WO2017002402A1 - 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 - Google Patents

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pressure ratio
waveform
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知哉 中澤
塁 関根
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浜松ホトニクス株式会社
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    • A61B5/6898—Portable consumer electronic devices, e.g. music players, telephones, tablet computers

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a blood pressure ratio calculation device, a blood pressure ratio calculation method, a blood pressure ratio calculation program, and a recording medium that records the program.
  • a method of measuring a blood pressure waveform by a tonometer method using a pressure pulse wave sensor is known.
  • the method of measuring the blood pressure waveform by the tonometer method it is possible to measure the relative change of the intra-arterial pressure, but it is difficult to accurately obtain the absolute pressure of the intra-arterial pressure. Therefore, it is necessary to calculate the absolute pressure of the arterial pressure by performing correction based on the blood pressure value measured using the cuff.
  • the blood pressure waveform cannot be measured by the tonometer method because of the cuff pressure.
  • an estimated blood pressure waveform is acquired based on the photoelectric pulse wave detected by the photoelectric pulse wave detection device during the correction, and the estimated blood pressure waveform is obtained by a tonometer method. It is displayed instead of the relative blood pressure waveform.
  • the relative blood pressure waveform is a value corresponding to a relative temporal change in blood pressure and not an absolute value
  • an absolute blood pressure or blood pressure waveform is obtained from the relative blood pressure waveform.
  • the relative blood pressure waveform acquired by the tonometer method must be corrected by the blood pressure value measured using the cuff. Not convenient. Therefore, it is difficult to easily and sufficiently accurately evaluate the cardiovascular system with the above-described conventional technology.
  • An object of one aspect of the present invention is to provide a blood pressure ratio calculation device, a blood pressure ratio calculation method, and a blood pressure ratio calculation program that can easily and sufficiently accurately evaluate a cardiovascular system.
  • the present inventors have conducted intensive studies as a method for obtaining a ratio between the systolic blood pressure value and the diastolic blood pressure value (hereinafter also referred to as “maximum diastolic blood pressure ratio”) showing one of these relationships.
  • maximum diastolic blood pressure ratio a ratio between the systolic blood pressure value and the diastolic blood pressure value showing one of these relationships.
  • Another embodiment of the present invention is a blood pressure ratio calculation method for calculating a maximum / minimum blood pressure ratio corresponding to a ratio between a maximum blood pressure value and a minimum blood pressure value of a test object, and the relative blood pressure time of the test object
  • An input step for inputting a relative blood pressure waveform corresponding to a change, a spectrum generation step for generating a relative blood pressure waveform spectrum by Fourier transforming the relative blood pressure waveform, and a maximum / lowest blood pressure ratio based on the relative blood pressure waveform spectrum Analyzing step.
  • Another embodiment of the present invention is a blood pressure ratio calculation program for causing a computer to execute processing for calculating a maximum to minimum blood pressure ratio corresponding to a ratio between a maximum blood pressure value to be tested and a minimum blood pressure value.
  • An input unit for inputting a relative blood pressure waveform corresponding to a temporal change in relative blood pressure to be examined, a spectrum generation unit for generating a relative blood pressure waveform spectrum by Fourier transforming the relative blood pressure waveform, and a relative blood pressure waveform spectrum Based on the above, it is made to function as an analysis unit for calculating the maximum and minimum blood pressure ratio.
  • the other form of this invention is a computer-readable recording medium which records a blood pressure ratio calculation program.
  • the blood pressure ratio calculation device the blood pressure ratio calculation method, the blood pressure ratio calculation program, and the recording medium for recording the program according to the above aspect of the present invention, based on the relative blood pressure waveform spectrum generated by Fourier transforming the relative blood pressure waveform.
  • the highest to lowest blood pressure ratio to be examined is calculated.
  • the calculated maximum / minimum blood pressure ratio indicates one of the relationships between the relative blood pressure waveform and the absolute blood pressure or blood pressure waveform
  • the absolute blood pressure waveform is obtained from the relative blood pressure waveform using the maximum / minimum blood pressure ratio.
  • the calculated maximum and minimum blood pressure ratio can be used as an evaluation index of cardiac function. Therefore, by calculating the maximum / minimum blood pressure ratio based on the relative blood pressure waveform, the cardiovascular system can be evaluated easily and accurately.
  • a blood pressure ratio calculation device a blood pressure ratio calculation method, a blood pressure ratio calculation program, and a recording medium for recording the program, which can easily and sufficiently accurately evaluate the cardiovascular system.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an absolute blood pressure waveform calculation system including a blood pressure ratio calculation device according to a first embodiment of one aspect of the present invention. It is a functional block diagram of the process part in FIG. It is a figure which shows the hardware constitutions of the process part in FIG. It is a graph which shows the true blood pressure waveform measured with the open type catheter blood pressure meter. It is a graph which shows the power spectrum of the blood pressure waveform shown in FIG. It is a graph which shows the fluctuation
  • the absolute blood pressure waveform calculation system is a system that calculates an absolute blood pressure waveform from a relative blood pressure waveform of a test subject (subject).
  • the relative blood pressure waveform is information corresponding to a temporal change in the relative blood pressure of the subject.
  • the relative blood pressure waveform can be obtained by, for example, a NIRS (Near Infra-Red Spectroscopy) apparatus, a pulse oximeter, or a tonometer.
  • a living body is irradiated with light, and the intensity of the reflected light is detected, whereby a change in blood volume over time at a predetermined position of the living body is measured from the surface of the living body, and the result is relative.
  • Acquired as a blood pressure waveform photoelectric pulse wave.
  • the pulse oximeter measures the oxygen saturation of arterial blood and acquires the result as a relative blood pressure waveform.
  • the tonometer uses blood vessel wall motion due to blood pressure fluctuations, measures the relative change in arterial pressure with a blood pressure sensor attached to the radial artery, and acquires the result as a relative blood pressure waveform.
  • the relative blood pressure waveform may be acquired by, for example, plethysmography, an electromagnetic blood flow meter, an ultrasonic blood flow meter, or a laser blood flow meter. This embodiment demonstrates the case where the photoelectric pulse wave acquired by the NIRS apparatus is used as a relative blood pressure waveform.
  • the relative blood pressure waveform has a corresponding relationship with a blood pressure waveform (hereinafter also referred to as a “true blood pressure waveform”) that captures the time variation of the absolute value of the blood pressure in the artery as a waveform. Although it is different, its shape is similar to the shape of a true blood pressure waveform.
  • the absolute blood pressure waveform calculation system calculates a maximum / minimum blood pressure ratio corresponding to the ratio between the maximum blood pressure value and the minimum blood pressure value of the subject calculated based on the relative blood pressure waveform, and based on the calculated maximum / minimum blood pressure ratio, the relative blood pressure A true blood pressure waveform is reproduced (reproduced) by calculating an absolute blood pressure waveform from the waveform.
  • the systolic blood pressure value is the systolic blood pressure value that is the highest in the systolic phase, and the minimum blood pressure value is the diastolic blood pressure that is the lowest in the diastole.
  • the absolute blood pressure waveform is information corresponding to a temporal change in the absolute value of blood pressure (that is, the value of the blood pressure itself) and is a waveform corresponding to a true blood pressure waveform.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an absolute blood pressure waveform calculation system including a blood pressure ratio calculation device according to a first embodiment of one aspect of the present invention.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the processing unit in FIG.
  • the absolute blood pressure waveform calculation system 1 includes a relative blood pressure waveform acquisition device 10 (blood pressure ratio calculation device) and a computer 20.
  • the relative blood pressure waveform acquisition device 10 acquires, for example, a photoelectric pulse wave as a relative blood pressure waveform as a relative blood pressure waveform in a living body serving as a subject using near infrared spectroscopy (NIRS). Further, the relative blood pressure waveform acquisition device 10 calculates the maximum and minimum blood pressure ratio of the subject based on the acquired relative blood pressure waveform. As the relative blood pressure waveform acquisition device 10, for example, a portable near-infrared tissue oxygen monitor device is used.
  • the relative blood pressure waveform acquisition device 10 includes a detection unit 11 (acquisition unit) and a processing unit 30.
  • the detection unit 11 detects a signal for acquiring a relative blood pressure waveform.
  • the detection unit 11 has a probe shape that comes into contact with the surface of the living body H to be a subject (in this embodiment, the palm).
  • the detection unit 11 includes a light source 11a (irradiation device) and a photodetector 11b (see FIG. 2).
  • the detection unit 11 irradiates near-infrared light from the light source 11a from the surface of the living body H to the inside, and Reflected light from the inside is detected by the photodetector 11b. Thereby, the detection unit 11 acquires the absorbance when the light passes through the living body H.
  • this change in absorbance over time corresponds to a photoelectric pulse wave.
  • the component that absorbs light in blood include red blood cells, hemoglobin contained in red blood cells, and water.
  • the detection unit 11 detects the photoelectric pulse wave and acquires it as a relative blood pressure waveform.
  • the detection unit 11 is electrically connected to the processing unit 30 via the cable 13 and transmits the acquired relative blood pressure waveform to the processing unit 30 via the cable 13. That is, the detection unit 11 is an acquisition unit that acquires a relative blood pressure waveform and inputs the relative blood pressure waveform to the processing unit 30.
  • the processing unit 30 receives a relative blood pressure waveform from the detection unit 11.
  • the processing unit 30 calculates a maximum / minimum blood pressure ratio by performing predetermined processing based on the input relative blood pressure waveform. Details of the predetermined process will be described later. It is known that the relative blood pressure waveform is affected by the viscoelastic characteristics of blood vessels.
  • a viscoelastic property of a blood vessel is a property that shows viscoelasticity of a blood vessel, that is, behavior of both elasticity and viscosity in the blood vessel.
  • the processing unit 30 calculates an absolute blood pressure waveform from the relative blood pressure waveform using the calculated maximum and minimum blood pressure ratio.
  • the processing unit 30 calculates an absolute blood pressure waveform by performing predetermined processing for correcting the magnification, the reference point, and the like on the relative blood pressure waveform based on the maximum and minimum blood pressure ratio.
  • the processing unit 30 transmits the calculated absolute blood pressure waveform to the computer 20 by wireless communication or the like.
  • the processing unit 30 may transmit the calculated maximum and minimum blood pressure ratio to the computer 20 by wireless communication or the like together with or instead of the absolute blood pressure waveform.
  • the processing unit 30 calculates the absolute blood pressure waveform by correcting the relative blood pressure waveform using the characteristic points of the blood pressure waveform of the subject and the highest and lowest blood pressure ratio.
  • the feature point is a dichroic notch point, an average blood pressure value, or the like.
  • notch point is a blood pressure change point (double notch) generated by closing the aortic valve due to a decrease in blood volume.
  • the processing unit 30 uses the blood pressure value at the notch point in the blood pressure waveform of the subject calculated or measured in advance for the processing.
  • the processing unit 30 acquires information indicating a notch point such as a blood pressure value of a notch point in a blood pressure waveform of a subject calculated or measured in advance, for example, by an input from the computer 20. Details of the predetermined processing in the processing unit 30 will be described later.
  • the computer 20 stores information indicating notch points in the blood pressure waveform of the subject calculated or measured in advance, and transmits information indicating the notch points to the processing unit 30 by wireless communication or the like.
  • the computer 20 receives information indicating the absolute blood pressure waveform from the processing unit 30 by wireless communication or the like.
  • the computer 20 has a display unit such as a display 20a, and displays information indicating the received absolute blood pressure waveform on the display 20a.
  • the computer 20 may receive information indicating the maximum and minimum blood pressure ratio from the processing unit 30 by wireless communication or the like.
  • the computer 20 may display information indicating the received maximum and minimum blood pressure ratio on the display 20a together with or instead of the information indicating the absolute blood pressure waveform.
  • the computer 20 and the relative blood pressure waveform acquisition device 10 may be electrically connected by a cable or the like, and the computer 20 may receive information from the processing unit 30 by wired communication.
  • the processing unit 30 includes an input unit 32, a frequency domain expression conversion unit (spectrum generation unit) 33, a maximum / minimum blood pressure ratio calculation unit (analysis unit) 34, and an absolute blood pressure waveform reproduction unit 35 ( Blood pressure waveform calculation unit).
  • the frequency domain expression conversion unit 33 is a spectrum generation unit that generates a relative blood pressure waveform spectrum P ′ F by performing a Fourier transform on the relative blood pressure waveform P ′ input by the input unit 32. That is, the frequency domain expression conversion unit 33 converts the relative blood pressure waveform P ′ that is a function of time indicated by the time domain expression into a relative blood pressure waveform spectrum P ′ F that is a function of the frequency indicated by the frequency domain expression. Convert. The frequency domain expression conversion unit 33 outputs the information of the generated relative blood pressure waveform spectrum P ′ F to the maximum / lowest blood pressure ratio calculation unit 34.
  • the frequency domain representation conversion unit 33 corrects the input relative blood pressure waveform P ′ using the viscoelastic property correction value indicating the viscoelastic property of the blood vessel, thereby reducing the influence of the viscoelastic property of the blood vessel.
  • a relative blood pressure waveform spectrum may be generated by acquiring a blood pressure similarity waveform and Fourier transforming the blood pressure similarity waveform as a relative blood pressure waveform P ′.
  • the maximum and minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin is calculated.
  • the maximum / minimum blood pressure ratio calculation unit 34 calculates the maximum / minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin based on the following formula (1).
  • numerical formula (1) shows the statistically significant correspondence newly found as a result of the present inventors' extensive research. The details of the correspondence relationship and Expression (1) will be described later.
  • Equation (1) n represents a positive integer, f 1 indicates a frequency corresponding to the pulse rate, f n denotes the frequency of n times the frequency corresponding to the pulse rate.
  • the frequency f 1 corresponding to a pulse is a frequency range corresponding to a pulse that a human body can take, and is, for example, about 0.5 Hz to 3.7 Hz.
  • the frequency f 1 corresponding to the pulse fluctuates within the frequency range (about 0.5 Hz to 3.7 Hz) corresponding to the pulse that the human body can take due to fluctuations of the living body, and the frequency f n also fluctuates accordingly. To do.
  • P ′ F (f 1 ) represents the spectral intensity of the first harmonic wave
  • P ′ F (f n ) represents the spectral intensity of the n harmonic wave.
  • the spectrum intensity of the 1st harmonic is, for example, the peak value of the spectrum intensity of the 1st harmonic
  • the spectrum intensity of the nth harmonic is, for example, the peak value of the spectrum intensity of the nth harmonic.
  • Maximum and minimum blood pressure ratio calculating section 34 based on the above equation (1), 'the sum of the peak value of 1 harmonic or more intensity at F, the relative blood pressure wave spectrum P' relative pressure waveform spectrum P 1 times in the F
  • P Tmax the maximum and minimum blood pressure ratio
  • P Tmin the maximum and minimum blood pressure ratio by the equation (1)
  • the maximum / minimum blood pressure ratio calculation unit 34 outputs the calculated maximum / minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin to the absolute blood pressure waveform reproduction unit 35.
  • the maximum / minimum blood pressure ratio calculation unit 34 may output the calculated maximum / minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin to the computer 20.
  • the maximum / minimum blood pressure ratio calculation unit 34 may calculate the maximum / minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin based on the sum of the intensities of the relative blood pressure waveform spectra of the 1st harmonic group or more. Specifically, the maximum / minimum blood pressure ratio calculation unit 34 may calculate the maximum / minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin based on the following formula (2).
  • Formula (2) shows the statistically significant correspondence newly found as a result of the present inventors' extensive research. The details of the correspondence relationship and Expression (2) will be described later. However, in Equation (2), n represents a positive integer, f 1 indicates a frequency corresponding to the pulse rate, f n denotes the frequency of n times the frequency corresponding to the pulse rate.
  • the wave groups of frequencies of a predetermined range of frequency f 1 corresponding to the pulse rate with include frequency f 1 corresponding to the pulse, the 1-fold waves.
  • the 1st harmonic group is a spectrum in a range of a predetermined effective width centered on the peak value of the spectral intensity of the 1st harmonic, for example.
  • the spectrum intensity of the 1st harmonic group is, for example, an integrated value of spectrum intensity within a predetermined effective width.
  • the wave groups of the frequency of a predetermined range of n times the frequency f n and the n-fold waves with include frequency f n of the n times the frequency f 1 corresponding to the pulse rate.
  • the n-th harmonic group is a spectrum in a range of a predetermined effective width centered on the peak value of the spectral intensity of the n-th harmonic, for example.
  • the spectral intensity of the nth harmonic group is, for example, an integrated value of spectral intensity within a predetermined effective width. A specific example of the predetermined effective width will be described later with reference to FIG.
  • Maximum and minimum blood pressure ratio calculation unit 34 based on the equation (2), 'the sum of the peak value of the spectral intensity of more than 1-fold waves of F, the relative blood pressure wave spectrum P' relative pressure waveform spectrum P 1 in F
  • the maximum and minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin may be calculated by calculating a ratio with the peak value of the spectrum intensity of the harmonic group.
  • a component having a frequency higher than 30 Hz in the relative blood pressure waveform spectrum P ′ F is noise, an integral value of a spectrum intensity of 30 Hz or less is not reflected in the calculation result up to such noise.
  • An integral value of spectral intensity of 20 Hz or less may be preferably used.
  • the absolute blood pressure waveform reproduction unit 35 calculates an absolute blood pressure waveform based on the maximum / minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin calculated by the maximum / minimum blood pressure ratio calculation unit 34.
  • the relative blood pressure waveform P ′ is different in value from the true blood pressure waveform, but its shape is similar to the shape of the true blood pressure waveform.
  • the relative blood pressure waveform P ′ includes the lowest point corresponding to the lowest blood pressure value P Tmin that is the diastolic blood pressure in the true blood pressure waveform, and the highest point corresponding to the highest blood pressure value P Tmax that is the systolic blood pressure in the true blood pressure waveform. And a reference point corresponding to a feature point (notch point) in the true blood pressure waveform.
  • the lowest point in the relative blood pressure waveform P ′ is detected, for example, as the point where the waveform intensity becomes the smallest in the relative blood pressure waveform P ′, and the highest point in the relative blood pressure waveform P ′, for example, has the largest waveform intensity in the relative blood pressure waveform P ′. It is detected as a point. Since the reference point in the relative blood pressure waveform P ′ corresponds to the overlapping notch in the true blood pressure waveform and indicates the waveform change point, it can be detected, for example, in the same manner as the method of detecting extreme values. The reference point may be made clearer and easier to detect by differentiating the relative blood pressure waveform P ′ with respect to time.
  • the absolute blood pressure waveform reproduction unit 35 calculates a magnification for the relative blood pressure waveform P ′ output from the input unit 32 based on the maximum / minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin calculated by the maximum / minimum blood pressure ratio calculation unit 34. to correct. Specifically, the absolute blood pressure waveform reproduction unit 35 detects the lowest point and the highest point in the relative blood pressure waveform P ′, calculates the ratio between the detected lowest point and the highest point, and the ratio is the highest and lowest blood pressure. The magnification in the relative blood pressure waveform P ′ is corrected by adding an addition coefficient to the relative blood pressure waveform P ′ or multiplying the relative blood pressure waveform P ′ so as to be substantially equal to the ratio P Tmax : P Tmin . Thereby, a magnification corrected relative blood pressure waveform is calculated.
  • the absolute blood pressure waveform reproduction unit 35 acquires the blood pressure value at the notch point from the output from the computer 20, and the magnification corrected relative blood pressure waveform in which the magnification correction is performed as described above by the blood pressure value at the notch point.
  • the reference point is corrected and an absolute blood pressure waveform is calculated.
  • the absolute blood pressure waveform reproduction unit 35 detects the reference point in the magnification-corrected relative blood pressure waveform, and the magnification-corrected relative blood pressure so that the waveform value of the detected reference point is substantially equal to the blood pressure value of the notch point.
  • a reference point in the magnification-corrected relative blood pressure waveform is corrected by adding an addition coefficient to the waveform or multiplying by a multiplication coefficient.
  • the waveform value at the reference point detected in the magnification corrected relative blood pressure waveform is corrected to be about 90 mmHg.
  • an absolute blood pressure waveform PT is calculated.
  • the absolute blood pressure waveform reproduction unit 35 outputs the calculated absolute blood pressure waveform PT to the computer 20.
  • FIG. 3 shows a hardware configuration of the processing unit 30 in FIG.
  • the processing unit 30 physically includes a CPU (Central Processing Unit) 301 as a processor, a RAM (Random Access Memory) 302 or a ROM (Read Only Memory) 303 as a recording medium, and a wireless communication module. 304, an antenna 305, a computer including an input / output module 306, and the like, each of which is electrically connected.
  • a CPU Central Processing Unit
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • the functions of the processing unit 30 described above are performed by reading a blood pressure ratio calculation program or the like on hardware such as the CPU 301 and the RAM 302, and under the control of the CPU 301, the wireless communication module 304, the antenna 305, and the input / output module. This is realized by operating 306 and the like and reading and writing data in the RAM 302.
  • the processing unit 30 may include a display, an operation module, or the like.
  • FIG. 4 is a graph showing a true blood pressure waveform measured by an open-type catheter sphygmomanometer.
  • the horizontal axis in FIG. 4 indicates time [s], and the vertical axis in FIG. 4 indicates blood pressure [mmHg].
  • the maximum blood pressure value P Tmax indicates about 130 mmHg
  • the minimum blood pressure value P Tmin indicates about 70 mmHg. Therefore, the ratio between the highest blood pressure value P Tmax and the lowest blood pressure value P Tmin , that is, the highest and lowest blood pressure ratio is about 1.86.
  • the blood pressure waveform is mainly composed of a first harmonic wave (main wave) of the frequency f 1 corresponding to the pulse and an n harmonic wave of the frequency f n higher than the frequency f 1.
  • the blood pressure waveform shown in FIG. When the Fourier transform is performed, a power spectrum as shown in FIG. 5 is obtained.
  • FIG. 5 is a graph showing a power spectrum obtained by Fourier transforming the blood pressure waveform shown in FIG.
  • the power spectrum is normalized by the spectral intensity of the 1st harmonic, the horizontal axis of FIG. 5 indicates the frequency [Hz], and the vertical axis of FIG. 5 indicates the spectral intensity.
  • ratio based on spectral intensity is also substantially equal to the highest and lowest blood pressure ratio obtained from the blood pressure waveform shown in FIG. Specifically, in the power spectrum shown in FIG.
  • the horizontal axis of FIG. 7 shows the maximum and minimum blood pressure ratio obtained by an experiment performed on cynomolgus monkeys
  • the vertical axis of FIG. 7 shows the ratio based on the spectral intensity obtained by Fourier transforming the blood pressure waveform.
  • the ratio based on the spectral intensity obtained by Fourier transforming the blood pressure waveform falls within ⁇ 5% of the ratio of the highest blood pressure to the lowest blood pressure obtained by an experiment performed on cynomolgus monkeys. It was confirmed that
  • the accuracy of the relationship represented by the above mathematical formula (1) depends on the frequency resolution of the Fourier transform.
  • one pulse wave is considered, ideally there is no wave having a frequency other than an integer multiple of the frequency corresponding to the pulse.
  • waves of frequencies other than an integer multiple of the frequency corresponding to the pulse are included due to biological fluctuations.
  • the frequency resolution by Fourier transform depends on the length of the time waveform before the conversion in principle, but since the actually measured time waveform has a finite length, the spectrum of the time waveform is completely separated by frequency. It is not possible.
  • the spectrum of each integral multiple wave includes the spectrum of waves other than the integral multiple around it.
  • waves other than integer multiples can be removed, and the accuracy of the relationship represented by the above mathematical formula (1) increases.
  • the lower the frequency resolution the lower the accuracy due to the influence of waves other than integer multiples.
  • the correspondence shown by the above formula (1) is statistically significant.
  • FIG. 8 is a graph showing the spread of the power spectrum of the blood pressure waveform due to biological fluctuations.
  • the horizontal axis in FIG. 8 indicates the frequency [Hz], and the vertical axis in FIG. 8 indicates the spectrum intensity.
  • the graph 10a in FIG. 8 shows the power spectrum of an ideal blood pressure waveform ignoring the biological fluctuation
  • the graph 10b in FIG. 8 shows the power spectrum of a blood pressure waveform including a wave other than an integral multiple due to biological fluctuation.
  • the graph 10b showing the power spectrum of a blood pressure waveform including waves other than an integral multiple due to biological fluctuations has a wider peak at each peak than the graph 10a showing the power spectrum of an ideal blood pressure waveform ignoring biological fluctuations. It has become.
  • the present inventors have added the sum of the spectrum intensities of the 1st harmonic group and the 1st harmonic group and the 1st harmonic group. It has been found that the ratio with the spectral intensity is substantially equal to the ratio between the maximum blood pressure value P Tmax and the minimum blood pressure value P Tmin . That is, it has been found that the correspondence shown by the mathematical formula (2) is established.
  • the maximum-minimum blood pressure ratio can be obtained from the integral value of the spectrum intensity within a predetermined effective range including each peak value as described above.
  • the predetermined effective width may be a frequency width W1 that is a half value of the peak value of the spectrum intensity of the n-th harmonic wave, for example, as shown in FIG. ) May be a frequency width W2 divided at the center between adjacent n-th harmonic frequencies.
  • the optimum frequency resolution or the effective width of the spectrum group may be set as appropriate in consideration of the device characteristics of the blood pressure ratio calculation device or biological fluctuations.
  • the absolute blood pressure waveform calculation system 1 including the relative blood pressure waveform acquisition device 10 according to the present embodiment calculates the highest and lowest blood pressure ratio, and based on the highest and lowest blood pressure ratio, A processing procedure for calculating an absolute blood pressure waveform will be described.
  • information indicating a notch point in the blood pressure waveform of the subject is recorded in the computer 20 in advance.
  • the connection by wireless communication is established between the computer 20 and the processing unit 30 of the relative blood pressure waveform acquisition device 10
  • information indicating the notch point of the subject is transmitted from the computer 20 to the absolute blood pressure waveform reproduction unit 35.
  • the absolute blood pressure waveform reproducing unit 35 acquires the blood pressure value at the notch point of the subject.
  • a relative blood pressure waveform P ′ is input by the input unit 32 based on a signal from the detection unit 11 (S1: input step). Then, the frequency domain representation conversion unit 33 'performs a Fourier transform on the relative blood pressure wave spectrum P' relative pressure waveform P acquired in S1 calculates the F (S2: spectrum generating step). Subsequently, the maximum-minimum blood pressure ratio calculation unit 34, based on the relative blood pressure waveform spectrum P ′ F calculated in S2, based on the above formula (1) or formula (2), the maximum-minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin is calculated (S3: analysis step). By the above processing of S1 ⁇ S3, maximum and minimum blood pressure ratio P Tmax: P Tmin is calculated.
  • the absolute blood pressure waveform reproduction unit 35 calculates the absolute blood pressure waveform PT by performing the correction process of S4 and S5 based on the maximum and minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin calculated by S1 to S3.
  • the absolute blood pressure waveform reproduction unit 35 corrects the magnification of the relative blood pressure waveform P ′ input in S1 (S4: absolute blood pressure waveform calculation step). That is, the absolute blood pressure waveform reproduction unit 35 detects the lowest point and the highest point in the relative blood pressure waveform P ′, calculates the ratio between the detected lowest point and the highest point, and the ratio is the highest and lowest blood pressure ratio P Tmax.
  • the magnification in the relative blood pressure waveform P ′ is corrected by adding an addition coefficient to the relative blood pressure waveform P ′ or multiplying it by a multiplication coefficient so as to be substantially equal to P Tmin . Thereby, a magnification corrected relative blood pressure waveform is calculated.
  • the absolute blood pressure waveform reproduction unit 35 performs reference point correction on the magnification-corrected relative blood pressure waveform calculated in S4 (S5: absolute blood pressure waveform calculation step). That is, the absolute blood pressure waveform reproduction unit 35 detects the reference point in the magnification-corrected relative blood pressure waveform calculated in S4, and the waveform value of the detected reference point is substantially the same as the above-described notch point acquired from the computer 20.
  • the reference point in the magnification corrected relative blood pressure waveform is corrected by adding an addition coefficient to the magnification corrected relative blood pressure waveform or multiplying by a multiplication coefficient so as to be equal.
  • the absolute blood pressure waveform PT is calculated, and the process ends.
  • information indicating the absolute blood pressure waveform P T calculated in S5 by being transmitted from the processing unit 30 to the computer 20, may be displayed on the display 20a or the like of the computer 20.
  • the blood pressure ratio calculation program P1 includes a main module P10, an input module P15, a frequency domain expression conversion module P16, a maximum / minimum blood pressure ratio calculation module P17, and an absolute blood pressure waveform reproduction module P18.
  • the main module P10 is a part that comprehensively controls the blood pressure ratio calculation process.
  • the functions realized by executing the input module P15, the frequency domain expression conversion module P16, the maximum and minimum blood pressure ratio calculation module P17, and the absolute blood pressure waveform reproduction module P18 are respectively the input unit 32 of the relative blood pressure waveform acquisition device 10, The functions are the same as those of the frequency domain expression conversion unit 33, the maximum / minimum blood pressure ratio calculation unit 34, and the absolute blood pressure waveform reproduction unit 35.
  • the blood pressure ratio calculation program P1 is provided by a recording medium such as a CD-ROM, DVD or ROM, or a semiconductor memory, for example.
  • the blood pressure ratio calculation program P1 may be provided via a network as a computer data signal superimposed on a carrier wave.
  • the relative blood pressure waveform P ′ is Fourier transformed. based on the relative pressure waveform spectrum P 'F, which is generated by converting the highest diastolic blood pressure ratio of the subject P Tmax: P Tmin is calculated.
  • the calculated maximum / minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin indicates one of the relationships between the relative blood pressure waveform and the absolute blood pressure or blood pressure waveform, etc., and therefore, the maximum / minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin is used.
  • the absolute blood pressure waveform PT can be calculated from the relative blood pressure waveform P ′. Therefore, by calculating the maximum / minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin based on the relative blood pressure waveform P ′, the cardiovascular system can be easily and accurately evaluated.
  • the maximum / minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin can be calculated based on the relative blood pressure waveform spectrum P ′ F of the first harmonic or higher.
  • maximum and minimum blood pressure ratio calculation unit 34 based on the sum of the intensities of F 'relative pressure waveform spectrum P including the strength of F' which each relative pressure waveform spectrum P of at least 1-fold wave to third harmonic, maximum and minimum The blood pressure ratio P Tmax : P Tmin can be calculated.
  • maximum and minimum blood pressure ratio calculation unit 34 based on the sum of the intensities of F 'relative pressure waveform spectrum P including the strength of F' which each relative pressure waveform spectrum P of at least 1-fold waves up to three times waves, The maximum and minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin can be calculated.
  • the relative blood pressure waveform acquisition device 10 includes the detection unit 11 that acquires the relative blood pressure waveform P ′ of the subject and inputs the acquired relative blood pressure waveform P ′ to the input unit 32, the relative blood pressure waveform acquisition device 10
  • the relative blood pressure waveform P ′ can be easily input to the input unit 32 without providing a device for acquiring the relative blood pressure waveform P ′ separately.
  • the relative blood pressure waveform acquisition device 10 the light emitted from the light source 11 a included in the detection unit 11 and transmitted through the inside of the living body H is detected by the photodetector 11 b included in the detection unit 11.
  • the relative blood pressure waveform P ′ can be easily acquired without providing a device for detecting a signal for acquiring the relative blood pressure waveform P ′ separately from the relative blood pressure waveform acquiring apparatus 10.
  • the relative blood pressure waveform P ′ is corrected based on the maximum and minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin , and the absolute blood pressure waveform is calculated based on the corrected relative blood pressure waveform P ′.
  • the absolute blood pressure waveform PT can be accurately estimated from the relative blood pressure waveform P ′, and the cardiovascular system can be simply and sufficiently accurately evaluated based on the estimated absolute blood pressure waveform PT. Become.
  • Cardiac function is a characteristic unique to each human being, and changes depending on the environment.
  • As an index for evaluating the cardiac function there is a difference between a maximum blood pressure value and a minimum blood pressure value, a pulse pressure, or the like, and the pulse pressure is correlated with a maximum / minimum blood pressure ratio. According to this correlation, cardiac function can be evaluated based on the highest and lowest blood pressure ratio.
  • the maximum / minimum blood pressure ratio of the absolute blood pressure waveform is obtained from the relative blood pressure waveform such as the photoelectric pulse wave, and the cardiac function is evaluated based on the maximum / minimum blood pressure ratio.
  • FIG. 12 is a functional block diagram in the cardiac function evaluation system according to the second embodiment.
  • the cardiac function evaluation system 1A includes a relative blood pressure waveform acquisition device 10A and a computer 20A (blood pressure ratio calculation device).
  • the relative blood pressure waveform acquisition device 10A is configured by, for example, a NIRS (Near Infra-Red Spectroscopy) device, a pulse oximeter, a tonometer, a plethysmography, an electromagnetic blood flow meter, an ultrasonic blood flow meter, or a laser blood flow meter.
  • the relative blood pressure waveform P ′ is acquired.
  • the relative blood pressure waveform acquisition device 10A inputs the acquired relative blood pressure waveform P ′ to the computer 20A.
  • the hardware configuration of the computer 20A according to the present embodiment is realized by the same configuration as the hardware configuration shown in FIG. Hereinafter, the functional configuration of the computer 20A will be described in detail.
  • the computer 20A includes an input unit 21, a frequency domain expression conversion unit 22, a systolic blood pressure ratio calculation unit 23, and a cardiac function evaluation unit 24.
  • the input unit 21 receives the relative blood pressure waveform P ′ from the relative blood pressure waveform acquisition device 10 ⁇ / b> A.
  • the input unit 21 outputs information on the input relative blood pressure waveform P ′ to the frequency domain expression conversion unit 22.
  • Frequency domain representation conversion unit 22 by Fourier transform, relative blood pressure wave spectrum P' relative pressure waveform P input by the input unit 21 is a spectral generator for generating an F. That is, the frequency domain expression conversion unit 22 displays the relative blood pressure waveform P ′, which is a function of time indicated by the time domain expression, in the frequency domain expression, like the frequency domain expression conversion unit 33 according to the first embodiment. Is converted to a relative blood pressure waveform spectrum P ′ F which is a function of the frequency. The frequency domain expression conversion unit 22 outputs information on the generated relative blood pressure waveform spectrum P ′ F to the maximum / minimum blood pressure ratio calculation unit 23.
  • the maximum / minimum blood pressure ratio calculation unit 23 determines the subject based on the relative blood pressure waveform spectrum P ′ F equal to or higher than the frequency corresponding to the pulse of the subject among the relative blood pressure waveform spectra P ′ F generated by the frequency domain expression conversion unit 22. maximum and minimum blood pressure ratio P Tmax of: calculating the P Tmin. Specifically, the maximum-minimum blood pressure ratio calculation unit 23, like the maximum-minimum blood pressure ratio calculation unit 34 according to the first embodiment, is based on the above formula (1) or (2), and the maximum-minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin is calculated. The maximum / minimum blood pressure ratio calculation unit 23 outputs the calculated maximum / minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin to the cardiac function evaluation unit 24.
  • the cardiac function evaluation unit 24 calculates an evaluation value of cardiac function based on the maximum and minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin calculated by the maximum and minimum blood pressure ratio calculation unit 23, and outputs the evaluation value of the cardiac function.
  • the evaluation value of the cardiac function may be, for example, a change amount from the maximum / minimum blood pressure ratio at the start of measurement, and is calculated based on the relationship between the cardiac output and the maximum / minimum blood pressure ratio created in advance based on statistical data. It may be a value to be set.
  • the cardiac function evaluation unit 24 may display the evaluation value of the cardiac function on the display of the computer 20A.
  • the processing procedure for calculating the systolic blood pressure ratio by the cardiac function evaluation system 1A including the computer 20A according to the present embodiment is the same as the processing of S1 to S3 according to the first embodiment.
  • the cardiac function evaluation unit 24 calculates an evaluation value of cardiac function based on the maximum and minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin calculated by the same processing as S1 to S3, and outputs the evaluation value of the cardiac function ( Cardiac function evaluation step). Thereby, the process in 1 A of cardiac function evaluation systems is complete
  • the blood pressure ratio calculation program for causing the computer to function as the computer 20A according to the present embodiment is the same as the blood pressure ratio calculation program P1 according to the first embodiment, and includes the main module P10, the input module P15, and the frequency domain expression.
  • a conversion module P16 and a maximum / minimum blood pressure ratio calculation module P17 are provided, and a cardiac function evaluation module is provided instead of the absolute blood pressure waveform reproduction module P18.
  • the function realized by executing the cardiac function evaluation module is the same as the function of the cardiac function evaluation unit 24.
  • the maximum and minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin of the subject is calculated based on the relative blood pressure waveform spectrum P ′ F generated by Fourier transforming the relative blood pressure waveform P ′. Therefore, the calculated maximum and minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin can be used as an evaluation index of cardiac function. Therefore, by calculating the maximum / minimum blood pressure ratio P Tmax : P Tmin based on the relative blood pressure waveform P ′, the cardiovascular system can be easily and accurately evaluated.
  • the cardiac function evaluation system 1A since an evaluation value of cardiac function is acquired as an index for evaluating cardiac function, the cardiovascular system is simply and sufficiently accurately evaluated based on the acquired evaluation value. be able to.
  • one aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be modified without changing the gist described in each claim, or You may apply to others.
  • the relative blood pressure waveform acquisition device 10 is a blood pressure ratio calculation device, but is not limited thereto.
  • the configuration including the computer 20 in addition to the relative blood pressure waveform acquisition device 10 may be the blood pressure ratio calculation device, and the computer 20 calculates the blood pressure ratio instead of the relative blood pressure waveform acquisition device 10. It may be a device.
  • the computer 20 is a blood pressure ratio calculation device, the computer 20 has each function in the processing unit 30 described above. Further, for example, in the absolute blood pressure waveform calculation system 1, the computer 20 and the processing unit 30 may be integrally configured.
  • the computer 20A is a blood pressure ratio calculation device, but is not limited thereto.
  • the configuration including the relative blood pressure waveform acquisition device 10A in addition to the computer 20A may be a blood pressure ratio calculation device, and the relative blood pressure waveform acquisition device 10A is replaced with the blood pressure ratio calculation device instead of the computer 20A. It may be.
  • the relative blood pressure waveform acquisition device 10A is a blood pressure ratio calculation device
  • the relative blood pressure waveform acquisition device 10A has the functions of the computer 20A described above.
  • the maximum / minimum blood pressure ratio calculated by the absolute blood pressure waveform calculation system 1 may be used not only for calculating the absolute blood pressure waveform but also for evaluation of cardiac function, for example, and is calculated by the cardiac function evaluation system 1A.
  • the maximum and minimum blood pressure ratio may be used not only for evaluating cardiac function but also for calculating an absolute blood pressure waveform, for example.
  • the maximum / minimum blood pressure ratio calculated by the absolute blood pressure waveform calculation system 1 or the cardiac function evaluation system 1A is not limited to the calculation of the absolute blood pressure waveform or the evaluation of the cardiac function, and other various cardiovascular systems. It may be used for evaluation.
  • a blood pressure ratio calculation device may be configured as a communication terminal 40 such as a smartphone.
  • a communication terminal such as a smartphone is included in a computer including a processor, a storage medium, and the like.
  • the communication terminal 40 has a function similar to each function of the relative blood pressure waveform acquisition device 10 or the computer 20A described above as a function of the blood pressure ratio calculation device, for example.
  • the communication terminal 40 may have the functions of the computer 20 in addition to the functions of the relative blood pressure waveform acquisition device 10, and each of the computers 20A in addition to the functions of the relative blood pressure waveform acquisition device 10A. It may have a function.
  • each function of the relative blood pressure waveform acquisition device 10 according to the first embodiment and each function of the computer 20 may be realized in an integrated configuration, and each function of the computer 20A according to the second embodiment. And each function of the relative blood pressure waveform acquisition device 10A may be realized in an integrated configuration.
  • the communication terminal 40 includes the flash lamp 16 (irradiation device) as a light source and the camera 17 as a photodetector.
  • the flash lamp 16 and the camera 17 are functions that the communication terminal 40 originally has, for example.
  • light is emitted from the flash lamp 16 toward the inside from the surface of the living body in a state where the surface of the living body that is the subject (for example, a finger) is placed on both the flash lamp 16 and the camera 17. .
  • the reflected light from the living body is detected by the camera 17 and acquired as a relative blood pressure waveform.
  • the function that the communication terminal 40 originally has can also function as an acquisition unit that acquires the relative blood pressure waveform.
  • the communication terminal 40 may include a light source and a photodetector for acquiring a relative blood pressure waveform.
  • a tablet computer or the like is also included in a computer including a processor, a storage medium, and the like, and a tablet computer or the like may be used instead of the communication terminal 40.
  • a relative blood pressure waveform acquisition device 10C in which the detection unit 11 and the processing unit 30 are integrated may be used as the relative blood pressure waveform acquisition device.
  • the relative blood pressure waveform acquisition device 10C is attached to the surface of the living body H.
  • the communication unit 14, the processing unit 30, the power supply unit 15, and the detection unit 11 including the light source 11a and the photodetector 11b are integrated. Have.
  • the surface of the living body to be the subject may be other than the palm or finger, and may be the forehead, upper arm, neck, earlobe, or the like.
  • a wave having a frequency corresponding to a pulse is a first harmonic wave, and a wave having a frequency n times (n is a positive integer) the frequency of the first harmonic wave.
  • the analysis unit calculates the highest and lowest blood pressure ratio based on the sum of the intensity of the relative blood pressure waveform spectrum including the intensity of each relative blood pressure waveform spectrum from at least the 1st harmonic to the 3rd harmonic. May be.
  • the inventors of the relative blood pressure waveform spectrum include a frequency group including a frequency corresponding to a pulse and a frequency in a predetermined range of a frequency corresponding to the pulse as a first harmonic group, and n having a frequency corresponding to the pulse.
  • a wave group including a frequency (n is a positive integer) and having a frequency in a predetermined range of the n-fold frequency is an n-th harmonic group
  • each n-th harmonic wave is Gaussian in the frequency direction due to the influence of biological fluctuations.
  • the intensity of each relative blood pressure waveform spectrum from at least the 1st harmonic group to the 3rd harmonic group is obtained by setting the intensity of each spread nth harmonic wave as the intensity of the nth harmonic wave group.
  • the maximum and minimum blood pressure ratio can be derived. That is, in the blood pressure ratio calculation device according to the above aspect, in the relative blood pressure waveform spectrum, a wave group including a frequency corresponding to the pulse and a frequency in a predetermined range of the frequency corresponding to the pulse is set as a first harmonic wave group and corresponds to the pulse. In the case where a wave group having a frequency within a predetermined range of the n-fold frequency is included as an n-th harmonic group, the analysis unit includes at least the first harmonic group.
  • the maximum / minimum blood pressure ratio may be calculated based on the sum of the intensities of the relative blood pressure waveform spectra including the intensities of the relative blood pressure waveform spectra up to the third harmonic group. Further, in the blood pressure ratio calculation method according to the above aspect, in the relative blood pressure waveform spectrum, a wave group including a frequency corresponding to the pulse and a frequency in a predetermined range of the frequency corresponding to the pulse is set as a first harmonic wave group and corresponds to the pulse. When the wave group having a frequency in a predetermined range of n times the frequency is included in the nth harmonic group, the analysis step starts with at least the first harmonic group. The maximum / minimum blood pressure ratio may be calculated based on the sum of the intensities of the relative blood pressure waveform spectra including the intensities of the relative blood pressure waveform spectra up to the third harmonic group.
  • a blood pressure ratio calculation device a blood pressure ratio calculation method, a blood pressure ratio calculation program, and a recording medium that records the program are used, and the cardiovascular system can be evaluated easily and sufficiently accurately. Is.

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Abstract

血圧比算出装置は、検査対象の最高血圧値と最低血圧値との比に対応する最高最低血圧比を算出する装置であって、検査対象の相対的な血圧の時間変化に対応する相対血圧波形が入力される入力部と、相対血圧波形をフーリエ変換することにより、相対血圧波形スペクトルを生成するスペクトル生成部と、相対血圧波形スペクトルに基づいて、最高最低血圧比を算出する解析部と、を備える。

Description

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
　本発明の一側面は、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に関する。
　従来、圧脈波センサを用いてトノメータ法によって血圧波形を測定する方法が知られている。トノメータ法によって血圧波形を測定する方法では、動脈内圧の相対変化に関しては測定できるが、動脈内圧の絶対圧を正確に得ることは難しい。そのため、カフを用いて測定された血圧値によって補正を行うことにより、動脈内圧の絶対圧を算出する必要がある。しかし、当該補正中は、カフによる圧迫のため、トノメータ法による血圧波形測定を行うことができない。そこで、例えば特許文献１に記載された血圧波形モニタ装置では、上記の補正中、光電脈波検出装置によって検出された光電脈波に基づき推定血圧波形を取得し、当該推定血圧波形をトノメータ法による相対血圧波形の代わりに表示させておく。
特開２００２－３２５７３９号公報
　相対血圧波形は、血圧の相対的な時間変化に対応する値であり絶対値ではないため、心血管系を精度良く評価するためには、相対血圧波形から絶対的な血圧又は血圧波形等を求める必要がある。しかし、上記特許文献１に記載の技術では、動脈内圧の絶対圧を算出するため、トノメータ法で取得した相対血圧波形に対し、カフを用いて測定された血圧値によって補正を行わなければならず、簡便ではない。よって、上記従来技術では、心血管系を簡便且つ十分に精度良く評価することが難しい。
　本発明の一側面は、簡便且つ十分に精度良く心血管系を評価することができる血圧比算出装置、血圧比算出方法、及び血圧比算出プログラムを提供することを課題とする。
　相対血圧波形から絶対的な血圧又は血圧波形等を求めるためには、相対血圧波形と絶対的な血圧又は血圧波形等との関係性を明らかにする必要がある。そこで、本発明者らは、これらの関係性の一つを示す最高血圧値と最低血圧値との比（以下、「最高最低血圧比」ともいう）を求める方法として、鋭意研究を行った結果、相対血圧波形のスペクトルと最高最低血圧比との関係を明らかにし、相対血圧波形から最高最低血圧比を導き出すことができることに想到し、本発明の一側面を完成するに至った。
　すなわち、本発明の一形態は、検査対象の最高血圧値と最低血圧値との比に対応する最高最低血圧比を算出する血圧比算出装置であって、検査対象の相対的な血圧の時間変化に対応する相対血圧波形が入力される入力部と、相対血圧波形をフーリエ変換することにより、相対血圧波形スペクトルを生成するスペクトル生成部と、相対血圧波形スペクトルに基づいて、最高最低血圧比を算出する解析部と、を備える。
　また、本発明の他の形態は、検査対象の最高血圧値と最低血圧値との比に対応する最高最低血圧比を算出する血圧比算出方法であって、検査対象の相対的な血圧の時間変化に対応する相対血圧波形を入力する入力ステップと、相対血圧波形をフーリエ変換することにより、相対血圧波形スペクトルを生成するスペクトル生成ステップと、相対血圧波形スペクトルに基づいて、最高最低血圧比を算出する解析ステップと、を備える。
　また、本発明の他の形態は、検査対象の最高血圧値と最低血圧値との比に対応する最高最低血圧比を算出する処理をコンピュータに実行させるための血圧比算出プログラムであって、コンピュータを、検査対象の相対的な血圧の時間変化に対応する相対血圧波形を入力する入力部、相対血圧波形をフーリエ変換することにより、相対血圧波形スペクトルを生成するスペクトル生成部、及び相対血圧波形スペクトルに基づいて、最高最低血圧比を算出する解析部として機能させる。また、本発明の他の形態は、血圧比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では、相対血圧波形をフーリエ変換することによって生成される相対血圧波形スペクトルに基づいて、検査対象の最高最低血圧比が算出される。算出された最高最低血圧比は、相対血圧波形と絶対的な血圧又は血圧波形等との関係性の一つを示すため、当該最高最低血圧比を用いて、相対血圧波形から絶対血圧波形を求めること、又は、算出された最高最低血圧比を心機能の評価指標として用いること等ができる。したがって、相対血圧波形に基づいて最高最低血圧比が算出されることにより、心血管系を簡便且つ精度良く評価することが可能となる。
　本発明の一側面によれば、簡便且つ十分に精度良く心血管系を評価することができる血圧比算出装置、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が提供される。
本発明の一側面の第１実施形態に係る血圧比算出装置を含む絶対血圧波形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。 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。 観血式カテーテル血圧計により計測した真の血圧波形を示すグラフである。 図４に示す血圧波形のパワースペクトルを示すグラフである。 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。 最高最低血圧比と、血圧波形のスペクトル強度に基づく比との相関を示すグラフである。 生体揺らぎによる血圧波形のパワースペクトルの広がりを示すグラフである。 図８に示すパワースペクトルのスペクトル強度の有効幅を示す図である。 絶対血圧波形算出システムにおける処理手順を示すフロー図である。 本発明の一側面の一実施形態にかかる血圧比算出プログラムの構成を示す図である。 第２実施形態に係る心機能評価システムにおける機能ブロック図である。 変形例に係る血圧比算出装置を示す概略構成図である。 変形例に係る血圧比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、本発明の一側面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、本発明の一側面の第１実施形態に係る血圧比算出装置を含む絶対血圧波形算出システムの概要を説明する。本実施形態に係る絶対血圧波形算出システムは、検査対象（被験者）の相対血圧波形から絶対血圧波形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（光電脈波）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光電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、動脈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、「真の血圧波形」ともいう）と対応関係を有しており、真の血圧波形とは値そのものは異なるが、その形状は真の血圧波形の形状と相似している。絶対血圧波形算出システムは、相対血圧波形に基づいて算出された被験者の最高血圧値と最低血圧値との比に対応する最高最低血圧比を算出し、算出した最高最低血圧比に基づき、相対血圧波形から絶対血圧波形を算出することにより、真の血圧波形を再生（再現）する。最高血圧値とは、収縮期において最高となる収縮期血圧値であり、最低血圧値とは、拡張期において最低となる拡張期血圧である。絶対血圧波形とは、血圧の絶対値（すなわち、血圧そのものの値）の時間変化に対応する情報であって、真の血圧波形に相当する波形である。
　図１は、本発明の一側面の第１実施形態に係る血圧比算出装置を含む絶対血圧波形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、絶対血圧波形算出システム１は、相対血圧波形取得装置１０（血圧比算出装置）と、コンピュータ２０と、を含んでいる。
　相対血圧波形取得装置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光電脈波を相対血圧波形として取得する。また、相対血圧波形取得装置１０は、取得した相対血圧波形に基づき、被験者の最高最低血圧比を算出する。相対血圧波形取得装置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。相対血圧波形取得装置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（照射装置）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、生体Ｈの内部からの反射光を光検出器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、光電脈波に相当する。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、光電脈波を検出し、相対血圧波形として取得する。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、最高最低血圧比を算出する。所定の処理の詳細については、後述する。なお、相対血圧波形は、血管の粘弾特性による影響を受け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、血管の粘弾特性を示す粘弾特性補正値を用いて、入力された相対血圧波形を補正することで当該影響が低減された血圧相似波形を取得し、相対血圧波形としてこの血圧相似波形に基づき所定の処理を行うことにより、最高最低血圧比を算出してもよい。
　また、処理部３０は、算出した最高最低血圧比を用いて、相対血圧波形から絶対血圧波形を算出する。処理部３０は、最高最低血圧比に基づき、相対血圧波形に対して倍率及び基準点等を補正する所定の処理を行うことで、絶対血圧波形を算出する。処理部３０は、算出した絶対血圧波形を、無線通信等によってコンピュータ２０に送信する。また、処理部３０は、絶対血圧波形と共に又はこれに代えて、算出した最高最低血圧比を無線通信等によってコンピュータ２０に送信してもよい。
　処理部３０における所定の処理において、処理部３０は、被験者の血圧波形の特徴点と、最高最低血圧比とを用いて、相対血圧波形を補正することによって絶対血圧波形を算出する。例えば、特徴点はディクロティックノッチ点や平均血圧値等である。本実施形態では、特徴点として例えばディクロティックノッチ点を用いた場合について説明する。ここで、ディクロティックノッチ点（以下、「ノッチ点」とする）とは、血液量の減少によって大動脈弁が閉じられることによって生じる血圧の変化点（重複切痕）である。大動脈弁が閉じる瞬間の血圧値は、所定の初期負荷の大きさのみに依存するため、ノッチ点の血圧値は、被験者の運動状態によらず、被験者毎に略一定であると仮定できる。この仮定に基づき、処理部３０は、予め算出又は測定された被験者の血圧波形におけるノッチ点の血圧値を当該処理に用いる。処理部３０は、例えばコンピュータ２０からの入力によって、予め算出又は測定された被験者の血圧波形におけるノッチ点の血圧値等のノッチ点を示す情報を取得する。なお、処理部３０における所定の処理の詳細については、後述する。
　コンピュータ２０は、予め算出又は測定された被験者の血圧波形におけるノッチ点を示す情報を記憶しており、無線通信等によって当該ノッチ点を示す情報を処理部３０へ送信する。また、コンピュータ２０は、無線通信等によって処理部３０から絶対血圧波形を示す情報を受信する。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、受信した絶対血圧波形を示す情報、ディスプレイ２０ａ上に表示する。また、コンピュータ２０は、無線通信等によって処理部３０から最高最低血圧比を示す情報を受信してもよい。コンピュータ２０は、絶対血圧波形を示す情報と共に又はこれに代えて、受信した最高最低血圧比を示す情報をディスプレイ２０ａ上に表示してもよい。なお、コンピュータ２０と相対血圧波形取得装置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。
　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（スペクトル生成部）３３と、最高最低血圧比算出部（解析部）３４と、絶対血圧波形再生部３５（血圧波形算出部）と、を有している。
　入力部３２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及び絶対血圧波形再生部３５へ出力する。
　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、相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆを生成するスペクトル生成部である。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スペクトルＰ’Ｆへと変換する。周波数領域表現変換部３３は、生成した相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆの情報を、最高最低血圧比算出部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、入力された相対血圧波形Ｐ’を補正することで血管の粘弾特性の影響が低減された血圧相似波形を取得し、相対血圧波形Ｐ’としてこの血圧相似波形をフーリエ変換することにより、相対血圧波形スペクトルを生成してもよい。
　最高最低血圧比算出部３４は、周波数領域表現変換部３３によって生成された相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆのうち、被験者の脈拍に対応する周波数以上の相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆに基づいて、被験者の最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎを算出する。具体的には、最高最低血圧比算出部３４は、下記の数式（１）に基づき最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎを算出する。なお、数式（１）は、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、新たに見出した統計的に有意な対応関係を示す。当該対応関係及び数式（１）の詳細については、後述する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　ただし、数式（１）において、ｎは正の整数を示し、ｆ１は脈拍に対応する周波数を示し、ｆｎは脈拍に対応する周波数のｎ倍の周波数を示す。
　以下、相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆにおける脈拍に対応する周波数ｆ１の波を１倍波とし、１倍波の周波数ｆ１のｎ倍の周波数ｆｎの波をｎ倍波とする。脈拍に対応する周波数ｆ１とは、人体が取り得る脈拍に対応する周波数範囲であって、例えば０．５Ｈｚ～３．７Ｈｚ程度である。なお、脈拍に対応する周波数ｆ１は、生体の持つ揺らぎによって、人体が取り得る脈拍に対応する周波数範囲（０．５Ｈｚ～３．７Ｈｚ程度）内で変動し、これに伴い周波数ｆｎも変動する。上記数式（１）において、Ｐ’Ｆ（ｆ１）は、１倍波のスペクトル強度を示し、Ｐ’Ｆ（ｆｎ）は、ｎ倍波のスペクトル強度を示す。１倍波のスペクトル強度とは、例えば１倍波のスペクトル強度のピーク値であり、ｎ倍波のスペクトル強度とは、例えばｎ倍波のスペクトル強度のピーク値である。
　最高最低血圧比算出部３４は、上記数式（１）に基づき、相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆにおける１倍波以上のスペクトル強度の各ピーク値の和と、相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆにおける１倍波のスペクトル強度のピーク値との比を算出することにより、最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎとを算出する。最高最低血圧比算出部３４は、上記数式（１）により最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎを算出する場合、例えばＮ＝３としてもよい。すなわち少なくとも１倍波から３倍波までのスペクトル強度のピーク値を用いてもよい。また、Ｎ＝６としてもよい。すなわち、１倍波から６倍波までのスペクトル強度のピーク値を用いてもよい。また、より具体的には、相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆにおいて３０Ｈｚよりも高い周波数の成分はノイズであるため、このようなノイズまで算出結果に反映しないように３０Ｈｚ以下のスペクトル強度のピーク値を用いてもよく、好ましくは２０Ｈｚ以下のスペクトル強度のピーク値を用いてもよい。最高最低血圧比算出部３４は、算出した最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎを、絶対血圧波形再生部３５へ出力する。なお、最高最低血圧比算出部３４は、算出した最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎを、コンピュータ２０へ出力してもよい。
　また、最高最低血圧比算出部３４は、１倍波群以上の各相対血圧波形スペクトルの強度の和に基づいて、最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎを算出してもよい。具体的に、最高最低血圧比算出部３４は、下記の数式（２）に基づき最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎを算出してもよい。なお、数式（２）は、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、新たに見出した統計的に有意な対応関係を示す。当該対応関係及び数式（２）の詳細については、後述する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　ただし、数式（２）において、ｎは正の整数を示し、ｆ１は脈拍に対応する周波数を示し、ｆｎは脈拍に対応する周波数のｎ倍の周波数を示す。
　以下、脈拍に対応する周波数ｆ１を含むと共に脈拍に対応する周波数ｆ１の所定の範囲の周波数の波群を、１倍波群とする。より具体的には、１倍波群とは、例えば１倍波のスペクトル強度のピーク値を中心とした所定の有効幅の範囲のスペクトルである。１倍波群のスペクトル強度とは、例えば所定の有効幅でのスペクトル強度の積分値である。また、脈拍に対応する周波数ｆ１のｎ倍の周波数ｆｎを含むと共にｎ倍の周波数ｆｎの所定の範囲の周波数の波群をｎ倍波群とする。より具体的には、ｎ倍波群とは、例えばｎ倍波のスペクトル強度のピーク値を中心とした所定の有効幅の範囲のスペクトルである。ｎ倍波群のスペクトル強度とは、例えば所定の有効幅でのスペクトル強度の積分値である。なお、所定の有効幅の具体例については、図９を参照して後述する。
　最高最低血圧比算出部３４は、上記数式（２）に基づき、相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆにおける１倍波群以上のスペクトル強度の各ピーク値の和と、相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆにおける１倍波群のスペクトル強度のピーク値との比を算出することにより、最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎとを算出してもよい。最高最低血圧比算出部３４は、上記の数式（２）において、Ｎ＝３としてもよい。すなわち少なくとも１倍波群から３倍波群までのスペクトル強度の積分値を用いてもよい。また、Ｎ＝６としてもよい。すなわち１倍波群から６倍波群までのスペクトル強度の積分値を用いてもよい。また、より具体的には、相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆにおいて３０Ｈｚよりも高い周波数の成分はノイズであるため、このようなノイズまで算出結果に反映しないように３０Ｈｚ以下のスペクトル強度の積分値を用いてもよく、好ましくは２０Ｈｚ以下のスペクトル強度の積分値を用いてもよい。
　絶対血圧波形再生部３５は、最高最低血圧比算出部３４によって算出された最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎ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、真の血圧波形とは値そのものは異なるが、その形状は真の血圧波形の形状と相似している。相対血圧波形Ｐ’は、真の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、真の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、真の血圧波形における特徴点（ノッチ点）に対応した基準点とを有している。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。相対血圧波形Ｐ’における基準点は、真の血圧波形における重複切痕に対応し、波形の変化点を示すため、例えば極値を検出する方法と同様にして検出することができる。なお、相対血圧波形Ｐ’を時間微分することにより、基準点をより明瞭にして検出し易くしてもよい。
　まず、絶対血圧波形再生部３５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３４によって算出された最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎ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３５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ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎ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３５は、コンピュータ２０からの出力によりノッチ点の血圧値を取得し、当該ノッチ点の血圧値によって、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基準点を補正し、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３５は、倍率補正相対血圧波形における基準点を検出し、検出された基準点の波形値がノッチ点の血圧値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における基準点を補正する。例えば、ノッチ点の血圧値が約９０ｍｍＨｇである場合には、倍率補正相対血圧波形において検出された基準点の波形値が約９０ｍｍＨｇとなるように補正される。これにより、絶対血圧波形ＰＴが算出される。絶対血圧波形再生部３５は、算出した絶対血圧波形ＰＴを、コンピュータ２０に出力する。
　次に、図３を参照して、処理部３０のハードウェア構成を説明する。図３は、図１における処理部３０のハードウェア構成を示す。図３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比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。
　次に、本発明者らが発見した上記の数式（１）に示す対応関係について、詳細に説明する。
　図４は、観血式カテーテル血圧計により計測した真の血圧波形を示すグラフである。図４の横軸は時間［ｓ］を示し、図４の縦軸は血圧［ｍｍＨｇ］を示す。図４に示すグラフにおいて、最高血圧値ＰＴｍａｘは約１３０ｍｍＨｇを示し、最低血圧値ＰＴｍｉｎは約７０ｍｍＨｇを示す。よって、最高血圧値ＰＴｍａｘと最低血圧値ＰＴｍｉｎとの比、すなわち最高最低血圧比は、約１．８６である。血圧波形は、主に脈拍に対応する周波数ｆ１の１倍波（主波）と、その周波数ｆ１より大きい周波数ｆｎのｎ倍波とで構成されており、図４に示す血圧波形をフーリエ変換すると、図５に示すようなパワースペクトルが得られる。
　図５は、図４に示す血圧波形をフーリエ変換して得られるパワースペクトルを示すグラフである。当該パワースペクトルは１倍波のスペクトル強度によって規格化されており、図５の横軸は周波数［Ｈｚ］を示し、図５の縦軸はスペクトル強度を示す。本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、図５に示すパワースペクトルにおいて、１倍波以上のｎ倍波のスペクトルの強度の和と１倍波のスペクトルの強度との比（以下、「スペクトル強度に基づく比」とも称する）は、図４に示す血圧波形から得られる最高最低血圧比に略等しくなることを新に見出した。具体的に、図５に示すパワースペクトルにおいて、１倍波以上のｎ倍波のスペクトル強度の和は、１．００＋０．４９＋０．２０＋０．１６＝１．８５である。よって、１倍波以上のｎ倍波のスペクトル強度の和と１倍波のスペクトル強度との比は、１．８５であり、真の血圧波形における最高血圧値ＰＴｍａｘと最低血圧値ＰＴｍｉｎとの比である約１．８６に略等しい。この対応関係は、上記の数式（１）により示すことができる。
　本発明者らは、上記の数式（１）に示す対応関係が、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６に、麻酔薬によるカニクイザルの血圧の変動を示す。図６の横軸は時間を示し、図６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最高血圧と最低血圧との比と、血圧波形をフーリエ変換して得たスペクトル強度に基づく比との関係を図７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７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最高最低血圧比を示し、図７の縦軸は、血圧波形をフーリエ変換して得たスペクトル強度に基づく比を示す。図７に示すように、血圧波形をフーリエ変換して得たスペクトル強度に基づく比は、カニクイザルに対して行った実験により求めた最高血圧と最低血圧との比の±５％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（１）で示す対応関係が統計的に有意であることが示された。
　なお、上記の数式（１）で示す関係性の精度は、フーリエ変換の周波数分解能に依存する。１つの脈波を考えるとき、理想的には脈拍に対応する周波数の整数倍以外の周波数の波は存在しない。しかし、複数の脈波を考える場合、生体揺らぎにより、脈拍に対応する周波数の整数倍以外の周波数の波が含まれる。
　フーリエ変換による周波数分解能は、原理上、変換前の時間波形の長さに依存するが、実際に測定された時間波形は有限の長さであるため、時間波形のスペクトルを周波数別に完全に分離することはできない。各整数倍波のスペクトルにはその周辺の整数倍以外の波のスペクトルが含まれる。周波数分解能が高いほど、整数倍以外の波を除去することができ、上記の数式（１）で示す関係性の精度が上がる。逆に周波数分解能が低いほど整数倍以外の波の影響を受け、精度が下がる。なお、フーリエ変換の周波数分解能によって精度の違いはあるが、上記の数式（１）で示す対応関係は、統計的に有意に保たれる。
　図８は、生体揺らぎによる血圧波形のパワースペクトルの広がりを示すグラフである。図８の横軸は周波数［Ｈｚ］を示し、図８の縦軸はスペクトル強度を示す。図８のグラフ１０ａは、生体揺らぎを無視した理想的な血圧波形のパワースペクトルを示し、図８のグラフ１０ｂは、生体揺らぎにより整数倍以外の波が含まれた血圧波形のパワースペクトルを示す。生体揺らぎにより整数倍以外の波が含まれた血圧波形のパワースペクトルを示すグラフ１０ｂは、生体揺らぎを無視した理想的な血圧波形のパワースペクトルを示すグラフ１０ａに比べて、各ピークの山が幅広となっている。
　本発明者らは、このように生体揺らぎにより整数倍以外の波が含まれた血圧波形のパワースペクトルにおいて、１倍波群以上のｎ倍波群の各スペクトル強度の和と１倍波群のスペクトル強度との比が、最高血圧値ＰＴｍａｘと最低血圧値ＰＴｍｉｎとの比に略等しいことを見出した。すなわち、上記の数式（２）で示す対応関係が成り立つことを見出した。
　上記の数式（２）に示す対応関係が成り立つことにより、上述したように、各ピーク値を含んだ所定の有効幅でのスペクトル強度の積分値から最高最低血圧比を求めることができる。ここで、所定の有効幅とは、例えば図９の（ａ）に示すようにｎ倍波のスペクトル強度のピーク値の半値となる周波数幅Ｗ１であってもよいし、例えば図９の（ｂ）に示すように隣り合うｎ倍波の周波数間の中心で区切った周波数幅Ｗ２であってもよい。なお、血圧比算出装置の機器特性又は生体揺らぎ等を考慮し、最適な周波数分解能又はスペクトル群の有効幅を適宜設定してもよい。
　次に、図１０のフローチャートを参照して、本実施形態に係る相対血圧波形取得装置１０を含んだ絶対血圧波形算出システム１によって、最高最低血圧比を算出し、当該最高最低血圧比に基づき、絶対血圧波形を算出する処理手順を説明する。
　なお、本処理の前提として、被験者の血圧波形におけるノッチ点を示す情報が予めコンピュータ２０に記録されている。コンピュータ２０と相対血圧波形取得装置１０の処理部３０との間で無線通信による接続が確立されると、コンピュータ２０から絶対血圧波形再生部３５へ、被験者のノッチ点を示す情報が送信される。これにより、絶対血圧波形再生部３５は、被験者のノッチ点の血圧値を取得する。
　図１０に示すように、まず、入力部３２によって、検出部１１からの信号に基づき相対血圧波形Ｐ’が入力される（Ｓ１：入力ステップ）。続いて、周波数領域表現変換部３３は、Ｓ１にて取得された相対血圧波形Ｐ’に対してフーリエ変換を行い、相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆを算出する（Ｓ２：スペクトル生成ステップ）。続いて、最高最低血圧比算出部３４は、Ｓ２にて算出された相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆに基づき、上記の数式（１）又は数式（２）に基づき、最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎを算出する（Ｓ３：解析ステップ）。以上のＳ１～Ｓ３の処理により、最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎが算出される。
　続いて、絶対血圧波形再生部３５は、Ｓ１～Ｓ３により算出された最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎに基づき、Ｓ４及びＳ５の補正処理を行うことによって、絶対血圧波形ＰＴを算出する。絶対血圧波形再生部３５は、まず、Ｓ１にて入力された相対血圧波形Ｐ’に対し、倍率の補正を行う（Ｓ４：絶対血圧波形算出ステップ）。すなわち、絶対血圧波形再生部３５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ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎ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。
　続いて、絶対血圧波形再生部３５は、Ｓ４にて算出された倍率補正相対血圧波形に対し、基準点の補正を行う（Ｓ５：絶対血圧波形算出ステップ）。すなわち、絶対血圧波形再生部３５は、Ｓ４にて算出された倍率補正相対血圧波形における基準点を検出し、検出された基準点の波形値が、コンピュータ２０から取得された上述のノッチ点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における基準点を補正する。これにより、絶対血圧波形ＰＴが算出され、処理が終了する。なお、Ｓ５にて算出された絶対血圧波形ＰＴを示す情報は、処理部３０からコンピュータ２０へ送信されることにより、コンピュータ２０のディスプレイ２０ａ等に表示されてもよい。
　次に、図１１を参照して、コンピュータを上記相対血圧波形取得装置１０として機能させるための血圧比算出プログラムを説明する。
　血圧比算出プログラム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、最高最低血圧比算出モジュールＰ１７、及び絶対血圧波形再生モジュールＰ１８を備えている。
　メインモジュールＰ１０は、血圧比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、最高最低血圧比算出モジュールＰ１７、及び絶対血圧波形再生モジュールＰ１８を実行することにより実現される機能は、それぞれ、相対血圧波形取得装置１０の入力部３２、周波数領域表現変換部３３、最高最低血圧比算出部３４、及び絶対血圧波形再生部３５の機能と同様である。
　血圧比算出プログラム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、血圧比算出プログラム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。
　以上、本実施形態に係る相対血圧波形取得装置１０（血圧比算出装置）、血圧比算出方法、血圧比算出プログラム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Ｐ’をフーリエ変換することによって生成される相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆに基づいて、被験者の最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎが算出される。算出された最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎは、相対血圧波形と絶対的な血圧又は血圧波形等との関係性の一つを示すため、当該最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎを用いて、相対血圧波形Ｐ’から絶対血圧波形ＰＴを算出することができる。したがって、相対血圧波形Ｐ’に基づいて最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎが算出されることにより、心血管系を簡便且つ精度良く評価することが可能となる。
　最高最低血圧比算出部３４によれば、１倍波以上の相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆに基づいて、最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎを算出することができる。例えば、最高最低血圧比算出部３４は、少なくとも１倍波から３倍波までの各相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆの強度を含む相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆの強度の和に基づいて、最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎを算出することができる。また、最高最低血圧比算出部３４は、少なくとも１倍波群から３倍波群までの各相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆの強度を含む相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆの強度の和に基づいて、最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎを算出することができる。
　さらに、相対血圧波形取得装置１０は、被験者の相対血圧波形Ｐ’を取得し、取得した相対血圧波形Ｐ’を入力部３２に入力する検出部１１を備えているため、相対血圧波形取得装置１０とは別個に相対血圧波形Ｐ’を取得する装置を設けることなく、相対血圧波形Ｐ’を入力部３２に容易に入力することができる。
　さらに、相対血圧波形取得装置１０によれば、検出部１１が有する光源１１ａから照射された光であって生体Ｈの内部を透過した光を、当該検出部１１が有する光検出器１１ｂで検出することにより、相対血圧波形取得装置１０とは別個に相対血圧波形Ｐ’を取得するための信号を検出する装置を設けることなく、相対血圧波形Ｐ’を容易に取得することができる。
　また、相対血圧波形取得装置１０によれば、最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎに基づいて相対血圧波形Ｐ’が補正され、補正された相対血圧波形Ｐ’に基づき絶対血圧波形が算出される。これにより、相対血圧波形Ｐ’から絶対血圧波形ＰＴを精度良く推定することができ、推定された絶対血圧波形ＰＴに基づき、心血管系を簡便且つ十分に精度良く評価することが可能となる。
（第２実施形態）
　次に、第２実施形態に係る血圧比算出装置を含む心機能評価システムの概要について説明する。心機能とは、人間のそれぞれに固有の特性であり、また、環境によって変化する。心機能を評価する指標としては、最高血圧値と最低血圧値との差、又は脈圧等があり、脈圧は、最高最低血圧比と相関がある。この相関関係によれば、心機能を最高最低血圧比に基づき評価することができる。そこで、本実施形態に係る心機能評価システムでは、光電脈波等の相対血圧波形から絶対血圧波形の最高最低血圧比を求め、この最高最低血圧比に基づき、心機能を評価する。
　図１２は、第２実施形態に係る心機能評価システムにおける機能ブロック図である。図１２に示すように、本実施形態に係る心機能評価システム１Ａは、相対血圧波形取得装置１０Ａと、コンピュータ２０Ａ（血圧比算出装置）と、を含んでいる。相対血圧波形取得装置１０Ａは、例えば、ＮＩＲＳ（Near Infra-Red Spectroscopy）装置、パルスオキシメータ、トノメータ、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によって構成されており、相対血圧波形Ｐ’を取得する。相対血圧波形取得装置１０Ａは、取得した相対血圧波形Ｐ’をコンピュータ２０Ａへ入力する。なお、本実施形態に係るコンピュータ２０Ａのハードウェア構成は、図３で示すハードウェア構成と同様の構成によって実現される。以下、コンピュータ２０Ａの機能的な構成について詳細に説明する。
　本実施形態に係るコンピュータ２０Ａは、入力部２１と、周波数領域表現変換部２２と、最高最低血圧比算出部２３と、心機能評価部２４と、を有する。入力部２１は、相対血圧波形取得装置１０Ａから相対血圧波形Ｐ’が入力される。入力部２１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２２へ出力する。
　周波数領域表現変換部２２は、入力部２１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、相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆを生成するスペクトル生成部である。すなわち、周波数領域表現変換部２２は、第１実施形態に係る周波数領域表現変換部３３と同様、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スペクトルＰ’Ｆへと変換する。周波数領域表現変換部２２は、生成した相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆの情報を、最高最低血圧比算出部２３へ出力する。
　最高最低血圧比算出部２３は、周波数領域表現変換部２２によって生成された相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆのうち、被験者の脈拍に対応する周波数以上の相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆに基づいて、被験者の最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎを算出する。具体的には、最高最低血圧比算出部２３は、第１実施形態に係る最高最低血圧比算出部３４と同様、上記の数式（１）又は（２）に基づき最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎを算出する。最高最低血圧比算出部２３は、算出した最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎを、心機能評価部２４へ出力する。
　心機能評価部２４は、最高最低血圧比算出部２３によって算出された最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎに基づき、心機能の評価値を算出し、当該心機能の評価値を出力する。心機能の評価値は、例えば測定開始時における最高最低血圧比からの変化量であってもよく、予め統計データに基づいて作成された心拍出量と最高最低血圧比との関係に基づき算出される値であってもよい。心機能評価部２４は、コンピュータ２０Ａのディスプレイ上に心機能の評価値を表示させてもよい。
　なお、本実施形態に係るコンピュータ２０Ａを含んだ心機能評価システム１Ａによって、最高最低血圧比を算出する処理手順は、上記第１実施形態に係るＳ１～Ｓ３の処理と同様である。心機能評価部２４は、Ｓ１～Ｓ３と同様の処理により算出された最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎに基づき、心機能の評価値を算出して、当該心機能の評価値を出力する（心機能評価ステップ）。これにより、心機能評価システム１Ａにおける処理が終了する。
　また、コンピュータを本実施形態に係るコンピュータ２０Ａとして機能させるための血圧比算出プログラムは、上記第１実施形態に係る血圧比算出プログラム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、及び最高最低血圧比算出モジュールＰ１７を備えると共に、絶対血圧波形再生モジュールＰ１８に代えて、心機能評価モジュールを備えている。心機能評価モジュールを実行することにより実現される機能は、心機能評価部２４の機能と同様である。
　以上、本実施形態においても、相対血圧波形Ｐ’をフーリエ変換することによって生成される相対血圧波形スペクトルＰ’Ｆに基づいて、被験者の最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎが算出される。よって、算出された最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎを心機能の評価指標として用いることができる。したがって、相対血圧波形Ｐ’に基づいて最高最低血圧比ＰＴｍａｘ：ＰＴｍｉｎが算出されることにより、心血管系を簡便且つ精度良く評価することが可能となる。
　さらに、本実施形態に係る心機能評価システム１Ａでは、心機能を評価する指標として心機能の評価値が取得されるため、取得した評価値に基づき心血管系を簡便且つ十分に精度良く評価することができる。
　以上、本発明の一側面の種々の実施形態について説明したが、本発明の一側面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、上記第１実施形態に係る絶対血圧波形算出システム１では、相対血圧波形取得装置１０が血圧比算出装置であるとしたが、これに限られない。例えば、絶対血圧波形算出システム１において、相対血圧波形取得装置１０に加えコンピュータ２０を含めた構成が血圧比算出装置であるとしてもよく、相対血圧波形取得装置１０に代えてコンピュータ２０が血圧比算出装置であるとしてもよい。コンピュータ２０が血圧比算出装置である場合には、上述した処理部３０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、絶対血圧波形算出システム１において、コンピュータ２０と処理部３０とが一体的に構成されていてもよい。
　上記第２実施形態に係る心機能評価システム１Ａでは、コンピュータ２０Ａが血圧比算出装置であるとしたが、これに限られない。例えば、心機能評価システム１Ａにおいて、コンピュータ２０Ａに加え相対血圧波形取得装置１０Ａを含めた構成が血圧比算出装置であるとしてもよく、コンピュータ２０Ａに代えて相対血圧波形取得装置１０Ａが血圧比算出装置であるとしてもよい。相対血圧波形取得装置１０Ａが血圧比算出装置である場合には、上述したコンピュータ２０Ａにおける各機能を相対血圧波形取得装置１０Ａが有している。
　また、絶対血圧波形算出システム１で算出される最高最低血圧比は、絶対血圧波形を算出するためだけでなく、例えば心機能の評価等に用いられてもよく、心機能評価システム１Ａで算出される最高最低血圧比は、心機能を評価するためだけでなく、例えば絶対血圧波形の算出等に用いられてもよい。また、上記の絶対血圧波形算出システム１又は心機能評価システム１Ａで算出される最高最低血圧比は、絶対血圧波形の算出又は心機能の評価等のために限られず、その他の種々の心血管系の評価に用いられてもよい。
　また、例えば図１３に示すように、スマートフォン等の通信端末４０として血圧比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、血圧比算出装置の機能として、例えば上述した相対血圧波形取得装置１０又はコンピュータ２０Ａの各機能と同様の機能を有している。また、通信端末４０は、相対血圧波形取得装置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、相対血圧波形取得装置１０Ａの各機能に加えてコンピュータ２０Ａの各機能を有していてもよい。すなわち、第１実施形態に係る相対血圧波形取得装置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く、又、第２実施形態に係るコンピュータ２０Ａの各機能と相対血圧波形取得装置１０Ａ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（照射装置）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、生体からの反射光がカメラ１７で検出され、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、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、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、タブレットコンピュータ等も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、通信端末４０の代わりにタブレットコンピュータ等を用いてもよい。
　また、例えば図１４に示すように、相対血圧波形取得装置として、検出部１１と処理部３０とを一体化させた相対血圧波形取得装置１０Ｃを用いてもよい。相対血圧波形取得装置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、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。
　また、本発明者らは、相対血圧波形をフーリエ変換することにより生成される相対血圧波形スペクトルのうち検査対象の脈拍に対応する周波数以上の相対血圧波形スペクトルと、最高最低血圧比との間には、統計的に有意な対応関係があることを新たに見出し、検査対象の脈拍に対応する周波数以上の相対血圧波形スペクトルに基づき、最高最低血圧比を導き出すことができることに想到した。すなわち、上記形態に係る血圧比算出装置において、解析部は、検査対象の脈拍に対応する周波数以上の相対血圧波形スペクトルに基づいて、最高最低血圧比を算出してもよい。また、上記形態に係る血圧比算出方法において、解析ステップでは、検査対象の脈拍に対応する周波数以上の相対血圧波形スペクトルに基づいて、最高最低血圧比を算出してもよい。
　さらに、本発明者らは、相対血圧波形スペクトルにおいて、脈拍に対応する周波数の波を１倍波とし、１倍波の周波数のｎ倍（ｎは正の整数）の周波数の波をｎ倍波とした場合に、少なくとも１倍波から３倍波までの各相対血圧波形スペクトルの強度を含む相対血圧波形スペクトルの強度の和に基づき、最高最低血圧比を導き出すことができることに想到した。すなわち、上記形態に係る血圧比算出装置では、相対血圧波形スペクトルにおいて、脈拍に対応する周波数の波を１倍波とし、１倍波の周波数のｎ倍（ｎは正の整数）の周波数の波をｎ倍波とした場合に、解析部は、少なくとも１倍波から３倍波までの各相対血圧波形スペクトルの強度を含む相対血圧波形スペクトルの強度の和に基づいて、最高最低血圧比を算出してもよい。また、上記形態に係る血圧比算出方法では、相対血圧波形スペクトルにおいて、脈拍に対応する周波数の波を１倍波とし、１倍波の周波数のｎ倍（ｎは正の整数）の周波数の波をｎ倍波とした場合に、解析ステップでは、少なくとも１倍波から３倍波までの各相対血圧波形スペクトルの強度を含む相対血圧波形スペクトルの強度の和に基づいて、最高最低血圧比を算出してもよい。
　さらに、本発明者らは、相対血圧波形スペクトルにおいて、脈拍に対応する周波数を含むと共に脈拍に対応する周波数の所定の範囲の周波数の波群を１倍波群とし、脈拍に対応する周波数のｎ倍（ｎは正の整数）の周波数を含むと共にｎ倍の周波数の所定の範囲の周波数の波群をｎ倍波群とした場合に、生体ゆらぎの影響によって各ｎ倍波が周波数方向にガウシアン状に広がった場合であっても、広がった各ｎ倍波の強度をそれぞれｎ倍波群の強度とすることで、少なくとも１倍波群から３倍波群までの各相対血圧波形スペクトルの強度を含む相対血圧波形スペクトルの強度の和に基づき、最高最低血圧比を導き出すことができることに想到した。すなわち、上記形態に係る血圧比算出装置では、相対血圧波形スペクトルにおいて、脈拍に対応する周波数を含むと共に脈拍に対応する周波数の所定の範囲の周波数の波群を１倍波群とし、脈拍に対応する周波数のｎ倍（ｎは正の整数）の周波数を含むと共にｎ倍の周波数の所定の範囲の周波数の波群をｎ倍波群とした場合に、解析部は、少なくとも１倍波群から３倍波群までの各相対血圧波形スペクトルの強度を含む相対血圧波形スペクトルの強度の和に基づいて、最高最低血圧比を算出してもよい。また、上記形態に係る血圧比算出方法では、相対血圧波形スペクトルにおいて、脈拍に対応する周波数を含むと共に脈拍に対応する周波数の所定の範囲の周波数の波群を１倍波群とし、脈拍に対応する周波数のｎ倍（ｎは正の整数）の周波数を含むと共にｎ倍の周波数の所定の範囲の周波数の波群をｎ倍波群とした場合に、解析ステップでは、少なくとも１倍波群から３倍波群までの各相対血圧波形スペクトルの強度を含む相対血圧波形スペクトルの強度の和に基づいて、最高最低血圧比を算出してもよい。
　上記形態に係る血圧比算出装置は、検査対象の相対血圧波形を取得し、取得した相対血圧波形を入力部に入力する取得部を更に備えてもよい。この場合、血圧比算出装置とは別個に相対血圧波形を取得する装置を設けることなく、相対血圧波形を入力部に容易に入力することができる。
　上記形態に係る血圧比算出装置において、取得部は、生体の内部へ光を照射する照射装置と、生体の内部を透過した光を検出する光検出器と、を有してもよい。この場合、取得部が有する照射装置から照射された光であって生体の内部を透過した光を、当該取得部が有する光検出器で検出することにより、血圧比算出装置とは別個に相対血圧波形を取得するための信号を検出する装置を設けることなく、相対血圧波形を容易に取得することができる。
　上記形態に係る血圧比算出装置は、相対血圧波形及び最高最低血圧比に基づいて、検査対象の血圧の絶対値の時間変化に対応する絶対血圧波形を算出する血圧波形算出部を更に備えてもよい。また、上記形態に係る血圧比算出方法は、相対血圧波形及び最高最低血圧比に基づいて、検査対象の血圧の絶対値の時間変化に対応する絶対血圧波形を算出する血圧波形算出ステップを更に含んでもよい。この場合、最高最低血圧比に基づいて例えば相対血圧波形を補正し、補正された相対血圧波形に基づき絶対血圧波形を算出することができる。これにより、相対血圧波形から絶対血圧波形を精度良く推定することができ、推定した絶対血圧波形に基づき、心血管系を簡便且つ十分に精度良く評価することが可能となる。
　上記形態に係る血圧比算出装置は、最高最低血圧比に基づいて、検査対象の心機能の評価値を算出する心機能評価部を更に備えてもよい。また、上記形態に係る血圧比算出方法は、最高最低血圧比に基づいて、検査対象の心機能の評価値を算出する心機能評価ステップを更に含んでもよい。この場合、心機能を評価する指標として心機能の評価値が算出されるため、算出された評価値に基づき心血管系を簡便且つ十分に精度良く評価することができる。
　本発明の一側面は、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を使用形態とし、簡便且つ十分に精度良く心血管系を評価することができるものである。
　１０，１０Ｃ…相対血圧波形取得装置（血圧比算出装置）、１０Ａ…相対血圧波形取得装置（取得部）、１１…検出部（取得部）、１１ａ…光源（照射装置）、１１ｂ…光検出器、１６…フラッシュランプ（照射装置）、１７…カメラ（光検出器）、２０Ａ…コンピュータ（血圧比算出装置）、２１，３２…入力部、２２，３３…周波数領域表現変換部（スペクトル生成部）、２３，３４…最高最低血圧比算出部（解析部）、２４…心機能評価部、３５…絶対血圧波形再生部（血圧波形算出部）、４０…通信端末（血圧比算出装置）、Ｈ…生体（検査対象）、Ｐ１…血圧比算出プログラム。

Claims (16)

  1. 　検査対象の最高血圧値と最低血圧値との比に対応する最高最低血圧比を算出する装置であって、
    　前記検査対象の相対的な血圧の時間変化に対応する相対血圧波形が入力される入力部と、
    　前記相対血圧波形をフーリエ変換することにより、相対血圧波形スペクトルを生成するスペクトル生成部と、
    　前記相対血圧波形スペクトルに基づいて、前記最高最低血圧比を算出する解析部と、を備える血圧比算出装置。
  2. 　前記解析部は、前記検査対象の脈拍に対応する周波数以上の前記相対血圧波形スペクトルに基づいて、前記最高最低血圧比を算出する、請求項１に記載の血圧比算出装置。
  3. 　前記相対血圧波形スペクトルにおいて、前記脈拍に対応する周波数の波を１倍波とし、前記１倍波の周波数のｎ倍（ｎは正の整数）の周波数の波をｎ倍波とした場合に、
    　前記解析部は、少なくとも１倍波から３倍波までの各前記相対血圧波形スペクトルの強度を含む前記相対血圧波形スペクトルの強度の和に基づいて、前記最高最低血圧比を算出する、請求項２に記載の血圧比算出装置。
  4. 　前記相対血圧波形スペクトルにおいて、前記脈拍に対応する周波数を含むと共に前記脈拍に対応する周波数の所定の範囲の周波数の波群を１倍波群とし、前記脈拍に対応する周波数のｎ倍（ｎは正の整数）の周波数を含むと共に前記ｎ倍の周波数の所定の範囲の周波数の波群をｎ倍波群とした場合に、
    　前記解析部は、少なくとも１倍波群から３倍波群までの各前記相対血圧波形スペクトルの強度を含む前記相対血圧波形スペクトルの強度の和に基づいて、前記最高最低血圧比を算出する、請求項２に記載の血圧比算出装置。
  5. 　前記検査対象の前記相対血圧波形を取得し、取得した前記相対血圧波形を前記入力部に入力する取得部を更に備える、請求項１～４の何れか一項に記載の血圧比算出装置。
  6. 　前記取得部は、生体の内部へ光を照射する照射装置と、前記生体の内部を透過した前記光を検出する光検出器と、を有する請求項５に記載の血圧比算出装置。
  7. 　前記相対血圧波形及び前記最高最低血圧比に基づいて、前記検査対象の血圧の絶対値の時間変化に対応する絶対血圧波形を算出する血圧波形算出部を更に備える、請求項１～６の何れか一項に記載の血圧比算出装置。
  8. 　前記最高最低血圧比に基づいて、前記検査対象の心機能の評価値を算出する心機能評価部を更に備える、請求項１～６の何れか一項に記載の血圧比算出装置。
  9. 　検査対象の最高血圧値と最低血圧値との比に対応する最高最低血圧比を算出する方法であって、
    　前記検査対象の相対的な血圧の時間変化に対応する相対血圧波形を入力する入力ステップと、
    　前記相対血圧波形をフーリエ変換することにより、相対血圧波形スペクトルを生成するスペクトル生成ステップと、
    　前記相対血圧波形スペクトルに基づいて、前記最高最低血圧比を算出する解析ステップと、を含む血圧比算出方法。
  10. 　前記解析ステップは、前記検査対象の脈拍に対応する周波数以上の前記相対血圧波形スペクトルに基づいて、前記最高最低血圧比を算出する、請求項９に記載の血圧比算出方法。
  11. 　前記相対血圧波形スペクトルにおいて、前記脈拍に対応する周波数の波を１倍波とし、前記１倍波の周波数のｎ倍（ｎは正の整数）の周波数の波をｎ倍波とした場合に、
    　前記解析ステップでは、少なくとも１倍波から３倍波までの各前記相対血圧波形スペクトルの強度を含む前記相対血圧波形スペクトルの強度の和に基づいて、前記最高最低血圧比を算出する、請求項１０に記載の血圧比算出方法。
  12. 　前記相対血圧波形スペクトルにおいて、前記脈拍に対応する周波数を含むと共に前記脈拍に対応する周波数の所定の範囲の周波数の波群を１倍波群とし、前記脈拍に対応する周波数のｎ倍（ｎは正の整数）の周波数を含むと共に前記ｎ倍の周波数の所定の範囲の周波数の波群をｎ倍波群とした場合に、
    　前記解析ステップでは、少なくとも１倍波群から３倍波群までの各前記相対血圧波形スペクトルの強度を含む前記相対血圧波形スペクトルの強度の和に基づいて、前記最高最低血圧比を算出する、請求項１０に記載の血圧比算出方法。
  13. 　前記相対血圧波形及び前記最高最低血圧比に基づいて、前記検査対象の血圧の絶対値の時間変化に対応する絶対血圧波形を算出する血圧波形算出ステップを更に含む、請求項９～１２の何れか一項に記載の血圧比算出方法。
  14. 　前記最高最低血圧比に基づいて、前記検査対象の心機能の評価値を算出する心機能評価ステップを更に含む、請求項９～１２の何れか一項に記載の血圧比算出方法。
  15. 　検査対象の最高血圧値と最低血圧値との比に対応する最高最低血圧比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、
    　前記検査対象の相対的な血圧の時間変化に対応する相対血圧波形を入力する入力部、
    　前記相対血圧波形をフーリエ変換することにより、相対血圧波形スペクトルを生成するスペクトル生成部、及び
    　前記相対血圧波形スペクトルに基づいて、前記最高最低血圧比を算出する解析部として機能させる血圧比算出プログラム。
  16. 　請求項１５に記載の血圧比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。
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