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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-05
(45)【発行日】2022-09-13
(54)【発明の名称】脈波伝播時間測定装置及び血圧測定装置
(51)【国際特許分類】
A61B 5/02 20060101AFI20220906BHJP
A61B 5/022 20060101ALI20220906BHJP
A61B 5/346 20210101ALI20220906BHJP
A61B 5/25 20210101ALI20220906BHJP
【ＦＩ】
A61B5/02 310V
A61B5/022 400E
A61B5/022 100A
A61B5/02 D
A61B5/346
A61B5/25
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2018156199
(22)【出願日】2018-08-23
(65)【公開番号】P2020028478
(43)【公開日】2020-02-27
【審査請求日】2021-07-16
(73)【特許権者】
【識別番号】503246015
【氏名又は名称】オムロンヘルスケア株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000002945
【氏名又は名称】オムロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100189913
【氏名又は名称】鵜飼 健
(74)【代理人】
【識別番号】100199565
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 茂
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 晃人
(72)【発明者】
【氏名】川端 康大
(72)【発明者】
【氏名】藤井 健司
(72)【発明者】
【氏名】松村 直美
(72)【発明者】
【氏名】藤田 麗二
【審査官】亀澤 智博
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００８９０８１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１１－１５６１９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２８３５８３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１５４７５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２４５７７３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１４／１３２７１３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－０１２０７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０２００８２９６（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２００１－３４６７６９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ５／００ － ５／３９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ユーザの被測定部位に巻き付けられるベルト部と、前記ベルト部の内周面に設けられた複数の第１の電極と、
前記ベルト部の前記内周面に設けられた第２の電極と、
前記ベルト部の外周面に設けられた第３の電極と、
前記複数の第１の電極を用いて前記ユーザの第１の心電信号を取得する第１の心電信号取得部と、
ある期間において、前記第２の電極及び前記第３の電極を用いて前記ユーザの第２の心電信号を取得する第２の心電信号取得部と、
前記第２の心電信号の波形特徴点に基づいて、前記期間に取得された第１の心電信号の波形特徴点に関する特徴量パラメータを算出する特徴量パラメータ算出部と、
前記ベルト部に設けられた脈波センサを含み、前記脈波センサを用いて前記ユーザの脈波を表す脈波信号を取得する脈波信号取得部と、
前記特徴量パラメータを用いて、前記期間より後に取得された第１の心電信号の波形特徴点を検出し、前記第１の心電信号の前記検出された波形特徴点と前記脈波信号の波形特徴点との間の時間差に基づいて、脈波伝播時間を算出する脈波伝播時間算出部と、
を備える脈波伝播時間測定装置。
【請求項2】
前記特徴量パラメータ算出部は、前記第２の心電信号の波形特徴点に基づいて決定される時間範囲で、前記第１の心電信号において最大振幅のピークを検出し、前記検出されたピークの振幅値又は前記振幅値の符号を前記特徴量パラメータとして取得する、請求項１に記載の脈波伝播時間測定装置。
【請求項3】
前記第２の電極は、前記複数の第１の電極のうちの１つである、請求項１又は２に記載の脈波伝播時間測定装置。
【請求項4】
前記複数の第１の電極の中から、Ｒ波の振幅が最も大きい第１の心電信号を提供する２つの第１の電極を選択する電極選択部をさらに備え、前記第１の心電信号取得部は、前記選択された２つの第１の電極間の電位差に基づいて前記第１の心電信号を取得する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の脈波伝播時間測定装置。
【請求項5】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の脈波伝播時間測定装置と、前記算出された脈波伝播時間に基づいて第１の血圧値を算出する第１の血圧値算出部と、
を備える血圧測定装置。
【請求項6】
前記ベルト部に設けられた押圧カフと、前記押圧カフに流体を供給する流体供給部と、
前記押圧カフ内の圧力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサの出力に基づいて第２の血圧値を算出する第２の血圧値算出部と、
を備える、請求項５に記載の血圧測定装置。
【請求項7】
前記押圧カフ、前記流体供給部、前記圧力センサ、及び前記第２の血圧値算出部による血圧測定を開始するボタンをさらに備え、前記第３の電極は、前記ボタンに設けられる、請求項６に記載の血圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、脈波伝播時間を非侵襲的に測定する脈波伝播時間測定装置、及び脈波伝播時間測定装置を用いた血圧測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
脈波が動脈上の２点間を伝播するのに要する時間である脈波伝播時間（ＰＴＴ：Pulse Transit Time）と血圧との間に相関関係があることが知られている。上記の相関関係を利用した血圧測定装置は、ユーザ（被測定者）の脈波伝播時間を測定し、測定した脈波伝播時間と上記の相関関係を表す血圧算出式とを用いて、ユーザの血圧値を算出する。
【0003】
脈波伝播時間の測定方法として、例えば、心電信号とユーザの特定部位（例えば耳や上腕など）における脈波を表す脈波信号とを測定により取得し、取得した心電信号及び脈波信号に基づいて脈波伝播時間を算出する方法がある。この方法では、一般的に、ユーザの心臓を挟むように胴体に配置された複数の電極を用いて心電信号を取得する。
【0004】
ところで、特許文献１には、心電信号はユーザの任意の部位（例えば上腕）において取得可能であることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特表２００７－５０４９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１に開示されるようなユーザの単一部位に配置した複数の電極を用いて心電信号を取得する方法では、心臓の電気的活動を表す信号が小さくてノイズと混同しやすく、また心電波形が電極の組み合わせで異なるため、正確な心電情報を取得することが困難である。このため、ユーザの単一部位に配置した複数の電極を用いて取得された心電信号に基づいて脈波伝播時間を算出する場合、心臓の駆動タイミングを正しく検出できないことがあり、脈波伝播時間を正確に測定できない可能性がある。
【0007】
本発明は、上記の事情に着目してなされたものであり、その目的は、脈波伝播時間をより正確に測定することができる脈波伝播時間測定装置、及びこの脈波伝播時間測定装置を用いた血圧測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の態様を採用する。
【0009】
一態様に係る脈波伝播時間測定装置は、ユーザの被測定部位に巻き付けられるベルト部と、前記ベルト部の内周面に設けられた複数の第１の電極と、前記ベルト部の前記内周面に設けられた第２の電極と、前記ベルト部の外周面に設けられた第３の電極と、前記複数の第１の電極を用いて前記ユーザの第１の心電信号を取得する第１の心電信号取得部と、前記第２の電極及び前記第３の電極を用いて前記ユーザの第２の心電信号を取得する第２の心電信号取得部と、前記第２の心電信号の波形特徴点に基づいて前記第１の心電信号の波形特徴点に関する特徴量パラメータを算出する特徴量パラメータ算出部と、前記ベルト部に設けられた脈波センサを含み、前記脈波センサを用いて前記ユーザの脈波を表す脈波信号を取得する脈波信号取得部と、前記特徴量パラメータを用いて前記第１の心電信号の波形特徴点を検出し、前記第１の心電信号の前記検出された波形特徴点と前記脈波信号の波形特徴点との間の時間差に基づいて、脈波伝播時間を算出する脈波伝播時間算出部と、を備える。
【0010】
上記の構成によれば、例えば、ベルト部がユーザの左上腕に巻き付けられる場合、第１の電極及び第２の電極は左上腕に接触する。ユーザが右手で第３の電極を触ることにより、第２の電極及び第３の電極が心臓を挟むように配置された状態が生成される。第２の心電信号は心臓を挟むように配置された第２の電極及び第３の電極を用いて取得されるので、第２の心電信号は、左上腕に配置された第１の電極を用いて取得された第１の心電信号よりも正確である。第１の心電信号及び第２の心電信号が同時に取得され、第２の心電信号の波形特徴点に基づいて第１の心電信号の波形特徴点に関する特徴量パラメータが算出される。そして、脈波伝播時間の測定時には、第１の心電信号及び脈波信号が取得され、特徴量パラメータを用いて第１の心電信号の波形特徴点が検出され、第１の心電信号の検出された波形特徴点と脈波信号の波形特徴点との間の時間差が算出される。事前に算出した特徴量パラメータを使用することにより、心臓の駆動タイミングと見なす第１の心電信号の波形特徴点（例えばＲ波に対応するピーク点）を正しく検出でき、脈波伝播時間を正確に測定することができるようになる。
【0011】
一態様では、前記特徴量パラメータ算出部は、前記第２の心電信号の波形特徴点に基づいて決定される時間範囲で、前記第１の心電信号において最大振幅のピークを検出し、前記検出されたピークの振幅値又は前記振幅値の符号を前記特徴量パラメータとして取得してよい。当該構成によれば、脈波伝播時間を算出するための第１の心電信号において波形特徴点を正しく検出することができるようになる。
【0012】
一態様では、前記第２の電極は、前記複数の第１の電極のうちの１つであってもよい。当該構成によれば、被測定部位に接触することになる、第２の心電信号を取得するために専用の電極を設ける必要がなくなる。このため、製造コストを削減することができる。
【0013】
一態様では、上記の脈波伝播時間測定装置は、前記複数の第１の電極の中から、Ｒ波の振幅が最も大きい第１の心電信号を提供する２つの第１の電極を選択する電極選択部をさらに備えてもよく、前記第１の心電信号取得部は、前記選択された２つの第１の電極間の電位差に基づいて前記第１の心電信号を取得してもよい。
【0014】
上記の構成によれば、第１の心電信号においてＲ波ピーク点（Ｒ波に対応するピーク点）の時間を正確に特定することができる。その結果、脈波伝播時間をより正確に測定することができるようになる。
【0015】
一態様に係る血圧測定装置は、上記の脈波伝播時間測定装置と、前記算出された脈波伝播時間に基づいて第１の血圧値を算出する第１の血圧値算出部と、を備える。脈波伝播時間は一心拍ごとに測定することが可能であるので、当該構成によれば、一心拍ごとの血圧値を得ることができる。
【0016】
一態様では、上記の血圧測定装置は、前記ベルト部に設けられた押圧カフと、前記押圧カフに流体を供給する流体供給部と、前記押圧カフ内の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサの出力に基づいて第２の血圧値を算出する第２の血圧値算出部と、を備えてもよい。
【0017】
上記の構成によれば、一心拍ごとの血圧値を得る連続血圧測定とオシロメトリック法による血圧測定とを１つのデバイスで行うことができる。したがって、ユーザにとって利便性が高い。
【0018】
一態様では、上記の血圧測定装置は、前記押圧カフ、前記流体供給部、前記圧力センサ、及び前記第２の血圧値算出部による血圧測定を開始するボタンをさらに備えてよく、前記第３の電極は、前記ボタンに設けられてよい。
【0019】
上記の構成によれば、脈波伝播時間と血圧との間の相関関係を表す血圧算出式を較正すると同時に、特徴量パラメータを算出することが可能となり、ユーザにとっての利便性が向上する。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、脈波伝播時間をより正確に測定することができる脈波伝播時間測定装置、及びこの脈波伝播時間測定装置を用いた血圧測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【0023】
［概要］
図１は、一実施形態に係る血圧測定装置１０を例示する。図１の例では、血圧測定装置１０は、ウェアラブルデバイスであり、ユーザの被測定部位としての左上腕に装着される。血圧測定装置１０は、ベルト部２０、第１の血圧測定部３０、及び第２の血圧測定部４０を備える。
図１は、一実施形態に係る血圧測定装置１０を例示する。図１の例では、血圧測定装置１０は、ウェアラブルデバイスであり、ユーザの被測定部位としての左上腕に装着される。血圧測定装置１０は、ベルト部２０、第１の血圧測定部３０、及び第２の血圧測定部４０を備える。
【0024】
ベルト部２０は、内周面及び外周面を有する。内周面は、ユーザが血圧測定装置１０を装着した状態（以下では、単に「装着状態」と称する）でユーザの左上腕に面する（接する）表面であり、外周面は、装着状態でユーザの左上腕に面しない（接しない）表面である。ベルト部２０は、ベルト２１及び本体２２を備える。ベルト２１は、左上腕を取り巻いて装着される帯状の部材を指し、バンド又はカフなどの別の名称で呼ばれることもある。
【0025】
本体２２は、ベルト２１に取り付けられている。本体２２は、操作部２２１及び表示部２２２とともに、後述する制御部５０１（図５に示される）などの構成要素を収容する。操作部２２１は、ユーザが血圧測定装置１０に対する指示を入力することを可能にする入力装置である。図１の例では、操作部２２１は複数のプッシュ式ボタンを含む。表示部２２２は、血圧測定結果などの情報を表示する表示装置である。表示装置としては、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）又はＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイを使用することができる。表示装置及び入力装置を兼ねたタッチスクリーンが使用されてもよい。
【0026】
第１の血圧測定部３０は、ユーザの脈波伝播時間を非侵襲的に測定し、測定した脈波伝播時間に基づいて血圧値を算出する。第１の血圧測定部３０は、一心拍ごとの血圧値を得る連続血圧測定を行うことができる。第２の血圧測定部４０は、第１の血圧測定部３０とは異なる方式で血圧測定を行う。第２の血圧測定部４０は、例えばオシロメトリック法又はコロトコフ法に基づいており、特定のタイミングで、例えばユーザによる操作に応答して、血圧測定を行う。第２の血圧測定部４０は、第１の血圧測定部３０よりも正確に血圧を測定することができる。
【0027】
第１の血圧測定部３０は、内部電極群３１、外部電極３２、第１の心電信号取得部３３、第２の心電信号取得部３４、特徴量パラメータ算出部３５、脈波信号取得部３６、脈波伝播時間算出部３７、及び血圧値算出部３８を備える。
【0028】
内部電極群３１は、複数の内部電極を有する。これらの内部電極は、ベルト部２０の内周面に設けられており、それにより、装着状態で内部電極がユーザの左上腕に接するようになっている。内部電極は本発明の第１の電極に相当する。本実施形態において説明する例では、内部電極は第１の心電信号取得部３３によって使用され、内部電極のうちの１つは第２の心電信号取得部３４によっても使用される。第２の心電信号取得部３４によって使用される内部電極は、本発明の第２の電極に相当する。外部電極３２は、ベルト部２０の外周面に設けられており、それにより、装着状態で外部電極３２がユーザの左上腕に接しないようになっている。外部電極３２は本発明の第３の電極に相当する。
【0029】
第１の心電信号取得部３３は、内部電極群３１を用いてユーザの心電信号（ＥＣＧ信号）を取得する。心電信号は、心臓の電気的活動の時間変化を表す波形信号である。具体的には、第１の心電信号取得部３３は、内部電極群３１から選択された２つの内部電極間の電位差に基づいてユーザの心電信号を取得する。以下では、第１の心電信号取得部３３により取得された心電信号を第１の心電信号と称することもある。
【0030】
第２の心電信号取得部３４は、内部電極群３１のうちの１つの内部電極と外部電極３２とを用いてユーザの心電信号を取得する。具体的には、第２の心電信号取得部３４は、１つの内部電極と外部電極３２との間の電位差に基づいてユーザの心電信号を取得する。第２の心電信号取得部３４による心電信号の取得は、例えば、ユーザが右手で外部電極３２に接した状態で、すなわち、心臓を挟むように心臓の左右に配置された電極を用いて、行われる。この測定法は、左室の側壁を見る誘導である第Ｉ誘導と呼ばれる測定法であり、より正確な心電信号を取得することが可能である。第２の心電信号取得部３４により取得された心電信号を第２の心電信号と称することもある。
【0031】
特徴量パラメータ算出部３５は、第２の心電信号の波形特徴点に基づいて、第１の心電信号の波形特徴点に関する特徴量パラメータを算出する。波形特徴点は、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波のいずれに対応するものであってもよい。単一部位（この例では左上腕）に配置された電極を用いて取得された第１の心電信号は、心臓の電気的活動をより正確に反映する第２の心電信号とは異なる波形形状を有する。例えば、第１の心電信号では、波形特徴点の振幅が小さく、また、波形特徴点は、使用する電極に応じて正又は負側に現れる。このため、第１の心電信号において、特定の波形特徴点を正確に検出することは困難である。特徴量パラメータ算出部３５は、第２の心電信号の波形特徴点を検出し、検出した波形特徴点に基づいて、波形特徴点検出を行うための時間範囲を決定する。続いて、特徴量パラメータ算出部３５は、決定した時間範囲で、第２の心電信号と同時に取得された第１の心電信号において振幅最大の（振幅値の絶対値が最大となる）ピークを検出し、検出したピークの振幅値を特徴量パラメータとして取得する。
【0032】
脈波信号取得部３６は、脈波センサを備え、脈波センサを用いてユーザの左上腕における脈波を表す脈波信号を取得する。脈波センサはベルト部２０に設けられている。例えば、脈波センサはベルト部２０の内周面に配置されており、それにより、装着状態で脈波センサがユーザの左上腕に接するようになっている。なお、後述する電波法に基づく脈波センサなどのいくつかのタイプの脈波センサでは、装着状態でユーザの左上腕の皮膚に接する必要はない。
【0033】
脈波伝播時間算出部３７は、特徴量パラメータ算出部３５により算出された特徴量パラメータを用いて、第１の心電信号取得部３３により取得された第１の心電信号の波形特徴点を検出し、第１の心電信号の検出された波形特徴点と脈波信号取得部３６により取得された脈波信号の波形特徴点との間の時間差に基づいて、脈波伝播時間を算出する。例えば、脈波伝播時間算出部３７は、第１の心電信号の検出された波形特徴点と脈波信号の波形特徴点との間の時間差を脈波伝播時間として算出する。本実施形態では、第１の心電信号のＱ波、Ｒ波、又はＳ波のいずれかがピークになるタイミングを心臓の駆動タイミング（例えば心臓が血液を拍出するタイミング）と見なす。本実施形態では、脈波伝播時間は、心臓から左上腕（具体的には脈波センサが配置される位置）まで脈波が動脈を伝播するのに要した時間に相当する。
【0034】
血圧値算出部３８は、脈波伝播時間算出部３７により算出された脈波伝播時間と血圧算出式とに基づいて血圧値を算出する。血圧算出式は、脈波伝播時間と血圧との間の相関関係を表す関係式である。血圧算出式の一例を下記に示す。
ＳＢＰ＝Ａ１／ＰＴＴ２＋Ａ２ ・・・（１）
ここで、ＳＢＰは収縮期血圧を表し、ＰＴＴは脈波伝播時間を表し、Ａ１、Ａ２はパラメータである。
ＳＢＰ＝Ａ１／ＰＴＴ２＋Ａ２ ・・・（１）
ここで、ＳＢＰは収縮期血圧を表し、ＰＴＴは脈波伝播時間を表し、Ａ１、Ａ２はパラメータである。
【0035】
脈波伝播時間算出部３７は一心拍ごとの脈波伝播時間を算出することができ、したがって、血圧値算出部３８は一心拍ごとの血圧値を算出することができる。
【0036】
以上のように、血圧測定装置１０は、内部電極群３１のうちの１つの内部電極と外部電極３２とを用いて取得された第２の心電信号に基づいて、内部電極群３１を用いて取得された第１の心電信号の波形特徴点に関する特徴量パラメータを算出する。特徴量パラメータを用いることにより、第１の心電信号の波形特徴点を正しく検出することが可能になり、脈波伝播時間を正確に測定することが可能になる。その結果、脈波伝播時間に基づいて算出された血圧値の信頼性が向上する。
【0037】
【0038】
図２及び図３は、血圧測定装置１０の外観を例示する平面図である。具体的には、図２は、ベルト２１を展開した状態でベルト２１の外周面２１１側から見た血圧測定装置１０を示し、図３は、ベルト２１を展開した状態でベルト２１の内周面２１２側から見た血圧測定装置１０を示している。図４は、装着状態での血圧測定装置１０の断面を示している。
【0039】
ベルト２１は、ベルト２１を上腕に着脱可能にする装着部材を備える。図２及び図３に示される例では、装着部材は、多数のループを有するループ面２１３と複数のフックを有するフック面２１４とを有する面ファスナである。ループ面２１３は、ベルト２１の外周面２１１上であってベルト２１の長手方向の端部２１５Ａに配置されている。長手方向は、装着状態で上腕の周方向に対応する。フック面２１４は、ベルト２１の内周面２１２上であってベルト２１の長手方向の端部２１５Ｂに配置されている。端部２１５Ｂは、ベルト２１の長手方向において端部２１５Ａと対向する。ループ面２１３及びフック面２１４を互いに押し付けると、ループ面２１３及びフック面２１４が結合する。また、ループ面２１３及びフック面２１４を互いに離れるように引っ張ることで、ループ面２１３及びフック面２１４が分離する。
【0040】
図３に示されるように、ベルト２１の内周面２１２には、内部電極群３１が配置されている。図３の例では、内部電極群３１は、ベルト２１の長手方向に一定間隔で整列した６つの内部電極３１２を有する。内部電極３１２間の間隔は、例えば、想定する最も腕の細いユーザの上腕周長の四分の一に設定される。この配置では、図４に示されるように、想定する最も腕の細いユーザについて、装着状態で６つの内部電極３１２のうちの４つが左上腕７０に接し、左上腕７０の周上において等間隔に位置し、残り２つの内部電極３１２はベルト２１の外周面２１１に接する。図４において、上腕骨７１及び上腕動脈７２が示されている。想定する最も腕の太いユーザについては、装着状態で６つすべての内部電極３１２が左上腕７０に接する。
【0041】
なお、内部電極３１２の数は、６つに限らず、２～５又は７以上であってよい。２つ又は３つの内部電極３１２が左上腕に接する場合には、装着状態によっては第１の心電信号をうまく測定できないことがある。第１の心電信号をうまく測定できない場合には、表示部２２２にメッセージを表示するなどして、ユーザに血圧測定装置１０を装着し直してもらう必要がある。第１の心電信号を測定できない事態を回避するために、装着状態で少なくとも４つの内部電極３１２が左上腕に接することが望まれる。
【0042】
装着状態で内部電極３１２が心臓の近くに位置するほど、内部電極３１２を用いて得られる、心臓の電気的活動を表す信号が大きくなり、すなわち、信号対雑音比（ＳＮ比）が高くなる。好ましくは、図３に示されるように、内部電極３１２はベルト２１の中枢側部分２１７Ａに配置される。中枢側部分２１７Ａは、装着状態で中心線２１６よりも中枢側（肩側）に位置する部分である。より好ましくは、内部電極３１２はベルト２１の中枢側端部２１８Ａに配置される。中枢側端部２１８Ａは、装着状態で中枢側に位置する端部であり、中枢側端部２１８Ａの幅は、例えば、ベルト２１の全幅の３分の１である。
【0043】
図２に示されるように、外部電極３２は、本体２２に設けられている。なお、外部電極３２は、ベルト２１の外周面２１１に設けられていてもよい。
【0044】
ベルト２１の内周面２１２には、インピーダンス測定部３６１のセンサ部３６２がさらに配置されている。図３の例では、センサ部３６２は、左上腕に通電するための１対の電極３６２Ａ、３６２Ｄと、電圧を検出するための１対の電極３６２Ｂ、３６２Ｃと、を含む。１対の電極３６２Ｂ、３６２Ｃが脈波センサを形成する。電極３６２Ａ、３６２Ｂ、３６２Ｃ、３６２Ｄは、この順番にベルト２１の幅方向に配列されている。ベルト２１の幅方向は、装着状態で上腕動脈７２に沿う方向に対応する。
【0045】
装着状態でセンサ部３６２が心臓から遠くに位置するほど、脈波伝播距離が長くなり、脈波伝播時間の測定値が大きくなる。脈波伝播時間の測定値が大きい場合、第１の心電信号の波形特徴点と脈波信号の波形特徴点との間の時間差を算出する際に生じた誤差が脈波伝播時間に対して相対的に小さくなり、脈波伝播時間を正確に測定できるようになる。このため、好ましくは、センサ部３６２はベルト２１の末梢側部分２１７Ｂに配置される。末梢側部分２１７Ｂは、装着状態で中心線２１６よりも末梢側（肘側）に位置する部分である。より好ましくは、センサ部３６２はベルト２１の末梢側端部２１８Ｃに配置される。末梢側端部２１８Ｃは、装着状態で末梢側に位置する端部であり、末梢側端部２１８Ｃの幅は、例えば、ベルト２１の全幅の３分の１である。中枢側端部２１８Ａと末梢側端部２１８Ｃとの間の部分２１８Ｂは中間部と称する。
【0046】
図４に示されるように、ベルト２１は、内布２１０Ａ及び外布２１０Ｂを含み、内布２１０Ａと外布２１０Ｂとの間に押圧カフ４０１が設けられている。押圧カフ４０１は、左上腕を取り囲むことができるように、ベルト２１の長手方向に長い帯状体である。例えば、押圧カフ４０１は、伸縮可能な２枚のポリウレタンシートを厚さ方向に対向させ、それらの周縁部を溶着して、流体袋として構成されている。内部電極群３１及びセンサ部３６２は、装着状態で押圧カフ４０１と左上腕７０との間に位置するように内布２１０Ａに設けられている。
【0047】
図５は、本実施形態に係る血圧測定装置１０の制御系のハードウェア構成の一例を例示する。図５の例では、本体２２には、上述した操作部２２１及び表示部２２２に加えて、制御部５０１、記憶部５０５、電池５０６、スイッチ回路３３３、減算回路３３４、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）３３５、減算回路３４４、ＡＦＥ３４５、圧力センサ４０２、流体供給部としてのポンプ４０３、弁４０４、発振回路４０５、及びポンプ駆動回路４０６が搭載されている。本体２２には、スピーカ又は圧電サウンダなどの発音体が設けられていてもよい。本体２２には、ユーザが音声で指示を入力することができるように、マイクロフォンが設けられていてもよい。インピーダンス測定部３６１は、上述したセンサ部３６２に加えて、通電及び電圧検出回路３６３を備える。この例では、通電及び電圧検出回路３６３は、ベルト２１に設けられている。
【0048】
制御部５０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０３、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０４などを含み、情報処理に応じて各構成要素の制御を行う。記憶部５０５は、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、半導体メモリ（例えばフラッシュメモリ）などの補助記憶装置であり、制御部５０１で実行されるプログラム（例えば脈波伝播時間測定プログラム及び血圧測定プログラムなど）、プログラムを実行するために必要な設定データ、血圧測定結果などを非一時的に記憶する。記憶部５０５が備える記憶媒体は、コンピュータその他装置、機械等が記録されたプログラムなどの情報を読み取り可能なように、当該プログラムなどの情報を、電気的、磁気的、光学的、機械的又は化学的作用によって蓄積する媒体である。なお、プログラムの一部又は全部は、ＲＯＭ５０４に記憶されていてもよい。
【0049】
電池５０６は、制御部５０１などの構成要素に電力を供給する。電池５０６は、例えば、充電可能なバッテリである。
【0050】
６つの内部電極３１２はそれぞれ、スイッチ回路３３３の入力端子に接続されている。スイッチ回路３３３の２つの出力端子はそれぞれ、減算回路３３４の２つの入力端子に接続されている。スイッチ回路３３３は、制御部５０１からスイッチ信号を受け取り、スイッチ信号により指定される２つの内部電極３１２を減算回路３３４に接続する。減算回路３３４は、一方の入力端子から入力された電位から他方の入力端子から入力された電位を減算する。減算回路３３４は、接続された２つの内部電極３１２間の電位差を表す電位差信号をＡＦＥ３３５へ出力する。減算回路３３４は、例えば計装アンプである。ＡＦＥ３３５は、例えば、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、増幅器、及びアナログデジタル変換器を含む。電位差信号は、ＬＰＦで濾波され、増幅器で増幅され、アナログデジタル変換器でデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された電位差信号は、制御部５０１へ与えられる。制御部５０１は、ＡＦＥ３３５から時系列で出力される電位差信号を第１の心電信号として取得する。
【0051】
６つの内部電極３１２のうちの１つはさらに、減算回路３４４の一方の入力端子に接続されている。外部電極３２は、減算回路３４４の他方の入力端子に接続されている。減算回路３４４は、内部電極３１２と外部電極３２との間の電位差を表す電位差信号をＡＦＥ３４５へ出力する。減算回路３４４は、例えば計装アンプである。ＡＦＥ３４５は、例えば、ＬＰＦ、増幅器、及びアナログデジタル変換器を含む。電位差信号は、ＬＰＦで濾波され、増幅器で増幅され、アナログデジタル変換器でデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された電位差信号は、制御部５０１へ与えられる。制御部５０１は、ＡＦＥ３４５から時系列で出力される電位差信号を第２の心電信号として取得する。
【0052】
通電及び電圧検出回路３６３は、電極３６２Ａ、３６２Ｄ間に高周波定電流を流す。例えば、電流の周波数は５０ｋＨｚであり、電流値は１ｍＡである。通電及び電圧検出回路３６３は、電極３６２Ａ、３６２Ｄ間に通電した状態で、電極３６２Ｂ、３６２Ｃ間の電圧を検出し、検出信号を生成する。検出信号は、電極３６２Ｂ、３６２Ｃに対向する動脈の部分を伝播する脈波による電気インピーダンスの変化を表す。通電及び電圧検出回路３６３は、検出信号に対して整流、増幅、濾波及びアナログデジタル変換を含む信号処理を施し、検出信号を制御部５０１に与える。制御部５０１は、通電及び電圧検出回路３６３から時系列で出力される検出信号を脈波信号として取得する。
【0053】
圧力センサ４０２は配管４０７を介して押圧カフ４０１に接続され、ポンプ４０３及び弁４０４は配管４０８を介して押圧カフ４０１に接続されている。配管４０７、４０８は共通の１つの配管であってもよい。ポンプ４０３は、例えば圧電ポンプであり、押圧カフ４０１内の圧力を高めるために、配管４０８を通して押圧カフ４０１に流体としての空気を供給する。弁４０４は、ポンプ４０３に搭載され、ポンプ４０３の動作状態（オン／オフ）に伴って開閉が制御される構成となっている。具体的には、ポンプ４０３がオンされると弁４０４は閉状態となり、ポンプ４０３がオフされると弁４０４は開状態となる。弁４０４が開状態であるときには、押圧カフ４０１は大気と連通し、押圧カフ４０１内の空気が大気中へ排出される。なお、弁４０４は、逆止弁の機能を有し、空気が逆流することがない。ポンプ駆動回路４０６は、制御部５０１から受け取る制御信号に基づいてポンプ４０３を駆動する。
【0054】
圧力センサ４０２は、押圧カフ４０１内の圧力（カフ圧とも称する）を検出し、カフ圧を表す電気信号を生成する。カフ圧は、例えば、大気圧を基準とした圧力である。圧力センサ４０２は、例えばピエゾ抵抗式圧力センサである。発振回路４０５は、圧力センサ４０２からの電気信号に基づいて発振して、電気信号に応じた周波数を有する周波数信号を制御部５０１に出力する。この例では、圧力センサ４０２の出力は、押圧カフ４０１の圧力を制御するために、及び、オシロメトリック法によって血圧値（収縮期血圧及び拡張期血圧を含む）を算出するために用いられる。
【0055】
押圧カフ４０１は、内部電極３１２又はインピーダンス測定部３６１のセンサ部３６２と左上腕との接触状態を調整するために使用されてもよい。例えば、脈波伝播時間に基づく血圧測定の実行時には、押圧カフ４０１はある程度の空気が収容された状態に保たれる。これにより、内部電極３１２及びインピーダンス測定部３６１のセンサ部３６２がユーザの左上腕に確実に接触するようになる。
【0056】
図２から図５に示される例では、スイッチ回路３３３、減算回路３３４、及びＡＦＥ３３５が図１に示した第１の心電信号取得部３３に含まれ、減算回路３４４及びＡＦＥ３４５が図１に示した第２の心電信号取得部３４に含まれ、インピーダンス測定部３６１（電極３６２Ａ～３６２Ｄと通電及び電圧検出回路３６３とを含む）が図１に示した脈波信号取得部３６に含まれる。また、押圧カフ４０１、圧力センサ４０２、ポンプ４０３、弁４０４、発振回路４０５、ポンプ駆動回路４０６、及び配管４０７、４０８が図１に示した第２の血圧測定部４０に含まれる。
【0057】
なお、血圧測定装置１０の具体的なハードウェア構成に関して、実施形態に応じて、適宜、構成要素の省略、置換及び追加が可能である。例えば、制御部５０１は、複数のプロセッサを含んでいてもよい。血圧測定装置１０は、ユーザの携帯端末（例えばスマートフォン）などの外部装置と通信するための通信部５０７を備えていてもよい。通信部５０７は、有線通信モジュール及び／又は無線通信モジュールを含む。無線通信方式として、例えば、Bluetooth（登録商標）、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）などを採用することができる。
【0058】
（ソフトウェア構成）
図６を参照して、本実施形態に係る血圧測定装置１０のソフトウェア構成の一例を説明する。図６は、血圧測定装置１０のソフトウェア構成の一例を例示する。図６の例では、血圧測定装置１０は、第１の心電信号測定制御部６０１、第１の心電信号記憶部６０２、第２の心電信号測定制御部６０３、第２の心電信号記憶部６０４、特徴量パラメータ算出部３５、脈波測定制御部６０６、脈波信号記憶部６０７、脈波伝播時間算出部３７、血圧値算出部３８、第１の血圧値記憶部６１０、血圧測定制御部６１１、第２の血圧値記憶部６１２、表示制御部６１３、指示入力部６１４、及び較正部６１５を備える。第１の心電信号測定制御部６０１、第２の心電信号測定制御部６０３、特徴量パラメータ算出部３５、脈波測定制御部６０６、脈波伝播時間算出部３７、血圧値算出部３８、血圧測定制御部６１１、表示制御部６１３、指示入力部６１４、及び較正部６１５は、血圧測定装置１０の制御部５０１が記憶部５０５に記憶されたプログラムを実行することによって下記の処理を実行する。制御部５０１がプログラムを実行する際は、制御部５０１は、プログラムをＲＡＭ５０３に展開する。そして、制御部５０１は、ＲＡＭ５０３に展開されたプログラムをＣＰＵ５０２により解釈及び実行して、各構成要素を制御する。第１の心電信号記憶部６０２、第２の心電信号記憶部６０４、脈波信号記憶部６０７、第１の血圧値記憶部６１０、及び第２の血圧値記憶部６１２は、記憶部５０５により実現される。
図６を参照して、本実施形態に係る血圧測定装置１０のソフトウェア構成の一例を説明する。図６は、血圧測定装置１０のソフトウェア構成の一例を例示する。図６の例では、血圧測定装置１０は、第１の心電信号測定制御部６０１、第１の心電信号記憶部６０２、第２の心電信号測定制御部６０３、第２の心電信号記憶部６０４、特徴量パラメータ算出部３５、脈波測定制御部６０６、脈波信号記憶部６０７、脈波伝播時間算出部３７、血圧値算出部３８、第１の血圧値記憶部６１０、血圧測定制御部６１１、第２の血圧値記憶部６１２、表示制御部６１３、指示入力部６１４、及び較正部６１５を備える。第１の心電信号測定制御部６０１、第２の心電信号測定制御部６０３、特徴量パラメータ算出部３５、脈波測定制御部６０６、脈波伝播時間算出部３７、血圧値算出部３８、血圧測定制御部６１１、表示制御部６１３、指示入力部６１４、及び較正部６１５は、血圧測定装置１０の制御部５０１が記憶部５０５に記憶されたプログラムを実行することによって下記の処理を実行する。制御部５０１がプログラムを実行する際は、制御部５０１は、プログラムをＲＡＭ５０３に展開する。そして、制御部５０１は、ＲＡＭ５０３に展開されたプログラムをＣＰＵ５０２により解釈及び実行して、各構成要素を制御する。第１の心電信号記憶部６０２、第２の心電信号記憶部６０４、脈波信号記憶部６０７、第１の血圧値記憶部６１０、及び第２の血圧値記憶部６１２は、記憶部５０５により実現される。
【0059】
第１の心電信号測定制御部６０１は、第１の心電信号を取得するためにスイッチ回路３３３を制御する。具体的には、第１の心電信号測定制御部６０１は、６つの内部電極３１２の中から２つの内部電極３１２を選択するためのスイッチ信号を生成し、このスイッチ信号をスイッチ回路３３３に与える。第１の心電信号測定制御部６０１は、選択した２つの内部電極３１２を用いて得られた電位差信号を取得し、取得された電位差信号の時系列データを第１の心電信号として第１の心電信号記憶部６０２に記憶させる。
【0060】
第１の心電信号測定制御部６０１は、電極選択部として動作し、心電信号を取得するのに最適な内部電極対を決定する。電極対選択は、例えば、ユーザが血圧測定装置１０を左上腕に装着した際に実行される。例えば、第１の心電信号測定制御部６０１は、内部電極の全ての可能な対それぞれについて心電信号を取得し、Ｒ波の振幅が最も大きい心電信号を提供する内部電極対を最適な電極対として決定する。その後は、第１の心電信号測定制御部６０１は、最適な内部電極対を用いて第１の心電信号を取得する。
【0061】
第２の心電信号測定制御部６０３は、１つの内部電極３１２と外部電極３２とを用いて得られた電位差信号を取得し、取得された電位差信号の時系列データを第２の心電信号として第２の心電信号記憶部６０４に記憶させる。第２の心電信号は、特徴量パラメータを算出するために第１の心電信号と同期して取得される。第１の心電信号が測定される期間の少なくとも一部が、第２の心電信号が測定される期間の少なくとも一部と重なればよい。
【0062】
特徴量パラメータ算出部３５は、第２の心電信号記憶部６０４から第２の心電信号を読み出し、第２の心電信号の波形特徴点を検出し、検出した波形特徴点を中心とする時間範囲を決定する。特徴量パラメータ算出部３５は、第１の心電信号記憶部６０２から、第２の心電信号と同期して取得された第１の心電信号を読み出し、決定した時間範囲で、第１の心電信号において最大振幅のピーク点を検出し、検出したピーク点の振幅値を特徴量パラメータとして算出する。なお、特徴量パラメータは、検出したピーク点の振幅値に限らず、検出したピーク点の振幅値の符号（正又は負）であってもよい。
【0063】
図７を参照して、特徴量パラメータを算出する方法の一例を説明する。図７では、４つの内部電極３１２が示されており、これらの４つの内部電極３１２を区別するために内部電極３１２－１、３１２－２、３１２－３、３１２－４と表記する。２段目のグラフは、内部電極３１２－１、３１２－３を用いて取得された第１の心電信号であり、１段目のグラフは、２段目の第１の心電信号と同時に取得された第２の心電信号である。４段目のグラフは、内部電極３１２－２、３１２－４を用いて取得された第１の心電信号であり、３段目のグラフは、４段目の第１の心電信号と同時に取得された第２の心電信号である。図７に示されるように、内部電極対３１２－１、３１２－３を用いて得られた第１の心電信号は、内部電極対３１２－２、３１２－４を用いて得られた第１の心電信号とは異なる波形形状を有する。内部電極対３１２－１、３１２－３を用いて得られた第１の心電信号では、Ｒ波ピーク点は正の振幅値を有する。対照的に、内部電極対３１２－２、３１２－４を用いて得られた第１の心電信号では、Ｒ波ピーク点は負の振幅値を有する。
【0064】
特徴量パラメータ算出部３５は、第２の心電信号のＲ波ピーク点を検出し、検出したＲ波ピーク点の時刻を中心とした時間範囲（図７において両矢印として示される）を決定する。そして、特徴量パラメータ算出部３５は、決定した時間範囲で、第１の心電信号において最大振幅のピーク点を検出し、検出したピーク点の振幅値を特徴量パラメータとして取得する。
【0065】
なお、特徴量パラメータ算出部３５は、Ｒ波に限らず、Ｑ波又はＳ波に対応するピーク点に関する特徴量パラメータを算出してもよい。Ｒ波は、Ｑ波又はＳ波よりもはっきりと現れるので、Ｒ波に対応するピーク点は、Ｑ波又はＳ波に対応するピーク点よりも正確に特定することができる。このため、好ましくは、特徴量パラメータ算出部３５は、Ｒ波ピーク点に関する特徴量パラメータを算出する。
【0066】
図６を再び参照すると、脈波測定制御部６０６は、脈波信号を取得するために通電及び電圧検出回路３６３を制御する。具体的には、脈波測定制御部６０６は、電極３６２Ａ、３６２Ｄ間に電流を流すよう通電及び電圧検出回路３６３に指示し、電極３６２Ａ、３６２Ｄ間に電流を流した状態で検出された電極３６２Ｂ、３６２Ｃ間の電圧を示す検出信号を取得する。脈波測定制御部６０６は、検出信号の時系列データを脈波信号として脈波信号記憶部６０７に記憶させる。
【0067】
脈波伝播時間算出部３７は、第１の心電信号記憶部６０２から、最適な内部電極対を用いて取得された第１の心電信号を読み出し、脈波信号記憶部６０７から脈波信号を読み出し、特徴量パラメータ算出部３５から特徴量パラメータを受け取る。脈波伝播時間算出部３７は、特徴量パラメータを参照して第１の心電信号のＲ波ピーク点を検出し、第１の心電信号の検出したＲ波ピーク点と脈波信号の立ち上がり点との間の時間差に基づいて、脈波伝播時間を算出する。脈波伝播時間算出部３７は、特徴量パラメータに基づいてＲ波ピーク点が取り得る振幅値を特定することができ、それにより、第１の心電信号においてＲ波ピーク点を正しく検出することができる。例えば、Ｒ波ピーク点を検出する場合において、誤ってＳ波ピーク点を検出してしまうことがなくなる。例えば、脈波伝播時間算出部３７は、図８に示されるように、第１の心電信号からＲ波ピーク点の時刻を検出し、脈波信号から立ち上がり点の時刻を検出し、立ち上がり点の時刻からＲ波ピーク点の時刻を引いた時間差を脈波伝播時間として算出する。
【0068】
Ｒ波に対応するピーク点は、心電信号の波形特徴点の一例である。心電信号の波形特徴点は、Ｑ波に対応するピーク点であってもよく、Ｓ波に対応するピーク点であってもよい。Ｒ波はＱ波又はＳ波と比べてはっきりとしたピークを持って現れるので、Ｒ波ピーク点の時間はより正確に特定することができる。このため、好ましくは、Ｒ波ピーク点が心電信号の波形特徴点として使用される。また、立ち上がり点は、脈波信号の波形特徴点の一例である。脈波信号の波形特徴点は、ピーク点であってもよい。
【0069】
血圧値算出部３８は、脈波伝播時間算出部３７により算出された脈波伝播時間と血圧算出式とに基づいて血圧値を算出する。血圧値算出部３８は、例えば上記の式（１）を血圧算出式として使用する。血圧値算出部３８は、算出した血圧値を時間情報に関連付けて第１の血圧値記憶部６１０に記憶させる。
【0070】
なお、血圧算出式は上記の式（１）に限らない。血圧算出式は、例えば、下記の式であってもよい。
ＳＢＰ＝Ｂ１／ＰＴＴ２＋Ｂ２／ＰＴＴ＋Ｂ３×ＰＴＴ＋Ｂ４ ・・・（２）
ここで、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４はパラメータである。
ＳＢＰ＝Ｂ１／ＰＴＴ２＋Ｂ２／ＰＴＴ＋Ｂ３×ＰＴＴ＋Ｂ４ ・・・（２）
ここで、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４はパラメータである。
【0071】
血圧測定制御部６１１は、オシロメトリック法による血圧測定を実行するためにポンプ駆動回路４０６を制御する。血圧測定制御部６１１は、ポンプ駆動回路４０６を介してポンプ４０３を駆動する。それにより、押圧カフ４０１への空気の供給が開始される。押圧カフ４０１が膨張し、それによりユーザの左上腕が圧迫される。血圧測定制御部６１１は、圧力センサ４０２を用いてカフ圧をモニタする。血圧測定制御部６１１は、押圧カフ４０１に空気を供給する加圧過程において、圧力センサ４０２から出力される圧力信号に基づいて、オシロメトリック法により血圧値を算出する。血圧値は、収縮期血圧（ＳＢＰ）及び拡張期血圧（ＤＢＰ）を含むが、これに限定されない。血圧測定制御部６１１は、算出した血圧値を時間情報に関連付けて第２の血圧値記憶部６１２に記憶させる。血圧測定制御部６１１は、血圧値と同時に脈拍数を算出することができる。血圧測定制御部６１１は、血圧値の算出が完了すると、ポンプ駆動回路４０６を介してポンプ４０３を停止する。それにより、押圧カフ４０１から弁４０４を通じて空気が排気される。
【0072】
表示制御部６１３は、表示部２２２を制御する。例えば、表示制御部６１３は、血圧測定制御部６１１による血圧測定が完了した後に血圧測定結果を表示部２２２に表示させる。
【0073】
指示入力部６１４は、操作部２２１を用いてユーザから入力された指示を受け付ける。例えば、血圧測定の実行を指示する操作がなされると、指示入力部６１４は、血圧測定の開始指示を血圧測定制御部６１１に与える。血圧測定制御部６１１は、指示入力部６１４から血圧測定の開始指示を受けると、血圧測定を開始する。
【0074】
較正部６１５は、脈波伝播時間算出部３７により得られた脈波伝播時間と血圧測定制御部６１１により得られた血圧値とに基づいて、血圧算出式の較正を行う。脈波伝播時間と血圧値との間の相関関係は、個人ごとに異なる。また、相関関係は、血圧測定装置１０がユーザの左上腕に装着された状態に応じて変化する。例えば、同じユーザであっても、血圧測定装置１０がより肩側に配置されたときと血圧測定装置１０がより肘側に配置されたときとで相関関係は変化する。このような相関関係の変化を反映するために、血圧算出式の較正が行われる。血圧算出式の較正は、例えば、ユーザが血圧測定装置１０を装着したときに実行される。較正部６１５は、例えば、脈波伝播時間の測定結果と血圧の測定結果との組みを複数得て、脈波伝播時間の測定結果と血圧の測定結果との複数の組みに基づいてパラメータＡ１、Ａ２を決定する。較正部６１５は、パラメータＡ１、Ａ２を決定するために、例えば、最小二乗法又は最尤法といったフィッティング法を使用する。
【0075】
なお、本実施形態では、血圧測定装置１０の機能がいずれも汎用のプロセッサによって実現される例について説明している。しかしながら、機能の一部又は全部が１又は複数の専用のプロセッサにより実現されてもよい。
【0076】
［動作例］
（第１の心電信号を取得するために使用する内部電極対の選択）
ユーザが血圧測定装置１０を装着すると、まず、第１の心電信号を取得するために最適な内部電極対を選択する処理が実行される。この処理では、制御部５０１は、第１の心電信号測定制御部６０１として動作する。ここでは、内部電極群３１が４つの内部電極３１２を有するものとし、これらの４つの内部電極３１２を区別するために内部電極３１２－１、３１２－２、３１２－３、３１２－４と表記することとする。制御部５０１は、内部電極３１２－１、３１２－２を選択するためのスイッチ信号をスイッチ回路３３３に与え、内部電極３１２－１、３１２－２の対を用いて第１の心電信号を取得する。次に、制御部５０１は、内部電極３１２－１、３１２－３を選択するためのスイッチ信号をスイッチ回路３３３に与え、内部電極３１２－１、３１２－３の対を用いて第１の心電信号を取得する。同様にして、制御部５０１は、内部電極３１２－１、３１２－４の対、内部電極３１２－２、３１２－３の対、内部電極３１２－２、３１２－４の対、及び内部電極３１２－３、３１２－４の対を用いて、第１の心電信号を取得する。制御部５０１は、Ｒ波の振幅が最も大きい第１の心電信号が得られる内部電極対を、最適な内部電極対として決定する。
（第１の心電信号を取得するために使用する内部電極対の選択）
ユーザが血圧測定装置１０を装着すると、まず、第１の心電信号を取得するために最適な内部電極対を選択する処理が実行される。この処理では、制御部５０１は、第１の心電信号測定制御部６０１として動作する。ここでは、内部電極群３１が４つの内部電極３１２を有するものとし、これらの４つの内部電極３１２を区別するために内部電極３１２－１、３１２－２、３１２－３、３１２－４と表記することとする。制御部５０１は、内部電極３１２－１、３１２－２を選択するためのスイッチ信号をスイッチ回路３３３に与え、内部電極３１２－１、３１２－２の対を用いて第１の心電信号を取得する。次に、制御部５０１は、内部電極３１２－１、３１２－３を選択するためのスイッチ信号をスイッチ回路３３３に与え、内部電極３１２－１、３１２－３の対を用いて第１の心電信号を取得する。同様にして、制御部５０１は、内部電極３１２－１、３１２－４の対、内部電極３１２－２、３１２－３の対、内部電極３１２－２、３１２－４の対、及び内部電極３１２－３、３１２－４の対を用いて、第１の心電信号を取得する。制御部５０１は、Ｒ波の振幅が最も大きい第１の心電信号が得られる内部電極対を、最適な内部電極対として決定する。
【0077】
（特徴量パラメータの算出）
図９は、血圧測定装置１０が特徴量パラメータを算出する際の動作フローを示している。制御部５０１は、例えば、上記の選択処理が完了した直後に特徴量パラメータの算出を開始する。また、制御部５０１は、操作部２２１からユーザが脈波伝播時間に基づく血圧測定の開始を指示したことを表す操作信号を受け取り、それに応答して脈波伝播時間に基づく血圧測定を開始する前に、特徴量パラメータの算出を実行してもよい。すなわち、図１０のステップＳ２１とステップＳ２２との間に図９に示される処理が実行されてもよい。
図９は、血圧測定装置１０が特徴量パラメータを算出する際の動作フローを示している。制御部５０１は、例えば、上記の選択処理が完了した直後に特徴量パラメータの算出を開始する。また、制御部５０１は、操作部２２１からユーザが脈波伝播時間に基づく血圧測定の開始を指示したことを表す操作信号を受け取り、それに応答して脈波伝播時間に基づく血圧測定を開始する前に、特徴量パラメータの算出を実行してもよい。すなわち、図１０のステップＳ２１とステップＳ２２との間に図９に示される処理が実行されてもよい。
【0078】
図９のステップＳ１１では、制御部５０１は、右手で外部電極３２に触るようにユーザに指示する。ここでは、血圧測定装置１０はユーザの左上腕に装着されている。例えば、制御部５０１は、「右手の人差し指で本体上の電極に触れてください」というメッセージを表示部２２２に表示させる。メッセージは、スピーカを介して音声として出力されてもよい。
【0079】
ステップＳ１２では、制御部５０１は、ユーザが外部電極３２に触れているか否かを判定する。ユーザが外部電極３２に触れているか否かの判定は、例えば、ＡＦＥ３４５の出力に基づいて行うことができる。制御部５０１は、ユーザが外部電極３２に触れていることを検出すると、ステップＳ１３に進む。
【0080】
ステップＳ１３では、制御部５０１は、第１の心電信号及び第２の心電信号を同時に取得する。例えば、制御部５０１は、第１の心電信号測定制御部６０１として動作し、最適な内部電極対を用いて第１の心電信号を取得する。さらに、制御部５０１は、第２の心電信号測定制御部６０３として動作し、内部電極３１２と外部電極３２とを用いて第２の心電信号を取得する。
【0081】
ステップＳ１４では、制御部５０１は、特徴量パラメータ算出部３５として動作し、第２の心電信号に基づいて、第１の心電信号のＲ波ピーク点に関する特徴量パラメータを算出する。例えば、制御部５０１は、第２の心電信号のＲ波ピーク点を検出し、検出したＲ波ピーク点に基づいて時間範囲を決定し、決定した時間範囲で第１の心電信号においてピーク点を検出し、検出したピーク点の振幅値を特徴量パラメータとして算出する。
【0082】
（脈波伝播時間に基づく血圧測定に使用される血圧算出式の較正）
次に、血圧算出式の較正が実行される。血圧算出式に含まれるパラメータの数をＮとすると、脈波伝播時間の測定値と血圧の測定値との組みがＮ組み以上必要となる。上記の血圧算出式（１）は２つのパラメータＡ１、Ａ２を有する。この場合、例えば、制御部５０１は、ユーザの安静時に、脈波伝播時間の測定値及び血圧の測定値の組みを取得する。制御部５０１は、ユーザに運動を行わせるなどしてユーザの血圧を変動させた後に、脈波伝播時間の測定値及び血圧の測定値の組みを取得する。これにより、脈波伝播時間の測定値と血圧の測定値との組みが２組み取得される。制御部５０１は、較正部６１５として動作し、取得された脈波伝播時間の測定値と血圧の測定値との２つの組みに基づいてパラメータＡ１、Ａ２を決定する。血圧算出式の較正が終了した後に、脈波伝播時間に基づく血圧測定が実行可能となる。
次に、血圧算出式の較正が実行される。血圧算出式に含まれるパラメータの数をＮとすると、脈波伝播時間の測定値と血圧の測定値との組みがＮ組み以上必要となる。上記の血圧算出式（１）は２つのパラメータＡ１、Ａ２を有する。この場合、例えば、制御部５０１は、ユーザの安静時に、脈波伝播時間の測定値及び血圧の測定値の組みを取得する。制御部５０１は、ユーザに運動を行わせるなどしてユーザの血圧を変動させた後に、脈波伝播時間の測定値及び血圧の測定値の組みを取得する。これにより、脈波伝播時間の測定値と血圧の測定値との組みが２組み取得される。制御部５０１は、較正部６１５として動作し、取得された脈波伝播時間の測定値と血圧の測定値との２つの組みに基づいてパラメータＡ１、Ａ２を決定する。血圧算出式の較正が終了した後に、脈波伝播時間に基づく血圧測定が実行可能となる。
【0083】
（脈波伝播時間に基づく血圧測定）
図１０は、血圧測定装置１０が脈波伝播時間に基づく血圧測定を行う際の動作フローを示している。
図１０は、血圧測定装置１０が脈波伝播時間に基づく血圧測定を行う際の動作フローを示している。
【0084】
図１０のステップＳ２１では、制御部５０１は、脈波伝播時間に基づく血圧測定を開始する。例えば、制御部５０１は、操作部２２１からユーザが脈波伝播時間に基づく血圧測定の開始を指示したことを表す操作信号を受け取り、それに応答して血圧測定を開始する。また、制御部５０１は、血圧算出式の較正が完了したことに応答して脈波伝播時間に基づく血圧測定を開始してもよい。
【0085】
ステップＳ２２では、制御部５０１は、第１の心電信号測定制御部６０１として動作し、最適な２つの内部電極３１２を用いて第１の心電信号を取得する。ステップＳ２３では、制御部５０１は、脈波測定制御部６０６として動作し、脈波センサを用いて脈波信号を取得する。ステップＳ２１の処理とステップＳ２２の処理は並行して実行される。
【0086】
ステップＳ２４では、制御部５０１は、脈波伝播時間算出部３７として動作し、ステップＳ２２で取得された第１の心電信号と、ステップＳ２３で取得された脈波信号と、図９に示される処理により取得された特徴量パラメータと、に基づいて、脈波伝播時間を算出する。例えば、制御部５０１は、特徴量パラメータを用いて第１の心電信号のＲ波ピーク点を検出し、検出したＲ波ピーク点と脈波信号の立ち上がり点との間の時間差を脈波伝播時間として算出する。
【0087】
ステップＳ２５では、制御部５０１は、血圧値算出部３８として動作し、上述した血圧算出式（１）を使用して、ステップＳ２４で算出した脈波伝播時間から血圧値を算出する。制御部５０１は、算出した血圧値を時間情報に関連付けて記憶部５０５に記録する。
【0088】
ステップＳ２６では、制御部５０１は、操作部２２１からユーザが脈波伝播時間に基づく血圧測定の終了を指示したことを表す操作信号を受け取ったか否かを判定する。制御部５０１が操作信号を受け取るまで、ステップＳ２２～Ｓ２５の処理が繰り返される。それにより、一心拍ごとの血圧値が記録される。制御部５０１は、操作信号を受け取ると、脈波伝播時間に基づく血圧測定を終了する。
【0089】
脈波伝播時間に基づく血圧測定によれば、ユーザの身体的負担が軽い状態で、血圧を長期間にわたって連続的に測定することができる。
【0090】
（オシロメトリック法による血圧測定）
図１１は、血圧測定装置１０がオシロメトリック法による血圧測定を行う際の動作フローを示している。オシロメトリック法による血圧測定では、押圧カフ４０１が徐々に加圧され、その後に減圧される。このような加圧又は減圧過程では、脈波伝播時間を正しく測定することができない。このため、オシロメトリック法による血圧測定の実行中は、図１０に示した脈波伝播時間に基づく血圧測定は一時的に停止されてもよい。
図１１は、血圧測定装置１０がオシロメトリック法による血圧測定を行う際の動作フローを示している。オシロメトリック法による血圧測定では、押圧カフ４０１が徐々に加圧され、その後に減圧される。このような加圧又は減圧過程では、脈波伝播時間を正しく測定することができない。このため、オシロメトリック法による血圧測定の実行中は、図１０に示した脈波伝播時間に基づく血圧測定は一時的に停止されてもよい。
【0091】
図１１のステップＳ３１では、制御部５０１は、オシロメトリック法による血圧測定を開始する。例えば、制御部５０１は、操作部２２１からユーザがオシロメトリック法による血圧測定の実行を指示したことを表す操作信号を受け取り、それに応答して血圧測定を開始する。
【0092】
ステップＳ３２では、制御部５０１は、血圧測定制御部６１１として動作し、血圧測定のための初期化を行う。例えば、制御部５０１は、処理用メモリ領域を初期化する。そして、制御部５０１は、ポンプ駆動回路４０６を介してポンプ４０３を停止する。これに伴い弁４０４が開き、押圧カフ４０１内の空気が排出される。制御部５０１は、圧力センサ４０２の現時点の出力値を基準値として設定する。
【0093】
ステップＳ３３では、制御部５０１は、血圧測定制御部６１１として動作し、押圧カフ４０１に加圧する制御を行う。例えば、制御部５０１は、ポンプ駆動回路４０６を介してポンプ４０３を駆動する。これに伴い弁４０４が閉じ、空気が押圧カフ４０１に供給される。それにより、押圧カフ４０１が膨張するとともに、図１２に示すようにカフ圧Ｐｃが徐々に高まる。制御部５０１は、圧力センサ４０２を用いてカフ圧Ｐｃをモニタし、動脈容積の変動成分を表す脈波信号Ｐｍを取得する。
【0094】
ステップＳ３４では、制御部５０１は、血圧測定制御部６１１として動作し、この時点で取得されている脈波信号Ｐｍに基づいて血圧値（ＳＢＰ及びＤＢＰを含む）の算出を試みる。この時点でデータ不足のために、未だ血圧値を算出できない場合は（ステップＳ３５においてＮｏ）、カフ圧Ｐｃが上限圧力に達していない限り、ステップＳ３３、Ｓ３４の処理が繰り返される。上限圧力は、安全性の観点から予め定められる。上限圧力は、例えば３００ｍｍＨｇである。
【0095】
血圧値の算出ができた場合（ステップＳ３５においてＹｅｓ）、ステップＳ３６に進む。ステップＳ３６では、制御部５０１は、血圧測定制御部６１１として動作し、ポンプ駆動回路４０６によってポンプ４０３を停止する。これに伴い弁４０４が開き、押圧カフ４０１内の空気が排出される。
【0096】
ステップＳ３７では、制御部５０１は、血圧測定結果を表示部２２２に表示させるとともに、記憶部５０５に記録する。
【0097】
なお、図９、図１０、又は図１１に示した処理手順は例示であり、処理順序又は各処理の内容を適宜変更することが可能である。例えば、図１１に示されるオシロメトリック法による血圧測定において、血圧値の算出は、押圧カフ４０１から空気が排出される減圧過程で実行されてもよい。
【0098】
［効果］
以上のように、本実施形態に係る血圧測定装置１０では、内部電極群３１、外部電極３２、及びインピーダンス測定部３６１がベルト２１に設けられている。このため、単にベルト２１を左上腕に巻き付けることで、内部電極群３１、外部電極３２、及びインピーダンス測定部３６１をユーザに取り付けることができる。したがって、ユーザは血圧測定装置１０を容易に装着することができる。
以上のように、本実施形態に係る血圧測定装置１０では、内部電極群３１、外部電極３２、及びインピーダンス測定部３６１がベルト２１に設けられている。このため、単にベルト２１を左上腕に巻き付けることで、内部電極群３１、外部電極３２、及びインピーダンス測定部３６１をユーザに取り付けることができる。したがって、ユーザは血圧測定装置１０を容易に装着することができる。
【0099】
血圧測定装置１０は、外部電極３２を用いて取得された第２の心電信号に基づいて、内部電極群３１を用いて取得された第１の心電信号の波形特徴点に関する特徴量パラメータを算出する。脈波伝播時間を測定するときには、血圧測定装置１０は、第１の心電信号及び脈波信号を取得し、特徴量パラメータを用いて第１の心電信号のＲ波ピーク点を検出し、検出したＲ波ピーク点と脈波信号の立ち上がり点との間の時間差を脈波伝播時間として算出する。特徴量パラメータを用いることにより、第１の心電信号のＲ波ピーク点を正しく検出することが可能になる。その結果、脈波伝播時間をより正確に測定することができるようになる。さらに、脈波伝播時間に基づく血圧測定において、血圧をより正確に測定することができるようになる。
【0100】
内部電極群３１のうちの１つの内部電極が第２の心電信号を取得するために使用される。このため、第２の心電信号を取得するために専用の電極を設ける必要がなくなり、製造コストを削減することができる。
【0101】
第１の心電信号は、内部電極群３１の中から選択された、Ｒ波の振幅が最も大きい第１の心電信号を提供する２つの第１の電極を用いて取得される。これにより、第１の心電信号においてＲ波ピーク点の時間を正確に特定することができ、脈波伝播時間をより正確に測定することができるようになる。
【0102】
心電信号の波形特徴点として、Ｒ波に対応するピーク点が使用される。心電信号においてＲ波はＱ波又はＳ波よりもはっきりと現れるので、Ｒ波ピーク点の時間はより正確に特定することが可能である。その結果、特徴量パラメータを精度よく算出することができるようになる。
【0103】
第１の血圧測定部３０において使用される血圧算出式は、第１の血圧測定部３０とは別の測定系で得られた血圧値に基づいて較正する必要がある。本実施形態では、第２の血圧測定部４０が第１の血圧測定部３０と一体化されており、第２の血圧測定部４０により得られた血圧値に基づいて血圧算出式が較正される。これにより、血圧測定装置１０単独で血圧算出式の較正を行うことができる。このため、血圧算出式の較正を容易に行うことができる。
【0104】
脈波伝播時間に基づく血圧測定とオシロメトリック法による血圧測定とを１つのデバイスで行うことができるので、ユーザにとって利便性が高い。
【0105】
（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【0106】
上述した実施形態では、内部電極のうちの１つが第１の心電信号及び第２の心電信号を取得するために使用される。これに代えて、第２の心電信号を測定するために専用の内部電極がベルト部２０の内周面に設けられていてもよい。
【0107】
上述した実施形態では、脈波センサは、動脈の容積変化に伴うインピーダンスの変化を検出するインピーダンス法を採用している。なお、脈波センサは、光電法、圧電法又は電波法などの他の測定法を採用してもよい。光電法を採用する実施形態では、脈波センサは、被測定部位を通る動脈に向けて光を照射する発光素子と、その光の反射光又は透過光を検出する光検出器と、を備え、動脈の容積変化に伴う光強度の変化を検出する。圧電法を採用する実施形態では、脈波センサは、被測定部位に接するようにベルトに設けられた圧電素子を備え、動脈の容積変化に伴う圧力の変化を検出する。電波法を採用する実施形態では、被測定部位を通る動脈に向けて電波を送信する送信素子と、その電波の反射波を受信する受信素子と、を備え、動脈の容積変化に伴う送信波と反射波との間の位相ずれを検出する。
【0108】
血圧測定装置１０は、内部電極３１２と左上腕との接触状態を調整するために、押圧カフ、押圧カフに空気を供給するポンプ、ポンプを駆動するポンプ駆動回路、及び押圧カフ内の圧力を検出する圧力センサと、をさらに備えていてもよい。この押圧カフは、ベルト２１の中枢側端部２１８Ａに設けられる。この場合、押圧カフ４０１は、例えば、ベルト２１の中間部２１８Ｂに設けられる。
【0109】
血圧測定装置１０は、インピーダンス測定部３６１のセンサ部３６２と左上腕との接触状態を調整するために、押圧カフ、押圧カフに空気を供給するポンプ、ポンプを駆動するポンプ駆動回路、及び押圧カフ内の圧力を検出する圧力センサをさらに備えていてもよい。この押圧カフは、ベルト２１の末梢側端部２１８Ｃに設けられる。この場合、押圧カフ４０１は、例えば、ベルト２１の中間部２１８Ｂに設けられる。
【0110】
外部電極３２は、操作部２２１に含まれる、オシロメトリック法による血圧測定（第２の血圧測定部４０による血圧測定）を開始する開始ボタンに設けられていてもよい。例えば、開始ボタンが導電材料で形成され、開始ボタンが外部電極３２の役割を果たす。ユーザが開始ボタンを押下すると、オシロメトリック法による血圧測定が開始する。このとき、ユーザが外部電極３２に触れているので、第Ｉ誘導による心電信号を取得することができ、特徴量パラメータを算出することが可能である。よって、オシロメトリック法による血圧測定を行うと同時に、特徴量パラメータを算出することができる。さらに、オシロメトリック法による血圧測定を行うことにより得られた血圧値を用いて血圧算出式を較正することもできる。すなわち、血圧算出式を較正すると同時に、特徴量パラメータを算出することができる。
【0111】
血圧測定装置１０は、第２の血圧測定部４０を備えていなくてもよい。血圧測定装置１０が第２の血圧測定部４０を備えない実施形態では、血圧算出式の較正を行うために、他の血圧計で測定することで得られた血圧値を血圧測定装置１０に入力する必要がある。
【0112】
脈波伝播時間の測定に関与する部分が単独の装置として実現されてもよい。一実施形態では、ベルト部２０、内部電極群３１、外部電極３２、第１の心電信号取得部３３、第２の心電信号取得部３４、特徴量パラメータ算出部３５、脈波信号取得部３６、及び脈波伝播時間算出部３７を備える脈波伝播時間測定装置が提供される。例えば、脈波伝播時間測定装置が脈波伝播時間の測定結果を外部装置に送信し、外部装置が脈波伝播時間の測定結果から血圧値を算出してもよい。
【0113】
被測定部位は、上腕に限らず、心電信号と脈波信号とを取得することが可能な他の部位、例えば、手首、大腿、足首などであってもよい。
【0114】
本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【0115】
１０…血圧測定装置
２０…ベルト部
２１…ベルト
２２…本体
２１０Ａ…内布
２１０Ｂ…外布
２１１…外周面
２１２…内周面
２１３…ループ面
２１４…フック面
２２１…操作部
２２２…表示部
３０…第１の血圧測定部
３１…内部電極群
３２…外部電極
３３…第１の心電信号取得部
３４…第２の心電信号取得部
３５…特徴量パラメータ算出部
３６…脈波信号取得部
３７…脈波伝播時間算出部
３８…血圧値算出部
３１２…内部電極
３３３…スイッチ回路
３３４…減算回路
３３５…ＡＦＥ
３４４…減算回路
３４５…ＡＦＥ
３６１…インピーダンス測定部
３６２…センサ部
３６２Ａ～３６２Ｄ…電極
３６３…通電及び電圧検出回路
４０…第２の血圧測定部
４０１…押圧カフ
４０２…圧力センサ
４０３…ポンプ
４０４…弁
４０５…発振回路
４０６…ポンプ駆動回路
５０１…制御部
５０２…ＣＰＵ
５０３…ＲＡＭ
５０４…ＲＯＭ
５０５…記憶部
５０６…電池
５０７…通信部
６０１…第１の心電信号測定制御部
６０２…第１の心電信号記憶部
６０３…第２の心電信号測定制御部
６０４…第２の心電信号記憶部
６０６…脈波測定制御部
６０７…脈波信号記憶部
６１０…第１の血圧値記憶部
６１１…血圧測定制御部
６１２…第２の血圧値記憶部
６１３…表示制御部
６１４…指示入力部
６１５…較正部
７０…左上腕
７１…上腕骨
７２…上腕動脈
２０…ベルト部
２１…ベルト
２２…本体
２１０Ａ…内布
２１０Ｂ…外布
２１１…外周面
２１２…内周面
２１３…ループ面
２１４…フック面
２２１…操作部
２２２…表示部
３０…第１の血圧測定部
３１…内部電極群
３２…外部電極
３３…第１の心電信号取得部
３４…第２の心電信号取得部
３５…特徴量パラメータ算出部
３６…脈波信号取得部
３７…脈波伝播時間算出部
３８…血圧値算出部
３１２…内部電極
３３３…スイッチ回路
３３４…減算回路
３３５…ＡＦＥ
３４４…減算回路
３４５…ＡＦＥ
３６１…インピーダンス測定部
３６２…センサ部
３６２Ａ～３６２Ｄ…電極
３６３…通電及び電圧検出回路
４０…第２の血圧測定部
４０１…押圧カフ
４０２…圧力センサ
４０３…ポンプ
４０４…弁
４０５…発振回路
４０６…ポンプ駆動回路
５０１…制御部
５０２…ＣＰＵ
５０３…ＲＡＭ
５０４…ＲＯＭ
５０５…記憶部
５０６…電池
５０７…通信部
６０１…第１の心電信号測定制御部
６０２…第１の心電信号記憶部
６０３…第２の心電信号測定制御部
６０４…第２の心電信号記憶部
６０６…脈波測定制御部
６０７…脈波信号記憶部
６１０…第１の血圧値記憶部
６１１…血圧測定制御部
６１２…第２の血圧値記憶部
６１３…表示制御部
６１４…指示入力部
６１５…較正部
７０…左上腕
７１…上腕骨
７２…上腕動脈
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
