JP6519487B2 - Pulse wave analyzer - Google Patents
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Description
本発明は脈波解析装置に関する。 The present invention relates to a pulse wave analysis device.
従来、被験者の脈波信号を取得し、その脈波信号を解析することで血圧等を推定する装置が知られている。血圧等を精度よく推定するためには、脈波信号に不整脈が存在するか否かを判断し、不整脈が存在する場合は、それに対応した解析条件を設定する必要がある。特許文献１には、脈波信号に不整脈が存在するか否かを判断する方法が提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a device is known that estimates a blood pressure or the like by acquiring a pulse wave signal of a subject and analyzing the pulse wave signal. In order to estimate blood pressure etc. accurately, it is necessary to determine whether or not an arrhythmia is present in the pulse wave signal, and when an arrhythmia is present, it is necessary to set analysis conditions corresponding thereto. Patent Document 1 proposes a method of determining whether an arrhythmia is present in a pulse wave signal.
脈波信号には、それを取得するときの被験者の体動等に起因するノイズ（アーチファクト）が生じることがある。特許文献１記載の技術では、不整脈とアーチファクトとを判別することは困難であるため、脈波信号に不整脈が存在するか否かを正確に判断することができなかった。その結果、脈波信号を適切な条件で解析することが困難であった。 The pulse wave signal may have noise (artifact) caused by body movement of the subject when acquiring it. In the technique described in Patent Document 1, it is difficult to distinguish between an arrhythmia and an artifact, so it was not possible to accurately determine whether an arrhythmia is present in the pulse wave signal. As a result, it has been difficult to analyze pulse wave signals under appropriate conditions.
本発明は、こうした問題にかんがみてなされたものであり、脈波信号における不整脈とアーチファクトとを判別できる脈波解析装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of these problems, and it is an object of the present invention to provide a pulse wave analysis device capable of discriminating between an arrhythmia and an artifact in a pulse wave signal.
本開示の脈波解析装置は、脈波信号を取得する脈波信号取得ユニットと、脈波信号のｍ階微分信号、及びｎ階微分信号を作成する微分信号作成ユニットと、脈波信号に含まれる複数の拍のそれぞれについて、１拍の長さＰＰＩを算出する長さ算出ユニットと、ｍ階微分信号に含まれる複数の拍のそれぞれについて、最大ピーク高さＡｍｐ１を算出する第１の高さ算出ユニットと、ｎ階微分信号に含まれる複数の拍のそれぞれについて、最大ピーク高さＡｍｐ２を算出する第２の高さ算出ユニットと、複数の拍のそれぞれについて、最大ピーク高さＡｍｐ１と最大ピーク高さＡｍｐ２との比であるＡｍｐ比を算出する比算出ユニットと、複数の拍における長さＰＰＩのばらつきの大きさを算出する長さのばらつき算出ユニットと、複数の拍におけるＡｍｐ比のばらつきの大きさを算出する比のばらつき算出ユニットと、長さＰＰＩのばらつきの大きさが予め設定された閾値を超え、且つＡｍｐ比のばらつきの大きさが予め設定された閾値以下であるという条件を、脈波信号が充足するか否かを判断する条件判断ユニットとを備える。ｍは自然数であり、ｎはｍより大きい自然数である。 The pulse wave analysis device of the present disclosure includes a pulse wave signal acquisition unit for acquiring a pulse wave signal, an m-order differential signal of the pulse wave signal, and a differential signal creation unit for creating an n-order differential signal, and the pulse wave signal. For each of the plurality of beats, a length calculation unit for calculating the length PPI of one beat, and a first height for calculating the maximum peak height Amp1 for each of the plurality of beats included in the m-th order differential signal Maximum peak height Amp1 and maximum peak for each of the calculation unit, the second height calculation unit for calculating the maximum peak height Amp2 for each of the plurality of beats included in the n-th order differential signal, and each of the plurality of beats A ratio calculation unit that calculates an Amp ratio that is a ratio to the height Amp2, a length variation calculation unit that calculates the magnitude of the variation of the length PPI in a plurality of beats, and a plurality of beats Calculation unit for calculating the magnitude of the variation of the Amp ratio, the magnitude of the variation of the length PPI exceeds the preset threshold, and the magnitude of the variation of the Amp ratio is less than the preset threshold And a condition determination unit that determines whether the pulse wave signal satisfies the condition that m is a natural number, and n is a natural number greater than m.
本開示の脈波解析装置は、取得した脈波信号が、上記の条件を充足するか否かを判断することができる。上記の条件は、不整脈は存在するが、アーチファクトの影響は少ない脈波信号が充足する条件である。よって、本開示の脈波解析装置は、取得した脈波信号が、不整脈は存在するが、アーチファクトの影響は少ない脈波信号に該当するか否かを判断することができる。すなわち、本開示の脈波解析装置は、脈波信号における不整脈とアーチファクトとを判別することができる。 The pulse wave analysis device of the present disclosure can determine whether the acquired pulse wave signal satisfies the above conditions. The above conditions are conditions in which an arrhythmia is present, but the effect of an artifact is small and the pulse wave signal is less. Therefore, the pulse wave analysis device of the present disclosure can determine whether or not the acquired pulse wave signal corresponds to a pulse wave signal in which an arrhythmia is present but the influence of an artifact is small. That is, the pulse wave analysis device of the present disclosure can discriminate between an arrhythmia and an artifact in a pulse wave signal.
本開示の実施形態を図面に基づき説明する。
＜第１実施形態＞
１．脈波解析装置１の構成
脈波解析装置１の構成を、図１、及び図２に基づき説明する。図１に示すように、脈波解析装置１は、脈波センサ３、入力ユニット４、及び血圧計５と接続されている。脈波解析装置１は、入力ユニット４に対しユーザの入力があったとき、脈波センサ３を用いて被験者の脈波信号を取得し、その脈波信号に対し後述する解析処理を実行する。脈波解析装置１は、解析処理の結果（以下では解析結果とする）と脈波信号とを血圧計５に出力する。
Embodiments of the present disclosure will be described based on the drawings.
First Embodiment
1. Configuration of Pulse Wave Analysis Device 1 The configuration of the pulse wave analysis device 1 will be described based on FIG. 1 and FIG. As shown in FIG. 1, the pulse wave analysis device 1 is connected to a pulse wave sensor 3, an input unit 4, and a sphygmomanometer 5. The pulse wave analysis device 1 acquires a pulse wave signal of the subject using the pulse wave sensor 3 when there is a user's input to the input unit 4, and executes an analysis process described later on the pulse wave signal. The pulse wave analysis device 1 outputs the result of the analysis process (hereinafter referred to as an analysis result) and the pulse wave signal to the sphygmomanometer 5.
脈波解析装置１は、ＣＰＵ７と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ（以下、メモリ９とする）と、を有する周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。脈波解析装置１の各種機能は、ＣＰＵ７が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ９が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、脈波解析装置１を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。 The pulse wave analysis device 1 is mainly configured of a known microcomputer having a CPU 7 and a semiconductor memory (hereinafter, referred to as a memory 9) such as a RAM, a ROM, and a flash memory. The various functions of the pulse wave analysis device 1 are realized by the CPU 7 executing a program stored in a non-transitional tangible storage medium. In this example, the memory 9 corresponds to a non-transitional tangible storage medium storing a program. Also, by executing this program, a method corresponding to the program is executed. The number of microcomputers constituting the pulse wave analysis device 1 may be one or more.
脈波解析装置１は、ＣＰＵ７がプログラムを実行することで実現される機能の構成として、図２に示すように、脈波信号取得ユニット１１と、微分信号作成ユニット１３と、第１の高さ算出ユニット１５と、第２の高さ算出ユニット１７と、比算出ユニット１９と、長さのばらつき算出ユニット２１と、比のばらつき算出ユニット２３と、条件判断ユニット２５と、拍単位判断ユニット２７と、出力ユニット２８と、を備える。脈波解析装置１を構成するこれらの要素を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素を、論理回路やアナログ回路等を組み合わせたハードウェアを用いて実現してもよい。 The pulse wave analysis device 1 has a pulse wave signal acquisition unit 11, a differential signal generation unit 13, and a first height as shown in FIG. 2 as a configuration of functions realized by the CPU 7 executing a program. Calculation unit 15, second height calculation unit 17, ratio calculation unit 19, length variation calculation unit 21, ratio variation calculation unit 23, condition determination unit 25, beat unit determination unit 27 , And an output unit 28. The method for realizing these elements constituting the pulse wave analysis device 1 is not limited to software, and part or all of the elements may be realized using hardware combining logic circuits, analog circuits, etc. Good.
脈波センサ３は、被験者の指から脈波信号を検出可能な周知のセンサである。脈波センサ３は、発光ダイオード（ＬＥＤ）２９とフォトダイオード（ＰＤ）３１とを備える。発光ダイオード２９は、被験者の指における皮膚に対して可視光の光を照射する。この光の波長は、５０００Å〜７０００Åである。発光ダイオード２９が照射した光の一部は皮膚の毛細血管内において反射される。フォトダイオード３１は、発光ダイオード２９が照射した光のうち、毛細血管内で反射された光を受光し、電気信号として取り出す。取り出した電気信号は、被験者の脈波を反映して変動する脈波信号である。 The pulse wave sensor 3 is a known sensor capable of detecting a pulse wave signal from the subject's finger. The pulse wave sensor 3 includes a light emitting diode (LED) 29 and a photodiode (PD) 31. The light emitting diode 29 emits visible light to the skin on the subject's finger. The wavelength of this light is 5000 Å to 7000 Å. A portion of the light emitted by the light emitting diode 29 is reflected in the capillaries of the skin. Among the light emitted by the light emitting diode 29, the photodiode 31 receives the light reflected in the capillary and extracts it as an electrical signal. The extracted electrical signal is a pulse wave signal that fluctuates to reflect the subject's pulse wave.
入力ユニット４は、ユーザによる入力操作を受け付ける。入力ユニット４は、入力操作を受け付けたとき、その入力操作に予め対応付けられた入力信号を脈波解析装置１に出力する。 The input unit 4 receives an input operation by the user. When the input unit 4 receives an input operation, the input unit 4 outputs, to the pulse wave analyzer 1, an input signal associated in advance with the input operation.
血圧計５は、脈波解析装置１から取得した解析結果及び脈波信号を用いて、周知の方法で被験者の血圧を推定する。すなわち、血圧計５は、脈波解析装置１から取得した解析結果を用いて、血圧を推定するときの設定条件を変更する。また、血圧計５は、脈波解析装置１から取得した解析結果を用いて、脈波信号に含まれる拍のうち、アーチファクトに影響された拍、及び不整脈の拍を特定する。 The sphygmomanometer 5 uses the analysis result and pulse wave signal obtained from the pulse wave analysis device 1 to estimate the blood pressure of the subject by a known method. That is, the sphygmomanometer 5 uses the analysis result acquired from the pulse wave analysis device 1 to change the setting condition when estimating the blood pressure. Further, the sphygmomanometer 5 uses the analysis result acquired from the pulse wave analysis device 1 to specify, among the beats included in the pulse wave signal, the beat affected by the artifact and the beat of the arrhythmia.
次に、血圧計５は、脈波信号に含まれる拍のうち、アーチファクトに影響された拍、及び不整脈の拍を除外する。次に、血圧計５は、脈波信号に含まれる拍のうち、除外されずに残った拍（すなわち、アーチファクトの影響が少なく、不整脈に該当しない拍）の特徴量を平均化し、その平均化された特徴量から、被験者の血圧を推定する。なお、血圧計５が脈波解析装置１から取得する解析結果については後述する。 Next, the sphygmomanometer 5 excludes the beat affected by the artifact and the beat of the arrhythmia among the beats included in the pulse wave signal. Next, the sphygmomanometer 5 averages feature amounts of beats remaining without being excluded (i.e., beats that are less affected by artifacts and not applicable to arrhythmias) among the beats included in the pulse wave signal, and the averaging is performed The subject's blood pressure is estimated from the extracted feature quantities. The analysis result acquired by the sphygmomanometer 5 from the pulse wave analyzer 1 will be described later.
２．脈波解析装置１が実行する解析処理
入力ユニット４から入力信号を受けたとき、脈波解析装置１が実行する解析処理を図３〜図１３に基づき説明する。図３のステップ１では、脈波信号取得ユニット１１が、脈波センサ３を用いて被験者から脈波信号を取得する。この脈波信号は２０拍を含む。２０拍は複数の拍に対応する。
2. Analysis Processing Performed by Pulse Wave Analysis Device 1 The analysis processing performed by the pulse wave analysis device 1 when an input signal is received from the input unit 4 will be described based on FIGS. In step 1 of FIG. 3, the pulse wave signal acquisition unit 11 acquires a pulse wave signal from the subject using the pulse wave sensor 3. This pulse wave signal contains 20 beats. Twenty beats correspond to a plurality of beats.
ステップ２では、微分信号作成ユニット１３が、前記ステップ１で取得した脈波信号の１階微分信号、及び２階微分信号を作成する。１階微分信号はｍ階微分信号（ｍは自然数）に対応し、２階微分信号はｎ階微分信号（ｎはｍより大きい自然数）に対応する。 In step 2, the differential signal creation unit 13 creates a first-order derivative signal and a second-order derivative signal of the pulse wave signal acquired in step 1. The first order differential signal corresponds to an m order differential signal (m is a natural number), and the second order differential signal corresponds to an n order differential signal (n is a natural number larger than m).
ステップ３では、長さ算出ユニット１４が、１階微分信号に含まれる２０拍のそれぞれについて、１拍の長さＰＰＩを算出する。長さＰＰＩとは、任意の拍における特定の位相での時刻と、その次の拍における同じ位相での時刻との時間差である。上記の特定の位相は適宜設定することができる。なお、長さＰＰＩは、脈波信号、１階微分信号、及び２階微分信号において共通している。そのため、長さＰＰＩは、脈波信号から算出してもよいし、１階微分信号から算出してもよいし、２階微分信号から算出してもよい。１階微分信号から算出した長さＰＰＩ（以下では長さＰＰＩ１とする）の例を、図５に示す。また、２階微分信号から算出した長さＰＰＩ（以下では長さＰＰＩ２とする）の例を、図５に示す。１つの脈波信号における長さＰＰＩ１と長さＰＰＩ２とは実質的に同じ値である。 In step 3, the length calculation unit 14 calculates the length PPI of one beat for each of the twenty beats included in the first-order differential signal. The length PPI is the time difference between the time at a particular phase in any beat and the time at the same phase in the next beat. The above specific phase can be set as appropriate. The length PPI is common to the pulse wave signal, the first order differential signal, and the second order differential signal. Therefore, the length PPI may be calculated from the pulse wave signal, may be calculated from the first order differential signal, or may be calculated from the second order differential signal. An example of the length PPI calculated from the first order differential signal (hereinafter referred to as the length PPI1) is shown in FIG. An example of the length PPI (hereinafter referred to as the length PPI2) calculated from the second order differential signal is shown in FIG. The length PPI1 and the length PPI2 in one pulse wave signal have substantially the same value.
ステップ４では、第１の高さ算出ユニット１５が、前記ステップ２で作成した１階微分信号に含まれる２０拍のそれぞれについて、最大ピーク高さＡｍｐ１を算出する。最大ピーク高さＡｍｐ１とは、１階微分信号における１拍の中に存在する最大ピークの高さである。最大ピーク高さＡｍｐ１の例を図５に示す。 In step 4, the first height calculation unit 15 calculates the maximum peak height Amp1 for each of the 20 beats included in the first-order differential signal generated in step 2. The maximum peak height Amp1 is the height of the maximum peak present in one beat of the first derivative signal. An example of the maximum peak height Amp1 is shown in FIG.
ステップ５では、第２の高さ算出ユニット１７が、前記ステップ２で作成した２階微分信号に含まれる２０拍のそれぞれについて、最大ピーク高さＡｍｐ２を算出する。最大ピーク高さＡｍｐ２とは、２階微分信号における１拍の中に存在する最大ピークの高さである。最大ピーク高さＡｍｐ２の例を図５に示す。 In step 5, the second height calculation unit 17 calculates the maximum peak height Amp2 for each of the 20 beats included in the second-order differential signal generated in step 2. The maximum peak height Amp2 is the height of the maximum peak present in one beat of the second derivative signal. An example of the maximum peak height Amp2 is shown in FIG.
ステップ６では、比算出ユニット１９が、２０拍のそれぞれについて、前記ステップ４で算出した最大ピーク高さＡｍｐ１と、前記ステップ５で算出した最大ピーク高さＡｍｐ２との比であるＡｍｐ比を算出する。Ａｍｐ比は、Ａｍｐ１／Ａｍｐ２と表される値である。 In step 6, the ratio calculation unit 19 calculates an Amp ratio which is a ratio of the maximum peak height Amp1 calculated in step 4 to the maximum peak height Amp2 calculated in step 5 for each of 20 beats. . The Amp ratio is a value represented as Amp1 / Amp2.
ステップ７では、長さのばらつき算出ユニット２１が、以下の数式（３）で表されるパラメータＰＬを算出する。パラメータＰＬは、長さＰＰＩのばらつきの大きさに対応する。 In step 7, the length variation calculation unit 21 calculates a parameter P L represented by the following equation (3). The parameter P L corresponds to the magnitude of the variation of the length PPI.
数式（３） ＰＬ＝Ｎｘ/２０
ここで、数式（３）におけるＮｘは、脈波信号に含まれる２０拍のうち、長さＰＰＩと、中央値ＰＰＩ０とのずれが、予め設定された基準値を超えている拍の数である。中央値ＰＰＩ０とは、２０拍における長さＰＰＩの中央値である。すなわち、中央値ＰＰＩ０とは、２０拍の長さＰＰＩを大きさの順に並べ、１０番目の値と１１番目の値とを平均した値である。長さＰＰＩと、中央値ＰＰＩ０とのずれとは、両者の差の絶対値である。また、上記の基準値とは、中央値ＰＰＩ０の３０％である。
Formula (3) P L = N x / 20
Here, N x in equation (3) is the number of beats out of the 20 beats included in the pulse wave signal where the deviation between the length PPI and the median PPI 0 exceeds a preset reference value It is. The median PPI 0 is the median of the length PPI in 20 beats. That is, the median PPI 0 is a value obtained by arranging the length PPI of 20 beats in order of magnitude, and averaging the tenth value and the eleventh value. The deviation between the length PPI and the median PPI 0 is the absolute value of the difference between the two. The above reference value is 30% of the median PPI 0 .
ステップ８では、比のばらつき算出ユニット２３が、以下の数式（４）で表されるパラメータＰａを算出する。パラメータＰａは、Ａｍｐ比のばらつきの大きさに対応する。
数式（４） Ｐａ＝ＮＹ/２０
ここで、数式（４）におけるＮＹは、脈波信号に含まれる２０拍のうち、Ａｍｐ比と、中央値Ａｍｐ０とのずれが、予め設定された基準値を超えている拍の数である。中央値Ａｍｐ０とは、２０拍におけるＡｍｐ比の中央値である。すなわち、中央値Ａｍｐ０とは、２０拍のＡｍｐ比を大きさの順に並べ、１０番目の値と１１番目の値とを平均した値である。Ａｍｐ比と、中央値Ａｍｐ０とのずれとは、両者の差の絶対値である。また、上記の基準値とは、中央値Ａｍｐ０の３０％である。
At step 8, the ratio variation calculation unit 23 calculates a parameter P a represented by the following equation (4). The parameter P a corresponds to the magnitude of the variation of the Amp ratio.
Formula (4) P a = N Y / 20
Here, N Y in the equation (4) is the number of beats out of the 20 beats contained in the pulse wave signal where the deviation between the Amp ratio and the median Amp 0 exceeds a preset reference value. is there. Median value Amp 0 is the median value of the Amp ratio in 20 beats. That is, the median value Amp 0 is a value obtained by arranging the Amp ratios of 20 beats in order of magnitude, and averaging the tenth value and the eleventh value. The difference between the Amp ratio and the median Amp 0 is the absolute value of the difference between the two. Further, the reference value described above is 30% of the median value Amp 0 .
ステップ９では、前記ステップ７で算出したパラメータＰＬが閾値を超えているか否かを、条件判断ユニット２５が判断する。閾値は３０％である。パラメータＰＬが閾値以下である場合はステップ１０に進み、閾値を超えている場合はステップ１２に進む。 In step 9, whether the parameter P L calculated in the step 7 is greater than the threshold value, condition determination unit 25 determines. The threshold is 30%. If the parameter P L is equal to or smaller than the threshold the process proceeds to step 10, if it exceeds the threshold value the process proceeds to step 12.
ステップ１０では、前記ステップ１で取得した脈波信号を、正常タイプと判断する。正常タイプとは、アーチファクトの影響を受けた拍が少なく、不整脈に該当する拍も少ないことを意味する。図６、及び図７に、正常タイプの脈波信号と判断された脈波信号の例を示す。これらの脈波信号は、実際に、アーチファクトの影響を受けた拍が少なく、不整脈に該当する拍も少ない。 In step 10, the pulse wave signal acquired in step 1 is determined to be a normal type. The normal type means that the number of beats affected by the artifact is small and the number of beats corresponding to the arrhythmia is also small. 6 and 7 show examples of pulse wave signals determined to be normal type pulse wave signals. These pulse wave signals are, in fact, less affected by artefacts and less corresponding to arrhythmias.
ステップ１１では、出力ユニット２８が解析結果を血圧計５に出力する。解析結果とは、前記ステップ１０、又は後述するステップ１３、１４の判断結果である。また、後述するステップ１５を実行した場合は、後述するステップ２２、２４、２５の判断結果も、解析結果に含まれる。 In step 11, the output unit 28 outputs the analysis result to the sphygmomanometer 5. The analysis result is a judgment result of the step 10 or steps 13 and 14 described later. Moreover, when step 15 mentioned later is performed, the judgment result of steps 22, 24 and 25 mentioned later is also contained in an analysis result.
前記ステップ９で肯定判断した場合はステップ１２に進む。ステップ１２では、前記ステップ８で算出したパラメータＰａが閾値以下であるか否かを、条件判断ユニット２５が判断する。閾値は３０％である。パラメータＰａが閾値を超える場合はステップ１３に進み、閾値以下である場合はステップ１４に進む。 If an affirmative determination is made in step 9, the process proceeds to step 12. In step 12, the condition determination unit 25 determines whether the parameter P a calculated in step 8 is equal to or less than a threshold. The threshold is 30%. If the parameter P a exceeds the threshold, the process proceeds to step 13; if the parameter P a is less than the threshold, the process proceeds to step 14.
ステップ１３では、前記ステップ１で取得した脈波信号を、アーチファクトタイプと判断する。アーチファクトタイプとは、アーチファクトの影響を受けた拍が多いことを意味する。図８に、アーチファクトタイプと判断された脈波信号の例を示す。この脈波信号には、実際に、アーチファクトの影響を受けた拍が多い。 In step 13, the pulse wave signal acquired in step 1 is determined as an artifact type. The artifact type means that there are many beats affected by the artifact. FIG. 8 shows an example of a pulse wave signal determined to be an artifact type. The pulse wave signal, actually, there are many beats affected by the artifact.
ステップ１４では、前記ステップ１で取得した脈波信号を、不整脈タイプと判断する。不整脈タイプとは、不整脈に該当する拍が多く、アーチファクトの影響を受けた拍は少ないことを意味する。図９〜図１２に、不整脈タイプと判断された脈波信号の例を示す。これらの脈波信号には、実際に、不整脈に該当する拍が多く、アーチファクトの影響を受けた拍は少ない。 In step 14, the pulse wave signal acquired in step 1 is determined to be an arrhythmia type. The arrhythmia type means that the number of beats corresponding to the arrhythmia is large and the number of beats affected by the artifact is small. FIGS. 9 to 12 show examples of pulse wave signals determined to be arrhythmia type. These pulse wave signals actually have many beats corresponding to arrhythmias and few beats affected by artifacts.
ステップ１５では、拍単位判断ユニット２７が、拍単位判断処理を実行する。この拍単位判断処理を、図４、及び図１３に基づき説明する。拍単位判断ユニット２７は脈波信号に含まれる２０拍のそれぞれについて、拍単位判断処理を実行する。 In step 15, the beat unit determination unit 27 executes a beat unit determination process. This beat unit determination processing will be described based on FIG. 4 and FIG. The beat unit determination unit 27 executes a beat unit determination process for each of the 20 beats included in the pulse wave signal.
図４のステップ２１では、拍単位判断処理の対象となった拍における長さＰＰＩのずれが、基準値を超えるか否かを判断する。長さＰＰＩのずれとは、長さＰＰＩと、中央値ＰＰＩ０との差の絶対値である。基準値とは、中央値ＰＰＩ０の３０％である。長さＰＰＩのずれが基準値以下である場合はステップ２２に進み、長さＰＰＩのずれが基準値を超える場合はステップ２３に進む。 In step 21 of FIG. 4, it is determined whether the deviation of the length PPI in the beat which is the target of the beat unit determination process exceeds a reference value. The deviation of the length PPI is the absolute value of the difference between the length PPI and the median PPI 0 . The reference value is 30% of the median PPI 0 . If the deviation of the length PPI is less than the reference value, the process proceeds to step 22. If the deviation of the length PPI exceeds the reference value, the process proceeds to step 23.
ステップ２２では、拍単位判断処理の対象となった拍を、正常の拍と判断する。正常の拍とは、アーチファクトの影響が少なく、不整脈ではない拍を意味する。
ステップ２３では、拍単位判断処理の対象となった拍におけるＡｍｐ比のずれが基準値を超えるか否かを判断する。Ａｍｐ比のずれとは、Ａｍｐ比と、中央値Ａｍｐ０との差の絶対値である。基準値とは、中央値Ａｍｐ０の３０％である。Ａｍｐ比のずれが基準値を超える場合はステップ２４に進み、Ａｍｐ比のずれが基準値以下である場合はステップ２５に進む。
In step 22, the beat that has been the target of the beat unit determination process is determined to be a normal beat. A normal beat means a beat that is less affected by an artifact and is not an arrhythmia.
In step 23, it is determined whether or not the deviation of the Amp ratio in the beat that is the target of the beat unit determination process exceeds a reference value. The deviation of the Amp ratio, and Amp ratio, the absolute value of the difference between the median value Amp 0. The reference value is 30% of the median value Amp 0 . If the deviation of the Amp ratio exceeds the reference value, the process proceeds to step 24. If the deviation of the Amp ratio is equal to or less than the reference value, the process proceeds to step 25.
ステップ２４では、拍単位判断処理の対象となった拍を、アーチファクトの拍と判断する。アーチファクトの拍とは、アーチファクトの影響が大きい拍を意味する。
ステップ２５では、拍単位判断処理の対象となった拍を、不整脈の拍と判断する。不整脈の拍とは、アーチファクトの影響は小さく、不整脈の特徴が見られる拍を意味する。
In step 24, the beat that is the target of the beat unit determination process is determined to be an artifact beat. The artifact beat means a beat with a large effect of the artifact.
In step 25, the beat that is the target of the beat unit determination process is determined to be an arrhythmia beat. Arrhythmic beat means a beat in which the effect of an artifact is small and features of the arrhythmia are seen.
拍単位判断処理の結果の例を図１３に示す。図１３において「Ａ」の印を付した拍は、アーチファクトの拍と判断された拍であり、「Ｂ」の印を付した拍は、不整脈の拍と判断された拍であり、その他は、正常と判断された拍である。図１３の長さＰＰＩの表示において、下限値から上限値までの範囲が、長さＰＰＩのずれが基準値以下の範囲である。また、図１３のＡｍｐ比の表示において、下限値から上限値までの範囲が、Ａｍｐ比のずれが基準値以下の範囲である。 An example of the result of the beat unit determination process is shown in FIG. The beats marked “A” in FIG. 13 are the beats judged to be artifact beats, the beats marked “B” are the beats judged to be arrhythmia beats, and the others are It is a beat judged to be normal. In the display of the length PPI in FIG. 13, the range from the lower limit value to the upper limit value is a range in which the deviation of the length PPI is equal to or less than the reference value. Further, in the display of the Amp ratio in FIG. 13, the range from the lower limit value to the upper limit value is a range in which the deviation of the Amp ratio is equal to or less than the reference value.
アーチファクトの拍と判断された拍では、実際に、アーチファクトの影響が大きかった。また、不整脈の拍と判断された拍は、実際に、不整脈の拍であった。また、正常の拍と判断された拍では、実際に、アーチファクトの影響は少なく、不整脈に該当しなかった。 In the beats that were determined to be artifact beats, the effect of the artifacts was actually large. Also, the beat judged as the arrhythmia beat was actually an arrhythmia beat. Moreover, in the beat judged to be a normal beat, the effect of the artifact was actually small and it did not correspond to the arrhythmia.
３．脈波解析装置１が奏する効果
（１Ａ）脈波解析装置１は、長さＰＰＩのばらつきの大きさと、Ａｍｐ比のばらつきの大きさとを用いて、脈波信号が、正常タイプ、アーチファクトタイプ、及び不整脈タイプのいずれであるのかを判断することができる。特に、脈波解析装置１は、脈波信号が、アーチファクトタイプと不整脈タイプとのうちのいずれであるのかを判断することができる。
3. Effects of pulse wave analysis device 1 (1A) The pulse wave analysis device 1 uses the magnitude of the variation of the length PPI and the magnitude of the variation of the Amp ratio, and the pulse wave signal has a normal type, an artifact type, and It can be determined which of the arrhythmia type. In particular, the pulse wave analysis device 1 can determine whether the pulse wave signal is of an artifact type or an arrhythmia type.
その結果、脈波解析装置１を用いれば、血圧を推定するときの解析条件を脈波信号のタイプに応じて適切に設定し、血圧推定を精度よく行うことが可能になる。
（１Ｂ）脈波解析装置１は、脈波信号に含まれる拍のそれぞれについて、正常の拍、アーチファクトの拍、及び不整脈の拍のうちのいずれであるかを判断することができる。そのため、血圧推定を一層精度よく行うことができる。例えば、脈波信号から、正常の拍のみを取り出し、脈波解析を行うことで、血圧推定の精度を一層高めることができる。
As a result, if the pulse wave analysis device 1 is used, it becomes possible to appropriately set the analysis conditions for estimating the blood pressure according to the type of pulse wave signal, and to perform the blood pressure estimation with high accuracy.
(1B) The pulse wave analysis device 1 can determine, for each of the beats included in the pulse wave signal, which one of a normal beat, an artifact beat, and an arrhythmia beat. Therefore, blood pressure estimation can be performed with higher accuracy. For example, by extracting only normal beats from the pulse wave signal and performing pulse wave analysis, it is possible to further improve the accuracy of blood pressure estimation.
（１Ｃ）脈波解析装置１は、長さＰＰＩのばらつきの大きさを表すパラメータとしてＰＬを算出し、使用する。そのことにより、脈波信号の判別を一層正確且つ容易に行うことができる。 (1C) pulse wave analyzing apparatus 1 calculates the P L as a parameter representing the magnitude of variations in the length PPI, used. As a result, the pulse wave signal can be determined more accurately and easily.
（１Ｄ）脈波解析装置１は、Ａｍｐ比のばらつきの大きさを表すパラメータとしてＰａを算出し、使用する。そのことにより、脈波信号の判別を一層正確且つ容易に行うことができる。 (1D) The pulse wave analysis device 1 calculates and uses P a as a parameter representing the magnitude of the variation of the Amp ratio. As a result, the pulse wave signal can be determined more accurately and easily.
（１Ｆ）脈波解析装置１は、１階微分信号と、２階微分信号とを使用する。そのことにより、脈波信号の判別を一層正確且つ容易に行うことができる。
＜他の実施形態＞
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(1F) The pulse wave analysis device 1 uses a first order differential signal and a second order differential signal. As a result, the pulse wave signal can be determined more accurately and easily.
Other Embodiments
As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention can be variously deformed and implemented, without being limited to the above-mentioned embodiment.
（１）脈波解析装置１は、脈波信号の３階微分信号を作成し、これを使用してもよい。例えば、図１４に示すように、３階微分信号において長さＰＰＩを算出してもよい。３階微分信号において算出した長さＰＰＩを、長さＰＰＩ３とする。長さＰＰＩ３は、長さＰＰＩ１、ＰＰＩ２と実質的に同じである。 (1) The pulse wave analysis device 1 may create and use a third order differential signal of the pulse wave signal. For example, as shown in FIG. 14, the length PPI may be calculated for the third order differential signal. Let the length PPI calculated in the third order differential signal be the length PPI3. The length PPI3 is substantially the same as the lengths PPI1 and PPI2.
また、脈波解析装置１は、３階微分信号において最大ピーク高さＡｍｐ３を算出し、これを使用してもよい。例えば、Ａｍｐ比を、Ａｍｐ１／Ａｍｐ３と表される値としてもよいし、Ａｍｐ２／Ａｍｐ３と表される値としてもよい。 In addition, the pulse wave analysis device 1 may calculate and use the maximum peak height Amp3 in the third order differential signal. For example, the Amp ratio may be a value represented as Amp1 / Amp3, or may be a value represented as Amp2 / Amp3.
（２）脈波解析装置１は、図５に示すように、微分していない脈波信号において最大ピーク高さＡｍｐ０を算出し、これを使用してもよい。例えば、Ａｍｐ比を、Ａｍｐ０／Ａｍｐ１と表される値としてもよいし、Ａｍｐ０／Ａｍｐ２と表される値としてもよいし、Ａｍｐ０／Ａｍｐ３と表される値としてもよい。 (2) As shown in FIG. 5, the pulse wave analysis device 1 may calculate and use the maximum peak height Amp0 of the pulse wave signal which is not differentiated. For example, the Amp ratio may be a value represented as Amp0 / Amp1, a value represented as Amp0 / Amp2, or a value represented as Amp0 / Amp3.
（３）本明細書において、Ａｍｐ１は、ｍ階微分信号において最大ピーク高さを直接計測した値であってもよいし、数学的にそれと同等の（例えば、同じか、比例関係にある）値であってもよい。例えば、図１５に示すように、（ｍ−１）階微分信号のうち、ｍ階微分信号において最大ピークとなる部分の傾きＧｒａｄ（ｍ−１）を計測し、それをＡｍｐ１として用いてもよい。ｍ階微分信号において最大ピークとなる部分は、例えば、（ｍ−１）階微分信号において、３０％高さから７０％高さの部分である。なお、図１５は、ｍが１であり、ｎが２である例である。図１５において（ｍ−１）階微分信号は脈波信号であり、（ｎ−１）階微分信号は１階微分信号である。 (3) In the present specification, Amp1 may be a value obtained by directly measuring the maximum peak height in the m-th order differential signal, or may be mathematically equivalent (for example, the same or proportional) It may be For example, as shown in FIG. 15, the gradient Grad (m-1) of the portion of the (m-1) th-order differential signal that is the maximum peak in the m-th order differential signal may be measured and used as Amp1. . The portion having the maximum peak in the mth derivative signal is, for example, a portion having a height of 30% to 70% in the (m-1) th derivative signal. FIG. 15 is an example in which m is 1 and n is 2. (M-1) derivative signal 15 is a pulse wave signal, (n-1) derivative signal is the first derivative signal.
また、Ａｍｐ２は、ｎ階微分信号において最大ピーク高さを直接計測した値であってもよいし、数学的にそれと同等の（例えば、同じか、比例関係にある）値であってもよい。例えば、図１５に示すように、（ｎ−１）階微分信号のうち、ｎ階微分信号において最大ピークとなる部分の傾きＧｒａｄ（ｎ−１）を計測し、それをＡｍｐ２として用いてもよい。ｎ階微分信号において最大ピークとなる部分は、例えば、（ｎ−１）階微分信号において、３０％高さから７０％高さの部分である。また、Ａｍｐ比として、Ｇｒａｄ（ｎ−１）／ Ｇｒａｄ（ｍ−１）を用いてもよい。 In addition, Amp2 may be a value obtained by directly measuring the maximum peak height in the n-th order differential signal, or may be mathematically equivalent (for example, the same or in a proportional relationship). For example, as shown in FIG. 15, the gradient Grad (n-1) of the portion of the (n-1) th-order derivative signal that is the maximum peak in the n-th order derivative signal may be measured and used as Amp2 . The portion having the maximum peak in the nth order differential signal is, for example, a portion having a height of 30% to 70% in the (n-1) th order differential signal. Also, Grad (n-1) / Grad (m-1) may be used as the Amp ratio.
（４）長さＰＰＩのばらつきの大きさを表すパラメータは、ＰＬ以外のものでもよく、適宜選択できる。例えば、２０拍の長さＰＰＩにおける標準偏差等を、長さＰＰＩのばらつきの大きさを表すパラメータとして用いることができる。また、Ａｍｐ比のばらつきの大きさを表すパラメータは、Ｐａ以外のものでもよく、適宜選択できる。例えば、２０拍のＡｍｐ比における標準偏差等を、Ａｍｐ比のばらつきの大きさを表すパラメータとして用いることができる。 (4) parameters representing the length variation in the size of the PPI may be the one other than P L, it can be appropriately selected. For example, the standard deviation or the like in the length PPI of 20 beats can be used as a parameter representing the magnitude of the variation in the length PPI. Further, the parameter representing the magnitude of the variation of the Amp ratio may be other than P a and may be appropriately selected. For example, a standard deviation or the like at an Amp ratio of 20 beats can be used as a parameter representing the magnitude of variation of the Amp ratio.
（５）脈波解析装置１は、前記ステップ１５の処理を行わなくてもよい。
（６）脈波解析装置１は、血圧計５の機能を備えていてもよい。脈波解析装置１は、脈波信号と、解析結果とを用いて、不整脈を判定する機能、自律神経解析機能、血管の弾性を評価する機能等を備えていてもよい。
(5) The pulse wave analysis device 1 may not perform the process of step 15 described above.
(6) The pulse wave analysis device 1 may have the function of the sphygmomanometer 5. The pulse wave analysis device 1 may have a function of determining an arrhythmia, an autonomic nerve analysis function, a function of evaluating elasticity of a blood vessel, and the like using a pulse wave signal and an analysis result.
（７）前記ステップ９、ステップ１２の処理で用いる閾値は、３０％以外の値であってもよい。例えば、閾値を、１〜５０％の範囲内で適宜設定することができる。
（８）前記ステップ２１の処理で使用する基準値は、中央値ＰＰＩ０の３０％以外の値であってもよい。例えば、基準値を、中央値ＰＰＩ０の１〜５０％の範囲内で適宜設定することができる。
(7) The threshold used in the process of the step 9 and the step 12 may be a value other than 30%. For example, the threshold can be appropriately set within the range of 1 to 50%.
(8) The reference value used in the process of step 21 may be a value other than 30% of the median PPI 0 . For example, the reference value can be appropriately set within the range of 1 to 50% of the median PPI 0 .
（９）前記ステップ２３の処理で使用する基準値は、中央値Ａｍｐ０の３０％以外の値であってもよい。例えば、基準値を、中央値Ａｍｐ０の１〜５０％の範囲内で適宜設定することができる。 (9) the reference value used in the processing of step 23 may be a value other than 30% of the median Amp 0. For example, the reference value can be appropriately set within a range of 1 to 50% of the median value Amp 0 .
（１０）前記ステップ１で取得する脈波信号に含まれる拍の数は２０以外であってもよく、例えば、５〜１０００の範囲内で適宜設定することができる。
（１１）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
(10) The number of beats included in the pulse wave signal acquired in step 1 may be other than 20, and can be appropriately set, for example, within the range of 5 to 1000.
(11) The multiple functions of one component in the above embodiment may be realized by multiple components, or one function of one component may be realized by multiple components. . Also, a plurality of functions possessed by a plurality of components may be realized by one component, or one function realized by a plurality of components may be realized by one component. In addition, part of the configuration of the above embodiment may be omitted. In addition, at least a part of the configuration of the above-described embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other above-described embodiment. In addition, all the aspects contained in the technical thought specified only by the words described in the claim are an embodiment of the present invention.
（１２）上述した脈波解析装置１の他、当該脈波解析装置１を構成要素とするシステム、当該脈波解析装置１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、脈波解析方法、血圧測定方法等、種々の形態で本発明を実現することもできる。 (12) In addition to the pulse wave analysis device 1 described above, a system including the pulse wave analysis device 1 as a component, a program for causing a computer to function as the pulse wave analysis device 1, a semiconductor memory or the like storing the program The present invention can also be realized in various forms such as non-transitional real recording media, pulse wave analysis methods, blood pressure measurement methods, and the like.
１…脈波解析装置、１１…脈波信号取得ユニット、１３…微分信号作成ユニット、１４…長さ算出ユニット、１５…第１の高さ算出ユニット、１７…第２の高さ算出ユニット、１９…比算出ユニット、２１…長さのばらつき算出ユニット、２３…比のばらつき算出ユニット、２５…条件判断ユニット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... pulse wave analyzer, 11 ... pulse wave signal acquisition unit, 13 ... differential signal creation unit, 14 ... length calculation unit, 15 ... 1st height calculation unit, 17 ... 2nd height calculation unit, 19 ... ratio calculation unit, 21 ... length variation calculation unit, 23 ... ratio variation calculation unit, 25 ... condition determination unit
Claims (6)
前記脈波信号のｍ階微分信号、及びｎ階微分信号を作成する微分信号作成ユニット（１３）と、
前記脈波信号に含まれる複数の拍のそれぞれについて、１拍の長さＰＰＩを算出する長さ算出ユニット（１４）と、
前記ｍ階微分信号に含まれる前記複数の拍のそれぞれについて、最大ピーク高さＡｍｐ１を算出する第１の高さ算出ユニット（１５）と、
前記ｎ階微分信号に含まれる前記複数の拍のそれぞれについて、最大ピーク高さＡｍｐ２を算出する第２の高さ算出ユニット（１７）と、
前記複数の拍のそれぞれについて、前記最大ピーク高さＡｍｐ１と前記最大ピーク高さＡｍｐ２との比であるＡｍｐ比を算出する比算出ユニット（１９）と、
前記複数の拍における前記長さＰＰＩのばらつきの大きさを算出する長さのばらつき算出ユニット（２１）と、
前記複数の拍における前記Ａｍｐ比のばらつきの大きさを算出する比のばらつき算出ユニット（２３）と、
前記長さＰＰＩのばらつきの大きさが予め設定された閾値を超え、且つ前記Ａｍｐ比のばらつきの大きさが予め設定された閾値以下であるという条件を、前記脈波信号が充足するか否かを判断する条件判断ユニット（２５）と、
を備え、
前記ｍは自然数であり、前記ｎは前記ｍより大きい自然数である脈波解析装置（１）。 A pulse wave signal acquisition unit (11) for acquiring a pulse wave signal;
A differential signal generation unit (13) for generating an m-th order differential signal of the pulse wave signal and an n-th order differential signal;
A length calculation unit (14) for calculating a length PPI of one beat for each of a plurality of beats included in the pulse wave signal;
A first height calculation unit (15) for calculating a maximum peak height Amp1 for each of the plurality of beats included in the m-th order differential signal;
A second height calculation unit (17) for calculating a maximum peak height Amp2 for each of the plurality of beats included in the n-th order differential signal;
A ratio calculation unit (19) for calculating an Amp ratio which is a ratio of the maximum peak height Amp1 to the maximum peak height Amp2 for each of the plurality of beats;
A length variation calculation unit (21) for calculating the magnitude of the variation of the length PPI in the plurality of beats;
A ratio variation calculation unit (23) for calculating the magnitude of the variation of the Amp ratio among the plurality of beats;
Whether the pulse wave signal satisfies the condition that the magnitude of the variation of the length PPI exceeds a preset threshold and the magnitude of the variation of the Amp ratio is less than or equal to a preset threshold A condition determination unit (25) for determining
Equipped with
The pulse wave analyzer (1), wherein m is a natural number and n is a natural number greater than m.
前記条件を充足すると前記条件判断ユニットが判断した前記脈波信号に含まれる前記複数の拍のそれぞれについて、前記長さＰＰＩと、前記複数の拍における前記長さＰＰＩの中央値とのずれが、予め設定された基準値を超えているか否かを判断する拍単位判断ユニット（２７）をさらに備える脈波解析装置。 The pulse wave analysis device according to claim 1, wherein
For each of the plurality of beats included in the pulse wave signal determined by the condition determination unit to satisfy the condition, the difference between the length PPI and the median value of the length PPI in the plurality of beats is A pulse wave analyzer further comprising a beat unit determination unit (27) that determines whether or not a preset reference value is exceeded.
前記長さＰＰＩのばらつきの大きさとは、以下の数式（１）で表されるパラメータＰＬである脈波解析装置。
数式（１） ＰＬ＝Ｎｘ/Ｎ
（数式（１）においてＮは前記複数であり、Ｎｘは、前記複数の拍のうち、前記長さＰＰＩと、前記複数の拍における前記長さＰＰＩの中央値とのずれが、予め設定された基準値を超えている拍の数である。） The pulse wave analyzer according to claim 1 or 2, wherein
Wherein the magnitude of variation in the length PPI, the following equation (1) pulse wave analyzing apparatus is a parameter P L represented by.
Formula (1) P L = N x / N
(In Equation (1), N is the plurality, and N x is a difference between the length PPI of the plurality of beats and the median value of the lengths PPI in the plurality of beats). Number of beats that exceed the standard value)
前記Ａｍｐ比のばらつきの大きさとは、以下の数式（２）で表されるパラメータＰａである脈波解析装置。
数式（２） Ｐａ＝ＮＹ/Ｎ
（数式（２）においてＮは前記複数であり、ＮＹは、前記複数の拍のうち、前記Ａｍｐ比と、前記複数の拍における前記Ａｍｐ比の中央値とのずれが、予め設定された基準値を超えている拍の数である。） The pulse wave analysis device according to any one of claims 1 to 3, wherein
The magnitude of the variation in the Amp ratio is a pulse wave analyzer that is a parameter P a represented by the following Formula (2).
Formula (2) P a = N Y / N
(In the equation (2), N is the plurality, and N Y is a reference in which the difference between the Amp ratio among the plurality of beats and the median value of the Amp ratios in the plurality of beats is preset. The number of beats exceeding the value.)
前記ｍは１であり、前記ｎは２である脈波解析装置。 The pulse wave analysis device according to any one of claims 1 to 4, wherein
The pulse wave analysis device in which m is 1 and n is 2.
前記条件判断ユニットは、前記条件を充足する前記脈波信号を不整脈の脈波信号と判断し、前記長さＰＰＩのばらつきの大きさが予め設定された閾値を超え、且つ前記Ａｍｐ比のばらつきの大きさが予め設定された閾値を超える前記脈波信号をアーチファクトの脈波信号と判断し、前記長さＰＰＩのばらつきの大きさが予め設定された閾値以下である前記脈波信号を正常な脈波信号と判断する脈波解析装置。
The pulse wave analysis device according to any one of claims 1 to 5, wherein
The condition determination unit, the pulse wave signal which satisfies the conditions is determined that the pulse wave signal of arrhythmias, exceeds the threshold magnitude of the variation of the length PPI is set in advance, and the variation of the Amp ratio the pulse wave signal exceeding the magnitude is preset threshold is determined that the pulse wave signal artifact, the length PPI variation magnitude is less than a preset threshold value the pulse wave signal normal pulse Pulse wave analysis device that judges it as a wave signal.
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