JP2011206383A - 脈波伝播速度測定装置および脈波伝播速度の測定方法および脈波伝播速度の測定プログラム - Google Patents

脈波伝播速度測定装置および脈波伝播速度の測定方法および脈波伝播速度の測定プログラム Download PDF

Info

Publication number
JP2011206383A
JP2011206383A JP2010078682A JP2010078682A JP2011206383A JP 2011206383 A JP2011206383 A JP 2011206383A JP 2010078682 A JP2010078682 A JP 2010078682A JP 2010078682 A JP2010078682 A JP 2010078682A JP 2011206383 A JP2011206383 A JP 2011206383A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulse wave
wave velocity
velocity
reflection point
living body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010078682A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5318810B2 (ja
Inventor
Atsushi Hori
淳史 堀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2010078682A priority Critical patent/JP5318810B2/ja
Priority to CN201180017658.8A priority patent/CN102843962B/zh
Priority to PCT/JP2011/055226 priority patent/WO2011122253A1/ja
Priority to EP11762493.2A priority patent/EP2554111A4/en
Priority to US13/638,466 priority patent/US20130018272A1/en
Publication of JP2011206383A publication Critical patent/JP2011206383A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5318810B2 publication Critical patent/JP5318810B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/026—Measuring blood flow
    • A61B5/0285—Measuring or recording phase velocity of blood waves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/02108—Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics
    • A61B5/02125—Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics of pulse wave propagation time
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
    • A61B2560/02—Operational features
    • A61B2560/0242—Operational features adapted to measure environmental factors, e.g. temperature, pollution
    • A61B2560/0247—Operational features adapted to measure environmental factors, e.g. temperature, pollution for compensation or correction of the measured physiological value
    • A61B2560/0261—Operational features adapted to measure environmental factors, e.g. temperature, pollution for compensation or correction of the measured physiological value using hydrostatic pressure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/022—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers
    • A61B5/02225—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers using the oscillometric method
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/026—Measuring blood flow
    • A61B5/0295—Measuring blood flow using plethysmography, i.e. measuring the variations in the volume of a body part as modified by the circulation of blood therethrough, e.g. impedance plethysmography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A61B5/7239—Details of waveform analysis using differentiation including higher order derivatives

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

【課題】姿勢によって生じる静水圧の影響を受けることなく正確な脈波伝播速度の測定ができる脈波伝播速度測定装置を提供する。
【解決手段】人体の脈波を検出する脈波検出部１１０と、脈波検出部１１０により検出された上記脈波に基づいて脈波伝播速度を算出する脈波伝播速度算出部１２０と、脈波伝播速度算出部１２０により算出された脈波伝播速度に対して、人体の姿勢に応じて生じる静水圧の影響による脈波伝播速度の増加分を取り除くように補正する脈波伝播速度補正部１３０とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、脈波伝播速度測定装置に関し、詳しくは、生体の脈波を測定することで、脈波の伝搬する速度を算出する脈波伝播速度測定装置および脈波伝播速度の測定方法および脈波伝播速度の測定プログラムに関する。
脈波は、生体の循環器系の状態を把握する上で様々な重要な情報を有していることが知られている。特に生体の２箇所を脈波が伝播する速度および時間は動脈硬化状態などが把握できる可能性が指摘され、医療現場でも注目されている生体指標であり、それぞれ脈波伝播速度(ＰＷＶ：Pulse Wave Velocity)・脈波伝播時間(ＰＴＴ：Pulse Transit Time)などと呼ばれている。
一般的に、ＰＷＶは２箇所の測定点が必要である。しかしながら、生体上のいずれの部位で測定された脈波であっても、心臓からの駆出波と生体内の様々な箇所から反射された反射波との合成波であることが知られており、これらを分離することで、測定部位１箇所の脈波であっても、脈波伝播速度あるいは脈波伝播時間を求めることができる可能性がある。
そこで、従来、脈波伝播速度測定装置として、駆出波と反射波を分離することによって、測定部位１箇所の脈波で脈波伝播速度あるいは脈波伝播時間を求めるものが提案されている(例えば、特開２００４−３１３４６８号公報(特許文献１)、特開２００３−０１０１３９号公報(特許文献２)参照)。
上記従来の脈波伝播速度測定装置では、駆出波と反射波を分離するときには、主たる反射点が腸骨動脈あるいは腹部大動脈周辺にあると仮定すると、生体各部で測定された脈波に対して、駆出波と反射波の分離がうまくいく。
上記従来の脈波伝播速度測定装置は、仰向けで寝て、測定部位の脈波を測定し、その時間差と距離から脈波伝播速度を求めているので、測定部位と心臓の高さとは同じ高さになり、静水圧の影響を受けない。
しかし、ユーザの使用シーンを考えると、脈波伝播速度を測定する上で、毎回仰向けで寝て測定する必要があることはユーザにとって不便であり、例えば座位や立位で測定できれば、ユーザが測定する上での手間を減らすことができる。また、いつでもどこでも脈波伝播速度が測定できウェアラブルな生体センサを実現することができる。
ところで、上記従来の脈波伝播速度測定装置において、駆出波と反射波を分離する際には、主たる反射点が腸骨動脈または腹部大動脈周辺にあると仮定している。つまり、腹部大動脈からの反射波の経路は、心臓から腸骨動脈または腹部大動脈を通って測定部位に到達する。例えば、座位または立位で測定する場合、腸骨動脈または腹部大動脈は必ず心臓より下になる。このため、心臓から腸骨動脈または腹部大動脈を通って反射され、抹消血管に至る経路を通った脈波は静水圧の影響を受け、その経路の血圧値は高くなる。また、血圧と脈波伝播速度は相関があり、血圧が大きくなると脈波伝播速度は増加することが知られている。したがって、座位や立位で測定するときは、仰向けで測定するのに比べて、脈波伝播速度がより速くなる。
このため、上記従来の脈波伝播速度測定装置では、仰向けで測定するのではなく例えば座位や立位で測定するとき、静水圧差により脈波伝播速度が増加するので、正確な測定ができないという問題がある。
特開２００４−３１３４６８号公報 特開２００３−０１０１３９号公報
そこで、この発明の課題は、姿勢によって生じる静水圧の影響を受けることなく正確な脈波伝播速度の測定ができる脈波伝播速度測定装置および脈波伝播速度の測定方法および脈波伝播速度の測定プログラムを提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明の脈波伝播速度測定装置は、
生体の脈波を検出する脈波検出部と、
上記脈波検出部により検出された上記脈波に基づいて脈波伝播速度を算出する脈波伝播速度算出部と、
上記脈波伝播速度算出部により算出された上記脈波伝播速度に対して、上記生体の姿勢に応じて生じる静水圧の影響による上記脈波伝播速度の増加分を取り除くように補正する脈波伝播速度補正部と
を備えたことを特徴とする。
ここで、「生体」は人体に限らず、循環器系の脈波を測定できる他の動物であってもよい。
上記構成によれば、脈波伝播速度算出部により算出された脈波伝播速度に対して、脈波伝播速度補正部によって、生体の姿勢に応じて生じる静水圧の影響による脈波伝播速度の増加分を取り除くように補正するので、仰向けでない座位や立位で測定するときに、姿勢によって生じる静水圧の影響を受けることなく正確な脈波伝播速度の測定ができる。
また、一実施形態の脈波伝播速度測定装置では、
上記脈波伝播速度補正部は、
上記生体の心臓を基準としたときの上記心臓からの脈波が反射する反射点の鉛直方向の高さを算出する反射点高さ算出部と、
上記反射点高さ算出部により算出された上記反射点の鉛直方向の高さに基づいて、上記脈波伝播速度の増加分を算出する脈波伝播速度増加分算出部と
を有する。
上記実施形態によれば、反射点高さ算出部により、生体の心臓を基準としたときの心臓からの脈波が反射する反射点の鉛直方向の高さを算出し、その算出された上記反射点の鉛直方向の高さに基づいて、脈波伝播速度増加分算出部により脈波伝播速度の増加分を算出することによって、座位または立位の姿勢で測定する場合に、生体の心臓と反射点は水平でなくなって内圧が増加して脈波伝播速度が速くなっても、仰臥位で測定した脈波伝播速度と同等な値を算出できる。
ここで、反射点高さ算出部は、例えば、生体内の腸骨動脈または腹部大動脈周辺を反射点とする。
また、一実施形態の脈波伝播速度測定装置では、
上記脈波伝播速度増加分算出部は、
上記反射点高さ算出部により算出された上記反射点の鉛直方向の高さに基づいて、上記心臓と上記反射点との間の静水圧差を求めて、その静水圧差から上記脈波伝播速度の増加分を算出する。
上記実施形態によれば、反射点高さ算出部により算出された反射点の鉛直方向の高さに基づいて、脈波伝播速度増加分算出部は、心臓と反射点との間の静水圧差を求めて、その静水圧差から上記脈波伝播速度の増加分を算出することによって、脈波伝播速度に対する静水圧の影響を正確に補正することができる。
また、一実施形態の脈波伝播速度測定装置では、
上記脈波伝播速度増加分算出部は、
上記生体の姿勢が仰向けであるときに予め測定した脈波伝播速度と、上記生体の姿勢が座位または立位であるときに測定した脈波伝播速度との関係式に基づいて、上記脈波伝播速度の増加分を算出する。
上記実施形態によれば、生体の姿勢が仰向けであるときに予め測定した脈波伝播速度と、生体の姿勢が座位または立位であるときに測定した脈波伝播速度との関係式に基づいて、脈波伝播速度増加分算出部は、脈波伝播速度の増加分を算出するので、次回の測定において仰向けで予め測定された脈波伝播速度を用いて上記関係式により脈波伝播速度の増加分を容易に算出することができる。
また、一実施形態の脈波伝播速度測定装置では、
上記脈波伝播速度補正部は、
上記生体の測定時の姿勢を検出する測定姿勢検出部と、
上記測定姿勢検出部により検出された上記生体の測定時の姿勢に基づいて、上記生体の心臓を基準としたときの上記脈波が反射する反射点の鉛直方向の高さを算出する反射点高さ算出部と、
上記反射点高さ算出部により算出された上記反射点の鉛直方向の高さに基づいて、上記脈波伝播速度の増加分を算出する脈波伝播速度増加分算出部と
を有する。
上記実施形態によれば、測定姿勢検出部により、生体の測定時の姿勢を検出し、その検出された生体の測定時の姿勢に基づいて、反射点高さ算出部により、生体の心臓を基準としたときの脈波が反射する反射点の鉛直方向の高さを算出する。そうして、上記反射点高さ算出部により算出された反射点の鉛直方向の高さに基づいて、脈波伝播速度増加分算出部により脈波伝播速度の増加分を算出することによって、生体の測定姿勢に応じた正確な脈波伝播速度の補正ができる。
また、一実施形態の脈波伝播速度測定装置では、
上記測定姿勢検出部は、上記生体の正中線の水平面に対する傾き角度を検出し、
上記反射点高さ算出部は、上記測定姿勢検出部により検出された上記生体の正中線の水平面に対する傾き角度に基づいて、上記反射点高さ算出部により算出された上記反射点の鉛直方向の高さを算出する。
上記実施形態によれば、測定姿勢検出部により、生体の正中線の水平面に対する傾き角度を検出し、検出された生体の正中線の水平面に対する傾き角度に基づいて、反射点高さ算出部によって反射点の鉛直方向の高さを算出するので、傾き角度を検出する角度センサなどを用いて簡単に反射点の鉛直方向の高さを算出することが可能となる。
また、一実施形態の脈波伝播速度測定装置では、
上記脈波検出部は、上記生体の或る一部位における脈波を検出するものであって、
上記脈波伝播速度算出部は、
上記脈波検出部で検出した上記一部位における脈波に含まれる駆出波成分を特定するための基準時間と上記脈波に含まれる反射波成分を特定するための基準時間とを検出する基準時間検出部と、
上記基準時間検出部で検出した上記駆出波成分の基準時間に対応する上記脈波の振幅を検出すると共に上記基準時間検出部で検出した上記反射波成分の基準時間に対応する上記脈波の振幅を検出する脈波振幅検出部と
を有し、
上記基準時間検出部で検出した上記駆出波成分の基準時間および上記反射波成分の基準時間と、上記脈波振幅検出部で検出した上記駆出波成分の基準時間に対応する脈波の振幅および上記反射波成分の基準時間に対応する脈波の振幅とに基づいて、上記脈波の伝播速度を算出する。
上記実施形態によれば、基準時間検出部で検出した駆出波成分の基準時間および反射波成分の基準時間と、脈波振幅検出部で検出した駆出波成分の基準時間に対応する脈波の振幅および反射波成分の基準時間に対応する脈波の振幅とに基づいて、脈波伝播速度算出部により脈波の伝播速度を算出することによって、駆出波成分の振幅と反射波成分の振幅との相違による駆出波と反射波の脈波伝播速度の違いを考慮に入れて高い精度で脈波伝播速度を測定できる。
また、この発明の脈波伝播速度の測定方法では、
生体の脈波を脈波検出部により検出するステップと、
上記脈波検出部により検出された上記脈波に基づいて脈波伝播速度を脈波伝播速度算出部により算出するステップと、
上記脈波伝播速度算出部により算出された上記脈波伝播速度に対して、脈波伝播速度補正部により上記生体の姿勢に応じて生じる静水圧による上記脈波伝播速度の増加分を取り除くように補正するステップと
を有することを特徴とする。
上記構成によれば、脈波伝播速度算出部により算出された脈波伝播速度に対して、脈波伝播速度補正部によって、生体の姿勢に応じて生じる静水圧の影響による脈波伝播速度の増加分を取り除くように補正するので、仰向けでない座位や立位で測定するときに、姿勢によって生じる静水圧の影響を受けることなく正確な脈波伝播速度の測定ができる。
また、この発明の脈波伝播速度の測定プログラムでは、
生体の脈波に基づいて脈波伝播速度を算出する脈波伝播速度算出機能と、
上記脈波伝播速度算出機能により算出された上記脈波伝播速度に対して、上記生体の姿勢に応じて生じる静水圧による上記脈波伝播速度の増加分を取り除くように補正する脈波伝播速度補正機能と
をコンピュータに実行させることを特徴とする。
上記構成によれば、コンピュータに脈波伝播速度算出機能と脈波伝播速度補正機能を実行させて、脈波伝播速度算出機能により算出された脈波伝播速度に対して、脈波伝播速度補正機能によって、生体の姿勢に応じて生じる静水圧の影響による脈波伝播速度の増加分を取り除くように補正するので、仰向けでない座位や立位で測定するときに、姿勢によって生じる静水圧の影響を受けることなく正確な脈波伝播速度の測定ができる。
以上より明らかなように、この発明の脈波伝播速度測定装置によれば、仰向けでない座位や立位で測定するときに、姿勢によって生じる静水圧の影響を受けることなく正確な脈波伝播速度の測定ができる脈波伝播速度測定装置を実現することができる。これにより、従来は脈波伝播速度を測定する上で必要であった仰向けで寝ることがなくなり、仰向けでない座位や立位で測定するので、ユーザにとっての利便性を向上できる。
図１はこの発明の第１実施形態の脈波伝播速度測定装置のブロック図である。 図２は上記脈波伝播速度測定装置の脈波検出部で検出した脈波の波形を(Ａ)欄に示し、上記脈波の加速度波形を(Ｂ)欄に示す波形図である。 図３は上記脈波伝播速度測定装置の脈波検出部で検出した脈波の３回微分波形を(Ａ)欄に示し、上記脈波の４回微分波形を(Ｂ)欄に示す波形図である。 図４は従来の脈波伝播速度測定装置の駆出波成分と反射波成分の振幅値を示す図である。 図５は上記脈波の波形および脈波の駆出波成分と反射波成分を示す波形図である。 図６は上記脈波の駆出波成分が人体内を伝播する経路と反射波成分が人体内を伝播する経路を模式的に示す模式図である。 図７は心臓から腹部大動脈反射点の位置までの経路を微小高さに分割することによって脈波伝搬速度への静水圧の影響を補正することを説明する図である。 図８はこの発明の第２実施形態の脈波伝播速度測定装置のブロック図である。 図９は被験者の正中線と水平面とのなす角度を説明する図である。
以下、この発明の脈波伝播速度測定装置および脈波伝播速度の測定方法および脈波伝播速度の測定プログラムを図示の実施の形態により詳細に説明する。なお、この実施の形態では、生体として人体を扱っているが、人体に限らず、循環器系の脈波を測定できる他の動物であってもよい。
〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態の脈波伝播速度測定装置１００のブロック図を示している。
この第１実施形態の脈波伝播速度測定装置１００の主な構成要素は、脈波検出部１１０と、脈波伝播速度算出部１２０と、脈波伝播速度補正部１３０である。
上記脈波検出部１１０は、人体の或る一部位における脈波を検出する。この脈波検出部１１０の脈波検出方法には様々な方法がある。例えば、発光素子から出力される赤外光が血管内の血液量に応じて反射あるいは吸収される度合いを受光素子で測定する光電容積脈波法や、血管内の血液が血管を押す圧力の変化を電気信号として取り出す圧脈波法などがある。
また、脈波を測定する生体部位は、特に大きな制限事項があるわけではないが、できるならば、非侵襲・非拘束であることが望ましく、例えば、人の指尖・手首・耳朶などが好ましい。
また、上記脈波伝播速度算出部１２０は、基準時間検出部１２０aと、脈波振幅検出部１２０bとを有する。この基準時間検出部１２０aによって、脈波検出部１１０により検出された脈波に含まれる駆出波成分と反射波成分とを特定するためのそれぞれの基準時間を求める。例えば、Ｍｕｒｇｏらによる血圧波形分類のＴｙｐｅＣの場合は、脈波の波形における収縮期の極大点の時間を駆出波成分の基準時間として検出し、脈波の４次微分third zero crossを反射波成分の基準点とする(図２,図３参照)。
ただし、測定脈波のＴｙｐｅＣ以外の波形形状や、ノイズレベル、年齢・性別・疾病の有無・体調などによって、脈波は様々な波形形状を示すことから、より好適に駆出波と反射波の時間基準点を求める手法があればそれを採用してもよい。
そして、脈波振幅検出部１２０bによって、駆出波成分の脈波振幅と反射波成分の脈波振幅とを求める。例えば、図４に示すように、基準時間検出部１２０aで検出した駆出波成分の基準時間Ｔ１に対応した振幅Ｗ１を駆出波成分の脈波振幅とすると共に、反射波成分の基準時間Ｔ２に対応した振幅Ｗ２を反射波成分の脈波振幅とする。これらは、近年、循環器系の診断指標として利用されているＡＩ(Augmentation Index)で採用されている手法である。
以下に、駆出波と反射波の時間情報と脈波振幅情報を利用して、脈波伝播速度を算出する例を説明する。
まず、図２の(Ａ)欄は、脈波検出部１１０で検出した脈波の波形の一例を示している。図２の(Ａ)欄における縦軸は脈波の振幅(ｍｍＨｇ)に対応する測定電圧値(Ｖ)である。この実施形態の脈波伝搬速度測定装置１００では、一例として、一般的なカフ式血圧計で測定される血圧(ｍｍＨｇ)でもって、脈波検出部１１０で測定した電圧値(Ｖ)が脈波の振幅(ｍｍＨｇ)にどう対応するかの補正(キャリブレーション)を行っている。なお、この補正(キャリブレーション)は、最初の使用開始時に行えばよく、その後の測定では上記キャリブレーションの結果を用いればよい。
上記基準時間検出部１２０aは、例えば、脈波が、Ｍｕｒｇｏらによる血圧波形分類のＴｙｐｅＣの場合は、図２の(Ａ)欄に示される脈波の波形における収縮期の極大点Ｑ１の時間Ｔ１を駆出波成分の基準時間Ｔ１として検出する。図２の(Ｂ)欄には、脈波の加速度波を示し、図３の(Ａ)欄には、脈波の３回微分波を示している。そして、基準時間検出部１２０aは、例えば、脈波が、Ｍｕｒｇｏらによる血圧波形分類のＴｙｐｅＣの場合は、図３の(Ｂ)欄に示される脈波の４次微分波の第３ゼロクロスポイントＱ２を反射波成分の基準時間Ｔ２として検出する。なお、この第３ゼロクロスポイントＱ２は、図２(Ａ)に示す脈波が極小値になった以降に、図３(Ｂ)に示す４回微分波形が３回目に下向きにゼロクロスするポイントを意味する。
なお、上述の説明では、検出した脈波が血圧波形分類のＴｙｐｅＣである場合について説明したが、検出した脈波が血圧波形分類のＴｙｐｅＣ以外の波形形状である場合には、より好適に脈波の駆出波成分の基準時間と反射波成分の基準時間を特定できる手法があればそれを採用してもよい。例えば、脈波は、大きな血圧変動がなければ、基本的にそれほど大きな波形変化を示すわけではないので、測定した複数の脈波を重ね合わせる(加算平均)ことで、脈波検出精度の改善を図ることが可能になる。
また、脈波は、ノイズレベルや、年齢,性別,疾病の有無,体調などに応じて、様々な波形形状を示すことから、より好適に脈波の駆出波成分の基準時間と反射波成分の基準時間を特定できる手法があればそれを採用してもよい。例えば、検出した脈波を、その時点の被測定者の状態と合わせて履歴として残すことで、脈波の駆出波成分の基準時間と反射波成分の基準時間を特定する精度の改善を図れる。
また、脈波振幅検出部１２０bは、図４の波形図に例示するように、基準時間検出部１２０aで検出した駆出波成分の基準時間Ｔ１に対応する脈波Ｓの振幅Ｗ１を検出すると共に、基準時間検出部１２０aで検出した反射波成分の基準時間Ｔ２に対応する脈波Ｓの振幅Ｗ２を検出する。
さらに、脈波伝播速度算出部１２０は、図５に示すように、反射波成分Ｓ２の基準時間Ｔ２に対応する脈波Ｓの振幅Ｗ２から脈波Ｓの振幅Ｗ２に含まれている駆出波成分Ｓ１を除去して、反射波成分Ｓ２の基準時間Ｔ２に対応する反射波成分Ｓ２の振幅Ｗ３を求める。この反射波成分Ｓ２の基準時間Ｔ２に対応する反射波成分Ｓ２の振幅Ｗ３を求める手法としては、例えば、Ｗｉｎｄｋｅｓｓｅｌモデル等を用いて、脈波における駆出波の減少度合いをモデル化し、反射波成分Ｓ２の基準時間Ｔ２の周辺で測定された脈波振幅から駆出波Ｓ１の残存成分を減算する方法等が考えられる。当然ながら、より正確に駆出波Ｓ１の残存成分を特定できる手法があれば採用してもよい。
そして、脈波伝播速度算出部１２０は、駆出波成分の基準時間Ｔ１と、反射波成分の基準時間Ｔ２と、駆出波成分の基準時間Ｔ１に対応する脈波Ｓの振幅Ｗ１と、反射波成分Ｓ２の基準時間Ｔ２に対応する脈波Ｓの反射波成分Ｓ２の振幅Ｗ３とに基づいて、脈波Ｓの伝播速度を求める。
次に、脈波伝播速度算出部１２０が、脈波Ｓの伝播速度ＰＷＶを求める過程を説明する。
一般的に、脈波伝播速度と言うのは、生体部位の２箇所それぞれの脈波を測定し、それぞれの脈波の駆出波成分が伝播する速度を求めるものであるが、その根本原理は、Ｍｏｅｎｓ‐Ｋｏｒｔｅｗｅｇの原理に基づく。また、脈波伝播速度と血圧の関係は、Ｍｏｅｎｓ‐Ｋｏｒｔｅｗｅｇの関係から次式(１)で導出される(ＭcＣombie，Ｄevin “Ｄevelopment of a wearable blood pressure monitor using adaptive calibration of peripheral pulse transit time measurements”，Ｐh.Ｄ. Ｔhesis， Ｍassachusetts Ｉnstitute of Ｔechnology，Ｄept. of Ｍechanical Ｅngineering，２００８. 参照)。
(ＰＷＶ)２ ＝α・ｅｘｐ(β×Ｐ) … (１)
上式(１)において、ＰＷＶは、脈波伝播速度(ｍ/秒)、Ｐは血圧(ｍｍＨｇ)、α,βは、個人毎、個人内においても測定時間毎に若干変化する定数である。
ここで、駆出波Ｓ１の脈波伝播速度ＰＷＶ１(ｍ/秒)と反射波Ｓ２の脈波伝播速度ＰＷＶ２(ｍ/秒)のそれぞれに対して、上式(１)を当て嵌めると次式(２),(３)が得られる。
(ＰＷＶ１)２ ＝α・ｅｘｐ(β×Ｗ１) … (２)
(ＰＷＶ２)２ ＝α・ｅｘｐ(β×Ｗ３) … (３)
上式(２)において、Ｗ１は駆出波Ｓ１の脈波振幅つまり図５の駆出波Ｓ１の基準時間Ｔ１に対応する脈波Ｓの振幅Ｗ１であり、この振幅Ｗ１は駆出波Ｓ１の脈波圧力に対応している。また、Ｗ３は反射波Ｓ２の脈波振幅、つまり図５の反射波Ｓ２の基準時間Ｔ２に対応する反射波Ｓ２の振幅Ｗ３であり、この振幅Ｗ３は反射波Ｓ２の脈波圧力に対応している。
一方、図６に示すように、人体の心臓Ｐから脈波測定部位５２までの距離をｄ１(ｍ)とし、心臓Ｐから反射点５３までの距離をｄ２(ｍ)とし、心臓Ｐの拍動時から駆出波Ｓ１の基準時間Ｔ１までの時間をΔＴ１(秒)とし、駆出波Ｓ１の基準時間Ｔ１と反射波Ｓ２の基準時間Ｔ２との時間差(Ｔ２−Ｔ１)をΔＴ２(秒)とすると、次式(４),(５)が得られる。
(ＰＷＶ１)２ ＝(ｄ１/ΔＴ１)２ … (４)
(ＰＷＶ２)２ ＝((２ｄ２＋ｄ１)/(ΔＴ１＋ΔＴ２))２ … (５)
上式(２)と上式(４)から次式(６)が得られ、上式(３)と上式(５)から次式(７)が得られる。
α・ｅｘｐ(β×Ｗ１)＝(ｄ１/ΔＴ１)２ … (６)
α・ｅｘｐ(β×Ｗ３)＝((２ｄ２＋ｄ１)/(ΔＴ１＋ΔＴ２))２ … (７)
上式(６)と上式(７)とから、時間ΔＴ１を消去できる。すなわち、上式(７)から、次式(８)が得られる。
(ΔＴ１＋ΔＴ２)２ ＝ (２ｄ２＋ｄ１)２/α・ｅｘｐ(β×Ｗ３)
ΔＴ１＋ΔＴ２ ＝(２ｄ２＋ｄ１)/ {α・ｅｘｐ(β×Ｗ３)}１/２
ΔＴ１＝(２ｄ２＋ｄ１)/{α・ｅｘｐ(β×Ｗ３)}１/２ −ΔＴ２ … (８)
この式(８)を上式(４)に代入して、次式(９)が得られる。
(ＰＷＶ１)２ ＝ｄ２×［(２ｄ２＋ｄ１)/{α・ｅｘｐ(β×Ｗ３)}１/２−ΔＴ２］−２
ＰＷＶ１＝ｄ×［(２ｄ２＋ｄ１)/α・ｅｘｐ(β×Ｗ３)}１/２−ΔＴ２］−１ …(９)
つまり、駆出波Ｓ１の脈波伝播速度ＰＷＶ１を、既知の定数α,βと、既知の測定値である距離ｄ１,ｄ２と、基準時間検出部１２０aで求めた基準時間Ｔ２とＴ１との差ΔＴ２(＝Ｔ２−Ｔ１)と、駆出波成分除去部４で求めた反射波Ｓ２の基準時間Ｔ２に対応する反射波Ｓ２の振幅Ｗ３とから算出可能となる。
すなわち、脈波伝播速度算出部１２０は、上述のような式(４)〜(７)に基づいて導出される上式(９)により、駆出波成分Ｓ１,反射成分Ｓ２の基準時間Ｔ１,Ｔ２の差ΔＴ２と反射波成分Ｓ２の基準時間Ｔ２に対応する脈波Ｓの駆出波成分Ｓ１,反射成分Ｓ２の振幅Ｗ１,Ｗ３とに基づいて、脈波Ｓの駆出波Ｓ１の伝播速度ＰＷＶ１を求める。したがって、駆出波成分Ｓ１の振幅Ｗ１と反射成分Ｓ２の振幅Ｗ３との相違による駆出波と反射波の脈波伝播速度の違いを考慮に入れて高い精度で脈波伝播速度を測定できる。
尚、上記実施形態では、脈波振幅検出部１２０bが反射波Ｓ２の振幅Ｗ３を用いた場合を説明したが、脈波振幅検出部１２０bが反射波Ｓ２の振幅Ｗ３を用いない場合は、上式(３)において、反射波Ｓ２の基準時間Ｔ２に対応する反射波Ｓ２の振幅Ｗ３に替えて、反射波Ｓ２の基準時間Ｔ２に対応する脈波Ｓの振幅Ｗ２を採用した次式(１０)を用いる。
(ＰＷＶ２)２ ＝α・ｅｘｐ(β×Ｗ２) … (１０)
この場合、上式(１０)と上式(５)から次式(１１)が得られる。
α・ｅｘｐ(β×Ｗ２)＝((２ｄ２＋ｄ１)/(ΔＴ１＋ΔＴ２))２ … (１１)
よって、前述の式(６)と上式(１１)から、時間ΔＴ１を消去して、次式(１２)が得られる。
ΔＴ１＝(２ｄ２＋ｄ１)/{α・ｅｘｐ(β×Ｗ２)}１/２ −ΔＴ２ … (１２)
この式(１２)を前述した式(４)に代入して、次式(１３)が得られる。
(ＰＷＶ１)２ ＝ｄ１ ２×［(２ｄ２＋ｄ１)/{α・ｅｘｐ(β×Ｗ２)}１/２−ΔＴ２］−２
ＰＷＶ１＝ｄ１×[(２ｄ２＋ｄ１)/α・ｅｘｐ(β×Ｗ２)}１/２−ΔＴ２]−１ … (１３)
つまり、駆出波Ｓ１の脈波伝播速度ＰＷＶ１を、既知の定数α,βと、既知の測定値である距離ｄ１,ｄ２と、基準時間検出部１２０aで求めた基準時間Ｔ２とＴ１との差ΔＴ２(＝Ｔ２−Ｔ１)と、脈波振幅検出部１２０bで求めた反射波Ｓ２の基準時間Ｔ２に対応する脈波Ｓの振幅Ｗ２とから算出可能となる。
すなわち、脈波伝播速度算出部１２０は、上述のように導出された上式(１３)により、駆出波成分Ｓ１,反射成分Ｓ２の基準時間Ｔ１,Ｔ２の差ΔＴ２と反射波成分Ｓ２の基準時間Ｔ２に対応する脈波Ｓの基準時間Ｔ２の振幅Ｗ２とに基づいて、脈波Ｓの駆出波Ｓ１の伝播速度ＰＷＶ１を求める。したがって、脈波Ｓの駆出波Ｓ１と反射波Ｓ２の脈波伝播速度の相違を考慮に入れて高い精度で脈波伝播速度を測定できる。
なお、上記実施形態では、脈波伝播速度を測定する装置を説明したが、上式(１)から明らかなように、上記実施形態で測定した脈波伝播速度から血圧を測定することも可能である。すなわち、上記脈波伝播速度測定装置を利用者が使用する場合、この装置で得られた脈波伝播速度をそのまま表示する替わりに血圧値として表示してもよい。上記脈波伝播速度は、医療関係者には極めて馴染みの深い生体指標ではあるが、非医療関係者には脈波伝播速度よりも血圧の方が馴染み易い生体指標であるからである。
カフを用いた一般的な血圧計は、数十秒かけて一組の最高血圧・最低血圧・平均血圧・脈拍数などを利用者に提示するが、この発明の実施形態に基づいた血圧計によれば、１拍毎に血圧を検出できるので、生体の状態をより詳細に把握できる可能性がある。また、数拍単位の加算平均・移動平均などを取ることによって、脈波伝播速度と血圧をより高精度で検出できる。
また、脈波伝播速度補正部１３０は、反射点高さ算出部１３１と脈波伝播速度増加分算出部１３２とを有する。この脈波伝播速度補正部１３０は、仰向けで測定するのに比べて、座位または立位で脈波伝播速度を測定する場合に生じる静水圧の影響を補正する。
従来の脈波伝播速度測定装置では、通常仰臥位で測定される。その時は、心臓と反射点(心臓からの脈波が反射する点)である腹部大動脈とは水平になるので、脈波伝播速度への静水圧の影響が無い。しかしながら、座位または立位の姿勢で測定する場合、心臓と反射点である腹部大動脈は水平では無くなり、静水圧の影響を受けるので、その分内圧が増加する。そして、血管の内圧が増加すると、血管の硬さが増加し、血管の硬さが増加すると脈波伝播速度が速くなる。
したがって、この第１実施形態では、座位(または立位)で測定した脈波伝播速度と、仰臥位で測定した脈波伝播速度との速度差を補正し、座位(または立位)でも仰臥位で測定した脈波伝播速度と同等な値を算出できるよう、脈波伝播速度補正部１３０により脈波伝播速度の補正を行う。
また、反射点高さ算出部１３１は、人体内の腸骨動脈または腹部大動脈周辺の反射点の位置を算出する。ここで、この反射点の位置を算出するために、“身長または座高”と“心臓から腸骨動脈または腹部大動脈周辺の反射点の位置までの鉛直方向の高さ”との関係を予め反射点高さ算出部１３１にテーブルまたは関係式などで設定しておく。そうして、脈波伝播速度測定装置１００に入力される被測定者の身長情報または座高情報に基づいて、反射点高さ算出部１３１は、予め設定されたテーブルまたは関係式などを用いて、心臓を基準としたときの反射点の鉛直方向の高さを算出する。
また、脈波伝播速度増加分算出部１３２は、反射点高さ算出部１３１によって求められた反射点の鉛直方向の高さに基づいて、静水圧の影響による脈波伝播速度の増加分を算出する。
ここで、静水圧の影響を補正する方法として、図７に示すように、心臓Ｐから反射点の位置までの鉛直方向の高さをある微小高さΔｈで分割し、それぞれの位置での静水圧の影響を積分することにより、脈波伝播速度に対する静水圧の影響を補正する。つまり、心臓から反射点の位置までの経路のある領域において、その領域での脈波伝播速度は、心臓の高さで測定した血圧値と心臓からその領域までの鉛直方向の高さに基づいて、次の式(１４)により示すことができる。
ＰＷＶ ＝ β・ｅｘｐ(α(ＰBP＋ρｇｈ) … (１４)
ここで、
ＰＷＶ：脈波伝播速度[m/s]
α,β：定数(個人毎、個人内においても測定時間毎に若干変化する)
ＰBP：心臓の高さで測定した血圧値
ρ：血液の密度
ｇ：重力加速度
ｈ：心臓からのある領域までの鉛直方向の高さ
さらに、静水圧の影響による脈波伝播速度の増加分は、次の式(１５)で示すことができる。
ΔＰＷＶ ＝ＰＷＶ0・ｅｘｐ(αＰBP)・(ｅｘｐ(αρｇｈ)−１) … (１５)
ここで、ＰＷＶ0は心臓の高さにおける脈波伝搬速度である。
そして、分割した領域におけるΔＰＷＶをそれぞれ算出し、算出されたΔＰＷＶの平均値を補正値として求める。
次に、脈波伝播速度増加分算出部１３２において、脈波伝播速度算出部１２０で算出された脈波伝播速度からΔＰＷＶの平均値を減算すれば、仰臥位で測定された脈波伝播速度を算出することができる。ここで、微小高さΔｈは、小さくすればするほど正確な値を算出することができるが、例えば、心臓から反射点の位置までの鉛直方向の高さを１０個の領域に分割するのが望ましい。
上記構成の脈波伝播速度測定装置１００によれば、脈波伝播速度算出部１２０により算出された脈波伝播速度に対して、脈波伝播速度補正部１３０によって、人体の姿勢に応じて生じる静水圧の影響による脈波伝播速度の増加分を取り除くように補正するので、仰向けでない座位や立位で測定するときに、姿勢によって生じる静水圧の影響を受けることなく正確な脈波伝播速度の測定を行うことができる。
また、脈波伝播速度補正部１３０の反射点高さ算出部１３１により、心臓を基準としたときの反射点の鉛直方向の高さを算出し、その算出された上記反射点の鉛直方向の高さに基づいて、脈波伝播速度補正部１３０の脈波伝播速度増加分算出部１３２により脈波伝播速度の増加分を算出することによって、座位または立位の姿勢で測定する場合に、心臓と反射点は水平でなくなって内圧が増加して脈波伝播速度が速くなっても、仰臥位で測定した脈波伝播速度と同等な値を算出することができる。
また、反射点高さ算出部１３１により算出された反射点の鉛直方向の高さに基づいて、脈波伝播速度増加分算出部１３２によって、脈波伝播速度に対する静水圧の影響を正確に補正することができる。
また、脈波伝播速度算出部１２０の基準時間検出部１２０aで検出した駆出波成分の基準時間および反射波成分の基準時間と、脈波振幅検出部１２０bで検出した駆出波成分の基準時間に対応する脈波の振幅および反射波成分の基準時間に対応する脈波の振幅とに基づいて、脈波伝播速度算出部１２０により脈波の伝播速度を算出することによって、駆出波成分の振幅と反射波成分の振幅との相違による駆出波と反射波の脈波伝播速度の違いを考慮に入れて高い精度で脈波伝播速度を測定することができる。
なお、上記第１実施形態では、上記式(１４),(１５)を用いて静水圧の影響による脈波伝搬速度の増加分を算出したが、これに限らず、人体の姿勢が仰向けであるときに予め測定した脈波伝播速度と、人体の姿勢が座位(または立位)であるときに測定した脈波伝播速度との関係式に基づいて、脈波伝播速度の増加分を算出するものであればよい。
例えば、脈波伝播速度増加分算出部１３２は、予め仰臥位と座位(または立位)の２つの条件で脈波伝播速度を測定し、仰臥位で測定した脈波伝播速度ＰＷＶaと、座位(または立位)で測定した脈波伝播速度ＰＷＶbとの差ΔＰＷＶ(＝ＰＷＶa−ＰＷＶb)を算出する。そして、その差ΔＰＷＶ(＝ＰＷＶa−ＰＷＶb)の値を脈波伝播速度測定装置１００の記憶部(図示せず)に記憶しておくことにより、次回の測定から、脈波伝播速度算出部１２０で算出された脈波伝播速度値に対して、記憶部に記憶された差ΔＰＷＶを減算する。
このようにして、人体の姿勢が仰向けであるときに予め測定した脈波伝播速度と、人体の姿勢が座位(または立位)であるときに測定した脈波伝播速度との関係式である差ΔＰＷＶ＝ＰＷＶa−ＰＷＶbに基づいて、脈波伝播速度増加分算出部１３２は、脈波伝播速度の増加分を算出するので、次回の測定において仰臥位で予め測定された脈波伝播速度を用いて上記関係式により容易に算出することができる。
この場合、仰向けでの脈波伝播速度と座位(または立位)での脈波伝播速度との関係式は、これに限らず、仰向けでの脈波伝播速度と座位(または立位)での脈波伝播速度との相関関係を示す関係式であればよい。
〔第２実施形態〕
図８はこの発明の第２実施形態の脈波伝播速度測定装置２００のブロック図を示している。この第２実施形態の脈波伝播速度測定装置２００は、測定姿勢検出部１３３を除いて第２実施形態の脈波伝播速度測定装置１００と同一の構成をしている。
この第２実施形態の脈波伝播速度測定装置２００は、脈波検出部１１０と、脈波伝播速度算出部１２０と、脈波伝播速度補正部１３０とを備えている。
上記脈波伝播速度補正部１３０は、測定姿勢検出部１３３と、反射点高さ算出部１３１と、脈波伝播速度増加分算出部１３２で構成される。
測定姿勢検出部１３３は、被測定者の測定姿勢を検出する。この測定姿勢の変化によって、心臓を基準としたときの反射点の鉛直方向の高さは変化する。したがって、その反射点の鉛直方向の高さの変化を測定することにより、被測定者の測定姿勢に影響せず、仰臥位で測定した脈波伝播速度に相当する値を算出することができる。
測定姿勢検出部１３３は、腰などに装着された加速度センサから検出された重力加速度の情報に基づいて、図９に示すように、被験者の正中線６１と水平面６２とのなす角度α(傾き角度)を算出する。
反射点高さ算出部１３１は、測定姿勢検出部１３３で得られた角度αと心臓Ｐから反射点までの距離ｈsから次の式(１６)を用いて、心臓Ｐから反射点６３までの鉛直方向の高さｈを求める。
ｈ ＝ ｈｓ・ｓｉｎα … (１６)
そうして、反射点高さ算出部１３１より求められた鉛直方向の高さｈに基づいて、脈波伝播速度補正部１３０は、脈波伝播速度を補正する。この脈波伝播速度補正部１３０による補正の仕方は、第１実施形態と同様である。
上記第２実施形態の脈波伝播速度測定装置は、第１実施形態の脈波伝播速度測定装置と同様の効果を有する。
また、測定姿勢検出部１３３により、人体の測定時の姿勢を検出し、その検出された人体の測定時の姿勢に基づいて、反射点高さ算出部１３１により、人体の心臓を基準としたときの脈波が反射する反射点の鉛直方向の高さを算出して、反射点高さ算出部１３１により算出された反射点の鉛直方向の高さｈに基づいて、脈波伝播速度増加分算出部１３０により脈波伝播速度の増加分を算出することによって、人体の測定姿勢に応じた正確な脈波伝播速度の補正ができる。
また、測定姿勢検出部１３３により、人体の正中線の水平面に対する傾き角度を検出し、検出された人体の正中線の水平面に対する傾き角度に基づいて、反射点高さ算出部１３１によって反射点の高さを算出するので、傾き角度を検出する角度センサなどを用いて簡単に反射点の高さを算出することが可能となる。
上記第１,第２実施形態では、人体の或る一部位の脈波の駆出波成分と反射波成分の夫々の基準時間と振幅に基づいて脈波伝播速度を算出する脈波伝播速度算出部１２０を備えた脈波伝播速度測定装置について説明したが、脈波伝播速度算出部はこれに限らず、他の方法により脈波伝播速度を算出するものであってもよい。例えば、足首の脈波と上腕の脈波との２点の脈波を使う脈波伝播速度測定装置や、心電ともう一箇所の脈波とを使う脈波伝播速度測定装置にこの発明を適用してもよい。
また、この発明は、脈波伝播速度測定装置に限らず、生体の脈波を脈波検出部により検出するステップと、上記脈波検出部により検出された上記脈波に基づいて脈波伝播速度を脈波伝播速度算出部により算出するステップと、上記脈波伝播速度算出部により算出された上記脈波伝播速度に対して、脈波伝播速度補正部により上記生体の姿勢に応じて生じる静水圧による上記脈波伝播速度の増加分を取り除くように補正するステップとを有する脈波伝播速度の測定方法として提供してもよい。
上記脈波伝播速度の測定方法によれば、脈波伝播速度算出部により算出された脈波伝播速度に対して、脈波伝播速度補正部によって、生体の姿勢に応じて生じる静水圧の影響による上記脈波伝播速度の増加分を取り除くように補正するので、仰向けでない座位や立位で測定するときに、姿勢によって生じる静水圧の影響を受けることなく正確な脈波伝播速度の測定ができる。
また、この発明は、生体の脈波に基づいて脈波伝播速度を算出する脈波伝播速度算出機能と、上記脈波伝播速度算出機能により算出された上記脈波伝播速度に対して、上記生体の姿勢に応じて生じる静水圧による上記脈波伝播速度の増加分を取り除くように補正する脈波伝播速度補正機能とを、脈波伝播速度の測定プログラムによってコンピュータに実行させてもよい。
上記脈波伝播速度の測定プログラムによれば、コンピュータに脈波伝播速度算出機能と脈波伝播速度補正機能を実行させて、脈波伝播速度算出機能により算出された脈波伝播速度に対して、脈波伝播速度補正機能によって、生体の姿勢に応じて生じる静水圧の影響による脈波伝播速度の増加分を取り除くように補正するので、仰向けでない座位や立位で測定するときに、姿勢によって生じる静水圧の影響を受けることなく正確な脈波伝播速度の測定ができる。
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記第１,第２実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
１００,２００…脈波伝播速度測定装置
１１０…脈波検出部
１２０…脈波伝播速度算出部
１２０a…基準時間検出部
１２０b…脈波振幅検出部
１３０…脈波伝播速度補正部
１３１…反射点高さ算出部
１３２…脈波伝播速度増加分算出部
１３３…測定姿勢検出部

Claims (9)

  1. 生体の脈波を検出する脈波検出部と、
    上記脈波検出部により検出された上記脈波に基づいて脈波伝播速度を算出する脈波伝播速度算出部と、
    上記脈波伝播速度算出部により算出された上記脈波伝播速度に対して、上記生体の姿勢に応じて生じる静水圧の影響による上記脈波伝播速度の増加分を取り除くように補正する脈波伝播速度補正部と
    を備えたことを特徴とする脈波伝播速度測定装置。
  2. 請求項１に記載の脈波伝播速度測定装置において、
    上記脈波伝播速度補正部は、
    上記生体の心臓を基準としたときの上記心臓からの脈波が反射する反射点の鉛直方向の高さを算出する反射点高さ算出部と、
    上記反射点高さ算出部により算出された上記反射点の鉛直方向の高さに基づいて、上記脈波伝播速度の増加分を算出する脈波伝播速度増加分算出部と
    を有することを特徴とする脈波伝播速度測定装置。
  3. 請求項２に記載の脈波伝播速度測定装置において、
    上記脈波伝播速度増加分算出部は、
    上記反射点高さ算出部により算出された上記反射点の鉛直方向の高さに基づいて、上記心臓と上記反射点との間の静水圧差を求めて、その静水圧差から上記脈波伝播速度の増加分を算出することを特徴とする脈波伝播速度測定装置。
  4. 請求項２に記載の脈波伝播速度測定装置において、
    上記脈波伝播速度増加分算出部は、
    上記生体の姿勢が仰向けであるときに予め測定した脈波伝播速度と、上記生体の姿勢が座位または立位であるときに測定した脈波伝播速度との関係式に基づいて、上記脈波伝播速度の増加分を算出することを特徴とする脈波伝播速度測定装置。
  5. 請求項１に記載の脈波伝播速度測定装置において、
    上記脈波伝播速度補正部は、
    上記生体の測定時の姿勢を検出する測定姿勢検出部と、
    上記測定姿勢検出部により検出された上記生体の測定時の姿勢に基づいて、上記生体の心臓を基準としたときの上記脈波が反射する反射点の鉛直方向の高さを算出する反射点高さ算出部と、
    上記反射点高さ算出部により算出された上記反射点の鉛直方向の高さに基づいて、上記脈波伝播速度の増加分を算出する脈波伝播速度増加分算出部と
    を有することを特徴とする脈波伝播速度測定装置。
  6. 請求項５に記載の脈波伝播速度測定装置において、
    上記測定姿勢検出部は、上記生体の正中線の水平面に対する傾き角度を検出し、
    上記反射点高さ算出部は、上記測定姿勢検出部により検出された上記生体の正中線の水平面に対する傾き角度に基づいて、上記反射点高さ算出部により算出された上記反射点の鉛直方向の高さを算出することを特徴とする脈波伝播速度測定装置。
  7. 請求項１から６までのいずれか１つに記載の脈波伝播速度測定装置において、
    上記脈波検出部は、上記生体の或る一部位における脈波を検出するものであって、
    上記脈波伝播速度算出部は、
    上記脈波検出部で検出した上記一部位における脈波に含まれる駆出波成分を特定するための基準時間と上記脈波に含まれる反射波成分を特定するための基準時間とを検出する基準時間検出部と、
    上記基準時間検出部で検出した上記駆出波成分の基準時間に対応する上記脈波の振幅を検出すると共に上記基準時間検出部で検出した上記反射波成分の基準時間に対応する上記脈波の振幅を検出する脈波振幅検出部と
    を有し、
    上記基準時間検出部で検出した上記駆出波成分の基準時間および上記反射波成分の基準時間と、上記脈波振幅検出部で検出した上記駆出波成分の基準時間に対応する脈波の振幅および上記反射波成分の基準時間に対応する脈波の振幅とに基づいて、上記脈波の伝播速度を算出することを特徴とする脈波伝播速度測定装置。
  8. 生体の脈波を脈波検出部により検出するステップと、
    上記脈波検出部により検出された上記脈波に基づいて脈波伝播速度を脈波伝播速度算出部により算出するステップと、
    上記脈波伝播速度算出部により算出された上記脈波伝播速度に対して、脈波伝播速度補正部により上記生体の姿勢に応じて生じる静水圧による上記脈波伝播速度の増加分を取り除くように補正するステップと
    を有することを特徴とする脈波伝播速度の測定方法。
  9. 生体の脈波に基づいて脈波伝播速度を算出する脈波伝播速度算出機能と、
    上記脈波伝播速度算出機能により算出された上記脈波伝播速度に対して、上記生体の姿勢に応じて生じる静水圧による上記脈波伝播速度の増加分を取り除くように補正する脈波伝播速度補正機能と
    をコンピュータに実行させることを特徴とする脈波伝播速度の測定プログラム。
JP2010078682A 2010-03-30 2010-03-30 脈波伝播速度測定装置および脈波伝播速度の測定方法および脈波伝播速度の測定プログラム Expired - Fee Related JP5318810B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010078682A JP5318810B2 (ja) 2010-03-30 2010-03-30 脈波伝播速度測定装置および脈波伝播速度の測定方法および脈波伝播速度の測定プログラム
CN201180017658.8A CN102843962B (zh) 2010-03-30 2011-03-07 脉搏波传播速度测定装置、脉搏波传播速度的测定方法以及脉搏波传播速度的测定程序
PCT/JP2011/055226 WO2011122253A1 (ja) 2010-03-30 2011-03-07 脈波伝播速度測定装置および脈波伝播速度の測定方法および脈波伝播速度の測定プログラム
EP11762493.2A EP2554111A4 (en) 2010-03-30 2011-03-07 Pulse wave velocity measurement device, pulse wave velocity measurement method and pulse wave velocity measurement program
US13/638,466 US20130018272A1 (en) 2010-03-30 2011-03-07 Pulse wave velocity measurement device, pulse wave velocity measurement method and pulse wave velocity measurement program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010078682A JP5318810B2 (ja) 2010-03-30 2010-03-30 脈波伝播速度測定装置および脈波伝播速度の測定方法および脈波伝播速度の測定プログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011206383A true JP2011206383A (ja) 2011-10-20
JP5318810B2 JP5318810B2 (ja) 2013-10-16

Family

ID=44711979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010078682A Expired - Fee Related JP5318810B2 (ja) 2010-03-30 2010-03-30 脈波伝播速度測定装置および脈波伝播速度の測定方法および脈波伝播速度の測定プログラム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130018272A1 (ja)
EP (1) EP2554111A4 (ja)
JP (1) JP5318810B2 (ja)
CN (1) CN102843962B (ja)
WO (1) WO2011122253A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014076226A (ja) * 2012-10-12 2014-05-01 Panasonic Corp 脈波測定装置
JP2016539697A (ja) * 2013-11-27 2016-12-22 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 被検体のパルス移動時間及び／又はパルス波速度情報を獲得するためのデバイスおよび方法
JPWO2017086071A1 (ja) * 2015-11-17 2018-08-30 株式会社村田製作所 脈波伝播時間計測装置、及び、生体状態推定装置
WO2020080601A1 (ko) * 2018-10-18 2020-04-23 (주)참케어 혈압계 및 이를 이용한 혈압 측정 방법
CN112739255A (zh) * 2018-05-25 2021-04-30 精准医电科技股份有限公司 血压测量设备

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6020082B2 (ja) * 2012-11-19 2016-11-02 Tdk株式会社 生体信号計測装置、生体信号計測方法及び生体信号計測プログラム
TWI476378B (zh) 2013-11-12 2015-03-11 Finetek Co Ltd Level and temperature sensing device
US10959622B2 (en) 2014-02-24 2021-03-30 Koninklijke Philips N.V. Method for determining pulse wave velocity in an artery
CN107155294B (zh) * 2014-10-27 2020-03-13 维塔尔锡尼什国际有限公司 用于监视主动脉脉搏波速度和血压的系统和方法
CN104545861A (zh) * 2015-01-07 2015-04-29 江苏鹿得医疗电子股份有限公司 带多模式角度检测和自学习功能的腕式电子血压计
CN104688193A (zh) * 2015-04-08 2015-06-10 常晓年 一种心血管参数的检测方法
CN111387945B (zh) * 2015-04-28 2023-11-14 京瓷株式会社 电子设备及系统
US11564640B2 (en) * 2015-09-25 2023-01-31 Huawei Technologies Co., Ltd. Blood pressure measurement method, blood pressure measurement apparatus, and terminal
US11020058B2 (en) 2016-02-12 2021-06-01 Qualcomm Incorporated Methods and devices for calculating blood pressure based on measurements of arterial blood flow and arterial lumen
US11064895B2 (en) 2016-11-10 2021-07-20 Sharp Kabushiki Kaisha Pulse wave detection device, image analysis device, and biometric information generation system
JP7049895B2 (ja) * 2018-04-05 2022-04-07 オムロンヘルスケア株式会社 血圧測定装置
DE102018209198B3 (de) 2018-06-08 2019-08-29 Gert Küchler Verfahren und Gerät zur Bestimmung mindestens eines physiologischen Parameters
US11653847B2 (en) * 2018-10-03 2023-05-23 Newton Howard Method and apparatus for hypertension classification
KR102580270B1 (ko) * 2019-12-13 2023-09-20 삼성전자주식회사 생체정보 추정 장치 및 방법
CN110960199B (zh) * 2019-12-24 2022-05-27 中国人民解放军陆军军医大学第一附属医院 一种双变量测量动脉硬化程度的系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05329110A (ja) * 1992-06-02 1993-12-14 Yamasa Tokei Keiki Kk 活動態様生体情報計測記録装置
JP2006102190A (ja) * 2004-10-06 2006-04-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 血圧計、血圧補正方法及び測定開始圧力補正方法
JP2009542294A (ja) * 2006-07-05 2009-12-03 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 装着型モニタリングシステム

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3318727B2 (ja) * 1994-06-06 2002-08-26 日本光電工業株式会社 脈波伝播時間方式血圧計
JP3599858B2 (ja) * 1995-11-06 2004-12-08 コーリンメディカルテクノロジー株式会社 脈波伝播速度測定装置
JP2003511101A (ja) * 1999-10-07 2003-03-25 ミルズ，アレクサンダー，ケイ． 生理学的特性の非侵襲的連続決定装置および方法
JP3495348B2 (ja) 2001-07-02 2004-02-09 日本コーリン株式会社 脈波伝播速度情報測定装置
JP2004313468A (ja) 2003-04-16 2004-11-11 Omron Healthcare Co Ltd 脈波測定装置および生体波解析プログラム
DE102005014048B4 (de) * 2005-03-23 2010-08-12 Gert Dr. Küchler Verfahren und Gerät zur nichtinvasiven Blutdruckbestimmung
US20060224073A1 (en) * 2005-03-30 2006-10-05 Dailycare Biomedical Inc. Integrated physiological signal assessing device
JP2007014684A (ja) * 2005-07-11 2007-01-25 Motoharu Hasegawa 動脈硬化度評価装置および動脈硬化指数算出プログラム
US7674231B2 (en) * 2005-08-22 2010-03-09 Massachusetts Institute Of Technology Wearable pulse wave velocity blood pressure sensor and methods of calibration thereof
TWI409051B (zh) * 2007-12-10 2013-09-21 Univ Nat Yang Ming 一種以壓脈帶測量肱動脈脈波震盪訊號以估算中央動脈血壓的測量裝置及其方法
KR101007354B1 (ko) * 2008-08-25 2011-01-13 한국전자통신연구원 혈압 측정 장치 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05329110A (ja) * 1992-06-02 1993-12-14 Yamasa Tokei Keiki Kk 活動態様生体情報計測記録装置
JP2006102190A (ja) * 2004-10-06 2006-04-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 血圧計、血圧補正方法及び測定開始圧力補正方法
JP2009542294A (ja) * 2006-07-05 2009-12-03 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 装着型モニタリングシステム

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014076226A (ja) * 2012-10-12 2014-05-01 Panasonic Corp 脈波測定装置
JP2016539697A (ja) * 2013-11-27 2016-12-22 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 被検体のパルス移動時間及び／又はパルス波速度情報を獲得するためのデバイスおよび方法
JPWO2017086071A1 (ja) * 2015-11-17 2018-08-30 株式会社村田製作所 脈波伝播時間計測装置、及び、生体状態推定装置
CN112739255A (zh) * 2018-05-25 2021-04-30 精准医电科技股份有限公司 血压测量设备
JP2021524792A (ja) * 2018-05-25 2021-09-16 アキュレイト メディテック インコーポレイテッド 血圧を測定するための装置
JP7247444B2 (ja) 2018-05-25 2023-03-29 アキュレイト メディテック インコーポレイテッド 血圧を測定するための装置
US11969236B2 (en) 2018-05-25 2024-04-30 Accurate Meditech Inc Device for measuring blood pressure
WO2020080601A1 (ko) * 2018-10-18 2020-04-23 (주)참케어 혈압계 및 이를 이용한 혈압 측정 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP2554111A1 (en) 2013-02-06
US20130018272A1 (en) 2013-01-17
EP2554111A4 (en) 2017-07-12
JP5318810B2 (ja) 2013-10-16
CN102843962A (zh) 2012-12-26
WO2011122253A1 (ja) 2011-10-06
CN102843962B (zh) 2015-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5318810B2 (ja) 脈波伝播速度測定装置および脈波伝播速度の測定方法および脈波伝播速度の測定プログラム
US9833151B2 (en) Systems and methods for monitoring the circulatory system
Chandrasekhar et al. PPG sensor contact pressure should be taken into account for cuff-less blood pressure measurement
Yoon et al. Cuff-less blood pressure estimation using pulse waveform analysis and pulse arrival time
EP3784121A1 (en) Methods to estimate the blood pressure and the arterial stiffness based on photoplethysmographic (ppg) signals
US20180199824A1 (en) Device for measuring biological signals
US20160081563A1 (en) Systems and methods to estimate or measure hemodynamic output and/or related cardiac output
ES2954155T3 (es) Método de cálculo de presión arterial basado en el tiempo de tránsito de la onda reflejada de pulso y tensiómetro
JP2006263354A (ja) 人体の個体情報取得装置、血圧測定装置および脈波信号解析装置
JP5328613B2 (ja) 脈波伝播速度測定装置および脈波伝播速度測定プログラム
Zahedi et al. Finger photoplethysmogram pulse amplitude changes induced by flow-mediated dilation
TW201803515A (zh) 血壓量測裝置的動態校準
US10925516B2 (en) Method and apparatus for estimating the aortic pulse transit time from time intervals measured between fiducial points of the ballistocardiogram
CN108471969A (zh) 通过肢体远端区域中的测量估算动脉脉搏传播时间的方法和装置
Carek et al. Robust sensing of distal pulse waveforms on a modified weighing scale for ubiquitous pulse transit time measurement
JP5681434B2 (ja) 脈波伝播速度測定装置および脈波伝播速度測定プログラム
JP5690550B2 (ja) 脈波伝播速度測定装置
Theodor et al. Implantable accelerometer for determination of blood pressure
KR20200069545A (ko) 혈압계 및 이를 이용한 혈압 측정 방법
JP6297539B2 (ja) 神経性圧反射感度測定装置、神経性圧反射感度測定プログラムおよび神経性圧反射感度測定方法
Shiraishi et al. Pulse transit time measurement method with artifact tolerance for home healthcare

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120223

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121106

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130402

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130527

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130618

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130710

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5318810

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees