JP2016174799A - Blood pressure measurement apparatus and calibration method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検者の血圧を計測する血圧計測装置等に関する。 The present invention relates to a blood pressure measurement device that measures the blood pressure of a subject.
被検者の血圧を計測する計測方法として、血管の直径(血管径)を非侵襲に計測し、血圧を推定的に求めるものが知られている。その1つとして、血圧変化と血管径変化との関係を非線形関数として捉え、血管の硬さを表すスティフネスパラメーターβと血管径とから血圧を算出する方法がある。このような方法で血圧を計測する場合、計測精度を維持するため、カフ型血圧計等を使用して別途血圧を計測し、血管径と血圧との相関特性を校正する必要がある。例えば、特許文献1には、カフ型血圧計による加圧下で相関特性を校正する手法が開示されている。
As a measurement method for measuring the blood pressure of a subject, a method is known in which a blood vessel diameter (blood vessel diameter) is measured noninvasively to obtain blood pressure in an estimated manner. As one of them, there is a method of calculating the blood pressure from the stiffness parameter β representing the hardness of the blood vessel and the blood vessel diameter, taking the relationship between the blood pressure change and the blood vessel diameter change as a nonlinear function. When measuring blood pressure by such a method, in order to maintain measurement accuracy, it is necessary to separately measure blood pressure using a cuff type sphygmomanometer or the like and calibrate the correlation characteristic between the blood vessel diameter and blood pressure. For example,
校正は、例えば、単発的な計測をする場合は計測の都度行われ、連続的な計測をする場合は一定時間間隔で行われる。そのため、相関特性の校正時にカフ型血圧計による加圧を伴う特許文献1の手法では、校正のたびに腕等を強く圧迫することとなり被検者の負担が大きい問題があった。加えて、校正のたびにカフ型血圧計が必要となるため、その都度カフ型血圧計を設置している場所へ赴いたり、カフ型血圧計を用意する必要があり、手間であった。
本発明は、こうした事情を鑑みてなされたものである。
For example, the calibration is performed every time measurement is performed once, and is performed at regular time intervals when continuous measurement is performed. For this reason, the technique disclosed in
The present invention has been made in view of these circumstances.
上記課題を解決するための第1の発明は、橈骨動脈上方の皮膚面に設置される第1の超音波プローブと、前記橈骨動脈上方の皮膚面に設置される第2の超音波プローブと、前記橈骨動脈上方の皮膚面に設置され、前記橈骨動脈への押し付け圧を検出するための圧力センサーと、前記第1の超音波プローブ及び前記第2の超音波プローブのうちの何れかの計測結果を用いて、前記押し付け圧によって前記橈骨動脈が閉塞された状態が緩んで血流が生じ始める時(以下特許請求の範囲において「血流発生時」という)のタイミングを判定することと、前記血流発生時における前記押し付け圧(以下特許請求の範囲において「血流発生時押し付け圧」という)と収縮期血圧との所与の関係を参照して、判定した前記血流発生時のタイミングでの前記圧力センサーの検出値から収縮期血圧を求めることと、前記第1の超音波プローブ及び前記第2の超音波プローブの計測結果を用いて脈圧を求めることと、求めた前記収縮期血圧及び前記脈圧を用いて前記橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正することとを実行する演算処理部と、を備えた血圧計測装置である。 A first invention for solving the above problems includes a first ultrasonic probe installed on the skin surface above the radial artery, a second ultrasonic probe installed on the skin surface above the radial artery, A measurement result of any one of the pressure sensor, the first ultrasonic probe, and the second ultrasonic probe, which is installed on the skin surface above the radial artery and detects the pressure applied to the radial artery. To determine the timing when the state where the radial artery is blocked by the pressing pressure is relaxed and blood flow begins to occur (hereinafter referred to as “when blood flow occurs” in the claims), and Referring to a given relationship between the pressing pressure at the time of flow generation (hereinafter referred to as “pressing pressure at the time of blood flow generation”) and the systolic blood pressure at the time of flow generation, Above Obtaining a systolic blood pressure from the detection value of the force sensor; obtaining a pulse pressure using measurement results of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe; and obtaining the obtained systolic blood pressure and the A blood pressure measurement apparatus comprising: an arithmetic processing unit that executes calibration of a correlation characteristic between a blood vessel diameter of the radial artery and blood pressure using a pulse pressure.
また、別形態として、橈骨動脈上方の皮膚面に設置される第1の超音波プローブと、前記橈骨動脈上方の皮膚面に設置される第2の超音波プローブと、前記橈骨動脈上方の皮膚面に設置され、前記橈骨動脈への押し付け圧を検出するための圧力センサーとを備えた装置が、前記橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正するための校正方法であって、前記第1の超音波プローブ及び前記第2の超音波プローブのうちの何れかの計測結果を用いて、血流発生時のタイミングを判定することと、血流発生時押し付け圧と収縮期血圧との所与の関係を参照して、判定した前記血流発生時のタイミングでの前記圧力センサーの検出値から収縮期血圧を求めることと、前記第1の超音波プローブ及び前記第2の超音波プローブの計測結果を用いて脈圧を求めることと、求めた前記収縮期血圧及び前記脈圧を用いて前記橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正と、を含む校正方法を構成することができる。 As another form, a first ultrasonic probe installed on the skin surface above the radial artery, a second ultrasonic probe installed on the skin surface above the radial artery, and a skin surface above the radial artery A calibration method for calibrating a correlation characteristic between a blood vessel diameter of the radial artery and a blood pressure, the apparatus comprising: a pressure sensor for detecting a pressure applied to the radial artery; Using the measurement result of any one of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe, the timing at the time of blood flow generation is determined, and the position between the pressing pressure at the time of blood flow generation and the systolic blood pressure is determined. Referring to a given relationship, obtaining a systolic blood pressure from the detected value of the pressure sensor at the determined timing at the time of blood flow generation, and the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe Pulse pressure using measurement results And determining, it is possible to construct a calibration method comprising the calibrated correlation characteristics between the blood vessel diameter and blood pressure of the radial artery using the systolic blood pressure and the pulse pressure was determined.
第1の発明および別形態によれば、第1の超音波プローブ及び第2の超音波プローブのうちの何れかの計測結果を用いて血流発生時のタイミングを判定することができる。そして、血流発生時押し付け圧と収縮期血圧との所与の関係を参照することで、血流発生時における圧力センサーの検出値として得た当該圧力センサーの橈骨動脈への押し付け圧から、校正に用いる収縮期血圧を求めることができる。また、第1の超音波プローブ及び第2の超音波プローブの計測結果を用いて脈圧を求め、求めた収縮期血圧及び脈圧を用いて橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正することができる。これによれば、第1の超音波プローブ及び第2の超音波プローブによる超音波計測と、圧力センサーによる検出とを行うことで校正が可能なため、校正のたびにカフ型血圧計を使用する場合と比べて大幅に被検者の負担を軽減でき、校正の手間も軽減できる。 According to the first invention and another aspect, the timing at the time of blood flow generation can be determined using the measurement result of either the first ultrasonic probe or the second ultrasonic probe. Then, referring to the given relationship between the pressure applied during blood flow generation and the systolic blood pressure, calibration is performed from the pressure applied to the radial artery of the pressure sensor obtained as the detected value of the pressure sensor during blood flow generation. The systolic blood pressure to be used can be obtained. In addition, the pulse pressure is obtained using the measurement results of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe, and the correlation characteristic between the radial diameter of the radial artery and the blood pressure is calibrated using the obtained systolic blood pressure and pulse pressure. can do. According to this, since the calibration is possible by performing the ultrasonic measurement by the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe and the detection by the pressure sensor, the cuff type sphygmomanometer is used for each calibration. Compared to the case, the burden on the subject can be greatly reduced, and the labor of calibration can also be reduced.
第2の発明は、前記演算処理部は、前記第1の超音波プローブ及び前記第2の超音波プローブのうちの何れかを用いて超音波ドップラー法による血流判定を行うことで前記血流発生時のタイミングを判定する、第1の発明の血圧計測装置である。 According to a second aspect of the invention, the arithmetic processing unit performs the blood flow determination by an ultrasonic Doppler method using any one of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe. 1 is a blood pressure measurement device according to a first aspect of the present invention, which determines the timing of occurrence.
第2の発明によれば、超音波ドップラー法による血流判定を行って血流発生時のタイミングを判定することができる。 According to the second invention, blood flow can be determined by the ultrasonic Doppler method to determine the timing when blood flow occurs.
第3の発明は、前記演算処理部は、前記第1の超音波プローブ及び前記第2の超音波プローブのうちの何れかのグレーティングローブ成分を用いて前記超音波ドップラー法による血流判定を行う、第2の発明の血圧計測装置である。 In a third aspect of the invention, the arithmetic processing unit performs blood flow determination by the ultrasonic Doppler method using a grating lobe component of any one of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe. The blood pressure measurement device of the second invention.
第3の発明によれば、第1の超音波プローブ及び第2の超音波プローブのうちの何れかの計測時に発生したグレーティングローブ成分を用いて血流判定を行うことができる。 According to the third aspect, blood flow determination can be performed using the grating lobe component generated during measurement of either the first ultrasonic probe or the second ultrasonic probe.
第4の発明は、前記第1の超音波プローブと、前記第2の超音波プローブとは、前記橈骨動脈の走行方向に沿って所定の距離を隔てた位置に設置され、前記演算処理部は、前記所定の距離と前記第1の超音波プローブ及び前記第2の超音波プローブの計測結果とから脈波伝播速度を求め、当該脈波伝播速度を用いた所定の演算により前記脈圧を求める、第1〜第3の何れかの発明の血圧計測装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe are installed at positions spaced apart from each other along a traveling direction of the radial artery, The pulse wave velocity is obtained from the predetermined distance and the measurement results of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe, and the pulse pressure is obtained by a predetermined calculation using the pulse wave velocity. The blood pressure measurement device according to any one of the first to third inventions.
第4の発明によれば、第1の超音波プローブと第2の超音波プローブとを所定の距離を隔てて設置することにより、第1の超音波プローブ及び第2超音波プローブの計測結果を用いて脈波伝播速度を求め、この脈波伝播速度を用いた演算を行って脈圧を求めることができる。 According to the fourth invention, the measurement results of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe are obtained by installing the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe at a predetermined distance. The pulse wave velocity can be obtained using the pulse wave velocity, and the pulse pressure can be obtained by performing an operation using the pulse wave velocity.
第5の発明は、前記演算処理部は、前記脈波伝播速度と、前記第1の超音波プローブ及び前記第2の超音波プローブのうちの何れかの計測結果に基づく前記橈骨動脈の血管性状値とに基づいて前記脈圧を求める前記演算を実行することで前記脈圧を求める、第4の発明の血圧計測装置である。 In a fifth aspect of the present invention, the arithmetic processing unit is configured to determine the vascular property of the radial artery based on the pulse wave velocity and the measurement result of any one of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe. The blood pressure measurement device according to a fourth aspect of the present invention obtains the pulse pressure by executing the calculation for obtaining the pulse pressure based on the value.
第5の発明によれば、脈圧を求める演算は、脈波伝播速度と、第1の超音波プローブ及び第2の超音波プローブのうちの何れかの計測結果から得られる橈骨動脈の血管性状値とに基づいて実行することができる。 According to the fifth invention, the calculation for obtaining the pulse pressure is performed by calculating the pulse wave velocity and the vascular properties of the radial artery obtained from the measurement result of any of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe. Based on the value.
第6の発明は、前記血流発生時押し付け圧と前記収縮期血圧との前記関係を設定する設定部、を備えた第1〜第5の何れかの発明の血圧計測装置である。 A sixth invention is the blood pressure measurement device according to any one of the first to fifth inventions, further comprising a setting unit that sets the relationship between the pressing pressure at the time of blood flow generation and the systolic blood pressure.
第6の発明によれば、橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正するのに先立ち、血流発生時押し付け圧と収縮期血圧との関係を設定しておくことができる。 According to the sixth invention, prior to calibrating the correlation characteristic between the radial diameter of the radial artery and the blood pressure, the relationship between the pressing pressure at the time of blood flow generation and the systolic blood pressure can be set.
第7の発明は、前記第1の超音波プローブ及び前記第2の超音波プローブのうちの何れかの計測結果を用いて前記橈骨動脈の血管径を取得し、前記相関特性を用いて血圧を算出する血圧算出部、を備えた第1〜第6の何れかの発明の血圧計測装置である。 According to a seventh aspect of the present invention, a blood vessel diameter of the radial artery is obtained using a measurement result of any of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe, and blood pressure is obtained using the correlation characteristic. The blood pressure measurement device according to any one of the first to sixth inventions, comprising a blood pressure calculation unit for calculating.
第7の発明によれば、第1の超音波プローブ及び第2の超音波プローブのうちの何れかの計測結果を用いて取得した橈骨動脈の血管径から、校正した橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を用いて血圧を算出することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the calibrated radial artery blood vessel diameter and blood pressure are obtained from the radial artery blood vessel diameter obtained using the measurement result of either the first ultrasonic probe or the second ultrasonic probe. The blood pressure can be calculated by using the correlation characteristic with.
以下、本発明の血圧計測装置および校正方法を実施するための一形態について説明する。なお、以下説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付す。 Hereinafter, an embodiment for carrying out the blood pressure measurement device and the calibration method of the present invention will be described. It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described below, and modes to which the present invention can be applied are not limited to the following embodiments. In the description of the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals.
[全体構成]
図1は、本実施形態の血圧計測に係るシステムの構成例を示す図である。本実施形態の血圧計測システムは、超音波を利用して非加圧で血圧を計測する血圧計測装置(超音波血圧計)1が、カフ型血圧計5と通信可能に接続されて構成される。
[overall structure]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a system related to blood pressure measurement according to the present embodiment. The blood pressure measurement system of the present embodiment is configured by connecting a blood pressure measurement device (ultrasonic blood pressure monitor) 1 that measures blood pressure without pressure using ultrasonic waves so as to be communicable with a cuff type blood pressure monitor 5. .
カフ型血圧計5は、血圧を感知するカフ51を上腕に巻き付けることで被検者100に装着され、最高血圧(収縮期血圧)や最低血圧(拡張期血圧)を計測する。このカフ型血圧計5は、血圧計測装置1の初回の校正時に使用する。初回の校正を行った後は、カフ51を被検者100から取り外して血圧計測装置1を単体で使用して随時血圧を計測する。また、2回目以降の校正は、血圧計測装置1単体で行うことができる。
The cuff type sphygmomanometer 5 is attached to the
血圧計測装置1は、計測対象血管である橈骨動脈の血管径から血圧を推定的に求めるものであり、超音波計測を行う2つの超音波プローブ20−1,20−2と、本体装置30とを備える。
The blood
図2は、2つの超音波プローブ20−1,20−2の概略構成例を示す模式図である。図2に示すように、第1の超音波プローブである一方の超音波プローブ20−1は、外装ケース221に2つの超音波センサー23a,23bが組み込まれて構成され、第2の超音波プローブである他方の超音波プローブ20−2は、外装ケース212に1つの超音波センサー23cと圧力センサー27とが組み込まれて構成されている。ここで、圧力センサー27を、超音波プローブ20−2と一体としたが、別体として構成することとしてもよい。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration example of the two ultrasonic probes 20-1 and 20-2. As shown in FIG. 2, one ultrasonic probe 20-1 that is a first ultrasonic probe is configured by incorporating two
これら2つの超音波プローブ20−1,20−2は、例えば、片側の装着面に粘着層が形成された保持シート40により計測対象部位である被検者100の手首に装着自在となっている。各超音波プローブ20−1,20−2は、超音波センサー23a,23c間の距離が図2に示す所定のプローブ間距離D1となる位置において、各々に組み込まれた3つの各超音波センサー23a,23b,23cの超音波送受信面が直線状に並んで装着面側に露出するように保持シート40によって保持される。そして、超音波計測に際しては、超音波センサー23a,23b,23cの配列方向を橈骨動脈120の走行方向に沿わせた状態で、保持シート40の装着面を計測対象部位の皮膚面(生体表面)110に貼付する。これにより、超音波センサー23a,23b,23cがそれぞれ橈骨動脈120の上方の皮膚面110に設置され、超音波センサー23aと超音波センサー23cとがプローブ間距離D1を隔てて位置決めされる。なお、ここで言うところの「上方」とは、取扱説明書で使用される用語のような意味である。すなわち、橈骨動脈から直近の皮膚面の位置を指し、皮膚面から超音波を橈骨動脈に送受信できる位置という意味である。
These two ultrasonic probes 20-1 and 20-2 can be freely mounted on the wrist of the subject 100, which is a measurement target site, by a holding
第1の超音波プローブ20−1の一方の超音波センサー23aは、外装ケース221の内部に収納された超音波素子基板24aと、保持シート40の装着面に露出して超音波送受信面を形成する音響レンズ26aとを含む。
One
超音波素子基板24aは、超音波を送受信する超音波素子(例えば薄膜圧電素子)25aが2次元アレイ状に配列された超音波の送受信部であり、超音波素子25aによって受信した反射波の受信信号を随時本体装置30に出力する。音響レンズ26aは、超音波素子基板24aの超音波素子25aが配列された側の全面を覆うように配置される。音響レンズ26aは、この音響レンズ26aと超音波素子基板24aとの間に設けられた不図示の音響整合層とともに、超音波素子25aと計測対象部位との間の音響インピーダンスの整合や、超音波のビーム方向・収束等の補助・調整用に用いられている。
The
この超音波センサー23aは、橈骨動脈120の血管径を取得するため等に用いられ、橈骨動脈120の走行方向に対して垂直なビーム方向に超音波を送信する(矢印A11)。以下、超音波センサー23aを適宜「血管径取得用センサー23a」ともいう。
The
また、第1の超音波プローブ20−1の他方の超音波センサー23bは、超音波センサー23aと同様に、超音波素子基板24bと、音響レンズ26bとを含む。これら超音波素子基板24bや音響レンズ26bの機能は超音波センサー23aのものと同じであるが、超音波センサー23bは、橈骨動脈120の血流判定のため等に用いられ、音響レンズ26bのレンズ特性と相俟って、橈骨動脈120の走行方向に対して斜め(流下方向あるいは逆方向)に超音波ビームを送信するように構成されている(矢印A12)。以下、超音波センサー23bを適宜「血流量取得用センサー23b」ともいう。
Further, the other
第2の超音波プローブ20−2の超音波センサー23cは、血管径取得用センサー23aと同様の構成で実現でき、超音波素子基板24cと、音響レンズ26cとを含む。この超音波センサー23cは、超音波センサー23aとともに脈圧を求めるため等に用いられ、橈骨動脈120の走行方向に対して垂直に超音波ビームを送信する(矢印A13)。以下、超音波センサー23cを適宜「脈圧演算用センサー23c」ともいう。
The
また、第2の超音波プローブ20−2の圧力センサー27は、例えば、超音波素子基板24cの外周外側に配置され、その検出値を随時本体装置30に出力する。この圧力センサー27は、上記した超音波プローブ20−1,20−2の装着によって橈骨動脈120の上方の皮膚面110に設置される。
Further, the
以上のように構成される血圧計測装置1において、各超音波プローブ20−1,20−2は、各々に組み込まれた超音波センサー23a,23b,23cによって数MHz〜数十MHzの超音波のパルス信号あるいはバースト信号を送信し、橈骨動脈の血管前壁からの反射波及び血管後壁からの反射波を含む反射波を受信する。一方、本体装置30は、反射波の受信信号を増幅・信号処理し、被検者100の生体内構造に係る反射波データを生成する処理を超音波センサー23a,23b,23c毎に行う。この超音波計測は、所定の計測周期(例えば、1秒当たり300フレームから500フレームのフレームレート)で繰り返し実行される。
In the blood
反射波データには、いわゆるAモード、Bモード、Mモード、カラードップラーモードの各モードの画像が含まれる。Aモードは、第1軸を所定の皮膚面位置からの深さ方向の距離とし、第2軸を反射波の受信信号強度として、反射波の振幅(Aモード像)を表示するモードである。また、Bモードは、皮膚面位置を走査させながら得た反射波振幅(Aモード像)を輝度値に変換することで可視化した生体内構造の二次元画像(Bモード像)を表示するモードである。 The reflected wave data includes images of so-called A mode, B mode, M mode, and color Doppler mode. The A mode is a mode in which the amplitude of the reflected wave (A mode image) is displayed with the first axis as the distance in the depth direction from the predetermined skin surface position and the second axis as the received signal intensity of the reflected wave. The B mode is a mode for displaying a two-dimensional image (B mode image) of the in vivo structure visualized by converting the reflected wave amplitude (A mode image) obtained while scanning the skin surface position into a luminance value. is there.
ここで、本体装置30は、対象とする反射波データ(例えばAモード像)に関心領域(トラッキングポイント)を設定することで、異なるフレーム間で関心領域を追跡し変位を算出する、いわゆる「トラッキング」を行うことができる。トラッキングは、各超音波センサー23a,23b,23cによる超音波計測の結果得られた反射波データをそれぞれ対象として行う。例えば、円形を検出するパターンマッチング等の手法を用いて血管短軸断面のBモード像から橈骨動脈の位置を検出し、その血管中心付近を通る走査線上の反射波振幅に相当するAモード像を対象に選ぶ。そして、選んだAモード像において血管前壁に関心領域を設定してトラッキングを行い、拍動等に伴う血管前壁の皮膚面からの深さ方向の変位を算出する。同様に、同一の超音波ビーム上で血管後壁にも関心領域を設定してトラッキングを行い、血管前壁及び血管後壁それぞれの血管壁の変動波形(脈動に伴う変位を示す波形であるため変位波形ともいえる)を取得することによって、フレーム毎に血管径を取得する。その他にも、血管壁の外膜位置及び内腔内膜境界位置の変位を算出することによって、フレーム毎に血管の壁厚を取得している。また、拍動によって血管断面円の最大直径位置が、設定した超音波ビーム上から外れたとしても、それに追従できるように超音波ビームの偏向角を制御している。
Here, the
また、本体装置30は、血流量取得用センサー23bによって受信した反射波の受信信号に基づいて橈骨動脈内の血流量を随時取得し、血流判定を行う。血流判定は公知技術を適用することで実現でき、例えば、超音波ドップラー法を用いて行うことができる。
Moreover, the
[概要]
血管径から血圧を算出するためには、血管径と血圧とを結び付ける相関特性を利用することができる。図3は、血管径と血圧との相関特性を示す図である。図3中に曲線L11で示すように、血管径と血圧とは、ある非線形な相関特性で結び付けることが可能である。この血管径と血圧との相関特性は、血管にかかる圧力と、各血圧時における血管径とから、次式(1)に示す相関式で表すことができる。
P(D)=Pd・exp[β(D/Dd−1)] ・・・(1)
ただし、β=ln(Ps/Pd)/(Ds/Dd−1) ・・・(2)
[Overview]
In order to calculate the blood pressure from the blood vessel diameter, a correlation characteristic that links the blood vessel diameter and the blood pressure can be used. FIG. 3 is a diagram showing a correlation characteristic between the blood vessel diameter and the blood pressure. As indicated by a curve L11 in FIG. 3, the blood vessel diameter and the blood pressure can be linked with a certain nonlinear correlation characteristic. The correlation characteristic between the blood vessel diameter and the blood pressure can be expressed by a correlation equation represented by the following equation (1) from the pressure applied to the blood vessel and the blood vessel diameter at each blood pressure.
P (D) = Pd · exp [β (D / Dd−1)] (1)
However, β = ln (Ps / Pd) / (Ds / Dd−1) (2)
相関式(1)において、「Ps」は収縮期血圧(最高血圧)であり、「Pd」は拡張期血圧(最低血圧)である。「Ds」は収縮期血圧の時の血管径である収縮期血管径であり、「Dd」は拡張期血圧の時の血管径である拡張期血管径である。また、「β」はスティフネスパラメーターと呼ばれる血管弾性指標値である。図3中では、ある一心拍中の収縮期血管径Dsおよび収縮期血圧Psによって定まるプロットP11と、拡張期血管径Ddおよび拡張期血圧Pdによって定まるプロットP13とを示している。 In correlation equation (1), “Ps” is systolic blood pressure (maximum blood pressure), and “Pd” is diastolic blood pressure (minimum blood pressure). “Ds” is a systolic blood vessel diameter that is a blood vessel diameter at the time of systolic blood pressure, and “Dd” is a diastolic blood vessel diameter that is a blood vessel diameter at the time of diastolic blood pressure. “Β” is a vascular elasticity index value called a stiffness parameter. FIG. 3 shows a plot P11 determined by the systolic blood vessel diameter Ds and the systolic blood pressure Ps in a certain heartbeat, and a plot P13 determined by the diastolic blood vessel diameter Dd and the diastolic blood pressure Pd.
スティフネスパラメーターβを求めることができれば、血管径Dと血圧P(D)とを結び付ける相関式(1)を定めることができる。相関式(1)が定まれば、血管径Dを相関式(1)に代入することで、血圧P(D)を算出することができる。 If the stiffness parameter β can be obtained, the correlation equation (1) that links the blood vessel diameter D and the blood pressure P (D) can be determined. Once correlation equation (1) is determined, blood pressure P (D) can be calculated by substituting blood vessel diameter D into correlation equation (1).
図4は、校正を含む血圧計測の大まかな流れを示す図である。本実施形態の血管計測では、所定の校正タイミングのたびに相関式(1)を定めて橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正し、校正タイミングの間は相関式(1)を用いて血圧を随時算出する。校正には、第1の校正と第2の校正の2種類があり、そのうちの第1の校正は初回の校正でのみ行い、その際にカフ型血圧計5を使用する。 FIG. 4 is a diagram showing a rough flow of blood pressure measurement including calibration. In the blood vessel measurement of the present embodiment, the correlation equation (1) is determined at every predetermined calibration timing to calibrate the correlation characteristic between the radial diameter of the radial artery and the blood pressure, and the correlation equation (1) is used between the calibration timings. To calculate blood pressure as needed. There are two types of calibration, a first calibration and a second calibration. The first calibration is performed only in the first calibration, and the cuff sphygmomanometer 5 is used at that time.
具体的には、図4に示すように、初回の校正では先ず、第1の校正として、血流発生時押し付け圧と収縮期血圧との関係を表す関係式(以下「押付圧−血圧関係式」という)の設定を行う(ステップS11)。次に、第2の校正として、ステップS11で設定した押付圧−血圧関係式を用い、橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を表す相関式(1)の設定を行う(ステップS13)。第2の校正の後は、所定の計測タイミングにおいて相関式(1)を用い、例えば血管径取得用センサー23aの超音波計測結果をトラッキングして取得している血管径から血圧を算出する(ステップS15)。なお、脈圧演算用センサー23cの超音波計測結果をトラッキングして取得している血管径から血圧を算出してもよい。また、2回目以降の校正タイミングではステップS13に戻り、第1の校正は行わずに第2の校正のみを行って相関式(1)を再度設定する。
以下、第1の校正及び第2の校正の概要を順に説明する。
Specifically, as shown in FIG. 4, in the first calibration, first, as a first calibration, a relational expression (hereinafter referred to as a “pressing pressure-blood pressure relational expression” representing the relationship between the pressing pressure at the time of blood flow generation and the systolic blood pressure. Is set (step S11). Next, as the second calibration, using the pressing pressure-blood pressure relational expression set in step S11, the correlation expression (1) representing the correlation characteristic between the radial diameter of the radial artery and the blood pressure is set (step S13). After the second calibration, the blood pressure is calculated from the blood vessel diameter acquired by tracking the ultrasonic measurement result of the blood vessel
Hereinafter, the outline of the first calibration and the second calibration will be described in order.
1.第1の校正
各超音波プローブ20−1,20−2は、被検者100の手首に保持シート40の装着面が貼付されることによって、橈骨動脈上方の皮膚面に設置されている。第1の校正に際しては、被検者100の上腕にカフ51を巻き付けてカフ型血圧計5を装着する(図1参照)。
1. First Calibration Each ultrasonic probe 20-1, 20-2 is placed on the skin surface above the radial artery by attaching the mounting surface of the holding
図5は、第1の校正で行う血流発生時押し付け圧の検出手順を説明する図である。なお、図5中では第2の超音波プローブ20−2のみを図示しており、第1の超音波プローブ20−1や各超音波プローブ20−1,20−2を保持する保持シート40の図示を省略している。
FIG. 5 is a diagram for explaining the procedure for detecting the pressing pressure during blood flow generation performed in the first calibration. In FIG. 5, only the second ultrasonic probe 20-2 is illustrated, and the first ultrasonic probe 20-1 and the holding
図5(a)に示すように、血流発生時押し付け圧の検出に際しては、被検者100や医療従事者等のユーザーは、圧力センサー27を備えた第2の超音波プローブ20−2を橈骨動脈120に押し付けるように皮膚面110を上から指で押圧する(矢印A2)。これにより、橈骨動脈120が部分的に第2の超音波プローブ20−2(音響レンズ26c)と橈骨130との間に挟まれ、第2の超音波プローブ20−2の直下の橈骨動脈部分が閉塞する。図5(b)に示すように、直下部分が完全に閉塞した後は、指の押圧力を除々に弱めていくことで閉塞部分を開放する。
As shown in FIG. 5A, when detecting the pressing pressure at the time of blood flow generation, a user such as the subject 100 or a medical worker uses the second ultrasonic probe 20-2 including the
この過程で、本体装置30は、第1の超音波プローブ20−1の血流量取得用センサー23b(図5では不図示)からの反射波の受信信号に基づき取得している血流量を監視し、橈骨動脈120の血流判定を行う。そして、本体装置30は、この血流判定を行うことで、前述の閉塞状態と、この閉塞状態を経てその後閉塞状態が緩み、血流が生じ始める血流発生時のタイミングとを判定する。例えば、血流量がゼロとなった時又は所定の閾値以下となった時(閉塞状態条件を満たした時)を閉塞状態と判定し、その後血流量がゼロではなくなった時又は所定の閾値を超えた時(血流発生時条件を満たした時)に、血流発生時と判定する。また、閉塞状態と判定したタイミングでその旨を表示処理等してユーザーに報知し、指の押圧力を除々に弱めていくよう指示する。そして、血流発生時と判定したタイミングでの圧力センサー27の検出値を、血流発生時押し付け圧として得る。この血流発生時押し付け圧と収縮期血圧とは相関する。その相関関係を定めることが第1の校正の目的の1つである。
In this process, the
第1の校正では、被検者100の負荷状態が異なる2つの状態(第1の状態及び第2の状態)において、上記した手順に従い血流発生時押し付け圧を検出するとともに、カフ型血圧計5を使用して収縮期血圧を取得する。例えば、安静時(無負荷状態)を第1の状態とし、所定の運動負荷をかけた負荷直後の状態を第2の状態とする。なお、これに限らず、程度の異なる運動負荷をかけた状態をそれぞれ第1の状態及び第2の状態としてもよいし、起床直後と朝食後等、所定の時間をあけた前後の状態を第1の状態及び第2の状態としてもよい。また、3つ以上の異なる状態でそれぞれ血流発生時押し付け圧及び収縮期血圧を取得することとしてもよい。 In the first calibration, in two states (the first state and the second state) in which the subject 100 has a different load state, the pressing pressure at the time of blood flow generation is detected according to the above-described procedure, and the cuff type sphygmomanometer 5 is used to obtain systolic blood pressure. For example, the rest state (no load state) is set as the first state, and the state immediately after the load with a predetermined exercise load is set as the second state. In addition, not only this but the state which applied the exercise load of a different grade is good also as a 1st state and a 2nd state, respectively, and the state before and after leaving predetermined time, such as immediately after getting up and after breakfast, is the first state. It is good also as a 1st state and a 2nd state. Moreover, it is good also as acquiring the pressing pressure at the time of blood-flow generation | occurrence | production, and systolic blood pressure in three or more different states, respectively.
そして、第1の状態での血流発生時押し付け圧及び収縮期血圧と、第2の状態での血流発生時押し付け圧及び収縮期血圧とから、押付圧−血圧関係式を設定する。図6は、第1の状態を安静時として得た血流発生時押し付け圧及び収縮期血圧と、第2の状態を負荷後として得た血流発生時押し付け圧及び収縮期血圧とをそれぞれプロットした図である。本実施形態では、押付圧−血圧関係式は、各プロットを結ぶ直線L3として設定する。なお、3つ以上の異なる状態で血流発生時押し付け圧の検出と収縮期血圧の計測とを行う場合は、各プロットを直線近似して押付圧−血圧関係式を設定してもよい。また、押付圧−血圧関係式は1次式である必要はなく、多項式近似や指数近似を行って押付圧−血圧関係式を設定してもよい。 Then, a pressing pressure-blood pressure relational expression is set from the pressing pressure and systolic blood pressure during blood flow generation in the first state, and the pressing pressure and systolic blood pressure during blood flow generation in the second state. FIG. 6 plots the pressing pressure and systolic blood pressure during blood flow generation obtained when the first state is resting, and the pressing pressure and systolic blood pressure during blood flow generation obtained after loading the second state. FIG. In this embodiment, the pressing pressure-blood pressure relational expression is set as a straight line L3 connecting the plots. In addition, when detecting the pressing pressure at the time of blood flow generation and measuring the systolic blood pressure in three or more different states, the pressing pressure-blood pressure relational expression may be set by linearly approximating each plot. The pressing pressure-blood pressure relational expression need not be a linear expression, and the pressing pressure-blood pressure relational expression may be set by performing polynomial approximation or exponential approximation.
2.第2の校正
第2の校正では、スティフネスパラメーターβを求めて相関式(1)を設定する。そのために、先ず、図5を参照して説明した手順に従って血流発生時押し付け圧を検出する。そして、第1の校正で設定した押付圧−血圧関係式を用い、検出した血流発生時押し付け圧に対応する収縮期血圧を特定して収縮期血圧Psとする。
2. Second Calibration In the second calibration, the stiffness parameter β is obtained and the correlation equation (1) is set. For this purpose, first, the pressing pressure at the time of blood flow generation is detected according to the procedure described with reference to FIG. Then, using the pressing pressure-blood pressure relational expression set in the first calibration, a systolic blood pressure corresponding to the detected pressing pressure at the time of blood flow generation is specified and set as the systolic blood pressure Ps.
次に、脈波伝播速度(PWV:Pulse Wave Velocity)を求め、脈波伝播速度PWVを用いた脈圧を求める演算を行って、拡張期血圧Pdを算出する。脈波伝播速度PWVの算出から順に説明する。図2に示したように、第1の超音波プローブ20−1の血管径取得用センサー23aと、第2の超音波プローブ20−2の脈圧演算用センサー23cとは、橈骨動脈120の走行方向に沿ってその上方の皮膚面110にプローブ間距離D1を隔てて設置される。そこで、血管径取得用センサー23aの超音波計測結果から取得している血管壁の変動波形と、脈圧演算用センサー23cの超音波計測結果から取得している血管壁の変動波形とを参照し、各波形の位相のずれ量(例えば最大振幅の発生タイミングの差)を算出する。そして、算出した位相のずれ量を超音波プローブ20−1,20−2間で脈波が伝わる伝播時間として算出し、プローブ間距離L4を伝播時間で除算することで脈波伝播速度PWVを得る。ここでの脈波伝播速度PWVを求めるタイミングは、例えば血管壁の変動波形における立ち上がり又はピーク位置を基準とする。
Next, the pulse wave velocity (PWV: Pulse Wave Velocity) is obtained, and the pulse pressure using the pulse wave velocity PWV is calculated to calculate the diastolic blood pressure Pd. Description will be made in order from the calculation of the pulse wave velocity PWV. As shown in FIG. 2, the blood vessel
脈波伝播速度PWVを求めた後、脈圧を求める演算を行う。この脈圧を求める演算は、例えば、脈圧演算用センサー23cの超音波計測結果に基づいて実行する。先ず、血管のヤング率(弾性率)を算出する。ここでの処理には、次式(3)で表される脈波伝播速度PWVとヤング率Eとの関係式を用いる。次式(3)において、hは血管の壁厚であり、rは血管の半径であり、ρは血液密度である。血管性状値である血管の壁厚h及び半径rは、脈圧演算用センサー23cの超音波計測結果について行っているトラッキング結果から取得できる。血液密度ρは大きく変化しないため定数として扱うことができ、例えば「1.055[g/cm3]」とすることができる。
次いで、ヤング率から、脈圧(収縮期血圧Psと拡張期血圧Pdとの血圧差)を算出する。ここで、脈圧と拍動等に伴う血管径の変化率との比は、次式(4)に示す血管の圧力ひずみ弾性係数Epとして求められる。この圧力ひずみ弾性係数Epはヤング率と相関し、ほぼ等しいと考えることができる。また、次式(4)において、ΔDは収縮期血管径Dsと拡張期血管径Ddとの血管径差であり、血管性状値である収縮期血管径Ds及び拡張期血管径Ddは、何れも血管の壁厚h等と同様にトラッキング結果から取得できる。したがって、前段で算出したヤング率と、トラッキング結果から取得した各値Ds,Ddとから脈圧Ps−Pdを算出できる。
なお、脈圧演算用センサー23cの超音波計測結果に代えて、血管径取得用センサー23aの超音波計測結果、あるいは血流量取得用センサー23bの超音波計測結果に基づいて脈圧を求める演算を実行してもよい。この場合には、血管径取得用センサー23aの超音波計測結果について行っているトラッキング結果や、血流量取得用センサー23bの超音波計測結果について行っているトラッキング結果から、血管の壁厚h等の上記した各血管性状値を取得する。
In place of the ultrasonic measurement result of the pulse
脈圧Ps−Pdが求まれば、前段で特定した収縮期血圧Psから脈圧Ps−Pdを減算することで拡張期血圧Pdを算出できる。その後は、上記式(2)に従ってスティフネスパラメーターβを求め、相関式(1)を設定する。 Once the pulse pressure Ps-Pd is obtained, the diastolic blood pressure Pd can be calculated by subtracting the pulse pressure Ps-Pd from the systolic blood pressure Ps specified in the previous stage. Thereafter, the stiffness parameter β is obtained according to the above equation (2), and the correlation equation (1) is set.
[機能構成]
図7は、血圧計測装置1の主要な機能構成例を示すブロック図である。図7に示すように、血圧計測装置1の本体装置30は、操作部31と、表示部32と、通信部33と、処理部34と、記憶部38とを備え、この本体装置30が第1の超音波プローブ20−1の超音波センサー(血管径取得用センサー)23a及び超音波センサー(血流量取得用センサー)23bと接続され、第2の超音波プローブ20−2の超音波センサー(脈圧演算用センサー)23c及び圧力センサー27と接続されて構成される。
[Function configuration]
FIG. 7 is a block diagram illustrating a main functional configuration example of the blood
操作部31は、ボタンスイッチやレバースイッチ、ダイヤルスイッチ等の各種スイッチ、タッチパネル、トラックパッド、マウス等の入力装置によって実現されるものであり、操作入力に応じた操作信号を処理部34に出力する。
The
表示部32は、LCD(Liquid Crystal Display)やELディスプレイ(Electroluminescence display)等の表示装置によって実現されるものであり、処理部34から入力される表示信号をもとに各種画面を表示する。この表示部32には、計測した被検者100の血圧等が表示される。例えば、操作部31に対する表示モードの切替操作に応じて、現在の血圧表示画面や、過去のロギングデータに基づき血圧変化をグラフ化した血圧変化表示画面等として表示されるようになっている。
The
通信部33は、処理部34の制御のもと、外部(例えば、カフ型血圧計5)との間でデータを送受するための通信装置である。この通信部33の通信方式としては、所定の通信規格に準拠したケーブルを介して有線接続する形式や、クレイドルなどと呼ばれる充電器と兼用の中間装置を介して接続する形式、無線通信を利用して無線接続する形式等、種々の方式を適用可能である。
The
処理部34は、血圧計測装置1の各部を統括的に制御する制御装置及び演算装置であり、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphic Processing Unit)等のマイクロプロセッサーや、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、IC(Integrated Circuit)メモリー等で実現される。この処理部34は、第1の超音波計測制御部35aと、第2の超音波計測制御部35bと、第3の超音波計測制御部35cと、校正部36と、血圧算出部37とを備える。なお、処理部34を構成する各部は、それぞれ専用の電子回路で構成することとしてもよい。
The
第1の超音波計測制御部35aは、血管径取得用センサー23aとともにその超音波計測を実現するための機能部であり、所定のビーム方向への超音波の送信及び反射波の受信を制御して反射波データを生成する処理を行う。また、第1の超音波計測制御部35aは、反射波データに基づいて、関心領域の位置を超音波計測のフレーム間で追跡する「トラッキング」に係る処理等を行う。例えば、Bモード像から橈骨動脈の位置を検出し、対象のAモード像を選んで血管前壁や血管後壁等に関心領域を設定するための処理、関心領域を異なるフレーム間で追跡するための処理、関心領域の変位を算出する処理等を行う。これにより、位相差トラッキングやエコートラッキング等の機能が実現される。
The first ultrasonic
第2の超音波計測制御部35bは、血流量取得用センサー23bとともにその超音波計測を実現するための機能部であり、第1の超音波計測制御部35aと同様の処理を行う。また、この第2の超音波計測制御部35bは、血流量取得部351bを備えており、血流量取得用センサー23bからの反射波の受信信号を処理し、橈骨動脈内の血流量を随時取得する処理を行う。
The second ultrasonic
第3の超音波計測制御部35cは、脈圧演算用センサー23cとともにその超音波計測を実現するための機能部であり、第1の超音波計測制御部35aと同様の構成で実現できる。
The third ultrasonic
校正部36は、橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正するための処理を行う。この校正部36は、第1の校正のための処理(第1校正処理)を行う第1の校正部361と、第2の校正のための処理(第2校正処理)を行う第2の校正部363とを含む。
The
血圧算出部37は、第2の校正部363によって設定された相関式(1)を用いて血管径から血圧を算出する。
The blood
記憶部38は、ROM(Read Only Memory)やフラッシュROM、RAM(Random Access Memory)等の各種IC(Integrated Circuit)メモリーやハードディスク等の記憶媒体により実現されるものである。この記憶部38には、血圧計測装置1を動作させ、この血圧計測装置1が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、このプログラムの実行中に使用されるデータ等が事前に記憶され、あるいは処理の都度一時的に記憶される。
The
また、記憶部38には、血圧計測プログラム381と、反射波データ384と、トラッキングデータ385と、血流量データ386と、押付圧−血圧関係式データ387と、相関式データ388と、計測血圧データ389とが格納される。
Further, the
血圧計測プログラム381は、第1の校正処理を実行するための第1の校正プログラム382と、第2の校正処理を実行するための第2の校正プログラム383とを含む。
The blood
反射波データ384は、各超音波センサー23a,23b,23cによってフレーム毎に繰り返される超音波計測で得た反射波データを記憶する。この反射波データ384は、トラッキングの対象に選ばれて関心領域が設定されるフレーム毎のAモード像のデータを含む。
The reflected
トラッキングデータ385は、超音波センサー23a,23b,23c毎のトラッキング結果のデータであり、関心領域とされてフレーム毎に追跡された血管壁の変動波形や血管径、血管の壁厚等を記憶する。血流量データ386は、血流判定のために随時取得された血流量を記憶する。
The tracking
押付圧−血圧関係式データ387は、初回の校正タイミングで第1の校正部361によって設定された血流発生時押し付け圧と収縮期血圧との関係を表す押付圧−血圧関係式を被検者毎に記憶する。
The pressing pressure-blood pressure
相関式データ388は、最新(最後)の校正タイミングで第2の校正部363によって設定された橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を表す相関式(1)のデータとして、相関式(1)の各パラメーターβ,Ps,Dsの値を被検者毎に記憶する。
The
計測血圧データ389は、血圧算出部37によって算出された計測タイミング毎の血圧を記憶する。
The measured
[処理の流れ]
図8は、血圧計測処理の流れを示すフローチャートである。なお、ここで説明する処理は、処理部34が記憶部38から血圧計測プログラム381を読み出して実行することで実現できる。
[Process flow]
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of blood pressure measurement processing. Note that the processing described here can be realized by the
この血圧計測処理では、先ず、第1の超音波計測制御部35aが血管径取得用センサー23aによる超音波計測を開始し、第2の超音波計測制御部35bが血流量取得用センサー23bによる超音波計測を開始し、第3の超音波計測制御部35cが脈圧演算用センサー23cによる超音波計測を開始する(ステップS211)。なお、ここで開始される超音波測定に先立ち、被検者100の手首に保持シート40の装着面を貼付することによって、各超音波センサー23a,23b,23cが橈骨動脈上方の皮膚面に設置される。
In this blood pressure measurement process, first, the first ultrasonic
その後、校正部36が、押付圧−血圧関係式データ387を参照し、被検者100の押付圧−血圧関係式が未設定か否かによって初回の校正なのか2回目以降の校正なのかを判定する。そして、押付圧−血圧関係式が設定されておらず初回の校正の場合には(ステップS213:YES)、第1の校正部361が第1の校正処理を行う(ステップS215)。図9は、第1の校正処理の流れを示すフローチャートである。
Thereafter, the
図9に示すように、第1の校正処理では、第1の校正部361は先ず、被検者100の状態が第1の状態の時(例えば安静時)と第2の状態の時(例えば負荷直後)とでそれぞれループAの処理を行う(ステップS311〜ステップS319)。
As shown in FIG. 9, in the first calibration process, the
すなわち、ループAでは、第1の校正部361は、図5を参照して説明した検出手順の過程で第2の超音波計測制御部35bにおいて血流量取得部351aが取得している血流量を監視し、血流判定を行う(ステップS312)。そして、第1の校正部361は、血流判定の結果血流発生時と判定したならば(ステップS313:YES)、そのタイミングで圧力センサー27から入力された検出値を血流発生時押し付け圧として検出する(ステップS315)。また、第1の校正部361は、表示部32にメッセージの表示等を行うことで被検者100にカフ型血圧計5を装着して血圧を計測するよう促し、通信部33を介してカフ型血圧計5から収縮期血圧を取得する(ステップS317)。
That is, in the loop A, the
そして、被検者100の状態が第1の状態及び第2の状態の各状態の時にループAの処理を行ったならば、第1の校正部361は、図6を参照して説明した要領で、第1の状態での血流発生時押し付け圧及び収縮期血圧と、第2の状態での血流発生時押し付け圧及び収縮期血圧とから押付圧−血圧関係式を算出する(ステップS321)。算出した押付圧−血圧関係式は押付圧−血圧関係式データ387として記憶部38に格納され、これにより押付圧−血圧関係式が設定される。
If the process of the loop A is performed when the state of the subject 100 is the first state and the second state, the
一方、図8に示すように、押付圧−血圧関係式が既に設定されており2回目以降の校正の場合は(ステップS213:NO)、ステップS217に移行して第2の校正部363が第2の校正処理を行う。図10は、第2の校正処理の流れを示すフローチャートである。
On the other hand, as shown in FIG. 8, in the case where the pressing pressure-blood pressure relational expression has already been set and the second and subsequent calibrations are performed (step S213: NO), the process proceeds to step S217, and the
図10に示すように、第2の校正処理では、第2の校正部363は、血流発生時押し付け圧を検出する(ステップS411)。ここでの処理は、図9のステップS312〜ステップS315と同様の手順で行うことができる。そして、第2の校正部363は、押付圧−血圧関係式データ387から押付圧−血圧関係式を読み出して用い、ステップS411で検出した血流発生時押し付け圧に対応する収縮期血圧を収縮期血圧Psとして特定する(ステップS413)。
As shown in FIG. 10, in the second calibration process, the
続いて、第2の校正部363は、脈波伝播速度PWVを算出し(ステップS415)、上記式(3)を用いてステップS415で算出した脈波伝播速度PWVから血管のヤング率を算出する(ステップS417)。そして、第2の校正部363は、上記式(4)を用いてステップS417で算出したヤング率から脈圧を算出し(ステップS419)、ステップS419で算出した脈圧を用いて拡張期血圧Pdを算出する(ステップS421)。
Subsequently, the
その後、第2の校正部363は、ステップS413で特定した収縮期血圧Psと、ステップS421で算出した拡張期血圧Pdと、例えば脈圧演算用センサー23cの超音波計測結果について行っているトラッキング結果から取得した収縮期血管径Ds及び拡張期血管径Ddとからスティフネスパラメーターβを求め、相関式(1)を設定する(ステップS423)。この時、第2の校正部363は、ここで求めたスティフネスパラメーターβを、ステップS413で特定した収縮期血圧Ps及びステップS421で算出した拡張期血圧Pdとともに相関式データ388として記憶部38に格納する。
Thereafter, the
図8に戻る。以上のようにして第2の校正処理を行った後は、計測を終了するまでの間(ステップS225:NO)、血圧算出部37が計測タイミングを監視するとともに(ステップS219)、校正部36が校正タイミングを監視する(ステップS223)。
Returning to FIG. After the second calibration process is performed as described above, the blood
そして、計測タイミングが到来した場合には(ステップS219:YES)、血圧算出部37は、例えば血管径取得用センサー23aの超音波計測結果についてのトラッキング結果から血管径を取得し、相関式データ388として記憶部38に格納された相関式(1)に従って血圧を算出する(ステップS221)。これにより被検者100の血圧が非加圧で計測され、計測結果は適宜表示部32に表示される。
When the measurement timing arrives (step S219: YES), the blood
また、校正タイミングが到来した場合には(ステップS223:YES)、ステップS217に戻って第2の校正部363が第2の校正処理を行い、相関式(1)を再度設定する。なお、校正タイミングは適宜設定してよく、例えば、数時間や数日間といった比較的長期にわたる計測を連続的に行う場合であれば、所定の時間間隔毎としたり、所定の指定時刻(例えば毎正時)を校正タイミングとすることができる。計測タイミングも同様であるが、校正タイミングの間隔よりも短い間隔(例えば毎分でもよい)に設定することができる。計測タイミングは、連続的な血圧計測において必要とする任意の時間間隔とすることができる。
If the calibration timing has come (step S223: YES), the process returns to step S217, the
以上説明したように、本実施形態によれば、第1の超音波プローブ20−1及び第2の超音波プローブ20−2の各超音波センサー23a,23b,23cによる超音波計測と、圧力センサー27による検出とを行うことで、橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性の校正を行うことができる。したがって、校正のたびにカフ型血圧計を使用する場合と比べて大幅に被検者の負担を軽減でき、校正の手間も軽減できる。
As described above, according to the present embodiment, the ultrasonic measurement by the
なお、上記した実施形態では、2つの超音波センサー23a,23bを組み込んで第1の超音波プローブ20−1を構成し、そのうちの一方の超音波センサー23bが橈骨動脈の走行方向に対して斜めに超音波ビームを送信することで、超音波ドップラー法を用いた血流判定を行うこととした。これに対し、橈骨動脈の走行方向に対して垂直に超音波ビームを送信する血管径取得用センサー23aからの反射波の受信信号に基づき橈骨動脈内の血流量を取得し、血流判定を行うことも可能である。この場合には、第1の超音波プローブは、超音波センサー23aのみを備えていればよい。
In the above-described embodiment, the first ultrasonic probe 20-1 is configured by incorporating the two
また、超音波ドップラー法による血流判定を行うに際し、超音波センサー23bからの反射波の受信信号に代えて超音波ビームのグレーティングローブ成分を用いるようにしてもよい。
In addition, when performing blood flow determination by the ultrasonic Doppler method, a grating lobe component of an ultrasonic beam may be used instead of the reception signal of the reflected wave from the
図11は、本変形例における第1の超音波プローブ200−1及び第2の超音波プローブ20−2の概略構成例を示す模式図である。なお、上記実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本変形例では、第1の超音波プローブ200−1の構成が上記実施形態とは異なる。すなわち、第1の超音波プローブ200−1は、外装ケース213に1つの超音波センサー23dが組み込まれて構成され、上記実施形態の血管径取得用センサー23aと血流量取得用センサー23bとを兼ねている。この超音波センサー23dは、第1実施形態の血管径取得用センサー23aと同様に構成されるものであり、超音波素子基板24dと、音響レンズ26dとを含み、橈骨動脈120の走行方向に対して垂直に超音波ビームを送信する(矢印A41)。
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration example of the first ultrasonic probe 200-1 and the second ultrasonic probe 20-2 in the present modification. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to the said embodiment. In this modification, the configuration of the first ultrasonic probe 200-1 is different from that of the above embodiment. That is, the first ultrasonic probe 200-1 is configured by incorporating one
ここで、超音波素子基板24dには超音波素子25dが二次元配列されており、超音波計測を行うことが可能に構成されている。超音波計測では、一般的に不要成分とみなされるグレーティングローブ(矢印A43,A44)が発生し得る。このグレーティングローブは、隣接する超音波素子25d間のピッチが超音波の波長より短い場合に発生することから、超音波素子25dのピッチは、超音波計測で使用する波長に応じてグレーティングローブができるだけ発生しないような長さに設計されている。ただし、ピッチが調整されていても、超音波センサー23dの駆動周波数を高く(超音波の波長を短く)して使用する場合には、グレーティングローブが発生する。そこで、本変形例では、本体装置30は、血流量を取得するため、血流発生時押し付け圧を検出する時(図9のステップS312〜ステップS315や図10のステップS411の実行時)に一時的に超音波センサー23dの駆動周波数を高くする制御を行い、グレーティングローブを発生させる。そして、本体装置30は、グレーティングローブ成分の超音波が生体内で反射した反射波を受信することで、上述の実施形態と同様の手法で血流量を取得し、取得した血流量を監視して血流判定を行う。なお、その他の部分は上記実施形態と同様に構成できる。
Here,
また、上記した実施形態では、第2の超音波プローブ20−2に圧力センサー27が組み込まれた構成を例示した。これに対し、圧力センサー27は橈骨動脈上方の皮膚面に設置されていればよく、第2の超音波プローブ20−2と別体であっても構わない。図12は、本変形例における第1の超音波プローブ200−1、第2の超音波プローブ200−2、及び圧力センサー27の装着例を示す図である。図12では、図11の変形例で説明した構成において圧力センサー27を第2の超音波プローブ20−2と別体とした場合の装着例を示している。本変形例の第2の超音波プローブ200−2は、圧力センサー27を別体とした以外は上記した実施形態の第2の超音波プローブ20−2と同様に構成できる。
Moreover, in above-described embodiment, the structure by which the
図12に示すように、本変形例では、外装ケース214内に圧力センサー27が収納された圧力センサー部270が、プローブ間距離D1を隔てた第1の超音波プローブ200−1と第2の超音波プローブ200−2との間で、それらの配列方向に沿うように保持シート40によって保持される。そして、超音波計測に際しては、これら超音波プローブ200−1、圧力センサー部270、及び超音波プローブ200−2の配列方向を橈骨動脈120の走行方向に沿わせた状態で、保持シート40の装着面を皮膚面110に貼付する。これにより、各超音波プローブ200−1,200−2(これらに組み込まれた超音波センサー)及び圧力センサー27がそれぞれ橈骨動脈120の上方の皮膚面110に設置される。また、各超音波プローブ200−1,200−2(これらに組み込まれた超音波センサー)がプローブ間距離D1を隔てて位置決めされる。また、血流発生時押し付け圧の検出に際しては、ユーザーは、圧力センサー部270を橈骨動脈120に押し付けるように皮膚面110を上から指で押圧する(矢印A5)。
As shown in FIG. 12, in this modification, the
なお、上記した実施形態で説明した図2の構成についても同様に、圧力センサー27を第2の超音波プローブ20−2と別体で構成してもよい。
Note that the
また、上記した実施形態では、初回の校正のみカフ型血圧計5を使用して第1の校正を行うこととしたが、ある程度長い期間(例えば1週間や1ヶ月)が経過した場合は、再度第1の校正を行うようにしてもよい。その場合でも、第2の校正ではカフ型血圧計5は不要となることに変わりはない。よって、校正のたびに必ずカフ型血圧計5を使用する従来の場合と比べて被検者の負担を大幅に低減できる。 In the above-described embodiment, the first calibration is performed using the cuff sphygmomanometer 5 only for the first calibration. However, when a certain long period (for example, one week or one month) has elapsed, the first calibration is performed again. The first calibration may be performed. Even in that case, the cuff type sphygmomanometer 5 is not necessary in the second calibration. Therefore, the burden on the subject can be greatly reduced as compared with the conventional case in which the cuff type sphygmomanometer 5 is always used for each calibration.
また、上記した実施形態では、血流発生時押し付け圧を検出するための構成として圧力センサー27を例示した。これに対し、第2の超音波プローブ20−2に組み込む超音波センサー23cの超音波素子を薄膜圧電素子等で構成する場合、第2の超音波プローブ20−2を押圧する押し付け圧によって超音波出力(超音波素子基板24cに配列された超音波素子のインピーダンス)が変動することから、その変動量と収縮期血圧との関係を検出して設定しておき、前述の変動量から校正に用いる収縮期血圧Psを特定するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
1 血圧計測装置、20−1,200−1 第1の超音波プローブ、20−2,200−2 第2の超音波プローブ、23a,23b,23c,23d 超音波センサー、27 圧力センサー、30 本体装置、31 操作部、32 表示部、33 通信部、34 処理部、35a 第1の超音波計測制御部、35b 第2の超音波計測制御部、351b 血流量取得部、35c 第3の超音波計測制御部、36 校正部、361 第1の校正部、363 第2の校正部、37 血圧算出部、38 記憶部、381 血圧計測プログラム、382 第1の校正プログラム、383 第2の校正プログラム、384 反射波データ、385 トラッキングデータ、386 血流量データ、387 押付圧−血圧関係式データ、388 相関式データ、389 計測血圧データ、5 カフ型血圧計
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記橈骨動脈上方の皮膚面に設置される第2の超音波プローブと、
前記橈骨動脈上方の皮膚面に設置され、前記橈骨動脈への押し付け圧を検出するための圧力センサーと、
前記第1の超音波プローブ及び前記第2の超音波プローブのうちの何れかの計測結果を用いて、前記押し付け圧によって前記橈骨動脈が閉塞された状態が緩んで血流が生じ始める時(以下特許請求の範囲において「血流発生時」という)のタイミングを判定することと、前記血流発生時における前記押し付け圧(以下特許請求の範囲において「血流発生時押し付け圧」という)と収縮期血圧との所与の関係を参照して、判定した前記血流発生時のタイミングでの前記圧力センサーの検出値から収縮期血圧を求めることと、前記第1の超音波プローブ及び前記第2の超音波プローブの計測結果を用いて脈圧を求めることと、求めた前記収縮期血圧及び前記脈圧を用いて前記橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正することとを実行する演算処理部と、
を備えた血圧計測装置。 A first ultrasonic probe placed on the skin surface above the radial artery;
A second ultrasonic probe placed on the skin surface above the radial artery;
A pressure sensor that is placed on the skin surface above the radial artery and detects the pressure applied to the radial artery;
When the measurement result of either the first ultrasonic probe or the second ultrasonic probe is used, the state where the radial artery is blocked by the pressing pressure is loosened and blood flow begins to occur (hereinafter referred to as the blood flow) Determining the timing of “when blood flow occurs” in the claims, and the pressing pressure when the blood flows are generated (hereinafter referred to as “pressing pressure when blood flows”) and the systole Referring to a given relationship with blood pressure, obtaining a systolic blood pressure from the detected value of the pressure sensor at the determined timing at the time of blood flow generation, the first ultrasonic probe and the second An operation for obtaining a pulse pressure using a measurement result of an ultrasonic probe and calibrating a correlation characteristic between a blood vessel diameter of the radial artery and a blood pressure using the obtained systolic blood pressure and the pulse pressure. And the processing section,
A blood pressure measurement device comprising:
請求項1に記載の血圧計測装置。 The arithmetic processing unit determines a timing when the blood flow is generated by performing blood flow determination by an ultrasonic Doppler method using any one of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe. To
The blood pressure measurement device according to claim 1.
請求項2に記載の血圧計測装置。 The arithmetic processing unit performs blood flow determination by the ultrasonic Doppler method using a grating lobe component of any of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe.
The blood pressure measurement device according to claim 2.
前記演算処理部は、前記所定の距離と前記第1の超音波プローブ及び前記第2の超音波プローブの計測結果とから脈波伝播速度を求め、当該脈波伝播速度を用いた所定の演算により前記脈圧を求める、
請求項1〜3の何れか一項に記載の血圧計測装置。 The first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe are installed at positions separated by a predetermined distance along the traveling direction of the radial artery,
The calculation processing unit obtains a pulse wave velocity from the predetermined distance and the measurement results of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe, and performs a predetermined calculation using the pulse wave velocity. Obtaining the pulse pressure,
The blood pressure measurement device according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の血圧計測装置。 The arithmetic processing unit is based on the pulse wave velocity and the vascular property value of the radial artery based on the measurement result of any of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe. The pulse pressure is obtained by executing the calculation for obtaining the pulse pressure.
The blood pressure measurement device according to claim 4.
を備えた請求項1〜5の何れか一項に記載の血圧計測装置。 A setting unit for setting the relationship between the pressing pressure at the time of blood flow generation and the systolic blood pressure;
The blood pressure measurement device according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
を備えた請求項1〜6の何れか一項に記載の血圧計測装置。 A blood pressure calculator that obtains a blood vessel diameter of the radial artery using a measurement result of any of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe, and calculates a blood pressure using the correlation characteristic;
The blood pressure measurement device according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
前記第1の超音波プローブ及び前記第2の超音波プローブのうちの何れかの計測結果を用いて、血流発生時のタイミングを判定することと、
血流発生時押し付け圧と収縮期血圧との所与の関係を参照して、判定した前記血流発生時のタイミングでの前記圧力センサーの検出値から収縮期血圧を求めることと、
前記第1の超音波プローブ及び前記第2の超音波プローブの計測結果を用いて脈圧を求めることと、
求めた前記収縮期血圧及び前記脈圧を用いて前記橈骨動脈の血管径と血圧との相関特性を校正と、
を含む校正方法。 A first ultrasound probe placed on the skin surface above the radial artery, a second ultrasound probe placed on the skin surface above the radial artery, and a skin surface above the radial artery, the rib An apparatus comprising a pressure sensor for detecting pressure applied to an artery is a calibration method for calibrating a correlation characteristic between a blood vessel diameter of the radial artery and blood pressure,
Using the measurement result of either the first ultrasonic probe or the second ultrasonic probe to determine the timing when blood flow occurs;
With reference to a given relationship between the pressing pressure at the time of blood flow generation and the systolic blood pressure, obtaining the systolic blood pressure from the detected value of the pressure sensor at the determined timing at the time of blood flow generation;
Obtaining a pulse pressure using measurement results of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe;
Using the determined systolic blood pressure and the pulse pressure to calibrate the correlation between the radial diameter of the radial artery and the blood pressure,
Calibration method including:
Priority Applications (1)
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JP2015058143A JP2016174799A (en) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | Blood pressure measurement apparatus and calibration method |
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