JPH09220207A

JPH09220207A - 血圧算出装置

Info

Publication number: JPH09220207A
Application number: JP8030428A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shirasaki; 修白崎; Yasuyuki Sotokoshi; 康之外越; Shinsaku Yanagi; 晋作柳; Akira Oshiumi; 明鴛海
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1996-02-19
Filing date: 1996-02-19
Publication date: 1997-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】血圧変動機序の違いに応じて算出式を使い分
け、この種の血圧算出における精度を改善する。【解決手段】脈波検出部１からＣＰＵ６に取り込まれ
る脈波波形のパラメータをＰ₁とし、血圧変化による心
電検出部３からＣＰＵ６に取り込まれる心電波形と脈波
検出部１よりの脈波波形とにより求める脈波伝播速度を
Ｐ₂とし、これらＰ₁、Ｐ₂より、血圧値ＢＰをＢＰ＝
Ｋ₁Ｐ₁＋Ｋ₂Ｐ₂＋ＢＰ_sより算出するものにおい
て、予め血管変動の機序による種別に対応して、個別に
最適の係数Ｋ ₁、Ｋ₂を記憶しておき、基準点に対する
脈波伝播速度、心拍数の変化度合を検出して、血圧変動
の種別を識別し、その種別に応じた最適の係数Ｋ₁Ｋ₂
を選定して、上記ＢＰの式に適用し、血圧値を算出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、心血管の所定の機
能変化を特徴量として検出し、この特徴量から血圧値を
算出する血圧算出装置に関する

【０００２】

【従来の技術】心臓や血管系の機能的変化、例えば、脈
波が動脈中を進行する速度（脈波伝播速度）や心拍数な
どをもとに血圧を算出する手法がある。これは、血圧変
化が心血管系の様々な機能的変化によってもたらされる
ため、その変化を計測して数値化（パラメータ化）すれ
ば、それを用いて間接的に血圧が推測できるという原理
に基づいている。各パラメータと血圧との間には、それ
ぞれ特定の関係が見られるので、血圧が基準値から任意
に変化していたとすると、各パラメータもそれに応じた
量だけ基準値から増減する。例えば、両者の関係が比例
関係にあると仮定すれば、 ΔＢＰ＝α・ΔＰ＋Ｃなど
と算出式を設定することによって血圧を算出することが
できる。ここでΔＢＰは血圧の変化量、ΔＰはパラメー
タの変化量である。α、Ｃはそれぞれ定数であるが、こ
のうちαはパラメータに係る係数（パラメータ係数）で
あって、例えば統計的に最適な値が決定される。ただ
し、血圧変動とパラメータの変動との間の関係は、一般
に充分緊密ではないので、複数のパラメータを用いて算
出する方がより高い精度が得られる。算出式の形は様々
考え得るが、複数のパラメータ変化の効果が線形に加算
し得るとすれば、次式のような算出式が用いられる。

【０００３】 ΔＢＰ＝α・ΔＰ₁＋β・ΔＰ₂＋……＋Ｃまた、これ以外にも複数のパラメータの効果を線形以外
の形で結合する算出式も考え得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、複数の
パラメータから血圧を算出する方法は、ある程度の精度
が得られる。しかし、血圧は例えば身体的運動時、寒冷
時、さらに精神ストレスの加わった時などのあらゆる原
因によって変化するのであり、それぞれ全く違った機序
（血圧値を変化させる基となる生体の変化）が関与す
る。したがって、あらゆる血圧変動を１つの算出式で正
確に説明し切ることは、複数のパラメータを用いてもな
お難しく、いかにパラメータ係数を最適化しても算出値
に誤差が生じてしまう。あるいは、特定の種類の血圧変
動のみでパラメータ係数を最適化すると、その種類の血
圧変動時には正確に血圧変動が算出されるが、他の場合
では不正確になる。

【０００５】この発明は、上記問題点に着目してなされ
たものであって、血圧変動機序の違いに応じて算出式を
使い分け、この種の血圧算出における精度を改善するこ
とを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】あらゆる機序による血圧
変動が存在して、単一の算出式で高精度な血圧算出がで
きないのは、機序によって各パラメータと血圧変動との
関係が異なるためである。つまり、それぞれの機序でパ
ラメータ係数の最適値が異なったり、血圧変動に関与す
るパラメータが異なる。そこで、本発明では血圧変動が
いずれの機序に基づくかを検知する血圧変動種別識別手
段と、血圧変動の機序別に対応する異なったパラメータ
組合せ、異なったパラメータ係数最適値を記憶してお
き、血圧変動種別識別手段による識別結果に基づいてパ
ラメータ係数最適値を選択して、血圧を算出し得る算出
手段を用いるようにしている。この血圧算出装置によれ
ば、血圧変動機序の違いによって発生する誤差を低減
し、いずれの機序においても精度を改善することができ
る。

【０００７】以上の基本思想に基づき、この発明の請求
項１に係る血圧算出装置は、心拍に同期して得られる血
管からの脈動成分を検出する脈波検出手段と、前記脈波
の一部または複数の部分について波形特徴量を数値化す
る波形特徴量算出手段と、１つまたは複数の前記波形特
徴量にそれぞれ固定または何らかの条件によって決定さ
れる係数を設定し、それぞれの特徴量に乗じることによ
って得た積に基づいて、血圧値または血圧の基準値から
の変動値を算出する血圧算出手段とからなるものにおい
て、前記係数は、特徴量の全部または一部の値に応じて
変化させるようにしている。

【０００８】また、請求項３に係る血圧算出装置は、心
拍に同期して得られる血管からの脈動成分を複数の検出
点において、それぞれ検出する脈波検出手段と、前記脈
波検出手段により検出された複数の脈動成分の時間差の
代表値、例えば平均値、中間値等に固定または何らかの
条件によって決定される係数を乗じることによって得た
積に基づいて、血圧値または血圧の基準値からの変動値
を算出する血圧算出手段とからなるものにおいて、前記
係数は、前記複数の脈動成分の時間差の代表値、例えば
平均値、中間値等に応じて変化させるようにしている。

【０００９】また、請求項４に係る血圧算出装置は、身
体の一部に装着された電極と、電極の電位を計測するこ
とによって心臓の拍動挙動を検出する心電検出手段と、
心拍に同期して得られる血管からの脈動成分を検出する
脈波検出手段と、前記心電検出手段によって検出された
心電信号と前記脈波検出手段によって検出された脈波信
号との時間差に固定または何らかの条件によって決定さ
れる係数を乗じることによって得た積に基づいて、血圧
値または血圧の基準値からの変動値を算出する血圧算出
手段とからなるものにおいて、前記係数は、前記心電信
号と前記脈波信号との時間差に応じて変化させるように
している。

【００１０】また、請求項５に係る血圧算出装置は、心
血管の所定の機能変化を特徴量として検出し、この検出
した特徴量に係数を乗じて得た積に基づいて、血圧値ま
たは血圧の基準値からの変動値を算出するものにおい
て、前記係数は、操作入力によって選択される運動時、
寒冷時、その他のストレス発生時等の機序の別によって
選択決定されるようにしている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施
形態の電子血圧計（血圧算出装置）の機器構成を示すブ
ロック図である。この電子血圧計は脈波検出部１と、こ
の脈波検出部１の出力を増幅する増幅器２と、心電検出
部３と、この心電検出部３の出力を増幅する増幅器４
と、Ａ／Ｄ変換器５と、ＣＰＵ６と、表示器７とを備え
ている。脈波検出部１では、例えば指尖部などの測定部
位において、連続的に動脈の容積変化に由来する脈動成
分（脈波）を検出する。一方、心電検出部３では体表の
いずれかの部位に電極を装着し、その電位変化を心電信
号として検出する。脈波及び心電信号は、それぞれ増幅
器２、増幅器４を経て、Ａ／Ｄ変換器５に入力されてデ
ィジタル信号に変換され、ＣＰＵ（マイクロコンピュー
タ）６に入力される。ＣＰＵ６では後述の波形処理、血
圧算出処理などが実行され、結果（血圧値）が表示器７
に表示される。

【００１２】〈動作の説明〉本発明は、血圧値そのもの
を算出する手法にも適応し得るが、一般的には最初に基
準測定を行い、その時得られた基準血圧値からの変動値
を以降の測定で得た波形パラメータ変動値から求めるこ
とが多いので、ここではその手法に適用した場合の実施
形態として説明する。

【００１３】また、血圧算出に用いるパラメータも種々
考え得るが、ここでは最も広く知られている脈波伝播速
度と脈波波形上の特徴量をいくつか用いた場合を説明す
る。しかし、脈波の波形のみによる算出も可能であり、
本発明は特徴量を特に限定するものではない。先ず、全
体動作を図２に示すジェネラルフローをもとに説明す
る。ステップＳＴ１〜ステップＳＴ３の処理は、脈波信
号及び心電信号がＣＰＵに読み込まれる毎に繰り返し実
行される。まず、ステップＳＴ１、ステップＳＴ２で
は、それぞれ脈波・心電信号が例えば５ｍｓｅｃなどの
サンプリングレイトでＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ６に読み
込まれる。ステップＳＴ３では、一連の脈波信号に対
し、脈波を１拍毎に認識して、その起始点の時間が記憶
される（区切り点）。この認識処理の詳細については、
後述する。

【００１４】ステップＳＴ４では、心電検出部３より取
込まれた心電波形（心電信号）のＲ波が検出され、その
出現時間が記憶される。Ｒ波は、１拍毎に心電信号中に
現れる一種のピーク様特徴点で、その検出手法は心電図
の分野で多く応用され、特に新規性のあるものではない
ので、ここでは詳細な説明を省略する。ステップＳＴ５
では、区切り処理にて、その時点で区切り点が検出され
たかどうかが判定され、検出された場合には以下の処理
ステップＳＴ６以降に進むが、そうでない場合にはステ
ップＳＴ１に戻り、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ４の
処理を繰り返す。

【００１５】ステップＳＴ６では、区切り点が検出され
た拍について、脈波波形や脈波伝播速度に関するパラメ
ータを算出し、記憶手段に記憶する。この処理について
は詳細を後述する。次に、ステップＳＴ７では所定の拍
数（ここでは５拍としている）の脈波について、ステッ
プＳＴ６の処理が実行されたかどうか判定される。５拍
について処理が実行されていれば、以下の処理ステップ
ＳＴ８以降に進むが、そうでない場合には、ステップＳ
Ｔ１に戻り、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ６の処理を
繰り返す。これは、脈波波形が種々の外来ノイズ源によ
ってノイズ成分を含んだり、生体内で変化が起こったり
するため、１拍だけでは充分再現性のある波形が検出で
きない恐れがあるため、複数の脈波について波形パラメ
ータを算出して、その平均値を求めることによってパラ
メータ信頼性を確保するための繰り返しをするためであ
る。ここで求める平均値は５拍の脈波の代表値であっ
て、これら例えば、５拍の脈波の中間値であってもよい
（請求項３）。

【００１６】所定の拍数についてパラメータ算出が行わ
れると、次にステップＳＴ８においてパラメータ値が平
均化される。複数のパラメータが用いられている場合に
は、その個数分だけ平均値Ａ１、Ａ２、…、Ａｎ（ｎ：
パラメータの個数）が算出される。ステップＳＴ９で
は、パラメータの各基準値と平均化された各パラメータ
実測値とを引き算して、パラメータ差分値を算出する。
（Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎ）。

【００１７】ステップＳＴ１０、ステップＳＴ１１で
は、血圧の変動がどの要因によるかを識別し、結果に基
づいてパラメータ係数の補正が行われる。これらの処理
についても詳細を後述する。ステップＳＴ１２では、ス
テップＳＴ１１で補正されたパラメータ係数をＫ₁、Ｋ
₂、…、Ｋｎとすると、次式、ＢＰ＝Ｋ₁・Ｐ₁＋Ｋ₂・Ｐ₂＋……＋Ｋｎ・Ｐｎ＋Ｂ
Ｐ_s によって血圧値を算出する。ここで、ＢＰ_sは安静時に
測定し、メモリに記憶しておいた基準血圧値である。な
お、上記において、血圧変動の要因の種別によっては、
係数Ｋ₁、Ｋ₂、…、Ｋ_nのいずれかを０としてもよい
（請求項２）。

【００１８】最後にステップＳＴ１３で血圧算出結果を
表示し、全ての処理を完了する。ここで、ステップＳＴ
５の区切り処理について説明する。脈波区切り処理は種
々考え得るが、最も一般的手法としては、脈波信号（一
連の脈波データ）を比較的高周波数成分だけ通過させる
ハイパスフィルタ（例えば遮断周波数１Ｈｚ）に通過さ
せ、その出力波形の基線との交点を各拍の起始点、つま
り区切り点とすることにより実現し得る。この処理の動
作を図３に示す。

【００１９】次に、ステップＳＴ６の波形パラメータ算
出処理について、説明する。血圧変動と関連を持つ波形
特徴量は種々考え得るが、ここでは２種のパラメータを
代表例とし、その算出過程を説明する。先ず、最も広く
使用されるパラメータである脈波伝播速度（ＰＷＶ）に
ついて説明する。ＰＷＶは前述のＲ波出現時間と末梢部
（例えば指尖部）での脈波出現時間との時間差から求め
られる。Ｒ波は心臓が血液の拍出を開始するときに見ら
れるもので、その出現時間はおおむね脈波が心臓近辺で
出現する時間とすることができ、これと指などの末梢部
での脈波検出時間との差、すなわち心電信号のＲ波検出
時から末梢部における脈波の区切り点検出までの時間差
を算出すれば、脈波が心臓から末梢部まで伝播するのに
要した時間が算出し得る。個人内で心臓と特定末梢部の
距離は一定とし得るから、脈波伝播時間の逆数は、脈波
伝播速度に比例する量になる。

【００２０】その他のパラメータとしては、次のような
脈波波形上の特徴量が心血管系の変化を表すとされ、血
圧変動時にそれを反映して変化すると考えられている。（１）心拍数：Ｒ波または脈波起始点の時間間隔の逆数
として算出し得る。（２）立ち上がり時間：各拍の脈波起始点とピーク点と
の時間差（３）上昇・下降傾斜比：起始点からピーク点の間での
信号の上昇速度の最大値と、ピーク点から次の拍の起始
点までの間での信号の下降速度の最小値との比次に、ステップＳＴ１０と、ステップＳＴ１１の血圧変
動識別とパラメータ係数補正処理について、説明する。

【００２１】これの具体的手法も種々考え得るが、その
一例として２つの異なった血圧変動の状態、すなわち身
体的運動時と寒冷下での血圧変動を、２つのパラメー
タ、すなわち心拍数と脈波伝播速度の変化によって識別
する方法を例示する。先ず、運動時には一部の骨格筋の
血液需要が増大するため、心臓はそれを感知して心拍数
を増加して血圧を上昇させる。これによって動脈は高い
内圧を加えられて伸展性が低下するため、脈波伝播速度
が増大する。したがって、運動時には図４の（ａ）に示
すように心拍数と脈波伝播速度の両方が増加する。

【００２２】一方、寒冷時には心臓が血液供給を増やす
必要はないので、心拍数は不変である。しかし、末梢の
血管が低い温度に反応して収縮し、血流抵抗となるため
血圧が上昇する。運動時と同様に血管の伸展性は低下す
るから、脈波伝播速度は増加するが、心拍数は不変とい
う状態になる〔図４の（ｂ）〕。図４の（ａ）と（ｂ）
を比較すると、脈波伝播速度と心拍数の分布領域は明ら
かに異なっている。本実施形態では、このように安静時
に心拍数と脈波伝播速度を基準点として測定し、メモリ
に記憶しておいて、実測定時にメモリに記憶しておいた
心拍数と脈波伝播速度の基準点を利用し、今回の測定時
に分布領域を識別し、血圧変動要因を識別する。なお、
ここでは二次元的な領域の違いから、血圧変動の要因を
識別するようにしたが、単一または３つ以上のパラメー
タ値によってそれを行うようにしても良い。例えば、前
述したように、心電信号のＲ波と末梢部の脈波信号との
時間差を安静時に基準点として測定し、記憶しておき、
実測時に、この心電信号のＲ波と脈波信号の時間差を求
め、基準点の変動度合により、最適係数を選択してもよ
い（請求項４）。

【００２３】また、この実施形態では、個人用の血圧計
としているが、複数の被測定者がいる場合には、個人Ｉ
Ｄ番号と共に基準値（安静時の値）を記憶しておき、測
定時に個人ＩＤ番号を使って基準値を読み出すようにす
ればよい。次に、このように識別された血圧変動要因に
対し、それに最適なパラメータ係数の補正を行う。この
補正係数は、コンピュータプログラムとともに、前記Ｃ
ＰＵ６内に内蔵された記憶手段（ＲＯＭ）に各要因毎に
記憶されており、要因識別時点で選別される。

【００２４】なお、上記実施形態では、血圧変動の要因
を自動的に識別し、その変動要因に応じた最適なパラメ
ータ係数の補正を行う場合を示したが、他の実施形態と
して、例えば運動時、寒冷時、その他のストレス発生時
の各場合に対応する最適なパラメータ係数を記憶してお
き、測定時に、運動時、寒冷時、その他のストレス発生
時の状態別をキー入力し、対応する最適の補正係数を選
択してもよい（請求項５）。

【００２５】また、他の実施形態として、血圧変動がい
ずれの機序に基づくかを検知する血圧変動種別手段と、
異なったパラメータ組合せ、異なったパラメータ係数最
適値による複数の血圧算出手段とを備え、血圧変動種別
手段による識別結果に基づいて前記複数の血圧算出手段
のうち、最も精度良く血圧を算出し得る算出手段を用い
るようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】この出願の請求項１、請求項２、請求項
３、請求項４に係る発明によれば、心拍に同期して得ら
れる血管からの脈動成分を検出する脈波検出手段と、前
記脈波の一部または複数の部分について波形特徴量を数
値化する波形特徴量算出手段と、１つまたは複数の前記
波形特徴量にそれぞれ固定または何らかの条件によって
決定される係数を設定し、それぞれの特徴量に乗じるこ
とによって得た積に基づいて、血圧値または血圧の基準
値からの変動値を算出する血圧算出手段とからなる血圧
算出装置において、前記係数を、特徴量の値に応じて変
更するので、測定時における血圧測定精度が向上する。

【００２７】また、請求項５に係る発明によれば、心血
管の所定の機能変化を特徴量として検出し、この検出し
た特徴量に係数を乗じて得た積に基づいて、血圧値また
は血圧の基準値からの変動値を算出する血圧算出装置に
おいて、係数は、操作入力によって選択される運動時、
寒冷時、その他のストレス発生時の血圧変動機序の別に
よって選択決定されるので、血圧変動機序の違いによっ
て発生する誤差を低減し、いずれの機序においても精度
を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態電子血圧計を示すブロッ
ク図である。

【図２】同実施形態電子血圧計の全体動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図３】同実施形態電子血圧計の脈波の区切りを説明す
る波形図である。

【図４】運動時と寒冷時における心拍数−脈波伝播速度
の変化の相違を説明する図である。

【符号の説明】

１脈波検出部２、４増幅器３心電検出部５Ａ／Ｄ変換器６ＣＰＵ７表示器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鴛海明京都市右京区山ノ内山ノ下町24番地株式会社オムロンライフサイエンス研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】心拍に同期して得られる血管からの脈動成
分を検出する脈波検出手段と、前記脈波の一部または複
数の部分について波形特徴量を数値化する波形特徴量算
出手段と、１つまたは複数の前記波形特徴量にそれぞれ
固定または何らかの条件によって決定される係数を設定
し、それぞれの特徴量に乗じることによって得た積に基
づいて、血圧値または血圧の基準値からの変動値を算出
する血圧算出手段とからなる血圧算出装置において、前記係数は、特徴量の全部または一部の値に応じて変化
させることを特徴とする血圧算出装置。
【請求項２】前記係数は、特徴量の全部または一部の値
によって０とされ、前記血圧算出手段において使用され
なくなるよう設定されることを特徴とした請求項１記載
の血圧算出装置。
【請求項３】心拍に同期して得られる血管からの脈動成
分を複数の検出点において、それぞれ検出する脈波検出
手段と、前記脈波検出手段により検出された複数の脈動
成分の時間差の代表値に固定または何らかの条件によっ
て決定される係数を乗じることによって得た積に基づい
て、血圧値または血圧の基準値からの変動値を算出する
血圧算出手段とからなる血圧算出装置において、前記係数は、前記複数の脈動成分の時間差の代表値に応
じて変化させることを特徴とする血圧算出装置。
【請求項４】身体の一部に装着された電極と、電極の電
位を計測することによって心臓の拍動挙動を検出する心
電検出手段と、心拍に同期して得られる血管からの脈動
成分を検出する脈波検出手段と、前記心電検出手段によ
って検出された心電信号と前記脈波検出手段によって検
出された脈波信号との時間差に固定または何らかの条件
によって決定される係数を乗じることによって得た積に
基づいて、血圧値または血圧の基準値からの変動値を算
出する血圧算出手段とからなる血圧算出装置において、前記係数は、前記心電信号と前記脈波信号との時間差に
応じて変化させることを特徴とする血圧算出装置。
【請求項５】心血管の所定の機能変化を特徴量として検
出し、この検出した特徴量に係数を乗じて得た積に基づ
いて、血圧値または血圧の基準値からの変動値を算出す
る血圧算出装置において、前記係数は、操作入力によって選択される運動時、寒冷
時、その他のストレス発生時の血圧変動機序の別によっ
て選択決定されることを特徴とする血圧算出装置。