JP5896832B2 - Sample information processing apparatus and sample information processing method - Google Patents

Sample information processing apparatus and sample information processing method Download PDF

Info

Publication number
JP5896832B2
JP5896832B2 JP2012120969A JP2012120969A JP5896832B2 JP 5896832 B2 JP5896832 B2 JP 5896832B2 JP 2012120969 A JP2012120969 A JP 2012120969A JP 2012120969 A JP2012120969 A JP 2012120969A JP 5896832 B2 JP5896832 B2 JP 5896832B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detection unit
pulsation
signal detection
signal
blood vessel
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.)
Active
Application number
JP2012120969A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013244286A (en
Inventor
小川 博司
博司 小川
淳 納本
淳 納本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Holdings Corp
Bifrostec Inc
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Holdings Corp
Bifrostec Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Holdings Corp, Bifrostec Inc filed Critical Mitsubishi Chemical Holdings Corp
Priority to JP2012120969A priority Critical patent/JP5896832B2/en
Publication of JP2013244286A publication Critical patent/JP2013244286A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5896832B2 publication Critical patent/JP5896832B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、検体情報を検出して、この検体情報について処理を行う、検体情報処理装置及び検体情報処理方法に関する。   The present invention relates to a sample information processing apparatus and a sample information processing method for detecting sample information and processing the sample information.

比較的太い血管が中に通っている腕や、毛細血管が網のように張り巡らされた指先などに対して、それらが持つ脈動性の信号を検出するセンサにおいて、閉じた空間を持つ構造をもつもので、片側が腕の皮膚や指先の皮膚の部分に、血管の流れを妨げないごく弱いレベルで圧力をかけ、反対側にコンデンサマイクなどの圧力センサを配置し、血管を通じて伝わってくる心臓の脈動に起因する脈波を、閉じた空間内の圧力変化として良好なS/N比で検出することを特徴とする圧力センサ装置が知られている。
従来から、圧力センサ装置による血管の脈動性信号の検出感度を向上させるために、様々な手法が提案されている。
Sensors that detect pulsating signals of arms with relatively thick blood vessels in them or fingertips with capillaries stretched like a net have a structure with a closed space. The heart is transmitted through the blood vessel by applying pressure to the skin of the arm or fingertip at a very weak level that does not obstruct the flow of blood vessels, and placing a pressure sensor such as a condenser microphone on the other side. 2. Description of the Related Art There is known a pressure sensor device that detects a pulse wave caused by a pulsation of a current with a good S / N ratio as a pressure change in a closed space.
Conventionally, various methods have been proposed in order to improve the detection sensitivity of a blood vessel pulsation signal by a pressure sensor device.

特許文献1(特開昭63−0154153)では、被検出体への当接部分に当該検出体により形成される開口部を有する有限容積キャビティと、上記キャビティ内に設置された無指向性マイクロホンとから成り、被検出体の膨張変化あるいは収縮変化を上記キャビティ内の圧力変化として上記無指向性マイクロホンにて検出するセンサが開示されている。   In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 63-0154153), a finite volume cavity having an opening formed by the detection body at a contact portion with the detection body, an omnidirectional microphone installed in the cavity, and There is disclosed a sensor for detecting an expansion change or a contraction change of an object to be detected as a pressure change in the cavity with the omnidirectional microphone.

特許文献2(特開2010−115431)では、空洞を有する筐体を装着部材により皮膚表面に装着され、装着面の一部にある開口部が皮膚により密閉され、体内音による皮膚表面の振動が直接空洞内の空気に伝わり、これをマイクロホンにより取得できる体内音取得装置について開示されている。   In Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-115431), a housing having a cavity is mounted on the skin surface by a mounting member, an opening in a part of the mounting surface is sealed by the skin, and vibration of the skin surface due to body sound is generated. A body sound acquisition device is disclosed that is directly transmitted to air in a cavity and can be acquired by a microphone.

特許文献3(特開平11−56799)では、生体の頸部に押圧される押圧面を有し、該押圧面における圧力を検出する複数の圧力センサを含み、該頸部に押圧されて該頸部の頸動脈内の圧波を検出する頸動脈圧波検出装置が記載されており、複数の圧力センサを用いて、圧力センサから出力される圧力信号を補正することにより、頸動脈圧波を簡便に検出できることが開示されている。   Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-56799) includes a pressure surface that is pressed against the neck of a living body, and includes a plurality of pressure sensors that detect pressure on the pressure surface. A carotid pressure wave detection device that detects the pressure wave in the carotid artery of the head is described, and the carotid pressure wave is easily detected by correcting the pressure signal output from the pressure sensor using a plurality of pressure sensors. It is disclosed that it can be done.

特許文献4(特開2004−321254)では、押圧面に複数の圧力検出素子をそなえ、該押圧面が生体の皮膚上から所定の動脈に向かって押圧させられて、該圧力検出素子により該動脈からの圧脈波を検出する圧脈波検出プローブを有する圧脈波検出装置が記載されており、アーティファクトの混入した圧脈波を除去することで、除去されていない残りの圧脈波のうちのいずれか一つを選択したり、残りの圧脈波を平均するなどして、アーティファクトの影響の少ない正確な形状の圧脈波を得ることが記載されている。   In Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-321254), a pressure surface is provided with a plurality of pressure detection elements, the pressure surfaces are pressed toward a predetermined artery from the skin of the living body, and the arteries are detected by the pressure detection element. A pressure pulse wave detection device having a pressure pulse wave detection probe for detecting a pressure pulse wave from the pressure pulse wave is described, and by removing the pressure pulse wave mixed with artifacts, of the remaining pressure pulse waves not removed It is described that a pressure pulse wave having an accurate shape with little influence of artifact is obtained by selecting any one of the above or averaging the remaining pressure pulse waves.

特開昭63−0154153号公報JP 63-0154153 A 特開2010−115431号公報JP 2010-115431 A 特開平11−56799号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-56799 特開2004−321254号公報JP 2004-321254 A

上記特許文献1の場合、圧力センサの開口部は指を挿入できる程度の大きさであり、検体の特定部位の血管の振動を、指向性よく検出することが困難であるという課題がある。
上記特許文献2の場合、体内音取得装置は開口部の穴の径が1mm又は3mmであり、細い血管の振動をその真上にマイクがなくても測定できるような工夫がなされていない。
In the case of Patent Document 1, the opening of the pressure sensor is large enough to insert a finger, and there is a problem that it is difficult to detect vibration of a blood vessel at a specific part of a specimen with high directivity.
In the case of the above-mentioned Patent Document 2, the in-vivo sound acquisition device has a hole diameter of 1 mm or 3 mm, and is not devised to measure the vibration of a thin blood vessel without a microphone directly above it.

圧力センサに用いられるECM(エレクトレットコンデンサマイクロホン、以下ECMともいう)は風除け等の理由から低周波領域の信号の感度が低いように設計されているが、上記特許文献1,2のいずれもECMのこの特性については触れていない。   An ECM (electret condenser microphone, hereinafter also referred to as ECM) used for a pressure sensor is designed so that the sensitivity of a signal in a low frequency region is low for reasons such as windbreaking. This property is not mentioned.

また、圧力センサ装置による血管の脈動性信号の検出感度を向上させるためには、血管の位置情報、特に血管の深さ情報を推定することが重要となるが、上記いずれの特許文献にも、血管の深さ情報を推定することについては記載されていない。   Moreover, in order to improve the detection sensitivity of the pulsation signal of the blood vessel by the pressure sensor device, it is important to estimate the position information of the blood vessel, in particular, the depth information of the blood vessel. There is no description about estimating blood vessel depth information.

本発明は、このような課題に鑑みて創案されたものであり、センサと血管の位置関係の正確さを要求せず、かつセンシングに指向性を有し、血管の脈動性信号を検出することができ、さらに、この脈動性信号から血管の深さ情報を求めることができる検体情報処理装置及び検体情報処理方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and does not require the accuracy of the positional relationship between the sensor and the blood vessel, has directivity for sensing, and detects a pulsation signal of the blood vessel. It is another object of the present invention to provide a sample information processing apparatus and a sample information processing method capable of obtaining blood vessel depth information from this pulsating signal.

上記目的を達成するために、本発明の検体情報処理装置は、検体における血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、上記の検体における血管の脈動性信号を検出するセンサと、該センサの該圧力情報の取込み部に連通する空洞を有するとともに該検体に対向する部位に3mmから10mmの口径を有する開口部を有し該開口部を該検体に対向させて該検体に装着された状態で該空洞が閉鎖された空間構造を有するセンサ取付部とを有する脈動性信号検出ユニットを複数個そなえ、これらの脈動性信号検出ユニットが並列配置されて、脈動性信号検出ユニットアレイが構成され、該脈動性信号検出ユニットアレイの各センサからの脈動性信号出力について、所要の演算を施すことにより、該血管の深さ情報を求める血管情報検出部をそなえて構成されたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, a sample information processing apparatus of the present invention receives pressure information resulting from a blood vessel pulsation signal in a sample, detects a blood vessel pulsation signal in the sample, and the sensor A state of having a cavity communicating with the pressure information capturing portion and having an opening having a diameter of 3 mm to 10 mm at a portion facing the sample, and mounted on the sample with the opening facing the sample A plurality of pulsating signal detection units having a sensor mounting portion having a spatial structure in which the cavity is closed, and these pulsating signal detection units are arranged in parallel to form a pulsating signal detection unit array, A blood vessel information detection unit for obtaining depth information of the blood vessel is obtained by performing a required calculation on the pulsation signal output from each sensor of the pulsation signal detection unit array. It is characterized in that it is configured Te.

ここで、本発明の検体情報処理装置は、該脈動性信号検出ユニットアレイの移動に伴って変化する上記複数のセンサのうちの少なくとも1つのセンサからの出力レベルを検出するレベル検出部をそなえてもよい。
また、本発明の検体情報処理装置は、該レベル検出部での検出結果に基づいて出力レベル変化情報を表示するレベル表示部とをそなえ、該レベル表示部が該脈動性信号検出ユニットアレイに設けられてもよい。
Here, the sample information processing apparatus of the present invention includes a level detection unit that detects an output level from at least one of the plurality of sensors that changes as the pulsation signal detection unit array moves. Also good.
The sample information processing apparatus of the present invention further includes a level display unit that displays output level change information based on a detection result of the level detection unit, and the level display unit is provided in the pulsation signal detection unit array. May be.

また、本発明の検体情報処理装置は、該脈動性信号検出ユニットアレイの該センサからの脈動性信号出力について、周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出す信号補正部をそなえて構成されてもよい。
また、本発明の検体情報処理装置は、該信号補正部が、該脈動性信号の有する周波数で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの1つの動作を行なうことにより、少なくとも上記の脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出すように構成されてもよい。
Further, the sample information processing apparatus of the present invention performs at least a pulsating volume signal, a pulsating velocity signal, and a pulsating property by performing a frequency correction process on the pulsating signal output from the sensor of the pulsating signal detection unit array. A signal correction unit that extracts one of the acceleration signals may be provided.
In the sample information processing apparatus of the present invention, the signal correction unit performs at least one of an amplification operation, an integration operation, and a differentiation operation at a frequency of the pulsation signal, so that at least the pulsation property described above is obtained. It may be configured to retrieve one of the volume signal, the pulsating velocity signal, and the pulsating acceleration signal.

また、本発明の検体情報処理装置は、該脈動性信号検出ユニットアレイの該センサからの脈動性信号出力について、周波数復調処理を施すことにより、該脈動性信号出力に含まれる呼吸信号を抽出する周波数復調部をそなえて構成されてもよい。   The sample information processing apparatus of the present invention extracts a respiratory signal included in the pulsation signal output by performing frequency demodulation processing on the pulsation signal output from the sensor of the pulsation signal detection unit array. A frequency demodulation unit may be provided.

また、本発明の検体情報処理装置は、該センサが、上記の検体における動脈血管の脈動性信号に起因する音圧情報を検出するコンデンサマイクとして構成されてもよい。
また、本発明の検体情報処理装置は、該コンデンサマイクが、MEMS型ECMで構成されてもよい。
また、本発明の検体情報処理装置は、該開口部の口径が動脈血管の直径の5倍以下であってもよい。
In the sample information processing apparatus of the present invention, the sensor may be configured as a condenser microphone that detects sound pressure information caused by a pulsating signal of an arterial blood vessel in the sample.
In the sample information processing apparatus of the present invention, the condenser microphone may be configured by a MEMS type ECM.
In the sample information processing apparatus of the present invention, the diameter of the opening may be not more than 5 times the diameter of the arterial blood vessel.

本発明の別の要旨は、それぞれ、検体における血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、上記の検体における血管の脈動性信号を検出するセンサと、該センサの該圧力情報の取り込み部に連通する空洞を有するとともに該検体に対向する部位に3mmから10mmの口径を有する開口部を有し該開口部を該検体に対向させて該検体に装着された状態で該空洞が閉鎖された空間構造を有するセンサ取付部とを有する、複数の脈動性信号検出ユニットを並列配置することにより構成された脈動性信号検出ユニットアレイを用意し、該脈動性信号検出ユニットアレイを該血管と交叉する方向に設置し、上記の脈動性信号検出ユニットアレイのうちの1つの脈動性信号検出ユニットが該血管と対向する位置となるように、該脈動性信号検出ユニットアレイを設置し、その後、該脈動性信号検出ユニットアレイの各センサからの出力を受けて所要の演算を施すことにより、該血管の深さ情報を求めることを特徴とする、検体情報処理方法に存する。   Another gist of the present invention is a sensor that receives pressure information resulting from a pulsation signal of a blood vessel in a specimen and detects a pulsation signal of a blood vessel in the specimen, and a portion that takes in the pressure information of the sensor. The cavity is closed in a state of having an opening having a diameter of 3 mm to 10 mm at a portion facing the specimen and having the opening facing the specimen, with the opening facing the specimen. A pulsating signal detection unit array having a sensor mounting portion having a spatial structure and configured by arranging a plurality of pulsating signal detection units in parallel is prepared, and the pulsating signal detection unit array is crossed with the blood vessel. The pulsation signal detection unit is installed in a direction so that one pulsation signal detection unit of the pulsation signal detection unit array faces the blood vessel. A sample information processing method characterized in that the blood vessel depth information is obtained by receiving an output from each sensor of the pulsation signal detection unit array and performing a required calculation. Exist.

ここで、本発明の検体情報処理方法は、該脈動性信号検出ユニットアレイの該血管と対向する位置の該脈動性信号検出ユニットのセンサからの脈動性信号出力の強さと、該脈動性信号検出ユニットアレイの他の脈動性信号検出ユニットのセンサからの脈動性信号出力の強さと、該脈動性信号検出ユニットアレイの該血管と対向する位置の該脈動性信号検出ユニットと他の脈動性信号検出ユニットとの距離から、該血管の深さ情報を求めてもよい。   Here, the specimen information processing method of the present invention includes the pulsation signal output intensity from the sensor of the pulsation signal detection unit at a position facing the blood vessel of the pulsation signal detection unit array, and the pulsation signal detection. The intensity of the pulsating signal output from the sensor of the other pulsating signal detection unit of the unit array, and the pulsating signal detection unit and the other pulsating signal detection at a position facing the blood vessel of the pulsating signal detection unit array The blood vessel depth information may be obtained from the distance to the unit.

また、本発明の検体情報処理方法は、該脈動性信号検出ユニットアレイの移動に伴って変化する上記複数のセンサのうちの少なくとも1つのセンサからの出力レベルを検出し、該出力レベルの変化に基づいて該血管の位置情報を得てもよい。   Further, the specimen information processing method of the present invention detects an output level from at least one of the plurality of sensors that changes with the movement of the pulsation signal detection unit array, and changes the output level. Based on this, position information of the blood vessel may be obtained.

また、本発明の検体情報処理方法は、該脈動性信号検出ユニットアレイの該センサからの脈動性信号出力について、周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出してもよい。   Further, the sample information processing method of the present invention performs at least a pulsating volume signal, a pulsating velocity signal, and a pulsating property by performing frequency correction processing on the pulsating signal output from the sensor of the pulsating signal detection unit array. One of the acceleration signals may be extracted.

また、本発明の検体情報処理方法は、該脈動性信号検出ユニットアレイの該センサからの脈動性信号出力について、周波数復調処理を施すことにより、該脈動性信号出力に含まれる呼吸信号を抽出してもよい。   The sample information processing method of the present invention extracts a respiratory signal included in the pulsation signal output by performing frequency demodulation processing on the pulsation signal output from the sensor of the pulsation signal detection unit array. May be.

本発明によれば、血管の脈動性信号出力から、血管の深さ情報を求めることができる。また、本発明によれば、センサと血管の位置関係の正確さを要求しない仕組みを持ち、血管の脈動性信号の検出を行う検体情報処理装置及び検体情報処理方法を提供することができる。また、本発明の脈動性信号検出ユニットは、圧力センサとしてのセンシング範囲が狭く限定されており、高い指向性(あるいは空間分解能)を持つことができる。また、本発明では、脈動性信号検出ユニットの指向性を利用して、血管から近い位置で脈動性信号を検出することにより、脈動性信号のS/N比及び感度を向上させることができる。   According to the present invention, blood vessel depth information can be obtained from blood vessel pulsation signal output. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a sample information processing apparatus and a sample information processing method that have a mechanism that does not require the accuracy of the positional relationship between a sensor and a blood vessel and that detect a pulsating signal of the blood vessel. Further, the pulsation signal detection unit of the present invention has a narrow sensing range as a pressure sensor and can have high directivity (or spatial resolution). In the present invention, the S / N ratio and sensitivity of the pulsation signal can be improved by detecting the pulsation signal at a position close to the blood vessel using the directivity of the pulsation signal detection unit.

本発明の一実施形態にかかる検体情報処理装置の構成を模式的に表わす図である。It is a figure which represents typically the structure of the sample information processing apparatus concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる検体情報処理装置の機能構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the function structure of the sample information processing apparatus concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる検体情報処理装置の機能構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the function structure of the sample information processing apparatus concerning one Embodiment of this invention. 検体情報処理装置における検体情報処理の一例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an example of the sample information processing in a sample information processing apparatus. 検体情報処理装置における検体情報処理の一例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an example of the sample information processing in a sample information processing apparatus. 左手の手のひらの動脈を追跡した一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example which followed the artery of the palm of the left hand. 検体情報処理装置の開口部の口径と信号の強さとの関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the aperture diameter of a sample information processing apparatus, and the strength of a signal. 周波数復調部の機能構成の一例を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating an example of a function structure of a frequency demodulation part. マイクロホンの開放状態にした場合の周波数応答の一例を表わす図である。It is a figure showing an example of the frequency response at the time of making it the open state of a microphone. マイクロホンのクローズの状態にした場合の周波数応答の一例を表わす図である。It is a figure showing an example of the frequency response at the time of making it the closed state of a microphone. ECMの構成の一例を模式的に表わす図である。It is a figure which represents typically an example of a structure of ECM. MEMS−ECMの内部を上部から見た構成の一例を模式的に表わす図である。It is a figure which represents typically an example of the structure which looked at the inside of MEMS-ECM from the upper part. MEMS−ECMのダイヤフラム及びバックプレート部の構成の一例を模式的に表わす図である。It is a figure which represents typically an example of a structure of the diaphragm of a MEMS-ECM, and a backplate part. MEMS−ECMの回路構成の一例を表わす図である。It is a figure showing an example of the circuit structure of MEMS-ECM. MEMS−ECMの周波数特性の測定法の一例を説明するための機器の構成を模式的に表わした図である。It is the figure which represented typically the structure of the apparatus for demonstrating an example of the measuring method of the frequency characteristic of MEMS-ECM. MEMS−ECMのクローズドキャビティ形成時の低周波数域における周波数特性の一例を表わした図である。It is a figure showing an example of the frequency characteristic in the low frequency area at the time of closed cavity formation of MEMS-ECM. MEMS−ECMからの出力の周波数補正処理の方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the method of the frequency correction process of the output from MEMS-ECM. 周波数補正処理を実現するためのアナログ回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the analog circuit for implement | achieving a frequency correction process. MEMS−ECMにより測定される周波数補正後の脈波の周波数特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the frequency characteristic of the pulse wave after the frequency correction measured by MEMS-ECM. MEMS−ECMを用いて測定した波形を示す図であって、(a)はMEMS−ECMを用いて測定した手首橈骨での容積脈波波形の一例を表わす図、(b)はMEMS−ECMを用いて測定した手首橈骨での速度脈波波形の一例を表わす図、(c)はMEMS−ECMを用いて測定した手首橈骨での加速度脈波波形の一例を表わす図である。It is a figure which shows the waveform measured using MEMS-ECM, Comprising: (a) is a figure showing an example of the volume pulse wave waveform in the wrist rib measured using MEMS-ECM, (b) is MEMS-ECM. The figure showing an example of the velocity pulse wave waveform in the wrist rib measured using, (c) is a figure showing an example of the acceleration pulse wave waveform in the wrist rib measured using MEMS-ECM. 圧電素子を用いて測定した波形を示す図であって、(a)は圧電素子を用いて測定した頚動脈の容積脈波を表わす図、(b)は圧電素子を用いて測定した頚動脈の速度脈波を表わす図、(c)は圧電素子を用いて測定した頚動脈の加速度脈波を表わす図である。It is a figure which shows the waveform measured using the piezoelectric element, Comprising: (a) is a figure showing the volume pulse wave of the carotid artery measured using the piezoelectric element, (b) is the velocity pulse of the carotid artery measured using the piezoelectric element. FIG. 6C is a diagram showing an acceleration pulse wave of the carotid artery measured using a piezoelectric element. MEMS−ECMを用いた検体情報処理装置における脈波の変化の一例を表わす図である。It is a figure showing an example of the change of the pulse wave in the sample information processing apparatus using MEMS-ECM. 脈波の変化に伴う信号処理における機能構成の一例を表わすブロック図である。It is a block diagram showing an example of the function structure in the signal processing accompanying the change of a pulse wave. 本発明の一実施形態にかかる検体情報処理装置における脈動性信号検出ユニットアレイと血管との位置関係を模式的に表わす図である。It is a figure which represents typically the positional relationship of the pulsation signal detection unit array and blood vessel in the sample information processing apparatus concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる検体情報処理装置における脈動性信号検出ユニットアレイと血管との位置関係を模式的に表わす図である。It is a figure which represents typically the positional relationship of the pulsation signal detection unit array and blood vessel in the sample information processing apparatus concerning one Embodiment of this invention. 検体の動脈を追跡した点と脈動性信号検出ユニットの配置位置の一例を模式的に表す図である。It is a figure showing typically an example of the point which tracked the artery of the sample, and the arrangement position of a pulsation signal detection unit. 本発明の一実施形態にかかる検体情報処理装置における脈動性信号検出ユニットアレイの各センサからの脈波波形の一例を表す図であって、(a)一端の脈動性信号検出ユニットの脈波波形の一例を表す図、(b)は中央の脈動性信号検出ユニットの脈波波形の一例を表す図、(c)は他端の脈動性信号検出ユニットの脈波波形の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the pulse wave waveform from each sensor of the pulsation signal detection unit array in the sample information processor concerning one embodiment of the present invention, and (a) The pulse wave waveform of the pulsation signal detection unit of one end The figure showing an example, (b) is a figure showing an example of the pulse wave waveform of a center pulsation signal detection unit, (c) is a figure showing an example of the pulse wave waveform of the pulsation signal detection unit of the other end. . 本発明の一実施形態にかかる検体情報処理装置における脈動性信号検出ユニットと血管の位置関係と血管深さ情報の算出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating calculation of the positional relationship and blood vessel depth information of the pulsation signal detection unit and blood vessel in the sample information processing apparatus concerning one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
[1.検体情報処理装置及び検体情報処理方法]
[1−1.検体情報処理装置の構成例]
<検体情報処理装置の構成>
本発明の検体情報処理装置1(以下、本検体情報処理装置ともいう)は、図1に示すように、複数の脈動性信号検出ユニット11a、11b、11cと信号処理部41とをそなえて構成されている。なお、複数の脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cを特に区別しない場合には、「脈動性検出ユニット11」として同じ符合を付して説明し、各脈動性検出ユニットに共通する部分についても同じ符号を付して説明する場合がある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[1. Sample Information Processing Apparatus and Sample Information Processing Method]
[1-1. Sample configuration of sample information processing apparatus]
<Configuration of specimen information processing apparatus>
The sample information processing apparatus 1 (hereinafter also referred to as the present sample information processing apparatus) of the present invention includes a plurality of pulsating signal detection units 11a, 11b, and 11c and a signal processing unit 41 as shown in FIG. Has been. In the case where the plurality of pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11c are not particularly distinguished, the same reference numerals are given as “pulsation detection units 11”, and portions common to the pulsation detection units are also described. In some cases, the same reference numerals are used for explanation.

脈動性信号検出ユニット11a、11b、11cは、脈動性信号を検出して、信号処理部41に脈動性信号を出力するものであって、センサ31a,31b,31cとセンサ取付部21とを有する。脈動性信号検出ユニット11は検体91の皮膚92上に並列配置されて、脈動性信号検出ユニットアレイ12を構成している。なお、センサ31a,31b,31cを特に区別しない場合には、「センサ31」として同じ符合を付して説明する場合がある。   The pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11c detect the pulsation signal and output the pulsation signal to the signal processing unit 41. The pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11c include the sensors 31a, 31b, and 31c and the sensor attachment unit 21. . The pulsation signal detection unit 11 is arranged in parallel on the skin 92 of the specimen 91 to constitute a pulsation signal detection unit array 12. In the case where the sensors 31a, 31b, and 31c are not particularly distinguished, the description may be given with the same reference numerals as the “sensor 31”.

本実施形態では脈動性信号検出ユニット11が3個配置されて脈動性信号検出ユニットアレイ12を構成している場合について説明する。なお、図1においては、脈動性信号検出ユニット11の相互間に隙間が形成されているが、これらの脈動性信号検出ユニット11は相互に連結されて一体に構成されている。   In the present embodiment, a case where three pulsation signal detection units 11 are arranged to constitute a pulsation signal detection unit array 12 will be described. In FIG. 1, a gap is formed between the pulsation signal detection units 11, but these pulsation signal detection units 11 are connected to each other and configured integrally.

センサ31は、検体91における動脈血管93の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、上記の検体91における動脈血管93の脈動性信号を検出するものである。センサ31の筐体35は、圧力情報の取込部32を有しており、筐体35の内部の空間である空気室34にセンサ素子33が設けられている。   The sensor 31 receives pressure information resulting from the pulsation signal of the arterial blood vessel 93 in the sample 91, and detects the pulsation signal of the arterial blood vessel 93 in the sample 91. The housing 35 of the sensor 31 has a pressure information capturing unit 32, and a sensor element 33 is provided in an air chamber 34 that is a space inside the housing 35.

図1では、動脈血管93はその断面方向から見るようにして示しており、脈動性信号検出ユニット11が並列配置された脈動性信号検出ユニットアレイ12は、動脈血管93の流れる方向に対して交叉するように、好ましくは直交するように配置されている。以下、動脈血管を単に血管と言うことがある。   In FIG. 1, the arterial blood vessel 93 is shown as viewed from the cross-sectional direction, and the pulsating signal detection unit array 12 in which the pulsating signal detection units 11 are arranged in parallel intersects with the flow direction of the arterial blood vessel 93. Thus, they are preferably arranged so as to be orthogonal. Hereinafter, arterial blood vessels may be simply referred to as blood vessels.

センサ取付部21は、検体情報処理装置1を検体91に装着する際に検体91の皮膚92と接触する部分であって、センサ31の圧力情報の取込部32を有する面に付設して設けられ、ゴム製のO−リング24によって形成されセンサ31の圧力情報の取込部32に連通する空洞(Cabity;キャビティ)23を有するとともに、検体91に対向する部位に開口部22を有しており、開口部22を検体91の皮膚92に装着された状態で空洞23が閉鎖された空間構造を有する。このように空洞23が形成する閉鎖された空間構造を、「Closed Cavity;クローズドキャビティ」ということもある。   The sensor attachment portion 21 is a portion that comes into contact with the skin 92 of the sample 91 when the sample information processing apparatus 1 is attached to the sample 91, and is provided on the surface of the sensor 31 having the pressure information capturing portion 32. And a cavity (cavity) 23 formed by a rubber O-ring 24 and communicating with a pressure information capturing part 32 of the sensor 31, and an opening 22 at a portion facing the specimen 91. The cavity 23 is closed in a state where the opening 22 is attached to the skin 92 of the specimen 91. The closed spatial structure formed by the cavity 23 in this way is sometimes referred to as “Closed Cavity”.

信号処理部41は、脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31からの脈動性信号出力について、信号処理を施すもので、信号補正部51と、周波数復調部61と、血管情報検出部71を有している。   The signal processing unit 41 performs signal processing on the pulsation signal output from each sensor 31 of the pulsation signal detection unit array 12, and includes a signal correction unit 51, a frequency demodulation unit 61, and a blood vessel information detection unit 71. Have.

信号補正部51は、脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31からの脈動性信号出力について周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出すものである。   The signal correction unit 51 performs a frequency correction process on the pulsation signal output from each sensor 31 of the pulsation signal detection unit array 12, thereby at least among the pulsation volume signal, the pulsation velocity signal, and the pulsation acceleration signal. One signal is taken out.

周波数復調部61は、脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31からの脈動性信号出力、または信号補正部51によって周波数補正処理が施された信号について周波数復調処理を施すことにより、脈動性信号出力または信号補正部51によって周波数補正処理が施された信号に含まれる呼吸信号を抽出するものである。   The frequency demodulating unit 61 performs a frequency demodulating process on the pulsating signal output from each sensor 31 of the pulsating signal detection unit array 12 or the signal subjected to the frequency correcting process by the signal correcting unit 51, thereby generating a pulsating signal. A respiratory signal included in the signal subjected to frequency correction processing by the output or signal correction unit 51 is extracted.

血管情報検出部71は、脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31からの脈動性信号出力を受けて、後述する所要の演算を施すことにより、血管の深さ情報を求めるものである。
ここで、血管の深さ情報とは、検体91の皮膚92の表面から血管93までの深さ(距離)である。
The blood vessel information detection unit 71 receives the pulsation signal output from each sensor 31 of the pulsation signal detection unit array 12, and obtains the depth information of the blood vessel by performing necessary calculations described later.
Here, the depth information of the blood vessel is a depth (distance) from the surface of the skin 92 of the specimen 91 to the blood vessel 93.

検体情報処理装置1は、外部のコンピュータ81、及び波形表示器82に有線又は無線の回線を介して接続されている。   The sample information processing apparatus 1 is connected to an external computer 81 and a waveform display 82 via a wired or wireless line.

コンピュータ81は、信号処理部41によって処理された信号が入力されて、信号の処理又は保存を行うものである。コンピュータ81は、信号補正部51によって取り出された脈動性容積信号、脈動性速度信号又は脈動性加速度信号を利用して、各信号の波形から検体91の健康状態の診断を行うことが出来る。また、コンピュータ81は、周波数復調部61によって抽出された呼吸信号を利用して、検体91の呼吸状態の検査や、検体91の睡眠又は覚醒状態の判断を行うことも出来る。また、コンピュータ81は、血管情報検出部71によって求められた血管の深さ情報と後述する位置情報を利用して、血管93の分布状況の確認や、血管穿刺の際の情報として用いることができる。   The computer 81 receives the signal processed by the signal processing unit 41 and processes or stores the signal. The computer 81 can diagnose the health state of the specimen 91 from the waveform of each signal using the pulsating volume signal, the pulsating velocity signal, or the pulsating acceleration signal extracted by the signal correction unit 51. The computer 81 can also use the respiratory signal extracted by the frequency demodulator 61 to examine the respiratory state of the sample 91 and determine the sleep or wakefulness state of the sample 91. Further, the computer 81 can use the blood vessel depth information obtained by the blood vessel information detection unit 71 and position information described later as information for confirming the distribution state of the blood vessels 93 and information at the time of blood vessel puncture. .

波形表示器82は、信号処理部41から出力された信号が入力されて、信号波形の表示を行うものである。信号処理部41の信号補正部51から脈動性容積信号、脈動性速度信号、又は脈動性加速度信号が波形表示器82に出力されることで、波形表示器82は脈動性容積信号、脈動性速度信号、又は脈動性加速度信号の波形を表示する。信号処理部41の周波数復調部61から呼吸信号が波形表示器82に出力されることで、波形表示器82は呼吸信号の波形を表示する。また、センサ31からの脈動性信号について、信号処理部41の信号補正部51によって増幅動作を行った脈動性信号の波形を表示する。波形表示器82としては、例えば、液晶ディスプレイ、CRT、プリンタ、又はペンレコーダを用いることができる。   The waveform display unit 82 receives the signal output from the signal processing unit 41 and displays the signal waveform. When the pulsating volume signal, the pulsating velocity signal, or the pulsating acceleration signal is output from the signal correction unit 51 of the signal processing unit 41 to the waveform display unit 82, the waveform display unit 82 displays the pulsating volume signal and the pulsating velocity unit. The waveform of the signal or pulsation acceleration signal is displayed. When the respiratory signal is output from the frequency demodulation unit 61 of the signal processing unit 41 to the waveform display unit 82, the waveform display unit 82 displays the waveform of the respiratory signal. In addition, the waveform of the pulsation signal that has been amplified by the signal correction unit 51 of the signal processing unit 41 for the pulsation signal from the sensor 31 is displayed. As the waveform display 82, for example, a liquid crystal display, a CRT, a printer, or a pen recorder can be used.

本検体情報処理装置(以下、本装置ともいう)1は、上述のように構成されており、検体91に各々の脈動性信号検出ユニット11の開口部22を密着させることで、各々の脈動性信号検出ユニット11ごとに空洞23が閉鎖された空間構造(クローズドキャビティ)を形成して、検体91における検体情報処理装置1の装着部位付近に存在する血管93の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、脈動性信号検出ユニットアレイ12を構成する各々の脈動性信号検出ユニット11のセンサ31が検体91における血管93の脈動性信号を検出し、この脈動性信号出力から、血管の深さ情報を求めるものである。また、脈動性信号出力から、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出すことも可能である。また、脈動性信号出力に含まれる呼吸信号を抽出することも可能である。   The sample information processing apparatus (hereinafter also referred to as the present apparatus) 1 is configured as described above, and each pulsation property is obtained by bringing the opening portion 22 of each pulsation signal detection unit 11 into close contact with the sample 91. A space structure (closed cavity) in which the cavity 23 is closed for each signal detection unit 11 is formed, and pressure information resulting from a pulsation signal of the blood vessel 93 existing in the vicinity of the mounting site of the sample information processing apparatus 1 in the sample 91 is obtained. In response, the sensor 31 of each pulsation signal detection unit 11 constituting the pulsation signal detection unit array 12 detects the pulsation signal of the blood vessel 93 in the specimen 91, and from this pulsation signal output, the blood vessel depth information is detected. Is what you want. It is also possible to extract at least one signal from a pulsating volume signal, a pulsating velocity signal, and a pulsating acceleration signal from the pulsating signal output. It is also possible to extract a respiration signal included in the pulsation signal output.

<検体>
本検体情報処理装置1を適用する検体91としては、検体91における動脈血管93の脈動を測ることができるものであれば特に制限されず、人または人以外の動物に用いることができる。センサ取付部21の開口部22を検体91に対向させて密着させることにより、空洞23がクローズドキャビティを形成するためには、検体情報処理装置1を検体91の皮膚92に装着することが好ましい。
<Sample>
The sample 91 to which the present sample information processing apparatus 1 is applied is not particularly limited as long as it can measure the pulsation of the arterial blood vessel 93 in the sample 91, and can be used for humans or animals other than humans. In order for the cavity 23 to form a closed cavity by causing the opening 22 of the sensor attachment portion 21 to face and closely contact the sample 91, the sample information processing apparatus 1 is preferably attached to the skin 92 of the sample 91.

本検体情報処理装置1の装着箇所としては、人の場合は、装着のし易さ、測定のし易さ、体表近くに動脈血管が存在して感度良く測定できる点から、前腕部が好ましい。人以外の動物についても、その装着箇所は、装着のしやすさ、測定のし易さを考慮した部位が好ましい。   As the wearing position of the sample information processing apparatus 1, in the case of a person, the forearm is preferable because it is easy to wear, easy to measure, and has arterial blood vessels near the body surface and can be measured with high sensitivity. . For animals other than human beings, the mounting location is preferably a site considering the ease of mounting and the ease of measurement.

本検体情報処理装置1を用いて人の脈動性信号を検出する場合において、測定の対象となる血管93の例としては、前腕に存在する橈骨動脈または尺骨動脈が挙げられる。   In the case of detecting a human pulsation signal using the sample information processing apparatus 1, examples of the blood vessel 93 to be measured include a radial artery or an ulnar artery present in the forearm.

<開口部の口径>
図7はセンサ取付部21において、開口部22の口径を変えながら、指先の毛細血管の脈動性信号を測定した場合の信号の強さを表わす図である。
<Aperture diameter>
FIG. 7 is a diagram showing the signal strength when the sensor mounting portion 21 measures the pulsation signal of the capillary blood vessel of the fingertip while changing the diameter of the opening 22.

図7から明らかなように、開口部22の口径が1〜3mmでは信号が測定できてはいるものの、十分なゲインが得られていない。開口部22の口径が3mm以上ではゲインが上昇し、開口部22の口径が5mm〜6mmにおいて、高いゲインで脈動性信号の測定を行うことができることが分かる。これは、開口部22の口径が2mmよりも小さい場合には、血管93からの信号を捉えるための面積が狭くなるため、検出される信号が弱くなることが影響しているのだと考えられる。   As is clear from FIG. 7, a signal can be measured when the diameter of the opening 22 is 1 to 3 mm, but a sufficient gain is not obtained. It can be seen that the gain increases when the diameter of the opening 22 is 3 mm or more, and the pulsation signal can be measured with a high gain when the diameter of the opening 22 is 5 mm to 6 mm. This is thought to be due to the fact that when the aperture 22 is smaller than 2 mm, the area for capturing the signal from the blood vessel 93 is narrowed, so that the detected signal is weakened. .

開口部22の口径が大きすぎる(例えば口径が10mmよりも大きい)と、検体情報処理装置1を検体91に装着した場合に、検体91の表面の組織(皮膚、体毛等)が盛り上がって空洞23に入り込むことで、組織によって圧力情報の取込部32が塞がれたり、組織がセンサ素子33と干渉したりするおそれがある。また、開口部22の口径が大きすぎると、検体情報処理装置1を検体91の立体的な形状に沿って密着するように装着する場合に、空洞23がクローズドキャビティを形成することが困難になる場合がある。また、検体91の面積が狭い箇所に検体情報処理装置1を装着する場合にも、検体情報処理装置1を装着する際に空洞23のクローズドキャビティの形成が困難になる場合がある。また、空洞23の高さを一定にした場合、空洞23の開口部22の口径が大きくなるにつれて空洞23の体積が大きくなり、脈動性信号の強さが一定の場合には、空洞23の体積が大きくなることで血管93の脈動性信号に起因する振動が減衰するため、センサ31により検出される信号の強度が低下するおそれがある。また、開口部22の口径が広すぎると、血管93の真上に検体情報処理装置1が存在しない場合であっても血管93の脈動性信号が検出可能となるため、センサ31の指向性が低下するおそれがある。   If the diameter of the opening 22 is too large (for example, the diameter is larger than 10 mm), when the sample information processing apparatus 1 is attached to the sample 91, the tissue (skin, hair, etc.) on the surface of the sample 91 rises and the cavity 23 rises. By entering, there is a possibility that the pressure information take-in portion 32 is blocked by the tissue, or the tissue interferes with the sensor element 33. In addition, if the aperture 22 is too large, it is difficult for the cavity 23 to form a closed cavity when the sample information processing apparatus 1 is attached so as to be in close contact with the three-dimensional shape of the sample 91. There is a case. In addition, even when the sample information processing apparatus 1 is mounted in a location where the area of the sample 91 is small, it may be difficult to form the closed cavity of the cavity 23 when the sample information processing apparatus 1 is mounted. In addition, when the height of the cavity 23 is constant, the volume of the cavity 23 increases as the diameter of the opening 22 of the cavity 23 increases. When the strength of the pulsation signal is constant, the volume of the cavity 23 is increased. Since the vibration due to the pulsation signal of the blood vessel 93 is attenuated by the increase, the intensity of the signal detected by the sensor 31 may be reduced. If the diameter of the opening 22 is too wide, the pulsation signal of the blood vessel 93 can be detected even when the sample information processing apparatus 1 does not exist directly above the blood vessel 93. Therefore, the directivity of the sensor 31 is increased. May decrease.

このため、開口部22の口径は、通常3mm以上、好ましくは6mm以上であり、通常10mm以下、好ましくは8mm以下である。開口部22の口径の下限が上記の範囲の値より大きいことで、検出される脈動性信号が強くなり、検体91に装着した際に血管93からの振動を検出できる位置に開口部22を密着させることが容易になるため好ましい。開口部22の口径の上限が上記範囲の値より小さいことで、開口部22に入り込む検体91の影響を抑え、感度を保ち、センサ31の指向性を持たせることができるため好ましい。   For this reason, the aperture 22 has a diameter of usually 3 mm or more, preferably 6 mm or more, and usually 10 mm or less, preferably 8 mm or less. When the lower limit of the diameter of the opening 22 is larger than the value in the above range, the detected pulsation signal becomes strong, and the opening 22 is brought into close contact with a position where vibration from the blood vessel 93 can be detected when the sample is attached to the specimen 91. It is preferable because it becomes easy. It is preferable that the upper limit of the diameter of the opening 22 is smaller than the above range because the influence of the specimen 91 entering the opening 22 can be suppressed, sensitivity can be maintained, and the directivity of the sensor 31 can be provided.

また、人の成人の手首における動脈血管(橈骨動脈及び尺骨動脈)の直径がおよそ2mm程度であることから、検体情報処理装置1の開口部22を人の手首にに装着した場合には、動脈血管93からの脈動性信号をセンサ31により感度良く検出する観点から、開口部22の口径は動脈血管93の直径の2倍以上、4〜5倍以下であることが好ましい。開口部22の口径の下限が上記範囲の値より大きいことで、検出される脈動性信号が強くなり、検体91に装着した際に血管93からの振動を検出できる位置に開口部22を密着させることが容易になるため好ましい。開口部22の口径の上限が上記範囲の値より小さいことで、開口部22に入り込む検体91の影響を抑え、空洞23の体積の増大に伴う感度の低下を防ぎ、センサ31の指向性を持たせることができるため好ましい。   In addition, since the diameter of arterial blood vessels (radial artery and ulnar artery) at the wrist of a human adult is about 2 mm, when the opening 22 of the sample information processing apparatus 1 is attached to the wrist of a person, the artery From the viewpoint of detecting the pulsation signal from the blood vessel 93 with high sensitivity by the sensor 31, the diameter of the opening 22 is preferably not less than 2 times and not more than 4 to 5 times the diameter of the arterial blood vessel 93. When the lower limit of the diameter of the opening 22 is larger than the value in the above range, the detected pulsation signal becomes strong, and the opening 22 is brought into close contact with a position where vibration from the blood vessel 93 can be detected when attached to the specimen 91. This is preferable because it becomes easier. Since the upper limit of the diameter of the opening 22 is smaller than the value in the above range, the influence of the sample 91 entering the opening 22 is suppressed, the decrease in sensitivity due to the increase in the volume of the cavity 23 is prevented, and the directivity of the sensor 31 is maintained. This is preferable.

<クロ−ズドキャビティを形成する材料>
クロ−ズドキャビティを形成する材料としてここではゴム製のO−リング24を挙げたが、検体91における脈動性信号を閉じ込める空洞23を形成できる物体であれば、樹脂製や金属製の素材からなるものであっても用いることができる。空洞23のクローズドキャビティの形成のためには剛性の高いものが望ましいが、皮膚92に当たる側には、人体の皮膚の特性(柔軟性)を考慮するとゴムやシリコン製などの皮膚92との親和性が高い素材を用いることが好ましい。
<Material for forming the closed cavity>
Here, the O-ring 24 made of rubber is used as a material for forming the closed cavity. However, any material that can form the cavity 23 for confining the pulsation signal in the specimen 91 is made of a resin or metal material. Even a thing can be used. In order to form the closed cavity of the cavity 23, a material having high rigidity is desirable. However, in consideration of the characteristics (flexibility) of the skin of the human body, the affinity with the skin 92 made of rubber, silicon, etc. Is preferably used.

また、複数の脈動性信号検出ユニット11が並列配置されており、各脈動性信号検出ユニット11の開口部22が検体91の皮膚92に接する場合に、検体91上に起伏や凹凸があっても複数の脈動性信号検出ユニット11の全ての空洞23がクローズドキャビティを形成できるようにする点からも、クロ−ズドキャビティを形成する材料は、ゴムやシリコン製などの柔軟性、または弾力性に富む素材が好ましい。   Further, when the plurality of pulsation signal detection units 11 are arranged in parallel and the opening 22 of each pulsation signal detection unit 11 is in contact with the skin 92 of the sample 91, even if there are undulations or irregularities on the sample 91, In view of enabling all the cavities 23 of the plurality of pulsating signal detection units 11 to form closed cavities, the material forming the closed cavities is rich in flexibility or elasticity such as rubber or silicon. A material is preferred.

<センサ>
センサ31としては、血管93の脈動性信号を検出するものであれば、特に限定されないが、血管93の脈動に起因する検体の皮膚92の振動によって生じる空気の振動(音圧情報)を電気的に検出するマイクロホンを好適に用いることができる。マイクロホンの中でも、指向性、S/N比、感度の点からコンデンサマイクが好ましく、ECM(electret condenser microphone;エレクトレットコンデンサーマイクロホン、以下、単に「ECM」ともいう)を好適に用いることができる。また、MEMS(microelectromechanical system)技術を用いて作製したECMである、MEMS型ECM(以下、「MEMS−ECM」ともいう)を好適に用いることができる。
<Sensor>
The sensor 31 is not particularly limited as long as it detects a pulsation signal of the blood vessel 93, but the vibration (sound pressure information) of the air generated by the vibration of the skin 92 of the specimen caused by the pulsation of the blood vessel 93 is electrically detected. It is possible to suitably use a microphone for detection. Among the microphones, a condenser microphone is preferable from the viewpoint of directivity, S / N ratio, and sensitivity, and an ECM (electret condenser microphone; hereinafter, also simply referred to as “ECM”) can be suitably used. In addition, a MEMS type ECM (hereinafter also referred to as “MEMS-ECM”), which is an ECM manufactured using a MEMS (microelectromechanical system) technique, can be suitably used.

ここでは、各脈動性信号検出ユニット11に、センサ31を1つ設けた構成を記載しているが、検出される脈動性信号の強さを向上させ、S/N比を上げる観点からは、一つの脈動性信号検出ユニット11にセンサ31を2つ以上設けて各センサ31の信号を加算したものを一つの各脈動性信号検出ユニット11における脈動性信号とすることが好ましい。脈動性信号検出ユニット11に複数のセンサ31を設ける場合、MEMS−ECMはサイズが小さいために実装が容易であり、開口部22の口径が大きくなりすぎるのを防ぐことができるために好ましい。また、MEMS−ECMは品質が安定しているため、並列に多数接続して、各センサ31の信号を加算した際であっても安定した信号を得ることができるために好ましい。   Here, the configuration in which one sensor 31 is provided in each pulsation signal detection unit 11 is described, but from the viewpoint of improving the strength of the detected pulsation signal and increasing the S / N ratio, A pulsation signal in each pulsation signal detection unit 11 is preferably obtained by providing two or more sensors 31 in one pulsation signal detection unit 11 and adding the signals of the sensors 31. When the plurality of sensors 31 are provided in the pulsation signal detection unit 11, the MEMS-ECM is preferable because it is easy to mount because the size is small, and the diameter of the opening 22 can be prevented from becoming too large. In addition, since the quality of the MEMS-ECM is stable, it is preferable because a stable signal can be obtained even when many sensors are connected in parallel and the signals of the sensors 31 are added.

<脈動性信号検出ユニットの配置>
図1では、脈動性信号検出ユニット11を3個配置することで脈動性信号検出ユニットアレイ12を構成している構成を挙げたが、脈動性信号検出ユニット11の数は2個以上(複数個)であれば限定されない。血管の深さ情報を求める精度を向上させるためには、少なくとも3個の脈動性信号検出ユニット11を配置することが好ましい。脈動性信号検出ユニット11の数が多すぎると、脈動性信号検出ユニットアレイ12の取り回しが悪くなり、脈動性信号検出ユニット11を設けるためのコストが問題となるおそれがある。また、複数の脈動性信号検出ユニット11の全ての空洞23がクローズドキャビティを形成できなくなるおそれがある。
<Arrangement of pulsation signal detection unit>
In FIG. 1, the configuration in which the pulsation signal detection unit array 12 is configured by arranging three pulsation signal detection units 11 is described. However, the number of pulsation signal detection units 11 is two or more (a plurality of pulsation signal detection units 11). ) As long as it is not limited. In order to improve the accuracy of obtaining blood vessel depth information, it is preferable to arrange at least three pulsating signal detection units 11. If the number of the pulsating signal detection units 11 is too large, the handling of the pulsating signal detection unit array 12 becomes poor, and the cost for providing the pulsating signal detection units 11 may become a problem. In addition, all the cavities 23 of the plurality of pulsating signal detection units 11 may not be able to form a closed cavity.

脈動性信号検出ユニット11は、各々の脈動性信号検出ユニット11のセンサ31によって検出される脈動性信号を受けて、血管の深さ情報を求めるための演算を施すために、複数の脈動性信号検出ユニット11が並列配置されていることが好ましい。言い換えれば、脈動性信号検出ユニット11の開口部22の中央を垂直に貫く脈動性信号検出ユニット11の中心軸が、複数の脈動性信号検出ユニット11間で平行になっていることが好ましく、また複数の脈動性信号検出ユニット11の開口部22が同一方向を向いており、複数の脈動性信号検出ユニット11の開口部22の高さが略同一であることが好ましい。   The pulsation signal detection unit 11 receives a pulsation signal detected by the sensor 31 of each pulsation signal detection unit 11 and performs a calculation to obtain blood vessel depth information. The detection units 11 are preferably arranged in parallel. In other words, it is preferable that the central axis of the pulsation signal detection unit 11 passing through the center of the opening 22 of the pulsation signal detection unit 11 vertically is parallel between the plurality of pulsation signal detection units 11. It is preferable that the openings 22 of the plurality of pulsation signal detection units 11 face the same direction, and the heights of the openings 22 of the plurality of pulsation signal detection units 11 are substantially the same.

複数の脈動性信号検出ユニット11は略一直線上に位置するように配置されていることが好ましい。また、複数の脈動性信号検出ユニット11は接近して配置されていることが好ましく、脈動性信号検出ユニット11同士を連結し密着させて配置することがより好ましい。   The plurality of pulsating signal detection units 11 are preferably arranged so as to be positioned on a substantially straight line. Further, the plurality of pulsation signal detection units 11 are preferably arranged close to each other, and more preferably, the pulsation signal detection units 11 are connected and brought into close contact with each other.

脈動性信号検出ユニット11が3個以上配置される場合には、一つの脈動性信号検出ユニット11を中央の脈動性信号検出ユニットとして、二つ以上の脈動性信号ユニットが中央の脈動性信号ユニットから等距離に配置されることが好ましい。   When three or more pulsation signal detection units 11 are arranged, one pulsation signal detection unit 11 is a central pulsation signal detection unit, and two or more pulsation signal units are central pulsation signal units. It is preferable that they are arranged equidistant from each other.

複数の脈動性信号検出ユニット11は開口部22が略同一の高さとなるように配置されることが好ましいが、各脈動性信号検出ユニット11の開口部22が検体91の皮膚92に接する場合に、検体91上に起伏や凹凸があっても各脈動性信号検出ユニット11の空洞23がクローズドキャビティを形成できるよう、個々の脈動性信号検出ユニット11同士の相対的な高さ関係が検体91上に起伏や凹凸に応じて変動するように構成されていてもよい。   The plurality of pulsating signal detection units 11 are preferably arranged so that the openings 22 have substantially the same height, but when the opening 22 of each pulsating signal detection unit 11 is in contact with the skin 92 of the specimen 91. The relative height relationship between the individual pulsation signal detection units 11 is such that the cavities 23 of each pulsation signal detection unit 11 can form a closed cavity even if there are undulations or irregularities on the sample 91. It may be configured to vary depending on the undulations and irregularities.

[1−2.検体情報処理装置の機能構成]
<検体情報処理装置の機能構成>
検体情報処理装置1を機能的に表わすとき、検体情報処理装置1は、図2、図3に示すように、脈動性信号検出ユニットアレイ12及び信号処理部41を備えている。ここでは、検体情報処理装置1が脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cを3つそなえており、3つの脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cにより脈動性信号検出ユニットアレイ12が構成されている。信号処置部41は、信号補正部51、周波数復調部61、及び血管情報検出部71を有している。
[1-2. Functional configuration of sample information processing apparatus]
<Functional configuration of sample information processing apparatus>
When the sample information processing apparatus 1 is functionally represented, the sample information processing apparatus 1 includes a pulsation signal detection unit array 12 and a signal processing unit 41 as shown in FIGS. Here, the sample information processing apparatus 1 includes three pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11c, and the pulsation signal detection unit array 12 is configured by the three pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11c. Yes. The signal processing unit 41 includes a signal correction unit 51, a frequency demodulation unit 61, and a blood vessel information detection unit 71.

脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cは、前述のごとく、センサ31により検体91における血管93の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、検体91における血管93の脈動性信号を検出し、この脈動性信号を出力するものである。   As described above, the pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11c receive pressure information resulting from the pulsation signal of the blood vessel 93 in the sample 91 by the sensor 31, and detect the pulsation signal of the blood vessel 93 in the sample 91. This pulsation signal is output.

信号補正部51は、前述のごとく、脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31a,31b,31cからの脈動性信号出力について周波数補正処理を行うことで、脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号を取り出すものである。信号補正部51により脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号を取り出す処理を、補正処理ともいう。   As described above, the signal correction unit 51 performs frequency correction processing on the pulsation signal output from each of the sensors 31a, 31b, and 31c of the pulsation signal detection unit array 12, thereby causing the pulsation volume signal, the pulsation velocity signal, And one of the pulsating acceleration signals is extracted. The process of extracting one of the pulsating volume signal, the pulsating speed signal, and the pulsating acceleration signal by the signal correction unit 51 is also referred to as a correction process.

また、信号補正部51は、脈動性信号の有する周波数で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの1つの動作を行なうことにより、少なくとも上記の脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出すものである。   The signal correction unit 51 performs at least one of an amplification operation, an integration operation, and a differentiation operation at a frequency of the pulsation signal, so that at least the pulsation volume signal, the pulsation velocity signal, and the pulsation property are obtained. One of the acceleration signals is taken out.

信号補正部51は、脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31からの脈動性信号について、一つの脈動性信号検出ユニット11のセンサ31からの脈動性信号について補正処理を行ってもよく、複数の脈動性信号検出ユニット11のセンサ31からの脈動性信号について補正処理を行ってもよい。   The signal correction unit 51 may correct the pulsation signal from each sensor 31 of the pulsation signal detection unit array 12 with respect to the pulsation signal from the sensor 31 of one pulsation signal detection unit 11. Correction processing may be performed on the pulsation signal from the sensor 31 of the pulsation signal detection unit 11.

一つの脈動性信号検出ユニット11のセンサ31からの脈動性信号について補正処理を行う場合には、各脈動性信号検出ユニット11のセンサ31からの脈動性信号の強さを比較し、最も信号が強い脈動性信号を補正処理に供することが好ましい。脈動性信号検出ユニット11が血管93に近いほど脈動性信号が強くなり、また信号が強いほど脈動性信号のS/N比が優れるため、信号が強い脈動性信号を補正処理に供することで、補正処理により得られる脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号の精度を向上させることができる。   When correction processing is performed on the pulsation signal from the sensor 31 of one pulsation signal detection unit 11, the intensity of the pulsation signal from the sensor 31 of each pulsation signal detection unit 11 is compared, and the signal is the most. It is preferable to use a strong pulsation signal for the correction process. The closer the pulsation signal detection unit 11 is to the blood vessel 93, the stronger the pulsation signal, and the stronger the signal, the better the S / N ratio of the pulsation signal. The accuracy of one of the pulsating volume signal, the pulsating velocity signal, and the pulsating acceleration signal obtained by the correction process can be improved.

複数の脈動性信号検出ユニット11のセンサ31からの脈動性信号について補正処理を行う場合には、各脈動性信号検出ユニット11からの脈動性信号の強さを加算し、加算した脈動性信号を補正処理に供することが好ましい。複数の脈動性信号検出ユニット11からの脈動性信号を加算することで、脈動性信号のS/N比が高めることができ、補正処理により得られる脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号の精度を向上させることができる。   When correction processing is performed on the pulsation signals from the sensors 31 of the plurality of pulsation signal detection units 11, the strength of the pulsation signals from the pulsation signal detection units 11 is added, and the added pulsation signals are obtained. It is preferable to use for correction processing. By adding the pulsation signals from the plurality of pulsation signal detection units 11, the S / N ratio of the pulsation signal can be increased, and the pulsation volume signal, the pulsation velocity signal, and the pulsation obtained by the correction processing The accuracy of one of the sexual acceleration signals can be improved.

周波数復調部61は、例えば位相同期回路(Phase−locked loop、以下、「PLL」ともいう)を利用する周波数復調処理により脈動性信号に変調成分として含まれる呼吸信号を抽出するものである。周波数復調部61により呼吸信号を抽出する処理を、抽出処理ともいう。   The frequency demodulator 61 extracts a respiratory signal included as a modulation component in the pulsating signal by frequency demodulation processing using, for example, a phase-locked loop (hereinafter also referred to as “PLL”). The process of extracting the respiratory signal by the frequency demodulator 61 is also referred to as an extraction process.

周波数復調部61は、複数の脈動性信号検出ユニット11からの脈動性信号について、一つの脈動性信号検出ユニット11のセンサ31からの脈動性信号について抽出処理を行ってもよく、複数の脈動性信号検出ユニット11のセンサ31からの脈動性信号について抽出処理を行ってもよい。   The frequency demodulator 61 may perform extraction processing on the pulsation signals from the sensors 31 of one pulsation signal detection unit 11 for the pulsation signals from the plurality of pulsation signal detection units 11. You may perform an extraction process about the pulsation signal from the sensor 31 of the signal detection unit 11. FIG.

一つの脈動性信号検出ユニット11のセンサ31からの脈動性信号について抽出処理を行う場合には、各脈動性信号検出ユニット11のセンサ31からの脈動性信号の強さを比較し、最も信号が強い脈動性信号を抽出処理に供することが好ましい。脈動性信号検出ユニット11が血管93に近いほど脈動性信号が強くなり、また信号が強いほど脈動性信号のS/N比が優れる。このため、信号が強い脈動性信号を抽出処理に供することで、抽出処理により得られる呼吸信号の精度を向上させることができる。   When extracting the pulsation signal from the sensor 31 of one pulsation signal detection unit 11, the strength of the pulsation signal from the sensor 31 of each pulsation signal detection unit 11 is compared, and the signal is the most. It is preferable to use a strong pulsating signal for the extraction process. The closer the pulsation signal detection unit 11 is to the blood vessel 93, the stronger the pulsation signal, and the stronger the signal, the better the S / N ratio of the pulsation signal. For this reason, the accuracy of the respiration signal obtained by the extraction process can be improved by using the pulsation signal having a strong signal for the extraction process.

複数の脈動性信号検出ユニット11のセンサ31からの脈動性信号について抽出処理を行う場合には、各脈動性信号検出ユニット11のセンサ31からの脈動性信号の強さを加算し、加算した脈動性信号を抽出処理に供することが好ましい。複数の脈動性信号検出ユニット11のセンサ31からの脈動性信号を加算することで、脈動性信号のS/N比が高めることができ、抽出処理により得られる呼吸信号の精度を向上させることができる。   When performing extraction processing on the pulsation signals from the sensors 31 of the plurality of pulsation signal detection units 11, the strengths of the pulsation signals from the sensors 31 of the pulsation signal detection units 11 are added, and the added pulsation The sex signal is preferably subjected to an extraction process. By adding the pulsation signals from the sensors 31 of the plurality of pulsation signal detection units 11, the S / N ratio of the pulsation signal can be increased, and the accuracy of the respiratory signal obtained by the extraction process can be improved. it can.

検体情報処理装置1における呼吸信号の抽出は、図2に示すように、脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31からの脈動性信号出力を、信号補正部51を介さずに、そのまま周波数復調部61において周波数復調処理を行っても良い。   As shown in FIG. 2, the extraction of the respiratory signal in the sample information processing apparatus 1 is performed by directly demodulating the pulsation signal output from each sensor 31 of the pulsation signal detection unit array 12 without using the signal correction unit 51. The unit 61 may perform frequency demodulation processing.

または、検体情報処理装置1における呼吸信号の抽出は、図3に示すように、脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31からの脈動性信号出力を、信号補正部51において周波数補正処理を行った後に、補正処理後の脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちのいずれかの信号について、周波数復調部61において周波数復調処理を行うように構成してもよい。   Alternatively, in the extraction of the respiratory signal in the sample information processing apparatus 1, as shown in FIG. 3, the pulsation signal output from each sensor 31 of the pulsation signal detection unit array 12 is subjected to frequency correction processing in the signal correction unit 51. After that, the frequency demodulation unit 61 may be configured to perform frequency demodulation processing on any one of the pulsating volume signal, the pulsating velocity signal, and the pulsating acceleration signal after the correction processing.

血管情報検出部71は、前述のごとく、脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31からの脈動性信号出力を受けて、所要の演算を施すことにより、血管の深さ情報を求めるものである。   As described above, the blood vessel information detection unit 71 receives the pulsation signal output from each sensor 31 of the pulsation signal detection unit array 12 and performs a required calculation to obtain the depth information of the blood vessel. .

<周波数復調部の機能構成>
周波数復調部61を機能的に表わすとき、周波数復調部61は、図8に示すように、位相比較器151、ローパスフィルタ152、VCO(voltage controlled oscillator;電圧制御発振器)153、分周器154を備えている。
<Functional configuration of frequency demodulator>
When the frequency demodulator 61 is functionally represented, the frequency demodulator 61 includes a phase comparator 151, a low-pass filter 152, a VCO (Voltage Controlled Oscillator) 153, and a frequency divider 154 as shown in FIG. I have.

周波数復調処理とは、PLLによって位相を同期させた二つの信号を比較することで、脈動性信号に含まれる呼吸信号を抽出する処理である。一例として、図8に示すように、周波数復調部61において、位相比較器151に脈動性信号を入力し、位相比較器151からの出力をローパスフィルタ152に入力してその出力でVCO153の発振周波数を調整し、分周器154によって分周し、位相比較器151に戻してこれらの二つの信号を同期させることで、ローパスフィルタ152の出力波形を呼吸成分として得ることができる。
すなわち、検体の呼吸成分が変調された脈動性信号について、復調処理を施すことにより、呼吸成分を脈動性信号から抽出できるのである。
The frequency demodulation process is a process of extracting a respiratory signal included in the pulsation signal by comparing two signals whose phases are synchronized by a PLL. As an example, as shown in FIG. 8, in the frequency demodulator 61, a pulsation signal is input to the phase comparator 151, the output from the phase comparator 151 is input to the low-pass filter 152, and the oscillation frequency of the VCO 153 is output as the output. Is divided by the frequency divider 154 and returned to the phase comparator 151 to synchronize these two signals, whereby the output waveform of the low-pass filter 152 can be obtained as a respiratory component.
That is, the respiratory component can be extracted from the pulsating signal by performing demodulation processing on the pulsating signal in which the respiratory component of the specimen is modulated.

[1−3.検体情報処理装置の動作]
<呼吸信号の抽出>
図4、図5に示すフローチャートに従って、検体情報処理装置1の動作を説明する。
[1-3. Operation of specimen information processing apparatus]
<Extraction of respiratory signal>
The operation of the sample information processing apparatus 1 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.

図2に示す機能構成を有する検体情報処理装置1では、図4に示すように、まず、脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31によって脈動性信号を検出する(ステップS11)。   In the sample information processing apparatus 1 having the functional configuration shown in FIG. 2, first, as shown in FIG. 4, a pulsation signal is detected by each sensor 31 of the pulsation signal detection unit array 12 (step S11).

次に、周波数復調部61は、脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31によって検出された脈動性信号出力について、周波数復調処理を施し(ステップS12)、脈動性信号出力に含まれる呼吸信号を抽出する(ステップS13)。   Next, the frequency demodulator 61 performs frequency demodulation processing on the pulsation signal output detected by each sensor 31 of the pulsation signal detection unit array 12 (step S12), and the respiratory signal included in the pulsation signal output is output. Extract (step S13).

このとき、ステップS11とステップS12との間に、複数の脈動性信号信号検出ユニット11の各センサ31から得られた脈動性信号出力の強さを比較するステップを有し、最も信号が強い脈動性信号出力について、ステップS12で周波数復調処理を施すようにしてもよい。   At this time, there is a step of comparing the strength of the pulsating signal output obtained from each sensor 31 of the plurality of pulsating signal signal detection units 11 between step S11 and step S12, and the pulsation with the strongest signal. For the output of the sex signal, the frequency demodulation processing may be performed in step S12.

また、ステップS11とステップS12との間に、複数の脈動性信号信号検出ユニット11の各センサ31から得られた脈動性信号出力を加算するステップを有し、加算した脈動性信号出力について、ステップS12で周波数復調処理を施すようにしてもよい。   Moreover, it has the step which adds the pulsation signal output obtained from each sensor 31 of the several pulsation signal signal detection unit 11 between step S11 and step S12, and is a step about the added pulsation signal output. You may make it perform a frequency demodulation process by S12.

また、図3に示す機能構成を有する検体情報処理装置1では、図5に示すように、まず脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31によって脈動性信号を検出する(ステップS21)。次に、信号処理部41の信号補正部51は、脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31によって検出された脈動性信号出力について、周波数補正処理を施し(ステップS22)、脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号を取り出す(ステップS23)。これら脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号について、信号処理部41の周波数復調部61は、周波数復調処理を施し(ステップS24)、脈動性信号に含まれる呼吸信号を抽出する(ステップS25)。   Further, in the sample information processing apparatus 1 having the functional configuration shown in FIG. 3, first, as shown in FIG. 5, a pulsation signal is detected by each sensor 31 of the pulsation signal detection unit array 12 (step S21). Next, the signal correction unit 51 of the signal processing unit 41 performs frequency correction processing on the pulsation signal output detected by each sensor 31 of the pulsation signal detection unit array 12 (step S22), and the pulsation volume signal, One of the pulsating velocity signal and the pulsating acceleration signal is extracted (step S23). The frequency demodulation unit 61 of the signal processing unit 41 performs frequency demodulation processing on one of these pulsating volume signal, pulsating velocity signal, and pulsating acceleration signal (step S24), and is included in the pulsating signal. A respiration signal is extracted (step S25).

このとき、ステップS21とステップS22との間に、複数の脈動性信号信号検出ユニット11の各センサ31から得られた脈動性信号出力の強さを比較するステップを有し、最も信号が強い脈動性信号出力について、ステップS32で周波数補正処理を施すようにしてもよい。   At this time, there is a step of comparing the strength of the pulsating signal output obtained from each sensor 31 of the plurality of pulsating signal signal detection units 11 between step S21 and step S22, and the pulsation with the strongest signal. For the sex signal output, a frequency correction process may be performed in step S32.

また、ステップS21とステップS22との間に、複数の脈動性信号信号検出ユニット11の各センサ31から得られた脈動性信号出力を加算するステップを有し、加算した脈動性信号出力について、ステップS22で周波数補正処理を施すようにしてもよい。   Moreover, it has the step which adds the pulsation signal output obtained from each sensor 31 of the some pulsation signal signal detection unit 11 between step S21 and step S22, and about the added pulsation signal output, step You may make it perform a frequency correction process by S22.

<血管の位置情報の取得>
本発明の検体情報処理装置1を用いた血管の位置情報の取得について、図を用いて説明する。
ここで、血管の位置情報とは、検体91の皮膚92上における血管93の位置を表す情報のことである(図26参照)。言い換えれば、検体91の皮膚92中に存在する血管の位置を、皮膚92における検体91の外部の表面に対応する位置に表した情報である。
<Acquisition of blood vessel position information>
Acquisition of blood vessel position information using the sample information processing apparatus 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
Here, the blood vessel position information is information indicating the position of the blood vessel 93 on the skin 92 of the specimen 91 (see FIG. 26). In other words, the information represents the position of the blood vessel existing in the skin 92 of the specimen 91 at a position corresponding to the outer surface of the specimen 91 in the skin 92.

脈動性信号検出ユニットアレイ12を検体91に対向させて設置して、検体情報処理装置1の検体91上の位置を変えながら皮膚92の表面で脈動性信号の検出を行なう。このとき、波形表示器82により表示される脈動性信号の波形を確認することで、脈動性信号検出ユニットアレイ12の位置の変化に伴う脈動性信号検出ユニットアレイ12のセンサ31からの出力レベルを検出することができる。さらに、少なくとも一つの脈動性信号検出ユニット11のセンサ31からの心拍(脈動性信号)が強く検出された位置(出力レベルとしての脈波波形の振幅が大きく検出された位置)をプロットすることを繰り返すことで、血管93の位置を追跡することができる。図6は、左手の手のひらに検体情報処理装置1の脈動性信号検出ユニットアレイ12を当てて、脈波の速度成分が少しでも検出できる位置を探し、その近辺で脈動性信号検出ユニットアレイ12を少しずつずらしていき、速度脈波の振幅(脈動性信号の出力レベル)が一番大きくなるところをプロットしたものである。   The pulsation signal detection unit array 12 is installed facing the sample 91, and the pulsation signal is detected on the surface of the skin 92 while changing the position on the sample 91 of the sample information processing apparatus 1. At this time, by checking the waveform of the pulsating signal displayed on the waveform display 82, the output level from the sensor 31 of the pulsating signal detection unit array 12 accompanying the change in the position of the pulsating signal detection unit array 12 can be determined. Can be detected. Furthermore, plotting a position where a heartbeat (pulsation signal) from the sensor 31 of at least one pulsation signal detection unit 11 is strongly detected (a position where the amplitude of the pulse wave waveform as an output level is detected to be large) is plotted. By repeating, the position of the blood vessel 93 can be tracked. In FIG. 6, the pulsation signal detection unit array 12 of the sample information processing apparatus 1 is applied to the palm of the left hand to search for a position where even the velocity component of the pulse wave can be detected, and the pulsation signal detection unit array 12 is located in the vicinity thereof. The graph shows a plot where the amplitude of the velocity pulse wave (the output level of the pulsating signal) is maximized by gradually shifting.

左手の手のひらにおいて動脈が存在することが知られており、動脈の分布についての知見が得られている。この動脈の分布と図6のプロットの分布とを比較すると、図6のプロットは動脈の分布と一致しており、図6のプロットにより動脈血管が追跡できていることが分かる。図6に示すプロットでは、断続的にプロットが得られており動脈血管を完全にはトレースしきれていないものの、本検体情報処理装置1により、血管分布のような2次元マップを作成することができる。   It is known that an artery exists in the palm of the left hand, and knowledge about the distribution of the artery is obtained. Comparing the distribution of this artery with the distribution of the plot of FIG. 6, it can be seen that the plot of FIG. 6 matches the distribution of the artery, and that the arterial blood vessel can be traced by the plot of FIG. In the plot shown in FIG. 6, although the plot is intermittently obtained and the arterial blood vessel is not completely traced, the sample information processing apparatus 1 can create a two-dimensional map such as a blood vessel distribution. it can.

すなわち、上述のように、脈動性信号検出ユニットアレイ12の移動に伴って変化する、複数のセンサ31のうちの少なくとも1つのセンサ31からの出力レベルを検出することで、その出力レベルの変化に基づいて血管93の皮膚92上における位置(血管の位置情報)を得ることが可能である。センサ31からの出力レベルが高いほど、信号のS/N比が向上し、血管の位置情報の取得が容易になるため、複数のセンサ31の複数のセンサ31のうち、最も出力レベルが高いセンサからの出力レベルの変化に基づいて、血管の位置情報を得ることが好ましい。   That is, as described above, by detecting the output level from at least one of the plurality of sensors 31 that changes as the pulsation signal detection unit array 12 moves, the output level changes. Based on this, it is possible to obtain the position of the blood vessel 93 on the skin 92 (position information of the blood vessel). The higher the output level from the sensor 31, the better the S / N ratio of the signal and the easier it is to acquire the position information of the blood vessel. Therefore, the sensor having the highest output level among the plurality of sensors 31 of the plurality of sensors 31. It is preferable to obtain the position information of the blood vessel based on the change in the output level from.

なお、センサ31からの出力レベルとしては、上述のように、波形表示器82により表示される脈動性信号の脈波波形の振幅を用いることができる。脈動性信号としては、容積脈波、速度脈波、または加速度脈波のいずれを用いてもよい。または、コンピュータ81において、信号処理部41から入力された脈動性信号を処理して、脈動性信号の強さを検体情報処理装置1の位置の変化に伴う経時的な値として数値化することで脈動性信号の出力レベルとして比較するようにしてもよい。   As the output level from the sensor 31, the amplitude of the pulse wave waveform of the pulsating signal displayed by the waveform display 82 can be used as described above. As the pulsation signal, any of a volume pulse wave, a velocity pulse wave, or an acceleration pulse wave may be used. Alternatively, in the computer 81, the pulsation signal input from the signal processing unit 41 is processed, and the strength of the pulsation signal is digitized as a value over time accompanying a change in the position of the sample information processing apparatus 1. You may make it compare as an output level of a pulsation signal.

<血管の深さ情報の算出>
本発明の検体情報処理装置1を用いた血管の深さ情報の算出について、図を用いて説明する。
<Calculation of blood vessel depth information>
Calculation of blood vessel depth information using the sample information processing apparatus 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.

(脈動性信号検出ユニットアレイと血管との位置関係)
図24,25は、血管の深さ情報を求めるための、脈動性信号検出ユニットアレイ12と、血管93との位置関係を示す図である。ここでは脈動性信号検出ユニットアレイ12が、3つの脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cで構成されている場合について説明する。図24では図面手前側の図面上下方向に血管93が存在し、図面奥側に脈動性信号検出ユニットアレイ12がセンサ取付部21及び開口部22を図面の手前側に向けるようにして示してある。つまり、図24では、検体91の内部から外部に向けて皮膚92に対して平行に見た場合の、血管93と脈動性信号検出ユニットアレイ12の位置関係を表している。図25では、血管93伸長方向の断面方向から見た場合の、血管93と脈動性信号検出ユニットアレイ12の位置関係を表している。
(Positional relationship between pulsation signal detection unit array and blood vessels)
24 and 25 are diagrams showing the positional relationship between the pulsation signal detection unit array 12 and the blood vessel 93 for obtaining blood vessel depth information. Here, a case where the pulsation signal detection unit array 12 is configured by three pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11c will be described. In FIG. 24, a blood vessel 93 is present in the vertical direction of the drawing on the front side of the drawing, and the pulsation signal detection unit array 12 is shown on the back side of the drawing with the sensor mounting portion 21 and the opening 22 facing the front side of the drawing. . That is, FIG. 24 shows the positional relationship between the blood vessel 93 and the pulsating signal detection unit array 12 when viewed in parallel with the skin 92 from the inside of the specimen 91 to the outside. FIG. 25 shows the positional relationship between the blood vessel 93 and the pulsation signal detection unit array 12 when viewed from the cross-sectional direction of the blood vessel 93 extension direction.

図24に示すように、血管の深さ情報を求めるためには、複数の脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cが一直線上に位置するように配置されて脈動性信号検出ユニットアレイ12を構成していることが好ましい。また、脈動性信号検出ユニットアレイ12が血管93と交叉するように脈動性信号検出ユニットアレイ12を設置することが好ましく、脈動性信号検出ユニットアレイ12が血管93と直交するように脈動性信号検出ユニットアレイ12を設置(セット)することがより好ましい。   As shown in FIG. 24, in order to obtain blood vessel depth information, a plurality of pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11c are arranged so as to be positioned on a straight line, thereby forming a pulsation signal detection unit array 12. It is preferable. The pulsation signal detection unit array 12 is preferably installed so that the pulsation signal detection unit array 12 intersects the blood vessel 93, and the pulsation signal detection unit array 12 is orthogonal to the blood vessel 93. More preferably, the unit array 12 is installed (set).

図25に示すように、複数の脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cの開口部22の高さが略同一であることが好ましい。また、脈動性信号検出ユニットアレイ12のうちの一つの脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cが血管93と対向する位置となる位置に脈動性信号検出ユニットアレイ12を検体91に設置することが好ましい。言い換えれば、脈動性信号検出ユニットアレイ12のうちの一つの脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cが血管93の直上に位置するように脈動性信号検出ユニットアレイ12を検体91に設置することが好ましい。また、3つの脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cのうち、中央の脈動性信号検出ユニット11bが血管93と対向する位置となる、言い換えれば、3つの脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cのうち、中央の脈動性信号検出ユニット11bが血管93の直上に位置するように脈動性信号検出ユニットアレイ12を検体91に設置することが好ましい。また、左右の脈動性信号検出ユニット11a,11cから中央の脈動性信号検出ユニット11bまでの距離が等しく、左右の脈動性信号検出ユニット11a,11cから血管93までの距離が等しくなる位置に脈動性信号検出ユニットアレイ12を検体91に設置することが好ましい。また、血管93と、中央の脈動性信号検出ユニット11bと、左右の脈動性信号検出ユニット11a又は11cいずれかとのなす角が略90度の位置関係となるように脈動性信号検出ユニット11a,11b,11c及び脈動性信号検出ユニットアレイ12を設置することが好ましく、さらに、血管93と、左右それぞれの脈動性信号検出ユニット11a,11cとの間を結ぶ線を長さが等しい二辺とする二等辺三角形の位置関係となるように脈動性信号検出ユニット11a,11b,11c及び脈動性信号検出ユニットアレイ12を設置することが好ましい。   As shown in FIG. 25, it is preferable that the heights of the openings 22 of the plurality of pulsating signal detection units 11a, 11b, and 11c are substantially the same. Further, the pulsation signal detection unit array 12 may be installed in the sample 91 at a position where one of the pulsation signal detection units 11 a, 11 b, 11 c of the pulsation signal detection unit array 12 is opposed to the blood vessel 93. preferable. In other words, the pulsation signal detection unit array 12 may be installed on the specimen 91 such that one of the pulsation signal detection units 11 a, 11 b, 11 c of the pulsation signal detection unit array 12 is positioned immediately above the blood vessel 93. preferable. Of the three pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11c, the central pulsation signal detection unit 11b is located at a position facing the blood vessel 93, in other words, the three pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11c. Among them, it is preferable to install the pulsation signal detection unit array 12 on the specimen 91 so that the central pulsation signal detection unit 11 b is located immediately above the blood vessel 93. Further, the pulsatility is such that the distance from the left and right pulsation signal detection units 11a, 11c to the central pulsation signal detection unit 11b is equal, and the distance from the left and right pulsation signal detection units 11a, 11c to the blood vessel 93 is equal. It is preferable to install the signal detection unit array 12 on the specimen 91. Further, the pulsation signal detection units 11a and 11b are set so that the angle formed by the blood vessel 93, the central pulsation signal detection unit 11b, and either the left or right pulsation signal detection unit 11a or 11c is approximately 90 degrees. 11c and the pulsation signal detection unit array 12 are preferably installed, and the line connecting the blood vessel 93 and the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c is set to two sides having the same length. It is preferable to install the pulsation signal detection units 11a, 11b, 11c and the pulsation signal detection unit array 12 so as to have an equilateral triangular positional relationship.

左右の脈動性信号検出ユニット11a,11cから中央の脈動性信号検出ユニット11bまでの距離といった場合、左右の脈動性信号検出ユニット11a,11cの各々の開口部22の中央から、中央の脈動性信号検出ユニット11bの開口部22の中央までの距離とみなすことができる。   In the case of the distance from the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c to the central pulsation signal detection unit 11b, the central pulsation signal is transmitted from the center of each opening 22 of the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c. It can be regarded as the distance to the center of the opening 22 of the detection unit 11b.

血管93の脈動性信号に起因する振動は検体91の皮膚92を伝播して皮膚92の表面に到達し、皮膚92の表皮を振動させる。皮膚92の表皮の表面に生じる振動は、脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cの、開口部22付近の空気を振動させて、空洞23内部の空気に振動が伝播する。空洞23内部の空気の振動は、圧力情報の取込部32を通じてセンサ31内部の空気室34を振動させ、空気室34の振動をセンサ素子33が検知することにより、センサ31は血管の脈動性信号に起因する圧力情報を検出することができる。ここで、血管93の脈動性信号に起因する振動は、検体91の皮膚92を伝播する際に血管93からの距離に応じて減衰するのに対して、皮膚92の表皮の表面に生じる振動は、空洞23がクローズドキャビティを形成するため、空洞23内及び空気室34内における減衰が小さいと考えられる。従って、センサ31は皮膚92の表皮の表面に生じる振動と同等の振動を検出しうる。このため、血管93から、脈動性信号検出ユニット13〜15までの距離といった場合、血管93から開口部22の中央までの距離、または血管93から空洞23内部における皮膚92の表皮の表面までの距離とみなすことができる。   The vibration caused by the pulsation signal of the blood vessel 93 propagates through the skin 92 of the specimen 91 to reach the surface of the skin 92, and vibrates the epidermis of the skin 92. The vibration generated on the surface of the epidermis of the skin 92 causes the air in the vicinity of the opening 22 of the pulsating signal detection units 11a, 11b, and 11c to vibrate and propagates to the air inside the cavity 23. The vibration of the air inside the cavity 23 causes the air chamber 34 inside the sensor 31 to vibrate through the pressure information take-in portion 32, and the sensor element 33 detects the vibration of the air chamber 34. Pressure information resulting from the signal can be detected. Here, the vibration caused by the pulsation signal of the blood vessel 93 attenuates according to the distance from the blood vessel 93 when propagating through the skin 92 of the specimen 91, whereas the vibration generated on the surface of the epidermis of the skin 92 is Since the cavity 23 forms a closed cavity, the attenuation in the cavity 23 and the air chamber 34 is considered to be small. Therefore, the sensor 31 can detect vibration equivalent to vibration generated on the surface of the skin 92 of the skin 92. Therefore, in the case of the distance from the blood vessel 93 to the pulsation signal detection units 13 to 15, the distance from the blood vessel 93 to the center of the opening 22 or the distance from the blood vessel 93 to the surface of the epidermis of the skin 92 inside the cavity 23. Can be considered.

(脈動性信号検出ユニットアレイの設置位置の決定)
上述の血管の位置情報の取得にて説明したように、脈動性信号検出ユニットアレイ12の移動に伴って変化する、複数のセンサ31のうちの少なくとも1つのセンサ31からの出力レベルを検出し、その出力レベルの変化に基づいて血管93の皮膚92上における位置(血管の位置情報)を得ることができる。図26に示す点2〜5は、そのようにして血管の位置情報を決定し、血管93を追跡することにより得られた血管の位置情報を示す点を表す図である。点2〜5のように並んだ血管の位置情報から、各点を結んだ線上に血管93が存在していることが分かる。
(Determination of installation position of pulsation signal detection unit array)
As described in the above-described acquisition of the blood vessel position information, the output level from at least one of the plurality of sensors 31 that changes with the movement of the pulsation signal detection unit array 12 is detected. The position of blood vessel 93 on skin 92 (blood vessel position information) can be obtained based on the change in the output level. Points 2 to 5 shown in FIG. 26 represent points indicating the position information of the blood vessel obtained by determining the position information of the blood vessel and tracking the blood vessel 93 as described above. From the position information of blood vessels arranged like points 2 to 5, it can be seen that the blood vessels 93 exist on the line connecting the points.

ここで、図26に示すように、3つの脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cを有する脈動性信号検出ユニットアレイ12について、中央の脈動性信号検出ユニット11bが、点2〜4を結んだ線の上である点Mに位置するように脈動性信号検出ユニットアレイ12を設置し、左右それぞれの脈動性信号検出ユニット11a,11cが、左右それぞれの脈動性信号検出ユニット11a,11cから点2〜4を結んだ線までの距離が等しくなる点L,点Nに位置するように脈動性信号検出ユニットアレイ12を設置することで、図24,25に示すような血管93と脈動性信号検出ユニットアレイ12及び脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cの位置関係となるように脈動性信号検出ユニットアレイ12を設置することができる。   Here, as shown in FIG. 26, in the pulsating signal detection unit array 12 having the three pulsating signal detection units 11a, 11b, and 11c, the central pulsation signal detection unit 11b connects points 2 to 4. The pulsation signal detection unit array 12 is installed so as to be located at a point M on the line, and the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c are connected to the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c, respectively. To the pulsating signal detection unit array 12 so as to be located at the points L and N where the distances to the lines connecting .about.4 are equal, the blood vessel 93 and the pulsating signal detection as shown in FIGS. The pulsation signal detection unit array 12 can be installed so as to be in a positional relationship between the unit array 12 and the pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11c. That.

なお、脈動性信号検出ユニットアレイ12の中央の脈動性信号検出ユニット11bが血管93と対向する位置にあるかどうかを確かめるには、波形表示器82により表示される脈動性信号の波形を確認することで、脈動性信号検出ユニットアレイ12の位置の変化に伴う脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31の出力レベルを検出すればよい。   In order to confirm whether or not the central pulsation signal detection unit 11b of the pulsation signal detection unit array 12 is in a position facing the blood vessel 93, the waveform of the pulsation signal displayed by the waveform display 82 is confirmed. Thus, it is only necessary to detect the output level of each sensor 31 of the pulsation signal detection unit array 12 that accompanies a change in the position of the pulsation signal detection unit array 12.

中央の脈動性信号検出ユニット11bが血管93と対向する位置にあるかどうかを確かめる一つの方法としては、中央の脈動性信号検出ユニット11bのセンサ31bからの脈動性信号の脈波波形を確認しながら図26の点2〜5を結ぶ線を横切るようにして脈動性信号検出ユニットアレイ12を移動させて、脈動性信号検出ユニットアレイ12の移動に伴って変化する脈動性信号の出力レベル(振幅)を図27(b)に示すように検出して、脈動性信号の振幅が最大となる点において、中央の脈動性信号検出ユニット11bが血管93と対向する位置にあると判断することができる。   One method for confirming whether or not the central pulsation signal detection unit 11b is at a position facing the blood vessel 93 is to check the pulsation waveform of the pulsation signal from the sensor 31b of the central pulsation signal detection unit 11b. However, the pulsation signal detection unit array 12 is moved so as to cross the line connecting points 2 to 5 in FIG. 26, and the output level (amplitude) of the pulsation signal that changes as the pulsation signal detection unit array 12 moves. ) Is detected as shown in FIG. 27B, and it can be determined that the central pulsation signal detection unit 11b is at a position facing the blood vessel 93 at the point where the amplitude of the pulsation signal is maximized. .

中央の脈動性信号検出ユニット11bが血管93と対向する位置にあるかどうかを確かめる別の方法としては、中央の脈動性信号検出ユニット11から左右それぞれの脈動性信号検出ユニット11a,11cまでの距離が等しい場合には、左右の脈動性信号検出ユニット11a,11cのセンサ31a,31cからの脈動性信号の脈波波形を確認しながら図26の点2〜5を結ぶ線を横切るようにして脈動性信号検出ユニットアレイ12を移動させて、脈動性信号検出ユニットアレイ12の移動に伴って変化する脈動性信号の出力レベル(振幅)を検出して、図27(a),(c)に示すように、左右それぞれの脈動性信号検出ユニット11a,11cのセンサ31a,31cからの脈動性信号の脈波波形の振幅、すなわち脈動性信号の強さ(出力レベル)が同程度になる点において、中央の脈動性信号検出ユニット11bが血管93と対向する位置にあると判断できる。   As another method for confirming whether or not the central pulsation signal detection unit 11b is at a position opposite to the blood vessel 93, the distance from the central pulsation signal detection unit 11 to the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c. Are equal, the pulsation is made so as to cross the line connecting points 2 to 5 in FIG. 26 while checking the pulsation waveform of the pulsation signal from the sensors 31a and 31c of the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c. 27A to 27C, the output level (amplitude) of the pulsation signal that changes with the movement of the pulsation signal detection unit array 12 is detected, and the results are shown in FIGS. As described above, the amplitude of the pulsating waveform of the pulsating signal from the sensors 31a and 31c of the left and right pulsating signal detection units 11a and 11c, that is, the strength of the pulsating signal. In that the output level) is comparable, it can be determined to be in a position where the center of the pulsating signal detection unit 11b faces the vessel 93.

なお、センサ31からの出力レベルとしては、上述のように、波形表示器82により表示される脈動性信号の脈波波形の振幅を用いることができる。脈動性信号としては、容積脈波、速度脈波、または加速度脈波のいずれを用いてもよい。または、コンピュータ81において、信号処理部41から入力された脈動性信号を処理して、脈動性信号の強さを検体情報処理装置1の位置の変化に伴う経時的な値として数値化することで脈動性信号の出力レベルとして比較するようにしてもよい。   As the output level from the sensor 31, the amplitude of the pulse wave waveform of the pulsating signal displayed by the waveform display 82 can be used as described above. As the pulsation signal, any of a volume pulse wave, a velocity pulse wave, or an acceleration pulse wave may be used. Alternatively, in the computer 81, the pulsation signal input from the signal processing unit 41 is processed, and the strength of the pulsation signal is digitized as a value over time accompanying a change in the position of the sample information processing apparatus 1. You may make it compare as an output level of a pulsation signal.

(血管の深さ情報の算出)
図24,25に示すように、複数の脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cが略一直線上に位置するように設置されており、中央の脈動性信号検出ユニット11bが血管93と対向する位置に位置しており、血管93と、中央の脈動性信号検出ユニット11bと、左右の脈動性信号検出ユニット11a又は11cのいずれかとのなす角が略90度の位置にあり、中央の脈血管93と、左右それぞれの脈動性信号検出ユニット11a,11cとの間を結ぶ線を長さが等しい二辺とする二等辺三角形の位置にあり、中央の動性信号検出ユニット11bから、左右それぞれの動性信号検出ユニット11a,11cまでの距離が等しい状態について、血管93と、各脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cとの関係を模式化すると、図28のようにして表すことができる。図28において、aは中央の脈動性信号検出ユニット11bから左右それぞれの脈動性信号検出ユニット11a,11cまでの距離を表し、xは中央の脈動性信号検出ユニット11bから血管93までの距離(すなわち、皮膚92の表面から血管93までの深さ)を表し、yは左右それぞれの脈動性信号検出ユニット11a,11cから血管93までの距離を表す。
(Calculation of blood vessel depth information)
24 and 25, a plurality of pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11c are installed so as to be positioned on a substantially straight line, and the central pulsation signal detection unit 11b faces the blood vessel 93. The angle between the blood vessel 93, the central pulsation signal detection unit 11b, and the left or right pulsation signal detection unit 11a or 11c is at a position of approximately 90 degrees, and the central pulsation blood vessel 93 And the right and left pulsation signal detection units 11a and 11c are positioned at an isosceles triangle with two sides having the same length. From the central mobility signal detection unit 11b, When the distance to the sex signal detection units 11a and 11c is equal, the relationship between the blood vessel 93 and each of the pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11c is schematically illustrated. It can be represented as 28. In FIG. 28, a represents the distance from the central pulsation signal detection unit 11b to the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c, and x represents the distance from the central pulsation signal detection unit 11b to the blood vessel 93 (ie, , The depth from the surface of the skin 92 to the blood vessel 93), and y represents the distance from the left and right pulsating signal detection units 11a, 11c to the blood vessel 93.

血管93と、中央の脈動性信号検出ユニット11bと、左右の脈動性信号検出ユニット11a又は11cのいずれかとのなす角が略90度の位置にある場合、ピタゴラスの定理から、左右それぞれの脈動性信号検出ユニット11a,11cから血管93までの距離yは下記式(1)で表すことができる。
y=SQRT(a2+x2) (1)
ここで、血管93における脈動Vは、時間tを変数として下記式(2)で表すことができる。
V=Asin(ωt) (2)
(上記式(2)において、Aは血管93の脈動の振幅Aを表し、ωは血管93の脈動の角振動数を表す。)
When the angle formed by the blood vessel 93, the central pulsation signal detection unit 11b, and either the left or right pulsation signal detection unit 11a or 11c is at a position of approximately 90 degrees, the left and right pulsation properties are determined from the Pythagorean theorem. The distance y from the signal detection units 11a and 11c to the blood vessel 93 can be expressed by the following equation (1).
y = SQRT (a 2 + x 2 ) (1)
Here, the pulsation V in the blood vessel 93 can be expressed by the following formula (2) with the time t as a variable.
V = Asin (ωt) (2)
(In the above formula (2), A represents the amplitude A of the pulsation of the blood vessel 93, and ω represents the angular frequency of the pulsation of the blood vessel 93.)

このときに、中央の脈動性信号検出ユニット11bにおいて検出される脈動Mが下記式(3)、左右の脈動性信号検出ユニット11a,11cにおいて検出される脈動Sが下記式(4)で表されるとする。
M=Bsin(ωt+p) (3)
S=Csin(ωt+q) (4)
(上記式(3)において、Bは中央の脈動性信号検出ユニット11bにおいて検出される脈動の振幅を表し、ωは中央の脈動性信号検出ユニット11bにおいて検出される脈動の角振動数を表し、pは中央の脈動性信号検出ユニット11bにおいて検出される脈動の血管93の脈動からの時間遅れを表す。上記式(4)において、Cは左右の脈動性信号検出ユニット11a,11cにおいて検出される脈動の振幅を表し、ωは左右の脈動性信号検出ユニット11a,11cにおいて検出される脈動の角振動数を表し、qは左右の脈動性信号検出ユニット11a,11cにおいて検出される脈動の血管93の脈動からの時間遅れを表す。)
At this time, the pulsation M detected by the central pulsation signal detection unit 11b is expressed by the following equation (3), and the pulsation S detected by the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c is expressed by the following equation (4). Let's say.
M = Bsin (ωt + p) (3)
S = Csin (ωt + q) (4)
(In the above equation (3), B represents the amplitude of the pulsation detected in the central pulsation signal detection unit 11b, ω represents the angular frequency of the pulsation detected in the central pulsation signal detection unit 11b, p represents a time delay from the pulsation of the blood vessel 93 detected by the central pulsation signal detection unit 11b, where C is detected by the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c. The pulsation amplitude is represented, ω represents the angular frequency of the pulsation detected in the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c, and q represents the pulsation blood vessel 93 detected in the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c. Represents the time delay from the pulsation of

血管93からの距離に応じて脈動の振幅は反比例するとみなし、さらに、C/B=βとおくことで、式(1)〜(4)から、下記式(5)が導き出される。
x=a×β/SQRT(1−β2) (5)
It is considered that the amplitude of pulsation is inversely proportional to the distance from the blood vessel 93. Further, by setting C / B = β, the following equation (5) is derived from the equations (1) to (4).
x = a × β / SQRT (1-β 2 ) (5)

上記の手順で導き出された式(5)から、中央の脈動性信号検出ユニット11bから血管93までの距離xは、中央の脈動性信号検出ユニット11bから左右それぞれの脈動性信号検出ユニット11a,11cまでの距離aと、中央の脈動性信号検出ユニット11bのセンサ31bによって検出される脈動の振幅Bと、左右の脈動性信号検出ユニット11a,11cのセンサ31a,31cによって検出される脈動の振幅Cとから算出することができることが分かる。このため、血管情報検出部71において、式(5)を用いて演算を行うことにより、血管の深さ情報を求めることができる。   From the equation (5) derived by the above procedure, the distance x from the central pulsation signal detection unit 11b to the blood vessel 93 is determined from the central pulsation signal detection unit 11b to the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c. , The pulsation amplitude B detected by the sensor 31b of the central pulsation signal detection unit 11b, and the pulsation amplitude C detected by the sensors 31a, 31c of the left and right pulsation signal detection units 11a, 11c. It can be seen that it can be calculated from For this reason, in the blood vessel information detection unit 71, blood vessel depth information can be obtained by performing calculation using Expression (5).

ここで、中央の脈動性信号検出ユニット11bから左右それぞれの脈動性信号検出ユニット11a,11cまでの距離aは、予め脈動性信号検出ユニット11aから脈動性信号検出ユニット11b間の距離及び脈動性信号検出ユニット11aから脈動性信号検出ユニット11b間の距離を一定にして脈動性信号検出ユニットアレイ12を構成することにより、定数とみなすことができる。このため、中央の脈動性信号検出ユニット11bから血管93までの距離(血管の深さ情報)xは、中央の脈動性信号検出ユニット11bのセンサ31bによって検出される脈動の振幅Bと、左右の脈動性信号検出ユニット11a,11cのセンサ31a,31cによって検出される脈動の振幅Cを、式(5)に代入することで、演算することができる。   Here, the distance a from the central pulsation signal detection unit 11b to the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c is the distance between the pulsation signal detection unit 11a and the pulsation signal detection unit 11b and the pulsation signal. By configuring the pulsation signal detection unit array 12 with a constant distance between the detection unit 11a and the pulsation signal detection unit 11b, it can be regarded as a constant. For this reason, the distance (blood vessel depth information) x from the central pulsation signal detection unit 11b to the blood vessel 93 is equal to the amplitude B of the pulsation detected by the sensor 31b of the central pulsation signal detection unit 11b and the left and right The pulsation amplitude C detected by the sensors 31a and 31c of the pulsation signal detection units 11a and 11c can be calculated by substituting into the equation (5).

[1−4.検体情報処理方法]
本発明の検体情報処理方法(以下、本検体情報処理方法ともいう)は、それぞれ、検体91における血管93の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、上記の検体91における血管93の脈動性信号を検出するセンサ21と、センサ21の圧力情報の取り込み部に連通する空洞23を有するとともに検体91に対向する部位に3mmから10mmの口径を有する開口部22を有し開口部22を検体91に対向させて検体91に装着された状態で空洞23が閉鎖された空間構造を有するセンサ取付部31とを有する、複数の脈動性信号検出ユニット11を並列配置することにより構成された脈動性信号検出ユニットアレイ12を用意し、脈動性信号検出ユニットアレイ12を血管93と交叉する方向に設置し、上記の脈動性信号検出ユニットアレイ12のうちの1つの脈動性信号検出ユニット11が血管93と対向する位置となるように、脈動性信号検出ユニットアレイ12を設置し、その後、脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31からの出力を受けて所要の演算を施すことにより、血管93の深さ情報を求めるものである。
[1-4. Specimen information processing method]
The sample information processing method of the present invention (hereinafter also referred to as the present sample information processing method) receives pressure information resulting from the pulsation signal of the blood vessel 93 in the sample 91, and the pulsation of the blood vessel 93 in the sample 91 described above. A sensor 21 that detects a signal, a cavity 23 that communicates with a pressure information capturing unit of the sensor 21, and an opening 22 that has a diameter of 3 mm to 10 mm at a portion that faces the sample 91. A pulsating signal constituted by arranging a plurality of pulsating signal detection units 11 in parallel with a sensor mounting part 31 having a spatial structure in which the cavity 23 is closed in a state of being mounted on the specimen 91 so as to face the surface. The detection unit array 12 is prepared, the pulsation signal detection unit array 12 is installed in a direction crossing the blood vessel 93, and the pulsation signal detection unit described above is provided. The pulsation signal detection unit array 12 is installed so that one pulsation signal detection unit 11 of the rays 12 faces the blood vessel 93, and thereafter, from each sensor 31 of the pulsation signal detection unit array 12. The depth information of the blood vessel 93 is obtained by performing the required calculation in response to the above output.

また、本検体情報処理方法は、例えば脈動性信号検出ユニットアレイ12が、3つの脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cで構成されている場合について図25、25に示すように、脈動性信号検出ユニットアレイ12の血管93と対向する位置の脈動性信号検出ユニット11bのセンサ31bからの脈動性信号出力の強さと、脈動性信号検出ユニットアレイ11の他の脈動性信号検出ユニット11a,11cのセンサ31a,31cからの脈動性信号出力の強さと、脈動性信号検出ユニットアレイ12の血管93と対向する位置の脈動性信号検出ユニット11bと他の脈動性信号検出ユニット11a,11cとの距離から、血管93の深さ情報を求めるものである。   Further, in this specimen information processing method, for example, when the pulsation signal detection unit array 12 includes three pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11c, as shown in FIGS. The intensity of the pulsation signal output from the sensor 31b of the pulsation signal detection unit 11b at a position facing the blood vessel 93 of the detection unit array 12 and the other pulsation signal detection units 11a and 11c of the pulsation signal detection unit array 11 are detected. From the strength of the pulsating signal output from the sensors 31a and 31c and the distance between the pulsating signal detection unit 11b at the position facing the blood vessel 93 of the pulsating signal detection unit array 12 and the other pulsating signal detection units 11a and 11c. The depth information of the blood vessel 93 is obtained.

また、本発明の検体情報処理方法は、脈動性信号検出ユニットアレイ12の移動に伴って変化する上記複数のセンサ31のうちの少なくとも1つのセンサ31からの出力レベルを検出し、出力レベルの変化に基づいて血管93の位置情報を得るものである。   In addition, the sample information processing method of the present invention detects an output level from at least one of the plurality of sensors 31 that changes as the pulsation signal detection unit array 12 moves, and changes the output level. The position information of the blood vessel 93 is obtained based on the above.

[1−5.効果]
本発明の検体情報処理装置1、及び本発明の検体情報処理方法によれば、脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31からの脈動性信号出力について、所要の演算を施すことによって、血管の深さ情報を求めることができる。
[1-5. effect]
According to the sample information processing apparatus 1 of the present invention and the sample information processing method of the present invention, by performing a required calculation on the pulsation signal output from each sensor 31 of the pulsation signal detection unit array 12, Depth information can be determined.

また、本検体情報処理装置1及び本検体情報処理方法によれば、脈動性信号検出ユニットアレイ12の移動に伴って変化する、脈動性信号検出ユニットアレイ12の複数のセンサ31のうちの少なくとも1つのセンサ31からの出力レベルの変化に基づいて血管の位置情報を得ることができる。   Further, according to the sample information processing apparatus 1 and the sample information processing method, at least one of the plurality of sensors 31 of the pulsation signal detection unit array 12 that changes as the pulsation signal detection unit array 12 moves. The position information of the blood vessel can be obtained based on the change in the output level from the two sensors 31.

また、本検体情報処理装置1及び本検体情報処理方法によれば、検体情報処理装置1の開口部22が血管93の上に位置して装着されることで、センサ31の圧力情報の取込部32が血管93の直上になくとも、血管93の脈動性信号の検出を行うことができる。すなわちセンサ31と血管93の位置関係の正確さを要求しない仕組みを持つ検体情報処理装置1及び検体情報処理方法を提供することができ、血管の位置情報の取得と、血管の深さ情報の算出を簡便且つ迅速に行うことができる。   Further, according to the sample information processing apparatus 1 and the sample information processing method, the pressure information of the sensor 31 is captured by mounting the opening 22 of the sample information processing apparatus 1 on the blood vessel 93. Even if the part 32 is not directly above the blood vessel 93, the pulsation signal of the blood vessel 93 can be detected. That is, the sample information processing apparatus 1 and the sample information processing method having a mechanism that does not require the accuracy of the positional relationship between the sensor 31 and the blood vessel 93 can be provided, and the acquisition of the blood vessel position information and the calculation of the blood vessel depth information are provided. Can be carried out simply and quickly.

また、本検体情報処理装置1及び本検体情報処理方法は、脈動性信号の検出に際して、開口部22を検体91に対向させることで、センサ31と検体91の皮膚92との間に空洞23がクローズドキャビティを形成する。本発明の脈動性信号検出ユニット11では、開口部22の口径を所定の大きさにを限定しているため、開口部22が受けとる圧力情報の範囲が限定され、センサ31の圧力センサとしてのセンシング範囲が狭く限定される。これにより、圧電素子やマイクロホン等の他のセンサを用いて開放系でセンシングする場合に比して高い指向性(あるいは空間分解能)を持つ検体情報処理装置1及び検体情報処理方法を提供することができ、血管の位置情報の取得と、血管の深さ情報の算出の精度を向上させることができる。   Further, in the sample information processing apparatus 1 and the sample information processing method, the cavity 23 is formed between the sensor 31 and the skin 92 of the sample 91 by causing the opening 22 to face the sample 91 when detecting the pulsation signal. A closed cavity is formed. In the pulsation signal detection unit 11 of the present invention, the diameter of the opening 22 is limited to a predetermined size. Therefore, the range of pressure information received by the opening 22 is limited, and the sensing of the sensor 31 as a pressure sensor is limited. The range is narrow and limited. Thus, it is possible to provide the sample information processing apparatus 1 and the sample information processing method having higher directivity (or spatial resolution) than when sensing in an open system using another sensor such as a piezoelectric element or a microphone. It is possible to improve the accuracy of obtaining blood vessel position information and calculating blood vessel depth information.

また、本検体情報処理装置1及び本検体情報処理方法では、本発明の脈動性信号検出ユニット11の指向性を利用して、血管93から近い位置で脈動性信号を検出することにより、脈動性信号のS/N比及び感度を向上させることができ、脈動性信号から抽出される呼吸信号のS/N比及び感度をも向上させ、血管の位置情報の取得と、血管の深さ情報の算出の精度を向上させることができる。   In the sample information processing apparatus 1 and the sample information processing method, the pulsatility signal is detected at a position close to the blood vessel 93 by using the directivity of the pulsation signal detection unit 11 of the present invention. The S / N ratio and sensitivity of the signal can be improved, the S / N ratio and sensitivity of the respiratory signal extracted from the pulsation signal are also improved, the acquisition of the blood vessel position information, and the blood vessel depth information The calculation accuracy can be improved.

また、本検体情報処理装置1及び本検体情報処理方法によれば、脈動性信号について周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出すことができる。
また、検体情報処理装置1及び本検体情報処理方法によれば、周波数復調処理を施すことによって脈動性信号出力に含まれる呼吸信号を抽出することができる。
Further, according to the sample information processing apparatus 1 and the sample information processing method, by performing frequency correction processing on the pulsating signal, at least one of the pulsating volume signal, the pulsating velocity signal, and the pulsating acceleration signal is obtained. The signal can be extracted.
Moreover, according to the sample information processing apparatus 1 and the present sample information processing method, the respiratory signal included in the pulsation signal output can be extracted by performing frequency demodulation processing.

[2.ECM及びMEMS−ECMについて]
本検体情報処理装置1のセンサ31に用いられるセンサに関して、まずはマイクロホンのクローズドキャビティと周波数応答との関係についてについて説明し、次に、ECM及びMEMS−ECM、並びにこれらを用いた脈動性信号の検出、周波数特性、及び周波数補正処理について説明する。
[2. About ECM and MEMS-ECM]
Regarding the sensor used in the sensor 31 of the sample information processing apparatus 1, first, the relationship between the closed cavity of the microphone and the frequency response will be described, and then ECM and MEMS-ECM, and detection of pulsating signals using them will be described. The frequency characteristics and frequency correction processing will be described.

[2−1.クローズドキャビティと周波数応答]
本検体情報処理装置1は、血管93の脈動性信号の振動をセンサ31によって開放状態(開放系)で測定を行うのではなく、センサ31と振動源との関係において、センサ31の空気室34と連通する空洞23が閉鎖された空間構造(クロ−ズドキャビティ)を形成するようにして測定した状態、すなわちセンサ31と振動源とをクローズの状態にして測定する。
このことを説明するために、センサ(マイクロホン)の開放状態とクローズの状態での周波数応答の相違について説明する。
[2-1. Closed cavity and frequency response]
The sample information processing apparatus 1 does not measure the vibration of the pulsating signal of the blood vessel 93 in the open state (open system) by the sensor 31, but in the relationship between the sensor 31 and the vibration source, the air chamber 34 of the sensor 31. Measured in such a manner that the cavity 23 communicating with the sensor forms a closed space structure (closed cavity), that is, the sensor 31 and the vibration source are closed.
In order to explain this, the difference in frequency response between the open state and the closed state of the sensor (microphone) will be described.

検体91における血管93の脈動性信号を検出するにあたって、検体91のどこからでも、心臓の動きに端を発する振動を捉えることはできる。しかし、その動きの振幅はきわめて小さく、単にマイクロホン等の圧力を感知できるものを人体の近くに配置しても、心臓の動きに端を発する振動を検出することは困難である。それはセンサを開放状態にした場合では、音の放射の原理でいったん空間に放射された振動は、図9に示すように、その素子の固有周波数f0においてレスポンスがピークとなり、固有周波数f0よりも高周波数領域では定出力となるが、低周波数領域に向けていわゆる−40dB/decのカーブをたどり、心臓の動きの基本周波数のところではきわめて微少な信号になっている周波数応答を示すためである。小型の音響機器では固有周波数は数kHzであるとされており、心臓の動き等の1Hz付近では高い周波数に対する振幅に対して−120dB以下に信号が減衰することになり、レスポンスが低く十分な感度で測定を行うことが困難である。図9で何本ものトレースがあるのはいわゆるダンピングファクターの差であり、横軸のfoの位置が固有周波数を意味する。 In detecting the pulsation signal of the blood vessel 93 in the specimen 91, vibration originating from the movement of the heart can be captured from anywhere in the specimen 91. However, the amplitude of the movement is extremely small, and it is difficult to detect vibration originating from the movement of the heart even if a microphone or the like that can sense pressure is placed near the human body. In the case it was the sensor in an open state, once vibrations emitted into the space on the principle of sound radiation, as shown in FIG. 9, the response is peaked at the natural frequency f 0 of the element, than the natural frequency f 0 However, it is a constant output in the high frequency region, but follows a so-called -40 dB / dec curve toward the low frequency region, and shows a frequency response that is a very small signal at the fundamental frequency of the heart motion. is there. In a small acoustic device, the natural frequency is supposed to be several kHz, and in the vicinity of 1 Hz such as heart motion, the signal attenuates to −120 dB or less with respect to the amplitude with respect to the high frequency, and the response is low and the sensitivity is sufficient. It is difficult to measure with In FIG. 9, the number of traces is a so-called damping factor difference, and the position of f o on the horizontal axis means the natural frequency.

一方で、この振動を感知する素子(センサ)の先端に閉じた空間を作り上げてクローズの状態にすることで、周波数特性は一変し図10のようになる。図10における複数のトレースの存在は先に説明したとおり、いわゆるダンピングファクターの差である。図10からは、クロ−ズドキャビティ形成時には、低周波領域の信号を感度よく測定可能であることが分かる。これは図9の開放状態の周波数応答と比較すると、1Hz付近の心臓の振動であっても、固有周波数f0付近の振動と同ゲインで正しい振幅で検出できることを意味している。このことは振動を音響エネルギーとして空気中に放出するのではなく、閉じた空間の圧力変化に変換しているためであると考えられる。 On the other hand, by creating a closed space at the tip of an element (sensor) that senses this vibration and bringing it into a closed state, the frequency characteristics are changed completely as shown in FIG. The presence of a plurality of traces in FIG. 10 is a difference in so-called damping factor as described above. From FIG. 10, it can be seen that the signal in the low frequency region can be measured with high sensitivity when the closed cavity is formed. This means that even the vibration of the heart near 1 Hz can be detected with the same amplitude and the same amplitude as the vibration near the natural frequency f 0 as compared with the frequency response in the open state of FIG. This is considered to be because vibration is not emitted into the air as acoustic energy but is converted into a pressure change in a closed space.

上述のとおり、センサ(ECM)をクロ−ズドキャビティを形成するようにして、クローズの状態にして測定することで、低周波数領域の周波数応答を向上させることができる。   As described above, the frequency response in the low frequency region can be improved by measuring the sensor (ECM) in a closed state so as to form a closed cavity.

すなわち、本装置では、従来測定が困難であった、1Hz付近の検体91における血管93の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、検体91における血管93の脈動性信号を感度良く検出することができ、さらには1Hz付近の脈動性信号から検体91の呼吸信号を抽出することができるものである。   That is, in this apparatus, pressure information resulting from the pulsation signal of the blood vessel 93 in the sample 91 near 1 Hz, which has been difficult to measure in the past, is received and the pulsation signal of the blood vessel 93 in the sample 91 is detected with high sensitivity. Furthermore, the respiratory signal of the specimen 91 can be extracted from the pulsation signal around 1 Hz.

[2−2.ECMについて]
上述したような閉じた空間(空洞)の圧力変化として、微少振動を検出するときに最も身近なものはマイクロホンである。その中でも、ECM(electret condenser microphone、エレクトレットコンデンサーマイクロホン)は、この用途には特に適したものである。ECMは携帯電話等への応用が進み、小型化、安定化は言うまでも無く、大量生産による入手しやすさが魅力である。
ECMはエレクトレット膜をコンデンサーマイクロホンの振動膜あるいは固定電極に融着させ、高感度・低電圧駆動を実現させた小型マイクロホンである。
[2-2. About ECM]
As a pressure change in a closed space (cavity) as described above, a microphone is the most familiar when detecting minute vibrations. Among them, ECM (electret condenser microphone) is particularly suitable for this application. ECM is increasingly applied to mobile phones and the like, not to mention miniaturization and stabilization, but is easy to obtain by mass production.
The ECM is a small microphone that realizes high sensitivity and low voltage drive by fusing an electret film to the diaphragm or fixed electrode of a condenser microphone.

図11に示すように、ECM201の筐体208は、外部と連通し窓のような形状からなる空気穴202を有しており、筐体208の内部の内部の空間である空気室205に、空気穴202に面したダイヤフラム203とバックプレート204とが対向して設けられている。ここでは、ダイヤフラム203としてエレクトレット膜を用いている。ダイヤフラム203及びバックプレート204には図示するように電極206が取り付けてあり、バックプレート204が固定電極となり、ここから信号を電圧の変化として検出することができ、ダイヤフラム203とバックプレート204との間のキャパシタンス(静電容量)を測定することができるようになっている。また、低インピーダンスで信号を取り出すために、電界効果トランジスタやCMOS系のICがインピーダンス変換素子として用いられる。空気穴202の口径は空気的な周波数特性の調整に用いられるが、おおむね筐体208における空気穴を有する側の径の1/3程度である。例えば、一般的な6mm径のECMの場合、空気穴の口径は2mmほどである。また、この空気穴はひとつの穴でなく、さらに小さな空気穴を複数持つものも市販されている。   As shown in FIG. 11, the housing 208 of the ECM 201 has an air hole 202 that communicates with the outside and has a shape like a window. In the air chamber 205 that is an internal space inside the housing 208, A diaphragm 203 and a back plate 204 facing the air hole 202 are provided to face each other. Here, an electret film is used as the diaphragm 203. Electrodes 206 are attached to the diaphragm 203 and the back plate 204 as shown in the figure, and the back plate 204 serves as a fixed electrode, from which a signal can be detected as a change in voltage, and between the diaphragm 203 and the back plate 204. The capacitance (capacitance) can be measured. Further, in order to take out a signal with low impedance, a field effect transistor or a CMOS IC is used as the impedance conversion element. The diameter of the air hole 202 is used for adjusting the pneumatic frequency characteristics, but is generally about 1/3 of the diameter of the housing 208 on the side having the air hole. For example, in the case of a general ECM having a diameter of 6 mm, the diameter of the air hole is about 2 mm. In addition, this air hole is not a single hole, and those having a plurality of smaller air holes are also commercially available.

振動源から振動が発生した場合、空気穴202を通じて伝わる空気室205の空気の振動がダイヤフラム203を押す力となって働き、ダイヤフラム203とバックプレート204との距離が変化することによりキャパシタンス(静電容量)の変化が生じる。   When vibration is generated from the vibration source, the vibration of the air in the air chamber 205 transmitted through the air hole 202 acts as a force pushing the diaphragm 203, and the distance between the diaphragm 203 and the back plate 204 changes to change the capacitance (electrostatic capacity). (Capacity) changes.

ECM201ではダイヤフラム203とバックプレート204との間に一定の電荷(Q)を、動作時は常に付加し動作させる。さらにダイヤフラム203とバックプレート204との間の距離を(d)、これらの面積を同じとして(S)とすると、このECM201の静電容量(C)は次の式(6)で定義できる。
C∝S/d (6)
(上記(6)式において、∝は比例を意味する。)
The ECM 201 always operates by adding a constant charge (Q) between the diaphragm 203 and the back plate 204 during operation. Further, when the distance between the diaphragm 203 and the back plate 204 is (d), and these areas are the same (S), the capacitance (C) of the ECM 201 can be defined by the following equation (6).
C∝S / d (6)
(In the above equation (6), ∝ means proportionality.)

一方、電磁気学から   Meanwhile, from electromagnetism

Q=C×V (7)
上記式(7)の関係が成り立つので、これらの式から、ECM201から検出される電圧(V)は、下記式(8)で表わされる。
V∝Q×d/S (8)
Q = C × V (7)
Since the relationship of the above equation (7) holds, the voltage (V) detected from the ECM 201 is expressed by the following equation (8) from these equations.
V ∝ Q x d / S (8)

式(8)から明らかなように、電荷(Q)と面積(S)は空気圧で変化することは無い定数のため、電圧(V)はダイヤフラム203とバックプレート204の距離(d)に比例することになり、図11の空気穴202から入ってくる空気振動は電圧Vの形で検出できることになる。   As is clear from the equation (8), since the charge (Q) and the area (S) are constants that do not change with air pressure, the voltage (V) is proportional to the distance (d) between the diaphragm 203 and the back plate 204. In other words, the air vibration that enters from the air hole 202 in FIG. 11 can be detected in the form of the voltage V.

このようにして静電容量変化を電圧に変換することで、振動を測定することができる。検体91における血管93の脈動性信号に起因する圧力情報も、血管93の脈動性信号が検体91の皮膚92に伝わり、皮膚92の振動が空洞23内の空気を振動させることで、脈動性信号として検出することができる。   In this way, vibration can be measured by converting the capacitance change into voltage. The pressure information resulting from the pulsation signal of the blood vessel 93 in the sample 91 is also transmitted to the skin 92 of the sample 91, and the vibration of the skin 92 causes the air in the cavity 23 to vibrate. Can be detected as

図11では、空気穴202にダイアフラム203が対向している構成を挙げたが、ダイヤフラム203とバックプレート204は空気穴202に対して逆向きに設けても良い。即ち、空気穴202に面したバックプレート204とダイヤフラム203とを対向して設けても良い。   In FIG. 11, the configuration in which the diaphragm 203 is opposed to the air hole 202 is described. However, the diaphragm 203 and the back plate 204 may be provided in the opposite direction to the air hole 202. That is, the back plate 204 facing the air hole 202 and the diaphragm 203 may be provided to face each other.

ここではダイヤフラムとしてエレクレット膜を用いている構成を説明したが、ダイヤフラムに外部から直流電圧をかける方式のECMも本発明に用いることができる。   Here, the configuration in which the electret film is used as the diaphragm has been described. However, an ECM in which a DC voltage is applied to the diaphragm from the outside can also be used in the present invention.

[2−3.MEMS−ECMについて]
近年、ECMは小型化の要求からダイヤフラムに半導体プロセスによるシリコン性のダイヤフラムを用いることが多くなっている。このようなECMをMEMS(microelectromechanical system)−ECMという。
[2-3. About MEMS-ECM]
In recent years, ECM is increasingly using a silicon-based diaphragm produced by a semiconductor process as a diaphragm due to a demand for miniaturization. Such an ECM is referred to as a MEMS (microelectromechanical system) -ECM.

MEMS−ECMは半導体プロセスによりサブμmオーダーの加工・成膜技術により立体的に微細加工を施した超小型のECMであり、一般に“シリコンマイクロホン”とも呼ばれる。MEMS−ECMは、原理的にはECMと同一であるが、ECMよりもサイズが小さく、空間を用いて周波数特性を調整するため、空気穴(音孔ともいう)のサイズは直径1mmに満たないのが普通である。MEMS−ECMは感度・S/N・周波数特性ともに、通常のECMと比して遜色はなく、品質のばらつきも小さいことが知られている。   The MEMS-ECM is an ultra-compact ECM that is three-dimensionally finely processed by sub-μm order processing / film formation technology by a semiconductor process, and is generally called a “silicon microphone”. MEMS-ECM is in principle the same as ECM, but is smaller than ECM and adjusts frequency characteristics using space, so the size of air holes (also called sound holes) is less than 1 mm in diameter. Is normal. It is known that MEMS-ECM is not inferior to ordinary ECM and has less variation in quality in terms of sensitivity, S / N, and frequency characteristics.

図12に示すように、MEMS−ECM211は、ダイヤフラムとバックプレートを備えるMEMSチップ212とCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor;相補型金属酸化膜半導体)チップ213が設けられ、ワイヤボンディング214で接続された構成となっている。   As shown in FIG. 12, the MEMS-ECM 211 includes a MEMS chip 212 having a diaphragm and a back plate, and a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) chip 213, which are connected by wire bonding 214. It has become.

図13に示すように、MEMS−ECM211はMEMS−ECM内部の空間である空気室223に面したダイヤフラム221とバックプレート222が対向して設けられ、ダイヤフラム221とバックプレート222との間のキャパシタンス(静電容量)を測定することができるようになっている。ECMと同様に、振動源から振動が発生した場合、外部と連通する図示しない空気穴(音孔)を通じて伝わる空気室223の空気の振動がダイヤフラム221を振動させ、ダイヤフラム221とバックプレート222との距離が変化することによりキャパシタンス(容量)の変化が生じる。この容量変化を電圧に変換することで、振動を測定することができる。なお、ダイヤフラム221とバックプレート222は空気穴(音孔)に対してどちらが対向するように設けても構わない。即ち、空気穴(音孔)に面したダイヤフラム221にバックプレート222を対向して設けても良く、空気穴(音孔)に面したバックプレート222にダイヤフラム221を対向して設けても良い。   As shown in FIG. 13, the MEMS-ECM 211 is provided with a diaphragm 221 facing the air chamber 223 that is a space inside the MEMS-ECM and a back plate 222, and a capacitance between the diaphragm 221 and the back plate 222 ( (Capacitance) can be measured. Similar to ECM, when vibration is generated from a vibration source, vibration of air in the air chamber 223 transmitted through an air hole (sound hole) (not shown) communicating with the outside vibrates the diaphragm 221, and the diaphragm 221 and the back plate 222 A change in capacitance occurs due to a change in distance. By converting this capacitance change into a voltage, vibration can be measured. The diaphragm 221 and the back plate 222 may be provided so as to face each other with respect to the air hole (sound hole). That is, the back plate 222 may be provided to face the diaphragm 221 facing the air hole (sound hole), or the diaphragm 221 may be provided to face the back plate 222 facing the air hole (sound hole).

図14に示すように、MEMS−ECMは、MEMSチップ部231と、CMOSチップ部234とからなる。図14の等価回路にあるようにインピーダンス変換と増幅のためにCMOS構造のアンプを包含しているため、MEMSチップ部231のダイアフラム232とバックプレート233において生じた電圧の変化は、CMOSチップ部234のバッファ236を介し、更には増幅器235で増幅されて出力されるようになっている。   As shown in FIG. 14, the MEMS-ECM includes a MEMS chip portion 231 and a CMOS chip portion 234. Since the CMOS structure amplifier is included for impedance conversion and amplification as in the equivalent circuit of FIG. 14, a change in voltage generated in the diaphragm 232 and the back plate 233 of the MEMS chip portion 231 is caused by the CMOS chip portion 234. The signal is further amplified by the amplifier 235 and output through the buffer 236.

[2−4.クローズドキャビティの形成と脈動性信号の検出]
これらのECMあるいはMEMS−ECM(シリコンマイクということもある)を用いて、心臓に起因する血管93の振動(脈動性信号)を捕らえようとするとき、これらのマイクを図10のような周波数特性で、空洞が形成する閉じた空間(クローズドキャビティ)の圧力変化として検出することが望ましい。そのためには、例えばこれらを直接人体の皮膚に押し付けてしまえばよい。この場合、空気穴とダイヤフラムの間で空間が閉じられるために図10のような周波数特性で信号が検出できるとも考えられる。
[2-4. Closed cavity formation and pulsation signal detection]
When these ECMs or MEMS-ECMs (sometimes referred to as silicon microphones) are used to capture vibrations of the blood vessels 93 (pulsating signals) caused by the heart, these microphones have frequency characteristics as shown in FIG. Thus, it is desirable to detect the pressure change in a closed space (closed cavity) formed by the cavity. For this purpose, for example, they may be pressed directly against the skin of the human body. In this case, since the space is closed between the air hole and the diaphragm, it is considered that the signal can be detected with the frequency characteristics as shown in FIG.

しかしながら、実際には、ECMあるいはMEMS−ECMを直接検体91に押し付けても、所望の信号をなかなか得ることができない。最大の原因は、空気穴の径が小さすぎることにあると考えられる。例えば、空気穴の径が2mmのECMでは血管93の真上に空気穴が来たときにだけ信号が検出できた。一方で、MEMS−ECMでは空気穴(音孔)の径が血管93より細いためか、ほとんど信号の検出が出来なかった。これは、検体91とセンサ31との間に開口部22と空洞23を有するセンサ取付部21を設けない場合には、ECM又はMEMS−ECMの圧力情報の取込部(空気穴、音孔)32の直下にある血管93の脈動性信号を検出できるという特性が影響しているものと考えられる。また、検体91の皮膚組織の柔らかさなどにより圧力情報の取込部32から皮膚組織等が進入し、圧力情報の取込部32が塞がれることも影響しているものと考えられる。   However, actually, even if ECM or MEMS-ECM is directly pressed against the specimen 91, it is difficult to obtain a desired signal. The biggest cause seems to be that the diameter of the air hole is too small. For example, in an ECM with an air hole diameter of 2 mm, a signal could be detected only when the air hole came directly above the blood vessel 93. On the other hand, in MEMS-ECM, the signal could hardly be detected because the diameter of the air hole (sound hole) was smaller than that of the blood vessel 93. This is because, when the sensor mounting portion 21 having the opening 22 and the cavity 23 is not provided between the specimen 91 and the sensor 31, a pressure information capturing portion (air hole, sound hole) of the ECM or MEMS-ECM is provided. It is considered that the characteristic that the pulsation signal of the blood vessel 93 immediately below 32 can be detected has an influence. Further, it is considered that the skin tissue or the like enters from the pressure information capturing unit 32 due to the softness of the skin tissue of the specimen 91 and the pressure information capturing unit 32 is blocked.

そこで、本検体情報処理装置1では、O−リング24を用いて開口部22と空洞23を有するセンサ取付部21を設け、クローズドキャビティの形成を行ない、空洞23とセンサ31の圧力情報の取込部32と空気室34を連通させることで、開口部22の範囲内にある低周波の血管93の脈動性信号の検出を可能にしている。   Therefore, in the sample information processing apparatus 1, the sensor mounting portion 21 having the opening 22 and the cavity 23 is provided using the O-ring 24 to form a closed cavity, and the pressure information of the cavity 23 and the sensor 31 is captured. By communicating the part 32 and the air chamber 34, it is possible to detect a pulsating signal of the low-frequency blood vessel 93 within the range of the opening 22.

[2−5.ECM及びMEMS−ECMの周波数特性について]
現在の普通のECMやMEMS−ECM等に共通の特性として、風除けの対策が施されていることが挙げられる。携帯電話等のマイクでは、風が強いときの風音、あるいは、使用者が咳き込んだとき(吹かれ)などの急な圧力変化に反応しないように、ダイヤフラムに小さな穴(数十μm)の穴が開けられている。これにより、周波数特性的には低周波分の減衰を招くことになる。遅い空気の流れはこの小さなダイヤフラムの穴を抜けることを考えれば理解しやすい。
[2-5. Frequency characteristics of ECM and MEMS-ECM]
A common characteristic of current ordinary ECM, MEMS-ECM, and the like is that measures against windbreaks are taken. Microphones such as mobile phones have small holes (several tens of μm) in the diaphragm so that they do not react to wind noise when the wind is strong or sudden pressure changes such as when the user coughs (blows). Is opened. As a result, attenuation in the low frequency is caused in terms of frequency characteristics. Slow air flow is easy to understand given that it passes through the hole in this small diaphragm.

なお、半導体プロセスによりダイヤフラムの穴が形成されるMEMS−ECMでは、穴の形成を安定して同品質で行うことが可能であり、ECMと比較するとMEMS−ECM毎の個体間において周波数応答が安定していることが知られている。   In addition, in MEMS-ECM in which diaphragm holes are formed by a semiconductor process, holes can be stably formed with the same quality, and the frequency response is more stable between individuals for each MEMS-ECM compared to ECM. It is known that

低周波領域の感度低下は、可聴音域(20Hz〜)を対象とする通常のマイクロホンの使い方においては風音や吹かれを防止する上で効果的である。しかしながら、本検体情報処理装置1において検出したい脈波の中心周波数は約1Hzであり、呼吸信号の周波数も数Hzオーダーの領域において顕著に現れるため、この低周波領域の感度低下は検出に影響することが考えられる。
そこで、MEMS−ECMを用いた周波数特性の検証について説明する。
The sensitivity reduction in the low frequency region is effective in preventing wind noise and blowing in the normal use of the microphone for the audible sound region (20 Hz to). However, since the center frequency of the pulse wave to be detected in the present sample information processing apparatus 1 is about 1 Hz and the frequency of the respiratory signal also appears remarkably in the region of the order of several Hz, this sensitivity reduction in the low frequency region affects detection. It is possible.
Therefore, verification of frequency characteristics using MEMS-ECM will be described.

上述の通り、本検体情報処理装置1では、脈動性信号の検出及び呼吸信号の抽出を目的とするため1Hzを含む低周波領域における周波数特性を検証する必要がある。周波数特性の検証は、図15に示す構成の機器を用いて行った。   As described above, in this sample information processing apparatus 1, it is necessary to verify frequency characteristics in a low frequency region including 1 Hz in order to detect a pulsation signal and extract a respiratory signal. The verification of the frequency characteristics was performed using an apparatus having the configuration shown in FIG.

スピーカー403はダイナミック型スピーカーを用い、振動板を取り去り、スピーカーのボイスコイルを残して動く状態にしたままコーン紙を取り除き(Exciterともいう)、その部分にゴムシートを貼り付けてある。このスピーカー403のゴムシートに、Cavityの口径を拡大した周波数特性を検査される(被検)MEMS−ECM405とを向かい合うように圧着して、空気室結合404を形成した。   As the speaker 403, a dynamic speaker is used, the diaphragm is removed, the cone paper is removed while leaving the voice coil of the speaker in a moving state (also referred to as “Exciter”), and a rubber sheet is attached to that portion. An air chamber coupling 404 was formed on the rubber sheet of the speaker 403 by press-fitting the MEMS-ECM 405 whose frequency characteristics with an enlarged cavity diameter were inspected (to be tested) so as to face each other.

この状態で、FFTアナライザ401(CF−7200、株式会社小野測器)を低周波信号発生器に用いて0.125〜100Hzの範囲の正弦波掃引によりにより各周波数の信号を出力し、信号をDCパワーアンプ402に入力して増幅を行った。この増幅後の信号を入力1としてFFTアナライザに入力している。   In this state, an FFT analyzer 401 (CF-7200, Ono Sokki Co., Ltd.) is used as a low frequency signal generator to output signals of each frequency by sine wave sweep in the range of 0.125 to 100 Hz. The signal was input to the DC power amplifier 402 and amplified. This amplified signal is input to the FFT analyzer as input 1.

さらに、低周波信号発生器401から発生させた低周波信号でスピーカー403のボイスコイルを駆動することで、スピーカ403からの信号はゴムシートを信号どおりに上下することとなり、振動を感知した被検MEMS−ECM405により生じた信号を、必要に応じて周波数補償回路406に周波数補正を行った信号407(容積脈波信号、速度脈波信号、加速度脈波信号)を入力2としてFFTアナライザに入力した。なお、周波数補償回路406では、後述する周波数補正と同様の処理を行っている。すなわち、被検MEMS−ECM405により生じた信号を積分したものが容積脈波信号、被検MEMS−ECM405により生じた信号を増幅したものが速度脈波信号、被検MEMS−ECM405により生じた信号を微分したものが加速度脈波信号として得られる。   Furthermore, by driving the voice coil of the speaker 403 with the low-frequency signal generated from the low-frequency signal generator 401, the signal from the speaker 403 moves up and down the rubber sheet according to the signal. A signal 407 (volume pulse wave signal, velocity pulse wave signal, acceleration pulse wave signal) obtained by correcting the frequency generated by the MEMS-ECM 405 in the frequency compensation circuit 406 as necessary is input to the FFT analyzer as input 2. . Note that the frequency compensation circuit 406 performs processing similar to frequency correction described later. That is, a signal obtained by integrating the signal generated by the test MEMS-ECM 405 is a volume pulse wave signal, a signal obtained by amplifying the signal generated by the test MEMS-ECM 405 is a velocity pulse wave signal, and a signal generated by the test MEMS-ECM 405 The differentiated one is obtained as an acceleration pulse wave signal.

駆動している低周波信号発生器の信号(入力1)と、入力2との振幅と位相特性について、0.125〜100Hzの範囲において掃引した各周波数において(入力2/入力1)の値を128回加算し、これを平均化することで、各周波数におけるMEMS−ECMの低周波特性をの測定と検証を行った。
上述の周波数特性の測定法により、横軸に周波数(Hz)、縦軸に振幅(dB)をとることで、低周波の周波数特性の検証結果は図16のように表わされる。
Regarding the amplitude and phase characteristics of the signal (input 1) and the input 2 of the driving low frequency signal generator, the value of (input 2 / input 1) is obtained at each frequency swept in the range of 0.125 to 100 Hz. By adding 128 times and averaging this, the low frequency characteristics of the MEMS-ECM at each frequency were measured and verified.
By taking the frequency (Hz) on the horizontal axis and the amplitude (dB) on the vertical axis by the frequency characteristic measurement method described above, the verification result of the low frequency frequency characteristic is expressed as shown in FIG.

図16に示すように、検証に用いられたMEMS−ECMの周波数特性は、低周波に向かって、20dB/decの感度低下が認められた。心臓の動きに関するものであれば脈拍は普通1Hz(脈拍が一分間で60の場合)程度なので、これは本来の検出すべき信号の微分特性を示すものといえる。また、100Hz付近に1つの極を持つ微分回路と等価であるといえる。   As shown in FIG. 16, in the frequency characteristics of the MEMS-ECM used for verification, a sensitivity decrease of 20 dB / dec was recognized toward the low frequency. If it is related to the motion of the heart, the pulse is usually about 1 Hz (when the pulse is 60 per minute), so this can be said to indicate the differential characteristic of the signal to be detected originally. It can also be said to be equivalent to a differential circuit having one pole in the vicinity of 100 Hz.

この時、容積変化などの信号を検出すべき信号とすると、MEMS−ECMで脈波を計測する場合、対象とする周波数帯域(およそ0.5〜10Hz)において、単純な微分回路であって、その計測波形は通常の脈波の微分である速度成分を示すことになり、“速度脈波”であると考えることができる。
また、よく血管の状況を判断するのに用いられる加速度脈波はこの速度脈波をさらに時間微分したものである。
At this time, assuming that a signal such as volume change is to be detected, when measuring a pulse wave with MEMS-ECM, in a target frequency band (approximately 0.5 to 10 Hz), The measured waveform shows a velocity component that is a differential of a normal pulse wave, and can be considered as a “velocity pulse wave”.
The acceleration pulse wave that is often used to determine the state of the blood vessel is a time derivative of this velocity pulse wave.

[2−6.周波数補正処理について]
<周波数補正処理>
次に、脈動性信号出力についての周波数補正処理について説明する。
周波数補正処理とは、検体情報処理装置1のセンサ31からの脈動性信号出力について、すくなくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出す補正処理をいう。
[2-6. About frequency correction processing]
<Frequency correction processing>
Next, frequency correction processing for pulsation signal output will be described.
The frequency correction process is a correction process for extracting at least one of a pulsating volume signal, a pulsating velocity signal, and a pulsating acceleration signal with respect to the pulsating signal output from the sensor 31 of the sample information processing apparatus 1. .

図16のような応答を示すMEMS−ECMの出力(測定データ)は、速度脈波として得られるため、周波数補正を行わない場合には、速度脈波を得ることができる。
MEMS−ECMの出力から脈波、そして加速度脈波を得るには図17に示すような周波数応答をする電気回路を通過させる周波数補正処理を適用すればよい。
Since the output (measurement data) of the MEMS-ECM showing a response as shown in FIG. 16 is obtained as a velocity pulse wave, the velocity pulse wave can be obtained when frequency correction is not performed.
In order to obtain a pulse wave and an acceleration pulse wave from the output of the MEMS-ECM, a frequency correction process for passing through an electric circuit having a frequency response as shown in FIG. 17 may be applied.

すなわち、MEMS−ECMの出力に対して超低周波域から100Hzまで−20dB/decでその後はフラットなカーブを通過させれば(容積)脈波が得られ、MEMS−ECMの出力に対して超低域から100Hzまで20dB/decで上昇し、その後フラットな電気回路を通せば加速度脈波が得られることになる。また、MEMS−ECMの出力に対して補正処理を行わない場合には、速度脈波が得られる。この様な回路を通過させた後のトータルな周波数特性は図19のようになった。   In other words, if the MEMS-ECM output passes through a flat curve at -20 dB / dec from an extremely low frequency range to 100 Hz, a (volume) pulse wave can be obtained, and the MEMS-ECM output exceeds the output of the MEMS-ECM. If it rises at 20 dB / dec from low frequency to 100 Hz and then passes through a flat electric circuit, an acceleration pulse wave can be obtained. Further, when the correction process is not performed on the output of the MEMS-ECM, a velocity pulse wave is obtained. The total frequency characteristic after passing through such a circuit is as shown in FIG.

図19において、Dは速度脈波の周波数特性を示し、Eは容積脈波の周波数特性を示し、Fは加速度脈波の周波数特性を示す。
図19に示すこれらの加速度脈波、速度脈波、容積脈波は、周波数が高くなるにつれて40dB/dec、20dB/dec、0dB/decでゲインが上昇している。脈波の周波数付近ではそれぞれ、加速度脈波、速度脈波、そして脈波を発生する周波数特性となっている。
In FIG. 19, D indicates the frequency characteristic of the velocity pulse wave, E indicates the frequency characteristic of the volume pulse wave, and F indicates the frequency characteristic of the acceleration pulse wave.
These acceleration pulse waves, velocity pulse waves, and volume pulse waves shown in FIG. 19 increase in gain at 40 dB / dec, 20 dB / dec, and 0 dB / dec as the frequency increases. In the vicinity of the frequency of the pulse wave, the acceleration pulse wave, the velocity pulse wave, and the frequency characteristics that generate the pulse wave are obtained.

この周波数補正処理は、速度脈波について、100Hz以下を微分回路で補償する(微分する)ことにより加速度脈波を得ることができ、また、速度脈波について、100Hz以下を積分回路で補償する(積分する)ことにより容積脈波を得ることができる処理と同等の処理を行うものである。また、周波数補正処理では、必要に応じて増幅動作を行っても良い。   In this frequency correction process, an acceleration pulse wave can be obtained by compensating (differentiating) 100 Hz or less for the velocity pulse wave with a differentiation circuit, and 100 Hz or less for the velocity pulse wave is compensated for by an integration circuit ( The processing equivalent to the processing capable of obtaining the volume pulse wave by performing integration) is performed. In the frequency correction process, an amplification operation may be performed as necessary.

また、周波数補正処理とは、脈波の周波数1Hzに対して、微分動作を行うことで加速度脈波を得て、積分動作を行うことで容積脈波を得て、増幅動作を行うことで速度脈波を得る処理であるということもできる。
このような周波数補正を施す回路をアナログ回路で表すと、図18のように構成することができる。
図18において、符号Aで示す部分は増幅動作回路部分であり、符号Bで示す部分は積分動作回路部分であり、符号Cで示す部分は微分動作回路部分である。
Further, the frequency correction processing is to obtain an acceleration pulse wave by performing a differentiation operation on a frequency of 1 Hz of a pulse wave, obtain a volume pulse wave by performing an integration operation, and perform an amplification operation to obtain a speed. It can also be said that it is a process for obtaining a pulse wave.
When a circuit for performing such frequency correction is represented by an analog circuit, it can be configured as shown in FIG.
In FIG. 18, the part indicated by reference sign A is an amplification operation circuit part, the part indicated by reference sign B is an integration operation circuit part, and the part indicated by reference sign C is a differential operation circuit part.

<周波数補正処理と脈波波形>
手首橈骨に、開口部22の口径を拡げて空洞23がクロ−ズドキャビティを形成するようにMEMS−ECMを当てて観測したの脈波の波形が図20である。測定により得られた速度脈波(測定データ)の波形は図20(b)のように表わされる。この速度脈波を上述した積分回路での補償により得られる容積脈波は、図20(a)のように表わされる。速度脈波を上述した微分回路での補償により得られる加速度脈波は、図20(c)のように表わされる。
<Frequency correction processing and pulse waveform>
FIG. 20 shows the waveform of a pulse wave observed by applying MEMS-ECM to the wrist rib so that the diameter of the opening 22 is expanded and the cavity 23 forms a closed cavity. The waveform of the velocity pulse wave (measurement data) obtained by the measurement is represented as shown in FIG. The volume pulse wave obtained by compensating the velocity pulse wave by the integration circuit described above is expressed as shown in FIG. The acceleration pulse wave obtained by compensating the velocity pulse wave by the above-described differentiation circuit is expressed as shown in FIG.

容積脈波、速度脈波、及び加速度脈波の波形は東洋医学を含むいろいろな分野でヘルスケアや疾病の診断に用いられている。一例として、圧電素子を用いて頚動脈の脈波を測定した容積脈波の波形は図21(a)のように表わされる。また速度脈波は図21(b)のように表わされる。また、加速度脈波は図21(c)のように表わされる。   The waveforms of volume pulse velocity, velocity pulse wave, and acceleration pulse wave are used for health care and diagnosis of diseases in various fields including Oriental medicine. As an example, the waveform of the volume pulse wave obtained by measuring the pulse wave of the carotid artery using a piezoelectric element is represented as shown in FIG. The velocity pulse wave is expressed as shown in FIG. The acceleration pulse wave is represented as shown in FIG.

図20(c)及び図21(c)のピークにa〜eの符号を付して示したように、加速度脈波を特徴付けるa〜eのピーク(a波〜e波)が得られる。これらのうちb波とd波の相対的な振幅は心臓血管系の疾患との関連性や年齢・血圧の推定などに用いられ、臨床的に重要視されるファクターである。このb−d波は心臓からの駆出波(Percussion Wave、以下、「PW」ともいう)および血管障壁等からの反射波(Tidal Wave、以下、「TW」ともいう)の合成の様態に由来し、ちょうど脈波においては図21(c)におけるPWとTWで示した箇所のくびれの形状により大きく異なる。   As shown in FIG. 20 (c) and FIG. 21 (c), the peaks of a to e (a wave to e wave) characterizing the acceleration pulse wave are obtained. Among these, the relative amplitudes of the b-wave and d-wave are used for estimation of the relationship with the cardiovascular disease, age and blood pressure, and the like, and are factors that are clinically important. This b-d wave is derived from the manner of synthesis of ejection waves from the heart (Percussion Wave, hereinafter also referred to as “PW”) and reflected waves from vascular barriers (Tidal Wave, hereinafter also referred to as “TW”). However, the pulse wave is greatly different depending on the shape of the constriction at the portion indicated by PW and TW in FIG.

図20と図21の波形の比較から、MEMS−ECMを用いて脈波の測定を行うことにより、観察された容積脈波(図20(a))は、S/N比が改善されることでPWとTWにより形成されるギャップが強調されており、また、加速度脈波(図20(c))においても顕著なピークを形成していることがわかる。   From the comparison of the waveforms of FIG. 20 and FIG. 21, the S / N ratio of the observed volume pulse wave (FIG. 20A) is improved by measuring the pulse wave using MEMS-ECM. It can be seen that the gap formed by PW and TW is emphasized, and that a significant peak is also formed in the acceleration pulse wave (FIG. 20C).

本発明の検体情報処理装置1及び検体情報処理方法によれば、空洞23がクロ−ズドキャビティを形成することと、センサ31としてECM又はMEMS−ECMを用いることにより、従来よりも低周波領域における脈動性信号のS/N比が大きく改善され、より明瞭な脈波を得ることができる。このとき、脈動の振幅を式(5)に代入することで演算することができる血管の深さ情報の精度を向上させることが可能である。   According to the sample information processing apparatus 1 and the sample information processing method of the present invention, the cavity 23 forms a closed cavity, and the ECM or MEMS-ECM is used as the sensor 31, so that it is in a lower frequency region than before. The S / N ratio of the pulsation signal is greatly improved, and a clearer pulse wave can be obtained. At this time, it is possible to improve the accuracy of blood vessel depth information that can be calculated by substituting the amplitude of pulsation into equation (5).

[3.血管位置の通知について]
上述したように、本検体情報処理装置1を用いることで、脈動性信号検出ユニットアレイ12の移動に伴って変化する、複数のセンサ31のうちの少なくとも1つのセンサ31からの出力レベルを検出し、その出力レベルの変化に基づいて検体91の皮膚92の表面において動脈血管93の位置を追跡し、血管の位置情報を決定することができる。
次に、本検体情報処理装置1の、この特性を利用して、本検体情報処理装置1による脈動性信号の検出の際に血管の位置情報を通知し、適正な検出位置で本装置の装着と測定を行うことを可能にする装置について説明する
[3. About notification of blood vessel position]
As described above, by using the sample information processing apparatus 1, an output level from at least one of the plurality of sensors 31 that changes with the movement of the pulsation signal detection unit array 12 is detected. Based on the change in the output level, the position of the arterial blood vessel 93 can be traced on the surface of the skin 92 of the specimen 91 to determine the position information of the blood vessel.
Next, using this characteristic of the sample information processing apparatus 1, the position information of the blood vessel is notified when the sample information processing apparatus 1 detects a pulsation signal, and the apparatus is mounted at an appropriate detection position. And a device that makes it possible to make measurements

このような血管の位置情報の通知を行う検体情報処理装置1は、レベル検出部と、レベル表示部とをそなえ、レベル表示部が脈動性信号検出ユニットアレイ12に設けられていることにより構成することができる。   The sample information processing apparatus 1 that performs notification of the blood vessel position information includes a level detection unit and a level display unit, and the level display unit is provided in the pulsation signal detection unit array 12. be able to.

レベル検出部は、脈動性信号検出ユニットアレイ12の移動に伴って変化する上記複数のセンサのうちの少なくとも一つのセンサ31からの出力レベルを検出するものである。   The level detection unit detects an output level from at least one of the plurality of sensors 31 that changes as the pulsation signal detection unit array 12 moves.

レベル表示部は、レベル検出部での検出結果に基づいて出力レベル変化情報を表示するものである。レベル表示部は本検体情報処理装置1における視認しやすい箇所、例えば本装置を検体に装着したときに、本装置の上面となる部位に設けることが好ましい。   The level display unit displays output level change information based on the detection result of the level detection unit. The level display unit is preferably provided at a location that is easily visible in the sample information processing apparatus 1, for example, at a site that is the upper surface of the device when the device is mounted on a sample.

血管位置の通知を行う検体情報処理装置441を機能的に表わすとき、例えば、図23に示すように構成することができ、レベル検出部442は、PLL(Phase−locked loop)443、タイミング発生部444、サンプルホールド445、446を備えており、レベル表示部447はコンパレータ448、450、及びLED(Light Emitting Diode;発光ダイオード)449、451を備えている。   When functionally representing the sample information processing apparatus 441 that notifies the blood vessel position, it can be configured as shown in FIG. 23, for example. The level detection unit 442 includes a PLL (Phase-locked loop) 443, a timing generation unit, and the like. 444 and sample hold 445 and 446, and the level display unit 447 includes comparators 448 and 450, and LEDs (Light Emitting Diodes) 449 and 451.

検体情報処理装置1により脈波を測定する際に、脈動性信号検出ユニットアレイ12を検体に対向させて位置を変えながら脈動性信号の検出をすることで、図22に示すように、脈動性信号検出ユニットアレイ12の脈動性信号検出ユニット11と検体91の動脈血管93との位置関係に応じて、センサ31からの出力レベル(脈波の強さ(振幅))がピークt1〜t8のように順に変化する。ここではt1〜t4において、検体情報処理装置1が検体の動脈血管93に近づくにつれて脈波の振幅が増大し、t4においてピークとなる様子を表わしている。また、t5〜t8において、検体情報処理装置1が検体91の動脈血管93から離れるにつれて振幅が減少している様子を表わしている。 When the pulse information is measured by the sample information processing apparatus 1, the pulsation signal is detected while changing the position with the pulsation signal detection unit array 12 facing the sample, and as shown in FIG. depending on the positional relationship between the arterial blood vessel 93 of the pulsating signal detection unit 11 and the sample 91 of signal detecting unit array 12, the output level from the sensor 31 (pulse wave intensity (amplitude)) of the peak t 1 ~t 8 It changes in order as follows. Wherein at t 1 ~t 4, the amplitude of the pulse wave increases as the sample processing apparatus 1 approaches the artery 93 of the specimen, represent the manner in which the peak at t 4. In addition, from t 5 to t 8 , the sample information processing apparatus 1 represents a state in which the amplitude decreases as the sample information processing apparatus 1 moves away from the arterial blood vessel 93 of the sample 91.

測定により得られた脈波は、まずレベル検出部442において、脈動性信号検出ユニットアレイ12の移動に伴って変化するセンサ31からの出力レベルを検出する。一例として、図23に示すように、PLL443、タイミング発生部444、サンプルホールド445、446を利用して、サンプルホールド445から出力されるピーク値と、サンプルホールド446から出力される1ピーク位置分遅延したピークとを、コンパレータ448、450に入力する。   For the pulse wave obtained by the measurement, first, the level detection unit 442 detects the output level from the sensor 31 that changes as the pulsation signal detection unit array 12 moves. As an example, as shown in FIG. 23, a peak value output from the sample hold 445 and a delay corresponding to one peak position output from the sample hold 446 using the PLL 443, the timing generation unit 444, and the sample hold 445, 446 are used. The peak obtained is input to the comparators 448 and 450.

次に、図23に示すように、レベル表示部において、レベル検出部442からの出力に応じて、出力レベル評価情報を表示する。ここでは、コンパレータ448、450の出力がLowのときに、LED449、451が点灯するように構成されている。このため、コンパレータ450は、サンプルホールド445及びサンプルホールド446からの出力を受けて、サンプルホールド445からの入力がサンプルホールド446からの入力よりも高ければ(図22のt1〜t4の場合)、LED451を点灯させる。コンパレータ448は、サンプルホールド445及びサンプルホールド446からの出力を受けて、サンプルホールド445からの入力がサンプルホールド446からの入力よりも低ければLED449を点灯させる。 Next, as shown in FIG. 23, the level display unit displays the output level evaluation information in accordance with the output from the level detection unit 442. Here, the LEDs 449 and 451 are lit when the outputs of the comparators 448 and 450 are Low. Thus, comparator 450 receives the output from the sample hold 445 and sample and hold 446, (in the case of t 1 ~t 4 in FIG. 22) input from the sample hold 445 is higher than the input from the sample hold 446 The LED 451 is turned on. Comparator 448 receives the outputs from sample hold 445 and sample hold 446, and turns on LED 449 if the input from sample hold 445 is lower than the input from sample hold 446.

LED449、451は、本装置における視認しやすい箇所に設けられているので、動脈血管93の位置に近い、適正な検出位置に対応する部位に本装置1が装着されたことを容易に知ることができる。   Since the LEDs 449 and 451 are provided at locations that are easily visible in the present apparatus, it is possible to easily know that the present apparatus 1 is mounted at a site corresponding to an appropriate detection position that is close to the position of the arterial blood vessel 93. it can.

本検体情報処理装置1は上述のように構成されているため、例えば検体として人の手首を周方向に一方向に移動させながら脈動性信号の検出をした場合、動脈血管93から離れた状態のt1のピークから、検体情報処理装置1が動脈血管93に近づくにつれて図22のt2〜t3のようにピークが増大し、動脈血管93に最も近づいたt4においてピークが最大となる。この間、レベル検出部442がセンサ31からの出力レベルを検出して、レベル表示部447はLED449を消灯させ、LED451を点灯させる。さらに、検体情報処理装置1を移動させながら脈動性信号の検出を行うと、検体情報処理装置1が動脈血管93から離れることで、t5〜t8において振幅が減少する。この間、レベル表示部447はLED449を点灯させ、LED451を消灯させる。 Since the present sample information processing apparatus 1 is configured as described above, for example, when a pulsation signal is detected while moving a human wrist as a sample in one direction in the circumferential direction, the sample information processing apparatus 1 is separated from the arterial blood vessel 93. As the sample information processing apparatus 1 approaches the arterial blood vessel 93 from the peak of t 1, the peak increases as shown by t 2 to t 3 in FIG. 22, and reaches the maximum at t 4 that is closest to the arterial blood vessel 93. During this time, the level detection unit 442 detects the output level from the sensor 31, and the level display unit 447 turns off the LED 449 and turns on the LED 451. Furthermore, when the detection of the pulsatile signal while moving the sample processing apparatus 1, the sample processing apparatus 1 is that away from the arterial vessel 93, the amplitude decreases at t 5 ~t 8. During this time, the level display unit 447 turns on the LED 449 and turns off the LED 451.

LED449及び451を、脈動性信号検出ユニットアレイ12に設けておき、例えばLED449を赤色、LED451を青色を発するようにすることで、検体情報処理装置1を移動させながら脈動性信号の検出をする場合に、動脈血管93との位置関係をLEDの点灯状態(点灯色)の変化で使用者に通知することができる。これにより、使用者は検体情報処理装置1を操作しながら、検体情報処理装置1に設けられた手元のLEDを確認することで、簡便に動脈血管93に近い適正な位置に本装置を装着して測定を行なうことができる。また、動脈血管93に近い位置での測定が可能となり、強い脈動性信号を検出することができる。   When detecting the pulsation signal while moving the sample information processing apparatus 1 by providing the LEDs 449 and 451 in the pulsation signal detection unit array 12 and emitting the LED 449 in red and the LED 451 in blue, for example. In addition, the positional relationship with the arterial blood vessel 93 can be notified to the user by a change in the lighting state (lighting color) of the LED. As a result, the user can easily attach the apparatus to an appropriate position close to the arterial blood vessel 93 by operating the sample information processing apparatus 1 and checking the LED at hand on the sample information processing apparatus 1. Can be measured. In addition, measurement at a position close to the arterial blood vessel 93 is possible, and a strong pulsation signal can be detected.

もちろん、LED449が点灯すると、出力レベルの判定結果を示す表示板(例えば、LED449の点灯により「後」と表示される表示板)を照らし、LED451が点灯すると、LED449が照らす表示板とは別の表示板(例えば、LED451の点灯により「前」と表示される表示板)を照らすように構成することも可能である。このように構成することにより、本装置を使用する者は、表示板の表示に従って操作を行うことで容易に動脈血管93の位置を確認することができ、本装置の適正な装着位置を確認することが出来る。   Of course, when the LED 449 is turned on, a display board showing the output level determination result (for example, a display board displayed as “after” by turning on the LED 449) is illuminated, and when the LED 451 is turned on, it is different from the display board illuminated by the LED 449. A display board (for example, a display board displayed as “front” when the LED 451 is turned on) may be illuminated. With this configuration, a person using this apparatus can easily confirm the position of the arterial blood vessel 93 by performing an operation according to the display on the display board, and confirm the proper mounting position of this apparatus. I can do it.

上述したように、検体情報処理装置1に、レベル検出部442とレベル表示部447とがそなえられ、レベル表示部447が脈動性信号検出ユニットアレイ12に設けられていることにより、簡便に血管の位置情報を取得することが可能となる。また、血管93と対向する位置に近い位置に本装置を装着して測定を行なうことができるため、血管の深さ情報の算出の精度を向上させることができる。また、血管93に近い適正な位置に本装置を装着して測定を行なうことができるため、信号が強くS/N比が高い脈動性信号を検出することができ、脈動の振幅を式(5)に代入することで演算することができる血管の深さ情報の精度を向上させることが可能である。また、周波数復調部61により脈動性信号から抽出される呼吸信号のS/N比及び感度も向上させることができる。   As described above, the sample information processing apparatus 1 includes the level detection unit 442 and the level display unit 447, and the level display unit 447 is provided in the pulsation signal detection unit array 12. It becomes possible to acquire position information. In addition, since this apparatus can be mounted and measured at a position close to the position facing the blood vessel 93, the accuracy of calculating blood vessel depth information can be improved. Further, since this apparatus can be mounted at an appropriate position close to the blood vessel 93 and measurement can be performed, a pulsation signal having a strong signal and a high S / N ratio can be detected, and the amplitude of the pulsation is expressed by the equation (5). ), The accuracy of blood vessel depth information that can be calculated can be improved. Further, the S / N ratio and sensitivity of the respiratory signal extracted from the pulsation signal by the frequency demodulator 61 can be improved.

ここでは、一つのセンサからの出力レベルにレベル検出部及びレベル表示部を適用して、脈動性信号検出ユニットアレイの移動に伴って変化する一つのセンサ31からの出力レベルを検出して血管位置を通知する場合について説明したが、脈動性信号検出ユニットアレイ12を構成する複数の脈動性信号検出ユニット11の全てのセンサ31からの出力レベルについて適用してもよく、いずれか一つの脈動性信号検出ユニット11のセンサ31からの出力レベルについて適用してもよい。   Here, the level detection unit and the level display unit are applied to the output level from one sensor, and the output level from one sensor 31 that changes with the movement of the pulsation signal detection unit array is detected. However, the present invention may be applied to the output levels from all the sensors 31 of the plurality of pulsation signal detection units 11 constituting the pulsation signal detection unit array 12, and any one pulsation signal may be applied. You may apply about the output level from the sensor 31 of the detection unit 11. FIG.

複数の脈動性信号検出ユニット11のうち、一つの脈動性信号検出ユニット11のセンサ31からの出力レベルについて適用する場合には、血管93と対向する位置の脈動性信号検出ユニット11のセンサ31について出力レベルを検出して血管位置を通知するようにすることが好ましい。例えば、図24,25に示すように、3つの脈動性信号検出ユニット11a,11b,11bによって脈動性信号検出ユニットアレイ12を構成する場合、中央の脈動性信号検出ユニット11bを血管93と対向させて、中央の脈動性信号検出ユニット11bのセンサ31bからの出力レベルに適用することが好ましい。この場合、中央の脈動性信号検出ユニット11bの両端の脈動性信号検出ユニット11a,11cのセンサ31a,31cからの出力レベルが同程度になる点において、中央の脈動性信号検出ユニット11bが血管93と対向する位置にあると判断できる情報をも利用できるためである。   In the case of applying the output level from the sensor 31 of one pulsation signal detection unit 11 among the plurality of pulsation signal detection units 11, the sensor 31 of the pulsation signal detection unit 11 at a position facing the blood vessel 93. It is preferable to notify the blood vessel position by detecting the output level. For example, as shown in FIGS. 24 and 25, when the pulsation signal detection unit array 12 is constituted by three pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11b, the central pulsation signal detection unit 11b is opposed to the blood vessel 93. Therefore, it is preferable to apply to the output level from the sensor 31b of the central pulsation signal detection unit 11b. In this case, the central pulsation signal detection unit 11b is connected to the blood vessel 93 in that the output levels from the sensors 31a and 31c of the pulsation signal detection units 11a and 11c at both ends of the central pulsation signal detection unit 11b are approximately the same. This is because information that can be determined to be in a position opposite to can also be used.

(その他)
(脈動性検出ユニットアレイと脈動性検出ユニットについて)
上記の実施形態では、3つの脈動性信号検出ユニット11によって脈動性信号検出ユニットアレイ12を構成している例を挙げて説明したが、脈動性信号検出ユニットアレイ12は、2つまたは4つ以上の脈動性信号検出ユニット11から構成されていてもよい。
(Other)
(About pulsation detection unit array and pulsation detection unit)
In the above embodiment, the example in which the pulsation signal detection unit array 12 is configured by the three pulsation signal detection units 11 has been described. However, two or four or more pulsation signal detection unit arrays 12 are provided. The pulsation signal detection unit 11 may be configured.

2つの脈動性信号検出ユニット11によって脈動性信号検出ユニットアレイ12を構成している場合、血管の位置情報の取得は、少なくとも1つのセンサ31からの出力レベルの変化に基づいて得られるため、3つの脈動性信号検出ユニット11によって脈動性信号検出ユニットアレイ12を構成している場合と同様に行うことができる。血管の深さ情報の算出は、血管の位置情報を利用して一方の脈動性信号検出ユニット11が血管93に対向する位置になるよう脈動性信号検出ユニットアレイ12を設置し、その位置においてそれぞれの脈動性信号検出ユニット11のセンサ31によって検出される脈動の振幅と、2つの脈動性信号検出ユニット11間の距離とから、式(5)により算出することができる。   When the pulsation signal detection unit array 12 is constituted by two pulsation signal detection units 11, the acquisition of the blood vessel position information is obtained based on a change in the output level from at least one sensor 31, and therefore 3 This can be performed in the same manner as when the pulsation signal detection unit array 12 is constituted by the two pulsation signal detection units 11. The calculation of the depth information of the blood vessel is performed by installing the pulsation signal detection unit array 12 so that one of the pulsation signal detection units 11 faces the blood vessel 93 using the position information of the blood vessel. The pulsation amplitude detected by the sensor 31 of the pulsation signal detection unit 11 and the distance between the two pulsation signal detection units 11 can be calculated by Equation (5).

4つの脈動性信号検出ユニット11によって脈動性信号検出ユニットアレイ12を構成している場合、血管位置情報の取得は、少なくとも1つのセンサ31からの出力レベルの変化に基づいて得られるため、3つの脈動性信号検出ユニット11によって脈動性信号検出ユニットアレイ12を構成している場合と同様に行うことができる。血管の深さ情報の算出は、血管位置情報を利用していずれかの脈動性信号検出ユニット11が血管93に対向する位置になるよう脈動性信号検出ユニットアレイ12を設置し、その位置において血管93と対向する位置にある脈動性信号検出ユニット11のセンサ31によって検出される脈動の振幅と、他の脈動性信号検出ユニット11のセンサ31によって検出される脈動の振幅と、振幅を測定した2つの脈動性信号検出ユニット11間の距離とから、式(5)により算出することができる。なお、このとき、複数の脈動性信号検出ユニット11が等間隔に設置されている場合には、両端以外に存在する脈動性信号検出ユニット11のセンサ31を血管93に対向する位置になるよう脈動性信号検出ユニットアレイ12を設置することで、血管93に対向する位置にある脈動性信号検出ユニット11と隣接する両隣の脈動性信号検出ユニット11の出力レベルを利用して、脈動性信号検出ユニット11が血管93と対向する位置にあることを確認することができるために好ましい。   When the pulsation signal detection unit array 12 is configured by four pulsation signal detection units 11, the acquisition of the blood vessel position information is obtained based on a change in the output level from at least one sensor 31. This can be performed in the same manner as when the pulsation signal detection unit array 12 is configured by the pulsation signal detection unit 11. The calculation of the blood vessel depth information is performed by installing the pulsation signal detection unit array 12 so that one of the pulsation signal detection units 11 faces the blood vessel 93 using the blood vessel position information. The amplitude of the pulsation detected by the sensor 31 of the pulsation signal detection unit 11 at the position opposite to that of the pulsation signal 93, the amplitude of the pulsation detected by the sensor 31 of the other pulsation signal detection unit 11, and the amplitude were measured 2 From the distance between the two pulsation signal detection units 11, it can be calculated by the equation (5). At this time, when a plurality of pulsation signal detection units 11 are installed at equal intervals, the pulsation is performed so that the sensor 31 of the pulsation signal detection unit 11 existing at both ends is opposed to the blood vessel 93. By installing the sex signal detection unit array 12, the output level of the pulsation signal detection unit 11 adjacent to the pulsation signal detection unit 11 located at the position opposite to the blood vessel 93 is used to make the pulsation signal detection unit. 11 is preferable because it can be confirmed that 11 is in a position facing the blood vessel 93.

(中央の脈動性検出ユニットの位置の通知について)
上述の説明においては、図24,25に示すように、脈動性信号検出ユニットアレイ12が、3つの脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cで構成されている場合であって、中央の脈動性信号検出ユニット11bから左右それぞれの脈動性信号検出ユニット11a,11cまでの距離が等しい場合に、脈動性信号検出ユニットアレイ12の中央の脈動性信号検出ユニット11bが血管93と対向する位置にあるかどうかを確かめる方法として、波形表示器82により表示される左右の脈動性信号検出ユニット11a,11cのセンサ31a,31cからの脈動性信号の波形を確認することで、脈動性信号検出ユニットアレイ12の位置の変化に伴う脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31の出力レベルを検出し、左右それぞれの脈動性信号検出ユニット11a,11cのセンサ31a,31cからの脈動性信号の出力レベルが同程度になる点において、中央の脈動性信号検出ユニット11bが血管93と対向する位置にあると判断できることについて説明したが、脈動性信号検出ユニットアレイ12の移動に伴って変化する左右の脈動性信号検出ユニット11a,11cのセンサ31a、31cからの脈動性信号からの出力レベルを検出するレベル検出部と、このレベル検出部での検出結果に基づいて出力レベル変化情報を表示するレベル表示部とをそなえ、レベル表示部が脈動性信号検出ユニットアレイ12に設けられていることにより、中央の脈動性信号検出ユニット11bが血管93と対向する位置にあることを通知するように構成してもよい。
(About notification of the position of the central pulsation detection unit)
In the above description, as shown in FIGS. 24 and 25, the pulsation signal detection unit array 12 is composed of three pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11c, and the central pulsation property is shown. If the distance from the signal detection unit 11b to the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c is equal, is the pulsation signal detection unit 11b at the center of the pulsation signal detection unit array 12 positioned opposite the blood vessel 93? As a method for confirming whether or not the waveform of the pulsating signal detection unit array 12 is confirmed by checking the waveforms of the pulsating signals from the sensors 31a and 31c of the left and right pulsating signal detection units 11a and 11c displayed by the waveform display unit 82. The output level of each sensor 31 of the pulsation signal detection unit array 12 with the change in position is detected, It is determined that the central pulsation signal detection unit 11b is at a position facing the blood vessel 93 in that the output levels of the pulsation signals from the sensors 31a and 31c of the pulsation signal detection units 11a and 11c are approximately the same. As described above, the level detection unit that detects the output level from the pulsation signals from the sensors 31a and 31c of the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c that change with the movement of the pulsation signal detection unit array 12. And a level display unit for displaying output level change information based on the detection result of the level detection unit, and the level display unit is provided in the pulsation signal detection unit array 12, so that You may comprise so that it may notify that the signal detection unit 11b exists in the position facing the blood vessel 93. FIG.

このような構成としては、例えば図24,25に示すように、脈動性信号検出ユニットアレイ12が、3つの脈動性信号検出ユニット11a,11b,11cで構成されている場合であって、中央の脈動性信号検出ユニット11bから左右それぞれの脈動性信号検出ユニット11a,11cまでの距離が等しい場合において、図26の点2〜5を結ぶ線を横切るようにして脈動性信号検出ユニットアレイ12を移動させた際に、レベル検出部がセンサ31a及び31cからの出力レベルを検出して、センサ31a及び31cからの出力レベルが同程度になる点において、レベル表示部がLEDを点灯させるように構成することで、LEDの点灯により中央の脈動性信号検出ユニット11bが血管93と対向する位置にあることを通知することができる。   As such a configuration, for example, as shown in FIGS. 24 and 25, the pulsation signal detection unit array 12 is composed of three pulsation signal detection units 11a, 11b, and 11c. When the distance from the pulsation signal detection unit 11b to the left and right pulsation signal detection units 11a and 11c is equal, the pulsation signal detection unit array 12 is moved across the line connecting points 2 to 5 in FIG. In this case, the level display unit detects the output levels from the sensors 31a and 31c, and the level display unit is configured to light the LEDs in that the output levels from the sensors 31a and 31c are approximately the same. Thus, notification that the central pulsation signal detection unit 11b is in a position facing the blood vessel 93 by lighting the LED. It can be.

(信号処理について)
上記の説明においては、脈動性信号の処理を検体情報処理装置1が備えるアナログ回路による処理について説明したが、検体情報処理装置1がデジタル回路、例えばデジタルシグナルプロセッサ(以下、「DSP」ともいう)を含む回路を備え、このデジタル回路により信号をデジタル処理する構成としても良い。また、脈動性信号検出ユニットアレイ12の各センサ31により検出された脈動性信号を、検体情報処理装置1の外部のA/Dコンバータを介してコンピュータ81に出力し、CPUで信号を処理する構成としても良い。
(About signal processing)
In the above description, the processing by the analog circuit included in the sample information processing apparatus 1 is described for the processing of the pulsating signal. However, the sample information processing apparatus 1 is a digital circuit, for example, a digital signal processor (hereinafter also referred to as “DSP”). It is good also as a structure which digitally processes a signal by this digital circuit. In addition, the pulsation signal detected by each sensor 31 of the pulsation signal detection unit array 12 is output to the computer 81 via the external A / D converter of the sample information processing apparatus 1, and the signal is processed by the CPU. It is also good.

1 検体情報処理装置
11,11a,11b,11c 脈動性信号検出ユニット
12 脈動性信号検出ユニットアレイ
21 センサ取付部
22 開口部
23 空洞(Cavity)
24 O−リング
31,31a,31b,31c センサ
32 圧力情報の取込部
33 センサ素子
34 空気室
35 筐体
41 信号処理部
51 信号補正部
61 周波数復調部
71 血管情報検出部
81 コンピュータ
91 検体
92 皮膚
93 血管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sample information processing apparatus 11, 11a, 11b, 11c Pulsating signal detection unit 12 Pulsating signal detection unit array 21 Sensor attachment part 22 Opening part 23 Cavity
24 O-ring 31, 31 a, 31 b, 31 c Sensor 32 Pressure information capturing unit 33 Sensor element 34 Air chamber 35 Housing 41 Signal processing unit 51 Signal correction unit 61 Frequency demodulation unit 71 Blood vessel information detection unit 81 Computer 91 Sample 92 Skin 93 blood vessels

Claims (14)

検体における血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、上記の検体における血管の脈動性信号を検出するセンサと、該センサの該圧力情報の取込み部に連通する空洞を有するとともに該検体に対向する部位に3mmから10mmの口径を有する開口部を有し該開口部を該検体に対向させて該検体に装着された状態で該空洞が閉鎖された空間構造を有するセンサ取付部とを有する脈動性信号検出ユニットを複数個そなえ、
これらの脈動性信号検出ユニットが並列配置されて、脈動性信号検出ユニットアレイが構成され、
該脈動性信号検出ユニットアレイの各センサからの脈動性信号出力について、所要の演算を施すことにより、該血管の深さ情報を求める血管情報検出部をそなえて構成されたことを特徴とする検体情報処理装置。
A sensor that receives pressure information resulting from a blood vessel pulsation signal in the specimen and detects the blood vessel pulsation signal in the specimen, and a cavity communicating with the pressure information capturing portion of the sensor, and the specimen A sensor mounting portion having a spatial structure in which an opening having a diameter of 3 mm to 10 mm is provided at an opposing portion, the opening is opposed to the sample, and the cavity is closed in a state of being attached to the sample. Provide multiple pulsation signal detection units,
These pulsation signal detection units are arranged in parallel to form a pulsation signal detection unit array,
A specimen characterized by comprising a blood vessel information detection unit that obtains the depth information of the blood vessel by performing a required calculation on the pulsation signal output from each sensor of the pulsation signal detection unit array Information processing device.
該脈動性信号検出ユニットアレイの移動に伴って変化する上記複数のセンサのうちの少なくとも1つのセンサからの出力レベルを検出するレベル検出部をそなえたことを特徴とする、請求項1記載の検体情報処理装置。   2. The sample according to claim 1, further comprising a level detection unit that detects an output level from at least one of the plurality of sensors that changes as the pulsation signal detection unit array moves. Information processing device. 該レベル検出部での検出結果に基づいて出力レベル変化情報を表示するレベル表示部とをそなえ、
該レベル表示部が該脈動性信号検出ユニットアレイに設けられていることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の検体情報処理装置。
A level display unit that displays output level change information based on the detection result of the level detection unit;
The sample information processing apparatus according to claim 1, wherein the level display unit is provided in the pulsation signal detection unit array.
該脈動性信号検出ユニットアレイの該センサからの脈動性信号出力について、周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出す信号補正部をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の検体情報処理装置。   A signal for extracting at least one of a pulsating volume signal, a pulsating velocity signal, and a pulsating acceleration signal by performing frequency correction processing on the pulsating signal output from the sensor of the pulsating signal detection unit array. The sample information processing apparatus according to claim 1, further comprising a correction unit. 該信号補正部が、該脈動性信号の有する周波数で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの1つの動作を行なうことにより、少なくとも上記の脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出すように構成されたことを特徴とする、請求項4記載の検体情報処理装置。   The signal correction unit performs at least one of an amplification operation, an integration operation, and a differentiation operation at a frequency of the pulsating signal, so that at least the pulsating volume signal, the pulsating velocity signal, and the pulsating acceleration are obtained. 5. The sample information processing apparatus according to claim 4, wherein one of the signals is extracted. 該脈動性信号検出ユニットアレイの該センサからの脈動性信号出力について、周波数復調処理を施すことにより、該脈動性信号出力に含まれる呼吸信号を抽出する周波数復調部をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載検体情報処理装置。   A frequency demodulator that extracts a respiratory signal included in the pulsation signal output by performing frequency demodulation processing on the pulsation signal output from the sensor of the pulsation signal detection unit array; The specimen information processing apparatus according to claim 1, wherein the specimen information processing apparatus is characterized. 該センサが、上記の検体における動脈血管の脈動性信号に起因する音圧情報を検出するコンデンサマイクとして構成されたことを特徴とする、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の検体情報処理装置。   7. The sensor according to claim 1, wherein the sensor is configured as a condenser microphone that detects sound pressure information caused by a pulsating signal of an arterial blood vessel in the specimen. Sample information processing device. 該コンデンサマイクが、MEMS型ECMで構成されたことを特徴とする、請求項7記載の検体情報処理装置。   The sample information processing apparatus according to claim 7, wherein the condenser microphone is configured by a MEMS type ECM. 該開口部の口径が動脈血管の直径の5倍以下であることを特徴とする、請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の検体情報処理装置。   The sample information processing apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein a diameter of the opening is not more than five times a diameter of an arterial blood vessel. それぞれ、検体における血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、上記の検体における血管の脈動性信号を検出するセンサと、該センサの該圧力情報の取り込み部に連通する空洞を有するとともに該検体に対向する部位に3mmから10mmの口径を有する開口部を有し該開口部を該検体に対向させて該検体に装着された状態で該空洞が閉鎖された空間構造を有するセンサ取付部とを有する、複数の脈動性信号検出ユニットを並列配置することにより構成された脈動性信号検出ユニットアレイを用意し、
該脈動性信号検出ユニットアレイを該血管と交叉する方向に設置し、上記の脈動性信号検出ユニットアレイのうちの1つの脈動性信号検出ユニットが該血管と対向する位置となるように、該脈動性信号検出ユニットアレイを設置し、
その後、該脈動性信号検出ユニットアレイの各センサからの出力を受けて所要の演算を施すことにより、該血管の深さ情報を求めることを特徴とする、検体情報処理方法。
Each of the sensors receives pressure information resulting from the pulsation signal of the blood vessel in the specimen, and has a sensor that detects the pulsation signal of the blood vessel in the specimen, and a cavity that communicates with the pressure information capturing unit of the sensor. A sensor mounting portion having a spatial structure in which an opening having a diameter of 3 mm to 10 mm is provided at a portion facing the sample and the cavity is closed in a state where the opening is mounted on the sample with the opening facing the sample; A pulsation signal detection unit array configured by arranging a plurality of pulsation signal detection units in parallel is prepared,
The pulsation signal detection unit array is installed in a direction crossing the blood vessel, and the pulsation signal detection unit of the pulsation signal detection unit array is positioned so as to face the blood vessel. The sex signal detection unit array is installed,
Thereafter, the specimen information processing method is characterized in that the depth information of the blood vessel is obtained by receiving the output from each sensor of the pulsation signal detection unit array and performing a required calculation.
該脈動性信号検出ユニットアレイの該血管と対向する位置の該脈動性信号検出ユニットのセンサからの脈動性信号出力の強さと、該脈動性信号検出ユニットアレイの他の脈動性信号検出ユニットのセンサからの脈動性信号出力の強さと、該脈動性信号検出ユニットアレイの該血管と対向する位置の該脈動性信号検出ユニットと他の脈動性信号検出ユニットとの距離から、該血管の深さ情報を求めることを特徴とする、請求項10記載の検体情報処理方法。   The strength of the pulsating signal output from the sensor of the pulsating signal detection unit at a position facing the blood vessel of the pulsating signal detection unit array, and the sensor of another pulsating signal detection unit of the pulsating signal detection unit array Depth information of the blood vessel from the strength of the pulsating signal output from the pulsating signal detection unit and the distance between the pulsating signal detection unit and the other pulsating signal detection unit at a position facing the blood vessel of the pulsation signal detection unit array. The sample information processing method according to claim 10, wherein: 該脈動性信号検出ユニットアレイの移動に伴って変化する上記複数のセンサのうちの少なくとも1つのセンサからの出力レベルを検出し、該出力レベルの変化に基づいて該血管の位置情報を得ることを特徴とする、請求項10または請求項11記載の検体情報処理方法。   Detecting an output level from at least one of the plurality of sensors that changes as the pulsation signal detection unit array moves, and obtaining position information of the blood vessel based on the change in the output level. The specimen information processing method according to claim 10 or 11, characterized in that it is characterized. 該脈動性信号検出ユニットアレイの該センサからの脈動性信号出力について、周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出すことを特徴とする、請求項10ないし請求項12のいずれか1項に記載の検体情報処理方法。   Extracting at least one of a pulsating volume signal, a pulsating velocity signal, and a pulsating acceleration signal by performing a frequency correction process on the pulsating signal output from the sensor of the pulsating signal detection unit array. The sample information processing method according to any one of claims 10 to 12, characterized by: 該脈動性信号検出ユニットアレイの該センサからの脈動性信号出力について、周波数復調処理を施すことにより、該脈動性信号出力に含まれる呼吸信号を抽出することを特徴とする、請求項8または請求項10ないし請求項13のいずれか1項に記載の検体情報処理方法。   9. The respiratory signal included in the pulsation signal output is extracted by performing frequency demodulation processing on the pulsation signal output from the sensor of the pulsation signal detection unit array. The specimen information processing method according to any one of claims 10 to 13.
JP2012120969A 2012-05-28 2012-05-28 Sample information processing apparatus and sample information processing method Active JP5896832B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012120969A JP5896832B2 (en) 2012-05-28 2012-05-28 Sample information processing apparatus and sample information processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012120969A JP5896832B2 (en) 2012-05-28 2012-05-28 Sample information processing apparatus and sample information processing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013244286A JP2013244286A (en) 2013-12-09
JP5896832B2 true JP5896832B2 (en) 2016-03-30

Family

ID=49844531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012120969A Active JP5896832B2 (en) 2012-05-28 2012-05-28 Sample information processing apparatus and sample information processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5896832B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102390368B1 (en) 2014-12-24 2022-04-25 삼성전자주식회사 Apparatus and method for measuring pulse wave
JP6584297B2 (en) * 2015-11-11 2019-10-02 セイコーインスツル株式会社 Pulse wave measuring device and pulse wave measuring method
CN108403093B (en) * 2018-02-27 2021-12-14 京东方科技集团股份有限公司 Device for determining the position of a blood vessel and method thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2576172B2 (en) * 1988-01-30 1997-01-29 ソニー株式会社 Pulse wave observation device
JP3751127B2 (en) * 1997-08-22 2006-03-01 コーリンメディカルテクノロジー株式会社 Carotid artery pressure wave detection device
JP3819877B2 (en) * 2003-07-03 2006-09-13 株式会社東芝 Pulse wave measurement module
JP4543822B2 (en) * 2004-08-23 2010-09-15 株式会社デンソー Sleepiness detection device
JP2008237533A (en) * 2007-03-27 2008-10-09 Citizen Holdings Co Ltd Pulse wave measuring apparatus
JP2011019799A (en) * 2009-07-17 2011-02-03 Asahi Kasei Corp Electronic stethoscope

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013244286A (en) 2013-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6085099B2 (en) Sample information processing device
US20240081733A1 (en) Systems and methods of identifying motion of a subject
Hsu et al. Skin-coupled personal wearable ambulatory pulse wave velocity monitoring system using microelectromechanical sensors
JP2015025769A (en) Test body information detection unit, test body information processing apparatus, and method of manufacturing test body information detection unit
JP2004290658A (en) Body motion detector, pitch meter, and watch type information processing apparatus and their control method, control program, and recording medium
EP3079570B1 (en) System and method for measuring a pulse wave of a subject
JPWO2016167202A1 (en) Vibration waveform sensor and waveform analyzer
CN107260206B (en) Electronic stethoscope based on MEMS (micro-electromechanical systems) sound sensing principle
JP2014042579A (en) Analyte information detection unit
Qu et al. Monitoring of physiological sounds with wearable device based on piezoelectric MEMS acoustic sensor
JP5896832B2 (en) Sample information processing apparatus and sample information processing method
Jeger-Madiot et al. Non-contact and through-clothing measurement of the heart rate using ultrasound vibrocardiography
Pereira et al. Characterization of a double probe for local pulse wave velocity assessment
Zhang et al. Highly sensitive flexible printed accelerometer system for monitoring vital signs
JP5899308B2 (en) Broadband sensor
JP2011072645A (en) Pulse wave measuring instrument and pulse wave measuring device
JP6027339B2 (en) Sample information processing device
CN109222919A (en) Pulse wave sensor, sensor array and the pulse wave measuring apparatus using it
Arathy et al. An accelerometer probe for local pulse wave velocity measurement
JP4680411B2 (en) Arterial blood pressure measuring method and arterial blood pressure measuring device
CN112120679A (en) Pulse detection equipment and manufacturing method thereof
CN208065176U (en) Forced oscillation pulmonary function test (pft) device
JP2019010436A (en) Biological sensor and signal acquisition method of biological sensor
Nomura et al. Identification of human pulse waveform by silicon microphone chip
CN113331863B (en) High-sensitivity MEMS heart sound and electrocardio integrated detection sensor based on beat type bionic cilia

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150403

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160129

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160209

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160301

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5896832

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250