JP7776014B2 - Pulse pressure measuring device and pulse pressure measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、脈圧測定装置及び脈圧測定方法に関する。 The present invention relates to a pulse pressure measuring device and a pulse pressure measuring method.
生体の部位から脈波情報を光学的に取得し、取得された脈波情報から脈拍数と脈波の時間情報を算出し、脈拍数と脈波の時間情報とに基づいて血圧情報を推定して出力する脈波測定装置が公知である(特許文献1参照)。推定される血圧情報として、血圧、血圧状態、動脈硬化、血管年齢、脳卒中体質か否か等の情報が挙げられている。 A pulse wave measuring device is known that optically acquires pulse wave information from a body part, calculates pulse rate and pulse wave time information from the acquired pulse wave information, and estimates and outputs blood pressure information based on the pulse rate and pulse wave time information (see Patent Document 1). Examples of estimated blood pressure information include blood pressure, blood pressure status, arteriosclerosis, vascular age, and whether or not the subject is prone to stroke.
健康状態を判断する1つの指標として、収縮期血圧と拡張期血圧との差である脈圧が挙げられる。従来の脈波測定装置では、脈圧を測定することができない。本発明の目的は、脈圧を測定することができる脈圧測定装置及び脈圧測定方法を提供することである。One indicator of health status is pulse pressure, which is the difference between systolic blood pressure and diastolic blood pressure. Conventional pulse wave measuring devices are unable to measure pulse pressure. The object of the present invention is to provide a pulse pressure measuring device and pulse pressure measuring method that are capable of measuring pulse pressure.
本発明の一観点によると、
ユーザに装着された脈波センサで測定された脈波信号の立ち上がりの急峻度に関係する末梢血圧指標を計算する末梢血圧指標計算部と、
前記脈波信号の波形を2階微分して得られる加速度脈波のa波のピークからe波のピークまでの経過時間に関する情報を含むae時間指標を計算する脈波特徴量計算部と、
前記末梢血圧指標と前記ae時間指標とに基づいて、脈圧を計算する脈圧計算部と
を備えた脈圧測定装置が提供される。
According to one aspect of the present invention,
a peripheral blood pressure index calculation unit that calculates a peripheral blood pressure index related to the steepness of the rising edge of a pulse wave signal measured by a pulse wave sensor worn by a user;
a pulse wave feature amount calculation unit that calculates an ae time index including information about the elapsed time from the peak of the a-wave to the peak of the e-wave of an acceleration pulse wave obtained by second-order differentiation of the waveform of the pulse wave signal;
There is provided a pulse pressure measuring device including a pulse pressure calculation unit that calculates pulse pressure based on the peripheral blood pressure index and the ae time index.
本発明の他の観点によると、
ユーザに装着した脈波センサで脈波信号を取得し、
脈圧測定装置が、前記脈波信号の立ち上がりの急峻度に関係する末梢血圧指標を計算し、
前記脈圧測定装置が、前記脈波信号の波形を2階微分して得られる加速度脈波のa波のピークからe波のピークまでの経過時間に関する情報を含むae時間指標を計算し、
前記脈圧測定装置が、前記末梢血圧指標と前記ae時間指標とに基づいて、脈圧を求める脈圧測定方法が提供される。
According to another aspect of the present invention,
A pulse wave signal is acquired by a pulse wave sensor attached to the user.
a pulse pressure measuring device calculating a peripheral blood pressure index related to the steepness of the rising edge of the pulse wave signal;
the pulse pressure measuring device calculates an ae time index including information about the elapsed time from the peak of the a-wave to the peak of the e-wave of an accelerated pulse wave obtained by second-order differentiation of the waveform of the pulse wave signal;
There is provided a pulse pressure measuring method in which the pulse pressure measuring device determines the pulse pressure based on the peripheral blood pressure index and the ae time index.
血圧と相関関係を有する末梢血圧指標は、脈圧とも相関関係を有する。また、加速度脈波のa波のピークからe波のピークまでの経過時間も、脈圧と相関関係を有する。末梢血圧指標とae時間指標とを用いることにより、精度よく脈圧を計算することができる。 The peripheral blood pressure index, which is correlated with blood pressure, also correlates with pulse pressure. The time elapsed from the peak of the a wave to the peak of the e wave of the accelerated pulse wave also correlates with pulse pressure. By using the peripheral blood pressure index and the ae time index, pulse pressure can be calculated with high accuracy.
[第1実施例]
図1、図2、図3、及び図4を参照して、第1実施例による脈圧測定装置について説明する。第1実施例による脈圧測定装置は、被験者から取得した脈波の波形に基づいて脈圧を計算する。
[First Example]
A pulse pressure measuring device according to a first embodiment will be described with reference to Figures 1, 2, 3, and 4. The pulse pressure measuring device according to the first embodiment calculates pulse pressure based on the waveform of a pulse wave acquired from a subject.
脈波は、種々の生体情報の測定に用いられる。例えば、脈拍数の測定、酸素飽和度の測定に用いられる。その他に、脈拍間隔の変動による自律神経機能の測定、脈波のベースライン変動や脈拍間隔変動による呼吸数の測定等にも使用される。さらに、脈波の波形形状から血圧を推定する技術も開発されている。脈波は、圧電センサ等を用いて測定される圧脈波(圧電脈波)、光電脈波センサを用いて測定される容積脈波(光電脈波)に分類される。 Pulse waves are used to measure various biological information. For example, they are used to measure pulse rate and oxygen saturation. They are also used to measure autonomic nervous function based on fluctuations in pulse intervals, and to measure respiratory rate based on baseline fluctuations in pulse waves and fluctuations in pulse intervals. Furthermore, technology has been developed to estimate blood pressure from the waveform shape of the pulse wave. Pulse waves are classified into pressure pulse waves (piezoelectric pulse waves), which are measured using piezoelectric sensors, and volume pulse waves (photoelectric pulse waves), which are measured using photoelectric pulse wave sensors.
脈圧は、収縮期血圧と拡張期血圧との差であり、その正常値は、40mmHg以上50mmHg以下といわれている。脈圧が正常の範囲を超える例として、1回拍出量が増加した場合が挙げられる。1回拍出量が増加する要因として、運動時、甲状腺機能亢進症、貧血等が考えられる。 Pulse pressure is the difference between systolic and diastolic blood pressure, and its normal value is said to be between 40mmHg and 50mmHg. An example of pulse pressure exceeding the normal range is when stroke volume increases. Possible causes of increased stroke volume include exercise, hyperthyroidism, and anemia.
その他に、大きな血管の弾性力が低下した場合にも脈圧が正常の範囲を超える。血管が硬くなると収縮期血圧が上昇する。収縮期血圧が上昇すると末梢血管を拡張させるような反応が起こり、拡張期血圧はむしろ低下する。その結果、脈圧が大きくなる。例えば、大動脈が広範囲に動脈硬化を起こしていると、脈圧が大きくなる。脈圧が65mmHg以上になると、心筋梗塞や脳血管疾患の危険性が高まるという報告もある。脈圧を測定することは、これらの疾患の有病者及び予備群を発見する一助となる。 Pulse pressure also exceeds the normal range when the elasticity of large blood vessels decreases. When blood vessels become stiffer, systolic blood pressure rises. When systolic blood pressure rises, a reaction occurs that dilates peripheral blood vessels, and diastolic blood pressure actually falls. As a result, pulse pressure increases. For example, when arteriosclerosis is widespread in the aorta, pulse pressure increases. It has also been reported that pulse pressure of 65 mmHg or higher increases the risk of myocardial infarction and cerebrovascular disease. Measuring pulse pressure can help identify those with these diseases and those at risk.
第1実施例による脈圧測定装置は、圧電脈波及び光電脈波のいずれにも適用可能である。光電脈波からは圧電脈波からよりも多くの情報を得ることができる。以下、光電脈波を例にとって説明する。 The pulse pressure measuring device according to the first embodiment can be applied to both piezoelectric and photoplethysmograms. More information can be obtained from photoplethysmograms than from piezoelectric pulse waves. The following explanation will use photoplethysmograms as an example.
図1は、第1実施例による脈圧測定装置のブロック図及び模式図である。第1実施例による脈圧測定装置は、処理装置30及び光電脈波センサ50を含む。光電脈波センサ50は、発光素子51及び受光素子53を含む。処理装置30は、発光制御部31、脈波測定部32、末梢血圧指標計算部33、脈波特徴量計算部34、脈圧計算部35、制御部36、及び表示部37を含む。 Figure 1 is a block diagram and schematic diagram of a pulse pressure measuring device according to the first embodiment. The pulse pressure measuring device according to the first embodiment includes a processing device 30 and a photoplethysmographic sensor 50. The photoplethysmographic sensor 50 includes a light-emitting element 51 and a light-receiving element 53. The processing device 30 includes a light-emitting control unit 31, a pulse wave measuring unit 32, a peripheral blood pressure index calculation unit 33, a pulse wave feature calculation unit 34, a pulse pressure calculation unit 35, a control unit 36, and a display unit 37.
発光素子51及び受光素子53は、ユーザの体表面70に接触して使用される。発光素子51は、体表面70に向かって測定用の光を照射する。照射された光は、体表面70内の表皮領域71、細動脈72、及び毛細血管73により吸収、反射または散乱(以下、単に「反射」という場合がある。)される。反射された光の一部は、受光素子53に入射する。The light-emitting element 51 and the light-receiving element 53 are used by contacting the user's body surface 70. The light-emitting element 51 emits measurement light toward the body surface 70. The emitted light is absorbed, reflected, or scattered (hereinafter sometimes simply referred to as "reflected") by the epidermal region 71, arterioles 72, and capillaries 73 within the body surface 70. A portion of the reflected light is incident on the light-receiving element 53.
細動脈72は、例えば直径が20μm以上200μm以下の細い血管であり、動脈と毛細血管73との間に存在する。細動脈72から複数の毛細血管73が分岐している。毛細血管73は、例えば直径が10μm程度の細い血管であり、動脈と静脈とをつなぐ。細動脈72が分布する領域より浅い領域に、複数の毛細血管73が分布している。 Arterioles 72 are small blood vessels, for example, with a diameter of 20 μm or more and 200 μm or less, and exist between arteries and capillaries 73. Multiple capillaries 73 branch off from arterioles 72. Capillaries 73 are small blood vessels, for example, with a diameter of about 10 μm, and connect arteries and veins. Multiple capillaries 73 are distributed in a region shallower than the area where arterioles 72 are distributed.
発光素子51は、処理装置30によって制御されることにより、測定用の光を出力する。受光素子53で測定された光の強度を示す信号が、処理装置30に入力される。受光素子53で検出された光の強度を示す信号を「脈波信号」ということとする。動脈の血液内にはヘモグロビンが含まれており、ヘモグロビンは、測定用の光を吸収する性質を有する。心臓の拍動に伴って血流量が変化し、血流量の変化に応じて光の吸収量も変化する。このため、心臓の拍動に伴って脈波信号の強度が変化する。 The light-emitting element 51 outputs measurement light under the control of the processing device 30. A signal indicating the light intensity measured by the light-receiving element 53 is input to the processing device 30. The signal indicating the light intensity detected by the light-receiving element 53 is referred to as the "pulse wave signal." Arterial blood contains hemoglobin, which has the property of absorbing measurement light. Blood flow changes with the beating of the heart, and the amount of light absorbed also changes in accordance with the change in blood flow. Therefore, the intensity of the pulse wave signal changes with the beating of the heart.
発光素子51として、例えば青色から黄緑色までの波長域(450nm以上550nm以下の波長域)、好適には500nm以上550nm以下の波長域の光を出力するものが用いられる。発光素子51には、例えば発光ダイオード(LED)、垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL)等が用いられる。受光素子53には、例えばフォトダイオード(PD)、フォトトランジスタ等が用いられる。The light-emitting element 51 may be, for example, one that emits light in the wavelength range from blue to yellow-green (450 nm to 550 nm), preferably in the wavelength range from 500 nm to 550 nm. The light-emitting element 51 may be, for example, a light-emitting diode (LED) or a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL). The light-receiving element 53 may be, for example, a photodiode (PD) or a phototransistor.
青色から黄緑色までの波長域の光は、生体組織による吸収が大きい。このため、青色から黄緑色までの波長域の光を用いて取得される脈波には、皮膚表面から浅い領域、特に細動脈72が分布する領域より浅く、主として毛細血管73が分布する領域の情報が反映される。図1に示した矢印は、光が伝搬する経路を示しているわけではなく、発光素子51から出力された光が、表皮領域71、及び主として毛細血管73が分布する領域を通って受光素子53に入射することを示している。細動脈72が分布する領域より浅く、主として毛細血管73が分布する領域の情報が、取得される脈波に大きく反映されるようにするために、発光素子51と受光素子53との間隔L1を短くすることが好ましい。例えば、間隔L1を1mm以上3mm以下にすることが好ましい。Light in the blue to yellow-green wavelength range is highly absorbed by biological tissue. Therefore, pulse waves acquired using light in the blue to yellow-green wavelength range reflect information from regions shallower than the skin surface, particularly regions shallower than the arterioles 72 and primarily containing capillaries 73. The arrows in Figure 1 do not indicate the light propagation path, but rather indicate that light output from the light-emitting element 51 passes through the epidermal region 71 and the region primarily containing capillaries 73 and then enters the light-receiving element 53. To ensure that information from regions shallower than the arterioles 72 and primarily containing capillaries 73 is reflected in the acquired pulse waves, it is preferable to shorten the distance L1 between the light-emitting element 51 and the light-receiving element 53. For example, it is preferable to set the distance L1 to between 1 mm and 3 mm.
波長450nmより短波長側の光は、生体組織にダメージを与えてしまう。生体組織にダメージを与えないようにするために、脈波の測定に用いる光の波長は450nm以上にすることが好ましい。 Light with wavelengths shorter than 450 nm can damage biological tissue. To avoid damaging biological tissue, it is preferable that the wavelength of light used to measure pulse waves be 450 nm or longer.
図2は、第1実施例の変形例による脈圧測定装置のブロック図及び模式図である。図2に示した変形例では、第1実施例による脈圧測定装置(図1)の発光素子51に代えて、発光波長が異なる発光素子52が用いられる。図2に示した変形例で用いられる発光素子52は、赤色から近赤外光の波長域、例えば750nm以上950nm以下の波長域の光を出力する。赤色から近赤外光までの波長域の光は、青色から黄緑色までの波長域の光に比べて、生体組織による吸収が小さい。このため、赤色から近赤外光までの波長域の光を用いて取得される脈波には、皮膚表面からより深い領域の情報が反映される。 Figure 2 is a block diagram and schematic diagram of a pulse pressure measuring device according to a modification of the first embodiment. In the modification shown in Figure 2, a light emitting element 52 with a different emission wavelength is used instead of the light emitting element 51 of the pulse pressure measuring device according to the first embodiment (Figure 1). The light emitting element 52 used in the modification shown in Figure 2 outputs light in the wavelength range from red to near-infrared light, for example, a wavelength range of 750 nm to 950 nm. Light in the wavelength range from red to near-infrared light is less absorbed by biological tissue than light in the wavelength range from blue to yellow-green light. Therefore, pulse waves obtained using light in the wavelength range from red to near-infrared light reflect information from areas deeper than the skin surface.
例えば、毛細血管73及び細動脈72が分布する領域の情報が反映される。図2に示した矢印は、光が伝搬する経路を示しているわけではなく、発光素子52から出力された光が、毛細血管73のみならず、細動脈72が分布する領域を通って受光素子53に入射することを示している。細動脈72及び毛細血管73が分布する領域の情報が、取得される脈波に大きく反映されるようにするために、発光素子52と受光素子53との間隔L2を5mm以上20mm以下にすることが好ましい。For example, information about the area where capillaries 73 and arterioles 72 are distributed is reflected. The arrows shown in Figure 2 do not indicate the path of light propagation, but rather indicate that the light output from the light-emitting element 52 passes through the area where not only capillaries 73 but also arterioles 72 are distributed and is incident on the light-receiving element 53. In order to ensure that information about the area where arterioles 72 and capillaries 73 are distributed is significantly reflected in the acquired pulse wave, it is preferable to set the distance L2 between the light-emitting element 52 and the light-receiving element 53 to be 5 mm or more and 20 mm or less.
波長950nmより長波長域では、ヘモグロビンの吸光度が低下する。したがって、脈波信号の取得には、950nm以下の波長域の光を用いることが好ましい。 Hemoglobin absorbance decreases in wavelengths longer than 950 nm. Therefore, it is preferable to use light in the wavelength range of 950 nm or less to obtain pulse wave signals.
図3は、第1実施例の他の変形例による脈圧測定装置のブロック図及び模式図である。第2変形例による脈圧測定装置は、青色から黄緑色までの波長域の光を出力する発光素子51(図1)と、赤色から近赤外光の波長域の光を出力する発光素子52との両方を備えている。受光素子53は、発光素子51から出力された光、及び発光素子52から出力された光の両方の波長域の光を検出する。発光素子51と受光素子53との間隔L1の好ましい範囲は、1mm以上3mm以下であり、発光素子52と受光素子53との間隔L2の好ましい範囲は、5mm以上20mm以下である。 Figure 3 is a block diagram and schematic diagram of a pulse pressure measuring device according to another modification of the first embodiment. The pulse pressure measuring device according to the second modification includes both a light-emitting element 51 (Figure 1) that outputs light in the wavelength range from blue to yellow-green, and a light-emitting element 52 that outputs light in the wavelength range from red to near-infrared. The light-receiving element 53 detects light in both wavelength ranges, the light output from the light-emitting element 51 and the light output from the light-emitting element 52. The preferred range for the distance L1 between the light-emitting element 51 and the light-receiving element 53 is 1 mm or more and 3 mm or less, and the preferred range for the distance L2 between the light-emitting element 52 and the light-receiving element 53 is 5 mm or more and 20 mm or less.
図3に示した変形例では、2つの発光素子51、52に対して1つの受光素子53を配置しているが、一方の発光素子51に対して1つの受光素子を配置し、他方の発光素子52に対して他の受光素子を配置してもよい。 In the modified example shown in Figure 3, one light receiving element 53 is arranged for two light emitting elements 51 and 52, but it is also possible to arrange one light receiving element for one light emitting element 51 and another light receiving element for the other light emitting element 52.
次に、処理装置30(図1、図2、図3)の機能について説明する。
処理装置30の制御部36は、測定の開始及び終了の制御、測定結果を表示部37に表示する制御、測定結果を記憶する制御等を行う。発光制御部31は、発光素子51または発光素子52のパルス発光の制御を行う。例えば、100Hz以上1000Hz以下の所定の周波数で、発光素子51または発光素子52をパルス発光させる。図3に示した第2変形例では、発光素子51と発光素子52とを交互に発光させる。
Next, the function of the processing device 30 (FIGS. 1, 2, and 3) will be described.
The control unit 36 of the processing device 30 controls the start and end of measurement, controls display of the measurement results on the display unit 37, controls storage of the measurement results, etc. The light emission control unit 31 controls pulsed emission of the light emitting element 51 or the light emitting element 52. For example, the light emitting element 51 or the light emitting element 52 emits pulsed light at a predetermined frequency of 100 Hz or more and 1000 Hz or less. In the second modified example shown in Fig. 3, the light emitting element 51 and the light emitting element 52 emit light alternately.
脈波測定部32は、受光素子53から入力された測定結果(脈波信号)から脈波の波形(以下、単に「脈波」という場合がある。)を生成する。例えば、脈波測定部32は、発光素子51または発光素子52のパルス発光に同期させて、所定のサンプリングレートで受光素子53から光強度の測定値を読み取ることにより、脈波を生成する。図3に示した第2変形例では、脈波測定部32は、発光素子51または発光素子52のパルス発光に同期させて、所定のサンプリングレートで受光素子53から光強度の測定値を読み取ることにより、発光素子51から出力された光による脈波、及び発光素子52から出力された光による脈波を別々に生成する。 The pulse wave measurement unit 32 generates a pulse wave waveform (hereinafter sometimes simply referred to as a "pulse wave") from the measurement result (pulse wave signal) input from the light-receiving element 53. For example, the pulse wave measurement unit 32 generates a pulse wave by reading the measured light intensity from the light-receiving element 53 at a predetermined sampling rate in synchronization with the pulsed light emitted by the light-emitting element 51 or light-emitting element 52. In the second modified example shown in FIG. 3, the pulse wave measurement unit 32 separately generates a pulse wave based on the light output from the light-emitting element 51 and a pulse wave based on the light output from the light-emitting element 52 by reading the measured light intensity from the light-receiving element 53 at a predetermined sampling rate in synchronization with the pulsed light emitted by the light-emitting element 51 or light-emitting element 52.
末梢血圧指標計算部33は、脈波測定部32で生成された脈波から、脈波の立ち上がりの急峻度に関係する末梢血圧指標を計算する。脈波特徴量計算部34は、脈波測定部32で生成された脈波からae時間指標を計算する。末梢血圧指標及びae時間指標については、後に詳しく説明する。脈圧計算部35は、末梢血圧指標及びae時間指標に基づいて、脈圧を計算することにより、脈圧の測定値を求める。 The peripheral blood pressure index calculation unit 33 calculates a peripheral blood pressure index related to the steepness of the rising edge of the pulse wave from the pulse wave generated by the pulse wave measurement unit 32. The pulse wave feature calculation unit 34 calculates the ae time index from the pulse wave generated by the pulse wave measurement unit 32. The peripheral blood pressure index and the ae time index will be explained in detail later. The pulse pressure calculation unit 35 calculates the pulse pressure based on the peripheral blood pressure index and the ae time index, thereby obtaining a measured value of the pulse pressure.
図4は、図3に示した第1実施例の変形例による脈圧測定装置の斜視図及びブロック図である。本変形例による脈圧測定装置は、リングデバイス61及び携帯型の携帯端末62を含む。 Figure 4 is an oblique view and block diagram of a pulse pressure measuring device according to a modified example of the first embodiment shown in Figure 3. The pulse pressure measuring device according to this modified example includes a ring device 61 and a portable mobile terminal 62.
以下、リングデバイス61について説明する。
2つの発光素子51、52、及び1つの受光素子53が、環状の装着部材60の内側の面に取り付けられている。装着部材60は、ユーザの指に装着されて使用される。装着部材60として、ユーザの指の太さに応じて複数のサイズのものが準備されている。装着部材60を指に装着したとき、発光素子51、52は、指に向かって光を出力する。受光素子53は、指の内部で反射した光が入射する位置に取り付けられている。
The ring device 61 will now be described.
Two light-emitting elements 51 and 52 and one light-receiving element 53 are attached to the inner surface of an annular attachment member 60. The attachment member 60 is attached to a user's finger when in use. A variety of sizes of attachment members 60 are prepared according to the thickness of the user's finger. When the attachment member 60 is attached to the finger, the light-emitting elements 51 and 52 output light toward the finger. The light-receiving element 53 is attached at a position where light reflected inside the finger is incident.
装着部材60には、さらに、発光制御部31、脈波測定部32、及び通信部55が組み込まれている。発光制御部31、脈波測定部32、及び通信部55は、1つの集積化回路で構成してもよい。The attachment member 60 further incorporates a light emission control unit 31, a pulse wave measurement unit 32, and a communication unit 55. The light emission control unit 31, the pulse wave measurement unit 32, and the communication unit 55 may be configured as a single integrated circuit.
処理装置30(図3)の機能は、リングデバイス61及び携帯型の携帯端末62で実現される。携帯端末62として、例えばスマートフォン、タブレット端末、ノート型パソコン等が用いられる。携帯端末62は、通信部64、末梢血圧指標計算部33、脈波特徴量計算部34、脈圧計算部35、制御部36、及び表示部37を備えている。なお、末梢血圧指標計算部33、脈波特徴量計算部34、脈圧計算部35の機能をサーバで実現するようにしてもよい。この構成を採用する場合には、携帯端末62とサーバとの間で、通信回線を介してデータ通信を行う。 The functions of the processing device 30 (Figure 3) are realized by a ring device 61 and a portable mobile terminal 62. Examples of the mobile terminal 62 include a smartphone, tablet terminal, and laptop computer. The mobile terminal 62 includes a communication unit 64, a peripheral blood pressure index calculation unit 33, a pulse wave feature amount calculation unit 34, a pulse pressure calculation unit 35, a control unit 36, and a display unit 37. The functions of the peripheral blood pressure index calculation unit 33, the pulse wave feature amount calculation unit 34, and the pulse pressure calculation unit 35 may also be realized by a server. When this configuration is adopted, data communication is performed between the mobile terminal 62 and the server via a communication line.
リングデバイス61の通信部55と携帯端末62の通信部64との間で、データ通信を行う。リングデバイス61と携帯端末62との間の通信には、例えば種々の規格の近距離無線通信方式が用いられる。 Data communication is performed between the communication unit 55 of the ring device 61 and the communication unit 64 of the mobile terminal 62. Communication between the ring device 61 and the mobile terminal 62 uses, for example, short-range wireless communication methods of various standards.
脈波の取得にリングデバイス61を用いることの優れた効果について説明する。
指は、比較的表皮が薄いため、光電脈波センサ50を用いた脈波の取得に適している。また、毛細血管の経路が顔等に比べて複雑でないため、脈波特徴量の値が安定しやすい。このため、脈波から求まる脈圧の信頼度が高まる。さらに、脈圧測定装置を連続的または間欠的に使用する場合、リングデバイス61を指に長時間装着していても、違和感や不快感が小さいという優れた効果も得られる。
The advantageous effects of using the ring device 61 to acquire a pulse wave will now be described.
Fingers have a relatively thin epidermis, making them suitable for acquiring pulse waves using the photoplethysmographic sensor 50. Furthermore, the capillary pathways on the finger are less complex than those on the face, making it easier for the values of pulse wave feature quantities to be stable. This increases the reliability of the pulse pressure obtained from the pulse wave. Furthermore, when using the pulse pressure measuring device continuously or intermittently, there is the excellent effect of minimizing discomfort and discomfort even when wearing the ring device 61 on the finger for long periods of time.
[末梢血圧指標]
次に、図5から図9Bまでの図面を参照して、第1実施例による脈圧測定装置で脈圧を求めるための1つの基礎情報となる末梢血圧指標について説明する。
[Peripheral blood pressure index]
Next, with reference to FIGS. 5 to 9B, a peripheral blood pressure index, which is one piece of basic information for determining pulse pressure using the pulse pressure measuring device according to the first embodiment, will be described.
本明細書において、「末梢血圧」を、末梢の細動脈及び毛細血管内の血圧と定義する。末梢血圧がカフ式血圧計で測定される手首の血圧、足首の血圧という意味で使用される場合もあるが、手首または足首の血圧は、太い動脈(橈骨動脈等)での測定値であり、本明細書において定義される末梢血圧とは異なる。太い動脈から細動脈、毛細血管に進むにしたがって、血管内の血圧は低下する。血圧が低下する程度は、測定部位、個々人の血管状態(動脈硬化の有無等)、精神状態(自律神経の状態等)、環境(気温、騒音の有無等)、着衣等によって異なる。 In this specification, "peripheral blood pressure" is defined as the blood pressure in peripheral arterioles and capillaries. Peripheral blood pressure is sometimes used to mean blood pressure at the wrist or ankle measured with a cuff-type sphygmomanometer, but wrist or ankle blood pressure is measured in a large artery (such as the radial artery) and is different from peripheral blood pressure as defined in this specification. Blood pressure in blood vessels decreases as you move from large arteries to arterioles and capillaries. The degree to which blood pressure decreases varies depending on the measurement site, the individual's vascular condition (presence or absence of arteriosclerosis, etc.), mental state (autonomic nervous system state, etc.), environment (temperature, presence or absence of noise, etc.), clothing, etc.
脈波の波形の特徴量のうち、末梢血圧を求めるために有効な指標を末梢血圧指標として採用する。末梢血圧指標は、以下の特徴を有すると考えられる。
第1に、血管が健康な場合に、血管抵抗が変化しない条件の下で、末梢血圧指標は、上腕や手首の血圧と正の相関関係を有する。第2に、測定部位の近傍を冷却して血管を収縮させると、末梢血圧指標は低下する。血管が収縮すると、末梢の血管抵抗が増加するため、上腕や手首の血圧は上昇する場合がある。
Among the waveform features of the pulse wave, an index that is effective for determining peripheral blood pressure is adopted as the peripheral blood pressure index. The peripheral blood pressure index is considered to have the following characteristics.
First, when blood vessels are healthy, peripheral blood pressure indexes have a positive correlation with blood pressure at the upper arm or wrist under the condition that vascular resistance does not change. Second, when the vicinity of the measurement site is cooled to constrict blood vessels, peripheral blood pressure indexes decrease. When blood vessels constrict, peripheral vascular resistance increases, which can cause blood pressure at the upper arm or wrist to rise.
次に、図5及び図6を参照して、脈波の波形の種々の特徴量について説明する。 Next, with reference to Figures 5 and 6, we will explain various characteristics of the pulse wave waveform.
図5は、脈波、速度脈波、加速度脈波の一例を示すグラフである。末梢血圧指標計算部33(図1、図2、図3)は、脈波を1階微分及び2階微分する。脈波を1階微分及び2階微分して得られる波形を、それぞれ速度脈波及び加速度脈波ということとする。例えば、サンプリングレートに対応する時間間隔で離散的に分布する脈波の強度を、サンプリングレートに相当する時間間隔で数値的に微分することにより、速度脈波を求める。さらに、速度脈波の大きさを数値的に微分することにより、加速度脈波を求める。 Figure 5 is a graph showing examples of a pulse wave, velocity pulse wave, and acceleration pulse wave. The peripheral blood pressure index calculation unit 33 (Figures 1, 2, and 3) performs first-order and second-order differentiation of the pulse wave. The waveforms obtained by first-order and second-order differentiation of the pulse wave are referred to as the velocity pulse wave and acceleration pulse wave, respectively. For example, the velocity pulse wave is obtained by numerically differentiating the intensity of the pulse wave, which is discretely distributed at time intervals corresponding to the sampling rate, at time intervals equivalent to the sampling rate. Furthermore, the magnitude of the velocity pulse wave is numerically differentiated to obtain the acceleration pulse wave.
図5の横軸は時間を単位[s]で表し、左縦軸は最大値が1になるように正規化された速度脈波及び加速度脈波の大きさを表し、右縦軸は脈波の大きさを任意単位で表す。図2に示すグラフの実線、長い破線、及び短い破線は、それぞれ脈波、速度脈波、及び加速度脈波を示す。一般的に、1拍内の加速度脈波に、5個のピークが現れる。1拍内の1番目、2番目、3番目、4番目、及び5番目のピークを、それぞれa波、b波、c波、d波、e波という。 The horizontal axis of Figure 5 represents time in units of seconds, the left vertical axis represents the magnitude of the velocity pulse wave and acceleration pulse wave normalized so that the maximum value is 1, and the right vertical axis represents the magnitude of the pulse wave in arbitrary units. The solid line, long dashed line, and short dashed line in the graph shown in Figure 2 represent the pulse wave, velocity pulse wave, and acceleration pulse wave, respectively. Generally, five peaks appear in an acceleration pulse wave within one beat. The first, second, third, fourth, and fifth peaks within one beat are called the a wave, b wave, c wave, d wave, and e wave, respectively.
速度脈波の最初の上向きのピークの半値全幅を「VE0.5」と標記する。a波のピーク値とb波のピーク値との差を「a-b」と標記し、a波のピーク値とd波のピーク値との差を「a-d」と標記する。脈波の最大のピークのやや後ろ側に、切痕ICと呼ばれる凹部が現れる。 The full width at half maximum of the first upward peak of the velocity pulse wave is labeled "VE0.5." The difference between the peak values of the a wave and the b wave is labeled "a-b," and the difference between the peak values of the a wave and the d wave is labeled "a-d." A depression called the incisa IC appears slightly behind the maximum peak of the pulse wave.
図6は、脈波及び加速度脈波の一例を示すグラフである。横軸は時間を表し、左縦軸は脈波の大きさを任意単位で表し、右縦軸は加速度脈波の大きさを、任意単位で表す。横軸の5目盛りが0.2sに相当する。加速度脈波のa波のピーク値を「a」と標記し、脈波の振幅を「S」と標記する。脈波の振幅Sは、連続する2拍の脈波の最小値が同じ大きさになるように波形の補正を行った後の最小値と最大値との差に相当する。 Figure 6 is a graph showing an example of a pulse wave and an accelerated pulse wave. The horizontal axis represents time, the left vertical axis represents the amplitude of the pulse wave in arbitrary units, and the right vertical axis represents the amplitude of the accelerated pulse wave in arbitrary units. Five divisions on the horizontal axis correspond to 0.2 s. The peak value of the a-wave of the accelerated pulse wave is labeled "a", and the amplitude of the pulse wave is labeled "S". The amplitude S of the pulse wave corresponds to the difference between the minimum and maximum values after waveform correction has been performed so that the minimum values of the pulse wave for two consecutive beats are the same magnitude.
末梢血圧指標の上記2つの特徴が反映される脈波特徴量として、以下の3つの特徴量が挙げられる。
・半値全幅を「VE0.5」の逆数(以下、「1/(VE0.5)」と標記する。)
・加速度脈波のa波のピーク値aに対する脈波の振幅Sの比(以下、「a/S」と標記する。)
・加速度脈波のa波のピーク値とb波のピーク値との差「a-b」と、a波のピーク値とd波のピーク値との差「a-d」との比(以下、「(a-b)/(a-d)」と標記する。)
本明細書において、脈波の波形のこれらの特徴量を、「末梢血圧指標」ということとする。これらの末梢血圧指標は、脈波の立ち上がりの急峻度に関係している。
The following three feature amounts can be cited as pulse wave feature amounts that reflect the above two features of the peripheral blood pressure index.
The full width at half maximum is the reciprocal of "VE0.5" (hereinafter referred to as "1/(VE0.5)")
The ratio of the amplitude S of the pulse wave to the peak value a of the a wave of the accelerated pulse wave (hereinafter referred to as "a/S").
The ratio of the difference "a-b" between the peak value of the a wave and the peak value of the b wave of the accelerated pulse wave to the difference "a-d" between the peak value of the a wave and the peak value of the d wave (hereinafter referred to as "(a-b)/(a-d)")
In this specification, these characteristic quantities of the pulse wave waveform are referred to as “peripheral blood pressure indices.” These peripheral blood pressure indices are related to the steepness of the rising edge of the pulse wave.
図7A及び図7Bは、心臓から被測定部位(指)までの高さを変化させたとき、及び被測定部位を胸の高さに合わせて被測定部位である指のある側の肘の近傍を冷却したときに測定された脈波から求まる末梢血圧指標「1/VE0.5」の値と、手首で測定される収縮期の血圧との関係を示すグラフである。図7A及び図7Bは、それぞれ脈波の測定に、図1に示した脈圧測定装置(緑色光)を用いた場合、及び図2に示した脈圧測定装置(近赤外光)を用いた場合の測定結果を示す。緑色光を用いて測定した脈波には、主として毛細血管73(図1)の血流の変動が反映され、近赤外光を用いて測定した脈波には、毛細血管73及び細動脈72(図2)の血流の変動が反映される。7A and 7B are graphs showing the relationship between the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" calculated from pulse waves measured when the height from the heart to the measurement site (finger) is changed and when the measurement site is adjusted to chest height and the area around the elbow on the side where the finger is located is cooled, and the systolic blood pressure measured at the wrist. Figures 7A and 7B show the measurement results when the pulse wave was measured using the pulse pressure measuring device (green light) shown in Figure 1 and the pulse pressure measuring device (near-infrared light) shown in Figure 2, respectively. The pulse wave measured using green light primarily reflects fluctuations in blood flow in the capillaries 73 (Figure 1), while the pulse wave measured using near-infrared light reflects fluctuations in blood flow in the capillaries 73 and arterioles 72 (Figure 2).
図7A及び図7Bのグラフの横軸は、手首における収縮期の血圧を単位[mmHg]で表し、縦軸は、末梢血圧指標「1/(VE0.5)」を単位[s-1]で表す。各グラフにおいて、3人の被験者A、B、Cについて測定を行った結果を、それぞれ三角記号、四角記号、及び丸記号で示している。被験者ごとに示す中空の3つの記号は、それぞれ被測定部位(指)の高さを、へそ、胸、及び額の高さに設定して取得した脈波から求めた脈波特徴量の値を示している。被測定部位の高さがへそ、胸、額の順に、末梢血圧指標「1/VE0.5」の値が小さくなっている。被験者ごとに示す黒色で塗りつぶした記号は、被測定部位の高さを胸の高さに設定し、肘の近傍を冷却した状態で取得した脈波から求めた末梢血圧指標「1/VE0.5」の値を示している。 The horizontal axis of the graphs in Figures 7A and 7B represents systolic blood pressure at the wrist in units of mmHg, and the vertical axis represents the peripheral blood pressure index "1/(VE0.5)" in units of s -1 . In each graph, the results of measurements performed on three subjects A, B, and C are shown using triangle symbols, square symbols, and circle symbols, respectively. The three hollow symbols shown for each subject represent the values of pulse wave feature quantities calculated from pulse waves acquired when the height of the measurement site (finger) was set to the navel, chest, and forehead, respectively. The values of the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" decrease in the order of the measurement site height (navel, chest, and forehead). The solid black symbols shown for each subject represent the values of the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" calculated from pulse waves acquired when the height of the measurement site was set to the chest and the area around the elbow was cooled.
被験者によって程度の違いはあるが、被測定部位の高さを変化させたとき、末梢血圧指標「1/VE0.5」は、手首における収縮期血圧とおおむね正の相関関係を有していることがわかる。さらに、一部の例外はあるが、測定部位の近傍を冷却して血管を収縮させると、末梢血圧指標「1/VE0.5」が低下していることがわかる。この変化の様子は、想定していた末梢血圧指標の特徴に合致する。したがって、末梢血圧指標「1/VE0.5」は、末梢血圧を推定するために有効な指標であると考えられる。 Although the degree of correlation varies depending on the subject, it can be seen that when the height of the measurement site is changed, the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" generally has a positive correlation with systolic blood pressure at the wrist. Furthermore, although there are some exceptions, it can be seen that when the area near the measurement site is cooled to constrict the blood vessels, the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" decreases. This change matches the expected characteristics of peripheral blood pressure indexes. Therefore, it is thought that the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" is an effective index for estimating peripheral blood pressure.
なお、図7A及び図7Bに示した結果から、末梢血圧指標「1/VE0.5」の測定には、近赤外光よりも緑色光を用いる方が好ましいことがわかる。また、末梢血圧指標「1/VE0.5」に代わる指標として、速度脈波の最大のピークの幅を表すパラメータの逆数を用いてもよい。その他に、速度脈波の最大のピークの幅を表すパラメータの、指数が負のべき乗を用いてもよい。より一般的には、速度脈波の最大のピークの幅を表すパラメータを変数とし、ピークの幅が大きくなると関数の値が小さくなるような関数を、末梢血圧指標として用いてもよい。 The results shown in Figures 7A and 7B indicate that green light is preferable to near-infrared light for measuring the peripheral blood pressure index "1/VE0.5." Furthermore, the inverse of a parameter representing the width of the maximum peak of the velocity pulse wave may be used as an alternative to the peripheral blood pressure index "1/VE0.5." Alternatively, a negative exponent of the parameter representing the width of the maximum peak of the velocity pulse wave may be used. More generally, a function in which the parameter representing the width of the maximum peak of the velocity pulse wave is used as a variable and the value of the function decreases as the width of the peak increases may be used as the peripheral blood pressure index.
図8A及び図8Bは、心臓から被測定部位(指)までの高さを変化させたとき、及び被測定部位を胸の高さに合わせて被測定部位である指のある側の肘の近傍を冷却したときに測定された脈波から求まる末梢血圧指標「a/S」の値と、手首で測定される収縮期の血圧との関係を示すグラフである。図8A及び図8Bは、それぞれ脈波の測定に、図1に示した脈圧測定装置(緑色光)を用いた場合、及び図2に示した脈圧測定装置(近赤外光)を用いた場合の測定結果を示す。 Figures 8A and 8B are graphs showing the relationship between the peripheral blood pressure index "a/S" value calculated from the pulse wave measured when the height from the heart to the measurement site (finger) is changed and when the measurement site is adjusted to chest height and the area around the elbow on the side where the measurement site (finger) is located is cooled, and the systolic blood pressure measured at the wrist. Figures 8A and 8B show the measurement results when the pulse wave was measured using the pulse pressure measuring device (green light) shown in Figure 1 and the pulse pressure measuring device (near-infrared light) shown in Figure 2, respectively.
図8A及び図8Bのグラフの横軸は、手首における収縮期の血圧を単位[mmHg]で表し、縦軸は、末梢血圧指標「a/S」を任意単位で表す。図8A及び図8Bの各記号の意味は、図7A及び図7Bに示したグラフの各記号の意味と同一である。 The horizontal axis of the graphs in Figures 8A and 8B represents systolic blood pressure at the wrist in units of mmHg, and the vertical axis represents the peripheral blood pressure index "a/S" in arbitrary units. The symbols in Figures 8A and 8B have the same meaning as those in the graphs shown in Figures 7A and 7B.
図8A及び図8Bに示した測定結果は、図7A及び図7Bに示した測定結果とほぼ同様の傾向を示す。したがって、末梢血圧指標「a/S」は、末梢血圧を推定するために有効な指標であると考えられる。なお、図8A及び図8Bに示した結果から、末梢血圧指標「a/S」の測定には、近赤外光よりも緑色光を用いる方が好ましいことがわかる。The measurement results shown in Figures 8A and 8B show trends similar to those shown in Figures 7A and 7B. Therefore, the peripheral blood pressure index "a/S" is considered to be an effective index for estimating peripheral blood pressure. Furthermore, the results shown in Figures 8A and 8B indicate that green light is preferable to near-infrared light for measuring the peripheral blood pressure index "a/S."
末梢血圧指標「a/S」に代えて、加速度脈波のa波のピーク値aの、指数が正のべき乗と、脈波の振幅Sの、指数が負のべき乗との積を、末梢血圧指標としてもよい。または、加速度脈波のa波のピーク値と脈波信号の振幅とに関する情報に基づいて、末梢血圧指標を計算するようにしてもよい。例えば、ピーク値aと振幅Sとを変数とし、ピーク値aが増加すると関数の値も増加し、振幅Sが増加すると関数の値が減少するような関数を、末梢血圧指標として用いてもよい。Instead of the peripheral blood pressure index "a/S," the peripheral blood pressure index may be the product of the peak value a of the a-wave of the accelerated pulse wave raised to a positive power and the amplitude S of the pulse wave raised to a negative power. Alternatively, the peripheral blood pressure index may be calculated based on information regarding the peak value of the a-wave of the accelerated pulse wave and the amplitude of the pulse wave signal. For example, the peripheral blood pressure index may be a function in which the peak value a and the amplitude S are variables, and the value of the function increases as the peak value a increases and decreases as the amplitude S increases.
図9A及び図9Bは、心臓から被測定部位(指)までの高さを変化させたとき、及び被測定部位を胸の高さに合わせて被測定部位である指のある側の肘の近傍を冷却したときに測定された脈波から求まる末梢血圧指標「(a-b)/(a-d)」の値と、手首で測定される収縮期の血圧との関係を示すグラフである。図9A及び図9Bは、それぞれ脈波の測定に、図1に示した脈圧測定装置(緑色光)を用いた場合、及び図2に示した脈圧測定装置(近赤外光)を用いた場合の測定結果を示す。 Figures 9A and 9B are graphs showing the relationship between the peripheral blood pressure index "(a-b)/(a-d)" calculated from the pulse wave measured when the height from the heart to the measurement site (finger) is changed and when the measurement site is adjusted to chest height and the area around the elbow on the side where the measurement site (finger) is located is cooled, and the systolic blood pressure measured at the wrist. Figures 9A and 9B show the measurement results when the pulse wave was measured using the pulse pressure measuring device (green light) shown in Figure 1 and the pulse pressure measuring device (near-infrared light) shown in Figure 2, respectively.
図9A及び図9Bのグラフの横軸は、手首における収縮期の血圧を単位[mmHg]で表し、縦軸は、末梢血圧指標「(a-b)/(a-d)」を表す。図9A及び図9Bの各記号の意味は、図7A及び図7Bに示したグラフの各記号の意味と同一である。 The horizontal axis of the graphs in Figures 9A and 9B represents systolic blood pressure at the wrist in units of mmHg, and the vertical axis represents the peripheral blood pressure index "(a-b)/(a-d)." The symbols in Figures 9A and 9B have the same meaning as those in the graphs shown in Figures 7A and 7B.
図9A及び図9Bに示した測定結果は、図7A及び図7Bに示した測定結果とほぼ同様の傾向を示す。したがって、末梢血圧指標「(a-b)/(a-d)」は、末梢血圧を推定するために有効な指標であると考えられる。 The measurement results shown in Figures 9A and 9B show trends similar to those shown in Figures 7A and 7B. Therefore, the peripheral blood pressure index "(a-b)/(a-d)" is considered to be an effective index for estimating peripheral blood pressure.
末梢血圧指標「(a-b)/(a-d)」に代えて、加速度脈波のa波のピーク値とb波のピーク値との差と、a波のピーク値とd波のピーク値との差とに関する情報に基づいて、末梢血圧指標を計算するようにしてもよい。例えば、a波のピーク値とb波のピーク値との差(a-b)と、a波のピーク値とd波のピーク値との差(a-d)とを変数とし、差(a-b)の値が増加すると関数の値が増加し、差(a-d)の値が増加すると関数の値が減少するような関数を、末梢血圧指標として用いてもよい。Instead of the peripheral blood pressure index "(a-b)/(a-d)," the peripheral blood pressure index may be calculated based on information regarding the difference between the peak values of the a-wave and the b-wave of the accelerated pulse wave and the difference between the peak values of the a-wave and the d-wave. For example, a function may be used as the peripheral blood pressure index, with the difference (a-b) between the peak values of the a-wave and the b-wave and the difference (a-d) between the peak values of the a-wave and the d-wave as variables, such that the value of the function increases as the value of the difference (a-b) increases and decreases as the value of the difference (a-d) increases.
[末梢血圧指標と収縮期血圧との関係]
被験者の人数を増やして手首収縮期の血圧と末梢血圧指標との関係を求める評価実験を行った。図10Aから図12Bまでの図面を参照して、この評価実験の結果について説明する。評価実験においては、大きく異なる極端なデータの収集のため、健常者及び糖尿病患者を被験者に加えた。左または右の手首にカフ式血圧計を装着し、カフ式血圧計を装着した側の手の人差し指に光電脈波センサ(図1、図2、図3)を搭載したリングデバイス61(図4)を装着した。
[Relationship between peripheral blood pressure index and systolic blood pressure]
An evaluation experiment was conducted to determine the relationship between wrist systolic blood pressure and peripheral blood pressure indexes by increasing the number of subjects. The results of this evaluation experiment will be explained with reference to Figures 10A to 12B. In the evaluation experiment, healthy subjects and diabetic patients were included in the subjects to collect data with widely varying extremes. A cuff-type blood pressure monitor was worn on the left or right wrist, and a ring device 61 (Figure 4) equipped with a photoplethysmographic sensor (Figures 1, 2, and 3) was worn on the index finger of the hand on the same side as the cuff-type blood pressure monitor.
安静座位で、光電脈波センサを装着した手を胸の高さに保持して、光電脈波及び血圧のそれぞれを測定した。両者を同時に測定すると、カフにより指の血流が阻害されるため、光電脈波の測定が終了した後に、カフ式血圧計で血圧を測定した。With the subject sitting still, the hand equipped with a photoplethysmogram sensor was held at chest height to measure both the photoplethysmogram and blood pressure. Because measuring both simultaneously would obstruct blood flow to the finger due to the cuff, blood pressure was measured using a cuff-type sphygmomanometer after the photoplethysmogram measurement was completed.
図10A及び図10Bは、横軸を手首の収縮期血圧(以下、単に血圧という場合がある。)とし、縦軸を末梢血圧指標「1/VE0.5」とする複数の被験者の散布図である。図11A及び図11Bは、横軸を手首の収縮期血圧とし、縦軸を末梢血圧指標「a/S」とする複数の被験者の散布図である。図12A及び図12Bは、横軸を手首の収縮期血圧とし、縦軸を末梢血圧指標「(a-b)/(a-d)」とする複数の被験者の散布図である。図10A、図11A、及び図12Aは、緑色光を用いて脈波を測定した結果を示し、図10B、図11B、及び図12Bは、近赤外光を用いて脈波を測定した結果を示す。各グラフにおいて、黒丸記号及び中空丸記号は、それぞれ健常者の測定結果、及び糖尿病患者の測定結果を示す。 Figures 10A and 10B are scatter plots of multiple subjects, with wrist systolic blood pressure (hereinafter sometimes simply referred to as blood pressure) on the horizontal axis and the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" on the vertical axis. Figures 11A and 11B are scatter plots of multiple subjects, with wrist systolic blood pressure on the horizontal axis and the peripheral blood pressure index "a/S" on the vertical axis. Figures 12A and 12B are scatter plots of multiple subjects, with wrist systolic blood pressure on the horizontal axis and the peripheral blood pressure index "(a-b)/(a-d)" on the vertical axis. Figures 10A, 11A, and 12A show the results of pulse wave measurements using green light, while Figures 10B, 11B, and 12B show the results of pulse wave measurements using near-infrared light. In each graph, filled circles and hollow circles indicate measurement results for healthy subjects and diabetic patients, respectively.
図10A及び図10Bから、血圧が高いほど、末梢血圧指標「1/VE0.5」が小さくなる傾向を示すことがわかる。また、緑色光を用いて脈波を測定した場合は、糖尿病患者の末梢血圧指標「1/VE0.5」が相対的に低い範囲に集中しており、健常者の末梢血圧指標「1/VE0.5」が分布する範囲と明確に分離されていることがわかる。このような測定結果は、以下のような機序であると推定される。 Figures 10A and 10B show that the higher the blood pressure, the smaller the peripheral blood pressure index "1/VE0.5". Furthermore, when measuring pulse waves using green light, the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" of diabetic patients is concentrated in a relatively low range, clearly separated from the range in which the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" of healthy individuals is distributed. It is hypothesized that the following mechanism explains these measurement results.
血糖値が高い状態が続くと、血管が脆く、ボロボロになってしまういわゆる血管病になり、太い血管で動脈硬化が進行する。細い血管もダメージを受けて、血管の機能(血管内皮機能)が低下し、血流が悪くなる。 Continuing to have high blood sugar levels can lead to vascular disease, in which blood vessels become brittle and worn out, and arteriosclerosis progresses in large blood vessels. Smaller blood vessels are also damaged, reducing vascular function (endothelial function) and reducing blood flow.
太い動脈から細動脈、毛細血管へ進むにしたがって、局所的な血圧(末梢血圧)は低下していく。血管内皮機能が低下すると、末梢血圧の低下の度合いが大きくなると推測される。糖尿病患者の約40%以上60%以下が高血圧を併発するといわれている。図10Aに示した評価結果では、糖尿病患者の収縮期血圧が健常者の収縮期血圧より高いが、その傾向は顕著ではない。これに対して、糖尿病患者の末梢血圧指標「1/VE0.5」が健常者の末梢血圧指標「1/VE0.5」より低い傾向は明瞭である。これは、糖尿病患者で末梢血管障害が起こり、末梢血管への血流が阻害されるために、末梢血圧指標「1/VE0.5」が低下すると説明できる。Local blood pressure (peripheral blood pressure) decreases as one progresses from large arteries to arterioles and capillaries. It is believed that the degree of decrease in peripheral blood pressure increases when vascular endothelial function declines. It is said that approximately 40% to 60% of diabetic patients also suffer from hypertension. The evaluation results shown in Figure 10A show that the systolic blood pressure of diabetic patients is higher than that of healthy subjects, but this tendency is not significant. In contrast, there is a clear tendency for the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" of diabetic patients to be lower than that of healthy subjects. This can be explained by the fact that peripheral vascular disorders occur in diabetic patients, which inhibit blood flow to the peripheral blood vessels, resulting in a decrease in the peripheral blood pressure index "1/VE0.5."
図11A及び図11Bに示すように、末梢血圧指標「a/S」は、健常者においては、末梢血圧指標「1/VE0.5」と同様に、血圧が高くなるほど小さくなる傾向を示す。なお、糖尿病患者においては、末梢血圧指標「a/S」のばらつきが大きく、末梢血圧指標「a/S」と血圧との相関は明確ではない。これは、加速度脈波のa波のピーク値a、及び脈波の振幅S(図6)が、様々な因子の影響を受けやすいためと推測される。 As shown in Figures 11A and 11B, in healthy individuals, the peripheral blood pressure index "a/S" tends to decrease as blood pressure increases, similar to the peripheral blood pressure index "1/VE0.5." In diabetic patients, however, the peripheral blood pressure index "a/S" varies widely, and the correlation between the peripheral blood pressure index "a/S" and blood pressure is unclear. This is presumably because the peak value a of the a-wave of the accelerated pulse wave, and the amplitude S of the pulse wave (Figure 6), are easily affected by various factors.
図12A及び図12Bに示すように、末梢血圧指標「(a-b)/(a-d)」は、末梢血圧指標「1/VE0.5」と同様に、血圧が高くなるほど小さくなる傾向を示す。また、緑色光を用いて取得された脈波から計算された末梢血圧指標「(a-b)/(a-d)」の大きさは、健常者と糖尿病患者とで明確に分離している。末梢血圧指標「(a-b)/(a-d)」がゼロの横軸上に位置する3つの測定結果は、加速度脈波のb波が検出できなかった被験者を示している。 As shown in Figures 12A and 12B, the peripheral blood pressure index "(a-b)/(a-d)" tends to decrease as blood pressure increases, similar to the peripheral blood pressure index "1/VE0.5." Furthermore, the magnitude of the peripheral blood pressure index "(a-b)/(a-d)" calculated from the pulse wave acquired using green light is clearly separated between healthy subjects and diabetic patients. The three measurement results where the peripheral blood pressure index "(a-b)/(a-d)" is zero on the horizontal axis represent subjects in whom the b wave of the accelerated pulse wave could not be detected.
[血圧と因果関係があると思われる脈波の特徴量]
次に、図13Aから図17を参照して、血圧と因果関係があると思われる脈波の特徴量について説明する。図13Aから図17までの図面は、横軸を手首の収縮期血圧とし、縦軸を脈波の種々の特徴量とする複数の被験者の散布図である。
[Pulse wave features thought to be causally related to blood pressure]
Next, pulse wave feature quantities that are thought to be causally related to blood pressure will be described with reference to Figures 13A to 17. Figures 13A to 17 are scatter plots of multiple subjects, with wrist systolic blood pressure on the horizontal axis and various pulse wave feature quantities on the vertical axis.
図13A及び図13Bの縦軸は、加速度脈波のa波のピークからb波のピークまでの経過時間(以下、「ab時間」という。)を単位[s]で表す。図14A及び図14Bの縦軸は、加速度脈波のb波のピークからd波のピークまでの経過時間(以下、「bd時間」という。)を単位[s]で表す。図15A及び図15Bの縦軸は、加速度脈波のd波のピークからe波のピークまでの経過時間(以下、「de時間」という。)を単位[s]で表す。図16A及び図16Bの縦軸は、加速度脈波のa波のピークからe波のピークまでの経過時間(以下、「ae時間」という。)を単位[s]で表す。図17の縦軸は、脈拍間隔を単位[s]で表す。 The vertical axes of Figures 13A and 13B represent the elapsed time from the peak of the a wave to the peak of the b wave of the acceleration pulse wave (hereinafter referred to as "ab time") in units of [s]. The vertical axes of Figures 14A and 14B represent the elapsed time from the peak of the b wave to the peak of the d wave of the acceleration pulse wave (hereinafter referred to as "bd time") in units of [s]. The vertical axes of Figures 15A and 15B represent the elapsed time from the peak of the d wave to the peak of the e wave of the acceleration pulse wave (hereinafter referred to as "de time") in units of [s]. The vertical axes of Figures 16A and 16B represent the elapsed time from the peak of the a wave to the peak of the e wave of the acceleration pulse wave (hereinafter referred to as "ae time") in units of [s]. The vertical axis of Figure 17 represents the pulse interval in units of [s].
図13A、図14A、図15A、及び図16Aは、緑色光を用いて測定した脈波の特徴量を示しており、図13B、図14B、図15B、及び図16Bは、近赤外光を用いて測定した脈波の特徴量を示している。図17に示した脈拍間隔は、緑色光及び近赤外光のいずれを用いても違いはない。 Figures 13A, 14A, 15A, and 16A show the features of the pulse wave measured using green light, while Figures 13B, 14B, 15B, and 16B show the features of the pulse wave measured using near-infrared light. The pulse intervals shown in Figure 17 are the same whether green light or near-infrared light is used.
図13A及び図13Bに示すように、特徴量「ab時間」と収縮期血圧とは、弱い負の相関関係を有することがわかる。図14A及び図14Bに示すように、特徴量「bd時間」と収縮期血圧とは、正の相関関係を有することがわかる。図15A及び図15Bに示すように、特徴量「de時間」と収縮期血圧とは、負の相関関係を有することがわかる。図16A、図16B、及び図17に示すように、特徴量「ae時間」及び脈拍間隔は、収縮期血圧との相関関係がみられなかった。 As shown in Figures 13A and 13B, the feature "ab time" and systolic blood pressure have a weak negative correlation. As shown in Figures 14A and 14B, the feature "bd time" and systolic blood pressure have a positive correlation. As shown in Figures 15A and 15B, the feature "de time" and systolic blood pressure have a negative correlation. As shown in Figures 16A, 16B, and 17, the feature "ae time" and pulse interval showed no correlation with systolic blood pressure.
また、特徴量「de時間」は、健常者と糖尿病患者との間で違いがみられた。具体的には、収縮期血圧がほぼ同一であれば、糖尿病患者の特徴量「de時間」が、健常者の特徴量「de時間」より大きい傾向がみられた。その他の特徴量では、健常者と糖尿病患者との間で明確な傾向は確認できなかった。 Furthermore, differences were observed between healthy individuals and diabetic patients in the feature "de time." Specifically, when systolic blood pressure was roughly the same, the feature "de time" of diabetic patients tended to be larger than the feature "de time" of healthy individuals. No clear trends were observed between healthy individuals and diabetic patients in other feature values.
特徴量「de時間」と収縮期血圧との間で、負の相関関係がみられた機序は、以下のように推定される。 The mechanism behind the negative correlation between the feature "de time" and systolic blood pressure is presumed to be as follows.
図5に示すように、加速度脈波のd波のピークが現れる時刻は、脈波が極大値をとる時刻と近いことがわかる。加速度脈波のb波の近傍が駆出波、d波の近傍が反射波とみなされ、その後(図5に示した0.4秒の近傍)に脈波の切痕ICが現れる。血圧と「ae時間」との間に明確な相関関係がみられないことから、血圧が高くなると「de時間」が短くなる傾向を示すことは、血圧が高くなるとd波のピークの位置が後ろ(e波のピークの位置に近づく方向)に移動することを意味する。 As shown in Figure 5, the time when the peak of the d wave of the accelerated pulse wave appears is close to the time when the pulse wave reaches its maximum value. The area near the b wave of the accelerated pulse wave is considered to be the ejection wave, and the area near the d wave is considered to be the reflected wave, and the notch IC of the pulse wave appears after that (around 0.4 seconds as shown in Figure 5). Since there is no clear correlation between blood pressure and the "ae time," the tendency for the "de time" to shorten as blood pressure increases means that the position of the peak of the d wave moves later (closer to the position of the peak of the e wave) as blood pressure increases.
血流量が増加することは、駆出波及び反射波が増大することを意味する。したがって、血流量の増加により、脈波の凸部(b波からd波までの範囲)が後ろに広がる。その結果、d波のピークの位置も後ろに移動すると考えられる。すなわち、血圧が高くなったために血流量が増加し、血流量の増加によって「de時間」が短くなったと考えられる。 An increase in blood flow means an increase in the ejection wave and reflected wave. Therefore, an increase in blood flow causes the convex part of the pulse wave (ranging from the b wave to the d wave) to spread further back. As a result, it is thought that the position of the peak of the d wave also moves further back. In other words, it is thought that the increase in blood pressure caused an increase in blood flow, and that the increase in blood flow shortened the "de time."
図15A及び図15Bから、血圧が高くなると「de時間」が短くなる、すなわちd波のピークの位置がe波のピークの位置に近づく傾向を示すことがわかる。さらに、糖尿病患者では、健常者と比べてd波のピークの位置がe波のピークの位置から遠い傾向がみられる。上述の推測のように、血流量が増加すると「de時間」が短くなると考えられるため、糖尿病患者の「de時間」が健常者の「de時間」より長くなる傾向を示すことは、糖尿病患者では末梢の血圧が低下し、血液が流れにくくなるという推測と矛盾しない。 Figures 15A and 15B show that as blood pressure increases, the "de time" shortens, meaning that the position of the peak of the d wave tends to move closer to the position of the peak of the e wave. Furthermore, in diabetic patients, the position of the peak of the d wave tends to be farther from the position of the peak of the e wave compared to healthy individuals. As speculated above, it is thought that the "de time" shortens as blood flow increases, so the fact that the "de time" in diabetic patients tends to be longer than the "de time" in healthy individuals does not contradict the speculation that peripheral blood pressure decreases in diabetic patients, making it more difficult for blood to flow.
図13Aから図14Bまでの散布部で、「ab時間」または「bd時間」が0秒の横軸上に、一部の糖尿病患者の測定結果が位置する。これは、加速度脈波のb波が検出できなかったことを示す。b波が検出できなかった被験者は、緑色光で測定した場合に、近赤外光で測定した場合より多いことがわかる。糖尿病患者のような末梢の血行が悪い被験者では、加速度脈波のb波が小さくなり、b波の検出が難しくなる場合が多くみられる。 In the scatter plots in Figures 13A to 14B, the measurement results of some diabetic patients are located on the horizontal axis where the "ab time" or "bd time" is 0 seconds. This indicates that the b wave of the accelerated pulse wave could not be detected. It can be seen that the number of subjects for whom the b wave could not be detected was greater when measured with green light than when measured with near-infrared light. In subjects with poor peripheral circulation, such as diabetic patients, the b wave of the accelerated pulse wave is small, making it often difficult to detect.
図10Aから図17までの図面に示した評価結果から、糖尿病患者と健常者との間で顕著な差がみられた脈波の特徴量として、緑色光を用いたときの末梢血圧指標「1/VE0.5」(図10A)、緑色光を用いたときの末梢血圧指標「(a-b)/(a-d)」、及び緑色光または近赤外光を用いたときの特徴量「de時間」が挙げられることがわかる。 The evaluation results shown in Figures 10A to 17 reveal that pulse wave features that showed significant differences between diabetic patients and healthy subjects include the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" when green light was used (Figure 10A), the peripheral blood pressure index "(a-b)/(a-d)" when green light was used, and the feature "de time" when green light or near-infrared light was used.
[脈圧と因果関係があると考えられる特徴量]
次に、図18Aから図22までの図面を参照して、脈圧と因果関係があると考えられる脈波の特徴量について説明する。
[Features that are thought to have a causal relationship with pulse pressure]
Next, with reference to FIGS. 18A to 22, a description will be given of the feature quantities of the pulse wave that are thought to have a causal relationship with the pulse pressure.
図18Aから図22までの図面は、横軸を脈圧とし、縦軸を脈波の種々の特徴量とする複数の被験者の散布図である。 Figures 18A to 22 are scatter plots of multiple subjects, with pulse pressure on the horizontal axis and various features of the pulse wave on the vertical axis.
図18A及び図18Bの縦軸は、末梢血圧指標「1/VE0.5」を単位[s-1]で表す。図19A及び図19Bの縦軸は、末梢血圧指標「(a-b)/(a-d)」を表す。図20A及び図20Bの縦軸は、特徴量「de時間」を単位[s]で表す。図21A及び図21Bの縦軸は、特徴量「ae時間」を単位[s]で表す。図22の縦軸は、脈拍間隔を単位[s]で表す。 The vertical axes of Figures 18A and 18B represent the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" in units of [s -1 ]. The vertical axes of Figures 19A and 19B represent the peripheral blood pressure index "(a-b)/(a-d)". The vertical axes of Figures 20A and 20B represent the feature "de time" in units of [s]. The vertical axes of Figures 21A and 21B represent the feature "ae time" in units of [s]. The vertical axis of Figure 22 represents the pulse interval in units of [s].
図18A、図19A、図20A、及び図21Aは、緑色光を用いて測定した脈波の特徴量を示しており、図18B、図19B、図20B、及び図21Bは、近赤外光を用いて測定した脈波の特徴量を示している。図22に示した脈拍間隔は、緑色光及び近赤外光のいずれを用いても違いはない。 Figures 18A, 19A, 20A, and 21A show the features of the pulse wave measured using green light, while Figures 18B, 19B, 20B, and 21B show the features of the pulse wave measured using near-infrared light. The pulse interval shown in Figure 22 is the same whether green light or near-infrared light is used.
脈圧とある程度の相関関係がみられた特徴量として、末梢血圧指標「1/VE0.5」(図18A、図18B)、末梢血圧指標「(a-b)/(a-d)」(図19A、図19B)、及び特徴量「ae時間」(図21A、図21B)が挙げられる。末梢血圧指標「1/VE0.5」においては、近赤外光を用いた場合より緑色光を用いた場合の方が、強い相関関係がみられた。特徴量「de時間」(図20A、図20B)及び脈拍間隔(図22)は、脈圧と有意な相関関係は確認されない。 Feature quantities that showed a certain degree of correlation with pulse pressure include the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" (Figures 18A and 18B), the peripheral blood pressure index "(a-b)/(a-d)" (Figures 19A and 19B), and the feature quantity "ae time" (Figures 21A and 21B). For the peripheral blood pressure index "1/VE0.5," a stronger correlation was observed when green light was used than when near-infrared light was used. The feature quantity "de time" (Figures 20A and 20B) and the pulse interval (Figure 22) did not show a significant correlation with pulse pressure.
末梢血圧指標「1/VE0.5」及び末梢血圧指標「(a-b)/(a-d)」は、脈圧と負の相関関係を有することが確認される。これは、末梢血圧指標「1/VE0.5」及び末梢血圧指標「(a-b)/(a-d)」と、収縮期血圧との関係と同様である。末梢血圧指標「1/VE0.5」及び末梢血圧指標「(a-b)/(a-d)」が小さい被験者においては、血管抵抗が大きいと予想できる。血管抵抗が大きいと、脈圧が大きくなることが一般に知られている。すなわち、末梢血圧指標「1/VE0.5」及び末梢血圧指標「(a-b)/(a-d)」が、脈圧と負の相関関係を有することは、このような一般的な知見と矛盾しない。 The peripheral blood pressure index "1/VE0.5" and the peripheral blood pressure index "(a-b)/(a-d)" have been confirmed to have a negative correlation with pulse pressure. This is similar to the relationship between the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" and the peripheral blood pressure index "(a-b)/(a-d)" and systolic blood pressure. Subjects with low peripheral blood pressure index "1/VE0.5" and the peripheral blood pressure index "(a-b)/(a-d)" are expected to have high vascular resistance. It is generally known that high vascular resistance leads to high pulse pressure. In other words, the negative correlation between the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" and the peripheral blood pressure index "(a-b)/(a-d)" and pulse pressure is consistent with this general finding.
特徴量「ae時間」は、脈圧と負の相関関係を有することが確認される。特徴量「ae時間」は、緑色光で測定した場合と、近赤外光で測定した場合とで、大きな差異がみられない。脈波に現れる切痕IC(図5)は、収縮期の終わりといわれており、加速度脈波のe波のピークの位置は、切痕ICの位置に対応している。緑色光を用いた場合と、近赤外光を用いた場合とで、「ae時間」に差異がみられないことから、「ae時間」は、血管状態等の影響を受けにくいと推測される。 The feature "ae time" has been confirmed to have a negative correlation with pulse pressure. No significant difference is observed in the feature "ae time" when measured using green light or near-infrared light. The dicrotic notch IC (Figure 5) that appears on the pulse wave is said to be the end of systole, and the position of the peak of the e wave on the accelerated pulse wave corresponds to the position of the dicrotic IC. Since no difference is observed in the "ae time" when green light or near-infrared light is used, it is inferred that the "ae time" is less affected by vascular conditions, etc.
「ae時間」が長いということは、左心室が収縮している時間が長いことを意味する。したがって、「ae時間」は、1回心拍出量と正の相関関係を有すると考えられる。脈圧が「ae時間」と正の相関関係を有するということは、1回心拍出量が多くなると脈圧が大きくなるということで説明できる。 A long "AE time" means that the left ventricle is contracting for a long time. Therefore, "AE time" is thought to have a positive correlation with stroke volume. The fact that pulse pressure has a positive correlation with "AE time" can be explained by the fact that pulse pressure increases as stroke volume increases.
[脈圧測定方法]
次に、第1実施例による脈波測定方法について説明する。第1実施例では、脈圧と相関関係を有する末梢血圧指標「1/VE0.5」と、特徴量「ae時間」とに基づいて脈圧を計算する。例えば、末梢血圧指標「1/VE0.5」のべき乗の値、及び特徴量「ae時間」のべき乗の値を変数とする関数を用いて脈圧を計算する。
[Pulse pressure measurement method]
Next, a pulse wave measurement method according to a first embodiment will be described. In the first embodiment, pulse pressure is calculated based on a peripheral blood pressure index "1/VE0.5" that has a correlation with pulse pressure and a feature value "ae time." For example, pulse pressure is calculated using a function that uses the exponentiated value of the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" and the exponentiated value of the feature value "ae time" as variables.
次に、この関数について説明する。第1実施例では、以下の式で脈圧指標値Paを計算する。
Pa=(1/VE0.5)-α×(ae時間)β・・・(1)
ここで、α及びβは正のフィッティングパラメータである。実際の脈圧の値は、脈圧指標値Paに係数を乗じることにより計算することができる。フィッティングパラメータα、β、及び係数は、実際に評価実験を行うことにより決定することができる。
Next, this function will be explained. In the first embodiment, the pulse pressure index value Pa is calculated using the following formula.
Pa=(1/VE0.5) -α ×(ae time) β ...(1)
Here, α and β are positive fitting parameters. The actual pulse pressure value can be calculated by multiplying the pulse pressure index value Pa by a coefficient. The fitting parameters α and β and the coefficient can be determined by actually conducting an evaluation experiment.
次に、図23A及び図23Bを参照して、実際に行った評価実験の結果について説明する。複数の被験者の脈波を測定し、脈波から脈圧指標値Paを計算した。さらに、手首で測定した収縮期血圧及び拡張期血圧から、脈圧を計算した。被験者には、複数の健常者と複数の糖尿病患者が含まれる。脈波の測定は、リングデバイス61(図4)を被験者の指元に装着し、測定部位の高さを心臓の高さとほぼ一致させた状態で行った。 Next, the results of an actual evaluation experiment will be described with reference to Figures 23A and 23B. The pulse waves of multiple subjects were measured, and the pulse pressure index value Pa was calculated from the pulse waves. Furthermore, pulse pressure was calculated from the systolic and diastolic blood pressure measured at the wrist. The subjects included multiple healthy individuals and multiple diabetic patients. Pulse wave measurements were performed by wearing the ring device 61 (Figure 4) on the subject's finger, with the height of the measurement site approximately aligned with the height of the heart.
図23Aは、式(1)のフィッティングパラメータα及びβを、それぞれα=1、β=1.5とした場合の測定結果の散布図である。横軸は脈圧を単位[mmHg]で表し、縦軸は脈圧指標値Paを表す。末梢血圧指標「1/VE0.5」は、緑色光を用いて測定した脈波から求め、特徴量「ae時間」は、近赤外光を用いて測定した脈波から求めた。図23A中の黒丸記号及び中空丸記号は、それぞれ健常者及び糖尿病患者の測定結果を示す。全体として、脈圧指標値Paと脈圧とは、正の相関関係を有することがわかる。 Figure 23A is a scatter plot of the measurement results when the fitting parameters α and β in equation (1) are set to α = 1 and β = 1.5, respectively. The horizontal axis represents pulse pressure in units of mmHg, and the vertical axis represents the pulse pressure index value Pa. The peripheral blood pressure index "1/VE0.5" was obtained from the pulse wave measured using green light, and the feature "ae time" was obtained from the pulse wave measured using near-infrared light. The black and hollow circles in Figure 23A represent the measurement results for healthy subjects and diabetic patients, respectively. Overall, it can be seen that there is a positive correlation between the pulse pressure index value Pa and pulse pressure.
図23Bは、健常者及び糖尿病患者を区別することなく測定結果を示した散布図である。図23Bにおいて、回帰直線を破線で示す。図23Bに示した例では、決定係数R2が約0.47であった。相関係数は約0.69であり、脈圧指標値Paと脈圧との間に十分な相関関係があるといえる。このように、第1実施例による脈圧測定方法により、光電脈波センサを用いて脈圧を求めることができる。 FIG. 23B is a scatter plot showing the measurement results without distinguishing between healthy subjects and diabetic patients. In FIG. 23B, the regression line is indicated by a dashed line. In the example shown in FIG. 23B, the coefficient of determination R2 was approximately 0.47. The correlation coefficient was approximately 0.69, indicating a sufficient correlation between the pulse pressure index value Pa and pulse pressure. Thus, the pulse pressure measurement method of the first embodiment can be used to determine pulse pressure using a photoplethysmographic sensor.
測定された脈波から、末梢血圧指標「1/VE0.5」と特徴量「ae時間」を求め、式(1)を用いて脈圧を計算することができる。なお、より多くの被験者を集めて評価実験を行い、フィッティングパラメータα、βの精度を高めてもよい。From the measured pulse wave, the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" and the feature "ae time" can be determined, and the pulse pressure can be calculated using equation (1). It is also possible to gather more subjects and conduct evaluation experiments to improve the accuracy of the fitting parameters α and β.
図23A及び図23Bでは、緑色光を用いて末梢血圧指標「1/VE0.5」を求め、近赤外光を用いて特徴量「ae時間」を求めている。他の例として、近赤外光を用いて末梢血圧指標「1/VE0.5」を求めてもよいし、緑色光を用いて特徴量「ae時間」を求めてもよい。また、緑色光に代えて、青色から黄緑色までの波長の範囲の光を用いてもよい。 In Figures 23A and 23B, the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" is calculated using green light, and the feature "ae time" is calculated using near-infrared light. As another example, the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" may be calculated using near-infrared light, or the feature "ae time" may be calculated using green light. Furthermore, light in the wavelength range from blue to yellow-green may be used instead of green light.
末梢血圧指標「1/VE0.5」に代えて、脈波の立ち上がりの急峻度に関係する他の末梢血圧指標、例えば末梢血圧と正の相関関係を有する末梢血圧指標「a/S」または「(a-b)/(a-d)」を用いてもよい。また、特徴量「ae時間」自体の値に代えて、「ae時間」と正の相関関係を有する指標(本明細書において「ae時間指標」という。)を用いてもよい。また、式(1)に代えて、末梢血圧指標が大きくなると関数の値が小さくなり、ae時間指標が大きくなると関数の値が大きくなるような関数を用いてもよい。 In place of the peripheral blood pressure index "1/VE0.5", other peripheral blood pressure indices related to the steepness of the rising edge of the pulse wave may be used, such as the peripheral blood pressure index "a/S" or "(a-b)/(a-d)" which have a positive correlation with peripheral blood pressure. Furthermore, instead of the value of the feature "ae time" itself, an index which has a positive correlation with "ae time" (referred to as the "ae time index" in this specification) may be used. Furthermore, instead of equation (1), a function may be used in which the value of the function decreases as the peripheral blood pressure index increases and the value of the function increases as the ae time index increases.
図23A及び図23Bに示した散布図のデータは、リングデバイス61(図4)を被験者の指元に装着して収集したが、被験者の指先に装着してもよい。 The data for the scatter plots shown in Figures 23A and 23B was collected by wearing the ring device 61 (Figure 4) on the subject's finger, but it may also be worn on the subject's fingertip.
[第1実施例の変形例]
次に、第1実施例の変形例について説明する。
第1実施例では、指輪型のリングデバイス61(図5)が指に装着されるが、リングデバイス61に代えて、指以外の他の部位に装着する形状のデバイスを用いてもよい。例えば、手首、首、顔、耳等に装着する形状のウェアラブルデバイスとしてもよい。例えば、ウェアラブルデバイスは、手首に装着するリストバンド型または腕時計型のものでもよいし、耳に装着するイヤホン型のものでもよいし、皮膚に貼付するパッチ型のものでもよいし、首に装着するネックバンド型のものでもよい。
[Modification of the first embodiment]
Next, a modification of the first embodiment will be described.
In the first embodiment, a ring-shaped ring device 61 ( FIG. 5 ) is worn on a finger, but instead of the ring device 61, a device shaped to be worn on a part of the body other than a finger may be used. For example, a wearable device shaped to be worn on the wrist, neck, face, ear, etc. may be used. For example, the wearable device may be a wristband or watch type worn on the wrist, an earphone type worn on the ear, a patch type attached to the skin, or a neckband type worn around the neck.
また、脈圧測定装置は、必ずしもウェアラブルである必要はなく、必要に応じて光電脈波センサ50に指を押し当てて脈波を測定するデバイスであってもよい。例えば、脈圧測定装置は、スマートフォンのような可搬型のデバイスであってもよいし、固定設置型のデバイスであってもよい。 Furthermore, the pulse pressure measuring device does not necessarily have to be wearable, and may be a device that measures pulse waves by pressing a finger against the photoelectric pulse wave sensor 50 as needed. For example, the pulse pressure measuring device may be a portable device such as a smartphone, or a fixed device.
第1実施例では、指等の生体組織で反射された光を検出しているが、生体組織を透過した光を検出するようにしてもよい。指を透過した光を検出する場合は、発光素子と受光素子とが指を挟んで相互に対向して配置される。なお、発光素子と受光素子との位置関係によっては、生体組織で反射した光と、生体組織を透過した光との両方が、受光素子で検出される場合もある。すなわち、発光素子から出力されて、生体組織を経由した光を、受光素子が検出すればよい。 In the first embodiment, light reflected by biological tissue such as a finger is detected, but light that has passed through biological tissue may also be detected. When detecting light that has passed through a finger, the light-emitting element and the light-receiving element are positioned opposite each other with the finger in between. Depending on the relative positions of the light-emitting element and the light-receiving element, it may be possible for the light-receiving element to detect both light reflected by biological tissue and light that has passed through biological tissue. In other words, the light-receiving element detects light that is output from the light-emitting element and has passed through biological tissue.
[第2実施例]
次に、図24A、図24B、及び図25を参照して、第2実施例による脈圧測定装置及び脈波測定方法について説明する。以下、第1実施例及びその変形例による脈圧測定装置及び脈波測定方法と共通の構成については説明を省略する。
[Second Example]
Next, a pulse pressure measuring device and a pulse wave measuring method according to a second embodiment will be described with reference to Figures 24A, 24B, and 25. Below, a description of the components common to the pulse pressure measuring device and the pulse wave measuring method according to the first embodiment and its modified example will be omitted.
第1実施例では、式(1)に示したように、脈圧と相関関係を有する末梢血圧指標「1/VE0.5」と、特徴量「ae時間」とに基づいて脈圧を計算する。これに対して第2実施例では、末梢血圧指標「1/VE0.5」及び特徴量「ae時間」に加えて、特徴量「de時間」に基づいて脈圧を計算する。例えば、末梢血圧指標「1/VE0.5」のべき乗の値、特徴量「ae時間」のべき乗の値、及び特徴量「de時間」のべき乗の値を変数とする関数を用いて脈圧を計算する。In the first embodiment, as shown in equation (1), pulse pressure is calculated based on the peripheral blood pressure index "1/VE0.5", which has a correlation with pulse pressure, and the feature "ae time". In contrast, in the second embodiment, pulse pressure is calculated based on the feature "de time" in addition to the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" and the feature "ae time". For example, pulse pressure is calculated using a function with the exponent value of the peripheral blood pressure index "1/VE0.5", the exponent value of the feature "ae time", and the exponent value of the feature "de time" as variables.
次に、この関数について説明する。第2実施例では、以下の式で脈圧指標値Padを計算する。
Pad=(1/VE0.5)-α×(ae時間)β×(de時間)-γ・・・(2)
ここで、α、β、及びγは正のフィッティングパラメータである。実際の脈圧の値は、脈圧指標値Padに係数を乗じることにより計算することができる。フィッティングパラメータα、β、γ、及び係数は、実際に評価実験を行うことにより決定することができる。
Next, this function will be explained. In the second embodiment, the pulse pressure index value Pad is calculated using the following formula.
Pad=(1/VE0.5) -α × (ae time) β × (de time) -γ ...(2)
Here, α, β, and γ are positive fitting parameters. The actual pulse pressure value can be calculated by multiplying the pulse pressure index value Pad by the coefficient. The fitting parameters α, β, γ, and the coefficients can be determined by actually conducting an evaluation experiment.
図24Aは、式(2)のフィッティングパラメータα、β、及びγを、それぞれα=0.8、β=1.5、γ=0.5とした場合の測定結果の散布図である。横軸は脈圧を単位[mmHg]で表し、縦軸は脈圧指標値Padを表す。末梢血圧指標「1/VE0.5」は、緑色光を用いて測定した脈波から求め、特徴量「ae時間」及び「de時間」は、近赤外光を用いて測定した脈波から求めた。図24A中の黒丸記号及び中空丸記号は、それぞれ健常者及び糖尿病患者の測定結果を示す。全体として、脈圧指標値Padと脈圧とは、正の相関関係を有することがわかる。 Figure 24A is a scatter plot of the measurement results when the fitting parameters α, β, and γ in equation (2) are set to α = 0.8, β = 1.5, and γ = 0.5, respectively. The horizontal axis represents pulse pressure in units of mmHg, and the vertical axis represents the pulse pressure index value Pad. The peripheral blood pressure index "1/VE0.5" was obtained from pulse waves measured using green light, and the feature quantities "ae time" and "de time" were obtained from pulse waves measured using near-infrared light. The black and hollow circles in Figure 24A represent the measurement results for healthy subjects and diabetic patients, respectively. Overall, it can be seen that there is a positive correlation between the pulse pressure index value Pad and pulse pressure.
図24Bは、健常者及び糖尿病患者を区別することなく測定結果を示した散布図である。図24Bにおいて、回帰直線を破線で示す。図24Bに示した例では、決定係数R2が約0.52であった。相関係数は約0.72であり、脈圧指標値Padと脈圧との間に強い相関関係があるといえる。このように、第2実施例による脈圧測定方法により、光電脈波センサを用いて脈圧を求めることができる。 FIG. 24B is a scatter plot showing the measurement results without distinguishing between healthy subjects and diabetic patients. In FIG. 24B, the regression line is indicated by a dashed line. In the example shown in FIG. 24B, the coefficient of determination R2 was approximately 0.52. The correlation coefficient was approximately 0.72, indicating a strong correlation between the pulse pressure index value Pad and pulse pressure. Thus, the pulse pressure measurement method of the second embodiment can be used to determine pulse pressure using a photoplethysmographic sensor.
測定された脈波から、末梢血圧指標「1/VE0.5」、特徴量「ae時間」、及び特徴量「de時間」を求め、式(2)を用いて脈圧を計算することができる。なお、より多くの被験者を集めて評価実験を行い、フィッティングパラメータα、β、γの精度を高めてもよい。From the measured pulse wave, the peripheral blood pressure index "1/VE0.5", the feature "ae time", and the feature "de time" can be determined, and the pulse pressure can be calculated using equation (2). It is also possible to gather more subjects and conduct evaluation experiments to improve the accuracy of the fitting parameters α, β, and γ.
図24A及び図24Bでは、緑色光を用いて末梢血圧指標「1/VE0.5」を求め、近赤外光を用いて特徴量「ae時間」及び「de時間」を求めている。他の例として、近赤外光を用いて末梢血圧指標「1/VE0.5」を求めてもよいし、緑色光を用いて特徴量「ae時間」または「de時間」を求めてもよい。また、緑色光に代えて、青色から黄緑色までの波長の範囲の光を用いてもよい。 In Figures 24A and 24B, the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" is calculated using green light, and the feature quantities "ae time" and "de time" are calculated using near-infrared light. As another example, the peripheral blood pressure index "1/VE0.5" may be calculated using near-infrared light, or the feature quantities "ae time" or "de time" may be calculated using green light. Furthermore, light in the wavelength range from blue to yellow-green may be used instead of green light.
末梢血圧指標「1/VE0.5」に代えて、脈波の立ち上がりの急峻度に関係する他の末梢血圧指標、例えば末梢血圧と正の相関関係を有する末梢血圧指標「a/S」または「(a-b)/(a-d)」を用いてもよい。また、特徴量「ae時間」自体の値に代えて、「ae時間」と正の相関関係を有するae時間指標を用いてもよい。「de時間」自体の値に代えて、「de時間」と正の相関関係を有する指標(本明細書において「de時間指標」という。)を用いてもよい。また、式(2)に代えて、末梢血圧指標が大きくなると関数の値が小さくなり、ae時間指標が大きくなると関数の値が大きくなり、de時間指標が大きくなると関数の値が小さくなるような関数を用いてもよい。Instead of the peripheral blood pressure index "1/VE0.5," other peripheral blood pressure indices related to the steepness of the rising edge of the pulse wave, such as "a/S" or "(a-b)/(a-d)," which have a positive correlation with peripheral blood pressure, may be used. Furthermore, instead of the value of the feature "ae time" itself, an ae time index that has a positive correlation with "ae time" may be used. Instead of the value of "de time" itself, an index that has a positive correlation with "de time" (referred to herein as the "de time index") may be used. Furthermore, instead of equation (2), a function may be used in which the value of the function decreases as the peripheral blood pressure index increases, the value of the function increases as the ae time index increases, and the value of the function decreases as the de time index increases.
次に、図25を参照して、式(2)を用いて脈圧を求めることの他の優れた効果について説明する。 Next, referring to Figure 25, we will explain other advantageous effects of calculating pulse pressure using equation (2).
図25は、1人の被験者について長期間に亘って測定した複数の測定結果の散布図である。なお、この被験者は健常者であり、図24A及び図24Bに示したデータを収集したときの被験者とは異なる。図25の横軸は脈圧を単位[mmHg]で表し、縦軸は脈圧指標値Padを表す。式(2)のフィッティングパラメータα、β、及びγは、図24A及び図24Bの場合と同一である。測定部位の高さを、へその高さ、胸の高さ、及び額の高さのそれぞれとほぼ一致させて脈波を測定する手順を1セットとし、20日間の間に24セットの測定を行った。測定時刻は、朝、昼、及び夕方とした。20日の間に、朝に9セットの測定を行い、昼に12セットの測定を行い、夕方に3セットの測定を行った。 Figure 25 is a scatter plot of multiple measurement results obtained over a long period of time for a single subject. Note that this subject is a healthy individual and is different from the subject used to collect the data shown in Figures 24A and 24B. The horizontal axis of Figure 25 represents pulse pressure in units of mmHg, and the vertical axis represents the pulse pressure index value Pad. The fitting parameters α, β, and γ in equation (2) are the same as those in Figures 24A and 24B. One set of pulse wave measurements was performed by aligning the measurement site height approximately with the navel, chest, and forehead, respectively. 24 sets of measurements were taken over a 20-day period. Measurement times were morning, midday, and evening. Over the 20 days, 9 sets of measurements were taken in the morning, 12 sets of measurements were taken in the midday, and 3 sets of measurements were taken in the evening.
測定の手順は、以下の通りである。
まず、へその高さで光電脈波センサにより脈波を測定し、次にへその高さで手首の血圧を測定する。その次に胸の高さで光電脈波センサにより脈波を測定し、次に胸の高さで手首の血圧を測定する。その次に額の高さで光電脈波センサにより脈波を測定し、最後に額の高さで手首の血圧を測定する。光電脈波センサによる脈波の測定と、手首の血圧の測定とは、同時には行わない。
The measurement procedure is as follows.
First, the pulse wave is measured at navel level using a photoplethysmographic sensor, then the wrist blood pressure is measured at navel level. Next, the pulse wave is measured at chest level using a photoplethysmographic sensor, then the wrist blood pressure is measured at chest level. Next, the pulse wave is measured at forehead level using a photoplethysmographic sensor, and finally the wrist blood pressure is measured at forehead level. The pulse wave measurement using the photoplethysmographic sensor and the wrist blood pressure measurement are not performed simultaneously.
図25に示した散布図の丸記号、四角記号、及び三角記号は、それぞれ測定部位の高さを額の高さ、胸の高さ、及びへその高さに合わせて取得した測定結果を示す。図25に示した破線は、図24Bに示した回帰直線と同一のものである。図25からわかるように、脈圧はへその高さで相対的に大きくなり、額の高さで相対的に小さくなる傾向がみられる。 The circle, square, and triangle symbols in the scatter plot shown in Figure 25 represent measurement results obtained when the measurement site heights were adjusted to forehead height, chest height, and navel height, respectively. The dashed line shown in Figure 25 is the same as the regression line shown in Figure 24B. As can be seen from Figure 25, pulse pressure tends to be relatively high at navel height and relatively low at forehead height.
脈圧指標値Padは、へその高さ、胸の高さ、及び額の高さの間でばらついているが、測定部位の高さによらずほぼ同じ範囲に分布している。この分布は、図24Aに示した健常者の脈圧指標値Padの分布にほぼ重なることがわかる。したがって、式(2)を用いて計算される脈圧指標値Padは、測定部位の高さが心臓の高さからずれても、大きく変動することはないと推測できる。 The pulse pressure index value Pad varies between the heights of the navel, chest, and forehead, but is distributed within roughly the same range regardless of the height of the measurement site. This distribution nearly overlaps with the distribution of pulse pressure index values Pad for healthy individuals shown in Figure 24A. Therefore, it can be inferred that the pulse pressure index value Pad calculated using equation (2) will not fluctuate significantly even if the height of the measurement site deviates from the height of the heart.
ユーザにとって有用なのは心臓の高さにおける脈圧の値である。ユーザの利便性を考慮すると、測定部位、例えば指の高さが心臓の高さからずれても、心臓の高さにおける脈圧の値を推定できることが望まれる。第2実施例で用いられる式(2)の脈圧指標値Padの計算式は、ユーザの利便性の観点からも有用である。 What is useful to the user is the value of pulse pressure at heart level. Considering user convenience, it is desirable to be able to estimate the value of pulse pressure at heart level even if the measurement site, for example, the height of the finger, deviates from heart level. The calculation formula for the pulse pressure index value Pad, equation (2) used in the second embodiment, is also useful from the perspective of user convenience.
[第3実施例]
次に、図26、図27、及び図28を参照して第3実施例による脈圧測定装置及び脈圧測定方法について説明する。以下、第1実施例または第2実施例による脈圧測定装置及び脈圧測定方法と共通の構成については説明を省略する。
[Third Example]
Next, a pulse pressure measuring device and a pulse pressure measuring method according to a third embodiment will be described with reference to Figures 26, 27, and 28. Hereinafter, a description of the configuration common to the pulse pressure measuring device and the pulse pressure measuring method according to the first or second embodiment will be omitted.
測定部位が心臓の高さより10cm高くなると、血圧は7mmHg以上8mmHg以下程度低くなる。すなわち、測定部位と心臓との高さの差が±10cmの範囲で変化すると、血圧の測定値に±8mmHg程度のばらつきが生じる。同様に、脈圧の測定値も、心臓から測定部位までの高さの影響を受ける。脈圧の測定値を医学的に有用なものとして利用するためには、測定部位の高さを、被験者の心臓の高さとほぼ同一にした状態で脈圧を測定することが好ましい。第3実施例による脈圧測定装置は、測定部位と心臓との高さの差を測定する機能を有する。When the measurement site is 10 cm higher than the heart, blood pressure drops by approximately 7 mmHg to 8 mmHg. In other words, when the difference in height between the measurement site and the heart changes within a range of ±10 cm, the measured blood pressure varies by approximately ±8 mmHg. Similarly, pulse pressure measurements are also affected by the height from the heart to the measurement site. In order to utilize pulse pressure measurements as medically useful, it is preferable to measure pulse pressure with the height of the measurement site approximately the same as the height of the subject's heart. The pulse pressure measuring device of the third embodiment has the function of measuring the difference in height between the measurement site and the heart.
図26は、第3実施例による脈圧測定装置の斜視図及びブロック図である。第3実施例による脈圧測定装置は、図4に示した第1実施例の変形例による脈圧測定装置と同様に、リングデバイス61及び携帯端末62を含む。第3実施例による脈圧測定装置の携帯端末62は、第1実施例の変形例(図4)による脈圧測定装置の携帯端末62の構成に加えて、カメラ63、加速度センサ65、及び高さ計算部38を含む。高さ計算部38は、リングデバイス61とユーザの心臓との高さの差を計算する。 Figure 26 is an oblique view and block diagram of a pulse pressure measuring device according to the third embodiment. The pulse pressure measuring device according to the third embodiment includes a ring device 61 and a mobile terminal 62, similar to the pulse pressure measuring device according to the modified example of the first embodiment shown in Figure 4. The mobile terminal 62 of the pulse pressure measuring device according to the third embodiment includes a camera 63, an acceleration sensor 65, and a height calculation unit 38 in addition to the configuration of the mobile terminal 62 of the pulse pressure measuring device according to the modified example of the first embodiment (Figure 4). The height calculation unit 38 calculates the difference in height between the ring device 61 and the user's heart.
次に、図27を参照して高さ計算部38が行う手順について説明する。図27は、リングデバイス61と心臓との高さの差を測定する手順を説明するための模式図である。脈圧を測定したいユーザは、リングデバイス61を指に装着し、リングデバイス61を装着した方の手で携帯端末62を把持し、カメラ63で自分の顔を撮像する。携帯端末62の高さ計算部38(図26)は、撮像した画像を表示部37にリアルタイムに表示する。さらに、高さ計算部38は、表示部37に楕円形や長方形の図形を、ユーザの顔の映像に重ね合わせて表示する。ユーザは、表示部37を見ながら、自分の顔の画像が、楕円形または長方形の図形に収まるように、携帯端末62と自分の顔との相対位置を調整する。さらに、ユーザは、体幹部が鉛直方向に沿うように姿勢を維持する。Next, the procedure performed by the height calculation unit 38 will be described with reference to Figure 27. Figure 27 is a schematic diagram illustrating the procedure for measuring the difference in height between the ring device 61 and the heart. A user who wishes to measure pulse pressure wears the ring device 61 on their finger, holds the mobile terminal 62 in the hand wearing the ring device 61, and captures an image of their face with the camera 63. The height calculation unit 38 (Figure 26) of the mobile terminal 62 displays the captured image on the display unit 37 in real time. Furthermore, the height calculation unit 38 displays an oval or rectangular shape on the image of the user's face on the display unit 37. While looking at the display unit 37, the user adjusts the relative position of the mobile terminal 62 and their face so that the image of their face fits within the oval or rectangular shape. Furthermore, the user maintains a posture such that their torso is aligned vertically.
高さ計算部38に、予めユーザの身長及び体重等の身体情報が記憶されている。さらに、身体情報と顔の大きさとの統計的な関係情報が、高さ計算部38に記憶されている。高さ計算部38は、記憶されている身体情報から、身体情報と顔の大きさとの統計的な関係情報を用いて、ユーザの顔の大きさを求める。求められた顔の大きさと、ユーザの顔の画像の大きさとから、携帯端末62からユーザの顔(例えば目)までの距離L1を計算する。 Physical information such as the user's height and weight is stored in advance in the height calculation unit 38. Furthermore, statistical relationship information between the physical information and face size is stored in the height calculation unit 38. The height calculation unit 38 calculates the size of the user's face from the stored physical information using the statistical relationship information between the physical information and face size. From the calculated face size and the size of the image of the user's face, the distance L1 from the mobile terminal 62 to the user's face (e.g., eyes) is calculated.
さらに、高さ計算部38は、加速度センサ65の測定結果から、鉛直方向(重力方向)に対する携帯端末62の傾きを計算する。携帯端末62の傾きと、携帯端末62からユーザの目までの距離L1に基づいて、携帯端末62からユーザの目までの高さH1を計算する。 Furthermore, the height calculation unit 38 calculates the tilt of the mobile terminal 62 relative to the vertical direction (direction of gravity) from the measurement results of the acceleration sensor 65. Based on the tilt of the mobile terminal 62 and the distance L1 from the mobile terminal 62 to the user's eyes, it calculates the height H1 from the mobile terminal 62 to the user's eyes.
高さ計算部38は、ユーザの身体情報に基づいて、心臓から目までの高さH2を統計的に求める。ただし、前かがみなど体幹部を大きく曲げた姿勢では高さH2に誤差が生じる。ここでは、体幹部が傾いていないことを前提とする。例えば心臓から目までの高さH2として、「AIST 人体寸法データベース1991-1992」に含まれる内眼角高と乳頭高との差を用いることができる。 The height calculation unit 38 statistically determines the height H2 from the heart to the eyes based on the user's physical information. However, errors will occur in the height H2 if the trunk is bent significantly, such as when leaning forward. Here, it is assumed that the trunk is not tilted. For example, the difference between the medial canthus height and the nipple height contained in the "AIST Human Body Dimension Database 1991-1992" can be used as the height H2 from the heart to the eyes.
高さ計算部38(図26)は、携帯端末62からユーザの目までの高さH1と、心臓から目までの高さH2とを用いて、携帯端末62と心臓との高さの差を計算する。リングデバイス61(測定部位)の高さは、携帯端末62の高さとほぼ等しいと仮定することができる。 The height calculation unit 38 (Figure 26) calculates the difference in height between the mobile device 62 and the heart using the height H1 from the mobile device 62 to the user's eyes and the height H2 from the heart to the eyes. The height of the ring device 61 (measurement site) can be assumed to be approximately equal to the height of the mobile device 62.
図28は、第3実施例による脈圧測定装置が実行する脈圧測定方法の手順を示すフローチャートである。 Figure 28 is a flowchart showing the steps of the pulse pressure measurement method performed by the pulse pressure measuring device according to the third embodiment.
高さ計算部38(図26)は、リングデバイス61と心臓との高さの差を計算する(ステップSA1)。この計算は、図27を参照して説明した方法により行うことができる。高さ計算部38は、リングデバイス61と心臓との差の計算値が許容範囲内か否かを判定する(ステップSA2)。差が許容範囲内であれば、測定された脈波に基づいて脈圧計算部35(図26)が脈圧を計算する(ステップSA3)。脈圧の計算には、第1実施例または第2実施例による脈圧測定方法を用いることができる。 The height calculation unit 38 (Figure 26) calculates the difference in height between the ring device 61 and the heart (step SA1). This calculation can be performed using the method described with reference to Figure 27. The height calculation unit 38 determines whether the calculated difference between the ring device 61 and the heart is within an acceptable range (step SA2). If the difference is within the acceptable range, the pulse pressure calculation unit 35 (Figure 26) calculates the pulse pressure based on the measured pulse wave (step SA3). The pulse pressure measurement method according to the first or second embodiment can be used to calculate the pulse pressure.
計算により脈圧の値(計算値)が求まると、制御部36は、脈圧の計算値を記憶するか、または出力する(ステップSA4)。脈圧の計算値は、例えば、測定日時と関連付けて記憶される。脈圧の計算値の出力は、例えば表示部37(図26)への表示、サーバへの送信等により実行される。なお、末梢血圧指標計算部33、脈波特徴量計算部34、脈圧計算部35(図4)の機能をサーバで実現するようにしてもよい。この構成を採用する場合には、サーバが脈圧を計算し、脈圧の計算値を記憶するとともに、携帯端末62(図4)に脈圧の計算値を送信する。 Once the pulse pressure value (calculated value) is obtained by calculation, the control unit 36 stores or outputs the calculated pulse pressure value (step SA4). The calculated pulse pressure value is stored, for example, in association with the measurement date and time. The calculated pulse pressure value is output, for example, by displaying it on the display unit 37 (Figure 26) or sending it to a server. The functions of the peripheral blood pressure index calculation unit 33, pulse wave feature calculation unit 34, and pulse pressure calculation unit 35 (Figure 4) may be realized by the server. If this configuration is adopted, the server calculates the pulse pressure, stores the calculated pulse pressure value, and sends the calculated pulse pressure value to the mobile terminal 62 (Figure 4).
ステップSA2で差が許容範囲から外れていると判定された場合は、高さ計算部38は、リングデバイス61と心臓との高さの差が許容範囲から外れていることをユーザに通知する(ステップSA5)。この通知を受けたユーザは、リングデバイス61の高さを心臓の高さに合わせるように、リングデバイス61の高さを調整して再測定を行うことができる。If it is determined in step SA2 that the difference is outside the allowable range, the height calculation unit 38 notifies the user that the difference in height between the ring device 61 and the heart is outside the allowable range (step SA5). Upon receiving this notification, the user can adjust the height of the ring device 61 to match the height of the heart and perform the measurement again.
次に、第3実施例の優れた効果について説明する。
第3実施例では、測定部位の高さを心臓の高さに合わせて脈圧を測定することができる。このため、脈圧の測定精度を高めることができる。なお、ステップSA2で差が許容範囲から外れていると判定された場合にも脈圧を測定し、測定値の信頼性が高くないという注釈を付して脈圧の測定値を出力するようにしてもよい。
Next, the excellent effects of the third embodiment will be described.
In the third embodiment, the height of the measurement site can be adjusted to the height of the heart to measure the pulse pressure. This improves the accuracy of the pulse pressure measurement. It is also possible to measure the pulse pressure even if it is determined in step SA2 that the difference is outside the allowable range, and output the pulse pressure measurement with a note indicating that the measurement is not reliable.
次に、図29を参照して第3実施例の変形例について説明する。図29は、第3実施例の変形例による脈圧測定装置が実行する脈圧測定方法の手順を示すフローチャートである。まず、高さ計算部38は、第3実施例(図28)と同様に、リングデバイス61と心臓との高さの差を計算する(ステップSA1)。第1実施例では、差が許容範囲から外れている場合に、脈圧の測定を行わないが、本変形例では、差が許容範囲内か否かにかかわらず、測定された脈波に基づいて脈圧計算部35が脈圧を計算する(ステップSA3)。Next, a modified example of the third embodiment will be described with reference to FIG. 29. FIG. 29 is a flowchart showing the steps of a pulse pressure measurement method executed by a pulse pressure measurement device according to a modified example of the third embodiment. First, the height calculation unit 38 calculates the difference in height between the ring device 61 and the heart (step SA1), as in the third embodiment (FIG. 28). In the first embodiment, if the difference is outside the allowable range, pulse pressure measurement is not performed. However, in this modified example, the pulse pressure calculation unit 35 calculates pulse pressure based on the measured pulse wave, regardless of whether the difference is within the allowable range (step SA3).
次に、脈圧計算部35は、脈圧の計算値を、リングデバイス61と心臓との高さの差に基づいて補正する(ステップSA5)。リングデバイス61と心臓との高さの差と、脈圧との関係は、予め評価実験を行って決定しておくとよい。脈圧の計算値の補正を行った後、脈圧の補正値を記憶するか、または出力する(ステップSA6)。Next, the pulse pressure calculation unit 35 corrects the calculated pulse pressure value based on the difference in height between the ring device 61 and the heart (step SA5). The relationship between the difference in height between the ring device 61 and the heart and the pulse pressure can be determined in advance through evaluation experiments. After correcting the calculated pulse pressure value, the corrected pulse pressure value is stored or output (step SA6).
図29に示した変形例においては、測定部位の高さと心臓の高さと差が大きい場合でも、脈圧の計算値を補正することにより、精度の高い脈圧の値を求めることができる。 In the modified example shown in Figure 29, even if there is a large difference in height between the measurement site and the heart, a highly accurate pulse pressure value can be obtained by correcting the calculated pulse pressure value.
[第4実施例]
次に、図30及び図31を参照して第4実施例による脈圧測定装置及び脈圧測定方法について説明する。以下、第1実施例または第2実施例による脈圧測定装置及び脈圧測定方法と共通の構成については説明を省略する。
[Fourth Example]
Next, a pulse pressure measuring device and a pulse pressure measuring method according to a fourth embodiment will be described with reference to Figures 30 and 31. Hereinafter, a description of the configuration common to the pulse pressure measuring device and the pulse pressure measuring method according to the first or second embodiment will be omitted.
運動時には、運動量に応じて血圧や脈圧が変化する。また、測定部位が動いているときは、血管中の血液に慣性力が作用するため、脈波の波形が変動する。医学的に有用なのは、安静状態で測定された血圧及び脈圧である。また、運動中は、光電脈波センサと皮膚との接触状態が変化しやすい。接触状態が変化すると、測定される脈波にノイズが重畳されてしまう。第4実施例では、ユーザが安静状態であるか否かを判定し、医学的に有用な安静状態における脈圧を測定する。 When exercising, blood pressure and pulse pressure change depending on the amount of exercise. Furthermore, when the measurement site is moving, inertial forces act on the blood in the blood vessels, causing the pulse wave waveform to fluctuate. Blood pressure and pulse pressure measured in a resting state are medically useful. Furthermore, the contact state between the photoplethysmographic sensor and the skin is likely to change during exercise. If the contact state changes, noise will be superimposed on the measured pulse wave. In the fourth embodiment, it is determined whether the user is at rest, and pulse pressure in a resting state that is medically useful is measured.
図30は、第4実施例による脈圧測定装置の斜視図及びブロック図である。第4実施例による脈圧測定装置は、第1実施例の変形例による脈圧測定装置(図4)と同様に、リングデバイス61及び携帯端末62を含む。第4実施例による脈圧測定装置のリングデバイス61には、第1実施例の変形例による脈圧測定装置(図4)のリングデバイス61の構成に加えて、加速度センサ54が搭載されている。携帯端末62は、第1実施例の変形例による脈圧測定装置の携帯端末62の構成に加えて、安静状態判定部39を含む。 Figure 30 is an oblique view and block diagram of a pulse pressure measuring device according to the fourth embodiment. The pulse pressure measuring device according to the fourth embodiment includes a ring device 61 and a mobile terminal 62, similar to the pulse pressure measuring device according to the modified first embodiment (Figure 4). The ring device 61 of the pulse pressure measuring device according to the fourth embodiment is equipped with an acceleration sensor 54 in addition to the configuration of the ring device 61 of the pulse pressure measuring device according to the modified first embodiment (Figure 4). The mobile terminal 62 includes a resting state determination unit 39 in addition to the configuration of the mobile terminal 62 of the pulse pressure measuring device according to the modified first embodiment.
安静状態判定部39は、加速度センサ54の測定結果を利用して、ユーザが安静状態か否かを判定する。例えば、加速度センサ54による加速度の測定値が判定閾値以下となる時間が所定時間、例えば5分間継続すると、安静状態判定部39は、ユーザは安静状態であると判定する。 The resting state determination unit 39 determines whether the user is in a resting state using the measurement results of the acceleration sensor 54. For example, if the acceleration measurement value from the acceleration sensor 54 remains below the determination threshold for a predetermined period of time, such as five minutes, the resting state determination unit 39 determines that the user is in a resting state.
図31は、第4実施例による脈圧測定装置が実行する脈圧測定方法の手順を示すフローチャートである。安静状態判定部39が、リングデバイス61を装着しているユーザが安静状態か否かを判定する(ステップSB1)。ユーザが安静状態でないと判定された場合は、ユーザが安静状態になるまで安静状態の判定を一定周期で繰り返し実行する(ステップSB2)。ユーザが安静状態であると判定された場合、そのときに取得された脈波に基づいて脈圧計算部35が脈圧を計算する(ステップSB3)。その後、脈圧の計算値を記憶するか、または出力する(ステップSB4)。 Figure 31 is a flowchart showing the steps of the pulse pressure measurement method executed by the pulse pressure measuring device according to the fourth embodiment. The resting state determination unit 39 determines whether the user wearing the ring device 61 is in a resting state (step SB1). If it is determined that the user is not in a resting state, the resting state determination is repeated at regular intervals until the user is in a resting state (step SB2). If it is determined that the user is in a resting state, the pulse pressure calculation unit 35 calculates the pulse pressure based on the pulse wave acquired at that time (step SB3). The calculated pulse pressure value is then stored or output (step SB4).
次に、第4実施例の優れた効果について説明する。
第4実施例では、ユーザが安静状態のときの脈波に基づいて脈圧を計算するため、脈圧の計算値の精度を高めることができる。
Next, the excellent effects of the fourth embodiment will be described.
In the fourth embodiment, the pulse pressure is calculated based on the pulse wave when the user is in a resting state, and therefore the accuracy of the calculated pulse pressure value can be improved.
次に、第4実施例の変形例について説明する。第4実施例では、リングデバイス61に搭載された加速度センサ54による加速度の測定値に基づいて、安静状態か否かを判定している。加速度センサ54に代えてジャイロセンサを搭載し、ジャイロセンサによる角加速度の測定値に基づいて、安静状態か否かを判定してもよい。さらに、加速度センサ54とジャイロセンサとを併用して、安静状態か否かを判定してもよい。 Next, a modified example of the fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, whether or not the subject is in a resting state is determined based on the acceleration measurement value obtained by the acceleration sensor 54 mounted on the ring device 61. A gyro sensor may be mounted instead of the acceleration sensor 54, and whether or not the subject is in a resting state may be determined based on the angular acceleration measurement value obtained by the gyro sensor. Furthermore, the acceleration sensor 54 and the gyro sensor may be used together to determine whether or not the subject is in a resting state.
[第5実施例]
次に、図32及び図33を参照して第5実施例による脈圧測定装置及び脈圧測定方法について説明する。以下、第1実施例または第2実施例による脈圧測定装置及び脈圧測定方法と共通の構成については説明を省略する。
[Fifth Example]
Next, a pulse pressure measuring device and a pulse pressure measuring method according to a fifth embodiment will be described with reference to Figures 32 and 33. Hereinafter, a description of the configuration common to the pulse pressure measuring device and the pulse pressure measuring method according to the first or second embodiment will be omitted.
図32は、第5実施例による脈圧測定装置の斜視図及びブロック図である。第5実施例による脈圧測定装置は、第1実施例の変形例による脈圧測定装置(図4)と同様に、リングデバイス61及び携帯端末62を含む。第5実施例による脈圧測定装置のリングデバイス61には、第4実施例による脈圧測定装置のリングデバイス61(図30)と同様に、加速度センサ54が搭載されている。携帯端末62は、第1実施例の変形例による脈圧測定装置の携帯端末62の構成に加えて、睡眠状態判定部40を含む。 Figure 32 is an oblique view and block diagram of a pulse pressure measuring device according to the fifth embodiment. The pulse pressure measuring device according to the fifth embodiment includes a ring device 61 and a mobile terminal 62, similar to the pulse pressure measuring device according to the modified first embodiment (Figure 4). The ring device 61 of the pulse pressure measuring device according to the fifth embodiment is equipped with an acceleration sensor 54, similar to the ring device 61 of the pulse pressure measuring device according to the fourth embodiment (Figure 30). The mobile terminal 62 includes a sleep state determination unit 40 in addition to the configuration of the mobile terminal 62 of the pulse pressure measuring device according to the modified first embodiment.
睡眠状態判定部40は、加速度センサ54の測定結果を利用して、ユーザが安静状態か否かを判定する。以下、ユーザが睡眠状態であるか覚醒状態であるか否かを判定する方法について説明する。 The sleep state determination unit 40 determines whether the user is in a resting state using the measurement results of the acceleration sensor 54. Below, we will explain how to determine whether the user is in a sleeping state or an awake state.
睡眠状態判定部40は、例えば加速度センサ54による加速度の測定値が所定の閾値以上になった場合に、体動が発生していると判定する。所定の時間内の体動の発生数が所定の閾値以下である場合に、睡眠状態であると判定する。所定の時間は、例えば15分間以上90分間以下の範囲から選択するとよい。睡眠中でも寝返り等により急に加速度が上昇することはあるが、覚醒時に比べてその頻度は低いため、所定の時間内の体動の発生数により、睡眠状態か否かを精度よく判定することができる。指は、腰、胸、手首等に比べて覚醒時に動く頻度が高い。この特性を利用して、リングデバイス61を指に装着することにより、手首等の他の部位に光電脈波センサを装着する場合と比べて、精度よく睡眠状態か否かの判定を行うことができる。 The sleep state determination unit 40 determines that body movement is occurring, for example, when the acceleration measurement value from the acceleration sensor 54 exceeds a predetermined threshold. It determines that the subject is asleep when the number of body movements occurring within a predetermined time period is equal to or less than the predetermined threshold. The predetermined time period may be selected, for example, from a range of 15 minutes to 90 minutes. While acceleration may suddenly increase during sleep due to factors such as turning over in bed, this occurs less frequently than when awake. Therefore, whether or not the subject is asleep can be accurately determined based on the number of body movements occurring within a predetermined time period. Fingers move more frequently during wakefulness than the waist, chest, wrist, etc. By utilizing this characteristic, wearing the ring device 61 on the finger allows for more accurate determination of whether or not the subject is asleep compared to wearing a photoplethysmographic sensor on another part of the body, such as the wrist.
図33は、第5実施例による脈圧測定装置が実行する脈圧測定方法の手順を示すフローチャートである。睡眠状態判定部40(図32)が、リングデバイス61を装着したユーザが睡眠状態であるか覚醒状態であるか否かを判定する(ステップSC1)。睡眠状態ではないと判定された場合は、一定周期で睡眠状態であるか覚醒状態であるかの判定を繰り返す(ステップSC2)。 Figure 33 is a flowchart showing the steps of a pulse pressure measurement method executed by a pulse pressure measuring device according to the fifth embodiment. The sleep state determination unit 40 (Figure 32) determines whether the user wearing the ring device 61 is asleep or awake (step SC1). If it is determined that the user is not asleep, the determination of whether the user is asleep or awake is repeated at regular intervals (step SC2).
睡眠状態であると判定されたら、脈波測定部32(図4)が脈波を測定し、脈圧計算部35(図4)が脈圧を計算する(ステップSC3)。なお、睡眠状態であると判定された後、さらに図31に示したステップSB1と同様に、安静状態か否かを判定し、安静状態と判定された場合にのみ脈波を測定し、脈圧を計算するようにしてもよい。脈圧の計算値が求まったら、制御部36が、脈圧の計算値を記憶するか、または出力する(ステップSC4)。If the sleep state is determined, the pulse wave measurement unit 32 (Figure 4) measures the pulse wave, and the pulse pressure calculation unit 35 (Figure 4) calculates the pulse pressure (step SC3). After the sleep state is determined, a further determination may be made as to whether the subject is in a resting state, as in step SB1 shown in Figure 31, and the pulse wave may be measured and the pulse pressure calculated only if the subject is determined to be in a resting state. Once the calculated pulse pressure value has been obtained, the control unit 36 stores or outputs the calculated pulse pressure value (step SC4).
次に、第5実施例の優れた効果について説明する。
第5実施例では、睡眠状態のときの脈圧を自動で求めることができる。睡眠状態でないと判定された場合は、脈波の測定を行わないため、バッテリの消費量を削減することができる。
Next, the excellent effects of the fifth embodiment will be described.
In the fifth embodiment, the pulse pressure during sleep can be automatically determined. If it is determined that the subject is not asleep, the pulse wave is not measured, thereby reducing battery consumption.
食事、飲酒、カフェイン摂取、喫煙等は、血圧や脈圧に影響することが知られている。また、運動、歩行、身体を動かす作業(例えば掃除等)、入浴、会話、精神的緊張、騒音や振動のある環境、寒い環境等も、血圧や脈圧に影響する。覚醒時にはこれらのイベントが頻繁に起こり、脈波を測定したタイミングが、これらのイベントと重なっているか否かを判定することは困難である。睡眠中は、これらのイベントの影響が低減されるため、睡眠状態で脈圧を測定することにより、安定した測定を行うことができる。 Eating, drinking alcohol, caffeine intake, smoking, etc. are known to affect blood pressure and pulse pressure. In addition, exercise, walking, physical activities (such as cleaning), bathing, conversation, mental stress, noisy or vibrating environments, and cold environments also affect blood pressure and pulse pressure. These events occur frequently during wakefulness, making it difficult to determine whether the timing of pulse wave measurements coincides with these events. During sleep, the influence of these events is reduced, allowing for stable measurements by measuring pulse pressure while asleep.
次に、第5実施例の変形例について説明する。
第5実施例では、体動の発生頻度に基づいて睡眠状態か否かを判定するが、その他の方法で睡眠状態か否かを判定してもよい。睡眠中は手指の温度が上昇することが知られている。リングデバイス61(図32)に温度センサを搭載し、温度センサの測定値からサーカディアンリズムを推定し、体動の発生頻度に温度の測定値を組み合わせて睡眠状態か否かを判定するようにしてもよい。
Next, a modification of the fifth embodiment will be described.
In the fifth embodiment, whether or not a person is asleep is determined based on the frequency of body movements, but other methods may also be used to determine whether or not a person is asleep. It is known that the temperature of the fingers rises during sleep. A temperature sensor may be mounted on the ring device 61 (FIG. 32), and the circadian rhythm may be estimated from the temperature sensor's measurements. The frequency of body movements may be combined with the temperature measurements to determine whether or not a person is asleep.
また、睡眠中は覚醒時と比べて脈拍数が低下する傾向がある。さらに、脈拍数に呼吸性変動がのりやすくなる。この特性を利用して、体動の頻度に脈拍数の変動の傾向を加えて、睡眠状態か否かを判定するようにしてもよい。 In addition, pulse rate tends to decrease during sleep compared to when awake. Furthermore, respiratory fluctuations are more likely to affect pulse rate. Utilizing this characteristic, the frequency of body movement can be combined with the tendency for pulse rate fluctuations to determine whether or not a person is asleep.
第5実施例では、体動の発生頻度に基づいて、睡眠状態か否かの判定を行っている。第5実施例の一変形例として、体動の発生頻度が一定頻度より少なくなってきたら脈波の測定を開始し、体動の発生頻度と、測定された脈波とに基づいて睡眠状態か否かを判定するようにしてもよい。睡眠状態か否かの判定に、脈波を付加的に用いることにより、睡眠状態か否かの判定精度を高めることができる。 In the fifth embodiment, a determination of whether or not a person is asleep is made based on the frequency of body movement. As a variation of the fifth embodiment, measurement of the pulse wave may be started when the frequency of body movement falls below a certain frequency, and a determination of whether or not a person is asleep may be made based on the frequency of body movement and the measured pulse wave. By additionally using the pulse wave to determine whether or not a person is asleep, the accuracy of determining whether or not a person is asleep can be improved.
第5実施例では、覚醒状態と判定された場合には脈波の測定を行わないが、バッテリ容量が十分大きい場合には、睡眠状態の場合及び覚醒状態の場合の両方で、脈波の測定及び脈圧の計算を行ってもよい。この場合には、覚醒状態か睡眠状態かを区別する識別情報に関連付けて、脈圧の計算値を記憶するとよい。これにより、覚醒状態のときの脚圧と、睡眠状態のときの脈圧との傾向の違いを知ることができる。 In the fifth embodiment, pulse wave measurement is not performed when an awake state is determined, but if the battery capacity is large enough, pulse wave measurement and pulse pressure calculation may be performed in both the asleep and awake states. In this case, it is advisable to store the calculated pulse pressure value in association with identification information that distinguishes between the awake and asleep states. This makes it possible to know the difference in tendency between leg pressure when awake and pulse pressure when asleep.
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 The above-described embodiments are merely illustrative, and it goes without saying that partial substitution or combination of the configurations shown in different embodiments is possible. Similar effects resulting from similar configurations in multiple embodiments will not be mentioned sequentially for each embodiment. Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, it will be obvious to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, etc. are possible.
30 処理装置
31 発光制御部
32 脈波測定部
33 末梢血圧指標計算部
34 脈波特徴量計算部
35 脈圧計算部
36 制御部
37 表示部
38 高さ計算部
39 安静状態判定部
40 睡眠状態判定部
50 光電脈波センサ
51、52 発光素子
53 受光素子
54 加速度センサ
55 通信部
56 ジャイロセンサ
60 装着部材
61 リングデバイス
62 携帯端末
63 カメラ
64 通信部
65 加速度センサ
70 ユーザの体表面
71 表皮領域
72 細動脈
73 毛細血管
30 Processing device 31 Light emission control unit 32 Pulse wave measurement unit 33 Peripheral blood pressure index calculation unit 34 Pulse wave feature amount calculation unit 35 Pulse pressure calculation unit 36 Control unit 37 Display unit 38 Height calculation unit 39 Resting state determination unit 40 Sleep state determination unit 50 Photoplethysmographic sensors 51, 52 Light emitting element 53 Light receiving element 54 Acceleration sensor 55 Communication unit 56 Gyro sensor 60 Wearable member 61 Ring device 62 Portable terminal 63 Camera 64 Communication unit 65 Acceleration sensor 70 User's body surface 71 Epidermal region 72 Arterioles 73 Capillaries
Claims (21)
前記脈波信号の波形を2階微分して得られる加速度脈波のa波のピークからe波のピークまでの経過時間に関する情報を含むae時間指標を計算する脈波特徴量計算部と、
前記末梢血圧指標と前記ae時間指標とに基づいて、脈圧を計算する脈圧計算部と
を備えた脈圧測定装置。 a peripheral blood pressure index calculation unit that calculates a peripheral blood pressure index related to the steepness of the rising edge of a pulse wave signal measured by a pulse wave sensor worn by a user;
a pulse wave feature amount calculation unit that calculates an ae time index including information about the elapsed time from the peak of the a-wave to the peak of the e-wave of an acceleration pulse wave obtained by second-order differentiation of the waveform of the pulse wave signal;
a pulse pressure calculation unit that calculates a pulse pressure based on the peripheral blood pressure index and the ae time index.
前記脈圧計算部は、前記末梢血圧指標、前記ae時間指標、及び前記de時間指標に基づいて、脈圧を計算する請求項1に記載の脈圧測定装置。 the pulse wave feature amount calculation unit further includes a function of calculating a de time index including information on the elapsed time from the peak of the d wave to the peak of the e wave of the acceleration pulse wave;
The pulse pressure measuring device according to claim 1 , wherein the pulse pressure calculation unit calculates the pulse pressure based on the peripheral blood pressure index, the ae time index, and the de time index.
青色から黄緑色までの波長域に含まれる波長の光を出力する第1発光素子と、
前記第1発光素子から出力されて、生体組織を経由した光を受光する第1受光素子と
を含み、
前記第1発光素子と前記第1受光素子との間隔が1mm以上3mm以下である請求項4に記載の脈圧測定装置。 The pulse wave sensor
a first light-emitting element that outputs light having a wavelength included in a wavelength range from blue to yellow-green;
a first light receiving element that receives light output from the first light emitting element and transmitted through biological tissue;
5. The pulse pressure measuring device according to claim 4, wherein the distance between the first light emitting element and the first light receiving element is 1 mm or more and 3 mm or less.
青色から黄緑色までの波長域に含まれる波長の光を出力する第2発光素子と、
前記第2発光素子から出力されて、生体組織を経由した光を受光する第2受光素子と
を含み、
前記第2発光素子と前記第2受光素子との間隔が5mm以上20mm以下である請求項7に記載の脈圧測定装置。 The pulse wave sensor
a second light-emitting element that outputs light of a wavelength included in a wavelength range from blue to yellow-green;
a second light receiving element that receives light output from the second light emitting element and transmitted through biological tissue;
8. The pulse pressure measuring device according to claim 7, wherein the distance between the second light emitting element and the second light receiving element is 5 mm or more and 20 mm or less.
前記脈圧計算部は、計算して得られた脈圧の値を、前記高さ計算部で測定された高さ方向の差に応じて補正する請求項1または2に記載の脈圧測定装置。 The device further includes a height calculation unit that calculates a difference in height between the pulse wave sensor and the user's heart,
3. The pulse pressure measuring device according to claim 1 , wherein the pulse pressure calculation unit corrects the calculated pulse pressure value in accordance with the difference in height measured by the height calculation unit.
前記脈圧計算部は、前記安静状態判定部によってユーザが安静状態であると判定されたときに取得された脈波から脈圧を計算する請求項1または2に記載の脈圧測定装置。 The device further includes a resting state determination unit that determines whether the user is in a resting state,
The pulse pressure measuring device according to claim 1 , wherein the pulse pressure calculation unit calculates the pulse pressure from a pulse wave acquired when the resting state determination unit determines that the user is in a resting state.
前記脈圧計算部は、前記睡眠状態判定部によってユーザが睡眠状態であると判定されたときに取得された脈波から脈圧を計算し、ユーザが睡眠状態ではないと判定されたときには脈圧の計算を行わない請求項1または2に記載の脈圧測定装置。 The device further includes a sleep state determination unit that determines whether the user is asleep,
3. The pulse pressure measuring device according to claim 1, wherein the pulse pressure calculation unit calculates the pulse pressure from the pulse wave acquired when the sleep state determination unit determines that the user is asleep, and does not calculate the pulse pressure when the sleep state determination unit determines that the user is not asleep.
脈圧測定装置が、前記脈波信号の立ち上がりの急峻度に関係する末梢血圧指標を計算し、
前記脈圧測定装置が、前記脈波信号の波形を2階微分して得られる加速度脈波のa波のピークからe波のピークまでの経過時間に関する情報を含むae時間指標を計算し、
前記脈圧測定装置が、前記末梢血圧指標と前記ae時間指標とに基づいて、脈圧を求める脈圧測定方法。 A pulse wave signal is acquired by a pulse wave sensor attached to the user.
a pulse pressure measuring device calculating a peripheral blood pressure index related to the steepness of the rising edge of the pulse wave signal;
the pulse pressure measuring device calculates an ae time index including information about the elapsed time from the peak of the a-wave to the peak of the e-wave of an accelerated pulse wave obtained by second-order differentiation of the waveform of the pulse wave signal;
A pulse pressure measuring method in which the pulse pressure measuring device determines the pulse pressure based on the peripheral blood pressure index and the ae time index.
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