JP4419261B2 - 動脈硬化診断装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液中のヘモグロビンの吸光特性を利用して生体の脈波データを検出し、その脈波データに基づいて生体の動脈硬化の状態を診断する動脈硬化診断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、脈波の2回微分波形である加速度脈波を検出する装置として、例えば特開平1−190332号公報に開示されるものがある。この装置では、加速度脈波の被測定者が自身の指を、固定設置された血流センサ内に挿入する。この血流センサは、受発光素子を備えており、血流センサ内に挿入された被測定者の指先を透過する光の透過度によって血液量の増減を脈波として検出する。そして検出した脈波を2回微分することによって加速度脈波波形を算出する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように血流センサが固定設置されていると、被測定者は、加速度脈波を検出する毎に、所定の場所に出向く必要があり、使い勝手が悪い。
【0004】
これに対して、脈波を検出する検出部を人体に装着可能な携帯型のものにすれば、被測定者の利便性が向上する。ただし、検出部を携帯型とした場合には、被測定者が動いている場合などであっても、脈波の検出が可能であるが、このような状況で検出した脈波にはノイズ成分が含まれやすいという問題がある。また、検出部を携帯型にした場合には、検出部において取得した脈波データを診断部に無線によって伝送することになるが、検出部及び診断部の送受信器の性能や配置場所あるいは外来ノイズ等により、送信した脈波データが正確に診断部に受信されない場合もあり得る。
【0005】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、検出部を人体の一部に装着可能な携帯型としながら、その検出部によって高精度な脈波データを検出可能である動脈硬化診断装置を提供することを第1の目的とする。さらに、その脈波データを確実に診断部に伝送することが第2の目的である。
【0006】
請求項1記載の動脈硬化診断装置では、生体の一部に装着され当該生体の脈波データを検出する検出部に、発光素子及び受光素子とによる脈波データの検出開始タイミングを指示する、もしくは、所定の管理センターへ緊急状態の通報を行うために、前記検出部の装着者によって操作されるスイッチと、時間を計時する計時手段と、を設けている。また、検出部は、装着者によって前記スイッチが押されてから離されるまでの時間を計測し、その時間が所定時間以上である場合には脈波データの検出開始を指示し、前記所定時間未満である場合には、緊急状態の通報を行う。このスイッチによって、被測定者が比較的安静にしており、検出部が被測定者に対して位置ずれを生じない状況において脈波データの検出開始を指示することにより、高精度な脈波データを検出することが可能になる。特に、動脈硬化の状態は、脈波の2回微分波形より求められるものであるため、その基礎となる脈波データにノイズ成分が含まれていると、正確な診断を行うことが困難となる。そこで、検出部を装着する装着者によって操作されることにより、装着者が比較的安静にしており、かつ検出部が装着者に対して位置ずれを生じない状況を装着者自身が認識した上で、脈波データを検出することができ、精度の高い脈波データが得られる。また、スイッチを所定の管理センターへの緊急状態の通報のためのスイッチとして兼用されることにより、緊急通報を即座に行い、迅速な処置を行うことが可能になる。
【0008】
請求項2記載のように、検出部は、受光素子の出力信号から得られる脈波データを記憶する記憶手段を備え、当該記憶手段に記憶された脈波データが、送信手段によって複数回送信されるように構成すれば、1回目の送信で脈波データが正確に診断部に受信されなくとも、その後の送信によって診断部が脈波データを正確に受信する確率を高めることができる。複数回送信する際には、請求項3記載のように、記憶手段に記憶された脈波データは、計時手段の計時する時間に応じて、間欠的に複数回送信することが好ましい。
【0009】
請求項4記載の動脈硬化診断装置では、指示手段によって脈波データの検出の開始を指示されたとき、記憶手段は、記憶されている脈波データを新たに取得された脈波データに更新する。これにより、診断部は、常に最新の脈波データに基づいて、動脈硬化の状態を診断することができる。
【0010】
上述のように、脈波データを記憶部に記憶し、その記憶した脈波データを複数回送信する場合には、請求項5記載のように、診断部は、受信した脈波データを記憶する診断部記憶手段を有し、検出部の送信手段から脈波データを受信したとき、その脈波データが診断部記憶手段に記憶された脈波データと異なる場合のみ、その受信した脈波データを診断部記憶手段に記憶することが好ましい。これにより、同じ脈波データに基づく診断を繰り返し行うことを防止できる。
【0011】
また、請求項7記載のように記憶された脈波データとともに最新の脈波データをも送信することにより、検出部の装着者の安否確認を行うこともできる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0013】
(第1実施例)
図1は、本発明の第1実施例による動脈硬化診断装置Kを示している。図1に示す如く、動脈硬化診断装置Kは、脈波データを検出し送信する検出部Aと、脈波データを解析し動脈硬化の状態を診断する診断部Bとから構成される。
【0014】
検出部Aは、発光素子22及び受光素子23とからなるセンサ部2,発光素子23の出力電流を電圧に変換する電流・電圧変換回路51,変換された電圧出力を増幅する増幅回路5,増幅された電圧出力を送信する送信回路6,
センサ部2による脈波の検出開始タイミングを指示するスイッチ3,検出された脈波データを記憶するメモリ10、検出部における脈波データの検出動作を制御する作動制御回路4,脈波データの送信時期をカウントするタイマ回路7を備えている。
【0015】
上記検出部Aの人体への装着状態を図2に示す。図2に示すように、検出部Aは、リング状の装着具1内に収納されている。この装着具1は例えばプラスチックや布等により構成され、被測定者の指11から容易に抜け落ちない程度の内径を有している。この装着具1の内表面は、光の反射を防止するための表面処理(黒色の塗装など)が施されている。なお、図2の例では、装着具1をリング状として、指に装着する場合を示したが、装着具1は、例えば耳等、他の人体の部位に装着しても良い。
【0016】
センサ部2を構成する発光素子22と受光素子23とは、装着具1内にモールドされたパッケージ21内に隣接して配置されている。パッケージ21には、指11に密着する面に窓が設けられ、この窓が設けられた部分には光を透過する透光体221が設けられている。これにより、発光素子22から照射された光が透光体221及び指11の皮膚を通じて指の内部に達し、毛細血管等を流れる血流(具体的には血流内のヘモグロビン)によって一部が吸収され、その他が反射散乱される。この反射散乱光を受光素子23で受光することにより、脈波データを検出することができる。
【0017】
検出部Aを構成する各種の回路等の内、センサ部2以外の回路は、指11の背側に位置される装着具1の台座部1aに設けられる。この内、センサ部2による脈波データの検出開始を指示するスイッチ3は、図3に示すように
2個の電極3a、3bとからなる。一方の電極3aは台座部1aから突出して摺動可能に設けられており、被測定者によって押下されたとき、電極3bと接触する。これにより、作動制御回路4は、スイッチ3が操作されたことを検知することができる。なお、電極3aには、検出部Aへの水分の侵入を防止するために防水シールが施される。
【0018】
診断部Bは、検出部Aから送信された脈波データを受信する受信回路81、受信した脈波データを解析し、被測定者の動脈硬化の状態を診断する解析回路82,解析回路82が診断した結果を表示する液晶ディスプレイ等の表示器83,脈波及び診断結果をそれらの採取時刻とともに記憶媒体に格納する記憶回路84,受信した脈波データに異常があった場合等に所定の管理センターに通報を行う通報回路85を備える。
【0019】
解析回路82は、受信した脈波データを一時的に保持するメモリ90を備える。そして、このメモリ90に格納された脈波データと新たに受信した脈波データとを比較回路82aによって比較し、異なるデータと判断されたときのみ、その脈波データの解析処理を実行する。
【0020】
検出部Aは、スイッチ3が操作されたとき、図4に示すように8拍分の脈波を検出して、これを脈波データとして診断部Bに送信する。診断部Bでは、8拍分の脈波を含む脈波データを受信すると、それぞれの脈波の2回微分波形を求め、それらを平均した平均加速度脈波波形を算出する。そして、図4に示すように、求めた平均加速度脈波波形の各部の振幅a,b,c,d,eの比率から動脈硬化の状態を診断する。すなわち、動脈硬化の程度が進むほど、加速度脈波の波形は減衰しやすくなるので、振幅aに対して振幅b,c,d,eが小さいほど、もしくはそれらの振幅が発生しない場合、動脈硬化の程度が進んでいると判断できる。
【0021】
次に、検出部A及び診断部Bとからなる動脈硬化診断装置Kの作動を図5(A),(B)のフローチャート及び図6のタイムチャートに基づいて説明する。
【0022】
図5(A)は検出部Aの制御の流れを示すフローチャートであり、ステップS100において、スイッチ3が操作されたか否かを判断する。スイッチ3が押されていない場合には、図6のタイムチャートに示すように、ステップS142において前回の送信から所定時間経過したか否かを判定し(タイマ回路7によって計時される)、所定時間経過した場合、ステップS150においてメモリ10に記憶された脈波データを送信する。
【0023】
ステップS100において、スイッチ3が押されたと判断した場合には、ステップ110にて脈波の検出を行う。そして、ステップS120で、脈波データの検出を完了したか否かを判断する。これは、上述したように、8拍分の脈波を取得するための処理であって、8拍分の脈波を取得した時点でステップS120の判定がYesとなる。
【0024】
ステップ130では、取得した脈波データをメモリ10に保存する。具体的には、増幅回路5によって増幅された電圧出力を脈波データとして、メモリ10に記憶する。このとき、既に保存されている脈波データがあれば、その脈波データを新たに取得した脈波データに更新する。その後、ステップS140では、メモリ10に保存した脈波データを送信回路6によって送信する。上記のスイッチ3の操作からデータ送信までの一連の処理は、図6のタイムチャートに示されるように、作動制御回路4によって順次実行されるものである。
【0025】
図5(B)は診断部Bにおける制御の流れを示すフローチャートであり、ステップS200では、検出部Aから送信される脈波データを受信する。このとき、脈波データが正常に受信された場合のみ、次のステップ210に進み、脈波データが例えば外来ノイズ等によって正常に受信されなかった場合には、そのときの受信データをキャンセルする(図6のタイムチャート参照)。
【0026】
ステップ210では、受信した脈波データが過去に受信した脈波データと同一のものかどうかを判断し(比較回路82aに相当)、同一であれば、ステップS200のデータ受信状態に戻る。一方、過去のデータと異なるものであれば、ステップ220において、メモリ90内の脈波データを新たに受信した脈波データに更新する。
【0027】
ステップS230では、新たに取得した脈波データに対して、上述した解析処理を行い、平均2回微分波形を算出する。さらに、この平均2回微分波形に基づいて、動脈硬化の状態を診断する。そして、ステップS240において、診断結果を表示器83に表示するとともに、記憶回路84によって脈波データ及び診断結果をそれらの採取時刻とともに記憶媒体に格納する。
【0028】
上記の第1実施例によれば、スイッチ3の操作によって脈波データの検出を開始する構成であるので、被測定者が比較的安静にしており、検出部Aが被測定者に対して位置ずれを生じない状況において脈波データの検出を行うことができ、高精度な脈波データを検出することが可能になる。特に、動脈硬化の状態は、脈波の2回微分波形より求められるものであるため、その基礎となる脈波データにノイズ成分が含まれていると、正確な診断を行うことが困難となる。しかし、本実施例では、上述のようにして高精度な脈波データを求めることができるので、動脈硬化の状態の診断の精度を向上することが可能である。
【0029】
(第2実施例)
次に、本発明の第2実施例による動脈硬化診断装置を説明する。
【0030】
第2実施例による動脈硬化診断装置は、スイッチ3の操作によって特定のタイミングで取得した脈波データに加えて、定期的に脈波を検出し、その最新の脈波データをも送信するものである。
【0031】
第2実施例の動脈硬化診断装置の構成は、第1実施例のものと同様であるため、その説明は省略する。
【0032】
第2実施例の動脈硬化診断装置の検出部Aの制御内容を図7(A)のフローチャートに示す。このフローチャートについても、大部分は第1実施例のものと共通しており、同様の箇所については同じ番号を付すことにより、その説明を省略する。
【0033】
図7(A)において、第1実施例と異なる点は、ステップS144が追加され、且つ第1実施例のステップS150に代えてステップS152を実行することである。
【0034】
すなわち、本第2実施例では、前述の第1実施例と同様にステップS100〜S140までの処理により、スイッチ3が操作されたときに所定回数の脈波を検出し、その検出した脈波データとメモリ10に記憶するとともに診断部Bへ送信する。
【0035】
そして、スイッチ3の操作がなされない場合には、ステップS142において、前回の脈波データの送信から所定時間経過したか否かを判定する。このとき、所定時間経過していなければステップS100に戻り、所定時間経過していれば、ステップS144に進む。ステップ144では、最新の脈波データを取得すべく、所定回数の脈波の検出を行う。そして、ステップS152において、メモリ10に記憶された脈波データとステップS144で取得した最新の脈波データとを合わせて送信する。
【0036】
また、診断部Bの制御フローを示す図7(B)において、第1実施例と異なる点は、第1実施例では、受信した脈波データが過去に受信したデータと同一であれば何ら処理することなくステップS200のデータ受信処理に戻ったのに対し、第2実施例では、最新の脈波データのみ更新し、この最新の脈波データに基づいて診断処理(ステップS230)及び表示・通報処理(ステップS240)を行うことである。
【0037】
最新の脈波データは、所定時間毎に取得されるものであるため、被測定者がどのような状態で脈波データが取得されるか特定できず、取得した脈波データにノイズが含まれている可能性がある。従って、この脈波データは、動脈硬化を診断するための基礎となるデータとしては適していない。しかしながら、検出部Aの装着者の安否確認用のデータとしては十分であり、この最新の脈波データに基づいて、装着者の安否を判断する。
【0038】
ステップ144で取得した最新の脈波データは、図8のタイムチャートに示すように、メモリ10に記憶された脈波データと一緒に診断部Bへ送信される。診断部Bでは、一旦メモり10に記憶された脈波データを正確に受信した後には、繰り返し送信される記憶された脈波データをキャンセルし、最新の脈波データのみを取り込み、上述の安否確認のための診断処理を行う。
【0039】
図9に診断部Bにおける表示処理の詳細なフローチャートを示し、図10に診断部B及び所定の管理センターのホストコンピュータにおける表示例を示す。
【0040】
図9のステップS300では、検出部Aから全く脈波データが送信されてこない場合、「電池なし」もしくは「電池切れ」と判断して、ステップS370において表示器83に送受信が異常である旨表示する。
【0041】
次に、ステップS310において、受信したメモリ10内に記憶された脈波データあるいは最新の脈波データを解析した結果、脈波が発生していないと判断された場合には、ステップS360において「脈波なし」と表示するとともに、管理センターのホストコンピュータに緊急事態である旨通報し、表示器83にも緊急事態である旨表示する。
【0042】
次に、ステップS320にて、メモリ10内に記憶された脈波データあるいは最新の脈波データを解析した結果、脈波の発生はあるが、その脈波の波形が正常な脈波の波形と異なると判断した場合には、ステップS350にて表示器83に装着者の活動が有る旨表示する。
【0043】
一方、受信した脈波データに異常がない場合には、その脈波データの検出時刻を記録する(ステップS330)とともに、平均加速度脈波の演算結果を表示器83に表示する。
【0044】
従って、表示器83には、図10に示すように、加速度脈波の演算結果、装着者の活動あり、脈波なし、送受信異常、緊急状態等の各種の情報が表示される。なお、診断部Bと管理センターのホストコンピュータとは例えば電話回線を通じて接続されており、表示器83に表示されるデータは全てホストコンピュータにも伝送される。
【0045】
上述の第2実施例によれば、検出部Aの装着者の動脈硬化の状態を正確に診断できるだけでなく、その検出部Aを常時装着するようにすることにより、装着者の安否確認用にも使用することができる。従って、例えば装着者が自宅で療養中の者であった場合等、介護者の負担を大幅に低減することができる。
【0046】
(第3実施例)
次に、本発明の第3実施例による動脈硬化診断装置を説明する。
【0047】
第3実施例による動脈硬化診断装置は、スイッチ3を所定の管理センターへの緊急状態の通報用スイッチと、脈波データを取得するタイミングを決定するためのスイッチとに兼用するものである。
【0048】
第3実施例の動脈硬化診断装置の構成は、第1及び第2実施例のものと同様であるため、その説明は省略する。
【0049】
第3実施例の動脈硬化診断装置の検出部Aの制御内容を図11(A)のフローチャートに示す。このフローチャートにおいて、第2実施例のものと共通する箇所については同じ番号を付すことにより、その説明を省略する。
【0050】
図11(A)において、第2実施例と異なる点は、ステップS400〜ステップS460が追加された点である。このステップS400〜ステップS460の処理により、スイッチ3を用いて緊急状態の通報を行う。緊急状態の通報を行わない場合(ステップS450でNoの場合)、前述の第2実施例と同様の処理(ステップS100〜S152の処理)を行う。
【0051】
以下、ステップS400〜ステップS460までの処理について説明する。ステップS400では、フラグやタイマの初期化処理を行う。続いて、ステップS410では、スイッチ3を押したか否かを判定する。第3実施例では、スイッチ3を緊急状態の通報用スイッチと、脈波データの検出開始を指示するスイッチとに兼用するので、どちらのスイッチとして操作されたかを区別する必要がある。このため、スイッチ3が押されてから離されるまでの時間を計測し、その時間が2秒未満である場合には緊急状態通報用スイッチとして機能し、2秒以上である場合には脈波データの検出開始を指示するスイッチとして機能する。
【0052】
ステップS410にて、スイッチ3を押してから離すまでの時間が2秒未満であると判断されると、ステップS420にて緊急通報フラグをセットする。そして、緊急通報フラグがセットされた状態において、ステップS430にてスイッチ3を2秒以上連続して押し続けたと判断されると、ステップS440にて緊急通報フラグをリセットする。ステップS450では、緊急通報フラグがセットされているか否かを判断し、セットされている場合には、ステップS460にて緊急通報フラグがセットされている旨を診断部Bへ送信する(図12参照)。
【0053】
緊急通報フラグがリセットされている状態(ステップS450でNo)で、スイッチ3が2秒以上押し続けられると、ステップ100における判定がYesとなり、脈波データの検出が開始される(ステップS110〜ステップS140)。このとき、スイッチ3は、脈波データの検出開始タイミングを指示するスイッチとして機能する。その後の処理は、前述した第2実施例と同様である。
【0054】
また、第3実施例における診断部Bの制御フローは、図11(B)に示す通りであり、ステップS202にて緊急通報フラグの送信があった旨を判断すると、表示器83に緊急状態の表示を行うとともに、管理センターのホストコンピュータに緊急状態である旨を通報する。その他の処理は、前述の第2実施例と同様である。
【0055】
上述した第3実施例によれば、スイッチ3が緊急状態の通報用スイッチと脈波データの検出開始タイミングを指示するスイッチとに兼用され得る。従って、検出部Aの装着者は、動脈硬化の状態を正確に診断できるのみでなく、身体に変調をきたした緊急事態においても、迅速に管理センターへ通報でき、的確な対処を取ることができる。
【0056】
なお、上述した第1実施例〜第3実施例では、一対の検出部Aと診断部Bとによって動脈硬化診断装置Kを構成したが、複数の検出部Aと1台の診断部Bとで動脈硬化診断装置を構成しても良い。この場合には、複数の検出部Aの各々に個別の識別番号を付与し、その識別番号に基づいて、診断部Bは、
各々の検出部A毎に脈波データを検出し、診断する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による動脈硬化診断装置の構成を示すブロック図である。
【図2】検出部Aを指に装着した状態を示す図である。
【図3】スイッチ3の概略構成を示す構成図である。
【図4】脈波データ及び平均加速度脈波を示す波形図である。
【図5】第1実施例の検出部及び診断部の作動を示すフローチャートである。
【図6】第1実施例の検出部及び診断部の作動を示すタイムチャートである。
【図7】第2実施例の検出部及び診断部の作動を示すフローチャートである。
【図8】第2実施例の検出部及び診断部の作動を示すタイムチャートである。
【図9】第2実施例における表示処理を示すフローチャートである。
【図10】表示器83及びホストコンピュータにおける表示例を示す図である。
【図11】第3実施例の検出部及び診断部の作動を示すフローチャートである。
【図12】第3実施例の検出部及び診断部の作動を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
A…検出部、B…診断部、K…動脈硬化診断装置
3…スイッチ、4…作動制御回路、6…送信回路、7…タイマ回路、
10…メモリ、22…発光素子、23…受光素子、81…受信回路、
82…解析回路、83…表示器、85…通報回路、90…メモリ
Claims (7)
- 生体の一部に装着され当該生体の脈波データを検出する検出部と、前記検出部から送信される脈波データを受信して、生体の動脈硬化の状態を診断する診断部とを備えた動脈硬化診断装置であって、
前記検出部は、
生体の一部に向けて光を照射する発光素子と、前記発光素子から照射され前記生体内で散乱された光を受光する受光素子と、前記受光素子の出力信号から得られる脈波データを送信する送信手段と、前記発光素子及び受光素子とによる脈波データの検出開始タイミングを指示する、もしくは、所定の管理センターへ緊急状態の通報を行うために、前記検出部の装着者によって操作されるスイッチと、時間を計時する計時手段と、を備え、
装着者によって前記スイッチが押されてから離されるまでの時間を計測し、その時間が所定時間以上である場合には脈波データの検出開始を指示し、前記所定時間未満である場合には、緊急状態の通報を行う
ことを特徴とする動脈硬化診断装置。 - 前記検出部は、前記指示手段によって脈波データの検出開始を指示されたときに前記受光素子の出力信号から得られる脈波データを記憶する記憶手段を備え、当該記憶手段に記憶された脈波データが、送信手段によって複数回送信されることを特徴とする請求項1記載の動脈硬化診断装置。
- 前記検出部は、前記記憶手段に記憶された脈波データは、前記計時手段の計時する時間に応じて、間欠的に複数回送信されることを特徴とする請求項1に記載の動脈硬化診断装置。
- 前記指示手段によって脈波データの検出の開始を指示されたとき、前記記憶手段は、記憶されている脈波データを新たに取得された脈波データに更新することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の動脈硬化診断装置。
- 前記診断部は、受信した脈波データを記憶する診断部記憶手段を有し、前記送信手段から脈波データを受信したとき、その脈波データが前記診断部記憶手段に記憶された脈波データと異なる場合のみ、その受信した脈波データを診断部記憶手段に記憶することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の動脈硬化診断装置。
- 前記診断部は、受信した脈波データから脈波の2回微分波形を求め、この2回微分波形に基づいて、前記生体の動脈硬化の状態を診断することを特徴とする請求項1記載の動脈硬化診断装置。
- 前記検出部は、所定時間毎に最新の脈波データを検出し、前記記憶手段に記憶された脈波データとともに、前記最新の脈波データを送信することを特徴とする請求項2または請求項3記載の動脈硬化診断装置。
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