JPH0255035A - 加速度脈波計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、容積脈波曲線の２次導関数曲線の形状から血
液循環機能の状態を臨床的に評価するための加速度脈波
計に関する。

（従来技術） 従来、容積脈波は、血液循環の評価のための１方法と考
えられ、容積脈波計によって得られた容積脈波曲線の波
形の評価方法が種々議論されてきた６しかし従来の評価
方法は、容積脈波曲線の波形の振幅の高さに主眼が置か
れており、末梢皮膚温による影響を避けるため、一定室
温中に被検者を適当な時装置いたり、温度較正回路を必
要と考えられていた。また、その測定に用いられる脈波
計の光電変換器の光源は一定の明るさを保つことが絶対
必要条件と考えられていた。この容積脈波曲線の２次導
関数曲線を求めて血液循環を評価しようとした加速度脈
波計においても、この事情は変わっていない。従って、
これらの計測器において、ブリッジ回路の一辺に抵抗変
化形の素子が用いられている場合は、それに相対する抵
抗を変化させて、ブリッジ回路から得られる電気信号の
直流成分を取り除いている。

（この発明が解決しようとした問題点）本発明者は、先
に容積脈波曲線の２次導関数曲線の波形、特にその圏値
の相対的な大小が血液循環の評価について決定的な意味
を持つことを見出した（特開昭５７−９３０３６号）。

本発明は、この発見に基づき、指尖容積脈波曲線の２次
導関数曲線を画かせるため、元の指尖容積脈波曲線を効
率よく正確に微分できるように採集する手段と、指尖容
積脈波曲線の２次導関数曲線の形状から臨床的に血液循
環の状態の評価を容易にする手段を備えた加速度脈波計
を提供することを目的とした。

（発明の構成） 本発明の加速度脈波計は、指尖又は耳だの毛細血管床部
分を照射する光源、上記毛細血管床部分を透過した光の
強度を検出する光−抵抗形光電変換器、該光電変換器の
出力の２次導関数曲線を求める情報処理装置からなり、
上記光電変換器の基礎抵抗が常に一定の値の近傍にある
ように該光電変換器の出力で光源の明るさが制御される
。

そして、上記光電変換器は、毛細血管床の金属量の変化
により強度が変化する透過光の強さによって抵抗値の変
化する受光素子を含み、最も普通にはこの素子を構成員
としたブリッジ回路からなり、この受光素子或いはそれ
を含むブリッジ回路より得られた電気信号を増幅する増
幅器、２回微分回路、Ａ／Ｄ変換器、マイコンによる情
報処理制御装置、これらから得られた情報を表示記録、
記憶等を行う周辺装置を備えている。

この発明においては、容積脈波の２次導関数曲線の極値
の相対的な波高が問題となるので、゛その基準となる零
レベルは、入力零のときの出力ではなく、直流信号が入
力されたときの出力としている。また、上記情報処理装
置においてはマイナスレベルの最高値を検出し、それを
複数に分圧したとき、測定された波形の極値或いは変曲
点がどのレベルに属するかの判断回路を含ませることに
より、波形を自動的に評価１表示することが出来る。

また、脈波の波高、リップル数等により、測定不能の表
示をさせ、波形の極値或いは変曲点の相対的な大きさを
数値表示することも容易である。

（作用） 血液循環の基本的な機能は、人体細胞に栄養や酸素を供
給し老廃物を穀量することであり、この機能は一般に毛
細管によって営まれる６従って、毛細血管における血液
循環の良否が問題であり、血圧等はその良否を間接的に
示す指標の一つにすぎない。

前記のように、本発明者は血液′＃ｉ環の状態を知るに
は容積脈波の２次導関数の波形を見るのが最適であるこ
とを見出した。即ち、第３図に示すように、血管の膨張
開始を示す波高ａに対して、拍出量が多い場合は谷すは
大きく下降するが、静脈の収縮が悪くなり、血液が過度
に静脈にプールされ、静脈還流が悪くなったりして血液
が充分に左心に戻されなくなってくると、拍出量が減少
してｂの下降は少なくなる。静脈の収縮が適度で、静脈
還流が良好な場合はピークＣは基線の近傍か基線を越え
て上昇するが、静脈の収縮が悪くなってくるとピークＣ
は上昇しなくなる。谷ｄは左心の負担の程度を示し、激
しいスポーツの遭手や寝たきり老人のように負担が大き
い場合は下降してきて心臓も肥大することになる。

指尖容積脈波の測定のために、ｍ尖部等を透過し、金属
量に応じて強度変化を生じた光による抵抗変化を利用し
た光電変換器を用いる場合は、抵抗のブリッジ回路を用
いるのが通常であるが、前記のように、従来は波高値を
重視していたため、光源の明るさを一定に保っていた。

しかし、光透過率は各検体で大きく異なる。例えば、手
が冷えている場合、指の細い人の場合、新生児の場合等
は、標準的な場合とは差が極めて大きくなる。このため
、光源の明るさを一定に保った場合、検体ごとに出力レ
ベルの変化が生じることとなる。従来は受光素子の含ま
れる抵抗群に対応する抵抗を変化させてブリッジ回路か
ら出てくる直流成分を除去している。

これに対して本発明では、上記のように指尖容積脈波曲
線の波高の絶対値は評価の対象にしていないので、光源
の明るさを一定に保つ必要もなく。

又抵抗の大きい領域を使用すると熱によるノイズを低レ
ベルに抑えることができる利点もあることから、測定開
始時点で、光源の明るさをマイコンで制御することによ
り、受光素子を含む抵抗群の値をブリッジバランスの取
れる状態に設定し、その後、指尖容積脈波を採集するこ
とにより、波形の中の必要な情報の含まれている部分だ
けを取りだすことができる（光源の明るさにもよるが通
常は指を挿入したときの抵抗値に対して、含血量の変化
に対応して変化する抵抗の値は２−３％前後である）。

また、これにより光源の明るさを厳格に管理する必要が
無くなり、装置の簡素化も計れ、且保守も容易となる。

また、ブリッジを組まず、受光素子の抵抗値をそのまま
出力信号に使う場合は、上記のようなブリッジ回路によ
る直流分の除去が出来ないので、この方法は極めて有力
である。

また、この発明においては、容積脈波の２次導関数曲線
の極値或いは変曲点の相対的な波高が問題となるので、
その評価のための基準として加速度零の線を表示すると
共に、この基準線と最大マイナス極値を適当数に等分し
、極値或いは変曲点がどこにあるかによる内勤評価回路
を情報処理装置に含める。

（実施例） 以下、この発明の実施例を示す。

第１図は本発明の容積脈波形のピックアップ部を示す。

検出部りは、指尖を挿入する四部中に対抗して設けられ
たランプＬとＣｄＳ等の光電素子からなる光検出器を含
み、この光電素子Ｒ３は、抵抗Ｒ工、Ｒ２、Ｒ，’、Ｒ
４とブリッジを形成する。

ブリッジ回路の出力は差動増幅器によって増幅、出力さ
れるが、ランプしは図示しない制御回路によって作動さ
れるスイッチＳによって、このブリッジがほぼ平衡する
ように明るさが制御される。

ピックアップ部の出力Ｅ０は微分回路によってその２次
微分が求められ表示されるが、上記のような血液循環の
状態の良否の評価は、第３図に示した容積脈波の２次導
関数曲線のす、ｃ、ｄ点における電圧を規準化して比較
すると更に容易となる。規準化にあたっては、ｂ、ｃ、
ｄ点のうち最大値（負方向でみて）を例えば３として、
ｂ、ｃ、ｄ点における値がどの領域にあるかを調べると
。

指尖容積脈波の２次導関数曲線の波形を類型化すること
が可能となる。その内勤評価回路の具体的な構成の１例
を第２図で説明する。

増幅器１の入力端子ＩＰに第１図からの出力が導入され
、波形ａは充分に増幅される。２は基準電圧Ｅ、以上の
電圧をクリップし波形整形を行う回路であり、ここで雑
音を除去し波形ａが矩形波に整形される。その出力は微
分回路３で微分され、整流回路４で負方向の微分パルス
が得られる。したがって、得られた微分パルスはａ点と
ｂ点との間の零クロス時点に相当したものとなる。５は
ワンショットマルチで微分回路４の出力でトリガーされ
る。出力矩形波はＴ。なる時間幅を有する。

Ｔつは前記零クロス時点からす、ｃ、ｄ点を含む時間を
得るためのものであるが、その時間は長めに設置されて
いれば良い。したがって１時間Ｔｌ１ｌは一定であって
もよいが、脈拍の時間の個人差に対応して可変とし、適
宜設定を行なうようにすることができる。６はゲート回
路で時間Ｔ０の期間、入力端子ＩＰからの信号を通過さ
せる。７．８は微分回路であり、これにより入力信号の
２次微分出力が得られる。２次微分出力は２次導関数の
電気出力における時間的変化分の変動を検知する。

したがって、入力信号における極大点、極小点、変極点
を検出することができ、ｂ、ｃ、ｄ点を知ることかでき
る。また、第３図Ｆ、ＧタイプのＣ点が変曲点として顕
れるのを検出するために、３次微分を取る回路を追加し
ても良い、９は波形整形回路で、ｂ、ｃ、ｄの時点にお
けるサンプリングパルスを出力する。１０はτなる遅延
回路であるが、これについては後述する。１１はサンプ
リング回路であり、波形整形回路９の出力をサンプリン
グパルスとして入力信号をサンプリングして逐次記憶回
路１２に記憶させる。記憶回路１２はサンプリングパル
スによりアドレス指定を受ける。

アドレス指定は零クロス時点から３個でよい。１３は最
大値検出回路であり゛、ｂ、ｃ、ｄの点の電圧のうち最
大値を記憶する。最大値検出回路１３の出力は分圧回路
１４により分圧される。分圧回路の各抵抗を等しい値に
しておけば、最大値Ｅ１に対して、Ｅ２は２／３、Ｅ、
は１／３の値となる。

１５はパルスハイドアナライザーで、その比較電圧には
分圧回路１４の電圧ＥいＥ２、Ｅ、が導入される。１６
は制御回路であり、記憶回路１２におけるす、ｃ、ｄ点
に相当する電圧を逐次的にパルスハイドアナライザー１
５に入力させるためのものである。したがって、パルス
ハイドアナライザー１５の出力端子○Ｐにす、ｃ、ｄ点
における電圧を規準化（例えばｃ／ｂ、ｄ／ｂ、また必
要に応じてｂ／ａ、ｃ／ａ、ｄ／ａ等）して得ることが
できる。この基準化した波高をそのまま数値表示するこ
ともできる。

なお、前記した遅延回路１０は微分回路におけるタイム
ラグのためにサンプリング時点がす、ｃ。

ｄ点よりずれることを補正するものであるが、必ずしも
必要としたものではない。上記回路をＡ−Ｄ変換器を用
いてデジタル化することもできる。

この場合は遅延回路はシフトレジスターを用いることな
どにより容易に実現をすることができる。

遅延回路を用いずにサインプリングパルスを１回の脈拍
で検出し、これを記憶して、次の脈拍の２次導関数曲線
の信号をサンプリングパルスに基づいてサンプリングし
て記憶回路１２に記憶させてもよい。

指尖容積脈波の２次導関数曲線の観察に当り、ｂ、ｃ、
ｄ点（曲線の白値、又は変曲点）の位置が重要な意味を
持つが、これらを観察するに際して変化加速度０のライ
ンおよび上記の分圧回路１４でえられた評価用分圧ライ
ンを並記することによりａｌｌ察はより容易になる。

通常情報処理機器では、この零位置は信号人力Ｏのレベ
ルを電位０としているが、システム系のオフセント調整
が不十分であったり、Ａ／Ｄ変換器に電位が残っている
場合は１例ば８ビツトのＡ／Ｄ変換器の場合１２８ビツ
トの位置が理想であるが、上下に数ビットずれることも
ある。そこで本発明の機器では直流信号（変化加速度Ｏ
の信号）が入力された時の電位を０とした。これは測定
開始に先だってピックアップ部に指尖を挿入しない状態
での入力から得ることが出来る。

この出力ＯＰは、マイコン等により、第３図のＡ−Ｇの
どのパターンに属するかを判断し、表示することが出来
る。その判断手順のフローチャートを第４図に示す。図
中Ｐ、Ｑ、Ｒはそれぞれｂ、ｃ、ｄ点の基準化された波
高がどの評価分圧帯に属するかを示す。

（Ｐ−Ｒ）＞Ｏすなわちｂ点がｄ点より深い場合、波形
はＡ−Ｄの何れかに属する。その中、Ｑ≦ＯすなわちＣ
点が零より大で、ｂ点と符号が違えば、これはＡタイプ
と判断される。また。

（Ｐ−Ｑ）＞Ｏすなわち、Ｃ点がｂ点よりも十分に高い
場合はＢタイプであり、（Ｐ−Ｑ）＝０すなわち同じ分
圧帯に属する場合はＤタイプである。

（Ｐ−Ｒ）＝Ｏすなわちｂ点とｄ点が同じ分圧帯に属し
、かつ（Ｐ−Ｑ）＞Ｏの場合はＣタイプ、そうでなけれ
ばＤタイプと判断される。

（Ｐ−Ｒ）＞Ｏの場合、（Ｐ−Ｑ）＞ＯであればＥタイ
プ、（Ｐ−Ｑ）＝Ｏの場合はＦタイプそして（Ｐ−Ｒ）
＜ＯであればＣタイプと判断される。

この判断法のチャートは、第３図のパターン分類に対応
するものであるが、分類を更に細分した場合にも容易に
拡張できる。

また、指尖容積脈波曲線は、手指が冷えていて皮膚血管
が収縮していたり１手指等に損傷があって毛細血管床の
含血量の変化が極端に少ない場合は採集が困難であり、
従ってその２次導関数曲線である加速度脈波も採集が困
難となる。この為に本発明の装置では、指尖容積脈波の
波高が一定値以下の場合には、加速度脈波が検査困難と
判断し。

その旨と共に取扱説明書に準拠した指示を表示する。検
査困難と判断されるのは、この他、リップル数が毎分２
５以下の場合、ノイズが大きい場合等である。

（発明の効果） この発明の加速度脈波計は、上記のように加速度脈波の
波形に判断のための基準ラインを重畳して表示すること
によって、波形の極値或いは変曲点ａ、ｂ、ｃ、ｄ点の
座標が明確になり、加速度脈波のＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、
Ｆ、Ｇのどの波形に属するか、また、同じ波形に属して
いても、良い方向を示す波形に近いのか悪い方向に近い
のかを容易に判断出来、専門的知識を有しない者でも血
液循環の状態の良否を評価することが可能となる。

また、ａ、ｂ、ｃ、ｄ点の座標を数値化して比較するこ
とにより、その変化をキメ細＜ａ察することができるだ
けでなく、器械が自動的に評価することが可能となる。

これにより、専門的知識の乏しい者でも本装置を操作し
て、容易に血液循環の状態の良否を評価することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の加速度脈波計のピンクアップ部の１
実施例の回路図、第２図はその極値或いは変曲点値の評
価回路の１実施例を示す回路図、第３図は得られる加速
度脈波形のパターン図、第４図はパターン判断の手順を
示すフローチャートである。 Ｄ：検出部　　Ｌ：ランプ　　Ｓ：スイノチ２：波形整
形回路　　３，７，８：微分回路５：ワンショットマル
チ　　６：ゲート回路９：波形整形回路　　１０：遅延
回路 １１：サンプリング回路　　１２：記憶回路１３：最大
値検出回路　　１４：分圧回路１５：パルスハイトアナ
ライザー １６二制御回路 墳 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）指尖又は耳だの毛細血管床部分を照射する光源、上
   記毛細血管床部分を透過した光の強度を検出する光−抵
   抗形光電変換器、該光電変換器の出力の２次導関数曲線
   を求める情報処理装置からなり、上記光電変換器の基礎
   抵抗が常に一定の値の近傍にあるように該光電変換器の
   出力で光源の明るさが制御されることを特徴とした加速
   度脈波計 ２）指尖又は耳だより採集された含血量の２次導関数曲
   線の表示において、変化加速度零の線を並記して、波形
   の臨床的評価を容易にしたことを特徴とした特許請求の
   範囲第１項記載の加速度脈波計 ３）上記情報処理装置は、含血量の２次導関数のマイナ
   スの最大値を検出し、これを複数に等分し、上記２次導
   関数の極値或いは変曲点がどのレベルに属するかを自動
   的に判別する回路を含むことを特徴とした特許請求の範
   囲第１項記載の加速度脈波計 ４）指尖又は耳だの含血量の変化の２次導関数曲線の形
   状から、臨床的に血液循環の状態を評価するに際して、
   検体が正しく検査可能な状態にあるか否かを検知して、
   検査が困難な場合には、操作者に対する指示を表示する
   ことを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の加速度脈
   波計