JPH0655210B2 - 血液循環器系における状態量計測装置 - Google Patents
血液循環器系における状態量計測装置Info
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- JPH0655210B2 JPH0655210B2 JP1728786A JP1728786A JPH0655210B2 JP H0655210 B2 JPH0655210 B2 JP H0655210B2 JP 1728786 A JP1728786 A JP 1728786A JP 1728786 A JP1728786 A JP 1728786A JP H0655210 B2 JPH0655210 B2 JP H0655210B2
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- wave
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- oscillator
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、非観血的に動脈硬化度、心拍、血流等を計
測する血液循環系における状態量計測装置に関する。
測する血液循環系における状態量計測装置に関する。
＜従来の技術＞ 従来から、非観血的に動脈硬化度を計測する方法として
第５図に示すように、発振器(21)からの発振出力信号
を、フィルタ(22)、増幅器(23)、および整合回路(24)を
介して送波器(25)に供給して周波数ｆの超音波を動脈壁
に送波し、動脈壁からの反射波（周波数ｆ＋Δｆ）を受
波器(26)により受波させ、受波器(26)からの出力信号
を、整合回路(27)、帯域フィルタ(28)、および増幅器(2
9)を介して混合器(30)に供給して、上記発振器(21)から
減衰器(31)を介して供給された発振出力信号と混合し、
混合信号を抽出回路(32)に供給してドプラシフト成分の
みを抽出し、演算回路(33)により所定の演算を行なっ
て、演算結果を表示装置(34)に供給し、動脈硬化度の表
示を行なうようにしたものが提案されている（特開昭 6
0-176634号公報参照）。
第５図に示すように、発振器(21)からの発振出力信号
を、フィルタ(22)、増幅器(23)、および整合回路(24)を
介して送波器(25)に供給して周波数ｆの超音波を動脈壁
に送波し、動脈壁からの反射波（周波数ｆ＋Δｆ）を受
波器(26)により受波させ、受波器(26)からの出力信号
を、整合回路(27)、帯域フィルタ(28)、および増幅器(2
9)を介して混合器(30)に供給して、上記発振器(21)から
減衰器(31)を介して供給された発振出力信号と混合し、
混合信号を抽出回路(32)に供給してドプラシフト成分の
みを抽出し、演算回路(33)により所定の演算を行なっ
て、演算結果を表示装置(34)に供給し、動脈硬化度の表
示を行なうようにしたものが提案されている（特開昭 6
0-176634号公報参照）。
尚、上記の構成の動脈硬化度計測装置においては、受波
器(26)からの出力信号と、発振器(21)からの発振出力信
号とのレベルを整合させるために、増幅器(29)と減衰器
(31)とを有しており、増幅率、および減衰率は、比較的
小さい所定値に設定されている。
器(26)からの出力信号と、発振器(21)からの発振出力信
号とのレベルを整合させるために、増幅器(29)と減衰器
(31)とを有しており、増幅率、および減衰率は、比較的
小さい所定値に設定されている。
＜発明が解決しようとする問題点＞ 以上の構成の動脈硬化度計測装置においては、送波器(2
5)からの超音波出力強度は一定に保持されるのである
が、受波器(26)における超音波強度は、動脈壁に対する
取付角度、動脈壁に対する距離等に依存して変動し、そ
の結果、混合器(30)からの混合出力信号の振幅が変動す
る。
5)からの超音波出力強度は一定に保持されるのである
が、受波器(26)における超音波強度は、動脈壁に対する
取付角度、動脈壁に対する距離等に依存して変動し、そ
の結果、混合器(30)からの混合出力信号の振幅が変動す
る。
この振幅変動は、混合器(30)以降の処理をアナログ的に
行なう限り特に問題とはならないのであるが、ディジタ
ル的に処理する場合には、以下のような問題が発生する
ことになる。
行なう限り特に問題とはならないのであるが、ディジタ
ル的に処理する場合には、以下のような問題が発生する
ことになる。
即ち、受波器(26)からの出力信号振幅が変動するのであ
るから、周波数ｆ＋Δｆの信号が、異なる周波数ｆ′の
信号によって振幅変調を施されたのと等価である。した
がって、発振器(21)からの、周波数ｆの発振出力信号と
を混合器(30)で混合し、抽出回路(32)によりドプラシフ
ト成分（周波数｜Δｆ｜）のみを抽出しようとしても、
実際には、ドプラシフト成分（周波数｜Δｆ｜）のみな
らず、振幅変調分に相当する信号（周波数｜Δｆ｜±
ｆ′）をも抽出してしまい、Ａ／Ｄ変換した後にこの両
者を総合した信号がドプラシフト成分として把握される
ことになるので、得られる信号に、動脈壁に対する取付
角度、動脈壁に対する距離等に起因する誤差が含まれる
ことになる。したがって、最終的に得られる動脈硬化度
が不正確になるという問題がある。
るから、周波数ｆ＋Δｆの信号が、異なる周波数ｆ′の
信号によって振幅変調を施されたのと等価である。した
がって、発振器(21)からの、周波数ｆの発振出力信号と
を混合器(30)で混合し、抽出回路(32)によりドプラシフ
ト成分（周波数｜Δｆ｜）のみを抽出しようとしても、
実際には、ドプラシフト成分（周波数｜Δｆ｜）のみな
らず、振幅変調分に相当する信号（周波数｜Δｆ｜±
ｆ′）をも抽出してしまい、Ａ／Ｄ変換した後にこの両
者を総合した信号がドプラシフト成分として把握される
ことになるので、得られる信号に、動脈壁に対する取付
角度、動脈壁に対する距離等に起因する誤差が含まれる
ことになる。したがって、最終的に得られる動脈硬化度
が不正確になるという問題がある。
＜発明の目的＞ この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
動脈壁に対する取付角度、動脈壁に対する距離等の影響
を除去して、正確な動脈硬化度、心拍、血流等を計測す
ることができる血液循環器系における状態量計測装置を
提供することを目的としている。
動脈壁に対する取付角度、動脈壁に対する距離等の影響
を除去して、正確な動脈硬化度、心拍、血流等を計測す
ることができる血液循環器系における状態量計測装置を
提供することを目的としている。
＜問題点を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するための、この発明の血液循環器系
における状態量計測装置は、発振器から発振出力信号を
入力として動脈壁に対して超音波を送波する送波器と、
上記動脈壁からの反射波を受ける受波器と、受波器から
の出力信号を大きい増幅率で、増幅するとともに、チョ
ッピングして矩形波信号に変換する変換回路と、上記発
振器からの発振出力信号、および上記矩形波信号を混合
してドプラシフト成分のみを抽出する混合検波器と、ド
プラシフト成分をディジタルデータに変換する変換回路
とを具備することを特徴とするものである。
における状態量計測装置は、発振器から発振出力信号を
入力として動脈壁に対して超音波を送波する送波器と、
上記動脈壁からの反射波を受ける受波器と、受波器から
の出力信号を大きい増幅率で、増幅するとともに、チョ
ッピングして矩形波信号に変換する変換回路と、上記発
振器からの発振出力信号、および上記矩形波信号を混合
してドプラシフト成分のみを抽出する混合検波器と、ド
プラシフト成分をディジタルデータに変換する変換回路
とを具備することを特徴とするものである。
＜作用＞ 以上の構成の血液循環器系における状態量計測装置であ
れば、発振器の発振出力信号を送波器に供給することに
より、動脈壁に対して超音波を送波する。この超音波は
動脈壁により反射され、受波器により受けられて、ドプ
ラシフトを受けた周波数の信号を出力する。この信号
は、変換回路により大きい増幅率で増幅されるととも
に、チョッピングされることにより矩形波信号に変換さ
れ、この矩形波信号、および上記発振出力信号を混合検
波器に供給することにより、ドプラシフト成分のみを抽
出し、その後、変換回路により、ドプラシフト成分をデ
ィジタルデータに変換することにより動脈硬化度、心
拍、血流等の状態量に対応する信号を得ることができ
る。
れば、発振器の発振出力信号を送波器に供給することに
より、動脈壁に対して超音波を送波する。この超音波は
動脈壁により反射され、受波器により受けられて、ドプ
ラシフトを受けた周波数の信号を出力する。この信号
は、変換回路により大きい増幅率で増幅されるととも
に、チョッピングされることにより矩形波信号に変換さ
れ、この矩形波信号、および上記発振出力信号を混合検
波器に供給することにより、ドプラシフト成分のみを抽
出し、その後、変換回路により、ドプラシフト成分をデ
ィジタルデータに変換することにより動脈硬化度、心
拍、血流等の状態量に対応する信号を得ることができ
る。
＜実施例＞ 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。
第３図はこの発明の血液循環器系における状態量計測装
置の取付状態を示す概略図であり、周波数ｆの超音波が
送波器(1)により動脈壁(2)に送波され、動脈壁(2)の径
方向の動き（拍動）によりドプラ効果を受けた周波数ｆ
＋Δｆの反射波が受波器(3)により受けられるようにし
ている。
置の取付状態を示す概略図であり、周波数ｆの超音波が
送波器(1)により動脈壁(2)に送波され、動脈壁(2)の径
方向の動き（拍動）によりドプラ効果を受けた周波数ｆ
＋Δｆの反射波が受波器(3)により受けられるようにし
ている。
第４図は、送波器(1)から送出される超音波信号の波形
図、および動脈壁(2)からの反射波信号の波形図を示す
図であり、動脈壁(3)の径方向への膨出、縮入に対応し
てΔｆが正負に変動する（同図Ｂ中ａ，ｂ参照）。
図、および動脈壁(2)からの反射波信号の波形図を示す
図であり、動脈壁(3)の径方向への膨出、縮入に対応し
てΔｆが正負に変動する（同図Ｂ中ａ，ｂ参照）。
第１図は血液循環器系の状態量検出装置の一実施例を示
すブロック図であり、ハンドパスフィルタ(5)、増幅器
(6)、および整合回路(7)を介して、発振器(4)からの発
振出力信号を送波器(1)に供給している。そして、整合
回路(8)、バンドパスフィルタ(9)、および波形整形回路
(10)を介して受波器(3)からの出力信号を混合検波器(1
1)に供給しているとともに、上記発振器(4)からの発振
出力信号をも混合検波器(11)に供給している。さらに、
この混合検波器(11)からの出力信号は、Ａ／Ｄ変換器(1
2)を介して周波数分析装置(13)に供給され、周波数分析
装置(13)からの分析出力信号が表示装置(14)に供給され
ている。但し、上記周波数分析装置(13)としては、専用
の回路構成であってもよく、専用のプログラムを有する
マイクロコンピュータであってもよい。
すブロック図であり、ハンドパスフィルタ(5)、増幅器
(6)、および整合回路(7)を介して、発振器(4)からの発
振出力信号を送波器(1)に供給している。そして、整合
回路(8)、バンドパスフィルタ(9)、および波形整形回路
(10)を介して受波器(3)からの出力信号を混合検波器(1
1)に供給しているとともに、上記発振器(4)からの発振
出力信号をも混合検波器(11)に供給している。さらに、
この混合検波器(11)からの出力信号は、Ａ／Ｄ変換器(1
2)を介して周波数分析装置(13)に供給され、周波数分析
装置(13)からの分析出力信号が表示装置(14)に供給され
ている。但し、上記周波数分析装置(13)としては、専用
の回路構成であってもよく、専用のプログラムを有する
マイクロコンピュータであってもよい。
上記発振器(4)は、１０ＭＨｚ程度の発振出力信号を出
力するものであり、上記増幅器(6)は余り大きくない所
定の増幅率を有するものであり、上記波形整形回路(10)
は非常に大きい増幅率で信号を増幅するとともに、所定
レベルで増幅信号をチョッピングすることにより矩形波
を生成し、混合検波器(11)に入力される信号の振幅変化
を解消させるものである。但し、混合検波器(11)に入力
される両信号の振幅は、発振器(4)からの発振出力信号
が矩形波に対して著しく大きくなるように設定されてい
る。
力するものであり、上記増幅器(6)は余り大きくない所
定の増幅率を有するものであり、上記波形整形回路(10)
は非常に大きい増幅率で信号を増幅するとともに、所定
レベルで増幅信号をチョッピングすることにより矩形波
を生成し、混合検波器(11)に入力される信号の振幅変化
を解消させるものである。但し、混合検波器(11)に入力
される両信号の振幅は、発振器(4)からの発振出力信号
が矩形波に対して著しく大きくなるように設定されてい
る。
上記の場合における混合波形を説明すると、次のとおり
である。
である。
発振器(4)からの発振出力信号、およびドプラシフト成
分を有する反射波の振幅がそれぞれＡ，Ｂ（Ａ＞＞Ｂ）
であるとすれば、上記発振器(4)からの発振出力信号を
Ａ sin（２πｆｔ）、 反射波をＢ sin{2π（ｆ＋△ｆ）ｔ} と表すことができる。
分を有する反射波の振幅がそれぞれＡ，Ｂ（Ａ＞＞Ｂ）
であるとすれば、上記発振器(4)からの発振出力信号を
Ａ sin（２πｆｔ）、 反射波をＢ sin{2π（ｆ＋△ｆ）ｔ} と表すことができる。
したがって、混合波形は、 Ａ sin（２πｆｔ）＋Ｂ sin{2π（ｆ＋△ｆ）ｔ} ＝Ａ［１＋（２Ｂ／Ａ） cos（２π△ｆｔ）＋ （Ｂ／Ａ）２］1/2 sin（２πｆｔ＋ψ） ≒Ａ［１＋（２Ｂ／Ａ） cos（２π△ｆｔ）］1/2 sin（２πｆｔ＋ψ） ≒Ａ［１＋（Ｂ／Ａ） cos（２π△ｆｔ）］ sin（２πｆｔ＋ψ） ＝［Ａ＋Ｂ cos（２π△ｆｔ）］ sin（２πｆｔ＋ψ） 但し、上記の式の変形は、（Ｂ／Ａ）２≒０であり、か
つ１＞＞２Ｂ／Ａであるから成立する。
つ１＞＞２Ｂ／Ａであるから成立する。
したがって、上記混合波形を検波することにより、Ｂ c
os（２π△ｆｔ）、即ち、ドプラシフト成分のみが検出
される。
os（２π△ｆｔ）、即ち、ドプラシフト成分のみが検出
される。
以上には、両信号が正弦波である場合について説明した
が、上記矩形波は、基本になる正弦波（周波数がｆ＋△
ｆ）に、２倍、３倍、…の高調波が重畳されたものであ
り、しかもｆ＞＞△ｆ（例えば発振器(4)から出力され
る信号周波数が１０ＭＨｚであっても、ドプラシフト成
分は数１００Ｈｚ）であるから、上記の演算を適用し
て、同様にドプラシフト成分のみを抽出することができ
る。
が、上記矩形波は、基本になる正弦波（周波数がｆ＋△
ｆ）に、２倍、３倍、…の高調波が重畳されたものであ
り、しかもｆ＞＞△ｆ（例えば発振器(4)から出力され
る信号周波数が１０ＭＨｚであっても、ドプラシフト成
分は数１００Ｈｚ）であるから、上記の演算を適用し
て、同様にドプラシフト成分のみを抽出することができ
る。
また、上記周波数分析装置(13)はディジタル的に周波数
分析を行なうものであり、具体的には、例えば ｖ＝（ｃ／２ cosθ）（Δｆ／ｆ） （ｃは生体内音速で、約１５００ｍ／sec ）に基いて動
脈壁(2)の運動速度を算出する。さらに、上記整合回路
(7)(8)は、回路と、送波器(1)、受波器(3)とのインピー
ダンスマッチングをとるものである。
分析を行なうものであり、具体的には、例えば ｖ＝（ｃ／２ cosθ）（Δｆ／ｆ） （ｃは生体内音速で、約１５００ｍ／sec ）に基いて動
脈壁(2)の運動速度を算出する。さらに、上記整合回路
(7)(8)は、回路と、送波器(1)、受波器(3)とのインピー
ダンスマッチングをとるものである。
以上の構成の血液循環器系における状態量計測装置の動
作を、波形図を示す第２図を参照しながら説明する。
作を、波形図を示す第２図を参照しながら説明する。
発振器(4)からの、周波数ｆの発振出力信号（第２図Ａ
参照）が、バンドパスフィルタ(5)、増幅器(6)、および
整合回路(7)を介して送波器(1)に供給されれば、送波器
(1)から動脈壁(2)に向かって周波数ｆの超音波が送波さ
れる。この超音波は、動脈壁(2)の径方向の膨出、縮入
に対応してドプラシフトされた状態で反射されるので、
受波器(3)から、ドプラシフト成分を含む信号（周波数
ｆ＋Δｆ）が出力され、整合回路(8)、およびバンドパ
スフィルタ(9)を介して波形整形回路(10)に入力され
る。ここで、動脈壁(2)の径方向の膨出、縮入に起因し
て、受波器(3)、動脈壁(2)に対応する取付角度、動脈壁
(2)に対する距離が変動するので、受波器(3)における超
音波信号の受波強度が変動し、所定の周波数の信号によ
り振幅変調されたのと同様の状態になる（第２図Ｂ参
照）。
参照）が、バンドパスフィルタ(5)、増幅器(6)、および
整合回路(7)を介して送波器(1)に供給されれば、送波器
(1)から動脈壁(2)に向かって周波数ｆの超音波が送波さ
れる。この超音波は、動脈壁(2)の径方向の膨出、縮入
に対応してドプラシフトされた状態で反射されるので、
受波器(3)から、ドプラシフト成分を含む信号（周波数
ｆ＋Δｆ）が出力され、整合回路(8)、およびバンドパ
スフィルタ(9)を介して波形整形回路(10)に入力され
る。ここで、動脈壁(2)の径方向の膨出、縮入に起因し
て、受波器(3)、動脈壁(2)に対応する取付角度、動脈壁
(2)に対する距離が変動するので、受波器(3)における超
音波信号の受波強度が変動し、所定の周波数の信号によ
り振幅変調されたのと同様の状態になる（第２図Ｂ参
照）。
この振幅変動を有する信号は波形整形回路(10)により大
幅に増幅され、所定レベルでチョッピングされることに
より、当初振幅が大きかった部分は勿論、振幅が小さか
った部分も矩形波に整形される（第２図中Ｃ参照）。即
ち、振幅変動が完全に除去され、ドプラシフト成分によ
る周波数変動のみが施された信号（周波数ｆ＋Δｆ）、
および発振器(4)からの発振出力信号（周波数ｆ）が混
合検波器(11)に供給されてドプラシフト成分Δｆのみが
抽出され（第２図中Ｄ参照）、Ａ／Ｄ変換器(12)により
ディジタルデータに変換される。このディジタルデータ
は周波数分析装置(13)に供給されることにより、ディジ
タル的な解析処理が施され、この解析処理結果を表示装
置(14)に供給することにより、動脈硬化度、心拍、血流
等の血液循環器系における状態量を表示することができ
る。
幅に増幅され、所定レベルでチョッピングされることに
より、当初振幅が大きかった部分は勿論、振幅が小さか
った部分も矩形波に整形される（第２図中Ｃ参照）。即
ち、振幅変動が完全に除去され、ドプラシフト成分によ
る周波数変動のみが施された信号（周波数ｆ＋Δｆ）、
および発振器(4)からの発振出力信号（周波数ｆ）が混
合検波器(11)に供給されてドプラシフト成分Δｆのみが
抽出され（第２図中Ｄ参照）、Ａ／Ｄ変換器(12)により
ディジタルデータに変換される。このディジタルデータ
は周波数分析装置(13)に供給されることにより、ディジ
タル的な解析処理が施され、この解析処理結果を表示装
置(14)に供給することにより、動脈硬化度、心拍、血流
等の血液循環器系における状態量を表示することができ
る。
＜発明の効果＞ 以上のようにこの発明は、受波器により受信される超音
波信号の強度変化に起因する計測誤差を解消して、正確
な血液循環器系における状態量を正確に計測することが
できるという特有の効果を奏する。
波信号の強度変化に起因する計測誤差を解消して、正確
な血液循環器系における状態量を正確に計測することが
できるという特有の効果を奏する。
第１図はこの発明の血液循環器系における状態量計測装
置の一実施例を示すブロック図、 第２図は各部の信号波形図、 第３図は動脈壁に対する送波器、受波器の位置関係を示
す概略図、 第４図はドプラシフトを説明する信号波形図、 第５図は従来例を示すブロック図。 (1)……送波器、(2)……動脈壁、(3)……受波器、 (4)……発振器、(10)……波形整形回路、 (11)……混合検波器、(13)……周波数分析装置
置の一実施例を示すブロック図、 第２図は各部の信号波形図、 第３図は動脈壁に対する送波器、受波器の位置関係を示
す概略図、 第４図はドプラシフトを説明する信号波形図、 第５図は従来例を示すブロック図。 (1)……送波器、(2)……動脈壁、(3)……受波器、 (4)……発振器、(10)……波形整形回路、 (11)……混合検波器、(13)……周波数分析装置
Claims (1)
- 【請求項１】発振器からの発振出力信号を入力として動
脈壁に対して超音波を送波する送波器と、上記動脈壁か
らの反射波を受ける受波器と、受波器からの出力信号を
大きい増幅率で、増幅するとともに、チョッピングして
矩形波信号に変換する変換回路と、上記発振器からの発
振出力信号、および上記矩形波信号を混合してドプラシ
フト成分のみを抽出する混合検波器と、ドプラシフト成
分をディジタルデータに変換する変換回路とを具備する
ことを特徴とする血液循環器系における状態量計測装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1728786A JPH0655210B2 (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 血液循環器系における状態量計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1728786A JPH0655210B2 (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 血液循環器系における状態量計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62176437A JPS62176437A (ja) | 1987-08-03 |
| JPH0655210B2 true JPH0655210B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=11939767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1728786A Expired - Lifetime JPH0655210B2 (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 血液循環器系における状態量計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0655210B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4911115A (en) * | 1987-09-15 | 1990-03-27 | Performance Industries, Inc. | Slide exhaust control valve for fuel injected two-stroke cycle engines and process for using same |
| US4909193A (en) * | 1987-09-15 | 1990-03-20 | Performance Industries, Inc. | Exhaust control valve for fuel injected two-stroke cycle engines and process for using same |
| US4924819A (en) * | 1987-09-15 | 1990-05-15 | Performance Industries, Inc. | Rotary exhaust control valve for two-stroke cycle engines and process for using the same |
| US9177400B2 (en) * | 2010-07-14 | 2015-11-03 | Tohoku Technoarch Co., Ltd. | Program, medium, and device for determining vascular disease |
-
1986
- 1986-01-28 JP JP1728786A patent/JPH0655210B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62176437A (ja) | 1987-08-03 |
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