JPS62176437A - 血液循環器系における状態量計測装置 - 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〉 この発明は、非観血的に動脈硬化度、心拍、血流等を４
測する血液循環器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づる方法として
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＋Δｒ）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（２９）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
なっで、演ｐ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６０−１７６６３４号公報参照）。

尚、上記の構成の動脈硬化度層側装置においては、受波
器（２６）からの出力信号と、光振器（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（２
９）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（
２５）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。

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十Δｆの信号が、異なる周波数ｆ
−の信号により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１Δｆｔ＞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１
Δｆｌ）のみならず、振幅変調号に相当する信号（周波
数１Δｆ１±ｆ−）をし抽出してしまい、ＡＩＤ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、Ｒ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、ｒｋｉ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
らの出力信号を大ぎい増幅率で、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１８号を
混合してドブラ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して処理を
行なう処理装置とを具備することを特徴とするものであ
る。

く作用〉 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１．ドプラシフト成分のみを抽出
し、その後、処理装置により、ドプラシフト成分をディ
ジタルデータに変換して処理を行なうことにより動脈硬
化度、心拍、血流等の状態量を得ることができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示ず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）によりドアラ効果を受けた
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Δ［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論例を示
すブロック図であり、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、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（ト））を介して受波器（３）から
の出力信号を混合検波器（１１）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（１２）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Ｊるものであり、上記波形整形回路
ひ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υることにより矩形
波を生成し、混合検波器（１１）に人力される信号の振
１島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（８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。

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＞＞
８＞であるとすれば、上記発振器（４）からの発振出力
信号をＡ　５ｉｎ（２ｙｒｆｔ）、反射波をＢ　５ｉｎ
（２ｙｒ　（ｆ＋Δ「）ｔ）と表すことができる。

したがって、混合波形は、 Ａ　　５ｉｎ（２π　ｆ　　ｔ）　　＋３　５ｉｎ（２
ｙｒ　　（ｆ　＋Δｆ）　　ｔ）＝Ａ　［１＋　（２Ｂ
／Ａ）ｃｏｓ（２πΔｆｔ）＋（８／Ａ＞　　Ｅ　　　
　ｓ＋ｎ（２πｆｔ＋ψ〉＃ＡＭ＋（２［３／Ａ）ｃｏ
ｓ（２πΔｒ　ｔ　）１１／２Ｓｉｎ（２７ｒｆｔ＋ψ
） 嬌Ａ　［１＋（Ｂ／Ａ）ｃｏｓ（２πΔｆ’ｔ）］５ｉ
ｎ（２πｆｔ＋ψ） ＝　［Ａ＋Ｂ　ｃｏｓ（２πΔｆｔ）］５ｉｎ（２ｙｒ
ｆｔ＋ψ） 但し、上記の式の変形は、（Ｂ／Ａ）２＃Ｏであり、か
つ１＞＞２３／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、８ｃ
ｏｓ（２πΔｒｔ＞、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＋Δ
「）に、２倍、３倍、・・・の高調波が重畳されたもの
であり、しか６ｆ〉〉Δｒ（例えば発振器（４）から出
力される信号周波数が１０Ｍｔ−１ｚであっても、ドプ
ラシフト成分は故１００Ｈｚ）であるから、上記の演粋
を適用して、同様にドプラシフト成分のみを抽出するこ
とかできる。

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１５００ｎ／ｓｅｃ　）に基いて動脈壁（
２）の運動速度を等用する。さらに、上記整合回路（７
１［８１は、回路と、送波器（１）、受波器（３）との
インピーダンスマツ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１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（１１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（′
２Ｊ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（Ｋ）］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）
の、動脈壁（２）に対応する取Ｎ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（ト））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＠（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図中り参照）　、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４測誤差を解消して、正確
な血液循環器系におＣノ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。

【図面の簡単な説明】

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］・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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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 変換して処理を行なう処理装置とを具備 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。