CN101977546A - 以容积补偿法测定血压的电子血压计 - Google Patents

Abstract

以容积补偿法测定血压的电子血压计检测装戴在血压的测定部位的袖带内的袖带压。动脉容积检测电路(74)检测测定部位的动脉容积信号。在将袖带压设定为上述初始袖带压之后，驱动控制部(101)基于所检测到的上述动脉容积信号，对袖带压调整部进行伺服控制，以使动脉的容积恒定。在进行伺服控制时，基于所检测到的动脉容积信号来检测动脉容积变化量。在伺服控制中，检测到动脉容积的变化量为最小时，容积变化消去率计算部(110)计算容积变化消去率(控制中的动脉容积信号的振幅/控制前的动脉容积信号的振幅)，并作为动脉硬化的指标输出。

Description

以容积补偿法测定血压的电子血压计

技术领域

本发明涉及电子血压计，特别涉及以容积补偿法测定血压的电子血压计。

背景技术

现有的电子血压计，有以示波(oscillometric)法测定血压的血压计。所谓的示波法，将臂带(袖带)预先卷绕在被测定者的测定部位。在测定时，将袖带内的压力(袖带压)加压到高于最高血压，之后逐渐地减压。在该减压的过程中，经由袖带利用压力传感器检测出在测定部位的动脉发生的脉动来作为脉搏波信号。利用此时的袖带压和检测到的脉动的大小(脉搏波信号的振幅)来决定最高血压和最低血压。

作为与如此测定的血压值关联的生体信息，有动脉硬化度、血管顺应性(compliance)。作为根据血压波形求得动脉硬化度、血管顺应性的方法，有研究心脏所射出的脉搏波的传播速度(PWV：Pulse Wave Velocity)的方法(专利文献1：日本特开2000-316821(专利3140007号)公报、专利文献2：日本特开平9-122091号(专利3599858号)公报)、研究脉搏波所包含的反射波信息即Augmentation Index(AI：增大指数)的方法(专利文献3：日本特开2004-195204号公报)。

如心电图或心音图的测定时那样，PWV是在上臂和下肢等的至少两处以上的部位装戴用于测定脉搏波等的传感器(袖带等)的状态下测定的。在测定时，利用各传感器同时进行测定。根据每一个传感器检测出的脉搏波信号所示出的时间差和装戴传感器的2点之间的动脉长度来计算PWV。

这样，由于PWV的测定需要在至少两处装戴袖带等传感器，因此难以简便地测定动脉硬化度。

另外，AI是基于一边用适度的压力按压手腕的桡骨动脉一边测定的压力脉搏波信号来计算的。但是，需要特定的机构和传感器单元，其中，上述特定的机构是指用于以适度的压力进行按压的机构，上述传感器单元是指用于正确地定位测定部位的昂贵的传感器单元，另外，需要恰当地装戴传感器单元的技巧。因此，难以简便地测定动脉硬化度。

另一方面，作为能够以非侵入的方式连续地测定血压波形并且简便的装置，有容积补偿法式血压计(专利文献4：日本特公昭59-005296号公报)。

所谓的容积补偿法如下。即，利用袖带从生体外压迫动脉，并且使与心拍同步地脉动的动脉的容积始终保持恒定，以此使压迫测定部位的压力(袖带压)与测定部位的动脉的内压即血压平衡，通过检测维持该平衡状态时的袖带压连续地得到血压值。

因此，在容积补偿法中，重要的两点是：检测动脉处于无负荷状态时的容积值(控制目标值)以及维持该无负荷状态(伺服控制)。就伺服控制的方法而言，利用反馈(feedback)控制的PID控制(指组合比例控制(Proportional Control)、积分控制(Integral Control)、微分控制(Derivative Control)来使收敛到控制目标值的控制)。

这里，为了高精度地进行测定，需要根据控制对象来调整伺服增益(gain)。在现有的伺服控制中，一般利用根据对控制对象的输入的响应性来决定伺服增益的方法。具体而言，利用如下方法，即，事前测定在使输入值阶梯状地变动时直到输出值开始响应所需要的时间(浪费的时间)和开始响应之后的变化的速度(时间常数)，基于这些值设定伺服增益。

但是，因为该方法需要调整试行错误，所以调整要花费时间，所以难以适用于需要迅速地开始控制的血压测定。

另外，该方法以控制对象的响应性不变为前提，难以适用于以随着身体条件的变化等响应性频繁变化的生体为对象的血压测定的控制。

因此，在利用容积补偿法的电子血压计中，产生了以下需要：不进行事前的调整而开始控制，并且控制中决定最佳的伺服增益。为了在控制中决定最佳的伺服增益，在专利文献4中，使伺服增益逐渐增加，利用动脉容积变化信号的消去率(控制中的振幅/控制前的振幅)变得小于规定值时的伺服增益来进行血压测定。在非专利文献1(文献1：Yamakoshi K，Shimazu H，Togawa T，Indirect measurement of instantaneous arterial blood pressure in the rat，Am J Physio 1237，H632-H637，1979.)的图1中也示出了此种控制。

专利文献1：日本特开2000-316821号公报

专利文献2：日本特开平9-122091号公报

专利文献3：日本特开2004-195204号公报

专利文献4：日本特公昭59-005296号公报

非专利文献1：Yamakoshi K，Shimazu H，Togawa T，Indirect measurement of instantaneous arterial blood pressure in the rat，Am J Physio 1237，H632-H637.1979.

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在上述现有的利用容积补偿法的电子血压计中，基于动脉容积变化信号的恒定的消去率来决定伺服增益。因此，并不对每个被测定者个人调整伺服增益。因此，即使利用现有的以容积补偿法测定的血压波形，也无法测定每个人固有的动脉硬化度。

因此，本发明的目的是提供一种利用以容积补偿法测定的血压波形，能够检测每个人的动脉硬化度的指标的电子血压计。

用于解决课题的手段

为了达成上述的目的，本发明的一技术方案的电子血压计，用于以容积补偿法测定血压，其具有：袖带，其装戴在血压的测定部位；压力检测部，其用于检测表示袖带内的压力的袖带压；容积检测部，其设置在袖带，用于检测表示测定部位的动脉的容积的动脉容积信号；袖带压调整部，其用于通过加压及减压来调整袖带压；控制部。

并且，控制部包括：第一控制部，其用于控制袖带压调整部，从而将袖带压设定为表示特定的压力值的初始袖带压；伺服控制部，其用于在将袖带压设定为初始袖带压之后，基于所检测到的动脉容积信号，对袖带压调整部进行伺服控制，以使动脉的容积恒定；容积变化检测部，其用于在伺服控制部进行控制时，基于所检测到的动脉容积信号，检测动脉的容积的变化量；振幅比检测部，其用于检测在将袖带压设定为初始袖带压时所检测到的动脉容积信号的振幅与在容积变化检测部检测到动脉的容积的变化量为最小时所检测到的动脉容积信号的振幅之比；输出部，其输出振幅比检测部所检测到的振幅之比来作为动脉硬化的指标。

优选地，在将袖带压设定为初始袖带压时所检测的动脉容积信号的振幅最大；伺服控制部，将在检测到动脉容积信号的最大振幅时的动脉容积作为伺服控制的目标值，并且，基于所检测的动脉容积信号所指的动脉容积与目标值之差来调整伺服增益，以使容积变化检测部所检测的动脉的容积的变化量达到最小，由此对袖带压调整部进行伺服控制。

优选地，还具有血压测定部，该血压测定部用于在伺服控制部进行控制时，连续地测定血压；血压测定部具有决定部，该决定部用于从压力检测部接收检测信号并将与检测信号相对应的袖带压决定为血压；在容积变化检测部检测到动脉的容积的变化量为最小时，血压测定部输出决定部所决定的血压。

优选地，控制部按照振幅之比与动脉硬化度之间的相关关系，基于振幅比检测部所检测到的振幅之比来检测测定部位的动脉的硬化度。

优选地，在伺服控制部使伺服增益按恒定的比例增加的过程中，若容积变化检测部所检测的动脉的容积的变化量收敛，则振幅比检测部检测振幅之比。

优选地，若检测到在容积变化检测部所检测到的动脉的容积的变化量达到一定的变化量以下，则检测为动脉的容积的变化量收敛。

优选地，对所检测的动脉容积信号的每一拍脉搏波，分别检测该一拍脉搏波的动脉的容积的变化量与一拍之前的动脉的容积的变化量之间的差分，若多拍连续检测到所检测的差分为一定值以下，则检测为动脉的容积的变化量收敛。

优选地，在伺服控制部使伺服增益以恒定的比例增加的过程中，若一拍脉搏波的控制误差达到最小，则检测为动脉的容积的变化量收敛，控制误差表示所检测的动脉容积信号所指的动脉容积与目标值之差。

优选地，在伺服控制部使伺服增益以恒定的比例增加的过程中，若伺服控制使袖带压所表示的脉动的大小收敛，则检测为动脉的容积的变化量收敛。该袖带压所表示的脉动的大小是指，表示压力检测部检测的袖带压的变化的袖带压信号的振幅电平。

发明的效果

根据本发明，以容积补偿法测定血压的电子血压计，根据调整按压测定部位的袖带压的过程中所检测的每个被测定者所特有的动脉的容积的变化，来决定用于血压测定时的伺服控制的控制值。此时，检测动脉容积信号的振幅之比来作为动脉硬化度的指标。因此，能够得到动脉硬化度的指标来作为表示每个被测定者的动脉的特性的信息。

附图说明

图1是示出了基于实验结果的容积变化消去率与动脉硬化度之间的相关关系的图。

图2是本发明的第一实施方式涉及的电子血压计的外观立体图。

图3是表示对本发明的第一实施方式涉及的电子血压计的用于血压测定的袖带压进行控制的概念的图。

图4是表示本发明的第一实施方式涉及的电子血压计的硬件结构的框图。

图5是说明本发明的第一实施方式涉及的测定数据的存储例的图。

图6是示出了本发明的第一实施方式涉及的电子血压计的功能结构的功能框图。

图7是示出了本发明的第一实施方式的血压测定处理的流程图。

图8是示出了本发明的第一实施方式的控制目标值和初始袖带压检测处理的流程图。

图9是用于说明本发明的第一实施方式的血压测定处理的图。

图10是本发明的第一实施方式涉及的增益决定处理的流程图。

图11是本发明的第二实施方式涉及的增益决定处理的流程图。

图12是本发明的第三实施方式涉及的增益决定处理的流程图。

图13是本发明的第四实施方式涉及的增益决定处理的流程图。

附图标记说明

1电子血压计

102控制目标值检测部

104袖带压设定部

106伺服控制部

108血压决定部

109增益决定部

110容积变化消去率计算部

111动脉硬化度计算部。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。另外，在各图中，同一附图标记表示同一或者相当的部分，不重复其说明。

各实施方式涉及的利用容积补偿法的电子血压计，着眼于容积变化消去率根据动脉的弹性特性即动脉硬化度而不同的事实，来决定用于血压测定的伺服增益。具体而言，由于动脉越硬对于按压的响应性越差，因此难于控制，并且控制中的脉搏波信号的振幅变大。其结果，容积变化消去率成为大的值。反之，动脉越软，消去率变为越小的值。因此，众发明者得到了能够计算容积变化消去率的值来作为动脉硬化度的指标的启示。

众发明者基于该启示进行实验，能够得到图1所示的表示容积变化消去率与动脉硬化度之间的相关关系的数据。在图1中示出了，在二维的坐标平面上，以Y轴为容积变化消去率，以X轴为PWV所表示的动脉硬化度的情况下，两者的相关关系大体上用式500所示的一次函数式表示。由此，众发明者得出了容积变化消去率与动脉的弹性特性(硬度)具有比例关系的认识，从而得出能够利用容积变化消去率来检测动脉硬化度的指标(容积变化消去率)的见解。另外，图1的实验数据是在侵入到血管的状态下进行测定而得到的数据。

并且，众发明者针对在容积补偿法中与用于维持动脉的无负荷状态的伺服控制相关的伺服增益的决定，得到了如下的见解。

随着增加伺服增益，动脉容积变化信号的振幅逐渐地变小，并且振幅收敛到最小值。即，通过伺服控制，在使伺服增益增加的过程中，根据袖带压信号所检测到的脉动的大小也收敛，并且动脉的容积的变化量收敛。如果在此基础上进一步增加伺服增益，则控制系统变得不稳定，因此在控制信号中产生不需要的高频成分的振动。具有如下性质：如果进一步增加增益，则在控制信号中会产生异常振荡而变得不能控制。因此，众发明者得到以下见解：利用该性质，检测在一边使伺服增益增加一边进行伺服控制的过程中动脉容积变化信号的振幅变为最小的点，以此能够针对每个人决定用于维持动脉的无负荷状态的最佳的伺服增益，并且，通过此时所检测的容积变化消去率能够检测个人所固有的动脉硬化度的指标。

以下，说明各实施方式涉及的利用容积补偿法来测定血压的电子血压计。利用容积补偿法的血压测定，利用专利文献4(日本特公昭59-005296号公报)所公开的步骤。

各实施方式涉及的电子血压计用容积补偿法连续地测定血压。电子血压计，从生体外对动脉施加外压，并且进行反馈控制以使生体外压和动脉内压即血压始终平衡。即，电子血压计以动脉壁维持无负荷状态的方式对袖带压进行微调整，并且通过测定此时(无负荷状态)的生体外压来连续地测定血压。

(第一实施方式)

图2是本发明的第一实施方式涉及的电子血压计1的外观立体图。

参照图2，电子血压计1具有主体部10和能够卷绕在被测定者的四肢的袖带20。主体部10安装在袖带20上。在主体部10的表面上配置有例如由液晶等构成的显示部40和用于从用户(被测定者)接受指示的操作部41。操作部41包括多个开关。

在本实施方式中，所谓的“四肢”，表示上肢及下肢中除了手指、脚趾之外的部位。即，四肢包括从手腕到臂根的部位和从脚腕到腿根的部位。在以下的说明中，袖带20装戴在被测定者的手腕上。

另外，如图2所示，本实施方式的电子血压计1，以主体部10安装在袖带20上的方式为例子进行说明，但也可以是上臂式的血压计所采用那样的用空气管(后述的图4中的空气管31)连接主体部10和袖带20的方式。

图3是表示对本发明的第一实施方式涉及的电子血压计1的用于血压测定的袖带压进行控制的概念的图。在图3中，示出了袖带20装戴在被测定者的手腕200上的样子。

参照图3，在主体部10上配置包括泵51及排气阀(以下，简单地称为“阀”)52的袖带压调整机构。

由泵51、阀52及用于检测空气袋21内的压力(袖带压)的压力传感器32构成的空气系统30，经由空气管31与内置于袖带20的空气袋21相连接。这样，由于空气系统30设置在主体部10上，因此能够保证使袖带20的厚度薄。

在空气袋21的内侧以规定的间隔配置发光元件71和受光元件72。在本实施方式中，沿着装戴袖带20状态下的手腕的周围排列有发光元件71和受光元件72，但并不限定于此种配置例。

图4是表示本发明的第一实施方式涉及的电子血压计1的硬件结构的框图。

参照图4，电子血压计1的袖带20包括空气袋21和动脉容积传感器70。动脉容积传感器70具有上述的发光元件71和受光元件72。发光元件71对动脉照射光，受光元件72接受发光元件71所照射的光的动脉透过光或者反射光。

另外，动脉容积传感器70只要能够检测动脉的容积即可，也可以通过阻抗(impedance)来检测动脉的容积。此时，代替发光元件71及受光元件72，包括多个电极，这些多个电极用于检测包括动脉的部位的阻抗。

主体部10除了包括上述的显示部40及操作部41以外，还包括：CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)100，其用于集中控制各部并且进行各种运算处理；存储部42，其用于存储使CPU100执行规定的动作的程序及各种数据；非易失性存储器例如闪存器43，其用于按照后述的图5存储所测定的血压数据；电源44，其用于经由CPU100对各部供应电力；及计时器45，其对当前时间进行计时并将计时数据输出至CPU100。操作部41具有：电源开关41A，其接受用于接通(ON)或者关闭(OFF)电源的指示的输入；测定开关41B，其用于接受测定开始的指示；停止开关41C，其用于接受测定停止的指示；存储开关41D，其用于接受读出闪存器43所记录的血压等信息的指示；ID开关41E，其为了输入用于识别被测定者的ID(Identifier)信息而被操作。

主体部10还包括上述的空气系统30、袖带压的调整机构50、振荡电路33、发光元件驱动电路73及动脉容积检测电路74。

调整机构50除了泵51及阀52之外，具有泵驱动电路53和阀驱动电路54。

泵51为了对袖带压进行加压而向空气袋21供应空气。阀52为了将空气袋21的空气排放或者封入而进行开闭。泵驱动电路53基于从CPU100接收的控制信号来控制泵51的驱动。阀驱动电路54基于从CPU100接收的控制信号来控制阀52的开闭控制。

发光元件驱动电路73根据来自CPU100的指令信号，使发光元件71在规定的时刻发光。动脉容积检测电路74基于来自受光元件72的信号，检测动脉容积。

压力传感器32是静电电容型的压力传感器，容量值随着袖带压而变化。振荡电路33将与压力传感器32的容量值相对应的振荡频率信号输出至CPU100。CPU100将从振荡电路33得到的信号变换成压力，并检测压力。

图6是示出了本发明的第一实施方式涉及的电子血压计1的功能结构的功能框图。

参照图6，CPU100包括：进行用于将袖带压设置成初始袖带压的控制的驱动控制部101、进行用于连续地测定血压的反馈控制的伺服控制部106、血压决定部108、用于决定伺服控制相关的增益的增益决定部109、用于计算容积变化消去率的容积变化消去率计算部110及基于所计算出的容积变化消去率来计算动脉硬化度的动脉硬化度计算部111。另外，在图6中，为了简化说明，仅示出了在与CPU100所具有的这些各部之间直接收发信号的外围硬件。

驱动控制部101包括用于检测伺服控制所用的控制目标值的控制目标值检测部102和用于设定袖带压的袖带压设定部104。

控制目标值检测部102在使袖带压加压到规定值(例如200mmHg)的过程中，进行导出初始袖带压的处理。控制目标值检测部102使泵驱动电路53对泵51进行驱动，并且使发光元件驱动电路73对发光元件71进行驱动。通过驱动泵51，袖带压缓缓上升。通过发光元件71的驱动，受光元件72所接收到的信号被输出至动脉容积检测电路74。控制目标值检测部102输入表示动脉容积检测电路74所输出的动脉容积信号的每一拍的变化(振幅)的容积变化信号。

控制目标值检测部102控制泵驱动电路53的驱动，直到袖带压达到规定值。在袖带压达到规定值为止的期间，检测容积变化信号的(临时的)最大值，并且输入来自振荡电路33的信号，将输入的信号变换为压力值。然后，将所检测到的临时的最大值和此时刻的袖带压记录到闪存器43的规定的区域。所谓的临时的最大值和袖带压，可以在每次更新所记录的(临时的)最大值时被改写记录。

最终，作为容积变化信号的最大值而记录的值被确定为伺服控制时的控制目标值。另外，容积变化信号为最大值时的袖带压(伺服控制时的基准袖带压)被确定为初始袖带压。

如果控制目标值检测部102检测到袖带压已达到规定值，则停止泵驱动电路53的驱动。然后，将所确定的初始袖带压及控制目标值输出至袖带压设定部104。

另外，在使袖带压从规定值减压的过程中，也可以导出作为初始袖带压的基准袖带压。

袖带压设定部104输入来自振荡电路33的信号，并驱动阀驱动电路54，直到袖带压达到初始袖带压。由此，阀52排出空气，袖带压从规定值的袖带压减小到初始袖带压。

伺服控制部106驱动发光元件驱动电路73。然后，基于来自动脉容积检测电路74的信号，控制泵驱动电路53或者阀驱动电路54，以使动脉的容积恒定。

更具体而言，伺服控制部106控制泵驱动电路53或者阀驱动电路54，以使从动脉容积检测电路74接收的动脉容积信号与控制目标值之间的差达到最小(优选为0)。即，泵驱动电路53或者阀驱动电路54控制泵51的动作或者阀52的开闭，以使容积变化信号的值(振幅)达到规定的阈值以下。

在伺服控制部106进行控制时，血压决定部108连续地(定期地)接收从振荡电路33输入的信号(称作“压力检测信号”)，并进行用于将与压力检测信号相对应的袖带压决定为血压的处理。

更具体而言，血压决定部108判断动脉容积信号的值与控制目标值之间的差是否为规定的阈值以下。仅在规定的阈值以下时，将此时的袖带压决定为血压。所决定的血压按时间序列存储在闪存器43中。

另外，CPU100所包含的各功能块的动作，可以通过执行存储部42中所存储的软件来实现，也可以将这些功能块中的至少一个用硬件实现。

或者，也可以将记载为硬件(电路)的块中的至少1个通过CPU100执行存储部42中所存储的软件来实现。

接着，说明本第一实施方式的电子血压计1的动作。

图7是示出了本发明的第一实施方式的血压测定处理的流程图。图7的流程图所示的处理，预先作为程序存储在存储部42中，CPU100读出并执行该程序，以此实现血压测定处理的功能。另外，假定：被测定者在进行血压测定时，如图3所示那样地将电子血压计1的袖带20装戴在作为测定部位的手腕上。

参照图7，CPU100判断电源开关41A是否被操作(例如按下)(步骤S2)。在判断为电源开关41A被操作时(步骤S2：是)，进入步骤S4。

在步骤S4中，CPU100进行初始化处理。具体而言，对存储部42的规定的区域进行初始化，使空气袋21排出空气，并且校正压力传感器32。另外，此时，对标志FL的值进行初始化，该标志FL用于表示伺服控制所用的增益是否已决定。例如，将标志FL的值更新为0。标志FL是为了该流程图所准备的临时变量，指CPU100的未图示的内部存储器的规定存储区域。

如果初始化结束，则CPU100判断测定开关41B是否已被操作(例如按下)(步骤S6)。待机直到测定开关41B被操作。如果判断为测定开关41B被按下(步骤S6：是)，则进入步骤S8。

在步骤S8中，控制目标值检测部102执行初始袖带压及控制目标值的检测处理。初始袖带压及控制目标值的检测如下所述进行。

一边使袖带压缓缓增加，一边检测此时的动脉容积信号(容积脉搏波信号的直流成分)PGdc和动脉容积变化信号(容积脉搏波信号的交流成分)PGac。利用动脉容积检测电路74检测这些信号。也就是说，动脉容积检测电路74具有未图示的HPF(High Pass Filter：高通滤波器)电路。

在动作过程中，如果从动脉容积传感器70输入表示动脉容积的变化的容积脉搏波信号，则HPF电路将该输入信号分离成容积脉搏波信号的直流成分的动脉容积信号PGdc和交流成分的动脉容积变化信号PGac而输出。例如，将滤波器常数定为1Hz，1Hz以下的信号作为直流成分被导出，超过1Hz的信号作为交流成分被导出。控制目标值检测部102输入动脉容积信号PGdc和动脉容积变化信号PGac。

控制目标值检测部102判断当前检测的动脉容积变化信号PGac的电平(level)是否为最大，并且将此时所检测到的动脉容积信号PGac的电平值、动脉容积信号PGdc的值和袖带压相关联地存储在规定的存储区域中。反复进行该动作直到袖带压达到规定的压力。根据从闪存器43读出的袖带压数据PC1(例如200mmHg)给出该规定的压力。

将如下特定的动脉容积信号PGdc确定为控制目标值，该特定的动脉容积信号PGdc与在检测到袖带压已达到规定的压力时规定的存储区域所存储的动脉容积变化信号PGac的值中的最大值相关联，并且将关联存储的袖带压确定为控制初始袖带压。由此，检测控制目标值和初始袖带压。

下面利用图8及图9详细地说明控制目标值和初始袖带压的检测。

图8是示出了本发明的第一实施方式的控制目标值和初始袖带压检测处理的流程图。图9是用于说明本发明的第一实施方式的血压测定处理的图。在图9的上段，沿着计时器45所计时的时间轴示出了表示压力传感器32所检测到的袖带压Pc的信号。在图9的中段和下段，示出了沿着同一时间轴的动脉容积变化信号PGac和动脉容积信号PGdc。

参照图8，控制目标值检测部102对存储在存储部42的规定的区域的动脉容积变化信号PGac的最大值及袖带压值进行初始化(步骤S102)。另外，因为在以下的处理中，动脉容积变化信号PGac的最大值随时更新，所以最终确定为最大值之前的值称作“容积临时最大值”。

接着，控制泵驱动电路53，对袖带压进行加压(步骤S104)。

在对袖带压进行加压的阶段，控制目标值检测部102基于从动脉容积检测电路74输入的容积脉搏波信号，检测动脉容积信号PGdc和动脉容积变化信号PGac(步骤S106)。

控制目标值检测部102判断动脉容积变化信号PGac的值是否为存储部42所存储的容积临时最大值以上(步骤S108)。在判断为动脉容积变化信号PGac的值为容积临时最大值以上时(步骤S108：是)，进入步骤S110。另一方面，在判断为动脉容积变化信号PGac小于容积临时最大值时(步骤S108：否)，进入步骤S112。

在步骤S110中，控制目标值检测部102更新容积临时最大值，并且将记录改写为该时刻的袖带压。该处理结束后，处理转移到步骤S112。

在步骤S112中，控制目标值检测部102判断检测的袖带压Pc是否表示规定值PC1的袖带压以上。在判断为袖带压Pc不表示规定值PC1的袖带压以上时(步骤S112：否)，返回步骤S104。另一方面，在判断为袖带压Pc表示规定值PC1的袖带压以上时(步骤S112：是)，进入步骤S114。

在步骤S114中，控制目标值检测部102将在步骤S110中最终记录的容积临时最大值确定为最大值，并且将在检测到最大值的时刻T0所检测到的袖带压Pc的值确定为初始袖带压(图9的符号MBP所指的袖带压)。控制目标值检测部102进一步将在时刻T0与动脉容积变化信号PGac相关联地存储的动脉容积信号PGdc的值确定为控制目标值V0。

在步骤S114的处理结束后，处理返回主程序。

再次参照图7，如果如上所述的控制目标值和初始袖带压的检测处理结束，则袖带压设定部104控制阀驱动电路54，将袖带压Pc设定为初始袖带压(步骤S10)。参照图9，在袖带压Pc被设定为初始袖带压的时刻T1，袖带压设定部104使阀驱动电路54停止。

这样，如果袖带压被设定为初始袖带压，则动脉容积变化信号PGac所示的振幅达到最大。

如果袖带压被设定为初始袖带压，则进行增益决定处理(步骤S26)，直到决定出伺服控制的最佳增益(步骤S12：否)。步骤S12的最佳增益是否已决定完毕是根据标志FL的值来检测的。具体而言，如果判定为标志FL的值指示为1，则检测出最佳增益已决定完毕(步骤S12：是)，否则(步骤S12：否)，检测为最佳增益未决定，并且转移到增益决定部109决定最佳增益的处理(步骤S26)。增益决定部109的增益决定的步骤在后阐述。

在增益决定部109已决定完最佳增益时(步骤S12：是)，利用所决定的增益，伺服控制部106执行伺服控制，从而控制动脉容积恒定(步骤S14)。具体而言，伺服控制部106从动脉容积检测电路74接收动脉容积信号PGdc及动脉容积变化信号PGac，并且对泵驱动电路53及阀驱动电路54输出控制信号，从而驱动泵51及阀52。以使所检测的动脉容积信号PGdc的电平和控制目标值V0之差达到最小的方式驱动泵51及阀52。

泵51及阀52的控制信号，具体而言，是根据在动脉容积信号PGdc的电平与控制目标值V0之差上乘以伺服增益而得的值来计算出来的。若使伺服增益增大，则伺服控制使袖带压所示的脉动变大。即，在本实施方式中，所谓的伺服增益，是指决定基于伺服控制的袖带压的脉动大小的系数。

在图9的例子中，示出了从时刻T2开始进行动脉容积恒定控制(伺服控制)。在时刻T1到T2之间的期间进行增益决定处理。

血压决定部108与此种动脉容积恒定控制并行地执行血压计算及血压决定处理(步骤S16和S18)。具体而言，将在进行动脉容积恒定控制期间所检测到的袖带压Pc决定为血压(步骤S18)。

所决定的血压的数据存储在闪存器43中(步骤S20)。步骤S20的处理结束后，处理转移到步骤S22。

图9所示的时刻T2以后，通过利用所决定的增益的伺服控制，动脉容积与控制目标值V0之差接近0。即，通过伺服控制部106，动脉维持在无负荷状态。因此，时刻T2以后所检测到的袖带压Pc被决定为血压。即，通过对表示袖带压Pc的信号的波形进行微分处理等检测出该信号的每一拍的振幅的最大值和最小值，假设检测到的最大值相当于最高血压、最小值相当于最低血压而进行计算。

接着，在步骤S22中，伺服控制部106判断停止开关41C是否被操作(例如按下)。在判断为停止开关41C未被操作时(步骤S22：否)，处理返回步骤S12。在判断为停止开关41C被操作时(步骤S22：是)，所测定出的血压数据存储在闪存器43中，并且显示在显示部40上(步骤S24)。由此，一系列的血压测定处理结束。

在本实施方式中，在检测到停止开关41C的操作时，结束血压测定处理，但也可以在动脉容积恒定控制开始后经过了规定时间时结束血压测定处理。

接着，以图10的流程图说明本第一实施方式涉及的增益决定处理(步骤S26)。在本第一实施方式中，以下的性质为人们所知：若伺服增益以恒定的比例增加，则动脉容积变化信号PGac的振幅开始大幅度减少，但减小量逐渐变小，振幅收敛于某一值。利用该性质，通过检测动脉容积变化信号PGac的振幅的收敛点来决定最佳的伺服增益。

首先，伺服控制部106使伺服增益以恒定的比例增加(步骤ST3)。

接着，伺服控制部106利用该伺服增益进行伺服控制(步骤ST5)。然后，增益决定部109基于所检测的动脉容积变化信号PGac来检测每一拍的振幅值(步骤ST7)，并计算出振幅减小量ΔPGac(ΔPGac＝动脉容积变化信号PGac的一拍前的振幅电平-当前的动脉容积变化信号PGac的振幅电平)(步骤ST9)。所计算出的振幅减小量ΔPGac和每一拍的动脉容积变化信号PGac的振幅电平的数据被存储在CPU100的内部存储器中。动脉容积变化信号PGac的振幅电平相当于例如提取一拍动脉容积变化信号PGac的波形并对所提取的波形进行微分处理而计算出的最大值。

如果连续地检测到振幅减小量ΔPGac变得比规定阈值TH1小(步骤ST41：否)，则增益决定部109判定为动脉容积变化信号PGac已收敛，并且将血压计算处理所使用的伺服增益决定为该时刻的值(步骤ST43)。所决定的伺服增益被输入至伺服控制部106，所以伺服控制部106能够基于所接收到的增益进行伺服控制。

然后，为了表示增益已决定完毕而将标志FL设定为1(步骤ST45)。然后，容积变化消去率计算部110对动脉容积变化信号PGac的每一拍，计算该时刻的容积变化消去率(当前的动脉容积变化信号PGac的振幅电平/将袖带压设定为初始袖带压时所检测的动脉容积变化信号PGac的振幅电平)，并存储在闪存器43中(步骤ST47)。假定在将袖带压设定为初始袖带压时所检测到的动脉容积变化信号PGac的振幅电平存储在CPU100的内部存储器中。

接着，动脉硬化度计算部111从闪存器43读出之前所计算出的容积变化消去率，并且基于所读出的容积变化消去率，利用图1所示的相关关系的式500，计算动脉硬化度(PWV)(步骤ST49)。然后，将所计算的动脉硬化度存储在闪存器43中(步骤ST51)。

将所计算出的容积变化消去率作为动脉硬化度的指标显示在显示部40上。此时，也可以与计算出的血压值一并显示作为动脉硬化度的指标的容积变化消去率，或者也可以与所计算的血压值分别地显示在显示部40上。另外，为了易于理解与动脉硬化度之间的关联，例如也可以利用图1所示的关系或者式500将所计算出的容积变化消去率换算成动脉硬化度(PWV)，并显示换算得到的动脉硬化度(PWV)。进而，也可以在存储部42中预先存储基于统计资料的、对动脉硬化度(PWV)数据和相当的平均血管年龄的数据建立对应关系的统计数据，并基于所得到的动脉硬化度(PWV)检索该统计数据，由此读出相当的平均血管年龄的数据，并显示在显示部40上。

通过以上的步骤，本第一实施方式涉及的增益决定(步骤S26)的处理结束。

上述的阈值TH1是从多数被测定者采样而预先决定的值，例如能够使用动脉容积变化信号PGac的振幅的最大值的10％的值。

这样，通过伺服控制部106，在使伺服增益以恒定的比例增加的过程中，在测定部位的动脉与心拍同步地示出的脉动的大小即动脉容积变化信号PGac所示的振幅收敛到阈值TH1时，能够检测出动脉容积的变化量收敛。

对通过以上的血压测定处理而存储在闪存器43中的测定数据的结构进行说明。

图5是示出了本发明的第一实施方式的闪存器43所存储的测定数据的数据结构的图。

参照图5，闪存器43包括区域E1、作业区域E2及测定数据的存储区域E3。区域E1中存储袖带压数据PC1和阈值TH1。后述的阈值TH2及TH3也预先存储在区域E1中。袖带压数据PC1是为了控制目标值及初始袖带压的检测而参照的。

区域E3中存储多个测定数据80。作为一个例子，测定数据80的每一个分别包括“ID信息”的字段(field)81和测定信息的字段83。在字段81存储通过血压测定时的ID开关41E的操作而输入的ID信息。在字段83相关联地存储测定数据的测定开始时间及测定期间等利用计时器45所计时的数据831、所测定的血压的数据832、容积变化消去率计算部110所计算出的容积变化消去率的数据833及动脉硬化度计算部111所计算出的动脉硬化度(PWV)的数据834。

(第二实施方式)

在本第二实施方式中，示出了增益决定部109进行增益决定(步骤S26)的其他的处理步骤。除了增益决定的步骤不同之外，电子血压计1的结构及其他的功能与第一实施方式相同。

在上述的第一实施方式中，利用动脉容积变化信号PGac的振幅减小量ΔPGac作为判定动脉容积变化信号PGac收敛的条件，代之以，也可以如本第二实施方式这样地利用动脉容积变化信号PGac的振幅减小量的差ΔΔPGac(振幅减小量的差ΔΔPGac＝一拍前的振幅减小量ΔPGac-当前的振幅减小量ΔPGac)。按图11所示的流程图说明本第二实施方式涉及的增益决定(步骤S26)的处理步骤。

由于在图11的步骤ST3至ST9的处理中执行图10的步骤ST3至ST9的处理，所以这里不重复说明。

接着，增益决定部109基于一拍前的振幅减小量ΔPGac-当前的振幅减小量ΔPGac来计算振幅减小量的差ΔΔPGac(步骤ST15)。一拍前的振幅减小量ΔPGac的数据从CPU100的内部存储器中读出。

接着，如果连续多拍检测到振幅减小量的差ΔΔPGac变得比规定的阈值TH2小(步骤ST17：否)，则增益决定部109判定为动脉容积变化信号PGac的振幅收敛至最小值。

之后，同样地进行图10的步骤ST43至ST51的处理。

这里，阈值TH2是从多数的被测定者取样而预先决定的值，也能够使用例如动脉容积变化信号PGac振幅的最大值的10％的值。

(第三实施方式)

在本第三实施方式中，示出了增益决定部109进行增益决定(步骤S26)的其他的处理步骤，除了增益决定的步骤不同之外，电子血压计1的结构及其他的功能与第一实施方式相同。

代替上述的第一实施方式和第二实施方式，也可以利用本实施方式的处理步骤。在本实施方式中，因为控制误差(控制目标值与当前的动脉容积信号PGdc的电平之差)在最佳伺服增益下达到最小的性质众所周知，所以，着眼于该性质，通过检测一拍脉搏波的控制误差达到最小的点来决定最佳的伺服增益。

按照图12所示的流程图说明本第三实施方式涉及的增益决定(步骤S26)的处理步骤。

由于在图12的步骤ST3至ST5的处理中执行图10的步骤ST3至ST5的处理，所以这里不重复说明。

在步骤ST5中，增益决定部109进行袖带压的伺服控制以使动脉容积信号PGdc的电平与控制目标值V0之差达到最小。接着，增益决定部109对在该伺服控制的过程中所检测的每一拍脉搏波，检测控制误差信号Err(步骤ST23)。

这里，计算控制目标值V0与动脉容积信号PGdc的电平之间的差分的平方作为控制误差信号Err，或者将在脉搏波一拍内对差分的绝对值进行积分所得的值作为控制误差信号Err。

增益决定部109针对每一拍脉搏波计算出控制误差信号Err的值，并且将所计算的控制误差信号Err的值与当前的伺服增益的值相关联地存储到CPU100的内部存储器中。然后，每当对每一拍脉搏波进行计算时，从存储器中读出刚刚之前所计算出的控制误差信号Err所指的值，并且将所读出的值与本次所计算的控制误差信号Err所指的值进行比较，基于比较结果检测控制误差信号Err的值是否已增加。在未检测到已增加的期间(步骤ST25：否)，反复进行上述动作。

因为伺服控制部106进行PID控制，所以控制误差信号Err的值必然收敛到最小值。因此，在检测到控制误差信号Err的值已增加时(步骤ST25：是)，增益决定部109将其一拍前的伺服增益即从CPU100的内部存储器读出的一拍前的伺服增益的值决定为控制误差信号Err的值收敛的时刻的最佳值(步骤ST43)。以后，同样地进行图10的步骤ST45至ST51的处理。

(第四实施方式)

在本第四实施方式中，示出了增益决定部109进行增益决定(步骤S26)的其他的处理步骤。除了增益决定的步骤不同之外，电子血压计1的结构及其他的功能与第一实施方式相同。代替上述的第一实施方式至第三实施方式，也可以利用本第四实施方式的增益决定步骤。

按照图13所示的流程图，说明本第四实施方式涉及的增益决定处理的方法。这里，如果伺服控制部106使伺服增益以恒定的比例增加，则通过伺服控制部106的伺服控制，利用袖带压所检测到的脉动的大小(控制脉压)，开始时大幅度增加，但增加量逐渐地变小，最后收敛于某值。着眼于该特质，增益决定部109通过检测控制脉压的收敛点来决定最佳的伺服增益。

参照图13，首先同样进行图10的步骤ST3及ST5的处理。

在进行伺服控制的过程中，增益决定部109针对袖带压Pc的每一拍，检测振幅的最大值与最小值之间的差分(称作控制脉压PPC)，并将所检测到的控制脉压PPC与该时刻的伺服增益值相关联地存储在CPU100的内部存储器中(步骤ST33)。然后，基于本次所检测到的控制脉压PPC和从存储器读出的一拍前所检测到的控制脉压PPC，计算表示与控制脉压PPC的一拍前相比的差分的差分值ΔPPC(步骤ST35)。

如果增益决定部109连续地检测到所计算出的差分值ΔPPC变得比阈值TH3小(步骤ST37：否)，则判定为控制脉压PPC收敛，并且将在血压计算处理中所使用的伺服增益决定为该时刻的值(步骤ST43)。

以下，同样地进行图10的步骤ST45至ST51的处理。

这里，阈值TH3是从多数的被测定者取样而预先决定的值，能够利用例如2.5mmHg(被测定者的脉压为50mmHg时的5％的误差的值)。

根据各实施方式，以容积补偿法测定血压的电子血压计1，利用每个人所特有的动脉容积变化信号PGac来决定血压测定时的伺服增益的最佳值。由此，能够高精度地检测作为动脉硬化度的指标的容积变化消去率。

这样，本次公开的上述实施方式在所有方面上都是举例说明的，并不限制本发明。本发明的技术范围由权利要求书来划定，而且包括与权利要求的记载均等的意思及范围内的所有变更。

工业上的利用可能性

本发明在以容积补偿法测定血压的装置中非常有效。

Claims (9)

1.一种电子血压计(1)，其用于以容积补偿法测定血压，具有：

袖带(20)，其装戴在血压的测定部位，

压力检测部(32)，其用于检测表示上述袖带内的压力的袖带压，

容积检测部(70)，其设置在上述袖带，用于检测表示上述测定部位的动脉的容积的动脉容积信号，

袖带压调整部(50)，其用于通过加压及减压来调整袖带压，

控制部；

上述控制部包括：

第一控制部(104)，其用于控制上述袖带压调整部，从而将袖带压设定为表示特定的压力值的初始袖带压，

伺服控制部(106)，其用于在将袖带压设定为上述初始袖带压之后，基于所检测到的上述动脉容积信号，对上述袖带压调整部进行伺服控制，以使上述动脉的容积恒定，

容积变化检测部(74)，其用于在上述伺服控制部进行控制时，基于所检测到的上述动脉容积信号，检测上述动脉的容积的变化量，

振幅比检测部(110)，其用于检测在将上述袖带压设定为上述初始袖带压时所检测到的上述动脉容积信号的振幅与在上述容积变化检测部检测到上述动脉的容积的变化量为最小时所检测到的上述动脉容积信号的振幅之比，

输出部(111)，其输出上述振幅比检测部所检测到的上述振幅之比来作为动脉硬化的指标。

2.根据权利要求1记载的电子血压计，其中，

在将袖带压设定为上述初始袖带压时所检测的上述动脉容积信号的振幅最大；

上述伺服控制部，

将在检测到上述动脉容积信号的最大振幅时的动脉容积作为伺服控制的目标值，并且，

基于所检测的上述动脉容积信号所指的动脉容积与上述目标值之差来调整伺服增益，以使上述容积变化检测部所检测的上述动脉的容积的变化量达到最小，由此对上述袖带压调整部进行伺服控制。

3.根据权利要求2记载的电子血压计，其中，

在上述伺服控制部使上述伺服增益按恒定的比例增加的过程中，若上述容积变化检测部所检测的上述动脉的容积的变化量收敛，则上述振幅比检测部检测振幅之比。

4.根据权利要求1记载的电子血压计，其中，

还具有血压测定部(108)，该血压测定部(108)用于在上述伺服控制部进行控制时，连续地测定上述血压；

上述血压测定部具有决定部，该决定部用于从上述压力检测部接收检测信号并将与上述检测信号相对应的袖带压决定为血压；

在上述容积变化检测部检测到上述动脉的容积的变化量为最小时，上述血压测定部输出上述决定部所决定的血压。

5.根据权利要求1记载的电子血压计，其中，

上述控制部按照上述振幅之比与动脉硬化度之间的相关关系，基于上述振幅比检测部所检测到的上述振幅之比来检测上述测定部位的动脉的硬化度。

6.根据权利要求3记载的电子血压计，其中，

若检测到在上述容积变化检测部所检测到的上述动脉的容积的变化量达到一定的变化量以下，则检测为上述动脉的容积的变化量收敛。

7.根据权利要求3记载的电子血压计，其中，

对所检测的上述动脉容积信号的每一拍脉搏波，分别检测该一拍脉搏波的上述动脉的容积的变化量与一拍之前的上述动脉的容积的变化量之间的差分，

若多拍连续检测到所检测的上述差分为一定值以下，则检测为上述动脉的容积的变化量收敛。

8.根据权利要求3记载的电子血压计，其中，

在上述伺服控制部使上述伺服增益以恒定的比例增加的过程中，若一拍脉搏波的控制误差达到最小，则检测为上述动脉的容积的变化量收敛，

上述控制误差表示所检测的上述动脉容积信号所指的动脉容积与上述目标值之差。

9.根据权利要求3记载的电子血压计，其中，

在上述伺服控制部使上述伺服增益以恒定的比例增加的过程中，若伺服控制使袖带压所表示的脉动的大小收敛，则检测为上述动脉的容积的变化量收敛。

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