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JP6474299B2 - Pulse wave measuring device - Google Patents

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JP6474299B2 JP2015070132A JP2015070132A JP6474299B2 JP 6474299 B2 JP6474299 B2 JP 6474299B2 JP 2015070132 A JP2015070132 A JP 2015070132A JP 2015070132 A JP2015070132 A JP 2015070132A JP 6474299 B2 JP6474299 B2 JP 6474299B2
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武 内山
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学 大海
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  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Description

本発明は、人体に装着して人体の脈波、特に動脈血管の圧力波を示す圧脈波を測定する脈波計測装置に関する。   The present invention relates to a pulse wave measuring device that is attached to a human body and measures a pulse wave of the human body, in particular, a pressure pulse wave indicating a pressure wave of an arterial blood vessel.

現在、心機能のモニタリングとして、種々の手法が提案されている。たとえば、心筋の電位から心臓の動きを検知する心電計や、心臓が全身に血液を送り出す圧力を検知する血圧計、血管の容積変化を検知する容積脈波計、血液の流速を検知する血流速計等があげられる。このような装置の応用先は、循環器機能の診断を行う医療分野に限らない。一例をあげると、心機能モニタリングによる、運転手等の眠気や心機能異常の検知、スポーツトレーニング状況の管理、高齢者や病気予後の見守り(病状急変のモニタリング)等、幅広い用途への応用が見込まれている。   Currently, various methods have been proposed for monitoring cardiac function. For example, an electrocardiograph that detects the movement of the heart from the potential of the myocardium, a sphygmomanometer that detects the pressure at which the heart pumps blood throughout the body, a plethysmograph that detects volume changes in blood vessels, and a blood that detects the flow rate of blood An anemometer is an example. The application destination of such a device is not limited to the medical field for diagnosing cardiovascular function. For example, cardiac function monitoring is expected to be applied to a wide range of uses, such as detection of driver drowsiness and abnormal cardiac function, management of sports training status, monitoring of the elderly and disease prognosis (monitoring sudden changes in medical conditions), etc. It is.

これらの心機能モニタリング手法のうち、実際に心臓が血液を駆出する能力を実測できるのは、圧脈波を検出する手法である。圧脈波とは動脈血管に伝わる圧力波であり、心臓が伸縮して血液を動脈に押し出す能力(圧力)と血管壁から反射する圧力とを示す。心臓が収縮する期間(心臓が血液を送り出す期間)に得られた圧脈波情報(圧脈波を測定した計測データ)を積分することで、心臓が押し出す血液量(駆出量)を知ることができる。   Among these cardiac function monitoring techniques, the ability to actually measure the ability of the heart to eject blood is a technique for detecting pressure pulse waves. The pressure pulse wave is a pressure wave transmitted to the arterial blood vessel, and indicates the ability (pressure) of the heart to expand and contract to push blood into the artery and the pressure reflected from the blood vessel wall. Knowing the amount of blood that the heart pushes out (the amount of ejection) by integrating the pressure pulse wave information (measurement data that measures the pressure pulse wave) obtained during the heart contraction period (period during which the heart pumps out blood) Can do.

圧脈波を検知する手法としては、動脈にカテーテルを挿入して圧力を実測する手法と、人体の外側から動脈部分を押圧し、その時の動脈から人体表面へと伝わる圧力変化を検知する手法とがある。カテーテルを挿入する手法は、測定対象者の動きの制限や、侵襲手法であるために感染症の危険性という課題がある。このため、検査機関や病院内での医療診断用途に限定される。一方、押圧手法で圧脈波を正確に検知しつづけるには、人体の動作に対して、常に一定の押圧力で押し付ける機構が不可欠であった(特許文献1参照)。   As a method of detecting pressure pulse waves, a method of actually measuring pressure by inserting a catheter into an artery, a method of detecting a pressure change transmitted from the artery to the human body surface by pressing the arterial part from the outside of the human body, and There is. The method of inserting a catheter has problems such as limitation of movement of the measurement subject and risk of infection because of the invasive method. For this reason, it is limited to the medical diagnosis use in an inspection organization or a hospital. On the other hand, in order to continue to accurately detect the pressure pulse wave with the pressing method, a mechanism that always presses the human body with a constant pressing force is indispensable (see Patent Document 1).

特開2000−245702号公報JP 2000-245702 A

動脈から体表に伝達する圧力変化(圧脈波)を圧脈波情報として正確に検出するには、まず、高分解能の圧力センサを常に一定の押圧力で押し付けことが必須となる。押圧力が一定であるため、体内から伝わる圧力波を正確に検知できるものの、人体外側の圧力変化、つまり大気圧の変化が圧脈波に加算されて圧脈波情報として検出されることとなる。例えば、測定対象者が自動車運転手の場合、ドアや窓の開閉、対向車とのすれ違い、車外の天候(強風)等により車内の大気圧が大きく変化するため、この大気圧変化を加算した形で圧脈波情報を検知してしまう。このような大気圧変動時に得られた圧脈波情報は、正確な情報かどうかの判断が難しく、また、誤った圧脈波情報から誤判定を下してしまうという課題があった。   In order to accurately detect a pressure change (pressure pulse wave) transmitted from the artery to the body surface as pressure pulse wave information, it is essential to first press a high-resolution pressure sensor with a constant pressing force. Although the pressure force is constant, the pressure wave transmitted from the body can be accurately detected, but the pressure change outside the human body, that is, the change in atmospheric pressure is added to the pressure pulse wave and detected as pressure pulse wave information. . For example, if the person being measured is a car driver, the atmospheric pressure inside the car changes greatly due to the opening and closing of doors and windows, the passing of oncoming cars, the weather outside the car (strong winds), etc. Detects pressure pulse wave information. It is difficult to determine whether or not the pressure pulse wave information obtained at the time of such atmospheric pressure fluctuation is accurate information, and there is a problem that an erroneous determination is made from incorrect pressure pulse wave information.

さらに、このような気圧変化は、大気圧の絶対値に対して非常に微小である。このため、測定対象者周囲に設置した一般的な絶対圧センサ等を用いて、大気圧の変動分を検知して圧脈波情報から除去するには精度不足で行うことができないという課題もあった。   Furthermore, such a change in atmospheric pressure is very small relative to the absolute value of atmospheric pressure. For this reason, there is a problem that it cannot be performed with insufficient accuracy to detect and remove the fluctuation of atmospheric pressure from the pressure pulse wave information using a general absolute pressure sensor or the like installed around the measurement subject. It was.

そこで、本発明の目的は、測定者周囲に大気圧の変動があっても、正確な圧脈波情報を検出することができる脈波計測装置を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a pulse wave measuring device capable of detecting accurate pressure pulse wave information even if there is a change in atmospheric pressure around the measurer.

上記課題を解決するため、本発明の第1の特徴は、動脈血管を伝わる圧力波である圧脈波を測定する脈波計測装置であって、外部と連通し底面が可撓性を有するキャビティを有し、前記キャビティの底面を前記皮膚に接触させた状態で、前記キャビティの内気圧と大気圧との差圧に関する信号を出力する差圧センサと、前記差圧センサの出力に基づいて、圧脈波情報を算出する演算処理部と、心筋電位、容積脈波、血流速のうち少なくともいずか一つに関する検証脈波情報を検出する脈波検証部と、前記圧脈波情報と前記検証脈波情報とが入力される波形同期処理部と、を備え、前記波形同期処理部は、前記検証脈波情報と前記圧脈波情報とを比較し、前記圧脈波情報を選択して出力することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, a first feature of the present invention is a pulse wave measuring device that measures a pressure pulse wave that is a pressure wave transmitted through an arterial blood vessel, and is a cavity that communicates with the outside and has a flexible bottom surface. Based on the output of the differential pressure sensor, and a differential pressure sensor that outputs a signal related to the differential pressure between the internal pressure and the atmospheric pressure of the cavity in a state where the bottom surface of the cavity is in contact with the skin, A calculation processing unit that calculates pressure pulse wave information, a pulse wave verification unit that detects verification pulse wave information related to at least one of myocardial potential, volume pulse wave, and blood flow velocity, and the pressure pulse wave information A waveform synchronization processing unit to which the verification pulse wave information is input, and the waveform synchronization processing unit compares the verification pulse wave information with the pressure pulse wave information and selects the pressure pulse wave information. Output.

当該発明によると、大気圧変動があっても、大気圧変動分を除去した正確な圧脈波情報を検出することができる脈波計測装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a pulse wave measuring device capable of detecting accurate pressure pulse wave information from which an atmospheric pressure fluctuation is removed even if there is an atmospheric pressure fluctuation.

また、本発明の第2の特徴は、前記波形同期処理部は、前記検証脈波情報と前記圧脈波情報との時間差を検出した後、前記検証脈波情報と前記圧脈波情報との同期処理を行うことを特徴とする。   In addition, the second feature of the present invention is that the waveform synchronization processing unit detects a time difference between the verification pulse wave information and the pressure pulse wave information, and then detects the verification pulse wave information and the pressure pulse wave information. A synchronization process is performed.

当該発明によると、圧脈波情報と検証脈波情報との時刻同期が正確にできるため、大気圧変動があっても、大気圧変動分を除去した正確な圧脈波情報を検出することができる脈波計測装置を提供することができる。   According to the present invention, since the time synchronization between the pressure pulse wave information and the verification pulse wave information can be accurately performed, it is possible to detect accurate pressure pulse wave information from which the atmospheric pressure fluctuation is removed even if there is atmospheric pressure fluctuation. A pulse wave measuring device capable of being provided can be provided.

また、本発明の第3の特徴は、前記波形同期処理部は、前記同期処理した前記圧脈波情報のうち、予め記録した正常波形と類似した前記圧脈波情報のみを選択して出力することを特徴とする。   Further, the third feature of the present invention is that the waveform synchronization processing unit selects and outputs only the pressure pulse wave information similar to the normal waveform recorded in advance among the pressure pulse wave information subjected to the synchronization processing. It is characterized by that.

当該発明によると、圧脈波情報から正常波形を判別できるため、正確な圧脈波情報を検出することができる。   According to the present invention, since the normal waveform can be determined from the pressure pulse wave information, accurate pressure pulse wave information can be detected.

また、本発明の第4の特徴は、前記波形同期処理部は、前記同期処理した前記圧脈波情報のうち、類似した波形が複数得られた場合に該類似波形を平均処理して得られた波形と類似した前記圧脈波情報のみを選択して出力することを特徴とする。   A fourth feature of the present invention is that the waveform synchronization processing unit is obtained by averaging the similar waveforms when a plurality of similar waveforms are obtained from the pressure pulse wave information subjected to the synchronization processing. Only the pressure pulse wave information similar to the waveform is selected and output.

当該発明によると、圧脈波情報は個人差があるが、測定対象者に依存した圧脈波情報を平均処理から得られるため、正確な圧脈波情報を検出することができる。   According to the invention, although the pressure pulse wave information varies among individuals, the pressure pulse wave information depending on the measurement subject can be obtained from the averaging process, so that accurate pressure pulse wave information can be detected.

また、本発明の第5の特徴は、前記波形同期処理部から出力された前記圧脈波情報に基づいて、心機能を判定することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, a cardiac function is determined based on the pressure pulse wave information output from the waveform synchronization processing unit.

当該発明によると、正確な圧脈波情報から心機能を判定するため、より正確な心機能判定を行うことができる。   According to the present invention, since the cardiac function is determined from accurate pressure pulse wave information, more accurate cardiac function determination can be performed.

また、本発明の第6の特徴は、前記演算処理部は、前記皮膚が脈動した際に、前記差圧センサの出力信号に基づいて、前記キャビティの内気圧と大気圧との差圧を算出する差圧算出部と、前記差圧算出部により算出した差圧と大気圧に基づいて、前記キャビティの内気圧を算出するキャビティ内気圧算出部と、前記差圧算出部により算出した差圧に基づいて、外部と前記キャビティとの間を流通する空気の流通モル数を算出する空気流通モル数算出部と、前記空気流通モル数算出部により算出した流通モル数に基づいて、前記キャビティ内の空気モル数を算出する空気モル数算出部と、前記空気モル数算出部により算出した空気モル数と前記キャビティ内気圧算出部により算出したキャビティの内気圧に基づいて、前記キャビティ内の体積を算出する体積算出部と、前記体積算出部により算出したキャビティ内の体積に基づいて前記皮膚の時間変位を算出する変位算出部と、を備えることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, when the skin pulsates, the arithmetic processing unit calculates a differential pressure between the internal pressure and the atmospheric pressure of the cavity based on an output signal of the differential pressure sensor. A differential pressure calculation unit for calculating the internal pressure of the cavity based on the differential pressure calculated by the differential pressure calculation unit and the atmospheric pressure, and a differential pressure calculated by the differential pressure calculation unit. Based on the number of moles of air flow that calculates the number of moles of air flowing between the outside and the cavity, and the number of moles of flow calculated by the number of moles of air flow calculated by the air flow number of moles calculation unit, Based on the air mole number calculation unit for calculating the air mole number, the air mole number calculated by the air mole number calculation unit, and the internal pressure of the cavity calculated by the cavity internal pressure calculation unit, the volume in the cavity is calculated. And volume calculation unit for output, characterized in that it comprises a displacement calculating unit for calculating a time displacement of the skin based on the volume of the cavity which is calculated by the volume calculating unit.

また、本発明の第7の特徴は、前記演算処理部は、前記差圧の大きさに応じた前記空気の流通モル数を予め記憶する流通モル数データベース部を有し、前記空気流通モル数算出部は、前記流通モル数データベース部より、前記差圧算出部により算出した前記差圧の大きさに応じた前記空気流通モル数を抽出することを特徴とする。   Further, a seventh feature of the present invention is that the arithmetic processing unit has a circulation mole number database section that stores in advance the circulation mole number of the air corresponding to the magnitude of the differential pressure, and the number of moles of air circulation. The calculation unit extracts the number of moles of air flow corresponding to the magnitude of the differential pressure calculated by the differential pressure calculation unit from the circulation mole number database unit.

また本発明の第8の特徴は、前記流通モル数データベース部は、予め、前記キャビティの両端での圧力差と空気の流通量との関係性を数値計算で求め、当該関係性と前記差圧に基づいて、前記空気流通モル数を算出することで生成されたものであることを特徴とする。   In addition, an eighth feature of the present invention is that the flow mole number database unit previously obtains a relationship between a pressure difference at both ends of the cavity and a flow rate of air by numerical calculation, and the relationship and the pressure difference are calculated. Based on the above, it is generated by calculating the number of moles of air flow.

また、本発明の第9の特徴は、前記空気の温度情報を取得する気温取得部を有し、前記空気モル数算出部は、前記温度情報と前記流通モル数に基づいて前記キャビティ内の空気モル数を算出することを特徴とする。   Further, a ninth feature of the present invention includes an air temperature acquisition unit that acquires the temperature information of the air, and the air mole number calculation unit is configured to determine the air in the cavity based on the temperature information and the flow mole number. The number of moles is calculated.

また、本発明の第10の特徴は、前記大気圧を取得する大気圧取得部を有することを特徴とする。   The tenth feature of the present invention is characterized by having an atmospheric pressure obtaining unit for obtaining the atmospheric pressure.

また、本発明の第11の特徴は、前記キャビティの側壁の歪みによる変位量を検出する歪み検出部を有し、前記体積算出部は、前記歪み検出部の検出する変位量を用いて前記キャビティ内の体積を算出することを特徴とする。   Further, an eleventh feature of the present invention is a strain detection unit that detects a displacement amount due to strain of a side wall of the cavity, and the volume calculation unit uses the displacement amount detected by the strain detection unit. The volume inside is calculated.

当該発明によると、体内の動脈血管から伝わる圧力波である圧脈波を皮膚の振動を経て、キャビティの内気圧に変換して正確な圧脈波情報を検出することができる。   According to the present invention, it is possible to detect accurate pressure pulse wave information by converting a pressure pulse wave, which is a pressure wave transmitted from an arterial blood vessel in the body, to the internal pressure of the cavity via the vibration of the skin.

したがって、本発明は、大気圧変動があっても、正確な圧脈波情報を検出することができる脈波計測装置を提供することができる。   Therefore, the present invention can provide a pulse wave measuring device that can detect accurate pressure pulse wave information even if there is atmospheric pressure fluctuation.

本発明の第1の実施形態に係る脈波計測装置1の概略構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a schematic structure of pulse wave measuring device 1 concerning a 1st embodiment of the present invention. 図1の圧脈波測定部10の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the pressure pulse wave measurement part 10 of FIG. 図1の圧脈波測定部10のブロック図である。It is a block diagram of the pressure pulse wave measurement part 10 of FIG. 図1の脈波検証部50のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a pulse wave verification unit 50 in FIG. 1. 図2に示す差圧センサ5の断面図である。It is sectional drawing of the differential pressure sensor 5 shown in FIG. 本発明の第1の実施形態にかかる圧脈波測定部10の機能の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a function of the pressure pulse wave measurement part 10 concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態にかかる「差圧と空気流入量の参照テーブル」である。It is a "reference table of differential pressure and air inflow" according to the first embodiment of the present invention. 圧脈波計測装置1で得られた圧脈波情報と心電信号を示すグラフである。3 is a graph showing pressure pulse wave information and an electrocardiographic signal obtained by the pressure pulse wave measuring device 1. 圧脈波計測装置1で得られた安静時の圧脈波情報と心電信号を示すグラフである。3 is a graph showing pressure pulse wave information and an electrocardiogram signal at rest obtained by the pressure pulse wave measuring device 1. 本発明の第2の実施形態に係る脈波検証部250のブロック図である。It is a block diagram of the pulse wave verification unit 250 according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態にかかる脈波計測装置1の機能の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a function of the pulse wave measuring device 1 concerning the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態にかかる脈波計測装置1の機能の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the function of the pulse-wave measuring apparatus 1 concerning the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態にかかる脈波計測装置1の機能の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the function of the pulse-wave measuring apparatus 1 concerning the 5th Embodiment of this invention.

以下、本発明に係る脈波計測装置の実施形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of a pulse wave measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
(全体構成)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る脈波計測装置1の構成を示す。本実施形態では脈波計測装置1は、手首に取り付けられた圧脈波測定部10と、胸部に取り付けられた脈波検証部50とからなる。
図2に圧脈波測定部10の構成を示す。圧脈波測定部10は腕時計に類似した形態からなり、装置本体3と、装置本体3の側面に固定されたバンド2と、により構成される。
(First embodiment)
(overall structure)
FIG. 1 shows a configuration of a pulse wave measuring apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, the pulse wave measuring device 1 includes a pressure pulse wave measuring unit 10 attached to the wrist and a pulse wave verifying unit 50 attached to the chest.
FIG. 2 shows the configuration of the pressure pulse wave measurement unit 10. The pressure pulse wave measurement unit 10 has a form similar to that of a wristwatch, and includes a device main body 3 and a band 2 fixed to a side surface of the device main body 3.

バンド2は、例えば、環状の弾性材等により構成され、装置本体3をユーザの皮膚4に密着するように装着させる。
装置本体3は、その下部(皮膚4側)に差圧センサ5を持つ。差圧センサ5は、下部が皮膚4に密着し、上部は開口6を介して外気と連通している。当該差圧センサ5の構造については、後段で詳述する。また、装置本体3は、その内部に後述する種々の機能を持つ素子が搭載された制御基板7を持つ。
The band 2 is composed of, for example, an annular elastic material or the like, and the apparatus main body 3 is attached so as to be in close contact with the user's skin 4.
The apparatus main body 3 has a differential pressure sensor 5 in the lower part (skin 4 side). The differential pressure sensor 5 has a lower part in close contact with the skin 4 and an upper part communicating with the outside air through the opening 6. The structure of the differential pressure sensor 5 will be described in detail later. The apparatus body 3 has a control board 7 on which elements having various functions to be described later are mounted.

図3は圧脈波測定部10のブロック図を示す。圧脈波測定部10は、差圧センサ5の他に、制御基板7に相当する、制御部11と、電源12と、記憶部13と、演算処理部14と、通信部60、判定部70とを有する。
制御部11は、例えば、CPUやROM等を含んで構成され、装置本体3の全体の駆動を統括的に制御する。
電源12は、例えば、乾電池などの各種の1次電池やバッテリーなどの2次電池などの電力源であり、装置本体3に備わる各部に対して電力を供給する。
FIG. 3 shows a block diagram of the pressure pulse wave measurement unit 10. In addition to the differential pressure sensor 5, the pressure pulse wave measurement unit 10 corresponds to the control board 7, a control unit 11, a power source 12, a storage unit 13, an arithmetic processing unit 14, a communication unit 60, and a determination unit 70. And have.
The control unit 11 includes, for example, a CPU, a ROM, and the like, and comprehensively controls driving of the entire apparatus body 3.
The power source 12 is a power source such as various primary batteries such as dry batteries and secondary batteries such as batteries, and supplies power to each unit provided in the apparatus main body 3.

記憶部13は、例えば、各種の不揮発性メモリ等で構成され、制御部11にて実行される駆動プログラムや各種のデータ、後述する参照テーブルを記憶する。
演算処理部14は、差圧センサ5の出力に基づいて差圧を算出する差圧算出部15と、後述の差圧センサ5に備わるキャビティ内部の気圧を算出するキャビティ内気圧算出部16と、上記キャビティに流通する空気のモル数を算出する空気流通モル数算出部17と、上記キャビティ内の空気のモル数を算出する空気モル数算出部18と、上記キャビティの体積を算出する体積算出部19と、脈動による皮膚の変位を算出する変位算出部20と、を有する。なお、演算処理部14に備わる各部の機能については、後段の(変位算出フローについて)で詳述する。
The storage unit 13 includes, for example, various nonvolatile memories and stores a drive program executed by the control unit 11, various data, and a reference table described later.
The arithmetic processing unit 14 includes a differential pressure calculation unit 15 that calculates a differential pressure based on the output of the differential pressure sensor 5, a cavity internal pressure calculation unit 16 that calculates an atmospheric pressure inside the cavity of the differential pressure sensor 5 described later, An air circulation mole number calculation unit 17 that calculates the number of moles of air flowing through the cavity, an air mole number calculation unit 18 that calculates the number of moles of air in the cavity, and a volume calculation unit that calculates the volume of the cavity. 19 and a displacement calculator 20 that calculates the displacement of the skin due to pulsation. The function of each unit included in the arithmetic processing unit 14 will be described in detail later (on the displacement calculation flow).

通信部60は、圧脈波測定部10外部との間で情報を送受信する通信装置であり、例えば、特定小電力無線やBluetooth(登録商標)等で構成される。送受信は主に脈波検証部50との間で行うが、測定対象者が保持するスマートフォンとの送受信や、他の通信サービスを経由して外部のサーバー等に情報通信する構成も可能である。   The communication unit 60 is a communication device that transmits / receives information to / from the outside of the pressure pulse wave measurement unit 10 and includes, for example, a specific low-power radio, Bluetooth (registered trademark), or the like. Transmission / reception is performed mainly with the pulse wave verification unit 50, but transmission / reception with a smartphone held by the measurement subject or information communication with an external server or the like via another communication service is also possible.

判定部70は、例えば、CPUやROM等を含んで構成される。入力された複数の信号情報同士を比較し、最終的に測定対象者の正常な圧脈波情報の出力や心機能判定等の結果出力を行う。
図4に脈波検証部50の構成を示す。脈波検証部50は、測定対象者の胸部にベルト52で取り付けられた心電検知部51から構成されている。
The determination part 70 is comprised including CPU, ROM, etc., for example. A plurality of input signal information is compared with each other, and finally output of results of normal pressure pulse wave information and cardiac function determination of the measurement subject is performed.
FIG. 4 shows the configuration of the pulse wave verification unit 50. The pulse wave verification unit 50 includes an electrocardiogram detection unit 51 attached to the chest of the measurement subject with a belt 52.

心電検知部51はその内部に、心電センサ53、電源54、処理部55、記憶部56、通信部57を有する。
心電センサ53は、皮膚に密着させた電極の電位から、心筋電位を検知するものである。
電源54は、例えば、乾電池などの各種の1次電池やバッテリーなどの2次電池などの電力源であり、心電検知部51に備わる各部に対して電力を供給する。
The electrocardiogram detection unit 51 includes an electrocardiogram sensor 53, a power source 54, a processing unit 55, a storage unit 56, and a communication unit 57 therein.
The electrocardiographic sensor 53 detects the myocardial potential from the potential of the electrode brought into close contact with the skin.
The power source 54 is, for example, a power source such as various primary batteries such as a dry battery or a secondary battery such as a battery, and supplies power to each unit included in the electrocardiogram detection unit 51.

処理部55は、例えば、CPUやROM等を含んで構成され、心電検知部51の全体の駆動を統括的に制御する。
記憶部56は、例えば、各種の不揮発性メモリ等で構成され、処理部55にて実行される駆動プログラムや各種のデータ等を記憶する。
通信部57は、心電検知部51と圧脈波測定部10との間で情報を送受信する通信装置であり、例えば、特定小電力無線やBluetooth(登録商標)等で構成される。
The processing unit 55 includes, for example, a CPU, a ROM, and the like, and comprehensively controls driving of the entire electrocardiogram detection unit 51.
The storage unit 56 includes, for example, various non-volatile memories and stores a drive program executed by the processing unit 55, various data, and the like.
The communication unit 57 is a communication device that transmits and receives information between the electrocardiogram detection unit 51 and the pressure pulse wave measurement unit 10, and includes, for example, a specific low-power radio, Bluetooth (registered trademark), or the like.

(差圧センサの構成)
次いで、差圧センサ5の構成について説明する。図5は差圧センサ5の断面図を示し、(a)は初期状態を表す時刻T0における断面を、(b)は時刻T0以降で皮膚の脈動が生じた時刻T1における断面を、それぞれ示す。差圧センサ5は、例えば、上下に亘って貫通する貫通穴を有する上面視ロ字状のフレームであるセンサフレーム31と、センサフレーム31の上面を基端として片持ち梁状に突出したカンチレバー32と、を有する。当該差圧センサ5は、ユーザの皮膚のうち脈動によって変位する皮膚部分33に密着させることによって、センサフレーム31(側壁)と皮膚部分33(可撓性を有する底面)とで構成された空間であるキャビティ34を形成する。
(Configuration of differential pressure sensor)
Next, the configuration of the differential pressure sensor 5 will be described. 5A and 5B are cross-sectional views of the differential pressure sensor 5. FIG. 5A shows a cross-section at time T0 representing the initial state, and FIG. 5B shows a cross-section at time T1 when skin pulsation occurs after time T0. The differential pressure sensor 5 includes, for example, a sensor frame 31 that is a frame having a square shape when viewed from above, and a cantilever 32 that protrudes in a cantilever manner with the upper surface of the sensor frame 31 as a base end. And having. The differential pressure sensor 5 is a space formed by the sensor frame 31 (side wall) and the skin portion 33 (flexible bottom surface) by closely contacting the skin portion 33 that is displaced by pulsation in the user's skin. A cavity 34 is formed.

なお、図示を略したが、ユーザの皮膚と離間した状態でキャビティ34の下部は必ずしも解放されている必要は無く、皮膚部分33に密着する可撓性の薄い膜をセンサフレーム31の下面に固着しておいてもよい。   Although not shown, the lower portion of the cavity 34 is not necessarily opened in a state of being separated from the user's skin, and a flexible thin film that is in close contact with the skin portion 33 is fixed to the lower surface of the sensor frame 31. You may keep it.

ここで、キャビティ34内部の体積、圧力、空気のモル数をそれぞれV、Pin、N、とし、時刻T0とT1における値であることを示すためにそれぞれ、V(0)、Pin(0)、N(0)、V(1)、Pin(1)、N(1)、とする。   Here, the volume, pressure, and the number of moles of air inside the cavity 34 are V, Pin, and N, respectively, and V (0), Pin (0), Let N (0), V (1), Pin (1), and N (1).

(差圧センサの構造と動作)
次に、図5を用いて差圧センサ5の具体的構造を説明する。差圧センサ5はセンサフレーム31に囲まれた貫通穴を持ち、その上部側の口の大部分はカンチレバー32によって覆われる。カンチレバー32はたとえば300nm程度の極めて薄いSiから成る略長方形の板状梁であり、センサフレーム31に一端が固定される。カンチレバー32は一辺がたとえば100ミクロン程度のサイズであり、その上下の気圧にわずかでも差があればその差圧によって撓む。
(Differential pressure sensor structure and operation)
Next, a specific structure of the differential pressure sensor 5 will be described with reference to FIG. The differential pressure sensor 5 has a through hole surrounded by a sensor frame 31, and most of the mouth on the upper side is covered with a cantilever 32. The cantilever 32 is a substantially rectangular plate-like beam made of extremely thin Si of about 300 nm, for example, and one end is fixed to the sensor frame 31. The cantilever 32 has a side of, for example, a size of about 100 microns.

カンチレバー32の固定端付近は上面近傍のみP(リン)などの不純物をドープすることでピエゾ抵抗として機能するので、顕著なピエゾ抵抗効果を発揮する。また、カンチレバー32の側面とセンサフレーム31の間は1ミクロン前後の微小なギャップとなっており、このギャップを介して外気とキャビティ34の間を空気が流通する。カンチレバー32は一端のみが固定されているため、全周囲を固定されるダイヤフラム型のセンサに比べ、わずかな力でも撓むことができ、高感度なセンサとして機能する。
ここで、図5(b)に示すように、時刻T1において皮膚部分33がその下部の動脈が脈動したことで下方へ変位したとする。すると、キャビティ内部の体積Vは増加し、気圧Pinは減少する。その結果、カンチレバー32は気圧Pinと外部の気圧との差圧により下部方向に撓む。すると、差圧センサ5は、カンチレバー32に作りこまれたピエゾ抵抗素子の電気抵抗値が変化するので、図示を略したブリッジ回路を介して、当該カンチレバー32の撓み量に対応した信号を出力する。
Since the vicinity of the fixed end of the cantilever 32 functions as a piezoresistor by doping impurities such as P (phosphorus) only in the vicinity of the upper surface, a remarkable piezoresistive effect is exhibited. A small gap of about 1 micron is formed between the side surface of the cantilever 32 and the sensor frame 31, and air flows between the outside air and the cavity 34 through the gap. Since only one end of the cantilever 32 is fixed, the cantilever 32 can be bent even with a slight force as compared with a diaphragm sensor that is fixed at the entire periphery, and functions as a highly sensitive sensor.
Here, as shown in FIG. 5B, it is assumed that the skin portion 33 is displaced downward at time T1 due to the pulsation of the lower artery. Then, the volume V inside the cavity increases and the atmospheric pressure Pin decreases. As a result, the cantilever 32 bends downward due to the differential pressure between the atmospheric pressure Pin and the external atmospheric pressure. Then, since the electric resistance value of the piezoresistive element built in the cantilever 32 changes, the differential pressure sensor 5 outputs a signal corresponding to the bending amount of the cantilever 32 via a bridge circuit (not shown). .

ここで、カンチレバー32の撓み量とキャビティ34内外の圧力差(差圧)の関係は、予め実測して「ピエゾ抵抗値と差圧の参照テーブル」として、記憶部13に記憶される。したがって、差圧算出部15は、差圧センサ5の出力信号と記憶部13の参照テーブルとにより差圧を算出できる。   Here, the relationship between the amount of bending of the cantilever 32 and the pressure difference (differential pressure) inside and outside the cavity 34 is measured in advance and stored in the storage unit 13 as a “piezoresistance value and differential pressure reference table”. Therefore, the differential pressure calculation unit 15 can calculate the differential pressure from the output signal of the differential pressure sensor 5 and the reference table of the storage unit 13.

さらに、キャビティ34内の圧力Pinが減少すると、外気からキャビティ34内へ空気が流入する。この際、当該空気の流入量をモル数で表した量をΔNとする。このように、皮膚部分33が変位すると、V、Pin、Nがすべて変化する。なお、差圧とΔNの関係は、圧脈波測定部10に流量計を組み込んだ実験や、カンチレバー32の変位と空気流出入の関係を連成解析した計算機シミュレーションによって予め取得しておき、「差圧と空気流入量の参照テーブル」として、記憶部13に記憶される。   Further, when the pressure Pin in the cavity 34 decreases, air flows from the outside air into the cavity 34. At this time, the amount of the inflow of the air expressed in moles is ΔN. Thus, when the skin part 33 is displaced, V, Pin, and N all change. The relationship between the differential pressure and ΔN is acquired in advance by an experiment in which a flow meter is incorporated in the pressure pulse wave measurement unit 10 or a computer simulation in which the relationship between displacement of the cantilever 32 and air inflow / outflow is coupled. It is stored in the storage unit 13 as a “differential pressure and air inflow amount reference table”.

(圧脈波情報算出フローについて)
次いで、本発明の第1の実施形態にかかる圧脈波測定部10による圧脈波情報算出の流れについて、図6に示す説明図(フローチャート)に沿って説明する。なお、大気圧が変化せず、一定の状態の場合について説明する。
(Pressure pulse wave information calculation flow)
Next, the flow of pressure pulse wave information calculation by the pressure pulse wave measurement unit 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to an explanatory diagram (flowchart) shown in FIG. The case where the atmospheric pressure does not change and is in a constant state will be described.

まず、初期状態を表す時刻T0において、キャビティ34内の体積V(0)はセンサフレーム31の設計寸法から既知である。また、キャビティ34内の圧力Pin(0)は大気圧と同一である。そのため、空気モル数算出部18は、気体の状態方程式PV=NRKから、気温Kを用いればモル数N(0)=Pin(0)V(0)/RKが得られる(STEP1)。なお、気温Kや大気圧は、制御部11からの制御信号に基づき、脈波計測装置1と接続された又は脈波計測装置1内に備わる気温計(図示省略)や絶対圧測定用の圧力センサ(図示省略)により、演算処理部14(空気モル数算出部18)へ電気信号として伝送される。   First, at time T0 representing the initial state, the volume V (0) in the cavity 34 is known from the design dimensions of the sensor frame 31. The pressure Pin (0) in the cavity 34 is the same as the atmospheric pressure. Therefore, the air mole number calculation unit 18 can obtain the mole number N (0) = Pin (0) V (0) / RK from the gas state equation PV = NRK using the temperature K (STEP 1). The temperature K and the atmospheric pressure are based on a control signal from the control unit 11 and are connected to the pulse wave measuring device 1 or provided in the pulse wave measuring device 1 or a pressure for absolute pressure measurement. A sensor (not shown) transmits the signal as an electrical signal to the arithmetic processing unit 14 (number-of-air calculating unit 18).

次に、脈波計測装置1が変位の測定を開始した後、時刻T1において皮膚部分33が脈動によって変位してカンチレバー32が撓み、差圧センサ5よりピエゾ抵抗値に関する信号が演算処理部14に出力される(STEP2)。   Next, after the pulse wave measuring device 1 starts measuring displacement, the skin portion 33 is displaced by pulsation at time T 1, the cantilever 32 is bent, and a signal related to the piezoresistance value is sent from the differential pressure sensor 5 to the arithmetic processing unit 14. It is output (STEP 2).

次に、差圧算出部15は、記憶部13に記憶されている「ピエゾ抵抗値と差圧の参照テーブル」を参照して、ピエゾ抵抗値から差圧を算出する。また、キャビティ内気圧算出部16は、大気圧を一定と仮定し、大気圧から上記算出した差圧を減算してキャビティ34内の圧力Pin(1)を算出する(STEP3)。   Next, the differential pressure calculation unit 15 refers to the “piezoresistance value and differential pressure reference table” stored in the storage unit 13 and calculates the differential pressure from the piezoresistance value. The cavity pressure calculation unit 16 calculates the pressure Pin (1) in the cavity 34 by subtracting the calculated differential pressure from the atmospheric pressure assuming that the atmospheric pressure is constant (STEP 3).

次に、空気流通モル数算出部17は、記憶部13に記憶されている「差圧と空気流入量の参照テーブル」を参照して、STEP3にて算出した差圧から空気流入量ΔNを算出する(STEP4)。ここで、「差圧と空気流入量の参照テーブル」は、例えば図7に示すように、差圧ΔPの値(Pa)に応じた単位時間当たりの空気流入量Qの値(mol/sec)が、差圧ΔPの大きさに応じてテーブル化されたものである。   Next, the air circulation mole number calculation unit 17 refers to the “reference table of differential pressure and air inflow amount” stored in the storage unit 13 and calculates the air inflow amount ΔN from the differential pressure calculated in STEP 3. (STEP 4). Here, the “reference table of differential pressure and air inflow amount” is, for example, as shown in FIG. 7, the value of air inflow amount Q per unit time (mol / sec) according to the value of differential pressure ΔP (Pa). Is tabulated in accordance with the magnitude of the differential pressure ΔP.

次に、空気モル数算出部18は、STEP4にて算出された空気流入量ΔNを時刻T0での空気モル数N(0)に加えることで、時刻T1におけるキャビティ34内部の空気モル数N(1)を算出する(STEP5)。   Next, the air mole number calculation unit 18 adds the air inflow amount ΔN calculated in STEP 4 to the air mole number N (0) at the time T0, so that the air mole number N (( 1) is calculated (STEP 5).

次に、体積算出部19は、STEP3にて算出したPin(1)とSTEP5にて算出したN(1)とを、再度気体の状態方程式に代入することで、キャビティ34内の体積V(1)を算出する(STEP6)。   Next, the volume calculation unit 19 substitutes Pin (1) calculated in STEP 3 and N (1) calculated in STEP 5 into the gas state equation again, so that the volume V (1 ) Is calculated (STEP 6).

次に、変位算出部20は、センサフレーム31自体は変形しないと仮定するとキャビティ34の断面積は変化しないので、体積の変化(V(1)―V(0))をキャビティ34の断面積で除算することで、皮膚部分33の変位を算出する(STEP7)。ここで得られた皮膚部分33の変位は、皮膚部分33近傍の動脈血管に伝わる圧力波に起因する。このため、皮膚部分33の変位を検知することで、圧脈波情報を検出することが可能となる。   Next, assuming that the sensor frame 31 itself is not deformed, the displacement calculation unit 20 does not change the cross-sectional area of the cavity 34, so the volume change (V (1) −V (0)) is calculated by the cross-sectional area of the cavity 34. By dividing, the displacement of the skin portion 33 is calculated (STEP 7). The displacement of the skin portion 33 obtained here is caused by a pressure wave transmitted to the arterial blood vessels near the skin portion 33. For this reason, it is possible to detect pressure pulse wave information by detecting the displacement of the skin portion 33.

そして、制御部11は、測定を継続するかどうかを判断して(STEP8)、継続すると判断した場合(STEP8;Y)、引き続き演算処理部14にステップ2以降の処理を繰り返し実行させ、継続しないと判断した場合(STEP8;N)、本処理を終了する。   Then, the control unit 11 determines whether or not to continue the measurement (STEP 8). If it is determined that the measurement is to be continued (STEP 8; Y), the control unit 11 continuously causes the processing unit 14 to repeatedly execute the processing from step 2 and does not continue. If it is determined (STEP8; N), this process is terminated.

なお、STEP4において、空気流通モル数算出部17は、上述の「差圧と空気流入量の参照テーブル」から空気流入量ΔNを算出する際に、単位時間当たりの空気流入量Qときざみ時間(T1−T0)を積算している。このきざみ時間は必要に応じて設定可能であり、短くすると計算量が多くなるが高精度な結果が得られ、長くすると精度は落ちるが短時間で計算できることから、状況に応じて最適な長さを設定する。   In STEP 4, the air circulation mole number calculation unit 17 calculates the air inflow amount Q per unit time and the time interval (when the air inflow amount ΔN is calculated from the “reference table of differential pressure and air inflow amount” described above). T1-T0) is integrated. This step time can be set as needed.If the time is shortened, the amount of calculation increases, but a high-accuracy result can be obtained.If the length is shortened, the accuracy is reduced, but it can be calculated in a short time. Set.

また、演算処理部14は、図6に示すフローチャートの処理手順に替えて、ピエゾ抵抗値の取得(STEP2)を先に所定時間のあいだ繰り返し実行し結果データを記憶部13に格納した後で、順次記憶部13からピエゾ抵抗値を読みだして上記STEP3以降の処理を行うようにしてもよい。また、演算処理部14は、ピエゾ抵抗値の取得(STEP2)を行った際に、取得したピエゾ抵抗値が所定値未満となる状態が所定時間継続していると判断した場合、その判断した時点を初期状態を表す時刻T0とし、STEP1以降の処理を実行することとしてもよい。   In addition, instead of the processing procedure of the flowchart shown in FIG. 6, the arithmetic processing unit 14 repeatedly acquires the piezoresistance value (STEP 2) for a predetermined time and stores the result data in the storage unit 13. Alternatively, the piezoresistance value may be sequentially read from the storage unit 13 and the processing after STEP3 may be performed. In addition, when the arithmetic processing unit 14 performs the acquisition of the piezoresistance value (STEP 2) and determines that the state in which the acquired piezoresistance value is less than the predetermined value continues for a predetermined time, the determination time point May be time T0 representing the initial state, and processing after STEP1 may be executed.

以上により、圧脈波測定部10は、動脈血管の皮膚部分33のわずかな変位をとらえることで、動脈血管の圧力波から圧脈波情報を検知することができる。具体的には、カンチレバー32の撓みから発生するピエゾ抵抗値として取得し、外気とキャビティ34の間の空気の流出入量を考慮に入れた気体の状態方程式を解くことによって、皮膚部分33の変位を算出することができ、この変位を圧脈波情報として利用することができる。また、圧脈波測定部10は、一端のみが固定されたカンチレバー32を利用することにより、わずかな差圧でも大きく撓む高感度検出が可能となり、カンチレバー32とセンサフレーム31の間を介して空気が流出入する影響を考慮に入れながら皮膚部分33の変位を高精度に算出することで、高感度で正確な圧脈波情報の検出が実現できる。   As described above, the pressure pulse wave measurement unit 10 can detect pressure pulse wave information from the pressure wave of the arterial blood vessel by capturing a slight displacement of the skin portion 33 of the arterial blood vessel. Specifically, the displacement of the skin portion 33 is obtained by solving the equation of state of the gas obtained as a piezoresistance value generated from the bending of the cantilever 32 and taking into account the inflow and outflow of air between the outside air and the cavity 34. This displacement can be used as pressure pulse wave information. In addition, the pressure pulse wave measuring unit 10 can detect a high sensitivity that is greatly bent even with a slight differential pressure by using the cantilever 32 having only one end fixed. The pressure pulse wave measuring unit 10 can be interposed between the cantilever 32 and the sensor frame 31. By calculating the displacement of the skin portion 33 with high accuracy while taking into account the influence of air flowing in and out, highly sensitive and accurate detection of pressure pulse wave information can be realized.

(大気圧変動時の圧脈波情報検知について)
上述の圧脈波情報算出フローは、大気圧が一定の場合、つまり大気圧の圧力変動がない場合を述べた。しかし、実際に本実施形態に係る脈波計測装置1を使用する場合、常に大気圧が変動しない状態とは限らない。圧脈波情報算出フローは、大気圧Poutとキャビティ内の気圧Pinとの差圧から最終的に圧脈波情報を求める演算処理である以上、大気圧Poutが変動した場合に圧脈波情報算出フローで得られる圧脈波情報は、大気圧Poutの変動が加算されることとなる。
(Detecting pressure pulse wave information when atmospheric pressure changes)
The above-described pressure pulse wave information calculation flow has been described when the atmospheric pressure is constant, that is, when there is no pressure fluctuation of the atmospheric pressure. However, when the pulse wave measuring apparatus 1 according to the present embodiment is actually used, the atmospheric pressure does not always change. The pressure pulse wave information calculation flow is a calculation process for finally obtaining pressure pulse wave information from the differential pressure between the atmospheric pressure Pout and the atmospheric pressure Pin in the cavity. The pressure pulse wave information obtained by the flow is added with the fluctuation of the atmospheric pressure Pout.

その一例を図8(a)に示す。図8(a)は大気圧が変動した状態で算出した圧脈波情報である。期間Aにおいて、大気圧が変動したため、圧脈波情報が前後の波形と異なり、1回の脈波で二つのピークを持つ波形となっている。このような大気圧変動で変形した圧脈波情報に基づいて判断を行うと、例えば脈拍数の急上昇等の異常判定を下してしまうこととなる。   An example is shown in FIG. FIG. 8A shows pressure pulse wave information calculated in a state where the atmospheric pressure fluctuates. In the period A, since the atmospheric pressure fluctuated, the pressure pulse wave information is a waveform having two peaks in one pulse wave unlike the previous and subsequent waveforms. If the determination is made based on the pressure pulse wave information deformed by such atmospheric pressure fluctuation, an abnormality determination such as a sudden rise in the pulse rate is made.

そこで、脈波検証部50から得られる検証脈波情報を用いて、大気圧Poutが変動している場合でも正確な圧脈波情報を検知する方法について、図8及び図9を用いて説明する。
まず、脈波計測装置1装着時に、静かな環境下かつ安静状態で、圧脈波測定部10により圧脈波情報を、脈波検証部50により検証脈波情報である心電情報を所定時間測定する(図9参照)。ここでは、1周期毎の波形が類似した圧脈波情報及び心電情報を複数周期測定することが望ましい。
Therefore, a method of detecting accurate pressure pulse wave information using the verification pulse wave information obtained from the pulse wave verification unit 50 even when the atmospheric pressure Pout varies will be described with reference to FIGS. .
First, when the pulse wave measuring device 1 is worn, in a quiet environment and in a resting state, the pressure pulse wave measurement unit 10 provides pressure pulse wave information, and the pulse wave verification unit 50 provides verification pulse wave information as electrocardiographic information for a predetermined time. Measure (see FIG. 9). Here, it is desirable to measure a plurality of periods of pressure pulse wave information and electrocardiographic information having similar waveforms for each period.

次に、得られた心電情報を、脈波検証部50内の通信部57により圧脈波測定部10に送信する。受信した心電情報は、検出した圧脈波情報と同じく圧脈波測定部10内部に設けられた判定部70で処理される。まず、正常な圧脈波情報と心電情報を比較し、同期処理を行う。心電波形は心筋の収縮を表す電位であり、圧脈波情報は圧脈波測定部10まで伝達された圧力波の情報であるため、体内の動脈血管を伝達する時間差Cが発生する。この時間差Cの情報を求めるため、例えば、心電情報の極大値の時刻と、その時刻以降の最も近い時刻での圧脈波情報の極大値の時刻とを求め、各々の極大値の時刻の差を時間差Cとして求める。   Next, the obtained electrocardiogram information is transmitted to the pressure pulse wave measurement unit 10 by the communication unit 57 in the pulse wave verification unit 50. The received electrocardiogram information is processed by the determination unit 70 provided in the pressure pulse wave measurement unit 10 in the same manner as the detected pressure pulse wave information. First, normal pressure pulse wave information and electrocardiogram information are compared, and synchronization processing is performed. Since the electrocardiogram waveform is a potential representing the contraction of the myocardium, and the pressure pulse wave information is information on the pressure wave transmitted to the pressure pulse wave measurement unit 10, a time difference C for transmitting the arterial blood vessel in the body is generated. In order to obtain the information of the time difference C, for example, the time of the maximum value of the electrocardiogram information and the time of the maximum value of the pressure pulse wave information at the nearest time after that time are obtained. The difference is obtained as a time difference C.

次に、測定対象の状況下で心電情報と圧脈波情報とを取得する(図8参照)。得られた心電情報から、心拍の周期B1、B2、B3を求める。時間差Cと心拍周期B1、B2、B3を利用して、心電情報の心拍周期B1、B2、B3に対応する圧脈波情報の拍動周期b1、b2、b3を取り出す。圧脈波情報の拍動周期b1、b2、b3各々と、予め記憶蓄積しておいた正常な圧脈波情報とを比較して、正常な拍動周期の圧脈波情報のみを取り出す。ここでは、拍動周期b3のみを取り出し、正常な圧脈波情報として、判定部70から出力する。   Next, electrocardiogram information and pressure pulse wave information are acquired under the condition of the measurement target (see FIG. 8). From the obtained electrocardiogram information, heartbeat periods B1, B2, and B3 are obtained. Using the time difference C and the heartbeat periods B1, B2, and B3, the pulse periods b1, b2, and b3 of the pressure pulse wave information corresponding to the heartbeat periods B1, B2, and B3 of the electrocardiogram information are extracted. Each of the pulse periods b1, b2, and b3 of the pressure pulse wave information is compared with the normal pressure pulse wave information stored and stored in advance, and only the pressure pulse wave information of the normal pulse period is extracted. Here, only the pulsation period b3 is extracted and output from the determination unit 70 as normal pressure pulse wave information.

さらに、周期b3の圧脈波情報を利用して、心機能評価を行うこともできる。例えば、拍動周期b3に基づいて脈拍数を算出する、周期b3の最初の時刻から痕までと極小値から周期b3の最後の時刻までを積分し、その積分値から心臓の血液駆出能力を判定する、または、圧脈波情報の極大値の高さと痕の高さの比を算出して動脈血管硬度の判定やストレス判定を行う等の処理を行うこともできる。   Furthermore, cardiac function evaluation can also be performed using the pressure pulse wave information of the period b3. For example, the pulse rate is calculated on the basis of the pulsation cycle b3, integrating from the first time of the cycle b3 to the scar and from the minimum value to the last time of the cycle b3, and from the integrated value, the blood ejection ability of the heart is calculated. It is also possible to perform a process such as determining or calculating a ratio between the height of the maximum value of the pressure pulse wave information and the height of the scar to determine arterial vascular hardness or stress.

なお、ここでは、正常な圧脈波情報の判定に、既知のモデル波形情報を利用したが、複数の拍動周期の圧脈波情報を取得し、拍動周期毎に切り出した後、拍動周期毎に比較して、非常に類似もしくは一致する2つ以上の圧脈波情報の平均値を正常波形と判定してもよい。また時間差Cは一度ではなく、複数回の心拍周期と拍動周期とから極大値の時刻差を測定し、平均化して求めてもよい。圧脈波情報の極大値、極小値、痕の時刻情報は、測定状況によって判別が難しい場合があるため、圧脈波情報に対し、微分処理を行うことで、極大値の時刻情報を得ることもできる。   Here, the known model waveform information is used for the determination of normal pressure pulse wave information. However, after acquiring the pressure pulse wave information of a plurality of pulsation periods and cutting out each pulsation period, An average value of two or more pieces of pressure pulse wave information that are very similar or coincident with each other may be determined as a normal waveform. Further, the time difference C may be obtained by measuring and averaging the time difference of the maximum value from a plurality of heartbeat cycles and pulsation cycles instead of once. The maximum value, minimum value, and trace time information of the pressure pulse wave information may be difficult to distinguish depending on the measurement situation, so the time value information of the maximum value can be obtained by differentiating the pressure pulse wave information. You can also.

また、測定前の安静時の圧脈波情報もしくは心電情報において、周期毎のばらつきが大きい場合、対応する特定周期の一拍同士を同期させ、時間差Cを求める必要がでてくる。この場合、同期させる圧脈波情報と心電情報とが、どれだけの時間差があるかわからない以上、双方の情報から一周期毎を切り出し、類似した周期を有する圧脈波情報の一周期と心電情報の一周期とを求め、時間差Cを求める。   In addition, in the pressure pulse wave information or electrocardiogram information at rest before measurement, when there is a large variation for each cycle, it is necessary to obtain a time difference C by synchronizing one beat of the corresponding specific cycle. In this case, since it is not known how much time difference there is between the pressure pulse wave information and the electrocardiographic information to be synchronized, each period is cut out from both pieces of information, and one period and the heart of the pressure pulse wave information having a similar period One period of electric information is obtained, and a time difference C is obtained.

また、不整脈により、脈拍数が非常に大きい値や非常に小さい値となる場合、圧脈波情報と比較せず心機能異常と判断してもよい。さらに、心電情報の心拍一周期の間に、圧脈波情報において、複数のピークを有する場合や心拍周期に同期しない場合、平坦な圧脈波情報が得られる場合等は、圧脈波測定部10取り付け方法に異常があると判断して、測定対象者に再度取り付けし直しを要求してもよい。また、一定時間内に、心拍情報と圧脈波情報との同期ができない場合、異常判断して取り付け見直しや安静維持を測定対象者に要求してもよい。   Further, when the pulse rate becomes a very large value or a very small value due to arrhythmia, it may be determined that the cardiac function is abnormal without comparing with the pressure pulse wave information. Furthermore, if there are multiple peaks in the pressure pulse wave information during one heartbeat cycle of the electrocardiogram information, if it is not synchronized with the heartbeat cycle, or if flat pressure pulse wave information can be obtained, pressure pulse wave measurement It may be determined that there is an abnormality in the part 10 attachment method, and the measurement subject may be requested to attach again. Further, when the heartbeat information and the pressure pulse wave information cannot be synchronized within a certain period of time, an abnormality may be judged and the subject to be measured may be requested to review the attachment or maintain a rest.

圧脈波測定部10の取り付け、特に差圧センサ5の取り付けについては、皮膚と密着を要するため、わずかでも隙間があると圧力波が伝達されず、脈拍に同期した圧脈波情報が得られない。このため、取り付け見直しややり直しを測定対象者に要求する処理があるとよい。   Since the pressure pulse wave measuring unit 10, particularly the differential pressure sensor 5, needs to be in close contact with the skin, if there is even a slight gap, the pressure wave is not transmitted and pressure pulse wave information synchronized with the pulse is obtained. Absent. For this reason, there should be a process for requesting the subject of measurement to review and redo the attachment.

さらに、意図して皮膚と密着させず、圧脈波情報を検知しない差圧センサを別途設け、この差圧センサの出力信号と圧脈波情報を検知する差圧センサ5との出力信号との差分信号を圧脈波情報として利用することもできる。隙間を設けた差圧センサは、脈拍ではなく、大気圧の変動を検知するため、圧脈波情報を検知する差圧センサ5の出力信号と差分をとることで、大気圧の変動分の出力信号を除去することができる。   Further, a differential pressure sensor that is not intentionally brought into close contact with the skin and that does not detect pressure pulse wave information is separately provided, and an output signal of the differential pressure sensor and an output signal of the differential pressure sensor 5 that detects pressure pulse wave information are The difference signal can also be used as pressure pulse wave information. The differential pressure sensor provided with a gap detects not the pulse but the fluctuation of the atmospheric pressure. Therefore, by taking the difference from the output signal of the differential pressure sensor 5 that detects the pressure pulse wave information, the output corresponding to the fluctuation of the atmospheric pressure is output. The signal can be removed.

また、心電情報も体動等で皮膚に密着した電極が動き、心筋の神経伝達による電位ではなく、体動によるノイズや筋電を心電波形と誤認識してしまうことがある。このため、脈波検証部50や圧脈波検証部10に加速度センサ等の慣性センサを設け、心電情報と圧脈波情報との同期時に、慣性センサの出力信号に基づいて安静判定を行ってもよい。安静判定が否である場合、再度、同期やり直しを行う処理にすることが望ましい。   Also, in electrocardiographic information, an electrode that is in close contact with the skin due to body movement or the like moves, and noise or myoelectricity due to body movement may be misrecognized as an electrocardiographic waveform, not a potential due to myocardial nerve transmission. For this reason, an inertial sensor such as an acceleration sensor is provided in the pulse wave verification unit 50 or the pressure pulse wave verification unit 10, and a rest determination is performed based on the output signal of the inertial sensor when the electrocardiogram information and the pressure pulse wave information are synchronized. May be. When the rest determination is negative, it is desirable to perform the process of performing synchronization again.

圧脈波情報はとりわけ、大気圧の揺らぎに起因した極低周波数の変動が重畳しやすいため、脈拍の周波数より低い周波数のハイパスフィルタを経由して出力を取り出す方が望ましい。これにより、大気圧の揺らぎを除去すると同時にバイアスレベルが平坦になるため、極大値の判別等が容易に行うことが可能となる。   In particular, since the pressure pulse wave information is likely to be superposed with extremely low frequency fluctuations caused by fluctuations in atmospheric pressure, it is desirable to extract the output via a high-pass filter having a frequency lower than the pulse frequency. As a result, the fluctuation of the atmospheric pressure is removed and at the same time the bias level is flattened, so that it is possible to easily determine the maximum value.

なお、ここでは圧脈波測定部10を手首に取り付ける構成を示したが、体表近傍に動脈がある箇所に設置してもよい。例えば、頸動脈のある首部、ひじの内側、ひざ裏、足の付け根、足の甲やくるぶしに取り付けても圧脈波情報を得ることが可能であり、測定対象者の動きを制限しない箇所に取り付けることが望ましい。   In addition, although the structure which attaches the pressure pulse wave measurement part 10 to a wrist was shown here, you may install in the location where an artery exists in the body surface vicinity. For example, pressure pulse wave information can be obtained even if it is attached to the neck with the carotid artery, the inside of the elbow, the back of the knee, the base of the foot, the instep or the ankle, and it does not restrict the movement of the measurement subject. It is desirable to install.

以上により、大気圧の変動があっても、正確な圧脈波情報を判定して検出することができる。さらに、正常な圧脈波情報のみから判断するため、正確な心機能の判定が可能となる。   As described above, accurate pressure pulse wave information can be determined and detected even when atmospheric pressure varies. Furthermore, since judgment is performed only from normal pressure pulse wave information, it is possible to accurately determine cardiac function.

(第2の実施形態)
次いで、本発明の第2実施形態に係る脈波計測装置1について、説明する。なお、前述の第1実施形態と同様の構成は同じ符号を付し、説明を省略する。
第1の実施形態に係る脈波計測装置1と異なる点は、脈波検証部50を心電センサではなく光電式脈波センサを用いて構成する点である。
(Second Embodiment)
Next, the pulse wave measurement device 1 according to the second embodiment of the present invention will be described. Note that the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
The difference from the pulse wave measuring apparatus 1 according to the first embodiment is that the pulse wave verification unit 50 is configured using a photoelectric pulse wave sensor instead of an electrocardiographic sensor.

本実施形態に係る脈波計測装置を構成する脈波検証部250の構造を図10に示す。脈波検証部250は、光電式脈波センサ253、電源54、処理部55、記憶部56、通信部57から構成される。   FIG. 10 shows the structure of the pulse wave verification unit 250 constituting the pulse wave measurement device according to this embodiment. The pulse wave verification unit 250 includes a photoelectric pulse wave sensor 253, a power source 54, a processing unit 55, a storage unit 56, and a communication unit 57.

光電式脈波センサ253は光源と受光部とからなり、測定対象者に向けて光源から光を発し、その反射光もしくは透過光を受光部で受光する。反射光もしく透過光の光強度情報に基づいて、光照射された血管を流れる血液の容積変化を検知し、容積脈波を測定する装置である。光電式脈波センサ253は、主に指先や耳朶に装着されるのが一般的であるが、近年では腕時計の裏蓋側に配置し、手首でも脈拍数を検知することも可能になってきている。ここでの説明では、クリップ式のバネで指先233を挟んで本体51を固定する構成とする。   The photoelectric pulse wave sensor 253 includes a light source and a light receiving unit. The photoelectric pulse wave sensor 253 emits light from the light source toward the measurement subject, and the reflected light or transmitted light is received by the light receiving unit. This is a device for detecting volumetric pulse wave by detecting volume change of blood flowing through a light-irradiated blood vessel based on light intensity information of reflected light or transmitted light. The photoelectric pulse wave sensor 253 is generally mounted mainly on the fingertip or earlobe, but in recent years, it has been arranged on the back cover side of a wristwatch, and it has become possible to detect the pulse rate even on the wrist. Yes. In the description here, the main body 51 is fixed with the fingertip 233 sandwiched between clip-type springs.

次に、脈波検証部250が取得する検証脈波情報について説明する。
光電式脈波センサ253は、照射した光の反射光もしくは透過光の強度で血管を流れる血液の容積変化を検知して出力する。血液の容積変化は、動脈の圧力波と非常に類似した変化であるため、光電式脈波センサ253の出力信号は圧脈波情報と類似した波形を有する。
Next, verification pulse wave information acquired by the pulse wave verification unit 250 will be described.
The photoelectric pulse wave sensor 253 detects and outputs a change in the volume of blood flowing through the blood vessel based on the intensity of reflected light or transmitted light of the irradiated light. Since the blood volume change is very similar to the pressure wave of the artery, the output signal of the photoelectric pulse wave sensor 253 has a waveform similar to the pressure pulse wave information.

次に、大気圧が変動した場合に、正常な圧脈波情報を求める手法について説明する。
上述の第一実施形態と同様、測定対象者の安静時における、脈波検証部250を用いて検証脈波情報である容積脈波情報を、圧脈波測定部10を用いて圧脈波情報を取得する。次いで、容積脈波情報及び圧脈波情報の極大値もしくは極小値を利用して、それぞれの脈波情報を脈拍周期毎に切り出し、時間差を求める。そして、測定対象状況における圧脈波情報及び容積脈波情報を脈拍周期毎に切り出し、上述同様、正常な圧脈波情報のみを取り出す。その後、所定の脈拍数検知や心機能判定等の処理を行う。
Next, a method for obtaining normal pressure pulse wave information when the atmospheric pressure fluctuates will be described.
As in the first embodiment described above, volume pulse wave information that is verification pulse wave information using the pulse wave verification unit 250 and pressure pulse wave information using the pressure pulse wave measurement unit 10 when the measurement subject is at rest. To get. Next, using the maximum value or the minimum value of the volume pulse wave information and the pressure pulse wave information, each pulse wave information is cut out for each pulse period, and a time difference is obtained. Then, the pressure pulse wave information and volume pulse wave information in the measurement target situation are cut out for each pulse period, and only normal pressure pulse wave information is extracted as described above. Thereafter, processing such as predetermined pulse rate detection and cardiac function determination is performed.

また、検証脈波情報として、容積脈波情報をそのまま利用するのではなく、二階微分した加速度脈波情報を用いることもできる。加速度脈波情報は容積脈波情報と比較して急峻な極大値が得られやすく、この極大値と極大値の間を心拍周期として判別しやすいため、こちらを利用してもよい。   Further, as the verification pulse wave information, the acceleration pulse wave information obtained by second-order differentiation can be used instead of using the volume pulse wave information as it is. The acceleration pulse wave information can be used because it is easy to obtain a steep maximum value compared to the volume pulse wave information and easily distinguish between the maximum value and the maximum value as a heartbeat period.

なお、脈波検証部50に光電式脈波センサ253ではなく、血流速センサを用いてもよい。血管を流れる血液の流速は、一般的に超音波やレーザーを照射し、反射波のドップラー現象を利用して検知する。このため、検証脈波情報として、血流速情報を測定して利用することも可能である。   Instead of the photoelectric pulse wave sensor 253, a blood flow rate sensor may be used for the pulse wave verification unit 50. The flow velocity of blood flowing through a blood vessel is generally detected by irradiating an ultrasonic wave or a laser and utilizing the Doppler phenomenon of a reflected wave. For this reason, blood flow rate information can also be measured and used as verification pulse wave information.

以上により、大気圧の変動があっても、正確な圧脈波情報を判定して検出することができる。さらに、検証脈波情報を光学式に得られるため、皮膚に金属を接する必要がなく、金属アレルギーのある測定対象者でも利用することが可能となる。   As described above, accurate pressure pulse wave information can be determined and detected even when atmospheric pressure varies. Furthermore, since the verification pulse wave information can be obtained optically, it is not necessary to contact the metal with the skin, and it can be used even by a measurement subject who has a metal allergy.

(第3の実施形態)
次いで、本発明の第3の実施形態に係る圧脈波測定部10の処理の流れについて、図11を用いて説明する。
(Third embodiment)
Next, a processing flow of the pressure pulse wave measurement unit 10 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図11は、本発明の第3の実施形態にかかる圧脈波測定部10による皮膚部分33の変位算出処理を説明するためのフローチャートである。なお、第1実施形態と同一の処理については同一の名称を付けて説明を省略する。ここで、圧脈波測定部10による変位算出処理が第1実施形態における変位算出処理と相違するのは、気温が時間変動する場合であっても正確に圧脈波情報を測定できる点である。   FIG. 11 is a flowchart for explaining the displacement calculation processing of the skin portion 33 by the pressure pulse wave measurement unit 10 according to the third embodiment of the present invention. In addition, about the process same as 1st Embodiment, the same name is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. Here, the displacement calculation process by the pressure pulse wave measurement unit 10 is different from the displacement calculation process in the first embodiment in that the pressure pulse wave information can be accurately measured even when the temperature fluctuates over time. .

まず、演算処理部14は、脈波測定部10と接続された、又は装置本体3内に備わる温度センサなどによって空気の気温K(0)を取得する(STEP11)。なお、初期状態においてはキャビティ34の体積V(0)はセンサフレーム31の設計で決まっていることと、キャビティ34内の圧力Pin(0)は大気圧と同一であるということは、第1実施形態と同一である。そのため、空気モル数算出部18は、これらV(0)、Pin(0)、K(0)を気体の状態方程式に代入してモル数N(0)を算出する(STEP12)。   First, the arithmetic processing unit 14 acquires the air temperature K (0) using a temperature sensor connected to the pulse wave measuring unit 10 or provided in the apparatus main body 3 (STEP 11). In the initial state, the volume V (0) of the cavity 34 is determined by the design of the sensor frame 31, and the pressure Pin (0) in the cavity 34 is the same as the atmospheric pressure. The form is the same. Therefore, the air mole number calculation unit 18 calculates the mole number N (0) by substituting these V (0), Pin (0), and K (0) into the gas state equation (STEP 12).

この後、ピエゾ抵抗値取得(STEP13)からモル数更新(STEP16)までのステップは第1実施形態における変位算出処理と同一である。   Thereafter, the steps from obtaining the piezoresistance value (STEP 13) to updating the number of moles (STEP 16) are the same as the displacement calculation process in the first embodiment.

次いで、演算処理部14は、時刻T(1)における気温K(1)を取得して(STEP17)。そして、体積算出部19は、そのK(1)を使って気体の状態方程式から体積V(1)を算出する(STEP18)。その後の処理は第1実施形態と同一である。   Next, the arithmetic processing unit 14 acquires the temperature K (1) at time T (1) (STEP 17). And the volume calculation part 19 calculates volume V (1) from the state equation of gas using the K (1) (STEP18). Subsequent processing is the same as in the first embodiment.

本実施形態に係る脈波測定部10においては、測定中に気温が変動した場合でもそれを継続的に測定して温度を考慮に入れて処理を行うことにより、常に正確で高感度な圧脈波情報の測定が可能になる。   In the pulse wave measurement unit 10 according to this embodiment, even when the air temperature fluctuates during measurement, the pressure wave is always accurate and highly sensitive by continuously measuring it and taking the temperature into account. Wave information can be measured.

(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係る圧脈波測定部10について、図12を用いて説明する。
図12は、本発明の第4の実施形態にかかる圧脈波測定部10による皮膚部分4の変位算出処理を説明するためのフローチャートである。なお、第1実施形態と同一の処理については同一の名称を付けて説明を省略する。ここで、圧脈波測定部10による変位算出処理が第1実施形態における変位算出処理との相違するのは、大気圧が非常に大きく変動する場合であっても正確に脈波を測定できる点である。
まず、演算処理部14は、圧脈波測定部10と接続された、又は装置本体3内に備わる絶対圧を測定可能な圧力センサや、差圧センサ5とほぼ同体積V(0)のキャビティを有する差圧センサ(図示省略)などを別途設置して、大気圧を取得する(STEP21)。
(Fourth embodiment)
A pressure pulse wave measurement unit 10 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 12 is a flowchart for explaining the displacement calculation processing of the skin part 4 by the pressure pulse wave measurement unit 10 according to the fourth embodiment of the present invention. In addition, about the process same as 1st Embodiment, the same name is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. Here, the displacement calculation process by the pressure pulse wave measurement unit 10 is different from the displacement calculation process in the first embodiment in that the pulse wave can be accurately measured even when the atmospheric pressure fluctuates greatly. It is.
First, the arithmetic processing unit 14 is connected to the pressure pulse wave measuring unit 10 or a pressure sensor capable of measuring an absolute pressure provided in the apparatus main body 3 or a cavity having substantially the same volume V (0) as the differential pressure sensor 5. A differential pressure sensor (not shown) having a pressure is separately installed to obtain atmospheric pressure (STEP 21).

そして、空気モル数算出部18は、初期状態においてキャビティ34内の圧力Pin(0)は大気圧と同一であるので、STEP21にて測定した大気圧をPin(0)として、モル数N(0)を算出する(STEP22)。   Since the pressure Pin (0) in the cavity 34 is the same as the atmospheric pressure in the initial state, the air mole number calculation unit 18 uses the atmospheric pressure measured in STEP 21 as Pin (0) and uses the mole number N (0 ) Is calculated (STEP 22).

次いで、演算処理部14は、差圧センサ5よりピエゾ抵抗値を取得し(STEP23)、圧力センサや差圧センサにより時刻T(1)における大気圧を取得する(STEP24)。   Next, the arithmetic processing unit 14 acquires a piezoresistance value from the differential pressure sensor 5 (STEP 23), and acquires the atmospheric pressure at time T (1) using a pressure sensor or a differential pressure sensor (STEP 24).

そして、演算処理部14は、STEP24にて取得した大気圧と、STEP23にて取得したピエゾ抵抗値に基づいて算出される差圧から、キャビティ34内の圧力を更新してPin(1)とする(STEP25)。その後の処理は第1実施形態と同一である。   Then, the arithmetic processing unit 14 updates the pressure in the cavity 34 from the atmospheric pressure acquired in STEP 24 and the differential pressure calculated based on the piezoresistance value acquired in STEP 23 to Pin (1). (STEP 25). Subsequent processing is the same as in the first embodiment.

本実施形態に係る圧脈波測定部10おいては、測定中に大気圧が非常に大きく変動した場合でもそれを継続的に測定して大気圧の変動を考慮に入れて処理を行うことにより、常に正確で高感度な圧脈波測定が可能になる。   In the pressure pulse wave measurement unit 10 according to the present embodiment, even when the atmospheric pressure fluctuates greatly during measurement, the pressure pulse wave measurement unit 10 continuously measures the atmospheric pressure and performs processing in consideration of the fluctuation of the atmospheric pressure. This makes it possible to measure pressure pulse waves with accuracy and high sensitivity at all times.

(第5の実施形態)
次いで、本発明の第5の実施形態に係る圧脈波測定部10について、図13を用いて説明する。
図13は、本発明の第5の実施形態にかかる圧脈波測定部10による皮膚部分4の変位算出処理を説明するためのフローチャートである。ここで、圧脈波測定部10による変位算出処理が第1実施形態と同一の処理については同一の名称を付けて説明を省略する。ここで、圧脈波測定部10による変位算出処理が第1実施形態における変位算出処理と相違するのは、キャビティ34の側壁が時間変位する場合であっても正確に脈波を測定できる点である。
(Fifth embodiment)
Next, a pressure pulse wave measurement unit 10 according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 13 is a flowchart for explaining the displacement calculation processing of the skin portion 4 by the pressure pulse wave measurement unit 10 according to the fifth embodiment of the present invention. Here, the displacement calculation process performed by the pressure pulse wave measurement unit 10 is the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted. Here, the displacement calculation process by the pressure pulse wave measurement unit 10 is different from the displacement calculation process in the first embodiment in that the pulse wave can be accurately measured even when the side wall of the cavity 34 is displaced in time. is there.

まず、演算処理部14は、圧脈波測定部10内に備わる歪センサ(図示省略)などによって、キャビティ34側壁(センサフレーム31の内周面)の変位情報を取得する(STEP31)。
そして、空気モル数算出部18は、この変位情報と、センサフレーム31の設計の両方を用いてキャビティ34の体積V(0)を算出し、それと大気圧とに基づいてキャビティ内のモル数N(0)を求める(STEP32)。その後の処理は、ピエゾ抵抗値取得(STEP33)から体積更新(STEP37)までは第1実施形態と同一である。
First, the arithmetic processing unit 14 acquires displacement information of the side wall of the cavity 34 (inner peripheral surface of the sensor frame 31) using a strain sensor (not shown) provided in the pressure pulse wave measurement unit 10 (STEP 31).
The air mole number calculation unit 18 calculates the volume V (0) of the cavity 34 by using both the displacement information and the design of the sensor frame 31, and based on this and the atmospheric pressure, the number of moles N in the cavity. (0) is obtained (STEP 32). The subsequent processing is the same as that of the first embodiment from the piezoresistance value acquisition (STEP 33) to the volume update (STEP 37).

次いで、演算処理部14は、歪センサにより時刻T(1)における変位情報を取得し(STEP38)、最新のキャビティ断面積を用いて皮膚表面の変位量を算出する(STEP39)。その後の処理は第1実施形態と同一である。   Next, the arithmetic processing unit 14 acquires displacement information at time T (1) by the strain sensor (STEP 38), and calculates the displacement amount of the skin surface using the latest cavity cross-sectional area (STEP 39). Subsequent processing is the same as in the first embodiment.

本実施形態においては、測定中にキャビティ34側壁が変動した場合でもそれを継続的に測定して処理を行うことにより、常に正確で高感度な圧脈波情報の測定が可能になる。   In the present embodiment, even when the side wall of the cavity 34 changes during measurement, it is possible to always measure pressure pulse wave information accurately and with high sensitivity by measuring and processing it continuously.

なお、第3の実施形態、第4の実施形態、第5の実施形態ではそれぞれ温度、大気圧、キャビティ34側壁、が変動する場合について説明したが、これらが同時に変動する場合も同様の扱いで対応可能である。   In the third embodiment, the fourth embodiment, and the fifth embodiment, the case where the temperature, the atmospheric pressure, and the side wall of the cavity 34 fluctuate was described. It is possible.

1 脈波計測装置1
2 バンド
3 装置本体
4 皮膚
5 差圧センサ
6 開口
7 制御基板
10 圧脈波測定部
11 制御部
12 電源
13 記憶部
14 演算処理部
15 差圧算出部
16 キャビティ内気圧算出部
17 空気流通モル数算出部
18 空気モル数算出部
19 体積算出部
20 変位算出部
31 センサフレーム
32 カンチレバー
33 皮膚部分
34 キャビティ
50 脈波検証部
51 心電検知部
52 ベルト
53 電センサ
54 電源
55 処理部
56 記憶部
57 通信部
60 通信部
70 判定部
233 指先
V キャビティ34内部の体積
P キャビティ34内部の圧力
N キャビティ34内部の空気モル数
STEP1〜8 本発明の第1の実施形態に係る脈波の測定方法の各段階
STEP11〜20 本発明の第3の実施形態に係る脈波の測定方法の各段階
STEP21〜30 本発明の第4の実施形態に係る脈波の測定方法の各段階
STEP31〜40 本発明の第5の実施形態に係る脈波の測定方法の各段階
1 Pulse wave measuring device 1
2 Band 3 Device body 4 Skin 5 Differential pressure sensor 6 Aperture 7 Control board 10 Pressure pulse wave measurement unit 11 Control unit 12 Power source 13 Storage unit 14 Operation processing unit 15 Differential pressure calculation unit 16 Cavity internal pressure calculation unit 17 Air flow mole number Calculation unit 18 Molar number calculation unit 19 Volume calculation unit 20 Displacement calculation unit 31 Sensor frame 32 Cantilever 33 Skin part 34 Cavity 50 Pulse wave verification unit 51 Electrocardiogram detection unit 52 Belt 53 Electric sensor 54 Power supply 55 Processing unit 56 Storage unit 57 Communication unit 60 Communication unit 70 Judgment unit 233 Fingertip V Volume inside cavity 34 P Pressure inside cavity 34 N Number of moles of air inside cavity 34 STEP1-8 Each of the pulse wave measurement methods according to the first embodiment of the present invention Stages STEP 11 to 20 Each stage of the pulse wave measuring method according to the third embodiment of the present invention. Each stage of the fourth fifth measurement method of the pulse wave according to an embodiment of each stage STEP31~40 present invention method for measuring a pulse wave according to an embodiment of the TEP21~30 present invention

Claims (11)

動脈血管を伝わる圧力波である圧脈波を測定する脈波計測装置であって、
外部と連通し、底面が解放されるか、または底面に可撓性の膜が固着されたキャビティを有し、前記キャビティの底面を前記皮膚に接触させた状態で、前記キャビティの内気圧と大気圧との差圧に関する信号を出力する差圧センサと、
前記差圧センサの出力に基づいて、圧脈波情報を算出する演算処理部と、
心筋電位、容積脈波、血流速のうち少なくともいずか一つに関する検証脈波情報を検出する脈波検証部と、
前記圧脈波情報と前記検証脈波情報とが入力される波形同期処理部と、
を備え、
前記波形同期処理部は、
前記検証脈波情報と前記圧脈波情報とを比較し、前記圧脈波情報を選択して出力することを特徴とする脈波計測装置。
A pulse wave measuring device that measures a pressure pulse wave that is a pressure wave transmitted through an arterial blood vessel,
The cavity has a cavity in which the bottom surface is released or a flexible film is fixed to the bottom surface, and the internal pressure and the atmospheric pressure of the cavity are large in a state where the bottom surface of the cavity is in contact with the skin. A differential pressure sensor that outputs a signal related to the differential pressure from the atmospheric pressure;
An arithmetic processing unit that calculates pressure pulse wave information based on the output of the differential pressure sensor;
A pulse wave verification unit that detects verification pulse wave information related to at least one of myocardial potential, volume pulse wave, and blood flow velocity;
A waveform synchronization processing unit to which the pressure pulse wave information and the verification pulse wave information are input;
With
The waveform synchronization processing unit
The pulse wave measuring device, wherein the verification pulse wave information is compared with the pressure pulse wave information, and the pressure pulse wave information is selected and output.
前記波形同期処理部は、前記検証脈波情報と前記圧脈波情報との時間差を検出した後、前記検証脈波情報と前記圧脈波情報との同期処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の脈波計測装置。   The waveform synchronization processing unit performs a synchronization process between the verification pulse wave information and the pressure pulse wave information after detecting a time difference between the verification pulse wave information and the pressure pulse wave information. 1. The pulse wave measuring device according to 1. 前記波形同期処理部は、前記同期処理した前記圧脈波情報のうち、予め記録した正常波形と類似した前記圧脈波情報のみを選択して出力することを特徴とする請求項2に記載の脈波計測装置。   The waveform synchronization processing unit selects and outputs only the pressure pulse wave information similar to a normal waveform recorded in advance from the pressure pulse wave information subjected to the synchronization processing. Pulse wave measuring device. 前記波形同期処理部は、前記同期処理した前記圧脈波情報のうち、類似した波形が複数得られた場合に該類似波形を平均処理して得られた波形と類似した前記圧脈波情報のみを選択して出力することを特徴とする請求項2に記載の脈波計測装置。   The waveform synchronization processing unit is configured to obtain only the pressure pulse wave information similar to the waveform obtained by averaging the similar waveforms when a plurality of similar waveforms are obtained from the pressure pulse wave information subjected to the synchronization processing. The pulse wave measuring device according to claim 2, wherein the pulse wave measuring device is selected and output. 前記波形同期処理部から出力された前記圧脈波情報に基づいて、心機能を判定することを特徴とする請求項1から4いずれかに記載の脈波計測装置。   5. The pulse wave measuring apparatus according to claim 1, wherein a heart function is determined based on the pressure pulse wave information output from the waveform synchronization processing unit. 前記演算処理部は、
前記皮膚が脈動した際に、前記差圧センサの出力信号に基づいて、前記キャビティの内気圧と大気圧との差圧を算出する差圧算出部と、
前記差圧算出部により算出した差圧と大気圧に基づいて、前記キャビティの内気圧を算出するキャビティ内気圧算出部と、
前記差圧算出部により算出した差圧に基づいて、外部と前記キャビティとの間を流通する空気の流通モル数を算出する空気流通モル数算出部と、
前記空気流通モル数算出部により算出した流通モル数に基づいて、前記キャビティ内の空気モル数を算出する空気モル数算出部と、
前記空気モル数算出部により算出した空気モル数と前記キャビティ内気圧算出部により算出したキャビティの内気圧に基づいて、前記キャビティ内の体積を算出する体積算出部と、
前記体積算出部により算出したキャビティ内の体積に基づいて前記皮膚の時間変位を算出する変位算出部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の脈波計測装置。
The arithmetic processing unit includes:
When the skin pulsates, based on the output signal of the differential pressure sensor, a differential pressure calculation unit that calculates a differential pressure between the internal pressure and the atmospheric pressure of the cavity;
Based on the differential pressure calculated by the differential pressure calculation unit and the atmospheric pressure, a cavity internal pressure calculation unit that calculates the internal pressure of the cavity;
Based on the differential pressure calculated by the differential pressure calculation unit, an air flow mol number calculation unit that calculates the flow mol number of air flowing between the outside and the cavity;
Based on the flow mole number calculated by the air flow mole number calculation section, the air mole number calculation section for calculating the air mole number in the cavity;
Based on the number of air moles calculated by the air mole number calculation unit and the internal pressure of the cavity calculated by the cavity internal pressure calculation unit, a volume calculation unit that calculates the volume in the cavity;
The pulse wave measuring apparatus according to claim 1, further comprising: a displacement calculating unit that calculates a time displacement of the skin based on the volume in the cavity calculated by the volume calculating unit.
前記演算処理部は、前記差圧の大きさに応じた前記空気の流通モル数を予め記憶する流通モル数データベース部を有し、
前記空気流通モル数算出部は、前記流通モル数データベース部より、前記差圧算出部により算出した前記差圧の大きさに応じた前記空気流通モル数を抽出することを特徴とする請求項6に記載の脈波計測装置。
The arithmetic processing unit has a circulation mole number database unit that stores in advance the circulation mole number of the air corresponding to the magnitude of the differential pressure,
7. The air flow mole number calculation unit extracts the air flow mole number corresponding to the magnitude of the differential pressure calculated by the differential pressure calculation unit from the flow mole number database unit. The pulse wave measuring device described in 1.
前記流通モル数データベース部は、予め、前記キャビティの内外での圧力差と空気の流通量との関係性を数値計算で求め、当該関係性と前記差圧に基づいて、前記空気流通モル数を算出することで生成されたものであることを特徴とする請求項7に記載の脈波計測装置。 The circulation mole number database unit obtains in advance a relationship between the pressure difference inside and outside the cavity and the amount of air flow by numerical calculation, and calculates the number of moles of air circulation based on the relationship and the differential pressure. The pulse wave measuring device according to claim 7, wherein the pulse wave measuring device is generated by calculation. 前記空気の温度情報を取得する気温取得部を有し、
前記空気モル数算出部は、前記温度情報と前記流通モル数に基づいて前記キャビティ内の空気モル数を算出することを特徴とする請求項6〜8の何れか一項に記載の脈波計測装置。
An air temperature acquisition unit for acquiring temperature information of the air;
The pulse wave measurement according to any one of claims 6 to 8, wherein the air mole number calculation unit calculates the air mole number in the cavity based on the temperature information and the flow mole number. apparatus.
前記大気圧を取得する大気圧取得部を有することを特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載の脈波計測装置。   It has an atmospheric pressure acquisition part which acquires the atmospheric pressure, The pulse wave measuring device according to any one of claims 1 to 9 characterized by things. 前記キャビティの側壁の歪みによる変位量を検出する歪み検出部を有し、
前記体積算出部は、前記歪み検出部の検出する変位量を用いて前記キャビティ内の体積を算出することを特徴とする請求項6〜10の何れか一項に記載の脈波計測装置。
A strain detection unit that detects a displacement amount due to distortion of the side wall of the cavity;
The pulse wave measuring device according to any one of claims 6 to 10, wherein the volume calculation unit calculates a volume in the cavity using a displacement detected by the strain detection unit.
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