(57)【要約】【目的】カフ脈波のノッチに基づいて生体情報を測定する生体情報測定装置において、ノッチを正確に検出できるようにする。【解決手段】カフ圧制御手段５０によりカフ１２の圧迫圧力が最高血圧値よりも高い止血圧力値ＰＣｈに制御されている状態で脈波弁別回路２８により弁別されたカフ脈波を用いる。このカフ脈波はノッチｎが明瞭に検出できるので、駆出時間算出手段５２および脈波伝播速度算出手段５４において、そのノッチｎに基づいて駆出時間ＥＴおよび脈波伝播速度ＰＷＶを決定すると、正確な駆出時間ＥＴおよび脈波伝播速度ＰＷＶを得ることができる。【選択図】　　　　　　　　　　　　図２
2004135733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の所定部位に装着されるカフと、
該カフの圧迫圧力を制御するカフ圧制御装置と、
前記生体から該カフに伝達される圧力振動であるカフ脈波を検出するカフ脈波検出装置と、
前記カフ圧制御装置により前記カフの圧迫圧力が最高血圧値よりも高い圧力とされている状態で、前記カフ脈波検出装置により検出されるカフ脈波のノッチに基づいて、生体情報を決定する生体情報決定手段と
を含むことを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項２】
前記生体情報決定手段は、生体情報として、立ち上がり点とノッチとの間の時間差に基づいて駆出時間を決定するものであることを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項３】
前記カフの下流とはならない部位に装着されて前記生体から発生する心拍同期信号を検出する心拍同期信号検出装置をさらに備え、
前記生体情報決定手段は、前記カフ圧制御装置により前記カフの圧迫圧力が最高血圧値よりも高い圧力とされている状態で、前記カフ脈波検出装置により検出されるカフ脈波のノッチと、該カフ脈波が検出されたときに前記心拍同期信号検出装置により検出された前記心拍同期信号において前記カフ脈波のノッチに対応する部位とに基づいて、前記生体情報として、前記生体内を脈波が伝播する速度に関連する脈波伝播速度情報を決定するものであることを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カフ脈波のノッチに基づいて生体情報を測定する生体情報測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カフを用いた血圧測定装置が広く普及していることから、そのカフから得られるカフ脈波を用いて、血圧の他にも生体情報を測定する装置が種々提案されている。たとえば、特許文献１に記載の装置では、カフ脈波の立ち上がり点やピークなどの所定部位の時間間隔から脈拍周期すなわち脈拍数を決定している。また、心拍同期信号であるカフ脈波に加えて、カフ装着部位とは別の部位においても心拍同期信号を検出して、その２つの心拍同期信号から、生体内を脈波が伝播する速度に関連する脈波伝播速度や脈波伝播時間などの脈波伝播速度情報を測定する装置も知られている（特許文献２参照）。
【０００３】
ところで、上記特許文献１および特許文献２では、生体情報を測定するためのカフ脈波は、カフの圧迫圧力が最低血圧値よりも低い圧力とされた状態で検出されている。これは、カフの圧迫圧力が最低血圧値よりも高いとカフ脈波に歪みが生じて正確な形状のカフ脈波が検出できないからである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３４６７６９号公報（第１０頁第１７欄第３行〜第１３行）
【特許文献２】
特許３０２７７５０号公報（第６頁第１２欄第６行〜第２８行）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、カフの圧迫圧力を最低血圧よりも低い圧力とした状態で検出したカフ脈波は、高周波成分が不明瞭になるという欠点がある。脈波の高周波成分には、たとえばノッチが含まれる。そのため、脈波伝播速度情報などの生体情報をノッチを用いて決定すると、その精度が不十分となっていた。
【０００６】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、カフ脈波のノッチに基づいて生体情報を測定する生体情報測定装置において、ノッチを正確に検出できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するために種々検討を重ねた結果、カフの圧迫圧力を最高血圧値以上にした状態でそのカフから検出されるカフ脈波は、低周波成分については高い圧迫圧力のために歪んでしまうが、高周波成分についてはカフの圧迫圧力が最低血圧よりも低い状態よりも明確に検出できることを見いだした。すなわち、高周波成分であるノッチ関しては、カフの圧迫圧力が最低血圧値よりも低い状態で検出するよりも、最高血圧値以上の圧迫圧力とした状態で検出するほうが明確に検出できることを見いだした。本発明はかかる知見に基づいて成されたものである。
【０００８】
すなわち、前記目的を達成するための本発明は、（ａ）生体の所定部位に装着されるカフと、（ｂ）該カフの圧迫圧力を制御するカフ圧制御装置と、（ｃ）前記生体から該カフに伝達される圧力振動であるカフ脈波を検出するカフ脈波検出装置と、（ｄ）前記カフ圧制御装置により前記カフの圧迫圧力が最高血圧値よりも高い圧力とされている状態で、前記カフ脈波検出装置により検出されるカフ脈波のノッチに基づいて、生体情報を決定する生体情報決定手段とを含むことを特徴とする生体情報測定装置である。
【０００９】
【発明の効果】
この発明によれば、カフ圧制御装置によりカフの圧迫圧力が最高血圧値よりも高い圧力とされている状態でカフ脈波検出装置により検出されるカフ脈波は、ノッチが明瞭に検出でき、生体情報決定手段では、そのノッチに基づいて生体情報を決定するので、正確な生体情報を得ることができる。
【００１０】
【発明の他の態様】
ここで、前記生体情報決定手段により決定する生体情報には、たとえば、立ち上がり点とノッチとの間の時間差に基づいて決定する駆出時間がある。
【００１１】
また、前記生体情報として脈波伝播速度情報を決定してもよい。脈波伝播速度情報を決定する場合、前記生体情報測定装置は、前記カフの下流とはならない部位に装着されて前記生体から発生する心拍同期信号を検出する心拍同期信号検出装置をさらに備え、前記生体情報決定手段は、前記カフ圧制御装置により前記カフの圧迫圧力が最高血圧値よりも高い圧力とされている状態で、前記カフ脈波検出装置により検出されるカフ脈波のノッチと、該カフ脈波が検出されたときに前記心拍同期信号検出装置により検出された前記心拍同期信号において前記カフ脈波のノッチに対応する部位とに基づいて、前記生体情報として、前記生体内を脈波が伝播する速度に関連する脈波伝播速度情報を決定する。
【００１２】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明が適用された生体情報測定装置１０の回路構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１において、カフ１２はゴム製袋を布製帯状袋内に有し、上腕部１４に巻回される。カフ１２には、圧力センサ１６、調圧弁１８が配管２０を介してそれぞれ接続されている。また、調圧弁１８には、配管２２を介して空気ポンプ２４が接続されている。調圧弁１８は、空気ポンプ２４により発生させられた圧力の高い空気を調圧してカフ１２内へ供給し、あるいは、カフ１２内の空気を排気することにより、カフ１２内の圧力を調圧する。
【００１４】
圧力センサ１６は、カフ１２内の圧力を検出してその圧力を表す圧力信号ＳＰを静圧弁別回路２６および脈波弁別回路２８にそれぞれ供給する。静圧弁別回路２６はローパスフィルタを備えており、圧力信号ＳＰに含まれる定常的な圧力すなわちカフ１２の圧迫圧力（以下、この圧力をカフ圧ＰＣという）を表すカフ圧信号ＳＣを弁別してそのカフ圧信号ＳＣをＡ／Ｄ変換器３０を介して電子制御装置３２へ供給する。脈波弁別回路２８はたとえば１乃至３０Ｈｚ程度の信号通過帯域を有するバンドパスフィルタを備えており、圧力信号ＳＰの振動成分であるカフ脈波信号ＳＭを弁別してそのカフ脈波信号ＳＭをＡ／Ｄ変換器３４を介して電子制御装置３２へ供給する。このカフ脈波信号ＳＭは被測定者の動脈からカフ１２に伝達される圧力振動であることからカフ脈波を表すので、脈波弁別回路２８がカフ脈波検出装置として機能する。また、その動脈は上腕動脈であることから、カフ脈波は上腕脈波を表している。
【００１５】
心音マイク３６は心拍同期信号検出装置として機能するものであり、図示しない被測定者の胸部上に図示しない粘着テープ等により固着される。心音マイク３６は図示しない内部に圧電素子を備え、その圧電素子により被測定者の心臓から発生する心音等を電気信号すなわち心音信号ＳＨに変換する。心音信号増幅器３８は、心音の高音成分をよく記録するためにエネルギーの大きい低音成分を弱める図示しない４種類のフィルタを備えており、心音マイク３６から供給される心音信号ＳＨを増幅し且つろ波した後に、図示しないＡ／Ｄ変換器を介して電子制御装置３２へ出力する。
【００１６】
入力装置４０は、被測定者の身長Ｔが入力されるための図示しないキーボードを備えており、入力された被測定者の身長Ｔを表す身長信号ＳＴを電子制御装置３２へ供給する。
【００１７】
電子制御装置３２は、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４、ＲＡＭ４６、および図示しないＩ／Ｏポート等を備えた所謂マイクロコンピュータにて構成されており、ＣＰＵ４２は、ＲＯＭ４４に予め記憶されたプログラムに従ってＲＡＭ４６の記憶機能を利用しつつ信号処理を実行することにより、Ｉ／Ｏポートから駆動信号を出力して空気ポンプ２４および調圧弁１８を制御する。ＣＰＵ４２は、その空気ポンプ２４および調圧弁１８を制御することによりカフ圧ＰＣを制御する。また、ＣＰＵ４２は、図２に詳しく示す機能を実行することにより駆出時間ＥＴおよび脈波伝播速度ＰＷＶを算出し、さらに、表示器４８の表示内容を制御する。
【００１８】
図２は、生体情報測定装置１０における電子制御装置３２の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【００１９】
カフ圧制御手段５０は、静圧弁別回路２６から供給されるカフ圧信号ＳＣに基づカフ圧ＰＣを決定しつつ、調圧弁１８および空気ポンプ２４を制御して、カフ圧ＰＣを最高血圧値よりも高い圧力として予め設定された止血圧力値ＰＣｈ（たとえば１８０ｍｍＨｇ）に制御する。なお、本装置１０では、静圧弁別回路２６、調圧弁１８、空気ポンプ２４およびカフ圧制御手段５０によりカフ圧制御装置が構成される。
【００２０】
生体情報決定手段として機能する駆出時間算出手段５２は、カフ圧制御手段５０によってカフ圧ＰＣが止血圧力値ＰＣｈに制御されているときに、脈波弁別回路２８から供給されるカフ脈波信号ＳＭ（すなわちカフ脈波）の立ち上がり点ｓとノッチｎとの検出時間差を駆出時間ＥＴとして算出して、その算出した駆出時間ＥＴを表示器４８に表示する。この駆出時間ＥＴは、大動脈弁が解放され、左室駆血が始まってから大動脈弁が閉鎖されるまでの時間であり、立ち上がり点ｓは大動脈弁の解放による駆血の開始によって形成され、ノッチｎは大動脈弁の閉鎖によって形成されるので、立ち上がり点ｓが検出されてからノッチｎが検出されるまでの時間は駆出時間ＥＴを表すのである。
【００２１】
ここで、カフ圧ＰＣが止血圧力値ＰＣｈとされた状態で検出されるカフ脈波について説明する。図３は、カフ圧ＰＣを止血圧力値ＰＣｈとした状態で検出したカフ脈波（高圧時カフ脈波）を、比較用に、従来のようにカフ圧ＰＣを最低血圧値以下とした状態で検出したカフ脈波（低圧時カフ脈波）と並べて示す図である。カフ圧ＰＣが止血圧力値ＰＣｈとされた状態ではカフ１２下には血流がなく、高圧時カフ脈波は、カフ１２よりも上流側で生じている脈動がカフ１２の上流端に伝達されたものであることから、高圧時カフ脈波の大きさは低圧時カフ脈波の大きさに比べて全体的に小さいが、高圧時カフ脈波には、２つの明確なピークが確認できる。このピークは、主峰（ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ　ｗａｖｅ）ｐｗおよび収縮期後期隆起（ｔｉｄａｌ　ｗａｖｅ）ｔｗに相当するものであり、低圧時カフ脈波では、主峰ｐｗと収縮期後期隆起ｔｗとは明確に分離されていないが、高圧時カフ脈波では、低周波成分に比べて高周波成分が相対的に大きく検出されるので、主峰ｐｗや収縮期後期隆起ｔｗのような高周波成分が顕著になるのである。また、ノッチｎは、収縮期後期隆起ｔｗとそれに続く拡張早期隆起（ｄｉｃｒｏｔｉｃ　ｗａｖｅ）ｄｗとの間であることから、たとえば収縮期後期隆起ｔｗのピーク以後の最初の極小点として検出できる。
【００２２】
生体情報決定手段として機能する脈波伝播速度算出手段５４は、カフ圧制御手段５０によってカフ圧ＰＣが止血圧力値ＰＣｈに制御されているときに、心音マイク３６により心音波形のＩＩ音の開始点が検出された時間と、脈波弁別回路２８によりカフ脈波のノッチｎが検出された時間との検出時間差（ｓｅｃ）を算出する。心音のＩＩ音は、ノッチｎと同様に大動脈弁の閉鎖によって発生することから、上記検出時間差は、心臓からカフ装着部位すなわち上腕部１４までを脈波が伝播する脈波伝播時間ＤＴである。
さらに、脈波伝播速度算出手段５４は、入力装置４０から供給される被測定者の身長Ｔを、身長Ｔと伝播距離Ｌとの間の予め記憶された関係である式１に代入することにより、心臓からカフ装着部位までの伝播距離Ｌを求め、得られた伝播距離Ｌと上記脈波伝播時間ＤＴとを、式２に代入することにより脈波伝播速度ＰＷＶ（ｃｍ／ｓｅｃ）を算出し、その算出した脈波伝播速度ＰＷＶを表示器４８に表示する。
（式１）　Ｌ＝ａＴ＋ｂ
（ａ，ｂは、実験に基づいて決定された定数）
（式２）　ＰＷＶ＝Ｌ／ＤＴ
【００２３】
図４は、図２の機能ブロック図に示したＣＰＵ４２の制御作動の要部を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、入力装置４０から予め身長信号ＳＴが供給されていることを条件として、図示しないスタートボタンにより開始される。
【００２４】
図４において、まず、ステップＳ１（以下、ステップを省略する。）では、空気ポンプ２４を起動させ、且つ、調圧弁１８を制御することにより、カフ圧ＰＣを、たとえば１８０ｍｍＨｇに設定された止血圧力値ＰＣｈに制御する。
【００２５】
そして、続くＳ２では、カフ圧ＰＣが止血圧力値ＰＣｈに制御されている状態で、脈波弁別回路２８から供給されるカフ脈波信号ＳＭおよび心音マイク３６から供給される心音信号ＳＨをそれぞれ一拍分ずつ読み込む。そして、カフ脈波信号ＳＭおよび心音信号ＳＨの読み込みが終了したら、続くＳ３において、カフ圧ＰＣを大気圧まで排圧する。図４では、Ｓ１およびＳ３がカフ圧制御手段５０に相当する。
【００２６】
続くＳ４では、Ｓ２で読み込んだカフ脈波信号ＳＭが表すカフ脈波について、立ち上がり点ｓおよびノッチｎの発生時点をそれぞれ決定する。そして、続くＳ５では、ノッチｎの発生時点と立ち上がり点ｓの発生時点との時間差を、駆出時間ＥＴとして算出し、その算出した駆出時間ＥＴを表示器４８に表示する。図４では、このＳ４乃至Ｓ５が駆出時間算出手段５２に相当する。
【００２７】
続くＳ６では、Ｓ２で読み込んだ心音信号ＳＨが表す心音波形について、ＩＩ音の開始点の発生時点を決定し、続くＳ７では、Ｓ６で決定したＩＩ音の開始点の発生時点とＳ４で決定したノッチｎの発生時点との時間差すなわち脈波伝播時間ＤＴを算出する。
【００２８】
さらに、続くＳ８では、予め供給されている身長信号ＳＴが表す被測定者の身長Ｔを前記式１に代入することにより伝播距離Ｌを算出し、続くＳ９では、Ｓ８で算出した伝播距離ＬとＳ７で算出した脈波伝播時間ＤＴとを前記式２に代入することにより脈波伝播速度ＰＷＶを算出し、その算出した脈波伝播速度ＰＷＶを表示器４８に表示する。なお、図４では、Ｓ４およびＳ６乃至Ｓ９が脈波伝播速度算出手段５４に相当する。
【００２９】
上述の実施形態によれば、カフ圧制御手段５０（Ｓ１およびＳ３）によりカフ１２の圧迫圧力が最高血圧値よりも高い止血圧力値ＰＣｈに制御されている状態で脈波弁別回路２８により弁別されるカフ脈波は、ノッチｎが明瞭に検出でき、駆出時間算出手段５２（Ｓ４乃至Ｓ５）および脈波伝播速度算出手段５４（Ｓ４、Ｓ６乃至Ｓ９）では、そのノッチｎに基づいて駆出時間ＥＴおよび脈波伝播速度ＰＷＶを決定するので、正確な駆出時間ＥＴおよび脈波伝播速度ＰＷＶを得ることができる。
【００３０】
以上、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００３１】
たとえば、カフ１２を用いて血圧値を測定するように構成されていてもよい。その場合には、止血圧力値ＰＣｈは、そのカフ１２を用いて決定した最高血圧値に基づいて決定してもよい。
【００３２】
また、前述の実施形態では、胸部に装着される心音マイクが３６が心拍同期信号検出装置として用いられていたが、心拍同期信号検出装置の種類および装着部位は前述の実施形態に限定されず、装着部位としては、頸部、カフ１２が装着されている腕とは反対側の腕の所定部位（たとえば手首）等であってもよく、心拍同期信号検出装置としては、生体に向かって所定の押圧力で押圧される圧脈波センサ（すなわち所謂トノメトリセンサ）や、心電図を検出するための装置が用いられてもよい。
【００３３】
なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲においてその他種々の変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された生体情報測定装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】図１の生体情報測定装置における電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図３】カフ圧ＰＣを止血圧力値ＰＣｈとした状態で検出したカフ脈波（高圧時カフ脈波）を、カフ圧ＰＣを最低血圧値以下とした状態で検出したカフ脈波（低圧時カフ脈波）と並べて示す図である。
【図４】図２の機能ブロック図に示したＣＰＵの制御作動の要部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０：生体情報測定装置
１２：カフ
２８：脈波弁別回路（カフ脈波検出装置）
３６：心音マイク（心拍同期信号検出装置）
５０：カフ圧制御手段
５２：駆出時間算出手段（生体情報決定手段）
５４：脈波伝播速度算出手段（生体情報決定手段）
【図１】
2004135733.tif 000003
【図２】
2004135733.tif 000004
【図３】
2004135733.tif 000005
【図４】
2004135733.tif 000006