JP2005021347A - Sphygmomanometer and method for measuring blood pressure - Google Patents

Sphygmomanometer and method for measuring blood pressure Download PDF

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真 加藤
Masahiko Hashimoto
雅彦 橋本
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  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sphygmomanometer which measures blood pressure consecutively and noninvasively without causing discomfort to a patient or a subject. <P>SOLUTION: The sphygmomanometer is provided with: a thickness measuring part 11 for continuously measuring the thickness of a blood vessel wall by a noninvastive method; a thickness variation arithmetic part 12 for obtaining the variation of the thickness of a blood vessel wall from the measurement result of the thickness measuring part 11; and a blood pressure variation arithmetic part 13 for continuously obtaining the blood pressure variation of blood flowing through a blood vessel confined by the blood vessel wall from the thickness variation arithmetic part 12. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は血圧計および血圧の計測方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
人の血圧を非侵襲で測る方法として、聴診法(コロトコフ法)が最もよく知られている。この方法によれば、上腕部に加圧帯(カフ)を装着し、空気を送り込んで血管を圧迫した後、徐々に加圧帯を緩めていきながら、医師や看護師が血管音を聴診器(マイクロフォン)で確認する。加圧帯の圧迫により停止していた血液が心臓の鼓動にあわせて断続的に流れ始めると「コロトコフ音」と呼ばれる特徴的な音が聞こえ始め、やがて消失する。この「コロトコフ音」の発生時および消失時の血圧値をそれぞれ最大血圧値および最小血圧値として圧力計から読みとることにより、血圧が求められる。
【0003】
この方法によれば、電源を要する機器を使用しないため、簡便に血圧が計測できるという利点がある。しかし、測定者の個人差、経験などによる計測誤差が生じやすく、また、周囲の騒音によっては、コロトコフ音を聞き取りにくいという問題がある。
【0004】
これらの問題を解決するため、電子血圧計が開発され、近年広く普及している。電子血圧計は、聴診法による計測手順を自動化して実行するもので、加圧帯への空気の送り込み、および、加圧帯からの空気の放出が機械的に行われる。このとき、加圧帯内の空気圧の変化である圧脈波を計測し、圧脈波が急激に大きくなるときの圧力および急激に小さくなるときの圧力をそれぞれ最高血圧および最低血圧として求める。このような検出方法はオシオジオメトリック法と呼ばれている。
【0005】
電子血圧計によれば、測定者の個人差、経験などによる計測誤差を排除することができ、また、周囲の騒音にかかわらず測定を行うことができる。一定時間ごとに計測を行うことも容易であるため、手術中の患者や手術後ICUで看護されている患者の血圧を定期的に計測することもできる。
【0006】
しかし、これらの従来方法はいずれも加圧帯を用いるため、加圧帯に空気を充填し、充填された空気を放出するまでに比較的長い時間を要する。一般的には、一回の測定に数十秒程度の時間を要する。このため、重篤な状態にある患者の手術などリアルタイムで血圧を知る必要がある場合には、これらの従来方法は適していなかった。
【0007】
また、加圧帯を装着できる部分も上腕等に限られ、上腕部の圧迫により、被験者に不快感を与える可能性がある。加圧帯が装着された腕の血管は、加圧帯により、断続的に血流が停止する可能性があるため、手術などで薬剤を患者に投与する目的で点滴などを行う場合、加圧帯を装着した腕に点滴を行うことができないという問題も生じる。
【0008】
一方、被験者や患者への負担が少ない医療測定装置として、超音波診断装置が従来より用いられている。超音波診断装置を用いて超音波を体外から照射することによって、被験者に苦痛を与えることなく、体内の組織の形状情報、運動情報あるいは質情報を得ることができる。
【0009】
この特長を利用し、超音波を用いた血圧測定方法が提案されている。たとえば、特許文献1は、動脈上の少なくとも2ヶ所の血管断面の形状を超音波を用いて同時に計測し、断面積の時間変化の様子から血流流速と脈波伝達速度を求め、演算により血圧を連続的に求める方法を開示している。
【0010】
【特許文献1】
特開平11−76233号公報
【特許文献2】
特開平10−5226号公報
【特許文献3】
実公平6−9616号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載された方法によれば、動脈上の少なくとも2カ所の血管の断面形状を超音波により同時に計測する必要がある。このため、少なくとも2つ以上の超音波プローブ(あるいはセンサ)を用いる必要がある。
【0012】
しかしながら、2つ以上の超音波プローブから送信される超音波が血管に対して垂直に照射し、正確に垂直な血管の断面を計測することができるよう、2つの超音波プローブを血管に対して固定することは一般に困難である。また、プローブの数が2つ以上になるため、それぞれのプローブを最適な条件で人体に接触させることも困難である。プローブの数が増えるため、装置のコストも高くなる。
【0013】
本発明はこのような問題を解決し、患者や被験者に不快感を与えることなく、血圧値をリアルタイムで計測することのできる血圧計および血圧測定方法を提供することを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の血圧計は、血管壁の厚さを非侵襲的方法により継続的に測定する厚さ測定部と、前記厚さ測定部の測定結果から血管壁の厚さ変化量を求める厚さ変化量演算部と、前記厚さ変化量演算部から前記血管壁により規定される血管を流れる血液の血圧変化量を継続的に求める血圧変化量演算部とを備える。
【0015】
ある好ましい実施形態において、前記血圧計は、前記血液の最高血圧値、最低血圧値、または平均血圧値を取得し、取得した値に基づいて、血圧値を継続的に求める。
【0016】
ある好ましい実施形態において、前記血圧計は、最高血圧値、最低血圧値、または平均血圧値を求める血圧測定部をさらに備え、前記血圧測定部により、前記最高血圧値、最低血圧値、または平均血圧値を取得する。
【0017】
ある好ましい実施形態において、前記厚さ測定部は、前記血管壁を含む測定対象物へ超音波送信波を送信するための超音波プローブを駆動する送信部と、前記測定対象物からの超音波反射波を受信する受信部と、前記超音波反射波を位相検波する位相検波部と、前記位相検波された信号から、前記血管壁の厚さを求める厚さ演算部とを含む。
【0018】
ある好ましい実施形態において、前記血圧変化量演算部は、前記厚さ測定部で求めた前記血管壁の厚さと、前記厚さ変化量演算部で求めた前記血管壁の厚さ変化量と、前記血管壁の弾性率に基づいて、血圧変化量を求める。
【0019】
本発明の血圧計測方法は、血管壁の厚さを非侵襲的方法により継続的に測定するステップと、前記厚さ測定部の測定結果から血管壁の厚さ変化量を求めるステップと、前記厚さ変化量演算部から前記血管壁により規定される血管を流れる血液の血圧変化量を継続的に求めるステップとを包含する。
【0020】
ある好ましい実施形態において、前記血圧計測方法は、前記血液の最高血圧値、最低血圧値、または平均血圧値を取得し、取得した値に基づいて血圧値を継続的に求める。
【0021】
ある好ましい実施形態において、前記血管の厚さ測定するステップは、前記血管壁を含む測定対象物へ超音波送信波を送信するための超音波プローブを駆動するステップと、前記測定対象物からの超音波反射波を受信するステップと、前記超音波反射波を位相検波するステップと、前記位相検波された信号から、前記血管壁の厚さを求めるステップとを含む。
【0022】
ある好ましい実施形態において、記血圧変化量を求めるステップは、前記血管壁の厚さと、前記血管壁の厚さ変化量と、前記血管壁の弾性率に基づいて求める。
【0023】
【発明の実施の形態】
血圧とは、血管内を流れる血液が血管壁に与える圧力のことであり、一般的には動脈の血圧を指す。血液は心臓のポンプ作用により全身の血管に押し出されてゆく。心臓が収縮すると勢いよく血液が血管へ送り出され、血管が血液から受ける圧力は最大となる。このときの血圧は最高血圧と呼ばれる。また、心臓が拡張するとき、血管が血液から受ける圧力は最小となる。このときの血圧は最低血圧と呼ばれる。
【0024】
図1の上部は、血圧の時間変化を示すグラフであり、下部は、動脈の血管壁における厚みの時間変化を示すグラフである。2つのグラフの時間軸は対応している。図1に示すように、心臓が収縮すると血圧が上昇する。このとき、血管は高い圧力を受けて膨張するため、血管壁の厚みが小さくなる。心臓が拡張するときには血圧が低下し、血管に加わる圧力は小さくなる。このため、血管壁の厚みが大きくなる。血管壁の厚さの最大値をhd、厚さの変化量をΔh(t)、血管壁の径方向の弾性率をEとすれば、血圧変化量Δp(t)は以下の式(1)の関係を満たす。
【0025】
Δp(t)=E・Δh(t)/hd ・・・(1)
【0026】
したがって、血管壁の厚さの変化を連続的に求めることによって、血圧変化量をリアルタイムで求めることが可能であり、本発明の血圧計は、このような原理に基づいて、血圧変化量を求める。
【0027】
本発明の血圧計において、血管壁の厚さを連続的に計測する手段としては、コヒーレンスな可視または近赤外レーザ等の光を用いた厚さ測定装置や、超音波やX線、電磁波などを用いた厚さ測定装置などを用いることができる。特に、患者あるいは被験者に苦痛や不快感を与えないために、非侵襲的であり、血管を圧迫することなく血管壁の厚さを求めることができる装置を用いることが好ましい。また、血管壁の厚さをリアルタイムでかつ十分な精度で計測することができる装置であることが好ましい。以下、本発明の具体的な実施の形態を説明する。
【0028】
(第1の実施形態)
図2は、本発明の血圧計による第1の実施形態を示すブロック図である。血圧計51は、血管壁の厚さを測定する厚さ測定部11と、厚さ測定部11の測定結果から血管壁の厚さ変化量を求める厚さ変化量演算部12と、厚さ変化量演算部12の演算結果から血管壁により規定される血管を流れる血液の血圧変化量を継続的に求める血圧変化量演算部13とを備える。また、これら各部を制御するマイコン14も備える。
【0029】
本実施形態では、厚さ測定部11には、超音波により血管壁の厚さを測定する超音波測定装置を用いる。この超音波測定装置は、特許文献2に開示されている方法によって、検波信号の振幅および位相の両方を用い、制約付最小二乗法によって対象の瞬時の位置を決定し、高精度な位相トラッキングをおこなうことにより、血管壁の厚さをリアルタイムでかつ十分な精度で計測することができる。
【0030】
図2に示すように、厚さ測定部11は、超音波プローブ15と、超音波計測制御部16と、厚さ演算部17とを含む。超音波プローブ15は、たとえば、超音波診断装置に用いられるものを採用することができ、プローブの大きさは1cm×5cmである。超音波プローブ15はアレイ状に配列された複数の超音波振動子(超音波振動子群)を有する。
【0031】
図3は、厚さ測定部11の構成を具体的に示すブロック図である。超音波計測制御部16は、送信部18、受信部19、遅延時間制御部20、位相検波部21およびフィルタ22を含む。送信部18は、所定の駆動パルス信号を超音波プローブ15に与える。駆動パルスにより超音波プローブ15から送信される超音波送信波は、生体において反射し、生じた超音波反射波が超音波プローブ15で受信される。超音波プローブ15により受信された超音波反射波は、受信部19において増幅される。受信部19はA/D変換部を含み、受信部19において増幅された超音波反射波はデジタル信号に変換される。
【0032】
遅延時間制御部20は送信部18および受信部19に接続されており、送信部18から超音波プローブ15の超音波振動子群に与える駆動パルス信号の遅延時間を制御する。これにより、超音波プローブ15から送信される超音波送信波の超音波ビームの音響線の方向や焦点深度を変化させる。また、超音波プローブ15によって受信され、受信部19によって増幅された超音波反射波信号の遅延時間を制御することにより、受信される超音波の音響線の方向を変化させることができる。遅延時間制御部20の出力は位相検波部21に入力される。
【0033】
位相検波部21は、遅延時間制御部20で遅延制御された受信反射波信号を位相検波し、実部信号と虚部信号とに分離する。分離された実部信号および虚部信号はフィルタ部22に入力される。フィルタ部22は組織運動以外の反射成分を除去する。遅延時間制御部20および位相検波部21はソフトウエアによってもハードウエアによっても構成することができる。
【0034】
厚さ演算部17は、運動速度演算部23と、位置演算部24と、間隔演算部25とを含む。位相検波された信号の実部信号および虚部信号を用いて、運動速度演算部23が対象となる生体組織の運動速度を求め、位置演算部24において求めた運動速度を積分することにより生体組織の位置を求めることができる。間隔演算部25は、位置演算部24において求めた生体組織の位置から選ばれる2つの位置の差を求めることにより、厚さ(距離)を求める。本発明では、血管壁の内側表面の位置と外側表面の位置との差を計算することにより、血管壁の厚さを求める。
【0035】
図2に示すように、厚さ変化量演算部12は、間隔演算部25から血管壁の厚さを逐次受け取り、直前に受け取った厚さと現在の厚さとを比較演算し、厚さ変化量を求める。血圧変化量演算部13は、式(1)に示す演算を行い、血液変化量を求める。図1には示していないが、血圧変化量演算部13で求められる血液変化量はマイコンや、適切なインターフェースを介して画像表示装置にグラフあるいは数値で表示される。厚さ演算部17、厚さ変化量演算部12および血圧変化量演算部13はソフトウエアによってもハードウエアによっても構成することができる。
【0036】
次に、血圧計51の動作および使用方法を説明する。図2に示すように超音波プローブ15を計測すべき血管(動脈)が含まれる生体3の体表1に接触させる。本発明の血圧計51は、人体のどの部分の動脈の血圧を計測することも可能である。超音波プローブ15との生体3との間で効率よく超音波が伝播するよう、超音波プローブ15と体表1との間にゲルなどを介在させてもよい。また、超音波プローブ15を包帯のようなもので生体に対して固定してもよい。
【0037】
まず、遅延時間制御部20によって、遅延時間が制御された複数の駆動パルス信号が送信部18から出力され、超音波プローブ15は、各駆動パルス信号を超音波送信波に変換し、超音波送信波を生体3へ送信する。超音波送信波は音響線6にそって生体3内の動脈血管4を横切って伝播する。超音波は伝播にしたがって生体3の各部で反射するが、血管4の外側表面と生体3との境界および血管4の内側表面と血管4を流れる血液7との境界において超音波が大きく反射する。このような境界は、体表1側に近接した血管前壁5および生体3の内部側に位置する血管後壁10において生じる。いずれの血管壁を測定しても血圧を計測することが可能である。本実施形態では、血管前壁5における血管4の外側表面と生体3との境界5aおよび血管4の内側表面と血管4を流れる血液7との境界5bでそれぞれ生じる反射波を計測する。
【0038】
超音波反射波は、超音波プローブ15で受信され、電気信号に変換される。受信部19において受信した受信反射波信号は、遅延時間制御部20を経て位相検波部21に入力される。遅延時間制御部20は、予め設定した超音波送信波および受信波の音響線の偏向角度や焦点深度に基づいた遅延時間データを用いて、駆動パルス信号ごとに遅延時間を制御する。
【0039】
位相検波部21は、受信反射波信号を位相検波し、実部信号および虚部信号に分離する。実部信号および虚部信号は、フィルタ22によって組織の運動速度以外の反射波成分が除去され、厚さ演算部17に入力される。
【0040】
厚さ演算部17の運動速度演算部23は、位相検波された受信反射波信号の実部信号および虚部信号に基づいて、境界5aおよび境界5bの運動速度を求める。具体的には、境界5aの時刻tにおける反射波信号をr(t)とした場合、反射波信号r(t)と微小時間Δt後の反射波信号r(t+Δt)において反射波信号の振幅は変化せず、位相および反射位置のみが変化するという制約のもとで、反射波信号r(t)とr(t+Δt)との波形の整合誤差が最小となるよう最小二乗法によって位相差を求める。この位相差から、境界5aの運動速度V(t)を求めることができる。境界5bから得られる反射波信号も同様の演算によって処理を行い、運動速度V’(t)を求める。位置演算部24は運動速度演算部23で求めた運動速度を積分し、境界5aおよび境界5bの位置P(t)およびP’(t)を求める。間隔演算部25はこれらの差を求めることにより、厚さT(t)を求める。
【0041】
厚さ変化量演算部12は、厚さT(t)を厚さ演算部17から逐次受け取り、直前の厚さT(t−Δt)と現在の厚さT(t)との差である厚さ変化量Δh(t)を求める。
【0042】
なお、厚さ変化量Δh(t)を求めるにあたっては、厚さT(t)の最大値hdを測定開始直後に求め、それ以降は演算負荷を減少させるために、運動速度VとV’との差分ΔVを積分してΔh(t)を求めてもよい。
【0043】
血圧変化量演算部13は、式(1)にしたがって、血圧変化量を求める。このために、厚さ演算部17から血管壁の厚さT(t)の最大値hdを受け取り、式(1)に厚さ変化量Δh(t)、hdおよび弾性率Eを代入して血圧変化量Δp(t)を求める。血圧測定が行われている患者や被試験者の弾性率Eが分かっている場合にはその値を用いればよく、測定している部位における人体の平均的な弾性率Eを用いてもよい。また、超音波診断装置などの他の装置を用いて、血圧測定が行われている患者や被試験者の弾性率Eをリアルタイムで求め、その値を用いてもよい。リアルタイムで弾性率Eを更新する場合には、弾性率測定装置を血圧計51に設けてもよい。
【0044】
本実施形態の血圧計51により直接測定できる値は血圧変化量である。たとえば、手術を受ける患者に対して、患者の上腕部、大腿部や頸部など、手術中、邪魔にならないような身体の部分に超音波プローブ15を手術前に取り付け、患者の血圧変化を血圧計51で連続して測定する。本実施形態の血圧計51によれば、心臓の心拍1回あたり、2回血圧変化量を計測することができる。つまり、血圧変化を約1秒以内に知ることができ、血圧変化が真の意味でリアルタイムに測定できる。このため、手術前の血圧を基準として患者の血圧変化を監視すれば、手術中、血圧が急変することにより、患者の容態が急変したことを直ちに知ることができる。その結果、重篤な容態変化を早く発見し、容態変化に対する適切な対処をすばやくとることが可能となる。
【0045】
また、非侵襲的に血管壁の厚さを計測することにより血圧変化を求めるため、加圧帯による身体の圧迫も不要であり、患者や被験者に与える身体的な不快感や苦痛を低減することができる。血管壁の厚さの測定も従来の加圧帯を装着していた場所に限られず、動脈の血管壁の厚さを測定することのできる種々の場所から選択できる。
【0046】
このため、たとえば、プローブなど取り付けた腕であっても血管は圧迫を受けることがなく、その腕に薬剤を投与するためのカテーテルを挿入することも可能となる。
【0047】
血圧変化量に基づく診断においては、血圧変化量の最大値Δpmax(いわゆる「血圧の幅」)が重要となることがある。血圧変化量最大値Δpmaxを求めたい場合には、厚さ変化量演算部12において被験者の一心拍中の厚み変化量の最大値Δhmaxを求め、血圧変化量演算部13において、以下の式(2)に基づいて血圧変化量最大値Δpmaxを演算すればよい。
【0048】
Δpmax=E・Δhmax/hd ・・・(2)
【0049】
なお、血管壁の弾性率は粘性の影響により非線形性があり、また、動脈硬化の進行により経時変化することが知られている。したがって、式(1)あるいは式(2)の関係を用いて血圧変化量や血圧変化量の最大値を求める場合、計算に用いる弾性率をリアルタイムで更新するほうが、より正確な血圧変化量を求めることができる。しかし、本発明の血圧計により得られる特徴のひとつは、血圧の変化がリアルタイムで計測できることにあり、このような特徴が重視される用途においては、正確な血圧値よりも血圧変化の即時性が重要である。このため、弾性率をリアルタイムで更新しなくても十分本発明の特徴を生かすことができる。
【0050】
(第2の実施形態)
図4は、本発明の血圧計による第2の実施形態を示すブロック図である。血圧計52は、最高血圧測定装置30および血圧演算部31を備えている点で、第1の実施形態と異なっており、最高血圧、最低血圧および平均血圧をリアルタイムで計測することができる。図4において、第1の実施形態と同じ構成要素には同じ参照符号を付している。
【0051】
血圧計52において、血圧変化量演算部13は、式(2)に示す演算を行い、一心拍中の血圧変化量の最大値であるΔpmaxを求める。この値を血液演算部31へ送る。また、最高血圧測定装置30によって、最高血圧psを求める。最高血圧測定装置30としては、たとえば、文献3に示された装置を用いることができる。この装置は、超音波プローブと圧電センサを利用し最高血圧値を求めるものである。最高血圧測定装置30から得られた最高血圧は血圧演算部31へ送られる。
【0052】
最高血圧、最低血圧、および平均血圧をそれぞれps、pd、paveとすると、血圧変化量の最大値Δpmaxとこれらの値との間には以下の関係が成り立つ。
【0053】
Δpmax=ps−pd
pave=(ps+2pd)/3 ・・・(3)
【0054】
したがって、以下の式(4)により、最高血圧psおよび血圧変化量の最大値Δpmaxから最低血圧pdおよび平均血圧paveを求めることができる。
【0055】
pd=ps−Δpmax
pave=ps−(2/3)Δpmax ・・・(4)
【0056】
このように、血圧変化量の最大値Δpmaxと最大血圧psを測定すれば、最低血圧pdと平均血圧paveとを求めることができる。
【0057】
なお、血圧変化量演算部13は、患者や被験者に対する測定中、継続して血圧変化量あるいは、血圧変化量の最大値を求めているため、一度、最高血圧測定装置30を用いて、最高血圧、最低血圧、および平均血圧を求めれば、それ以降、最高血圧測定装置30による最高血圧を用いることなく、これらの値を継続して求めることができる。
【0058】
したがって、たとえば、最高血圧測定装置30と血圧演算装置31とは電気的に接続されていなくてもよく、最高血圧測定装置を用いて測定した最高血圧の値を測定者が血圧計52に入力することによって、最高血圧、最低血圧、および平均血圧を求めるようにしてもよい。
【0059】
また、式(3)から明らかなように、最高血圧測定装置30を用いる換わりに最低血圧測定装置あるいは平均血圧測定装置を用い、最低血圧値または平均血圧値と血圧変化量の最大値を用いて最高血圧などを求めても良い。
【0060】
本実施形態によれば、第1の実施形態で説明した特徴に加え、血圧値もリアルタイムで求めることができる。このため、たとえば、手術中の患者の容態をより正確に把握することが可能となる。
【0061】
(第1の実験例)
図5を参照しながら、第1の実施形態の血圧計51を用いてシリコンチューブ内を脈動する水の圧力変化を求めた実験例を説明する。
【0062】
シリコーンチューブ41は、配管42により脈動ポンプ43と接続されている。脈動ポンプ43から排出された水44は脈動成分を持ち、シリコーンチューブ41の壁の厚さは、脈動の強弱によって変化する。シリコーンチューブ41は、水45で満たされた水槽46内に設置されている。
【0063】
シリコーンチューブ41内の水の圧力変化は、血圧計51を用いて測定する。血圧計51の超音波プローブ15から送信された超音波は、シリコーンチューブ41と水45との境界、および、シリコーンチューブ41と水44との境界にて強く反射され、超音波プローブ15により受信される。得られた信号は血圧計51の本体に送信される。血圧計51は、シリコーンチューブ41の壁の厚さ変化量を計測し、計測結果に基づいて、静圧変化量Δp(t)を求める。静圧変化量Δp(t)はパソコン49に送られ、データ処理される。図6は、得られたΔp(t)を示すグラフである。本実験例では、脈動ポンプ43の駆動周波数は3.1Hz、無負荷時のシリコーンチューブ31の壁の厚みは1.7mm、シリコーンチューブ31の弾性率は2400kPaである。
【0064】
一方、シリコンチューブ41に圧力センサ47を設置し、圧力センサ47の出力を圧力測定装置48で検出することによりシリコーンチューブ41内の静圧をリアルタイムで測定する。図7は、圧力測定装置41が測定した静圧変化量Δp(t)を示すグラフである。
【0065】
図6および図7から明らかなように、2つのグラフはよく一致している。このことから、シリコーンチューブ31の壁の厚さ変化量を求めることにより、シリコーンチューブ31内の静圧変化量が得られることがわかる。特に、脈動の周期が短い(約3Hz)のにもかかわらず、最高圧力および最低圧力を示すタイミングは2つのグラフでほぼ一致している。これは、血圧計51を用いることにより、血圧変化量がリアルタイムで正しく求められることを示している。
【0066】
(第2の実験例)
本実験例では、血圧計51を用い、測定対象としてヒト頸動脈の後壁を用い、頸動脈の血管壁の厚み変化量を測定し、頸動脈における血圧変化量の最大値を求めた。
【0067】
被験者は35歳の男性であり、被験者の頸動脈の厚みの最大値hdは2.5mm、厚み変化量の最大値Δhmaxは39μmであった。血管壁の径方向弾性率Eとして500kPaを用いると、血圧変化量最大値Δpmaxは演算より7.8kPa(58mmHg)と求められた。
【0068】
血圧計51による測定と同時に、カフ式の血圧計を用いて上腕部の血圧測定を行った。測定結果によれば、最高血圧は131mmHg、最低血圧は77mmHg、血圧変化量の最大値Δpmaxは54mmHg、すなわち7.2kPaと求められた。一般にカフ式の血圧計による計測には数mmHgの測定誤差が生じ得ることが知られているので、本発明の血圧計は従来のカフ式血圧計と同程度以上の計測誤差を備えているといえる。
【0069】
【発明の効果】
本発明の血圧計および血圧測定方法によれば、患者や被験者に不快感を与えることなく、血圧を連続的に非侵襲で測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】血管を流れる血液の血圧および血管壁の厚さ変化量の時間変化を示すグラフである。
【図2】本発明による血圧計の第1の実施形態を示すブロック図である。
【図3】図2に示す血圧計の厚さ測定部の構成を示すブロック図である。
【図4】本発明による血圧計の第2の実施形態を示すブロック図である。
【図5】図2に示す血圧計を用いて脈動するシリコンチューブ内の液体の圧力を計測する実験例を説明するブロック図である。
【図6】図5に示す実験例において、血圧計により計測された圧力変化量を示すグラフである。
【図7】図5に示す実験例において、圧力計測装置で計測された圧力変化量を示すグラフである。
【符号の説明】
1 体表
3 生体
4 血管
5 血管前壁
6 音響線
7 血液
10 血管後壁
11 厚さ測定部
12 厚さ変化量演算部
13 血圧変化量演算部
14 マイコン
15 超音波プローブ
16 超音波計測制御部
17 厚さ演算部
18 送信部
19 受信部
20 遅延時間制御部
21 位相検波部
22 フィルタ部
23 運動速度演算部
24 位置演算部
25 間隔演算部
30 最高血圧測定装置
41 シリコーンチューブ
42 配管
43 脈動ポンプ
44 水
45 水
46 水槽
47 圧力センサ
48 圧力測定装置
49 パソコン
51、52 血圧計
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sphygmomanometer and a blood pressure measurement method.
[0002]
[Prior art]
The auscultation method (Korotkoff method) is the most well-known method for noninvasively measuring a person's blood pressure. According to this method, a pressure band (cuff) is attached to the upper arm, air is sent in to compress the blood vessel, and then the doctor and nurse gradually release the pressure band while the doctor and nurse hear the blood vessel sound. Check with (microphone). When the blood that has been stopped by the compression of the pressurization zone begins to flow intermittently along with the heartbeat, a characteristic sound called “Korotkoff sound” begins to be heard and then disappears. The blood pressure is obtained by reading the blood pressure values at the time of occurrence and disappearance of the “Korotkoff sound” from the pressure gauge as the maximum blood pressure value and the minimum blood pressure value, respectively.
[0003]
According to this method, there is an advantage that blood pressure can be easily measured because a device requiring a power source is not used. However, there are problems that measurement errors due to individual differences and experiences of the measurer are likely to occur, and depending on the surrounding noise, it is difficult to hear the Korotkoff sound.
[0004]
In order to solve these problems, an electronic sphygmomanometer has been developed and has been widely used in recent years. An electronic sphygmomanometer automatically executes a measurement procedure by an auscultation method, and air is sent to a pressurizing zone and air is released from the pressurizing zone mechanically. At this time, a pressure pulse wave that is a change in air pressure in the pressurization zone is measured, and a pressure when the pressure pulse wave suddenly increases and a pressure when the pressure pulse wave rapidly decreases are obtained as a maximum blood pressure and a minimum blood pressure, respectively. Such a detection method is called the OSIO geometric method.
[0005]
According to the electronic sphygmomanometer, it is possible to eliminate measurement errors due to individual differences and experience of the measurer, and it is possible to perform measurement regardless of ambient noise. Since it is easy to measure at regular intervals, it is possible to periodically measure the blood pressure of a patient during surgery or a patient who is being cared for by an ICU after surgery.
[0006]
However, since these conventional methods all use a pressure band, it takes a relatively long time to fill the pressure band with air and release the filled air. In general, it takes about several tens of seconds for one measurement. For this reason, these conventional methods are not suitable when it is necessary to know blood pressure in real time, such as surgery for a patient in a serious condition.
[0007]
In addition, the portion where the pressure band can be attached is limited to the upper arm or the like, and there is a possibility that the subject may feel uncomfortable by pressing the upper arm. The blood vessels of the arm with a pressure band may stop blood flow intermittently due to the pressure band, so pressurization is necessary when performing intravenous infusions for the purpose of administering drugs to patients during surgery. There also arises a problem that infusion cannot be performed on the arm wearing the belt.
[0008]
On the other hand, an ultrasonic diagnostic apparatus is conventionally used as a medical measurement apparatus that places little burden on a subject or a patient. By irradiating an ultrasonic wave from outside the body using an ultrasonic diagnostic apparatus, it is possible to obtain shape information, motion information, or quality information of the tissue in the body without causing pain to the subject.
[0009]
Using this feature, a blood pressure measurement method using ultrasonic waves has been proposed. For example, Patent Document 1 simultaneously measures the shape of at least two blood vessel cross-sections on an artery using ultrasonic waves, obtains blood flow velocity and pulse wave transmission velocity from the temporal change in cross-sectional area, and calculates blood pressure by calculation. Is disclosed.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-76233
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-5226
[Patent Document 3]
Japanese Utility Model Publication No. 6-9616
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
According to the method described in Patent Document 1, it is necessary to simultaneously measure the cross-sectional shapes of at least two blood vessels on the artery using ultrasonic waves. For this reason, it is necessary to use at least two or more ultrasonic probes (or sensors).
[0012]
However, the ultrasonic waves transmitted from two or more ultrasonic probes are irradiated perpendicularly to the blood vessel, and the two ultrasonic probes are applied to the blood vessel so that the vertical cross section of the blood vessel can be measured accurately. It is generally difficult to fix. Further, since the number of probes is two or more, it is difficult to bring each probe into contact with the human body under optimum conditions. Since the number of probes increases, the cost of the apparatus also increases.
[0013]
An object of the present invention is to solve such a problem and to provide a blood pressure monitor and a blood pressure measurement method capable of measuring a blood pressure value in real time without causing discomfort to a patient or a subject.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
A sphygmomanometer according to the present invention includes a thickness measuring unit that continuously measures the thickness of a blood vessel wall by a non-invasive method, and a thickness change that determines a thickness change amount of the blood vessel wall from the measurement result of the thickness measuring unit. A volume calculation unit; and a blood pressure change amount calculation unit that continuously obtains a blood pressure change amount of blood flowing through the blood vessel defined by the blood vessel wall from the thickness change amount calculation unit.
[0015]
In a preferred embodiment, the sphygmomanometer acquires a maximum blood pressure value, a minimum blood pressure value, or an average blood pressure value of the blood, and continuously calculates a blood pressure value based on the acquired value.
[0016]
In a preferred embodiment, the sphygmomanometer further includes a blood pressure measurement unit for obtaining a maximum blood pressure value, a minimum blood pressure value, or an average blood pressure value, and the blood pressure measurement unit causes the maximum blood pressure value, the minimum blood pressure value, or the average blood pressure value to be obtained. Get the value.
[0017]
In a preferred embodiment, the thickness measurement unit includes a transmission unit that drives an ultrasonic probe for transmitting an ultrasonic transmission wave to the measurement object including the blood vessel wall, and an ultrasonic reflection from the measurement object. A reception unit that receives a wave; a phase detection unit that detects a phase of the reflected ultrasonic wave; and a thickness calculation unit that determines a thickness of the blood vessel wall from the phase-detected signal.
[0018]
In a preferred embodiment, the blood pressure change amount calculation unit includes the thickness of the blood vessel wall obtained by the thickness measurement unit, the thickness change amount of the blood vessel wall obtained by the thickness change amount calculation unit, and A blood pressure change amount is obtained based on the elastic modulus of the blood vessel wall.
[0019]
The blood pressure measurement method of the present invention includes a step of continuously measuring the thickness of a blood vessel wall by a non-invasive method, a step of obtaining a change in thickness of the blood vessel wall from a measurement result of the thickness measurement unit, and the thickness A step of continuously obtaining a blood pressure change amount of the blood flowing through the blood vessel defined by the blood vessel wall from the thickness change amount calculation unit.
[0020]
In a preferred embodiment, the blood pressure measurement method acquires a maximum blood pressure value, a minimum blood pressure value, or an average blood pressure value of the blood, and continuously calculates a blood pressure value based on the acquired value.
[0021]
In a preferred embodiment, the step of measuring the thickness of the blood vessel includes a step of driving an ultrasonic probe for transmitting an ultrasonic wave to the measurement object including the blood vessel wall, and an ultrasonic wave from the measurement object. Receiving a reflected sound wave; phase detecting the reflected ultrasonic wave; and determining a thickness of the blood vessel wall from the phase-detected signal.
[0022]
In a preferred embodiment, the step of determining the blood pressure change amount is obtained based on the thickness of the blood vessel wall, the thickness change amount of the blood vessel wall, and the elastic modulus of the blood vessel wall.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The blood pressure is the pressure applied to the blood vessel wall by the blood flowing in the blood vessel, and generally refers to the blood pressure of the artery. The blood is pushed out to the blood vessels throughout the body by the pumping action of the heart. When the heart contracts, blood is pumped out into the blood vessel, and the pressure that the blood vessel receives from the blood is maximized. The blood pressure at this time is called the maximum blood pressure. Also, when the heart expands, the pressure that the blood vessels receive from the blood is minimal. The blood pressure at this time is called the minimum blood pressure.
[0024]
The upper part of FIG. 1 is a graph showing a temporal change in blood pressure, and the lower part is a graph showing a temporal change in thickness of the arterial vascular wall. The time axes of the two graphs correspond. As shown in FIG. 1, blood pressure increases when the heart contracts. At this time, since the blood vessel is expanded by receiving high pressure, the thickness of the blood vessel wall is reduced. When the heart expands, the blood pressure decreases and the pressure on the blood vessels decreases. For this reason, the thickness of the blood vessel wall increases. Assuming that the maximum value of the thickness of the blood vessel wall is hd, the amount of change in thickness is Δh (t), and the elastic modulus in the radial direction of the blood vessel wall is E, the blood pressure change amount Δp (t) is expressed by the following equation (1). Satisfy the relationship.
[0025]
Δp (t) = E · Δh (t) / hd (1)
[0026]
Accordingly, it is possible to obtain the blood pressure change amount in real time by continuously obtaining the change in the thickness of the blood vessel wall, and the sphygmomanometer of the present invention obtains the blood pressure change amount based on such a principle. .
[0027]
In the sphygmomanometer of the present invention, as means for continuously measuring the thickness of the blood vessel wall, a thickness measuring device using light such as a coherence visible or near infrared laser, ultrasonic waves, X-rays, electromagnetic waves, etc. A thickness measuring device using can be used. In particular, in order not to give pain or discomfort to the patient or subject, it is preferable to use a device that is non-invasive and can determine the thickness of the blood vessel wall without compressing the blood vessel. Moreover, it is preferable that the apparatus can measure the thickness of the blood vessel wall in real time with sufficient accuracy. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.
[0028]
(First embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing a first embodiment of the sphygmomanometer according to the present invention. The sphygmomanometer 51 includes a thickness measurement unit 11 that measures the thickness of the blood vessel wall, a thickness change amount calculation unit 12 that obtains a change in thickness of the blood vessel wall from the measurement result of the thickness measurement unit 11, and a thickness change. A blood pressure change amount calculation unit 13 that continuously obtains a blood pressure change amount of blood flowing through the blood vessel defined by the blood vessel wall from the calculation result of the amount calculation unit 12; Moreover, the microcomputer 14 which controls these each parts is also provided.
[0029]
In the present embodiment, the thickness measurement unit 11 uses an ultrasonic measurement device that measures the thickness of the blood vessel wall using ultrasonic waves. This ultrasonic measuring apparatus uses both the amplitude and phase of the detection signal by the method disclosed in Patent Document 2, determines the instantaneous position of the object by the constrained least square method, and performs highly accurate phase tracking. By doing so, the thickness of the blood vessel wall can be measured in real time and with sufficient accuracy.
[0030]
As shown in FIG. 2, the thickness measurement unit 11 includes an ultrasonic probe 15, an ultrasonic measurement control unit 16, and a thickness calculation unit 17. As the ultrasonic probe 15, for example, one used for an ultrasonic diagnostic apparatus can be adopted, and the size of the probe is 1 cm × 5 cm. The ultrasonic probe 15 has a plurality of ultrasonic transducers (ultrasonic transducer group) arranged in an array.
[0031]
FIG. 3 is a block diagram specifically showing the configuration of the thickness measuring unit 11. The ultrasonic measurement control unit 16 includes a transmission unit 18, a reception unit 19, a delay time control unit 20, a phase detection unit 21, and a filter 22. The transmission unit 18 gives a predetermined drive pulse signal to the ultrasonic probe 15. The ultrasonic transmission wave transmitted from the ultrasonic probe 15 by the drive pulse is reflected in the living body, and the generated ultrasonic reflected wave is received by the ultrasonic probe 15. The ultrasonic reflected wave received by the ultrasonic probe 15 is amplified by the receiving unit 19. The receiver 19 includes an A / D converter, and the ultrasonic reflected wave amplified in the receiver 19 is converted into a digital signal.
[0032]
The delay time control unit 20 is connected to the transmission unit 18 and the reception unit 19 and controls the delay time of the drive pulse signal given from the transmission unit 18 to the ultrasonic transducer group of the ultrasonic probe 15. Thereby, the direction of the acoustic line of the ultrasonic beam of the ultrasonic transmission wave transmitted from the ultrasonic probe 15 and the depth of focus are changed. Further, by controlling the delay time of the ultrasonic reflected wave signal received by the ultrasonic probe 15 and amplified by the receiving unit 19, the direction of the acoustic line of the received ultrasonic wave can be changed. The output of the delay time control unit 20 is input to the phase detection unit 21.
[0033]
The phase detector 21 performs phase detection on the received reflected wave signal that is delay-controlled by the delay time controller 20 and separates the received reflected wave signal into a real part signal and an imaginary part signal. The separated real part signal and imaginary part signal are input to the filter unit 22. The filter unit 22 removes reflection components other than tissue motion. The delay time control unit 20 and the phase detection unit 21 can be configured by software or hardware.
[0034]
The thickness calculator 17 includes an exercise speed calculator 23, a position calculator 24, and an interval calculator 25. Using the real part signal and the imaginary part signal of the phase-detected signal, the movement speed calculation unit 23 obtains the movement speed of the target biological tissue, and integrates the movement speed obtained by the position calculation unit 24 to obtain the biological tissue. Can be determined. The interval calculation unit 25 calculates a thickness (distance) by calculating a difference between two positions selected from the positions of the living tissue calculated by the position calculation unit 24. In the present invention, the thickness of the blood vessel wall is obtained by calculating the difference between the position of the inner surface and the outer surface of the blood vessel wall.
[0035]
As shown in FIG. 2, the thickness change amount calculation unit 12 sequentially receives the thickness of the blood vessel wall from the interval calculation unit 25, compares the thickness received immediately before with the current thickness, and calculates the thickness change amount. Ask. The blood pressure change amount calculation unit 13 performs the calculation shown in Expression (1) to obtain the blood change amount. Although not shown in FIG. 1, the blood change amount obtained by the blood pressure change amount calculation unit 13 is displayed as a graph or a numerical value on the image display device via a microcomputer or an appropriate interface. The thickness calculator 17, the thickness change calculator 12 and the blood pressure change calculator 13 can be configured by software or hardware.
[0036]
Next, the operation and usage of the sphygmomanometer 51 will be described. As shown in FIG. 2, the ultrasonic probe 15 is brought into contact with the body surface 1 of the living body 3 including the blood vessel (artery) to be measured. The sphygmomanometer 51 of the present invention can measure the blood pressure in any part of the human body. A gel or the like may be interposed between the ultrasonic probe 15 and the body surface 1 so that the ultrasonic wave efficiently propagates between the ultrasonic probe 15 and the living body 3. Further, the ultrasonic probe 15 may be fixed to a living body with a bandage.
[0037]
First, a plurality of drive pulse signals whose delay times are controlled by the delay time control unit 20 are output from the transmission unit 18, and the ultrasonic probe 15 converts each drive pulse signal into an ultrasonic transmission wave and transmits the ultrasonic wave. A wave is transmitted to the living body 3. The ultrasonic transmission wave propagates along the acoustic line 6 and across the arterial blood vessel 4 in the living body 3. The ultrasonic waves are reflected at each part of the living body 3 according to the propagation, but the ultrasonic waves are largely reflected at the boundary between the outer surface of the blood vessel 4 and the living body 3 and the boundary between the inner surface of the blood vessel 4 and the blood 7 flowing through the blood vessel 4. Such a boundary occurs in the blood vessel front wall 5 close to the body surface 1 side and the blood vessel rear wall 10 located on the inner side of the living body 3. The blood pressure can be measured by measuring any blood vessel wall. In the present embodiment, the reflected waves generated at the boundary 5 a between the outer surface of the blood vessel 4 and the living body 3 in the blood vessel front wall 5 and the boundary 5 b between the inner surface of the blood vessel 4 and the blood 7 flowing through the blood vessel 4 are measured.
[0038]
The ultrasonic reflected wave is received by the ultrasonic probe 15 and converted into an electric signal. The received reflected wave signal received by the receiver 19 is input to the phase detector 21 via the delay time controller 20. The delay time control unit 20 controls the delay time for each drive pulse signal using delay time data based on the deflection angle and focal depth of the acoustic lines of the ultrasonic transmission wave and the reception wave set in advance.
[0039]
The phase detector 21 performs phase detection on the received reflected wave signal and separates it into a real part signal and an imaginary part signal. From the real part signal and the imaginary part signal, a reflected wave component other than the motion speed of the tissue is removed by the filter 22 and is input to the thickness calculator 17.
[0040]
The motion speed calculator 23 of the thickness calculator 17 determines the motion speed of the boundary 5a and the boundary 5b based on the real part signal and the imaginary part signal of the received reflected wave signal subjected to phase detection. Specifically, when the reflected wave signal at time t of the boundary 5a is r (t), the amplitude of the reflected wave signal in the reflected wave signal r (t) and the reflected wave signal r (t + Δt) after a minute time Δt is Under the constraint that only the phase and the reflection position change without changing, the phase difference is obtained by the least square method so that the waveform matching error between the reflected wave signals r (t) and r (t + Δt) is minimized. . From this phase difference, the motion speed V (t) of the boundary 5a can be obtained. The reflected wave signal obtained from the boundary 5b is also processed by the same calculation to obtain the motion speed V ′ (t). The position calculation unit 24 integrates the movement speed obtained by the movement speed calculation unit 23 to obtain the positions P (t) and P ′ (t) of the boundary 5a and the boundary 5b. The space | interval calculating part 25 calculates | requires thickness T (t) by calculating | requiring these differences.
[0041]
The thickness change amount calculation unit 12 sequentially receives the thickness T (t) from the thickness calculation unit 17, and is a thickness that is a difference between the immediately previous thickness T (t−Δt) and the current thickness T (t). The amount of change Δh (t) is obtained.
[0042]
In obtaining the thickness change amount Δh (t), the maximum value hd of the thickness T (t) is obtained immediately after the start of measurement, and thereafter, in order to reduce the calculation load, the motion speeds V and V ′ Δh (t) may be obtained by integrating the difference ΔV.
[0043]
The blood pressure change amount calculation unit 13 obtains the blood pressure change amount according to the equation (1). For this purpose, the maximum value hd of the vascular wall thickness T (t) is received from the thickness calculator 17, and the blood pressure is changed by substituting the thickness variation Δh (t), hd and the elastic modulus E into the equation (1). A change amount Δp (t) is obtained. When the elastic modulus E of the patient or the subject under test whose blood pressure is being measured is known, the value may be used, and the average elastic modulus E of the human body at the site being measured may be used. Further, the elastic modulus E of a patient or a subject under blood pressure measurement may be obtained in real time using another device such as an ultrasonic diagnostic device, and the value may be used. When the elastic modulus E is updated in real time, an elastic modulus measuring device may be provided in the sphygmomanometer 51.
[0044]
The value that can be directly measured by the sphygmomanometer 51 of the present embodiment is the blood pressure change amount. For example, for a patient undergoing surgery, an ultrasonic probe 15 is attached to a body part that does not get in the way during surgery, such as the patient's upper arm, thigh, or neck, and the patient's blood pressure changes. Measure continuously with the sphygmomanometer 51. According to the sphygmomanometer 51 of the present embodiment, the blood pressure change amount can be measured twice per heart beat of the heart. That is, the blood pressure change can be known within about 1 second, and the blood pressure change can be measured in real time in a true sense. For this reason, if a patient's blood pressure change is monitored on the basis of the blood pressure before an operation, it can be immediately known that the patient's condition has suddenly changed due to a sudden change in blood pressure during the operation. As a result, it becomes possible to quickly detect a serious condition change and to quickly take appropriate measures against the condition change.
[0045]
In addition, since blood pressure changes are determined by noninvasively measuring the thickness of the blood vessel wall, it is not necessary to press the body with a pressure band, reducing physical discomfort and pain given to patients and subjects. Can do. The measurement of the thickness of the blood vessel wall is not limited to the place where the conventional pressure band is attached, and can be selected from various places where the thickness of the blood vessel wall of the artery can be measured.
[0046]
For this reason, for example, even if the arm is attached to a probe or the like, the blood vessel is not subjected to compression, and a catheter for administering a drug can be inserted into the arm.
[0047]
In the diagnosis based on the blood pressure change amount, the maximum value Δpmax (so-called “blood pressure range”) of the blood pressure change amount may be important. When it is desired to obtain the blood pressure change maximum value Δpmax, the thickness change amount calculation unit 12 obtains the maximum value Δhmax of the subject's thickness change during one heartbeat, and the blood pressure change amount calculation unit 13 obtains the following formula (2 ) To calculate the blood pressure change maximum value Δpmax.
[0048]
Δpmax = E · Δhmax / hd (2)
[0049]
It is known that the elastic modulus of the blood vessel wall has non-linearity due to the influence of viscosity, and changes with time as arteriosclerosis progresses. Therefore, when the blood pressure change amount or the maximum value of the blood pressure change amount is obtained using the relationship of the formula (1) or the formula (2), the more accurate blood pressure change amount is obtained by updating the elastic modulus used for the calculation in real time. be able to. However, one of the features obtained by the sphygmomanometer of the present invention is that changes in blood pressure can be measured in real time, and in applications where such features are emphasized, the immediacy of blood pressure changes is more accurate than accurate blood pressure values. is important. Therefore, the features of the present invention can be fully utilized without updating the elastic modulus in real time.
[0050]
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the sphygmomanometer according to the present invention. The sphygmomanometer 52 is different from the first embodiment in that the sphygmomanometer 52 includes the systolic blood pressure measuring device 30 and the blood pressure calculating unit 31, and can measure the maximal blood pressure, the diastolic blood pressure, and the average blood pressure in real time. In FIG. 4, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0051]
In the sphygmomanometer 52, the blood pressure change amount calculation unit 13 performs the calculation shown in Expression (2) to obtain Δpmax that is the maximum value of the blood pressure change amount during one heartbeat. This value is sent to the blood calculation unit 31. In addition, the systolic blood pressure measuring device 30 determines the systolic blood pressure ps. As the systolic blood pressure measurement device 30, for example, the device shown in Document 3 can be used. This apparatus uses an ultrasonic probe and a piezoelectric sensor to obtain a maximum blood pressure value. The systolic blood pressure obtained from the systolic blood pressure measuring device 30 is sent to the blood pressure calculating unit 31.
[0052]
When the maximum blood pressure, the minimum blood pressure, and the average blood pressure are ps, pd, and pave, respectively, the following relationship holds between the maximum value Δpmax of the blood pressure change amount and these values.
[0053]
Δpmax = ps−pd
pave = (ps + 2pd) / 3 (3)
[0054]
Therefore, the minimum blood pressure pd and the average blood pressure pave can be obtained from the maximum blood pressure ps and the maximum value Δpmax of the blood pressure change amount by the following equation (4).
[0055]
pd = ps−Δpmax
pave = ps− (2/3) Δpmax (4)
[0056]
Thus, if the maximum value Δpmax and the maximum blood pressure ps of the blood pressure change amount are measured, the minimum blood pressure pd and the average blood pressure pave can be obtained.
[0057]
The blood pressure change amount calculation unit 13 continuously obtains the blood pressure change amount or the maximum value of the blood pressure change amount during the measurement for the patient or the subject. Once the minimum blood pressure and the average blood pressure are obtained, these values can be continuously obtained without using the maximum blood pressure by the maximum blood pressure measurement device 30 thereafter.
[0058]
Therefore, for example, the systolic blood pressure measuring device 30 and the blood pressure computing device 31 may not be electrically connected, and the measurer inputs the value of the systolic blood pressure measured using the systolic blood pressure measuring device to the sphygmomanometer 52. Thus, the maximum blood pressure, the minimum blood pressure, and the average blood pressure may be obtained.
[0059]
Further, as apparent from the equation (3), instead of using the systolic blood pressure measuring device 30, a diastolic blood pressure measuring device or an average blood pressure measuring device is used, and the minimum blood pressure value or the average blood pressure value and the maximum value of the blood pressure change amount are used. You may ask for maximum blood pressure.
[0060]
According to the present embodiment, in addition to the features described in the first embodiment, the blood pressure value can also be obtained in real time. For this reason, it becomes possible to grasp | ascertain the condition of the patient during an operation more correctly, for example.
[0061]
(First Experiment Example)
An experiment example in which the pressure change of water pulsating in the silicon tube is obtained using the sphygmomanometer 51 of the first embodiment will be described with reference to FIG.
[0062]
The silicone tube 41 is connected to the pulsation pump 43 by a pipe 42. The water 44 discharged from the pulsation pump 43 has a pulsation component, and the thickness of the wall of the silicone tube 41 varies depending on the strength of the pulsation. The silicone tube 41 is installed in a water tank 46 filled with water 45.
[0063]
The pressure change of the water in the silicone tube 41 is measured using a sphygmomanometer 51. The ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe 15 of the sphygmomanometer 51 is strongly reflected at the boundary between the silicone tube 41 and the water 45 and the boundary between the silicone tube 41 and the water 44 and is received by the ultrasonic probe 15. The The obtained signal is transmitted to the main body of the sphygmomanometer 51. The sphygmomanometer 51 measures the wall thickness change amount of the silicone tube 41, and obtains the static pressure change amount Δp (t) based on the measurement result. The static pressure change amount Δp (t) is sent to the personal computer 49 for data processing. FIG. 6 is a graph showing the obtained Δp (t). In this experimental example, the driving frequency of the pulsating pump 43 is 3.1 Hz, the wall thickness of the silicone tube 31 at no load is 1.7 mm, and the elastic modulus of the silicone tube 31 is 2400 kPa.
[0064]
On the other hand, the pressure sensor 47 is installed in the silicon tube 41, and the static pressure in the silicone tube 41 is measured in real time by detecting the output of the pressure sensor 47 with the pressure measuring device 48. FIG. 7 is a graph showing the static pressure change amount Δp (t) measured by the pressure measuring device 41.
[0065]
As is apparent from FIGS. 6 and 7, the two graphs are in good agreement. From this, it can be seen that the amount of change in the static pressure in the silicone tube 31 can be obtained by determining the amount of change in the thickness of the wall of the silicone tube 31. In particular, although the period of pulsation is short (about 3 Hz), the timings indicating the maximum pressure and the minimum pressure are almost the same in the two graphs. This indicates that by using the sphygmomanometer 51, the blood pressure change amount can be obtained correctly in real time.
[0066]
(Second experiment example)
In this experimental example, the sphygmomanometer 51 was used, the posterior wall of the human carotid artery was used as the measurement target, the amount of change in the thickness of the vascular wall of the carotid artery was measured, and the maximum value of the change in blood pressure in the carotid artery was obtained.
[0067]
The test subject was a 35-year-old male, the maximum value hd of the carotid artery thickness of the test subject was 2.5 mm, and the maximum thickness change amount Δhmax was 39 μm. When 500 kPa was used as the radial elastic modulus E of the blood vessel wall, the blood pressure change maximum value Δpmax was calculated to be 7.8 kPa (58 mmHg).
[0068]
Simultaneously with the measurement by the sphygmomanometer 51, the blood pressure of the upper arm was measured using a cuff sphygmomanometer. According to the measurement results, the maximum blood pressure was 131 mmHg, the minimum blood pressure was 77 mmHg, and the maximum value Δpmax of the blood pressure change amount was 54 mmHg, that is, 7.2 kPa. In general, it is known that a measurement error of several mmHg may occur in measurement with a cuff type sphygmomanometer. Therefore, the sphygmomanometer of the present invention has a measurement error equal to or higher than that of a conventional cuff sphygmomanometer. I can say that.
[0069]
【The invention's effect】
According to the sphygmomanometer and the blood pressure measurement method of the present invention, blood pressure can be continuously and non-invasively measured without causing discomfort to the patient or subject.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing temporal changes in blood pressure of blood flowing through a blood vessel and a change in thickness of a blood vessel wall.
FIG. 2 is a block diagram showing a first embodiment of a sphygmomanometer according to the present invention.
3 is a block diagram showing a configuration of a thickness measuring unit of the sphygmomanometer shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of a sphygmomanometer according to the present invention.
5 is a block diagram illustrating an experimental example for measuring the pressure of a liquid in a pulsating silicon tube using the sphygmomanometer shown in FIG. 2. FIG.
6 is a graph showing the amount of pressure change measured by a sphygmomanometer in the experimental example shown in FIG.
7 is a graph showing a pressure change amount measured by a pressure measuring device in the experimental example shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 body surface
3 living body
4 Blood vessels
5 blood vessel front wall
6 acoustic lines
7 Blood
10 Blood vessel rear wall
11 Thickness measurement section
12 Thickness change calculation unit
13 Blood pressure change calculation unit
14 Microcomputer
15 Ultrasonic probe
16 Ultrasonic measurement controller
17 Thickness calculator
18 Transmitter
19 Receiver
20 Delay time controller
21 Phase detector
22 Filter section
23 Motion speed calculator
24 Position calculator
25 Interval calculation unit
30 systolic blood pressure measuring device
41 Silicone tube
42 Piping
43 Pulsating pump
44 water
45 water
46 Aquarium
47 Pressure sensor
48 Pressure measuring device
49 PC
51, 52 Blood pressure monitor

Claims (9)

血管壁の厚さを非侵襲的方法により継続的に測定する厚さ測定部と、
前記厚さ測定部の測定結果から血管壁の厚さ変化量を求める厚さ変化量演算部と、
前記厚さ変化量演算部から前記血管壁により規定される血管を流れる血液の血圧変化量を継続的に求める血圧変化量演算部と、
を備えた血圧計。
A thickness measurement unit that continuously measures the thickness of the blood vessel wall by a non-invasive method;
A thickness change amount calculating unit for determining a thickness change amount of the blood vessel wall from the measurement result of the thickness measuring unit;
A blood pressure change amount calculating unit that continuously obtains a blood pressure change amount of blood flowing through a blood vessel defined by the blood vessel wall from the thickness change amount calculating unit;
Sphygmomanometer equipped with.
前記血液の最高血圧値、最低血圧値、または平均血圧値を取得し、取得した値に基づいて、血圧値を継続的に求める請求項1に記載の血圧計。The sphygmomanometer according to claim 1, wherein a maximum blood pressure value, a minimum blood pressure value, or an average blood pressure value of the blood is acquired, and the blood pressure value is continuously obtained based on the acquired value. 最高血圧値、最低血圧値、または平均血圧値を求める血圧測定部をさらに備え、前記血圧測定部により、前記最高血圧値、最低血圧値、または平均血圧値を取得する請求項2に記載の血圧計。The blood pressure according to claim 2, further comprising a blood pressure measurement unit that obtains a maximum blood pressure value, a minimum blood pressure value, or an average blood pressure value, and the blood pressure measurement unit acquires the maximum blood pressure value, the minimum blood pressure value, or the average blood pressure value. Total. 前記厚さ測定部は、
前記血管壁を含む測定対象物へ超音波送信波を送信するための超音波プローブを駆動する送信部と、
前記測定対象物からの超音波反射波を受信する受信部と、
前記超音波反射波を位相検波する位相検波部と、
前記位相検波された信号から、前記血管壁の厚さを求める厚さ演算部と
を含む請求項1から3のいずれかに記載の血圧計。
The thickness measuring unit is
A transmitter for driving an ultrasonic probe for transmitting an ultrasonic transmission wave to a measurement object including the blood vessel wall;
A receiver for receiving an ultrasonic wave reflected from the measurement object;
A phase detector for detecting the phase of the reflected ultrasonic wave;
The sphygmomanometer according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a thickness calculator that obtains a thickness of the blood vessel wall from the phase-detected signal.
前記血圧変化量演算部は、前記厚さ測定部で求めた前記血管壁の厚さと、前記厚さ変化量演算部で求めた前記血管壁の厚さ変化量と、前記血管壁の弾性率に基づいて、血圧変化量を求める請求項1から4のいずれかに記載の血圧計。The blood pressure change amount calculation unit calculates the thickness of the blood vessel wall obtained by the thickness measurement unit, the thickness change amount of the blood vessel wall obtained by the thickness change amount calculation unit, and the elastic modulus of the blood vessel wall. The sphygmomanometer according to claim 1, wherein the blood pressure change amount is obtained based on the blood pressure change amount. 血管壁の厚さを非侵襲的方法により継続的に測定するステップと、
前記厚さ測定部の測定結果から血管壁の厚さ変化量を求めるステップと、
前記厚さ変化量演算部から前記血管壁により規定される血管を流れる血液の血圧変化量を継続的に求めるステップと、
を包含する血圧計測方法。
Continuously measuring the thickness of the vessel wall by a non-invasive method;
Obtaining a change in thickness of the blood vessel wall from the measurement result of the thickness measurement unit;
Continuously obtaining a blood pressure change amount of blood flowing through a blood vessel defined by the blood vessel wall from the thickness change amount calculating unit;
Blood pressure measurement method.
前記血液の最高血圧値、最低血圧値、または平均血圧値を取得し、取得した値に基づいて血圧値を継続的に求める請求項6に記載の血圧計測方法。The blood pressure measurement method according to claim 6, wherein a maximum blood pressure value, a minimum blood pressure value, or an average blood pressure value of the blood is acquired, and the blood pressure value is continuously obtained based on the acquired value. 前記血管の厚さ測定するステップは、
前記血管壁を含む測定対象物へ超音波送信波を送信するための超音波プローブを駆動するステップと、
前記測定対象物からの超音波反射波を受信するステップと、
前記超音波反射波を位相検波するステップと、
前記位相検波された信号から、前記血管壁の厚さを求めるステップと、
を含む請求項6または7に記載の血圧測定方法。
Measuring the thickness of the blood vessel comprises:
Driving an ultrasonic probe for transmitting an ultrasonic transmission wave to a measurement object including the blood vessel wall;
Receiving an ultrasonic reflected wave from the measurement object;
Phase detecting the ultrasonic reflected wave; and
Determining the thickness of the vessel wall from the phase detected signal;
The blood pressure measurement method according to claim 6 or 7, comprising:
前記血圧変化量を求めるステップは、前記血管壁の厚さと、前記血管壁の厚さ変化量と、前記血管壁の弾性率に基づいて求める請求項6から8のいずれかに記載の血圧計測方法。The blood pressure measurement method according to any one of claims 6 to 8, wherein the step of obtaining the blood pressure change amount is obtained based on a thickness of the blood vessel wall, a thickness change amount of the blood vessel wall, and an elastic modulus of the blood vessel wall. .
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