JP6637175B2

JP6637175B2 - 両手又は両足の先端の測定値から動脈内の脈拍の伝搬時間を見積もる方法と装置。

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Publication number: JP6637175B2
Application number: JP2018524785A
Authority: JP
Inventors: アレニー，ラモンパラス; アロンソ，ラモンカサネッラ; クラペルス，ホアンゴメス
Original assignee: ウニベルジテートポリテクニカデカタル−ニア
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2036-11-11
Also published as: JP2018537167A; KR20180081138A; US20180338691A1; ES2616740B1; EP3375361A1; EP3375361A4; ES2616740A1; CN108471969A; WO2017081353A1; KR102193284B1

Description

本発明は、肉体（物理的方法）を利用して生理パラメータを測定するシステムに関し、特に、両手又は両足の先端に配置されたセンサーから得られた測定値から動脈の心拍／脈拍の伝搬時間を見積もる方法と装置に関する。

心拍波が心臓に近い部位に到着した時間と心臓から離れた部位へ到着した時間との間の時間差は、脈拍の伝搬時間（以下「ＰＴＴ」と称する）として定義される。そのため、この時間差は、心臓の大動脈内への血液放出による脈拍波伝搬時間を記述し、心臓血管系の状態を診断するのに非常に重要なパラメータである。ＰＴＴで動脈の弾性度がわかる。これは、心臓血管疾患のリスクを予測する広く受け入れられている指標である。動脈の弾性度は、例えば動脈硬化症等の心臓血管のリスク・ファクタの存在に関連する。将来の心臓血管疾患（心筋梗塞心臓発作、心臓の血管移植大動脈疾患）のリスクを予測するのに適していることは広く確認されている。これに関しては非特許文献１を参照されたい。

動脈の弾性度から測定できる別のパラメータは血圧である。弾性係数／度は次式により平均血圧Ｐの変化に関連する。
Ｅ＝Ｅ_０ｅ^ＫＰ
ここで、Ｅ_０は基準となる動脈の平均血圧における動脈の弾性係数であり、Ｋは動脈に依存する定数であり、その値は０．０１６−０．０１８ｍｍＨｇ^−１の間である。動脈血圧（以下単に「血圧」とも称する）の変化とその絶対値は、大動脈又は他の動脈のＰＴＴ測定値から様々な校正方法（式）を用いて見積もられる。その一例は非特許文献２に記載されている。

特許文献１：ＷＯ２０１３／０１７７１８Ａ２
特許文献２：ＵＳ６２２８０３３Ｂ１
特許文献３：ＷＯ２０１２／１０３２９６Ａ２
特許文献１：C. Vlachopoulos, K. Aznaouridis, and C. Stefanadis, “Prediction of Cardiovascular Events and All-cause Mortality With Arterial Stiffness: a Systematic Review and Meta-analysis,” Journal American College Cardiology, vol. 55, no. 13, pp. 1318?27, Mar. 2010.
非特許文献２：D. Buxi, J. M. Redoute, and M. R. Yuce, “A Survey on Signals and Systems in Ambulatory Blood Pressure Monitoring Using Pulse Transit Time,” Physiological Measurements, DOI 10.1088/0967-3334/36/3/R1.
非特許文献３：L. M. Van Bortel, S. Laurent, P. Boutouyrie, P. Chowienczyk, J. K. Cruickshank, et al., “Expert Consensus Document on the Measurement of Aortic Stiffness in Daily Practice Using Carotid-femoral Pulse Wave Velocity,” Journal Hypertension, vol. 30, no. 3, pp. 445?448, Mar. 2012.
非特許文献４：I. Hlimonenko, K. Meigas, M. Viigimaa, and K. Temitski, “Assessment of Pulse Wave Velocity and Augmentation Index in Different Arteries in Patients With Severe Coronary Heart Disease,” en Engineering in Medicine and Biology Society (EMBS), 2007. 29th Annual International Conference of the IEEE, Aug. 2007, pp. 1703-1706.
非特許文献５：L. Jensen, J. Yakimets, and K. K. Teo, “A Review of Impedance Cardiography,” Hear. Lung J. Acute Crit. Care, vol. 24, no. 3, pp. 183?193, May 1995.
非特許文献６：X. Zhou, R. Peng, H. Ding, N. Zhang, and P. Li, "Validation of New and Existing Decision Rules for the Estimation of Beat-to-Beat Pulse Transit Time," Biomed Res. Int., vol. 2015, Article ID 306934, pp. 1-13, Mar. 2015.
非特許文献７：R. Pallas Areny, R. Casanella, and J. Gomez-Clapers, “Metodo y aparato para estimar el tiempo de transito del pulso aortico a partir de intervalos temporales medidos entre puntos fiduciales del ballistocardiogrma,” P201531414.

人体の動脈の中でも、大動脈の柔軟性（弾性）は最高に重要な診断項目である。その理由は大動脈は、動脈の硬さから得られた医学生理学の効果／影響の大部分を担うものであり、観察対象者の動脈の全体的な硬さの最適の指標を構成する。大動脈の硬さは。複数の医学生理学研究において心臓血管の病気の最高の予測を示す。これに関しては、非特許文献３を参照されたい。観察対象者の動脈の全体的な硬さは、他の主要な動脈からも評価することができる。その理由は、これらは医学的な重要性の変化を表し、前腕、手首、手の動脈の病気を反映することがあるからである。これに関しては非特許文献４を参照されたい。

動脈の弾性度は、血液脈拍波の伝搬速度（ＰＷＶ）から、次のMoens-Korteweg の式を用いて、非侵襲性にして得られる。
ＰＷＶ＝（Ｅｈ／２πｐ）^１／２
Ｅは動脈の弾性係数、ｈは動脈の壁の厚さ、ｒは動脈の半径、ｐは血液密度である。動脈のＰＷＶは、心臓の根元部と先端部との間で測定されたＰＴＴから次式で得られる。
ＰＷＶ＝Ｄ／ＰＴＴ
ここでＤは観察対象部位の根元部（心臓に近い部位）と先端部（心臓から遠い部位）の間の距離である。

大動脈ＰＴＴを測定する通常の手順は、心臓に近い部位と遠い部位における準備（即ち、肌を露出し、清潔にし、センサーを貼り付け、ケーブルに接続すること）を必要とする。脈拍波の到着時間の検知は、脈拍波の到着による局部体積変化を検出する光体積曲線（PhotoPlethysmoGraph以下「ＰＰＧ」と称する）又はインピーダンス体積曲線（Inpedance PlethysmoGraph以下「ＩＰＧ」と称する）の手段で行われる。ＩＰＧは、血圧脈の到着に起因する局部体積変化検出することにより、或いは表面にある動脈がその近くの力センサーに力をかけることにより発生する圧力を測定する動脈トモメータの手段により行われる。

センサーを胴又はその近傍に配置することは、高度な技術を要し手間がかかり観察対象者に対しある種の困惑を生じさせるが、これはこれらの部位は通常服で覆われているからである。これらの測定を容易にする方法は、腕／手又は脚／足（以下単に「手又は足」又は「両手又は両足」と称する）に先端用センサーを配置することである。これは脚の場合には容易であるが、その理由は、脚は通常露出しており、特に簡単にアクセスしやすいからである。しかしセンサーの間の距離Ｄを大きくして、ＰＴＴ測定において不正確性を低くしなければならない。その為、センサーを胴又はその近傍に配置して、血圧脈拍が心臓の根本部位に到着する時間を検出することが必要であり、これにより測定が難しくなったり長引いたりする。

センサーを胴回りに配置せずに心臓根本部の情報を得る別の方法は、心電図（以下「ＥＣＧ」と称する）のＲ波を検出することである。心電図は手又は足のような先端部に配置された電極から得られる。しかしＥＣＧのＲ波あるいは血圧脈拍の基準時点から先端領域に到着する時間差（いわゆる拍到着時間（ＰＡＴ））は、予放出期間（以下「ＰＥＰ」と称する）の一部を含み、電気機械的遅延は、ＥＣＧのＱ波と大動脈弁の開放時との間の時間差として定義され、これが血圧脈拍の開始点を示す。このＰＡＴを用いて、ＰＴＴ内の変化を測定し動脈の硬さを評価する。これに関しては特許文献２を参照されたい。この方法が適用可能なのは、ＰＥＰの変化がＰＴＴの変化に対し大きくない時のみである。この為、ＰＴＴの変化を予測するためにＰＡＴを用いることは推奨されない。特許文献１は、ＥＣＧから手又は足の間で測定されたＩＰＧまで測定された時間差から心臓血管システムをモニターする方法と装置を開示するが、これはＰＡＴに等価なものでＰＴＴではない。それはＰＥＰを含むからである。

胴体又はその近傍に血圧脈拍が到着するのを検出する別の方法は、心弾動図（以下「ＢＣＧ」と称する）のある基準時点から行うことである。これに関しては非特許文献７を参照されたい。ＢＣＧは心臓から血液放出に関連する肉体的な動きから起こる人体の質量の中心の変化を表す。非文献文献７の提案は、ＢＣＧの波を、これらの波の間でＰＴＴを測定するために、大動脈内の根本部の変化と先端部の変化の時間基準として使用することである。ＢＣＧは体重計の上に立った状態の観察対象者で得られるため、この非文献文献７に記載された方法と装置は、観察対象者が起立していない他の状態をカバーしていない。この状態において心臓血管の事象が発生した時点を決定することは、興味深いことである。心臓に対し根本部と先端部における脈拍波の到着時を決定することは、特に興味深いことである。

胴体又はその近傍に血圧脈拍が到着するのを検出する別の方法は、首と腹部の間の胸郭の電気インピーダンス即ちインピーダンス心拍曲線（以下「ＩＣＧ」と称する）を測定することである。これは動脈の全長に渡る体積曲線（以下「ＰＭＧ」と称する）の変化を反映する、これに関しては特許文献５を参照されたい。ＩＣＧを得るには、腹部に沿って巡回する電流を注入する必要があり、これは通常首と腹部に電極を配置することにより行われる。この方法は、病院外での測定あるいは緊急時の測定には不向きであり、更に大動脈の弾性のみならず、両手又は両足の動脈のそれを評価するときには、更に適さない。

特許文献２は、ＩＣＧに類似した全身ＩＣＧと称する心臓血管系をモニターするシステムを開示する。そのシステムでの胸部のインピーダンスの測定は、腕に接続された第１端子と脚に接続された第２端子から電流を注入して行われる。その結果腹部を露出する必要はない。しかしこの方法は、常に少なくとも一方の腕と少なくとも一方の脚の露出が必要であり、腕の動脈のみの弾性又は脚の動脈のみの弾性の測定には適してはいない。

特許文献３は心臓血管系をモニターする装置と方法を開示する。この装置と方法においては、２本の腕（手）の間あるいは２本の脚（足）の間で測定されたＩＣＧと、先端領域に配置された光体積曲線センサーから、大動脈内の血液の動きを反映する信号の間の間隔を測定する。しかし両手又は両足の間で測定されたインピーダンス信号から大動脈の体積曲線変化を測定することは複雑である。その理由は、これらの変化が測定された波形に与える寄与度／影響は、両手又は両足の他の動脈の寄与度に比較すると非常に小さく、その結果測定された時間差の値の不正確さは大きいと予想されるからである。

胴に近い領域（両手又は両足に対応する）の体積曲線の変化（これは大動脈内の変化に関連する）を検出する為に、２本の腕あるいは２本の脚の間で測定されたＩＰＧを用いることは、両手又は両足の先端領域に配置した別の脈拍センサーと組み合わせることにより、ＰＴＴを、様々な動脈部位で、現在のシステムあるいは方法よりも、より速く楽にかつ信頼性高く測定することができる。これによりセンサーを胴を近くの領域に配置する必要がなくなり、これは、動脈の弾性とそこから得られたパラメータを評価するのに非常に有益である。

本発明は両手又は両足の先端領域に配置されたセンサーから得られた測定値から動脈のＰＴＴを予測する方法と装置に関する。

本発明の方法は、腕の間又は脚のの間で（即ち人体の左から右の軸に沿って）測定されたインピーダンス体積曲線の信号を使用し、センサー（ＩＰＧを得る電極）が配置された領域より胴の近傍の領域（両手又は両足の根本部に対応する）における体積曲線の変化を検出する。これにより一方の側から他方の側への体積曲線の信号と、両手又は両足の先端領域に配置された第２の脈拍波のセンサーにより提供される別の信号との間の時間差から、動脈の部分の測定が可能となる。これらは何れも、局部のＩＰＧからのものであり、即ち両手又は両足の先端領域の周囲に配置された電極によるＩＰＧと、ＰＰＧと、トノメータと、別の心臓血管事象のセンサー（例えばＢＣＧ）から得られる。第２のセンサーからの信号と本発明の方法におけるＩＰＧからの信号は、両方とも、手の先端部又は足の先端部のいずれかに配置されたセンサー又は腕又は脚が接触する支持部材に配置されたセンサーを用いて測定される。このＰＴＴは、胴の近傍の領域に脈拍センサーを貼り付けずに測定でき、早急にかつ簡便に測定が可能となる。更に自動測定も可能となる。これは、測定された同一の患者が電極と接触して行われ、別の人の両手又は両足に配置された電極を（参考として）使用する必要はない。

本発明の方法は、２本の腕又は２本の脚の間で測定されたＩＰＧ信号は、注入された電流が流れるパスに沿った体積曲線の変化をを反映するという事実に基づく。電流は、一方の側から他方の側に腹部を通して流れるので、２本の手の間で電流を測定すると、このＩＰＧの波形は、電流のパス内で、脈拍波形が上胸部と腕の異なる動脈に到達することにより引き起こされる体積曲線の２つの変化を重ね合わせたものに対応する。大動脈又は胴内の体積曲線の変化が両手又は両足の間で測定されたＩＰＧにより得られた波形へ寄与する割合は、大きな直径の動脈は低いインピーダンスを有するため、非常に小さい。これによりＩＰＧよる検出が困難となり、その測定の信頼性が低くなる。それ故に本発明の方法は、脈拍波が胴の近傍の腕の一部に到達するのを検出することである。その理由は、この波形への寄与は非常に大きく、それ故に容易に検出可能だからである。同様に、２本の脚の間で測定されたＩＰＧの波形は、脈拍波が下腹部と脚の異なる領域に到達することにより引き起こされる電流の２つのパスの体積曲線の変化の重ね合わせに対応すると予測される。波形を得るために、大動脈と腸骨近く動脈の寄与は非常に低いが、それは直径が大きく、その結果インピーダンスが低いためである。脈拍波が胴の近傍の脚の部分に到達することを検出することが提案されているが、その理由は、この波形への寄与は非常に大きくその為容易に検出可能だからである。

両手又は両足の間のインピーダンス信号からＰＴＴを測定する方法は、ＢＣＧを用いることである。人が乗る体重計のセンサーから得られたＢＣＧ信号は、初期の波形（例えばＩ波）の心臓の血液放出に関連する時間情報と、大動脈の端部にある脈拍波（Ｊ波）の到達に関連する時間情報を提供する。これに関しては、特許文献４を参照されたい。この様なＩ波とＪ波を２本の脚又は２本の腕の間で得られたＩＰＧ測定値と組み合わせて、大動脈のＰＴＴと、脚又は腕のＰＴＴを含むＰＴＴを測定している。

その結果、動脈ツリーの部分でＰＴＴを測定する方法が提案される。この方法は、まず２本の腕（手）又は２本の脚（足）の間で測定されたＩＰＧ信号の脈拍波の基準時点（両手又は両足に近い胸部近傍の領域への脈拍波の到達時点に対応する）と、両手又は両足の先端領域（例えば指あるいはつま先）あるいは体重計上に乗っている２本の脚が接触しているスケール上に配置された脈拍センサーから得られた第２信号の基準時点を測定する。第１信号が２本の腕の間のＩＰＧの場合には、第２信号は２本の脚の間のＩＰＧである。いずれの場合も、第１のＩＰＧ信号の基準時点と第２の信号の基準時点との間の時間差を測定する。この時間差が動脈網のあるセグメント内のＰＴＴに対応する。

心拍の脈拍波の開始点を自動的に検出するのに用いられる複数のアルゴリズムを用いて、２本の腕又は２本の脚の間で測定されたＩＰＧ信号の胴近傍における体積曲線の変化を検出する。例えば最小値の検出、波形の上昇インパルスのしきい値（10%,25%,50%等）、第１微分の最大値、第２微分の最大値、接線ラインの交点等が、非特許文献６に例として載っている。得られた波形上の胴の近傍の体積曲線の変化の影響により、局部体積曲線信号上の脈拍波の到達の検出に基づき従来のアルゴリズムで検出可能となる。局部体積曲線は、胴の体積曲線とは異なる。後者の胴の体積曲線は、特殊なアルゴリズムを必要とし、両手又は両足の間で測定されたＩＰＧ信号に適用される場合には、信頼性が低くなる。

本発明の方法を実行する本発明の装置は、
（Ａ）観察対象者の腕の間又は脚の間のＩＰＧから得られるように、観察対象者に接触するよう構成された装置の表面に埋め込まれた一組の電極と、
（Ｂ）前記一組の電極に接続されたＩＰＧ測定システムと、
（Ｃ）前記腕又は脚の先端領域に配置されたセンサーから第２の心拍信号を得るシステムと、
（Ｄ）前記両手又は両足の間で測定されたＩＰＧから胴近傍の領域への脈拍波の到達時間と前記第２の心拍信号から別の領域への到達時間を検出する信号処理システムと、
（Ｅ）前記システム（Ｄ）で検出された脈拍波の到着時間の間の時間差を得る第１計算システムと、
（Ｆ）前記時間差からＰＴＴを得る第２計算システムと、
（Ｇ）前記ＰＴＴをユーザ又は他の装置に通信する通信システムと、
を有する。

本発明の装置の電極は、例えば携帯電話のハウジング内、運動器具のバー（棒）内、体重計あるいは生体インピーダンス解析による装置のような他の身体のパラメータを測定する装置内に組み込むことができる。この上記のバーは観察対象者が手で掴むものである。脚の場合には、電極は脚を乗せる装置に例えば体重計あるいは他の機械的プラットホームに容易に組み込むことができる。上記の全ての実施例においては、本発明の装置により高速、快適、自動的で非侵襲性で、動脈の弾性特性の測定が可能となる。

本発明の利点は、動脈のＰＴＴは両手又は両足の先端領域のみを測定することにより得られる点である。これによりＰＴＴを速く快適にかつ自動的に信頼性高く測定できる。これはセンサーを心臓に近い領域に貼る必要がある従来システムよりも信頼性が高い。

本発明の一実施例による観察対象者に接触する要素を構成する、２本の腕（指）の間のＩＰＧと、指の先端のＰＰＧの信号を得るシステムのブロック図。一方の手と他方の手で測定されたＩＰＧの波形と、同一の両手又は両足、肩、肘、手首、人差し指で測定された局部ＰＰＧ信号の波形を示す図。縦軸：正規化された振幅、横軸：時間（ミリ秒）身体に注入される電流の３つのパスを表し、それぞれ、一方の手と他方の手の間で測定されたＩＰＧ（ｉIPGh）の電流のパスと、一方の脚と他方の脚の間で測定されたＩＰＧ（ｉIPGf）の電流のパスと、首と腹に配置された電極間で測定されたＩＣＧの測定値（ｉICG）の電流のパスである。本発明の方法により得られたＰＴＴ測定値と、従来方法により同時に得られた頸動脈−人差し指（即ち心臓の近傍の脈拍センサーと先端領域の別のそれ）の間のＰＴＴ測定値の４８０対の測定値の線形回帰（linear regression）解析（左）とBland-Altman 解析（右）を表す図。本発明の他の実施例による観察対象者に接触する要素を構成する、一方の脚と他方の脚の間のＩＰＧを測定し、一方の脚の局部ＩＰＧを測定するシステムのブロック図。一方の脚と他方の脚の間で測定されたＩＰＧと、同一の両手又は両足の大腿動脈の開始点とくるぶしとの膝で測定された局部ＰＰＧの信号を示す図。縦軸：正規化された振幅、横軸：時間（ミリ秒）本発明の他の実施例による観察対象者に接触する要素を構成する、一方の脚と他方の脚の間のＩＰＧを測定し、ＢＣＧを測定するシステムのブロック図。

図１に示す本発明の一実施例において、腕の脈拍の伝搬時間（以下「ＰＴＴ」と称する）は、ハンド装置１に組み込まれた本発明のシステムから測定される。このハンド装置１は観察対象者の各手の人差し指と中指にそれぞれ接触している２個の電極対２と、薬指に接触しているＰＰＧセンサー３とからなる。

２本の腕の間のＩＰＧ信号は励起システム４から得られる。この励起システム４は、一方の手の人差し指から他方の手の人差し指に、観察対象者の両手と胸部の上部部分を通して高周波電流を流す。アナログ処理装置５は、一方の手の中指と他方の手の中指の間で電流を測定する。

デジタル処理モジュール６は、２本の手の間で測定されたＩＰＧ波のすそ部と、薬指で測定されたＰＰＧ波のすそ部を検出し、２つのポイントの間の時間差を計算する。これは観察対象者の腕のＰＴＴに対応する。最後に通信モジュール７が、観察対象者の計算されたＰＴＴ値をＬＣＤモニターを介して通信する（示す）。

図２は２本の手の間で測定されたＩＰＧと、肩、肘、手首、薬指上に配置されるＰＰＧセンサーで同時に測定された別の局部体積曲線波を示す。２本の手の間で測定されたＩＰＧ波の上昇の開始点は、光体積曲線（PhotoPlethysmoGraph以下「ＰＰＧ」）で得られた他の脈拍波のそれに先行するが、最大傾斜の部分は、肩と肘に脈拍波が到達した後である。その結果、従来のアルゴリズムは、この部分の検出に基づいて、これが２本の手の間で測定されたインピーダンス体積曲線（Inpedance PlethysmoGraph以下「ＩＰＧ」）に適応されると、胴に近い両手又は両足の領域の体積曲線の変化を検出するが、大動脈又は胴のＩＰＧの変化を検出するものではない。

図３は各システムにより注入された電流のパスを単純化した形態で示す。同図は、従来方法により一方の手と他方の手の間で測定されたＩＰＧの差であるＩＰＧｈと、一方の脚と他方の脚との間で測定されたＩＰＧの差であるＩＰＧｆと、首と腹の間で測定されたＩＣＧを示す。一方の手と他方の手の間で測定されたＩＰＧの電流パスｉ_ＩＰＧhと、首と腹の間で測定されたＩＣＧの電流パスｉ_ＩＣＧは、大動脈弓で一致するが、残りの部分は完全に異なる。その結果各システムにより得られた波形は、それぞれの電流パスの特異性により決定され原理的にこれ以外の一致を示すことはない。同様に一方の脚と他方の脚の間で測定されたＩＰＧにより注入された電流のパスｉ_ＩＰＧfとＩＣＧにより注入された電流のパスｉ_ＩＣＧは、腹部領域のみ一致し、これ以外の場所では、この２つの信号の性質は、完全に異なるものと見なされる。

図４は同時に測定された４８０対のＰＴＴの線形回帰の解析とBland-Altman解析を示す。同図は、本発明の方法で得られたＰＴＴと標準方法で得られた他のＰＴＴとの間の対応を示すために、本発明の方法で得られた手（ｈ）から手の指（ｆ）のＰＴＴ（ＰＴＴｈｆ）と、頸動脈（ｃ）と人差し指（ｆ）上に配置された２個のトノメーターで測定した頸動脈と人差し指との間の部分のＰＴＴ（ＰＴＴｃｆ）が同時に測定された。脈拍波の到達は両方の場合とも傾斜交差法（slope intersection method）で検出した。これらは、ＰＴＴ内の変化を誘発させるために規則正しく呼吸している複数の観察対象者から得られたものである。このグラフは、両方のパラメータの値の間の良好な一致を示し、両手の間で測定されたＩＰＧにおける脈拍波は、この脈拍波が頸動脈に到達した後５４．７ミリ秒（ｍｓ）であることを示す。その結果両手の間で測定されたＩＰＧ信号で検出された体積曲線の変化は、両手又は両足の領域での変化に対応し、大動脈又は胴内での変化ではない。

図５に、本発明の他の実施例を示す。これは前の実施例に類似する。同図において、一本の脚におけるＰＴＴは体重計８に組み込まれたシステムで測定される。この体重計８は２個の電極対２を有する。一方の電極対は脚の足裏の前部分に接触し、他方の電極対は各脚のかかとに接触しており、そこからＩＰＧが２本の両手又は両足の間で得られる。

図６は、２本の足の間で測定されたＩＰＧと、尻、膝、踵に配置されたＰＰＧセンサーにより測定された別の局部的体積曲線の波を示す。足の間で測定されたＩＰＧ波の上昇の開始点は、基準時点におけるＰＰＧで得られた脈拍波と同時である。最大傾斜は、基準時点での脈拍波の到達の後である。その結果、従来のアルゴリズムは、このセグメントの検出に基づき、２本の脚の間で測定されたＩＰＧに適用した場合には、胴の近傍の脚の領域の体積曲線の変化を検出し、大動脈又は胴内の体積曲線の変化は検出しない。

本発明の方法は、大動脈又は胴で生成された体積曲線の変化を測定することはできないが、信頼性が証明済みのアルゴリズムの使用をできる利点があり、これにより、胴に近い場所で脈拍波の到達を確実に検出することができ、これを用いて動脈内のＰＴＴを得ることができる。これは、循環系の特性を気楽に非侵襲性でモニターする利点がある。

図７に示す本発明の他の実施例においては、大動脈内のＰＴＴは体重計８に組み込まれたシステムで測定される。この体重計８は２個の電極対２を有する。一方の電極対は足の裏の前部分に接触し、他方の電極対は脚のかかとに接触する。電極を介して２本の足の間に電流を注入し、それらの間の電圧を測定することにより、ＩＰＧが得られる。そして更に体重計８は、プラットホーム内に組み込まれた力センサーからＢＣＧを得るシステムを含む。初期のＢＣＧ波（例えばＩ波）は、心臓からの血液放出を意味し、これらの波の間の遅延と脈拍波がＩＰＧから両足に到達する時間は、大動脈のＰＴＴと大腿動脈の部分に対応する。

本発明は、その構成材料あるいはセンサーの先端における他の変更例も含み、これらを用いて第２の先端信号を得ることもできる。この信号内の脈拍波の到達を特定する方法において、かつ２本の腕の間で測定されたＩＰＧと２本の脚の間で測定されたＩＰＧは特許請求の範囲に記載されている。

上記の翻訳文の英文は四肢、上肢、下肢と訳すべき英文を含むが、発明の趣旨を考慮して、「両手又は両足」と「両腕又は両脚」との両方を使用した。「腕」とは肩から手先までの部分を、「手」とは手首から先の部分を意味する。「脚」とは太ももからつま先までを、「足」とはくるぶしから先を意味する。この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。「少なくとも１つ或いは複数」、「と／又は」は、それらの内の１つに限定されない。例えば「Ａ，Ｂ，Ｃの内の少なくとも１つ」は「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」単独のみならず「Ａ，Ｂ或いはＢ，Ｃ更には又Ａ，Ｂ，Ｃ」のように複数のものを含んでもよい。「Ａ，Ｂ，Ｃの内の少なくとも１つ」は、Ａ，Ｂ，Ｃ単独のみならずＡ，Ｂの組合せＡ，Ｂ，Ｃの組合せでもよい。「Ａ，Ｂと／又はＣ」は、Ａ，Ｂ，Ｃ単独のみならず、Ａ，Ｂの２つ、或いはＡ，Ｂ，Ｃの全部を含んでもよい。本明細書において「Ａを含む」「Ａを有する」は、Ａ以外のものを含んでもよい。特に記載のない限り、装置又は手段の数は、単数か複数かを問わない。

１：ハンド装置
２：電極対
３：ＰＰＧセンサー
４：励起システム
５：アナログ処理装置
６：デジタル処理モジュール
７：通信モジュール
８：体重計

Claims

観察対象者の両手両足の先端領域で得られた測定値から脈拍の伝搬時間（以下「ＰＴＴ」と称する）を予測する方法において、
（Ａ）励起システム（４）により、観察対象者の両手又は両足の先端領域に高周波の電流又は電圧をかけるステップと、
（Ｂ）前記両手又は両足の先端領域に配置された電極対（２）で、前記周波数での電圧を測定するステップと、
（Ｃ）アナログ処理装置（５）により、前記測定された電圧のパルス成分から、前記両手又は両足の間のインピーダンス体積変化記録（以下「ＩＰＧ」と称する）を抽出するステップと、
（Ｄ）デジタル処理モジュール（６）により、各心拍に対し、前記抽出されたＩＰＧの脈拍波が胴に近い両手又は両足の領域に到達した時間を検出するステップと、
（Ｅ）前記デジタル処理モジュール（６）により、第２脈拍波の基準時点を検出するステップと、
前記第２脈拍波と前記抽出されたＩＰＧの脈拍波とは、同一の心拍に属し、前記基準時点は、前記第２脈拍波が前記両手又は両足の別の領域へ到達する到達時間に対応し、前記到達時間は、前記両手又は両足の先端領域に配置されたセンサーにより測定され、
（Ｆ）前記デジタル処理モジュール（６）により、各心拍に対し、前記抽出されたＩＰＧの脈拍波の開始点と、前記第２脈拍波の基準時点との間の時間差を測定するステップと、
（Ｇ）前記デジタル処理モジュール（６）により、測定された前記時間差からＰＴＴを得るステップと、
を有することを特徴とする両手又は両足の先端領域で得られた測定値から脈拍の伝搬時間を予測する方法。
前記第２脈拍波は、局部的なＩＰＧから得られる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記第２脈拍波は、光体積変化記録（以下「ＰＰＧ」と称する）、動脈トノメータ即ち血圧計、心弾動計（以下「ＢＣＧ」と称する）のいずれかから得られる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記抽出されたＩＰＧの脈拍波は両手の間で測定され、前記第２脈拍波は両足の間で測定されたＩＰＧである
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記抽出されたＩＰＧの脈拍波は、両手の間で測定され、
前記第２脈拍波は、腕の手に配置された体積変化記録計で測定された体積曲線の変化から測定され、その結果前記腕のＰＴＴが得られる
ことを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の方法。
前記抽出されたＩＰＧの脈拍波は、両足の間で測定され、
前記第２脈拍波は、脚の足に配置された体積変化記録計で測定された体積曲線の変化から測定され、その結果前記の腕のＰＴＴが得られる
ことを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の方法。
前記抽出されたＩＰＧの脈拍波は、両手の間で測定され、
前記第２脈拍波は、脚の足に配置された体積変化記録計で測定された体積曲線の変化から測定され、その結果前記の腕のＰＴＴが得られる
ことを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の方法。
大動脈と腕の一部と脚のＰＴＴは、両手の間で抽出されたＩＰＧの脈拍波の開始点と、両足の間で抽出されたＩＰＧの脈拍波の開始点とから得られる
ことを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の方法。
前記第２脈拍波は、ＢＣＧから得られ、
前記抽出されたＩＰＧの脈拍波は、両足の間又は両手の間で測定され、その結果、
前記大動脈と脚の一部のＰＴＴは、前記ＢＣＧのＩ波と両足の間で抽出されたＩＰＧの脈拍波とから得られる、又は
前記大動脈と腕の一部のＰＴＴは、前記ＢＣＧのＪ波と両手の間で抽出されたＩＰＧの脈拍波とから得られる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
観察対象者の両手又は両足の先端領域で得られた測定値から脈拍の伝搬時間（以下「ＰＴＴ」と称する）を予測する装置（１）において、
（Ａ）観察対象者の両手又は両足の間に、所定の周波数の電流又は電圧をかける励起システム（４）と、
（Ｂ）前記観察対象者に接触する又は把持される装置の表面に埋め込まれ、前記所定の周波数における電圧を測定する一組の電極（２）と、
（Ｃ）前記一組の電極（２）に接続され、測定された電圧のパルス成分から前記両手又は両足の間のインピーダンス体積変化記録（以下「ＩＰＧ」と称する）を抽出するアナログ処理装置（５）と、
（Ｄ）以下を実行するデジタル処理モジュール（６）と、
（Ｄ１）前記抽出されたＩＰＧの脈拍波が胴に近い両手又は両足の領域に到達した時間を検出する
（Ｄ２）第２脈拍波の基準時点を検出する
前記第２脈拍波と前記抽出されたＩＰＧの脈拍波とは同一の心拍に属し、前記基準時点は、前記第２脈拍波が前記両手又は両足の別の領域へ到達する到達時間に対応し、前記到達時間は、前記両手又は両足の先端領域に配置されたセンサーにより検出され、
（Ｄ３）前記抽出されたＩＰＧの脈拍波の開始点と、前記第２脈拍波の基準時点との間の時間差を測定する、
（Ｄ４）前記測定された時間差からＰＴＴを得る
（Ｅ）前記の得られたＰＴＴをユーザ又は他の装置に送る通信モジュール（７）と
を有する
ことを特徴とする観察対象者の両手又は両足の先端領域で得られた測定値から脈拍の伝搬時間を予測する装置。
前記一組の電極（２）は、携帯電話、タブレット端末、テレビのリモコン、家庭電化製品の何れかに一体化されている
ことを特徴とする請求項１０記載の装置。
前記一組の電極（２）は、運動器具のハンドルバー、体重計のハンドルバー、身体パラメータを測定する装置のハンドルバーのいずれかに組み込まれている
ことを特徴とする請求項１０記載の装置。
前記観察対象者の両手又は両足の先端に配置されているセンサーは、前記観察対象者の両手又は両足の間のＩＰＧを得る一組の電極（２）近傍の領域局部的体積変化を検出するインピーダンス体積変化記録計、光体積変化記録計、動脈トノメータ即ち血圧計のいずれかである
ことを特徴とする請求項１０−１２のいずれか１項に記載の装置。
前記観察対象者の両手又は両足の先端に配置されているセンサーは、足に接触しているＢＣＧである
ことを特徴とする請求項１０−１２のいずれか１項に記載の装置。
前記観察対象者の両手又は両足の先端に配置されているセンサーは、前記観察対象者の両手又は両足の間のＩＰＧを得る一組の電極（２）近傍の領域局部的体積変化を検出するインピーダンス体積変化記録計であり、前記インピーダンス体積変化記録計は、前記アナログ処理装置（５）と同一の電極の組（２）を用いる
ことを特徴とする請求項１０記載の装置。