JP3908660B2

JP3908660B2 - Blood pressure measurement device

Info

Publication number: JP3908660B2
Application number: JP2002373433A
Authority: JP
Inventors: 博之村松; 三七男山本; 正隆新荻
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: JP2004201868A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体の血圧を測定する方法の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、血圧を測定する方法として、カフ（圧迫帯）を用いないで測定する方法が提唱されている。このものは、一対の心電位電極と、該心電位電極からの心電位信号を処理する心電位処理手段と、指尖光電脈波検出センサと、該脈波信号を処理する脈波処理手段と、該処理された脈波をさらに二次微分する二次微分処理手段と、これら処理された心電位信号、脈波信号、脈波の二次微分信号に基づいて血圧を演算する演算手段と、この演算結果を表示する表示手段とを備えて構成し、そして演算手段が、心電位波形と脈波波形とから脈波伝播時間、脈波インターバル、そして心拍数を求め、これに基づいて血圧を演算するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、人体の血液循環により生じる脈波を検出する脈波検出手段と、該検出された脈波信号から脈波伝播時間、脈波伝播速度の少なくとも一つを特徴量として演算する特徴量演算手段と、該演算された特徴量から血圧を演算する血圧演算手段とを備えて構成したものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
さらに、血液循環によって生じる脈波から実測した実血圧値と、脈波検出手段から検出された脈波のセンサ値とを、異なる複数の血圧状態でそれぞれ測定してこれを標準関数として算出し、以降は、脈波検出手段で検出されるセンサ値を標準関数に代入して血圧値を算出するようにしたことを特徴とする血圧測定方法も提唱されている。異なる複数の血圧状態での測定は、検出部位を心臓に対して上下高さ変化させて測定することで測定を行うものもある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１４０９４８号公報（第２−３頁）
【０００６】
【特許文献２】
特開平１０−２９５６５７号公報（第２−３頁）
【０００７】
【特許文献３】
特開２００１−２７５９９８号広報（第２−３頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、後述する通り血圧は血流量と血管抵抗の積で決定される。上記血圧測定方法のいずれもが、血流量（特許文献３などでは血管径に起因する情報）あるいは末梢抵抗（脈波伝搬速度、脈波伝搬時間を利用する方法）のいずれか一方についてしか着目しておらず、特定の測定条件（一定温度、一定時刻等）であればある程度、実測血圧値との相関が得られるが、運動などで血流量は大きく変化し、また末梢血管抵抗はストレス、環境温度などで大きく変化するため、従来の血圧測定法では正確な血圧値を得ることが出来なかった。
【０００９】
そこで、本発明の血圧測定方法、及び血圧測定装置における課題は、末梢抵抗および血流量の変化を利用して血圧値を概算し、カフを使用せずに容易に非侵襲的で正確な血圧の測定を可能にすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題を解決するため、本発明の血圧測定装置、及び血圧測定方法においては、血流速度を測定する血流速度測定部を少なくとも２つ有し、血流速度測定部を制御する血流速度測定制御部、血流速度測定部から得られた情報から血流速度を算出し、血流速度を生体の異なる２箇所の部位で測定し、処理部によって前記２箇所の血流速度から血圧を算出する構成とすることにより前記目的を達成する。
【００１１】
さらに血圧の測定精度を向上させるため、血管径を測定する血管径測定部、血管径測定部を制御する血管径測定制御部を有し、異なる２箇所の両方で血流速度と血管径を測定し、２箇所の血流速度と血管径から血圧を算出する構成とすることにより前記目的を達成する。
【００１２】
また測定精度を向上させるため、血管径を測定する血管径測定部、血流量を測定する血流量測定部、血管径測定部を制御する血管径測定制御部、血流量測定部を制御する血流量測定制御部を有し、異なる２箇所の部位のうち、一方の血管では血流速度と血管径を他方の血管では血流速度と血流量を測定し、血流速度、血管径および血流量から血圧を算出する構成とすることにより前記目的を達成する。
【００１３】
また生体表面から生体内部に波動を送受信し、血流量を測定する血流量測定部、血流量測定部を制御する血流量測定制御部を有し、異なる２箇所の部位のうち、一方の血管では血流速度と血流量を他方の血管では血流速度を測定し、処理部によって血流速度、および血流量から血圧を算出する構成とするとさらに測定精度を向上させることができる。
【００１４】
異なる２箇所の部位は前記一方が橈骨動脈、前記他方は指先の血管としたり、血流速度センサと容積脈波センサと、前記血流速度センサを制御する血流速度センサ制御部、前記容積脈波センサを制御する容積脈波センサ制御部、前記血流速度センサ、容積脈波センサからの信号を処理する処理部を有し、橈骨動脈付近と指先の血管周辺に前記血流速度センサと前記容積脈波センサを設けた構成とすることもできる。
【００１５】
さらに、カフを用いる従来の血圧計を用いて収縮期実血圧と拡張期実血圧を測定し、その測定と同時期に前記血流速度、前記血管径などから前記収縮期血圧と拡張期血圧を求め、収縮期血圧から収縮期実血圧を計算する補正係数と、拡張期血圧から拡張期実血圧を計算する補正係数をそれぞれ求め、以降は前記カフを用いる血圧計を使用しないで、前記血流速度や前記血管径を用いて測定したときには、前記収縮期血圧と前記補正係数を用いて収縮期実血圧を求め、前記拡張期血圧と補正係数を用いて拡張期実血圧を算出することで実血圧値を求めることもできる。
【００１６】
詳細は以下の発明の実施の形態で説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
上腕部の血液循環状態を図９のようにモデル化する。
【００１８】
ただし、図９においてｖ１、Ｑ１，ｄ１，Ｌ１は橈骨動脈での血流速度、血流量、血管半径、管の長さｖ２、Ｑ２，ｄ２，Ｌ２は指先の動脈での血流速度、血流量、血管半径、管の長さである。
【００１９】
また、Ｐ１は橈骨動脈での血圧、Ｐ２は橈骨動脈と指先動脈の中間の部位での血圧、Ｐ３は指先動脈末端での血圧である。ここでＰ３は末梢での血圧値で数ｍｍＨｇと小さいため、Ｐ１―Ｐ３が上腕での血圧値であると考えられる。すなわちこのＰ１−Ｐ３が測定したい血圧値となる。Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の関係は、ハーゲン−ポワズイユの法則から、ρを血液粘度として
Ｐ_１−Ｐ_２＝（８ρＬ_１Ｑ_１）／（πｄ_１ ^４）・・・（１）
Ｐ_２−Ｐ_３＝（８ρＬ_２Ｑ_２）／（πｄ_２ ^４）・・・（２）
という関係が成り立つ。なお、式１，２の右辺のうち、Ｑ１，Ｑ２が電気回路に置き換えた場合の電流に、また８ρＬ_１／πｄ_１ ^４、８ρＬ₂／πｄ₂ ^４が抵抗に該当する。８ρＬ_１／πｄ_１ ^４、８ρＬ₂／πｄ₂ ^４は血管の血管抵抗（末梢抵抗、粘性抵抗）に相当する。そのため、血圧は血流量と血管抵抗の積で表されることになる。
橈骨動脈での血圧値Ｐ１−Ｐ３は、式１，２から
Ｐ_１−Ｐ_３＝（８ρＬ_１Ｑ_１）／（πｄ_１ ^４）＋（８ρＬ_２Ｑ_２／πｄ_２ ^４）・（３）
一方血流量Ｑ１，Ｑ２は
Ｑ_１＝（πｄ_１ ^２ｖ_２）／８・・・・（４）
Ｑ_２＝（πｄ_２ ^２ｖ_２）／８・・・・（５）
という関係（生体計測とセンサコロナ社７５項参照）があるため、式３は、

となり、Ｌ１，Ｌ２，ρを一定と見なすと、結果として橈骨動脈での血流速度、血管径、指先動脈での血流速度、血管径の測定で血圧の概算ができることがわかる。
【００２０】
また式６において、血管径ｄ２の測定は指先の血管の径が細く、また血管が多数存在するため、測定が困難な場合が多い。そのため、ｄ２をＱ２とｖ２で置き換えることを考える。そのため、式５を変形して、
ｄ_２ ^２＝８Ｑ_２／（πｖ_２）・・・・（７）
この式７を式６に代入すると、

となり、結果として橈骨動脈の血管径ｄ１、血流速度ｖ１、指先の血流速度ｖ２、血流量Ｑ２でも血圧の概算ができる。
【００２１】
さらに、血流量Ｑ１．Ｑ２において、Ｑ１＝ａＱ２ａ:定数と仮定すると、式４，５から
ｄ_１ ^２＝ａｖ_２ｄ_２ ^２／ｖ_１・・・・・（９）
この式９を式８に代入して、

となり、指先の血流量Ｑ２,血流速度ｖ２,手首の橈骨動脈での血流速度ｖ１から血圧の概算が可能である。
【００２２】
また、式６において、血管径ｄ_１、ｄ_２の変化が（脈拍ごとにおける血管径の最大値、最小値の変動が）それほど大きくないと仮定することも可能であり、この場合、生体内の２箇所の血流速度ｖ_１、ｖ_２によって血圧が概算できる。
以上をまとめると、
１、橈骨動脈の血管径と血流速度、指先の血管での血流速度と血管径
２、橈骨動脈の血管径と血流速度、指先の血管での血流速度と血流量
３、橈骨動脈の血流速度、指先の血管での血流速度と血流量
４、橈骨動脈の血流速度と指先の血管での血流速度
のいずれかによって血圧の測定が可能である。
【００２３】
ただし、３に関してはＱ１＝ａＱ２という仮定が、４に関してはさらに血流量変化が大きくないという仮定が入っているため、装置自体は簡便なものとすることができるが、測定精度としてはやや落ちる。１，２に関しては測定する情報が多く、センサの保持構造、センサと血管との位置あわせ等を考慮しなければならないため、装置が大掛かりとなりやすい。
【００２４】
そのため、使用形態、必要とされる測定精度、使用環境などを考慮していずれの方法を採用するか決定する必要がある。例えば、もっぱら室内での測定であり、環境温度が一定とみなせたり、激しい運動の前後などでは測定しないなどの条件を満たす場合には３，４などの簡便な方法によって血圧を測定し、それ以外の条件においては１，２などの基本的な方法によって血圧を測定するなどである。
【００２５】
なお、本実施の形態では、橈骨動脈と指先の血管を対象としたが、一方が末梢部位（たとえば耳朶）で他方が比較的太い血管（頚動脈など）であれば上記関係とほぼ同じ関係が成立すると考えられるため、他の部位、血管での測定でも可能である。ただし、身体への装着性、測定の利便性を考慮すると、橈骨動脈と指先での測定が最適である。
【００２６】
詳細な装置構成などについては以下の実施例で述べる。
【００２７】
（実施例１）
本発明の血圧測定装置の一実施例について図１〜図５を用いて説明する。本実施例において本発明の血圧測定装置の基本構成を説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施例にかかわる血圧測定装置の実施例の外観上の構成を示す図であり、図２は図１の指先測定部１０の断面図、図３は手首測定部２０の断面図、図４は信号処理部、図５は測定された血流速、光センサ出力から換算した血管径、血流量の波形を示す説明図である。
【００２９】
図１に示すように、本実施例の血圧測定装置は、指先測定部１０、手首測定部２０、図示しない信号処理部５０、図示しない出力部５６５８、ケーブル６０から構成されている。
【００３０】
図２は、図1上の指の長手方向（Ａ−Ａ‘）の断面図を図示したものである。
【００３１】
図２に示すように、指先測定部１０は指サック１６の内側に血流速度センサ１１，血流速度センサ１２、光センサ１３が存在する。光センサ１３はＬＥＤ１４とフォトダイオード１５によって構成される。
【００３２】
血流速度センサ１１，血流速度センサ１２はそれぞれ所定の周波数の超音波を送受信する超音波センサである。超音波を血流に向けて照射すると、血流によって反射した超音波の周波数がドップラ効果を受けて変化する。この周波数の変化を検知することにより、血流速度を測定する。ここで、超音波センサと指先の血管との設置角度がずれると、測定される血流速度が変化するため、図２のように血流速度センサを二つ設けている。
【００３３】
ドップラシフト周波数Δｆは超音波送信角度と血管のなす角度θより次の式１１を用いて血流速度を求めている。
【００３４】
ｖ＝ｂΔｆ／２ｆｃｏｓθ （１１）
ここで、ｂは生体内の音速、ｆは送信超音波の周波数である。
【００３５】
前記の方法で式１１を用いて血流速度を求めるためには、動脈と波動のなす角θが既知である必要がある。しかしながら、動脈の位置が正確に把握できている場合は少ないので、図２に示すような複数個の血流速度センサを用いてθが未知な場合についても血流速度が求められるようなセンサを作製した。生体表面から内部に波動を送受信する血流速度センサ１１，１２を１対にした。この時、血流速度センサがそれぞれ受信するドップラシフト信号Δf及びΔf'、そして２個の血流速度センサのなす角をαとすると式１２を用いてθを求めることができる。
【００３６】
θ=tan-1(Δf'/Δf−cosα)/sinα （１２）
そして、ここで求めたθとΔｆを式１１に代入することにより、血流速度ｖを求めることができる。また、ここで、血流速度センサを２個以上にし、θを数多く算出して平均をとる方法を用いても、θの測定精度が上がるのでさらに良い。
【００３７】
なお、本実施例では血流速度センサ１１，血流速度センサ１２は、送信用、受信用に圧電素子（ＰＺＴ）を１枚ずつ用いた連続式ドップラ血流センサを使用しており、制御する周波数としては９．６ＭＨｚの周波数を使用した。この場合、橈骨動脈を流れる血液に反射した超音波のドップラシフト周波数は最高で４Ｋ〜５ＫＨｚあり、血流速度は最高速度のピーク値で１．０m/s程度であった。
【００３８】
次に、光センサ１３について説明する。光センサ１３はフォトダイオード１５、ＬＥＤ１４から構成される。
本実施例ではＬＥＤ１４によって照射された光が指先の毛細血管などを通過してきた光をフォトダイオード１５によって検出する透過型の構成とした。
【００３９】
ヘモグロビンの吸収係数が６６０ｎｍ付近で高くなるという吸光特性を利用するため、ＬＥＤ１４の発光する波長は６００〜８５０ｎｍが適当である。
以上の血流速度センサ、光センサを指サック１６内に配置して指先測定部１０を構成する。
【００４０】
次に手首測定部２０の構成を説明する。
図３に示すように手首測定部２０は血流速度センサ２２、血流速度センサ２３、光センサ２４、リストバンド２１で構成される。
【００４１】
血流速度センサ２２、血流速度センサ２３は、指先測定部１０の血流速度センサ１１、血流速度センサ１２と同じものを利用することもできるし、使用するＰＺＴの形状、周波数を変更して使用することも可能である。指先にくらべ、橈骨動脈の血流速度は速く、また指先の血管より深い位置に血管が存在する。超音波の送信周波数と減衰率は比例関係にあり、超音波の送信周波数が高くなると生体内部で減衰する割合が大きくなる。一方、ドップラシフト周波数も送信周波数に比例する。
【００４２】
そのため、超音波の減衰を抑えるため、血流によるドップラシフト周波数は低下するが、制御する周波数を指先の血流速度センサより低く設定することも有効であるが、本実施例では血流速度センサ１１、１２と同じ駆動周波数のセンサを使用した。
【００４３】
光センサ２４はＬＥＤ２６、フォトダイオード２５から構成される。光センサについても、指先測定部１０と同様の光センサを使用することもできるし、また使用する光の波長、強度を変更することも可能である。
【００４４】
指先の血管は極めて多数存在し、その血管径を測定することは難しいが、後述するとおり、おおよその血流量の測定は比較的容易である。これに対して橈骨動脈へは光を正確に血管にあわせて照射する必要があるため、一般に指先よりも手首の橈骨動脈の測定の方が難しい。そのため、ＬＥＤ、フォトダイオードを複数個用いて、強度が最も大きいＬＥＤ、フォトダイオードの組み合わせを利用することで、手首測定部のずれを補正することが有効となる。
【００４５】
なお、ＬＥＤ２６とフォトダイオード２５の離間距離は測定できる生体内部の深さに比例し、広いほど深い部位の測定が可能となるが、受光される光の強度も低下してしまうため、最適な間隔とする必要があり、本実施例では５ｍｍとした。
【００４６】
以上の光センサ２４、血流速度センサ２２、２３をリストバンド２１内側に設けることで手首測定部２０を構成している。
【００４７】
指サック１６，リストバンド２１ともに、外乱光を遮断する保持の仕方などの構造を工夫すると、さらに測定精度を向上させることができる。
【００４８】
次に本実施例の血圧計の信号処理部５０について説明する。
図４に示すように、信号処理部５０は血流速度センサ制御部５１，５２，光センサ制御部５３，５４，血流速度処理部５５，光信号処理部５６、処理演算部５７，出力部５８とから構成される。
【００４９】
血流速度センサ制御部５１，５２は血流速度センサ１１，１２，２２，２３の制御信号を送信し、その出力を受信する。そして血流速度処理部５５によって出力が処理される。
【００５０】
そして、血流速度処理部５５によって指先、橈骨動脈の各血流速度が求められ、処理演算部５７に処理された信号が送られる。
光センサ１３，２４は光センサ制御部５３，５４によって内部のＬＥＤを発光しフォトダイオードによって受信された信号を出力する。受信信号は光信号処理部５６によって処理される。
【００５１】
光センサは、ＬＥＤによって発光した光が、血液にその強度の一部を吸収されフォトダイオードによって検出されることになる。そのため、ＬＥＤによって発光し、フォトダイオードによって検出される領域の血液量が多いほど受信信号（ここでは電圧値となる）は小さくなり、逆に血液量が少ないほど受信信号は大きくなる。
【００５２】
この際、指先については毛細血管が極めて細いため、上記光の反射領域に毛細血管が無数に存在することになる。そのため、指先測定部１０内の光センサ１３の出力は複数の毛細血管を通過する血液量、すなわち血流量と同一視することができる。血流速度についても、複数の血管の血流速度を混合した形で検出されることになるが、（１）測定するのは複数の血管の血流速度分布であり、その最高流速あるいは平均流速を指先での血流速度とみなせばよいこと、（２）指先の血管それぞれにおいて、血流速度に大きな差がないとみなせることから血流速度に関しては、指先に血流速度センサを大まかにとりつけることで血流速度の測定が可能である。
【００５３】
一方、手首測定部２０内に設けられた光センサ２４の場合、手首の橈骨動脈１０３の血管径は２〜３ｍｍ程度と大きく、上記光の反射領域には橈骨動脈１０３が大部分の割合を占めているものと見なせる。この場合、光センサ２４の信号は、橈骨動脈１０３の径が大きいほど光の吸収が大きくなって信号強度が小さくなり、橈骨動脈１０３の径が小さいほど光の吸収が小さくなって信号強度が大きくなる。そのため、手首測定部２０内に設けられた光センサ２４によって橈骨動脈１０３の血管径変化を測定できることになる。
【００５４】
このように血流速度処理部５５，光信号処理部５６によってそれぞれ橈骨動脈の血流速度ｖ１，血管径ｄ１、指先の血流速度ｖ２、血流量Ｑ２が求められ、処理演算部５7によって式８を使用し、これらの情報から血圧を概算する。
【００５５】
次に、実施例１の血圧測定方法について説明する。図５に手首の血流速度ｖ１(図５(ａ)),手首の光信号出力の逆数（血管径ｄ１と相似、図５（ｂ））、指先の血流速度ｖ２（図５（ｃ））、指先の光信号出力の逆数（血流量Ｑと相似、図５（ｄ））の脈拍拍動に伴う時間変化のグラフを示した。
【００５６】
図５中のｖ_１ｍａｘ、ｖ_２ｍａｘ、ｄ_１ｍａｘ、Ｑ_２ｍａｘのとき、式８によって求められる血圧が収縮期血圧であり、ｖ_１ｍｉｎ、ｖ_２ｍｉｎ、ｄ_１ｍｉｎ、Ｑ_２ｍｉｎのとき、式８によって求められる血圧が拡張期血圧である。
【００５７】
処理演算部５７は式８に基づいて血圧変化を概算する。
なお、この場合血圧（拡張期、収縮期）の相対変化を概算することは可能であるが、血管径ｄ１、血流量Ｑ２ともに絶対値ではないこと、また式８内のＬ１，Ｌ２，ρが未定であることから、血圧の絶対値を求めることは出来ない。
【００５８】
そのため、カフを使用して血圧の絶対値を測定できる血圧計によって一度血圧値を測定し、そのときの血流量、血流速度などを計測し、補正することで、血圧の絶対値を概算することが可能となる。
【００５９】
通常の血圧計（コロトコフ法）と比較実験（日内変動を３０分刻みで測定）を行った。血圧が収縮期で１１０〜１３０ｍｍＨｇ、拡張期で７５〜９０ｍｍＨｇの範囲で変動したが、相関係数ｒ^２＝０．７で良好な相関関係を得ることができた。式（１０）をもとに補正係数を求め、実血圧値に換算したところ、実際の血圧値との最大誤差は５％以内（１２０ｍｍＨｇで５ｍｍＨｇ以内）であり、十分な測定精度を得ることができた。また、運動時（自転車に２０分乗った前後、及びクールダウン時）においても、相関係数ｒ^２＝０．６６と良好な関係が得られた。なお、通常の血圧計では、カフで加圧して止血する際の血圧値が測定されるのに対して、本発明の血圧測定装置においては脈拍ごとの血圧の測定ができる。
【００６０】
血圧値は１拍１拍で異なる値を示すため、上記実験においては脈拍５拍分の平均値（拡張期、収縮期のそれぞれの状態における）から血圧を算出した。
【００６１】
血流量Ｑが脈拍ごとにあまり変化せず、ほぼ一定と見なせるとすると、式１０から、指先、手首の橈骨動脈の２カ所の血流速度を求めるだけで、血圧変動の測定が可能となる。
【００６２】
この場合、上記のような運動を伴わない安静時の日内変動では良好な相関関係が得られが、運動など、血流量Ｑが増大する場合では相関関係がくずれ、ｒ^２＝０．３５となった。そのため、使用条件によって使用する関係式を使い分ける必要がある。
【００６３】
なお、血圧測定装置の構成は、適宜変更することが可能であり、たとえば、血流速度センサをレーザドップラ方式のセンサに変更したり、フォトダイオードをフォトトランジスタに変更するなどの変更は当然可能である。
【００６４】
また、指先の血流量の代わりに指先の血管の血管径を超音波エコー法などによって測定し、これから式６を使用して血圧を測定することも可能である。
【００６５】
（実施例２）
本発明の血圧測定装置の一実施例について図６を用いて説明する。本実施例は、実施例１における手首測定部２０の変形例を示す。
【００６６】
図６は、図３の光センサ２４の代わりに超音波を送受信することで橈骨動脈の血管径を測定する血管径センサ３１を設けた実施例である。
【００６７】
前述したとおり、血管径は光センサでも測定できるが、径を求めるためには、光センサのＬＥＤの光照射範囲や、受光感度などをあらかじめ調べておく必要があり、センサごとの感度ばらつきなどを考慮すると、精度良く求めることは難しかった。一方、本実施例のような、超音波センサの場合、超音波の送信時間と受信時間の差を求めることで容易に血管径の測定が可能となる。そのため、本実施例の用に、超音波を利用した血管径センサを設けることで、血圧測定の制度を更に向上させることができる。
【００６８】
（実施例３）
本発明の血圧測定装置の一実施例について図７を用いて説明する。本実施例は、実施例１における指先測定部１０の変形例を示す。
【００６９】
図７は、指先測定部１０、手首測定部２０（図示省略）を時計部４０に設けた例である。指先測定部１０に指先をあてて、時計のバンドに設けた図示しない手首測定部２０によって血流速、血流量などの測定を行う。使用時には、手首に時計４０のバンドを巻き付け、測定したいときに反対の手の人差し指（図７の例だと右手の）を測定部に押しあてることで測定が可能となる。
このような構成にすることで、手首測定部から指先測定部へよけいな配線などが不要となり、持ち運び、使用方法が容易となる。
【００７０】
（実施例４）
本発明の血圧測定装置の一実施例について図８を用いて説明する。
本実施例は指先測定部１０をマウス型の支持体に設けた例である。このように指先測定部１０を据え置き型にすることで、指先測定部１０がずれにくくなり、指先１０１と指先測定部１０の接触状態を一定に保ちやすくなる。
指先測定部１０と指先１０１の接触状態の再現性を向上させるため、指先測定部１０の下部に圧力センサを設けて接触圧力を一定に保ったり、指先１０との位置ずれを防止するため、指先測定部１０の周囲をくぼませるなどをするとさらに測定精度を向上させることができる。
前述のような通常の血圧計との比較実験を行ったところ、相関係数ｒ^２＝０．６８と良好な相関を得ることができた。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の血圧測定方法、及び血圧測定装置によれば、カフを使用せず、精度良く血圧を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係る指先測定部、手首測定部を腕に装着した状態である。
【図２】図１における指先測定部のＡ―Ａ‘ 断面である。
【図３】図１における手首測定部の断面図である。
【図４】実施例１に係る信号処理部の説明図である。
【図５】血流速度、光強度の変動を示した説明図である。
【図６】実施例２に係る手首測定部の変形例である。
【図７】実施例３に係る手首測定部、指先測定部の変形例である。
【図８】実施例３に係る手首測定部、指先測定部の変形例である。
【図９】上腕部のモデル図を示す。
【符号の説明】
１０指先測定部
２０手首測定部
１１血流速度センサ
１２血流速度センサ
１３光センサ
１４ＬＥＤ
１５フォトダイオード
１６指サック
２１リストバンド
２２血流速度センサ
２３血流速度センサ
２４光センサ
２５ＬＥＤ
２６フォトダイオード
３１血管径センサ
５０信号処理部
５１、５２血流速度センサ制御部
５３、５４光センサ制御部
５５血流速度処理部
５６光信号処理部
５７処理演算部
５８出力部
６０ケーブル
１００手
１０１指先
１０２手首
１０３橈骨動脈
１０４指先の血管
ｖ１，ｖ２血流速度
ｄ１，ｄ２血管径
Ｖ血圧
Ｑ，Ｑ１，Ｑ２血流量
ρ 血液粘度
Ｒ１，Ｒ２血管抵抗[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a method for measuring blood pressure in a human body.
[0002]
[Prior art]
Today, a method for measuring blood pressure without using a cuff (compression band) has been proposed. This includes a pair of cardiac potential electrodes, cardiac potential processing means for processing a cardiac potential signal from the cardiac potential electrodes, a fingertip photoelectric pulse wave detection sensor, and a pulse wave processing means for processing the pulse wave signal. Secondary differential processing means for further secondary differentiation of the processed pulse wave; arithmetic means for calculating blood pressure based on the processed cardiac potential signal, pulse wave signal, and secondary differential signal of the pulse wave; Display means for displaying the calculation result, and the calculation means obtains the pulse wave propagation time, the pulse wave interval, and the heart rate from the cardiac potential waveform and the pulse wave waveform, and based on this, calculates the blood pressure. The calculation is performed (for example, see Patent Document 1).
[0003]
Also, a pulse wave detecting means for detecting a pulse wave generated by blood circulation of a human body, and a feature amount calculating means for calculating at least one of a pulse wave propagation time and a pulse wave propagation speed as a feature amount from the detected pulse wave signal And a blood pressure calculation means for calculating blood pressure from the calculated feature amount (see, for example, Patent Document 2).
[0004]
Furthermore, the actual blood pressure value actually measured from the pulse wave generated by blood circulation and the sensor value of the pulse wave detected from the pulse wave detecting means are respectively measured in a plurality of different blood pressure states and calculated as a standard function, Thereafter, a blood pressure measurement method characterized in that the blood pressure value is calculated by substituting the sensor value detected by the pulse wave detection means into a standard function has been proposed. Some measurements in a plurality of different blood pressure states are performed by changing the height of the detection site with respect to the heart in the vertical direction (see, for example, Patent Document 3).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-140948 (page 2-3)
[0006]
[Patent Document 2]
JP-A-10-295657 (page 2-3)
[0007]
[Patent Document 3]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-275998 (Page 2-3)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, as will be described later, blood pressure is determined by the product of blood flow and vascular resistance. Each of the above blood pressure measurement methods focuses only on either blood flow (information due to the blood vessel diameter in Patent Document 3) or peripheral resistance (a method using pulse wave propagation speed and pulse wave propagation time). However, it is possible to obtain a certain degree of correlation with the measured blood pressure under certain measurement conditions (constant temperature, constant time, etc.), but blood flow changes greatly due to exercise, etc. Since it varies greatly depending on temperature and the like, the conventional blood pressure measurement method cannot obtain an accurate blood pressure value.
[0009]
Therefore, the problem in the blood pressure measurement method and the blood pressure measurement device according to the present invention is that a blood pressure value is estimated by utilizing changes in peripheral resistance and blood flow volume, and a noninvasive and accurate blood pressure can be easily obtained without using a cuff. It is to enable measurement.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in order to solve the above-described problem, in the blood pressure measurement device and the blood pressure measurement method of the present invention, blood that has at least two blood flow velocity measurement units that measure the blood flow velocity and controls the blood flow velocity measurement unit. The blood flow velocity is calculated from the information obtained from the flow velocity measurement control unit and the blood flow velocity measurement unit, the blood flow velocity is measured at two different parts of the living body, and the two blood flow velocities are calculated by the processing unit. The object is achieved by adopting a configuration for calculating blood pressure.
[0011]
Furthermore, in order to improve blood pressure measurement accuracy, it has a blood vessel diameter measurement unit that measures the blood vessel diameter and a blood vessel diameter measurement control unit that controls the blood vessel diameter measurement unit, and measures blood flow velocity and blood vessel diameter at both two different locations. And the said objective is achieved by setting it as the structure which calculates a blood pressure from the blood flow velocity and blood vessel diameter of two places.
[0012]
In order to improve measurement accuracy, a blood vessel diameter measuring unit for measuring a blood vessel diameter, a blood flow measuring unit for measuring a blood flow, a blood vessel diameter measuring control unit for controlling the blood vessel diameter measuring unit, and a blood flow controlling the blood flow measuring unit It has a measurement control unit, and measures blood flow velocity and blood vessel diameter in one blood vessel and blood flow velocity and blood flow volume in the other blood vessel out of two different parts. The object is achieved by adopting a configuration for calculating blood pressure.
[0013]
It also has a blood flow measurement unit that transmits and receives waves from the surface of the living body to the inside of the living body and measures the blood flow, and a blood flow measurement control unit that controls the blood flow measurement unit. The measurement accuracy can be further improved if the blood flow velocity and the blood flow rate are measured in the other blood vessel, and the blood pressure is calculated from the blood flow velocity and the blood flow rate by the processing unit.
[0014]
The two different parts are the radial artery, the other is the fingertip blood vessel, the blood flow rate sensor, the volume pulse wave sensor, the blood flow rate sensor controller for controlling the blood flow rate sensor, the volume pulse A volume pulse wave sensor control unit that controls a wave sensor, the blood flow velocity sensor, and a processing unit that processes a signal from the volume pulse wave sensor, and the blood flow velocity sensor and the blood vessel near the blood vessel of the fingertip It can also be set as the structure which provided the volume pulse wave sensor.
[0015]
Furthermore, the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure are measured using a conventional sphygmomanometer using a cuff, and the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure are determined from the blood flow velocity, the blood vessel diameter, etc. at the same time as the measurement. The correction coefficient for calculating the systolic actual blood pressure from the systolic blood pressure and the correction coefficient for calculating the diastolic actual blood pressure from the diastolic blood pressure are respectively obtained, and thereafter the blood flow without using the sphygmomanometer using the cuff. When measuring using the velocity or the blood vessel diameter, the actual systolic blood pressure is obtained using the systolic blood pressure and the correction coefficient, and the actual diastolic blood pressure is calculated using the diastolic blood pressure and the correction coefficient. A blood pressure value can also be obtained.
[0016]
Details will be described in the following embodiments of the present invention.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The blood circulation state of the upper arm is modeled as shown in FIG.
[0018]
However, in FIG. 9, v1, Q1, d1, and L1 are blood flow velocity and blood flow in the radial artery, blood vessel radius, tube length v2, and Q2, d2, and L2 are blood flow velocity and blood flow in the fingertip artery. , Vessel radius, tube length.
[0019]
P1 is the blood pressure at the radial artery, P2 is the blood pressure at the intermediate portion between the radial artery and the fingertip artery, and P3 is the blood pressure at the end of the fingertip artery. Here, since P3 is a blood pressure value at the periphery and is as small as several mmHg, P1-P3 is considered to be a blood pressure value in the upper arm. That is, P1-P3 is a blood pressure value to be measured. The relationship between P1, P2, and P3 is based on Hagen-Poiseuille's law. P ₁ −P ₂ = (8ρL ₁ Q ₁ ) / (πd ₁ ⁴ ) (1) where ρ is blood viscosity.
P ₂ −P ₃ = (8ρL ₂ Q ₂ ) / (πd ₂ ⁴ ) (2)
This relationship holds. Of the right sides of Equations 1 and 2, Q1 and Q2 correspond to currents when they are replaced with electric circuits, and 8ρL ₁ / πd ₁ ⁴ and 8ρL ₂ / πd ₂ ⁴ correspond to resistors. 8ρL ₁ / πd ₁ ⁴ and 8ρL ₂ / πd ₂ ⁴ correspond to the vascular resistance (peripheral resistance, viscous resistance) of the blood vessel. Therefore, blood pressure is represented by the product of blood flow volume and vascular resistance.
The blood pressure values P1 to P3 in the radial artery can be calculated from the expressions 1 and 2 as follows: P ₁ −P ₃ = (8ρL ₁ Q ₁ ) / (πd ₁ ⁴ ) + (8ρL ₂ Q ₂ / πd ₂ ⁴ ) · (3)
On the other hand, the blood flow rates Q1 and Q2 are Q ₁ = (πd ₁ ² v ₂ ) / 8 (4)
Q ₂ = (πd ₂ ² v ₂ ) / 8 (5)
Since there is a relationship (refer to biological measurement and sensor corona company 75 paragraph), Equation 3 is

Assuming that L1, L2, and ρ are constant, it can be seen that blood pressure can be estimated by measuring the blood flow velocity in the radial artery, the blood vessel diameter, the blood flow velocity in the fingertip artery, and the blood vessel diameter.
[0020]
In Equation 6, the blood vessel diameter d2 is often difficult to measure because the diameter of the blood vessel at the fingertip is small and there are many blood vessels. Therefore, consider replacing d2 with Q2 and v2. Therefore, by transforming Equation 5,
_{^{_{d 2 2 = 8Q 2 / (}}} πv 2) ···· (7)
Substituting Equation 7 into Equation 6,

As a result, the blood pressure can be estimated even with the radial artery blood vessel diameter d1, blood flow velocity v1, fingertip blood flow velocity v2, and blood flow volume Q2.
[0021]
Furthermore, blood flow Q1. In Q2, assuming that Q1 = aQ2 a: constant, from Equations 4 and 5, d ₁ ² = av ₂ d ₂ ² / v ₁ (9)
Substituting Equation 9 into Equation 8,

Thus, the blood pressure can be estimated from the blood flow rate Q2 at the fingertip, the blood flow velocity v2, and the blood flow velocity v1 at the radial artery of the wrist.
[0022]
In Equation 6, it is also possible to assume that changes in the blood vessel diameters d ₁ and d ₂ are not so large (variations in the maximum and minimum values of the blood vessel diameter for each pulse). The blood pressure can be estimated by the blood flow speeds v ₁ and v _{2 at} two locations.
In summary,
1. Radial artery blood vessel diameter and blood flow velocity, fingertip blood vessel blood velocity and blood vessel diameter 2, radial artery blood vessel diameter and blood flow velocity, fingertip blood vessel blood flow velocity and blood flow volume 3, radial artery The blood pressure can be measured by any one of the following blood flow velocity, blood flow velocity and blood flow 4 in the fingertip blood vessel, blood flow velocity in the radial artery, and blood flow velocity in the fingertip blood vessel.
[0023]
However, since the assumption that Q1 = aQ2 is included for 3 and that the blood flow rate change is not large for 4 is included, the apparatus itself can be simplified, but the measurement accuracy is slightly reduced. Regarding 1 and 2, there is a lot of information to be measured, and it is necessary to consider the holding structure of the sensor, the alignment between the sensor and the blood vessel, etc., so that the apparatus tends to be large.
[0024]
For this reason, it is necessary to decide which method to use in consideration of the usage pattern, required measurement accuracy, usage environment, and the like. For example, if it is an indoor measurement only, and the conditions such as the environmental temperature can be considered constant or not measured before and after intense exercise, the blood pressure is measured by a simple method such as 3 or 4; In this condition, blood pressure is measured by a basic method such as 1, 2 or the like.
[0025]
In this embodiment, the radial artery and the blood vessel of the fingertip are targeted. However, if one is a peripheral site (for example, earlobe) and the other is a relatively thick blood vessel (such as a carotid artery), the above relationship is established. Therefore, it is possible to measure at other sites and blood vessels. However, considering the wearability on the body and the convenience of measurement, measurement with the radial artery and the fingertip is optimal.
[0026]
A detailed apparatus configuration will be described in the following embodiments.
[0027]
Example 1
An embodiment of the blood pressure measurement device of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the basic configuration of the blood pressure measurement device of the present invention will be described.
[0028]
FIG. 1 is a diagram showing an external configuration of an embodiment of a blood pressure measurement device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a fingertip measurement unit 10 of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view, FIG. 4 is a signal processing unit, and FIG. 5 is an explanatory diagram showing measured blood flow velocity, blood vessel diameter converted from optical sensor output, and blood flow waveform.
[0029]
As shown in FIG. 1, the blood pressure measurement device according to the present embodiment includes a fingertip measurement unit 10, a wrist measurement unit 20, a signal processing unit 50 (not shown), an output unit 5658 (not shown), and a cable 60.
[0030]
FIG. 2 illustrates a cross-sectional view in the longitudinal direction (AA ′) of the finger in FIG.
[0031]
As shown in FIG. 2, the fingertip measurement unit 10 includes a blood flow velocity sensor 11, a blood flow velocity sensor 12, and an optical sensor 13 inside the finger sack 16. The optical sensor 13 includes an LED 14 and a photodiode 15.
[0032]
Each of the blood flow velocity sensor 11 and the blood flow velocity sensor 12 is an ultrasonic sensor that transmits and receives an ultrasonic wave having a predetermined frequency. When the ultrasonic wave is irradiated toward the bloodstream, the frequency of the ultrasonic wave reflected by the bloodstream changes due to the Doppler effect. The blood flow velocity is measured by detecting this change in frequency. Here, when the installation angle between the ultrasonic sensor and the blood vessel of the fingertip is deviated, the measured blood flow velocity changes, so two blood flow velocity sensors are provided as shown in FIG.
[0033]
As for the Doppler shift frequency Δf, the blood flow velocity is obtained from the ultrasonic transmission angle and the angle θ formed by the blood vessel using the following equation (11).
[0034]
v = bΔf / 2f cos θ (11)
Here, b is the speed of sound in the living body, and f is the frequency of the transmitted ultrasonic wave.
[0035]
In order to obtain the blood flow velocity using Equation 11 in the above method, the angle θ formed between the artery and the wave needs to be known. However, since there are few cases where the position of the artery can be accurately grasped, a sensor that can determine the blood flow velocity even when θ is unknown using a plurality of blood flow velocity sensors as shown in FIG. Produced. A pair of blood

flow velocity sensors

11 and 12 that transmit and receive a wave from the surface of the living body to the inside are paired. At this time, if the Doppler shift signals Δf and Δf ′ received by the blood flow velocity sensor and the angle formed by the two blood flow velocity sensors are α, θ can be obtained using Equation 12.
[0036]
θ = tan-1 (Δf ′ / Δf−cosα) / sinα (12)
Then, by substituting θ and Δf obtained here into Equation 11, the blood flow velocity v can be obtained. Further, here, it is better to use two or more blood flow velocity sensors, calculate a large number of θ, and take an average to improve the measurement accuracy of θ.
[0037]
In this embodiment, the blood flow velocity sensor 11 and the blood flow velocity sensor 12 use and control a continuous Doppler blood flow sensor using one piezoelectric element (PZT) for transmission and reception. A frequency of 9.6 MHz was used as the frequency. In this case, the Doppler shift frequency of the ultrasonic wave reflected from the blood flowing through the radial artery was 4K to 5 KHz at the maximum, and the blood flow velocity was about 1.0 m / s at the peak value of the maximum velocity.
[0038]
Next, the optical sensor 13 will be described. The optical sensor 13 includes a photodiode 15 and an LED 14.
In the present embodiment, a transmissive configuration is adopted in which light emitted from the LED 14 passes through the capillary of the fingertip or the like is detected by the photodiode 15.
[0039]
In order to use the light absorption characteristic that the absorption coefficient of hemoglobin increases around 660 nm, the wavelength of light emitted by the LED 14 is suitably 600 to 850 nm.
The fingertip measurement unit 10 is configured by arranging the blood flow velocity sensor and the optical sensor described above in the finger sack 16.
[0040]
Next, the configuration of the wrist measurement unit 20 will be described.
As shown in FIG. 3, the wrist measurement unit 20 includes a blood flow velocity sensor 22, a blood flow velocity sensor 23, an optical sensor 24, and a wristband 21.
[0041]
The blood flow velocity sensor 22 and the blood flow velocity sensor 23 can be the same as the blood flow velocity sensor 11 and the blood flow velocity sensor 12 of the fingertip measurement unit 10, or the shape and frequency of the PZT to be used are changed. Can also be used. Compared to the fingertips, the radial artery has a higher blood flow velocity, and there are blood vessels deeper than the fingertip blood vessels. The transmission frequency of ultrasonic waves and the attenuation rate are in a proportional relationship, and when the transmission frequency of ultrasonic waves increases, the rate of attenuation inside the living body increases. On the other hand, the Doppler shift frequency is also proportional to the transmission frequency.
[0042]
Therefore, in order to suppress the attenuation of the ultrasonic wave, the Doppler shift frequency due to the blood flow is lowered, but it is also effective to set the frequency to be controlled to be lower than the blood flow velocity sensor at the fingertip. Sensors with the same drive frequency as 11 and 12 were used.
[0043]
The optical sensor 24 includes an LED 26 and a photodiode 25. Also for the optical sensor, the same optical sensor as that of the fingertip measuring unit 10 can be used, and the wavelength and intensity of the light to be used can be changed.
[0044]
There are an extremely large number of blood vessels at the fingertip, and it is difficult to measure the diameter of the blood vessels, but as described later, it is relatively easy to measure an approximate blood flow. On the other hand, since it is necessary to irradiate the radial artery with light accurately according to the blood vessel, it is generally more difficult to measure the radial artery of the wrist than the fingertip. Therefore, it is effective to correct the deviation of the wrist measurement unit by using a plurality of LEDs and photodiodes and using the combination of the LED and photodiode having the highest intensity.
[0045]
Note that the distance between the LED 26 and the photodiode 25 is proportional to the depth inside the living body that can be measured. The wider the distance, the deeper the measurement is possible. In this embodiment, the thickness is 5 mm.
[0046]
The wrist measuring unit 20 is configured by providing the above optical sensor 24 and blood

flow velocity sensors

22 and 23 inside the wristband 21.
[0047]
Both the finger sack 16 and the wristband 21 can further improve the measurement accuracy by devising a structure such as a holding method for blocking ambient light.
[0048]
Next, the signal processing unit 50 of the sphygmomanometer according to the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 4, the signal processing unit 50 includes blood flow velocity

sensor control units

51 and 52, optical

sensor control units

53 and 54, a blood flow velocity processing unit 55, an optical signal processing unit 56, a processing calculation unit 57, and an output unit. 58.
[0049]
Blood flow velocity

sensor control units

51 and 52 transmit control signals of blood

flow velocity sensors

11, 12, 22, and 23 and receive their outputs. Then, the blood flow velocity processing unit 55 processes the output.
[0050]
Then, the blood flow velocity processing unit 55 obtains the blood flow velocity of each fingertip and radial artery, and the processed signal is sent to the processing calculation unit 57.
The

optical sensors

13 and 24 emit internal LEDs by the optical

sensor control units

53 and 54 and output signals received by the photodiodes. The received signal is processed by the optical signal processing unit 56.
[0051]
In the optical sensor, the light emitted from the LED is partially absorbed by blood and detected by the photodiode. Therefore, the received signal (in this case, the voltage value) decreases as the blood volume in the region that emits light from the LED and is detected by the photodiode increases, and conversely, the received signal increases as the blood volume decreases.
[0052]
At this time, since the capillaries are extremely thin at the fingertip, countless capillaries exist in the light reflection region. Therefore, the output of the optical sensor 13 in the fingertip measurement unit 10 can be identified with the amount of blood passing through a plurality of capillaries, that is, the blood flow rate. The blood flow velocity is also detected by mixing the blood flow velocities of a plurality of blood vessels. (1) The blood flow velocity distribution of a plurality of blood vessels is measured, and the maximum flow velocity or the average flow velocity is measured. Can be regarded as the blood flow velocity at the fingertip, and (2) the blood flow velocity in each fingertip blood vessel can be regarded as not having a large difference, the blood flow velocity sensor is roughly attached to the fingertip. Thus, the blood flow velocity can be measured.
[0053]
On the other hand, in the case of the optical sensor 24 provided in the wrist measurement unit 20, the radial diameter of the radial artery 103 of the wrist is as large as about 2 to 3 mm, and the radial artery 103 occupies a large proportion in the light reflection region. Can be considered. In this case, the signal of the optical sensor 24 is such that the greater the radial artery 103 diameter, the greater the light absorption and the smaller the signal intensity, and the smaller the radial artery 103 diameter, the smaller the light absorption and the greater the signal intensity. Become. Therefore, the change in the vascular diameter of the radial artery 103 can be measured by the optical sensor 24 provided in the wrist measurement unit 20.
[0054]
In this way, the blood flow velocity processing unit 55 and the optical signal processing unit 56 obtain the blood flow velocity v1, the blood vessel diameter d1, the blood flow velocity v2 of the fingertip, and the blood flow rate Q2, respectively. To estimate blood pressure from this information.
[0055]
Next, the blood pressure measurement method of Example 1 will be described. FIG. 5 shows the blood flow velocity v1 at the wrist (FIG. 5A), the reciprocal of the optical signal output from the wrist (similar to the blood vessel diameter d1, FIG. 5B), and the blood flow velocity v2 at the fingertip (FIG. 5C). ), A graph of the time change with the pulse beat of the reciprocal of the optical signal output of the fingertip (similar to the blood flow Q, FIG. 5D) is shown.
[0056]
5 in _{_{_{v 1max, v 2max, d 1max}}} , when _{Q 2max,} blood pressure is determined by equation 8 is systolic blood _{_{_{pressure, v 1min, v 2min, d}}} 1min, when _{Q 2min,} given by Equation 8 The blood pressure is diastolic blood pressure.
[0057]
The processing calculation unit 57 approximates the blood pressure change based on Equation 8.
In this case, it is possible to approximate the relative change in blood pressure (diastolic phase, systolic phase), but neither the blood vessel diameter d1 nor the blood flow rate Q2 is an absolute value, and L1, L2, and ρ in Equation 8 are Since it is undecided, the absolute value of blood pressure cannot be obtained.
[0058]
Therefore, measure the blood pressure value once with a sphygmomanometer that can measure the absolute value of blood pressure using a cuff, measure the blood flow volume, blood flow velocity, etc. at that time, and approximate the absolute value of blood pressure It becomes possible.
[0059]
A normal sphygmomanometer (Korotkoff method) and a comparative experiment (diurnal variation was measured every 30 minutes) were performed. The blood pressure fluctuated in the range of 110 to 130 mmHg in the systole and 75 to 90 mmHg in the diastole, but a good correlation could be obtained with the correlation coefficient r ² = 0.7. When the correction coefficient is obtained based on the equation (10) and converted into the actual blood pressure value, the maximum error from the actual blood pressure value is within 5% (within 120 mmHg and within 5 mmHg), and sufficient measurement accuracy can be obtained. did it. Also, a good relationship with the correlation coefficient r ² = 0.66 was obtained during exercise (before and after riding on a bicycle for 20 minutes and during cool-down). In a normal blood pressure monitor, a blood pressure value is measured when pressurizing with a cuff and hemostasis is performed, whereas the blood pressure measurement device of the present invention can measure blood pressure for each pulse.
[0060]
Since the blood pressure value shows different values for one beat and one beat, in the above experiment, the blood pressure was calculated from the average value for five beats (in each state of diastole and systole).
[0061]
Assuming that the blood flow rate Q does not change much from pulse to pulse and can be considered to be almost constant, it is possible to measure blood pressure fluctuations only by obtaining the blood flow velocity at two locations of the fingertip and the radial artery of the wrist from Equation 10.
[0062]
In this case, a good correlation can be obtained in the daily fluctuation at rest without the above-described movement, but the correlation is lost when the blood flow Q is increased, such as exercise, and r ² = 0.35. It was. Therefore, it is necessary to use different relational expressions depending on the use conditions.
[0063]
The configuration of the blood pressure measurement device can be changed as appropriate. For example, changes such as changing the blood flow velocity sensor to a laser Doppler sensor or changing the photodiode to a phototransistor are naturally possible. is there.
[0064]
It is also possible to measure the blood vessel diameter of the blood vessel of the fingertip by an ultrasonic echo method or the like instead of the blood flow volume of the fingertip, and then measure the blood pressure using Equation 6.
[0065]
(Example 2)
An embodiment of the blood pressure measurement device according to the present invention will be described with reference to FIG. A present Example shows the modification of the wrist measurement part 20 in Example 1. FIG.
[0066]
FIG. 6 shows an embodiment in which a blood vessel diameter sensor 31 that measures the blood vessel diameter of the radial artery by transmitting and receiving ultrasonic waves is provided instead of the optical sensor 24 of FIG.
[0067]
As described above, the blood vessel diameter can also be measured with an optical sensor. However, in order to obtain the diameter, it is necessary to examine in advance the light irradiation range of the LED of the optical sensor, the light receiving sensitivity, etc. Considering it, it was difficult to obtain with high accuracy. On the other hand, in the case of the ultrasonic sensor as in this embodiment, the blood vessel diameter can be easily measured by obtaining the difference between the transmission time and the reception time of the ultrasonic wave. Therefore, the blood pressure measurement system can be further improved by providing a blood vessel diameter sensor using ultrasonic waves for the present embodiment.
[0068]
(Example 3)
An embodiment of the blood pressure measurement device of the present invention will be described with reference to FIG. A present Example shows the modification of the fingertip measurement part 10 in Example 1. FIG.
[0069]
FIG. 7 shows an example in which the fingertip measuring unit 10 and the wrist measuring unit 20 (not shown) are provided in the timepiece unit 40. A fingertip is applied to the fingertip measurement unit 10 and a blood flow velocity, a blood flow rate, and the like are measured by a wrist measurement unit 20 (not shown) provided on a watch band. At the time of use, measurement can be performed by wrapping the wristwatch 40 band around the wrist and pressing the index finger of the opposite hand (right hand in the example of FIG. 7) against the measurement unit when measurement is desired.
Such a configuration eliminates the need for extra wiring from the wrist measurement unit to the fingertip measurement unit, and facilitates carrying and use.
[0070]
Example 4
An embodiment of the blood pressure measurement device according to the present invention will be described with reference to FIG.
The present embodiment is an example in which the fingertip measuring unit 10 is provided on a mouse-type support. By making the fingertip measurement unit 10 stationary as described above, the fingertip measurement unit 10 is not easily displaced, and the contact state between the fingertip 101 and the fingertip measurement unit 10 can be easily maintained constant.
In order to improve the reproducibility of the contact state between the fingertip measuring unit 10 and the fingertip 101, a pressure sensor is provided at the lower part of the fingertip measuring unit 10 to keep the contact pressure constant or to prevent positional deviation from the fingertip 10. If the surroundings of the measurement unit 10 are recessed, the measurement accuracy can be further improved.
When a comparative experiment with a normal blood pressure monitor as described above was performed, a good correlation with a correlation coefficient r ² = 0.68 could be obtained.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the blood pressure measurement method and the blood pressure measurement device of the present invention, blood pressure can be measured with high accuracy without using a cuff.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a state where a fingertip measurement unit and a wrist measurement unit according to Example 1 are attached to an arm.
2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the fingertip measurement unit in FIG. 1. FIG.
3 is a cross-sectional view of a wrist measurement unit in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a signal processing unit according to the first embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing fluctuations in blood flow velocity and light intensity.
FIG. 6 is a modification of the wrist measurement unit according to the second embodiment.
FIG. 7 is a modification of the wrist measurement unit and the fingertip measurement unit according to the third embodiment.
FIG. 8 is a modification of the wrist measurement unit and the fingertip measurement unit according to the third embodiment.
FIG. 9 shows a model diagram of the upper arm.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fingertip measurement part 20 Wrist measurement part 11 Blood flow velocity sensor 12 Blood flow velocity sensor 13 Optical sensor 14 LED
15 Photodiode 16 Finger Sack 21 Wristband 22 Blood Flow Speed Sensor 23 Blood Flow Speed Sensor 24 Optical Sensor 25 LED
26 Photodiode 31 Blood vessel diameter sensor 50

Signal processing unit

51, 52 Blood flow rate

sensor control unit

53, 54 Optical sensor control unit 55 Blood flow rate processing unit 56 Optical signal processing unit 57 Processing operation unit 58 Output unit 60 Cable 100 Hand 101 Fingertip 102 wrist 103 radial artery 104 blood vessels v1, v2 blood flow velocity d1, d2 blood vessel diameter V blood pressure Q, Q1, Q2 blood flow ρ blood viscosity R1, R2 blood vessel resistance

Claims

At least two or more blood flow velocity measuring units for measuring blood flow velocity in two or more parts of a living body;
A blood flow velocity measurement control unit for controlling the blood flow velocity measurement unit;
A blood pressure measurement apparatus comprising: a calculation unit that calculates blood pressure of a living body from a blood flow velocity measured by the blood flow velocity measurement unit.

A blood vessel diameter measuring unit for measuring a blood vessel diameter of a living body;
A blood vessel diameter measurement control unit for controlling the blood vessel diameter measurement unit,
The blood pressure measurement device according to claim 1, wherein the blood pressure of the living body is calculated by the calculation unit from the blood vessel diameter measured by the blood vessel diameter measurement unit and the blood flow velocity measured by the blood flow velocity measurement unit. .

A blood vessel diameter measuring unit for measuring a blood vessel diameter of a living body;
A blood vessel diameter measurement control unit for controlling the blood vessel diameter measurement unit;
A blood flow measurement unit for measuring the blood flow of a living body;
A blood flow measurement control unit for controlling the blood flow measurement unit,
In two parts of the living body, blood flow velocity and blood vessel diameter are measured in one part, blood flow velocity and blood flow volume are measured in the other part, and the blood pressure of the living body is calculated from these measurement results in the calculation unit. The blood pressure measurement device according to claim 1, wherein:

A blood flow measurement unit for measuring the blood flow of a living body;
A blood flow measurement control unit for controlling the blood flow measurement unit,
In two parts of the living body, blood flow velocity and blood flow volume are measured in one part, blood flow speed is measured in the other part, and the blood pressure of the living body is calculated from these measurement results by the calculation unit. The blood pressure measurement device according to claim 1, wherein

The blood pressure measurement device according to any one of claims 1 to 4, wherein the measurement is performed by a radial artery and a fingertip of a living body.

A blood flow velocity sensor for measuring a blood flow velocity of a living body;
A blood flow sensor control unit for controlling the blood flow sensor;
A volume pulse wave sensor for measuring a pulse wave of a living body;
A volume pulse wave sensor control unit for controlling the volume pulse wave sensor;
A signal processing unit for processing signals from the blood flow velocity sensor and the volume pulse wave sensor,
A blood pressure measurement apparatus characterized by measuring a blood flow velocity in the vicinity of an artery of a living body, measuring a blood flow velocity and a pulse wave in the vicinity of a peripheral blood vessel at a fingertip, and calculating a blood pressure of the living body from these measurement results.

A blood flow velocity sensor for measuring a blood flow velocity of a living body;
A blood flow velocity sensor controller for controlling the blood flow sensor;
A volume pulse wave sensor for measuring a pulse wave of a living body;
A volume pulse wave sensor control unit for controlling the volume pulse wave sensor;
A signal processing unit for processing signals from the blood flow velocity sensor and the volume pulse wave sensor,
A blood pressure measurement apparatus characterized by measuring a blood flow velocity and a pulse wave in the vicinity of an artery of a living body and a peripheral blood vessel of a fingertip, and calculating the blood pressure of the living body from these measurement results.