(57)【要約】【課題】コロトコフ法に基づく血圧の測定であって、且つ聴診器で得られる音により近い音に基づいて血圧を測定することができる電子血圧計、血圧測定方法、及び電子聴診器を提供することである。【解決手段】体表の振動を検出し、検出した振動を電気信号に変換して出力する振動センサと、前記振動センサにより出力された電気信号を、聴診器の周波数特性に基づいて決まる所定の周波数帯域の信号を通過させる聴診器フィルタと、聴診器フィルタからの出力結果を出力する出力部とを備える。【選択図】図１
2019010415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体表の振動を検出し、検出した振動を電気信号に変換して出力する振動センサと、
前記振動センサにより出力された電気信号のうち、聴診器の周波数特性に基づいて決まる所定の周波数帯域の信号を通過させる聴診器フィルタと、
を備える電子血圧計。
【請求項２】
前記振動センサは、フィルム状の振動センサであり、厚み方向に生じる圧力に応じた電気信号を出力する
請求項１に記載の電子血圧計。
【請求項３】
前記聴診器フィルタは、前記聴診器のチェストピースの特性に基づいて決まる所定の周波数帯域の信号を通過させる第１のフィルタ部を有する
請求項１又は請求項２に記載の電子血圧計。
【請求項４】
前記第１のフィルタ部は、ダイヤフラム、前記ダイヤフラムとチューブとの間に形成された内気室、を有する前記聴診器のチェストピースにおける前記ダイヤフラムの慣性要素、前記ダイヤフラムの弾性要素、前記ダイヤフラムの抵抗要素、前記内気室の弾性要素、及び前記内気室の抵抗要素のうち少なくとも一つに基づいて、所定の周波数帯域の信号を通過させる
請求項３に記載の電子血圧計。
【請求項５】
前記第１のフィルタ部は、前記内気室と外気との間を連通する通気孔を有する前記聴診器のチェストピースにおける前記通気孔の抵抗要素に基づいて、所定の周波数帯域の信号を通過させる
請求項４に記載の電子血圧計。
【請求項６】
前記聴診器フィルタは、前記聴診器のイヤーチップから前記聴診器のチェストピースまでの間の管の特性に基づいて決まる所定の周波数帯域の信号を通過させる第２のフィルタ部を有する
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電子血圧計。
【請求項７】
前記第２のフィルタ部は、前記管の内径に沿う面の一方の端部と他方の端部により形成される空間において音を伝達する媒質の弾性要素、前記媒質の慣性要素、のうち少なくとも一つに基づいて、所定の周波数帯域の信号を通過させる
請求項６に記載の電子血圧計。
【請求項８】
前記聴診器フィルタにより出力された電気信号を、人の聴覚特性に基づいて決まる所定の周波数帯域の信号を通過させるラウドネスフィルタ部、
を更に有する
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電子血圧計。
【請求項９】
前記聴診器フィルタは、所定の周波数帯域の信号を通過させるフィルタの回路定数の変更を示す変更情報を入力する入力部と、
前記入力部により入力された変更情報に基づいて、前記回路定数を変更する変更部と
を更に備える請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電子血圧計。
【請求項１０】
振動センサが、体表の振動を検出し、検出した振動を電気信号に変換して出力する工程と、
聴診器フィルタが、前記振動センサにより出力された電気信号を聴診器の周波数特性に基づいて決まる所定の周波数帯域の信号を通過させる工程と、
を備える血圧測定方法。
【請求項１１】
体表の振動を検出し、検出した振動を電気信号に変換して出力する振動センサと、
前記振動センサにより出力された電気信号を、聴診器の周波数特性に基づいて決まる所定の周波数帯域を通過させる聴診器フィルタと、
を備える電子聴診器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子血圧計、血圧測定方法、及び電子聴診器に関する。
【背景技術】
【０００２】
血圧を測定する方法として、コロトコフ法とオシロメトリック法とがある。コロトコフ法は、カフ（腕帯）で上腕の動脈を圧迫し、その後カフを減圧したときに生じる血管音（コロトコフ音）を聴診器で聞きながら、コロトコフ音が聞こえ始めたときの血圧値を最高血圧値、コロトコフ音が聞こえなくなったときの血圧値を最低血圧値とする測定方法である。オシロメトリック法は、コロトコフ音の代わりにカフを減圧したときに生じる血管壁に生じる振動（脈波）を用いて血圧を測定する方法である。
一方、特許文献１には、上述したコロトコフ音を検出して、電気的な信号処理により血圧を測定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平３−４７０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、オシロメトリック法は、そもそもコロトコフ法とは異なる方法で血圧を測定するため、コロトコフ法により測定された血圧と差が生じてしまう。また、特許文献１では、単に音を検出して血圧を測定しているため、必ずしも聴診器で得られる音とは一致しない音に基づいて血圧を測定することになってしまう。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、その目的は、コロトコフ法に基づく血圧の測定であって、且つ聴診器で得られる音により近い音に基づいて血圧を測定することができる電子血圧計、血圧測定方法、及び電子聴診器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、体表の振動を検出し、検出した振動を電気信号に変換して出力する振動センサと、前記振動センサにより出力された電気信号を、聴診器の周波数特性に基づいて決まる所定の周波数帯域の信号を通過させる聴診器フィルタと、聴診器フィルタからの出力結果を出力する出力部とを備える電子血圧計である。
【０００７】
また、本発明の一態様は、振動センサが、体表の振動を検出し、検出した振動を電気信号に変換して出力する工程と、聴診器フィルタが、前記振動センサにより出力された電気信号を聴診器の周波数特性に基づいて決まる所定の周波数帯域の信号を通過させる工程と、を備える血圧測定方法である。
【０００８】
また、本発明の一態様は、体表の振動を検出し、検出した振動を電気信号に変換して出力する振動センサと、前記振動センサにより出力された電気信号を、聴診器の周波数特性に基づいて決まる所定の周波数帯域の信号を通過させる聴診器フィルタと、を備える電子聴診器である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コロトコフ法に基づく血圧の測定であって、且つ聴診器で得られる音により近い音に基づいて血圧を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態の電子血圧計１の構成例を示す構成図である。
【図２】第１の実施形態の振動センサ２の特性例を示す図である。
【図３】第１の実施形態の振動センサ２の取り付け例を示す図である。
【図４】第１の実施形態の聴診器フィルタ４の構成例を示す構成図である。
【図５】聴診器１００を説明するための図である。
【図６】第１の実施形態のチェストピースフィルタ部４０の等価回路を説明する図である。
【図７】第１の実施形態のチェストピースフィルタ部４０のフィルタの周波数特性の例を示す図である。
【図８】第１の実施形態のチューブフィルタ部４１を説明する図である。
【図９】第１の実施形態のチューブフィルタ部４１のフィルタの周波数特性の例を示す図である。
【図１０】第１の実施形態のラウドネス判定機５の構成例を示す構成図である。
【図１１】第１の実施形態のラウドネスフィルタ部５０の特性の例を示す図である。
【図１２】第１の実施形態の電子血圧計１の動作を示すフローチャートである。
【図１３】第２の実施形態の聴診器フィルタ４Ａの構成例を示す構成図である。
【図１４】第３の実施形態の電子聴診器１０の構成例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態の電子血圧計、血圧測定方法、及び電子聴診器を、図面を参照して説明する。
【００１２】
＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態の電子血圧計１の構成例を示す構成図である。
図１に示すように、電子血圧計１は、振動センサ２と、カフ圧センサ３と、聴診器フィルタ４と、ラウドネス判定機５と、出力装置６と、を備える。
【００１３】
振動センサ２は、体表の振動を検出し、検出した振動を電気信号（以下、単に信号ともいう）に変換して出力するセンサである。振動センサ２は、例えば、エレクトレット化した多孔質の有機材料をフィルム状にし、その表裏面に電極を形成した態様で、薄く、柔らかく、軽い性質を持つ。以下においては、振動センサ２がフィルム状の態様である場合の例について説明するが、これに限定されることはなく、振動センサ２は、体表の振動を検出することができればいかなる態様であってもよい。
振動センサ２は、体表の振動に伴って振動センサ２のフィルム面の厚み方向に圧力が生じることにより、体表の振動を検出する。そして、振動センサ２は、検出した体表の振動に応じた信号を出力する。
【００１４】
カフ圧センサ３は、被測定者の上腕に装着されたカフにより上腕が加圧される際の圧力（カフ圧）を検出し、検出した圧力を信号に変換して出力する。カフ圧センサ３は、例えば、カフ圧を所定の時間間隔で検出する。例えば、カフ圧センサ３は、カフにより上腕が加圧される過程、および上腕が減圧される過程それぞれのカフ圧を検出する。
【００１５】
聴診器フィルタ４は、振動センサ２により出力された信号から聴診器の周波数特性に基づいて所定の周波数帯域における信号を通過させる。ここでの「聴診器の周波数特性」とは、聴診器に入力された信号（入力信号）の強度に対する聴診器から出力された信号（出力信号）の強度の割合と、周波数との関係をいう。また、ここでの聴診器の入力信号、および出力信号の周波数は、人の聴覚により知覚することができる可聴帯域の周波数（例えば、２０［Ｈｚ］〜２０［ｋＨｚ］）である。
【００１６】
ラウドネス判定機５は、聴診器フィルタ４により出力された信号、及びカフ圧センサ３により出力された信号に基づいて、コロトコフ法に対応した最高血圧値および最低血圧値を判定する。ラウドネス判定機５は、例えば、聴診器フィルタ４によりコロトコフ音が出力され始めたと判定した場合、その判定を行ったときのカフ圧センサ３により出力された信号が示す圧力を最高血圧値と判定する。また、ラウドネス判定機５は、例えば、聴診器フィルタ４により出力されていたコロトコフ音が止んだと判定した場合、その判定を行ったときのカフ圧センサ３により出力された信号が示す圧力を最低血圧値と判定する。
【００１７】
出力装置６は、例えば、液晶ディスプレイであり、ラウドネス判定機５により判定された最高血圧値および最低血圧値を表示する。また、出力装置６は、例えば、スピーカであり、最高血圧値等を音声により読み上げるようにしてもよい。また、出力装置６がスピーカである場合、最高血圧値等が判定されたタイミングをアラーム音により通知するようにしてもよい。また、出力装置６は、例えば、プリンタであり、最高血圧値等を印刷するようにしてもよい。
【００１８】
次に、振動センサ２の特性について、図２を用いて説明する。
図２は第１の実施形態の振動センサ２の特性例を示す図である。図２は、振動センサ２に入力される振動の強度に対する振動センサ２の出力信号の強度の割合と、周波数の関係を示す。図２の横軸は周波数［Ｈｚ］、縦軸は信号の強度［ｄＢ］をそれぞれ示す。
図２に示すように、振動センサ２の特性においては、０．５［Ｈｚ］程度から２００ｋ［Ｈｚ］程度までの間の周波数においては、振動センサ２からは、振動センサ２に入力される信号の強度とほぼ同じ強度の信号が出力される。換言すると、この周波数の範囲においては、振動センサ２からは、体表の振動の大きさに比例した信号が出力される。
【００１９】
次に、振動センサ２の取り付け例について、図３を用いて説明する。
図３は、第１の実施形態の振動センサ２の取り付け例を示す図である。図３（ａ）〜（ｄ）は、カフ７０を体表８０に巻き付けた状態の、その上腕の周方向の断面図である。
図３（ａ）は、振動センサ２が体表８０に直に接するように取り付けられた例において、カフ７０により体表８０が加圧されていない状態を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）においてカフ７０により体表８０が加圧された状態を示す。
図３（ｃ）は、体表８０に接するダイヤフラム（膜）７３を介して振動センサ２が体表８０の振動を検出するように取り付けられた例において、カフ７０により体表８０が加圧されていない状態を示す。図３（ｄ）は、図３（ｃ）においてカフ７０により体表８０が加圧された状態を示す。
【００２０】
図３（ａ）に示すように、カフ７０は、カフ圧を調整するためのカフ圧調整口７１と、筐体７２と、ダイヤフラム７３と、内気室７４とを有する。筐体７２は、体表８０に接する側が凹型形状であり、突起する筐体７２の端部７２eにダイヤフラム７３が張られている。内気室７４は、筐体７２内部の凹型部分と、ダイヤフラム７３とで囲まれた空間により形成される。
振動センサ２は、ダイヤフラム７３の体表８０に接する側の面に接続される。
【００２１】
図３（ｂ）に示すように、カフ７０内にカフ圧調整口７１を介して空気が流入され（符号Ｄ）、カフ７０によって体表８０に対して加圧がなされると、端部７２eが体表８０と当接され押し付けられる。また、端部７２eが体表８０に押し付けられることに伴い、ダイヤフラム７３が振動センサ２を挟むようにして体表８０に押しあてられる。これにより、振動センサ２が、体表８０の形状に沿って体表８０に密着する。そして、振動センサ２は、体表８０の振動を検出する。
【００２２】
図３（ｃ）の例では、振動センサ２は、筐体７２とダイヤフラム７３との間に収められている。振動センサ２は、筐体７２の凹部内周面のうち、ダイヤフラム７３に対向する位置に取り付けられる。
図３（ｄ）に示すように、カフ７０内にカフ圧調整口７１を介して空気が流入されると（符号Ｄ）、ダイヤフラム７３が体表８０に押し付けられる。これにより、ダイヤフラム７３が、体表８０の形状に沿って体表８０に密着する。そして、振動センサ２は、体表８０の振動を、ダイヤフラム７３および内気室７４内にある空気を介して検出する。
このように、振動センサ２は、体表８０と直接に当接された状態で用いられてもよいし、体表８０と直接に当接されていない状態で用いられてもよい。振動センサ２は、上述した何れの状態で用いられた場合にも体表８０の振動を検出する。
【００２３】
次に、聴診器フィルタ４の構成例について図４を用いて説明する。
図４は、第１の実施形態の聴診器フィルタ４の構成例を示す構成図である。
図４に示すように、聴診器フィルタ４は、チェストピースフィルタ部４０と、チューブフィルタ部４１と、記憶部４２を有する。
【００２４】
聴診器フィルタ４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサが、記憶部４２に格納されたプログラムを実行することにより実現される。また、聴診器フィルタ４の全部または一部が、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の専用ハードウェアにより実現されてもよい。
【００２５】
チェストピースフィルタ部４０は、「第１のフィルタ部」の一例である。また、チューブフィルタ部４１は、「第２のフィルタ部」の一例である。
【００２６】
以下、チェストピースフィルタ部４０と、チューブフィルタ部４１とについて、順に説明する。
まず、聴診器１００の構成について、図５を用いて説明する。
図５は、聴診器１００を説明するための図である。図５（ａ）は、聴診器１００の構成例を示す構成図である。図５（ｂ）は、チェストピース１０１をチューブ１０３の周方向に垂直な面における断面図である。
【００２７】
図５（ａ）に示すように、聴診器１００は、例えば、チェストピース１０１と、チューブ１０３と、耳管１０４と、イヤーチップ１０５とを含む。聴診器１００は、電気的な信号処理を伴わない、機械式の聴診器である。
チェストピース１０１には、体表８０に接触されるダイヤフラム１０２が張られている。チェストピース１０１を生体に当て、ダイヤフラム１０２を体表８０に密着させることにより、体表８０の振動がダイヤフラム１０２の振動として検出される。ダイヤフラム１０２の振動が内気室２００（図５（ｂ）参照）にある空気を膨張または圧縮する。内気室２００にある空気の膨張または圧縮により生じる音がチューブ１０３の中に存在する空気に伝達される。
チューブ１０３は、チェストピース１０１と耳管１０４との間を接続する管であり、ダイヤフラム１０２により検出された振動に基づく音を、耳管１０４に伝達する。耳管１０４は、チューブ１０３とイヤーチップ１０５との間を接続する。耳管１０４は、一端側（例えば、右耳用）と、他端側（例えば、左耳用）とがあり、それぞれにイヤーチップ１０５が取り付けられ、チューブ１０３から伝達された音をイヤーチップ１０５に伝える。イヤーチップ１０５は、電子血圧計１の使用者の耳に挿入され、使用者の鼓膜に耳管１０４から伝達された音を伝える。
【００２８】
図５（ｂ）に示すように、チェストピース１０１は、例えばダイヤフラム１０２と、内気室２００と、通気孔２０１とを有する。
通気孔２０１は、内気室２００と外部を連通する。
【００２９】
次に、チェストピースフィルタ部４０の等価回路について、図６を用いて説明する。
図６は、第１の実施形態のチェストピースフィルタ部４０の等価回路を説明する図である。図６（ａ）は、チェストピース１０１の機械的な構成に基づく等価回路である。図６（ｂ）は、図６（ａ）における機械的な構成に基づく等価回路に対応する、電気的な構成に基づく等価回路である。
図６（ａ）では、図６（ａ）の矢印方向（ダイヤフラム１０２の厚み方向）に圧力Ｐｍ生じた結果、ダイヤフラム１０２が厚み方向に速度Ｖｍで動く（湾曲する）と仮定する。
図６（ａ）に示す等価回路において、ダイヤフラム１０２が矢印方向に駆動する際には、ダイヤフラム１０２の弾性要素（スティフネス）１０２Ｓｍ、ダイヤフラム１０２の慣性要素１０２Ｍｍ、ダイヤフラム１０２の機械的な抵抗要素１０２Ｒｍ、内気室２００の機械的な弾性要素（スティフネス）２００Ｓｍ、および通気孔２０１の機械的な抵抗要素２０１Ｒｍからの影響を受ける。
【００３０】
ここで、弾性要素１０２Ｓｍは、例えば、ダイヤフラム１０２をフィルム面の方向に伸縮させる場合に、ダイヤフラム１０２に作用させる力とダイヤフラム１０２の伸びとの関係を示す変数である。例えば、弾性要素１０２Ｓｍは、ダイヤフラム１０２の弾性係数（バネ定数）である。ダイヤフラム１０２をフィルム面の方向に伸縮するバネと仮定した場合、図６（ａ）に示す等価回路において、弾性要素１０２Ｓｍは、ダイヤフラム１０２の厚み方向（図６（ａ）の矢印方向）に垂直な方向の圧力に対して伸縮する機械的なバネを示す変数である。
慣性要素１０２Ｍｍは、例えば、ダイヤフラム１０２を厚み方向に駆動させる場合に、ダイヤフラム１０２に作用させる力と変位との関係を示す変数である。例えば、慣性要素１０２Ｍｍは、ダイヤフラム１０２の質量である。
抵抗要素１０２Ｒｍは、例えば、ダイヤフラム１０２を駆動させる場合に、ダイヤフラム１０２に作用させる力と変形量との関係を示す変数である。例えば、抵抗要素１０２Ｒｍは、ダイヤフラム１０２の粘性抵抗である。
弾性要素２００Ｓｍは、内気室２００にある空気を膨張または圧縮させる場合に、内気室２００に作用させる力と内気室２００の膨張または圧縮する量との関係を示す変数である。弾性要素２００Ｓｍは、例えば内気室２００にある空気のバネ定数である。
抵抗要素２０１Ｒｍは、通気孔２０１を介して空気を外部に通過させる場合に、通気孔２０１に存在する空気に作用させる力とその空気の変形量との関係を示す変数である。例えば、抵抗要素２０１Ｒｍは、通気孔２０１の粘性抵抗である。通気孔２０１は内気室２００の圧力を大気圧に追従させる機能を持つ。例えば、内気室２００を密室空間にすると、高度が高い場所で聴診器１００が使用される場合に、内気室２００の内部の気圧と大気圧との差が生じることに起因してダイヤフラム１０２が内気室２００の内部の空気に押されて伸びてしまう。つまり、通気孔２０１は、高度が高い場所で使用される場合などに内気室２００の圧力を大気圧に追従させることにより、ダイヤフラム１０２が伸びてしまうことにより、ダイヤフラム１０２の張りが弱くなってしまう不都合を解消するためにある。
【００３１】
図６（ｂ）に示すように、電気的な等価回路では、圧力Ｐｍは、回路に電力を供給する交流電源の電圧Ｐｅに対応する。速度Ｖｍは、回路に流れる電流Ｖｅにそれぞれ対応する。
また、弾性要素１０２Ｓｍはコンデンサ１０２Ｓｅ、慣性要素１０２Ｍｍはコイル１０２Ｍｅ、および抵抗要素１０２Ｒｍは抵抗１０２Ｒｅにそれぞれ対応する。また、弾性要素２００Ｓｍはコンデンサ２００Ｓｅ、および抵抗要素２０１Ｒｍは抵抗２０１Ｒｅにそれぞれ対応する。そして、内気室２００の圧力は、コンデンサ２００Ｓｅの正極側と負極側との間の電位差を示す電圧ＰＩＲに対応する。
【００３２】
図６（ｂ）に示す等価回路に電圧Ｐｅが供給された場合、コンデンサ１０２Ｓｅの容量、コイル１０２Ｍｅのインダクタンス、抵抗１０２Ｒｅの抵抗値、コンデンサ２００Ｓｅの容量、および抵抗２０１Ｒｅの抵抗値それぞれの値に従って変化した電圧ＰＩＲが生じる。
【００３３】
このように、本実施形態においては、チェストピースフィルタ部４０のフィルタの周波数特性は、チェストピース１０１の機械的な構造に基づく等価回路に対応する電気的な等価回路を用いて表される。
【００３４】
次に、第１の実施形態のチェストピースフィルタ部４０のフィルタの周波数特性について図７を用いて説明する。
図７は、第１の実施形態のチェストピースフィルタ部４０のフィルタの周波数特性の例を示す図である。図７の横軸は周波数［Ｈｚ］、縦軸は信号の強度［ｄＢ］をそれぞれ示す。
【００３５】
図７の例では、１０００［Ｈｚ］から２０００［Ｈｚ］までの間の所定の周波数（以下、ピーク周波数という）において強度が最も高くなっている。これは、チェストピースフィルタ部４０のフィルタの周波数特性において、ピーク周波数の信号が最も通過しやすいことを示す。また、図７の例では、ピーク周波数より高い周波数の信号は通過しにくい。また、図７の例では、ピーク周波数より低い周波数の信号のうち、２０［Ｈｚ］から１０００［Ｈｚ］までは、ピーク周波数の信号よりは強度が低下するものの、ほぼ一定の強度で信号が通過する。
【００３６】
次に、チューブフィルタ部４１について、図８を用いて説明する。
図８は、第１の実施形態のチューブフィルタ部４１を説明する図である。図８は、聴診器１００のチューブ部分の音響的な構造に基づくチューブフィルタ部４１のモデルである。聴診器１００の「チューブ部分」とは、チューブ１０３、耳管１０４、およびイヤーチップ１０５をまとめた総称である。図６（ｂ）に示す機械的な構造に基づくモデルにおける力学的な圧力の作用は、図８に示す音響的な構造に基づくモデルにおける音の圧力（音圧）の作用に対応する。また、図６（ｂ）に示す機械的な構造に基づくモデルにおける質量が駆動する際の速度は、図８に示す音響的な構造に基づくモデルにおける音を媒介する媒体（例えば、空気）が駆動する際の体積速度に対応する。
【００３７】
図８に示すモデルでは、長さＬの音響管Ｏを仮定する。ここで、図８に示すモデルにおける「長さＬ」は。聴診器１００における、上述した「チューブ部分」の長さに相当する。音響管Ｏの一方の片側の開口端Ｏｇは、チューブ１０３がチェストピース１０１と接続する端部に相当する。音響管Ｏの他方の片側の閉口端Ｏｈはイヤーチップ１０５の個膜側の端部の位置に相当する。
また、図８に示すように、音響管Ｏの長軸方向を座標軸ｘ軸の方向とする。開口端Ｏｇのｘ座標値は０（ゼロ）、閉口端Ｏｈのｘ座標はＬである。
【００３８】
図８に示すモデルでは、ある体積をもつ空気片（以下、単に空気片という）Ｏｂの中心に作用する音圧Ｐ（ｘ）を受けてｘ軸方向に体積速度Ｕ（ｘ）で駆動する。空気片Ｏｂがｘ軸方向に駆動する際には、空気片Ｏｂの弾性要素Ｓｏ、慣性要素Ｍｏ、抵抗要素Ｒｏそれぞれから影響を受ける。
【００３９】
空気片Ｏｂの弾性要素Ｓｏは、空気片Ｏｂを膨張または圧縮させる場合に、空気片Ｏｂに作用させる力と膨張または圧縮量との関係を示す変数である。例えば、空気片Ｏｂの弾性要素Ｓｏは空気片Ｏｂの弾性係数（バネ定数）である。
空気片Ｏｂの慣性要素Ｍｏは、空気片Ｏｂを駆動させる場合に、空気片Ｏｂに作用させる力と変位量との関係を示す変数である。例えば、空気片Ｏｂの慣性要素Ｍｏは空気片Ｏｂの質量である。
空気片Ｏｂの抵抗要素Ｒｏは、空気片Ｏｂを駆動させる場合に、空気片Ｏｂに作用させる力と変形量との関係を示す変数である。例えば、空気片Ｏｂの抵抗要素Ｒｏは空気片Ｏｂの粘性抵抗である。
【００４０】
電気的な等価回路では、上述したモデルにおける音圧Ｐ（ｘ）は電圧、体積速度Ｕ（ｘ）は電流にそれぞれ対応する。また、上述したモデルにおける弾性要素Ｓｏはコンデンサ、慣性要素Ｍｏはコイル、および抵抗要素Ｒｏは抵抗にそれぞれ対応する。
図８に示すモデルに対応する電気的な等価回路の伝搬係数は、例えば、以下の式（１）で示される。ここで、Ｍは音響管Ｏにある空気の単位長さあたりの質量（音響質量）、ＣＡは音響管Ｏにある空気の単位長さあたりの容量（音響容量）、ＲＡは音響管Ｏにある空気の単位長さあたりの抵抗（音響抵抗）、ＧＡは音響管Ｏにある空気の単位長さあたりのコンダクタンス（音響コンダクタンス）、をそれぞれ示す。
【００４１】
【数１】
2019010415.tif 000003
【００４２】
また、図８に示すモデルに対応する電気的な等価回路のインピーダンス（音響インピーダンス）は、例えば、以下の式（２）で示される。ここで、Ｍは音響管Ｏにある空気の単位長さあたりの音響質量、ＣＡは音響管Ｏにある空気の単位長さあたりの音響容量、ＲＡは音響管Ｏにある空気の単位長さあたりの音響抵抗、ＧＡは音響管Ｏにある空気の単位長さあたりの音響コンダクタンス、をそれぞれ示す。
【００４３】
【数２】
2019010415.tif 000004
【００４４】
このように、本実施形態においては、チューブフィルタ部４１のフィルタの周波数特性は、例えば、図８に示すような聴診器１００のチューブ部分の音響的な構造に基づくモデルに対応する電気的な等価回路で表される。
なお、チューブフィルタ部４１の等価回路においては、さらにチューブ部分の内径に沿う面の慣性要素、弾性要素、抵抗要素、を加えてもよい。
【００４５】
図９は、第１の実施形態のチューブフィルタ部４１のフィルタの周波数特性の例を示す図である。図９の横軸は周波数［Ｈｚ］、縦軸は出力信号の強度［ｄＢ］をそれぞれ示す。図９は、例えば、図８に示すモデルに、位置座標ｘ＝Ｌにおいて体積速度Ｕ＝０とした場合の例を示す。
【００４６】
図９の例では、チューブフィルタ部４１からの出力は、周波数に応じて音圧が大きくなる帯域と音圧が小さくなる帯域とを周期的に繰り返すような特性となっている。図９の例では、音響管Ｏの長さＬが出力信号の波長λの１／４の整数倍となる場合に、音圧が位置座標ｘ＝Ｌで大きくなる。この場合、チューブフィルタ部４１の長さは、鼓膜の位置において波長λの１／４の整数倍がＬとなる信号の強度（音量）が大きくなるように設定される。
【００４７】
次に、ラウドネス判定機５の構成例について、図１０を用いて説明する。
図１０は、第１の実施形態のラウドネス判定機５の構成例を示す構成図である。
図１０に示す通り、ラウドネス判定機５は、ラウドネスフィルタ部５０と、判定部５１と、記憶部５２とを備える。
【００４８】
ラウドネス判定機５は、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサが、記憶部５２に格納されたプログラムを実行することにより実現される。また、ラウドネス判定機５の全部または一部が、ＬＳＩ、ＡＳＩＣ、またはＦＰＧＡ等の専用ハードウェアにより実現されてもよい。
【００４９】
ラウドネスフィルタ部５０は、聴診器フィルタ４により出力された信号を、人の聴覚特性に基づいて所定の周波数帯域の信号を通過させる。人の聴覚特性とは、例えば、正常、あるいは一般的な聴力を有する人が聞き取れる最小の音圧と周波数の関係を示すものである。
【００５０】
判定部５１は、ラウドネスフィルタ部５０からの信号にコロトコフ音が含まれるか否かを、ラウドネスフィルタ部５０からの信号の振幅に基づいて判定する。判定部５１は、例えば、予め定めた閾値とラウドネスフィルタ部５０からの信号の振幅とを比較し、ラウドネスフィルタ部５０からの信号の振幅が閾値以上である場合、コロトコフ音が含まれると判定する。また、判定部５１は、ラウドネスフィルタ部５０からの信号の振幅が閾値未満である場合、コロトコフ音が含まれないと判定する。
【００５１】
また、判定部５１は、コロトコフ音が含まれるか否かを判定した判定結果、およびカフ圧センサ３により出力された信号により示される圧力値に基づいて、最高血圧値及び最低血圧値を判定する。判定部５１は、例えば、コロトコフ音が含まれないと判定した状態から、コロトコフ音が含まれると判定する状態に変化したときの、カフ圧センサ３からの出力値に相当する血圧値を、最高血圧値と判定する。また、判定部５１は、コロトコフ音が含まれると判定した状態から、コロトコフ音が含まれないと判定する状態に変化したときの、カフ圧センサ３からの出力値に相当する血圧値を、最低血圧値と判定する。
【００５２】
次に、ラウドネスフィルタ部５０のフィルタの周波数特性について図１１を用いて説明する。
図１１は、ラウドネスフィルタ部５０の特性の例を示す図である。図１１の横軸は中心周波数［Ｈｚ］、縦軸は出力信号の音圧の強度［ｄＢ］をそれぞれ示す。図１１の例では、ラウドネスフィルタ部５０のフィルタの周波数特性は、正常あるいは一般的な聴力を有する人が聞き取れる最小の音圧と周波数の関係を示す波形に基づいて決められるものであり、ここでは、ラウドネス曲線Ｈに対応している。
【００５３】
ラウドネスフィルタ部５０は、図１１に示す曲線より信号強度の高い信号を通過させ、図１１に示す曲線より信号強度の低い信号を遮断させる。例えば、ラウドネスフィルタ部５０に５００［Ｈｚ］の周波数の信号を信号強度１０［ｄＢ］で入力させた場合、ラウドネスフィルタ部５０は、この入力信号を通過させる。また、ラウドネスフィルタ部５０に２５０［Ｈｚ］の周波数の信号を信号強度１０［ｄＢ］で入力させた場合、ラウドネスフィルタ部５０は、この入力信号を遮断する。
【００５４】
以上説明したように、第１の実施形態の電子血圧計１では、体表の振動を検出し、検出した振動を電気信号に変換して出力する振動センサ２と、振動センサ２により出力された電気信号を、聴診器１００の周波数特性に基づいて決まる所定の周波数帯域の信号を通過させる聴診器フィルタ４を備える。
これにより、第１の実施形態の電子血圧計１では、コロトコフ法に基づく血圧の測定であって、且つ聴診器で得られる音により近い音（聴診器で得られる音と同等の音）に基づいて血圧を測定することができる。すなわち、振動センサ２により上腕の動脈の血管音を検出することができ、検出された血管音のうち不要な音を聴診器フィルタ４により除去し、聴診器で得られる音により近いコロトコフ音を出力させることができる。そして、聴診器フィルタ４から出力されるコロトコフ音に基づいて血圧を測定することにより、コロトコフ法に基づく血圧の測定が可能となる。
【００５５】
コロトコフ法を用いた電子血圧計においては、聴診器の代わりにマイクロフォンを使用してしまうと、マイクロフォンは、血管音の他に外部の騒音や雑音も収音するため、聴診器を上腕にあてた場合とは異なる音も検出されてしまう。
これに対して、第１の実施形態の電子血圧計１では、振動センサ２を用いるようにしたので、上腕の振動を検出することで血管音を検出することができ、聴診器で得られる音により近い音を検出することができる。
【００５６】
また、第１の実施形態の電子血圧計１では、振動センサ２は、フィルム状のセンサであり、フィルムの厚み方向に生じる圧力に応じた電気信号を出力する。これにより、第１の実施形態の電子血圧計１では、聴診器１００のダイヤフラム１０２を体表に接触させることにより検出される音を、振動センサ２のフィルム面を体表に接触させることで検出することができ、聴診器で得られる音により近い音に基づいて血圧を測定することができる。
【００５７】
また、第１の実施形態の電子血圧計１では、聴診器フィルタ４は、チェストピース１０１の特性に基づいて決まる所定の周波数帯域の信号を通過させるチェストピースフィルタ部４０を有する。これにより、第１の実施形態の電子血圧計１では、チェストピース１０１の特性に対応させることができ、聴診器１００の周波数特性をより正確に再現することができる。このため、聴診器で得られる音により近い音に基づいて血圧を測定することができる。
また、第１の実施形態の電子血圧計１では、チェストピースフィルタ部４０は、ダイヤフラム１０２の慣性要素、ダイヤフラム１０２の弾性要素、ダイヤフラム１０２の抵抗要素、内気室２００の弾性要素、および内気室２００の抵抗要素、のうち少なくとも一つに基づいて、所定の周波数帯域の信号を通過させる。これにより、第１の実施形態の電子血圧計１では、チェストピース１０１を構成するダイヤフラム１０２、内気室２００の各々における特性に応じて聴診器の周波数特性をより正確に再現させることができ、聴診器で得られる音により近い音に基づいて血圧を測定することができる。
また、第１の実施形態の電子血圧計１では、チェストピースフィルタ部４０は、通気孔２０１の抵抗要素に基づいて、所定の周波数帯域の信号を通過させる。これにより、第１の実施形態の電子血圧計１では、チェストピース１０１に通気孔２０１がある場合であっても、その特性に応じて聴診器１００の周波数特性をより正確に再現させることができ、聴診器で得られる音により近い音に基づいて血圧を測定することができる。
【００５８】
また、第１の実施形態の電子血圧計１では、聴診器フィルタ４は、聴診器１００のチューブ部分の特性に基づいて決まる所定の周波数帯域の信号を通過させるチューブフィルタ部４１を有する。これにより、第１の実施形態の電子血圧計１では、聴診器１００のチューブ部分の特性に対応させることができ、聴診器１００の周波数特性をより正確に再現することができる。このため、聴診器で得られる音により近い音に基づいて血圧を測定することができる。
また、第１の実施形態の電子血圧計１では、チューブフィルタ部４１は、聴診器１００のチューブ部分の内径に沿う面の一方の端部と他方の端部により形成される空間において音を伝達する媒質の弾性要素、前記媒質の慣性要素、のうち少なくとも一つに基づいて、所定の周波数帯域の信号を通過させる。これにより、第１の実施形態の電子血圧計１では、聴診器１００のチューブ部分における特性に応じて聴診器１００の周波数特性をより正確に再現させることができ、聴診器で得られる音により近い音に基づいて血圧を測定することができる。
【００５９】
また、第１の実施形態の電子血圧計１では、聴診器フィルタ４により出力された電気信号を、人の聴覚特性に基づいて決まる所定の周波数帯域の信号を通過させるラウドネスフィルタ部５０を更に備える。これにより、第１の実施形態の電子血圧計１では、人の耳が知覚し得る聴診器１００から出力された音をより正確に再現させることができ、聴診器で得られる音により近い音に基づいて血圧を測定することができる。
【００６０】
次に、第１の実施形態の電子血圧計１の動作について説明する。
図１２は、第１の実施形態の電子血圧計１の動作を示すフローチャートである。
まず、電子血圧計１では、振動センサ２が被測定者の体表の振動を検出する（ステップＳ１）。振動センサ２により検出された体表の振動は、電気信号に変換されて聴診器フィルタ４に入力される。
次に、電子血圧計１では、チェストピースフィルタ部４０がフィルタ処理を行う（ステップＳ２）。チェストピースフィルタ部４０から出力される信号は、体表の振動に基づく電気信号からチェストピース１０１の特性に基づいて決定される所定の周波数帯域の信号を通過させた信号となる。
次に、電子血圧計１では、チューブフィルタ部４１がフィルタ処理を行う（ステップＳ３）。チューブフィルタ部４１から出力される信号は、チェストピースフィルタ部４０から出力される信号から、チェストピース１０１の特性に基づいて決定される所定の周波数帯域の信号を通過させた信号となる。
次に、電子血圧計１では、ラウドネスフィルタ部５０がフィルタ処理を行う（ステップＳ４）。ラウドネスフィルタ部５０から出力される信号は、人の聴覚により知覚され得る最小の音よりも大きな音の信号を通過させた信号となる。
さらに、電子血圧計１では、判定部５１が、ラウドネスフィルタ部５０から出力された聴診器を通して人の聴覚に知覚され得る音を示す信号と、カフ圧センサ３から出力されたカフ圧を示す信号に基づいて、最高血圧値および最低血圧値を判定する（ステップＳ５）。
そして、電子血圧計１では、出力装置６が判定部５１により判定された血圧値を出力する（ステップＳ６）。
【００６１】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。
図１３は、第２の実施形態の聴診器フィルタ４Ａの構成例を示す構成図である。
第２の実施形態においては、聴診器フィルタ４Ａが、変更部４３と、入力部４４とを備える点において、上述した第１の実施形態と相違する。また、以下に説明する以外の構成は、上述した第１の実施形態と同様である。
【００６２】
第２の実施形態においては、聴診器フィルタ４Ａは、外部からの指示に応じてチェストピースフィルタ部４０、およびチューブフィルタ部４１の各々のフィルタの周波数特性を変更する。例えば、特定の聴診器を用いて血圧が測定されていた場合、聴診器フィルタ４Ａは、その特定の聴診器の特性に応じて、チェストピースフィルタ部４０およびチューブフィルタ部４１の各々のフィルタの周波数特性を変更する。これにより、その特定の聴診器を用いて血圧が測定された場合と近い状態で、血圧を測定することが可能となる。
【００６３】
図１３に示す通り、聴診器フィルタ４Ａは、チェストピースフィルタ部４０と、チューブフィルタ部４１と、変更部４３と、入力部４４とを備える。
入力部４４は、外部装置から入力された変更情報を取得する。ここでの外部装置は、例えば、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの情報処理装置である。外部装置は、ネットワークを介して入力部４４に変更情報を入力してもよい。また、ここでの変更情報は、例えば、チェストピースフィルタ部４０、またはチューブフィルタ部４１の回路定数である。回路定数は、各々のフィルタの等価回路におけるコイルのインダクタンス、コンデンサの容量値、または抵抗の抵抗値のうちのすくなくとも一つを含む。
【００６４】
変更部４３は、入力部４４からの変更信号に基づいて、記憶部４２に記憶されたチェストピースフィルタ部４０、またはチューブフィルタ部４１にフィルタ処理を実行させるための実行プログラムを書き換える。また、変更部４３は、記憶部４２に記憶された回路定数などの変数を書き換えてもよい。
【００６５】
以上、説明したように、第２の実施形態の電子血圧計１においては、聴診器フィルタ４は、チェストピースフィルタ部４０、またはチューブフィルタ部４１（「所定の周波数帯域の信号を通過させるフィルタ」の一例）の回路定数の変更を示す変更情報を入力する入力部４４、５４と、入力部４４、５４により入力された変更情報に基づいて、回路定数を変更する変更部４３、５３とを更に備える。これにより、第２の実施形態の電子血圧計１においては、個々の聴診器の特性に応じて、各々の聴診器から聞こえる音を再現することができ、聴診器で得られる音により近い音に基づいて血圧を測定することができる。
【００６６】
＜第３の実施形態＞
さらに、第３の実施形態について説明する。
図１４は、第３の実施形態の電子聴診器１０の構成例を示す構成図である。
第３の実施形態においては、電子聴診器１０がカフ圧センサ３、ラウドネス判定機５を有しない点において、上述した実施形態と相違する。また、第３の実施形態においては、電子聴診器１０が上述した出力装置６の代わりに、出力装置６Ａを有する点において、上述した実施形態と相違する。また、以下に説明する以外の構成は、上述した上述の実施形態と同様である。すなわち、本実施形態においては、血圧計の一部の構成を電子聴診器として用いることができる。
【００６７】
出力装置６Ａは、聴診器フィルタ４により出力された電気信号を出力する。この出力装置６Ａは、例えば、液晶ディスプレイであり、聴診器フィルタ４により出力された電気信号の波形を表示する。また、出力装置６Ａは、例えば、スピーカであり、聴診器フィルタ４により出力された電気信号に基づく音を出力してもよい。また、出力装置６Ａは、例えば、プリンタであり、聴診器フィルタ４により出力された電気信号の波形を印刷してもよい。電子聴診器１０の使用者は、被測定者の血圧を測定する際、カフ７０と、電子聴診器１０を用いることで、電子聴診器１０の出力を参照しながら、カフ圧を参照することで最高血圧値や最低血圧値を判定することができる。
【００６８】
以上説明したように、第３の実施形態の電子聴診器１０は、体表の振動を検出し、検出した振動を電気信号に変換して出力する振動センサ２と、振動センサ２により出力された電気信号を、聴診器の周波数特性に基づいて所定の周波数帯域の信号を通過させる聴診器フィルタ４と、を備える。
これにより、電子聴診器１０では、振動センサ２により検出された体表の振動が、電気信号に変換されて聴診器フィルタ４に入力され、聴診器フィルタ４により聴診器１００の周波数特性に応じた信号を出力することができる。
このため、ユーザは、電子聴診器１０を用いることにより、コロトコフ音を聞くことができるため、カフの圧力値を参照することでコロトコフ法に応じた方法に基づいて血圧を測定することができる。このため、血圧を測定する場合においても、機械式の聴診器と同様に電子聴診器１０を用いることができる。
【００６９】
なお、本発明における電子血圧計１の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行することにより処理を行なってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００７０】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１…電子血圧計、２…振動センサ、３…カフ圧センサ、４…聴診器フィルタ、５…ラウドネス判定機、１０…電子聴診器、４０…チェストピースフィルタ部、４１…チューブフィルタ部、４３…変更部、４４…入力部、５０…ラウドネスフィルタ部、５１…判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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