JP7075600B2 - 血圧推定プログラム及び血圧推定装置 - Google Patents
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Description
本発明は、医療・福祉やヘルスケア等の分野において、圧迫用カフ等の加圧機構を有さない（カフレス）で血圧を推定するための血圧推定プログラム及び血圧推定装置に関する。
近年、高齢化と生活習慣病への関心の高まりと共に、健康維持・管理及び疾病予防（未病予測）等を目的として、血圧等の生体情報を自己管理する機器やシステムが種々開発されている。
血圧は、循環器系疾患の検査・診断を行う指標の一つとして知られている。例えば、血圧に基づいて、いわゆる生活習慣病等のリスクを診断・解析することは、脳卒中、心不全及び心筋梗塞等の心臓・血管系における疾患を予防するのに有効である。特に、家庭等の病院外における日常生活及び労働環境において、経時的にかつ長期間にわたって血圧を測定することが望まれている。
一般に、血圧を測定する方法としては、上腕又は手首にカフを巻いて測定するカフ式血圧計を用いる方法（カフ圧迫法）が挙げられる。このカフ圧迫法のうち、カフ振動法が現在汎用されており、この血圧測定においては、カフ適用部分を加圧するため、利用者に不快感や違和感を与えるおそれがある。また、カフ振動法の血圧測定においては、カフを付属した専用の装置が必要となり、血圧を経時的にかつ長期間にわたって測定することが容易とはいえない。
例えば特許文献１には、カフレスで血圧を測定する方法が記載されている。特許文献１に記載の血圧測定方法は、被験者に装着された生体信号検出センサによって得られる生体信号（心電図及び脈波）から脈波伝搬時間（ＰＴＴ；ｐｕｌｓｅ ｔｒａｎｓｉｔ ｔｉｍｅ）を算出し、血管に関する特定を表す２つの定数パラメータを用いて収縮期血圧を算出する方法である。
特許文献１に記載の血圧推定装置においては、一定程度の精度で血圧を推定することが可能ではあるが、さらなる精度の向上が求められている。
そこで、本発明は、上記事情を鑑みて、カフレスで簡易にかつ高精度に血圧を推定することができる新たな血圧推定プログラム及び血圧推定装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、循環器系を血行力学的に線形系回路と仮定し、この循環回路系をオームの法則になぞらえ、循環基本式に基づいて血圧を推定する理論式について、鋭意研究を積み重ねた結果、第１の時点での血圧、脈拍数及び末梢血管抵抗と、第１の時点から任意の時間が経過した第２の時点での脈拍数及び末梢血管抵抗とを用いることにより、第２の時点での血圧を推定することができる理論式を見出した。そして、驚くべきことに、当該理論式から得られる推定値と、カフ式血圧計による実測値との相関関係が極めて高く、飛躍的に精度が向上したものであった。本発明は、このような成功例及び知見に基づき、完成された発明である。
本発明に係る血圧推定の理論式を導くための説明を以下具体的に示す。
まず、循環器系を線形系回路と仮定すると、中心静脈圧は動脈圧の大きさと比べて極めて小さく無視できるため、循環回路系は概ねオームの法則を満たしていると考えられ、循環基本式は下記式（ａ）となることが広く知られている（A.C. Guyton: Cardiac output and its regulation, Saunders (1963), A. C. Guyton and J. E. Hall, Human physiology and mechanisms of disease, Saunders (1996)）（この文献の記載は、ここに特に開示として援用される）。
まず、循環器系を線形系回路と仮定すると、中心静脈圧は動脈圧の大きさと比べて極めて小さく無視できるため、循環回路系は概ねオームの法則を満たしていると考えられ、循環基本式は下記式（ａ）となることが広く知られている（A.C. Guyton: Cardiac output and its regulation, Saunders (1963), A. C. Guyton and J. E. Hall, Human physiology and mechanisms of disease, Saunders (1996)）（この文献の記載は、ここに特に開示として援用される）。
ＭＢＰ＝ＣＯ×ＴＰＲ ・・・式（ａ）
式（ａ）において、ＭＢＰ（ｍｅａｎ ｂｌｏｏｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は平均血圧〔ｍｍＨｇ〕、ＣＯ（ｃａｒｄｉａｃ ｏｕｔｐｕｔ）は心拍出量〔ｍＬ／ｍｉｎ〕、ＴＰＲ（ｔｏｔａｌ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ－ｖａｓｃｕｌａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）は全身の末梢血管抵抗（より正確には全末梢循環抵抗）〔ｍｍＨｇ／ｍＬ／ｍｉｎ〕を示す。
式（ａ）において、ＭＢＰ（ｍｅａｎ ｂｌｏｏｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は平均血圧〔ｍｍＨｇ〕、ＣＯ（ｃａｒｄｉａｃ ｏｕｔｐｕｔ）は心拍出量〔ｍＬ／ｍｉｎ〕、ＴＰＲ（ｔｏｔａｌ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ－ｖａｓｃｕｌａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）は全身の末梢血管抵抗（より正確には全末梢循環抵抗）〔ｍｍＨｇ／ｍＬ／ｍｉｎ〕を示す。
心拍出量（ＣＯ）は、１分間に左心室から駆出される血液量であり、下記式（ｂ）により表される。
ＣＯ＝ＳＶ×ＰＲ ・・・式（ｂ）
式（ｂ）において、ＳＶ（ｓｔｒｏｋｅ ｖｏｌｕｍｅ）は一回拍出量〔ｍＬ〕、ＰＲ（ｐｕｌｓｅ ｒａｔｅ）は脈拍数〔１／ｍｉｎ〕を示す。なお、脈拍間隔をＴ〔ｓ〕とすれば、ＰＲ＝６０／Ｔとなる。以下の説明では、脈拍をＰＲと統一して表現するが、以下に示す式中のＰＲは６０／Ｔと置き換えてもよい。
式（ｂ）において、ＳＶ（ｓｔｒｏｋｅ ｖｏｌｕｍｅ）は一回拍出量〔ｍＬ〕、ＰＲ（ｐｕｌｓｅ ｒａｔｅ）は脈拍数〔１／ｍｉｎ〕を示す。なお、脈拍間隔をＴ〔ｓ〕とすれば、ＰＲ＝６０／Ｔとなる。以下の説明では、脈拍をＰＲと統一して表現するが、以下に示す式中のＰＲは６０／Ｔと置き換えてもよい。
心拍出量（ＣＯ）と脈拍数（ＰＲ）は、高い相関関係を有することが知られている（A. Sherwood, C. A. Dolan and K. C. Light, Hemodynamics of blood pressure responses during active and passive coping. Psychophysiology, 27, 656－668, 1990）（この文献の記載は、ここに特に開示として援用される）ため、
ＣＯ≒ｋ1 ×ＰＲ ・・・式（ｉ）
と置き換えることができる。
ＣＯ≒ｋ1 ×ＰＲ ・・・式（ｉ）
と置き換えることができる。
また、末梢血管抵抗（ＴＰＲ）は全身の末梢血管抵抗であるが、局所的な末梢部（例えば、指尖部等）の血管抵抗（ＡＲ；ａｒｔｅｒｉｏｌｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）と対応すると考えれば、
ＴＰＲ≒ｋ2 ×ＡＲ ・・・式（ｉｉ）
と置き換えることができる。
ＴＰＲ≒ｋ2 ×ＡＲ ・・・式（ｉｉ）
と置き換えることができる。
また、末梢部の血管抵抗（ＡＲ）は、末梢部細動脈の血管収縮（末梢血管抵抗の調節）を起こす交感神経活動の指標である修正規準化脈波容積（ｍＮＰＶ；ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ｐｕｌｓｅ ｖｏｌｕｍｅ）とほぼ同等と考えられ、ＡＲ≒ｍＮＰＶと置き換えることができ、上記式（ｉｉ）から、
ＴＰＲ≒ｋ2 ×ＡＲ≒ｋ2 ×ｍＮＰＶ ・・・式（ｉｉｉ）
となる。
ＴＰＲ≒ｋ2 ×ＡＲ≒ｋ2 ×ｍＮＰＶ ・・・式（ｉｉｉ）
となる。
なお、修正規準化脈波容積（ｍＮＰＶ）は、生体組織を散乱体として定義した生理指標（J. Lee, K. Matsumura, T. Yamakoshi (Corresp.), P. Rolfe, N. Tanaka, K. H. Kim and K. Yamakoshi, Validation of normalized pulse volume in the outer ear as a simple measure of sympathetic activity using warm and cold pressor tests: Towards applications in ambulatory monitoring, Physiological Measurement, 34(3), 359-375, 2013）（この文献の記載は、ここに特に開示として援用される）である。すなわち、規準化脈波容積（ＮＰＶ；Y. Sawada, G. Tanaka and K. Yamakoshi, Normalized pulse volume (NPV) derived photo-plethysmographically as a more valid measure of the finger vascular tone. International Journal of Psychophysiology. 41, 1－10, 2001）（この文献の記載は、ここに特に開示として援用される）の修正版（生体組織に対して、Ｌａｍｂｅｒｔ－Ｂｅｅｒの法則（希薄溶液に対して成立する法則）を適用して、近赤外光８１０ｎｍの光電容積信号を利用）であり、下記式（ｉｖ）で定義されている。
上記式（ｉ）～（ｉｉｉ）を上記式（ａ）に代入すると、平均血圧（ＭＢＰ）は下記式（ｃ）により表される。
なお、式中、「＊」は積を示す。以降の式においても同様である。
ＭＢＰ＝ｋ1 *ＰＲ×｛ｋ2 *ＡＲ（≒ｋ2 ｍＮＰＶ）｝ ・・・式（ｃ）
なお、式中、「＊」は積を示す。以降の式においても同様である。
ＭＢＰ＝ｋ1 *ＰＲ×｛ｋ2 *ＡＲ（≒ｋ2 ｍＮＰＶ）｝ ・・・式（ｃ）
上記式（ｃ）を対数変換して線形化し、結合法則を適用すると下記式（ｄ）となる。
ｌｎＭＢＰ＝ｌｎ（ｋ1 *ＰＲ×ｋ2 *ＡＲ）
＝ｌｎＰＲ＋ｌｎＡＲ＋ｌｎｋ1 *ｋ2 ・・・式（ｄ）
ｌｎＭＢＰ＝ｌｎ（ｋ1 *ＰＲ×ｋ2 *ＡＲ）
＝ｌｎＰＲ＋ｌｎＡＲ＋ｌｎｋ1 *ｋ2 ・・・式（ｄ）
ここで、第１の時点での平均血圧を例えばカフ式血圧計等で取得しておき、これをＭＢＰ0 とし、このときの脈拍数及び末梢血管抵抗をそれぞれＰＲ0 及びＡＲ0 とすると、下記式（ｅ）となる。
なお、式（ｅ）においても、上記式（ｉ）～（ｉｉｉ）から、ＣＯ0 ≒ｋ3 ＰＲ0 、ＴＰＲ0 ≒ｋ4 *ＡＲ0 （≒ｋ4 ｍＮＰＶ0 ）とする。
ｌｎＭＢＰ0 ＝ｌｎ（ｋ3 *ＰＲ0 ×ｋ4 *ＡＲ0 ）
＝ｌｎＰＲ0 ＋ｌｎＡＲ0 ＋ｌｎｋ3 *ｋ4 ・・・式（ｅ）
なお、式（ｅ）においても、上記式（ｉ）～（ｉｉｉ）から、ＣＯ0 ≒ｋ3 ＰＲ0 、ＴＰＲ0 ≒ｋ4 *ＡＲ0 （≒ｋ4 ｍＮＰＶ0 ）とする。
ｌｎＭＢＰ0 ＝ｌｎ（ｋ3 *ＰＲ0 ×ｋ4 *ＡＲ0 ）
＝ｌｎＰＲ0 ＋ｌｎＡＲ0 ＋ｌｎｋ3 *ｋ4 ・・・式（ｅ）
ここで、上記式（ｄ）の（ｌｎｋ1
*ｋ2
）及び上記式（ｅ）の（ｌｎｋ3
*ｋ4
）は定数であり、ほぼ等しいと考え、（ｌｎｋ1
*ｋ2
）≒（ｌｎｋ3
*ｋ4
）とし、上記式（ｄ）と上記式（ｅ）との差をとると、定数項は消え、下記式（ｆ）となる。
ｌｎ（ＭＢＰ／ＭＢＰ0 ）＝ｌｎ（ＰＲ／ＰＲ0 ）＋ｌｎ（ＡＲ／ＡＲ0 ）
ＭＢＰ／ＭＢＰ0 ＝ＰＲ／ＰＲ0 ×ＡＲ／ＡＲ0 ・・・式（ｆ）
ｌｎ（ＭＢＰ／ＭＢＰ0 ）＝ｌｎ（ＰＲ／ＰＲ0 ）＋ｌｎ（ＡＲ／ＡＲ0 ）
ＭＢＰ／ＭＢＰ0 ＝ＰＲ／ＰＲ0 ×ＡＲ／ＡＲ0 ・・・式（ｆ）
従って、平均血圧（ＭＢＰ）は下記式（１－１）で表される。
上記式（１－１）は、第１の時点での平均血圧（ＭＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）と、第２の時点での脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）とを用いることにより、第２の時点での平均血圧（ＭＢＰ）が算出できることを示し、これは、収縮期血圧（ＳＢＰ；ｓｙｓｔｏｌｉｃ ｂｌｏｏｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）及び拡張期血圧（ＤＢＰ；ｄｉａｓｔｏｌｉｃ ｂｌｏｏｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）についても同様に応用できると考えられる。
従って、収縮期血圧（ＳＢＰ）は下記式（１－２）、拡張期血圧（ＤＢＰ）は下記式（１－３）により表される。
従って、収縮期血圧（ＳＢＰ）は下記式（１－２）、拡張期血圧（ＤＢＰ）は下記式（１－３）により表される。
ここで、収縮期血圧とは、心臓の筋肉が最も収縮して、血液を血管系に拍出したときの血管内圧力で、以下、最高血圧ともいい、拡張期血圧とは、心臓の筋肉が最も拡張したときに対応した血管内圧力で、以下、最低血圧ともいう。
従って、本発明によれば、
生体の末梢部位において、光電容積信号を測定することにより脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）を得る測定ステップと、
予め取得した、平均血圧（ＭＢＰ0 ）、収縮期血圧（ＳＢＰ0 ）及び拡張期血圧（ＤＢＰ0 ）からなる群から選ばれるいずれかの血圧（ＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）並びに末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）と、前記測定ステップで得られた脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）とを用い、下記式（１）により、前記血圧（ＢＰ0 ）に対応する血圧（ＢＰ）を算出する演算ステップとを
コンピュータに実行させるための血圧推定プログラムが提供される。
生体の末梢部位において、光電容積信号を測定することにより脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）を得る測定ステップと、
予め取得した、平均血圧（ＭＢＰ0 ）、収縮期血圧（ＳＢＰ0 ）及び拡張期血圧（ＤＢＰ0 ）からなる群から選ばれるいずれかの血圧（ＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）並びに末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）と、前記測定ステップで得られた脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）とを用い、下記式（１）により、前記血圧（ＢＰ0 ）に対応する血圧（ＢＰ）を算出する演算ステップとを
コンピュータに実行させるための血圧推定プログラムが提供される。
式（１）において、末梢血管抵抗（ＡＲ0 ，ＡＲ）は、光電容積信号（直流成分信号と交流（脈波）成分信号を測定することにより得られる修正規準化脈波容積（ｍＮＰＶ0 ，ｍＮＰＶ）である。
本発明の血圧推定プログラムにおいては、血圧（ＢＰ0 ）が平均血圧（ＭＢＰ0 ）である場合においては、演算ステップで、平均血圧（ＭＢＰ）が上記式（１－１）により算出され、血圧（ＢＰ0 ）が最高血圧（ＳＢＰ0 ）である場合においては、演算ステップで、最高血圧（ＳＢＰ）が上記式（１－２）により算出され、血圧（ＢＰ0 ）が最低血圧（ＤＢＰ0 ）である場合においては、演算ステップで、最低血圧（ＤＢＰ）が上記式（１－３）により算出される。
本発明の実施態様においては、前記光電容積信号は、前記末梢部位に対して可視光～近赤外光を照射する発光素子が適用可能であるが、体動の影響を低減するためには緑色光（J. Lee, K. Matsumura, K. Yamakoshi, P. Rolfe, S. Tanaka and T. Yamakoshi (Corresp.), Comparison between red, green and blue light reflection photoplethysmography for heart rate monitoring during motion, in: Proceedings of the 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2013, 1724－1727, 2013）（この文献の記載は、ここに特に開示として援用される）を照射する発光素子と、前記末梢部位での反射光を受光する受光素子とを用いて測定されることが望ましい。
また、前記発光素子として緑色光を照射する発光素子を用いる場合において、前記発光素子は、携帯端末に内蔵されたＬＥＤライトであり、前記受光素子は、携帯端末に内蔵されたカメラであることが好ましい。
さらに、前記携帯端末は、スマートフォン、タブレット又はウェアラブルデバイスであることが好ましい。
また、前記発光素子として緑色光を照射する発光素子を用いる場合において、前記発光素子は、携帯端末に内蔵されたＬＥＤライトであり、前記受光素子は、携帯端末に内蔵されたカメラであることが好ましい。
さらに、前記携帯端末は、スマートフォン、タブレット又はウェアラブルデバイスであることが好ましい。
本発明の実施態様においては、前記末梢部位は測定適用可能箇所であれば特に限定されない（例えば、手首、大腿等）が、前記携帯端末を用いる場合においては指尖部であることが好ましい。
本発明の実施態様においては、前記血圧（ＢＰ0 ）、前記脈拍数（ＰＲ0 ）及び前記末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）が、撮影画像を読み取ることにより取得されるものとすることができる。
本発明の別の側面によれば、
生体の末梢部位において、光電容積信号を測定することにより脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）を得る測定部と、
予め取得した、平均血圧（ＭＢＰ0 ）、収縮期血圧（ＳＢＰ0 ）及び拡張期血圧（ＤＢＰ0 ）からなる群から選ばれるいずれかの血圧（ＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）並びに末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）と、前記測定部で得られた脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）とを用い、上記式（１）により、前記血圧（ＢＰ0 ）に対応する血圧（ＢＰ）を算出する演算部とを
有する血圧推定装置が提供される。
生体の末梢部位において、光電容積信号を測定することにより脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）を得る測定部と、
予め取得した、平均血圧（ＭＢＰ0 ）、収縮期血圧（ＳＢＰ0 ）及び拡張期血圧（ＤＢＰ0 ）からなる群から選ばれるいずれかの血圧（ＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）並びに末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）と、前記測定部で得られた脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）とを用い、上記式（１）により、前記血圧（ＢＰ0 ）に対応する血圧（ＢＰ）を算出する演算部とを
有する血圧推定装置が提供される。
本発明の血圧推定装置においては、血圧（ＢＰ0 ）が平均血圧（ＭＢＰ0 ）である場合においては、演算部で、平均血圧（ＭＢＰ）が上記式（１－１）により算出され、血圧（ＢＰ0 ）が最高血圧（ＳＢＰ0 ）である場合においては、演算部で、最高血圧（ＳＢＰ）が上記式（１－２）により算出され、血圧（ＢＰ0 ）が最低血圧（ＤＢＰ0 ）である場合においては、演算部で、最低血圧（ＤＢＰ）が上記式（１－３）により算出される。
本発明の実施態様においては、前記測定部が腕時計又は家庭用調度に組み込まれる構成とすることができる。
本発明の別の側面によれば、
生体の末梢部位において、光電容積信号を測定することにより脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）を得る測定ステップと、
予め取得した、平均血圧（ＭＢＰ0 ）、収縮期血圧（ＳＢＰ0 ）及び拡張期血圧（ＤＢＰ0 ）からなる群から選ばれるいずれかの血圧（ＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）並びに末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）と、前記測定ステップで得られた脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）とを用い、上記式（１）により、前記血圧（ＢＰ0 ）に対応する血圧（ＢＰ）を算出する演算ステップとを
有する血圧推定方法が提供される。
本発明の血圧推定方法においては、血圧（ＢＰ0 ）が平均血圧（ＭＢＰ0 ）である場合においては、演算ステップで、平均血圧（ＭＢＰ）が上記式（１－１）により算出され、血圧（ＢＰ0 ）が最高血圧（ＳＢＰ0 ）である場合においては、演算ステップで、最高血圧（ＳＢＰ）が上記式（１－２）により算出され、血圧（ＢＰ0 ）が最低血圧（ＤＢＰ0 ）である場合においては、演算ステップで、最低血圧（ＤＢＰ）が上記式（１－３）により算出される。
生体の末梢部位において、光電容積信号を測定することにより脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）を得る測定ステップと、
予め取得した、平均血圧（ＭＢＰ0 ）、収縮期血圧（ＳＢＰ0 ）及び拡張期血圧（ＤＢＰ0 ）からなる群から選ばれるいずれかの血圧（ＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）並びに末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）と、前記測定ステップで得られた脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）とを用い、上記式（１）により、前記血圧（ＢＰ0 ）に対応する血圧（ＢＰ）を算出する演算ステップとを
有する血圧推定方法が提供される。
本発明の血圧推定方法においては、血圧（ＢＰ0 ）が平均血圧（ＭＢＰ0 ）である場合においては、演算ステップで、平均血圧（ＭＢＰ）が上記式（１－１）により算出され、血圧（ＢＰ0 ）が最高血圧（ＳＢＰ0 ）である場合においては、演算ステップで、最高血圧（ＳＢＰ）が上記式（１－２）により算出され、血圧（ＢＰ0 ）が最低血圧（ＤＢＰ0 ）である場合においては、演算ステップで、最低血圧（ＤＢＰ）が上記式（１－３）により算出される。
本発明によれば、カフレスで簡易にかつ高精度に血圧を推定することができる。
また、特許文献１に記載の血圧測定方法においては、心電図と光電容積脈波を測定するための特別な大型の装置が必要であるが、本発明においては、スマートフォン等の携帯端末を利用すれば、特別な装置も必要なく、経時的にかつ長期間にわたって簡易に測定することができ、その上、特許文献１に記載の血圧測定方法に比べ、飛躍的に高い精度が得られる。
また、特許文献１に記載の血圧測定方法においては、心電図と光電容積脈波を測定するための特別な大型の装置が必要であるが、本発明においては、スマートフォン等の携帯端末を利用すれば、特別な装置も必要なく、経時的にかつ長期間にわたって簡易に測定することができ、その上、特許文献１に記載の血圧測定方法に比べ、飛躍的に高い精度が得られる。
以下、本発明の実施態様について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施態様に限定されるものではない。
〔血圧推定プログラム〕
本発明は、カフレスで血圧を推定することが可能な血圧推定プログラムに関し、少なくとも下記ステップ（１）及び（２）をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
（１）生体の末梢部位において、光電容積信号を測定することにより脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）を得る測定ステップ。
（２）予め取得した血圧（ＢＰ0 ；平均血圧ＭＢＰ0 、最高血圧ＳＢＰ0 又は最低血圧ＤＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）と、測定ステップ（１）で得られた脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）とを用い、上記式（１－１）～（１－３）のいずれかにより、血圧（ＢＰ0 ）に対応する血圧（ＢＰ）を算出する演算ステップ。
本発明は、カフレスで血圧を推定することが可能な血圧推定プログラムに関し、少なくとも下記ステップ（１）及び（２）をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
（１）生体の末梢部位において、光電容積信号を測定することにより脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）を得る測定ステップ。
（２）予め取得した血圧（ＢＰ0 ；平均血圧ＭＢＰ0 、最高血圧ＳＢＰ0 又は最低血圧ＤＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）と、測定ステップ（１）で得られた脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）とを用い、上記式（１－１）～（１－３）のいずれかにより、血圧（ＢＰ0 ）に対応する血圧（ＢＰ）を算出する演算ステップ。
本発明において、生体とは、ヒト、イヌ、ネコ等の哺乳動物の生体をいい、好ましくはヒトの生体である。また、末梢部位とは、生体の首、肩、股関節よりも末梢側の部位をいい、例えば、手及び足の指先、手首、足首、鼻先、耳たぶ、肘、太腿等が挙げられる。末梢部位の測定適用可能箇所としては、例えば、指尖部（具体的には手指尖腹部）、手首（具体的には手首前面又は手首後面）、大腿（具体的には大腿後面）等が挙げられる。
図１は、本発明の血圧推定プログラムの処理手順の一例を示すフローチャートである。
本発明の第一の態様のプログラムは、図１に示すように、下記ステップＳ１～Ｓ４をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
本発明の第一の態様のプログラムは、図１に示すように、下記ステップＳ１～Ｓ４をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
（ステップＳ１）
ステップＳ１において、初期値を設定する。
初期値として第１の時点での、血圧（ＢＰ0 ；平均血圧ＭＢＰ0 、最高血圧ＳＢＰ0 又は最低血圧ＤＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）を取得し、設定する。
ステップＳ１において、初期値を設定する。
初期値として第１の時点での、血圧（ＢＰ0 ；平均血圧ＭＢＰ0 、最高血圧ＳＢＰ0 又は最低血圧ＤＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）を取得し、設定する。
血圧（ＢＰ0 ）及び脈拍数（ＰＲ0 ）の取得方法としては、例えば、カフ式血圧計により測定する方法が挙げられる。カフ式血圧計による測定部位は、例えば、上腕、手首等が挙げられるが、特に限定されない。
なお、一般的なカフ式血圧計による測定においては、血圧として最高血圧及び最低血圧と、脈拍数とが計測（表示）され、通常、平均血圧は計測されない。そこで、平均血圧（ＭＢＰ0 ）は、カフ式血圧計により測定された最高血圧（ＳＢＰ0 ）及び最低血圧（ＤＢＰ0 ）の測定値を用い、下記式（２）により算出することができる。
なお、一般的なカフ式血圧計による測定においては、血圧として最高血圧及び最低血圧と、脈拍数とが計測（表示）され、通常、平均血圧は計測されない。そこで、平均血圧（ＭＢＰ0 ）は、カフ式血圧計により測定された最高血圧（ＳＢＰ0 ）及び最低血圧（ＤＢＰ0 ）の測定値を用い、下記式（２）により算出することができる。
他の実施形態において、血圧（ＢＰ0 ）の取得方法としては、例えば、予め定められた複数の候補値から選択する方法が挙げられる。具体的には、例えば図２に示すように、「国際保健機構（ＷＨＯ）／世界高血圧学会（ＩＳＨ）高血圧実地診療ガイドライン（１９９９）」に基づいて血圧レベルが６段階に分類された選択肢から、利用者が自ら自身の血圧レベルを選択することにより、当該血圧レベルに対応し設定した血圧を初期値として取得する方法である。
脈拍数（ＰＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）の取得方法としては、生体の末梢部位において光電容積信号（直流／交流（脈波）成分）を測定する方法が挙げられる。光電容積信号を測定する方法としては、当該信号を検出することができる一般的な装置を用いることができる。ここで、光電容積信号とは、血液の容積変動に伴う透過光又は反射光強度変化である。一般に、光電容積信号の測定装置は、生体に対して光を照射する発光素子と、透過光又は反射光を受光する受光素子とにより構成され、発光素子が生体の一部に対して光を照射することにより、照射された光は生体の組織を透過又は反射し、受光素子が透過又は反射した一部の光を受光することにより、心拍変動に対応した血液の容積変動に伴う透過光又は反射光強度変化を検出する。このようにして検出された光電容積信号から脈拍数（ＰＲ）及び修正規準化脈波容積（ｍＮＰＶ）を得ることができ、本発明においては、得られた修正規準化脈波容積（ｍＮＰＶ）を末梢血管抵抗（ＡＲ）として置き換えるものとする。このような光電容積信号の測定装置としては、例えば指先クリップ式の測定装置等が挙げられる。指先クリップ式の測定装置としては、血中酸素濃度計等を採用することもできる。
また、光電容積信号を測定する方法としては、スマートフォン等の携帯端末に搭載されたアプリケーションを用いる方法が挙げられる。光電容積信号の測定が可能なアプリケーションとしては、「ｉＰｈｙｓｉｏＭｅｔｅｒ（登録商標）」が挙げられる。具体的には、このアプリケーションでは、生体の末梢部位（例えば指尖部）に対して緑色光（緑色光、青色光及び赤色光を組み合わせた疑似白色光）を照射する発光素子（携帯端末に内蔵されたＬＥＤライト）と、末梢部位での反射光を受光する受光素子（携帯端末に内臓されたカメラ）とにより光電容積信号を検出する。検出された光電容積信号から脈拍数（ＰＲ）及び修正規準化脈波容積（ｍＮＰＶ）を得ることができ、本発明においては、得られた修正規準化脈波容積（ｍＮＰＶ）を末梢血管抵抗（ＡＲ）として置き換えるものとする。携帯端末としては、スマートフォンの他、タブレット、ウェアラブルデバイス、スマートウォッチ等が挙げられる。
なお、光電容積信号から脈拍数（ＰＲ）及び修正規準化脈波容積（ｍＮＰＶ）を得る方法については、公知（K. Matsumura and T. Yamakoshi, iPhysioMeter: A new approach for measuring heart rate and normalized pulse volume using only a smartphone, Behavior Research Methods, 45(4), 1272-1278, 2013.）（この文献の記載は、ここに特に開示として援用される）でありその詳細な説明は省略する。
ここで、光電容積信号の測定においては、発光素子として可視光～近赤外光を発光するものを使用することが可能であるが、体動に高い耐性を有し、高精度の光電容積信号を得ることができるので、発光素子として緑色光を発光するものが好ましい。その理由としては、公知（K. Matsumura, P. Rolfe, J. Lee and T. Yamakoshi, iPhone 4s photoplethysmography: Which light color yields the most accurate heart rate and normalized pulse volume using the iPhysioMeter application in the presence of motion artifact?, PLOS ONE, 9(3), Article No. e91205, 2014）（この文献の記載は、ここに特に開示として援用される）であるので、その詳細な説明は省略する。
なお、発光素子として近赤外光を発光するものを使用する場合においては、種々の公知のものが適用可能である。
なお、発光素子として近赤外光を発光するものを使用する場合においては、種々の公知のものが適用可能である。
ステップＳ１において、脈拍数（ＰＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）の取得方法としては、スマートフォン等の身近な機器で手軽に測定を行うことができる観点から、携帯端末に搭載されたアプリケーション「ｉＰｈｙｓｉｏＭｅｔｅｒ（登録商標）」を用いる方法が好ましい。
なお、脈拍数（ＰＲ0 ）については、光電容積信号の測定で得られた値でもよいし、上述のカフ式血圧計で得られた値でもよいが、緑色光による光電容積信号の測定で得られた値がより高精度と考えられるため、緑色光による光電容積信号の測定で得られた値、特にアプリケーション「ｉＰｈｙｓｉｏＭｅｔｅｒ（登録商標）」を用いて得られた値を採用することが好ましい。
第１の時点のタイミングとしては、本発明に係る血圧推定を実行する直前であってもよいし、過去の任意の時点でもよい。具体的には、血圧の初期値をカフ式血圧計によって取得する場合においては、本発明に係る血圧推定を実行する直前に取得した血圧値を用いてもよいし、例えば過去に健康診断等で取得した血圧値を用いてもよい。
また、初期値としての血圧（ＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）はそれぞれ同時点での値が好ましいが、必ずしも同時点であることに限定されない。
また、初期値としての血圧（ＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）はそれぞれ同時点での値が好ましいが、必ずしも同時点であることに限定されない。
初期値を入力する方法としては、直接数値を入力する方法以外にも、例えば、カフ式血圧計によって測定した値が表示された画面の撮影画像を予め得、当該撮影画像を読み取る方法（例えばＯＣＲ処理等）等が挙げられるが、特に限定されない。
（ステップＳ２）
ステップＳ２においては、生体の末梢部位において光電容積信号の測定を行う。
ステップＳ２においては、具体的には、第１の時点から任意の時間が経過した第２の時点で光電容積信号の測定を行い、得られた光電容積信号から脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）を得る。
ステップＳ２においては、生体の末梢部位において光電容積信号の測定を行う。
ステップＳ２においては、具体的には、第１の時点から任意の時間が経過した第２の時点で光電容積信号の測定を行い、得られた光電容積信号から脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）を得る。
光電容積信号の測定方法としては、ステップＳ１において脈拍数（ＨＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）を取得するための光電容積信号を測定する方法と同様に、スマートフォン等の携帯端末に搭載されたアプリケーションを用いる方法が好ましい。光電容積信号の測定が可能なアプリケーションとしては、「ｉＰｈｙｓｉｏＭｅｔｅｒ（登録商標）」が挙げられる。具体的には、このアプリケーションでは、生体の末梢部位（例えば手指尖腹部）に対して緑色光（緑色光、青色光及び赤色光を組み合わせた疑似白色光）を照射する発光素子（携帯端末に内蔵されたＬＥＤライト）と、末梢部位での反射光を受光する受光素子（携帯端末に内臓されたカメラ）とにより光電容積信号を検出する。検出された光電容積信号から脈拍数（ＰＲ）及び修正規準化脈波容積（ｍＮＰＶ）を得ることができ、本発明においては、得られた修正規準化脈波容積（ｍＮＰＶ）を末梢血管抵抗（ＡＲ）として置き換えるものとする。携帯端末としては、スマートフォンの他、タブレット、ウェアラブルデバイス、スマートウォッチ等が挙げられる。
光電容積信号の測定においては、発光素子として可視光～近赤外光を発光するものを使用することが可能であるが、体動に高い耐性を有し、高精度の光電容積信号を得ることができることを考慮すれば、発光素子として緑色光を発光するものが好ましい。
なお、発光素子として近赤外光を発光するものを使用する場合においては、種々の公知のものが適用可能である。
光電容積信号の測定においては、発光素子として可視光～近赤外光を発光するものを使用することが可能であるが、体動に高い耐性を有し、高精度の光電容積信号を得ることができることを考慮すれば、発光素子として緑色光を発光するものが好ましい。
なお、発光素子として近赤外光を発光するものを使用する場合においては、種々の公知のものが適用可能である。
このように、光電容積信号の測定がスマートフォン等の携帯端末に搭載されたアプリケーションを用いて行われることにより、経時的にかつ長期間にわたって簡易に行うことができるため好ましい。
ステップＳ２においては、携帯端末に搭載されたアプリケーションを用いて光電容積信号を検出した後、色調補正などの画像処理を行ってもよい。携帯端末に搭載されたアプリケーションを用いて行われる場合、得られる末梢血管抵抗（ＡＲ）は、測定部位（例えば指尖腹部）が、ＬＥＤライト及びカメラ上の適当な位置に配置されていないと、正確な測定が困難となる場合があるので、カメラで撮影された反射光画像に対して、色調補正を行うことが好ましい。
また、他の実施形態において、光電容積信号の測定方法としては、光電容積信号を検出することが可能な一般的な装置を用いることもできる。このような光電容積信号の測定装置としては、例えば指先クリップ式の測定装置等が挙げられる。指先クリップ式の測定装置としては、血中酸素濃度計等を採用することもできる。このような測定装置においても、発光素子として緑色光を発光するものが好ましい。
（ステップＳ３）
ステップＳ３においては、血圧の推定値の算出を行う。
ステップＳ１において入力された血圧（ＢＰ0 ；平均血圧ＭＢＰ0 、最高血圧ＳＢＰ0 又は最低血圧ＤＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）と、ステップＳ２において得られた脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）とを用い、血圧（ＢＰ0 ）に対応する（ＢＰ；平均血圧ＭＢＰ、最高血圧ＳＢＰ又は最低血圧ＤＢＰ）を上記式（１－１）～（１－３）のいずれかにより算出し、推定値を得る。
ステップＳ３においては、血圧の推定値の算出を行う。
ステップＳ１において入力された血圧（ＢＰ0 ；平均血圧ＭＢＰ0 、最高血圧ＳＢＰ0 又は最低血圧ＤＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）と、ステップＳ２において得られた脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）とを用い、血圧（ＢＰ0 ）に対応する（ＢＰ；平均血圧ＭＢＰ、最高血圧ＳＢＰ又は最低血圧ＤＢＰ）を上記式（１－１）～（１－３）のいずれかにより算出し、推定値を得る。
（ステップＳ４）
ステップＳ４においては、ステップＳ３により算出された推定値（平均血圧ＭＢＰ、最高血圧ＳＢＰ又は最低血圧ＤＢＰ）を出力する。出力方法としては、血圧の推定値を液晶ディスプレイ等に表示してもよいし、血圧推定値信号を外部装置に送信してもよい。
ステップＳ４においては、ステップＳ３により算出された推定値（平均血圧ＭＢＰ、最高血圧ＳＢＰ又は最低血圧ＤＢＰ）を出力する。出力方法としては、血圧の推定値を液晶ディスプレイ等に表示してもよいし、血圧推定値信号を外部装置に送信してもよい。
〔血圧推定装置〕
本発明の血圧推定装置は、本発明のプログラムを実行することができる装置であり、少なくとも以下の構成を有する。
（ａ）生体の末梢部位において、光電容積信号を測定することにより脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）を得る測定部。
（ｂ）予め取得した血圧（ＢＰ0 ；平均血圧ＭＢＰ0 、最高血圧ＳＢＰ0 又は最低血圧ＤＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）と、測定部で得られた脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）とを用い、上記式（１－１）～（１－３）のいずれかにより、血圧（ＢＰ0 ）に対応する血圧（ＢＰ）を算出する演算部。
本発明の血圧推定装置は、本発明のプログラムを実行することができる装置であり、少なくとも以下の構成を有する。
（ａ）生体の末梢部位において、光電容積信号を測定することにより脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）を得る測定部。
（ｂ）予め取得した血圧（ＢＰ0 ；平均血圧ＭＢＰ0 、最高血圧ＳＢＰ0 又は最低血圧ＤＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）と、測定部で得られた脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）とを用い、上記式（１－１）～（１－３）のいずれかにより、血圧（ＢＰ0 ）に対応する血圧（ＢＰ）を算出する演算部。
図３は、本発明の血圧推定装置の構成の一例を示すブロック図である。
本発明の第一の態様の血圧推定装置１０は、入力部１と、測定部２と、制御部３、記憶部４及び演算部５を含む処理部６と、表示部７とを備える。
入力部１は、初期値（血圧（ＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ））を設定するための操作デバイスである。
測定部２は、発光素子及び受光素子を備え、光電容積信号から脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）を得るための測定デバイスである。測定部２を構成する発光素子は、可視光～近赤外光を発光するものが適用可能であるが、緑色光を発光するものが好ましい。
制御部３は、ＣＰＵ等から構成される演算・制御デバイスである。
記憶部４は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成される記憶デバイスである。記憶部４には、本発明に係るプログラムが格納されている。
演算部５は、入力部１から取得した初期値と測定部２から得られた値とから、血圧（ＢＰ）を算出する。記憶部４によって格納されている本発明に係るプログラムが制御部３によって実行されることにより、演算部５の機能が実現される。
表示部７は、液晶ディスプレイ等の表示デバイスである。
本発明の第一の態様の血圧推定装置１０は、入力部１と、測定部２と、制御部３、記憶部４及び演算部５を含む処理部６と、表示部７とを備える。
入力部１は、初期値（血圧（ＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ））を設定するための操作デバイスである。
測定部２は、発光素子及び受光素子を備え、光電容積信号から脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）を得るための測定デバイスである。測定部２を構成する発光素子は、可視光～近赤外光を発光するものが適用可能であるが、緑色光を発光するものが好ましい。
制御部３は、ＣＰＵ等から構成される演算・制御デバイスである。
記憶部４は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成される記憶デバイスである。記憶部４には、本発明に係るプログラムが格納されている。
演算部５は、入力部１から取得した初期値と測定部２から得られた値とから、血圧（ＢＰ）を算出する。記憶部４によって格納されている本発明に係るプログラムが制御部３によって実行されることにより、演算部５の機能が実現される。
表示部７は、液晶ディスプレイ等の表示デバイスである。
血圧推定装置１０においては、制御部３が本発明に係るプログラムを実行することにより、測定部２から得られた脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）と、入力部１から取得した血圧（ＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）とから、演算部５において血圧（ＢＰ0 ）に対応する血圧（ＢＰ）が算出され、表示部７に表示される。
スマートフォン、タブレット、ウェアラブルデバイス等の携帯端末は、コンピュータの一種であり、血圧推定装置１０として構成することができる。また、光電容積信号をスマートフォン等の携帯端末に搭載されたアプリケーションで測定する場合においては、測定部２のみをスマートフォン等の携帯端末によって構成することもできる。
さらに、血圧推定装置１０としては、測定部２が、腕時計、例えばベッド、椅子、浴槽、便座等の家庭用調度に組み込まれる構成とすることができる。このような構成により、利用者が意図しなくても、経時的にかつ長期間にわたって簡易に血圧推定を行うことができる。
さらに、血圧推定装置１０としては、測定部２が、腕時計、例えばベッド、椅子、浴槽、便座等の家庭用調度に組み込まれる構成とすることができる。このような構成により、利用者が意図しなくても、経時的にかつ長期間にわたって簡易に血圧推定を行うことができる。
本発明の血圧推定プログラム及び血圧推定装置においては、カフレスで簡易にかつ高精度に血圧を推定することができ、特に、スマートフォンをはじめとする携帯端末を利用することにより、経時的かつ長期間にわたって簡易に高精度の血圧を取得することができる。また、光電容積信号を測定するデバイスを家庭用調度に組み込むことにより、利用者が意図しなくても、経時的にかつ長期間にわたって簡易に高精度の血圧を取得することができる。
以下に、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
〔実験例１〕
（１）初期値の設定
健康な７０代の男性を対象に約１カ月間（２３日間）にわたって実験を行った。
まず、上腕式カフ振動法血圧計「ＤＳＫ－１０５１」（ニッセイ社製）を用いて、左手上腕部における最高血圧及び最低血圧の測定を行った。得られた値を初期値（最高血圧ＳＢＰ0 及び最低血圧ＤＢＰ0 ）とした。また、初期値としての平均血圧ＭＢＰ0 は、得られた最高血圧ＳＢＰ0 及び最低血圧ＤＢＰ0 を用い、上記式（２）により算出した。
カフ振動法血圧計の測定と同時に、アプリケーション「ｉＰｈｙｓｉｏＭｅｔｅｒ（登録商標）」がインストールされた「ｉＰｈｏｎｅ（登録商標） ７」（アップル社製）を用いて、左手第二指指尖腹部における光電容積信号の測定を行い、この光電容積信号から脈拍数及び修正規準化脈波容積（末梢血管抵抗）を得た。得られた値を初期値（脈拍数ＰＲ0 及び末梢血管抵抗ＡＲ0 ）とした。
（１）初期値の設定
健康な７０代の男性を対象に約１カ月間（２３日間）にわたって実験を行った。
まず、上腕式カフ振動法血圧計「ＤＳＫ－１０５１」（ニッセイ社製）を用いて、左手上腕部における最高血圧及び最低血圧の測定を行った。得られた値を初期値（最高血圧ＳＢＰ0 及び最低血圧ＤＢＰ0 ）とした。また、初期値としての平均血圧ＭＢＰ0 は、得られた最高血圧ＳＢＰ0 及び最低血圧ＤＢＰ0 を用い、上記式（２）により算出した。
カフ振動法血圧計の測定と同時に、アプリケーション「ｉＰｈｙｓｉｏＭｅｔｅｒ（登録商標）」がインストールされた「ｉＰｈｏｎｅ（登録商標） ７」（アップル社製）を用いて、左手第二指指尖腹部における光電容積信号の測定を行い、この光電容積信号から脈拍数及び修正規準化脈波容積（末梢血管抵抗）を得た。得られた値を初期値（脈拍数ＰＲ0 及び末梢血管抵抗ＡＲ0 ）とした。
（２）光電容積信号の測定
少なくとも１日に１回以上任意の時間に、アプリケーション「ｉＰｈｙｓｉｏＭｅｔｅｒ（登録商標）」がインストールされた「ｉＰｈｏｎｅ（登録商標） ７」（アップル社製）を用いて、左手第二指指尖腹部における光電容積信号の測定を行った。この光電容積信号から脈拍数ＰＲ及び修正規準化脈波容積（末梢血管抵抗ＡＲ）を得た。
少なくとも１日に１回以上任意の時間に、アプリケーション「ｉＰｈｙｓｉｏＭｅｔｅｒ（登録商標）」がインストールされた「ｉＰｈｏｎｅ（登録商標） ７」（アップル社製）を用いて、左手第二指指尖腹部における光電容積信号の測定を行った。この光電容積信号から脈拍数ＰＲ及び修正規準化脈波容積（末梢血管抵抗ＡＲ）を得た。
（３）血圧推定値の算出
上記（２）で得られた脈拍数ＰＲ及び末梢血管抵抗ＡＲと、上記（１）で取得した血圧ＢＰ0 （平均血圧ＭＢＰ0 、最高血圧ＳＢＰ0 又は最低血圧ＤＢＰ0 ）、脈拍数ＰＲ0 及び末梢血管抵抗ＡＲ0 とを用い、上記式（１－１）～（１－３）のいずれかにより、血圧ＢＰ0 に対応する血圧ＢＰを算出し、これらを推定値（平均血圧ＭＢＰe 、最高血圧ＳＢＰe 又は最低血圧ＤＢＰe ）とした。
上記（２）で得られた脈拍数ＰＲ及び末梢血管抵抗ＡＲと、上記（１）で取得した血圧ＢＰ0 （平均血圧ＭＢＰ0 、最高血圧ＳＢＰ0 又は最低血圧ＤＢＰ0 ）、脈拍数ＰＲ0 及び末梢血管抵抗ＡＲ0 とを用い、上記式（１－１）～（１－３）のいずれかにより、血圧ＢＰ0 に対応する血圧ＢＰを算出し、これらを推定値（平均血圧ＭＢＰe 、最高血圧ＳＢＰe 又は最低血圧ＤＢＰe ）とした。
（４）評価用血圧の測定
上記（２）の光電容積信号の測定と同時に、上腕式カフ振動法血圧計「ＤＳＫ－１０５１」（ニッセイ社製）を用いて、左手上腕部における最高血圧及び最低血圧の測定を行って、評価用の実測値（最高血圧ＳＢＰc 及び最低血圧ＤＢＰc ）を得た。また、得られた最高血圧ＳＢＰc 及び最低血圧ＤＢＰc から上記式（２）により平均血圧ＭＢＰｃ を算出した。
上記（２）の光電容積信号の測定と同時に、上腕式カフ振動法血圧計「ＤＳＫ－１０５１」（ニッセイ社製）を用いて、左手上腕部における最高血圧及び最低血圧の測定を行って、評価用の実測値（最高血圧ＳＢＰc 及び最低血圧ＤＢＰc ）を得た。また、得られた最高血圧ＳＢＰc 及び最低血圧ＤＢＰc から上記式（２）により平均血圧ＭＢＰｃ を算出した。
（５）結果
結果を図４～６に示す。
図４（ａ）は、最高血圧の実測値ＳＢＰc （実線）及び推定値ＳＢＰe （破線）の経時変化を示すグラフであり、図４（ｂ）は、平均血圧の実測値ＭＢＰc （実線）及び推定値ＭＢＰe （破線）の経時変化を示すグラフであり、図４（ｃ）は、最低血圧の実測値ＤＢＰc （実線）及び推定値ＤＢＰe （破線）の経時変化を示すグラフである。図４の縦軸は血圧（ｍｍＨｇ）であり、横軸は時間である。
結果を図４～６に示す。
図４（ａ）は、最高血圧の実測値ＳＢＰc （実線）及び推定値ＳＢＰe （破線）の経時変化を示すグラフであり、図４（ｂ）は、平均血圧の実測値ＭＢＰc （実線）及び推定値ＭＢＰe （破線）の経時変化を示すグラフであり、図４（ｃ）は、最低血圧の実測値ＤＢＰc （実線）及び推定値ＤＢＰe （破線）の経時変化を示すグラフである。図４の縦軸は血圧（ｍｍＨｇ）であり、横軸は時間である。
図５（ａ）は、最高血圧の実測値ＳＢＰc 及び推定値ＳＢＰe の散布図（Ｎ＝３８）であり、図５（ｂ）は、平均血圧の実測値ＭＢＰc 及び推定値ＭＢＰe の散布図（Ｎ＝３８）であり、図５（ｃ）は、最低血圧の実測値ＤＢＰc 及び推定値ＤＢＰe の散布図（Ｎ＝３８）であり、図５（ｄ）は、最高血圧の実測値ＳＢＰc 及び推定値ＳＢＰe 、平均血圧の実測値ＭＢＰc 及び推定値ＭＢＰe 、並びに最低血圧の実測値ＤＢＰc 及び推定値ＤＢＰe 全ての散布図（Ｎ＝１１４）である。図５の縦軸は推定値（ｍｍＨｇ）であり、横軸は実測値（ｍｍＨｇ）であり、図５中の実線は回帰直線を表し、その式を相関係数ｒ値（Ｐｅａｒｓｏｎの相関係数）と共に示す。
図６（ａ）は、最高血圧の誤差分析（Ｂｌａｎｄ－Ａｌｔｍａｎ分析）による散布図（Ｂｌａｎｄ－Ａｌｔｍａｎ ｐｌｏｔｓ）であり、図６（ｂ）は、平均血圧の誤差分析（Ｂｌａｎｄ－Ａｌｔｍａｎ分析）による散布図（Ｂｌａｎｄ－Ａｌｔｍａｎ ｐｌｏｔｓ）であり、図６（ｃ）は、最低血圧の誤差分析（Ｂｌａｎｄ－Ａｌｔｍａｎ分析）による散布図（Ｂｌａｎｄ－Ａｌｔｍａｎ ｐｌｏｔｓ）であり、図６（ｄ）は、全血圧の誤差分析（Ｂｌａｎｄ－Ａｌｔｍａｎ分析）による散布図（Ｂｌａｎｄ－Ａｌｔｍａｎ ｐｌｏｔｓ）である。図６の縦軸は差（ｍｍＨｇ）＝実測値－推定値であり、横軸は平均値（ｍｍＨｇ）＝（実測値＋推定値）／２であり、図６中の実線は、偏り（バイアス：差の平均値であり系統誤差ともいう。）を示し、破線は、９５％一致限界（（バイアス±１．９６×標準偏差）に相当する範囲）を示す。
図５によれば、最高血圧においては、相関係数が０．９２４、全血圧においては、相関係数が０．９８１と極めて高い相関関係を示すものであった。また、平均血圧及び最低血圧においても、相関係数がそれぞれ０．８４０及び０．７４３と高い相関関係を示すものであった。また、図６によれば、９５％一致限界が、最高血圧で０．３±１１．７ｍｍＨｇ、平均血圧で１．８±９．１０ｍｍＨｇ、最低血圧で３．６±１０．２ｍｍＨｇ、全体で１．９±１０．６ｍｍＨｇであった。これらの値から、極めて高い精度の推定値が得られたことが示された。
〔実験例２〕
７０代女性を対象にしたこと以外は実験例１と同様に実験を行なった。結果を図７～９に示す。
７０代女性を対象にしたこと以外は実験例１と同様に実験を行なった。結果を図７～９に示す。
図８によれば、最高血圧においては、相関係数が０．９２４、全血圧においては、相関係数が０．９６８と極めて高い相関関係を示すものであった。また、平均血圧及び最低血圧においても、相関係数がそれぞれ０．８７３及び０．７８９と高い相関関係を示すものであった。また、図９によれば、９５％一致限界が、最高血圧で０．０±１９．５ｍｍＨｇ、平均血圧で０．９±１２．５ｍｍＨｇ、最低血圧で－１．９±９．６ｍｍＨｇ、全体で－０．６±１３．９ｍｍＨｇであった。これらの値から、極めて高い精度の推定値が得られたことが示された
本発明の血圧推定プログラム及び血圧推定装置は、経時的かつ長期間にわたって簡易に高精度の血圧を取得することができるので、医療やヘルスケア等の分野において、臨床場面での測定以外にも、健康維持及び疾病予防（未病予測）等を目的として自己管理するシステムとして極めて有用である。
１ 入力部
２ 測定部
３ 制御部
４ 記憶部
５ 演算部
６ 処理部
７ 表示部
１０ 血圧推定装置
２ 測定部
３ 制御部
４ 記憶部
５ 演算部
６ 処理部
７ 表示部
１０ 血圧推定装置
Claims (9)
- 生体の末梢部位において、光電容積信号を測定することにより脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）を得る測定ステップと、
予め取得した、平均血圧（ＭＢＰ0 ）、収縮期血圧（ＳＢＰ0 ）及び拡張期血圧（ＤＢＰ0 ）からなる群から選ばれるいずれかの血圧（ＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）並びに末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）と、前記測定ステップで得られた脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）とを用い、下記式（１）により、前記血圧（ＢＰ0 ）に対応する血圧（ＢＰ）を算出する演算ステップとを
コンピュータに実行させるための血圧推定プログラム。
- 前記光電容積信号は、前記末梢部位に対して近赤外光を照射する発光素子と、前記末梢部位での反射光を受光する受光素子とを用いて測定される、請求項１に記載の血圧推定プログラム。
- 前記光電容積信号は、前記末梢部位に対して緑色光を照射する発光素子と、前記末梢部位での反射光を受光する受光素子とを用いて測定される、請求項１に記載の血圧推定プログラム。
- 前記発光素子は、携帯端末に内蔵されたＬＥＤライトであり、
前記受光素子は、携帯端末に内蔵されたカメラである、請求項３に記載の血圧推定プログラム。 - 前記携帯端末は、スマートフォン、タブレット又はウェアラブルデバイスである、請求項４に記載の血圧推定プログラム。
- 前記末梢部位が、指尖部、手首又は大腿である、請求項１～５のいずれか一項に記載の血圧推定プログラム。
- 前記血圧（ＢＰ0 ）、前記脈拍数（ＰＲ0 ）及び前記末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）が、撮影画像を読み取ることにより取得される、請求項１～６のいずれか一項に記載の血圧推定プログラム。
- 生体の末梢部位において、光電容積信号を測定することにより脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）を得る測定部と、
予め取得した、平均血圧（ＭＢＰ0 ）、収縮期血圧（ＳＢＰ0 ）及び拡張期血圧（ＤＢＰ0 ）からなる群から選ばれるいずれかの血圧（ＢＰ0 ）、脈拍数（ＰＲ0 ）並びに末梢血管抵抗（ＡＲ0 ）と、前記測定部で得られた脈拍数（ＰＲ）及び末梢血管抵抗（ＡＲ）とを用い、下記式（１）により、前記血圧（ＢＰ0 ）に対応する血圧（ＢＰ）を算出する演算部とを
有する血圧推定装置。
- 前記測定部が家庭用調度に組み込まれる、請求項８に記載の血圧推定装置。
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