(57)【要約】【目的】    横臥した被験者の身体の下に生体信号検出手段を配置して生体信号を検出し、検出された生体信号から心拍信号を抽出してその心拍信号の強度を演算し、得られた心拍強度信号から被験者の血圧を求めることを特徴とする血圧計測方法。【解決手段】    横臥した被験者の身体の下に生体信号検出部を配置した生体信号検出手段と、生体信号検出手段によって検出された生体信号から心拍信号を抽出する心拍信号抽出手段と、心拍信号の強度を演算する心拍強度演算手段と、心拍強度信号から被験者の血圧を求める血圧算出手段とからなることを特徴とする血圧計測装置。  血圧算出手段は、心拍強度演算手段によって得られた心拍強度の値から導かれた血圧変動値と、予め求められていた基準血圧値とから血圧値を算出することを特徴とする血圧計測装置。  また生体信号検出手段を主として被験者の臀部の下に配置したことによる寝姿勢による強度変化を少なくすることを特徴とする血圧計測装置。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横臥した被験者の身体の下に生体信号検出手段を配置して生体信号を検出し、検出された生体信号から心拍信号を抽出してその心拍信号の強度を演算し、得られた心拍強度信号から被験者の血圧を求めることを特徴とする血圧計測方法。
【請求項２】
心拍強度信号から血圧変動値を導き、予め求められていた基準血圧値を用いて血圧値を算出することを特徴とする請求項１に記載の血圧計測方法。
【請求項３】
前記生体信号検出手段は、微差圧センサと生体信号検出部とからなり、生体信号検出部の内部に収容されている空気の圧力変化を微差圧センサでもって検出することにより生体信号を検出することを特徴とする請求項１に記載の血圧計測方法。
【請求項４】
横臥した被験者の身体の下に生体信号検出部を配置した生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段によって検出された生体信号から心拍信号を抽出する心拍信号抽出手段と、前記心拍信号の強度を演算する心拍強度演算手段と、心拍強度信号から被験者の血圧を求める血圧算出手段とからなることを特徴とする血圧計測装置。
【請求項５】
前記血圧算出手段は、心拍強度演算手段によって得られた心拍強度の値から導かれた血圧変動値と、予め求められていた基準血圧値とから血圧値を算出することを特徴とする請求項４に記載の血圧計測装置。
【請求項６】
前記生体信号検出手段は、微差圧センサと生体信号検出部とからなることを特徴とする請求項４に記載の血圧計測装置。
【請求項７】
前記生体信号検出手段の生体信号検出部は、弾性を有する中空のチューブであることを特徴とする請求項６に記載の血圧計測装置。
【請求項８】
前記生体信号検出手段の生体信号検出部は、内部に空気を充填したマットであることを特徴とする請求項６に記載の血圧計測装置。
【請求項９】
前記生体信号検出手段を主として被験者の臀部の下に配置したことを特徴とする請求項４に記載の血圧計測装置。
【請求項１０】
前記心拍強度演算手段は、心拍信号を一定値に制御した際のゲインの値から信号強度を演算することを特徴とする請求項４に記載の血圧計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、無侵襲で血圧を計測することができるとともに、連続的に血圧を計測することが可能な血圧計測方法及び血圧計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  血圧を計測する方法として、上腕部に空気圧カフを巻きつけ、エアーポンプを用いてカフの圧力を制御することにより、動脈の状態変化を観測して最高血圧および最低血圧を知る方法が知られている。【０００３】  このカフを用いる方法は、血圧を計測する方法として一般的に採用されており、臨床的にも信頼が高いが、被験者の身体を拘束する必要があり、かつ連続的に自動で計測することが出来ないために、睡眠時あるいは横臥時の被験者の血圧を監視するのに用いる装置としては適切ではない。【０００４】  一方、カフを用いない方法としては、脈動検出センサを被験者の心臓に近い身体表面に貼り付け、心臓が発生させる脈派をこの脈動検出センサで検出し、この測定データから血圧を演算する方法が知られているが、脈動検出センサで検出されるのは、心臓を駆動する筋電流であり、必ずしも血圧の変動と一致するわけではない。事実、心因性の要因等で血圧が変動する場合などには、筋電流の変動と血圧の変動とは対応しないという現象が起きる。【０００５】  さらに、被験者の身体に脈動検出センサを貼り付けられた状態は快適とは言えず、脈動検出センサの信号伝送のリード線は睡眠を妨げる原因ともなり、日常的に用いることは難しい。【０００６】  また、手首に脈派検出手段を装着して脈派を検出し、この脈派から血圧を演算する方法も知られているが、手首は心臓の場所から離れているために心臓で発生する心拍の変化波形からは変形した波形となっており、この波形データから血圧を演算するのは適当とは言えない。また、被験者が装着するのを忘れることもあり、その場合には血圧データ測定を行うことができないという不具合が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  このように、横臥時及び睡眠中の被験者の血圧の変化を連続的に計測しようとすると、従来の血圧計測装置では、被験者に身体的負担をかけるものであり、さらに毎日確実に血圧データを得ることが出来ないという問題点があり、上記の要求に対応することができない。【０００８】  本発明は、上記問題点を鑑み、被験者の就寝中の血圧の測定を無侵襲でかつ連続的に行うことができるとともに、通常の生活の中において被験者に負担をかけることなく血圧を計測することができる血圧計測方法及び血圧計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上記目的を達成するために、本発明の第１の解決手段の血圧計測方法は、横臥した被験者の身体の下に生体信号検出手段を配置して生体信号を検出し、検出された生体信号から心拍信号を抽出してその心拍信号の強度を演算し、得られた心拍強度信号から被験者の血圧を求めている。【００１０】  上記の第１の解決手段によれば、被験者の身体の下に配置した検出手段により生体信号を検出し、この生体信号データから心拍信号を抽出し、その心拍信号の強度から血圧を演算するので、被験者は生体信号検出手段を身体の下、実際的には被験者の横臥する寝具の下に敷いているだけで、血圧を計測することが可能になる。即ち、被験者の身体を拘束しないで被験者の血圧を計測することができる。【００１１】  また、本発明の血圧計測方法で検出する生体信号は、被験者の生命活動に基づいて発生する振動を検出しているため、心臓のポンプ機能に基づく弁の開閉による、圧力の変化が振動となって生体信号の一部として検出されている。ここで、心拍信号成分を抽出することは、とりも直さず血圧に対応する振動を検出することになる。即ち生体信号から抽出された信号強度は、血圧と強い相関性を持っていると見做すことができるために精度の高い血圧測定が実現できる。【００１２】  本発明の第２の解決手段は、第１の解決手段の血圧計測方法であって、心拍強度信号から血圧変動値を導き、予め求められていた基準血圧値を用いて血圧値を算出することを特徴としている。【００１３】  上記の第２の解決手段によれば、測定開始時に校正用の血圧計で基準となる血圧の値を計測し、この値を用いることにより正確な血圧の値を得ることができる。【００１４】  本発明の第３の解決手段は、第１の解決手段の血圧計測方法であって、前記生体信号検出手段は、微差圧センサと生体信号検出部とからなり、生体信号検出部の内部に収容されている空気の圧力変化を微差圧センサでもって検出することにより生体信号を検出する。【００１５】  本発明の第４の解決手段は、血圧計測装置であって、横臥した被験者の身体の下に生体信号検出部を配置した生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段によって検出された生体信号から心拍信号を抽出する心拍信号抽出手段と、前記心拍信号の強度を演算する心拍強度演算手段と、心拍強度信号から被験者の血圧を求める血圧算出手段とからなることを特徴とする。【００１６】  本発明の第５の解決手段は、第４の解決手段の血圧計測装置であって、前記血圧算出手段は、心拍強度演算手段によって得られた心拍強度の値から導かれた血圧変動値と、予め求められていた基準血圧値とから血圧値を算出することを特徴とする。【００１７】  本発明の第６の解決手段は、第４の解決手段の血圧計測装置であって、前記生体信号検出手段は、微差圧センサと生体信号検出部とからなることを特徴とする。【００１８】  本発明の第７の解決手段は、第６の解決手段の血圧計測装置であって、前記生体信号検出手段の生体信号検出部は、弾性を有する中空のチューブであることを特徴としており、中空のチューブ内の圧力変化を微差圧センサで検出することにより生体信号を検出する。【００１９】  本発明の第８の解決手段は、第６の解決手段の血圧計測装置であっ��、前記生体信号検出手段の生体信号検出部は、内部に空気を充填したマットであることを特徴としており、マット内の圧力変化を微差圧センサで検出することにより生体信号を検出する。【００２０】  本発明の第９の解決手段は、第４の解決手段の血圧計測装置であって、前記生体信号検出手段を主として被験者の臀部の下に配置したことを特徴としており、被験者の横臥する姿勢（上向き、横向き等）に、心拍強度の変化はほとんどないか、僅かであるため、姿勢等を測定して、その補正も出来る。【００２１】  本発明の第１０の解決手段は、第４の解決手段の血圧計測装置であって、前記心拍強度演算手段は、心拍信号に一定に制御を施した際の制御ゲインの値から信号強度を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】  上述したように本発明の血圧計測装置は、被験者の身体の下に配置した検出手段により生体信号を検出し、この検出した生体信号を演算処理することにより、血圧値を無侵襲で計測することを実現するものであり、心臓のポンプ機能に基づく圧力の変化が振動となって生体信号の一部として検出されているので、生体信号から抽出された信号強度は血圧の値と強い相関性を持ち、精度の高い血圧測定が実現できる。【００２３】  さらに、検出手段は横臥中あるいは就寝中の被験者の身体の下に寝具と一緒に敷かれ、被験者の身体を拘束することなく血圧値が計測されるとともに、連続的に血圧が計測されることで、横臥中あるいは就寝中の被験者の身体の状態の変化あるいは異常を検出することが可能となる。
【発明の実施するための最良の形態】
【実施例】
【００２４】  図１（ａ）は、本発明の血圧値計測を実施する実施例の工程を示すブロック図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）において矢視方向から見た一部断面図である。図１に示す生体信号検出手段１は、被験者の微細な生体信号を検出する無侵襲センサであり、信号増幅整形手段２において、後の処理工程で処理できるように生体検出手段１で検出された信号を増幅し、呼吸などの不要な信号をバンドパスフィルターなどにより除去する。【００２５】  生体信号検出手段１は圧力検出チューブ１ａと圧力セン微差圧センサ１ｂとからなり、無侵襲な生体信号の検出手段を構成している。微差圧センサ１ｂは、微小な圧力の変動を検出するセンサであり、本実施例では、低周波用のコンデンサマイクロホンタイプを使用するが、これに限るものではなく、適切な分解能とダイナミックレンジを有するものであればよい。【００２６】  本実施例で使用した低周波用のコンデンサマイクロフォンは、一般の音響用マイクロフォンが低周波領域に対して配慮されていないのに引き替え、受圧面の後方にチャンバーを設けることによって低周波領域の特性を大幅に向上させたものであり、圧力検出チューブ１ｂ内の微小圧力変動を検出するのに好適なものである。また、微小な差圧を計測するのに優れており、０．２Ｐａの分解能と約５０Ｐａのダイナミックレンジを有し、通常使用されるセラミックを利用した微差圧センサと比較して数倍の性能を持つものであり、生体信号が体表面に通して圧力検出チューブ１ａに加えた微小な圧力を検出するのに好適なものである。また周波数特性は０．１Ｈｚ〜２０Ｈｚの間でほぼ平坦な出力値を示し、心拍および呼吸数等の微少な生体信号を検出するのに適している。【００２７】  圧力検出チューブ１ａは、生体信号の圧力変動範囲に対応して内部の圧力が変動するように適度の弾力を有するものを使用する。また圧力変化を適切な応答速度で微差圧センサ１ｂに伝達するためにチューブの中空部の容積を適切に選ぶ必要がある。圧力検出チューブ１ａが適度な弾性と中空部容積を同時に満足できない場合には、圧力検出チューブ１ａの中空部に適切な太さの芯線をチューブ長さ全体にわたって装填し、中空部の容積を適切にとることができる。【００２８】  圧力検出チューブ１ａは寝台７上に敷かれた硬質シート８の上に配置され、その上に弾性を有するクッションシート９が敷かれており、圧力検出チューブ１ａの上は被験者が横臥することになる。なお、圧力検出チューブ１ａは、クッションシート９などに組み込んだ構成にすることにより、圧力検出チューブ１ａの位置を安定させる構造としてもよい。【００２９】  本実施例では、２組の圧力検出チューブ１ａが設けられており、一方が被験者の胸部の部位の生体信号を検出し、他方が被験者の臀部の部位を検出することで、被験者の就寝の姿勢に関わらず生体信号を検出するように構成されているが、臀部の部位のみ圧力検出チューブ１ａを配置する構成としてもよい。【００３０】  生体信号検出手段１によって検出された生体信号は、人の体から発する様々な振動が混ざりあった信号であり，その中に心拍信号を始めとして呼吸信号や寝返り等の信号が含まれている。上記の心拍信号は、心臓のポンプ機能に基づく圧力���変化（即ち血圧）が振動となって生体信号の一部として検出されているものであり、生体信号から心拍信号成分を抽出することは、とりも直さず血圧に相当する振動を検出することになる。そこで本発明では、血圧値と高い相関を有する心拍信号を抽出する。【００３１】  自動利得制御手段３は、信号増幅整形手段２の出力を所定の信号レベルの範囲に入るように自動的にゲイン制御を行ういわゆるＡＧＣ回路であり、この際のゲインの値（係数）を信号強度演算手段４に出力する。ゲイン制御は、例えば信号のピーク値が上限閾値を超えた場合に出力信号の振幅が小さくなるようにゲインを設定し、ピーク値が下限閾値を下回った場合に振幅が大きくなるようにゲインを設定している。【００３２】  信号強度演算手段４は、自動利得制御手段３において生体信号に対して施したゲイン制御の係数から信号の強度を演算する。上述のＡＧＣ回路から得られるゲインの値は信号の大きさが大なるときには小さく、また信号の大きさが小なるときは大きく設定されるために、ゲインの値を用いて信号強度を示すには、ゲインの値と反比例するように信号強度を示す関数を設定するようにするのがよい。【００３３】  血圧値演算手段５は、信号強度演算手段４で得られた心拍信号強度から血圧値を演算する。心拍強度のデータから導かれるのは、血圧の変動値であるので、予め測定されている血圧データと比較校正することで、血圧値が得られる。血圧値演算手段５において血圧値の演算は繰り返しかつ連続的に実行され、所定時間間隔で血圧値が出力・記録手段６に出力される。【００３４】  出力・記録手段６は測定された血圧値のモニタなどの出力装置へ出力あるいは血圧値のデータの保管を制御する手段である。【００３５】  生体信号検出手段として中空のチューブを用いた例を説明したが、図２に示すエアマットを検出手段として用いてもよい。ここで、生体信号検出手段１０ａは内部に空気を封入したエアマットであり、その一端にエアチューブ１０ｂが接続され、微差圧センサ１０ｃに接続される。微差圧センサは、中空のチューブを用いた生体信号検出手段の場合で説明したものと同じものを用いることができる。【００３６】  次に図３に示す血圧値演算手段５が実行する血圧値の算出手順の第１の実施例について説明する。まず強度演算手段４で得られた心拍信号強度信号を取込み、心拍強度信号のピーク値を検出する。次いで心拍強度信号のピーク値の移動平均を求め、この値を血圧変動値パラメータＰとする。【００３７】  測定開始時に別の血圧測定手段で測定した血圧値を取込み、この値に所定係数を乗じた基準値Ｔを定め、次式を用いて最高血圧値および最低血圧値を求める。
最高血圧  ＝α・Ｐ  ＋Ｔ    （Ａ）
最低血圧  ＝β・Ｐ  ＋Ｔ    （Ｂ）
ここで、αおよびβはそれぞれ、最高血圧および最低血圧を算出するための実験的に求められた血圧値誘導係数である。【００３８】  図３の処理は、血圧値演算手段５において繰り返し連続的に実行され、所定時間間隔で血圧値が出力・記録手段６に出力される。【００３９】  図４は、血圧値演算手段５における血圧値の算出手順について第２の実施例を示すものである。まず強度演算手段４で得られた心拍信号強度信号を取込み、心拍強度信号のピーク値を検出する。次いで心拍強度信号のピーク値の移動平均を求め、この値を血圧変動値パラメータＰとし、さらに測定開始時に別の血圧測定手段で測定した血圧値を取込む。【００４０】  一方、取込んだ心拍信号強度信号について、別途その分散値を算出する。即ちある時刻において、その時刻までの一定時間にサンプリングしたデータのばらつきを示す指標を分散値とし、算出した分散値を用いて血圧値誘導係数の補正係数を算出する。分散値として標準偏差を用いてもよい。【００４１】  この補正は、被験者となる個体の年齢差などにより、心拍強度と血圧値との関係が異なる場合を配慮して行うものであり、所定の血圧誘導係数αおよびβに対して乗算した値を新たな血圧誘導係数αおよびβとする。【００４２】  第１の実施例と同様にして（Ａ）および（Ｂ）の式から最高血圧値および最低血圧値を求める。【００４３】  校正データの取込みに用いる血圧計は、本発明の血圧計測装置に対してオンラインで血圧データを取り込めるものが望ましいが、測定開始時に測定を行い、手入力で血圧値を入力する方法でもよい。【００４４】  上記の実施例では、信号強度信号のピーク値に注目して血圧値を算出するパラメータとしたが、これに限るものではなく、信号強度信号の他の特徴指標、例えば一定時間内の最大振幅値などをパラメータとすることができる。【００４５】  また、心拍強度の分散値（ばらつき指数）を算出し、この値を使用して血圧値を算出するためのパラメータを求めてもよい。即ち、心拍強度信号からさらに心拍強度の分散値を求めて、このデータから血圧値を算出するためのパラメータを導く方法を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】  上腕部にカフを装着して血圧を測定する装置は、言うまでもなく睡眠時に用いることはできない。また、脈動検出センサを被験者の心臓に近い身体表面に貼り付けて心臓が発生させる脈派を検出して血圧を計測する装置は、脈動検出センサを身体に貼り付けられた状態で計測が行われるために快適な状態とは言えず、睡眠時に日常的に用いることは困難である。さらに、手首に脈派検出手段を装着して血圧を計測する装置も提案されているが、睡眠時には邪魔なものであり、被験者が装着するのを忘れれば、血圧測定データが得られないという不具合が発生する。【００４７】  本発明の血圧計測装置は、就寝する寝具と一緒に被験者の身体の下に敷くだけであり、睡眠を妨げるものではない。その結果、被験者には安眠を保証した上で被験者の血圧の変動を一晩中記録することができる。また、単に横臥している場合でも血圧の計測は可能であり、寝たきりに近い状態の患者にも適用することができる。このことは、例えば老齢者あるいは病人等の身体に不調を抱える人の就寝中あるいは横臥中の血圧を監視することができるので、被験者に異常があった際に警報を発することにより、介護する人の負担を軽減することが可能となるとともに、被験者の健康管理に大いに寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】  本発明の血圧計測装置における血圧測定を行う作業の流れを示すブロック図である。
【図２】  別の生体信号検出手段を示す平面図である。
【図３】  血圧値を算出する第１の実施例の手順を示すフロー図である。
【図４】  血圧値を算出する第２の実施例の手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００４９】  １  生体検出手段（圧力検出手段）
１ａ  圧力検出手段
１ｂ  微差圧センサ
２  信号増幅整形手段
３  自動利得制御（ＡＧＣ）手段
４  信号強度演算手段
５  血圧値演算手段
６  データ記憶・出力手段
７  寝台
８  硬質シート
９  クッションシート
１０  生体検出手段（圧力検出手段）
１０ａ  圧力検出手段（エアーマット）
１０ｂ  エアチューブ
１０ｃ  微差圧センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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