(57)【要約】      （修正有）【課題】校正に伴う被検者の負担や校正の手間を低減できる超音波を用いた血圧計測装置を提供する。【解決手段】血圧計測装置は、橈骨動脈が閉塞された状態が緩んで血流が生じ始める血流発生時の血流発生時押し付け圧と収縮期血圧との所与の関係を参照して、血流発生時の圧力センサーの検出値から収縮期血圧を求める。また、第１の超音波プローブ２０ａ及び第２の超音波プローブ２０ｂの計測結果を用いて脈圧を求める。そして、求めた収縮期血圧及び脈圧を用いて橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
橈骨動脈上方の皮膚面に設置される超音波プローブであって、当該超音波プローブの押し付け圧を検出するための圧力センサーを有する第１の超音波プローブと、
前記橈骨動脈上方の皮膚面に設置される第２の超音波プローブと、
前記橈骨動脈が閉塞された状態が緩んで血流が生じ始める時（以下特許請求の範囲において「血流発生時」という）の押し付け圧（以下特許請求の範囲において「血流発生時押し付け圧」という）と収縮期血圧との所与の関係を参照して、前記血流発生時の前記圧力センサーの検出値から収縮期血圧を求めることと、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブの計測結果を用いて脈圧を求めることと、求めた前記収縮期血圧及び前記脈圧を用いて前記橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正することとを実行する演算処理部と、
を備えた血圧計測装置。
【請求項２】
前記演算処理部は、前記第１の超音波プローブの計測結果を用いて前記血流発生時のタイミングを判定し、判定したタイミングでの前記圧力センサーの検出値から前記収縮期血圧を求める、
請求項１に記載の血圧計測装置。
【請求項３】
前記第１の超音波プローブと、前記第２の超音波プローブとは、前記橈骨動脈の走行方向に沿って所定の距離を隔てた位置に設置され、
前記演算処理部は、前記所定の距離と前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブの計測結果とから脈波伝播速度を求め、当該脈波伝播速度を用いた所定の演算により前記脈圧を求める、
請求項１又は２に記載の血圧計測装置。
【請求項４】
前記演算処理部は、前記脈波伝播速度と、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブのうちの何れかの計測結果に基づく前記橈骨動脈の血管性状値とに基づいて前記脈圧を求める前記演算を実行することで前記脈圧を求める、
請求項３に記載の血圧計測装置。
【請求項５】
前記血流発生時押し付け圧と前記収縮期血圧との前記関係を設定する設定部、
を備えた請求項１〜４の何れか一項に記載の血圧計測装置。
【請求項６】
前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブのうちの何れかの計測結果を用いて前記橈骨動脈の血管径を取得し、前記相関特性を用いて血圧を算出する血圧算出部、
を備えた請求項１〜５の何れか一項に記載の血圧計測装置。
【請求項７】
橈骨動脈上方の皮膚面に設置される超音波プローブであって、当該超音波プローブの押し付け圧を検出するための圧力センサーを有する第１の超音波プローブと、前記橈骨動脈上方の皮膚面に設置される第２の超音波プローブとを備えた装置が、前記橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正するための校正方法であって、
血流発生時押し付け圧と収縮期血圧との所与の関係を参照して、血流発生時の前記圧力センサーの検出値から収縮期血圧を求めることと、
前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブの計測結果を用いて脈圧を求めることと、
前記求めた前記収縮期血圧及び前記脈圧を用いて前記橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正することと、
を含む校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者の血圧を計測する血圧計測装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検者の血圧を計測する計測方法として、血管の直径（血管径）を非侵襲に計測し、血圧を推定的に求めるものが知られている。その１つとして、血圧変化と血管径変化との関係を非線形関数として捉え、血管の硬さを表すスティフネスパラメーターβと血管径とから血圧を算出する方法がある。このような方法で血圧を計測する場合、計測精度を維持するため、カフ型血圧計等を使用して別途血圧を計測し、血管径と血圧との相関特性を校正する必要がある。例えば、特許文献１には、カフ型血圧計による加圧下で相関特性を校正する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１４４０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
校正は、例えば、単発的な計測をする場合は計測の都度行われ、連続的な計測をする場合は一定時間間隔で行われる。そのため、相関特性の校正時にカフ型血圧計による加圧を伴う特許文献１の手法では、校正のたびに腕等を強く圧迫することとなり被検者の負担が大きい問題があった。加えて、校正のたびにカフ型血圧計が必要となるため、その都度カフ型血圧計を設置している場所へ赴いたり、カフ型血圧計を用意する必要があり、手間であった。
本発明は、こうした事情を鑑みてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための第１の発明は、橈骨動脈上方の皮膚面に設置される超音波プローブであって、当該超音波プローブの押し付け圧を検出するための圧力センサーを有する第１の超音波プローブと、前記橈骨動脈上方の皮膚面に設置される第２の超音波プローブと、前記橈骨動脈が閉塞された状態が緩んで血流が生じ始める時（以下「血流発生時」という）の押し付け圧（以下「血流発生時押し付け圧」という）と収縮期血圧との所与の関係を参照して、前記血流発生時の前記圧力センサーの検出値から収縮期血圧を求めることと、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブの計測結果を用いて脈圧を求めることと、求めた前記収縮期血圧及び前記脈圧を用いて前記橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正することとを実行する演算処理部と、を備えた血圧計測装置である。
【０００６】
また、別形態として、橈骨動脈上方の皮膚面に設置される超音波プローブであって、当該超音波プローブの押し付け圧を検出するための圧力センサーを有する第１の超音波プローブと、前記橈骨動脈上方の皮膚面に設置される第２の超音波プローブとを備えた装置が、前記橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正するための校正方法であって、血流発生時押し付け圧と収縮期血圧との所与の関係を参照して、血流発生時の前記圧力センサーの検出値から収縮期血圧を求めることと、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブの計測結果を用いて脈圧を求めることと、前記求めた前記収縮期血圧及び前記脈圧を用いて前記橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正することと、を含む校正方法を構成することができる。
【０００７】
第１の発明および別形態によれば、血流発生時押し付け圧と収縮期血圧との所与の関係を参照することで、圧力センサーの検出値として得た第１の超音波プローブの押し付け圧から校正に用いる収縮期血圧を求めることができる。また、第１の超音波プローブ及び第２の超音波プローブの計測結果を用いて脈圧を求め、求めた収縮期血圧及び脈圧を用いて橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正することができる。これによれば、圧力センサーによる検出と、第１の超音波プローブ及び第２の超音波プローブによる超音波計測とを行うことで校正が可能なため、校正のたびにカフ型血圧計を使用する場合と比べて大幅に被検者の負担を軽減でき、校正の手間も軽減できる。
【０００８】
第２の発明は、前記演算処理部は、前記第１の超音波プローブの計測結果を用いて前記血流発生時のタイミングを判定し、判定したタイミングでの前記圧力センサーの検出値から前記収縮期血圧を求める、第１の発明の血圧計測装置である。
【０００９】
第２の発明によれば、第１の超音波プローブの計測結果を用いて血流発生時のタイミングを判定することができ、判定したタイミングでの圧力センサーの検出値から校正に用いる収縮期血圧を求めることができる。
【００１０】
第３の発明は、前記第１の超音波プローブと、前記第２の超音波プローブとは、前記橈骨動脈の走行方向に沿って所定の距離を隔てた位置に設置され、前記演算処理部は、前記所定の距離と前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブの計測結果とから脈波伝播速度を求め、当該脈波伝播速度を用いた所定の演算により前記脈圧を求める、第１又は第２の発明の血圧計測装置である。
【００１１】
第３の発明によれば、第１の超音波プローブと第２の超音波プローブとを所定の距離を隔てて設置することにより、第１の超音波プローブ及び第２超音波プローブの計測結果を用いて脈波伝播速度を求め、この脈波伝播速度を用いた演算を行って脈圧を求めることができる。
【００１２】
第４の発明は、前記演算処理部は、前記脈波伝播速度と、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブのうちの何れかの計測結果に基づく前記橈骨動脈の血管性状値とに基づいて前記脈圧を求める前記演算を実行することで前記脈圧を求める、第３の発明の血圧計測装置である。
【００１３】
第４の発明によれば、脈圧を求める演算は、脈波伝播速度と、第１の超音波プローブ及び第２の超音波プローブのうちの何れかの計測結果から得られる橈骨動脈の血管性状値とに基づいて実行することができる。
【００１４】
第５の発明は、前記血流発生時押し付け圧と前記収縮期血圧との前記関係を設定する設定部、を備えた第１〜第４の何れかの発明の血圧計測装置である。
【００１５】
第５の発明によれば、橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正するのに先立ち、血流発生時押し付け圧と収縮期血圧との関係を設定しておくことができる。
【００１６】
第６の発明は、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブのうちの何れかの計測結果を用いて前記橈骨動脈の血管径を取得し、前記相関特性を用いて血圧を算出する血圧算出部、を備えた第１〜第５の何れかの発明の血圧計測装置である。
【００１７】
第６の発明によれば、第１の超音波プローブ及び第２の超音波プローブのうちの何れかの計測結果を用いて取得した橈骨動脈の血管径から、校正した橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を用いて血圧を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】血圧計測システムの構成例を示す図。
【図２】第１の超音波プローブの概略構成例を示す模式図。
【図３】血管径と血圧との相関特性を示す図。
【図４】血圧計測の大まかな流れを示す図。
【図５】第１の校正で行う血流発生時押し付け圧の検出手順を説明する図。
【図６】安静時及び負荷後における血流発生時押し付け圧と収縮期血圧との関係を示す図。
【図７】第２の校正で行う脈波伝播速度ＰＷＶの算出手順を説明する図。
【図８】血圧計測装置の主要な機能構成例を示すブロック図。
【図９】血圧計測処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】第１の校正処理の流れを示すフローチャート。
【図１１】第２の校正処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の血圧計測装置および校正方法を実施するための一形態について説明する。なお、以下説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付す。
【００２０】
［全体構成］
図１は、本実施形態の血圧計測に係るシステムの構成例を示す図である。本実施形態の血圧計測システムは、超音波を利用して非加圧で血圧を計測する血圧計測装置（超音波血圧計）１が、カフ型血圧計５と通信可能に接続されて構成される。
【００２１】
カフ型血圧計５は、血圧を感知するカフ５１を上腕に巻き付けることで被検者１００に装着され、最高血圧（収縮期血圧）や最低血圧（拡張期血圧）を計測する。このカフ型血圧計５は、血圧計測装置１の初回の校正時に使用する。初回の校正を行った後は、カフ５１を被検者１００から取り外して血圧計測装置１を単体で使用して随時血圧を計測する。また、２回目以降の校正は、血圧計測装置１単体で行うことができる。
【００２２】
血圧計測装置１は、計測対象血管である橈骨動脈の血管径から血圧を推定的に求めるものであり、超音波計測を行う２つの超音波プローブ２０ａ，２０ｂと、本体装置３０とを備える。
【００２３】
２つの超音波プローブ２０ａ，２０ｂは、例えば、片側の装着面に粘着層が形成された保持シート４０により計測対象部位である被検者１００の手首に装着自在となっている。各超音波プローブ２０ａ，２０ｂは、予め定められる所定のプローブ間距離を隔てた位置において、その超音波送受信面が装着面側に露出するように保持シート４０によって保持される。そして、超音波計測に際しては、超音波プローブ２０ａ，２０ｂの配列方向を皮下の橈骨動脈の走行方向に沿わせた状態で保持シート４０の装着面を計測対象部位の皮膚面（生体表面）に貼付する。これにより、各超音波プローブ２０ａ，２０ｂは、橈骨動脈の上方においてプローブ間距離を隔てて位置決め・設置される。なお、ここで言うところの「上方」とは、取扱説明書で使用される用語のような意味である。すなわち、橈骨動脈から直近の皮膚面の位置を指し、皮膚面から超音波を橈骨動脈に送受信できる位置という意味である。
【００２４】
図２は、第１の超音波プローブである一方の超音波プローブ２０ａの概略構成例を示す模式図である。図２に示すように、第１の超音波プローブ２０ａは、外装ケース２１の内部に収納された超音波素子基板２３１と、保持シート４０の装着面から露出して超音波の送受信面を形成する音響レンズ２３５とを含む。
【００２５】
超音波素子基板２３１は、超音波を送受信する超音波素子（例えば薄膜圧電素子）２３３が２次元アレイ状に配列された超音波の送受信部であり、超音波素子２３３によって受信した反射波の受信信号を随時本体装置３０に出力する。音響レンズ２３５は、超音波素子基板２３１の超音波素子２３３が配列された側の全面を覆うように配置される。音響レンズ２３５は、この音響レンズ２３５と超音波素子基板２３１との間に設けられた不図示の音響整合層とともに、超音波素子２３３と計測対象部位との間の音響インピーダンスの整合や、超音波ビームのビーム方向・収束等の補助・調整用に用いられている。
【００２６】
また、第１の超音波プローブ２０ａは、超音波素子基板２３１の外周外側に配置された圧力センサー２７を備え、その検出値を随時本体装置３０に出力する。なお、第２の超音波プローブである他方の超音波プローブ２０ｂは、図２の構成から圧力センサー２７を除いた構成で実現できる。勿論、圧力センサー２７を備えた構成としてもよい。
【００２７】
以上のように構成される血圧計測装置１において、各超音波プローブ２０ａ，２０ｂは、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの超音波のパルス信号あるいはバースト信号を直下の橈骨動脈に向けて送信し、橈骨動脈の血管前壁からの反射波及び血管後壁からの反射波を含む反射波を受信する。一方、本体装置３０は、反射波の受信信号を増幅・信号処理し、被検者１００の生体内構造に係る反射波データを生成する処理を超音波プローブ２０ａ，２０ｂ毎に行う。この超音波計測は、所定の計測周期（例えば、１秒当たり３００フレームから５００フレームのフレームレート）で繰り返し実行される。
【００２８】
反射波データには、いわゆるＡモード、Ｂモード、Ｍモード、カラードップラーモードの各モードの画像が含まれる。Ａモードは、第１軸を所定の皮膚面位置からの深さ方向の距離とし、第２軸を反射波の受信信号強度として、反射波の振幅（Ａモード像）を表示するモードである。また、Ｂモードは、皮膚面位置を走査させながら得た反射波振幅（Ａモード像）を輝度値に変換することで可視化した生体内構造の二次元画像（Ｂモード像）を表示するモードである。
【００２９】
ここで、本体装置３０は、対象とする反射波データ（例えばＡモード像）に関心領域（トラッキングポイント）を設定することで、異なるフレーム間で関心領域を追跡し変位を算出する、いわゆる「トラッキング」を行うことができる。トラッキングは、各超音波プローブ２０ａ，２０ｂによる超音波計測の結果得られた反射波データをそれぞれ対象として行う。例えば、円形を検出するパターンマッチング等の手法を用いて血管短軸断面のＢモード像から橈骨動脈を検出し、その血管中心付近を通る走査線上の反射波振幅に相当するＡモード像を対象に選ぶ。そして、選んだＡモード像において血管前壁に関心領域を設定してトラッキングを行い、拍動等に伴う血管前壁の皮膚面からの深さ方向の変位を算出する。同様に、同一の超音波ビーム上で血管後壁にも関心領域を設定してトラッキングを行い、血管前壁及び血管後壁それぞれの血管壁の変動波形を取得することによって、フレーム毎に血管径を取得する。その他にも、血管壁の外膜位置及び内腔内膜境界位置の変位を算出することによって、フレーム毎に血管の壁厚を取得している。また、拍動によって血管断面円の最大直径位置が、設定した超音波ビーム上から外れたとしても、それに追従できるように超音波ビームの偏向角を制御している。
【００３０】
［概要］
血管径から血圧を算出するためには、血管径と血圧とを結び付ける相関特性を利用することができる。図３は、血管径と血圧との相関特性を示す図である。図３中に曲線Ｌ１１で示すように、血管径と血圧とは、ある非線形な相関特性で結び付けることが可能である。この血管径と血圧との相関特性は、血管にかかる圧力と、各血圧時における血管径とから、次式（１）に示す相関式で表すことができる。
Ｐ（Ｄ）＝Ｐｄ・ｅｘｐ［β（Ｄ／Ｄｄ−１）］      ・・・（１）
ただし、β＝ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）／（Ｄｓ／Ｄｄ−１）      ・・・（２）
【００３１】
相関式（１）において、「Ｐｓ」は収縮期血圧（最高血圧）であり、「Ｐｄ」は拡張期血圧（最低血圧）である。「Ｄｓ」は収縮期血圧のときの血管径である収縮期血管径であり、「Ｄｄ」は拡張期血圧のときの血管径である拡張期血管径である。また、「β」はスティフネスパラメーターと呼ばれる血管弾性指標値である。図３中では、ある一心拍中の収縮期血管径Ｄｓおよび収縮期血圧Ｐｓによって定まるプロットＰ１１と、拡張期血管径Ｄｄおよび拡張期血圧Ｐｄによって定まるプロットＰ１３とを示している。
【００３２】
スティフネスパラメーターβを求めることができれば、血管径Ｄと血圧Ｐ（Ｄ）とを結び付ける相関式（１）を定めることができる。相関式（１）が定まれば、血管径Ｄを相関式（１）に代入することで、血圧Ｐ（Ｄ）を算出することができる。
【００３３】
図４は、校正を含む血圧計測の大まかな流れを示す図である。本実施形態の血管計測では、所定の校正タイミングのたびに相関式（１）を定めて橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正し、校正タイミングの間は相関式（１）を用いて血圧を随時算出する。校正には、第１の校正と第２の校正の２種類があり、そのうちの第１の校正は初回の校正でのみ行い、その際にカフ型血圧計５を使用する。
【００３４】
具体的には、図４に示すように、初回の校正では先ず、第１の校正として、血流発生時押し付け圧と収縮期血圧との関係を表す関係式（以下「押付圧−血圧関係式」という）の設定を行う（ステップＳ１１）。次に、第２の校正として、ステップＳ１１で設定した押付圧−血圧関係式を用い、橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を表す相関式（１）の設定を行う（ステップＳ１３）。第２の校正の後は、所定の計測タイミングにおいて相関式（１）を用い、例えば第１の超音波プローブ２０ａの超音波計測結果をトラッキングして取得している血管径から血圧を算出する（ステップＳ１５）。第２の超音波プローブ２０ｂの超音波計測結果をトラッキングして取得している血管径から血圧を算出してもよい。また、２回目以降の校正タイミングではステップＳ１３に戻り、第１の校正は行わずに第２の校正のみを行って相関式（１）を再度設定する。
以下、第１の校正及び第２の校正の概要を順に説明する。
【００３５】
１．第１の校正
各超音波プローブ２０ａ，２０ｂは、被検者１００の手首に保持シート４０の装着面が貼付されることによって、橈骨動脈上方の皮膚面に設置されている。第１の校正に際しては、被検者１００の上腕にカフ５１を巻き付けてカフ型血圧計５を装着する。
【００３６】
図５は、第１の校正で行う血流発生時押し付け圧の検出手順を説明する図である。なお、図５中では、橈骨動脈１２０の上方の皮膚面１１０に設置された第１の超音波プローブ２０ａのみを図示しており、この第１の超音波プローブ２０ａを保持する保持シート４０や第２の超音波プローブ２０ｂの図示を省略している。
【００３７】
図５（ａ）に示すように、血流発生時押し付け圧の検出に際しては、被検者１００や医療従事者等のユーザーは、圧力センサー２７を備える第１の超音波プローブ２０ａを橈骨動脈１２０に押し付けるように皮膚面１１０を上から指で押圧する（矢印Ａ２）。これにより、橈骨動脈１２０が部分的に第１の超音波プローブ２０ａ（音響レンズ２３５）と橈骨１３０との間に挟まれ、第１の超音波プローブ２０ａの直下の橈骨動脈部分が閉塞する。図５（ｂ）に示すように、直下部分が完全に閉塞した後は、指の押圧力を除々に弱めていくことで閉塞部分を開放する。
【００３８】
この過程で、本体装置３０は、第１の超音波プローブ２０ａの超音波計測結果から血管を監視しており、前述の閉塞状態と、この閉塞状態を経てその後閉塞状態が緩み、血流が生じ始める血流発生時のタイミングとを判定する。例えば、血管径がゼロとなった時又は所定の閾値以下となった時（閉塞状態条件を満たした時）を閉塞状態と判定し、その後血管径がゼロではなくなった時又は所定の閾値を超えた時（血流発生時条件を満たした時）に、血流発生時と判定する。また、閉塞状態と判定したタイミングでその旨を表示処理等してユーザーに報知し、指の押圧力を除々に弱めていくよう指示する。そして、血流発生時と判定したタイミングでの圧力センサー２７の検出値を、血流発生時押し付け圧として得る。この血流発生時押し付け圧と収縮期血圧とは相関する。その相関関係を定めることが第１の校正の目的の１つである。なお、これに限らず、血管壁の変動波形により得られる拍動を血流発生の判断基準としてもよい。
【００３９】
第１の校正では、被検者１００の負荷状態が異なる２つの状態（第１の状態及び第２の状態）において、上記した手順に従い血流発生時押し付け圧を検出するとともに、カフ型血圧計５を使用して収縮期血圧を取得する。例えば、安静時（無負荷状態）を第１の状態とし、所定の運動負荷をかけた負荷直後の状態を第２の状態とする。なお、これに限らず、程度の異なる運動負荷をかけた状態をそれぞれ第１の状態及び第２の状態としてもよいし、起床直後と朝食後等、所定の時間をあけた前後の状態を第１の状態及び第２の状態としてもよい。また、３つ以上の異なる状態でそれぞれ血流発生時押し付け圧及び収縮期血圧を取得することとしてもよい。
【００４０】
そして、第１の状態での血流発生時押し付け圧及び収縮期血圧と、第２の状態での血流発生時押し付け圧及び収縮期血圧とから、押付圧−血圧関係式を設定する。図６は、第１の状態を安静時として得た血流発生時押し付け圧及び収縮期血圧と、第２の状態を負荷後として得た血流発生時押し付け圧及び収縮期血圧とをそれぞれプロットした図である。本実施形態では、押付圧−血圧関係式は、各プロットを結ぶ直線Ｌ３として設定する。なお、３つ以上の異なる状態で血流発生時押し付け圧の検出と収縮期血圧の計測とを行う場合は、各プロットを直線近似して押付圧−血圧関係式を設定してもよい。また、押付圧−血圧関係式は１次式である必要はなく、多項式近似や指数近似を行って押付圧−血圧関係式を設定してもよい。
【００４１】
２．第２の校正
第２の校正では、スティフネスパラメーターβを求めて相関式（１）を設定する。そのために、先ず、図５を参照して説明した手順に従って血流発生時押し付け圧を検出する。そして、第１の校正で設定した押付圧−血圧関係式を用い、検出した血流発生時押し付け圧に対応する収縮期血圧を特定して収縮期血圧Ｐｓとする。
【００４２】
次に、脈波伝播速度（ＰＷＶ：Pulse Wave Velocity）を求め、脈波伝播速度ＰＷＶを用いた脈圧を求める演算を行って、拡張期血圧Ｐｄを算出する。脈波伝播速度ＰＷＶの算出から順に説明する。図７は、第２の校正で行う脈波伝播速度ＰＷＶの算出手順を説明する図である。上記したように、第１の超音波プローブ２０ａと第２の超音波プローブ２０ｂとは、橈骨動脈１２０の走行方向に沿ってその上方の皮膚面１１０にプローブ間距離Ｌ４を隔てて設置される。そこで、第１の超音波プローブ２０ａの超音波計測結果から取得している血管壁の変動波形と、第２の超音波プローブ２０ｂの超音波計測結果から取得している血管壁の変動波形とを参照し、各波形の位相のずれ量を算出する。そして、位相のずれ量から超音波プローブ２０ａ，２０ｂ間で脈波が伝わる伝播時間を算出し、プローブ間距離Ｌ４を伝播時間で除算することで脈波伝播速度ＰＷＶを得る。ここでの脈波伝播速度ＰＷＶを求めるタイミングは、例えば血管壁の変動波形における立ち上がり又はピーク位置を基準とする。
【００４３】
脈波伝播速度ＰＷＶを求めたら、脈圧を求める演算を行う。この脈圧を求める演算は、例えば、第１の超音波プローブ２０ａの超音波計測結果に基づいて実行する。なお、第２の超音波プローブ２０ｂの超音波計測結果に基づいて脈圧を求める演算を実行することとしてもよい。先ず、血管のヤング率（弾性率）を算出する。ここでの処理には、次式（３）で表される脈波伝播速度ＰＷＶとヤング率Ｅとの関係式を用いる。次式（３）において、ｈは血管の壁厚であり、ｒは血管の半径であり、ρは血液密度である。血管性状値である血管の壁厚ｈ及び半径ｒは、第１の超音波プローブ２０ａの超音波計測結果について行っているトラッキング結果から取得できる。血液密度ρは大きく変化しないため定数として扱うことができ、例えば「１．０５５［ｇ／ｃｍ３］」とする。
【数１】
2016174798.tif 000003
【００４４】
次いで、ヤング率から、脈圧（収縮期血圧Ｐｓと拡張期血圧Ｐｄとの血圧差）を算出する。ここで、脈圧と拍動等に伴う血管径の変化率との比は、次式（４）に示す血管の圧力ひずみ弾性係数Ｅｐとして求められる。この圧力ひずみ弾性係数Ｅｐはヤング率と相関し、ほぼ等しいと考えることができる。また、次式（４）において、ΔＤは収縮期血管径Ｄｓと拡張期血管径Ｄｄとの血管径差であり、血管性状値である収縮期血管径Ｄｓ及び拡張期血管径Ｄｄは、何れも血管の壁厚ｈ等と同様にトラッキング結果から取得できる。したがって、前段で算出したヤング率と、トラッキング結果から取得した各値Ｄｓ，Ｄｄとから脈圧Ｐｓ−Ｐｄを算出できる。
【数２】
2016174798.tif 000004
脈圧Ｐｓ−Ｐｄが求まれば、前段で特定した収縮期血圧Ｐｓから脈圧Ｐｓ−Ｐｄを減算することで拡張期血圧Ｐｄを算出できる。その後は、上記式（２）に従ってスティフネスパラメーターβを求め、相関式（１）を設定する。
【００４５】
［機能構成］
図８は、血圧計測装置１の主要な機能構成例を示すブロック図である。図８に示すように、血圧計測装置１の本体装置３０は、操作部３１と、表示部３２と、通信部３３と、処理部３４と、記憶部３８とを備え、この本体装置３０が第１の超音波プローブ２０ａの超音波センサー２３ａ及び圧力センサー２７と接続され、第２の超音波プローブ２０ｂの超音波センサー２３ｂと接続されて構成される。
【００４６】
ここで、第１の超音波プローブ２０ａ及び第２の超音波プローブ２０ｂが備える超音波センサー２３ａ，２３ｂは、超音波計測を行うためのものであり、それぞれ図１に示した超音波素子２３３が２次元配列された超音波素子基板２３１及び音響レンズ２３５を含んで構成される。圧力センサー２７は、第１の超音波プローブ２０ａの押し付け圧を検出するためのものである。
【００４７】
操作部３１は、ボタンスイッチやレバースイッチ、ダイヤルスイッチ等の各種スイッチ、タッチパネル、トラックパッド、マウス等の入力装置によって実現されるものであり、操作入力に応じた操作信号を処理部３４に出力する。
【００４８】
表示部３２は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＥＬディスプレイ（Electroluminescence display）等の表示装置によって実現されるものであり、処理部３４から入力される表示信号をもとに各種画面を表示する。この表示部３２には、計測した被検者１００の血圧等が表示される。例えば、操作部３１に対する表示モードの切替操作に応じて、現在の血圧表示画面や、過去のロギングデータに基づき血圧変化をグラフ化した血圧変化表示画面等として表示されるようになっている。
【００４９】
通信部３３は、処理部３４の制御のもと、外部（例えば、カフ型血圧計５）との間でデータを送受するための通信装置である。この通信部３３の通信方式としては、所定の通信規格に準拠したケーブルを介して有線接続する形式や、クレイドルなどと呼ばれる充電器と兼用の中間装置を介して接続する形式、無線通信を利用して無線接続する形式等、種々の方式を適用可能である。
【００５０】
処理部３４は、血圧計測装置１の各部を統括的に制御する制御装置及び演算装置であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphic Processing Unit）等のマイクロプロセッサーや、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＩＣ（Integrated Circuit）メモリー等で実現される。この処理部３４は、第１の超音波計測制御部３５ａと、第２の超音波計測制御部３５ｂと、校正部３６と、血圧算出部３７と備える。なお、処理部３４を構成する各部は、それぞれ専用の電子回路で構成することとしてもよい。
【００５１】
第１の超音波計測制御部３５ａは、超音波センサー２３ａとともに第１の超音波プローブ２０ａによる超音波計測を実現するための機能部である。例えば、第１の超音波計測制御部３５ａは、駆動制御部３５１と、送受信制御部３５３と、受信合成部３５５と、トラッキング部３５７とを含む。
【００５２】
駆動制御部３５１は、超音波センサー２３ａによる超音波パルスの送信タイミングを制御し、送信制御信号を送受信制御部３５３に出力する。
【００５３】
送受信制御部３５３は、駆動制御部３５１からの送信制御信号に従ってパルス電圧を発生させて超音波センサー２３ａに出力する。その際、送信遅延処理を行って各超音波素子２３３へのパルス電圧の出力タイミングの調整を行う。また、送受信制御部３５３は、超音波センサー２３ａから入力された反射波の受信信号の増幅やフィルター処理を行い、処理結果を受信合成部３５５に出力する。
【００５４】
受信合成部３５５は、必要に応じて遅延処理等を行っていわゆる受信信号のフォーカスに係る処理等を実行し、反射波データを生成する。
【００５５】
トラッキング部３５７は、「トラッキング」に係る処理を行う機能部であり、反射波データに基づいて関心領域の位置を超音波計測のフレーム間で追跡する。例えば、Ｂモード像から橈骨動脈の位置を検出し、対象のＡモード像を選んで血管前壁や血管後壁等に関心領域を設定するための処理、関心領域を異なるフレーム間で追跡するための処理、関心領域の変位を算出する処理等を行う。公知の位相差トラッキングやエコートラッキング等の機能が実現される。
【００５６】
第２の超音波計測制御部３５ｂは、超音波センサー２３ｂとともに第２の超音波プローブ２０ｂによる超音波計測を実現するための機能部であり、第１の超音波計測制御部３５ａと同様の構成で実現できる（図示は省略）。
【００５７】
校正部３６は、橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正するための処理を行う。この校正部３６は、第１の校正のための処理（第１校正処理）を行う第１の校正部３６１と、第２の校正のための処理（第２校正処理）を行う第２の校正部３６３とを含む。
【００５８】
血圧算出部３７は、第２の校正部３６３によって設定された相関式（１）を用いて血管径から血圧を算出する。
【００５９】
記憶部３８は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の各種ＩＣ（Integrated Circuit）メモリーやハードディスク等の記憶媒体により実現されるものである。この記憶部３８には、血圧計測装置１を動作させ、この血圧計測装置１が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、このプログラムの実行中に使用されるデータ等が事前に記憶され、或いは処理の都度一時的に記憶される。
【００６０】
また、記憶部３８には、血圧計測プログラム３８１と、反射波データ３８４と、トラッキングデータ３８５と、押付圧−血圧関係式データ３８６と、相関式データ３８７と、計測血圧データ３８８とが格納される。
【００６１】
血圧計測プログラム３８１は、第１の校正処理を実行するための第１の校正プログラム３８２と、第２の校正処理を実行するための第２の校正プログラム３８３とを含む。
【００６２】
反射波データ３８４は、フレーム毎に繰り返される超音波計測で得た反射波データを記憶する。この反射波データ３８４は、トラッキングの対象に選ばれて関心領域が設定されるフレーム毎のＡモード像のデータを含む。
【００６３】
トラッキングデータ３８５は、トラッキング結果のデータであり、関心領域とされてフレーム毎に追跡された血管壁の変動波形や血管径、血管の壁厚等を記憶する。
【００６４】
押付圧−血圧関係式データ３８６は、初回の校正タイミングで第１の校正部３６１によって設定された血流発生時押し付け圧と収縮期血圧との関係を表す押付圧−血圧関係式を被検者毎に記憶する。
【００６５】
相関式データ３８７は、最新（最後）の校正タイミングで第２の校正部３６３によって設定された橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を表す相関式（１）のデータとして、相関式（１）の各パラメーターβ，Ｐｓ，Ｄｓの値を被検者毎に記憶する。
【００６６】
計測血圧データ３８８は、血圧算出部３７によって算出された計測タイミング毎の血圧を記憶する。
【００６７】
［処理の流れ］
図９は、血圧計測処理の流れを示すフローチャートである。なお、ここで説明する処理は、処理部３４が記憶部３８から血圧計測プログラム３８１を読み出して実行することで実現できる。
【００６８】
この血圧計測処理では、先ず、第１の超音波計測制御部３５ａが第１の超音波プローブ２０ａによる超音波計測を開始するとともに、第２の超音波計測制御部３５ｂが第２の超音波プローブ２０ｂによる超音波計測を開始する（ステップＳ２１１）。なお、ここで開始される超音波測定に先立ち、被検者１００の手首に保持シート４０の装着面を貼付することによって、各超音波プローブ２０ａ，２０ｂが橈骨動脈上方の皮膚面に設置される。
【００６９】
その後、校正部３６が、押付圧−血圧関係式データ３８６を参照し、被検者１００の押付圧−血圧関係式が未設定か否かによって初回の校正なのか２回目以降の校正なのかを判定する。そして、押付圧−血圧関係式が設定されておらず初回の校正の場合には（ステップＳ２１３：ＹＥＳ）、第１の校正部３６１が第１の校正処理を行う（ステップＳ２１５）。図１０は、第１の校正処理の流れを示すフローチャートである。
【００７０】
第１の校正処理では、第１の校正部３６１は先ず、被検者１００の状態が第１の状態の時（例えば安静時）と第２の状態の時（例えば負荷直後）とでそれぞれループＡの処理を行う（ステップＳ３１１〜ステップＳ３１９）。
【００７１】
すなわち、ループＡでは、第１の校正部３６１は、図５を参照して説明した検出手順の過程で血流発生時を判定する（ステップＳ３１３）。そして、第１の校正部３６１は、血流発生時と判定したならば（ステップＳ３１３：ＹＥＳ）、そのタイミングで圧力センサー２７から入力された検出値を血流発生時押し付け圧として検出する（ステップＳ３１５）。また、第１の校正部３６１は、表示部３２にメッセージの表示等を行うことで被検者１００にカフ型血圧計５を装着して血圧を計測するよう促し、通信部３３を介してカフ型血圧計５から収縮期血圧を取得する（ステップＳ３１７）。
【００７２】
そして、被検者１００の状態が第１の状態及び第２の状態の各状態の時にループＡの処理を行ったならば、第１の校正部３６１は、図６を参照して説明した要領で、第１の状態での血流発生時押し付け圧及び収縮期血圧と、第２の状態での血流発生時押し付け圧及び収縮期血圧とから押付圧−血圧関係式を算出する（ステップＳ３２１）。算出した押付圧−血圧関係式は押付圧−血圧関係式データ３８６として記憶部３８に格納され、これにより押付圧−血圧関係式が設定される。
【００７３】
一方、図９に示すように、押付圧−血圧関係式が既に設定されており２回目以降の校正の場合は（ステップＳ２１３：ＮＯ）、ステップＳ２１７に移行して第２の校正部３６３が第２の校正処理を行う。図１１は、第２の校正処理の流れを示すフローチャートである。
【００７４】
図１１に示すように、第２の校正処理では、第２の校正部３６３は、血流発生時押し付け圧を検出する（ステップＳ４１１）。ここでの処理は、図１０のステップＳ３１３〜ステップＳ３１５と同様の手順で行うことができる。そして、第２の校正部３６３は、押付圧−血圧関係式データ３８６から押付圧−血圧関係式を読み出して用い、ステップＳ４１１で検出した血流発生時押し付け圧に対応する収縮期血圧を収縮期血圧Ｐｓとして特定する（ステップＳ４１３）。
【００７５】
続いて、第２の校正部３６３は、図７を参照して説明した要領で、脈波伝播速度ＰＷＶを算出し（ステップＳ４１５）、上記式（３）を用いてステップＳ４１５で算出した脈波伝播速度ＰＷＶから血管のヤング率を算出する（ステップＳ４１７）。そして、第２の校正部３６３は、上記式（４）を用いてステップＳ４１７で算出したヤング率から脈圧を算出し（ステップＳ４１９）、ステップＳ４１９で算出した脈圧から拡張期血圧Ｐｄを算出する（ステップＳ４２１）。
【００７６】
その後、第２の校正部３６３は、ステップＳ４１３で特定した収縮期血圧Ｐｓと、ステップＳ４２１で算出した拡張期血圧Ｐｄと、例えば第１の超音波プローブ２０ａの超音波計測結果について行っているトラッキング結果から取得した収縮期血管径Ｄｓ及び拡張期血管径Ｄｄとからスティフネスパラメーターβを求め、相関式（１）を設定する（ステップＳ４２３）。このとき、第２の校正部３６３は、ここで求めたスティフネスパラメーターβを、ステップＳ４１３で特定した収縮期血圧Ｐｓ及びステップＳ４２１で算出した拡張期血圧Ｐｄとともに相関式データ３８７として記憶部３８に格納する。
【００７７】
図９に戻る。以上のようにして第２の校正処理を行った後は、計測を終了するまでの間（ステップＳ２２５：ＮＯ）、血圧算出部３７が計測タイミングを監視するとともに（ステップＳ２１９）、校正部３６が校正タイミングを監視する（ステップＳ２２３）。
【００７８】
そして、計測タイミングが到来した場合には（ステップＳ２１９：ＹＥＳ）、血圧算出部３７は、例えば第１の超音波プローブ２０ａの超音波計測結果についてのトラッキング結果から血管径を取得し、相関式データ３８７として記憶部３８に格納された相関式（１）に従って血圧を算出する（ステップＳ２２１）。これにより被検者１００の血圧が非加圧で計測され、計測結果は適宜表示部３２に表示される。
【００７９】
また、校正タイミングが到来した場合には（ステップＳ２２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２１７に戻って第２の校正部３６３が第２の校正処理を行い、相関式（１）を再度設定する。なお、校正タイミングは適宜設定してよく、例えば、数時間や数日間といった比較的長期にわたる計測を連続的に行う場合であれば、所定の時間間隔毎としたり、所定の指定時刻（例えば毎正時）を校正タイミングとすることができる。計測タイミングも同様であるが、校正タイミングの間隔よりも短い間隔（例えば毎分でもよい）に設定することができる。計測タイミングは連続的な血圧計測において必要とする任意の時間間隔とすることができる。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態によれば、圧力センサー２７による検出と、第１の超音波プローブ２０ａ及び第２の超音波プローブ２０ｂによる超音波計測とを行うことで、橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性の校正を行うことができる。したがって、校正のたびにカフ型血圧計を使用する場合と比べて大幅に被検者の負担を軽減でき、校正の手間も軽減できる。
【００８１】
なお、上記した実施形態では、初回の校正のみカフ型血圧計５を使用して第１の校正を行うこととしたが、ある程度長い期間（例えば１週間や１ヶ月）が経過した場合は、再度第１の校正を行うようにしてもよい。その場合でも、第２の校正ではカフ型血圧計５は不要となることに変わりはない。よって、校正のたびに必ずカフ型血圧計５を使用する従来の場合と比べて被検者の負担を大幅に低減できる。
【００８２】
また、上記した実施形態では、血流発生時押し付け圧を検出するための構成として圧力センサー２７を例示した。これに対し、超音波素子２３３を薄膜圧電素子等で構成する場合、第１の超音波プローブ２０ａを押圧する押し付け圧によって超音波出力（超音波素子２３３のインピーダンス）が変動することから、その変動量と収縮期血圧との関係を検出して設定しておき、前述の変動量から校正に用いる収縮期血圧Ｐｓを特定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１  血圧計測装置、２０ａ  第１の超音波プローブ、２３ａ  超音波センサー、２３１  超音波素子基板、２３３  超音波素子、２３５  音響レンズ、２７  圧力センサー、２０ｂ  第２の超音波プローブ、２３ｂ  超音波センサー、３０  本体装置、３１  操作部、３２  表示部、３３  通信部、３４  処理部、３５ａ  第１の超音波計測制御部、３５１  駆動制御部、３５３  送受信制御部、３５５  受信合成部、３５７  トラッキング部、３５ｂ  第２の超音波計測制御部、３６  校正部、３６１  第１の校正部、３６３  第２の校正部、３７  血圧算出部、３８  記憶部、３８１  血圧計測プログラム、３８２  第１の校正プログラム、３８３  第２の校正プログラム、３８４  反射波データ、３８５  トラッキングデータ、３８６  押付圧−血圧関係式データ、３８７  相関式データ、３８８  計測血圧データ、５  カフ型血圧計
【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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【図１０】
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【図１１】
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