JP2000300527A - 非観血連続血圧測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 血管に振動を誘発して血圧を測定する非観血
連続血圧測定装置において、キャリブレーションの時期
を適切に選定することによって、血圧値の測定誤差をな
くし、信頼性を向上させる。 【解決手段】 加振器１を用いて体表から生体内の動脈
上に振動を誘発する。誘発された振動の伝搬波を、伝搬
波センサ３によって検出する。検出された伝搬波におけ
る位相変化を、ＭＰＵ６によって算出する。ＭＰＵ６は
位相変化を算出する過程において、検出された伝搬波信
号の異常を検知しモニタ９に表示させる。ＭＰＵ６は伝
搬波信号の異常を検知した場合には、異常が検知される
以前に測定された血圧値を用いるか、もしくはキャリブ
レーション用血圧計７を用いることでキャリブレーショ
ンを行う。ＭＰＵ６は算出した位相変化量をキャリブレ
ーションすることで連続血圧値を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療用器具の分野
において、生体内血管に微弱な振動を与え、血管内を伝
搬した振動を検出し、解析することで血圧を連続的に測
定する非観血連続血圧測定装置に関し、特に被検体の体
動などの外的要因による誤測定を防止することのできる
非観血連続血圧測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】非観血的かつ連続的に血圧を測定する装
置および方法として特表平９-50602４号公報に開示され
た発明が知られている。これは、血圧の変化に応じて血
管の弾性が変化することを利用し、血管中の信号の伝搬
速度を検出することで血管の弾性を算出し、その血管の
弾性から血圧を推定するものである。

【０００３】その処理の概要は以下の通りである。被検
体の体表から血管を振動させ、血管上を伝搬した振動を
検出する。検出した振動をディジタル信号に変換した
後、フィルタリング処理、位相検波処理を行い、血圧変
動による位相変化を算出し、振動伝搬速度の変化を得
る。振動伝搬速度変化は血管弾性の変化を表し、血管の
弾性の変化は血圧の変化すなわち動圧を表す。この変化
を同一被検体に別に設置したキャリブレーション用の血
圧計による最高血圧および最低血圧の測定値でキャリブ
レーションすることにより、生体内の血圧を非観血的か
つ連続的に計測する。

【０００４】測定された血圧波形は、心電図、呼吸曲
線、酸素飽和度の生体情報波形とともに同一のモニタ上
に時間掃引されながら表示される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特表平9-506024号公報
に開示された発明では、被検体の体動などの外的要因に
よって、測定された値が実際の血圧値とは異なることが
ある。このような場合に特表平9-505624号公報に開示さ
れた発明では再度キャリブレーションを行う必要がある
が、血圧値変動の異常が被検体の容態の変化によるもの
なのか、被検体の体動などの外的要因によるものなのか
を自動的に判定する方法については言及されていない。

【０００６】本発明は、血圧測定に際して、被検体の体
動などの外的要因によって実際の血圧値とは異なる数値
が測定された場合に、誤測定が生じたことを自動的に判
定して報知することのできる非観血連続血圧測定装置を
実現することを目的とする。

【０００７】また、センサ自身またはその取り付け状態
の異常によって実際の血圧値とは異なる数値が測定され
た場合に、それらの異常を自動的に判定して報知するこ
とのできる非観血連続血圧測定装置を実現することを目
的とする。

【０００８】そして、被検体の体動などの外的要因によ
って実際の血圧値とは異なる数値が測定された場合に、
正常な血圧測定値を用いてキャリブレーションを行うこ
とのできる高信頼性かつ高精度の非観血連続血圧測定装
置を実現することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明は、血管壁上に振動を誘発する誘発手段と、誘
発された信号を検出する検出手段と、検出された信号を
位相検波する位相検波手段を有する非観血連続血圧測定
装置において、位相検波された信号を解析することによ
って信号の異常を検知する信号異常検知手段と、この信
号異常検知手段により信号の異常を検知するための判定
パラメータを設定する信号異常判定パラメータ設定手段
と、信号異常検知手段が信号の異常を検知したことを操
作者に報知する信号異常報知手段とを設ける構成とし
た。このように構成したことにより、被検体の体動など
の外的要因による血圧値変動の異常を自動的に検知して
報知することができる。

【００１０】また、前記信号異常検知手段は前記誘発手
段または前記検出手段自身もしくは前記誘発手段または
前記検出手段の取り付け状態の異常を検知する構成とし
た。このように構成したことにより、前記誘発手段また
は前記検出手段自身もしくは前記誘発手段または前記検
出手段の取り付け状態の異常による血圧値の異常変動を
自動的に判定して報知することができる。

【００１１】さらに、前記信号異常検知手段によって信
号の異常が検知されたときに、その異常が検知される以
前に測定された最高血圧値、平均血圧値、最低血圧値の
うちの少なくとも二つを用いてキャリブレーションを行
うキャリブレーション手段を設ける構成とした。このよ
うに構成したことにより、被検体の体動などの外的要因
による血圧値の誤測定を低減させることができ、高信頼
性かつ高精度の非観血連続血圧計を実現することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、血管壁上に振動を誘発する誘発手段と、誘発された
信号を検出する検出手段と、検出された信号を位相検波
する位相検波手段とを有する非観血連続血圧測定装置で
あって、前記位相検波された信号を解析することによっ
て信号の異常を検知する信号異常検知手段と、前記信号
異常検知手段により信号の異常を検知するための判定パ
ラメータを設定する信号異常判定パラメータ設定手段
と、前記信号異常検知手段が信号の異常を検知したこと
を操作者に報知する信号異常報知手段とを備えた非観血
連続血圧計であり、被検体の体動などの外的要因による
血圧値の誤測定を自動的に判定して報知するという作用
を有する。

【００１３】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、前記信号異常検知手段は前記誘
発手段もしくは前記検出手段自身または前記誘発手段ま
たは前記検出手段の取り付け状態の異常を検知する非観
血連続血圧測定装置であり、前記誘発手段もしくは前記
検出手段自身または前記誘発手段または前記検出手段の
取り付け状態の異常による血圧値の誤測定を自動的に判
定して報知するという作用を有する。

【００１４】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１または２記載の発明において、前記信号異常検知手段
によって信号の異常が検知されたときに異常が検知され
る以前に測定された最高血圧値、平均血圧値、最低血圧
値のうちの少なくとも二つを用いてキャリブレーション
を行うキャリブレーション手段を備えた非観血連続血圧
測定装置であり、血圧値の誤測定が検知されたときに自
動的に連続血圧値のキャリブレーションを行うという作
用を有する。

【００１５】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
３記載の発明において、前記キャリブレーション手段は
前記位相検波手段の出力から算出した血圧値を用いて前
記キャリブレーションを行う非観血連続血圧測定装置で
あり、血圧値の誤測定が検知されたときに、前記位相検
波手段の出力から算出した血圧値を用いて自動的に連続
血圧値のキャリブレーションを行うという作用を有す
る。

【００１６】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照しながら詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明を適用した非観血連続血圧
測定装置の構成を表すブロック図である。この図におい
て、加振器１は被検体の体表に取り付けられ、その被検
体の血管（図の動脈）壁上に振動を誘発するものであ
る。加振器センサ２は加振器１に設けられており、加振
器１の振動を検出するセンサである。伝搬波センサ３は
被検体の体表に取り付けられ、加振器１によって誘発さ
れ血管壁上を伝搬してきた振動を検出するセンサであ
る。増幅器４は加振器１を駆動する信号と、加振器セン
サ１および伝搬波センサ３によってそれぞれ検出された
振動信号を増幅するアンプである。ＡＤ／ＤＡ変換器５
は増幅器４からのアナログ信号をデジタル変換するＡＤ
変換器と、後述するＭＰＵ６からのデジタル信号をアナ
ログ変換するＤＡ変換器とからなる。ＭＰＵ６は加振器
１を駆動するための信号波形などの生成と各種の演算処
理を行うプロセッサであり、本発明に係る位相検波手段
および信号異常検知手段を実現するものである。キャリ
ブレーション用血圧計７は基準となる最高血圧、平均血
圧、および最低血圧を測定するカフ式非観血血圧計であ
る。カフ８はキャリブレーション用血圧計７によって基
準となる血圧を測定するために使用されるものである。
モニタ９はＭＰＵ６から与えられる連続血圧値や時系列
波形、一心拍毎の最高血圧、平均血圧、最低血圧、心拍
数などを表示する表示装置であり、本発明に係る信号異
常報知手段および信号異常判定パラメータ設定手段を実
現するものである。

【００１８】次に、以上のように構成された連続血圧測
定装置の動作について説明する。

【００１９】ＭＰＵ６は、まず周波数f1の加振波形Ａsi
n(2πf1t)を生成する。この加振波形はＡＤ／ＤＡ変換
器５によってＤＡ変換され、増幅器４によって増幅され
る。加振器１は増幅器４によって増幅された加振波形を
血管上に誘発する。このときの振動は加振器センサ２に
よって検出され、増幅器４によって増幅され、ＡＤ／Ｄ
Ａ変換器５によってＡＤ変換されてＭＰＵ６に入力され
る。伝搬波センサ３は加振器１によって誘発され、血管
壁を伝搬してきた振動を検出する。伝搬波センサ３によ
って検出された振動は増幅器４によって増幅され、ＡＤ
／ＤＡ変換器５によってＡＤ変換されて振動信号Ｗ(n)
(n=1,2,…）として周期Ｔ秒でＭＰＵ６に入力される。

【００２０】ＭＰＵ６は、伝搬波センサ３によって検出
された振動信号の入力と、キャリブレーション用血圧計
７とカフ８によって測定された最高血圧値、平均血圧値
および最低血圧値のうちの少なくともいずれか二つの値
から、前述した特表平9-506024号公報に開示されている
方式により連続血圧値を算出する。

【００２１】また、ＭＰＵ６は入力された振動信号Ｗ
(n)の異常検知も行う。図２はＭＰＵ６によって実行さ
れる信号異常検知ステップの手順を表している。

【００２２】ＭＰＵ６に入力された振動信号Ｗ(i)は、
ステップS101で直交検波として知られている方法により
位相検波されて、位相変化分の実成分（Ｉ成分）である
ＳI(i)と、虚成分（Ｑ成分）であるＳQ(i)が算出され
る。

【００２３】ステップS102では、図３に示すように時刻
iTから(i+N)Tの間にステップS101によって得られた(N+
1)個の入力信号の位相変化分（ＳI(i)，ＳQ(i)）,（ＳI
(i+1),ＳQ(i+1)）,…,（ＳI(i+N),ＳQ(i+N)）がＩ−Ｑ
平面上で形成する円弧の中心点（ＣI(i),ＣQ(i)）の推
定を行う。

【００２４】ステップS103は、ステップS102によって推
定された円弧の中心点（ＣI(i),ＣQ(i))と、それ以前の
時刻jTから（j+mT）（j+M＜i）の間にステップS101によ
って得られた（M+1)個の入力信号の位相変化分からステ
ップS102によって得られる円弧の中心点（ＣI(j),ＣQ
(j)）の距離の二乗ｄ(i,j)を下記の式〔１〕によって算
出する。

【００２５】 ｄ(i,j)＝｛ＣI(i)−ＣI(j)｝²＋｛ＣQ(i)−ＣQ(j)｝²…式〔１〕 ステップS103は、さらに推定された円弧の中心点と（Ｓ
I(i),ＳQ(i)）,（ＳI(i+1),ＳQ(i+1)）,…,（ＳI(i+N),
ＳQ(i+N)）との距離（円弧半径）の二乗ｒ(i),ｒ(i+1),
…,ｒ(i+N)を下記の式〔２〕によって算出する。

【００２６】 ｒ(i+N)＝{ＳI(i+k)−ＣI(i)}²＋{ＳQ(i+k)−ＣQ(i)}²(k=1,2,…)…式〔２〕 ステップS102によって得られる円弧の中心点の位置座標
および円弧半径は理論的には常に一定であり、中心点が
大きく移動したり円弧半径がばらつくということは被検
体の体動、センサの取付位置がずれる、などの外的要因
によって不適切な信号が入力されたために生じるもので
ある。

【００２７】従ってステップS104は円弧の中心点の移動
距離の二乗であるｄ(i,j)の値がある閾値thresh-dより
も小さくて、なおかつ円弧半径ｒ(i),ｒ(i+1),…,ｒ(i+
N)のばらつき（分散値）がある闘値thresh-rよりも小さ
いときには、ＭＰＵ６に入力される信号Ｗ(i),Ｗ(i+1),
…Ｗ(i+N)は正常であると判断してステップS111に進
み、特表平9-505624号公報に開示されている手順により
連続血圧値を算出する。

【００２８】もし、ｄ(i,j)がthresh-dよりも大きい
か、もしくはｒ(i),ｒ(i+1),…,ｒ(i+N)のばらつき（分
散値）がthresh-rよりも大きいときには、ステップS104
はＭＰＵ６に入力される信号Ｗ(i),Ｗ(i+1),…Ｗ(i+N)
は正常ではないと判断してモニタ９上に“SIGNAL ERRO
R”という文字を表示し、ステップS105に進む。また、
モニタ９には連続血圧値の時系列波形および一心拍毎の
最高血圧値、平均血圧値、最低血圧値と心拍数も表示さ
れる。

【００２９】なお、ｊ、ｉ、Ｍ、Ｎ、thresh-d、thresh
-rは操作者がモニタ９上のボタンで任意に設定し、ＭＰ
Ｕ６に記憶させることが可能である。

【００３０】ステップS105は、図４に示すように、ステ
ップS104が信号の異常を検知する直前の正常な入力信号
によって算出された一心拍の最高血圧値、最低血圧値を
キャリブレーション用の基準最高血圧値、基準最低血圧
値として設定する。なお、キャリブレーションに要する
時間は長くなるが、このステップにおいて基準最高血圧
値、基準最低血圧値を求めるときに、キャリブレーショ
ン用血圧計７とカフ８を用いるように操作者が設定する
こともできる。

【００３１】次のステップS106は、ステップS104と同様
にして、順次ＭＰＵ６に入力されてきたＬ個の振動信号
Ｗを直交検波する。また、ステップS107はステップS102
と同様にして円弧の中心点（ＣI,ＣQ）を推定する。さ
らに、ステップS108はステップS103と同様にして円弧の
中心点の移動距離ｄと円弧半径ｒを求める。そして、ス
テップS109はステップS104と同様にして入力信号が正常
であるかどうかを判定する。ステップS109は入力信号が
正常ではないと判断したときには、ステップS112に進
み、入力信号が正常であると判断したときにはステップ
S110に進む。

【００３２】ステップS110は、図４に示すように、入力
信号が正常になった後の最初の一心拍中における血圧波
形の最高点をステップS105で設定した基準最高血圧値
に、最低点を基準最低血圧値にそれぞれ対応させ、血圧
波形のキャリブレーションを行う。

【００３３】ステツプS112では、異常な入力信号がＴ
_OUT秒以上続いているか否かを判定する。もし異常な入
力信号がＴ_OUT秒未満の場合にはステップS106に進む。
また、もし異常な入力信号がＴ_OUT秒以上続いた場合に
は加振器１、加振器センサ２、もしくは伝搬波センサ３
またはそれらの取り付け状態に異常が生じたと判断して
ステップS113に進む。ここで、Ｔ_OUTは操作者がモニタ
９上のボタンで任意に設定し、ＭＰＵ６に記憶させるこ
とが可能である。

【００３４】ステップS113は、モニタ９上に“SENSOR E
RROR”という文字を表示して加振器１、加振器センサ
２、もしくは伝搬波センサ３またはそれらの取り付け状
態の異常を操作者に報知する。

【００３５】なお、以上の説明では、ステップS105にお
いて、最高血圧値と最低血圧値をキャリブレーション用
の血圧値として設定したが、このステップでは最高血圧
値、最低血圧値、平均血圧値のうちの少なくとも二つを
設定すればよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
位相検波された信号を解析することによって信号の異常
を検知する信号異常検知手段と、この信号異常検知手段
により信号の異常を検知するための判定パラメータを設
定する信号異常判定パラメータ設定手段と、信号異常検
知手段が信号の異常を検知したことを操作者に報知する
信号異常報知手段とを設けたので、被検体の体動などの
外的要因による血圧値変動の異常を自動的に検知して報
知することができるという効果が得られる。

【００３７】また、前記信号異常検知手段は前記誘発手
段または前記検出手段自身もしくは前記誘発手段または
前記検出手段の取り付け状態の異常を検知する構成とし
たので、前記誘発手段または前記検出手段自身もしくは
前記誘発手段または前記検出手段の取り付け状態の異常
による血圧値の異常変動を自動的に判定して報知するこ
とができるという効果が得られる。

【００３８】そして、前記信号異常検知手段によって信
号の異常が検知されたときに、その異常が検知される以
前に測定された最高血圧値、平均血圧値、最低血圧値の
うちの少なくとも二つを用いてキャリブレーションを行
うキャリブレーション手段を設けたので、被検体の体動
などの外的要因による血圧値の誤測定を低減させること
ができ、高信頼性かつ高精度の非観血連続血圧測定装置
を実現することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した非観血連続血圧測定装置の全
体構成を示すブロック図、

【図２】本発明を適用した非観血連続血圧測定装置での
検出信号の異常検知プログラムの手順を示すフロー図、

【図３】加振波形の位相変化分のＩ成分とＱ成分によっ
てＩ−Ｑ平面上に形成される円弧を示す図、

【図４】本発明を適用した非観血連続血圧測定装置での
キャリブレーション方法を示す図である。

【符号の説明】

１ 加振器 ２ 加振器センサ ３ 伝搬波センサ ４ 増幅器 ５ ＡＤ／ＤＡ変換器 ６ ＭＰＵ ７ キャリブレーション用血圧計 ８ カフ ９ モニタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萩原 尚 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4C017 AA08 AB01 AC03 AC20 AD01 BC11 BD01 BD08 CC02 FF08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 血管壁上に振動を誘発する誘発手段と、
   誘発された信号を検出する検出手段と、検出された信号
   を位相検波する位相検波手段とを有する非観血連続血圧
   計であって、前記位相検波された信号を解析することに
   よって信号の異常を検知する信号異常検知手段と、前記
   信号異常検知手段により信号の異常を検知するための判
   定パラメータを設定する信号異常判定パラメータ設定手
   段と、前記信号異常検知手段が信号の異常を検知したこ
   とを操作者に報知する信号異常報知手段とを備えたこと
   を特徴とする非観血連続血圧測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の非観血連続血圧測定装置
   であって、前記信号異常検知手段は前記誘発手段もしく
   は前記検出手段自身または前記誘発手段もしくは前記検
   出手段の取り付け状態の異常を検知することを特徴とす
   る非観血連続血圧測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の非観血連続血圧
   測定装置であって、前記信号異常検知手段によって信号
   の異常が検知されたときに、その異常が検知される以前
   に測定された最高血圧値、平均血圧値、最低血圧値のう
   ちの少なくとも二つを用いてキャリブレーションを行う
   キャリブレーション手段を備えたことを特徴とする非観
   血連続血圧測定装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の非観血連続血圧測定装置
   であって、前記キャリブレーション手段は前記位相検波
   手段の出力から算出した血圧値を用いて前記キャリブレ
   ーションを行うことを特徴とする非観血連続血圧測定装
   置。