(57)【要約】  連続脈動ＢＰ（血圧）の測定のためのウェアラブル装置とそれに付随する方法が記載される。初期段階で絶対値を得ることができ、変換関数によって、指または手首で得られたＢＰ信号を上腕動脈に対応する心臓の高さにおける真ＢＰ値に変換することができる。前記ウェアラブル装置は、指輪、腕時計、ブレスレットの形態にすることができる。さらに、前記ウェアラブル装置は、信号を、スマートフォンやその他コンピュータなどのホスト装置に無線伝送するための要素を有する。
2018501016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトプレスチモグラフィシステムを使用して動脈を含む身体部分におけるフォトプレスチモグラフィ信号を測定し、
前記フォトプレスチモグラフィシステムは、少なくとも１つの光源と、前記フォトプレスチモグラフィ信号を発生する少なくとも１つの光検出器と、を有し、
前記フォトプレスチモグラフィシステムの接触圧はアクチュエータによって変えることができ、
前記アクチュエータの動きと前記接触圧は前記フォトプレスチモグラフィ信号の少なくとも一部分を使用して制御システムによって制御され、
真の脈動ＢＰ信号と、計算される血行動態パラメータと、が、前記接触圧と、前記フォトプレスチモグラフィ信号と、から導かれ、
前記血行動態パラメータは変換関数から導かれる、
ことを特徴とするウェアラブル装置における血行動態パラメータの非侵襲的測定のための方法。
【請求項２】
前記接触圧は圧力センサによって測定される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記血行動態パラメータは立位レベル補正要素を使用して心臓の高さにおける値に補正される請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記立位レベル補正要素は、前記フォトプレスチモグラフィシステムと心臓の高さとの間に位置する流体充填ホースを含み、
前記ホースは、血液の密度に近い密度を有する流体によって充填され、
前記ホースは、一端部が自由浮動膜によって閉じられており、
前記ホースは、他端部が圧力センサによって閉じられており、
前記圧力センサから得られる圧力が心臓レベル補正のために使用される、
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記立位レベル補正要素は加速度計またはモーションセンサを含み、
前記加速度計またはモーションセンサは前記フォトプレスチモグラフィシステムの隣に載置され、
重力と同じ方向の動きが、心臓の高さと前記フォトプレスチモグラフィシステムの位置との間の立位距離を計算するために使用され、
前記ウェアラブル装置を心臓の高さにおくことによって前記補正のゼロ点合わせを行うことができる、
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記変換関数はヒトに対して有効な一般変換関数である請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記変換関数は、個々の患者の収縮期血圧および拡張期血圧を用いて患者個人に適合される請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
様々な作動モードが実行される請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
血行動態の連続測定のためのモードを有し、
当該モードにおいて、
前記接触圧は、平均動脈圧に定数係数を乗算した値に応じて、前記制御システムと、前記アクチュエータと、によって調節され、
前記変換関数は、前記フォトプレスチモグラフィシステムと、前記接触圧と、に適用される
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記血行動態パラメータの連続測定の初期化のためのモードを有し、
当該モードにおいて、
前記接触圧は、前記制御システムと、前記アクチュエータと、によってさまざまな圧力レベルに調節され、
前記フォトプレスチモグラフィ信号の振幅が測定され、
平均血圧が、同時期において最も高い振幅の前記フォトプレスチモグラフィ信号が測定される接触圧で測定され、
前記平均血圧に定数係数を乗算した値が測定モード用の出発点として使用される、
ことを特徴とする請求項８の方法。
【請求項１１】
適用された接触圧に対する前記フォトプレスチモグラフィ信号の振幅の分布を利用して収縮期血圧および拡張期血圧が推定され、
前記収縮期血圧および前記拡張期血圧は前記変換関数の較正のために使用される
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
休止モードを有し、
当該モードにおいて、
前記接触圧は約３０〜４０ｍｍＨｇから選択される一定の値に調節され、
前記制御システムは、当該制御システムを初期化モードに移行させ、続いて測定モードに移行させるために使用者の指示入力を待ち、
前記フォトプレスチモグラフィ信号は心拍数を得るために測定され、
前記制御システムは、前記心拍数が所定の閾値を上回る場合、もしくは、下回る場合、に、前記初期化モードに移行させ、続いて前記測定モードに移行させることができる、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
加速度計は患者の転倒を検出したときに、初期化モードを開始、または、再開することを特徴とする請求項５、８〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記血行動態パラメータの一部は、前記フォトプレスチモグラフィ信号、前記接触圧、および、前記変換関数、に生物医学的アルゴリズムを適用することによって計算される請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
単数または複数の光源、および、フォトプレスチモグラフィ信号を発生する単数または複数の光検出器、を有するフォトプレスチモグラフィシステムと、
前記フォトプレスチモグラフィシステムを、動脈を含む身体部分に取り付けるための取り付け要素であり、アクチュエータを有するもの、と、
前記アクチュエータ、および、前記フォトプレスチモグラフィシステムの接触圧、を制御する制御システムと、
前記フォトプレスチモグラフィシステムの隣に配置されて心臓レベル補正のために使用される加速度計またはモーションセンサと、
を備える血行動態パラメータを測定するためのウェアラブル装置。
【請求項１６】
前記制御システムは様々な作動モードに切り替えることができる請求項１５に記載のウェアラブル装置。
【請求項１７】
前記接触圧は圧力センサによって測定される請求項１５または１６に記載のウェアラブル装置。
【請求項１８】
得られた血行動態パラメータをインターネットに接続されたホスト装置に送信するための送信機を有する請求項１５〜１７のいずれか１項に記載のウェアラブル装置。
【請求項１９】
少なくとも二つ以上の光源または波長が使用され、
前記少なくとも１つの光検出器は、前記少なくとも二つ以上の光源または波長に対応する二つ以上のフォトプレスチモグラフィ信号を発生し、
前記少なくとも二つの異なるフォトプレスチモグラフィ信号を使用する酸素飽和を計算するための手段を有する、
ことを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のウェアラブル装置。
【請求項２０】
装置の各要素は指輪内に載置され、当該指輪の円周は前記アクチュエータによって変化させることができる請求項１５〜１９のいずれか１項に記載のウェアラブル装置。
【請求項２１】
装置の各要素はブレスレットまたは腕時計内に載置され、前記アクチュエータは橈骨動脈が脈動可能な前記ブレスレットまたは腕時計の接触圧を変化させる請求項１５〜１９のいずれか１項に記載のウェアラブル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１５年１月８日出願の米国仮特許出願６２／１０１，１８６号の本出願であり、その全内容は参考文献として本願に編入される。
【０００２】
本出願は一般に、血圧やその他の血行動態パラメータを測定するセンサシステム、さらに、前記センサシステムによって血行動態パラメータの読み取りを連続的に行うことができる方法に関する。前記センサシステムは、さらに、ウェアラブルに構成される。
【背景技術】
【０００３】
医療における一般的なモダリティであるフォトプレスチモグラフィ（ＰＰＧ）においては、単数または複数のＬＥＤからの波長が異なりうる光が、身体の一部を通り、もしくは、身体の一部から反射され、光ダイオードなどの光受信器によって検出される。その光電流は増幅され、通常はデジタル信号に変換される。一方、得られる光信号は主として血流に対応したものとなる。このＰＰＧ信号は血圧の代わりとなるものではあるが、臨床的に許容可能な精度で血圧値に変換することは困難である。前記信号は、ノイズ、特に、動脈の血管運動活性によって引き起こされる血液量の変化から生じるノイズ、による干渉を受ける。従って、ＰＰＧ方式のウェアラブル装置は、通常、心拍やパルスオキシメトリの測定に留まるか、もしくは、伝搬時間法のための第２の測定点（大半は遠位側）にすぎない。
【０００４】
現在のウェアラブルＢＰ装置は、近位側身体部分から遠位側身体部分への血液バルスの伝搬時間を、別々のセンサによって測定する方法を採用している。この伝搬時間は、「パルス伝搬時間（ＰＴＴ）」、「パルス到着時間（ＰＡＴ）」、またはその他の商用名、によって呼称され、血圧と負の相関を有する。そのような装置は一拍当たり一つのＰＴＴエピソードしか測定できないので、ＰＴＴ法およびその装置は、真の脈動連続ＢＰ信号を作り出すものではない。従って、これらの装置から得られるＢＰ信号は、生物医学的アルゴリズム（脈拍輪郭分析やその他の脈拍に関連する方法など）を用いた血行動態パラメータのさらなる測定には使用することができない。これらの装置により測定されたＢＰ信号は、非侵襲的ＢＰ装置（ＮＢＰ）とも称される間欠上腕血圧計を用いて、比較的短い間隔で較正しなければならない。較正間隔は、血管運動的影響、たとえば、体温調節、ストレス、薬剤、によって劇的に短くなる。
【０００５】
国際公開第２０１３／１７８４７５号は、ＰＴＴ法ではなくフォトプレスチモグラフィ（ＰＰＧ）システムによる、血圧（ＢＰ）の連続的かつ非侵襲的な測定のための装置と方法を開示している。そこでは、ＰＰＧシステムの接触圧が指における平均動脈圧（ｍＢＰ）に応じて修正される。この方法によれば、較正係数が乗算された脈動ＰＰＧ信号ＰＰＧ（ｔ）を、ｍＢＰに等しい測定接触圧ＣＰ（ｔ）に加算することで、指または手首における真の脈動ＢＰの値を知ることができる。
【０００６】
国際公開第２０１３／１７８４７５号の連続血行動態モニタリング方法にはいくつかの限界があり、これを臨床的に許容可能な精度を有するウェアラブル装置に使用することはできない。たとえば、国際公開第２０１３／１７８４７５号のシステムは、絶対ＢＰ値を測定することはできず、絶え間なくＮＢＰ較正を行う必要がある。ウェアラブル装置の場合、上腕部ＮＢＰを使用し続けることは不適切である。
【０００７】
また、国際公開第２０１３／１７８４７５号のシステムは、心臓の高さと実際の指の高さとの間の立位圧力差による影響を受ける。国際公開第２０１３／１７８４７５号を正確に使用するためには、指または手首を常時心臓と同じ高さに維持する必要があるが、これはウェアラブルシステムにとって不適切である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１７８４７５号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一つの実施形態において、ウェアラブル装置における、血行動態パラメータの連続的かつ非侵襲的な測定のための方法が開示される。この方法は、少なくとも１つの光源と、フォトプレスチモグラフィ信号を発生する少なくとも１つの光検出器と、を有するフォトプレスチモグラフィシステムを使用して動脈を含む身体部分におけるフォトプレスチモグラフィ信号ＰＰＧ（ｔ）を測定する工程を有する。前記フォトプレスチモグラフィシステムの接触圧は、アクチュエータによって変えることができ、前記アクチュエータの動作と前記接触圧は前記フォトプレスチモグラフィ信号の少なくとも一部を使用する制御システムによって制御される。真の脈動ＢＰ信号と、さらに算出される血液動態パラメータと、は、前記接触圧と前記フォトプレスチモグラフィ信号から、あるいは、変換関数から、導かれる。そして、生物医学的アルゴリズムを使用してさらなる血液動態パラメータを計算することができる。
【００１０】
別の実施形態では、血液動態パラメータを測定するためのウェアラブル装置が開示される。当該ウェアラブル装置は、
単数または複数の光源と、
フォトプレスチモグラフィ信号を発生する単数または複数の光検出器と、
当該フォトプレスチモグラフィシステムを、動脈を含む身体の一部に取り付けるための取り付け部材であって、アクチュエータを有するもの、と、
前記アクチュエータ、および、前記フォトプレスチモグラフィシステムの前記接触圧、を制御する制御システムと、
心臓レベル補正に使用されるべく前記フォトプレスチモグラフィシステムの近傍に配置される立位レベル補正要素（たとえば、加速度計、モーションセンサ、または流体充填ホース、など）と、
を備えるフォトプレスチモグラフィシステムを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
【図１】従来技術における、フォトプレスチモグラフィ（ＰＰＧ）システムによる連続的かつ非侵襲的な血圧（ＢＰ）測定方法。
【図２】本出願のウェアラブル装置における、血行動態パラメータの連続的かつ非侵襲的な測定方法。
【図３】本出願の全体ブロック図とハードウエア要素。
【図４】本出願のシステムの様々な作動モードを図示するフローチャート。
【図５】本出願のウェアラブル装置の実施形態。
【図６】本出願のウェアラブル装置の別実施形態。
【図７】本出願が別の装置とともに使用される例。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
連続脈動ＢＰの測定のためのウェアラブル装置と、それに付随する方法が開示される。初期段階において絶対値が得られるとともに、指または手首でえられたＢＰ信号を、変換関数によって、上腕動脈に対応する心臓の高さにおける真のＢＰ値に変換することができる。本開示によれば、前記変換関数を決定するためのＮＢＰによる較正は一回限りである。
【００１４】
前記ウェアラブル装置は立位レベル補正要素、たとえば、加速度計やモーションセンサ、を備え、心臓の高さと実際の測定が行われる指／手首の高さとの間の垂直距離を測定することができる。これにより、前記立位圧力差を計算することができ、前記ＢＰ信号を正式なＢＰ測定のために使用される心臓の高さにおける圧力値に補正することができる。
【００１５】
前記ウェアラブル装置はさまざまな作動モードを有する。そのうち一つのモードは、血行動態パラメータの連続測定のためのモードである。このモードにおいて、前記接触圧ＣＰ（ｔ）を平均動脈血圧（ｍＢＰ）またはｍＢＰの一部に適合変化させる。
【００１６】
他の一つのモードとして、初期化モードがある。初期化モードでは、収縮期ＢＰ、拡張期ＢＰ、および、平均動脈ＢＰ（ｓＢＰ、ｄＢＰ、ｍＢＰ）が決定される。平均動脈ＢＰ（ｍＢＰ）は連続ＢＰ測定の開始点である。ｓＢＰとｄＢＰは、指／手首で得られたＢＰ信号を中央値に補正するために用いられる前記変換関数を正確に決定するために使用される。これは、ＢＰの正確な臨床的解釈のために使用される。実際のｓＢＰ、ｄＢＰ、ｍＢＰを決定することが可能なこの特別な初期化モードによって、ＢＰの較正は、その必要が無くなるか、あるいは少なくとも、前記変換関数の中央ＢＰ値への個人設定を装置使用前に一回行うのみに減る。
【００１７】
さらに別のモードとして、休止モードを有しても良い。休止モードでは、前記接触圧が３０〜４０ｍｍＨｇまで低減される。休止モードにおいても前記ＰＰＧ信号は引き続き測定され、これは心拍数検出のために利用することができる。前記システムは、モーションセンサにより患者の転倒を検出すると、自動的に初期化モードに切り替えられ、その後、自動的に測定モードに切り替えられる。心拍数の予想外の増加または低下や、通常とは異なる拍動間隔を、一連の初期化モードおよび測定モードへの切り替えのための、その他のトリガとすることができる。
【００１８】
さらに、前記ウェアラブル装置は、スマートフォン、タブレット、その他のコンピュータなど、のホスト装置に信号を無線伝送するための要素を有する。前記ウェアラブル装置は、たとえば、指輪、腕時計、ブレスレット、の形態とすることができる。
【００１９】
図１は、従来技術のシステム１０１が指１００に装着された様子を図示している。当該システム１０１は、好ましくはＬＥＤである単数または複数の光源１０２と、フォトプレスチモグラフィ信号ＰＰＧ（ｔ）を発生する単数または複数の光受信器１０３と、を有する。ＰＰＧ（ｔ）は、コントローラ１０４に入力される。前記コントローラ１０４は、アクチュエータ１０５を使用して前記ＰＰＧシステムの接触圧ＣＰ（ｔ）を変化させている。変化する接触圧ＣＰ（ｔ）は、コントローラ１０４の補助により真のｍＢＰに追従する。
【００２０】
図２は、臨床関連ＢＰの測定を含む本出願のシステムを図示している。要素２００〜２０５は図１と同様である。臨床的に有用なＢＰと真の連続ＢＰ信号とを得るために、前記指ＢＰは数学的変換関数２０６を用いて中央値に補正される。この変換関数に対して、前記単数または複数の光受信器２０３によってＰＰＧ（ｔ）が発生されるとともに、前記アクチュエータ２０５から適用されたＣＰ（ｔ）が変換に使用される。さらに、前記変換関数２０６の初期値、たとえば、個々の収縮期ＢＰおよび拡張期ＢＰを、初期段階において、および／または、前記装置の使用開始前に一回行われる患者の個人値への較正中に、得ることができる。前記変換関数２０６は、マイクロコントローラまたはその他のコンピュータ上で実行されるソフトウエアにおいて実行することができる。
【００２１】
臨床利用のためには、ＢＰを心臓の高さで測定するか、もしくは、心臓と異なる高さにあるＢＰセンサから得られたＢＰの値を心臓の高さにおけるＢＰの値に補正する必要がある。前記センサの測定点は、日常的使用において、通常、心臓の高さとは異なる。指または手首の本センサから得られたＢＰ信号を心臓の高さでの値に連続的に補正するために、立位レベル補正要素２０７が使用される。この立位レベル補正要素２０７は、一般に、心臓の高さと測定点との間の圧力（立位）差を測定または計算するものである。
【００２２】
この補正のために、前記変換関数２０６は、前記立位レベル補正要素２０７（たとえば、加速度計またはモーションセンサ）から情報を受け取る。これにより、心臓の高さと、実際の測定が行われる指／手首の高さと、の間の垂直距離を連続的に測定することが可能である。前記立位ＢＰ差は、既知の血液密度と前記垂直距離とを使用して計算することができる。従って、前記ＢＰ信号を、正規のＢＰ測定のために重要な、心臓の高さにおける圧力値へと補正することができる。
【００２３】
他の実施形態において、前記立位レベル補正要素２０７は、ＰＰＧシステムと心臓の高さとの間の流体充填ホースとして構成することができ、これが立位レベル補正要素（図示せず）として使用される。前記ホースには、血液の密度に近い密度を有する流体が充填される。そうでない場合には補正係数ｃを使用する必要があり、ここでｃは使用される流体の密度に対する血液の密度の比率である。一端部は自由浮遊膜で閉じられ、他端部は標準圧センサで閉じられる。この心臓レベル圧センサから得られた値に補正係数ｃを乗算したものが立位ＢＰ差に等しく、これを心臓レベル補正のために使用することができる。
【００２４】
さらに、数学的・生物医学的アルゴリズム２０８を使用することで、前記脈動ＢＰ信号から血行動態パラメータを得ることができる。前記生物医学的アルゴリズム２０８は脈拍輪郭分析法であってよく、これによれば、心臓出力、ストローク量、末梢抵抗、などを測定することができる。公知の他の数学的方法を使用して、他のパラメータ、特に、自律神経系評価用のパラメータを計算することも可能である。前記生物医学的アルゴリズム２０８は、マイクロコントローラまたはその他のコンピュータ上で実行されるソフトウエアにおいて実行することができる。
【００２５】
好ましくは、前記変換関数２０６を用いたＢＰ信号の計算、前記心臓レベル補正２０７、および、前記別の生物医学的アルゴリズム２０８、は、ソフトウエアを使用して単数または複数のマイクロコントローラまたはコンピュータ（μＣｓ）で行われる。これらのμＣｓは、前記システム２０１内においてもよく、および／または、インターネットに接続されたスマートフォン、タブレット、その他のコンピュータ、においてもよい（さらなる説明のために図７を参照）。
【００２６】
図３は、前記システムの全体ブロック図とハードウエア要素を図示している。前記システム３０１は、指３００に装着され、単数または複数の光送信器３０２と、ＰＰＧ信号ＰＰＧ（ｔ）を発生する単数または複数の光受信器３０３と、を有する。前記光送信機３０２は、互いに波長の異なる複数のＬＥＤであることが好ましい。前記ＰＰＧ信号は、コントローラユニット３０４に、好ましくはソフトウエアを利用するマイクロコントローラまたはその他のタイプのコンピュータに、送られる。たとえば、マイクロチップＡＳ７０００（ａｍｓ株式会社（ウンタープレムシュテッテン、オーストリア）製）は、ＰＰＧ（ｔ）を測定するとともに、アクチュエータ３０５によって接触圧ＣＰ（ｔ）を制御するために使用することが可能なデジタルプロセッサを備える統合光学光受信装置である。
【００２７】
基本的な実施形態において、前記マイクロコントローラμＣ３０４は、前記アクチュエータ３０５により接触圧ＣＰ（ｔ）を制御し、圧力センサ３０６により接触圧ＣＰ（ｔ）を測定し、前記単数または複数の光送信器ＬＥＤ３０２を制御し、前記単数または複数の光受信器３０３からの前記ＰＰＧ信号ＰＰＧ（ｔ）を受信する。
【００２８】
圧力センサ３０６が、前記アクチュエータ３０５と併用される。前記圧力センサ３０６はＣＰ（ｔ）を直接測定し、これによって最終ＢＰ信号に対する主たる入力である前記ＣＰ（ｔ）測定の精度を高める。他の実施形態において、前記接触圧ＣＰ（ｔ）は、前記アクチュエータ３０５の制御信号から導くことも可能である。
【００２９】
前記アクチュエータ３０５は、ステップモータ、圧電素子、または、電気信号をその表面に加えることによってその寸法が変化する「新素材」、とすることができる。圧力を「維持」するためにエネルギーが不要であることが理想である。上述したように、前記圧力センサ３０６は、ＣＰ（ｔ）の正確な測定のために設けられる。
【００３０】
前記μＣ３０４は、さらに、上述した数学的変換関数２０６の計算を行ってもよく、ストローク量や心臓出力測定のための脈拍輪郭分析などの前記生物医学的アルゴリズム２０８の計算を行ってもよく、さらなる生物医学的計算（たとえば、自律神経系の評価）を行ってもよい。
【００３１】
前記μＣ３０４は、さらに、電力供給・制御ユニット３０７に接続することも可能である。電源供給・制御ユニット３０７は、好ましくは充電可能なバッテリ３０８から、電力を受け取り、電力を管理する。従って、前記バッテリ３０８から受け取った電力を、各作動モードでのエネルギーの必要性に応じて最適化することができる。このユニットは、前記バッテリ３０８の充電も行う。
【００３２】
臨床的利用のためには、ＢＰは心臓の高さで測定される必要があるため、前記μＣ３０４には立位レベル補正要素３０９が接続されている。本発明の一つの実施形態において、この立位レベル補正要素３０９は前術した流体充填チューブとすることができる。
【００３３】
他の実施形態において、前記立位レベル補正要素３０９は、加速度計またはモーションセンサとして構成することができる。心臓の高さとセンサの位置との間の垂直差を連続的に計算するために利用することが可能な加速度計またはモーションセンサ、の例として、マイクロチップＬＩＳ３ＤＨ（ＳＴマイクロエレクトロニクス製）や、ＦＸＬＳ８４７１ＱＦＳ（Ｘｔｒｉｎｓｉｃ）が挙げられる。
【００３４】
前記加速度計またはモーションセンサのゼロ点合わせのために、前記μＣ３０４には押しボタン３１０が接続されている。ゼロ点合わせ処理中、前記センサは心臓の高さに保持され、前記ボタン３１０を押してゼロ立位差を表示させる。理想的には、前記ボタンを短く押す操作または二回押す操作をゼロ点合わせと対応させるとともに、長押し操作を前記センサのｏｎ／ｏｆｆ切換えと対応させるとよい。前記μＣ３０４は、前記加速度計またはモーションセンサの実際の垂直値を記録し、次に、記録された値と新しい実際の垂直値との差を計算することができる。従って、前記立位圧を、前記垂直差と血液の密度から計算することができる。他の実施形態において、ＢＰが水銀ミリメートル（ｍｍＨｇ）単位で測定されるので、前記垂直差がｃｍ単位で認識されている場合は、ｍｍＨｇ単位とセンチメートル水柱（ｃｍＨ２Ｏ）単位との間の換算係数を前記立位圧の計算のために利用することができる。その結果得られる値は、前記血液の相対密度によって補正されなければならない。
【００３５】
前記加速度計またはモーションセンサ３０９は、重度のモーションアーチファクトを検出したり、乱れた信号を記録したりすることがある。このとき、さらなるゼロ点合わせが必要であり、その旨はホスト機器に表示される。再度のゼロ点合わせを要することは、前記接触圧ＣＰ（ｔ）が交互に揺動することからも認知できる。
【００３６】
インターネットに接続された、スマートフォン、タブレット、その他コンピュータ、への前記ＢＰ信号の送信のために、前記μＣ３０４には信号送信機３１１が接続されている。この送信機は、無線ＬＡＮまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、あるいは、その他利用可能な送信機とすることができる。このユニットもまた、前記ホストから情報を受け取ることができる。
【００３７】
図４は、前記システムの様々な作動モードを示すフローチャートである。センサのスイッチをＯＮにした後、前記装置は休止モード４０１となる。前記接触圧ＣＰ（ｉ）が休止位置にある時、前記センサ（指輪、腕時計、ブレスレット）は、それぞれ指または手首に装着することができる。ＣＰ（ｉ）の休止位置は、ＰＰＧシステムの正常値にあるべきであり、その値は約３０〜４０ｍｍＨｇである。前記システムは、前記ＰＰＧ信号の測定を開始する。この時点では、前記ＰＰＧ信号は心拍数モニタリングのために使用される。前記ボタンを押す操作、患者の転倒の検出、心拍数の急激な上昇または低下、または、ホスト装置、によって初期化モード４０２から始まる測定が開始される。
【００３８】
初期化モード４０２において、ＣＰ（ｔ）は前記制御システムおよび前記アクチュエータによってさまざまな圧力レベルに調節される。ＰＰＧ（ｔ）が測定され、特に、ＰＰＧ振幅が様々なＣＰレベルで比較される。この段階で、その同時期において最も高い振幅のフォトプレスチモグラフィ信号が測定される最適接触圧ＣＰＯＰＴで、ｍＢＰを測定することができる。このｍＢＰを一定の係数で乗算したものを測定モード４０３用の初期ＣＰＳｔａｒｔとして使用することができる。
【００３９】
ｍＢＰに加えて、収縮期血圧ｓＢＰおよび拡張期血圧ｄＢＰを、適用されたＣＰに対するＰＰＧ（ｔ）の振幅の分布を利用して推定することができる。典型的には、前記ＰＰＧ振幅の分布は、その幅が脈拍圧（ｓＢＰとｄＢＰの差）に対応する包絡線に応じたものとなる。ｓＢＰとｄＢＰは、この所謂オシロメトリック法によって推定することができる。
【００４０】
測定モード４０３において、前記ＰＰＧ信号が測定され、前記コントローラは、ＣＰ（ｔ）をｍＢＰに連続的に変化させるための所謂ＶＥＲＩＦＩ基準（国際公開第２０１３／１７８４７５号に記載されている）を計算する。もしもＶＥＲＩＦＩが血管運動の変化および／またはｍＢＰの変化を示すならば、ＣＰ（ｔ）をそれに応じて適合させる。連続ＢＰを達成するために、ＰＰＧ（ｔ）と前記現在のＣＰ（ｔ）とに前記変換関数が適用される。得られたＢＰ信号、バックグラウンド成分、および、心臓の高さとセンサの高さとの間の連続垂直差、が、ホスト装置に送信される。生物医学的アルゴリズムは、さらに、前記真脈動ＢＰ信号から血管動態パラメータを計算する。
【００４１】
ＣＰ（ｔ）を約３０〜４０ｍｍＨｇに再び低下させることによって、前記装置を休止モード４０４に戻すことができる。心拍数モニタリングのために引き続き前記ＰＰＧ信号を測定してもよいし、前記指輪／腕時計を指／手首から取り外してもよい。バッテリの寿命を延ばすために電源制御部によってエネルギーを減少させてもよい。
【００４２】
この休止モード４０４において、前記システムは、監視モニタとしても機能する。前述した加速度計またはモーションセンサによって患者の転倒を検出したときに、前記初期化モード４０２を経て測定モード４０３に移行するように構成することができる。前記ＢＰ信号がスマートフォンに送られた場合に、患者の安全のために緊急呼び出しが行われるように構成してもよい。このとき患者は床に横たわっているので、前記センサは心臓と同じ高さにあると推測される。よって、前記立位レベル補正要素をゼロ点合わせすることはそれほど重要ではないだろう。
【００４３】
図５は、指５００に装着された指輪５０１として構成されたセンサを図示している。前記指５００は、人差し指、中指、薬指のいずれかであることが好ましい。指輪を第１指骨上に装着する方法が、恐らく最もアーチファクトの無い使用法であろう。指輪は、「ホースクランプ」機構のステップモータ、円周を変化させる圧電素子、または、円周が変化する「新素材」、などのアクチュエータ５０５を使用してその円周を変化させることで、そのＣＰを容易に変えることができる。この「新素材」は、電気信号をその表面に加えることでその寸法を変化させることができるものである。前記アクチュエータ５０５は、固定器５０７上に載置されている。接触圧ＣＰ（ｔ）は、圧力センサ５０６を用いて測定される。
【００４４】
μＣ、モーションセンサ、無線送信機、電源制御部、バッテリ、などのその他の電子要素５０４は、図５に図示されているように、前記指輪内に配置されることが好ましい。スタート／ストップおよび心臓レベル調節用の押しボタン５１１が追加されることが好ましい。
【００４５】
「宝石」５０８によって、前記ＰＰＧセンサ、特に、前記光センサ５０２および５０３の正しい位置を示すことができる。図５から理解されるように、前記指５００は、指骨５１０に対して手のひら側に二つの指動脈５０９を有する。前記光センサ５０２および５０３が図５において指の左側と右側とに位置し、前記「宝石」５０８が指の背方向に正しく位置するときに、最善のＰＰＧ信号を得ることができる。
【００４６】
図６は、手首６００上に装着されるブレスレットまたは腕時計６０１として構成された前記センサを図示している。手首上にあると、直径を変えるだけでは橈骨動脈にかかる圧力ＣＰ（ｔ）を変えることはできない。その代わりに、固定器６０７に接続されたＵ字形のバンド６０８が、前記ブレスレットまたは腕時計の一部になっている。前記ブレスレットまたは腕時計６０１は、前記Ｕ字形バンド６０８が橈骨動脈パルスを触診することができる場所にあるように装着される必要がある。この橈骨パルスは、橈骨動脈６１２で発生され、橈骨６１３での反射によって増幅される。前記システム６０１は、アクチュエータ６０５によってそのＵ字形状の深さを変化させることができる。前記アクチュエータ６０５が収縮すると前記Ｕ字形バンド６０８の深さが増加し、これに伴ってＣＰ（ｔ）が増加する。
【００４７】
前記圧力センサ６０６は、前記Ｕ字形バンド６０８の谷部に載置することができる。さらに、前記ＰＰＧ要素６０２および６０３のための空間を設ける必要があり、これらのＰＰＧ要素は前記橈骨上で反射した光信号を受信する。μＣ、モーションセンサ、無線送信機、電源制御部、バッテリ、などの前記その他の電子要素６０４は、「より硬い殻部」６０９に配置されることが好ましい。この構成により、尺骨６１５の横の尺骨動脈６１４での自由な血液流が保証される。腕時計としての前記実施形態は、さらに、腕時計ディスプレイ６１０上でのユーザの対話型操作も可能にする。スタート／ストップおよび心臓レベル調節用の押しボタン６１１が追加されることが好ましい。
【００４８】
図７は、前記ＢＰ信号、および／または、ＰＰＧ信号、接触圧、前記ウェアラブル装置７０１からの垂直距離、などの前記ＢＰ信号の構成成分の、インターネットに接続可能なスマートフォン、タブレット、その他のコンピュータ７０２への伝送を図示している。アプリケーションは、血管動態およびその他のパラメータの計算に加えて、表示用のソフトウエア、補償モデル、その他の機能も果たす。前記アプリケーションの機能が図７に図示されている。
【００４９】
前記アプリケーションは以下の機能を行う。
＊フィルタリングされていないＢＰ信号とその成分をセンサから受け取る
＊前記センサに制御情報を送る
＊センサのソフトウエアのアップデートを可能にする
＊さらなる血流動態パラメータ、自律神経パラメータ、血管パラメータを計算する
＊これらのさらなる血流動態パラメータ、自律神経パラメータ、血管パラメータをユーザフレンドリで自明的に表示できる能力を有する
＊情報を送信し記憶する
＊様々なビジネスモデルを可能にする
＊ヘルスケアシステムからの補償をサポートする
【００５０】
上述したように、前記システムは、さらに、変換関数２０８を有する。この変換関数２０８はさまざまな部分を有する。第１部分は、前記接触圧ＣＰ（ｔ）である。これは、ｍＢＰ、または、定数ｃ１を乗じたｍＢＰ、に適合変化される（国際公開第２０１３／１７８４７５号を参照）。従って、身体の遠位部分、通常は指または手首のｍＢＰが、ＣＰ（ｔ）、または、ＣＰ（ｔ）／ｃ１、を使用して測定される。
【００５１】
次の部分は、連続ＢＰ信号のために使用することが可能な脈動ＰＰＧ（ｔ）である。ＰＰＧ（ｔ）は、ゲイン係数ｋによって増幅されなければならない。それによって得られる指ＢＰ信号は、下記の数式（Ｉ）で表される。
ＢＰｔ（ｔ）＝ＣＰ（ｔ）／ｃ１＋ｋ＊ＰＰＧ（ｔ）    （Ｉ）
ここで、ｋは、下記数式（ＩＩ）に示すように、初期モードＰＰＧｓｙｓ中に測定されるｓＢＰとｄＢＰから推定することができる。ＰＰＧｓｙｓとＰＰＧｄｉｓは、ｓＢＰとｄＢＰとに対応するＰＰＧ（ｔ）である。
ｋ＝（ｓＢＰ−ｄＢＰ）／（ＰＰＧｓｙｓ−ＰＰＧｄｉｓ）    （ＩＩ）
【００５２】
次に、前記指ＢＰ信号は、下記数式（ＩＩＩ）に示すように、前述の垂直距離ｄｖと、ｍｍＨｇ単位からｃｍＨ２Ｏ単位への変換係数０．７３５５６と、３７℃における血液の相対密度ρＢｌｏｏｄ  １．０５０６  （９５％信頼区間：  １．０５３７〜１．０４７５）と、を用いて、心臓の高さにおける値に補正されなければならない。
ＢＰｆ（ｔ）
＝ＣＰ（ｔ）／ｃ１＋ｋ＊ＰＰＧ（ｔ）
＋０．７３５５６＊ｄｖ＊ρＢｌｏｏｄ    （ＩＩＩ）
【００５３】
前記流体充填ホースが心臓レベル補正に使用される場合、真の立位圧差ｐｏ（ｚ）は以下の数式（ＩＶ）のように測定される。
ＢＰｆ（ｆ）＝ＣＰ（ｔ）／ｃ１＋ｋ＊ＰＰＧ（ｔ）＋ｐｏ（ｚ）    （ＩＶ）
【００５４】
動脈経路に沿ったＢＰの変化と末梢ＢＰｆの測定は、上腕動脈において得られる標準値と比較可能な値に変換する必要がある。前記変換関数２０６のこの部分は、通常は、周波数成分Ｈ（ｆ）のシフトであり、一般的な変換関数を使用する概念が良く知られている。
【００５５】
前記変換関数２０６のこの一般変換関数Ｈ（ｆ）は、最初の使用の前に行われる較正によって、患者個人に適合させることができる。初期モードによって指ｓＢＰとｄＢＰとを計算する間に、上腕カフスＢＰ値を得なければならない。これらの値、すなわち、上腕カフスｓＢＰとｄＢＰ、および、指ｓＢＰとｄＢＰ、は、近位側ＢＰ信号を得るために患者個人に適合した一般変換関数Ｈ（ｆ）のために使用することができる。
【００５６】
前記変換関数２０６全体と、この変換関数２０６のすべての部分は、前記マイクロコントローラ３０４、または、前記スマートフォン、タブレット、その他のコンピュータ７０２上のアプリケーションにおいて実行することができる。
【００５７】
他の実施形態は、パルスオキシメータとしての利用法である。通常、前記システムは、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンの等吸収点である波長λＣＮＡＰ＝８０５ｎｍで作用する。前記ＬＥＤをパルスオキシ波長（λｒｅｄ＝６００ｎｍ、λＩＲ＝９１０ｎｍ）で作動する二色ＬＥＤによって置き換えると、前記センサは、最新のパルスオキシメータ法を利用するＳｐＯ２リングまたは腕時計として作動することができる。
【００５８】
多くの態様と実施形態を記載したが、当業者は、ここに開示した実施形態の特徴のさらなる改造、置換、追加および部分的組み合わせが可能であることを認識するであろう。従って、以下の添付の請求項とその後に導入される請求項は、そのようなすべての改造、置換、追加および部分的組み合わせをその真の主旨と範囲内に含むものと解釈されるべきものとして意図される。
【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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【国際調査報告】
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