JPH10295657A

JPH10295657A - 血圧測定装置

Info

Publication number: JPH10295657A
Application number: JP9107010A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ogino; 弘之荻野; Yoshiaki Watanabe; 義明渡邉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は低拘束の血圧測定装置において、血
圧測定の際の操作が煩雑となり使い勝手が悪いというこ
と、並びに高血圧や動脈硬化になると脈波形状が変わる
ので血圧演算に必要なパラメータを正確に求めることが
できず正しく血圧が演算されないということを課題とす
るものである。【解決手段】本発明は脈波検出手段８が人体の血液循
環により生じる脈波を検出し、検出した脈波信号に基づ
き特徴量演算手段１１が血圧に関連した特徴量を演算
し、演算した特徴量に基づき血圧演算手段１８が血圧を
演算するものである。従って、検出した脈波信号に基づ
き血圧を演算するため、人体に装着するセンサは脈波セ
ンサのみでよく、血圧測定の際の操作の煩雑さがなくな
り使い勝手が向上するとともに、血圧に関連した特徴量
を演算して血圧を測定するため脈波形状が変わっても精
度よく血圧を測定できるという効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、血圧測定装置に関
するもので、特にカフ（圧迫帯）を用いないで血圧を測
定する低拘束の血圧測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の低拘束の血圧測定装置は
特開平８−１４０９４８号公報に記載されているような
ものが一般的であった。この血圧測定装置は図２５に示
すように心電位電極１、２、心電位信号を処理する心電
処理手段３、指尖光電脈波センサ４、脈波信号を処理す
る脈波処理手段５、脈波信号を２次微分する２次微分手
段６、信号処理された心電位信号と脈波信号と脈波の２
次微分信号に基づき血圧を演算する演算手段７、及び演
算結果を表示する表示手段８から構成されている。心電
位電極１、２、指尖光電脈波センサ４は図２５のように
人体の各部位に装着される。

【０００３】そして図２６に示すように上記演算手段７
が、心電位波形と脈波波形から脈波伝播時間ＰＴＴと脈
波インターバルＰＩ、心拍数ＨＲ（＝１／ＰＩ）を求め
るとともに、脈波の２次微分波形の正方向第１波高ｘと
負方向第１波高ｙの比ｙ／ｘまたは脈波の正方向第１ピ
ークと正方向第２ピークの時間差Ｔｂを求めてこれを血
管性状パラメータＴＰとし、式（１）に基づき血圧値
（最高血圧（ＳＹＳ）、最低血圧（ＤＩＡ））を演算す
るようにようになっていた。

【０００４】ＳＹＳ、ＤＩＡ＝ｃ１＊ＨＲ＋ｃ２＊ＰＴＴ＋ｃ３＊ＴＰ＋ｃ４式（１）ただし、ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４は統計的に得られた定
数であり、ＳＹＳとＤＩＡでそれぞれ異なる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の血圧測定装置では、血圧を演算するために脈波伝播時
間を求めなければならないので、図２５のように心電位
と脈波を検出する多数のセンサを人体に装着しなくては
ならず、使用上の課題があった。特に心電位電極につい
ては精度よく心電位を検出するためには通常、導電性の
ペーストを人体につけて心電位測定用の電極皿を装着し
なくてはならず、血圧測定の際の操作が煩雑となり、使
い勝手が悪いという課題があった。

【０００６】さらにパラメータＴＰとして脈波の２次微
分波形の正方向第１波高ｘと負方向第１波高ｙの比ｙ／
ｘまたは脈波の正方向第１ピークと正方向第２ピークの
時間差Ｔｂを用いて血圧を演算しているが、例えば高血
圧や動脈硬化になると脈波形状が変わり、例えば正方向
のピークが１個所しか現れないことがあるため、Ｔｂを
正確に求めることが出来ず正しく血圧が演算されないと
いった課題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、脈波検出手段が人体の血液循環により生じる
脈波を検出し、検出した脈波信号に基づき特徴量演算手
段が血圧に関連した特徴量を演算し、演算した特徴量に
基づき血圧演算手段が血圧を演算するものである。

【０００８】上記発明によれば、検出した脈波信号に基
づき血圧を演算するため、人体に装着するセンサは脈波
センサのみでよく、血圧測定の際の操作の煩雑さがなく
なり使い勝手が向上するとともに、血圧に関連した特徴
量を演算して血圧を測定するため脈波形状が変わっても
精度よく血圧を測定できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１にかかる血圧測
定装置は、人体の血液循環により生じる脈波を検出する
脈波検出手段と、前記脈波検出手段から出力される脈波
信号に基づき血圧に関連した特徴量を演算する特徴量演
算手段と、前記特徴量演算手段から出力される特徴量信
号に基づき血圧を演算する血圧演算手段とを有する。

【００１０】そして検出した脈波信号から血圧に関連し
た特徴量を演算し、演算した特徴量に基づき血圧を演算
するため、人体に装着するセンサは脈波センサのみでよ
く、血圧測定の際の操作の煩雑さがなくなり、長時間の
連測定も可能となり、使い勝手を向上することができる
とともに、血圧に関連した特徴量を演算して血圧を測定
するため脈波形状が変わっても精度よく血圧を測定でき
る本発明の請求項２にかかる血圧測定装置は、脈波検出
手段が脈波間隔を演算し、脈波信号を前記脈波間隔で補
正する脈波補正部を有する。

【００１１】そして、脈波補正部が脈波信号を脈波間隔
で補正するため、脈拍の大小にかかわらず精度よく血圧
を測定できる。

【００１２】本発明の請求項３にかかる血圧測定装置
は、特徴量演算手段が脈波検出手段から出力される脈波
信号の各波高、前記各波高の比、脈波立上り点から前記
各波までの時間、前記各波相互の時間間隔、脈波の積分
値、脈拍数の少なくとも一つを脈波特徴量として演算す
る脈波特徴量演算部を有する。

【００１３】そして脈波特徴量演算部が脈波信号の各波
高、前記各波高の比、脈波立上り点から前記各波までの
時間、前記各波相互の時間間隔、脈波の積分値、脈拍数
の少なくとも一つを脈波特徴量として演算し、血圧演算
手段が脈波特徴量に基づき血圧を演算するため、高血圧
や動脈硬化になって脈波形状が変わっても精度よく血圧
を測定できる。

【００１４】本発明の請求項４にかかる血圧測定装置
は、特徴量演算手段が脈波検出手段から出力される脈波
信号に基づき脈波の１次微分である速度脈波を演算する
速度脈波演算部と、前記速度脈波演算部から出力される
速度脈波信号の各波高、前記各波高の比、前記速度脈波
立上り点から前記各波までの時間、前記各波相互の時間
間隔、前記速度脈波のゼロクロス間隔、の少なくとも一
つを速度脈波特徴量として演算する速度脈波特徴量演算
部を有する。

【００１５】そして速度脈波演算部が脈波の１次微分で
ある速度脈波を演算し、速度脈波特徴量演算部が速度脈
波信号の各波高、前記各波高の比、前記速度脈波立上り
点から前記各波までの時間、前記各波相互の時間間隔、
前記速度脈波のゼロクロス間隔の少なくとも一つを速度
脈波特徴量として演算し、血圧演算手段が速度脈波特徴
量に基づき血圧を演算するため、高血圧や動脈硬化にな
って脈波形状が変わっても精度よく血圧を測定できる。

【００１６】本発明の請求項５にかかる血圧測定装置
は、特徴量演算手段が脈波検出手段から出力される脈波
信号に基づき脈波の２次微分である加速度脈波を演算す
る加速度脈波演算部と、前記加速度脈波演算部から出力
される加速度脈波信号の各波高、前記各波高の比、前記
各波相互の時間間隔の少なくとも一つを加速度脈波特徴
量として演算する加速度脈波特徴量演算部を有する。

【００１７】そして加速度脈波演算部が脈波検出手段か
ら出力される脈波信号に基づき脈波の２次微分である加
速度脈波を演算し、加速度脈波特徴量演算部が加速度脈
波信号の各波高、前記各波高の比、前記各波相互の時間
間隔の少なくとも一つを加速度脈波特徴量として演算
し、血圧演算手段が加速度脈波特徴量に基づき血圧を演
算するため、高血圧や動脈硬化になって脈波形状が変わ
っても精度よく血圧を測定できる。

【００１８】本発明の請求項６にかかる血圧測定装置
は、脈波検出手段が人体の相異なる部位の脈波を検出す
る複数の脈波検出部を有し、特徴量演算手段が前記脈波
検出部からの脈波信号に基づき脈波伝播時間、脈波伝播
速度の少なくとも一つを脈波伝播特徴量として演算する
脈波伝播特徴量演算部を有する。

【００１９】そして脈波検出部が人体の相異なる部位の
脈波を検出し、脈波伝播特徴量演算部が脈波信号に基づ
き脈波伝播時間、脈波伝播速度の少なくとも一つを脈波
伝播特徴量として演算し、血圧演算手段が脈波伝播特徴
量に基づき血圧を演算するため、心電位電極のような装
着の煩雑さがなく脈波伝播特徴量を演算することができ
使い勝手が向上するとともに、高血圧や動脈硬化になっ
て脈波形状が変わっても精度よく血圧を測定できる。

【００２０】本発明の請求項７にかかる血圧測定装置
は、特徴量演算手段が人体の身長、体重、性別、年齢の
少なくとも一つを身体特徴量として入力可能な身体特徴
量入力部を有する。

【００２１】そして血圧演算手段が身体特徴量入力部に
入力された身体特徴量に基づき血圧を演算するため、実
用性を高めることができる上、精度よく血圧を測定でき
る。

【００２２】本発明の請求項８にかかる血圧測定装置
は、血圧演算手段が脈波特徴量、速度脈波特徴量、加速
度脈波特徴量、脈波伝播特徴量、身体特徴量の少なくと
も一つに基づき血圧を演算する。

【００２３】そして血圧演算手段が脈波特徴量、速度脈
波特徴量、加速度脈波特徴量、脈波伝播特徴量、身体特
徴量の少なくとも一つに基づき血圧を演算するため、高
血圧や動脈硬化になって脈波形状が変わっても精度よく
血圧を測定できる。

【００２４】本発明の請求項９にかかる血圧測定装置
は、血圧演算手段が血圧の基準値を入力することが可能
な基準値入力部を有し、脈波特徴量、速度脈波特徴量、
加速度脈波特徴量、脈波伝播特徴量、身体特徴量の少な
くとも一つと演算する血圧との関係を補正できる。

【００２５】そして入力された基準値により脈波特徴
量、速度脈波特徴量、加速度脈波特徴量、脈波伝播特徴
量、身体特徴量の少なくとも一つと演算する血圧との関
係を補正できるため、例えば加齢や体質変化、運動、体
位変化等により使用者の血液循環動態の変化があったり
使用者が変わったりしても対応可能で、実用性を高める
ことができる上、精度よく血圧を測定できる。

【００２６】本発明の請求項１０にかかる血圧測定装置
は、血圧値演算手段が血圧の基準値を教師信号とし、脈
波特徴量、速度脈波特徴量、加速度脈波特徴量、脈波伝
播特徴量、身体特徴量の少なくとも一つと演算する血圧
との関係を学習する。

【００２７】そして特徴量演算手段からの特徴量信号か
ら得られる特徴量情報と基準値入力部からの血圧の基準
値信号との関係を現場で徐々に学習し、最終的には基準
値の入力による補正なしでも特徴量演算手段からの特徴
量情報に対応した血圧を出力するようになるので、血圧
測定の精度が向上する。

【００２８】本発明の請求項１１にかかる血圧測定装置
は、脈波検出手段が手の指先、耳朶、足の指先、上腕、
手首、頚部、胸部の少なくとも一つの部位に装着可能で
あり、前記部位の脈波を検出する。

【００２９】そしていずれの部位でも脈波検出手段によ
り脈波を容易に検出できるので、使い勝手を向上でき
る。

【００３０】本発明の請求項１２にかかる血圧測定装置
は、脈波検出手段が手の指先から脈波を検出する第１の
脈波検出部と、第１の脈波検出部と隣接して設置され前
記指先以外の部位から脈波を検出する第２の脈波検出部
とを有する。

【００３１】そして第１の脈波検出部と第２の脈波検出
部とが隣接しているため、小型化が図れ携帯に便利であ
る。

【００３２】本発明の請求項１３にかかる血圧測定装置
は、第１の脈波検出部と第２の脈波検出部がそれぞれ光
電脈波方式で脈波を検出するための発光部と受光部とを
有し、双方の発光部は共有されたものである。

【００３３】そして双方の発光部は共有されているた
め、部品の削減ができ実用性が高い。本発明の請求項１
４にかかる血圧測定装置は、第２の脈波検出部が脈圧を
検出する圧力センサからなる。

【００３４】そして頚部や胸部から圧脈波を検出し心臓
に近い位置で脈波を検出できるので脈波伝播時間及び脈
波伝播速度の演算精度を向上することができる。

【００３５】本発明の請求項１５にかかる血圧測定装置
は、第２の脈波検出部が心音を検出するマイクからな
る。

【００３６】そして心臓の鼓動による振動や心音を検出
するので脈波伝播時間及び脈波伝播速度の演算精度を向
上することができる。

【００３７】本発明の請求項１６にかかる血圧測定装置
は、血圧値演算手段が演算された血圧を記憶する記憶部
を有する。

【００３８】そして記憶された値は血圧演算手段により
いつでも再生できるので、過去からの判定値のトレンド
等が判り使い勝手がよい。

【００３９】本発明の請求項１７にかかる血圧測定装置
は、血圧値演算手段が演算された血圧を表示する表示部
を有する。

【００４０】そしてリアルタイムの表示や記憶された過
去のデータをいつでも表示することができ使い勝手がよ
い。

【００４１】本発明の請求項１８にかかる血圧測定装置
は、血圧値演算手段が演算された血圧が予め設定された
正常範囲を逸脱した場合に警報を発生する警報発生部を
有する。

【００４２】そして演算された血圧が正常範囲を逸脱し
た場合に警報発生部が警報を発生するため、例えば就寝
中や作業中の身体の異常をチェックでき健康管理に役立
つ。

【００４３】本発明の請求項１９にかかる血圧測定装置
は、血圧値演算手段が外部媒体との通信を行うための通
信用端子部を有する。

【００４４】そして通信用端子部を介して外部媒体との
通信を行うため、外部媒体での集中健康管理や必要情報
の更新ができ使い勝手を向上することができる。

【００４５】以下、本発明の実施例について図面を用い
て説明する。（実施例１）図１は本発明の実施例１の血圧測定装置の
ブロック図、図２は同装置の外観図である。本実施例は
指尖部で血圧を測定する場合のものである。図１におい
て、８は人体の血液循環により生じる指尖部の脈波を検
出する脈波検出手段で、光電型の脈波検出部９と脈波検
出部９から出力される脈波信号から脈波間隔を演算する
とともに脈波信号を脈波間隔で補正する脈波補正部１０
を有している。１１は脈波検出手段８から出力される脈
波信号に基づき血圧に関連した特徴量を演算する特徴量
演算手段で、脈波信号そのものから脈波特徴量を演算す
る脈波特徴量演算部１２、脈波信号の１次微分である速
度脈波を演算する速度脈波演算部１３、速度脈波から速
度脈波特徴量を演算する速度脈波特徴量演算部１４、脈
波信号の２次微分である加速度脈波を演算する加速度脈
波演算部１５、加速度脈波から加速度脈波特徴量を演算
する加速度脈波特徴量演算部１６、身体特徴量を入力可
能な身体特徴量入力部１７を有している。１８は特徴量
演算手段１１から出力される特徴量信号に基づき血圧を
演算する血圧演算手段で、脈波特徴量、速度脈波特徴
量、加速度脈波特徴量、脈波伝播特徴量、身体特徴量の
少なくとも一つに基づき血圧を演算する血圧演算部１
９、血圧の基準値を入力することが可能な基準値入力部
２０、演算された血圧を記憶する記憶部２１、演算され
た血圧を表示する表示部２２、演算された血圧が予め設
定された正常範囲を逸脱した場合に警報を発生する警報
発生部２３を有している。

【００４６】図２において、２４は本実施例の血圧測定
装置の本体で、本体２４は脈波検出手段８と信号処理ユ
ニット２５とから構成されている。脈波検出手段８と信
号処理ユニット２５とは本体を指に装着した時の指の寸
法や指関節の屈曲等に対応できるように屈曲および伸縮
自在な接続部２６により接続されている。２７は指尖脈
波を測定する際に指先を挿入するための挿入部で、指の
太さに応じて伸縮可能な伸縮部２８を有し、指の第１関
節までが十分挿入できるよう設計されている。挿入部２
７には脈波検出部９としての第１の発光部２９と第１の
受光部３０が装着されている。第１の発光部２９と第１
の受光部３０は光電容積脈波を測定する際に一般的に用
いられるものを使用しているが、発光ダイオードとフォ
トトランジスタを用いたり、好ましくは第１の発光部２
９にはヘモグロビンの吸光帯である５０００〜８０００
オングストロームの波長をもつランプを使用し、第１の
受光部３０にはセレン加硫化カドミウムの光電管素子を
使用する。挿入部２７は例えば伸縮部２８を使って折り
たたみ可能な構成としてもよい。尚、上記では第１の発
光部２９と第１の受光部３０とを正対させて、挿入した
指先を透過する光の量により脈波を検出する構成である
が、第１の発光部２９と第１の受光部３０とを隣接させ
て挿入された指先からの反射光を検出して脈波を検出す
る構成としてもよい。信号処理ユニット２５は特徴量演
算手段１１と血圧演算手段１８を有しており、身体特徴
量入力部１７、基準値入力部２０、表示部２２、警報発
生部２３が表面に設置されている。３１は本体２４と外
部媒体との通信を行うための通信用端子部である。本体
２４の駆動は本体内部に内蔵してある電池を電源として
行うが、通信用端子部３１の端子を介して外部から電源
を供給してもよい。

【００４７】次に動作、作用について説明する。指先を
挿入部２７に挿入し、図３のように本体２４を手の指先
に装着して血圧の測定を開始する。図４は血圧測定の際
のフローチャートである。まずＳＴ１で脈波を検出す
る。ここでは脈波検出部９（第１の発光部２９、第１の
受光部３０）が指尖脈波を検出する。検出された脈波の
一般的な形状を図５（ａ）および図６（ｂ）に示す。図
５（ａ）は主に血圧の正常な若年者に見られ正常後隆波
と呼ばれる脈波波形である。図６（ａ）は高血圧者や高
齢者に見られ前隆波と呼ばれる脈波波形である。脈波検
出部９が検出した脈波信号は身体の動き等により基線の
動揺が生じる場合があるため、脈波補正部１０が脈波信
号から一拍毎の脈波波形を複数個抽出して基線を合わせ
て平均し、平均的な脈波波形を求める。そしてこの波形
を基に必要に応じて脈波補正部１０が脈波間隔Ｐｉを求
め（ＳＴ２）、元の脈波波形の時間軸を補正する。（Ｓ
Ｔ３）これは脈拍数には個人差があり後述する脈波波形
の特徴量のうち時間的要素については個人差を補正する
必要があるためである。補正式については例えば（数
１）で示されるBazzet（Bazzet,H,C.,１９２０年）の式
を用いる。

【００４８】

【数１】

【００４９】次にＳＴ４で特徴量演算手段１１が脈波補
正部１０からの脈波信号に基づき特徴量を演算する。図
５〜図７を用いて特徴量の求め方を説明する。図５、図
６において（ｂ）は脈波を１次微分した速度脈波の波形
で速度脈波演算部１３で演算される。また（ｃ）は脈波
を２次微分した加速度脈波の波形で加速度脈波演算部１
５で演算される。図５（ａ）、図６（ａ）において、Ｓ
は脈波の立ち上り点、Ｐは縮期王峰、Ｔは潮浪波、Ｃは
切痕、Ｄは弛緩峰、Ａは前隆点と呼ばれる。

【００５０】脈波特徴量演算部１２において、Ｐは波形
の最大点として求められる。Ｔ、Ｃ、Ｄについては図５
（ａ）では明確なピークとして現れているため、速度脈
波のゼロクロス点として求めることができる。図６
（ａ）のようにＡ、Ｃ、Ｄが明確なピークとして現れな
い場合は、図７のようにしてＡ、Ｃ、Ｄを求める。まず
Ａについては加速度脈波のゼロクロス点から垂線ｌ１、
ｌ２を引き、ｌ１、ｌ２と脈波曲線との交点ｐ１、ｐ２
において接線ｌ３、ｌ４を引く。ここでｌ２を引く際、
図７（ｃ）のように加速度脈波の点ｐｃ近傍でゼロクロ
ス点がない場合は極大点ｐγからｌ２を引いている。そ
してｌ３、ｌ４の交点ｐ３から基線に垂線ｌ５を引き、
ｌ５と脈波曲線との交点をAとする。Ｃについては加速
度脈波のゼロクロス点から垂線ｌ６、ｌ７を引き、ｌ
６、ｌ７と脈波曲線との交点ｐ４、ｐ５において接線ｌ
８、ｌ９を引く。そしてｌ８、ｌ９の交点ｐ６から基線
に垂線ｌ１０を引き、ｌ１０と脈波曲線との交点をＣと
する。Ｄについては加速度脈波のゼロクロス点から垂線
ｌ１１を引き、ｌ１１と脈波曲線との交点ｐ７において
接線ｌ１２を引く。そしてｌ９、ｌ１２の交点ｐ８から
基線に垂線ｌ１３を引き、ｌ１３と脈波曲線との交点を
Ｄとする。このようにしてＰ、Ｔ、Ｃ、Ｄ、Aを求める
が、波形のパターン認識等の手法を用いて求めても良
い。脈波特徴量演算部１２では上記のようにしてＰ、
Ｔ、Ｃ、Ｄ、Aを求めた後、Ｐ、Ｔ、Ｃ、Ｄ、Aの各波
高、前記各波高の比、脈波立上り点から前記各波までの
時間、前記各波相互の時間間隔、脈波の積分値、脈拍数
の少なくとも一つを演算する。このうち例えば図５
（ａ）、図６（ａ）に示すように波高として正常後隆波
の場合はＰ、Ｔ、Ｃ、Ｄの振幅をそれぞれα、β、γ、
δ、前隆波の場合はA、Ｐ、Ｃ、Ｄの振幅をそれぞれ
α、β、γ、δ、最大波高をＨ（正常後隆波の場合は
α、前隆波の場合はβ）として求める。波高の比として
α／βをＥＩ、γ／ＨをＤＩとして求める。脈波立上り
点から各波までの時間としてＳ〜Ｐ、Ｓ〜Ｃをそれぞれ
Ｔｕ、Ｔｅとして求める。各波相互の時間間隔としてＰ
〜ＣをＴｒ、脈波の積分値としてＳ〜Ｐまでの積分値を
Ｉｓｐ、脈拍数６０／ＰｉをＨＲとして求める。尚、脈
波の立ち上り点Ｓは図７（ａ）に示すように接線ｌ３と
基線との交点Ｓ′として求めたり、脈波曲線と接線ｌ３
との分岐点（基線側）Ｓ″としても良い。またＡ、Ｃに
ついてもそれぞれ脈波曲線と接線ｌ３との分岐点（縮期
王峰Ｐ側）、接線ｌ８との分岐点（基線側）として求め
てもよい。

【００５１】速度脈波特徴量演算部１２では速度脈波演
算部１３から出力される速度脈波信号の各波高、前記各
波高の比、前記速度脈波立上り点から前記各波までの時
間、前記各波相互の時間間隔、前記速度脈波のゼロクロ
ス間隔の少なくとも一つを速度脈波特徴量として演算す
る。このうち例えば図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すよう
に波高としては速度脈波の最大波高ｖを求め、各波相互
の時間間隔としては速度脈波が正である期間Ｔｕを求め
る。

【００５２】加速度脈波特徴量演算部１６では加速度脈
波演算部１５から出力される加速度脈波信号の各波高、
前記各波高の比、前記各波相互の時間間隔の少なくとも
一つを加速度脈波特徴量として演算する。このうち例え
ば図５（ｃ）、図６（ｃ）に示すように波高としては波
形の極大点及び極小点の振幅ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを求め
る。ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは各極大点、極小点が
基線より上であれば正の値を、基線より下であれば負の
値とする。各波高の比としてはｂ／ａ、ｃ／ａ、ｄ／
ａ、ｅ／ａを演算し、それぞれＲｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ
とする。

【００５３】身体特徴量入力部１７からは必要に応じて
使用者の身長、体重、性別、年齢の少なくとも一つを身
体特徴量として入力することが可能である。

【００５４】上記のようにして特徴量演算手段１１は血
圧に関連した特徴量を演算するが、例えば脈波でδ／γ
を求めたり、加速度脈波で波形の立ち上りから振幅ｃま
での時間を求める等、上記で示さなかった他の指標を演
算したり、さらに高次微分波形を演算して各波高、前記
各波高の比、前記各波間隔の少なくとも一つを特徴量と
して演算したりしてもよい。

【００５５】ＳＴ５では予め設定した判定ラインから血
圧演算手段１８が血圧を演算する。図８〜図１３を用い
てこの判定ラインと演算手順を説明する。図８は特徴量
としてＥＩとＤＩを用いて血圧ＢＰを演算する場合の判
定ラインＬ１、Ｌ２を示したものである。ここでＬ１は
最大血圧用、Ｌ２は最低血圧用である。ＥＩは動脈管壁
の弾性と関連し、ＥＩが小さいと血圧は高くなる傾向に
ある。ＤＩは動脈管の口径すなわち動脈管の緊張度合い
と関連し、ＤＩが大きいと血圧は高くなる傾向にある。
血圧演算部１９では図８に基づきＥＩ０とＤＩから最高
血圧ＢＰ１、最低血圧ＢＰ２が演算される。図９は特徴
量としてＴｕとＴｅを用いて血圧ＢＰを演算する場合の
判定ラインＬ３、Ｌ４を示したものである。ここでＬ３
は最大血圧用、Ｌ４は最低血圧用である。Ｔｕは大動脈
弁が開放後心収縮力が最大値に達するまでの時間に関連
し、Ｔｕが大きいと血圧は高くなる傾向にある。またＴ
ｅは大動脈弁が開放している時間に関連し、Ｔｅが大き
いと血圧は高くなる傾向にある。血圧演算部１９では図
９に基づきＴｕ０とＴｅから最高血圧ＢＰ３、最低血圧
ＢＰ４が演算される。図１０は特徴量としてＴｕ０とｖ
を用いて血圧ＢＰを演算する場合の判定ラインＬ５、Ｌ
６を示したものである。ここでＬ５は最大血圧用、Ｌ６
は最低血圧用である。Ｔｕは前述に加え、末梢に血液が
スムーズに送り込まれていると脈波速度は正でその時間
も短いため、血管抵抗の大きさに関連し、前述のように
Ｔｕが大きいと血圧は高くなる傾向にある。ｖは脈波の
立ち上りの速さに関連し、ｖが小さいと血圧は高くなる
傾向にある。血圧演算部１９では図１０に基づきＴｕ０
とｖから最高血圧ＢＰ５、最低血圧ＢＰ６が演算され
る。図１１は特徴量としてＲｂとＲｄを用いて血圧ＢＰ
を演算する場合の判定ラインＬ７、Ｌ８を示したもので
ある。ここでＬ７は最大血圧用、Ｌ８は最低血圧用であ
る。Ｒｂは心臓の拍出量に関連し、Ｒｂの負の値が小さ
いと血圧は高くなる傾向にある。Ｒｄは心臓の負担の大
きさに関連し、Ｒｄの負の値が大きいと血圧は高くなる
傾向にある。血圧演算部１９では図１１に基づきＲｂと
Ｒｄから最高血圧ＢＰ７、最低血圧ＢＰ８が演算され
る。図１２は特徴量としてＥＩ０と年齢を用いて血圧Ｂ
Ｐを演算する場合の判定ラインＬ９、Ｌ１０を示したも
のである。ここでＬ９は最大血圧用、Ｌ１０は最低血圧
用である。ＥＩは前述の通りで、年齢が高くなるにつれ
血圧は高くなる傾向にある。血圧演算部１９では図１２
に基づきＥＩ０と年齢から最高血圧ＢＰ９、最低血圧Ｂ
Ｐ１０が演算される。図１３は特徴量としてＴｕ０とＲ
ｄを用いて血圧ＢＰを演算する場合の判定ラインＬ１
１、Ｌ１２を示したものである。ここでＬ１１は最大血
圧用、Ｌ１２は最低血圧用である。Ｔｕ０とＲｄについ
ては前述の通りである。血圧演算部１９では図１３に基
づきＴｕ０とＲｄから最高血圧ＢＰ１１、最低血圧ＢＰ
１２が演算される。

【００５６】ＳＴ６では基準値入力部２０に血圧の基準
値が入力されるとＳＴ７で判定ラインの補正が行われ
る。補正の具体的手順を図１４を例に説明する。図１４
は図８に示したＥＩとＤＩに基づき血圧ＢＰを演算する
判定ラインＬ１、Ｌ２を補正するためのものである。
尚、説明を簡単にするためにＤＩは固定しているものと
する。ＥＩ０′測定中に同時にカフ式の血圧計により血
圧ＢＰ１′、ＢＰ２′を測定してこれらの値を基準値と
して基準値入力部２０から入力する。ＳＴ７では入力さ
れた基準値に基づき血圧演算部１９が判定ラインＬ１、
Ｌ２の補正を行う。すなわち図１４より基準値ＥＩ
０′、ＢＰ１′、ＢＰ２′により点ｐ８、ｐ９が求まる
とｐ８、ｐ９を通るよう判定ラインＬ１、Ｌ２を平行移
動させ、新たにできた判定ラインをＬ１′、Ｌ２′とす
る。以降、血圧演算部２０は判定ラインＬ１′、Ｌ２′
を用いてＥＩ０からＢＰ１、ＢＰ２を求める。尚、ＳＴ
６で基準値の入力がない場合、血圧演算部２０は判定ラ
インの補正を行わない。

【００５７】ＳＴ８ではこのようにして求められた血圧
を記憶部２１に記憶し、ＳＴ９では血圧を表示部２２に
表示する。記憶部２１に記憶された値はいつでも再生で
き、表示部２２に表示可能である。演算された血圧が予
め設定した正常範囲を逸脱した場合にはＳＴ１０および
ＳＴ１１で警報発生部２３が警報を発生する。警報の発
生は有線または無線で使用者から離れたところに居る第
３者に報知するようにしてもよい。演算され記憶された
血圧値は通信用端子部３１を介して外部モニタや集中管
理装置、パソコン、携帯電話等の外部媒体へ通信するこ
とができる。また、外部媒体から通信用端子部３１を介
して特徴量や基準値の入力、判定ラインや警報発生のた
めの正常範囲の更新等を行うことも可能である。

【００５８】上記の判定ラインは例えば被験者実験等に
より選られた結果を統計的な手法により処理して求める
ことが出来る。また、判定ラインを求める際の特徴量は
上記実施例の範囲に限定されるものではなく、特徴量演
算手段１１で演算される他の特徴量、例えばα〜δ、Ｈ
Ｒ、Ｐｉ、δ／γ、Ｉｓｐ、ａ〜ｅ、Ｒｃ、Ｒｅ、加速
度脈波各波間隔、脈波の４次以上の微分波形から選られ
る特徴量、身長、体重、性別等の少なくとも一つから判
定ラインを求めても良い。また、上記実施例では少なく
とも２つの特徴量から血圧を演算したが、３つ以上の特
徴量から血圧を演算しても良い。

【００５９】また本実施例では図２及び図３に示したよ
うに指先の脈波を検出する構成であったが、耳朶や足の
指先から光電脈波を検出する構成や、上腕、手首、頚
部、胸部から主要動脈の圧脈波を検出する構成としても
よい。この場合、光電脈波を検出する構成としては、上
記実施例で示したような第１の発光部２９及び第１の受
光部３０を検出部位に応じて用いる。また圧脈波を検出
する構成としては、例えば圧力センサや加速度センサを
使用し、好ましくはフィルム状の可撓性の高分子圧電セ
ンサや歪みゲージ等のセンサを検出部位に応じて用いる
とよい。

【００６０】本発明の実施例１によれば、検出した脈波
信号から血圧に関連した特徴量を演算し、演算した特徴
量に基づき血圧を演算するため、人体に装着するセンサ
は脈波センサのみでよく、血圧測定の際の操作の煩雑さ
がなくなり、長時間の連測定も可能となり、使い勝手が
向上することができるとともに、血圧に関連した特徴量
を演算して血圧を測定するため脈波形状が変わっても精
度よく血圧を測定できる。

【００６１】また、脈波補正部が脈波信号を脈波間隔で
補正するため、脈拍の大小にかかわらず精度よく血圧を
演算できる。

【００６２】また、波特徴量演算部が脈波信号の各波
高、前記各波高の比、脈波立上り点から前記各波までの
時間、前記各波相互の時間間隔、脈波の積分値、脈拍数
の少なくとも一つを脈波特徴量として演算し、血圧演算
手段が脈波特徴量に基づき血圧を演算するため、高血圧
や動脈硬化になって脈波形状が変わっても精度よく血圧
を測定できる。

【００６３】また、速度脈波演算部が脈波の１次微分で
ある速度脈波を演算し、速度脈波特徴量演算部が速度脈
波信号の各波高、前記各波高の比、前記速度脈波立上り
点から前記各波までの時間、前記各波相互の時間間隔、
前記速度脈波のゼロクロス間隔の少なくとも一つを速度
脈波特徴量として演算し、血圧演算手段が速度脈波特徴
量に基づき血圧を演算するため、高血圧や動脈硬化にな
って脈波形状が変わっても精度よく血圧を測定できる。

【００６４】また、加速度脈波演算部が脈波検出手段か
ら出力される脈波信号に基づき脈波の２次微分である加
速度脈波を演算し、加速度脈波特徴量演算部が加速度脈
波信号の各波高、前記各波高の比、前記各波相互の時間
間隔の少なくとも一つを加速度脈波特徴量として演算
し、血圧演算手段が加速度脈波特徴量に基づき血圧を演
算するため、高血圧や動脈硬化になって脈波形状が変わ
っても精度よく血圧を測定できる。

【００６５】また、血圧演算手段が身体特徴量入力部に
入力された身体特徴量に基づき血圧を演算するため、実
用性を高めることができる上、精度よく血圧を測定でき
る。

【００６６】また、入力された基準値により脈波特徴
量、速度脈波特徴量、加速度脈波特徴量、身体特徴量の
少なくとも一つと演算する血圧との関係を補正できるた
め、例えば加齢や体質変化、運動、体位変化等により使
用者の血液循環動態の変化があったり使用者が変わった
りしても対応可能で、実用性を高めることができる上、
精度よく血圧を測定できる。

【００６７】また、血圧演算手段が演算された血圧をを
記憶する記憶部を有し、記憶された値は血圧演算手段に
よりいつでも再生できるので、過去からの判定値のトレ
ンド等が判り使い勝手がよい。

【００６８】また血圧値演算手段が演算された血圧を表
示する表示部を有しているため、リアルタイムの表示や
記憶された過去のデータをいつでも表示することができ
使い勝手がよい。

【００６９】また、演算された血圧が正常範囲を逸脱し
た場合に警報発生部が警報を発生するため、例えば就寝
中や作業中の身体の異常をチェックでき健康管理に役立
つ。

【００７０】さらに、血圧値演算手段が外部媒体との通
信を行うための通信用端子部を有し、外部媒体との通信
を行うため、外部媒体での集中健康管理や必要情報の更
新ができ使い勝手を向上することができる。

【００７１】（実施例２）図１５は本発明の実施例２の
血圧測定装置を示すブロック図、図１６、図１７は同装
置の外観図である。

【００７２】本実施例２において、実施例１と異なる点
は脈波検出手段８が人体の相異なる部位の脈波を検出す
る複数の脈波検出部９ａ〜９ｎを有し、特徴量演算手段
１１が脈波検出部９ａ〜９ｎからの脈波信号に基づき脈
波伝播時間、脈波伝播速度の少なくとも一つを脈波伝播
特徴量として演算する脈波伝播特徴量演算部３２を有
し、血圧演算手段１８が脈波特徴量、速度脈波特徴量、
加速度脈波特徴量、脈波伝播特徴量、身体特徴量の少な
くとも一つに基づき血圧を演算するとともに、血圧の基
準値を教師信号とし、脈波特徴量、速度脈波特徴量、加
速度脈波特徴量、脈波伝播特徴量、身体特徴量の少なく
とも一つと演算する血圧との関係を学習する点である。
図１６及び図１７は指先と他の部位の２個所の脈波を検
出する場合の本体２４の外観図である。図１６は実施例
１の挿入部２７を上側にくるようにして見た図で、本実
施例では挿入部２７の指先を挿入する側とは反対の側に
第２の発光部３３と第２の受光部３４が装着されてい
る。第２の発光部３３と第２の受光部３４は指先以外の
部位での脈波を検出するよう構成され、例えば第１の発
光部２９及び第１の受光部３０と同じ構造を有してい
る。ここでは第１の発光部２９及び第１の受光部３０が
第１の脈波検出部９ａ′、第２の発光部３３と第２の受
光部３４が第２の脈波検出部９ｂ′となる。尚、第１の
発光部２９と第２の発光部３３とを同一のものとして兼
用する構成としてもよい。図１７は図１６で第１の発光
部２９及び第１の受光部３０が装着してあるのと同じ場
所に第２の脈波検出部９ｂ′としての圧力センサ３５が
装着された実施例である。圧力センサ３５は指先以外の
部位での脈拍による皮膚表面での圧力変化（圧脈波）や
心臓の鼓動による振動を検出するもので、例えばフィル
ム状の可撓性高分子圧電センサや歪みゲージで構成され
る。また第２の脈波検出部９ｂ′は心音を検出するマイ
クで構成してもよい。

【００７３】尚、実施例１と同一符号のものは同一構造
を有し、説明は省略する。次に動作、作用を説明する。
指先を挿入部２７の脈波検出部９ａ′に挿入し、図１８
のように本体２４を指先に装着するとともに、脈波検出
部９ｂ′を耳朶、頚部、胸部のいずれか１つの部位に接
触させて血圧の測定を開始する。以下は耳朶に接触させ
た場合として説明を進める。血圧測定の際のフローチャ
ートは図４と同様であるので、ここでは図４を用いてＳ
Ｔ４及びＳＴ５での詳細手順について説明する。ＳＴ１
〜ＳＴ３で脈波が検出され、必要に応じて脈波が補正さ
れると、ＳＴ４で特徴量演算手段１１が脈波補正部１０
からの脈波信号に基づき特徴量を演算する。脈波特徴
量、速度脈波特徴量、加速度脈波特徴量、身体特徴量の
演算については第１の実施例で述べた通りである。ここ
では図１９、図２０を用い脈波伝播特徴量演算部３２で
脈波伝播特徴量としての脈波伝播時間及び脈波伝播速度
を演算する手順について説明する。図１９（ａ）、
（ｂ）はそれぞれ指先と耳朶で検出した脈波信号を示し
たものである。耳朶からの脈波は図１６の第２の脈波検
出部９ｂ′を耳朶に接触させて検出する。図１９より脈
波伝播時間はそれぞれの脈波の立ち上り点Ｓ１、Ｓ２の
時間差Ｔｃとして求められる。また予め身体特徴量入力
部１７から使用者の身長、体重、性別、年齢等が入力さ
れていれば、入力された身体特徴量に基づき脈波伝播特
徴量演算部３２で耳朶と指先それぞれの心臓からの血液
循環経路の長さが演算され、双方の長さの差でＴｃを割
ることにより脈波伝播速度に相当する特徴量が得られ
る。

【００７４】ＳＴ５では予め設定した判定ラインから血
圧演算手段１８が血圧を演算する。図２０は特徴量とし
てＴｕ０とＴｃを用いて血圧ＢＰを演算する場合の判定
ラインＬ１３、Ｌ１４を示したものである。ここでＬ１
３は最大血圧用、Ｌ１４は最低血圧用である。Ｔｕ０に
ついては前述した通りである。Ｔｃは動脈管の抵抗度合
いと関連し、Ｔｃが小さいと血圧は高くなる傾向にあ
る。血圧演算部１９では図２０に基づきＴｕ０とＴｃか
ら最高血圧ＢＰ１３、最低血圧ＢＰ１４が演算される。

【００７５】尚、上記実施例では図１６に示す本体２４
を用いて指先と耳朶から光電脈波を検出したが、図１７
に示す本体２４を用いて図１８のように第２の脈波検出
部９ｂ′を頚部や胸部に接触させることにより、指先か
らは光電脈波を検出し、頚部や胸部からは圧脈波を検出
して、圧脈波と手の指先の脈波から脈波伝播時間や脈波
伝播速度を演算してもよい。また脈波に準じるものとし
てマイクで心音を検出し、心音と指先の脈波から脈波伝
播時間や脈波伝播速度を演算してもよく、双方とも耳朶
より心臓に近い位置で圧脈波や心音を検出できるので脈
波伝播時間及び脈波伝播速度の演算精度が向上する。

【００７６】次にＳＴ６では基準値入力部２０に血圧の
基準値が入力されるとＳＴ７で判定ラインの補正が行わ
れる。この場合、実施例１と同様な手順で血圧の基準値
を入力し、脈波特徴量、速度脈波特徴量、加速度脈波特
徴量、脈波伝播特徴量、身体特徴量の少なくとも一つと
演算する血圧との関係を補正するようにしてもよいが、
ここではさらに血圧値演算部１９が入力された血圧の基
準値を教師信号とし、脈波特徴量、速度脈波特徴量、加
速度脈波特徴量、脈波伝播特徴量、身体特徴量の少なく
とも一つと演算する血圧との関係を学習することにより
判定ラインの補正が行われる。学習を行う血圧値演算部
１９の構成手段として、神経回路網を模した学習手法を
用いる。今入力データは特徴量演算手段１１からの脈波
特徴量、速度脈波特徴量、加速度脈波特徴量、脈波伝播
特徴量、身体特徴量の少なくとも一つ、出力データは記
憶部２１及び表示部２２への血圧信号であるとし、また
望ましい出力（すなわち教師信号）は基準値入力部２０
からの出力信号であると考える。基準値はカフ式の血圧
計により測定された血圧の値とする。神経回路網模式手
段としては、文献１（ＰＤＰモデル、Ｄ．Ｅ．ラメルハ
ート他２名、甘利俊一監訳、１９８９年）、文献２（ニ
ューロコンピュータの基礎、ｐ１０２、中野馨他７名、
１９９０年）、特公昭６３−５５１０６などに示された
ものがある。

【００７７】以下、文献１に記載された最もよく知られ
た学習アルゴリズムとして誤差逆伝搬法を用いた多層パ
ーセプトロンを例にとり、具体的な神経回路網模式手段
の構成及び動作について説明する。

【００７８】図２１は、神経回路網模式手段の構成単位
となる神経素子の概念図である。図２１において、４０
１〜４０Ｎは神経のシナプス結合を模式する疑似シナプ
ス結合変換器であり、４０ａは疑似シナプス結合変換器
４０１〜４０Ｎからの出力を加算する加算器であり、４
０ｂは設定された非線形関数、たとえば、しきい値をｈ
とするシグモイド関数、

【００７９】

【数２】

【００８０】によって加算器４０ａの出力を非線形変換
する非線形変換器である。なお、図面が煩雑になるので
省略したが、修正手段からの修正信号を受ける入力線が
疑似シナプス結合変換器４０１〜４０Ｎと非線形変換器
４０ｂにつながっている。また、疑似シナプス結合変換
器４０１〜４０Ｎが神経回路網模式手段の結合重み係数
となる。この神経素子には、信号処理モードと学習モー
ドの２つの種類の動作モードがある。

【００８１】以下、図２１に基づいて神経素子のそれぞ
れのモードの動作について説明する。まず、信号処理モ
ードの動作の説明をする。神経素子はＮ個の入力Ｘ１〜
Ｘｎを受けて１つの出力を出す。ｉ番目の入力信号Ｘｉ
は、四角で示されたｉ番目の疑似シナプス結合変換器４
０ｉにおいてＷｉ・Ｘｉに変換される。疑似シナプス結
合変換器４０１〜４０Ｎで変換されたＮ個の信号Ｗ１・
Ｘ１〜Ｗｎ・Ｘｎは加算器４０ａに入り、加算結果ｙが
非線形変換器４０ｂに送られ、最終出力ｆ（ｙ、ｈ）と
なる。つぎに、学習モードの動作について説明する。学
習モードでは、疑似シナプス結合変換器４０１〜４０Ｎ
と非線形変換器４０ｂの変換パラメータＷ１〜Ｗｎとｈ
を、修正手段からの変換パラメータの修正量ΔＷ１〜Δ
ＷｎとΔｈを表す修正信号を受けて、

【００８２】

【数３】

【００８３】と修正する。図２２は上記神経素子を４つ
並列につないで構成した信号変換手段の概念図である。
いうまでもなく、以下の説明は、この信号変換手段を構
成する神経素子の個数を４個に特定するものではない。
図２２において、５１１〜５４４は疑似シナプス結合変
換器であり、５０１〜５０４は、図２１で説明した加算
器４０ａと非線形変換器４０ｂをまとめた加算非線形変
換器である。図２２において、図２１と同様に図面が煩
雑になるので省略したが、修正手段からの修正信号を受
ける入力線が疑似シナプス結合変換器５１１〜５４４と
加算非線形変換器５０１〜５０４につながっている。疑
似シナプス結合変換器５１１〜５４４も結合重み係数と
なる。この信号変換手段の動作については、図２１で説
明した神経素子の動作が並列してなされるものである。

【００８４】図２３は、学習アルゴリズムとして誤差逆
伝搬法を採用した場合の信号処理手段の構成を示したブ
ロック図で、６１は上述の信号変換手段である。ただ
し、ここではＮ個の入力を受ける神経素子がＭ個並列に
並べられたものである。６２は学習モードにおける信号
変換手段６１の修正量を算出する修正手段である。以
下、図２３に基づいて信号処理手段の学習を行う場合の
動作について説明する。信号変換手段６１はＮ個の入力
Ｓin（Ｘ）を受け、Ｍ個の出力Ｓout（Ｘ）を出力す
る。修正手段６２は、入力信号Ｓin（Ｘ）と出力信号Ｓ
out（Ｘ）とを受け、誤差計算手段または後段の信号変
換手段からのＭ個の誤差信号δｊ（Ｘ）の入力があるま
で待機する。誤差信号δｊ（Ｘ）が入力され修正量を

【００８５】

【数４】

【００８６】と計算し、修正信号を信号変換手段６１に
送る。信号変換手段６１は、内部の神経素子の変換パラ
メータを上で説明した学習モードにしたがって修正す
る。

【００８７】図２４は、神経回路網模式手段を用いた多
層パーセプトロンの構成を示すブロック図であり、７１
Ｘ、７１Ｙ、７１ＺはそれぞれＫ個、Ｌ個、Ｍ個の神経
素子からなる信号変換手段であり、７２Ｘ、７２Ｙ、７
２Ｚは修正手段であり、７３は誤差計算手段である。以
上のように構成された多層パーセプトロンについて、図
２４を参照しながらその動作を説明する。信号処理手段
７０Ｘにおいて、信号変換手段７１Ｘは、入力Ｓiin
（Ｘ）（ｉ＝１〜Ｎ）を受け、出力Ｓjout（Ｘ）（ｊ＝
１〜Ｋ）を出力する。修正手段７２Ｘは、信号Ｓiin
（Ｘ）と信号Ｓjout（Ｘ）を受け、誤差信号δj（Ｘ）
（ｊ＝１〜Ｋ）が入力されるまで待機する。以下同様の
処理が、信号処理手段７０Ｙ、７０Ｚにおいて行われ、
信号変換手段７１Ｚより最終出力Ｓhout（Ｚ）（ｈ＝１
〜Ｍ）が出力される。最終出力Ｓhout（Ｚ）は、誤差計
算手段７３にも送られる。誤差計算手段７３において
は、２乗誤差の評価関数ＣＯＳＴ下記に示す（式５）に
基づいて理想的な出力Ｔ（Ｔ1、・・・・・、ＴM）との
誤差が計算され、誤差信号δh（Ｚ）が修正手段７２Ｚ
に送られる。

【００８８】

【数５】

【００８９】ただし、μは多層パーセプトロンの学習速
度を定めるパラメータである。つぎに、評価関数を２乗
誤差とした場合には誤差信号は、

【００９０】

【数６】

【００９１】となる。修正手段７２Ｚは、上で説明した
手続きにしたがって、信号変換手段７１Ｚの変換パラメ
ータの修正量ΔＷ（Ｚ）を計算し、修正手段７２Ｙに送
る誤差信号を（式７）に基づき計算し、修正信号ΔＷ
（Ｚ）を信号変換手段７１Ｚに送り、誤差信号δ（Ｙ）
を修正手段７２Ｙに送る。信号変換手段７１Ｚは、修正
信号ΔＷ（Ｚ）に基づいて内部のパラメータを修正す
る。なお、誤差信号δ（Ｙ）は（式７）で与えられる。

【００９２】

【数７】

【００９３】ここで、ｗij（Ｚ）は信号変換手段７１Ｚ
の疑似シナプス結合変換器の変換パラメータである。以
下、同様の処理が信号処理手段７０Ｘ、７０Ｙにおいて
行われる。学習と呼ばれる以上の手続きを繰り返し行う
ことにより、多層パーセプトロンは入力が与えられると
理想出力Ｔをよく近似する出力を出すようになる。な
お、上記の説明においては、３段の多層パーセプトロン
を用いたが、これは何段であってもよい。また、文献１
にある信号変換手段のなかの非線形変換手段の変換パラ
メータｈの修正法についてと慣性項として知られる学習
高速化の方法については、説明の簡略化のため省略した
が、この省略は本発明を拘束するものではない。

【００９４】このように神経回路網模式手段を有した血
圧演算部１９は、特徴量演算手段１１からの脈波特徴
量、速度脈波特徴量、加速度脈波特徴量、脈波伝播特徴
量、身体特徴量等の特徴量信号及び基準値入力部２０の
出力信号から得られる情報を用いてどのような演算が好
ましいかということを簡単なルールで記述することが容
易でない場合にも、過去の経験を元に学習によって自然
な形で表現することができる。

【００９５】言い換えると血圧演算部１９は、特徴量演
算手段１１からの特徴量信号から得られる特徴量情報と
基準値入力部２０からの血圧の基準値信号との関係を現
場で徐々に学習することによって、最終的には基準値の
入力による補正なしでも特徴量演算手段１１からの特徴
量情報に対応した血圧を出力するようになる。さらに同
一の使用者でも測定時の体位が変わったり、体型が違う
他の使用者が使用したり、運動中に測定した場合、その
使用者が新たに基準値入力部２０を用いて演算された血
圧を訂正すれば、血圧演算部１９も学習によりこれに追
従するのである。

【００９６】ところで学習を行う血圧演算部１９の構成
手段としては、誤差逆伝搬法でなく追加学習に適した競
合パターン分類型のベクトル量子化学習法などを用いて
もよい。また神経回路網を模した学習手法を用いず、適
当なルールに基づいたテーブルルックアップ法や人工知
能、遺伝的アルゴリズムなどの手法を用いてもよい。

【００９７】本発明の実施例２によれば、脈波検出部が
人体の相異なる部位の脈波を検出し、脈波伝播特徴量演
算部が脈波信号に基づき脈波伝播時間、脈波伝播速度の
少なくとも一つを脈波伝播特徴量として演算し、血圧演
算手段が脈波伝播特徴量に基づき血圧を演算するため、
心電位電極のような装着の煩雑さがなく脈波伝播特徴量
を演算することができ使い勝手が向上するとともに、高
血圧や動脈硬化になって脈波形状が変わっても精度よく
血圧を測定できる。

【００９８】また、血圧演算手段が脈波特徴量、速度脈
波特徴量、加速度脈波特徴量、脈波伝播特徴量、身体特
徴量の少なくとも一つに基づき血圧を演算するため、高
血圧や動脈硬化になって脈波形状が変わっても精度よく
血圧を測定できる。

【００９９】また、特徴量演算手段からの特徴量信号か
ら得られる特徴量情報と基準値入力部からの血圧の基準
値信号との関係を現場で徐々に学習し、最終的には基準
値の入力による補正なしでも特徴量演算手段からの特徴
量情報に対応した血圧を出力するようになるので、実施
例１よりも血圧測定の精度が格段に向上するといった効
果がある。

【０１００】また、脈波検出手段が手の指先から脈波を
検出する第１の脈波検出部と、第１の脈波検出部と隣接
して設置され前記指先以外の部位から脈波を検出する第
２の脈波検出部とを有しているため、小型化が図れ携帯
に便利である。

【０１０１】また、第１の脈波検出部と第２の脈波検出
部はそれぞれ光電脈波方式で脈波を検出するための発光
部と受光部とを有し、双方の発光部は共有されているた
め、部品の削減ができ実用性が高い。

【０１０２】また、第２の脈波検出部は脈圧を検出する
圧力センサからなり、頚部や胸部から圧脈波を検出し心
臓に近い位置で脈波を検出できるので脈波伝播時間及び
脈波伝播速度の演算精度を向上することができる。

【０１０３】さらに、第２の脈波検出部は心音を検出す
るマイクとしてもよく、心臓の鼓動による振動や心音を
検出するので脈波伝播時間及び脈波伝播速度の演算精度
を向上することができる。

【０１０４】尚、実施例１及び２で述べたように演算さ
れた各々の特徴量は血圧に関連したものであるととも
に、例えばＥＩは動脈管壁の弾性と関連し、ＤＩは動脈
管の口径すなわち動脈管の緊張度合いと関連するといっ
たように、各々の特徴量から血圧以外の人体の血液循環
動態の善し悪しを判定することもできる。この場合、単
にある時点での各々の特徴量から人体の血液循環動態を
判定してもよいが、各々の特徴量の時間的変動に基づい
て人体の血液循環動態を判定してもよく、例えば各々の
特徴量の時系列データのトレンド、時系列データの周波
数分析結果、ゆらぎの程度、カオス性等に基づき人体の
血液循環動態を判定してもよい。このようにすれば、各
々の特徴量に基づき血圧を演算するとともに、例えば動
脈硬化度といったような人体の血液循環動態を判定し、
判定結果を血圧と同時に表示することができ、人体の循
環系を総合的に評価することができ健康管理等に役立
つ。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
かかる血圧測定装置は検出した脈波信号から血圧に関連
した特徴量を演算し、演算した特徴量に基づき血圧を演
算するため、人体に装着するセンサは脈波センサのみで
よく、血圧測定の際の操作の煩雑さがなくなり、長時間
の連測定も可能となり、使い勝手を向上することができ
るとともに、血圧に関連した特徴量を演算して血圧を測
定するため脈波形状が変わっても精度よく血圧を測定で
きるという効果がある。

【０１０６】また、請求項２にかかる血圧測定装置は脈
波補正部が脈波信号を脈波間隔で補正するため、脈拍の
大小にかかわらず精度よく血圧を測定できるという効果
がある。

【０１０７】また、請求項３にかかる血圧測定装置は脈
波特徴量演算部が脈波信号の各波高、前記各波高の比、
脈波立上り点から前記各波までの時間、前記各波相互の
時間間隔、脈波の積分値、脈拍数の少なくとも一つを脈
波特徴量として演算し、血圧演算手段が脈波特徴量に基
づき血圧を演算するため、高血圧や動脈硬化になって脈
波形状が変わっても精度よく血圧を測定できるという効
果がある。

【０１０８】また、請求項４にかかる血圧測定装置は速
度脈波演算部が脈波の１次微分である速度脈波を演算
し、速度脈波特徴量演算部が速度脈波信号の各波高、前
記各波高の比、前記速度脈波立上り点から前記各波まで
の時間、前記各波相互の時間間隔、前記速度脈波のゼロ
クロス間隔の少なくとも一つを速度脈波特徴量として演
算し、血圧演算手段が速度脈波特徴量に基づき血圧を演
算するため、高血圧や動脈硬化になって脈波形状が変わ
っても精度よく血圧を測定できるという効果がある。

【０１０９】また請求項５にかかる血圧測定装置は加速
度脈波演算部が脈波検出手段から出力される脈波信号に
基づき脈波の２次微分である加速度脈波を演算し、加速
度脈波特徴量演算部が加速度脈波信号の各波高、前記各
波高の比、前記各波相互の時間間隔の少なくとも一つを
加速度脈波特徴量として演算し、血圧演算手段が加速度
脈波特徴量に基づき血圧を演算するため、高血圧や動脈
硬化になって脈波形状が変わっても精度よく血圧を測定
できるという効果がある。

【０１１０】また請求項６にかかる血圧測定装置は脈波
検出部が人体の相異なる部位の脈波を検出し、脈波伝播
特徴量演算部が脈波信号に基づき脈波伝播時間、脈波伝
播速度の少なくとも一つを脈波伝播特徴量として演算
し、血圧演算手段が脈波伝播特徴量に基づき血圧を演算
するため、心電位電極のような装着の煩雑さがなく脈波
伝播特徴量を演算することができ使い勝手が向上すると
ともに、高血圧や動脈硬化になって脈波形状が変わって
も精度よく血圧を測定できるという効果がある。

【０１１１】また請求項７にかかる血圧測定装置は血圧
演算手段が身体特徴量入力部に入力された身体特徴量に
基づき血圧を演算するため、実用性を高めることができ
る上、精度よく血圧を測定できるという効果がある。

【０１１２】また請求項８にかかる血圧測定装置は血圧
演算手段が脈波特徴量、速度脈波特徴量、加速度脈波特
徴量、脈波伝播特徴量、身体特徴量の少なくとも一つに
基づき血圧を演算するため、高血圧や動脈硬化になって
脈波形状が変わっても精度よく血圧を測定できるという
効果がある。

【０１１３】また請求項９にかかる血圧測定装置は入力
された基準値により脈波特徴量、速度脈波特徴量、加速
度脈波特徴量、脈波伝播特徴量、身体特徴量の少なくと
も一つと演算する血圧との関係を補正できるため、例え
ば加齢や体質変化、運動、体位変化等により使用者の血
液循環動態の変化があったり使用者が変わったりしても
対応可能で、実用性を高めることができる上、精度よく
血圧を測定できるという効果がある。

【０１１４】また請求項１０にかかる血圧測定装置は特
徴量演算手段からの特徴量信号から得られる特徴量情報
と基準値入力部からの血圧の基準値信号との関係を現場
で徐々に学習し、最終的には基準値の入力による補正な
しでも特徴量演算手段からの特徴量情報に対応した血圧
を出力するようになるので、血圧測定の精度が向上する
という効果がある。

【０１１５】また請求項１１にかかる血圧測定装置は脈
波検出手段が手の指先、耳朶、足の指先、上腕、手首、
頚部、胸部の少なくとも一つの部位に装着可能であり、
いずれの部位でも脈波を容易に検出できるので、使い勝
手を向上できるという効果がある。

【０１１６】また請求項１２にかかる血圧測定装置は第
１の脈波検出部と第２の脈波検出部とが隣接しているた
め、小型化が図れ携帯に便利であるという効果がある。

【０１１７】また請求項１３にかかる血圧測定装置は双
方の発光部が共有されているため、部品の削減ができ実
用性が高いという効果がある。

【０１１８】また請求項１４にかかる血圧測定装置は圧
力センサより頚部や胸部から圧脈波を検出し心臓に近い
位置で脈波を検出できるので脈波伝播時間及び脈波伝播
速度の演算精度を向上することができるという効果があ
る。

【０１１９】また請求項１５にかかる血圧測定装置はマ
イクにより心臓の鼓動による振動や心音を検出するので
脈波伝播時間及び脈波伝播速度の演算精度を向上するこ
とができるという効果がある。

【０１２０】また請求項１６にかかる血圧測定装置は記
憶された値は血圧演算手段によりいつでも再生できるの
で、過去からの判定値のトレンド等が判り使い勝手がよ
いという効果がある。

【０１２１】また請求項１７にかかる血圧測定装置はリ
アルタイムの表示や記憶された過去のデータをいつでも
表示することができ使い勝手がよいという効果がある。

【０１２２】また請求項１８にかかる血圧測定装置は演
算された血圧が正常範囲を逸脱した場合に警報発生部が
警報を発生するため、例えば就寝中や作業中の身体の異
常をチェックでき健康管理に役立つという効果がある。

【０１２３】さらに請求項１９にかかる血圧測定装置は
通信用端子部を介して外部媒体との通信を行うため、外
部媒体での集中健康管理や必要情報の更新ができ使い勝
手を向上することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の血圧測定装置のブロック図

【図２】同血圧測定装置の外観図

【図３】同血圧測定装置の人体への装着部位を示した図

【図４】同血圧測定装置の血圧測定手順を示すフローチ
ャート

【図５】（ａ）同血圧測定装置における正常後隆波を示
す波形特性図（ｂ）同速度脈波を示す波形特性図（ｃ）同加速度脈波を示す特性図

【図６】（ａ）前隆波の脈波を示す波形特性図（ｂ）同速度脈波を示す波形特性図（ｃ）同加速度脈波を示す波形特性図

【図７】（ａ）同血圧測定装置における前隆波の特徴量
を求める手順を示す特性図（ｂ）同前隆波の特徴量を求める手順を示す特性図（ｃ）同前隆波の特徴量を求める手順を示す特性図

【図８】同血圧測定装置における血圧とＥＩ、ＤＩとの
関係を示す特性図

【図９】同血圧測定装置における血圧とＴｕ、Ｔｅとの
関係を示す特性図

【図１０】同血圧測定装置における血圧とＴｕ、ｖとの
関係を示す特性図

【図１１】同血圧測定装置における血圧とＲｂ、Ｒｄと
の関係を示す特性図

【図１２】同血圧測定装置における血圧とＥＩ、年齢と
の関係を示す特性図

【図１３】同血圧測定装置における血圧とＴｕ、Ｒｄと
の関係を示す特性図

【図１４】同血圧測定装置における血圧の判定ラインを
基準値で補正する手順を示す特性図

【図１５】本発明の実施例２における血圧測定装置のブ
ロック図

【図１６】同血圧測定装置の外観図

【図１７】同血圧測定装置の外観図

【図１８】同血圧測定装置の人体への装着部位を示した
図

【図１９】（ａ）同血圧測定装置におけるＴｃを求める
手順を示す特性図（ｂ）同ＴＣを求める手順を示す特性図

【図２０】同血圧測定装置における血圧とＴｕ、Ｔｃと
の関係を示す特性図

【図２１】同血圧測定装置の神経回路網模式手段の構成
単位となる神経素子の概念図

【図２２】同血圧測定装置の神経素子を４つ並列につな
いで構成した信号変換手段の概念図

【図２３】同血圧測定装置の学習アルゴリズムとして誤
差逆伝搬法を採用した場合の信号処理手段の構成を示す
ブロック図

【図２４】同血圧測定装置の神経回路網模式手段を用い
た多層パーセプトロンの構成を示すブロック図

【図２５】従来の血圧測定装置のブロック図

【図２６】同従来の血圧測定装置におけるＰＴＴ、Ｐ
Ｉ、Ｔｂ、ｘ、ｙを求める手順を示す特性図

【符号の説明】

８脈波検出手段９脈波検出部９ａ〜９ｎ脈波検出部９ａ′ 第１の脈波検出部９ｂ′ 第２の脈波検出部１０脈波補正部１１特徴量演算手段１２脈波特徴量演算部１３速度脈波演算部１４速度脈波特徴量演算部１５加速度脈波演算部１６加速度脈波特徴量演算部１７身体特徴量入力部１８血圧演算手段２０基準値入力部２１記憶部２２表示部２３警報発生部２９第１の発光部３０第１の受光部３１通信用端子部３２脈波伝播特徴量演算部３３第２の発光部３４第２の受光部３５圧力センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人体の血液循環により生じる脈波を検出す
る脈波検出手段と、前記脈波検出手段から出力される脈
波信号に基づき血圧に関連した特徴量を演算する特徴量
演算手段と、前記特徴量演算手段から出力される特徴量
信号に基づき血圧を演算する血圧演算手段とからなる血
圧測定装置。
【請求項２】脈波検出手段は脈波間隔を演算し、脈波信
号を前記脈波間隔で補正する脈波補正部を有した請求項
１記載の血圧測定装置。
【請求項３】特徴量演算手段は脈波検出手段から出力さ
れる脈波信号の各波高、前記各波高の比、脈波立上り点
から前記各波までの時間、前記各波相互の時間間隔、脈
波の積分値、脈拍数の少なくとも一つを脈波特徴量とし
て演算する脈波特徴量演算部を有した請求項１または２
記載の血圧測定装置。
【請求項４】特徴量演算手段は脈波検出手段から出力さ
れる脈波信号に基づき脈波の１次微分である速度脈波を
演算する速度脈波演算部と、前記速度脈波演算部から出
力される速度脈波信号の各波高、前記各波高の比、前記
速度脈波立上り点から前記各波までの時間、前記各波相
互の時間間隔、前記速度脈波のゼロクロス間隔の少なく
とも一つを速度脈波特徴量として演算する速度脈波特徴
量演算部を有した請求項１ないし３のいずれか１項記載
の血圧測定装置。
【請求項５】特徴量演算手段は脈波検出手段から出力さ
れる脈波信号に基づき脈波の２次微分である加速度脈波
を演算する加速度脈波演算部と、前記加速度脈波演算部
から出力される加速度脈波信号の各波高、前記各波高の
比、前記各波相互の時間間隔の少なくとも一つを加速度
脈波特徴量として演算する加速度脈波特徴量演算部を有
した請求項１ないし４のいずれか１項記載の血圧測定装
置。
【請求項６】脈波検出手段は人体の相異なる部位の脈波
を検出する複数の脈波検出部を有し、特徴量演算手段は
前記脈波検出部からの脈波信号に基づき脈波伝播時間、
脈波伝播速度の少なくとも一つを脈波伝播特徴量として
演算する脈波伝播特徴量演算部を有した請求項１ないし
５のいずれか１項記載の血圧測定装置。
【請求項７】特徴量演算手段は人体の身長、体重、性
別、年齢の少なくとも一つを身体特徴量として入力可能
な身体特徴量入力部を有した請求項１ないし６のいずれ
か１項記載の血圧測定装置。
【請求項８】血圧演算手段は脈波特徴量、速度脈波特徴
量、加速度脈波特徴量、脈波伝播特徴量、身体特徴量の
少なくとも一つに基づき血圧を演算する請求項３ないし
７のいずれか１項記載の血圧測定装置。
【請求項９】血圧演算手段は血圧の基準値を入力するこ
とが可能な基準値入力部を有し、脈波特徴量、速度脈波
特徴量、加速度脈波特徴量、脈波伝播特徴量、身体特徴
量の少なくとも一つと演算する血圧との関係を補正でき
る請求項３ないし８のいずれか１項記載の血圧測定装
置。
【請求項１０】血圧値演算手段は血圧の基準値を教師信
号とし、脈波特徴量、速度脈波特徴量、加速度脈波特徴
量、脈波伝播特徴量、身体特徴量の少なくとも一つと演
算する血圧との関係を学習する請求項３ないし９のいず
れか１項記載の血圧測定装置。
【請求項１１】脈波検出手段は手の指先、耳朶、足の指
先、上腕、手首、頚部、胸部の少なくとも一つの部位に
装着可能であり、前記部位の脈波を検出する請求項１な
いし１０のいずれか１項記載の血圧測定装置。
【請求項１２】脈波検出手段は手の指先から脈波を検出
する第１の脈波検出部と、第１の脈波検出部と隣接して
設置され前記指先以外の部位から脈波を検出する第２の
脈波検出部とを有する請求項１１記載の血圧測定装置。
【請求項１３】第１の脈波検出部と第２の脈波検出部は
それぞれ光電脈波方式で脈波を検出するための発光部と
受光部とを有し、双方の発光部は共有された請求項１２
記載の血圧測定装置。
【請求項１４】第２の脈波検出部は脈圧を検出する圧力
センサからなる請求項１２記載の血圧測定装置。
【請求項１５】第２の脈波検出部は心音を検出するマイ
クからなる請求項１２記載の血圧測定装置。
【請求項１６】血圧値演算手段は演算された血圧を記憶
する記憶部を有した請求項１ないし１５のいずれか１項
記載の血圧測定装置。
【請求項１７】血圧値演算手段は演算された血圧を表示
する表示部を有した請求項１ないし１５のいずれか１項
記載の血圧測定装置。
【請求項１８】血圧値演算手段は演算された血圧が予め
設定された正常範囲を逸脱した場合に警報を発生する警
報発生部を有した請求項１ないし１５のいずれか１項記
載の血圧測定装置。
【請求項１９】血圧値演算手段は外部媒体との通信を行
うための通信用端子部を有した請求項１ないし１５のい
ずれか１項記載の血圧測定装置。