JP6636784B2 - 血圧情報算出装置、血圧情報算出方法、血圧情報算出プログラム、及びそのプログラムを記録する記録媒体 - Google Patents

血圧情報算出装置、血圧情報算出方法、血圧情報算出プログラム、及びそのプログラムを記録する記録媒体 Download PDF

Info

Publication number
JP6636784B2
JP6636784B2 JP2015231628A JP2015231628A JP6636784B2 JP 6636784 B2 JP6636784 B2 JP 6636784B2 JP 2015231628 A JP2015231628 A JP 2015231628A JP 2015231628 A JP2015231628 A JP 2015231628A JP 6636784 B2 JP6636784 B2 JP 6636784B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
blood pressure
pressure information
phase
correction value
spectrum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015231628A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017093961A (ja
Inventor
知哉 中澤
知哉 中澤
塁 関根
塁 関根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP2015231628A priority Critical patent/JP6636784B2/ja
Priority to DE112016005420.3T priority patent/DE112016005420T5/de
Priority to US15/778,745 priority patent/US11089965B2/en
Priority to CN201680068840.9A priority patent/CN108289624B/zh
Priority to PCT/JP2016/060512 priority patent/WO2017090259A1/ja
Publication of JP2017093961A publication Critical patent/JP2017093961A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6636784B2 publication Critical patent/JP6636784B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/02108Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0075Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by spectroscopy, i.e. measuring spectra, e.g. Raman spectroscopy, infrared absorption spectroscopy
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/022Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7203Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
    • A61B5/7207Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • A61B5/7253Details of waveform analysis characterised by using transforms
    • A61B5/7257Details of waveform analysis characterised by using transforms using Fourier transforms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6813Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6814Head
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6813Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6825Hand
    • A61B5/6826Finger

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Description

本発明は、血圧情報算出装置、血圧情報算出方法、血圧情報算出プログラム、及びそのプログラムを記録する記録媒体に関する。
従来、被験者の負担を軽減した非侵襲的な血圧測定方法として、脈波を解析することにより血圧値を求める方法が知られている。例えば、特許文献1に記載の検出装置は、動脈に対する光照射に応じた反射光量または透過光量の変動を検出することにより脈波(容積脈波)を検出し、予め記憶されている伝達関数と脈波波形とを用いて血圧波形を算出する。すなわち、脈波波形をフーリエ変換し、それを伝達関数で除算し、その結果をフーリエ逆変換することによって血圧波形を算出する。
特許第4759860号公報
上述した従来の検出装置においては、予め血圧計によって測定された血圧波形と、予め検出された脈波波形とを用いて、予め算出された伝達関数が記憶されている。そのため、繰り返し血圧波形を算出する際には、同じ伝達関数が何度も繰り返し用いられる傾向にある。よって、上記従来技術では、時間経過に伴って血圧波形に関する値の算出精度が低下する場合があった。
本発明は、煩雑な操作を必要とせずに血圧波形に関する値の算出精度を維持することが可能な血圧情報算出装置、血圧情報算出方法、血圧情報算出プログラム、及びそのプログラムを記録する記録媒体を提供することを課題とする。
本発明者らは、血圧波形に関する平均血圧等の血圧情報を求める方法に関して鋭意研究を行った結果、脈波に基づく波形のスペクトル成分と血圧情報との間に相関があることを見出した。さらに、本発明者らは、当該スペクトル成分と血圧情報と間の関係を明らかにし、脈波に基づく波形から血圧情報を導き出すことができることに想到し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の一形態は、検査対象の血圧値に関する血圧情報を算出する装置であって、検査対象の脈波に基づく波形と、脈波に基づく波形を基に血圧情報を算出する基準となる基準血圧情報とが入力される入力部と、脈波に基づく波形をフーリエ変換することにより、脈波に基づく波形の位相スペクトルを算出するスペクトル算出部と、位相スペクトルに基づいて、検査対象の脈拍に対応する周波数である主波の位相、及び主波の2倍波に対応する2倍波の位相のうちの少なくとも一方の位相を用いて、補正値を算出する補正値算出部と、補正値を用いて基準血圧情報を補正することにより、血圧情報を算出する血圧情報算出部と、を備える。
また、本発明の他の形態は、検査対象の血圧値に関する血圧情報を算出する方法であって、検査対象の脈波に基づく波形と、脈波に基づく波形を基に血圧情報を算出する基準となる基準血圧情報とを取得する取得ステップと、脈波に基づく波形をフーリエ変換することにより、脈波に基づく波形の位相スペクトルを算出するスペクトル算出ステップと、位相スペクトルに基づいて、検査対象の脈拍に対応する周波数である主波の位相、及び主波の2倍波に対応する2倍波の位相のうちの少なくとも一方の位相を用いて、補正値を算出する補正値算出ステップと、補正値を用いて基準血圧情報を補正することにより、血圧情報を算出する血圧情報算出ステップと、を備える。
また、本発明の他の形態は、検査対象の血圧値に関する血圧情報を算出する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、コンピュータを、検査対象の脈波に基づく波形と、脈波に基づく波形を基に血圧情報を算出する基準となる基準血圧情報とが入力される入力部、脈波に基づく波形をフーリエ変換することにより、脈波に基づく波形の位相スペクトルを算出するスペクトル算出部、位相スペクトルに基づいて、検査対象の脈拍に対応する周波数である主波の位相、及び主波の2倍波に対応する2倍波の位相のうちの少なくとも一方の位相を用いて、補正値を算出する補正値算出部、及び補正値を用いて基準血圧情報を補正することにより、血圧情報を算出する血圧情報算出部、として機能させる。また、本発明の他の形態は、血圧情報算出プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
本発明の上記形態に係る血圧情報算出装置、血圧情報算出方法、血圧情報算出プログラム、或はそのプログラムを記録する記録媒体によれば、脈波に基づく波形をフーリエ変換することによって算出される位相スペクトルに基づいて、脈拍に対応する周波数である主波の位相及びその主波の2倍波に対応する2倍波の位相のうちのいずれかを用いて補正値が算出され、その補正値を用いて基準血圧情報が補正されることにより血圧情報が算出される。このようにして算出された主波の位相又は2倍波の位相は、血圧情報との相関が高いため、その位相から算出された補正値を用いて基準血圧情報を補正することにより得られた血圧情報は、その精度が高い。したがって、血圧計を用いた測定操作、又はその結果得られた血圧波形を対象にした演算等の煩雑な操作を繰り返すことなく、血圧波形に関する値の算出精度を維持することができる。
上記形態に係る血圧情報算出装置において、スペクトル算出部は、脈波に基づく波形の強度スペクトルをさらに算出し、補正値算出部は、強度スペクトルにおける主波の強度及び2倍波の強度のうちの少なくとも一方の強度をさらに用いて補正値を算出してもよい。また、上記形態に係る血圧情報算出方法において、スペクトル算出ステップでは、脈波に基づく波形の強度スペクトルをさらに算出し、補正値算出ステップでは、強度スペクトルにおける主波の強度及び2倍波の強度のうちの少なくとも一方の強度をさらに用いて補正値を算出してもよい。かかる構成を採れば、基準血圧情報を補正することによって得られる血圧情報の精度を一層高めることができる。
さらに、上記形態に係る血圧情報算出装置では、補正値算出部は、主波の周波数或いは2倍波の周波数を、強度スペクトルのピークに応じて設定してもよい。さらに、上記形態に係る血圧情報算出方法では、補正値算出ステップでは、主波の周波数或いは2倍波の周波数を、強度スペクトルのピークに応じて設定してもよい。こうすれば、基準血圧情報を補正することによって得られる血圧情報の精度を一層高めることができる。
またさらに、上記形態に係る血圧情報算出装置では、補正値算出部は、補正値を、位相及び強度の積によって算出してもよい。またさらに、上記形態に係る血圧情報算出方法では、補正値算出ステップでは、補正値を、位相及び強度の積によって算出してもよい。この場合、基準血圧情報を補正することによって得られる血圧情報の精度をより一層高めることができる。
さらにまた、上記形態に係る血圧情報算出装置は、補正値算出部は、補正値を、主波の位相に基づいた値と、2倍波の位相に基づいた値との和を少なくとも用いて算出してもよい。さらにまた、上記形態に係る血圧情報算出方法では、補正値算出ステップでは、補正値を、主波の位相に基づいた値と、2倍波の位相に基づいた値との和を少なくとも用いて算出してもよい。この場合、基準血圧情報を補正することによって得られる血圧情報の精度をより一層高めることができる。
また、上記形態に係る血圧情報算出装置では、血圧情報は、検査対象の平均血圧を含んでもよい。また、上記形態に係る血圧情報算出方法では、血圧情報は、検査対象の平均血圧を含んでもよい。
さらに、上記形態に係る血圧情報算出装置は、脈波に基づく波形と血圧情報とを基に、検査対象の絶対血圧波形を算出する血圧波形算出部をさらに備えてもよい。さらに、上記形態に係る血圧情報算出方法は、脈波に基づく波形と血圧情報とを基に、検査対象の絶対血圧波形を算出する血圧波形算出ステップをさらに備えてもよい。かかる構成を採れば、血圧計を用いた測定操作等の煩雑な操作を繰り返すことなく、精度の高い絶対血圧波形を継続的に得ることができる。
またさらに、上記形態に係る血圧情報算出装置は、検査対象に光を照射する光源と、検査対象からの光を検出し、脈波に基づく波形として検出信号を入力部に入力する光検出器と、をさらに備えてもよい。この場合、非侵襲的に脈波に基づく波形を得てそれを利用して血圧情報を取得することができる。
さらにまた、上記形態に係る血圧情報算出装置は、検査対象の血圧を検出し、入力部に検出結果を基にした基準血圧情報を入力する血圧計をさらに備えてもよい。かかる構成を採れば、血圧情報の算出の基準となる値を簡易に取得して入力させることができる。
本発明によれば、煩雑な操作を必要とせずに血圧波形に関する値の算出精度を維持することが可能な血圧情報算出装置、血圧情報算出方法、血圧情報算出プログラム、及びそのプログラムを記録する記録媒体が提供される。
本発明の第1実施形態に係る血圧情報算出装置を含む血圧情報算出システムを示す概略構成図である。 図1における処理部の機能ブロック図である。 (a)は、図2の入力部32によって入力された相対血圧波形の一例を示すグラフ、(b)は、図2の周波数領域表現変換部33によって算出された相対血圧波形の強度スペクトルの一例を示すグラフ、(c)は、図2の周波数領域表現変換部33によって算出された相対血圧波形の位相スペクトルの一例を示すグラフである。 主波の位相値の計算値と実際に血圧計で測定された平均血圧との関係を、複数回実験で取得した結果を示すグラフである。 2倍波の位相値の計算値と実際に血圧計で測定された平均血圧との関係を、複数回実験で取得した結果を示すグラフである。 図1における処理部のハードウェア構成を示す図である。 麻酔薬によるカニクイザルの血圧の変動を示すグラフである。 実測によって得られた平均血圧の値と、相対血圧波形のスペクトルに基づく平均血圧の計算値との相関を示すグラフである。 図1の血圧情報算出システム1による基準血圧情報の事前設定処理を示すフローチャートである。 図1の血圧情報算出システム1による血圧情報の算出処理を示すフローチャートである。 本発明一実施形態にかかる血圧情報算出プログラムの構成を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る血圧情報算出システムの機能ブロック図である。 図12の血圧情報算出システムによる血圧情報の算出処理の手順を示すフローチャートである。 変形例に係る血圧情報算出装置を示す概略構成図である。 変形例に係る血圧情報算出装置を示す概略構成図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態に係る血圧情報算出装置を含む血圧情報算出システムの概要を説明する。本実施形態に係る血圧情報算出システムは、検査対象(被験者)の脈波に基づく波形である相対血圧波形から血圧情報を算出するシステムである。相対血圧波形とは、被験者の相対的な血圧の時間変化に対応する情報である。相対血圧波形は、例えば、NIRS(Near Infra-Red Spectroscopy)装置、パルスオキシメータ、又はトノメータ等によって取得することができる。例えば、NIRS装置では、生体に光を照射し、その反射光の強度を検出することにより、生体の所定位置において生じる経時的な血液量の変化を、生体の表面から計測し、その結果を相対血圧波形として取得する。パルスオキシメータでは、動脈血の酸素飽和度を計測し、その結果を相対血圧波形として取得する。トノメータでは、血圧変動による血管壁運動を利用し、橈骨動脈等に取り付けられた血圧センサによって動脈内圧の相対的な変化を計測し、その結果を相対血圧波形として取得する。また、相対血圧波形は、例えば、プレチスモグラフィー、電磁血流計、超音波血流計、又はレーザ血流計等で取得してもよい。本実施形態では、NIRS装置によって取得された容積脈波を相対血圧波形として用いる場合について説明する。
相対血圧波形は、血管内の血圧の絶対値の時間変化を波形として捉えた血圧波形(以下、「絶対血圧波形」ともいう)と対応関係を有しており、絶対血圧波形とは値そのものは異なるが、その形状は絶対血圧波形の形状と類似している。血圧情報算出システムは、相対血圧波形に基づいて、被験者の血圧情報を算出して出力する。血圧情報とは、被験者の血圧値に関する情報であり、例えば、収縮期において最高となる収縮期血圧値である最高血圧、拡張期において最低となる拡張期血圧である最低血圧、血圧値の時間的平均値である平均血圧等である。
図1は、本発明の第1実施形態に係る血圧情報算出装置を含む血圧情報算出システムを示す概略構成図である。図2は、図1における処理部の機能ブロック図である。図1に示すように、血圧情報算出システム1は、血圧情報算出装置10と、コンピュータ20と、を含んでいる。
血圧情報算出装置10は、例えば近赤外分光法(NIRS)を用いて、被験者となる生体における相対血圧波形として容積脈波(相対容積波)を取得する。また、血圧情報算出装置10は、取得した相対血圧波形に基づき、被験者の血圧情報を算出する。本実施形態では、血圧情報算出装置10は、血圧情報として平均血圧を算出する。血圧情報算出装置10としては、例えば携帯型近赤外線組織酸素モニタ装置が用いられる。血圧情報算出装置10は、検出部11(取得部)と、処理部30と、を有している。
検出部11は、相対血圧波形を取得するための信号を検出する。検出部11は、被験者となる生体Hの表面(本実施形態では、手のひら)に接触するプローブ状を呈している。検出部11は、光源11a及び光検出器11b(図2参照)を有し、光源11aからの近赤外光を生体Hの表面から内部へ向かって照射すると共に、光源11aからの近赤外光の照射に応じて生じた生体Hの内部からの光を光検出器11bで検出する。これにより、検出部11は、生体Hの内部を光が通過したときの吸光度を取得する。この吸光度は、生体Hにおける検出部11が接触する位置での血液量に応じて変化するため、この吸光度の経時的な変化は、容積脈波に相当する。血液内において光を吸収する成分としては、例えば赤血球、赤血球に含まれるヘモグロビン、又は水分等が挙げられる。検出部11は、光検出器11bによる検出信号を基にして容積脈波を検出し、相対血圧波形として取得する。例えば、検出部11の検出レートは1kHz程度であり、最大心拍数の約6倍の周波数である22Hz以上の変動を検出できる。検出部11は、ケーブル13により処理部30と電気的に接続されており、取得した相対血圧波形を、ケーブル13を介して処理部30へ送信する。すなわち、検出部11は、相対血圧波形を取得し、処理部30へ当該相対血圧波形を入力する取得部である。
処理部30は、検出部11から相対血圧波形が入力される。処理部30は、入力された相対血圧波形に基づき、所定の処理を行うことにより、平均血圧を算出する。所定の処理の詳細については、後述する。なお、容積脈波は、血管の粘弾特性による影響を受ける場合があることが知られている。血管の粘弾特性とは、血管の粘弾性、すなわち血管における弾性及び粘性の両方の挙動を示す特性である。このため、入力された容積脈波が粘弾特性の影響を強く受けている場合は、血管の粘弾特性を示す粘弾特性補正値を用いて、当該容積脈波を補正することで当該影響が低減された相対血圧波形を取得し、当該相対血圧波形に基づき所定の処理を行うことにより、平均血圧を算出してもよい。また、処理部30は、算出した平均血圧を含む血圧情報を、無線通信等によってコンピュータ20に送信する。
コンピュータ20は、予めカフ式血圧計やカテーテル式血圧計等によって測定された被験者の基準血圧情報を記憶しており、無線通信等によって当該基準血圧情報を処理部30へ送信する。この基準血圧情報としては、最高血圧、最低血圧等が挙げられ、平均血圧そのものが含まれていてもよい。基準血圧情報は、相対血圧波形を基に血圧情報を算出する基準となる情報であり、コンピュータ20において予めユーザによって入力される。また、血圧情報算出システム1にはカフ式血圧計等の被験者の最高・最低血圧を検出する血圧計12(図2)が含まれていてもよい。このような構成の場合、コンピュータ20は、血圧計12から、無線通信、有線通信等によって、最高・最低血圧の検出結果を基にした基準血圧情報を受信する。コンピュータ20は、ディスプレイ20a等の表示部を有しており、処理部30から受信した血圧情報を含む情報を、ディスプレイ20a上に表示する。なお、コンピュータ20と血圧情報算出装置10とは、ケーブル等により電気的に接続されていてもよく、コンピュータ20は、処理部30からの情報を有線通信によって受信してもよいし、処理部30に対して有線通信によって情報を送信してもよい。また、血圧計12は被験者の絶対血圧波形を検出するカテーテル式血圧計でもよく、コンピュータ20は絶対血圧波形の検出結果を基にした基準血圧情報を受信してもよい。
図2に示すように、処理部30は、入力部32と、周波数領域表現変換部(スペクトル算出部)33と、位相パラメータ算出部(補正値算出部)34と、平均血圧算出部(血圧情報算出部)35と、を有している。
入力部32には、検出部11から相対血圧波形p’が入力される。入力部32は、入力された相対血圧波形p’の情報を周波数領域表現変換部33及び位相パラメータ算出部34へ出力する。また、入力部32は、コンピュータ20から受信した基準血圧情報を基に初期平均血圧を得て、この初期平均血圧の情報を基準血圧情報として平均血圧算出部35に出力する。詳細には、入力部32は、基準血圧情報に含まれる最高血圧pMax及び最低血圧pMinを基に、下記式(1);

を用いて初期平均血圧p0Aveを算出し、その初期平均血圧p0Aveを平均血圧算出部35に出力する。このとき、入力部32は、コンピュータ20から、基準血圧情報として絶対血圧波形pの情報を取得し、この絶対血圧波形pを用いて、下記式(2);

によって初期平均血圧p0Aveを算出してもよい。上記式(2)におけるパラメータTは心拍一拍の周期を表し、変数tは時間を表し、絶対血圧波形pは時間tの関数である。また、入力部32は、コンピュータ20から平均血圧を含む基準血圧情報を取得し、その平均血圧を初期平均血圧p0Aveとして出力してもよい。
周波数領域表現変換部33は、入力部32によって入力された相対血圧波形p’をフーリエ変換することにより、相対血圧波形の強度スペクトルP(f)及び相対血圧波形の位相スペクトルarg(P(f))を算出するスペクトル算出部である。ここで変数fは周波数を表す。すなわち、周波数領域表現変換部33は、時間領域表現で示された時間の関数である相対血圧波形p’を、周波数領域表現で示された周波数の関数である相対血圧波形の強度スペクトルP(f)及び相対血圧波形の位相スペクトルarg(P(f))へと変換する。周波数領域表現変換部33は、算出した強度スペクトルP(f)及び位相スペクトルarg(P(f))の情報を、位相パラメータ算出部34へ出力する。なお、周波数領域表現変換部33は、血管の粘弾特性を示す粘弾特性補正値を用いて、入力された容積脈波を補正することで血管の粘弾特性の影響が低減して算出された相対血圧波形p’をフーリエ変換することにより、相対血圧波形の強度スペクトル及び位相スペクトルを算出してもよい。
位相パラメータ算出部34は、周波数領域表現変換部33によって算出された強度スペクトルP(f)及び位相スペクトルarg(P(f))の情報を用いて、初期血圧情報である初期平均血圧p0Aveを補正して平均血圧を算出するための位相パラメータ(補正値)θを算出する。すなわち、位相パラメータ算出部34は、強度スペクトルP(f)のピークが最大値となる周波数を特定し、その周波数を被験者の脈拍に対応する主波の周波数fとして設定し、その整数倍の周波数f=n×f(n=2,3,…)をn倍波(n次高調波)の周波数として設定する。一般に、人間の心拍数は0.5〜3.67Hzとされ、この周波数の範囲で強度スペクトルの最も大きなピークに対応する周波数が心拍数となる。そして、位相パラメータ算出部34は、設定した主波及びn倍波の周波数f,f,f,…を用いて、下記式(3);

によって位相パラメータθを算出し、その位相パラメータθを平均血圧算出部35に出力する。上記式(3)中のパラメータNは所定の自然数である。具体的には、位相パラメータ算出部34は、主波の周波数における強度スペクトルの強度値と位相スペクトルの位相値との積P(f)×arg(P(f))と、n倍波(n=2,3,…)の周波数における強度スペクトルの強度値と位相スペクトルの位相値との積P(f)×arg(P(f))と、の和を計算することによって位相パラメータθを得る。このようすることにより、重み付けされた位相値を主波からn倍波まで足し合わせた値として位相パラメータθが得られる。
図3(a)には、入力部32によって入力された相対血圧波形p’の一例を、図3(b)には、周波数領域表現変換部33によって算出された相対血圧波形p’の強度スペクトルP(f)の一例を、図3(c)には、周波数領域表現変換部33によって算出された相対血圧波形p’の位相スペクトルarg(P(f))の一例を、それぞれ示している。図3に示すように、相対血圧波形p’の強度スペクトルP(f)の一番大きなピークに相当する周波数及びその整数倍の周波数が、主波及びn倍波の周波数f,f,f,…に設定され、それらの周波数に相当する位相スペクトルの値arg(P(f))を用いて、位相パラメータθが算出される。このようにして算出される位相パラメータθは被験者の相対血圧波形p’の測定時の平均血圧等の血圧情報と相関が高い。図4は、主波の位相値arg(P(f))の計算値と実際に血圧計で測定された平均血圧との関係を、複数回実験で取得した結果を示し、図5は、2倍波の位相値arg(P(f))の計算値と実際に血圧計で測定された平均血圧との関係を、複数回実験で取得した結果を示している。このように、主波及び2倍波の位相値arg(P(f)),arg(P(f))のそれぞれと、平均血圧とは一定の相関があることが明らかになった。
上記の相関の傾向を考慮して血圧情報と相関の高い補正値を得るために、位相パラメータ算出部34は、少なくとも主波の位相値arg(P(f))及び2倍波の位相値arg(P(f))のうちの少なくとも一方を用いて位相パラメータθを算出することが好ましく、さらに、そのいずれかの位相値を2つの強度値P(f),P(f)のうちの当該位相値が得られた周波数に対応する一方の値で重み付けした値を最低限用いて位相パラメータθを算出することが好ましく、さらに、強度値で重み付けした主波及び2倍波の位相値P(f)×arg(P(f)),P(f)×arg(P(f))の和を最低限用いて位相パラメータθを算出することが好ましい。このような位相パラメータθを補正値として用いることで高精度の血圧情報を得ることができる。本実施形態では、位相パラメータ算出部34は、強度値で重み付けされた主波から4倍波までの位相値P(f)×arg(P(f))(n=1〜4)の和を用いて位相パラメータを算出する。具体的には、図3に示した例によれば、主波から4倍波までの位相値arg(P(f))=236.30、161.56、128.32、84.75[deg]と得られ、主波から4倍波までの強度値P(f)=1.0、0.41、0.15、0.08[相対強度]と得られている。この場合、位相パラメータ算出部34は、これらの値を上記式(3)に代入することにより、位相パラメータθを、下記式;
θ=1.0×236.30+0.41×161.56+0.15×128.32+0.08×84.75=327.93
のように計算する。ここで、位相パラメータ算出部34は、強度値で重み付けされた主波から5倍波までの位相値P(f)×arg(P(f))(n=1〜5)の和を用いて位相パラメータを算出してもよい。
さらに、位相パラメータ算出部34は、基準血圧情報として、初期平均血圧p0Aveの検出元の絶対血圧波形に対応した初期位相パラメータθを取得する。すなわち、位相パラメータ算出部34は、入力部32から出力された絶対血圧波形pを対象に、周波数領域表現変換部33によるフーリエ変換及び上記式(3)による演算を実行させることによって、初期位相パラメータθを取得する。また、位相パラメータ算出部34は、初期平均血圧p0Aveの検出と同時に得られた相対血圧波形p’を対象に、周波数領域表現変換部33によるフーリエ変換及び上記式(3)による演算を実行させることによって、初期位相パラメータθを取得してもよいし、入力部32を介してコンピュータ20から初期位相パラメータθを基準血圧情報に含んで取得してもよい。
平均血圧算出部35は、位相パラメータ算出部34によって算出された補正値としての位相パラメータθを用いて、基準血圧情報を補正することによって血圧情報を算出する。具体的には、平均血圧算出部35は、初期平均血圧p0Aveを、初期位相パラメータθを基準とした位相パラメータθの値で補正するように、下記式(4);

を利用して血圧情報としての平均血圧PAveを算出する。算出された血圧情報は、コンピュータ20に送信され、コンピュータ20の表示部上に表示される。具体的には、初期平均血圧p0Ave=100[mmHg]、初期位相パラメータθ=300、位相パラメータ算出部34によって算出された位相パラメータθ=327.93の場合には、平均血圧pAveは、下記式;

のように計算される。
次に、図6を参照して、処理部30のハードウェア構成を説明する。図6は、図1における処理部30のハードウェア構成を示す。図6に示すように、処理部30は、物理的には、プロセッサであるCPU(Central Processing Unit)301、記録媒体であるRAM(RandomAccess Memory)302又はROM(Read Only Memory)303、無線通信モジュール304、アンテナ305、及び入出力モジュール306等を含んだコンピュータ等であり、各々は電気的に接続されている。上述した処理部30の各機能は、CPU301及びRAM302等のハードウェア上に血圧情報算出プログラム等を読み込ませることにより、CPU301の制御のもとで、無線通信モジュール304、アンテナ305、及び入出力モジュール306等を動作させるとともに、RAM302におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。なお、処理部30は、ディスプレイ又は操作モジュール等を含んでいてもよい。
本発明者らは、上記式(4)によって算出される血圧情報の値が、次の実験により統計的に有意であることを確認している。本発明者らは、カニクイザルに対して足の動脈に観血式血圧計を設置した状態で、濃度の異なるイソフルラン麻酔薬をカニクイザルに与えて血圧を変動させながら、カニクイザルの血圧の変動を示す血圧波形を継続的に測定した。図7に、麻酔薬によるカニクイザルの血圧の変動を示す。図7の横軸は時間を示し、図7の縦軸は血圧を示す。
そして、測定された血圧波形のうち異なる時間帯のデータを複数抽出し、抽出したデータから求めた平均血圧の実測値と、相対血圧波形をフーリエ変換して得たスペクトルを基に上記式(4)によって得られた計算値との関係を図8のグラフに示すようにプロットすることで、これらの相関関係を確かめた。図8の横軸は、カニクイザルに対して行った実験により求めた平均血圧を示し、図8の縦軸は、相対血圧波形をフーリエ変換して得たスペクトルに基づく平均血圧を示す。図8に示すように、相対血圧波形をフーリエ変換して得た平均血圧と、カニクイザルに対して行った実験により求めた平均血圧との相関値はR=0.965の範囲内に収まっていることが確認された。
以上より、上記数式(4)で計算される血圧情報が高精度で得られていることが示された。
次に、図9〜図10のフローチャートを参照して、本実施形態に係る血圧情報算出装置10を含んだ血圧情報算出システム1による、血圧情報の算出処理の手順を説明する。図9は、血圧情報算出システム1による基準血圧情報の事前設定処理を示すフローチャートであり、図10は、血圧情報算出システム1による血圧情報の算出処理を示すフローチャートである。
なお、本処理の前提として、血圧情報の算出の基準情報となる基準血圧情報が予め設定される。図9に示すように、まず、入力部32によって、コンピュータ20から基準血圧情報が入力され、それを基に初期平均血圧p0Aveが取得される(ステップS01:取得ステップ)。それと同時に、入力部32によって、検出部11から相対血圧波形p’が入力される(ステップS02)。続いて、周波数領域表現変換部33により、ステップS02にて入力された相対血圧波形p’に対してフーリエ変換が行われ、強度スペクトル及び位相スペクトルが算出される(ステップS03)。続いて、位相パラメータ算出部34により、ステップS03で算出された強度スペクトル及び位相スペクトルを用いて上記式(3)の演算が実行されることにより、初期位相パラメータθが算出される(ステップS04)。最後に、入力部32によって取得された初期平均血圧p0Aveと、位相パラメータ算出部34によって算出された初期位相パラメータθとが、互いに関連付けられて処理部30内に記憶される(ステップS05)。
その後、図10に示すように、血圧情報の算出処理が起動されると、入力部32によって、検出部11から相対血圧波形p’が入力される(ステップS11;取得ステップ)。続いて、周波数領域表現変換部33により、ステップS11にて入力された相対血圧波形p’に対してフーリエ変換が行われ、強度スペクトル及び位相スペクトルが算出される(ステップS12;スペクトル算出ステップ)。続いて、位相パラメータ算出部34により、ステップS12で算出された強度スペクトル及び位相スペクトルを用いて上記式(3)の演算が実行されることにより、位相パラメータθが算出される(ステップS13;補正値算出ステップ)。次に、平均血圧算出部35によって、予め記憶された初期平均血圧p0Aveと初期位相パラメータθとの組み合わせと、ステップS13で算出された位相パラメータθとを用いて上記式(4)の演算が実行されることにより、血圧情報としての平均血圧pAveが算出される(ステップS14;血圧情報算出ステップ)。最後に、ステップS14で算出された平均血圧pAveを含む血圧情報がコンピュータ20に出力される(ステップS15)。なお、ステップS14で使用される初期平均血圧p0Ave及び初期位相パラメータθは、予め設定された同一の値を繰り返して使用してもよいし、ステップS13で算出された位相パラメータθ、及びステップS15で算出された平均血圧pAveが、次回の血圧情報の算出用の基準血圧情報として使用されてもよい。
次に、図11を参照して、コンピュータを上記血圧情報算出装置10として機能させるための血圧情報算出プログラムを説明する。
血圧情報算出プログラムP1は、メインモジュールP10、入力モジュールP15、周波数領域表現変換モジュールP16、位相パラメータ算出モジュールP17、及び平均血圧算出モジュールP18を備えている。
メインモジュールP10は、血圧情報算出処理を統括的に制御する部分である。入力モジュールP15、周波数領域表現変換モジュールP16、位相パラメータ算出モジュールP17、及び平均血圧算出モジュールP18を実行することにより実現される機能は、それぞれ、血圧情報算出装置10の入力部32、周波数領域表現変換部33、位相パラメータ算出部34、及び平均血圧算出部35の機能と同様である。
血圧情報算出プログラムP1は、例えば、CD−ROM、DVDもしくはROM等の記録媒体または半導体メモリによって提供される。また、血圧情報算出プログラムP1は、搬送波に重畳されたコンピュータデータ信号としてネットワークを介して提供されてもよい。
上述した本実施形態に係る血圧情報算出装置10、血圧情報算出方法、血圧情報算出プログラムP1、及びそのプログラムを記録する記録媒体によれば、相対血圧波形に基づく波形をフーリエ変換することによって算出される位相スペクトルに基づいて、脈拍に対応する周波数成分(主波)の位相及びその主波の2倍の周波数成分(2倍波)の位相のうちのいずれかを用いて補正値としての位相パラメータθが算出され、その補正値を用いて基準血圧情報としての初期平均血圧p0Aveが補正されることにより平均血圧pAveが算出される。このようにして算出された主波の位相又は2倍波の位相は、血圧情報である平均血圧との相関が高いため、その位相から算出された補正値を用いて基準血圧情報を補正することにより得られた平均血圧pAveは、その精度が高い。したがって、血圧計を用いた絶対血圧波形の測定操作、又はその結果得られた絶対血圧波形を対象にした演算等の煩雑な操作を繰り返すことなく、絶対血圧波形に関する平均血圧の算出精度を維持することができる。
また、上記実施形態では、補正値である位相パラメータθが位相及び強度の積によって算出されているので、初期平均血圧p0Aveを補正することによって得られる平均血圧pAveの精度をより一層高めることができる。
さらに、上記形態では、補正値である位相パラメータθが、主波の位相及び強度の積と、2倍波の位相及び強度の積との和を少なくとも用いて算出されているので、基準血圧情報を補正することによって得られる血圧情報の精度をより一層高めることができる。
またさらに、上記実施形態では検出部11が備えられているので、非侵襲的に相対血圧波形を得てそれを利用して血圧情報を取得することができる。さらにまた、上記実施形態では血圧計12がさらに備えられているので、血圧情報の算出の基準となる値を簡易に取得して入力させることができる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る血圧情報算出装置を含む血圧情報算出システムの概要について説明する。本実施形態に係る血圧情報算出システムの第1実施形態との相違点は、血圧情報として絶対血圧波形を算出する点である。この絶対血圧波形は、上述した第1実施形態と同様にして求められた平均血圧と、相対血圧波形から求められる最高血圧と最低血圧との比を基に、相対血圧波形を変形処理することにより得られる。
図12は、第2実施形態に係る血圧情報算出システムにおける機能ブロック図である。図12に示す本実施形態に係る血圧情報算出システム1Aの第1実施形態の血圧情報算出システム1との相違点は、処理部30Aの機能が処理部30Aの機能と一部異なる点である。
すなわち、本実施形態に係る処理部30Aにおいて、処理部30と同様な機能を有する入力部32、周波数領域表現変換部33、位相パラメータ算出部34、及び平均血圧算出部35に加えて、最高最低血圧比算出部36及び絶対血圧波形再生部37が備えられている。ただし、入力部32は、検出部11から容積脈波が入力され、上述した血管の粘弾特性を示す粘弾特性補正値を用いて、入力された容積脈波を補正することで当該影響が低減された相対血圧波形p’を取得する。そして、入力部32は、取得した相対血圧波形p’を周波数領域表現変換部33及び位相パラメータ算出部34へ出力する。このように容積脈波を粘弾特性補正値で補正して算出した相対血圧波形を用いることで、処理部30によって算出される絶対血圧波形の実際の血圧波形との近似度を血管の粘弾特性の影響を強く受けた容積脈波をそのまま相対血圧波形として用いた場合よりも高めることができる。
処理部30Aの最高最低血圧比算出部36は、周波数領域表現変換部33によって算出された相対血圧波形の強度スペクトルP(f)のうち、主波の周波数以上の強度スペクトルP(f)に基づいて、被験者の最高血圧PTmaxと最低血圧PTminの比である最高最低血圧比PTmin:PTmaxを算出する。具体的には、最高最低血圧比算出部36は、下記式(5);

に基づき最高最低血圧比PTmin:PTmaxを算出する。このようにして算出される最高最低血圧比PTmin:PTmaxは、強度スペクトルP(f)における主波のスペクトル強度のピーク値と、強度スペクトルP(f)における主波以上のスペクトル強度の各ピーク値の和との比となる。最高最低血圧比算出部36は、算出した最高最低血圧比PTmin:PTmaxを、絶対血圧波形再生部37へ出力する。
絶対血圧波形再生部37は、最高最低血圧比算出部36によって算出された最高最低血圧比PTmin:PTmaxと、平均血圧算出部35によって算出された平均血圧pAveとに基づき、絶対血圧波形を算出する。ここで、相対血圧波形p’は、絶対血圧波形とは値そのものは異なるが、その形状は絶対血圧波形の形状と相似している。相対血圧波形p’は、絶対血圧波形における拡張期血圧である最低血圧値PTminに対応した最低点と、絶対血圧波形における収縮期血圧である最高血圧値PTmaxに対応した最高点と有している。相対血圧波形p’における最低点は、例えば相対血圧波形p’において波形強度が最も小さくなる点として検出され、相対血圧波形p’における最高点は、例えば相対血圧波形p’において波形強度が最も大きくなる点として検出される。
まず、絶対血圧波形再生部37は、入力部32から出力された相対血圧波形p’に対し
、最高最低血圧比算出部36によって算出された最高最低血圧比PTmin:PTmaxに基づいて倍率を補正する。具体的には、絶対血圧波形再生部37は、相対血圧波形p’における最低点と最高点とを検出し、検出された最低点と最高点との比を算出し、当該比が最高最低血圧比PTmin:PTmaxに略等しくなるように、相対血圧波形p’に対して加算係数を加えたり、乗算係数を乗じたりすることで、相対血圧波形p’における倍率を補正する。これにより、倍率補正相対血圧波形が算出される。
次に、絶対血圧波形再生部37は、平均血圧pAveの値を用いて、上述のように倍率補正が行われた倍率補正相対血圧波形における値を補正し、絶対血圧波形を算出する。具体的には、絶対血圧波形再生部37は、倍率補正相対血圧波形における平均値を上記式(1)又は上記式(2)等を用いて算出し、算出した平均値が平均血圧pAveと略等しくなるように、倍率補正相対血圧波形に対して加算係数を加えたり、乗算係数を乗じたりすることで、倍率補正相対血圧波形を補正する。絶対血圧波形再生部37は、算出した絶対血圧波形pを、コンピュータ20に出力する。
図13は、本実施形態に係る血圧情報算出システム1Aによる血圧情報の算出処理の手順を示すフローチャートである。図13に示すように、血圧情報の算出処理が起動されると、入力部32によって、検出部11から容積脈波が入力される(ステップS21;取得ステップ)。次に、入力部32によって、血管の粘弾特性を示す粘弾特性補正値を用いて、入力された容積脈波が補正され、相対血圧波形p’が算出される(ステップS22)。続いて、周波数領域表現変換部33により、ステップS22にて補正された相対血圧波形p’に対してフーリエ変換が行われ、強度スペクトル及び位相スペクトルが算出される(ステップS23;スペクトル算出ステップ)。続いて、位相パラメータ算出部34により、ステップS23で算出された強度スペクトル及び位相スペクトルを用いて位相パラメータθが算出される。それとともに、最高最低血圧比算出部36により、強度スペクトルを用いて最高最低血圧比PTmin:PTmaxが算出される(ステップS24;補正値算出ステップ)。次に、平均血圧算出部35によって、予め記憶された初期平均血圧p0Aveと初期位相パラメータθとの組み合わせと、ステップS24で算出された位相パラメータθとを用いて平均血圧pAveが算出される(ステップS25;血圧情報算出ステップ)。そして、絶対血圧波形再生部37により、最高最低血圧比PTmin:PTmaxと平均血圧pAveとに基づき、相対血圧波形p’から絶対血圧波形pが算出される(ステップS26;血圧波形算出ステップ)。最後に、ステップS26で算出された絶対血圧波形pを含む血圧情報がコンピュータ20に出力される(ステップS27)。
また、コンピュータを本実施形態に係る処理部30Aとして機能させるための血圧情報算出プログラムは、上記第1実施形態に係る血圧情報算出プログラムP1と同様であり、メインモジュールP10、入力モジュールP15、周波数領域表現変換モジュールP16、位相パラメータ算出モジュールP17,及び平均血圧算出モジュールP18を備えると共に、最高最低血圧比算出モジュール及び絶対血圧波形再生モジュールをさらに備えている。最高最低血圧比算出モジュール及び絶対血圧波形再生モジュールを実行することにより実現される機能は、それぞれ、最高最低血圧比算出部36及び絶対血圧波形再生部37の機能と同様である。
上述した第2実施形態においても、血圧計を用いた絶対血圧波形の測定操作等の煩雑な操作を繰り返すことなく、精度の高い絶対血圧波形を継続的に得ることができる。
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他に適用してもよい。
例えば、上記実施形態に係る血圧情報算出システム1,1Aでは、コンピュータ20を除いた構成が血圧情報算出装置10であるとしたが、これに限られない。例えば、血圧情報算出システム1,1Aにおいて、血圧情報算出装置10に加えコンピュータ20を含めた構成が血圧情報算出装置であるとしてもよく、血圧情報算出装置10に代えてコンピュータ20が血圧情報算出装置であるとしてもよい。コンピュータ20が血圧情報算出装置である場合には、上述した処理部30,30Aにおける各機能をコンピュータ20が有している。また、例えば、血圧情報算出システム1,1Aにおいて、コンピュータ20と処理部30,30Aとが一体的に構成されていてもよい。
また、例えば図14に示すように、スマートフォン等の通信端末40として血圧情報算出装置を構成してもよい。スマートフォン等の通信端末は、プロセッサや記憶媒体等を備えたコンピュータに含まれる。この場合、通信端末40は、血圧情報算出装置の機能として、例えば上述した血圧情報算出装置10又はコンピュータ20の各機能と同様の機能を有している。また、通信端末40は、血圧情報算出装置10の各機能に加えてコンピュータ20の各機能を有していてもよく、又、血圧情報算出装置10の各機能に加えてコンピュータ20の各機能を有していてもよい。すなわち、上記実施形態に係る血圧情報算出装置10の各機能とコンピュータ20の各機能とが一体的な構成で実現されていてもよい。
なお、通信端末40は、光源としてフラッシュランプ16と、光検出器としてカメラ17とを有している。フラッシュランプ16及びカメラ17は、例えば通信端末40が元々有する機能である。本変形例において、フラッシュランプ16とカメラ17との両方に被験者となる生体の表面(例えば、指)が置かれた状態で、フラッシュランプ16から光が生体の表面から内部へ向かって照射される。そして、生体からの光がカメラ17で検出され、容積脈波や相対血圧波形として取得される。このように、通信端末40が元々有する機能が、容積脈波や相対血圧波形を取得する取得部としての機能を兼ねることができる。また、通信端末40は、フラッシュランプ16及びカメラ17とは別に、容積脈波や相対血圧波形を取得するための光源及び光検出器を備えてもよい。また、通信端末40の代わりにタブレットコンピュータ等のプロセッサや記憶媒体等を備えたコンピュータ等を用いてもよい。
また、例えば図15に示すように、血圧情報算出装置として、検出部11と処理部30とを一体化させた血圧情報算出装置10Cを用いてもよい。血圧情報算出装置10Cは、生体Hの表面に取り付けられており、例えば通信部14と、処理部30と、電源部15と、光源11a及び光検出器11bを有する検出部11と、を一体的に有している。
また、上記実施形態の位相パラメータ算出部34は、上記式(3)を利用する以外に、下記式(6)又は下記式(7)を用いて位相パラメータθを算出してもよい。


上記式(6)中で、P(f)は、基準血圧情報の取得時に対応して相対血圧波形p’又は絶対血圧波形pをフーリエ変換することにより求められる強度スペクトルであり、arg(P(f))は、基準血圧情報の取得時に対応して相対血圧波形p’又は絶対血圧波形pをフーリエ変換することにより求められる位相スペクトルである。このような式を用いて算出された位相パラメータも被験者の血圧情報と高い相関を有するため、これを基に算出された血圧情報の精度も高い。
また、上記実施形態の位相パラメータ算出部34は、位相パラメータθを算出する際には、位相スペクトルの主波もしくは2倍波の周波数に対応する位相値arg(P(f)),arg(P(f))そのものを、位相パラメータθに等しいとしてもよい。また、位相パラメータθを、少なくとも主波及び2倍波の位相値arg(P(f)),arg(P(f))の和として求めてもよい。また、主波(又は2倍波)の位相値arg(P(f))に主波(又は2倍波)の強度値P(f)を乗じたものを位相パラメータθに等しいものとしてもよい。
また、上記実施形態において初期平均血圧P0Aveを算出する際には、血圧計12から得られた最高血圧及び最低血圧と、それと同時に検出部11から得られた相対血圧波形とを基に、上記式(2)を用いて算出してもよい。
また、被験者となる生体の表面は手のひら又は指以外でもよく、額、上腕、首、又は耳たぶ等でもよい。
1,1A…血圧情報算出システム、10,10C…血圧情報算出装置、11…検出部、11a…光源、11b…光検出器、12…血圧計、30,30A…処理部、32…入力部、33…周波数領域表現変換部(スペクトル算出部)、34…位相パラメータ算出部(補正値算出部)、35…平均血圧算出部(血圧情報算出部)、37…絶対血圧波形再生部(血圧波形算出部)、40…通信端末、H…生体、P1…血圧情報算出プログラム。

Claims (17)

  1. 検査対象の血圧値に関する血圧情報を算出する装置であって、
    前記検査対象の脈波に基づく波形と、前記脈波に基づく波形を基に前記血圧情報を算出する基準となる基準血圧情報とが入力される入力部と、
    前記脈波に基づく波形をフーリエ変換することにより、前記脈波に基づく波形の位相スペクトルを算出するスペクトル算出部と、
    前記位相スペクトルに基づいて、前記検査対象の脈拍に対応する周波数である主波の位相、及び前記主波の2倍波に対応する2倍波の位相のうちの少なくとも一方の位相を用いて、補正値を算出する補正値算出部と、
    前記補正値を用いて前記基準血圧情報を補正することにより、前記血圧情報を算出する血圧情報算出部と、
    を備え
    前記スペクトル算出部は、前記脈波に基づく波形の強度スペクトルをさらに算出し、
    前記補正値算出部は、前記強度スペクトルにおける前記主波の強度及び前記2倍波の強度のうちの少なくとも一方の強度をさらに用いて前記補正値を算出する、
    血圧情報算出装置。
  2. 検査対象の血圧値に関する血圧情報を算出する装置であって、
    前記検査対象の脈波に基づく波形と、前記脈波に基づく波形を基に前記血圧情報を算出する基準となる基準血圧情報とが入力される入力部と、
    前記脈波に基づく波形をフーリエ変換することにより、前記脈波に基づく波形の位相スペクトルを算出するスペクトル算出部と、
    前記位相スペクトルに基づいて、前記検査対象の脈拍に対応する周波数である主波の位相、及び前記主波の2倍波に対応する2倍波の位相のうちの少なくとも一方の位相を用いて、補正値を算出する補正値算出部と、
    前記補正値を用いて前記基準血圧情報を補正することにより、前記血圧情報を算出する血圧情報算出部と、
    を備え、
    前記補正値算出部は、前記補正値を、前記主波の位相に基づいた値と、前記2倍波の位相に基づいた値との和を少なくとも用いて算出する
    血圧情報算出装置。
  3. 前記補正値算出部は、前記主波の周波数或いは前記2倍波の周波数を、前記強度スペクトルのピークに応じて設定する、
    請求項に記載の血圧情報算出装置。
  4. 前記補正値算出部は、前記補正値を、前記位相及び前記強度の積によって算出する、
    請求項1又は3に記載の血圧情報算出装置。
  5. 前記血圧情報は、前記検査対象の平均血圧を含む、
    請求項1〜のいずれか1項に記載の血圧情報算出装置。
  6. 前記脈波に基づく波形と前記血圧情報とを基に、検査対象の絶対血圧波形を算出する血圧波形算出部をさらに備える、
    請求項1〜のいずれか1項に記載の血圧情報算出装置。
  7. 前記検査対象に光を照射する光源と、
    前記検査対象からの光を検出し、前記脈波に基づく波形として検出信号を前記入力部に入力する光検出器と、をさらに備える、
    請求項1〜のいずれか1項に記載の血圧情報算出装置。
  8. 前記検査対象の血圧を検出し、前記入力部に検出結果を基にした前記基準血圧情報を入力する血圧計をさらに備える、
    請求項1〜のいずれか1項に記載の血圧情報算出装置。
  9. 検査対象の血圧値に関する血圧情報を算出する方法であって、
    前記検査対象の脈波に基づく波形と、前記脈波に基づく波形を基に前記血圧情報を算出する基準となる基準血圧情報とを取得する取得ステップと、
    前記脈波に基づく波形をフーリエ変換することにより、前記脈波に基づく波形の位相スペクトルを算出するスペクトル算出ステップと、
    前記位相スペクトルに基づいて、前記検査対象の脈拍に対応する周波数である主波の位相、及び前記主波の2倍波に対応する2倍波の位相のうちの少なくとも一方の位相を用いて、補正値を算出する補正値算出ステップと、
    前記補正値を用いて前記基準血圧情報を補正することにより、前記血圧情報を算出する血圧情報算出ステップと、
    を備え
    前記スペクトル算出ステップでは、前記脈波に基づく波形の強度スペクトルをさらに算出し、
    前記補正値算出ステップでは、前記強度スペクトルにおける前記主波の強度及び前記2倍波の強度のうちの少なくとも一方の強度をさらに用いて前記補正値を算出する、
    血圧情報算出方法。
  10. 検査対象の血圧値に関する血圧情報を算出する方法であって、
    前記検査対象の脈波に基づく波形と、前記脈波に基づく波形を基に前記血圧情報を算出する基準となる基準血圧情報とを取得する取得ステップと、
    前記脈波に基づく波形をフーリエ変換することにより、前記脈波に基づく波形の位相スペクトルを算出するスペクトル算出ステップと、
    前記位相スペクトルに基づいて、前記検査対象の脈拍に対応する周波数である主波の位相、及び前記主波の2倍波に対応する2倍波の位相のうちの少なくとも一方の位相を用いて、補正値を算出する補正値算出ステップと、
    前記補正値を用いて前記基準血圧情報を補正することにより、前記血圧情報を算出する血圧情報算出ステップと、
    を備え、
    前記補正値算出ステップでは、前記補正値を、前記主波の位相に基づいた値と、前記2倍波の位相に基づいた値との和を少なくとも用いて算出する
    血圧情報算出方法。
  11. 前記補正値算出ステップでは、前記主波の周波数或いは前記2倍波の周波数を、前記強度スペクトルのピークに応じて設定する、
    請求項に記載の血圧情報算出方法。
  12. 前記補正値算出ステップでは、前記補正値を、前記位相及び前記強度の積によって算出する、
    請求項9又は11に記載の血圧情報算出方法。
  13. 前記血圧情報は、前記検査対象の平均血圧を含む、
    請求項9〜12のいずれか1項に記載の血圧情報算出方法。
  14. 前記脈波に基づく波形と前記血圧情報とを基に、検査対象の絶対血圧波形を算出する血圧波形算出ステップをさらに備える、
    請求項9〜13のいずれか1項に記載の血圧情報算出方法。
  15. 検査対象の血圧値に関する血圧情報を算出する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    コンピュータを、
    前記検査対象の脈波に基づく波形と、前記脈波に基づく波形を基に前記血圧情報を算出する基準となる基準血圧情報とが入力される入力部、
    前記脈波に基づく波形をフーリエ変換することにより、前記脈波に基づく波形の位相スペクトルを算出するスペクトル算出部、
    前記位相スペクトルに基づいて、前記検査対象の脈拍に対応する周波数である主波の位相、及び前記主波の2倍波に対応する2倍波の位相のうちの少なくとも一方の位相を用いて、補正値を算出する補正値算出部、及び
    前記補正値を用いて前記基準血圧情報を補正することにより、前記血圧情報を算出する血圧情報算出部、
    として機能させ
    前記スペクトル算出部は、前記脈波に基づく波形の強度スペクトルをさらに算出し、
    前記補正値算出部は、前記強度スペクトルにおける前記主波の強度及び前記2倍波の強度のうちの少なくとも一方の強度をさらに用いて前記補正値を算出する、
    血圧情報算出プログラム。
  16. 検査対象の血圧値に関する血圧情報を算出する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    コンピュータを、
    前記検査対象の脈波に基づく波形と、前記脈波に基づく波形を基に前記血圧情報を算出する基準となる基準血圧情報とが入力される入力部、
    前記脈波に基づく波形をフーリエ変換することにより、前記脈波に基づく波形の位相スペクトルを算出するスペクトル算出部、
    前記位相スペクトルに基づいて、前記検査対象の脈拍に対応する周波数である主波の位相、及び前記主波の2倍波に対応する2倍波の位相のうちの少なくとも一方の位相を用いて、補正値を算出する補正値算出部、及び
    前記補正値を用いて前記基準血圧情報を補正することにより、前記血圧情報を算出する血圧情報算出部、
    として機能させ、
    前記補正値算出部は、前記補正値を、前記主波の位相に基づいた値と、前記2倍波の位相に基づいた値との和を少なくとも用いて算出する、
    血圧情報算出プログラム。
  17. 請求項15又は16に記載の血圧情報算出プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
JP2015231628A 2015-11-27 2015-11-27 血圧情報算出装置、血圧情報算出方法、血圧情報算出プログラム、及びそのプログラムを記録する記録媒体 Active JP6636784B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015231628A JP6636784B2 (ja) 2015-11-27 2015-11-27 血圧情報算出装置、血圧情報算出方法、血圧情報算出プログラム、及びそのプログラムを記録する記録媒体
DE112016005420.3T DE112016005420T5 (de) 2015-11-27 2016-03-30 Blutdruckinformations-berechnungsvorrichtung, blutdruckinformations-berechnungsverfahren, blutdruckinformations- berechnungsprogramm und aufzeichnungsmedium zum aufzeichnendes programms
US15/778,745 US11089965B2 (en) 2015-11-27 2016-03-30 Blood pressure information calculating device, blood pressure information calculating method, blood pressure information calculating program, and recording medium for recording said program
CN201680068840.9A CN108289624B (zh) 2015-11-27 2016-03-30 血压信息计算装置、血压信息计算方法、血压信息计算程序及存储该程序的存储介质
PCT/JP2016/060512 WO2017090259A1 (ja) 2015-11-27 2016-03-30 血圧情報算出装置、血圧情報算出方法、血圧情報算出プログラム、及びそのプログラムを記録する記録媒体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015231628A JP6636784B2 (ja) 2015-11-27 2015-11-27 血圧情報算出装置、血圧情報算出方法、血圧情報算出プログラム、及びそのプログラムを記録する記録媒体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017093961A JP2017093961A (ja) 2017-06-01
JP6636784B2 true JP6636784B2 (ja) 2020-01-29

Family

ID=58764087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015231628A Active JP6636784B2 (ja) 2015-11-27 2015-11-27 血圧情報算出装置、血圧情報算出方法、血圧情報算出プログラム、及びそのプログラムを記録する記録媒体

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11089965B2 (ja)
JP (1) JP6636784B2 (ja)
CN (1) CN108289624B (ja)
DE (1) DE112016005420T5 (ja)
WO (1) WO2017090259A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6510913B2 (ja) * 2015-07-01 2019-05-08 浜松ホトニクス株式会社 血圧比算出装置、血圧比算出方法、血圧比算出プログラム、及びそのプログラムを記録する記録媒体
KR20180076806A (ko) * 2016-12-28 2018-07-06 삼성전자주식회사 생체 신호 특징 스케일링 장치 및 방법
JP6620999B2 (ja) * 2017-11-30 2019-12-18 国立大学法人東北大学 生体情報計測装置、生体情報計測プログラム、及び生体情報計測方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0624525B2 (ja) * 1991-07-04 1994-04-06 日本光電工業株式会社 連続型非観血血圧測定装置
US6126595A (en) 1995-05-12 2000-10-03 Seiko Epson Corporation Device for diagnosing physiological state and device for controlling the same
EP1477112B1 (en) 1997-11-20 2006-09-06 Seiko Epson Corporation Pulse wave examination apparatus
JP3330079B2 (ja) * 1998-05-12 2002-09-30 日本コーリン株式会社 非観血連続血圧推定装置
US6647287B1 (en) * 2000-04-14 2003-11-11 Southwest Research Institute Dynamic cardiovascular monitor
JP2003000555A (ja) * 2001-04-19 2003-01-07 Seiko Epson Corp 中枢血圧波形推定装置および末梢血圧波形検出装置
JP3578727B2 (ja) * 2001-04-27 2004-10-20 コーリンメディカルテクノロジー株式会社 血圧波形モニタ装置
JP4759860B2 (ja) 2001-07-11 2011-08-31 セイコーエプソン株式会社 無酸素性作業閾値検出装置
JP4123031B2 (ja) 2003-04-04 2008-07-23 オムロンヘルスケア株式会社 脈波測定装置
JP4676258B2 (ja) * 2005-06-16 2011-04-27 セイコーインスツル株式会社 血液レオロジー測定装置
US7674231B2 (en) * 2005-08-22 2010-03-09 Massachusetts Institute Of Technology Wearable pulse wave velocity blood pressure sensor and methods of calibration thereof
JP2008295517A (ja) * 2007-05-29 2008-12-11 National Research Inst Of Chinese Medicine 漢方医における脈診の分析システムと方法
US8556821B2 (en) * 2008-02-20 2013-10-15 General Electric Company Adaptive frequency domain filtering for improved non-invasive blood pressure estimation
CN102955889B (zh) 2011-08-29 2015-12-16 中国科学院力学研究所 一种用于提取时域特征点的脉搏波重构方法
CN103479343B (zh) 2013-09-27 2015-02-25 上海交通大学 基于振荡式血压计信号的中心动脉压检测系统

Also Published As

Publication number Publication date
US11089965B2 (en) 2021-08-17
JP2017093961A (ja) 2017-06-01
WO2017090259A1 (ja) 2017-06-01
CN108289624A (zh) 2018-07-17
DE112016005420T5 (de) 2018-09-20
US20180353088A1 (en) 2018-12-13
CN108289624B (zh) 2021-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11419511B2 (en) System and method for sensing physiological parameters
BR112020021760A2 (pt) métodos para estimar a pressão sanguínea e a rigidez arterial com base em sinais fotopletismográficos (ppg)
JP5408751B2 (ja) 自律神経機能測定装置
JP5997865B1 (ja) 血圧測定方法、血圧測定装置、血圧測定プログラム及びそのプログラムを記録する記録媒体
US20120136261A1 (en) Systems and methods for calibrating physiological signals with multiple techniques
JP2018511391A (ja) 血圧を測定する方法及び装置
JP6181576B2 (ja) 血行動態測定装置及び血行動態測定方法
US20140316291A1 (en) Measurement device, evaluating method, and evaluation program
CN107735018B (zh) 血压比计算装置、血压比计算方法、血压比计算程序及存储该程序的存储介质
JP6636784B2 (ja) 血圧情報算出装置、血圧情報算出方法、血圧情報算出プログラム、及びそのプログラムを記録する記録媒体
JP7327816B2 (ja) 脈波信号の解析装置、脈波信号の解析方法およびコンピュータプログラム
US20210401312A1 (en) Viscoelasticity characteristics acquisition device, viscoelasticity characteristics acquisition method, viscoelasticity characteristics acquisition program, and recording medium recording said program
US20140243691A1 (en) Measurement device, index calculating method, and index calculating program
CN116018087A (zh) 用于估计心输出量测量结果的可靠性的方法和装置
US20220354375A1 (en) Pulse wave analysis device and pulse wave analysis method
WO2017171802A1 (en) Aortic stenosis screening

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180727

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190716

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190905

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191217

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6636784

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250