DE112019002828T5

DE112019002828T5 - Pulslaufzeitmessvorrichtung und blutdruckmessvorrichtung

Info

Publication number: DE112019002828T5
Application number: DE112019002828.6T
Authority: DE
Inventors: Naomi Matsumura; Yasuhiro Kawabata; Kenji Fujii; Reiji Fujita; Akito Ito
Original assignee: Omron Corp; Omron Healthcare Co Ltd; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp; Omron Healthcare Co Ltd
Priority date: 2018-07-12
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2021-03-04
Also published as: JP7118784B2; JP2020006089A; CN112437632A; CN112437632B; US20210127993A1; WO2020013006A1

Abstract

Eine Pulslaufzeitmessvorrichtung gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schließt ein eine Riemeneinheit, die um eine Zielmessstelle eines Benutzers gewickelt ist, eine Elektrodengruppe, die in der Riemeneinheit bereitgestellt ist und eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine dritte Elektrode und eine vierte Elektrode einschließt, eine Stromquelle, die einen Wechselstrom zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode anlegt, eine Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit, die ein Potenzialdifferenzsignal zwischen der dritten Elektrode und der vierten Elektrode erfasst, eine Elektrokardiogrammerfassungseinheit, die basierend auf dem Potenzialdifferenzsignal ein Elektrokardiogramm erfasst, das einem Wellenformsignal entspricht, das eine elektrische Aktivität eines Herzens des Benutzers darstellt, eine Pulswellensignalerfassungseinheit, die basierend auf dem Potenzialdifferenzsignal, als ein Pulswellensignal, ein Wellenformsignal erfasst, das eine elektrische Impedanz in der Zielmessstelle des Benutzers darstellt, und eine Pulslaufzeitberechnungseinheit, die eine Pulslaufzeit basierend auf dem Elektrokardiogramm und dem Pulswellensignal berechnet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pulslaufzeitmessvorrichtung, die nichtinvasiv eine Pulslaufzeit misst, und eine Blutdruckmessvorrichtung unter Verwendung der Pulslaufzeitmessvorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Ein Verfahren zum Messen einer Pulslaufzeit (PTT) ist verfügbar, das einschließt: Erfassen einer Pulswelle an zwei Punkten auf der Arterie; und Berechnen der Zeit, welche die Pulswelle benötigt, um sich über eine Strecke zwischen zwei Punkten auszubreiten, als die Pulslaufzeit. Für eine erhöhte zeitliche Auflösung der Pulslaufzeitmessung wird wünschenswerterweise die Strecke zwischen zwei Punkten vergrößert.
Patentdokument 1 offenbart eine Technik zum Messen der Pulslaufzeit durch Überwachen von durch die Pulswelle hervorgerufenen Änderungen der bioelektrischen Impedanz an zwei Stellen des Oberarms und an einem Zwischenabschnitt zwischen dem Ellenbogen und dem Handgelenk.
LISTE DER ENTGEGENHALTUNGEN
Patentliteratur
Patentdokument 1: JP 4105378 B
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Technische Aufgabe
In der in Patentdokument 1 offenbarten Technologie müssen Elektroden an jeder von vier Stellen der Schulter, des Handgelenks, des Oberarms und des Zwischenabschnitts zwischen dem Ellenbogen und dem Handgelenk befestigt werden. Somit legt in einem Fall, in dem eine Messung über einen langen Zeitraum durchgeführt wird, die Befestigung der Elektroden dem Benutzer eine starke physische Last auf.
Der vorliegende Erfindung erfolgte angesichts der vorstehenden Umstände, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Pulslaufzeitmessvorrichtung und eine Blutdruckmessvorrichtung bereitzustellen, bei denen eine durch die Befestigung bedingte physische Last auf den Benutzer reduziert ist.
Lösung für das Problem
Die vorliegende Erfindung wendet die folgenden Konfigurationen an, um die vorstehenden Probleme zu lösen.
Eine Pulslaufzeitmessvorrichtung gemäß einem ersten Gesichtspunkt schließt ein eine Riemeneinheit, die um eine Zielmessstelle eines Benutzers gewickelt ist, eine Elektrodengruppe, die in der Riemeneinheit bereitgestellt ist und eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine dritte Elektrode und eine vierte Elektrode einschließt, eine Stromquelle, die einen Wechselstrom zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode anlegt, eine Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit, die ein Potenzialdifferenzsignal zwischen der dritten Elektrode und der vierten Elektrode erfasst, eine Elektrokardiogrammerfassungseinheit, die basierend auf dem Potenzialdifferenzsignal ein Elektrokardiogramm erfasst, das einem Wellenformsignal entspricht, das eine elektrische Aktivität eines Herzens des Benutzers darstellt, eine Pulswellensignalerfassungseinheit, die basierend auf dem Potenzialdifferenzsignal, als ein Pulswellensignal, ein Wellenformsignal erfasst, das eine elektrische Impedanz in der Zielmessstelle des Benutzers darstellt, und eine Pulslaufzeitberechnungseinheit, die eine Pulslaufzeit basierend auf dem Elektrokardiogramm und dem Pulswellensignal berechnet.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird, wenn die Riemeneinheit um die Zielmessstelle des Benutzers gewickelt wird, die Elektrodengruppe an dem Benutzer angebracht. Dies ermöglicht es dem Benutzer, die Pulslaufzeit einfach durch Installieren einer einzigen Vorrichtung an dem Benutzer zu messen. Folglich ist die Befestigung an dem Benutzer einfach, und eine dem Benutzer auferlegte physische Last aufgrund der Befestigung der Vorrichtung wird reduziert.
Ferner nutzen eine Schaltung, die ein Elektrokardiogramm erfasst (EKG-Sensor), und eine Schaltung, die ein Pulswellensignal erfasst (Pulswellensensor), die dritte Elektrode, die vierte Elektrode und die Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit gemeinsam. Somit kann die Riemeneinheit verkleinert werden und Teilekosten können reduziert werden.
In dem ersten Gesichtspunkt kann die Elektrodengruppe eine Vielzahl der dritten Elektroden einschließen, und die Vielzahl von dritten Elektroden sind in einer Richtung angeordnet. In diesem Fall schließt die Pulslaufzeitmessvorrichtung ferner einen ersten Schaltkreis ein, der unter der Vielzahl von dritten Elektroden auf die dritte Elektrode schaltet, die mit der Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit verbunden werden soll.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration können ein Elektrokardiogramm und ein Pulswellensignal, die ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis aufweisen, erfasst werden. Infolgedessen kann die Messgenauigkeit für die Pulslaufzeit verbessert werden.
In dem ersten Gesichtspunkt kann die Elektrodengruppe eine Vielzahl der vierten Elektroden einschließen, und die Vielzahl von vierten Elektroden sind in der einen Richtung angeordnet. In diesem Fall schließt die Pulslaufzeitmessvorrichtung ferner einen zweiten Schaltkreis ein, der unter der Vielzahl von vierten Elektroden auf die vierte Elektrode schaltet, die mit der Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit verbunden werden soll.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration können ein Elektrokardiogramm und ein Pulswellensignal, die ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis aufweisen, erfasst werden. Infolgedessen kann die Messgenauigkeit für die Pulslaufzeit verbessert werden.
Eine Pulslaufzeitmessvorrichtung gemäß einem zweiten Gesichtspunkt schließt ein eine Riemeneinheit, die um eine Zielmessstelle eines Benutzers gewickelt ist, eine Elektrodengruppe, die um die Riemeneinheit gewickelt ist und eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine Vielzahl von dritten Elektroden, die in einer Reihe angeordnet sind, und eine vierte Elektrode einschließt, eine Stromquelle, die einen Wechselstrom zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode anlegt, eine erste Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit, die ein erstes Potenzialdifferenzsignal erfasst, das einem Potenzialdifferenzsignal zwischen einer der Vielzahl von dritten Elektroden und der vierten Elektrode entspricht, eine Pulswellensignalerfassungseinheit, die basierend auf dem ersten Potenzialdifferenzsignal, als ein Pulswellensignal, ein Wellenformsignal erfasst, das eine elektrische Impedanz in der Zielmessstelle des Benutzers darstellt, eine zweite Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit, die ein zweites Potenzialdifferenzsignal erfasst, das einem Potenzialdifferenzsignal zwischen zwei der dritten Elektroden entspricht, die aus der Vielzahl von dritten Elektroden ausgewählt sind, eine Elektrokardiogrammerfassungseinheit, die basierend auf dem zweiten Potenzialdifferenzsignal ein Elektrokardiogramm erfasst, das einem Wellenformsignal entspricht, das eine elektrische Aktivität eines Herzens des Benutzers darstellt, und eine Pulslaufzeitberechnungseinheit, die eine Pulslaufzeit basierend auf dem Elektrokardiogramm und dem Pulssignal berechnet.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration werden identische Wirkungen zu denjenigen erzielt, die in Bezug auf die Pulslaufzeitmessvorrichtung gemäß dem ersten Gesichtspunkt beschrieben sind.
Eine Blutdruckmessvorrichtung gemäß einem dritten Gesichtspunkt schließt die vorstehend beschriebene Pulslaufzeitmessvorrichtung und eine erste Blutdruckwertberechnungseinheit ein, die einen ersten Blutdruckwert basierend auf der Pulslaufzeit berechnet, die berechnet wird.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann der Blutdruck kontinuierlich über einen längeren Zeitraum mit einer reduzierten physischen Last auf den Benutzer gemessen werden.
In dem dritten Gesichtspunkt kann die Blutdruckmessvorrichtung ferner eine Druckmanschette, die in der Riemeneinheit bereitgestellt ist, eine Fluidzufuhreinheit, die der Druckmanschette ein Fluid zuführt, einen Drucksensor, der einen Druck in der Druckmanschette erfasst, und eine zweite Blutdruckwertberechnungseinheit, die einen zweiten Blutdruckwert basierend auf einer Ausgabe des Drucksensors berechnet, einschließen.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration können eine kontinuierliche Blutdruckmessung (auf der Pulslaufzeit basierende Blutdruckmessung) und eine Blutdruckmessung mittels eines oszillometrischen Verfahrens mit einer einzigen Vorrichtung ausgeführt werden. Infolgedessen ist die Konfiguration für den Benutzer hochkomfortabel.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung eine Pulslaufzeitmessvorrichtung und eine Blutdruckmessvorrichtung, bei denen eine durch die Befestigung bedingte physische Last auf den Benutzer reduziert ist.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das eine Blutdruckmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist ein Diagramm, welches das Erscheinungsbild der in 1 veranschaulichten Blutdruckmessvorrichtung veranschaulicht.
3 ist ein Diagramm, welches das Erscheinungsbild der in 1 veranschaulichten Blutdruckmessvorrichtung veranschaulicht.
4 ist ein Querschnittsdiagramm, das die in 1 veranschaulichte Blutdruckmessvorrichtung veranschaulicht.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine Hardwarekonfiguration eines Steuersystems der in 1 veranschaulichten Blutdruckmessvorrichtung veranschaulicht.
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Softwarekonfiguration der in 1 veranschaulichten Blutdruckmessvorrichtung veranschaulicht.
7 ist ein Diagramm, das ein Verfahren veranschaulicht, bei dem eine in 6 veranschaulichte Pulslaufzeitberechnungseinheit eine Pulslaufzeit berechnet.
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang veranschaulicht, bei dem die in 1 veranschaulichte Blutdruckmessvorrichtung eine auf der Pulslaufzeit basierende Blutdruckmessung durchführt.
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang veranschaulicht, bei dem die in 1 veranschaulichte Blutdruckmessvorrichtung eine Blutdruckmessung mittels eines oszillometrischen Verfahrens durchführt.
10 ist ein Diagramm, das Änderungen eines Manschettendrucks und eines Pulswellensignals bei der Blutdruckmessung mittels des oszillometrischen Verfahrens veranschaulicht.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen eines Kontaktzustands zwischen einer Elektrode und einem Oberarm unter Verwendung einer Druckmanschette gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
12 ist ein Diagramm, welches das Erscheinungsbild einer Blutdruckmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
13 ist ein Diagramm, welches das Erscheinungsbild einer Blutdruckmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist ein Blockdiagramm, das eine Hardwarekonfiguration eines Steuersystems der in 13 veranschaulichten Blutdruckmessvorrichtung veranschaulicht.
15 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Auswählen eines zum Erfassen eines Pulswellensignals und eines Elektrokardiogramms verwendeten Erfassungselektrodenpaars gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
16 ist ein Diagramm, welches das Erscheinungsbild einer Blutdruckmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
17 ist ein Diagramm, welches das Erscheinungsbild einer Blutdruckmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
18 ist ein Blockdiagramm, das eine Hardwarekonfiguration eines Steuersystems der in 17 veranschaulichten Blutdruckmessvorrichtung veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Anwendungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Beispiel für einen Fall beschrieben, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird. 1 veranschaulicht eine Blutdruckmessvorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform. Die Blutdruckmessvorrichtung 10 ist eine am Körper tragbare Vorrichtung und wird an einem Oberarm 70 eines Benutzers als Zielmessstelle getragen. Die Blutdruckmessvorrichtung 10 schließt eine Riemeneinheit 20, eine erste Blutdruckmesseinheit 30 und eine zweite Blutdruckmesseinheit 50 ein.
Die Riemeneinheit 20 ist ein Element, das um den Oberarm 70 des Benutzers gewickelt wird und zum Befestigen der Blutdruckmessvorrichtung 10 an dem Oberarm 70 des Benutzers verwendet wird.
Die erste Blutdruckmesseinheit 30 und die zweite Blutdruckmesseinheit 50 sind in der Riemeneinheit 20 bereitgestellt. Die erste Blutdruckmesseinheit 30 misst nichtinvasiv eine Pulslaufzeit und berechnet basierend auf der gemessenen Pulslaufzeit einen Blutdruckwert. Die erste Blutdruckmesseinheit 30 kann eine kontinuierliche Blutdruckmessung durchführen, um den Blutdruckwert für jeden Schlag zu erhalten. Die zweite Blutdruckmesseinheit 50 führt eine Blutdruckmessung mittels eines anderen Verfahrens als dasjenige der ersten Blutdruckmesseinheit 30 durch. Die zweite Blutdruckmesseinheit 50 basiert zum Beispiel auf einem oszillometrischen Verfahren oder einem Korotkoff-Verfahren und führt eine Blutdruckmessung zu einem bestimmten Zeitpunkt durch, zum Beispiel als Reaktion auf eine von dem Benutzer ausgeführte Bedienung. Die zweite Blutdruckmesseinheit 50 kann den Blutdruck genauer messen als die erste Blutdruckmesseinheit 30.
Die erste Blutdruckmesseinheit 30 schließt Stromelektroden 31 und 32, Erfassungselektroden 33 und 34, eine Stromquelle 35, eine Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit 36, eine Pulswellensignalerfassungseinheit 37, eine Elektrokardiogrammerfassungseinheit 38, eine Pulslaufzeitberechnungseinheit 39 und eine Blutdruckwertberechnungseinheit 40 ein.
Die Stromelektroden 31 und 32 und die Erfassungselektroden 33 und 34 sind auf der Innenumfangsoberfläche der Riemeneinheit 20 derart angeordnet, dass die Blutdruckmessvorrichtung 10 in einem Zustand, in dem die Blutdruckmessvorrichtung 10 an dem Oberarm 70 des Benutzers befestigt ist (nachstehend einfach als der „Befestigungszustand“ bezeichnet), mit dem Oberarm 70 des Benutzers in Kontakt ist. Die Innenumfangsoberfläche der Riemeneinheit 20 ist ein Abschnitt der Oberfläche der Riemeneinheit 20, der in dem Befestigungszustand dem Oberarm 70 des Benutzers zugewandt ist. In dem Befestigungszustand sind die Stromelektroden 31 und 32 und die Erfassungselektroden 33 und 34 von außen nicht sichtbar, jedoch sind in 1 die Stromelektroden 31 und 32 und die Erfassungselektroden 33 und 34 zu Beschreibungszwecken veranschaulicht. Die Erfassungselektroden 33 und 34 sind zwischen den Stromelektroden 31 und 32 angeordnet. Genauer sind die Stromelektrode 31, die Erfassungselektrode 33, die Erfassungselektrode 34 und die Stromelektrode 32 in dieser Reihenfolge in der Breitenrichtung der Riemeneinheit 20 angeordnet. Die Breitenrichtung der Riemeneinheit 20 entspricht einer in dem Befestigungszustand durch den Oberarm 70 verlaufenden Richtung entlang der Oberarmarterie. Die Stromelektroden 31 und 32 entsprechen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode der vorliegenden Erfindung, und die Erfassungselektroden 33 und 34 entsprechen einer dritten Elektrode und einer vierten Elektrode der vorliegenden Erfindung.
Die Stromelektroden 31 und 32 sind mit der Stromquelle 35 verbunden, und die Stromquelle 35 legt einen Wechselstrom zwischen den Stromelektroden 31 und 32 an. Der Wechselstrom wird angelegt, um ein Pulswellensignal zu erfassen, wie nachfolgend beschrieben. Der Wechselstrom ist zum Beispiel ein Sinusstrom. Die Erfassungselektroden 33 und 34 sind mit einer Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit 36 verbunden, und die Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit 36 erfasst ein Potenzialdifferenzsignal zwischen den Erfassungselektroden 33 und 34. Das Potenzialdifferenzsignal wird an die Elektrokardiogrammerfassungseinheit 38 und die Pulswellensignalerfassungseinheit 37 ausgegeben.
Basierend auf dem Potenzialdifferenzsignal, das aus der Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit 36 empfangen wird, erfasst die Pulswellensignalerfassungseinheit 37, als ein Pulswellensignal, ein Wellenformsignal, das die bioelektrische Impedanz in dem Oberarm 70 des Benutzers darstellt. Die bioelektrische Impedanz in dem Oberarm 70 des Benutzers schwankt mit dem Blutfluss der Oberarmarterie. Somit stellt das Wellenformsignal, das die bioelektrische Impedanz in dem Oberarm 70 des Benutzers darstellt, indirekt die Volumenpulswelle in dem Oberarm 70 des Benutzers dar. Das Wellenformsignal, das die Impedanz darstellt, ist nicht auf ein Signal beschränkt, das direkt die Impedanz darstellt, und kann ein Signal sein, das indirekt die Impedanz darstellt, wie eine Abfallspannung, die in einem Fall beobachtet wird, in dem ein Wechselstrom durch den Oberarm 70 geleitet wird. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Stromelektroden 31 und 32, die Erfassungselektroden 33 und 34, die Stromquelle 35, die Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit 36 und die Pulswellensignalerfassungseinheit 37 zusammen als Pulswellensensor bezeichnet.
Die Elektrokardiogrammerfassungseinheit 38 erfasst ein ElektroKardioGramm (EKG) des Benutzers basierend auf dem Potenzialdifferenzsignal, das aus der Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit 36 empfangen wird. Dann ist das Elektrokardiogramm ein Wellenformsignal, das eine elektrische Aktivität des Herzens des Benutzers darstellt. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Erfassungselektroden 33 und 34, die Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit 36 und die Elektrokardiogrammerfassungseinheit 38 zusammen als ElektroKardioGrafie-Sensor (EKG-Sensor) bezeichnet.
Die Pulslaufzeitberechnungseinheit 39 empfängt ein Pulswellensignal von der Pulswellensignalerfassungseinheit 37 und empfängt ein Elektrokardiogramm von der Elektrokardiogrammerfassungseinheit 38. Die Pulslaufzeitberechnungseinheit 39 berechnet eine Pulslaufzeit basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen einem Wellenformmerkmalspunkt in dem Elektrokardiogramm und einem Wellenformmerkmalspunkt in dem Pulswellensignal. Zum Beispiel berechnet die Pulslaufzeitberechnungseinheit 39 die Zeitdifferenz zwischen dem Wellenformmerkmalspunkt in dem Elektrokardiogramm und dem Wellenformmerkmalspunkt in dem Pulswellensignal und gibt die berechnete Zeitdifferenz als die Pulslaufzeit aus. Der Wellenformmerkmalspunkt in dem Elektrokardiogramm ist zum Beispiel ein Spitzenpunkt, der einer R-Welle entspricht, und der Wellenformmerkmalspunkt in den Pulswellensignalen ist zum Beispiel ein Anstiegspunkt. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Pulslaufzeit einer Zeit, die eine Pulswelle benötigt, um sich vom Herzen bis zu dem Oberarm durch die Arterie auszubreiten. Somit verbessert die vorliegende Ausführungsform im Vergleich zu einem Fall, in dem die Pulslaufzeit zwischen zwei Punkten auf dem Oberarm 70 gemessen wird, die zeitliche Auflösung.
Die Blutdruckwertberechnungseinheit 40 berechnet einen Blutdruckwert basierend auf der von der Pulslaufzeitberechnungseinheit 39 berechneten Pulslaufzeit und auf einer Blutdruckberechnungsformel. Die Blutdruckberechnungsformel ist eine Relationsformel, die eine Korrelation zwischen der Pulslaufzeit und dem Blutdruck darstellt. Ein Beispiel für eine Blutdruckberechnungsformel ist nachfolgend veranschaulicht. $SBP = A_{1} / {PTT}^{2} + A_{2}$
Dabei steht SBP für den systolischen Blutdruck, PTT für die Pulslaufzeit und A₁ und A₂ sind Parameter.
Die Pulslaufzeitberechnungseinheit 39 kann für jeden Schlag die Pulslaufzeit berechnen, und somit kann die Blutdruckwertberechnungseinheit 40 den Blutdruckwert für jeden Schlag berechnen.
Wie vorstehend beschrieben, sind in der vorliegenden Ausführungsform der EKG-Sensor und der Pulswellensensor beide in der Riemeneinheit 20 bereitgestellt. Dadurch können sowohl der EKG-Sensor als auch der Pulswellensensor einfach durch Wickeln der Riemeneinheit 20 um den Oberarm an dem Benutzer angebracht werden. Somit kann die Vorrichtung leicht an dem Benutzer befestigt werden, und die physische Last auf den Benutzer (auch als die Befestigungslast bezeichnet), die durch die Befestigung der Blutdruckmessvorrichtung 10 verursacht wird, kann reduziert werden.
Ferner nutzen der EKG-Sensor und der Pulswellensensor die Erfassungselektroden 33 und 34 und die Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit 36 gemeinsam. Dadurch kann die Blutdruckmessvorrichtung 10 verkleinert werden, und ferner können Teilekosten reduziert werden. Die Miniaturisierung der Blutdruckmessvorrichtung 10 trägt zur Reduzierung der Befestigungslast bei.
Nachstehend wird die Blutdruckmessvorrichtung 10 genauer beschrieben.
Konfigurationsbeispiel
Hardwarekonfiguration
Ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration der Blutdruckmessvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 2 bis 6 beschrieben. 2 und 3 sind Draufsichten, die das Erscheinungsbild der Blutdruckmessvorrichtung 10 veranschaulichen. Insbesondere veranschaulicht 2 die Blutdruckmessvorrichtung 10 von der Außenumfangsoberflächenseite der Riemeneinheit 20 aus betrachtet, und 3 veranschaulicht die Blutdruckmessvorrichtung 10 von der Innenumfangsoberflächenseite der Riemeneinheit 20 aus betrachtet. 4 veranschaulicht einen Querschnitt der Blutdruckmessvorrichtung 10 in dem Befestigungszustand.
Wie in 2 veranschaulicht, schließt die Riemeneinheit 20 einen Riemen 21 und einen Körper 22 ein. Der Riemen 21 ist ein riemenförmiges Element, das den Oberarm 70 umgebend befestigt wird, und kann auch mit einer anderen Bezeichnung wie „Band“ oder „Manschette“ bezeichnet sein. Der Riemen 21 weist eine Außenumfangsoberfläche 211 und eine Innenumfangsoberfläche 212 auf. Die Innenumfangsoberfläche 212 ist eine Oberfläche, die in dem Befestigungszustand dem Oberarm 70 des Benutzers zugewandt ist, und die Außenumfangsoberfläche 211 ist eine Oberfläche gegenüber der Innenumfangsoberfläche 212.
Der Körper 22 ist auf dem Riemen 21 angebracht. Der Körper 22 beherbergt zusammen mit einer Anzeigeeinheit 506 und einer Bedieneinheit 507 Komponenten wie eine Steuereinheit 501 (veranschaulicht in 5), die nachfolgend beschrieben wird. Die Anzeigeeinheit 506 schließt eine Anzeigevorrichtung ein, die Informationen wie ein Blutdruckmessergebnis anzeigt. Die Anzeigevorrichtung kann zum Beispiel eine Flüssigkristallanzeige (LCD), eine organische Elektrolumineszenz-Anzeige (EL-Anzeige) oder dergleichen sein. Die organische EL-Anzeige wird manchmal als eine Anzeige mit organischen lichtemittierenden Dioden (OLED) bezeichnet. Die Bedieneinheit 507 ist eine Eingabevorrichtung, die es einem Benutzer ermöglicht, eine Anweisung in die Blutdruckmessvorrichtung 10 einzugeben. In einem Beispiel in 2 schließt die Bedieneinheit 507 zum Beispiel eine Vielzahl von Tasten vom Drucktyp ein. Ein Touchscreen, der auch als Anzeigevorrichtung und Eingabevorrichtung dient, kann verwendet werden. Der Körper 22 kann mit einem Tonemitter wie einem Lautsprecher oder einem piezoelektrischen Tongeber versehen sein. Der Körper 22 kann mit einem Mikrofon versehen sein, um es dem Benutzer zu ermöglichen, Anweisungen durch Töne einzugeben.
Der Riemen 21 schließt ein Befestigungselement ein, das es ermöglicht, die Riemeneinheit 20 am Oberarm zu befestigen und davon zu abzunehmen. In dem in 2 und 3 veranschaulichten Beispiel ist das Befestigungselement ein Oberflächenbefestigungsmittel, das aufweist: eine Schlaufenoberfläche 213 mit einer Vielzahl von Schlaufen; und eine Hakenoberfläche 214 mit einer Vielzahl von Haken. Die Schlaufenoberfläche 213 ist auf der Außenumfangsoberfläche 211 des Riemens 21 an einem Längsendabschnitt 215A des Riemens 21 angeordnet. Die Längsrichtung entspricht der Umfangsrichtung des Oberarms in dem Befestigungszustand. Die Hakenoberfläche 214 ist auf der Innenumfangsoberfläche 212 des Riemens 21 an einem Längsendabschnitt 215B des Riemens 21 angeordnet. Der Endabschnitt 215B ist dem Endabschnitt 215A in der Längsrichtung des Riemens 21 zugewandt. Wenn die Schlaufenoberfläche 213 und die Hakenoberfläche 214 gegeneinandergedrückt werden, werden die Schlaufenoberfläche 213 und die Hakenoberfläche 214 miteinander verbunden. Außerdem werden durch Auseinanderziehen der Schlaufenoberfläche 213 und der Hakenoberfläche 214 die Schlaufenoberfläche 213 und die Hakenoberfläche 214 getrennt.
Wie in 3 veranschaulicht, sind Stromelektroden 31 und 32 und Erfassungselektroden 33 und 34 auf der Innenumfangsoberfläche 212 des Riemens 21 angeordnet. Die Stromelektroden 31 und 32 und die Erfassungselektroden 33 und 34 weisen jeweils eine lang gestreckte Form in der Längsrichtung des Riemens 21 auf. In der Blutdruckmessvorrichtung 10 wird ein Bereich der verfügbaren Oberarmumfangslänge eingestellt. Zum Beispiel kann die Blutdruckmessvorrichtung 10 für Benutzer mit einer Oberarmumfangslänge im Bereich von 220 bis 320 mm verwendet werden. Die Abmessungen der Stromelektroden 31 und 32 und der Erfassungselektroden 33 und 34 in der Längsrichtung des Riemens 21 sind gleich einem oberen Grenzwert (zum Beispiel 320 mm) für die Oberarmumfangslänge. In diesem Fall umgeben für jeden Benutzer, der die Blutdruckmessvorrichtung 10 verwenden kann, die Stromelektroden 31 und 32 und die Erfassungselektroden 33 und 34 den Oberarm 70 über den gesamten Umfang.
Es ist zu beachten, dass die Abmessung jeder der Elektroden (zum Beispiel der Erfassungselektrode 33) in der Längsrichtung des Riemens 21 ein Wert sein kann, bei dem die Elektrode einen Teil des Oberarms 70 umgibt. In einem Beispiel weist die Elektrode eine Länge auf, welche die Hälfte des oberen Grenzwerts für die Oberarmumfangslänge beträgt (z. B. 160 mm). In anderen Beispielen weist die Elektrode eine Länge auf, die drei Viertel des oberen Grenzwerts für die Oberarmumfangslänge beträgt (z. B. 240 mm).
Außerdem kann die Abmessung der Stromelektroden 31 und 32 in der Längsrichtung des Riemens 21 die gleiche sein wie die Abmessung der Erfassungselektroden 33 und 34 in der Längsrichtung oder kann länger oder kürzer als die Abmessung der Erfassungselektroden 33 und 34 sein.
Die Stromelektrode 31 und die Erfassungselektrode 33 sind an einem zentralen Endabschnitt 218A des Riemens 21 angeordnet. Der zentrale Endabschnitt 218A des Riemens 21 ist ein Endabschnitt des Riemens 21 in der Breitenrichtung des Riemens 21 und ist ein Endabschnitt, der sich in dem Befestigungszustand auf der zentralen Seite (Schulterseite) befindet. Die Breite des zentralen Endabschnitts 218A beträgt zum Beispiel ein Viertel der Gesamtbreite des Riemens 21. Die Stromelektrode 31 befindet sich mehr auf der zentralen Seite als die Erfassungselektrode 33.
Die Stromelektrode 32 und die Erfassungselektrode 34 sind an einem peripheren Endabschnitt 218C des Riemens 21 angeordnet. Der periphere Endabschnitt 218C des Riemens 21 ist ein Endabschnitt des Riemens 21 in der Breitenrichtung des Riemens 21 und ist ein Endabschnitt, der sich in dem Befestigungszustand auf der peripheren Seite (Ellenbogenseite) befindet. Die Breite des peripheren Endabschnitts 218C beträgt zum Beispiel ein Viertel der Gesamtbreite des Riemens 21. Die Stromelektrode 32 befindet sich mehr auf der peripheren Seite als die Erfassungselektrode 34.
Wie in 4 veranschaulicht, schließt der Riemen 21 einen Innenstoff 210A, einen Außenstoff 210B und eine Druckmanschette 51, die zwischen dem Innenstoff 210A und dem Außenstoff 210B bereitgestellt ist, ein. Die Druckmanschette 51 ist ein in der Längsrichtung langes Band des Riemens 21, sodass die Druckmanschette 51 den Oberarm 70 umgeben kann. In der Breitenrichtung des Riemens 21 ist die Druckmanschette 51 über den zentralen Endabschnitt 218A, einen Zwischenabschnitt 218B und den peripheren Endabschnitt 218C vorhanden. Der Zwischenabschnitt 218B ist ein Abschnitt zwischen dem zentralen Endabschnitt 218A und dem peripheren Endabschnitt 218C. Die Druckmanschette 51 wird zur Blutdruckmessung mittels des oszillometrischen Verfahrens verwendet. In einem Fall, in dem eine Struktur wie eine Elektrode in dem Zwischenabschnitt 218B angeordnet ist, kann die Genauigkeit der Blutdruckmessung mittels des oszillometrischen Verfahrens reduziert sein. Somit sind in der vorliegenden Ausführungsform die Stromelektrode 31 und die Erfassungselektrode 33 an dem zentralen Endabschnitt 218A des Riemens 21 angeordnet, und die Stromelektrode 32 und die Erfassungselektrode 34 sind an dem peripheren Endabschnitt 218C des Riemens 21 angeordnet. Zum Beispiel ist die Druckmanschette 51 als ein Fluidbeutel konfiguriert, indem zwei dehnbare Polyurethanfolien in der Dickenrichtung einander gegenüberliegend platziert und die Randabschnitte der Polyurethanfolien verschweißt werden.
5 veranschaulicht ein Beispiel der Hardwarekonfiguration eines Steuersystems der Blutdruckmessvorrichtung 10. In dem Beispiel von 5 beherbergt der Körper 22 zusätzlich zu der Anzeigeeinheit 506 und der Bedieneinheit 507, die vorstehend beschrieben sind, die Steuereinheit 501, eine Speichereinheit 505, eine Kommunikationseinheit 508, eine Batterie 509, die Stromquelle 35, einen Messverstärker 360, eine Erfassungsschaltung 370, eine Erfassungsschaltung 380, einen Drucksensor 52, eine Pumpe 53, ein Ventil 54, eine Oszillatorschaltung 55, eine Pumpenantriebsschaltung 56 und eine Ventilantriebsschaltung 57.
Die Steuereinheit 501 schließt eine Zentraleinheit (CPU) 502, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 503, einen Festwertspeicher (ROM) 504 und dergleichen ein und steuert jede Komponente gemäß der Informationsverarbeitung. Die Speichereinheit 505 ist zum Beispiel eine Hilfsspeichervorrichtung, zum Beispiel ein Festplattenlaufwerk (HDD) oder ein Halbleiterspeicher (zum Beispiel ein Flash-Speicher), und speichert nichtflüchtig Programme, die von der Steuereinheit 501 ausgeführt werden (einschließlich beispielsweise eines Pulslaufzeitmessprogramms und eines Blutdruckmessprogramms), Einstellungsdaten, die zum Ausführen der Programme erforderlich sind, Blutdruckmessergebnisse und dergleichen. Ein in der Speichereinheit 505 enthaltenes Speichermedium ist, um es Computern, anderen Vorrichtungen, Maschinen oder dergleichen zu ermöglichen, Informationen wie aufgezeichnete Programme zu lesen, ein Medium, das mittels elektrischer, magnetischer, optischer, mechanischer oder chemischer Wirkungen Informationen wie die Programme speichert. Es ist zu beachten, dass einige oder alle der Programme in dem ROM 504 gespeichert sein können.
Die Kommunikationseinheit 508 ist eine Kommunikationsschnittstelle zum Kommunizieren mit einer externen Vorrichtung wie einem tragbaren Endgerät des Benutzers (zum Beispiel einem Smartphone). Die Kommunikationseinheit 508 schließt ein drahtgebundenes Kommunikationsmodul und/oder ein drahtloses Kommunikationsmodul ein. Als drahtloses System kann zum Beispiel Bluetooth (Markenname), Bluetooth Low Energy (BLE) oder dergleichen verwendet werden.
Die Batterie 509 versorgt Komponenten wie die Steuereinheit 501 mit Strom. Die Batterie 509 ist zum Beispiel ein Akkumulator.
Die Stromquelle 35 ist mit den Stromelektroden 31 und 32 verbunden und leitet einen Hochfrequenzdauerstrom zwischen den Stromelektroden 31 und 32. In diesem Beispiel weist der Strom eine Frequenz von 50 kHz und einen Stromwert von 1 mA auf.
Der Messverstärker 360 ist ein Beispiel für die in 1 veranschaulichte Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit 36. Die Erfassungselektroden 33 und 34 sind jeweils mit zwei Eingangsanschlüssen des Messverstärkers 360 verbunden. Der Messverstärker 360 verstärkt differenziell das Potenzial der Erfassungselektrode 33 und das Potenzial der Erfassungselektrode 34. Der Messverstärker 360 gibt ein Potenzialdifferenzsignal aus, das durch Verstärken der Potenzialdifferenz zwischen der Erfassungselektrode 33 und der Erfassungselektrode 34 erhalten wird. Das Potenzialdifferenzsignal wird in zwei Signale verzweigt, die den Erfassungsschaltungen 370 und 380 bereitgestellt werden.
Die Erfassungsschaltung 370 entspricht der in 1 veranschaulichten Pulswellensignalerfassungseinheit 37. Die Erfassungsschaltung 370 extrahiert aus dem Potenzialdifferenzsignal eine Signalkomponente, die der elektrischen Impedanz zwischen den Erfassungselektroden 33 und 34 entspricht. In dem in 5 veranschaulichten Beispiel schließt die Erfassungsschaltung 370 eine Gleichrichterschaltung 371, ein Tiefpassfilter (LPF) 372, ein Hochpassfilter (HPF) 373, einen Verstärker 374 und einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 375 ein. In der Erfassungsschaltung 370 wird das Potenzialdifferenzsignal von der Gleichrichterschaltung 371 gleichgerichtet, von dem LPF 372 gefiltert, von dem HPF 373 gefiltert, von dem Verstärker 374 verstärkt und von dem ADC 375 in ein digitales Signal umgewandelt. Das LPF 372 weist zum Beispiel eine Grenzfrequenz von 10 Hz auf, und das HPF 373 weist zum Beispiel eine Grenzfrequenz von 0,5 Hz auf. Die Steuereinheit 501 erfasst, als ein Pulswellensignal, eine Zeitreihe von Potenzialdifferenzsignalen, die aus der Erfassungsschaltung 370 ausgegeben werden.
Die Erfassungsschaltung 380 entspricht der in 1 veranschaulichten Elektrokardiogrammerfassungseinheit 38. Die Erfassungsschaltung 380 extrahiert aus dem Potenzialdifferenzsignal Signalkomponenten, die der elektrischen Aktivität des Herzens entsprechen. In dem in 5 veranschaulichten Beispiel schließt die Erfassungsschaltung 380 ein LPF 381, ein HPF 382, einen Verstärker 383 und einen ADC 384 ein. In der Erfassungsschaltung 380 wird das Potenzialdifferenzsignal von dem LPF 381 gefiltert, von dem HPF 382 gefiltert, von dem Verstärker 383 verstärkt und von dem ADC 384 in ein digitales Signal umgewandelt. Das LPF 381 weist zum Beispiel eine Grenzfrequenz von 40 Hz auf, und das HPF 382 weist zum Beispiel eine Grenzfrequenz von 0,5 Hz auf. Die Steuereinheit 501 erfasst, als ein Elektrokardiogramm, eine Zeitreihe von Potenzialdifferenzsignalen, die aus der Erfassungsschaltung 380 ausgegeben werden.
In dem in 5 veranschaulichten Beispiel sind die Stromelektroden 31 und 32, die Erfassungselektroden 33 und 34, die Stromquelle 35, der Messverstärker 360, die Erfassungsschaltung 370 und die Erfassungsschaltung 380 in der in 1 veranschaulichten ersten Blutdruckmesseinheit 30 eingeschlossen.
Der Drucksensor 52 ist über eine Leitung 58 mit der Druckmanschette 51 verbunden, und die Pumpe 53 und das Ventil 54 sind über eine Leitung 59 mit der Druckmanschette 51 verbunden. Die Leitungen 58 und 59 können eine einzige gemeinsame Leitung sein. Die Pumpe 53 ist zum Beispiel eine piezoelektrische Pumpe und führt der Druckmanschette 51 über die Leitung 59 Luft als Fluid zu, um einen Druck innerhalb der Druckmanschette 51 zu erhöhen. Die Pumpenantriebsschaltung 56 treibt die Pumpe 53 basierend auf einem aus der Steuereinheit 501 empfangenen Steuersignal an. Die Ventilantriebsschaltung 57 treibt das Ventil 54 basierend auf einem aus der Steuereinheit 501 empfangenen Steuersignal an. Wenn sich das Ventil 54 in einem offenen Zustand befindet, befindet sich die Druckmanschette 51 mit der Atmosphäre in Austausch und Luft in der Druckmanschette 51 wird in die Atmosphäre abgelassen.
Der Drucksensor 52 erfasst den Druck in der Druckmanschette 51 (auch als Manschettendruck bezeichnet) und erzeugt ein elektrisches Signal, das den Manschettendruck darstellt. Der Manschettendruck ist zum Beispiel ein auf dem Atmosphärendruck als Referenz basierender Druck. Bei dem Drucksensor 52 handelt es sich zum Beispiel um einen piezoresistiven Drucksensor. Die Oszillationsschaltung 55 schwingt basierend auf dem elektrischen Signal aus dem Drucksensor 52 und gibt ein Frequenzsignal mit einer dem elektrischen Signal entsprechenden Frequenz an die Steuereinheit 501 aus. In diesem Beispiel wird die Ausgabe des Drucksensors 52 verwendet, um den Druck der Druckmanschette 51 zu steuern und den Blutdruckwert mittels des oszillometrischen Verfahrens zu berechnen.
In dem in 5 veranschaulichten Beispiel sind die Druckmanschette 51, der Drucksensor 52, die Pumpe 53, das Ventil 54, die Oszillationsschaltung 55, die Pumpenantriebsschaltung 56, die Ventilantriebsschaltung 57 und die Leitungen 58 und 59 in der in 1 veranschaulichten zweiten Blutdruckmesseinheit 50 eingeschlossen.
Außerdem können in Bezug auf eine spezifische Hardwarekonfiguration der Blutdruckmessvorrichtung 10 Komponenten weggelassen, ersetzt oder hinzugefügt werden, wie gemäß Ausführungsformen geeignet. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 501 eine Vielzahl von Prozessoren einschließen. Die an dem Potenzialdifferenzsignal ausgeführte Signalverarbeitung (z. B. Filterung) kann digitale Signalverarbeitung sein.
Softwarekonfiguration
Ein Beispiel einer Softwarekonfiguration der Blutdruckmessvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 veranschaulicht ein Beispiel der Softwarekonfiguration der Blutdruckmessvorrichtung 10. In dem Beispiel in 6 schließt die Blutdruckmessvorrichtung 10 eine Stromquellensteuereinheit 601, eine Elektrokardiogrammerzeugungseinheit 602, eine Pulswellensignalerzeugungseinheit 603, eine Pulslaufzeitberechnungseinheit 604, eine Blutdruckwertberechnungseinheit 605, eine Anweisungseingabeeinheit 606, eine Anzeigesteuereinheit 607, eine Blutdruckmessungssteuereinheit 608, eine Kalibriereinheit 609, eine erste Blutdruckwertspeichereinheit 611 und eine zweite Blutdruckwertspeichereinheit 612 ein. Die Stromquellensteuereinheit 601, die Elektrokardiogrammerzeugungseinheit 602, die Pulswellensignalerzeugungseinheit 603, die Pulslaufzeitberechnungseinheit 604, die Blutdruckwertberechnungseinheit 605, die Anweisungseingabeeinheit 606, die Anzeigesteuereinheit 607, die Blutdruckmessungssteuereinheit 608 und die Kalibriereinheit 609 führen in einem Fall, in dem die Steuereinheit 501 der Blutdruckmessvorrichtung 10 in der Speichereinheit 505 gespeicherte Programme ausführt, die folgende Verarbeitung aus. Wenn die Steuereinheit 501 das Programm ausführt, lädt die Steuereinheit 501 das Programm in den RAM 503. Dann veranlasst die Steuereinheit 501 die CPU 502, das in den RAM 503 geladene Programm zu interpretieren und auszuführen, um jede Komponente zu steuern. Die erste Blutdruckwertspeichereinheit 611 und die zweite Blutdruckwertspeichereinheit 612 werden durch die Speichereinheit 505 implementiert.
Die Stromquellensteuereinheit 601 steuert die Stromquelle 35 zur Erfassung des Pulswellensignals. Die Stromquellensteuereinheit 601 stellt der Stromquelle 35 ein Ansteuersignal bereit, das die Stromquelle 35 ansteuert. Bei Ansteuerung durch die Stromquellensteuereinheit 601 erzeugt die Stromquelle 35 einen Hochfrequenzstrom, der zwischen den Stromelektroden 31 und 32 geleitet wird.
Die Elektrokardiogrammerzeugungseinheit 602 erzeugt ein Elektrokardiogramm basierend auf der Ausgabe der Erfassungsschaltung 380. Insbesondere erfasst die Elektrokardiogrammerzeugungseinheit 602, als ein Elektrokardiogramm, eine Zeitreihe von Potenzialdifferenzsignalen, die aus der Erfassungsschaltung 380 ausgegeben werden. Die Pulswellensignalerzeugungseinheit 603 erzeugt ein Pulswellensignal basierend auf der Ausgabe der Erfassungsschaltung 370. Insbesondere erfasst die Pulswellensignalerzeugungseinheit 603, als ein Pulswellensignal, eine Zeitreihe von Potenzialdifferenzsignalen, die aus der Erfassungsschaltung 370 ausgegeben werden.
Die Pulslaufzeitberechnungseinheit 604 empfängt ein Elektrokardiogramm von der Elektrokardiogrammerzeugungseinheit 602, empfängt ein Pulswellensignal von der Pulswellensignalerzeugungseinheit 603 und berechnet eine Pulslaufzeit basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen einem Wellenformmerkmalspunkt in dem Elektrokardiogramm und einem Wellenformmerkmalspunkt in dem Pulswellensignal. Zum Beispiel erfasst, wie in 7 veranschaulicht, die Pulslaufzeitberechnungseinheit 604 die Zeit (den Zeitpunkt) eines Spitzenpunkts, der einer R-Welle in dem Elektrokardiogramm entspricht, erfasst die Zeit (den Zeitpunkt) eines Anstiegspunkts in dem Pulswellensignal und subtrahiert die Zeit des Spitzenpunkts von der Zeit des Anstiegspunkts, um die Differenz als die Pulslaufzeit zu berechnen.
Es ist zu beachten, dass die Pulslaufzeitberechnungseinheit 604 die vorstehend beschriebene Zeitdifferenz basierend auf einer Vorauswurfperiode (PEP) korrigieren und die korrigierte Zeitdifferenz als die Pulslaufzeit ausgeben kann. Zum Beispiel kann, wenn die Vorauswurfperiode als konstant betrachtet wird, die Pulslaufzeitberechnungseinheit 604 die Pulslaufzeit durch Subtrahieren eines vorher festgelegten Werts von der vorstehend beschriebenen Zeitdifferenz berechnen.
Der Spitzenpunkt, welcher der R-Welle entspricht, ist ein Beispiel für einen Wellenformmerkmalspunkt in dem Elektrokardiogramm. Der Wellenformmerkmalspunkt in dem Elektrokardiogramm kann ein Spitzenpunkt sein, der einer Q-Welle entspricht, oder ein Spitzenpunkt, der einer S-Welle entspricht. Da die R-Welle im Vergleich zu der Q- oder S-Welle als eine deutliche Spitze erscheint, kann die Zeit des R-Wellen-Spitzenpunkts genauer identifiziert werden. Somit wird vorzugsweise der R-Wellen-Spitzenpunkt als der Wellenformmerkmalspunkt in dem Elektrokardiogramm verwendet. Außerdem ist der Anstiegspunkt ein Beispiel für einen Wellenformmerkmalspunkt in dem Pulswellensignal. Der Wellenformmerkmalspunkt in dem Pulswellensignal kann der Spitzenpunkt sein.
Unter Rückbezugnahme auf 6 berechnet die Blutdruckwertberechnungseinheit 605 einen Blutdruckwert basierend auf der von der Pulslaufzeitberechnungseinheit 604 berechneten Pulslaufzeit und auf der Blutdruckberechnungsformel. Die Blutdruckwertberechnungseinheit 605 verwendet zum Beispiel die vorstehende Formel (1) als Blutdruckberechnungsformel. Die Blutdruckwertberechnungseinheit 605 veranlasst den ersten Blutdruckwertspeicherabschnitt 611, den berechneten Blutdruckwert in Verbindung mit Zeitinformationen zu speichern.
Es ist zu beachten, dass die Blutdruckberechnungsformel nicht auf die vorstehende Formel (1) beschränkt ist. Die Blutdruckberechnungsformel kann zum Beispiel die folgende Formel sein. $SBP = B_{1} / {PTT}^{2} + B_{2} / {PTT}^{2} + B_{3} \times PTT + B_{4}$
B₁, B₂, B₃, und B₄ sind hier Parameter.
Die Anweisungseingabeeinheit 606 empfängt über die Bedieneinheit 507 eine Anweisungseingabe von dem Benutzer. Die Anweisung kann zum Beispiel die Initiierung einer oszillometrischen Blutdruckmessung, die Initiierung einer kontinuierlichen Blutdruckmessung (auf der Pulslaufzeit basierende Blutdruckmessung), das Stoppen der kontinuierlichen Blutdruckmessung, das Umschalten der Anzeige usw. sein. Zum Beispiel stellt, wenn eine Bedienung ausgeführt wird, welche die Initiierung einer Blutdruckmessung anweist, die Anweisungseingabeeinheit 606 der Blutdruckmessungssteuereinheit 608 ein Anweisungssignal bereit, das die Durchführung der Blutdruckmessung mittels des oszillometrischen Verfahrens anweist.
Die Anzeigesteuereinheit 607 steuert die Anzeigeeinheit 506. Zum Beispiel veranlasst die Anzeigesteuereinheit 607 die Anzeigeeinheit 506 zum Anzeigen von Informationen wie Ergebnissen der Blutdruckmessung mittels des oszillometrischen Verfahrens; und Ergebnissen der kontinuierlichen Blutdruckmessung.
Die Blutdruckmessungssteuereinheit 608 steuert die Pumpenantriebsschaltung 56 und die Ventilantriebsschaltung 57 zur Durchführung der Blutdruckmessung mittels des oszillometrischen Verfahrens. Bei Empfang des Anweisungssignals von der Anweisungseingabeeinheit 606 bringt die Blutdruckmessungssteuereinheit 608 über die Ventilantriebsschaltung 57 das Ventil 54 in einen geschlossenen Zustand und treibt über die Pumpenantriebsschaltung 56 die Pumpe 53 an. Dies leitet die Zufuhr von Luft zu der Druckmanschette 51 ein. Die Druckmanschette 51 wird aufgeblasen, um den Oberarm 70 des Benutzers zu komprimieren. Die Blutdruckmessungssteuereinheit 608 überwacht den Manschettendruck mittels des Drucksensors 52. Die Blutdruckmessungssteuereinheit 608 berechnet den Blutdruckwert mittels des oszillometrischen Verfahrens basierend auf einem aus dem Drucksensor 52 ausgegebenen Drucksignal bei einem Druckbeaufschlagungsvorgang, bei dem der Druckmanschette 51 Luft zugeführt wird. Obwohl der Blutdruckwert den systolischen Blutdruck (SBP) und dem diastolischen Blutdruck (DBP) einschließt, ist er nicht darauf beschränkt. Die Blutdruckmessungssteuereinheit 608 veranlasst die zweite Blutdruckwertspeichereinheit 612, den berechneten Blutdruckwert in Verbindung mit Zeitinformationen zu speichern. Die Blutdruckmessungssteuereinheit 608 kann eine Pulsfrequenz unter gleichzeitiger Berechnung des Blutdruckwerts berechnen. Wenn die Berechnung des Blutdruckwerts abgeschlossen ist, stoppt die Blutdruckmessungssteuereinheit 608 die Pumpe 53 über die Pumpenantriebsschaltung 56 und bringt das Ventil 54 über die Ventilantriebsschaltung 57 in einen offenen Zustand. Somit wird Luft aus der Druckmanschette 51 abgelassen.
Die Kalibriereinheit 609 kalibriert die Blutdruckberechnungsformel basierend auf der von der Pulslaufzeitberechnungseinheit 604 berechneten Pulslaufzeit und auf dem von der Blutdruckmessungssteuereinheit 608 berechneten Blutdruckwert. Die Korrelation zwischen Pulslaufzeit und Blutdruckwerten variiert von Individuum zu Individuum. Außerdem variiert die Korrelation auch in Abhängigkeit von dem Zustand, in dem die Blutdruckmessvorrichtung 10 an dem Oberarm 70 des Benutzers befestigt ist. Zum Beispiel variiert selbst bei einem identischen Benutzer die Korrelation zwischen einer Positionierung der Blutdruckmessvorrichtung 10 näher an der Schulter und einer Positionierung der Blutdruckmessvorrichtung 10 näher am Ellenbogen. Um eine solche Korrelationsvariation zu widerzuspiegeln, wird die Blutdruckberechnungsformel kalibriert. Die Kalibrierung der Blutdruckberechnungsformel wird zum Beispiel durchgeführt, wenn die Blutdruckmessvorrichtung 10 an dem Benutzer befestigt wird. Die Kalibriereinheit 609 erhält eine Vielzahl von Sätzen eines Messergebnisses für die Pulslaufzeit und eines Messergebnisses für den Blutdruck, um Parameter A₁ und A₂ basierend auf der Vielzahl von Sätzen des Messergebnisses für die Pulslaufzeit und des Messergebnisses für den Blutdruck zu bestimmen. Zum Bestimmen der Parameter A₁ und A₂ wendet die Kalibriereinheit 609 ein Anpassungsverfahren an, zum Beispiel ein Verfahren der kleinsten Quadrate oder ein Verfahren der höchsten Wahrscheinlichkeit.
Auch beschreibt die vorliegende Ausführungsform ein Beispiel, in dem alle Funktionen der Blutdruckmessvorrichtung 10 durch einen Allzweckprozessor realisiert sind. Einige oder alle Funktionen können jedoch auch durch einen oder mehrere dedizierte Prozessoren implementiert werden.
Vorgangsbeispiel
Kalibrierung der bei der auf der Pulslaufzeit basierenden Blutdruckmessung verwendeten Blutdruckberechnungsformel
Sobald die Blutdruckmessvorrichtung 10 an dem Benutzer befestigt ist, wird zunächst die Kalibrierung der Blutdruckberechnungsformel durchgeführt. Unter der Annahme, dass N die Anzahl der in der Blutdruckberechnungsformel eingeschlossenen Parameter ist, sind N oder mehr Sätze eines Messwerts für die Pulslaufzeit und eines Messwerts für den Blutdruck erforderlich. Die vorstehend beschriebene Blutdruckberechnungsformel (1) schließt zwei Parameter A₁ und A₂ ein. In diesem Fall erfasst zum Beispiel die Steuereinheit 501 einen Satz aus einem Messwert für die Pulslaufzeit und einem Messwert für den Blutdruck, während der Benutzer ruht, veranlasst anschließend den Benutzer zu körperlicher Bewegung und erfasst einen Satz aus einem Messwert für die Pulslaufzeit und einem Messwert für den Blutdruck nach der körperlichen Bewegung. Somit werden zwei Sätze des Messwerts für die Pulslaufzeit und des Messwerts für den Blutdruck erfasst. Die Steuereinheit 501 arbeitet als die Kalibriereinheit 609 und bestimmt die Parameter A₁ und A₂ basierend auf den erfassten zwei Sätzen des Messwerts für die Pulslaufzeit und des Messwerts für den Blutdruck. Nach Abschluss der Kalibrierung kann eine auf der Pulslaufzeit basierende Blutdruckmessung durchgeführt werden.
Auf der Pulslaufzeit basierende Blutdruckmessung
8 veranschaulicht einen Betriebsablauf der Blutdruckmessvorrichtung 10 bei der Durchführung einer auf der Pulslaufzeit basierenden Blutdruckmessung. Die Steuereinheit 501 initiiert eine auf der Pulslaufzeit basierende Blutdruckmessung, zum Beispiel als Reaktion darauf, dass der Benutzer über die Bedieneinheit 507 die Initiierung einer auf der Pulslaufzeit basierenden Blutdruckmessung anweist. Außerdem kann die Steuereinheit 501 auch eine auf der Pulslaufzeit basierende Blutdruckmessung als Reaktion auf den Abschluss der Kalibrierung der Blutdruckberechnungsformel initiieren.
In Schritt S11 in 8 arbeitet die Steuereinheit 501 als die Stromquellensteuereinheit 601, um die Stromquelle 35 anzusteuern. Dementsprechend wird ein Wechselstrom zwischen den Stromelektroden 31 und 32 angelegt.
In Schritt S12 erfasst die Steuereinheit 501 gleichzeitig ein Elektrokardiogramm und ein Pulswellensignal. Insbesondere arbeitet die Steuereinheit 501 als die Elektrokardiogrammerzeugungseinheit 602 und erfasst, als ein Elektrokardiogramm, eine Zeitreihe von Potenzialdifferenzsignalen, die aus der Erfassungsschaltung 380 ausgegeben werden. Ferner arbeitet die Steuereinheit 501 als die Pulswellensignalerzeugungseinheit 603 und erfasst, als ein Pulswellensignal, eine Zeitreihe von Potenzialdifferenzsignalen, die aus der Erfassungsschaltung 370 ausgegeben werden.
In Schritt S13 arbeitet die Steuereinheit 501 als die Pulslaufzeitberechnungseinheit 604 und berechnet als die Pulslaufzeit eine Zeitdifferenz zwischen dem R-Wellen-Spitzenpunkt in dem Elektrokardiogramm und dem Anstiegspunkt in dem Pulswellensignal. In Schritt S14 arbeitet die Steuereinheit 501 als die Blutdruckwertberechnungseinheit 605 und berechnet einen Blutdruckwert aus der in Schritt S13 berechneten Pulslaufzeit unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Blutdruckberechnungsformel (1). Die Steuereinheit 501 speichert den berechneten Blutdruckwert in der Speichereinheit 505 in Verbindung mit Zeitinformationen.
In Schritt S15 bestimmt die Steuereinheit 501, ob der Benutzer über die Bedieneinheit 507 die Beendigung der auf der Pulslaufzeit basierenden Blutdruckmessung angewiesen hat. Die Verarbeitung von Schritt S12 bis Schritt S14 wird wiederholt, bis der Benutzer die Beendigung der auf der Pulslaufzeit basierenden Blutdruckmessung anweist. Dadurch wird der Blutdruckwert für jeden Schlag aufgezeichnet. Wenn der Benutzer die Beendigung der auf der Pulslaufzeit basierenden Blutdruckmessung anweist, arbeitet die Steuereinheit 501 als die Stromquellensteuereinheit 601, um die Stromquelle 35 zu stoppen. Dadurch wird die auf der Pulslaufzeit basierende Blutdruckmessung beendet.
Mit der auf der Pulslaufzeit basierenden Blutdruckmessung kann der Blutdruck kontinuierlich über einen längeren Zeitraum mit einer reduzierten physischen Last auf den Benutzer gemessen werden.
Blutdruckmessung mittels des oszillometrischen Verfahrens
9 veranschaulicht einen Betriebsablauf der Blutdruckmessvorrichtung 10 bei der Durchführung einer Blutdruckmessung mittels des oszillometrischen Verfahrens. Bei der Blutdruckmessung mittels des oszillometrischen Verfahrens wird die Druckmanschette 51 allmählich druckbeaufschlagt und dann druckentlastet. Bei einem solchen Druckbeaufschlagungs- oder Druckentlastungsverfahren wird die Pulslaufzeit nicht korrekt gemessen. Somit kann während der Durchführung der Blutdruckmessung mittels des oszillometrischen Verfahrens die auf der Pulslaufzeit basierende Blutdruckmessung, die in 8 veranschaulicht ist, vorübergehend gestoppt werden.
Als Reaktion darauf, dass der Benutzer über die Bedieneinheit 507 die Durchführung der Blutdruckmessung mittels des oszillometrischen Verfahrens angewiesen hat, initiiert die Steuereinheit 501 die Blutdruckmessung.
In Schritt S21 in 9 arbeitet die Steuereinheit 501 als die Blutdruckmessungssteuereinheit 608, um eine Initialisierung für die Blutdruckmessung mittels des oszillometrischen Verfahrens durchzuführen. Zum Beispiel initialisiert die Steuereinheit 501 einen Bearbeitungsspeicherbereich. Dann stoppt die Steuereinheit 501 über die Pumpenantriebsschaltung 56 die Pumpe 53 und bringt über die Ventilantriebsschaltung 57 das Ventil 54 in den offenen Zustand. Dementsprechend wird die Luft in der Druckmanschette 51 abgelassen. Die Steuereinheit 501 stellt einen Ausgangswert aus dem Drucksensor 52 zu diesem Zeitpunkt als Referenzwert ein.
In Schritt S22 arbeitet die Steuereinheit 501 als die Blutdruckmessungssteuereinheit 608, um eine Steuerung zur Druckbeaufschlagung der Druckmanschette 51 durchzuführen. Zum Beispiel bringt die Steuereinheit 501 über die Ventilantriebsschaltung 57 das Ventil 54 in den geschlossenen Zustand und treibt über die Pumpenantriebsschaltung 56 die Pumpe 53 an. Dementsprechend wird der Druckmanschette 51 Luft zugeführt, um die Druckmanschette 51 aufzublasen, und ein Manschettendruck Pc steigt allmählich an, wie in 10 veranschaulicht. Die Steuereinheit 501 überwacht mittels des Drucksensors 52 den Manschettendruck Pc und erfasst ein Pulswellensignal Pm, das einen Schwankungsanteil eines arteriellen Volumens darstellt.
In Schritt S23 arbeitet die Steuereinheit 501 als die Blutdruckmessungssteuereinheit 608 und versucht, den Blutdruckwert (einschließlich des SBP und des DBP) basierend auf dem zu diesem Zeitpunkt erfassten Pulswellensignal Pm zu berechnen. In einem Fall, in dem der Blutdruckwert aufgrund fehlender Daten zu diesem Zeitpunkt noch nicht berechnet wird (Nein in Schritt S24), wird die Verarbeitung in den Schritten S22 und S23 wiederholt, solange der Manschettendruck Pc eine obere Druckgrenze nicht erreicht. Der obere Grenzdruck ist sicherheitstechnisch vorgegeben. Die obere Druckgrenze ist zum Beispiel auf 300 mmHg eingestellt.
In einem Fall, in dem der Blutdruckwert berechnet werden kann (Ja in Schritt S24), fährt die Verarbeitung mit Schritt S25 fort. In Schritt S25 arbeitet die Steuereinheit 501 als die Blutdruckmessungssteuereinheit 608, stoppt die Pumpe 53 über die Pumpenantriebsschaltung 56 und bringt das Ventil 54 über die Ventilantriebsschaltung 57 in den offenen Zustand. Dementsprechend wird die Luft in der Druckmanschette 51 abgelassen.
In Schritt S26 zeigt die Steuereinheit 501 Blutdruckmessergebnisse auf der Anzeigeeinheit 506 an und zeichnet die Blutdruckmessergebnisse in der Speichereinheit 505 auf.
Es ist zu beachten, dass das in 8 oder 9 veranschaulichte Verarbeitungsverfahren veranschaulichend ist und die Verarbeitungssequenz nach Bedarf geändert werden kann. Der Inhalt jeder Art von Verarbeitung kann ebenfalls nach Bedarf geändert werden. Zum Beispiel kann bei der Blutdruckmessung mittels des oszillometrischen Verfahrens die Berechnung von Blutdruckwerten bei dem Druckentlastungsvorgang durchgeführt werden, bei dem Luft aus der Druckmanschette 51 abgelassen wird.
Wirkungen
Wie vorstehend beschrieben, sind in der vorliegenden Ausführungsform der EKG-Sensor, der Pulswellensensor, die Druckmanschette 51 und dergleichen in der Riemeneinheit 20 bereitgestellt. Somit kann der Benutzer zum Messen der Pulslaufzeit oder des Blutdrucks einfach die Riemeneinheit 20 um den Oberarm 70 wickeln. Somit kann die Blutdruckmessvorrichtung 10 leicht an dem Benutzer befestigt werden. Eine einzige Vorrichtung muss an dem Benutzer befestigt werden, wodurch die Befestigungslast auf den Benutzer reduziert wird.
Ferner nutzen der EKG-Sensor und der Pulswellensensor die Erfassungselektroden 33 und 34 und die Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit 36 (zum Beispiel den Messverstärker 360) gemeinsam. Dies reduziert einen für die Anordnung der Elektroden erforderlichen Bereich der Innenumfangsoberfläche der Riemeneinheit 20, wodurch eine Verkleinerung der Blutdruckmessvorrichtung 10 ermöglicht wird. Die Miniaturisierung der Blutdruckmessvorrichtung 10 trägt zur Reduzierung der Befestigungslast bei. Ferner können Teilekosten reduziert werden, da für den EKG-Sensor und den Pulswellensensor jeweils keine Notwendigkeit besteht, eine Erfassungselektrode und eine Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit herzustellen.
Modifizierte Beispiele
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist.
In einer Ausführungsform kann die Druckmanschette 51 verwendet werden, um einen Kontaktzustand zwischen dem Oberarm 70 und den Stromelektroden 31 und 32 und den Erfassungselektroden 33 und 34 einzustellen.
11 veranschaulicht einen Betriebsablauf der Blutdruckmessvorrichtung 10 beim Einstellen des Kontaktzustands zwischen den Elektroden und dem Oberarm 70.
In Schritt S31 in 11 erfasst die Steuereinheit 501 ein Pulswellensignal und ein Elektrokardiogramm. Die Verarbeitung in Schritt S31 ähnelt der in Bezug auf die Schritte S11 und S12 von 8 beschriebenen Verarbeitung, und somit wird die Beschreibung der Verarbeitung weggelassen.
In Schritt S32 bestimmt die Steuereinheit 501, ob das Signal-Rausch-Verhältnis des in Schritt S31 erfassten Pulswellensignals größer als oder gleich einem ersten Schwellenwert ist. Der erste Schwellenwert beträgt zum Beispiel 40 dB. In einem Fall, in dem das Signal-Rausch-Verhältnis des Pulswellensignals größer als oder gleich dem ersten Schwellenwert ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S33 fort, und in einem Fall, in dem das Signal-Rausch-Verhältnis des Pulswellensignals kleiner als der erste Schwellenwert ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S35 fort.
In Schritt S33 bestimmt die Steuereinheit 501, ob das Signal-Rausch-Verhältnis des in Schritt S31 erfassten Elektrokardiogramms größer als oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist. Der zweite Schwellenwert beträgt zum Beispiel 40 dB. Es ist zu beachten, dass sich der zweite Schwellenwert von dem ersten Schwellenwert unterscheiden kann. In einem Fall, in dem das Signal-Rausch-Verhältnis des Elektrokardiogramms größer als oder gleich dem zweiten Schwellenwert ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S34 fort, und in einem Fall, in dem das Signal-Rausch-Verhältnis des Elektrokardiogramms kleiner als der zweite Schwellenwert ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S35 fort.
In Schritt S35 bestimmt die Steuereinheit 501, ob der Manschettendruck kleiner als oder gleich dem dritten Schwellenwert ist. Der dritte Schwellenwert beträgt zum Beispiel 30 mmHg. In einem Ausgangszustand ist der Manschettendruck gleich dem Referenzwert (0 mmHg). In einem Fall, in dem der Manschettendruck kleiner als oder gleich dem dritten Schwellenwert ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S36 fort. In Schritt S36 treibt die Steuereinheit 501 über die Pumpenantriebsschaltung 56 die Pumpe 53 an, um den Manschettendruck zu erhöhen. Zum Beispiel wird der Manschettendruck um 10 mmHg erhöht. Die Verarbeitung kehrt dann zu Schritt S31 zurück.
In einem Fall, in dem der Manschettendruck in Schritt S35 den dritten Schwellenwert überschreitet, fährt die Verarbeitung mit Schritt S37 fort. In Schritt S37 veranlasst die Steuereinheit 501 die Speichereinheit 505, die Erfassungspegel des zu diesem Zeitpunkt bei dem Manschettendruck erfassten Pulswellensignals und Elektrokardiogramms zu speichern. Die Verarbeitung fährt dann mit Schritt S34 fort.
In Schritt S34 initiiert die Steuereinheit 501 die in 8 veranschaulichte Blutdruckmessung auf der Basis der Pulslaufzeit.
Durch Einstellen des Kontaktzustands zwischen dem Oberarm und den Elektroden auf diese Weise können ein Pulswellensignal und ein Elektrokardiogramm mit dem gewünschten Signal-Rausch-Verhältnis erfasst werden. Infolgedessen wird die Messgenauigkeit für die Pulslaufzeit verbessert.
In einer Ausführungsform kann eine Vielzahl von Erfassungselektroden 33 oder eine Vielzahl von Erfassungselektroden 34 in der Riemeneinheit 20 bereitgestellt sein.
12 veranschaulicht das Erscheinungsbild einer Blutdruckmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Bei der in 12 veranschaulichten Blutdruckmessvorrichtung sind sechs Erfassungselektroden 33 und eine Erfassungselektrode 34 auf der Innenumfangsoberfläche 212 des Riemens 21 angeordnet. Die Erfassungselektroden 33 sind in regelmäßigen Abständen in der Längsrichtung des Riemens 21 angeordnet. In dieser Anordnung berühren zum Beispiel bei einem Benutzer, von dem erwartet wird, dass er den dünnsten Oberarm hat, vier der sechs Erfassungselektroden 33 den Oberarm 70 in dem Befestigungszustand, und die übrigen zwei Erfassungselektroden 33 berühren die Außenumfangsoberfläche 211 des Riemens 21. Bei einem Benutzer, von dem erwartet wird, dass er den dicksten Oberarm hat, berühren alle sechs Erfassungselektroden 33 den Oberarm 70 in dem Befestigungszustand.
13 veranschaulicht das Erscheinungsbild einer Blutdruckmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Bei der in 13 veranschaulichten Blutdruckmessvorrichtung sind sechs Erfassungselektroden 33 und sechs Erfassungselektroden 34 auf der Innenumfangsoberfläche 212 des Riemens 21 angeordnet. Die Erfassungselektroden 33 sind in regelmäßigen Abständen in der Längsrichtung des Riemens 21 angeordnet, und die Erfassungselektroden 34 sind in regelmäßigen Abständen in der Längsrichtung des Riemens 21 angeordnet. In 13 schließen die Bezugszeichen Verzweigungsnummern ein, um einzelne Erfassungselektroden 33 und 34 zu unterscheiden. Erfassungselektroden 33-1, 33-2, 33-3, 33-4, 33-5 und 33-6 sind entsprechend Erfassungselektroden 34-1, 34-2, 34-3, 34-4, 34-5 und 34-6 in der Breitenrichtung des Riemens 21 zugewandt.
Das Potenzial der in 3 veranschaulichten Erfassungselektrode 33 entspricht dem Durchschnitt der Potenziale der in 13 veranschaulichten Erfassungselektroden 33-1 bis 33-6. In ähnlicher Weise entspricht das Potenzial der in 3 veranschaulichten Erfassungselektrode 34 dem Durchschnitt der Potenziale der in 13 veranschaulichten Erfassungselektroden 34-1 bis 34-6. Somit kann das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert werden, indem eine geeignete Erfassungselektrode 33 aus den Erfassungselektroden 33-1 bis 33-6 ausgewählt wird, eine geeignete Erfassungselektrode 34 aus den Erfassungselektroden 34-1 bis 34-6 ausgewählt wird und ein Pulswellensignal und ein Elektrokardiogramm basierend auf der Potenzialdifferenz zwischen den ausgewählten Erfassungselektroden 33 und 34 erfasst werden.
14 veranschaulicht eine Hardwarekonfiguration eines Steuersystems der in 13 veranschaulichten Blutdruckmessvorrichtung. In 14 wurden einige Komponenten weggelassen, wie die Komponenten, die an der Blutdruckmessung mittels des oszillometrischen Verfahrens beteiligt sind. Außerdem sind in 14 die gleichen Komponenten wie die in 5 veranschaulichten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ausführliche Beschreibungen dieser Komponenten werden weggelassen.
Die in 14 veranschaulichte Blutdruckmessvorrichtung schließt zusätzlich zu den in 5 veranschaulichten Komponenten einen Schaltkreis 1401 und einen Schaltkreis 1402 ein. Der Schaltkreis 1401 ist zwischen dem Messverstärker 360 und sechs Erfassungselektroden 33 bereitgestellt und schaltet unter den sechs Erfassungselektroden 33 die Erfassungselektrode 33, die mit dem Messverstärker 360 verbunden werden soll. Der Schaltkreis 1401 verbindet die durch ein aus der Steuereinheit 501 empfangenes Schaltsignal bestimmte Erfassungselektrode 33 mit dem Messverstärker 360. Der Schaltkreis 1402 ist zwischen dem Messverstärker 360 und sechs Erfassungselektroden 34 bereitgestellt und schaltet unter den sechs Erfassungselektroden 34 die Erfassungselektrode 34, die mit dem Messverstärker 360 verbunden werden soll. Der Schaltkreis 1402 verbindet die durch ein aus der Steuereinheit 501 empfangenes Schaltsignal bestimmte Erfassungselektrode 34 mit dem Messverstärker 360.
15 veranschaulicht einen Betriebsablauf der in 14 veranschaulichten Blutdruckmessvorrichtung 10 beim Auswählen eines Elektrodenpaars, das zum Erfassen eines Elektrokardiogramms und eines Pulswellensignals verwendet wird. Der in 15 veranschaulichte Betriebsablauf wird zum Beispiel als Reaktion auf die Befestigung der Blutdruckmessvorrichtung 10 an dem Benutzer initiiert. Der Betriebsablauf kann auch als Reaktion auf eine Anweisung des Benutzers oder bei jedem Ablauf eines Zeitraums initiiert werden.
Hier werden N Elektrodenmuster als Kandidaten für das Erfassungselektrodenpaar eingestellt, das zum Erfassen eines Elektrokardiogramms und eines Pulswellensignals verwendet wird. In einem Beispiel werden sechs Elektrodenmuster eingestellt, einschließlich eines Paars der Erfassungselektrode 33-1 und der Erfassungselektrode 34-1, eines Paars der Erfassungselektrode 33-2 und der Erfassungselektrode 34-2, ... und eines Paars der Erfassungselektrode 33-6 und der Erfassungselektrode 34-6. In anderen Beispielen können alle Erfassungselektrodenpaare, die durch die sechs Erfassungselektroden 33 und die sechs Erfassungselektroden 34 gebildet werden, als Elektrodenmuster eingestellt werden. In diesem Beispiel werden 36 Elektrodenmuster eingestellt.
In Schritt S41 in 15 initialisiert die Steuereinheit 501 einen Parameter n. Zum Beispiel setzt die Steuereinheit 501 den Parameter n auf 1. In Schritt S42 arbeitet die Steuereinheit 501 als die Stromquellensteuereinheit 601, um die Stromquelle 35 anzusteuern. Dementsprechend wird ein Wechselstrom zwischen den Stromelektroden 31 und 32 angelegt.
In Schritt S43 wählt die Steuereinheit 501 das n-te Elektrodenmuster aus. Zum Beispiel versorgt die Steuereinheit 501 den Schaltkreis 1401 mit einem Schaltsignal, das die dem n-ten Elektrodenmuster entsprechende Erfassungselektrode 33 bestimmt, und versorgt den Schaltkreis 1402 mit einem Schaltsignal, das die dem n-ten Elektrodenmuster entsprechende Erfassungselektrode 34 bestimmt. Somit werden die dem n-ten Elektrodenmuster entsprechenden Erfassungselektroden 33 und 34 mit dem Messverstärker 360 verbunden.
In Schritt S44 erfasst die Steuereinheit 501 ein Pulswellensignal und ein Elektrokardiogramm basierend auf einer Potenzialdifferenz zwischen den Erfassungselektroden 33 und 34. Insbesondere arbeitet die Steuereinheit 501 als die Pulswellensignalerzeugungseinheit 603 und erfasst, als ein Pulswellensignal, eine Zeitreihe von Potenzialdifferenzsignalen, die aus der Erfassungsschaltung 370 ausgegeben werden. Ferner arbeitet die Steuereinheit 501 als die Elektrokardiogrammerzeugungseinheit 602 und erfasst, als ein Elektrokardiogramm, eine Zeitreihe von Potenzialdifferenzsignalen, die aus der Erfassungsschaltung 380 ausgegeben werden. Die Steuereinheit 501 veranlasst die Speichereinheit 505, das erfasste Elektrokardiogramm und Pulswellensignal in Verbindung mit dem Parameter n zu speichern.
In Schritt S45 bestimmt die Steuereinheit 501, ob der Parameter n gleich N ist oder nicht. In einem Fall, in dem der Parameter n nicht gleich N ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S46 fort, und die Steuereinheit 501 inkrementiert den Parameter n um 1. Die Verarbeitung kehrt dann zu Schritt S43 zurück.
In Schritt S45 fährt in einem Fall, in dem der Parameter n gleich N ist, die Verarbeitung mit Schritt S47 fort. In diesem Fall werden für jedes der N Elektrodenmuster ein Elektrokardiogramm und ein Pulswellensignal erfasst.
In Schritt S47 fungiert die Steuereinheit 501 als Elektrodenauswahleinheit und wendet ein vorher festgelegtes Auswahlkriterium auf die N Elektrodenmuster an, um eines der N Elektrodenmuster als Erfassungselektrodenpaar auszuwählen, das zum Erfassen eines Elektrokardiogramms und eines Pulswellensignals verwendet wird. Ein Auswahlkriterium kann zum Beispiel die Bedingung sein, dass das Signal-Rausch-Verhältnis des Elektrokardiogramms den ersten Schwellenwert überschreitet und dass das Signal-Rausch-Verhältnis des Pulswellensignals den zweiten Schwellenwert überschreitet. Der erste Schwellenwert kann derselbe Wert wie der zweite Schwellenwert sein und kann ein anderer Wert als der zweite Schwellenwert sein. Gemäß dem Auswahlkriterium wird ein Elektrodenmuster ausgewählt, das ein Elektrokardiogramm mit einem den ersten Schwellenwert überschreitenden Signal-Rausch-Verhältnis und ein Pulswellensignal mit einem den zweiten Schwellenwert überschreitenden Signal-Rausch-Verhältnis bereitstellt. Eine Vielzahl von Elektrodenmustern können das vorstehend beschriebene Auswahlkriterium erfüllen. Somit kann das Auswahlkriterium ferner eine Bedingung zum Auswählen eines Elektrodenmusters einschließen. Die weitere Bedingung ist zum Beispiel die Bedingung, dass das Elektrokardiogramm das größte Signal-Rausch-Verhältnis aufweist.
Das Auswählen des Erfassungselektrodenpaars auf diese Weise führt zur Erfassung eines Elektrokardiogramms und eines Pulswellensignals mit einem höherem Signal-Rausch-Verhältnis. Infolgedessen kann die Pulslaufzeit genau gemessen werden.
Es ist zu beachten, dass sich das zum Erfassen eines Pulswellensignals verwendete Erfassungselektrodenpaar von dem zum Erfassen eines Elektrokardiogramms verwendeten Erfassungselektrodenpaar unterscheiden kann. Als ein Beispiel werden die Erfassungselektroden 33-3 und 34-3 zum Erfassen eines Pulswellensignals verwendet, und die Erfassungselektroden 33-1 und 33-3 werden zum Erfassen eines Elektrokardiogramms verwendet. In diesem Fall sind zwei Messverstärker bereitgestellt.
In einer Ausführungsform können eine Vielzahl von Stromelektroden 31 oder eine Vielzahl von Stromelektroden 32 in der Riemeneinheit 20 bereitgestellt sein.
16 veranschaulicht das Erscheinungsbild einer Blutdruckmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Bei der in 16 veranschaulichten Blutdruckmessvorrichtung sind die sechs Stromelektroden 31, die sechs Stromelektroden 32, die sechs Erfassungselektroden 33 und die sechs Erfassungselektroden 34 auf der Innenumfangsoberfläche 212 des Riemens 21 angeordnet. Die Stromelektroden 31 sind in regelmäßigen Abständen in der Längsrichtung des Riemens 21 angeordnet, die Stromelektroden 32 sind in regelmäßigen Abständen in der Längsrichtung des Riemens 21 angeordnet, die Erfassungselektroden 33 sind in regelmäßigen Abständen in der Längsrichtung des Riemens 21 angeordnet, und die Erfassungselektroden 34 sind in regelmäßigen Abständen in der Längsrichtung des Riemens 21 angeordnet. In 16 schließen die Bezugszeichen Verzweigungsnummern ein, um einzelne Stromelektroden 31 und 32 und Erfassungselektroden 33 und 34 zu unterscheiden. Die Stromelektrode 31-m, die Erfassungselektrode 33-m, die Erfassungselektrode 34-m und die Stromelektrode 32-m sind in dieser Reihenfolge in der Breitenrichtung des Riemens 21 ausgerichtet. Hier ist m eine ganze Zahl von 1 bis 6.
Bei der in 16 veranschaulichten Blutdruckmessvorrichtung werden die zur elektrischen Verbindung verwendeten Stromelektroden 31 und 32 in Abhängigkeit von den zum Erfassen eines Pulswellensignals verwendeten Erfassungselektroden 33 und 34 ausgewählt. Zum Beispiel wird in einem Fall, in dem die Erfassungselektroden 33-3 und 34-3 zum Erfassen eines Pulswellensignals verwendet werden, ein Hochfrequenzstrom zwischen den Stromelektroden 31-3 und 32-3 angelegt.
In einer Ausführungsform kann ein Elektrokardiogramm unter Verwendung von zwei Erfassungselektroden erfasst werden, die aus der Vielzahl von in der Längsrichtung des Riemens 21 angeordneten Erfassungselektroden ausgewählt sind.
17 veranschaulicht das Erscheinungsbild einer Blutdruckmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Bei der in 17 veranschaulichten Blutdruckmessvorrichtung sind eine Stromelektrode 31, eine Stromelektrode 32, sechs Erfassungselektroden 33 und eine Erfassungselektrode 34 auf der Innenumfangsoberfläche 212 des Riemens 21 angeordnet. Die Erfassungselektroden 33 sind in der Längsrichtung des Riemens 21 angeordnet. In 17 schließen die Bezugszeichen Verzweigungsnummern ein, um einzelne Erfassungselektroden 33 zu unterscheiden. In diesem Beispiel ist in der Breitenrichtung des Riemens 21 die Erfassungselektrode 34 der Erfassungselektrode 33-3 zugewandt und weist eine identische Länge zu der Erfassungselektrode 33-3 (Abmessung in der Längsrichtung des Riemens 21) auf.
18 veranschaulicht ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration eines Steuersystems der in 17 veranschaulichten Blutdruckmessvorrichtung. In 18 sind einige Komponenten weggelassen, wie die Komponenten, die an der Blutdruckmessung mittels des oszillometrischen Verfahrens beteiligt sind. Außerdem sind in 18 identische Komponenten zu den in 5 veranschaulichten Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ausführliche Beschreibungen dieser Komponenten werden weggelassen.
Die in 18 veranschaulichte Blutdruckmessvorrichtung schließt die Stromquelle 35, einen Schaltkreis 1801, einen Messverstärker 1802, einen Messverstärker 1803, die Erfassungsschaltung 370, die Erfassungsschaltung 380 und die Steuereinheit 501 zusätzlich zu der Stromelektrode 31, der Stromelektrode 32, den Erfassungselektroden 33-1, ... und 33-6 und der Erfassungselektrode 34 ein.
Der Schaltkreis 1801 ist zwischen dem Messverstärker 1802 und den Erfassungselektroden 33-1 bis 33-6 bereitgestellt. Der Schaltkreis 1801 verbindet gemäß dem aus der Steuereinheit 501 empfangenen Schaltsignal zwei der Erfassungselektroden 33-1 bis 33-6 mit dem Messverstärker 1802. Der Messverstärker 1802 gibt an die Erfassungsschaltung 380 ein Potenzialdifferenzsignal zwischen den zwei mit dem Eingangsanschluss verbundenen Erfassungselektroden 33 aus.
Die Erfassungselektrode 33-3 und die Erfassungselektrode 34 sind mit Eingangsanschlüssen des Messverstärkers 1803 verbunden. Der Messverstärker 1803 gibt an die Erfassungsschaltung 370 ein Potenzialdifferenzsignal zwischen der Erfassungselektrode 33-3 und der Erfassungselektrode 34 aus.
Ein an der Messung der Pulslaufzeit beteiligter Abschnitt der Blutdruckmessvorrichtung kann als eine einzige Vorrichtung implementiert sein. In einer Ausführungsform ist eine Pulslaufzeitmessvorrichtung bereitgestellt, welche die Riemeneinheit 20, die Stromelektroden 31 und 32, die Erfassungselektroden 33 und 34, die Stromquelle 35, die Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit 36, die Pulswellensignalerfassungseinheit 37, die Elektrokardiogrammerfassungseinheit 38 und die Pulslaufzeitberechnungseinheit 39 einschließt.
Die Blutdruckmessvorrichtung 10 muss nicht die zweite Blutdruckmesseinheit 50 einschließen. In Ausführungsformen, in denen die Blutdruckmessvorrichtung 10 nicht die zweite Blutdruckmesseinheit 50 einschließt, muss ein durch Messung mit einem anderen Blutdruckmonitor erhaltener Blutdruckwert zur Kalibrierung der Blutdruckberechnungsformel in die Blutdruckmessvorrichtung 10 eingegeben werden.
Die Zielmessstelle ist nicht auf den Oberarm beschränkt und kann eine andere Stelle wie Handgelenk, Oberschenkel oder Knöchel sein. Die Zielmessstelle kann ein Teil einer beliebigen der Extremitäten sein.
Kurz gesagt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform in ihrer vorliegenden Form beschränkt, und die Komponenten können in einem Bereich modifiziert und ausgeführt werden, der in einer Implementierungsstufe nicht von dem Kern abweicht. Ferner können verschiedene Erfindungen durch geeignetes Kombinieren einer Vielzahl von in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform offenbarten Komponenten gebildet werden. Zum Beispiel können einige Komponenten von den gesamten in der Ausführungsform veranschaulichten Komponenten weggelassen werden. Ferner können die Komponenten verschiedener Ausführungsformen in geeigneter Weise kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

10: Blutdruckmessvorrichtung
20: Riemeneinheit
21: Riemen
22: Körper
30: Erste Blutdruckmesseinheit
31, 32: Stromelektrode
33, 34: Erfassungselektrode
35: Stromquelle
36: Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit
37: Pulswellensignalerfassungseinheit
38: Elektrokardiogrammerfassungseinheit
39: Pulslaufzeitberechnungseinheit
40: Blutdruckwertberechnungseinheit
50: Zweite Blutdruckmesseinheit
51: Druckmanschette
52: Drucksensor
53: Pumpe
54: Ventil
55: Oszillationsschaltung
56: Pumpenantriebsschaltung
57: Ventilantriebsschaltung
58,: 59 Leitung
210A: Innenstoff
210B: Außenstoff
211: Außenumfangsoberfläche
212: Innenumfangsoberfläche
213: Schlaufenoberfläche
214: Hakenoberfläche
360: Messverstärker
370: Erfassungsschaltung
371: Gleichrichterschaltung
372: LPF
373: HPF
374: Verstärker
375: ADC
380: Erfassungsschaltung
381: LPF
382: HPF
383: Verstärker
384: ADC
501: Steuereinheit
502: CPU
503: RAM
504: ROM
505: Speichereinheit
506: Anzeigeeinheit
507: Bedieneinheit
508: Kommunikationseinheit
509: Batterie
601: Stromquellensteuereinheit
602: Elektrokardiogrammerzeugungseinheit
603: Pulswellensignalerzeugungseinheit
604: Pulslaufzeitberechnungseinheit
605: Blutdruckwertberechnungseinheit
606: Anweisungseingabeeinheit
607: Anzeigesteuereinheit
608: Blutdruckmessungssteuereinheit
609: Kalibriereinheit
611: Erste Blutdruckwertspeichereinheit
612: Zweite Blutdruckwertspeichereinheit
1401, 1402, 1801: Schaltkreis
1802, 1803: Messverstärker

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 4105378 B [0004]

Claims

Pulslaufzeitmessvorrichtung, umfassend: eine Riemeneinheit, die um eine Zielmessstelle eines Benutzers gewickelt ist; eine Elektrodengruppe, die in der Riemeneinheit bereitgestellt ist und eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine dritte Elektrode und eine vierte Elektrode einschließt, eine Stromquelle, die einen Wechselstrom zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode anlegt; eine Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit, die ein Potenzialdifferenzsignal zwischen der dritten Elektrode und der vierten Elektrode erfasst; eine Elektrokardiogrammerfassungseinheit, die basierend auf dem Potenzialdifferenzsignal ein Elektrokardiogramm erfasst, das einem Wellenformsignal entspricht, das eine elektrische Aktivität eines Herzens des Benutzers darstellt, eine Pulswellensignalerfassungseinheit, die basierend auf dem Potenzialdifferenzsignal, als ein Pulswellensignal, ein Wellenformsignal erfasst, das eine elektrische Impedanz in der Zielmessstelle des Benutzers darstellt, und eine Pulslaufzeitberechnungseinheit, die eine Pulslaufzeit basierend auf dem Elektrokardiogramm und dem Pulswellensignal berechnet.
Pulslaufzeitmessvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Elektrodengruppe eine Vielzahl der dritten Elektroden einschließt und die Vielzahl von dritten Elektroden in einer Richtung angeordnet sind und die Pulslaufzeitmessvorrichtung ferner einen ersten Schaltkreis umfasst, der unter der Vielzahl von dritten Elektroden zu der dritten Elektrode schaltet, die mit der Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit verbunden werden soll.
Pulslaufzeitmessvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Elektrodengruppe eine Vielzahl der vierten Elektroden einschließt und die Vielzahl von vierten Elektroden in der einen Richtung angeordnet sind und die Pulslaufzeitmessvorrichtung ferner einen zweiten Schaltkreis umfasst, der unter der Vielzahl von vierten Elektroden zu der vierten Elektrode schaltet, die mit der Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit verbunden werden soll.
Pulslaufzeitmessvorrichtung, umfassend: eine Riemeneinheit, die um eine Zielmessstelle eines Benutzers gewickelt ist; eine Elektrodengruppe, die um die Riemeneinheit gewickelt ist und eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine Vielzahl von dritten Elektroden, die in einer Reihe angeordnet sind, und eine vierte Elektrode einschließt; eine Stromquelle, die einen Wechselstrom zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode anlegt; eine erste Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit, die ein erstes Potenzialdifferenzsignal erfasst, das einem Potenzialdifferenzsignal zwischen einer der Vielzahl von dritten Elektroden und der vierten Elektrode entspricht; eine Pulswellensignalerfassungseinheit, die basierend auf dem ersten Potenzialdifferenzsignal, als ein Pulswellensignal, ein Wellenformsignal erfasst, das eine elektrische Impedanz in der Zielmessstelle des Benutzers darstellt, eine zweite Potenzialdifferenzsignalerfassungseinheit, die ein zweites Potenzialdifferenzsignal erfasst, das einem Potenzialdifferenzsignal zwischen zwei der dritten Elektroden entspricht, die aus der Vielzahl von dritten Elektroden ausgewählt sind; eine Elektrokardiogrammerfassungseinheit, die basierend auf dem zweiten Potenzialdifferenzsignal ein Elektrokardiogramm erfasst, das einem Wellenformsignal entspricht, das eine elektrische Aktivität eines Herzens des Benutzers darstellt, und eine Pulslaufzeitberechnungseinheit, die eine Pulslaufzeit basierend auf dem Elektrokardiogramm und dem Pulssignal berechnet.
Blutdruckmessvorrichtung, umfassend: die Pulslaufzeitmessvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4; und eine erste Blutdruckwertberechnungseinheit, die einen ersten Blutdruckwert basierend auf der Pulslaufzeit berechnet, die berechnet wird.
Blutdruckmessvorrichtung gemäß Anspruch 5, ferner umfassend: eine Druckmanschette, die in der Riemeneinheit bereitgestellt ist; eine Fluidzufuhreinheit, die der Druckmanschette ein Fluid zuführt, einen Drucksensor, der einen Druck in der Druckmanschette erfasst; und eine zweite Blutdruckwertberechnungseinheit, die einen zweiten Blutdruckwert basierend auf einer Ausgabe des Drucksensors berechnet.