JPH10248818A

JPH10248818A - 非観血式血圧計

Info

Publication number: JPH10248818A
Application number: JP9062670A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Watanabe; 義明渡邉; Hiroyuki Ogino; 弘之荻野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-03-17
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 1998-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】加圧による圧迫感のない非観血式血圧計を提
供する。【解決手段】脈波検出手段１により人体の血液の循環
により生じる脈波を検出し、これを加速度脈波出力手段
２により脈波検出手段１の出力信号を２回微分して加速
度脈波を算出して、血圧値演算手段３によりこの波形に
基づき被験者の血圧を算出するので、カフを用いて被験
者に加圧を加えることなく被験者の血圧値を推定するこ
とが可能で、加圧による圧迫感のない非観血式血圧計を
提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は人体の血圧を非観血
的に計測する非観血式血圧計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の非観血式血圧計は、たと
えば特開平５−４９６０４に記載されているような構成
となっていた。図６に従来例の非観血式血圧計の構成図
を示す。

【０００３】図６において、７は非観血式血圧計の本体
を示し、この本体７には、測定結果等を表示する液晶等
の表示器４、装置の電源オン、測定の開始、電源オフ等
を指示するためのスイッチ８が設けられている。９は、
本体の挿入口と係合して腕帯チューブ１０を本体に取り
付けるためのコネクタである。１１はカフで、測定時、
被検者の腕に捲回されて腕帯チューブ１０を通して送ら
れてくる空気により加圧され、本体内の排気弁が開放さ
れることにより、その空気を腕帯チューブ１０を介して
外部に排出して収縮する。１２は被検者のコロトコフ音
を検出するためのマイクロフォンであり、腕帯チューブ
１０とコネクタ９を通じて本体内の処理回路に接続され
ている。

【０００４】被験者が血圧を測定する場合、カフ１１を
腕の所定位置に巻き付けスイッチ８を押して測定を開始
すると、本体７内に設けられた加圧ポンプ（図示せず）
により加圧された空気が腕帯チューブ１０を通じてカフ
１１に送られて加圧が開始され、カフ１１の内圧が予め
設定された圧力値となるまで加圧される。加圧が終了す
ると本体内の排気弁が開いて減圧が開始され、カフ１１
の内圧が被験者の最高血圧を下回るとコロトコフ音が発
生しはじめ、さらに排気を続け被験者の最低血圧を下回
るとコロトコフ音が消失する。このコロトコフ音の発生
と消失をマイクロホン１２により検出し、その時点のカ
フ１１の圧力を検出することによって、最高血圧と最低
血圧が決定される。このように決定された血圧値は本体
７の表示器４に表示され、測定結果が被験者や第三者に
報知される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の非観血
式血圧計では、カフを用いて測定部に最高血圧値以上の
圧力を加える必要があるため、測定の度に被験者に対し
締め付けによる圧迫感や不快感を与えてしまうという欠
点があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明の非観血式血圧計は、人体の血液の循環により
生じる脈波を検出し、これを２回微分して加速度脈波を
算出し、この波形に基づき人体の最高血圧値、平均血圧
値、最低血圧値のすべてもしくは少なくとも１つを算出
して、その結果を報知手段により被験者または第三者に
知らせるものである。

【０００７】上記発明によれば、人体の血液循環系の状
態を反映する加速度脈波用いて間接的に人体の血圧を推
定するので、カフを用いて測定部に最高血圧値以上の圧
力を加える必要がなく、被験者に締め付けによる圧迫感
や不快感を与えることのない非観血式血圧計を提供でき
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、人体の血液の循環によ
り生じる脈波を検出して脈波の大きさに応じた信号を出
力する脈波検出手段と、前記脈波検出手段の出力信号を
２回微分して脈波の加速度を算出して出力する加速度脈
波出力手段と、前記加速度脈波出力手段の出力波形に基
づき前記人体の最高血圧値、平均血圧値、最低血圧値の
すべてもしくは少なくとも１つを算出して出力する血圧
値演算手段と、前記血圧値演算手段の出力を被験者また
は第三者に知らせる報知手段からなる。

【０００９】そして、脈波検出手段が検出した脈波を処
理して得られる、人体の血液循環系の状態を反映する加
速度脈波を用いて間接的に人体の血圧を推定するので、
カフを用いて測定部に最高血圧値以上の圧力を加える必
要のない非観血式血圧計を提供できる。

【００１０】また、本発明は、血圧値演算手段は、加速
度脈波出力手段の出力を心臓の拍動の１周期に相当する
時間長の波形に分割する波形分割手段と、前記波形分割
手段の出力から心臓の収縮期開始後に発生する正で上に
凸の大きな第１ピークの波高と、前記第１ピークに引き
続き発生する負で下に凸の第２ピークの波高と、前記第
２ピークに引き続き発生する上に凸の第３ピークの波高
と、前記第３ピークに引き続き発生する下に凸の第４ピ
ークの波高と、前記第４ピークに引き続き発生する上に
凸の第５ピークの波高とを算出する波高算出手段と、前
記波高算出手段が算出した５つの波高のすべてもしくは
少なくとも１つ以上の値を用いて前記人体の最高血圧
値、平均血圧値、最低血圧値のすべてもしくは少なくと
も１つを算出する血圧値算出手段からなる。

【００１１】また、本発明は、血圧値演算手段は、加速
度脈波出力手段の出力を心臓の拍動の１周期に相当する
時間長の波形に分割する波形分割手段と、前記波形分割
手段の出力から心臓の収縮期開始後に発生する正の第１
ピーク波形の極大値を取る時点と、前記第１ピークに引
き続き発生する負の第２ピーク波形の極小値を取る時点
と、前記第２ピークに引き続き発生する上に凸の第３ピ
ーク波形の極大値を取る時点と、前記第３ピークに引き
続き発生する下に凸の第４ピーク波形の極小値を取る時
点と、前記第４ピークに引き続き発生する上に凸の第５
ピーク波形の極大値を取る時点とを算出するピーク時点
算出手段と、前記ピーク時点算出手段が算出した５つの
ピーク時点のすべてもしくは少なくとも１つ以上の値を
用いて前記人体の最高血圧値、平均血圧値、最低血圧値
のすべてもしくは少なくとも１つを算出する血圧値算出
手段からなる。

【００１２】また、本発明は、血圧値演算手段は、加速
度脈波出力手段の出力を心臓の拍動の１周期に相当する
時間長の波形に分割する波形分割手段と、前記波形分割
手段の出力から心臓の収縮期開始後に発生する正で上に
凸の大きな第１ピークの波高と、前記第１ピークに引き
続き発生する負で下に凸の第２ピークの波高と、前記第
２ピークに引き続き発生する上に凸の第３ピークの波高
と、前記第３ピークに引き続き発生する下に凸の第４ピ
ークの波高と、前記第４ピークに引き続き発生する上に
凸の第５ピークの波高とを算出する波高算出手段と、前
記波形分割手段の出力から心臓の収縮期開始後に発生す
る正の第１ピーク波形の極大値を取る時点と、前記第１
ピークに引き続き発生する負の第２ピーク波形の極小値
を取る時点と、前記第２ピークに引き続き発生する上に
凸の第３ピーク波形の極大値を取る時点と、前記第３ピ
ークに引き続き発生する下に凸の第４ピーク波形の極小
値を取る時点と、前記第４ピークに引き続き発生する上
に凸の第５ピーク波形の極大値を取る時点とを算出する
ピーク時点算出手段を持ち、前記波高算出手段が算出し
た５つの波高のうちのすべてもしくは少なくとも一つ以
上の値と前記ピーク時点算出手段が算出した５つのピー
ク時点の値すべてもしくは少なくとも１つ以上の値とを
用いて前記人体の最高血圧値、平均血圧値、最低血圧値
のすべてもしくは少なくとも１つを算出する血圧値算出
手段からなる。

【００１３】そして、加速度脈波を心臓の拍動の１周期
毎の波形に分割し、加速度脈波の５つのピークから算出
されるピークの波高、ピーク時点のいずれか、または、
両方を用いて被験者の血圧値を推定するので、推定する
血圧値の精度を向上させることができる。

【００１４】また、本発明は、血圧値演算手段は、波高
算出手段が算出した５つの波高のうち第２から第５の４
つの波高を第１の波高で除算して得られる４つの値のす
べてもしくは少なくとも１つ以上の値を前記人体の最高
血圧値、平均血圧値、最低血圧値のすべてもしくは少な
くとも１つの算出に利用する。

【００１５】また、本発明は、血圧値演算手段は、加速
度脈波出力手段の出力を心臓の拍動の１周期に相当する
時間長の波形に分割する波形分割手段と、前記波形分割
手段の出力から心臓の収縮期開始後に発生する正の第1
ピークから第５ピークまでの出力値を用いて時間を変数
とする近似曲線を算出する近似曲線算出手段と、前記近
似曲線算出手段が算出した近似式の複数の係数のすべて
もしくは少なくとも１つ以上の値を用いて前記人体の最
高血圧値、平均血圧値、最低血圧値のすべてもしくは少
なくとも１つを算出する血圧値算出手段からなる。

【００１６】そして、加速度脈波を心臓の拍動の１周期
毎の波形に分割し、得られた波形を近似する近似曲線を
求めその複数の係数を用いて被験者の血圧値を推定する
ので、加速度脈波の波形の情報を血圧値の推定に細かく
反映させることができ、推定する血圧値の精度を向上さ
せることができる。

【００１７】また、本発明は、近似曲線算出手段は、算
出する近似式は時間を変数とする６次の多項式である。

【００１８】そして、近似式は６次の多項式なので定数
を含む７つの係数のすべてもしくは少なくとも１つ以上
の値を用いて被験者の血圧値を推定できるので、少ない
情報で加速度脈波の波形の細かな情報を血圧値の推定に
細かく反映させることができ、推定する血圧値の精度を
向上させることができる。

【００１９】また、本発明は、人体の血液の循環より生
じる脈波を検出して脈波の大きさに応じた信号を出力す
る脈波検出手段と、前記脈波検出手段の出力信号を２回
微分して脈波の加速度を算出する加速度脈波出力手段
と、血圧を計測しようとする被験者の情報を入力する入
力手段と、前記加速度脈波出力手段の出力波形と前記入
力手段の出力に基づき前記人体の最高血圧値、平均血圧
値、最低血圧値のすべてもしくは少なくとも１つを算出
して出力する血圧値演算手段と、前記血圧値演算手段の
出力を被験者または第三者に知らせる報知手段からな
る。

【００２０】そして、入力手段により被験者の情報を入
力して血圧値を推定するので、各人により異なり加速度
脈波の波形に影響を与える人体の情報の影響を少なくす
ることができ、推定する血圧値の精度を向上させること
ができる。

【００２１】また、本発明は、入力手段により、被験者
の年齢が入力される。そして、加速度脈波の波形に影響
を与える年齢の影響を少なくすることができ、推定する
血圧値の精度を向上させることができる。

【００２２】また、本発明は、入力手段により、被験者
の体重が入力される。そして、加速度脈波の波形に影響
を与える体重の影響を少なくすることができ、推定する
血圧値の精度を向上させることができる。

【００２３】また、本発明は、入力手段により、被験者
の体重と身長が入力される。そして、加速度脈波の波形
に影響を与える体重と身長の影響を少なくすることがで
き、推定する血圧値の精度を向上させることができる。

【００２４】また、本発明は、血圧値演算手段は、入力
手段に入力された被験者の体重と身長からＢＭＩ（ＢＯ
ＤＹＭＡＳＳＩＮＤＥＸ）値を算出して被験者の血圧
値の算出に用いる。

【００２５】そして、加速度脈波の波形に影響を与える
体型の影響を少なくすることができ、推定する血圧値の
精度を向上させることができる。

【００２６】以下、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。（実施例１）図１は本発明の実施例１の非観血式血圧計
のブロック図である。

【００２７】図中、１は脈波検出手段、２は加速度脈波
出力手段、３は血圧値演算手段、４は表示器である。こ
こで、脈波検出手段１は、心臓の拍動による血液量の増
減を光の透過量の変化により検出する光電管容積脈波計
で、発光素子１−ａ、受光素子１−ｂ、変換回路１−ｃ
からなり、発光素子１−ａは血液中のヘモグロビンが強
い選択性を持って吸収する5000〜8000Åの波長光を含む
光を放射する。なお、本実施例では指先の光電管容積脈
波を検出して出力しており、発光素子１−ａと受光素子
１−ｂは固定具（図示せず) により被験者の指先の一定
位置に固定されるとともに、外部からの光が遮断される
構成としている。また、血圧値演算手段３は波形分割手
段３−ａと、波高算出手段３−ｂと、ピーク時点算出手
段３−ｃと、血圧値算出手段３−ｄからなる。

【００２８】本実施例の非観血式血圧計は上記構成によ
り以下のように作用する。すなわち、被験者が、脈波検
出手段１を固定具により指先に固定すると、発光素子１
−ａから5000〜8000Åの波長光を含む光が放射され、こ
の光が被験者の指先にあたると血液中のヘモグロビンが
強い選択性を持って吸収するので、指先を透過した透過
光の量は血液量の増減を正確に反映する。受光素子１−
ｂでは、このような透過光を受光し、変換回路１−ｃを
通じて受光した量に対応する電気信号に変換しており、
これによってこの変換回路１−ｃの出力信号は発光素子
１−ａと受光素子１−ｂが取り付けられた部分の心臓の
拍動による血液量の増減を電気信号に変換して取り出す
ことが可能になっている。この時、人体に及ぼす作用
は、指先に発光素子１−ａと受光素子１−ｂを持つ固定
具を被験者の指先に固定するだけで、固定具の取り付け
による圧力以外の力を被験者に加えることはない。この
血液量の増減を示す信号は、脈波検出手段１から加速度
脈波出力手段２へ出力されて、加速度脈波出力手段２で
はこの信号を２段の微分回路を通過させることにより、
２回微分して脈波の加速度（加速度脈波）を算出し、血
圧値演算手段３に出力している。ここで、加速度脈波
は、脈波に加えられる力を表し、正の値ならば心臓の拍
動をはじめとする血液の循環を促す方向の力、負の値な
らば血管の抵抗等の血液の循環を阻害する方向の力の大
きさを知ることができる。図２に加速度脈波の波形の一
例を心電図、脈波とともに示す。図中ＥＣＧは心電図
で、図にＲで示したＲ波と呼ばれる大きく急峻なピーク
を持つ信号が出現すると、心臓の心室の収縮が始まり、
左右の心室に貯えられた血液が肺と全身に向けて押し出
されていく。図中ＰＴＧは脈波で、心電図のＲ波の出現
から少し間をおいて急激に上昇をはじめ、その後わずか
な変化を見せながら単調に減少していく。図中ＡＰＧは
加速度脈波で、脈波のわずかな変化もとらえて明確な振
幅の信号に変換している。このような加速度脈波の変化
は、血管内の血液に加えられる力を表しているので、個
人間で大きな差がある心臓の能力や、血管の柔軟性や血
管内の搬送抵抗等を強く反映しており、血液循環系の異
常の診断等に用いられている。例えば、加速度脈波波形
に見られる５つのピークを図のようにａ、ｂ、ｃ、ｄ、
ｅで表すと、ａ波は心臓から血液の駆出によって生ずる
駆動圧波を反映し、ｂ波は心臓の血液拍出量を反映し、
ｃ波は血管の柔軟さを反映し、ｄ波は血液を拍出する時
の心臓の負担の強弱を反映しているといわれており、こ
れらの基線Ｏを基準としたときのそれぞれの波高から血
液循環系の評価するための指数が考案されている。ま
た、加速度脈波は、人体の血圧を決定する要素の影響を
強く受けており、特に、この波形の第４のピークである
ｄ波の波高は血圧値との相関が指摘されているなど、加
速度脈波と血圧とは強い関連があり、この波形を解析す
ることによって最高血圧値、最低血圧値、平均血圧値を
推定することが可能となる。

【００２９】このような加速度脈波の信号を、本実施例
では、血圧値演算手段３において、まず、波形分割手段
３−ａが加速度脈波の波形を心臓の拍動と同期した波
形、すなわち、図２のＥＣＧで示したＲとＲの間の波形
に分割し、つぎに、波高算出手段３−ｂが、波形分割手
段３−ａによって心臓の拍動の１拍毎の信号に分割され
た信号からａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの各ピークの基線Ｏから
の波高ｈａ、ｈｂ、ｈｃ、ｈｄ、ｈｅを算出し、さら
に、ピーク時点算出手段３−ｃが、複数のピークが極大
値や極小値となるピーク時点Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄ、
Ｔｅを求め、血圧値算出手段３−ｄが、これら複数のピ
ークの波高とピーク時点の情報を予め得られた算出式
（数式１）（数式２）（数式３）に代入することによっ
て最高血圧値Ｐh、最低血圧値Ｐl、平均血圧値Ｐaを算
出している。

【００３０】（数式１）

【００３１】

【数１】

【００３２】（数式２）

【００３３】

【数２】

【００３４】（数式３）

【００３５】

【数３】

【００３６】ここで、Ａ_h0、Ａ_h1…Ａ_a13は、あらかじ
め得られた算出式の係数である。本実施例では、これら
の係数は、複数の被験者の最高血圧値Ｐh、最低血圧値
Ｐlについては、非観血的に測定できるコロトコフ法に
より測定し、平均血圧値Ｐaはこれらの値から(数式４)
の簡易換算式を用いて計算し、これらの血圧値とその前
後の被験者の脈波を採取して処理して得られたデータと
から最小２乗法を用いて統計的に求めている。

【００３７】（数式４）Ｐa＝（Ｐh−Ｐl）／３＋Ｐl なお、本実施例では、上記のように算出式を求めるため
の血圧値の測定法として、コロトコフ法を用いたが、血
管内にカテーテルを挿入して観血的に直接圧力値を測定
する直接法など、血圧値を高い精度で測定できる方法な
らば、いかなる方法でもよい。

【００３８】なお、（数式１）（数式２）（数式３）か
ら明らかなように、ピーク時点算出手段で求められた５
つの時点のデータは、分割された波形の中で最大値とな
るａのピークの極大値となる時点Ｔａを基準とし、その
時点とａ以外のピークの極大値や極小値となる時点との
差を算出して、算出式に当てはめている。

【００３９】また、（数式１）（数式２）（数式３）の
第１１項から第１４項は、ａからｅまでの５つのピーク
のうち、隣り合うピークの横軸に時間、縦軸に波高をと
ったときの傾きを用いた項であるが、これは、波高、ピ
ーク時点とともに、波形の特徴を表現するパラメータと
なるため、血圧値の推定にも有効である。

【００４０】さらに、波形分割手段３−ａによる波形の
分割は、本実施例の非観血式血圧計では心電図を採集す
る手段を持たないので、脈波検出手段２が検出した脈波
の極小値となる時点を求め、そこから一定時間Ｔｒだけ
溯った時点を基準として一拍毎の脈波波形に分割してい
る。

【００４１】このようにして算出された被験者の最高血
圧値Ｐh、最低血圧値Ｐl、平均血圧値Ｐaは、表示器４
に数値として表示され、被験者に告知している。

【００４２】上記のように、本発明の非観血式血圧計
は、脈波を用いて間接的に血圧を求めているので、他の
非観血式血圧計のように、カフを用いて人体の一部に最
高血圧値以上の大きな圧力を加えることがなく、血圧を
測定する被験者に加圧による圧迫感や不安感をあたえず
に血圧を測定することができる。

【００４３】なお、上記実施例では、血圧値演算手段３
において、波高算出手段３−ｂの５つの出力を血圧値の
推定に用いているが、脈波検出手段１の脈波信号の振幅
の大きさは再現性が余り期待できないので、振り幅方向
の大きさの要因をキャンセルするために、予め、心電図
のＲ波の発生後に生起する正方向の第１のピークの波高
を基準値とし、第１のピークに引き続いて生起する第２
から第５のピークの４つの波高を第１のピークの波高で
除算して得られる４つの値を求めておき、この値から血
圧値を推定する方が血圧値の算出に対しより有効であ
る。この場合の最高血圧値Ｐh、最低血圧値Ｐl、平均血
圧値Ｐaの算出式を（数式５）（数式６）および（数式
７）に示す。

【００４４】（数式５）Ｐh＝Ｂ_h0＋Ｂ_h1×ｈｂ／ｈａ＋Ｂ_h2×ｈｃ／ｈａ＋Ｂ
_h3×ｈｄ／ｈａ＋Ｂ_h4×ｈｅ／ｈａ＋Ｂ_h5×(Ｔｂ−Ｔ
ａ)＋Ｂ_h6×(Ｔｃ−Ｔａ)＋Ｂ_h7×(Ｔｄ−Ｔａ)＋Ｂ_h8
×(Ｔｅ−Ｔａ)＋Ｂ_h9×(ｈｃ／ｈａ−ｈｂ／ｈａ)／
(Ｔｃ−Ｔｂ)＋Ｂ_h10×(ｈｄ／ｈａ−ｈｃ／ｈａ)／(Ｔ
ｄ−Ｔｃ)＋Ｂ_h11×(ｈｅ／ｈａ−ｈｄ／ｈａ)／(Ｔｅ
−Ｔａ) （数式６）Ｐl＝Ｂ_l0＋Ｂ_l1×ｈｂ／ｈａ＋Ｂ_l2×ｈｃ／ｈａ＋Ｂ
_l3×ｈｄ／ｈａ＋Ｂ_l4×ｈｅ／ｈａ＋Ｂ_l5×(Ｔｂ−Ｔ
ａ)＋Ｂ_l6×(Ｔｃ−Ｔａ)＋Ｂ_l7×(Ｔｄ−Ｔａ)＋Ｂ_l8
×(Ｔｅ−Ｔａ)＋Ｂ_l9×(ｈｃ／ｈａ−ｈｂ／ｈａ)／
(Ｔｃ−Ｔｂ)＋Ｂ_l10×(ｈｄ／ｈａ−ｈｃ／ｈａ)／(Ｔ
ｄ−Ｔｃ)＋Ｂ_l11×(ｈｅ／ｈａ−ｈｄ／ｈａ)／(Ｔｅ
−Ｔａ) （数式７）Ｐa＝Ｂ_a0＋Ｂ_a1×ｈｂ／ｈａ＋Ｂ_a2×ｈｃ／ｈａ＋Ｂ
_a3×ｈｄ／ｈａ＋Ｂ_a4×ｈｅ／ｈａ＋Ｂ_a5×(Ｔｂ−Ｔ
ａ)＋Ｂ_a6×(Ｔｃ−Ｔａ)＋Ｂ_a7×(Ｔｄ−Ｔａ)＋Ｂ_a8
×(Ｔｅ−Ｔａ)＋Ｂ_a9×(ｈｃ／ｈａ−ｈｂ／ｈａ)／
(Ｔｃ−Ｔｂ)＋Ｂ_a10×(ｈｄ／ｈａ−ｈｃ／ｈａ)／(Ｔ
ｄ−Ｔｃ)＋Ｂ_a11×(ｈｅ／ｈａ−ｈｄ／ｈａ)／(Ｔｅ
−Ｔａ) ここで、Ｂ_h0、Ｂ_h1…Ｂ_a11は、あらかじめ得られた算
出式の係数である。これらの係数の算出方法は、(数１)
(数２)(数３)の場合と同様である。

【００４５】なお、上記実施例では、血圧値演算手段３
において、波高算出手段３−ｂの出力とピーク時点算出
手段３−ｃの出力、さらに、両者の出力値から隣り合う
ピーク間の傾きの３種類の値を用いて血圧値を推定して
いるが、必要とする精度が低い場合は必ずしも３種類と
も用いる必要はなく、血圧値の推定に有効な出力のみ用
いればよい。従って、必要とする精度が得られるのであ
れば、波高算出手段３−ｂの出力値のみ、もしくは、ピ
ーク時点算出手段３−ｃの出力値のみで推定式を構成し
てもよい。

【００４６】また、必要とする精度が得られるならば算
出式のすべての項を用いる必要もなく、必要な精度にあ
わせて用いる情報を選択すればよい。ただし、上記５つ
のピークのうち、第２のピーク、第３のピークと、第４
のピークは特に血圧と関連するので、これら３つのピー
クに関する波高、時点、及び、これら３つのピーク相互
間の傾きの項は血圧値の算出に用いる方が望ましい。

【００４７】また、上記実施例では、血圧値演算手段３
において、波形分割手段３−ａにより心臓の拍動の一周
期の時間長のデータに分割して処理しているが、波高算
出手段３−ｂやピーク時点検出手段３−ｃに出力する前
に複数の周期のデータを、周期上の極大値といった特異
時点を基準に同一の時点と仮定し、これら複数の波形の
同一時点のデータを平均して一拍分のデータに変換して
出力して処理すると、ノイズやばらつきの影響を少なく
することができる。なお、これと同様な効果は、血圧値
算出手段３−ｄで複数の周期分の波高算出手段３−ｂや
ピーク時点検出手段３−ｃの出力を平均することによっ
ても得ることができる。

【００４８】また、上記実施例では、血圧の算出結果を
被験者や第三者に知らせるために、表示器を用いて視覚
的に結果の伝達を行っているが、音声による告知など、
結果を被験者または第三者に伝達できる方法であればい
かなるものでもよい。また、血圧計自体に表示器等の報
知手段を持たず、算出結果を他の報知手段を持つ機器に
出力しその機器の報知手段により被験者または第三者に
報知するような、システム的な使用方法でもよい。

【００４９】また、上記実施例では、脈波検出手段を指
先部に取り付けて血圧値を推定しているが、指先部に限
らず手首や上腕、足首、耳たぶ等脈波が検出できる部位
ならば、脈波と血圧値を関連付けて相関をとることが可
能である。しかし、脈波の検出のしやすさ、心臓からの
血管の接続状況などの点から、指先部が血圧推定にはも
っとも望ましい。

【００５０】（実施例２）図３は本実施例の非観血式血
圧計のブロック図である。本実施例が、実施例１と異な
る点は、血圧値演算手段３に波高算出手段３−ｂとピー
ク時点算出手段３−ｃを持たず、そのかわりに近似曲線
算出手段３−ｅを持ち、心臓の拍動の１周期分の加速度
脈波のデータの近似式を求め、得られた係数から被験者
の血圧値を推定している点にある。

【００５１】本発明の第１の実施例では、１周期分の加
速度脈波のデータから波高算出手段とピーク時点検出手
段によって各ピークの波高とピーク時点の情報から被験
者の血圧値を推定していたが、このような方法では加速
度脈波のピーク以外の情報を捨ててしまい、ピーク以外
に現れる血圧情報を血圧値の算出に生かすことができな
かった。また、５つのピークの波高と発生時点の最大１
０個の情報を用いるため、算出式も複雑なものになって
いた。

【００５２】本実施例では、このような課題を解決する
ために、血圧値演算手段３に近似曲線算出手段３−ｅを
設け、心臓の拍動の１周期分の加速度脈波のデータの近
似式を求め、得られた係数から被験者の血圧値を推定し
ている。

【００５３】ここでは、波形分割手段３−ａが加速度脈
波の波形を心臓の拍動と同期した波形に分割し、さら
に、第１ピークの極大値から第５ピークの極大値までの
波形に切り取った後、近似曲線算出手段３−ｅに出力
し、最小２乗法により近似曲線の係数を求めている。本
実施例では、上に凸のピークが３つ存在することから、
近似曲線として時間を変数とする６次の多項式を用いて
おり、これにより近似曲線を加速度脈波の波形全体の細
部まで高精度に再現することができる。従って、６次の
多項式の定数を含む７つの係数だけで、加速度脈波の波
形全体を高精度に表現することが可能になっている。
(数式８)にここで用いる近似式を示す。

【００５４】（数式８）ｈ’＝ｒ₀＋ｒ₁×ｔ＋ｒ₂×ｔ²＋ｒ₃×ｔ³＋ｒ₄×ｔ⁴＋
ｒ₅×ｔ⁵＋ｒ₆×ｔ⁶ ここで、ｈ’は近似式による加速度脈波波形の波高、ｔ
はＴａを０としたときの時間、ｒ₀、ｒ₁…ｒ₆は近似式
の係数である。

【００５５】近似曲線算出手段３−ｅにより求められた
定数ｒ₀を含む７つの係数ｒ₀、ｒ₁…ｒ₆を用い、血圧値
算出手段３−ｄが、これら７つの係数を予め得られた算
出式（数式９）（数式１０）および（数式１１）に代入
することによって最高血圧値Ｐh、最低血圧値Ｐl、平均
血圧値Ｐaを算出している。

【００５６】（数式９）Ｐh＝Ｃ_h0＋Ｃ_h1×ｒ₀＋Ｃ_h2×ｒ₁＋Ｃ_h3×ｒ₂＋Ｃ_h4×
ｒ₃＋Ｃ_h5×ｒ₄＋Ｃ_h6×ｒ₅＋Ｃ_h7×ｒ₆ （数式１０）Ｐl＝Ｃ_l0＋Ｃ_l1×ｒ₀＋Ｃ_l2×ｒ₁＋Ｃ_l3×ｒ₂＋Ｃ_l4×
ｒ₃＋Ｃ_l5×ｒ₄＋Ｃ_l6×ｒ₅＋Ｃ_l7×ｒ₆ （数式１１）Ｐa＝Ｃ_a0＋Ｃ_a1×ｒ₀＋Ｃ_a2×ｒ₁＋Ｃ_a3×ｒ₂＋Ｃ_a4×
ｒ₃＋Ｃ_a5×ｒ₄＋Ｃ_a6×ｒ₅＋Ｃ_a7×ｒ₆ ここで、Ｃ_h0、Ｃ_h1…Ｃ_a7は、あらかじめ得られた算出
式の係数である。

【００５７】上記のように、本実施例の非観血式血圧計
では、少ない情報で加速度脈波の波形の細部までもれな
く表現できるので、簡単により正確な血圧値の推定が可
能になる。

【００５８】なお、上記実施例では時間を変数とする６
次の多項式を用いて近似曲線を算出し被験者の血圧値を
推定しているが、この近似方法に限定することを本発明
の趣旨とするものではなく、６次式より高次の多項式や
複数の正弦波や対数曲線の組み合わせで表現する方法を
用いてもよい。また、近似式を求める範囲を第１ピーク
の極大値から第５ピークの極大値までの波形としたが、
少なくとも第２ピークの極小値から第４ピークの極小値
までが正確に表現されていればよく、近似式を求める範
囲を縮小して、５次式や４次式で表現してもよい。

【００５９】また、近似式の定数を含む係数を必ずしも
すべて用いる必要はなく、必要とする精度にあわせて血
圧値の推定に用いる係数の数を調整してもよい。

【００６０】（実施例３）図４に本実施例の非観血式血
圧計のブロック図を示す。本実施例の非観血式血圧計が
実施例２と異なる点は、入力手段６を持ち、被験者の年
齢や体重などの情報を入力して血圧値の推定に用いる点
にある。

【００６１】本発明で血圧値の推定に用いている加速度
脈波の波形は血圧値との相関は認められているが、年齢
や、体重と身長で表される体型等とも相関があり、波形
の変化が血圧の変化以外の要因による場合は誤差として
推定値に表われてしまう。そこで、本実施例の非観血式
血圧計では、入力手段６を持ち、被験者の年齢や体重な
どの人体の情報を入力して血圧値の推定に用いている。
ここで、入力手段６は０から９までの１０個の数字を入
力できるテンキー６−ａと確定ボタン６−ｂからなって
いる。

【００６２】図５に本実施例の非観血式血圧計の血圧測
定時のフローチャートを示す。被験者が測定を行うため
に脈波検出手段１を体の所定位置へ装着すると測定が開
始され、ステップ１４に従って表示器４に「年齢を入力
してください」と表示されるので、被験者はテンキー６
−ａにより年齢を入力した後確定ボタン６−ｂを押す。
この操作がステップ１６において認識されて次のステッ
プ１７に進み、表示器４に「血圧測定中」と表示され、
その間に、ステップ１８において脈波の採集、ステップ
１９において加速度脈波の算出、さらに、ステップ２０
において血圧値の演算が行われる。この時の演算に用い
る算出式は加速度脈波の６次多項近似式の定数を含む係
数と年齢ｙを用い（数式１２）（数式１３）および（数
式１４）のように示され、これらを用いて最高血圧値Ｐ
h、最低血圧値Ｐl、平均血圧値Ｐaを算出している。

【００６３】（数式１２）Ｐh＝Ｄ_h0＋Ｄ_h1×ｒ₀＋Ｄ_h2×ｒ₁＋Ｄ_h3×ｒ₂＋Ｄ_h4×
ｒ₃＋Ｄ_h5×ｒ₄＋Ｄ_h6×ｒ₅＋Ｄ_h7×ｒ₆＋Ｄ_h8×ｙ（数式１３）Ｐl＝Ｄ_l0＋Ｄ_l1×ｒ₀＋Ｄ_l2×ｒ₁＋Ｄ_l3×ｒ₂＋Ｄ_l4×
ｒ₃＋Ｄ_l5×ｒ₄＋Ｄ_l6×ｒ₅＋Ｄ_l7×ｒ₆＋Ｄ_l8×ｙ（数式１４）Ｐa＝Ｄ_a0＋Ｄ_a1×ｒ₀＋Ｄ_a2×ｒ₁＋Ｄ_a3×ｒ₂＋Ｄ_a4×
ｒ₃＋Ｄ_a5×ｒ₄＋Ｄ_a6×ｒ₅＋Ｄ_a7×ｒ₆＋Ｄ_a8×ｙここで、Ｄ_h0、Ｄ_h1…Ｄ_a8は、あらかじめ得られた算出
式の係数である。

【００６４】測定が終了すると、ステップ２１に従い表
示器４に最高血圧値Ｐh、最低血圧値Ｐl、平均血圧値Ｐ
aが表示され、被験者が自分の血圧値を視覚的に認識可
能となっている。この後、再度血圧測定をする場合はも
う一度確定ボタン６−ｂを押すとステップ２２からステ
ップ１４に移行して、再度年齢の入力からやり直すこと
ができるようになっている。

【００６５】なお、本実施例では、入力手段６から入力
する被験者の人体の情報として年齢を用いているが、年
齢以外にも、体重や身長など身体的な特徴を用いても血
圧の推定には有効である。とくに、肥満ややせすぎ等の
体型的な特徴は血圧に大きな影響を及ぼしており、これ
らを用いることによってより正確な血圧値の推定ができ
る。体型の指数化の方法としては、日本人では身長（ｃ
ｍ）から１００を引き算しこれに０．９を乗算した標準
体重があるが、これは、外国人や女性では当てはまらな
い場合もあるので、利用しずらい。一方、体重（ｋｇ）
を身長（ｍ）の２乗で除算した値は、ＢＭＩ（ＢＯＤＹ
ＭＡＳＳＩＮＤＥＸ）と呼ばれ、肥満度との高次の相
関が指摘されており、この値は加速度脈波の波形と組み
合わせて血圧値の推定を行う場合に特に有効である。

【００６６】また、本実施例の非観血式血圧計では、被
験者が測定する時に予め決められた人体の情報を入力し
ているが、血圧値演算手段３に記憶手段を設け、前回入
力された値を記憶しておき、人体の情報の入力の段階で
表示器４にその値を表示させ、同じ場合はそのまま確定
ボタンを押すだけにすると、入力の手間が減って使い勝
手が良くなる。さらに、複数の人のデータを記憶可能に
し、測定開始時にテンキー６−ａにより被験者を選択で
きる構成も複数の被験者が１つの血圧計を使用する場合
に人体の情報の入力の手間を減らすことができ、さらに
使い勝手をよくすることができる。

【００６７】上記のように、本発明の非観血式血圧計に
よれば、入力手段により被験者の情報を入力して血圧値
を推定するので、年齢や体形といった各人により異なり
加速度脈波の波形に影響を与える人体の情報の影響を少
なくすることができ、より正確な血圧値の推定が可能で
ある。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の非観血式血
圧計によれば次の効果が得られる。

【００６９】（１）脈波を用いて間接的に血圧を推定し
ているので、カフを用いて人体の一部に圧力を加える必
要がなく、血圧を測定する被験者に加圧による圧迫感や
不安感をあたえずに血圧を測定できる非観血式血圧計を
提供できる。

【００７０】（２）加速度脈波を心臓の拍動の１周期毎
の波形に分割し、加速度脈波の５つのピークから算出さ
れるピークの波高、ピーク時点のいずれか、または、両
方を用いて被験者の血圧値を推定するので、より精度の
高い非観血式血圧計を提供できる。

【００７１】（３）加速度脈波を心臓の拍動の１周期毎
の波形に分割し波形を近似する近似曲線を求めその複数
の係数を用いて被験者の血圧値を推定するので、加速度
脈波の波形の情報を血圧値の推定に細かく反映させるこ
とが可能で、より精度の高い非観血式血圧計を提供でき
る。

【００７２】（４）加速度脈波を心臓の拍動の１周期毎
の波形に分割し得られた波形を時間を変数とする６次の
多項式により近似しその定数を含む７つの係数を用いて
被験者の血圧値を推定するので、少ない情報で加速度脈
波の波形の情報を血圧値の推定に細かく反映させること
が可能で、簡単でかつ精度の高い非観血式血圧計を提供
できる。

【００７３】（５）入力手段により被験者の情報を入力
して血圧値を推定するので、各人により異なり加速度脈
波の波形に影響を与える人体の情報の影響を少なくする
ことができ、より正確な非観血式血圧計を提供できる。

【００７４】（６）入力手段により被験者の年齢を入力
して血圧値を推定するので、加速度脈波の波形に影響を
与える年齢の影響を少なくすることができ、より正確な
非観血式血圧計を提供できる。

【００７５】（７）入力手段により被験者の体重と身長
を入力して血圧値を推定するので、加速度脈波の波形に
影響を与える体型の影響を少なくすることができ、より
正確な非観血式血圧計を提供できる。

【００７６】（８）入力手段により被験者の体重と身長
を入力しこれらの値からＢＭＩ（ＢＯＤＹＭＡＳＳＩ
ＮＤＥＸ）値を算出して血圧値を推定するので、加速度
脈波の波形に影響を与える体型の影響を少なくすること
ができ、より正確な非観血式血圧計を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における非観血式血圧計
のブロック図

【図２】同装置の血圧値の推定に用いる心電図、脈波、
加速度脈波の波形図

【図３】本発明の第２の実施例における非観血式血圧計
のブロック図

【図４】本発明の第３の実施例における非観血式血圧計
のブロック図

【図５】本発明の第３の実施例における非観血式血圧計
のフローチャート

【図６】従来の非観血式血圧計の外観図

【符号の説明】

１脈波検出手段１−ａ発光素子１−ｂ受光素子１−ｃ変換回路２加速度脈波出力手段３血圧値演算手段３−ａ波形分割手段３−ｂ波高算出手段３−ｃピーク時点算出手段３−ｄ血圧値算出手段３−ｅ近似曲線算出手段４表示器５指６入力手段６−ａテンキー６−ｂ確定ボタン７本体８スイッチ９コネクタ１０腕帯チューブ１１カフ１２マイクロフォン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人体の血液の循環により生じる脈波を検出
して脈波の大きさに応じた信号を出力する脈波検出手段
と、前記脈波検出手段の出力信号を２回微分して脈波の
加速度を算出して出力する加速度脈波出力手段と、前記
加速度脈波出力手段の出力波形に基づき前記人体の最高
血圧値、平均血圧値、最低血圧値のすべてもしくは少な
くとも１つを算出して出力する血圧値演算手段と、前記
血圧値演算手段の出力を被験者または第三者に知らせる
報知手段からなる非観血式血圧計。
【請求項２】血圧値演算手段は、加速度脈波出力手段の
出力を心臓の拍動の１周期に相当する時間長の波形に分
割する波形分割手段と、前記波形分割手段の出力から心
臓の収縮期開始後に発生する正で上に凸の大きな第１ピ
ークの波高と、前記第１ピークに引き続き発生する負で
下に凸の第２ピークの波高と、前記第２ピークに引き続
き発生する上に凸の第３ピークの波高と、前記第３ピー
クに引き続き発生する下に凸の第４ピークの波高と、前
記第４ピークに引き続き発生する上に凸の第５ピークの
波高とを算出する波高算出手段と、前記波高算出手段が
算出した５つの波高のすべてもしくは少なくとも１つ以
上の値を用いて前記人体の最高血圧値、平均血圧値、最
低血圧値のすべてもしくは少なくとも１つを算出する血
圧値算出手段からなる請求項１記載の非観血式血圧計。
【請求項３】血圧値演算手段は、加速度脈波出力手段の
出力を心臓の拍動の１周期に相当する時間長の波形に分
割する波形分割手段と、前記波形分割手段の出力から心
臓の収縮期開始後に発生する正の第１ピーク波形の極大
値を取る時点と、前記第１ピークに引き続き発生する負
の第２ピーク波形の極小値を取る時点と、前記第２ピー
クに引き続き発生する上に凸の第３ピーク波形の極大値
を取る時点と、前記第３ピークに引き続き発生する下に
凸の第４ピーク波形の極小値を取る時点と、前記第４ピ
ークに引き続き発生する上に凸の第５ピーク波形の極大
値を取る時点とを算出するピーク時点算出手段と、前記
ピーク時点算出手段が算出した５つのピーク時点のすべ
てもしくは少なくとも１つ以上の値を用いて前記人体の
最高血圧値、平均血圧値、最低血圧値のすべてもしくは
少なくとも１つを算出する血圧値算出手段からなる請求
項１記載の非観血式血圧計。
【請求項４】血圧値演算手段は、加速度脈波出力手段の
出力を心臓の拍動の１周期に相当する時間長の波形に分
割する波形分割手段と、前記波形分割手段の出力から心
臓の収縮期開始後に発生する正で上に凸の大きな第１ピ
ークの波高と、前記第１ピークに引き続き発生する負で
下に凸の第２ピークの波高と、前記第２ピークに引き続
き発生する上に凸の第３ピークの波高と、前記第３ピー
クに引き続き発生する下に凸の第４ピークの波高と、前
記第４ピークに引き続き発生する上に凸の第５ピークの
波高とを算出する波高算出手段と、前記波形分割手段の
出力から心臓の収縮期開始後に発生する正の第１ピーク
波形の極大値を取る時点と、前記第１ピークに引き続き
発生する負の第２ピーク波形の極小値を取る時点と、前
記第２ピークに引き続き発生する上に凸の第３ピーク波
形の極大値を取る時点と、前記第３ピークに引き続き発
生する下に凸の第４ピーク波形の極小値を取る時点と、
前記第４ピークに引き続き発生する上に凸の第５ピーク
波形の極大値を取る時点とを算出するピーク時点算出手
段を持ち、前記波高算出手段が算出した５つの波高のう
ちのすべてもしくは少なくとも一つ以上の値と前記ピー
ク時点算出手段が算出した５つのピーク時点の値すべて
もしくは少なくとも１つ以上の値とを用いて前記人体の
最高血圧値、平均血圧値、最低血圧値のすべてもしくは
少なくとも１つを算出する血圧値算出手段からなる請求
項１記載の非観血式血圧計。
【請求項５】血圧値算出手段は、波高算出手段が算出し
た５つの波高のうち第２から第５の４つの波高を第１の
波高で除算して得られる４つの値のすべてもしくは少な
くとも１つ以上の値を人体の最高血圧値、平均血圧値、
最低血圧値のすべてもしくは少なくとも１つの算出に利
用する請求項２乃至４のいずれか１項に記載の非観血式
血圧計。
【請求項６】血圧値演算手段は、加速度脈波出力手段の
出力を心臓の拍動の１周期に相当する時間長の波形に分
割する波形分割手段と、前記波形分割手段の出力から心
臓の収縮期開始後に発生する正の第１ピークから第５ピ
ークまでの出力値を用いて時間を変数とする近似曲線を
算出する近似曲線算出手段と、前記近似曲線算出手段が
算出した近似式の複数の係数のすべてもしくは少なくと
も１つ以上の値を用いて前記人体の最高血圧値、平均血
圧値、最低血圧値のすべてもしくは少なくとも１つを算
出する血圧値算出手段からなる請求項１記載の非観血式
血圧計。
【請求項７】近似曲線算出手段が算出する近似式は時間
を変数とする６次の多項式である請求項６記載の非観血
式血圧計。
【請求項８】人体の血液の循環より生じる脈波を検出し
て脈波の大きさに応じた信号を出力する脈波検出手段
と、前記脈波検出手段の出力信号を２回微分して脈波の
加速度を算出する加速度脈波出力手段と、血圧を計測し
ようとする被験者の情報を入力する入力手段と、前記加
速度脈波出力手段の出力波形と前記入力手段の出力に基
づき前記人体の最高血圧値、平均血圧値、最低血圧値の
すべてもしくは少なくとも１つを算出して出力する血圧
値演算手段と、前記血圧値演算手段の出力を被験者また
は第三者に知らせる報知手段からなる非観血式血圧計。
【請求項９】入力手段は、被験者の年齢が入力される請
求項８記載の非観血式血圧計。
【請求項１０】入力手段は、被験者の体重が入力される
請求項８乃至９のいずれか１項に記載の非観血式血圧
計。
【請求項１１】入力手段は、被験者の体重と身長が入力
される請求項８乃至９のいずれか１項に記載の非観血式
血圧計。
【請求項１２】血圧値演算手段は、被験者の体重と身長
からＢＭＩ（ＢＯＤＹＭＡＳＳＩＮＤＥＸ）値を算出
して被験者の血圧値の算出に用いる請求項１１記載の非
観血式血圧計。