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公開番号2025068195
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-25
出願番号2023177942
出願日2023-10-15
発明の名称血圧推定装置、コンピュータプログラム及び記録媒体
出願人株式会社デルタツーリング
代理人個人
主分類A61B 5/021 20060101AFI20250418BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】心拍数等の一の生理指標から、血圧を高い精度で推定する。
【解決手段】本発明では、4次多項式の設定に当たって、両対数グラフの中から非周期成分と周期成分を区分する境界周波数を抽出し、その境界周波数を挟んだ低周波帯域又は高周波帯域に設定される4次多項式で示される近似曲線から上記の周波数勾配を求める。4次多項式で示される近似曲線の設定を、両対数グラフの表示中、非周期成分と周期成分の境界を挟んだ帯域のそれぞれに行うことで、周波数勾配を血管内の波動に適合する形で求めることができ、血圧値の推定精度を高めることができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
心拍数と、体表から得られる左室内圧変動起因の音響脈波とのうち、いずれか少なくとも一つの生体信号データを受信する生体信号受信部と、
前記生体信号データの時系列の変動情報が反映された時系列変動データを求める時系列変動データ算出部と、
前記時系列変動データを周波数解析し、その周波数解析結果を両対数グラフで表示する周波数解析部と、
複数の被験者の前記生体信号データ、前記両対数グラフ及び上腕式血圧計で測定された血圧の実測値を用いて血圧推定式を構築する血圧推定式構築部と、
推定対象者の前記生体信号データを前記血圧推定式に当てはめ、前記推定対象者の推定血圧値を求める推定血圧値算出部と
を有し、
前記血圧推定式構築部は、
前記両対数グラフ中、ＶＬＦからＬＦの範囲の所定の周波数帯域のパワースペクトルの表示中、非周期成分と周期成分の境界周波数を求める第１境界周波数演算部と、
前記両対数グラフ中、前記境界周波数を挟んだ低周波帯域又は高周波帯域を解析対象周波数帯域として選択する第１解析対象周波数帯域選択部と、
前記解析対象周波数帯域における前記パワースペクトルの表示に、カーブフィッティングにより４次多項式で示される近似曲線を当てはめ、前記４次多項式で示される近似曲線の周波数勾配を求める第１周波数勾配算出部と、
前記生体信号データ、前記血圧の実測値及び前記周波数勾配を３次元座標系の座標軸にとった応答曲面より、前記血圧の実測値と前記周波数勾配との相関を示す式を前記血圧推定式として求める推定式算出部と
を有する血圧推定装置。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記第１境界周波数演算部は、前記両対数グラフ中、ＶＬＦからＬＦの範囲の所定の周波数帯域のパワースペクトルの表示に、カーブフィッティングにより３次多項式で示される近似曲線を当てはめ、前記３次多項式で示される近似曲線の変曲点の周波数を、前記非周期成分と周期成分の境界周波数として求める
請求項１記載の血圧推定装置。
【請求項３】
前記第１解析対象周波数帯域選択部は、
前記血圧の実測値が高値血圧又は高血圧に分類される場合、前記高周波帯域を解析対象帯域として選択し、
前記血圧の実測値が高値血圧に分類される血圧値未満の場合、前記低周波帯域を解析対象帯域として選択する
請求項２記載の血圧推定装置。
【請求項４】
前記第１周波数勾配算出部は、
前記解析対象周波数帯域についてカーブフィッティングにより前記４次多項式で示される近似曲線を求める第１近似曲線設定部と、
前記４次多項式で示される近似曲線の２つの変曲点中、停留点を兼用する変曲点（停留点）の有無を判定する第１変曲点（停留点）判定部と、
前記変曲点（停留点）が存在しない場合、前記解析対象周波数帯域における前記４次多項式中の２つの変曲点間の弦の傾きを前記周波数勾配として決定し、前記変曲点（停留点）が存在する場合、前記２つの変曲点のいずれかの接線の傾きを前記周波数勾配として決定する第１勾配決定部と
を有する請求項２記載の血圧推定装置。
【請求項５】
前記推定血圧値算出部は、
前記時系列変動データ算出部及び前記周波数解析部により、前記推定対象者の前記生体信号データを用いて得られる両対数グラフについて、ＶＬＦからＬＦの範囲の所定の周波数帯域のパワースペクトルの表示中、非周期成分と周期成分の境界周波数を求める第２境界周波数演算部と、
前記推定対象者の両対数グラフ中、前記境界周波数を挟んだ低周波帯域又は高周波帯域を解析対象周波数帯域として選択する第２解析対象周波数帯域選択部と、
前記解析対象周波数帯域における前記パワースペクトルの表示に、カーブフィッティングにより４次多項式で示される近似曲線を当てはめ、前記４次多項式で示される近似曲線の周波数勾配を推定用の周波数勾配として求める第２周波数勾配算出部と、
前記第２周波数勾配算出部により得られる前記推定用の周波数勾配を、前記血圧推定式に代入して前記推定対象者の推定血圧値を求める推定部と
を有する
請求項１記載の血圧推定装置。
【請求項６】
前記第２境界周波数演算部は、
前記両対数グラフ中、ＶＬＦからＬＦの範囲の所定の周波数帯域のパワースペクトルの表示に、カーブフィッティングにより３次多項式で示される近似曲線を当てはめ、前記３次多項式で示される近似曲線の変曲点の周波数を、前記非周期成分と周期成分の境界周波数として求める構成であり、
前記第２解析対象周波数帯域選択部は、
前記両対数グラフにおける前記境界周波数を含むＶＬＦからＬＦに跨がる範囲の所定の周波数帯域のパワースペクトルの表示において、その周波数帯域全体の回帰直線の傾き指標ＦＳと、前記境界周波数以上の範囲の周波数帯域の回帰直線の傾き指標ＦＳ
ＢＦ
との比：ＦＳ
ＢＦ
／ＦＳである回帰直線傾き比を求める傾き比算出部と、
前記回帰直線傾き比（ＦＳ
ＢＦ
／ＦＳ）と血圧の実測値との相関図を用いて、仮の推定血圧値を求める仮推定値算出部と
を有し、
前記仮の推定血圧値が高値血圧又は高血圧に分類される場合、前記高周波帯域を解析対象帯域として選択し、
前記仮の推定血圧値が高値血圧に分類される血圧値未満の場合、前記低周波帯域を解析対象帯域として選択する構成であり、
前記第２周波数勾配算出部は、
前記解析対象周波数帯域についてカーブフィッティングにより前記４次多項式で示される近似曲線を求める第２近似曲線設定部と、
前記４次多項式で示される近似曲線の２つの変曲点中、停留点を兼用する変曲点（停留点）の有無を判定する第２変曲点（停留点）判定部と、
前記変曲点（停留点）が存在しない場合、前記解析対象周波数帯域における前記４次多項式中の２つの変曲点間の弦の傾きを前記周波数勾配として決定し、前記変曲点（停留点）が存在する場合、前記２つの変曲点のいずれかのの接線の傾きを前記周波数勾配として決定する第２勾配決定部と
を有する
請求項５記載の血圧推定装置。
【請求項７】
前記血圧推定式構築部は、
さらに、前記両対数グラフにおける前記境界周波数を含むＶＬＦからＬＦに跨がる範囲の所定の周波数帯域のパワースペクトルの表示について、決定係数の高い回帰直線又は回帰曲線を当てはめ、前記パワースペクトルの表示の概形特徴を判定する概形特徴判定部
を有する
請求項１記載の血圧推定装置。
【請求項８】
前記推定血圧値算出部は、
さらに、前記両対数グラフにおける前記境界周波数を含むＶＬＦからＬＦに跨がる範囲の所定の周波数帯域のパワースペクトルの表示について、決定係数の高い回帰直線又は回帰曲線を当てはめ、前記パワースペクトルの表示の概形特徴を判定する概形特徴判定部
を有する
請求項６記載の血圧推定装置。
【請求項９】
前記時系列変動データ算出部における前記時系列変動データは、
前記生体信号データについて、ローレンツプロット法を適用し、所定の基準時間範囲におけるローレンツプロットから基準傾きを求め、前記基準時間範囲より短い所定時間毎に作成される各ローレンツプロットの傾きと前記基準傾きの差分である相対傾きを移動平均処理し、得られた相対傾きの時系列データである
請求項１記載の血圧推定装置。
【請求項１０】
前記生体信号データして前記心拍数が用いられ、前記推定血圧値が収縮期血圧である
請求項１記載の血圧推定装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、カフを用いずに、心拍数と、体表から得られる左室内圧変動起因の音響脈波とのうち、いずれか少なくとも一つの生体信号データを用いて血圧を推定する技術に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
本出願人は、特許文献１として、三次元立体編物を用いた生体信号検出センサから得られる生体信号データを解析し、心室充満期から等容性収縮期の血流変動によって生じる生体内の振動情報を捉え、そのゆらぎを示す指標を、ローレンツプロット法を適用して求め、その指標から血圧値を推定する血圧推定装置を開示している（特許文献１）。
【０００３】
具体的には、生体信号検出センサから背部の体表面の生体信号（音響脈波（ＡｃｏｕｓｔｉｃＰｕｌｓｅＷａｖｅ：ＡＰＷ）を捉え、その時系列波形を所定の周波数帯域でフィルタリングし、心周期を顕在化させたフィルタ処理波形を得て、同時に測定した心電計から得られる心電図波形データにこのフィルタ処理波形を照合し、心室充満期から等容性収縮期における波形成分を特定し、その後、ローレンツプロット法を適用し、所定の測定時間でプロットされる多数の点群の傾きを基準とし、それよりも短い測定時間の点群の傾きとの角度差についての時系列を新たに構築し、その時系列波形を周波数解析し、周波数解析結果を両対数軸表示させてその解析波形におけるＶＬＦからＬＦの範囲について回帰直線を求め、その回帰直線の傾きをフラクタルスロープと定義し、フラクタルスロープから血圧を推定する技術である。
【０００４】
特許文献２では、脈波伝播速度（ＰＷＶ）が血圧と動脈の弾性特性に依存することに着目し、血圧がＰＷＶに比例するものとして血圧を測定する技術が開示されている。また、ＰＷＶをＰＡＴ（Ｐｕｌｓｅａｒｒｉｖａｌｔｉｍｅ）から求めることが記載されている。ＰＷＶがＰＡＴの微分に反比例するため、ＰＡＴの微分値を求めて血圧を推定している。さらには、携帯電話などのモバイルコンピュータに用いられている光センサーにより心拍数と酸素飽和度を測定することも記載されている。
【０００５】
特許文献１及び２のいずれも、カフを用いた血圧計すなわち上腕式血圧計を利用することなく、血圧を推定できる技術である点で共通する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１９－１２２５０２号公報
ＵＳ２０１５／０３２０３２８Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、血圧の恒常性維持のための複雑性制御は、エネルギー変動によるゆらぎをもつ。心拍数（ＨＲ）は、心電図（ＥＣＧ）のＲＲＩから導出され、心拍変動（ＨＲＶ）にはゆらぎがあり、心拍変動の周波数解析結果からゆらぎ指標が算出される。心拍変動は、後負荷と圧受容器反射に反映され、後負荷の変動と圧受容器反射によって動脈圧は変動する。
【０００８】
特許文献１では、このゆらぎを示す指標として、上記のフラクタルスロープを用いているが、フラクタルスロープは、解析波形の特徴を回帰直線のみで示した指標である。したがって、上記のように制御機構が複雑性を有する複雑性制御構造の血圧の特徴を十分に反映したものとは言い難い。
【０００９】
また、特許文献２のように、脈波伝播速度を検出して血圧を求めることも行われている。脈波伝播速度は血圧と相関があると言われているものの、相関の程度はそれほど高いとは言えない。したがって、脈波伝播速度やその代用として用いられる脈波伝播遅延時間を単純に血圧に対比させて推定しても、その精度の点で懸念がある。
【００１０】
本発明は上記に鑑みなされたものであり、カフを用いることなく、心拍数又は体表から得られる左室内圧変動起因の音響脈波のいずれかの生体信号データから、血圧をより高い精度で推定できる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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