[go: up one dir, main page]

WO2021010117A1 - 脈波測定装置および測定方法、血圧測定装置 - Google Patents

脈波測定装置および測定方法、血圧測定装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2021010117A1
WO2021010117A1 PCT/JP2020/024866 JP2020024866W WO2021010117A1 WO 2021010117 A1 WO2021010117 A1 WO 2021010117A1 JP 2020024866 W JP2020024866 W JP 2020024866W WO 2021010117 A1 WO2021010117 A1 WO 2021010117A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wave
pulse wave
pulse
blood pressure
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2020/024866
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
啓吾 鎌田
小澤 尚志
彩花 岩出
啓介 齋藤
康大 川端
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Omron Healthcare Co Ltd
Original Assignee
Omron Corp
Omron Healthcare Co Ltd
Omron Tateisi Electronics Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Healthcare Co Ltd, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Publication of WO2021010117A1 publication Critical patent/WO2021010117A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
    • A61B5/021Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/022Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers

Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to, for example, a pulse wave measuring device and a pulse wave measuring method for measuring a pulse wave using radio waves, and a blood pressure measuring device for estimating blood pressure based on the pulse wave.
  • a device for measuring a pulse wave of a living body using radio waves for example, a device disclosed in Patent Document 1 is known.
  • This device includes a transmitting antenna and a receiving antenna that are arranged so as to face a measured portion such as a blood vessel or a body surface, and transmits radio waves (measurement signals) from the transmitting antenna toward the measured portion (target object).
  • the pulse wave signal is obtained by receiving the reflected wave (reflected signal) of the transmitted radio wave by the measured portion by the receiving antenna.
  • the radio waves transmitted from the antenna have a spread, they are also radiated to biological parts other than the user's measured part and other users and structures located in the surrounding area. Therefore, the receiving antenna receives not only the reflected wave by the part to be measured by the user, but also the radio wave reflected by another biological part or peripheral objects unrelated to the measurement of the pulse wave. As a result, the reflected wave from the user's other biological part or peripheral object becomes noise and affects the reflected wave of the part to be measured, which lowers the measurement accuracy of the pulse wave.
  • the present invention has been made by paying attention to the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for improving the measurement accuracy of pulse waves by reducing the influence of reflected waves by a portion unrelated to the portion to be measured. ..
  • the first aspect of the pulse wave measuring device or method according to the present invention is to transmit a transmitted wave composed of radio waves toward a part to be measured of a living body having a transmitting circuit and a transmitting antenna.
  • a receiving unit having a unit, a receiving circuit and a receiving antenna, and receiving a reflected wave of the transmitted wave by the measured portion, and a pulse representing the pulsation of the measured portion based on a signal output from the receiving unit. It is provided with a pulse wave detection unit that detects a wave signal. Then, by the transmission circuit, one of the range of the distance that can be separated and identified by the distance resolution starting from the transmission antenna includes the measured portion and does not include an object located at least far from the measured portion.
  • a short pulse-shaped burst wave having a set pulse width is generated, the burst wave is output to the transmitting antenna as the transmitting wave, and a reference wave generated at the same time as the transmitting wave is output to the receiving circuit.
  • the receiving circuit outputs a signal representing the phase difference between the reflected wave and the reference wave received by the receiving antenna to the pulse wave detection unit.
  • one of the range of the distance that can be separated and identified by the distance resolution starting from the transmitting antenna includes the measured portion and at least one of the measured portions.
  • a short pulse burst wave whose pulse width is set so as not to include a distant object is used. Therefore, for example, even if reflected waves from a noise source such as another user or a structure existing in or around another biological part located far from the measured part are received, these reflected wave components are excluded from the detection target. It is prevented from being mixed into the pulse wave signal. Therefore, it is possible to improve the detection accuracy of the pulse wave signal.
  • the phase of the reflected wave is detected by using the burst wave generated by the transmitting circuit at the same timing as the transmitting wave and transmitted at a fixed distance in the device as the reference wave, so that the part to be measured It is possible to detect the phase change of the reflected wave due to the pulsation of the wave with a relatively simple circuit such as a detection circuit.
  • the transmission circuit uses the radial artery of the user's wrist as the measurement site
  • the range of the distance that can be separated and identified by the distance resolution is the transmission unit.
  • the pulse width is set so as to be within the range not including the body of the user.
  • the reflected wave component by the body portion of the user is excluded from the detection target, and the contamination into the pulse wave signal is prevented. To. Therefore, it is possible to eliminate the influence of the user's body and obtain a high-quality pulse wave signal.
  • the transmission circuit uses the radial artery of the user's wrist as the measurement site
  • the range of the distance that can be separated and identified by the distance resolution is the transmission.
  • the pulse width is set so as to be within a range that does not include an object located around the user from the unit.
  • the measurement site is the radial artery of the wrist of the user
  • another user a structure such as a pillar or a wall, an office device, or the like exists around the user.
  • the reflected wave components due to these are excluded from the detection target, and the mixing into the pulse wave signal is prevented. Therefore, it is possible to obtain a high-quality pulse wave signal by eliminating the influence of other users and objects existing around the user.
  • a fourth aspect of the pulse wave measuring device is to set the pulse width corresponding to a range of distances that can be separated and identified by the distance resolution when the distance resolution is ⁇ d and the light speed is c. ,
  • One aspect of the blood pressure measuring device is provided with at least one set of pulse wave measuring devices, and the at least one set of pulse wave measuring devices is attached to a living body so as to be arranged opposite to an artery as a measurement site. Further, a blood pressure estimation unit connected to the at least one set of pulse wave measuring devices is provided, and the blood pressure estimation unit is used in the measured portion detected by each pulse wave detecting unit of the at least one set of pulse wave measuring devices. The calculation is performed based on a calculation unit that calculates a feature amount of the waveform of the pulse wave signal based on the corresponding pulse wave signal and information representing the relationship between the feature amount and the blood pressure value stored in the memory in advance. It is configured to include an estimation unit that estimates the blood pressure value corresponding to the feature amount and an output unit that outputs the estimated blood pressure value.
  • the measured portion has a range of distances that can be separated and identified by the distance resolution starting from the transmitting antenna as the transmitted wave by at least one set of pulse wave measuring devices.
  • a short pulse burst wave whose pulse width is set so as to include an object located at least far from the measurement site is used. Therefore, for example, even if reflected waves from a noise source such as another user or a structure existing in the vicinity of another biological part located far from the measured part are received, these reflected wave components are excluded from the detection target. It is prevented from being mixed into the pulse wave signal. Therefore, it is possible to obtain a pulse wave signal with higher detection accuracy. Then, by calculating the feature amount of the waveform based on this pulse wave signal and estimating the blood pressure based on this feature amount, it is possible to estimate the blood pressure with high accuracy.
  • two sets of the pulse wave measuring devices are provided, and these two sets of pulse wave measuring devices are used as the first site of the artery as the measured site and the first portion. It is attached to the living body so as to be arranged opposite to the second site on the downstream side of the first site, and each pulse wave detection of the two sets of pulse wave measuring devices is performed by the blood pressure estimation unit as a feature amount of the waveform. Based on the first pulse wave signal corresponding to the first part and the second pulse wave signal corresponding to the second part detected by the part, the first part and the second part The pulse wave velocity may be calculated, and the blood pressure value corresponding to the calculated pulse wave velocity may be estimated. With such a configuration, it is possible to estimate the blood pressure based on the pulse wave velocity (PTT) of the artery.
  • PTT pulse wave velocity
  • each aspect of the present invention it is possible to provide a technique for reducing the influence of the reflected wave by a portion unrelated to the portion to be measured and improving the measurement accuracy of the pulse wave.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an application example of one of the pulse wave measuring devices according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram used for explaining the operation of the application example shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the blood pressure measuring device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view showing the arrangement positions of the antenna substrate and the pressing cuff with respect to the wrist when the blood pressure measuring device shown in FIG. 3 is attached to the left wrist of the user.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a circuit configuration of the blood pressure measuring device shown in FIG.
  • FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the detection operation of the reflected wave by the artery as the measurement site.
  • FIG. 7 is a waveform diagram for explaining an operation of eliminating noise waves by an object existing far from the measured portion.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an application example of one of the pulse wave measuring devices according to the present invention.
  • the pulse wave measuring device includes a transmitting unit 1, a receiving unit 2, and a pulse wave detecting unit 3.
  • the transmitting unit 1 and the receiving unit 2 are arranged to face each other at a position close to the artery 4 as a measurement site.
  • the transmission unit 1 has a transmission circuit and a transmission antenna, generates, for example, a short pulse burst wave TS by the transmission circuit, and transmits the transmission wave E composed of the burst wave as a radio wave from the transmission antenna to the artery 4.
  • the short pulse burst wave TS has a pulse width PW within a range in which the distance resolution starting from the transmitting unit 1 does not include the artery 4 and does not include an object located at least farther from the artery 4. Is set to. At this time, as the object located far away, for example, when the measurement site is the radial artery of the wrist of the user, the torso of the user or another user or structure existing around the user is assumed.
  • the receiving unit 2 has a receiving circuit and a receiving antenna, and receives the reflected wave E'from the surface of the artery 4 of the transmitted wave E transmitted from the transmitting unit 1 by the receiving antenna.
  • the reference wave FS generated from the transmission circuit at the same timing as the burst wave TS as the transmission wave is input to the reception circuit, and the reception circuit detects the reflected wave E'by the reference wave FS.
  • the pulse wave detection unit 3 generates and outputs a pulse wave signal PS representing the pulsation of the artery 4 based on the reception signal RS'output from the reception unit 2.
  • FIG. 2 is a waveform diagram illustrating the operation. That is, in the transmission unit 1, a short pulse burst wave TS is generated by the transmission circuit, and the transmission wave composed of the burst wave TS becomes a radio wave E from the transmission antenna and is transmitted to the artery 4 as the measurement site. The transmitted radio wave E is reflected by the blood vessel surface of the artery 4, and the reflected wave E'is received by the receiving antenna of the receiving unit 2. At this time, the reference wave FS is supplied from the transmission unit 1 to the reception circuit of the reception unit 2. The receiving circuit detects the received waveform signal RS of the reflected wave E'received by the receiving antenna by the reference wave FS.
  • the reference wave FS is, for example, a burst wave generated at the same timing as the burst wave TS as a transmission wave, and has the same frequency component, generation timing, and pulse width RW as the transmission wave.
  • the pulse width RW is such that the range of the distance that can be separated and identified by the distance resolution starting from the transmission unit 1 is within the range that includes the artery 4 and does not include an object located at least farther from the artery 4. It is set.
  • the receiving signal RS'after detection is output from the receiving unit 2, for example, as shown in FIG.
  • the detection signal RS' represents the phase difference between the reflected wave E'and the reference wave FS and the reception intensity of the reflected wave E'.
  • the pulse wave detection unit 3 obtains a signal representing the pulsation of the artery 4 at a certain time point by, for example, converting the phase difference of the detection signal into an amplitude. Be done. That is, by transmitting a transmitted wave at a period sufficiently shorter than the pulsating period of the artery 4, detecting the phase of the reflected wave and converting each into an amplitude, the pulse wave detection unit 3 has a pulse representing the pulsating waveform of the artery 4. It is possible to obtain the wave signal PS.
  • the reflected wave E' is reflected by a body portion such as the user's chest located farther than the artery 4, and also by an object that is a noise source such as another user's body or an indoor structure existing around the user. Waves may be included.
  • the noise source object located farther than the artery 4 is out of the range of the distance that can be separated and identified by the distance resolution of the pulse wave measuring device. Therefore, the reflected wave by the object of the noise source the received waveform signal RS N of (noise wave), even if an attempt is detected by the reference wave FS at the receiving unit 2, not detected.
  • the range of the distance that can be separated and identified by the distance resolution starting from the transmitting unit 1 includes the artery 4 and this artery.
  • a short pulse-shaped burst wave TS in which the pulse width is set so as to be within a range not including an object located at least farther than 4 is used. Therefore, in addition to the reflected wave E'by the artery 4 as the measurement site, even if the reflected wave by the noise source located farther than the artery 4 is received, the received waveform signal RS of the reflected wave by these noise sources N is not detected. Therefore, it is possible to obtain a high-quality pulse wave signal PS by increasing the S / N of the pulse wave signal.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the overall structure of the blood pressure measuring device having the function of the pulse wave measuring device according to the embodiment of the present invention.
  • the blood pressure measuring device is of a type used by being worn on the left wrist of the subject, and is worn on the left wrist of the user so as to surround the outer circumference thereof, and the band 20 having a buckle 24 and the band 20. It includes a main body 10 that is integrally attached.
  • a transmission / reception unit 40 constituting the first and second pulse wave sensors is provided at a position on the outer peripheral surface of the band 20 opposite to the main body 10. Further, in the band 20, a pair (transmission / reception antenna group) of the transmission / reception antennas TX1, RX1 and TX2, RX2 is arranged on the inner peripheral surface 20a of the portion where the transmission / reception unit 40 is arranged. The position of the pair of these transmission / reception antennas TX1, RX1 and TX2, RX2 is set so as to face the radial artery passing through the left wrist when the user as the subject passes the left hand through the band 20. Has been done.
  • a display device 50 forming a display screen is provided on the top surface (the surface on the side farthest from the measurement portion) 10a of the main body 10. Further, an operation unit 52 for inputting an instruction from the user is provided at a position along the side surface of the main body 10 (the side surface on the left front side in FIG. 3) on the outer peripheral surface 20b of the band 20.
  • the operation unit 52 includes a push-type switch, and inputs an operation signal in response to a user's instruction to start or stop blood pressure measurement to the processing unit in the main body 10.
  • the operation unit 52 is not limited to the push type switch, and may be, for example, a pressure sensitive type (resistive type) or a proximity type (capacitance type) touch panel type switch. Further, a microphone (not shown) may be provided to input a blood pressure measurement start instruction by a user's voice. Further, the operation unit 52 is not indispensable, and the processing unit described later can be configured to automatically generate a blood pressure measurement start instruction or a stop instruction in response to, for example, an activation signal output from a timer. ..
  • the user who is the subject is measured in the direction indicated by the arrow A in FIG. 3 with the buckle 24 opened in the direction of arrow B and the diameter of the ring of the band 20 is increased. Passes his left hand through band 20. Then, the user adjusts the position of the band 20 in the circumferential direction of the left wrist, and the transmission / reception antennas TX1, RX1 and TX2, RX2 installed on the inner peripheral surface of the band 20 on the radial artery passing through the left wrist. Set so that the pairs of are facing each other.
  • the pair of transmission / reception antennas TX1, RX1 and TX2, RX2 are brought into contact with the portion of the volar surface of the left wrist corresponding to the radial artery.
  • the user closes and fixes the buckle 24.
  • the blood pressure measuring device is worn on the user's left wrist.
  • FIG. 4 is a plan view illustrating each arrangement position of the pair of transmission / reception antennas TX1, RX1 and TX2, RX2 with respect to the radial artery 91 when the main body 10 is attached to the user's left wrist 90.
  • the pair of transmission / reception antennas TX1, RX1 and TX2, RX2 correspond to the position of the radial artery 91 of the left wrist 90 in the longitudinal direction of the left wrist 90 (width of the band 20). They are arranged at a certain distance apart in the direction Y). Further, the transmitting antennas TX1 and TX2 and the receiving antennas RX1 and RX2 are arranged so as to be separated from each other along the circumferential direction of the left wrist 90 (corresponding to the longitudinal direction X of the band 20).
  • the transmitting antennas TX1 and TX2 and the receiving antennas RX1 and RX2 are either vertically or horizontally in terms of plane direction (meaning the direction of the paper in FIG. 4) so that radio waves having frequencies in the GHz band can be transmitted or received. Also has a square pattern shape of about 3 mm.
  • the transmitting antennas TX1 and TX2 and the receiving antennas RX1 and RX2 may be provided with a conductor layer for transmitting radio waves along the surface facing the left wrist 90.
  • the conductor layer faces the palm side surface 90a of the left wrist 90, and the dielectric layer acts as a spacer to keep the distance between the palm side surface 90a of the left wrist 90 and the conductor layer constant. This makes it possible to accurately measure the biological information from the left wrist 90.
  • the conductor layer is made of, for example, a metal (copper or the like), and the dielectric layer is made of, for example, polycarbonate.
  • Such transmitting antennas TX1 and TX2 and receiving antennas RX1 and RX2 are configured to be flat along the plane direction. Therefore, in this blood pressure measuring device, the band 20 can be formed to be thin as a whole.
  • FIGS. 3 and 4 exemplify a blood pressure measuring device provided with two sets of pulse wave sensors
  • the number of sensors is not limited to this.
  • three or more sets of pulse wave sensors may be dispersedly arranged along the radial artery 91, and the pulse waves may be measured at three or more positions of the radial artery by these pulse wave sensors.
  • the number of measured pulse wave signals can be increased, so that the accuracy when calculating the pulse wave velocity (PTT), for example, can be improved.
  • the pulse wave sensor is not limited to a plurality of sets and may be one set.
  • FIG. 5 is a block illustrating the circuit configuration of the blood pressure measuring device.
  • the blood pressure measuring device includes a plurality of sensor units and a processing unit 12.
  • the sensor units are shown as the first sensor unit 130-1 and the second to nth sensor units 130-2 to 130-n.
  • the first sensor unit 130-1 and the second sensor unit 130-2 will be described, and the description of the other sensor units will be omitted.
  • the first sensor unit 130-1 and the second sensor unit 130-2 have a pair of a transmitting antenna TX1 and a pair of a receiving antenna RX1 and a pair of a transmitting antenna TX2 and a receiving antenna RX2, respectively.
  • the transmitting antennas TX1 and TX2 and the receiving antennas RX1 and RX2 are both directional in the direction of the measurement site including the radial artery 91.
  • first sensor unit 130-1 and the second sensor unit 130-2 include a pair of the transmission circuit TC1 and the reception circuit RC1 and a pair of the transmission circuit TC2 and the reception circuit RC2, respectively.
  • the transmitting circuit TC1 and the receiving circuit RC1 are connected to the transmitting antenna TX1 and the receiving antenna RX1, respectively, and the transmitting circuit TC2 and the receiving circuit RC2 are connected to the transmitting antenna TX2 and the receiving antenna RX2, respectively.
  • the transmission circuits TC1 and TC2 generate a transmission wave at a fixed cycle and supply it to the transmission antennas TX1 and TX2, whereby the transmission antennas TX1 and TX2 transmit radio waves by the transmission wave to the measured portion.
  • radio waves (transmitted waves) E1 and E2 are transmitted toward the left wrist 90 (more accurately, the corresponding portion of the radial artery 91) as the measurement site.
  • the transmission circuits TC1 and TC2 generate a reference wave at the same timing as the transmission wave, and supply the reference wave to the pair of reception circuits RC1 and RC2. The transmitted wave and the reference wave will be described in detail below.
  • the transmitted wave is composed of a short pulse burst wave.
  • the pulse width PW of this burst wave has a range of distances that can be separated and identified by the distance resolution starting from the transmitting antennas TX1 and TX2, including the radial artery 91 as the measurement site, and is located far from the radial artery 91. It is set so that it does not include the object to be used.
  • the pulse width is set to 2 nsec.
  • the separation target is assumed to be a peripheral object having a distance of 75 cm or more from the transmitting antennas TX1 and TX2 (for example, a structure such as another user's body, a pillar, a wall, or office equipment existing in the vicinity)
  • a pulse is generated.
  • the width is set to 5 nsec.
  • the pulse width PW is set to a value according to the distance resolution of the setting target within a range of, for example, 5 nsec as the upper limit and 1 nsec as the lower limit.
  • the frequency bandwidth ⁇ f is set to 0.5 GHz.
  • the frequency bandwidth ⁇ f is set to 0.2 GHz.
  • 7.25 to 10.25 GHz is selected as an example in order to maintain the pulse wave detection performance of a predetermined value or higher.
  • the receiving circuits RC1 and RC2 receive the reflected waves E1'and E2' by the radial artery 91 of the radio waves E1 and E2, respectively, via the receiving antennas RX1 and RX2. Further, the receiving circuits RC1 and RC2 introduce burst waves generated in the transmitting circuits TC1 and TC2 as reference waves FS1 and FS2, respectively.
  • the burst waves serving as the reference waves FS1 and FS2 have the same frequency and the same pulse width as the burst waves generated as the transmission waves, and are generated at the same timing.
  • the receiving circuits RC1 and RC2 detect the received waveform signals RS1 and RS2 of the reflected waves E1'and E2'by the reference waves FS1 and FS2, thereby causing the reflected waves E1'and E2'and the reference waves FS1 and FS2.
  • the received signals RS1'and RS2'indicating the phase difference between the two and the reception intensity of the reflected waves E1'and E2' are output.
  • the received signals RS1'and RS2' after the detection are amplified to, for example, the signal level required for A / D conversion, converted into a digital signal by an A / D converter, and output to the processing unit 12.
  • the processing unit 12 includes, for example, a hardware processor such as a central processing unit (CPU) and a storage unit, and as a processing function unit according to one embodiment, pulse wave detection units 101-1 and 101-2, ..., 101-n (101-1 to 101-n), a PTT calculation unit 103, a blood pressure estimation unit 104, and an output unit 105. All of these processing function units are realized by causing the hardware processor to execute a program stored in a storage unit (not shown).
  • a hardware processor such as a central processing unit (CPU) and a storage unit
  • a processing function unit according to one embodiment, pulse wave detection units 101-1 and 101-2, ..., 101-n (101-1 to 101-n), a PTT calculation unit 103, a blood pressure estimation unit 104, and an output unit 105. All of these processing function units are realized by causing the hardware processor to execute a program stored in a storage unit (not shown).
  • the storage unit is configured by combining HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), ROM, RAM, etc. as a storage medium, and controls a program for controlling the blood pressure measuring device and the blood pressure measuring device. Control data used for this purpose, setting data for setting various functions of the blood pressure measuring device, detection signals of pressure and pulse waves, data representing blood pressure measurement results, etc. are stored.
  • the storage unit is also used as a work memory or the like when a program is executed.
  • the pulse wave detection units 101-1 and 101-2 take in the digitized reception signals RS1'and RS2' from the reception circuits RC1 and RC2, respectively. Then, the pulse wave signals PS1 and PS2 representing the pulsating waveform of the radial artery 91 are detected based on the received signals RS1'and RS2' that are taken in at regular time intervals. Then, the pulse wave signals PS1 and PS2 are output to the PTT calculation unit 103.
  • the pulse wave detection units 101-1 and 101-2 may be realized by an analog circuit provided independently, in addition to being realized by software processing by the CPU.
  • the PTT calculation unit 103 calculates the time difference between the pulse wave signals PS1 and PS2 output from the pulse wave detection units 101-1 and 101-2 as the pulse wave velocity (PTT), and calculates the pulse wave velocity.
  • the time (PTT) is output to the blood pressure estimation unit 104.
  • the blood pressure estimation unit 104 is based on, for example, the pulse wave velocity (PTT) calculated by the PTT calculation unit 103 and a correspondence formula stored in a storage unit (not shown) that expresses the relationship between the PTT and the blood pressure value.
  • the blood pressure value corresponding to the calculated pulse wave velocity (PTT) is estimated. Then, the estimated value of blood pressure is output to the output unit 105.
  • the output unit 105 displays the estimated value of blood pressure output from the blood pressure estimation unit 104 on the display 50 shown in FIG.
  • the display 50 for example, an organic EL (Electro Luminescence) display is used.
  • the display 50 is not limited to the organic EL display, and may be another type of display such as a liquid crystal display (Liquid Crystal Display: LCD) or a display using 7 segments.
  • LCD Liquid Crystal Display
  • the output unit 105 may have, for example, a function of storing the estimated blood pressure value in a storage unit (not shown) or outputting it to an external device via a network.
  • the estimated value of blood pressure may include information indicating the measurement date and time and other additional information such as the name of the user to be measured or the ID of the pulse wave measuring device, and further, the pulse wave detecting unit 101.
  • this pulse rate may be included in the additional information.
  • the CPU of the processing unit 12 instructs the transmission circuits TC1 and TC2 to start transmitting the transmission wave.
  • the transmission circuits TC1 and TC2 Upon receiving the above instruction, the transmission circuits TC1 and TC2 generate short pulse burst waves at preset time intervals, and the generated burst waves are supplied to the transmission antennas TX1 and TX2 as transmission waves.
  • the pulse width PW of each burst wave includes the radial artery 91, which is the measurement site, in the range of the distance that can be separated and identified by the distance resolution starting from the transmitting antennas TX1 and TX2, and is from the radial artery 91. It is set so that it does not include objects located in the distance. For example, as described above, the value is set according to the desired distance resolution within the range of, for example, 5 nsec as the upper limit and 1 nsec as the lower limit.
  • radio waves E1 and E2 generated by the above-mentioned transmitted waves are transmitted from the transmitting antennas TX1 and TX2 to different parts of the radial artery 91 in the blood flow direction.
  • the transmitted wave may be generated from the transmission circuits TC1 and TC2 at regular time intervals, may be generated at irregular time intervals, and may be continuously generated. You may do so.
  • the reflected waves E1'and E2'by the radial artery 91 of the radio waves E1 and E2 are received by the receiving antennas RX1 and RX2 as shown in FIG. 4, and the received waveform signals RS1 and RS2 are received by the receiving circuits RC1 and RC1. It is input to RC2.
  • the received waveform signals RS1 and RS2 of the reflected waves E1'and E2' are detected by the reference waves FS1 and FS2 output from the transmitting circuits TC1 and TC2, respectively.
  • the detection provides a signal indicating the phase difference between the reflected waves E1'and E2'and the reference waves FS1 and FS2 and the reception intensity of the reflected waves E1'and E2'.
  • the radio waves E1 and E2 as the transmitted waves include the radial artery 91 whose measurement site is the range of the distance that can be separated and identified by the distance resolution starting from the transmitting antennas TX1 and TX2, and from the radial artery 91. It consists of a short pulse-shaped burst wave in which the pulse width PW is set so as to be within a range that does not include an object located at a distance. Therefore, the received waveform signals RS S of the reflected waves E1'and E2' by the radial artery 91 as the measurement site are detected by the reference waves FS1 and FS2 as shown in FIG.
  • the reception timing of the reflected wave by the user's body or surrounding objects located far from the radial artery 91 is the pulse of the burst wave constituting the radio waves E1 and E2 as the transmitted wave and the reference waves FS1 and FS2. It is out of the range of the distance that can be separated and identified by the distance resolution defined by the width PW. Therefore, for example, as shown in FIG. 7, the received waveform signal RS N of the reflected wave is not detected by the reference waves FS1 and FS2, and as a result, the received signals RS1'and RS2' are not output.
  • the received signals RS1'and RS2' obtained by the above detection are further amplified to the signal level required for A / D conversion in the receiving circuits RC1 and RC2, converted into digital signals by the A / D converter, and processed. It is input to the unit 12.
  • the processing unit 12 captures the detected reception signals RS1'and RS2' output from the reception circuits RC1 and RC2, respectively, in the pulse wave detection units 101-1 and 101-2, respectively, and the pulse wave signals are as follows. Detects PS1 and PS2.
  • the pulse wave detection unit 101-1 detects the pulse wave signal PS1 representing the pulse wave of the upstream portion of the radial artery 91 from the output of the receiving circuit RC1 in the diastole period and the output in the blood vessel systole period. Further, the pulse wave detection unit 101-2 detects the pulse wave signal PS2 representing the pulse wave in the downstream portion of the radial artery 91 from the output of the receiving circuit RC2 in the diastole period and the output in the blood vessel systole period.
  • the pair of transmission / reception antennas TX1 and RX1 is in the longitudinal direction of the left wrist 90 (corresponding to the width direction Y of the band 20). It faces the upstream site of the radial artery 91 passing through the left wrist 90.
  • the pair of transmission / reception antennas TX2 and RX2 faces the downstream portion of the radial artery 91.
  • the signal detected by the pair of transmitting and receiving antennas TX1 and RX1 is the change in the distance between the blood vessel surface at the upstream part of the radial artery 91 and the pair of the transmitting and receiving antennas TX1 and RX1, that is, the pulsation at the upstream part of the radial artery 91. Represents (dilation and contraction of blood vessels).
  • the signal detected by the pair of transmitting and receiving antennas TX2 and RX2 is the change in the distance between the blood vessel surface and the pair of transmitting and receiving antennas TX2 and RX2 at the downstream site of the radial artery 91, that is, the downstream side of the radial artery 91.
  • the pulse wave detection unit 101-1 corresponding to the first sensor unit 130-1 and the pulse wave detection unit 101-2 corresponding to the second sensor unit 130-2 are based on the output signals of the receiving circuits RC1 and RC2, respectively. Therefore, the first pulse wave signal PS1 and the second pulse wave signal PS2 having a mountain-shaped waveform as shown in FIG. 4 are output in chronological order.
  • the reception level of the reception antennas RX1 and RX2 is about 1 ⁇ W (-30 dBm in decibel value for 1 mW).
  • the output level of the receiving circuits RC1 and RC2 is about 1 volt.
  • the peaks A1 and A2 of the first pulse wave signal PS1 and the second pulse wave signal PS2 are about 100 mV to 1 volt, respectively.
  • the processing unit 12 then operates as a PTT calculation unit 103 by executing an application program, and the pulse wave signal PS1 detected at the upstream site of the radial artery 91 and the pulse wave signal PS1 detected at the downstream site of the radial artery 91 are detected.
  • the time difference between the pulse wave signal PS2 and the pulse wave signal PS2 is calculated as the pulse wave velocity (PTT).
  • the time difference ⁇ t between the peak A1 of the first pulse wave signal PS1 and the peak A2 of the second pulse wave signal PS2 shown in FIG. 4 is calculated as the pulse wave propagation time (PTT).
  • the pulse wave propagation time (PTT) is not limited to the time difference ⁇ t between the peaks of the first and second pulse wave signals PS1 and PS2, for example, the waveforms of the first and second pulse wave signals PS1 and PS2. It may be calculated as a time difference between the rise timings.
  • the processing unit 12 subsequently operates as the blood pressure estimation unit 104 by executing the application program, and reads out the relational expression (also referred to as the corresponding expression) Eq between the pulse wave velocity (PTT) and the blood pressure from the storage unit. Then, the estimated value of blood pressure is calculated based on the corresponding formula Eq and the pulse wave velocity (PTT) calculated by the PTT calculation unit 103.
  • the processing unit 12 compares the estimated blood pressure value with a preset threshold value representing a normal range of blood pressure, and is indicated by this threshold value. Determine if it is out of range. Then, if the estimated value of the blood pressure is within the range indicated by the threshold value, the measurement control is repeated until the operation unit 52 inputs an instruction to end the blood pressure measurement based on the pulse wave velocity (PTT).
  • the processing unit 12 outputs the estimated blood pressure value calculated by the blood pressure estimation unit 104 to the display 50 together with the additional information by the output unit 105 and displays it.
  • a transmission wave composed of a short pulse burst wave is generated in the transmission circuits TC1 and TC2, and this transmission wave is supplied to the transmission antennas TX1 and TX2.
  • the radio waves E1 and E2 are transmitted to the sites having different blood flow directions of the radial artery 91 as the measurement site.
  • the pulse width PW of the burst wave includes the radial artery 91, which is the measurement site, in the range of the distance that can be separated and identified by the distance resolution starting from the transmitting antennas TX1 and TX2, and is from the radial artery 91.
  • the reflected waves E1'and E2'by the radial artery 91 of the radio waves E1 and E2 are detected by the reference waves FS1 and FS2 in the receiving circuits RC1 and RC2, respectively.
  • the reference waves FS1 and FS2 burst waves generated in the transmission circuits TC1 and TC2 having the same frequency and pulse width as the burst wave as the transmission wave and at the same timing are used.
  • the received signals RS1'and RS2' after the detection are input to the pulse wave detection units 101-1 and 101-2 to detect the pulse wave representing the pulsation of the radial artery 91.
  • the reflected waves E1'and E2' by the radial artery 91 located within the range of the distance that can be separated and identified by the distance resolution are detected by the reference waves FS1 and FS2, and the received signal after the detection. Is used to generate a pulse wave signal by the pulse wave detection units 101-1 and 101-2.
  • the noise sources such as the user's body and surrounding objects located far from the radial artery 91 are outside the range of the distance that can be separated and identified by the distance resolution, the received waveform signal of the reflected wave by the noise source.
  • RS N is not detected by the reference waves FS1 and FS2.
  • the received waveform signal RS N of the reflected waves by the noise source is input as a noise in the pulse wave detection section 101-1 and 101-2 is prevented. Therefore, it is possible to reduce the influence of the reflected wave due to the noise source such as the user's body and surrounding objects, and further improve the quality of the pulse wave signal.
  • the pulse wave velocity (PTT) is calculated by the PTT calculation unit 103 based on the high-quality pulse wave signal in which the influence of the reflected wave by the noise source as described above is reduced, and the blood pressure value is calculated by the blood pressure estimation unit 104. By estimating, it is possible to further improve the accuracy of blood pressure measurement by the PTT method.
  • the measurement accuracy of the blood pressure value estimated by the PTT method can be estimated by the difference from the blood pressure value measured by this oscillometric method, for example, by using the blood pressure measurement by the oscillometric method together.
  • variable control of the pulse width PW for example, a learning model is used, and an estimated value of blood pressure measurement accuracy by the PTT method or a detection accuracy of a pulse wave signal estimated from this estimated value is input to this learning model for learning. This can be realized by outputting the correction value of the pulse width or the data representing the corrected pulse width from the model.
  • the variable control of the pulse width can be realized by controlling the operation of the burst wave generation circuit with the switching function by the CPU. By providing the variable pulse width control function in this way, it is possible to set the optimum pulse width PW according to the measurement environment of the user.
  • the pair of transmission / reception antennas TX1, RX1 and TX2, RX2 are arranged so as to correspond to the width direction Y of the band 20, that is, the longitudinal direction of the radial artery 91, thereby estimating the blood pressure by PTT.
  • the present invention is not limited to this configuration, and only one transmission / reception antenna pair may be provided so as to detect the pulse wave at any one position of the radial artery 91.
  • the blood pressure measuring device calculates the feature amount of the waveform of the pulse wave signal detected by the pair of transmission / reception antennas, and uses a formula or a memory table showing the relationship between the feature amount and the blood pressure value to perform the above calculation.
  • the blood pressure is estimated by obtaining the blood pressure value corresponding to the feature amount.
  • the pair of transmission / reception antennas TX1, RX1 and TX2, RX2 are arranged along the longitudinal direction (Y direction) of the radial artery 91 at a predetermined interval.
  • the present invention is not limited to this, and the pair of the transmission / reception antennas TX1, RX1 and TX2, RX2 are arranged at predetermined intervals in the direction orthogonal to the radial artery 91, that is, in the circumferential direction (X direction) of the band 20. You may.
  • the set of the antenna boards may be one set, but a plurality of sets may be arranged at predetermined intervals in the X direction.
  • the measurement signal and the reflected signal are transmitted and received at a plurality of positions in the direction orthogonal to the radial artery 91, respectively. Therefore, for example, even if there are individual differences in the position of the user's radial artery 91, or even if the mounting position of the band 20 with respect to the measurement site deviates in the X direction, at least one of the plurality of antenna substrates can be used. It is possible to bring it closer to the artery, which makes it possible to measure the pulse wave with good quality.
  • the blood pressure measuring device is provided with the function of the pulse wave measuring device, the pulse wave signal is detected, and the blood pressure value is measured by the PTT method based on the pulse wave signal has been described as an example.
  • the blood pressure value may be estimated by a method other than the PTT method, or a device having only a pulse wave measurement function may be configured to measure only the pulse rate or analyze the pulse wave waveform. Other information may be obtained from the pulse wave, such as determining the cardiovascular condition of the user or authenticating the user's identity.
  • the blood pressure measuring device is worn only at the time of measurement on other upper limbs such as the upper arm and lower limbs such as the thigh and ankle. May be good. At that time, the mounting position may be any position as long as the artery exists under the skin.
  • the present invention is not limited to the above embodiment as it is, and at the implementation stage, the components can be modified and embodied within a range that does not deviate from the gist thereof.
  • various inventions can be formed by an appropriate combination of a plurality of components disclosed in the above-described embodiment. For example, some components may be removed from all the components shown in the embodiments. In addition, components from different embodiments may be combined as appropriate.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

被測定部位とは無関係の部位による反射波の影響を軽減して脈波の測定精度の向上を図る。 この発明の一態様は、脈波を測定するために、送信部(1)において短パルス状のバースト波からなる送信波を生成し、被測定部位の動脈(4)に向け送信する。このとき、上記バースト波のパルス幅は、送信部(1)を起点とする距離分解能により分離識別可能な距離の範囲が、被測定部位である動脈(4)を含みかつ当該動脈(4)より遠方に位置する物体を含まない範囲内となるように設定される。そしてこの発明の一態様は、上記送信波の上記動脈(4)による反射波を受信部(2)で受信し、この受信波形信号を上記バースト波を参照信号として検波し、この検波後の受信信号を脈波検出部(3)に入力して、上記動脈(4)の脈動を表す脈波信号(PS)を検出する。

Description

脈波測定装置および測定方法、血圧測定装置
 この発明の実施形態は、例えば電波を用いて脈波を測定する脈波測定装置および脈波測定方法と、脈波をもとに血圧を推定する血圧測定装置に関する。
 電波を用いて生体の脈波を測定する装置としては、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この装置は、血管又は体表面等の被測定部位に対向して配置される送信アンテナと受信アンテナを備え、上記送信アンテナから電波(測定信号)を被測定部位(ターゲットオブジェクト)へ向けて送信し、この送信された電波の上記被測定部位による反射波(反射信号)を上記受信アンテナで受信することで脈波信号を得るものとなっている。
日本国特許第5879407号公報
 ところが、アンテナから送信された電波は広がりを有しているため、ユーザの被測定部位以外の生体部位や周囲に位置する他ユーザや構造物などへも放射される。そのため、受信アンテナでは、ユーザの被測定部位による反射波ばかりでなく、脈波の測定とは無関係の他の生体部位や周辺物により反射された電波も受信される。この結果、ユーザの他の生体部位や周辺物による反射波がノイズとなって被測定部位の反射波に影響を及ぼし、脈波の測定精度を低下させる。
 この発明は上記事情に着目してなされたもので、被測定部位とは無関係の部位による反射波の影響を軽減して脈波の測定精度の向上を図った技術を提供しようとするものである。
 上記課題を解決するためにこの発明に係る脈波測定装置又は方法の第1の態様は、送信回路と送信アンテナとを有し生体の被測定部位に向けて電波からなる送信波を送信する送信部と、受信回路と受信アンテナとを有し前記送信波の前記被測定部位による反射波を受信する受信部と、前記受信部から出力された信号に基づいて前記被測定部位の脈動を表す脈波信号を検出する脈波検出部とを具備する。そして、前記送信回路により、前記送信アンテナを起点とする距離分解能により分離識別可能な距離の範囲の一つが前記被測定部位を含みかつ当該被測定部位より少なくとも遠方に位置する物体を含まないようにパルス幅が設定された短パルス状のバースト波を生成し、当該バースト波を前記送信波として前記送信アンテナへ出力すると共に、前記送信波と同時に生成される参照波を前記受信回路へ出力し、前記受信回路により、前記受信アンテナにより受信された前記反射波と前記参照波との位相差を表す信号を前記脈波検出部へ出力するようにしたものである。
 第1の態様によれば、送信部から送信される送信波として、送信アンテナを起点とする距離分解能により分離識別可能な距離の範囲の一つが前記被測定部位を含みかつ当該被測定部位より少なくとも遠方に位置する物体を含まないようにパルス幅が設定された短パルス状のバースト波が用いられる。このため、例えば被測定部位より遠方に位置する他の生体部位や周辺に存在する他ユーザや構造物等のノイズ源による反射波が受信されたとしても、これらの反射波成分は検出対象から除外され、脈波信号への混入は防止される。従って、脈波信号の検出精度を高めることが可能となる。
 また、受信回路では、送信回路により前記送信波と同タイミングで生成され、装置内の決まった距離を伝送されたバースト波を参照波として用いて反射波の位相を検出することで、被測定部位の脈動による反射波の位相変化を、検波回路等の比較的簡単な回路により検出することが可能となる。
 この発明に係る脈波測定装置の第2の態様は、前記送信回路が、前記被測定部位をユーザの手首の橈骨動脈とした場合、前記距離分解能により分離識別可能な距離の範囲が前記送信部から前記ユーザの胴体を含まない範囲内となるように前記パルス幅を設定するようにしたものである。
 第2の態様によれば、例えば、被測定部位がユーザの手首の橈骨動脈である場合に、当該ユーザの胴体部分による反射波成分は検出対象から除外され、脈波信号への混入は防止される。このため、ユーザの胴体の影響を排除して品質の高い脈波信号を得ることが可能となる。
 この発明に係る脈波測定装置の第3の態様は、前記送信回路が、前記被測定部位をユーザの手首の橈骨動脈とした場合に、前記距離分解能により分離識別可能な距離の範囲が前記送信部から前記ユーザの周囲に位置する物体を含まない範囲内となるように前記パルス幅を設定するようにしたものである。
 第3の態様によれば、例えば、被測定部位がユーザの手首の橈骨動脈である場合に、当該ユーザの周囲に他ユーザや、柱や壁などの構造物、事務機器等が存在していても、これらによる反射波成分は検出対象から除外され、脈波信号への混入は防止される。このため、ユーザの周囲に存在する他ユーザや物体の影響を排除して品質の高い脈波信号を得ることが可能となる。
 この発明に係る脈波測定装置の第4の態様は、前記距離分解能をΔd、光速をcとするとき、前記距離分解能により分離識別可能な距離の範囲に対応する前記パルス幅を設定するために、前記バースト波の周波数帯域幅Δfを、Δd=c/2/Δfの関係を満たす値に設定するようにしたものである。
 この第4の態様によれば、バースト波の周波数帯域幅Δfを管理することで、所望の距離分解能を得ることが可能となる。
 この発明に係る血圧測定装置の一態様は、脈波測定装置を少なくとも1組備え、この少なくとも1組の脈波測定装置を、被測定部位としての動脈に対向配置するように生体に装着する。さらに前記少なくとも1組の脈波測定装置に接続された血圧推定部を備え、この血圧推定部に、前記少なくとも1組の脈波測定装置の各脈波検出部により検出された前記被測定部位に対応する脈波信号に基づいて、当該脈波信号の波形の特徴量を算出する算出部と、予めメモリに記憶された前記特徴量と血圧値との関係を表す情報に基づいて、前記算出された特徴量に対応する血圧値を推定する推定部と、前記推定された血圧値を出力する出力部とを備えるように構成したものである。
 この発明に係る血圧測定装置の一態様によれば、少なくとも1組の脈波測定装置により、送信波として、送信アンテナを起点とする距離分解能により分離識別可能な距離の範囲が前記被測定部位を含みかつ当該被測定部位より少なくとも遠方に位置する物体を含まないようにパルス幅が設定された短パルス状のバースト波が用いられる。このため、例えば被測定部位より遠方に位置する他の生体部位や周辺に存在する他ユーザや構造物等のノイズ源による反射波が受信されたとしても、これらの反射波成分は検出対象から除外され、脈波信号への混入は防止される。従って、さらに検出精度の高い脈波信号を得ることが可能となる。そして、この脈波信号をもとにその波形の特徴量を算出し、この特徴量をもとに血圧を推定することで、血圧の推定も高精度に行うことが可能となる。
 また、この発明に係る血圧測定装置の別の態様として、前記脈波測定装置を2組備え、これら2組の脈波測定装置を、前記被測定部位としての動脈の第1の部位および当該第1の部位より下流側の第2の部位にそれぞれ対向配置するように前記生体に装着し、前記血圧推定部により、前記波形の特徴量として、前記2組の脈波測定装置の各脈波検出部により検出された前記第1の部位に対応する第1の脈波信号および前記第2の部位に対応する第2の脈波信号に基づいて、前記第1の部位と第2の部位との間における脈波伝播時間を算出し、当該算出された脈波伝播時間に対応する血圧値を推定するように構成してもよい。
 このような構成であれば、動脈の脈波伝播時間(Pulse Transit Time;PTT)をもとに血圧を推定することが可能となる。
 すなわちこの発明の各態様によれば、被測定部位とは無関係の部位による反射波の影響を軽減して脈波の測定精度の向上を図った技術を提供することができる。
図1は、この発明に係る脈波測定装置の一つの適用例を示すブロック図である。 図2は、図1に示した適用例の動作説明に用いる図である。 図3は、この発明の一実施形態に係る血圧測定装置の外観を示す斜視図である。 図4は、図3に示した血圧測定装置をユーザの左手首に装着したときの手首に対するアンテナ基板および押圧カフの配置位置を示す平面図である。 図5は、図3に示した血圧測定装置の回路構成を示すブロック図である。 図6は、被測定部位としての動脈による反射波の検出動作を説明するための波形図である。 図7は、被測定部位より遠方に存在する物体によるノイズ波の排除動作を説明するための波形図である。
 以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。
 [適用例]
 先ず、この発明に係る脈波測定装置の一つの適用例について説明する。
 図1は、この発明に係る脈波測定装置の一つの適用例を示すブロック図である。この例では、脈波測定装置は送信部1と受信部2と脈波検出部3とを備える。送信部1および受信部2は、被測定部位としての動脈4に近接する位置に対向配置される。
 送信部1は、送信回路と送信アンテナとを有し、送信回路により例えば短パルス状のバースト波TSを生成し、当該バースト波からなる送信波Eを送信アンテナから上記動脈4に向け電波として送信する。上記短パルス状のバースト波TSは、そのパルス幅PWが、送信部1を起点とする距離分解能が上記動脈4を含みかつこの動脈4より少なくとも遠方に位置する物体を含まない範囲内となるように設定される。このとき、遠方に位置する物体としては、例えば、被測定部位がユーザの手首の橈骨動脈の場合には、当該ユーザの胴体、又は周囲に存在する他ユーザや構造物が想定される。
 受信部2は、受信回路と受信アンテナとを有し、上記送信部1から送信された送信波Eの上記動脈4の表面による反射波E′を受信アンテナにより受信する。このとき受信回路には、上記送信回路から上記送信波としてのバースト波TSと同タイミングで生成された参照波FSが入力され、受信回路は上記反射波E′を上記参照波FSにより検波することで、上記反射波E′と参照波FSの位相差と上記反射波E′の受信強度を表す信号RS′を出力する。
 脈波検出部3は、上記受信部2から出力された受信信号RS′をもとに、上記動脈4の脈動を表す脈波信号PSを生成し出力する。
 以上のように構成された脈波測定装置は次のように動作する。
 図2はその動作を説明する波形図である。すなわち、送信部1では送信回路により短パルス状のバースト波TSが生成され、このバースト波TSからなる送信波が送信アンテナから電波Eとなって被測定部位としての動脈4に向け送信される。上記送信された電波Eは動脈4の血管表面により反射され、その反射波E′は受信部2の受信アンテナにより受信される。このとき受信部2の受信回路には、上記送信部1から参照波FSが供給されている。受信回路は、上記受信アンテナにより受信された反射波E′の受信波形信号RSを、上記参照波FSにより検波する。
 ところで、上記参照波FSは、例えば送信波としてのバースト波TSと同タイミングで生成された、上記送信波と周波数成分、生成タイミングおよびパルス幅RWが同一のバースト波である。しかも、パルス幅RWは、送信部1を起点とする距離分解能により分離識別可能な距離の範囲が上記動脈4を含みかつこの動脈4より少なくとも遠方に位置する物体を含まない範囲内となるように設定されている。このため、動脈4による反射波E′の受信波形信号RSS を上記参照波FSにより検波すると、被測定部位の動脈4はこの脈波測定装置が持つ距離分解能により分離識別可能な距離の範囲内であるため、受信部2からは例えば図2に示すように検波後の受信信号RS′が出力される。この検波信号RS′は、反射波E′と参照波FSとの位相差と上記反射波E′の受信強度を表すものとなる。
 従って、この検出信号を脈波検出部3に入力すると、脈波検出部3では例えば上記検出信号の位相差を振幅に変換することで、ある一つの時点における動脈4の脈動を表す信号が得られる。すなわち、動脈4の脈動期間より十分に短い周期で送信波を送信し、その反射波の位相を検出して振幅にそれぞれ変換することで、脈波検出部3では動脈4の脈動波形を表す脈波信号PSを得ることが可能となる。
 一方、反射波E′には、動脈4より遠方に位置するユーザの胸部等の胴体部分、さらにはユーザの周囲に存在する他ユーザの体や室内の構造物等のノイズ源となる物体による反射波が含まれる場合がある。しかしながら、上記動脈4より遠方に位置するノイズ源となる物体は、脈波測定装置が持つ距離分解能により分離識別可能な距離の範囲外となる。このため、上記ノイズ源となる物体による反射波(ノイズ波)の受信波形信号RSNを、受信部2で参照波FSにより検波しようとしても、検波されない。
 以上のようにこの発明に係る脈波測定装置の一適用例によれば、送信波として、送信部1を起点とする距離分解能により分離識別可能な距離の範囲が上記動脈4を含みかつこの動脈4より少なくとも遠方に位置する物体を含まない範囲内となるようにパルス幅が設定された、短パルス状のバースト波TSが用いられる。このため、被測定部位としての動脈4による反射波E′以外に、当該動脈4よりも遠方に位置するノイズ源による反射波が受信されたとしても、これらノイズ源による反射波の受信波形信号RSN は検波されない。従って、脈波信号のS/Nを高めて高品質の脈波信号PSを得ることが可能となる。
 [一実施形態]
 (構成例)
 (1)装置の構造
 図3は、この発明の一実施形態に係る脈波測定装置の機能を備える血圧測定装置の全体構造を示す斜視図である。
 血圧測定装置は、被検者の左手首に装着して使用されるタイプのもので、ユーザの左手首にその外周を取り巻くように装着される、バックル24を有するバンド20と、このバンド20に一体的に取り付けられた本体10とを備えている。
 バンド20の外周面の上記本体10とは反対側となる位置には、第1および第2の脈波センサを構成する送受信ユニット40が設けられている。また、上記バンド20のうち、上記送受信ユニット40が配置された部位の内周面20aには、上記送受信アンテナTX1,RX1およびTX2,RX2の対(送受信アンテナ群)が配置されている。これらの送受信アンテナTX1,RX1およびTX2,RX2の対の配置位置は、被測定者であるユーザがバンド20に左手を通した場合に、左手首を通っている橈骨動脈上に対向するように設定されている。
 本体10の頂面(被測定部位から最も遠い側の面)10aには、表示画面をなす表示器50が設けられている。また、バンド20の外周面20bにおける上記本体10の側面(図3における左手前側の側面)に沿う位置には、ユーザからの指示を入力するための操作部52が設けられている。
 操作部52は、この例ではプッシュ式スイッチからなり、ユーザによる血圧測定開始又は停止の指示に応じた操作信号を本体10内の処理ユニットに入力する。なお、操作部52は、プッシュ式スイッチに限られるものではなく、例えば感圧式(抵抗式)または近接式(静電容量式)のタッチパネル式スイッチなどであってもよい。また、図示しないマイクロフォンを備えて、ユーザの音声によって血圧測定開始の指示を入力するようにしてもよい。さらに、操作部52は必須ではなく、後述する処理ユニットが例えばタイマから出力される起動信号等に応じて、自動的に血圧測定開始指示又は停止指示を発生するように構成することも可能である。
 血圧測定装置を左手首に装着する際には、バックル24を矢印B方向に開いてバンド20の環の径を大きくした状態で、図3の矢印Aで示す向きに、被測定者であるユーザがバンド20に左手を通す。そして、ユーザは、左手首の周方向のバンド20の位置を調節して、左手首を通っている橈骨動脈上に、バンド20の内周面に設置される送受信アンテナTX1,RX1およびTX2,RX2の対が対向するように設定する。これにより、送受信アンテナTX1,RX1およびTX2,RX2の対が、左手首の掌側の面のうち橈骨動脈に対応する部分に当接する状態になる。この状態で、ユーザはバックル24を閉じて固定する。かくして、血圧測定装置はユーザの左手首に装着される。
 図4は、上記本体10をユーザの左手首90に装着したときの、橈骨動脈91に対する、送受信アンテナTX1,RX1およびTX2,RX2の対の各配置位置を例示した平面図である。
 図4に示すように、装着状態では、送受信アンテナTX1,RX1およびTX2,RX2の対は、左手首90の橈骨動脈91の位置に対応して、概ね左手首90の長手方向(バンド20の幅方向Yに相当)に一定距離離間して配置される。また、送信アンテナTX1,TX2と受信アンテナRX1,RX2は、左手首90の周方向(バンド20の長手方向Xに相当)に沿って互いに離間した状態で並ぶように配置されている。
 この例では、送信アンテナTX1,TX2および受信アンテナRX1,RX2は、GHz帯の周波数の電波を送信または受信し得るように、面方向(図4において紙面の方向を意味する。)に関して、縦横いずれも約3mmの正方形のパターン形状を有している。
 また、送信アンテナTX1,TX2および受信アンテナRX1,RX2には、左手首90に対向する面に沿って電波の送信のための導電体層が設けられていてもよい。装着状態では、左手首90の掌側面90aに導電体層が対向し、誘電体層は、スペーサとして働いて、左手首90の掌側面90aと導電体層との間の距離を一定に保つ。これにより、左手首90からの生体情報を精度良く測定することを可能にする。なお、導電体層は例えば金属(銅など)により構成され、また誘電体層は例えばポリカーボネートにより構成される。
 このような送信アンテナTX1,TX2および受信アンテナRX1,RX2は、面方向に沿って偏平に構成される。したがって、この血圧測定装置では、バンド20を全体として薄厚に構成できる。
 なお、図3および図4では、2組の脈波センサを備えた血圧測定装置を例示したが、センサの数はこれに限るものではない。例えば、3組以上の脈波センサを橈骨動脈91に沿って分散配置し、これらの脈波センサによりそれぞれ橈骨動脈の3箇所以上の位置で脈波を測定するように構成してもよい。このようにすると、脈波信号の測定数を増やすことができるので、例えば脈波伝播時間(Pulse Transit Time;PTT)を算出するときの精度を高めることができる。なお、脈波センサは複数組に限らず1組であってもよい。
 (2)血圧測定装置の回路系の構成例
 図5は、血圧測定装置の回路構成を例示したブロックである。
 血圧測定装置は、複数のセンサ部と、処理ユニット12とを備えている。図5では、図示の簡単のため、センサ部を第1のセンサ部130-1と、第2~第nのセンサ部130-2~130-nとして示している。なお、以後説明の簡単のため、第1のセンサ部130-1と、第2のセンサ部130-2についてのみ説明を行い、他のセンサ部についての説明は省略する。
 第1のセンサ部130-1および第2のセンサ部130-2は、それぞれ送信アンテナTX1と受信アンテナRX1との対、および送信アンテナTX2と受信アンテナRX2との対を有している。送信アンテナTX1,TX2および受信アンテナRX1,RX2は、いずれも橈骨動脈91を含む被測定部位の方向に指向性を有する。
 また第1のセンサ部130-1および第2のセンサ部130-2は、それぞれ送信回路TC1と受信回路RC1との対、および送信回路TC2と受信回路RC2との対を備えている。これらの送信回路TC1および受信回路RC1はそれぞれ上記送信アンテナTX1および受信アンテナRX1に接続され、また送信回路TC2および受信回路RC2はそれぞれ上記送信アンテナTX2および受信アンテナRX2に接続される。
 送信回路TC1,TC2は、一定の周期で送信波を生成して上記送信アンテナTX1,TX2に供給し、これにより送信アンテナTX1,TX2から被測定部位に対し送信波による電波を送信する。この例では、被測定部位としての左手首90(より正確には橈骨動脈91の対応する部分)に向けて電波(送信波)E1,E2を送信する。また送信回路TC1,TC2は、それぞれ上記送信波と同タイミングで参照波を生成し、この参照波を対をなす受信回路RC1,RC2に供給する。以下、上記送信波および参照波について詳しく説明する。
 すなわち、上記送信波は短パルス状のバースト波により構成される。このバースト波のパルス幅PWは、送信アンテナTX1,TX2を起点とする距離分解能により分離識別可能な距離の範囲が、被測定部位である橈骨動脈91を含み、かつ当該橈骨動脈91より遠方に位置する物体を含まない範囲内となるように設定される。
 例えば、分離対象を、送信アンテナTX1,TX2からの離間距離が30cm以上の物体(例えば測定対象ユーザの胴体)を想定すると、パルス幅は2nsecに設定される。また、分離対象を送信アンテナTX1,TX2からの離間距離が75cm以上の周辺物(例えば周囲に存在する他ユーザの体や柱や壁等の構造物又は事務機器)を想定した場合には、パルス幅は5nsecに設定される。なお、パルス幅PWは、例えば5nsec を上限とし、1nsecを下限とする範囲内で、設定対象の距離分解能に応じた値に設定される。
 また、バースト波のパルス幅と周波数帯域幅との間には相関関係があり、パルス幅を小さくするほど広い周波数帯域幅が必要になることが知られている。ここで、バースト波の周波数帯域幅をΔf、光速をcとすると、周波数帯域幅Δfと距離分解能Δdとの間には
    Δd=c/2/Δfなる関係がある。
 この関係を利用すれば、周波数帯域幅Δfを任意に設定することにより、所望の距離分解能Δdを得ることが可能となる。例えば、距離分解能Δdを上記30cmに設定する場合には、周波数帯域幅Δfを0.5GHzに設定する。また、距離分解能Δdを上記75cmに設定する場合には、周波数帯域幅Δfを0.2GHzに設定する。
 なお、バースト波の中心周波数としては、所定以上の脈波検出性能を維持するために、一例としては、7.25~10.25GHzが選択される。
 一方、受信回路RC1,RC2は、それぞれ上記電波E1,E2の上記橈骨動脈91による反射波E1′,E2′を、受信アンテナRX1,RX2を介して受信する。また受信回路RC1,RC2は、上記送信回路TC1,TC2においてそれぞれ生成されたバースト波を参照波FS1,FS2として導入する。この参照波FS1,FS2となるバースト波は、送信波として生成されるバースト波と同一周波数および同一のパルス幅を有し、かつ同一タイミングで生成されたものである。
 受信回路RC1,RC2は、上記反射波E1′,E2′の受信波形信号RS1,RS2を、上記参照波FS1,FS2により検波し、これにより上記反射波E1′,E2′と参照波FS1,FS2の間の位相差と、上記反射波E1′,E2′の受信強度とを示す受信信号RS1′,RS2′を出力する。そして、この検波後の受信信号RS1′,RS2′を、例えばA/D変換に必要な信号レベルまで増幅した後、A/D変換器によりディジタル信号に変換し、処理ユニット12へ出力する。
 処理ユニット12は、例えば、中央処理ユニット(Central Processing Unit:CPU)等のハードウェアプロセッサおよび記憶ユニットを備え、一実施形態に係る処理機能部として、脈波検出部101-1,101-2,…,101-n(101-1~101-n)と、PTT算出部103と、血圧推定部104と、出力部105とを有している。これらの処理機能部は、いずれも図示しない記憶ユニットに格納されたプログラムを上記ハードウェアプロセッサに実行させることにより実現される。
 記憶ユニットは、記憶媒体としてHDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、ROM、RAM等を組み合わせて構成されたもので、血圧測定装置を制御するためのプログラム、血圧測定装置を制御するために用いられる制御データ、血圧測定装置の各種機能を設定するための設定データ、圧力や脈波の検出信号、血圧の測定結果を表すデータなどを記憶する。また、記憶ユニットは、プログラムが実行されるときのワークメモリ等としても用いられる。
 脈波検出部101-1,101-2は、それぞれ上記受信回路RC1,RC2からディジタル化された受信信号RS1′,RS2′を取り込む。そして、一定の時間間隔で取り込まれる受信信号RS1′,RS2′をもとに橈骨動脈91の脈動波形を表す脈波信号PS1,PS2を検出する。そして、この脈波信号PS1,PS2をPTT算出部103へ出力する。なお、脈波検出部101-1,101-2は、CPUによるソフトウェアの処理により実現される以外に、独立して設けられたアナログ回路により実現されてもよい。
 PTT算出部103は、上記脈波検出部101-1,101-2から出力された各脈波信号PS1,PS2間の時間差を脈波伝播時間(PTT)として算出し、算出された脈波伝播時間(PTT)を血圧推定部104に出力する。
 血圧推定部104は、例えば、上記PTT算出部103により算出された脈波伝播時間(PTT)と、図示しない記憶ユニットに記憶されている、PTTと血圧値との関係を表す対応式とに基づいて、上記算出された脈波伝播時間(PTT)に対応する血圧値を推定する。そして、血圧の推定値を出力部105へ出力する。
 出力部105は、上記血圧推定部104から出力された血圧の推定値を、図3に示した表示器50に表示させる。表示器50としては、例えば有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイが使用される。なお、表示器50は、有機ELディスプレイに限られるものではなく、例えば液晶ディスプレイ(Liquid Cristal Display:LCD)や7セグメントを用いた表示器等の、他のタイプの表示器であってもよい。
 なお、出力部105は、例えば上記血圧の推定値を、図示しない記憶ユニットに記憶させたり、ネットワークを介して外部の装置へ出力する機能を有していてもよい。その際、上記血圧の推定値には、測定日時を表す情報や、被測定ユーザの名前もしくは脈波測定装置のID等の他の付加情報を含めるようにしてもよく、さらに脈波検出部101-1,101-2またはPTT算出部103において脈拍数が検出される場合には、この脈拍数を上記付加情報に含めるようにしてもよい。
 (動作例)
 次に、以上のように構成された、脈波測定装置としての機能を含む血圧測定装置の動作例を説明する。
 処理ユニット12のCPUは、送信回路TC1,TC2に対し送信波の送信開始を指示する。上記指示を受信すると各送信回路TC1,TC2では、短パルス状のバースト波が予め設定された時間間隔で生成され、この生成された各バースト波が送信波として送信アンテナTX1,TX2に対し供給される。このとき、各バースト波のパルス幅PWは、送信アンテナTX1,TX2を起点とする距離分解能により分離識別可能な距離の範囲が、被測定部位である橈骨動脈91を含み、かつ当該橈骨動脈91より遠方に位置する物体を含まない範囲内となるように設定される。例えば、先に述べたように、例えば5nsec を上限とし、1nsec を下限とする範囲内で、所望の距離分解能に応じた値に設定される。
 この結果、例えば図4に示すように、送信アンテナTX1,TX2からそれぞれ上記送信波による電波E1,E2が、橈骨動脈91の血流方向の異なる部位に向け送信される。なお、上記送信波は送信回路TC1,TC2から規則的な時間間隔で発生されるようにしてもよく、また不規則な時間間隔で発生されるようにしてもよく、さらには連続的に発生されるようにしてもよい。
 そうすると、上記電波E1,E2の上記橈骨動脈91による反射波E1′,E2′が、例えば図4に示すように受信アンテナRX1,RX2により受信され、その受信波形信号RS1,RS2が受信回路RC1,RC2に入力される。受信回路RC1,RC2では、それぞれ上記反射波E1′,E2′の受信波形信号RS1,RS2が、上記送信回路TC1,TC2から出力される参照波FS1,FS2により検波される。このとき、参照波FS1,FS2としては、上記送信波を送信するために生成されたバースト波と同一周波数および同一のパルス幅を有し、かつ同タイミングで生成されたバースト波が用いられる。このため、上記検波により、上記と反射波E1′,E2′と参照波FS1,FS2との間の位相差と、上記反射波E1′,E2′の受信強度とを示す信号が得られる。
 しかも、上記送信波としての電波E1,E2は、送信アンテナTX1,TX2を起点とする距離分解能により分離識別可能な距離の範囲が被測定部位である橈骨動脈91を含み、かつ当該橈骨動脈91より遠方に位置する物体を含まない範囲内となるように、パルス幅PWが設定された短パルス状のバースト波からなる。このため、被測定部位としての橈骨動脈91による反射波E1′,E2′の受信波形信号RSS は、例えば図6に示すように参照波FS1,FS2により検波され、その結果受信回路RC1,RC2により反射波E1′,E2′と参照波FS1,FS2との間の位相差と反射波E1′,E2′の受信強度とを示す受信信号RS1′,RS2′が得られる。
 これに対し、例えば橈骨動脈91より遠方に存在するユーザの胴体や周囲の物体による反射波の受信タイミングは、上記送信波としての電波E1,E2および参照波FS1,FS2を構成するバースト波のパルス幅PWにより規定される距離分解能により分離識別可能な距離の範囲外となる。このため、例えば図7に示すように、上記反射波の受信波形信号RSN は参照波FS1,FS2により検波されず、その結果受信信号RS1′,RS2′は出力されない。
 上記検波により得られた受信信号RS1′,RS2′は、受信回路RC1,RC2においてさらにA/D変換に必要な信号レベルまで増幅された後、A/D変換器によりディジタル信号に変換され、処理ユニット12へ入力される。
 処理ユニット12は、脈波検出部101-1,101-2において、それぞれ上記受信回路RC1,RC2から出力された検波後の受信信号RS1′,RS2′を取り込み、それぞれ次のように脈波信号PS1,PS2を検出する。
 すなわち、脈波検出部101-1は、受信回路RC1の血管拡張期の出力と血管収縮期の出力から、橈骨動脈91の上流側部位の脈波を表す脈波信号PS1を検出する。また、脈波検出部101-2は、受信回路RC2の血管拡張期の出力と血管収縮期の出力から、橈骨動脈91の下流側部位の脈波を表す脈波信号PS2を検出する。
 以上の動作をさらに詳しく説明する。すなわち、ユーザの左手首に血圧測定装置が装着された状態では、図4に示すように、左手首90の長手方向(バンド20の幅方向Yに相当)に関して、送受信アンテナTX1,RX1の対は左手首90を通る橈骨動脈91の上流側部位に対向する。一方、送受信アンテナTX2,RX2の対は橈骨動脈91の下流側部位に対向する。
 送受信アンテナTX1,RX1の対によって検出された信号は、橈骨動脈91の上流側部位における血管表面と送受信アンテナTX1,RX1の対との間の距離の変化、つまり橈骨動脈91の上流側部位における脈動(血管の拡張と収縮)を表す。同様に、送受信アンテナTX2,RX2の対によって検出された信号は、橈骨動脈91の下流側部位における血管表面と送受信アンテナTX2,RX2の対との間の距離の変化、つまり橈骨動脈91の下流側部位における脈動(血管の拡張と収縮)を表す。第1のセンサ部130-1に対応する脈波検出部101-1、第2のセンサ部130-2に対応する脈波検出部101-2は、それぞれ受信回路RC1,RC2の出力信号に基づいて、それぞれ図4に示すような山形状の波形をもつ第1の脈波信号PS1,第2の脈波信号PS2を時系列に出力する。
 なお、この例では、受信アンテナRX1,RX2の受信レベルは、約1μW(1mWに対するデシベル値では-30dBm)程度になっている。受信回路RC1,RC2の出力レベルは、約1ボルト程度になっている。また、第1の脈波信号PS1および第2の脈波信号PS2のそれぞれのピークA1,A2は、約100mV~1ボルトの程度になっている。
 処理ユニット12は、次にアプリケーション・プログラムを実行することによりPTT算出部103として動作し、橈骨動脈91の上流側部位において検出された脈波信号PS1と、橈骨動脈91の下流側部位において検出された脈波信号PS2との間の時間差を、脈波伝播時間(PTT)として算出する。
 この例では、図4中に示した第1の脈波信号PS1のピークA1と第2の脈波信号PS2のピークA2との間の時間差Δtを、脈波伝播時間(PTT)として算出する。なお、脈波伝播時間(PTT)は、第1および第2の脈波信号PS1,PS2のピーク間の時間差Δtに限らず、例えば第1および第2の脈波信号PS1,PS2の各波形の立ち上がりタイミング間の時間差として算出されるようにしてもよい。
 処理ユニット12は、続いてアプリケーション・プログラムの実行により血圧推定部104として動作し、記憶ユニットから脈波伝播時間(PTT)と血圧との関係式(対応式とも云う)Eqを読み出す。そして、この対応式Eqと、上記PTT算出部103により算出された脈波伝播時間(PTT)とに基づいて、血圧の推定値を算出する。ここで、脈波伝播時間(PTT)と血圧との対応式Eqは、それぞれ脈波伝播時間をDT、血圧をEBPと表すとき、例えば
   EBP=α/DT2+β            …(Eq.1)
   (ただし、α、βはそれぞれ既知の係数または定数を表す)で示すような、1/DT2の項を含む公知の分数関数として提供される。この対応式は、例えば特開平10-201724号公報に詳しく述べられている。
 なお、脈波伝播時間(PTT)と血圧との対応式Eqとしては、その他に、
   EBP=α/DT2+β/DT+γDT+δ   …(Eq.2)
   (ただし、α、β、γ、δはそれぞれ既知の係数または定数を表す)のように、1/DT2の項に加えて、1/DTの項と、DTの項とを含む式など、公知の別の対応式を用いることができる。
 上記脈波伝播時間(PTT)により血圧値が推定されると、処理ユニット12は、次に上記血圧の推定値を予め設定された血圧の正常範囲を表す閾値と比較し、この閾値で示される範囲を外れているか否かを判定する。そして、上記血圧の推定値が閾値で示される範囲内であれば、操作部52により脈波伝播時間(PTT)による血圧測定の終了指示が入力されるまで、上記測定制御を繰り返す。
 最後に処理ユニット12は、上記血圧推定部104により算出された血圧の推定値を、出力部105により付加情報と共に表示器50へ出力し表示させる。
 (一実施形態の効果)
 以上詳述したように一実施形態では、脈波を測定するために、送信回路TC1,TC2において短パルス状のバースト波からなる送信波を生成し、この送信波を送信アンテナTX1,TX2に供給することで、電波E1,E2を被測定部位となる橈骨動脈91の血流方向の異なる部位に向け送信している。このとき、上記バースト波のパルス幅PWは、送信アンテナTX1,TX2を起点とする距離分解能により分離識別可能な距離の範囲が、被測定部位である橈骨動脈91を含み、かつ当該橈骨動脈91より遠方に位置する物体を含まない範囲内となるように設定される。そして一実施形態では、上記電波E1,E2の上記橈骨動脈91による反射波E1′,E2′を、それぞれ受信回路RC1,RC2において参照波FS1,FS2により検波している。このとき、上記参照波FS1,FS2としては、送信回路TC1,TC2において送信波としてのバースト波と周波数およびパルス幅が同一でかつ同一タイミングで生成されたバースト波が用いられる。そして、上記検波後の受信信号RS1′,RS2′を脈波検出部101-1,101-2に入力して、上記橈骨動脈91の脈動を表す脈波を検出するようにしている。
 従って、一実施形態によれば、距離分解能により分離識別可能な距離の範囲内に位置する橈骨動脈91による反射波E1′,E2′については参照波FS1,FS2により検波され、検波後の受信信号が脈波検出部101-1,101-2による脈波信号の生成に供される。これに対し、橈骨動脈91より遠方に存在するユーザの胴体や周囲の物体等のノイズ源は上記距離分解能により分離識別可能な距離の範囲外であるため、上記ノイズ源による反射波の受信波形信号RSN は参照波FS1,FS2により検波されない。このため、上記ノイズ源による反射波の受信波形信号RSN が脈波検出部101-1,101-2にノイズとなって入力されることは防止される。従って、ユーザの胴体や周囲の物体等のノイズ源による反射波の影響を軽減して、脈波信号の品質をさらに高めることが可能となる。
 また、上記のようなノイズ源による反射波の影響が軽減された高品質の脈波信号をもとにPTT算出部103で脈波伝播時間(PTT)を算出し、血圧推定部104により血圧値を推定することによって、PTT方式による血圧測定の精度をさらに高めることが可能となる。
 [変形例]
 (1)前記一実施形態では、測定信号のパルス幅PWを、必要とされる距離分解能に応じてある値に固定設定する場合を例にとって説明した。しかし、例えば血圧推定部104により得られた血圧値の測定精度をもとに脈波検出部101-1,101-2により得られる脈波信号の検出精度(S/N)を推定し、当該検出精度の推定値に基づいて検出精度を高める方向に上記パルス幅を可変制御するように構成してもよい。
 PTT方式により推定された血圧値の測定精度は、例えばオシロメトリック法による血圧測定を併用することで、このオシロメトリック法により測定された血圧値との差により推定することができる。また、パルス幅PWの可変制御は、例えば学習モデルを使用し、この学習モデルにPTT方式による血圧測定精度の推定値又はこの推定値から推定される脈波信号の検出精度を入力して、学習モデルからパルス幅の補正値又は補正後のパルス幅を表すデータを出力させることにより実現できる。さらに、パルス幅の可変制御は、スイッチング機能付きのバースト波発生回路の動作をCPUにより制御することにより実現できる。
 このようにパルス幅の可変制御機能を備えることで、ユーザの測定環境に応じた最適なパルス幅PWを設定することが可能となる。
 (2)前記一実施形態では、送受信アンテナTX1,RX1およびTX2,RX2の対がバンド20の幅方向Y、つまり橈骨動脈91の長手方向に対応するように配置され、これによりPTTによる血圧推定を行う場合を例にとって説明した。しかし、この発明はこの構成に限定されるものではなく、1個の送受信アンテナ対のみ設けて、これにより橈骨動脈91の任意の1箇所においてその脈波を検出するように構成してもよい。この場合、血圧測定装置は、上記1対の送受信アンテナにより検出された脈波信号の波形の特徴量を算出し、特徴量と血圧値との関係を示す数式またはメモリテーブルを用いて、上記算出された特徴量に対応する血圧値を求めることにより、血圧を推定する。
 (3)前記一実施形態では、送受信アンテナTX1,RX1およびTX2,RX2の対を橈骨動脈91の長手方向(Y方向)に沿って所定の間隔を隔てて配置した場合を例にとって説明した。しかし、それに限らず、上記送受信アンテナTX1,RX1およびTX2,RX2の対を、橈骨動脈91と直交する方向、つまりバンド20の周方向(X方向)に、所定の間隔を隔てて配置するようにしてもよい。このとき、上記アンテナ基板のセットは1セットでもよいが、複数のセットを上記X方向に所定の間隔を隔てて配置するようにしてもよい。
 以上のように構成すると橈骨動脈91と直交する方向の複数の位置でそれぞれ測定信号および反射信号の送受波が行われる。このため、例えば、ユーザの橈骨動脈91の位置に個人差があっても、また被測定部位に対するバンド20の装着位置がX方向にずれても、上記複数のアンテナ基板のうちの少なくとも1つを動脈に近接させることが可能となり、これにより脈波を品質良く測定することが可能となる。
 (4)前記一実施形態では、血圧測定装置に脈波測定装置の機能を設け、脈波信号を検出してそれをもとにPTT方式により血圧値を測定する場合を例にとって説明した。しかし、それに限らず、PTT方式以外の方式により血圧値を推定してもよいし、脈波測定機能のみを備える装置を構成し、脈拍数のみを測定したり、脈波の波形を分析してユーザの心血管の状態を判定したりユーザの本人認証を行う等、脈波からその他の情報を取得するようにしてもよい。
 (5)血圧測定装置は、手首に常時装着するウェアラブルタイプ以外に、上腕部等の他の上肢や、大腿部、足首等の下肢等、その他の部位に測定時にのみ装着するものであってもよい。その際、装着位置は、皮下に動脈が存在部位であれば如何なる位置であってもよい。
 以上、本発明の実施形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。
 要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
 1…送信部
 2…受信部
 3…脈波検出部
 4…動脈
 10…本体
 12…処理ユニット
 20…バンド
 40…送受信ユニット
 130-1…第1のセンサ部
 130-2…第2のセンサ部
 TC1,TC2…送信回路
 RC1,RC2…受信回路
 TX1,TX2…送信アンテナ
 RX1,RX2…受信アンテナ
 50…表示器
 52…操作部
 90…左手首
 91…橈骨動脈
 101-1,101-2…脈波検出回路
 103…PTT算出部
 104…血圧推定部
 105…出力部

Claims (7)

  1.  送信回路と送信アンテナとを有し、生体の被測定部位に向けて電波からなる送信波を送信する送信部と、
     受信回路と受信アンテナとを有し、前記送信波の前記被測定部位による反射波を受信する受信部と、
     前記受信部から出力された信号に基づいて、前記被測定部位の脈動を表す脈波信号を検出する脈波検出部と
     を具備し、
     前記送信回路は、前記送信アンテナを起点とする距離分解能により分離識別可能な距離の範囲の一つが前記被測定部位を含みかつ当該被測定部位より少なくとも遠方に位置する物体を含まないようにパルス幅が設定された短パルス状のバースト波を生成し、当該バースト波を前記送信波として前記送信アンテナへ出力すると共に、前記送信波と同時に生成される参照波を前記受信回路へ出力し、
     前記受信回路は、前記受信アンテナにより受信された前記反射波と前記参照波との位相差を表す信号を前記脈波検出部へ出力する、
     脈波測定装置。
  2.  前記送信回路は、前記被測定部位をユーザの手首の橈骨動脈とした場合、前記距離分解能により分離識別可能な距離の範囲が前記送信部から前記ユーザの胴体を含まない範囲内となるように前記パルス幅を設定する、請求項1に記載の脈波測定装置。
  3.  前記送信回路は、前記被測定部位をユーザの手首の橈骨動脈とした場合、前記距離分解能により分離識別可能な距離の範囲が前記送信部から前記ユーザの周囲に存在する物体を含まない範囲内となるように前記パルス幅を設定する、請求項1に記載の脈波測定装置。
  4.  前記送信回路は、前記距離分解能をΔd、光速をcとするとき、前記距離分解能により分離識別可能な距離の範囲に対応する前記パルス幅を設定するために、前記バースト波の周波数帯域幅Δfを、
       Δd=c/2/Δfの関係を満たす値に設定する、請求項1に記載の脈波測定装置。
  5.  生体の被測定部位の脈動を電波を使用して測定する脈波測定装置が行う脈波測定方法であって、
     送信回路と送信アンテナとを有する送信部から前記生体の被測定部位に向けて前記電波からなる送信波を送信する過程と、
     受信回路と受信アンテナとを有する受信部により前記送信波の前記被測定部位による反射波を受信する過程と、
     前記受信部から出力された信号に基づいて、前記被測定部位の脈動を表す脈波信号を検出する過程と
     を具備し、
     前記送信波を送信する過程は、前記送信回路により、前記送信アンテナを起点とする距離分解能により分離識別可能な距離の範囲の一つが前記被測定部位を含みかつ当該被測定部位より少なくとも遠方に位置する物体を含まないようにパルス幅が設定された短パルス状のバースト波を生成し、当該バースト波を前記送信波として前記送信アンテナに出力すると共に、前記送信波と同時に生成される参照波を前記受信回路へ出力し、
     前記反射波を受信する過程は、前記受信回路により、前記受信アンテナにより受信された前記反射波と前記参照波との位相差を表す信号を前記脈波検出部へ出力する、
     脈波測定方法。
  6.  請求項1記載の脈波測定装置を少なくとも1組備え、
     前記少なくとも1組の脈波測定装置は、前記被測定部位としての動脈に対向配置するように前記生体に装着され、
     前記少なくとも1組の脈波測定装置に接続された血圧推定部を備え、
     前記血圧推定部は、
      前記少なくとも1組の脈波測定装置の脈波検出部により検出された前記被測定部位に対応する脈波信号に基づいて、当該脈波信号の波形の特徴量を算出する算出部と、
      予めメモリに記憶された前記特徴量と血圧値との関係式に基づいて、前記算出された特徴量に対応する血圧値を推定する推定部と、
      前記推定された血圧値を出力する出力部と
     を有する血圧測定装置。
  7.  前記脈波測定装置を2組備える場合に、
     前記2組の脈波測定装置は、前記被測定部位としての動脈の第1の部位および当該第1の部位より下流側の第2の部位にそれぞれ対向配置するように前記生体に装着され、
     前記血圧推定部は、
      前記波形の特徴量として、前記2組の脈波測定装置の各脈波検出部により検出された前記第1の部位に対応する第1の脈波信号および前記第2の部位に対応する第2の脈波信号に基づいて、前記第1の部位と第2の部位との間における脈波伝播時間を算出し、
      予めメモリに記憶された脈波伝播時間と血圧値との関係式に基づいて、前記算出された脈波伝播時間に対応する血圧値を推定する、
     請求項6に記載の血圧測定装置。
PCT/JP2020/024866 2019-07-17 2020-06-24 脈波測定装置および測定方法、血圧測定装置 Ceased WO2021010117A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-132164 2019-07-17
JP2019132164A JP2021016431A (ja) 2019-07-17 2019-07-17 脈波測定装置および測定方法、血圧測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021010117A1 true WO2021010117A1 (ja) 2021-01-21

Family

ID=74209792

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/024866 Ceased WO2021010117A1 (ja) 2019-07-17 2020-06-24 脈波測定装置および測定方法、血圧測定装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2021016431A (ja)
WO (1) WO2021010117A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005102959A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Seiko Epson Corp 脈波検出器及びこれを使用した脈波検出装置
JP2015077395A (ja) * 2013-10-17 2015-04-23 財團法人工業技術研究院Industrial Technology Research Institute 生理測定のための検出システムと方法
WO2019053999A1 (ja) * 2017-09-12 2019-03-21 オムロン株式会社 脈波測定装置、血圧測定装置、機器、脈波測定方法、および血圧測定方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005102959A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Seiko Epson Corp 脈波検出器及びこれを使用した脈波検出装置
JP2015077395A (ja) * 2013-10-17 2015-04-23 財團法人工業技術研究院Industrial Technology Research Institute 生理測定のための検出システムと方法
WO2019053999A1 (ja) * 2017-09-12 2019-03-21 オムロン株式会社 脈波測定装置、血圧測定装置、機器、脈波測定方法、および血圧測定方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021016431A (ja) 2021-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7154803B2 (ja) 生体情報測定装置、方法およびプログラム
US20160345930A1 (en) Blood pressure measurement device and blood pressure measurement method
DK2862508T3 (en) Detection system and method for physiological measurements by means of a measurement signal with overshoot- and undershoot pulses.
US20190219687A1 (en) System and method for vital signal sensing using a millimeter-wave radar sensor
US9877659B2 (en) Sensing system and method for physiology measurements
US20160058409A1 (en) Ultrasonic blood pressure measurement apparatus and blood pressure measurement method
US20170143309A1 (en) Ultrasonic probe, control device, and measurement apparatus
WO2011039580A3 (en) Apparatus for measuring a propagation velocity of a blood pressure wave
CN110507359B (zh) 剪切波成像方法及系统
US20150105679A1 (en) Method and apparatus for generating synchronization signal using electrocardiogram signal
JP2015217143A (ja) 心拍計測装置
US20200205682A1 (en) Pulse wave measurement device, blood pressure measurement device, equipment, method for measuring pulse wave, and method for measuring blood pressure
Chara et al. Respiratory biofeedback using acoustic sensing with smartphones
CN106175832B (zh) 一种检测血压的方法及移动终端
JP2019180939A (ja) 生体情報測定装置、方法およびプログラム
WO2021010117A1 (ja) 脈波測定装置および測定方法、血圧測定装置
US8679017B2 (en) Biological information measurement apparatus and method
JP2014102091A (ja) 超音波の伝搬時間計測のための超音波受信装置、及び超音波の伝搬時間計測のための超音波受信方法
EP2482730B1 (en) Systems and methods using on- or in-body communication technologies to obtain information on the body composition of a user
JP2017143459A (ja) 伝搬遅延特性の測定方法および装置
Pfann et al. A Wearable Belt Mounted Ultrasound Arm Motion Tracking System
US20240118415A1 (en) Displacement detection device and method
JP2014236776A (ja) 超音波測定装置および超音波測定方法
KR20240078175A (ko) 혈관 모니터링을 위한 초음파 센서 및 그 제어방법
JP2014506824A (ja) 血流測定のためにドップラ超音波振動子を位置付けるための方法と装置及び血流測定のためのシステム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20840254

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20840254

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1