JP6729704B2 - 血圧推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、血圧推定装置に関し、特に、脈波伝播時間を利用した血圧推定装置に関する。

近年、例えば、動脈硬化度の評価や血管寿命の推定などの指標として、生体の動脈内を脈波が伝播する時間（例えば心電図のＲ波から脈波出現までの時間）であり、血圧の変化を反映する脈波伝播時間が用いられている。

ここで、特許文献１には、皮膚下に存在する頸動脈の分岐部を検出し、その分岐部に基づいて定められた一定の脈波検出位置から脈波を検出することにより、正確な脈波伝播時間情報を得るようにした脈波伝播時間情報測定装置が開示されている。

この脈波伝播時間情報測定装置を用いて脈波伝播時間情報を得る際には、まず、頸動脈内の圧力変化に対応する頸動脈波を検出する圧脈波検出センサが、生体の頸部に装着バンドを用いて頸動脈上に装着される。この頸動脈は、総頸動脈とそこから分岐する１対の内頸動脈および外頸動脈とから成り、総頸動脈から１対の内頸動脈および外頸動脈が分岐する分岐部（分岐点）上に押圧面が押圧されるように、圧脈波検出センサが装着される。そして、頸動脈の分岐点に基づいて動脈の脈波検出位置が決定されると、その脈波検出位置から得られた圧脈波の基準点が決定され、その圧脈波の基準点から脈波伝播時間ＤＴが算出される。また、その脈波伝播時間ＤＴと予め設定された伝播距離Ｌとから脈波伝播速度ＰＷＶ（＝Ｌ／ＤＴ）が算出され、予め求められた関係（ＥＳＹＳ＝α・ＰＷＶ＋β或はＥＳＹＳ＝α・Ｌ／ＤＴ＋β）から推定血圧が算出される。

特開２００１−１６１６４９号公報

上述したように、特許文献１の技術（脈波伝播時間情報測定装置）によれば、頸動脈の分岐部位に基づいて脈波検出位置が決定され、その脈波検出位置から得られた圧脈波の基準点に基づいて脈波伝播時間情報が算出されることから、動脈上の脈波検出位置が一定の位置となるので、脈波伝播時間情報が正確に算出される。

ところで、特許文献１の装置では頸動脈で脈波信号を取得しているが、頸動脈上から少しずれると測定部位が毛細血管に変わり、脈波信号の振幅が減少し、脈波伝播時間の測定値も変化するおそれがある。すなわち、位置依存性が大きい。そのため、脈波伝播時間の測定中に脈波信号の取得部位がずれないようにする必要があり、安定して測定することが難しい。よって、例えば、睡眠中に脈波伝播時間を測定しようとした場合には、寝返りなどによって測定位置がずれると安定して測定できなくなるおそれがある。すなわち、安定して精度よく、血圧の推定を行うことができなくなるおそれがある。
また、頸動脈は触診なしに位置を特定することが難しく、特に脂肪等で首が太い場合には触診をしても位置の特定が難しい場合がある。そのため頸動脈の位置に測定位置を合わせることは熟練者でなければ困難である。さらに、頸動脈に測定位置を合わせる際、あるいは測定中に頸動脈を強く圧迫してしまった場合、頸動脈内のプラークが剥がれて脳血管まで流されて脳血管を詰まらせて脳梗塞を引き起こすリスクがある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、頸部において脈波伝播時間を測定して血圧を推定する血圧推定装置において、脈波センサの位置を頸動脈に合わせることなく、かつ、脈波センサの位置がずれたとしても安定して精度よく脈波伝播時間を測定して血圧を推定することが可能な血圧推定装置を提供することを目的とする。

ところで、頸動脈は頸部（首）の真横より少し前方にあり、頸部下方にいくにつれてより前方側に移り、胸鎖乳突筋の下に隠れていく。発明者は、鋭意研究開発に努めた結果、頸動脈直上から外れた位置に脈波センサを配置すると、頸動脈から分岐した細動脈や毛細血管の長さの分だけ時間がかかるため、脈波伝播時間は頸動脈で測定した値よりも大きくなり、また、頸動脈近傍の細動脈や毛細血管で脈波伝播時間を測定すると、測定初期に脈波伝播時間が変化するという知見を得た。より詳細には、例えば、押圧が加わっていると徐々に細動脈や毛細血管の圧力が高まり、細動脈や毛細血管内での脈波伝播速度が大きくなるため脈波伝播時間は低下する。ただし、その値は頸動脈直上での脈波伝播時間よりは大きいため、ある程度低下した後安定するという知見を得た。

そこで、本発明に係る血圧推定装置は、心電信号を検出する心電電極と、発光素子と受光素子とを有し、細動脈又は毛細血管の光電脈波信号を取得する光電脈波センサと、心電電極により検出された心電信号と、光電脈波センサにより検出された光電脈波信号とに基づいて、脈波伝播時間を取得する脈波伝播時間取得手段と、脈波伝播時間取得手段による脈波伝播時間の取得が開始されてからの経過時間を計時する計時手段と、取得された脈波伝播時間、及び予め定められている脈波伝播時間と血圧との関係に基づいて、血圧を推定する血圧推定手段とを備え、血圧推定手段が、計時手段により計時された経過時間が所定時間以上となった後に血圧を推定することを特徴とする。

本発明に係る血圧推定装置によれば、光電脈波センサが細動脈又は毛細血管の光電脈波信号を取得するため、光電脈波センサを頸動脈直上に配置する必要がなく、また、光電脈波センサの位置がずれたとしても安定して光電脈波信号を取得することができる。さらに、上述したように、細動脈又は毛細血管で脈波伝播時間を測定すると、測定初期に脈波伝播時間が変化するが、本発明に係る血圧推定装置によれば、脈波伝播時間の取得が開始されてからの経過時間が計時され、該経過時間が所定時間以上となった後に（所定時間経過後に）、血圧が推定される。そのため、脈波伝播時間が安定した後に血圧を推定でき、精度よく血圧を推定することができる。その結果、光電脈波センサの位置を頸動脈に合わせることなく、かつ、光電脈波センサの位置がずれたとしても（位置が変わったとしても）安定して精度よく脈波伝播時間を測定して血圧（及び／又は血圧変動）を推定することが可能となる。

本発明に係る血圧推定装置は、心電信号を検出する心電電極と、発光素子と受光素子とを有し、細動脈又は毛細血管の光電脈波信号を取得する光電脈波センサと、心電電極により検出された心電信号と、光電脈波センサにより検出された光電脈波信号とに基づいて、脈波伝播時間を取得する脈波伝播時間取得手段と、脈波伝播時間取得手段による脈波伝播時間の取得が開始された後、脈波伝播時間が安定したか否かを判定する判定手段と、取得された脈波伝播時間、及び予め定められている脈波伝播時間と血圧との関係に基づいて、血圧を推定する血圧推定手段とを備え、血圧推定手段が、判定手段により脈波伝播時間が安定したと判定された後に血圧を推定することを特徴とする。

本発明に係る血圧推定装置によれば、光電脈波センサが細動脈又は毛細血管の光電脈波信号を取得するため、光電脈波センサを頸動脈直上に配置する必要がなく、また、光電脈波センサの位置がずれたとしても安定して光電脈波信号を取得することができる。さらに、上述したように、細動脈又は毛細血管で脈波伝播時間を測定すると、測定初期に脈波伝播時間が変化するが、本発明に係る血圧推定装置によれば、波伝播時間の取得が開始された後、脈波伝播時間が安定したか否かが判定され、脈波伝播時間が安定したと判定された後に（安定後に）、血圧が推定される。そのため、脈波伝播時間が安定した後に血圧を推定でき、精度よく血圧を推定することができる。その結果、光電脈波センサの位置を頸動脈に合わせることなく、かつ、光電脈波センサの位置がずれたとしても（位置が変わったとしても）安定して精度よく脈波伝播時間を測定して血圧（及び／又は血圧変動）を推定することが可能となる。

本発明に係る血圧推定装置では、脈波伝播時間取得手段により脈波伝播時間が取得される際に、光電脈波センサが、使用者の頸動脈直上から外れた位置において頸部と接触するように配置されることが好ましい。

このようにすれば、頸動脈から外れた位置にある細動脈又は毛細血管の光電脈波信号を検出し、該光電脈波信号と、心電信号（ピーク）とに基づいて、心臓と細動脈又は毛細血管との間の脈波伝播時間を取得することができる。そのため、光電脈波センサの位置を頸動脈に合わせる必要がないため、熟練者でなくても測定が可能になる。また、光電脈波センサの位置がずれたとしても（位置が変わったとしても）安定して精度よく脈波伝播時間を測定して血圧（及び／又は血圧変動）を推定することが可能となる。さらに頸動脈を圧迫することがないため、プラーク剥がれにより脳梗塞が発生するリスクを回避することができる。

本発明に係る血圧推定装置では、脈波伝播時間取得手段により脈波伝播時間が取得される際に、光電脈波センサが、使用者の頸部の頸部の左側方において頸部と接触するように配置されることが好ましい。

この場合、光電脈波センサが頸部の左側方に接触するよう配置される。よって、例えば、左側臥位、右側臥位、仰臥位で、血圧の基準となる左心室と光電脈波センサとの高さがほぼ同じになるため、臥位の種類にかかわらず安定して血圧の変化を測定できる。左心室は胸の中央より少し左寄りにあるため、頸部の左側方に光電脈波センサを配置すると、左心室と光電脈波センサとの左右方向のずれが小さくなる。さらに、仰臥位で、左心室は背中より胸寄りの位置にあるが、枕なしに仰臥位になった場合、頸部は胸より下方に位置する。枕の高さにもよるが枕使用時には頸部の左側方に光電脈波センサを配置することにより、仰臥位での左心室との高さのずれを小さくすることができる。

本発明に係る血圧推定装置は、光電脈波センサの押圧を検出する押圧検出手段をさらに備え、血圧推定手段が、押圧検出手段により検出された押圧に応じて、脈波伝播時間から血圧を算出する際に用いる変換式を変更することが好ましい。

ところで、光電脈波センサの押圧によって、脈波伝播時間が安定するまでの時間、及び安定したときの脈波伝播時間の値が変化する。すなわち、細動脈又は毛細血管の脈波伝播時間の測定開始後の変化は、光電脈波センサの押圧の影響を受ける。しかしながら、この場合、光電脈波センサの押圧が測定され、該押圧に応じて、脈波伝播時間と血圧との変換式の定数が変更されるため、血圧等の推定精度をより向上することが可能となる。

本発明に係る血圧推定装置は、押圧検出手段により検出された押圧に応じて、押圧を所定の値に調節する押圧調節機構をさらに有することが好ましい。

この場合、測定した押圧に応じて、押圧を調節する機構を有することで、押圧を最適な値に維持することができるため、血圧等の推定精度を向上することが可能となる。

本発明に係る血圧推定装置では、光電脈波センサが取り付けられる筐体が、光電脈波センサの押圧に応じて、使用者の頸部との接触面積が変化するように弾性変形することが好ましい。

この場合、光電脈波センサの押圧に応じて筐体と使用者の皮膚との接触面積が変化するため、押圧が上昇したときに接触面積を拡大することで、例えば、痛みの発生の抑制や、皮膚に対して圧痕が生じることなどを防止することが可能となる。

本発明に係る血圧推定装置では、上記発光素子が、青色から黄緑色の光を出力することが好ましい。

ところで、青〜黄緑色の光（例えば波長が４５０〜５８０ｎｍの光）は近赤外光（例えば波長が８００〜１０００ｎｍの光）とは異なり生体に吸収されやすいため、発光素子（光電脈波センサ）として、青〜黄緑色の光源（光電脈波センサ）を用いることで、光が皮膚の下にある頸動脈に届きにくくなる。そのため、頸動脈直上に光電脈波センサを配置してしまったとしても、頸動脈ではなく、頸動脈近傍の細動脈又は毛細血管の血流に応じた光電脈波信号を取得することが可能となる。

本発明に係る血圧推定装置では、使用者の身長又は座高の値を入力する操作を受け付ける入力手段をさらに備え、血圧推定手段が、入力手段により受け付けられた身長又は座高の値に基づいて、大動脈弁と頸動脈との間の動脈長を求めるとともに、該動脈長に応じて、血圧値を補正することが好ましい。

ところで、血圧と直接相関があるのは脈波伝播速度であるため、動脈の長さが分かれば脈波伝播時間を脈波伝播速度に変換することで血圧の推定精度を向上することができる。この場合、受け付けられた使用者の身長又は座高の値に基づいて、大動脈弁と頸部（頸動脈）との間の動脈長が求められるとともに、該動脈長に応じて、血圧値が補正される。そのため、血圧等の推定精度をより向上することが可能となる。

本発明によれば、頸部において脈波伝播時間を測定して血圧を推定する血圧推定装置において、脈波センサの位置を頸動脈に合わせることなく、かつ、脈波センサの位置がずれたとしても安定して精度よく脈波伝播時間を測定して血圧を推定することが可能となる。

第１実施形態に係る脈波伝播時間を利用した血圧推定装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係るネックバンド型の血圧推定装置の外観を示す斜視図である。 頸部における心電と細動脈又は毛細血管の光電脈波とに基づく脈波伝播時間の時間変化例を示す図である。 頸部左側方に光電脈波センサを配置した場合の左側臥位と右側臥位での心電と細動脈又は毛細血管の光電脈波とに基づく脈波伝播時間の違いを示す図である。 第１実施形態に係る血圧推定装置による血圧推定処理の処理手順を示すフローチャートである（第１頁目）。 第１実施形態に係る血圧推定装置による血圧推定処理の処理手順を示すフローチャートである（第２頁目）。 第２実施形態に係る脈波伝播時間を利用した血圧推定装置の構成を示すブロック図である。 測定部位の心臓からの高さ変化による脈波伝播時間変化の例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
まず、図１、図２を併せて用いて、第１実施形態に係る脈波伝播時間を利用した血圧推定装置１の構成について説明する。図１は、血圧推定装置１の構成を示すブロック図である。図２は、ネックバンド型の血圧推定装置１の外観を示す斜視図である。

血圧推定装置１は、心電信号及び光電脈波信号を検出し、検出した心電信号のＲ波ピークと光電脈波信号（加速度脈波）の立ち上がり点（ピーク）との時間差から脈波伝播時間を計測し、計測した脈波伝播時間の時系列データに基づいて、使用者の血圧（及び／又は血圧変動）を推定する。特に、血圧推定装置１は、光電脈波センサ２０の位置を頸動脈に合わせることなく、かつ、光電脈波センサ２０の位置がずれたとしても（位置が変わったとしても）安定して精度よく脈波伝播時間を測定して血圧等を推定する機能を有している。

そのため、血圧推定装置１は、主として、心電信号を検出するための一対の心電電極１５，１５、光電脈波信号を検出するための光電脈波センサ２０、使用者の姿勢を検知するための加速度センサ２２、光電脈波センサ２０の押圧を検出するための押圧センサ２３、及び、検出された心電信号と光電脈波信号から脈波伝播時間を計測・補正して血圧（及び／又は血圧変動）を推定する信号処理部３１を備えている。

ここで、本実施形態では、図２に示されるように、血圧推定装置１をネックバンド型とした。血圧推定装置１は、例えば、図２に示されるように、頸部（首筋）に装着することにより脈波伝播時間の時系列データを取得して血圧（及び／又は血圧変動）を推定するものであり、使用者の頸部の後ろ側から頸部を挟むように弾性的に装着される概略Ｕ字形（或はＣ字形）のネックバンド１３と、ネックバンド１３の両端に配設されることで使用者の頸部の両側に接触する一対のセンサ部１１，１２とを備えている。

ネックバンド１３は、使用者の頸部の周方向に沿って装着可能なものである。すなわち、ネックバンド１３は、使用者の一方の頸部側方から他方の頸部側方まで、使用者の頸部後方に沿って装着される。より具体的には、ネックバンド１３は、例えば、帯状の板バネと、この板バネの周囲を覆うゴム被覆を有して構成されている。そのため、ネックバンド１３は、内側に縮むように付勢されており、使用者がネックバンド１３を装着した場合に、ネックバンド１３（センサ部１１，１２）が使用者の頸部に接触した状態で保持される。

なお、ゴム被覆としては、生体適合性を有するものを用いることが好ましい。また、ゴム被覆に代えて例えばプラスチックからなる被覆を用いることもできる。ゴム被覆の中には、双方のセンサ部１１，１２を電気的に接続するケーブルも配線されている。ここで、ケーブルは、ノイズを低減するために、同軸とすることが望ましい。

センサ部１１，１２は、一対の心電電極１５，１５を有している。心電電極１５としては、例えば、銀・塩化銀、導電ゲル、導電ゴム、導電プラスチック、金属（ステンレス、Ａｕ等の腐食に強く金属アレルギーの少ないものが好ましい）、導電布、金属表面を絶縁層でコーティングした容量性結合電極等を用いることができる。ここで、導電布としては、例えば、導電性を有する導電糸からなる織物や編物、不織布が用いられる。また、導電糸としては、例えば、樹脂糸の表面をＡｇなどでめっきしたものや、カーボンナノチューブ・コーティングを施したもの、ＰＥＤＯＴなどの導電性高分子をコーティングしたものを用いることができる。また、導電性を有する導電性ポリマー糸を用いてもよい。なお、本実施形態では、心電電極１５として、矩形の平面状に形成した導電布１５を用いた。一対の心電電極１５，１５それぞれは、信号処理部３１と接続されており、心電信号を信号処理部３１へ出力する。

センサ部１１の内面（頸部と接触する面）には、心電電極１５の近傍に、発光素子２０１および受光素子２０２を有し、光電脈波信号を検出する光電脈波センサ２０が配設されている。光電脈波センサ２０は、血中ヘモグロビンの吸光特性を利用して、光電脈波信号を光学的に検出するセンサである。

発光素子２０１は、後述する信号処理部３１の駆動部３５０から出力されるパルス状の駆動信号に応じて発光する。発光素子２０１としては、例えば、ＬＥＤ、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＡＳＥＲ）、又は共振器型ＬＥＤ等を用いることができる。なお、駆動部３５０は、発光素子２０１を駆動するパルス状の駆動信号を生成して出力する。

受光素子２０２は、発光素子２０１から照射され、頸部を透過して、又は頸部に反射して入射される光の強さに応じた検出信号を出力する。受光素子２０２としては、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタ等が好適に用いられる。本実施形態では、受光素子２０２として、フォトダイオードを用いた。受光素子２０２は、信号処理部３１に接続されており、受光素子２０２で得られた検出信号（光電脈波信号）は信号処理部３１に出力される。

ここで、発光素子２０１は、波長が４５０〜５８０ｎｍの青色〜黄緑色の光を出力することが好ましい。なお、本実施形態では、波長が５２５ｎｍの緑色の光を出力するものを用いた。青〜黄緑色の光は生体吸収が大きいため、得られる光電脈波信号も大きくなるが、生体中ではすぐに減衰するため光路長を長くすることができない。一方、近赤外光は生体吸収があまり大きくないため、得られる光電脈波信号はあまり大きくないが、光路長を長くすることができる。

上述したように構成されることにより、光路長の短い光電脈波センサ２０は、表皮に比較的近い位置（すなわち浅い位置）にある細動脈又は毛細血管の血流に応じた光電脈波信号を検出する。

より詳細には、光路長が短い光電脈波センサ２０の場合には、太い頸動脈の情報をほとんど含まず細動脈又は毛細血管の情報を多く含む光電脈波信号となる。ここで、細動脈は、例えば直径１０〜１００μｍ程度の細い動脈で、動脈から毛細血管に至る間に存在する血管である。また、毛細血管は、動脈と静脈とをつなぐ、例えば、直径５〜１０μｍ程度の細い血管である。

光電脈波センサ２０は、装着時に、使用者の頸動脈直上から外れた位置において頸部と接触するように配置される。そのため、光電脈波センサ２０は、例えば、頸動脈から分岐した細動脈又は毛細血管の血流に応じた光電脈波信号を検出する。ここで、光電脈波センサ２０は頸部の左側方に接触するよう配置することが望ましい。その場合、例えば、左側臥位、右側臥位、仰臥位で、血圧の基準となる左心室と光電脈波センサ２０との高さがほぼ同じになるため、臥位の種類にかかわらず安定して血圧の変化を測定できる。左心室は胸の中央より少し左寄りにあるため、頸部の左側方に光電脈波センサ２０を配置すると、左心室と光電脈波センサ２０との左右方向のずれが小さくなる。また、仰臥位で、左心室は背中より胸寄りの位置にあるが、枕なしに仰臥位になった場合、頸部は胸より下方に位置する。枕の高さにもよるが枕使用時には頸部の左側方に光電脈波センサ２０を配置することにより、仰臥位での左心室との高さのずれを小さくできる。

また、センサ部１１には、脈波伝播時間を取得しているときの使用者（頸部）の姿勢を検出する加速度センサ２２が取り付けられている。加速度センサ２２は、重力加速度Ｇがかかる方向（すなわち鉛直方向）を検知する３軸加速度センサであり、その検出信号から、使用者が、例えば、立っているのか、寝ているのかなどを判定することができる。

より具体的には、使用者の身体に対して、加速度センサ２２がどういう位置関係にあるのかを予めキャリブレーションしておき、例えば、加速度センサ２２の出力に対して、使用者が立っているときに重力加速度がかかる方向を下方向（鉛直方向）として座標変換することにより、使用者の姿勢を判定することができる。加速度センサ２２も、信号処理部３１と接続されており、検出信号（３軸加速度データ）を信号処理部３１へ出力する。なお、加速度センサ２２に代えて、例えば、ジャイロセンサ等を用いることもできる。

光電脈波センサ２０及び加速度センサ２２は、互いに近接して配設されており、使用時（計測時）には、使用者の頸部（首）に装着されることとなる。このように、光電脈波センサ２０と姿勢を判定するための加速度センサ２２とを同じ部位に装着することで、姿勢判定と脈波伝播時間の相関を高めることができる。また、手足等ではなく頸部に装着することで、手足の血管内血圧ではなく、脳卒中や心筋梗塞等のリスクと相関が高いと推測される頸部の血管内血圧の推定ができる。さらに、複数のセンサを別々の部位に装着するのではなく頸部に集約することで装着の煩雑さを低減でき、また日常行動への制約を小さくすることもできる。なお、加速度センサ２２は、光電脈波センサ２０の近傍に配置することが望ましいが、光電脈波センサ２０との相対位置が変動しない構造であれば、装置内の他の箇所に配置してもよい。

センサ部１１には、光電脈波センサ２０の近傍に、使用者の皮膚にかかる押圧（応力）を検出する押圧センサ２３が取り付けられている。押圧センサ２３は、請求の範囲に記載の押圧検出手段として機能する。押圧センサ２３としては、例えば、ピエゾセンサやひずみゲージなどの力センサもしくは歪みセンサを用いてもよいし、圧電フィルムの変形を検出するセンサを用いてもよい。ここで、押圧が小さいと脈波伝播時間が安定するまでの時間が長くなる。そのため脈波伝播時間が安定状態になると判定する時間を押圧に応じて変更する。

センサ部１１には、押圧センサ２３により検出された押圧に応じて、光電脈波センサ２０の押圧を所定の値に調節する押圧調節機構７０をさらに付加してもよい。その場合、測定した押圧が適切な押圧範囲に入っているか否かを判定し、入っていない場合には、押圧調整機構７０に押圧調整信号を出力する。より具体的には、例えば、検出した押圧が小さい場合、光電脈波センサ２０をネックバンド１３に対してより頸部側に突出させる機構を付加したり、ネックバンド１３の広がりを抑制する機構を付加したり、ポンプで空気袋を膨らませることで光電脈波センサ２０を頸部側に押し出したりして、押圧を増加させることができる。

また、センサ部１１（請求の範囲に記載の筐体に相当）は、光電脈波センサ２０の押圧に応じて、使用者の頸部との接触面積が変化するように弾性変形するように形成（例えば弾性を有する素材から形成）されていることが好ましい。このようにすれば、光電脈波センサ２０の押圧に応じてセンサ部１１と使用者の皮膚との接触面積が変化するため、押圧が上昇したときに接触面積を拡大することで、例えば、痛みの発生の抑制や、皮膚に対して圧痕が生じることなどを防止することができる。

また、センサ部１１の内部には、光電脈波センサ２０や、信号処理部３１、無線通信モジュール６０などに電力を供給するバッテリ（図示省略）が収納されている。一方、センサ部１２の内部には、信号処理部３１、及び、血圧（血圧変動）や、計測した脈波伝播時間、心電信号、光電脈波信号などの生体情報を外部の機器に送信する無線通信モジュール６０が収納されている。

上述したように、一対の心電電極１５，１５、及び光電脈波センサ２０それぞれは、信号処理部３１に接続されており、検出された心電信号及び光電脈波信号が信号処理部３１に入力される。また、加速度センサ２２、及び押圧センサ２３も、信号処理部３１に接続されており、検出された３軸加速度信号、及び押圧信号が信号処理部３１に入力される。

信号処理部３１は、入力された心電信号を処理して、心拍数や心拍間隔などを計測する。また、信号処理部３１は、入力された光電脈波信号を処理して、脈拍数や脈拍間隔などを計測する。さらに、信号処理部３１は、検出した心電信号のＲ波ピークと光電脈波信号（もしくは加速度脈波）の立ち上がり点（ピーク）との時間差から脈波伝播時間等を計測する。そして、信号処理部３１は、計測した脈波伝播時間の時系列データから使用者の血圧（及び／又は血圧変動）を推定する。

そのため、信号処理部３１は、心電信号増幅部３１１、脈波信号増幅部３２１、第１信号処理部３１０、第２信号処理部３２０、ピーク検出部３１６，３２６、ピーク補正部３１８，３２８、脈波伝播時間計測部３３０、姿勢分類部３４０、脈波伝播時間変動取得部３４１、計時部３４２、及び血圧推定部３４４を有している。また、上記第１信号処理部３１０は、アナログフィルタ３１２、Ａ／Ｄコンバータ３１３、ディジタルフィルタ３１４を有している。一方、第２信号処理部３２０は、アナログフィルタ３２２、Ａ／Ｄコンバータ３２３、ディジタルフィルタ３２４、２階微分処理部３２５を有している。

ここで、上述した各部の内、ディジタルフィルタ３１４，３２４、２階微分処理部３２５、ピーク検出部３１６，３２６、ピーク補正部３１８，３２８、脈波伝播時間計測部３３０、姿勢分類部３４０、脈波伝播時間変動取得部３４１、計時部３４２、及び血圧推定部３４４は、演算処理を行うＣＰＵ、該ＣＰＵに各処理を実行させるためのプログラムやデータを記憶するＲＯＭ、及び演算結果などの各種データを一時的に記憶するＲＡＭ等により構成されている。すなわち、ＲＯＭに記憶されているプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、上記各部の機能が実現される。

心電信号増幅部３１１は、例えばオペアンプ等を用いた増幅器により構成され、一対の心電電極（導電布）１５，１５により検出された心電信号を増幅する。心電信号増幅部３１１で増幅された心電信号は、第１信号処理部３１０に出力される。同様に、脈波信号増幅部３２１は、例えばオペアンプ等を用いた増幅器により構成され、光電脈波センサ２０により検出された光電脈波信号を増幅する。脈波信号増幅部３２１で増幅された光電脈波信号は、第２信号処理部３２０に出力される。

第１信号処理部３１０は、上述したように、アナログフィルタ３１２、Ａ／Ｄコンバータ３１３、ディジタルフィルタ３１４を有しており、心電信号増幅部３１１で増幅された心電信号に対して、フィルタリング処理を施すことにより拍動成分を抽出する。

また、第２信号処理部３２０は、上述したように、アナログフィルタ３２２、Ａ／Ｄコンバータ３２３、ディジタルフィルタ３２４、２階微分処理部３２５を有しており、脈波信号増幅部３２１で増幅された光電脈波信号に対して、フィルタリング処理及び２階微分処理を施すことにより拍動成分を抽出する。

アナログフィルタ３１２，３２２、及び、ディジタルフィルタ３１４，３２４は、心電信号、光電脈波信号を特徴づける周波数以外の成分（ノイズ）を除去し、Ｓ／Ｎを向上するためのフィルタリングを行う。より詳細には、心電信号は一般的に０．１から２００Ｈｚの周波数成分、光電脈波信号は０．１から数十Ｈｚ付近の周波数成分が支配的であるため、ローパスフィルタやバンドパスフィルタ等のアナログフィルタ３１２，３２２、及びディジタルフィルタ３１４，３２４を用いてフィルタリング処理を施し、上記周波数範囲の信号のみを選択的に通過させることによりＳ／Ｎを向上する。

なお、拍動成分の抽出のみを目的とする場合には、ノイズ耐性を向上するために通過周波数範囲をより狭くして拍動成分以外の成分を遮断してもよい。また、アナログフィルタ３１２，３２２とディジタルフィルタ３１４，３２４は必ずしも両方備える必要はなく、アナログフィルタ３１２，３２２とディジタルフィルタ３１４，３２４のいずれか一方のみを設ける構成としてもよい。なお、アナログフィルタ３１２、ディジタルフィルタ３１４によりフィルタリング処理が施された心電信号は、ピーク検出部３１６へ出力される。同様に、アナログフィルタ３２２、ディジタルフィルタ３２４によりフィルタリング処理が施された光電脈波信号は、２階微分処理部３２５へ出力される。

２階微分処理部３２５は、光電脈波信号を２階微分することにより、２階微分脈波（加速度脈波）を取得する。取得された加速度脈波は、ピーク検出部３２６へ出力される。なお、光電脈波の立ち上がり点は変化が明確でなく検出しにくいことがあるため、加速度脈波に変換してピーク検出を行うことが好ましいが、２階微分処理部３２５を設けることは必須ではなく、省略した構成としてもよい。

ピーク検出部３１６は、第１信号処理部３１０により信号処理が施された（拍動成分が抽出された）心電信号のピーク（Ｒ波）を検出する。一方、ピーク検出部３２６は、第２信号処理部３２０によりフィルタリング処理が施された光電脈波信号（加速度脈波）のピークを検出する。なお、ピーク検出部３１６、及びピーク検出部３２６それぞれは、心拍間隔、及び脈拍間隔の正常範囲内においてピーク検出を行い、検出したすべてのピークについて、ピーク時間、ピーク振幅等の情報をＲＡＭ等に保存する。

ピーク補正部３１８は、第１信号処理部３１０（アナログフィルタ３１２、Ａ／Ｄコンバータ３１３、ディジタルフィルタ３１４）における心電信号の遅延時間を求める。ピーク補正部３１８は、求めた心電信号の遅延時間に基づいて、ピーク検出部３１６により検出された心電信号のピークを補正する。同様に、ピーク補正部３２８は、第２信号処理部３２０（アナログフィルタ３２２、Ａ／Ｄコンバータ３２３、ディジタルフィルタ３２４、２階微分処理部３２５）における光電脈波信号の遅延時間を求める。ピーク補正部３２８は、求めた光電脈波信号の遅延時間に基づいて、ピーク検出部３２６により検出された光電脈波信号（加速度脈波）のピークを補正する。補正後の心電信号のピーク、及び補正後の光電脈波信号（加速度脈波）のピークは、脈波伝播時間計測部３３０に出力される。なお、ピーク補正部３１８を設けることは必須ではなく、省略した構成としてもよい。

脈波伝播時間計測部３３０は、ピーク補正部３１８により補正された心電信号のＲ波ピークと、ピーク補正部３２８により補正された光電脈波信号（加速度脈波）のピークとの間隔（時間差）から脈波伝播時間を時系列的に取得する。すなわち、脈波伝播時間計測部３３０は、請求の範囲に記載の脈波伝播時間取得手段として機能する。

脈波伝播時間計測部３３０は、脈波伝播時間に加えて、例えば、心電信号から心拍数、心拍間隔、心拍間隔変化率等も算出する。同様に、脈波伝播時間計測部３３０は、光電脈波信号（加速度脈波）から脈拍数、脈拍間隔、脈拍間隔変化率等も算出する。なお、取得された脈波伝播時間の時系列データは、姿勢分類部３４０に出力される。

姿勢分類部３４０は、加速度センサ２２の検出信号（３軸加速度データ）に基づいて使用者の姿勢を判定（推定）するとともに、判定した姿勢に応じて、脈波伝播時間の時系列データを姿勢毎に分類する。より具体的には、姿勢分類部３４０は、脈波伝播時間の時系列データを、少なくとも、立位、倒立位、仰臥位、左側臥位、右側臥位、及び伏臥位を含む姿勢毎に分類する。

脈波伝播時間変動取得部３４１は、姿勢分類部３４０により姿勢毎に分類された脈波伝播時間の時系列データに基づいて、脈波伝搬時間の変動を求める。

より具体的には、脈波伝播時間変動取得部３４１は、例えば、分類された姿勢の中から基準とする姿勢（例えば仰臥位）を設定し、該基準姿勢に合わせて、該基準姿勢と異なる姿勢（例えば、立位、倒立位、左側臥位、右側臥位、及び伏臥位）に分類された脈波伝播時間の時系列データを補正する。そして、脈波伝播時間変動取得部３４１は、基準姿勢における脈波伝播時間の時系列データ、及び、補正された（補正後の）脈波伝播時間の時系列データに基づいて、脈波伝搬時間の変動を求める。

その際に、脈波伝播時間変動取得部３４１は、取得された脈波伝搬時間の時系列データの時間が最も長い姿勢（例えば仰臥位）を基準姿勢として設定する。そして、脈波伝播時間変動取得部３４１は、姿勢毎の脈波伝播時間の時系列データを曲線で近似したときの近似曲線の相関係数が大きくなるように（好ましくは最大となるように）、姿勢毎の脈波伝播時間の時系列データを補正し、補正後の時系列データから脈波伝播時間の変動を求める。このように、近似曲線の相関係数が大きくなるように、姿勢毎の脈波伝播時間を補正し、補正後の時系列データから脈波伝播時間の変動傾向を推定することで、姿勢変化がある場合でも長時間の脈波伝播時間変動傾向（血圧変動傾向）を煩雑な較正なしに推定できる。なお、上記近似曲線の求め方としては、例えば、最小二乗法を用いることができる。

なお、上述した方法に代えて、各姿勢毎の脈波伝播時間をそれぞれ時系列に並べ、それぞれについて近似曲線を求めてもよい。この場合、複数の近似曲線が算出されるが、所定の時間割合以上の姿勢の近似曲線のうち、その相関係数が大きい近似曲線を選択する。脈波伝播時間変動取得部３４１により取得された脈波伝播時間の変動データは、血圧推定部３４４に出力される。

計時部３４２は、脈波伝播時間の測定が開始されてからの経過時間、すなわち心電信号・光電脈波信号の取得が開始されてからの経過時間を計時する。すなわち、計時部３４２は、請求の範囲に記載の計時手段として機能する。なお、計時部３４２により計時された経過時間は、血圧推定部３４４に出力される。

血圧推定部３４４は、補正後の脈波伝播時間の変動データ、及び予め定められている脈波伝播時間と血圧との関係（相関式）に基づいて、血圧（及び／又は血圧変動）を推定する。その際に、血圧推定部３４４は、脈波伝播時間の測定開始からの経過時間が所定時間以上となった後に（所定時間経過後に）、血圧（及び／又は血圧変動）を推定する。すなわち、血圧推定部３４４は、請求の範囲に記載の血圧推定手段として機能する。なお、上記所定時間は、測定開始後に脈波伝播時間が安定するまでの時間に応じて設定される。

ところで、頸動脈近傍の細動脈や毛細血管で脈波を測定すると、頸動脈から分岐した細動脈や毛細血管の長さの分だけ時間がかかるため、脈波伝播時間は頸動脈で測定した値よりも大きくなる。ここで、図３に、頸部における心電と細動脈又は毛細血管の光電脈波とに基づく脈波伝播時間の時間変化例を示す。図３に示されるように、押圧が加わっていると徐々に細動脈や毛細血管の圧力が高まり、脈波伝播時間が頸動脈での値に近づくように低下した後安定する。また、脈波の測定位置が異なっても脈波伝播時間の時間変化はほぼ同じである。なお、頸部前方上方は頸動脈近傍であり、頸動脈から分岐した細動脈又は毛細血管の長さが短いため、脈波伝播時間の値が頸部側方下方に比べて全体的に小さくなっている。

さらに、姿勢によってこの脈波伝播時間の時間変化（変化量、変化速度）が変わる。ここで、頸部左側方に光電脈波センサ２０を配置した場合の左側臥位と右側臥位での心電と細動脈又は毛細血管の光電脈波とに基づく脈波伝播時間（左側臥位及び右側臥位）の時間変化の違いを図４に示す。光電脈波センサ２０は頸部の左側方に接触するように配置しており、左側臥位でも右側臥位でも左心室と脈波センサがほぼ同じ高さになるようにしている。従って十分に時間が経つと２つの脈波伝播時間はほぼ同じ値になる。頸部の上側で測定した場合（右側臥位）、初期の脈波伝播時間が大きく低下量も大きい。よって身体の鉛直上方の部位は鉛直下方の部位に比べ細動脈の血圧が低くなっており、押圧が加わることで細動脈や毛細血管の血圧が上昇している。
ところで、測定部位の心臓からの高さが１００ｍｍ低下すると、水銀と血液の密度から血圧は約７．８ｍｍＨｇ増加するが、脈波伝播時間は、図８に示されるように、０．０１４［ｓｅｃ］程度低下する実験結果が得られている。頸部の太さはおおよそ１００ｍｍ程度であるが、仮に頸部の右側方に光電脈波センサが接触するように配置した場合、左側臥位と右側臥位で左心室からの高さが２００ｍｍ程度変化するため、十分に時間が経ったときの脈波伝播時間は０．０２８［ｓｅｃ］程度の差が発生することになる。ただしこの脈波伝播時間の差は頸部の太さと姿勢、接触位置のばらつきによってばらつきが発生するため、脈波伝播時間差が小さい程（左心室からの高さが小さい程）、ばらつきは小さくなる。そのため、光電脈波センサ２０を頸部の左側方に接触するように配置することで脈波伝播時間の差の測定精度が向上する。

上述したように、脈波伝播時間の測定開始から所定時間経過した後（すなわち、脈波伝播時間が安定した後）に、血圧（及び／又は血圧変動）を推定することにより、より精度よく血圧（及び／又は血圧変動）を推定できる。ここで、血圧推定部３４４は、例えば、予め求めておいた基準姿勢（例えば仰臥位）での脈波伝播時間と血圧との相関式から血圧変動を推定することで、補正後の脈波伝播時間変動から血圧値（又はその変動）を推定することができる。なお、脈波伝播時間と血圧値との相関式は、仰臥位以外の姿勢で求めておいてもよいし、複数の姿勢毎に求めておいてもよい。なお、血圧状態測定部３４４では、脈波伝播時間に基づいて血圧値（及び／又は血圧変動）を推定する際に、光電脈波センサ２０の押圧に応じて、上記相関式（変換式）（又はその定数）を変更することが好ましい。

さらに、血圧推定部３４４は、推定した血圧変動から、ディッパー型、ノンディッパー型、ライザー型、エクストリームディッパー型の分類を行う。ここで、正常な場合は、睡眠中に血圧が低下するディッパー型となるが、高血圧患者は夜間血圧が高い、もしくは低下せず（ライザー型、ノンディッパー型）脳卒中や心筋梗塞等のリスクが増大する。また、降圧剤服用者では睡眠中血圧が低下し過ぎ（エクストリームディッパー型）、脳卒中や心筋梗塞等のリスクが増大する場合がある。そのため、睡眠中の血圧変動を取得することにより、ライザー型、ノンディッパー型、エクストリームディッパー型といった判定ができる。

なお、血圧推定部３４４は、事前に、装着状態で姿勢判定のためのキャリブレーション、すなわち、加速度センサ２２の出力信号（鉛直方向）と、使用者の姿勢（例えば立位や仰臥位）との関係のキャリブレーションを行うとともに、基準とする姿勢からの角度のずれ（ずれ角度）と、心臓から脈波測定部位（すなわち光電脈波センサ２０の装着部位）までの高さとの関係式を求めてＲＡＭ等のメモリに記憶し、脈波伝播時間の計測時（使用時）に、事前に行ったキャリブレーションの結果に基づいて、加速度センサ２２により検知された使用者の姿勢と、基準となる姿勢との角度のずれ（ずれ角度）を算出し、脈波伝播時間から血圧値を演算する際に、算出された角度のずれ（ずれ角度）と、予め記憶されている上記関係式とに基づいて、心臓から脈波測定部位（光電脈波センサ２０の装着部位）までの高さを求め、当該高さに応じて血圧値を補正してもよい。

推定された血圧値・血圧変動をはじめ、算出された脈波伝播時間、心拍数、心拍間隔、脈拍数、脈拍間隔、光電脈波、加速度脈波、３軸加速度等の計測データは、ＲＡＭ等のメモリや無線通信モジュール６０等に出力される。ここで、これらの計測データは、メモリに保持しておき、日々の変動履歴と共に読み出せるようにしておいてもよいし、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）やスマートフォン等の外部機器にリアルタイムに無線で送信するようにしてもよい。また、測定中は装置内のメモリに保存しておき、測定終了後に自動的に外部機器に接続してデータを送信する構成としてもよい。

次に、図５及び図６を併せて参照しつつ、血圧推定装置１の動作について説明する。図５及び図６は、血圧推定装置１による血圧推定処理の処理手順を示すフローチャートである。図５及び図６に示される処理は、主として信号処理部３１によって所定のタイミングで繰り返して実行される。

血圧推定装置１が頸部に装着され、センサ部１１，１２（心電電極１５，１５及び光電脈波センサ２０）が頸部に接触すると、ステップＳ１００では、一対の心電電極１５，１５により検出された心電信号、及び光電脈波センサ２０により検出された光電脈波信号が読み込まれる。続くステップＳ１０２では、ステップＳ１００で読み込まれた心電信号、及び光電脈波信号に対してフィルタリング処理が施される。また、光電脈波信号が２階微分されることにより加速度脈波が取得される。

続いて、ステップＳ１０４では、例えば、光電脈波センサ２０の受光量に基づいて、血圧推定装置１の装着状態の判定が行われる。すなわち、光電脈波センサ２０では、発光素子２０１から照射され、生体を透過して／生体で反射されて戻ってきた光を受光素子２０２で受けて、その光量の変化を光電脈波信号として検出するため、装置が適切に装着されていない状態では信号光の受光量が減少する。そこで、ステップＳ１０４では、受光量が所定値以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、受光量が所定値以上である場合には、ステップＳ１０８に処理が移行する。一方、受光量が所定値未満のときには、装着エラーと判定され、ステップＳ１０６において、装着エラー情報（ワーニング情報）が出力される。その後、本処理から一旦抜ける。なお、上述した光電脈波センサ２０の受光量を用いる方法に代えて、例えば、光電脈波信号の振幅、心電波形のベースラインの安定度やノイズ周波数成分比率を用いる方法等を採用することもできる。

ステップＳ１０８では、加速度センサ２２により検出された頸部の加速度が所定のしきい値以上であるか否か（すなわち、頸部が動き、体動ノイズが大きくなるか否か）についての判断が行われる。ここで、頸部の加速度が所定のしきい値未満の場合には、ステップＳ１１２に処理が移行する。一方、頸部の加速度が所定のしきい値以上のときには、ステップＳ１１０において、体動エラー情報が出力された後、本処理から一旦抜ける。

ステップＳ１１２では、３軸加速度データに基づいて、使用者（測定部位）の姿勢が判定される。続くステップＳ１１４では、心電信号、光電脈波信号（加速度脈波）のピークが検出される。そして、検出された心電信号のＲ波ピークと、光電脈波信号（加速度脈波）のピークとの時間差（ピーク時間差）が算出される。

次に、ステップＳ１１６では、心電信号のＲ波ピーク及び光電脈波信号（加速度脈波）のピークそれぞれの遅延時間（ずれ量）が求められるとともに、求められた遅延時間に基づいて、心電信号のＲ波ピークと光電脈波信号（加速度脈波）のピークとの時間差（ピーク時間差）が補正される。

続いて、ステップＳ１１８では、ステップＳ１１６で補正されたピーク時間差が所定時間内（例えば０．０１ｓｅｃ．以上０．３ｓｅｃ．以下）か否かについての判断が行われる。ここで、ピーク時間差が所定時間内の場合には、ステップＳ１２２に処理が移行する。一方、ピーク時間差が所定時間外のときには、ステップＳ１２０においてエラー情報（ノイズ判定）が出力された後、本処理から一旦抜ける。

ステップＳ１２２では、押圧センサ２３から押圧情報が読み込まれる。次に、ステップＳ１２４では、測定開始から所定時間以上経過したか否か、すなわち、脈波伝播時間が安定したか否かについての判断が行われる。ここで、所定時間経過した場合（脈波伝播時間が安定したと判断される場合）には、ステップＳ１３４に処理が移行する。一方、所定時間が経過していないとき（脈波伝播時間が安定していないと判断されるとき）には、ステップＳ１２６に処理が移行する。

ステップＳ１２６では、押圧が適切か否か（所定の範囲内か否か）についての判断が行われる。ここで、押圧が適切でない場合には、ステップＳ１２８において、押圧が調整された後、ステップＳ１３４に処理が移行する。一方、押圧が適切なときには、押圧が維持され、ステップＳ１３０に処理が移行する。

ステップＳ１３０では、心拍間隔や脈拍間隔など（脈波伝播時間及び血圧／血圧変動推定値以外のデータ）が決定される。その後、決定されたデータがステップＳ１３２において出力された後、本処理から一旦抜ける。

測定開始から所定時間経過した場合（脈波伝播時間が安定したと判断される場合）に、ステップＳ１３４では、心拍間隔、脈拍間隔、及び脈波伝播時間などが決定される。続いて、ステップＳ１３６では、血圧の変換式（脈波伝播時間と血圧との相関式）の定数が決定される。そして、ステップＳ１３８において、血圧値の推定、及び血圧値の変動状態の推定などが行われる。そして、ステップＳ１４０において、取得された血圧値やその変動情報等が、例えば、メモリや、スマートフォン等の外部機器に出力される。その後、本処理から一旦抜ける。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、光電脈波センサ２０が細動脈又は毛細血管の光電脈波信号を取得するため、光電脈波センサ２０を頸動脈直上に配置する必要がなく、また、光電脈波センサ２０の位置がずれたとしても安定して光電脈波信号を取得することができる。さらに、上述したように、細動脈又は毛細血管で脈波伝播時間を測定すると、測定初期に脈波伝播時間が変化するが、本実施形態によれば、脈波伝播時間の取得が開始されてからの経過時間（心電信号・光電脈波信号の測定開始後の経過時間）が計時され、該経過時間が所定時間以上となった後に（所定時間経過後に）、血圧が推定される。そのため、脈波伝播時間が安定した後に血圧を推定でき、精度よく血圧を推定することができる。その結果、光電脈波センサ２０の位置を頸動脈に合わせることなく、かつ、光電脈波センサ２０の位置がずれたとしても（位置が変わったとしても）安定して精度よく脈波伝播時間を測定して血圧（及び／又は血圧変動）を推定することが可能となる。

特に、本実施形態によれば、脈波伝播時間が取得される際に、光電脈波センサ２０が、使用者の頸動脈直上から外れた位置において頸部と接触するように配置される。そのため、頸動脈から外れた位置にある細動脈又は毛細血管の光電脈波信号を検出し、該光電脈波信号と、心電信号のＲ波（ピーク）とに基づいて、心臓と細動脈又は毛細血管との間の脈波伝播時間を取得することができる。よって、光電脈波センサ２０の位置を頸動脈に合わせることなく、かつ、光電脈波センサ２０の位置がずれたとしても（位置が変わったとしても）安定して精度よく脈波伝播時間を測定して血圧（及び／又は血圧変動）を推定することが可能となる。
ところで、頸動脈直上にセンサを配置する場合、配置時に誤ってセンサを強く頸動脈に押し付けてしまったり、装着中に寝返りによって装置が枕に強く押しつけられたり、転倒によって手や机の角等が装置に強く当ったりして頸動脈が強く圧迫される可能性がある。例えば、頸動脈にプラークがあった場合、頸動脈が強く圧迫されたときにプラークが剥離して頸動脈から脳の血管へと運ばれて脳の血管に詰まってしまうと脳梗塞等の脳疾患を引き起こす危険がある。そのため、頸動脈直上から外れた位置にセンサを配置することが望ましい。また頸動脈と周囲の細動脈、毛細血管では脈波伝播時間が異なるため、頸動脈近傍で測定すると小さな位置ずれで、主に頸動脈での脈波が測定される場合と主に細動脈、毛細血管での脈波が測定される場合が発生し、脈波伝播時間の測定値が大きく変化してしまう。これに対し、本実施形態では、頸動脈直上から外れた位置に配置することで脈波伝播時間の測定位置依存性を小さくすることができる。

本実施形態によれば、光電脈波センサ２０が頸部の左側方に接触するよう配置される。よって、例えば、左側臥位、右側臥位、仰臥位で、血圧の基準となる左心室と光電脈波センサ２０との高さがほぼ同じになるため、臥位の種類にかかわらず安定して血圧の変化を測定できる。左心室は胸の中央より少し左寄りにあるため、頸部の左側方に光電脈波センサ２０を配置すると、左心室と光電脈波センサ２０との左右方向のずれが小さくなる。さらに、仰臥位で、左心室は背中より胸寄りの位置にあるが、枕なしに仰臥位になった場合、頸部は胸より下方に位置する。枕の高さにもよるが枕使用時には頸部の左側方に光電脈波センサ２０を配置することにより、仰臥位での左心室との高さのずれを小さくすることができる。そのため、血圧推定において補正が不要もしくは簡単な補正で対応が可能になる。

ところで、光電脈波センサ２０の押圧によって、脈波伝播時間が安定するまでの時間、及び安定したときの脈波伝播時間の値が変化する。すなわち、細動脈又は毛細血管の脈波伝播時間の測定開始後の変化は、光電脈波センサ２０の押圧の影響を受ける。しかしながら、本実施形態によれば、光電脈波センサ２０の押圧が測定され、該押圧に応じて、脈波伝播時間と血圧との変換式（相関式）の定数が変更されるため、血圧の推定精度をより向上することが可能となる。

また、本実施形態によれば、測定した押圧に応じて、押圧を調節する機構を有することで、押圧を最適な値に維持することができるため、血圧等の推定精度を向上することが可能となる。

本実施形態によれば、光電脈波センサ２０が取り付けられるセンサ部１１が、光電脈波センサ２０の押圧に応じて、使用者の頸部との接触面積が変化するように弾性変形する。すなわち、光電脈波センサ２０の押圧に応じてセンサ部１１と使用者の皮膚との接触面積が変化するため、押圧が上昇したときに接触面積を拡大することで、例えば、痛みの発生の抑制や、皮膚に対して圧痕が生じることなどを防止することが可能となる。

本実施形態によれば、発光素子２０１が、青色から黄緑色の光を出力する。ここで、青〜黄緑色の光（例えば波長が４５０〜５８０ｎｍの光）は近赤外光（例えば波長が８００〜１０００ｎｍの光）とは異なり生体に吸収されやすいため、発光素子２０１（光電脈波センサ２０）として、青〜黄緑色の光源（光電脈波センサ２０）を用いることで、光が皮膚の下にある頸動脈に届きにくくなる。そのため、頸動脈直上に光電脈波センサ２０を配置してしまったとしても、頸動脈ではなく、頸動脈近傍の細動脈又は毛細血管の血流に応じた光電脈波信号を取得することができる。

（第２実施形態）
上述した第１実施形態では、測定開始後、所定時間以上経過したときに脈波伝播時間が安定したと推測して血圧値の推定を開始したが、脈波伝播時間が安定したか否かを直接的に判断し、脈波伝播時間が安定したと判断したときに、血圧値の推定を開始する構成とすることもできる。

そこで、次に、図７を用いて、第２実施形態に係る血圧推定装置２について説明する。ここでは、上述した第１実施形態と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図７は、脈波伝播時間を利用した血圧推定装置２の構成を示すブロック図である。なお、図７において第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。

血圧推定装置２は、信号処理部３１が、計時部３４２に代えて判定部３４３を備えている点、及び、血圧推定部３４４に代えて血圧推定部３４４Ｂを有している点で、上述した第１実施形態に係る血圧推定装置１と異なっている、なお、その他の構成は、上述した血圧推定装置１と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

判定部３４３は、脈波伝播時間の測定が開始された後、脈波伝播時間が安定したか否かを判定する。すなわち、判定部３４３は、請求の範囲に記載の判定手段として機能する。より詳細には、判定部３４３は、例えば、脈波伝播時間の時間変化率が所定値以下である状態が所定時間以上継続した場合に脈波伝播時間が安定したと判定する。また、判定部３４３は、脈波伝播時間の測定開始時からの低下量（又は低下率）が、所定の脈波伝播時間低下量（又は低下率）に達した場合に脈波伝播時間が安定したと判定してもよい。なお、判定部３４３による判定結果（脈波伝播時間が安定したか否か）は、血圧推定部３４４Ｂに出力される。

血圧推定部３４４Ｂは、判定部３４３により脈波伝播時間が安定したと判定された後に、脈波伝播時間、及び予め定められている脈波伝播時間と血圧との関係に基づいて、血圧（及び／又は血圧変動）を推定する。なお、その他の構成は、上述した第１実施形態と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

本実施形態によれば、脈波伝播時間の取得が開始された後、脈波伝播時間が安定したか否かが判定され、脈波伝播時間が安定したと判定された後に、血圧（及び／又は血圧変動）が推定される。そのため、脈波伝播時間が安定した後に血圧等を推定でき、精度よく血圧等を推定することができる。その結果、上述した第１実施形態と同様に、光電脈波センサ２０の位置を頸動脈に合わせることなく、かつ、光電脈波センサ２０の位置がずれたとしても（位置が変わったとしても）安定して精度よく脈波伝播時間を測定して血圧（及び／又は血圧変動）を推定することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、使用者の頸部をネックバンド１３で挟むネックバンド型の血圧推定装置１を例にして説明したが、使用者の一方の頸部側方から他方の頸部側方まで、使用者の頸部後方に沿って血圧推定装置を貼り付けて使用する形態としてもよい。

上記実施形態では、脈波伝播時間（変動）から血圧（及び／又は血圧変動）を推定する際に、予め定められている脈波伝播時間と血圧の変換式（相関式）を用いたが、相関式に代えて、姿勢毎に脈波伝播時間と血圧との関係を定めた変換テーブルを用いる構成としてもよい。

また、上述した各種センサに加えて、例えば、酸素飽和度センサ、音センサ（マイク）、変位センサ、温度センサ、湿度センサなどの生体センサを用いる構成としてもよい。

上記実施形態では、姿勢判定や、姿勢毎の脈波伝播時間の補正、血圧値（及び／又は血圧変動）の推定等の処理を信号処理部３１で行ったが、取得した心電信号、光電脈波信号、３軸加速度等のデータを例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）やスマートフォン等に無線で出力し、ＰＣやスマートフォン側で、上記姿勢判定や、姿勢毎の脈波伝播時間の補正、血圧値（及び／又は血圧変動）の推定等の処理を行う構成としてもよい。このような場合、上述した相関式等のデータは、ＰＣやスマートフォン側に記憶される。

さらに、使用者の身長又は座高の値を入力する操作を受け付ける入力手段をさらに備え、予め定められている身長又は座高と大動脈弁と頸部（頸動脈）との間の動脈長の相関式を用いて、使用者の身長又は座高の値に基づいて、大動脈弁と頸部（頸動脈）との間の動脈長を求めるとともに、該動脈長に応じて、血圧値を補正する構成としてもよい。この場合、受け付けられた使用者の身長又は座高の値に基づいて、大動脈弁と頸部（頸動脈）との間の動脈長が求められるとともに、該動脈長に応じて、血圧値が補正される。そのため、血圧等の推定精度をより向上することが可能となる。

１，２ 血圧推定装置
１１，１２ センサ部
１３ ネックバンド
１５ 心電電極
２０ 光電脈波センサ
２０１ 発光素子
２０２ 受光素子
２２ 加速度センサ
３１ 信号処理部
３１０ 第１信号処理部
３２０ 第２信号処理部
３１１ 心電信号増幅部
３２１ 脈波信号増幅部
３１２，３２２ アナログフィルタ
３１３，３２３ Ａ／Ｄコンバータ
３１４，３２４ ディジタルフィルタ
３２５ ２階微分処理部
３１６，３２６ ピーク検出部
３１８，３２８ ピーク補正部
３３０ 脈波伝播時間計測部
３４０ 姿勢分類部
３４１ 脈波伝播時間変動取得部
３４２ 計時部
３４３ 判定部
３４４，３４４Ｂ 血圧推定部
６０ 無線通信モジュール

Claims (9)

1. 心電信号を検出する心電電極と、
   発光素子と受光素子とを有し、細動脈又は毛細血管の光電脈波信号を取得する光電脈波センサと、
   前記心電電極により検出された心電信号と、前記光電脈波センサにより検出された光電脈波信号とに基づいて、脈波伝播時間を取得する脈波伝播時間取得手段と、
   前記脈波伝播時間取得手段による脈波伝播時間の取得が開始されてからの経過時間を計時する計時手段と、
   取得された脈波伝播時間、及び予め定められている脈波伝播時間と血圧との関係に基づいて、血圧を推定する血圧推定手段と、
   前記光電脈波センサの押圧を検出する押圧検出手段と、を備え、
   前記血圧推定手段は、前記計時手段により計時された経過時間が所定時間以上となった後に、前記押圧検出手段により検出された押圧に応じて、脈波伝播時間から血圧を算出する際に用いる変換式を変更し、血圧を推定することを特徴とする血圧推定装置。
2. 心電信号を検出する心電電極と、
   発光素子と受光素子とを有し、細動脈又は毛細血管の光電脈波信号を取得する光電脈波センサと、
   前記心電電極により検出された心電信号と、前記光電脈波センサにより検出された光電脈波信号とに基づいて、脈波伝播時間を取得する脈波伝播時間取得手段と、
   前記脈波伝播時間取得手段による脈波伝播時間の取得が開始された後、脈波伝播時間が安定したか否かを判定する判定手段と、
   取得された脈波伝播時間、及び予め定められている脈波伝播時間と血圧との関係に基づいて、血圧を推定する血圧推定手段と、
   前記光電脈波センサの押圧を検出する押圧検出手段と、を備え、
   前記血圧推定手段は、前記判定手段により脈波伝播時間が安定したと判定された後に、前記押圧検出手段により検出された押圧に応じて、脈波伝播時間から血圧を算出する際に用いる変換式を変更し、血圧を推定することを特徴とする血圧推定装置。
3. 前記押圧検出手段により検出された押圧に応じて、前記押圧を所定の値に調節する押圧調節機構をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の血圧推定装置。
4. 前記光電脈波センサは、前記脈波伝播時間取得手段により脈波伝播時間が取得される際に、使用者の頸動脈直上から外れた位置において頸部と接触するように配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の血圧推定装置。
5. 前記光電脈波センサは、前記脈波伝播時間取得手段により脈波伝播時間が取得される際に、使用者の頸部の左側方において頸部と接触するように配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の血圧推定装置。
6. 前記光電脈波センサが取り付けられる筐体は、前記光電脈波センサの押圧に応じて、使用者の頸部との接触面積が変化するように弾性変形することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の血圧推定装置。
7. 前記発光素子は、青色から黄緑色の光を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の血圧推定装置。
8. 使用者の身長又は座高の値を入力する操作を受け付ける入力手段をさらに備え、
   前記血圧推定手段は、前記入力手段により受け付けられた身長又は座高の値に基づいて、大動脈弁と頸動脈との間の動脈長を求めるとともに、該動脈長に応じて血圧値を補正することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の血圧推定装置。
9. 心電信号を検出する心電電極と、
   発光素子と受光素子とを有し、細動脈又は毛細血管の光電脈波信号を取得する光電脈波センサと、
   前記心電電極により検出された心電信号と、前記光電脈波センサにより検出された光電脈波信号とに基づいて、脈波伝播時間を取得する脈波伝播時間取得手段と、
   前記脈波伝播時間取得手段による脈波伝播時間の取得が開始された後、脈波伝播時間の測定開始時からの低下量又は低下率が、所定の脈波伝播時間低下量又は低下率に達した場合に脈波伝播時間が安定したと判定する判定手段と、
   取得された脈波伝播時間、及び予め定められている脈波伝播時間と血圧との関係に基づいて、血圧を推定する血圧推定手段と、を備え、
   前記血圧推定手段は、前記判定手段により脈波伝播時間が安定したと判定された後に、血圧を推定することを特徴とする血圧推定装置。

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