JP6158324B2 - 血管異常検知装置 - Google Patents

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Description

本発明は、血管異常検知装置に関し、特に、脈波伝播時間を計測して血管異常を検知する血管異常検知装置に関する。
脈波が動脈内を伝播する速度(脈波伝播速度)は、例えば動脈硬化の進行に伴って速くなり、逆に、動脈狭窄があると遅くなる傾向が見られる。このような特性を利用し、近年、脈波伝播速度(又は脈波伝播時間)を、例えば、動脈硬化や、動脈狭窄、動脈瘤等の血管の障害診断に応用した技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。ここで、特許文献1には、被験者の異なる2つの区間で略同時に脈波伝播速度を計測、すなわち、第1区間(例えば心臓から上腕部まで)の第1脈波伝播速度と、第1区間とは異なる第2区間(例えば大腿部から足首まで)の第2脈波伝播速度を計測して、その2つの脈波伝播速度の比を算出し、その比に基づいて、血管障害を診断する技術(血管障害診断装置)が開示されている。
より具体的には、特許文献1記載の血管障害診断装置は、被験者の胸部上に固着され、心臓(第1区間の上流端)における心拍同期信号である心音を検出する心音マイクと、右腕の上腕部(第1区間の下流端)に巻回され、カフ脈波信号すなわち上腕脈波を検出するカフ(上腕脈波センサ)とを備えている。また、この血管障害診断装置は、大腿部の体表面上に装着され、大腿部(第2区間の上流端)における心拍同期信号として、大腿脈波を検出する第1超音波受信プローブと、足首に装着され、足首(第2区間の下流端)における心拍同期信号として、足首脈波を検出する第2超音波受信プローブとを備えている。
上述した構成を有する特許文献1記載の血管障害診断装置では、心音と上腕脈波とに基づいて、第1区間(心臓−上腕部間)における第1脈波伝播速度が計測され、大腿脈波及び足首脈波に基づいて、第2区間(大腿部−足首間)における第2脈波伝播速度が計測される。そして、第1脈波伝播速度と第2脈波伝播速度との比が算出され、その比が正常範囲外の値である場合には、いずれか一方の区間の動脈に血管障害があると診断される。
特許第3530892号公報
上述したように、特許文献1に記載の血管障害診断装置によれば、被験者の異なる2つの区間(心臓−上腕部間、大腿部−足首間)で略同時に脈波伝播速度を計測し、その比に基づいて、血管障害を診断することができる。しかしながら、この血管障害診断装置では、心音マイク、カフ、第1超音波受信プローブ、及び、第2超音波受信プローブを備える必要があり、装置が比較的大型になる。また、脈波伝播速度を計測するためには、心音マイクを胸部上に固着し、カフを上腕部に巻回し、第1超音波受信プローブを大腿部に装着し、第2超音波受信プローブを足首に装着するとともに、これらを電子制御装置に接続する必要がある。
このように、特許文献1に記載の血管障害診断装置は、脈波伝播速度を計測するための準備が煩雑であり、また計測手順もカフの操作等、複雑で専門的な知識も必要になるため、ユーザが自分ひとりで手軽に使用できるものではない。
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、ユーザがひとりで使用でき、より簡便に脈波伝播時間を計測して血管異常を検知することが可能な血管異常検知装置を提供することを目的とする。
本発明に係る血管異常検知装置は、心電信号を検出する一対の心電電極と、一方の心電電極の近傍に配設され、発光素子と受光素子とを有し、第1の光電脈波信号を検出する第1光電脈波センサと、他方の心電電極の近傍に配設され、発光素子と受光素子とを有し、第2の光電脈波信号を検出する第2光電脈波センサと、一対の心電電極により検出された心電信号、第1光電脈波センサにより検出された第1の光電脈波信号、及び、第2光電脈波センサにより検出された第2の光電脈波信号それぞれのピークを検出するピーク検出手段と、心電信号のピークと第1の光電脈波信号のピークとの時間差から第1脈波伝播時間を求めるとともに、心電信号のピークと第2の光電脈波信号のピークとの時間差から第2脈波伝播時間を求める演算手段と、第1脈波伝播時間と第2脈波伝播時間との時間差に基づいて、血管の異常を検知する検知手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係る血管異常検知装置によれば、心電電極、光電脈波センサを使用しているため、使用者が触れるだけで、心電信号、光電脈波信号を取得することができる。また、一方の心電電極の近傍に第1光電脈波センサが配設され、他方の心電電極の近傍に第2光電脈波センサが配設されているため、例えば、一方の手で一方の心電電極と第1光電脈波センサに触れ、他方の手で他方の心電電極と第2光電脈波センサに触れることにより、心電信号、第1光電脈波信号、及び第2光電脈波信号を同時に取得することができる。その際に、左半身と右半身の略左右対称な身体の部位(例えば左手と右手や、左足と右足等)を心電電極、光電脈波センサに接触させることにより、第1脈波伝播時間と第2脈波伝播時間との時間差が大きい場合には、左半身又は右半身いずれかの血管に異常がある可能性があると判定することができる。よって、ユーザがひとりで使用でき、より簡便に脈波伝播時間を計測して血管異常を検知することが可能となる。
なお、脈波伝播時間という用語は、生体の所定の2部位間を脈波が伝播する時間をさす場合と、心電信号のピークと脈波信号のピークとの時間差をいう場合とがあるが、本明細書では、以下、脈波伝播時間という用語を後者の意で用いる。
本発明に係る血管異常検知装置では、一対の心電電極、及び第1光電脈波センサ、第2光電脈波センサが、同一の筐体に、かつ、使用者が左右の手で該筐体を把持した際に、一方の手と、一方の心電電極、第1光電脈波センサとが接触し、他方の手と、他方の心電電極、第2光電脈波センサとが接触する位置に取り付けられていることが好ましい。
このようにすれば、右手と左手の脈波伝播時間を取得することができる。そのため、心臓から伸びる動脈が左腕と右腕とに分岐する大動脈弓から左右の手までの間の血管の異常を検知することができる。また、この場合、左右の手で同時に脈波伝播時間を計測できるため、脈波伝播時間に影響を与える心拍数変動や血圧変動による左右の脈波伝播時間のばらつきを抑制することができ、より精度よく血管の異常を検知することができる。
本発明に係る血管異常検知装置は、心電信号を検出する一対の心電電極と、心電電極により検出された心電信号の極性を反転させる反転手段と、一方の心電電極の近傍に配設され、発光素子と受光素子とを有し、光電脈波信号を検出する一つの光電脈波センサと、心電信号、及び、光電脈波信号それぞれのピークを検出するピーク検出手段と、極性が反転されていない非反転の心電信号のピークと光電脈波信号のピークとの時間差から第1脈波伝播時間を求めるとともに、極性が反転された心電信号のピークと光電脈波信号のピークとの時間差から第2脈波伝播時間を求める演算手段と、第1脈波伝播時間と第2脈波伝播時間との時間差に基づいて、血管の異常を検知する検知手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係る血管異常検知装置によれば、1つの光電脈波センサで第1脈波伝播時間と第2脈波伝播時間を計測することができる。すなわち、電力を消費する光電脈波センサの数を削減することができるため、装置の低消費電力化、及び低コスト化を図ることができる。なお、心電電極を接触させる身体の部位が逆になった場合には、心電信号の極性が逆になる、すなわち心電信号に含まれるR波(ピーク)が上下逆転するが、心電信号の極性を反転させることでピークを正しく検出することができる。そのため、脈波伝播時間の計測、及び血管異常の検知をより正確に行うことができる。
本発明に係る血管異常検知装置では、反転手段が、一方の心電電極からの入力信号と、他方の心電電極からの入力信号とを互いに入替えるスイッチであることが好ましい。
このようにすれば、心電電極に接触する部位が逆になった場合であっても、スイッチ操作により心電信号の極性を反転することができる。よって、心電波形のピークを正しく検出することができる。
本発明に係る血管異常検知装置は、使用者と対向している筐体の面を検出する表裏検出手段をさらに備え、反転手段が、表裏検出手段による検出結果に応じて、心電信号の極性を反転させることが好ましい。
このようにすれば、使用者と対向している筐体の面(すなわち装置の裏表)が検知されることにより、使用者による装置の持ち替えを自動的に判定して、心電信号の極性を反転できるため、より簡易に血管の異常を検知することができる。
本発明に係る血管異常検知装置は、使用者の接触の有無を検出する接触検出手段をさらに備え、反転手段が、接触検出手段により検出された接触の有無に応じて、心電信号の極性を反転させることが好ましい。
このようにすれば、装置の把持状態が検知されることにより、使用者による装置の持ち替えを自動的に判定して、心電信号の極性を反転できるため、より簡易に血管の異常を検知することができる。
本発明に係る血管異常検知装置は、心電信号を検出する少なくとも一対の心電電極と、発光素子と受光素子とを有し、両手、両足に接触されて、光電脈波信号を検出する2対の光電脈波センサと、心電電極により検出された心電信号、及び、各光電脈波センサにより検出された各光電脈波信号それぞれのピークを検出するピーク検出手段と、心電信号のピークと各光電脈波信号それぞれのピークとの時間差から、各光電脈波信号に対応した脈波伝播時間を求める演算手段と、対を成す光電脈波センサに対応した脈波伝播時間同士の時間差に基づいて、血管の異常を検知する検知手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係る血管異常検知装置によれば、一度の計測で、右手、左手、右足、左足の脈波伝播時間を取得することができる。そのため、例えば、大動脈弓から左右の手までの間の血管の異常、及び、総腸骨動脈から左右の足までの間の血管の異常を一度に検知することができる。
本発明に係る血管異常検知装置では、使用者の接触が検知されたとき、所定の拍数分の心電信号、第1の光電脈波信号、第2の光電脈波信号が取得されたとき、及び、対価が支払われたときのうち、少なくともいずれかの条件が満足されたときに、検知手段が、自動的に、血管異常の検知を開始することが好ましい。
このようにすれば、血管異常の検知が自動的に開始されるため、計測・検知を開始させるための動作が不要なため、開始動作に伴って発生する体動ノイズの発生がなく、比較的安静な状態での計測・検知が可能となる。
本発明に係る血管異常検知装置では、所定の拍数分の心電信号、第1の光電脈波信号、第2の光電脈波信号が取得されたとき、及び/又は、血管異常の検知開始後、所定時間が経過したときに、検知手段が、自動的に、血管異常の検知を終了することが好ましい。
このようにすれば、脈波伝播時間の計測・血管異常の検知が完了したときに、自動的に計測・検知が終了されるため、より簡易に、脈波伝播時間を計測して、血管異常を検知することが可能となる。
本発明に係る血管異常検知装置は、自動的に、血管異常の検知を開始する際、及び/又は、血管異常の検知を終了する際に、音声及び/又は画像によるガイダンスを提示する提示手段をさらに備えることが好ましい。
このようにすれば、使用者に、計測・検知の開始や、計測・検知の終了といった計測状態を知らせることができる。
本発明によれば、ユーザがひとりで使用でき、より簡便に脈波伝播時間を計測して血管異常を検知することが可能となる。
第1実施形態に係る血管異常検知装置の構成を示すブロック図である。 第1実施形態に係る血管異常検知装置の使用方法を説明するための図である。 心電波形、光電脈波波形(加速度脈波波形)、及び脈波伝播時間を示す図である。 第2実施形態に係る血管異常検知装置の構成を示すブロック図である。 第2実施形態の第1変形例に係る血管異常検知装置の構成を示すブロック図である。 第2実施形態の第2変形例に係る血管異常検知装置の構成を示すブロック図である。 第2実施形態の第2変形例に係る血管異常検知装置の使用方法を説明するための図である。 第3実施形態に係る血管異常検知装置の構成を示すブロック図である。 第3実施形態に係る血管異常検知装置を構成する本体部の外観を示す図である。 第3実施形態に係る血管異常検知装置の使用方法を説明するための図である。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
(第1実施形態)
まず、図1、図2を併せて用いて、第1実施形態に係る血管異常検知装置1の構成について説明する。図1は、血管異常検知装置1の構成を示すブロック図である。また、図2は、血管異常検知装置1の使用方法を説明するための図である。
血管異常検知装置1は、左右両手間の心電信号、及び、左手の指先並びに右手の指先での光電脈波信号を検出し、検出した心電信号(心電波)のR波ピークと光電脈波信号(脈波)のピーク(立ち上がり点)との時間差から左手及び右手それぞれの脈波伝播時間を取得する。そして、血管異常検知装置1は、取得した双方の脈波伝播時間の差に基づいて、左右の腕(心臓から伸びる動脈が右腕と左腕とに分岐する大動脈弓から左右の手までの間)の血管の異常を検知する。
そのため、血管異常検知装置1は、主として、両手間の心電信号を検出するための一対の心電電極(第1心電電極11、第2心電電極12)、左右の手の光電脈波信号(第1の光電脈波信号、第2の光電脈波信号)を検出するための2つの光電脈波センサ(第1光電脈波センサ21、第2光電脈波センサ22)、検出された心電信号及び第1,第2の光電脈波信号に基づいて左右の手における脈波伝播時間(第1脈波伝播時間、第2脈波伝播時間)を計測する信号処理部31,32、及び、第1脈波伝播時間と第2脈波伝播時間との差に基づいて血管の異常を検知する検知部40を備えている。以下、各構成要素について詳細に説明する。
第1心電電極11及び第2心電電極12は、心電信号を検出するものであり、図2に示されるように、使用者が血管異常検知装置1の筐体5を両手で把持したときに、例えば人差し指と接触するように、筐体5の左右の側面に取り付けられている。すなわち、使用者が筐体5(血管異常検知装置1)を把持したときに、第1心電電極11及び第2心電電極12は、使用者の左右の手(指先)が接触することにより、使用者の左右の手の間の電位差に応じた心電信号を取得する。第1心電電極11、第2心電電極12の電極材料としては、例えば、金属(ステンレス、Au等の腐食に強く金属アレルギーの少ないものが好ましい)や導電ゲル、導電ゴム、導電布等が好適に用いられる。その他、第1心電電極11、第2心電電極12の電極材料として、例えば、導電プラスチック、容量性結合電極等を用いることもできる。第1心電電極11及び第2心電電極12それぞれは、ケーブルを通して、信号処理部31,32と接続されており、該ケーブルを介して、心電信号を信号処理部31,32へ出力する。
第1,第2光電脈波センサ21,22は、血中ヘモグロビンの吸光特性を利用して、光電脈波信号を光学的に検出するセンサである。そのため、第1,第2光電脈波センサ21,22それぞれは、発光素子211,221と受光素子212,222とを含んで構成されている。ここで、第1の光電脈波信号を検出する第1光電脈波センサ21は、一方の心電電極11の近傍に(例えば横に並べて)配設されている。同様に、第2の光電脈波信号を検出する第2光電脈波センサ22は、他方の心電電極12の近傍に配設されている。すなわち、一対の第1,第2心電電極11,12、及び第1光電脈波センサ21、第2光電脈波センサ22は、同一の筐体5に、かつ、使用者が左右の手で該筐体5を把持した際に、一方の手(例えば左手)と第1心電電極11、第1光電脈波センサ21とが接触し、他方の手(例えば右手)と第2心電電極12、第2光電脈波センサ22とが接触する位置に取り付けられている。
発光素子211,221は、信号処理部31,32の駆動部350から出力されるパルス状の駆動信号に応じて発光する。発光素子211,221としては、例えば、LED、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)、又は共振器型LED等を用いることができる。なお、駆動部350は、発光素子211を駆動するパルス状の駆動信号を生成して出力する。
受光素子212,222は、発光素子211,221から照射され、例えば指先を透過して、又は指先に反射して入射される光の強さに応じた検出信号を出力する。受光素子212,222としては、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタ等が好適に用いられる。本実施形態では、受光素子212,222として、フォトダイオードを用いた。受光素子212,222は、信号処理部31,32に接続されており、受光素子212,222で得られた検出信号(光電脈波信号)は信号処理部31,32に出力される。
上述したように、第1心電電極11、第2心電電極12、及び第1光電脈波センサ21それぞれは、信号処理部31に接続されており、検出された心電信号、及び第1の光電脈波信号が信号処理部31に入力される。同様に、第1心電電極11、第2心電電極12、及び第2光電脈波センサ22それぞれは、信号処理部32に接続されており、検出された心電信号、及び第2の光電脈波信号が信号処理部32に入力される。
信号処理部31は、検出した心電信号(心電波)のR波ピークと第1の光電脈波信号(脈波)のピーク(立ち上がり点)との時間差から第1脈波伝播時間(左手の指先での脈波伝播時間)を計測する(図3参照)。同様に、信号処理部32は、検出した心電信号のR波ピークと第2の光電脈波信号のピークとの時間差から第2脈波伝播時間(右手の指先での脈波伝播時間)を計測する。また、信号処理部31,32は、入力された心電信号を処理して、心拍数や心拍間隔などを計測する。さらに、信号処理部31,32は、入力された光電脈波信号を処理して、脈拍数や脈拍間隔などを計測する。なお、信号処理部31の構成と信号処理部32の構成とは、同一であるので、以下、信号処理部31を主にして説明する。
信号処理部31(32)は、増幅部311,321、第1信号処理部310、第2信号処理部320、ピーク検出部316,326、ピーク補正部318,328、及び脈波伝播時間計測部330を有している。また、上記第1信号処理部310は、アナログフィルタ312、A/Dコンバータ313、ディジタルフィルタ314を有している。一方、第2信号処理部320は、アナログフィルタ322、A/Dコンバータ323、ディジタルフィルタ324、2階微分処理部325を有している。
ここで、上述した各部の内、ディジタルフィルタ314,324、2階微分処理部325、ピーク検出部316,326、ピーク補正部318,328、脈波伝播時間計測部330は、演算処理を行うCPU、該CPUに各処理を実行させるためのプログラムやデータを記憶するROM、及び演算結果などの各種データを一時的に記憶するRAM等により構成されている。すなわち、ROMに記憶されているプログラムがCPUによって実行されることにより、上記各部の機能が実現される。
増幅部311は、例えばオペアンプ等を用いた増幅器により構成され、第1心電電極11、第2心電電極12により検出された心電信号を増幅する。増幅部311で増幅された心電信号は、第1信号処理部310に出力される。同様に、増幅部321は、例えばオペアンプ等を用いた増幅器により構成され、第1(第2)光電脈波センサ21(22)により検出された第1(第2)光電脈波信号を増幅する。増幅部321で増幅された光電脈波信号は、第2信号処理部320に出力される。
第1信号処理部310は、上述したように、アナログフィルタ312、A/Dコンバータ313、ディジタルフィルタ314を有しており、増幅部311で増幅された心電信号に対して、フィルタリング処理を施すことにより拍動成分を抽出する。
また、第2信号処理部320は、上述したように、アナログフィルタ322、A/Dコンバータ323、ディジタルフィルタ324、2階微分処理部325を有しており、増幅部321で増幅された第1(第2)光電脈波信号に対して、フィルタリング処理及び2階微分処理を施すことにより拍動成分を抽出する。
アナログフィルタ312,322、及び、ディジタルフィルタ314,324は、心電信号、第1(第2)光電脈波信号を特徴づける周波数以外の成分(ノイズ)を除去し、S/Nを向上するためのフィルタリングを行う。より詳細には、心電信号は一般的に0.1〜200Hzの周波数成分、光電脈波信号は0.1〜数十Hz付近の周波数成分が支配的であるため、ローパスフィルタやバンドパスフィルタ等のアナログフィルタ312,322、及びディジタルフィルタ314,324を用いてフィルタリング処理を施し、上記周波数範囲の信号のみを選択的に通過させることによりS/Nを向上する。
なお、拍動成分の抽出のみを目的とする場合(すなわち、波形等を取得する必要がない場合)には、ノイズ耐性を向上するために通過周波数範囲をより狭くして拍動成分以外の成分を遮断してもよい。また、アナログフィルタ312,322とディジタルフィルタ314,324は必ずしも両方備える必要はなく、アナログフィルタ312,322とディジタルフィルタ314,324のいずれか一方のみを設ける構成としてもよい。なお、アナログフィルタ312、ディジタルフィルタ314によりフィルタリング処理が施された心電信号は、ピーク検出部316へ出力される。同様に、アナログフィルタ322、ディジタルフィルタ324によりフィルタリング処理が施された第1(第2)光電脈波信号は、2階微分処理部325へ出力される。
2階微分処理部325は、第1(第2)光電脈波信号を2階微分することにより、2階微分脈波(加速度脈波)信号を取得する。取得された加速度脈波信号は、ピーク検出部326へ出力される。なお、光電脈波のピーク(立ち上がり点)は変化が明確でなく検出しにくいことがあるため、加速度脈波に変換してピーク検出を行うことが好ましいが、2階微分処理部325を設けることは必須ではなく、省略した構成としてもよい。
ピーク検出部316は、第1信号処理部310により信号処理が施された(拍動成分が抽出された)心電信号のピーク(R波)を検出する。一方、ピーク検出部326は、第2信号処理部320によりフィルタリング処理が施された第1(第2)光電脈波信号(加速度脈波)のピーク(立ち上がり点)を検出する。すなわち、ピーク検出部316,326は、請求の範囲に記載のピーク検出手段として機能する。なお、ピーク検出部316、及びピーク検出部326それぞれは、心拍間隔、及び脈拍間隔の正常範囲内においてピーク検出を行い、検出したすべてのピークについて、ピーク時間、ピーク振幅等の情報をRAM等に保存する。
ピーク補正部318は、第1信号処理部310(アナログフィルタ312、ディジタルフィルタ314)における心電信号の遅延時間を求める。ピーク補正部318は、求めた心電信号の遅延時間に基づいて、ピーク検出部316により検出された心電信号のピークを補正する。同様に、ピーク補正部328は、第2信号処理部320(アナログフィルタ322、ディジタルフィルタ324、2階微分処理部325)における光電脈波信号の遅延時間を求める。ピーク補正部328は、求めた光電脈波信号の遅延時間に基づいて、ピーク検出部326により検出された第1(第2)光電脈波信号(加速度脈波信号)のピークを補正する。補正後の心電信号のピーク、及び補正後の第1(第2)光電脈波信号(加速度脈波)のピークは、脈波伝播時間計測部330に出力される。なお、ピーク補正部318を設けることは必須ではなく、省略した構成としてもよい。
脈波伝播時間計測部330は、ピーク補正部318により補正された心電信号のR波(ピーク)と、ピーク補正部328により補正された第1(第2)光電脈波信号(加速度脈波)のピーク(立ち上がり点)との間隔(時間差)から第1(第2)脈波伝播時間を求める。すなわち、脈波伝播時間計測部330は、請求の範囲に記載の演算手段として機能する。ここで、信号処理部31の脈波伝播時間計測部330は、第1脈波伝播時間、すなわち左手の指先での脈波伝播時間を取得する。同様に、信号処理部32の脈波伝播時間計測部330は、第2脈波伝播時間、すなわち右手の指先での脈波伝播時間を取得する。ここで、心電信号のR波(ピーク)と第1(第2)光電脈波信号(加速度脈波)のピークとの間隔から求められる脈波伝播時間を図3に示す。なお、図3では、心電信号の波形を細い実線で示すとともに、第1(第2)光電脈波信号を破線で示した。また、加速度脈波の波形を太い実線で示した。
脈波伝播時間計測部330は、第1(第2)脈波伝播時間に加えて、例えば、心電信号から心拍数、心拍間隔、心拍間隔変化率等も算出する。同様に、脈波伝播時間計測部330は、光電脈波信号(加速度脈波)から脈拍数、脈拍間隔、脈拍間隔変化率等も算出する。信号処理部31,32は、脈波伝播時間計測部330で取得した第1,第2脈波伝播時間等を検知部40に出力する。
検知部40は、第1脈波伝播時間(左手の指先での脈波伝播時間)と第2脈波伝播時間(右手の指先での脈波伝播時間)との時間差に基づいて、左右の腕(大動脈弓から左右の手(指先)までの間)の血管の異常を検知する。すなわち、検知部40は、請求の範囲に記載の検知手段として機能する。ちなみに、心電と指先での光電脈波のピークから算出した脈波伝播時間は通常0.1〜0.3sec.程度の値を示す。
より具体的には、検知部40は、取得した左右の手の第1,第2脈波伝播時間の時間差を、予めメモリに記憶されている左右の手の脈波伝播時間の差の血管異常が疑われる範囲と比較し、範囲外になった場合に血管異常と判定する。また、検知部40は、算出した第1,第2脈波伝播時間を、予めメモリに記憶されている脈波伝播時間単体の血管異常が疑われる範囲と比較し、範囲外になった場合に血管異常と判定する。なお、脈波伝播時間は腕の長さや、血圧、心拍数に影響を受けるため、計測の前に使用者(被測定者)の腕の長さや、血圧、心拍数を入力することで上記判定基準範囲を補正する機能を付加してもよい。
検知された血管異常情報(すなわち、血管異常の有無等の検知結果)をはじめ、算出された脈波伝播時間、心拍数、心拍間隔、脈拍数、脈拍間隔、心電波、光電脈波、及び加速度脈波等の計測データは、表示部50等に出力される。なお、取得された脈波伝播時間や、心拍数、脈拍数等の計測データは、例えば、上述したRAMなどに蓄積して記憶しておき、計測が終了した後に、パーソナルコンピュータ(PC)等に出力して確認するようにしてもよい。
表示部50は、例えば、液晶ディスプレイ(LCD)等からなり、検知された血管異常情報や、取得された脈波伝達時間、心拍数、脈拍数等の計測データ(計測結果)をリアルタイムに表示する。また、上記情報を、通信部60を介して、例えば、PCや、ディスプレイを有する携帯型音楽プレーヤ、又はスマートフォン等に送信して表示させる構成とすることもできる。なお、その場合には、測定結果や検知結果に加えて、測定日時等のデータも送信することが好ましい。
次に、図2を参照しつつ、血管異常検知装置1の使用方法について説明する。なお、図2は、血管異常検知装置1の使用方法を説明するための図である。心電信号計測装置1を用いて血管異常を検知する際には、まず、使用者が、筐体5(血管異常検知装置1)を両手で把持し、左手の指先を第1心電電極11及び第1光電脈波センサ21に接触させるとともに、右手の指先を第2心電電極12及び第2光電脈波センサ22に接触させる。
そうすることにより、両手間の心電信号、及び、左手の指先での第1の光電脈波信号、並びに右手の指先での第2の光電脈波信号が取得される。そして、左手の指先での第1脈波伝播時間、及び右手の指先での第2脈波伝播時間が取得される。なお、第1,第2第脈波伝播時間の取得方法については上述した通りであるので、ここでは詳細な説明を省略する。そして、第1脈波伝播時間と第2脈波伝播時間との時間差から血管異常が検知される。その結果、心臓から伸びる動脈が右腕と左腕とに分岐する大動脈弓から左右の手までの間の血管の異常が検知される。
このようにして、ユーザは、筐体5(血管異常検知装置1)を把持して、左手の指先で第1心電電極11及び第1光電脈波センサ21に触れるとともに、右手の指先で第2心電電極12及び第2光電脈波センサ22に触れるだけで、血管の異常を検知することができる。
以上、本実施形態によれば、第1,第2心電電極11,12、第1,第2光電脈波センサ21,22を使用しているため、使用者が触れるだけで、心電信号、光電脈波信号を取得することができる。また、第1心電電極11の近傍に第1光電脈波センサ21が配設され、第2心電電極12の近傍に第2光電脈波センサ22が配設されているため、例えば、一方の手(左手)で第1心電電極11と第1光電脈波センサ21に触れ、他方の手(右手)で第2心電電極12と第2光電脈波センサ22に触れることにより、心電信号、第1光電脈波信号、及び第2光電脈波信号を同時に取得することができる。特に、本実施形態によれば、左手と右手の脈波伝播時間(第1脈波伝播時間、第2脈波伝播時間)を取得することができるため、心臓から伸びる動脈が左腕と右腕とに分岐する大動脈弓から左右の手までの間の血管の異常を検知することができる。よって、ユーザがひとりで使用でき、より簡便に脈波伝播時間を計測して血管異常を検知することが可能となる。
また、本実施形態によれば、左右の手で同時に第1,第2脈波伝播時間を計測できるため、脈波伝播時間に影響を与える心拍数変動や血圧変動による左右の脈波伝播時間のばらつきを抑制することができ、より精度よく血管の異常を検知することができる。
(第2実施形態)
上述した第1実施形態に係る血管異常検知装置1では、2つの光電脈波センサ(第1光電脈波センサ21、第2光電脈波センサ22)を備え、左右の手(指先)の光電脈波信号(第1の光電脈波信号、第2の光電脈波信号)を同時に取得したが、使用者の左手又は右手が接触する箇所にのみ配置された1つの光電脈波センサ(第1光電脈波センサ21)と、記憶部340と、心電信号の極性を反転する切り替えスイッチ70とを備え、一方の手(例えば左手)で第1の光電脈波信号(第1脈波伝播時間)を取得した後に、装置を持ち替えて、他方の手(例えば右手)で第2の光電脈波信号(第2脈波伝播時間)を取得し、双方の時間差を算出する構成とすることもできる。
そこで、次に、図4を用いて、第2実施形態に係る血管異常検知装置2の構成について説明する。ここでは、上述した第1実施形態に係る血管異常検知装置1と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図4は、第2実施形態に係る血管異常検知装置2の構成を示すブロック図である。なお、図4において第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
血管異常検知装置2は、第2の光電脈波信号を検出する第2光電脈波センサ22、及び、第2の光電脈波信号に基づいて脈波伝播時間(第2脈波伝播時間)を計測する信号処理部32を備えていない点で、上述した血管異常検知装置1と異なっている。また、血管異常検知装置2は、スイッチ70、及び記憶部340を備えている点で血管異常検知装置1と異なっている。その他の構成は、上述した血管異常検知装置1と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
血管異常検知装置2の筺体5Bは、薄型の略直方体形状を有しており、その表面及び裏面には、表示部50が取り付けられている。第1心電電極11(及び第1光電脈波センサ21)と第2心電電極12とは、筺体5Bの表裏に対して略対称な位置に配設されている。そのため、筺体5Bを裏返した状態で把持すると、第1,第2心電電極11,12及び第1光電脈波センサ21に接触する手が逆になり、心電信号、光電脈波信号を左右逆の人差し指で取得することになる。ここで、心電波形は左右の手が入れ替わると反転するため、左右の脈波伝播時間を測定するためには、左右の持ち替えに対して心電波形を反転させることが必要となる。そこで、スイッチ70は、第1心電電極11からの入力信号と第2心電電極12からの入力信号とを互いに入替えることにより、第1,第2心電電極11,12により検出されたる心電信号の極性を反転させる。すなわち、スイッチ70は、請求の範囲に記載の反転手段として機能する。
記憶部340は、上述したRAM等から構成され、心電信号と第1の光電脈波信号に基づいて取得された脈波伝播時間(第1脈波伝播時間)を一時的に記憶する。
なお、検知部40は、記憶部340に記憶されている第1脈波伝播時間(例えば左手指先での脈波伝播時間)と、その後(筐体5Bを持ち替えた後)取得された第2脈波伝播時間(右手指先での脈波伝播時間)との時間差に基づいて、左右の腕(大動脈弓から左右の手までの間)の血管の異常を検知する。なお、血管異常検知装置2の裏表両面に表示部50を配置する場合、心電信号の反転に連動して、表側の表示部50の表示をOFFにし、裏側の表示部50の表示をONにする。
心電信号計測装置2を用いて血管異常を検知する際には、使用者が、筐体5B(血管異常検知装置2)を把持し、例えば左手の指先を第1心電電極11及び第1光電脈波センサ21に接触するとともに、右手の指先を第2心電電極12に接触する。そうすることにより、両手間の心電信号(極性が反転されていない非反転の心電信号)、及び、左手の指先での第1の光電脈波信号が取得される。そして、左手の指先での第1脈波伝播時間が取得され、記憶部340に記憶される。
続いて、心電信号の極性を反転させるようにスイッチ70を切り替えた後、筐体5B(血管異常検知装置2)を持ち替え、右手の指先を第1心電電極11及び第1光電脈波センサ21に接触するとともに、左手の指先を第2心電電極12に接触する。そうすることにより、両手間の心電信号(極性が反転された心電信号)、及び、右手の指先での第2の光電脈波信号が取得され、第2の脈波伝播時間が計測される。
そして、記憶部340に記憶されている第1脈波伝播時間と、その後計測された第2脈波伝播時間との時間差から血管異常が検知される。その結果、心臓から伸びる動脈が右腕と左腕とに分岐する大動脈弓から左右の手までの間の血管の異常が検知される。
本実施形態によれば、1つの光電脈波センサ21で第1脈波伝播時間と第2脈波伝播時間を計測することができる。すなわち、電力を消費する光電脈波センサの数を削減することができるため、装置の低消費電力化、及び低コスト化を図ることができる。なお、第1,第2心電電極11,12を接触させる身体の部位が逆になった場合には、心電信号の極性が逆になる。すなわち心電信号に含まれるR波(ピーク)が上下逆転するが、心電信号の極性を反転させることでピークを正しく検出することができる。そのため、脈波伝播時間の計測、及び血管異常の検知をより正確に行うことができる。
また、本実施形態によれば、スイッチ操作により心電信号の極性を反転することができる。さらに、本実施形態によれば、表示部50の表示が心電信号の反転と連動して切り替えられるため、筐体5Bを裏返したときに心電信号の反転が正しく行われなかった場合には、裏面の表示部50がオンされないため、心電信号が反転されていないことによる計測・検知ミスを防止することができる。
(第2実施形態の第1変形例)
上述した血管異常検知装置2では、心電信号の極性をスイッチ70の操作で切り替えたが、筺体5Bの把持状態を検出して心電信号の極性を自動的に切り換える構成とすることもできる。
そこで、次に、図5を用いて、第2実施形態の第1変形例に係る血管異常検知装置2Bの構成について説明する。ここでは、上述した第2実施形態に係る血管異常検知装置2と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図5は、第2実施形態の第1変形例に係る血管異常検知装置2の構成を示すブロック図である。なお、図5において第2実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
血管異常検知装置2Bは、使用者と対向している血管異常検知装置2B(筺体5B)の面(すなわち、上を向いている面)を検出する表裏検出部71を備えている点、及び、上述したスイッチ70に代えて、表裏検出部71による検出結果に応じて、心電信号の極性を反転させる反転部315を備えている点で、上述した血管異常検知装置2と異なっている。その他の構成は、上述した血管異常検知装置2と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
ここで、表裏検出部71としては、例えば、加速度センサ、傾斜センサ、又は、照度センサ等を用いることができる。表裏検出部71は、請求の範囲に記載の表裏検出手段として機能する。
反転部315は、ディジタルフィルタ314とピーク検出部316との間に配設され、表裏検出部71による検出結果に応じて、心電信号の極性を反転させる。すなわち、心電波を上下反転させる。すなわち、反転部315は、請求の範囲に記載の反転手段として機能する。このようにすれば、第1,第2心電電極11,12を接触させる生体の部位(左右の手)が逆になった場合に、心電信号の極性を反転させることでピークを正しく検出することができ、脈波伝播時間を精度よく計測することができる。
本変形例によれば、使用者と対向している筐体5Bの面(すなわち血管異常検知装置2Bの裏表)が検知されることにより、使用者による装置2Bの持ち替えを自動的に判定して、心電信号の極性を反転できるため、より簡易に血管の異常を検知することができる。
(第2実施形態の第2変形例)
ところで、上述した形態では、第1心電電極11(及び第1光電脈波センサ21)と第2心電電極12とが筺体5Bの表裏に対して略対称な位置に配設されていたが、第1光電脈波センサ21を例えば親指が接触する箇所に配設するとともに、第1心電電極11(及び第1光電脈波センサ21)と第2心電電極12とが、図7に示されるように、筐体5Bの中心軸に対して略対称となるように配置してもよい。なお、図7は、第2実施形態の第2変形例に係る血管異常検知装置2Bの使用方法を説明するための図である。
この場合には、例えば、左手親指に第1光電脈波センサ21が接触している状態で第1の光電脈波信号を計測した後、血管異常検知装置2Bを180°回転させて右手親指で第2の光電脈波信号を計測する。ここで、筐体5Bの把持状態(血管異常検知装置2Bの回転状態)は、上述した表裏検出部71に代えて、使用者の接触の有無を検出する接触検出部72を備えることにより検出することができる(図6参照)。該接触検出部72は、請求の範囲に記載の接触検出手段として機能する。ここで、接触検出部72としては、例えば、近接センサ、圧力センサ、又はスイッチ等を用いることができる。すなわち、図7に示されるように、親指の付け根や手のひらの接触/近接を接触検知部72で検出することにより、筐体5Bの把持方向(持ち替え)を判定し、心電信号を自動的に反転させることができる。なお、この場合、表示部50の表示は、心電信号の反転と連動して180°回転(すなわち上下逆に)される。
本変形例によっても、血管異常検知装置2Bの把持状態が検知されることにより、使用者による装置の持ち替えを自動的に判定して、心電信号の極性を反転できるため、より簡易に血管の異常を検知することができる。
(第3実施形態)
上述した第1実施形態では、第1心電電極11、第2心電電極12、第1光電脈波センサ21、第2光電脈波センサ22を備え、左右の手の指先から脈波伝播時間を取得したが、両手に加えて、さらに、両足の脈波伝播時間を取得して、両足の血管異常を検知する構成とすることもできる。
次に、図8,9,10を併せて用いて、第3実施形態に係る血管異常検知装置3の構成について説明する。ここでは、上述した第1実施形態に係る血管異常検知装置1と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図8は、血管異常検知装置3の構成を示すブロック図である。図9は、血管異常検知装置3を構成する本体部6の外観を示す図である。図10は、血管異常検知装置3の使用方法を説明するための図である。なお、図8,9,10において第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
血管異常検知装置3は、心電信号を検出するための心電電極(第3心電電極13、第4心電電極14)、左右の足の光電脈波信号(第3の光電脈波信号、第4の光電脈波信号)を検出するための2つの光電脈波センサ(第3光電脈波センサ23、第4光電脈波センサ24)、検出された心電信号及び第3,第4の光電脈波信号に基づいて左右の足における脈波伝播時間(第3脈波伝播時間、第4脈波伝播時間)を計測する信号処理部33,34、及び、第1脈波伝播時間と第2脈波伝播時間との差、及び、第3脈波伝播時間と第4脈波伝播時間との差に基づいて両手間、両足間の血管異常を検知する検知部40Bをさらに備えている点で、上述した血管異常検知装置1と異なっている。その他の構成は、上述した血管異常検知装置1と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
血管異常検知装置3は、床面等に置いて使用する本体部6と、該本体部6とケーブル8により電気的に接続され、使用者が両手で把持するグリップ型の測定プローブ7とを備えている。ここで、第1,第2光電脈波センサ21,22、及び、第1,第2心電電極11,12は、グリップ型の測定プローブ7の左右の手に接触する部分に設置されており、第3,第4光電脈波センサ23,24、及び、第3,第4心電電極13,14は、本体部6上の左右の足裏に接触する部分に配設されている(なお、第3心電電極13と第4心電電極14とはショートされている)。このように第1〜4光電脈波センサ21〜24が配置されることにより、左手と右手、左足裏と右足裏で光電脈波信号が取得される。なお、測定部位としては、手のひら、及び足親指の腹側が好ましいが、前腕部、足背部、下腿部等であってもよい。また、上述したように第1〜4心電電極11〜14が配設されることにより、両手の間、又は片手と足裏との間で心電信号が取得される。
検知部40Bは、両手の間、又は手と足との間(特に、両手間では心電振幅が小さく安定して計測できない場合)で測定した心電信号と、左足裏、右足裏、左手、右手でそれぞれ測定した光電脈波信号とから、左手、右手、左足、右足の脈波伝播時間を測定し、それぞれの値、左手と右手の脈波伝播時間の時間差、及び、左足と右足の脈波伝播時間の時間差から、腕(大動脈弓から手まで)、及び、脚(総腸骨動脈から足まで)の血管異常を検知する。
ところで、心電信号のピークと、足裏での光電脈波信号のピークとから算出した脈波伝播時間は、通常、0.1〜0.4sec.程度の値となり、手での値より大きい。このため、足の脈波伝搬時間に関しても、脈波伝播時間単体での血管異常が疑われる範囲、及び、左右の脚での脈波伝播時間の時間差について血管異常が疑われる範囲(判定基準範囲)を決定し、予め記憶部340に保存しておく。検知部40Bは、左右の手の脈波伝播時間、左右の足の脈波伝播時間の合計4個のデータに基づいて、単体及び左右差の血管異常判定を行う。ここで、腕の脈波伝播時間が腕の長さに影響されるのと同様に、脚の脈波伝播時間は体幹部及び脚の長さや、血圧、心拍数の影響を受けるため、測定の前に使用者(被測定者)の身体データや、血圧、心拍数を入力することで上記判定基準範囲を補正する機能が付加されていてもよい。
本実施形態によれば、一度の計測で、左手、右手、左足、右足の脈波伝播時間を取得することができる。そのため、例えば、大動脈弓から左右の手までの間の血管の異常、及び、総腸骨動脈から左右の足までの間の血管の異常を一度に検知することができる。
(第4実施形態)
ところで、上述した、脈波伝播時間の取得、及び血管異常検知の開始・終了は自動的に行うようにしてもよい。また、自動的に開始する際、及び/又は、終了する際に、音声又は映像によるガイダンスを行う構成としてもよい。
本実施形態では、例えば、使用者の接触が検知されたとき、所定の拍数分(例えば数拍)の心電信号、第1の光電脈波信号、第2の光電脈波信号が取得されたとき、及び、対価が支払われたときのうち、少なくともいずれかの条件が満足されたときに、検知部40が、自動的に、血管異常の検知を開始する。
また、本実施形態では、所定の拍数分(例えば30拍分)の心電信号、第1の光電脈波信号、第2の光電脈波信号が取得されたとき、及び/又は、血管異常の検知開始後、所定時間(例えば30秒)が経過したときに、検知部40が、自動的に、血管異常の検知を終了する。
さらに、本実施形態では、自動的に血管異常の検知を開始する際、及び/又は、血管異常の検知を終了する際に、スピーカ73や表示部50により、音声及び/又は画像によるガイダンスが提示される。すなわち、スピーカ73や表示部50は、請求の範囲に記載の提示手段に相当する。
本実施形態によれば、血管異常の検知が自動的に開始されるため、計測・検知を開始させるための動作が不要なため、開始動作に伴って発生する体動ノイズの発生がなく、比較的安静な状態での計測・検知が可能となる。
また、本実施形態によれば、脈波伝播時間の計測・血管異常の検知が完了したときに、自動的に計測・検知が終了されるため、より簡易に、脈波伝播時間を計測して、血管異常を検知することが可能となる。
さらに、本実施形態によれば、使用者に、計測・検知の開始や、計測・検知の終了といった計測状態を知らせることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、第1,第2心電電極11,12、及び第1,第2光電脈波センサ21,22を使用者の両手の指先に接触させたが、接触させる箇所は左半身と右半身の略対象な箇所であればよく、両手の指先に代えて、例えば左右の手のひら、前腕部、上腕部等に接触させるようにしてもよい。また、上記第2実施形態では、第1,第2心電電極11,12、及び第1光電脈波センサ21を筐体5Bの上面に配置したが、例えば、筐体5Bの裏面の、使用者の中指等が接触する箇所に配置してもよい。
上記第3実施形態では、両足間の心電信号を取得する第3心電電極13、第4心電電極14を備えていたが、第3心電電極13、第4心電電極14は省略することもできる。また、第3実施形態に係る血管異常検知装置3に、例えば体組成計機能を付加してもよい。その場合、心電電極は体組成計の測定電極と兼用できるため、機構デザインを大きく変更することなく、機能を付加することができる。
上述したように、取得された心拍数や脈拍数等の計測データは、PCや、ディスプレイを有する携帯型音楽プレーヤ、又はスマートフォン等に出力して表示させるような構成とすることもできる。その場合に、血管の異常判定等は、PCやスマートフォン側で行ってもよい。さらには、データをサーバーに送信してサーバー側で処理を行う構成とすることもできる。このような場合、上述した脈波伝播時間単体の血管異常が疑われる範囲、左右の腕の脈波伝播時間の差の血管異常が疑われる範囲等のデータは、PCや、スマートフォン、サーバー側に記憶される。
1,2,2B,3 血管異常検知装置
5,5B 筐体
6 本体部
7 測定プローブ
8 ケーブル
11 第1心電電極
12 第2心電電極
13 第3心電電極
14 第4心電電極
21 第1光電脈波センサ
22 第2光電脈波センサ
23 第3光電脈波センサ
24 第4光電脈波センサ
201 発光素子
202 受光素子
31,32,33,34 信号処理部
310 第1信号処理部
320 第2信号処理部
311 心電信号増幅部
321 脈波信号増幅部
312,322 アナログフィルタ
313,323 A/Dコンバータ
314,324 ディジタルフィルタ
315 反転部
325 2階微分処理部
316,326 ピーク検出部
318,328 ピーク補正部
330 脈波伝播時間計測部
340 記憶部
350 駆動部
40 検知部
50 表示部
60 通信部
70 スイッチ
71 表裏検出部
72 接触検出部
73 スピーカ

Claims (7)

  1. 心電信号を検出する一対の心電電極と、
    前記心電電極により検出された心電信号の極性を反転させる反転手段と、
    一方の前記心電電極の近傍に配設され、発光素子と受光素子とを有し、光電脈波信号を検出する一つの光電脈波センサと、
    前記心電信号、及び、前記光電脈波信号それぞれのピークを検出するピーク検出手段と、
    極性が反転されていない非反転の心電信号のピークと前記光電脈波信号のピークとの時間差から第1脈波伝播時間を求めるとともに、極性が反転された心電信号のピークと前記光電脈波信号のピークとの時間差から第2脈波伝播時間を求める演算手段と、
    前記第1脈波伝播時間と前記第2脈波伝播時間との時間差が予め記憶されている範囲の範囲外になった場合に血管の異常と判定する検知手段と、を備えることを特徴とする血管異常検知装置。
  2. 前記反転手段は、一方の前記心電電極からの入力信号と、他方の前記心電電極からの入力信号とを互いに入替えるスイッチであることを特徴とする請求項に記載の血管異常検知装置。
  3. 使用者と対向している筐体の面を検出する表裏検出手段をさらに備え、
    前記反転手段は、前記表裏検出手段による検出結果に応じて、心電信号の極性を反転させることを特徴とする請求項に記載の血管異常検知装置。
  4. 使用者の接触の有無を検出する接触検出手段をさらに備え、
    前記反転手段は、前記接触検出手段により検出された接触の有無に応じて、心電信号の極性を反転させることを特徴とする請求項に記載の血管異常検知装置。
  5. 使用者の接触が検知されたとき、所定の拍数分の心電信号、第1の光電脈波信号、第2の光電脈波信号が取得されたとき、及び、対価が支払われたときのうち、少なくともいずれかの条件が満足されたときに、前記検知手段は、自動的に、血管異常の検知を開始することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の血管異常検知装置。
  6. 所定の拍数分の心電信号、第1の光電脈波信号、第2の光電脈波信号が取得されたとき、及び/又は、血管異常の検知開始後、所定時間が経過したときに、前記検知手段は、自動的に、血管異常の検知を終了することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の血管異常検知装置。
  7. 自動的に、血管異常の検知を開始する際、及び/又は、血管異常の検知を終了する際に、音声及び/又は画像によるガイダンスを提示する提示手段をさらに備えることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の血管異常検知装置。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6650566B2 (ja) * 2015-01-26 2020-02-19 パナソニックIpマネジメント株式会社 電極装置
CN108366749A (zh) * 2015-10-12 2018-08-03 西北大学 动态血压与生命体征监测装置、系统和方法
US20220249028A1 (en) * 2019-07-16 2022-08-11 Nec Corporation Biological signal estimation device, biological signal estimation method, and recording medium storing biological signal estimation program
CN113303774A (zh) * 2020-02-26 2021-08-27 Oppo广东移动通信有限公司 一种可穿戴设备
CN114098755A (zh) * 2020-08-25 2022-03-01 华为终端有限公司 Ecg波形显示方法及其介质和电子设备

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4092769B2 (ja) * 1998-04-21 2008-05-28 松下電器産業株式会社 生体モニタ装置
JP2004173872A (ja) * 2002-11-26 2004-06-24 Matsushita Electric Works Ltd 動脈狭窄度測定装置
JP5516428B2 (ja) * 2010-10-14 2014-06-11 株式会社村田製作所 拍動周期算出装置およびこれを備えた生体センサ

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