WO2017061204A1

WO2017061204A1 - 血圧測定装置

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Publication number: WO2017061204A1
Application number: PCT/JP2016/075934
Authority: WO
Inventors: 泰司河内; 幸樹二ツ山; 博士山北; 康彦篠崎; 年昭町谷
Original assignee: Denso Corp; A&D Co Ltd
Current assignee: Denso Corp; A&D Holon Holdings Co Ltd
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2016-09-05
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2018-04-09
Also published as: CN107708536A; US20180199831A1; JP2017070630A

Abstract

脈波センサ（５）は、被験者の指の一部である被測定指から脈波信号を検出する。載置台（３５）には、被験者の手のひらを載置可能である。血圧測定ユニット（３）は、脈波センサで検出した脈波信号に基づき血圧を測定する。載置台の上面（３７）は、手のひらの縦方向において、上に凸の形状を有するとともに、手のひらの横方向において、小指側が低くなるように傾斜した手のひら載置領域（５７）を備える。

Description

血圧測定装置

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１５年１０月９日に出願された日本出願番号２０１５－２０１２１８号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、血圧測定装置に関する。

　従来、脈波センサを用いて被験者の指から脈波信号を取得し、その脈波信号に基づき血圧を測定する方法が知られている（特許文献１参照）。

特開２００２－１７２０９４号公報

　脈波信号を取得するとき、被験者の指に無駄な力が入っていると、脈波信号におけるノイズが大きくなってしまう。この場合、血圧を正確に測定することができない。

　本開示は、脈波信号におけるノイズを低減できる血圧測定装置を提供することを目的とする。

　本開示の第一の態様において、血圧測定装置は、被験者の指の一部である被測定指から脈波信号を検出する脈波センサを備える。血圧測定装置は、前記被験者の手のひらを載置可能な載置台を更に備える。血圧測定装置は、前記脈波センサで検出した前記脈波信号に基づき血圧を測定する血圧測定ユニットを更に備える。前記載置台の上面は、前記手のひらの縦方向において、上に凸の形状を有するとともに、前記手のひらの横方向において、小指側が低くなるように傾斜した手のひら載置領域を備える。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
血圧測定装置の構成を表すブロック図であり、血圧測定装置の構成を表す斜視図であり、血圧測定装置の構成を表す平面図であり、血圧測定装置の構成を表す、第1の辺の側から見た側面図であり、血圧測定装置の構成を表す、第２の辺の側から見た側面図であり、血圧測定装置の構成を表す、第３の辺の側から見た側面図であり、図３におけるVII－VII断面での断面図であり、血圧測定装置の筐体上に手のひらを載置した状態を表す斜視図であり、血圧測定装置の筐体上に手のひらを載置した状態を表す断面図であり、血圧測定装置の構成を表す斜視図であり、血圧測定装置を用いて取得した脈波信号を表すグラフであり、血圧測定装置を用いて取得した脈波信号を表すグラフであり、上面の別形態を表す側断面図であり、血圧測定装置の別形態を表す、辺４１の側から見た側面図であり、別形態の血圧測定装置について図７と同様の断面を示す断面図であり、また別形態の血圧測定装置における筐体上に手のひらを載置した状態を表す断面図である。

　本開示の実施形態を図面に基づき説明する。
＜第１実施形態＞
　１．血圧測定装置１の構成
　血圧測定装置１の構成を図１～図９に基づき説明する。図１に示すように、血圧測定装置１は、制御部３、脈波センサ５、カフレス測定スイッチ７、カフ測定スイッチ９、校正スイッチ１１、表示部１３、ポンプ駆動回路１５、弁駆動回路１７、圧力センサ１９、ポンプ２１、弁２３、及びカフ２５を備える。

　制御部３は、ＣＰＵ２７と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ（以下、メモリ２９とする）とを有する周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。制御部３の各種機能は、ＣＰＵ２７が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ２９が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、制御部３を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。

　制御部３は血圧測定ユニットに対応する。制御部３が有する機能を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の機能を、論理回路やアナログ回路等を組み合わせたハードウェアを用いて実現してもよい。

　脈波センサ５は、被験者の指から脈波信号を取得可能な周知のセンサである。脈波センサ５が脈波信号を取得する指を以下では被測定指とする。本実施形態では被測定指は右手の人差し指である。脈波センサ５は、発光ダイオード（ＬＥＤ）３１とフォトダイオード（ＰＤ）３３とを備える。発光ダイオード３１は、被測定指における皮膚に対して可視光の光を照射する。この光の波長は、５０００Å～７０００Åである。発光ダイオード３１が照射した光の一部は皮膚の毛細血管内において反射される。フォトダイオード３３は、発光ダイオード３１が照射した光のうち、毛細血管内で反射された光を受光し、電気信号として取り出す。取り出した電気信号は、被験者の脈波を反映して変動する脈波信号である。

　カフレス測定スイッチ７、カフ測定スイッチ９、及び校正スイッチ１１は、それぞれ、ユーザが操作可能なスイッチである。カフレス測定スイッチ７が操作されたとき、血圧測定装置１は後述するカフレス測定を行う。カフ測定スイッチ９が操作されたとき、血圧測定装置１は後述するカフ測定を行う。カフ測定とは、カフ２５を用いる周知の血圧測定である。校正スイッチ１１が操作されたとき、血圧測定装置１は後述する校正処理を行う。表示部１３は画像を表示可能なディスプレイである。

　ポンプ駆動回路１５、弁駆動回路１７、圧力センサ１９、ポンプ２１、弁２３、及びカフ２５は、カフ測定を実行するための構成である。カフ２５は、ゴム製袋を布製帯状袋内に収容した構造を有する。カフ２５は、被験者の腕のうち、被測定指が属する腕とは反対側の腕に巻き回される。例えば、被測定指が右手の人差し指である場合、カフ２５は被験者の左腕に巻き回される。

　圧力センサ１９は、カフ２５内の圧力を検出する。ポンプ駆動回路１５、弁駆動回路１７、ポンプ２１、及び弁２３は、カフ２５内の圧力を制御する。すなわち、ポンプ駆動回路１５によりポンプ２１を駆動し、弁駆動回路１７により弁２３を開いて空気をカフ２５内に導入することで、カフ２５内の圧力を増すことができる。また、弁駆動回路１７により弁２３の状態を切り替えて、空気をカフ２５から抜くことで、カフ２５内の圧力を減少させることができる。

　図２～図９に示すように、血圧測定装置１は筐体３５を備える。筐体３５は載置台に対応する。筐体３５は箱型の形状を有する。筐体３５の上面３７は、上方から見たとき、矩形の形状を有する。上面３７の４辺を、それぞれ、辺３９、４１、４３、４５とする。以下では、上方から見て、辺３９、４３に平行な方向を縦方向ｄａとする。また、上方から見て、縦方向ｄａに直交する方向を横方向ｄｂとする。縦方向ｄａ及び横方向ｄｂは水平面内での方向である。

　上面３７は、縦方向ｄａに平行な境界線４７により、第１領域４９と第２領域５１とに区分される。第１領域４９は、平面形状を有する。カフレス測定スイッチ７、カフ測定スイッチ９、校正スイッチ１１、及び表示部１３は第１領域４９に設けられている。第１領域４９は、辺４１の側が低くなるように傾斜している。表示部１３の位置は、後述する親指載置領域６９とは重ならない位置である。

　第２領域５１は、後述する指嵌入溝５３を除き、曲面形状を有する。第２領域５１における曲面形状は以下のものである。すなわち、図２、図４～図９に示すように、第２領域５１は、縦方向ｄａにおいて、上に凸の形状を有する。縦方向ｄａにおいて上に凸の形状を有するとは、縦方向ｄａと平行な鉛直面での断面において、第２領域５１が上に凸の形状を有することを意味する。上に凸の形状の例として、山型の曲面形状が挙げられる。また、図６に示すように、第２領域５１は、横方向ｄｂにおいて、境界線４７の側が高く、辺４３の側が低い傾斜を有する。

　第２領域５１は、周囲よりも一段低くなった指嵌入溝５３を有する。指嵌入溝５３は、被測定指載置領域に対応する。指嵌入溝５３は上方から見たとき長方形の形状を有する溝である。指嵌入溝５３は、第２領域５１のうち、縦方向ｄａにおいては辺４５に近い位置にあり、横方向ｄｂにおいては境界線４７に近い位置にある。指嵌入溝５３の長手方向は縦方向ｄａと平行である。図７、図９に示すように、指嵌入溝５３の底面５５は、辺４５側が低くなるように傾斜している。図８に示すように、指嵌入溝５３の幅は、被測定指５６を差し込むことができる幅である。

　上面３７のうち、指嵌入溝５３よりも辺４１側にある領域を手のひら載置領域５７とする。底面５５は、手のひら載置領域５７おける指嵌入溝５３側の端部５７Ａよりも低い。筐体３５は、指嵌入溝５３のうち、辺４５側の位置に押圧ユニット５９を備える。押圧ユニット５９は、矩形板状の押圧片６１を、軸６３により回動可能に軸支したものである。押圧片６１の長手方向は縦方向ｄａに平行である。軸６３は、押圧片６１のうち、辺４５側の部分を軸支する。軸６３の軸方向は、横方向ｄｂに平行である。押圧片６１は、軸６３を中心として、図７におけるＲａ－Ｒｂ方向に回動可能である。

　押圧片６１がＲａ方向に回動したとき、押圧片６１のうち、軸６３とは反対側の端部６１Ａは、底面５５に近づく。また、押圧片６１がＲｂ方向に回動したとき、端部６１Ａは、底面５５から遠ざかる。押圧片６１は、Ｒａ方向に回動するように、図示しないバネにより付勢されている。

　図７、図９に示すように、発光ダイオード３１、及びフォトダイオード３３は、底面５５に設けられている。フォトダイオード３３は、発光ダイオード３１が照射した光のうち、指嵌入溝５３に差し込まれた被測定指５６から反射された光を受光し、電気信号として取り出す。

　図８、図９に示すように、被験者の手のひら６５は、手のひら載置領域５７上に載置される。また、被測定指５６は、指嵌入溝５３に差し込まれる。このとき、手のひら６５の縦方向は、縦方向ｄａと平行であり、手のひら６５の横方向は、横方向ｄｂと平行である。ここで、手のひら６５の縦方向とは、被験者の手首の中心から、中指の付け根に向う方向を意味する。また、手のひら６５の横方向とは、上述した手のひら６５の縦方向と直交し、てのひらの面に沿った方向を意味する。

　上述したように、第２領域５１は、縦方向ｄａにおいて上に凸の形状を有する。手のひら６５の縦方向は、縦方向ｄａと平行であるから、第２領域５１は、手のひら６５の縦方向において上に凸の形状を有する。第２領域５１の一部である手のひら載置領域５７も、手のひら６５の縦方向において上に凸の形状を有する。

　また、上述したように、第２領域５１は、横方向ｄｂにおいて、境界線４７の側が高く、辺４３の側が低くなる傾斜を有する。手のひら６５の横方向は、横方向ｄｂと平行である。また、辺４３の側は、手のひら６５における小指の方向に該当する。よって、第２領域５１は、小指側が低くなる傾斜を有する。第２領域５１の一部である手のひら載置領域５７も、小指側が低くなる傾斜を有する。

　押圧片６１は、指嵌入溝５３に差し込まれた被測定指５６の先端部を底面５５の方向に押圧する。発光ダイオード３１及びフォトダイオード３３は、被測定指５６における先端部を上下から挟む位置にある。

　図８に示すように、被験者の親指６７は、第１領域４９のうち、境界線４７に近い領域（以下では親指載置領域６９とする）上に載置される。親指載置領域６９は、手のひら載置領域５７における親指６７側の端部５７Ｂよりも低い。

　２．血圧測定装置１が実行する処理
　（１）カフレス測定
　カフレス測定スイッチ７が操作されたとき、血圧測定装置１はカフレス測定を行う。カフレス測定のとき、制御部３は、まず、脈波センサ５を用いて所定期間継続して脈波信号を取得する。次に、制御部３は、取得した脈波信号に基づき被験者の血圧を測定する。脈波信号に基づき血圧を測定する方法は、周知の方法（例えば、実開平７－９３０５号公報、特開平７－３０８２９５号公報等に開示された方法）の中から適宜選択することができる。

　次に、制御部３は、血圧の校正を行う。血圧の校正とは、上記のように測定した血圧に、校正値を加える処理である。校正値とは、同一の被験者について同時に、カフ測定とカフレス測定とを行い、前者の測定値から後者の測定値を差し引いた値である。校正値は、後述する校正処理により決定され、メモリ２９に記憶されている。血圧測定装置１は、校正後の測定値を表示部１３に表示する。

　（２）カフ測定
　カフ測定スイッチ９が操作されたとき、血圧測定装置１は、以下のようにカフ測定を行う。制御部３は、まず、ポンプ駆動回路１５、弁駆動回路１７、ポンプ２１、及び弁２３を用いて、カフ２５内の圧力を１８０ｍｍＨｇ程度の目標圧迫圧とする。次に、制御部３は、ポンプ駆動回路１５、弁駆動回路１７、ポンプ２１、及び弁２３を用いて、カフ２５内の圧力を、３ｍｍＨｇ／ｓｅｃ程度の緩やかな速度で下降させる。制御部３は、圧力を下降させている過程で圧力センサ１９により得られる信号における振幅の変化に基づき、オシロメトリックス方式の血圧値決定プログラムに従って、最高血圧値、平均血圧値、及び最低血圧値を測定する。血圧測定装置１は、カフ測定の測定値を表示部１３に表示する。

　（３）校正処理
　校正スイッチ１１が操作されたとき、血圧測定装置１は校正処理を行う。校正処理とは、カフ測定とカフレス測定とを同時に行い、前者の測定値から後者の測定値を差し引いた値を校正値としてメモリ２９に記憶する処理である。校正処理後、制御部３は、カフ測定の測定値を表示部１３に表示する。

　３．血圧測定装置１が奏する効果
　（１Ａ）手のひら載置領域５７の形状は、手のひら６５の縦方向において、上に凸の形状を有するとともに、手のひら６５の横方向において、小指側が低くなるように傾斜した形状である。そのため、カフレス測定を行うとき、被測定指５６に無駄な力が入り難く、被測定指５６はリラックスした状態となる。その結果、脈波信号におけるノイズが少なくなり、脈波信号のＳ／Ｎが向上する。

　上記の効果を確かめるために実験を行った。血圧測定装置１を用いて、脈波信号を取得した。その結果を図１１に示す。脈波振幅の平均値は１．３７Ｖであり、脈波振幅の標準偏差は０．１２Ｖであった。

　一方、比較例として、図１０に示すように、基本的な構成は血圧測定装置１と同様であるが、筐体１３５の上面１３７が全て平面である血圧測定装置Ｒ１を用意した。上面１３７の表面には、脈波センサが備える発光ダイオード３１及びフォトダイオード３３と、表示部１３とが設けられている。

　手のひら６５を上面１３７に載置し、血圧測定装置Ｒ１を用いて脈波信号を取得した。その結果を図１２に示す。脈波振幅の平均値は０．６５Ｖであり、脈波振幅の標準偏差は０．２７Ｖであった。血圧測定装置Ｒ１を使用した場合における脈波振幅の標準偏差は、血圧測定装置１を使用した場合に比べて顕著に大きかった。この実験結果から、上記の効果が裏付けられた。

　（１Ｂ）指嵌入溝５３は、端部５７Ａよりも低い。そのため、カフレス測定を行うとき、被測定指５６は一層リラックスした状態となる。その結果、脈波信号におけるＳ／Ｎが一層向上する。

　（１Ｃ）血圧測定装置１は、被測定指５６を底面５５の方向に押圧する押圧ユニット５９をさらに備える。そのため、被測定指５６と、発光ダイオード３１及びフォトダイオード３３との接触状態が一層安定する。その結果、脈波信号におけるＳ／Ｎが一層向上する。

　（１Ｄ）指嵌入溝５３は、被測定指５６の先端側が低い傾斜を有する。そのため、カフレス測定を行うとき、被測定指５６は一層リラックスした状態となる。その結果、脈波信号におけるＳ／Ｎが一層向上する。

　（１Ｅ）親指載置領域６９は、端部５７Ｂよりも低い。そのため、カフレス測定を行うとき、被測定指５６は一層リラックスした状態となる。その結果、脈波信号におけるＳ／Ｎが一層向上する。
＜その他の実施形態＞
　以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

　（１）上面３７の形状は適宜設定することができる。例えば、図１３に示すように、縦方向ｄａに平行な側断面において、手のひら載置領域５７と、被測定指５６を載置する領域とが、連続する曲面形状を有していてもよい。また、図１４に示すように、横方向ｄｂに平行な側断面において、第２領域５１は平面であってもよい。

　（２）図１３に示すように、発光ダイオード３１及びフォトダイオード３３を上面３７に設けてもよい。この場合、フォトダイオード３３は、被測定指５６の毛細血管内において反射された光を受光し、脈波信号を検出する。また、発光ダイオード３１及びフォトダイオード３３を押圧片６１に設けてもよい。この場合も、フォトダイオード３３は、被測定指５６の毛細血管内において反射された光を受光し、脈波信号を検出する。

　（３）被測定指５６は、人差し指、中指、薬指、小指、及び親指のうちのいずれであってもよい。

　（４）脈波センサ５は、発光ダイオード３１に代えて、レーザ光源等の他の光源を有していてもよい。また、脈波センサ５は、フォトダイオード３３に代えて、フォトトランジスタ、ＣＣＤ等の他の光検出器を有していてもよい。

　（５）血圧測定装置１は、押圧ユニット５９を備えなくてもよい。

　（６）親指載置領域６９は、端部５７Ｂと同じ高さであってもよい。

　（７）血圧測定装置１は、筐体３５とは別に、手のひら６５を載置可能な載置台を備えていてもよい。その載置台の形状は、上述した筐体３５の形状と同様とすることができる。また、その設置台に脈波センサ５を備え、被測定指５６から脈波信号を取得することができる。

　（８）血圧測定装置１は、指嵌入溝５３に被測定指５６が挿入されたことを検出するセンサを備えていてもよい。血圧測定装置１は、そのセンサにより被測定指５６の挿入を検出したとき、カフレス測定又は校正処理を自動的に開始してもよい。

　上記のセンサとしては、例えば、機械式のセンサ、光を検出するセンサ、温度を検出するセンサ等が挙げられる。機械式のセンサは、例えば、指嵌入溝５３に被測定指５６が挿入されたときの押圧片６１の回動により、被測定指５６の挿入を検出することができる。

　また、機械式のセンサは、脈波センサ５の一部又は全部を被測定指５６が押圧することを検出するセンサであってもよい。光を検出するセンサとしては、例えば、フォトダイオード３３に入射する光が、被測定指５６の挿入により変化することを検出するセンサが挙げられる。温度を検出するセンサとしては、例えば、筐体３５内に設けられ、被測定指５６が挿入されたときの温度変化を検出するセンサが挙げられる。

　（９）前記第１実施形態において、図１５、図１６に示すように、フォトダイオード３３を底面５５に設け、発光ダイオード３１を押圧片６１のうち、端部６１Ａ側の位置に設けてもよい。フォトダイオード３３は、発光ダイオード３１が照射した光のうち、指嵌入溝５３に差し込まれた被測定指５６を透過した光を受光し、電気信号として取り出す。この場合、発光ダイオード３１が照射する光は、波長が７０００Å以上の近赤外光である。

　（１０）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

　（１１）上述した血圧測定装置の他、当該血圧測定装置を構成要素とするシステム、当該血圧測定装置の制御部としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、血圧測定方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。

　上述の血圧測定装置１は、被験者の指の一部である被測定指から脈波信号を検出する脈波センサ５と、被験者の手のひらを載置可能な載置台３５と、脈波センサで検出した脈波信号に基づき血圧を測定する血圧測定ユニット３とを備える。載置台の上面３７は、手のひら載置領域５７を備える。この手のひら載置領域は、手のひらの縦方向において、上に凸の形状を有するとともに、手のひらの横方向において、小指側が低くなるように傾斜した領域である。このような構成によれば、脈波信号におけるノイズを低減できる。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims

　血圧測定装置（１）であって、
　被験者の指の一部である被測定指から脈波信号を検出する脈波センサ（５）と、
　前記被験者の手のひらを載置可能な載置台（３５）と、
　前記脈波センサで検出した前記脈波信号に基づき血圧を測定する血圧測定ユニット（３）と、
　を備え、
　前記載置台の上面（３７）は、前記手のひらの縦方向において、上に凸の形状を有するとともに、前記手のひらの横方向において、小指側が低くなるように傾斜した手のひら載置領域（５７）を備える血圧測定装置。
　請求項１に記載の血圧測定装置であって、
　前記上面は、前記手のひら載置領域における前記被測定指側の端部よりも低く、前記被測定指を載置可能な被測定指載置領域（５３）をさらに備える血圧測定装置。
　請求項２に記載の血圧測定装置であって、
　前記被測定指を前記被測定指載置領域の方向に押圧する押圧ユニット（５９）をさらに備える血圧測定装置。
　請求項２又は３に記載の血圧測定装置であって、
　前記被測定指載置領域は、前記被測定指の先端側が低い傾斜を有するように構成された血圧測定装置。
　請求項１～４のいずれか１項に記載の血圧測定装置であって、
　前記上面は、前記手のひら載置領域における親指側の端部よりも低く、前記被験者の親指を載置可能な親指載置領域（６９）をさらに備える血圧測定装置。