脈圧測定装置及び脈圧測定方法
【課題】被験者が自由行動下で常時脈圧測定する場合に、カフ型血圧計を使わず簡易に測定できる常時装着可能な脈圧測定装置。
【解決手段】超音波を用いた血管径センサー１２によって、生体内部の血管壁の反射到達時間から血管径が測定できる。また、高さ決定部３６によって、心臓の位置と所定の位置の２点間の高低差を決定することで、水頭圧を求めることができる。水頭圧を血管径に換算することによって、血管径及び血圧が略線形変化するとみなせるので、血管径の時間変化を測定することで血圧の時間変化に相関した値を得ることができ、カフ型血圧計を使用せずに精度良く脈圧測定することができる。
【解決手段】超音波を用いた血管径センサー１２によって、生体内部の血管壁の反射到達時間から血管径が測定できる。また、高さ決定部３６によって、心臓の位置と所定の位置の２点間の高低差を決定することで、水頭圧を求めることができる。水頭圧を血管径に換算することによって、血管径及び血圧が略線形変化するとみなせるので、血管径の時間変化を測定することで血圧の時間変化に相関した値を得ることができ、カフ型血圧計を使用せずに精度良く脈圧測定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脈圧測定装置及び脈圧測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動脈硬化の進行度を観察する指標として脈圧値が用いられる。脈圧値は心臓の収縮期血圧（最高血圧）と拡張期血圧（最低血圧）との差から求められる。今日、血圧測定には超音波を用いる方法が提案されており、例えば動脈の局所部位において、最大直径及び最小直径を求め、それらのパラメーター値を非線形関数に与えることで、入力される各時刻の直径を換算し、局所部位についての各時刻の血圧値を演算するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０４１３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１にあるように従来の超音波を用いた血圧値の算出にはカフ型血圧計による校正が必要となる。これは２４時間自由行動下における血圧測定（２４ｈＡＢＰＭ）や一拍ごとの連続血圧測定を考えた場合、カフを常時身に付けたり、持ち歩いて適時加圧するといった不便さがあり、普段の生活を送る上で実用が困難になる虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］被験者の生体表面から生体内部に向けて超音波を送出し、送出した該超音波が前記生体内部の血管周面から反射するとともに前記超音波の反射波を都度、取得して、血管上側面からの該反射波と血管下側面からの該反射波との到達時間差を計測する血管径センサーと、前記血管径センサーが前記被験者の心臓の高さに位置する第１位置と、前記血管径センサーが前記被験者の心臓の位置から鉛直方向に離れて位置する第２位置との高低差を決定する高さ決定部と、制御部と、を備えた脈圧測定装置であって、前記制御部は、前記血管径センサーによって計測する前記反射波の到達時間差に基づいて、前記生体内部の血管径値を求め該血管径値を出力する血管径演算部と、前記高さ決定部により決定された前記高低差を用いて水頭圧値を求め該水頭圧値を出力する水頭圧演算部と、前記血管径演算部から入力した前記血管径値と、前記水頭圧演算部から入力した前記水頭圧値とから、前記被験者の脈圧を求める脈圧演算部と、を有することを特徴とする脈圧測定装置。
【０００７】
これによれば、血管径及び血圧が略線形変化するとみなせるので、血管径の時間変化を測定することで、血圧の時間変化に相関した値を得ることができ、カフ型血圧計を使用することなく精度良く脈圧を測定することができる。これによって被験者が自由行動下で常時脈圧測定する際に、カフ型血圧計を使用しない常時装着可能な脈圧測定装置を提供することができる。
【０００８】
［適用例２］上記脈圧測定装置であって、前記高さ決定部は、前記第１状態と前記第２状態との鉛直方向の前記高低差を求める高さ計測センサーを含み、前記水頭圧は、前記高さ計測センサーにより測定された前記高低差を用いて求められていることを特徴とする脈圧測定装置。
【０００９】
これによれば、水頭圧を求める際の一要素である高低差を容易に測定することができる。
【００１０】
［適用例３］上記脈圧測定装置であって、前記脈圧演算部は、前記制御部に入力された前記水頭圧と前記血管径との比に基づいて、前記脈圧と前記血管径との間の関係式を予め設定しておき、前記関係式に前記第２位置における前記血管径の計測値を適用することによって脈圧を求める演算を実行することを特徴とする脈圧測定装置。
【００１１】
これによれば、最初に脈圧と血管径との間の関係式を予め求めておくだけで、その後は第２位置での血管径を計測して得られる計測値のみを用いて脈圧を求めることができる。
【００１２】
［適用例４］被験者の所定の部位の血管径を測定する工程と、前記被験者の心臓の高さに位置する第１位置と、前記被験者の心臓の位置から鉛直方向に離れて位置する第２位置との高低差を決定する工程と、前記高低差を用いて前記第１位置と前記第２位置との間の水頭圧を求める工程と、前記血管径と前記水頭圧とを用いて脈圧を求める工程と、前記脈圧を表示する工程と、を有することを特徴とする脈圧測定方法。
【００１３】
これによれば、血管径及び血圧が略線形変化するとみなせるので、血管径の時間変化を測定することで、血圧の時間変化に相関した値を得ることができ、カフ型血圧計を使用することなく精度良く脈圧を測定することができる。これによって被験者が自由行動下で常時脈圧測定する際に、カフ型血圧計を使用しない常時装着可能な脈圧測定方法を提供することができる。
【００１４】
［適用例５］上記脈圧測定方法であって、前記高低差を決定する工程は、前記第１位置と前記第２位置との鉛直方向の前記高低差を計測する高さ計測センサーにより決定されていることを特徴とする脈圧測定方法。
【００１５】
これによれば、水頭圧を求める際の一要素である高低差を容易に測定できる。
【００１６】
［適用例６］上記脈圧測定方法であって、前記脈圧を求める工程は、前記水頭圧と前記血管径との比に基づいて、前記脈圧と前記血管径との間の関係式を予め設定しておき、前記関係式に前記第２位置による前記血管径の計測値を適用することによって脈圧を求めることを特徴とする脈圧測定方法。
【００１７】
これによれば、最初に脈圧と血管径との間の関係式を予め求めておくだけで、その後は第２位置での血管径を計測して得られる計測値のみを用いて脈圧を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る脈圧測定装置が装着された状態を示す外観図。
【図２】本実施形態に係る血管径センサーを示す図。
【図３】本実施形態に係る脈圧測定装置の測定位置を示す図。
【図４】本実施形態に係る回路ブロックを示す図。
【図５】本実施形態に係る血管壁圧力と血管径（容積）との関係を示す図。
【図６】本実施形態に係る水頭分圧が加わった血管径を示す図。
【図７】本実施形態に係る血管径と血圧との時間変化を示す図。
【図８】本実施形態に係る測定方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る脈圧測定装置２が装着された状態を示す外観図である。脈圧測定装置２は、被験者４（図３参照）の手首部１６に装着され、橈骨動脈１４の血管径ｄ（図２参照）を測定し、脈圧ΔＰを求める。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る血管径センサー１２を示す図である。血管径センサー１２は、手首部１６の内側の橈骨動脈１４に対して超音波が照射できるような位置に取り付けられている。血管径センサー１２は数Ｍ〜数十ＭＨｚのパルス信号やバースト信号を送信し、送信波及び受信波より橈骨動脈１４壁からの反射波の到達時間を計測する。
【００２２】
図３は、本実施形態に係る脈圧測定装置２の測定位置を示す図である。位置Ｈは脈圧測定装置２が被験者４の心臓３８の高さに位置し、位置Ｌは心臓３８の位置から鉛直方向に高さｈだけ離れた高さに位置する。
【００２３】
図４は、本実施形態に係る回路ブロックを示す図である。本実施形態に係る脈圧測定装置２は、血管径センサー１２と、高さ決定部３６と、制御部２０と、を備えている。
【００２４】
血管径センサー１２は、血管径センサー部２７と、血管径センサー駆動部（駆動部）２８と、を備えている。血管径センサー部２７は発信部２９と受信部３１とから構成されている。血管径センサー部２７は生体内部の橈骨動脈１４に超音波を送受信して、橈骨動脈１４壁の反射波の到達時間差を計測する。駆動部２８は、血管径センサー部２７を駆動させる。
【００２５】
高さ決定部３６は、脈圧測定装置２が心臓３８の高さに位置する位置Ｈと、心臓３８の高さから鉛直方向に高低差ｈだけ離れた高さに位置する位置Ｌとの高低差ｈを決定する。高低差ｈは予め、ものさし等で測定した値を入力してもよいし、高さ決定部３６に高さ計測センサーを備えて計測してもよい。なお、高さ計測センサーとして高精度な気圧センサーなどを用いて高さの計測を行ってもよい。
【００２６】
制御部２０は、血管径演算部３０と、水頭圧演算部３３と、脈圧演算部３２と、を備えている。血管径演算部３０は、血管径センサー１２によって計測した橈骨動脈１４壁の反射波の到達時間差に基づいて、血管径ｄを求める。水頭圧演算部３３は、高さ決定部３６で決定した高低差ｈを用いて、水頭圧を算出する。脈圧演算部３２は、血管径演算部３０と水頭圧演算部３３の演算結果を用いて、被験者４の脈圧ΔＰを求める。
【００２７】
本実施形態に係る脈圧測定装置２は、表示部３４と、スイッチ（ＳＷ）３７と、電源部４０とを備えている。表示部３４は、被験者４の脈圧ΔＰを表示する。また、それをグラフなどで可視化して表示することもできる。スイッチ３７は、脈圧測定装置２の各機能部に対して電源部４０からの電源の供給／遮断を切り替える。電源部４０は、脈圧測定装置２の各機能部に対して電源を供給する。本実施形態では、例えば、充電可能な二次電池を想定している。
【００２８】
図５は、本実施形態に係る血管壁圧力と血管径（容積）との関係を示す図であり、血管の管法則を示す図である。本実施形態では図５に示す略線形近似領域を用いている。この部分では、血管径ｄ及び血管壁圧力Ｐが略線形変化するとみなせるので、血管径ｄの時間変化を測定することで、血圧Ｐの時間変化に相関した値が得られる。
【００２９】
図６は、本実施形態にかかる水頭圧分が加わった血管径ｄを示す図である。本実施形態に係る脈圧測定装置２を、図３に示すように、手首部１６に装着した状態で心臓３８の位置Ｈの位置で血管径ｄの時間変化の測定を行う。続いて、心臓３８の位置から鉛直方向に高低差ｈだけ離れた位置Ｌの位置に腕を下ろし、血管径ｄの時間変化の測定を行う。この場合、被験者４が安定状態にあるとすると、血管には心臓３８の位置に比べ水頭圧分のみの圧力が余分にかかることになる。つまり、この状態で血管径ｄの時間変化を測定すると、水頭圧分が加わった血圧Ｐの時間変化に相関した値が得られる。これより、水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）、（ρ：血液の密度、ｇ：重力加速度）に対応する血管径のｄの変化分Δｄがわかる。
【００３０】
血液の密度ρは個人差で１．０５５±０．００５ｇ／ｃｍ3程度なので、血圧値への影響は±０．数ｍｍＨｇであることから一定とみなせる。水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）は、高さの測定を正確に行えば正しい値を得られることがわかる。
【００３１】
水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）の算出ができれば、これを血管径ｄに換算することで、収縮期血圧Ｐsysと拡張期血圧Ｐdiaの血圧差である脈圧ΔＰを求めることができる。
【００３２】
ここで、水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）を血管径ｄに換算し、脈圧ΔＰを算出する方法について説明する。
図７は、本実施形態に係る血管径ｄと血圧Ｐとの時間変化を示す図である。水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）による圧力値がどのくらいの血管径ｄ変化に対応するのかの算出は、下記の（ａ），（ｂ）の方法がある。
【００３３】
（ａ）血管径ｄ変化を１０秒程度計測し、図３に示す位置Ｈの位置での平均血管径ｄm１、及び位置Ｌの位置での平均血管径ｄm２をそれぞれ算出する。続いて、平均血管径（ｄm１，ｄm２）の変化分Δｄmを式（１）より求める。
【００３４】
Δｄm＝ｄm２−ｄm１ …（１）
水頭圧分の血管径変化Δｄを式（２）より求める。
【００３５】
Δｄ＝Δｄm …（２）
これにより、図３の位置Ｈでの平均収縮期血管径ｄmsys１及び平均拡張期血管径ｄmdia１を用いると、圧力及び血管径の関係を考えると式（３）が成立する。
【００３６】
（Ｐsys−Ｐdia）：ρ・ｇ・ｈ＝（ｄmsys１−ｄmdia１）：Δｄm …（３）
よって脈圧ΔＰ（Ｐsys−Ｐdia）は、式（４）より求まる（図７（Ａ）参照）。
【００３７】
（Ｐsys−Ｐdia）＝（ρ・ｇ・ｈ）・（ｄmsys１−ｄmdia１）／Δｄm …（４）
【００３８】
（ｂ）血管径ｄ変化を１０秒程度計測し、図３の位置Ｈでの平均収縮期血管径ｄmsys１及び平均拡張期血管径ｄmdia１、及び位置Ｌでの平均収縮期血管径ｄmsys２及び平均拡張期血管径ｄmdia２をそれぞれ算出する。続いて、平均収縮期血管径（ｄmsys１及びｄmsys２）及び平均拡張期血管径（ｄmdia１及びｄmdia２）の変化分（Δｄmsys，Δｄmdia）を式（５）及び（６）より求める。
【００３９】
Δｄmsys＝ｄmsys２−ｄmsys１ …（５）
Δｄmdia＝ｄmdia２−ｄmdia１ …（６）
また、上記より平均をとり、水頭圧分の血管径変化Δｄを式（７）より求める。
【００４０】
Δｄ＝（Δｄmsys＋Δｄmdia）／２ …（７）
これにより、圧力及び血管径の関係を考えると式（８）が成立する。
【００４１】
（Ｐsys−Ｐdia）：ρ・ｇ・ｈ＝（ｄmsys１−ｄmdia１）：（Δｄmsys＋Δｄmdia）／２ …（８）
よって脈圧ΔＰ（Ｐsys−Ｐdia）は、式（９）より求まる（図７（Ｂ）参照）。
【００４２】
（Ｐsys−Ｐdia）＝２・（ρ・ｇ・ｈ）（ｄmsys１−ｄmdia１）／（Δｄmsys＋Δｄmdia）…（９）
【００４３】
本実施形態によって、水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）による血管径変化Δｄの算出ができれば、前述の関係より血管径ｄの計測のみで脈圧ΔＰ（Ｐsys−Ｐdia）を求めることができる。水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）による血管径変化Δｄの算出は常時連続測定開始前、つまり１日のはじめなどに一度行うことで、より高精度な測定ができる。また、測定位置Ｈ及びＬの高低差ｈは精度にかかわる重要なパラメーターなので、測定ごとに同じ位置で行う。例えば位置Ｈを心臓３８の位置、位置Ｌを腕を真っ直ぐ下ろした位置などに決め、高低差ｈを測定しておく。
【００４４】
（血管径の測定方法）
血管径ｄの測定の場合、図４に示す血管径センサー１２の駆動部２８により、図２に示すように数Ｍ〜数十ＭＨｚのパルス信号やバースト信号を送信し、送信波及び受信部３１の受信波より血管壁からの反射波の到達時間を測定する。仮に、反射波到達時間が１．７３μｓ、生体内部での音速を１５００ｍ／ｓとすると、血管径ｄは２．６ｍｍと算出できる。例えば、超音波の送受信にはピエゾ素子を用いてもよい。さらに血管径ｄの測定方法としては、超音波ビームから得られるエコー信号に基づいて血管壁などを追跡するエコートラッキング法が知られている。エコートラッキング法により、超音波の波長以下の数μｍ程度の精度で血管壁などの変位を計測することができる。
【００４５】
（脈圧の測定方法）
図８は、本実施形態に係る脈圧測定方法を示す図である。図８の（Ａ）に示す水頭圧演算方法の（ａ）による手順は以下の通りである。
【００４６】
まず、ステップＳ１０に示すように、図３に示す被験者の計測位置Ｈに血管径センサー１２を取付け、この位置での血管径ｄを計測し、平均血管径ｄm１、平均収縮期血管径ｄmsys及び平均拡張期血管径ｄmdiaを算出する。血管径変化は１０秒程測定する。血管径ｄの測定は、超音波反射到達時間の測定により算出する。
【００４７】
次に、ステップＳ１１に示すように、血管径センサー１２を被験者４の腕における計測位置Ｌに移し、その際の位置Ｈ及び位置Ｌの高低差ｈを測定する。この高低差ｈは予め、ものさし等を使用して測定した値を高さ決定部３６に入力してもよいし、高さ決定部３６に高さ計測センサーを備えることで高低差ｈを計測してもよい。なお、高さ計測センサーとしては、高精度な気圧センサーなどを用いて高さの計算を行ってもよい。
【００４８】
そして、ステップＳ１２に示すように、水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）を算出する。
【００４９】
他方、ステップＳ１３に示すように、位置Ｌでの血管径ｄを計測し、平均血管径ｄm２を算出する。
【００５０】
ここで、ステップＳ１４に示すように、水頭圧による平均血管径の変化分Δｄm（＝ｄm２−ｄm１）を算出する。
【００５１】
次に、ステップＳ１５に示すように、収縮期血圧Ｐsysと拡張期血圧Ｐdiaの血圧差である脈圧ΔＰを算出する。図３の位置Ｈでの平均収縮期血管径ｄmsys１及び平均拡張期血管径ｄmdia１を用いると、式（４）より、脈圧ΔＰ（Ｐrsys−Ｐrdia）を算出できる。
【００５２】
最後にステップＳ１６に示すように、脈圧ΔＰ値を表示部３４に表示する。また、それをグラフなどで可視化して表示部３４に表示することもできる。
【００５３】
これにより、カフ型血圧計を使用することなく精度良く脈圧を測定することができる。
【００５４】
図８の（Ｂ）は、水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）と血管径変化Δｄの比から得られる脈圧ΔＰと血管径ｄの関係式（式（４））を脈圧演算部３２に予め設定し、血管径の計測のみから脈圧を測定する方法を示した図である。
【００５５】
まず、ステップＳ２０に示すように前述の図８（Ａ）の手順で得られる脈圧と血管径の関係式（式（４））を制御部２０に入力する。
【００５６】
次に、ステップＳ２１に示すように、位置Ｌでの血管径ｄを測定し、平均収縮期血管径ｄmsysと平均拡張期血管径ｄmdiaを算出する。
【００５７】
そして、ステップＳ２２に示すように入力された式（４）の関係を用いて、脈圧ΔＰ（Ｐrsys−Ｐrdia）を算出する。
【００５８】
最後に、ステップＳ２３に示すように、脈圧ΔＰ値を表示部３４に表示する。また、それをグラフなどで可視化して表示部３４に表示することもできる。
【００５９】
これにより、最初に脈圧ΔＰと血管径ｄの関係式を予め脈圧演算部３２に記憶しておくだけで、以後は位置Ｌでの血管径ｄの測定だけすれば、精度良く脈圧ΔＰを測定することができる。
【００６０】
本実施形態の脈圧測定装置２及び脈圧測定方法によれば、カフ型血圧計を使用することなく精度良く脈圧ΔＰを測定することができる。また、それによりウエアラブルで常時計測可能な脈圧測定装置及び脈圧測定方法が提供できる。
【符号の説明】
【００６１】
２…脈圧測定装置 ４…被験者 １２…血管径センサー １４…橈骨動脈（血管） １６…手首部 ２０…制御部 ２７…血管径センサー部 ２８…血管径センサー駆動部（駆動部） ２９…発信部 ３０…血管径演算部（演算部） ３１…受信部 ３２…脈圧演算部 ３３…水頭圧演算部 ３４…表示部 ３６…高さ決定部 ３７…スイッチ（ＳＷ） ３８…心臓 ４０…電源部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脈圧測定装置及び脈圧測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動脈硬化の進行度を観察する指標として脈圧値が用いられる。脈圧値は心臓の収縮期血圧（最高血圧）と拡張期血圧（最低血圧）との差から求められる。今日、血圧測定には超音波を用いる方法が提案されており、例えば動脈の局所部位において、最大直径及び最小直径を求め、それらのパラメーター値を非線形関数に与えることで、入力される各時刻の直径を換算し、局所部位についての各時刻の血圧値を演算するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０４１３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１にあるように従来の超音波を用いた血圧値の算出にはカフ型血圧計による校正が必要となる。これは２４時間自由行動下における血圧測定（２４ｈＡＢＰＭ）や一拍ごとの連続血圧測定を考えた場合、カフを常時身に付けたり、持ち歩いて適時加圧するといった不便さがあり、普段の生活を送る上で実用が困難になる虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］被験者の生体表面から生体内部に向けて超音波を送出し、送出した該超音波が前記生体内部の血管周面から反射するとともに前記超音波の反射波を都度、取得して、血管上側面からの該反射波と血管下側面からの該反射波との到達時間差を計測する血管径センサーと、前記血管径センサーが前記被験者の心臓の高さに位置する第１位置と、前記血管径センサーが前記被験者の心臓の位置から鉛直方向に離れて位置する第２位置との高低差を決定する高さ決定部と、制御部と、を備えた脈圧測定装置であって、前記制御部は、前記血管径センサーによって計測する前記反射波の到達時間差に基づいて、前記生体内部の血管径値を求め該血管径値を出力する血管径演算部と、前記高さ決定部により決定された前記高低差を用いて水頭圧値を求め該水頭圧値を出力する水頭圧演算部と、前記血管径演算部から入力した前記血管径値と、前記水頭圧演算部から入力した前記水頭圧値とから、前記被験者の脈圧を求める脈圧演算部と、を有することを特徴とする脈圧測定装置。
【０００７】
これによれば、血管径及び血圧が略線形変化するとみなせるので、血管径の時間変化を測定することで、血圧の時間変化に相関した値を得ることができ、カフ型血圧計を使用することなく精度良く脈圧を測定することができる。これによって被験者が自由行動下で常時脈圧測定する際に、カフ型血圧計を使用しない常時装着可能な脈圧測定装置を提供することができる。
【０００８】
［適用例２］上記脈圧測定装置であって、前記高さ決定部は、前記第１状態と前記第２状態との鉛直方向の前記高低差を求める高さ計測センサーを含み、前記水頭圧は、前記高さ計測センサーにより測定された前記高低差を用いて求められていることを特徴とする脈圧測定装置。
【０００９】
これによれば、水頭圧を求める際の一要素である高低差を容易に測定することができる。
【００１０】
［適用例３］上記脈圧測定装置であって、前記脈圧演算部は、前記制御部に入力された前記水頭圧と前記血管径との比に基づいて、前記脈圧と前記血管径との間の関係式を予め設定しておき、前記関係式に前記第２位置における前記血管径の計測値を適用することによって脈圧を求める演算を実行することを特徴とする脈圧測定装置。
【００１１】
これによれば、最初に脈圧と血管径との間の関係式を予め求めておくだけで、その後は第２位置での血管径を計測して得られる計測値のみを用いて脈圧を求めることができる。
【００１２】
［適用例４］被験者の所定の部位の血管径を測定する工程と、前記被験者の心臓の高さに位置する第１位置と、前記被験者の心臓の位置から鉛直方向に離れて位置する第２位置との高低差を決定する工程と、前記高低差を用いて前記第１位置と前記第２位置との間の水頭圧を求める工程と、前記血管径と前記水頭圧とを用いて脈圧を求める工程と、前記脈圧を表示する工程と、を有することを特徴とする脈圧測定方法。
【００１３】
これによれば、血管径及び血圧が略線形変化するとみなせるので、血管径の時間変化を測定することで、血圧の時間変化に相関した値を得ることができ、カフ型血圧計を使用することなく精度良く脈圧を測定することができる。これによって被験者が自由行動下で常時脈圧測定する際に、カフ型血圧計を使用しない常時装着可能な脈圧測定方法を提供することができる。
【００１４】
［適用例５］上記脈圧測定方法であって、前記高低差を決定する工程は、前記第１位置と前記第２位置との鉛直方向の前記高低差を計測する高さ計測センサーにより決定されていることを特徴とする脈圧測定方法。
【００１５】
これによれば、水頭圧を求める際の一要素である高低差を容易に測定できる。
【００１６】
［適用例６］上記脈圧測定方法であって、前記脈圧を求める工程は、前記水頭圧と前記血管径との比に基づいて、前記脈圧と前記血管径との間の関係式を予め設定しておき、前記関係式に前記第２位置による前記血管径の計測値を適用することによって脈圧を求めることを特徴とする脈圧測定方法。
【００１７】
これによれば、最初に脈圧と血管径との間の関係式を予め求めておくだけで、その後は第２位置での血管径を計測して得られる計測値のみを用いて脈圧を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る脈圧測定装置が装着された状態を示す外観図。
【図２】本実施形態に係る血管径センサーを示す図。
【図３】本実施形態に係る脈圧測定装置の測定位置を示す図。
【図４】本実施形態に係る回路ブロックを示す図。
【図５】本実施形態に係る血管壁圧力と血管径（容積）との関係を示す図。
【図６】本実施形態に係る水頭分圧が加わった血管径を示す図。
【図７】本実施形態に係る血管径と血圧との時間変化を示す図。
【図８】本実施形態に係る測定方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る脈圧測定装置２が装着された状態を示す外観図である。脈圧測定装置２は、被験者４（図３参照）の手首部１６に装着され、橈骨動脈１４の血管径ｄ（図２参照）を測定し、脈圧ΔＰを求める。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る血管径センサー１２を示す図である。血管径センサー１２は、手首部１６の内側の橈骨動脈１４に対して超音波が照射できるような位置に取り付けられている。血管径センサー１２は数Ｍ〜数十ＭＨｚのパルス信号やバースト信号を送信し、送信波及び受信波より橈骨動脈１４壁からの反射波の到達時間を計測する。
【００２２】
図３は、本実施形態に係る脈圧測定装置２の測定位置を示す図である。位置Ｈは脈圧測定装置２が被験者４の心臓３８の高さに位置し、位置Ｌは心臓３８の位置から鉛直方向に高さｈだけ離れた高さに位置する。
【００２３】
図４は、本実施形態に係る回路ブロックを示す図である。本実施形態に係る脈圧測定装置２は、血管径センサー１２と、高さ決定部３６と、制御部２０と、を備えている。
【００２４】
血管径センサー１２は、血管径センサー部２７と、血管径センサー駆動部（駆動部）２８と、を備えている。血管径センサー部２７は発信部２９と受信部３１とから構成されている。血管径センサー部２７は生体内部の橈骨動脈１４に超音波を送受信して、橈骨動脈１４壁の反射波の到達時間差を計測する。駆動部２８は、血管径センサー部２７を駆動させる。
【００２５】
高さ決定部３６は、脈圧測定装置２が心臓３８の高さに位置する位置Ｈと、心臓３８の高さから鉛直方向に高低差ｈだけ離れた高さに位置する位置Ｌとの高低差ｈを決定する。高低差ｈは予め、ものさし等で測定した値を入力してもよいし、高さ決定部３６に高さ計測センサーを備えて計測してもよい。なお、高さ計測センサーとして高精度な気圧センサーなどを用いて高さの計測を行ってもよい。
【００２６】
制御部２０は、血管径演算部３０と、水頭圧演算部３３と、脈圧演算部３２と、を備えている。血管径演算部３０は、血管径センサー１２によって計測した橈骨動脈１４壁の反射波の到達時間差に基づいて、血管径ｄを求める。水頭圧演算部３３は、高さ決定部３６で決定した高低差ｈを用いて、水頭圧を算出する。脈圧演算部３２は、血管径演算部３０と水頭圧演算部３３の演算結果を用いて、被験者４の脈圧ΔＰを求める。
【００２７】
本実施形態に係る脈圧測定装置２は、表示部３４と、スイッチ（ＳＷ）３７と、電源部４０とを備えている。表示部３４は、被験者４の脈圧ΔＰを表示する。また、それをグラフなどで可視化して表示することもできる。スイッチ３７は、脈圧測定装置２の各機能部に対して電源部４０からの電源の供給／遮断を切り替える。電源部４０は、脈圧測定装置２の各機能部に対して電源を供給する。本実施形態では、例えば、充電可能な二次電池を想定している。
【００２８】
図５は、本実施形態に係る血管壁圧力と血管径（容積）との関係を示す図であり、血管の管法則を示す図である。本実施形態では図５に示す略線形近似領域を用いている。この部分では、血管径ｄ及び血管壁圧力Ｐが略線形変化するとみなせるので、血管径ｄの時間変化を測定することで、血圧Ｐの時間変化に相関した値が得られる。
【００２９】
図６は、本実施形態にかかる水頭圧分が加わった血管径ｄを示す図である。本実施形態に係る脈圧測定装置２を、図３に示すように、手首部１６に装着した状態で心臓３８の位置Ｈの位置で血管径ｄの時間変化の測定を行う。続いて、心臓３８の位置から鉛直方向に高低差ｈだけ離れた位置Ｌの位置に腕を下ろし、血管径ｄの時間変化の測定を行う。この場合、被験者４が安定状態にあるとすると、血管には心臓３８の位置に比べ水頭圧分のみの圧力が余分にかかることになる。つまり、この状態で血管径ｄの時間変化を測定すると、水頭圧分が加わった血圧Ｐの時間変化に相関した値が得られる。これより、水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）、（ρ：血液の密度、ｇ：重力加速度）に対応する血管径のｄの変化分Δｄがわかる。
【００３０】
血液の密度ρは個人差で１．０５５±０．００５ｇ／ｃｍ3程度なので、血圧値への影響は±０．数ｍｍＨｇであることから一定とみなせる。水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）は、高さの測定を正確に行えば正しい値を得られることがわかる。
【００３１】
水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）の算出ができれば、これを血管径ｄに換算することで、収縮期血圧Ｐsysと拡張期血圧Ｐdiaの血圧差である脈圧ΔＰを求めることができる。
【００３２】
ここで、水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）を血管径ｄに換算し、脈圧ΔＰを算出する方法について説明する。
図７は、本実施形態に係る血管径ｄと血圧Ｐとの時間変化を示す図である。水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）による圧力値がどのくらいの血管径ｄ変化に対応するのかの算出は、下記の（ａ），（ｂ）の方法がある。
【００３３】
（ａ）血管径ｄ変化を１０秒程度計測し、図３に示す位置Ｈの位置での平均血管径ｄm１、及び位置Ｌの位置での平均血管径ｄm２をそれぞれ算出する。続いて、平均血管径（ｄm１，ｄm２）の変化分Δｄmを式（１）より求める。
【００３４】
Δｄm＝ｄm２−ｄm１ …（１）
水頭圧分の血管径変化Δｄを式（２）より求める。
【００３５】
Δｄ＝Δｄm …（２）
これにより、図３の位置Ｈでの平均収縮期血管径ｄmsys１及び平均拡張期血管径ｄmdia１を用いると、圧力及び血管径の関係を考えると式（３）が成立する。
【００３６】
（Ｐsys−Ｐdia）：ρ・ｇ・ｈ＝（ｄmsys１−ｄmdia１）：Δｄm …（３）
よって脈圧ΔＰ（Ｐsys−Ｐdia）は、式（４）より求まる（図７（Ａ）参照）。
【００３７】
（Ｐsys−Ｐdia）＝（ρ・ｇ・ｈ）・（ｄmsys１−ｄmdia１）／Δｄm …（４）
【００３８】
（ｂ）血管径ｄ変化を１０秒程度計測し、図３の位置Ｈでの平均収縮期血管径ｄmsys１及び平均拡張期血管径ｄmdia１、及び位置Ｌでの平均収縮期血管径ｄmsys２及び平均拡張期血管径ｄmdia２をそれぞれ算出する。続いて、平均収縮期血管径（ｄmsys１及びｄmsys２）及び平均拡張期血管径（ｄmdia１及びｄmdia２）の変化分（Δｄmsys，Δｄmdia）を式（５）及び（６）より求める。
【００３９】
Δｄmsys＝ｄmsys２−ｄmsys１ …（５）
Δｄmdia＝ｄmdia２−ｄmdia１ …（６）
また、上記より平均をとり、水頭圧分の血管径変化Δｄを式（７）より求める。
【００４０】
Δｄ＝（Δｄmsys＋Δｄmdia）／２ …（７）
これにより、圧力及び血管径の関係を考えると式（８）が成立する。
【００４１】
（Ｐsys−Ｐdia）：ρ・ｇ・ｈ＝（ｄmsys１−ｄmdia１）：（Δｄmsys＋Δｄmdia）／２ …（８）
よって脈圧ΔＰ（Ｐsys−Ｐdia）は、式（９）より求まる（図７（Ｂ）参照）。
【００４２】
（Ｐsys−Ｐdia）＝２・（ρ・ｇ・ｈ）（ｄmsys１−ｄmdia１）／（Δｄmsys＋Δｄmdia）…（９）
【００４３】
本実施形態によって、水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）による血管径変化Δｄの算出ができれば、前述の関係より血管径ｄの計測のみで脈圧ΔＰ（Ｐsys−Ｐdia）を求めることができる。水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）による血管径変化Δｄの算出は常時連続測定開始前、つまり１日のはじめなどに一度行うことで、より高精度な測定ができる。また、測定位置Ｈ及びＬの高低差ｈは精度にかかわる重要なパラメーターなので、測定ごとに同じ位置で行う。例えば位置Ｈを心臓３８の位置、位置Ｌを腕を真っ直ぐ下ろした位置などに決め、高低差ｈを測定しておく。
【００４４】
（血管径の測定方法）
血管径ｄの測定の場合、図４に示す血管径センサー１２の駆動部２８により、図２に示すように数Ｍ〜数十ＭＨｚのパルス信号やバースト信号を送信し、送信波及び受信部３１の受信波より血管壁からの反射波の到達時間を測定する。仮に、反射波到達時間が１．７３μｓ、生体内部での音速を１５００ｍ／ｓとすると、血管径ｄは２．６ｍｍと算出できる。例えば、超音波の送受信にはピエゾ素子を用いてもよい。さらに血管径ｄの測定方法としては、超音波ビームから得られるエコー信号に基づいて血管壁などを追跡するエコートラッキング法が知られている。エコートラッキング法により、超音波の波長以下の数μｍ程度の精度で血管壁などの変位を計測することができる。
【００４５】
（脈圧の測定方法）
図８は、本実施形態に係る脈圧測定方法を示す図である。図８の（Ａ）に示す水頭圧演算方法の（ａ）による手順は以下の通りである。
【００４６】
まず、ステップＳ１０に示すように、図３に示す被験者の計測位置Ｈに血管径センサー１２を取付け、この位置での血管径ｄを計測し、平均血管径ｄm１、平均収縮期血管径ｄmsys及び平均拡張期血管径ｄmdiaを算出する。血管径変化は１０秒程測定する。血管径ｄの測定は、超音波反射到達時間の測定により算出する。
【００４７】
次に、ステップＳ１１に示すように、血管径センサー１２を被験者４の腕における計測位置Ｌに移し、その際の位置Ｈ及び位置Ｌの高低差ｈを測定する。この高低差ｈは予め、ものさし等を使用して測定した値を高さ決定部３６に入力してもよいし、高さ決定部３６に高さ計測センサーを備えることで高低差ｈを計測してもよい。なお、高さ計測センサーとしては、高精度な気圧センサーなどを用いて高さの計算を行ってもよい。
【００４８】
そして、ステップＳ１２に示すように、水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）を算出する。
【００４９】
他方、ステップＳ１３に示すように、位置Ｌでの血管径ｄを計測し、平均血管径ｄm２を算出する。
【００５０】
ここで、ステップＳ１４に示すように、水頭圧による平均血管径の変化分Δｄm（＝ｄm２−ｄm１）を算出する。
【００５１】
次に、ステップＳ１５に示すように、収縮期血圧Ｐsysと拡張期血圧Ｐdiaの血圧差である脈圧ΔＰを算出する。図３の位置Ｈでの平均収縮期血管径ｄmsys１及び平均拡張期血管径ｄmdia１を用いると、式（４）より、脈圧ΔＰ（Ｐrsys−Ｐrdia）を算出できる。
【００５２】
最後にステップＳ１６に示すように、脈圧ΔＰ値を表示部３４に表示する。また、それをグラフなどで可視化して表示部３４に表示することもできる。
【００５３】
これにより、カフ型血圧計を使用することなく精度良く脈圧を測定することができる。
【００５４】
図８の（Ｂ）は、水頭圧（ρ・ｇ・ｈ）と血管径変化Δｄの比から得られる脈圧ΔＰと血管径ｄの関係式（式（４））を脈圧演算部３２に予め設定し、血管径の計測のみから脈圧を測定する方法を示した図である。
【００５５】
まず、ステップＳ２０に示すように前述の図８（Ａ）の手順で得られる脈圧と血管径の関係式（式（４））を制御部２０に入力する。
【００５６】
次に、ステップＳ２１に示すように、位置Ｌでの血管径ｄを測定し、平均収縮期血管径ｄmsysと平均拡張期血管径ｄmdiaを算出する。
【００５７】
そして、ステップＳ２２に示すように入力された式（４）の関係を用いて、脈圧ΔＰ（Ｐrsys−Ｐrdia）を算出する。
【００５８】
最後に、ステップＳ２３に示すように、脈圧ΔＰ値を表示部３４に表示する。また、それをグラフなどで可視化して表示部３４に表示することもできる。
【００５９】
これにより、最初に脈圧ΔＰと血管径ｄの関係式を予め脈圧演算部３２に記憶しておくだけで、以後は位置Ｌでの血管径ｄの測定だけすれば、精度良く脈圧ΔＰを測定することができる。
【００６０】
本実施形態の脈圧測定装置２及び脈圧測定方法によれば、カフ型血圧計を使用することなく精度良く脈圧ΔＰを測定することができる。また、それによりウエアラブルで常時計測可能な脈圧測定装置及び脈圧測定方法が提供できる。
【符号の説明】
【００６１】
２…脈圧測定装置 ４…被験者 １２…血管径センサー １４…橈骨動脈（血管） １６…手首部 ２０…制御部 ２７…血管径センサー部 ２８…血管径センサー駆動部（駆動部） ２９…発信部 ３０…血管径演算部（演算部） ３１…受信部 ３２…脈圧演算部 ３３…水頭圧演算部 ３４…表示部 ３６…高さ決定部 ３７…スイッチ（ＳＷ） ３８…心臓 ４０…電源部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の生体表面から生体内部に向けて超音波を送出し、送出した該超音波が前記生体内部の血管周面から反射するとともに前記超音波の反射波を都度、取得して、血管上側面からの該反射波と血管下側面からの該反射波との到達時間差を計測する血管径センサーと、
前記血管径センサーが前記被験者の心臓の高さに位置する第１位置と、前記血管径センサーが前記被験者の心臓の位置から鉛直方向に離れて位置する第２位置との高低差を決定する高さ決定部と、
制御部と、
を備えた脈圧測定装置であって、
前記制御部は、
前記血管径センサーによって計測する前記反射波の到達時間差に基づいて、前記生体内部の血管径値を求め該血管径値を出力する血管径演算部と、
前記高さ決定部により決定された前記高低差を用いて水頭圧値を求め該水頭圧値を出力する水頭圧演算部と、
前記血管径演算部から入力した前記血管径値と、前記水頭圧演算部から入力した前記水頭圧値とから、前記被験者の脈圧を求める脈圧演算部と、
を有することを特徴とする脈圧測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の脈圧測定装置において、
前記高さ決定部は、前記第１位置と前記第２位置との鉛直方向の前記高低差を求める高さ計測センサーを含み、
前記水頭圧は、前記高さ計測センサーにより測定された前記高低差を用いて求められていることを特徴とする脈圧測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の脈圧測定装置において、
前記脈圧演算部は、
前記制御部に入力された前記水頭圧と前記血管径との比に基づいて、前記脈圧と前記血管径との間の関係式を予め設定しておき、
前記関係式に前記第２位置における前記血管径の計測値を適用することによって脈圧を求める演算を実行することを特徴とする脈圧測定装置。
【請求項４】
被験者の所定の部位の血管径を測定する工程と、
前記被験者の心臓の高さに位置する第１位置と、前記被験者の心臓の位置から鉛直方向に離れて位置する第２位置との高低差を決定する工程と、
前記高低差を用いて前記第１位置と前記第２位置との間の水頭圧を求める工程と、
前記血管径と前記水頭圧とを用いて脈圧を求める工程と、
前記脈圧を表示する工程と、
を有することを特徴とする脈圧測定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の脈圧測定方法において、
前記高低差を決定する工程は、前記第１位置と前記第２位置との鉛直方向の前記高低差を計測する高さ計測センサーにより決定されていることを特徴とする脈圧測定方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の脈圧測定方法において、
前記脈圧を求める工程は、
前記水頭圧と前記血管径との比に基づいて、前記脈圧と前記血管径との間の関係式を予め設定しておき、
前記関係式に前記第２位置による前記血管径の計測値を適用することによって脈圧を求めることを特徴とする脈圧測定方法。
【請求項１】
被験者の生体表面から生体内部に向けて超音波を送出し、送出した該超音波が前記生体内部の血管周面から反射するとともに前記超音波の反射波を都度、取得して、血管上側面からの該反射波と血管下側面からの該反射波との到達時間差を計測する血管径センサーと、
前記血管径センサーが前記被験者の心臓の高さに位置する第１位置と、前記血管径センサーが前記被験者の心臓の位置から鉛直方向に離れて位置する第２位置との高低差を決定する高さ決定部と、
制御部と、
を備えた脈圧測定装置であって、
前記制御部は、
前記血管径センサーによって計測する前記反射波の到達時間差に基づいて、前記生体内部の血管径値を求め該血管径値を出力する血管径演算部と、
前記高さ決定部により決定された前記高低差を用いて水頭圧値を求め該水頭圧値を出力する水頭圧演算部と、
前記血管径演算部から入力した前記血管径値と、前記水頭圧演算部から入力した前記水頭圧値とから、前記被験者の脈圧を求める脈圧演算部と、
を有することを特徴とする脈圧測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の脈圧測定装置において、
前記高さ決定部は、前記第１位置と前記第２位置との鉛直方向の前記高低差を求める高さ計測センサーを含み、
前記水頭圧は、前記高さ計測センサーにより測定された前記高低差を用いて求められていることを特徴とする脈圧測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の脈圧測定装置において、
前記脈圧演算部は、
前記制御部に入力された前記水頭圧と前記血管径との比に基づいて、前記脈圧と前記血管径との間の関係式を予め設定しておき、
前記関係式に前記第２位置における前記血管径の計測値を適用することによって脈圧を求める演算を実行することを特徴とする脈圧測定装置。
【請求項４】
被験者の所定の部位の血管径を測定する工程と、
前記被験者の心臓の高さに位置する第１位置と、前記被験者の心臓の位置から鉛直方向に離れて位置する第２位置との高低差を決定する工程と、
前記高低差を用いて前記第１位置と前記第２位置との間の水頭圧を求める工程と、
前記血管径と前記水頭圧とを用いて脈圧を求める工程と、
前記脈圧を表示する工程と、
を有することを特徴とする脈圧測定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の脈圧測定方法において、
前記高低差を決定する工程は、前記第１位置と前記第２位置との鉛直方向の前記高低差を計測する高さ計測センサーにより決定されていることを特徴とする脈圧測定方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の脈圧測定方法において、
前記脈圧を求める工程は、
前記水頭圧と前記血管径との比に基づいて、前記脈圧と前記血管径との間の関係式を予め設定しておき、
前記関係式に前記第２位置による前記血管径の計測値を適用することによって脈圧を求めることを特徴とする脈圧測定方法。
【図４】
【図８】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−６１１３０（Ｐ２０１２−６１１３０Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０７６７４（Ｐ２０１０−２０７６７４）
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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