JPH04285530A

JPH04285530A - 波形判別装置

Info

Publication number: JPH04285530A
Application number: JP3049313A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Inage; 勝行稲毛
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1991-03-14
Filing date: 1991-03-14
Publication date: 1992-10-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高精度の脈圧（特に血
圧）値を得ることができる波形判別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】脈波波形から血圧（脈圧）を測定する場
合、一般に、重症患者や手術中の患者に対しては、迅速
な測定が要求されると共に、急峻な血圧変動をも捉える
必要があるため、直接法（観血法）と呼ばれる方法が用
いられる。これは、患者の動脈に留置針を挿入し、それ
に接続した圧力センサによって動脈内圧を直接測定し、
常時表示させておく方法であるが、簡便性に欠ける上、
感染の恐れ、患者への侵襲度が高い等、臨床上好ましく
ない点が多い。

【０００３】そこで、近年例えば上腕部に腕帯（カフ）
を装着し、このカフ内の空気圧（以下カフ圧という場合
がある）を一定速度で減圧又は加圧し、その間に生ずる
コロトコフ音や脈波等の心血管情報を用いて血圧値を決
定する間接的測定（リバロッチ法と呼ばれる）を自動で
行う血圧測定装置が出現している。この血圧測定装置は
、カフを装着するだけでよいから、直接法に比べて安全
であり、且つ測定手順が簡単である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記血圧測定装置を使
用した間接的測定法のうち脈波を用いて測定するものは
、脈波数が十分に観測されない場合や、脈波波形中に体
動又は不整脈による異常波形が含まれる場合には、各々
の場合に対応した処理を行う必要がある。しかし、前者
の場合には、血圧値を決定する情報が不足するため、後
者の場合には、異常波形の識別が困難であるため、いず
れの場合も血圧を推定する根拠となる情報が正確でない
。そのため、正確に血圧を推定することができず、血圧
値の精度がさほど良くない。

【０００５】従って、本発明の目的は、観測される脈波
数が少ない場合や、脈波波形に異常波形が含まれる場合
にも、精度の高い血圧値を推定することができる波形判
別装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の波形判別装置は次の（ａ）〜（ｅ）の手段
を備えることを特徴とする。（ａ）脈波を観測する脈波
観測手段、（ｂ）脈波の特徴量を計算する脈波特徴量計
算手段、（ｃ）脈波特徴量計算手段によって計算された
特徴量を用いて、脈波波形を判別する脈波波形推論手段
、（ｄ）脈波波形推論手段による推論結果に基づき、特
徴量を補正する脈波特徴量補正手段、（ｅ）脈波特徴量
補正手段によって補正された特徴量を用いて、血圧を推
定する血圧推定手段。

【０００７】本発明の装置は、従来の血圧測定装置を改
良したもので、血圧値を決定する処理に、補正した脈波
パラメータを供することにより、高精度の血圧を推定す
ることができる。詳細には、観測される脈波の特徴量、
例えば前後の脈波の振幅、周期、立ち上がり時間等を計
算し、計算された特徴量から観測された脈波を検討し、
観測された脈波が正常波形なのか、或いは不整脈や体動
による波形なのかを判別する。この判別結果に基づき、
特徴量を適正に補正し、得られた特徴量（脈波の形状に
基づくパラメータ）を用いて、後はよく知られたアルゴ
リズムに従って血圧を推定する。このように、本発明の
装置は、適正に補正した後の脈波から血圧を推定するた
め、血圧の推定精度が高まる訳である。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の波形判別装置を実施例に基づ
いて説明する。その一実施例に係る装置の回路機能によ
る構成を図１に示す。この装置は、脈波観測手段１、脈
波特徴量計算手段２、脈波波形推論手段３、脈波特徴量
補正手段４、及び血圧推定手段５を備える。

【０００９】この装置の具体的な構成ブロックを図２に
示す。カフ１２は被験者の上腕に装着され、このカフ１
２には、排気弁１３、加圧ポンプ１４、圧力センサ１５
が接続される。排気弁１３と加圧ポンプ１４は、ＭＰＵ
２０により制御される。圧力センサ１５の出力信号（以
下、カフ圧信号という）は、増幅器１６で増幅された後
、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１８に入力され
てデジタル変換され、ＭＰＵ２０に取り込まれる。又、カフ圧信号は、バンドパスフィルタ１７に入力され
、脈波信号が検出される。この脈波信号もＡ／Ｄ変換器
１８でデジタル変換され、ＭＰＵ２０に取り込まれる。

【００１０】ＭＰＵ２０は、カフ１２で得られる脈波の
特徴量を計算する機能、計算された特徴量を用いて脈波
波形を判別する機能、判別機能に基づいて特徴量を補正
する機能、補正された特徴量を用いて血圧を推定する機
能等を有している。ＭＰＵ２０には、表示器１９が接続
されており、決定された血圧値等が表示される。なお、
特に図示していないが、プリンタを接続して血圧値を印
字する構成としてもよい。

【００１１】このように構成した本発明の装置では、血
圧を推定する際の情報となる脈波パラメータを正確なパ
ラメータとするために、観測された脈波波形を正常波形
、不整脈波形、体動波形のいずれかに分類し、更に各々
の場合について処理を行った後のパラメータを用いて、
血圧値を決定（推定）する。ここで、脈波波形について
述べておくと、図３において正常な波形ａが続く途中で
急に振幅の大きい波形ｂが現れた場合、波形ｂが不整脈
波形である。又、図４に示すように正常な波形ａに振幅
が異常に大きい波形ｃが現れれば、この波形ｃが体動波
形である。本発明の装置は、この脈波波形の種別ａ、ｂ
、ｃ等を下記のルール及びメンバーシップ関数に従うフ
ァジィ推論によって判別するものである。

【００１２】次に、図１に示す各手段の作用について述
べる。脈波観測手段１は、被験者の脈波を得る。脈波波
形はカフ圧に伴って変化し、その変化は血圧値と所定の
関係がある。この関係は、一人の被験者についてこの被
験者が安定状態にあるならば、ほぼ一定である。従って
、一旦この関係を捉えておけば後は脈波を検出し、その
波形を評価するだけで、血圧値を決定することができる
。本発明の装置では、従来と同様に適宜カフの減圧過程
又は加圧過程でカフ圧を測定すると共に、その間の脈波
を検出して脈波パラメータを算出し、これら脈波パラメ
ータと測定されたカフ圧とを関連させて記憶しておく。

【００１３】脈波特徴量計算手段２は、脈波観測手段１
によって得られた観測データ、つまり脈波データから、
判別に用いる特徴量を計算する。この特徴量は、振幅１
〜３、周期、立ち上がり時間の５種類の要素からなり、
各特徴量名はそれぞれ記号ＴＡＭ１〜３、ＴＤＵＲ、Ｔ
ＲＴＭで表される。各特徴量は、図５に示すような脈波
波形が観測された場合に、それぞれ次式により求まる。

【００１４】　　ＴＡＭ１＝Ａ１／Ａ２　　・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（１）　　ＴＡＭ２＝Ａ２／Ａ３　　・
・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）　　ＴＡＭ
３＝Ａ３／Ａ４　　・・・・・・・・・・・・・・・・
・・（３）　　ＴＤＵＲ＝（ＭＡＸ　　Ｄ−ＡＶＥ　　
Ｄ）／ＡＶＥ　　Ｄ　　・・・・（４）　　ＴＲＴＭ＝
（ＭＡＸ　　Ｒ−ＡＶＥ　　Ｒ）／ＡＶＥ　　Ｒ　　・
・・・（５）但し、上式（１）〜（５）において、ＭＡ
Ｘ　　ＤはＤ１〜Ｄ４の最大値、ＡＶＥＤはＤ１〜Ｄ４
の平均値、ＭＡＸ　　ＲはＲ１〜Ｒ４の最大値、ＡＶＥ
　　ＲはＲ１〜Ｒ４の平均値を表す。即ち、ＴＡＭ１は
４個の脈波の一発目と二発目の、ＴＡＭ２は二発目と三
発目の、ＴＡＭ３は三発目と四発目の各極大値の比であ
り、ＴＤＵＲは４個の脈波の周期偏差、ＴＲＴＭは周脈
波の立ち上がり時間の偏差である。

【００１５】脈波波形推論手段３は、脈波特徴量計算手
段２によって計算された特徴量（ＴＡＭ１、ＴＡＭ２、
ＴＡＭ３、ＴＤＵＲ、ＴＲＴＭ）を用い、後記ルール及
びメンバーシップ関数に従ってファジィ推論を行い、観
測された脈波波形を正常波形、不整脈波形、体動波形の
いずれかに分類する。ルールは下記の表１に示す通りで
ある。

【００１６】

【表１】

【００１７】脈波波形推論手段３のファジィ推論装置に
入力される脈波パラメータであるＴＡＭ１のメンバーシ
ップ関数を図７に、ＴＡＭ２のメンバーシップ関数を図
８に、ＴＡＭ３のメンバーシップ関数を図９に、ＴＤＵ
Ｒのメンバーシップ関数を図１０に、ＴＲＴＭのメンバ
ーシップ関数を図１１に示している。そして、このファ
ジィ推論装置から出力される結論のメンバーシップ関数
を図１２に示している。脈波波形推論手段３では、入力
される脈波パラメータＴＡＭ１、ＴＡＭ２、ＴＡＭ３、
ＴＤＵＲ、ＴＲＴＭの各値に応じて上記表１に示したフ
ァジィルールが適用され、各脈波が正常であるか、不整
脈であるか、体動によるものであるかの判別結果を出力
する。

【００１８】例えば、脈波波形推論手段３への入力がＴ
ＡＭ１＝１．０（ＳＭＬ）、ＴＡＭ２＝０．７（ＳＭＬ
）、ＴＡＭ３＝１．１（ＧＳＬ）、ＴＤＵＲ＝０．２（
ＧＳＬ）、ＴＲＴＭ＝０．４（ＳＭＬ）であれば、正常
な脈波であると推論される。しかし、例えばＴＲＴＭ＝
０．６５（ＢＩＧ）の場合は、体動による脈波と推論さ
れる。

【００１９】脈波特徴量補正手段４は、脈波波形推論手
段３の推論結果に基づき、正常、不整脈、体動に対し、
それぞれ対応処理を行う。判定結果が正常の場合には何
もせずに、次の血圧推定手段５による処理に移行する。不整脈の場合は、脈波波形を補正する。例えば、図６に
示すように、脈波の波形データ番号がｎ−１、ｎ、ｎ＋
１と続き、データ番号ｎ−１、ｎ、ｎ＋１のデータがｘ
−１、ｘ’、ｘ＋１である場合、前記ファジィ推論によ
りデータｘ’は不整脈によるものであることが判明して
いるので、データ番号ｎのデータｘ’をデータｘに補正
する。図６に示す補正は、異常データの前後のデータを
結ぶ直線上に異常データを校正する直線補間であり、補
間により決定される値ｙｎ　は次式により求められる。

【００２０】ｙｎ　＝〔（ｙｎ＋１　−ｙｎ−１　）／２〕＋ｙｎ−
１　但し、ｙＮ　は時間Ｎにおけるデータｙの値を表す
。このような補正を、血圧推定で用いる全てのパラメー
タに対して行った後、補正したデータを次の血圧推定手
段５の処理に送る。又、体動の場合には、単に該当デー
タを削除するだけでよい。

【００２１】最後に、血圧推定手段５は、上記補正され
たデータによる脈波波形に基づくパラメータから血圧を
推定する。この推定は、従来の血圧測定装置と同様に行
えばよい。例えば、脈波の最大振幅をＡｍａｘ　とする
と、高カフ圧側の１／２Ａｍａｘ　に相当する脈波振幅
に対応するカフ圧を最高血圧、低カフ圧側の０．７Ａｍ
ａｘ　に相当する脈波振幅に対応するカフ圧を最低血圧
とする。

【００２２】

【発明の効果】本発明の波形判別装置は、以上説明した
ように、観測される脈波数が少ない場合や、脈波波形に
不整脈や体動による異常波形が含まれている場合も、脈
波波形を適正に補正し、血圧の推定に用いる脈波パラメ
ータから異常データを取り除くので、高精度の血圧値を
推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る装置の回路機能を説明
するためのブロック図である。

【図２】本発明の一実施例に係る装置の構成を説明する
ためのブロック図である。

【図３】正常な脈波波形に不整脈波形が現れた場合を説
明するための図である。

【図４】正常な脈波波形に体動波形が現れた場合を説明
するための図である。

【図５】判別に用いる特徴量を説明するための図である
。

【図６】不整脈波形の補正を説明するための図である。

【図７】脈波波形を分類する際に用いるメンバーシップ
関数の振幅１を説明するための図である。

【図８】脈波波形を分類する際に用いるメンバーシップ
関数の振幅２を説明するための図である。

【図９】脈波波形を分類する際に用いるメンバーシップ
関数の振幅３を説明するための図である。

【図１０】脈波波形を分類する際に用いるメンバーシッ
プ関数の周期を説明するための図である。

【図１１】脈波波形を分類する際に用いるメンバーシッ
プ関数の立ち上がり時間を説明するための図である。

【図１２】脈波波形を分類する際に用いるメンバーシッ
プ関数の結論を説明するための図である。

【符号の説明】

１　　　　脈波観測手段２　　　　脈波特徴量計算手段３　　　　脈波波形推論手段４　　　　脈波特徴量補正手段５　　　　血圧推定手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】次の（ａ）〜（ｅ）の手段を備えることを
特徴とする波形判別装置。（ａ）脈波を観測する脈波観
測手段、（ｂ）脈波の特徴量を計算する脈波特徴量計算
手段、（ｃ）脈波特徴量計算手段によって計算された特
徴量を用いて、脈波波形を判別する脈波波形推論手段、
（ｄ）脈波波形推論手段による推論結果に基づき、特徴
量を補正する脈波特徴量補正手段、（ｅ）脈波特徴量補
正手段によって補正された特徴量を用いて、血圧を推定
する血圧推定手段。