JP2019097757A5

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Publication number: JP2019097757A5
Application number: JP2017230362A
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Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-11-14
Anticipated expiration: 2037-11-30

Description

本発明は、かかる背景技術に鑑みてなされたものであり、対象者の所定部位を撮影することで得られた映像信号に基づいて、対象者の血圧の変動を簡便に計測することのできる生体情報計測装置，プログラム及び方法を提供することを目的とする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。

本発明は、以下に示す種々の具体的態様を提供する。
［１］対象者の所定部位の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む心拍基本成分と、前記映像脈波に含まれる、脈波波形の形状に関連し前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む心拍高周波成分とから求まる波形歪みを算出する歪み算出部と、前記歪み算出部で算出される前記波形歪みに基づいて、前記波形歪みの増加を前記血圧の下降変動として計測するとともに前記波形歪みの減少を前記血圧の上昇変動として計測することで前記対象者の血圧の変動を計測する計測部とを備えることを特徴とする、生体情報計測装置。

［２］前記波形歪みが、前記心拍基本成分と前記心拍高周波成分との時間領域における差分で表わされ、前記歪み算出部は、前記映像脈波情報から、前記心拍周波数帯域の周波数成分からなる基本波の特徴点を検出する特徴点検出部と、前記映像脈波情報から、前記映像脈波の拡張末期部分の頂点を検出する頂点検出部と、前記時間領域における差分として、前記特徴点と前記頂点との時間差を算出する差分算出部とを有する、［１］に記載の生体情報計測装置。
［３］前記波形歪みが、前記心拍基本成分と前記心拍高周波成分との周波数領域における比率で表わされ、前記歪み算出部は、前記心拍基本成分及び前記心拍高周波成分のフーリエ係数の和をそれぞれ得る変換部と、前記周波数領域における比率として、前記心拍基本成分のフーリエ係数の和に対する、前記心拍高周波成分のフーリエ係数の和の比率を算出する比率算出部とを有する、［１］に記載の生体情報計測装置。

［４］前記計測部は、前記対象者の前記波形歪みと血圧値との対応情報に基づいて、前記歪み算出部によって算出された前記波形歪みに対応する前記血圧値を算出する、［１］〜［３］のいずれか１つに記載の生体情報計測装置。
［５］前記計測部は、前記対象者の血圧値を目的変数とし、前記対象者の前記波形歪み、心拍数、及び脈波振幅を説明変数とする重回帰式を用いて、重回帰分析により前記血圧値を算出する、［１］〜［３］のいずれか１つに記載の生体情報計測装置。
［６］前記映像脈波情報が、血圧上昇時に末梢の細動脈が交感神経の支配をうけて末梢血管抵抗を上昇させる部位の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を含む、［１］〜［５］のいずれか１つに記載の生体情報計測装置。
［７］前記映像脈波情報が、前記対象者の手の平の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を含む、［１］〜［６］のいずれか１つに記載の生体情報計測装置。

［８］コンピュータを、対象者の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む心拍基本成分と、前記映像脈波に含まれる、脈波波形の形状に関連し前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む心拍高周波成分とから求まる波形歪みを算出する歪み算出部と、前記歪み算出部で算出される前記波形歪みに基づいて、前記波形歪みの増加を前記血圧の下降変動として計測するとともに前記波形歪みの減少を前記血圧の上昇変動として計測することで前記対象者の血圧の変動を計測する計測部として機能させることを特徴とする、生体情報計測プログラム。

［９］対象者の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む心拍基本成分と、前記映像脈波に含まれる、脈波波形の形状に関連し前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む心拍高周波成分とから求まる波形歪みを算出する歪み算出ステップと、前記歪み算出ステップで算出される前記波形歪みに基づいて、前記波形歪みの増加を前記血圧の下降変動として計測するとともに前記波形歪みの減少を前記血圧の上昇変動として計測することで前記対象者の血圧の変動を計測する計測ステップとを備えることを特徴とする、生体情報計測方法。
［１０］対象者の所定部位の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む時間領域の心拍基本成分からなる波形と、前記映像脈波に含まれる、前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む時間領域の心拍高周波成分からなる波形とから求まる波形歪みを算出する歪み算出部と、前記歪み算出部で算出される前記波形歪みに基づいて、前記対象者の血圧の変動を計測する計測部と、を備えることを特徴とする、生体情報計測装置。
［１１］コンピュータを、対象者の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む時間領域の心拍基本成分からなる波形と、前記映像脈波に含まれる、前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む時間領域の心拍高周波成分からなる波形とから求まる波形歪みを算出する歪み算出部と、前記歪み算出部で算出される前記波形歪みに基づいて、前記対象者の血圧の変動を計測する計測部として機能させることを特徴とする、生体情報計測プログラム。
［１２］対象者の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む時間領域の心拍基本成分からなる波形と、前記映像脈波に含まれる、前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む時間領域の心拍高周波成分からなる波形とから求まる波形歪みを算出する歪み算出ステップと、前記歪み算出ステップで算出された前記波形歪みに基づいて、前記対象者の血圧の変動を計測する計測ステップとを備えることを特徴とする、生体情報計測方法。
［１３］対象者の所定部位の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む心拍基本成分と、前記映像脈波に含まれる、前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む心拍高周波成分とから求まる波形歪みが、前記心拍基本成分と前記心拍高周波成分との周波数領域における比率で表わされ、前記映像脈波を三角波で近似した際の前記心拍基本成分及び前記心拍高周波成分に関連するフーリエ係数の和をそれぞれ得る変換部と、前記周波数領域における前記比率として、前記心拍基本成分のフーリエ係数の和に対する、前記心拍高周波成分のフーリエ係数の和の比率を算出する比率算出部と、を有する歪み算出部と、前記歪み算出部で算出される前記波形歪みとしての前記比率に基づいて、前記対象者の血圧の変動を計測する計測部とを備えることを特徴とする、生体情報計測装置。
［１４］コンピュータを、対象者の所定部位の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む心拍基本成分と、前記映像脈波に含まれる、前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む心拍高周波成分とから求まる波形歪みが、前記心拍基本成分と前記心拍高周波成分との周波数領域における比率で表わされ、前記映像脈波を三角波で近似した際の前記心拍基本成分及び前記心拍高周波成分に関連するフーリエ係数の和をそれぞれ得る変換部と、前記周波数領域における前記比率として、前記心拍基本成分のフーリエ係数の和に対する、前記心拍高周波成分のフーリエ係数の和の比率を算出する比率算出部と、を有する歪み算出部と、前記歪み算出部で算出される前記波形歪みとしての前記比率に基づいて、前記対象者の血圧の変動を計測する計測部として機能させることを特徴とする、生体情報計測プログラム。
［１５］対象者の所定部位の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む心拍基本成分と、前記映像脈波に含まれる、前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む心拍高周波成分とから求まる波形歪みが、前記心拍基本成分と前記心拍高周波成分との周波数領域における比率で表わされ、前記映像脈波を三角波で近似した際の前記心拍基本成分及び前記心拍高周波成分に関連するフーリエ係数の和をそれぞれ算出するとともに、前記周波数領域における前記比率として、前記心拍基本成分のフーリエ係数の和に対する、前記心拍高周波成分のフーリエ係数の和の比率を算出する、歪み算出ステップと、前記歪み算出ステップで算出された前記波形歪みとしての前記比率に基づいて、前記対象者の血圧の変動を計測する計測ステップとを備えることを特徴とする、生体情報計測方法。

［１．第一実施形態］
第一実施形態に係る生体情報計測装置について、図１〜図１０を参照して説明する。以降、第一実施形態の説明において、この第一実施形態を、単に本実施形態ともいう。本実施形態に係る生体情報計測装置は、対象者の所定部位の映像脈波情報に基づいて、映像脈波（ＶＰＧ；video plethysmogram）に含まれる、心拍基本成分と心拍高周波成分との波形歪みを算出するものである。さらには、本実施形態では、波形歪みが心拍基本成分と心拍高周波成分との時間領域における差分として算出される。そして、本実施形態に係る生体情報計測装置は、算出された時間領域における差分から血圧の変動を計測（推定）する。

［１−１．ハードウェア構成］
図１に示すように、本実施形態に係る生体情報計測装置１００は、少なくとも、情報処理装置２００を備えている。生体情報計測装置１００は、さらに、映像取得装置３００と、出力装置４００とを備えている。また、生体情報計測装置１００は、キーボード、マウス等の入力装置（図示略）をさらに備えている。情報処理装置２００は、例えば、映像取得装置３００で得られた測定データを処理するためのコンピュータとして構成されている。情報処理装置２００は、中央処理装置（ＣＰＵ；Central Processing Unit）１０、及びメモリ６０を備え、これらはバス（図示略）を介して相互に通信可能に接続されている。情報処理装置２００は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、スマートフォン、タブレット端末等の情報機器を用いることができる。情報処理装置２００は、対象者の映像信号を解析することで、血圧変動を測定する。

対応情報とは、波形歪みと血圧値との対応関係に基づいて、波形歪みから血圧の絶対値を推定（導出）するための情報である。生体情報計測装置１００を用いて映像信号を取得して波形歪みを算出すると共に、血圧計を用いて映像信号を取得した時点の血圧値を予め測定しておく。そして、波形歪みと血圧値とが対応付けられて、参照情報記憶部１７３に格納される。

ここで、図４（ａ），図４（ｂ）では、フィルタ処理前の心拍高周波成分である映像脈波を、実線で示している（ＶＰＧ）。また、この映像脈波からバンドパスフィルタ処理を終えて得られた心拍基本成分である基本波を、破線で示している（ＶＰＧ（band-pass filtering））。なお、図４（ａ）と図４（ｂ）とは、同一の対象者の同一部位から得られた映像脈波及び基本波であって、図４（ａ）は、図４（ｂ）よりも血圧が低い状態での波形を示している。図４（ａ），図４（ｂ）に示されるように、基本波は、正弦波状の波形を示す。そして、基本波の極小点Ｃ１，Ｃ２は、映像脈波の拡張末期部分の頂点Ｄ１，Ｄ２よりも左側、すなわち早い時間に現れている。さらには、図４（ａ）の血圧が低い状態での基本波の極小点Ｃ１と映像脈波の拡張末期部分の頂点Ｄ１との時間間隔に比べて、図４（ｂ）の血圧が高い状態での基本波の極小点Ｃ２と映像脈波の拡張末期部分の頂点Ｄ２との時間間隔は、狭くなっている。

具体的には、図５（ｂ）に示されるように、ｖ（ｔ）が高い領域（High BP）では、ｖ（ｔ）が通常の領域（Normal BP）に対して、ｑ（ｔ）の上昇率（傾き）が緩やかになっている。さらには、血圧が上昇した際には、血管の抵抗（Ｒ_a，Ｒ_c）が増加することにより、図５（ａ）に示した回路の時定数が増加している。これにより、抵抗値の低いｑ（ｔ）の実線で表された曲線に比して、抵抗値の高いｑ（ｔ）の破線で表された曲線は、上昇率が緩やかになっている。上述したモデルにおけるｖ（ｔ）に対するｑ（ｔ）の変化から、血圧の変化に伴って映像脈波の波形が変化すると推測される。

図６（ｄ）に示すように、特徴点と頂点との間の時間差として、時間領域における差分Ｔ_BHを算出する。図６（ｄ）は、図６（ｂ）の基本波と図６（ｃ）の映像脈波とを重ね合わせた波形を示している。なお、図６（ａ）〜図６（ｄ）では、一周期の時間領域における差分Ｔ_BHのみを挙げて例示したが、各心拍に対応する特徴点と頂点とから、同様に時間領域における差分Ｔ_BHを算出することができる。

対象者の皮膚に照射された光は、皮下組織で散乱と吸収が生じ、その一部が反射して皮膚の表面へ戻る。このとき、血流に含まれるヘモグロビンによって光が吸収を受けることで、反射光の強度は皮下の血流量によって変動する。特に、ヘモグロビンの吸光特性は、５００〜６００ｎｍ周辺に高い吸光ピークを示す。そして、この吸光特性は、ビデオカメラによって観察される緑色光の周波数帯域に相当する。したがって、心臓の縮小に伴って末梢血における血流に含まれるヘモグロビンが増加した際には、映像に含まれる緑色成分の輝度値が低下する。よって、映像脈波抽出部１２３が抽出する輝度値は特に限定されないが、血流の変動を適切に反映した映像脈波を抽出する観点からは、緑色光の輝度値を抽出することが好ましい。本実施形態では、緑色光の輝度値を抽出する場合を例示する。

＜歪み算出部＞
歪み算出部１３０は、映像脈波に含まれる心拍基本成分と心拍高周波成分とから求まる波形歪みを算出する。本実施形態に係る歪み算出部１３０は、フィルタ部１３１、特徴点検出部１３２、頂点検出部１３３、及び差分算出部１３４を備えている。映像脈波抽出部１２３から出力された映像脈波情報は、フィルタ部１３１及び頂点検出部１３３に入力される。本実施形態において歪み算出部１３０は、波形歪みとして、時間領域における差分Ｔ_BHを算出する。以下、各構成要素について説明する。

＜計測部＞
計測部１４１は、歪み算出部１３０で算出される波形歪みに基づいて、対象者の血圧の変動を計測する。本実施形態では、差分算出部１３４で算出される時間領域における差分Ｔ_BHに基づいて、対象者の血圧の変動を計測する。具体的には、計測部１４１は、時間領域における差分Ｔ_BHの増減に応じた対象者の血圧の変動を計測する。ここで、計測部１４１は、時間領域における差分Ｔ_BHの増加を血圧の下降変動として計測し、差分Ｔ _BHの減少を血圧の上昇変動として計測する。すなわち、計測部１４１は、時間領域における差分Ｔ_BHが増加している場合、血圧が下がっていると判定し、時間領域における差分Ｔ_BHが減少している場合、血圧が上がっていると判定する。このように、本実施形態では、時間領域における差分Ｔ_BHと血圧変動との負の相関関係を利用して血圧の変動を計測することができる。計測部１４１は、血圧変動の計測結果を出力制御部１５１に出力する。また、計測部１４１は、血圧変動の計測結果を計測結果記憶部１７２に出力する。そして、計測結果記憶部１７２は、入力された血圧変動の計測結果を格納する。

計測部１４１は、上述した波形歪みを用いた血圧変動の計測に加えて、波形歪みから血圧値の絶対値を導出（推定）してもよい。波形歪みからの血圧値の導出は、参照情報に基づいて行うことができる。

計測部１４１は、参照情報記憶部１７３から対応情報を読み出し、波形歪みと対応付けられている血圧値を読み出すことで、波形歪みから血圧値を算出することができる。このとき、例えば、対象者ごとに作成した対応情報を読み出して、波形歪みから血圧値を推定してもよい。また、対象者の年齢、性別ごとに区分して作成した対応情報から、対象者が含まれる区分の対応情報を読み出して、波形歪みから血圧値を推定してもよい。また、計測場所や計測時間といった種々の環境ごとに作成した複数の対応情報を記憶させておき、計測部１４１が、現時点の環境に対応する対応情報を読み出して、波形歪みから血圧値を推定してもよい。

まず、映像取得装置３００によって対象者の撮影を行い、映像信号を取得する（ステップＳ１０１）。本例では、映像取得装置３００として、ビデオカメラ（TGX02c、Baumer社製）を使用した。このビデオカメラは、画素数が４００×４００ｐｘ、フレームレートが１２０ｆｐｓである。このビデオカメラに向かって座った状態の対象者の顔と右手の平を撮影した。このとき、顔と右手を、それぞれ固定するための台に載せるとともに、手の平をカメラに向けて、顔の右側に右手を並べた状態で撮影を行った。また、ビデオカメラと対象者の右手との距離は、１００ｃｍ離れた状態とした。さらに、白色ＬＥＤ光源をカメラの近傍から対象者に向けて、顔と右手の平の照度が１０００ｌｕｘとなるように光を照射した状態で撮影した。

対象者は、平均年齢が２２．８＋／−１．１（２１．７〜２３．９）歳の２０名の健常成人男性である。血圧を変化させることで測定への影響を確認するために、対象者は、撮影時にヴァルサルヴァ法による息止め動作を行った。具体的には、撮影の間に、１分の安静、１分のヴァルサルヴァ法による動作、３分の安静を順に行い、計５分間の撮影を行った。このテストを２回繰り返して、合計で１０分のデータを取得した。

撮影の間に、連続血圧計（PORTAPRES Model-2、Finapres Medical Systems社製）を対象者の左中指に装着して血圧を測定した。さらに、血圧計で測定した信号をＡ／Ｄコンバータ（MP150、BIPAC System社製）を用いることで変換し、収縮期の血圧を記録した。このＡ／Ｄコンバータは、サンプリング周波数が１ｋＨｚ、分解能が１６ビットである。

さらに、計測部１４１は、差分算出部１３４で算出される波形歪みに基づいて、対象者の血圧の変動を計測する（ステップＳ１０９；計測ステップ）。本例では、ステップＳ１０８で算出された時間領域における差分Ｔ_BHと血圧変動との負の相関関係を利用して血圧の変動を計測する。

本例による１名の対象者の測定結果を、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示す。図８（ａ）〜図８（ｃ）では、収縮期血圧（ＳＢＰ：Systolic blood pressure）を、各グラフ中の上側に太い実線で示している。時間領域における差分Ｔ_BHを各グラフ中の下側に細い実線で示し、時間領域における差分Ｔ_BHのトレンドを各グラフ中の下側に破線で示している。また、横軸に測定時間（秒）（Time[s]）を示し、縦軸に収縮期血圧の測定値、及び時間領域における差分Ｔ_BHの長さ（秒）を示している。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、前額部（forehead）、右の手の平（right palm）、右頬（right cheek）の測定結果をそれぞれ示している。以降、図９，図１０，図１５（ａ）〜図１５（ｃ）も同様である。

図９には、解析が可能であった対象者番号１番から１７番（Subject No.1〜17）までの対象者それぞれについての、収縮期血圧と右の手の平で測定された時間領域における差分Ｔ_BHとの相互相関係数（Cross-correlation coefficient）を、黒色のバーで示している。ここでは参考のために、収縮期血圧と複数のＲＯＩから得られる脈波伝播時間差（pulse transit time difference；ＴＤ）との相互相関係数を、各黒色バーの右隣りにグレーの斜線ハッチングを施したバーで示している。脈波伝播時間差は、対象者の前額部と右の手の平でそれぞれ計測される二つの映像脈波の到達時間の時間差を表したものである。脈波伝播時間差は、血圧との高い相互相関係数を示すことが知られている。脈波伝播時間差の測定は、公知の技術によって行うことができ、例えば、特開２０１６−１９００２２号公報に記載のｄＰＴＴの測定と同様に行うことができるため、ここでは説明を省略する。なお、２０名の対象者のうち、１名は不整脈が生じ、２名は装置のエラーが生じたため、図９では対象者番号１番から１７番までの１７名の対象者の相互相関係数を示している。

（１）生体情報計測装置１００は、歪み算出部１３０が、対象者の所定部位の映像信号から、映像脈波に含まれる心拍基本成分と心拍高周波成分との波形歪みを算出する。また、計測部１４１は、波形歪みに基づいて、対象者の血圧の変動を計測する。このように、生体情報計測装置１００は、拍数の情報を含んでいる心拍基本成分を心電図計測で得られる情報の代わりとして用いている。さらに、生体情報計測装置１００は、心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域で血圧に関する情報を含んでいる心拍高周波成分を利用することで、心拍基本成分と心拍高周波成分との波形歪みから対象者の血圧の変動を計測することができる。これにより、生体情報計測装置１００は、対象者の身体を撮影した映像信号から、対象者の血圧変動を簡便に且つ非接触で測定することができる。さらに、生体情報計測装置１００は、映像脈波の波形歪みを利用することで、対象者の一箇所の部位から取得された映像信号から、対象者の血圧の変動を計測することができる。したがって、例えば、対象者の二箇所以上の部位を同時に撮影する必要がなくなり、より簡便に血圧の変動を計測することが可能となる。よって、対象者が日常的な動作をしている状態や、安静にしている状態等において、対象者の身体の一部を撮影することで血圧の変動を計測することができる。また、例えば対象者が車の運転をしている状態等、何らかの動作を行っており所望の体勢を維持するのが困難な場合であっても、対象者の身体の一部を撮影することで血圧の変動を計測することができる。

［２．第二実施形態］
第二実施形態に係る生体情報計測装置について、図１，図１１〜図１５を参照して説明する。以降、第二実施形態の説明において、この第二実施形態を、単に本実施形態ともいう。第一実施形態に係る生体情報計測装置１００では歪み算出部１３０を備えていたのに対して、第二実施形態では、第一実施形態の歪み算出部１３０とは異なる機能を有する歪み算出部１３６を備えている点で相違している。さらには、本実施形態では、波形歪みが心拍基本成分と心拍高周波成分との周波数領域における比率として算出される。そして、本実施形態に係る生体情報計測装置は、算出された周波数領域における比率から血圧の変動を計測する。本実施形態に係る生体情報計測装置は、一部の構成が上述の第一実施形態に係る生体情報計測装置と同様に構成されており、第一実施形態に係る生体情報計測装置と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。

［２−１．ハードウェア構成］
図１に示すように、本実施形態に係る生体情報計測装置１０１は、生体情報計測装置１００と同様に、情報処理装置２００を備えている。また、生体情報計測装置１０１は、さらに、映像取得装置３００と、出力装置４００とを備えている。

ここで、図１３は周期２Ｔで、頂点の位置が半周期Ｔの１／ｍの位置（Ｔ₁）となる非対称な三角波の時間（ｔ）による変化を表している。ｍ（＝Ｔ／Ｔ ₁）は三角波の上昇部と下降部の割合を示している。

式（１６）に示されるように、歪み比Ｒ_dは、心拍基本成分のフーリエ係数の和ｂ_jに対する、心拍高周波成分のフーリエ係数ｂ_iの和の比率で表される。歪み比Ｒ_dが小さい場合には、上述したｍ＝２のように波形歪みが小さい状態を示す。一方、歪み比Ｒ_dが大きい場合には、波形歪みが大きい状態を示す。そして、本発明者らの検討により、歪み比Ｒ_dと血圧変動とに負の相関関係があることを見出した。すなわち、本実施形態によれば、心拍基本成分と心拍高周波成分との周波数領域における比率に対応する歪み比Ｒ_dに基づいて、血圧の変動を計測することができる。

＜変換部＞
変換部１３７は、映像脈波をフーリエ変換して、映像脈波のフーリエ級数を得る。さらに、変換部１３７は、心拍基本成分及び心拍高周波成分のフーリエ級数の係数をそれぞれ足し合わせることで、心拍基本成分及び心拍高周波成分それぞれのフーリエ係数の和を算出する。そして、変換部１３７は、比率算出部１３８に、心拍基本成分のフーリエ係数の和と心拍高周波成分のフーリエ係数の和とを出力する。

＜計測部＞
計測部１４１は、比率算出部１３８で算出される波形歪みに基づいて、対象者の血圧の変動を計測する。本実施形態では、比率算出部１３８で算出される周波数領域での歪み比Ｒ_dに基づいて、対象者の血圧の変動を計測する。具体的には、計測部１４１は、周波数領域での歪み比Ｒ_dの増減に応じた対象者の血圧の変動を計測する。ここで、計測部１４１は、周波数領域での歪み比Ｒ_dの増加を血圧の下降変動として計測し、歪み比Ｒ_dの減少を血圧の上昇変動として計測する。すなわち、計測部１４１は、周波数領域での歪み比Ｒ_dが増加している場合、血圧が下がっていると判定し、周波数領域での歪み比Ｒ_dが減少している場合、血圧が上がっていると判定する。このように、本実施形態では、周波数領域での歪み比Ｒ_dと血圧変動との負の相関関係を利用して血圧の変動を計測することができる。

さらに、計測部１４１は、比率算出部１３８で算出される波形歪みに基づいて、対象者の血圧の変動を計測する（ステップＳ２０８）。本例では、ステップＳ２０７で算出された周波数領域での歪み比Ｒ_dと血圧変動との負の相関関係を利用して血圧の変動を計測する。

Claims

対象者の所定部位の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む心拍基本成分と、前記映像脈波に含まれる、前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む心拍高周波成分とから求まる波形歪みを算出する歪み算出部と、
前記歪み算出部で算出される前記波形歪みに基づいて、前記波形歪みの増加を前記血圧の下降変動として計測するとともに前記波形歪みの減少を前記血圧の上昇変動として計測することで前記対象者の血圧の変動を計測する計測部とを備える
ことを特徴とする、生体情報計測装置。
前記波形歪みが、前記心拍基本成分と前記心拍高周波成分との時間領域における差分で表わされ、
前記歪み算出部は、
前記映像脈波情報から、前記心拍周波数帯域の周波数成分からなる基本波の特徴点を検出する特徴点検出部と、
前記映像脈波情報から、前記映像脈波の拡張末期部分の頂点を検出する頂点検出部と、
前記時間領域における差分として、前記特徴点と前記頂点との時間差を算出する差分算出部とを有する、
請求項１に記載の生体情報計測装置。
前記波形歪みが、前記心拍基本成分と前記心拍高周波成分との周波数領域における比率で表わされ、
前記歪み算出部は、
前記心拍基本成分及び前記心拍高周波成分のフーリエ係数の和をそれぞれ得る変換部と、
前記周波数領域における比率として、前記心拍基本成分のフーリエ係数の和に対する、前記心拍高周波成分のフーリエ係数の和の比率を算出する比率算出部とを有する、
請求項１に記載の生体情報計測装置。
前記計測部は、前記対象者の前記波形歪みと血圧値との対応情報に基づいて、前記歪み算出部によって算出された前記波形歪みに対応する前記血圧値を算出する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体情報計測装置。
前記計測部は、前記対象者の血圧値を目的変数とし、前記対象者の前記波形歪み、心拍数、及び脈波振幅を説明変数とする重回帰式を用いて、重回帰分析により前記血圧値を算出する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体情報計測装置。
前記映像脈波情報が、血圧上昇時に末梢の細動脈が交感神経の支配をうけて末梢血管抵抗を上昇させる部位の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を含む、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の生体情報計測装置。
前記映像脈波情報が、前記対象者の手の平の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を含む、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の生体情報計測装置。
コンピュータを、
対象者の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む心拍基本成分と、前記映像脈波に含まれる、前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む心拍高周波成分とから求まる波形歪みを算出する歪み算出部と、
前記歪み算出部で算出される前記波形歪みに基づいて、前記波形歪みの増加を前記血圧の下降変動として計測するとともに前記波形歪みの減少を前記血圧の上昇変動として計測することで前記対象者の血圧の変動を計測する計測部として機能させる
ことを特徴とする、生体情報計測プログラム。
対象者の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む心拍基本成分と、前記映像脈波に含まれる、前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む心拍高周波成分とから求まる波形歪みを算出する歪み算出ステップと、
前記歪み算出ステップで算出された前記波形歪みに基づいて、前記波形歪みの増加を前記血圧の下降変動として計測するとともに前記波形歪みの減少を前記血圧の上昇変動として計測することで前記対象者の血圧の変動を計測する計測ステップとを備える
ことを特徴とする、生体情報計測方法。
対象者の所定部位の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む時間領域の心拍基本成分からなる波形と、前記映像脈波に含まれる、前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む時間領域の心拍高周波成分からなる波形とから求まる波形歪みを算出する歪み算出部と、
前記歪み算出部で算出される前記波形歪みに基づいて、前記対象者の血圧の変動を計測する計測部と、を備える
ことを特徴とする、生体情報計測装置。
コンピュータを、
対象者の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む時間領域の心拍基本成分からなる波形と、前記映像脈波に含まれる、前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む時間領域の心拍高周波成分からなる波形とから求まる波形歪みを算出する歪み算出部と、
前記歪み算出部で算出される前記波形歪みに基づいて、前記対象者の血圧の変動を計測する計測部として機能させる
ことを特徴とする、生体情報計測プログラム。
対象者の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む時間領域の心拍基本成分からなる波形と、前記映像脈波に含まれる、前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む時間領域の心拍高周波成分からなる波形とから求まる波形歪みを算出する歪み算出ステップと、
前記歪み算出ステップで算出された前記波形歪みに基づいて、前記対象者の血圧の変動を計測する計測ステップとを備える
ことを特徴とする、生体情報計測方法。
対象者の所定部位の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む心拍基本成分と、前記映像脈波に含まれる、前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む心拍高周波成分とから求まる波形歪みが、前記心拍基本成分と前記心拍高周波成分との周波数領域における比率で表わされ、前記映像脈波を三角波で近似した際の前記心拍基本成分及び前記心拍高周波成分に関連するフーリエ係数の和をそれぞれ得る変換部と、
前記周波数領域における前記比率として、前記心拍基本成分のフーリエ係数の和に対する、前記心拍高周波成分のフーリエ係数の和の比率を算出する比率算出部と、を有する歪み算出部と、
前記歪み算出部で算出される前記波形歪みとしての前記比率に基づいて、前記対象者の血圧の変動を計測する計測部とを備える
ことを特徴とする、生体情報計測装置。
コンピュータを、
対象者の所定部位の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む心拍基本成分と、前記映像脈波に含まれる、前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む心拍高周波成分とから求まる波形歪みが、前記心拍基本成分と前記心拍高周波成分との周波数領域における比率で表わされ、前記映像脈波を三角波で近似した際の前記心拍基本成分及び前記心拍高周波成分に関連するフーリエ係数の和をそれぞれ得る変換部と、
前記周波数領域における前記比率として、前記心拍基本成分のフーリエ係数の和に対する、前記心拍高周波成分のフーリエ係数の和の比率を算出する比率算出部と、を有する歪み算出部と、
前記歪み算出部で算出される前記波形歪みとしての前記比率に基づいて、前記対象者の血圧の変動を計測する計測部として機能させる
ことを特徴とする、生体情報計測プログラム。
対象者の所定部位の映像信号に含まれる輝度値の時間変化を表す映像脈波を示す映像脈波情報に基づいて、前記映像脈波に含まれる、前記対象者の心拍数に対応する心拍周波数帯域の周波数成分を含む心拍基本成分と、前記映像脈波に含まれる、前記心拍周波数帯域よりも高い周波数帯域の周波数成分を含む心拍高周波成分とから求まる波形歪みが、前記心拍基本成分と前記心拍高周波成分との周波数領域における比率で表わされ、前記映像脈波を三角波で近似した際の前記心拍基本成分及び前記心拍高周波成分に関連するフーリエ係数の和をそれぞれ算出するとともに、
前記周波数領域における前記比率として、前記心拍基本成分のフーリエ係数の和に対する、前記心拍高周波成分のフーリエ係数の和の比率を算出する、歪み算出ステップと、
前記歪み算出ステップで算出された前記波形歪みとしての前記比率に基づいて、前記対象者の血圧の変動を計測する計測ステップとを備える
ことを特徴とする、生体情報計測方法。