JP2017109063A - Blood Pressure Measurement System - Google Patents

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定夫 尾股
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact blood pressure measurement device capable of measuring without any constraint, and a data management system.SOLUTION: A blood pressure measurement system 1 is configured to reflect not only a time parameter of a pulse wave waveform measured by a pulse wave sensor 5, but also a phenomenon in which the pulse wave is generated by shrinkage and expansion of a blood vessel which is reflected on a data processing device 3 which is additionally provided, for determining a maximum blood pressure value and a minimum blood pressure value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、血圧測定システムおよびデータ管理システムに関し、特に脈波センサによって得られる脈波波形に基づいて血圧値を算出し出力する血圧測定システムに適用して好適なるものである。   The present invention relates to a blood pressure measurement system and a data management system, and is particularly suitable for application to a blood pressure measurement system that calculates and outputs a blood pressure value based on a pulse wave waveform obtained by a pulse wave sensor.

従来、血圧測定装置としては、腕にカフ圧を加え、減圧しながら脈波が回復する音を基準に最大血圧と最低血圧を求めるマンシェット法を用いるものがよく使われる。血圧の絶対値を測定するものとしては、観血法といわれる、動脈中に圧力センサを挿入して、直接的に血圧を測る侵襲法がある。これらは、いずれも被検査者に加圧や侵襲の負担を与える。そこで、被検査者に負担を与えない血圧測定として、発光素子と受光素子を用いて脈波を検出し、そのデータから計算によって最大血圧と最低血圧を算出することが行われる。   2. Description of the Related Art Conventionally, a blood pressure measuring apparatus using a Manchette method that obtains the maximum blood pressure and the minimum blood pressure based on the sound of applying a cuff pressure to the arm and recovering the pulse wave while reducing the pressure is often used. As a method for measuring the absolute value of blood pressure, there is an invasive method called a blood-opening method in which a pressure sensor is inserted into an artery to directly measure the blood pressure. All of these impose pressure and invasive burdens on the subject. Therefore, as a blood pressure measurement that does not place a burden on the examinee, a pulse wave is detected using a light emitting element and a light receiving element, and a maximum blood pressure and a minimum blood pressure are calculated by calculation from the data.

例えば、特許文献1には、動脈血圧測定装置として、発光素子と受光素子から構成されるセンサによって動脈波形を取り込み、取り込んだ動脈波形の一拍ごとの微分ゼロクロス点を用いて、周期時間等も加味しながら一拍ごとの最大血圧と最低血圧を計算で求めることが開示されている。   For example, in Patent Document 1, as an arterial blood pressure measurement device, an arterial waveform is captured by a sensor composed of a light emitting element and a light receiving element, and a cycle time and the like are also obtained using a differential zero cross point for each beat of the captured arterial waveform. It is disclosed to calculate the maximum blood pressure and the minimum blood pressure for each beat while taking into account.

しかし、特許文献1の方法によれば、指先等に発光素子と受光素子を取り付けるだけで、最大血圧値と最低血圧値を計算で求めることができるが、脈波変化の時間パラメータのみで最大血圧値と最低血圧値を求めているため、血管の収縮と拡張によって脈波が形成される現象を反映していない可能性があり、脈波算出のモデルとしては不十分な面がある。   However, according to the method of Patent Document 1, the maximum blood pressure value and the minimum blood pressure value can be obtained by calculation only by attaching a light emitting element and a light receiving element to a fingertip or the like. Since the value and the minimum blood pressure value are obtained, there is a possibility that the phenomenon that the pulse wave is formed by the contraction and expansion of the blood vessel may not be reflected, and there is an insufficient aspect as a model for calculating the pulse wave.

このため、本願出願人は、血管の収縮と拡張によって脈波が形成される現象を血圧算出のモデルとしたことによって、血圧測定の精度をさらに向上させた血圧測定装置を提案した(特許文献2)。   For this reason, the applicant of the present application has proposed a blood pressure measurement apparatus that further improves the accuracy of blood pressure measurement by using a phenomenon in which a pulse wave is formed by blood vessel contraction and expansion as a model for blood pressure calculation (Patent Document 2). ).

特許第4680411号公報Japanese Patent No. 4680411 国際公開第2015/151132号公報International Publication No. 2015/151132

ところで、近年、種々の電子デバイスが小型ASIC(Application Specific Integrated Circuit)化されており、ウェアラブル(装着可能)なバイタルセンサにも応用されるようになってきている。   By the way, in recent years, various electronic devices have been made into small ASICs (Application Specific Integrated Circuits), and are now being applied to wearable vital sensors.

上述の特許文献2における血圧測定装置では、被検査者に対して、指先でスイッチを押圧するタイプや、指先に巻き付けて押圧力を印加させるバンド状タイプで構成されており、非侵襲であっても押圧が必要なため、完全な非接触とは言い難い。   The blood pressure measurement device in Patent Document 2 described above is configured to be a non-invasive type that is configured to press a switch with a fingertip or a band type that wraps around the fingertip and applies a pressing force to the subject. However, it is difficult to say that it is completely non-contact because it requires pressing.

一方、最近ではバイタルセンサによる生体情報を無線ネットワークを介してサーバに収集し、医療診断などの用途に応じて分析し、患者等にフィードバックするといったセンサネットワーク構築が主流になりつつある。   On the other hand, recently, the construction of sensor networks is becoming mainstream, in which biometric information from vital sensors is collected on a server via a wireless network, analyzed according to uses such as medical diagnosis, and fed back to patients and the like.

したがって、バイタルセンサとしては、被検査者の身体に常時装着しておき、24時間365日血圧をモニタリングするのが望ましく、そのためには押圧なしで非接触タイプの血圧測定装置を提案する必要がある。   Therefore, it is desirable to always wear the vital sensor on the body of the subject and monitor the blood pressure 24 hours a day, 365 days a year. For this purpose, it is necessary to propose a non-contact type blood pressure measuring device without pressing. .

さらに2014年8月に、電気電子技術者協会(IEEE)は、IEEE1708としてカフ(圧迫帯)無し血圧計測装置の基準を公表しており、規格策定の方針を明らかにするなど、世界的にも関心が高まっている。   Furthermore, in August 2014, the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) published standards for cuff-free blood pressure measurement devices as IEEE 1708, and clarified the policy for formulating the standards worldwide. Interest is growing.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、小型かつ完全に非拘束により測定可能な血圧測定装置及びデータ管理システムを提供するものである。   The present invention has been made in consideration of the above points, and provides a blood pressure measurement device and a data management system that can be measured in a small size and completely unconstrained.

かかる課題を解決するために本発明の血圧測定システムにおいては、信号源から生体内の血管に入射した波の反射波を検出し、入射波と反射波との間に血管の物性に応じて生じる位相差が生じるときに、位相シフト回路によって自例発振振動の周波数を変化させながら位相差をゼロに補償し、当該位相差がゼロに補償された周波数の周期的な時間変化を脈波波形として出力する血管脈波検出部と、血管脈波検出部から得られた脈波波形を脈波データとして送信する第1通信部とを有する脈波測定装置と、第1通信部からの脈波データを受信する第2通信部と、第2通信部から得られた脈波データに基づく血流の一周期の時間の脈波波形について、血管収縮時間の間における脈波波形の時間積分値と、血管拡張時間の間における脈波波形の時間積分値とを用いて、血管収縮時間における血管が血流を押し出すエネルギーを普遍的に表現した規格化最大圧力値と、血管拡張時間における血管が血流を押し出して緩和するエネルギーを普遍的に表現した規格化最低圧力値とを算出し、当該規格化最大圧力値及び規格化最低圧力値に基づいて最大血圧値及び最低血圧値を出力する血圧値算出部とを有し、脈波測定装置と別体に設けられたデータ処理装置とを備えるようにした。   In order to solve this problem, in the blood pressure measurement system according to the present invention, a reflected wave of a wave incident on a blood vessel in a living body is detected from a signal source, and is generated between the incident wave and the reflected wave according to the physical property of the blood vessel. When a phase difference occurs, the phase shift circuit compensates for the phase difference to zero while changing the frequency of the oscillation oscillation, and the periodic time variation of the frequency at which the phase difference is compensated to zero is used as a pulse waveform. A pulse wave measurement device having a blood vessel pulse wave detection unit to output, a first communication unit that transmits a pulse wave waveform obtained from the blood vessel pulse wave detection unit as pulse wave data, and pulse wave data from the first communication unit A pulse wave waveform of a period of blood flow based on the pulse wave data obtained from the second communication unit, a time integral value of the pulse wave waveform during the vasoconstriction time, Time of pulse waveform during vasodilatation time Using the fraction value, the standardized maximum pressure value that universally expresses the energy that the blood vessel pushes out the blood flow during the vasoconstriction time and the energy that the blood vessel pushes out the blood flow and relaxes during the vasodilation time is universally expressed And a blood pressure value calculation unit that outputs a maximum blood pressure value and a minimum blood pressure value based on the normalized maximum pressure value and the normalized minimum pressure value, and a pulse wave measuring device, And a data processing device provided separately.

また本発明においては、データ処理装置における前記血圧値算出部は、第2通信部から得られた脈波データに基づく脈波波形について、繰り返し単位となる一周期の波形について、時間経過に対する傾斜を補正し、傾斜補正された一周期の脈波波形を求める一周期波形算出部と、一周期の脈波波形について、一周期の時間と、一周期の開始時点を時間原点として脈波波形が最高値となる前記血管収縮時間と、時間原点から血管収縮時間までの脈波波形の時間積分値値と、当該血管収縮時間を除く一周期の終了時点である血管拡張時間までの脈波波形の時間積分値を、基本パラメータとして算出する基本パラメータ算出部と、基本パラメータを用い、60秒当たりの脈波数と、血管収縮時間の規格化最大圧力値と、血管拡張時間の規格化最低圧力値を算出する2次パラメータ算出部と、侵襲法またはマンシェット法によって得られる最大血圧値と脈波波形に基づいて算出される規格化最大圧力値との間を関連付ける第1係数と、侵襲法またはマンシェット法によって得られる最低血圧値と脈波波形に基づいて算出される規格化最低圧力値との間を関連付ける第2係数とを予め求めて記憶する記憶部と、基本パラメータ算出部からの基本パラメータと、2次パラメータ算出部からの規格化最大血圧値及び規格化最低血圧値と、記憶部から読み出した第1係数及び第2係数とに基づいて、脈波波形に基づく最大血圧値及び最低血圧値を算出して出力する血圧値出力部とを備えるようにした。   Further, in the present invention, the blood pressure value calculation unit in the data processing device is configured to incline the passage of time with respect to the waveform of one cycle as a repetition unit for the pulse wave waveform based on the pulse wave data obtained from the second communication unit. A one-cycle waveform calculator that corrects and tilt-corrects one-cycle pulse waveform, and the one-cycle pulse waveform has the highest pulse waveform with the time of one cycle and the starting point of one cycle as the time origin. Value of the vasoconstriction time, the time integral value of the pulse wave waveform from the time origin to the vasoconstriction time, and the time of the pulse waveform until the vascular dilation time at the end of one cycle excluding the vasoconstriction time A basic parameter calculation unit for calculating an integral value as a basic parameter, and using the basic parameter, the number of pulse waves per 60 seconds, a standardized maximum pressure value of vascular contraction time, and a standardized minimum pressure of vascular dilation time A secondary parameter calculation unit that calculates a value, a first coefficient that associates between a maximum blood pressure value obtained by an invasive method or a Manchette method and a normalized maximum pressure value calculated based on a pulse wave waveform, and an invasive method or A storage unit for preliminarily obtaining and storing a second coefficient for associating a minimum blood pressure value obtained by the Manchette method and a normalized minimum pressure value calculated based on a pulse wave waveform; and a basic parameter from the basic parameter calculation unit Based on the normalized maximum blood pressure value and the normalized minimum blood pressure value from the secondary parameter calculation unit, and the first coefficient and the second coefficient read from the storage unit, the maximum blood pressure value and the minimum blood pressure based on the pulse wave waveform A blood pressure value output unit for calculating and outputting the value.

このように脈波測定装置において測定した脈派波形に基づいて、データ処理装置にて最大血圧値及び最低血圧値を算出し、これらを血管の収縮と拡張によって脈波が形成される現象の血圧算出モデルとしたことにより、校正なしで直接脈波データを血圧に変換することができる。また脈波測定装置を小型かつ無線通信にてウェアラブル機器として適用できるようにしたことにより、被検査者が常時装着して血圧を測定することが可能となる。   Thus, based on the pulse wave waveform measured by the pulse wave measuring device, the data processing device calculates the maximum blood pressure value and the minimum blood pressure value, and the blood pressure is a phenomenon in which a pulse wave is formed by contraction and expansion of the blood vessel. By using the calculation model, the pulse wave data can be directly converted into blood pressure without calibration. In addition, since the pulse wave measuring device can be applied as a wearable device with a small size and wireless communication, the subject can always wear it and measure blood pressure.

さらに本発明においては、脈波測定装置における第1通信部に設けられ、制御部からの指示に応じて所定の給電方式による電源を非接触で供給する給電部と、データ処理装置における第2通信部に設けられ、第1通信部の給電部から非接触で供給される電力を受電する受電部と、受電部により受電された電力を所定の電圧値に調整する電圧調整部とを備えるようにした。   Furthermore, in the present invention, a power supply unit that is provided in the first communication unit of the pulse wave measurement device and supplies power in a predetermined power supply method in a non-contact manner according to an instruction from the control unit, and a second communication in the data processing device And a power receiving unit that receives power supplied from the power supply unit of the first communication unit in a contactless manner, and a voltage adjustment unit that adjusts the power received by the power receiving unit to a predetermined voltage value. did.

この結果、脈波測定装置をさらに小型化することが可能となり、ウェアラブル機器として被検査者に対して常時または長期間の装着が可能となる。   As a result, the pulse wave measuring device can be further reduced in size, and can be worn as a wearable device at all times or for a long period of time on the subject.

さらに本発明においては、データ処理装置における第2通信部は、所定の通信網を介して外部のサーバに接続可能とし、脈波測定装置の第1通信部から送信される脈波データ並びに血圧値算出部から出力される最大血圧値及び最低血圧値を時系列的に蓄積及び管理するようにした。   Further, in the present invention, the second communication unit in the data processing device is connectable to an external server via a predetermined communication network, and the pulse wave data and the blood pressure value transmitted from the first communication unit of the pulse wave measuring device. The maximum blood pressure value and the minimum blood pressure value output from the calculation unit are accumulated and managed in time series.

この結果、血圧測定システムにおいて、通信網を介してサーバにアクセスして、当サーバに記録された被検査者の脈波データや最大血圧値や最低血圧値を時系列的に読み出すことにより、当該被検査者が計測時から長期間までの生涯の脈派データを利用した健康管理、病気の予測、心理状態までを把握することが可能となる。   As a result, in the blood pressure measurement system, the server is accessed via the communication network, and the pulse wave data, the maximum blood pressure value, and the minimum blood pressure value of the inspected person recorded in the server are read out in time series. It is possible for the examinee to grasp the health management, illness prediction, and psychological state using lifetime pulse data from the time of measurement to a long period.

本発明によれば、脈波測定をウェアラブル機器に適用するとともに、測定された脈波データを校正なしで直接血圧に変換することが可能な血圧測定システムを実現することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while applying a pulse wave measurement to a wearable apparatus, the blood pressure measurement system which can convert the measured pulse wave data into a blood pressure directly without calibration is realizable.

本発明の実施形態に係る血圧測定システムの機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the blood pressure measurement system which concerns on embodiment of this invention. 同発明の実施形態に係る血圧測定システムにおける血圧測定の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the blood pressure measurement in the blood pressure measurement system which concerns on embodiment of the same invention. 同実施形態にかかる脈波測定装置において取得される脈波波形を示す略線図である。It is an approximate line figure showing a pulse wave waveform acquired in a pulse wave measuring device concerning the embodiment. 同実施形態にかかる脈波測定装置における位相シフト回路の周波数特性図である。It is a frequency characteristic figure of the phase shift circuit in the pulse wave measuring device concerning the embodiment. 同実施形態にかかるデータ処理装置において、脈波波形をディジタル処理に適した波形とした略線図である。In the data processor concerning the embodiment, it is an approximate line figure which made a pulse wave waveform suitable for digital processing. 同実施形態にかかるデータ処理装置において、ディジタル信号化した脈波波形の時間変化を示す略線図である。In the data processor concerning the embodiment, it is an approximate line figure showing time change of a pulse wave waveform made into a digital signal. 同実施形態にかかるデータ処理装置において、一周期の脈波波形を取り出し、波形パラメータを示す図である。In the data processor concerning the embodiment, it is a figure which takes out the pulse wave waveform of one cycle, and shows a waveform parameter. 同実施形態にかかるデータ処理装置において、侵襲法で測定した脈波データを整理して求めた最大血圧値に対する対応付け関係式を示す図である。In the data processor concerning the embodiment, it is a figure which shows the matching relational expression with respect to the maximum blood pressure value calculated | required by arranging the pulse wave data measured by the invasive method. 同実施形態にかかるデータ処理装置において、侵襲法で測定した脈波データを整理して求めた最低血圧値に対する対応付け関係式を示す図である。In the data processor concerning the embodiment, it is a figure which shows the matching relational expression with respect to the diastolic blood pressure value calculated | required by arranging the pulse wave data measured by the invasive method. 図8について、脈波波形から計算した最大血圧値を重ねた図である。FIG. 9 is a diagram in which maximum blood pressure values calculated from pulse wave waveforms are superimposed on FIG. 8. 図9について、脈波波形から計算した最大血圧値を重ねた図である。FIG. 10 is a diagram in which the maximum blood pressure values calculated from the pulse waveform are superimposed on FIG. 9. 同実施形態にかかる被検査者の身体部位と対応する脈波測定装置が搭載された製品との関係を示す表である。It is a table | surface which shows the relationship between the product in which the pulse wave measuring apparatus corresponding to the to-be-tested person's body part concerning the embodiment is mounted.

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(1)本発明による位相シフト法の原理
本発明による位相シフト法とは、信号源から対象物に入射した波の反射波を検出し、入射波と反射波との間に対象物の物性に応じて生じる位相差を位相シフト回路によって周波数を変化させることにより、位相差をゼロに補償し、その位相差をゼロに補償する周波数変化量からの対象物の物性を求めるものである。
(1) Principle of the phase shift method according to the present invention The phase shift method according to the present invention detects a reflected wave of a wave incident on an object from a signal source, and changes the physical property of the object between the incident wave and the reflected wave. By changing the frequency of the phase difference generated in response to the phase shift circuit, the phase difference is compensated to zero, and the physical property of the object is obtained from the amount of frequency change that compensates the phase difference to zero.

すなわち検出センサ、増幅器および位相シフト回路の直列接続からなる閉ループの自励発振を維持するために、当該閉ループの周波数を変更して位相差をゼロに補償するものである。   That is, in order to maintain closed loop self-oscillation consisting of a detection sensor, an amplifier and a phase shift circuit connected in series, the frequency of the closed loop is changed to compensate for the phase difference to zero.

生体に光を入射したときの入力信号と出力信号との間に現れる位相差の測定に位相シフト法を適用するカフ無し血圧計については、特登4348467号公報に開示されている。すなわち帰還ループにより位相差をゼロに補償して起こる自励発振振動の周波数を計測し、探触素子による生体からの入射光を受光しているときの周波数と光が生体に入射されていないときの周波数と間の偏差を検出し、これを生体の物質特性として出力する。そして発光素子への入力波形と受光素子からの出力波形との間の位相差を位相シフト法により周波数偏差に変換する。このように位相差の定量測定に比較し、周波数の定量測定の方が格段に精度の優れた計測器を用いることができる。   Japanese Patent No. 4348467 discloses a cuff-free sphygmomanometer that applies a phase shift method to measure a phase difference that appears between an input signal and an output signal when light is incident on a living body. In other words, the frequency of self-oscillation oscillation that occurs by compensating the phase difference to zero by the feedback loop is measured, and the frequency when the incident light from the living body is received by the probe element and the light is not incident on the living body Deviation between the frequency and the frequency is detected, and this is output as a biological material property. Then, the phase difference between the input waveform to the light emitting element and the output waveform from the light receiving element is converted into a frequency deviation by the phase shift method. In this way, it is possible to use a measuring instrument with much higher accuracy in quantitative measurement of frequency than in quantitative measurement of phase difference.

このようなカフ無し血圧計においては、血管の拍動が血管内圧(血圧)に相関していることから、脈波の形状も血管内圧に相関している。このため脈波の特性を位相シフト法を用いて共振現象を形成して周波数に変換すると、血管特性を包含したバネ定数(すなわち血管壁の硬さを示すバネ定数)を反映することがわかる。   In such a cuff-free sphygmomanometer, since the pulsation of the blood vessel correlates with the intravascular pressure (blood pressure), the shape of the pulse wave also correlates with the intravascular pressure. Therefore, it can be seen that when the pulse wave characteristic is converted into a frequency by forming a resonance phenomenon using the phase shift method, a spring constant including the blood vessel characteristic (that is, a spring constant indicating the hardness of the blood vessel wall) is reflected.

(2)血圧測定システムの制御系の構成
図1に示すように、血圧測定システム1は、人体の皮膚表面に直接的又は衣服等を介して間接的に装着する脈波測定装置2と、当該脈波測定装置2からの脈波データに基づき所定の演算処理により最大血圧値及び最低血圧値を算出するデータ処理装置3からなる。
(2) Configuration of control system of blood pressure measurement system As shown in FIG. 1, the blood pressure measurement system 1 includes a pulse wave measurement device 2 that is directly or indirectly attached to the skin surface of a human body through clothing, etc. The data processing device 3 calculates a maximum blood pressure value and a minimum blood pressure value by a predetermined calculation process based on pulse wave data from the pulse wave measuring device 2.

脈波測定装置2は、脈波センサ5、バイアス回路6、閉ループ回路7、無線通信部8を有する。脈波センサ5は、電流を光に変換する光半導体からなる発光素子10と、高精度で光の強度を検出するフォトンカウンタからなる受光素子11とにより、血管を流れる血流の脈波波形を検出する。   The pulse wave measuring device 2 includes a pulse wave sensor 5, a bias circuit 6, a closed loop circuit 7, and a wireless communication unit 8. The pulse wave sensor 5 uses a light emitting element 10 made of an optical semiconductor that converts current into light, and a light receiving element 11 made of a photon counter that detects the intensity of light with high accuracy, and generates a pulse wave waveform of blood flow flowing through the blood vessel. To detect.

この脈波センサ5において、発光素子10の出射光軸と受光素子11の入射光軸との交点Pは、透光板12の表面に対し予め定めた高さ位置に設定されている。交点Pの予め定めた高さ位置は、血流の脈波測定装置2となるため、人体の皮膚表面から血管の位置までの距離の近傍に設定することが望ましい。   In this pulse wave sensor 5, the intersection P between the emission optical axis of the light emitting element 10 and the incident optical axis of the light receiving element 11 is set at a predetermined height position with respect to the surface of the light transmitting plate 12. Since the predetermined height position of the intersection point P is the blood flow pulse wave measuring apparatus 2, it is desirable to set it near the distance from the human skin surface to the blood vessel position.

また発光素子10及び受光素子11の間には遮光部13が配置され、発光素子10の光が受光素子11に回り込んで受光に対する外乱発生をとなるのを抑制する。   In addition, a light shielding unit 13 is disposed between the light emitting element 10 and the light receiving element 11, and suppresses the occurrence of a disturbance to the received light due to the light from the light emitting element 10 traveling around the light receiving element 11.

バイアス回路6は、脈波センサ5の発光素子10のアノードとカソードの間に供給するバイアス電圧を生成し、受光素子11の出力に抵抗素子を接続し、受光素子11に流れる電流を電圧に変換する機能を有する。   The bias circuit 6 generates a bias voltage supplied between the anode and the cathode of the light emitting element 10 of the pulse wave sensor 5, connects a resistance element to the output of the light receiving element 11, and converts the current flowing through the light receiving element 11 into a voltage. It has the function to do.

閉ループ回路7は、受光素子11から出力される電流をDCカットコンデンサ15及び続く増幅器16を介して位相シフト回路17に入力させる。位相シフト回路17は、その入力信号と出力信号との間に位相差があるときは、自励発振回路の発振周波数を変化させて、位相差をゼロとし、自励発振を持続させる機能を有する。位相シフト回路17の詳細な構成と作用については、特開平9−145691号公報に開示されている。   The closed loop circuit 7 inputs the current output from the light receiving element 11 to the phase shift circuit 17 via the DC cut capacitor 15 and the subsequent amplifier 16. When there is a phase difference between the input signal and the output signal, the phase shift circuit 17 has a function of changing the oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit to make the phase difference zero and maintaining the self-excited oscillation. . The detailed configuration and operation of the phase shift circuit 17 is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-146991.

このように閉ループ回路7では、人体の皮膚表面近傍の血流−受光素子11−DCカットコンデンサ15−増幅器16−位相シフト回路17−発光素子10−上述の血流の閉ループが形成される。この閉ループ回路7は、増幅器16と位相シフト回路17によって自励発振回路を形成する。   Thus, in the closed loop circuit 7, the blood flow-light receiving element 11-DC cut capacitor 15-amplifier 16-phase shift circuit 17-light emitting element 10-the above-described closed loop of blood flow is formed near the skin surface of the human body. The closed loop circuit 7 forms a self-excited oscillation circuit by the amplifier 16 and the phase shift circuit 17.

位相シフト回路17から出力される脈波データとしての自励発振回路の発振周波数が無線通信部8に供給される。無線通信部8は、脈波データを例えばIEEE802.15規格等の近距離無線通信規格に準拠した通信方式によりデータ処理装置の無線通信部に送信する。   The oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit as pulse wave data output from the phase shift circuit 17 is supplied to the wireless communication unit 8. The wireless communication unit 8 transmits the pulse wave data to the wireless communication unit of the data processing apparatus by a communication method compliant with a short-range wireless communication standard such as IEEE 802.15 standard.

脈波測定装置2の無線通信部8は、データ処理装置3の無線通信部20から所定の非接触給電方式によりワイヤレス給電を受ける。この非接触給電方式としては、2つの隣接するコイルの片方に電流を流すと発生する磁束を媒介して隣接したもう片方に起電力が発生する電磁誘導を用いた「電磁誘導方式」、電磁界の共鳴現象を利用した「電磁界共鳴方式」、電力を電磁波に変換しアンテナを介して送受信する技術である「電波方式」などが挙げられる。   The wireless communication unit 8 of the pulse wave measuring device 2 receives wireless power supply from the wireless communication unit 20 of the data processing device 3 by a predetermined non-contact power supply method. As this non-contact power supply method, an “electromagnetic induction method” using electromagnetic induction in which an electromotive force is generated in the other adjacent medium through the magnetic flux generated when a current is passed through one of two adjacent coils, The “electromagnetic resonance method” using the resonance phenomenon of the above, and the “radio wave method” that is a technology for converting electric power into electromagnetic waves and transmitting / receiving them through an antenna, can be mentioned.

データ処理装置3は、無線通信部20、制御部21、表示部22、記憶部23を有し、脈波測定装置2から送信される脈波データに基づいて、最大血圧値と最低血圧値と脈拍数を算出する。   The data processing device 3 includes a wireless communication unit 20, a control unit 21, a display unit 22, and a storage unit 23. Based on the pulse wave data transmitted from the pulse wave measurement device 2, the maximum blood pressure value and the minimum blood pressure value Calculate the pulse rate.

データ処理装置3において、無線通信部20から受信した脈波データは制御部21に供給される。制御部21は、脈波データの周波数をデフォルト周波数に調整する周波数調整部30と、脈波データの繰り返しの一周期波形を算出する一周期波形算出部31と、一周期波形に基づいて血圧算出のための基本パラメータを算出する基本パラメータ算出部32と、血圧算出のための2次パラメータを算出する2次パラメータ算出部33と、基本パラメータと2次パラメータとを用いて最大血圧値と最低血圧値と脈拍数を算出して出力する血圧算出出力部34とを有する。   In the data processing device 3, the pulse wave data received from the wireless communication unit 20 is supplied to the control unit 21. The control unit 21 includes a frequency adjustment unit 30 that adjusts the frequency of the pulse wave data to a default frequency, a one-cycle waveform calculation unit 31 that calculates a one-cycle waveform of repetition of the pulse wave data, and a blood pressure calculation based on the one-cycle waveform. A basic parameter calculation unit 32 for calculating a basic parameter for blood pressure, a secondary parameter calculation unit 33 for calculating a secondary parameter for blood pressure calculation, and a maximum blood pressure value and a minimum blood pressure using the basic parameter and the secondary parameter. A blood pressure calculation output unit 34 for calculating and outputting the value and the pulse rate.

これらの機能は、ソフトウェアを実行することで実現でき、具体的には、血圧算出プログラムを実行することで実現できる。これらの機能の一部をハードウェアで構成してもよい。ここでは、ソフトウェアで実現できる機能を処理するプロセッサを内蔵した1つのICチップで制御部を構成する。これによって、回路ブロックを小型にできる。   These functions can be realized by executing software, specifically, by executing a blood pressure calculation program. Some of these functions may be configured by hardware. Here, the control unit is configured by one IC chip with a built-in processor that processes functions that can be realized by software. Thereby, the circuit block can be reduced in size.

制御部21と交信する記憶部23は、制御部21で実行されるプログラムを格納し、また脈波データを一時的に記憶する機能を有するメモリであるが、ここでは特に、発光素子10と受光素子11によって検出される脈波波形に基づいて算出される血圧値と、侵襲法またはマンシェット法によって得られる血圧値とを関連付ける係数を記憶する関連付け係数ファイル35を格納する。係数の詳細な内容については、脈波波形の基本パラメータと2次パラメータと関連付けて後述する。   The storage unit 23 that communicates with the control unit 21 is a memory that stores a program executed by the control unit 21 and has a function of temporarily storing pulse wave data. An association coefficient file 35 for storing a coefficient for associating a blood pressure value calculated based on the pulse wave waveform detected by the element 11 and a blood pressure value obtained by the invasive method or the Manchette method is stored. The detailed contents of the coefficient will be described later in association with the basic parameters and secondary parameters of the pulse waveform.

制御部21は、脈波データに基づいて算出した周波数調整信号を無線通信部20を介して脈波測定装置2の無線通信部8に送信する。この周波数調整信号は、脈波データとしての自励発振回路の発振周波数を予め定めたデフォルト周波数となるように、位相シフト回路17の回路定数を変更する信号である。   The control unit 21 transmits the frequency adjustment signal calculated based on the pulse wave data to the wireless communication unit 8 of the pulse wave measuring device 2 via the wireless communication unit 20. This frequency adjustment signal is a signal for changing the circuit constant of the phase shift circuit 17 so that the oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit as pulse wave data becomes a predetermined default frequency.

脈波測定装置2における閉ループ回路7の位相シフト回路17は、周波数調整信号に基づいて、被検査者によって皮膚表面近傍の血流から検出される脈波データとしての自励発振回路の発振周波数がかなりばらついても、デフォルト周波数に調整することで、信号処理のダイナミックレンジの増大を抑制できる。   The phase shift circuit 17 of the closed loop circuit 7 in the pulse wave measuring device 2 determines the oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit as pulse wave data detected from the blood flow near the skin surface by the subject based on the frequency adjustment signal. Even if it varies considerably, an increase in the dynamic range of signal processing can be suppressed by adjusting to the default frequency.

データ処理装置3の無線通信部20は、所定の通信網(ネットワーク)40を介して外部のサーバ41と接続可能であり、脈波測定装置2から送信される脈波データ並びに制御部21の血圧算出出力部34から最大血圧値及び最低血圧値を時系列的に蓄積及び管理するようになされている。したがって、データ処理装置3では、制御部21は、サーバ41に記録された被検査者の脈波データや最大血圧値や最低血圧値を時系列的に読み出すことにより、当該被検査者が計測時から長期間までの生涯の脈派データを利用した健康管理、病気の予測、心理状態までを把握することが可能となる。   The wireless communication unit 20 of the data processing device 3 can be connected to an external server 41 via a predetermined communication network (network) 40, and the pulse wave data transmitted from the pulse wave measuring device 2 and the blood pressure of the control unit 21. The maximum blood pressure value and the minimum blood pressure value are accumulated and managed from the calculation output unit 34 in time series. Therefore, in the data processing device 3, the control unit 21 reads out the subject's pulse wave data, the maximum blood pressure value, and the minimum blood pressure value recorded in the server 41 in time series so that the subject can perform measurement. It is possible to understand health management, disease prediction, and psychological state using life-long pulse data for a long period of time.

(3)データ処理装置の血圧測定プログラムによる処理
データ処理装置3の制御部21の制御における各機能、記憶部23の係数ファイル35の内容等について、図2に示す血圧測定プログラムの処理手順SP0を用いて詳細に説明する。
(3) Processing by the blood pressure measurement program of the data processing device For each function in the control of the control unit 21 of the data processing device 3, the contents of the coefficient file 35 of the storage unit 23, etc., the processing procedure SP0 of the blood pressure measurement program shown in FIG. The details will be described.

まずデータ処理装置3の制御部21が被検査者が希望する測定時間に合わせて、無線通信部20から給電させることにより、脈波測定装置2の無線通信部8を経て、脈波センサ5が作動する。なお、被検査者が常時計測を希望する場合には、上述のような制御部21の起動制御は不要である。   First, the control unit 21 of the data processing device 3 supplies power from the wireless communication unit 20 in accordance with the measurement time desired by the examinee, so that the pulse wave sensor 5 passes through the wireless communication unit 8 of the pulse wave measurement device 2. Operate. In addition, when the person to be inspected always desires measurement, the start-up control of the control unit 21 as described above is unnecessary.

脈波センサ5において、発光素子10からの光は、透光板12を介して人体の皮膚表面に入射し、当該皮膚表面近傍の血管のある交点Pで反射し、その反射光は透光板12を介して受光素子11にて受光される。そして閉ループ回路7において、人体の皮膚表面近傍の血流−受光素子11−DCカットコンデンサ15−増幅器16−位相シフト回路17−発光素子10−当該血流の閉ループが形成される。   In the pulse wave sensor 5, the light from the light emitting element 10 is incident on the human skin surface via the translucent plate 12, and is reflected at an intersection P with blood vessels in the vicinity of the skin surface, and the reflected light is transmitted through the translucent plate. Light is received by the light receiving element 11 via 12. In the closed loop circuit 7, a blood flow-light receiving element 11-DC cut capacitor 15-amplifier 16-phase shift circuit 17-light emitting element 10-closed loop of the blood flow in the vicinity of the human skin surface is formed.

この閉ループは、増幅器16と位相シフト回路17によって自励発振回路を形成する。位相シフト回路17は、その入力信号に対応する受光素子11から出力される検出電気信号と、その出力信号に対応する発光素子10に供給される駆動電気信号との間に位相差があるときは、その位相差をゼロにするように、自励発振回路の発振周波数を変化させる。   This closed loop forms a self-excited oscillation circuit by the amplifier 16 and the phase shift circuit 17. When there is a phase difference between the detection electric signal output from the light receiving element 11 corresponding to the input signal and the driving electric signal supplied to the light emitting element 10 corresponding to the output signal, the phase shift circuit 17 The oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit is changed so that the phase difference is zero.

この発振周波数の変化は、血流の変化を反映したもので、その時間変化の波形は、脈波波形F1である(SP10)。この脈波波形F1は、横軸に時間、縦軸に電圧をとると、例えば図3のように示される。脈波波形F1は電圧振幅が時間経過に関わらずほぼ一定で、周波数が時々刻々変化する。この周波数変化が血管における収縮と拡張の大きさに対応する。   The change in the oscillation frequency reflects the change in the blood flow, and the waveform of the time change is the pulse wave waveform F1 (SP10). The pulse waveform F1 is shown as shown in FIG. 3, for example, with time on the horizontal axis and voltage on the vertical axis. The pulse wave waveform F1 has a substantially constant voltage amplitude regardless of the passage of time, and the frequency changes every moment. This frequency change corresponds to the magnitude of contraction and dilation in the blood vessel.

脈波波形F1における周波数変化のダイナミックレンジは、被検査者によって異なる。脈波波形F1の中心周波数に個人差があるため、そのまま脈波波形F1のデータ処理を進めると、メモリ容量も、信号処理回路のダイナミックレンジも、大きなものとなる。このため、脈波波形F1の中心周波数を予め定めたデフォルト周波数fDに統一する周波数調整が行われる(SP11)。この処理手順は、制御部21の周波数調整部30の機能によって実行される。 The dynamic range of the frequency change in the pulse wave waveform F1 varies depending on the examinee. Since there is an individual difference in the center frequency of the pulse wave waveform F1, if the data processing of the pulse wave waveform F1 proceeds as it is, both the memory capacity and the dynamic range of the signal processing circuit become large. Therefore, the frequency adjustment of unifying the default frequency f D with predetermined center frequency of the pulse waveform F1 is performed (SP11). This processing procedure is executed by the function of the frequency adjustment unit 30 of the control unit 21.

具体的には、データ処理装置3の制御部21から脈波測定装置2の位相シフト回路17に対して、回路定数を変更させる周波数調整信号が出力される。デフォルト周波数fDは、脈波データのサンプリング周期や、脈波データのばらつきを平均化するのに必要なデータ組数等と、回路ブロックの処理速度、メモリ容量等を考慮して決定することができる。ここでは、脈波データのサンプリング周期を毎秒250回、ばらつき平均化に必要なデータ組数を30組、データ処理のビット数を16ビット、処理速度を10MHzとして、デフォルト周波数fDを4kHzとした。 Specifically, a frequency adjustment signal for changing the circuit constant is output from the control unit 21 of the data processing device 3 to the phase shift circuit 17 of the pulse wave measuring device 2. The default frequency f D can be determined in consideration of the sampling period of pulse wave data, the number of data sets necessary for averaging the dispersion of pulse wave data, the processing speed of the circuit block, the memory capacity, and the like. it can. Here, the sampling frequency of pulse wave data is 250 times per second, the number of data sets required for variation averaging is 30, the number of data processing bits is 16 bits, the processing speed is 10 MHz, and the default frequency f D is 4 kHz. .

デフォルト周波数fDは、位相シフト回路17の動作中心周波数fθと異なるものとする。図4は、位相シフト回路17のゲインと位相の周波数特性を示す図である。位相シフト回路17のゲイン特性は、動作中心周波数fθを中心として対称形にゲインが低下するバンドパス特性を有するように設定される。したがって、動作中心周波数fθ付近では、周波数が変化してもゲインがほとんど変化しない。 The default frequency f D is assumed to be different from the operation center frequency f θ of the phase shift circuit 17. FIG. 4 is a diagram showing the frequency characteristics of the gain and phase of the phase shift circuit 17. Gain characteristics of the phase shift circuit 17, the gain symmetrically is set to have a bandpass characteristic which decreases around the operating central frequency f theta. Therefore, in the vicinity of operating center frequency f theta, gain hardly changes even if the frequency changes.

脈波波形は自励発振回路の発振周波数の時間的変化を示す波形であるため、周波数変化を感度良く検出する必要がある。そこで、デフォルト周波数fDは、ゲイン/周波数の勾配の小さい付近を避けて、ゲイン/周波数の勾配の大きい周波数のところに設定する。図4では、デフォルト周波数fDを位相シフト回路の動作中心周波数より高周波側に設定されるが、これを動作中心周波数より低周波側に設定してもよい。 Since the pulse wave waveform is a waveform showing a temporal change in the oscillation frequency of the self-excited oscillation circuit, it is necessary to detect the frequency change with high sensitivity. Therefore, the default frequency f D is set at a frequency where the gain / frequency gradient is large, avoiding the vicinity where the gain / frequency gradient is small. In FIG. 4, the default frequency f D is set on the higher frequency side than the operation center frequency of the phase shift circuit, but it may be set on the lower frequency side than the operation center frequency.

このデフォルト周波数fDで、脈波波形データのサンプリングを行う。(1/4kHz)=250μsであるが、これを16分割し、250kHzごとにサンプリングして、脈波波形の周波数をカウントする。脈波波形はアナログ波形であるので、適当な閾値を有するコンパレータによるA/D変換を用いて2値化を行い、ディジタル波形に変換し、そのディジタル波形についてサンプリングを行う。図5にA/D変換された脈波波形の例を示す。 In this default frequency f D, samples the pulse waveform data. (1/4 kHz) = 250 μs, but this is divided into 16 and sampled every 250 kHz to count the frequency of the pulse wave waveform. Since the pulse waveform is an analog waveform, it is binarized using A / D conversion by a comparator having an appropriate threshold value, converted into a digital waveform, and the digital waveform is sampled. FIG. 5 shows an example of an A / D converted pulse wave waveform.

サンプリングは、ディジタル波形について4kHzのサンプリングタイミングで4ms分行う。つまり、ディジタル波形について、16ビット分のサンプリングを行う。この16ビット分のサンプリングデータを1組として、同じ被検査者に対し、30組のサンプリングデータを1組として、同じ被検査者に対し、30組のサンプリングデータを取得する。取得した30組のサンプリングデータは一旦記憶部に記憶する。記憶された30組のサンプリングデータを用いて、データのスムージング処理を行う。スムージング処理としては、隣接するサンプリングデータ間で移動平均を取る方法を用いることができる。このようにして、16ビット分のサンプリングデータにおける異常データ等を取り除き、信頼性の高いサンプリングデータとする(SP12)。   Sampling is performed for 4 ms with a sampling timing of 4 kHz for the digital waveform. That is, 16-bit sampling is performed on the digital waveform. The 16-bit sampling data is taken as one set, 30 sets of sampling data are taken as one set for the same subject, and 30 sets of sampling data are acquired for the same subject. The acquired 30 sets of sampling data are temporarily stored in the storage unit. Data smoothing is performed using the stored 30 sets of sampling data. As the smoothing process, a method of taking a moving average between adjacent sampling data can be used. In this way, abnormal data and the like in 16-bit sampling data are removed, and highly reliable sampling data is obtained (SP12).

図6に、スムージング処理後の16ビット分のサンプリングデータの例を示す。横軸は時間、縦軸はデフォルト周波数fDからの周波数偏差である。図6に示されるように、サンプリングデータは、周期性を有するが、時間経過に対し傾斜を有する。この傾斜は、被検査者の測定状態によるものである。 FIG. 6 shows an example of sampling data for 16 bits after the smoothing process. The horizontal axis represents time and the vertical axis is the frequency deviation from the default frequency f D. As shown in FIG. 6, the sampling data has periodicity but has a slope with respect to time. This inclination is due to the measurement state of the subject.

そこで、脈波波形F1に相当する16ビットのサンプリングデータについて、繰り返し単位となる一周期の波形を抜き出すために、一周期分判定を行う(SP13)。一周期は、血流の繰り返し周期で、鼓動の周期であるので、経験上、大体の値が分かっている。そこで、サンプリングデータを微分し、得られるゼロクロス点を求める。そして、適当な判定時間間隔を設定して、その間のゼロクロス点の間を一周期と判定する。   Therefore, for 16-bit sampling data corresponding to the pulse wave waveform F1, determination is made for one cycle in order to extract a waveform of one cycle as a repetition unit (SP13). Since one period is a repetition period of blood flow and a period of heartbeat, an approximate value is known from experience. Therefore, the sampled data is differentiated to obtain the obtained zero cross point. Then, an appropriate determination time interval is set, and the interval between zero cross points is determined as one cycle.

一周期分のサンプリングデータが得られると、次に傾斜補正を行う(SP14)。傾斜補正は、一周期のサンプリングデータの開始点となるゼロクロス点のΔfの値と、一周期の終了点となるゼロクロス点のΔfの値を同じとするように、各サンプリングデータを補正することで行う。傾斜補正が行われた一周期分の脈波波形F2を算出取得する上記の手順は、制御部の一周期波形算出部の機能によって実行される。   When sampling data for one period is obtained, tilt correction is performed (SP14). Inclination correction is performed by correcting each sampling data so that the value of Δf at the zero crossing point that is the starting point of one cycle of sampling data is equal to the value of Δf of the zero crossing point that is the end point of one cycle. Do. The above-described procedure for calculating and acquiring the pulse waveform F2 for one period for which the inclination correction has been performed is executed by the function of the one-period waveform calculating unit of the control unit.

図7に、脈波波形F2の例を示す。図8の横軸は時間、縦軸はΔfである。脈波波形F2は、一周期がT秒で、一周期の開始時点を時間原点として脈波波形F2が最高値となる時間がTaである。脈波波形F2は、時間原点から時間Taまでの間にΔfが急激に増大する。そして、時間Taから一周期が終了する時間Tまでの間は、途中にΔfがほぼ一定となる期間があるが、全体としてはΔfが減少する。   FIG. 7 shows an example of the pulse wave waveform F2. In FIG. 8, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents Δf. The pulse wave waveform F2 has a period of T seconds, and the time when the pulse wave waveform F2 becomes the maximum value is Ta, with the start point of one period as the time origin. In the pulse wave waveform F2, Δf increases abruptly from the time origin to time Ta. Then, from time Ta to time T when one cycle ends, there is a period during which Δf is substantially constant, but Δf decreases as a whole.

そこで、脈波波形F2を特徴づける基本パラメータとして、一周期の時間T秒と、一周期の開始時点を時間原点として脈波波形F2が最高値となる時間Ta秒と、Tb=(TーTa)秒とを算出する。そして、時間原点から時間Ta秒までの脈波波形F2の時間積分値Saと、時間Taから一周期の終了時点である時間Tまでの脈波波形F2の時間積分値を算出する。これらが、脈波波形F2の基本パラメータである。基本パラメータの算出は、制御部21の基本パラメータ算出部32の機能によって実行される(SP15)。具体的には、脈波波形F2のピーク検出を行ってTaを求め、Tb=(TーTa)を求める。そして、Ta、Tbのそれぞれの期間について脈波波形F2の時間積分を行ってSa、Sbを算出する。   Therefore, as basic parameters characterizing the pulse wave waveform F2, the time T seconds of one cycle, the time Ta seconds when the pulse wave waveform F2 becomes the maximum value with the start point of one cycle as the time origin, and Tb = (T−Ta ) Calculate seconds. Then, a time integration value Sa of the pulse waveform F2 from the time origin to time Ta seconds and a time integration value of the pulse waveform F2 from time Ta to time T which is the end point of one cycle are calculated. These are the basic parameters of the pulse wave waveform F2. The calculation of the basic parameter is executed by the function of the basic parameter calculation unit 32 of the control unit 21 (SP15). Specifically, the peak of the pulse wave waveform F2 is detected to determine Ta, and Tb = (T−Ta) is determined. Then, Sa and Sb are calculated by performing time integration of the pulse wave waveform F2 for each period of Ta and Tb.

また、基本パラメータを用い、60秒当たりの脈拍数N=(60/T)と、Taの期間の規格化最大圧力値としてのha=[2{Sa/(Sa+Sb)}/{Ta/(Ta+Tb)}]と、Tbの期間の規格化最低圧力値としてのhb=[2{Sb/(Sa+Sb)}/{Tb/(Ta+Tb)}]を2次パラメータとして算出する。2次パラメータの算出は、制御部21の2次パラメータ算出部33の機能によって実行される(SP16)。   Further, using the basic parameters, the pulse rate per 60 seconds N = (60 / T), and ha = [2 {Sa / (Sa + Sb)} / {Ta / (Ta + Tb) as the normalized maximum pressure value during the Ta period )}] And hb = [2 {Sb / (Sa + Sb)} / {Tb / (Ta + Tb)}] as the normalized minimum pressure value during the period of Tb are calculated as secondary parameters. The calculation of the secondary parameter is executed by the function of the secondary parameter calculation unit 33 of the control unit 21 (SP16).

具体的には、S15において算出された基本パラメータTa,Tb,Sa,Sbを用いて、演算によりN,ha,hbを算出する。なお、算出されたこれらのパラメータは規格化されたものであり、その単位は、必ずしも時間や圧力ではない。   Specifically, N, ha, and hb are calculated by calculation using the basic parameters Ta, Tb, Sa, and Sb calculated in S15. Note that these calculated parameters are standardized, and the unit is not necessarily time or pressure.

上記基本パラメータと2次パラメータは、既に特許第4680911号公報において示されてるように、血圧が(Ta×Tb)に密接な関係があることの知見をさらに進め、脈波変化の時間パラメータのみではなく、血管の収縮と拡張によって脈波が形成される現象を反映して血圧を算出しようとするためである。   As already shown in Japanese Patent No. 4680911, the above basic parameter and secondary parameter further advance the knowledge that blood pressure is closely related to (Ta × Tb). This is because the blood pressure is calculated by reflecting the phenomenon that the pulse wave is formed by the contraction and expansion of the blood vessel.

すなわち、Taの期間は、血管が血流を押し出す収縮期間であり、Tbは血管が血流を押し出して緩和する拡張期間である。これらの期間について、時間パラメータと波形の積分値、規格化圧力値を求め、これらによって、血管の収縮と拡張に伴って血流がエネルギーを受け取り、またエネルギーを放出することで脈波が形成される現象を血圧算出のモデルとして用いることができる。   That is, the period of Ta is a contraction period in which the blood vessel pushes out the blood flow, and Tb is an expansion period in which the blood vessel pushes out the blood flow and relaxes. For these periods, the time parameter, the integrated value of the waveform, and the normalized pressure value are obtained, and the blood flow receives and releases energy as the blood vessels contract and dilate, thereby forming a pulse wave. This phenomenon can be used as a model for blood pressure calculation.

次に、脈波波形F2についてS15及びS16にて算出されたパラメータに基づいて血圧値と脈波波形F2に基づいて算出される血圧値との間を関連づける係数を用いる。関連付け係数A,α,B,βは、予め侵襲法によって得られる脈波波形F2についてS15及びS16と同じ処理手順で基本パラメータと2次パラメータを求め、これと脈波波形F2の基本パラメータ、2次パラメータとの関連付けを行って得られる。   Next, a coefficient that associates the blood pressure value with the blood pressure value calculated based on the pulse wave waveform F2 based on the parameters calculated in S15 and S16 for the pulse wave waveform F2 is used. The association coefficients A, α, B, and β are obtained in advance by using the same processing procedure as S15 and S16 for the pulse wave waveform F2 obtained by the invasive method, and the basic parameters and 2 of the pulse wave waveform F2 are obtained. Obtained by associating with the next parameter.

侵襲法によって得られる数多くの脈波波形F2についての基本パラメータと2次パラメータを整理するために、これらのパラメータを含む関係式Yで、X=(Ta×Tb)と密接な関係を有するものを探索した。探索は、YX=一定値となる関係式Yがないかの観点で行った。これは、血管の収縮と拡張によって脈波が形成される現象は、非検査者の個人差を超えて普遍的なものであり、X=(Ta×Tb)は既に特許第4680911号公報によって血圧と密接な関係を有する変数であることが分かっているからである。   In order to sort out basic parameters and secondary parameters for many pulse wave waveforms F2 obtained by the invasive method, a relational expression Y including these parameters, which has a close relationship with X = (Ta × Tb), is used. Explored. The search was performed from the viewpoint of whether there is a relational expression Y where YX = constant value. This is because the phenomenon that a pulse wave is formed by the contraction and expansion of blood vessels is universal beyond the individual differences of non-examiners, and X = (Ta × Tb) is already described in Japanese Patent No. 4680911. This is because it is known that the variable is closely related to the above.

このような探索の結果、侵襲法によって得られる最大血圧値PHについては、YH=[(N×ha)/{PH×Sa/(Sa+Sb)}-1/2]の関係式を用いると、ほぼYHX=一定値となることが分かった。10点の侵襲法による脈波波形データを整理した結果を図8に示す。図8の横軸は、X=(Ta×Tb)、縦軸はYHである。YH=AXとすると、図8の例では、A=254、α=1、10点のデータとYH=254X-1との相関係数r2=0.975であった。得られたA、αは記憶部23に記憶される。 As a result of such a search, for the maximum blood pressure value P H obtained by the invasive method, the relational expression of Y H = [(N 2 × ha) / {P H × Sa / (Sa + Sb)} −1/2 ] is obtained. When used, it was found that Y H X = a constant value. FIG. 8 shows the result of organizing the pulse waveform data by 10 points of invasive methods. The horizontal axis in FIG. 8 is X = (Ta × Tb), and the vertical axis is Y H. When Y H = AX− α , in the example of FIG. 8, the correlation coefficient r 2 = 0.975 between A = 254, α = 1, 10-point data and Y H = 254X −1 . The obtained A and α are stored in the storage unit 23.

同様に、侵襲法によって得られる最低血圧値PLについて、YL=[{N×Sb/(Sa+Sb)}/(PL×hb)-1/2]の関係式を用いると、ほぼYLX=一定値となることが分かった。13点の侵襲法による脈波波形データを整理した結果を図9に示す。図9の横軸は、X=(Ta×Tb)、縦軸はYLである。YL=BXとすると、図9の例では、B=36X、β=1、13点のデータとYL=36X-1との相関係数r2=0.972であった。得られたB、βは記憶部23に記憶される。 Similarly, when the relational expression of Y L = [{N 2 × Sb / (Sa + Sb)} / (P L × hb) −1/2 ] is used for the diastolic blood pressure value P L obtained by the invasive method, almost Y L X = found to be a constant value. FIG. 9 shows the result of organizing the pulse wave waveform data by 13 points of invasive methods. The horizontal axis in FIG. 9 is X = (Ta × Tb), and the vertical axis is Y L. When Y L = BX− β , in the example of FIG. 9, the correlation coefficient r 2 = 0.972 between B = 36X, β = 1, 13 points of data and Y L = 36X −1 . The obtained B and β are stored in the storage unit 23.

図8で得られたαがほぼ1の値をとる関係式YH=AX、図9で得られたβがほぼ1の値をとる関係式YL=BXを用いると、最大血圧値PH=[{N4×(ha)}/[A2×(Ta+Tb)-2α×{Sa/(Sa+Sb)}]として算出でき、最低血圧値PL=[N4×{Sb/(Sa+Sb)}]/[B2×(Ta+Tb)-2β×(hb)]として算出できる。そこで、記憶部23に記憶されているA、α、B、βを読み出し、脈波波形F2の基本パラメータ、2次パラメータに基づき、最大血圧値PHと最低血圧値PLを算出し、脈拍数Nと合わせて、表示部22に出力する。この処理手順は、制御部21の血圧算出出力部34の機能によって実行される(SP17)。 When the relational expression Y H = AX −α in which α obtained in FIG. 8 has a value of approximately 1 and the relational expression Y L = BX −β in which β obtained in FIG. Blood pressure value P H = [{N 4 × (ha) 2 } / [A 2 × (Ta + Tb) −2α × {Sa / (Sa + Sb)}]], and minimum blood pressure value P L = [N 4 × {Sb / (Sa + Sb)} 2 ] / [B 2 × (Ta + Tb) −2β × (hb)]. Therefore, A, α, B, and β stored in the storage unit 23 are read, and the maximum blood pressure value P H and the minimum blood pressure value P L are calculated based on the basic parameter and the secondary parameter of the pulse wave waveform F2, and the pulse Together with the number N, it is output to the display unit 22. This processing procedure is executed by the function of the blood pressure calculation output unit 34 of the control unit 21 (SP17).

記憶部23に記憶されているA、αを用いて算出された最大血圧値PHについて、YHを再計算し、図8の侵襲法によるデータと重ね合わせた結果を図10に示す。図10の横軸、縦軸は図8と同じである。黒丸は図8の侵襲法によるデータと同じで、白丸は23人被検査者について、データ処理装置3の制御部21を用いて算出されたデータに基づいて計算したYHの値である。図10に示されるように、YH=254X-1に対する相関関係は、侵襲法の10点の黒丸と、データ処理装置3の制御部21による23点の白丸とほぼ同じである。 FIG. 10 shows the result of recalculating Y H with respect to the maximum blood pressure value P H calculated using A and α stored in the storage unit 23 and overlaying the data with the invasive method of FIG. The horizontal and vertical axes in FIG. 10 are the same as those in FIG. The black circles are the same as the data obtained by the invasive method of FIG. 8, and the white circles are Y H values calculated based on the data calculated using the control unit 21 of the data processing device 3 for 23 examinees. As shown in FIG. 10, the correlation with respect to Y H = 254X −1 is substantially the same as the 10 black dots in the invasive method and the 23 white circles by the control unit 21 of the data processing device 3.

同様に、記憶部23に記憶されているB、βを用いて算出された最低血圧値PLについて、YLを再計算し、図9の侵襲法によるデータと重ね合わせた結果を図11に示す。図11の横軸、縦軸は図9と同じである。黒丸は図9の侵襲法によるデータと同じで、白丸は27人の被検査者について、データ処理装置3の制御部21を用いて算出されたデータに基づいて計算したYLの値である。図11に示されるように、YL=36X-1に対する相関関係は、侵襲法の13点の黒丸と、データ処理装置3の制御部21による27点の白丸とほぼ同じである。 Similarly, Y L is recalculated for the diastolic blood pressure value P L calculated using B and β stored in the storage unit 23, and the result of superimposing the data with the invasive method of FIG. 9 is shown in FIG. Show. The horizontal and vertical axes in FIG. 11 are the same as those in FIG. Black circles are the same as the data obtained by the invasive method in FIG. 9, and white circles are Y L values calculated based on data calculated using the control unit 21 of the data processing device 3 for 27 examinees. As shown in FIG. 11, the correlation with respect to Y L = 36X −1 is almost the same as the 13 black circles in the invasive method and the 27 white circles by the control unit 21 of the data processing device 3.

このことから、データ処理装置3を用い、脈波波形に基づいて算出した最大血圧値と最低血圧値は、侵襲法によって測定される最大血圧値と最低血圧値に極めてよく一致するものとなることがわかる。なお、脈波測定装置2による測定に並行して、同じ被検査者について、いくつかのメーカ製のマンシェット法電子血圧計でも最大血圧値と最低血圧値を測定したところ、データ処理装置3による値と、マンシェット法電子血圧計による値とよい一致を見た。   For this reason, the maximum blood pressure value and the minimum blood pressure value calculated using the data processing device 3 based on the pulse waveform are very well matched with the maximum blood pressure value and the minimum blood pressure value measured by the invasive method. I understand. In parallel with the measurement by the pulse wave measurement device 2, when the maximum blood pressure value and the minimum blood pressure value were measured for the same subject using Manchette electronic blood pressure monitors manufactured by several manufacturers, the values by the data processing device 3 were measured. And we found a good agreement with the Manchette electronic blood pressure monitor.

上記では、A、αを10点の侵襲法のデータからA=254、α=1としたが、相関係数の値から考えると、Aの値は、200〜270の範囲の値でも実用上問題ない。また、B、βを13点の侵襲法のデータからB=36、β=1としたが、相関係数の値から考えると、Bの値は、20〜60の範囲の値でも実用上問題ない。   In the above, A and α are set to A = 254 and α = 1 from 10 points of invasive method data. However, considering the value of the correlation coefficient, the value of A is practical even in the range of 200 to 270. no problem. In addition, B and β are set to B = 36 and β = 1 from 13 points of invasive method data. However, considering the value of the correlation coefficient, even if the value of B is in the range of 20-60, there is a practical problem. Absent.

また、A、α、B、βをもっと多くの侵襲法のデータから定め、その値を記憶部23に記憶することで、データ処理装置3の制御部21が算出する血圧値の精度が向上する。そのときには、A=254、α=1、B=36、β=1とは異なる値となる。例えば、Aの値は、100〜400の範囲の値、αの値は0.7〜1.2の範囲の値、Bの値は、20〜80の範囲の値、βの値は0.7〜1.2の範囲の値であってもよい。   Further, by determining A, α, B, and β from more invasive method data and storing the values in the storage unit 23, the accuracy of the blood pressure value calculated by the control unit 21 of the data processing device 3 is improved. . At that time, A = 254, α = 1, B = 36, and β = 1 are different values. For example, the value of A is in the range of 100 to 400, the value of α is in the range of 0.7 to 1.2, the value of B is in the range of 20 to 80, and the value of β is in the range of 0.7 to 1.2. It may be a value.

次に、上記の構成によれば、検査対象の生体の種類(人体や家畜等)や被検査者の個人差(緩慢な脈動や急峻な脈動等)や脈波センサ(光学センサ、振動センサ、変位センサ等)の種類や脈波の検出値の単位(電位、周波数、mm等)によらず、普遍的に最大血圧値と最低血圧値を求められることを説明する。   Next, according to the above configuration, the type of living body to be inspected (human body, livestock, etc.), individual differences between examinees (slow pulsation, steep pulsation, etc.) and pulse wave sensors (optical sensors, vibration sensors, It will be explained that the maximum blood pressure value and the minimum blood pressure value can be obtained universally regardless of the type of the displacement sensor or the like and the unit of the detected value of the pulse wave (potential, frequency, mm, etc.).

まず、血管の収縮と拡張によって脈波が形成される現象は、被検査者の個人差等を超えて普遍的なものであると考える。被検査者の個人差等を超えて脈波の最大圧力値と最低圧力値を示すには、血管の収縮時間と拡張時間を規格化し、収縮時間において血流が血管から受けるエネルギーと拡張時間において血流が血管に対して吐出するエネルギーを規格化することでできる。   First, the phenomenon that a pulse wave is formed by the contraction and expansion of blood vessels is considered to be universal beyond individual differences among examinees. In order to show the maximum pressure value and the minimum pressure value of the pulse wave beyond individual differences of the examinee, standardize the contraction time and expansion time of the blood vessel, and in the energy and expansion time that the blood flow receives from the blood vessel in the contraction time This can be done by normalizing the energy that the bloodstream discharges to the blood vessels.

上記のように、血流の一周期の時間T秒の脈波波形F2について、血管収縮時間Taの間における脈波波形F2の時間積分値Saと、血管拡張時間Tb=(T−Ta)の間における脈波波形F2の時間積分値Sbを用いると、血管が受ける規格化最大圧力値haと規格化最低圧力値hbは次のように示すことができる。   As described above, with respect to the pulse waveform F2 of time T seconds in one cycle of blood flow, the time integral value Sa of the pulse waveform F2 during the vasoconstriction time Ta and the vasodilation time Tb = (T−Ta) When the time integral value Sb of the pulse wave waveform F2 between the two is used, the normalized maximum pressure value ha and the normalized minimum pressure value hb received by the blood vessel can be expressed as follows.

すなわち、ha=[2{Sa/(Sa+Sb)}/{Ta/(Ta+Tb)}]、hb=[2{Sb/(Sa+Sb)}/{Tb/(Ta+Tb)}]である。{Ta/(Ta+Tb)}と{Tb/(Ta+Tb)}は、それぞれ血管の規格化収縮時間と規格化拡張時間であり、{Sa/(Sa+Sb)}と{Sb/(Sa+Sb)}は、それぞれ、収縮時間において血流が血管から受ける規格化エネルギーと拡張時間において血流が血管に吐出する規格化エネルギーである。係数の2は、脈波波形の変化を三角形近似することで生じる値である。   That is, ha = [2 {Sa / (Sa + Sb)} / {Ta / (Ta + Tb)}], hb = [2 {Sb / (Sa + Sb)} / {Tb / (Ta + Tb)}]. {Ta / (Ta + Tb)} and {Tb / (Ta + Tb)} are the standardized contraction time and standardized expansion time of the blood vessel, respectively, and {Sa / (Sa + Sb)} and {Sb / (Sa + Sb)} are respectively The normalized energy that the blood flow receives from the blood vessel during the contraction time and the normalized energy that the blood flow discharges into the blood vessel during the expansion time. The coefficient 2 is a value generated by approximating the change of the pulse wave waveform with a triangle.

このようにして求められる規格化最大圧力値ha、規格化最低圧力値hbは、実測された脈波波形の最大値と最低値と同じものではない。つまり、実測された脈波波形の最大値が小さな値であっても、SaやTa次第では血流が血管から受けるエネルギーが大きく、侵襲法やマンシェット法による最大血圧値が大きいことがある。逆に、実測された脈波波形の最大値が大きな値であっても、SaやTa次第では血流が血管から受けるエネルギーが小さく、侵襲法やマンシェット法による最大血圧値が小さいことがある。   The normalized maximum pressure value ha and the normalized minimum pressure value hb obtained in this way are not the same as the maximum value and the minimum value of the actually measured pulse wave waveform. That is, even if the maximum value of the actually measured pulse wave waveform is small, depending on Sa and Ta, the blood flow receives a large amount of energy from the blood vessel, and the maximum blood pressure value by the invasive method or the Manchette method may be large. Conversely, even if the maximum value of the actually measured pulse wave waveform is a large value, depending on Sa and Ta, the blood flow receives less energy from the blood vessel, and the maximum blood pressure value by the invasive method or the Manchette method may be small.

規格化最大圧力値ha、規格化最低圧力値hbは、被検査者の個人差が出やすい脈波波形の最大値や最低値、あるいは脈拍数や血管の収縮期間、拡張期間に基づかずに、血管の収縮と拡張によって脈波が形成される現象を普遍的に表現し、その普遍的表現から、侵襲法やマンシェット法によって得られる最大血圧値と最低血圧値に近い値を得ようというものである。   The standardized maximum pressure value ha and the standardized minimum pressure value hb are not based on the maximum value or the minimum value of the pulse wave waveform that is likely to cause individual differences among examinees, or the pulse rate, the contraction period of the blood vessel, or the expansion period. This is a universal expression of the phenomenon in which a pulse wave is formed by the contraction and expansion of blood vessels, and it is intended to obtain values close to the maximum and minimum blood pressure values obtained by the invasive method and the Manchette method. is there.

このようにして求められる規格化最大圧力値haは、実際の侵襲法によって測定された最大血圧値PHとは、普遍的関係式で結ばれていると考えられる。同様に、規格化最低圧力値hbと、実際の侵襲法によって測定された最低血圧値PLとは、普遍的関係式で結ばれていると考えられる。その普遍的関係式Yを見つければよい。普遍的関係式は、特許第4680911号公報で既に分かっているX=(Ta×Tb)と関係があるはずである。 Standardized maximum pressure value ha obtained in this way, the maximum blood pressure value P H as measured by the actual invasive method, is considered to be linked by universal relation. Similarly, the normalized minimum pressure value hb and the minimum blood pressure value P L measured by an actual invasive method are considered to be connected by a universal relational expression. Find the universal relation Y. The universal relational expression should be related to X = (Ta × Tb) already known in Japanese Patent No. 4680911.

そこで、XY=一定値となる関係式を探索することを試みた。その試行錯誤から、規格化最大圧力値haと、実際の侵襲法によって測定された最大血圧値PHの間の関係式YHは、YH=[(N×ha)/{PH×Sa/(Sa+Sb)}-1/2]がXYH=A(一定値)となることが分かった。Aは、XYH=Aの一定値であり、Nは脈拍数である。この関係式を書き直すと、PH={N4×(ha)2}/[A2×(Ta×Tb)-2×{Sa/(Sa+Sb)}]となり、PHは、Nの四乗に比例、haの二乗に比例、X=(Ta×Tb)の二乗に比例、収縮時間における規格化エネルギーに反比例の関係を有することがわかる。 Therefore, an attempt was made to search for a relational expression in which XY = a constant value. From the trial and error, the relational expression Y H between the normalized maximum pressure value ha and the maximum blood pressure value P H measured by an actual invasive method is Y H = [(N 2 × ha) / {P H × Sa / (Sa + Sb)} −1/2 ] was found to be XY H = A (constant value). A is a constant value of XY H = A, and N is the pulse rate. When this relational expression is rewritten, P H = {N 4 × (ha) 2 } / [A 2 × (Ta × Tb) −2 × {Sa / (Sa + Sb)}], where P H is the fourth power of N It can be seen that there is a relationship that is proportional to the square of ha, proportional to the square of ha, proportional to the square of X = (Ta × Tb), and inversely proportional to the normalized energy in the contraction time.

また、規格化最低圧力値hbについて、XY=一定値となる関係式を探索すると、その試行錯誤から、規格化最低圧力値hbと、実際の侵襲法によって測定された最低血圧値PLの間の関係式YLは、YL={N2×Sb/(Sa+Sb)}/(PL×hb)-1/2]がXYL=B(一定値)となることが分かった。 Further, when a relational expression in which XY = a constant value is searched for the normalized minimum pressure value hb, from the trial and error, between the normalized minimum pressure value hb and the minimum blood pressure value P L measured by an actual invasive method. the relationship Y L, Y L = {N 2 × Sb / (Sa + Sb)} / (P L × hb) -1/2] was found to be XY L = B (constant value).

Bは、XYL=Bの一定値であり、Nは脈拍数である。この関係式を書き直すと、PH=[N4×{Sa/(Sa+Sb)2]/([B2×(Ta×Tb)-2×hb]となり、PLは、Nの四乗に比例、hbに比例、X=(Ta×Tb)の二乗に比例、拡張時間における規格化エネルギーの二乗に比例の関係を有することがわかる。 B is a constant value of XY L = B, and N is the pulse rate. When this relational expression is rewritten, P H = [N 4 × {Sa / (Sa + Sb) 2 ] / ([B 2 × (Ta × Tb) −2 × hb]], and P L is proportional to the fourth power of N. , Hb, proportional to the square of X = (Ta × Tb), and proportional to the square of the normalized energy in the extended time.

理想的には、XYH=A、XYL=Bとなるように関係式YH、YLを探索することがよいが、脈波センサの特性や、変換過程によっては、YHやYLがXに対しきれいな反比例の関係にまとまらないことがある。統計処理の相関係数からはある程度のばらつきは許される。そこで、YHα=A、YLβ=Bを満たす関係式YH、YLでもα、βが1に近い場合には、その関係式を用いてもよい。α、A、β、Bは、脈波センサ等によって異なる係数である。 Ideally, the relational expressions Y H and Y L should be searched so that XY H = A and XY L = B. However, depending on the characteristics of the pulse wave sensor and the conversion process, Y H and Y L May not be in a good inverse proportion to X. Some variation is allowed from the correlation coefficient of statistical processing. Therefore, if α and β are close to 1 even in the relational expressions Y H and Y L that satisfy Y H X α = A and Y L X β = B, the relational expressions may be used. α, A, β, and B are coefficients that differ depending on the pulse wave sensor or the like.

本実施の形態では、係数として、予め侵襲法またはマンシェット法による最大血圧値及び最低血圧値に対応付けるように、Aの値は、100〜400の範囲の値、αの値は、0.7〜1.2の範囲の値、Bの値は、20〜80の範囲の値、βの値は0.7〜1.2の範囲の値とした。特にAの値は、200〜270の範囲の値、αの値は1、Bの値は、20〜60の範囲の値、βの値は1であることが望ましい。   In the present embodiment, as a coefficient, the value of A is a value in the range of 100 to 400, and the value of α is 0.7 to 1.2 so as to be associated with the maximum blood pressure value and the minimum blood pressure value by the invasive method or the Manchette method in advance. The value of the range, the value of B was a value in the range of 20-80, and the value of β was a value in the range of 0.7-1.2. Particularly, it is desirable that the value of A is a value in the range of 200 to 270, the value of α is 1, the value of B is a value in the range of 20 to 60, and the value of β is 1.

上記では、脈波センサ5として、人体の表面に発光素子10によって光を入射し、反射した光を受光素子11で受光する反射型受光光センサを説明した。これに代えて、人体に向けて発光素子10によって光を入射し、透過した光を受光素子11で受光する透過型受発光センサを用いてもよい。また、受発光素子に代えて、人体に向けて超音波振動子によって超音波を入射し、反射した超音波を振動検出素子で検出する超音波プローブを用いてもよい。   In the above description, the reflection type light receiving light sensor in which light is incident on the surface of the human body by the light emitting element 10 and the reflected light is received by the light receiving element 11 has been described as the pulse wave sensor 5. Instead of this, a transmissive light emitting / receiving sensor in which light is incident on the human body by the light emitting element 10 and the transmitted light is received by the light receiving element 11 may be used. Further, instead of the light emitting / receiving element, an ultrasonic probe may be used in which an ultrasonic wave is incident on the human body by an ultrasonic vibrator and the reflected ultrasonic wave is detected by the vibration detecting element.

これらのように、波形入力部と波形検出部を有するセンサを用いる場合には、位相シフト法を利用できる。例えば、超音波型の脈波センサとして、超音波プローブを用いる場合には、振動検出素子に増幅器を接続し、増幅器の出力端子と超音波振動子との間に位相シフト回路を配置し、人体の血流部と振動検出素子と増幅器と位相シフト回路と超音波振動子とで構成される自励発振回路の発振周波数の中心周波数をデフォルト周波数に調整する周波数調整部を備える構成とすることができる。   As described above, when a sensor having a waveform input unit and a waveform detection unit is used, a phase shift method can be used. For example, when an ultrasonic probe is used as an ultrasonic pulse wave sensor, an amplifier is connected to the vibration detection element, a phase shift circuit is disposed between the output terminal of the amplifier and the ultrasonic transducer, and the human body A self-excited oscillation circuit composed of a blood flow section, a vibration detection element, an amplifier, a phase shift circuit, and an ultrasonic transducer, and a frequency adjustment section that adjusts the center frequency of the oscillation frequency to a default frequency. it can.

この他に、位相シフト法を用いない単純なセンサを脈波センサとして用いることもできる。例えば、変位センサ、振動検出センサ等、脈波波形を検出するものであれば、脈波センサとして用いることができる。脈波センサが代わっても、YH、YLの関係式は変化しない。変更が必要なのは、α、A、β、Bである。換言すれば、α、A、β、Bの値を変更すれば、様々な脈波検出センサを用いることができる。 In addition, a simple sensor that does not use the phase shift method may be used as the pulse wave sensor. For example, any device that detects a pulse wave waveform, such as a displacement sensor or a vibration detection sensor, can be used as a pulse wave sensor. Even if the pulse wave sensor is replaced, the relational expression of Y H and Y L does not change. What needs to be changed is α, A, β, B. In other words, various pulse wave detection sensors can be used by changing the values of α, A, β, and B.

生体として人体の場合について述べたが、人体以外の生体であっても、血管の収縮と拡張とによって脈波波形が形成されるものであれば、上述のように規格化最大圧力値haと規格化最低圧力値hbとを侵襲法による最大血圧値PHと最低血圧値PLとに関連付ける関係式YH、YLを求めることができる。 Although the case of the human body as the living body has been described, the normalization maximum pressure value ha and the standard as described above can be used as long as a pulse wave waveform is formed by contraction and expansion of blood vessels even in a living body other than the human body. It is possible to obtain relational expressions Y H and Y L that relate the normalized minimum pressure value hb to the maximum blood pressure value P H and the minimum blood pressure value P L by the invasive method.

(4)脈波測定装置のウェアラブル機器への応用展開
本発明における脈波測定装置2を、被検査者の身体に装着する部位としては、常時または長時間装着しながら、人体の動作が影響し難い箇所が望ましい。
(4) Application development of the pulse wave measuring device to wearable devices The part of the pulse wave measuring device 2 according to the present invention that is worn on the body of the subject is affected by the movement of the human body while wearing it constantly or for a long time. Difficult parts are desirable.

従来の脈波測定装置と異なり、皮膚表面に対する押圧が不要であり、かつ、非接触でも可能なため、皮膚表面近傍に血管が存在する部位であれば装着可能であり、対応する装置形態も種々のものを広く適用することができる。   Unlike conventional pulse wave measurement devices, it does not need to be pressed against the skin surface and can be contactless, so it can be worn as long as there is a blood vessel in the vicinity of the skin surface. Can be widely applied.

その際、被検査者の身体のうち活動時に最も皮膚表面の動きの少ない部位に、脈波測定装置を装着することが有効であり、特に胸部中央の骨表層面に絆創膏型の脈波測定装置を貼り付けることが望ましい。比較的長時間(可能であれば常時)装着することが理想的であり、絆創膏のような貼着型のものが特に望ましい。   At that time, it is effective to attach a pulse wave measurement device to the part of the subject's body where the movement of the skin surface is the least during the activity, especially a bandage type pulse wave measurement device on the bone surface layer in the center of the chest It is desirable to paste. Ideally, it should be worn for a relatively long time (always when possible), and a sticking type such as a bandage is particularly desirable.

その他にも皮膚表面近傍に血管が存在する部位としては、頭部(特に顔)、胸部、手(指を含む)、腕部、足(特に足裏)、脚部など広く対象となる。これら各部位に対応する脈波測定装置は、絆創膏型や機器内蔵型など小型かつワイヤレス通信及び受電が可能なものを適用すれば良い。   In addition, as a site where blood vessels exist near the skin surface, the head (particularly the face), chest, hands (including fingers), arms, legs (particularly the soles), and legs are widely targeted. As the pulse wave measuring device corresponding to each of these parts, a device that is small and capable of wireless communication and power reception, such as a bandage type or a device built-in type, may be applied.

具体的には、図12に示す表のように、右側列に記載した脈波測定装置2を身体の各部位に対応して装着するのが望ましい。例えば顔を中心とした頭部においては、メガネの鼻当てやテンプル等に脈波測定装置2を搭載してもよい。胸部においては、ネックレス、ネクタイ、ネックストラップIDカード、シャツの裏地に脈波測定装置2を搭載してもよい。特に上述したように胸部中央の骨表層面に近い部位に装着できることが望ましい。   Specifically, as shown in the table of FIG. 12, it is desirable to wear the pulse wave measuring device 2 described in the right column corresponding to each part of the body. For example, in the head centered on the face, the pulse wave measuring device 2 may be mounted on a nose pad or a temple of glasses. In the chest, the pulse wave measuring device 2 may be mounted on a necklace, a tie, a neck strap ID card, or a shirt lining. In particular, as described above, it is desirable to be able to attach to a site near the bone surface layer at the center of the chest.

また手や腕部においては、腕時計、リストバンド、指輪などに脈波測定装置2を搭載するようにしてもよい。特に掌(把持部)においては、自動車のステアリング、二輪車のハンドル、鞄の持ち手、歯ブラシやシェーバーの柄、筆記具、PCのマウス等、被検査者が所定時間把持する対象物に脈波測定装置2を搭載するようにしてもよい。   Further, in the hand or arm, the pulse wave measuring device 2 may be mounted on a wristwatch, a wristband, a ring or the like. Particularly in the palm (gripping part), a pulse wave measuring device for an object to be inspected for a predetermined time, such as a steering wheel of a car, a handle of a two-wheeled vehicle, a handle of a bag, a handle of a toothbrush or a shaver, a writing instrument, a PC mouse, etc. 2 may be mounted.

さらに足や脚部においては、靴の中敷き、くつ下、シューズ、アンクルバンド、ズボンなど脈波測定装置2を搭載するようにしてもよい。これ以外にも被検査者の携行品にも脈波測定装置2を搭載してもよく、例えば、スマートフォン(携帯電話)及びそのカバーケース、タブレット及びそのカバーケース等が挙げられる。   Furthermore, in the foot or leg, a pulse wave measuring device 2 such as a shoe insole, a sock, a shoe, an ankle band, or trousers may be mounted. In addition to this, the pulse wave measuring device 2 may be mounted on an item carried by the inspected person, and examples thereof include a smartphone (mobile phone) and its cover case, a tablet and its cover case.

以上は被検査者に対して非侵襲にて脈波測定装置2を搭載する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば内視鏡を利用したカテーテル(先端から光デバイス信号を放射)のように被検査者に対して侵襲にて搭載するようにしても同様の効果を得ることができる。   The above describes the case where the pulse wave measuring device 2 is mounted non-invasively on the examinee. However, the present invention is not limited to this. For example, a catheter (an optical device signal is emitted from the tip) using an endoscope. The same effect can be obtained even if it is mounted invasively on the subject as in FIG.

なお上述のように本実施の形態においては、脈波測定装置2の無線通信部8は、データ処理装置3の無線通信部20から所定の給電方式による非接触給電にて電源供給を受けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、脈波測定装置2の内部に超小型のバッテリを搭載するようにしてもよい。このバッテリは、1次電池でもよく、2次電池の場合には、上述の非接触給電にて無線通信部8を介して充電することが可能となる。   As described above, in the present embodiment, the wireless communication unit 8 of the pulse wave measuring device 2 is supplied with power from the wireless communication unit 20 of the data processing device 3 by non-contact power supply using a predetermined power supply method. However, the present invention is not limited to this, and an ultra-small battery may be mounted inside the pulse wave measuring device 2. This battery may be a primary battery, and in the case of a secondary battery, it can be charged via the wireless communication unit 8 by the above-described non-contact power feeding.

また本実施の形態においては、脈波測定装置2内の脈波センサ5として、光半導体素子からなる発光素子10とフォトンカウンタからなる受光素子11とを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、血管を流れる血流の脈波波形を検出することができれば、紫外線(波長:10〜400nm)から遠赤外線(波長:0.7〜1,000μm)までの種々の波長光を発光可能な発光素子と、当該発光素子に対応する受光能力を有する受光素子とに広く適用するようにしてもよい。   In the present embodiment, the pulse wave sensor 5 in the pulse wave measuring device 2 has been described as applying the light emitting element 10 made of an optical semiconductor element and the light receiving element 11 made of a photon counter. Not limited to this, if it can detect the pulse waveform of the blood flow through the blood vessel, it can emit light of various wavelengths from ultraviolet rays (wavelength: 10 to 400 nm) to far infrared rays (wavelength: 0.7 to 1,000 μm). You may make it apply widely to a light emitting element and the light receiving element which has the light reception capability corresponding to the said light emitting element.

1……血圧測定システム、2……脈波測定装置、3……データ処理装置、5……脈波センサ、6……バイアス回路、7……閉ループ回路、8、20……無線通信部、17……位相シフト回路、21……制御部、22……表示部、23……記憶部、30…周波数調整部、31……一周期波形算出部、32……基本パラメータ算出部、33……2次パラメータ算出部、34……血圧算出出力部、40……通信網、41……サーバ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Blood pressure measuring system, 2 ... Pulse wave measuring device, 3 ... Data processing device, 5 ... Pulse wave sensor, 6 ... Bias circuit, 7 ... Closed loop circuit, 8, 20 ... Wireless communication part, 17... Phase shift circuit, 21... Control unit, 22... Display unit, 23... Storage unit, 30... Frequency adjustment unit, 31. ... secondary parameter calculation unit, 34 ... blood pressure calculation output unit, 40 ... communication network, 41 ... server.

Claims (4)

信号源から生体内の血管に入射した波の反射波を検出し、入射波と反射波との間に前記血管の物性に応じて生じる位相差が生じるときに、位相シフト回路によって自例発振振動の周波数を変化させながら位相差をゼロに補償し、当該位相差がゼロに補償された周波数の周期的な時間変化を脈波波形として出力する血管脈波検出部と、
前記血管脈波検出部から得られた前記脈波波形を脈波データとして送信する第1通信部と
を有する脈波測定装置と、
前記第1通信部からの前記脈波データを受信する第2通信部と、
前記第2通信部から得られた前記脈波データに基づく前記血流の一周期の時間の脈波波形について、血管収縮時間の間における脈波波形の時間積分値と、血管拡張時間の間における脈波波形の時間積分値とを用いて、血管収縮時間における血管が血流を押し出すエネルギーを普遍的に表現した規格化最大圧力値と、血管拡張時間における血管が血流を押し出して緩和するエネルギーを普遍的に表現した規格化最低圧力値とを算出し、当該規格化最大圧力値及び規格化最低圧力値に基づいて最大血圧値及び最低血圧値を出力する血圧値算出部と
を有し、前記脈波測定装置と別体に設けられたデータ処理装置と
を備えることを特徴とする血圧測定システム。
When a reflected wave of a wave incident on a blood vessel in a living body from a signal source is detected and a phase difference generated according to the physical property of the blood vessel occurs between the incident wave and the reflected wave, a self-oscillation vibration is generated by a phase shift circuit. A blood vessel pulse wave detecting unit that compensates for a phase difference to zero while changing the frequency of the output, and outputs a periodic time change of the frequency in which the phase difference is compensated to zero as a pulse wave waveform;
A pulse wave measuring device comprising: a first communication unit that transmits the pulse wave waveform obtained from the blood vessel pulse wave detection unit as pulse wave data;
A second communication unit that receives the pulse wave data from the first communication unit;
About the pulse wave waveform of the period of the blood flow based on the pulse wave data obtained from the second communication unit, the time integral value of the pulse wave waveform during the vasoconstriction time and the vascular dilation time The normalized maximum pressure value that universally expresses the energy that the blood vessel pushes out the blood flow during the vasoconstriction time using the time integral value of the pulse wave waveform, and the energy that the blood vessel pushes out the blood flow during the vasodilation time and relaxes A standardized minimum pressure value that universally expresses the blood pressure value, and outputs a maximum blood pressure value and a minimum blood pressure value based on the normalized maximum pressure value and the normalized minimum pressure value, A blood pressure measurement system comprising: the pulse wave measurement device; and a data processing device provided separately.
前記データ処理装置における前記血圧値算出部は、
前記第2通信部から得られた前記脈波データに基づく脈波波形について、繰り返し単位となる一周期の波形について、時間経過に対する傾斜を補正し、傾斜補正された一周期の脈波波形を求める一周期波形算出部と、
一周期の脈波波形について、一周期の時間と、一周期の開始時点を時間原点として脈波波形が最高値となる前記血管収縮時間と、時間原点から血管収縮時間までの脈波波形の時間積分値値と、当該血管収縮時間を除く一周期の終了時点である前記血管拡張時間までの脈波波形の時間積分値を、基本パラメータとして算出する基本パラメータ算出部と、
基本パラメータを用い、60秒当たりの脈波数と、前記血管収縮時間の規格化最大圧力値と、前記血管拡張時間の規格化最低圧力値を算出する2次パラメータ算出部と、
侵襲法またはマンシェット法によって得られる最大血圧値と脈波波形に基づいて算出される規格化最大圧力値との間を関連付ける第1係数と、侵襲法またはマンシェット法によって得られる最低血圧値と脈波波形に基づいて算出される規格化最低圧力値との間を関連付ける第2係数とを予め求めて記憶する記憶部と、
前記基本パラメータ算出部からの基本パラメータと、前記2次パラメータ算出部からの規格化最大血圧値及び規格化最低血圧値と、前記記憶部から読み出した第1係数及び第2係数とに基づいて、脈波波形に基づく最大血圧値及び最低血圧値を算出して出力する血圧値出力部と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の血圧測定システム。
The blood pressure value calculation unit in the data processing device,
With respect to the pulse waveform based on the pulse wave data obtained from the second communication unit, the inclination with respect to the passage of time is corrected with respect to the waveform of one period as a repetition unit, and the pulse waveform with one period corrected for inclination is obtained. A one-cycle waveform calculator;
With respect to a pulse wave waveform of one cycle, the time of one cycle, the vasoconstriction time at which the pulse waveform becomes the maximum value with the start point of one cycle as the time origin, and the time of the pulse waveform from the time origin to the vasoconstriction time A basic parameter calculation unit that calculates an integral value and a time integral value of a pulse wave waveform up to the vascular dilation time that is the end point of one cycle excluding the vasoconstriction time, as a basic parameter;
A secondary parameter calculation unit for calculating a pulse wave number per 60 seconds, a standardized maximum pressure value of the vasoconstriction time, and a standardized minimum pressure value of the vasodilator time using basic parameters;
A first coefficient relating the maximum blood pressure value obtained by the invasive method or the Manchette method and the normalized maximum pressure value calculated based on the pulse wave waveform, and the minimum blood pressure value and the pulse wave obtained by the invasive method or the Manchette method A storage unit that preliminarily obtains and stores a second coefficient that associates the normalized minimum pressure value calculated based on the waveform;
Based on the basic parameters from the basic parameter calculation unit, the normalized maximum blood pressure value and the normalized minimum blood pressure value from the secondary parameter calculation unit, and the first coefficient and the second coefficient read from the storage unit, The blood pressure measurement system according to claim 1, further comprising: a blood pressure value output unit that calculates and outputs a maximum blood pressure value and a minimum blood pressure value based on a pulse wave waveform.
前記脈波測定装置における前記第1通信部に設けられ、前記制御部からの指示に応じて所定の給電方式による電源を非接触で供給する給電部と、
前記データ処理装置における前記第2通信部に設けられ、前記第1通信部の前記給電部から非接触で供給される電力を受電する受電部と、前記受電部により受電された電力を所定の電圧値に調整する電圧調整部と
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の血圧測定システム。
A power feeding unit that is provided in the first communication unit in the pulse wave measurement device, and that supplies power in a predetermined power feeding method in a non-contact manner in response to an instruction from the control unit;
A power receiving unit that is provided in the second communication unit in the data processing device and receives power supplied from the power feeding unit of the first communication unit in a non-contact manner, and a power received by the power receiving unit is a predetermined voltage. The blood pressure measurement system according to claim 1, further comprising: a voltage adjustment unit that adjusts the value.
前記データ処理装置における前記第2通信部は、
所定の通信網を介して外部のサーバに接続可能とし、
前記脈波測定装置の前記第1通信部から送信される脈波データ並びに前記血圧値算出部から出力される最大血圧値及び最低血圧値を時系列的に蓄積及び管理する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の血圧測定システム。
The second communication unit in the data processing device is
It is possible to connect to an external server via a predetermined communication network,
The pulse wave data transmitted from the first communication unit of the pulse wave measuring device and the maximum blood pressure value and the minimum blood pressure value output from the blood pressure value calculating unit are accumulated and managed in time series. Item 4. The blood pressure measurement system according to any one of Items 1 to 3.
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