JPH10328148A - 自律神経機能評価装置 - Google Patents
自律神経機能評価装置Info
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- JPH10328148A JPH10328148A JP9142130A JP14213097A JPH10328148A JP H10328148 A JPH10328148 A JP H10328148A JP 9142130 A JP9142130 A JP 9142130A JP 14213097 A JP14213097 A JP 14213097A JP H10328148 A JPH10328148 A JP H10328148A
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Abstract
することのできる自律神経機能評価装置を提供する。 【解決手段】 連続的に検出される生体の心拍周期TRR
の変動から抽出される生体の呼吸周波数に略等しい周波
数成分から成る第1変動成分HFC1 と、連続的に測定
される生体の血圧値の変動から抽出される生体の呼吸周
波数よりも低い所定の周波数成分から成る第2変動成分
LFC2 とに基づいて生体の自律神経の機能を評価する
自律神経機能評価装置において、時間差算出手段64に
より心電誘導装置48により逐次検出される生体の心電
誘導波のR波から、光電脈波検出プローブ12により逐
次検出される生体の光電脈波の最大傾斜点PMAX までの
時間差TDRPが連続的に算出され、血圧変動推定手段6
6によりその時間差TDRPの逆数の変動が前記血圧値の
変動として推定される。
Description
機能を評価するための自律神経機能評価装置に関するも
のである。
び血圧値は若干の変動を有し、それら心拍周期及び血圧
値の変動を周波数解析すると、生体の呼吸周波数に略等
しい高周波数成分、及び生体の呼吸周波数の1/3程度
の低周波数成分の2種類の周波数成分が得られる。そし
て、これらの周波数成分のうち、心拍周期の変動から求
められる高周波数成分は副交感神経活動を、血圧値の変
動から求められる低周波数成分は交感神経活動を反映し
たものであることを利用して、生体の自律神経の機能を
評価するために、生体から連続的に測定される心拍周期
及び血圧値を周波数解析することが提案されている。
機能を評価するためには、予め生体の心拍周期及び血圧
値を連続的に測定しなければならないが、一般的に連続
的な生体の血圧値を高精度で得ることは難しく、たとえ
ば、生体の橈骨動脈に押圧される圧力センサを用いて連
続的に血圧値を測定するトノメータ式自動血圧測定装置
などの特殊な装置を用いる必要があり、装置が複雑且つ
高価になるという欠点があった。
されたものであり、その目的とするところは、生体の自
律神経の機能を簡便且つ安価に評価することのできる自
律神経機能評価装置を提供することにある。
の本発明の要旨とするところは、連続的に検出される生
体の心拍周期の変動から抽出される生体の呼吸周波数に
略等しい周波数成分から成る第1変動成分と、連続的に
測定される生体の血圧値の変動から抽出される生体の呼
吸周波数よりも低い所定の周波数成分から成る第2変動
成分とに基づいて生体の自律神経の機能を評価する自律
神経機能評価装置において、(a)前記生体に装着され
て該生体の動脈内を伝播する脈波を検出する第1脈波セ
ンサと、(b)その第1脈波センサの下流側部位に装着
されて該動脈内を伝播する脈波を検出する第2脈脈波セ
ンサと、(c)前記第1脈波センサにより逐次検出され
る該生体の脈波の周期毎に発生する所定の部位から、前
記第2脈波センサにより逐次検出される該生体の脈波の
周期毎に発生する所定の部位までの時間差に基づいて、
該脈波の伝播速度に関連する脈波伝播速度情報を連続的
に算出する脈波伝播速度情報算出手段と、(d)該脈波
伝播速度算出手段により連続的に算出される脈波伝播速
度情報の変動に基づいて、前記血圧値の変動を推定する
血圧変動推定手段とを、含むことにある。
価するために測定される生体の血圧変動が、第1脈波セ
ンサにより逐次検出される生体の脈波の周期毎に発生す
る所定の部位から、第2脈波センサにより逐次検出され
る生体の脈波の周期毎に発生する所定の部位までの時間
差に基づいて算出される脈波伝播時間或いは脈波伝播速
度等の脈波伝播速度情報の変動から推定されるので、連
続的な血圧測定を行うための複雑且つ高価な装置が不要
となり、生体の自律神経の機能を簡便且つ安価に評価す
ることが可能となる。
基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施例で
ある自律神経機能評価装置としても機能する酸素飽和度
測定装置10を示すブロック図である。
脈波検出プローブ12(以下、単にプローブという)
は、例えば、被測定者のたとえば指尖部などの体表面1
4に図示しない装着バンド等により密着した状態で装着
されている。プローブ12は、一方向において開口する
容器状のハウジング16と、そのハウジング16の底部
内面の外周側に位置する部分に設けられ、LED等から
成る複数の第1発光素子18a および第2発光素子18
b (以下、特に区別しない場合は単に発光素子18とい
う)と、ハウジング16の底部内面の中央部分に設けら
れ、フォトダイオードやフォトトランジスタ等から成る
受光素子20と、ハウジング16内に一体的に設けられ
て発光素子18及び受光素子20を覆う透明な樹脂22
と、ハウジング16内において発光素子18と受光素子
20との間に設けられ、発光素子18から前記体表面1
4に向かって照射された光のその体表面14から受光素
子20に向かう反射光を遮光する環状の遮蔽部材24と
を備えて構成されている。
nm程度の波長の赤色光を発光し、第2発光素子18b
は、例えば800nm程度の波長の赤外光を発光するも
のである。これら第1発光素子18a 及び第2発光素子
18b は、一定時間づつ順番に所定周波数で発光させら
れると共に、それら発光素子18から前記体表面14に
向かって照射された光の体内の毛細血管が密集している
部位からの反射光は共通の受光素子20によりそれぞれ
受光される。なお、発光素子18の発光する光の波長は
上記の値に限られず、第1発光素子18a は酸化ヘモグ
ロビンと還元ヘモグロビンとの吸光係数が大きく異なる
波長の光を、第2発光素子18b はそれらの吸光係数が
略同じとなる波長の光をそれぞれ発光するものであれば
よい。
きさの光電脈波信号SM3 をローパスフィルタ26を介
して出力する。受光素子20とローパスフィルタ26と
の間には増幅器等が適宜設けられる。ローパスフィルタ
26は、入力された光電脈波信号SM3 から脈波の周波
数よりも高い周波数を有するノイズを除去し、そのノイ
ズが除去された信号SM3 をデマルチプレクサ28に出
力する。
0からの信号に従って第1発光素子18a 及び第2発光
素子18b の発光に同期して切り換えられることによ
り、赤色光による電気信号SMR をサンプルホールド回
路32及びA/D変換器34を介して、赤外光による電
気信号SMIRをサンプルホールド回路36及びA/D変
換器38を介して、それぞれ電子制御装置30の図示し
ないI/Oポートに逐次供給する。サンプルホールド回
路32、36は、入力された電気信号SMR 、SMIRを
A/D変換器34、38へ出力する際に、前回出力した
電気信号SMR 、SMIRについてのA/D変換器34、
38における変換作動が終了するまで、次に出力する電
気信号SMR 、SMIRをそれぞれ保持するためのもので
ある。本実施例においては、上記プローブ12が第2脈
波センサに対応している。
心電誘導装置48が備えられている。心電誘導装置48
は、生体の所定の部位に貼り付けられる複数の電極50
を介して心筋の活動電位を示す心電誘導波すなわち心電
図を連続的に検出するものであり、その心電誘導波を示
す信号SM2 を電子制御装置30に供給する。なお、こ
の心電誘導装置48は、心臓内の血液を大動脈へ向かっ
て拍出する時期すなわち大動脈内圧の脈波起始部に対応
する心電誘導波のうちのQ波或いはR波を検出するため
のものであることから、第1脈波検出装置として機能し
ている。
42の記憶機能を利用しつつROM44に予め記憶され
たプログラムに従って測定動作を実行し、駆動回路46
に制御信号SLVを出力して発光素子18a 、18b を
順次所定の周波数で一定時間づつ発光させる一方、それ
ら発光素子18a 、18b の発光に同期して切換信号S
Cを出力してデマルチプレクサ28を切り換えることに
より、前記電気信号SMR をサンプルホールド回路32
に、電気信号SMIRをサンプルホールド回路36にそれ
ぞれ振り分ける。上記CPU40は、血中酸素飽和度を
算出するために予め記憶された演算式から上記電気信号
SMR 、SMIRの振幅値に基づいて生体の血中酸素飽和
度を算出し、表示器52に表示させる。なお、この酸素
飽和度の決定方法としては、例えば、本出願人が先に出
願して公開された特開平3−15440号公報に記載さ
れた決定方法が利用される。
SM2 から心拍数及びその所定周波数の変動を抽出する
と共に、心電誘導波のR波から光電脈波SMR またはS
MIRの所定部位までの時間差TDRMに基づいて算出され
る脈波伝播速度情報およびその所定周波数の変動を抽出
し、それら変動の強度に基づいて生体の自律神経の機能
を評価する。
ける電子制御装置30の制御機能の要部を説明する機能
ブロック線図である。図2において、心拍周期検出手段
60は、前記心電誘導装置48から逐次検出される心電
誘導波の時間間隔たとえばR波間の時間間隔を算出する
ことにより生体の心拍周期TRRを1拍毎に連続的に検出
する。このように連続的に検出される心拍周期TRRに
は、たとえば図3に示されるような変動が存在する。第
1変動成分抽出手段62は、上記心拍周期検出手段60
により連続的に検出された生体の心拍周期TRRの変動か
ら、図4の実線に示されるような生体の呼吸周波数に略
等しい周波数周波数域に表れるピ−クである心拍周期変
動高周波数成分すなわち第1変動成分HFC1 、および
生体の呼吸周波数の1/3乃至1/4程度の周波数域に
表れるピ−クである心拍周期変動低周波数成分LFC1
をそれぞれ抽出する。この第1変動成分抽出手段62で
は、たとえば高速フーリエ変換(FFT)法或いは自己
回帰(AR)法などが用いられることにより心拍周期T
RRの変動が周波数解析される。
時間差算出手段64は、図5に示されるように、心電誘
導装置48から逐次検出される心電誘導波の周期毎に発
生する所定の部位たとえばR波から、プローブ12から
逐次検出される光電脈波の周期毎に発生する所定の部位
たとえば光電脈波の微分波形が最大値を示す点すなわち
最大傾斜点Pmax までの時間差(伝播時間)TDRMを連
続的に算出する。このように連続的に算出される時間差
(伝播時間)TDRM或いは伝播時間TDRMと一対一に対
応する伝播速度VM にも変動が存在し、たとえば図3は
時間差TDRMの逆数の変動を示している。
逆数を1拍毎に連続的に算出する。ここで、血圧変動推
定手段66は、他の変動要因が少ないなどの所定の条件
下では、動脈内を伝播する脈波の伝播速度VM が速くな
る程生体の血圧値が高くなるという一般的な関係が存在
し、その脈波伝播速度VM は上記時間差TDRMの逆数と
比例関係を有することから、時間差TDRMの逆数を算出
することによって実質的に生体の血圧値を連続的に推定
しているのである。第2変動成分抽出手段68は、伝播
速度情報である時間差(伝播時間)TDRMの逆数の変動
から、生体の呼吸周波数と略等しい伝播速度情報変動高
周波数成分HFC2 、および生体の呼吸周波数よりも低
い所定の周波数成分である伝播速度情報変動低周波成分
すなわち第2変動成分LFC2 を抽出する。この第2変
動成分抽出手段68でも、たとえば高速フーリエ変換
(FFT)法或いは自己回帰(AR)法などが用いられ
ることにより時間差TDRMの逆数の変動が周波数解析さ
れる。自律神経機能評価手段70は、上記第1変動成分
HFC1 と心拍周期変動低周波数成分LFC1 の信号強
度の比(HFC1 /LFC1 )に基づいて生体の副交感
神経の活動度を表す数値などを、上記第2変動成分LF
C2 と伝播速度情報変動高周波数成分HFC2の信号強
度の比(LFC2 /HFC2 )に基づいて生体の交感神
経の活動度を表す数値などを算出し、表示器52を用い
て表示出力する。
おける電子制御装置30の制御作動の要部を説明するフ
ローチャートであって、心拍周期に同期して実行される
ルーチンを示している。
に対応するSA1では、心電誘導装置48から入力され
た心電誘導波のR波間の時間間隔が算出されることによ
り、心拍周期TRRが算出される。次いで、前記第1変動
成分抽出手段62に対応するSA2では、逐次算出され
る上記心拍周期TRRの変動に対して、たとえば高速フー
リエ変換(FFT)法或いは自己回帰(AR)法などに
よる周波数解析が実行されることにより、生体の呼吸周
波数帯付近(たとえば0.25Hz)に発生するピーク
を有する周波数成分から成る第1変動成分HFC1 およ
び生体の呼吸周波数の1/3乃至1/4程度の周波数帯
付近にある心拍周期変動低周波成分LFC1 が抽出され
る。
3では、プローブ12から入力される光電脈波SMR ま
たはSMIRの最大傾斜点PMAX が決定されると共に、心
電誘導装置48から入力される心電誘導波のR波から、
その光電脈波の最大傾斜点P MAX までの時間間隔が算出
されることにより、時間差TDRMが算出される。次い
で、血圧変動推定手段66に対応するSA4では、時間
差TDRMの逆数が算出されることにより、時間差TDRM
の逆数の変動が血圧値の変動として推定される。
るSA5では、この逐次算出される時間差(伝播時間)
TDRMの逆数の変動に対して、たとえば高速フーリエ変
換(FFT)法或いは自己回帰(AR)法などによる周
波数解析が実行されることにより、生体の呼吸周波数の
1/3乃至1/4程度の周波数帯付近(たとえば0.0
7Hz)に発生するピークを有する周波数成分から成る
第2変動成分LFC2および生体の呼吸周波数と略等し
い伝播速度情報変動高周波成分HFC2 が抽出される。
0に対応するSA6において、上記第1変動成分HFC
1 と心拍周期変動低周波数成分LFC1 の信号強度の比
(HFC1 /LFC1 )に基づいて生体の副交感神経の
活動度を表す数値などが、上記第2変動成分LFC2 と
伝播速度情報変動高周波数成分HFC2 の信号強度の比
(LFC2 /HFC2 )に基づいて生体の交感神経の活
動度を表す数値などが表示器52を用いて表示出力され
る。表示器52としては、たとえば液晶、或いはLED
等の発光体を用いた表示画面、或いはプリンタなどが利
用される。生体の副交感神経および交感神経の活動度
は、上記数値以外にそのトレンドグラフなどによっても
表示され得る。
経の機能を評価するために必要な連続的に測定された生
体の血圧値の変動が、心電誘導装置48(第1脈波セン
サに相当)により逐次検出される生体の心電誘導波の周
期毎に発生する所定の部位たとえばR波から、プローブ
12(第2脈波センサに相当)により逐次検出される生
体の光電脈波の周期毎に発生する所定の部位たとえば最
大傾斜点PMAX までの時間差TDRMの変動から実質的に
推定されるので、連続的な血圧測定を行うための複雑且
つ高価な装置が不要となり、生体の自律神経の機能を簡
便且つ安価に評価することが可能となる。
機能を評価するに当たって、上記第1変動成分HFC1
と心拍周期変動低周波数成分LFC1 の信号強度の比
(HFC1 /LFC1 )に基づいて生体の副交感神経の
活動度を表す数値などが、上記第2変動成分LFC2 と
脈波伝播速度情報変動高周波数成分HFC2 の信号強度
の比(LFC2 /HFC2 )に基づいて生体の交感神経
の活動度を表す数値などが表示器52を用いて表示出力
されているため、第1変動成分HFC1 と第2変動成分
LFC2 の絶対値が表示出力される場合のように、自律
神経機能以外の他の要因に基づく図4に示される周波数
曲線全体の生体間における信号強度の相違が、自律神経
機能の相違として誤って判断されることがなくなり評価
精度が向上する。
詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適
用される。
度情報として脈波伝播速度と比例関係にある時間差(脈
波伝播時間)TDRMの逆数が用いられていたが、脈波伝
播速度そのものを算出し、血圧値を推定しても構わな
い。この場合、血圧変動推定手段66において、時間差
TDRMの逆数の代わりに脈波伝播速度VM が求められ、
その脈波伝播速度VM の変動より血圧値が推定される。
また、脈波伝播時間(時間差)TDRMが血圧値と反比例
の関係にあることを用いて血圧値を推定しても構わな
い。この場合、血圧変動推定手段66において、脈波伝
播時間TDRMの変動を直接用いて血圧値を推定する。脈
波伝播時間TDRMは、伝播速度VM 或いは時間差TDRM
の逆数と反比例の関係をなし、一対一に対応しているた
め、得られる脈波伝播速度情報変動成分高周波成分HF
C2 および脈波伝播速度情報変動低周波成分(第2変動
成分)LFC2 は、時間差TDRMの逆数或いは脈波伝播
速度を用いた場合と同一である。
8が第1脈波検出装置として機能していたが、頸動脈を
押圧して脈波を検出する形式の脈波センサなどの他の形
式のものが用いられ得る。
−タ用の光電脈波検出プロ−ブ12が第2脈波検出装置
として機能していたが、所定圧を保持したカフからカフ
脈波を検出するカフ脈波センサ、手首に装着される脈波
センサ、腕や指先に装着されて光電脈波を検出するイン
ピ−ダンス脈波センサなどの他の形式のものが用いられ
得る。
表面14で反射した反射光を検出する反射型の光電脈波
検出用プローブ12が用いられていたが、生体の体組織
を透過した透過光を検出する透過型の光電脈波検出用プ
ローブが用いられていても勿論構わない。
装置48により検出された心電誘導波の周期、たとえば
R波の発生間隔を1拍毎に算出することにより生体の心
拍周期TRRが連続的に検出されていたが、生体の一部に
巻回されるカフにより生体の動脈から検出された脈波
や、手首に装着される脈波センサから検出された脈波の
周期を1脈波毎に算出したり、或いは光電脈波検出用プ
ローブにより検出される光電脈波の周期を1脈波毎に算
出することにより生体の心拍周期TRRが連続的に検出さ
れるように構成されていても差し支えない。要するに、
生体の心拍周期を連続的に検出する心拍周期検出手段が
設けられていればよいのである。
波のR波から光電脈波の最大傾斜点PMAX までの時間間
隔が算出されることにより、時間差TDRMが算出されて
いたが、たとえば、心電誘導波のQ波或いはS波から光
電脈波の最大点或いは最小点までの時間間隔が算出され
ることにより時間差TDRMが算出されるなど様々な態様
が考えられる。
てその他種々の変更が加えられ得るものである。
としても機能する酸素飽和度測定装置10の構成を示す
ブロック図である。
要部を説明する機能ブロック線図である。
より求められる心拍周期TRRの変動及び時間差TDRMの
逆数の変動を示す図である。
より心拍周期TRRの変動及び時間差TDRMの逆数の変動
から抽出される第1変動成分HFC1 および第2変動成
分LFC2 などを示す図である。
より求められる時間差TDRMを示す図である。
要部を説明するフローチャートである。
2脈波センサ) 48:心電誘導装置(第1脈波センサ) 64:時間差算出手段 66:血圧変動推定手段
Claims (1)
- 【請求項1】 連続的に検出される生体の心拍周期の変
動から抽出される該生体の呼吸周波数に略等しい周波数
成分から成る第1変動成分と、連続的に測定される該生
体の血圧値の変動から抽出される該生体の呼吸周波数よ
りも低い所定の周波数成分から成る第2変動成分とに基
づいて、該生体の自律神経の機能を評価する自律神経機
能評価装置において、 前記生体に装着されて該生体の動脈内を伝播する脈波を
検出する第1脈波センサと、 該第1脈波センサの下流側部位に装着されて該動脈内を
伝播する脈波を検出する第2脈脈波センサと、 該第1脈波センサにより逐次検出される該生体の脈波の
周期毎に発生する所定の部位から、該第2脈波センサに
より逐次検出される該生体の脈波の周期毎に発生する所
定の部位までの時間差に基づいて該脈波の伝播速度に関
連する脈波伝播速度情報を連続的に算出する脈波伝播速
度情報算出手段と、 該脈波伝播速度情報算出手段により連続的に算出される
脈波伝播速度情報の変動に基づいて、前記血圧値の変動
を推定する血圧変動推定手段とを、含むことを特徴とす
る自律神経機能評価装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9142130A JPH10328148A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 自律神経機能評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9142130A JPH10328148A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 自律神経機能評価装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10328148A true JPH10328148A (ja) | 1998-12-15 |
Family
ID=15308080
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9142130A Pending JPH10328148A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 自律神経機能評価装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10328148A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005058766A (ja) * | 2003-08-11 | 2005-03-10 | Samsung Electronics Co Ltd | 動雑音が除去された血流量信号検出装置及び方法、そしてこれを用いたストレス検査装置 |
JP2006102265A (ja) * | 2004-10-06 | 2006-04-20 | Terumo Corp | 自律神経機能評価装置および評価方法 |
JP2015061605A (ja) * | 2009-06-26 | 2015-04-02 | ガンブロ・ルンディア・エービーGambro Lundia Ab | 装置、コンピュータプログラム製品、およびデータ抽出のための方法 |
-
1997
- 1997-05-30 JP JP9142130A patent/JPH10328148A/ja active Pending
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US9433356B2 (en) | 2009-06-26 | 2016-09-06 | Gambro Lundia Ab | Devices, a computer program product and a method for data extraction |
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