CN110113990A - 脉搏波测量装置、脉搏波测量方法以及血压测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的脉搏波测量装置,包括:带(20),应缠绕被测量部位而佩戴;第一、第二脉搏波传感器(40‑1、40‑2),以在该带(20)的宽度方向上彼此隔开的状态搭载在该带上,检测经过被测量部位的动脉中的各自相对的部分的脉搏波;按压部(21b、21c),能够改变按压力而对被测量部位按压第一、第二脉搏波传感器(40‑1、40‑2);波形比较部,获取第一、第二脉搏波传感器(40‑1、40‑2)分别按时间序列输出的第一、第二脉搏波信号(PS1、PS2),来比较这些第一脉搏波信号(PS1、PS2)的波形;以及脉搏波传感器按压力设定部,分别可变地设定按压部(21b、21c)的按压力,使得由波形比较部进行比较的第一脉搏波信号(PS1、PS2)的波形相同。
Description
技术领域
本发明涉及脉搏波测量装置以及脉搏波测量方法,更详细而言,涉及一种非侵害式地测量在动脉传播的脉搏波的传播时间(脉搏波传播时间;Pulse Transit Time;PTT)的脉搏波测量装置和脉搏波测量方法。
另外,本发明涉及一种包括这种脉搏波测量装置并使用脉搏波传播时间与血压之间的对应公式来计算血压的血压测量装置。
背景技术
一直以来,已知一种技术,例如如专利文献1(日本特开平2-213324号公报)中所公开那样,在袖带10内,以在该袖带10的宽度方向(相当于上臂的长度方向)上彼此隔开的状态固定配置小型袖带13和中型袖带12,并测量由上述小型袖带13、上述中型袖带12分别检测出的脉搏波信号之间的时间差(脉搏波传播时间)。在袖带10内,沿着上述小型袖带13和上述中型袖带12之间配置有用于基于示波法的血压测量的大型袖带11。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平2-213324号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1中,一边执行加压/减压的动作使得上述小型袖带13、上述中型袖带12内的压力与上述大型袖带11内的压力成为同一压力,一边进行脉搏波传播时间的测量。然而,由于手臂中的组织配置因用户(受试者)的不同而不同,因此位于上臂动脉的上游侧(靠近心脏的一侧)的上述中型袖带12内的压力,以及位于上臂动脉的下游侧(远离心脏的一侧)的上述小型袖带13内的压力的适当值因用户(受试者)的不同而不同。因此,如果如专利文献1所述那样,将上述中型袖带12内的压力与上述小型袖带13内的压力维持为相同的压力,则有时不能成为合适的测量条件。因此,存在脉搏波传播时间的测量精度较差这样的问题。
可以假设以下情况,例如,在作为可穿戴设备的腕部佩戴用带(或者袖带)上,以在该带的宽度方向(相当于手腕的长度方向)上彼此隔开的状态搭载两个脉搏波传感器,并测量由上述两个脉搏波传感器分别检测出的脉搏波信号之间的时间差(脉搏波传播时间)。在该情况中,为了减少佩戴时的不适,带的宽度被限制,因此,上述两个脉搏波传感器之间的距离被限制得较短。因此,需要特别地提高脉搏波传播时间的测量精度,并需要适当地设定位于动脉的上游侧的脉搏波传感器的按压力和位于动脉的下游侧的脉搏波传感器的按压力。
因此,本发明的课题在于,提供一种能够提高脉搏波传播时间的测量精度的脉搏波测量装置和脉搏波测量方法。
另外,本发明的课题在于,提供一种包括这种脉搏波测量装置并使用脉搏波传播时间与血压之间的对应公式来计算血压的血压测量装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,本发明的脉搏波测量装置,其特征在于,包括:
带,应缠绕被测量部位而佩戴;
第一脉搏波传感器和第二脉搏波传感器,以在该带的宽度方向上彼此隔开的状态搭载在上述带上,检测经过上述被测量部位的动脉中的各自相对的部分的脉搏波;
按压部,搭载在上述带上,能够使上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器对上述被测量部位的按压力分别可变地进行按压;
波形比较部,通过获取上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器分别按时间序列输出的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号,来比较上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形;以及
脉搏波传感器按压力设定部,分别可变地设定上述按压部的按压力,使得由上述波形比较部进行比较的上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号得波形相同。
在本说明书中,“被测量部位”是指动脉经过的部位。被测量部位可以是例如手腕、上臂等上肢,或者可以是脚踝、大腿等下肢。另外,在本说明书中,在带的宽度方向上是表示在带的宽度方向上的位置关系。
另外,“带”是指缠绕被测量部位而佩戴的带状的构件,而不论名称。例如,可以使用“绑带”,“袖带”等名称来代替带。
另外,带的“宽度方向”相当于被测量部位的长度方向。
在本发明的脉搏波测量装置中,第一脉搏波传感器和第二脉搏波传感器以在该带的宽度方向上彼此隔开的状态搭载在带上。在上述带缠绕被测量部位而佩戴的状态下,按压部将上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器以例如某种按压力按压在被测量部位上。在该状态下,上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器检测经过上述被测量部位的动脉中的各自相对的部分的脉搏波。波形比较部通过获取上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器分别按时间序列输出的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号,来比较第一脉搏波信号的波形和第二脉搏波信号的波形。这里,脉搏波传感器按压力设定部分别可变地设定上述按压部的按压力使得由上述波形比较部进行比较的上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形相同。由此,能够以适当的测量条件来进行上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号的测量,从而能够提高脉搏波传播时间的测量精度。
在一实施方式的脉搏波测量装置中,其特征在于,
上述按压部包括分别对应于上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器而分割开的第一按压构件和第二按压构件,
上述脉搏波传感器按压力设定部分别可变地设定上述第一按压构件和第二按压构件的按压力,使得由上述波形比较部进行比较的上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形相同。
在该一实施方式的脉搏波测量装置中,上述第一按压构件和第二按压构件能够以适当的按压力来分别按压上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器。
在一实施方式的脉搏波测量装置中,其特征在于,
上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器分别由检测上述相对的部分的电压的检测电极对构成,
该脉搏波测量装置包括:
电流电极对,在上述带的宽度方向上以夹着上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器的方式彼此隔开的状态搭载在上述带上,用于向被测量部位供应电流;
第三按压构件和第四按压构件,分别对应于上述电流电极对而分割开;以及
电流电极按压力设定部,获取上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器分别按时间序列作为电压信号输出的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号,可变地设定上述第三按压构件和第四按压构件的按压力,使得第一脉搏波信号的波形和第二脉搏波信号的S/N特性在规定值以上。
在该一实施方式的脉搏波测量装置中,能够通过上述电流电极按压力设定部以及上述第三按压构件和第四按压构件以适当的按压力分别将上述电流电极对中的每一个按压在被测量部位上,并能够获取可靠性高的脉搏波信号作为上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号。
在一实施方式的脉搏波测量装置中,其特征在于,
上述按压部包括:
固体物,在上述带的宽度方向上横跨上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器而配置;以及
第五按压构件和第六按压构件,分别按压该固体物上的在上述带的宽度方向上比上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器靠外侧的部分,
上述脉搏波传感器按压力设定部分别可变地设定上述第五按压构件和第六按压构件的按压力,使得由上述波形比较部进行比较的上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形相同。
根据本发明人进行的实验发现,如果将上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器相对于上述被测量部位的按压力以沿着某种压力梯度的方式设定为不同的值,则容易获得上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号的波形为相同的状态。因此,在该一实施方式的脉搏波测量装置中,由第五按压构件和第六按压构件按压横跨上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器而配置的固体物,该第五按压构件和第六按压构件分别按压该固体物上的在上述带的宽度方向上比上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器靠外侧的部分。由上述脉搏波传感器按压力设定部可变地设定第五按压构件和第六按压构件的按压力,使得通过上述波形比较部进行比较的上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形相同。因此,上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器的按压力以沿着某种压力梯度的方式设定为不同的值,从而能够容易地获得上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号的波形为相同的状态。其结果是,能够以适当的测量条件来进行上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号的测量,从而能够进一步地提高脉搏波传播时间的测量精度。
在一实施方式的脉搏波测量装置中,其特征在于,
上述按压部包括:
固体物,在上述带的宽度方向上横跨上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器而配置;
第七按压构件,与该固体物相对配置,并能够朝向上述固体物产生按压力;
第八按压构件,安装上述固体物上的在上述带的宽度方向上比上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器的外侧的部分的一侧与上述第七按压构件之间;以及
间隔件,安装在上述固体物的上述外侧的部分的另一侧与上述第七按压构件之间,
上述脉搏波传感器按压力设定部分别可变地设定上述第七按压构件和第八按压构件的按压力,使得由上述波形比较部进行比较的上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形相同。
在该一实施方式的脉搏波测量装置中,配置有第七按压构件,该第七按压构件与横跨上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器而配置的固体物相对配置,并能够朝向上述固体物产生按压力。这里,在上述固体物上的在上述带的宽度方向上比上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器靠外侧的部分的一侧与上述第七按压构件之间安装有第八按压构件。另外,在上述固体物的上述外侧的部分的另一侧与上述第七按压构件之间安装有间隔件。上述第七按压构件和第八按压构件的按压力由上述脉搏波传感器按压力设定部可变地设定,使得由上述波形比较部进行比较的上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形相同。因此,上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器的按压力以沿着某种压力梯度的方式设定为不同的值,从而能够容易的获得上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号的波形为相同的状态。其结果是,能够以适当的测量条件来进行上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号的测量,从而能够进一步地提高脉搏波传播时间的测量精度。
在一实施方式的脉搏波测量装置中,上述脉搏波传感器按压力设定部基于上述第一脉搏波信号的振幅和上述第二脉搏波信号的振幅来判断上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形是否相同。
在该一实施方式的脉搏波测量装置中,基于上述第一脉搏波信号的振幅和上述第二脉搏波信号的振幅能判断上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形是否相同。由此,能够以适当的测量条件来进行上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号的测量,从而能够进一步地提高脉搏波传播时间的测量精度。
在一实施方式的脉搏波测量装置中,上述脉搏波传感器按压力设定部基于上述第一脉搏波信号的上冲时间和上述第二脉搏波信号的上冲时间来判断上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形是否相同。
在该一实施方式的脉搏波测量装置中,基于上述第一脉搏波信号的上冲时间和上述第二脉搏波信号的上冲时间能判断上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形是否相同。由此,能够以适当的测量条件来进行上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号的测量,从而能够进一步地提高脉搏波传播时间的测量精度。
在一实施方式的脉搏波测量装置中,上述脉搏波传感器按压力设定部基于上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形之间的互相关系数来判断上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形是否相同。
在本说明书中,“互相关系数”是指样本相关系数(sample correlationcoefficient)(也称为皮尔逊(Pearson)积矩相关系数)。例如,当给定由两组数值组成的数据串{xi}、数据串{yi}(这里,i=1、2、…、n)时,数据串{xi}与数据串{yi}之间的互相关系数r由图36所示的公式(Eq.1)定义。在公式(Eq.1)中,带上划线的x、y分别表示x、y的平均值。
在该一实施方式的脉搏波测量装置中,基于上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形之间的互相关系数能判断上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号的波形是否相同。由此,能够以适当的测量条件来进行上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号的测量,从而能够进一步地提高脉搏波传播时间的测量精度。
在另一方面,本发明的血压测量装置,其特征在于,包括:
上述脉搏波测量装置;
测量处理部,在由上述脉搏波传感器按压力设定部以使上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号的波形相同的方式设定的按压力下,获取上述的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号之间的时间差作为脉搏波传播时间;以及
第一血压计算部,使用脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式,基于由上述测量处理部获取的脉搏波传播时间来计算血压。
在该一实施方式的血压测量装置中,由上述测量处理部能精确地获取脉搏波传播时间。第一血压计算部使用脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式,基于由上述测量处理部获取的脉搏波传播时间来计算(估计)血压。因此,能够提高血压的测量精度。
进一步地,在另一方面,本发明的血压测量装置,其特征在于,包括:
测量处理部,在由上述脉搏波传感器按压力设定部以使上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形相同的方式设定的按压力下,获取上述的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号之间的时间差作为脉搏波传播时间;以及
第一血压计算部,使用脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式,基于由上述测量处理部获取的脉搏波传播时间来计算血压,
上述各按压构件是沿着上述带设置的流体袋,
上述血压测量装置包括一体地设置在上述带上的主体,
在该主体中,搭载有上述测量处理部、以及上述第一血压计算部,
为了基于示波法的血压测量,在该主体中搭载有向上述流体袋供应空气来控制压力的压力控制部以及基于上述流体袋内的压力来计算血压的第二血压计算部。
在本说明书中,主体“一体地设置”在上述带上,可以是例如带和主体一体成型,或者可以是带和主体分开形成,并且上述主体可以借助接合构件(例如铰链等)一体地安装到上述带上。
在该一实施方式的血压测量装置中,能够在一体的装置中进行基于脉搏波传播时间的血压测量(估计)以及基于示波法的血压测量。因此,提高了用户的便利性。
进一步地,在另一方面,本发明的血压测量装置,其特征在于,包括上述脉搏波测量装置,
上述脉搏波传感器按压力设定部能够将上述第一按压构件、上述第二按压构件、上述第三按压构件、以及上述第四按压构件设定为非加压状态,
上述血压测量装置搭载有:
压迫构件,能够安装在上述第一按压构件、上述第二按压构件、上述第三按压构件、以及上述第四按压构件与所述带之间,缠绕上述被测量部位而佩戴,能够处于压迫上述被测量部位的加压状态或者解放对上述被测量部位的压迫的非加压状态;
测量处理部,使上述压迫构件处于非加压状态,在由上述脉搏波传感器按压力设定部以使上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形相同的方式设定按压力下,获取上述的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号之间的时间差作为脉搏波传播时间;
第一血压计算部,使用脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式,基于由上述测量处理部获取的脉搏波传播时间来计算血压,
第二血压计算部,使上述第一按压构件、上述第二按压构件、上述第三按压构件、以及上述第四按压构件处于非加压状态,并且,为了基于示波法的血压测量,使上述压迫构件处于加压状态,基于上述压迫构件的压力来计算血压。
在该一实施方式的血压测量装置中,能够在一体的装置中进行基于脉搏波传播时间的血压测量(估计)以及基于示波法的血压测量。因此,提高了用户的便利性。
另外,在另一方面,本发明的脉搏波测量方法,用于测量脉搏波,其特征在于,包括:
带,应缠绕被测量部位而佩戴;
第一脉搏波传感器和第二脉搏波传感器,以在该带的宽度方向上彼此隔开的状态搭载在上述带上,检测经过上述被测量部位的动脉中的各自相对的部分的脉搏波;以及
按压部,搭载在上述带上,能够使上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器对上述被测量部位的按压力分别可变地进行按压,
通过获取上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器分别按时间序列输出的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号,来比较第一脉搏波信号的波形和第二脉搏波信号的波形,
分别可变地设定上述按压部的按压力,使得比较的上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形相同。
根据本发明的脉搏波测量方法,能够以适当的测量条件来进行上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号的测量,能够提高脉搏波传播时间的测量精度。
发明效果
通过以上所述可以明确,根据本发明的脉搏波测量装置和脉搏波测量方法,能够以适当的测量条件来进行上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号的测量,能够提高脉搏波传播时间的测量精度。
另外,根据本发明的血压测量装置,能够提高血压的测量精度。
附图说明
图1是示出具有本发明的脉搏波测量装置的血压测量装置的第一实施方式的腕式血压计的外观的立体图。
图2是示意性地示出在上述血压计佩戴在左手腕的状态下相对于手腕的长度方向垂直的截面的图。
图3是示出在上述血压计佩戴在左手腕的状态下构成第一脉搏波传感器和第二脉搏波传感器的阻抗测量用电极的平面布局的图。
图4是示出上述血压计的控制系统的结构的框图。
图5中的(A)是示意性地示出在上述血压计佩戴在左手腕的状态下沿着手腕的长度方向的截面的图。图5中的(B)是示出第一脉搏波传感器和第二脉搏波传感器分别输出的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号的波形的图。
图6是示出上述血压计进行基于示波法的血压测量时的动作流程的图。
图7是示出根据图6的动作流程的袖带压力和脉搏波信号的变化的图。
图8是示出上述血压计执行一实施方式的脉搏波测量方法来获取脉搏波传播时间(Pulse Transit Time;PTT),并且进行基于该脉搏波传播时间的血压测量(估计)时的动作流程的图。
图9是示出进行图8的动作流程所示的电流电极对用袖带的控制时的动作流程的图。
图10是示出进行图8的动作流程所示的检测电极对用袖带的控制时的动作流程的一个例子的图。
图11是示出进行图8的动作流程所示的检测电极对用袖带的控制时的动作流程的另一例子的图。
图12是示出进行图8的动作流程所示的检测电极对用袖带的控制时的动作流程的另一例子的图。
图13是示出对上述检测电极对的按压力、以及第一脉搏波传感器和第二脉搏波传感器分别输出的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号的波形之间的互相关系数之间的关系的图。
图14A是示出对于各种用户(受试者),由上述血压计在按压力(袖带压力)设定为40mmHg的条件下获取的脉搏波传播时间(PTT)和通过基于示波法的血压测量获得的收缩压(SBP)之间的关系的散点图。
图14B是示出对于上述的各种用户,由上述血压计在按压力(袖带压力)设定为130mmHg的条件下获取的脉搏波传播时间(PTT)和通过基于示波法的血压测量获得的收缩压(SBP)之间的关系的散点图。
图15是示出具有本发明的脉搏波测量装置的血压测量装置的第二实施方式的腕式血压计的外观的立体图。
图16是示意性地示出在图15所示的上述血压计佩戴在左手腕的状态下相对于手腕的长度方向垂直的截面的图。
图17是示出图15所示的上述血压计的控制系统的结构的框图。
图18中的(A)是示意性地示出在图15所示的上述血压计佩戴在左手腕的状态下沿着手腕的长度方向的截面的图。图18中的(B)是示出第一脉搏波传感器和第二脉搏波传感器分别输出的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号的波形的图。
图19是示出上述血压计执行一实施方式的脉搏波测量方法来获取脉搏波传播时间(Pulse Transit Time;PTT),并且进行基于该脉搏波传播时间的血压测量(估计)时的动作流程的图。
图20是示出进行图19的动作流程所示的检测电极对用袖带的控制时的动作流程的一个例子的图。
图21是示出进行图19的动作流程所示的检测电极对用袖带的控制时的动作流程的另一例子的图。
图22是示出进行图19的动作流程所示的检测电极对用袖带的控制时的动作流程的另一例子的图。
图23是示出具有本发明的脉搏波测量装置的血压测量装置的第三实施方式的腕式血压计的外观的立体图。
图24是示意性地示出在图23所示的上述血压计佩戴在左手腕的状态下相对于手腕的长度方向垂直的截面的图。
图25是表示图23所示的上述血压计的控制系统的结构的框图。
图26中的(A)是示意性地示出在图23所示的上述血压计佩戴在左手腕的状态下沿着手腕的长度方向的截面的图。图26中的(B)是示出第一脉搏波传感器和第二脉搏波传感器分别输出的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号的波形的图。
图27是示出上述血压计执行一实施方式的脉搏波测量方法来获取脉搏波传播时间(Pulse Transit Time;PTT),并且进行基于该脉搏波传播时间的血压测量(估计)时的动作流程的图。
图28是示出进行图27的动作流程所示的检测电极对用袖带的控制时的动作流程的一个例子的图。
图29是示出进行图27的动作流程所示的检测电极对用袖带的控制时的动作流程的另一例子的图。
图30是示出进行图27的动作流程所示的检测电极对用袖带的控制时的动作流程的另一例子的图。
图31是示出具有本发明的脉搏波测量装置的血压测量装置的第四实施方式的腕式血压计的外观的立体图。
图32是示意性地示出在上述血压计佩戴在左手腕的状态下相对于手腕的长度方向垂直的截面的图。
图33是示出上述血压计的控制系统的结构的框图。
图34是示意性地示出在上述血压计佩戴在左手腕的状态下,在进行基于示波法的血压测量的情况下沿着手腕的长度方向的截面的图。
图35是示出上述血压计执行一实施方式的脉搏波测量方法来获取脉搏波传播时间(Pulse Transit Time;PTT),并且进行基于该脉搏波传播时间的血压测量(估计)时的动作流程的图。
图36是例示出表示数据串{xi}与数据串{yi}之间的互相关系数r的公式的图。
图37是示出脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式的一个例子的图。
图38是示出脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式的另一例子的图。
图39是示出脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式的又一例子的图。
具体实施方式
以下,参照附图详细描述本发明的实施方式。
(第一实施方式)
首先,参照附图详细描述具有本发明的脉搏波测量装置的血压测量装置的第一实施方式。
(血压计的结构)
图1示出了从斜方观察到的第一实施方式的腕式血压计(整体使用附图标记1来表示)的外观。另外,图2示意性地示出了血压计1佩戴在作为被测量部位的左手腕90的状态(以下称为“佩戴状态”)下,相对于左手腕90的长度方向垂直的截面。
如这些图所示,该血压计1大致包括:带20,应缠绕用户的左手腕90而佩戴;以及主体10,一体地安装到该带20上。
从图1可知,带20具有细长带状的形状,以沿着周向缠绕左手腕90。带20包括:带状体23,构成外周面20b;以及按压袖带组21E,沿着该带状体23的内周面23a安装,并构成应与左手腕90接触的内周面20a(参考图2)。用作按压部的按压袖带组21E在带20的宽度方向Y上被分割开,并且具有作为第三按压构件的按压袖带21a、作为第一按压构件的按压袖带21b、作为第二按压构件的按压袖带21c、以及作为第四按压构件的按压袖带21d。稍后将描述按压袖带组21E。在该例子中,带20的宽度方向Y上的尺寸(宽度尺寸)设定为约30mm。
在该例子中,主体10通过一体成型而一体地设置到带20中周向上的一端部20e。需要说明的是,带20和主体10可以分开形成,并且主体10可以借助接合构件(例如铰链等)一体地安装到带20上。在该例子中预先设定:配置有主体10的部位在佩戴状态下对应于左手腕90的背侧面(手背侧的面)90b(参考图2)。在图2中,示出了在左手腕90内经过手掌侧面(手掌侧的面)90a附近的桡动脉91。
从图1可以理解,主体10具有在垂直于带20的外周面20b的方向上具有厚度的立体的形状。该主体10较小且较薄地形成,以免干扰用户的日常活动。在该例子中,主体10具有从带20向外凸起的四棱锥台状的轮廓。
在主体10的顶面(距被测量部位最远侧的面)10a设置有构成显示屏的显示器50。另外,沿着主体10的侧面(图1中左前侧的侧面)10f,设置有用于输入来自用户的指示的操作部52。
在既是带20中周向上的一端部20e和另一端部20f之间的部位又构成带20的内周面20a的按压袖带组21E的内周面20a上,设置有构成第一脉搏波传感器和第二脉搏波传感器的阻抗测量部40。在带20中配置有阻抗测量部40的部位的内周面20a上,以在带20的宽度方向Y上彼此隔开的状态配置有六个板状(或片状)的电极41~46(将这些整体称为“电极组”,并使用附图标记40E来表示)(稍后将详细描述)。在该例子中预先设定:配置有电极组40E的部位在佩戴状态下对应于左手腕90的桡动脉91(参考图2)。
如图1所示,主体10的底面(最靠近被测量部位侧的面)10b和带20的端部20f借助三折扣24连接。该扣24包括配置在外周侧的第一板状构件25、以及配置在内周侧的第二板状构件26。第一板状构件25的一端部25e通过沿宽度方向Y延伸的连杆27可转动地安装在主体10。第一板状构件25的另一端部25f通过沿宽度方向Y延伸的连杆28可转动地安装在第二板状构件26的一端部26e。第二板状构件26的另一端部26f借助固定部29固定到带20的端部20f附近。需要说明的是,固定部29在带20的周向上的安装位置根据用户的左手腕90的周长而预先可变地设定。由此,该血压计1(带20)整体构成大致环状,并且主体10的底面10b和带20的端部20f可以借助扣24沿箭头B方向开闭。
将该血压计1佩戴在左手腕90时,在打开扣24而增大带20的直径的状态下,用户将左手沿着图1中箭头A所示的方向伸入到带20中。然后,如图2所示,用户调节左手腕90周围的带20的角度位置,使得带20的阻抗测量部40位于经过左手腕90的桡动脉91上。由此,阻抗测量部40的电极组40E处于抵接在左手腕90的手掌侧面90a中对应于桡动脉91的部分90a1的状态。在该状态下,用户关闭扣24进行固定。通过上述方式,用户将血压计1(带20)佩戴在左手腕90上。
如图2所示,在该例子中,带状体23由在厚度方向上具有可挠性并且在周向(长度方向)上基本上不可伸缩的塑料材料制成。在该例子中,就按压袖带组21E而言,通过将两个可伸缩的聚氨酯片材在厚度方向上对置并熔接它们的周缘部而构成为流体袋。在按压袖带组21E(带20)的内周面20a中对应于左手腕90的桡动脉91的部位,配置有已经描述的阻抗测量部40的电极组40E。
如图3所示,在佩戴状态下,阻抗测量部40的电极组40E处于对应于左手腕90的桡动脉91,并沿着手腕的长度方向(相当于带20的宽度方向Y)排列的状态。电极组40E包括在宽度方向Y上配置在两侧的通电用的电流电极对41、46以及配置在这些电流电极对41、46之间的电压检测用的构成第一脉搏波传感器40-1的第一检测电极对42、43,以及构成第二脉搏波传感器40-2的第二检测电极对44、45。相对于第一检测电极对42、43,第二检测电极对44、45对应于桡动脉91的血流的更下游侧的部分来配置。在宽度方向Y上,在该例子中,第一检测电极对42、43的中心与第二检测电极对44、45的中心之间的距离D(参考图5中的(A))设定为20mm。该距离D相当于第一脉搏波传感器40-1与第二脉搏波传感器40-2之间的实质上的间隔。另外,在宽度方向Y上,在该例子中,第一检测电极对42、43之间的间隔、第二检测电极对44、45之间的间隔均设定为2mm。
这样的电极组40E能够扁平地构成。因此,在该血压计1中,能够使带20整体较薄地构成。
图4示出了血压计1的控制系统的结构的框图。除了上述的显示器50、操作部52之外,在血压计1的主体10还搭载有作为控制部的CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)100、作为存储部的存储器51、以及通信部59。另外,在主体10搭载有压力传感器31a、31b、31c、31d;泵32a、32b、32c、32d;阀33a、33b、33c、33d(需要说明的是,在以下的描述中,有时也将这些统称为压力传感器31、泵32、以及阀33)。进一步地,在主体10搭载有将分别来自压力传感器31a、31b、31c、31d的输出转换成频率的振荡电路310a、310b、310c、310d;分别驱动泵32a、32b、32c、32d的泵驱动电路320a、320b、320c、320d;以及分别驱动阀33a、33b、33c、33d的阀驱动电路330a、330b、330c、330d(需要说明的是,在以下的描述中,有时也将这些统称为振荡电路310、泵驱动电路320、以及阀驱动电路330)。另外,除了上述的电极组40E之外,在阻抗测量部40上还搭载有通电和电压检测电路49。
在该例子中,显示器50由有机EL(Electro Luminescence:电致发光)显示器构成,并且根据来自CPU100的控制信号,来显示血压测量结果等有关血压测量的信息、以及其他的信息。需要说明的是,显示器50不限于有机EL显示器,并且可以由例如LCD(LiquidCristal Display:液晶显示器)等其他类型的显示器构成。
在该例子中,操作部52由按压式开关构成,将与用户的血压测量开始或停止的指示相应的操作信号输入到CPU100。需要说明的是,操作部52不限于按压式开关,可以是例如压感式(电阻式)或接近式(静电电容式)的触摸面板式开关等。另外,还可以包括未图示的麦克风,以便通过用户的语音来输入血压测量开始的指示。
存储器51非临时性地存储用于控制血压计1的程序数据、用于控制血压计1所使用的数据、用于设定血压计1的各种功能的设定数据、以及血压值的测量结果的数据等。另外,存储器51在执行程序时还用作工作存储器等。
CPU100根据存储在存储器51中的用于控制血压计1的程序,执行作为控制部的各种功能。例如,当执行基于示波法的血压测量时,CPU100响应于来自操作部52的血压测量开始的指示,基于来自压力传感器31的信号来执行控制以驱动泵32(以及阀33)。另外,在该例子中,CPU100基于来自压力传感器31的信号执行控制以计算血压值。
通信部59由CPU100控制,以通过网络900将规定信息发送到外部的装置,或者通过网络900接收来自外部的装置的信息,并将该信息移交到CPU100。该通过网络900的通信可以是无线或有线的。在该实施方式中,网络900是因特网,但是不限于此,可以是诸如医院内LAN(Local Area Network:局域网)的其他种类的网络,或者可以是使用USB线缆等一对一的通信。该通信部59可以包括微型USB连接器。
在该例子中,泵32由压电泵构成,并且为了对按压袖带组21E内的压力(袖带压力)加压,将作为加压用流体的空气供应到按压袖带组21E。阀33打开和关闭用于排出或封入按压袖带组21E的空气以控制袖带压力。泵驱动电路320基于从CPU100提供的控制信号来驱动泵32。阀驱动电路330基于从CPU100提供的控制信号来开闭阀33。
在该例子中,压力传感器31是压阻式压力传感器,通过空气配管38(38a、38b、38c、38d),与泵32、阀33以及按压袖带组21E连接。压力传感器31通过空气配管38来检测带20(按压袖带组21E)的压力并输出为时间序列的信号,在该例子中,检测以大气压为基准(零)的压力并输出为时间序列的信号。振荡电路310基于因来自压力传感器31的压阻效应而引起的电阻变化的电信号值而振荡,并且将具有与压力传感器31的电信号值对应的频率的频率信号输出到CPU100。在该例子中,压力传感器31的输出用于控制按压袖带组21E的压力、以及基于示波法计算血压值(包括收缩压(Systolic Blood Pressure;SBP)和舒张压(Diastolic Blood Pressure;DBP))。
在根据通常的示波法来测量血压的情况下,大致执行如下的动作。即,预先将袖带缠绕在受试者的被测量部位(手臂等)上,当测量时,CPU100控制泵32以及阀33,以将袖带压力加压到高于最高血压,然后逐渐减压。在该减压的过程中,用压力传感器检测袖带压力,并且将在被测量部位的动脉中产生的动脉容积的变化获取为脉搏波信号。基于伴随着此时的袖带压力的变化产生的脉搏波信号的振幅的变化(主要为上升和下降),来计算出最高血压(收缩压:Systolic Blood Pressure)和最低血压(舒张压:Diastolic BloodPressure)。另外,当控制按压袖带组21E的压力以进行基于脉搏波传播时间的血压测量时,CPU100控制泵32和阀33,并且根据各种条件来进行袖带压力的加压和减压。具体将在稍后进行描述。
电池53向搭载在主体10上的要素供电,在该例子中,电池53向CPU100、压力传感器31、泵32、阀33、显示器50、存储器51、通信部59、振荡电路310、泵驱动电路320的各个要素供电。另外,电池53还通过配线71向阻抗测量部40的通电和电压检测电路49供电。该配线71与信号用配线72以夹在带20的带状体23与按压袖带组21E之间的状态,沿着带20的周向延伸设置在主体10和阻抗测量部40之间。
图5中的(A)是示意性地示出了血压计1佩戴在左手腕90的状态下沿着手腕的长度方向的截面。图5中的(B)示出了第一脉搏波传感器40-1、第二脉搏波传感器40-2分别输出的第一脉搏波信号PS1、第二脉搏波信号PS2的波形。阻抗测量部40的通电和电压检测电路49由CPU100控制,在该例子中,在其动作时,如图5中的(A)所示,在手腕的长度方向(相当于带20的宽度方向Y)上配置在两侧的电流电极对41、46之间,流过频率50kHz、电流值1mA的高频恒流i。在该状态下,通电和电压检测电路49检测构成第一脉搏波传感器40-1的第一检测电极对42、43之间的电压信号v1、以及构成第二脉搏波传感器40-2的第二检测电极对44、45之间的电压信号v2。这些电压信号v1、v2分别表示由在左手腕90的手掌侧面90a中的第一脉搏波传感器40-1、第二脉搏波传感器40-2分别相对的部分的桡动脉91的血流的脉搏波引起的电阻抗的变化(阻抗方式)。通电和电压检测电路49对这些电压信号v1、v2进行整流、放大以及滤波,以时间序列输出如图5中的(B)中所示的具有山形波形的第一脉搏波信号PS1、第二脉搏波信号PS2。在该例子中,电压信号v1、v2约为1mV左右。另外,在该例子中,第一脉搏波信号PS1、第二脉搏波信号PS2各自的峰值A1、A2约为1V。
需要说明的是,假设桡动脉91的血流的脉搏波传播速度(Pulse Wave Velocity;PWV)在1000cm/s~2000cm/s的范围内,则由于第一脉搏波传感器40-1和第二脉搏波传感器40-2之间的实质上的间隔D=20mm,因此,第一脉搏波信号PS1、第二脉搏波信号PS2之间的时间差Δt在1.0ms~2.0ms的范围内。
如图5中的(A)所示,按压袖带21a、21d分别对应于电流电极对41、46而分割开,该电流电极对41、46配置在按压袖带21a、21d(带20)的内周面20a。因此,如果按压袖带21a、21d由泵32a、32d加压,则将电流电极对41、46按压在左手腕90的手掌侧面90a。另外,同样地,按压袖带21b、21c分别对应于第一脉搏波传感器40-1和第二脉搏波传感器40-2而分割开,该第一脉搏波传感器40-1和第二脉搏波传感器40-2配置在按压袖带21b、21c(带20)的内周面20a。因此,如果按压袖带21b、21c由泵32b、32c加压,则将第一脉搏波传感器40-1和第二脉搏波传感器40-2分别按压在左手腕90的手掌侧面90a。在该例子中,在CPU100的控制下,泵32a、32b、32c、32d能够分别独立地对按压袖带21a、21b、21c、21d加压。因此,能够将电流电极对41、46、第一脉搏波传感器40-1、以及第二脉搏波传感器40-2各自相对于左手腕90的手掌侧面90a的的按压力设定为适当的值。
(基于示波法的血压测量的动作)
图6示出了血压计1进行基于示波法的血压测量时的动作流程。
当用户通过设置在主体10上的作为操作部52的按压式开关来指示基于示波法的血压测量时(步骤S1),CPU100开始动作以初始化处理用存储器区域(步骤S2)。另外,CPU100将控制信号输出到阀驱动电路330。阀驱动电路330基于控制信号,打开阀33以排出按压袖带组20E内的空气。接着,执行控制以将压力传感器31的当前时刻的输出值设定为与大气压相当的值(调整为0mmHg)。在该例子中,CPU100对所有按压袖带21a、21b、21c、21d进行该控制。
接着,CPU100作为压力控制部发挥作用并进行如下控制:通过阀驱动电路330关闭阀33,然后,通过泵驱动电路320驱动泵32,以将空气送到按压袖带组21E。由此,使按压袖带组21E膨胀并且袖带压力Pc(参考图7)逐渐加压(图6的步骤S3)。在该例子中,CPU100对所有按压袖带21a、21b、21c、21d进行该控制。
在该加压过程中,为了计算血压值,CPU100通过压力传感器31来监测袖带压力Pc,并且将在作为被测量部位的左手腕90的桡动脉91中产生的动脉容积的变化分量获取为如图7所示的脉搏波信号Pm。需要说明的是,CPU100可以监测所有的按压袖带21a、21b、21c、21d的袖带压力Pc,并计算出平均值,也可以监测按压袖带21a、21b、21c、21d中的任意一个的袖带压力Pc。
接下来,在图6的步骤S4中,CPU100作为第二血压计算部发挥作用,基于在该时刻获取的脉搏波信号Pm,基于示波法并应用公知的算法尝试计算血压值(收缩压SBP和舒张压DBP)。
在该时刻,当由于数据不足而尚不能计算血压值时(步骤S5中的“否”),只要袖带压力Pc没有达到上限压力(为了安全起见,预定为例如300mmHg),就重复步骤S3~S5的处理。
当通过上述方式能够计算出血压值时(步骤S5中的“是”),CPU100执行如下控制:通过泵驱动电路320来停止泵32,通过阀驱动电路330来打开阀33,以排出按压袖带组21E内的空气(步骤S6)。最后,将血压值的测量结果显示在显示器50上,并记录到存储器51中(步骤S7)。
需要说明的是,血压值的计算不限于在加压过程中执行,还可以在减压过程中执行。
(基于脉搏波传播时间的血压测量的动作)
图8示出了血压计1执行一实施方式的脉搏波测量方法来获取脉搏波传播时间(Pulse Transit Time;PTT),并且进行基于该脉搏波传播时间的血压测量(估计)时动作流程。
当用户通过设置在主体10上的作为操作部52的按压式开关来指示基于PTT的血压测量时(图8的步骤S10),CPU100开始对与电流电极对41、46对应的按压袖带21a、21d的控制(图8的步骤S11)。图9是表示血压计1进行按压袖带21a、21d的控制时的动作流程。
图9所示的动作流程是基于本发明人进行的实验结果完成的。如本实施方式那样,在基于阻抗方式测量脉搏波的情况下,如果电流电极对41、46、第一脉搏波传感器40-1、以及第二脉搏波传感器40-2与作为被测量部位的左手腕90的皮肤之间的紧贴程度较差,则由于接触电阻变大,因此本来想检测的动脉的阻抗变化的比率变小,因此测量的脉搏波信号的S/N特性(Signal-to-Noise ratio:信噪比)变差。因此,本发明人针对电流电极对41、46、第一脉搏波传感器40-1、以及第二脉搏波传感器40-2相对于左手腕90的按压力与脉搏波信号的S/N特性之间的关系进行了实验。其结果是,该实验发现了如下结果:如果使袖带压力Pc从40mmHg左右开始上升,第一脉搏波传感器40-1、第二脉搏波传感器40-2分别按时间序列输出的第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2的S/N特性呈大致变好的趋势,当袖带压力Pc低于40mmHg时,S/N特性有时低于30dB。另外,还发现了如下结果:就电流电极对41、46、第一脉搏波传感器40-1、以及第二脉搏波传感器40-2各自的袖带压力Pc而言,与全部设定为相同相比,根据用户的不同在动脉的上游侧与下游侧之间设置差更能使S/N特性处于变好的趋势。
该动作流程基于如下的想法,首先,将所有的按压袖带21a、21b、21c、21d的袖带压力Pc的初始值设定为40mmHg,接下来,一边获取与电流电极对41、46对应的按压袖带21a、21d的袖带压力Pc的平衡一边调整按压袖带21a、21d的袖带压力Pc,更容易获得30dB以上的值来作为第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2的S/N特性。需要说明的是,针对第一脉搏波传感器40-1以及第二脉搏波传感器40-2的各自的袖带压力Pc的调整,是在设定电流电极对41、46的按压力之后而进行的。
如图9所示,如果开始对与电流电极对41、46对应的按压袖带21a、21d的控制,则CPU100作为电流电极按压力设定部发挥作用,进行如下控制:通过阀驱动电路330来关闭阀33,然后,通过泵驱动电路320来打开泵32,以将空气送到按压袖带组21E。由此,使按压袖带组21E膨胀并且将袖带压力Pc(参考图5中的(A))逐渐加压到40mmHg(图9的步骤S20)。在该例子中,使袖带压力Pc以恒定速度(=5mmHg/s)连续增加。
在该加压过程中,CPU100获取第一脉搏波传感器40-1、第二脉搏波传感器40-2分别按时间序列输出的第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2,并实时计算这些第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2的S/N特性(图9的步骤S21)。
并且,CPU100判断计算出的S/N特性是否为30dB以上(图9的步骤S22)。需要说明的是,在该例子中,虽然判断S/N特性的基准值使用30dB以上的值,但也能够根据需要使用规定值。这里,当S/N特性小于30dB时(图9的步骤S22中的“否”),CPU100通过泵驱动电路320a、320d驱动或者停止泵32a、32d,或者通过阀驱动电路330a、330d来开闭阀33a、33d,对按压袖带21a、21d进行加压或者减压(图9的步骤S23)。这样,在该例子中,一边获取与电流电极对41、46对应的按压袖带21a、21d的袖带压力Pc一边调整按压袖带21a、21d的袖带压力Pc。以下,只要袖带压力Pc没有达到上限压力(为了安全起见,预定为例如300mmHg),就重复步骤S21~S23的处理,直到S/N特性达到30dB以上。
然后,如果S/N特性达到30dB以上(图9的步骤S22中的“是”),则CPU100通过泵驱动电路320a、320d停止泵32a、32d(图9的步骤S23),并且将袖带压力Pc设定为该时刻的值,即,将袖带压力Pc设定为第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2的S/N特性达到30dB以上的时刻的值。通过上述的方式,来结束对与电流电极对41、46对应的按压袖带21a、21d的控制(图8的步骤S11)。
在该状态下,CPU100作为脉搏波传感器按压力设定部发挥作用,开始对与构成第一脉搏波传感器40-1的第一检测电极对42、43以及构成第二脉搏波传感器40-2的第二检测电极对44、45对应的按压袖带21b、21c的控制(图8的步骤S12)。图10示出了血压计1进行按压袖带21b、21c的控制时的动作流程。
图10所示的动作流程是基于本发明人进行的实验结果完成的。脉搏波传播时间(PTT)的获取是通过例如测量第一脉搏波信号PS1的峰值A1与第二脉搏波信号PS2的峰值A2之间的时间差Δt(参考图5中的(B))而进行的。因此,优选的是,第一脉搏波信号PS1的波形与第二脉搏波信号PS2的波形为相同。根据本发明人进行的实验发现如下结果:与将位于动脉的上游侧的第一脉搏波传感器40-1的袖带压力Pc与位于动脉的下游侧的第二脉搏波传感器40-2的袖带压力Pc设定为相同相比,在第一脉搏波传感器40-1和第二脉搏波传感器40-2的袖带压力Pc之间设置差,更容易获得相同的波形来作为第一脉搏波信号PS1的波形以及第二脉搏波信号PS2的波形。另外,发现了如下结果:为了获得相同的波形所需的第一脉搏波传感器40-1和第二脉搏波传感器40-2各自的袖带压力Pc的大小关系因用户的不同而不同。认为这是基于作为被测量部位的左手腕90的中的生物体组织因用户的不同而不同。该动作流程基于如下的想法:使分别与第一脉搏波传感器40-1以及第二脉搏波传感器40-2对应的按压袖带21b、21c的袖带压力Pc可变,获得相同的波形作为第一脉搏波信号PS1的波形以及第二脉搏波信号PS2的波形。
如图10的动作流程所示,当开始对与第一检测电极对42、43、第二检测电极对44、45对应的按压袖带21b、21c进行控制时,如在对与电流电极对41、46对应的按压袖带21a、21d进行控制的说明中所述那样,通过如上方式将按压袖带21a、21d的袖带压力Pc设定为S/N特性达到30dB以上的时刻的值(图9的步骤S24)。如图10所示,如果开始对按压袖带21b、21c进行控制,则CPU100作为脉搏波传感器按压力设定部发挥作用,通过泵驱动电路320b来驱动泵32b,并且对与第一脉搏波传感器40-1对应的按压袖带21b进行加压(图10的步骤S30)。
在该加压过程中,CPU100获取第一脉搏波传感器40-1按时间序列输出的第一脉搏波信号PS1(图10的步骤S31),并且,CPU100判断获取的第一脉搏波信号PS1的振幅是否为最大(图10的步骤S32)。
当第一脉搏波信号PS1的振幅不是最大时(图10的步骤S32中的“否”),CPU100通过泵驱动电路320b驱动或者停止泵32b,或者通过阀驱动电路330b来开闭阀33b,对按压袖带21b进行加压或者减压(图10的步骤S30)。以下,只要袖带压力Pc没有达到上限压力(为了安全起见,预定为例如300mmHg),就重复步骤S30~S32的处理,直到第一脉搏波信号PS1的振幅达到最大。需要说明的是,不仅进行按压袖带21b的加压而且进行减压是由于以下的原因。如果增加第一脉搏波传感器40-1的按压力,则第一脉搏波信号PS1的振幅逐渐变大,但在第一脉搏波信号PS1的振幅呈现最大值之后,如果按压力增加,则血管被压扁并且第一脉搏波信号PS1的振幅处于逐渐降低的趋势。因此,在该例子中,不仅进行按压袖带21b的加压而且进行减压,以求出第一脉搏波信号PS1的振幅为最大的袖带压力Pc。
然后,如果振幅达到最大(图10的步骤S32中的“是”),则CPU100通过泵驱动电路320b停止泵32b(图10的步骤S33),并且将按压袖带21b的袖带压力Pc设定为该时刻的值,即,设定为第一脉搏波信号PS1的振幅达到最大的时刻的值。
接下来,CPU100通过泵驱动电路320c驱动泵32c,进行与第二脉搏波传感器40-2对应的按压袖带21c的加压(图10的步骤S34)。
在该加压过程中,CPU100获取第二脉搏波传感器40-2按时间序列输出的第二脉搏波信号PS2(图10的步骤S35),并且,CPU100作为波形比较部发挥作用,来判断获取的第二脉搏波信号PS2的振幅与通过上述方式设定的第一脉搏波信号PS1的最大振幅是否相同(图10的步骤S36)。需要说明的是,在该例子中,判断“相同”的情况的容许范围为±10%的范围。
当第二脉搏波信号PS2的振幅不是最大时(图10的步骤S36中的“否”),CPU100通过泵驱动电路320c驱动或者停止泵32c,或者通过阀驱动电路330c开闭阀33c,对按压袖带21c进行加压或者减压(图10的步骤S34)。以下,只要袖带压力Pc没有达到上限压力(为了安全起见,预定为例如300mmHg),就重复步骤S34~S36的处理,直到第二脉搏波信号PS2的振幅变为与第一脉搏波信号PS1的最大振幅相同。需要说明的是,不仅进行按压袖带21c的加压而且进行减压是由于第二脉搏波信号PS2的振幅与按压力之间的关系与上述的第一脉搏波信号PS1的振幅与按压力之间的关系相同。
然后,如果第二脉搏波信号PS2的振幅变为与第一脉搏波信号PS1的最大振幅相同(图10的步骤S36中的“是”),则CPU100通过泵驱动电路320c停止泵32c(图10的步骤S37),并且将按压袖带21c的袖带压力Pc设定为该时刻的值,即,设定为第二脉搏波信号PS2的振幅变为与第一脉搏波信号PS1的最大振幅相同的时刻的值。通过上述的方式,结束对与构成第一脉搏波传感器40-1的第一检测电极对42、43以及构成第二脉搏波传感器40-2的第二检测电极对44、45对应的按压袖带21b、21c的控制(图8的步骤S12)。
在该状态下,CPU100作为测量处理部发挥作用,获取第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2之间的时间差Δt(参考图5中的(B))作为脉搏波传播时间(PTT)(图8的步骤S13)。更详细而言,在该例子中,获取第一脉搏波信号PS1的峰值A1和第二脉搏波信号PS2的峰值A2之间的时间差Δt作为脉搏波传播时间(PTT)。
在这种情况下,由于基于S/N特性为30dB以上并且具有相同的波形的第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2来测量脉搏波传播时间,因此能够提高脉搏波传播时间的测量精度。另外,不需要无用地增加袖带压力Pc,就能够获取脉搏波传播时间。由此,能够减轻用户的身体负担。
接下来,CPU100作用第一血压计算部发挥作用,使用脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式Eq,基于在步骤S13获取的脉搏波传播时间(PTT)来计算(估计)血压(图8的步骤S14)。这里,当脉搏波传播时间表示为DT、血压表示为EBP时,脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式Eq为例如图32的公式(Eq.2)所示的,包括1/DT 2项的公知的分数函数(例如,参考日本特开平10-201724号公报)。在公式(Eq.2)中,α、β分别表示已知系数或常数。
当通过上述方式计算(估计)血压时,如上所述那样提高了脉搏波传播时间的测量精度,因此能够提高血压的测量精度。需要说明的是,将血压值的测量结果显示在显示器50上,并记录到存储器51中。
在该例子中,如果在图8的步骤S15中作为操作部52的按压式开关没有指示测量停止(图8的步骤S15中的“否”),则每当根据脉搏波输入第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2时,周期性地重复脉搏波传播时间(PTT)的计算(图8的步骤S13)以及血压的计算(估计)(图8的步骤S14)。CPU100在显示器50上更新并显示血压值的测量结果,并且将血压值的测量结果积累并记录到存储器51中。然后,当在图8的步骤S15中指示测量停止时(图8的步骤S15中的“是”),CPU100进行如下控制:通过阀驱动电路330打开阀33,以排出按压袖带组21E内的空气。结束测量动作。
根据该血压计1,通过基于该脉搏波传播时间(PTT)的血压测量,能够在用户的身体负担轻的状态下,长时间连续地测量血压。
另外,根据该血压计1,能够在一体的装置中进行基于脉搏波传播时间的血压测量(估计)以及基于示波法的血压测量。因此,能够提高用户的便利性。
(变形例1)
图11示出了血压计1进行按压袖带21b、21c的控制时的动作流程的另一例子。在图10所示的例子中,在步骤S36中,基于第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2各自的波形的振幅来判断第二脉搏波信号PS2的波形是否与具有最大振幅的第一脉搏波信号PS1的波形相同。然而,本发明不限于此。例如,如图11的步骤S40所示,基于第二脉搏波信号PS2的上冲时间(UT;Upstroke Time)与具有最大振幅的第一脉搏波信号PS1的上冲时间是否相同,可以判断第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2各自的波形是否相同。这里,上冲时间是指例如从第一脉搏波信号PS1上升的点到峰值A1为止的时间tu(对于第二脉搏波信号PS2也相同)(参考图5中的(B))。
如图11所示,在该动作流程中,与图10的动作流程同样地,CPU100一边对与第一脉搏波传感器40-1对应的按压袖带21b进行加压或者减压,一边设定按压袖带21b的袖带压力Pc使得第一脉搏波信号PS1的振幅变为最大(图11的步骤S30~S33)。在该情况下,在图11的动作流程中,当CPU100判断第一脉搏波信号PS1的振幅为最大时(图11的步骤S32中的“是”),将第一脉搏波信号PS1的上冲时间tu预先记录在存储器51中。
接下来,CPU100通过泵驱动电路320c来驱动泵32c,并对与第二脉搏波传感器40-2对应的按压袖带21c进行加压(图11的步骤S34)。在该加压工序中,CPU100获取第二脉搏波传感器40-2按时间序列输出的第二脉搏波信号PS2(图11的步骤S35),并且,CPU100作为波形比较部发挥作用,判断获取的第二脉搏波信号PS2的上冲时间tu与记录在存储器51中的第一脉搏波信号PS1的上冲时间tu是否相同(图11的步骤S40)。需要说明的是,在该例子中,判断上冲时间tu是“相同”情况的容许范围为±1%的范围。
这里,如果第二脉搏波信号PS2的上冲时间tu与第一脉搏波信号PS1的上冲时间tu不同(图11的步骤S40中的“否”),只要袖带压力Pc没有达到上限压力(为了安全起见,预定为例如300mmHg),就重复步骤S34~S40的处理,直到上冲时间tu变为相同。然后,如果上冲时间tu相同(图11的步骤S40中的“是”),则CPU100停止泵32c(图11的步骤S37),并且将按压袖带21c的袖带压力Pc设定为该时刻的值,即,设定为上冲时间tu变为相同的时刻的值。由此,由于基于具有相同的波形的第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2来测量脉搏波传播时间,因此能够进一步地提高脉搏波传播时间的测量精度。
图12示出了血压计1进行按压袖带21b、21c的控制时的动作流程的又一例子。在图10的动作流程中,基于第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2各自的波形的振幅,判断第二脉搏波信号PS2的波形与具有最大振幅的第一脉搏波信号PS1的波形是否相同,另外,在图11的动作流程中,基于第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2各自的上冲时间,判断第二脉搏波信号PS2的波形与具有最大振幅的第一脉搏波信号PS1的波形是否相同。然而,本发明不限于此。例如,如图12的步骤S50所示那样,当两个波形之间的互相关系数r(参考图36的公式Eq.1)超过阈值时,可以判断两个波形相同。
图12所示的动作流程是基于本发明人进行的实验结果完成的。即,根据本发明人进行的实验发现如下结果:如图13所示,当第一脉搏波传感器40-1(包括第一检测电极对42、43)、第二脉搏波传感器40-2(包括第二检测电极对44、45)相对于作为被测量部位的左手腕90的按压力(等于按压袖带21b、21c的袖带压力Pc)从零逐渐增加时,第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2的波形之间的互相关系数r相应地逐渐增大,并呈现最大值rmax,然后逐渐减小。该动作流程基于如下想法:互相关系数r超过预定阈值Th(在该例子中,Th=0.99)的范围是按压力的适当范围(将其称为“适当按压范围”)。在该例子中,适当按压范围是指按压力(袖带压力Pc)处于下限值P1≈72mmHg到上限值P2≈135mmHg的范围内。
如图12所示,在该动作流程中,与图10以及图11的动作流程同样地,CPU100一边对与第一脉搏波传感器40-1对应的按压袖带21b进行加压或者减压,一边设定按压袖带21b的袖带压力Pc使得第一脉搏波信号PS1的振幅变为最大(图12的步骤S30~S33)。需要说明的是,在该例子中,CPU100针对振幅为最大的第一脉搏波信号PS1,将计算互相关系数r所需的数据预先积累并记录在存储器51中。
接下来,CPU100通过泵驱动电路320c来驱动泵32c,并且对与第二脉搏波传感器40-2对应的按压袖带21c进行加压(图12的步骤S34)。在该加压过程中,CPU100获取第二脉搏波传感器40-2按时间序列输出的第二脉搏波信号PS2(图12的步骤S35),基于获取的数据以及积累并记录在存储器51中的第一脉搏波信号PS1的数据,实时计算第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2的波形之间的互相关系数r,并判断计算出的互相关系数r是否超过预定的阈值Th(=0.99)(图12的步骤S50)。
这里,如果互相关系数r为阈值Th以下(图12的步骤S50中的“否”),只要袖带压力Pc没有达到上限压力(为了安全起见,预定为例如300mmHg),就重复步骤S34~S50的处理,直到互相关系数r超过阈值Th。然后,如果互相关系数r超过阈值Th(图12的步骤S50中的“是”),则CPU100停止泵32c(图12的步骤S37),并将按压袖带21c的袖带压力Pc设定为该时刻的值,即,设定为互相关系数r超过阈值Th的时刻的值。在该例子中,将袖带压力Pc设定为互相关系数r超过阈值Th的时刻的值,即,设定为图13所示的P1(≈72mmHg)。
在这种情况下,由于基于具有相同的波形的第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2来测量脉搏波传播时间,因此能够进一步地提高脉搏波传播时间的测量精度。另外,由于将袖带压力Pc设定为互相关系数r超过阈值Th时刻的值,因此不需要无用地增加袖带压力Pc,就能够获取脉搏波传播时间。由此,能够减轻用户的身体负担。
(基于设定按压力的效果的验证)
图14A的散点图示出了对于各种用户(受试者),由血压计1在按压力(袖带压力Pc)设定为40mmHg(小于图13所示的下限值P1)的条件下获取的脉搏波传播时间(PTT)和通过基于示波法的血压测量(图6的步骤S5)获得的收缩压(SBP)之间的关系。在该按压力设定条件下,第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2的波形之间的互相关系数r为r=0.971,小于阈值Th(=0.99)。从该图14A可以看出,脉搏波传播时间(PTT)与收缩压(SBP)之间几乎没有相关性。使用图32的公式(Eq.2)进行拟合以计算相关系数的结果,相关系数为-0.07。
与此相对地,图14B的散点图示出了对于上述各种用户,由血压计1在按压力(袖带压力Pc)设定为130mmHg(处于图13所示的下限值P1和上限值P2之间的适当按压范围内)的条件下获取的脉搏波传播时间(PTT)和基于示波法的血压测量(图6的步骤S5)获得的收缩压(SBP)之间的关系。在该按压力设定条件下,第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2的波形之间的互相关系数r为r=0.9901,超过阈值Th(=0.99)。从该图14B可以看出,脉搏波传播时间(PTT)与收缩压(SBP)之间的相关性较强。使用图32的公式(Eq.2)进行拟合以计算相关系数的结果,相关系数为-0.90。
根据这些图14A、图14B的结果可以验证,通过将按压力(袖带压力Pc)设定为互相关系数r超过阈值Th(=0.99)的值来获取脉搏波传播时间(PTT),能够增强脉搏波传播时间(PTT)与收缩压(SBP)之间的相关性。这样提高了脉搏波传播时间(PTT)与收缩压(SBP)之间的相关的理由,认为是由于本发明的按压力的设定而提高了脉搏波传播时间(PTT)的测量精度。由此,能够提高血压的测量精度。
(第二实施方式)
接下来,参照附图对具有本发明的脉搏波测量装置的血压测量装置的第二实施方式进行详细的说明。需要说明的是,对于与第一实施方式相同的部分省略说明。
(血压计的结构)
图15示出了从斜方观察到的第二实施方式的血压计1的外观。另外,图16示意性地示出了血压计1佩戴在作为被测量部位的左手腕90的状态下,相对于左手腕90的长度方向垂直的截面。
从图15可以理解,在第二实施方式中,用作按压部的按压袖带组21E在带20的宽度方向Y上被分割开,并且具有作为第五按压构件的按压袖带21e、以及作为第六按压构件的按压袖带21f。另外,固体物60设置在既是按压袖带21e、21f(带20)的内周面20a又与阻抗测量部40对应的位置上。在该例子中,固体物60由厚度7mm左右的板状的树脂(在该例子中,ABS)制成。然后,电极组40E设置在该固体物60的内周面上。
在该例子中,按压袖带组21E通过将两个可伸缩的聚氨酯板在厚度方向上对置并熔接它们的周缘部而构成为流体袋。如图16所示,在按压袖带组21E(带20)的内周面20a中对应于左手腕90的桡动脉91的部位,配置有固体物60,并且将阻抗测量部40的电极组40E配置在固体物60的内周面。
图17是示出了第二实施方式的血压计1的控制系统的结构的框图。与第一实施方式的血压计1同样地,除了显示器50、操作部52之外,血压计1的主体10还搭载有作为控制部的CPU100、作为存储部的存储器51、以及通信部59。另外,在主体10搭载有压力传感器31e、31f;泵32e、32f;阀33e、33f(需要说明的是,在以下的描述中,有时也将这些统称为压力传感器31、泵32、以及阀33)。进一步地,在主体10搭载有将分别来自压力传感器31e、31f的输出转换成频率的振荡电路310e、310f;分别驱动泵32e、32f的泵驱动电路320e、320f;以及分别驱动阀33e、33f的阀驱动电路330e、330f(需要说明的是,在以下的描述中,有时也将这些统称为振荡电路310、泵驱动电路320、以及阀驱动电路330)。在该例子中,压力传感器31使用压阻式压力传感器,借助空气配管38(38e、38f)与泵32、阀33以及按压袖带组21E连接。
图18中的(A)示意性地示出了在血压计1佩戴在左手腕90的状态下沿着手腕的长度方向的截面。图18中的(B)示出了第一脉搏波传感器40-1、第二脉搏波传感器40-2分别输出的第一脉搏波信号PS1、第二脉搏波信号PS2的波形。如图18中的(A)所示,在桡动脉91的动脉方向上,作为固体物的固体物60横跨第一脉搏波传感器40-1、第二脉搏波传感器40-2而配置。在固体物60的动脉方向上,构成第五按压构件的按压袖带21e和构成第六按压构件的按压袖带21f设置在分别按压第一脉搏波传感器40-1、以及第二脉搏波传感器40-2的外侧的部分的位置。在该例子中,按压袖带21e、21f设置在与电流电极对41、46对应的位置。因此,如果按压袖带21e、21f由泵32e、32f加压,则按压固体物60,固体物60将电流电极对41、46、第一脉搏波传感器40-1、以及第二脉搏波传感器40-2按压在左手腕90的手掌侧面90a。在该例子中,在CPU100的控制下,泵32e、32f能够分别独立地加压按压袖带21e、21f。因此,沿着某种压力梯度,能够将电流电极对41、46、第一脉搏波传感器40-1、以及第二脉搏波传感器40-2分别相对于左手腕90的手掌侧面90a的按压力设定为适当的值。
(基于示波法的血压测量的动作)
与第一实施方式同样地,第二实施方式的血压计1中的基于示波法的血压测量根据图6所示的动作流程而进行。
当CPU100排出按压袖带组21E内的空气时(图6的步骤S2),执行控制以对按压袖带21e、21f进行排气。另外,当CPU100使按压袖带组21E的袖带压力Pc逐渐加压时,执行控制以对按压袖带21e、21f进行加压。进一步地,当CPU100计算出血压值时(图6的步骤S3~S5),可以监测按压袖带21e、21f两者的袖带压力Pc,并计算出平均值,也可以监测按压袖带21e、21f中的任意一个的袖带压力Pc。图6的动作流程中的其他控制由于与第一实施方式相同,因此省略说明。需要说明的是,在该例子中,血压值的计算不限于在加压过程中执行,还可以在减压过程中执行。
(基于脉搏波传播时间的血压测量的动作)
图19示出了第二实施方式的血压计1进行基于脉搏波传播时间的血压测量(估计)时的动作流程。
在第二实施方式中,如图19所示,当用户通过设置在主体10上的作为操作部52的按压式开关来指示基于PTT的血压测量时(图19的步骤S10),CPU100作为脉搏波传感器按压力设定部发挥作用,开始对按压袖带21e、21f的控制(图19的步骤S60)。图20示出了血压计1进行按压袖带21e、21f的控制时的动作流程。
图20所示的动作流程是基于本发明人进行的实验结果完成的。根据本发明人进行的实验发现如下结果:如果将第一脉搏波传感器40-1、以及第二脉搏波传感器40-2相对于作为被测量部位的左手腕90的按压力以沿着某种压力梯度的方式设定为不同的值,则容易得到第一脉搏波信号PS1与第二脉搏波信号PS2的波形为相同的状态。另外,还发现了上述压力梯度因用户的不同而不同。这认为是基于作为被测量部位的左手腕90中的生物体组织因用户的不同而不同。该动作流程基于如下的想法:通过使按压袖带21e、21f各自的袖带压力Pc可变并且经由固体物60来按压第一脉搏波传感器40-1以及第二脉搏波传感器40-2,从而将第一脉搏波传感器40-1以及第二脉搏波传感器40-2的按压力以沿着某种压力梯度的方式设定为不同的值,获得相同的波形作为第一脉搏波信号PS1的波形以及第二脉搏波信号PS2的波形。
如图20所示,如果开始对按压袖带21e、21f进行控制,则CPU100作为脉搏波传感器按压力设定部发挥作用,通过阀驱动电路330e关闭阀33e,通过泵驱动电路320e驱动泵32e,对按压袖带21e进行加压(图20的步骤S70)。在该例子中,使按压袖带21e的袖带压力Pc以恒定速度(=5mmHg/s)连续增加。其结果是,按压袖带21e按压固体物60,固体物60按压电流电极41以及第一脉搏波传感器40-1。
在该加压过程中,CPU100获取第一脉搏波传感器40-1按时间序列输出的第一脉搏波信号PS1(图20的步骤S71),并且,CPU100判断获取的第一脉搏波信号PS1的振幅是否为最大(图20的步骤S72)。
当第一脉搏波信号PS1的振幅不是最大时(图20的步骤S72中的“否”),CPU100通过泵驱动电路320e驱动或者停止泵32e,或者通过阀驱动电路330e来开闭阀33e,对按压袖带21e进行加压或者减压(图20的步骤S70)。以下,只要袖带压力Pc没有达到上限压力(为了安全起见,预定为例如300mmHg),就重复步骤S70~S72的处理,直到第一脉搏波信号PS1的振幅达到最大。需要说明的是,与第一实施方式的情况同样地,不仅进行按压袖带21e的加压而且进行减压是因为如果第一脉搏波信号PS1的振幅呈现最大值之后按压力增加,则血管被压扁并且第一脉搏波信号PS1的振幅处于逐渐降低的趋势。因此,在该例子中,不仅进行按压袖带21e的加压而且进行减压,以求出第一脉搏波信号PS1的振幅为最大的袖带压力Pc。
然后,如果振幅变为最大(图20的步骤S72中的“是”),则CPU100停止泵32e(图20的步骤S73),并且将按压袖带21e的袖带压力Pc设定为该时刻的值,即,设定为第一脉搏波信号PS1的振幅达到最大的时刻的值。
接下来,CPU100通过阀驱动电路330f来关闭阀33f,通过泵驱动电路320f来驱动泵32f,对按压袖带21f进行加压(图20的步骤S74)。在该例子中,使按压袖带21f的袖带压力Pc以恒定速度(=5mmHg/s)连续增加。其结果是,按压袖带21f按压固体物60,固体物60按压电流电极46以及第二脉搏波传感器40-2。另外,由于固体物60也按压电流电极41以及第一脉搏波传感器40-1,因此在第一脉搏波传感器40-1的按压力与第二脉搏波传感器40-2的按压力之间产生压力梯度。
在该加压过程中,CPU100获取第二脉搏波传感器40-2按时间序列输出的第二脉搏波信号PS2(图20的步骤S75),并且,CPU100作为波形比较部发挥作用,来判断获取的第二脉搏波信号PS2的振幅与通过上述方式设定的第一脉搏波信号PS1的最大振幅是否相同(图20的步骤S37)。需要说明的是,在该例子中,判断“相同”的情况的容许范围是±10%的范围。
当第二脉搏波信号PS2的振幅不是最大时(图20的步骤S76中的“否”),CPU100通过泵驱动电路320f驱动或者停止泵32f,或者通过阀驱动电路330f来开闭阀33f,对按压袖带21f进行加压或者减压(图20的步骤S74)。以下,只要袖带压力Pc没有达到上限压力(为了安全起见,预定为例如300mmHg),就重复步骤S74~S76的处理,直到第二脉搏波信号PS2的振幅变为与第一脉搏波信号PS1的最大振幅相同。需要说明的是,不仅进行按压袖带21f的加压而且进行减压是因为第二脉搏波信号PS2的振幅与按压力之间的关系与上述的第一脉搏波信号PS1的振幅与按压力之间的关系相同。
然后,如果第二脉搏波信号PS2的振幅与第一脉搏波信号PS1的最大振幅相同(图20的步骤S76中的“是”),则CPU100停止泵32f(图20的步骤S77),并且将按压袖带21f的袖带压力Pc设定为该时刻的值,即,设定为第二脉搏波信号PS2的振幅变为与第一脉搏波信号PS1的最大振幅相同的时刻的值。通过上述的方式,结束按压袖带21e、21f的控制(图19的步骤S60)。
在该状态下,CPU100作为测量处理部发挥作用,获取第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2之间的时间差Δt(参考图5中的(B))作为脉搏波传播时间(PTT)(图19的步骤S14)。更详细而言,在该例子中,获取第一脉搏波信号PS1的峰值A1和第二脉搏波信号PS2的峰值A2之间的时间差Δt作为脉搏波传播时间(PTT)。
在这种情况下,由于基于具有相同的波形的第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2来测量脉搏波传播时间,因此能够提高脉搏波传播时间的测量精度。另外,能够在不需要无用地增加袖带压力Pc,就能够获取脉搏波传播时间。由此,能够减轻用户的身体负担。
接下来,CPU100作为第一血压计算部发挥作用,使用脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式Eq,基于在步骤S13获取的脉搏波传播时间(PTT)来计算(估计)血压(图19的步骤S14)。这里,脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式Eq与第一实施方式同样地为例如图32的公式(Eq.2)所示的,包括1/DT 2项的公知的分数函数。
当通过上述方式计算(估计)血压时,如上所述提高了脉搏波传播时间的测量精度,因此能够提高血压的测量精度。需要说明的是,将血压值的测量结果显示在显示器50上,并记录到存储器51中。
在该例子中,如果在图19的步骤S15中的作为操作部52的按压式开关没有指示测量停止(图19的步骤S15中的“否”),则每当根据脉搏波输入第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2时,周期性地重复脉搏波传播时间(PTT)的计算(图19的步骤S13)以及血压的计算(估计)(图19的步骤S14)。CPU100在显示器50上更新并显示血压值的测量结果,并且将血压值的测量结果积累并记录到存储器51中。然后,当在图19的步骤S15中指示测量停止时(图19的步骤S15中的“是”),CPU100通过阀驱动电路330e、330f打开阀33e、33f,执行控制以排出按压袖带21e、21f内的空气。结束测量动作。
根据该血压计1,通过基于该脉搏波传播时间(PTT)的血压测量,能够在用户的身体负担轻的状态下,长时间连续地测量血压。
另外,根据该血压计1,能够在一体的装置中进行基于脉搏波传播时间的血压测量(估计)以及基于示波法的血压测量。因此,能够提高用户的便利性。
进一步地,根据该血压计1,与第一实施方式进行比较,由于能够减少按压袖带、压力传感器、振荡电路、泵、泵驱动电路、阀、以及阀驱动电路,因此能够谋求结构的简略化。
(变形例2)
图21示出了血压计1进行按压袖带21e、21f的控制时的动作流程的另一例子。在图20所示的例子中,在步骤S76中,基于第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2各自的波形的振幅判断出第二脉搏波信号PS2的波形与具有最大振幅的第一脉搏波信号PS1的波形是否相同。然而,本发明不限于此。例如,如图21的步骤S80所示,基于第二脉搏波信号PS2的上冲时间与具有最大的振幅的第一脉搏波信号PS1的上冲时间是否相同,可以判断第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2各自的波形是否相同。
如图21所示,在该动作流程中,与图20的动作流程同样地,CPU100一边对按压袖带21e进行加压或者减压,一边设定按压袖带21e的袖带压力Pc使得第一脉搏波信号PS1的振幅变为最大(图21的步骤S70~S72)。在该情况下,在图21的动作流程中,当CPU100判断出第一脉搏波信号PS1的振幅为最大时(图21的步骤S72的“是”),将第一脉搏波信号PS1的上冲时间tu预先记录在存储器51中。需要说明的是,在该例子中,判断上冲时间是“相同”情况的容许范围为±1%的范围。
接下来,CPU100通过阀驱动电路330f关闭阀33f,通过泵驱动电路320f来驱动泵32f,进行与第二脉搏波传感器40-2对应的按压袖带21f的加压(图21的步骤S74)。在该加压工序中,CPU100获取第二脉搏波传感器40-2按时间序列输出的第二脉搏波信号PS2(图21的步骤S75),并且,CPU100作为波形比较部发挥作用,判断获取的第二脉搏波信号PS2的上冲时间tu与记录在存储器51中的第一脉搏波信号PS1的上冲时间tu是否相同(图21的步骤S80)。需要说明的是,在该例子中,判断上冲时间tu是“相同”情况的容许范围为±1%的范围。
这里,如果第二脉搏波信号PS2的上冲时间tu与第一脉搏波信号PS1的上冲时间tu不同(图21的步骤S80中的“否”),则只要袖带压力Pc没有达到上限压力(为了安全起见,预定为例如300mmHg),就重复步骤S74~S80的处理,直到上冲时间tu变为相同。然后,如果上冲时间tu相同(图21的步骤S80中的“是”),则CPU100停止泵32f(图21的步骤S77),并且将按压袖带21f的袖带压力Pc设定为该时刻的值,即,设定为上冲时间tu变为相同的时刻的值。由此,由于基于具有相同的波形的第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2来测量脉搏波传播时间,因此能够进一步地提高脉搏波传播时间的测量精度
图22示出了血压计1进行按压袖带21e、21f的控制时的动作流程的又一例子。在图20的动作流程中,基于第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2各自的波形的振幅,判断出第二脉搏波信号PS2的波形与具有最大振幅的第一脉搏波信号PS1的波形是否相同,另外,在图21的动作流程中,基于第一脉搏波信号和第二脉搏波信号各自的上冲时间,判断出第二脉搏波信号PS2的波形与具有最大振幅的第一脉搏波信号PS1的波形是否相同。然而,本发明不限于此。例如,如图22的步骤S90所示,当两个波形之间的互相关系数r(参考图36的公式Eq.1)超过阈值时,可以判断两个波形相同。
图22所示的动作流程基于如下想法:互相关系数r超过预定阈值Th(在该例子中,Th=0.99)的范围是适当按压范围。在该例子中,适当按压范围是指按压力(袖带压力Pc)处于下限值P1≈72mmHg到上限值P2≈135mmHg的范围内。
如图22所示,在该动作流程中,与图20以及图21的动作流程同样地,CPU100一边对与第一脉搏波传感器40-1对应的按压袖带21e进行加压或者减压,一边设定按压袖带21e的袖带压力Pc使得第一脉搏波信号PS1的振幅变为最大(图22的步骤S70~S73)。需要说明的是,在该例子中,CPU100针对振幅为最大的第一脉搏波信号PS1,将计算互相关系数r所需的数据预先积累并记录在存储器51中。
接下来,CPU100通过阀驱动电路330f来关闭阀33f,通过泵驱动电路320f来驱动泵32f,并且对与第二脉搏波传感器40-2对应的按压袖带21f进行加压(图22的步骤S74)。在该加压过程中,CPU100获取第二脉搏波传感器40-2按时间序列输出的第二脉搏波信号PS2(图22的步骤S75),基于获取的数据以及积累并记录在存储器51中的第一脉搏波信号PS1的数据,实时计算第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2的波形之间的互相关系数r,来判断计算出的互相关系数r是否超过预定的阈值Th(=0.99)(图22的步骤S90)。
这里,如果互相关系数r为阈值Th以下(图22的步骤S90中的“否”),则只要袖带压力Pc没有达到上限压力(为了安全起见,预定为例如300mmHg),就重复步骤S74~S90的处理,直到互相关系数r超过阈值Th。然后,如果互相关系数r超过阈值Th(图22的步骤S90中的YES),则CPU100停止泵32f(图22的步骤S77),并将按压袖带21f的袖带压力Pc设定为该时刻的值,即,设定为互相关系数r超过阈值Th的时刻的值。在该例子中,将袖带压力Pc设定为互相关系数r超过阈值Th的时刻的值,即,设定为图13所示的P1(≈72mmHg)
在这种情况下,由于基于具有相同的波形的第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2来测量脉搏波传播时间,因此能够进一步地提高脉搏波传播时间的测量精度。另外,由于将袖带压力Pc设定为互相关系数r超过阈值Th时刻的值,因此不需要无用地增加袖带压力Pc,就能够获取脉搏波传播时间。由此,能够减轻用户的身体负担
(第三实施方式)
接下来,参照附图对具有本发明的脉搏波测量装置的血压测量装置的第三实施方式进行详细的说明。需要说明的是,对于与第一实施方式相同的部分省略说明。
(血压计的结构)
图23示出了从斜方观察到的第三实施方式的血压计1的外观。另外,图24示意性地示出了血压计1佩戴在作为被测量部位的左手腕90的状态下,相对于左手腕90的长度方向垂直的截面。
从图23可以理解,在第三实施方式中,用作按压部的按压袖带组21E具有作为第七按压构件的按压袖带21g以及作为第八的按压构件的按压袖带21h。按压袖带21g在带20的宽度方向Y上的宽度为覆盖阻抗测量部40整体的宽度。按压袖带21h设置在按压袖带21g(带20)的内周面20a内周侧,并设置在与阻抗测量部40的电流电极46对应的位置。按压袖带21h的宽度方向Y上的宽度为与阻抗测量部40中的电流电极46对应的宽度。进一步地,在既是按压袖带21g(带20)的内周面20a内周侧又与阻抗测量部40的电流电极41对应的位置设置有间隔件70。在该例子中,间隔件70是由厚度1~2mm左右的板状的树脂(在该例子中,为聚丙烯)制成。另外,在与阻抗测量部40对应的位置上,在间隔件70(带20)的内周面20a、按压袖带21g(带20)的内周面20a、以及按压袖带21h(带20)的内周面20a设置有作为固体物的固体物60。在该例子中,固体物60由厚度7mm左右的板状的树脂(在该例子中,为ABS)制成。然后,电极组40E设置在该固体物60的内周面。
在该例子中,按压袖带组21E通过将两个可伸缩的聚氨酯板在厚度方向上对置并熔接它们的周缘部而构成为流体袋。如图24所示,在按压袖带21h(带20)的内周面20a中的对应于左手腕90的桡动脉91部位配置有固体物60,在固体物60的内周面配置有阻抗测量部40的电极组40E。另外,在带20的宽度方向Y上没有设置按压袖带21h以及间隔件70的区域中,在按压袖带21g(带20)的内周面20a中的对应于左手腕90的桡动脉91的部位配置有固体物60。进一步地,在带20的宽度方向Y上没有设置间隔件70的区域中,在间隔件70(带20)的内周面20a中的对应于左手腕90的桡动脉91的部位配置有固体物60。
图25示出了第三实施方式的血压计1的控制系统的结构的框图。与第一实施方式的血压计1同样地,除了显示器50、操作部52之外,在血压计1的主体10还搭载有作为控制部的CPU100、作为存储部的存储器51、以及通信部59。另外,在主体10搭载有压力传感器31g、31h;泵32g、32h;阀33g、33h(需要说明的是,在以下的描述中,有时也将这些统称为压力传感器31、泵32、以及阀33)。进一步地,在主体10搭载有将分别来自压力传感器31g、31h的输出转换成频率的振荡电路310g、310h,分别驱动泵32g、32h的泵驱动电路320g、320h,以及分别驱动阀33g、33h的阀驱动电路330g、330h(需要说明的是,在以下的描述中,有时也将这些统称为振荡电路310、泵驱动电路320、以及阀驱动电路330)。在该例子中,压力传感器31使用压阻式压力传感器,借助空气配管38(38g、38h)与泵32、阀33以及按压袖带组21E连接。
图26中的(A)示意性地示出了在血压计1佩戴在左手腕90的状态下沿着手腕的长度方向的截面。图26中的(B)示出了第一脉搏波传感器40-1和第二脉搏波传感器40-2分别输出的第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2的波形。如图26中的(A)所示,在桡动脉91的动脉方向上,作为固体物的固体物60横跨第一脉搏波传感器40-1、第二脉搏波传感器40-2而配置。构成第七按压构件的按压袖带21g与固体物60相对配置。在该例子中,按压袖带21g具有动脉方向(宽度方向Y)上的宽度覆盖动脉方向(宽度方向Y)上的固体物60的整个区域的宽度,并设置在能够产生朝向固体物60的整个区域的按压力的位置。
在固体物60的动脉方向上,构成第八按压构件的按压袖带21h安装于第一脉搏波传感器40-1、第二脉搏波传感器40-2的外侧的部分的一侧与按压袖带21g之间。在该例子中,设置在与电流电极46对应的位置。间隔件70安装于固体物60的上述外侧的部分的另一侧与按压袖带21g之间。在该例子中,设置在与电流电极41对应的位置。因此,在按压袖带21h由泵32h加压的状态下,如果按压袖带21g由泵32g加压,则按压袖带21g产生朝向固体物60的整个区域的按压力以按压间隔件70和按压袖带21h,间隔件70和按压袖带21h按压固体物60。然后,固体物60将电流电极对41、46、第一脉搏波传感器40-1、以及第二脉搏波传感器40-2按压在左手腕90的手掌侧面90a上。另外,在该状态下,如果由泵32h或阀33h对按压袖带21h进行加压或者减压,则由于对固体物60的按压力仅在与电流电极46对应的一侧发生变化,因此电流电极对41、46、第一脉搏波传感器40-1、以及第二脉搏波传感器40-2相对于左手腕90的按压力在动脉方向上沿着某种压力梯度而不同。在该例子中,在CPU100的控制下,泵32g、32h能够分别独立地对按压袖带21g、21h进行加压。因此,沿着某种压力梯度,能够将电流电极对41、46、第一脉搏波传感器40-1、以及第二脉搏波传感器40-2分别相对于左手腕90的手掌侧面90a的按压力设定为适当的值。
(基于示波法的血压测量的动作)
第二实施方式的血压计1中的基于示波法的血压测量与第一实施方式同样地根据图6所示的动作流程来进行。
当CPU100排出按压袖带组21E内的空气时(图6的步骤S2),对按压袖带21g、21h进行排气的控制。另外,当CPU100使将按压袖带组21E的袖带压力Pc逐渐加压时,对按压袖带21g、21h进行加压的控制。作为顺序,首先,使按压袖带21g的袖带压力Pc逐渐加压,当按压袖带21g的袖带压力Pc变为恒定的袖带压力Pc,逐渐加压按压袖带21h的袖带压力Pc。或者,也能够同时逐渐加压按压袖带21g和按压袖带21h的袖带压力Pc。进一步地,当CPU100计算出血压值时(图6的步骤S3~S5),可以监测按压袖带21g、21h两者的袖带压力Pc,也可以监测按压袖带21g、21h中的任意一个的袖带压力Pc。图6的动作流程中的其他的控制由于与第一实施方式相同,因此省略说明。需要说明的是,在该例子中,血压值的计算不限于在加压过程中执行,还可以在减压过程中执行
(基于脉搏波传播时间的血压测量的动作)
图27示出了第二实施方式的血压计1进行基于脉搏波传播时间的血压测量(估计)时的动作流程。
在第三实施方式中,如图27所示,当用户通过设置在主体10上的作为操作部52的按压式开关来指示基于PTT的血压测量时(图27的步骤S10),CPU100作为脉搏波传感器按压力设定部发挥作用,开始对按压袖带21g、21h的控制(图27的步骤S100)。图28示出了血压计1进行按压袖带21g、21h的控制时的动作流程。
图28所示的动作流程与第二实施方式同样地基于如下想法:将第一脉搏波传感器40-1以及第二脉搏波传感器40-2的按压力以沿着某种压力梯度的方式设定为不同的值,并获得相同的波形作为第一脉搏波信号PS1的波形以及第二脉搏波信号PS2的波形。在该例子中,使按压袖带21g、21h各自的袖带压力Pc可变并经由固体物60将第一脉搏波传感器40-1以及第二脉搏波传感器40-2的按压力以沿着某种压力梯度的方式设定为不同的值。
如图28所示,如果开始对按压袖带21g、21h进行控制,则CPU100作为脉搏波传感器按压力设定部发挥作用,通过阀驱动电路330g、330h来关闭阀33g、33h,通过泵驱动电路320g、320h来驱动泵32g、32h,将按压袖带21g、21h加压到40mmHg(图28的步骤S110)。在该例子中,使按压袖带21g、21h的袖带压力Pc以恒定速度(=5mmHg/s)连续增加,并将按压袖带21g、21h的袖带压力Pc设为40mmHg。
接下来,CPU100通过泵驱动电路320g来驱动泵32g,并加压按压袖带21g(图28的步骤S111)。在该例子中,使按压袖带21g的袖带压力Pc以恒定速度(=5mmHg/s)连续增加。其结果是,按压袖带21g通过间隔件70按压固体物60,固体物60将电流电极41以及第一脉搏波传感器40-1按压在左手腕90上。
在该加压过程中,CPU100获取第一脉搏波传感器40-1按时间序列输出的第一脉搏波信号PS1(图28的步骤S112),并且,CPU100判断获取的第一脉搏波信号PS1的振幅是否为最大(图28的步骤S113)。
当第一脉搏波信号PS1的振幅不是最大时(图28的步骤S113中的“否”),CPU100通过泵驱动电路320g驱动或者停止泵32g,或者通过阀驱动电路330g来开闭阀33g,对按压袖带21g进行加压或者减压(图28的步骤S111)。以下,只要袖带压力Pc没有达到上限压力(为了安全起见,预定为例如300mmHg),就重复步骤S111~S113的处理,直到第一脉搏波信号PS1的振幅变为最大。需要说明的是,与第一实施方式的情况同样地,不仅进行按压袖带21g的加压而且进行减压是因为在第一脉搏波信号PS1的振幅呈现最大值之后,如果按压力增加,则血管被压扁并且第一脉搏波信号PS1的振幅处于逐渐降低的趋势。因此,在该例子中,不仅进行按压袖带21g的加压而且进行减压,以求出第一脉搏波信号PS1的振幅为最大的袖带压力Pc。
然后,如果振幅达到最大(图28的步骤S113中的“是”),则CPU100停止泵32g(图28的步骤S114),并且将按压袖带21g的袖带压力Pc设定为该时刻的值,即,设定为第一脉搏波信号PS1的振幅变为最大的时刻的值。
接下来,CPU100通过泵驱动电路320h来驱动泵32h,并对按压袖带21h进行加压(图28的步骤S115)。在该例子中,使按压袖带21h的袖带压力Pc以恒定速度(=5mmHg/s)连续增加。其结果是,按压袖带21h按压固体物60,固体物60按压电流电极46以及第二脉搏波传感器40-2。另外,由于固体物60按压电流电极41以及第一脉搏波传感器40-1,因此在第一脉搏波传感器40-1的按压力与第二脉搏波传感器40-2的按压力之间产生压力梯度。
在该加压过程中,CPU100获取第二脉搏波传感器40-2按时间序列输出的第二脉搏波信号PS2(图28的步骤S116),并且,CPU100作为波形比较部发挥作用,来判断获取的第二脉搏波信号PS2的振幅与通过上述方式设定的第一脉搏波信号PS1的最大振幅是否相同(图28的步骤S117)。需要说明的是,在该例子中,判断“相同”的情况的容许范围是±10%的范围。
当第二脉搏波信号PS2的振幅不是最大时(图28的步骤S117中的“否”),CPU100通过泵驱动电路320h驱动或者停止泵32h,或者通过阀驱动电路330h来开闭阀33h,对按压袖带21h进行加压或者减压(图28的步骤S115)。以下,只要袖带压力Pc没有达到上限压力(为了安全起见,预定为例如300mmHg),就重复步骤S115~S117的处理,直到第二脉搏波信号PS2的振幅变为与第一脉搏波信号PS1的最大振幅相同。需要说明的是,不仅进行按压袖带21h的加压而且进行减压是因为第二脉搏波信号PS2的振幅与按压力之间的关系与上述的第一脉搏波信号PS1的振幅与按压力之间的关系相同。
然后,如果第二脉搏波信号PS2的振幅与第一脉搏波信号PS1的最大振幅相同(图28的步骤S117中的“是”),则CPU100停止泵32h(图28的步骤S118),并且将按压袖带21h的袖带压力Pc设定为该时刻的值,即,设定为第二脉搏波信号PS2的振幅变为与第一脉搏波信号PS1的最大振幅相同的时刻的值。通过以上的方式,结束对按压袖带21g、21h的控制(图27的步骤S100)。
在该状态下,CPU100作为测量处理部发挥作用,获取第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2之间的时间差Δt(参考图26中的(B))作为脉搏波传播时间(PTT)(图27的步骤S14)。更详细而言,在该例子中,获取第一脉搏波信号PS1的峰值A1和第二脉搏波信号PS2的峰值A2之间的时间差Δt作为脉搏波传播时间(PTT)。
在这种情况下,由于基于具有相同的波形的第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2来测量脉搏波传播时间,因此能够提高脉搏波传播时间的测量精度。另外,不需要无用地增加袖带压力Pc,就能够获取脉搏波传播时间。由此,能够减轻用户的身体负担
接下来,CPU100作为第一血压计算部发挥作用,使用脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式Eq,基于在步骤S13获取的脉搏波传播时间(PTT)来计算(估计)血压(图27的步骤S14)。这里,脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式Eq与第一实施方式同样地为例如图32的公式(Eq.2)所示的,包括1/DT 2项的公知的分数函数
当通过上述方式计算(估计)血压时,如上所述提高了脉搏波传播时间的测量精度,因此能够提高血压的测量精度。需要说明的是,血压值的测量结果显示在显示器50上,并记录到存储器51中。
在该例子中,如果在图27的步骤S15中作为操作部52的按压式开关没有指示测量停止(图27的步骤S15中的“否”),则每当根据脉搏波输入第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2时,周期性地重复脉搏波传播时间(PTT)的计算(图27的步骤S13)以及血压的计算(估计)(图27的步骤S14)。CPU100在显示器50上更新并显示血压值的测量结果,并且将血压值的测量结果积累并记录到存储器51中。然后,当在图27的步骤S15中指示测量停止时(图27的步骤S15中的“是”),CPU100通过阀驱动电路330g、330h打开阀33g、33h,执行控制以排出按压袖带21g、21h内的空气。结束测量动作。
根据该血压计1,通过基于该脉搏波传播时间(PTT)的血压测量,能够在用户的身体负担轻的状态下,长时间连续地测量血压。
另外,根据该血压计1,能够在一体的装置中进行基于脉搏波传播时间的血压测量(估计)以及基于示波法的血压测量。因此,能够提高用户的便利性。
进一步地,根据该血压计1,与第一实施方式进行比较,由于能够减少按压袖带、压力传感器、振荡电路、泵、泵驱动电路、阀、以及阀驱动电路,因此能够谋求结构的简略化。
(变形例3)
图29示出了血压计1进行按压袖带21g、21h的控制时的动作流程的另一例子。在图28所示的例子中,在步骤S117中,基于第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2各自的波形的振幅判断出第二脉搏波信号PS2的波形与具有最大振幅的第一脉搏波信号PS1的波形是否相同。然而,本发明不限于此。例如,如图29的步骤S120所示,基于第二脉搏波信号PS2的上冲时间与具有最大的振幅的第一脉搏波信号PS1的上冲时间是否相同,可以判断第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2各自的波形是否相同。
如图29所示,在该动作流程中,与图28的动作流程同样地,CPU100一边对按压袖带21g进行加压或者减压,一边设定按压袖带21g的袖带压力Pc使得第一脉搏波信号PS1的振幅变为最大(图29的步骤S111~S113)。在该情况下,在图29的动作流程中,当CPU100判断出第一脉搏波信号PS1的振幅为最大时(图29的步骤S113中的“是”),将第一脉搏波信号PS1的上冲时间tu预先记录在存储器51中。需要说明的是,在该例子中,判断上冲时间是“相同”情况的容许范围为±1%的范围。
接下来,CPU100通过泵驱动电路320h来驱动泵32h,并对与第二脉搏波传感器40-2对应的按压袖带21h进行加压(图29的步骤S115)。在该加压工序中,CPU100获取第二脉搏波传感器40-2按时间序列输出的第二脉搏波信号PS2(图29的步骤S115),并且,CPU100作为波形比较部发挥作用,判断获取的第二脉搏波信号PS2的上冲时间tu与记录在存储器51中的第一脉搏波信号PS1的上冲时间tu是否相同(图29的步骤S120)。需要说明的是,在该例子中,判断上冲时间tu是“相同”情况的容许范围为±1%的范围。
这里,如果第二脉搏波信号PS2的上冲时间tu与第一脉搏波信号PS1的上冲时间tu不同(图29的步骤S120中的“否”),只要袖带压力Pc没有达到上限压力(为了安全起见,预定为例如300mmHg),就重复步骤S115~S120的处理,直到上冲时间tu变为相同。然后,如果上冲时间tu相同(图29的步骤S120中的“是”),则CPU100停止泵32h(图29的步骤S118),并且将按压袖带21h的袖带压力Pc设定为该时刻的值,即,设定为上冲时间tu变为相同的时刻的值。由此,由于基于具有相同的波形的第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2来测量脉搏波传播时间,因此能够进一步地提高脉搏波传播时间的测量精度。
图30示出了血压计1进行按压袖带21g、21h的控制时的动作流程的又一例子。在图28的动作流程中,基于第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2各自的波形的振幅,判断出第二脉搏波信号PS2的波形与具有最大振幅的第一脉搏波信号PS1的波形是否相同,另外,在图29的动作流程中,基于第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2各自的上冲时间判断出第二脉搏波信号PS2的波形与具有最大振幅的第一脉搏波信号PS1的波形是否相同。然而,本发明不限于此。例如,如图30的步骤S130所示,当两个波形之间的互相关系数r(参考图36的式Eq.1)超过阈值时,可以判断两个波形相同。
图30所示的动作流程中基于如下想法:互相关系数r超过预定阈值Th(在该例子中,Th=0.99)的范围是适当按压范围。在该例子中,适当按压范围是指按压力(袖带压力Pc)处于下限值P1≈72mmHg到上限值P2≈135mmHg的范围内。
如图30所示,在该动作流程中,与图28以及图29的动作流程同样地,CPU100一边对按压袖带21g进行加压或者减压,一边设定按压袖带21g的袖带压力Pc,使得第一脉搏波信号PS1的振幅变为最大(图30的步骤S111~S113)。需要说明的是,在该例子中,CPU100针对振幅为最大的第一脉搏波信号PS1,将计算互相关系数r所需的数据预先积累并记录在存储器51中。
接下来,CPU100通过泵驱动电路320h来驱动泵32h,并且对与第二脉搏波传感器40-2对应的按压袖带21h进行加压(图30的步骤S115)。在该加压过程中,CPU100获取第二脉搏波传感器40-2按时间序列输出的第二脉搏波信号PS2(图30的步骤S116),基于获取的数据以及积累并记录在存储器51中的第一脉搏波信号PS1的数据,实时计算第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2的波形之间的互相关系数r,判断计算出的互相关系数r是否超过预定的阈值Th(=0.99)(图30的步骤S130)。
这里,如果互相关系数r为阈值Th以下(图30的步骤S130中的“否”),只要袖带压力Pc没有达到上限压力(为了安全起见,预定为例如300mmHg),就重复步骤S115~S130的处理,直到互相关系数r超过阈值Th。然后,如果互相关系数r超过阈值Th(图30的步骤S113中的YES),则CPU100停止泵32h(图30的步骤S118),并将按压袖带21h的袖带压力Pc设定为该时刻的值,即,设定为互相关系数r超过阈值Th的时刻的值。在该例子中,将袖带压力Pc设定为互相关系数r超过阈值Th的时刻的值,即,设定为图13所示的P1(≈72mmHg)。
在这种情况下,由于基于具有相同的波形的第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2来测量脉搏波传播时间,因此能够进一步地提高脉搏波传播时间的测量精度。另外,由于将袖带压力Pc设定为互相关系数r超过阈值Th时刻的值,因此不需要无用地增加袖带压力Pc,就能够获取脉搏波传播时间。由此,能够减轻用户的身体负担。
(第四实施方式)
接下来,参照附图对具有本发明的脉搏波测量装置的血压测量装置的第四实施方式进行详细的说明。
(血压计的结构)
图31示出了从斜方观察到的第四实施方式的血压计1的外观。另外,
图32示意性地示出了血压计1佩戴在作为被测量部位的左手腕90的状态下,在进行基于示波法的血压测量的情况下,相对于左手腕90的长度方向垂直的截面。
如图31所示,在第四实施方式的血压计1中,用作压迫构件的按压袖带21i安装在按压袖带组21E与带20的带状体23之间。与第一实施方式同样地,按压袖带组21E在带20的宽度方向Y上被分割开,并且具有作为第三按压构件的按压袖带21a、作为第一按压构件的按压袖带21b、作为第二按压构件的按压袖带21c、以及作为第四按压构件的按压袖带21d。与第一实施方式同样地,按压袖带21a、21d分别对应于电流电极对41、46而分割开。按压袖带21b、21c分别对应于构成第一脉搏波传感器40-1的第一检测电极对42、43以及构成第二脉搏波传感器40-2的第二检测电极对44、45而分割开。与第一实施方式不同的点是:将按压袖带21a、按压袖带21b、按压袖带21c、以及按压袖带21d的带状体23的周向(长度方向)上的长度设定为分别能够部分地按压电流电极对41、46、第一脉搏波传感器40-1、以及第二脉搏波传感器40-2的长度。
按压袖带21i与其他的按压袖带同样地,通过将两个可伸缩的聚氨酯板在厚度方向上对置并熔接它们的周缘部而构成为流体袋。如图32所示,按压袖带21i具有沿着带状体23的周向(长度方向)的长度,能够缠绕作为被测量部位的左手腕90而佩戴。按压袖带21i能够处于加压状态,该加压状态为通过供应流体而压迫左手腕90的状态,按压袖带21i能够处于非加压状态,该非加压状态为通过排出流体而解放对左手腕90的压迫的状态。图32是示意性地示出了使按压袖带21i处于加压状态,并且使按压袖带21a、按压袖带21b、按压袖带21c、以及按压袖带21d处于非加压状态的情况下,血压计1相对于左手腕90的长度方向的垂直的截面。
图33示出了第四实施方式中的血压计1的控制系统的结构的框图。如图33所示,与第一实施方式不同的点是:在第四实施方式中的血压计1的主体10搭载有压力传感器31i、泵32i、以及阀33i。进一步地,与第一实施方式不同的点是:在主体10上搭载有将来自压力传感器31i的输出转换成频率的振荡电路310i、驱动泵32i的泵驱动电路320i、以及驱动阀33i的阀驱动电路330i。在该例子中,压力传感器31i使用压阻式压力传感器,借助空气配管38i与泵32i、阀33i以及按压袖带21i连接。
图34是示意性地示出了在进行基于示波法的血压测量的情况下,在血压计1佩戴在左手腕90的状态下沿着手腕的长度方向的截面。如图34所示,按压袖带21i具有在桡动脉91的动脉方向(宽度方向Y)上覆盖按压袖带21a、按压袖带21b、按压袖带21c、以及按压袖带21d的整个区域的宽度,并且设置在如下位置:当处于加压状态的情况下,能够压迫左手腕90,充分地闭合桡动脉91。需要说明的是,在第四实施方式中,当进行基于脉搏波传播时间的血压测量的情况下,使按压袖带21i处于非加压状态,使按压袖带21a、按压袖带21b、按压袖带21c、以及按压袖带21d处于加压状态。在该情况下,处于与图5中的(A)所示的第一实施方式的血压计1相同的状态。第四实施方式的血压计1与第一实施方式不同的点是:在带状体23、按压袖带21a、按压袖带21b、按压袖带21c、以及按压袖带21d的外周侧之间存在有处于非加压状态的按压袖带21i。
(基于示波法的血压测量的动作)
第四实施方式的血压计1中的基于示波法的血压测量与第一实施方式同样地根据图6所示的动作流程来进行。在第四实施方式中,步骤S2的初始化工序中的对按压袖带21a、按压袖带21b、按压袖带21c、按压袖带21d,以及按压袖带21i的控制与第一实施方式不同。在第四实施方式中,在步骤S2的初始化工序中,CPU100将控制信号输出到阀驱动电路330a、330b、330c、330d、330i,打开阀33a、33b、33c、33d、33i并排出按压袖带21a、按压袖带21b、按压袖带21c、按压袖带21d、以及按压袖带21i内的空气。然后,CPU100将控制信号输出到阀驱动电路330a、330b、330c、330d并使阀33a、33b、33c、33d保持打开,维持按压袖带21a、按压袖带21b、按压袖带21c、以及按压袖带21d的非加压状态。这样,在第四实施方式中,与第一实施方式不同的点是:当进行基于示波法的血压测量时,维持按压袖带21a、按压袖带21b、按压袖带21c、以及按压袖带21d的非加压状态。
另外,在第四实施方式中,与第一实施方式不同的点是:对按压袖带21i进行步骤S3的袖带压力控制。CPU100进行如下控制:通过阀驱动电路330i来关闭阀33i,然后,通过泵驱动电路320i来驱动泵32i,以将空气送到按压袖带21i。由此,使按压袖带21i膨胀并且袖带压力Pc(参考图34)逐渐加压(图6的步骤S3)。
在该加压过程中,为了计算血压值,CPU100通过压力传感器31i来监测袖带压力Pc,并且将在作为被测量部位的左手腕90的桡动脉91中产生的动脉容积的变化分量获取为如图7所示的脉搏波信号Pm。
接下来,在图6的步骤S4中,CPU100作为第二血压计算部发挥作用,基于在该时刻获取的脉搏波信号Pm,基于示波法并应用公知的算法尝试计算血压值(收缩压SBP和舒张压DBP)。
在该时刻,当由于数据不足而尚不能计算血压值时(步骤S5中的“否”),只要袖带压力Pc没有达到上限压力(为了安全起见,预定为例如300mmHg),就重复步骤S3~S5的处理
如果通过上述的方式计算血压值(步骤S5中的“是”),则CPU100进行如下控制:通过泵驱动电路320i来停止泵32i,通过阀驱动电路330i打开阀33i,以排出按压袖带21i内的空气(步骤S6)。最后,将血压值的测量结果显示在显示器50上,并且将血压值的测量结果记录在存储器51中(步骤S7)。
需要说明的是,血压值的计算不限于在加压过程中执行,还可以在减压过程中执行。
在第四实施方式中,由于能够通过按压袖带21i来压迫动脉方向(宽度方向Y)上的被测量部位的整个区域,因此能够精确地进行基于示波法的血压测量。
(基于脉搏波传播时间的血压测量的动作)
图35示出了第四实施方式的血压计1执行基于脉搏波传播时间(Pulse TransitTime;PTT)的血压测量(估计)时的动作流程。图35所示的第四实施方式的动作流程与图8所示的第一实施方式中的进行基于PTT的血压测量(估计)时的动作流程不同的点是:进行对按压袖带21i的排气控制。在第四实施方式中,当用户通过设置在主体10上的作为操作部52的按压式开关来指示基于PTT的血压测量时(图35的步骤S10),CPU100将控制信号输出到阀驱动电路330i并打开阀33i以排出按压袖带21i内的空气(图35的步骤S200)。然后,CPU100将控制信号输出到阀驱动电路330i并使阀33i保持打开,以维持按压袖带21i的非加压状态。对于步骤S11以后的处理与第一实施方式相同。
即,CPU100作为电流电极按压力设定部、脉搏波传感器按压力设定部、波形比较部、测量处理部、以及第一血压计算部发挥作用,与第一实施方式同样地进行基于PTT的血压测量(估计)。
需要说明的是,在判断变形例1中描述的第二脉搏波信号PS2的波形与具有最大振幅的第一脉搏波信号PS1的波形是否相同的判断的方式也能够同样地应用在第四实施方式中。
根据该血压计1,通过基于该脉搏波传播时间(PTT)的血压测量,能够在用户的身体负担轻的状态下,长时间连续地测量血压。
另外,根据该血压计1,能够在一体的装置中进行基于脉搏波传播时间的血压测量(估计)和基于示波法的血压测量。因此,能够提高用户的便利性。
(变形例4)
在上述的各实施方式中,在图12的步骤S50、图22的步骤S90、以及图30的步骤S130中,将按压力(袖带压力Pc)设定为第一脉搏波信号PS1和第二脉搏波信号PS2的波形之间的互相关系数r超过阈值Th的时刻的值(图9所示的适当按压范围的下限值P1),来判断出第二脉搏波信号PS2的波形与具有最大振幅的第一脉搏波信号PS1的波形相同。然而,本发明不限于此。CPU100还可以进一步进行控制,将按压力(袖带压力Pc)设定为上述互相关系数r呈现为最大值rmax的值(图13所示的P3)。在图13的例子中,该值为P3≈106mmHg。由此,能够进一步提高脉搏波传播时间的测量精度。
另外,在上述例子中,在图8的步骤S14中,为了基于脉搏波传播时间(PTT)来计算(估计)血压,使用图37的公式(Eq.2)作为脉搏波传播时间与血压之间的对应公式Eq。然而,本发明不限于此。当脉搏波传播时间表示为DT、血压表示为EBP时,还可以使用例如图38的公式(Eq.3)所示那样的、除了1/DT2项之外还包括1/DT项和DT项的公式,作为脉搏波传播时间与血压之间的对应公式Eq。在公式(Eq.3)中,α、β、γ、δ分别表示已知系数或常数。
进一步地,还可以使用例如图39的公式(Eq.4)所示那样的、包括1/DT项、心跳周期RR项、以及容积脉搏波面积比VR项的公式(例如,参考日本特开2000-33078号公报)。在公式(Eq.4)中,α、β、γ、δ分别表示已知系数或常数。需要说明的是,在该情况下,心跳周期RR和容积脉搏波面积比VR由CPU100基于脉搏波信号PS1、PS2来计算。
当使用这些公式(Eq.3)、公式(Eq.4)作为脉搏波传播时间与血压之间的对应公式Eq时,与使用公式(Eq.2)的情况相同,也能够提高血压的测量精度。当然还可以使用这些公式(Eq.2)、(Eq.3)、(Eq.4)以外的对应公式。
在上述实施方式中,第一脉搏波传感器40-1和第二脉搏波传感器40-2检测经过被测量部位(左手腕90)的动脉(桡动脉91)的脉搏波作为阻抗的变化(阻抗方式)。然而,本发明不限于此。第一脉搏波传感器和第二脉搏波传感器可以分别包括向经过被测量部位中对应的部分的动脉照射光的发光元件,以及接收该光的反射光(或透射光)的光接收元件,以检测动脉的脉搏波作为容积的变化(光电方式)。或者,第一脉搏波传感器和第二脉搏波传感器可以分别包括抵接于被测量部位的压电传感器,以检测由于经过被测量部位中对应的部分的动脉的压力引起的变形作为电阻的变化(压电方式)。进一步地,第一脉搏波传感器和第二脉搏波传感器可以分别包括向经过被测量部位中对应的部分的动脉发送电波(发送波)的发送元件,以及接收该电波的反射波的接收元件,以检测由于动脉的脉搏波引起的动脉和传感器之间的距离的变化作为发送波和反射波之间的相位偏移(电波照射方式)。
另外,在上述实施方式中,血压计1预定佩戴在作为被测量部位的左手腕90上。然而,本发明不限于此。被测量部位可以是除了手腕之外的上臂等上肢,或者可以是脚踝、大腿等下肢,只要有动脉经过即可。
另外,在上述的实施方式中,搭载在血压计1上的CPU100作为波形比较部、脉搏波传感器按压力设定部、电流电极按压力设定部、测量处理部、第一血压计算部和第二血压计算部发挥作用,执行基于示波法的血压测量(图6的动作流程)以及基于PTT的血压测量(估计)(图8、图19、图27、图35的动作流程)。然而,本发明不限于此。例如,还可以将设置在血压计1外部的智能手机等实质上的计算机装置作为波形比较部、脉搏波传感器按压力设定部、电流电极按压力设定部、测量处理部、第一血压计算部和第二血压计算部发挥作用,并通过网络900使血压计1执行基于示波法的血压测量(图6的动作流程)以及基于PTT的血压测量(估计)(图8、图19、图27、图35的动作流程)。
以上实施方式是示例性的,并且在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种变形。上述多个实施方式可以分别单独成立,也可以组合上述多个实施方式。另外,不同实施方式中的各种特征可以分别单独成立,也可以组合不同实施方式中的特征。
附图标记的说明
1 血压计
10 主体
20 带
21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h、21i 按压袖带
21E 按压袖带组
23 带状体
40 阻抗测量部
40E 电极组
49 通电和电压检测电路
60 固体物
70 间隔件
100 CPU
Claims (12)
1.一种脉搏波测量装置,其特征在于,包括:
带,应缠绕被测量部位而佩戴;
第一脉搏波传感器和第二脉搏波传感器,以在该带的宽度方向上彼此隔开的状态搭载在上述带上,检测经过上述被测量部位的动脉中的各自相对的部分的脉搏波;
按压部,搭载在上述带上,能够使上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器对上述被测量部位的按压力分别可变地进行按压;
波形比较部,通过获取上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器分别按时间序列输出的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号,来比较上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形;以及
脉搏波传感器按压力设定部,分别可变地设定上述按压部的按压力,使得由上述波形比较部进行比较的上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形相同。
2.如权利要求1所述的脉搏波测量装置,其特征在于,
上述按压部包括分别对应于上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器而分割开的第一按压构件和第二按压构件,
上述脉搏波传感器按压力设定部分别可变地设定上述第一按压构件和第二按压构件的按压力,使得由上述波形比较部进行比较的上述第一脉搏波信号的波形和第二脉搏波信号的波形相同。
3.如权利要求2所述的脉搏波测量装置,其特征在于,
上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器分别由检测上述相对的部分的电压的检测电极对构成,
所述脉搏波测量装置包括:
电流电极对,在上述带的宽度方向上以夹着上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器的方式彼此隔开的状态搭载在上述带上,用于向被测量部位供应电流;
第三按压构件和第四按压构件,分别对应于上述电流电极对而分割开;以及
电流电极按压力设定部,获取上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器分别按时间序列作为电压信号输出的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号,可变地设定上述第三按压构件和第四按压构件的按压力,使得上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号的S/N特性在规定值以上。
4.如权利要求1所述的脉搏波测量装置,其特征在于,
上述按压部包括:
固体物,在上述带的宽度方向上横跨上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器而配置;以及
第五按压构件和第六按压构件,分别按压该固体物上的在上述带的宽度方向上比上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器靠外侧的部分,
上述脉搏波传感器按压力设定部分别可变地设定上述第五按压构件和上述第六按压构件的按压力,使得由上述波形比较部进行比较的上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形相同。
5.如权利要求1所述的脉搏波测量装置,其特征在于,
上述按压部包括:
固体物,在上述带的宽度方向上横跨上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器而配置;
第七按压构件,与该固体物相对配置,并能够朝向上述固体物产生按压力;
第八按压构件,安装在上述固体物上的在上述带的宽度方向上比上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器靠外侧的部分的一侧与上述第七按压构件之间;以及
间隔件,安装在上述固体物上的上述外侧的部分的另一侧与上述第七按压构件之间,
上述脉搏波传感器按压力设定部分别可变地设定上述第七按压构件和第八按压构件的按压力,使得由上述波形比较部进行比较的上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形相同。
6.如权利要求1至5中任一项所述的脉搏波测量装置,其特征在于,
上述脉搏波传感器按压力设定部基于上述第一脉搏波信号的振幅和上述第二脉搏波信号的振幅来判断上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形是否相同。
7.如权利要求1至5中任一项所述的脉搏波测量装置,其特征在于,
上述脉搏波传感器按压力设定部基于上述第一脉搏波信号的上冲时间和上述第二脉搏波信号的上冲时间来判断上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形是否相同。
8.如权利要求1至5中任一项所述的脉搏波测量装置,其特征在于,
上述脉搏波传感器按压力设定部基于上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形之间的互相关系数来判断上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形是否相同。
9.一种血压测定装置,其特征在于,包括:
权利要求1至8中任一项所述的脉搏波测量装置;
测量处理部,在由上述脉搏波传感器按压力设定部以使上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形相同的方式设定的按压力下,获取上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号之间的时间差作为脉搏波传播时间;以及
第一血压计算部,使用脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式,基于由上述测量处理部获取的脉搏波传播时间来计算血压。
10.一种血压测定装置,其特征在于,包括:
权利要求2至5中任一项所述的脉搏波测量装置;
测量处理部,在由上述脉搏波传感器按压力设定部以使上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形相同的方式设定的按压力下,获取上述的第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号之间的时间差作为脉搏波传播时间;以及
第一血压计算部,使用脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式,基于由上述测量处理部获取的脉搏波传播时间来计算血压,
各上述按压构件是沿着上述带设置的流体袋,
上述血压测量装置包括一体地设置在上述带上的主体,
在该主体中搭载有上述测量处理部和上述第一血压计算部,并且,为了基于示波法的血压测量,在该主体中搭载有向上述流体袋供应空气来控制压力的压力控制部以及基于上述流体袋中的压力来计算血压的第二血压计算部。
11.一种血压测量装置,其特征在于,
包括权利要求3所述的脉搏波测量装置,
上述脉搏波传感器按压力设定部能够将上述第一按压构件、上述第二按压构件、上述第三按压构件、以及上述第四按压构件设定为非加压状态,
上述血压测量装置搭载有:
压迫构件,能够安装在上述第一按压构件、上述第二按压构件、上述第三按压构件、以及上述第四按压构件与所述带之间,缠绕上述被测量部位而佩戴,能够处于压迫上述被测量部位的加压状态或者解放对上述被测量部位的压迫的非加压状态;
测量处理部,使上述压迫构件处于非加压状态,在由上述脉搏波传感器按压力设定部以使上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形相同的方式设定的按压力下,获取上述第一脉搏波信号和上述第二脉搏波信号之间的时间差作为脉搏波传播时间;
第一血压计算部,使用脉搏波传播时间与血压之间的预定对应公式,基于由上述测量处理部获取的脉搏波传播时间来计算血压,
第二血压计算部,使上述第一按压构件、上述第二按压构件、上述第三按压构件、以及上述第四按压构件处于非加压状态,并且,为了基于示波法的血压测量,使上述压迫构件处于加压状态,基于上述压迫构件的压力来计算血压。
12.一种脉搏波测量方法,用于测量脉搏波,其特征在于,包括:
带,应缠绕被测量部位而佩戴;
第一脉搏波传感器和第二脉搏波传感器,以在该带的宽度方向上彼此隔开的状态搭载在上述带上,检测经过上述被测量部位的动脉中的各自相对的部分的脉搏波;
按压部,搭载在上述带上,能够使上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器对上述被测量部位的按压力分别改变地进行按压;
通过获取上述第一脉搏波传感器和上述第二脉搏波传感器分别按时间序列输出的第一脉搏波信号和第二脉搏波信号,来比较上述第一脉搏波信号的波形和第二脉搏波信号的波形;以及
分别可变地设定上述按压部的按压力,使得比较的上述第一脉搏波信号的波形和上述第二脉搏波信号的波形相同。
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