JP6482235B2 - Blood pressure measurement device, wristwatch terminal, and blood pressure measurement method - Google Patents
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Description
本発明は、血圧測定装置、腕時計端末、及び血圧測定方法に関する。 The present invention relates to a blood pressure measurement device, a wristwatch terminal, and a blood pressure measurement method.
特許文献１には、近赤外光を照射して、血管からの反射光量を光電脈波として検出する血圧測定装置が開示されている。特許文献１の血圧測定装置は、光電センサ、及び体動センサを備えており、光電センサ、及び体動センサから不要な周波数成分を除去している。さらに、光電センサと圧力センサの出力値の比をキャリブレーション値として用いて、血圧を算出している。 Patent Document 1 discloses a blood pressure measurement device that irradiates near infrared light and detects the amount of light reflected from a blood vessel as a photoelectric pulse wave. The blood pressure measurement device of Patent Document 1 includes a photoelectric sensor and a body motion sensor, and removes unnecessary frequency components from the photoelectric sensor and the body motion sensor. Furthermore, the blood pressure is calculated using the ratio between the output values of the photoelectric sensor and the pressure sensor as the calibration value.
このような光電式の血圧測定装置では、脈波本来のＡＣ成分の他、ホワイトノイズなどの影響や、回路で生成されるＡＣ成分などが加算された状態で、脈波が観測される。したがって、生体の脈波以外の成分がノイズとなってしまう。 In such a photoelectric blood pressure measuring device, a pulse wave is observed in a state where the influence of white noise, an AC component generated by a circuit, and the like are added in addition to the original AC component of the pulse wave. Therefore, components other than the pulse wave of the living body become noise.
特に、血圧測定装置として、カフ式ではない腕時計式等の血圧測定装置を用いた場合、測定対象者の動きや外乱などによって血圧測定装置の取り付け状態が変化してしまう。したがって、ノイズが大きくなってしまい、測定精度を向上することが困難になってしまう。さらに、ＳＢＰ２は、脈波の変化が小さいため、測定することが困難である。 In particular, when a blood pressure measurement device such as a wristwatch type that is not a cuff type is used as the blood pressure measurement device, the attachment state of the blood pressure measurement device changes due to the movement or disturbance of the measurement subject. Therefore, noise increases and it becomes difficult to improve measurement accuracy. Furthermore, SBP2 is difficult to measure because the change in pulse wave is small.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、精度良く血圧を測定することができる血圧測定装置及び血圧測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a blood pressure measurement device and a blood pressure measurement method capable of measuring blood pressure with high accuracy.
本発明の一態様にかかる血圧測定装置は、生体に光を照射する光源と、前記生体からの光を受光する受光器と、前記受光器からの検出信号に基づいて、血圧を測定する処理装置と、を備えた血圧測定装置であって、前記処理装置は、前記検出信号の第１の区間の移動平均値から、前記第１の区間よりも長い第２の区間の移動平均値を減算する減算値を求め、前記減算値に基づいて、脈波の特徴点を抽出し、前記特徴点に基づいて求められた特徴量を、血圧に換算する、ものである。このようにすることで、ノイズを低減することができるため、血圧を精度よく測定することができる。 A blood pressure measurement device according to an aspect of the present invention includes a light source that irradiates light to a living body, a light receiver that receives light from the living body, and a processing device that measures blood pressure based on a detection signal from the light receiver. The processing device subtracts the moving average value of the second section longer than the first section from the moving average value of the first section of the detection signal. A subtraction value is obtained, a feature point of a pulse wave is extracted based on the subtraction value, and a feature amount obtained based on the feature point is converted into blood pressure. By doing so, noise can be reduced, and blood pressure can be measured with high accuracy.
上記の血圧測定装置において、前記処理装置は、前記減算値に基づいて、脈波の１周期を特定し、前記脈波の周期毎に前記特徴点を抽出することで、前記特徴量を複数求め、複数の前記特徴量から、前記血圧を算出するようにしてもよい。このようにすることで、脈波の周期を適切に特定することができるため、血圧を精度よく測定することができる。 In the blood pressure measurement device, the processing device obtains a plurality of feature amounts by identifying one period of a pulse wave based on the subtraction value and extracting the feature points for each period of the pulse wave. The blood pressure may be calculated from a plurality of the feature quantities. By doing in this way, since the period of a pulse wave can be specified appropriately, blood pressure can be measured accurately.
上記の血圧測定装置において、前記特徴点が抽出できない周期については、前記血圧の算出から除外することを特徴とするものである。このようにすることで、より測定精度を向上することができる。 In the blood pressure measurement device, the period in which the feature points cannot be extracted is excluded from the calculation of the blood pressure. By doing in this way, measurement accuracy can be improved more.
本発明の一態様にかかる血圧測定装置は、生体に光を照射する光源と、前記生体からの光を受光する受光器と、を備えたセンサユニットと、前記センサユニットからの検出信号に基づいて脈波の特徴点を抽出して、前記特徴点に基づく特徴量を血圧に換算する処理装置と、を備えた血圧測定装置であって、前記センサユニットは、第１の波長帯の光に基づく第１の検出信号と、前記第１の波長帯よりも短い第２の波長帯の光に基づく第２の検出信号と、を出力し、前記処理装置は、１脈波の第１の期間においては前記第１の検出信号に基づいてＳＢＰ２に基づく前記特徴点を抽出し、前記第１の期間と異なる第２の期間においては前記第２の検出信号に基づいて前記特徴点を抽出し、前記特徴点に基づいて求められた特徴量を、血圧に換算するものである。このようにすることで、ＳＢＰ２の特徴点を適切かつ簡便に抽出することができるため、血圧を精度よく測定することができる。 A blood pressure measurement device according to an aspect of the present invention is based on a sensor unit including a light source that irradiates light to a living body, a light receiver that receives light from the living body, and a detection signal from the sensor unit. A blood pressure measuring device including a processing device that extracts a feature point of a pulse wave and converts a feature amount based on the feature point into a blood pressure, wherein the sensor unit is based on light in a first wavelength band A first detection signal, and a second detection signal based on light in a second wavelength band shorter than the first wavelength band, and the processing device outputs a first pulse wave in a first period Extracts the feature point based on SBP2 based on the first detection signal, extracts the feature point based on the second detection signal in a second period different from the first period, and Convert the feature value obtained based on the feature point into blood pressure They are intended. By doing in this way, since the feature point of SBP2 can be extracted appropriately and simply, blood pressure can be measured accurately.
上記の血圧測定装置において、前記第２の期間には、１脈波の最大値、及び最小値が含まれていてもよい。このようにすることで、最大値及び最小値を簡便に抽出することができるため、血圧を精度よく測定することができる。 In the above-described blood pressure measurement device, the second period may include a maximum value and a minimum value of one pulse wave. By doing in this way, since the maximum value and the minimum value can be extracted easily, the blood pressure can be measured with high accuracy.
上記の血圧測定装置において、前記第１の波長帯の光が赤色光又は赤外光であり、前記第２の波長帯の光が緑色光であることを特徴としてもよい。これにより、脈波の情報を適切に得ることができる。 In the above blood pressure measurement device, the light in the first wavelength band may be red light or infrared light, and the light in the second wavelength band may be green light. Thereby, the information of a pulse wave can be obtained appropriately.
上記の血圧測定装置において、前記第１の波長帯の光と、前記第２の波長帯の光が交互に発光するものである。これにより、簡便に測定を行うことができる。 In the blood pressure measurement device, the light in the first wavelength band and the light in the second wavelength band are emitted alternately. Thereby, it can measure simply.
上記の血圧測定装置は、腕時計端末に備えられていてもよい。 The blood pressure measuring device may be provided in a wristwatch terminal.
本発明の一態様にかかる血圧測定方法は、生体に光を照射する光源と、前記生体からの光を受光する受光器と、前記受光器からの検出信号に基づいて、血圧を測定する処理装置と、を備えた血圧測定装置による血圧測定方法であって、前記検出信号の第１の区間の移動平均値から、前記第１の区間よりも長い第２の区間の移動平均値を減算する減算値を求め、前記減算値に基づいて、脈波の特徴点を抽出し、前記特徴点に基づいて求められた特徴量を、血圧に換算する、ものである。このようにすることで、ノイズを低減することができるため、血圧を精度よく測定することができる。 A blood pressure measurement method according to an aspect of the present invention includes a light source that irradiates light to a living body, a light receiver that receives light from the living body, and a processing device that measures blood pressure based on a detection signal from the light receiver. And a subtraction for subtracting the moving average value of the second section longer than the first section from the moving average value of the first section of the detection signal. A value is obtained, a feature point of a pulse wave is extracted based on the subtraction value, and a feature amount obtained based on the feature point is converted into blood pressure. By doing so, noise can be reduced, and blood pressure can be measured with high accuracy.
本発明の一態様にかかる血圧測定方法は、生体に光を照射する光源と、前記生体からの光を受光する受光器と、を備えたセンサユニットと、前記センサユニットからの検出信号に基づいて脈波の特徴点を抽出して、前記特徴点に基づく特徴量を血圧に換算する処理装置と、を備えた血圧測定装置による血圧測定方法であって、第１の波長帯の光に基づく第１の検出信号と、前記第１の波長帯よりも短い第２の波長帯の光に基づく第２の検出信号と、を出力し、前記処理装置は、１脈波の第１の期間においては前記第１の検出信号に基づいてＳＢＰ２に基づく前記特徴点を抽出し、前記第１の期間と異なる第２の期間においては前記第２の検出信号に基づいて前記特徴点を抽出し、前記特徴点に基づいて求められた特徴量を、血圧に換算する、ものである。このようにすることで、ＳＢＰ２の特徴点を適切かつ簡便に抽出することができるため、血圧を精度よく測定することができる。 A blood pressure measurement method according to an aspect of the present invention is based on a sensor unit including a light source that irradiates light to a living body, a light receiver that receives light from the living body, and a detection signal from the sensor unit. A blood pressure measurement method using a blood pressure measurement device comprising: a processing device that extracts a feature point of a pulse wave and converts a feature amount based on the feature point into a blood pressure, wherein the blood pressure measurement method is based on light in a first wavelength band. 1 detection signal and a second detection signal based on light in a second wavelength band shorter than the first wavelength band, and the processing device is in a first period of one pulse wave The feature point based on SBP2 is extracted based on the first detection signal, the feature point is extracted based on the second detection signal in a second period different from the first period, and the feature The feature value obtained based on the points is converted into blood pressure. Than is. By doing in this way, since the feature point of SBP2 can be extracted appropriately and simply, blood pressure can be measured accurately.
本発明により、高精度に血圧を測定することができる血圧測定装置、腕時計端末、及び血圧測定方法を提供することができる。 The present invention can provide a blood pressure measurement device, a wristwatch terminal, and a blood pressure measurement method that can measure blood pressure with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description shows preferred embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments. In the following description, the same reference numerals indicate substantially the same contents.
実施の形態１
本実施の形態にかかる血圧測定装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、血圧測定装置の構成を示すブロック図である。血圧測定装置１は、センサユニット１０と、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）２０と、処理装置３０と、表示部４０とを備えている。血圧測定装置１は、例えばウェラブル式端末に設けられた測定装置であり、例えば、腕時計端末のように、ベルトによって測定対象者（人）の手首に装着される。すなわち、腕の周りにバンドを巻き付けることで、血圧測定装置１が血圧を測定可能な状態となる。
Embodiment 1
The configuration of the blood pressure measurement device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the blood pressure measurement device. The blood pressure measurement device 1 includes a sensor unit 10, an AFE (Analog Front End) 20, a processing device 30, and a display unit 40. The blood pressure measurement device 1 is a measurement device provided in a wearable terminal, for example, and is attached to the wrist of a person to be measured (person) by a belt like a wristwatch terminal, for example. That is, by wrapping a band around the arm, the blood pressure measurement device 1 can measure blood pressure.
センサユニット１０は光源１１と受光器１２とを備えている。光源１１は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子であり、緑色、赤色光、又は赤外光（ＩＲ）などの光を発生する。光源１１からの光は、生体に照射される。 The sensor unit 10 includes a light source 11 and a light receiver 12. The light source 11 is a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode), and generates light such as green light, red light, or infrared light (IR). The light from the light source 11 is applied to the living body.
受光器１２は、例えば、フォトダイオード、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳセンサ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）などの光検出器であり、光源１１と近接して配置されている。受光器１２は、生体からの光を受光して、その強度に応じた検出信号をＡＦＥ２０に出力する。したがって、センサユニット１０は、血管の容積変化に応じた容積脈波を検出する光電センサである。 The light receiver 12 is a light detector such as a photodiode, a CCD (Charge Coupled Device), or a CMOS sensor (Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor), and is disposed in the vicinity of the light source 11. The light receiver 12 receives light from a living body and outputs a detection signal corresponding to the intensity to the AFE 20. Therefore, the sensor unit 10 is a photoelectric sensor that detects a volume pulse wave according to a change in the volume of the blood vessel.
具体的には、光源１１からの光が生体に照射されると、生体の表皮、真皮、毛細血管、末梢血管、脂肪、動脈などにて光が散乱される。受光器１２は、生体の各部位から散乱光を検出する。血管に流れる脈は、一定時間内の周期的な動きを行うことから、脈から得られる散乱光強度（脈波）にも特有の動きが観測される。すなわち、散乱光強度が、脈波を示すことになる。この脈波を解析することにより、血圧や血中酸素濃度、ＡＩ（Augmentation index）値等の生体指標を求めることができる。 Specifically, when light from the light source 11 is irradiated onto the living body, the light is scattered by the epidermis, dermis, capillaries, peripheral blood vessels, fat, arteries, and the like of the living body. The light receiver 12 detects scattered light from each part of the living body. Since the pulse flowing in the blood vessel performs a periodic movement within a certain time, a specific movement is also observed in the scattered light intensity (pulse wave) obtained from the pulse. That is, the scattered light intensity indicates a pulse wave. By analyzing this pulse wave, biological indices such as blood pressure, blood oxygen concentration, and AI (Augmentation index) value can be obtained.
本実施形態では、光源１１が、生体の表皮や真皮などを通過しやすい赤色光又は赤外光を発生している。こうすることで、生体の血管で散乱する散乱光強度を高くすることができる。なお、受光器１２は、生体を通過した光を受光するように配置されていてもよい。この場合、生体と介して光源１１と受光器１２を対向配置する。 In the present embodiment, the light source 11 generates red light or infrared light that easily passes through the epidermis or dermis of a living body. By doing so, the intensity of scattered light scattered by the blood vessels of the living body can be increased. In addition, the light receiver 12 may be arrange | positioned so that the light which passed the biological body may be received. In this case, the light source 11 and the light receiver 12 are arranged to face each other through the living body.
ＡＦＥ２０は、アンプ２１、ノイズ除去フィルタ２２、及びＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２３を備えている。アンプ２１は、センサユニット１０からの検出信号を増幅する。ノイズ除去フィルタ２２は、アナログフィルタであり、アナログ処理によってアンプ２１で増幅された検出信号のノイズを除去する。例えば、ノイズ除去フィルタ２２はローパスフィルタやハイパスフィルタ等のＬＣフィルタである。ＡＤＣ２３は、ノイズ除去フィルタ２２でノイズ除去された検出信号をデジタル信号に変換する。そして、ＡＤＣ２３は、デジタル信号に変換された検出信号を処理装置３０に出力する。ＡＤＣ２３は、所定のサンプリング周期でサンプリングされたデジタル値を検出信号として出力する。 The AFE 20 includes an amplifier 21, a noise removal filter 22, and an ADC (Analog Digital Converter) 23. The amplifier 21 amplifies the detection signal from the sensor unit 10. The noise removal filter 22 is an analog filter and removes noise of the detection signal amplified by the amplifier 21 by analog processing. For example, the noise removal filter 22 is an LC filter such as a low-pass filter or a high-pass filter. The ADC 23 converts the detection signal from which noise has been removed by the noise removal filter 22 into a digital signal. Then, the ADC 23 outputs the detection signal converted into the digital signal to the processing device 30. The ADC 23 outputs a digital value sampled at a predetermined sampling period as a detection signal.
処理装置３０は、例えば、マイコンであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３１と、メモリ３２と、デジタルフィルタ３３と、パワーマネジメントユニット３４と、を備えている。メモリ３２は、所定のプログラムを格納している。ＣＰＵ３１は、メモリ３２に格納されたプログラムを読み出して、実行する。こうすることで、ＡＦＥ２０からの検出信号に基づいて、血圧（ＳＢＰ、ＤＢＰ）等を測定することができる。ＣＰＵ３１は、血圧を測定するために、後述するように、特徴点を抽出する処理、及び特徴量を血圧に換算する処理を行う。したがって、ＣＰＵ３１は、図１に示すように、特徴点を抽出する抽出部５１、及び特徴量を血圧に換算する換算部５２を備えている。さらには、処理装置３０が、血圧以外の健康指標、例えばＡＩ（動脈硬化指数）値を算出するようにしてもよい。 The processing device 30 is, for example, a microcomputer, and includes a CPU (Central Processing Unit) 31, a memory 32, a digital filter 33, and a power management unit 34. The memory 32 stores a predetermined program. The CPU 31 reads and executes a program stored in the memory 32. By doing so, blood pressure (SBP, DBP) and the like can be measured based on the detection signal from the AFE 20. In order to measure the blood pressure, the CPU 31 performs a process of extracting feature points and a process of converting the feature values into blood pressure, as will be described later. Therefore, as shown in FIG. 1, the CPU 31 includes an extraction unit 51 that extracts feature points and a conversion unit 52 that converts feature amounts into blood pressure. Further, the processing device 30 may calculate a health index other than blood pressure, for example, an AI (arteriosclerosis index) value.
パワーマネジメントユニット３４は、センサユニット１０に供給する電源を制御する。例えば、パワーマネジメントユニット３４は、光源１１に所定の駆動電流を供給して、光源１１を所定の強度で発光させる。さらに、パワーマネジメントユニット３４は、光源１１に電流を供給するタイミングを制御して、光源１１を所定のタイミングで間欠的に発光させるようにしてもよい。 The power management unit 34 controls the power supplied to the sensor unit 10. For example, the power management unit 34 supplies a predetermined drive current to the light source 11 to cause the light source 11 to emit light with a predetermined intensity. Furthermore, the power management unit 34 may control the timing of supplying current to the light source 11 so that the light source 11 emits light intermittently at a predetermined timing.
図２に、ＡＦＥ２０から出力される検出信号を示す。図２に示すように、検出信号には、血管の脈動に応じた脈波が繰り返し現れる。さらに、検出信号には、ホワイトノイズや電子回路などで発生する回路ノイズが含まれている。そこで、デジタルフィルタ３３は、検出信号からノイズ成分を除去するデジタル処理を行っている。そして、デジタルフィルタ３３でノイズが除去された検出信号に基づいて、ＣＰＵ３１が血圧を測定している。 FIG. 2 shows a detection signal output from the AFE 20. As shown in FIG. 2, a pulse wave corresponding to the pulsation of the blood vessel repeatedly appears in the detection signal. Further, the detection signal includes white noise and circuit noise generated by an electronic circuit. Therefore, the digital filter 33 performs digital processing for removing noise components from the detection signal. The CPU 31 measures the blood pressure based on the detection signal from which noise has been removed by the digital filter 33.
デジタルフィルタ３３は、検出信号に対して移動平均を取る。なお、ある時間ｔ（ｎ）における移動平均値ａ（ｎ）とは、ある時間ｔ（ｎ）を中心に前後の期間[ｔ（ｎ−ｍ）−ｔ（ｎ＋ｍ）]におけるデータ全てを加算して、その加算値を２ｍ＋１で割った数値である。まず、デジタルフィルタ３３は、電源の周波数に応じた第１の区間の移動平均値を第１の移動平均値をとして算出する。例えば、商用電源（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の１周期に対応する区間を第１の期間として、デジタルフィルタ３３は、第１の区間に含まれるデジタル値の平均を取る。 The digital filter 33 takes a moving average with respect to the detection signal. Note that the moving average value a (n) at a certain time t (n) is the sum of all data in a period [t (n−m) −t (n + m)] around the certain time t (n). The added value is divided by 2m + 1. First, the digital filter 33 calculates the moving average value of the first section according to the frequency of the power source as the first moving average value. For example, the digital filter 33 takes an average of the digital values included in the first section, with the section corresponding to one cycle of the commercial power supply (50 Hz or 60 Hz) as the first period.
さらに、デジタルフィルタ３３は、第１の区間よりも長い第２の区間の移動平均値を第２の移動平均値として算出する。例えば、第２の区間は脈拍に応じて設定される。例えば、１回の脈よりも長い区間が第２の区間として設定される。ここでは、具体的な一例として、０．４７Ｈｚの１周期に対応する区間を第２の区間として設定することができる。すなわち、デジタルフィルタ３３は、１／０．４７Ｈｚに含まれるデジタル値の平均を取る。第２の区間は、第１の区間よりも長いため、第２の区間に含まれるデータ数は第１の区間のデータ数よりも多くなる。よって、第２の移動平均値は、第１の移動平均値よりも変動が小さくなる。 Further, the digital filter 33 calculates a moving average value in the second section longer than the first section as the second moving average value. For example, the second section is set according to the pulse. For example, a section longer than one pulse is set as the second section. Here, as a specific example, a section corresponding to one cycle of 0.47 Hz can be set as the second section. That is, the digital filter 33 takes an average of digital values included in 1 / 0.47 Hz. Since the second section is longer than the first section, the number of data included in the second section is larger than the number of data in the first section. Therefore, the second moving average value varies less than the first moving average value.
そして、デジタルフィルタ３３は、第１の移動平均値から第２の移動平均値を減算した減算値を算出する減算部となる。図３に第１の移動平均値と第２の移動平均値とから算出した減算値の波形の一例を示す。図３は、減算値と、減算値から抽出される特徴点の一例を示す図である。図３では、下側に減算値による脈波を示し、上側に理想的な脈波の一部を拡大して示している。また、図３の下側では、赤色光又は赤外光によって取得された脈波と、緑色光によって取得された脈波、並びに、それらの差分をそれぞれ示している。なお、ここでは赤色光又は赤外光での取得結果を用いて、以下の演算処理を行っている。 The digital filter 33 serves as a subtraction unit that calculates a subtraction value obtained by subtracting the second moving average value from the first moving average value. FIG. 3 shows an example of a waveform of a subtraction value calculated from the first moving average value and the second moving average value. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a subtraction value and a feature point extracted from the subtraction value. In FIG. 3, the pulse wave based on the subtraction value is shown on the lower side, and a part of the ideal pulse wave is shown enlarged on the upper side. Further, the lower side of FIG. 3 shows a pulse wave acquired by red light or infrared light, a pulse wave acquired by green light, and a difference between them. Here, the following calculation processing is performed using the acquisition result of red light or infrared light.
処理装置３０は、図３に示すように、減算値が正となる期間から脈波の１周期を特定する。なお、以下の説明において、１周期分の脈波を１脈波とする。処理装置３０は、減算値が負から正となるタイミングが１脈波の開始点として設定する。 As illustrated in FIG. 3, the processing device 30 identifies one cycle of the pulse wave from a period in which the subtraction value is positive. In the following description, a pulse wave for one cycle is defined as one pulse wave. The processing device 30 sets the timing at which the subtraction value changes from negative to positive as the start point of one pulse wave.
そして、処理装置３０の抽出部５１が減算値に基づいて、１脈波の特徴点を抽出する。処理装置３０は、１脈波毎に、例えば、最大値、最小値、極大値、極小値、変曲点等を特徴点として抽出する。処理装置３０は、減算値の波形から特徴点の値、及び時間を算出する。例えば、処理装置３０は、脈波を微分して速度脈波を求めたり、２回微分して加速度脈波を求めたりすることで、特徴点を算出する。図３には、処理装置３０が抽出する特徴点の一例を示している。 And the extraction part 51 of the processing apparatus 30 extracts the feature point of 1 pulse wave based on a subtraction value. The processor 30 extracts, for example, a maximum value, a minimum value, a maximum value, a minimum value, an inflection point, and the like as feature points for each pulse wave. The processing device 30 calculates the value of the feature point and the time from the waveform of the subtraction value. For example, the processing device 30 calculates the feature point by differentiating the pulse wave to obtain the velocity pulse wave or obtaining the acceleration pulse wave by differentiating twice. FIG. 3 shows an example of feature points extracted by the processing device 30.
図３では、１周期における第１のピーク（最大値）がＳｙｓｔｏｌｉｃ ｐｅａｋ，第２のピーク（極大値）がＲｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｐｅａｋとなる。さらに、第２のピークの後の極小値が収縮期（ｓｙｓｔｏｌｉｃ）と拡張期（Ｄｉａｓｔｏｌｉｃ）との境界を示すノッチとなる。１周期の開始点からｓｙｓｔｏｌｉｃ ｐｅａｋまでの時間をＳ．Ｔｉｍｅとする。１周期の開始点からＲｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｐｅａｋをＲ．Ｔｉｍｅとする。１周期の開始点からノッチまでの時間をＮｏｔｃｈ Ｔｉｍｅとする。さらに、処理装置３０は１周期の最小値を特徴点として抽出する。このように、処理装置３０は、複数の特徴点における値と時間を算出する。また、本実施の形態では、ノッチでの減算値を基に、最大値、最小値等を補正するようにしてもよい。 In FIG. 3, the first peak (maximum value) in one cycle is a systolic peak, and the second peak (maximum value) is a reflective peak. Furthermore, the minimum value after the second peak is a notch indicating the boundary between systolic and diastolic phases. The time from the start point of one cycle to the systolic peak is defined as S.P. Time. From the starting point of one cycle, set the reactive peak to R.D. Time. The time from the start point of one cycle to the notch is defined as Notch Time. Further, the processing device 30 extracts a minimum value of one cycle as a feature point. In this way, the processing device 30 calculates values and times at a plurality of feature points. In the present embodiment, the maximum value, the minimum value, etc. may be corrected based on the subtraction value at the notch.
処理装置３０は、１脈波に含まれる複数の特徴点の値、及び時間から特徴量を算出する。本明細書において、特徴量とは、血圧（ＳＢＰ，ＤＢＰ）を算出するための値であり、１脈波における特徴点の値、及び時間から導き出される値である。特徴量は予め設定された計算式に基づいて算出することが可能である。特徴量は、血圧の変化に応じて変化する値であり、血圧の変化に対して大きく変化する値を用いることで血圧を精度よく測定することができる。また、特徴点における減算値をそのまま特徴量としてもよい。ここでは、ＳＢＰとＤＢＰを求めるため、２つの計算式が用意されている。 The processing device 30 calculates a feature amount from the values of a plurality of feature points included in one pulse wave and time. In this specification, the feature amount is a value for calculating blood pressure (SBP, DBP), and is a value derived from the value of a feature point in one pulse wave and time. The feature amount can be calculated based on a preset calculation formula. The feature amount is a value that changes according to a change in blood pressure, and the blood pressure can be accurately measured by using a value that greatly changes with respect to the change in blood pressure. The subtraction value at the feature point may be used as the feature amount as it is. Here, in order to obtain SBP and DBP, two calculation formulas are prepared.
そして、処理装置３０の換算部５２は、特徴量を血圧に換算する。換算部５２は、回帰直線を用いて、特徴量を血圧値に換算する。ここでは、図６に示すように、ＳＢＰ（収縮期血圧：ＢＰ＿ＭＡＸ）と、ＤＢＰ（拡張期血圧：ＢＰ＿ＭＩＮ）とを算出するため、２つ回帰直線がメモリ３２に格納されている。そして、処理装置３０は、１脈波に基づいて、ＳＢＰ用の特徴量とＤＢＰ用の特徴量を算出する。そして、処理装置３０は、ＳＢＰ用の回帰直線を用いて、一方の特徴量からＳＢＰを算出する。また、処理装置３０は、ＤＢＰ用の回帰直線を用いて、他方の特徴量からＤＢＰを算出する。このようにして、血圧測定装置が血圧を測定する。なお、抽出する特徴点と、特徴点から特徴量を求めるための計算式は、公知の手法によって最適化されている。すなわち、血圧を精度よく測定できる特徴点、及び計算式が設定されている。 And the conversion part 52 of the processing apparatus 30 converts a feature-value into blood pressure. The conversion unit 52 converts the feature amount into a blood pressure value using a regression line. Here, as shown in FIG. 6, two regression lines are stored in the memory 32 in order to calculate SBP (systolic blood pressure: BP_MAX) and DBP (diastolic blood pressure: BP_MIN). Then, the processing device 30 calculates a feature quantity for SBP and a feature quantity for DBP based on one pulse wave. Then, the processing device 30 calculates the SBP from one feature amount using the regression line for SBP. Moreover, the processing apparatus 30 calculates DBP from the other feature amount using a regression line for DBP. In this way, the blood pressure measurement device measures blood pressure. Note that the feature points to be extracted and the calculation formula for obtaining the feature amount from the feature points are optimized by a known method. That is, characteristic points and calculation formulas that can measure blood pressure with high accuracy are set.
なお、回帰直線は、予め取得された複数の測定結果を用いて設定されている。すなわち、複数の測定対象者に対して、本実施形態に係る血圧測定装置で特徴量を求めるとともに、従来のカフ式の血圧計で血圧値を測定する。これにより、特徴量と血圧値を対応付けたデータベースが構築される。そして、データベースに記憶されたデータに対して回帰分析を行って、回帰直線を求める。なお、回帰直線は、性別、及び年代別に設定されていてもよい。例えば、２０代男性、２０代女性、３０代男性、３０代女性等のように、性別ごと、年代別に設定されていてもよい。すなわち、年代、性別ごとにデータを取得して、データベースを構築してもよい。また、処理装置３０は、回帰直線に限らず、２次以上の多項式などを用いた回帰曲線を用いて特徴量を血圧に換算してもよい。 The regression line is set using a plurality of measurement results acquired in advance. That is, for a plurality of measurement subjects, the blood pressure measurement device according to the present embodiment obtains a feature value and measures a blood pressure value with a conventional cuff sphygmomanometer. Thereby, the database which matched the feature-value and blood-pressure value is constructed | assembled. Then, regression analysis is performed on the data stored in the database to obtain a regression line. The regression line may be set according to sex and age. For example, it may be set for each gender and age group, such as a male in his 20s, a female in his 20s, a male in his 30s, and a female in his 30s. That is, data may be acquired for each age and sex to construct a database. In addition, the processing device 30 may convert the feature amount into blood pressure using a regression curve using not only the regression line but also a second-order or higher polynomial.
さらに、処理装置３０は、複数の脈波に基づいて、血圧を算出するようにしてもよい。例えば、処理装置３０は、ｎ個（ｎは２以上の整数）の脈波のそれぞれについて特徴点を抽出して、特徴量を算出する。これにより、１脈波毎に特徴量が算出されるため、ｎ個の特徴量が算出される。そして、処理装置３０が、回帰直線を用いて、ｎ個の特徴量をそれぞれ血圧（ＳＢＰ又はＤＢＰ）に換算する。これにより、ｎ個の血圧値が算出される。そして、ｎ個の血圧値の平均値を血圧とすることができる。このように、複数の脈波に基づいて、特徴量を算出することで、測定精度を向上することができる。 Further, the processing device 30 may calculate the blood pressure based on a plurality of pulse waves. For example, the processing device 30 extracts feature points for each of n (n is an integer of 2 or more) pulse waves, and calculates a feature amount. Thereby, since the feature amount is calculated for each pulse wave, n feature amounts are calculated. Then, the processing device 30 converts the n feature amounts into blood pressure (SBP or DBP) using the regression line. Thereby, n blood pressure values are calculated. The average value of the n blood pressure values can be used as the blood pressure. Thus, measurement accuracy can be improved by calculating feature quantities based on a plurality of pulse waves.
さらに、ｎ個の血圧値の一部を除いて血圧を求めるようにしてもよい。例えば、ｎ個の血圧値のうち、最大値と最小値を除いた（ｎ―２）個の血圧値の平均値を血圧してもよい。これにより、より測定精度を向上することができる。さらに、特徴量や特徴点の値が他の脈波と大きく異なる脈波についても、血圧の算出から除外するようにしてもよい。 Further, the blood pressure may be obtained by excluding some of the n blood pressure values. For example, an average value of (n−2) blood pressure values excluding the maximum value and the minimum value among n blood pressure values may be used. Thereby, the measurement accuracy can be further improved. Furthermore, a pulse wave whose feature value or feature point value is significantly different from other pulse waves may be excluded from the calculation of blood pressure.
なお、特徴点が抽出できない１脈波（１周期）については、血圧の算出から除外するようにしてもよい。例えば、ノイズなどの影響によって、特徴量の算出に必要な極大値、極小値がノイズに埋もれてしまい、算出することができない場合、その周期については、特徴量を算出できなくなる。したがって、特徴点が抽出できない１脈波（周期）については、血圧を換算しないようにすることが好ましい。こうすることで、血圧の測定精度を向上することができる。 Note that one pulse wave (one cycle) from which feature points cannot be extracted may be excluded from the calculation of blood pressure. For example, when the maximum value and the minimum value necessary for calculating the feature value are buried in noise due to the influence of noise or the like and cannot be calculated, the feature value cannot be calculated for that period. Therefore, it is preferable not to convert blood pressure for one pulse wave (period) from which feature points cannot be extracted. In this way, blood pressure measurement accuracy can be improved.
このように、処理装置３０は、減算値を元に脈波の上昇、下降などの傾向を推定して、最大値、最小値、極大値、極小値、変曲点等を特徴点として推定する。そして、処理装置３０が１脈波毎に、複数の特徴点から特徴量を算出している。処理装置３０は、データベースによって予め設定されている回帰直線を用いて、特徴量を血圧値に換算する。 As described above, the processing device 30 estimates the tendency of the pulse wave to rise and fall based on the subtraction value, and estimates the maximum value, the minimum value, the maximum value, the minimum value, the inflection point, and the like as feature points. . Then, the processing device 30 calculates a feature amount from a plurality of feature points for each pulse wave. The processing device 30 converts the feature amount into a blood pressure value using a regression line preset by the database.
表示部４０は、液晶ディスプレイなどの表示モニタを備えている。処理装置３０が求めた血圧や脈波の波形を表示部４０が表示する。 The display unit 40 includes a display monitor such as a liquid crystal display. The display unit 40 displays the blood pressure and pulse wave waveforms obtained by the processing device 30.
本実施の形態に係る血圧測定装置では、第１の区間の移動平均値と、第２の区間の移動平均値との減算値を用いている。こうすることで、外乱光、振動、脈以外の散乱ノイズの影響を低減することができる。よって、特徴点を適切に抽出することができ、血圧の測定精度を向上することができる。また、第１の移動平均値の区間として、商用電源の周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）に対応する区間を用いている。こうすることで、電源ノイズを低減することができる。 In the blood pressure measurement device according to the present embodiment, a subtraction value between the moving average value of the first section and the moving average value of the second section is used. By doing so, the influence of scattered noise other than ambient light, vibration, and pulse can be reduced. Therefore, feature points can be extracted appropriately, and blood pressure measurement accuracy can be improved. Moreover, the section corresponding to the frequency (50 Hz or 60 Hz) of the commercial power source is used as the section of the first moving average value. By doing so, power supply noise can be reduced.
また、デジタルフィルタ３３がデジタル処理によって、ノイズを低減している。したがって、アナログフィルタと比べて、容易に開発を行うことができる。例えば、アナログフィルタでノイズを除去する場合、ＬＣフィルタの発振の影響を避ける必要があるため、機種ごとに回路を設計する必要がある。本実施の形態では、コンピュータプログラムによるデジタル信号処理でノイズを除去することができるため、容易に開発することができる。 Further, the digital filter 33 reduces noise by digital processing. Therefore, it can be easily developed compared to an analog filter. For example, when removing noise with an analog filter, it is necessary to avoid the influence of the oscillation of the LC filter, and thus it is necessary to design a circuit for each model. In this embodiment, since noise can be removed by digital signal processing by a computer program, development can be easily performed.
さらに、処理装置３０が、減算値を用いて、脈波の１周期（１脈波）を特定している。すなわち、減算値が０になるタイミングで１周期の開始タイミングを特定することができる。このようにすることで、より適切に特徴量を求めることができる。例えば、特徴点までの時間を精度よく求めることができるため、適切に特徴量を求めることが可能になる。また、１つの受光器１２の検出信号に基づいて、第１の移動平均値と第２の移動平均値を求めている。こうすることで、適切にノイズレベルを推定することができる。よって、より高い精度で測定することができる。また、移動平均値を随時算出して、減算値を求めることで、ノイズが変動した場合でも、精度よく測定を行うことできるようになる。 Furthermore, the processing device 30 specifies one cycle (one pulse wave) of the pulse wave using the subtraction value. That is, the start timing of one cycle can be specified at the timing when the subtraction value becomes 0. By doing in this way, a feature-value can be calculated | required more appropriately. For example, since the time to the feature point can be obtained with high accuracy, the feature amount can be obtained appropriately. Further, the first moving average value and the second moving average value are obtained based on the detection signal of one light receiver 12. By doing so, the noise level can be estimated appropriately. Therefore, it is possible to measure with higher accuracy. In addition, by calculating the moving average value as needed and obtaining the subtraction value, even when the noise fluctuates, the measurement can be performed with high accuracy.
図５を用いて、本実施の形態にかかる血圧測定方法について説明する。図５は、血圧測定方法を示すフローチャートである。 The blood pressure measurement method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a blood pressure measurement method.
先ず、測定対象者（生体）は、血圧測定装置１を例えば手首に装着して、生体（手首）からの光を受光器１２で受光する（Ｓ１）。受光器１２は、受光した光の強度を示す信号を光電変換してＡＦＥ２０に出力する。 First, the person to be measured (living body) wears the blood pressure measuring device 1 on, for example, a wrist, and receives light from the living body (wrist) by the light receiver 12 (S1). The light receiver 12 photoelectrically converts a signal indicating the intensity of the received light and outputs the signal to the AFE 20.
次に、ＡＦＥ２０は、センサユニット１０から入力された検出信号を処理する（Ｓ２）。上記のように、ＡＦＥ２０のアンプ２１が、検出信号を増幅する。そして、ノイズ除去フィルタ２２が検出信号をフィルタリングして、ノイズを除去する。ＡＤＣ２３が検出信号をＡＤ変換する。 Next, the AFE 20 processes the detection signal input from the sensor unit 10 (S2). As described above, the amplifier 21 of the AFE 20 amplifies the detection signal. Then, the noise removal filter 22 filters the detection signal to remove noise. The ADC 23 AD converts the detection signal.
次に、デジタルフィルタ３３が検出信号に対してデジタルフィルタ処理を行う（Ｓ３）。すなわち、第１の移動平均値と第２の移動平均値との減算値を求めて、ノイズを除去する。さらに、このステップにおいて、減算値によって周期を特定する。 Next, the digital filter 33 performs digital filter processing on the detection signal (S3). That is, a subtraction value between the first moving average value and the second moving average value is obtained, and noise is removed. Further, in this step, the period is specified by the subtraction value.
処理装置３０が減算値に基づいて、特徴点を抽出する（Ｓ４）。例えば、処理装置３０が、減算値によって示される脈波を微分したり、２回微分することで、特徴点を抽出する。ここでは、処理装置３０が、１脈波毎に特徴点を抽出する。そして、１脈波毎に、処理装置３０が特徴点の値及び時間に基づいて、特徴量を算出する（Ｓ５）。すなわち、予め設定された計算式を用いて、特徴点の値及び時間を特徴量に換算する。なお、特徴点が抽出できない脈波については、特徴量を算出しない。 The processing device 30 extracts feature points based on the subtraction value (S4). For example, the processor 30 extracts feature points by differentiating the pulse wave indicated by the subtraction value or differentiating twice. Here, the processing device 30 extracts feature points for each pulse wave. Then, for each pulse wave, the processing device 30 calculates a feature amount based on the feature point value and time (S5). In other words, the value of the feature point and the time are converted into the feature amount using a preset calculation formula. Note that the feature quantity is not calculated for pulse waves for which feature points cannot be extracted.
そして、処理装置３０が回帰直線を用いて、特徴量を血圧に換算する（Ｓ６）。処理装置３０が、ＳＢＰとＤＢＰとを算出している。そして、表示部４０が求めた血圧を表示する（Ｓ７）。このような処理を行うことで、上記した効果を得ることができる。 And the processing apparatus 30 converts a feature-value into a blood pressure using a regression line (S6). The processing device 30 calculates SBP and DBP. Then, the blood pressure obtained by the display unit 40 is displayed (S7). By performing such processing, the effects described above can be obtained.
また、血圧以外の生体情報を測定したい場合、測定する生体情報に応じて特徴量を求めるための計算式、及び回帰直線を設定しておけばよい。例えば、血中酸素濃度を測定したい場合、求める特徴点と、特徴点の値等から特徴量を算出するための計算式を設定しておく。さらに、複数の測定対象者に対して血中濃度測定を予め行っておき、データベースを構築しておく。そして、データベースに基づいて、回帰直線を求める。こうすることで、血圧測定装置１によって、血中酸素濃度を測定することも可能となる。 In addition, when it is desired to measure biological information other than blood pressure, a calculation formula and a regression line for obtaining a feature amount may be set according to the biological information to be measured. For example, when it is desired to measure the blood oxygen concentration, a calculation formula for calculating a feature amount from a feature point to be obtained and a value of the feature point is set. Furthermore, blood concentration measurement is performed in advance for a plurality of measurement subjects, and a database is constructed. Then, a regression line is obtained based on the database. By doing so, the blood pressure measuring device 1 can also measure the blood oxygen concentration.
実施の形態２．
本実施の形態にかかる血圧測定装置について、図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態にかかる血圧測定装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、収縮期後方血圧（ＳＢＰ２）に対応する特徴点を抽出している。なお、ＳＢＰ２は収縮期後方血圧であり、図３の収縮期の第２のピーク（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｐｅａｋ）に対応する。ＳＢＰ２は、１脈波の収縮期血圧（ＳＢＰ）の後、ノッチの前に存在する特徴点であり、血管の硬さ（ＡＩ値）などを導出できるなど生体情報の重要な指標として用いられている。しかしながら、ＳＢＰ２は、脈波の変化が小さいため、抽出することが困難である。
Embodiment 2. FIG.
A blood pressure measurement apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the blood pressure measurement device according to the present embodiment. In the present embodiment, feature points corresponding to the systolic posterior blood pressure (SBP2) are extracted. SBP2 is the systolic posterior blood pressure and corresponds to the second peak (Reflective Peak) of the systole in FIG. SBP2 is a characteristic point that exists after the systolic blood pressure (SBP) of one pulse wave and before the notch, and is used as an important index of biological information such as the ability to derive the hardness (AI value) of blood vessels Yes. However, SBP2 is difficult to extract because the change in pulse wave is small.
以下、ＳＢＰ２の特徴点を抽出するための構成について、説明する。本実施の形態では、ＳＢＰ２の特徴点を抽出するため、センサユニット１０に二つの光源１１ａ、１１ｂが設けられている。なお、血圧測定装置の基本的構成、及び処理については、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。 Hereinafter, a configuration for extracting feature points of SBP2 will be described. In the present embodiment, the sensor unit 10 is provided with two light sources 11a and 11b in order to extract feature points of the SBP2. Note that the basic configuration and processing of the blood pressure measurement device are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
本実施の形態では、センサユニット１０が第１の光源１１ａと第２の光源１１ｂとを備えている。第１の光源１１ａは、第１の波長帯の光（例えば、波長６００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下）を発光する。第２の光源１１ｂは、第１の波長帯よりも短い第２の波長帯の光（例えば、波長４８０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下）を発光する。第１の波長帯の光は、例えば、赤色光又は赤外光であり、第２の波長帯の光は、緑色光である。なお、第１の波長帯と第２の波長帯とは、完全にずれているものに限らず、一部重複していてもよい。 In the present embodiment, the sensor unit 10 includes a first light source 11a and a second light source 11b. The first light source 11a emits light in a first wavelength band (for example, a wavelength of 600 nm to 1100 nm). The second light source 11b emits light of a second wavelength band shorter than the first wavelength band (for example, a wavelength of 480 nm to 560 nm). The light in the first wavelength band is, for example, red light or infrared light, and the light in the second wavelength band is green light. Note that the first wavelength band and the second wavelength band are not limited to being completely deviated, and may partially overlap.
パワーマネジメントユニット３４は、第１の光源１１ａと第２の光源１１ｂとを異なるタイミングで発光させる。例えば、パワーマネジメントユニット３４は、第１の光源１１ａと第２の光源１１ｂを交互に発光させる。したがって、第１の光源１１ａ、及び第２の光源１１ｂは間欠的に発光し、その発光周期が同じで位相がずれている。 The power management unit 34 causes the first light source 11a and the second light source 11b to emit light at different timings. For example, the power management unit 34 causes the first light source 11a and the second light source 11b to emit light alternately. Therefore, the 1st light source 11a and the 2nd light source 11b light-emit intermittently, the light emission period is the same, and the phase has shifted | deviated.
第１の光源１１ａ、及び第２の光源１１ｂは近接して配置されている。そして、第１の光源１１ａ、及び第２の光源１１ｂは生体のほぼ同じ部位に向けて光を照射する。受光器１２は、光が照射された部位からの散乱光を検出する。受光器１２は、第１の波長帯、及び第２の波長帯の光に対して感度を有している。すなわち、光源１１ａが赤外光を発光する場合、受光器１２は赤外光から緑色光まで検出することができればよい。また、光源１１ａが赤色光を発光する場合、受光器１２は赤色光から緑色光までの波長帯の光を検出することができればよい。 The first light source 11a and the second light source 11b are arranged close to each other. And the 1st light source 11a and the 2nd light source 11b irradiate light toward the substantially the same site | part of a biological body. The light receiver 12 detects scattered light from a portion irradiated with light. The light receiver 12 has sensitivity to light in the first wavelength band and the second wavelength band. That is, when the light source 11a emits infrared light, the light receiver 12 only needs to be able to detect infrared light to green light. When the light source 11a emits red light, the light receiver 12 only needs to be able to detect light in the wavelength band from red light to green light.
生体に光を照射する場合、波長に応じて到達深度が異なっているため、得られる生体情報が異なる。例えば、緑色光は、真皮表面付近までの深度で散乱が生じる割合が高い。一方、赤色光又は赤外光は真皮を透過して動脈がある深度で散乱する割合が高い。すなわち、赤外光又は赤色光は生体での吸収が少なく、透過しやすい。赤外光又は赤色光を用いた場合、動脈での散乱光が増加する。赤外光又は赤色光は到達深度が深いため、より多くの情報を得ることができる。しかしながら、動脈以外の表皮、真皮にある末梢血管や脂肪などはわずかではあるがノイズとして影響する。このノイズが散乱光の解析を困難にして、高度な生体情報の取得を阻害している。一方、緑色光は到達深度が浅いため、脂肪等での散乱光によるノイズが小さくなる。 When irradiating a living body with light, the depth of arrival differs depending on the wavelength, and thus the biological information obtained is different. For example, green light has a high rate of scattering at a depth up to the vicinity of the dermis surface. On the other hand, red light or infrared light has a high ratio of being transmitted through the dermis and scattered at a certain depth. That is, infrared light or red light is less likely to be absorbed by the living body and easily transmitted. When infrared light or red light is used, scattered light in the artery increases. Since infrared light or red light has a deep depth of arrival, more information can be obtained. However, peripheral blood vessels and fats in the epidermis and dermis other than arteries, although slightly, affect as noise. This noise makes it difficult to analyze scattered light and hinders the acquisition of advanced biological information. On the other hand, since the reaching depth of green light is shallow, noise due to scattered light such as fat is reduced.
そこで、本実施の形態では、緑色光と緑色光よりも長波長の赤色光又は赤外光とを使い分けている。具体的には、１脈波の第１の期間では、第１の波長帯の光（赤色光又は赤外光）を用いており、第２の期間では第２の波長帯の光（緑色光）を用いている。センサユニット１０が、第１の波長帯の光と第２の波長帯の光とを交互に発光させている。よって、異なる波長での測定を簡便な構成で行うことができる。 Therefore, in the present embodiment, green light and red light or infrared light having a longer wavelength than green light are selectively used. Specifically, light in the first wavelength band (red light or infrared light) is used in the first period of one pulse wave, and light in the second wavelength band (green light) in the second period. ) Is used. The sensor unit 10 alternately emits light in the first wavelength band and light in the second wavelength band. Therefore, measurement at different wavelengths can be performed with a simple configuration.
第１の光源１１ａと第２の光源１１ｂとの発光タイミングについて、図７を用いて説明する。図７は、脈波における発光タイミングを示す図である。１脈波が第１の期間Ｔｒと第２の期間Ｔｇとの２つの期間に分けられている。第１の期間Ｔｒは赤色光又は赤外光の発光期間である。第１の期間Ｔｒにおいて、第１の光源１１ａが点灯し、第２の光源１１ｂは消灯している。第２の期間Ｔｇは、緑色の発光期間である。第２の期間Ｔｇにおいては、第１の光源１１ａが消灯し、第２の光源１１ｂが点灯している。そして、第１の期間Ｔｒと第２の期間Ｔｇとが繰り返している。そして、第１の波長帯の光と第２の波長帯の光を同じ受光器１２で検出している。ＡＤＣ２３が所定のサンプリング周期で、検出信号をデジタル値に変換している。 The light emission timings of the first light source 11a and the second light source 11b will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram showing the light emission timing in the pulse wave. One pulse wave is divided into two periods, a first period Tr and a second period Tg. The first period Tr is an emission period of red light or infrared light. In the first period Tr, the first light source 11a is turned on and the second light source 11b is turned off. The second period Tg is a green light emission period. In the second period Tg, the first light source 11a is turned off and the second light source 11b is turned on. Then, the first period Tr and the second period Tg are repeated. Then, the light of the first wavelength band and the light of the second wavelength band are detected by the same light receiver 12. The ADC 23 converts the detection signal into a digital value at a predetermined sampling period.
第２の期間Ｔｇは、１脈波の最大値及び最小値を含んでいる。すなわち、第２の期間Ｔｇは、ＳＢＰに基づく特徴点（最大値）とＤＢＰに基づく特徴点（最小値）を含む期間である。第２の期間Ｔｇは、最小値よりも前のタイミングを先頭として、最大値よりも後のタイミングを終端としている。第１の期間Ｔｒは第２の期間の終端タイミングを先頭タイミングとして、そこから所定の時間だけ続く期間である。第１の期間Ｔｒの終端タイミングは、第２の期間Ｔｇの先頭タイミングとなっている。第１の期間Ｔｒには、ＳＢＰ２に基づく特徴点を含む期間である。なお、図７では、第２の期間Ｔｇが第１の期間Ｔｒよりも長くなっているが、第２の期間Ｔｇが第１の期間Ｔｒよりも短くなっていてもよい。 The second period Tg includes the maximum value and the minimum value of one pulse wave. That is, the second period Tg is a period including a feature point (maximum value) based on SBP and a feature point (minimum value) based on DBP. The second period Tg starts at a timing before the minimum value and ends at a timing after the maximum value. The first period Tr is a period that lasts for a predetermined time from the end timing of the second period as the head timing. The end timing of the first period Tr is the start timing of the second period Tg. The first period Tr is a period including feature points based on SBP2. In FIG. 7, the second period Tg is longer than the first period Tr, but the second period Tg may be shorter than the first period Tr.
１脈波の最大値、及び最小値は、抽出が容易である。よって、動脈からの散乱光強度が弱い緑色光を用いた場合でも、ＳＢＰとＤＢＰに基づく特徴点を、容易に抽出することができる。一方、ＳＢＰ２に基づく特徴点は、極小値、極大値、及び変曲点とも言えず、抽出が困難である。したがって、ＳＢＰ２の特徴点の抽出には、第１の波長帯の光を用いている。すなわち、第１の波長帯の光では、動脈での散乱光強度が高いため、ＳＢＰ２の特徴点が極大値として表れやすくなる。よって、処理装置３０が、比較的容易にＳＢＰ２に対応する特徴点を抽出することができる。 The maximum value and the minimum value of one pulse wave are easy to extract. Therefore, even when green light having a weak scattered light intensity from the artery is used, feature points based on SBP and DBP can be easily extracted. On the other hand, the feature point based on SBP2 cannot be said to be a minimum value, a maximum value, or an inflection point, and is difficult to extract. Therefore, light of the first wavelength band is used for extracting feature points of SBP2. That is, in the light of the first wavelength band, the scattered light intensity in the artery is high, and thus the feature point of SBP2 is likely to appear as a maximum value. Therefore, the processing device 30 can extract feature points corresponding to SBP2 relatively easily.
本実施の形態では、ＳＢＰ２の特徴点を含む第１の期間Ｔｒにおいて、第１の波長帯の光を検出している。すなわち、処理装置３０は、第１の波長帯の光に基づいて、ＳＢＰ２の特徴点を抽出している。換言すると、第２の波長帯を用いずに、ＳＢＰ２の特徴点が抽出されている。第１の波長帯の光を用いることで、散乱光強度が大きくなるため、ＳＢＰ２の特徴点を容易に抽出することができる。例えば、ＳＢＰ２抽出のために、脈波を２階微分したり、その他データ解析したりする必要がなくなる。 In the present embodiment, light in the first wavelength band is detected in the first period Tr including the feature point of SBP2. That is, the processing device 30 extracts feature points of the SBP2 based on the light in the first wavelength band. In other words, the feature point of SBP2 is extracted without using the second wavelength band. By using the light in the first wavelength band, the scattered light intensity increases, so that the feature point of SBP2 can be easily extracted. For example, it is not necessary to second-derivatize the pulse wave or perform other data analysis for SBP2 extraction.
以下に、ＳＢＰ２の特徴点を抽出するための処理の一例について説明する。図３で示す脈波一周期中で前半分のデータを使用し、隣り合うデータを引き算する。次に、算出値の絶対値をとり、０付近が多く算出される期間を抽出する。周期始めから数えて、０付近が多く算出される期間の中で二番目に当たる時間はR.Timeとみなすことが可能で、その時間付近のデータはＳＢＰ２と見なすことができる。このようにして、ＳＢＰ２の特徴量を求める。 Below, an example of the process for extracting the feature point of SBP2 is demonstrated. The data of the first half is used in one pulse wave cycle shown in FIG. 3, and adjacent data is subtracted. Next, the absolute value of the calculated value is taken, and a period in which many near 0 are calculated is extracted. The time corresponding to the second time in the period in which many near 0 are calculated from the beginning of the cycle can be regarded as R.Time, and the data near that time can be regarded as SBP2. In this way, the feature quantity of SBP2 is obtained.
また、処理装置３０は、第２の波長帯の光に基づいて、脈波の最大値、及び最小値を、抽出している。すなわち、ＳＢＰに基づく特徴点とＤＢＰに基づく特徴点は第１の波長帯の光を用いずに抽出されている。脈波からの最大値、及び最小値の抽出は容易である。また、緑色光では、ノイズが小さくなる。したがって、動脈からの散乱光強度が小さい緑色光を用いた場合でも、処理装置３０が特徴点を精度よく抽出することができる。 Further, the processing device 30 extracts the maximum value and the minimum value of the pulse wave based on the light in the second wavelength band. That is, feature points based on SBP and feature points based on DBP are extracted without using light in the first wavelength band. Extraction of the maximum value and the minimum value from the pulse wave is easy. In addition, with green light, noise is reduced. Therefore, even when green light with small scattered light intensity from the artery is used, the processing device 30 can accurately extract feature points.
そして、実施の形態１と同様に、処理装置３０は特徴点から血圧を算出する。すなわち、処理装置３０は、１脈波から抽出された複数の特徴点から特徴量を求める。そして、処理装置３０は、回帰直線を用いて、特徴量を血圧に換算する。回帰曲線は、第１の波長帯の光と第２の波長帯の光を使用した場合のデータベースにより設定すればよい。すなわち、第１及び第２の波長帯の光を交互に照射したとき特徴量と脈拍測定値とを対応付けたデータベースを構築して、このデータベースを用いて回帰直線を求めればよい。 Then, as in the first embodiment, the processing device 30 calculates blood pressure from the feature points. That is, the processing device 30 obtains a feature amount from a plurality of feature points extracted from one pulse wave. And the processing apparatus 30 converts a feature-value into a blood pressure using a regression line. The regression curve may be set by a database when light in the first wavelength band and light in the second wavelength band are used. That is, a database in which feature quantities and pulse measurement values are associated with each other when light in the first and second wavelength bands is alternately irradiated is constructed, and a regression line may be obtained using this database.
さらに、脈波のｎ周期（ｎは２以上の整数）に対して、処理装置３０は、周期毎に特徴量を算出する。これにより、ｎ個の血圧値が求められる。そして、ｎ個の血圧値に対して、ｎを母数として平均化する。こうすることで、精度よく血圧測定することができる。 Furthermore, for the n cycles (n is an integer of 2 or more) of the pulse wave, the processing device 30 calculates a feature value for each cycle. Thereby, n blood pressure values are obtained. Then, the n blood pressure values are averaged using n as a parameter. By doing so, blood pressure can be measured with high accuracy.
また、実施の形態１と同様に、特徴点が抽出できない脈波や、特徴量が大きき異なる脈波については、血圧の算出から除外するようにしてもよい。本実施の形態では、第１の波長帯に基づく検出信号によってＳＢＰ２の特徴点を抽出している。したがって、ＳＢＰ２の特徴点を精度よく抽出することができる。ＳＢＰ２の特徴点が抽出できない脈波や、ＳＢＰ２の特徴点が他の脈波と大きく異なる脈波を減らすことができる。よって、短時間で精度の高い測定を行うことができる。 Similarly to the first embodiment, a pulse wave from which a feature point cannot be extracted or a pulse wave having a different feature amount may be excluded from the calculation of blood pressure. In the present embodiment, feature points of SBP2 are extracted by a detection signal based on the first wavelength band. Therefore, the feature point of SBP2 can be extracted with high accuracy. It is possible to reduce a pulse wave from which a feature point of SBP2 cannot be extracted or a pulse wave whose feature point of SBP2 is significantly different from other pulse waves. Therefore, highly accurate measurement can be performed in a short time.
さらに、ＳＢＰ２の特徴点を用いてＡＩ値を求めることができる。例えば、手首では以下に示すような計算式でＡＩ値を求めることができる。
ＡＩ＝ＳＢＰ２／ＳＢＰ（脈波の最高点）×１００
Furthermore, the AI value can be obtained using the feature point of SBP2. For example, on the wrist, the AI value can be obtained by the following calculation formula.
AI = SBP2 / SBP (highest point of pulse wave) × 100
なお、第１の期間Ｔｒと第２の期間Ｔｇの設定については、予め複数の脈波を計測した上で適切に設定することができる。例えば、測定対象者の複数の脈波を測定して、処理装置３０が脈波の周期を求める。そして、処理装置３０が１脈波毎に、最大値と最小値となるタイミングを求めればよい。そして、最大値と最小値を含む期間を第２の期間として設定する。そして、第２の期間以外の期間を第１の期間として設定する。 The first period Tr and the second period Tg can be set appropriately after measuring a plurality of pulse waves in advance. For example, a plurality of pulse waves of the measurement subject are measured, and the processing device 30 obtains the pulse wave cycle. And the processing apparatus 30 should just obtain | require the timing used as the maximum value and the minimum value for every pulse wave. Then, a period including the maximum value and the minimum value is set as the second period. Then, a period other than the second period is set as the first period.
本実施の形態では、１脈波内において異なる波長帯の光を使い分けている。すなわち、１脈波を第１の期間と第２の期間に分けて異なる波長帯の光を照射している。こうすることで、精度よく特徴点を抽出することができる。特に、ＳＢＰ２の特徴点を容易に抽出することができるようになる。よって、精度よく血圧を測定することができる。 In the present embodiment, light of different wavelength bands is used properly within one pulse wave. That is, one pulse wave is divided into a first period and a second period to irradiate light of different wavelength bands. In this way, feature points can be extracted with high accuracy. In particular, feature points of SBP2 can be easily extracted. Therefore, blood pressure can be measured with high accuracy.
さらに、光源１１ａ、１１ｂを交互に発光させているため、共通の受光器１２が第１の波長帯に基づく第１の検出信号と、第２の波長帯に基づく第２の検出信号を出力する。すなわち、１つの受光器１２が第１の期間Ｔｇにおいては、第１の波長帯に基づく第１の検出信号を出力し、第２の期間においては第２の波長帯に基づく第２の検出信号を出力する。こうすることで、受光器１２及びＡＦＥ２０が１つでよいため、装置構成を簡略化することができる。 Furthermore, since the light sources 11a and 11b emit light alternately, the common light receiver 12 outputs a first detection signal based on the first wavelength band and a second detection signal based on the second wavelength band. . That is, one light receiver 12 outputs a first detection signal based on the first wavelength band in the first period Tg, and a second detection signal based on the second wavelength band in the second period. Is output. In this way, since only one light receiver 12 and one AFE 20 are required, the apparatus configuration can be simplified.
なお、上記の説明では、発光色の異なる２つの光源１１ａ、１１ｂを設けたが、２つの受光器１２を設けてもよい。すなわち、センサユニット１０に、第１の波長帯の光を受光する第１の受光器と、第２の波長帯の光を受光する第２の受光器を設けてもよい。換言すると、第２の波長帯に感度を有しない第１の受光器と、第１の波長帯に感度を有しない第２の受光器を設けてもよい。そして、第１及び第２の波長帯の光を発光する１つの光源１１を設けて、２つの受光器がそれぞれの波長帯の光を受光する。この場合、光源は白色光源とすることができる。あるいは、光源及び受光器を２つずつ設けてもよい。この場合、第１の波長帯に対応する第１の光源及び第１の受光器と、第２の波長帯に対応する第２の光源及び第２の受光器とを、設けることになる In the above description, the two light sources 11a and 11b having different emission colors are provided, but two light receivers 12 may be provided. That is, the sensor unit 10 may be provided with a first light receiver that receives light in the first wavelength band and a second light receiver that receives light in the second wavelength band. In other words, a first light receiver having no sensitivity in the second wavelength band and a second light receiver having no sensitivity in the first wavelength band may be provided. One light source 11 that emits light in the first and second wavelength bands is provided, and two light receivers receive light in the respective wavelength bands. In this case, the light source can be a white light source. Alternatively, two light sources and two light receivers may be provided. In this case, a first light source and a first light receiver corresponding to the first wavelength band, and a second light source and a second light receiver corresponding to the second wavelength band are provided.
なお、実施の形態２においては、実施の形態１で示したデジタルフィルタ３３での処理を行っていてもよく、行っていなくてもよい。すなわち、実施の形態１で示したように２つの移動平均値の減算値に基づいて特徴点を抽出してもよく、あるいは、デジタルフィルタ処理を経ていない検出信号に基づいて特徴点を抽出してもよい。 In the second embodiment, the processing by the digital filter 33 shown in the first embodiment may or may not be performed. That is, as shown in the first embodiment, feature points may be extracted based on a subtraction value of two moving average values, or feature points may be extracted based on a detection signal that has not undergone digital filter processing. Also good.
なお、実施形態１、２にかかる血圧測定装置１を腕時計端末などのウェラブル端末に組み込みことも可能である。すなわち、本発明を、血圧測定装置１を備えた腕時計端末と捉えることも可能である。さらには、センサユニット１０が腕時計端末に設けられるとともに無線通信部を有しており、その他の構成（例えば、処理装置３０、表示部４０等）は、スマートフォンに備えられていてもよい。この場合、腕時計端末で取得したアナログデータ又はデジタルデータが無線通信によってスマートフォンに転送される。そして、データを受信したスマートフォンが血圧を測定するための処理の一部又は全部を行ってもよい。 Note that the blood pressure measurement device 1 according to the first and second embodiments can be incorporated into a wearable terminal such as a wristwatch terminal. That is, the present invention can be regarded as a wristwatch terminal including the blood pressure measurement device 1. Furthermore, the sensor unit 10 is provided in the wristwatch terminal and has a wireless communication unit, and other configurations (for example, the processing device 30 and the display unit 40) may be provided in the smartphone. In this case, analog data or digital data acquired by the wristwatch terminal is transferred to the smartphone by wireless communication. And the smart phone which received data may perform a part or all of the process for measuring a blood pressure.
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。 Although the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments, the present invention is not limited to the above. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the invention.
１ 血圧測定装置
１０ センサユニット
１１ 光源
１２ 受光器
２０ ＡＦＥ
２１ アンプ
２２ ノイズ除去フィルタ
２３ ＡＤＣ
３０ 処理装置
３１ ＣＰＵ
３２ メモリ
３３ デジタルフィルタ
３４ パワーマネジメントユニット
４０ 表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Blood pressure measuring device 10 Sensor unit 11 Light source 12 Light receiver 20 AFE
21 Amplifier 22 Noise Rejection Filter 23 ADC
30 processor 31 CPU
32 Memory 33 Digital filter 34 Power management unit 40 Display unit
Claims (8)
前記生体からの光を受光する受光器と、
前記受光器からの検出信号に基づいて、血圧を測定する処理装置と、を備えた血圧測定装置であって、
前記処理装置は、
前記検出信号の、商用電源の１周期に対応する区間である第１の区間の移動平均値から、前記第１の区間よりも長く、かつ、１回の脈よりも長い第２の区間の移動平均値を減算する減算値を求める減算部と
前記減算値に基づいて、脈波の特徴点を抽出する抽出部と、
前記特徴点に基づいて求められた特徴量を、血圧に換算する換算部、とを備え、
前記処理装置は、
前記減算値に基づいて、脈波の１周期を特定し、
前記脈波の周期毎に前記特徴点を抽出することで、前記特徴量を複数求め、
複数の前記特徴量から、前記血圧を算出する、血圧測定装置。 A light source for irradiating a living body with light;
A light receiver for receiving light from the living body;
A blood pressure measuring device comprising a processing device for measuring blood pressure based on a detection signal from the light receiver,
The processor is
From the moving average value of the first section which is a section corresponding to one cycle of the commercial power source of the detection signal, the movement of the second section which is longer than the first section and longer than one pulse. A subtractor for obtaining a subtraction value for subtracting an average value; an extraction unit for extracting a feature point of a pulse wave based on the subtraction value;
A conversion unit that converts the feature amount obtained based on the feature point into a blood pressure, and
The processor is
Based on the subtraction value, specify one cycle of the pulse wave,
By extracting the feature points for each period of the pulse wave, a plurality of the feature quantities are obtained,
A blood pressure measurement device that calculates the blood pressure from a plurality of the feature amounts.
前記生体からの光を受光する受光器と、
前記受光器からの検出信号に基づいて、血圧を測定する処理装置と、を備えた血圧測定装置による血圧測定方法であって、
前記検出信号の、商用電源の１周期に対応する区間である第１の区間の移動平均値から、前記第１の区間よりも長く、かつ、１回の脈よりも長い第２の区間の移動平均値を減算する減算値を求め、
前記減算値に基づいて、脈波の１周期を１脈波として特定し、
前記脈波の周期毎に特徴点を抽出することで、特徴量を複数求め、
前記特徴点に基づいて求められた前記特徴量を、血圧に換算して、複数の前記特徴量から前記血圧を算出する、血圧測定方法。 A light source for irradiating a living body with light;
A light receiver for receiving light from the living body;
A blood pressure measurement method using a blood pressure measurement device comprising: a processing device for measuring blood pressure based on a detection signal from the light receiver;
From the moving average value of the first section which is a section corresponding to one cycle of the commercial power source of the detection signal, the movement of the second section which is longer than the first section and longer than one pulse. Find the subtraction value to subtract the average value,
Based on the subtraction value, one period of the pulse wave is specified as one pulse wave,
By extracting feature points for each period of the pulse wave, a plurality of feature amounts are obtained,
A blood pressure measurement method, wherein the feature amount obtained based on the feature points is converted into blood pressure, and the blood pressure is calculated from a plurality of the feature amounts.
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