專利名稱：脈搏波檢出裝置和脈搏波檢出方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脈搏波檢出裝置和脈搏波檢出方法，特別是涉及通過從多個壓力傳感器中選擇脈搏波檢出用的壓力傳感器而進(jìn)行脈搏波的檢出的脈搏波檢出裝置和脈搏波檢出方法。
背景技術(shù)：
脈搏波是根據(jù)作為從按壓于身體動脈上的表面上的壓力傳感器獲得的電壓信號的壓力信息而檢測出的。為了高精度地檢測出脈搏波，采用多個壓力傳感器，根據(jù)來自位于動脈中心部的最適當(dāng)?shù)膲毫鞲衅鞯膲毫π畔碛嫓y脈搏波。
在過去，具有這樣的按壓脈搏波檢出裝置，其采用多路轉(zhuǎn)接器，將從多個壓力傳感器獲得的壓力信息在信號線中多路傳輸而檢測出(參照日本專利申請?zhí)亻_平6-114018號公報)。通過象這樣采用多路轉(zhuǎn)接器，可減少壓力傳感器與A/D(Analog/Digital)轉(zhuǎn)換器之間的布線數(shù)量，減少A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)量。
但是，為了選擇最適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳎^去的脈搏波檢出裝置采用多路轉(zhuǎn)接器，在切換從多個壓力傳感器獲得的壓力信息的同時，獲得該信息，由此，在選擇了最適當(dāng)?shù)膫鞲衅骱笥嫓y脈搏波時，為了掌握波形的特征而無法進(jìn)行足夠的的噪聲的減少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述這樣的課題而構(gòu)成的，其目的在于提供一種可高精度地檢測出脈搏波的脈搏波檢出裝置和脈搏波檢出方法。
本發(fā)明的某個方面的脈搏波檢出裝置，包括傳感器陣列，其具有設(shè)置于測定面上的多個壓力傳感器；按壓部，其用于使傳感器陣列交叉于身體的動脈上而進(jìn)行按壓；傳感器信號選擇部，其用于選擇來自多個壓力傳感器的壓力信號中的、來自被指定的壓力傳感器的壓力信號；濾波器部，其根據(jù)指示可改變截止頻率的值，模擬·數(shù)字轉(zhuǎn)換部，其用于將通過濾波器部而輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；壓力傳感器特定部，其用于特定多個壓力傳感器中的、脈搏波檢出用的壓力傳感器；脈搏波檢出部，其用于根據(jù)數(shù)字信號檢測出由動脈產(chǎn)生的脈搏波，該數(shù)字信號由模擬·數(shù)字轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換，與來自壓力傳感器特定部所特定的壓力傳感器的壓力信號對應(yīng)；濾波器控制部，其用于提供改變?yōu)V波器部的截止頻率的值的指示。
上述濾波器部對應(yīng)于截止頻率，阻斷由傳感器信號選擇部選擇的壓力信號中所包含的規(guī)定值或規(guī)定值以上的頻率的信號成分。
另外，濾波器控制部在第一情況和第二情況下，切換截止頻率的值，該第一情況是為了特定上述脈搏波檢出用的壓力傳感器而通過傳感器信號選擇部，順序切換并輸出由多個壓力傳感器分別獲得的多個壓力信號，該第二情況是通過脈搏波檢出部而檢測出脈搏波。
優(yōu)選濾波器控制部在第一情況下提供使濾波器部的截止頻率的值為多個壓力信號的切換頻率或該切換頻率以上的指示，而在第二情況下提供使濾波器部的截止頻率的值為可去除混淆噪聲的值的指示。
優(yōu)選可去除混淆噪聲的值為針對于多個壓力信號中的一個壓力信號的取樣頻率的1/2或1/2以下的值。
優(yōu)選濾波器部包括具有不同的頻率特性的多個濾波器；輸出選擇部，其用于選擇來自多個濾波器的輸出中的一個輸出。
上述多個濾波器具有截止頻率的值為多個壓力信號的切換頻率或該切換頻率以上的值的第一濾波器；截止頻率的值為可去除混淆噪聲的值的第二濾波器，濾波器控制部在第一情況下使輸出選擇部選擇來自第一濾波器的輸出，在上述第二情況下使上述輸出選擇部選擇來自上述第二濾波器的輸出。
另外，優(yōu)選濾波器部包括對應(yīng)于從外部施加的電壓而電容變化的可變電容元件，濾波器控制部通過對可變電容元件施加電壓而改變截止頻率的值。
此外，優(yōu)選上述脈搏波檢出裝置還包括用于控制傳感器信號選擇部的動作的傳感器信號選擇控制部。傳感器信號選擇控制部切換第一動作和第二動作，該第一動作是順序切換并輸出由多個壓力傳感器分別獲得的多個壓力信號，該第二動作是選擇并輸出所指定的壓力信號。
優(yōu)選濾波器控制部在脈搏波檢出用的壓力傳感器的選擇中，提供使濾波部的截止頻率的值為多個壓力信號的切換頻率或該切換頻率以上的指示，在根據(jù)從所特定的壓力傳感器輸出的壓力信號而進(jìn)行脈搏波的檢出時，提供使濾波部的截止頻率的值為可去除混淆噪聲的值的指示。
優(yōu)選并行地進(jìn)行按壓部的按壓水平的調(diào)整和脈搏波檢出用的壓力傳感器的選擇。
按照本發(fā)明的另一方面，脈搏波檢出方法包括順序切換并選擇由設(shè)置于測定面上的多個壓力傳感器分別獲得的多個壓力信號的步驟；對所選擇的壓力信號的信號成分，按照第一截止頻率進(jìn)行濾波處理的步驟；根據(jù)進(jìn)行了濾波處理的信號成分，特定多個壓力傳感器中的脈搏波檢出用的壓力傳感器的步驟；將多個壓力信號中的來自所特定的壓力傳感器的壓力信號選擇為脈搏波檢出用的脈搏波信號的步驟；對所選擇的脈搏波信號的信號成分，按照比第一截止頻率低的第二截止頻率進(jìn)行濾波處理的步驟；從進(jìn)行了濾波處理的信號中檢測出脈搏波的步驟。
優(yōu)選第一截止頻率為多個壓力信號的切換頻率或該切換頻率以上的值，第二截止頻率為針對于多個壓力信號中的一個壓力信號的取樣頻率的1/2或1/2以下的值。
按照本發(fā)明，通過設(shè)置可改變截止頻率的值的濾波器部，可減少噪聲。另外，通過減少噪聲，可提高每1拍的脈搏波分析的精度。
根據(jù)參照附圖而理解的有關(guān)本發(fā)明的下面的具體描述，會明白本發(fā)明的上述和其它的目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。


圖1為表示本發(fā)明第一實(shí)施形式的傳感器組件與固定臺的連接形式的圖；圖2為表示本發(fā)明第一實(shí)施形式的脈搏波測定時的使用形式的圖；圖3為表示本發(fā)明第一實(shí)施形式的傳感器組件的結(jié)構(gòu)的圖；圖4為本發(fā)明第一實(shí)施形式的脈搏波檢出裝置的功能組成圖；圖5為表示本發(fā)明第一實(shí)施形式的脈搏波測定處理的流程圖；圖6為用于說明本發(fā)明第一實(shí)施形式的構(gòu)成特性可變?yōu)V波器的濾波器切換電路的圖；
圖7A為表示濾波器A的頻率特性的圖；圖7B為表示濾波器B的頻率特性的圖；圖8為表示本發(fā)明第一實(shí)施形式的脈搏波檢出裝置的特性可變?yōu)V波器的模式遷移實(shí)例的圖；圖9為表示本發(fā)明第一實(shí)施形式的傳感器信號分析處理的圖；圖10A為表示使特性可變過濾器的頻率特性為特性A時的1拍的脈搏波的顯示實(shí)例的圖；圖10B為表示使特性可變過濾器的頻率特性為特性B時的1拍的脈搏波的顯示實(shí)例的圖；圖11為表示本發(fā)明第一實(shí)施形式的特性可變?yōu)V波器的變形實(shí)例的圖；圖12為用于說明不采用防混淆濾波器的脈搏波檢出裝置的問題的圖；圖13A為用于說明混淆躁聲的第1圖；圖13B為用于說明混淆躁聲的第1圖；圖14為表示去除混淆躁聲所必需的低通濾波器的頻率特性的圖；圖15A為用于說明多路轉(zhuǎn)接器的切換頻率的第1圖；圖15B為用于說明多路轉(zhuǎn)接器的切換頻率的第2圖；圖16為用于說明多路轉(zhuǎn)接器動作中采用防混淆濾波器時的問題的圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施形式進(jìn)行具體描述。另外，對于圖中相同或相當(dāng)?shù)牟糠植捎孟嗤母綀D標(biāo)記，其說明不重復(fù)。
(第一實(shí)施形式)(本發(fā)明第一實(shí)施形式的脈搏波檢出裝置的外觀和結(jié)構(gòu))圖1表示傳感器組件與固定臺的連接關(guān)系。圖2表示脈搏波檢出裝置安裝于身體上的狀態(tài)。
參照圖1和圖2，脈搏波檢出裝置包括傳感器組件1、固定臺2和顯示組件3(圖中未示出)，該傳感器組件1安裝于手腕表面，以便檢測出手腕動脈的脈搏波，該固定臺2用于固定手碗，以便檢測出脈搏波，該顯示組件3用于輸入輸出與脈搏波檢出有關(guān)的各種信息。在圖1中，傳感器組件1容納于殼體內(nèi)。圖2表示傳感器組件1通過滑動槽9(參照圖1)從殼體內(nèi)滑動移動到外部而位于手碗上的狀態(tài)。
固定臺2內(nèi)設(shè)有固定臺組件7。固定臺組件7與顯示組件3通過USB(Universal Serial Bus通用串行總線)纜線4按照可通信的方式連接。另外，固定臺組件7和傳感器組件1通過通信纜線5和氣管6而連接。
在脈搏波檢出時，象圖2所示的那樣，用戶在將手碗放置于固定臺2的規(guī)定位置的狀態(tài)下，通過滑動移動而使傳感器組件1位于手碗動脈側(cè)的表面，通過束帶8將傳感器組件1的殼體與固定臺2緊固，按照手碗上的傳感器組件1不偏移的方式進(jìn)行固定。
圖3表示傳感器組件1的結(jié)構(gòu)。
圖3中(B)表示圖3中(A)所示的傳感器組件1的、橫截進(jìn)行手碗安裝時的手碗的方向的截面結(jié)構(gòu)。圖3中(C)放大表示圖3中(B)的虛線的框內(nèi)的一部分。如果圖3中(B)的按壓袖帶18通過加壓泵15和負(fù)壓泵16調(diào)整袖帶壓力，則通過陶瓷或者樹脂而成型的部件(block)安裝的半導(dǎo)體壓力傳感器19可按照對應(yīng)于該袖帶壓力水平的量自由上下移動。半導(dǎo)體壓力傳感器19通過朝向下方向移動，從殼體的預(yù)先設(shè)定的開口部突出而按壓于手碗表面上。
象圖3中(D)和圖3中(E)所示的那樣，半導(dǎo)體壓力傳感器19的多個傳感元件28的排列方向與在將傳感器組件1安裝于手碗上時、與動脈基本垂直(交叉)的方向?qū)?yīng)，排列長度至少大于動脈的直徑。如果通過按壓袖帶18的袖帶壓力按壓各個傳感元件28，則將作為從動脈產(chǎn)生并傳遞到身體表面上的壓力振動波的壓力信息作為電壓信號(在下面稱為“壓力信號”)進(jìn)行輸出。在本實(shí)施形式中，例如，40個傳感元件28排列于規(guī)定的尺寸(5.5mm×8.8mm)的測定面40上。
參照圖3中的(C)，來自傳感元件28的壓力信號通過柔性配線27依次傳送給PCB(Printed Circuit Board印刷電路板)26內(nèi)的多路轉(zhuǎn)接器20、放大器21。
圖4表示本發(fā)明第一實(shí)施形式的動脈檢出裝置的功能結(jié)構(gòu)。參照圖4，顯示組件3包括操作部24與顯示部25，該操作部24按照可從外部操作的方式進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)行操作而用于輸入與脈搏波檢出有關(guān)的各種信息，該顯示部25由用于將動脈位置檢出結(jié)果、脈搏波測定結(jié)果等的各種信息輸出到外部的LED(Light Emitting Diode發(fā)光二極管)、LCD(Liquid Crystal Display液晶顯示器)等構(gòu)成。
固定臺組件7包括存儲用于控制脈搏波檢出裝置的數(shù)據(jù)、程序的ROM(Read Only Memory只讀存儲器)12和RAM(Random Access Memory隨機(jī)存儲器)13；為了集中控制該脈搏波檢出裝置而進(jìn)行包含運(yùn)算的各種處理的CPU(Central Processing Unit中央處理單元)11；加壓泵15；負(fù)壓泵16；切換閥17；用于接收來自CPU11的信號而向加壓泵15、負(fù)壓泵16、切換閥17發(fā)送的控制電路14；至少可變?yōu)?個值的特性可變?yōu)V波器22；A/D轉(zhuǎn)換部23。
CPU11訪問ROM12，讀出程序，在RAM13上展開而運(yùn)行，對該脈搏波檢出裝置的整體進(jìn)行控制。另外，CPU11通過操作部24接收來自用戶的操作信號，根據(jù)該操作信號進(jìn)行脈搏波檢出裝置整體的控制處理。即，CPU11根據(jù)從操作部24輸入的操作信號而送出控制信號。另外，CPU11將脈搏波測定結(jié)果等顯示于顯示部25。
加壓泵15為用于施加后述的按壓袖帶(空氣袋)18的內(nèi)壓(在下面稱為“袖帶壓”)的泵，負(fù)壓泵16為用于減少袖帶壓力的泵。切換閥17有選擇地將加壓泵15和負(fù)壓泵16中的任意一個切換連接到氣管6。另外，控制電路14對這些部分進(jìn)行控制。
傳感器組件1包括半導(dǎo)體壓力傳感器19，該半導(dǎo)體壓力傳感器19包括多個傳感元件28；多路轉(zhuǎn)接器20，該多路轉(zhuǎn)接器20有選擇地導(dǎo)出多個傳感元件分別輸出的壓力信號；放大器21，該放大器21用于對從多路轉(zhuǎn)接器20輸出的壓力信號進(jìn)行放大；按壓袖帶18，該按壓袖帶18包括為了將半導(dǎo)體壓力傳感器19按壓于手碗上而進(jìn)行加壓調(diào)整的空氣袋。
半導(dǎo)體壓力傳感器19包括在由單晶硅等構(gòu)成的半導(dǎo)體芯片上沿一個方向按照規(guī)定間隔排列的多個傳感元件(參照圖3中的(E))，通過按壓袖帶18的壓力，按壓于測定中的被測者的手碗等測定部位上。在該狀態(tài)下，半導(dǎo)體壓力傳感器19通過撓骨動脈而檢測出被測者的脈搏波。該半導(dǎo)體壓力傳感器19將通過檢測出脈搏波而輸出的壓力信號，按每個傳感元件28的信道而輸入到多路轉(zhuǎn)接器20。
多路轉(zhuǎn)接器20有選擇地輸出各傳感元件28所輸出的壓力信號。從多路轉(zhuǎn)接器20送出的壓力信號在放大器21中被放大，通過特性可變?yōu)V波器22，有選擇地輸出到A/D轉(zhuǎn)換部。在本實(shí)施形式中，多路轉(zhuǎn)接器20通過CPU11而動態(tài)地被控制。
特性可變?yōu)V波器22為用于阻斷規(guī)定值或其以上的信號成分的低通濾波器，可改變截止頻率。關(guān)于特性可變?yōu)V波器22，將在后面具體描述。
A/D轉(zhuǎn)換部23將作為從半導(dǎo)體壓力傳感器19導(dǎo)出的模擬信號的壓力信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息并提供給CPU11。CPU11沿時間軸通過多路轉(zhuǎn)接器20同時獲得包含于半導(dǎo)體壓力傳感器19中的各傳感元件28輸出的壓力信號。
在本實(shí)施形式中，由于CPU11、ROM12和RAM13設(shè)置于固定臺組件7上，故可實(shí)現(xiàn)顯示組件3的小型化。
另外，固定臺2的固定臺組件7和顯示組件3分別設(shè)置，但也可采用在固定臺2中內(nèi)置這兩個功能的結(jié)構(gòu)。另外，雖然在固定臺組件7中設(shè)置了CPU11、ROM12、RAM13，但也可采用在顯示組件3中設(shè)置這些部分的結(jié)構(gòu)。另外還可與PC(Personal Computer個人計算機(jī))連接，進(jìn)行各種控制。
(脈搏波檢出裝置的傳感器選擇處理(無特性可變?yōu)V波器的情況下)在本發(fā)明第一實(shí)施形式的脈搏波檢出裝置中，設(shè)置有特性可變?yōu)V波器22，但是即使在沒有特性可變?yōu)V波器22的情況下，仍可動作。
首先，在下面，作為說明圖4所示的脈搏波檢出裝置的動作和結(jié)構(gòu)的前提，對不具有特性可變?yōu)V波器22的情況的動作進(jìn)行描述。
脈搏波檢出裝置首先采用多路轉(zhuǎn)接器20，從多個傳感元件28中選擇脈搏波檢出用的最適當(dāng)?shù)膫鞲性?8。接著，當(dāng)特定了最適當(dāng)?shù)膫鞲性?8時，通過由該被特定的傳感元件28獲得的壓力信號，進(jìn)行脈搏波的檢出。
圖12所示的波形數(shù)據(jù)61是在這樣的不采用特性可變?yōu)V波器22的脈搏波檢出裝置中，根據(jù)通過一個信道獲得的壓力信號而取得的、A/D轉(zhuǎn)換后的任意的1拍的脈搏波數(shù)據(jù)。在該波形數(shù)據(jù)61中，在電壓變化少的部位(例如，45.0～45.2秒附近和45.8附近)，出現(xiàn)細(xì)小振幅的噪聲。
人們將圖12的波形數(shù)據(jù)16中呈現(xiàn)的噪聲視為混淆噪聲。參照圖13A和圖13B，所謂混淆噪聲是指按照取樣定理，將模擬信號變換為數(shù)字信號的情況下，具有取樣頻率的1/2或其以上的頻率成分的噪聲(參照圖13A)，因折返現(xiàn)象，出現(xiàn)在取樣頻率的1/2或其以下的區(qū)域中(參照圖13B)。所以，即使在A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行數(shù)字濾波處理，由于混淆噪聲包含于必要的信號中，而不能將其去除。
在脈搏波分析中，特別是，由于進(jìn)行微分等處理，即使是微小的噪聲仍產(chǎn)生分析失敗。所以，在脈搏波檢出中，必須確保精度，為此，噪聲的去除非常重要。
于是，在A/D轉(zhuǎn)換前，象圖14所示的那樣，考慮插入阻斷取樣頻率fs的1/2或其以上的信號成分的低通濾波器(在下面稱為“防混淆濾波器”)。
參照圖15A，在多路轉(zhuǎn)接器20例如對信號A、B、C進(jìn)行分時處理，并傳送向一個A/D轉(zhuǎn)換器23時，如果多路轉(zhuǎn)接器20的切換和A/D轉(zhuǎn)換器23的A/D轉(zhuǎn)換同步進(jìn)行，則象圖15B所示的那樣，多個壓力信號A、B、C的切換頻率fx和作為切換時的取樣頻率的切換取樣頻率fsx相同。
此時，如果著眼于信號A，則信號A的取樣頻率fsa為fsa＝fsx/3。所以，信號A所必要的防混淆濾波器的截止頻率fca適合為fca＝fsa/2，即fca＝fsx/6。
作為理想方式，采用這樣的防混淆濾波器時的波形應(yīng)為波形數(shù)據(jù)62這樣的平滑的曲線。
但是，參照圖16，當(dāng)進(jìn)行多路轉(zhuǎn)接器20的多個信號的切換時，如果采用為截止頻率fca＝fs/6的模擬濾波器，則fsx/6或其以上的頻率成分受到阻斷，而產(chǎn)生變異(なまり)。這樣，則難于恢復(fù)到原始的波形，不能選擇最適當(dāng)?shù)膫鞲性?8。所以，由于采用多路轉(zhuǎn)接器20，在切換信號A、B、C的同時，進(jìn)行取樣處理，直至選擇最適當(dāng)?shù)膫鞲性?8，故無法單純地插入這樣的防混淆濾波器。
由此，在采用多路轉(zhuǎn)接器20進(jìn)行多個壓力信號的切換，進(jìn)行脈搏波檢出用的傳感元件28的選擇的脈搏波檢出裝置中，無法固定地采用防混淆濾波器。于是，在不具有特性可變?yōu)V波器22的脈搏波檢出裝置中，無法削減圖12的波形數(shù)據(jù)中呈現(xiàn)的噪聲，難于進(jìn)行精度高的脈搏波分析。
(本發(fā)明第一實(shí)施形式的脈搏波檢出裝置的動作和結(jié)構(gòu))在這里，對在上述本發(fā)明第一實(shí)施形式中，設(shè)置了特性可變?yōu)V波器22的脈搏波檢出裝置的動作進(jìn)行描述。
圖5為表示第一實(shí)施形式的脈搏波測定處理的流程圖。圖5的流程圖所示的處理通過下述方式而實(shí)現(xiàn)，該方式為CPU11訪問ROM22，讀出程序，將其在RAM23上展開而運(yùn)行。
參照圖5，首先，如果接通電源開關(guān)(圖中未示出)，則CPU11對控制電路14指示驅(qū)動負(fù)壓泵16，控制電路14根據(jù)該指示，將切換閥17切換到負(fù)壓泵16側(cè)，驅(qū)動負(fù)壓泵16(S101)。通過驅(qū)動負(fù)壓泵16，通過切換閥17，袖帶壓力按照比大氣壓足夠低的方式作用，可避免包含半導(dǎo)體壓力傳感器19的傳感器部分因不小心而突出，產(chǎn)生誤動作或發(fā)生故障的情況。
然后，檢測將傳感器部分移動到測定部位，或在操作部中設(shè)置的測定開始開關(guān)(圖中未示出)被按壓等，判斷測定的開始(S103)。在前者的情況下，傳感器部分設(shè)置用于檢測其移動的圖中未示出的微型開關(guān)等，CPU11根據(jù)該微型開關(guān)的檢出信號，判定傳感器部分是否移動。
如果判斷測定開始(在S103，為“是”)，則CPU11為了獲得來自各傳感元件28的壓力信號，使多路轉(zhuǎn)接器20動作，開始進(jìn)行信道掃描(S105)。另外，此時，CPU11將特性可變?yōu)V波器22的截止頻率的特性作為特性A。在第一實(shí)施形式中，象圖6所示的那樣，向構(gòu)成特性可變?yōu)V波器22的切換電路的輸出選擇部22s發(fā)送控制信號，以便選擇濾波器A22a(S107)。由此，輸出選擇部22s選擇來自濾波器A22a的輸出信號，并提供給A/D轉(zhuǎn)換部23。
接著，CPU11向控制電路14輸出控制信號，以便驅(qū)動加壓泵15。控制電路14根據(jù)該控制信號，將切換閥17切換到加壓泵15側(cè)，驅(qū)動加壓泵15(S109)。由此，袖帶壓力上升，將包含半導(dǎo)體壓力傳感器19的傳感器部分按壓于被測者的測定部位的表面上。
如果將傳感器部分按壓于測定部位，則來自包含于半導(dǎo)體壓力傳感器19中的各傳感元件28的壓力信號在多路轉(zhuǎn)接器20中進(jìn)行分時處理，在放大器21中被放大。然后，將被放大的壓力信號輸入到濾波器A22a中。接著，將在濾波器A22a中進(jìn)行了濾波處理的壓力信號送出到A/D轉(zhuǎn)換器23。接著，在A/D轉(zhuǎn)換器23，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息并輸入到CPU11中。CPU11采用這些數(shù)字信息制作張力圖，并顯示于顯示部25中(S111)。
接著，CPU11根據(jù)在步驟S111中制作的張力圖，進(jìn)行用于檢測出位于動脈上的傳感元件28并將該傳感元件28選擇為最適當(dāng)信道的處理(S113)。另外，對于選擇最適當(dāng)信道的處理，可以采用本案申請人已申請且公開的日本專利申請?zhí)亻_2004-222847號公報(US.Pub.No.US2004/0193061A1)中記載的技術(shù)等。
在本實(shí)施形式中，作為最適當(dāng)?shù)男诺溃捎靡粋€傳感元件28。
同時，CPU11從由各傳感元件28輸入的壓力信號中抽取直流成分(S115)。直流成分通過壓力信號的一定時間的平均值、或者壓力信號的通過低通濾波器的成分(去除了脈搏波的成分)、或者脈搏波上升點(diǎn)(脈搏波成分混入之前)的壓力信號水平而求出。
更具體地說，在步驟S115，將壓力信號的輸出變化分割為每個一定時間的窗口(區(qū)間)，計算各窗口內(nèi)的平均值，由此可抽取直流成分?；蛘?，即使計算出各窗口內(nèi)的最大值和最小值的中間值、或采用低通濾波器抽取規(guī)定頻率或其以下的值等的情況下，同樣可抽取直流成分。另外，上述一定時間為不基于被測者脈搏的在脈搏波檢出裝置中預(yù)先設(shè)定的時間間隔，最好為包含一般的一脈拍時間的1.5秒左右。
接著，CPU11檢測出根據(jù)從各傳感元件28輸入的壓力信號在步驟S115抽取的直流成分穩(wěn)定的部位(S117)。在未檢測出直流成分穩(wěn)定的部位的情況下(在S117，為“否”)，繼續(xù)通過加壓泵15對按壓袖帶18加壓，同時，反復(fù)進(jìn)行上述步驟S111～S117的處理，直至檢測出直流成分穩(wěn)定的部位。
象這樣，通過并行地進(jìn)行最適當(dāng)信道的選擇處理與檢測出直流成分而進(jìn)行的最適當(dāng)壓力調(diào)整處理，可縮短直至脈搏波測定開始時的時間。
另外，也可在選擇最適當(dāng)信道后，進(jìn)行最適當(dāng)壓力的調(diào)整。
此外，CPU11按照下述方式固定信道，即，當(dāng)最適當(dāng)信道的選擇結(jié)束，檢測出直流成分穩(wěn)定的部位時(在步驟S117，為“是”)，選擇來自作為最適當(dāng)信道而確定的傳感元件28的壓力信號并送給多路轉(zhuǎn)接器20(S119)。同時，CPU11將特性可變?yōu)V波器22的截止頻率的特性切換到特性B(S121)。在第一實(shí)施形式中，將向圖6所示的濾波器B22b進(jìn)行切換的控制信號發(fā)送給特性可變?yōu)V波器22的切換電路的輸出選擇部22s。由此，輸出選擇部22s選擇來自濾波器B22b的輸出，并提供給A/D轉(zhuǎn)換部23。
接著，將在S117檢測出的直流成分穩(wěn)定的部位確定為按壓袖帶18的最適當(dāng)按壓力，按照調(diào)整按壓袖帶18的壓力的方式將控制信號送給控制電路14(S123)。
還有，在步驟S123將按壓袖帶18的按壓力確定為最適當(dāng)按壓力后，CPU11判定從在按壓袖帶18的按壓力保持在最佳按壓的狀態(tài)下作為最適當(dāng)信道而被選擇的傳感元件28輸出的壓力信號、即波形數(shù)據(jù)的上升點(diǎn)的尖銳度(MSP)是否適當(dāng)(S125)，并進(jìn)一步判定是否具有波形變形(S127)。
在波形數(shù)據(jù)的上升點(diǎn)的尖銳度(MSP)不適當(dāng)?shù)那闆r下(在S125，為“否”)，或檢測出波形變形的情況下(在S127，為“否”)，反復(fù)進(jìn)行步驟S123的按壓力的調(diào)整，直至波形數(shù)據(jù)的上升點(diǎn)的尖銳度適當(dāng)，或直至不被檢測出波形變形。
而在波形數(shù)據(jù)的上升點(diǎn)的尖銳度(MSP)適當(dāng)(在S125，為“是”)，并且未被檢測出波形變形的情況下(在S127，為“是”)，CPU11通過多路轉(zhuǎn)接器20、放大器21、過濾器B22b和A/D轉(zhuǎn)換部23，獲得該時刻的波形數(shù)據(jù)(S129)。
此時，由于在S119信道被固定，故多路轉(zhuǎn)接器20僅僅將來自單一信道的壓力信號通過放大器21而送給濾波器B22b。接著，在濾波器B22b，進(jìn)行了濾波處理的壓力信號在A/D轉(zhuǎn)換器23中被變換為數(shù)字信號。
而CPU11通過已取得的波形數(shù)據(jù)檢測出脈搏波，判定脈搏波檢出結(jié)束的規(guī)定條件的成立(S131)。在步驟S131，結(jié)束脈搏波檢出用的條件既可以是預(yù)定的規(guī)定時間(例如，30秒)的經(jīng)過，也可以是來自用戶的結(jié)束(或中斷)指示等。即，反復(fù)進(jìn)行上述步驟S129的脈搏波數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)送處理，直至規(guī)定條件成立。
此外，在脈搏波檢出結(jié)束的規(guī)定條件成立時(在S131，為“是”)，CPU11向控制電路14送出控制信號，以便通過切換閥17驅(qū)動負(fù)壓泵16(S133)。由此，解除對測定部位的傳感器部分的按壓狀態(tài)，一系列的脈搏波測定處理結(jié)束。
象這樣，在第一實(shí)施形式中，CPU11相對于多路轉(zhuǎn)接器20切換控制在S105進(jìn)行信道掃描的動作、和在S119進(jìn)行信道固定的動作。在本實(shí)施形式的脈搏波檢出裝置中，由于因脈搏波測定時間為30秒～2分左右而較短，在脈搏波測定中伴隨身體運(yùn)動而偏移的可能性小，故可象這樣固定信道。
下面通過圖6～圖8，對本發(fā)明實(shí)施形式的特性可變?yōu)V波器22進(jìn)行描述。
圖6為用于說明構(gòu)成第一實(shí)施形式的特性可變?yōu)V波器22的濾波器切換電路的圖。參照圖6，特性可變?yōu)V波器22包括具有不同的頻率特性的濾波器A22a以及濾波器B22b、用于在來自這些濾波器的輸出中選擇任意的1個輸出的輸出選擇部22s。輸出選擇部22s根據(jù)從外部提供的信號，選擇濾波器A22a和濾波器B22b中的任意的輸出。另外，圖7A和圖7B為表示圖6所示的濾波器A22a和濾波器B22b的頻率特性的圖。
在本實(shí)施形式中，例如，使來自40個傳感元件28的壓力信號的切換頻率fx為20kHz。這樣，來自40個中的1個傳感元件28的壓力信號的取樣頻率fs為500Hz。
另外，在下面，在第一實(shí)施形式中，所謂取樣頻率fs是指單一的壓力信號的取樣頻率。
參照圖7A，濾波器A22a的截止頻率fcA為切換頻率fx(20kHz)或其以上的值，例如設(shè)定為250kHz。另一方面，參照圖7B，濾波器B22b的截止頻率fcB為小于取樣頻率fs的1/2的頻率fs/2(250Hz)的值，例如，設(shè)定為100Hz。另外，在上述條件下，最好濾波器B22b的截止頻率fcB滿足30Hz＜fcB＜250Hz(＝fs/2)。
圖8為表示第一實(shí)施形式的特性可變?yōu)V波器22的遷移實(shí)例的圖。
參照圖8，CPU11在通過多路轉(zhuǎn)接器20依次切換來自多個傳感元件28的壓力信號的同時，開始最適當(dāng)信道的選擇時，使特性可變?yōu)V波器22為多信道掃描模式。另外，在最適當(dāng)信道選擇后，變?yōu)閱我恍诺谰?xì)模式。在第一實(shí)施形式中，為了成為多信道掃描模式，CPU11選擇圖6所示的濾波器A22a。另外，為了成為單一信道精細(xì)模式，CPU11切換到圖6所示的濾波器B22b。
象上述那樣，由于在最適當(dāng)信道選擇中，使多路轉(zhuǎn)接器20動作，進(jìn)行壓力信號的切換，故采用濾波器A22a。由于濾波器A22a的截止頻率fcA為250kHz，為比切換頻率fx(20kHz)充分高的值，故在恢復(fù)波形時，不產(chǎn)生變異(なまり)。
另外，在最適當(dāng)信道選擇后，采用濾波器B22b。由于在最適當(dāng)信道選擇后，CPU11控制多路轉(zhuǎn)接器20，固定為單一信道，故可采用用作防混淆濾波器的濾波器B22b。
圖9為表示第一實(shí)施形式的脈搏波檢出裝置的從傳感元件28獲得的壓力信號(傳感器信號)的分析處理的流程圖。圖9的流程圖所示的處理也通過下述方式實(shí)現(xiàn)，即固定臺組件7內(nèi)的CPU11訪問ROM12，讀出程序，將其在RAM13上展開而運(yùn)行。
參照圖9，首先，如果在具有多個傳感元件28的半導(dǎo)體壓力傳感器19中檢測出壓力信號(S201)，則半導(dǎo)體壓力傳感器19通過多路轉(zhuǎn)接器20將壓力信號輸入到放大器21中。接著，在放大器21中由半導(dǎo)體壓力傳感器19檢測出的壓力信號被放大到規(guī)定的頻率(S203)，經(jīng)過構(gòu)成特性可變?yōu)V波器22的濾波器A22a或?yàn)V波器B22b，進(jìn)行模擬濾波處理(S205)。
在上述圖5所示的S119中，直到信道固定止的期間，通過CPU11，采用濾波器A22a，在S119，信道固定后，采用濾波器B22b。
通過特性可變?yōu)V波器22的壓力信號在A/D轉(zhuǎn)換器23中進(jìn)行數(shù)字化處理(S207)，以噪聲去除等為目的，進(jìn)行用于抽取規(guī)定范圍的頻率的數(shù)字濾波處理(S209)。接著，A/D轉(zhuǎn)換部23將進(jìn)行數(shù)字化處理的壓力信號傳送給CPU11。
另外，在上述S119，在直到固定信道止的期間，在這里，結(jié)束傳感器信號分析處理。
在S119固定信道后，接著，CPU11從A/D轉(zhuǎn)換部23接收壓力信號，運(yùn)行存儲于ROM12中的程序，由此對從壓力信號獲得的脈搏波波形進(jìn)行N次微分處理(S211)。接著，根據(jù)該微分結(jié)果，劃分脈搏波波形，抽取1拍的脈搏波波形(S213)，對脈搏波波形進(jìn)行分類(S215)。然后，從被分類的脈搏波波形抽取規(guī)定的特征點(diǎn)(S217)，計算出AI(Augmentation Index增大指數(shù))(S219)。如此，結(jié)束傳感器信號分析處理。
圖10A為表示在本實(shí)施形式中，特性可變?yōu)V波器22的頻率特性為特性A的情況下的1拍的脈搏波的顯示實(shí)例的圖。在此情況下，為多信道掃描模式，采用濾波器A22a。另一方面，圖10B為表示特性可變?yōu)V波器22的頻率特性為特性B的情況下的1拍的脈搏波的顯示實(shí)例的圖。在此情況下，為單一信道精細(xì)模式，采用濾波器B22b。
參照圖10A，電壓的變化少的時間帶(例如，45.2秒附近和45.8秒附近)的波形數(shù)據(jù)呈現(xiàn)較小的振幅，可知包含有噪聲。另一方面，參照圖10B，即使在同樣電壓變化少的時間帶的波形數(shù)據(jù)中(例如，45.2秒附近的45.8秒附近)，也形成平滑的曲線，實(shí)現(xiàn)噪聲的減少。
所以，由于在圖9的S213中抽取的1拍的脈搏波波形的精度較高，故可根據(jù)1拍的脈搏波波形，在S219計算出精度高的AI值。
另外，上述AI為公知的指標(biāo)，為將反映主要與中樞血管的動脈硬化對應(yīng)的脈搏波的反射強(qiáng)度(為脈搏波的反射現(xiàn)象，表示送出血流量的接收容易性)的特征量指標(biāo)化的指標(biāo)。人們知道，AI被稱為特別是循環(huán)器官系統(tǒng)的疾患的早期發(fā)現(xiàn)用的有效的指標(biāo)，表示與血壓不同的性質(zhì)。
此外，在本實(shí)施形式中，作為脈搏波的特征量也可計算出公知的指標(biāo)ΔTp等。
(第一實(shí)施形式的脈搏波檢出裝置的變形實(shí)例)下面對在上述第一實(shí)施形式中說明了的脈搏波檢出裝置的特性可變?yōu)V波器22的結(jié)構(gòu)的變形實(shí)例進(jìn)行描述。另外，其它的結(jié)構(gòu)與在上述第一實(shí)施形式中描述了的結(jié)構(gòu)相同。
圖11為表示第一實(shí)施形式的特性可變?yōu)V波器22的結(jié)構(gòu)的變形實(shí)例的圖。
參照圖11，在變形實(shí)例中，不采用多個特性不同的模擬濾波器，而采用可改變特性的濾波器C22c。該濾波器C22c由可變?nèi)萘慷O管構(gòu)成。CPU11通過圖中未示出的控制電路，向?yàn)V波器C22c提供電壓。通過這樣，可改變?yōu)V波器C22c的截止頻率。
在本變形實(shí)例中，在圖5的S107所示的步驟中，CPU11按照使濾波器C22c的截止頻率fcC為切換頻率fx或其以上的值的方式提供控制電壓。在此情況下，截止頻率fcC例如為250kHz。
另外，在圖5的S121所示的步驟中，CPU11按照濾波器C22c用作防混淆濾波器的方式，例如按照截止頻率fcC為100Hz的方式提供而改變控制電壓。
通過形成該變形實(shí)例這樣的結(jié)構(gòu)，由于不必設(shè)置多個特性不同的模擬過濾器，故可實(shí)現(xiàn)小型化。
此外，在變形實(shí)例中，為了改變截止頻率成分，是采用可變?nèi)萘慷O管，但只要是可改變截止頻率成分的類型即可，并不限于此。
按照上面描述的本發(fā)明的第一實(shí)施形式和變形實(shí)例，由于動態(tài)地控制多路轉(zhuǎn)接器20和特性可變?yōu)V波器22，故可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行信道選擇，并且，可實(shí)現(xiàn)混淆噪聲的減少。所以，可獲得精度高的脈搏波數(shù)據(jù)。
另外，由此，可采用1拍的脈搏波數(shù)據(jù)而用于各種分析中。例如，可實(shí)時檢測出被測者吃藥后的、1拍單位的心臟的運(yùn)動的變化等。
此外，由于可進(jìn)行每1拍的脈搏波分析，故可縮短脈搏波測定所需要的時間。
還有，在本實(shí)施形式中，作為最適當(dāng)信道是采用1個傳感元件28，但只要是少于傳感元件28的數(shù)量的量即可，可采用2個以上。
雖然對本發(fā)明進(jìn)行了具體描述，但是，其僅是舉例用的，并不是限定性的，發(fā)明的宗旨和范圍僅由權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種脈搏波檢出裝置，其特征在于，包括傳感器陣列(19)，其具有設(shè)置于測定面上的多個壓力傳感器；按壓部(18)，其用于使上述傳感器陣列交叉于身體的動脈上而進(jìn)行按壓；傳感器信號選擇部(20)，其用于選擇來自上述多個壓力傳感器的壓力信號中的、來自被指定的壓力傳感器的壓力信號；濾波器部(22)，其根據(jù)指示可改變截止頻率的值，上述濾波器部對應(yīng)于上述截止頻率，阻斷由上述傳感器信號選擇部選擇的壓力信號中所包含的規(guī)定值或規(guī)定值以上的頻率的信號成分，該脈搏波檢出裝置還包括模擬·數(shù)字轉(zhuǎn)換部(23)，其用于將通過上述濾波器部而輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；壓力傳感器特定部(11)，其用于特定上述多個壓力傳感器中的、脈搏波檢出用的壓力傳感器；脈搏波檢出部(11)，其用于根據(jù)數(shù)字信號，檢測出由上述動脈產(chǎn)生的脈搏波，該數(shù)字信號由上述模擬·數(shù)字轉(zhuǎn)換部轉(zhuǎn)換，與來自上述壓力傳感器特定部所特定的壓力傳感器的壓力信號對應(yīng)；濾波器控制部(11)，其用于提供改變上述濾波器部的上述截止頻率的值的指示，上述濾波器控制部在第一情況和第二情況下，切換上述截止頻率的值，該第一情況是為了特定上述脈搏波檢出用的壓力傳感器而通過上述傳感器信號選擇部，順序切換并輸出由上述多個壓力傳感器分別獲得的多個壓力信號，該第二情況是通過上述脈搏波檢出部而檢測出脈搏波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈搏波檢出裝置，其特征在于，上述濾波器控制部在上述第一情況下提供使上述濾波器部的上述截止頻率的值為上述多個壓力信號的切換頻率或該切換頻率以上的指示，而在第二情況下提供使上述濾波器部的上述截止頻率的值為可去除混淆噪聲的值的指示。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈搏波檢出裝置，其特征在于，上述可去除混淆噪聲的值為針對于上述多個壓力信號中的一個壓力信號的取樣頻率的1/2或1/2以下的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈搏波檢出裝置，其特征在于，上述濾波器部包括具有不同的頻率特性的多個濾波器(22a、22b)；輸出選擇部(22s)，其用于選擇來自上述多個濾波器的輸出中的一個輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈搏波檢出裝置，其特征在于，上述多個濾波器具有上述截止頻率的值為上述多個壓力信號的切換頻率或該切換頻率以上的值的第一濾波器(22a)；上述截止頻率的值為可去除混淆噪聲的值的第二濾波器(22b)，上述濾波器控制部在上述第一情況下使上述輸出選擇部選擇來自上述第一濾波器的輸出，在上述第二情況下使上述輸出選擇部選擇來自上述第二濾波器的輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈搏波檢出裝置，其特征在于，上述濾波器部包括對應(yīng)于從外部施加的電壓而電容變化的可變電容元件(22c)，上述濾波器控制部通過對上述可變電容元件施加電壓而改變上述截止頻率的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈搏波檢出裝置，其特征在于，還包括用于控制上述傳感器信號選擇部的動作的傳感器信號選擇控制部(11)，上述傳感器信號選擇控制部切換第一動作和第二動作，該第一動作是順序切換并輸出由上述多個壓力傳感器分別獲得的多個壓力信號，該第二動作是選擇并輸出上述所指定的壓力信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈搏波檢出裝置，其特征在于，并行地進(jìn)行上述按壓部的按壓水平的調(diào)整和上述脈搏波檢出用的壓力傳感器的選擇。
9.一種脈搏波檢出方法，其特征在于，包括順序切換并選擇由設(shè)置于測定面上的多個壓力傳感器分別獲得的多個壓力信號的步驟(S105)；對所選擇的上述壓力信號的信號成分，按照第一截止頻率進(jìn)行濾波處理的步驟(S107)；根據(jù)進(jìn)行了濾波處理的上述信號成分，特定上述多個壓力傳感器中的脈搏波檢出用的壓力傳感器的步驟(S113)；將上述多個壓力信號中的來自所特定的上述壓力傳感器的壓力信號選擇為脈搏波檢出用的脈搏波信號的步驟(S119)；對所選擇的上述脈搏波信號的信號成分，按照比上述第一截止頻率低的第二截止頻率進(jìn)行濾波處理的步驟(S121)；從進(jìn)行了濾波處理的信號中檢測出脈搏波的步驟(S129)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的脈搏波檢出方法，其特征在于，上述第一截止頻率為上述多個壓力信號的切換頻率或該切換頻率以上的值，上述第二截止頻率為針對于上述多個壓力信號中的一個壓力信號的取樣頻率的1/2或1/2以下的值。
全文摘要
一種脈搏波檢出裝置及其方法，該裝置包括傳感器陣列(19)，其具有設(shè)置于測定面上的多個壓力傳感器；按壓部(18)，其用于使傳感器陣列交叉于身體的動脈上而進(jìn)行按壓；傳感器信號選擇部(20)，其用于選擇來自多個壓力傳感器的壓力信號中的、來自被指定的壓力傳感器的壓力信號；濾波器部(22)，其根據(jù)指示可改變截止頻率的值；濾波器控制部(11)，其用于提供改變?yōu)V波器部的截止頻率的值的指示。濾波器控制部在為了特定脈搏波檢出用的壓力傳感器而通過傳感器信號選擇部，順序切換并輸出由多個壓力傳感器分別獲得的多個壓力信號的情況；和通過所特定的壓力傳感器檢測出脈搏波的情況下，切換濾波器部的截止頻率的值。
文檔編號A61B5/021GK1704021SQ20051007435
公開日2005年12月7日 申請日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月31日
發(fā)明者佐藤博則, 稻垣孝, 福井亮 申請人:歐姆龍健康醫(yī)療事業(yè)株式會社