JP6098101B2 - 血圧計測装置及び血圧計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検者の血圧を計測する装置等に関する。

従来より、超音波等を用いて血流や血管径、血圧を計測する装置や、血管の弾性率を計測する装置が考案されている。これらの装置は、被検者に痛みや不快感を与えることなく計測ができることを特徴としている。

例えば、特許文献１には、血圧の変化と血管径の変化とを非線形関係と仮定し、スティフネスパラメーターと呼ばれる血管弾性指標と、血管径とから、血圧を算出する手法が開示されている。

特開２００４−４１３８２号公報

特許文献１に開示されている技術は、血管径と血圧との相関特性に基づいて血圧を算出する技術である。しかし、四肢動脈などの比較的細い動脈においては、血管が硬いために、血圧変化に対する血管径の変動は極僅かである。

例えば、手首を流れる橈骨動脈では、拍動に伴う血圧変化が５０［ｍｍＨｇ］程度であるのに対し、血管径の変化は４０［μｍ］程度である。従って、例えば１０［ｍｍＨｇ］の精度で血圧を算出するためには、最低限８［μｍ］の単位での計測が可能な血管径の計測方法が求められる。しかし、この精度を実現する血管径の計測方法は、現実的には困難と考えられる。

本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、血圧の算出精度を向上させるための新しい手法を提案することにある。

以上の課題を解決するための第１の形態は、計測対象の動脈の血管径を計測する血管径計測部と、前記動脈を圧迫するように体表面から圧力を加える加圧部と、前記加圧部による加圧下での前記動脈の血管径と血圧との関係を記憶する記憶部と、前記加圧部の加圧動作を制御して、当該加圧下において前記血管径計測部により計測された血管径と前記記憶部の記憶データとを用いて血圧を算出する血圧算出部と、を備えた血圧計測装置である。

また、他の形態として、計測対象の動脈を圧迫するように体表面から圧力を加える加圧部と、前記加圧部による加圧下での前記動脈の血管径と血圧との関係を記憶する記憶部とを備えた血圧計測装置の血圧計測方法であって、前記動脈の血管径を計測することと、前記加圧部の加圧動作を制御して、当該加圧下における前記血管径と前記記憶部の記憶データとを用いて血圧を算出することと、を含む血圧計測方法を構成することとしてもよい。

この第１の形態等によれば、計測対象の動脈の血管径を計測する。その一方で、加圧部が、動脈を圧迫するように体表面から圧力を加える。そして、加圧部による加圧下での動脈の血管径と血圧との関係を記憶し、加圧部の加圧動作を制御して、当該加圧下において計測された血管径と記憶部の記憶データとを用いて血圧を算出する。本願発明者が行った実験によれば、動脈を圧迫するように体表面から圧力を加えると、非加圧時と比べて、同じ血圧変化に対する血管径の変動幅が大きくなる。従って、加圧することで血管径の計測誤差の影響を低減させることが可能となり、血圧の算出精度を向上させることができる。

また、第２の形態として、第１の形態の血圧計測装置において、前記加圧部による加圧を変更制御して、前記血管径計測部により計測された血管径の拍動に伴う変動幅が所定条件を満たす圧力を探索する第１の圧力探索部を更に備え、前記記憶部は、前記第１の圧力探索部により探索された圧力で加圧された状態での前記動脈の血管径と血圧との関係を記憶し、前記血圧算出部は、前記第１の圧力探索部により探索された圧力で加圧するように前記加圧部の加圧動作を制御する、血圧計測装置を構成することとしてもよい。

この第２の形態によれば、加圧部による加圧を変更制御して、血管径計測部により計測された血管径の拍動に伴う変動幅が所定条件を満たす圧力を、第１の圧力探索部が探索する。その上で、第１の圧力探索部により探索された圧力で加圧された状態での動脈の血管径と血圧との関係を記憶部に記憶する。血圧算出部は、第１の圧力探索部により探索された圧力で加圧するように加圧部の加圧動作を制御する。探索した圧力で加圧した場合の血管径と血圧の関係をデータとして記憶しておき、それと同じ圧力で加圧した状態で計測される血管径と記憶部の記憶データとを照らし合わせて血圧を算出することで、被検者の血圧を正しく算出することができる。

また、第３の形態として、第２の形態の血圧計測装置において、前記第１の圧力探索部は、前記血管径計測部により計測された血管径の拍動に伴う変動幅が、脈圧と当該変動幅との関係に基づき定められた所定の変動幅閾値を超える圧力を探索する、血圧計測装置を構成することとしてもよい。

この第３の形態によれば、第１の圧力探索部が、血管径計測部により計測された血管径の拍動に伴う変動幅が、脈圧と当該変動幅との関係に基づき定められた所定の変動幅閾値を超える圧力を探索することで、加圧部に加圧させる圧力を適正化することができる。

また、第４の形態として、第１〜第３の何れかの形態の血圧計測装置において、前記血圧算出部は、任意の圧力で加圧するように前記加圧部の加圧動作を制御する、血圧計測装置を構成することとしてもよい。

この第４の形態によれば、血圧を算出する際に、任意の圧力で加圧するように加圧部の加圧動作が制御される。圧力を大きくするほど血管径変動量を大きくさせることができ、血管径の計測精度を向上させることができる。従って、血圧の算出精度を担保するための圧力に任意に設定した上で、血圧を算出できる。

また、第５の形態として、第４の形態の血圧計測装置において、前記加圧部による加圧を変更制御して、前記血管径計測部により計測された血管径が所定の安定条件を満たす圧力を探索する第２の圧力探索部を更に備え、前記血圧算出部は、前記第２の圧力探索部により探索された圧力で加圧するように前記加圧部を加圧制御する、血圧計測装置を構成することとしてもよい。

例えば、ある圧力で加圧した状態で計測された血管径のばらつきが大きいような場合には、血圧の算出結果に大きな誤差が含まれる可能性がある。そこで、第５の形態によれば、加圧部による加圧を変更制御して、血管径計測部により計測された血管径が所定の安定条件を満たす圧力を探索する。そして、血圧算出部が、その探索された圧力で加圧するように加圧部の加圧動作を制御する。これにより、通常計測において血圧を算出する際の加圧部の加圧力を適正化し、血圧の算出精度を向上させることが可能となる。

（１）血圧計測システムの構成図。（２）超音波血圧計の装着状態を示す図。 超音波血圧計が手首に装着された状態における断面図。 加圧力と血管径変動幅との関係を示す実験結果。 血管径と血圧との相関特性の説明図。 超音波血圧計の機能構成の一例を示すブロック図。 メイン処理の流れを示すフローチャート。 校正処理の流れを示すフローチャート。 第２の実施例における血圧計測システムの構成例を示す図。 血管径変動幅の変化を示す図。 第２の実施例における血圧計測方法の効果を説明するための図。 第２のメイン処理の流れを示すフローチャート。

本発明を適用した実施形態として、被検者の手首を計測対象部位とし、計測対象の動脈を橈骨動脈として、被検者の血圧を計測する血圧計測装置の実施形態について説明する。但し、本発明を適用可能な形態が以下説明する実施形態に限定されるわけでないことは勿論である。

１．概略構成
図１（１）は、本実施形態の血圧計測に係るシステムの構成図である。この血圧計測システムは、被検者が手首に装着して利用可能に構成された超音波血圧計１と、被検者が上腕部に巻き付けて使用するカフ型血圧計３とを有して構成される。

カフ型血圧計３は、血圧を感知するカフを被検者の上腕に巻き付け、上腕動脈の血圧を計測する。本実施形態では、カフ型血圧計３は、超音波血圧計１の校正を行うために使用する。校正を行った後は、カフ型血圧計３を取り外し、超音波血圧計１を単体で用いて血圧の計測を行う。

超音波血圧計１は、帯状部１５を用いて本体部を被検者の計測対象部位（特には手首）に装着可能に構成されている。帯状部１５は、被検者の計測対象部位に装置本体を装着するための装着具であり、面ファスナーを備えたバンドや、測定部位を挟持するためのクリップ等を有して構成される。超音波血圧計１の本体部は、ヒンジ部１１を介して第１部位１Ａと第２部位１Ｂとが接続されて構成されている。

第１部位１Ａには、操作ボタン１２と、液晶表示器１３と、スピーカー１４とが設けられている。

操作ボタン１２は、血圧の計測開始指示や、血圧の計測に係る各種諸量を被検者が操作入力するために用いられる。

液晶表示器１３には、超音波血圧計１による血圧の計測結果が表示される。表示方法としては、血圧の計測値を数値で表示することとしてもよいし、グラフなどで表示することとしてもよい。

スピーカー１４からは、血圧の計測に係る各種の音声ガイダンス等が音出力される。本実施形態では、校正処理の実行に当たってカフ型血圧計３による血圧の計測が必要となる。そのため、例えば、カフ型血圧計３の着脱を指示する音声ガイダンスをスピーカー１４から音出力させるなどしてもよい。

第２部位１Ｂには、センサー部２０が設けられている。センサー部２０は、超音波センサー２１と、加圧部３０とを有して構成される。

超音波センサー２１は、超音波振動子をアレイ状に配列した超音波の送受信部である。超音波センサー２１は、送信部から数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの超音波のパルス信号或いはバースト信号を、計測対象血管に向けて送信する。そして、計測対象血管の前壁及び後壁からの反射波を受信部で受信し、前壁及び後壁の反射波の受信時間差から、計測対象血管の血管径を計測する。

図２に示すように、加圧部３０は、円筒カム機構等を有して構成される加圧機構であり、超音波センサー２１の直上に配置構成されている。加圧部３０は、超音波血圧計１が計測対象部位に装着された状態で、超音波センサー２１の直上から加圧を行い、超音波センサー２１が接触した体表面上を加圧する。

なお、図示を省略しているが、超音波血圧計１の本体部には、機器を統合的に制御するための制御基板が内蔵されている。制御基板には、マイクロプロセッサーやメモリー、超音波の送受信に係る回路、内部バッテリー等が実装されている。

図１（２）は、被検者の左手の手首に超音波血圧計１を装着した状態を示す図である。図１（２）に示すように、超音波血圧計１は、本体部が手首の内側を向くような姿勢で被検者の手首に装着される。この際、センサー部２０が設けられた第２部位１Ｂが、被検者の手首の親指側の位置にくるように装着される。これは、計測対象血管を手首の親指側を流れる橈骨動脈とし、その直上にセンサー部２０が位置するようにするためである。

図２は、超音波血圧計１が手首に装着された状態における断面図である。但し、図２では、装置内部を視認できるように、本体部の外装カバーについては図示を省略している。

加圧部３０は、電源部４０から電力を受けて電磁モーター３２が回転することにより、伝達歯車３３が回転し、伝達歯車３３に螺合するウォームギア３４が回転する。それに伴い、ウォームギアホイール３５が回転することにより、円筒カム機構３６の突出量が制御され、突出量を増加させることで、加圧板３７及びセンサー用水袋（圧力センサー）３８は手首側に押し出される格好となる。

センサー用水袋３８の直下には、超音波センサー２１が設けられている。センサー用水袋３８が押し出されることにより、超音波センサー２１が手首の体表面に向けて加圧される。すなわち、橈骨動脈Ａの直上の体表面を超音波センサー２１が加圧することとなる。この加圧により、橈骨動脈Ａは変形する。本実施形態では、橈骨動脈Ａを変形させた状態で超音波センサー２１から超音波を送信し、その反射波に基づいて、橈骨動脈Ａの血管径を算出することに特徴を有する。

２．原理
図３は、橈骨動脈に加わる加圧力に応じて、拍動に伴う血管径の変動幅がどの程度変化するかを示したグラフである。複数の被検者を対象として、橈骨動脈に対する加圧力を変化させながら、拍動に伴う血管径変動幅を計測する実験を行った。図３において、横軸は加圧力であり、縦軸は血管径変動幅である。被検者毎にプロット形状が異なる。
この実験から、加圧力の増加に伴い、血管径変動幅が増加することが分かった。

図４は、橈骨動脈に対する加圧時と非加圧時とで、血管径と血圧との相関特性がどのように変化するかを示す図である。本実施形態では、血管径「Ｄ」と血圧「Ｐ」との相関特性を、次式（１）で表される非線形の相関式によって近似する。
Ｐ＝Ｐｄ・ｅｘｐ［β（Ｄ／Ｄｄ−１）］ ・・・（１）
但し、β＝ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）／（Ｄｓ／Ｄｄ−１）

式（１）において、「Ｐｓ」は収縮期血圧（最高血圧）であり、「Ｐｄ」は拡張期血圧（最低血圧）である。また、「Ｄｓ」は収縮期血圧のときの血管径である収縮期血管径であり、「Ｄｄ」は拡張期血圧のときの血管径である拡張期血管径である。また、「β」はスティフネスパラメーターと呼ばれる血管弾性指標である。

図４のグラフは、式（１）に従って作成したグラフであり、点線で示した曲線が非加圧時における血管径「Ｄ」と血圧「Ｐ」との相関式を示し、実線で示した曲線が加圧時における血管径「Ｄ」と血圧「Ｐ」との相関式を示す。このグラフを見ると、非加圧時と比べて加圧時の方が、曲線の傾きが小さくなっていることがわかる。つまり、加圧時の方が、同じ血圧変化に対する血管径の変動幅が大きくなる。

具体的な数値を挙げると、非加圧時には、６０［ｍｍＨｇ］の血圧変化に対して血管径は５０［μｍ］程度しか変動しないのに対し、体表面を５０［ｍｍＨｇ］で加圧した場合は、６０［ｍｍＨｇ］の血圧変化に対して血管径の変動量は２００［μｍ］程度にもなる。従って、血管径の計測精度が同じであるとすると、加圧時には血管径の計測誤差の影響が「１／４程度」になる。そのため、血圧の算出精度を向上させることができる。

かかる知見に基づき、本実施形態では、加圧部３０による加圧を変更制御して、超音波を利用して計測された血管径の拍動に伴う変動幅が所定条件を満たす圧力を探索する。そして、当該圧力で加圧部３０によって加圧された状態での橈骨動脈の血管径と血圧との相関式を求めて、記憶部に記憶させる。血圧計測時には、記憶部に記憶された圧力で加圧部３０が加圧するように加圧制御した状態で超音波を利用して計測される血管径「Ｄ」と、記憶部に記憶されている相関式とを用いて、被検者の血圧「Ｐ」を算出する。

３．機能構成
図５は、超音波血圧計１の機能構成の一例を示すブロック図である。超音波血圧計１は、センサー部２０と、処理部１００と、操作部２００と、表示部３００と、音出力部４００と、通信部５００と、時計部６００と、記憶部８００とを有して構成される。

センサー部２０は、超音波センサー２１と、加圧部３０とを備える。超音波センサー２１は、超音波の送受信部であり、超音波の送受信回路を有して構成される。送受信回路は、例えば、送受信制御部１２０から出力される送受信制御信号に従って、超音波の送信モードと受信モードとを時分割方式で切り替えて超音波を送受信する。

送受信回路は、送信用の構成として、所定周波数のパルス信号を生成する超音波発振回路や、生成されたパルス信号を遅延させる送信遅延回路等を有して構成される。また、受信用の構成として、受信信号を遅延させる受信遅延回路や、受信信号から所定の周波数成分を抽出するフィルター、受信信号を増幅する増幅器等を有して構成される。

処理部１００は、超音波血圧計１の各部を統括的に制御する制御装置及び演算装置であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のマイクロプロセッサーや、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を有して構成される。

処理部１００は、主要な機能部として、送受信制御部１２０と、血管径算出部１３０と、加圧制御部１４０と、校正部１５０と、血圧算出部１６０とを有する。但し、これらの機能部は一実施例として記載したものに過ぎず、必ずしもこれら全ての機能部を必須構成要素としなければならないわけではない。

送受信制御部１２０は、超音波センサー２１による超音波の送受信を制御する。具体的には、超音波センサー２１に対して送受信制御信号を出力し、上記の送信モードと受信モードとを切り替える制御を行う。

血管径算出部１３０は、超音波センサー２１から入力した信号処理結果に基づいて、計測対象血管の血管径を算出する。具体的には、計測対象血管の前壁及び後壁からの超音波の反射波の受信時間差を検出することで、計測対象血管の血管径を算出する。

本実施例では、超音波センサー２１と、送受信制御部１２０と、血管径算出部１３０とによって、計測対象の動脈（橈骨動脈）の血管径を計測する血管径計測部１１０が構成される。

加圧制御部１４０は、加圧部３０による計測対象部位に対する加圧を制御する。具体的には、加圧部３０に対して加圧制御信号を出力して所定の加圧力で計測対象部位を加圧させる。本実施例では、校正部１５０が行う校正処理において、加圧部３０の加圧設定８２１を決定する。

校正部１５０は、電源投入後の初期校正、或いは、所定の校正タイミングにおいて、記憶部８００に記憶された校正プログラム８１１に従って、超音波血圧計１の校正を行う。校正部１５０は、血管径計測部１１０により計測された血管径の拍動に伴う変動幅が所定条件を満たす圧力を探索する第１の圧力探索部の機能を担う圧力探索部１５１を有する。

血圧算出部１６０は、血管径計測部１１０によって計測された血管径と、血管径と血圧の相関特性を示す相関式とを用いて、被検者の血圧を算出する。本実施例では、校正部１５０が行う校正処理において相関式８２３を決定する。

操作部２００は、ボタンスイッチ等を有して構成される入力装置であり、押下されたボタンの信号を処理部１００に出力する。この操作部２００の操作により、血管径の計測開始指示等の各種指示入力がなされる。操作部２００は、図１の操作ボタン１２に相当する。

表示部３００は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等を有して構成され、処理部１００から入力される表示信号に基づく各種表示を行う表示装置である。表示部３００には、血圧算出部１６０によって算出された血圧等の情報が表示される。表示部３００は、図１の液晶表示器１３に相当する。

音出力部４００は、処理部１００から入力される音出力信号に基づく各種音出力を行う音出力装置である。音出力部４００は、図１のスピーカー１４に相当する。

通信部５００は、処理部１００の制御に従って、装置内部で利用される情報を外部の情報処理装置との間で送受するための通信装置である。この通信部５００の通信方式としては、所定の通信規格に準拠したケーブルを介して有線接続する形式や、クレイドルと呼ばれる充電器と兼用の中間装置を介して接続する形式、近距離無線通信を利用して無線接続する形式等、種々の方式を適用可能である。本実施例では、通信部５００は、近距離無線通信を利用してカフ型血圧計３との間でデータの送受を行う。

時計部６００は、水晶振動子及び発振回路でなる水晶発振器等を有して構成され、時刻を計時する計時装置である。時計部６００の計時時刻は、処理部１００に随時出力される。

記憶部８００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置を有して構成される。記憶部８００は、超音波血圧計１のシステムプログラムや、送受信制御機能、血管径計測機能、血圧算出機能といった各種機能を実現するための各種プログラム、データ等を記憶している。また、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを有する。

記憶部８００には、プログラムとして、例えば、処理部１００によって読み出され、メイン処理（図６参照）として実行されるメインプログラム８１０が記憶されている。メインプログラム８１０は、校正処理（図７参照）として実行される校正プログラム８１１をサブルーチンとして含む。これらの処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。

また、記憶部８００には、データとして、校正データ８２０と、血管径データ８３０と、血圧データ８４０とが記憶される。

校正データ８２０は、校正部１５０による校正結果が記憶されたデータであり、圧力探索部１５１によって探索された圧力の設定である加圧設定８２１と、血管径と血圧の相関特性を定めた相関式８２３とがこれに含まれる。

血管径データ８３０は、血管径計測部１１０によって計測された計測対象血管の血管径が記憶されたデータである。拡張期血管径と収縮期血管径とがこれに含まれる。

血圧データ８４０は、血圧算出部１６０によって算出された計測対象血管の血圧が記憶されたデータである。拡張期血圧と収縮期血圧とがこれに含まれる。

４．処理の流れ
図６は、処理部１００が、記憶部８００に記憶されているメインプログラム８１０に従って実行するメイン処理の流れを示すフローチャートである。

最初に、送受信制御部１２０が、超音波センサー２１による超音波の送受信制御を開始する（ステップＡ１）。そして、処理部１００は、被検者に対して、カフ型血圧計３の装着指示を行う（ステップＡ３）。

カフ型血圧計３の装着指示は、表示部３００に装着指示を促すメッセージを表示させることで実現してもよいし、音出力部４００から装着指示を促す音声ガイダンスや所定の発信音を音出力させることで実現してもよい。所定のランプを点灯或いは点滅制御することで被検者に報知してもよい。

次いで、処理部１００は、記憶部８００に記憶されている校正プログラム８１１に従って、校正処理を行う（ステップＡ５）。

図７は、校正処理の流れを示すフローチャートである。
最初に、校正部１５０は、収縮期血圧「Ｐｓ」及び拡張期血圧「Ｐｄ」を、通信部５００を介してカフ型血圧計３から取得して、記憶部８００に記憶させる（ステップＢ１）。そして、校正部１５０は、加圧設定８２１を初期設定する（ステップＢ３）。具体的には、加圧部３０による加圧力として、例えば１０［ｍｍＨｇ］の初期値を設定する。

次いで、圧力探索部１５１は、加圧制御部１４０に加圧部３０の加圧制御を実行させる（ステップＢ５）。血管径算出部１３０は、計測対象血管の前壁及び後壁からの反射波の到達時間差から、計測対象血管の血管径を算出する（ステップＢ７）。この際、拍動に伴う血管径の変動をトラッキングすることで、収縮期血管径「Ｄｓ」及び拡張期血管径「Ｄｄ」をそれぞれ算出する。

次いで、圧力探索部１５１は、ステップＢ７で算出された収縮期血管径「Ｄｓ」から拡張期血管径「Ｄｄ」を減算することで、血管径変動幅「ΔＤ」を算出する（ステップＢ９）。そして、圧力探索部１５１は、血管径変動幅「ΔＤ」が所定の変動幅閾値「θ」を超えているか否かを判定する（ステップＢ１１）。変動幅閾値「θ」は、脈圧（収縮期血圧と拡張期血圧との差）と拍動に伴う血管径の変動幅との関係に基づいて定めることができる。

ステップＢ１１において血管径変動幅「ΔＤ」が変動幅閾値「θ」を超えていないと判定した場合は（ステップＢ１１；Ｎｏ）、圧力探索部１５１は、加圧設定８２１を変更する（ステップＢ１３）。例えば、現在の加圧力の設定値に１０［ｍｍＨｇ］を加算した加圧力を、新たな加圧力として設定する。そして、圧力探索部１５１は、ステップＢ５に戻る。

一方、ステップＢ１１において血管径変動幅「ΔＤ」が変動幅閾値「θ」を超えていると判定した場合は（ステップＢ１１；Ｙｅｓ）、圧力探索部１５１は、現在の加圧設定８２１を記憶部８００の校正データ８２０に記憶させる（ステップＢ１５）。ステップＢ３〜Ｂ１５までの一連の処理が、圧力探索部１５１が行う圧力探索処理に相当する。

次いで、校正部１５０は、ステップＢ１でカフ型血圧計３から取得した収縮期血圧「Ｐｓ」及び拡張期血圧「Ｐｄ」と、ステップＢ７で取得した最新の収縮期血管径「Ｄｓ」及び拡張期血管径「Ｄｄ」とを用いて、式（１）の相関式８２３を決定し、校正データ８２０に記憶させる（ステップＢ１７）。そして、処理部１００は、校正処理を終了する。

図６のメイン処理に戻り、校正処理を行った後、処理部１００は、被検者に対してカフ型血圧計３の取り外し指示を行う（ステップＡ７）。カフ型血圧計３の取り外し指示は、ステップＡ３のカフ型血圧計の装着指示と同様の手法によって、被検者に対して行うことができる。

次いで、処理部１００は、超音波の反射波に基づいて血管径「Ｄ」を算出し、記憶部８００の血管径データ８３０に記憶させる（ステップＡ９）。そして、処理部１００は、記憶部８００に記憶されている相関式８２３と、ステップＡ９で算出した血管径「Ｄ」とを用いて、血圧「Ｐ」を算出し、記憶部８００の血圧データ８４０に記憶させる（ステップＡ１１）。処理部１００は、算出した血圧「Ｐ」で表示部３００の表示を更新する（ステップＡ１３）。

次いで、処理部１００は、血圧の計測を終了するか否かを判定し（ステップＡ１５）、まだ計測を終了しないと判定した場合は（ステップＡ１５；Ｎｏ）、校正タイミングであるか否かを判定する（ステップＡ１７）。この場合における校正タイミングとしては、種々のタイミングを設定することが可能である。例えば、時計部６００の計時時刻が予め定められた時刻（例えば朝の８時）となった場合に、校正タイミングであると判定することとしてもよい。

校正タイミングであると判定したならば（ステップＡ１７；Ｙｅｓ）、処理部１００は、ステップＡ３に戻る。そして、再びカフ型血圧計３を用いた校正処理を実行する。また、校正タイミングではないと判定したならば（ステップＡ１７；Ｎｏ）、処理部１００は、ステップＡ９に戻る。そして、血圧の算出を継続する。

一方、ステップＡ１５において血圧の計測を終了すると判定した場合は（ステップＡ１５；Ｙｅｓ）、処理部１００は、メイン処理を終了する。

５．作用効果
超音波血圧計１において、血管径計測部１１０は、超音波センサー２１による超音波の受信結果に基づいて、計測対象である橈骨動脈の血管径を計測する。また、加圧部３０が、橈骨動脈を圧迫するように体表面から圧力を加える。そして、加圧部３０による加圧下での橈骨動脈の血管径と血圧との関係を表す相関式８２３を求めて、記憶部８００に記憶させる。そして、血圧算出部１６０が、加圧部３０の加圧動作を制御して、当該加圧下において計測された血管径と記憶部８００の記憶データとを用いて血圧を算出する。

原理で説明したように、橈骨動脈を圧迫するように体表面から圧力を加えると、非加圧時と比べて、拍動に伴う血管径の変動幅が、同じ血圧変化に対して大きくなる。従って、加圧を行うことで血管径の計測誤差の影響を低減させることができる。つまり、加圧によって血管径の変動に対する血圧変化を大きくすることで、血圧の算出精度を向上させることができる。

本実施形態では、圧力探索部１５１が、加圧部３０による加圧を変更制御して、血管径計測部１１０により計測された血管径の拍動に伴う変動幅が所定条件を満たす圧力を探索する。詳細には、血管径計測部１１０により計測された血管径の拍動に伴う変動幅が、脈圧と当該変動幅との関係に基づき定められた所定の変動幅閾値を超える圧力を探索する。これにより、加圧部３０に加圧させる圧力を適正化することができる。

記憶部８００は、圧力探索部１５１により探索された圧力で加圧された状態での動脈の血管径と血圧との関係を示す相関式８２３を記憶する。そして、血圧算出部１６０は、圧力探索部１５１によって探索された圧力で加圧するように加圧部３０を加圧制御した状態で、被検者の血圧を算出する。圧力探索部１５１によって探索された圧力で加圧部３０による加圧制御を行った場合の血管径と血圧の関係をデータとして記憶しておき、それと同じ圧力で加圧した状態で計測される血管径と、記憶部８００に記憶された相関式８２３とを用いることで、被検者の血圧を正しく算出することが可能となる。

６．変形例
本発明を適用可能な実施例は、上記の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。以下、変形例について説明する。

６−１．計測対象の動脈
上記の実施形態では、計測対象の動脈を手首の橈骨動脈として説明したが、それ以外の動脈を計測対象の動脈としてもよいことは勿論である。本実施形態の手法は、比較的硬い血管を計測対象とした場合に特に効果的であるため、例えば橈骨動脈以外の四肢動脈を計測対象の動脈としてもよい。

６−２．血管径の計測方法
上記の実施形態では、血管径の計測方法を、超音波を利用した計測方法として説明したが、血管径の計測方法はこれに限られないことは勿論である。例えば、発光素子から所定波長の光を計測対象の動脈に向けて照射し、その反射光に基づいて、血管径の計測を行う手法を採用してもよい。

６−３．超音波血圧計
上記の実施形態では、被検者の手首に装着して利用する超音波血圧計１を例に挙げて説明したが、例えば上腕部に巻き付けて利用する超音波血圧計としてもよい。この場合において、例えば、一方の腕の上腕に超音波血圧計を装着して血圧を計測し、他方の腕の上腕にカフ型血圧計を装着して血圧を計測するといった構成とすることも可能である。この場合の具体的な実施例（以下、「第２の実施例」と称す。）について以下説明する。

図８は、第２の実施例における血圧計測システムの構成例を示す図である。この血圧計測システムでは、超音波血圧計２が被検者の一方の腕の上腕に装着され、カフ型血圧計３が被検者の他方の腕の上腕に装着される。超音波血圧計２は、超音波血圧計１と基本的に同じ構成を有しているが、超音波血圧計１の加圧部３０に代えて、カフ帯とカフ帯に空気を送り込んで上腕を加圧するための加圧機構とを有する加圧部３０Ｘを備え、被検者の上腕を等方的に加圧可能に構成されている。

第２の実施例では、超音波血圧計２が校正用の加圧力「Ｐｏ」（以下、「校正用加圧力」と称す。）で上腕を加圧した状態で超音波を用いて上腕動脈の血管径を計測する。カフ圧により血管にかかる内外圧差が変化するため、計測した血管径と、カフ型血圧計３を用いて計測した血圧とを用いて、次式（２）に従ってスティフネスパラメーター「β」の値を算定する。
β＝ｌｎ［（Ｐｓ−Ｐｏ）／（Ｐｄ−Ｐｏ）］／（Ｄｓ／Ｄｄ−１） ・・・（２）

また、校正後の通常計測時には、超音波血圧計２が通常計測用の加圧力「Ｐｏ´」（以下、「通常計測用加圧力」として説明する。）で上腕を加圧した状態で超音波を用いて上腕動脈の血管径を計測する。そして、次式（３）の相関式に従って、上腕動脈の血管径から血圧を算出する。
Ｐ＝Ｐｄ・ｅｘｐ［β（Ｄ／Ｄｄ−１）］＋Ｐｏ´ ・・・（３）

超音波血圧計２は被検者の上腕動脈を等方的に圧迫するため、血管の変形の影響は無視できる。そのため、校正用加圧力「Ｐｏ」と通常計測用加圧力「Ｐｏ´」とは必ずしも同じ圧力とする必要はなく、任意の圧力でよい。従って、通常計測用加圧力「Ｐｏ´」を、血管径変動幅を大きくすることのできる圧力にすることで、血管径の計測精度、ひいては血圧の算出精度を高めることができる。通常計測用加圧力「Ｐｏ´」は、例えば１０ｍｍＨｇ〜５０ｍｍＨｇ程度、より好適には２０ｍｍＨｇ〜３０ｍｍＨｇ程度とするとよい。

図９は、上腕動脈を加圧した場合の拍動に伴う血管径変動幅の変化の一例を示す図である。横軸は外圧（単位はｍｍＨｇ）、縦軸は血管径変動幅（単位はｍｍ）である。図９から、外圧が大きくなるほど血管径変動幅が大きくなることがわかる。

図１０は、血圧計測方法の効果を説明するための図である。外圧が０ｍｍＨｇの場合と３０ｍｍＨｇの場合とのそれぞれの血管径変動量をプロットで示す。横軸は血管径（単位はｍｍ）、縦軸は血圧（単位はｍｍＨｇ）である。また、実線で示した曲線は、式（３）で与えられる相関式である。
外圧が０ｍｍＨｇの場合に血管径変動量がおよそ８０μｍであったのが、３０ｍｍＨｇの外圧をかけることで血管径変動量がおよそ１６０μｍで２倍となった。従って、計測対象物の大きさを２倍とした状態で計測ができるため、計測精度が単純に２倍になる。

図１１は、第２の実施例において超音波血圧計２の処理部１００が、図６のメイン処理に代えて実行する第２のメイン処理の一部分を抜き出したフローチャートである。なお、メイン処理と同一のステップについては同一の符号を付して再度の説明を省略する。

校正処理では、式（２）に従ってスティフネスパラメーター「β」の値を算定する（ステップＣ５）。カフ型血圧計３の取り外し指示をした後（ステップＡ７）、処理部１００は、通常計測用加圧力の設定タイミングか否かを判定する（ステップＣ７）。例えば、操作部２００を介してユーザーから通常計測用加圧力の設定が指示された場合や、最後に通常計測用加圧力の設定を行ってから所定の経過時間（例えば１日）が経過した場合に、設定タイミングと判定する。設定タイミングではないと判定した場合は（ステップＣ７；Ｎｏ）、ステップＣ２３へと移行する。

一方、設定タイミングであると判定した場合は（ステップＣ７；Ｙｅｓ）、処理部１００は、通常計測用加圧力の設定方法を判定する（ステップＣ９）。設定方法には、自動設定とユーザー設定との２種類があり、例えばユーザーに何れかの設定方法を選択させる。選択された設定方法がユーザー設定である場合は（ステップＣ９；ユーザー設定）、処理部１００は、ユーザーによって選択された加圧力を通常計測用加圧力として設定する（ステップＣ１１）。そして、ステップＣ２３へと移行する。一方、選択された設定方法が自動設定である場合は（ステップＣ９；自動設定）、処理部１００は、通常計測用加圧力設定処理を行う（ステップＣ１３〜Ｃ２１）。

具体的には、加圧力として所定の初期値（例えば１０ｍｍＨｇ）を初期設定し（ステップＣ１３）、その加圧力で加圧した状態で超音波を用いて血管径を所定拍数分（例えば１０〜２０拍分）計測する（ステップＣ１５）。そして、計測した血管径のばらつきを判定する（ステップＣ１７）。このばらつきの判定は、例えば、所定拍数分の拡張期血管径の平均値及び標準偏差を算出し、標準偏差が所定の閾値未満であるか否かを判定することによって実現することができる。なお、拡張期血管径の代わりに収縮期血管径を用いてもよい。

血管径のばらつきが大きいと判定したならば（ステップＣ１７；大きい）、処理部１００は、現在の加圧力の設定値に所定値（例えば５ｍｍＨｇ）を加算するなどして加圧力を変更する（ステップＣ１９）。そして、ステップＣ１５に戻る。一方、血管径のばらつきが小さいと判定したならば（ステップＣ１７；小さい）、現在の加圧力を通常計測用加圧力として設定する（ステップＣ２１）。ステップＣ１３〜Ｃ２１の一連の処理は、血管径計測部により計測された血管径が所定の安定条件を満たす圧力を探索する処理に相当し、この場合において、処理部１００は第２の圧力探索部として機能する。

ステップＣ２１の後、処理部１００は、通常計測用加圧力設定処理で設定した通常計測用加圧力で血管径Ｄを計測する（ステップＣ２３）。つまり、第２の圧力探索部により探索された圧力で加圧するように加圧部３０を加圧制御し、その状態で超音波を用いて血管径Ｄを計測する。計測が終了したならば、加圧動作を停止させる（ステップＣ２５）。そして、校正処理で求めた相関式と、計測した血管径Ｄとを用いて、式（３）に従って血圧Ｐを算出する（ステップＣ２７）。そして、図６のステップＡ１３へと移行する。

なお、上記の実施例において、超音波血圧計１とカフ型血圧計３とは、必ずしも同じ腕に装着して計測を行わなければならないわけではない。超音波血圧計１とカフ型血圧計３を装着する腕を別にすることで、一方の腕に装着されたカフ型血圧計３によって収縮期血圧及び拡張期血圧を計測しながら、他方の腕に装着された超音波血圧計１によって収縮期血管径及び拡張期血管径を連続的に計測することとしてもよい。

同様に、上記の第２実施例において、超音波血圧計２とカフ型血圧計３とは、必ずしも別々の腕に装着して計測を行わなければならないわけではない。例えば、超音波血圧計２を一方の腕の上腕に装着し、手首式の血圧計として構成されたカフ型血圧計３を同じ腕の手首に装着して計測を行うこととしてもよい。

また、第２実施例では、超音波血圧計２もカフ型血圧計３も、カフによる加圧機構を有している。このため、超音波血圧計２とカフ型血圧計３とを一体的に構成することも可能である。この場合、校正時には、カフで上腕を駆血するように加圧してオシロメトリック法を用いて血圧を計測する。また、校正用加圧力「Ｐｏ」で上腕を加圧した状態で超音波を用いて上腕動脈の血管径を計測する。そして、血圧の計測値と血管径の計測値とを用いて、式（２）に従ってスティフネスパラメーターの値を算定すればよい。

また、連続的に計測した収縮期血管径及び拡張期血管径をそれぞれ平均処理し、収縮期血管径の平均値及び拡張期血管径の平均値を用いて相関式を決定することで、相関式を適切に校正することができる。このようにして求められた相関式を用いて血圧を算出することで、血圧の算出精度を一層向上させることができる。

６−４．相関特性
上記の実施形態では、血管径と血圧との相関特性を表す相関式として、式（１）で表される相関式を適用する場合を例に挙げて説明したが、他にも、血管径と血圧とを線形の関係で近似した相関式や、非線形の関係で近似した式（１）以外の相関式を適用することとしてもよいことは勿論である。

また、記憶部に記憶させる相関特性のデータは、必ずしも相関式のデータである必要はなく、テーブル形式で血管径と血圧との相関特性を定めたデータ（ルックアップテーブル）としてもよいことは勿論である。

６−５．校正タイミング
上記の実施形態では、血圧計測の初回時や決まった時刻といったタイミングで、校正処理を行うものとして説明したが、この校正タイミングは適宜設定可能である。例えば、急激な気温の変化により、被検者の計測対象血管の性状が変化する場合がある。そこで、血圧計測時の気温を記憶することとし、前回計測時の気温と今回計測時の気温の温度差が所定の閾値を超えたタイミングを校正タイミングとして、校正処理を行うこととしてもよい。

６−６．通信方式
また、上記の実施形態では、超音波血圧計１とカフ型血圧計３との通信方式を無線通信としたが、ケーブルを用いて接続することにより、有線通信としてもよい。また、被検者にカフ型血圧計３を用いて血圧計測を行わせ、その計測値を、被検者に超音波血圧計１に手入力させることとしてもよい。

１，２ 超音波血圧計、 １Ａ 第１部位、 １Ｂ 第２部位、 ３ カフ型血圧計、 １１ ヒンジ部、 １２ 操作ボタン、 １３ 液晶表示器、 １４ スピーカー、 ２０ センサー部、 ２１ 超音波センサー、 ３０，３０Ｘ 加圧部、 ３２ 電磁モーター、 ３３ 伝達歯車、 ３４ ウォームギア、 ３５ ウォームギアホイール、 ３６ 円筒カム機構、 ３７ 加圧板、 ３８ センサー用水袋、 ４０ 電源部、 １００ 処理部、 ２００ 操作部、 ３００ 表示部、 ４００ 音出力部、 ５００ 通信部、 ６００ 時計部、 ８００ 記憶部

Claims (5)

1. 動脈の血管径を計測する血管径計測部と、
   前記動脈を圧迫するように加圧する加圧部と、
   前記加圧部による加圧下での前記動脈の血管径と血圧との関係を記憶する記憶部と、
   前記加圧部の加圧動作を制御する加圧制御部と、
   当該加圧下において前記血管径計測部により計測された血管径と前記記憶部の記憶データとを用いて血圧を算出する血圧算出部と、
   前記加圧部による加圧を変更制御して、前記血管径計測部により計測された血管径の拍動に伴う変動幅が所定条件を満たす圧力を探索する第１の圧力探索部と、を備え、
   前記記憶部は、前記第１の圧力探索部により探索された圧力で加圧された状態での前記動脈の血管径と血圧との関係を記憶し、
   前記加圧制御部は、前記第１の圧力探索部により探索された圧力で加圧するように前記加圧部の加圧動作を制御する血圧計測装置。
2. 前記第１の圧力探索部は、前記血管径計測部により計測された血管径の拍動に伴う変動幅が、脈圧と当該変動幅との関係に基づき定められた所定の変動幅閾値を超える圧力を探索する、
   請求項１に記載の血圧計測装置。
3. 前記加圧制御部は、任意の圧力で加圧するように前記加圧部の加圧動作を制御する、
   請求項１又は２の何れか一項に記載の血圧計測装置。
4. 前記加圧部による加圧を変更制御して、前記血管径計測部により計測された血管径が所定の安定条件を満たす圧力を探索する第２の圧力探索部を更に備え、
   前記加圧制御部は、前記第２の圧力探索部により探索された圧力で加圧するように前記加圧部の加圧動作を制御する、
   請求項３に記載の血圧計測装置。
5. 動脈を圧迫するように加圧する加圧部と、前記加圧部による加圧下での前記動脈の血管径と血圧との関係を記憶する記憶部とを備えた血圧計測装置の血圧計測方法であって、
   前記動脈の血管径を計測することと、
   前記加圧部の加圧動作を制御して、当該加圧下における前記血管径と前記記憶部の記憶データとを用いて血圧を算出することと、
   前記加圧部による加圧を変更制御して、前記血管径計測部により計測された血管径の拍動に伴う変動幅が所定条件を満たす圧力を探索することと、
   前記所定条件を満たす圧力で加圧された状態での前記動脈の血管径と血圧との関係を記憶することと、
   前記第１の圧力探索部により探索された圧力で加圧するように前記加圧部の加圧動作を制御することと、
   を含む血圧計測方法。

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