JP2005348903A

JP2005348903A - 自動血圧制御装置

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Publication number: JP2005348903A
Application number: JP2004171875A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Ogura; 敏彦小椋; Takayuki Sato; 隆幸佐藤; Fumiyasu Yamazaki; 文靖山▲崎▼
Original assignee: Colin Medical Technology Corp
Current assignee: Colin Medical Technology Corp
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【目的】非侵襲で生体の血圧値を制御できる血圧制御装置を提供する。
【解決手段】圧迫状態制御装置９８によって、血圧関連値検出装置９６によって検出された血圧関連値（たとえば推定最高血圧値 EBP_SYS）が目標範囲（たとえば目標血圧値BP_M）となるようにその血圧関連値に基づいて生体圧迫装置１４の圧迫状態が自動的に変更されることから、生体１２内のうち生体圧迫装置１４によって圧迫される部位の血液が脳などの生体中枢部へ速やかに供給されるので、非侵襲で生体の血圧が制御される。これにより、たとえば患者の血圧値低下が緩和されて血圧が維持される。
【選択図】図７

Description

本発明は、生体の血圧を自動的に制御するための自動血圧制御装置血圧測定装置に関するものである。

生体には本来的に血圧制御メカニズムが備えられている。たとえば、生体の血圧は常時血圧受容器により検知され、脳の血圧制御中枢は、血圧を正常値に維持するために、その血圧受容器により検知された血圧が低くなると脊髄交感神経に指令を出し、交感神経の末端からノルアドレナリンを放出させる。このノルアドレナリンによって心血管が収縮させられるので生体の血圧が高められる。

ところで、上記のような生体に本来備わっている血圧制御メカニズムに代わって或いはそれに併用して、生体の血圧値を制御することが要求される場合がある。たとえば、特許文献１に記載されているように、麻酔薬によって脳の血圧制御中枢の機能も抑制される全身麻酔中の患者がそれである。また、このような要請は、たとえば、上体を起こしたときに急激な血圧低下を生じる血圧自律神経失調の傾向のある寝たきりの患者、除水中に急激な血圧低下を生じる透析中の患者、失血により血圧低下を生じる外傷患者などについても存在する。
特開２００４−６５５２９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されている従来の血圧制御装置では、脊髄交感神経に与える電気刺激の頻度を用いて生体の血圧を制御するものであるため、先端部に電極が設けられたカテーテルを脊髄に挿し込む必要があることから、その使用が手術室内等における専門家に限定されていると同時に、患者にも大きな負担を強いるものであり、寝たきりの患者、透析中の患者、外傷患者などに対して簡単に使用できるものではなかった。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、非侵襲で生体の血圧値を制御できる血圧制御装置を提供することにある。

斯かる目的を達成するための請求項１に係る発明の要旨とするところは、生体の血圧を非侵襲で制御するための血圧制御装置であって、(a) 前記生体の血圧値に関連する血圧関連値を周期的に検出する血圧関連値検出装置と、(b) 前記生体の一部を圧迫するために該生体の一部に装着される生体圧迫装置と、(c) 前記血圧関連値検出装置によって検出された血圧関連値が目標値或いは目標範囲内となるように該血圧関連値に基づいて前記生体圧迫装置の圧迫状態を自動的に変更する圧迫状態制御装置とを、含むことにある。

また、請求項２に係る発明の要旨とするところは、前記圧迫状態制御装置は、前記血圧関連値検出装置によって検出された血圧関連値と予め設定された目標値との差が解消されるように前記生体圧迫装置の圧迫状態を調節するものであることにある。

また、請求項３に係る発明の要旨とするところは、前記圧迫状態制御装置は、前記血圧関連値検出装置によって検出された実際の血圧関連値が予め設定された判定値を下回ったか否かを判定する判定手段を備え、その判定手段によって実際の血圧関連値が予め設定された判定値を下回ったと判定されると、前記生体圧迫装置の圧迫圧を増加させるものであることにある。

また、請求項４に係る発明の要旨とするところは、前記圧迫状態制御装置は、前記実際の血圧関連値が予め設定された判定値を上回ると、前記生体圧迫装置の圧迫圧の増加を停止させるものであることにある。

また、請求項５に係る発明の要旨とするところは、前記生体圧迫装置は、前記生体の腹部および下肢の少なくとも一方を圧迫するために該生体の腹部および下肢の少なくとも一方に装着されるものであることにある。

また、請求項６に係る発明の要旨とするところは、前記生体圧迫装置は、前記生体の一部に巻きつけられる巻付帯と、該巻付帯に張力を発生させるために該巻付帯に設けられた張力発生装置とを備えたものであることにある。

また、請求項７に係る発明の要旨とするところは、前記張力発生装置は、長手方向の長さが制御される超弾性合金線材を含むアクチュエータを有するものであることにある。

請求項１に係る発明の血圧制御装置によれば、圧迫状態制御装置によって、血圧関連値検出装置によって検出された血圧関連値が目標値或いは目標範囲内となるように該血圧関連値に基づいて前記生体圧迫装置の圧迫状態が自動的に変更されることから、生体内のうち生体圧迫装置によって圧迫される部位の血液が脳などの生体中枢部へ速やかに供給されるので、非侵襲で生体の血圧が制御される。これにより、たとえば患者の血圧値低下が緩和されて血圧が維持される。

また、請求項２に係る発明によれば、前記圧迫状態制御装置は、前記血圧関連値検出装置によって検出された血圧関連値と予め設定された目標値との差が解消されるように前記生体圧迫装置の圧迫状態を調節するものであるので、生体の血圧が高い精度で制御される。

また、請求項３に係る発明によれば、前記圧迫状態制御装置は、前記血圧関連値検出装置によって検出された実際の血圧関連値が予め設定された判定値を下回ったか否かを判定する判定手段を備え、その判定手段によって実際の血圧関連値が予め設定された判定値を下回ったと判定されると、前記生体圧迫装置の圧迫圧を増加させるものであるので、制御演算を用いることなく生体の血圧が簡単に維持される。

また、請求項４に係る発明によれば、上記圧迫状態制御装置は、前記実際の血圧関連値が予め設定された判定値を上回ると、前記生体圧迫装置の圧迫圧の増加を停止させるものであるので、生体の血圧が不要に上昇させられることが防止される。

また、請求項５に係る発明によれば、前記生体圧迫装置は、前記生体の腹部および下肢の少なくとも一方を圧迫するために該生体の腹部および下肢の少なくとも一方に装着されるものであるので、血液容積が大きい腹部および下肢の少なくとも一方の部位の圧迫によって、血液が脳などの生体中枢部へ十分に供給されることができる。

また、請求項６に係る発明によれば、前記生体圧迫装置は、前記生体の一部に巻きつけられる巻付帯と、該巻付帯に張力を発生させるためにその巻付帯に設けられた張力発生装置とを備えたものであるので、この張力発生装置により巻付帯に張力が発生させられることによって、生体の一部が圧迫される。

また、請求項７に係る発明によれば、前記張力発生装置は、長手方向の長さが制御される超弾性合金線材を含むアクチュエータを有するものであるので、圧縮空気の供給に基づく圧迫の場合に比較して、急速な圧迫が可能となり、血圧制御の応答性が高められる。

ここで、好適には、前記血圧関連値検出装置は、生体の血圧関連値たとえば血圧値を周期的に検出するものであればよく、生体の一部に巻回された圧迫装置による圧迫圧力を徐々に変化させる過程で動脈から発生する脈波或いはコロトコフ音の変化に基づいて生体の血圧を測定する血圧測定サイクルを、所定周期で実行するものであってもよいし、予めキャリブレーションにより求められた関係から生体の動脈から得られる脈波たとえば圧脈波やカフ脈波の振幅の大きさに基づいて血圧値を一拍毎或いは数拍毎に決定するものであってもよい。また、生体の血圧値を反映するパラメータすなわち血圧関連値であれば、それを用いて血圧制御できるので、その血圧関連値を周期的に検出するものであってもよい。たとえば、その脈波の振幅の大きさは生体の血圧値の高さを反映するものであるからその脈波の大きさを周期的に検出するものであってもよい。生体の脈波伝播速度は生体の血圧値の高さを反映するものであるからその脈波伝播速度を周期的に検出するものであってもよい。

前記圧迫状態制御装置は、生体の血圧値が目標値と一致するように生体圧迫装置の圧迫作動を制御するものでなくてもよく、生体の血圧値がある程度維持されるように生体圧迫装置を作動させるものでもよい。たとえば、血圧関連値が予め設定された下限判定値を下まわると所定量の圧迫を加えるものであってもよい。また、その圧迫作動が周期的に実行されるものであってもよい。この場合、好適には、血圧関連値が予め設定された上限判定値を上まわると、生体圧迫装置によるそれ以上の圧迫増加を停止させる。

前記圧迫装置は、生体の一部、好適には下半身に装着されてそれを圧迫する。生体の下肢、生体の腹部等であってもよいが、血圧制御に用いる血液源である圧迫部位内の血液容積が多い方が望ましいので、生体の下肢および腹部を圧迫可能なものが好適である。

前記圧迫装置は、たとえば、圧縮空気供給装置から供給される圧縮空気を受け入れる膨張袋を備えた巻付帯から構成される。膨張袋はその膨張によって巻付帯に張力を発生させるので張力発生装置として機能する。好適には、その巻付帯は、生体の下肢に巻き付けられる一対の長円筒部と、それら一対の長円筒部の一端に連結されて生体の腹部に巻き付けられるその長円筒部よりも相対的に大径の大径円筒部とが連結されることによりズボン状を成すものであり、それには、上記圧縮空気を受け入れて生体の脛部を圧迫するための膨張袋、上記圧縮空気を受け入れて生体の大腿部を圧迫するための膨張袋、上記圧縮空気を受け入れて生体の腹部を圧迫するための膨張袋が備えられる。

前記圧迫装置は、たとえば超弾性合金線材がコイルスプリング状に巻回された超弾性合金製コイルスプリングを有する張力発生装置を備える。この超弾性合金製コイルスプリングは、その変態点を境にして元形状に復帰しようとする弾性力を発生させるので、たとえば通電によって変態点よりも高い温度とされることにより伸長或いは収縮する性質が利用される。この超弾性合金製コイルスプリングはそれを変態温度よりも低いときに元形状からそれと異なる形状へ変化するように付勢するバイアススプリングとともにアクチュエータを構成する。たとえば、超弾性合金製コイルスプリングがその変態温度よりも低い温度の非作動状態では伸長した状態であると、バイアススプリングはその超弾性合金製コイルスプリングを伸長させる方向に付勢するように設けられる。反対に、変態温度よりも低い温度の非作動状態では収縮する状態である超弾性合金製コイルスプリングが用いられる場合は、バイアススプリングはその超弾性合金製コイルスプリングを収縮させる方向に付勢するように設けられる。

以下、本発明の実施例の血圧制御装置１０を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明が適用された血圧制御装置１０が生体１２に装着された上体を説明する図である。

血圧制御装置１０は、生体１２の下半身を圧迫するための生体圧迫装置１４と、生体１２の血圧値を周期的に測定するとともに生体１２の血圧値を制御する血圧測定／制御装置１６とから構成される。

上記生体圧迫装置１４は、圧迫するための圧縮空気を供給する圧迫駆動制御装置１８と、駆動装置１８から圧縮空気を受け入れて膨張する膨張袋２０ａ乃至２０ｃを有し、その圧縮空気の供給を受けて生体１２の被装着部位を圧迫する巻付帯２２とを備えている。巻付帯２２は、生体１２の下肢に巻き付けられる一対の長円筒部２２ｋと、それら一対の長円筒部２２ｋの一端に連結されて生体の腹部に巻き付けられる、その長円筒部２２ｋよりも相対的に大径の大径円筒部２２ｆとが連結されることによりズボン状を成すものであり、所謂ショックパンツと称されているものと同様の構成である。この長円筒部２２ｋには、上記圧縮空気を受け入れて生体１２の脛部を圧迫するための一対の膨張袋２０ａ、上記圧縮空気を受け入れて生体の大腿部を圧迫するための一対の膨張袋２０ｂ、上記圧縮空気を受け入れて生体の腹部を圧迫するための膨張袋２０ｃがそれぞれ備えられている。これら、膨張袋２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、たとえば弾性変形が容易なゴム製の袋であり、その膨張によって巻付帯２２に張力を発生させるので張力発生装置として機能している。

上記圧迫駆動制御装置１８は、図２に示されるように、圧縮空気を圧送するための空気ポンプ２４と、その空気ポンプ２４から圧送される圧縮空気を元圧として前記膨張袋２０ａ、膨張袋２０ｂ、膨張袋２０ｃの圧力をそれぞれ調圧する一対の電磁調圧弁２６ａ、一対の電磁調圧弁２６ｂ、および電磁調圧弁２６ｃとを備えている。それら電磁調圧弁２６ａ、一対の電磁調圧弁２６ｂ、および電磁調圧弁２６ｃの出力ポートは、可撓性チューブ２８ａ、２８ｂ、および２８ｃを介して前記一対の膨張袋２０ａ、一対の膨張袋２０ｂ、膨張袋２０ｃと接続されている。

図１の血圧測定／制御装置１０は、たとえば図３に示すように、圧脈波検出装置３０と、上腕等に巻回されるカフ３２と、電子制御装置５０とを備えている。カフ３２には、圧力センサ３４および排気制御弁３６が配管３８を介して接続され、さらに排気制御弁３６は、配管４０により空気ポンプ４２に接続されている。排気制御弁３６は、空気ポンプ４２において発生させられた圧力の高い空気をカフ３２内へ供給することを許容する供給許容状態、カフ３２内の圧力を維持する圧力維持状態、カフ３２内を徐々に排圧する徐速排圧状態、およびカフ３２内を急速に排圧する急速排圧状態の４つの状態に切り替えられるように構成されている。

圧力センサ３４は、カフ３２内の圧力P _Kを検出してその圧力P _Kを表す圧力信号SPを静圧弁別回路４４および脈波弁別回路４６にそれぞれ供給する。静圧弁別回路４４はローパスフィルタを備えており、圧力信号SPに含まれる定常的な圧力すなわちカフ１０の圧迫圧力（以下、この圧をカフ圧PCという）を表すカフ圧信号SCを弁別してそのカフ圧信号SCをＡ／Ｄ変換器４８を介して電子制御装置５０へ供給する。脈波弁別回路４６はバンドパスフィルタを備えており、圧力信号SPの振動成分であるカフ脈波信号SM1 を弁別してそのカフ脈波信号SM1 をＡ／Ｄ変換器５２を介して電子制御装置５０へ供給する。このカフ脈波信号SM1 は、カフ１０により圧迫される図示しない上腕動脈からカフ３２に伝達される圧力振動であることからカフ脈波CWを表す。

上記電子制御装置５０は、ＣＰＵ５４，ＲＯＭ５６，ＲＡＭ５８，およびインターフェース６０等を備えた所謂マイクロコンピュータにて構成されており、ＣＰＵ５４は、ＲＯＭ５６に予め記憶されたプログラムに従ってＲＡＭ５８の記憶機能を利用しつつ信号処理を実行することにより、インターフェース６０から駆動信号を出力して図示しない駆動回路を介して排気制御弁３６および空気ポンプ４２を制御して、血圧測定のためにカフ３２内の圧力を制御し、カフ脈波信号SM1 が表すカフ脈波CWの変化に基づいてオシロメトリック法により最高血圧値BP_SYSおよび最低血圧値BP_DIAなどの血圧値BPを決定し、その決定した血圧値BPを表示器３４に表示させる。

前記圧脈波検出装置３０は、図４に詳しく示すように、容器状を成すセンサハウジング６２と、そのハウジング６２を収容するケース６４と、センサハウジング６２を橈骨動脈６６の幅方向に移動させるためにそのセンサハウジング６２に螺合され且つケース６４の駆動部６８内に設けられた図示しないモータによって回転駆動されるねじ軸７０とを備えている。また、上記ケース６４には装着バンド７２が取り付けられている。

このように構成された圧脈波検出装置３０は、センサハウジング６２の開口端が体表面７４に対向する状態で装着バンド７２により手首７６に着脱可能に取り付けられるようになっている。なお、圧脈波検出装置３０が取り付けられる手首７６は、カフ３２が装着されている側の手首であっても、それとは反対側の手首であってもよい。

上記センサハウジング６２の内部には、圧脈波センサ７８が、ダイヤフラム８０を介してセンサハウジング６２に対して相対移動可能かつセンサハウジング６２の開口端から突出し可能に設けられており、これらセンサハウジング６２およびダイヤフラム８０等によって圧力室８２が形成されている。この圧力室８２内には、図１に示すように、空気ポンプ８４から調圧弁８６を経て圧力の高い空気が供給されるようになっており、これにより、圧脈波センサ７８は圧力室８２内の圧力に応じた押圧力HDP(Hold Down Pressure) で体表面７４に押圧させられる。

上記センサハウジング６２およびダイヤフラム８０は、圧脈波センサ７８を橈骨動脈６６に向かって押圧する押圧装置を構成しており、ねじ軸７０および図示しないモータは、圧脈波センサ７８が体表面７４に向かって押圧させられる押圧位置を、橈骨動脈５６の幅方向に移動させる幅方向移動装置を構成している。

上記圧脈波センサ７８の押圧面８４には、図５に示すように、多数の半導体感圧素子（以下、単に感圧素子という）E が、橈骨動脈６６の幅方向すなわちねじ軸７０と平行な圧脈波センサ７８の移動方向において、橈骨動脈６６の直径よりも長くなるように、且つ一定の間隔（たとえば0.2mm 間隔）で配列されている。

このように構成された圧脈波検出装置３０が、手首７６の体表面７４上から橈骨動脈６６に向けて押圧されると、圧脈波センサ７８により、橈骨動脈６６から発生して体表面７４に伝達される圧脈波PW（橈骨動脈波）が検出され、図３に示すように、圧脈波PWを表す圧脈波信号SM2 がＡ／Ｄ変換器６４を介して電子制御装置５０へ供給される。

電子制御装置５０は、前述したカフ３２内の圧力の制御、血圧値BPの決定に加え、さらに、空気ポンプ８４および調圧弁８６へ図示しない駆動回路を介して駆動信号を出力して圧力室８２内の圧力の調節も行う。すなわち、電子制御装置５０は、血圧値推定のための圧脈波PWの検出に先立って、圧力室８２内の徐速圧力変化過程で逐次得られる圧脈波PWに基づいて、橈骨動脈５６の血管壁の一部を略平坦とするための圧脈波センサ４６の最適押圧力HDPOを決定し、その最適押圧力HDPOを維持するように調圧弁５２を制御する。次いで、電子制御装置５０は、カフ脈波信号SM1 が表すカフ脈波CWの変化に基づいてオシロメトリック法により測定された実際の最高血圧値BP_SYSおよび最低血圧値BP_DIAと上記実際の圧脈波PWとから、それらの関係を例えば図６に示すように決定して記憶し、その関係からそれ以後に検出される圧脈波PWに基づいて、１拍毎或いは数泊毎に推定血圧すなわち推定最高血圧値 EBP_SYSおよび推定最低血圧値 EBP_DIAを決定する。この点において、血圧測定／制御装置１０は、血圧測定装置すなわち図７の血圧関連値検出装置９６として機能している。なお、図６において、PW_maxは圧脈波PWの極大値（上ピーク値）、PW_minは圧脈波PWの極小値（下ピーク値）を示している。

さらに、図３に示すように、ダイヤル等の図示しない設定操作体によって目標血圧値BP_M或いは目標範囲ｅ_max乃至ｅ_minを設定するための目標血圧設定器８８が血圧測定／制御装置１０に備えられており、電子制御装置５０は、周期的に求められる上記推定血圧たとえば推定最高血圧値 EBP_SYSが上記の目標血圧設定器８８により設定された目標血圧値BP_Mと一致するように、圧迫駆動制御装置１８を駆動し、生体１２の血圧値を目標血圧値BP_M付近に維持する。この点において、血圧測定／制御装置１０は、図７の圧迫状態制御装置９８として機能している。

図７は、上記電子制御装置５０の制御機能の要部を示す機能ブロック図である。電子制御装置５０は、目標血圧設定器８８からの目標血圧値BP_Mと血圧測定装置９６からの実際の推定最高血圧値 EBP_SYSとを比較してそれらの偏差ｅ（＝BP_M− EBP_SYS）を求める比較演算手段９０と、その比較演算手段９０により求められた偏差ｅが解消されるように予め設定された制御式(1) から、その偏差ｅに基づいて制御操作量Ｄを算出する制御演算手段９２と、その制御演算手段９２によって算出された制御操作量Ｄを圧迫駆動制御装置１８へ供給する駆動信号ＳＤに変換する出力インターフェース手段９４とを備えた血圧制御手段９８を含んでいる。

Ｄ＝ｋ_pｅ＋ｋ_i∫ｅｄｔ＋ｋ_dｄｅ／ｄｔ・・・(1)

圧迫駆動制御装置１８は、上記制御操作量Ｄに対応する駆動信号ＳＤに従って、その駆動信号ＳＤに対応する大きさの圧縮空気を巻付帯２２の一対の膨張袋２０ａ、一対の膨張袋２０ｂ、膨張袋２０ｃへ供給する。これにより、偏差ｅが解消される方向に巻付帯２２の圧迫力が調節される。たとえば、生体１２の血圧値が急速に低下して目標血圧値BP_M（たとえば130mmHg ）よりも実際の推定最高血圧値 EBP_SYSがたとえば70mmHgが低くなり、偏差ｅが60mmHg程度に拡大した場合は、制御演算手段９２はその偏差ｅが小さくなるように制御操作量Ｄを決定し、圧迫駆動制御装置１８は、その制御操作量Ｄに対応する駆動信号ＳＤに従って膨張袋２０ａ、２０ｂ、２０ｃによる圧迫圧をそれまでよりも増大させる。これにより、腹部や下肢内の血液が上体側に移動させられて生体中枢部の血圧が維持される。このとき、制御操作量Ｄに対応する駆動信号ＳＤは、上記圧迫駆動制御装置１８により、膨張袋２０ａ、２０ｂ、２０ｃはその圧迫圧を一様に増大させるものであってもよいし、膨張袋２０ａ、膨張袋２０ｂ、膨張袋２０ｃの順にそれらの圧迫圧を制御サイクル毎に高めるものであってもよい。

図８は、上記電子制御装置５０の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図８において、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１では、目標血圧設定器８８からの目標血圧値BP_Mと血圧測定装置９６からの実際の推定最高血圧値 EBP_SYSとが読み込まれる。次いで、前記比較演算手段９０に対応するＳ２では、読み込まれた上記目標血圧値BP_Mと実際の推定最高血圧値 EBP_SYSとに基づいて偏差ｅが算出される。次に、前記制御演算手段９２に対応するＳ３では、予め設定された制御式(1) から実際の上記偏差ｅに基づいて制御操作量Ｄが算出される。そして、前記出力インターフェース手段９４に対応するＳ４では、上記制御操作量Ｄに対応する駆動信号ＳＤに変換されて圧迫駆動制御装置１８へ出力される。

上述のように、本実施例の血圧制御装置１０によれば、圧迫状態制御装置９８によって、血圧関連値検出装置９６によって検出された血圧関連値（たとえば推定最高血圧値 EBP_SYS）が目標範囲（たとえば目標血圧値BP_M）となるようにその血圧関連値に基づいて生体圧迫装置１４の圧迫状態が自動的に変更されることから、生体１２内のうち生体圧迫装置１４によって圧迫される部位の血液が脳などの生体中枢部へ速やかに供給されるので、非侵襲で生体の血圧が制御される。これにより、たとえば患者の血圧値低下が緩和されて血圧が維持される。

また、本実施例の血圧制御装置１０によれば、圧迫状態制御装置９８は、血圧関連値検出装置９６によって検出された血圧関連値（たとえば推定最高血圧値 EBP_SYS）と予め設定された目標値（たとえば目標血圧値BP_M）との差が解消されるように生体圧迫装置１４の圧迫状態を調節するものであるので、生体の血圧が高い精度で制御される。

また、本実施例の血圧制御装置１０によれば、生体圧迫装置１４は、生体１２の腹部および下肢を圧迫するためにその生体１２の腹部および下肢に装着されるものであるので、血液容積が大きい腹部および下肢の圧迫によって、血液が脳などの生体中枢部へ十分に供給されることができる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図９は、前記電子制御装置５０の他の例の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図９において、Ｓ１１では、目標血圧設定器８８からの目標血圧値BP_Mと血圧測定装置９６からの実際の推定最高血圧値 EBP_SYSとが読み込まれる。次いで、前記比較演算手段９０に対応するＳ１２では、読み込まれた上記目標血圧値BP_Mと実際の推定最高血圧値 EBP_SYSとに基づいて偏差ｅが算出される。次に、Ｓ１３およびＳ１４では、偏差ｅが予め設定された最大判定値ｅ_maxを超えたか否か、偏差ｅが予め設定された最小判定値ｅ_minを下回ったか否かがそれぞれ判断される。上記Ｓ１３またはＳ１４の判断が否定される場合はＳ１７が実行されるが、上記Ｓ１３の判断が肯定される場合はＳ１５において制御操作量Ｄが予め設定された変化値ΔＤだけ増大させられるが、上記Ｓ１４の判断が肯定される場合はＳ１６において制御操作量Ｄが予め設定された変化値ΔＤだけ減少させられる。これらＳ１３乃至Ｓ１６は判定手段としても作動する前記圧迫状態制御装置９２に対応している。そして、上記のようにして制御操作量Ｄが決定されると、前記出力インターフェース手段９４に対応するＳ１７において、上記制御操作量Ｄに対応する駆動信号ＳＤに変換されて圧迫駆動制御装置１８へ出力される。

本実施例では、生体１２の推定最高血圧値 EBP_SYSが下限判定値（＝目標血圧値BP_M−最大判定値ｅ_max）から上限判定値（＝目標血圧値BP_M−最小判定値ｅ_min）で定まる目標範囲内となるように制御されるので、前述の実施例と同様の効果が得られる。

また、本実施例では、圧迫状態制御装置９２は、血圧関連値検出装置９６によって検出された実際の推定最高血圧値 EBP_SYSが予め設定された下限判定値（＝目標血圧値BP_M−最大判定値ｅ_max）を下回ったか否かを判定する判定手段（Ｓ１３）を備え、その判定手段によって実際の推定最高血圧値 EBP_SYSが予め設定された上記下限判定値を下回ったと判定されると、生体圧迫装置１４の圧迫圧を増加させるものであるので、制御演算を用いることなく生体１２の血圧が簡単に維持される。

また、本実施例によれば、上記圧迫状態制御装置９２は、実際の推定最高血圧値 EBP_SYSが予め設定された上限判定値（＝目標血圧値BP_M−最小判定値ｅ_min）を上回ると、生体圧迫装置１４の圧迫圧の増加を停止させるものであるので、生体の血圧が不要に上昇させられることが防止される。

図１０および図１１は、他の例の生体圧迫装置１００を示している。この生体圧迫装置１００は、大腿部或いは脛部を圧迫するためのものであり、全体として帯状を無し、矩形状或いは長手状の外装シート１１２を備えている。この外装シート１１２は、矩形状の内周側シート部材１１２ａおよび矩形状の外周側シート部材１１２ｂの外周縁部が縫製或いは溶着等によって閉じられることにより袋状とされている。この袋状の外装シート１１２の一端部すなわち外周側端部１１４の内周面と他端部すなわち内周側端部１１６の外周面とには、細かな鉤状突起および細かなループ状繊維を備えて互いに着脱可能に互いに接着される一対のファスナ１１８ａおよび１１８ｂが縫製、接着、或いは溶着等によりそれぞれ固定されている。上記内周側シート部材１１２ａおよび外周側シート部材１１２ｂは、たとえば合成繊維から織られた布状シートから構成される。

上記袋状の外装シート１１２内には、それよりも僅かに小さな矩形状或いは長手状の比較的剛性の高い基材シート１２０が収容されている。この基材シート１２０は、生体圧迫装置１００の形状を保持するための部品であって、剛性繊維から織られた布状シート或いは樹脂シートから構成される。また、外装シート１１２内において、上記基材シート１２０の外側には、長手方向の長さが制御される複数本の超弾性合金製コイルスプリング１２４を有し、円筒状に巻回された状態の生体圧迫装置１０に電気制御によって周方向の張力を発生させるための張力発生装置１２２が設けられている。

この張力発生装置１２２は、アクチュエータとして機能する複数本の超弾性合金製コイルスプリング１２４と、周方向において複数に分割されることにより所定の間隔を隔てて配置された少なくとも１対、通常は複数対のセグメントシート１２６と、それら少なくとも１対のセグメントシート１２６の互いに近接する端縁部にそれぞれ並列的に連結されてアクチュエータとして機能する前記複数本の超弾性合金製コイルスプリング１２４とから構成されている。このように構成された張力発生装置１２２は、その両端部が外装シート１１２の両端部に対して縫製、接着、溶着等により、好適にはファスナ１１８ａおよび１１８ｂと共に固定されている。

上記セグメントシート１２６は、たとえばポリイミド製の絶縁フィルムから構成され、その一面たとえば外周面には、上記超弾性合金製コイルスプリング１２４に電流を供給するためのプリント配線１２８が形成されている。超弾性合金製コイルスプリング１２４は、そのプリント配線２８と電気的に導通するようにセグメントシート１２６に連結されている。

上記超弾性合金製コイルスプリング１２４は、変態温度より高い温度において原形状に復帰する形状記憶機能或いは超弾性機能を有する合金たとえばＴｉ−Ｎｉ合金から構成されている。本実施例の超弾性合金製コイルスプリング１２４は、通電されることによって変態温度よりも高くされると元形状に復帰させられ、生体圧迫装置１００の巻き付け時に比較して、その長さが収縮させられるように設定されている。したがって、上記張力発生装置１２２は、生体圧迫装置１００の巻き付け状態において、超弾性合金製コイルスプリング１２４に電流が供給されることにより、その全長が収縮させられて生体圧迫装置１００に張力を発生させ、その生体圧迫装置１００の圧迫作用を急速に発生させる。

また、図１１に詳しく示すように、上記生体圧迫装置１００の袋状の外装シート１２内において、その内周側シート部材１１２ａと基材シート１２０との間には、水、油等の非圧縮性流体３０が閉じ込められた流体収容袋３２が設けられている。この流体収容袋３２内にはその非圧縮性流体の圧力を検出するための圧力センサ３４が設けられており、生体圧迫装置１００により巻回された生体の一部内の動脈から発生する脈波が検出されるようになっている。本実施例では、それら非圧縮性流体１３０を収容する流体収容袋１３２および圧力センサ１３４が脈波検出装置を構成している。

以上のように構成された本実施例の生体圧迫装置１００によれば、長手方向の長さが制御される超弾性合金製コイルスプリング（超弾性合金線材）１２４を含むアクチュエータを有し、その超弾性合金製コイルスプリング１２４に対する印加電流が制御されることによって上記生体圧迫装置１０に周方向の張力を発生させる張力発生装置１２２が設けられているので、圧縮気体が供給されることにより圧迫作動させられる従来の圧迫装置に比較して、高い圧迫応答性が得られ、しかも空気ポンプやガスボンベ等の圧縮気体発生装置を必要としない利点がある。

また、本実施例の生体圧迫装置１００によれば、張力発生装置１２２は、その生体圧迫装置１００の周方向において所定の間隔を隔てて配置された少なくとも１対のセグメントシート１２６と、その一対のセグメントシート１２６に両端部が接続された複数の前記アクチュエータ（超弾性合金製コイルスプリング２４）とを備えたものであることから、アクチュエータによって１対のセグメントシート１２６の間隔が変更されることによって圧迫装置１０に周方向の張力を発生させるので、高い圧迫応答性が得られ、しかも空気ポンプやガスボンベ等の圧縮気体発生装置を必要としない。

また、本実施例の生体圧迫装置１００によれば、セグメントシート１２６は、絶縁シートと、前記超弾性合金線材に電流を供給するためにその絶縁シートの一面に形成され印刷配線とを備えたものであるので、超弾性合金線材に電流を供給するためのリード線の少なくとも一部が省略され、厚み方向の構造が小型化されるとともに信頼性が高められる。

また、本実施例の生体圧迫装置１００では、張力発生装置２２の内周側に配設された基材シート１２０と、その基材シート１２０およびその外周側に配設された前記張力発生装置１２２を包む外装シート１１２と、その外装シート１１２の周方向の一端部を他端部に着脱可能に固定するためにその外装シートの一端部および他端部にそれぞれ設けられた一対のファスナ１１８ａおよび１１８ｂとを、含むことから、生体の一部に対する装着や取り外し作業が容易となり、高い操作性が得られる。

また、本実施例の生体圧迫装置１００では、外装シート１１２内に配置され、非圧縮性流体３０が満たされた可撓性の流体収容袋１３２と、その流体収容袋１３２内の非圧縮性流体１３０の圧力を検出する圧力センサ１３４とを、含むので、膨張袋を備えた従来の圧迫装置よりも厚み方向において小型となる。

図１２４及び図１３５は、張力発生装置１２２に設けられる他のアクチュエータ９０の構成を説明するものであって、図１２は側面図、図１３は平面図である。図１２および図１３において、アクチュエータ１９０は、１対のセグメントシート１２６の互いに近接する端縁部にそれぞれ並列的に連結され、一方のセグメントシート１２６に固定されたフレーム１９２と、そのフレーム１９２に固定された一対のガイド板１９４によって長手方向に案内されるロッド１９６と、そのロッド１９６の先端部に固定されて他方のセグメントシート１２６に固定されたブラケット１９８と、上記一対のガイド板１９４の間においてロッド１９６に固定されたばね受板２００と一方のセグメントシート１２６のガイド板１９４との間に介挿されたバイアススプリング２０２と、上記一対のガイド板１９４の間においてロッド１９６に固定されたばね受板２００と他方のセグメントシート１２６のガイド板１９４との間に介挿された超弾性合金製コイルスプリング２０４とを備えている。超弾性合金製コイルスプリング２０４は、変態点よりも高い温度となると元形状の伸張状態（作動状態）に復帰させられるものである。上記バイアススプリング２０２は、超弾性合金製コイルスプリング２０４の変態点より低い温度での付勢力よりも大きく且つ変態点を超えた温度での付勢力よりも小さい付勢力を有し、その変態点より高い温度ではその超弾性合金製コイルスプリング２０４がその作動状態へ変形することを許容するが、その変態温度よりも低い温度ではその超弾性合金製コイルスプリング２０４を非作動状態に復帰させる。

また、本実施例のアクチュエータ９０が超弾性合金製コイルスプリング１２４に代えて生体圧迫装置１００では、アクチュエータ９０は、その超弾性合金製コイルスプリング２０４と、その超弾性合金製コイルスプリング２０４の変態点より低い温度での付勢力よりも大きく且つ変態点を超えた温度での付勢力よりも小さい付勢力を有し、その変態点より高い温度ではその超弾性合金製コイルスプリング２０４がその作動状態へ変形することを許容するが、その変態温度よりも低い温度ではその超弾性合金製コイルスプリング２０４を非作動状態に復帰させるバイアススプリング２０２とを、備えたものであることから、超弾性合金製コイルスプリング２０４に対する電流制御によって張力発生方向と張力緩和方向との双方向の制御が電気的に可能となる。

なお、上記アクチュエータ９０において、そのアクチュエータ９０に用いられる超弾性合金製コイルスプリング１０４は、変態温度よりも低い温度の非作動状態では伸長した形状であるものが用いられてもよい。この場合、バイアススプリング１０２はその超弾性合金製コイルスプリング１０４を伸長させる方向に付勢するように設けられる。

なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲においてその他種々の変更が加えられ得るものである。

本発明の一実施例の自動血圧制御装置の生体への装着状態を説明するための斜視図である。図１の実施例の自動血圧制御装置に設けられた圧迫駆動装置の構成を説明する図である。図１の実施例の血圧測定／制御装置の構成を説明するブロック図である。図３の血圧測定／制御装置に設けられた圧脈波検出装置の構成を説明する図である。図４の圧脈波検出装置の押圧面における圧力検出素子の配置を説明する図である。図３の血圧測定／制御装置が推定血圧値を算出するために用いられる関係を示す図である。図３の血圧測定／制御装置の電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図３の血圧測定／制御装置の電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図３の血圧測定／制御装置の電子制御装置の他の例の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図１の生体圧迫装置の他の例の構成を説明するための斜視図である。図１０の実施例の生体圧迫装置の構成を説明する縦断面図である。図１０の実施例の生体圧迫装置に用いられる他のアクチュエータの構成を説明する側面図である。図１２のアクチュエータの構成を説明する平面図である。

符号の説明

１０：血圧制御装置
１２：生体
１４：生体圧迫装置
８８：目標血圧設定器
９０：比較演算手段
９２：制御演算手段
９６：血圧関連値検出装置
９８：圧迫制御装置
１２０：超弾性合金製コイルスプリング（超弾性合金線材、アクチュエータ）
１９０：アクチュエータ
２０２：バイアススプリング
２０４：超弾性合金製コイルスプリング

Claims

生体の血圧を非侵襲で制御するための血圧制御装置であって、
前記生体の血圧値に関連する血圧関連値を周期的に検出する血圧関連値検出装置と、
前記生体の一部を圧迫するために該生体の一部に装着される生体圧迫装置と、
前記血圧関連値検出装置によって検出された血圧関連値が目標値或いは目標範囲内となるように該血圧関連値に基づいて前記生体圧迫装置の圧迫状態を自動的に変更する圧迫状態制御装置と
を、含むことを特徴とする血圧制御装置。
前記圧迫状態制御装置は、前記血圧関連値検出装置によって検出された血圧関連値と予め設定された目標値との差が解消されるように前記生体圧迫装置の圧迫状態を調節するものである請求項１の血圧制御装置。
前記圧迫状態制御装置は、前記血圧関連値検出装置によって検出された実際の血圧関連値が予め設定された判定値を下回ったか否かを判定する判定手段を備え、該判定手段によって実際の血圧関連値が予め設定された判定値を下回ったと判定されると、前記生体圧迫装置の圧迫圧を増加させるものである請求項１の血圧制御装置。
前記圧迫状態制御装置は、前記実際の血圧関連値が予め設定された判定値を上回ると、前記生体圧迫装置の圧迫圧の増加を停止させるものである請求項１の血圧制御装置。
前記生体圧迫装置は、前記生体の腹部および下肢の少なくとも一方を圧迫するために該生体の腹部および下肢の少なくとも一方に装着されるものである請求項１乃至４のいずれかの血圧制御装置。
前記生体圧迫装置は、前記生体の一部に巻きつけられる巻付帯と、該巻付帯に張力を発生させるために該巻付帯に設けられた張力発生装置とを備えたものである請求項１乃至５のいずれかの血圧制御装置。
前記張力発生装置は、長手方向の長さが制御される超弾性合金線材を含むアクチュエータを有するものである請求項６の血圧制御装置。