JP5628234B2

JP5628234B2 - 血流簡易検査装置及び血流簡易検査方法並びに血流簡易検査用プログラム

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Publication number: JP5628234B2
Application number: JP2012069979A
Authority: JP
Inventors: 知克奥谷; 昭夫牧野
Original assignee: Denso IT Laboratory Inc
Current assignee: Denso IT Laboratory Inc
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: JP2013198674A

Description

本発明は、被験者の血管中を流れる脈波の情報に基づいて判定を行う血流簡易検査装置及び血流簡易検査方法並びに血流簡易検査用プログラムに関する。

従来、被験者の血流を測定する装置として、例えば、指尖脈波（指尖容積脈波、指尖血流脈波とも呼ばれる）を計測するセンサが知られている。さらに、指尖脈波センサを用いた装置として、例えば下記の特許文献１には、指尖脈波センサで計測された脈波を解析することで、血液循環の診断結果（血液循環の状態や対処方法）を出力する血液循環診断装置が開示されている。

特開２０００−２３９２８号公報（段落［０００５］）

特許文献１に開示されている血液循環診断装置は、血液循環機能の良否や年代（血管年齢）などを判定及び出力する機能し、さらに、その判定結果から日常生活に係るアドバイスを出力する機能などを有しているが、被験者の血液循環機能（血管の状態）を判定するだけであり、より具体的な血管疾患の判定を行っていない。

さらに、特許文献１に開示されている血液循環診断装置は、１周期分の波形に基づいて血管の状態を判定しているが、血液を体内に送り出す心臓に関する情報（心臓疾患）の判定を行うことはできない。心臓疾患及び血管疾患に関する診断を所望する被験者は、健康管理に係る診断結果を出力する特許文献１に開示されている血液循環診断装置からは具体的な情報は得られず、心臓疾患及び血管疾患に関するより具体的な診断を得るためには、病院などで検査を受けたり医者による診断を仰いだりするしかないという問題がある。

本発明は、上記の問題を解決するために、被験者自身が簡易的な検査を行うことが可能であり、被験者の心臓疾患及び血管疾患の両方の傾向を判定することが可能な血流簡易検査装置及び血流簡易検査方法並びに血流簡易検査用プログラムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明によれば、被験者の血管中を流れる脈波を計測するセンサから、前記脈波の波形を含む情報を取得する脈波情報取得部と、
前記脈波情報取得部で取得した前記脈波の波形の形状に基づいて、前記被験者の心臓疾患及び血管疾患の両方の傾向を特定する疾患傾向特定部とを、
有する血流簡易検査装置であって、
前記疾患傾向特定部は、所定の時間内の前記脈波の波形を抽出して、前記抽出された脈波の波形に周期的に表れる一連の略同一波形のうちの少なくとも１周期分の略同一波形が欠落している場合に、不整脈を示す情報を出力するよう構成されている血流簡易検査装置が提供される。

また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、血流簡易検査方法の各ステップをコンピュータに実行させるための血流簡易検査用プログラムであって、
前記血流簡易検査方法が、
被験者の血管中を流れる脈波を計測するセンサから、前記脈波の波形を含む情報を取得する脈波情報取得ステップと、
前記脈波情報取得ステップで取得した前記脈波の波形の形状に基づいて、前記被験者の心臓疾患及び血管疾患の両方の傾向を特定する疾患傾向特定ステップとを、
有し、
前記疾患傾向特定ステップにおいて、所定の時間内の前記脈波の波形を抽出して、前記抽出された脈波の波形に周期的に表れる一連の略同一波形のうちの少なくとも１周期分の略同一波形が欠落している場合に、不整脈を示す情報を出力する血流簡易検査用プログラムが提供される。

本発明は、被験者自身が簡易的な検査を行うことが可能であり、被験者の心臓疾患及び血管疾患の両方の傾向を判定することができるという効果を有する。

本発明の実施の形態における血流簡易検査装置を含む構成の一例を示す図である。本発明の実施の形態における血流簡易検査装置を含む構成の別の一例を示す図である。本発明の実施の形態における血流簡易検査装置の動作の一例を示すフローチャートである。図３のステップＳ２０００における心臓疾患の判定処理の一例を示すフローチャートである。図３のステップＳ３０００における血管疾患の判定処理の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態において、心臓疾患の各判定が行われる際の代表的な脈波全体の波形の形状の一例を示す図であり、（Ａ）は心臓疾患の傾向がない正常な脈波の波形の一例を示す図、（Ｂ）は３周期ごとに１周期分の波形の欠落が見られる脈波の波形の一例を示す図、（Ｃ）は４周期ごとに１周期分の波形の欠落が見られる脈波の波形の一例を示す図、（Ｄ）は周期的な欠落ではないが、少なくとも１周期分の波形の欠落が見られる脈波の波形の一例を示す図である。本発明の実施の形態において、血管疾患の各判定が行われる際の代表的な１周期分の波形の形状の一例を示す図であり、（Ａ）は血管疾患の傾向がない正常な１周期分の波形の一例を示す図、（Ｂ）は血管に付着したコレステロールの程度が高い場合（高度）の１周期分の波形の一例を示す図、（Ｃ）は血管に付着したコレステロールの程度が中程度の場合（中度）の１周期分の波形の一例を示す図、（Ｄ）は血管に付着したコレステロールの程度が低い場合（低度）の１周期分の波形の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施の形態における血流簡易検査装置を含む構成の一例を示す図である。図１には、指尖脈波センサ１００、記録装置１１０、記録媒体１２０、通信装置１３０、血流簡易検査装置２００が図示されている。

図１に示す指尖脈波センサ１００は、被験者の血管中を流れる脈波を計測するセンサである。被験者は、例えば指先に指尖脈波センサ１００を装着することで、指尖脈波センサ１００は、血管を流れる血液の脈波を電気信号などに変換して出力することが可能である。より具体的には、例えば、血中へモグロビンが高吸収スペクトルを持つ波長帯の光を測定部位に照射し、ヘモグロビン量（血液の容量）に応じて変化する反射光の強度を電気信号に変換することによって、脈波の情報を出力することが可能である。なお、本発明では、測定部位は指尖に限定されるものではなく、任意の部位（例えば、耳朶や上腕など）であってもよい。また、脈波の情報を取得する方法も光学的技法に限定されるものではない。

指尖脈波センサ１００から出力された脈波の情報は、記録装置１１０に供給されて記録媒体１２０に記録され、この記録媒体１２０内の脈波の情報を血流簡易検査装置２００で読み込んでもよい。また、指尖脈波センサ１００から出力された脈波の情報は、通信装置１３０を通じて血流簡易検査装置２００へ送信されてもよい。

血流簡易検査装置２００は、指尖脈波センサ１００から出力された脈波の情報を読み込む脈波情報取得部２１０、脈波の波形の解析結果から疾患傾向を特定する疾患傾向特定部２２０、疾患傾向特定部２２０で特定された疾患傾向を出力する疾患傾向出力部２３０を有している。

上述のように、指尖脈波センサ１００から出力された脈波の情報は、記録媒体１２０経由又は通信装置１３０経由で、血流簡易検査装置２００の脈波情報取得部２１０に読み込まれ、疾患傾向特定部２２０へ供給される。指尖脈波センサ１００から出力された脈波の情報は、基本的に（顕著な疾患が無い場合には）、血流の圧力の変化に応じて略同一の波形が時系列に並んだ脈波として観測される。疾患傾向特定部２２０は、例えば、所定の期間（例えば、数秒〜数十秒）の脈波の情報を取得し、脈波の波形の形状を解析する。

本発明の実施の形態では、脈波の情報からその波形の形状を解析する際に、所定の期間の脈波全体の波形の形状（略同一の波形が時系列に並んだ形状）、及び、抽出された脈波全体の波形において周期的に表れる一連の略同一波形のうちの１周期分の波形の形状の両方に着目する。なお、脈波全体の波形の形状から心臓疾患の傾向が判定でき、１周期分の波形の形状から血管疾患が判定できる。

疾患傾向特定部２２０は、例えば、抽出された脈波全体の波形に着目し、周期的に表れる一連の略同一波形のうちの少なくとも１周期分の略同一波形が欠落している場合には不整脈の傾向があると判定して、不整脈を示す情報を出力する。また、不整脈の傾向がある場合（波形が欠落している場合）には、疾患傾向特定部２２０は、波形の欠落に一定の法則があるかどうかを更に判定する。そして、抽出された脈波全体の波形において３周期ごとに波形が欠落している場合には狭心症の傾向があると判定し、疾患傾向特定部２２０は、狭心症を示す情報を出力する。また、抽出された脈波全体の波形において４周期ごとに波形が欠落している場合には心筋梗塞の傾向があると判定し、疾患傾向特定部２２０は、心筋梗塞を示す情報を出力する。なお、脈波全体の波形に着目した場合の波形については、図６（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら後述する。

また、疾患傾向特定部２２０は、１周期分の波形に着目し、この１周期分の波形の波高ピークが２つ以上存在している場合には動脈硬化の傾向があると判定して、動脈硬化を示す情報を出力する。さらに、上記のように波高ピークが２つ以上存在している場合には、疾患傾向特定部２２０は、波高ピークが２つ以上存在している波形において、波高が最も高い第１波高ピークと波高が２番目に高い第２波高ピークの高さを比較することで、血管に付着したコレステロールの程度を判定し、当該コレステロールの程度を示す情報を出力する。なお、１周期分の波形に着目した場合の波形については、図７（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら後述する。

また、疾患傾向出力部２３０は、何らかの心臓疾患又は血管疾患の傾向があると疾患傾向特定部２２０で判定された結果を出力する機能を有している。疾患傾向出力部２３０による出力態様は任意であり、テキスト、音声、画像などで出力してもよく、あるいは、記録媒体に記録したり、通信媒体を介して所定の通信装置へ送信したりしてもよい。

また、図２に図示されているように、スマートフォンなどの携帯デバイス３００に、本発明に係る動作を記述したプログラム（アプリケーション）をインストールすることで、携帯デバイス３００で血流簡易検査装置２００の機能を実現することも可能である。図２は、本発明の実施の形態における血流簡易検査装置を含む構成の別の一例を示す図である。この場合、例えば、携帯デバイス３００の撮像部３１０（スマートフォンのカメラ）などで光学的にヘモグロビン量（血液の容量）に応じて変化する反射光を取得することで、被験者の血流によって発生する脈波の情報を携帯デバイス３００内に取り込むことが可能である。なお、携帯デバイス３００に脈波の情報を取り込む方法は、撮像部３１０による光学的な情報を用いる方法に限定されるものではなく、既存の指尖脈波センサ１００を携帯デバイス３００へ接続したり、あるいは、脈波の情報が格納された記録媒体又は通信装置から取得したりしてもよい。

次に、図３を参照しながら、本発明の実施の形態における血流簡易検査装置２００の動作の一例について説明する。図３は、本発明の実施の形態における血流簡易検査装置２００の動作の一例を示すフローチャートである。

図３において、血流簡易検査装置２００は、まず脈波情報取得部２１０で所定の期間分の被験者の脈波の情報を取得する（ステップＳ１０００）。次に、血流簡易検査装置２００の疾患傾向特定部２２０が、脈波全体の波形に着目して心臓疾患の判定を行うとともに（ステップＳ２０００）、さらに、１周期分の波形に着目して血管疾患の判定を行う（ステップＳ３０００）。そして、血流簡易検査装置２００の疾患傾向出力部２３０が、疾患傾向特定部２２０の判定結果を出力する（ステップＳ４０００）。なお、ステップＳ２０００の心臓疾患の判定とステップＳ３０００の血管疾患の判定の両方が行われてもよく、また、どちらか一方のみが行われてもよい。

ここで、図３のステップＳ２０００における心臓疾患の判定処理について、図４を参照しながら説明する。疾患傾向特定部２２０は、脈波全体の波形の形状に着目して、少なくとも１周期分の波形に欠落が存在するか否かを判定する（ステップＳ２００１）。波形の欠落が存在しない場合には、疾患傾向特定部２２０は、心臓疾患の傾向はないと判定する（ステップＳ２００３）。一方、波形の欠落が存在する場合には、疾患傾向特定部２２０は、波形の欠落が３周期又は４周期ごとに生じているか否かを判定する（ステップＳ２００５、Ｓ２００７）。そして、疾患傾向特定部２２０は、波形の欠落が３周期ごとの場合には不整脈及び狭心症の傾向があると判定し（ステップＳ２００９）、波形の欠落が４周期ごとの場合には不整脈及び心筋梗塞の傾向があると判定し（ステップＳ２０１１）、波形の欠落が３周期ごと及び４周期ごとではない場合には不整脈の傾向があると判定する（ステップＳ２０１３）。

また、図６（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の実施の形態において、心臓疾患の各判定が行われる際の代表的な脈波全体の波形の形状の一例を示す図である。図６（Ａ）は心臓疾患の傾向がない正常な脈波の波形の一例を示す図、図６（Ｂ）は３周期ごとに１周期分の波形の欠落が見られる脈波の波形の一例を示す図、図６（Ｃ）は４周期ごとに１周期分の波形の欠落が見られる脈波の波形の一例を示す図、図６（Ｄ）は周期的な欠落ではないが、少なくとも１周期分の波形の欠落が見られる脈波の波形の一例を示す図である。なお、図６（Ａ）〜（Ｄ）では、１周期分の波形の欠落が見られる部分は矢印で示されている。

図６（Ａ）に図示されているような波形の欠落がない正常な脈波の場合には、疾患傾向特定部２２０は、図４のステップＳ２００３において心臓疾患の傾向はないと判定する。また、図６（Ｂ）に図示されているような３周期ごとに１周期分の波形の欠落が見られる脈波の場合には、疾患傾向特定部２２０は、図４のステップＳ２００９において心臓疾患の傾向（不整脈及び狭心症の傾向）があると判定する。また、図６（Ｃ）に図示されているような４周期ごとに１周期分の波形の欠落が見られる脈波の場合には、疾患傾向特定部２２０は、図４のステップＳ２０１１において心臓疾患の傾向（不整脈及び心筋梗塞の傾向）があると判定する。また、図６（Ｄ）に図示されているような周期的な欠落ではないが少なくとも１周期分の波形の欠落が見られる脈波の場合には、疾患傾向特定部２２０は、図４のステップＳ２０１３において心臓疾患の傾向（不整脈の傾向）があると判定する。

なお、疾患傾向特定部２２０において脈波全体の波形の中に１周期分の波形の欠落が存在するか否かを判定する方法として、例えば、脈波全体の波形から周期（拍動）を特定し、周期幅に等しい窓をシフトさせていくことで、略同一形状の波形パターンが特定されない部分を波形の欠落が起こっている部分として特定する方法が利用可能である。また、脈波の数値や、脈波全体の波形から速度脈波（１回微分）や加速度脈波（２回微分）の数値などに基づいて、波形の欠落が起こっている部分を特定してもよい。

次に、図３のステップＳ３０００における血管疾患の判定処理について、図５を参照しながら説明する。疾患傾向特定部２２０は、脈波を形成する１周期分の波形の形状に着目して、１周期分の波形の形状に波高ピークが２つ以上存在するか否かを判定する（ステップＳ３００１）。波高ピークが１つしか存在しない場合には、疾患傾向特定部２２０は、血管疾患の傾向はないと判定する（ステップＳ３００３）。一方、波高ピークが２つ以上存在する場合には、疾患傾向特定部２２０は、動脈硬化の傾向があると判定する（ステップＳ３００５）。さらに、疾患傾向特定部２２０は、２つ以上存在する波高ピークのうちの最も高い波高ピーク（第１波高ピーク）と、２番目に高い波高ピーク（第２波高ピーク）の高さを比較して、この比較結果から血管に付着したコレステロールの程度を判定してもよい（ステップＳ３００７）。

また、図７（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の実施の形態において、血管疾患の各判定が行われる際の代表的な１周期分の波形の形状の一例を示す図である。図７（Ａ）は血管疾患の傾向がない正常な１周期分の波形の一例を示す図である。また、図７（Ｂ）〜（Ｄ）は血管疾患の傾向が見られる１周期分の波形の一例を示す図であり、図７（Ｂ）〜（Ｄ）の図はそれぞれ、血管に付着したコレステロールの程度が高い場合（高度）、中程度の場合（中度）、低い場合（低度）を示すものである。

図７（Ａ）に図示されているような波高ピークが１つしか存在しない場合には、疾患傾向特定部２２０は、図５のステップＳ３００３において血管疾患の傾向はないと判定する。また、図７（Ｂ）〜図（Ｄ）に図示されているように波高ピークが２つ（あるいはそれ以上）存在する場合には、図５のステップＳ３００５において血管疾患（動脈硬化）の傾向があると判定する。波高ピークが２つ（あるいはそれ以上）存在する場合には、２番目に高い波高ピーク（第２波高ピーク）の高さは血管に付着したコレステロールの程度に依存している。この場合には、疾患傾向特定部２２０は、ステップＳ３００７において、例えば第１波高ピークの高さに対する第２波高ピークの高さから算出される比率を所定の閾値に基づく範囲に分類して、高度のコレステロール付着、中度のコレステロール付着、低度のコレステロール付着などのような簡易な判定結果を導出する。

なお、疾患傾向特定部２２０は、脈波全体の波形の一部のみに波高ピークが２つ以上存在する１周期分の波形が含まれている場合であっても、血管疾患の傾向があると判定してもよく、また、脈波全体の波形のうちの複数（所定数以上）が、波高ピークが２つ以上存在する１周期分の波形である場合に、血管疾患の傾向があると判定してもよい。また、疾患傾向特定部２２０は、１周期分の波形に波高ピークが２つ以上存在するか否かを判定する際、例えば波形の形状から判定を行ってもよく、あるいは、脈波の数値や、脈波全体の波形から速度脈波（１回微分）や加速度脈波（２回微分）の数値などに基づいて判定を行ってもよい。

本発明の実施の形態における血流簡易検査装置は、例えば被験者が自宅などで心臓疾患や血管疾患を簡易に検査できるようにするためのものであり、病院などにおいて正確な診断を行うためのものではない。実際、指尖脈波センサ１００は、心電計測（心臓及び胸部周辺の計測）に比べて計測精度が低く、疾患の有無を正確に判定する用途には不向きである。しかしながら、一方で、指尖、耳朶、上腕など（心臓から離れた末梢部位）は、被験者が簡単に血流計測を行うことができる部位であり、また、末梢部位を流れる血流の情報には、血液を送り出す心臓に係る情報だけではなく、末梢部位に到達するまでに通過する血管（動脈）に係る情報も含まれている。このような観点から、本発明では、末梢部位を流れる血流から心臓疾患及び血管疾患の両方を判定するための検査を被験者自身が自宅で簡単に実施できる血流簡易検査装置を提供するものである。本発明に係る血流簡易検査装置の判定結果は、被験者が心臓疾患や血液疾患の傾向を把握するために、健康状態を管理するための目安として使用されることが望ましい。

本発明は、被験者自身が簡易的な検査を行うことが可能であり、被験者の心臓疾患及び血管疾患の両方の傾向を判定することができるという効果を有しており、被験者の血管中を流れる脈波の情報に基づいて判定を行う技術に適用可能である。

１００指尖脈波センサ
１１０記録装置
１２０記録媒体
１３０通信装置
２００血流簡易検査装置
２１０脈波情報取得部
２２０疾患傾向特定部
２３０疾患傾向出力部
３００携帯デバイス（スマートフォン）
３１０撮像部（カメラ）

Claims

被験者の血管中を流れる脈波を計測するセンサから、前記脈波の波形を含む情報を取得する脈波情報取得部と、
前記脈波情報取得部で取得した前記脈波の波形の形状に基づいて、前記被験者の心臓疾患及び血管疾患の両方の傾向を特定する疾患傾向特定部とを、
有する血流簡易検査装置であって、
前記疾患傾向特定部は、所定の時間内の前記脈波の波形を抽出して、前記抽出された脈波の波形に周期的に表れる一連の略同一波形のうちの少なくとも１周期分の略同一波形が欠落している場合に、不整脈を示す情報を出力するよう構成されている血流簡易検査装置。
前記疾患傾向特定部は、前記抽出された脈波の波形において３周期ごとに前記１周期分の略同一波形が欠落している場合に、狭心症を示す情報を更に出力するよう構成されている請求項１に記載の血流簡易検査装置。
前記疾患傾向特定部は、前記抽出された脈波の波形において４周期ごとに前記１周期分の略同一波形が欠落している場合に、心筋梗塞を示す情報を更に出力するよう構成されている請求項１に記載の血流簡易検査装置。
前記疾患傾向特定部は、所定の時間内の前記脈波の波形を抽出して、前記抽出された脈波の波形に周期的に表れる一連の略同一波形のうちの１周期分の略同一波形の波高ピークが２つ以上存在している場合に、動脈硬化を示す情報を出力するよう構成されている請求項１から３のいずれか１つに記載の血流簡易検査装置。
前記疾患傾向特定部は、波高ピークが２つ以上存在している前記１周期分の略同一波形において、波高が最も高い第１波高ピークと波高が２番目に高い第２波高ピークの高さを比較することで、血管に付着したコレステロールの程度を示す情報を更に出力するよう構成されている請求項４に記載の血流簡易検査装置。
前記被験者の血管中を流れる脈波を計測する前記センサが、指尖脈波センサである請求項１から５のいずれか１つに記載の血流簡易検査装置。
前記脈波情報取得部を実現するためのプログラム、及び、前記疾患傾向特定部を実現するためのプログラムをコンピュータを搭載した携帯デバイスで実行し、前記脈波情報取得部が、前記携帯デバイスの撮像レンズを通じて取得した血管からの反射光に基づいて前記脈波の波形を含む情報を取得するとともに、前記疾患傾向特定部から出力された情報を前記携帯デバイスの表示部に表示するよう構成されている請求項１から６のいずれか１つに記載の血流簡易検査装置。
血流簡易検査方法の各ステップをコンピュータに実行させるための血流簡易検査用プログラムであって、
前記血流簡易検査方法が、
被験者の血管中を流れる脈波を計測するセンサから、前記脈波の波形を含む情報を取得する脈波情報取得ステップと、
前記脈波情報取得ステップで取得した前記脈波の波形の形状に基づいて、前記被験者の心臓疾患及び血管疾患の両方の傾向を特定する疾患傾向特定ステップとを、
有し、
前記疾患傾向特定ステップにおいて、所定の時間内の前記脈波の波形を抽出して、前記抽出された脈波の波形に周期的に表れる一連の略同一波形のうちの少なくとも１周期分の略同一波形が欠落している場合に、不整脈を示す情報を出力する血流簡易検査用プログラム。
前記疾患傾向特定ステップにおいて、前記抽出された脈波の波形において３周期ごとに前記１周期分の略同一波形が欠落している場合に、狭心症を示す情報を更に出力する請求項８に記載の血流簡易検査用プログラム。
前記疾患傾向特定ステップにおいて、前記抽出された脈波の波形において４周期ごとに前記１周期分の略同一波形が欠落している場合に、心筋梗塞を示す情報を更に出力する請求項８に記載の血流簡易検査用プログラム。
前記疾患傾向特定ステップにおいて、所定の時間内の前記脈波の波形を抽出して、前記抽出された脈波の波形に周期的に表れる一連の略同一波形のうちの１周期分の略同一波形の波高ピークが２つ以上存在している場合に、動脈硬化を示す情報を出力する請求項８から１０のいずれか１つに記載の血流簡易検査用プログラム。
前記疾患傾向特定ステップにおいて、波高ピークが２つ以上存在している前記１周期分の略同一波形において、波高が最も高い第１波高ピークと波高が２番目に高い第２波高ピークの高さを比較することで、血管に付着したコレステロールの程度を示す情報を更に出力する請求項１１に記載の血流簡易検査用プログラム。
前記被験者の血管中を流れる脈波を計測する前記センサが、指尖脈波センサである請求項８から１２のいずれか１つに記載の血流簡易検査用プログラム。