专利名称：脉搏波传播速度测定装置以及脉搏波传播速度测定程序的制作方法在现有技术中，已知脉搏波在把握生物体的循环系统的状态方面具有各种各样的重要的信息。尤其是，脉搏波在生物体的2个部位进行传播的速度以及时间，被指出具有能够把握动脉硬化状态等的可能性，是在医疗现场也受到关注的生物体指标，分别被称作脉搏波传播速度(PWV Pulse Wave Velocity)、脉搏波传播时间(PTT Pulse Transit Time)坐寸o 在该脉搏波传播速度中，根据测定部位提出了多种测定手法，例如，颈动脉和大腿动脉间的脉搏波传播速度被称作cfPWV (carotid-femoral PWV,颈动脉-股动脉脉搏波传播速度)，作为脉搏波传播速度(PWV)中的黄金标准(gold standard)而被利用。一般来说，为了求出脉搏波传播速度(PWV)，需要2个部位的脉搏波测定点。但是，已知无论是在生物体上的哪个部位测定出的脉搏波，都是来自心脏的射血波和从生物体内的各个部位反射的反射波的合成波。并且，通过将该射血波和反射波分离，即使脉搏波的测定部位为I处，也存在能够求出脉搏波传播速度或者脉搏波传播时间的可能性。因此，在非专利文献I中，公开了一种用于将射血波和反射波分离的技术。此外，在专利文献I和专利文献2中，公开了一种通过将射血波和反射波分离，即使脉搏波的测定部位为I处，也能求出脉搏波传播速度或者脉搏波传播时间的技术。一般来说，脉搏波在生物体内的各处产生反射。该脉搏波的反射，主要起因于血管的阻抗不整合，例如，在存在血管的分支或血管的弹性力的变化等的部位产生脉搏波的反射。在此，如同在专利文献I中也记述了的那样，在将射血波和反射波分离时，若假定主要的反射点位于肠骨动脉或者腹部大动脉周边，则针对在生物体各部测定出的脉搏波，射血波和反射波的分离顺利地进行。此外，在专利文献2中，公开了如下技术脉搏波传播速度或者脉搏波传播时间与血压存在相关关系，根据从I个测定部位得到的脉搏波来算出脉搏波传播速度或者脉搏波传播时间，并识别血压。此外，在非专利文献2中公开了如下技术根据从2个测定部位得到的脉搏波来算出脉搏波传播速度或者脉搏波传播时间，并识别血压。另外，在上述专利文献I以及2的任意一者中，根据I个测定部位的脉搏波都能够求出脉搏波传播速度或者脉搏波传播时间，但其前提是射血波和反射波各自的脉搏波传播速度相同。按照该前提，(I)将I个脉搏波分离为射血波和反射波并求出两者的时间差，(2)求出射血波和反射波各自的脉搏波所传播的距离的差。由此，求出了脉搏波传播速度或者脉搏波传播时间。但是，实际上，射血波和反射波的脉搏波传播速度不一致。原因在于，射血波和反射波的振幅不同。如前述的专利文献2中记载的那样，脉搏波传播速度与血压存在相关关系，而血压与脉搏波的振幅有关。即，脉搏波传播速度与脉搏波的振幅有关。如上所述，反射波通过将反射点假定为腹部大动脉周边能够很好地说明脉搏波的波形形状。发生脉搏波的反射的理由在于，存在大动脉和腹部大动脉的阻抗不整合，但该不整合的程度因人而异，而且即使是同一人物，也根据健康状态/血管状态等而不同。其结果，反射波的振幅与行波不同，而且其不同程度因人而异。因此，射血波和反射波的脉搏波传播速度不同。 在先技术文献专利文献专利文献I JP特开2003-010139号公报专利文献2 JP特开2007-007075号公报非专利文献I :Takazawa K et al. “Underestimation of vasodilator effectsof nitroglycerin by upper limb blood pressure，，，Hypertension 1995 ；26 :520-3非专利文献2 McCombie, Devin “Development of a wearable bloodpressure monitor using adaptive calibration of peripheral pulse transit timemeasurements”，Ph. D. Thesis, Massachusetts Institute of Technology, Dept.ofMechanical Engineering,2008.
发明要解决的课题因此，本发明的课题在于，提供一种能够根据I个测定部位的脉搏波来更准确地求出脉搏波传播速度的脉搏波传播速度测定装置以及脉搏波传播速度测定程序。用于解决课题的手段为了解决上述课题，本发明的脉搏波传播速度测定装置的特征在于，具备脉搏波检测部，其检测生物体的某一个部位的脉搏波；基准时间检测部，其检测用于确定由上述脉搏波检测部检测出的上述一个部位的脉搏波中包含的射血波分量的基准时间和用于确定上述脉搏波中包含的反射波分量的基准时间；脉搏波振幅检测部，其检测与由上述基准时间检测部检测出的上述射血波分量的基准时间相对应的上述脉搏波的振幅，并且检测与由上述基准时间检测部检测出的上述反射波分量的基准时间相对应的上述脉搏波的振幅；和传播速度检测部，其基于由上述基准时间检测部检测出的上述射血波分量的基准时间以及上述反射波分量的基准时间、和由上述脉搏波振幅检测部检测出的与上述射血波分量的基准时间相对应的脉搏波的振幅以及与上述反射波分量的基准时间相对应的脉搏波的振幅，来求出上述脉搏波的传播速度。本发明的脉搏波传播速度测定装置，用上述基准时间检测部来检测脉搏波的射血波分量以及反射分量的基准时间，并且用上述脉搏波振幅检测部来检测与上述射血波分量以及反射波分量的基准时间相对应的脉搏波的振幅。并且，上述传播速度检测部基于上述射血波分量、反射波分量的基准时间、和与该射血波分量、反射波分量的基准时间相对应的脉搏波的振幅，来求出上述脉搏波的传播速度。因此，能够考虑到射血波分量的振幅与反射波分量的振幅的差异所导致的射血波与反射波的脉搏波传播速度的差异来高精度地对脉搏波传播速度进行测定。此外，在一个实施方式的脉搏波传播速度测定装置中，上述脉搏波振幅检测部具有射血波分量除去部，该射血波分量除去部求出与上述反射波分量的基准时间相对应的上述脉搏波的振幅中包含的射血波分量，从与上述反射波分量的基准时间相对应的上述脉搏波的振幅中除去上述脉搏波的振幅中包含的射血波分量，来求出与上述反射波分量的基准时间相对应的上述反射波分量的振幅，上述传播速度检测部，基于由上述基准时间检测部检测出的上述射血波分量的基准时间以及上述反射波分量的基准时间、和由上述脉搏波振幅检测部检测出的与上述射血波分量的基准时间相 对应的脉搏波的振幅、以及由上述射血波分量除去部求出的上述反射波分量的振幅，来求出上述脉搏波的传播速度。根据本实施方式，由上述射血波分量除去部从与上述反射波分量的基准时间相对应的上述脉搏波的振幅中除去上述脉搏波的振幅中包含的射血波分量，来求出与上述反射波分量的基准时间相对应的上述反射波分量的振幅，因此能够更准确地求出与上述反射波分量的基准时间相对应的上述反射波分量的振幅。因此，能够通过传播速度检测部，更准确地求出上述脉搏波的传播速度。此外，在一个实施方式的脉搏波传播速度测定装置中，上述传播速度检测部，基于由上述基准时间检测部检测出的上述射血波分量的基准时间与上述反射波分量的基准时间的时间差、和由上述脉搏波振幅检测部检测出的与上述射血波分量的基准时间相对应的脉搏波的振幅与由上述射血波分量除去部求出的上述反射波分量的振幅的振幅差，来求出上述脉搏波的传播速度。根据本实施方式，能够基于由上述基准时间检测部检测出的上述射血波分量的基准时间与上述反射波分量的基准时间的时间差、和由上述脉搏波振幅检测部检测出的与上述射血波分量的基准时间相对应的脉搏波的振幅与由上述射血波分量除去部求出的上述反射波分量的振幅的振幅差，来更准确地求出上述脉搏波的传播速度。此外，在一个实施方式的脉搏波传播速度测定程序中，使计算机执行如下功能基准时间导出功能，其求出用于确定生物体的某部位的脉搏波中包含的射血波分量的基准时间和用于确定上述脉搏波中包含的反射波分量的基准时间；脉搏波振幅导出功能，其求出与上述射血波分量的基准时间相对应的上述脉搏波的振幅，并且求出与上述反射波分量的基准时间相对应的上述脉搏波的振幅；和传播速度导出功能，其基于上述射血波分量的基准时间以及上述反射波分量的基准时间、和与上述射血波分量的基准时间相对应的脉搏波的振幅以及与上述反射波分量的基准时间相对应的脉搏波的振幅，来算出上述脉搏波的传播速度。根据本实施方式的脉搏波传播速度测定程序，使计算机执行上述基准时间导出功能，来求出用于确定脉搏波的射血波分量和反射分量的基准时间，并且通过上述脉搏波振幅导出功能来求出与用于确定上述射血波分量以及反射分量的基准时间相对应的脉搏波的振幅。并且，通过上述传播速度导出功能，基于用于确定上述射血波分量、反射分量的基准时间、和与用于确定上述射血波分量、反射分量的基准时间相对应的脉搏波的振幅，来算出上述脉搏波的传播速度。因此，能够考虑到射血波分量的振幅与反射分量的振幅的差异所导致的射血波与反射波的脉搏波传播速度的差异来更高精度地检测脉搏波传播速度。此外，在一个实施方式的脉搏波传播速度测定程序中，上述脉搏波振幅导出功能包含射血波分量除去功能，该射血波分量除去功能求出与上述反射波分量的基准时间相对应的上述脉搏波的振幅中包含的射血波分量，从与上述反射波分量的基准时间相对应的上述脉搏波的振幅中除去上述脉搏波的振幅中包含的射血波分量，来求出与上述反射波分量的基准时间相对应的上述反射波分量的振幅，上述传播速度导出功能， 基于上述射血波分量的基准时间以及上述反射波分量的基准时间、和与上述射血波分量的基准时间相对应的脉搏波的振幅、以及通过上述射血波分量除去功能求出的上述反射波分量的振幅，来算出上述脉搏波的传播速度。根据本实施方式的脉搏波传播速度測定程序，通过上述射血波分量除去功能来从与上述反射波分量的基准时间相对应的上述脉搏波的振幅中除去上述脉搏波的振幅中包含的射血波分量，来求出与上述反射波分量的基准时间相对应的上述反射波分量的振幅。由此，能够更准确地求出与上述反射波分量的基准时间相对应的上述反射波分量的振幅。因此，能够通过传播速度导出功能，更准确地求出上述脉搏波的传播速度。此外，在一个实施方式的脉搏波传播速度測定程序中，上述传播速度导出功能，基于上述射血波分量的基准时间与上述反射波分量的基准时间的时间差、和与上述射血波分量的基准时间相对应的脉搏波的振幅与通过上述射血波分量除去功能求出的上述反射波分量的振幅的振幅差，来求出上述脉搏波的传播速度。根据本实施方式，能够基于上述射血波分量的基准时间与上述反射波分量的基准时间的时间差、和与上述射血波分量的基准时间相对应的脉搏波的振幅与通过上述射血波分量除去功能求出的上述反射波分量的振幅的振幅差，来更准确地求出上述脉搏波的传播速度。发明的效果根据本发明的脉搏波传播速度測定装置，基于用于确定射血波分量、反射分量的基准时间、和与该用于确定射血波分量、反射分量的基准时间相对应的脉搏波的振幅，来求出脉搏波的传播速度，因此能够考虑到射血波分量的振幅与反射分量的振幅的差异所导致的射血波与反射波的脉搏波传播速度的差异，来高精度地检测脉搏波传播速度。
图I是本发明的实施方式的脉搏波传播速度測定装置的框图。图2A是表示用上述实施方式的脉搏波检测部检测出的脉搏波的波形的波形图。图2B是表示上述脉搏波的加速度波形的波形图。图2C是表示用上述实施方式的脉搏波检测部检测出的脉搏波的3次微分波形的波形图。图2D是表示上述脉搏波的4次微分波形的波形图。图3是表示上述脉搏波的波形以及上述脉搏波的基准点Ql、Q2上的脉搏波的振幅WU W2的波形图。图4是表示上述脉搏波的波形以及上述脉搏波的射血波分量SI和反射波分量S2的波形图。图5是示意性地表示上述脉搏波S的射血波分量SI在人的生物体内传播的路径d和反射波分量S2在人的生物体内传播的路径h的示意图。

此外，上述射血波 反射波信息提取部6具有脉搏波振幅检测部3。该脉搏波振幅检测部3，如图3的波形图所例示的那样，检测与由上述基准时间检测部2检测出的上述射血波分量的基准时间Tl相对应的上述脉搏波S的振幅Wl，并且检测与由上述基准时间检测部2检测出的上述反射波分量的基准时间T2相对应的上述脉搏波S的振幅W2。并且，上述射血波 反射波信息提取部6具有射血波分量除去部4。该射血波分量除去部4，如图4所示，从与上述反射波分量S2的基准时间T2相对应的上述脉搏波S的振幅W2中除去上述脉搏波S的振幅W2中包含的射血波分量SI，来求出与上述反射波分量S2的基准时间T2相对应的上述反射波分量S2的振幅W3。作为求出该与反射波分量S2的基准时间T2相对应的上述反射波分量S2的振幅W3的手法，例如，可以考虑利用Windkessel模型等，对脉搏波中的射血波的減少程度进行模型化，并从在反射波分量S2的基准时间T2的周边测定出的脉搏波振幅中减去射血波SI的残存分量的方法等。当然，如果存在能够更准确地确定射血波SI的残存分量的手法则也可以采用。并且，上述射血波·反射波信息提取部6将表示由上述基准时间检测部2检测出的上述射血波分量的基准时间Tl以及上述反射波分量的基准时间T2的信息输入到上述脉搏波传播速度检测部5，并且将表示由上述脉搏波振幅检测部3检测出的与上述射血波分量的基准时间Tl相对应的脉搏波S的振幅Wl以及与上述反射波分量的基准时间T2相对应的上述脉搏波S的反射波分量S2的振幅W3的信息输入到上述脉搏波传播速度检测部5。于是，上述脉搏波传播速度检测部5基于上述射血波分量的基准时间Tl、反射波分量的基准时间T2、与上述射血波分量的基准时间Tl相对应的脉搏波S的振幅W1、和与上述反射波分量S2的基准时间T2相对应的上述脉搏波S的反射波分量S2的振幅W3，来求出上述脉搏波S的传播速度。接着，对上述脉搏波传播速度检测部5求出上述脉搏波S的传播速度PWV的过程进行说明。一般来说，所谓脉搏波传播速度，是对生物体部位的2个部位各自的脉搏波进行測定，并求出各自的脉搏波的射血波分量进行传播的速度，其根本原理是基于Moens-Korteweg的原理。此外，在非专利文献2中，根据Moens-Korteweg的关系导出了脉搏波传播速度与血压的关系，并用下式(I)来表示。(PffV)2 = a * exp ( β X P). . . (I)在上式(I)中，PWV是脉搏波传播速度(m/秒)，P是血压(mmHg)，α、β是按照每个个人、在个人内也按照每个测定时间而稍有变化的常数。在此，对射血波SI的脉搏波传播速度PWVl (m/秒)和反射波S2的脉搏波传播速度PWV2 (m/秒)分别应用上式(I)，则能够得到下式(2)、(3)。(PffVl)2 = α · exp (β Xffl). . . (2)(PWV2)2 = α · exp (β XW3)…(3)
在上式(2)中，Wl是射血波SI的脉搏波振幅、即图4的与射血波SI的基准时间Tl相对应的脉搏波S的振幅W1，该振幅Wl与射血波SI的脉搏波压カ相对应。此外，W3是反射波S2的脉搏波振幅、即图4的与反射波S2的基准时间Τ2相对应的反射波S2的振幅W3，该振幅W3与反射波S2的脉搏波压カ相对应。另ー方面，如图5所示，设从人体的心脏51到脉搏波測定部位52的距离为d(m)，从心脏51到反射点53为止的距离为h(m)，从心脏51的跳动时到射血波SI的基准时间Tl为止的时间为Λ Tl (秒)，射血波SI的基准时间Tl与反射波S2的基准时间Τ2的时间差(Τ2-Τ1)为Λ Τ2 (秒)，则能够得到下式(4)、(5)。(PffVl)2 = (d/ΔΤΙ)2…⑷(PWV2)2 = ((2h+d)/(ΔΤ1+ΔΤ2))2…(5)根据上式(2)和上式(4)能够得到下式出)，根据上式(3)和上式(5)能够得到下式⑵。α · exp ( β Xffl) = (d/ Δ Tl)2· · · (6)α .exp(^XW3) = ((2h+d) / ( Δ Tl+Δ Τ2))2 …(7)根据上式(6)和上式(7)，能够消去时间ΛΤ1。即，根据上式(J)能够得到下式⑶。(ΔΤ1+ΔΤ2)2 = (2h+d)2/α · exp ( β XW3)Δ Tl+ ΔΤ2 = (2h+d)/{α · exp ( β X W3)}1/2ΔΤ1= (2h+d)/{a · exp ( β XW3)}1/2-Δ T2 …(8)将该式⑶代入到上式(4)中，能够得到下式(9)。(PffVl)2 = d2 X [ (2h+d)/{a · exp ( β XW3)} 1/2_ Δ Τ2]PffVl = dX [ (2h+d) / a · exp ( β X W3)} 1/2_ Λ Τ2Γ1··· (9)S卩，能够根据已知的常数α、β、已知的测定值即距离d、h、由基准时间检测部2求出的基准时间T2与Tl的差(T2-T1) = ΛΤ2、和由射血波分量除去部4求出的与反射波S2的基准时间T2相对应的反射波S2的振幅W3，来算出射血波SI的脉搏波传播速度PWVl。S卩，上述脉搏波传播速度检测部5，通过基于上述那样的式(4) (7)而导出的上式(9)，基于上述射血波分量SI、反射分量S2的基准时间Tl、T2的差Λ T2、和与上述反射波分量S2的基准时间Τ2相对应的脉搏波S的射血波分量SI、反射分量S2的振幅Wl、W3,来求出上述脉搏波S的射血波SI的传播速度PWVl。因此，能够考虑到射血波分量SI的振幅Wl与反射分量S2的振幅W3的差异所导致的射血波与反射波的脉搏波传播速度的差异来高精度地对脉搏波传播速度进行測定。
此外，在上述实施方式中，说明了脉搏波振幅检测部3具有射血波分量除去部4的情况，但在上述脉搏波振幅检测部3不具有射血波分量除去部4的情况下，使用在上式(3)中采用了与反射波S2的基准时间T2相对应的脉搏波S的振幅W2来取代与反射波S2的基准时间T2相对应的反射波S2的振幅W3的下式(10)。(PWV2)2 = α · exp (β XW2)…(10)在此情况下，根据上式(10)和上式(5)能够得到下式(11)。a .exp(^XW2) = ((2h+d) / ( Δ Tl+Δ T2))2. . . (11)因此，根据前述的式(6)和上式(11)，能够消去时间ΛΤ1，从而得到下式(12)。ΔΤ1= (2h+d)/{a · exp ( β XW2)}1/2-Δ T2…(12)
将该式(12)代入到前述的式⑷中，能够得到下式(13)。(PffVl)2 = d2 X [ (2h+d)/{a · exp ( β XW2)} 1/2_ Δ Τ2]PffVl = dX [(2h+d)/a · exp ( β X W2)} 1/2_ Λ Τ2Γ1· · · (13)S卩，能够根据已知的常数α、β、已知的测定值即距离d、h、由基准时间检测部2求出的基准时间T2与Tl的差(T2-T1) = ΛΤ2、和由脉搏波振幅检测部3求出的与反射波S2的基准时间T2相对应的脉搏波S的振幅W2，来算出射血波SI的脉搏波传播速度PWVl。即，上述脉搏波传播速度检测部5，通过如上述那样导出的上式(13)，基于上述射血波分量SI、反射分量S2的基准时间Tl、T2的差ΛΤ2、和与上述反射波分量S2的基准时间T2相对应的脉搏波S的基准时间T2的振幅W2，来求出上述脉搏波S的射血波SI的传播速度PWVl。因此，能够考虑到脉搏波S的射血波SI与反射波S2的脉搏波传播速度的差异来高精度地对脉搏波传播速度进行測定。另外，在上述实施方式中，对测定脉搏波传播速度的装置进行了说明，但从上式
(I)可知，也能够根据在上述实施方式中測定出的脉搏波传播速度来測定血压。即，在利用者使用上述脉搏波传播速度測定装置的情况下，也可以显示为血压值来取代直接显示由该装置得到的脉搏波传播速度。这是因为，上述脉搏波传播速度对于医疗工作者来说是非常熟悉的生物体指标，而对于非医疗工作者来说，比起脉搏波传播速度，血压是更容易熟悉的生物体指标。使用了袖带的一般的血压计，花费数十秒来将ー组最高血压·最低血压·平均血压 脉搏数等提示给利用者，但根据基于本发明的实施方式的血压计，能够按照每I拍来检测血压，因此有可能更详细地把握生物体的状态。此外，通过取得数拍单位的加法平均 移动平均等，能够更高精度地检测脉搏波传播速度、血压。此外，如上所述，也可以通过脉搏波传播速度測定程序来使计算机执行如下功能由上述基准时间检测部2求出上述基准时间Tl和T2的基准时间导出功能；由上述脉搏波振幅检测部3求出与上述基准时间T1、T2相对应的脉搏波S的振幅W1、W2的脉搏波振幅导出功能；由上述射血波分量除去部4求出与上述反射波分量S2的基准时间T2相对应的上述反射波分量S2的振幅W3的射血波分量除去功能；和由上述脉搏波传播速度检测部5，基于上述射血波分量SI、反射分量S2的基准时间Tl、T2的差Λ T2、和与上述反射波分量S2的基准时间Τ2相对应的脉搏波S的反射分量S2的振幅W3，来求出上述脉搏波S的射血波SI的传播速度PWVl的功能。此外，如上所述，也可以通过脉搏波传播速度測定程序来使计算机执行如下功能由上述基准时间检测部2求出上述基准时间Tl和T2的基准时间导出功能；由上述脉搏波振幅检测部3求出与上述基准时间T1、T2相对应的脉搏波S的振幅W1、W2的脉搏波振幅导出功能；和由上述脉搏波传播速度检测部5，基于上述射血波分量SI、反射分量S2的基准时间Tl、T2的差Λ T2、和与上述反射波分量S2的基准时间Τ2相对应的脉搏波S的振幅W2，来求出上述脉搏波S的射血波SI的传播速度PWVl的功能。符号说明I脉搏波检测部2基准时间检测部3脉搏波振幅检测部4射血波分量除去部5脉搏波传播速度检测部6射血波·反射波信息提取部10脉搏波传播速度測定装置Ql极大点Q24次微分波的第3零交叉点S脉搏波SI射血波S2反射波Tl射血波分量的基准时间Τ2反射波分量的基准时间Wl与基准时间Tl相对应的脉搏波S的振幅W2与基准时间Τ2相对应的脉搏波S的振幅W3与基准时间Τ2相对应的反射波S2的振幅
PffVl射血波SI的传播速度PWV2反射波S2的传播速度


本发明的脉搏波传播速度测定装置(10)用基准时间检测部(2)来检测脉搏波(S)的射血波分量(S1)、反射分量(S2)的基准时间(T1、T2)，并且用脉搏波振幅检测部(3)来检测与射血波分量(S1)、反射分量(S2)的基准时间(T1、T2)相对应的脉搏波(S)的振幅(W1、W2)。并且，传播速度检测部(5)基于射血波分量(S1)、反射波分量(S2)的基准时间(T1、T2)、和与射血波分量(S1)、反射波分量(S2)的基准时间(T1、T2)相对应的脉搏波(S)的振幅(W1、W2)，来求出脉搏波(S)的传播速度(PWV1)。因此，能够考虑到射血波分量(S1)的振幅与反射分量(S2)的振幅的差异所导致的射血波与反射波的脉搏波传播速度的差异来高精度地对脉搏波传播速度进行测定。