(57)【要約】【課題】血液粘度を考慮して血圧測定の精度向上を図ること。【解決手段】血圧測定装置１０は、使用者２に第１波長の照射光と第２波長の照射光とを照射する発光部５２−１，２と、使用者２の生体内で反射或いは透過した光を受光する受光部５４とを備える。そして、演算部１５０において血管抵抗算出部１５６が、第１波長の照射光の照射に伴う受光部５４の受光結果と、第２波長の照射光の照射に伴う受光部５４の受光結果とに基づいて血流量及び血管抵抗を算出し、血流量と血管抵抗とから血圧を算出する。【選択図】図４
2016146958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に第１波長の照射光と第２波長の照射光とを照射する発光部と、
前記生体内で反射或いは透過した光を受光する受光部と、
前記第１波長の照射光の照射に伴う前記受光部の受光結果と、前記第２波長の照射光の照射に伴う前記受光部の受光結果とに基づいて血流量及び血管抵抗を算出し、前記血流量と前記血管抵抗とから血圧を算出する演算部と、
を備えた血圧測定装置。
【請求項２】
前記演算部は、
前記第１波長の照射に伴う前記受光部の収縮期及び拡張期の受光結果と、前記第２波長の照射に伴う前記受光部の収縮期及び拡張期の受光結果とから血液濃度を算出することと、
前記血液濃度を用いて前記血管抵抗を算出することと、
を実行する、
請求項１に記載の血圧測定装置。
【請求項３】
前記発光部は、前記第１波長の照射光を照射する第１の発光部と、前記第２波長の照射光を照射する第２の発光部とを有し、
前記第１の発光部と前記第２の発光部とは、前記第１の発光部と前記受光部との距離が、前記第２の発光部と前記受光部との距離と同程度条件を満たす位置に設けられた、
請求項１又は２に記載の血圧測定装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記第１波長の照射と前記第２波長の照射とを前記発光部に順番に行わせる、
請求項１〜３の何れか一項に記載の血圧測定装置。
【請求項５】
前記第１波長は８００±２０［ｎｍ］の波長域に属し、前記第２波長は９７６±２０［ｎｍ］の波長域に属する、
請求項１〜４の何れか一項に記載の血圧測定装置。
【請求項６】
前記第１波長は８００±２０［ｎｍ］の波長域に属し、前記第２波長は１１９６±２０［ｎｍ］の波長域に属する、
請求項１〜４の何れか一項に記載の血圧測定装置。
【請求項７】
前記演算部は、前記受光部での受光光を周波数解析し、当該周波数解析の結果を用いて前記血流量を算出する、
請求項１〜６の何れか一項に記載の血圧測定装置。
【請求項８】
生体に第１波長の照射光と第２波長の照射光とを照射する発光部と、前記生体内で反射或いは透過した光を受光する受光部とを備えた装置が、
前記第１波長の照射光の照射に伴う前記受光部の受光結果と、前記第２波長の照射光の照射に伴う前記受光部の受光結果とに基づいて血流量及び血管抵抗を算出することと、
前記血流量と前記血管抵抗とから血圧を算出することと、
を実行する血圧測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いて血圧を測定する血圧測定装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、一般的に普及しているカフを用いた加圧式ではなく、新たな方式として、超音波や光を用いた血圧測定装置の開発が進められている。例えば、特許文献１には、超音波を用いて血流速度を検出するとともに光を用いて容積脈波を検出し、血流速度から求めた血流量と、容積脈波から求めた血管抵抗とから血圧を測定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２００４−１５４２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、血管抵抗が、血液粘度と動脈径とによって定まる値である旨記載されている。しかし、血管抵抗の算出に際して血液粘度をどう考慮するのかについては言及されていない。そのため、血管抵抗が適正でなく血圧の測定精度が低下する場合があった。
【０００５】
本発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであり、血液粘度を考慮して血圧測定の精度向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するための第１の発明は、生体に第１波長の照射光と第２波長の照射光とを照射する発光部と、前記生体内で反射或いは透過した光を受光する受光部と、前記第１波長の照射光の照射に伴う前記受光部の受光結果と、前記第２波長の照射光の照射に伴う前記受光部の受光結果とに基づいて血流量及び血管抵抗を算出し、前記血流量と前記血管抵抗とから血圧を算出する演算部と、を備えた血圧測定装置である。
【０００７】
また、別形態として、体に第１波長の照射光と第２波長の照射光とを照射する発光部と、前記生体内で反射或いは透過した光を受光する受光部とを備えた装置が、前記第１波長の照射光の照射に伴う前記受光部の受光結果と、前記第２波長の照射光の照射に伴う前記受光部の受光結果とに基づいて血流量及び血管抵抗を算出することと、前記血流量と前記血管抵抗とから血圧を算出することと、を実行する血圧測定方法を構成することとしてもよい。
【０００８】
第１の発明及び別形態によれば、生体に対する第１波長の照射光の照射に伴う受光部の受光結果と、第２波長の照射光の照射に伴う受光部の受光結果とに基づいて血流量及び血管抵抗が算出され、血圧が算出される。後述するように、波長を変えて受光した受光結果によって定まる血液濃度は血液粘度に比例し、血液粘度は血管抵抗と相関する。したがって、血液粘度に応じて血管抵抗を算出することができ、この血管抵抗を用いて血圧を算出することができるので、血圧を精度よく測定できる。
【０００９】
第２の発明は、前記演算部が、前記第１波長の照射に伴う前記受光部の収縮期及び拡張期の受光結果と、前記第２波長の照射に伴う前記受光部の収縮期及び拡張期の受光結果とから血液濃度を算出することと、前記血液濃度を用いて前記血管抵抗を算出することと、を実行する、第１の発明の血圧測定装置である。
【００１０】
第２の発明によれば、拡張期及び収縮期における第１波長の受光結果と、拡張期及び収縮期における第２波長の受光結果とに基づいて血液濃度を算出し、血液濃度から血管抵抗を算出することができる。
【００１１】
第３の発明は、前記発光部が、前記第１波長の照射光を照射する第１の発光部と、前記第２波長の照射光を照射する第２の発光部とを有し、前記第１の発光部と前記第２の発光部とは、前記第１の発光部と前記受光部との距離が、前記第２の発光部と前記受光部との距離と同程度条件を満たす位置に設けられた、第１又は第２の発明の血圧測定装置である。
【００１２】
第３の発明によれば、第１波長の照射光と、第２波長の照射光とを、受光部との間の距離が同程度条件を満たす別個の発光部によって照射することができる。
【００１３】
第４の発明は、前記演算部が、前記第１波長の照射と前記第２波長の照射とを前記発光部に順番に行わせる、第１〜第３の何れかの発明の血圧測定装置である。
【００１４】
第４の発明によれば、第１波長の照射光の照射と、第２波長の照射光の照射とを順番に行って得た受光部の受光結果から血流量及び血管抵抗を算出し、血圧を算出することができる。
【００１５】
第５の発明は、前記第１波長が８００±２０［ｎｍ］の波長域に属し、前記第２波長が９７６±２０［ｎｍ］の波長域に属する、第１〜第４の何れかの発明の血圧測定装置である。また、第６の発明は、前記第１波長が８００±２０［ｎｍ］の波長域に属し、前記第２波長が１１９６±２０［ｎｍ］の波長域に属する、第１〜第４の何れかの発明の血圧測定装置である。
【００１６】
第５又は第６の発明によれば、ヘモグロビンによる吸光度が比較的高い波長を第１波長とし、水による吸光度が比較的高い波長を第２波長とすることができる。
【００１７】
第７の発明は、前記演算部が、前記受光部での受光光を周波数解析し、当該周波数解析の結果を用いて前記血流量を算出する、第１〜第６の何れかの発明の血圧測定装置である。
【００１８】
第７の発明によれば、例えばいわゆるレーザードップラーと呼ばれる手法を用いて、血流量を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】血圧測定装置の全体構成例を示す外観図。
【図２】生体内での光の伝播を説明する図
【図３】容積脈波の一例を示す図。
【図４】血圧測定装置の機能構成例を示すブロック図。
【図５】血圧測定処理の流れを示すフローチャート。
【図６】変形例における血圧測定装置の装置構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の血圧測定装置等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。
【００２１】
［全体構成］
図１は、本実施形態の血圧測定装置１０の全体構成例を示す外観図である。図１に示すように、血圧測定装置１０は、例えば腕時計型のウェアラブル機器として構成され、本体ケース１２に設けられたバンド１４で使用者２の腕や足、頸等の身体部位に装着して使用される。
【００２２】
本体ケース１２の表面（使用者２に装着した時に外向きになる面）には、操作スイッチ１６と、タッチパネル１８と、スピーカー１９とが設けられている。使用者２等は、操作スイッチ１６やタッチパネル１８を用いて血圧の測定開始操作や測定終了操作等の各種操作入力をすることができる。また、測定に際し、スピーカー１９からは測定開始や測定終了の報知音、測定に係る案内音声等が適宜出力され、タッチパネル１８には、測定結果の他、測定に係る案内画面等が適宜表示される。
【００２３】
本体ケース１２の側面には、外部装置と通信するための有線ケーブルを着脱できる通信装置２０と、メモリーカード２２へのデータの読み書きを実現するリーダーライター２４とが設けられ、本体ケース１２の内部には、充電式の内蔵バッテリー２６と、制御基板３０とが内蔵されている。そして、本体ケース１２の裏面（使用者２に装着した時に使用者２の皮膚に接触する面）側において、血圧測定等のための照射光を使用者２の生体内に照射し受光するためのセンサーモジュール５０を備える。
【００２４】
通信装置２０は、外部装置との通信を無線で行う構成ならば、無線通信モジュール及びアンテナにより実現される。また、メモリーカード２２は、データの書き換えが可能な着脱式の不揮発性メモリーである。このメモリーカード２２としては、フラッシュメモリーの他、強誘導体メモリー（ＦｅＲＡＭ：Ferroelectric Random Access Memory）や、磁気抵抗メモリー（ＭＲＡＭ：Magnetoresistive Random Access Memory）等、書き換え可能な不揮発性メモリーを用いることができる。
【００２５】
内蔵バッテリー２６への充電方式は適宜設定できる。例えば、本体ケース１２の背面側に電気接点を別途設け、家庭用電源に接続されたクレードルにセットし、電気接点を介してクレードル経由で通電・充電される構成でもよいし、非接触式の無線式充電でもよい。
【００２６】
制御基板３０には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２と、メインメモリー３４と、測定データ用メモリー３６と、センサーモジュールコントローラー４０とが搭載されている。また、その他にも、タッチパネルコントローラーＩＣ（Integrated Circuit）や電源管理ＩＣ、画像処理用ＩＣ等の電子部品が適宜搭載される。
【００２７】
メインメモリー３４は、プログラムや初期設定データを記憶したり、ＣＰＵ３２の演算値を記憶することのできる記憶媒体である。ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー等を適宜用いて実現される。なお、プログラムや初期設定データは、メモリーカード２２に記憶されている構成でもよい。
【００２８】
測定データ用メモリー３６は、データ書き換えが可能な不揮発性メモリーであって、血圧の測定結果を記憶するための記憶媒体である。この測定データ用メモリー３６としては、フラッシュメモリーの他、強誘導体メモリー（ＦｅＲＡＭ）や、磁気抵抗メモリー（ＭＲＡＭ）等、書き換え可能な不揮発性メモリーを用いることができる。なお、測定データは、メモリーカード２２に記憶される構成でもよい。
【００２９】
センサーモジュールコントローラー４０は、センサーモジュール５０による照射光の照射機能、及び照射光が使用者２の生体内を透過した光（透過光）や反射した光（反射光）の受光機能を担うＩＣや回路を有する。このセンサーモジュールコントローラー４０は、センサーモジュール５０が備える２つの発光部５２（５２−１，５２−２）を個別に発光制御するＩＣや回路からなる発光コントローラー部４２と、センサーモジュール５０が備える受光部５４による受光を制御するＩＣや回路からなる受光コントローラー部４４とを含む。
【００３０】
センサーモジュール５０は、本体ケース１２の裏面にその発光面５２１が露出するように配設された２つの発光部５２と、本体ケース１２の裏面にその受光面５４１が露出するように配設された受光部５４とを備える。
【００３１】
２つの発光部５２は、各々異なる波長の照射光を照射する発光素子で構成される。本実施形態では、一方の発光部５２である第１の発光部５２−１は、波長域８００±２０［ｎｍ］に属する第１波長λ１の照射光を照射する。８００［ｎｍ］は、酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの吸収がほぼ等しくなる波長である。例えば、第１の発光部５２−１は、波長域８００±２０［ｎｍ］内の単波長のレーザー光を照射（射出）するレーザー光源を用いて実現できる。また、他方の発光部５２である第２の発光部５２−２は、水の吸収ピークを含む波長域９７６±２０［ｎｍ］に属する第２波長λ２の照射光を照射する。あるいは、第２の発光部５２−２は、水の別の吸収ピークを含む波長域である１１９６±２０［ｎｍ］に属する波長を第２波長λ２とし、この第２波長λ２の照射光を照射するものであってもよい。例えば、第２の発光部５２−２は、波長域９７６±２０［ｎｍ］及び１１９６±２０［ｎｍ］の何れか一方の波長域内の単波長のレーザー光を照射するレーザー光源を用いて実現できる。
【００３２】
詳細は後述するが、本実施形態では、第１波長λ１及び第２波長λ２の各波長におけるヘモグロビンの吸光度と水の吸光度とを用いて血液濃度を算出する。そのため、第１波長λ１と第２波長λ２とは、前述のように、一方をヘモグロビンの吸収波長に応じた波長とし、他方を水の吸収波長に応じた波長とするのがよい。
【００３３】
受光部５４は、照射光の透過光や反射光を受光し、受光量に応じた信号を出力する。例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子で実現される。
【００３４】
これら第１の発光部５２−１、第２の発光部５２−２、及び受光部５４は、血圧測定装置１０の装着部位皮下を走行する対象血管（例えば、使用者２の手首の橈骨動脈）の想定位置に応じて本体ケース１２の裏面内で位置決め・配設される。
【００３５】
ここで、図２を参照し、第１の発光部５２−１に着目して受光部５４と対象血管７との位置関係を説明する。図２は、生体内での光の伝播を説明する図であり、使用者２にセンサーモジュール５０を被せた装着部位皮下の深さ方向に沿った断面を示している。第１の発光部５２−１から照射された照射光は、皮膚面から生体内に進入して拡散反射し、そのうちの一部が受光部５４に到達する。その光の伝播経路は、いわゆるバナナ形状（２つの弧で挟まれた領域）を成し、ほぼ中央付近で深さ方向の幅が最も広くなる。この伝播経路の深さ（到達可能な深さ）Ｄは、第１の発光部５２−１と受光部５４との間隔Ｗが小さいほど浅く、間隔Ｗが大きいほど深くなる。
【００３６】
血圧測定の精度を高めるためには、対象血管７を通過した光がより多く受光部５４で受光されることが望ましい。したがって、第１の発光部５２−１から受光部５４へ至る光の伝播経路のうちの深さ方向の幅が最も広くなる中央付近と、対象血管７の走行する位置とが一致しているとよい。このことから、第１の発光部５２−１と受光部５４との間のほぼ中央に対象血管７が位置し、且つその間隔Ｗが対象血管７の深さＤに応じた距離となるように、第１の発光部５２−１と受光部５４との位置が決められる。例えば、対象血管７の深さＤを３［ｍｍ］程度と想定すると、間隔Ｗは５〜６［ｍｍ］程度とすることができる。
【００３７】
第２の発光部５２−２の位置も同様に決められる。すなわち、第２の発光部５２−２は、受光部５４と対象血管７との位置関係が、第１の発光部５２−１について図２を参照して説明したのと同様となる位置に配設される。具体的には、第２の発光部５２−２は、受光部５４との間隔が間隔Ｗとされ、例えば、図１に示すように、第１の発光部５２−１の近傍に並べて配設される。
【００３８】
［原理］
測定に先立ち、血圧測定装置１０は、本体ケース１２の裏面を使用者２の皮膚に密着させるようにしてバンド１４で固定される。これにより、発光部５０−１，２の各々の発光面５２１や受光部５４の受光面５４１を皮膚に密着させることができ、照射光の皮膚面での反射や皮膚面付近の組織での散乱といった測定精度を下げる要因を抑制することができる。
【００３９】
（Ａ）血圧の算出
血圧ＰＲは、式（１）に示すように、血流量Ｑと、血管抵抗Ｒとの積で表される。
【数１】
2016146958.tif 000003
【００４０】
（Ｂ）血流量Ｑ
血流量Ｑは、レーザードップラー法を用いて算出する。具体的には、受光部５４からの受光信号（受光量の時間変化を表す信号）に対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）による周波数解析処理を行って、パワースペクトル（周波数スペクトル）Ｐ（ｆ）を算出する。そして、式（２）に従い、算出したパワースペクトルＰ（ｆ）を用いて血流量Ｑを算出する。式（２）において、ＫＱは所定の定数であり、ｆ１，ｆ２はバンドパスフィルターの遮断周波数であり、＜Ｉ２＞は受光光の強度の二乗平均である。
【数２】
2016146958.tif 000004
【００４１】
（Ｃ）血管抵抗Ｒ
血管抵抗Ｒの算出にあたっては、先ず、一心拍中の収縮期及び拡張期のタイミングを特定するために容積脈波を検出する。血管は、心臓の拍動によって収縮拡張を繰り返し、これに伴って血管内の血流量も変動する。したがって、血管のある部位に対して照射光を照射し続けると、血流量の変動によって血管を通過した光の光量が変動することとなる。図３は、容積脈波の一例を示す図である。図３に示すように、容積脈波は、心臓の一心拍期間を周期とする周期関数であり、その周期性から、収縮期及び拡張期のタイミングを特定できる。なお、受光部５４からの受光信号に対して周波数のフィルタリング処理やスムージング処理を行い、その上で容積脈波を検出するようにしてもよい。
【００４２】
より具体的には、第１の発光部５２−１から第１波長λ１の照射光を照射する。そして、この第１波長λ１の照射光の照射に伴う受光部５４による受光量の変化から容積脈波を検出し、一心拍中の血管の収縮期及び拡張期のタイミングを特定する。各タイミングを特定すれば、収縮期における受光部５４の受光量を第１波長λ１の収縮期検出光量とし、拡張期における受光部５４の受光量を第１波長λ１の拡張期検出光量として取得できる。
【００４３】
また、第２の発光部５２−２から第２波長λ２の照射光を照射する。そして、この第２波長λ２の照射光の照射に伴う受光部５４による受光量の変動から容積脈波を検出し、一心拍中の血管の収縮期及び拡張期のタイミングを特定する。各タイミングを特定すれば、収縮期における受光部５４の受光量を第２波長λ２の収縮期検出光量とし、拡張期における受光部５４の受光量を第２波長λ２の拡張期検出光量として取得できる。
【００４４】
以上のようにして異なる２つの波長λ１，λ２で取得した収縮期検出光量と拡張期検出光量とからは、以下説明するように、ヘモグロビン濃度（血液濃度）を求めることができる。
【００４５】
先ず、第１波長λ１の拡張期検出光量をＩｒ（λ１）、第１波長λ１の収縮期検出光量をＩｒ（λ１）−ΔＩｒ（λ１）とすると、第１波長λ１における拡張期吸光度Ａｄｉａ（λ１）は式（３）で、第１波長λ１における収縮期吸光度Ａｓｙｓ（λ１）は式（４）でそれぞれ表すことができる。第２波長λ２における拡張期吸光度Ａｄｉａ（λ２）及び収縮期吸光度Ａｓｙｓ（λ２）については示していないが、第２波長λ２の拡張期検出光量Ｉｒ（λ２）及び収縮期検出光量Ｉｒ（λ２）−ΔＩｒ（λ２）を用いた同様の式で表せる。
【数３】
2016146958.tif 000005
【００４６】
式（３），（４）において、Ａｄｉａは拡張期吸光度、Ａｓｙｓは収縮期吸光度、Ｉｉは入射光量、Ｉｒは拡張期検出光量、Ｉｒ−ΔＩｒは収縮期検出光量、Ｅａは動脈血の吸収係数［ｄＬ／ｇ／ｍｍ］、Ｅｖは静脈血の吸収係数［ｄＬ／ｇ／ｍｍ］、Ｅｍはその他組織の吸収係数［ｄＬ／ｇ／ｍｍ］、Ｃａは動脈血の濃度［ｇ／ｄＬ］、Ｃｖは静脈血の濃度［ｇ／ｄＬ］、Ｃｍはその他組織の濃度［ｇ／ｄＬ］、Ｄａは拡張期の動脈血の光路長［ｍｍ］、Ｄａ＋ΔＤａは収縮期の動脈血の光路長［ｍｍ］、Ｄｖは静脈血の光路長［ｍｍ］、Ｄｍはその他組織の光路長［ｍｍ］、Ｓは散乱による減光度をそれぞれ表す。
【００４７】
式（３）と式（４）とから、第１波長λ１における収縮期吸光度Ａｓｙｓ（λ１）と拡張期吸光度Ａｄｉａ（λ１）との吸光度差は、式（５）で表すことができる。第２波長λ２における収縮期吸光度Ａｓｙｓ（λ２）と拡張期吸光度Ａｄｉａ（λ２）との吸光度差についても、同様に式（６）で表せる。
【数４】
2016146958.tif 000006
【００４８】
ここで、第１波長λ１における動脈血の吸光度は、第１波長λ１におけるヘモグロビンの吸光度（吸収係数）ＥＨｂ［ｄＬ／ｇ／ｍｍ］と、水の吸光度（吸収係数）Ｅｗ［ｄＬ／ｇ／ｍｍ］とを用いて式（７）により表すことができる。同様に、第２波長λ２における動脈血の吸光度は、第２波長λ２におけるヘモグロビンの吸光度ＥＨｂと水の吸光度Ｅｗとを用いた式（８）で表せる。式（７），（８）において、ＣＨｂはヘモグロビンの濃度［ｇ／ｄＬ］を表し、Ｃｗは水の濃度［ｇ／ｄＬ］を表す。
【数５】
2016146958.tif 000007
【００４９】
したがって、式（５）と式（７）とから式（９）が成り立つ。同様に、式（６）と式（８）とから式（１０）が成り立つ。
【数６】
2016146958.tif 000008
【００５０】
ＥＨｂ，Ｅｗは物性値であるため既知である。ただし、波長毎にＥＨｂ及びＥｗを実験的に求めて予めテーブル化しておき、これを読み出して用いることとしてもよい。よって、容積脈波を検出して取得した第１波長λ１の拡張期検出光量及び収縮期検出光量と、第２波長λ２の拡張期検出光量及び収縮期検出光量とを用い、式（９），（１０）を連立させればＣＨｂΔＤａ，ＣｗΔＤａの各値を求めることができる。また、ＣＨｂとＣｗとの和は１００［ｇ／ｄＬ］程度であり、式（１１）が成り立つことから、ΔＤａを求めることができる。したがって、ＣＨｂ，Ｃｗが求まる。
【数７】
2016146958.tif 000009
【００５１】
ＣＨｂ，Ｃｗを求めたら、式（１２）に従って血液濃度を算出する。あるいは、血液濃度を、式（１３）に従って算出することとしてもよい。
【数８】
2016146958.tif 000010
【００５２】
以上のようにして算出した血液濃度は、厳密には血液濃度に比例する値であるが、血液粘度と比例する。そして、血液粘度は、血管抵抗Ｒと相関する。そこで、本実施形態では、算出した血液濃度から血管抵抗Ｒを算出する。例えば、血液濃度と血管抵抗Ｒとの対応関係を実験的に求めて予めテーブル化しておく（血管抵抗対応テーブル）。そして、血圧の測定時は、上記の要領で血液濃度を算出し、血管抵抗対応テーブルを参照して血管抵抗Ｒを得る。血管抵抗対応テーブルから算出した血液濃度に対応する血管抵抗Ｒを読み出す構成であってもよいし、算出した血液濃度に基づき血管抵抗対応テーブルに設定された血管抵抗Ｒを補間処理することで算出してもよい。また、血液濃度と血管抵抗Ｒとの対応関係をテーブル化しておく構成に限らず、血液濃度と血管抵抗Ｒとの関係式を設定しておくようにしてもよい。そして、算出した血液濃度を用い、設定しておいた関係式から血管抵抗Ｒを算出する構成としてもよい。
【００５３】
［機能構成］
図４は、本実施形態における血圧測定装置１０の主要な機能構成例を示すブロック図である。図４に示すように、血圧測定装置１０は、センサーモジュール５０と、操作部１１０と、表示部１２０と、音出力部１３０と、通信部１４０と、演算部１５０と、記憶部１６０とを備える。
【００５４】
操作部１１０は、ボタンスイッチ、レバースイッチ、ダイヤルスイッチ等の各種スイッチやタッチパネル等の入力装置によって実現されるものであり、測定開始操作等の各種操作入力に応じた操作信号を演算部１５０に出力する。図１では、操作スイッチ１６やタッチパネル１８がこれに該当する。
【００５５】
表示部１２０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、演算部１５０から入力される表示信号に基づいて各種画面を表示する。図１では、タッチパネル１８がこれに該当する。この表示部１２０には、血圧の測定結果等が表示される。
【００５６】
音出力部１３０は、スピーカー等の音出力装置であり、演算部１５０からの音信号に基づく各種音出力を行う。図１では、スピーカー１９がこれに該当する。この音出力部１３０によって、測定開始や測定終了の報知音等が適宜出力される。
【００５７】
通信部１４０は、装置内部で利用される情報を外部の情報処理装置との間で送受するための通信装置である。図１では、通信装置２０がこれに該当する。通信部１４０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、クレードル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。
【００５８】
演算部１５０は、血圧測定装置１０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。図１では、制御基板３０がこれに該当する。この演算部１５０は、発光制御部１５１と、受光制御部１５２と、切替制御部１５３と、血流量算出部１５４と、容積脈波検出部１５５と、血管抵抗算出部１５６と、血圧算出部１５８とを含む。
【００５９】
発光制御部１５１は、第１の発光部５２−１及び第２の発光部５２−２の何れか一方を選択的に発光させる。具体的には、照射光の発光開始及び発光終了、照射光の強度等を制御する。
【００６０】
受光制御部１５２は、受光部５４による受光を制御し、受光部５４から入力される信号（受光量に応じた信号）に対して、ノイズ除去等のフィルタリング処理やデジタル信号への変換処理等を行う。なお、本明細書において、受光部５４の受光結果（受光信号であり、検出光量ともいえる）は、受光部５４から入力される信号そのものとしてもよいし、受光制御部１５２による信号処理を経た後の信号としてもよい。実質的に等価な信号といえるからである。
【００６１】
切替制御部１５３は、発光制御部１５１による発光制御の対象を第１の発光部５２−１及び第２の発光部５２−２の何れか一方に切り替える制御を行う。
【００６２】
血流量算出部１５４は、受光部５４の受光信号に基づいて血流量Ｑを算出する。すなわち、受光部５４からの受光信号に対してＦＦＴ等の周波数解析処理を行ってパワースペクトル（周波数スペクトル）Ｐ（ｆ）を算出する。そして、式（３）に従い、パワースペクトルＰ（ｆ）を用いて血流量Ｑを算出する。算出した血流量Ｑは、血流量データ１６３として記憶部１６０に記憶される。
【００６３】
容積脈波検出部１５５は、受光部５４からの受光信号に基づいて容積脈波を検出する。具体的には、発光制御部１５１を介して第１の発光部５２−１と第２の発光部５２−２とを順番に発光させ、その都度受光部５４による受光量（受光信号の強度）の変化を容積脈波として検出する。このように波長λ１，λ２毎に検出した容積脈波は、容積脈波データ１６４として記憶部１６０に記憶される。
【００６４】
血管抵抗算出部１５６は、第１波長λ１の拡張期検出光量及び収縮期検出光量と第２波長λ２の拡張期検出光量及び収縮期検出光量とを取得し、血液濃度算出部１５７がこれら各波長λ１，λ２の拡張期検出光量及び収縮期検出光量を用いて算出した血液濃度から血管抵抗Ｒを算出する。算出した血液濃度は血液濃度データ１６５として記憶部１６０に記憶され、血管抵抗Ｒは血管抵抗データ１６６として記憶部１６０に記憶される。なお、１心拍分の波形ではなく、複数拍分の波形において拡張期検出光量及び収縮期検出光量を取得し、その平均値を採用して血液濃度を算出するようにしてもよい。
【００６５】
血圧算出部１５８は、血流量Ｑと血管抵抗Ｒとから血圧ＰＲを算出する。算出した血圧ＰＲは、例えば測定時刻と対応付けられ、血圧データ１６７として記憶部１６０に蓄積記憶される。
【００６６】
記憶部１６０は、ＲＯＭやフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ等の各種ＩＣ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り、血圧測定装置１０を動作させ、この血圧測定装置１０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、処理結果等が記憶される。図１では、制御基板３０が搭載するメインメモリー３４や測定データ用メモリー３６、メモリーカード２２がこれに該当する。
【００６７】
この記憶部１６０には、演算部１５０を発光制御部１５１、受光制御部１５２、切替制御部１５３、血流量算出部１５４、容積脈波検出部１５５、血管抵抗算出部１５６、及び血圧算出部１５８として機能させ、血圧測定処理（図５を参照）を行うための血圧測定プログラム１６１と、血管抵抗対応テーブル１６２とが予め記憶される。血管抵抗対応テーブル１６２には、上記したように、予め実験を行う等して求めた血液濃度と血管抵抗Ｒとの対応関係が設定される。また、記憶部１６０には、血流量データ１６３と、容積脈波データ１６４と、血液濃度データ１６５と、血管抵抗データ１６６と、血圧データ１６７とが血圧測定処理の過程で記憶される。
【００６８】
［処理の流れ］
図５は、血圧測定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、演算部１５０が記憶部１６０から血圧測定プログラム１６１を読み出して実行することで実現できる。この血圧測定処理は、血圧測定装置１０が使用者２の身体に装着され、所定の測定開始操作が入力されると開始される。
【００６９】
この血圧測定処理では、先ず、切替制御部１５３が、発光制御部１５１による発光制御の対象を第１の発光部５２−１に初期設定する（ステップＳ１）。ここでの制御により、発光制御部１５１が第１の発光部５２−１を発光させて第１波長λ１の照射光の照射を開始し、受光制御部１５２が受光部５４に受光させる（ステップＳ３）。そして、容積脈波検出部１５５が、受光部５４からの受光信号に基づいて容積脈波を検出し、一心拍中の収縮期及び拡張期のタイミングを特定する（ステップＳ５）。
【００７０】
次に、切替制御部１５３が、発光制御部１５１による発光制御の対象を第２の発光部５２−２に切り替える（ステップＳ７）。ここでの制御により、発光制御部１５１が第２の発光部５２−２を発光させて第２波長λ２の照射光の照射を開始し、受光制御部１５２が受光部５４に受光させる（ステップＳ９）。そして、容積脈波検出部１５５が、受光部５４からの受光信号に基づいて容積脈波を検出し、一心拍中の収縮期及び拡張期のタイミングを特定する（ステップＳ１１）。
【００７１】
次に、血管抵抗算出部１５６が、ステップＳ５で特定した収縮期における受光部５４の受光量を第１波長λ１の収縮期検出光量とし、拡張期における受光部５４の受光量を第１波長λ１の拡張期検出光量として取得するとともに（ステップＳ１３）、ステップＳ１１で特定した収縮期における受光部５４の受光量を第２波長λ２の収縮期検出光量とし、拡張期における受光部５４の受光量を第２波長λ２の拡張期検出光量として取得する（ステップＳ１５）。
【００７２】
続いて、血液濃度算出部１５７が、ステップＳ１３で取得した第１波長λ１の収縮期検出光量及び拡張期検出光量とステップＳ１５で取得した第２波長λ２の収縮期検出光量及び拡張期検出光量とを用いて血液濃度を算出する（ステップＳ１７）。具体的には、式（９），（１０）からＣＨｂΔＤａ，ＣｗΔＤａを求め、式（１１）の関係からＣＨｂ，Ｃｗを求める。そして、式（１２）に従って血液濃度を算出する。式（１３）に従って血液濃度を算出してもよい。その後、血管抵抗算出部１５６は、血管抵抗対応テーブル１６２を参照し、ステップＳ１７で算出した血液濃度から血管抵抗Ｒを算出する（ステップＳ１９）。
【００７３】
血管抵抗Ｒを算出したならば、切替制御部１５３が、発光制御部１５１による発光制御の対象を第１の発光部５２−１に切り替える（ステップＳ２１）。ここでの制御により、発光制御部１５１が第１の発光部５２−１を発光させて第１波長λ１の照射光の照射を開始し、受光制御部１５２が受光部５４に受光させる（ステップＳ２３）。なお、ここでの発光部５２の切替は必ずしも行う必要はなく、ステップＳ９で開始した第２の発光部５２−２による照射光の照射をそのまま継続することで、その受光結果を続くステップＳ２５〜Ｓ３１での血流量の算出および血圧の算出に用いてもよい。
【００７４】
すなわち、ステップＳ２５では、血流量算出部１５４が、受光部５４からの受光信号に対してＦＦＴ等の周波数解析処理を行って、パワースペクトルＰ（ｆ）を算出する。そして、血流量算出部１５４は、式（２）に従い、ステップＳ２５で算出したパワースペクトルＰ（ｆ）を用いて血流量Ｑを算出する（ステップＳ２７）。
【００７５】
続いて、血圧算出部１５８が、ステップＳ２７で算出した血流量Ｑと、ステップＳ１９で算出した血管抵抗Ｒとを用い、式（１）に従って血圧ＰＲを算出する（ステップＳ２９）。そして、算出した血圧ＰＲを表示部１２０表示させ、記憶部１６０に記憶させる（ステップＳ３１）。
【００７６】
その後、血圧測定処理を終了するまでの間は（ステップＳ３３：ＮＯ）、ステップＳ２５に戻って上記処理を繰り返し行い、血圧を継続的に測定する。測定終了操作が入力された場合には（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、本処理を終える。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態の血圧測定装置１０によれば、第１波長λ１の照射光の照射に伴う受光部５４の受光結果と、第２波長λ２の照射光の照射に伴う受光部５４の受光結果とに基づいて血液濃度を算出することができる。そして、血液濃度と血管抵抗Ｒとの対応関係を設定した血管抵抗対応テーブル１６２を参照し、血液濃度から血管抵抗Ｒを算出することができる。したがって、血液粘度に応じて血管抵抗を算出することができ、この血管抵抗を用いて血圧を算出することができるので、血圧を精度よく測定できる。
【００７８】
なお、上記した実施形態では、第１波長λ１の照射光を照射する第１の発光部５２−１と、第２波長λ２の照射光を照射する第２の発光部５２−２とを備えたセンサーモジュール５０の構成について説明したが、発光部の数は２つに限らず、１つであってもよい。例えば、第１波長λ１と第２波長λ２とを含む波長域の照射光（近赤外光）を照射する発光部を１つ備え、分光フィルターを介して受光部に受光させる構成としてもよい。具体的には、透過波長域の中心波長を可変に設定可能な分光フィルターを用い、透過波長域を中心波長が第１波長λ１の波長域に設定し、あるいは、透過波長を中心波長が第２波長λ２の波長域に設定するようにしてもよい。
【００７９】
また、上記した実施形態では、血圧測定装置１０を腕時計型の電子機器として説明したが、別の形態としてもよい。例えば、プローブと本体装置とを別体として通信接続した装置構成の電子機器としてもよい。
【００８０】
図６は、本変形例における血圧測定装置１０ｂの装置構成例を示す図である。図６に示す血圧測定装置１０ｂは、光学プローブ６０と、本体装置７０と、ビデオモニター８０と、キーボード９０とを備える。なお、本体装置７０がビデオモニター８０及びキーボード９０を有した構成としてもよい。
【００８１】
光学プローブ６０は、使用者２の測定部位である手首等に貼り付け可能な薄型平面状のパッドタイプであり、使用者２の測定部位に貼り付けて固定されて使用される。この光学プローブ６０は、第１の発光部５２−１と、第２の発光部５２−２と、受光部５４とを内蔵しており、上記実施形態の血圧測定装置１０と同様に、第１の発光部５２−１及び第２の発光部５２−２の各々の発光面５２１や、受光部５４の受光面５４１が使用者２の皮膚面に密着するように使用者２に固定される。そして、光学プローブ６０は、本体装置７０からの発光制御信号に従って第１の発光部５２−１及び第２の発光部５２−２の何れか一方を選択的に発光させて第１波長λ１又は第２波長λ２の照射光を照射するとともに、受光部５４による受光信号（受光量）を本体装置７０に出力する。なお、光学プローブ６０は、貼り付け可能なパッドタイプではなく、オペレーターが手で持って使用者２の測定部位に当てるペンタイプとしてもよい。
【００８２】
本体装置７０は、ＣＰＵやＧＰＵ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の各種マイクロプロセッサー、ＡＳＩＣや電子回路、ＶＲＡＭやＲＡＭ、ＲＯＭといった各種ＩＣメモリーやハードディスク等の情報記憶媒体、外部との間のデータ送受を実現するインターフェースＩＣや接続端子、電源回路等により実現される。この本体装置７０は、図４に示した演算部１５０、記憶部１６０、及び通信部１４０の機能を有する。
【００８３】
本体装置７０と光学プローブ６０との間は有線接続されており、本体装置７０は、光学プローブ６０を用いた光測定を行って血圧を測定（算出）し、算出結果をビデオモニター８０に表示させる。
【００８４】
ビデオモニター８０は、画像表示装置であって、フラットパネルディスプレイやタッチパネルディスプレイにより実現される。適宜、スピーカーを内蔵するとしてもよい。
【００８５】
キーボード９０は、オペレーターが各種操作を入力するための操作入力手段である。図６の例では、キーボード９０はスイングアームで揺動自在に支持されており、必要なときに手前に起こして使用する形態であるが、本体装置７０と一体の構成や、ビデオモニター８０をタッチパネルとすることで操作入力手段を兼ねる構成としてもよい。更に、マウスやトラックパッド等のその他の操作入力デバイスを追加することもできる。
【００８６】
血圧測定装置１０ｂの動作及び処理内容は、上記実施形態の血圧測定装置１０と同様である。
【符号の説明】
【００８７】
１０，１０ｂ  血圧測定装置、５０  センサーモジュール、５２−１  第１の発光部、５２−２  第２の発光部、５４  受光部、１１０  操作部、１２０  表示部、１３０  音出力部、１４０  通信部、１５０  演算部、１５１  発光制御部、１５２  受光制御部、１５３  切替制御部、１５４  血流量算出部、１５５  容積脈波検出部、１５６  血管抵抗算出部、１５７  血液濃度算出部、１５８  血圧算出部、１６０  記憶部、１６１  血圧測定プログラム、１６２  血管抵抗対応テーブル、１６３  血流量データ、１６４  容積脈波データ、１６５  血液濃度データ、１６６  血管抵抗データ、１６７  血圧データ、２  使用者
【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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