰でも手軽に正確なレオロジーを調べることができ、健康状態の確認に利用することができるようになる。 It is possible to measure blood flow velocity that has a strong correlation with blood rheology in a non-invasive manner without collecting blood from the subject, and to remove noise components from signals with inferior S / N obtained from the ultrasonic Doppler measurement method. Blood flow velocity can be measured, so the S / N ratio is improved several times, and more accurate blood flow velocity measurement is possible. But you can easily check the exact rheology and use it to check your health.
(実施の形態1)
図1に本発明実施の形態1の計測方法の流れ図を、図2に本発明で用いた測定装置の構成を、図3に本発明で用いた複合血流速度センサをそれぞれ示す。また、図7に超音波ドップラ信号測定原理の概略を示す模式図、図8に光信号測定原理の概略を示す模式図を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a flowchart of the measurement method according to
複合血流速度センサは、発信素子2a,2bと受信素子3a,3bから成る超音波センサ1a,1bと、発光素子8と受光素子9から成る光センサ7の組み合わせである。超音波センサ1a,1bの発信素子2a,2bと受信素子3a,3bはいずれも圧電性セラミックスに電極薄膜を形成した超音波素子である。超音波の周波数は15MHzとした。発光素子8は発光色が青色の高輝度発光ダイオードであり、受光素子9はフォトダイオードまたはフォトトランジスタを用いる。本発明においては、2対の超音波センサ1a,1bを用い、超音波の射出および受信の指向性の方向が互いに平行にならないある角度を成すようにセンサ支持基板10上に配置してある。また、光センサ7はそれら超音波センサ1a,1bの中間の位置に配置してある。なお本実施の形態では、複合血流速度センサの超音波センサとして2対のものが用いられているが、1対の超音波センサのものでも2対以上のものでも本発明を実施することは可能である。
The composite blood flow velocity sensor is a combination of ultrasonic sensors 1a and 1b including transmitting elements 2a and 2b and receiving elements 3a and 3b, and an
この複合血流速度センサに、計測準備及び初期値の設定(S1)を行った後、図7に示すように被験者の指先(生体)71を接触させて、血管72内の血流速度を計測する。超音波センサ1aの発信素子2aから発した15MHzの超音波(送信波13a)は生体組織中を伝播し、血管72を流れる血液で反射される。反射波14aは、血液の流速に従いドップラシフトを受けた信号に変化する。この反射を受信素子3aで受信する。超音波センサ1bについても同様に、発信素子2bから発した超音波(送信波13b)は血流によるドップラシフトを受けて反射され受信素子3bで検出されるのであるが、超音波の放射される指向方向が異なる。受信素子3a,3bで受けたそれぞれの反射波14a,14bの信号は、図2に示すように、前段増幅回路22a,22bでそれぞれ増幅され、検波回路23a,23bで検波され、ベースの超音波の搬送波成分を取り除いたドップラ信号成分のみが取り出され、さらにフィルタ回路24a,24bによりA/D変換処理に不要な高周波成分を取り除き、再び後段増幅回路25a,26bでそれぞれ増幅される。そしてA/D変換器26a,26bによりデジタルデータに変換され、一旦バッファメモリ32に蓄積された後(S2)、メインメモリに転送される(S5)。ここで本実施例では、A/D変換器25a,25bのサンプリング周波数は20kHzとした。 After the measurement preparation and initial value setting (S1) are performed on this composite blood flow velocity sensor, the blood flow velocity in the blood vessel 72 is measured by bringing the subject's fingertip (living body) 71 into contact with the sensor as shown in FIG. To do. The 15 MHz ultrasonic wave (transmitted wave 13a) emitted from the transmitting element 2a of the ultrasonic sensor 1a propagates through the living tissue and is reflected by the blood flowing through the blood vessel 72. The reflected wave 14a changes to a signal subjected to Doppler shift according to the blood flow velocity. This reflection is received by the receiving element 3a. Similarly, for the ultrasonic sensor 1b, the ultrasonic wave (transmitted wave 13b) emitted from the transmitting element 2b is reflected by the Doppler shift due to blood flow and detected by the receiving element 3b, but the ultrasonic wave is emitted. Directional direction is different. As shown in FIG. 2, the signals of the reflected waves 14a and 14b received by the receiving elements 3a and 3b are respectively amplified by the preamplifier circuits 22a and 22b, detected by the detector circuits 23a and 23b, and the base ultrasonic waves. Only the Doppler signal component from which the carrier component is removed is extracted, the high-frequency components unnecessary for the A / D conversion processing are removed by the filter circuits 24a and 24b, and again amplified by the post-stage amplifier circuits 25a and 26b, respectively. The data is converted into digital data by the A / D converters 26a and 26b, temporarily stored in the buffer memory 32 (S2), and then transferred to the main memory (S5). Here, in this embodiment, the sampling frequency of the A / D converters 25a and 25b is 20 kHz.
以上のように超音波センサは血管72内の血流速度を検出するが、一方、光センサ7は、生体内の局所的な部位の血液量を検出する。光センサ7の発光素子8から発せられた入射光15の一部は血液に吸収される。したがって、血液量の多いときは受光素子9で受ける反射光16は減少し、逆に血液量の少ないとき受光素子9で受ける反射光16は増加する。小型の光センサ7の検出する生体の部位は局所的であり、その部位に存在する血液量は被験者の脈拍に伴って増減するため、受光素子9から得られる光信号電圧は、被験者の脈拍の周期を伴って増減する信号となる。通常は、血液量と比例した信号が求められるため、光信号は正負を反転した波形に変換されて利用する。これは、測定回路の信号線を逆に接続するか、回路構成によって対応できない場合は、A/D変換後、反転演算処理すればよい。当然ながら、超音波ドップラ信号と光信号は被測定者の脈拍に伴い同期して変動する。このように得られる光信号もA/D変換後、一旦バッファメモリ32に蓄積され、メインメモリ37に転送される(S5)。被験者の血液の粘性(レオロジー)を測定するためには、数十秒間、血流速度の測定を行い(S3)、データを蓄積する。
As described above, the ultrasonic sensor detects the blood flow velocity in the blood vessel 72, while the
なお、一般に、超音波センサで得られる超音波ドップラ信号に対して、最近では高輝度のLED光源と高感度のフォトセンサが入手できることから、光信号は感度が高く、S/Nに優れたデータを得やすいため、波形のピークの検出も容易である。そのため、ドップラ信号のS/Nが著しく悪い場合も、光信号の位相情報(ピーク時点)をドップラ信号のノイズ除去処理に利用することができる。 In general, for an ultrasonic Doppler signal obtained by an ultrasonic sensor, a high-intensity LED light source and a high-sensitivity photosensor are available recently, so that an optical signal has high sensitivity and excellent S / N data. Therefore, it is easy to detect the waveform peak. Therefore, even when the S / N of the Doppler signal is extremely bad, the phase information (peak time) of the optical signal can be used for noise removal processing of the Doppler signal.
上記の測定で得られた光信号(光吸収量の信号)のピーク検出を行う。この光信号は光の吸収量を反映しているので、波形の負(下向きに凸)のピークが血液量のピークである。光信号のデータから不要な高周波成分を取り除き、滑らかな波形とした後(S6)、信号の平均値より絶対値の小さなデータで微分値がほぼゼロとなる時点t(または、時系列に並んだ離散データ列の順番d)をメインメモリ37に記録し、この時点をtp(1)(またはデータ順dp(1))とする。次のピークのデータの時点をtp(2)、n番目のピーク時点をtp(n)とする(S8,S9)。nは、最大で測定時間中の被験者の脈拍の数である。図4に、光信号波形とその微分波形の例を示す。図4の血流速度の波形は、ドップラ信号から計算した値をプロットしたものであり、本発明の同期加算処理を行っていない波形である。したがって、計測時間全体にわたる波形となっている。 Peak detection of the optical signal (light absorption amount signal) obtained by the above measurement is performed. Since this optical signal reflects the amount of light absorption, the negative (convex downward) peak of the waveform is the blood volume peak. After removing unnecessary high-frequency components from the optical signal data to form a smooth waveform (S6), the data is smaller in absolute value than the average value of the signal. The order d) of the discrete data string is recorded in the main memory 37, and this time is tp (1) (or data order dp (1)). The time of the next peak data is tp (2), and the nth peak time is tp (n) (S8, S9). n is the number of pulses of the subject during the measurement time at the maximum. FIG. 4 shows an example of an optical signal waveform and its differential waveform. The waveform of the blood flow velocity in FIG. 4 is obtained by plotting values calculated from the Doppler signal, and is a waveform that is not subjected to the synchronous addition processing of the present invention. Therefore, the waveform is over the entire measurement time.
上記測定で得られたそれぞれのドップラ信号をフーリエ変換(FFT)処理により、周波数分布データに置き換える(S10)。ここで、FFT処理のデータ個数をNfすると、時点tp(1)あるいはデータ順dp(1)からNf個ずつのデータに対してFFT処理を行う。これを、次のピーク時点tp(2)あるいはデータ順dp(2)まで行う。n番目のピークに対しては、tp(n)からtp(n+1)あるいはdp(n)からdp(n+1)の区間で行う。これをデータの最後のピーク時点まで繰り返す。A/D変換のサンプリング周波数をfs=20kHz、FFT処理の個数をNf=256個とすると、0.0128秒毎の周波数分布データが得られることになる(ただし、FFT処理のデータ個数とFFT処理の時間間隔は必ずしも一致しなくてもよい。たとえば、0.01秒間隔で256個ずつのデータを処理することも可能である)。 Each Doppler signal obtained by the above measurement is replaced with frequency distribution data by Fourier transform (FFT) processing (S10). Here, if the number of data in the FFT processing is Nf, the FFT processing is performed on each Nf data from the time point tp (1) or the data order dp (1). This is performed until the next peak time tp (2) or data order dp (2). The n-th peak is performed in a section from tp (n) to tp (n + 1) or dp (n) to dp (n + 1). This is repeated until the last peak of the data. When the sampling frequency of A / D conversion is fs = 20 kHz and the number of FFT processing is Nf = 256, frequency distribution data every 0.0128 seconds can be obtained (however, the number of data of FFT processing and the FFT processing) For example, it is possible to process 256 data at intervals of 0.01 seconds).
つぎに、光信号のピーク時点tpを基準とした周波数分布データの同期加算処理を行う。tp(1)(あるいはdp(1))からNf個のデータをFFT処理した結果の周波数分布データをF(1,1)、次のデータをF(1,2)、m番目のデータをF(1,m)、tp(n)(あるいはdp(n))のm番目の周波数分布データをF(n,m)とし、周波数分布データのうち、基準周波数成分f(0)の強度AをA(n,m,0)、周波数成分f(i)の強度をA(n,m,i)とする。これら周波数分布データの、ピーク時点tpからm番目、周波数f(i)のn個の同期加算As(m,i)は、
As(m,i)=A(1,m,i)+A(2,m,i)+,,,+A(n,m,i)
となる。この処理をそれぞれのm,iについて行う(S11)。元の周波数分布データは、ランダムなノイズ成分を含むが、加算されることにより、ノイズ成分のバラツキが収束するため、ノイズ成分が低減される。図5に、周波数分布の例を示す。横軸が、FFT処理における基準周波数の倍数で表した周波数成分、縦軸がその相対的強度を表している。図5(a),図5(b),図5(c)は、加算処理を行う前の元データであり、元データは20個のデータうち抜粋して1番目、2番目、20番目のみをそれぞれに示している。元データは周波数成分の強度のバラツキが大きいが、これらを20回同期加算処理することにより、相対的にS/Nが数倍に向上する効果がある。図5(d)は、加算処理後、各周波数成分の強度のバラツキが減少しS/Nが向上したことを示す。人の脈拍は、60秒間に、数十回から百数十回程度であるので、必要なデータ量の収集には数十秒間以上の計測が必要となる。
Next, synchronous addition processing of frequency distribution data with reference to the peak time tp of the optical signal is performed. The frequency distribution data resulting from FFT processing of Nf data from tp (1) (or dp (1)) is F (1,1), the next data is F (1,2), and the mth data is F. The m-th frequency distribution data of (1, m), tp (n) (or dp (n)) is F (n, m), and the intensity A of the reference frequency component f (0) in the frequency distribution data is Let A (n, m, 0) and the intensity of the frequency component f (i) be A (n, m, i). Of these frequency distribution data, n synchronous additions As (m, i) of m-th frequency f (i) from the peak time tp are:
As (m, i) = A (1, m, i) + A (2, m, i) +,..., + A (n, m, i)
It becomes. This process is performed for each m and i (S11). Although the original frequency distribution data includes random noise components, the addition of the noise components converges to reduce the noise components. FIG. 5 shows an example of the frequency distribution. The horizontal axis represents the frequency component expressed as a multiple of the reference frequency in the FFT processing, and the vertical axis represents the relative intensity. FIG. 5A, FIG. 5B, and FIG. 5C are original data before performing addition processing, and the original data is extracted from 20 data, and only the first, second, and twentieth. Is shown in each. The original data has a large variation in the intensity of frequency components. However, by performing the synchronous addition process 20 times, the S / N ratio is relatively improved several times. FIG. 5 (d) shows that after the addition process, the intensity variation of each frequency component is reduced and the S / N is improved. Since a person's pulse is about several tens to several hundreds of times in 60 seconds, measurement of several tens of seconds or more is required to collect the necessary data amount.
なお、センサより得られたすべてのデータについて上記処理を行う必要はない。血流量の少ない時間に含まれるデータは無視して、脈拍の周期のうち、血流量の増大した時間に含まれるデータ、すなわち、脈拍周期(T)のうち光信号(光吸収)波形のピークを含む、2分の1の時間(T/2)について処理を行えばよい。処理するデータ量を減らせるため、演算装置(プロセッサ)の処理にかかわる時間を短縮することができる。 Note that it is not necessary to perform the above processing on all data obtained from the sensor. Ignoring the data included in the time when the blood flow is low, the data included in the time when the blood flow increased in the pulse period, that is, the peak of the optical signal (light absorption) waveform in the pulse period (T). The processing may be performed for a half time (T / 2). Since the amount of data to be processed can be reduced, the time required for processing of the arithmetic unit (processor) can be shortened.
次に上記方法で得られたそれぞれの周波数分布データからもっとも周波数の高い周波数成分を選ぶ。超音波センサ1aのデータから得られた最高周波数をFa、超音波センサ1bのデータから得られた最高周波数をFb、とすると、最高血流速度Vは、下記の式などで導出できる(S12)。 Next, the frequency component having the highest frequency is selected from each frequency distribution data obtained by the above method. If the maximum frequency obtained from the data of the ultrasonic sensor 1a is Fa and the maximum frequency obtained from the data of the ultrasonic sensor 1b is Fb, the maximum blood flow velocity V can be derived by the following equation (S12). .
V = cFa/2Fcosθ
ここで、θ=atan( (−cosα − Fb/Fa)/sinα )
αは2つの超音波センサの超音波の射出および受信の指向性のなす角度、cは生体中での音速、Fは超音波センサの発信周波数(駆動周波数)である。この最高血流速度Vが大きければ、相対的に生体中の血液の流動性が高く、Vが小さければ血液の流動性が低いということである。
V = cFa / 2Fcosθ
Here, θ = atan ((− cos α−Fb / Fa) / sin α)
α is the angle formed by the directivity of the emission and reception of the ultrasonic waves of the two ultrasonic sensors, c is the speed of sound in the living body, and F is the transmission frequency (drive frequency) of the ultrasonic sensors. If the maximum blood flow velocity V is large, the blood fluidity in the living body is relatively high, and if V is small, the blood fluidity is low.
また、周波数分布からドップラシフトの原理により導出した速度分布データについても同様の同期加算処理を行うことは可能であり、周波数分布データでの処理と速度分布データでの処理において原理的な相違はない。 In addition, it is possible to perform the same synchronous addition processing on the velocity distribution data derived from the frequency distribution by the Doppler shift principle, and there is no principle difference between the processing with the frequency distribution data and the processing with the velocity distribution data. .
そしてこれらの処理結果のデータを、ストレージ38に保存し(S13)、画面に表示することにより、被測定者の血液流動性を知ることが可能となる(S14)。
(実施の形態2)
図6に本発明実施の形態2の計測方法の流れ図を示す。
Then, the data of these processing results are stored in the storage 38 (S13) and displayed on the screen, thereby making it possible to know the blood fluidity of the measurement subject (S14).
(Embodiment 2)
FIG. 6 shows a flowchart of the measurement method according to the second embodiment of the present invention.
実際の生体(人体)の血流から得られる超音波ドップラ信号波形および光吸収信号波形においては、測定位置によって、ドップラ信号波形のピークから若干遅れた位相の時点に光吸収信号のピークがある場合がある。これは、脈拍に伴って、指先の血液量が増大時には血流速度が速く、血液量の最大時(ピーク)では、血流速度が下がりはじめるためであると考えられる。すなわち、光吸収信号の増大量(増分)のピークの時点付近に血流速度の最大値も存在するということである。そこで、実施の形態1においては、光信号そのもののピーク値を用いたが、実施の形態2では、光吸収信号波形の微分波形のピーク時点tΔpを基準として、ドップラ信号波形をFFT演算処理によって変換した周波数分布波形の同期加算処理を行う。 In the ultrasonic Doppler signal waveform and optical absorption signal waveform obtained from the blood flow of an actual living body (human body), depending on the measurement position, the peak of the optical absorption signal is at a point slightly behind the peak of the Doppler signal waveform There is. This is considered to be because the blood flow velocity increases when the blood volume at the fingertip increases with the pulse, and the blood flow velocity starts to decrease at the maximum (peak) blood volume. That is, the maximum value of the blood flow velocity is also present near the peak of the increase (increment) of the light absorption signal. Therefore, in the first embodiment, the peak value of the optical signal itself is used. However, in the second embodiment, the Doppler signal waveform is converted by FFT calculation processing with reference to the peak time tΔp of the differential waveform of the optical absorption signal waveform. Synchronous addition processing of the frequency distribution waveform is performed.
微分波形を利用する場合には、光信号をA/D変換した後、デジタル演算処理装置を用いてデジタル的にデータの差分処理などを行ってもよいし(S7)、演算増幅回路(OPアンプ)を応用したアナログ方式の微分回路で微分波形に変換した後、A/D変換を行い、演算処理装置に取り込んでもよい。 When the differential waveform is used, after the A / D conversion of the optical signal, the digital difference processing may be performed digitally using a digital arithmetic processing device (S7), or the operational amplifier circuit (OP amplifier) ) May be converted into a differential waveform by an analog differential circuit, and then A / D conversion may be performed and taken into an arithmetic processing unit.
実施の形態2においても、処理時間を節約するには、脈拍周期(T)のうち、光信号の微分波形のピークを含む2分の1の時間(T/2)のデータについてのみ、ドップラ信号の周波数分布波形の同期加算処理を行えばよい。 Also in the second embodiment, in order to save the processing time, the Doppler signal is used only for data of a half time (T / 2) including the peak of the differential waveform of the optical signal in the pulse period (T). It is sufficient to perform synchronous addition processing of the frequency distribution waveforms.
本発明は、医療および健康維持・増進を目的として、液の流動性を示す指標としての血液レオロジーと強い相関がある生体内の血流速度を計測することが可能であるだけでなく、生体(人体)の活動状況と生体各部における血流状態の相関を知るための計測においても利用可能である。 The present invention is not only capable of measuring a blood flow velocity in a living body having a strong correlation with blood rheology as an index indicating fluidity of fluid for the purpose of medical care and health maintenance / promotion. It can also be used in measurement to know the correlation between the activity state of the human body) and the blood flow state in each part of the living body.
1a,1b 超音波センサ
2a,2b 発信素子
3a,3b 受信素子
7 光センサ
8 発光素子
9 受光素子
10 センサ支持基板
13a,13b 送信波
14a,14b 反射波
15 入射光
16 反射光
21 発信回路
22a,22b 前段増幅回路
23a,23b 検波回路
24a,24b,28 フィルタ回路
25a,25b 後段増幅回路
26a,26b,29,31 A/D変換器
27 増幅回路
30 微分演算回路
32 バッファメモリ
33 演算処理装置
34 デジタル入力部
35 信号演算部
36 汎用演算部
37 メインメモリ
38 ストレージ
39 入出力装置等
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b Ultrasonic sensor 2a, 2b Transmitting element 3a,
Claims (6)
生体の脈拍に伴う周期的な光信号波形の位相に同期して、前記ドップラ信号から脈拍毎に周期的に得られる複数の周波数分布または速度分布波形を重ね合わせる同期加算処理を行う同期加算工程を備え、
前記同期加算工程は、光信号の微分波形のピーク値の位相を基準として、前記光信号の微分波形の位相に同期して、前記ドップラ信号から得られる周波数分布または速度分布波形を重ね合わせる同期加算処理を行うことを特徴とする血流速度の計測方法。 An ultrasonic sensor that irradiates blood flowing in the blood vessels of a living body with ultrasonic waves and detects the Doppler shift of the reflected wave, and an optical sensor that irradiates light on the living body and detects reflection / absorption of light by blood in the living body And a blood flow velocity measuring method for deriving a blood flow velocity in a living body from a Doppler signal obtained from the ultrasonic sensor and an optical signal obtained from the optical sensor,
A synchronous addition process for performing a synchronous addition process of superimposing a plurality of frequency distribution or velocity distribution waveforms periodically obtained for each pulse from the Doppler signal in synchronization with a phase of a periodic optical signal waveform associated with a pulse of a living body Prepared,
The synchronous addition step is a synchronous addition in which a frequency distribution or a velocity distribution waveform obtained from the Doppler signal is overlapped in synchronization with the phase of the differential waveform of the optical signal on the basis of the phase of the peak value of the differential waveform of the optical signal. A blood flow velocity measuring method characterized by performing processing.
前記同期加算工程は、光信号波形の位相に同期して、各超音波センサのそれぞれのドップラ信号から得られた周波数分布または速度分布波形を重ね合わせる同期加算処理を行ったのち、2対の超音波センサのなす角度に基づき、それらの速度信号を合成することを特徴とする請求項1に記載の血流速度の計測方法。 As the ultrasonic sensor, two pairs of ultrasonic sensor elements arranged so that the direction in which the ultrasonic wave is emitted and the direction in which the reception sensitivity is directed are not parallel to each other, a Doppler signal obtained from each ultrasonic sensor, and an optical sensor Is a blood flow velocity measurement method that derives the blood flow velocity from the optical signal obtained from
The synchronous addition step performs a synchronous addition process of superimposing the frequency distribution or velocity distribution waveforms obtained from the respective Doppler signals of the ultrasonic sensors in synchronization with the phase of the optical signal waveform, 2. The blood flow velocity measuring method according to claim 1 , wherein the velocity signals are synthesized based on an angle formed by the acoustic wave sensor.
生体の脈拍に伴う周期的な光信号の位相を検出する検出手段と、前記ドップラ信号から脈拍毎に周期的に得られる周波数分布または速度分布波形を前記光信号の位相に同期して重ね合わせる同期加算処理手段とを備え、
前記検出手段は、光信号をその微分波形に変換する手段と、変換された光信号の微分波形のピーク値の位相を検出する手段とを備え、
前記同期加算処理手段は、生体の脈拍に伴う周期的な光信号の微分波形のピーク値の位相に同期して、ドップラ信号から得られる周波数分布または速度分布波形を重ね合わせることを特徴とする血流速度の計測装置。 An ultrasonic sensor that irradiates blood flowing in the blood vessels of a living body with ultrasonic waves and detects the Doppler shift of the reflected wave, and an optical sensor that irradiates light on the living body and detects reflection / absorption of light by blood in the living body A blood flow velocity measuring device for deriving a blood flow velocity in a living body from a Doppler signal obtained from the ultrasonic sensor and an optical signal obtained from the optical sensor,
Detection means for detecting a phase of a periodic optical signal associated with a pulse of a living body, and synchronization for superimposing a frequency distribution or velocity distribution waveform periodically obtained for each pulse from the Doppler signal in synchronization with the phase of the optical signal Addition processing means,
The detection means comprises means for converting the optical signal into its differential waveform, and means for detecting the phase of the peak value of the differential waveform of the converted optical signal,
The synchronous addition processing means superimposes a frequency distribution waveform or a velocity distribution waveform obtained from a Doppler signal in synchronization with a phase of a peak value of a differential waveform of a periodic optical signal accompanying a pulse of a living body. Flow velocity measuring device.
前記同期加算処理手段は、光信号波形の位相に同期して、各超音波センサのそれぞれのドップラ信号から得られた周波数分布または速度分布波形を重ね合わせる同期加算処理を行ったのち、2対の超音波センサ素子のなす角度に基づき、それらの速度信号を合成することを特徴とする請求項4に記載の血流速度の計測装置。 The ultrasonic sensor is composed of two pairs of ultrasonic sensor elements arranged at an angle where the ultrasonic wave emission direction and the reception sensitivity directing direction are not parallel to each other,
The synchronous addition processing means performs synchronous addition processing for superimposing the frequency distribution or velocity distribution waveforms obtained from the respective Doppler signals of the ultrasonic sensors in synchronization with the phase of the optical signal waveform, and then two pairs. The blood flow velocity measuring device according to claim 4 , wherein the velocity signals are synthesized based on an angle formed by the ultrasonic sensor element.
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