JP2009072242A - 生体情報測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の手首にカフを巻いてカフに取り付けられた撓骨部に圧力センサを当接して脈波を検出する血圧測定装置はカフを被験部に巻いて大掛かりであり、適正な位置に当接しないと検出誤差が生じ、その都度カフを外して再測定するか又は検出誤差を補正する機能を設ける必要があった。
【解決手段】生体情報測定装置を測定者の一方の手に持ち、他方の手の手首に前記血圧測定装置のゴム蓑を手首の撓骨動脈に当接して、押圧と押圧解除を繰り返して空気を送り、前記押圧動作により前記被験者の脈波の脈波圧を検出する圧力センサの出力により血圧を決定し、また前記一方の手で把持される箇所と前記他方の手首に接触される箇所にそれぞれ電極を配し、その電極の電位差から心電図を測定し、さらに心電図と脈波の情報から脈波伝播速度を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は携帯型の血圧計、心電計及び脈波伝播速度測定計を備えた生体情報測定装置に関する。

従来の血圧測定方法は、橈骨動脈１０２ａや尺骨動脈１０２ｂを圧迫、阻血する過程で発生する動脈音や脈動などを捕捉して血圧判定は、図１３に示すように、面状ファスナー１０４によって手首１０１に巻装固定されるようになっており、カフ帯１０３内の阻血袋にノズル１０５ａおよびパイプ１０５ｂを介して空気を圧送して加圧するとともに、ノズル１０５ａおよびパイプ１０５ｂを介して排気するようになっている。

しかしながら、上述の従来例にあっては、カフ帯１０３の装着位置がずれることによる血圧測定誤差が発生し易いという問題があった。すなわち、手首１０１には、図１５に示すように、橈骨１０６ａ、尺骨１０６ｂがあり、しかも内側中央部の表面には図１３及び図１４で示すように腱１０７が集中している。カフ帯１０３は、このような複雑な構造の中にある橈骨動脈１０２ａ、尺骨動脈１０２ｂの上に適切に当接して両動脈１０２ａ、１０２ｂを圧迫する必要があるが、図１２に矢印で示すようにカフ帯１０３が手首１０１の周方向にずれて装着されると、圧迫不足となって生体情報測定装置が生じるという問題があった。なお、周方向の位置ずれの許容値は２０〜５０ｍｍである。

特許文献１では上述のようにカフ帯１０３の装着位置のずれによって血圧測定誤差が発生しやすいので図１４、図１５で示すようにカフ帯の少なくとも橈骨動脈または尺骨動脈のいずれかが当接される位置に対応して脈波検出センサ１０９ａ、１０９ｂを配置し、脈波検出センサ出力に基づいてカフ帯の位置ずれを判定する位置ずれ判定手段１１０と、位置ずれ検出時に報知する報知手段（不図示）とを設け、カフ帯が正常に装着されていないときには報知手段により位置ずれが報知され、カフ帯の装着位置を修正することができる。

特許文献２は心拍、脈波圧、脈波伝播速度情報を算出する携帯電話機能付生体情報測定装置を開示している。図１６は脈波伝播速度を測定するための携帯型電話機１２１である。携帯電話機１２１の下部には図示しないコネクタに差し込まれる生体情報センサユニット１２２を有している。

図１７はその生体情報センサユニット１２２の正面図であり、図１８はその生体情報センサユニット１２２の底面図である。

生体情報センサユニット１２２の検出部１２５は、感圧素子設置台１２６、ゴムシート１２７、圧電シート１２８、第１電極１２９を備えている。感圧素子設置台１２６の下面は手首の表皮に向かって押圧させられる第１押圧面１３０であり、その第１押圧面１３０には、圧力検出素子として機能する複数の感圧素子１３１が第１押圧面１３０の長手方向に一列に埋設されている。上記ゴムシート１２７は、前記感圧素子設置台１２６を取り囲むようにしてユニット本体部１２３の下面に設けられている。このゴムシート１２７の下面も、手首の表皮に向かって押圧される第２押圧面１３２であり、第２押圧面１３２には圧電シート１２８を介して第１の電極１２９が設けられている。一方の手の手首の撓骨動脈に第１の電極を押圧し、他方の手で携帯電話機１２１の第２の電極１３３を把持して心電図を得ている。また撓骨からの振動が第１の電極１２９を介して圧電シート１２８に伝達される。また第１押圧面１３０には複数の感圧素子１３１が埋設されているので第１押圧面１３０が撓骨動脈に向かって押圧されると、それらの複数の感圧素子１３１により撓骨動脈波がそれぞれ検出される。

特許登録２８０４４８４号公報 特許登録３６６７３２７号公報

特許文献１のように圧力センサを撓骨動脈に対して押圧する場合にバンドまたはカフを用いたが、橈骨動脈の位置を決めて脈波を検出することは位置がずれるとエラーが生じると、その位置ズレを判定し、その旨を報知していたが、しかしながら脈波検出装置をバンドまたはカフで固定して一旦、エラーが生じると、また再び外して再固定をしなくてはならないことには変わりはない。また手首にバンドまたはカフで固定することは苦痛であるし、また、バンド、カフ等を設け、さらにカフに空気をおくるためのチューブや手持ちポンプなどがあるので、大きくなる欠点を有する。

特許文献２は複数の感圧素子を撓骨に対して直接に押圧し、撓骨脈波を検出する技術を開示し、複数の感圧素子の出力の中から最適な感圧素子の出力、ここでは振幅の最大出力の素子を選択する技術が開示されているが、撓骨動脈に対して阻血する技術は開示されていなくて血圧を正しく検出する技術を開示していない。

本発明は、このような従来の構成が有していたカフを手首に巻くような操作性の悪い問題を解決し、さらに血圧を正しく測定可能で、その上、血圧だけでなくて心電計機能と、脈波伝播速度を測定可能な携帯型の生体情報測定装置を実現することを目的とするものである。

本発明の請求項１は、筐体と、ポンプと、前記筐体の一部位にある凹部に設けられたゴム蓑と、前記ポンプを作動させることにより前記ゴム蓑に対して空気を送って被験者の撓骨動脈を加圧され前記被験者の脈波圧を検出する圧力センサと、前記撓骨動脈を標準者の最高血圧に所定圧力を加算した圧力まで加圧されて前記撓骨動脈を阻血された後、減圧し該圧力センサの出力変化により血圧値を決定する血圧決定手段を備えた生体情報測定装置を提供するものであり、カフを使わずに直接に被験者の撓骨動脈に対して上記生体情報測定装置のゴム蓑を当てて血圧を測定する装置を提供するものである。

本発明の請求項２は、前記凹部をなすＵ字断面形状の脚部に設けられた第１の電極と、前記筐体の前記第１の電極とは異なる位置に設けられた第２の電極とを設け、一方の腕に前記第１の電極を接触させ、他方の手によって第２の電極を把持されることにより前記第１の電極と前記第２の電極の電位差が表す心電波形により心電計を構成する機能を備えた請求項１に記載の生体情報測定装置を提供するものであり、請求項１の血圧を測定する機能に加えて心電計を構成する機能を備えた装置を提供するものである。

本発明の請求項３は、前記第１の電極と第２の電極との電位差が表す心電波形において所定の部位が発生した時間と、前記圧力センサにより検出された撓骨動脈波において所定の部位が発生した時間との時間差に基づいて、生体の動脈内を脈波が伝播する速度に関連した情報である脈波伝播速度情報を算出する脈波伝播速度情報算出手段をさらに含む請求項２に記載の生体情報測定装置を提供するものである。

本発明の請求項４は、前記圧力センサの減圧速度が所定値を越えて減圧された時に警告する手段が設けられた請求項１に記載の生体情報測定装置を提供するものである。

本発明の請求項５は、前記ポンプは手動加圧ポンプであり、押圧と押圧解除が繰り返されて空気が送られるゴムパッドを備え、前記手動加圧ポンプは、該筐体に設けられた凹部枠と、該凹部枠の開口部に装着されたゴムパッドと、前記凹部枠に設けられ、前記凹部枠の底部または側部に設けられた第１及び第２の逆止弁とを備え、第１の逆止弁は前記手動加圧ポンプが備えられたポンプ室と前記ゴム蓑が備えられたゴム蓑室との間に、第２の逆止弁は前記ポンプ室と外部と通じた空間部との間に配され、前記ゴムパッドが押されると、第１の逆止弁が前記手動加圧ポンプ室から前記ゴム蓑室への空気の流れを許容すると共に第２の逆止弁は前記空間部から空気が手動加圧ポンプ室に流れるのを許容する請求項１に記載の生体情報測定装置を提供するものである。

本発明の請求項６は、前記圧力センサの減圧速度が所定値を越えて減圧された時に警告する手段が設けられた請求項１に記載の生体情報測定装置を提供するものである。

上述したように本発明の生体情報測定装置は、カフを用いないで被験者の撓骨動脈に対して、ゴム蓑を当てて測定するので位置ズレが生じて測定エラーがでても再度、カフを外すようなこともせずに、測定し直すことが簡単にでき、またカフを用いないので被験者の被測定箇所を縛ることもないので苦痛感がない。

さらに、カフがないのでそれだけ本発明の生体情報測定装置と接続するチューブもないのでコンパクトにまとめることができ、例えばポケットに挿入できるような携帯型の生体情報測定装置にすることもできる。

さらに一方の手首に当接する電極と他方の手に持つ側に電極を設け、この電極での電位差を検出して心電波形を得ることができる。

さらに心電波形の所定の部位と撓骨動脈脈波の所定部位との時間差により脈波伝播速度情報を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図１２に基づいて説明する。

図１は本発明の生体情報測定装置本体の図を示し、図２は前記本体の加圧ポンプ室の図を示し、図３は前記本体の手動排気弁の図を示し、図４は本発明の生体情報測定装置を被験者の手首の撓骨動脈に当接して血圧、心電図、脈波伝播速度を測定する際の状況を示す図である。１は生体情報測定装置本体で、２は手動加圧ポンプ、３はゴムパッド、４は第１の逆止弁、５は第２の逆止弁を示し、６はポンプ室を示す。手動加圧ポンプ２のゴムパッド３を押すとポンプ室６の空気は７で示すゴム蓑を配した、本体１の脚部１Ａ、１Ｂと、本体の一部１Ｃからなるゴム蓑室８に空気を第１の逆止弁４を介してゴム蓑室８に導く。第１の逆止弁４はポンプ室６からゴム蓑室８に空気を送るが、ゴム蓑室８からポンプ室６に空気が流れないように作動する弁である。ポンプ室６の空気がゴム蓑室８に流れるとポンプ室６の圧力は下がり、外気と通じた第２の逆止弁５を介してポンプ室６に空気が流れ込む。第２の逆止弁５は外気からポンプ室６には空気が流れるが、ポンプ室６から外気に流れないようにする弁である。９はゴム蓑室８の加圧された空気を排気させる手動排気弁である。手動排気弁９は手動排気弁体１０を有し、１１で示す手動排気操作部材が常時は外側に付勢されるように１２で示すバネを有する。手動排気弁９の排気操作部材１１のバネ１２と反対側は１３で示す弁が設けられている。１４は脈波、血圧値、心電図、脈波伝播速度等を表示する液晶表示装置である。手動排気弁９の手動排気操作部材１１を押すと、ゴム蓑室８からの空気を手動排気弁９の弁１３を介して外気に導く排気路を１５で示す。１６はゴム蓑室の圧力を測定する圧力センサで、該圧力センサ１６を筐体1内に設ける。

また、筐体１のゴム蓑７が配された側の凹部のＵ字形状の外側に２１、２２で示す電極を配し、筐体１の電極２１、２２の反対側に２３、２４で示す電極を配する。

被験者の手首近傍の撓骨動脈１７にゴム蓑７を当接して、手動加圧ポンプのゴムパッド３を押すと、ポンプ室６の空気が第１の逆止弁４を介してゴム蓑室８に流れ、ゴム蓑７が被験者の撓骨動脈１７を押す。そこでポンプ室６の空気が少なくなり圧力が下がると、外気より第２の逆止弁５を介してポンプ室６に空気が流入する。第１の逆止弁はゴム蓑室８からポンプ室６に空気が流れないようにするので、本発明の生体情報測定装置を手首近傍の橈骨動脈に一定の圧力で押圧している限り、ゴム蓑７の撓骨動脈１７に対する圧は維持される。そこで再びゴムパッド２を押すと上述の作動を繰り返し、ゴム蓑７の撓骨動脈１７に対する圧力が増加する。たとえば手首近傍の橈骨動脈などの、比較的生体の表皮に近接する動脈上においてを動脈に対して押圧することにより、その橈骨動脈内において心拍に同期して発生する圧力振動波すなわち脈波（圧脈波）が停止する。

図５は本発明の生体情報測定装置の手動加圧ポンプを使用した時の回路図であり、生体情報測定装置１は不図示の電池のような電源を備えている。ゴム蓑７に空気を送り込むことで撓骨動脈１７を圧迫するため空気を送る手動加圧ポンプ２と、ゴム嚢室８の空気を徐々に排気するための手動排気弁１０が結合し、ゴム蓑室８の内圧を測定するための圧力センサ１６の出力信号をＡ／Ｄ変換し、１８で示すマイコンに備えられた演算回路で血圧値を演算し、血圧値を表示するための液晶表示装置１４、電源回路１９で構成されている。２１はブザー、ＬＥＤ等の警告表示装置を示し、本発明の生体情報測定装置を手持ちで測定するので脈波検出時に減圧速度が速くなりすぎて最高血圧を見落としがちであり、圧力センサ１６の減圧速度が所定よりも大きくなった時に警告の音、光を発生するなど警告表示を行う。また、所定の速度よりも遅くなった時は測定時間がかかりすぎて無駄であるので同様に警告表示を行う。ここではブザー、ＬＥＤ等で警告表示を行ったが、液晶表示装置１４で表示してもよいことは言うまでもない。また、手首の撓骨動脈に電極２１、２２を押圧し、他方の手で電極２３、２４に接触させて電極２１、２２と電極２３、２４の電位差によりマイコン１８で演算して液晶表示装置１４で心電図の波形が表示される。

図６は、図５の手動加圧ポンプを使用する代わりに電動ポンプを使用した例を示す。２６は電動ポンプを示し、２７は電動ポンプ２６を作動させる電動ポンプ起動スイッチを示す。２８は電動ポンプ２６からの空気をゴム蓑室８に送る連通管である。２９はゴム蓑室の空気を抜く電磁排気弁を示し、３０は電磁弁を起動する電磁排気弁２９を起動する電磁排弁起動スイッチを示す。

図７は、本発明の生体情報測定装置では撓骨を押圧時に電動ポンプを使用した時の回路図を示す。撓骨動脈１７を圧迫するためにゴム蓑７に空気を送り込む電動ポンプ２６と、嚢部７内の空気を徐々に排気するための電磁排気弁１０を備え、ゴム蓑７の内圧を測定するための圧力センサ１６の出力信号をＡ／Ｄ変換し、マイコン１８に備えられた演算回路で血圧値を演算し、血圧値を表示するための液晶表示装置１４、電源回路１９で構成されている。電動ポンプ２６をマイコン１８が制御するので、圧力センサ１６の出力信号をＡ／Ｄ変換した値により電動ポンプ２６を制御する。また、手首の撓骨動脈に電極２１、２２を押圧し、他方の手で電極２３、２４に接触させて電極２１、２２と電極２３、２４の電位差によりマイコン１８で演算して心電波形が液晶表示装置１４で表示される。

図８は液晶表示装置１４を上面に配し、下部に不図示のベルトを取り付け、本発明の生体情報測定装置に時計機能を設ければ腕時計兼生体情報測定装置となる。

図９は本発明の生体情報測定装置の圧力センサの出力のタイムチャートであり、図１０は本発明の生体情報測定装置によって検出される脈波のタイムチャートである。血圧測定にあたっては、ゴム蓑７を被験部、手首の撓骨動脈１７に当て、手動加圧ポンプ２または電動ポンプ２６でゴム蓑７に空気を送り込むことにより、ゴム蓑７で被験部を標準者の血圧値よりも所定圧力を加算した値まで圧迫し、次いでゴム蓑７の空気を徐々に抜いて降圧していく。この時、圧力センサ１６によって検出される図６に示すようなゴム蓑７の内圧の変化から脈波を抽出するとともにこの脈波成分の変化において血流が発生する前後に相当する圧力で特徴的な変化を示すポイントを検知して最高血圧値をマイコン１８に備えられた演算回路で演算する。また最低血圧値においてもマイコン１８で演算する。

図１１は脈波伝播時間を測定する図を示している。心電波形においてR波が発生した時間と、前記圧力センサにより検出された撓骨脈波において脈波が発生した時間との時間差に基づいて脈波伝播時間を測定する。即ち、心臓で脈波が発生してからその脈波が到達する時間、すなわち撓骨脈波が発生する時間を脈波伝播時間といい、心臓から撓骨脈波までの距離をLとし、脈波伝播時間DTとすると、脈波伝播速度（PWV）はL／DＴである。

図４は本発明の生体情報測定装置を手首の撓骨に当接させて使用する図を示したが、図１２は計測時において被験者は本発明の生体情報測定装置の筐体１に設けられた電極２３、２４を右手で把持しつつ、筐体１に設けられた電極２１、２２を胸部の左側下部に位置する第５肋間前腋窩線上の皮膚に直接接触させる。そして、心電波形測定ボタン３１を作動させた状態を数十秒程度維持しつつ心電波形を計測する。

本発明の生体情報測定装置で手動加圧ポンプ採用時の装置 本発明の生体情報測定装置に本体に組み込まれる手動加圧ポンプ 本発明の生体情報測定装置に本体に組み込まれる手動排気弁 本発明の生体情報測定装置を被験者の手首の撓骨動脈に当てて測定する際の状況を示す図 本発明の生体情報測定装置で手動加圧ポンプ採用時の回路図 本発明の生体情報測定装置で電動ポンプ採用時の装置 本発明の生体情報測定装置で電動ポンプ採用時の回路図 本発明の生体情報測定装置の表示部を異なる位置に配した図 本発明の生体情報測定装置の圧力センサの出力のタイムチャート 本発明の生体情報測定装置によって検出される脈波のタイムチャート 本発明の生体情報測定装置で脈波伝播時間を測定した図 本発明の生体情報測定装置を第５肋間前腋窩線上の皮膚に接触させた図 従来例で手首にカフを巻きつけて撓骨動脈である被験部に当てて測定する生体情報測定装置 従来例で図１３においてカフの装着した位置ズレを補正する回路を設けた生体情報測定装置 撓骨動脈と橈骨、尺骨の位置関係を示す図 従来例の携帯電話機能付生体情報測定装置を示す図 図１６の生体情報センサユニットの正面図 図１６の生体情報センサユニットの底面図

符号の説明

１・・・・・・・・・・・・生体情報測定装置本体
２・・・・・・・・・・・・手動加圧ポンプ
３・・・・・・・・・・・・ゴムパッド
４・・・・・・・・・・・・第１の逆止弁
５・・・・・・・・・・・・第２の逆止弁
６・・・・・・・・・・・・ポンプ室
７・・・・・・・・・・・・ゴム蓑
８・・・・・・・・・・・・ゴム蓑室
９・・・・・・・・・・・・手動排気弁
１０・・・・・・・・・・・・手動排気弁体
１１・・・・・・・・・・・・手動排気操作部材
１２・・・・・・・・・・・・バネ
１３・・・・・・・・・・・・弁
１４・・・・・・・・・・・・液晶表示装置
１５・・・・・・・・・・・・排気路
１６・・・・・・・・・・・・圧力センサ
１７・・・・・・・・・・・・撓骨動脈
１８・・・・・・・・・・・・Ａ／Ｄ変換器
１９・・・・・・・・・・・・マイコン
２０・・・・・・・・・・・・電源回路
２１・・・・・・・・・・・・警告表示装置
２２、２３、２４、２５・・・電極
２６・・・・・・・・・・・・電動ポンプ
２７・・・・・・・・・・・・電動ポンプ起動スイッチ
２８・・・・・・・・・・・・連通管
２９・・・・・・・・・・・・電磁排気弁
３０・・・・・・・・・・・・電磁排気弁起動スイッチ
３１・・・・・・・・・・・・心電波形測定ボタン

Claims (6)

1. 筐体と、ポンプと、前記筐体の一部位にある凹部に設けられたゴム蓑と、前記ポンプを作動させることにより前記ゴム蓑に対して空気を送って被験者の撓骨動脈を加圧され前記被験者の脈波圧を検出する圧力センサと、前記撓骨動脈を標準者の最高血圧に所定圧力を加算した圧力まで加圧されて前記撓骨動脈を阻血された後、減圧し該圧力センサの出力変化により血圧値を決定する血圧決定手段を備えた生体情報測定装置。
2. 前記凹部をなすＵ字断面形状の脚部に設けられた第１の電極と、前記筐体の前記第１の電極とは異なる位置に設けられた第２の電極とを設け、一方の腕に前記第１の電極を接触させ、他方の手によって第２の電極を把持されることにより前記第１の電極と前記第２の電極の電位差が表す心電波形により心電計を構成する機能を備えた請求項１に記載の生体情報測定装置。
3. 前記第１の電極と第２の電極との電位差が表す心電波形において所定の部位が発生した時間と、前記圧力センサにより検出された撓骨動脈波において所定の部位が発生した時間との時間差に基づいて、生体の動脈内を脈波が伝播する速度に関連した情報である脈波伝播速度情報を算出する脈波伝播速度情報算出手段をさらに含む請求項２に記載の生体情報測定装置。
4. 前記圧力センサの減圧速度が所定値を越えて減圧された時に警告する手段が設けられた請求項１に記載の生体情報測定装置。
5. 前記ポンプは手動加圧ポンプであり、押圧と押圧解除が繰り返されて空気が送られるゴムパッドを備え、前記手動加圧ポンプは、該筐体に設けられた凹部枠と、該凹部枠の開口部に装着されたゴムパッドと、前記凹部枠に設けられ、前記凹部枠の底部または側部に設けられた第１及び第２の逆止弁とを備え、第１の逆止弁は前記手動加圧ポンプが備えられたポンプ室と前記ゴム蓑が備えられたゴム蓑室との間に、第２の逆止弁は前記ポンプ室と外部と通じた空間部との間に配され、前記ゴムパッドが押されると、第１の逆止弁が前記手動加圧ポンプ室から前記ゴム蓑室への空気の流れを許容すると共に第２の逆止弁は前記空間部から空気が手動加圧ポンプ室に流れるのを許容する請求項１に記載の生体情報測定装置。
6. 前記圧力センサの減圧速度が所定値を越えて減圧された時に警告する手段が設けられた請求項１に記載の生体情報測定装置。

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