WO2009113346A1

WO2009113346A1 - 光学的な手法を用い、精度よく測定できる血圧情報測定装置

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Publication number: WO2009113346A1
Application number: PCT/JP2009/052070
Authority: WO
Inventors: 直美松村; 幸哉澤野井
Original assignee: オムロンヘルスケア株式会社
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2009-09-17
Also published as: JP2009213767A

Abstract

　血圧情報測定装置は、生体組織を透過し易い波長である長波長を発光する発光素子（２１）および受光する受光素子（３１）からなる光電センサと、透過し難い波長である短波長を発光する発光素子（１２１）および受光する受光素子（１３１）からなる光電センサとを同一平面上に備えて、長波長用の受光素子での受光量より動脈（２１２）を透過する光量変動が検出されて脈波が検出される。短波長用の受光素子での受光量より、カフ（８１）の圧力が変動することによる生体－センサ間の動的な距離変動が検出される。そして、長波長用の受光素子での受光量より検出された脈波から、短波長用の受光素子での受光量より検出された生体－センサ間の動的な距離変動の影響を排する演算が実行される。

Description

光学的な手法を用い、精度よく測定できる血圧情報測定装置

　この発明は血圧情報測定装置に関し、特に、光学的な手法により血圧情報を取得する血圧情報測定装置に関する。

　被験者の血圧情報を取得することは、被験者の健康状態を知る上で非常に重要である。近年では、従来から健康管理の代表的な指標として広くその有用性が認められている収縮期血圧値および拡張期血圧値等を取得することに限られず、被験者の脈波を取得することによって心臓負荷や動脈の硬さの変化を捉える試み等がなされている。血圧情報測定装置は、取得した血圧情報に基づいてこれら健康管理のための指標を得る。血圧情報測定装置は、循環器系の疾患の早期発見や予防や治療等の分野において、さらなる活用が期待されている。なお、血圧情報には、収縮期血圧値、拡張期血圧値、平均血圧値、脈波、脈拍、ＡＩ（Augmentation　Index）値等、循環器系の種々の情報が広く含まれる。

　上記血圧情報の１つである脈波には、捉える対象の違いから圧脈波と容積脈波とが存在する。圧脈波は、心臓の拍動に伴う血管内圧の変動として脈波を捉えている。容積脈波は、心臓の拍動に伴う血管内容積の変動として脈波を捉えている。血管内容積の変動は、血管内圧の変動に伴って生じる現象であるため、これら圧脈波と容積脈波とは、医学的にはほぼ同様の意義をもった指標と言える。なお、血管内容積の変動は、血管内の血液組織量変動として捉えることが可能である。

　以降の説明において使用する「血圧情報測定装置」という用語は、脈波を取得する機能を少なくとも有する装置全般を指す。より特定的には、光学的な手法により血液組織量変動を検出して容積脈波を取得する装置を指す。その意味において、血圧情報測定装置は、取得された容積脈波をそのまま測定結果として出力するものに限られず、取得された容積脈波に基づいて特定の他の指標を算出したり計測したり等することによって得られた他の指標のみを測定結果として出力する装置や、得られた他の指標と取得した容積脈波とを測定結果としてともに出力する装置をも含む。上述の他の指標としては、収縮期血圧値（最高血圧値）、拡張期血圧値（最低血圧値）、平均血圧値、脈拍、およびＡＩ値等が含まれる。

　なお、容積脈波は、心臓の拍動に伴う周期的な血管内容積の変動を波動として示す脈波である。この意味において、以降の説明においては、少なくとも時間差をもって血管内容積の変動が観測されれば、その時間的な分解能によらずその変動を容積脈波と称する。なお、一拍中に含まれる容積脈波を精緻に捉えるためには、当然に時間的な分解能が高いことが必要である。

　一般に、被験者に苦痛を与えることなく非侵襲に容積脈波を取得することが可能な血圧情報測定装置としては、測定方式の違いに基づいて以下の３つに分類される。

　第１の測定方式に基づく血圧情報測定装置は、超音波センサを具備し、この超音波センサを用いて動脈を含む生体組織に超音波を印加してその反射波を検出することによって動脈内容積変動を捉え、これに基づいて動脈の容積脈波を取得する。

　第２の測定方式に基づく血圧情報測定装置は、生体インピーダンス測定装置を具備し、動脈を含む生体組織に微弱電流を印加して生体インピーダンスを測定することによって動脈内容積変動を捉え、これに基づいて動脈の容積脈波を取得する。

　第３の測定方式に基づく血圧情報測定装置は、光学的な手法で血液組織量変動を捉え、これに基づいて動脈の容積脈波を取得する。

　従来、光学的な手法として、発光素子および受光素子を含む光電センサを具備し、発光素子から出射された光を動脈を含む生体組織に照射し、照射された光の透過光を受光素子にて検出することによって血液組織量変動を捉え、これに基づいて動脈の容積脈波を取得する血圧情報測定装置がある。この血圧情報測定装置では、図１３Ａのように動脈圧迫用カフと動脈直上の生体との間、または図１３Ｂのようなカフ内で生体に接触する側に光電センサを配置し、カフ内圧力の変化に伴う動脈の容積変動を検出する方法が一般的である。図１３Ａおよび図１３Ｂ中の太線の矢印は、光軸を表わしている。

　特開平６－３１１９７２号公報（以下、特許文献１）は、光電センサを利用した血圧情報測定装置の一例を開示している。特許文献１に開示の血圧情報測定装置は、先端部が半球形状に形成された加圧体と、当該加圧体の先端部の表面に埋設された光電センサと、当該光電センサを覆うように加圧体の先端部に取付けられた加圧バッグとを備えている。加圧バッグには、所定容量の空気または液体等の流体が予め封入されている。そして、当該血圧情報測定装置においては、測定に際して加圧体の先端部を被測定部位に向けて押圧し、加圧体と被測定部位とによって加圧バッグが圧縮された状態を維持して光電センサを用いて容積脈波の測定が行なわれる。
特開平６－３１１９７２号公報

　しかしながら、血圧情報測定のため、カフ内圧力を変化させた場合、カフの形状変化に伴って、図１４Ａや図１４Ｂのように、光電センサが傾いたり、位置が変化したりすることで、動脈と光電センサとの位置関係が変化することが多々ある。これにより、図１４Ａや図１４Ｂにおいて太線の矢印で示されるように、光軸と動脈との位置関係が変化する。この場合、たとえば図１４Ａに示されるように、動脈が検出されなくなったり、図１４Ｂに示されるように動脈を検出する位置が異なってしまったりする。すなわち、カフ内圧力を変化させるに伴って、光電センサが常に動脈の同じ位置の情報を検出していない場合も発生する。

　さらに、図１３Ａのように動脈圧迫用カフと生体との間に光電センサが配置された場合、動脈圧迫用カフが動脈を圧迫する力が光電センサによって阻害される場合がある。そのため、正しい血圧値を測定できないという問題がある。

　本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、具体例として光電センサが挙げられる光学的な手法により血圧情報を取得する血圧情報測定装置であって、測定精度を向上させることを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、血圧情報測定装置は、被測定部位を圧迫することによって被測定部位に含まれる動脈を圧迫するための圧迫用流体袋と、第１投光部および第１受光部を含み、第１投光部から被測定部位に向けて、生体組織を透過し易い波長である第１の波長の検出光を照射するとともに、被測定部位を透過した検出光を第１受光部にて受光し、受光した検出光の光量に応じた第１出力信号を出力する第１の光電センサと、第２投光部および第２受光部を含み、第２投光部から被測定部位に向けて、第１の波長よりも短い、生体組織を透過し難い波長である第２の波長の検出光を照射するとともに、被測定部位の表面で反射した検出光を第２受光部にて受光し、受光した検出光の光量に応じた少なくとも１つ以上の第２出力信号を出力する第２の光電センサと、第１の光電センサおよび第２の光電センサを、圧迫用流体袋を介して被測定部位に対するように、被測定部位に対する位置を固定するための固定部と、第１投光部および第２投光部を発光させるための駆動部と、第１出力信号および第２出力信号に基づいて、第１受光部および第２受光部での受光量の変動を検出する検出部と、第１受光部での受光量の変動と、第２受光部での受光量の変動とを用いて動脈の容積脈波を算出する算出部とを備える。

　本発明によれば、簡便かつ高精度に容積脈波の取得が可能な血圧情報測定装置とすることができ、当該血圧情報測定装置を利用して容積脈波を取得することにより、被験者の健康管理を図る上で有用な血圧情報を高精度に得ることが可能になる。

本発明の実施の形態にかかる血圧情報測定装置の構成の具体例を示す機能ブロック図である。本発明の実施の形態にかかる血圧情報測定装置の脈波検出部の装着状態を示す模式断面図である。本発明の実施の形態にかかる血圧情報測定装置の脈波検出部の装着状態の他の具体例を示す模式断面図である。図２Ａに示される血圧情報測定装置の脈波検出部の構成と、動脈との位置関係とを示す概略斜視図である。血圧情報測定装置の脈波検出部の構成と、動脈との位置関係との他の具体例を示す概略斜視図である。本発明の実施の形態にかかる血圧情報測定装置の脈波検出部の使用状態を示す模式断面図である。本発明の実施の形態にかかる血圧情報測定装置の処理手順を示すフローチャートである。図５のフローチャート中のステップＳＴ６での脈波測定処理の具体例を示すフローチャートである。センサ特性の具体例を示す図である。本発明の実施の形態の変形例にかかる血圧情報測定装置の脈波検出部の構成と、動脈との位置関係とを示す概略斜視図である。本発明の実施の形態の変形例にかかる血圧情報測定装置の脈波検出部の構成と、動脈との位置関係とを示す概略斜視図である。本発明の実施の形態の変形例にかかる血圧情報測定装置の脈波検出部の構成と、動脈との位置関係とを示す概略斜視図である。変形例における、図５のフローチャート中のステップＳＴ６での脈波測定処理の具体例を示すフローチャートである。変形例における、図５のフローチャート中のステップＳＴ６での脈波測定処理の具体例を示すフローチャートである。従来の、血圧情報測定装置での、センサ配置の具体例を説明する図である。従来の、血圧情報測定装置での、センサ配置の具体例を説明する図である。従来の、血圧情報測定装置での、測定時のセンサ状態を説明する図である。従来の、血圧情報測定装置での、測定時のセンサ状態を説明する図である。

符号の説明

　３　操作部、４　表示器、６　メモリ、１０　エア管、２０，１２０　発光駆動部、２１，１２１，１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄ　発光素子、２２ａ　基部、２２ａ１　センサ取付面、２２ｂ　ガイド部、２６　ポンプ駆動回路、２７　弁駆動回路、２８　発振回路、３０，１３０　受光検出部、３１，１３１，１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ　受光素子、３２　ベルト部材、３２ａ　基部、３２ａ１　センサ取付面、３２ｂ　ガイド部、４０　ＣＰＵ、５２　脈波算出部、５３　電源、８１　カフ、８１ａ　圧迫作用面、９０　センサ固定部、１００　血圧計、２００　手首、２１２　動脈、２２１　ポンプ、２２２　弁、２２３　圧力センサ。

　以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。なお、以下に示す本発明の実施の形態は、被測定部位として手首の所定部分を採用し、手首中に延在する橈骨動脈の容積脈波を非侵襲に測定することが可能に構成された血圧情報測定装置に本発明を適用した場合を示すものである。被測定部位は手首に限定されず、足首、大腿部等、その他の部位でもよい。

　図１は、本発明の実施の形態における血圧情報測定装置（以下、血圧計）の構成を示す機能ブロック図である。

　本実施の形態における血圧計１００は、本体と測定用空気袋であるカフ８１と脈波検出部とを備え、本体とカフ８１とはエア管１０で接続される。図１を参照して、本体の正面には、スイッチ等を含む操作部３と、測定結果等を表示する表示器４とが配備される。脈波検出部は、カフ８１と、センサ固定部９０と、発光駆動部１２０，２０と、受光検出部１３０，３０とを含み、発光駆動部１２０，２０および受光検出部１３０，３０が、各々、カフ８１に配置される発光素子１２１，２１および受光素子１３１，３１に接続される。

　カフ８１には、センサ固定部９０と発光素子１２１，２１および受光素子１３１，３１とが配置されている。センサ固定部９０は、カフ８１を測定部位である手首に巻付けて血圧測定する際に、測定部位に対する発光素子２１および受光素子３１の位置を固定する。

　カフ８１は、内圧変化を測定する圧力センサ２２３、カフ８１に対する給気／排気を行なうポンプ２２１、および弁２２２に接続される。圧力センサ２２３、ポンプ２２１、および弁２２２は、各々、発振回路２８、ポンプ駆動回路２６、および弁駆動回路２７に接続され、さらに、発振回路２８、ポンプ駆動回路２６、および弁駆動回路２７は、各々、血圧計１００全体を制御するＣＰＵ（Central　Processing　Unit）４０に接続される。カフ８１は、予め一定量の流体である空気が封入された状態とされていてもよいし、完全に空気が排気された状態とされていてもよい。

　ＣＰＵ４０には、さらに、表示器４と、操作部３と、ＣＰＵ４０で実行されるプログラムや測定結果等を記憶するメモリ６と、脈波算出部５２と、電源５３とが接続される。

　ＣＰＵ４０は、電源５３から電力供給を受けて駆動する。ＣＰＵ４０は、操作部３から入力される操作信号に基づいてメモリ６に記憶されている所定のプログラムを実行し、ポンプ駆動回路２６および弁駆動回路２７に制御信号を出力する。ポンプ駆動回路２６および弁駆動回路２７は、制御信号に従ってポンプ２２１および弁２２２を駆動させる。ポンプ２２１は、ＣＰＵ４０からの制御信号に従ったポンプ駆動回路２６によってその駆動が制御されて、カフ８１内に空気を注入する。弁２２２は、ＣＰＵ４０からの制御信号に従った弁駆動回路２７によってその開閉が制御されて、カフ８１内の空気を排出する。

　圧力センサ２２３はカフ８１の内圧変化を検出し、検出信号を発振回路２８に入力する。入力された検出信号に応じた発振周波数の信号を生成し、ＣＰＵ４０に入力される。

　また、ＣＰＵ４０は、操作部３から入力される操作信号に基づいてメモリ６に記憶されている所定のプログラムを実行し、脈波算出部５２に制御信号を出力する。さらに脈波算出部５２は、上記制御信号に従って発光駆動部１２０，２０および受光検出部１３０，３０に制御信号を出力する。

　発光素子２１と受光素子３１とは容積脈波測定用光電センサを構成し、カフ８１を測定部位に巻き付けた際に動脈を挟む位置に配置される。発光素子１２１と受光素子１３１とは生体－センサ間距離測定用光電センサを構成し、容積脈波測定用光電センサである発光素子２１および受光素子３１と同一平面上に配置される。

　発光駆動部１２０および発光駆動部２０は、上記制御信号に従って、各々、発光素子１２１および発光素子２１に電流を印加する。好ましくは、発光素子１２１および発光素子２１へ印加される電流は、使用する発光素子の発光出力が最大となる電流５０ｍＡ程度の直流電流である。また、発光素子１２１および発光素子２１へ印加される電流は、たとえば一定Ｄｕｔｙのパルス電流とすることも可能である。これにより、発光素子への平均印加電力を抑制することができ、すなわち温度上昇を防ぐ効果がある。パルス周波数は、好ましくは、検出脈波に含まれる周波数成分３０Ｈｚ程度より十分に高い周波数、たとえば１００倍の３ｋＨｚ程度である。

　発光素子１２１には生体組織を透過し難い波長である短波長を発光する素子が用いられる。好ましくは、発光素子１２１は４５０ｎｍ付近の短波長領域の光を発光する。発光素子２１には生体組織を透過し易い波長である長波長を発光する素子が用いられる。好ましくは、発光素子２１は９４０ｎｍ付近の高波長領域の光を発光する。これにより、カフ８１を測定部位に巻き付けた際には、発光素子１２１および発光素子２１の各々によって、動脈直上の生体表面（皮膚）に、短波長の光および長波長の光が照射される。

　受光素子１３１には生体組織を透過し難い波長である短波長を受光する素子が用いられる。好ましくは、受光素子１３１は４５０ｎｍ付近の短波長領域の光を受光する。受光素子３１には生体組織を透過し易い波長である長波長を受光する素子が用いられる。好ましくは、受光素子３１は９４０ｎｍ付近の高波長領域の光を受光する。これにより、カフ８１を測定部位に巻き付けた際には、受光素子１３１は、発光素子１２１から発光され、動脈直上の生体表面（皮膚）で反射した光を受光する。受光素子３１は、発光素子２１から発光され、動脈を透過した光を受光する。受光素子１３１および受光素子３１は、各々、受光した光量に応じた電圧信号を受光検出部１３０および受光検出部３０に対して出力する。なお、好ましくは、カフ８１の、非測定部位と接触する面には、特定波長（たとえば８００ｎｍ程度）以下の光の透過を遮断（カット）するフィルタが配置される。これにより、発光素子１２１から照射される光が生体内をより透過し難くできる。

　受光検出部１３０および受光検出部３０は、脈波算出部５２からの制御信号に従って、各々、受光素子１３１で受光した光量および受光素子３１で受光した光量を検出する。検出された各光量は、脈波算出部５２に入力され、脈波算出部５２において、これら光量を用いて脈波が算出される。脈波算出部５２は算出された脈波を示す容積脈波信号をＣＰＵ４０に入力する。

　なお、容積脈波測定用光電センサである発光素子２１および受光素子３１と、生体－センサ間距離測定用光電センサである発光素子１２１および受光素子１３１とを、同一のセンサで用途を兼用することも可能である。たとえば、受光素子３１と受光素子１３１とを検出波長が広域の１つの受光素子で構成してもよい。この時、波長の異なる発光素子３１，１３１を異なるタイミングで点灯して、各発光素子の点灯タイミングに対応した、受光信号を処理することで２つの波長信号を検出する。

　ＣＰＵ４０は、圧力信号に基づいて所定の処理を実行し、その結果に応じてポンプ駆動回路２６および弁駆動回路２７に上記制御信号を出力する。また、ＣＰＵ４０は、容積脈波信号、および圧力信号に所定のアルゴリズムを適用して最高血圧および最低血圧を決定し、測定結果を表示器４に表示させるための処理を行なって表示させるためのデータと制御信号とを表示器４に出力する。また、ＣＰＵ４０は、測定結果である血圧値をメモリ６に記憶させるための処理を行なう。

　図２Ａは、本実施の形態における脈波検出部を手首に装着した状態を示す模式断面図である。また、図３Ａは、図２Ａに示す脈波検出部の構成を示す概略斜視図である。

　図２Ａに示すように、測定部位である手首２００の内部には、特徴的な生体組織として橈骨動脈（以下、動脈）２１２が位置している。脈波検出部としてのカフ８１は、手首２００に巻き回された状態で装着される。

　カフ８１は、被験者の手首２００への装着に適した形状に構成されており、上述のようにセンサ固定部９０が配されている。

　図２Ａおよび図３Ａに示すように、センサ固定部９０は、ベルト部材３２に接続されている。ベルト部材３２は、手首２００に巻き回すことが可能な長さを有する帯状の部材からなり、その長手方向の一方端寄りの部分と他方端寄りの部分とに設けられた面ファスナ（不図示）を係合させることによって手首２００に巻き回した状態で装着される。センサ固定部９０は、ベルト部材３２に取付けられる基部３２ａと、この基部３２ａの端部から立設されたガイド部３２ｂとを有している。基部３２ａは、平面視矩形状の板状の形状を有しており、その長手方向がベルト部材３２の長尺方向と交差（略直交）するようにベルト部材に取付けられている。基部３２ａの一方の主面は、上述した発光素子２１および受光素子３１でなる容積脈波測定用光電センサ、ならびに発光素子１２１および受光素子１３１でなる生体－センサ間距離測定用光電センサが取付けられるセンサ取付面３２ａ１である。ガイド部３２ｂは、基部３２ａからセンサ取付面３２ａ１側に向けて（装着状態において被測定部位側に向けて）突設されている。ガイド部３２ｂは、基部３２ａの相対する一対の辺からそれぞれ立設されており、壁状の形状を有している。なお、センサ固定部９０のベルト部材３２への接続は、接着、溶着、ビス留め等によって行なわれる。

　発光素子２１および受光素子３１でなる容積脈波測定用光電センサ、ならびに発光素子１２１および受光素子１３１でなる生体－センサ間距離測定用光電センサは、センサ固定部９０のセンサ取付面３２ａ１の長手方向の略中央部に配置されている。より具体的には、発光素子２１および受光素子３１は、基部３２ａの短手方向（すなわち、ベルト部材３２の長尺方向）に所定の距離を隔てて並べて配置されている。ここで、離間配置される発光素子２１および受光素子３１の間の距離は、皮下に位置する動脈２１２にまで安定的に検出光を照射可能とし、かつ被測定部位内を透過または反射した検出光を確実に受光可能とするために、たとえばセンサ取付面３２ａ１から被測定部位までの距離（すなわち、ガイド部３２ｂの高さ）の２倍程度かそれ以上とすることが好ましい。仮に、この距離を短くした場合には、発光素子２１から出射された検出光が皮膚の表面においてほぼ全反射してしまい、検出光が動脈２１２にまで達せず、正確な測定ができなくなるおそれがある。発光素子１２１および受光素子１３１は、各々、発光素子２１および受光素子３１のきわめて近傍に配置されている。理想的には同一位置に配置されることであるため、好ましくは、図２Ａ、図３Ａに示されるように、たとえば同一チップ内に両素子を配置するなど、ほぼ同一位置とみなされる程度の隣接した位置に配置される。

　センサ固定部９０は、基部３２ａのセンサ取付面３２ａ１上にはカフ８１が位置するよう、カフ８１に対してカフ８１を囲む位置で配設される。これにより、カフ８１は、センサ固定部９０の基部３２ａおよびガイド部３２ｂによって構成される空間を充填するように配置されており、発光素子１２１，２１および受光素子１３１，３１は、このカフ８１によって完全に覆われた状態となっている。なお、センサ固定部９０は、必ずしも、カフ８１に対してカフ８１を囲む位置で配設されていなくてもよく、発光素子１２１，２１および受光素子１３１，３１の位置を、被測定部位の体表面に対して固定し得る位置に配設されていればよい。たとえば、センサ固定部９０とカフ８１との位置関係のその他の例としては、図３Ｂに示されるように、カフ８１を被測定部位の体表面に対して挟む位置であってもよい。

　ここで、カフ８１は、発光素子１２１，２１から出射される検出光を透過可能な材料で形成されており、発光素子１２１，２１から出射された検出光は、その大部分がカフ８１を透過して被測定部位へと投光される。

　一対の壁状の形状を有するガイド部３２ｂは、センサ取付面３２ａ１を法線方向から見た場合に発光素子１２１，２１および受光素子１３１，３１を取り囲むように設けられている。また、カフ８１も一対の壁状の形状を有するガイド部３２ｂによって囲まれている。なお、カフ８１の露出表面のうちのセンサ取付面３２ａ１と略平行に位置する主面は、被測定部位としての手首２００の所定部分を軽圧迫することにより動脈２１２を軽圧迫する圧迫作用面８１ａとして機能する。

　図２Ａに示すように、脈波検出部の装着に際して、センサ固定部９０は、動脈２１２が位置する部分の直上の皮膚にその下面（より詳細にはカフ８１の圧迫作用面８１ａ）が当接した状態で位置決めして配置される。この位置決めは、手首２００の周方向に対するベルト部材３２の取付位置を調節することで行なわれる。その際、図３Ａに示されるように、センサ固定部９０の短手方向の中心位置が、手首２００中を走行する動脈２１２の直上に配置されるようにする。このように脈波検出部を位置決めして配置することにより、体表面を法線方向から見た場合に動脈２１２の延びる方向と交差する方向に動脈２１２を挟み込むように発光素子１２１，２１および受光素子１３１，３１が配置されることになる。なお、動脈２１２が位置する部分の特定は触診等によって行なわれる。

　上記位置決め後、ベルト部材３２を面ファスナ（不図示）を用いて固定することにより、図２Ａに示す装着状態が実現される。この装着状態においては、脈波検出部が手首２００に向けて押し付けられた状態で固定されることになる。また、センサ固定部９０のガイド部３２ｂの先端は、当該装着状態において被測定部位近傍の体表面に宛がわれることとなり、これにより脈波検出部に設けられた発光素子２１および受光素子３１でなる容積脈波測定用光電センサ、ならびに発光素子１２１および受光素子１３１でなる生体－センサ間距離測定用光電センサと動脈２１２との相対的な位置関係が保持されるようになる。

　なお、センサ固定部９０は、図２Ｂに示されるように、ベルト部材３２には固定されておらず、ベルト部材３２とは別体で構成されてもよい。この場合、ベルト部材３２をセンサ固定部９０を非測定部位に押し付けた状態でその外周から巻付けて、センサ固定部９０を非測定部位に対して固定することで、図２Ｂに示す装着状態が実現される。

　図４は、本実施の形態における脈波検出部の使用状態を示す模式断面図である。
　図４に示すように、カフ８１が所定圧にまで加圧された状態においては、カフ８１の圧迫作用面８１ａがセンサ固定部９０から迫り出した状態となって被測定部位が軽圧迫され、これに伴って動脈２１２も軽圧迫されることになる。これは、センサ固定部９０がベルト部材３２によって被測定部位に向けて押圧された状態に保持されているためであり、当該圧迫状態においてもセンサ固定部９０のガイド部３２ｂの先端は、被測定部位近傍の皮膚に当接した状態に維持され、発光素子２１および受光素子３１でなる容積脈波測定用光電センサと動脈２１２との相対的な位置関係も保持されることになる。

　この状態において、図４中に矢印で示すように、発光素子２１から９４０ｎｍの高波長領域の光が被測定部位に含まれる動脈２１２に向けて照射され、動脈２１２を透過した光が受光素子３１によって受光されることになる。動脈２１２を透過した光量は、動脈容積に比例して変動する。これにより、受光検出部３０では、光学的に動脈内容積変動が捉えられ、容積脈波の測定が可能となる。

　同様に、発光素子１２１から４５０ｎｍの低波長領域の光が被測定部位の体表面に向けて照射され、体表面で反射した光が受光素子１３１によって受光されることになる。体表面での反射光量は、生体とセンサとの間の距離（以下、生体－センサ間距離）に比例して変動する。これにより、受光検出部１３０では、光学的に生体－センサ間距離変動が捉えられ、検出できる。

　以上において説明した本実施の形態におけるカフ８１においては、発光素子２１および受光素子３１でなる容積脈波測定用光電センサが取付けられるセンサ固定部９０の基部３２ａからガイド部３２ｂが立設され、カフ８１の手首２００への装着状態において当該ガイド部３２ｂの先端が被測定部位近傍の体表面に宛がわれるように構成されている。したがって、容積脈波測定用光電センサと動脈２１２との相対的な位置関係が測定動作中において常に保持されるようになり、従来問題となっていた橈骨動脈に対して光電センサの向きがずれてしまうという問題が生じることがない。

　図５は、血圧計１００において操作部３の電源スイッチ（不図示）が操作されてＣＰＵ４０に電源５３から電力が供給されるタイミングで実行される処理の具体例を示すフローチャートである。図５のフローチャートに示される処理は、ＣＰＵ４０がメモリ６に記憶されている所定のプログラムを実行することにより実現される。

　図５を参照して、電源がＯＮされると、血圧計の初期化として、ＣＰＵ４０は、ＣＰＵ４０の処理用メモリ領域（不図示）を初期化し、カフ８１内の空気を排気し、圧力センサ２２３の０ｍｍＨｇ補正を行なう（ＳＴ２）。

　次に、操作部３の測定スイッチ（不図示）が押されたことが検出されると（ＳＴ３でＹＥＳ）、ＣＰＵ４０は、カフ８１を被測定者の最高血圧＋４０ｍｍＨｇ程度である所定圧力まで加圧し（ＳＴ４）、その後、徐々にカフ８１内の圧力を減圧していく（ＳＴ５）。ＣＰＵ４０は、減圧中にカフ８１内の圧力を圧力センサ２２３から取得する。また、脈波算出部５２から、算出された動脈の容積脈波を取得する。そして、ＣＰＵ４０は、それらを用いて血圧を算出し（ＳＴ６、ＳＴ７）、表示器４に表示させる（ＳＴ８）。

　ここで、図２Ａと図４とを比較すると、図２Ａに示される、カフ８１が加圧される前の状態における、生体－センサ間距離ｄ１は、図４の距離ｄ２に示されるように変化する。つまり、生体－センサ間距離はカフ８１が加圧されて膨張されるに伴って変動する。光学的に生体－センサ間距離の変動は、動脈の容積変動に重畳して検出されてしまうという問題がある。つまり、受光検出部３０では、生体－センサ間距離の変動を含んだ動脈の容積変動が検出されることになる。その結果、生体－センサ間距離の変動は、上記ステップＳＴ６で算出される血圧値に影響を及ぼすことが考えられる。そこで、本実施の形態にかかる血圧計１００は、上記ステップＳＴ６で次のような処理を実行する。

　図６は、上記ステップＳＴ６での脈波測定処理の具体例を示すフローチャートである。図６を参照して、ステップＳ１０１で、ＣＰＵ４０からの制御信号に従って発光駆動部２０から定電流（たとば５０ｍＡ）が発光素子２１へ印加されることで、発光素子２１から高波長領域の光が動脈２１２へ照射される。ステップＳ１０３で、受光素子３１にて上記発光素子２１から照射された光であって動脈２１２を透過した光量Ｅｈ、すなわち動脈容積が検出され、受光検出部３０で電圧へ変換される。その後、ステップＳ１０５で、ＣＰＵ４０は発光駆動部２０を停止する。

　次に、ステップＳ１０７で、ＣＰＵ４０からの制御信号に従って発光駆動部１２０から定電流（たとば５０ｍＡ）が発光素子１２１へ印加されることで、発光素子１２１から低波長領域の光が被測定部位の体表面へ照射される。ステップＳ１０９で、受光素子１３１にて上記発光素子１２１から照射された光であって体表面で反射された光量Ｅｌ、すなわち生体－センサ間距離が検出され、受光検出部１３０で電圧へ変換される。その後、ステップＳ１１１で、ＣＰＵ４０は発光駆動部１２０を停止する。

　そして、ステップＳ１１３で、脈波算出部５２は、上記ステップＳ１０３で受光検出部３０にて検出された動脈容積情報と上記Ｓ１０９で受光検出部１３０にて検出された生体－センサ間距離情報とを用いて、生体－センサ間距離変動の影響を軽減した動脈容積変動、すなわち生体－センサ間距離変動の影響を軽減した容積脈波を算出する。好ましくは、ステップＳ１１３で、脈波算出部５２は、上記ステップＳ１０３で受光検出部３０にて検出された動脈容積情報と上記Ｓ１０９で受光検出部１３０にて検出された生体－センサ間距離情報とを用いて、生体－センサ間距離変動の影響を除去した動脈容積変動、すなわち生体－センサ間距離変動の影響を除去した容積脈波を算出する。

　以上のステップＳ１０１～Ｓ１０３の処理はＣＰＵ４０にて測定の完了が判断されるまで繰り返される。ＣＰＵ４０において測定の完了が判断されると（ステップＳ１１５でＹＥＳ）、上記ステップＳＴ６での脈波測定処理が終了する。

　さらに、上記ステップＳ１１３での処理について詳細に説明する。
　ここで、ステップＳ１０３で検出される動脈容積情報と、Ｓ１０９で検出される生体－センサ間距離情報とは異なるセンサで検出される。そこで、脈波算出部５２は、予め各センサについてのセンサ特性を記憶しておく。センサ特性としては、たとえば、図７に示されるような、受光検出部３０での検出値と受光検出部１３０での検出値との関係が該当する。図７に示される関係は、たとえば、発光素子２１、発光素子１２１から、高波長領域および低波長領域のどちらの領域の光も透過しない物質に光を照射し、発光素子と光照射対象の物質との間の距離を変化させながら、受光検出部３０および受光検出部１３０で光量を検出することで得られる。つまり、上記関係は、受光検出部３０および受光検出部１３０での、発光素子から照射対象までの距離の変化に対する検出値の変化率の関係と言える。図７より、脈波算出部５２は各センサについてのセンサ特性として、発光素子から照射対象までの距離の変化に対する検出値の変化率が、受光検出部３０の検出値と受光検出部１３０の検出値とで、α：βであると記憶しているものとする。

　このとき、脈波算出部５２は、たとえば、以下の演算を行なって動脈容積変動Ｗを得る：
　　　動脈容積変動Ｗ＝Ａ－（Ｂ×α／β）
ただし、上記ステップＳ１０３での受光検出部３０の検出値がＡ、上記Ｓ１０９での受光検出部１３０の検出値がＢであるとする。

　なお、発光素子から照射対象までの距離の変化に対する検出値の変化率の、受光検出部３０の検出値と受光検出部１３０の検出値と比率は、上の説明にα：βで示されたような固定された比率には限定されない。そのため、上の例では、発光素子から照射対象までの距離の変化に対する検出値の変化率の、受光検出部３０の検出値と受光検出部１３０の検出値との比率をα：βとして記憶しておくものとしているが、他の例として、発光素子から照射対象までの距離に応じた受光検出部３０の検出値と受光検出部１３０の検出値とをたとえばテーブル形式などで記憶していてもよい。この場合、脈波算出部５２は、上記テーブルを参照して受光検出部３０の検出値から受光検出部１３０の検出値を得、これら検出値を用いて動脈容積変動Ｗを算出するものとする。

　上記ステップＳ１１３で脈波算出部５２によって上述の演算が実行されることで、上記センサ特性を利用して、上記ステップＳ１０３で受光検出部３０にて検出された動脈容積情報から得られる動脈容積変動より、上記Ｓ１０９で受光検出部１３０にて検出された生体－センサ間距離情報から得られる生体－センサ間距離変動の影響を軽減（除去）した動脈容積変動Ｗが得られる。従って、図２Ａや図２Ｂに示されるように構成されることで、従来問題となっていた動脈に対して光電センサの向きがずれてしまうという問題が生じることがない上に、上述のような演算が実行されることで、図４のように生体－センサ間距離が変化した場合であっても、その影響を軽減した動脈容積変動を得ることができる。好ましくは、生体－センサ間距離の変動による影響を除去した動脈容積変動を得ることができる。これにより、脈波の測定精度を向上させることができる。

　なお、オシロメトリック法を採用した方法で血圧を算出する際には、上記ステップＳＴ７では、上記ステップＳＴ５で減圧中（またはステップＳＴ４で加圧中の）カフ圧の変動を測定することで動脈の容積変動を検出して血圧を算出している。しかしながら、上記ステップＳＴ７では、上記ステップＳ１１３で脈波を検出する際に生体－センサ間距離の変動による影響を除去した動脈容積変動を用いて血圧を算出することもできる。また、容積補償法の血圧算出においても、同様に、上記ステップＳ１１３で脈波を検出する際に生体－センサ間距離の変動による影響を除去した動脈容積変動を用いることができる。このようにすることで、血圧の測定精度を向上させることができる。

　［変形例］
　上の例では、血圧計１００の脈波検出部は、一対の発光素子２１および受光素子３１でなる容積脈波測定用光電センサと、一対の発光素子１２１および受光素子１３１でなる生体－センサ間距離測定用光電センサとを含むとしている。さらに、変形例として、たとえば、図８に示されるように、複数対の生体－センサ間距離測定用光電センサを含んでもよい。

　図８に示される例では、一対の発光素子２１および受光素子３１でなる容積脈波測定用光電センサを挟んで、各々、発光素子２１および受光素子３１から等間隔に、いずれも、発光素子２１および受光素子３１に平行して、一対の発光素子１２１ａおよび受光素子１３１ａでなる第１の生体－センサ間距離測定用光電センサ、ならびに一対の発光素子１２１ｂおよび受光素子１３１ｂでなる第２の生体－センサ間距離測定用光電センサが配される。

　なお、複数対の生体－センサ間距離測定用光電センサの配置は図８に示される配置に限定されず、たとえば、図９や図１０に示されるような他の配置であってもよい。

　図９に示される例では、一対の発光素子２１および受光素子３１でなる容積脈波測定用光電センサを挟んで、各々、受光素子３１から等間隔に、いずれも、容積脈波測定用光電センサに直交して、一対の発光素子１２１ａおよび受光素子１３１ａでなる第１の生体－センサ間距離測定用光電センサ、ならびに一対の発光素子１２１ｂおよび受光素子１３１ｂでなる第２の生体－センサ間距離測定用光電センサと、発光素子２１から等間隔に、いずれも、容積脈波測定用光電センサに直交して、一対の発光素子１２１ｃおよび受光素子１３１ｃでなる第３の生体－センサ間距離測定用光電センサ、ならびに一対の発光素子１２１ｄおよび受光素子１３１ｄでなる第４の生体－センサ間距離測定用光電センサが配される。

　図１０に示される例では、一対の発光素子２１および受光素子３１でなる容積脈波測定用光電センサを挟んで、各々、発光素子２１および受光素子３１に平行したセンサ取付面３２ａ１の端辺に近い位置に、一対の発光素子１２１ａおよび受光素子１３１ａでなる第１の生体－センサ間距離測定用光電センサ、ならびに一対の発光素子１２１ｂおよび受光素子１３１ｂでなる第２の生体－センサ間距離測定用光電センサが配される。なお、発光素子１２１ａおよび受光素子１３１ａは発光素子２１および受光素子３１と平行であって、その向きが逆に配される。

　図１１は、複数対の生体－センサ間距離測定用光電センサが含まれているときの、変形例にかかる血圧計１００での、上記ステップＳＴ６での脈波測定処理の第１の具体例を示すフローチャートである。ここでは、具体的に図８に示されるように生体－センサ間距離測定用光電センサが含まれているものとする。

　図１１を参照して、図６のステップＳ１０１～Ｓ１０５と同様にして発光素子２１から高波長領域の光が動脈２１２へ照射され、すなわち動脈容積が検出されて受光検出部３０で電圧へ変換される。

　変形例における第１の具体例にかかる処理では、上記ステップＳ１０７～Ｓ１１１と同様にして、第１の生体－センサ間距離測定用光電センサおよび第２の生体－センサ間距離測定用光電センサの各々について、発光素子１２１ａ，１２１ｂから低波長領域の光が被測定部位の体表面へ照射され（ステップＳ１０７’，Ｓ１０７”）、体表面で反射された光量Ｅｌａ，Ｅｌｂが各々検出されて受光検出部１３０で電圧へ変換される（ステップＳ１０９’，Ｓ１０９”）。その後、ステップＳ１１１’，Ｓ１１１”で低波長領域の光の照射が停止される。

　ステップＳ２０１で脈波算出部５２は、ステップＳ１０９’で検出された光量ＥｌａおよびステップＳ１０９”で検出された光量Ｅｌｂの平均値を算出することで生体－センサ間距離情報を算出し、ステップＳ２０３で予め設定してあるしきい値の範囲内であるか外であるかを判定する。ステップＳ２０３の判定で、生体－センサ間距離情報がしきい値の範囲外であれば（ステップＳ２０３でＮＯ）、ステップＳ２０５で脈波算出部５２はＣＰＵ４０に対して出力エラーを出力し、処理を終了する。つまり、第１の生体－センサ間距離測定用光電センサおよび第２の生体－センサ間距離測定用光電センサの、非測定部位に対する距離が許容以上である場合には、以降の処理を行なわずに処理が終了する。

　ステップＳ２０３の判定で、生体－センサ間距離情報がしきい値の範囲内であれば（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、ＣＰＵ４０において測定の完了が判断されるまで上記処理が繰り返されて、ＣＰＵ４０において測定の完了が判断されると（ステップＳ１１５でＹＥＳ）、上記ステップＳＴ６での脈波測定処理が終了する。

　さらに、図１１には示されていないが、好ましくは、上記ステップＳ２０３の判断において、上記ステップＳ２０１で算出された平均値が予め設定されているしきい値内であると判断された場合には、脈波算出部５２によって、その平均値を用いて、上述のステップＳ１１３での、生体－センサ間距離変動の影響を軽減した動脈容積変動を得るための処理が行なわれる。

　変形例にかかる血圧計１００が図８に示されるような構成の脈波検出部を備えて、以上の処理が行なわれることで、センサ固定部９０、つまりセンサの非測定部位に対する距離が許容以内である場合に、動脈容積変動が算出される。さらに、複数対の生体－センサ間距離測定用光電センサで検出された複数の検出値の平均を用いてより高精度な生体－センサ間距離情報を検出することができる。これにより、脈波の検出精度をより向上させることができる。

　図１２は、複数対の生体－センサ間距離測定用光電センサが含まれているときの、変形例にかかる血圧計１００での、上記ステップＳＴ６での脈波測定処理の第２の具体例を示すフローチャートである。ここでも、具体的に図８に示されるように生体－センサ間距離測定用光電センサが含まれているものとする。

　図１２を参照して、変形例における第２の具体例にかかる処理では、図１１に示されたステップＳ１０１～Ｓ１１１”と同様の処理が行なわれた後、ステップＳ２０１’で脈波算出部５２は、第１の生体－センサ間距離測定用光電センサおよび第２の生体－センサ間距離測定用光電センサの各々の検出値を比較することで、センサ固定部９０において、発光素子２１および受光素子３１の配置位置に対して、第１の生体－センサ間距離測定用光電センサが配置された側と第２の生体－センサ間距離測定用光電センサが配置された側と
の傾き関係を検出することが可能である。ここでは、傾きを表わす指標を算出するものとする。そして脈波算出部５２は、ステップＳ２０３’で、算出された傾きの指標が予め設定してあるしきい値の範囲内であるか外であるかを判定する。ステップＳ２０３’の判定で、センサ固定部９０の傾きの指標がしきい値の範囲外であれば（ステップＳ２０３’でＮＯ）、たとえばステップＳ２０５’で脈波算出部５２はＣＰＵ４０に対してその旨を示す信号を出力することで、ＣＰＵ４０によって表示器４にカフ８１の装着状態を修正するようメッセージを表示させるための処理などが行なわれる。

　ステップＳ２０３’の判定で傾きの指標がしきい値の範囲内であれば（ステップＳ２０３’でＹＥＳ）、ＣＰＵ４０において測定の完了が判断されるまで上記処理が繰り返されて、ＣＰＵ４０において測定の完了が判断されると（ステップＳ１１５でＹＥＳ）、上記ステップＳＴ６での脈波測定処理が終了する。

　変形例にかかる血圧計１００が図８に示されるような構成の脈波検出部を備えて、以上の処理が行なわれることで、センサ固定部９０、つまりセンサの被測定部位に対する傾きを一定に保つことに効果を奏する。

　さらに、図１２には示されていないが、好ましくは、上記ステップＳ２０３’の判断において、上記ステップＳ２０１’で算出された傾きの指標が予め設定されているしきい値内であると判断された場合には、脈波算出部５２によって、上述のステップＳ１１３での、生体－センサ間距離変動の影響を排した動脈容積変動を得るための処理が行なわれる。このようにすることで、センサ固定部９０の被測定部位に対する傾きが一定に保たれているときの検出値を用いて動脈容積変動を算出するため、測定精度を向上させることができる。

　また、図１１に示された処理と図１２に示された処理とが組み合わされてもよい。すなわち、上記ステップＳ２０３’の判定で、センサ固定部９０の傾きの指標がしきい値の範囲外で、許容以上の傾きが発生していると判定された場合であっても、上記ステップＳ２０３のように、上記ステップＳ１０９’で検出された光量ＥｌａおよびＳ１０９”で検出された光量Ｅｌｂの平均値がしきい値内である場合に、脈波算出部５２によって、その平均値を用いて、上述のステップＳ１１３での、生体－センサ間距離変動の影響を軽減した動脈容積変動を得るための処理が行なわれてもよい。このようにすることで、測定者の利便性を損なうことなく、より測定精度を向上させることができる。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

　被測定部位を圧迫することによって被測定部位に含まれる動脈を圧迫するための圧迫用流体袋（８１）と、
　第１投光部（２１）および第１受光部（３１）を含み、前記第１投光部から被測定部位に向けて、生体組織を透過し易い波長である第１の波長の検出光を照射するとともに、被測定部位を透過した前記検出光を前記第１受光部にて受光し、受光した検出光の光量に応じた第１出力信号を出力する第１の光電センサ（２１，３１）と、
　第２投光部（１２１）および第２受光部（１３１）を含み、前記第２投光部から被測定部位に向けて、前記第１の波長よりも短い、生体組織を透過し難い波長である第２の波長の検出光を照射するとともに、被測定部位の表面で反射した前記検出光を前記第２受光部にて受光し、受光した検出光の光量に応じた少なくとも１つ以上の第２出力信号を出力する第２の光電センサ（１２１，１３１）と、
　前記第１の光電センサおよび前記第２の光電センサを、前記圧迫用流体袋を介して被測定部位に対するように、前記被測定部位に対する位置を固定するための固定部（９０）と、
　前記第１投光部および前記第２投光部を発光させるための駆動部（２０，１２０）と、
　前記第１出力信号および前記第２出力信号に基づいて、前記第１受光部および前記第２受光部での受光量の変動を検出する検出部（３０，１３０）と、
　前記第１受光部での受光量の変動と、前記第２受光部での受光量の変動とを用いて動脈の容積脈波を算出する算出部（５２）とを備える、血圧情報測定装置。
　前記第１受光部は前記第１の波長よりも短い波長を遮断する部材を含む、請求の範囲第１項に記載の血圧情報測定装置。
　前記第２受光部は前記第２の波長よりも長い波長を遮断する部材を含む、請求の範囲第１項に記載の血圧情報測定装置。
　前記第２の光電センサは、前記第２投光部および前記第２受光部として、複数の投光部および受光部を含んで、前記第２出力信号として、前記複数の受光部の各々での受光量に応じた複数の出力信号を出力し、
　前記算出部は、前記第２の光電センサに含まれる前記複数の受光部での受光量の変動の平均値から前記第１の光電センサと前記被測定部位との距離を算出する、請求の範囲第１項～第３項のいずれかに記載の血圧情報測定装置。
　前記第２の光電センサは、前記第２投光部および前記第２受光部として、複数の投光部および受光部を含んで、前記第２出力信号として、前記複数の受光部の各々での受光量に応じた複数の出力信号を出力し、
　前記算出部は、前記複数の出力信号に基づいて、前記第２の光電センサの前記被測定部位に対する傾きを算出する、請求の範囲第１項～第３項のいずれかに記載の血圧情報測定装置。
　前記算出部は、前記第１受光部での受光量から得られる情報から前記第２受光部での受光量から得られる情報を減じるための演算を行なう、請求の範囲第１項に記載の血圧情報測定装置。