JP3217280U - 人の血圧を得る装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使いやすさ、使用の迅速性、携帯性またはプライバシーの程度を改善しながら、血圧を評価できる血圧計を提供する。【解決手段】人の身体部分に着用される血圧計であって、血液脈動計と、運動検知器と、データ処理モジュールとを有し、運動検知器は、身体部分の第１の高さ位置を検知するように構成され、第１の高さ位置では血液脈動計は、身体部分が第１の高さ位置から一方向に移動した場合に身体部分の血液脈動強度が変化し、第１の高さ位置から逆方向に移動する場合は血液脈動は概して一定のままである、ことを観察し、データ処理モジュールは、第１の高さ位置に基づいて血圧を計算する。【選択図】図５

Description

本考案は、一般的に血圧を測定する装置に関し、特に装着型血圧計に関するものである。

血圧はルーチンのそして基礎的な医療検査の一部として測定される。被験者の血圧を知ることは医療診断を助け、そして医療従事者は被験者の血圧が限界値を超えた場合、目に見えない病気に対して警告を受ける。
血圧は収縮期血圧と拡張期血圧の両方が測定された時に完全に測定される。収縮期血圧とは心臓が収縮する時の血管内の圧力を意味し、一方拡張期血圧とは心臓が拡張した時の血管内の圧力を意味する。

血圧を測定する装置は血圧計と呼ばれている。手動血圧計とデジタル血圧計がある。手動血圧計は、被験者が着座している間に心臓とほぼ同じ高さに配置された、上腕二頭筋の周囲にしっかりと適用されるカフを含む。カフは、上腕二頭筋を締め付けるために締め付けられる。施術者が聴診器を使用して肘の上腕動脈の脈打つ血行を聞く間に、締め付けがゆっくりと解放される。脈打つ血液の音が聞こえるようになるカフ圧の始まりが収縮期血圧として記録される。マニュアル血圧計は、オペレータがカフ圧を読み取ることができるように水銀柱が取り付けられている。カフ圧がさらに解放されると、鼓動した血液の音がもはや聞こえなくなるカフ圧の始まりが、拡張期血圧として記録される。この血圧測定方法は一般的には正確であるが、オペレータの誤操作、装置の不適切な使用、および装置のメンテナンス不備から不正確さが生じる。

デジタル血圧計は、携帯性のために、また水銀を使用する必要性およびオペレータ訓練の必要性をなくすために開発された。水銀柱の精密な精度が欠けているが、デジタル血圧計は、被験者自身が家庭環境で使用するのに十分正確であることが分かっている。ほとんどのデジタル血圧計は、手動式血圧計と同じように、被験者の上腕二頭筋の周囲に加圧カフを必要とする。デジタル血圧計には、手首や指のカフだけが必要なものがある。いずれにせよ、カフ付けされる部分は、心臓と同じレベルに配置されなければならない。収縮期および拡張期の両方の圧力は、圧電式、容量式または静電式圧力センサを使用して間接的に感知される。実際の測定値は、圧力測定値を較正値と比較することによって計算される。知覚された携帯性にもかかわらず、デジタル血圧計が動作するためには、カフを装着するためのいくらか入念なルーチンが被験者に必要とされる。したがって、デジタル血圧計を使用する前に、被験者は自分自身を休ませるための座席とテーブルを見つけなければならない。これは、混雑した都市の場所で緊急に血圧レベルが測定される必要がある被験者にとっては、しばしば不便である。換言すれば、あるレベルのプライバシーと自由裁量をもたらすことのできる血圧計は歓迎されるであろう。
したがって、使いやすさ、使用の迅速性、携帯性またはプライバシーの程度を改善しながら、一般的な血圧を評価するための装置および方法を提供することが望ましい。

第１の側面では本考案は、人の血圧を得る方法であって、身体部分を第１の高さから第２の高さに移動させるときに、人の１つの身体部分の血液の脈動を監視するステップと；身体部分が第１の位置から一方向に移動した場合にその身体部分の血液脈動強度が変化し、そして第１の位置から逆方向に移動する場合、血液脈動は概して一定のままである、第１の位置を検知するステップと；そして人の血圧を得るのに適した第１の計算モデルに第１の位置を入力として提供するステップと；を有することを特徴とする人の血圧を得る方法、を提案する。
ほとんどの実施形態においては、血液パルスの強度はパルスの周波数ではなく、パルスの振幅を意味する。
本考案は、被験者の上腕二頭筋の周囲に加圧カフを装着する必要なく、血圧を監視する可能性を提供する。その結果本考案はまた、真に携帯型で装着型の血圧計の可能性を提供する。

いくつかの実施形態では、身体部分の血液脈動強度を検知するステップは、身体部分を照明するように構成された光源を提供するステップと；身体部分を通り抜け伝搬した光源からの光を検知するように構成された光学的センサを提供するステップと；そして 伝搬した光の振幅を測定するステップと；を有する。代替的に、身体部分の血液脈動強度を検知するステップは、トノメータを身体部分に提供するステップを有する。
好適には、身体部分は人の四肢の一部であり、より好適には、四肢の一部は人の手首である。これは血圧の定期的監視が必要な人に対し、常時装着可能な手首装着型血圧計を提供する。代替的に身体部分は外耳道である。耳は一般的には装飾されず、そして体の一部分の使用について競合する他の装着型機器とは競合しない。

好適には、第１の位置を検知するステップは、身体部分の隅角偏位を検知するステップを有する。上肢に沿った様々な位置からの測定値にもかかわらず、起点としての肩の周りの上肢の回転などの身体部分の隅角偏位は、実質的に同じである。したがって、隅角偏位に関して第１の位置を決定することは、異なる身長の異なる人のデータが研究のために相互参照されることを可能にするため、高さの変化より好ましい。
いくつかの実施形態では、第１の位置は、人の心臓の位置と同じ高さにあり、または人の心臓の下にあり、そして第１の位置は人の収縮期血圧を得るのに適している。他の実施形態では、第１の位置は人の心臓の位置より上にあり、そして第１の位置は人の拡張期血圧を得るのに適している。

しかし好適には、身体部分を第３の高さから第４の高さに移動する間の身体部分の血液脈動を監視するステップと；身体部分が第２の位置から一方向に移動した場合にその身体部分の血液脈動強度が変化し、そして第２の位置から逆方向に移動する場合、血液脈動は概して一定のままである、第２の位置を検知するステップと；そして第２の位置を人の血圧を得るのに適した第２の計算モデルに入力として提供するステップと；を更に有し、ここにおいて、第１の位置は、人の収縮期血圧または人の拡張期血圧のいずれか１つを得るのに適しており、そして第２の位置は、人の収縮期血圧または人の拡張期血圧の、他のいずれか１つ、を得るのに適している。
したがって、被験者の収縮期血圧と拡張期血圧のいずれか一方を測定する実施形態および被験者の収縮期血圧と拡張期血圧の両方を測定する実施形態は本考案の考慮の範囲内である。

第２の側面では、本考案は、人の身体部分に着用されるのに適した血圧計であって、 血液脈動計と、運動検知器と、ここにおいて運動検知器は、身体部分の第１の高さ位置を検知するように構成され、第１の高さ位置では血液脈動計は、身体部分が第１の高さ位置から一方向に移動した場合にその身体部分の血液脈動強度が変化し、そして第１の高さ位置から逆方向に移動する場合、血液脈動は概して一定のままである、ことを観察し、そして第１の高さ位置に基づいて人の血圧を計算するためのデータ処理モジュールと、を有することを特徴とする、人の身体部分に着用されるのに適した血圧計、を提案する。
ほとんどの実施形態において、血液パルスの強度は、パルスの周波数ではなくパルスの振幅を意味する。

選択肢として、データ処理モジュールは、第１の高さ位置を、第１の高さ位置に基づいて人の血圧を計算するための遠隔計算モジュールに無線通信する能力を有する。
選択肢として、前記血液脈動計は、身体部分を照明するように構成された光源と； 身体部分の血液の脈動の強度を検知するため、身体部分を通り抜け伝搬した光源からの光を検知するように構成された光学的センサと；を有する。代替的に、血液脈動計は、身体部分の血液の脈動の強度を検知するためトノメータを有する。
好適には、身体部分は人の手首である。手首は装置を長時間快適に装着するには便利な位置である。このことは血液脈動計が長期装着型装置として使用されることを提供する。

いくつかの実施形態では、１対の血圧計の１つとして動作するように構成され、１対の血圧計のうちの第１の血圧計は身体部分の１つの位置に着用されるように構成され、そして第２の血圧計は第１の血圧計に隣接した身体部分上に着用されるように構成される。
他の実施形態では、身体部分は人の外耳道である。
選択肢として、運動検知器は、身体部分の第２の高さ位置をもまた検知するように構成され、第２の高さ位置では血液脈動計は、身体部分が第２の高さ位置から一方向に移動した場合にその身体部分の血液脈動強度が変化し、そして第２の高さ位置から逆方向に移動する場合、血液脈動は概して一定のままである、ことを観察し、そしてデータ処理モジュールは、また第２の高さ位置に基づいて人の血圧を計算するのに適しており、ここにおいて、第１の位置は、人の収縮期血圧または人の拡張期血圧のいずれか１つを得るのに適しており、そして前記第２の位置は、人の収縮期血圧または人の拡張期血圧の、他のいずれか１つ、を得るのに適している。

本考案の可能な配置を示す添付の図面に関して本考案を記載することは便利であり、図面では類似の番号は類似の部材を意味する。本考案の他の配置も可能であり、そして添付の図面の特殊性は本考案の従前に記載の一般性を廃棄するものと理解されるべきではない。

本考案の第１の実施形態を示す図である。 図１の実施形態により得られる信号を示す図である。 図２の信号を説明するための標準心拍動曲線である。 図１の実施形態がいかにユーザに使用されるかを示す図である。 図１の信号がいかに獲得されるかを示す図である。 図５の実施形態において、いかに数学的モデル適合が使用されるかを示す図である。 図５に示されたように獲得された信号が、いかに較正に対して適用されるかを示す図である。 図４の実施形態の代替案を示す図である。 図１の実施形態における構成部品の概略図である。 図４の実施形態のさらなる代替案を示す図である。 図６の較正のさらなる代替案を示す図である。 図１の実施形態で使用される方法の流れ図である。 図１の実施形態のもう１つの他の実施形態である。 図１の実施形態のさらに別の１つの実施形態である。 図１の実施形態のさらに別の１つの実施形態である。 図１の実施形態のさらに別の１つの実施形態である。 図１５の実施形態の一部を示す図である。 図１６で示された一部をさらに示す図である。

図１は、腕時計のような形の手首装着型血圧計１００を示す。 血圧計１００の下面には、ＰＰＧ（フォトプレチスモグラフィ）センサが備えられている。 図８は、血圧計１００内に好適には備わるいくつかの機能モジュールを示す概略図である。
典型的なＰＰＧ（フォトプレチスモグラフィ）センサは、破線の円で示されたＬＥＤ（発光ダイオード）のような少なくとも１つの光源１０１と、破線の四角で示される、通常光源１０１の隣に配置される少なくとも１つの対応する光学センサ１０３とを備える。破線は、血圧計１００の装着者から離れて対面する側から見て、光源１０１及び光学センサ１０３が見えないことを示している。

血圧計１００は、血圧計を手首に装着可能にするストラップを有する。周囲光が光センサ１０３の検出に影響を及ぼさないように、ＰＰＧが手首に対してしっかりと固定されていることが望ましい。ストラップは、手首の周りに既知の所定の圧力を加えるように設計されている。圧力は、ストラップに設けられた圧力センサ１０５を用いて予め決定される。そのような圧力センサ１０５の一例は、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）気圧計である。ＭＥＭＳ気圧計は、ストラップが手首の周りに過度に締め付けられると、既定の圧力が残るまで圧力をゆっくりと解放する機械的圧力解放装置として動作する。あるいは、所定の圧力は、ストラップ用の予め選択された材料を使用することによって提供され、この材料は、特定の弾性または復元性を有し、血圧計１００が装着されるたびに繰り返し同じ圧力を手首に加える。いずれの方法を用いても、同じ人が血圧計１００を装着するたびに同じ圧力が繰り返し加えられる。

光源１０１から手首に放出された光は、手首組織によって全方向に散乱される。散乱光の一部は光センサ１０３に向かって伝搬する。血液、皮膚及び組織は全て光の一部を吸収する。しかし、光の伝播に対する皮膚および組織の影響は一貫しており、皮膚および組織によって吸収される光の程度は顕著に変化しない。手首の血液の量は心臓が鼓動するに従って、脈動する。したがって、手首が血液で満たされたときに吸収される光の量は、組織の血液が比較的枯渇しているときに吸収される光の量よりも多い。

図２は、人の手首を通る光伝播の脈動パターンを概略的に示す図である。脈動は心拍に対応して、循環的であり、実質的に周期的である。信号２０１中のピーク２０３は、心臓が弛緩され、手首組織の血液が比較的枯渇している瞬間であり、より多くの光が手首を通って光センサ１０３に到達するようになる。図３は、ＰＱＲＳＴで表される異なる心腔からの電気信号として検出することができるいくつかのピークを有する標準的心拍動曲線を示す。図２の信号２０１の各ピーク２０３は、２つの隣接するＲピーク間の期間に対応する。
図２の信号２０１の谷２０５は、心臓が収縮して体内に血液を送り、手首組織が血液で満たされている瞬間である。光源１０１からの光のかなりの部分が血液によって吸収されたため、より少ない光量が光センサ１０３に到達する。

図４は、図１の血圧計１００を装着した人３００を示す。血圧計１００のストラップは、人の手首の周りに縛られて締め付けられている。ストラップによって加えられる一定の圧力は、手首内の血管の圧力に対する逆圧として作用する。血圧計１００が装着されている間は、逆圧が印加される。逆圧は、手首内の血管をわずかに変形させる。変形の程度は、血管内の圧力に依存し、手首に圧送される血液の量に影響を及ぼす。

圧力は高さに関連していることはよく知られている。地上よりも高いところでは圧力がより低く、地面に近いほど圧力が高い。同じ現象が手首の中に見られる。人３００が心臓より上の高い位置に手を持ち上げると、手首の血圧は低くなる。より低い血圧は、ストラップによって加えられる一定の逆圧に対して比較的弱い。したがって、ストラップからの逆圧による血管の変形はより顕著であり、図４の参照番号４９１参照、そしてより少ない量の血液が手首の血管に圧送される。

逆に、人３００が心臓の下の位置に手を下げると、手首内の血管の圧力は比較的大きくなる。逆圧に作用するより大きな血圧は、手首内の血管がそれらの変形から少し回復することを可能にし、図４の参照番号４９３を参照、そしてより多くの血液が手首の血管に圧送される。
したがって、図４はまた、４９１または４９３と表示されたそれぞれの血管変形に伴う２つの光伝播信号を示す。図４の頂部の信号は、手首が高い手の位置でより少ない血液を有し；より多くの光が手首組織を伝播して光センサ１０３に到達することができるので、より大きな脈動振幅を有する。 図４の下部の信号は、手首がより多くの血液を有し；手首のより多くの血液は、より多くの光が吸収され、より少ない光が手首組織を伝播して光センサ１０３に達することを意味するので、より小さい脈動振幅を有する。

図５は、収縮期血圧および拡張期血圧が、挙げた手の位置および低い手の位置によってどのように決定されるかを示す。横軸の左側が低い手の位置を示し、横の軸の右側が上昇した手の位置を示す。
血圧監視の開始時に、人３００は、直立して血圧計１００を装着した手を伸ばすことにより準備完了姿勢に整える。手は、側方から離れて引き伸ばされ、肩の高さまで持ち上げられる。その後、人が手を肩のレベルから下ろして自分の側面に向かって閉じると、手首が結果的に心臓の下に移動する。手の中の血管内の圧力は、手を下に動かすにつれて高まり、そして手首に圧送される血液が着実に増加する、参照番号５０１ａの勾配参照。したがって、手が下に置かれるにつれて、手首組織を伝播する光の脈動振幅は減少する。手が心臓の下の特定の点まで下がると、手首の血管内の圧力は、逆圧に打ち勝つことができ、そして手首に脈動により圧入される血液は最大量になる。この時点で、手首組織を伝搬する光の脈動振幅はゼロに達し、グラフ５０１ａの勾配が水平軸を横切る。参照番号５０３と表示された破線で示されるこの交差点における手首の高さは、収縮期血圧が現れる手首の高さである。手が人３００の側まで動いて閉じているが、勾配５０１ａが水平軸を横切っていないという、まれに起こる場合には、勾配は外挿されて、水平軸を横切ることができる。

もう一度肩のレベルから始めて、人は伸ばした手を上に動かす。手が上に動くと、ストラップからの逆圧のために、血圧が低下し、より少ない量の血液が手首に圧送される。勾配５０１ａを再度参照。最終的には、血圧は非常に低く、拡張期血圧だけが挙げた手に残る。したがって、手を心臓の上のある点まで上げると、定常状態が現れる：手をさらに上げても、手に圧送された血液は最小限値に留まる。拡張期血圧は、この最小血液量を手に提供し、これは最小の光吸収、したがって最大の光透過に置き換えられる。手首を通る光の脈動が安定した最大振幅を示す点５０１は、拡張期血圧が現れる手首の高さを表す。

手は、手首が心臓の高さ以下のところから始めて上げる必要はない。肩がすでに心臓の上にあっても、肩のレベルから手を上げてもよい。これは、通常、拡張期圧を現すためには、手が肩の十分上に持ち上げられる必要があるからである。
当業者は、安定した最大振幅および安定した最小振幅によって、平均レベルを上回るまたは下回る信号振幅の自然変動が観察され得ることを理解する。
拡張期圧および収縮期圧の両方を現す実際の手の位置は、実際には血圧計１００を装着した手首から測定され、ここでは「手」という用語は緩やかに使用される。

手首の高さは、地面に対して測定されると最も容易に理解される。しかし、理論的には、手首の高さは、人の心臓の位置を示す選択された１つの点から参照されてもよい。図４は、この選択肢を示し、Ｈ１として表される上げた手首の高さを示す。Ｈ１は、手首の高さと心臓の高さとの間の距離であり、拡張期血圧を示す。すなわち、Ｈ１は、地面に対して垂直に測定される。さらに、図４は、Ｈ２として表される下げた手首の高さを示し、ここで、Ｈ２は、手首の高さと心臓の高さとの間の距離であり、収縮期血圧を示す。
これまでに説明した血圧計１００は、一般に人の拡張期血圧および収縮期血圧を決定するために使用されてもよく、それ自体でユーザに提供されてもよい。しかし、血圧をより正確に評価するために、手首を伝播する光の振幅が数学モデルまたは較正に対してて参照されてもよい。

較正の思想は図６において概略数学モデルにより示される。図の水平軸は手首の高さを表す。垂直軸は手首の高さから推測される血圧を表す。この２つの軸の間の関係は以下の等式（１ａ）、（１ｂ）により記述される。
ｘ_１＝ｆ（ｈ） ――――――――――（１ａ）
ここで
ｘ_１：拡張期血圧、血圧の最小値として定義される。
ｈ：手を挙げた高さ（図４のＨ１）
ｘ_２＝ｆ´（ｈ） ――――――――――（１ｂ）
ここで
ｘ_２：収縮期血圧、血圧の最大値として定義される。
ｈ：手を挙げた高さ（図４のＨ２）
２つの関数ｆおよびｆ´は通常類似の形状のグラフを示す。

図５を用いて説明したように、Ｈ１は、光の伝播が安定した最大振幅を示すようになる点５０１を発見することにより、手を上げる人によって見出される。Ｈ２は、光の伝搬の振幅がゼロに減少するか、または水平軸を横切る点５０３を発見することにより、手を下げる人によって見出される。したがって、同じ人に対するＨ１およびＨ２の変化は、ストラップによって加えられる逆圧が十分な精度および正確度で繰り返されていれば、彼の血圧の変化に起因する可能性がある。

実際には、較正または数学的モデルは、理論を提案することによって、または血圧計１００を装着し、そして収縮期血圧および拡張期血圧を知っている、ユーザのサンプル集団を観察することによって得ることができる。これは、本明細書で説明を必要としない統計的方法に関連する。
いくつかの実施形態では、参照番号５０１の点は、手の一連の離散的位置を使用し、そして手の離散的位置に数学的モデルを適用することにより見つけることができる。図５ａに示すように、伝搬光の振幅は、手が、×字でマークされた４つの異なる高さレベルに持ち上げられたときに観察される。４つの異なる高さレベルはどれも参照番号５０１の点に一致しない。しかしながら参照番号５０１の点は、実際にそれを検出するために血圧計１００に頼る代わりに、既知の数学的モデル５０１ｂを×字に適用することによって見出される。

図８に示すように、血圧計１００は、計算モジュール１００１と、Ｈ１およびＨ２から人の血圧を計算するための適切なソフトウェアモジュール１０１５と、人の収縮期血圧および拡張期血圧を表示するための表示画面１００７とを備えることができる。あるいは、血圧計１００は、それ自体に含まれる任意の計算モジュールの代わりに遠隔装置に収縮期血圧および拡張期血圧の計算を依存する。遠隔装置は、血圧計１００と無線通信し、そして血圧計１００からＨ１およびＨ２を取得して、その人の収縮期血圧および拡張期血圧を計算することができる、スマートフォンであってもよい。この場合、血圧計１００は、スマートフォンと通信するための無線送受信機１０１１を備える。
代替的に、加速度計またはその類似物１００３を使用して、手が上げ下げされた正確な高さを測定することができる。もちろん、オペレータは、手動でＨ１とＨ２を測定し、血圧計１００に設けられたキーパッド１００９を介して血圧計１００にＨ１とＨ２を入力することもできる。

図６は、式（１ａ）および式（１ｂ）を線形として示す。しかし、直線性は単なるイラストである。場合によっては方程式が非線形でありうる。 熟練した読者にとって、人３００の実際の血圧が、Ｈ１およびＨ２の関数として表現され得ることに留意すれば十分である。
図７は、図４の実施形態の変形例を示し、ここで、Ｈ１およびＨ２は、地面または心臓を表す点の代わりに人物３００の肩の高さに対して測定される。これは、人の肩が彼の心臓よりも視認でき、そして拡張期圧および収縮期圧は通常肩より十分に上および下の手首位置に現れるため、実施形態のより簡便な変形である。当業者は、式（１ａ）および式（１ｂ）が、Ｈ１およびＨ２のこの様々な定義に容易に適合できることを理解するであろう。

記載された実施形態の１つの利点は、それらがＰＰＧ（フォトプレチスモグラフィ）センサを使用して血液の脈動を観察し、次いで脈動から血圧を計算する可能性を提供することである。これを行うことができる理由の１つは、ＰＰＧ（フォトプレチスモグラフィ）センサを使用して、異なる位置にある同一の身体部分から異なる読み取り値を取得することにある。身体部分がどの位置に置かれても、人３００の組織構成は同じである。したがって、光の伝播に対する皮膚および組織の影響は、異なる位置で測定値を読み取ることによって排除することができ、位置の間の光伝播の変化は、身体部分の血液量によるものである。

血圧を測定するために２つの異なる手首位置の間の距離を使用する利点は、血圧の読み取りに対し水銀柱よりも高い精度の可能性があることである。体液、それは水と同等であると想定されるが、その測定によって観察される血圧は水銀柱よりも測定目盛が大きいため、より正確であり得る。水銀は水に対する相対密度が１３．５６であるため、肩または心臓に対する手首位置の１３．５６ｍｍの誤差は、水銀柱の誤差１ｍｍと解釈される。例えば、水銀柱の手動読取り値が２ｍｍ誤って読み取られた場合、これは、本実施形態では２７．２ｍｍだけ手首の位置を誤って読み取ることに相当するものであり、本明細書に記載された実施形態のオペレータが見逃す可能性は少ない誤りである。

Ｈ１およびＨ２の適切な測定を保証するため、血圧計１００内の加速度計１００３または任意の高さ検出ユニットが使用される。血圧計１００には、加速度計１００３が既知の高さにおいて大きすぎる偏位を示した場合に、適切な較正警報を出す警報１０１３が設けられている。
それにもかかわらず、Ｈ１およびＨ２が地面、肩または心臓を基準にしているかどうかにかかわらず、Ｈ１およびＨ２を測定することは困難であり得る。図９は、この困難を克服するより好ましい実施形態を示しており、血圧計１００の内部に設置され、地面に真に垂直な方向からの隅角偏位を検出するジャイロスコープ１００３を備える。ジャイロスコープ１００３は、血圧計１００を装着した手首が水平に伸ばされたときに、地面を指す真の垂線に対して整列するように調整される。したがって、図９の実施形態を身につけた人が心臓のレベルから手を上げると、ジャイロスコープは、血圧計１００の角運動を検出することができる。

人が手を完全に伸ばして手を上げると、手首を伝播する脈動光の振幅が安定した最大値に達し、それは手首の血液脈動が最小であることを示すが、その時点で、血圧計１００の真の垂線からの隅角偏位を意味する第１の角度αが測定される。従って、αは拡張期血圧が現れる角度である。当業者である読者は、人の肩を起点として水平から手または上肢の上方回転の程度を計算するために、αが使用できることを理解するであろう。

逆に、人が手を大きく伸ばして肩の高さから手を下げると、手首を通って伝わる脈動光の振幅が減少してゼロになり、そして横軸を横切る点で、それは手首の血液脈動が最大であることを示すが、その点で血圧計１００の真の垂線に対する別の隅角偏位を表す第２の角度βが測定される。βは収縮期血圧が現れる角度である。当業者である読者は、人の肩を起点として水平から手または上肢の下方回転の程度を計算するために、βが使用できることを理解するであろう。

角度αとβは、異なる血圧レベルの人に対して異なる。図１０のグラフに示すように、拡張期血圧の高い人はαが小さく、即ち

５０１において、人の拡張期血圧を表すため、手がより高く肩の上に持ち上げられなければならないと、真の垂直線からの隅角偏位αが大きくなり、人の拡張期の血圧が小さくなる；５０１において、人の拡張期血圧を表すため、手がより低く肩の上に持ち上げられなければならないと、真の垂直線からの隅角偏位αが小さくなり、人の拡張期の血圧が大きくなる。

逆に、収縮期血圧が高い人はβが大きい。５０３において収縮期血圧を示すため、手が肩（および心臓）の下により落ちるほど、真の垂線からの隅角偏位βが大きくなる。したがって、

換言すれば、収縮期血圧が大きいほどβが大きくなる。収縮期血圧が低い人は、収縮期血圧を示すために、比較的小さな角度βまでわずかに手を下げるだけでよい。

血圧を決定するために隅角偏位を測定することにより、人の心臓、肩または地面に対する手の位置の絶対的な高さを測定する必要がなくなる。これは、血圧計１００が装着されている手首上の位置が、異なる血圧測定の機会の間に容易に変化し、Ｈ１およびＨ２の測定が不正確になる可能性があるため、先の実施形態よりも特に有利である。この実施形態の１つの用途では、人は単にドアのハンドルを保持し、そして血圧を決定するために自分自身が立ち（彼の手が心臓のレベルよりも下になるように）そして、しゃがむ（彼の手が心臓のレベルよりも上になるように）ことを可能にすればよい；ジャイロメータは、頭の上または肩の下の手の位置を隅角偏位によって測定することができる。

図１１は、図１の実施形態を用いて血圧を決定する可能な一般的手順の１つを示すフローチャートである。まず、ステップ１１０１において、身体部分が第１の位置にあるときに身体部分、手首でもよい、を通過する光伝搬レベルが読み取られる。これは、前述の実施形態において持ち上げられたときの手に関係し得る。次に、ステップ１１０３において、光伝搬レベルが再び読み取られるが、同じ身体部分が第２の位置にあるときであり、これは下げられたときの手に関連し得る。もちろん、手を下げた位置から開始し、次いで手を上げた位置に進むという逆の手順もまた、本実施形態の考慮の範囲内である。光脈動の振幅が最大である点、５０１、および光脈動の振幅がゼロである点、５０３、の身体部分の位置が記録され、較正または数学的モデルに対して適用されて、拡張期血圧および収縮期血圧がステップ１１０５において、決定される。

図１２は、ＰＰＧ（フォトプレチスモグラフィ）センサを備え、人の腕または上腕二頭筋の周りに装着される血圧計１００の別の実施形態を示す。腕を上下させる際にこの血圧計１００が心臓を横切るように移動させるためには、血圧計１００を可能な限り肘に近い位置に装着することが好ましい。上述した実施形態と同様に、Ｈ１およびＨ２は、血圧計１００と地面、人の肩または心臓のレベルとの距離として測定され、そして較正または数学的モデルが血圧を計算するために使用される。あるいは、血圧計１００は、隅角偏位を決定するためのジャイロメータを含んでもよい。
その身体部分が心臓の上に持ち上げられるか、または心臓の下に下げられる限り、上半身の肢の他の部分、例えば、指または、手首以外の前腕の他の部分が使用されてもよい。

図１３は一対の血圧計を有する別の実施形態を示し、それは第１の血圧計１００が手首に配置され、そして第１の血圧計１００に隣接する他の１つの血圧計１００が、同じ手の前腕に配置される。
前腕に装着される血圧計１００の構成は、より長いストラップ、前腕のより厚い組織層を照明するためのおそらくはより強力な光源１０１、前腕のより厚い組織層を通過して伝搬する光を検知するためのおそらくより光応答性の高い光センサ１０３を備える。 ２つの血圧計１００の間の不正確さまたは読取りの不一致は、数学的に処置され、除去されることが可能であり、その結果血圧のより正確な読み取りをもたらす。図９の実施形態の利点は、より容易に理解されるであろう。なぜならば、この実施形態では、両方の血圧計１００にとって、同じ肢に沿ってどこに配置されても真の垂線からの隅角偏位は同じであるからである、しかし、心臓、肩または地面から測定されたＨ１とＨ２は、２つの血圧計１００について異なるため、それぞれ異なる較正が必要である。

人の皮膚、血液および組織を通って伝搬する光の量を監視する実施形態が記載されているが、実際の測定は、光の透過または光の吸収のいずれかによって行われてもよい。
手首位置の測定が肩の高さから肩の高さ以下に移動することが記載されている場合、当業者の読者は、移動方向が選択の問題であり、手首が人の側面から始まり肩のレベルへ移動してもよいことを理解しよう。同様に、説明した他の四肢の動きは、説明したものとは逆の方向に実行することができる。
この明細書で提供されている図面は、人の手を横方向に上下させることを示しているが、人の正面に手を伸ばして、手を上下させることが可能である。

人の組織において血液によって吸収される光の量は、使用される光の選択された周波数に依存する。したがって、最適な性能のために、典型的には最適な周波数が実施形態で選択され使用される。しかし、いくつかの実施形態では、周辺光などのノイズ寄与因子の影響から血液脈動の読みをよりよく識別するために、２つ以上の異なる光周波数または周波数範囲が同時に使用される。例えば、単色の近赤外周波数と遠赤外線周波数が同時に使用される。

血圧計１００を直立姿勢で身につけた人３００が手を上下に垂直に動かす実施形態を説明したが、他の実施形態では、人が血圧計１００をベッドに横たわって装着することが可能である。このような実施形態では、人は、血圧計１００を装着した手を後ろから前に移動させ、その結果、手が心臓を垂直に通過する。
さらに別の実施形態では、実施形態は、手首の装着の代わりに足首に装着される。人は単にベッドに横たわって血圧を監視する。実施形態を着用している脚部がベッド上に置かれ、心臓と水平にされたとき１つの読みが取られ、そして脚部が空中に持ち上げられて心臓より上に上げられたときに、もう１つの読みが取られる。

上述の実施形態では、血液の脈動を監視するために光伝播の振幅が使用されているが、代わりに非光学的測定が使用されてもよい。例えば、血圧計１００は、ＰＰＧ（フォトプレチスモグラフィ）の代わりにトノメータを備えていてもよい。トノメータは、身体の一部または血管の圧力を測定するための器具である。脈動の振幅は、伝播した光の脈動する振幅と同様の方法で血圧に相関させることができる。当業者の読者は、ＰＰＧを用いた前述の実施形態におけるより大きな振幅は、より大きな光透過率、したがって、手首における少ない血液量を指し、一方、トノメータが使用される場合、より大きい振幅は、手首により多くの血液が圧送されることを意味することを理解しよう。考察したような較正および方程式は、それに応じて適合させなければならない。

さらに別の実施形態では、図１４に示すように、耳装着型デバイスの形態で血圧計１００を提供することができる。この耳装着デバイスは、光源１０１および光センサ１０３そしてジャイロメータが取り付けられたイヤホンを備える。イヤホンは外耳道に挿入するのに適した形状になっている。血圧計１００は、血圧計１００の測定値を表示することができる表示画面またはスマートフォン１４０１のような装置に有線または無線で接続されている。表示画面またはスマートフォン１４０１はまた、人３００に対して血圧計１００を制御するためのインターフェースを提供する。スマートフォンは、イヤホン１５０１内の光センサ１０３で観測された測定値に基づいて、血圧を算出するための処理および記憶資源を提供することができる。これによりイヤホン１５０１は、プロセッサを備える必要がないため小型であることができる。対照的に、図１の実施形態は、それ自身のプロセッサおよびメモリを収容するのに十分に大きいので、図１に示すような実施形態は、付随するスマートフォンの必要と共に、簡単に操作できる。血圧計１００を操作するためのスマートフォン１４０１における適切なアプリケーションの要件は、周知の概念であり、本明細書において説明を必要としない。

選択肢として、それを装着した人３００の血圧を測定することが、図１４の血圧計１００の唯一の機能であってもよい。
しかし代替的に、イヤホン型の血圧計１００は、イヤホンでもある。図１５は、図１４の実施形態のこの変形例をフックオン式イヤホンとして示しており、そのスピーカは外耳道に挿入するためのイヤホン１５０１に収納されている。図１４の実施形態の場合と同様に、イヤホン１５０１には、外耳道内の血液脈動を監視するための光源１０１およびセンサが取り付けられている。

図１６及び図１７は、図１５の実施形態のイヤホン１５０１に光源１０１及び光センサ１０３をどのように配置することができるかを示している。典型的には、イヤホン１５０１は、人の外耳道内に適合する寸法の変形可能な弾性外側部１７０１から作られる。
図１６は、弾性外側部が除去されたイヤホン１５０１のコア部品を示す。図１７は、本実施形態に組み立てられた弾性外側部１７０１を示す。

イヤホン１５０１の内部には、スピーカ１７０３と、スピーカから耳への音伝導のための中空の内側コア１６０１と、柔らかさと可撓性のための弾性内側発泡体構造１６０３と、光源に接続するための細い配線（図示せず）および光学センサ１０３がある。弾性外側部１７０１は、光源１０１および光学センサ１０３の快適性および保護を向上させる。弾力性内側発泡体構造１６０３は、外耳道におけるさらなる支持を提供するために、イヤホン１５０１を耳に挿入する間に圧縮されてもよい。図１６は、イヤホンの周囲に１２０度の間隔で配置された光源１０１と光センサ１０３のペアの３つの組１６０５を示す。一組は読者に対向して、光源１０１と光センサ１０３とを明確に示しており、他の組は読者から離れる方向を向いている。

図１４または図１５の実施形態１００を身につけた人３００の血圧を得るために、人３００は横になり、耳の組織を通って伝搬する光の最初の読み取りを取得し、次に、起きて座って、耳の組織を通って伝搬する光のもう１つの読み取りを取得する。言い換えれば、耳の組織を通る光の伝播の振幅の付随する変化を観察することによって、仰臥位と座位との間の外耳道における血液脈動の変化が認識される。人が横たわっているとき、耳は心臓とちょうど同じ高さであり、外耳道が心臓のレベル以下であるかのように外耳道内の血圧に同様の効果を有する。人が座っているとき、耳は心臓の上にある。したがって、この実施形態はまた、人３００の仰臥位と座位を検知し、収縮期血圧および拡張期血圧を計算するためのαとβを獲得し、または人３００が座っているときの外耳道の高さを得て、最低血圧を計算するためのＨ１を決定するための、ジャイロスコープを有する。この実施形態では、外耳道の壁に対して逆圧が加えられない。
また、光源１０１および光センサ１０３の代わりに外耳道にトノメータを使用することも可能である。

血圧監視の対象として人間が記述されているが、実施形態は、血液脈動を検出するように構成された装置を装着することができ、ここで身体部分が動物の心臓に対して２つの位置の間を移動できる、任意の動物の血圧を監視するように適合されてもよい。
したがって、最も簡単な実施形態の１つとして、人３００の血圧を得る方法が記述されてきた。それは、身体部分を第１の高さから第２の高さに移動させながら人の身体部分の血液の脈動を監視するステップと、身体部分が第１の位置５０１（または５０３）から一方向に移動する場合に血液の脈動の強度が変化し、そして身体部分が第１の位置５０１（または５０３）から逆方向に移動する場合に血液の脈動の強度が概して一定である、第１の位置を検出し、そして第１の位置を人の血圧を得るのに適した第１の計算モデルに入力として提供するステップとを含む。

さらに、最も簡単な実施形態の別の１つとして、人の身体部分３００への装着に適した血圧計１００が記載されてきた。これは、血液脈動計と、人の身体部分の第１の高さ位置を検出する移動検出器と、ここで血液脈動計は、身体部分が第１の高さ位置５０１（又は５０３）から一方向に移動した場合にその身体部分の血液脈動強度が変化することを観察し、そして血液脈動計は身体部分が第１の高さ位置５０１（または５０３）から逆方向に移動する場合、血液は概して一定のままであることを観察し、そして第１の高さ位置に基づいて人の血圧を計算するデータ処理モジュールと、を有する。

以上、本考案の好適な実施形態について説明したが、本技術分野の当業者であれば、実用新案登録請求の範囲に記載された本考案の範囲から逸脱することなく、設計、構成または操作の詳細において多くの変化形、または変更が可能であることを理解しよう。

Claims (21)

1. 人の血圧を得る方法であって、
   身体部分を第１の高さから第２の高さに移動させるときに、前記人の１つの身体部分の血液の脈動を監視するステップと；
   前記身体部分が第１の位置から一方向に移動した場合にその身体部分の血液脈動強度が変化し、そして前記第１の位置から逆方向に移動する場合、血液脈動は概して一定のままである、第１の位置を検知するステップと；そして
   人の血圧を得るのに適した第１の計算モデルに前記第１の位置を入力として提供するステップと；
   を有することを特徴とする人の血圧を得る方法。
2. 前記身体部分の血液脈動強度を検知するステップは、
   前記身体部分を照明するように構成された光源を提供するステップと；
   前記身体部分を通り抜け伝搬した前記光源からの光を検知するように構成された光学的センサを提供するステップと；そして
   前記伝搬した光の振幅を測定するステップと；
   を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の人の血圧を得る方法。
3. 前記身体部分の血液脈動強度を検知するステップは、
   トノメータを前記身体部分に提供するステップを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の人の血圧を得る方法。
4. 前記身体部分は前記人の四肢の一部である、
   ことを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の人の血圧を得る方法。
5. 前記四肢の一部は前記人の手首である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の人の血圧を得る方法。
6. 前記身体部分は外耳道である、
   ことを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の人の血圧を得る方法。
7. 前記第１の位置を検知するステップは、前記身体部分の隅角偏位を検知するステップを有する、
   ことを特徴とする請求項１−６のいずれか１項に記載の人の血圧を得る方法。
8. 前記第１の位置は、前記人の心臓の位置と同じ高さにあり、または前記人の心臓の下にあり、そして
   前記第１の位置は前記人の収縮期血圧を得るのに適している、
   ことを特徴とする請求項１−７のいずれか１項に記載の人の血圧を得る方法。
9. 前記第１の位置は、前記人の心臓の位置より上にあり、そして
   前記第１の位置は前記人の拡張期血圧を得るのに適している、
   ことを特徴とする請求項１−７のいずれか１項に記載の人の血圧を得る方法。
10. 前記身体部分を第３の高さから第４の高さに移動する間の前記身体部分の血液脈動を監視するステップと；
    前記身体部分が第２の位置から一方向に移動した場合にその身体部分の血液脈動強度が変化し、そして前記第２の位置から逆方向に移動する場合、血液脈動は概して一定のままである、第２の位置を検知するステップと；そして
    前記第２の位置を人の血圧を得るのに適した第２の計算モデルに入力として提供するステップと；
    を更に有し、
    ここにおいて、前記第１の位置は、前記人の収縮期血圧または前記人の拡張期血圧のいずれか１つを得るのに適しており、そして
    前記第２の位置は、前記人の収縮期血圧または前記人の拡張期血圧の、他のいずれか１つ、を得るのに適している、
    ことを特徴とする請求項１−９のいずれか１項に記載の人の血圧を得る方法。
11. 人の身体部分に着用されるのに適した血圧計であって、
    血液脈動計と、
    運動検知器と、
    ここにおいて前記運動検知器は、前記身体部分の第１の高さ位置を検知するように構成され、前記第１の高さ位置では前記血液脈動計は、前記身体部分が第１の高さ位置から一方向に移動した場合にその身体部分の血液脈動強度が変化し、そして前記第１の高さ位置から逆方向に移動する場合、血液脈動は概して一定のままである、ことを観察し、そして
    前記第１の高さ位置に基づいて前記人の血圧を計算するためのデータ処理モジュールと、
    を有することを特徴とする、人の身体部分に着用されるのに適した血圧計。
12. 前記データ処理モジュールは、前記第１の高さ位置を、前記第１の高さ位置に基づいて前記人の血圧を計算するための遠隔計算モジュールに無線通信する能力を有する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の人の身体部分に着用されるのに適した血圧計。
13. 前記血液脈動計は、
    前記身体部分を照明するように構成された光源と；
    前記身体部分を通り抜け伝搬した前記光源からの光を検知するように構成された光学的センサと；
    を有する、ことを特徴とする請求項１２−１３のいずれか１項に記載の人の身体部分に着用されるのに適した血圧計。
14. 前記血液脈動計は、トノメータを有する、ことを特徴とする請求項１２−１４のいずれか１項に記載の人の身体部分に着用されるのに適した血圧計。
15. 前記身体部分は前記人の手首である、ことを特徴とする請求項１２−１４のいずれか１項に記載の人の身体部分に着用されるのに適した血圧計。
16. １対の、それぞれ請求項１２−１５のいずれか１項に記載の血圧計の１つとして動作するように構成される、人の身体部分に着用されるのに適した血圧計であって、
    前記１対の血圧計のうちの第１の血圧計は前記身体部分の１つの位置に着用されるように構成され、そして第２の血圧計は前記第１の血圧計に隣接した身体部分上に着用されるように構成される、
    ことを特徴とする、人の身体部分に着用されるのに適した血圧計。
17. 前記身体部分は前記人の外耳道である、ことを特徴とする請求項１２−１４のいずれか１項に記載の人の身体部分に着用されるのに適した血圧計。
18. 前記運動検知器は、前記身体部分の隅角偏位を検知可能な重力センサを有し、そして
    前記第１の高さ位置は前記身体部分の隅角偏位で示される、ことを特徴とする請求項１２−１７のいずれか１項に記載の人の身体部分に着用されるのに適した血圧計。
19. 前記運動検知器は、前記身体部分の第２の高さ位置をもまた検知するように構成され、前記第２の高さ位置では前記血液脈動計は、前記身体部分が前記第２の高さ位置から一方向に移動した場合にその身体部分の血液脈動強度が変化し、そして前記第２の高さ位置から逆方向に移動する場合、血液脈動は概して一定のままである、ことを観察し、そして
    前記データ処理モジュールは、また前記第２の高さ位置に基づいて前記人の血圧を計算するのに適しており、
    ここにおいて、前記第１の位置は、前記人の収縮期血圧または前記人の拡張期血圧のいずれか１つを得るのに適しており、そして
    前記前記第２の位置は、前記人の収縮期血圧または前記人の拡張期血圧の、他のいずれか１つ、を得るのに適している、
    ことを特徴とする請求項１２−１８のいずれか１項に記載の人の身体部分に着用されるのに適した血圧計。
20. 実質的に図面に示され記載される、血圧計。
21. 実質的に図面に示され記載される、人の血圧を得るための方法。

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