JP2008012230A - 脈波出力装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】１拍の脈波毎に、波形から算出される値を出力する。
【解決手段】脈波検出装置の表示ユニット３では、手首などの測定部位に押圧された脈波センサにより測定期間にわたり検出された脈波信号を入力し、入力した脈波信号に基づき、測定期間の全波形が取得される。取得された全波形から、波形抽出部８４は、１拍毎の波形を抽出する。ＡＩ算出部８８などは、抽出された１拍の波形毎に、当該波形に基づくＡＩ値を算出する。出力部９４により、表示器または印字部には、取得された全波形と、全波形における１拍の波形毎にＡＩ算出部８８によって算出されたＡＩ値とが同時に出力される。
【選択図】図６

Description

この発明は脈波に関する情報を出力する脈波出力装置およびプログラムに関し、特に、脈波波形と脈波に関する情報とを同時に出力する脈波出力装置およびプログラムに関する。

脈波計を用いて被測定者（患者など）の脈波を測定すると、測定された脈波を用いて心血管リスクを推定することができる。つまり、脈波に含まれる、心臓からの血流の押出し圧力波（駆出波）と、末端からの反射圧力波（反射波）とを測定することで、当該被測定者の血管の硬化（老化）の程度を、ＡＩ（Augmentation Index）値として算出することができる。したがって、脈波を測定することは、当該被測定者の健康状態を知るために非常に重要である。従来の脈波計では、一般的には、連続して波形を測定し、測定した波形の１つからＡＩ値を算出する。通常は、測定誤差を減らすために連続してＡＩ値の測定を行い、その値の平均を最終的な測定値とする処理が行われる。多くの値から総合した結果すなわち波形を得る方法は、数学的な波形処理の方法や平均化を利用して行われることが多い。

しかし、測定した全ての波形は測定結果であり、１拍毎の波形に現れる変化は、重要な測定結果と考える事ができる。この点に関して特許文献１には、脈波波形そのものを連続印字する機能が提供されている。また、非特許文献１には、脈波などの各種の生体情報をモニタするソフトウェアを用いて、検出した脈波などの生体情報を連続的にモニタ出力する機能が提供されている。
特開２００５−０２１４７７号公報 製品情報 携帯型多用途生体アンプ・収録装置 Polymate AP1132/AP1532．[online]．ＴＥＡＣティアック株式会社 ビジネスソリューションズ・カンパニー．[retrieved on 2006−06-16]．Retrieved from the Internet：＜URL：http://www.tic.teac.co.jp./jp/products/medical/polymate-det.html＞．

従来は、測定して得られた脈波の全波形を出力する機能は提供されていたが、１拍毎の波形に現れる変化に着目して、波形毎に当該波形から得られる生体に関する情報を出力する機能は提供されていなかった。そのため、ユーザは自ら、各波形から情報を読取る（推定する）ことが要求されたので、脈波波形に基づく正確な診断または予後予測をすることが困難であった。

それゆえにこの発明の目的は、１拍の脈波毎に、波形から算出される値を出力することのできる脈波出力装置およびプログラムを提供することである。

この発明のある局面に従う脈波出力装置は、測定部位に押圧された脈波センサにより測定期間にわたり検出された脈波信号を入力し、入力した脈波信号に基づき、測定期間の全波形を取得する全波形取得手段と、取得された全波形から、１拍毎の波形を抽出する波形抽出手段と、波形抽出手段により抽出された１拍の波形毎に、当該波形に基づく所定値を算出する値算出手段と、取得された全波形と、全波形における１拍の波形毎に値算出手段によって算出された所定値とを同時に出力する波形出力手段とを備える。

好ましくは、波形出力手段は、取得された全波形と、全波形における１拍の波形毎に値算出手段によって算出された所定値とを同時に印字する。または、表示する。

好ましくは、所定値は、心血管リスクを判定するための値を指す。
好ましくは、所定値は、駆出波と反射波の振幅の比率値、血圧値、中枢血圧推定値および脈波伝播速度関連情報のうちの少なくとも１つを含む。

好ましくは、形出力手段は、全波形における１拍の波形毎に、当該波形に関連付けて所定値を出力する。

好ましくは、波形出力手段は、全波形における１拍の波形毎に、当該波形と並列に所定値を出力する。

好ましくは、波形出力手段は、全波形における１拍の波形毎に、隣接する波形については前記所定値の出力位置を異ならせる。

好ましくは、１拍の波形毎の所定値のうち、予め定められた閾値を超える値のみを出力する。

好ましくは、１拍の波形毎の所定値のうち、予め定められた閾値を超える値は、他の所定値とは異なる態様で出力する。

好ましくは、１拍毎の所定値を、全波形について統計した情報を出力する統計出力手段をさらに備え、外部から与えられる切替指示に応じて、波形出力手段および統計出力手段のうちの一方による出力を行わせる。

この発明のある局面に従うプログラムは、測定期間にわたり検出された脈波波形の値の出力をコンピュータに実行させる脈波出力プログラムであって、測定期間にわたり予め取得された脈波の全波形から、１拍毎の波形を抽出する波形抽出ステップと、抽出された１拍の波形毎に、当該波形に基づく所定値を算出する値算出ステップと、取得された全波形と、前記全波形における１拍の波形毎に算出された所定値とを同時に出力する波形出力ステップとを備える。

好ましくは、波形出力ステップは、取得された全波形と、全波形における１拍の波形毎に値算出手段によって算出された所定値とを同時に印字する。または、表示する。

好ましくは、所定値は、心血管リスクを判定するための値を指す。
好ましくは、所定値は、駆出波と反射波の比率値、血圧値、中枢血圧推定値および脈波伝播速度関連情報のうちの少なくとも１つを含む。

好ましくは、形出力ステップでは、全波形における１拍の波形毎に、当該波形に関連付けて所定値を出力する。

好ましくは、波形出力ステップでは、全波形における１拍の波形毎に、当該波形と並列に所定値を出力する。

好ましくは、波形出力ステップでは、全波形における１拍の波形毎に、隣接する波形については所定値の出力位置を異ならせる。

好ましくは、１拍の波形毎の所定値のうち、予め定められた閾値を超える値のみを出力する。

好ましくは、１拍の波形毎の所定値のうち、予め定められた閾値を超える値は、他の所定値とは異なる態様で出力する。

好ましくは、１拍毎の所定値を、全波形について統計した情報を出力する統計出力ステップをさらに備え、外部から与えられる切替指示に応じて、波形出力ステップおよび統計出力ステップのうちの一方による出力を行う。

測定した全波形を連続して出力する際には、１拍毎の波形それぞれから算出した値は、全波形と同時に出力される。出力内容（波形および算出値）を観察することで、薬剤投与におけるリアルタイムでの薬の効き具合や、呼吸性変動および不整脈による心負荷の変化などを把握することができるようになる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照し詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

図１と図２には、本実施の形態に係る脈波出力装置に相当の機能を有する脈波検出装置のハードウェア構成が示される。図３にはセンサユニットと固定台を含む各部の接続関係が示される。図４には、センサユニットを生体に装着した状態が示される。

図３と図４を参照して、脈波検出装置は手首の動脈における脈波を検出するために、脈波測定部位の手首表面に装着されるセンサユニット１、脈波検出のために手首を固定するための固定台２および脈波検出および血圧測定のための演算を含む各種処理を実行するための表示ユニット３を備える。図３ではセンサユニット１は筐体１００内に収容されており、図４では溝９（図３参照）に案内されて筐体１００内から外部にスライド移動されて、手首上に位置している状態が示される。

固定台２は固定台ユニット７を内蔵する。固定台ユニット７とセンサユニット１とは通信ケーブル５とエア管６とを介して接続される。また、血圧測定部位に装着されるカフ５２と表示ユニット３とはエア管５３を介して接続される。ここでは、固定台ユニット７と表示ユニット３とは通信のためにＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブル４を介して接続されるが、無線にて接続されてもよい。

脈波検出時には、図４に示すように、ユーザは手首を固定台２の所定位置に載置した状態で、センサユニット１をスライド移動により手首の動脈側の表面に位置させてセンサユニット１の筐体１００と固定台２とをベルト８を介して締めて、手首上のセンサユニット１がずれないように止める。測定の態様としては、センサユニット１を用いた脈波測定のみ、カフ５２を用いた血圧測定のみ、または両方の測定の３種類が想定される。

脈波検出のためのセンサユニット１は手首に装着される。血圧測定のためのカフ５２は上腕部に巻付け（装着）される。装着の態様としては次のようである。たとえば左腕にセンサユニット１を装着し、右腕にカフ５２を装着するというように、脈波と血圧を左右の腕において同時に検出するようにしてもよい。または、図４のように、同じ腕にセンサユニット１とカフ５２を装着して、脈波検出に引き続き、血圧測定をするようにしてもよい。

図１を参照して、センサユニット１は、脈圧を検出するための複数個のダイアフラムと抵抗ブリッジ回路からなる圧力センサが単結晶シリコンなどからなる半導体チップの後述の押圧面４０に一方向に配列されて成る圧力センサアレイ１１、圧力センサアレイ１１中の複数の圧力センサそれぞれが出力する検出する脈圧に応じた電圧信号を選択的に導出するマルチプレクサ１２、および圧力センサアレイ１１を手首上に押圧させるために加圧調整される空気袋を含む押圧カフ１３を有する。

固定台ユニット７は、押圧カフ（空気袋）１３の内圧（以下、カフ圧という）を加圧するための加圧ポンプ１４と減圧するための負圧ポンプ１５、加圧ポンプ１４と負圧ポンプ１５のいずれかを選択的にエア管６に切り替え接続するための切替弁１６、これらを制御するための制御回路１７、ＵＳＢケーブル４が接続される通信回路１８、およびセンサユニット１から導出された出力信号をデジタルデータに変換するためのＡ／Ｄ（Analog/Digital）コンバータ１９を有する。

表示ユニット３は脈波検出装置を集中的に制御するために演算を含む各種処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）２０、脈波検出装置を制御するためのデータおよびプログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）２１とＲＡＭ（Random Access Memory）２２、外部から操作可能に設けられて各種情報を入力するために操作される操作部２３、脈波検出結果および血圧測定の結果などの各種情報を外部出力するためにＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などからなる表示器２４、外部からＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）４２が着脱自在に装着される外部Ｉ／Ｆ（Interface）４１、現在時刻を計時して時間データとして出力するタイマ４３、血圧測定ユニット５０、血圧測定ユニット５０とＣＰＵ２０とを通信により接続するための通信回路７１、固定台ユニット７とＣＰＵ２０とを通信により接続するための通信Ｉ／Ｆ７２、および測定結果などの情報を印刷出力するための印字部１０を有する。血圧測定ユニット５０は、上腕に装着されるカフ５２を、エア管５３を介し接続する。

なお、ここでは固定台２の固定台ユニット７と表示ユニット３とは別個に設けたが、両機能を固定台２に内蔵する構成であってもよい。内蔵される場合には、操作部２３と表示器２４とは外部から操作可能なように、または外部から表示内容を確認可能なように固定台２の筐体に取付けされる。

図３を参照して、表示ユニット３の操作部２３は測定の開始を指示するために押下されるスイッチ２３１、測定の終了（停止）を指示するために操作されるスイッチ２３２、出力の切り替えを指示するために操作されるスイッチ２３３、表示器２４の画面に表示される、または印字部１０によって印刷される脈波波形のレンジを切替えるために操作されるスイッチ２３４、表示器２４の画面に表示される脈波の波形をスクロールするために操作されるスイッチ２３５、表示器２４の画面のカーソル（図示せず）の移動による情報の選択または操作内容の決定を指示するために操作されるスイッチ群２３６、ならびに表示器２４の画面において、または印字部１０の紙面において、脈波の１拍ごとの波形とともに出力される当該脈波の波形から算出される値、たとえばＡＩ値、脈波伝播速度関連情報を指す公知の指標であるＴＲ（Traveling time to Reflected wave）値および中枢血圧推定値を指すＳＢＰ２（second Systolic Blood Pressure）の値を指示するために操作されるスイッチ２３７、２３８および２３９、ならびに印字部１０に対して情報の印刷を指示するために操作されるスイッチ２４０を有する。

図２には血圧測定系５０とその関連部分の構成が示される。図２を参照して、血圧測定系５０は、カフ５２に内蔵されている空気袋５１内の圧力（以下「カフ圧」という）により容量が変化する圧力センサ５４、圧力センサ５４の容量値に応じた発振周波数の信号をＩ／Ｆ６０を介して通信回路７１に出力する発振回路５５、カフ圧のレベルを調整するためのポンプ５６および弁５８、ポンプ５６を駆動するポンプ駆動回路５７、および弁５８の開閉度合を調整するための弁駆動回路５９を備える。空気袋５１と圧力センサ５４、ポンプ５６および弁５８とはエア管５３を介して接続される。Ｉ／Ｆ６０は、発振回路１５から得られる信号を圧力信号（動脈の容積変化を示す圧脈波の信号）に変換し、通信回路７１に出力する。

図５（Ａ）〜（Ｅ）にはセンサユニット１の構成が示される。図５（Ａ）のセンサユニット１の、手首装着時の手首を横断する方向の断面構造が図５（Ｂ）に示される。図５（Ｃ）には図５（Ｂ）の破線の枠内の一部が拡大して示される。図５（Ｂ）の押圧カフ１３が加圧ポンプ１４および負圧ポンプ１５によりカフ圧が調整されると、セラミックないしは樹脂により成型されたブロックを介して取付けられた圧力センサアレイ１１は図５（Ｃ）に示す矢印２５方向に該カフ圧レベルに応じた量だけ自在に移動する。圧力センサアレイ１１は矢印２５の下方向に移動することにより、筐体１００の予め設けられた開口部から突出して手首表面に押圧される。図５（Ｄ）と図５（Ｅ）に示すように、圧力センサアレイ１１の複数個の圧力センサ２６の配列方向は、センサユニット１を手首に装着した時には動脈と略直交（交差）する方向に対応し、配列長は少なくとも動脈の径より長い。圧力センサ２６それぞれは押圧カフ１３のカフ圧により押圧されると、動脈から発生して生体表面に伝達される圧力振動波（脈圧）である圧力情報を電圧信号として出力する。圧力センサ２６は所定の大きさ（５．５ｍｍ×８．８ｍｍ）の押圧面４０において、たとえば４０個配列される。図５（Ａ）のセンサユニット１のスライド移動方向を案内する溝９が伸びる方向は、圧力センサアレイ１１の圧力センサ２６の配列方向に対応する。

図６には、表示ユニット３の機能構成が示される。表示ユニット３は、ＲＡＭ２２に対応のデータ格納部７８、スイッチ２３５の操作による指示を入力する出力速度入力部７９、スイッチ２３４によって指示される波形のレンジ入力部８１、レンジ切換部８２１を有する表示制御部８２、レンジ切換部８３１を有する印字制御部８３、１拍ごとの脈波波形を抽出するための波形抽出部８４、後述の統計情報９９をデータ格納部７８から読出すための統計情報読出部８５、脈波から算出された値と所定の閾値とを比較して、比較結果に基づく判定をするための閾値判定部８６、血圧算出部８７、ＡＩ算出部８８、ＳＢＰ算出部８９、ＴＲ算出部９０およびスイッチ２３７、２３８および２３９の操作に従い波形毎に出力する算出値の種類を選択する出力値選択部９１、出力内容を切替えるための切替部９２、および後述の統計情報９９を作成してデータ格納部７８に格納する統計部９３を備える。

出力速度入力部７９、出力値選択部９１および切替部９２により出力部９４が構成される。

本実施の形態では、図６の各部の機能は、ＣＰＵ２０が、対応のプログラムをＲＯＭ２１から読出し、読出されたプログラムがＣＰＵ２０により実行されることにより、その機能が実現されるとしている。しかし、これら機能の実現方法はこれに特定されない。たとえば、これら機能の一部またはすべてが、ハードウェア（回路）により実現されてもよい。

図７には、図６のデータ格納部７８の内容例が示される。図７を参照してデータ格納部７８は、記憶領域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３およびＥ４を含む。記憶領域Ｅ１には、センサユニット１によって検出された脈波の所定期間にわたる波形のデータＴＷＤが格納される。波形のデータＴＷＤは、タイマ４３によって計測された測定時間経過に対応し、連続的に各脈波のレベル（振幅）（ｍｍＨｇ）のデータが格納される。

記憶領域Ｅ２には、全波形データＴＷＤに基づいて抽出された１拍ごとの波形データＷＤｉ（ｉ＝１、２、３、…、ｍ）、当該波形データＷＤｉに基づき算出された最高血圧（収縮期血圧：Systolic Blood Pressure）データＳＹＳｉ、最低血圧（拡張期血圧：Diastolic Blood Pressure）データＤＩＡｉ、ＡＩ値を示すデータＡＩｉ、駆出波が示す最高圧値を指すデータＳＢＰ１（ｉ）、反射波が示す最高圧値を指すデータＳＢＰ２（ｉ）、脈拍数を示すデータＰＬｉ、およびデータＴＲｉを格納したレコードＲｉを有する。ここでは、波形データＷＤｉおよび当該波形データＷＤｉに基づき算出された各種値（データＳＹＳｉ、データＤＩＡｉ、データＡＩｉ、データＳＢＰ１（ｉ）、データＳＢＰ２（ｉ）、データＰＬｉおよびデータＴＲｉ）はレコードＲｉ単位で格納されることにより相互に関連付けされてデータ格納部７８に格納されている。しかし、波形データＷＤｉおよびデータＳＹＳｉ〜ＴＲｉが相互に関連付けられる態様であれば、格納方式は、レコードＲｉを用いた方式に限定されない。

記憶領域Ｅ３には、心血管リスクの有無を判定するための所定の基準値を指す閾値を示すデータ７０〜７３が格納される。閾値は所定の範囲を有した値であってもよい。閾値判定部８６は、データ７０〜７３の値と、計測された脈波データに基づき算出された最高血圧のデータＳＹＳ、データＡＩ、データＳＢＰ２およびデータＴＲのそれぞれとを比較して、その比較結果を判定する。

記憶領域Ｅ４には、統計部９３により算出された統計情報９９が格納される。
図８には、ＡＩ値の算出手順が模式的に示される。脈波は、心臓の収縮とともに発生する駆出波と、駆出波が末梢血管や動脈の分岐部で反射することにより発生する反射波によって構成される。図８に示されるように１拍の脈波においては、振幅がレベルＰ１を有する駆出波と、レベルＰ２を有する反射波とが検出される。このような脈波において、駆出波と反射波の振幅の比率（ＡＩ値）は、ＡＩ＝Ｐ２／Ｐ１×１００（％）に従い算出することができる。

図９には、図４のＩＸ−ＩＸ線に沿う切断面が示される。図９では押圧カフ１３のカフ圧は負圧ポンプ１５により十分に減圧されているので（大気圧よりも十分に低い圧力レベルを有するので）圧力センサアレイ１１はセンサユニット１の筐体１００内に収納された状態となり、脈波測定部位である手首表面には接触していない。

手首には、脈波検出のための橈骨動脈２７と、腱２９などの固形物とが存在する。固形物上の手首表面において脈波検出すると、検出脈波にはアーチファクト脈波が含まれてしまう。したがって、橈骨動脈２７上に位置する圧力センサ２６からの圧力情報を用いることで最適な脈波を検出することができる。

本実施の形態による脈波検出のための処理手順を図１０のフローチャートに従い説明する。該フローチャートに従うプログラムと、該プログラム実行時に参照されるデータはＲＯＭ２１またはＲＡＭ２２に予めストアされておりＣＰＵ２０が該データを適宜参照しながらプログラムを読出し実行することで脈波検出処理が進行する。なお、ここでは表示ユニット３は電源ＯＮされると電源が供給されて動作可能な状態となり、固定台ユニット７にも表示ユニット３側から電源が供給されて動作可能な状態になると想定する。

また、ここでは血圧測定ユニット５０による血圧測定は並行して行なわれず、別途行なわれると想定する。

まず、ユーザは表示ユニット３の電源スイッチ（図示せず）をＯＮする。当該ＯＮ操作に応答して、ＣＰＵ２０は指示信号を制御回路１７に与える。制御回路１７は与えられた指示信号に基づき、切替弁１６を負圧ポンプ１５側に切替えて、負圧ポンプ１５を駆動する（ステップＳ１）。

負圧ポンプ１５は駆動されると切替弁１６を介してカフ圧を大気圧よりも十分に低くするように作用するので、圧力センサアレイ１１は図５（Ｃ）の矢印２５の上矢印方向に移動する。この結果、圧力センサアレイ１１が不用意に突出して誤動作や故障するのを回避できる。

その後、ユーザがセンサユニット１をたとえば図４のように手首上に装着してスタートボタン（図示せず）をＯＮすると、圧力センサアレイ１１が移動したか否か、すなわちセンサユニット１がスライド溝９に沿って手首の表面上に位置するようにスライド移動したか否かが判定される（ステップＳ２）。センサユニット１の筐体１００内にはスライド移動を検知するための図示されないマイクロスイッチが設けられており、制御回路１７は該マイクロスイッチの検出信号に基づいて圧力センサアレイ１１が移動したか否かを判定する。

移動したと判定されない間は（ステップＳ２でＮＯ）、ステップＳ１の処理が繰返される。移動したと判定されると（ステップＳ２でＹＥＳ）、制御回路１７は操作部２３から与えられる操作信号に基づきスイッチ２３１が操作されたか否かを判定する（ステップＳ２ａ）。判定結果が、スイッチ２３１が操作されない、すなわち測定の開始が指示されないことを指す場合には（ステップＳ２ａでＮＯ）、ステップＳ１の処理に戻り、以降は、スイッチ２３１が操作されるまで、ステップＳ１とＳ２の処理が繰返される。

一方、ステップＳ２ａの判定結果が、スイッチ２３１が操作された、すなわち測定の開始が指示されたことを指す場合には（ステップＳ２ａでＹＥＳ）、制御回路１７は切替弁１６を加圧ポンプ１４側に切替えて、加圧ポンプ１４を駆動する（ステップＳ３）。これにより、カフ圧が上昇して圧力センサアレイ１１が図５（Ｃ）の矢印２５の下矢印方向に移動して圧力センサアレイ１１は手首の表面に押圧される。説明を簡単にするために、この時点で、圧力センサアレイ１１の圧力センサ２６は、橈骨動脈２７上に位置していると想定する。

ここでは加圧ポンプ１４の駆動により、脈波検出のため、予め実験で求められている所定の押圧レベルとなるまで圧力センサアレイ１１は手首の表面に押圧される。

圧力センサアレイ１１が所定の押圧レベルにて手首表面上に押圧された状態において（図９参照）、各圧力センサ２６から出力された電圧信号の圧力情報（脈圧の情報）がマルチプレクサ１２を介して配列に従う順番に導出され、Ａ／Ｄコンバータ１９でデジタル情報に変換されて、通信回路１８を介し表示ユニット３に転送される。ここでは、圧力センサアレイ１１の各圧力センサ２６から出力されるデジタル情報は、当該圧力センサ２６の圧力センサアレイ１１上における位置のデータと、当該圧力センサ２６が出力する圧力情報の組から構成される。

ＣＰＵ２０は、固定台ユニット７から転送される各圧力センサ２６のデジタル情報を通信Ｉ／Ｆ７２を介して入力する（ステップＳ１０）。そして、ＣＰＵ２０は、固定台ユニット７から転送される各圧力センサ２６のデジタル情報を通信Ｉ／Ｆ７２を介して入力開始すると、まず、入力したデジタル情報を解析して、振幅が最も大きい脈圧情報を選択的に入力して、選択入力したデジタル情報の脈圧情報をタイマ４３から入力する時間データと関連付けて、全波形データＴＷＤとしてデータ格納部７８の領域Ｅ１に格納する。このとき、最大振幅の脈圧情報を指すデジタル情報により指示される位置データが特定される。その後は、後述のステップＳ１１で脈波検出終了と判定されるまでステップＳ１０の処理が繰返されるが、その繰返し毎に、通信Ｉ／Ｆ７２から入力する各圧力センサ２６のデジタル情報のうち、特定した位置データを指示するデジタル情報の脈圧情報を選択して、タイマ４３から入力する時間データと関連付けて、全波形データＴＷＤとしてデータ格納部７８の領域Ｅ１に格納する。

次に、ＣＰＵ２０は脈波検出終了の所定条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ１１）。成立しないと判定される間は（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ１０の転送処理が繰返される。なお、所定条件は、時間データが関連付けされた圧力情報を示す全波形データＴＷＤが、所定期間（たとえば３分間）分格納が完了したことを示す。

脈波検出終了の所定条件が成立したときは（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ＣＰＵ２０は制御回路１７に指示信号を出力する。制御回路１７は当該指示信号に基づき、切替弁１６を介して負圧ポンプ１５を駆動するように制御する（ステップＳ１２）。これにより、手首に対する圧力センサアレイ１１の押圧状態は解かれて、一連の脈波検出処理は終了する。この時点で、記憶領域Ｅ１には所定期間分の波形データの全て（全波形データＴＷＤ）の格納が完了している。

その後、１拍の脈波毎に値が算出されて（ステップＳ１３）、その後、測定された全脈波波形とともに算出された値が表示器２４または印字部１０から出力される（ステップＳ１４）。これらの処理の詳細は後述する。以上で、一連の処理は終了する。

（脈波波形毎の値の算出）
図１１には、ステップＳ１３における、１拍ごとの脈波波形ごとの値の算出手順が示される。本実施の形態では、心血管リスクの判断基準となる値を算出する。

まず、波形抽出部８４は、データ格納部７８の記憶領域Ｅ１から全波形データＴＷＤを読出し（ステップＳ３０）、読出した全波形データＴＷＤが示す脈波波形をＮ次微分をして、その微分結果に基づき脈波波形を区切って１拍毎の脈波波形データＷＤｉを抽出する。そして、抽出された脈波波形データのそれぞれについてレコードＲｉを生成して、生成したレコードＲｉそれぞれに、抽出した各脈波の波形データＷＤｉを格納する（ステップＳ３５）。

次に、血圧算出部８７は、抽出された脈波波形データＷＤｉのそれぞれについて、公知の手順に従い最高血圧、最低血圧および脈拍数を検出または算出して、データＳＹＳｉ、ＤＩＡｉおよびＰＬｉとして、当該脈波波形データＷＤｉが格納されたレコードＲｉに格納する（ステップＳ３７）。例えば、最高血圧は、当該脈波波形の振幅のピーク値を指し、最低血圧は当該脈波波形の立ち上がり点付近の振幅レベルを指す。

次に、ＡＩ算出部８８は、抽出された脈波波形データＷＤｉのそれぞれについて、前述した手順に従いＡＩを算出して、データＡＩｉとして、当該脈波波形データＷＤｉが格納されたレコードＲｉに格納する（ステップＳ３９）。また、このとき、ステップＳ３７で算出された脈拍数に基づき、ＡＩ値を脈拍数７５分に換算したＡＩ値（ＡＩＰ75）を算出してもよい。

次に、ＳＢＰ算出部８９は、抽出された脈波波形データＷＤｉのそれぞれについて、中枢動脈血圧の推定値を算出して、データＳＢＰ２（ｉ）として、当該脈波波形データＷＤｉが格納されたレコードＲｉに格納する（ステップＳ４１）。算出の詳細は、本出願人による特開２００６−０００１７６号公報に詳細に記載されるのでここでは簡単に説明する。

ここでは、中枢動脈血圧として中枢動脈の収縮期血圧を求める。中枢動脈の収縮期血圧は、反射波により生じる収縮期後方成分（末梢動脈の圧脈波において検出される収縮期後方成分）と、ステップＳ３９において取得したデータＳＹＳｉが指す収縮期血圧とデータＤＡＩｉが指す拡張期血圧とを用いて、所定の演算式を用いた線形変換により算出して推定することができる。また、駆出波により生じる収縮期後方成分（末梢動脈の圧脈波において検出される収縮期後方成分）と、ステップＳ３９において取得したデータＳＹＳｉが指す収縮期血圧とデータＤＡＩｉが指す拡張期血圧とを用いて、所定の演算式を用いた線形変換により、データＳＢＰ１（ｉ）を算出して推定することができる。いずれも推定には線形変換による簡単な演算が適用される。

次に、ＴＲ算出部９０は、抽出された脈波波形データＷＤｉのそれぞれについて、ＴＲの推定値を算出して、データＴＲｉとして、当該脈波波形データＷＤｉのレコードＲｉに格納する（ステップＳ４３）。ＴＲは、駆出波立ち上がり点と反射波立ち上がり点との時間間隔を表わす指標である。算出の詳細は、本出願人による特開２００５−３４９１１６号公報に詳細に記載されるのでここでは簡単に説明する。

ＴＲ算出部９０は、まず、脈波波形データＷＤｉを微分処理して４次微分波を算出する。そして、駆出波立ち上がり点および反射波立ち上がり点を、４次微分波の極小点により求める。具体的には、脈波開始点から脈波の最大振幅点までの間の上昇脚の区間において検出される４次微分波における極小点のうち、最小点を駆出波立ち上がり点として決定する。また、最大振幅点から切痕点までの下降脚の区間において検出される４次微分波における極小点のうち、最小点を反射波立ち上がり点として決定する。このようにして求めた駆出波立ち上がり点および反射波立ち上がり点によりＴＲが算出される。

これにより、抽出された脈波波形毎に、当該脈波波形データＷＤｉおよび当該脈波波形から算出された各種の値を格納したレコードＲｉが生成される。そして、ＣＰＵ２０は、生成されたレコードＲｉを、データ格納部７８の記憶領域Ｅ２に格納する。

（出力処理）
図１０のステップＳ１４の主に出力部９４による処理を、図１２のフローチャートを参照して説明をする。

まず、ユーザは、出力を所望する種類の算出値を、対応のスイッチ２３７〜２３９を操作して選択的に指定する。出力値選択部９１は、このようなスイッチ操作により指定された出力値の種類を入力する（ステップＳ５１）。

また、ユーザは、出力する脈波波形のレンジを、スイッチ２３４を操作して指定する。波形レンジ入力部８１は、スイッチ操作により指定されたレンジを入力する（ステップＳ５３）。たとえば、出力する脈波波形は、測定時間を指す時間軸方向に、脈波の振幅値が連続的にプロットされてなる。レンジは、時間軸方向に波形を圧縮または伸長する割合、または振幅レベルを圧縮または伸長する割合を指す。

また、ユーザは脈波波形の所望の出力速度（表示速度、または印字速度）をスイッチ２３５を操作して指定する。出力速度入力部７９は、指定された出力速度を入力する（ステップＳ５５）。

その後、出力部９４は、表示器２４または印字部１０に波形などを出力する（ステップＳ５７、Ｓ５９）。

具体的には、出力部９４は、データ格納部７８から全波形データＴＷＤを読出し、記憶領域Ｅ２の各レコードＲｉから、出力値選択部９１が入力した種類の値を読出し、これら読出したデータを表示制御部８２に与える。

また、出力部９４は、波形レンジ入力部８１が入力した指定レンジのデータを表示制御部８２に与える。表示制御部８２は、与えられる脈波などのデータを表示器２４に表示する。このときレンジ切替部８２１により、表示される全波形データＴＷＤに基づく脈波波形のレンジは、指定されたレンジとなるように切替される。表示制御部８２は、与えられる脈波などのデータを表示器２４に表示する。

このときスイッチ２４０が操作されていた場合には、出力部９４は、データ格納部７８から読出した全波形データＴＷＤおよび各レコードＲｉから読出した、出力値選択部９１が入力した種類の値を、印字制御部８１に与える。波形レンジ入力部８１が入力した指定レンジのデータを印字制御部８３に与える。表示制御部８３は、与えられる脈波などのデータを印字部１０を介して印字出力する。このとき、レンジ切替部８３１により、印字される全波形データＴＷＤに基づく脈波波形のレンジは、指定されたレンジとなるように切替される。

図１３と図１４には、ステップＳ５９で表示または印字される内容例が示される。ここでは、表示器２４の表示例が示されるが、印字部１０においても同様な出力が為される。図１３と図１４では、たとえば、１拍毎の算出値としてＡＩ値は指定された状態が示される。全波形データＴＷＤに従う脈波波形が、指定されたレンジに従い出力されている。また、１拍毎の脈波波形と関連付けて対応のＡＩ値が表示されている。ここでは、脈波波形の時間軸と並列に算出値が出力される。また、ここでは、各脈波波形について図８で説明をしたような駆出波レベルと反射波レベルが表示されている。

表示制御部８２または印字制御部８３は、全脈波波形の開始点から、波形立ち上がり点を検出すると、１拍の波形と判別して、その算出値を関連付けて出力する。ここで、算出値（たとえば、データＡＩｉ）はｉ＝１、２、３、・・・、ｍの順番で記憶領域Ｅ２から読出しされて、読出された順番で、表示制御部８２または印字制御部８３に出力される。したがって、表示制御部８２または印字制御部８３は、全脈波波形の先頭の１拍波形から順番に、入力した順に従い算出値を割当てて（関連付けて）出力することができる。

図１４には、図１３の出力波形を、レンジを横軸の時間軸方向に２倍に伸長（縦軸の振幅レベルを１／２倍に圧縮）したものが示される。

図１３と図１４では、隣接する脈波についてＡＩ値を表示する位置を異ならせている。つまり、各脈波波形と並列に表示されるけれども、隣接する脈波間において、一方の脈波のＡＩ値は波形の横軸に接近して表示されて、他方の脈波のＡＩ値は波形の横軸から離れて表示される。これにより、各波形の値が見やすくなる。

（閾値との比較結果の出力）
ステップＳ５７およびＳ５９の処理においては、閾値判定部８６による処理が行なわれてもよい。閾値判定部８６は、出力に際してデータ格納部７８から読出された各波形の算出値と、記憶領域Ｅ３から読出した当該算出値に対応の閾値とを比較し、比較結果に基づき、当該波形の算出値を出力するか否かを判定する。出力せずとの判定結果は、当該算出値に付加されて表示制御部８２または印字制御部８３に与えられる。したがって、表示制御部８２または印字制御部８３は、１拍毎の波形に関連付けて算出値を出力する場合に、‘出力せず’との情報が付加された算出値については、出力をスキップする。したがって、たとえばデータＡＩｉのうち、比較結果、対応の閾値データ７１が指す値よりも小さい、または大きいと判定されたデータＡＩｉは出力されない。

上述のように出力されないとした場合には、ユーザは出力の誤動作であると誤解する、または、どのような値であるかを知りたい場合もある。したがって、比較結果、閾値を超える（または閾値が指す値の範囲を超える）と判定された算出値は、ブリンク表示する、または色を変更するなどして、他の算出値とは異なる出力態様となるようにしてもよい。

または、データに代替して閾値を超えることを指すマークまたはメッセージを出力するようにしてもよい。

（統計情報の出力）
データ格納部７８に図７のようにデータの格納が完了した場合に、統計部９３により統計情報９９が作成されて、データ格納部７８の記憶領域Ｅ４に格納されてもよい。

具体的には、統計部９３は、波形データＷＤｉを平均化処理して平均的な波形のデータを算出する。また、各波形についての算出値（データＳＹＳｉ、ＤＩＡｉ、ＡＩｉ、ＳＢＰ１（ｉ）、ＳＢＰ２（ｉ）、ＰＬｉおよびＴＲｉ）それぞれについて、平均化処理をして平均値を算出する。これら算出値は統計情報９９として記憶領域Ｅ４に格納される。

出力時には、ユーザは図１３（または図１４）の全波形の出力と、図１５のような統計情報９９に基づく出力とを、スイッチ２３３を操作することにより切替えることができる。スイッチ２３３の操作により統計情報９９に基づく出力が指示された場合には、統計情報読出部８５は、記憶領域Ｅ４から統計情報９９を読出し、表示制御部８２に出力する。したがって、表示制御部８２は、与えられる統計情報９９に基づき図１５の画面を表示器２４に表示する。スイッチ２４０が操作されている場合には、印字制御部８３に統計情報９９が与えられるので、図１５と同様の内容が印字出力される。

図１５の表示時に、スイッチ２３３が操作されると図１３または図１４の表示内容に切替されて、図１３または図１４の表示時にスイッチ２３３が操作されると図１５の表示に切替される。

統計情報９９には、その他に、１拍の脈波毎のＡＩ値を連続的にプロットしたグラフまたは脈拍数を連続的にプロットしたグラフのデータが含まれて、両グラフが同時に出力されてもよい。また、脈波毎のＡＩ値のヒストグラムのデータが含まれて、当該ヒストグラムが出力されてもよい。

なお、本実施の形態では、血圧測定ユニット５０によるカフ５２を用いた血圧測定は別途行なわれる。つまり、脈波検出に先立って、同一被測定者について、血圧測定ユニット５０を用いた血圧測定をして、最高血圧（収縮期血圧）および最低血圧（拡張期血圧）を得ておく。脈波検出時には、血圧算出部８７により１拍毎の脈波波形から最高血圧（収縮期血圧）のデータＳＹＳｉおよび最低血圧（拡張期血圧）のデータＤＩＡｉを算出する場合において、算出された値を血圧測定ユニット５０により得ておいた最高血圧および最低血圧を用いてキャリブレーション（校正）をし、キャリブレーション後の値をデータ格納部７８に格納するとしてもよい。

また、本実施の形態では、データ格納部７８に全波形データＴＷＤの格納が完了した後に、１拍毎の波形について値の算出をしていたが、算出のタイミングは、これに限定されない。たとえば、固定台ユニット７から１拍の脈波データを入力する度に、当該脈波データの波形について値の算出を行うようにしてもよい。この場合には、全波形データＴＷＤがデータ格納部７８の領域Ｅ１に格納完了したときに、１拍毎の波形の算出値の全ても領域Ｅ２に格納が完了することになる。

上述の実施の形態の説明においては、圧力センサを用いて脈圧の変化を捉えることにより脈波を検出する構成を述べているが、脈波の検出方法は上述の構成に限定されるものではない。たとえば、容積変化を捉えることで脈波を検出する構成を用いても構わない。

さらに、本発明における脈波検出装置が行なう脈波の表示方法は、プログラムとして提供することもできる。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびメモリカードなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。たとえば、図１の構成では、ＣＰＵ２０を備えてコンピュータの機能を有する表示ユニット３には、ＣＤ−ＲＯＭ４２を用いて当該プログラムを供給することができる。ＣＰＵ２０は、外部Ｉ／Ｆ４１を介してＣＤ−ＲＯＭ４２に格納されたプログラムを読出し、実行する。

提供されるプログラム製品は、ハードディスクなどのプログラム格納部にインストールされてＣＰＵにより読出されて実行される。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る脈波検出装置のハードウェア構成図である。 本発明の実施の形態に係る血圧測定ユニットのハードウェア構成図である。 本発明の実施の形態に係る操作部のスイッチの配置と、センサユニットと固定台の接続態様を示す図である。 本発明の実施の形態に係る脈波測定時の使用態様を示す図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は本発明の実施の形態に係るセンサユニットの圧力センサアレイの構成を示す図である。 本実施の形態に係る脈波検出装置の機能構成図である。 本実施の形態に係るデータ格納部の内容例を説明する図である。 本実施の形態に係るＡＩの算出手順を示す図である。 図４のＩＸ−ＩＸ線での断面を示す図である。 本実施の形態に係る処理フローチャートである。 本実施の形態に係る算出処理のフローチャートである。 本実施の形態に係る出力処理のフローチャートである。 本実施の形態に係る出力の一例を示す図である。 本実施の形態に係る出力の他の例を示す図である。 本実施の形態に係る出力のさらなる他の例を示す図である。

符号の説明

１ センサユニット、２ 固定台、３ 表示ユニット、１０ 印字部、１１ 圧力センサアレイ、１７ 制御回路、２０ ＣＰＵ、２４ 表示器、２７ 橈骨動脈、７８ データ格納部、８２ 表示制御部、８３ 印字制御部、８４ 波形抽出部、８７ 血圧算出部、８９ ＳＢＰ算出部、９０ ＴＲ算出部、９４ 出力部。

Claims (12)

1. 測定部位に押圧された脈波センサにより測定期間にわたり検出された脈波信号を入力し、入力した前記脈波信号に基づき、前記測定期間の全波形を取得する全波形取得手段と、
   取得された前記全波形から、１拍毎の波形を抽出する波形抽出手段と、
   前記波形抽出手段により抽出された前記１拍の波形毎に、当該波形に基づく所定値を算出する値算出手段と、
   取得された前記全波形と、前記全波形における前記１拍の波形毎に前記値算出手段によって算出された前記所定値とを同時に出力する波形出力手段とを備える、脈波出力装置。
2. 前記波形出力手段は、取得された前記全波形と、前記全波形における前記１拍の波形毎に前記値算出手段によって算出された前記所定値とを同時に印字する、請求項１に記載の脈波出力装置。
3. 前記波形出力手段は、取得された前記全波形と、前記全波形における前記１拍の波形毎に前記値算出手段によって算出された前記所定値とを同時に表示する、請求項１に記載の脈波出力装置。
4. 前記所定値は、心血管リスクを判定するための値を指す、請求項１から３のいずれかに記載の脈波出力装置。
5. 前記所定値は、駆出波と反射波の振幅の比率値、血圧値、中枢血圧推定値および脈波伝播速度関連情報のうちの少なくとも１つを含む、請求項１から４のいずれかに記載の脈波出力装置。
6. 前記波形出力手段は、前記全波形における前記１拍の波形毎に、当該波形に関連付けて前記所定値を出力する、請求項１から５のいずれかに記載の脈波出力装置。
7. 前記波形出力手段は、前記全波形における前記１拍の波形毎に、当該波形と並列に前記所定値を出力する、請求項６に記載の脈波出力装置。
8. 前記波形出力手段は、前記全波形における前記１拍の波形毎に、隣接する波形については前記所定値の出力位置を異ならせる、請求項７に記載の脈波出力装置。
9. 前記１拍の波形毎の所定値のうち、予め定められた閾値を超える値のみを出力する、請求項１から８のいずれかに記載の脈波出力装置。
10. 前記１拍の波形毎の所定値のうち、予め定められた閾値を超える値は、他の前記所定値とは異なる態様で出力する、請求項１から８のいずれかに記載の脈波出力装置。
11. 前記１拍毎の前記所定値を、前記全波形について統計した情報を出力する統計出力手段をさらに備え、
    外部から与えられる切替指示に応じて、前記波形出力手段および前記統計出力手段のうちの一方による出力を行わせる、請求項１から１０のいずれかに記載の脈波出力装置。
12. 測定期間にわたり検出された脈波波形の値の出力をコンピュータに実行させる脈波出力プログラムであって、
    測定期間にわたり予め取得された脈波の全波形から、１拍毎の波形を抽出する波形抽出ステップと、
    前記抽出された１拍の波形毎に、当該波形に基づく所定値を算出する値算出ステップと、
    前記取得された全波形と、前記全波形における前記１拍の波形毎に算出された前記所定値とを同時に出力する波形出力ステップとを備える、脈波出力プログラム。

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