JPH062124B2 - コロトコフ音認識方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動血圧計におけるコロトコフ音認識方法及び
装置に関し、特に１チツプマイクロプロセツサによるリ
アルタイム処理に適した波形弁別方式によるコロトコフ
音認識方法及びその装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のコロトコフ音検出方式はフイルタ及びコンパレー
タによる弁別方式（フイルタコンパレータ方式）が主流
であつた。第２図は従来のフイルタコンパレータ方式に
よるコロトコフ音弁別方式を示すブロツク図である。一
般にコロトコフ音のスペクトル分布は体動や外来の雑音
と周波数成分が異なることが知られてる。フイルタコン
パレータ方式はこのことを利用したものであり、腕帯に
取り付けたマイクから検出した信号をフイルタに通過さ
せ、コロトコフ音以外の周波数成分の振幅を下げ、コロ
トコフ音の周波数成分を予め設定した閾値により弁別す
る方式である。

しかしながら、コロトコフ音の周波数成分は被験者によ
つてばらつきがあるだけでなく同一被験者においても測
定時刻やカフ圧等によつてばらつきがある。従つて着目
すべき周波数帯域は数１０Hzから２００乃至３００Hzと
かなり広いものとなり、脈音や雑音を除去してコロトコ
フ音成分だけを抽出することは非常に困難である。また
コロトコフ音の振幅も被験者によつて変わるだけでなく
同一被験者においても測定する毎に変化する。従つて脈
音に比べてコロトコフ音の周波数成分が小さいときは脈
音とコロトコフ音との区別が困難であり、しかもレベル
で弁別しているためコロトコフ音の振幅の差異により測
定精度が左右され易いという欠点があつた。

一方最近になつてコロトコフ音の波形形状による弁別方
式が一部で実用化されている。第３図(ａ)〜(ｅ)は従来
の波形形状によるコロトコフ音弁別方式を示す図であ
る。同図(ａ)において、マイク２１でピツクアツプされ
た信号は増幅器２２において増幅される。増幅された検
出信号［同図(ｂ)］はピーク値ホールド回路２３に入力
されると共にレベル比較手段２４のプラス側入力端子に
入力される。ピーク値ホールド回路２３は検出信号のピ
ーク値をホールドして入力波形に応じたピーク値ホール
ド信号［同図(ｃ)］を形成し、レベル比較手段２４のマ
イナス側入力端子に加える。レベル比較手段２４はその
両入力端子に加えられた信号を同図(ｂ)に示す如く比較
することによつて同図(ｅ)に示すようなパルス列信号を
出力する。このパルス列信号は認識手段２５において調
べられ所定の条件を満足した信号Ｂ 及びＣ がコロト
コフ音として認識される訳である。尚、２６はピークリ
セツト回路であり、認識手段２５からのタイミング信号
によりピーク値ホールド回路２３のピーク値をリセツト
する。

しかしながら、コロトコフ音波形を類型化すると第３図
(ｂ)の信号Ｂ及びＣに示すものばかりでなく血圧測定点
付近においては第４図(ａ)に示すような波形のものもあ
る。この場合に上記方法によるとピーク値ホールド回路
２４から出力されるピークホールド信号は第４図(ｂ)の
様になり、レベル比較手段２４はコロトコフ音として認
識し得るようなパルス列信号を形成できない。

また第５図(ａ)に示す如く一般に検出信号波形の極値付
近では細かなリプルが生じ易い。しかし第５図(ｃ)に示
す如くレベル比較手段２４から出力されるパルス列信号
にはこの様なリプル及び一般的な細かい雑音とコロトコ
フ音波形を構成する陰性波との振幅の差異が現われない
のでそれだけ識別能力は良くない。

更に、上記問題を解決する試みとして、特開昭５８−１
０５７４１号にデジタル処理した信号波形のピーク間の
レベル及び時間関係からコロトコフ音波形を識別する技
術が開示されているが、その波形の認識は２つのピーク
間のレベル及び時間関係の判別の繰り返しからであるの
で、例えば第８図の右側に示すようなコロトコフ音でな
い波形をコロトコフ音と判定したり、レベル及び時間の
条件を厳しくすると上記周波数成分や固定レベルの閾値
での識別と同様に信号のばらつきに対応できずコロトコ
フ音を見逃してしまうことになる。又、前記出願は、条
件に合致するピークを探すのみで上記の極値付近のリプ
ルに対して考慮がなされていない。

［発明が解決しようとしている課題］ 本発明は上述した先行技術の欠点を解決したものであ
り、その目的とする所は、コロトコフ音波形の特徴を直
接調べる方法により、従来のようにフイルタの周波数帯
域特性に制限を加えたりコロトコフ音の振幅に対して固
定した閾値を設定する必要がなく、又大ざつぱなコロト
コフ音の波形候補の選別と厳密なコロトコフ音波形の形
状による認識との２段階に分ける方法により、コロトコ
フ音を構成する周波数成分及び振幅の差異による影響に
よつて測定精度が左右されにくく、且つコロトコフ音波
形全体の形状を調べてより測定精度を高めた実時間処理
の可能なコロトコフ音認識方法及び装置を提供すること
にある。

本発明の他の目的は、各設定した時間領域内でコロトコ
フ音信号の構成部分が取り得る極値の最大値又は最小値
を検出する方法により、各特徴点候補の検出が容易に行
なえ、且つコロトコフ音波形の極値付近に生じる細かい
リプル（特にＡＤ変換後に生じ易い変換誤差によるリプ
ル）によつて測定精度が左右されないコロトコフ音認識
方法及び装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、１チツプＣＰＵに与えられる限ら
れたメモリと処理時間の中でコロトコフ音の複数の信号
パターンをリアルタイムで認識処理できるような簡単な
ソフトウエアで構成されたコロトコフ音認識方法及び装
置を提供することにある。

本発明の他の目的は、ダイナミツクに閾値を設定する閾
値設定手段によりコロトコフ音認識に不必要な雑音を効
率よく除去できるコロトコフ音認識方法及び装置を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 上述した本発明の目的は次のようなコロトコフ音認識方
法によつて達成される。

即ち、入力されるコロトコフ音信号のピークとボトムと
を信号レベルの変化に従つて検出するピーク・ボトム検
出工程と、前記ピークとボトムとから所定時間範囲内の
最大値及び最小値を抽出して特徴点とする特徴点抽出工
程と、連続する３つの前記特徴点の１番目と２番目との
間及び２番目と３番目との間の前記信号レベルの差と前
記信号レベルの変化の傾きとが所定のしきい値より大き
い場合に、前記３つの特徴点とその直後の特徴点との４
つの特徴点からなる集合をコロトコフ音の候補波形とし
て選別する候補波形選別工程と、前記コロトコフ音候補
波形の内で、前記４つの特徴点から作られる波形の形状
がそのサイズによらずコロトコフ音波形の形状を特徴付
ける条件を満足する波形をコロトコフ音と認識するコロ
トコフ音認識工程とを備えることを特徴とするコロトコ
フ音認識方法。

また、本発明の目的は次のようなコロトコフ音認識装置
によつて達成される。

即ち、入力されるコロトコフ音信号のピークとボトムと
を検出するピーク・ボトム検出手段と、入力時点迄の前
記ピークの最大値又は前記ボトムの最小値を第１の特徴
点とする第１特徴点検出手段と、コロトコフ音波形の条
件に基づいて設定される前記第１の特徴点から所定時間
領域内にあつて、且つ前記第１の特徴点との信号レベル
の差及び信号レベルの変化の傾きが所定のしきい値より
大きい場合に、前記第１の特徴点がピークの場合は前記
ボトムの最小値又は前記第１の特徴点がボトムの場合は
前記ピークの最大値を第２の特徴点とする第２特徴点検
出手段と、コロトコフ音波形の条件に基づいて設定され
る前記第２の特徴点から所定時間領域内にあつて、且つ
前記第２の特徴点との信号レベルの差及び信号レベルの
変化の傾きが所定のしきい値より大きい場合に、前記第
２の特徴点がボトムの場合は前記ピークの最大値又は前
記第２の特徴点がピークの場合は前記ボトムの最小値を
第３の特徴点とする第３特徴検出手段と、コロトコフ音
波形の条件に基づいて設定される前記第１の特徴点から
所定時間領域内にある、前記第１の特徴点がピークの場
合は前記ボトムの最小値又は前記第１の特徴点がボトム
の場合は前記ピークの最大値を第４の特徴点とする第４
特徴点検出手段と、前記第１乃至第４の特徴点から作ら
れる波形の形状がそのサイズによらずコロトコフ音波形
の形状を特徴付ける条件を満足する場合に、該入力され
たコロトコフ音信号をコロトコフ音と認識するコロトコ
フ音認識手段とを備えることを特徴とするコロトコフ音
認識装置。

又、入力されるコロトコフ音信号のピークとボトムとを
検出するピーク・ボトム検出手段と、入力時点迄の前記
ピークの最大値又は前記ボトムの最小値を第１の特徴点
とする第１特徴点検出手段と、前記第１の特徴点がボト
ムの場合に、前記ピーク・ボトム検出手段が検出した前
記ピークとボトムを所定の基準レベルに対して反転する
レベル反転手段と、コロトコフ音波形の条件に基づいて
設定される前記第１の特徴点から所定時間領域内にあつ
て、且つ前記第１の特徴点との信号レベルの差及び信号
レベルの変化の傾きが所定のしきい値より大きい場合
に、反転後の前記ボトムの最小値を第２の特徴点とする
第２特徴点検出手段と、コロトコフ音波形の条件に基づ
いて設定される前記第２の特徴点から所定時間領域内に
あつて、且つ前記第２の特徴点との信号レベルの差及び
信号レベルの変化の傾きが所定のしきい値より大きい場
合に、反転後の前記ピークの最大値を第３の特徴点とす
る第３特徴検出手段と、コロトコフ音波形の条件に基づ
いて設定される前記第１の特徴点から所定時間領域内に
ある反転後の前記ボトムの最小値を第４の特徴点とする
第４特徴点検出手段と、前記第１乃至第４の特徴点から
作られる波形の形状がそのサイズによらずコロトコフ音
波形の形状を特徴付ける条件を満足する場合に、該入力
されたコロトコフ音信号をコロトコフ音と認識するコロ
トコフ音認識手段とを備えることを特徴とするコロトコ
フ音認識装置。

又、先行するコロトコフ音信号の振幅に応じてピーク及
びボトムを選別するためのしきい値を設定するしきい値
設定手段と、入力されるコロトコフ音信号の内前記しき
い値を越えるピークとボトムとを検出するピーク・ボト
ム検出手段と、入力時点迄の前記ピークの最大値又は前
記ボトムの最小値を第１の特徴点とする第１特徴点検出
手段と、コロトコフ音波形の条件に基づいて設定される
前記第１の特徴点から所定時間領域内にあつて、且つ前
記第１の特徴点との信号レベルの差及び信号レベルの変
化の傾きが所定のしきい値より大きい場合に、前記第１
の特徴点がピークの場合は前記ボトムの最小値又は前記
第１の特徴点がボトムの場合は前記ピークの最大値を第
２の特徴点とする第２特徴点検出手段と、コロトコフ音
波形の条件に基づいて設定される前記第２の特徴点から
所定時間領域内にあつて、且つ前記第２の特徴点との信
号レベルの差及び信号レベルの変化の傾きが所定のしき
い値より大きい場合に、前記第２の特徴点がボトムの場
合は前記ピークの最大値又は前記第２の特徴点がピーク
の場合は前記ボトムの最小値を第３の特徴点とする第３
特徴検出手段と、コロトコフ音波形の条件に基づいて設
定される前記第１の特徴点から所定時間領域内にある、
前記第１の特徴点がピークの場合は前記ボトムの最小値
又は前記第１の特徴点がボトムの場合は前記ピークの最
大値を第４の特徴点とする第４特徴点検出手段と、前記
第１乃至第４の特徴点から作られる波形の形状がそのサ
イズによらずコロトコフ音波形の形状を特徴付ける条件
を満足する場合に、該入力されたコロトコフ音信号をコ
ロトコフ音と認識するコロトコフ音認識手段とを備える
ことを特徴とするコロトコフ音認識装置。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明によるコロトコフ音認
識方法及び装置の実施例を詳細に説明する。第１図は本
発明による一実施例のコロトコフ音認識装置の基本構成
を示すブロツク図である。図において、１はコロトコフ
音をピツクアツプするためのマイクロホン、２はピツク
アツプしたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器、３はＡ／Ｄ変換した一連の音データ信号を演
算処理してコロトコフ音を認識するための演算回路部、
４はコロトコフ音を認識したことを表示する表示器であ
る。尚、マイクロホンに換えてドツプラー効果を用いた
検出器を用いることができるのは勿論であり、本発明は
マイクロホンに限定されるものではない。

演算回路部３はＲＡＭ，ＲＯＭを有する１チツプＣＰＵ
から成り、その中にはプログラムの実行により実現され
る各種の機能がブロツク化して示されている。ＣＰＵに
与えられる限られたメモリと限られた処理時間の中でこ
れらの機能を効率よく実現することは本発明の特徴の１
つでもある。５はＡ／Ｄ変換器２の出力するデジタル信
号を演算回路部３に読み込むデータ読込部、６は一つ手
前で認識したコロトコフ音の大きさに従つてダイナミツ
クに閾値を設定する閾値設定部、７は閾値設定部６を通
過した音データ信号を順々に比較してその値が増加から
減少に変化する時点（ピーク）と減少から増加に変化す
る時点（ボトム）を検出するピーク・ボトム検出部、８
は時間情報を発生する時間発生部、９はピーク又はボト
ムを検出したときの音データ信号と共にその時点の時間
情報を記憶するメモリ（ＲＡＭ）である。

ここで、引き続き機能ブロツク構成の説明を続ける前に
本実施例装置の認識対象であるコロトコフ音波形の典型
的なパターンについて述べておく。第６図は本実施例装
置が認識するコロトコフ音波形の典型的なパターンを示
す図である。同図(ａ)及び(ｂ)にはコロトコフ音波形の
特徴的な２つのパターンを示し、同図(ｃ)及び(ｄ)には
その信号レベルを夫々基線レベルｌについて反転させた
場合のパターンを示している。図中のＰ_３点はその信号
レベルが最も高いピーク又は最も低いボトムとして定義
されるものであり、後述するコロトコフ音認識のための
重要な意味をなす部分である。即ち、一度Ｐ_３点の波形
が求められればそれ以外のＰ_１，Ｐ_２，Ｐ_４からなる各
特徴点の波形又はＰ_５，Ｐ_６，Ｐ_７からなる各特徴点の
波形の有無は夫々Ｐ_３点から開始した所定の解析方法に
より求められるからである。

以下に説明する各機能ブロツク構成は上述したコロトコ
フ音波形のパターンを高い信頼性と共に効率良く認識す
るための手段である。第１図において、１０はメモリ９
から読み出した音データがピークの最大値か又はボトム
の最小値かを検出するためのＰ_３検出部、１１はコロト
コフ音認識のためにメモリ９からの読み出される音デー
タのレベルに必要に応じて反転させるレベル反転部、１
２はメモリ９から読み出された音データと時間データに
ついて所定の演算を行ない各特徴点Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_４又
はＰ_４，Ｐ_５，Ｐ_６に位置するような波形の存在の有無
を調べる特徴点検出部である。特徴点検出部１２は所定
の時間領域データを発生する時間領域設定部１３とその
時間領域内に既に検出された特徴点の信号レベルと所定
関係にある信号レベルの音データが存在するか否かを判
別するＫ（コロトコフ）音判定部１４から成つており、
Ｐ_３検出部１０からＰ_３点を検出した旨の信号が送られ
ると所定の演算手順に従つて各特徴点の検出を行なう。
１５は特徴点検出部１２で求められた各特徴点の集合に
ついて相互の位置関係を調べコロトコフ音を認識するＫ
（コロトコフ）音認識部である。

以上の構成により以下にその動作を説明する。マイクロ
ホン１でピツクアツプされたコロトコフ音のピツクアツ
プ電気信号１０１はＡ／Ｄ変換器２により所定周期でデ
ジタル信号１０２に変換される。デジタル信号１０２は
データ読込部５に読み込まれ時系列に沿つた一連の音デ
ータ１０３として閾値設定部６に入力される。閾値設定
部６は一つ手前に出現したコロトコフ音の大きさを示す
信号１１７に応じてダイナミツクに閾値を設定し、音デ
ータ１０３に含まれる雑音の影響を軽減する。但し測定
開始時には閾値を設定しない。どのような振幅の信号パ
ターンが入力されても適正に対処するためである。しか
し測定開始後は一つ手前のコロトコフ音の大きさから次
のコロトコフ音がとり得る最小の大きさを予測してダイ
ナミツクに閾値を設定する。従つて本実施例装置の閾値
設定部６は単にコロトコフ音の振幅に対して固定された
閾値を設定する従来のコンパレータ方式における閾値手
段とは性質が異なる。

閾値を越えた音データ１０４はピーク・ボトム検出部７
に入力される。ピーク・ボトム検出部７は一つ手前に現
れた音データ１０４のレベルと現時点の音データ１０４
のレベルを毎回比較し、そのレベル差が増加から減少に
変化するときはその時点の音データ（ピーク）１０６を
メモリ９に書き込み、またレベル差が減少から増加に変
化するときもその時点の音データ（ボトム）１０６をメ
モリ９に書き込む。またピーク・ボトム検出部７は音デ
ータ１０４のピーク又はボトムを検出したときの検出タ
イミング信号１０５を時間発生部８に出力する。時間発
生部８は例えば１ms毎に増加する時間情報を巡回的に計
数しているユニツトである。時間発生部８はピーク又は
ボトムの検出タイミング信号１０５を受け取るとメモリ
９に書き込まれる当該音データ１０６と所定の関係にあ
る番地に時間情報１０７を書き込む。こうして、メモリ
９の中には音データ１０４の中からピークとボトムに対
応する音データ１０６のみがその検出時点の時間情報１
０７と共に記憶されることになる。従つてメモリ９には
音データ１０４の全てを記憶しておく必要がないから限
られたメモリ容量で足り、且つ有効に利用される。

Ｐ_３検出部１０はメモリ９から読み出した音データ１０
８を順番に調べて第６図に示すような信号パターンのＰ
_３点を検出するように働く。即ち、最初はメモリ９から
読み出した最初の音データ１０８をＰ_３点とみなす。し
かし次の時点でそれより大きな音データ１０８を読み出
すとそのデータをＰ_３点とみなす。Ｐ_３検出部１０は測
定開始時ならば閾値を設定せずにメモリ９から読み出さ
れた音データ１０８のプラス側のピーク又はマイナス側
のボトムをＰ_３とする。しかし測定の途中で既にコロト
コフ音が出現している場合にはＫ音認識部１５から送ら
れるコロトコフ音の大きさを示す信号１１７に応じてダ
イナミツクに閾値を設定し、Ｐ_３点の正確且つ迅速な検
出を可能にする。こうしてＰ_３点がピークの最大値か又
はボトムの最小値かという符号と共に検出されるとレベ
ル反転部１１には指示信号１０９が送られる。

レベル反転部１１はコロトコフ音認識のためにメモリ９
からの読み出される音データ１１０のレベルを指示信号
１０９に従つて反転させる。第６図を参照して具体的に
いうと、例えばＰ_３検出部１０が同図(ｃ)の信号パター
ンのＰ_３点を検出したときにはレベル反転部１１にレベ
ル反転の指示信号１０９を送る。レベル反転部１１は各
特徴点Ｐ_１〜Ｐ_４に相当する音データ１１０のレベルを
同図(ａ)の信号パターンになるよう基線レベルｌについ
て夫々反転させて特徴点検出部１２に送る。同図(ｄ)と
同図(ｃ)との関係についても同様である。こうすること
により本実施例装置は同図(ａ)，(ｂ)の信号パターンを
認識するプログラムそのもので同図(ｃ)，(ｄ)の信号パ
ターンの認識が可能であることが容易に理解させる。

特徴点検出手段１２はＰ_３検出部１０からＰ_３点を検出
した旨の信号１１３を受け取ることによりコロトコフ音
を構成する信号パターンの各特徴点検出を開始する。即
ち、時間領域設定部１３は所定の時間領域を設定しＫ音
判定部１４に時間領域信号１１４を出力する。Ｋ音判定
部１４は先ずＰ_３点との関係において設定された時間領
域内にコロトコフ音を構成するようなピークの最大値又
はボトムの最小値を示す音データ１１１があるか否かを
検出し、あればこれを特徴点とする。次にＫ音判定部１
４は検出された特徴点との関係において設定された時間
領域内にコロトコフ音を構成するようなピークの最大値
又はボトムの最小値を示す次の音データ１１１があるか
否かを検出し、あればこれを特徴点とする。この方法は
特徴点の検出方法として非常に簡単なので１チツプＣＰ
Ｕのリアルタイム処理に適している。また各所定の時間
領域内でピークの最大値又はボトムの最小値を検出する
のであるからコロトコフ音波型の極値付近に生じた雑音
［第５図(ａ)］に影響され難い利点がある。尚、時間領
域設定部１３は固定の時間領域を設定するのみならずそ
れ以前のコロトコフ音認識において検出された各特徴点
の絶対レベル、又はレベル差及び時間差等に応じた時間
領域をダイナミツクに設定するようにしている。

Ｋ音認識部１５は特徴点検出部１２で求められたＰ_１，
Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４又はＰ_３，Ｐ_５，Ｐ_６，Ｐ_７の４つの
特徴点の位置関係を調べる条件命題の集合であり、これ
は任意に決められる。

第７図は上述した特徴点検出からコロトコフ音認識に至
る処理手順を詳細に示すフローチヤートである。図にお
いて、ステツプＳ１ではＰ_３点を検出する。Ｐ_３検出部
１０は測定開始時ならば閾値を設定せずにメモリ９から
読み出された音データ１０８のプラス側のピーク又はマ
イナス側のボトムをＰ_３とする。測定の途中で既にコロ
トコフ音が出現している場合には一つ手前のコロトコフ
音の振幅の数分の１の領域を基線を中心にして設定しそ
の領域外のプラス側のピーク又はマイナス側のボトムを
Ｐ_３とする。そしてＰ_３がピークなら以後の手順におい
てメモリ９から読み出される音データ１１０をそのまま
用いるよう指示するためレベル反転部１１に指示信号１
０９を送りレベル反転フラグを０にリセツトする。また
Ｐ_３がボトムならメモリ９から読み出される音データ１
１０の値Ｐをそのまま用いずに２Ｐ_０−Ｐ（Ｐ_０：基線
レベルｌのデジタル値）に変換して用いるよう指示する
ためレベル反転フラグを１にセツトする。これは音デー
タ１１０のレベルを反転することに等しい。Ｐ_３を検出
したらステツプＳ２に進み、必要があればレベル反転部
１１のフラグに従うレベル反転処理を受け、ステツプＳ
３に進む。

ステツプＳ３ではＰ_３点の発生時刻ｔ_３からある時間領
域（位相差）τ_１以前の範囲内でボトムの最小値を検出
しそこをＰ_２とする。但しその範囲内にＰ_３を越えるデ
ータがあればステツプＳ１に戻り前記Ｐ_３の次のデータ
からＰ_３の検出が開始する（第７図中のの方向）。時
間領域τ_１の設定は固定された定数又はＰ_３のレベル等
に順じた変数であつてもよい。時間領域τ_２〜τ_６につ
いても同様である。

時間領域τ_１〜τ_６の設定方法は例えば次の通りであ
る。このうち時間領域τ_１，τ_３，τ_４，τ_６は固定さ
れた定数で大体充分である。時間領域τ_５については後
述する。時間領域τ_２は次式によつて与えられる。

τ_２＝Ｃ_０−（ｔ_３−ｔ_２）（Ｃ_０は定数） …（１） この様にしたのは（ｔ_３−ｔ_２）の間隔よりも（ｔ_３−
ｔ_１）の間隔の方が経験的に安定しており閾値が設定し
易いからである。定数Ｃ_０は（Ｐ_３−Ｐ_２）の大きさに
比例した値をとる。比例定数はあらかじめ設定してお
く。この様にするのは小さなコロトコフ音に対してあま
りτ_２を大きくするとコロトコフ音の直前の細かな雑音
のピークをＰ_１と誤認識してしまう可能性があるからで
ある。

ステツプＳ３においてＰ_２及びＰ_３の位置関係がコロト
コフ音波形としての後述する条件を満足していたらス
テツプＳ４に進む（第７図中のの方向）。但しその範
囲内にＰ_３を越えるデータがあればＰ_３の検出に戻る
（同図中のの方向）。また条件を満足しなければＰ
_５の検出に進む（同図中のの方向）。この条件をは
じめとして以後の説明に現れる各条件はすべて経験的に
且つ任意に、正し１チツプＣＰＵでリアルタイム処理が
可能な範囲で設定されるものである。

即ち条件〜の一具体例は次の通りである。

条件 ＩＦ （ａ_３−ａ_２）＞ｃ_１ ＆（ａ_３−ａ_２）／（ｔ_３−ｔ_２）＞ｃ_２ ＴＨＥＮ Ｋ音判定 ＥＬＳＥ Ｋ音判定でない。

条件 ＩＦ （ａ_１−ａ_２）＞ｃ_３ ＆（ａ_１−ａ_２）／（ｔ_２−ｔ_１）＞ｃ_４ ＴＨＥＮ Ｋ音判定 ＥＬＳＥ Ｋ音判定でない。

条件 ＩＦ （ａ_３−ａ_５）＞ｃ_５ ＆（ａ_３−ａ_５）／（ｔ_５−ｔ_３）＞ｃ_６ ＴＨＥＮ Ｋ音判定 ＥＬＳＥ Ｋ音判定でない。

条件 ＩＦ （ａ_６−ａ_５）＞ｃ_７ ＆（ａ_６−ａ_５）／（ｔ_６−ｔ_５）＞ｃ_８ ＴＨＥＮ Ｋ音判定 ＥＬＳＥ Ｋ音判定でない。

ここで、ｃｉ（ｉ＝１，２，３，…８）は予め設定した
定数である。また記号“＆”は論理積することを意味す
る。

ステツプＳ４ではｔ_２からある時間領域τ_２以前の範囲
内でピークの最大値を検出してそこをＰ_１とする。ステ
ツプＳ４でＰ_１を検出したら更にＰ_１，Ｐ_２についてコ
ロトコフ音としての条件を満足しているか否かを調
べ、満足していればステツプＳ５に進んでＰ_４の検出を
行ない、満足しなければＰ_５の検出を行なう。Ｐ_４はｔ
_３からある時間領域τ_３以後の範囲内で最小値となるボ
トムとする。正しその範囲内にＰ_３を越えるデータがあ
ればＰ_５の検出に進む。またＰ_４を検出したらステツプ
Ｓ６に進みＫ音認識部１５でＰ_１，Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４に
ついてコロトコフ音波形としての条件を満足しているか
否かを調べ、満足していたらステツプＳ１１に進みコロ
トコフ音の検出を知らせる“表示”を行ない、満足して
いなければＰ_５の検出に進む。

Ｐ_５からＰ_７の検出は以下の通りである。ステツプＳ７
においてＰ_３から時間領域τ_４以後の範囲内で最小値の
ボトムを検出してそこをＰ_５とする。但しその範囲内で
Ｐ_３を越えるデータがあればＰ_３の次のデータからＰ_３
の検出を開始する。ステツプＳ７においてＰ_３，Ｐ_５が
コロトコフ音としての条件を満足していたらステツプ
Ｓ８に進みｔ_５から時間領域τ_５の範囲内で最大値のピ
ークを検出してそこをＰ_６とする。ここで時間領域τ_５
＝（ｔｃ−ｔ_５）であり、τ_５がある決められた範囲内
になければＰ_３の次のデータからＰ_３の検出を開始す
る。ステツプＳ８でＰ_６が検出されたらＰ_５，Ｐ_６につ
いて条件の判断を行ない、満足していたらステツプＳ
９に進みｔｃから時間領域τ_６以後の範囲内で最小値の
ボトムを検出してそこをＰ_７とする。満足していなけれ
ばステツプＳ１に戻りＰ_３の次のデータからＰ_３の検出
を開始する。ステツプＳ９でＰ_７が検出されたらＰ_３，
Ｐ_５，Ｐ_６，Ｐ_７について条件判断を行ない、これら４
つの特徴点がコロトコフ音波形としての条件を満足して
いたらステツプＳ１１に進みコロトコフ音の検出を知ら
せる“表示”を行ない、満足していなければステツプＳ
１に戻りＰ_３の次のデータからＰ_３の検出を開始する。

上述した方法において注意すべきことは時間領域τ_４は
必ず（ｔ_５−ｔ_３）＞τ_４＞（ｔｃ−ｔ_３）となるよう
に設定することである。この範囲をはずしてτ_４を設定
してしまうと正しいＰ_５が得られない。時間領域τ_４以
外については設定可能な範囲が比較的広いため問題は無
い。

時間領域τ_４を前記範囲に設定することが難しい場合に
はＰ_５以降の検出を以下の方法で行なつてもよい。

＜Ｐ_５検出＞ Ｐ_３以後のボトムを調べ、ボトムがＰ_５の条件（ａ_３−
ａ_５）≧ｃ_５を満足していたらそれをＰ_５とする。そう
でなければさらにボトムを検出するがＰ_３からある時間
τ_７たつてもＰ_５が検出されない場合はＰ_３の検出から
スタートする。またＰ_５の検出の途中でＰ_３を越えるデ
ータがあるときもＰ_３の検出からスタートする。

＜Ｐ_６検出＞ Ｐ_５以後のピークを調べ、ピークがＰ_６の条件（ａ_６−
ａ_５）≧ｃ_７を満足していたらそれをＰ_６とする。そう
でなければ次のボトムを調べ、それと現在のＰ_５を比較
してレベルの低い方を新しいＰ_５とし、再びＰ_６の検出
を始める。Ｐ_３からある時間領域τ_８たつてもＰ_６が検
出されない場合はＰ_３の検出からスタートする。

＜Ｐ_７の検出＞ Ｐ_６以後のボトムを調べ、ボトムがＰ_７の条件（ａ_６−
ａ_７）≧ｃ_９を満足していたらそれをＰ_７とする。そう
でなければ次のピークを調べそれと現在のＰ_６を比較し
て高い方を新しいＰ_６とし、再びＰ_７の検出を始める。
Ｐ_３から時間τ_９たつてもＰ_７が検出されない場合はＰ
_３の検出からスタートする。

このようにして検出された各特徴点の集合はＫ音認識部
１５において認識処理のため使用される。Ｋ音認識部１
５はＫ音認識のための条件命題の集合であるが、以下に
特徴点Ｐ_１〜Ｐ_４に対する一実施例の条件命題の一部を
示す。また各条件命題の右側には第８図(ａ)〜(ｅ)の参
照記号を付し、併せて同図(ａ)〜(ｅ)にはコロトコフ音
認識のための各条件命題に適合するパターンと適合しな
いパターンの典型例を対比して示す。

前提条件を ｄａ_１＝（ａ_１−ａ_２） ｄａ_２＝（ａ_３−ａ_２） ｄａ_３＝（ａ_３−ａ_４） ｄｔ_１＝（ｔ_２−ｔ_１） ｄｔ_２＝（ｔ_３−ｔ_２） ｄｔ_３＝（ｔ_４−ｔ_３） ｄａ＝ｍａｘ（ｄａ_２，ｄａ_３） ｄｔ＝（ｔ_４−ｔ_１） とするときに、コロトコフ音認識のための条件命題は ＩＦ ｄａ≧ｄｔ×ｃ₁₀ …第８図（ａ） ＆ｄａ_１≦ｄａ_３×ｃ₁₁ …第８図（ｂ） ＆ｄａ_２≧ｄａ_３×ｃ₁₂ …第８図（ｃ） ＆ｄａ_２≦ｄｔ_１×ｃ₁₃ …第８図（ｄ） ＆ｄａ_２≦Ｄ ×ｃ₁₄ …第８図（ｅ） ： ： ＴＨＥＮ Ｋ音認識 ＥＬＳＥ Ｋ音認識でない である。

各条件命題を全て満足して“Ｋ音認識”と判定したとき
はステツプＳ１１に進みその旨を表示器４に表示する。
また“Ｋ音認識でない”と判定したときはステツプＳ７
に進み、或いはステツプＳ１に戻り再スタートする。こ
こで、ｃi(i＝10，11,12,…）は予め設定した定数であ
る。こうしてコロトコフ音波形を認識したらコロトコフ
音波形の帯域及びコロトコフ音波形の直後に発生した雑
音による誤認識を防ぐためにある一定時間マスキングを
行なう。

上述した実施例に基づいて実験を行なつた結果の一部を
第９〜１２図に示す。第９図(ａ)〜(ｅ)は最も認識がし
易いタイプの波形である。認識した箇所には下に“▽”
のマークが付してあり、また４つの特徴点の位置には
“・”のマークが付してある。ここでコロトコフ音波形
の時間軸は図の(ａ)〜(ｅ)の順で進む。他も同様であ
る。第１０図(ａ)〜(ｅ)は雑音が多く、かつ脈音が大き
い例のコロトコフ音波形である。第１１図(ａ)〜(ｅ)は
第６図(ｃ)のパターンに相当するコロトコフ音波形であ
る。第１２図(ｄ)の一番最後の波形は第６図(ｂ)のパタ
ーンに相当するコロトコフ音波形である。いずれも最低
血圧の測定点は検出できていることが分る。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によればコロトコフ音波形の特徴
を直接調べる方法により、従来のようにフイルタの周波
数帯域特性に制限を加えたりコロトコフ音の振幅に対し
て固定した閾値を設定する必要がなく、又大ざつぱなコ
ロトコフ音の波形候補の選別と厳密なコロトコフ音波形
の形状による認識との２段階に分ける方法により、コロ
トコフ音を構成する周波数成分及び振幅の差異による影
響によつて測定精度が左右されにくく、且つコロトコフ
音波形全体の形状を調べてより測定精度を高めた実時間
処理の可能なコロトコフ音認識が可能となつた。

また、本発明によれば、各設定した時間領域内でコロト
コフ音信号の構成部分が取り得る極値の最大値又は最小
値を検出するので、各特徴点候補の検出が非常に短いプ
ログラムで容易に行なえ、且つコロトコフ音波形の極値
付近に生じる細かいリプル（特にＡＤ変換後に生じ易い
変換誤差によるリプル）によつて測定精度が左右されな
い。

また、本発明によればコロトコフ音波形の代表的なパタ
ーンを認識するよう構成された簡単なソフトウエアによ
り１チツプＣＰＵに与えられる限られたメモリと処理時
間の中でコロトコフ音の複数の信号パターンをリアルタ
イムで効率よく認識処理できる。特にレベル反転手段を
設けた構成により、例えば第６図(ａ),(ｂ)のパターン
を認識するプログラムで同図(ｃ),(ｄ)のパターンが認
識できる。即ち、短いプログラムで４つのパターンの認
識が可能になる。

また、本発明によればダイナミツクに閾値を設定する閾
値設定手段を設けたことによりコロトコフ音認識に不必
要な雑音を効率よく除去できる。即ち、測定開始時には
小さなレベルの信号をも捕えまた一度コロトコフ音を認
識した後は所定の関係に基づいて閾値を設定するので、
コロトコフ音信号のように周期性の予測される測定対象
を他の信号から弁別する雑音除去の目的には極めて有効
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例のコロトコフ音認識装置
の基本構成を示すブロツク図、 第２図は従来のフイルタコンパレータ方式によるコロト
コフ音弁別方式を示すブロツク図、 第３図(ａ)〜(ｅ)は従来の波形形状によるコロトコフ音
弁別方式を説明するための図、 第４図(ａ),(ｂ)は血圧測定点付近において生ずること
のあるコロトコフ音波形と従来の波形弁別方式との関係
を示す図、 第５図(ａ)〜(ｃ)は極値付近で細かなリプルが生じてい
るコロトコフ音波形と従来の波形弁別方式との関係を示
す図、 第６図(ａ)〜(ｄ)は本実施例装置が認識するコロトコフ
音波形の典型的なパターンを示す図、 第７図は本実施例に基づいてコロトコフ音波形の各特徴
点の検出からコロトコフ音認識に至る処理手順を示すフ
ローチヤート、 第８図(ａ)〜(ｅ)はコロトコフ音認識のための各条件命
題に適合するパターンと適合しないパターンの典型例を
対比して示す図、 第９図〜第１２図は本実施例に基づいてコロトコフ音認
識を行なつた結果の一部を示す波形図である。 図中、１…マイクロホン、２…Ａ／Ｄ変換器、３…演算
回路部、４…表示器、５…データ読入部、６…閾値設定
部、７…ピーク・ボトム検出部、８…時間発生部、９…
メモリ（ＲＡＭ）、１０…Ｐ_３検出部、１１…レベル反
転部、１２…特徴点検出部、１３…時間領域設定部、１
４…Ｋ音判定部、１５…Ｋ音認識部である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力されるコロトコフ音信号のピークとボ
   トムとを信号レベルの変化に従つて検出するピーク・ボ
   トム検出工程と、 前記ピークとボトムとから所定時間範囲内の最大値及び
   最小値を抽出して特徴点とする特徴点抽出工程と、 連続する３つの前記特徴点の１番目と２番目との間及び
   ２番目と３番目との間の前記信号レベルの差と前記信号
   レベルの変化の傾きとが所定のしきい値より大きい場合
   に、前記３つの特徴点とその直後の特徴点との４つの特
   徴点からなる集合をコロトコフ音の候補波形として選別
   する候補波形選別工程と、 前記コロトコフ音候補波形の内で、前記４つの特徴点か
   ら作られる波形の形状がそのサイズによらずコロトコフ
   音波形の形状を特徴付ける条件を満足する波形をコロト
   コフ音と認識するコロトコフ音認識工程とを備えること
   を特徴とするコロトコフ音認識方法。
2. 【請求項２】入力されるコロトコフ音信号のピークとボ
   トムとを検出するピーク・ボトム検出手段と、 入力時点迄の前記ピークの最大値又は前記ボトムの最小
   値を第１の特徴点とする第１特徴点検出手段と、 コロトコフ音波形の条件に基づいて設定される前記第１
   の特徴点から所定時間領域内にあつて、且つ前記第１の
   特徴点との信号レベルの差及び信号レベルの変化の傾き
   が所定のしきい値より大きい場合に、前記第１の特徴点
   がピークの場合は前記ボトムの最小値又は前記第１の特
   徴点がボトムの場合は前記ピークの最大値を第２の特徴
   点とする第２特徴点検出手段と、 コロトコフ音波形の条件に基づいて設定される前記第２
   の特徴点から所定時間領域内にあつて、且つ前記第２の
   特徴点との信号レベルの差及び信号レベルの変化の傾き
   が所定のしきい値より大きい場合に、前記第２の特徴点
   がボトムの場合は前記ピークの最大値又は前記第２の特
   徴点がピークの場合は前記ボトムの最小値を第３の特徴
   点とする第３特徴検出手段と、 コロトコフ音波形の条件に基づいて設定される前記第１
   の特徴点から所定時間領域内にある、前記第１の特徴点
   がピークの場合は前記ボトムの最小値又は前記第１の特
   徴点がボトムの場合は前記ピークの最大値を第４の特徴
   点とする第４特徴点検出手段と、 前記第１乃至第４の特徴点から作られる波形の形状がそ
   のサイズによらずコロトコフ音波形の形状を特徴付ける
   条件を満足する場合に、該入力されたコロトコフ音信号
   をコロトコフ音と認識するコロトコフ音認識手段とを備
   えることを特徴とするコロトコフ音認識装置。
3. 【請求項３】入力されるコロトコフ音信号のピークとボ
   トムとを検出するピーク・ボトム検出手段と、 入力時点迄の前記ピークの最大値又は前記ボトムの最小
   値を第１の特徴点とする第１特徴点検出手段と、 前記第１の特徴点がボトムの場合に、前記ピーク・ボト
   ム検出手段が検出した前記ピークとボトムを所定の基準
   レベルに対して反転するレベル反転手段と、 コロトコフ音波形の条件に基づいて設定される前記第１
   の特徴点から所定時間領域内にあつて、且つ前記第１の
   特徴点との信号レベルの差及び信号レベルの変化の傾き
   が所定のしきい値より大きい場合に、反転後の前記ボト
   ムの最小値を第２の特徴点とする第２特徴点検出手段
   と、 コロトコフ音波形の条件に基づいて設定される前記第２
   の特徴点から所定時間領域内にあつて、且つ前記第２の
   特徴点との信号レベルの差及び信号レベルの変化の傾き
   が所定のしきい値より大きい場合に、反転後の前記ピー
   クの最大値を第３の特徴点とする第３特徴検出手段と、 コロトコフ音波形の条件に基づいて設定される前記第１
   の特徴点から所定時間領域内にある反転後の前記ボトム
   の最小値を第４の特徴点とする第４特徴点検出手段と、 前記第１乃至第４の特徴点から作られる波形の形状がそ
   のサイズによらずコロトコフ音波形の形状を特徴付ける
   条件を満足する場合に、該入力されたコロトコフ音信号
   をコロトコフ音と認識するコロトコフ音認識手段とを備
   えることを特徴とするコロトコフ音認識装置。
4. 【請求項４】先行するコロトコフ音信号の振幅に応じて
   ピーク及びボトムを選別するためのしきい値を設定する
   しきい値設定手段と、 入力されるコロトコフ音信号の内前記しきい値を越える
   ピークとボトムとを検出するピーク・ボトム検出手段
   と、 入力時点迄の前記ピークの最大値又は前記ボトムの最小
   値を第１の特徴点とする第１特徴点検出手段と、 コロトコフ音波形の条件に基づいて設定される前記第１
   の特徴点から所定時間領域内にあつて、且つ前記第１の
   特徴点との信号レベルの差及び信号レベルの変化の傾き
   が所定のしきい値より大きい場合に、前記第１の特徴点
   がピークの場合は前記ボトムの最小値又は前記第１の特
   徴点がボトムの場合は前記ピークの最大値を第２の特徴
   点とする第２特徴点検出手段と、 コロトコフ音波形の条件に基づいて設定される前記第２
   の特徴点から所定時間領域内にあつて、且つ前記第２の
   特徴点との信号レベルの差及び信号レベルの変化の傾き
   が所定のしきい値より大きい場合に、前記第２の特徴点
   がボトムの場合は前記ピークの最大値又は前記第２の特
   徴点がピークの場合は前記ボトムの最小値を第３の特徴
   点とする第３特徴検出手段と、 コロトコフ音波形の条件に基づいて設定される前記第１
   の特徴点から所定時間領域内にある、前記第１の特徴点
   がピークの場合は前記ボトムの最小値又は前記第１の特
   徴点がボトムの場合は前記ピークの最大値を第４の特徴
   点とする第４特徴点検出手段と、 前記第１乃至第４の特徴点から作られる波形の形状がそ
   のサイズによらずコロトコフ音波形の形状を特徴付ける
   条件を満足する場合に、該入力されたコロトコフ音信号
   をコロトコフ音と認識するコロトコフ音認識手段とを備
   えることを特徴とするコロトコフ音認識装置。