JP2002224061A

JP2002224061A - 電子血圧計

Info

Publication number: JP2002224061A
Application number: JP2001023209A
Authority: JP
Inventors: Yukiya Sawanoi; 幸哉澤野井; Noboru Ohama; 昇尾浜; Kazuhisa Tanabe; 一久田部
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2002-08-13

Abstract

(57)【要約】【課題】体動中でも精度良く血圧を測定する。【解決手段】体動に起因するノイズを重畳した脈波信
号と、体動によるノイズ分を各々周波数解析して時系列
データに変換し〔図５の（ｂ）、（ｆ）〕、これらの周
波数系列データを比較して、脈波信号の周波数成分を求
め、脈波信号の周波数系列データより脈波信号の周波数
域以外を除去し、この周波数域以外を除去後の脈波信号
を周波数系列データから時系列データに変換して、脈波
信号を再現し〔図５の（ｃ）〕、再現された脈波信号を
トリガ信号として〔図５の（ｄ）〕、コロトコフ音信号
からノイズ分を除去し〔図５の（ｅ）〕、ノイズ除去さ
れたコロトコフ音をもとに、血圧を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、体動中でも測定
し得る電子血圧計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の体動中の血圧計測を意図して作ら
れている血圧計としては、運動負荷試験用血圧計や２４
時間携帯血圧計などがある。これらの血圧計は、コロト
コフ音法か、オシロメトリック法、またはその両法の併
用により血圧測定を行っている。

【０００３】しかしながら、この種の電子血圧計におい
ては、オシロメトリック法では、体動などに起因する圧
力ノイズが圧脈波に大きく重畳するし、コロトコフ音法
では、体動などに起因する騒音をコロトコフ音と誤認識
する、等の問題がある。そのため、通常の手法では、脈
波やコロトコフ音の検出精度が低下し、血圧値の決定が
困難になったり、血圧値の精度が低下するという問題点
があった。

【０００４】そこで、この問題を解決するために従来
は、オシロメトリック方式の血圧計においては、所定の
論理により、カフ圧脈波を監視し、体動などに起因する
ノイズの有無を判定し、ノイズ有りと判定した場合に測
定エラーを発生する。あるいはノイズが測定中に発生し
たことを示す情報を付加するようにし、またコロトコフ
音方式の血圧計では、体動などに起因するノイズへの耐
性を高めるため、コロトコフ音センサの他に心電電極を
装着し、心電信号をトリガ信号とし、コロトコフ音が出
現するであろうと考えられる短い区間（コロトコフ音評
価期間）のみのコロトコフ音センサの信号のみを用い
て、血圧値決定を行う方法がある。

【０００５】また、体動などに起因するノイズを低減す
る手法としては、体動などに起因するノイズは、外部か
ら空気を伝達して直接センサに入るもの、体内を伝達す
るもの、センサを保持するカフから伝達するものなど、
様々なノイズ源が存在するところから、それぞれの個別
要因毎にノイズ低減するために、ノイズ要因毎にセンサ
を多数用意し、信号処理する方法が考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のオシロメトリッ
ク方式での体動などに起因するノイズの対策法では、体
動中の血圧計測を排除・無効にする方法であり、体動中
の血圧を測定可能にするものではない。

【０００７】また、コロトコフ音法での体動などに起因
するノイズへの上記した対策法では、コロトコフ音が出
現する可能性の低い期間の、体動などに起因するノイズ
によるコロトコフ音センサ出力をコロトコフ音と誤認識
することは防止できるため、運動強度が比較的弱い場合
には有効である。しかし、体動などに起因するノイズが
連続的に発生する状況、例えば運動強度が強い場合、カ
フ圧が高く、本来コロトコフ音が出現しない期間におい
ても、心電信号をトリガ信号としたコロトコフ音評価期
間に体動などに起因するノイズが入ってしまい、最高血
圧、最低血圧決定に重要な要素となるコロトコフ音出現
時期、消滅時期の決定が困難となり、血圧値決定が困難
となる。

【０００８】更にまた、上記した体動などに起因するノ
イズの低減方法では、装置構成や信号処理が複雑化し、
合理的な価格設定では実現困難である。そこで、ノイズ
とコロトコフ音の周波数成分の違いを利用し、フィルタ
で一括して低減する方法がとられていることが多い。し
かし、ノイズのうち、コロトコフ音と周波数領域の重な
るノイズについては除去しきれない。

【０００９】この発明は上記問題点に着目してなされた
ものであって、体動中でも精度良く血圧を測定し得る電
子血圧計を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の電子血圧計
は、カフと、カフ内の圧力を加圧・減圧する制御手段
と、カフ内の圧力の検出手段と、前記検出手段の出力で
あるカフ圧より脈波信号を検出する脈波検出手段と、少
なくとも１個以上の体動などに起因するノイズ信号を検
出する手段と、血圧算出手段と、を備えるものにおい
て、脈波信号と、ノイズ信号を各々周波数解析し、時系
列データを周波数系列データに変換するデータ変換手段
と、前記周波数系列データを比較し、脈波信号の周波数
成分を求める手段と、脈波信号の周波数系列データよ
り、脈波信号の周波数域以外を除去し、脈波信号の周波
数域以外を除去後の脈波信号の周波数系列データから時
系列データに変換し、脈波信号を再現する手段と、再現
された脈波信号をトリガ信号として、入力されたコロト
コフ音信号からノイズを除去する手段とを備え、ノイズ
除去されたコロトコフ音をもとに、血圧を算出するよう
にしている。

【００１１】この電子血圧計においては、脈波信号の検
出手段として、カフ圧センサ、光電脈波センサ、インピ
ーダンスセンサ、ひずみセンサなどを用いると良い。ま
た、体動などに起因するノイズ信号の検出手段として、
生体の動きを物理量に変換して測定するセンサの場合
は、速度センサ、加速度センサ、位置センサ、変位セン
サ、角度センサ、方位センサ、傾斜センサなどを、生体
動きによって変化する生体量（例えば、血液量など）を
測定する場合は、光電センサなどを用いれば良い。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施
形態である電子血圧計の構成を示すブロック図である。
この実施形態電子血圧計は、生体の測定部位を加圧する
ためのカフ１と、カフ１内を加圧する加圧ポンプ（圧力
制御手段）２と、カフ１内を減圧する排気弁（圧力制御
手段）３と、カフ１内の圧力を検出する圧力センサ（圧
力検出手段）４と、コロトコフ音を検出するコロトコフ
音検出センサ（コロトコフ音検出手段）５と、算出され
た血圧値などを表示する表示器６と、加圧ポンプ２、排
気弁３、表示器６などを制御するＣＰＵ７と、圧力セン
サ４の出力を増幅する増幅器８と、コロトコフ音検出セ
ンサ５の出力を増幅する増幅器９と、増幅器８の出力よ
りノイズ分を除去するフィルタ１０と、圧力センサ４、
コロトコフ音検出センサ５からのアナログ信号をデジタ
ル信号に変換してＣＰＵ６に入力するＡ／Ｄ変換器１１
とを備える。もっとも、以上の構成は、従来の電子血圧
計が有するものと同様である。

【００１３】この実施形態電子血圧計は、カフ１に設け
られた体動などに起因するノイズ信号検出手段とてして
の加速度センサ１２と、この加速度センサ１２の出力を
増幅する増幅器１３を備え、この加速度センサ１２で得
られたノイズ信号と、圧力センサ４で得られた圧力信号
より抽出した脈波信号の周波数解析、比較により、脈波
信号より体動などに起因したノイズ成分を除去し、ノイ
ズ除去後の脈波信号をコロトコフ音のトリガ信号として
利用し、入力されたコロトコフ音よりノイズ除去し、血
圧を決定するようにした点が特徴である。

【００１４】血圧の決定手段は、ＣＰＵ７に取り込まれ
るカフ圧信号、コロトコフ音信号に所定のアルゴリズム
を適用して、最高血圧、最低血圧を決定する。

【００１５】次に、この実施形態電子血圧計のノイズ除
去を含んだ血圧計測の処理動作を図２に示すフロー図を
参照して説明する。先ず、ステップＳＴ１において、全
ての変数の初期化を行う。その後、加圧ポンプ２をＯＮ
し、カフ１の加圧を開始する（ステップＳＴ２）。カフ
１の内圧が最高血圧以上に達したら、加圧ポンプ２がＯ
ＦＦし、カフ１内の一定圧での微速減圧が開始される
（ステップＳＴ３）。

【００１６】その減圧過程でカフ圧信号の測定、コロト
コフ音信号の測定、脈波信号の測定、ノイズ信号の測定
が行われ（ステップＳＴ４）、その測定結果により、脈
波信号から体動などに起因したノイズが除去される（ス
テップＳＴ５）。ノイズ除去された脈波信号をトリガ信
号とし、入力されたコロトコフ音信号より、ノイズ除去
し（ステップＳＴ６）、最高血圧及び最低血圧が決定さ
れ（ステップＳＴ７）、得られた血圧値が表示器６に表
示される（ステップＳＴ８）。

【００１７】入力されたコロトコフ音信号からノイズ除
去する方法は、次の通りである。先ず、入力された脈波
信号より体動などに起因したノイズを除去する。

【００１８】測定された脈波信号及びノイズ信号は、時
系列データでＣＰＵ７に取り込まれる。この脈波信号及
びノイズ信号を周波数解析し、周波数系列データに変換
する。周波数解析の手段としては、例えば高速フーリェ
変換などを用いる。

【００１９】図３、図４に脈波信号、ノイズ信号の周波
数解析結果の一例（パワースペクトル）を示す。体動な
どに起因したノイズがない場合、脈波信号のパワースペ
クトルには、図３の（ａ）に示すように、脈波の周波数
成分のスペクトルのみが存在し、ノイズ信号のパワース
ペクトルには、図３の（ｂ）に示すように、特徴的なス
ペクトルは存在しない。また、体動などに起因したノイ
ズがある場合、脈波信号のパワースペクトルには、図４
の（ａ）に示すように、脈波の周波数成分のスペクトル
と体動の周波数成分のスペクトルの両方が存在し、ノイ
ズ信号のパワースペクトルには、図４の（ｂ）に示すよ
うに、体動の周波数成分のスペクトルのみが存在する。
したがって、両者を比較することで、脈波の周波数成分
が抽出されることになる。その抽出は、例えば脈波信号
のパワースペクトルと体動信号のパワースペクトルの差
分などで行う。

【００２０】次に、脈波の周波数成分のみを抽出した後
のコロトコフ音信号からのノイズ除去について、図５を
参照して説明する。

【００２１】脈波の周波数成分のみを抽出した後、脈波
信号の周波数系列データ（図５の（ｂ）参照〕におい
て、脈波信号の周波数域以外を除去し、周波数系列デー
タを時系列データに変換する〔図５の（ｃ）参照〕。こ
の時の手段としては、逆高速フーリェなどを用いる。

【００２２】こうして、時系列データに変換されたデー
タは、脈波成分の波形のみが再現されていることにな
り、体動などに起因したノイズを除去した脈波信号を得
ることができる。

【００２３】ここで、脈波の周波数成分を抽出し、その
周波数域以外を除去し、周波数系列データを時系列デー
タに変換し、波形再現する場合、高調波成分を何次高調
波まで再現するかで、元の波形を忠実に再現できるかが
決定される。

【００２４】しかし血圧決定において、元の波形の振幅
情報だけでも血圧値を決定することが可能であり、その
振幅に比例した結果が得られれば、波形の情報が多少失
われても、血圧決定に影響は及ばない。そこで、波形再
現する場合、脈波の周波数成分の基本周波数域以外を除
去し、波形再現を行っても最終的な血圧値の精度に影響
はない。

【００２５】ここで、基本周波数域のみを用いて、波形
再現を行う利点は、基本周波数のパワースペクトルは強
く、抽出が容易なことである。

【００２６】このようにして得られた脈波信号は、コロ
トコフ音に同期している。そこで、この脈波信号をトリ
ガ信号〔図５の（ｄ）参照）として、入力されたコロト
コフ音信号よりノイズを除去することが可能となる〔図
５の（ｅ）参照〕。

【００２７】また、再現された脈波信号は、最高血圧以
上のカフ圧及び最低血圧以下のカフ圧では、その振幅値
が小さい。これは、オシロメトリック法で使用する信号
を再現していることになることから明らかである。した
がって、トリガ信号として使用する脈波信号の振幅値を
予め閾値で判断すれば、最高血圧以上、又は最低血圧以
下のカフ圧に存在するノイズをコロトコフ音として誤認
識することはない。心電をトリガ信号として使用する場
合では、心電信号が血圧に関係なく一定に出現している
ため、最高血圧以上、又は最低血圧以下のカフ圧に存在
するノイズをコロトコフ音として誤認識することがあっ
た。この実施形態電子血圧計は、この点からも精度良く
測定ができると言える。

【００２８】以上のように、本発明の手法を用いれば、
体動などに起因したノイズの有無にかかわらず、精度の
高い血圧決定が可能となる。また、上記実施形態では、
体動などに起因したノイズ信号の検出手段は加速度セン
サとしたが、これに代えて速度センサ、位置センサ、変
位センサ、角度センサ、方位センサ、傾斜センサなど、
測定部の動きを物理量に変換して測定するものや、測定
部の動きによって変化する生体量（例えば、血液量）を
測定する光電センサを用いてもよい。

【００２９】図６は、この発明の他の実施形態として、
体動に起因したノイズ信号の検出手段として、光電セン
サ１４を用いた電子血圧計の構成を示すブロック図であ
る。

【００３０】また、上記図１に示した電子血圧計は、血
圧決定のための脈波信号は、フィルタにより、カフ圧信
号から抽出した脈波信号としたが、これに代えて、光電
センサ、インピーダンスセンサ、ひずみセンサを用いて
脈波検出してもよい。

【００３１】図７は、この発明の他の実施形態として、
脈波信号検出手段として、光電センサ１５を用いた電子
血圧計の構成を示すブロック図である。

【００３２】また、図８は、この発明の更に他の実施形
態として、脈波信号検出手段として光電センサ１５、増
幅器１６、体動などに起因したノイズ信号の検出手段
に、光電センサ１４を用いた電子血圧計の構成を示すブ
ロック図である。

【００３３】

【発明の効果】この発明によれば、脈波信号と、体動な
どに起因するノイズ信号を検出し、脈波信号の周波数を
求め、脈波信号より脈波成分の周波数域以外の成分を除
去する。除去後の脈波信号をコロトコフ音のトリガ信号
として用いるので、体動などのノイズが混入する条件下
においても、精度の高い血圧決定が行える。また、トリ
ガ信号を得るために、心電電極を取り付ける必要がな
い。ひるがえせば、心電の情報を別情報として利用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態である電子血圧計の構成
を示すブロック図である。

【図２】同実施形態電子血圧計のノイズ除去を含む血圧
計測の処理動作を説明するためのフロー図である。

【図３】同実施形態電子血圧計で、安静下測定時におけ
る脈波成分及び体動信号の周波数系列データを示す図で
ある。

【図４】同実施形態電子血圧計で、体動中測定時におけ
る脈波成分と体動信号の周波数系列データを示す図であ
る。

【図５】同実施形態電子血圧計において、体動に起因す
るノイズを重畳した入力信号からノイズを除去したコロ
トコフ音信号を得るまでを説明するための波形図であ
る。

【図６】この発明の他の実施形態である電子血圧計の構
成を示すブロック図である。

【図７】この発明の更に他の実施形態である電子血圧計
の構成を示すブロック図である。

【図８】この発明の更に他の実施形態である電子血圧計
の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１カフ２加圧ポンプ３排気弁４圧力センサ５コロトコフ音センサ、６表示器７ＣＰＵ８、９、１３、１６増幅器１０フィルタ１１Ａ／Ｄ変換器１２加速度センサ１４、１５光電センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尾浜昇京都市下京区塩小路通堀川東入南不動堂町 801番地株式会社オムロンライフサイエンス研究所内 (72)発明者田部一久京都市下京区塩小路通堀川東入南不動堂町 801番地株式会社オムロンライフサイエンス研究所内Ｆターム(参考） 4C017 AA08 AA09 AB01 AC26 AC32 BC16 BC17 BD05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カフと、カフ内の圧力を加圧・減圧する制
御手段と、カフ内の圧力の検出手段と、前記検出手段の
出力であるカフ圧より脈波信号を検出する脈波検出手段
と、少なくとも１個以上の体動などに起因するノイズ信
号を検出する手段と、血圧算出手段と、を備える電子血
圧計において、脈波信号と、ノイズ信号を各々周波数解析し、時系列デ
ータを周波数系列データに変換するデータ変換手段と、前記周波数系列データを比較し、脈波信号の周波数成分
を求める手段と、脈波信号の周波数系列データより、脈波信号の周波数域
以外を除去し、脈波信号の周波数域以外を除去後の脈波
信号の周波数系列データから時系列データに変換し、脈
波信号を再現する手段と、再現された脈波信号をトリガ信号として、入力されたコ
ロトコフ音信号からノイズを除去する手段とを備え、ノ
イズ除去されたコロトコフ音をもとに、血圧を算出する
ことを特徴とする電子血圧計。
【請求項２】前記脈波信号の周波数成分のうち、基本周
波数のみを求め、脈波信号の周波数系列データより、脈
波信号の基本周波数域以外全てを除去し、脈波信号の周
波数域以外全てを除去後の脈波信号の周波数系列データ
を時系列データに変換し、脈波信号を再現し、再現され
た脈波信号をもとに、血圧を算出することを特徴とする
請求項１記載の電子血圧計。
【請求項３】前記ノイズ信号を検出する手段は、体動な
どを物理量に変換して測定するセンサであることを特徴
とする請求項１記載の電子血圧計。
【請求項４】前記ノイズ信号を検出する手段は、体動な
どによって変化する生体量を測定するセンサであること
を特徴とする請求項１記載の電子血圧計。
【請求項５】前記脈波信号を検出する手段は、脈波とし
て動脈の容積振動を計測するセンサであることを特徴と
する請求項１記載の電子血圧計。