JP2006288629A - 血圧測定装置及び血圧測定方法、並びに制御プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 被測定者に不快感を与えず、より素早く正確に加圧不足を検出し、かつそれに対処することができる血圧測定装置を提供する。
【解決手段】 本発明による血圧測定装置は、外耳及びその周辺の適所を圧迫するためのカフと、前記カフに空気を供給して加圧するカフ加圧手段と、前記カフ内の圧力を検出するカフ圧検出手段と、前記外耳及びその周辺の適所から脈波信号を検出する脈波検出手段と、前記脈波検出手段によって検出された脈波信号に基づいて、前記カフが加圧不足か否か判定する加圧不足判定手段と、前記加圧不足判定手段の判定結果によって、前記カフ加圧手段による前記カフの再加圧を制御する制御手段と、前記再加圧されたカフ圧及び再加圧されたときの脈波信号に基づいて血圧値を決定する血圧値決定手段と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、外耳及びその周辺部を圧迫し、その部分の脈波を検出して血圧値を算出する血圧測定装置に関するものである。

一般に血圧計においては、腕等に巻き回したカフを加圧ポンプにより所定圧力値まで加圧して腕等を阻血した後、この加圧したカフを減圧してカフ内の圧力を圧力センサで検知しながら脈波を検出し、それに基づいて最高血圧値及び最低血圧値を算出するようにしている。

そして、最高血圧値及び最低血圧値を正確に測定するには、減圧時の脈波の最大値（ピーク）及び最小値（ボトム）を検出する必要がある。この際には、ピーク及びボトム検出用の閾値というものが設定されるが、固定の閾値であると、脈波の振幅が大きい人や小さい人がいたり、個体によってばらばらでであるため、ピーク及びボトムの検出が正確にできない場合がある。

このため、特許文献１に開示されている血圧計では、脈波の最大値を検出するための閾値を、前回検出された微分脈波の最大値の所定の割合に設定するようにして、できるだけ正確に脈波を認識するようにしている。
特公平７−７９８０１号公報

しかしながら、上記特許文献１では、上述のように、現在の減圧中（血圧測定中）の脈波の最大値（ピーク）を検出するために、前回検出された微分脈波の最大値（ピーク値）を用いて閾値を決定している。

従って、前回の微分脈波の最大値が正確に検出されなかった場合には、閾値も正確でなくなってしまう。また、一度不正確な微分脈波の最大値が検出されるとその不正確さが以後伝播してしまう可能性もある。

また、このように前回の微分脈波を基に今回の脈波検出用の閾値を求めたとしても、１人の被測定者のみが血圧計を用いる場合を想定しているなら問題は生じにくいが、不特定多数の被測定者の血圧を測定することを想定した場合には、前回測定した者が別人であったときには、脈波の個体差に対応できる閾値が設定できるとは限らない。

特に、脈の弱い被測定者では、脈波の検出が難しく、雑音との区別を正確にしなければならないので、閾値設定は脈波検出には非常に重要になってくる。

さらに、通常カフは被測定者の腕に取り付けられ、その圧迫感は非常に強い。被測定者は正確に脈波が取れず、血圧が正確に測定できなかった場合には再測定しなければならず、心理的負担が非常に高く、被測定者は測定中、長い間非常に不快な思いをしなければならない。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、被測定者に不快感を与えず、より素早く正確に脈波のピーク及びボトムを検出し、それを基に正確に血圧測定動作が実行できる血圧測定装置を提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明による血圧測定装置は、外耳及びその周辺の適所を圧迫するためのカフと、前記カフに空気を供給して加圧するカフ加圧手段と、前記カフ内の圧力を検出するカフ圧検出手段と、前記外耳及びその周辺の適所から脈波信号を検出する脈波検出手段と、前記脈波検出手段によって検出された脈波信号の脈波振幅値を算出する振幅算出手段と、今回の血圧測定に際して前記脈波検出手段によって検出された、血圧測定のための減圧動作開始前の脈波信号に基づいて、前記振幅算出手段による脈波振幅値算出で用いる脈波ピーク及び／又はボトム検出のための閾値を設定する閾値設定手段と、を備えることを特徴とする。

前記閾値設定手段は、前記カフ加圧手段による加圧前に前記脈波検出手段によって検出された脈波に基づいて、前記閾値を設定する。また、前記閾値設定手段は、前記カフ加圧手段による加圧中に、前記脈波検出手段によって検出された脈波に基づいて、前記閾値を設定してもよい。さらに、前記閾値設定手段は、前記カフ加圧手段によって加圧し、この加圧を一時停止しているときに前記脈波検出手段によって検出された脈波に基づいて、前記閾値を設定するようにしてもよい。

本発明による血圧測定装置は、さらに、前記脈波検出手段によって検出された脈波信号から脈波形状パラメータを算出する脈波パラメータ算出手段を備え、前記閾値設定手段は、前記脈波形状パラメータに基づいて、前記閾値を設定することを特徴とする。

ここで、前記脈波形状パラメータは、前記血圧測定開始前の脈波信号の振幅値と前記血圧測定開始前の脈波信号における心臓の拡張期に対応して生じる減衰の係数比とを含むものである。

そして、前記脈波検出手段は、前記外耳及びその周辺の適所に光を照射する発光素子と前記外耳及びその周辺を透過又は反射する光の量を測定する受光素子とを用いて前記脈波信号を検出することを特徴とする。

さらに、前記外耳及びその周辺の適所は、外耳道及び／又はその周辺部、或いは、耳珠及び／又はその周辺部である。

本発明による血圧測定方法は、外耳及びその周辺の適所を圧迫するためのカフに空気を供給して加圧するカフ加圧工程と、前記カフ内の圧力を検出するカフ圧検出工程と、前記外耳及びその周辺の適所から脈波信号を検出する脈波検出工程と、前記脈波検出工程で検出された脈波信号の脈波振幅値を算出する振幅算出工程と、今回の血圧測定に際して前記脈波検出工程で検出された、血圧測定のための減圧動作開始前の脈波信号に基づいて、前記振幅算出工程での脈波振幅値算出で用いる脈波ピーク及び／又はボトム検出のための閾値を設定する閾値設定工程と、を備えることを特徴とする。

さらに、本発明による制御プログラムは、血圧測定方法を実行するための制御プログラムであって、外耳及びその周辺の適所を圧迫するためのカフに空気を供給して加圧するカフ加圧工程を実行するためのプログラムコードと、前記カフ内の圧力を検出するカフ圧検出工程を実行するためのプログラムコードと、前記外耳及びその周辺の適所から脈波信号を検出する脈波検出工程を実行するためのプログラムコードと、前記脈波検出工程で検出された脈波信号の脈波振幅値を算出する振幅算出工程を実行するためのプログラムコードと、今回の血圧測定に際して前記脈波検出工程で検出された、血圧測定のための減圧動作開始前の脈波信号に基づいて、前記振幅算出工程での脈波振幅値算出で用いる脈波ピーク及び／又はボトム検出のための閾値を設定する閾値設定工程を実行するためのプログラムコードと、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、この制御プログラムを格納するコンピュータ読取可能な記憶媒体をも提供するものである。

その他の本発明の特徴は、以下の発明を実施するための最良の形態の記載及び添付図面により明らかになるものである。

本発明の血圧測定装置及び方法、制御プログラムによれば、被測定者の個体差に対応して、より正確に血圧を測定できるようになる。

本実施形態は、外耳およびその周辺部（浅側頭動脈又はその分枝の一部及び外耳道の一部を含む）にカフを装着し、動脈硬化の程度を評価するための指数（指標）を測定し、表示部に表示する循環指標測定機能を有する光電脈波血圧計について記載されており、以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。

＜耳介の構造＞
本実施形態に係る血圧計が装着されるのは、前述の通り外耳およびその周辺部であるが、外耳およびその周辺部とは耳珠およびその周辺部を含み、また外耳は外耳道と耳介をも含む概念である。ここでは、まず耳介の構造について明らかにする。

図１は耳介（耳）の各部位の名称を示す図である。図１において、１２１は耳珠、１２２は対珠、１２３は耳甲介、１２４は対輪、１２５は耳輪、１２６は対輪脚である。

本実施形態では、後述する一対のカフ１は耳珠１２１を挟むように、かつ耳珠１２１及びその周辺部を覆うように装着される。この周辺部には、上述のように、浅側頭動脈１２８又はその分岐血管の一部及び外耳道の一部が少なくとも含まれる。

＜光電容積脈波血圧計の回路構成＞
図２は実施形態の光電容積脈波血圧計の構成を示すブロック図である。図２において、３０は外耳およびその周辺部（耳珠及び／又はその周辺部）に装着される検出部である。その検出部３０にはカフ１（１ａ及び１ｂ）が含まれ、外耳およびその周辺部（耳珠および／又はその周辺部）の血管（細動脈）を圧迫可能となるよう外耳周辺部の血圧測定部位好ましくは耳珠（及び／又は浅側頭動脈）に固定される。２はゴム管（エアチューブ）であり、カフ１内への空気の流路を成す。３は圧力ポンプであり、カフ１内に圧力空気を送り込む。４は急排弁であり、カフ１内の圧力を急速に減少させる。５は微排弁であり、カフ１内の圧力を一定速度（例えば２〜３ｍｍＨｇ／ｓｅｃ）で減少させる。６は圧力センサであり、カフ１内の圧力に応じて電気的パラメータを変化させる。７は圧力検出アンプ（ＡＭＰ）であり、圧力センサ６の電気的パラメータを検出し、これを電気的信号に変換し、かつ増幅してアナログのカフ圧信号Ｐを出力する。

８はカフ１内に設置された脈波センサであり、脈動する血管血流に光を照射するＬＥＤ８ａと、該血管血流による反射光を検出するフォトトランジスタ８ｂを含む（図４）。９は脈波検出アンプ（ＡＭＰ）であり、フォトトランジスタ８ｂの出力信号を増幅してアナログの脈波信号Ｍを出力する。ここで、ＬＥＤ８ａには光量を自動的に変化させる光量制御部１８が接続され、一方脈波検出アンプ９には、ゲインを自動的に変化させるゲイン制御部１９ａと脈波検出フィルタ・アンプ９を構成する後述するフィルタアンプ９１、９２の時定数を変化させる時定数制御部１９ｂとが接続されている。１０はＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）であり、アナログ信号Ｍ、ＰをデジタルデータＤに変換する。

１１は制御部（ＣＰＵ）であり、本光電容積脈波血圧計の主制御を行う。ＣＰＵ１１は調整圧力を記憶する調整圧力レジスタ１１ａを有している。

１２はＲＯＭであり、ＣＰＵ１１が実行する例えば図６、図７、図８、図１１、図１３及び図１４のフローチャートに係る制御プログラムを格納している。１３はＲＡＭであり、データメモリや画像メモリ等を備える。１４は液晶表示器（ＬＣＤ）であり、画像メモリの内容を表示する。１６はキーボードであり、使用者の操作により測定開始指令や調整圧力値の設定等を行える。１５はブザーであり、使用者に対して装置がキーボード１６内のキーの押し下げを感知したことや測定終了等を知らせる。尚、本例では、ＣＰＵ１１に調整圧力レジスタ１１ａを設けたが、ＲＡＭ１３に調整圧力記憶部を設けてもよい。

図５は実施形態の光電容積脈波血圧計の外観斜視図である。図５において、１７は血圧計本体であり、内部には第２図のカフ１及び脈波センサ８を除く構成が含まれる。ここで、ゴム管２は脈波センサ８との信号線（不図示）を含み、不図示のカフ１及び脈波センサ８に接続している。ＬＣＤの表示パネル１４は、ドットマトリックス方式の表示パネルを使用しており、従って多様な情報（例えば文字、図形、信号波形等）を表示できる。また２０は電源スイッチで、キーボード１６は測定開始スイッチ（ＳＴ）とカフの圧力値等を入力するためのテンキーとを有している。

＜検出部３０が耳珠に装着された様子＞
図３は、検出部３０が耳珠１２１およびその周辺部（例えば浅側頭動脈１２８）に装着された様子を示している。アーム３８、３９の押圧力で耳珠１２１を挟持する保持フレーム４０と、アーム３８、３９の内側に配置され耳珠１２１へ加える圧力を変化させるカフ１ａ及び１ｂと、カフへ加圧空気を供給する空気パイプ４３と、カフ１の近傍に配置され、耳珠１２１に光を照射する発光素子８ａと、血管（細動脈）で反射した光を受光する受光素子８ｂとから構成される。

＜光電容積脈波血圧計の血圧測定動作＞
次に、本実施形態に係る光電容積脈波血圧計の血圧測定動作について以下に説明する。図６は本実施形態の光電容積脈波血圧計の測定処理手順のフローチャートである。

装置に電源スイッチ２０により電源投入すると、まず不図示の自己初期診断処理を行い装置の初期値化が行われる。その後、測定開始スイッチＳＴを押すことにより処理が開始される。

ステップＳ１０１ではカフ圧Ｐを読み取り、ステップＳ１０２でカフ１の残圧が規定値以内か否かを判別する。残圧が規定値を超えていれば、ステップＳ１２３でＬＣＤ１４に「残圧エラー」を表示し、ステップＳ１２１に処理が移行し、そこでカフ１の残りの空気を急速排気し、次の測定開始を待つ。残圧が規定値以内であればステップＳ１０３でカフの加圧値（例えば１２０〜２１０ｍｍＨｇの最高血圧値より大きい値）をキーボード１６を使用して設定し、ステップＳ１０４で光量及びゲインを所定の値に設定する。

加圧値および光量・ゲインの設定が終わると、ステップＳ１０５において、加圧不足検出のための閾値が設定される。この閾値は、予め用意されたデフォルト値をそのまま閾値として用いる場合や、加圧前の脈波を取得した後デフォルト値を脈波に基づいて変更する場合等が含まれる。後者の加圧不足の閾値設定処理については後に詳細に説明する。

加圧不足検出のための閾値が設定されると、続いてステップＳ１０６において、脈波検出の閾値設定処理が行われる。ここでは、脈波信号のピーク及びボトムを検出するための閾値が設定される。この脈波検出の閾値設定処理についても後に詳細に説明する。

ステップＳ１０７、Ｓ１０８では急排弁４及び微排弁５を閉じる。ステップＳ１０９では圧力ポンプ３を駆動開始し加圧（昇圧）を開始する。これが加圧時の計測行程の開始であり、カフ圧は一定速度（例えば２〜３ｍｍＨｇ／ｓｅｃ）で増加開始する。

ステップＳ１１０では、カフ圧ＰがＳ１０３で設定した加圧目標値Ｕより高いか否かを判別する。Ｐ＞Ｕでなければまだ加圧が必要な範囲にあり、引き続きステップＳ１０９で加圧を行う。一方、Ｐ＞Ｕの時はステップＳ１１１に処理は移行し、加圧ポンプ３を停止する。

ステップＳ１１２では微排弁５を開く。続いて、ステップＳ１１３において、加圧不足か否かが判断される（後に動作は図７を用いて詳述される）。そして、ステップＳ１１３の判定結果が加圧不足であった場合には、ステップＳ１１４を介してステップＳ１２２に処理が移行する。ステップＳ１２２では、再加圧処理のための加圧目標値Ｕが再設定される。つまり、Ｕ_ｓｅｔにΔＵ（例えば、予め決められた所定値３０ｍｍＨｇ）を加算してＵ_{ｒｅｓｅｔ}に設定される（図１６Ａ参照）。

加圧目標値が再設定されると、処理はステップＳ１０７に移行して、再加圧処理が実行される。

ステップＳ１１３の判定結果が加圧充分であった場合には、ステップＳ１１４を介してステップＳ１１５に処理が移行する。

ステップＳ１１５において、減圧（降圧）時の計測行程が開始され、カフ圧は一定速度（例えば２〜３ｍｍＨｇ／ｓｅｃ）で減少開始する。また、この間にステップＳ１１５では各機能ブロックによるデータ処理が行われ、最高血圧及び最低血圧の測定が行われる。この減圧時測定処理についても後に図１４を用いて説明する。

ステップＳ１１６において、血圧測定が終了したか否かがチェックされる。測定がまだ終了していない場合には、処理はステップＳ１１７に移行し、そこで、カフ圧が所定値Ｌ（例えば４０ｍｍＨｇ）より低いか否かを判別する。Ｐ＜Ｌでなければまだ正常測定範囲にあり、フローはステップＳ１１５に戻る。一方、Ｐ＜Ｌの時はもはやカフ圧が正常測定範囲よりも低いのでステップＳ１１８でＬＣＤ１４に「測定エラー」を表示する。必要なら「減圧時信号異常」等の詳細情報を付記表示する。

また、ステップＳ１１６の判別で測定終了の時は正常測定範囲で計測行程終了したことになり、ステップＳ１１９でＬＣＤ１４に測定した最高血圧値及び最低血圧値を表示し、ステップＳ１２０でブザー１５にトーン信号を送る。好ましくは、正常終了後と異常終了時とでは異るトーン信号を送る。ステップＳ１２１ではカフ１の残りの空気を急速排気し、次の測定開始を待つ。

＜加圧不足判定の動作：ステップＳ１１３＞
図７は、図６のフローチャートにおけるステップＳ１１３の加圧不足判定処理の動作を説明するためのフローチャートである。

ステップＳ２０１において、検出された脈波信号の基線（０点）が安定しているかどうか判断される。安定しているか否かは、図１０Ａで示されるように、加圧停止による脈波信号に対する影響がなく、信号値がほぼフラットになっているかによって判断される。安定している場合には、処理はステップＳ２０２に移行する。

ステップＳ２０２では、脈波のピークとボトムを検出する。その検出動作は、図８のフローチャートで表される。また、図９は脈波と微分波形の関係を示しているが、脈波のピーク及びボトムの検出の基本的概念を表している。そこで、図８及び図９を用いて、脈波のピーク及びボトム検出動作について詳細に説明する。

ステップＳ３０１では、図９Ｂで示される脈波信号（図９Ａ）の微分波形が閾値Ｘ１を超えたかが判断される。超えない場合には所定時間内にＸ１を超えるか待ち、なおも超えていない場合にはＸ１及びＸ２を変更したり、タイムアウトとして処理を終了させ、エラー表示するようにしてもよい。

ステップＳ３０２では、その上方閾値Ｘ１を超えたときの時間ｔ１がメモリ（ＲＡＭ１３）に保存される。また、ステップＳ３０３では、微分波形が下方閾値Ｘ２を超えたか（より下回ったか）が判断され、ステップＳ３０４でその下回った時間ｔ２がメモリに保存される。そして、ステップＳ３０５において、時間ｔ１とｔ２との間で、図９Ａの脈波信号が最大となる点をピークとする。また、ステップＳ３０６において、時間ｔ２から所定時間Δｔαの間に図９Ａの脈波信号が最小となる点をボトムとする。以上のようにしてステップＳ２０２では脈波信号のピークとボトムが検出される。ここで、Ｘ１は脈波信号がこれ（Ｘ１値）を超えて初めてピークと判断するための閾値であり、Ｘ２は脈波信号がこれ（Ｘ２値）を下回って初めてボトムと判断するための閾値である。また、Δｔαは脈波信号のボトムが来るであろうと思われるｔ２からの所定時間の統計値を示している。

脈波信号のピークとボトムが検出されたので、図７のフローチャートに戻り、処理はステップＳ２０３に移行する。ステップＳ２０３では、減圧開始後の一拍目の脈波形状パラメータ（脈波パラメータ）α１、α２、α３が計算される。つまり、図１０Ｂで示されるように、α１は（ピーク値−基線）、α２は（基線−ボトム値：絶対値）、α３はピークを形成する脈波信号のエンベロープが基線を横切る時間の時間差を表している。

ステップＳ２０４では、パラメータα１が閾値Ｔｈｒｅ１より小さいか否かが判断され、小さい場合には加圧充分とされる。大きい場合は処理はステップＳ２０５に移行する。

ステップＳ２０５では、パラメータα２が閾値Ｔｈｒｅ２より小さいか否かが判断され、小さい場合には加圧充分とされる。大きい場合には、処理はステップＳ２０６に移行する。

ステップＳ２０６では、パラメータα３が閾値Ｔｈｒｅ３より小さいか否かが判断され、小さい場合には加圧充分とされる。大きい場合には、最終的に加圧不充分と判断される。

以上のように、脈波信号から得られたパラメータ（本実施形態では３種類）と閾値を比較することによってカフの加圧が充分か否かが判断されることになる。

＜加圧不足判定の閾値設定処理：ステップＳ１０５＞
図１１は、図６のステップＳ１０５に示される閾値（Ｔｈｒｅ１〜３）設定処理の動作を説明するためのフローチャートである。つまり、加圧前の脈波が元々大きい被測定者の血圧を測定する場合には、加圧不足検出のための閾値も大きくする必要があるため、このような閾値設定処理が必要となるのである。

図１２はある被測定者の加圧前の脈波信号を示す図であり、脈波信号におけるパラメータＡ１及びＡ２が閾値設定処理において閾値算出に用いられる。

ステップＳ４０１において、図１２のパラメータＡ１及びＡ２が算出される。Ａ１はカフ加圧前の脈波信号の振幅を示し、Ａ２は１つの脈波信号の時間幅（１周期）である。

続いて、ステップＳ４０２において、Ａ１／Ａ１ａ及びＡ２／Ａ２ａが算出される。ここで、Ａ１ａは脈波信号の振幅に関する統計的標準値を表し、Ａ２ａは脈波信号の１周期時間幅に関する統計的標準値を表している。つまり、ステップＳ４０２では、被測定者の脈波が標準よりどの程度ずれているかについての評価を行っているのである。

次に、ステップＳ４０３では、加圧不足検出用閾値をステップＳ４０２で求めた評価値に基づいて変更する。ここで、Ｔｈｒｅ１ａ〜３ａは加圧不足検出のためのデフォルト閾値である。ステップＳ４０３における閾値の変更は、脈波信号の振幅に関する閾値Ｔｈｒｅ１及び２に関しては、デフォルト閾値Ｔｈｒｅ１ａ及び２ａに振幅に関する評価値Ａ１／Ａ１ａを乗算することにより変更値が算出される。また、脈波信号の周期に関する閾値Ｔｈｒｅ３に関しては、デフォルト閾値Ｔｈｒｅ３ａに周期に関する評価値Ａ２／Ａ２ａを乗算することにより変更値が算出される。

そして、変更値が算出されれば、閾値設定処理は終了する。なお、図１１に示される処理では、評価値Ａ１／Ａ１ａ及びＡ２／Ａ２ａを常に参照することで、Ａ１、Ａ２の値に応じて連続的に変化させるようにしているが、これらが所定値を超える場合のみデフォルト閾値を変更する等、閾値を離散的に変化させるようにしてもよい。また、評価値Ａ１／Ａ１ａ、及びＡ２／Ａ２ａはそれぞれ、Ａ１、Ａ２の１次式で表され、値に応じ比例して変動するように設定されているが、これは一例であり、Ａ１、Ａ２を用いた高次の多項式を用いることも可能である。

なお、本実施形態では、脈波パラメータＡ１及びＡ２を加圧前に脈波信号から取得するようにしているが、これに限らず、加圧しながら得られた脈波信号や、少し加圧した後加圧を停止し、そのとき得られた脈波信号等から脈波パラメータを取得するようにしても良いし、さらには、前回測定時に取得した脈波パラメータを用いるようにしてもよい。

＜脈波ピークボトム検出の閾値設定処理：ステップＳ１０６＞
図１３は、図６のステップＳ１０６に示される閾値（Ｘ１及びＸ２）設定処理の動作を説明するためのフローチャートである。つまり、加圧前の脈波が元々大きい被測定者の血圧を測定する場合には、脈波のピーク及びボトムを検出するための閾値も大きくする必要があるため、このような閾値設定処理が必要となるのである。

ステップＳ５０１において、図１２のパラメータＡ１及びＡ３が算出される。Ａ１はカフ加圧前の脈波信号の振幅を示し、Ａ３は心臓の拡張期に対応して生じる減衰の係数ａ及びｂの比ｂ／ａの絶対値である。

続いて、ステップＳ５０２において、Ａ１／Ａ１ａ及びＡ３／Ａ３ａが算出される。ここで、Ａ１ａは脈波信号の振幅に関する統計的標準値を表し、Ａ３ａは心臓の拡張期に対応して生じる減衰の係数ａ及びｂの比ｂ／ａの絶対値に関する統計的標準値を表している。つまり、ステップＳ５０２では、被測定者の脈波が標準よりどの程度ずれているかについての評価を行っているのである。

次に、ステップＳ５０３では、脈波のピークボトム検出用閾値をステップＳ５０２で求めた評価値に基づいて変更する。ここで、Ｘ１ａ及びＸ２ａは脈波のピークボトム検出のためのデフォルト閾値である。ステップＳ５０３における閾値の変更においては、脈波のピーク検出用閾値Ｘ１に関し、デフォルト閾値Ｘ１ａに振幅に関する評価値Ａ１／Ａ１ａを乗算することにより変更値が算出される。また、脈波のボトム検出用閾値Ｘ２に関し、デフォルト閾値Ｘ２ａに心臓の拡張期に対応して生じる減衰に関する評価値Ａ３／Ａ３ａを乗算することにより変更値が算出される。

そして、変更値が算出されれば、ピークボトム検出用閾値設定処理は終了する。なお、図１２に示される処理では、評価値Ａ１／Ａ１ａ及びＡ３／Ａ３ａを常に参照するようにしているが、これらが所定値を超える場合のみデフォルト閾値を変更するようにしても良い。また、評価値Ａ１／Ａ１ａ及びＡ２／Ａ２ａはそれぞれ、Ａ１、Ａ２の１次式で表され、値に応じて比例して変動するように設定されているが、これはほんの一例に過ぎず、Ａ１及びＡ２を用いた高次の多項式を用いることも可能である。

なお、本実施形態では、脈波パラメータＡ１及びＡ３を加圧前に脈波信号から取得するようにしているが、これに限らず、加圧しながら得られた脈波信号や、少し加圧した後加圧を停止し、そのとき得られた脈波信号等から脈波パラメータを取得するようにしても良い。

＜減圧時測定処理：ステップＳ１１５＞
図１４は、図６のフローチャートにおける減圧時測定処理ステップＳ１１５の詳細動作を説明するためのフローチャートである。

減圧時測定処理がスタートすると、ステップＳ６０１において、ｉ＝１に設定、つまり１拍目の脈波を検知する。

そして、ステップＳ６０２において、ｉ拍目の脈波のピーク及びボトムを検出する。この処理は、図８のフローチャートで示される動作に従って行われる。

ｉ拍目の脈波のピーク及びボトムが検出されると、処理はステップＳ６０３に移行し、そこで、ｉ＝ｉ＋１として次の脈波のピークボトム検出処理に移行する。つまり、ステップＳ６０２に戻る。また、ステップＳ６０３では、ｉが５より大きいか、つまり、５拍目までの脈波についてのピーク及びボトムを検出し終わった否かについても判断する。５拍以上検出し終わった場合には処理はステップＳ６０４に移行し、終わっていない場合には処理はステップＳ６０２に戻る。

ステップＳ６０４では、血圧決定処理を実行する。つまり、５拍以上の脈波を用いて最高及び最低血圧を決定することができるか判断する。ここで、最高血圧は急激な立ち上がりが検出できたかで判断し、最低血圧は最大振幅値×Ｍ（Ｍは所定定数）まで振幅が減少したかで判断することになる。

ステップＳ６０５では、ステップＳ６０４の結果を受けて、最高及び最低血圧が決定可能であれば、処理は終了する。

＜具体例＞
図１５は、（Ａ）脈が強い人の脈波と、微分脈波及びピーク・ボトム検出用閾値Ｘ１・Ｘ２との関係、及び（Ｂ）脈が弱い人の脈波と、微分脈波及びピーク・ボトム検出用閾値Ｘ１・Ｘ２との関係、を示す図である。

図１５Ａで示されるように、脈が強い人（例えば、運動選手や高血圧の人等）の場合には、微分脈波は例えばデフォルトの閾値Ｘ１及びＸ２をはっきりと横切っているので、脈波のピーク及びボトムを検出することはできる。しかし、閾値が小さすぎるため、雑音（反射成分）を誤って１拍と判断してしまう危険性がある。そこで、本発明を用いれば、加圧前に脈が強いと判断されれば、その強さに応じて閾値Ｘ１及びＸ２を調整（高く設定）するので、このように反射成分を１拍として検出するような誤動作を起こすことはなくなるのである。

また、図１５Ｂで示されるように、脈が弱い人（低血圧の人や心不全を患っている人等）の場合に、同じデフォルト閾値Ｘ１及びＸ２を用いると、微分脈波がそれらを横切ることがないので、拍を検出することができず、よって脈波のピーク及びボトムも検出することができない。そこで、本発明を用いれば、加圧前に脈が弱いと判断されれば、その弱さに応じて閾値Ｘ１及びＸ２を調整（低く設定）するので、このように拍を検出できなくなるということもなく、個体に適応して正確に脈波のピーク及びボトムを検出することができる。

＜その他の実施形態＞
上述の実施形態では、図３に示されるように、外耳及びその周辺部（より特定的には耳珠及び／又はその周辺部）を挟む構成を有する一対のカフの一方側にのみに血管の血流に対して光を照射する照射部（ＬＥＤ８ａ）と血流からの反射光を検出する受光部（フォトトランジスタ８ｂ）を備えるようにしている。

これを、外耳及びその周辺部（より特定的には耳珠及び／又はその周辺部）を挟む一対のカフ１の双方に光の照射部（図１７参照：ＬＥＤ８ａ及び２１ａ）と反射光を検出する受光部（図１７参照：フォトトランジスタ８ｂ及び２１ｂ）とを有し、外耳及びその周辺部における複数の部位、つまり耳珠の裏側及び表側の血圧を同時に計測可能とするように構成しても良い。このように構成することにより、一方側のカフは外耳及びその周辺部の裏側にある血管（細動脈）を圧迫し、他方側のカフは前記外耳及びその周辺部の表側にある浅側頭動脈１２８或いはその分枝血管を圧迫する。

このような構成を採ることによって、種類の異なる血圧や各種指標（例えば血圧指数等の評価指数）を一度に測定することができ、どの血管において、つまり脳内を含む頭部の血管或いは、心臓から繋がる頸動脈や浅側頭動脈において動脈硬化が認められるか否かを評価することができる。

以上のように外耳及びその周辺部（より特定的には耳珠及び周辺部（特に浅側頭動脈））の血圧を測定するのは以下の理由によるものである。

すなわち、耳珠およびその周辺部の血管（細動脈）は脳内の血管に近接していることが知られており、脳内に由来する血圧変化が測定可能と考えられている。一方、耳珠周辺部には、耳の軟骨部（主に耳珠）に存在する血管（細動脈）の他に、心臓に直結する動脈（浅側頭動脈）も位置する。そのため、耳珠周辺部においては小さな装置で異なる情報（つまり脳内由来の血圧と心臓由来の血圧）をもつ血圧を同時に測定可能であるという利点がある。また、本実施形態の血圧測定装置では、血圧測定時間を短縮でき、カフ圧による利用者への身体的負担を軽減することもできる。

なお、本発明では、実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピィ（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれている。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含む。

また、上記実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードがネットワークを介して配信されることにより、システム又は装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ-ＲＷ、ＣＤ-Ｒ等の記憶媒体に格納され、そのシステム又は装置のコンピュータ(又はＣＰＵやＭＰＵ)が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても、達成されることは云うまでもない。

耳介の構成を示す図である。 本実施形態による光電容積脈波血圧計の構成図である。 検出部３０の構成の詳細を示す図である。 光電容積脈波血圧計のカフ内のセンサ動作を説明する図である。 光電容積脈波血圧計の外観斜視図である。 本実施形態による血圧計における血圧測定動作を説明するためのフローチャートである。 加圧不足判定処理動作を説明するためのフローチャートである。 加圧不足判定処理で実行される脈波ピーク・ボトム検出処理の動作を説明するためのフローチャートである。 脈波のピーク・ボトム検出動作の概略を示す図である。 脈波パラメータ算出動作の概略を示す図である。 加圧不足判定用閾値設定処理を説明するためのフローチャートである。 加圧前の脈波を示す図である。 脈波のピーク／ボトム検出用閾値設定処理を説明するためのフローチャートである。 減圧時血圧測定処理を説明するためのフローチャートである。 脈が強い人と弱い人の脈波ピーク及びボトムを検出する際の問題点を説明するための図である。 血圧測定に際し再加圧した場合のカフ圧の変化（Ａ）、及びカフ圧変化に伴う脈波信号の変化（Ｂ）を示す図である。 耳珠を挟持するカフの双方に発光部及び受光部を備える光電容積脈波血圧計の構成を示す図である。

Claims (28)

1. 外耳及びその周辺の適所を圧迫するためのカフと、
   前記カフに空気を供給して加圧するカフ加圧手段と、
   前記カフ内の圧力を検出するカフ圧検出手段と、
   前記外耳及びその周辺の適所から脈波信号を検出する脈波検出手段と、
   前記脈波検出手段によって検出された脈波信号の脈波振幅値を算出する振幅算出手段と、
   今回の血圧測定に際して前記脈波検出手段によって検出された、血圧測定のための減圧動作開始前の脈波信号に基づいて、前記振幅算出手段による脈波振幅値算出で用いる脈波ピーク及び／又はボトム検出のための閾値を設定する閾値設定手段と、
   を備えることを特徴とする血圧測定装置。
2. 前記閾値設定手段は、前記カフ加圧手段による加圧前に前記脈波検出手段によって検出された脈波に基づいて、前記閾値を設定することを特徴とする請求項１に記載の血圧測定装置。
3. 前記閾値設定手段は、前記カフ加圧手段による加圧中に、前記脈波検出手段によって検出された脈波に基づいて、前記閾値を設定することを特徴とする請求項１に記載の血圧測定装置。
4. 前記閾値設定手段は、前記カフ加圧手段によって加圧し、この加圧を一時停止しているときに前記脈波検出手段によって検出された脈波に基づいて、前記閾値を設定することを特徴とする請求項１に記載の血圧測定装置。
5. さらに、前記脈波検出手段によって検出された脈波信号から脈波形状パラメータを算出する脈波パラメータ算出手段を備え、
   前記閾値設定手段は、前記脈波形状パラメータに基づいて、前記閾値を設定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の血圧測定装置。
6. 前記脈波形状パラメータは、前記血圧測定開始前の脈波信号の振幅値と前記血圧測定開始前の脈波信号における心臓の拡張期に対応して生じる減衰の係数比とを含むことを特徴とする請求項５に記載の血圧測定装置。
7. 前記脈波検出手段は、前記外耳及びその周辺の適所に光を照射する発光素子と前記外耳及びその周辺を透過又は反射する光の量を測定する受光素子とを用いて前記脈波信号を検出することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の血圧測定装置。
8. 前記外耳及びその周辺の適所は、外耳道及び／又はその周辺部であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の血圧測定装置。
9. 前記外耳及びその周辺の適所は、耳珠及び／又はその周辺部であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の血圧測定装置。
10. 外耳及びその周辺の適所を圧迫するためのカフに空気を供給して加圧するカフ加圧工程と、
    前記カフ内の圧力を検出するカフ圧検出工程と、
    前記外耳及びその周辺の適所から脈波信号を検出する脈波検出工程と、
    前記脈波検出工程で検出された脈波信号の脈波振幅値を算出する振幅算出工程と、
    今回の血圧測定に際して前記脈波検出工程で検出された、血圧測定のための減圧動作開始前の脈波信号に基づいて、前記振幅算出工程での脈波振幅値算出で用いる脈波ピーク及び／又はボトム検出のための閾値を設定する閾値設定工程と、
    を備えることを特徴とする血圧測定方法。
11. 前記閾値設定工程は、前記カフ加圧工程における加圧前に前記脈波検出工程で検出された脈波に基づいて、前記閾値を設定することを特徴とする請求項１０に記載の血圧測定方法。
12. 前記閾値設定工程は、前記カフ加圧工程における加圧中に、前記脈波検出工程で検出された脈波に基づいて、前記閾値を設定することを特徴とする請求項１０に記載の血圧測定方法。
13. 前記閾値設定工程は、前記カフ加圧工程で加圧され、この加圧を一時停止しているときに前記脈波検出工程で検出された脈波に基づいて、前記閾値を設定することを特徴とする請求項１０に記載の血圧測定方法。
14. さらに、前記脈波検出工程で検出された脈波信号から脈波形状パラメータを算出する脈波パラメータ算出工程を備え、
    前記閾値設定工程は、前記脈波形状パラメータに基づいて、前記閾値を設定することを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか１項に記載の血圧測定方法。
15. 前記脈波形状パラメータは、前記血圧測定開始前の脈波信号の振幅値と前記血圧測定開始前の脈波信号における心臓の拡張期に対応して生じる減衰の係数比とを含むことを特徴とする請求項１４に記載の血圧測定方法。
16. 前記脈波検出工程は、前記外耳及びその周辺の適所に光を照射する発光素子と前記外耳及びその周辺を透過又は反射する光の量を測定する受光素子とを用いて前記脈波信号を検出することを特徴とする請求項１０乃至１５の何れか１項に記載の血圧測定方法。
17. 前記外耳及びその周辺の適所は、外耳道及び／又はその周辺部であることを特徴とする請求項１０乃至１６の何れか１項に記載の血圧測定方法。
18. 前記外耳及びその周辺の適所は、耳珠及び／又はその周辺部であることを特徴とする請求項１０乃至１６の何れか１項に記載の血圧測定方法。
19. 血圧測定方法を実行するための制御プログラムであって、
    外耳及びその周辺の適所を圧迫するためのカフに空気を供給して加圧するカフ加圧工程を実行するためのプログラムコードと、
    前記カフ内の圧力を検出するカフ圧検出工程を実行するためのプログラムコードと、
    前記外耳及びその周辺の適所から脈波信号を検出する脈波検出工程を実行するためのプログラムコードと、
    前記脈波検出工程で検出された脈波信号の脈波振幅値を算出する振幅算出工程を実行するためのプログラムコードと、
    今回の血圧測定に際して前記脈波検出工程で検出された、血圧測定のための減圧動作開始前の脈波信号に基づいて、前記振幅算出工程での脈波振幅値算出で用いる脈波ピーク及び／又はボトム検出のための閾値を設定する閾値設定工程を実行するためのプログラムコードと、
    を備えることを特徴とする制御プログラム。
20. 前記閾値設定工程は、前記カフ加圧工程における加圧前に前記脈波検出工程で検出された脈波に基づいて、前記閾値を設定することを特徴とする請求項１９に記載の制御プログラム。
21. 前記閾値設定工程は、前記カフ加圧工程における加圧中に、前記脈波検出工程で検出された脈波に基づいて、前記閾値を設定することを特徴とする請求項１９に記載の制御プログラム。
22. 前記閾値設定工程は、前記カフ加圧工程で加圧され、この加圧を一時停止しているときに前記脈波検出工程で検出された脈波に基づいて、前記閾値を設定することを特徴とする請求項１９に記載の制御プログラム。
23. さらに、前記脈波検出工程で検出された脈波信号から脈波形状パラメータを算出する脈波パラメータ算出工程を実行するためのプログラムコードを備え、
    前記閾値設定工程は、前記脈波形状パラメータに基づいて、前記閾値を設定することを特徴とする請求項１９乃至２２の何れか１項に記載の制御プログラム。
24. 前記脈波形状パラメータは、前記血圧測定開始前の脈波信号の振幅値と前記血圧測定開始前の脈波信号における心臓の拡張期に対応して生じる減衰の係数比とを含むことを特徴とする請求項２３に記載の制御プログラム。
25. 前記脈波検出工程は、前記外耳及びその周辺の適所に光を照射する発光素子と前記外耳及びその周辺を透過又は反射する光の量を測定する受光素子とを用いて前記脈波信号を検出することを特徴とする請求項１９乃至２４の何れか１項に記載の制御プログラム。
26. 前記外耳及びその周辺の適所は、外耳道及び／又はその周辺部であることを特徴とする請求項１９乃至２５の何れか１項に記載の制御プログラム。
27. 前記外耳及びその周辺の適所は、耳珠及び／又はその周辺部であることを特徴とする請求項１９乃至２５の何れか１項に記載の制御プログラム。
28. 請求項１９乃至２７の何れか１項に記載の制御プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
    

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