JP2011092512A - 電子血圧計 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の圧力センサを用いた血圧測定において血圧測定値の信頼性を向上させる。
【解決手段】電子血圧計は、測定部位に装着するカフと、カフに加える圧力を調整する圧力調整部111と、複数の圧力センサを含み、複数の圧力センサから出力される圧力情報に基づきカフ内のカフ圧を検出するための圧力検出手段と、血圧測定時において、圧力検出手段が検出するカフ圧の変化に基づき血圧を算出する血圧算出部112と、血圧測定時に圧力調整部111によってカフ圧を所定圧に保持する保持手段と、保持手段がカフ圧を所定圧に保持する状態において、複数の圧力センサから出力される圧力情報に従い、複数の圧力センサについて異常を検出するセンサ異常検出分113と、を備える。
【選択図】図3

Description

この発明は、電子血圧計に関し、特に血圧測定値の信頼性を向上させる電子血圧計に関する。
血圧は循環器疾患を解析する指標の一つである。血圧に基づいて循環器疾患のリスク解析を行うことは、たとえば脳卒中や心不全や心筋梗塞などの心血管系の疾患の予防に有効である。特に、早朝に血圧が上昇する早朝高血圧は心臓病や脳卒中などに関係している。さらに、早朝高血圧の中でも、モーニングサージと呼ばれる起床後1時間から1時間半ぐらいの間に急激に血圧が上昇する症状は、脳卒中との因果関係があることが判明している。そこで、時間(生活習慣)と血圧変化の相互関係を把握することが、心血管系の疾患のリスク解析に有用である。したがって、長期間にわたり、連続的に血圧測定することが必要となってきている。
また、近年の研究成果により、病院や健康診断時に測定する血圧(随時血圧)よりも、家庭で測定した家庭血圧が、より心血管系疾患の予防・診断・治療に有効であることが判明してきている。これにともない、家庭向け血圧計が広く普及し、家庭血圧値を診断に使用する動きも始まっている。
血圧計による測定精度を向上させるために、特許文献1に開示の発明によれば、血圧測定のための圧力センサの特性に依存した測定値の誤差を補正するための処理が、電子血圧計の生産時点で行なわれている。
特開平7−51233号公報
特許文献1では、電子血圧計の生産時点で個別の電子血圧計における特性の相違に依拠して、圧力センサに関する補正をするが、病院等医療施設で用いる血圧計とは異なり、家庭向け血圧計は購入したあとは、故障したときなど特定の状況を除き、定期的な校正は行われないのが一般的である。そのため、たとえば、血圧測定に最も重要な圧力センサの出力が、規定されている許容差以上にずれていたとしても、その現象を知る方法はなく、血圧測定値が正しいかどうかは不明であった。そのため、血圧測定値が通常の血圧値や随時血圧と大きく異なっていても、真に血圧値が異なっているのか、血圧計の圧力センサの誤差により異なっているのかが不明であり、使用者に不安を与える一因となっていた。
また、一部の医療施設向けの血圧計では、2個の圧力センサを搭載し、これら圧力センサの出力に基づき圧力の監視を行うものがある。しかしながらこの血圧計においては、2個の圧力センサの機能は別の目的に用いられていた。つまり、一方の圧力センサで得られるカフ圧情報で血圧を算出し、他方の圧力センサの出力に基づき異常検出を行っていた。具体的には、圧力センサの検出圧力値が、たとえば300mmHgを大きく超えたときに異常を検出する。この場合にはポンプを停止し、弁を開放して、安全が確保される。したがって、他方の圧力センサは、医療規格IEC60601−2−30に規定される安全対策のために適用されるものであり、血圧測定に使用する一方の圧力センサの精度を保証するものではなかった。
それゆえに、この発明の目的は、複数の圧力センサを用いた血圧測定において血圧測定値の信頼性を向上させることのできる電子血圧計を提供することである。
この発明の他の目的は、異常検出モードを設けることなく、血圧測定中に圧力センサの異常を検出することができる電子血圧計を提供することである。
この発明のある局面に従う電子血圧計は、測定部位に装着するカフと、カフに加える圧力を調整する加圧・減圧手段と、複数の圧力センサを含み、複数の圧力センサから出力される圧力情報に基づきカフ内のカフ圧を検出するための圧力検出手段と、血圧測定時において、圧力検出手段が検出するカフ圧の変化に基づき血圧を算出する血圧算出手段と、血圧測定時にカフ圧を所定圧に保持する保持手段と、保持手段がカフ圧を所定圧に保持する状態において、複数の圧力センサから出力される圧力情報に従い、複数の圧力センサのうち少なくとも1つが異常であるか否かを検出する異常検出手段と、を備える。
好ましくは、血圧測定は、血圧測定を開始後に加圧・減圧手段によってカフを加圧する加圧過程と、カフを減圧する減圧過程と、加圧過程を終了後から減圧過程を開始するまでの移行期間とを含み、保持手段は、加圧過程、減圧過程および移行期間の少なくとも1つにおいて、カフに加える圧力を所定圧に保持する。
好ましくは、所定圧は、加圧過程を終了時のカフ圧を指示する。
好ましくは、異常検出手段は、複数の圧力センサから出力される圧力情報に従い、所定圧に保持されているか否かを検出する安定化検出手段を含み、異常検出手段は、安定化検出手段が所定圧に保持されていると検出したときに、複数の圧力センサから出力される圧力情報に従い、複数の圧力センサのうち少なくとも1つが異常であるか否かを検出する。
好ましくは、安定化検出手段は、複数の圧力センサのうちの1つから時系列に出力される複数時点の圧力情報の相互の差分を検出し、検出した差分に従い、所定圧に保持されているか否かを検出する。
好ましくは、安定化検出手段は、複数時点において複数の圧力センサのうちの1つが出力する圧力情報に基づき代表圧力情報を検出し、複数の圧力センサの少なくとも1つが出力する複数時点の圧力情報のうちから、代表圧力情報に基づき、差分を検出するための圧力情報を抽出する。
好ましくは、安定化検出手段は、複数の圧力センサから時系列に出力される複数時点の圧力情報に基づき、圧力情報の差分を複数時点それぞれにおいて検出し、検出した差分どうしの差に従い、所定圧に保持されているか否かを検出する。
好ましくは、安定化検出手段は、複数時点において複数の圧力センサが出力する圧力情報に基づき代表圧力情報を検出し、複数の圧力センサが出力する複数時点の圧力情報のうちから、代表圧力情報に基づき、差分を検出するための圧力情報を抽出する。
好ましくは、異常検出手段が、複数の圧力センサのうち少なくとも1つについて異常を検出したとき、血圧測定を中止する。
好ましくは、記憶部を、さらに備え、異常検出手段が複数の圧力センサのうち少なくとも1つについて異常であるか否かを検出する毎に、検出の結果を記憶部に格納し、血圧測定の開始時に、記憶部から読出された検出の結果が異常を指示すると判定したとき、血圧測定を中止し、読出された検出の結果を出力する。
好ましくは、電子血圧計は、異常検出手段による検出の結果を出力する。
好ましくは、異常検出手段が、複数の圧力センサのうち少なくとも1つについて異常を検出したとき、血圧測定を終了後に、異常検出手段による検出の結果を出力する。
好ましくは、電子血圧計は、血圧算出手段が算出した血圧のデータと、血圧のデータに対応付けて異常検出手段による検出の結果とが格納されるデータ格納部をさらに備え、データ格納部の血圧のデータのうち、対応の検出の結果が異常を指す血圧のデータは、統計量の算出のために用いられるべき血圧のデータからは除外される。
好ましくは、安定化検出手段が所定圧に保持されていると検出しないときは、その旨を報知する。
好ましくは、安定化検出手段が所定圧に保持されていると検出しないときは、加圧・減圧手段によりカフを加圧した後に、再度、所定圧に保持されているか否かを検出する。
本発明によれば、複数の圧力センサを用いて検出するカフ圧に基づいて、血圧測定の過程において、カフ圧を所定圧に保持した状態で検出した圧力情報に基づき、複数の圧力センサのうち少なくとも1つについて異常の検出を行なう。これにより、正確な異常検出が可能となり、また、血圧測定とは別途に、異常検出モードを設ける必要がなく、血圧測定中に異常検出を行うことができる。
実施の形態に係る電子血圧計の外観図である。 実施の形態に係る電子血圧計のハードウェア構成図である。 実施の形態に係る電子血圧計の機能構成図である。 (A)と(B)は、実施の形態に係る血圧算出の手順を説明する図である。 実施の形態に係る血圧測定時の圧力センサの異常検出のタイミングを示すグラフである。 実施の形態に係るカフ圧信号の安定期間を説明する図である。 (A)〜(C)は、圧力センサの出力の差分のばらつきと、基準値との比較を説明する図である。 (A)と(B)は、圧力センサの出力の差分のばらつきの他の例と、基準値との比較を説明する図である。 血圧測定の加圧過程終了時にセンサの異常検出をする手順のフローチャートである。 血圧測定の加圧過程で血圧算出する場合に圧力センサの異常検出をする手順のフローチャートである。 血圧測定の加圧過程で血圧算出する場合に圧力センサの異常検出をする他の手順のフローチャートである。 血圧測定の減圧過程で血圧算出する場合にセンサの異常検出をする手順のフローチャートである。 血圧測定の減圧過程で血圧算出する場合にセンサの異常検出をする他の手順のフローチャートである。 血圧測定の加圧または減圧過程において再加圧をした後に圧力センサの異常検出をする手順のフローチャートである。 血圧測定の減圧過程において圧力センサの異常検出のリトライをする手順のフローチャートである。 実施の形態に係る表示の一例を説明する図である。 手首式電子血圧計の外観を示す図である。
以下、この発明の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を指し、その説明は繰返さない。
本実施の形態では、測定部位を上腕とし、オシロメトリック法で血圧を算出し、圧力センサが複数個搭載されている電子血圧計を説明する。なお、血圧算出のために適用される方法は、オシロメトリック法に限定されない。
図1には、この発明の実施の形態に係る電子血圧計1の外観が示され、図2には、電子血圧計のハードウェア構成が示される。図1と図2を参照して、電子血圧計1は、本体部10と、被測定者の上腕に巻付け可能なカフ20とを備える。カフ20は、空気袋21を含む。本体部10の表面には、たとえば液晶などにより構成される表示部40と、ユーザ(被測定者)からの指示を受付けるための複数のスイッチからなる操作部41とが配置されている。
本体部10は、上述の表示部40および操作部41に加え、各部を集中的に制御し各種の演算処理を行なうためのCPU(Central Processing Unit)100と、CPU100
に所定の動作をさせるためのプログラムやデータを記憶するための処理用のメモリ42と、測定した血圧データなどを格納するためのデータ格納用のメモリ43と、本体部10の各部に電力を供給するための電源44と、現在時間を計時して計時データをCPU100に出力するタイマ45とを含む。
操作部41は、電源をONまたはOFFするための指示の入力を受付ける電源スイッチ41Aと、測定開始の指示を受付けるための測定スイッチ41Bと、測定停止の指示を受付けるための停止スイッチ41Cと、メモリ43に格納された血圧データなどの情報をメモリ43から読出し表示部40に表示する指示を受付けるためのメモリスイッチ41Dと、タイマ45をセットするために操作されるタイマセットスイッチ41Eとを有する。
本体部10は、さらに、ポンプ51および排気弁(以下、弁という)52を含むカフ圧の調整機構を有する。
ポンプ51、弁52および空気袋21内の圧力(カフ圧)を検出するための第1および第2の圧力センサ321および322からなるエア系は、エアチューブ31を介して、カフ20に内包される空気袋21と接続される。
本体部10は、さらに、上述したエア系と、カフ圧の調整機構と、第1および第2発振回路331および332と、を含む。カフ圧の調整機構は、ポンプ51および弁52のほか、ポンプ駆動回路53と弁駆動回路54とを有する。
ポンプ51は、カフ圧を加圧するために、空気袋21に空気を供給する。弁52は、空気袋21の空気を排出しまたは封入するために開閉される。ポンプ駆動回路53は、ポンプ51の駆動をCPU100から与えられる制御信号に基づいて制御する。弁駆動回路54は弁52の開閉制御をCPU100から与えられる制御信号に基づいて行なう。
第1および第2圧力センサ321および322は、静電容量型の圧力センサであり、検出するカフ圧に応じて容量値が変化する。第1および第2発振回路331および332のそれぞれは、対応する圧力センサに接続されて、対応の圧力センサの容量値に基づき発振する。これにより、対応する圧力センサの容量値に応じた周波数を有する信号(以下、周波数信号という)をCPU100に出力する。CPU100は、第1発振回路331または第2発振回路332から入力する周波数信号を圧力に変換することによって、圧力を検知する。ここでは、CPU100は、第1発振回路331と第2発振回路332から、周波数信号をタイミングをずらし交互に入力すると想定する。
図3には、電子血圧計1の機能構成が示される。図3を参照し、CPU100は、圧力調整部111、血圧算出部112、センサ異常検出部113、記録部114および表示処理部115を備える。
圧力調整部111はポンプ駆動回路53および弁駆動回路54を介してポンプ51および弁52を制御し、エアチューブ31を介して空気袋21内に空気を流入・排出することにより、カフ圧を調整する。これらの各部の機能は、全部または一部が対応するプログラム・データをCPU100がメモリ42から読出し、その命令を実行することにより実現されると想定する。
血圧算出部112は第1発振回路331または第2発振回路332から入力する周波数信号(この周波数信号は圧力情報信号を指示する)に基づき脈波振幅情報を検出し、検出した脈波振幅情報に基づきオシロメトリック法に従い最高血圧に相当する収縮期血圧SYS(SYS:Systolic Blood Pressureの略)および最低血圧に相当する拡張期血圧DIA(DIA:Diastolic Blood Pressureの略)を算出し、ならびに検出した脈波振幅情報に基づき所定時間当たりの脈拍数を算出する。具体的には、圧力調整部111によりカフ圧を所定値まで徐々に加圧(または減圧)させる過程において、第1発振回路331または第2発振回路332から入力するカフ圧に基づいて脈波振幅情報を検出し、検出した脈波振幅情報に基づき被測定者の収縮期血圧および拡張期血圧を算出する。血圧算出部112によるオシロメトリック法に従う血圧の算出および脈拍の算出は、従来から知られている方法を適用することができる。
センサ異常検出部113は、第1発振回路331および第2発振回路332から出力される周波数信号を入力し、入力した信号を解析することにより、第1圧力センサ321および第2圧力センサ322の異常を検出する。
センサ異常検出部113は、カフ圧の加圧過程において異常検出をするための加圧時検出部1131、カフ圧の減圧過程において異常検出をするための減圧時検出部1132、加圧過程終了時において異常検出をするための加圧終了時検出部1133、異常検出時における検出カフ圧が安定状態であることを検出するための安定化検出部1134、カフ圧が安定していない場合に再度加圧を要求するための再加圧要求部1135、カフ圧が安定していない場合に再度の異常検出を行なうための再検出部1136、およびカフ圧と基準値の比較結果に基づき圧力センサの異常の有無を検出する異常検出部1137を有する。
記録部114はメモリ43のデータを読出し、またはメモリ43に書込む機能を有する。具体的には、血圧算出部112からの出力データを入力し、入力したデータ(血圧測定データ)をメモリ43の所定記憶領域に格納する。さらに、センサ異常検出部113からの出力データを入力し、入力したデータ(圧力センサの異常の検出結果)をメモリ43の所定記憶領域に格納する。また記録部114は、操作部41のメモリスイッチ41Dの操作に基づきメモリ43の所定記憶領域から測定データを読出し表示処理部115に出力する。
表示処理部115は、与えられるデータを入力し、表示可能な形式に変換して表示部40に表示する。
図3ではCPU100の周辺回路について、CPU100と直接に入出力する部分のみを示している。
次に、各部の動作について、図4〜図18を参照して説明する。図9〜図15のフローチャートは予めプログラムとしてメモリ42に格納されており、CPU100がメモリ42からプログラムを読出し実行することにより、各部の処理が実現される。
(血圧算出手順)
本実施の形態におけるオシロメトリック法による血圧算出方法の概念を説明する。図4(A)には、徐々に減圧されるカフ圧がタイマ45が計時する時間軸に沿って示される。図4(B)には、同一の時間軸に沿って、上述の脈波振幅情報に対応する脈波振幅の包絡線600が示される。脈波振幅の包絡線600は圧力センサからの信号(カフ圧)に重畳した脈波振幅信号を時系列に抽出することにより検出される。
図4(A)と(B)を参照して、血圧算出部112は、脈波振幅の包絡線600において振幅の最大値MAXを検出すると、その最大値に所定の定数(たとえば0.7および0.5)を乗じて2つの閾値TH_DBPおよびTH_SBPを算出する。そして、最大値MAXが検出された時点T0のカフ圧MAP(平均血圧)よりもカフ圧が低い側において、閾値TH_DBPと包絡線600とが交わった点におけるカフ圧を拡張期血圧DIAとして算出する。また、カフ圧MAPよりもカフ圧が高い側において、閾値TH_SBPと包絡線600とが交わった点におけるカフ圧を収縮期血圧SYSとして算出する。
これは、減圧過程における血圧算出を説明するものであるが、加圧過程においても脈波振幅の包絡線600を検出して、同様の手順に従って、収縮期血圧SYSおよび拡張期血圧DIAを算出することが可能である。
(センサ異常の判断方法)
血圧測定値の信頼性を向上させるために、血圧測定の過程において、センサ異常検出部113は、第1および第2発振回路331および332から入力する周波数信号をカフ圧aおよびbに変換し、変換して得られたカフ圧aとbを比較し、比較結果に基づき、その差分が後述する基準値β(たとえば5mmHg)を超えていると判定した場合には、一方の圧力センサは異常であると判断する。
また、3台以上の圧力センサを用いる場合には、同様に変換して得られた3個以上のカフ圧の最大値と最小値の差を算出して、算出した差が基準値βを超えていると判定した場合には、いずれかの圧力センサは異常であると判断する。
センサ異常検出部113によっていずれかの圧力センサが異常であると判断された場合には、血圧算出部112は、当該判断結果に基づき、算出した血圧測定データを表示・記録に使用しない、すなわち破棄することで、血圧測定値の信頼性を向上させることができる。また、破棄するのに代替して、圧力センサが異常であることを指示する情報(メッセージ)とともに、血圧測定データを表示部40に表示してもよい(後述の図16を参照)。また、圧力センサが異常であることを指示するフラグと対応付けて当該血圧測定データを、メモリ43に格納するようにしてもよい。
被測定者の血圧がたとえば高血圧のカテゴリに属するか否かを判断するための統計量を算出するためにメモリ43の血圧測定データを用いる場合には、メモリ43に格納された血圧測定データのうち、当該フラグが対応付けされた血圧測定データは、当該算出のための対象データから除外するようにしてもよい。
また、センサ異常検出部113が検出動作をする毎に、検出結果(異常/正常)のデータ431をメモリ43の所定領域に上書きによって格納する。そして、スイッチ41Bが操作されて血圧測定の開始が指示されると、CPU100はメモリ43からデータ431を読出し、読出されたデータ431が異常を指示すると判定したときは、血圧測定を中止して読出されたデータ431を表示部40に表示するが、異常を指示しない(正常を指示する)と判定したときは、血圧測定のための加圧を開始させるようにしてもよい。
(圧力センサの異常検出のタイミング)
本実施の形態では、センサ異常検出部113による圧力センサの異常を検出するための工程が、血圧測定の過程において実施されることにより、別途、異常検出の工程を設ける必要がないとの利点がある。
図5には、血圧測定時のカフ圧Pcの時間経過に伴う変化が模式的に示される。血圧測定時には、カフ20が測定部位に巻付けられると、測定開始スイッチ41Bの操作に応答して、カフ圧Pcについて加圧が開始される。加圧が開始されると、カフ圧Pcは徐々に上昇し、加圧終了圧PEに達するまで加圧が実施される。これを加圧過程と呼ぶ。
加圧終了圧PEに達した後には、弁52が開いてカフ20内から空気が徐々に排気されることにより、減圧過程に移行する。減圧過程においても、拡張期血圧DIAと収縮期血圧SYSが検出(算出)される。
本実施の形態では、圧力センサの異常検出は、加圧過程および減圧過程のそれぞれにおいて、拡張期血圧DIAよりも低いカフ圧Pc(図5の圧力P1とP4参照)と、収縮期血圧SYSよりも高く加圧終了圧PEよりも低いカフ圧Pc(図5の圧力P2とP3)が検出される時点において実施される。さらに、加圧過程終了後から減圧過程開始までの期間において実施される。本実施の形態では、圧力センサの異常検出は、これらの時点・期間のいずれか1つ以上において実施されると想定する。
ここでは、加圧終了圧PEは、収縮期血圧SYSの+40mmHgの値とし、圧力P3は加圧終了圧PEよりも20mmHg減圧された値とし、圧力P4は拡張期血圧DIAよりも20mmHg減圧された値としている。
(カフ圧Pcが安定していることの検出)
本実施の形態では、圧力センサの異常を検出するときは、カフ圧が一定となるように制御して、安定化検出部1134が、一定であると検出した場合において異常検出を実施する。これにより、異常検出の精度を維持することができる。
図5〜図7を参照して、加圧過程を終了し、減圧過程に移行開始するまでの期間(以下、移行期間ともいう)を例示して、安定化検出部1134がカフ圧が一定であることを検出する手順について説明する。
安定化検出部1134は、圧力調整部111の出力信号に基づき、移行期間を検出する。すなわち、圧力調整部111がポンプ駆動回路53に停止信号を出力してポンプ51を停止させ(すなわち、加圧過程を終了し)、その後、弁駆動回路54に信号を出力し、閉じていた弁52を開く(すなわち、減圧過程に移行開始する)までの期間を検出する。移行期間では、ポンプ51は停止し弁52は全閉であるのでカフ圧は一定となる。
移行期間において、安定化検出部1134は、タイマ45の計時データに基づく所定間隔毎に(図6の複数の異なるタイミングPP1、PP2、PP3のそれぞれにおいて)、第1発振回路331からの入力信号に基づき第1圧力センサ321が検出するカフ圧を算出し、続いて、第2発振回路332からの入力信号に基づき第2圧力センサ322が検出するカフ圧を算出する。そして、各タイミングにおいて、検出した第1および第2圧力センサのカフ圧どうしの差分を検出する。そして、各タイミングで検出した差分どうしの差とメモリ43から読出した閾値α(図7参照)を比較する。閾値αは圧力センサの異常検出動作を許可するか否かの許容範囲の値、すなわちカフ圧が安定しているか否かを指示する。したがって、比較結果、各タイミングで検出した差分どうしの差が、閾値αの許容範囲を超えないと判断した場合には(図7(B)参照)、移行期間においてカフ圧は一定であることが検出される。一定であると検出されると、圧力センサの異常検出の処理が開始される。
一方、移行期間において被測定者の体動などによりカフ圧が変動すれば(図7(C)の破線部)、差分どうしの差が閾値αの許容範囲を超えてしまい(図7(A)参照)、カフ圧は安定していないと検出されて、圧力センサの異常検出の処理は開始されない。
なお、安定していないと検出された場合でも、再度、安定化検出部1134がカフ圧の安定化を検出するようにしてもよい。
上述の安定化検出部1134によるカフ圧安定の検出は、図5の圧力P1、P2、P3およびP4のそれぞれにおいても、同様の手順で実施される。
上記では、第1圧力センサ321と第2圧力センサ322の両方のカフ圧を用いてカフ圧安定を検出するが、いずれか一方の圧力センサから検出されるカフ圧を用いて安定を検出するようにしてもよい。つまり、一方の圧力センサからタイミングPP1、PP2、PP3のそれぞれにおいてカフ圧を検出し、検出したカフ圧のタイミング間の差分が所定値を超えない場合には、安定していると検出するようにしてもよい。
上述の安定化状態の検出精度を向上させるために、図8の手順を用いて、次のようにしてもよい。
図8(B)のように移行期間であっても大きな外乱(体動、脈波)による振幅がカフ圧信号に重畳する場合には、第1圧力センサ321と第2圧力センサ322から検出されるカフ圧の値は大きくばらつく。そこで、安定化検出部1134は、時系列に入力する第1および第2圧力センサ321と322のカフ圧の全てについて代表値として平均値を算出する。そして、その平均値を含む所定範囲の閾値γと、第1圧力センサ321と第2圧力センサ322から検出される各カフ圧の値とを比較する。比較結果に基づき、カフ圧値が閾値γ内に収まるか否かを検出する。検出結果、閾値γを超えると判定されたカフ圧値は、図8(A)に示した安定化検出のために参照するカフ圧値からは除外する。これにより、極端に大きいカフ圧または小さいカフ圧は安定化検出のための参照値から除外される。これにより、第1圧力センサ321と第2圧力センサ322が出力する複数時点のカフ圧値のうちから、代表値に基づき、安定化検出のために参照するべきカフ圧値、換言すると差分を検出するために用いるべきカフ圧値を選択的に抽出することができる。その結果、安定化の検出精度を高くすることができる。
ここでは、代表値として平均値を検出するが、中央値(メディアン値)であってもよい。
上記では、第1圧力センサ321と第2圧力センサ322の両方のカフ圧から代表値を検出するが、いずれか一方から検出されるカフ圧を用いて代表値を検出してもよい。その場合には、一方の圧力センサから時系列に検出されるカフ圧値のうち極端に大きいカフ圧値または小さいカフ圧値は、検出した代表値を用いて除外される。これにより、一方の圧力センサが出力する複数時点のカフ圧値のうちから、代表値に基づき、安定化検出のために参照するべきカフ圧値、換言すると差分を検出するために用いるべきカフ圧値を選択的に抽出することができる。その結果、安定化の検出精度を高くすることができる。
(圧力センサの異常検出)
上述の移行期間において、カフ圧安定の状態が検出されると、加圧終了時検出部1133は、閾値αの範囲内にある差分値のそれぞれと、メモリ43から読出した基準値β(図7(A)と(B)参照)とを比較する。なお、一方の圧力センサのみを用いて安定化状態を検出した場合には、異常検出時には両方の圧力センサの値を検出し、検出した値を比較する。比較結果に基づき、全ての差分値が基準値βを超えていると判定すると、第1および第2圧力センサ321および322の少なくとも一方は異常であると検出する。ここで、基準値βは、第1および第2圧力センサ321および322の故障などの異常を検出するための差分の閾値を指す。
ここでは、閾値αとβは予め実験などにより検出されていると想定する。
(再加圧および再検出について)
移行期間ではない、減圧過程(血圧算出前)および加圧過程では、圧力センサの異常検出時において安定化検出部1134により、被測定者の体動などによりカフ圧が安定していないと検出されると、当該検出信号に応答して圧力調整部111はポンプ駆動回路53を制御して、停止していたポンプ51を回転させる。これにより、カフ圧が再度、加圧される。その後、安定化検出部1134により、再度、カフ圧安定の検出が行われる。つまり、減圧過程(血圧算出前)のカフ圧P3において体動による振幅(図5の破線PX参照)が検出されると、再加圧が行われた後に、カフ圧の安定化検出が再度行われる。
また、減圧過程の血圧算出が終了した後の圧力センサの異常検出時において、安定化検出部1134により、被測定者の体動などによりカフ圧が安定していないと検出された場合には、当該検出信号に応答して圧力調整部111は弁駆動回路54を制御して、閉じていた弁52を開けて、所定圧だけ減圧した後に、安定化検出部1134により、再度、カフ圧安定の検出が行われる。つまり、減圧過程(血圧算出後)のタイミングP4において体動による振幅(図5の破線PY参照)が検出されると、減圧が行われた後に、カフ圧の安定化検出が再度行われる。
なお、ここでは再度の安定化検出のために再加圧・再検出をしているが、安定化を検出できない場合には、その旨を表示部40などに表示して、体動を防止するために被測定者に安静を促すメッセージを表示してもよい。
(血圧測定処理)
血圧測定処理について、圧力センサの異常を検出するタイミングについて場合分けをしながら説明する。
<加圧過程の終了時に圧力センサの異常検出をする場合>
図9を参照して、上述の移行期間において圧力センサ異常検出を実施する手順について説明する。
まず、被測定者が電源スイッチ41Aを操作(押す)すると(ステップST1)、CPU100は、図示のない作業用メモリを初期化する(ST2)。
続いて、第1および第2圧力センサ321および322の0mmHgの調整を行う(ST3)。
ここで、被測定者は、カフ20を図1のように測定部位に巻付けて装着する。カフ20を巻きつけた後、被測定者は測定スイッチ41Bを操作(押す)すると(ステップST4)、圧力調整部111はポンプ駆動回路53および弁駆動回路54に制御信号を出力する。ポンプ駆動回路53および弁駆動回路54は制御信号に基づき弁52を閉鎖した後に、ポンプ51を駆動する。これにより、圧力調整部111は、第1圧力センサ321から検出されるカフ圧とメモリ42から読出した加圧終了圧PEとを比較しながら、比較結果に基づき、カフ圧を加圧終了圧PEまで徐々に加圧する(ステップST5、ST6)。
加圧終了圧PEまで加圧した後(ステップST6で≧加圧終了圧)、圧力調整部111はポンプ駆動回路53および弁駆動回路54に制御信号を出力する。ポンプ駆動回路53および弁駆動回路54は制御信号に基づきポンプ51を停止する(ステップST7)。これにより、移行期間においてカフ圧は一定に保持される。
続いて、安定化検出部1134において、移行期間における前述したカフ圧安定の有無が検出されて、カフ圧は安定しておらず、または加圧終了時検出部1133により圧力センサは異常であると検出されると(ステップST8a、ステップST9でYES)、圧力調整部111は弁駆動回路54に制御信号を出力し、弁52を全開とする(ステップST10)。これにより、カフ20からは空気が急速に排気されて、一連の処理は終了する。
カフ圧が安定した状態において、加圧終了時検出部1133が圧力センサは異常なしと判定すると(ステップST9でNO)、減圧過程に移行し、血圧を算出する。
具体的には、圧力調整部111は弁駆動回路54に制御信号を出力し、弁52を徐々に開くように制御する。これにより、カフ圧は徐々に減圧していく(ステップST11)。
この減圧過程において、血圧算出部112は第1発振回路331または第2発振回路332から出力される周波数信号に基づき、すなわち第1圧力センサ321または第2圧力センサ322によって検出されたカフ圧信号に基づき脈波振幅情報を検出し、検出した脈波振幅情報に所定の演算を行う。この演算により収縮期血圧SYSおよび拡張期血圧DIAが算出される(ステップST12、ST13)。脈波振幅情報は、測定部位の動脈の容積変化成分を表し、検出するカフ圧信号に含まれる。
収縮期血圧SYS・拡張期血圧DIAが算出されて決定すると(ステップST13でYES)、圧力調整部111は弁駆動回路54を介して弁52を全開にし、カフ20内の空気を急速排気する(ステップST14)。
血圧算出部112により算出された血圧のデータは、表示処理部115と記録部114に出力される。表示処理部115は血圧データを入力して、表示部40に表示する(ステップST15)。また、記録部114は血圧データを入力し、タイマ45から入力する時間データを関連付けて、メモリ43の所定記憶領域に格納する(ステップST16)。
なお、血圧算出部112は検出される脈波振幅情報に基づき脈拍数を算出することもできる。算出された脈拍数は表示処理部115により表示部40に表示されるとともに、記録部114により血圧データと関連付けてメモリ43に格納される。
また、センサ異常と判断された場合には(ステップST9でYES)、血圧算出がされないので、表示部40に、“センサ異常”のメッセージを表示してもよい。被測定者は、センサ異常であるから、血圧が算出されなかったと確認することができる。
図11のフローチャートでは、圧力センサの異常が検出された場合には、血圧測定処理は中止される(血圧算出がされない)が、中止せずに継続させて、血圧測定後に表示部40に、“センサ異常”のメッセージを表示してもよい。
<図5のカフ圧P1において圧力センサの異常検出をする場合>
図10を参照して、加圧過程における拡張期血圧DIAよりも低いカフ圧(図5のカフ圧P1)において圧力センサ異常検出を実施する手順について説明する。カフ圧P1の値は予めメモリ42に格納されていると想定する。
図10では、ステップST1〜ST4の処理が図9と同様に行われる。続いて、圧力調整部111は、第1圧力センサ321から検出されるカフ圧とメモリ42から読出したカフ圧P1とを比較しながら、比較結果に基づき、カフ圧が第1圧値(すなわち、カフ圧P1の値)以上を指示するまで(ステップST6aで≧第1圧値)、ポンプ51を回転して加圧する。その後、ポンプ51を停止する。これにより、カフ圧が一定に保持される(ステップST7)。
続いて、安定化検出部1134において、前述したカフ圧安定の有無が検出されて、カフ圧は安定しておらず、または加圧時検出部1131により圧力センサは異常であると検出されると(ステップST8、ステップST9でYES)、圧力調整部111は弁駆動回路54に制御信号を出力し、弁52を全開とする(ステップST10)。これにより、カフ20からは空気が急速に排気されて、一連の処理は終了する。このように、圧力センサの異常が検出された場合には、血圧測定処理は中止される。なお、異常検出の処理(ステップST8)の詳細は後述する。
カフ圧が安定した状態において、加圧時検出部1131が圧力センサは異常なしと判定すると(ステップST9でNO)、カフ圧が加圧終了圧PEになるまで、加圧過程が継続し、その間に血圧が算出される(ステップST11a、ST12)。
収縮期血圧SYS・拡張期血圧DIAが決定すると(ステップST13でYES)、図9のステップST14〜ST16の処理が同様に行われる。
<図5のカフ圧P2において圧力センサの異常検出をする場合>
図11を参照して、加圧過程における拡張期血圧SYSよりも高いカフ圧(図5のカフ圧P2)において圧力センサ異常検出を実施する手順について説明する。カフ圧P2の値は予めメモリ42に格納されていると想定する。
図11では、ステップST1〜ST4の処理が図9と同様に行われる。続いて、ポンプ51が回転してカフ圧が上昇し加圧過程における血圧算出が行われる(ステップST4a〜ST4c)。血圧値(拡張期血圧DIA、収縮期血圧SYS)が決定すると、圧力調整部111は、第1圧力センサ321から検出されるカフ圧とメモリ42から読出したカフ圧P2とを比較しながら、比較結果に基づき、カフ圧が第2圧値(すなわち、カフ圧P2の値)以上を指示するまで(ステップST6bで≧第2圧値)、ポンプ51を回転させて加圧する。その後、ポンプ51を停止させて、カフ圧を一定に保持する(ステップST7)。
続いて、安定化検出部1134において、前述したカフ圧安定の有無が検出されて、カフ圧安定しておらず、または加圧時検出部1131により圧力センサは異常であると検出されると(ステップST8、ステップST9でYES)、圧力調整部111は弁駆動回路54に制御信号を出力し、弁52を全開とする(ステップST10)。これにより、カフ20からは空気が急速に排気されて、一連の処理は終了する。
カフ圧が安定した状態において、加圧時検出部1131が圧力センサは異常なしと判定すると(ステップST9でNO)、図9のステップST14〜ST16の処理が同様に行われる。
カフ圧P1とP2で異常検出をする場合には、加圧過程および減圧過程のいずれにおいても検出することができる。
<図5のカフ圧P3において圧力センサの異常検出をする場合>
図12を参照して、減圧過程における収縮期血圧SYSよりも高いカフ圧(図5のカフ圧P3)において圧力センサ異常検出を実施する手順について説明する。カフ圧P3の値は予めメモリ42に格納されていると想定する。
図12では、ステップST1〜ST7の処理が図9と同様に行われる。続いて、ポンプ51が停止した状態で、弁52が開いて、カフ圧は徐々に減じられる減圧過程に移行する。減圧過程において、圧力調整部111は、第1圧力センサ321から検出されるカフ圧とメモリ42から読出したカフ圧P3とを比較しながら、比較結果に基づき、カフ圧が第3圧値(すなわち、カフ圧P3の値)より大きい値を指示する間は減圧が継続するが、第3圧値以下を指示すると判定すると(ステップST11aで≦第3圧値)、弁52を閉じてカフ圧を一定に保持する(ステップST11b)。
続いて、安定化検出部1134において、前述したカフ圧安定の有無が検出されて、カフ圧は安定しておらず、または減圧時検出部1132により圧力センサは異常であると検出されると(ステップST11c、ステップST11dでYES)、圧力調整部111は弁駆動回路54に制御信号を出力し、弁52を全開とする(ステップST17)。これにより、カフ20からは空気が急速に排気されて、一連の処理は終了する。このように、圧力センサの異常が検出された場合には、血圧測定処理は中止される。なお、異常検出の処理(ステップST11c)の詳細は後述する。
カフ圧が安定した状態において、減圧時検出部1132が圧力センサは異常なしと判定すると(ステップST11dでNO)、徐々に排気が進行する減圧過程が継続し、その間に血圧が算出される(ステップST11e、ST12)。
収縮期血圧SYS・拡張期血圧DIAが決定すると(ステップST13でYES)、図9のステップST14〜ST16と同様の処理が行われる。
<図5のカフ圧P4において圧力センサの異常検出をする場合>
図13を参照して、減圧過程における拡張期血圧DIAよりも低いカフ圧(図5のカフ圧P4)において圧力センサ異常検出を実施する手順について説明する。カフ圧P4の値は予めメモリ42に格納されていると想定する。
図13では、ステップST1〜ST7の処理が図12と同様に行われる。続いて、ポンプ51を停止させた状態で弁52を開き減圧過程に移る。減圧過程では、血圧算出が行われる(ステップST7a〜ST7c)。血圧値(拡張期血圧DIA、収縮期血圧SYS)が決定すると、圧力調整部111は、第1圧力センサ321から検出されるカフ圧とメモリ42から読出したカフ圧P4とを比較しながら、比較結果に基づき、カフ圧が第4圧値(すなわち、カフ圧P4の値)以下を指示するまで(ステップST11bで≦第4圧値)減圧する。その後、弁51が閉じて、カフ圧を一定に保持する(ステップS11b)。
続いて、安定化検出部1134によって、前述したカフ圧安定の有無が検出されて、カフ圧が安定しておらず、または減圧時検出部1132により圧力センサは異常であると検出されると(ステップST11c、ステップST11dでYES)、圧力調整部111は弁駆動回路54に制御信号を出力し、弁52を全開とする(ステップST17)。これにより、カフ20からは空気が急速に排気されて、一連の処理は終了する。
カフ圧が安定した状態において、減圧時検出部1132が圧力センサは異常なしと判定すると(ステップST11でNO)、図9のステップST14〜ST16の処理が同様に行われる。
このように、血圧測定における加圧過程、移行期間および減圧過程の少なくも1つ以上のタイミング(図5のカフ圧P1〜P4のタイミングを含む)において、圧力センサの異常を検出するので、別途、異常検出の工程を設ける必要がない。
また、異常検出は、加圧・減圧過程であるとしてもカフ圧を一定に保持した状態で行われるので、比較的に高い検出精度を得ることができる。
図14には、加圧過程および減圧過程(ただし、血圧値算出前)、すなわち図5のカフ圧P1、P2およびP3におけるセンサ異常検出の処理(ステップST8、ST11c)のフローチャートが示される。
まず、安定化検出部1134は、第1および第2圧力センサ321および322から、所定時間間隔毎に、すなわち複数のタイミングにおいてカフ圧値を検出する(ステップST20、ST21)。そして、検出された各タイミングにおいて検出された各圧力センサの圧力差を検出し、検出した差分を比較する(ステップST23)。比較結果、差分どうしの差が閾値αの範囲に属するか属さないかを判定する(ステップST25)。
判定結果、図7(B)に示されるように差分どうしの差が閾値αの値を指示すると検出されると(ステップST25でYES)、異常検出部1137により、各圧力差が、基準値βよりも大きいか否かを検出する(ステップST27)。基準値βよりも大きいと検出されると、圧力センサは異常であると判定するが、そうでないと異常ではないと判定される。
一方、差分どうしの差が閾値αの値を指示しないと検出されると(ステップST25でNO)、再加圧要求部1135は、圧力調整部111に再加圧の要求信号を出力する(ステップST29)。圧力調整部111は、要求に応答して、カフ圧が所定圧だけ上昇するようにポンプ51を回転させる(ステップST31、ST33)。このような再加圧後に、ステップST20の処理に戻り、以降の処理が繰返される。
このように、体動・脈などに起因してカフ圧安定期間を検出できないために圧力センサの異常検出ができない場合には、再度、カフ圧を加圧または減圧させることで体動・脈などの外乱が入るのを防止可能な状態にし、その後に、カフ圧の安定の検出と圧力センサの異常検出とを再度、行うことができる。
図15には、減圧過程(ただし、血圧値算出後)、すなわち図5のカフ圧P4におけるセンサ異常検出の処理(ステップST11c)のフローチャートが示される。
まず、安定化検出部1134と異常検出部1137は、図14と同様に、ステップST20〜ST27の処理を行う。
図7(B)に示されるように上述の差分どうしの差が閾値αの値を指示すると検出されると(ステップST25でNO)、再検出部1136は、圧力調整部111に減圧の要求信号を出力する(ステップST35)。圧力調整部111は、要求に応答して、カフ圧が所定圧だけ減少するように弁52を開く(ステップST35、ST37)。このような減圧後に、ステップST20の処理に戻り、以降の処理が繰返される。
このように、体動・脈などに起因してカフ圧安定期間を検出できないために圧力センサの異常検出ができない場合には、カフ圧を減少させることで体動・脈などの外乱が入るのを防止可能な状態にし、その後に、カフ圧の安定の検出と圧力センサの異常検出とを再度、行うことができる。
(表示例)
図16には、表示部40における圧力センサの異常検出結果の表示例が示される。上述した各フローチャートでは、圧力センサの異常が検出された場合には、算出される血圧値はメモリ43に格納されていないが、異常検出の結果と関連付けて格納されるようにしてもよい。その場合には、血圧測定値の表示とともに、圧力センサの異常の検出結果も表示がされる。
図16では、表示処理部115はセンサ異常検出部113の検出結果に基づき、第1および第2圧力センサ321および322が正常であれば、“NG”の文字は消灯させて“OK”の文字のみを点灯させる。検出結果が異常を指示するならば“OK”の文字は消灯させて“NG”の文字を点灯する。したがって、正常の場合には正常であることを報知する機能を有する。
表示仕様として、測定開始時に正常を示す文字(“OK”)が表示またはランプが点灯し、圧力センサに異常を検出した場合には、文字の点滅またはランプの点滅により報知するようにしてもよい。これにより、通常は正常であることが報知されて、異常検出がされたときに報知態様は、異常を指す態様に変更される。
表示においては、タイマ45によって計時された測定時間のデータ402と、血圧測定の結果である収縮期血圧SYSのデータ403と、拡張期血圧DIAのデータ404と、脈拍数のデータ405とが、圧力センサ異常検出の“NG”/“OK”の表示とともに、表示される。
被測定者は、このような表示を確認することで、圧力センサの校正を製造者に依頼するタイミングを得ることができる。したがって、圧力センサが異常であるのを気付かないままに血圧測定をすることが回避されて、血圧測定値の信頼性を向上させることができる。
なお、実施の形態では、電子血圧計1は、据置型でありカフ20が上腕部に巻付けられるとしているが、図17のように、カフ20と本体部10が一体的に構成されており、カフ20を手首に巻付ける手首式電子血圧計であっても同様に適用することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 電子血圧計、321 第1圧力センサ、322 第2圧力センサ、331 第1発振回路、332 第2発振回路、112 血圧算出部、113 センサ異常検出部。

Claims (15)

  1. 測定部位に装着するカフと、
    前記カフに加える圧力を調整する加圧・減圧手段と、
    複数の圧力センサを含み、前記複数の圧力センサから出力される圧力情報に基づき前記カフ内のカフ圧を検出するための圧力検出手段と、
    血圧測定時において、前記圧力検出手段が検出するカフ圧の変化に基づき血圧を算出する血圧算出手段と、
    前記血圧測定時にカフ圧を所定圧に保持する保持手段と、
    前記保持手段が前記カフ圧を前記所定圧に保持する状態において、前記複数の圧力センサから出力される圧力情報に従い、前記複数の圧力センサのうち少なくとも1つが異常であるか否かを検出する異常検出手段と、を備える、電子血圧計。
  2. 前記血圧測定は、血圧測定を開始後に前記加圧・減圧手段によって前記カフを加圧する加圧過程と、前記カフを減圧する減圧過程と、前記加圧過程を終了後から前記減圧過程を開始するまでの移行期間とを含み、
    前記保持手段は、前記加圧過程、前記減圧過程および前記移行期間の少なくとも1つにおいて、前記カフに加える圧力を前記所定圧に保持する、請求項1に記載の電子血圧計。
  3. 前記所定圧は、前記加圧過程を終了時の前記カフ圧を指示する、請求項2に記載の電子血圧計。
  4. 前記異常検出手段は、
    前記複数の圧力センサから出力される前記圧力情報に従い、前記所定圧に保持されているか否かを検出する安定化検出手段を含み、
    前記異常検出手段は、
    前記安定化検出手段が前記所定圧に保持されていると検出したときに、前記複数の圧力センサから出力される前記圧力情報に従い、前記複数の圧力センサのうち少なくとも1つが異常であるか否かを検出する、請求項1から3のいずれかに記載の電子血圧計。
  5. 前記安定化検出手段は、
    前記複数の圧力センサのうちの1つから時系列に出力される複数時点の前記圧力情報の相互の差分を検出し、検出した差分に従い、前記所定圧に保持されているか否かを検出する、請求項4に記載の電子血圧計。
  6. 前記安定化検出手段は、
    前記複数時点において前記複数の圧力センサのうちの1つが出力する前記圧力情報に基づき代表圧力情報を検出し、
    前記複数の圧力センサの少なくとも1つが出力する前記複数時点の前記圧力情報のうちから、前記代表圧力情報に基づき、前記差分を検出するための前記圧力情報を抽出する、請求項5に記載の電子血圧計。
  7. 前記安定化検出手段は、
    前記複数の圧力センサから時系列に出力される複数時点の前記圧力情報に基づき、前記圧力情報の差分を複数時点それぞれにおいて検出し、検出した差分どうしの差に従い、前記所定圧に保持されているか否かを検出する、請求項4に記載の電子血圧計。
  8. 前記安定化検出手段は、
    前記複数時点において前記複数の圧力センサが出力する前記圧力情報に基づき代表圧力情報を検出し、
    前記複数の圧力センサが出力する前記複数時点の前記圧力情報のうちから、前記代表圧力情報に基づき、前記差分を検出するための前記圧力情報を抽出する、請求項7に記載の電子血圧計。
  9. 前記異常検出手段が、前記複数の圧力センサのうち少なくとも1つについて異常を検出したとき、前記血圧測定を中止する、請求項1から8のいずれかに記載の電子血圧計。
  10. 記憶部を、さらに備え、
    前記異常検出手段が前記複数の圧力センサのうち少なくとも1つについて異常であるか否かを検出する毎に、検出の結果を前記記憶部に格納し、
    前記血圧測定の開始時に、前記記憶部から読出された前記検出の結果が異常を指示すると判定したとき、前記血圧測定を中止し、読出された前記検出の結果を出力する、請求項1から9のいずれかに記載の電子血圧計。
  11. 前記電子血圧計は、前記異常検出手段による検出の結果を出力する、請求項1から10のいずれかに記載の電子血圧計。
  12. 前記異常検出手段が、前記複数の圧力センサのうち少なくとも1つについて異常を検出したとき、前記血圧測定を終了後に、前記異常検出手段による検出の結果を出力する、請求項1から10のいずれかに記載の電子血圧計。
  13. 前記血圧算出手段が算出した前記血圧のデータと、前記血圧のデータに対応付けて前記異常検出手段による検出の結果とが格納されるデータ格納部を、さらに備え、
    前記データ格納部の前記血圧のデータのうち、対応の前記検出の結果が異常を指す前記血圧のデータは、統計量の算出のために用いられるべき血圧のデータからは除外される、請求項1から10のいずれかに記載の電子血圧計。
  14. 前記安定化検出手段が前記所定圧に保持されていると検出しないときは、その旨を報知する、請求項4から8のいずれかに記載の電子血圧計。
  15. 前記安定化検出手段が前記所定圧に保持されていると検出しないときは、前記加圧・減圧手段により前記カフを加圧した後に、再度、前記所定圧に保持されているか否かを検出する、請求項4から8のいずれかに記載の電子血圧計。
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