JP5798226B2 - Pulse wave analyzer - Google Patents

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  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Description

本発明は、コロトコフ音を含む周波数成分を解析して被圧迫脈波に対応するスペクトログラムを生成する脈波解析装置に関する。   The present invention relates to a pulse wave analyzing apparatus that analyzes a frequency component including a Korotkoff sound and generates a spectrogram corresponding to a compressed pulse wave.

従来、被検者の脈波は血圧測定等に利用されている。脈波に基づいて血圧を測定する方法としては、上腕にカフを装着した後、カフに送給する空気により発生するカフ圧で血管を圧迫した後、カフ圧を漸減させる際に発生するコロトコフ音を聴診器やマイクロフォンで検出し、コロトコフ音の発生時の圧力を最高血圧、コロトコフ音の消滅時の圧力を最低血圧として測定する聴診法が知られている。   Conventionally, a subject's pulse wave is used for blood pressure measurement and the like. As a method of measuring blood pressure based on the pulse wave, Korotkoff sounds generated when the cuff pressure is gradually reduced after the cuff is attached to the upper arm and then the blood vessel is compressed with the cuff pressure generated by the air supplied to the cuff. There is known an auscultation method in which the pressure at the time of generating the Korotkoff sound is measured as the maximum blood pressure and the pressure at the time of the disappearance of the Korotkoff sound is measured as the minimum blood pressure.

又、上述した聴診法と同様にカフ圧で動脈を圧迫した際に、動脈の拍動により生じるカフ内圧の振動現象を圧力センサで検出し、振幅が急増したときを最高血圧とし、振幅が急減したときを最低血圧として検出するオシロメトリ法も知られている。   Similarly to the auscultation method described above, when the artery is compressed with cuff pressure, the vibration phenomenon of the cuff internal pressure caused by the pulsation of the artery is detected by the pressure sensor. An oscillometric method is also known that detects when the blood pressure has occurred as a minimum blood pressure.

しかし、聴診法やオシロメトリ法では、測定する医師や看護師の経験やくせ等の影響で、測定結果に個人差が生じやすく、血圧を正確に測定するには熟練が要求される。   However, in the auscultation method and the oscillometry method, individual differences are likely to occur in the measurement results due to the experience and the habits of the doctors and nurses to be measured, and skill is required to accurately measure the blood pressure.

この対策として、例えば特許文献1(特開2010−17299号公報)には、被検者の上腕と上腕に装着したカフとの間に歪みセンサを挿入し、この歪みセンサにより被圧迫脈波を測定し、この被圧迫脈波に現れる突起の発生及び消失から最高血圧及び最低血圧を測定する技術が開示されている。この技術によれば、血管からの圧力(拍動)を歪みとして正確に検出することができるとされている。   As a countermeasure for this, for example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-17299), a strain sensor is inserted between the upper arm of the subject and a cuff attached to the upper arm, and a pressure pulse wave is compressed by the strain sensor. A technique for measuring and measuring systolic blood pressure and diastolic blood pressure from the occurrence and disappearance of protrusions appearing in the compressed pulse wave is disclosed. According to this technique, the pressure (beat) from the blood vessel can be accurately detected as distortion.

特開2010−17299号公報JP 2010-17299 A

上記特許文献1には、歪みセンサにより測定された被圧迫脈波に現れる突起の発生及び消失を検出することが記載されているものの、コロトコフ音の発生と消失の判定方法として充分なものではなかった。   Although Patent Document 1 describes detecting the occurrence and disappearance of protrusions appearing in a compressed pulse wave measured by a strain sensor, it is not sufficient as a method for determining the occurrence and disappearance of Korotkoff sounds. It was.

従って、本発明の目的は、歪みセンサにより測定された被圧迫脈波に基づいて、コロトコフ音の発生と消失を判定し、最高血圧及び最低血圧を求めることができるようにした脈波解析装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a pulse wave analysis device that can determine the occurrence and disappearance of Korotkoff sound based on the compressed pulse wave measured by a strain sensor and obtain the maximum blood pressure and the minimum blood pressure. It is to provide.

上記目的を達成するため、本発明は、被験者の生体動脈が通る被検査部に装着されるカフと、前記カフを加減圧する加減圧手段と、前記カフと該カフが装着される前記被検者の被検査部との間に介装して被圧迫脈波を検出する、歪みセンサからなる被圧迫脈波検出手段と、前記加減圧手段で前記カフを加圧した後減圧する際に、前記被圧迫脈波検出手段で検出した前記被圧迫脈波の時系列データからコロトコフ音を含む周波数成分を短時間高速フーリエ変換により解析して、該被圧迫脈波に対応するスペクトログラムを生成するスペクトログラム生成手段と、前記被圧迫脈波の時系列データから1脈波の中心位置を確定し、1脈波内の各周波数特性から、コロトコフ音に特異的な周波数帯域のエネルギーを抽出し、該エネルギーに基づいてコロトコフ音の発生と消失とを検出して、最高血圧及び最低血圧を決定する手段と、前記最高血圧及び前記最低血圧を表示する表示手段とを備えることを特徴とする脈波解析装置を提供するものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides a cuff attached to a portion to be examined through which a living artery of a subject passes, a pressure-increasing / decreasing means for increasing / decreasing the cuff, and the subject to which the cuff and the cuff are attached. A pressure pulse wave detecting means comprising a strain sensor for detecting a pressure pulse wave interposed between the person to be inspected, and when the pressure is reduced after pressurizing the cuff with the pressure increasing / decreasing means, A spectrogram for generating a spectrogram corresponding to the compressed pulse wave by analyzing the frequency component including the Korotkoff sound from the time-series data of the compressed pulse wave detected by the compressed pulse wave detecting means by short-time fast Fourier transform The center position of one pulse wave is determined from the generation means and the time series data of the compressed pulse wave, the energy in the frequency band specific to the Korotkoff sound is extracted from each frequency characteristic in the one pulse wave, and the energy Based on Provided is a pulse wave analyzing apparatus comprising: means for detecting occurrence and disappearance of a Tokoku sound and determining a systolic blood pressure and a diastolic blood pressure; and a display means for displaying the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure. Is.

本発明の好ましい態様においては、前記最高血圧及び最低血圧を決定する手段は、1脈波内の各周波数特性から、10〜100Hzの範囲内で設定されたコロトコフ音に特異的な周波数帯域の合計エネルギーRMSを下記式に基づいて算出し、前記RMSが予め設定されたしきい値を最初に超えるときの血圧を最高血圧とし、その後に前記RMSが前記しきい値を最初に下回るときの血圧を最低血圧と決定する。
In a preferred aspect of the present invention, the means for determining the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure is a sum of frequency bands specific to Korotkoff sounds set within a range of 10 to 100 Hz from each frequency characteristic in one pulse wave. The energy RMS is calculated based on the following formula, and the blood pressure when the RMS first exceeds a preset threshold value is set as the maximum blood pressure, and then the blood pressure when the RMS first falls below the threshold value is set as the maximum blood pressure. Determined as minimum blood pressure.

ここで、Xiは各脈波の周波数分析結果から抽出したコロトコフ音を含む周波数帯域内の各周波数の音エネルギーレベル、nはXiの個数である。   Here, Xi is the sound energy level of each frequency within the frequency band including the Korotkoff sound extracted from the frequency analysis result of each pulse wave, and n is the number of Xi.

本発明によれば、加減圧手段でカフを加圧した後減圧する際に、歪みセンサからなる被圧迫脈波検出手段で検出した被圧迫脈波の時系列データからコロトコフ音を含む周波数成分を短時間高速フーリエ変換により解析して、被圧迫脈波の時系列データから1脈波の中心位置を確定し、1脈波内の各周波数特性から、コロトコフ音に特異的な周波数帯域のエネルギーを抽出し、該エネルギーに基づいてコロトコフ音の発生と消失とを検出して、最高血圧及び最低血圧を決定するようにしたので、コロトコフ音の発生と消失とを正確に検出して最高血圧及び最低血圧を求めることができる。   According to the present invention, when the pressure is reduced after the cuff is pressurized by the pressurizing and depressurizing means, the frequency component including the Korotkoff sound is obtained from the time-series data of the compressed pulse wave detected by the compressed pulse wave detecting means including the strain sensor. Analyzed by a short-time fast Fourier transform, the center position of one pulse wave is determined from the time-series data of the compressed pulse wave, and the energy in the frequency band specific to the Korotkoff sound is determined from the frequency characteristics within one pulse wave. Extraction and detection of the occurrence and disappearance of Korotkoff sounds based on the energy to determine the systolic blood pressure and the minimum blood pressure. Therefore, the occurrence and disappearance of Korotkoff sounds are accurately detected to detect the systolic blood pressure and the minimum blood pressure. Blood pressure can be determined.

第1実施形態による脈波解析装置の構成図である。It is a block diagram of the pulse wave analyzer by 1st Embodiment. 同、脈波解析装置のシステムブロック図である。It is a system block diagram of a pulse wave analysis device. 同、脈波解析の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a flow of pulse wave analysis. 同、脈波解析結果を表示する画面の説明図である。It is explanatory drawing of the screen which displays a pulse wave analysis result similarly. 同、周波数の強度(振幅)を表す色彩の説明図である。It is explanatory drawing of the color showing the intensity | strength (amplitude) of a frequency similarly. 第2実施形態による脈波解析装置の構成図である。It is a block diagram of the pulse wave analyzer by 2nd Embodiment.

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
[第1実施形態]
図1〜図5に本発明の第1実施形態を示す。図1に示すように、本実施形態による脈波解析装置は、カフユニット1とポンプユニット2とコンピュータ端末装置(以下、単に「端末装置」と称する)3とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
1 to 5 show a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the pulse wave analysis device according to the present embodiment includes a cuff unit 1, a pump unit 2, and a computer terminal device (hereinafter simply referred to as “terminal device”) 3.

図2に示すように、カフユニット1は、生体動脈が通る被検査部である上腕に巻き付けて装着するカフの代表であるカフ帯6と、被圧迫脈波検出手段としての歪みセンサ7とを有している。カフ帯6は上腕を圧迫する空気袋を有し、この空気袋が後述するポンプユニット2に設けられている加減圧手段8にエアーチューブ10を介して連通されている。又、歪みセンサ7は、カフ帯6の内側に配設されており、カフ帯6を被検者の上腕に巻き付けることでカフ帯6と上腕との間に介装されて、被検者の上腕に圧接される。そして、カフ帯6の締め付けにより被検者の血管が圧迫されて発生する軋む振動等から被圧迫脈波を検出する。   As shown in FIG. 2, the cuff unit 1 includes a cuff band 6 that is a representative of a cuff that is wound around and mounted on an upper arm that is a portion to be inspected through a living artery, and a strain sensor 7 that serves as a pressure pulse wave detection unit. Have. The cuff belt 6 has an air bag that compresses the upper arm, and this air bag is communicated with the pressurizing / depressurizing means 8 provided in the pump unit 2 described later via an air tube 10. The strain sensor 7 is disposed inside the cuff band 6 and is interposed between the cuff band 6 and the upper arm by wrapping the cuff band 6 around the upper arm of the subject. Pressed against the upper arm. Then, the pressure pulse wave to be detected is detected from the vibrations that occur when the blood vessels of the subject are compressed by tightening the cuff band 6.

又、ポンプユニット2は、加減圧手段8と圧力センサ9とを備えている。加減圧手段8は加圧ポンプと排気弁とを有しており、加圧ポンプは、カフ帯6に設けられている空気袋に空気を送給して、この空気袋を膨出させる。又、排気弁は、端末装置3からの駆動信号により、カフ帯6側へ送給される圧(以下、「カフ圧」と称する)を調整すると共に空気袋に供給された空気を排出させて空気袋を収縮させる。圧力センサ9はエアーチューブ10に接続されており、エアーチューブ10を介して空気袋に送給されるカフ圧を検出し、検出したカフ圧のデータを端末装置3に送信する。   Further, the pump unit 2 is provided with pressure increasing / decreasing means 8 and a pressure sensor 9. The pressurizing / depressurizing means 8 has a pressurizing pump and an exhaust valve, and the pressurizing pump supplies air to an air bag provided in the cuff belt 6 to inflate the air bag. The exhaust valve adjusts the pressure supplied to the cuff belt 6 side (hereinafter referred to as “cuff pressure”) according to the drive signal from the terminal device 3 and exhausts the air supplied to the air bag. Shrink the air bag. The pressure sensor 9 is connected to the air tube 10, detects the cuff pressure supplied to the air bag via the air tube 10, and transmits data of the detected cuff pressure to the terminal device 3.

図1には、端末装置3の一例としてノート型パーソナルコンピュータが示されている。この端末装置3は、キーボード等を備える入力部3aと、液晶モニタ等の表示手段としての表示部3bとを備えていると共に、内部に演算処理部3cが収納されている。尚、入力部3aにはマウスも含まれる。演算処理部3cは、CPU,ROM,RAM、HDD(ハードディスクドライブ)、SDD(シリコンディスクドライブ)等を有するマイクロコンピュータを主体に構成されており、ROM、HDD(ハードディスクドライブ)及び/又はSDD(シリコンディスクドライブ)に格納されているプログラムに従いCPUにて演算処理が行われる。   FIG. 1 shows a notebook personal computer as an example of the terminal device 3. The terminal device 3 includes an input unit 3a including a keyboard and the like, and a display unit 3b as a display unit such as a liquid crystal monitor, and an arithmetic processing unit 3c is accommodated therein. The input unit 3a includes a mouse. The arithmetic processing unit 3c is mainly composed of a microcomputer having a CPU, ROM, RAM, HDD (hard disk drive), SDD (silicon disk drive), etc., and ROM, HDD (hard disk drive) and / or SDD (silicon). The arithmetic processing is performed by the CPU in accordance with a program stored in the disk drive.

この演算処理部3cでは、圧力センサ9で検出したカフ圧に基づき加圧ポンプの動作を制御すると共に、排気バルブの開閉動作を制御する。更に、この演算処理部3cは、歪みセンサ7で検出した被圧迫脈波を解析して、最高血圧、最低血圧を算出すると共に、1脈波の間隔の平均から心拍数を算出する。例えば最高血圧の時刻から最低血圧の時刻までの各脈波の間隔を相乗平均して脈の間隔を求め、その時間で1分を割り心拍数を算出する。更に、この演算処理部3cは、被圧迫脈波の周波数分析から1脈波毎のスペクトログラムSpを時系列で生成するスペクトログラム生成手段(いわゆるソノグラムあるいはソナグラム)を備えている。そして、これらの演算結果を表示部3bへ出力して表示させる。尚、歪センサ7の出力はポンプユニット2に搭載されている増幅器とA/D変換器によってデジタル信号に変換されて端末装置3に送られる。   The arithmetic processing unit 3c controls the operation of the pressurizing pump based on the cuff pressure detected by the pressure sensor 9, and also controls the opening / closing operation of the exhaust valve. Further, the arithmetic processing unit 3c analyzes the compressed pulse wave detected by the strain sensor 7, calculates the maximum blood pressure and the minimum blood pressure, and calculates the heart rate from the average of the intervals of one pulse wave. For example, the pulse interval is obtained by geometrically averaging the intervals of each pulse wave from the time of the highest blood pressure to the time of the lowest blood pressure, and the heart rate is calculated by dividing 1 minute by that time. Further, the arithmetic processing unit 3c includes spectrogram generating means (so-called sonogram or sonagram) for generating a spectrogram Sp for each pulse wave in time series from the frequency analysis of the compressed pulse wave. Then, these calculation results are output to the display unit 3b and displayed. The output of the strain sensor 7 is converted into a digital signal by an amplifier and an A / D converter mounted on the pump unit 2 and sent to the terminal device 3.

図4に表示部3bの表示例を示す。この表示部3bの下段には、最高血圧表示部11、最低血圧表示部12、脈拍数表示部13等の各表示窓が設けられている。又、その上方に脈波波形表示部14が設けられており、その上方にスペクトログラム表示部15が形成されている。更に、表示部3bの最上部に血流パターン表示部16が設けられている。   FIG. 4 shows a display example of the display unit 3b. In the lower part of the display unit 3b, display windows such as a systolic blood pressure display unit 11, a diastolic blood pressure display unit 12, and a pulse rate display unit 13 are provided. Further, a pulse waveform display unit 14 is provided above the spectrogram display unit 15, and a spectrogram display unit 15 is formed thereabove. Furthermore, a blood flow pattern display unit 16 is provided at the top of the display unit 3b.

スペクトログラム表示部15は、縦軸に周波数、横軸に時間を表し、脈波の周波数成分を解析して、特定周波数の強さ(振幅)を明るさや色彩で階調表示させる(スペクトログラム描画)。これに基づき演算処理部3cで処理した結果がスペクトログラムSpとして表示される。又、血流パターン表示部16には1脈波毎のコロトコフ音を検出するための周波数範囲のパワーレベル(KSG)のパターン(血流パターン)が表示される。   The spectrogram display unit 15 represents the frequency on the vertical axis and the time on the horizontal axis, analyzes the frequency component of the pulse wave, and displays the intensity (amplitude) of the specific frequency as a gradation in brightness or color (spectrogram drawing). Based on this, the result processed by the arithmetic processing unit 3c is displayed as a spectrogram Sp. The blood flow pattern display unit 16 displays a power level (KSG) pattern (blood flow pattern) in the frequency range for detecting Korotkoff sounds for each pulse wave.

次に、上述した演算処理部3cで実行される脈波解析の流れについて、図3に示すフローチャートに従って説明する。   Next, the flow of pulse wave analysis executed by the arithmetic processing unit 3c described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

端末装置3をONすると、演算処理部3cに設けられているCPUがROM、HDD(ハードディスクドライブ)及び/又はSDD(シリコンディスクドライブ)に記憶されている脈波解析プログラムを読込み、システムを初期化して、脈波解析処理ルーチンを待機状態にする。   When the terminal device 3 is turned on, the CPU provided in the arithmetic processing unit 3c reads the pulse wave analysis program stored in the ROM, HDD (hard disk drive) and / or SDD (silicon disk drive), and initializes the system. Then, the pulse wave analysis processing routine is set in a standby state.

一方、脈波解析処理を実行するに際しては、先ず、被検者の上腕にカフ帯6を所定に巻き付ける。次いで、端末装置3の入力部3aに設けられているキーボードやマウス等を操作して、脈波解析処理ルーチンを起動させる。   On the other hand, when executing the pulse wave analysis process, first, the cuff band 6 is wound around the upper arm of the subject in a predetermined manner. Next, a pulse wave analysis processing routine is started by operating a keyboard, a mouse, or the like provided in the input unit 3a of the terminal device 3.

すると、先ず、ステップS1で加圧工程が開始される。この加圧工程では、加減圧手段8に設けられている排気バルブを閉弁させると共に、加圧ポンプを作動させて、カフ帯6に内装されている空気袋に空気を送給し、この空気袋を膨出させる。その結果、被検者の上腕がカフ帯6で締め付けられ、相対的に空気袋の内圧が上昇する。演算処理部3cでは、圧力センサ9で検出したカフ圧データに基づき、このカフ圧が最高血圧の測定に充分な所定圧に達するまで監視する。そして、カフ圧が最高血圧の測定に充分な所定圧に達したとき、加圧ポンプの作動を停止させる。   Then, a pressurization process is first started by step S1. In this pressurizing step, the exhaust valve provided in the pressurizing and depressurizing means 8 is closed and the pressurizing pump is operated to supply air to the air bag built in the cuff belt 6. Inflate the bag. As a result, the upper arm of the subject is tightened by the cuff belt 6 and the internal pressure of the air bag is relatively increased. The arithmetic processing unit 3c monitors based on the cuff pressure data detected by the pressure sensor 9 until the cuff pressure reaches a predetermined pressure sufficient for measuring the maximum blood pressure. Then, when the cuff pressure reaches a predetermined pressure sufficient for measuring the maximum blood pressure, the operation of the pressurizing pump is stopped.

次いで、ステップS2,3で被圧迫脈波計測工程が実行される。ステップS2では、排気バルブを開弁させてカフ圧の減圧を開始する。次いで、ステップS3で、圧力センサ9で検出したカフ圧データと、歪みセンサ7で検出した被圧迫脈波データとを取り込む。排気バルブが開弁すると、空気袋内の空気圧が徐々に減圧され、圧力センサ9で検出するカフ圧は、図4に示すカフ圧波形P1のように、脈波を検出しながらほぼ直線状に減少する。   Next, the compressed pulse wave measurement step is executed in steps S2 and S3. In step S2, the exhaust valve is opened to start reducing the cuff pressure. Next, in step S3, the cuff pressure data detected by the pressure sensor 9 and the compressed pulse wave data detected by the strain sensor 7 are captured. When the exhaust valve is opened, the air pressure in the air bag is gradually reduced, and the cuff pressure detected by the pressure sensor 9 is substantially linear while detecting the pulse wave as shown in the cuff pressure waveform P1 shown in FIG. Decrease.

その後、ステップS4で、周波数分析表示工程が実行される。この周波数分析表示工程では、歪みセンサ7で検出した被圧迫脈波の時系列データを、一定時間幅(短時間高速フーリエ変換すなわち短時間FFTを行う時間幅)を指定し、この時間幅より短い間隔で移動させながら、短時間FFTによる周波数分析を行う。そして、周波数分析した結果を、時系列に従って、表示部3bのスペクトログラム表示部15にスペクトログラム描画させる。図4に示すように、スペクトログラムSpは、スペクトログラム表示部15に、縦軸を周波数、横軸を時間として、脈波に対応した周波数成分の時系列変化として描画される。   Then, a frequency analysis display process is performed by step S4. In this frequency analysis display step, the time series data of the compressed pulse wave detected by the strain sensor 7 is designated with a certain time width (time width for performing short-time fast Fourier transform, that is, short-time FFT), and shorter than this time width. While moving at intervals, frequency analysis by short-time FFT is performed. Then, the result of the frequency analysis is drawn on the spectrogram display unit 15 of the display unit 3b in accordance with the time series. As shown in FIG. 4, the spectrogram Sp is drawn on the spectrogram display unit 15 as time-series changes of frequency components corresponding to pulse waves, with the vertical axis representing frequency and the horizontal axis representing time.

又、本実施形態においては、被圧迫脈波の時系列データの周波数成分の強さ(振幅)が、色彩で階調表示されており、図5に示すように、最も弱い強度を紫、最も強い強度を白とし、強度が弱い方から強い方へ移行するに従い次第に、彩度が、例えば青、水色、桃色、橙、緑と低くなるように設定されている。因みに、図4に示すスペクトログラム表示部15に描画されたスペクトログラムSpは、周波数が低く且つ脈の中心付近の強度が白色で最も高く表示され、逆に、周波数が高く且つ外側へ移行するに従い、紫色で最も低い強度が表示された模様(パターン)が形成されている。   In the present embodiment, the intensity (amplitude) of the frequency component of the time-series data of the compressed pulse wave is displayed in gradation in color, and as shown in FIG. The strong intensity is set to white, and the saturation is gradually set to become lower, for example, blue, light blue, pink, orange, and green as the intensity shifts from weaker to stronger. Incidentally, the spectrogram Sp drawn on the spectrogram display unit 15 shown in FIG. 4 is displayed with the lowest frequency and the highest intensity in the vicinity of the center of the pulse in white, and conversely, the higher the frequency and the outward the purple color. A pattern (pattern) displaying the lowest intensity is formed.

次いで、ステップS5〜11で血圧決定工程が実行される。この工程では、先ず、ステップS5で、歪みセンサ7で検出した被圧迫脈波の時系列データから1脈波の中心位置を確定する。具体的には被圧迫脈波の時系列データの+のピーク位置が中心となるように1脈波内の各周波数特性を抽出している。そして、ステップS6で、抽出した1脈波内の各周波数特性から、コロトコフ音に対応する被圧迫脈波の動脈きしみ波形を特定すべく、コロトコフ音に特異的な周波数帯域のエネルギーを各周波数特性それぞれから抽出する。具体的には、コロトコフ音に特異的な周波数帯域として、周波数分析結果の中で10〜100[Hz](好適には、17〜30[Hz])の帯域のエネルギーの合計RMSを次式から算出する。そして、このコルコトフ音に特異的な周波数帯域のエネルギーの合計RMSが各脈波内で一番大きいものをKSGとして抽出する。
Next, a blood pressure determination step is executed in steps S5-11. In this step, first, in step S5, the center position of one pulse wave is determined from the time-series data of the compressed pulse wave detected by the strain sensor 7. Specifically, each frequency characteristic in one pulse wave is extracted so that the + peak position of the time-series data of the compressed pulse wave is centered. Then, in step S6, in order to identify the arterial squeezing waveform of the compressed pulse wave corresponding to the Korotkoff sound from each frequency characteristic in the extracted one pulse wave, the energy of the frequency band specific to the Korotkoff sound is set to each frequency characteristic. Extract from each. Specifically, as the frequency band specific to the Korotkoff sound, the total RMS of energy in the band of 10 to 100 [Hz] (preferably 17 to 30 [Hz]) in the frequency analysis result is obtained from the following equation. calculate. Then, the largest RMS of the energy in the frequency band specific to the Kolkov sound is extracted as KSG in each pulse wave.

ここで、Xiは各脈波の周波数分析結果から抽出したコロトコフ音を含む周波数帯域内の各周波数の音エネルギーレベル、nはXiの個数である。   Here, Xi is the sound energy level of each frequency within the frequency band including the Korotkoff sound extracted from the frequency analysis result of each pulse wave, and n is the number of Xi.

そして、ステップS7へ進み、式1で求めたRMSに基づき、コロトコフ音の発生を検出したか否かを調べる。すなわち、各脈波毎のRMSの変化を調べると、RMSの値が大きくなっている範囲でコロトコフ音が発生していることが実験から明らかになっている。そのため、当該ステップでは、RMSが大きく変化する最初の脈波が検出された場合、ステップS8へ進み、検出されなかった場合、ステップS9へ進む。尚、当該ステップでは、各脈波のRMSの最大値から統計的に求めた所定レベルだけ低い値をしきい値として設定し、このしきい値を最初に超えるRMSが検出されたとき、当該脈波をコロトコフ音発生の先頭として設定するようにしても良い。   Then, the process proceeds to step S7, and it is checked whether or not the occurrence of Korotkoff sound has been detected based on the RMS obtained by Equation 1. That is, when the change in RMS for each pulse wave is examined, it has been clarified from experiments that Korotkoff sounds are generated in a range where the RMS value is large. Therefore, in this step, if the first pulse wave whose RMS changes greatly is detected, the process proceeds to step S8. If not detected, the process proceeds to step S9. In this step, a value lower by a predetermined level statistically obtained from the maximum RMS value of each pulse wave is set as a threshold value. When an RMS exceeding the threshold value is detected for the first time, the pulse is detected. You may make it set a wave as the head of Korotkoff sound generation.

RMSが大きく変化する最初の脈波が検出されたと判定されて、ステップS8へ進むと、最高血圧を決定する。すなわち、上述したステップS7で、RMSが大きく変化する最初の脈波が検出された場合、これがコロトコフ音発生の先頭となるため、当該脈波とその直前の脈波との中間が最高血圧点P2となり、当該検出時刻の圧力センサ9で検出したカフ圧P1を最高血圧P4として決定し(図4参照)、ステップS9へ進む。   When it is determined that the first pulse wave in which the RMS greatly changes is detected and the process proceeds to step S8, the systolic blood pressure is determined. That is, in the above-described step S7, when the first pulse wave with a large change in RMS is detected, this is the head of the Korotkoff sound generation, so the middle between the pulse wave and the pulse wave immediately before is the systolic blood pressure point P2. Thus, the cuff pressure P1 detected by the pressure sensor 9 at the detection time is determined as the maximum blood pressure P4 (see FIG. 4), and the process proceeds to step S9.

ステップS9では、コロトコフ音発生以前はステップS3に進み、コロトコフ音発生後、すなわちステップS8を一度通過した後は、式1で求めたRMSに基づき、コロトコフ音の消失を検出したか否かを調べる。すなわち、各脈波毎のRMSの変化を調べると、上述とは逆に、RMSが急に小さくなっているポイントでコロトコフ音が消失していることが実験から明らかになっている。そのため、当該ステップでは、RMSが急激に減少した最初の脈波が検出された場合、消失と判定し、ステップS10へ進む。又、RMSが急激に減少した最初の脈波が検出されていない場合は、ステップS3へ戻り、新たなデータを取り込む。   In step S9, the process proceeds to step S3 before the Korotkoff sound is generated, and after the Korotkoff sound is generated, that is, after passing through Step S8 once, it is checked whether or not the disappearance of the Korotkoff sound is detected based on the RMS obtained by the equation 1. . That is, when the change in RMS for each pulse wave is examined, it is clear from experiments that contrary to the above, the Korotkoff sound disappears at the point where the RMS suddenly decreases. Therefore, in this step, if the first pulse wave in which the RMS has rapidly decreased is detected, it is determined that it has disappeared, and the process proceeds to step S10. On the other hand, if the first pulse wave in which the RMS has rapidly decreased is not detected, the process returns to step S3 and new data is captured.

そして、ステップS10へ進むと、最低血圧を決定する。すなわち、上述したステップS9で、RMSが大きく低下した最初の脈波が検出された場合、これがコロトコフ音発生の終端となるため、当該脈波とその直前の脈波との中間が最低血圧点P3となり、当該検出時刻の圧力センサ9で検出したカフ圧波形P1を最低血圧P5として決定し(図4参照)、ステップS11へ進む。この場合、各脈波のRMSの最大値から統計的に求めた一定レベル低い値をしきい値として設定し、このしきい値を最初に下回ったときの脈波をコロトコフ音の終端の脈波として設定するようにしても良い。   In step S10, the minimum blood pressure is determined. That is, when the first pulse wave in which the RMS is greatly reduced is detected in step S9 described above, this is the end of the Korotkoff sound generation, so the middle between the pulse wave and the pulse wave immediately before is the lowest blood pressure point P3. Thus, the cuff pressure waveform P1 detected by the pressure sensor 9 at the detection time is determined as the minimum blood pressure P5 (see FIG. 4), and the process proceeds to step S11. In this case, a value lower than a certain level statistically obtained from the maximum RMS value of each pulse wave is set as a threshold value, and the pulse wave when the pulse wave first falls below this threshold value is the pulse wave at the end of the Korotkoff sound. You may make it set as.

ステップS11へ進むと、1脈波の間隔の平均から心拍数を算出して、ステップS12へ進む。この場合、最高血圧点P2と最低血圧点P3との間で抽出した各脈波の数と、その計測時間とに基づき、単位分あたりの脈拍数を算出するようにしても良い。あるいはまた最高血圧点P2から最低血圧点P3までの各脈波の間隔を相乗平均して脈の間隔を求め、その時間で1分を割り脈拍数としてもよい。   When the process proceeds to step S11, the heart rate is calculated from the average of the intervals of one pulse wave, and the process proceeds to step S12. In this case, the pulse rate per unit may be calculated based on the number of each pulse wave extracted between the systolic blood pressure point P2 and the diastolic blood pressure point P3 and the measurement time. Alternatively, the pulse interval may be obtained by geometrically averaging the intervals of the respective pulse waves from the maximum blood pressure point P2 to the minimum blood pressure point P3, and 1 minute may be divided into the time to obtain the pulse rate.

ステップS12では、血圧、脈拍数表示工程が実行され、上述したステップS6で算出した脈波毎のRMSすなわちKSG、ステップS8で決定した最高血圧、ステップS10で決定した最低血圧、及びステップS11で算出した脈拍数を、それぞれ表示部3bの血流パターン表示部16、最高血圧表示部11、最低血圧表示部12、及び脈拍数表示部13にそれぞれ表示し、ルーチンを終了する。又、この場合、端末装置3にプリンタを接続することで、表示部3bに表示された内容、或いは数値データをプリントアウトすることも可能である。更に、この端末装置3をインターネット等の通信回線に接続することで、今回演算したデータを他の端末装置に送信し、他の端末装置において種々の解析に利用させるようにすることも可能である。   In step S12, the blood pressure and pulse rate display step is executed, and the RMS for each pulse wave calculated in step S6, that is, KSG, the maximum blood pressure determined in step S8, the minimum blood pressure determined in step S10, and the calculation in step S11. The displayed pulse rates are respectively displayed on the blood flow pattern display unit 16, the systolic blood pressure display unit 11, the diastolic blood pressure display unit 12, and the pulse rate display unit 13 of the display unit 3b, and the routine is terminated. In this case, it is also possible to print out the contents displayed on the display unit 3b or numerical data by connecting a printer to the terminal device 3. Furthermore, by connecting this terminal device 3 to a communication line such as the Internet, it is possible to transmit the data calculated this time to other terminal devices and use them for various analyzes in other terminal devices. .

このように、本実施形態によれば、表示部3bに、被検者から検出した被圧迫脈波に基づいて求めた血行動態(最高血圧、最低血圧、脈拍数、周波数分析のスペクトログラムSp、血流パターン)を表示するようにしたので、当該血行動態にかかる指標を視覚的に把握することができて診断が容易となり、使い勝手がよい。   As described above, according to the present embodiment, the hemodynamics (maximum blood pressure, minimum blood pressure, pulse rate, spectrogram Sp of frequency analysis, blood analysis obtained based on the pressure pulse wave detected from the subject is displayed on the display unit 3b. Flow pattern) is displayed, the index related to the hemodynamics can be visually grasped, diagnosis is easy, and user-friendliness is good.

又、周波数分析のスペクトログラムSpの模様(パターン)から、被検者の体調(貧血、低血圧、動脈硬化、不整脈、心臓疾患等)を容易に把握することができる。   Moreover, the physical condition (anemia, hypotension, arteriosclerosis, arrhythmia, heart disease, etc.) of the subject can be easily grasped from the pattern (pattern) of the spectrogram Sp of the frequency analysis.

[第2実施形態]
図6に本発明の第2実施形態を示す。上述した第1実施形態では、端末装置3として汎用パーソナルコンピュータを用いたが、本実施形態では端末装置3を専用化したものである。従って、第1実施形態に示されているポンプユニット2は、端末装置3に内蔵されている。尚、表示部3bの表示内容、及び演算処理部3cで実行される演算処理は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. In the first embodiment described above, a general-purpose personal computer is used as the terminal device 3, but in this embodiment, the terminal device 3 is dedicated. Therefore, the pump unit 2 shown in the first embodiment is built in the terminal device 3. Note that the display content of the display unit 3b and the arithmetic processing executed by the arithmetic processing unit 3c are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

本実施形態では、端末装置3を専用化したため、システム全体の小型化を実現することができる。   In the present embodiment, since the terminal device 3 is dedicated, the entire system can be reduced in size.

本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば、歪みセンサ7に代えてマイクロフォン等の音響センサを用い、この音響センサにより被圧迫脈波を検出するようにしても良い。   The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, an acoustic sensor such as a microphone may be used in place of the strain sensor 7, and the compressed pulse wave may be detected by the acoustic sensor.

1…カフユニット
2…ポンプユニット
3…端末装置
3b…表示部
3c…演算処理部
6…カフ帯
7…歪みセンサ
8…加減圧手段
9…圧力センサ
15…スペクトログラム表示部
P1…カフ圧波形
P2…最高血圧点
P3…最低血圧点
P4…最高血圧
P5…最低血圧
Sp…スペクトログラム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cuff unit 2 ... Pump unit 3 ... Terminal device 3b ... Display part 3c ... Arithmetic processing part 6 ... Cuff belt 7 ... Strain sensor 8 ... Pressure increasing / decreasing means 9 ... Pressure sensor 15 ... Spectrogram display part P1 ... Cuff pressure waveform P2 ... Systolic blood pressure P3 ... systolic blood pressure P4 ... systolic blood pressure P5 ... systolic blood pressure Sp ... spectrogram

Claims (2)

被験者の生体動脈が通る被検査部に装着されるカフと、
前記カフを加減圧する加減圧手段と、
前記カフと該カフが装着される前記被検者の被検査部との間に介装して被圧迫脈波を検出する、歪みセンサからなる被圧迫脈波検出手段と、
前記加減圧手段で前記カフを加圧した後減圧する際に、前記被圧迫脈波検出手段で検出した前記被圧迫脈波の時系列データからコロトコフ音を含む周波数成分を短時間高速フーリエ変換により解析して、該被圧迫脈波に対応するスペクトログラムを生成するスペクトログラム生成手段と、
1脈波内の各周波数特性から、コロトコフ音に対応する被圧迫脈波の動脈きしみ波形を特定すべく、前記被圧迫脈波の時系列データから+のピーク位置が中心となるように1脈波の中心位置を確定し、1脈波内の短時間高速フーリエ変換による周波数分析から、コロトコフ音に特異的な周波数帯域のエネルギーのRMSを下記式に基づいて算出し、前記RMSが予め設定されたしきい値を最初に超えるときの血圧を最高血圧とし、その後に前記RMSが前記しきい値を最初に下回るときの血圧を最低血圧として、最高血圧及び最低血圧を決定する決定する手段と、
前記最高血圧及び前記最低血圧を表示する表示手段とを備えることを特徴とする脈波解析装置。
(式中、Xiは各脈波の周波数分析結果から抽出した前記周波数帯域内の各周波数の音エネルギーレベル、nはXiの個数である。)
A cuff attached to a part to be inspected through which a subject's living artery passes,
Pressurizing / depressurizing means for increasing / decreasing the cuff;
A compressed pulse wave detecting means comprising a strain sensor, which detects the compressed pulse wave interposed between the cuff and the inspected portion of the subject to which the cuff is attached;
When the cuff is pressurized by the pressurizing and depressurizing means and then depressurized, a frequency component including Korotkoff sound is quickly extracted from the time series data of the compressed pulse wave detected by the compressed pulse wave detecting means by fast Fourier transform. A spectrogram generating means for analyzing and generating a spectrogram corresponding to the compressed pulse wave;
In order to identify the arterial squeezing waveform of the compressed pulse wave corresponding to the Korotkoff sound from each frequency characteristic in one pulse wave, one pulse so that the + peak position is centered from the time-series data of the compressed pulse wave. Determine the center position of the wave, calculate the RMS of energy in the frequency band specific to Korotkoff sounds from the frequency analysis by short-time fast Fourier transform in one pulse wave, and the RMS is preset. Means for determining the highest blood pressure and the lowest blood pressure with the blood pressure when the first threshold value is exceeded as the highest blood pressure, and the blood pressure when the RMS first falls below the threshold value as the lowest blood pressure;
A pulse wave analysis device comprising: display means for displaying the maximum blood pressure and the minimum blood pressure.
(Where Xi is the sound energy level of each frequency within the frequency band extracted from the frequency analysis result of each pulse wave, and n is the number of Xi.)
前記コロトコフ音に特異的な周波数帯域は、10〜100Hzとする請求項1記載の脈波解析装置。The pulse wave analyzer according to claim 1, wherein a frequency band specific to the Korotkoff sound is 10 to 100 Hz.
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