JP2014097242A - 脈波解析装置及び方法、並びにコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】加速度脈波の極値をより好適に検出する。
【手段】脈波解析装置（１００）は、生体の脈波の２階微分値に相当する加速度脈波の変曲点（ｔ（０）からｔ（４））を少なくとも２つ以上検出する第１検出手段（１１０）と、少なくとも２つ以上の変曲点の間の区間毎に、加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻（ｔ（Ｂ）からｔ（Ｅ））を検出する第２検出手段（１２０）と、第２検出手段が検出した時刻に対応する加速度脈波の値を、生体の体調を監視するために用いられる加速度脈波の特徴値として検出する第３検出手段（１３０）とを備える
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば生体の脈波を解析する解析する脈波解析装置及び方法、並びにコンピュータプログラムの技術分野に関する。

この種の脈波解析装置として、生体の脈波の２階微分値（以下、適宜“加速度脈波”と称する）を解析することで、生体の状態を監視する技術がある（例えば、特許文献１参照）。具体的には、特許文献１には、加速度脈波の連続する５つの極値に相当する波形（具体的には、大動脈弁が開いて左心室から血液が押し出され始める時刻に対応する陽性波であるａ波、ａ波に続く陰性波であるｂ波、ｂ波に続く陽性波又は陰性波であるｃ波からｄ波、及び大動脈弁が閉じる時に発生する切痕を経過して現れるｅ波）の波高及び時間間隔を解析することで、生体の状態を監視する（例えば、自律神経機能を監視する）技術が開示されている。

特開２００４−３１６号公報

このような加速度脈波の波形（つまり、ａ波からｅ波）は、加速度脈波中に現れる連続する５つの極値を検出することで、検出されることが一般的である。しかしながら、加速度脈波の波形によっては、加速度脈波の連続する５つの極値の全てを好適に検出できるとは限らない。具体的には、加速度脈波の１階微分値がゼロになる時刻が、一般的には加速度脈波の極値が現れる時刻となる。言い換えれば、加速度脈波の１階微分値がゼロになる時刻における加速度脈波の値が、一般的には加速度脈波の極値として検出される。しかしながら、加速度脈波の波形によっては、本来は加速度脈波の極値が検出されるべき時刻において、加速度脈波の１階微分値がゼロにならないことがある。このような現象は、特に、加速度脈波のｃ波及びｄ波において顕著に現れる。このような極値が好適に検出されない加速度脈波（つまり、ａ波からｅ波のうちの少なくとも一つが好適に検出されない加速度脈波）を用いると、生体の状態を好適に監視することができないおそれがある。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、加速度脈波の極値をより好適に検出することが可能な脈波解析装置及び方法、並びにコンピュータプログラムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するための脈波解析装置は、生体の脈波を解析する脈波解析装置であって、前記生体の脈波の２階微分値に相当する加速度脈波の変曲点を少なくとも２つ以上検出する第１検出手段と、前記第１検出手段が検出した少なくとも２つ以上の変曲点の間の区間毎に、前記加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻を検出する第２検出手段と、前記第２検出手段が検出した時刻に対応する前記加速度脈波の値を、前記生体の状態を監視するために用いられる前記加速度脈波の特徴値として検出する第３検出手段とを備える。

上記課題を解決するための脈波解析方法は、生体の脈波を解析する脈波解析方法であって、前記生体の脈波の２階微分値に相当する加速度脈波の変曲点を少なくとも２つ以上検出する第１検出工程と、前記第１検出手段が検出した少なくとも２つ以上の変曲点の間の区間毎に、前記加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻を検出する第２検出工程と、前記第２検出手段が検出した時刻に対応する前記加速度脈波の値を、前記生体の状態を監視するために用いられる前記加速度脈波の特徴値として検出する第３検出工程とを備える。

上記課題を解決するためのコンピュータプログラムは、コンピュータを上述した脈波解析装置として機能させる。

血管年齢診断装置の構成を示すブロック図である。 血管年齢診断装置の動作の流れを示すフローチャートである。 容積脈波、加速度脈波、加速度脈波の１階微分値及び加速度脈波の２階微分値の夫々の波形の一の例を示すグラフである。 容積脈波、加速度脈波、加速度脈波の１階微分値及び加速度脈波の２階微分値の夫々の波形の一の例を示すグラフである。

（脈波解析装置の実施形態）
本実施形態の脈波解析装置は、生体の脈波を解析する脈波解析装置であって、前記生体の脈波の２階微分値に相当する加速度脈波の変曲点を少なくとも２つ以上検出する第１検出手段と、前記第１検出手段が検出した少なくとも２つ以上の変曲点の間の区間毎に、前記加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻を検出する第２検出手段と、前記第２検出手段が検出した時刻に対応する前記加速度脈波の値を、前記生体の状態を監視するために用いられる前記加速度脈波の特徴値として検出する第３検出手段とを備える。

本実施形態の脈波解析装置は、生体の脈波を解析することができる。脈波解析装置による解析結果は、例えば生体の状態を監視するために用いられる。具体的には、脈波解析装置による解析結果は、例えば、生体の血管年齢を推定するために用いられてもよい。或いは、脈波解析装置による解析結果は、例えば生体の自律神経機能を評価するために用いられてもよい。或いは、例えば、生体の血圧を推定するためや心疾患や各種臓器の疾患等の診断に用いられてもよい。

脈波を解析するために、脈波解析装置は、第１検出手段、第２検出手段及び第３検出手段を備える。

第１検出手段は、脈波（いわゆる、容積脈波）の２階微分値に相当する加速度脈波の変曲点を検出する。特に、第１検出手段は、加速度脈波の変曲点を少なくとも２つ以上（つまり、複数）検出する。

尚、「加速度脈波の変曲点」とは、加速度脈波を曲線で表現した場合に、当該曲線の曲がる方向が変わる点（つまり、曲線の接線がその接点で曲線自体と交差する点）を意味している。このような変曲点は、典型的には、加速度脈波の２階微分値がゼロになる点（つまり、加速度脈波の２階微分値の符号が変化する点）と一致する。言い換えれば、このような変曲点は、典型的には、加速度脈波の１階微分値が極値となる点と一致する。

第２検出手段は、第１検出手段が検出した変曲点によって区分される加速度脈波の区間（言い換えれば、期間）毎に、加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻を検出する。例えば、第１検出手段が、第１の変曲点、第１の変曲点に続く第２の変曲点、・・・、及び第Ｎ−１（但し、Ｎは２以上の整数）の変曲点に続く第Ｎの変曲点を検出した場合を想定する。このとき、第２検出手段は、第１の変曲点と第２の変曲点との間の区間において、加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる第１の時刻を検出する。同様に、第２検出手段は、第２の変曲点と第３の変曲点との間の区間において、加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる第２の時刻を検出する。以降も同様に、第２検出手段は、第ｋ−１（但し、ｋは、１≦ｋ≦Ｎを満たす整数）の変曲点と第ｋの変曲点との間の区間において、加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる第ｋ−１の時刻を検出する。

第３検出手段は、第２検出手段が検出した時刻に対応する加速度脈波の値を、生体の体調を監視するために用いられる、加速度脈波の特徴値（例えば、上述したａ波からｅ波に相当する特徴値）として検出する。

ここで、上述したように、生体の状態を監視するために用いられる加速度脈波の特徴値としては、例えば、大動脈弁が開いて左心室から血液が押し出され始める時刻に対応する陽性波であるａ波に相当する特徴値や、ａ波に続く陰性波であるｂ波に相当する特徴値や、ｂ波に続く陽性波又は陰性波であるｃ波からｄ波に相当する特徴値や、大動脈弁が閉じる時に発生する切痕を経過して現れるｅ波に相当する特徴値が一例としてあげられる。このような特徴値は、上述したように、典型的には、加速度脈波の極値と一致する。尚、「加速度脈波の極値」とは、加速度脈波の局所的な最大値又は最小値を意味している。このような極値は、一般的には、加速度脈波の１階微分値がゼロになる時刻における加速度脈波の値を意味する。しかしながら、後にグラフを用いて詳細に説明するように、加速度脈波の波形（言い換えれば、加速度脈波の元となっている脈波（容積脈波）の波形）によっては、本来加速度脈波の極値が検出されるべき時刻において、加速度脈波の１階微分値がゼロにならないことがある。この原因として、生体の個体差が一例としてあげられる。その結果、加速度脈波の極値を直接的に検出する手法を採用すると、本来検出されるべき加速度脈波の特徴値のうちの一部しか検出されない状況が生じ得る。しかしながら、生体の状態を好適に監視するためには、加速度脈波の１階微分値がゼロになる時刻における加速度脈波の値（つまり、本来の意味での加速度脈波の極値）のみならず、本来は加速度脈波の１階微分値がゼロになるべきであるにもかかわらずゼロにならない時刻における加速度脈波の値（つまり、本来の意味では加速度脈波の極値ではないものの、極値として取り扱われるべきことが望まれる値）をも、「加速度脈波の特徴値」として取り扱うことが好ましい。

そこで、本実施形態の脈波解析装置は、以下に説明する極値と変曲点との関係を利用することで、加速度脈波の特徴値を検出する。具体的には、極値は、典型的には、変曲点と変曲点との間に存在する。言い換えれば、極値と極値との間には、変曲点が存在する。従って、このような変曲点と極値との間の関係を考慮すれば、相連続する２つの変曲点の間の区間に、一般的な意味での加速度脈波の極値が存在しない（つまり、加速度脈波の１階微分値がゼロにならない）場合であっても、加速度脈波の特徴点が存在するものとして取り扱うことができる。そこで、本実施形態の脈波解析装置は、このような変曲点と極値との間の関係を考慮した上で、２つの変曲点の間の区間毎に、加速度脈波の特徴点を検出する。

ここで、加速度脈波の極値が現れる時刻は、２つの変曲点の間の区間内における加速度脈波の１階微分値がゼロになる時刻と一致する。そこで、本実施形態では、２つの変曲点の間の区間内における加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻を、加速度脈波の特徴値が現れる時刻として定義している。つまり、本実施形態の脈波解析装置は、２つの変曲点の間の区間内における加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻における加速度脈波の値を、加速度脈波の特徴値として検出している。その結果、本実施形態の脈波解析装置は、加速度脈波の特徴値（例えば、上述したａ波からｅ波に相当する値）を好適に検出することができる。特に、本実施形態の脈波解析装置は、加速度脈波の１階微分値がゼロになる時刻を検出する（つまり、加速度脈波の極値を直接的に検出する）手法では加速度脈波の特徴値を好適に検出することができない場合であっても、加速度脈波の特徴値を好適に検出することができる。

＜２＞
本実施形態の脈波解析装置は、前記第１検出手段は、所定期間毎に、前記加速度脈波の最大の極値を起点として、連続して現れる少なくとも２つ以上の変曲点を検出する。

この態様によれば、大動脈弁が開いて左心室から血液が押し出され始める時刻に対応する陽性波であるａ波に相当する最大の極値（つまり、特徴値の一つ）を起点として、ａ波以降に現れるｂ波からｅ波に相当する特徴値（更には、ｅ波以降に現れるｆ波に相当する特徴値や、ｆ波以降の波に相当する特徴値等）が好適に検出される。

＜３＞
本実施形態の脈波解析装置の他の態様では、前記第２検出手段は、相隣接する２つの変曲点の間の区間毎に、前記加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻を検出する。

この態様によれば、生体の体調を監視するために用いられる、加速度脈波の特徴値（例えば、上述したａ波からｅ波であり、実質的には極値）が好適に検出される。

尚、ここでいう「相隣接する」とは、時系列的に相隣接する状態を意味している。従って、第１検出手段が、第１の変曲点、第１の変曲点に続く第２の変曲点、・・・、及び第Ｎ−１（但し、Ｎは２以上の整数）の変曲点に続く第Ｎの変曲点が検出された場合には、第ｋ−１（但し、ｋは、１≦ｋ≦Ｎを満たす整数）の変曲点と第ｋの変曲点とが、相隣接する２つの変曲点となる。

＜４＞
本実施形態の脈波解析装置の他の態様では、前記第１検出手段は、前記加速度脈波の２階微分値がゼロとなる点を変曲点として検出する。

この態様によれば、第１検出手段は、変曲点を好適に検出することができる。

（脈波解析方法の実施形態）
＜５＞
本実施形態の脈波解析方法は、生体の脈波を解析する脈波解析方法であって、前記生体の脈波の２階微分値に相当する加速度脈波の変曲点を少なくとも２つ以上検出する第１検出工程と、前記第１検出手段が検出した少なくとも２つ以上の変曲点の間の区間毎に、前記加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻を検出する第２検出工程と、前記第２検出手段が検出した時刻に対応する前記加速度脈波の値を、前記生体の体調を監視するために用いられる前記加速度脈波の特徴値として検出する第３検出工程とを備える。

本実施形態の脈波解析方法によれば、上述した本実施形態の脈波解析装置が享受する各種効果を好適に享受することができる。

尚、本実施形態の脈波解析装置が採用する各種態様に対応して、本実施形態の脈波解析方法も、各種態様を採用してもよい。

（コンピュータプログラムの実施形態）
本実施形態のコンピュータプログラムは、コンピュータを上述した本実施形態の脈波解析装置（但し、その各種態様を含む）として機能させる。

本実施形態のコンピュータプログラムによれば、上述した本実施形態の脈波解析装置が享受する各種効果を好適に享受することができる。

尚、本実施形態の脈波解析装置が採用する各種態様に対応して、本実施形態のコンピュータプログラムも、各種態様を採用してもよい。

本実施形態のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施例から明らかにされる。

以上説明したように、本実施形態の脈波解析装置は、第１検出手段と、第２検出手段と、第３検出手段とを備える。本実施形態の脈波解析方法は、第１検出工程と、第２検出工程と、第３検出工程とを備える。本実施形態のコンピュータプログラムは、コンピュータを本実施形態の脈波解析装置として機能させる。従って、加速度脈波の極値をより好適に検出することができる。

以下、図面を参照しながら、脈波解析装置及び方法、並びにコンピュータプログラムの実施例について説明する。尚、以下では、脈波解析装置を血管年齢診断装置１００に適用した実施例について説明を進める。

（１）血管年齢診断装置の構成
初めに、図１を参照しながら、血管年齢診断装置１００の構成について説明する。図１は、血管年齢診断装置１００の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、血管年齢診断装置１００は、「第１検出手段」の一具体例である変曲点検出器１１０と、「第２検出手段」の一具体例である特徴値検出器１２０と、「第３検出手段」の一具体例である血管年齢診断器１３０とを備えている。

変曲点検出器１１０は、生体の容積脈波の２階微分値に相当する加速度脈波の変曲点を検出する。加速度脈波の変曲点を検出するために、変曲点検出器１１０は、微分器１１１と、ゼロクロス時刻検出器１１２とを備える。

微分器１１１は、加速度脈波の２階微分値を算出すると共に、当該算出した加速度脈波の２階微分値を、ゼロクロス時刻検出器１１２に対して出力する。尚、微分器１１１は、更に、加速度脈波の１階微分値を算出すると共に、当該算出した加速度脈波の１階微分値を、特徴値検出器１２０に対して出力する。

ゼロクロス時刻検出器１１２は、加速度脈波の２階微分値がゼロとなる時刻を検出する。尚、加速度脈波の２階微分値がゼロとなる時刻（後述する時刻ｔ（０）から時刻ｔ（４））が、加速度脈波の変曲点が現れる時刻に相当する。つまり、加速度脈波の２階微分値がゼロとなる時刻（後述する時刻ｔ（０）から時刻ｔ（４））における加速度脈波の値が、加速度脈波の変曲点に相当する。ゼロクロス時刻検出器１１２は、検出した時刻を、特徴値検出器１２０に対して出力する。

特徴値検出器１２０は、加速度脈波の特徴値（具体的には、血管年齢を診断するために用いられる特徴値）を検出する。加速度脈波の特徴値を検出するために、特徴値検出器１２０は、波形分割器１２１と、最小絶対値時刻検出器１２２とを備える。

波形分割器１２１は、加速度脈波の１階微分値を、ゼロクロス時刻検出器１１２が検出した時刻によって区分される複数の区間（言い換えれば、期間又は波形）に分割する。

最小絶対値時刻検出器１２２は、波形分割器１２１の分割動作によって得られた複数の区間の夫々毎に、加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻（後述する時刻ｔ（Ｂ）から時刻ｔ（Ｅ））を検出する。尚、加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻が、加速度脈波の特徴値が現れる時刻に相当する。つまり、加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻における加速度脈波の値が、加速度脈波の特徴値に相当する。最小絶対値時刻検出器１２２は、検出した時刻を、血管年齢診断器１３０に対して出力する。

尚、加速度脈波の特徴値としては、例えば、大動脈弁が開いて左心室から血液が押し出され始める時刻に対応する陽性波であるａ波に相当する値（以降、適宜“Ａ点”と称する）が一例としてあげられる。また、加速度脈波の特徴値としては、ａ波に続く陰性波であるｂ波に相当する値（以降、適宜“Ｂ点”と称する）が一例としてあげられる。また、加速度脈波の特徴値としては、ｂ波に続く陽性波又は陰性波であるｃ波からｄ波に相当する値（以降、夫々、適宜“Ｃ点”及び“Ｄ点”と称する）が一例としてあげられる。また、加速度脈波の特徴値としては、大動脈弁が閉じる時に発生する切痕を経過して現れるｅ波に相当する値（以降、適宜“Ｅ点”と称する）が一例としてあげられる。

但し、ここで例示したＡ点からＥ点以外の特徴点が用いられてもよい。但し、本実施例では、説明の簡略化の観点から、加速度脈波の特徴値としてＡ点からＥ点（つまり、５つの特徴値）が用いられる例を用いて説明を進める。

血管年齢診断器１３０は、生体の血管年齢を診断する。生体の血管年齢を診断するために、血管年齢診断器１３０は、振幅値検出器１３１と、血管年齢推定器１３２とを備える；
振幅値検出器１３１は、最小絶対値時刻検出器１２２が検出した時刻における加速度脈波の振幅値を検出する。尚、最小絶対値時刻検出器１２２が検出した時刻における加速度脈波の振幅値は、加速度脈波の特徴値に相当する。

血管年齢推定部１３２は、振幅値検出器１３１が検出した加速度脈波の振幅値（つまり、加速度脈波の特徴値）に基づいて、生体の血管年齢を推定する。尚、血管年齢の推定の手法は、公知の手法がもちいられてもよい。

尚、血管年齢推定部１３２は、振幅値検出器１３１が検出した加速度脈波の特徴値の全て（つまり、Ａ点からＥ点の全て）を用いて、血管年齢を推定してもよい。或いは、血管年齢推定部１３２は、振幅値検出器１３１が検出した加速度脈波の特徴値のうちの一部（例えば、Ａ点、Ｃ点及びＥ点）を用いて、血管年齢を推定してもよい。血管年齢推定部１３２が加速度脈波の特徴値のうちの一部（例えば、Ａ点、Ｃ点及びＥ点）を用いて血管年齢を推定する場合には、振幅値検出器１３１は、最小絶対値時刻検出器１２２が検出した時刻のうちの一部の時刻における加速度脈波の振幅値を検出すれば足りる。

尚、図１では、加速度脈波が血管年齢診断装置１００に入力される例を示している。しかしながら、容積脈波が血管年齢診断装置１００に入力されてもよい。この場合、血管年齢診断装置１００が備える微分器１１１（或いは、微分器１１１とは異なるその他の微分器）は、容積脈波を微分することで、加速度脈波を算出することが好ましい。

（２）血管年齢診断装置の動作の流れ
続いて、図２から図４を参照しながら、血管年齢診断装置１００の動作の流れについて説明する。図２は、血管年齢診断装置１００の動作の流れを示すフローチャートである。図３は、容積脈波、加速度脈波、加速度脈波の１階微分値及び加速度脈波の２階微分値の夫々の波形の一の例を示すグラフである。図４は、容積脈波、加速度脈波、加速度脈波の１階微分値及び加速度脈波の２階微分値の夫々の波形の他の例を示すグラフである。

図２に示すように、振幅値検出器１３１は、加速度脈波の最大値（言い換えれば、最大となる極値であり、最大振幅値）を、加速度脈波の第１特徴値（Ａ点）として検出する（ステップＳ１０）。例えば、図３及び図４の夫々の２段目のグラフで示す加速度脈波では、時刻ｔ（Ａ）において、加速度脈波の最大値が観測される。従って、振幅値検出器１３１は、時刻ｔ（Ａ）における加速度脈波の値を、加速度脈波の第１特徴値（Ａ点）として検出する。

尚、図３及び図４の夫々の２段目のグラフで示す加速度脈波は、図３及び図４の夫々の１段目のグラフで示す容積脈波を２階微分することで得られる信号波形である。図３及び図４の夫々の１段目のグラフで示す容積脈波は、１周期分の容積脈波に相当する。ステップＳ１０では、振幅検出器１３１は、１周期分の容積脈波を２階微分することで得られる加速度脈波の最大値を検出することが好ましい。なぜならば、大動脈弁が開いて左心室から血液が押し出され始める時刻に対応する陽性波であるａ波の振幅がｂ波からｅ波の夫々の振幅よりも大きいがゆえに、当該ａ波を加速度脈波の第１特徴値（Ａ点）として検出することができるからである。このため、図２に示す動作は、容積脈波の周期に合わせて繰り返し行われることが好ましい。

その後、変曲点検出器１１０は、ステップＳ１０で検出されたＡ点に対応する時刻以降において、加速度脈波の変曲点が現れる時刻ｔ（０）、時刻ｔ（１）、時刻ｔ（２）、時刻ｔ（３）及び時刻ｔ（４）を検出する（ステップＳ１１）。具体的には、まず、微分器１１１は、加速度脈波の２階微分値を、ゼロクロス時刻検出器１１２に対して出力する。ゼロクロス時刻検出器１１２は、加速度脈波の２階微分値がゼロとなる時刻ｔ（０）から時刻ｔ（４）を検出する。

例えば、図３及び図４の夫々の４段目には、図３及び図４の夫々の２段目のグラフで示す加速度脈波の２階微分値を示すグラフが記載されている。図３及び図４に示すように、加速度脈波の２階微分値がゼロとなる時刻（つまり、ゼロレベルとクロスする時刻）が検出される。尚、上述したように、加速度脈波の２階微分値がゼロとなる時刻ｔ（０）から時刻ｔ（４）における加速度脈波の値は、図３及び図４の夫々の２段目のグラフ中において白抜き四角の記号で示す加速度脈波の変曲点に相当する。

このとき、変曲点検出器１１０は、相隣接する（言い換えれば、時間的に連続して現れる）５つの時刻（つまり、時刻ｔ（０）から時刻ｔ（４））を検出することが好ましい。というのも、本実施例の血管年齢診断装置１００は、相隣接する２つの変曲点の間に１つの特徴値が存在しているという特性を利用して、Ａ点を除く加速度脈波の４つの特徴値（具体的には、Ｂ点からＥ点）を検出するからである。このため、加速度脈波の４つの特徴値（具体的には、Ｂ点からＥ点）を検出するためには、加速度脈波の２階微分値がゼロとなる時刻が少なくとも５つ検出されることが好ましい。

その後、特徴値検出器１２０は、時刻ｔ（０）から時刻ｔ（１）に至るまでの間の区間（言い換えれば、期間）において、加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻ｔ（Ｂ）を検出する（ステップＳ１２）。具体的には、波形分割器１２１は、微分器１１１から出力される加速度脈波の１階微分値のうち、時刻ｔ（０）から時刻ｔ（１）に至るまでの区間に対応する信号成分を抽出する。その後、最小絶対値時刻検出器１２２は、波形分割器１２１によって抽出された時刻ｔ（０）から時刻ｔ（１）に至るまでの区間に対応する信号成分の絶対値が最小となる時刻ｔ（Ｂ）を検出する。

例えば、図３及び図４の夫々の３段目には、図３及び図４の夫々の２段目のグラフで示す加速度脈波の１階微分値を示すグラフが記載されている。図３及び図４に示すように、時刻ｔ（０）から時刻ｔ（１）に至るまでの間の区間では、時刻ｔ（Ｂ）において、加速度脈波の１階微分値がゼロになる（つまり、加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小になる）。従って、ステップＳ１２では、この時刻ｔ（Ｂ）が検出される。

その後、振幅検出器１３１は、時刻ｔ（Ｂ）における加速度脈波の値（つまり、振幅値）を、加速度脈波の第２特徴値（Ｂ点）としてとして検出する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１２からステップＳ１３の動作に続いて、相前後して又は並行して、特徴値検出器１２０は、時刻ｔ（１）から時刻ｔ（２）に至るまでの間の区間（言い換えれば、期間）において、加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻ｔ（Ｃ）を検出する（ステップＳ１４）。尚、時刻ｔ（Ｃ）の検出の態様は、時刻ｔ（Ｂ）の検出の態様と同様である。

例えば、図３に示す例では、時刻ｔ（１）から時刻ｔ（２）に至るまでの間の区間では、時刻ｔ（Ｃ）において、加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小になる（但し、加速度脈波の１階微分値がゼロにはならない）。従って、ステップＳ１４では、この時刻ｔ（Ｃ）が検出される。

一方で、図４に示す例では、時刻ｔ（１）から時刻ｔ（２）に至るまでの間の区間では、時刻ｔ（Ｃ）において、加速度脈波の１階微分値がゼロになる（つまり、加速度脈波の絶対値が最小になる）。従って、ステップＳ１４では、この時刻ｔ（Ｃ）が検出される。

その後、振幅検出器１３１は、時刻ｔ（Ｃ）における加速度脈波の値（つまり、振幅値）を、加速度脈波の第３特徴値（Ｃ点）としてとして検出する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１２からステップＳ１５の動作に続いて、相前後して又は並行して、特徴値検出器１２０は、時刻ｔ（２）から時刻ｔ（３）に至るまでの間の区間（言い換えれば、期間）において、加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻ｔ（Ｄ）を検出する（ステップＳ１６）。尚、時刻ｔ（Ｄ）の検出の態様は、時刻ｔ（Ｂ）の検出の態様と同様である。

例えば、図３に示す例では、時刻ｔ（２）から時刻ｔ（３）に至るまでの間の区間では、時刻ｔ（Ｄ）において、加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小になる（但し、加速度脈波の１階微分値がゼロにはならない）。従って、ステップＳ１６では、この時刻ｔ（Ｄ）が検出される。

一方で、図４に示す例では、時刻ｔ（２）から時刻ｔ（３）に至るまでの間の区間では、時刻ｔ（Ｄ）において、加速度脈波の１階微分値がゼロになる（つまり、加速度脈波の絶対値が最小になる）。従って、ステップＳ１６では、この時刻ｔ（Ｄ）が検出される。

その後、振幅検出器１３１は、時刻ｔ（Ｄ）における加速度脈波の値（つまり、振幅値）を、加速度脈波の第４特徴値（Ｄ点）としてとして検出する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１２からステップＳ１７の動作に続いて、相前後して又は並行して、特徴値検出器１２０は、時刻ｔ（３）から時刻ｔ（４）に至るまでの間の区間（言い換えれば、期間）において、加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻ｔ（Ｅ）を検出する（ステップＳ１８）。尚、時刻ｔ（Ｅ）の検出の態様は、時刻ｔ（Ｂ）の検出の態様と同様である。

例えば、図３及び図４に示すように、時刻ｔ（３）から時刻ｔ（４）に至るまでの間の区間では、時刻ｔ（Ｅ）において、加速度脈波の１階微分値がゼロになる（つまり、加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小になる）。従って、ステップＳ１８では、この時刻ｔ（Ｅ）が検出される。

その後、振幅検出器１３１は、時刻ｔ（Ｅ）における加速度脈波の値（つまり、振幅値）を、加速度脈波の第５特徴値（Ｅ点）としてとして検出する（ステップＳ１９）。

その後、血管年齢推定部１３２は、振幅検出器１３１が検出した第１特徴値（Ａ点）、第２特徴値（Ｂ点）、第３特徴値（Ｃ点）、第４特徴値（Ｄ点）及び第５特徴値（Ｅ点）の全て又は一部を用いて、生体の血管年齢を推定する（ステップＳ２０）。

ここで、上述したように、加速度脈波の５つの特徴値（Ａ点からＥ点）は、典型的には、加速度脈波の極値と一致する。尚、「加速度脈波の極値」は、一般的には、加速度脈波の１階微分値がゼロになる時刻における加速度脈波の値を意味する。この意味において、図４に示す例では、加速度脈波の極値が、加速度脈波の特徴値と一致している。しかしながら、図３に示す例では、本来加速度脈波の極値が検出されるべき時刻（例えば、図３中の時刻ｔ（Ｃ）及びｔ（Ｄ））において、加速度脈波の１階微分値がゼロにならない。この原因として、生体の個体差が一例としてあげられる。その結果、加速度脈波の極値を直接的に検出する手法を採用すると、本来検出されるべき加速度脈波の５つの特徴値のうちの一部の特徴値しか検出されない状況が生じ得る。しかしながら、血管年齢を好適に推定するためには、加速度脈波の１階微分値がゼロになる時刻における加速度脈波の値（つまり、本来の意味での加速度脈波の極値）のみならず、本来は加速度脈波の１階微分値がゼロになるべきであるにもかかわらずゼロにならない時刻における加速度脈波の値（つまり、本来の意味では加速度脈波の極値ではないものの、極値として取り扱われるべきことが望まれる値）をも、「加速度脈波の特徴値」として取り扱うことが好ましい。

このため、本実施例では、加速度脈波の１階微分値がゼロになる時刻を検出する（つまり、加速度脈波の極値を直接的に検出する）ことに代えて、相隣接する２つの変曲点の間の区間毎に加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻を検出することで、相隣接する２つの変曲点の間に存在する加速度脈波の特徴点が検出される。

というのも、極値は、典型的には、変曲点と変曲点との間に存在する。言い換えれば、極値と極値との間には、変曲点が存在する。従って、このような変曲点と極値との間の関係を考慮すれば、相連続する２つの変曲点の間の区間には、一般的な意味での加速度脈波の極値が存在しない（つまり、加速度脈波の１階微分値がゼロにならない）場合であっても、加速度脈波の特徴点が存在するものとして取り扱うことができる。本実施例では、このような変曲点と極値との間の関係を用いることで、２つの変曲点の間の区間毎に、加速度脈波の特徴点が検出される。

加えて、加速度脈波の極値が現れる時刻は、２つの変曲点の間の区間内における加速度脈波の１階微分値がゼロになる（つまり、１階微分値の絶対値が最小となる）時刻と一致する。そこで、本実施例では、２つの変曲点の間の区間内における加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻を、加速度脈波の特徴値が現れる時刻として定義している。その結果、本実施例では、加速度脈波の５つの特徴値が好適に検出される。

このような本実施例の動作によれば、図３に示すように、本来加速度脈波の極値が検出されるべき時刻（例えば、図３中の時刻ｔ（Ｃ）及びｔ（Ｄ））において、加速度脈波の１階微分値がゼロにならない場合であっても、加速度脈波の５つの特徴値（特に、加速度脈波の１階微分値がゼロにならないＣ点やＤ点）が好適に検出される。つまり、本実施例の動作によれば、加速度脈波の特徴点のうちの一部が加速度脈波の極値とならない場合であっても、加速度脈波の５つの特徴値（特に、加速度脈波の１階微分値がゼロにならないＣ点やＤ点）が好適に検出される。言い換えれば、本実施例では、加速度脈波の１階微分値がゼロになる時刻を検出する（つまり、加速度脈波の極値を直接的に検出する）手法では加速度脈波の特徴値を好適に検出することができない場合であっても、加速度脈波の特徴値が好適に検出される。

尚、図４に示す例では、加速度脈波の５つの特徴値の全てが、加速度脈波の極値と一致している。この場合には、加速度脈波の１階微分値がゼロになる時刻を検出することで、相隣接する２つの変曲点の間に存在する加速度脈波の特徴点が検出されてもよい。

また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う脈波解析装置及び方法、並びにコンピュータプログラムもまた本発明の技術思想に含まれる。

１００ 血管年齢診断装置
１１０ 変曲点検出器
１１１ 微分器
１１２ ゼロクロス時刻検出器
１２０ 特徴値検出器
１２１ 波形分割器
１２２ 最小絶対値時刻検出器
１３０ 血管年齢診断器
１３１ 振幅値検出器
１３２ 血管年齢推定器

Claims (6)

1. 生体の脈波を解析する脈波解析装置であって、
   前記生体の脈波の２階微分値に相当する加速度脈波の変曲点を少なくとも２つ以上検出する第１検出手段と、
   前記第１検出手段が検出した少なくとも２つ以上の変曲点の間の区間毎に、前記加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻を検出する第２検出手段と、
   前記第２検出手段が検出した時刻に対応する前記加速度脈波の値を、前記生体の状態を監視するために用いられる前記加速度脈波の特徴値として検出する第３検出手段と
   を備えることを特徴とする脈波解析装置。
2. 前記第１検出手段は、所定期間毎に、前記加速度脈波の最大の極値を起点として、連続して現れる少なくとも２つ以上の変曲点を検出することを特徴とする請求項１に記載の脈波解析装置。
3. 前記第２検出手段は、相隣接する２つの変曲点の間の区間毎に、前記加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の脈波解析装置。
4. 前記第１検出手段は、前記加速度脈波の２階微分値がゼロとなる点を変曲点として検出することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の脈波解析装置。
5. 生体の脈波を解析する脈波解析方法であって、
   前記生体の脈波の２階微分値に相当する加速度脈波の変曲点を少なくとも２つ以上検出する第１検出工程と、
   前記第１検出手段が検出した少なくとも２つ以上の変曲点の間の区間毎に、前記加速度脈波の１階微分値の絶対値が最小となる時刻を検出する第２検出工程と、
   前記第２検出手段が検出した時刻に対応する前記加速度脈波の値を、前記生体の体調を監視するために用いられる前記加速度脈波の特徴値として検出する第３検出工程と
   を備えることを特徴とする脈波解析方法。
6. コンピュータを請求項１から４のいずれか一項に記載された脈波解析装置として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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