(57)【要約】  オシロメトリックプロファイルを確立し、指動脈圧に対する介入効果を補償するために、動脈圧パルスのアルゴリズム分析を使用して絶対血圧値を得るために自己較正を可能にする間接的なオシロメトリック指血圧監視システム及び方法。適切なアルゴリズム分析は、ユーザの指への指カフの適切な位置決め及び係合維持と、その後の、指内の動脈へのカフの油圧結合とに依存する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶対血圧値を得るために自己較正を可能にする間接血圧監視システムであって、
空気嚢及び固定メカニズムを備えた指カフであって、前記固定メカニズムが、前記カフと、前記カフがユーザに位置決めされる指との係合を維持し、前記指が、少なくとも１つの動脈を覆う組織を有し、前記カフが、前記少なくとも１つの動脈を覆う前記組織と前記空気嚢が接触している状態で前記指に位置決めされる、指カフと、
前記指カフと通信する電子構成要素を有する受信モジュールであって、前記指カフの動作を制御して絶対又は相対血圧読取値を得るように構成された受信モジュールと、
前記指カフ及び前記受信モジュールと空気圧連通する空気導管と、
前記空気導管を通して前記空気嚢に空気を送り込み、前記空気嚢によって検出された圧力の変化を感知するように適合された前記受信モジュール内の圧力制御手段と、
前記受信モジュールに接続されたプロセッサであって、ファイルされた圧力変化臨床データに対する絶対血圧読取値を得るとき、前記指カフから受信されたリアルタイム圧力変化データを分析するアルゴリズムを実行するように構成され、前記アルゴリズムが、指脈圧に影響を及ぼすパラメータを抽出し、圧力の関数としてオシロメトリックプロファイルを確立し、指脈圧に対する介入効果を考慮に入れる、プロセッサと、
分析された圧力データを前記プロセッサから出力するように適合された表示メカニズムと、を備え、
前記空気嚢が、前記空気導管を介して、前記ユーザの拡張期血圧よりも低い圧力に加圧され、それにより、前記指を周方向で圧迫して、前記指の前記少なくとも１つの動脈を一部除荷し、前記少なくとも１つの動脈と前記空気嚢との間に油圧結合を作成し、
前記カフの前記油圧結合された空気嚢が、前記ユーザの前記指の前記少なくとも１つの動脈を通過する脈圧波によって引き起こされる脈圧振動を検出し、
前記圧力振動が、前記受信モジュールの前記圧力制御手段の少なくとも１つの圧力センサによって感知され、分析のために前記プロセッサに伝送され、
前記プロセッサが、前記オシロメトリックプロファイルを使用して、較正された絶対血圧値を導出し、前記絶対血圧値に対して、比較的連続的な血圧監視モードが血圧の変化を追跡する
間接血圧監視システム。
【請求項２】
脈圧に影響を及ぼす前記介入効果が、血圧監視デバイスの結合、監視されている動脈の数、動脈スティフネス、組織変動、フィルタリング効果、圧力パルス増幅、及び動脈パルスのスペクトル成分を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記プロセッサが、
ｉ）オシロメトリック圧力スキャンからの前記動脈パルスの動脈パルスピークを検出することと、
ｉｉ）前記動脈パルスピークからの圧力の関数として、拡張期側、収縮期側、勾配、及び振幅を有する前記オシロメトリックプロファイルを導出することと、
ｉｉｉ）カフの位置決め又はスキャンエラーによる不規則性について、前記オシロメトリックプロファイルをテストすることと、
ｉｖ）不規則性の有無に基づいて、前記オシロメトリックプロファイルを拒否又は承諾することと、
ｖ）収縮期と拡張期に関する予備的閾値を決定することであって、前記好ましい値が、収縮期に関しては前記オシロメトリックプロファイルの最大振幅の７０％であり、拡張期に関しては前記オシロメトリックプロファイルの最大振幅の５０％であることと、
ｖｉ）前記予備的収縮期及び拡張期値に基づいて、前記プロファイルを低血圧、正常血圧、又は高血圧の範囲に分類することと、
ｖｉｉ）前記分類に基づいて収縮期に関するオフセットを追加することと、
ｖｉｉｉ）前記低圧範囲での前記オシロメトリックプロファイルの前記振幅及び収縮期勾配を査定することによって組織結合を推定し、介在組織を通り抜けて動脈に係合するのに必要な圧力に基づいて、最終的な血圧値から差し引くべきオフセットを計算することと、
ｉｘ）オシロメトリックスキャンの異なる圧力ステップでの前記動脈パルスの前記スペクトル成分を査定することと、
ｘ）前記オシロメトリックプロファイルの前記拡張期勾配及び収縮期勾配の側面を査定することと、
ｘｉ）前記最終的な収縮期及び拡張期閾値を計算することと、
ｘｉｉ）前記最終的な閾値にオフセットを適用することと、
を含む較正方法を使用して前記リアルタイム圧力変化データを分析する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記指が、ある形状を有し、２本の動脈を有する指である、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記カフが、前記カフを前記指の形状に実質的に一致させる前記指の位置に配置され、前記位置が、前記指と前記カフとの隙間をなくし、前記カフが、前記２つの動脈の両方に等しく係合する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記指カフの前記空気嚢が、前記空気嚢を加圧封止するのに十分に剛性を有する半円筒形の筐体によって均一に支持され、前記均一な支持が、前記空気嚢と前記少なくとも１つの動脈との前記油圧結合を提供する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記受信モジュールからの前記指カフの前記空気嚢の膨張圧力の増加が、前記油圧結合によって前記少なくとも１つの指動脈に向けられる、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
動脈圧波によって前記カフ内に誘発される圧力振動が、前記空気嚢内に含まれ、前記空気導管に向けられる、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
拡張期圧未満の前記圧力が、２０ｍｍＨｇ〜６０ｍｍＨｇの範囲内である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記圧力が、３５ｍｍＨｇ〜５５ｍｍＨｇの範囲内である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記プロセッサが、前記受信モジュールから遠隔接続されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサが、前記受信モジュール内部に接続される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記較正された絶対血圧値が、ANSI/AMII/ISO 81060-2:2013標準によって設定されたガイドラインに合致する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
絶対血圧値を得るためのオシロメトリック指血圧監視デバイスの自己較正の方法であって、
ｉ）ユーザの指に指カフを位置決めすることであって、前記カフが、空気嚢及び固定メカニズムを備え、前記指が、少なくとも１つの動脈を覆う組織を有し、前記カフが、前記少なくとも１つの動脈を覆う前記組織と前記空気嚢が接触している状態で前記指に位置決めされることと、
ｉｉ）前記固定メカニズムによって前記カフと前記指との係合を維持することと、
ｉｉｉ）前記指カフと通信する電子構成要素を有する受信モジュールであって、前記指カフの動作を制御して絶対血圧読取値を得るように構成されている受信モジュールによって前記指カフの動作を制御することと、
ｉｖ）前記指カフの前記空気嚢を、前記受信モジュール内部の圧力制御手段によって加圧し、前記圧力制御手段が、前記指カフ及び前記受信モジュールと空気圧連通する空気導管を通して前記空気嚢に空気を送り込むように適合され、前記空気嚢が、前記ユーザの拡張期血圧よりも低い圧力まで膨張され、それにより、前記指を周方向で圧迫して、前記指の前記少なくとも１つの動脈を一部除荷し、前記少なくとも１つの動脈と前記空気嚢との間に油圧結合を作成することと、
ｖ）前記ユーザの前記指の前記少なくとも１つの動脈を通過する脈圧波によって引き起こされる脈圧振動を検出することと、
ｖｉ）前記圧力制御手段の少なくとも１つの圧力センサによって、前記油圧結合された空気嚢によって検出される圧力振動を感知することと、
ｖｉｉ）前記圧力振動データを前記受信モジュールに接続されたプロセッサに伝送することと、
ｖｉｉｉ）前記指カフから受信された前記圧力変化データの分析を、パルス分解分析を使用してプロセッサによって実施し、指脈圧に影響を及ぼすパラメータを抽出し、圧力の関数としてオシロメトリックプロファイルを獲得することによって、較正された絶対血圧値を導出することであって、前記分析が、
ａ）オシロメトリック圧力スキャンを行って動脈パルスピークを検出し、圧力の関数として前記オシロメトリックプロファイルを導出し、前記オシロメトリックプロファイルが、拡張期側、収縮期側、勾配、及び振幅を有するステップと、
ｂ）カフの位置決め又はスキャンエラーによる不規則性について、前記オシロメトリックプロファイルをテストするステップと、
ｃ）不規則性の有無に基づいて、前記プロファイルを拒否又は承諾するステップと、
ｄ）前記プロファイルが承諾されるときに、収縮期と拡張期に関する予備的閾値を決定するステップであって、前記好ましい値が、収縮期に関しては前記プロファイルの最大振幅の７０％であり、拡張期に関しては前記プロファイルの最大振幅の５０％であるステップと、
ｅ）前記予備的収縮期及び拡張期値に基づいて、前記プロファイルを低血圧、正常血圧、又は高血圧の範囲に分類するステップと、
ｆ）前記分類に応じて収縮期に関するオフセットを追加するステップと、
ｇ）前記低圧範囲での前記プロファイルの前記振幅及び勾配を査定することによって組織結合を推定し、介在組織を通り抜けて動脈に係合するのに必要な余剰の圧力に基づいて、最終的な血圧値から差し引くべき前記オフセットを計算するステップと、
ｈ）オシロメトリックスキャンの異なる圧力ステップでの前記動脈パルスの前記スペクトル成分を査定するステップと、
ｉ）前記オシロメトリックプロファイルの前記拡張期及び収縮期側の勾配を査定するステップと、
ｊ）前記最終的な収縮期及び拡張期閾値を計算するステップと、
ｋ）前記最終閾値にオフセットを適用するステップとを含むことと、
ｉｘ）前記較正された絶対血圧値を表示することであって、前記較正された絶対血圧値に対して、比較的連続的な血圧監視モードが血圧の変化を追跡することと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【参照による組込み】
【０００１】
本出願は、以下の特許文献の全体を参照により本明細書に援用する。２０１１年９月１３日出願の米国特許出願第１３／２３１，７０３号；米国特許出願公開第２０１２／０２３８８８７号；２０１０年８月１２日出願の米国特許出願第１２／８５４，９５４号；２００９年８月６日出願の米国特許出願第１２／５３７，２２８号；２００６年８月８日出願の米国特許出願第第１１／５００，５５８号；米国特許第７，０８７，０２５号；２００７年５月１５日出願の米国特許出願第１１／８０３，６４３号；米国特許第６，７２３，０５４号；米国特許第８，００１，８３５号、及び２０１４年２月２８日出願の米国仮特許出願第６１／９４６，２７７号。
【技術分野】
【０００２】
発明の分野
1)  本発明は、例えば動脈圧パルスの時間遅延測定によって、又は一般にパルス波形分析を使用して、間接的な手段によって血圧を推測する血圧追跡システムの自己較正に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
2)  従来使用されている上腕の上腕動脈部位以外の動脈部位から動脈血圧を推定する多くの試みが成されている。動機は、快適性とフィットの問題に関連し、また、継続的に測定される血圧が、時折のスポット測定よりも優れているという認識が高まっていることにも関連している。特に、麻酔患者とは対照的に覚醒中又は睡眠中の患者を監視するとき、従来の上腕カフに関連する快適性とフィットの問題により、そのようなカフは、技術候補としての魅力が損なわれている。これらの特定の集団では、指カフベースの血圧測定がはるかに良く許容される。この動機は、２つの広範なクラスの非侵襲性連続血圧監視技術、すなわち、１）非侵襲性であるが貫入性である技術、及び２）非侵襲性であり且つ非貫入性であることを狙いとする技術の開発に拍車をかけている。
【０００４】
3)  Penaz原理ベースのデバイス及び血圧計は、非侵襲性ではあるが、監視される動脈への積極的な結合と、根底にある技術の性質によるフットプリント及び電力要件とにより、貫入性である。
【０００５】
4)  非侵襲性であり且つ非貫入性（ＮＩＮＩ）である血圧追跡システムは、例えば、動脈圧とパルス伝播速度、すなわちパルス伝播時間（ＰＴＴ）との関係を利用して、又はパルス波形解析（ＰＷＡ）を利用して、血圧を継続的に、又は心拍ごとに推測する。現在、これらのＮＩＮＩシステムは、多くの場合、１本の指を使用して、システムの操作に必要とされる生理学的信号の少なくとも一部を得る。
【０００６】
5)  動脈パルス監視部位としての指には大きな利点がある。そのほぼ円柱の形状は、安定した結合を容易にし、同様に重要なことに、取外し及び再適用サイクルを通じて、動脈脈動へのセンサの再現可能な適用を容易にする。例えば、手首の橈骨動脈部位とは対照的に、指動脈監視部位は、回転又はねじれ、並びに関連する皮膚の伸長及び変位の影響を受けない。高ＢＭＩ（肥満度指数）の患者の指は、主要な四肢を特徴付けるのと同じ余剰な組織を示さない傾向がある。１分間程度の時間スケールに制限される場合、指への高圧の印加は、特に上腕カフの膨張に対して最も低い許容性を示す傾向がある高齢者集団によっても十分に許容される。Penaz原理ベースのシステムによって利用されるような指への高圧の長期印加に対する患者集団の非許容性は十分に文書化されているので、上述した時間スケールの考慮は非常に重要である。
【０００７】
6)  以下により詳細に論じる動脈パルス監視部位としての指に関連するいくつかの問題があり、よく知られている欠点は、遠位動脈抹消の一部として、指動脈が、例えば温度による絞りメカニズムを受け、これが灌流に大きく影響し得ることである。さらに、上腕の腕部位は通常、心臓に隣接し、水頭圧補償を必要としないが、これは通常、手／心臓の位置が指定されていない限り、又は患者が仰臥位／腹臥位でない限り当てはまらない。
【０００８】
7)  ＰＴＴ又はＰＷＡ血圧監視システム、特にＰＤＡを利用する血圧監視システムは、間接的に血圧を推測するので、直接血圧測定による初期及び／又は反復較正が必要である。多くの場合、これらのシステムは、外部から得られた血圧、例えば、上腕カフから得られた血圧を使用する。これは、監視システムにより多くのハードウェアを含める必要があること、追加の構成要素のインターフェース設定、及び前述の患者の快適性の問題により、最適でない。上腕カフの重要なサイズ要件により、様々な大人サイズの上腕カフを監視システムに含める必要もあり、さらに大腿部カフが含まれることもある。
【０００９】
8)  したがって、特に継続的な血圧追跡にすでに使用されている指感知筐体を自己較正手順で利用することができる場合、絶対血圧の自己較正測定のための部位として指自体を使用することが明らかに好ましい。
【００１０】
9)  数十年にわたる研究にもかかわらず、動脈内の圧力を決定するために動脈に既知の圧力を直接印加することを伴わない非侵襲性の血圧較正法は現在まだ利用可能でない。そのような方法を決定することの難しさは、動脈圧のすべての間接的な代替手段、例えばパルス通過時間、パルス形状変化などが、血管拡張又は収縮などの生理学的交絡因子の影響を受けやすいことであり、これにより、大きく異なる血圧で同一の代替手段が生成され得る。
【００１１】
10)  従来、直接血圧測定は、血流を変調する一連の外圧に動脈をさらし、完全な閉塞から完全な解放まで段階的に圧力を変化させ、血圧パルスの横断中の動脈壁応答が測定される。従来の腕カフ測定サイクルは、典型的には、最初に、動脈がつぶれて血流が止まるのに十分な高い外圧から始まる。次いで、外圧は、段階的又は連続的に徐々に解放される。外圧が下がるにつれて、血液はまず閉塞された動脈領域を通って流れ、その開始が、収縮期にほぼ対応する。外圧のさらなる低下により、動脈は、その壁の応力を除荷しながらさらに拡張し、それにより、壁は、各心拍で、その自然な、負荷のかかった壁の緊張状態よりも大きな振幅で振動できるようになる。ほぼ平均の動脈圧では、壁応力除荷が最適であり、最大の振動信号を生成する。外圧がさらに低下すると、壁の除荷が減少し、最終的に、壁の応力が回復され、血流が妨げられず、振動が止まる。流れが妨げられずに再開する圧力は、拡張期圧にほぼ相当する。聴診法が使用されるとき、デバイスの関与か臨床医の関与かにかかわらず、これらの圧力点は、各流れ段階の特徴的な血流乱流音、すなわちコロトコフ音を聴くことによって決定される。
【００１２】
11)  自動化されたオシロメトリック測定手法は、一般に妥当な閾値を確立するために様々な患者集団にわたる侵襲性血圧及びオシロメトリック測定比較の統計的平均を利用して、オシロメトリック「丘（hill）」の形状、すなわち外圧に対してオシロメトリック振幅をプロットする応答曲線を分析する。上腕オシロメトリックカフの場合、収縮期に関して一般に許容される閾値は、収縮期に関しては高圧側での最大振幅の５０％であり、拡張期に関しては低圧側での７０％である。実際には、モニタ製造業者によって使用される分析アルゴリズムはすべて独自開発されたものである。
【００１３】
12)  上腕カフを含むオシロメトリの概念はよく確立されているが、指から血圧読取値を得るためのオシロメトリの使用は、あまりよく知られておらず、受け入れられるほどの成功をこれまでに収めていない。具体的には、指でオシロメトリを使用する従来技術の手法はどれも、FDAクリア血圧モニタに関して設定される仕様（最新バージョンは、ANSI/AMII/ISO 81060-2:2013標準）を満たすことができていない。標準の核心は、以下の２つの条件である。１）ゴールドスタンダードに対するテスト対象のモニタから得られる対になった読取値のバイアスは５ｍｍＨｇ以内であり、それらの標準偏差は８ｍｍＨｇ以内でなければならない。２）バイアスと標準偏差が、指定された公式によって関連付けられる。正味の効果は、バイアスが増加するにつれて標準偏差の限度が低下することである。一例として、対になった読取値のバイアスが４．３ｍｍＨｇである場合、標準偏差は５．４１ｍｍＨｇ以下でよい。その他の核心的な要件は、測定される血圧の分布及び被験者／読取値の数である。
【００１４】
13)  多くの研究者が、開発及び臨床比較研究の一環として指から血圧読取値を得るためのオシロメトリの使用の実現可能性を調べてきた。結果は、不十分なもの１（臨床のゴールドスタンダードとの統計的に有意な相関がないことが分かった）から、ある程度良いもの２（市販のデバイスMarshall F-88は、FDA承認のFinapresデバイスの性能と合致した）まであったが、どちらも81060ガイドラインの範囲外で行われた。同様に、４１人の子供と若年成人のコホートで、標準的な腕の読取値の性能を人差し指カフの読取値の性能と比較したLyewによる研究の結果３は、ガイドラインのバイアス要件を満たし、収縮期と拡張期の両方で標準偏差要件の２ｍｍＨｇ未満の範囲内になった。最近では、関連技術を開発しているSamsungのグループが、十分にガイドラインの範囲内にある性能を主張した。４しかし、フォローアップがないため、これらの主張は懐疑的なものである。
【００１５】
14)  Physiocal自己較正手法（動脈拍動応答の圧力段階ごとの呼び掛けも含む）を使用するいくつかのPenaz原理ベースのデバイスが、血圧比較のゴールドスタンダードと見なされる侵襲性動脈カテーテルと比較して８１０６０標準を満たしていることを考慮すると、この不成功は注目に値する。他のPenaz原理デバイスは、上腕カフを使用して較正を提供し、すなわち、較正シーケンスに関する連続監視に使用されるのと同じフィンガカフを使用する本明細書で述べる意味合いでの自己較正を行わない。
【００１６】
15)  Penaz／Physiocalデバイスがある程度成功した一方で、指でのオシロメトリック測定が不十分であった理由は、２つあると考えられる。１つは、ボリュームクランプ法の開発の一環として、指に到達したときに動脈圧パルスが受ける変化が、より注意深く研究され、モデル化されていることである。第２に、Physiocal法は、２つの感知システムの入力を利用可能である。一方は、ポンプモータの電流要件及び対応する生成された圧力である。他方は光応答信号である。これは、ポンプ駆動の圧力変調が動脈パルス応答及び血液量にどのように影響しているかに関するフィードバックを提供する。
【００１７】
16)  他方で、オシロメトリック手法は、通常、単一の嚢−動脈インターフェースのみを採用し、このインターフェースを使用して、圧力の増加によって動脈に係合し、動脈パルス応答を感知する。使いやすさ及び経済性を考慮すると、面倒な現在の血圧監視技術よりも、１つのフィンガカフが明らかに好まれる。
【００１８】
17)  絶対血圧の自己較正測定値を得るために指カフを使用するための以前の試みは、上腕血圧と指血圧との関係について単純な仮定が行われたため失敗した。以前の主な問題は、監視される手を心臓の高さに保つことによって、２点間の重力による差（水頭圧）を補償しなければならないことであった。
【００１９】
18)  本明細書で論じるように、指において動作する血圧較正システムに影響を及ぼす問題は、タスクに必要な洗練さと非自明性のレベルを確立する。指でのオシロメトリの使用が確立された方法論の延長であるように見えるにもかかわらず、そのように言うことができる。指でのオシロメトリの使用には、腕でオシロメトリを使用するときには発生しない多くの問題を克服する必要がある。上述したように動脈指カフの血圧監視が非常に望ましいが、患者の快適性を高め、監視効率を高め、患者のケアを改善するために、そのような動脈血圧監視システムに関する非侵襲性の血圧較正方法が必要とされる。いくつかの理論上の生理学的モデリングが可能であるが、最良の手法は、膨大な範囲の人間の指の生理学的特徴をもとに、十分に大きい人間集団に基づいてオシロメトリック応答解析モデルを作成することである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
19)  本発明によって提案される自己較正血圧監視機能を開発するために、指での血圧に影響を及ぼす生理学的効果を識別して考慮しなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
発明の概要
20)  本発明によれば、絶対血圧値を得るために自己較正を可能にする間接血圧監視システムが提供され、このシステムは、空気嚢及び固定メカニズムを有する指カフと、指カフと通信する電子構成要素を有する受信モジュールと、指カフ及び受信モジュールと空気圧連通する空気導管と、受信モジュール内の圧力制御手段と、受信モジュールに接続されたプロセッサと、表示メカニズムとを含む。
【００２２】
21)  固定メカニズムは、カフと、カフが位置決めされる指との係合を維持し、空気嚢は、圧力制御手段によって空気導管を介して、上記ユーザの拡張期血圧よりも低い圧力まで加圧され、それにより、指を周方向で圧迫して、動脈を一部除荷し、指内の少なくとも１つの動脈と空気嚢との油圧結合を作成する。油圧結合された空気嚢は、結合された動脈を通過する脈圧波によって引き起こされる脈圧振動を検出し、圧力振動は、圧力制御手段の少なくとも１つの圧力センサによって感知され、分析のためにプロセッサに伝送される。圧力制御手段は、受信モジュールによって制御される。指カフの動作も受信モジュールによって制御されて、絶対又は相対血圧読取値を得る。
【００２３】
22)  プロセッサは、ファイルされた圧力変化臨床データに対する絶対血圧読取値を得るとき、指カフから受信されたリアルタイム圧力変化データを分析するアルゴリズムを実行するように構成される。このアルゴリズムは、指脈圧に影響を及ぼすパラメータを抽出し、圧力の関数としてオシロメトリックプロファイルを確立し、指脈圧に対する介入効果を考慮する。プロセッサは、オシロメトリックプロファイルを使用して、較正された絶対血圧値を導出し、絶対血圧値に対して、比較的連続的な血圧監視モードが血圧の変化を追跡する。較正された絶対血圧値が、ANSI/AMII/ISO 81060-2:2013標準によって設定されたガイドラインに合致する。
【００２４】
23)  脈圧に影響を及ぼす介入効果は、血圧監視デバイスの結合、監視されている動脈の数、動脈スティフネス、組織変動、フィルタリング効果、圧力パルス増幅、及び動脈パルスのスペクトル成分を含む。
【００２５】
24)  本発明によれば、プロセッサは、
ｉ）オシロメトリック圧力スキャンからの動脈パルスの動脈パルスピークを検出することと、
ｉｉ）上記動脈パルスピークからの圧力の関数として、拡張期側、収縮期側、勾配、及び振幅を有するオシロメトリックプロファイルを導出することと、
ｉｉｉ）カフの位置決め又はスキャンエラーによる不規則性について、オシロメトリックプロファイルをテストすることと、
ｉｖ）不規則性の有無に基づいて、オシロメトリックプロファイルを拒否又は承諾することと、
ｖ）収縮期と拡張期に関する予備的閾値を決定することであって、好ましい値が、収縮期に関してはオシロメトリックプロファイルの最大振幅の７０％であり、拡張期に関してはオシロメトリックプロファイルの最大振幅の５０％であることと、
ｖｉ）予備的収縮期及び拡張期値に基づいて、プロファイルを低血圧、正常血圧、又は高血圧の範囲に分類することと、
ｖｉｉ）分類に基づいて収縮期に関するオフセットを追加することと、
ｖｉｉｉ）低圧範囲でのオシロメトリックプロファイルの上記振幅及び収縮期勾配を査定することによって組織結合を推定し、介在組織を通り抜けて動脈に係合するのに必要な圧力に基づいて、最終的な血圧値から差し引くべきオフセットを計算することと、
ｉｘ）オシロメトリックスキャンの異なる圧力ステップでの動脈パルスのスペクトル成分を査定することと、
ｘ）オシロメトリックプロファイルの拡張期勾配及び収縮期勾配の側面を査定することと、
ｘｉ）最終的な収縮期及び拡張期閾値を計算することと、
ｘｉｉ）上記最終的な閾値にオフセットを適用することと、
を含む較正方法を使用してリアルタイム圧力変化データを分析する。
【００２６】
25)  本発明によれば、カフは、カフを指の形状に実質的に一致させる指の位置に配置され、それにより、指とカフとの隙間をなくし、指の２つの動脈の両方に等しく係合する。
【００２７】
26)  本発明によれば、指カフの空気嚢は、空気嚢を加圧封止するのに十分に堅い半円筒形の筐体によって均一に支持されて、空気嚢と少なくとも１つの動脈との油圧結合を提供し、それにより、１）受信モジュールからの指カフの空気嚢の膨張圧力の増加が、油圧結合によって少なくとも１つの指動脈に向けられ、２）動脈圧波によってカフに誘導される圧力振動が、上記空気嚢内に含まれ、空気導管に向けられる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
図面の簡単な説明
【図１】27)本発明の一実施形態による、圧力スキャン中の信号の獲得、及びその結果得られるオシロメトリックプロファイルを示す図である。
【図２】28)本発明の一実施形態による、様々な相対動脈スティフネスに関するオシロメトリック圧力スイープのシミュレーションを示す図である。
【図３】29)本発明の一実施形態による、臨床的に測定された上腕収縮期カフ圧と、パーセンテージ収縮期閾値との関係を示す図である。
【図４】30)収縮期検出閾値に対する拡張期側勾配の効果を示す図である。
【図５】31)本発明の一実施形態によるコホート年齢に対するスペクトル成分パラメータの依存性を示す図である。
【図６】32)本発明の一実施形態による性別によって分けられたスペクトル成分パラメータの年齢依存性を示す図である。
【図７】33)本発明の一実施形態によるオシロメトリックプロファイルの正規化された拡張期勾配の年齢依存性を示す図である。
【図８】34)本発明の一実施形態による、Ａ）コホート全体、Ｂ）女性のみ、Ｃ）男性のみのオシロメトリックプロファイルの正規化された収縮期勾配の年齢依存性を示す図である。
【図９Ａ】35)本発明の一実施形態による、最適な収縮期スロープ閾値を決定した結果を示す表示を示す図である。
【図９Ｂ】36)本発明の一実施形態による、スペクトルパラメータの関数として、臨床医の平均収縮期読取値に合致する図９Ａのオシロメトリックプロファイルの収縮期側の最適な閾値を示す図である。
【図１０】37)本発明の一実施形態による、ユーザの中指に適用される例示的な指カフ、及び受信モジュールの一実施形態を示す図である。
【図１１】38)本発明の一実施形態による例示的な指カフを示す図である。
【図１２】39)本発明の一実施形態による閉位置にある図１１の例示的な指カフを示す図である。
【図１３】40)本発明の一実施形態による、図１に示されるシステムの圧力制御及び監視要素の概略図である。
【図１４】40)自己較正又は再較正イベント用のアルゴリズム処理イベントのシーケンスを示す図である。
【図１５】41)本発明の一実施形態による、パルスオキシメータ読取値を提供するためのパッチ又は包帯を含む開示するシステムの代替実施形態を示す図である。
【図１６】42)本発明の一実施形態による、カフの膨張圧力（グラフ１６Ａ）及びパルスオキシメータ信号（グラフ１６Ｂ）のグラフを示す図である。どちらのグラフも、同じ時間スケールでプロットされており、カフの圧力と得られるパルス酸素化信号との関係を示す。
【図１７】43)本発明の一実施形態による、図１に示されるシステムの圧力制御及び監視要素の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
定義
44)  本明細書で使用するとき、「約」という用語は、±１５％のばらつきを表す。
【００３０】
45)  本明細書で使用するとき、「聴診法」という用語は、聴診器及び圧力計の使用によって血圧を決定することを表すものとする。聴診法は、主要な臨床測定法である。
【００３１】
46)  本明細書で使用するとき、「絶対血圧」とは、侵襲性動脈カテーテル、又は動脈脈圧に直接結合する非侵襲性手段など、直接圧力測定によって得られる収縮期及び拡張期圧を表すものとする。
【００３２】
47)  本明細書で使用するとき、「相対血圧」とは、血圧の変化を測定することによって得られる収縮期及び拡張期圧を表すものとする。
【００３３】
48)  本明細書で使用するとき、「オシロメトリック」という用語は、振動の測定を表すものとし、振動は、本明細書における文脈では、動脈圧パルスの通過による動脈壁の振動であり、支持する指カフによる壁の応力除荷によって強調される。
【００３４】
49)  本明細書で使用するとき、「指カフ」という用語は、わずかに加圧された空気嚢が指動脈に結合できるようにし、上記嚢が、接続された空気圧ホースを介してのみ、受信された動脈圧変調を緩和できるようにする、適切な半円筒形の筐体を表すものとする。
【００３５】
50)  本明細書で使用するとき、「コンピューティングデバイス」とは、限定はしないがＰＣ、Ｍａｃ、タブレット、スマートフォン、時計などを含むコンピューティング機能、通信手段、及び記憶装置を備えた任意のデバイスを表すものとする。
【００３６】
51)  本明細書で使用するとき、「ＨＲＶ」という用語は、心拍変動、すなわち心拍間の時間間隔の変動の生理学的現象を表すものとする。これは、心拍間隔の変動によって測定される。
【００３７】
52)  本明細書で使用するとき、「ＰＤＡ」は、パルス分解分析を表すものとする。ＰＤＡ技術の完全な開示については、米国特許第７，０８７，０２５号「Blood Pressure Determination Based on Delay Times between Points on a Heartbeat Pulse」、２００９年８月６日出願の係属特許出願第１２／５３７，２２８号「Detection of Progressive Central Hypovolemia」、係属特許第１１／５００，５５８号「Method for Arterial Pulse Decomposition Analysis for vital Signs Determination, and Diagnostic Support Apparatus」、２０１０年７月３０日出願のＰＣＴ／ＵＳ１０／４３９１４号を参照されたく、これらの特許文献は、完全に記載されているかのように参照により本明細書に援用する。
【００３８】
53)  本明細書で使用するとき、「受信モジュール」とは、コンピューティング機能、通信手段、及び記憶装置を有することが可能なフィンガカフからデータを受信する任意のデバイスを表すものとする。
【００３９】
54)  本明細書で使用するとき、「Ｔ０１」という用語は、Ｐ１パルスの立ち上がり時間、又は合成パルスの前縁を意味するものとする。
【００４０】
55)  本明細書で使用するとき、「Ｔ１３」という用語は、収縮期ピークと腸骨ピークの間の計算された間隔を意味するものとする。
【００４１】
56)  本明細書で使用するとき、「Ｐ１」という用語は、元の収縮期パルスピークを表すものとする。
【００４２】
57)  本明細書で使用するとき、「Ｐ２」という用語は、腎反射パルスを表すものとする。
【００４３】
58)  本明細書で使用するとき、「Ｐ３」という用語は、腸骨ピークを表すものとする。
【００４４】
59)  本明細書で使用するとき、「外部較正」という用語は、上腕カフなど、連続血圧監視技術の外部にある／から分離されたデバイス／技術を使用した、連続血圧監視技術の較正を表すものとする。
【００４５】
60)  本明細書で使用するとき、「自己較正」という用語は、連続操作のためにも使用されるフィンガカフなど、通常の連続血圧監視操作の一部であるデバイス／技術を使用した、連続血圧監視技術の較正を表すものとする。
【００４６】
61)  本明細書で使用するとき、「較正」という用語は、一般に連続血圧監視技術の較正を表すものとする。すなわち、絶対血圧値に関して、連続血圧監視技術に開始点を提供し、その開始点から血圧の相対変化を追跡する。
発明の詳細な説明
【００４７】
62)  本発明によるシステム及び方法を述べる前に、本発明が、記載する特定の実施形態に限定されず、当然、変更することもできることを理解されたい。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるので、本明細書で使用する用語は特定の実施形態を述べることのみを目的としており、限定の意図はないことも理解されたい。
【００４８】
63)  本発明は、米国特許第８，１００，８３５号及び同第７，０８７，０２５号に開示されているような連続血圧追跡技術のパルス分解分析（ＰＤＡ）を組み込む。開示するシステムは、新しいハードウェア構成要素を追加することなく自己較正を可能にし、絶対血圧値を得て、追跡中に得られた相対血圧値を較正する。さらに、これらの絶対血圧値は、例えばANSI/AMII/ISO 81060-2:2013標準によって設定されたガイドラインにおいて、上腕カフ又は動脈カテーテルから現在得られる標準治療測定中に得られる血圧値に合致する。特に、本発明は、例えば指など、一般的に使用される上腕の上腕動脈以外の動脈部位での自己較正に関する。
【００４９】
64)  特定の患者集団では、フィンガカフベースの血圧測定は、はるかに良く許容され、重要である。高ＢＭＩの患者では、カフサイズが合わないために信頼できる非侵襲性ＢＰを得ることがほぼ不可能なことがある。乳房切除の一部としてリンパ節が除去された女性は、上腕カフを許容できず、したがって、両乳房切除患者では脚カフのみを使用することができる。虚弱な高齢者は、上腕カフの膨張をよく許容できない。
【００５０】
65)  本明細書で述べるように、絶対血圧の自己較正測定値を得るために指カフを使用するための以前の試みは、不十分な研究により上腕血圧と指血圧との関係性に関する不正確な仮定が成されていたため、成功していなかった。以前は、主要な問題は、心臓と監視される手との重力による高さの差（水頭圧と呼ばれる）を、監視される手を心臓の高さに保つことによって補償しなければならないことであった。
【００５１】
66)  開示する方法は、以前の手法では考慮されていなかった、指血圧に対する様々な生理学的介入効果を組み込んだ包括的な手法に基づくことで、成功を収めている。介入効果のそのような包括的な全体像を得ることは、広範な文献調査に基づいたＰＤＡ形式の開発中、並びに動脈パルスの構造と、心臓から末梢への伝播中に動脈パルスが受ける変化とに関する元の概念の開発及び検証試験中に、重要な生理学的モデル構築により実現された。広範なデータを収集して、指血圧と上腕血圧との（時として予期しなかった）相違をマッピングし、分析アルゴリズムでこれらの効果を補償した。
【００５２】
67)  指血圧及び上腕血圧に対する介入効果の１つは、動脈スティフネスである。オシロメトリック圧力丘の形状及び閾値シフトに対する動脈スティフネスの変動の影響は、Babbs５によって生理学的な数学モデルで調べられた。その研究では、上腕カフに影響を及ぼすときの上腕動脈の生理学的挙動が調べられた。同様の考察が、指動脈にも当てはまる。この研究の要点は、動脈スティフネスの増加がオシロメトリック丘の両方の勾配を変え、拡張期の決定のために一般的に割り当てられる高さ閾値の変更を必要とすることである。
【００５３】
68)  Babbsの前述のオシロメトリックモデルは、オシロメトリック丘の形状、したがって閾値に対する動脈スティフネスの影響の予備的理解を得るための有用な出発点である。モデルの提示は純粋に理論的であり、すなわち臨床データと比較されておらず、上腕動脈に適用可能な仕様のみを考慮しているため、動脈スティフネスの影響だけを考慮しても、得られる理解は予備的なものになる。
【００５４】
69)  図２は、Babbsのモデルが提供する結果の一例を示す。下図は、異なる相対的な動脈スティフネスに関するオシロメトリック圧力スイープのシミュレーションの結果を示す。オシロメトリック丘プロファイルの勾配は、動脈スティフネスが増加されるにつれて、又は動脈コンプライアンスが低下するにつれて平坦になる。その結果、最大高さのパーセンテージとして設定され、拡張期及び収縮期を決定するために使用される閾値マーカがシフトする。このモデルによれば、その効果は、拡張期側で特に顕著である。垂直の灰色のバーは、モデルに入力された収縮期及び拡張期血圧を示す。図２Ｂのグラフは、図２Ａのグラフのプロットの導関数を示す。
【００５５】
70)  上記モデルの１つの予測は、動脈コンプライアンスが増加するにつれて、収縮期と拡張期の特性閾値がどちらも変化することである。具体的には、１９０／１１０の高血圧の事例を調べるこの特定の場合には、低コンプライアンスの動脈について、コンプライアンスが倍になり、さらに倍になる場合に、拡張期の閾値は、最大値の８２％からそれぞれ７３％、６０．５％に低下し、それに対応する収縮期のダウンシフトは、３１％、１９％、１２．３％である。このモデルの予測に基づいて、血圧レベルと共に閾値もシフトし、これは、圧力が２００ｍｍＨｇに近づいて超えるとき、特に脈圧が１００ｍｍＨｇに近づいて超えるときに収縮期に関して顕著な効果である。図２のBabbsモデルはいくつかの側面の検査には有用であるが、指での血圧応答を形作る役割を果たす従来挙げられている多くの生理的因子に鑑みて、臨床データ自体の傾向を調べることに重点が置かれている。
【００５６】
71)  組織及び動脈スティフネスのばらつきは、１人の被験者においてであれ複数の被験者間であれ主要な問題であり、介入効果である。組織に関する考慮事項は、指動脈が触診できない、すなわち介在組織の層が動脈脈動を覆い隠していることに関連する。また、ライフスタイル及び遺伝学的特徴に応じて異なる被験者が異なる組織厚さを有する一方で、これらの層の弾性は、同じ被験者に関しても、灌流、水分補給、体温などの状態に応じて変化する。動脈自体は平滑筋壁層を特徴とするので、壁の応答は、動脈壁スティフネスの状態に応じて変化する。これは、動脈の弾性／圧力応答を調べることを目指す圧力依存手法に大きな示唆を有する。動脈に係合するために組織のかなりの層を「押し抜ける」必要がある場合、拍動性の動脈圧パルス、すなわち拡張期の開始、及びオシロメトリック圧力丘全体が、より高い圧力に遅延される。このオフセットが補償されない場合、実際の血圧読取値は、このオフセットによって増加される。さらに、オシロメトリック圧力丘の勾配は、動脈壁及び介在組織が、フィンガカフの加圧された嚢による圧力依存の呼び掛けにどれほど弾性的に応答するかどうかによって変化する。
【００５７】
72)  動脈スティフネスと同様の考慮事項を伴う別の介入効果は、冷たい指の場合など、血圧監視デバイスの不十分な結合である。灌流の減少により、動脈パルス信号が低減され、周囲組織の柔軟性が低くなり、これは、オシロメトリック信号の勾配応答を減衰させる。さらに、動脈圧パルス形状の検査により、基本的には、結合関連の動脈スティフネスの問題を区別することが可能になる。
【００５８】
73)  別の介入効果は、特に拡張期圧及び平均動脈圧に適用されるとき、より小さい指動脈の流れ抵抗が動脈圧を低下させることである。
【００５９】
74)  圧力パルス増幅及び機械的フィルタリングの介入効果は、動脈圧パルスの収縮期部分を高める。パルス増幅は、圧力パルスが動脈抹消に向かって伝播するときに動脈壁の組成が変化し、動脈径がテーパ状になり、動脈抹消を一時的に圧縮し、パルスの振幅が増加することに起因する。これは、場合によっては、呼吸に関連する血圧変調により、オシロメトリック丘の収縮期側の変動性を増加する。血圧変調は、パルス振幅効果によって高められる可能性が高い。
【００６０】
75)  周波数依存フィルタリング効果も、指血圧に影響を及ぼす。周波数依存フィルタリング効果に関して、Gizdulich６は、上腕のパルス形状と指のパルス形状との関係を詳細に調べ、圧力パルスプロファイルでの低周波数が減衰される一方で、７Ｈｚ付近の周波数が増幅されることを発見した。この効果は、前述した機械的フィルタリング効果とは明らかに異なる。機械的フィルタリング効果は、ローパス効果を有する、すなわち低周波数成分を高め、高周波数成分を減衰させると予想される。これもやはり変動性の増加に寄与することがある。変動性の増加は、複数の著者によって観察されており、収縮期圧の上昇を伴う。なぜなら、より高圧のパルスが典型的にはより高いスティフネスの動脈系に関連し、圧力パルスを機械的にローパスフィルタリングするからである。
【００６１】
76)  周波数依存性を促す別の因子は、オシロメトリック圧力スイープに対する圧力パルスエンベロープの反射成分の差分応答である。言い換えると、反射成分パルスＰ２とＰ３は、それらの比較的小さい振幅により、直接の左心室駆出パルスＰ１よりも早く圧力スイープに応答する。したがって、推移するオシロメトリック圧力により得られる効果として、動脈圧パルスの振幅減分だけでなく、その形状の大幅な変化もあり、これがさらにその周波数成分を変える。
【００６２】
77)  指での血圧較正に特有の別の問題は、上腕動脈の場合のように１つの動脈ではなく、２つの動脈を調べることである。これは、指の円錐形／円柱形の幾何形状と共に、フィンガカフに追加の要件を課し、両方の動脈に対する膨張する嚢の均等な結合をどのように保証するかについて追加の要件を課す。指の形状及び２本の動脈の存在により、指と嚢との間に隙間がないように、フィンガフが指に嵌まらなければならない。隙間がある場合、嚢は予測不可能な形でそれらの空隙内に伸張し、較正された開始血圧を得るために分析されるオシロメトリック丘を歪ませる。カフが、膨張する嚢に対する均一な支持を提供しない場合、嚢はまず一方の動脈に係合し、次いで最終的に他方の動脈に係合する傾向があり、非常に不正確な読取値を提供する非常に歪んだ、典型的にはピークが２つのオシロメトリック丘をもたらす。信号処理側では、負荷が等しくない時を識別するため、及びこの状態の識別に対する処理アルゴリズムの応答がどうなるかを識別するために注意を払う必要がある。このアルゴリズムは自立型であり、オシロメトリック丘の形状に基づいてカフが正しく配置されたかどうかを査定する。
【００６３】
78)  開示するシステムに特有の考慮事項は、微分動脈圧パルス信号の検出が周波数関連効果を増幅することである。オシロメトリックスキャン中に時間と共にパルス形状が修正及び圧縮されるとき、その周波数成分がアップシフトし、これは、導関数の性質により、オシロメトリック丘プロファイルの収縮期側での降下を「延長」する振幅増加になる。
【００６４】
79)  以下では、上述した介入効果のための補償手段を実現する一般的な手法を概説し、収縮期及び拡張期血圧値の定量的決定を提供する形式の記述で締めくくる。
【００６５】
80)  Caretaker（ＣＴ）フィンガカフ血圧モニタに実装されたＰＤＡ技術などの連続血圧監視システムに関する開始較正又は再較正を得るために、最初のステップは、指カフ監視システムによって血圧スイープを行うことである。これらの圧力スイープは、指血圧の介入効果を補償するために実装されたシステムのアルゴリズムによって処理されるデータを収集する。開示するシステムによって所与の血圧記録セッション中に収集される臨床データは、５００Ｈｚでサンプリングされる開示するシステムのセンサ信号、及びカフ圧値である。図１は、フィンガカフの内圧の血圧スイープ中に得られるデータ、及びその処理の結果の一例を表す。この図のパネルＡは、スイープ中のＣＴのセンサ信号の時間に対する振幅応答を示す。これは、パネルＢに示される、様々な圧力ベースの呼び掛けに対する動脈の応答、すなわち、直接及び同時に測定された圧力ステップの対応する時間変化のグラフィカル表示を提供する。パネルＣは、圧力に対する信号振幅の得られるオシロメトリックプロファイル、又は丘を示す。このオシロメトリックプロファイルは、臨床医がこの場合のゴールドスタンダードを表すことによって得られた収縮期及び拡張期に関する平均値（垂直の赤いバー）及び対応する圧力スキャン読取値を伴った、後続の血圧決定の基礎となる初期分析アルゴリズムによって使用される初期データである。
【００６６】
81)  リアルタイムデータに対して作用し、ファイルされたデータを処理することもできる初期分析アルゴリズムは、ポンプイベントを追跡し、中間の間隔で心拍ピーク検出を行い、オシロメトリック丘プロファイルを組み立てる。その一例を図１に示した。システム微分信号の正方向信号と負方向信号とは、別々に追跡される。スキャンの終了後、アルゴリズムは、データに対してスプラインフィットを行い、合成のオシロメトリック丘プロファイルをもたらす。
【００６７】
82)  上記の情報は、圧力の関数として、及びオシロメトリック丘プロファイルの最も急な勾配の関数として、特性閾値の傾向を検出するために使用される。図３は、オシロメトリック丘プロファイルのパーセンテージ収縮期閾値に対する臨床的に測定された上腕収縮期カフ圧を、所与の読取値に関して、少なくとも８ｍｍＨｇ以内でそれら２つが一致するという制約の下で表す一例を示す。この例では、２０％、４０％、６０％、及び８０％の４つの閾値パーセンテージのみが考察されている。データの傾向は、収縮期血圧の増加と共に、オシロメトリック丘の全高のパーセンテージとしての最尤検出閾値がより低い閾値に向けて移動する、すなわち、収縮期が増加するにつれて高圧側でのテールがますます重要になることを示す。
【００６８】
83)  図４は、前と同じ制約の下で、拡張期側での丘プロファイル勾配の変化が収縮期検出閾値に与える影響を示す。この傾向は、勾配が大きくなる（これは、より高い動脈コンプライアンス、及び／又は動脈脈動へのより良い結合を示す）につれて、最適な収縮期検出閾値がより高いレベルに移動することを示す。
【００６９】
84)  図２〜４に示されているこれらの傾向応答は、ここでパラメータ化され、血圧抽出アルゴリズムに組み込まれる。この血圧抽出アルゴリズムは、カフ結合の問題、動脈スティフネス、組織コンプライアンスを補償し、動脈パルスのスペクトル成分及び振動プロファイルの勾配を査定する。
【００７０】
85)  次いで、２０％、４０％、６０％、及び８０％の固定パーセンテージ閾値での拡張期及び収縮期圧の予備的決定を伴う反復プロセスによって、オシロメトリック丘プロファイルからの血圧の実際の抽出が達成される。得られる圧力値の組は、勾配、おおよその脈圧、及び収縮期勾配の範囲の予備的決定を可能にする。これにより、これが低血圧、正常血圧、又は高血圧のいずれのケースであるかを判断し、それに従って収縮期閾値を（圧力が高いほど低く）移動させることが可能になる。システムの微分信号の正方向及び負方向成分に関する振動振幅の決定は、同じ圧力に関して閾値をより高く移動させる結合の程度に関する情報を提供する。
【００７１】
86)  次に重要な結合の問題は、組織コンプライアンスと組織厚さの識別に関し、これは、オシロメトリック丘の低圧領域での指動脈の開始応答を決定する。定性的に言えば、感知のための嚢が指動脈に向かって伸張するときに介在組織が厚い又は頑丈である場合、動脈の振動応答は抑制され、圧力ステップごとの振動応答の変化、すなわち勾配は非常に緩くなる。実際には、被験者の拡張期圧が７０ｍｍＨｇであっても、オシロメトリック丘の拡張期応答部分に達するまで、嚢の圧力が１００ｍｍＨｇよりも高いことがある。これは、介在組織を介して押して指動脈に係合するために「余分な」圧力が必要であったことを明確に示す。
【００７２】
87)  ここで、成功した解決策は、被験者のコホートから臨床データを得て、２０〜４０ｍｍＨｇの圧力範囲で、オシロメトリック丘の応答振幅と応答勾配との両方で、この被験者セットの開始応答に基づいて経験的関係を導出するものであった。
【００７３】
88)  分析に組み込まなければならない次の重要な特徴は、動脈スティフネスである。この手法は、高いスティフネスの動脈に関連付けられた動脈圧パルスを柔軟な動脈に関連付けられた動脈圧パルスから区別する観察事実に基づく。柔軟な動脈からの圧力パルスは特徴的であるが、高いスティフネスの動脈からの圧力パルスはあまり特徴がないか、全く特徴がない。この特徴は、動脈パルスエンベロープが、いくつかの成分パルス、特に左心室駆出パルス及び２つの時間遅延された反射パルスからなることによる。これらの成分パルス特徴の存在又は相対的な不在は、以下のように動脈スティフネスに相関する。動脈スティフネスが高いほど、血圧変動の立ち上がり時間が長くなる。動脈壁は、各成分パルスにより、拡張効果に抵抗し、遅延させる。その結果、異なる成分パルスによる応答が融合し、壁の機械的フィルタリング効果によって平滑化される。この特徴を定量化するための１つの手法は、動脈圧パルスのスペクトル成分を調べることであり、動機は、パルスがより大きい特徴を有するほど、そのスペクトル成分の周波数が高くなることである。しかし、動脈の強力な機械的フィルタリングが、この手法に強い境界を設定すると理解される。具体的には、生理学的研究により、人間の動脈パルスが１５〜２０Ｈｚを超えるスペクトル成分を有さないことが示されている。ここで論じる手法に関しては、１〜１０Ｈｚの周波数範囲を調べるだけで十分であることがわかる。具体的には、６〜１０Ｈｚのフーリエ変換の合計の大きさと、オシロメトリック丘での血圧閾値のシフトに対する動脈スティフネスの効果を査定するのに有用な１〜５Ｈｚの合計の大きさとの比によって定義されるスペクトル成分パラメータを定義することができる。
【００７４】
89)  モデルのスペクトルパラメータの生理学的関連性の予備的査定として、その年齢依存性を査定した。例えば、図５は、年齢及び血圧の広い分布を有する１４０人の被験者のコホートにおけるスペクトル成分パラメータの年齢依存性を示す。より高齢の動脈壁のスティフネスの増加は、より若く、より弾性のある動脈壁のものに比べてパルスの構造的特徴を平滑化するので、年齢と共に負の傾向が予想される。実際、統計的に有意な負の傾向が、データで観察されている。
【００７５】
90)  図６は、性別に応じてスペクトル成分パラメータをさらに分類した結果を示す。どちらの群も同じ傾向を示すが、女性では、男性の約２倍の大きさである。この結果は、平均して男性よりも女性の動脈スティフネスが低いということに関連していることがある。
【００７６】
91)  同様にして、オシロメトリックプロファイルの勾配を査定することができる。これは、上記の考慮事項に基づき、勾配は動脈スティフネスの変化に敏感であり、したがって年齢に伴う傾向を有するからである。
【００７７】
92)  図７は、平均動脈圧に対して正規化され、性別に従って分類された拡張期勾配の年齢依存性を示す。予想される負の年齢傾向は、どちらの群でも明らかであり、動脈スティフネス及び年齢の増加に伴い、勾配振幅が減少することを示す。さらに、男性と女性の動脈スティフネスの予想される群差と一致して、群としての男性の拡張期の勾配は女性の勾配よりも低い。
【００７８】
93)  この状況は、オシロメトリックプロファイルの収縮期側の勾配に関してはあまり明確でない。図８は、両性の全体的な年齢傾向（Ａ）と、性別によって分類された傾向（Ｂ及びＣ）とを示す。群全体及び女性における傾向は、予想と一致している。勾配は負であるので、予想される傾向は正であり、より小さい負の勾配値に向かう。しかし、男性群（グラフ５Ｃ）では、傾向は本質的にゼロである。
【００７９】
94)  例えば、収縮期閾値がスペクトル成分パラメータにどのように依存するかの一例が図９Ａに示されている。図９Ａは、４つの値（全高の２０％、４０％、６０％、及び８０％）に保って、所与の患者に関するスペクトル成分パラメータの関数として、臨床医の平均収縮期読取値を合致させるための最適な収縮期勾配閾値を決定した結果を示す。図示されているように、収縮期閾値は、パラメータが増加するにつれてより高くなり、すなわち、より低い収縮期圧に向かう。モデルごとに、これらのパラメータは、収縮期及び拡張期を決定するオシロメトリックプロファイルでの閾値を確立するために使用される。
【００８０】
95)  図９Ｂは、臨床医の平均収縮期読取値への最適な合致を得るための結果を、予備的な収縮期読取値の関数として示す。言い換えると、収縮期シフトを決定するための閾値は、収縮期が高いか低いかに依存する。顕著な傾向は、収縮期が増加するにつれて、収縮期に関する正確な値を決定するための最適な閾値が、より低いレベルのオシロメトリックプロファイル、すなわち、より高い収縮期圧にシフトすることを示す。実際には、これは、まず予備的な収縮期読取値を得て、これが低圧、中圧、又は高圧のケースであるかどうかを設定することによって実施される。
【００８１】
96)  以下では、自己較正法を使用した間接的なオシロメトリック動脈血圧監視システムを述べる。自己較正法は、絶対開始又は再較正血圧値を提供し、これらの血圧値に対して、比較的連続的な血圧監視モードが血圧の変化を追跡する。
【００８２】
97)  図１０に示される例示的なシステム１００は、フィンガ指カフ２０、電子回路（図示せず）を含む受信モジュール５０、及び指カフ２０の加圧を制御するためのメカニズム（この実施形態では圧力センサ５４及び５６）を含む。電子回路は、指カフ２０からの信号を受信及び分析し、分析結果を出力するための手段を含む。導管４０は、空気圧連通で受信モジュール５０と指カフ２０とを接続する。代替として、受信モジュール５０と指カフ２０との間の信号の電子通信は、例えば、通信手段と、監視されている動脈に近接して圧電又は相対圧力センサなどのセンサとを提供することによって、無線で行うことができる。
【００８３】
98)  受信モジュール５０から、設備内のデータを収集及び分析するために使用される任意の処理デバイスにデータを送信することができる。データの転送は、その時点でコンピュータ技術で知られており、本出願に適用可能な任意の手段によるものでよい。代替として、データは、受信モジュール５０内の処理デバイスによって直接分析して読み取ることができる。任意選択で、受信モジュール５０は、データを表示することができるディスプレイ５２を含むことができ、ディスプレイ５２に、分析結果を読取用の出力として表示することができる。
【００８４】
99)  指の中心には骨があり、各側に１つずつ、２本の動脈がある。指カフ２０は、２本の動脈を覆う皮膚に嚢２８が接触した状態で指２に置かれる。嚢２８は柔軟であり、基板２６のすべての側面で、及び空気導管４０の周りで封止される。指カフ２０は、好ましくは、それが配置される指の形状に実質的に一致すべきであり、隙間をなくし、両方の指動脈に等しく係合する。前述したように、隙間により、嚢は予測不可能な形でそれらの空隙内に伸張し、較正された開始血圧を得るために分析されるオシロメトリック丘を歪ませる。
【００８５】
100)  連続血圧監視モードでは、導管４０を介して、ユーザの拡張期血圧よりも低い圧力まで嚢２８を加圧すると、円筒状に加圧された指カフ２０が指組織を油圧式に圧迫し、指動脈を一部除荷する。除荷を実施するのに必要な圧力は、患者ごとに多少異なることがあるが、典型的には、２０ｍｍＨｇ〜６０ｍｍＨｇの範囲内である。一部の被験者に関する他の有効範囲は、２０ｍｍＨｇ〜４０ｍｍＨｇ又は３０ｍｍＨｇ〜５０ｍｍＨｇである。いずれの場合も、圧力は、ユーザの拡張期血圧を超えない。この除荷により、動脈と柔軟な嚢２９との油圧結合が行われる。これにより、動脈の弾性機能がなくなり、嚢２８の弾性復元力が代わりとなる。すなわち、嚢２８が弾性動脈壁の機能を果たす。また、嚢２８はここで、脈圧波を含む。前述したように、嚢２８は、拡張期圧未満に加圧されている。
【００８６】
101)  図１０は、中節骨で中指２の周りに取り付けられた指カフ２０を示すが、代替として中指２の基節骨に取り付けることもできる。親指３の基節骨は、信頼性の高いオシロメトリック信号の取得を腱が妨げるので、較正には適さない部位である。代替の位置決めは、人差し指、薬指、又は小指の中節骨又は基節骨でよいが、この位置決めは、最適な読取値を提供しない。
【００８７】
102)  相対（ゲージ）又は絶対センサなど標準の市販の圧力センサ５４を使用して、指カフ２０の圧力を一定に保つことができ、圧力計との相違はない。圧力センサ５４は、図１１では受信モジュール５０に位置するものとして示されているが、代替として指カフ２０に位置してもよい。指カフ２０で使用されるとき、反対側では大気に通じているので、ゲージ圧センサとして使用される。しかし、唯一のセンサとして、これらの非常に小さい圧力変化に対する感度がないため、パルスによる圧力の変化を測定することは好適に行うことができない。
【００８８】
103)  図１２は、内側Ａに取り付けられたフック部２２と、外側Ｂに取り付けられたループ部２４とを有する指カフ２０の一実施形態を示す。フック部２２及びループ部２４は、基板部材２６の両側だけでなく両端にも取り付けられ、指カフ２０を固定するために使用される。内側Ａ及び外側Ｂに関して、フックとループの配置を逆にすることもできることに留意すべきである。膨張可能な嚢２８が、ループ部２４とはほぼ反対側の基板２６の内側Ａに位置決めされ、ユーザの指２に接触する（図１０）。この実施形態では、嚢２８は、膨張可能な膜２９を備え、空気導管４０を受け取る。膜２９の周辺部は、縁部３２及び３４で示されるように、基板部材２６に融着される。膨張可能な嚢２８は、膨張可能な膜２９及び基板部材２６によって形成される封止された内部領域３６を加圧して、導管４０と共に圧力センサを形成できるように構成される。導管４０は、図１０の内部領域３６及び電子構成要素収容モジュール５０と空気圧連通している。
【００８９】
104)  図１１及び図１２は、指カフ２０の一例を示し、指カフ２０は、巻かれておらず、図１２では円形構成に巻かれており、指の周りに巻かれたときに使用される構成を示す。フック及びループファスナ２２、２４は、基板２６の端部を引っ張ることによってフック及びループファスナが強制的に開かれるまで、指カフ２０をこの構成で維持するように係合する。この図では、圧力センサを形成するための、膨張可能な膜２９の封止された縁部３２及び３４と嚢２８の導管４０との相互作用が示されている。
【００９０】
105)  指カフ２０の設計は、例示目的のものであり、同じ基準を満たす他の指カフを使用することもできる。指カフ２０は、指カフ２０の膨張が指２の動脈への光結合を生成するのに十分でありさえすればよいので、血流に大きな影響を及ぼすことなく、連続監視モードでシステムを使用できるようにする。拡張期圧未満では、指カフ２０は、動脈の内径を全く変えず、したがって血流に影響を及ぼさない。連続監視モードでは、指カフ２０での圧力は、好ましくは動脈の拡張期圧未満であり、好ましくは約５０ｍｍＨｇ以下である（しかし、限定はしないが拡張期血圧、脂肪量、及び指の他の構造などを含む被験者の様々な因子によっては、それよりもいくぶん高いことがある）。圧力の下限は、動脈との光結合を可能にするのに十分に高いが、結合が血流と干渉しないほど十分に低い。このようにして、指カフ２０は、長期間、すなわち数時間又は数日間使用することができる。
【００９１】
106)  指カフ２０は、測定部位に巻かれ、拡張期圧未満であるが、接触圧力を高めるのに十分な低い圧力まで膨張される。次いで、パルスは、血液が指カフ２０の部位を通って流れるときの非常に小さい体積変化により、指カフ２０の内圧の小さな変動を引き起こす。血流の閉塞を避けるために、圧力は拡張期圧未満に維持され、好ましくは３０〜７０ｍｍＨｇの範囲内、最も好ましくは約３５〜５５ｍｍＨｇの範囲内であるが、前述した他の範囲の任意のものでよい。圧力は、指２との良好な接触の維持に基づいて、より具体的にはパルス波の正確な監視に基づいて決定される。指カフ２０は、指節骨を取り囲み、均一な周方向圧力を加える。加えられる圧力は、最小値及び最大値を有する範囲内に維持しなければならず、正確な値は患者に基づいて決定される。圧力に関する最大レベルは、血流の閉塞を避けなければならず、最小圧力は、脈圧波を感知するために指との良好な接触を維持するという観点から重要である。良好な動作範囲は、２０〜６０ｍｍＨｇである。
【００９２】
107)  図１３の概略図は、受信モジュール５０の内部レイアウトの例を示す。圧電ディスク素子又は等価物などの第２の圧力センサ５６は、システム１００の動作を制御するように構成された少なくとも１つのプロセッサを備えるコントローラ５７に電気的に接続されている。ポンプ６２は、チューブ４０及び一方向弁６４を介して指カフ２０と空気圧連通している。ポンプ６２は、コントローラ５７に電気的に接続され、コントローラ５７は、圧力読取値フィードバックに基づいてポンプ６２の動作を制御する。絶対圧力センサ５４もコントローラ５７に電気的に接続され、センサ５４の一方の側が大気に露出され、他方の側が、指カフ２０と、チューブ４０と、受信モジュール５０のハウジングとによって提供されるシステム１００に含まれる圧力空間に露出されるので、大気圧に対して感知された圧力を表す電気信号をコントローラ５７に提供する。相対圧力センサ５６は、絶対圧力センサ５４よりも感度が高く、例えば、真鍮若しくはステンレス鋼又はその等価物からなる円形基板上に堆積されたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）から形成された圧電デバイスでよい。相対圧力センサ５６は、通常の室内空気が一方の側にあり、加圧システムが他方の側にあり、ディスクを膨らませるように取り付けられている。この膨出運動は、真鍮又はステンレス鋼ディスクに堆積されているＰＺＴで電荷分離を引き起こす。一定の圧力の場合、この分離は、通常の高い抵抗伝導によって分散される。ポンプ６２がシステムを一定の所望の圧力まで加圧すると、増幅器６６によって小さい圧力変動を測定することができる。理想的には、空気圧接続又は受信モジュール５０のハウジングからの漏れは、１５分あたり１ポンプサイクル程度である。圧力振動は、指の動脈を効果的に除荷している指カフ２０で発生する。動脈は、血圧に比例して膨出することによって、システム１００によって編成された捕捉された体積の圧力のわずかな一過性の変化を引き起こす。このわずかな変化により、ＰＺＴが膨らんで電荷分離を引き起こし、この電荷分離は、トランスインピーダンスアンプ６６によって電圧に変換され、この電圧が、コントローラ５７に入力されて、電圧が相対圧力変化読取値に変換される。次いで、圧力読取値は、本明細書で述べる実施形態の任意のものに従って、コントローラ５７によってディスプレイ５２及び／又は外部コンピューティングデバイスに出力することができる。デバイスの帯域幅は、外部ノイズ源に対する感度をなくすためにわずかに調整される。信号帯域幅は、約１Ｈｚの基本周波数（心拍）と、約２０Ｈｚまで及ぶ信号フィーチャとを含む。生データは、受信モジュール５０でのプロセッサのＡ／Ｄ入力の１つに直接ポート入力される。好ましくは、プロセッサは、次いでＰＤＡを使用してパラメータを抽出する。代替として、デジタル化された生データストリームは、パラメータの抽出のためにコンピューティングデバイスに送信される。
【００９３】
108)  パルス分解分析（ＰＤＡ）原理が、動脈圧パルスを分析するために使用される。ＰＤＡ技術の完全な開示については、米国特許第７，０８７，０２５号「Blood Pressure Determination Based on Delay Times between Points on a Heartbeat Pulse」、２０１１年９月１３日出願の係属特許出願第１３／２３１，７０３号、２０１２年１月２４日発行の米国特許第８，１００，８３５号、２０１０年７月３０日出願のＰＣＴ／ＵＳ１０／４３９１４号を参照されたい。それらすべての全体を参照により本明細書に援用する。
【００９４】
109)  ＰＤＡアルゴリズムの基本構成要素は以下のものである。１）導関数データストリーム中の心拍を識別するピークファインダ、２）検出された心拍の２次導関数を生成する微分器。２次導関数は、次いで、成分パルスの位置に対応する反転を見つけるために使用される、３）ベッセルフィルタとして実装され、微分された生信号ストリームから積分パルス波形を生成し、そこから相対的成分パルス振幅が決定されるデジタル積分器、及び４）主収縮期ピークの識別を可能にするローパスフィルタ。さらに、信号の忠実度がピーク検出及び分析を可能にするのに十分高いかどうかを判断する信号対雑音（Ｓ／Ｎ）性能指数を計算するために、データストリームの周波数成分が継続的に分析される。
【００９５】
110)  反射成分パルス及び収縮期パルスの時間的位置が識別されると、収縮期（Ｐ１）と腸骨ピーク（Ｐ３）との間の時間遅延であるＴ１３間隔が計算される。Ｐ２／Ｐ１比は、積分パルススペクトル中のＰ２ピーク及び収縮期ピークの振幅を使用して計算される。
【００９６】
111)  本発明のシステムは、４０ｍｍＨｇなどの低い一定の結合圧力、又は上述した拡張期血圧未満の他の圧力の１つで受動的に動作する。システム１００は、指カフ２０が巻かれている指２の指節骨で、主左心室駆出パルス及び動脈パルス反射のタイミング及び振幅を分析することによって血圧を追跡する。
【００９７】
112)  従来のシステムとは異なり、本発明のシステムは、最初に及び定期的な間隔で較正される場合、リアルタイムの拍動ごとの絶対圧力測定値を非侵襲性で提供することができる。
【００９８】
113)  指カフシステム１００は、任意の適用可能なコンピューティングデバイス上で実行されるソフトウェアから制御され、ソフトウェアにデータをストリーミングすることができる。通信は、例えばBluetooth（商標登録）伝送プロトコルを使用して無線でよい。好ましい実施形態では、指カフシステム１００は、インターネット上のクラウドベースのサーバへの無線伝送（例えば、携帯電話通信）によってデータを自動的にアップロードすることができる。好ましい実施形態では、指センサは、圧電センサに基づく小型化された設計を特徴とし、重量が約１００グラムであり、１回のバッテリ充電で約２０時間動作する。
【００９９】
114)  システム１００は、中心動脈から生じるパルス反射を追跡するので、中心血圧を追跡することが可能であるものとして示すことができる。さらに、この技術は、出血検出器として適しているものとして示されている。
【０１００】
115)  システムの信号品質は、収縮期及び拡張期血圧、並びに動脈スティフネスなどの因子によって影響を及ぼされる橈骨又は指パルス形状の詳細な輪郭分析を可能にするのに十分に高い。具体的には、橈骨／指パルスエンベロープの成分パルス構造の解像を可能にする。
【０１０１】
116)  システムが自己較正又は再較正を実施するのに必要なアルゴリズム処理イベントのシーケンスが図１４に概略的に示されている。所要のオシロメトリックプロファイルは、様々な圧力スキャンステップを受ける動脈パルスのピーク検出によって確立される。結果は、圧力の関数としてのオシロメトリックプロファイルである。第１の処理ステップとして、フィンガカフが対称的に適用されなかった場合、又は圧力スキャン中に運動アーチファクトが動脈パルス信号を損なった場合に生じ得る不規則性について、オシロメトリックプロファイルがテストされる。これは、典型的には、複数のピークを有するオシロメトリックプロファイルをもたらす。この状態が検出される場合、プロファイルは拒否され、エラー状態が表示される。プロファイルが承諾される場合、次の処理ステップは、収縮期及び拡張期に関する予備的閾値を、好ましくはそれぞれプロファイルの最大振幅の７０％及び５０％に決定することを含む。これらの予備的収縮期及び拡張期値に基づいて、オシロメトリックプロファイルは、推定される低血圧、正常血圧、又は高血圧のスキャンに分類される。これらの範囲に関する具体的な値は、低血圧に関しては２５ｍｍＨＧ未満、正常血圧に関しては２６〜４０ｍｍＨＧ、高血圧に関しては４０＋ｍｍＨＧであり、この分類に応じて、収縮期に関するオフセット、具体的には０、１０、１５ｍｍＨＧが追加される。臨床コホートデータの分析に基づいて、拡張期に関するオフセットは計算されない。次の処理ステップでは、介在組織を通り抜けて動脈に係合するのに必要であった余剰の圧力による、最終的な血圧値から差し引かなければならないオフセットを計算するために、低圧力範囲でのオシロメトリックプロファイルの最大振幅とオシロメトリックプロファイルの収縮期勾配とを査定することによって、組織結合が推定される。検査される圧力の範囲は、通常２０〜４０ｍｍＨｇであり、オフセットは、０〜３０ｍｍＨｇの範囲内である。次の処理ステップは、オシロメトリックスキャンの様々な圧力ステップで動脈パルスのスペクトル成分を査定し、最も重要なのは、元のスキャンのオシロメトリックプロファイルのピーク付近の低及び中圧領域でのスペクトル成分である。柔軟な動脈では、低圧領域でスペクトルパラメータが高く、低圧領域では、論じた理由により、印加された圧力によってパルスがまだ歪められていない。また、弾性の動脈は、より低い柔軟性の動脈よりも圧力プロファイルの早期の崩壊を示し、これは、スペクトルパラメータの大幅な減少によって示される。スペクトルパラメータに関する具体的な値は、柔軟な動脈に関しては０．６以上の範囲内であり、より高いスティフネスの動脈に関しては０．５以下である。中間の値に関しては、この範囲ではスペクトルパラメータ補正の効果が最小になるので、この処理ステップは無視される。最後に、オシロメトリックプロファイルの拡張期側及び収縮期側の勾配が、最終的な収縮期及び拡張期閾値の決定に関して査定される。これは、最終的な品質管理チェックポイントも提供する。というのも、勾配があまりに低い場合には、スキャンをまだ拒否することができるからである。オシロメトリックプロファイルの高さに正規化された許容可能な勾配範囲は、収縮期に関しては−０．０４〜−０．０２、拡張期に関しては０．０１〜０．０５である。上述した処理段階の入力に基づいて、収縮期及び拡張期に関する最終的な閾値が計算され、得られた値に適用されるオフセットも計算される。収縮期及び拡張期に関してそれぞれ、最大オシロメトリックプロファイル高さの８０％〜６０％及び５５〜７５％の閾値範囲が括られる。
【０１０２】
117)  図１４を参照し、特に、収縮期と拡張期に関する値を得るための最終的な閾値レベル及びオフセットの計算を参照すると、以下に記載する式１〜１０が、上述した分析に関する定量的枠組みを提供する。目標、すなわち式９及び１０は、収縮期と拡張期の両方に関するオシロメトリック曲線（ＯＣ）の全高のパーセンテージで、すなわちそれぞれｔｈｒｅｓｈ％ｓｙｓｔｏｌｅとｔｈｒｅｓｈ％ｄｉａｓｔｏｌｅで閾値レベルを得ることである。ＯＣ（その一例は図１に示されている）は、圧力の関数である曲線であり、したがって、例えばＯＣ（ｔｈｒｅｓｈ％ｓｙｓｔｏｌｅ）は、ＯＣの収縮期側でｔｈｒｅｓｈ％ｓｙｓｔｏｌｅによって識別される湾曲点に対応する圧力である。対応する識別が、ＯＣの拡張期側でのｔｈｒｅｓｈ％ｄｉａｓｔｏｌｅに適用される。ＯＣから得られた最終的な圧力に、動脈壁に到達するのに必要な組織圧縮を補償するために計算されたオフセットｏｆｆｓｅｔｔｉｓｓｕｅ，ｓｙｓｔｏｌｅ及びｏｆｆｓｅｔｔｉｓｓｕｅ，ｄｉａｓｔｏｌｅが加算される。
【０１０３】
118)  閾値レベルｔｈｒｅｓｈ％ｓｙｓｔｏｌｅ及びｔｈｒｅｓｈ％ｄｉａｓｔｏｌｅは、式１及び２を使用して計算され、すなわち、どちらも、式３及び４によって表されるようなＯＣのそれぞれの側でのデフォルト閾値に等しい。ここで、収縮期と拡張期に関するこれらのデフォルト閾値は、スペクトルパラメータΔ％ＳＰ，ｓｙｓｔｏｌｅとΔ％ＳＰ，ｄｉａｓｔｏｌｅ、及び勾配パラメータΔ％ＳＬ，ｓｙｓｔｏｌｅとΔ％ＳＬ，ｄｉａｓｔｏｌｅによる寄与によって修正される。さらに、これらの閾値修正パラメータは、式５〜８で表されるように、根底にある生理学的パラメータとの線形依存性でモデル化される。
ｔｈｒｅｓｈ％ｓｙｓｔｏｌｅ＝ｄｅｆａｕｌｔ％ｓｙｓｔｏｌｅ＋Δ％ＳＰ．ｓｙｓｔｏｌｅ＋Δ％ＳＬ．ｓｙｓｔｏｌｅ  （１）
ｔｈｒｅｓｈ％ｄｉａｓｔｏｌｅ＝ｄｅｆａｕｌｔ％ｄｉａｓｔｏｌｅ＋Δ％ＳＰ．ｄｉａｓｔｏｌｅ＋Δ％ＳＬ．ｄｉａｓｔｏｌｅ  （２）
ｄｅｆａｕｌｔ％ｓｙｓｔｏｌｅ＝８０％  （３）
ｄｅｆａｕｌｔ％ｄｉａｓｔｏｌｅ＝７０％  （４）
Δ％ＳＰ．ｓｙｓｔｏｌｅ＝αＳＰ．ｓｙｓｔｏｌｅＳＰ  （５）
Δ％ＳＰ．ｄｉａｓｔｏｌｅ＝αＳＰ．ｄｉａｓｔｏｌｅＳＰ  （６）
Δ％ＳＬ．ｓｙｓｔｏｌｅ＝αＳＬ．ｓｙｓｔｏｌｅＳＬｓｙｓｔｏｌｅ  （７）
Δ％ＳＬ．ｄｉａｓｔｏｌｅ＝αＳＬ．ｄｉａｓｔｏｌｅＳＬｄｉａｓｔｏｌｅ  （８）
Ｓｙｓｔｏｌｅ＝ＯＣ（ｔｈｒｅｓｈ％ｓｙｓｔｏｌｅ）＋ｏｆｆｓｅｔｔｉｓｓｕｅ．ｓｙｓｔｏｌｅ  （９）
Ｄｉａｓｔｏｌｅ＝ＯＣ（ｔｈｒｅｓｈ％ｄｉａｓｔｏｌｅ）＋ｏｆｆｓｅｔｔｉｓｓｕｅ．ｄｉａｓｔｏｌｅ  （１０）
【０１０４】
113)  受信モジュール５０は、指カフ２０を操作してオシロメータとして機能し、指２又は別の指と接触したときに被験者の絶対収縮期及び拡張期血圧を表す信号を生成するように構成される。このモードでは、指カフ２０、導管４０、及び受信モジュール５０は、絶対収縮期及び拡張期血圧読取値を自動的に得るように受信モジュール５０によって制御されるときに、それを行うように構成されたオシロメトリック血圧計を構成する。導管４０は、指カフ２０と受信モジュール５０とを空気圧及び電気の両方で相互接続し、それにより、受信モジュール５０は、指カフ２０を自動的に膨張させ、膨張レベルを適切に制御して、絶対収縮期及び拡張期血圧読取値を得ることができる。被験者の絶対収縮期及び拡張期圧読取値を得るために、受信モジュール５０は、受信モジュール５０でのプログラミングによって決定された時点で指カフ２０を自動的に加圧する。受信モジュール５０は、圧縮機を制御して空気圧を生成し、前述したように指カフ２０を段階的に膨張させ、オシロメトリック丘を生成し、次いで、オシロメトリック丘は、前述した勾配及び振幅条件の下で分析される。受信モジュール５０は、第１の指カフ２０のセンサから信号を受信するように構成されたプロセッサを含む。指カフ２０の適切な結合を提供するために、指カフ２０内の空気嚢は、空気嚢を加圧封止するのに十分に堅い半円筒形の筐体によって均一に支持されなければならず、それにより、受信モジュールからのカフの膨張圧力の増加は、指動脈に完全に向けられ、他の場所には向けられず、同様に、カフ内で誘発される動脈圧変調も含まれ、完全に導管４０に向けられる。
【０１０５】
114)  前に得られた絶対収縮期及び拡張期血圧読取値を使用して、プロセッサは、カフによって加えられる圧力が被験者の拡張期血圧未満であるとき、カフ２０からの信号を処理するために使用される血圧の連続追跡のためのＰＤＡアルゴリズムなどの処理アルゴリズムを較正する。次いで、システム１００は、被験者の拡張期血圧未満の圧力でカフ２０を用いたリアルタイムでの被験者の血圧波形の監視を行い、リアルタイムの心拍ごとの絶対収縮期及び拡張期血圧測定を提供する。
【０１０６】
115)  図１４は、カフ２０を介して被験者の絶対収縮期及び拡張期測定を行うためのシステムを自己較正するためのシステム１００によって実施することができるイベントを示す。イベント６０２で、受信モジュール５０は、上述したようにオシロメトリックデバイスとして機能するようにフィンガカフ２０を制御し、被験者の血圧に関する情報を受信する。イベント６０４で、受信モジュール５０は、絶対収縮期及び拡張期血圧読取値を表すカフ２０から受信された信号を、絶対収縮期及び拡張期血圧値に変換する。絶対収縮期及び拡張期血圧読取値とカフ２０の動作から受信された信号とを使用して、プロセッサは、カフ２０からの信号の処理が絶対収縮期及び拡張期血圧読取値を提供するように、カフ２０が拡張期血圧未満の圧力にあるとき、フィンガカフ２０からの信号を処理するために使用される処理アルゴリズムを較正する。自己較正プロセスが完了すると、イベント６０６で、システム１００は、被験者の血圧波形の監視を行うことができ、これは、限定はしないが、リアルタイムの心拍ごとの絶対収縮期及び拡張期血圧測定を行う機能を含む自己較正処理アルゴリズムを使用して、カフ２０から受信されてデバイス５０によって処理される信号を用いたリアルタイムでの監視を含む。
【０１０７】
116)  図１５は、本発明の別の実施形態による血圧波形分析のための自己較正システム３００を示す。システム３００は、被験者の指２を取り囲むように構成及び寸法設定された第１のフィンガカフ３２０を含む。図１０の実施形態と同様に、第１の指カフは、上述したようなカフ２０、又は米国特許出願公開第２０１２／０２３８８８７号に記載されている他の実施形態の任意のものを使用することができる。カフ３２０の膨張可能部材は、被験者の拡張期血圧未満の圧力レベルで指に周方向で圧力を加えるように膨張されるように構成され、少なくとも１つの圧力センサを含み、圧力センサは、指から膨張可能部材に伝達される圧力変動によって変位可能であり、指を通過する血液パルスを表す血圧波形に対応する信号を生成する。圧力変動データが、カフ３２０からチューブ３４０を介して受信モジュール３５０に送信される。
【０１０８】
117)  フィンガカフ嚢を使用して動脈を加圧及び感知する２構成要素システムを利用することができるが、光学プレチスモグラフなど、遠位に位置された光センサが、指動脈の加圧／変調の状態に関する追加の情報を提供する。図１５に示されるように、第２のフィンガカフ又はキャップ３２２は、カフ３２０が設置されるのと同じ指の遠位端又は先端に嵌まることによって指に接触するように構成される。第２のフィンガカフ又はキャップ３２２は、当技術分野で知られているパルスオキシメータ（フォトプレチスモグラフ）などの酸素化センサを含む。第２のカフ又はキャップ３２２は、図示されるように指の遠位先端に配置されるとき、指先を通して光を照射し、光のスペクトル減衰を測定するように構成される。光のスペクトル減衰は、光が通過する血液中の酸素量と直接関係があり、血液中の酸素量は、被験者のパルスと直接関係がある。血液のスペクトル減衰のレベルを表す信号は、電気接続３４２を介して第２のカフ又はキャップ３２２から受信モジュール３５０に伝送される。
【０１０９】
118)  被験者の絶対収縮期及び拡張期圧読取値を得るために、受信モジュール３５０は、受信モジュール３５０におけるプログラミングによって決定された時点でカフ３２０を自動的に加圧する。図１６Ａ及び１６Ｂは、カフ３２０の圧力と最終的に得られるパルス酸素化信号との関係を示すために、どちらも同じ時間スケールでプロットされたカフ３２０の膨張圧力（グラフ９０２）及びパルスオキシメータ信号（グラフ９０４）のグラフを示す。受信モジュール３５０内部のプロセッサは、圧縮機を制御して空気圧を生成し、カフ３２０を膨張させる。カフ３２０が膨張（ポンプアップ）されるとき、カフ３２０への圧力の入力の各サイクルで圧力が段階的に上昇する。段階的な上昇につれて、圧力値のいくらかのオーバーシュート９０６及び弛緩９０８が明らかであり、これは、嚢２８、配管３４０、指の組織、又はこれらの任意の組合せの弾性／塑性特性によるものである可能性が高い。
【０１１０】
119)  カフ３２０での圧力が被験者の拡張期血圧未満である時間中、パルスオキシメータ信号は、（信号のオーバーシュート及び弛緩部分を無視して）実質的に定常状態値９１０のままである。照明部位を通過する血流の阻害がなく、したがって血液酸素化レベルが実質的に一定のままであるので、これは予想されることである。カフ３２０の圧力が被験者の絶対拡張期血圧に達するとき、オーバーシュートが、カフ３２０からの圧力を受ける指２の動脈を閉塞し始め、それにより、部分的に閉塞された動脈による血流の減少の結果、血液酸素化レベルが減少するにつれてパルスオキシメータ信号が低下する。弛緩は、定常状態圧力を拡張期圧よりもわずかに低い圧力に戻し、したがって、パルスオキシメータ信号は、そのポンプサイクルの間に良くなり、一定となる（９１２を参照）。デバイス圧力チャート上でのこのイベントの対応する発生時間は、絶対拡張期圧（９１４参照）を示し、この例では、約６３〜７０ｍｍＨｇである。
【０１１１】
120)  カフ３２０が拡張期圧を超えてポンプアップされ続け、カフ３２０の圧力が被験者の絶対収縮期圧に達すると、パルスオキシメータ信号は実質的に減少し、９１６で示すようにそこで一定となる。デバイス圧力チャート９０２上でのこのイベントの対応する発生時間は、絶対収縮期圧（９１６参照）を示し、この例では、１５０ｍｍＨｇをわずかに下回る。
【０１１２】
121)  受信モジュール３５０は、カフ嚢（図１１での参照番号２８）内の圧力を測定し、第１のフィンガカフ３２０のセンサから信号を受信し、第２のフィンガカフ／キャップ３２２から信号を受信するように構成されたプロセッサを含む。
【０１１３】
122)  自己較正のために、受信モジュール３５０内のプロセッサは、上述したように第１のフィンガカフ２０を加圧し、同時に、被験者の血液の酸素化に関する信号を第２のカフ／キャップ３２０から受信する。第２のカフ／キャップ３２０から受信された信号は監視及び分析され、それと同時に、第１のカフ３２０の圧力が同期して監視される。このようにして、絶対拡張期及び収縮期圧は、上述したように受信モジュール３５０のプロセッサによって識別することができる。
【０１１４】
123)  絶対収縮期及び拡張期圧読取値を得た後、受信モジュール３５０は、即座にカフ３２０を拡張期血圧未満の動作圧力に減圧し、システム１００に関して前述したように被験者の血圧波形を特徴付ける信号をカフ３２０から受信する。これらの信号は、プロセッサによって、絶対収縮期及び拡張期血圧読取値と組み合わせて使用され、拡張期血圧未満の圧力において第１のフィンガカフ３２０からの信号を処理するために使用される処理アルゴリズムを較正し、それにより、カフ３２０からの信号の処理のみで、絶対収縮期及び拡張期血圧読取値が提供される。自己較正プロセスが完了すると、システム３００は、リアルタイムでの被験者の血圧波形監視を行うことができ、これは、拡張期血圧未満の圧力でカフ３２０を用いて、リアルタイムの心拍ごとの絶対収縮期及び拡張期血圧測定を行うことができる機能を含む。計算することができる他の診断値は、限定はしないが、心拍変動及び呼吸数、並びに上述した他の診断値の任意のものを含む。
【０１１５】
124)  図１７は、カフ３２０を介して被験者の絶対収縮期及び拡張期測定を行うためのシステムを自己較正するためのシステム３００によって実施することができるイベントを示す。イベント１００２で、受信モジュール３５０は、カフ３２０を加圧すると共に、カフ２０の圧力を監視し、それと同時に第２のカフ／キャップ３２２から受信された信号を監視する。イベント１００４で、受信モジュール３５０は、上述したようにイベント１００２の処理から絶対拡張期及び収縮期圧を識別する。
【０１１６】
125)  イベント１００６で、受信モジュール３５０は、カフ３２０の圧力を被験者の絶対拡張期圧未満の動作圧力に低下させ、被験者の血圧波形を表す信号をカフ３２０から受信する。絶対収縮期及び拡張期血圧読取値と、カフ３２０の動作から受信された信号とを使用して、プロセッサは、第１のフィンガカフ３２０からの信号を処理するために使用される処理アルゴリズムを較正し、それにより、カフ３２０からの信号の処理のみで、絶対収縮期及び拡張期圧が提供される。
【０１１７】
126)  自己較正プロセスが完了すると、イベント１０１０で、システム３００は、被験者の血圧波形の監視を行うことができ、これは、限定はしないが、自己較正処理アルゴリズムを使用して、カフ３２０から受信されて受信モジュール３５０によって処理される信号を用いたリアルタイムでの監視を含む。この自己較正処理アルゴリズムは、リアルタイムの心拍ごとの絶対収縮期及び拡張期血圧測定を行う機能を含む。計算することができる他の診断値は、限定はしないが、心拍変動及び呼吸数、並びに上述した他の診断値の任意のものを含む。
【０１１８】
127)  システム３００は、上述したのと同様に、必要に応じて再較正することができる。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用するとき、単数形は、文脈に特に明記されていない限り、複数の指示対象を含むことに留意しなければならない。したがって、例えば、「パルス」への言及は、複数のそのようなパルスを含み、「センサ」への言及は、１つ又は複数のセンサ、及び当業者に知られているその等価物への言及を含み、他も同様である。
【０１１９】
128)  値の範囲が提供される場合、その範囲の上限と下限の間で、（文脈に特に明記されていない限り）下限の１０分の１単位までの各介在値も特に開示されていると理解される。記載された範囲内の任意の記載された値若しくは介在値と、その記載された範囲内の任意の他の記載された値若しくは介在値との間のそれぞれのより小さい範囲が、本発明に含まれる。これらのより小さい範囲の上限及び下限は、独立して、その範囲に含まれることも除外されることもあり、限度のいずれか又は両方がより小さい範囲に含まれる、又はどちらも含まれないような各範囲も、記載された範囲内の任意の特に除外された限度の条件下で本発明に含まれる。記載された範囲が限度の一方又は両方を含む場合、それらの含まれている限度のいずれか又は両方を除外する範囲も本発明に含まれる。
【０１２０】
129)  特に定義されていない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと同様又は等価の任意の方法及び材料を本発明の実施又は試験で使用することができるが、ここでは好ましい方法及び材料を述べる。本明細書で言及されるすべての刊行物は、それらの刊行物から引用される方法及び／又は材料を開示及び記載するために参照により本明細書に援用する。
【０１２１】
130)  以下の文献は、完全に記載されているかのように、参照により本明細書に援用する。
131)  1Nesselroad JM, Flacco VA, Phillips DM, Kruse J., Accuracy of automated finger blood pressure devices, Fam Med. 1996 Mar;28(3):189-92.
132)  2Veerman DP1, Lenders JW, Thien T, van Montfrans GA, LAM 100/Marshall F-88: accuracy and precision of a new device for discontinuous finger blood pressure measurement, J Hum Hypertens. 1993 Apr;7(2):113-5.
133)  3Lyew MA, Jamieson JW, Blood pressure measurement using oscillometric finger cuffs in children and young adults. A comparison with arm cuffs during general anaesthesia, Anaesthesia. 1994 Oct;49(10):895-9.
134)  4Lee JY, Kim JK, Yoon G., Digital envelope detector for blood pressure measurement using an oscillometric method, J Med Eng Technol. 2002 May-Jun;26(3):117-22. 
135)  5Babbs CF, Oscillometric measurement of systolic and diastolic blood pressures validated in a physiologic mathematical model, Biomed Eng Online. 2012 Aug 22;11:56. doi: 10.1186/1475-925X-11-56.
136)  6 Gizdulich P, Prentza A, Wesseling KH., Models of brachial to finger pulse wave distortion and pressure decrement, Cardiovasc Res. 1997 Mar;33(3):698-705.
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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