(57)【要約】  【課題】  脈波が脈波解析に適しているか否かを判定できる脈波判定装置、およびその脈波判定装置を利用した血圧推定装置を提供する。  【解決手段】  この血圧推定装置１は、脈波センサ９から脈波信号を取得する（Ｓ１）。次に、脈波のピークから次の立ち上がり点までの脈波波形における前記立ち上がり点付近の変化の程度に関する脈波パラメータを取得する（Ｓ２）。次に、脈波パラメータが、予め定められた閾値未満であるか否かを判定し（Ｓ３）、脈波パラメータが閾値未満であれば（Ｓ３：ＹＥＳ）、即ち脈波が血圧推定（脈波解析）に適していると判定されれば、血圧推定を行う（Ｓ４）。一方、脈波パラメータが閾値以上であれば（Ｓ３：ＮＯ）、エラー判別処理を行い（Ｓ６）、エラー判別処理の結果に基づいてディスプレイ２１にエラー表示をさせる（Ｓ７）。【選択図】図９
2011229736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体から検出された脈波信号を取得する脈波取得手段と、
前記脈波取得手段が取得した前記脈波信号に基づいて、脈波のピークから次の立ち上がり点までの脈波波形における前記立ち上がり点付近の変化の程度に関するパラメータを算出する算出手段と、
前記算出手段により算出されたパラメータが、前記変化の程度が所定の閾値以上であると判断できる値である場合に、前記脈波信号が脈波解析に適していると判定する一方、前記パラメータが、前記変化の程度が前記閾値未満であると判断できる値である場合に、前記脈波信号が脈波解析に適していないと判定する判定手段と、を備える
ことを特徴とする脈波判定装置。
【請求項２】
前記パラメータは、前記脈波が前記ピークから立ち下がって所定の第１高さとなった時点から、前記第１高さよりも低い第２高さになるまでの時間であり、
前記変化の程度が所定の閾値以上であると判断できる値である場合とは、前記パラメータが所定の時間閾値未満である場合であり、前記変化の程度が前記閾値未満であると判断できる値である場合とは、前記パラメータが前記時間閾値以上である場合である
ことを特徴とする請求項１に記載の脈波判定装置。
【請求項３】
前記パラメータは、前記脈波を１階微分した速度脈波が負に最大となった後に上昇して所定の第１速度となった時点から、前記第１速度よりも上昇した第２速度になるまでの時間であり、
前記変化の程度が所定の閾値以上であると判断できる値である場合とは、前記パラメータが所定の時間閾値未満である場合であり、前記変化の程度が前記閾値未満であると判断できる値である場合とは、前記パラメータが前記時間閾値以上である場合である
ことを特徴とする請求項１に記載の脈波判定装置。
【請求項４】
前記パラメータは、前記脈波が前記ピークから立ち下がって所定の第１高さとなった時点から、前記第１高さよりも低い第２高さになるまでの時間を、脈拍間隔で除した値であり、
前記変化の程度が所定の閾値以上であると判断できる値である場合とは、前記パラメータが所定の時間閾値未満である場合であり、前記変化の程度が前記閾値未満であると判断できる値である場合とは、前記パラメータが前記時間閾値以上である場合である
ことを特徴とする請求項１に記載の脈波判定装置。
【請求項５】
前記パラメータは、前記脈波を１階微分した速度脈波が負に最大となった後に上昇して所定の第１速度となった時点から、前記第１速度よりも上昇した第２速度になるまでの時間を、脈拍間隔で除した値であり、
前記変化の程度が所定の閾値以上であると判断できる値である場合とは、前記パラメータが所定の時間閾値未満である場合であり、前記変化の程度が前記閾値未満であると判断できる値である場合とは、前記パラメータが前記時間閾値以上である場合である
ことを特徴とする請求項１に記載の脈波判定装置。
【請求項６】
前記パラメータは、前記脈波が前記ピークから立ち下がって所定の高さとなる第１高さとなった時点から前記第１高さよりも低い第２高さになるまでの時間Ｔ１、および、前記脈波が前記第１高さよりも低く前記第２高さよりも高い第３高さとなった時点から前記第２高さになるまでの時間Ｔ２から算出される、Ｔ２／Ｔ１であり、
前記判定手段は、前記パラメータが所定の閾値未満である場合に前記脈波信号が脈波解析に適していると判定し、前記パラメータが所定の閾値以上である場合に前記脈波信号が脈波解析に適していないと判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の脈波判定装置。
【請求項７】
前記脈波取得手段は、複数の脈波センサから脈波信号を取得可能であって、
前記複数の脈波センサそれぞれにて検出された脈波信号に対する前記判定手段の判定結果に基づいて、脈波解析に適している前記脈波信号を抽出する抽出手段を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の脈波判定装置。
【請求項８】
前記判定手段により判定された前記脈波信号が脈波解析に適しているか否かの判定結果を出力する判定結果出力手段を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の脈波判定装置。
【請求項９】
車両に搭載されて用いられ、
前記脈波取得手段は、前記車両のハンドルに配置された脈波センサから脈波信号を取得可能であって、
前記判定手段により前記脈波信号が脈波解析に適していないと判定された場合には、前記ハンドルの握り方が不適切であることに対応する信号を出力する情報出力手段を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の脈波判定装置。
【請求項１０】
前記脈波解析は血圧推定に用いるものである
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の脈波判定装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の脈波判定装置と、
前記脈波信号を用いて血圧を推定する血圧推定手段と、を備える血圧推定装置であって、
前記血圧推定手段は、前記脈波取得手段により取得された脈波信号が前記判定手段により脈波解析に適していると判定された場合に、前記脈波信号を用いて血圧推定を行う
ことを特徴とする血圧推定装置。
【請求項１２】
前記血圧推定手段は、前記脈波取得手段により取得された脈波信号が前記判定手段により脈波解析に適していないと判定された場合に、推定された血圧値を補正する、もしくは前記脈波信号を補正して血圧推定を行う
ことを特徴とする請求項１１に記載の血圧推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脈波から血圧を推定する際などに脈波の適否を判定する脈波判定装置、およびその脈波判定装置を用いた血圧推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、血圧を測定する場合には一般的にカフを用いて行っているが、カフによる締め付けにより被測定者に圧迫感を与えたり、連続的な血圧測定ができないなどの問題があった。
【０００３】
これに対して、近年では、脈波を解析して得られる脈波伝播速度や脈波特徴量などを用いて血圧を算出する測定法が検討されている（特許文献１〜８参照）。例えば、容積脈波であれば、光を用いて測定できるため、装置の小型化を実現できるとともに、被測定者の苦痛を解消でき、更には、連続的な血圧測定が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２９５６５６号公報
【特許文献２】特開平１０−２９５６５７号公報
【特許文献３】特開平１１−３１８８３７号公報
【特許文献４】特表２００３−５５５号公報
【特許文献５】特開２００１−８９０７号公報
【特許文献６】特開２００６−２６３３５４号公報
【特許文献７】特開２００７−８２６８２号公報
【特許文献８】特開２００８−３０２１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１〜８の技術は、例えば脈波や心電の信号の特徴量（例えば脈波の２階微分、脈波伝播速度（ＰＴＴ）、心拍周期（ＲＲ））などを用いて血圧を推定するものであるが、外乱によって脈波の波形が影響を受けその波形が変形していると、推定される血圧が変化してしまう。つまり、血圧の推定に重要な脈波波形の信頼性を評価せずに脈波解析を行っているため、推定される血圧の信頼性が低いという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、脈波が脈波解析に適しているか否かを判定できる脈波判定装置、およびその脈波判定装置を利用した血圧推定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した問題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、生体から検出された脈波信号を取得する脈波取得手段と、脈波取得手段が取得した脈波信号に基づいて、脈波のピークから次の立ち上がり点までの脈波波形における立ち上がり点付近の変化の程度に関するパラメータを算出する算出手段と、算出手段により算出されたパラメータが、上記変化の程度が所定の閾値以上であると判断できる値である場合に、脈波信号が脈波解析に適していると判定する一方、上記パラメータが、変化の程度が所定の閾値未満であると判断できる値である場合に、脈波信号が脈波解析に適していないと判定する判定手段と、を備えることを特徴とする脈波判定装置である。
【０００８】
このように構成された脈波判定装置では、取得した脈波信号が脈波解析に適しているか否かを判定することができる。これにより、脈波が脈波解析に適しているか否かが不明な状態で例えば血圧推定を実行し、信頼性が不明確な血圧値を出力してしまうことを防止できる。また、脈波解析に適している脈波信号のみを用いて血圧推定を行えば、その推定精度を高めることができ、また脈波信号が脈波解析に適していない場合にはそのことをユーザに報知して知らせることができる。
【０００９】
脈波を解析する目的としては上述したように血圧推定が考えられるが、それ以外の目的であっても当然に上記脈波判定装置を用いることができる。
上記請求項１の発明は、外乱を受ける状態において、脈波のピークから次の立ち上がり点までの脈波波形における立ち上がり点付近の波形が変化するという知見に基づくものである。図５（Ａ），（Ｂ）に外乱を受けている状態の脈波波形（図５（Ａ））と、外乱を受けていない状態の脈波波形（図５（Ｂ））とを示す。外乱を受けている状態（図５（Ａ））においては、脈波はピークを超えた後急激に立ち下がり、次の脈波の立ち上がり点付近では波形の変化の程度が小さくなる（以降、この状態を「フラットになる」ともいう）。従って、このフラットになった状態を検出することで、外乱の有無を判断でき、脈波解析に適しているか否かを判断できる。
【００１０】
フラットになったか否かの判断は、立ち上がり点付近での波形の変化の程度に関するパラメータを予め定めた閾値と比較することによって実現できる。閾値は、例えば求められる血圧推定の精度や、外乱の影響の受け易さに関する個人差などに応じて設定するとよい。
【００１１】
なお、上記パラメータは、立ち上がり点付近の変化の程度に関するものであれば様々なものを用いることができる。例えば、脈波波形の傾きをパラメータとし、所定の点において傾きが所定値以上であれば、脈波解析に適していると判定することが考えられる。
【００１２】
しかしながら、脈波におけるある一点において測定された傾きでは、ノイズによる波形の乱れや、波形がフラットに変化する位置のばらつきなどの要因により脈波解析への適否の判定に適さない場合がある。例えば、図５（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、脈波のフラットさは相違していても、傾きを測定する点によって差が現れない場合がある。そのため、パラメータとして、フラットさを高い精度で検出できるものを設定するとよい。
【００１３】
例えば、請求項２に記載のように、パラメータを、脈波がピークから立ち下がって所定の第１高さとなった時点から、第１高さよりも低い第２高さになるまでの時間としてもよい。その場合には、上述した変化の程度が所定の閾値以上であると判断できる値である場合（即ち脈波信号が脈波解析に適している場合）とは、上記パラメータが所定の時間閾値未満である場合とし、変化の程度が前記閾値未満であると判断できる値である場合（即ち脈波信号が脈波解析に適していない場合）とは、上記パラメータが時間閾値以上である場合とするとよい。
【００１４】
脈波波形がフラットになれば、高さの変化量が小さくなる。よって、パラメータ（測定される時間）は波形がフラットになれば大きくなる。よって、この請求項２の発明によれば、パラメータを時間閾値と比較することで、フラットになっているかどうか、即ち脈波解析に適しているか否かを判定できる。
【００１５】
また、フラットになっているか否かの判定を、長さを有する時間に基づいて行っているため、波形に小さなノイズがあってもその影響を受け難く、また波形がフラットに変化する位置のばらつきの影響を小さくすることができ、精度良く判定を行うことができる。
【００１６】
なお、請求項２の発明において第１高さと第２高さの設定は設計事項であるが、波形におけるフラットな領域が充分に含まれるように設定するとよい。
ところで、請求項２の発明においてはパラメータとして時間を用いているが、請求項４に記載の発明のように、パラメータを、脈波がピークから立ち下がって所定の第１高さとなった時点から、第１高さよりも低い第２高さになるまでの時間を、脈拍間隔で除した値としてもよい。その場合には、上述した変化の程度が所定の閾値以上であると判断できる値である場合とは、上記パラメータが所定の時間閾値未満である場合とし、変化の程度が前記閾値未満であると判断できる値である場合とは、上記パラメータが時間閾値以上である場合とするとよい。
【００１７】
第１高さから第２高さになるまでの時間が同じ場合、フラットな領域の割合は脈拍間隔によって変化する。つまり、脈拍間隔が長ければ、相対的にフラットな期間の割合が小さく、脈拍間隔が短ければ相対的にフラットな期間の割合が大きくなる。
【００１８】
しかしながら、請求項４の構成の脈波判定装置であれば、パラメータは脈拍間隔に対する測定時間の割合を示す値となる。従って、パラメータの示すフラットさが脈拍間隔によって変化することを防止でき、脈拍間隔が極端に長かったり短かったりしても適切に判定を行うことができる。
【００１９】
また、上記パラメータの他の例として、請求項３に記載のように、パラメータを、脈波を１階微分した速度脈波が負に最大となった後に上昇して所定の第１速度となった時点から、第１速度よりも上昇した第２速度になるまでの時間としてもよい。その場合には、上述した変化の程度が所定の閾値以上であると判断できる値である場合（即ち脈波信号が脈波解析に適している場合）とは、上記パラメータが所定の時間閾値未満である場合とし、変化の程度が前記閾値未満であると判断できる値である場合（即ち脈波信号が脈波解析に適していない場合）とは、上記パラメータが時間閾値以上である場合とするとよい。
【００２０】
図６（Ａ）に図５（Ａ）を微分した速度脈波のグラフを示す。脈波がピークを過ぎると速度脈波は負になり、脈波がピーク後少し経過した時点で速度脈波は負に最大となる。その後速度の絶対値は急速に小さくなっていき、速度脈波は充分に小さくなるとその値の変化が小さくなる。そして立ち上がり点付近で脈波波形が一定期間フラットになっていれば、速度脈波が小さい状態が一定の期間続くことになる。よって、この請求項３に記載の発明によれば、パラメータ（測定される時間の長さ）を閾値と比較することで、フラットになっているかどうか、即ち脈波解析に適しているか否かを判定できる。
【００２１】
なお、請求項３の発明において第１速度と第２速度の設定は設計事項であるが、速度が充分に小さくなった領域が充分に含まれるように設定するとよい。
ところで、請求項３の発明においてはパラメータとして時間を用いているが、請求項５に記載の発明のように、パラメータを、脈波を１階微分した速度脈波が負に最大となった後に上昇して所定の第１速度となった時点から、第１速度よりも上昇した第２速度になるまでの時間を、脈拍間隔で除した値としてもよい。その場合には、上述した変化の程度が所定の閾値以上であると判断できる値である場合とは、上記パラメータが所定の時間閾値未満である場合とし、変化の程度が前記閾値未満であると判断できる値である場合とは、上記パラメータが時間閾値以上である場合とするとよい。
【００２２】
第１速度から第２速度になるまでの時間が同じ場合、フラットな領域の割合は脈拍間隔によって変化する。つまり、脈拍間隔が長ければ、相対的にフラットな期間の割合が小さく、脈拍間隔が短ければ相対的にフラットな期間の割合が大きくなる。
【００２３】
しかしながら、請求項５の構成の脈波判定装置であれば、パラメータは脈拍間隔に対する測定時間の割合を示す値となる。従って、パラメータの示すフラットさが脈拍間隔によって変化することを防止でき、脈拍間隔が極端に長かったり短かったりしても適切に判定を行うことができる。
【００２４】
また、上述したものと同様に脈拍間隔の影響を抑制できるパラメータとして、請求項６に記載のように、パラメータを、脈波がピークから立ち下がって所定の高さとなる第１高さとなった時点から第１高さよりも低い第２高さになるまでの時間Ｔ１、および、脈波が第１高さよりも低く第２高さよりも高い第３高さとなった時点から第２高さになるまでの時間Ｔ２から算出されるＴ２／Ｔ１としてもよい。その場合、判定手段は、Ｔ２／Ｔ１が所定の閾値未満である場合に脈波信号が脈波解析に適していると判定し、Ｔ２／Ｔ１が所定の閾値以上である場合に脈波信号が脈波解析に適していないと判定するように構成するとよい。
【００２５】
請求項２にて既に説明したように、測定される時間は波形がフラットになれば長くなる。波形がフラットになる傾向は次の脈波の立ち上がり点に近づくほど明確に現れるため、脈波がフラットであるとＴ１に対するＴ２の割合が大きくなり、逆に、フラットでなければＴ１に対するＴ２の割合が小さくなる。よって、この請求項６に記載の発明によれば、Ｔ２／Ｔ１を閾値と比較することで、フラットになっているかどうか、即ち脈波解析に適しているか否かを判定できる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の脈波判定装置において、脈波取得手段が複数の脈波センサから脈波信号を取得可能であって、その複数の脈波センサそれぞれにて検出された脈波信号に対する判定手段の判定結果に基づいて、脈波解析に適している脈波信号を抽出する抽出手段を備えることを特徴とする。
【００２７】
このように構成された脈波判定装置であれば、複数の脈波を取得し、その中から適切な脈波信号を抽出できる。よって、その適切な脈波を用いて精度の高い血圧推定を行うことができる。また、複数の脈波を取得することで、その中から適切な脈波を取得できる可能性を高めることができるため、脈波の検出し直しの手間や、適切な脈波が取得できずに精度の高い血圧推定が行えないといった不具合が少なくなる。
【００２８】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の脈波判定装置において、判定手段により判定された脈波信号が脈波解析に適しているか否かの判定結果を出力する判定結果出力手段を備えることを特徴とする。
【００２９】
このように構成された脈波判定装置であれば、ユーザに対して取得した脈波が脈波解析に適しているか否かを通知できる。ユーザは、脈波の適否を知ることによって、例えばその脈波信号を用いて推定された血圧の精度を確認できたり、脈波を適切に取得できるように脈波を検出するセンサに対する脈波測定部位（例えば手や指）の位置を直したりすることができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の脈波判定装置であって、車両に搭載されて用いられ、脈波取得手段が車両のハンドルに配置された脈波センサから脈波信号を取得可能であり、判定手段により脈波信号が脈波解析に適していないと判定された場合には、ハンドルの握り方が不適切であることに対応する信号を出力する情報出力手段を備えることを特徴とする。
【００３１】
このように構成された脈波判定装置であれば、車両の運転者の血圧を測定することができるうえ、脈波が脈波解析に適していない場合にはハンドルの握り方が不適切であると運転者に知らせることができるため、運転者が握り方を変更して脈波解析に適した脈波を取得しやすくなる。
【００３２】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の脈波判定装置であって、脈波解析は血圧推定に用いるものであることを特徴とする。
このように構成された脈波判定装置であれば、脈波解析に適していると判定された脈波を用いて血圧推定を行うことで、精度の高い血圧値を出力することができる。
【００３３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の脈波判定装置と、脈波信号を用いて血圧を推定する血圧推定手段と、を備える血圧推定装置であって、血圧推定手段が、脈波取得手段により取得された脈波信号が判定手段により脈波解析に適していると判定された場合に、脈波信号を用いて血圧推定を行うことを特徴とする。
【００３４】
このように構成された血圧推定装置であれば、脈波解析に適した脈波信号を用いて精度の高い血圧推定を行うことができる。
なお、脈波解析に適していないと判定された場合、その脈波信号を用いた血圧推定を行わないように構成しても良いが、請求項１２に記載の血圧推定装置のように、血圧推定手段が、脈波取得手段により取得された脈波信号が前記判定手段により脈波解析に適していないと判定された場合に、推定結果を補正することで精度を向上してもよい。また同様に脈波信号を補正して血圧推定を行うように構成してもよい。
【００３５】
このように構成された血圧推定装置であれば、脈波信号が血圧推定に適していない場合でも補正を加えることで、精度の高い血圧推定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】血圧推定装置の全体構成を示す説明図
【図２】血圧推定装置の機能ブロック図
【図３】心電信号と脈波信号を示すグラフ
【図４】脈波信号とそれを微分した信号を示すグラフ
【図５】脈波１周期の波形を示す図
【図６】脈波波形におけるピークからの高さと、次の脈波の立ち上がりまでの時間と、の関係を示すグラフ
【図７】脈波を１階微分した速度脈波のグラフ
【図８】脈波１周期の波形を示す図
【図９】実施例１の血圧推定処理の処理手順を示すフローチャート
【図１０】エラー判別処理の処理手順を示すフローチャート
【図１１】実施例２の血圧推定処理の処理手順を示すフローチャート
【図１２】実施例３のハンドルを示す図
【図１３】実施例３の血圧推定処理の処理手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示にすぎず、本発明が、下記の事例以外にも様々な形態で実施できるのはもちろんである。
［実施例１］
本実施例では、自動車に搭載されて運転者の血圧を測定する血圧推定装置について説明する。この血圧推定装置は、本発明の脈波判定装置の構成を包含するものである。
（１）血圧推定装置のシステム構成
本実施例の血圧推定装置１は、図１に示すように、運転者等に情報の報知を行う報知装置３と、手動にてデータの入力を行うマニュアル入力部５と、ハンドル７に取り付けられた脈波センサ９と、脈波センサ９の裏面に取り付けられた圧力センサ１１と、脈波センサ９に併設してハンドル７に取り付けられた皮膚温センサ１３と、室温センサ１５と、ハンドル７に取り付けられた一対の電極１７、１９とを備えている。
【００３８】
前記血圧推定装置１は、周知のマイクロコンピュータを中心とした電子制御装置であり、脈波センサ９や電極１７、１９等からの信号に基づいて、血圧の推定や報知装置３の制御等を行う。
【００３９】
前記報知装置３は、血圧や取得した脈波の情報などを表示する液晶等のディスプレイ２１や、その内容を音声等で出力するスピーカ２３により構成される。
前記マニュアル入力部５は、手動にて、体重、身長、年齢、性別等の個人別の身体特徴情報が入力可能な例えばキーボードやテンキーやリモコンなどの入力装置である。なお、ディスプレイ２１の表示画面をタッチパネルとして、データを入力するようにしてもよい。
【００４０】
前記脈波センサ９は、周知の発光素子（ＬＥＤ）や受光素子（ＰＤ）を備えた光学式のセンサであり、例えば運転者の指先等に光を照射し、その反射波を利用して脈波（容積脈波）を検出することができる。従って、後述する血圧の推定に用いる脈波信号は、この脈波センサ９から得ることができる。
【００４１】
圧力センサ１１は、加えられた圧力に応じた信号を出力するセンサであって、脈波センサ９に加えられる圧力を検出する。
皮膚温センサ１３および室温センサ１５は、温度に応じた信号を出力するセンサである。皮膚温センサ１３はハンドル７を握る手の温度を検出し、室温センサ１５は車両内部の温度を検出する。
【００４２】
前記一対の電極１７、１９は、ドライバの左右の手にそれぞれ接触するように、ハンドル７の左右に配置されている。この電極１７、１９は、心電信号を得るために電圧を印加する心電計の電極として用いられる。ここでは、両電極１７、１９と血圧推定装置１が、心電計の機能を果たす。従って、後述する血圧の推定に用いる心電信号は、この電極１７、１９を利用して得ることができる。
【００４３】
次に、本実施例の血圧推定装置１等の機能をブロック図にて更に詳しく説明する。
図２に示すように、本実施例の血圧推定装置１には、心電信号取得部２５と、脈波信号取得部２７と、心電信号解析部３１と、心電及び脈波信号解析部３３と、脈波信号解析部３５と、血圧演算部３７とを備えている。
【００４４】
このうち、心電信号取得部２５は、心臓の活動に伴う電気的興奮を、電極１７、１９間の電位差（心電信号）として計測するものである。
脈波信号取得部２７は脈波センサ９を駆動して脈波信号を取得するものである。
【００４５】
心電信号解析部３１は、心電信号を解析して、例えば心拍間隔（ＨＲ）等を算出するものである。
心電及び脈波信号解析部３３は、図３に示す様に、心電信号と脈波信号を用いて、心電信号に対する脈波信号の遅れ時間である脈波伝播時間（ＰＴＴ）を求めるものである。
【００４６】
脈波信号解析部３５は、図４に示す様に、脈波信号を解析して、１階微分（速度脈波）、２階微分（加速度脈波）、３階微分、４階微分を行うとともに、各微分における特徴量（例えば速度脈波のａ１〜ｆ１、加速度脈波のａ〜ｆ等）の算出、ＡＩ（容積ＡＩ）の算出などを行うものである。
【００４７】
また、本実施例における特徴的な処理として、脈波パラメータの算出を行う。脈波パラメータの詳細は後述する。
血圧演算部３７は、脈波パラメータを用いて脈波の血圧推定への適否を判定すると共に、生体情報である脈波信号及び心電信号のうち少なくとも脈波信号から得られる特徴量、例えばＰＴＴ、ＨＲ、速度脈波や加速度脈波などの特徴量、容積ＡＩ等を用いた公知の手法による血圧推定（算出）を実行するものである。血圧推定の手法として、例えば特願２００９−０３６７８９号公報に記載された手法を用いることができる。
（２）脈波の適否判定方法
次に、本実施例の脈波適否判定の方法について説明する。以下において、脈波の適否とは、血圧推定に適しているか否かを意味する。
【００４８】
図３に示すような脈波の１周期を抽出した図を図５（Ａ），（Ｂ）に示す。２つの図は、同一人物に対して測定したものであり、図５（Ａ）は脈波を変化させる外乱を含む場合の波形あって、図５（Ｂ）は外乱を含まない場合の波形である。ここでいう外乱とは、脈波を測定している部位がセンサ等に過剰に押圧されている場合、飲酒や運動により血流量が増大している場合、或いは生体上の異常（体調不良）などである。
【００４９】
２つの脈波波形は、脈波のピークから次の立ち上がり点までの波形が相違する。図５（Ａ）では、立下り始めから前半の領域４１において急激に高さが変化する一方、立ち上がり点付近の後半の領域４３においては高さの変化が小さくフラットになる。それに対して、図５（Ｂ）では、ピークから立ち上がり点まで変化速度が相対的に小さい。
【００５０】
本実施例では、このような波形の相違を、立ち上がり点付近の変化の程度に関する脈波パラメータとして抽出し、脈波の適否を判断するための基準値として予め定めた閾値と比較することにより、外乱を受けたもの、即ち血圧推定（脈波解析）に適さないものであるか否かを判定する。脈波パラメータの抽出手法および脈波の適否の判定方法の例を以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）に挙げる。
（ｉ）ピークから立ち下がった脈波の高さが第１高さ（例えば、脈波開始点を基準としてピークの高さの１０％）となった時点から、第１高さよりも低い第２高さ（例えば、次の脈波の立ち上がり点、即ちピークの高さの０％）までの時間を測定する。この時間を脈波パラメータとする。
【００５１】
立ち上がり点付近で波形がフラットになると、図５（Ａ），（Ｂ）から分かるように上記の測定時間は長くなる。よって、この時間が所定の閾値以上である場合に、その脈波が外乱を受けたものであって血圧推定に適していないと判断できる。
【００５２】
なお、第１高さと第２高さは上記の値に限られない。例えば第１高さがピークの高さの２０％、第２高さがピークの高さの２％、といったように適宜選択できる。なお、第１高さは、大きすぎると普通の脈波（フラットでない部分）が多く含まれ、小さいと解析エラーが生じやすい。
【００５３】
具体的には、第１、第２高さは次のような方針で決定することができる。図６（Ａ），（Ｂ）に、脈波のピークから次の立ち上がり点までの脈波波形におけるピークからの高さと時間との関係を表すグラフを示す。横軸はピークからの高さ（％）を示す。縦軸はその点から次の脈波の立ち上がりまでの時間を示す。即ちこのグラフは、脈波波形のグラフを右に９０度回転させたものと同様の形状となっている。なお、図６（Ａ），（Ｂ）は測定条件が同じで異なる被験者の脈波信号に基づくデータである。
【００５４】
ここで、第１高さは、通常（正常）の波形とフラットな波形とを比較して、高さ０％（立ち上がり点）からの時間差が大きくなる点を設定するとよい。それにより、波形がフラットか否かを適切に判断できる。
【００５５】
図６（Ａ）について、通常（正常）の波形とフラットな波形を比較すると、高さが６０％以下では波形の差（時間の差）が明確になり、１０％以下であっても充分な差がある。一方、図６（Ｂ）については高さが６０％では差が小さく、４０％ぐらいから差が明確になり３０％以下で顕著になる。
【００５６】
よって、この図６（Ａ），（Ｂ）からは、４０％以下を第１高さとするとよいことが分かる。また、第１高さが小さすぎると第２高さとの時間差が大きくならず誤差が生じやすくなるため、第１高さは、通常の波形とフラットな波形との差が充分にある高さ１０％以上が好ましいと分かる。
【００５７】
脈波パラメータは第１高さと第２高さとの時間差であるため、その時間差が大きくなるように第２高さは０％（立ち上がり点）近くに設定するとよい。
ところで、脈波パラメータは、測定した時間をそのまま用いてもよいが、測定した時間を脈拍間隔で除した値を用いてもよい。このようにして得られる脈波パラメータは脈拍間隔に対する測定時間の割合を示す値となる。従って、パラメータに対する脈拍間隔の影響を無くすことができ、脈拍間隔が極端に長かったり短かったりしても適切に判定を行うことができる。
（ｉｉ）ピークから立ち上がり点までの速度脈波において最小値（負の最大値）となった後に上昇して最小値よりも大きい第１速度（例えば負の最大値の２０％）となった時点から、第１速度よりも上昇した（速度の絶対値が小さい）第２の速度（例えば速度０）となるまでの時間を脈波パラメータとして測定する。
【００５８】
図７（Ａ），（Ｂ）に、脈波を１階微分した速度脈波のグラフを示す。図７（Ａ）は図５（Ａ）の脈波に対応し、図７（Ｂ）は図５（Ｂ）の脈波に対応するものである。
通常、容積脈波の場合、図５（Ｂ）のようにピークからの立ち下りの傾斜が比較的一定であるため、図７（Ｂ）に示すように負の最大の速度（図中、負の最大傾き）から速度が急速に小さくなりにくく、また速度が小さい期間も短い。一方図７（Ａ）に示すように、外乱を受けた状態では比較的早期に速度が小さくなり、さらにその速度が小さい状態が長時間継続することとなる。
【００５９】
よって、速度が第１速度となった時点から第２速度となった時点までの時間を測定すると、脈波がフラットな場合はフラットでない場合と比較して長時間となる。よって、この時間が所定の閾値以上である場合に、その脈波が外乱を受けたものであって血圧推定に適していないと判断できる。
【００６０】
なお、第１速度と第２速度は上記の値に限られない。例えば第１速度が最大速度の１０％、第２速度が最大速度の２％、といったように適宜選択できる。
また、上記（ｉ）と同様に、脈波パラメータは測定した時間をそのまま用いてもよいが、測定した時間を脈拍間隔で除した値を用いてもよい。
（ｉｉｉ）ピークから立ち下がった脈波の高さが所定の第１高さ（例えばピークの高さの１０％）となった時点から第１高さよりも低い第２高さ（例えばピークの高さの０％）になるまでの時間Ｔ１と、脈波が第１高さよりも低く第２高さよりも高い第３高さ（例えばピークの高さの５％）となった時点から第２高さになるまでの時間Ｔ２と、を測定し、Ｔ２／Ｔ１を算出する。
【００６１】
測定される時間は波形がフラットになれば長くなる。波形がフラットになる傾向は次の脈波の立ち上がり点に近づくほど明確に現れるため、脈波がフラットであるとＴ１に対するＴ２の割合が大きくなり、逆に、フラットでなければＴ１に対するＴ２の割合が小さくなる（図８（Ａ），（Ｂ）参照）。よって、このＴ２／Ｔ１が所定の閾値以上である場合に、その脈波が外乱を受けたものであって血圧推定に適していないと判定する。
（３）血圧推定装置による処理
以下に、血圧推定装置１が備える制御装置により実行される血圧推定処理について、図９のフローチャートを参照して説明する。ここでは、上記（ｉｉｉ）の手法を用いる場合の処理を説明するが、（ｉ）、（ｉｉ）の手法を用いる場合であっても、その推定方法以外は同様の処理となる。
【００６２】
この血圧推定処理では、まず、脈波センサ９から脈波信号を取得する（Ｓ１）。
次に、脈波パラメータを取得する（Ｓ２）。ここでは、Ｓ１にて取得した脈波信号に基づいて、脈波が５％となった時点から次の脈波の立ち上がり点までの時間（５％時間）と、脈波が１０％となった時点から次の脈波の立ち上がり点までの時間（１０％時間）と、を算出する。そして、５％時間を１０％時間で除した値を脈波パラメータとして算出する。
【００６３】
次に、５％時間を１０％時間で除した値（脈波パラメータ）が、予め定められた閾値未満であるか否かを判定する（Ｓ３）。脈波が血圧推定に適した正常な波形である場合、立ち上がり点付近で波形の傾斜が大きく変化しないため、５％時間は１０％時間の１／２に近い値となる（図８（Ｂ）のＴ２／Ｔ１に相当）。よって、５％時間を１０％時間で除した値は０．５に近くなる。
【００６４】
一方、脈波がフラットになっていると、５％時間が１０％時間に対して大きくなり、上記値は１に近くなる（図８（Ａ）のＴ２／Ｔ１に相当）。よって本実施例のように５％時間を１０％時間で除した値をパラメータとする場合、閾値は０．５と１の間の値（例えば０．７）に設定される。
【００６５】
５％時間を１０％時間で除した値が閾値未満であれば（Ｓ３：ＹＥＳ）、即ち脈波が血圧推定に適していると判定されれば、次に血圧推定を行う（Ｓ４）。ここでは、Ｓ１にて取得した脈波信号を解析すると共に心電信号を取得して解析し、血圧推定に必要な特徴量（例えばＰＴＴ、ＨＲ、ＡＩ、加速度脈波ａ〜ｆなど）を算出して、それらの値に基づいて血圧を推定する。そして、Ｓ４にて推定された血圧値をディスプレイ２１に表示させる（Ｓ５）。このとき、脈波が正常であった旨をディスプレイ２１に表示させてもよい。その後、本処理を終了する。
【００６６】
一方、Ｓ３にて、５％時間を１０％時間で除した値が閾値以上であれば（Ｓ３：ＮＯ）、エラー判別処理を行う（Ｓ６）。
エラー判別処理の詳細を図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。このエラー判別処理では、まず圧力センサ１１から出力される信号に基づいて脈波センサ９に加えられる圧力を取得する（Ｓ１１）。圧力が１０ｇ／ｃｍ２以上であれば（Ｓ１２：ＹＥＳ）、即ち、脈波センサ９に設けられた圧力一定機構のバネが飽和するより強くハンドル７を握りすぎて血圧推定に適した脈波が測定できない場合には、圧力エラーと判定する（Ｓ１３）。
【００６７】
一方、Ｓ１２にて圧力が１０ｇ／ｃｍ２未満であれば（Ｓ１２：ＮＯ）、皮膚温センサ１３から出力される信号に基づいてハンドル７を握る手の皮膚温度を取得する（Ｓ１４）。皮膚温度が３３℃以上であれば（Ｓ１５：ＹＥＳ）、室温センサ１５から出力される信号に基づいて車両内部の温度を取得する（Ｓ１６）。
【００６８】
車両内部の温度が３３℃以上であれば（Ｓ１７：ＹＥＳ）、即ち脈波を測定する室温が高すぎて適切な脈波が測定できない場合には、室温エラーと判定する（Ｓ１８）。一方、車両内部の温度が３３℃未満であれば（Ｓ１７：ＮＯ）、皮膚温度が高すぎる、即ち運転者に何らかの異常があると判断できる場合には、皮膚温エラーと判定する（Ｓ１９）。
【００６９】
またＳ１５において、温度が３３℃未満であれば（Ｓ１５：ＮＯ）、エラー内容不明と判定する（Ｓ２０）。
上記Ｓ１３，Ｓ１８，Ｓ１９，Ｓ２０の後、本エラー判別処理を終了し、血圧推定処理に戻る。
【００７０】
説明を図９に戻る。Ｓ６のエラー判別処理の後、ディスプレイ２１にエラー表示をさせる（Ｓ７）。具体的には、Ｓ６にて圧力エラーと判定されていれば、例えば「ハンドルを軽く握り直して下さい」といった握り方の教示を行う。室温エラーと判定されていれば、例えば「室温の設定を低くして下さい」といったように環境の変化を促す表示を行う。
【００７１】
また、皮膚温エラーと判定されていれば、例えば「少しリラックスした後再計測して下さい」といったように運転者の状態を改善させるように指示したり、「体温を計測してください」とった体調不良を示唆する表示を行う。また、エラー内容不明と判定されている場合には、血圧推定の結果を表示すると共に、信頼性が低い旨を合わせて表示する。
【００７２】
なお、これらの表示を行うときには、その内容をスピーカ２３から音声にて出力するように構成してもよい。このＳ７の後、本処理を終了する。
（４）発明の効果
このように構成された血圧推定装置１であれば、取得した脈波信号が血圧推定（脈波解析）に適しているか否かを判定することができる。これにより、血圧推定に適した脈波信号を用いて精度の高い血圧推定を行うことができる。また脈波信号が血圧推定に適していない場合にはそのことをユーザに報知して知らせることができる。
【００７３】
また上記血圧推定装置１では、脈波センサ９や電極１７，１９を自動車のハンドル７に備えているため、自動車の運転者の血圧を、運転者が運転している状態で測定することができる。また、取得された脈波が血圧推定に適していない場合にはハンドル７の握り方が不適切であると運転者に知らせることができるため、運転者が握り方を変更して血圧推定に適した脈波を取得しやすくなる。
［実施例２］
実施例２における血圧推定装置は、基本的に実施例１と同じ構成であるが、実行される処理内容が一部変更されている。よって、実施例１と同様である部分の説明は割愛し、変更された処理を以下に説明する。
（１）血圧推定装置による処理
本実施例の血圧推定装置１が実行する血圧推定処理について、図１１のフローチャートを用いて説明する。
【００７４】
本処理のＳ１〜Ｓ６は、図９と同様の処理であるので説明を割愛する。
Ｓ６の後、Ｓ６にて判定されたエラーが皮膚温エラーか否かを判定する（Ｓ２１）。皮膚温エラーでなければ（Ｓ２１：ＮＯ）、エラー表示処理を行う（Ｓ２２）。この処理は、皮膚温エラーに関する表示を行わない点以外は図９のＳ７と同様の処理である。
【００７５】
また、皮膚温エラーであれば（Ｓ２１：ＹＥＳ）、Ｓ２にて算出したパラメータに基づいて補正値を決定する（Ｓ２３）。具体的には、例えば、脈波パラメータが０．８以上０．８５未満であれば「−２０ｍｍＨｇ」、０．８５以上０．９未満であれば「−２５ｍｍＨｇ」など、脈波パラメータの大きさに応じて予め血圧の補正値を定めておくことが考えられる。しかしながら、補正値の決定方法は上述したものに限られず、さまざまな方法を採ることができる。
【００７６】
次に、血圧推定を行う（Ｓ２４）。ここでは、Ｓ４と同様に推定した血圧から、Ｓ２３にて決定した補正値を加算する。そして、加算した値を血圧値としてディスプレイ２１に表示させる（Ｓ２５）。このとき、例えば「血圧の計測がうまくいっていない可能性があります」といった信頼性に関する表示を合わせて行う。その後、本処理が終了する。
（２）発明の効果
このように構成された血圧推定装置１であれば、上記実施例１の血圧推定装置１と同様の作用・効果を奏するうえ、脈波信号が血圧推定に適していない場合には推定された血圧値をＳ２３により決定された補正値で補正することで、精度の高い血圧推定を行うことができる。
【００７７】
なお、上記構成に変えて、脈波信号自体を補正したり、脈波信号を解析して得られる特徴量を補正して血圧推定を行う構成であってもよい。
［実施例３］
実施例３における血圧推定装置は、基本的に実施例１と同じ構成であるが、図１２に示すように脈波センサ９がハンドル７において複数（本実施例においては２点）配置されている点と、実行される処理内容が一部変更されている点が異なる。よって、実施例１と同様である部分の説明は割愛し、変更された処理を以下に説明する。
（１）血圧推定装置による処理
本実施例の血圧推定装置１が実行する血圧推定処理について、図１３のフローチャートを用いて説明する。
【００７８】
本処理では、まず全ての脈波センサ９から脈波信号を取得する（Ｓ３１）。
次に、全ての脈波信号に基づいて脈波パラメータを取得する（Ｓ３２）。なお、ここで取得する脈波パラメータは上述した（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれの手法により算出されるものであってもよい。
【００７９】
次に、最適脈波の抽出を行う（Ｓ３３）。ここでは、Ｓ３２にて取得した脈波パラメータに基づいて最適な脈波を選択する。上述した（ｉ）〜（ｉｉｉ）によって取得される脈波パラメータは、いずれの場合にも最も値が小さいほど良好であるので、Ｓ３２にて取得した複数の脈波パラメータの中から最も値の小さいものを選択する。
【００８０】
次に、Ｓ３３にて抽出した脈波に基づいて血圧推定を行い（Ｓ３４）、推定された血圧値をディスプレイ２１に表示させる（Ｓ３５）。Ｓ３４、Ｓ３５の処理は図９のＳ４、Ｓ５と同様の処理である。その後、本処理を終了する。
（２）発明の効果
このように構成された血圧推定装置１であれば、複数の脈波を取得し、その中から適切な値を抽出できる。よって、その適切な脈波を用いて精度の高い血圧推定を行うことができる。また、複数の脈波を取得することで、その中から適切な脈波を取得できる可能性を高めることができるため、脈波の検出し直しの手間や、適切な脈波が取得できずに精度の高い血圧推定が行えないといった不具合が少なくなる。
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
【００８１】
例えば、上記実施例において説明した脈波パラメータとは異なる脈波パラメータを用いてもよい。例えば、脈波波形の傾きを脈波パラメータとすることができる。その際には所定の１点のみで傾きを測定してもよいが、複数の点で傾きを測定したり、一定の間隔をおいた２点を結ぶ直線の傾きを測定したりすることで、ノイズの影響や脈波波形の個人差などのばらつきの影響を小さくすることができ、高い精度で脈波の適否が判定できるようになる。
【００８２】
また、エラーの判別方法は上述したものに限られない。例えば、圧力センサ１１の出力する圧力が０であれば、運転者はハンドル７の適切な位置を握っていないと判断し、Ｓ７にて正しい位置を握るように表示させることとしてもよい。
【００８３】
また、皮膚温エラーの判定を一定回数繰り返したときに、運転者に対して体調不良の可能性があることを通知するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１…血圧推定装置、３…報知装置、５…マニュアル入力部、７…ハンドル、９…脈波センサ、１１…圧力センサ、１３…皮膚温センサ、１５…室温センサ、１７，１９…電極、２１…ディスプレイ、２３…スピーカ、２５…心電信号取得部、２７…脈波信号取得部、３１…心電信号解析部、３３…心電及び脈波信号解析部、３５…脈波信号解析部、３７…血圧演算部、４１，４３…領域
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１】
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【図５】
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【図６】
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【図１２】
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