(57)【要約】【課題】脈波センサの脈波検出部の位置の調整可能範囲を広くし、安定して血圧推定する。【解決手段】第１流体袋２１および第２流体袋２２は、ベルト２３の内周に沿って並んで位置し、流体が出入りすることにより膨縮し、被測定部位を取り囲みつつ周囲から被測定部位を圧迫可能に設けられている。脈波センサは、被測定部位を通る動脈９１の脈波を検出する脈波検出部４０Ｅを有する。流体供給部は、第１流体袋２１および第２流体袋２２に上記流体を供給する。脈波検出部４０Ｅは、第１流体袋２１の外表部に配置され、第１流体袋２１の膨張によって被測定部位を押圧するように設けられている。流体供給部によって、第１流体袋２１内の上記流体の量と第２流体袋２２内の上記流体の量との比率が調整されることにより、被測定部位を通る動脈９１に対する脈波検出部４０Ｅの位置が調整される。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定部位を取り巻くベルトと、
前記ベルトの内周に沿って並んで位置し、流体が出入りすることにより膨縮し、前記被測定部位を取り囲みつつ周囲から前記被測定部位を圧迫可能に設けられた、第１流体袋および第２流体袋と、
前記被測定部位を通る動脈の脈波を検出する脈波検出部を有する脈波センサと、
前記第１流体袋および前記第２流体袋に前記流体を供給する流体供給部と、
前記第１流体袋内の圧力を検出する第１圧力センサと、
前記第２流体袋内の圧力を検出する第２圧力センサとを備え、
前記脈波検出部は、前記第１流体袋の外表部に配置され、前記第１流体袋の膨張によって前記被測定部位を押圧するように設けられており、
前記流体供給部によって、前記第１流体袋内の前記流体の量と前記第２流体袋内の前記流体の量との比率が調整されることにより、前記被測定部位を通る前記動脈に対する前記脈波検出部の位置が調整される、血圧推定装置。
【請求項２】
前記脈波検出部は、前記被測定部位を通る前記動脈のインピーダンスの変化に基づいて脈波を検出する、請求項１に記載の血圧推定装置。
【請求項３】
前記流体供給部は、前記流体を送出するポンプと、前記第１流体袋と前記ポンプとの間に接続された第１開閉弁と、前記第２流体袋と前記ポンプとの間に接続された第２開閉弁とを含む、請求項１または請求項２に記載の血圧推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血圧推定装置に関し、特に、脈波の伝搬時間に基づいて血圧を推定する血圧推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血圧モニタ装置の構成を開示した先行文献として、特開平２−１７７９３７号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された血圧モニタ装置は、有底円筒形状をなすハウジングと、脈波センサと、脈波センサ位置決め装置とを備える。血圧モニタ装置は、ハウジングの開口端が手首に対向する状態でバンドによって手首に着脱可能に取り付けられる。脈波センサおよび脈波センサ位置決め装置は、ハウジングの内部に設けられている。脈波センサ位置決め装置は、１対のゴム袋と、１対のゴム袋の各々に流体を供給する電動ポンプと、１対のゴム袋の各々の加圧および排圧を切り換え可能な切換弁とを備える。脈波センサは、１対のゴム袋の間に配置されている。切換弁を制御して１対のゴム袋の各々の圧力を調整することにより、橈骨動脈に対して脈波センサを位置決めしている。
【０００３】
脈波検出装置の構成を開示した先行文献として、特開昭６３−２７５３２０号公報(特許文献２)がある。特許文献２に記載された脈波検出装置は、下端に開口を有する中空の本体と、動脈の脈波を検出する振動板および接触子と、接触子を動脈の直上に位置させる移動手段とを備える。脈波検出装置は、開口が手首に対向する状態でバンドによって手首に着脱可能に取り付けられている。振動板、接触子および移動手段は、本体の内部に設けられている。移動手段は、複数のベローズと、複数のベローズの各々に調圧された空気を供給する調圧弁とを備える。調圧弁を制御して複数のベローズの各々に供給される空気の圧力を調整することにより、動脈に対する接触子の位置を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１７７９３７号公報
【特許文献２】特開昭６３−２７５３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の血圧モニタ装置および特許文献２に記載の脈波検出装置においては、ハウジングの開口端が手首に対向する状態で手首に取り付けられており、脈波センサ位置決め装置によって脈波センサをハウジング内にて移動させることにより、脈波センサの橈骨動脈に対する位置を調整している。よって、脈波センサの位置の調整可能範囲は、ハウジングの内側に限られる。そのため、脈波センサの好適な位置が、ハウジングの外側に位置している場合には、脈波センサを好適な位置に調整することができない。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、脈波センサの脈波検出部の位置の調整可能範囲を広くし、安定した血圧推定が可能な血圧推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に基づく血圧推定装置は、ベルトと、第１流体袋および第２流体袋と、脈波センサと、流体供給部と、第１圧力センサと、第２圧力センサとを備える。ベルトは、被測定部位を取り巻く。第１流体袋および第２流体袋は、ベルトの内周に沿って並んで位置し、流体が出入りすることにより膨縮し、被測定部位を取り囲みつつ周囲から被測定部位を圧迫可能に設けられている。脈波センサは、被測定部位を通る動脈の脈波を検出する脈波検出部を有する。流体供給部は、第１流体袋および第２流体袋に上記流体を供給する。第１圧力センサは、第１流体袋内の圧力を検出する。第２圧力センサは、第２流体袋内の圧力を検出する。脈波検出部は、第１流体袋の外表部に配置され、第１流体袋の膨張によって被測定部位を押圧するように設けられている。流体供給部によって、第１流体袋内の上記流体の量と第２流体袋内の上記流体の量との比率が調整されることにより、被測定部位を通る動脈に対する脈波検出部の位置が調整される。
【０００８】
本発明の一形態においては、脈波検出部は、被測定部位を通る動脈のインピーダンスの変化に基づいて脈波を検出する。
【０００９】
本発明の一形態においては、流体供給部は、上記流体を送出するポンプと、第１流体袋とポンプとの間に接続された第１開閉弁と、第２流体袋とポンプとの間に接続された第２開閉弁とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、脈波センサの脈波検出部の位置の調整可能範囲を広くし、安定して血圧推定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る血圧推定装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る血圧推定装置が被測定部位に装着された状態を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る血圧推定装置が被測定部位に装着された状態における脈波センサの脈波検出部の配置を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る血圧推定装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る血圧推定装置が被測定部位に装着されてオシロメトリック法によって血圧を測定している状態を示す断面図である。
【図６】(Ａ)は、本発明の一実施形態に係る血圧推定装置が被測定部位に装着されて脈波伝播時間を測定している状態を示す断面図であり、(Ｂ)は、本発明の一実施形態に係る血圧推定装置の第１脈波検出部および第２脈波検出部が検出した橈骨動脈の脈波伝搬時間を示す図である。
【図７】第１脈波検出部および第２脈波検出部の左手首の掌側面に対する押圧力を変化させて、第１脈波検出部が検出する脈波信号と、第２脈波検出部が検出する脈波信号との、相互相関係数を算出した実験結果を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態に係る血圧推定装置において、第１流体袋内の流体の量と第２流体袋内の流体の量との比率を調整した状態を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る血圧推定装置が脈波伝播時間に基づいて血圧を推定する際の動作フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係る血圧推定装置について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る血圧推定装置の外観を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る血圧推定装置が被測定部位に装着された状態を示す断面図である。図２においては、左手首の長手方向に対して垂直な断面を図示している。本実施形態においては、被測定部位は、左手首である。なお、被測定部位は、右手首であってもよい。
【００１４】
図１および図２に示すように、本発明の一実施形態に係る血圧推定装置１は、表示部１０と、ベルト部２０と、脈波センサとを備える。表示部１０は、血圧推定装置１の血圧推定結果を表示する。ベルト部２０は、表示部１０に接続され、被測定部位である左手首９０を取り巻く。脈波センサは、被測定部位を通る動脈の脈波を検出する脈波検出部４０Ｅを有する。
【００１５】
血圧推定装置１は、大別して、被測定部位である左手首９０を取り巻くベルト部２０と、ベルト部２０に接続された表示部１０とから構成されている。
【００１６】
図１に示すように、表示部１０は、ベルト部２０から外側に突出した四角錐台状の外形を有する。表示部１０は、被測定者の活動の妨げとならないように、小型かつ薄型であることが好ましい。
【００１７】
表示部１０には、表示器５０および操作部５２が設けられている。表示器５０は、表示部１０の天面部１０ａに配置されている。操作部５２は、表示部１０の側面部１０ｆに配置されている。
【００１８】
表示部１０は、ベルト部２０の一方の端部２０ｅと一体成形により一体に設けられている。なお、ベルト部２０と表示部１０とが別々に形成され、たとえばヒンジなどの係合部材によって、表示部１０とベルト部２０とが互いに接続される構成であってもよい。図１に示すように、表示部１０の底面１０ｂと、ベルト部２０の端部２０ｆとは、バックル１５によって互いに接続されている。
【００１９】
バックル１５は、外周側に配置された板状部材２５と、内周側に配置された板状部材２６とを含む。板状部材２５の一方の端部２５ｅは、幅方向Ｙに沿って延びる連結棒２７を介して表示部１０に対して回動自在に取り付けられている。板状部材２５の他方の端部２５ｆは、幅方向Ｙに沿って延びる連結棒２８を介して、板状部材２６の他方の端部２６ｆに対して回動自在に取り付けられている。板状部材２６の一方の端部２６ｅは、固定部２９によってベルト部２０の端部２０ｆの近傍に固定されている。
【００２０】
ベルト部２０の周方向に関して、固定部２９の取り付け位置は、被測定者の左手首９０の周囲長に合わせて予め調整されている。血圧推定装置１は、全体として略環状の形状を有する。表示部１０の底面１０ｂとベルト部２０の端部２０ｆとの間は、バックル１５によって図１中の矢印Ｂ方向に開閉可能に構成されている。
【００２１】
ベルト部２０は、ベルト２３と、ベルト２３の内周側に設けられた膨縮可能な、第１流体袋２１および第２流体袋２２とを含む。ベルト部２０の幅方向Ｙの寸法は、たとえば、約３０ｍｍである。ベルト２３は、左手首９０を周方向に沿って取り巻く細長い帯状の部材である。ベルト２３は、外周部２０ｂを有する。ベルト２３は、厚さ方向に関して可撓性を有し、周方向に関して非伸縮性を有するプラスチック材料から構成されている。
【００２２】
第１流体袋２１および第２流体袋２２は、ベルト２３に取り付けられている。第１流体袋２１および第２流体袋２２は、ベルト２３の内周部２３ａに沿って並んで位置している。左手首９０に接するベルト部２０の内周部は、第１内周部２１ａと第２内周部２２ａとから構成されている。第１流体袋２１は、第１内周部２１ａを構成する外表部を有する。第２流体袋２２は、第２内周部２２ａを構成する外表部を有する。
【００２３】
第１流体袋２１および第２流体袋２２の各々は、伸縮可能な２枚のポリウレタンシートを重ねた状態で、その周縁部を溶着することにより流体を収容可能な袋状に形成されている。流体とは、液体および気体の両方を含み、たとえば、流体として、水または空気などを用いることができる。第１流体袋２１および第２流体袋２２は、流体が出入りすることにより膨縮し、左手首９０を取り囲みつつ周囲から左手首９０を圧迫可能に設けられている。
【００２４】
血圧推定装置１には、第１流体袋２１および第２流体袋２２に流体を供給する流体供給部が設けられている。血圧推定装置１には、第１流体袋２１内の圧力を検出する第１圧力センサが設けられている。第２流体袋２２内の圧力を検出する第２圧力センサが設けられている。
【００２５】
ベルト部２０の第１内周部２１ａに、脈波センサの脈波検出部４０Ｅが設けられている。本実施形態においては、ベルト部２０の第１内周部２１ａを構成する第１流体袋２１の外表部に、脈波センサの脈波検出部４０Ｅが設けられている。脈波検出部４０Ｅは、第１流体袋２１の膨張によって左手首９０を押圧するように設けられている。
【００２６】
脈波センサの脈波検出部４０Ｅは、ベルト部２０の幅方向Ｙにおいて互いに間隔をあけて並ぶ６個の電極で構成されている。具体的には、幅方向Ｙの一方側から順に、電流電極４１、検出電極４２、検出電極４３、検出電極４４、検出電極４５および電流電極４６が１列に並んで配置されている。検出電極４２と検出電極４３とが、第１脈波検出部を構成している。検出電極４４と検出電極４５とが、第２脈波検出部を構成している。
【００２７】
ベルト部２０の幅方向Ｙにおける、検出電極４２と検出電極４３との間隔、および、検出電極４４と検出電極４５との間隔の各々は、たとえば、２ｍｍである。電流電極４１、検出電極４２、検出電極４３、検出電極４４、検出電極４５および電流電極４６の各々は、矩形状の外形を有し、薄く柔軟に形成されている。
【００２８】
血圧推定装置１が左手首９０に装着された状態において、脈波検出部４０Ｅは、左手首９０の橈骨動脈９１に対応して配置される。なお、橈骨動脈９１は、左手首９０内において、手の平側の面である左手首９０の掌側面９０ａの近傍を通っている。本実施形態においては、脈波検出部４０Ｅは、左手首９０を通る橈骨動脈９１のインピーダンスの変化に基づいて脈波を検出する。
【００２９】
なお、脈波検出部による脈波の検出方法は、動脈のインピーダンスの変化から脈波を検出する方法に限られない。たとえば、脈波センサは、被測定部位のうち対応する部分を通る動脈へ向けて光を照射する発光素子と、その光の反射光または透過光を受光する受光素子とを備えて、動脈の容積の変化を脈波として検出してもよい。
【００３０】
または、脈波センサは、被測定部位に当接された圧電センサを備えて、被測定部位のうち対応する部分を通る動脈の圧力による歪みを電気抵抗の変化として検出してもよい。さらに、脈波センサは、被測定部位のうち対応する部分を通る動脈へ向けて電波を送る送信素子と、その電波の反射波を受信する受信素子とを備えて、動脈の脈波による動脈とセンサとの間の距離の変化を送信波と反射波との間の位相のずれとして検出してもよい。
【００３１】
被測定者は、血圧推定装置１を左手首９０に装着する際、バックル１５を開いてベルト部２０の環径を大きくした状態で、図１中の矢印Ａで示す方向からベルト部２０に左手を通す。次に、図２に示すように、被測定者は、左手首９０の周りのベルト部２０の角度位置を調整して、左手首９０を通る橈骨動脈９１に対向するように脈波センサの脈波検出部４０Ｅを位置させる。
【００３２】
これにより、脈波センサの脈波検出部４０Ｅは、左手首９０の掌側面９０ａのうち橈骨動脈９１に対応する部分９０ａ１に当接する状態となる。この状態で、被測定者は、バックル１５を閉じて固定する。このようにして、被測定者は血圧推定装置１を左手首９０に装着する。血圧推定装置１が左手首９０に装着された状態において、表示部１０は、手の甲側の面である左手首９０の背側面９０ｂに対応して配置される。
【００３３】
図３は、本発明の一実施形態に係る血圧推定装置が被測定部位に装着された状態における脈波センサの脈波検出部の配置を示す図である。図３に示すように、血圧推定装置１が左手首９０に装着された状態において、脈波センサの脈波検出部４０Ｅは、橈骨動脈９１に沿って位置していることが好ましい。
【００３４】
検出電極４４および検出電極４５から構成されている第２脈波検出部４０２は、検出電極４２および検出電極４３から構成されている第１脈波検出部４０１より、橈骨動脈９１の血流の下流側に配置されている。ベルト部２０の幅方向Ｙにおける、第１脈波検出部４０１と第２脈波検出部４０２との間隔は、たとえば、２０ｍｍである。すなわち、ベルト部２０の幅方向Ｙにおける、検出電極４２と検出電極４３との中間点と、検出電極４４と検出電極４５との中間点との、間の距離が、たとえば、２０ｍｍである。
【００３５】
ここで、血圧推定装置１の各構成について詳細に説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る血圧推定装置の構成を示すブロック図である。
【００３６】
図４に示すように、表示部１０には、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１００と、表示器５０と、メモリ５１と、操作部５２と、電池５３と、通信部５９とが設けられている。
【００３７】
また、表示部１０には、第１圧力センサ３１と、第２圧力センサ３４と、ポンプ３２と、第１開閉弁３５ａと、第２開閉弁３５ｂとが設けられている。ポンプ３２は、第１流体袋２１および第２流体袋２２に流体を送出する。第１開閉弁３５ａは、第１流体袋２１とポンプ３２との間に接続されている。第２開閉弁３５ｂは、第２流体袋２２とポンプ３２との間に接続されている。
【００３８】
さらに、表示部１０には、第１圧力センサ３１の出力を周波数に変換する第１発振回路３１０と、第２圧力センサ３４の出力を周波数に変換する第２発振回路３４０と、ポンプ３２を駆動するポンプ駆動回路３２０とが設けられている。
【００３９】
脈波センサ４０は、脈波検出部４０Ｅと、通電および電圧検出回路４９とを含む。電流電極４１、検出電極４２、検出電極４３、検出電極４４、検出電極４５および電流電極４６の各々は、通電および電圧検出回路４９と接続されている。通電および電圧検出回路４９は、信号用の配線７２を通じて、ＣＰＵ１００と接続されている。
【００４０】
表示器５０は、たとえば、有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイで構成されており、ＣＰＵ１００からの制御信号に従って、血圧推定結果などの血圧推定に関する情報、および、その他の情報を表示する。なお、表示器５０は、有機ＥＬディスプレイに限られず、たとえば、ＬＣＤ(Liquid Cristal Display)など、他のタイプのディスプレイで構成されていてもよい。
【００４１】
操作部５２は、たとえば、プッシュ式スイッチで構成され、被測定者による血圧推定開始または停止の指示に応じた操作信号をＣＰＵ１００に入力する。なお、操作部５２は、プッシュ式スイッチに限られず、たとえば、感圧式または静電容量式のタッチパネル式スイッチなどであってもよい。また、表示部１０にマイクロフォンが設けられており、被測定者の音声による血圧推定開始または停止の指示が、マイクロフォンを通じてＣＰＵ１００に入力されてもよい。
【００４２】
メモリ５１は、血圧推定装置１を制御するためのプログラム、血圧推定装置１を制御するために用いられるデータ、血圧推定装置１の各種機能を設定するための設定データ、および、血圧の推定結果のデータなどを非一時的に記憶する。また、メモリ５１は、プログラムが実行されるときのワークメモリなどとして用いられる。
【００４３】
ＣＰＵ１００は、メモリ５１に記憶された血圧推定装置１を制御するためのプログラムに従って、血圧推定装置１の各種機能を制御する。たとえば、オシロメトリック法による血圧測定を実行する場合は、ＣＰＵ１００は、操作部５２からの血圧測定開始の指示に応じて、第１圧力センサ３１および第２圧力センサ３４からの信号に基づいて、ポンプ３２を駆動させ、第１開閉弁３５ａおよび第２開閉弁３５ｂを開状態にする。ＣＰＵ１００は、第１圧力センサ３１および第２圧力センサ３４からの信号に基づいて、血圧を算出する。
【００４４】
ＣＰＵ１００は、脈波伝播時間に基づく血圧推定を実行する場合、操作部５２からの血圧推定開始の指示に応じて、第１圧力センサ３１および第２圧力センサ３４からの信号に基づいて、ポンプ３２を駆動させ、第１開閉弁３５ａおよび第２開閉弁３５ｂの開閉状態を制御する。
【００４５】
通信部５９は、ＣＰＵ１００によって制御され、ネットワーク９００を通じて所定の情報を外部の装置に送信する、または、ネットワーク９００を通じて外部の装置から受信した情報をＣＰＵ１００に伝送する。ネットワーク９００で行なわれる通信は、無線および有線のいずれでもよい。たとえば、ネットワーク９００は、インターネットであるが、これに限定されず、ＬＡＮ(Local Area Network)のような他の種類のネットワークであってもよいし、ＵＳＢケーブルなどを用いた１対１の通信であってもよい。通信部５９は、マイクロＵＳＢコネクタを含んでいてもよい。
【００４６】
ポンプ３２および第１開閉弁３５ａは、第１エア配管３９ａを通じて、第１流体袋２１に接続されている。ポンプ３２および第２開閉弁３５ｂは、第２エア配管３９ｂを通じて、第２流体袋２２に接続されている。ポンプ３２は、たとえば、圧電ポンプである。ポンプ３２は、第１流体袋２１内を加圧するために、第１エア配管３９ａを通して第１流体袋２１内に空気を供給する。ポンプ３２は、第２流体袋２２内を加圧するために、第２エア配管３９ｂを通して第２流体袋２２内に空気を供給する。
【００４７】
第１圧力センサ３１は、第１エア配管３８ａを通じて、第１流体袋２１に接続されている。第１圧力センサ３１は、第１エア配管３８ａを通じて、第１流体袋２１内の圧力を検出する。第１圧力センサ３１は、たとえば、ピエゾ抵抗式圧力センサである。第１圧力センサ３１は、たとえば、大気圧を０点として検出した圧力を時系列の信号として出力する。
【００４８】
同様に、第２圧力センサ３４は、第２エア配管３８ｂを通じて、第２流体袋２２に接続されている。第２圧力センサ３４は、第２エア配管３８ｂを通じて、第２流体袋２２内の圧力を検出する。第２圧力センサ３４は、たとえば、ピエゾ抵抗式圧力センサである。第２圧力センサ３４は、たとえば、大気圧を０点として検出した圧力を時系列の信号として出力する。
【００４９】
第１開閉弁３５ａおよび第２開閉弁３５ｂの各々は、ＣＰＵ１００から与えられる制御信号に基づいて、開閉動作する。ポンプ駆動回路３２０は、ポンプ３２をＣＰＵ１００から与えられる制御信号に基づいて駆動する。
【００５０】
第１発振回路３１０は、第１圧力センサ３１からのピエゾ抵抗効果による電気抵抗の変化に基づく電気信号値に応じた周波数を有する周波数信号を、ＣＰＵ１００に出力する。第１圧力センサ３１の出力は、第１流体袋２１内の圧力を制御するため、および、オシロメトリック法によって血圧を算出するために用いられる。
【００５１】
同様に、第２発振回路３４０は、第２圧力センサ３４からのピエゾ抵抗効果による電気抵抗の変化に基づく電気信号値に応じた周波数を有する周波数信号を、ＣＰＵ１００に出力する。第２圧力センサ３４の出力は、第２流体袋２２内の圧力を制御するため、および、オシロメトリック法によって血圧を算出するために用いられる。
【００５２】
オシロメトリック法による血圧としては、収縮期血圧(ＳＢＰ：Systolic Blood Pressure)と、拡張期血圧(ＤＢＰ：Diastolic Blood Pressure)とが含まれる。
【００５３】
電池５３は、表示部１０に搭載された各種要素に電力を供給する。電池５３は、配線７１を通じて、脈波センサ４０の通電および電圧検出回路４９にも電力を供給する。配線７１は、信号用の配線７２とともに、ベルト部２０のベルト２３と第１流体袋２１との間に挟まれた状態で、ベルト部２０の周方向に沿って表示部１０と脈波センサ４０との間に延在して設けられている。電池５３は、ＣＰＵ１００とも接続されている。
【００５４】
脈波センサ４０の電圧検出回路４９は、ＣＰＵ１００から与えられる制御信号に基づいて動作する。具体的には、電圧検出回路４９は、アナログフィルタ４０３と、増幅器４０４と、Ａ／Ｄ(Analog/Digital)コンバータ４０５とを含む。電圧検出回路４９は、電源電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧された電圧を所定の電圧に調整する電圧調整回路とをさらに含んでいてもよい。
【００５５】
以下、本発明の一実施形態に係る血圧推定装置１を用いて血圧を推定する際の血圧推定装置１の動作について説明する。
【００５６】
まず、血圧推定装置１は、オシロメトリック法による血圧を測定する。図５は、本発明の一実施形態に係る血圧推定装置が被測定部位に装着されてオシロメトリック法によって血圧を測定している状態を示す断面図である。図５においては、左手首の長手方向に沿った断面を図示している。
【００５７】
血圧推定装置１のＣＰＵ１００は、操作部５２から血圧測定開始の指示が入力されると、第１開閉弁３５ａおよび第２開閉弁３５ｂを開状態とし、ポンプ駆動回路３２０を通じてポンプ３２を駆動させて、第１流体袋２１内および第２流体袋２２内に空気を供給する。これにより、第１流体袋２１および第２流体袋２２を膨張させるとともに、第１流体袋２１内および第２流体袋２２内を徐々に加圧する。図５に示すように、第１流体袋２１および第２流体袋２２は、左手首９０の周方向に延在しており、ポンプ３２により加圧されることにより、左手首９０の周方向を一様に圧力Ｐｃ１で圧迫する。
【００５８】
加圧過程において、ＣＰＵ１００は、血圧を算出するために、第１圧力センサ３１によって第１流体袋２１内の圧力Ｐｃ１をモニタするとともに、第２圧力センサ３４によって第２流体袋２２内の圧力Ｐｃ１をモニタし、左手首９０の橈骨動脈９１で発生する動脈容積の変動成分を、脈波信号として取得する。なお、ＣＰＵ１００は、必ずしも第１流体袋２１内の圧力Ｐｃ１および第２流体袋２２内の圧力Ｐｃ１の両方に基づいて脈波信号を取得する必要はなく、第１流体袋２１内の圧力Ｐｃ１および第２流体袋２２内の圧力Ｐｃ１の少なくとも一方に基づいて、脈波信号を取得すればよい。
【００５９】
ＣＰＵ１００は、取得された脈波信号に基づいて、オシロメトリック法により公知のアルゴリズムを適用して、収縮期血圧および拡張期血圧の各々の血圧の算出を試みる。ＣＰＵ１００は、データ不足のために未だ血圧を算出できない場合には、第１流体袋２１内の圧力Ｐｃ１および第２流体袋２２内の圧力Ｐｃ１が、たとえば３００ｍｍＨｇ程度の上限圧力に達していない限り、さらに第１流体袋２１内の圧力Ｐｃ１および第２流体袋２２内の圧力Ｐｃ１を上昇させて血圧の算出を再度試みる。
【００６０】
ＣＰＵ１００は、血圧を算出できた場合、ポンプ駆動回路３２０を通じてポンプ３２を停止させる。ＣＰＵ１００は、血圧の測定結果を表示器５０に表示するとともに、メモリ５１に記録する。なお、血圧の算出は、加圧過程に限られず、減圧過程において行なわれてもよい。
【００６１】
ベルト部２０の第１内周部２１ａを構成する第１流体袋２１の外表部と左手首９０との間には、脈波検出部４０Ｅしか存在していないので、第１流体袋２１による圧迫が他の部材により阻害されることがなく、血管を充分に閉じることができる。ベルト部２０の第２内周部２２ａを構成する第２流体袋２２の外表部と左手首９０との間には、他の部材は存在していないので、第２流体袋２２による圧迫が他の部材により阻害されることがなく、血管を充分に閉じることができる。したがって、オシロメトリック法による血圧測定を精度良く行うことができる。
【００６２】
次に、血圧推定装置１は、脈波伝播時間を測定する。図６の(Ａ)は、本発明の一実施形態に係る血圧推定装置が被測定部位に装着されて脈波伝播時間を測定している状態を示す断面図であり、(Ｂ)は、本発明の一実施形態に係る血圧推定装置の第１脈波検出部および第２脈波検出部が検出した橈骨動脈の脈波伝搬時間を示す図である。図６の(Ａ)においては、左手首の長手方向に沿った断面を図示している。図６の(Ｂ)においては、縦軸に電圧(Ｖ)、横軸に時間を示している。
【００６３】
まず、橈骨動脈９１の脈波を検出する際には、血圧推定装置１のＣＰＵ１００は、第１開閉弁３５ａおよび第２開閉弁３５ｂを開状態とし、ポンプ駆動回路３２０を通じてポンプ３２を駆動させて、第１流体袋２１内および第２流体袋２２内に空気を供給する。
【００６４】
これにより、第１流体袋２１および第２流体袋２２を膨張させるとともに、第１流体袋２１内および第２流体袋２２内を徐々に加圧する。第１流体袋２１および第２流体袋２２の各々は、ポンプ３２により加圧されることにより、図６の(Ａ)に示すように、内部の圧力がＰｃ１より低いＰｃ２となる。第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２の各々は、第１流体袋２１の膨張によって、左手首９０の掌側面９０ａに押圧される。具体的には、第１流体袋２１内の圧力Ｐｃ２に対応する押圧力を受けて、第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２の各々が左手首９０の掌側面９０ａに押圧される。
【００６５】
橈骨動脈の脈波を検出するために、通電および電圧検出回路４９は、電流電極４１と電流電極４６との間に、電圧を印加して、たとえば、周波数が５０ｋＨｚ、電流値が１ｍＡである電流ｉを流す。この状態で、通電および電圧検出回路４９は、検出電極４２と検出電極４３との間の電圧信号ｖ１、および、検出電極４４と検出電極４５との間の電圧信号ｖ２を検出する。
【００６６】
具体的には、通電および電圧検出回路４９は、第１脈波検出部４０１により検出された電圧信号ｖ１の入力を受け付け、第２脈波検出部４０２により検出された電圧信号ｖ２の入力を受け付ける。
【００６７】
電圧信号ｖ１は、左手首９０の掌側面９０ａのうち、第１脈波検出部４０１が対向する部分における、橈骨動脈９１の血流の脈波による電気インピーダンスの変化を表す。電圧信号ｖ２は、左手首９０の掌側面９０ａのうち、第２脈波検出部４０２が対向する部分における、橈骨動脈９１の血流の脈波による電気インピーダンスの変化を表す。
【００６８】
通電および電圧検出回路４９のアナログフィルタ４０３は、伝達関数Ｇを有し、増幅された、電圧信号ｖ１および電圧信号ｖ２に対してフィルタ処理を行なう。具体的には、アナログフィルタ４０３は、電圧信号ｖ１および電圧信号ｖ２を特徴づける周波数以外のノイズを除去し、ＳＮ比(signal-noise ratio)を向上するためのフィルタ処理を行なう。増幅器４０４は、たとえば、オペアンプなどにより構成され、フィルタ処理された、電圧信号ｖ１および電圧信号ｖ２を増幅する。Ａ／Ｄコンバータ４０５は、増幅された、電圧信号ｖ１および電圧信号ｖ２をアナログデータからディジタルデータに変換して、配線７２を通じてＣＰＵ１００へ出力する。
【００６９】
ＣＰＵ１００は、入力された電圧信号ｖ１および電圧信号ｖ２の各々のディジタルデータに対して、信号処理を施して、図６の(Ｂ)に示すような山状の波形を有する脈波信号ＰＳ１および脈波信号ＰＳ２を生成する。さらに、ＣＰＵ１００は、脈波信号ＰＳ１のピークＡ１と脈波信号ＰＳ２のピークＡ２との間の、時間差Δｔ算出する。この時間差Δｔが、脈波伝播時間(ＰＴＴ:pulse transit time)となる。
【００７０】
なお、電圧信号ｖ１および電圧信号ｖ２の各々の電圧値は、たとえば、１ｍｖ程度である。また、脈波信号ＰＳ１のピークＡ１、および、脈波信号ＰＳ２のピークＡ２の各々は、たとえば、約１Ｖである。橈骨動脈９１の血流の脈波伝播速度(Pulse Wave Velocity ;ＰＷＶ)が１０００ｃｍ／ｓ以上２０００ｃｍ／ｓ以下の範囲であるとすると、第１脈波検出部４０１と第２脈波検出部４０２との間の距離Ｄが２０ｍｍである場合、脈波信号ＰＳ１と脈波信号ＰＳ２との間の時間差Δｔは、１．０ｍｓ以上２．０ｍｓ以下の範囲となる。
【００７１】
ＣＰＵ１００は、オシロメトリック法によって測定された血圧と脈波伝播時間Δｔとのキャリブレーションを行なうことにより、血圧と脈波伝播時間Δｔとを互いに対応づける。その結果、脈波伝播時間Δｔに基づいて血圧を推定することが可能となる。
【００７２】
脈波伝播時間Δｔに基づいて血圧を推定するうえで、脈波信号ＰＳ１と脈波信号ＰＳ２との相互相関係数が閾値を超えていることが、信頼性を確保するために必要である。
【００７３】
ここで、脈波信号ＰＳ１と脈波信号ＰＳ２との相互相関係数を、左手首９０の掌側面９０ａに対する脈波検出部４０Ｅの押圧力を変化させて算出した実験例について説明する。
【００７４】
図７は、第１脈波検出部および第２脈波検出部の左手首の掌側面に対する押圧力を変化させて、第１脈波検出部が検出する脈波信号と、第２脈波検出部が検出する脈波信号との、相互相関係数を算出した実験結果を示すグラフである。図７においては、縦軸に、脈波信号ＰＳ１および脈波信号ＰＳ２の２波形間の相互相関係数ｒ、横軸に、第１脈波検出部および第２脈波検出部の左手首の掌側面に対する押圧力(ｍｍＨｇ)を示している。
【００７５】
本実験例においては、第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２の左手首９０の掌側面９０ａに対する押圧力となる、第１流体袋２１内の圧力Ｐｃ２を０ｍｍＨｇから徐々に大きくしつつ、脈波信号ＰＳ１と脈波信号ＰＳ２との相互相関係数ｒを算出した。相互相関係数ｒの閾値Ｔｈは、０．９９に設定されている。
【００７６】
図７に示すように、押圧力が０ｍｍＨｇから大きくなるにしたがって、相互相関係数ｒは、極大値ｒｍａｘまで増加し、極大値ｒｍａｘに達した後は減少した。押圧力が７２ｍｍＨｇ以上１５０ｍｍＨｇ以下の範囲で、相互相関係数ｒが閾値Ｔｈを超えていた。この範囲が、適正押圧力範囲となる。すなわち、適正押圧力範囲の、下限値Ｐ１が７２ｍｍＨｇであり、上限値Ｐ２が１５０ｍｍＨｇである。適正押圧力範囲内において押圧力の値がＰ３のとき、相互相関係数ｒが極大値ｒｍａｘとなった。
【００７７】
本実験例においては、第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２の左手首９０の掌側面９０ａに対する押圧力を変化させて、第１脈波検出部４０１が検出する脈波信号ＰＳ１と、第２脈波検出部４０２が検出する脈波信号ＰＳ２との、相互相関係数ｒを算出したが、押圧力が一定であっても第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２の左手首９０の橈骨動脈９１に対する位置の変化によって相互相関係数ｒが変動する。
【００７８】
具体的には、第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２の左手首９０の橈骨動脈９１に対する適正位置範囲が存在する。第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２の少なくとも一方が、この適正位置範囲外に位置している場合には、相互相関係数ｒが閾値Ｔｈ以下となり、血圧推定値の信頼性が低下する。
【００７９】
そこで、本実施形態に係る血圧推定装置１においては、押圧力が適正押圧力範囲内であるにもかかわらず相互相関係数ｒが閾値Ｔｈ以下となっている場合には、ＣＰＵ１００が、第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２の少なくとも一方が適正位置範囲外に位置していると判断し、流体供給部によって、第１流体袋２１内の流体の量と第２流体袋２２内の流体の量との比率を調整することにより、左手首９０の橈骨動脈９１に対する第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２の位置を調整する。
【００８０】
図８は、本発明の一実施形態に係る血圧推定装置において、第１流体袋内の流体の量と第２流体袋内の流体の量との比率を調整した状態を示す断面図である。図８においては、左手首の長手方向に対して垂直な断面を図示している。
【００８１】
図８に示すように、第１流体袋２１内の流体の量を増やし、第２流体袋２２内の流体の量を減らすことにより、左手首９０は、第１流体袋２１によって押されてベルト２３で囲まれた領域内において第２流体袋２２側に移動する。その結果、左手首９０の橈骨動脈９１に対する第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２の位置が変化する。
【００８２】
ＣＰＵ１００は、この状態で相互相関係数ｒを算出し、相互相関係数ｒが閾値Ｔｈを超えていれば、第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２が左手首９０の橈骨動脈９１に対する適正位置範囲内に位置していると判断する。
【００８３】
逆に、相互相関係数ｒが閾値Ｔｈからさらに離れた場合には、第１流体袋２１内の流体の量を減らし、第２流体袋２２内の流体の量を増やすことにより、左手首９０を、第２流体袋２２によって押してベルト２３で囲まれた領域内において第１流体袋２１側に移動させる。ＣＰＵ１００は、この状態で相互相関係数ｒを算出し、相互相関係数ｒが閾値Ｔｈを超えるまで、左手首９０の橈骨動脈９１に対する第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２の位置調整を繰り返し行なわせる。
【００８４】
ここで、本発明の一実施形態に係る血圧推定装置１が脈波伝播時間Δｔに基づいて血圧を推定する際の動作フローについて説明する。図９は、本発明の一実施形態に係る血圧推定装置が脈波伝播時間に基づいて血圧を推定する際の動作フローを示すフローチャートである。
【００８５】
図９に示すように、本発明の一実施形態に係る血圧推定装置１のＣＰＵ１００は、第１流体袋２１内および第２流体袋２２内を加圧させる(Ｓ１０)。次に、ＣＰＵ１００は、第１脈波検出部４０１が検出する脈波信号ＰＳ１と、第２脈波検出部４０２が検出する脈波信号ＰＳ２との、相互相関係数ｒをリアルタイムで算出する(Ｓ１１)。
【００８６】
次に、ＣＰＵ１００は、相互相関係数ｒが閾値Ｔｈを超えているか否かを判断する(Ｓ１２)。相互相関係数ｒが閾値Ｔｈ以下である場合、ＣＰＵ１００は、第１流体袋２１内の圧力または第２流体袋２２内の圧力が、上限値を超えているか否かを判断する(Ｓ１７)。この上限値は、被測定者に過度の負担を与えない程度の圧力に設定されている。
【００８７】
第１流体袋２１内の圧力および第２流体袋２２内の圧力が上限値を超えていない場合は、ＣＰＵ１００は、第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２の左手首９０の掌側面９０ａに対する押圧力を適正押圧力範囲内にするために、ステップＳ１０〜Ｓ１２の処理を繰り返す。
【００８８】
第１流体袋２１内の圧力または第２流体袋２２内の圧力が、上限値を超えている場合は、ＣＰＵ１００は、第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２の少なくとも一方が適正位置範囲外に位置していると判断し、一旦、第１流体袋２１内および第２流体袋２２内を大気圧に開放する(Ｓ１８)。具体的には、ＣＰＵ１００は、ポンプ３２が停止した状態で、第１開閉弁３５ａおよび第２開閉弁３５ｂを開放させる。
【００８９】
その後、ＣＰＵ１００は、第１流体袋２１内を、たとえば、ＡｍｍＨｇに加圧させる(Ｓ１９)。具体的には、ＣＰＵ１００は、ポンプ３２を駆動させた状態で、第１開閉弁３５ａを開放させ、第２開閉弁３５ｂは閉鎖させる。
【００９０】
次に、ＣＰＵ１００は、第１流体袋２１内および第２流体袋２２内を加圧させる(Ｓ２０)。たとえば、第１流体袋２１内をＡ＋ＢｍｍＨｇに加圧させ、第２流体袋２２内をＢｍｍＨｇに加圧させる。具体的には、ＣＰＵ１００は、ポンプ３２を駆動させた状態で、第１開閉弁３５ａおよび第２開閉弁３５ｂを開放させる。
【００９１】
ＣＰＵ１００は、位置調整された第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２が適正位置範囲内に位置しているか否かを確認するために、再びステップＳ１１〜Ｓ１２の処理を行なう。
【００９２】
相互相関係数ｒが閾値Ｔｈを超えている場合は、ＣＰＵ１００は、ポンプ３２を停止させる(Ｓ１３)。この状態で、ＣＰＵ１００は、脈波信号ＰＳ１のピークＡ１と脈波信号ＰＳ２のピークＡ２との間の、時間差Δｔを脈波伝播時間(ＰＴＴ)として算出する(Ｓ１４)。
【００９３】
次に、ＣＰＵ１００は、キャリブレーションによって互いに対応づけられた脈波伝播時間Δｔと血圧との間の対応式Ｅｑを用いて、脈波伝播時間Δｔに基づいて血圧を算出し推定する(Ｓ１５)。対応式Ｅｑとしては、公知の分数関数を用いることができる。
【００９４】
その後、ＣＰＵ１００は、操作部５２から測定停止の指示が入力されているか否かを確認する(Ｓ１６)。操作部５２から測定停止の指示が入力されていない場合は、ＣＰＵ１００は、脈波伝播時間Δｔの算出(Ｓ１４)と血圧の推定(Ｓ１５)とを、脈波に応じて脈波信号ＰＳ１および脈波信号ＰＳ２が入力される度に周期的に繰り返す。ＣＰＵ１００は、血圧の推定結果を表示器５０に表示するとともに、メモリ５１に記録する。操作部５２から測定停止の指示が入力されると、ＣＰＵ１００は、血圧推定動作を終了させる。
【００９５】
本実施形態に係る血圧推定装置１においては、脈波伝播時間Δｔに基づいて血圧を推定することにより、被測定者の身体的負担を軽減しつつ、血圧を長時間にわたって連続してモニタすることができる。また、血圧推定装置１は、オシロメトリック法による血圧の測定、および、脈波伝播時間Δｔに基づく血圧の推定の両方を行なうことができるため、利便性が向上されているとともに、脈波伝播時間Δｔと血圧とのキャリブレーションを容易に行なうことができる。
【００９６】
また、本実施形態に係る血圧推定装置１においては、オシロメトリック法による血圧を測定するための第１流体袋２１の外表面に脈波検出部４０Ｅを配置し、第１流体袋２１の膨張によって脈波検出部４０Ｅを左手首９０の掌側面９０ａに押圧して脈波を検出している。そのため、オシロメトリック法による血圧測定および脈波の検出の各々に、流体供給部を共通に使用することができ、血圧推定装置１の構成が簡素化されている。
【００９７】
本実施形態に係る血圧推定装置１は、第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２の少なくとも一方が、適正位置範囲外に位置している場合には、第１流体袋２１内の流体の量と第２流体袋２２内の流体の量との比率を調整することにより、左手首９０の橈骨動脈９１に対する第１脈波検出部４０１および第２脈波検出部４０２の位置を調整して適正位置範囲内にすることができるため、脈波伝播時間Δｔに基づいて、信頼性を確保しつつ血圧を推定することができる。また、脈波検出部４０Ｅの位置の調整可能範囲を広く確保し、安定して血圧推定することができる。
【００９８】
なお、本実施形態においては、第１流体袋２１および第２流体袋２２を用いて、第１流体袋２１の外表面に脈波検出部４０Ｅを配置したが、これに限られず、たとえば、第１流体袋２１および第２流体袋２２の各々が、幅方向Ｙの中間の位置で分割されていてもよい。この場合、第１脈波検出部４０１と第２脈波検出部４０２とは、別々の流体袋の外表面に配置されることになる。このようにすることにより、第１脈波検出部４０１と第２脈波検出部４０２との位置を別々に調整することが可能となる。
【００９９】
また、本実施形態においては、脈波伝播時間Δｔに基づいて血圧の推定を行なったが、これに限られず、たとえば、第１脈波検出部４０１の検出した脈波信号ＰＳ１の波形に基づいて血圧の推定を行なってもよい。この場合は、脈波信号ＰＳ１の最大振幅値が閾値以上となるように、第１脈波検出部４０１の位置調整が行なわれる。
【０１００】
なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【０１０１】
１  血圧推定装置、１０  表示部、１０ａ  天面部、１０ｂ  底面、１０ｆ  側面部、１５  バックル、２０  ベルト部、２０ｂ  外周部、２０ｅ，２０ｆ，２５ｅ，２５ｆ，２６ｅ，２６ｆ  端部、２１  第１流体袋、２１ａ  第１内周部、２２  第２流体袋、２２ａ  第２内周部、２３  ベルト、２３ａ  内周部、２５，２６  板状部材、２７，２８  連結棒、２９  固定部、３１  第１圧力センサ、３２  ポンプ、３４  第２圧力センサ、３５ａ  第１開閉弁、３５ｂ  第２開閉弁、３８ａ，３９ａ  第１エア配管、３８ｂ，３９ｂ  第２エア配管、４０  脈波センサ、４０Ｅ  脈波検出部、４１，４６  電流電極、４２，４３，４４，４５  検出電極、４９  通電および電圧検出回路、５０  表示器、５１  メモリ、５２  操作部、５３  電池、５９  通信部、６０  測定部、６１  第１接触電極、６２  第２接触電極、７１，７２，７３  配線、９０  左手首、９０ａ１  橈骨動脈に対応する部分、９０ａ  掌側面、９０ｂ  背側面、９１  橈骨動脈、３１０  第１発振回路、３２０  ポンプ駆動回路、３４０  第２発振回路、４０１  第１脈波検出部、４０２  第２脈波検出部、４０３  アナログフィルタ、４０４  増幅器、４０５  コンバータ、９００  ネットワーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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