JP5613922B2 - 血圧測定装置および血圧測定方法 - Google Patents
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Description
図1は本発明の第一実施形態の血圧測定装置100の使用状態を示す斜視図である。
図2は本実施形態の血圧測定装置100の構成を示すブロック図である。
本実施形態の血圧測定装置100は、血圧測定部10、生体情報取得部20、深度算出部30、記憶部40および判定部50を備えている。
血圧測定部10は、被験者Sの血圧値を測定する手段である。生体情報取得部20は、被験者Sの生体情報BIを継続して取得する手段である。深度算出部30は、取得された生体情報BIに基づいて被験者Sの睡眠段階を示す深度指標αを繰り返し算出する手段である。記憶部40は、算出された深度指標αを記憶しておく手段である。判定部50は、記憶部40に記憶されている第一の深度指標α2と、深度算出部30が算出した第二の深度指標αと、に基づいて、睡眠中の被験者Sの睡眠段階が所定の条件(開始条件)を満たすか否かを判定する手段である。
深度算出部30および判定部50は、CPU(Central Processing Unit)により実現される制御演算部60である。
本実施形態の血圧測定部10は、睡眠段階がこの開始条件を満たすと判定されたときに血圧値を測定する。
本実施形態の血圧測定装置100は個人ユーザが家庭で血圧値を測定する装置である。血圧測定装置100は、睡眠中の被験者Sから生体情報取得部20で生体情報BIを連続的または間欠的に取得して睡眠段階を算出し、この睡眠段階が後述する所定の開始条件を満たしたときに血圧測定部10で血圧値を測定する。生体情報取得部20が取得する生体情報BIとしては、体動、脈波、脳波、体温、呼吸数(呼吸周波数)、脈拍数(脈波周波数)、心拍数(心拍周波数)を例示する。これらの二以上を測定して睡眠段階を算出してもよい。本実施形態では生体情報BIとして体動を測定し、後述する第二実施形態では脈波を測定する。他の生体情報BIの測定方法はそれぞれ公知であり詳述は省略する。
深度算出部30は、体動の周波数の上下限領域外の周波数成分をカットするフィルタ部と、検出部24で検出された体動情報MVの波形を増幅するアンプ部、所定の周波数領域で周波数解析を行う周波数解析部を含む。
深度算出部30は、体動情報MVの波形データを所定長さ単位のエポックに分割して、エポック単位で体動情報MVの周波数解析を行う。エポックの長さは特に限定されないが、レム睡眠状態またはノンレム睡眠状態の深さレベル1〜4など、睡眠状態が変化する周期よりも十分に短い長さ(例えば、30秒間)とする。
判定部50は、この繰り返して算出された深度指標αを、予め被験者S自身からサンプリング測定された過去の深度指標(第一の深度指標α2)と、本測定して算出された新たな第二の深度指標αとの条件判定を行って血圧値の測定開始タイミングを決定する。本測定とは、血圧値を測定する睡眠において生体情報BIを取得して深度指標αを算出することをいう。具体的には、判定部50は、深度算出部30が算出した深度指標αが、記憶部40に記憶されている第一の深度指標α2の近傍に達した場合に、そのエポックにおける睡眠段階が上記所定の開始条件を満たしたと判定する。より具体的に本実施形態の判定部50は、第一の深度指標α2と第二の深度指標αとの乖離幅が閾値以下である状態が、連続する所定回数のエポックにわたって継続した場合に、被験者Sの睡眠状態が上記の開始条件を満たしたと判定する。これにより、体動情報MVのばらつきによる測定誤差による血圧測定部10の誤作動を防止する。
判定部50は、深度算出部30により算出された第二の深度指標αと、記憶部40に記憶された第一の深度指標α2との差異が所定長さにわたり繰り返して閾値以下である場合に、血圧測定の開始条件を満たすと判定する。開始条件の具体的な判定方法については後述する。本実施形態の記憶部40は不揮発性メモリである。予備工程で算出された安静時指標α1や第一の深度指標α2を記憶部40に記録して血圧測定装置100の電源を切断しても、これらの記録データは失われない。後日の睡眠において、電源が再投入された血圧測定装置100を用いて、この記録されている安静時指標α1や第一の深度指標α2に基づいて血圧測定の開始条件を判定することができる。
第一方法は、予備工程S10、記憶工程S20、本測定工程S30とからなる(図4を参照)。
予備工程S10では、生体情報取得部20が被験者Sの生体情報BIを取得し、深度算出部30は被験者Sの睡眠段階を示す第一の深度指標α2を算出する。
記憶工程S20では、制御演算部60は、算出された第一の深度指標α2を記憶部40に記憶する。
本測定工程S30は判定工程S40および血圧測定工程S50を含む(図6を参照)。
判定工程S40および血圧測定工程S50は、予備工程S10とは異なる睡眠中に行われる。異なる睡眠とは、被験者Sが覚醒して所定時間が経過した後に、再び入眠した睡眠をいう。予備工程S10と、判定工程S40および血圧測定工程S50と、は異なる日に実施するとよい。
判定工程S40では、生体情報取得部20が睡眠中の被験者Sの生体情報BIを取得し、深度算出部30は被験者Sの睡眠段階を示す第二の深度指標αを算出する。記憶部40に記憶されている第一の深度指標α2と、深度算出部30で算出された第二の深度指標αとに基づいて、判定部50は睡眠中の被験者Sの睡眠段階が所定の条件(開始条件)を満たすか否かを判定する。
第一方法では、判定工程S40を繰り返して実行し、被験者Sの睡眠段階が開始条件を満たすと判定されたときに、睡眠中の被験者Sの血圧値を血圧測定部10で測定する血圧測定工程S50を行う。
図2および図5に示すように、予備工程S10では、生体情報取得部20の敷設部22の上に仰臥した就寝前の被験者Sの体動情報MVを検出部24で取得し、制御演算部60の深度算出部30で深度指標αを算出する。これにより、安静時(覚醒時)の被験者Sの睡眠段階が測定される(ステップS11)。生体情報取得部20では、1つのエポックだけ体動情報MVを取得して深度指標αを算出してもよく、または数エポックに亘って体動情報MVを取得してそれぞれ深度指標αを算出し、これらを平均してもよい。
制御演算部60は、求められた深度指標αを安静時指標α1として記憶部40に記録して保存しておく(ステップS12)。
ここで、睡眠周期ごとに訪れる、当該周期における最も深い睡眠段階は、時間経過とともに浅くなっていくことが一般的である。言い換えると、1回目または2回目の睡眠周期において最も深い睡眠段階をとり、以降の睡眠周期ではノンレム睡眠の最大深さは浅くなり、言い換えると睡眠段階の極大値は徐々に小さくなっていく。睡眠段階が最大値(最深値)をとるとき、被験者Sはもっとも深く安定した睡眠状態にある。第一方法によれば、この安定した深い睡眠時の血圧、すなわち基底血圧を測定することができる。
深度指標として脈波周波数を用いる場合を例示して具体的に説明する。脈波周波数が小さいほどノンレム睡眠状態における睡眠段階が深いことが通常であることから、ノンレム睡眠状態の深度指標は安静時指標α1よりも小さい。言い換えると、(ノンレム睡眠状態の深度指標−安静時指標α1)の値は負である。逆にレム睡眠状態の深度指標は安静時指標α1よりも大きく、(レム睡眠状態の深度指標−安静時指標α1)が正の値になることが多い。第一方法では、最も深い睡眠段階に対応する深度指標を第一の深度指標α2として設定する。よって、睡眠中の被験者Sから経時的に算出された深度指標αと安静時指標α1との差分、すなわち(深度指標α−安静時指標α1)の値が負であってかつ絶対値が最大であるとき、言い換えるとこの値が最小であるときの深度指標αを、第一の深度指標α2として設定するとよい。
以下、安静時指標α1からの乖離度が最大の深度指標αとは、(深度指標α−安静時指標α1)の値のうち、(ノンレム睡眠状態の深度指標−安静時指標α1)の値と同符号をもち、かつ絶対値が最大のものをいう。
なお、深度指標が、睡眠段階の深さレベルと負の相関をもつことが好ましい。これにより、(ノンレム睡眠状態の深度指標−安静時指標α1)の値は負となり、これが最小となるときの深度指標は睡眠段階の最大レベルに対応することとなる。
すなわち第一方法では、被験者Sの睡眠段階が最大となることを示す深度指標αを抽出する。図7に示す例の場合、1回目の睡眠周期における最も深い睡眠段階(最大値)に相当する深度指標αが第一の深度指標α2として抽出される。
第一方法では、所定長さにわたり繰り返して実行された判定工程S40で、記憶部40に記憶されている第一の深度指標α2と、深度算出部30がリアルタイムで算出した第二の深度指標αと、の差異が閾値(深度閾値)以下であったときに開始条件を満たすと判定する。
第一の深度指標α2と第二の深度指標αとの差異は、指標値同士の符号つきの差分値、または当該差分値の絶対値でもよく、指標値同士の比率でもよい。本実施形態では、第二の深度指標αと第一の深度指標α2との差分の絶対値(=|第二の深度指標α−第一の深度指標α2|)を上記差異とする。
閾値係数γは、記憶部40に記憶されている1未満の正の数である。第一方法では、予備工程S10で算出された乖離幅β(=|第一の深度指標α2−安静時指標α1|)に閾値係数γを乗じた値(=γ・β)を深度閾値とする。
α2−γ・β≦α≦α2+γ・β (1)
一方、判定部50は、新たに算出された第二の深度指標αと、記憶されている第一の深度指標α2と、の差異が深度閾値(γ・β)より大きいと判定すると(ステップS44:NO)、継続フラグの値を初期化する(ステップS47)。そして、次のエポックに関する生体情報BIの測定に戻る(ステップS41)。
さらに、記憶部40に記憶されている閾値係数γを、より小さな値に更新するとよい。
一方で、一晩の間に本測定工程S30において開始条件を一度も満たさなかった場合(ステップS46:NO)には、記憶部40に記憶されている閾値係数γを、より大きな値に更新するとよい。この場合、記憶部40に記憶されている第一の深度指標α2を、当該一晩における最も深い睡眠段階に対応する深度指標α(最大深度指標α3)に置換するか、または第一の深度指標α2と深度指標α3との平均値に置換してもよい。これにより、以後の本測定工程S30において開始条件を満たすと判定される可能性が高められる。
以上のように、深度閾値と継続閾値を用いて開始条件を判定する第一方法によれば、被験者Sの睡眠段階のばらつきによる偶発的かつ瞬間的な深い睡眠を誤検知することがない。しかしながら、被験者Sが実際には深い睡眠に至っているにもかかわらず、生体情報BIにばらつきが生じるなどして偶発的に深度指標αが深度条件を満たさなくなる場合がある。血圧測定の開始条件の判定が過度に厳格になることを回避するため、以下の方法を採用することができる。
方法2.予備工程S10で測定された睡眠特性から、適当な閾値係数γを算出してもよい。具体的には、予備工程S10で測定されたいずれかの睡眠周期において、深度指標αが上式(1)を継続して満たす時間がT1の2倍以上、好ましくは3倍以上となるように閾値係数γを決定するとよい。これにより、一つの睡眠周期のノンレム睡眠状態おいて、継続判定(ステップS46)を繰り返す中で偶発的に深度判定が否定(ステップS44:NO)されて継続フラグが初期化(ステップS47)されたとしても、リスタートした継続判定(ステップS46)を繰り返すことで、継続フラグが継続閾値T1に到達することが可能になる。
図9は第二実施形態の血圧測定装置100の構成を示すブロック図である。
本実施形態の血圧測定装置100は、カフ帯(圧迫部12)を用いて生体情報BIと血圧データBPの両方を測定する点で第一実施形態と相違する。圧迫部12の構造は、図3(a)および(b)に示した第一実施形態と共通する。
第二方法のステップS41において、圧力調整部14は開閉弁146を閉止するとともに加圧機構144に通電して空気袋122の内圧を第一の圧力P1まで上昇させて圧迫部12を腕部SAの周囲に密着させる(図3(b)を参照)。この状態で圧力センサ160は腕部SAから生体情報BI(拍動情報)を取得する。
(1)被験者の血圧値を測定する血圧測定手段と、前記被験者の生体情報を継続して取得する生体情報取得手段と、取得された前記生体情報に基づいて前記被験者の睡眠段階を示す深度指標を繰り返し算出する深度算出手段と、算出された前記深度指標を記憶しておく記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている第一の前記深度指標と、前記深度算出手段が算出した第二の前記深度指標と、に基づいて、睡眠中の前記被験者の前記睡眠段階が所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、を備え、前記血圧測定手段が、前記睡眠段階が前記条件を満たすと判定されたときに前記血圧値を測定する血圧測定装置。
(2)前記第一の深度指標は、異なるタイミングで取得された前記生体情報に基づいてそれぞれ算出された複数の前記深度指標のうち最も深い前記睡眠段階を示す前記深度指標である上記(1)に記載の血圧測定装置。
(3)前記判定手段は、算出された前記第二の深度指標と前記第一の深度指標との差異が所定長さにわたり繰り返して閾値以下である場合に前記条件を満たすと判定する上記(2)に記載の血圧測定装置。
(4)前記深度算出手段は、前記第一の深度指標と、前記睡眠段階が前記条件を満たすと判定された前記第二の深度指標のうち最も深い前記睡眠段階を示す前記第二の深度指標と、の平均値を算出し、前記記憶手段は、前記平均値を新たな前記第一の深度指標として記憶する上記(2)または(3)に記載の血圧測定装置。
(5)前記被験者の体組織を局所的に圧迫する圧迫手段と、前記判定手段と接続され前記圧迫手段が前記体組織を圧迫する圧力を昇降自在に調整する圧力調整手段と、を含み、圧迫されている前記体組織から非観血的に前記血圧値を測定する上記(1)から(4)のいずれかに記載の血圧測定装置。
(6)前記生体情報取得手段は、臥位の前記被験者の下に敷いて用いられる敷設部と、前記敷設部に負荷される前記被験者の自重に基づいて前記被験者の体動を示す体動情報を前記生体情報として取得する検出部と、を含む上記(5)に記載の血圧測定装置。
(7)前記生体情報取得手段は、前記圧迫手段により第一の圧力で圧迫されている前記体組織から前記被験者の拍動を示す拍動情報を前記生体情報として取得し、前記血圧測定手段は、前記圧迫手段により前記第一の圧力よりも高い第二の圧力で圧迫されている前記体組織から前記血圧値を測定する上記(5)に記載の血圧測定装置。
(8)前記圧力調整手段は、前記生体情報取得手段が前記拍動情報を取得した後に前記圧力を前記第一の圧力から排圧し、かつ、前記睡眠段階が前記条件を満たしたことを示す判定結果を前記判定手段から受け付けると、排圧された前記圧力を前記第二の圧力まで昇圧することを特徴とする上記(7)に記載の血圧測定装置。
(9)空気袋と、加圧機構で空気を加圧して前記空気袋に供給するエアーポンプと、を含み、前記圧力調整手段は、前記排圧を非圧迫状態まで行うとともに、前記排圧の終了から前記昇圧の開始までの間の少なくとも一部の時間にわたって前記加圧機構の動作を停止する上記(8)に記載の血圧測定装置。
(10)前記圧力調整手段による前記圧力の昇降プロファイルに基づいて前記血圧値の測定不良を検知する上記(5)から(9)のいずれかに記載の血圧測定装置。
(11)前記測定不良が検知された場合に、前記深度算出手段は、前記第一の深度指標に第一の重率を乗じ、前記第二の深度指標に前記第一の重率よりも小さな第二の重率を乗じて前記平均値を算出することを特徴とする上記(4)にかかる上記(10)に記載の血圧測定装置。
(12)睡眠中の被験者の生体情報を取得して前記被験者の睡眠段階を示す第一の深度指標を算出する予備工程と、算出された前記第一の深度指標を記憶する工程と、前記予備工程とは異なる睡眠中の前記被験者の生体情報を取得して前記睡眠段階を示す第二の深度指標を算出し、記憶されている前記第一の深度指標と算出された前記第二の深度指標とに基づいて前記睡眠段階が所定の条件を満たすか否かを判定する判定工程と、を含み、前記判定工程を繰り返して実行し、前記睡眠段階が前記条件を満たすと判定されたときに前記被験者の血圧値を測定することを特徴とする血圧測定方法。
(13)前記予備工程において、異なるタイミングで取得された前記生体情報に基づいて複数の前記深度指標を算出し、前記複数のうち最も深い前記睡眠段階を示す前記深度指標を前記第一の深度指標として記憶する上記(12)に記載の血圧測定方法。
(14)所定長さにわたり繰り返して実行された前記判定工程で前記第一の深度指標と前記第二の深度指標との差異が閾値以下であったときに前記条件を満たすと判定する上記(13)に記載の血圧測定方法。
(15)前記判定工程における判定結果に基づいて前記閾値を増減させることを特徴とする上記(14)に記載の血圧測定方法。
(16)前記血圧値が測定された後、前記判定工程の実行を停止する上記(12)から(15)のいずれかに記載の血圧測定方法。
Claims (10)
- 被験者の血圧値を測定する血圧測定手段と、
前記被験者の生体情報を継続して取得する生体情報取得手段と、
取得された前記生体情報に基づいて前記被験者の睡眠段階を示す深度指標を繰り返し算出する深度算出手段と、
算出された前記深度指標を記憶しておく記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている第一の前記深度指標と、前記深度算出手段が算出した第二の前記深度指標と、に基づいて、睡眠中の前記被験者の前記睡眠段階が所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、を備え、
前記血圧測定手段が、前記睡眠段階が前記条件を満たすと判定されたときに前記血圧値を測定し、
前記第一の深度指標は、異なるタイミングで取得された前記生体情報に基づいてそれぞれ算出された複数の前記深度指標のうち最も深い前記睡眠段階を示す前記深度指標であり、
前記深度算出手段は、前記第一の深度指標と、前記睡眠段階が前記条件を満たすと判定された前記第二の深度指標のうち最も深い前記睡眠段階を示す前記第二の深度指標と、の平均値を算出し、
前記記憶手段は、前記平均値を新たな前記第一の深度指標として記憶する血圧測定装置。 - 前記被験者の体組織を局所的に圧迫する圧迫手段と、前記判定手段と接続され前記圧迫手段が前記体組織を圧迫する圧力を昇降自在に調整する圧力調整手段と、を含み、圧迫されている前記体組織から非観血的に前記血圧値を測定する請求項1に記載の血圧測定装置。
- 前記生体情報取得手段は、臥位の前記被験者の下に敷いて用いられる敷設部と、前記敷設部に負荷される前記被験者の自重に基づいて前記被験者の体動を示す体動情報を前記生体情報として取得する検出部と、を含む請求項2に記載の血圧測定装置。
- 前記生体情報取得手段は、前記圧迫手段により第一の圧力で圧迫されている前記体組織から前記被験者の拍動を示す拍動情報を前記生体情報として取得し、
前記血圧測定手段は、前記圧迫手段により前記第一の圧力よりも高い第二の圧力で圧迫されている前記体組織から前記血圧値を測定する請求項2に記載の血圧測定装置。 - 前記圧力調整手段は、
前記生体情報取得手段が前記拍動情報を取得した後に前記圧力を前記第一の圧力から排圧し、かつ、
前記睡眠段階が前記条件を満たしたことを示す判定結果を前記判定手段から受け付けると、排圧された前記圧力を前記第二の圧力まで昇圧することを特徴とする請求項4に記載の血圧測定装置。 - 空気袋と、加圧機構で空気を加圧して前記空気袋に供給するエアーポンプと、を含み、
前記圧力調整手段は、前記排圧を非圧迫状態まで行うとともに、前記排圧の終了から前記昇圧の開始までの間の少なくとも一部の時間にわたって前記加圧機構の動作を停止する請求項5に記載の血圧測定装置。 - 前記圧力調整手段による前記圧力の昇降プロファイルに基づいて前記血圧値の測定不良を検知する請求項2から6のいずれか一項に記載の血圧測定装置。
- 前記測定不良が検知された場合に、前記深度算出手段は、前記第一の深度指標に第一の重率を乗じ、前記第二の深度指標に前記第一の重率よりも小さな第二の重率を乗じて前記平均値を算出することを特徴とする請求項7に記載の血圧測定装置。
- 睡眠中の被験者の生体情報を取得して前記被験者の睡眠段階を示す第一の深度指標を算出する予備工程と、
算出された前記第一の深度指標を記憶する工程と、
前記予備工程とは異なる睡眠中の前記被験者の生体情報を取得して前記睡眠段階を示す第二の深度指標を算出し、記憶されている前記第一の深度指標と算出された前記第二の深度指標とに基づいて前記睡眠段階が所定の条件を満たすか否かを判定する判定工程と、を含み、
前記判定工程を繰り返して実行し、前記睡眠段階が前記条件を満たすと判定されたときに前記被験者の血圧値を測定し、
前記予備工程において、異なるタイミングで取得された前記生体情報に基づいて複数の前記深度指標を算出し、前記複数のうち最も深い前記睡眠段階を示す前記深度指標を前記第一の深度指標として記憶し、
所定長さにわたり繰り返して実行された前記判定工程で前記第一の深度指標と前記第二の深度指標との差異が閾値以下であったときに前記条件を満たすと判定し、
前記判定工程における判定結果に基づいて前記閾値を増減させる血圧測定方法。 - 前記血圧値が測定された後、前記判定工程の実行を停止する請求項9に記載の血圧測定方法。
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