(57)【要約】【課題】測定結果を示すアナログ信号をデジタル信号に変換する際の量子化誤差を低減する。【解決手段】コントローラー１８は、脈波測定装置２に測定開始の指示を伝達する。制御回路２１は、この指示に応じて駆動回路２２を制御する。駆動回路２２は、制御回路２１の制御の下、発光素子２３に電圧を印加し、発光素子２３は電圧を印加されたタイミングで発光する。発光素子２３から放射された光は測定対象３において反射し、受光素子２４により受光される。受光素子２４は、受光した光の量に応じたアナログ信号を増幅回路２５に出力する。増幅回路２５によって増幅されたアナログ信号は、微分回路２６を経て時間微分されたアナログ信号に変換されて解析装置１に出力される。解析装置１のＡ／Ｄ変換回路１１１は、微分回路２６が出力したアナログ信号をデジタル信号に変換する。積分部１１２はこのデジタル信号が示す値を時間積分する。【選択図】図２
2011217821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体から脈波を測定し、当該脈波に応じた第１のアナログ信号を出力する測定手段と、
前記測定手段により出力された第１のアナログ信号を受け取り、当該第１のアナログ信
号の時間微分に比例した第２のアナログ信号を出力する微分回路と、
前記微分回路により出力された第２のアナログ信号をデジタル信号に変換する変換手段
と、
前記変換手段により変換されたデジタル信号を解析して前記脈波を示す脈波情報を生成
する生成手段と
を具備することを特徴とする脈波解析装置。
【請求項２】
前記測定手段により出力された第１のアナログ信号を増幅する増幅回路を具備し、
前記微分回路は、前記増幅回路により増幅された後の前記第１のアナログ信号を受け取
り、前記第２のアナログ信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の脈波解析装置。
【請求項３】
前記生成手段は、
前記変換手段により変換されたデジタル信号が示す値を時間積分し、積分値を取得する
積分手段と、
前記積分手段により取得された積分値を補正値を用いて補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された積分値の時間変化におけるピーク位置を検出する検出手
段と、
前記検出手段により検出されたピーク位置の時刻を示す時刻情報と当該ピーク位置の積
分値とを対応付けて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段の記憶内容に応じて、前記補正値を更新する更新手段と
を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の脈波解析装置。
【請求項４】
前記更新手段は、前記検出手段により検出された複数のピーク位置の各積分値に応じた
基線の傾きを求め、当該傾きが予め定められた範囲内にない場合に、前記補正値を、当該
傾きが急なほど大きくなる値へと更新し、
前記補正手段は、前記更新手段により更新された補正値を用いて前記積分値を補正して
、前記基線の傾きを緩やかにする
ことを特徴とする請求項３に記載の脈波解析装置。
【請求項５】
前記更新手段は、前記検出手段により検出された最新のピーク位置の積分値が、予め定
められた範囲内にない場合に、前記補正値を、当該ピーク位置の積分値が前記範囲を超え
た量以上の値へと更新し、
前記補正手段は、前記更新手段により更新された補正値を用いて前記積分値を補正して
、前記最新のピーク位置の積分値を前記範囲内に収める
ことを特徴とする請求項３に記載の脈波解析装置。
【請求項６】
前記生成手段は、
前記変換手段により変換されたデジタル信号が示す値を時間積分し、積分値を取得する
積分手段と、
前記積分手段により取得された積分値を補正値に応じて補正する補正手段と、
予め定められた回数に亘って連続して前記積分手段により取得され、前記補正手段によ
り補正された複数の積分値の平均値を前記補正値として算出する算出手段と
を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の脈波解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脈波解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体の循環器機能を計測する医療用測定機器として脈波を計測する脈波計測装置がある
。脈波とは、心臓の拍動に伴う末梢血管系内の血圧・体積の変化である。この脈波による
血管内の圧力変化を捕らえたものが圧脈波であり、血管の容量変化を捕らえたものが容量
脈波である。
【０００３】
脈波による診断は、その波形の変曲点の位置によるものが中心であり、微妙な変曲点の
診断には脈波波形を微分処理する手法がある。脈波を１回微分した波形を速度脈波と呼び
、２回微分した波形を加速度脈波と呼ぶ。加速度脈波に現れる波形形状や各波高の波高比
等から生体の循環器機能が評価される。
【０００４】
ところで脈波測定機器にはアナログ・デジタル変換回路によって、測定結果を示すアナ
ログ信号をデジタル信号に変換してから脈波の解析等に利用するもの（以下、脈波解析装
置という）がある。このような脈波解析装置において、アナログ・デジタル変換回路によ
ってアナログ信号をデジタル信号に変換する際には、そのアナログ・デジタル変換回路の
解像度に応じた量子化誤差が発生する。量子化誤差が蓄積すると、測定機器が認識し出力
する測定値が、実際に測定された値から離れてしまうことがある。
量子化誤差を抑制する技術として、特許文献１には、受信信号の入力に対し、その入力
振幅の増大と共に出力振幅増幅率が増大する特性を有する非線形圧縮手段をアナログ・デ
ジタル変換回路の前に備えた超音波診断装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４９５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、循環器機能の計測において、測定結果のうち振幅の大きい部分における
信号が振幅の小さい部分における信号よりも重要であるとは限らない。一般に脈波解析装
置の場合には、振幅の全範囲において均等にアナログ信号をデジタル信号に変換する必要
がある。
【０００７】
本発明は、脈波を解析する脈波解析装置において測定結果を示すアナログ信号をデジタ
ル信号に変換する際に、量子化誤差を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本願に係る脈波解析装置は、生体から脈波を測定し、当
該脈波に応じた第１のアナログ信号を出力する測定手段と、前記測定手段により出力され
た第１のアナログ信号を受け取り、当該第１のアナログ信号の時間微分に比例した第２の
アナログ信号を出力する微分回路と、前記微分回路により出力された第２のアナログ信号
をデジタル信号に変換する変換手段と、前記変換手段により変換されたデジタル信号を解
析して前記脈波を示す脈波情報を生成する生成手段とを具備することを特徴とする。
これにより、測定結果を示すアナログ信号をデジタル信号に変換する際に、量子化誤差
を低減することができる。
【０００９】
好ましくは、前記測定手段により出力された第１のアナログ信号を増幅する増幅回路を
具備し、前記微分回路は、前記増幅回路により増幅された後の前記第１のアナログ信号を
受け取り、前記第２のアナログ信号を出力するとよい。
これにより、微分回路に由来するノイズの影響を抑制することができる。
【００１０】
また、好ましくは、前記生成手段は、前記変換手段により変換されたデジタル信号が示
す値を時間積分し、積分値を取得する積分手段と、前記積分手段により取得された積分値
を補正値を用いて補正する補正手段と、前記補正手段により補正された積分値の時間変化
におけるピーク位置を検出する検出手段と、前記検出手段により検出されたピーク位置の
時刻を示す時刻情報と当該ピーク位置の積分値とを対応付けて記憶する記憶手段と、前記
記憶手段の記憶内容に応じて、前記補正値を更新する更新手段とを具備するとよい。
これにより脈波の時間微分から脈波を得ることができる。また、数値積分に伴って蓄積
される誤差の影響を低減させることができる。
【００１１】
また、好ましくは、前記更新手段は、前記検出手段により検出された複数のピーク位置
の各積分値に応じた基線の傾きを求め、当該傾きが予め定められた範囲内にない場合に、
前記補正値を、当該傾きが急なほど大きくなる値へと更新し、前記補正手段は、前記更新
手段により更新された補正値を用いて前記積分値を補正して、前記基線の傾きを緩やかに
するとよい。
これにより、各積分値に応じた基線の傾きを予め定められた範囲内に収めることができ
る。
【００１２】
また、好ましくは、前記更新手段は、前記検出手段により検出された最新のピーク位置
の積分値が、予め定められた範囲内にない場合に、前記補正値を、当該ピーク位置の積分
値が前記範囲を超えた量以上の値へと更新し、前記補正手段は、前記更新手段により更新
された補正値を用いて前記積分値を補正して、前記最新のピーク位置の積分値を前記範囲
内に収めるとよい。
これにより、ピーク位置の値を予め定められた範囲内に収めることができる。
【００１３】
また、好ましくは、前記生成手段は、前記変換手段により変換されたデジタル信号が示
す値を時間積分し、積分値を取得する積分手段と、前記積分手段により取得された積分値
を補正値に応じて補正する補正手段と、予め定められた回数に亘って連続して前記積分手
段により取得され、前記補正手段により補正された複数の積分値の平均値を前記補正値と
して算出する算出手段とを具備するとよい。
これにより、積分値の算出において突発的に生じる誤差に基づくノイズの影響を抑制す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る脈波解析システムの全体構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る脈波測定装置の構成を示す図である。
【図３】微分回路の一例を示す回路図である。
【図４】第１実施形態に係る時間積分の動作を示すフロー図である。
【図５】第２実施形態に係る脈波解析システムの全体構成を示す図である。
【図６】第２実施形態に係るＣＰＵの構成を示す図である。
【図７】第２実施形態に係る補正値を説明するための図である。
【図８】第２実施形態に係る時間積分の動作を示すフロー図である。
【図９】第３実施形態に係る脈波解析システムの全体構成を示す図である。
【図１０】第３実施形態に係るＣＰＵの構成を示す図である。
【図１１】第３実施形態に係る時間積分の動作を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
１．第１実施形態
１−１．構成
１−１−１．全体構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る脈波解析システム９の全体構成を示す図である。
脈波解析システム９は、解析装置１と脈波測定装置２とを含む。解析装置１は、脈波測定
装置２を制御し、この脈波測定装置２が出力する信号を取得してこれを解析し、この解析
結果を出力する。脈波測定装置２は、測定対象である生体から脈波を測定し、この脈波に
応じたアナログ信号を解析装置１へ出力する。脈波解析システム９は脈波解析装置の一例
である。
【００１６】
解析装置１のＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記憶されているブートローダーや記憶部１６
に記憶されているコンピュータープログラムを読み出して実行することにより解析装置１
の各部を制御する。また、このコンピュータープログラムを実行することにより、例えば
、ＣＰＵ１１はバスを介して順次得られる数値を積分する積分部１１２として機能する。
また、解析装置１のＣＰＵ１１は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回
路１１１を備えている。
【００１７】
ＲＯＭ１２は半導体素子等で構成された読み出し専用の不揮発性記憶装置である。この
ＲＯＭ１２には、記憶部１６に記憶されている基本ＯＳ（Operating System）をＲＡＭ（
Random Access Memory）１３にロードするためのブートローダーやＢＩＯＳ（Basic Inpu
t/Output System）等が記憶されている。
ＲＡＭ１３はＣＰＵ１１がプログラムを実行する際のワークエリアとして利用される。
【００１８】
表示部１４は、脈波測定装置２で測定された脈波に応じた画像等を表示する。表示部１
４は、例えば、液晶ディスプレイであり、複数の画素により構成される表示面を有する。
【００１９】
入力部１５は、各種の指示を入力するためのタッチパネルや操作ボタン等を備えており
、ユーザーによる操作を受け付けてその操作内容に応じた信号をＣＰＵ１１に供給する。
【００２０】
記憶部１６はハードディスクドライブやＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Progra
mmable Read Only Memory）等の大容量かつ書き換え可能な記憶手段であり、ＣＰＵ１１
に読み込まれるコンピュータープログラムを記憶する。なお、記憶部１６は、外付けの不
揮発性メモリー等の記録媒体であってもよい。この場合、図示しない接続インターフェー
ス等を介して記憶部１６がバスに接続されている。
【００２１】
通信部１７は、例えば各種のモデムやIMT-2000に準拠した無線通信回路、あるいは、Ｕ
ＳＢ（Universal Serial Bus）規格に準拠したシリアルインターフェースや、ＩｒＤＡ（
Infrared Data Association）、Bluetooth（登録商標）等に準拠した無線インターフェー
ス等である。解析装置１のＲＡＭ１３に記憶される解析結果は、この通信部１７を介して
接続された外部装置により読み出される。
【００２２】
コントローラー１８は、脈波測定装置２に接続されており、ＣＰＵ１１の制御の下で、
この脈波測定装置２を制御するコントローラーである。なお、脈波測定装置２はＣＰＵ１
１にも接続されている。
【００２３】
これらの機器はバスを介して互いに接続されている。このバスは、バスコントローラー
１９により制御される。
【００２４】
１−１−２．脈波測定装置の構成
図２は、主に脈波測定装置２の構成を示す図である。脈波測定装置２は、生体の一部か
ら、その生体の脈波を測定する測定装置である。具体的には以下の通りである。
【００２５】
制御回路２１は、解析装置１のコントローラー１８から指示を受けて、この指示に応じ
て駆動回路２２を制御する。制御回路２１は、水晶振動子を有する発振回路（図示せず）
を備えており、その発振回路から出力される発振信号に基づいて現在時刻を算出する。上
記の指示が発光素子２３を間欠的に発光させる旨の指示である場合、この指示には発光間
隔を示す間隔情報が含まれており、制御回路２１は上記指示よりこの間隔情報を抽出し、
上記の算出された現在時刻に基づいて間隔情報に応じた時間間隔で駆動回路２２に命令を
出力する。
【００２６】
駆動回路２２は、制御回路２１から命令を受けたタイミングで発光素子２３に電圧を印
加して、これを駆動させる。
血中ヘモグロビンは、ある波長帯の光に強い吸収スペクトルを持っている。この波長帯
の光を照射した時の生体の透過光や反射光は、血管の容量変動に伴い変化するヘモグロビ
ン量に応じて変化するので、この透過光や反射光の強度を電気信号に変えて脈波を測定す
ることが可能である。
【００２７】
発光素子２３は、発光波長帯域の狭い発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode
）であり、例えば上記の血中ヘモグロビンの吸収スペクトルに対応した近赤外波長の光を
発光する。発光素子２３は、駆動回路２２から電圧を印加されると発光する。この発光に
より生じた光は人の指先等の測定対象３に放射される。
【００２８】
受光素子２４は、例えばフォトダイオードやフォトトランジスター等であり、測定対象
３の表面で反射した光を受光する。そして、受光素子２４は、受光した光の量に応じたア
ナログ信号を出力する。増幅回路２５は、受光素子２４から出力されたアナログ信号（第
１のアナログ信号）を増幅する。
【００２９】
微分回路２６は、キャパシターと抵抗を含んで成る微分回路であり、増幅回路２５によ
って増幅されたアナログ信号を受け取り、このアナログ信号の時間微分に比例したアナロ
グ信号（第２のアナログ信号）を出力する。図３は、微分回路２６の一例を示す回路図で
ある。この例では、２つのキャパシターＣ１，Ｃ２と２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２が用いられて
おり、出力される電圧Ｖｏｕｔは入力される電圧Ｖｉｎの時間微分（導関数）に比例する
ことがわかっている。
【００３０】
Ａ／Ｄ変換回路１１１にはアナログ信号を入力するためのピンが設けられており、微分
回路２６の出力端はこのピンに接続されている。Ａ／Ｄ変換回路１１１は、このピンから
微分回路２６により出力されたアナログ信号を受け取って、これに応じたデジタル信号に
変換する。ＣＰＵ１１は、Ａ／Ｄ変換回路１１１により変換されたデジタル信号を解析し
て測定対象３の脈波を示す脈波情報を生成する。この解析の一部として、例えばＣＰＵ１
１がコンピュータープログラムを実行することにより実現する積分部１１２は、Ａ／Ｄ変
換回路１１１により変換されたデジタル信号が示す値を時間積分し、積分値を取得する。
【００３１】
１−２．動作
次に、第１実施形態に係る脈波解析システム９の動作を説明する。
ユーザーが解析装置１の入力部１５を操作して、脈波の測定を開始する旨の指示をする
と、この指示を受けたＣＰＵ１１はコントローラー１８を介して脈波測定装置２にこの指
示を伝達する。この指示を伝達された脈波測定装置２の制御回路２１は、この指示を解釈
し、解釈結果に応じて駆動回路２２を制御する。駆動回路２２は、制御回路２１の制御の
下、発光素子２３に電圧を印加し、電圧を印加された発光素子２３はそのタイミングで発
光する。
【００３２】
発光素子２３から放射された光は測定対象３において反射し、受光素子２４により受光
される。受光素子２４は、受光した光の量に応じたアナログ信号を増幅回路２５に出力す
る。増幅回路２５によって増幅されたアナログ信号は、微分回路２６を経て時間微分され
たアナログ信号に変換されて解析装置１に出力される。
【００３３】
解析装置１のＣＰＵ１１に設けられたＡ／Ｄ変換回路１１１は、微分回路２６が出力し
たアナログ信号をデジタル信号に変換する。積分部１１２はＡ／Ｄ変換回路１１１が変換
したデジタル信号が示す値を時間積分する。
図４は、積分部１１２による時間積分の動作を示すフロー図である。同図に示すように
、積分部１１２は上記のデジタル信号が示す値を時間積分する前に、現在の信号値ｙとし
て予め定められた初期値ｙ０を記憶する。すなわち、積分部１１２は、現在の信号値ｙを
初期値ｙ０で初期化する（ステップＳ１０１）。
【００３４】
次に、積分部１１２は、現在時刻ｔにおいてＡ／Ｄ変換回路１１１から得られたデジタ
ル信号が示す値ｆ（ｔ）に予め定められた係数を乗じる等の処理をして得られた数値Δｙ
を現在の信号値ｙに加算する（ステップＳ１０２）。この予め定められた係数とは、例え
ば受光素子２４が受光する時間間隔がΔｔという一定値であるならば、Δｔである。すな
わち、積分部１１２は、ｆ（ｔ）にΔｔを乗じてΔｙを得ることにより、区分求積法にお
けるいわゆる矩形法の１つ分の矩形に相当する値を算出しており、これを逐次積算し、現
在の信号値ｙを更新することにより数値積分を行っている。なお、信号値ｙの時間変化を
原関数とすると、ｆ（ｔ）は導関数に相当する。そして、積分部１１２は、現在の信号値
ｙを脈波を示す脈波情報として出力し（ステップＳ１０３）、処理をステップＳ１０２に
戻す。
【００３５】
このようにして、ステップＳ１０２→ステップＳ１０３→ステップＳ１０２・・・とい
うように処理を循環する度に現在の信号値ｙは更新された上で出力される。出力された信
号値ｙは、例えばバスを介して表示部１４に受け取られると、表示部１４の表示内容に反
映される。信号値ｙの時間変化は脈波の波形を表している。この信号値ｙは、脈波の測定
信号がアナログ信号である段階で、微分回路２６によりその信号の時間微分に比例したア
ナログ信号に変換されており、その後でＡ／Ｄ変換回路１１１によりデジタル信号に変換
されている。したがって、Ａ／Ｄ変換回路１１１による変換に伴って生じる量子化誤差が
抑制されるので、上記の測定信号を直接、Ａ／Ｄ変換回路１１１がデジタル信号に変換し
た場合と比較すると、脈波解析システム９は、時間変化に対して高い精度で脈波の測定値
を得ることができる。
【００３６】
特に、脈波のように、比較的緩慢な波形を示し、突発的な時間変化が少ない事象を測定
する場合には、微分回路２６により出力されるアナログ信号の値は或る限られた範囲内に
収まる可能性が高いため、他の事象を測定する場合と比較すると、Ａ／Ｄ変換回路１１１
の解像度とダイナミックレンジを設計・選択することは容易である。なお、この信号値ｙ
の時間変化の形状、周期、または変曲点の位置等を、医師等が判断することで、測定対象
となった生体（例えばヒト）の健康状態は診断される。
【００３７】
２．第２実施形態
２−１．構成
図５は、本発明の第２実施形態に係る脈波解析システム９ａの全体構成を示す図である
。脈波解析システム９ａは、第１実施形態に係る脈波解析システム９と共通する構成を備
えており、これら共通する構成については脈波解析システム９と同じ符号を付して説明を
省略する。脈波解析システム９ａが脈波解析システム９と異なる点は、解析装置１に替え
て解析装置１ａを備える点である。そして、解析装置１ａは、ＣＰＵ１１に替えてＣＰＵ
１１ａを備えており、ＣＰＵ１１ａはピーク検出部１１３および補正値計算部１１４を備
えている。
【００３８】
図６は、ＣＰＵ１１ａの構成を示す図である。ピーク検出部１１３は、積分部１１２が
算出する信号値ｙの時間変化におけるピーク位置を検出する。具体的には、以下の通りで
ある。
ＣＰＵ１１ａは、積分部１１２により信号値ｙが更新されるときに加算される値、すな
わちその時刻ｔにおける数値Δｙを、現在の更新時と１回前の更新時との２回分ＲＡＭ１
３に記憶させている。ピーク検出部１１３は、この値を監視し、この値の符号、すなわち
正負の別が切り替わった時点を、ピーク位置として検出する。ピーク位置とは、具体的に
は、上記の時点のおける時刻を示す時刻情報と、その時点における信号値ｙの組である。
ピーク検出部１１３は、ＣＰＵ１１ａが上述したコンピュータープログラムを実行するこ
とにより実現される。
【００３９】
補正値計算部１１４は、信号値ｙを補正する値である補正値ξを計算する。具体的には
、以下の通りである。
ＣＰＵ１１ａは、ピーク検出部１１３が検出するピーク位置のうち、最大値または最小
値のいずれかを少なくとも２回分ＲＡＭ１３に記憶させている。補正値計算部１１４は、
この２回分のピーク位置に基づいて、補正値ξを計算する。補正値計算部１１４は、ＣＰ
Ｕ１１ａが上述したコンピュータープログラムを実行することにより実現される。
【００４０】
図７は、この補正値ξを説明するための図である。同図に示すように、信号値ｙは時刻
ｔ１においてｙ１を示し、時刻ｔ２においてｙ２（ｙ２＞ｙ１）を示している。（ｔ１，
ｙ１）および（ｔ２，ｙ２）はいずれも最大値を示すピーク位置であり、（ｔ１，ｙ１）
の直後に到来する最大値のピーク位置が（ｔ２，ｙ２）である。補正値計算部１１４では
、予めピーク位置がとり得る範囲が、上限値ｙＨおよび下限値ｙＬによって定められてい
る。ここでｙ１は上限値ｙＨを超えておらず、ｙ２は上限値ｙＨを超えているとすると、
補正値計算部１１４は時刻ｔ２において、信号値ｙ２を得て、これを上記の範囲と比較し
、上限値ｙＨを超えていると判断して、補正値ξとして（ｙ１−ｙ２）を計算する。ここ
で、ｙ２＞ｙ１であるので、ξ＝ｙ１−ｙ２＜０である。
【００４１】
このようにして得られた補正値ξは積分部１１２に送られる。積分部１１２は、Ａ／Ｄ
変換回路１１１から得られた数値Δｙを積分して得た信号値ｙに補正値ξを加算した値を
、新たな信号値ｙとして上書きすることで補正を行う。つまり、補正後の信号値ｙを、補
正前の信号値ｙｐと補正値ξで表すと、ｙ＝ｙｐ＋ξである。この補正は、例えば、ピー
ク位置が検出されたときに行われる。
なお、補正値計算部１１４は、予め定められた補正値ξ０を補正値ξの初期値として保
持しており、最初にピーク位置が検出されたときの信号値ｙは、この初期値ξ０により補
正される。初期値ξ０の値は例えば０である。
【００４２】
この結果、図７の例において、時刻ｔ２における補正後の信号値ｙはｙ＝ｙｐ＋ξ＝ｙ
２＋（ｙ１−ｙ２）＝ｙ１となる。補正がされない場合、信号値ｙは図７に示す破線のよ
うに変化し、脈波の振幅は次第に大きくなると予測されるが、このように、ピーク位置に
おいて信号値ｙが補正されるため、脈波の振幅は予め定められた範囲に収まる可能性が高
い。
【００４３】
２−２．動作
次に、第２実施形態に係る脈波解析システム９ａの動作を説明する。この動作のうち、
第１実施形態に係る脈波解析システム９と共通する動作については説明を省略する。
図８は、積分部１１２、ピーク検出部１１３、および補正値計算部１１４による時間積
分の動作を示すフロー図である。同図に示すように、積分部１１２は上記のデジタル信号
が示す値を時間積分する前に、現在の信号値ｙとして予め定められた初期値ｙ０を記憶す
る。すなわち、積分部１１２は、現在の信号値ｙを初期値ｙ０で初期化する（ステップＳ
２０１）。また、積分部１１２は、現在の補正値ξを初期値ξ０で初期化する（ステップ
Ｓ２０２）。また、積分部１１２は、直前のピーク位置が記憶されている場合には、これ
を削除する（ステップＳ２０３）。
【００４４】
次に、積分部１１２は、ステップＳ１０２と同様にして得られた数値Δｙを現在の信号
値ｙに加算する（ステップＳ２０４）。そして、積分部１１２は、得られた現在の信号値
ｙに現在の補正値ξを加算して得られる値で信号値ｙを上書きすることで、信号値ｙを補
正する（ステップＳ２０５）。信号値ｙを補正すると、積分部１１２は、この信号値ｙを
脈波を示す脈波情報として出力する（ステップＳ２０６）。
【００４５】
次に、ピーク検出部１１３は、現在の更新時と１回前の更新時との２回分の数値Δｙを
比較し、この値の符号が切り替わったか否かを判断することで、現在の信号値ｙがピーク
位置のものか否かを判定する（ステップＳ２０７）。ピーク検出部１１３により、現在の
信号値ｙがピーク位置のものであると判定された場合には（ステップＳ２０７；ＹＥＳ）
、補正値計算部１１４は、新たな補正値ξを計算する（ステップＳ２０８）。その後、Ｃ
ＰＵ１１は処理をステップＳ２０４に戻す。
一方、ピーク検出部１１３により、現在の信号値ｙがピーク位置のものではないと判定
された場合には（ステップＳ２０７；ＮＯ）、ＣＰＵ１１は処理をステップＳ２０４に戻
す。
【００４６】
このようにして、ステップＳ２０４→ステップＳ２０５→ステップＳ２０６→ステップ
Ｓ２０７→（ステップＳ２０８）→ステップＳ２０４・・・というように処理を循環する
度に現在の信号値ｙは更新され、さらに補正された上で出力される。これにより、算出さ
れる信号値ｙが予め定められた範囲内を超えることが抑制されるので、数値積分に伴って
蓄積される誤差の影響が低減される。
【００４７】
３．第３実施形態
３−１．構成
図９は、本発明の第３実施形態に係る脈波解析システム９ｂの全体構成を示す図である
。脈波解析システム９ｂは、第２実施形態に係る脈波解析システム９ａと共通する構成を
備えており、これら共通する構成については脈波解析システム９ａと同じ符号を付して説
明を省略する。脈波解析システム９ｂが脈波解析システム９ａと異なる点は、解析装置１
ａに替えて解析装置１ｂを備える点である。そして、解析装置１ｂは、ＣＰＵ１１ａに替
えてＣＰＵ１１ｂを備えており、ＣＰＵ１１ｂはピーク検出部１１３に替えて数判定部１
１５を、補正値計算部１１４に替えて補正値計算部１１４ｂを備えている。
【００４８】
図１０は、ＣＰＵ１１ｂの構成を示す図である。数判定部１１５は、積分部１１２が算
出する信号値ｙをＲＡＭ１３上のＦＩＦＯ（First In, First Out）バッファに蓄積する
。ＦＩＦＯバッファは、信号値ｙをｎ個（ｎ＞１：ｎは１を超える整数）だけ蓄積可能な
バッファであり、最初に蓄積されたデータは最初に処理され、最後に蓄積されたデータは
最後に処理されるバッファである。数判定部１１５は、ＦＩＦＯバッファに蓄積した信号
値（以下、信号値群という）の数が閾値ｎに到ったか否かを判定する。閾値ｎに到ってい
ると判定した場合には、数判定部１１５は、この信号値群のうち最も古いものを現在の信
号値ｙで上書きする。一方、閾値ｎに到っていないと判定した場合には、数判定部１１５
は、信号値群に現在の信号値ｙを追加する。数判定部１１５は、ＣＰＵ１１ｂが上述した
コンピュータープログラムを実行することにより実現される。
【００４９】
補正値計算部１１４ｂは、数判定部１１５により信号値群の数が閾値ｎに到っていると
判定された場合には、信号値群の平均値（相加平均）を補正値ξとして計算する。なお、
信号値群の平均値とは、予め定められた回数、すなわちｎ回に亘って連続して積分部１１
２により算出（取得）され、補正値計算部１１４ｂにより補正された複数の積分値の平均
値である。補正値計算部１１４ｂは、ＣＰＵ１１ｂが上述したコンピュータープログラム
を実行することにより実現される。
【００５０】
このようにして得られた補正値ξは積分部１１２に送られる。積分部１１２は、Ａ／Ｄ
変換回路１１１から得られた数値Δｙを積算して得た信号値ｙに補正値ξを減算した値を
、新たな信号値ｙとして上書きすることで補正を行う。つまり、補正後の信号値ｙを、補
正前の信号値ｙｐと補正値ξで表すと、ｙ＝ｙｐ−ξである。
なお、補正値計算部１１４は、予め定められた補正値ξ０を補正値ξの初期値として保
持しており、最初にピーク位置が検出されたときの信号値ｙは、この初期値ξ０により補
正される。
【００５１】
３−２．動作
次に、第３実施形態に係る脈波解析システム９ｂの動作を説明する。この動作のうち、
第２実施形態に係る脈波解析システム９ｂと共通する動作については説明を省略する。
図１１は、積分部１１２、数判定部１１５、および補正値計算部１１４ｂによる時間積
分の動作を示すフロー図である。ステップＳ３０１は、テップＳ２０１と共通し、ステッ
プＳ３０２はステップＳ２０２と共通する。
積分部１１２は、信号値群が蓄積されている場合には、これを削除する（ステップＳ３
０３）。
【００５２】
次に、積分部１１２は、ステップＳ１０２と同様にして得られた数値Δｙを現在の信号
値ｙに加算する（ステップＳ３０４）。そして、積分部１１２は、得られた現在の信号値
ｙに現在の補正値ξを減算して得られる値で信号値ｙを上書きすることで、信号値ｙを補
正する（ステップＳ３０５）。信号値ｙを補正すると、積分部１１２は、この信号値ｙを
脈波を示す脈波情報として出力する（ステップＳ３０６）。
【００５３】
次に、数判定部１１５は、信号値群の数が閾値ｎに到ったか否かを判定する（ステップ
Ｓ３０７）。数判定部１１５により、信号値群の数が閾値ｎに到ったと判定された場合に
は（ステップＳ３０７；ＹＥＳ）、数判定部１１５は、信号値群のうち最も古いものを現
在の信号値ｙで上書きし（ステップＳ３０８）、補正値計算部１１４ｂは、新たな補正値
ξを計算する（ステップＳ３０９）。その後、ＣＰＵ１１は処理をステップＳ３０４に戻
す。
【００５４】
一方、数判定部１１５により、信号値群の数が閾値ｎに到っていないと判定された場合
には（ステップＳ３０７；ＮＯ）、数判定部１１５は、信号値群に現在の信号値ｙを追加
し（ステップＳ３１０；ＮＯ）、処理をステップＳ３０４に戻す。
【００５５】
このようにして、ステップＳ３０４→ステップＳ３０５→ステップＳ３０６→ステップ
Ｓ３０７→ステップＳ３１０→ステップＳ３０４・・・というように処理を循環する度に
現在の信号値ｙは更新され、さらに、ステップＳ３０４→ステップＳ３０５→ステップＳ
３０６→ステップＳ３０７→ステップＳ３０８→ステップＳ３０９→ステップＳ３０４・
・・というように処理を循環する度に現在の信号値ｙはｎ個の信号値ｙの平均値により補
正された上で出力される。これにより、信号値ｙの平均値は０に近づくため、信号値ｙは
０を中心とした範囲に分布するようになり、数値積分に伴って蓄積される誤差の影響が低
減される。
【００５６】
４．変形例
以上が実施形態の説明であるが、この実施形態の内容は以下のように変形し得る。また
、以下の変形例を組み合わせてもよい。
（１−１）上述の実施形態において、積分部１１２は現在の信号値ｙを脈波情報として出
力しており、医師等がこの信号値ｙの変曲点の位置等を診断することで、測定対象となっ
た生体の健康状態を診断していたが、速度脈波により診断する場合には、上述した、Ａ／
Ｄ変換回路１１１から得られるデジタル信号に基づいて算出した数値Δｙをそのまま出力
してもよい。この数値Δｙは、受光素子２４により測定された脈波を一回微分した速度脈
波に相当するので、医師等がこの数値Δｙをそのまま速度脈波として診断すればよいから
である。この場合、積分部１１２は時間積分の処理を行わなくてもよい。
【００５７】
（１−２）また、加速度脈波により診断する場合には、ＣＰＵ１１ｂは、上記の数値Δｙ
を、数値演算により時間微分してもよい。これにより算出される値は、脈波を二回微分し
た加速度脈波に相当するので、医師等が数値Δｙの時間微分をそのまま加速度脈波として
診断すればよいからである。この場合においても、積分部１１２は時間積分の処理を行わ
なくてよい。
【００５８】
（１−３）さらに、加速度脈波により診断する場合には、ＣＰＵ１１ｂが上記の数値Δｙ
を数値演算により時間微分するのではなく、脈波測定装置２において、微分回路２６の出
力をさらに微分する微分回路を別途設けてもよい。例えば、微分回路２６が出力するアナ
ログ信号を、さらに別の微分回路（図示せず）に供給すると、この微分回路は受光素子２
４が測定した脈波の二回微分に比例したアナログ信号を出力する。これは上述した加速度
脈波に相当している。そして、このアナログ信号を、解析装置１のＡ／Ｄ変換回路１１１
がデジタル信号に変換することで、解析装置１は、加速度脈波を表すデジタル信号を得る
。これにより、診断の基準とするデータが加速度脈波である場合には、脈波測定装置２に
おいて加速度脈波に相当するアナログ信号を出力することで、Ａ／Ｄ変換に伴う量子化誤
差を抑制することができる。
【００５９】
（２）上述の実施形態において、受光素子２４、増幅回路２５、および微分回路２６は、
この順に接続されていたが、受光素子２４→微分回路２６→増幅回路２５の順に接続され
ていてもよい。この場合、微分回路２６は、受光素子２４から出力されたアナログ信号を
受け取り、この信号の時間微分に比例したアナログ信号を出力する。そして、増幅回路２
５は、微分回路２６が出力したアナログ信号を増幅する。
なお、実施形態に示したように、微分回路２６よりも前に増幅回路２５を設けることに
より、微分回路２６に由来するノイズの影響を抑制することができる。
【００６０】
（３）上述の実施形態において、積分部１１２は区分求積法におけるいわゆる矩形法によ
り数値積分を行っていたが、数値積分の近似公式（例えば台形法、シンプソン法等のNewt
on-Cotes求積法）を利用して数値積分を行ってもよい。この場合、数値Δｙは、複数の時
点における値ｆ（ｔ）に基づいて算出すればよい。例えば、台形公式を用いるのであれば
、積分部１１２は、値ｆ（ｔ）と値ｆ（ｔ＋Δｔ）の相加平均にΔｔを乗じて数値Δｙを
得るといった具合である。なお、数値積分のアルゴリズムには、時間の刻み幅Δｔが変動
するものを採用してもよいことは言うまでもない。
【００６１】
（４）上述の実施形態において、補正値ξを信号値ｙに加算することで上記の補正は行わ
れていたが、補正値ξによる信号値ｙの補正は加算に限られず、四則演算および対数関数
、指数関数等、種々の関数を含んだ計算式に沿って行われてもよい。
【００６２】
（５−１）上述の第２実施形態において、信号値ｙがｙ２であった場合に、これをｙ１に
するために、補正値ξとして（ｙ１−ｙ２）が計算されていたが、補正値ξとして（ｙＨ
−ｙ２）が計算されてもよい。この場合、補正後の信号値ｙはｙＨとなる。要するに、ピ
ーク位置の積分値が予め定められた範囲を超えたときに、補正値計算部１１４は、補正値
ξを、その積分値がその範囲を超えた量以上の値へと更新すればよい。
【００６３】
（５−２）また、信号値ｙを測定値（ｙ２）から目標とする目標値そのもの（ｙ１やｙＨ
）に変化させるのではなく、目標値に近づくように変化させてもよい。この場合、目標値
と測定値との差分に予め定めた係数を乗算して補正値を計算してもよい。例えば、測定値
が目標値に６０％の割合で近づくようにするためには、係数として０．６を定め、これを
目標値と測定値との差分に乗算すればよい。すなわち、上述の実施形態の場合、補正値ξ
として（ｙ１−ｙ２）×０．６が計算されることとなる。
【００６４】
（６）上述の実施形態において、受光素子２４は、測定対象３の表面で反射した光を受光
していたが、測定対象３を透過した光を受光してもよい。この場合、発光素子２３と受光
素子２４の間に指尖部、耳朶等の測定対象３を挟み、照射された光のうち測定対象３を透
過した透過光の光量を測定することにより行う。
【００６５】
（７）上述の実施形態において、解析装置１のＣＰＵ１１は、アナログ信号をデジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換回路１１１を備えていたが、Ａ／Ｄ変換回路１１１は、ＣＰＵ１
１によって備えられていてもよい。例えば、Ａ／Ｄ変換回路１１１は、コントローラー１
８に備えられていてもよい。また、Ａ／Ｄ変換回路１１１は、ＣＰＵ１１やコントローラ
ー１８に備えられているのではなく、これらとは別にバスに直接、接続されていてもよい
。
【００６６】
（８−１）第２実施形態において、補正値ξの計算方法は様々に定められる。例えば、補
正値計算部１１４は、ピーク検出部１１３により検出された２つのピーク位置の各値を結
んで成る基線の傾きｋを求め、この傾きｋが予め定められた範囲内に収まるように補正値
ξを更新してもよい。この場合、この傾きｋの絶対値が大きい、すなわちこの傾きが急な
ほど、補正値の絶対値を大きい値にすれば、積分部１１２は、補正値ξを用いて信号値ｙ
を補正することで、この傾きを緩やかにすることとなる。
【００６７】
（８−２）また、基線は２つのピーク位置の各値を結んで成るものに限られない。例えば
、複数のピーク位置の各値に対して最小二乗法を適用して回帰直線を引き、この回帰直線
を基線としてもよい。また、この複数のピーク位置の各値に基づいてスプライン曲線やベ
ジエ曲線等の曲線を引き、この曲線のうち、例えば最も新しい点における接線を基線とし
てもよい。要するに、基線は、検出手段により検出された複数のピーク位置の各積分値に
応じた基線であればよい。
【００６８】
（９）第２実施形態において、ピーク位置とは、最大値または最小値であったが、脈波の
振幅が或る値となる点であってもよい。例えば、ピーク検出部１１３は、脈波を時刻ｔを
示すｔ軸と振幅ｙを示すｙ軸とで表した場合、この脈波がｙ＝０のｔ軸と交差するいわゆ
る“ゼロクロス点”をピーク位置として検出してもよい。
【００６９】
（１０）第２実施形態において、ピーク検出部１１３は、現在の更新時と１回前の更新時
との２回分の数値Δｙを監視し、この符号が切り替わった時点を、ピーク位置として検出
していたが、２回以上の数値Δｙに基づいて、ピーク位置を検出してもよい。例えば、ピ
ーク検出部１１３は、連続して更新された複数の数値Δｙの相加平均を算出して、その時
刻の数値Δｙとした上で、現在の更新時と１回前の更新時との２回分の数値Δｙの符号が
切り替わった時点を、ピーク位置として検出してもよい。つまり、ピーク検出部１１３は
、ピーク位置の検出に先立って、監視対象の移動平均を算出し、この移動平均のピーク位
置を検出してもよい。これにより、突発的に発生するノイズの影響を低減することができ
る。
【００７０】
（１１）第２実施形態において、補正を行うタイミングはピーク位置が検出されたときだ
けに限られない。例えば、補正値計算部１１４は、ピーク位置が検出されたときに現在の
ピーク位置と１回前のピーク位置との差を求める。そして、補正値計算部１１４は、次の
ピーク位置が到来するまでに積分部１１２が信号値ｙを更新する回数で、求めた上記差の
値を除算して得られた商を補正値ξとし、信号値ｙが更新される度にこの信号値ｙを補正
値ξで補正すればよい。すなわち、ピーク位置が検出されたときに１度で行う補正を複数
回に分配して行ってもよい。この分配が等分でなくてもよいことは言うまでもない。
【００７１】
（１２）ＣＰＵ１１、ＣＰＵ１１ａ、およびＣＰＵ１１ｂ（以下、ＣＰＵ１１等という）
によって実行される各コンピュータープログラムは、磁気テープや磁気ディスク等の磁気
記録媒体、光ディスク等の光記録媒体、光磁気記録媒体、半導体メモリー等の、コンピュ
ーター装置が読み取り可能な記録媒体に記憶された状態で提供し得る。また、このコンピ
ュータープログラムを、インターネットのようなネットワーク経由でダウンロードさせる
ことも可能である。なお、ＣＰＵ１１等によって例示した制御手段としてはＣＰＵ以外に
も種々の装置を適用することができ、例えば、専用のプロセッサ等を用いてもよい。また
、ＣＰＵ１１等がコンピュータープログラムを実行することにより実現される各種機能は
、それぞれ専用のプロセッサ等によって実現されてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１，１ａ，１ｂ…解析装置、１１，１１ａ，１１ｂ…ＣＰＵ、１１１…Ａ／Ｄ変換回路、
１１２…積分部、１１３…ピーク検出部、１１４，１１４ｂ…補正値計算部、１１５…数
判定部、１２…ＲＯＭ、１３…ＲＡＭ、１４…表示部、１５…入力部、１６…記憶部、１
７…通信部、１８…コントローラー、１９…バスコントローラー、２…脈波測定装置、２
１…制御回路、２２…駆動回路、２３…発光素子、２４…受光素子、２５…増幅回路、２
６…微分回路、３…測定対象、９，９ａ，９ｂ…脈波解析システム。
【図１】
2011217821.tif 000003
【図２】
2011217821.tif 000004
【図３】
2011217821.tif 000005
【図４】
2011217821.tif 000006
【図５】
2011217821.tif 000007
【図６】
2011217821.tif 000008
【図７】
2011217821.tif 000009
【図８】
2011217821.tif 000010
【図９】
2011217821.tif 000011
【図１０】
2011217821.tif 000012
【図１１】
2011217821.tif 000013