図1は、被圧迫部位である生体の肢体たとえば上腕10に巻き付けられた上腕用の圧迫帯12を備えた本発明の一例の自動血圧測定装置14を示している。この自動血圧測定装置14は、上腕10内の動脈16を止血するのに十分な値まで昇圧させた圧迫帯12の圧迫圧を降圧させる過程において、動脈16の容積変化に応答して発生する圧迫帯12内の圧力振動である脈波を逐次抽出し、その脈波の変化に基づいてその生体の最高血圧値SBPおよび最低血圧値DBPを測定するものである。
図2は圧迫帯12の外周面を示す一部を切り欠いた図である。図2に示すように、圧迫帯12は、PVC等の合成樹脂により裏面が相互にラミネートされた合成樹脂繊維製の外周側面不織布20aおよび図示しない内周側不織布から成る帯状外袋20と、その帯状外袋20内において幅方向に順次収容され、たとえば軟質ポリ塩化ビニールシートなどの可撓性シートから構成されて独立して上腕10を圧迫可能な上流側膨張袋22、中間膨張袋24、および下流側膨張袋26とを備え、外周側面不織布20aの端部に取り付けられた面ファスナ28に前記内周側不織布の端部に取り付けられた図示しない起毛パイルが着脱可能に接着されることにより、上腕10に着脱可能に装着されるようになっている。上流側膨張袋22、中間膨張袋24、および下流側膨張袋26は、幅方向に連ねられて前記上腕10を各々圧迫する独立した気室をそれぞれ有するとともに、管接続用コネクタ32、34、および36を外周面側に備えている。それら管接続用コネクタ32、34、および36は、外周側面不織布20aを通して圧迫帯12の外周面に露出されている。
図3は圧迫帯12内に備えられた上流側膨張袋22、中間膨張袋24、および下流側膨張袋26を示す平面図であり、図4はそれらを幅方向すなわち図3の矢印a方向に切断した断面図である。上流側膨張袋22、中流側膨張袋24、および下流側膨張袋26は、それらにより圧迫された動脈16の容積変化に応答して発生する圧力振動である脈波を検出するためのものであり、それぞれ長手状を成している。上流側膨張袋22および下流側膨張袋26は中間膨張袋24の両側に隣接した状態で配置されている。また、中間膨張袋24は上流側膨張袋22および下流側膨張袋26の間に挟まれた状態で圧迫帯12の幅方向の中央部に配置されている。なお、圧迫帯12が前記上腕10に巻き付けられた状態においては、上流側膨張袋22および下流側膨張袋26は上記上腕10の長手方向に所定間隔を隔てて位置させられ、また、中間膨張袋24は上記上腕10の長手方向において連なるように上記上流側膨張袋22および下流側膨張袋26の間に配置させられる。
中間膨張袋24は所謂マチ構造の側縁部を両側に備えている。すなわち、中間膨張袋24の上腕10の長手方向における両端部には、互いに接近するほど深くなるように互いに接近する方向に折れ込まれた可撓性シートから成る一対の折込溝24fおよび24fがそれぞれ形成されている。そして、上流側膨張袋22および下流側膨張袋26の中間膨張袋24に隣接する側の隣接側端部22aおよび26aが上記一対の折込溝24fおよび24f内に差し入れられて配置されるようになっている。これにより、中間膨張袋24の両端部と上流側膨張袋22の隣接側端部22aおよび下流側膨張袋26の隣接側端部26aとが相互に重ねられた構造すなわちオーバラップ構造となるので、上流側膨張袋22、中間膨張袋24、および下流側膨張袋26が等圧で上腕10を圧迫したときにそれらの境界付近においても均等な圧力分布が得られる。
上流側膨張袋22および下流側膨張袋26も、所謂マチ構造の側縁部を中間膨張袋24とは反対側の端部22bおよび26bに備えている。すなわち、上流側膨張袋22および下流側膨張袋26の中間膨張袋24とは反対側の端部22bおよび26bには、互いに接近するほど深くなるように互いに接近する方向に折れ込まれた可撓性シートから成る折込溝22fおよび26fがそれぞれ形成されている。それら折込溝22fおよび26fを構成するシートは、幅方向に飛び出ないように、上流側膨張袋22および下流側膨張袋26内に配置された貫通穴を備える接続シート38、40を介してその反対側部分すなわち中間膨張袋24側の部分に接続されている。これにより、上流側膨張袋22および下流側膨張袋26の端部22bおよび26bにおいても前記上腕10の動脈16に対する圧迫圧が他の部分と同様に得られるので、圧迫帯12の幅方向の有効圧迫幅がその幅寸法と同等になる。圧迫帯12の幅方向は12cm程度であり、その幅方向に3つの上流側膨張袋22、中間膨張袋24、および下流側膨張袋26が配置された構造であるから、それぞれが実質的に4cm程度の幅寸法とならざるを得ない。このような狭い幅寸法であっても圧迫機能を十分に発生させるために、中間膨張袋24の両端部24aおよび24bと上流側膨張袋22および下流側膨張袋26の隣接側端部22aおよび26aとが相互に重ねられたオーバラップ構造とされるとともに、上流側膨張袋22および下流側膨張袋26の中間膨張袋24とは反対側の端部22bおよび26bが所謂マチ構造の側縁部とされている。
上流側膨張袋22および下流側膨張袋26の中間膨張袋24側の端部22aおよび26aと、それが差し入れられている一対の折込溝24fおよび24fの内壁面すなわち相対向する溝側面との間には、圧迫帯12の長手方向の曲げ剛性よりもその圧迫帯12の幅方向の曲げ剛性が高い剛性の異方性を有する長手状の遮蔽部材42がそれぞれ介在させられている。この遮蔽部材42は、上流側膨張袋22および下流側膨張袋26、或いは中間膨張袋24と同様の長さ寸法を備えている。本実施例では、図3、図4に示すように、上流側膨張袋22の端部22aとそれが差し入れられている折込溝24fとの間の隙間のうちの外周側の隙間、および、下流側膨張袋26の端部26aとそれが差し入れられている折込溝24fとの間の隙間のうちの外周側の隙間に、長手状の遮蔽部材42がそれぞれ介在させられているが、内周側隙間にも介在させられてもよい。内周側隙間に比較して外周側隙間の方が遮蔽効果が大きいので、少なくとも外周側隙間に設けられればよい。
上記遮蔽部材42は、上腕10の長手方向すなわち圧迫帯12の幅方向に平行な樹脂製の複数本の可撓性中空管44が互いに平行な状態で、上腕10の周方向すなわち圧迫帯12の長手方向に連ねて配列されるとともに、それら可撓性中空管44が型成形或いは接着により直接に或いは粘着テープなどの可撓性シート等の他の部材を介して間接的に相互に連結されることにより構成されている。上記遮蔽部材42は、上流側膨張袋22および下流側膨張袋26の中間膨張袋24側の端部22aおよび26aの外周側の複数箇所に設けられた複数の掛止シート46に掛け止められている。
図1に戻って、自動血圧測定装置14においては、空気ポンプ50、急速排気弁52、および排気制御弁54が主配管56にそれぞれ接続されている。その主配管56からは、上流側膨張袋22に接続された第1分岐管58、中間膨張袋24に接続された第2分岐管62、および下流側膨張袋26に接続された第3分岐管64がそれぞれ分岐させられている。上記第1分岐管58は、空気ポンプ50と上流側膨張袋22との間を直接開閉するための第1開閉弁E1を直列に備えている。また、上記主配管56は、空気ポンプ50、急速排気弁52、および排気制御弁54と、上記各分岐管との間を直接開閉するための第2開閉弁E2を直列に備えている。また、上記第3分岐管64は、空気ポンプ50と下流側膨張袋26との間を直接開閉するための第3開閉弁E3を直列に備えている。そして、上流側膨張袋22内の圧力値を検出するための第1圧力センサT1が第1分岐管58に接続され、中間膨張袋24内の圧力値を検出するための第2圧力センサT2が第2分岐管62に接続され、下流側膨張袋26内の圧力値を検出するための第3圧力センサT3が第3分岐管64に接続されている。
上記第1圧力センサT1、第2圧力センサT2、および第3圧力センサT3から電子制御装置70には、上流側膨張袋22内の圧力値すなわち上流側膨張袋22の圧迫圧力値PC1を示す出力信号、中間膨張袋24内の圧力値すなわち中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2を示す出力信号、および下流側膨張袋26内の圧力値すなわち下流側膨張袋26の圧迫圧力値PC3を示す出力信号がそれぞれ供給される。電子制御装置70は、CPU72、RAM74、ROM76、および図示しないI/Oポートなどを含む所謂マイクロコンピュータである。この電子制御装置70は、CPU72がRAM74の記憶機能を利用しつつ予めROM76に記憶されたプログラムにしたがって入力信号を処理し、電動式の空気ポンプ50、急速排気弁52、排気制御弁54、第1開閉弁E1、第2開閉弁E2、および第3開閉弁E3をそれぞれ制御することにより、血圧測定起動判定制御や自動血圧測定制御を実行する。それら制御実行時において、電子制御装置70は、膨張袋22、24、および26にそれぞれ圧迫された上腕10の動脈16の容積変化に応答してそれぞれ発生する膨張袋22、24、および26内の圧力振動である脈波を示す脈波信号SM1、SM2、およびSM3をそれぞれ採取する。また、電子制御装置70は、それら脈波信号SM1、SM2、およびSM3に基づいて、血圧測定の起動判定を行い、最高血圧値SBPおよび最低血圧値DBPの決定を行い、表示装置78にその結果を表示させる。この電子制御装置70には、上記第1圧力センサT1、第2圧力センサT2、および第3圧力センサT3からの出力信号に加え、血圧測定スタートセンサ80および血圧モニタースタートセンサ82からの出力信号が供給される。上記血圧測定スタートセンサ80は、血圧測定開始の合図となる信号を出力するものであり、例えば図示しない血圧測定起動操作装置が操作されることで上記信号を出力するようになっている。また、上記血圧モニタースタートセンサ82は、生体の血圧監視開始の合図となる信号を出力するものであり、例えば図示しない血圧監視起動操作装置が操作されることで上記信号を出力するようになっている。
図5は、電子制御装置70に備えられた制御機能の要部を説明するための機能ブロック線図である。図5において、血圧測定起動判定手段84は、血圧監視開始の合図となる信号が血圧モニタースタートセンサ82から供給された場合に、空気ポンプ50、急速排気弁52、排気制御弁54、第1開閉弁E1、第2開閉弁E2、および第3開閉弁E3をそれぞれ制御することにより、膨張袋22、24、および26による上腕10の動脈16への圧迫圧力値PC1、PC2、およびPC3を生体の最低血圧値DBPよりも充分に小さい値に予め設定された第1昇圧目標圧力値PCM1(たとえば30〜50mmHgの範囲内)まで同時に昇圧する。例えば、中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が上記第1昇圧目標圧力値PCM1以上となるまで各膨張袋を昇圧する。この圧迫帯12の第1昇圧目標圧力値PCM1への昇圧は、血圧監視モードの成立時であって自動血圧測定の実施以外の期間において、予め設定された血圧監視周期ts(例えば30秒〜5分の範囲内)毎に予め設定された低圧力値保持時間tc1(例えば5〜10秒)だけ行われる。上記第1昇圧目標圧力値PCM1は、本発明における所定の低圧力値に相当する。そして、血圧測定起動判定手段84は、中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が上記第1昇圧目標圧力値PCM1以上となってから低圧力値保持時間tc1が経過したときに、急速排気弁52を用いて膨張袋22、24、および26内の圧力をそれぞれ大気圧まで排圧する。
また、血圧測定起動判定手段84は、圧迫帯12の膨張袋22、24、および26の圧迫圧力値PCが第1昇圧目標圧力値PCM1とされた状態において、第1圧力センサT1および第3圧力センサT3からの出力信号に基づいて膨張袋22および26内の圧力変動である脈波を示す脈波信号SM1およびSM3を逐次採取する。具体的には、第1圧力センサT1および第3圧力センサT3からの出力信号に対してローパスフィルタ処理または数Hz乃至数十Hzの波長帯の信号を弁別するバンドパスフィルタ処理をそれぞれ為すことにより脈波信号SM1およびSM3を抽出する。これら脈波信号SM1およびSM3は例えばRAM74等の所定の記憶領域に記憶される。
また、血圧測定起動判定手段84は、上記記憶された脈波信号SM1およびSM3に基づいてそれら脈波間の位相差を算出する。具体的には、例えば図6に示されるような時間軸と圧迫圧力値軸との二次元座標内に示される下流側膨張袋26からの脈波信号SM3の立ち上がり点a3と上流側膨張袋22からの脈波信号SM1の立ち上がり点a1との時間差t31(=ta3―ta1)を一拍毎に算出する。そして、X拍ある脈波から一拍毎に算出された複数の時間差t31(1)〜t31(X)の平均値である平均時間差t31_averageを、上記位相差として決定する。平均時間差t31_averageは、本発明における、複数の膨張袋のうちの少なくとも2つからそれぞれ抽出される脈波間の位相差に相当する。なお、上記立ち上がり点a1は、脈波信号SM1の立ち上がり部分の変曲点b1における接線Lt1と、脈波信号SM1の立ち上がり始点c1を通る時間軸に平行な横線Lw1との交点である。また、上記立ち上がり点a3は、脈波信号SM3の立ち上がり部分の変曲点b3における接線Lt3と、脈波信号SM3の立ち上がり始点c3を通る時間軸に平行な横線Lw3との交点である。
また、血圧測定起動判定手段84は、上記決定された平均時間差t31_averageの変化率Rt31が予め設定された判定値Z(例えば10〜20%)以上となって生体の血圧値BPが急低下または急上昇したことが予測された場合に、生体の血圧測定を開始するように後述の自動血圧測定手段86へ指令を送る。ここで、今回の血圧監視モードの成立以後において血圧測定が未だ実行されていない場合には、変化率Rt31は、今回の血圧監視モードの成立直後に算出された第1基準平均時間差t31_average(1)に対する変化率であり、第1基準平均時間差t31_average(1)と直前の平均時間差t31_averageとの差の絶対値を、第1基準平均時間差t31_average(1)で除する次式(1)で算出される。また、今回の血圧監視モードの成立以後において血圧測定が1回以上実行されている場合には、変化率Rt31は、前回の血圧測定直後に算出された第2基準平均時間差t31_average(2)に対する変化率であり、第2基準平均時間差t31_average(2)と直前の平均時間差t31_averageとの差の絶対値を、第2基準平均時間差t31_average(2)で除する次式(2)で算出される。
Rt31=|t31_average(1)−t31_average|/t31_average(1)・・・(1)
Rt31=|t31_average(2)−t31_average|/t31_average(2)・・・(2)
ここで、脈波伝播速度PWVは、時間差t31すなわち上流側膨張袋22と下流側膨張袋26との間の脈波伝播時間を、上記膨張袋間の距離で除して算出される。その脈波伝播速度PWVと血圧値BP(たとえば最高血圧値SBPや平均血圧値MBP)との間には、血圧値BPが高いほど脈波伝播速度PWVが速いという関係がある。そのため、平均時間差t31_averageの変化値である変化率Rt31と血圧値BPの変化値との間には、血圧値BPの変化値が大きいほど変化率Rt31が大きくなるという関係がある。したがって、平均時間差t31_averageの変化率Rt31が予め設定された判定値Zよりも大きいことをもって、血圧値BPの変化値が所定値よりも大きいことを把握することができる。
自動血圧測定手段86は、血圧測定開始の合図となる信号が血圧測定起動判定手段84から供給された場合に、空気ポンプ50、急速排気弁52、排気制御弁54、第1開閉弁E1、第2開閉弁E2、および第3開閉弁E3をそれぞれ制御することにより、膨張袋22、24、および26による上腕10の動脈16への圧迫圧力値PCをその動脈16における最高血圧値SBPよりも充分に高い値に予め設定された第2昇圧目標圧力値PCM2(たとえば180mmHg)まで同時に急速に昇圧する。例えば、中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が上記第2昇圧目標圧力値PCM2以上となるまで各膨張袋を昇圧する。続いて、上記昇圧させた膨張袋22、24、および26の圧迫圧力値PCを例えば2〜3mmHg/secに予め設定された徐速降圧速度でそれぞれ同時に徐速降圧させる。そして、中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が、上記動脈16における最低血圧値DBPよりも充分に低い値に予め設定された測定終了圧力値PCE(たとえば30mmHg)よりも小さくなったときに、急速排気弁52を用いて膨張袋22、24、および26内の圧力をそれぞれ大気圧まで排圧する。
また、自動血圧測定手段86は、膨張袋22、24、および26の圧迫圧力値PC1、PC2、およびPC3がそれぞれ徐速降圧させられる過程において、第2圧力センサT2からの出力信号に対してローパスフィルタ処理を為すことによりAC成分が除去された中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2を示すカフ圧力信号PK2を弁別するとともに、上記第2圧力センサT2からの出力信号に対してローパスフィルタ処理または数Hz乃至数十Hzの波長帯の信号を弁別するバンドパスフィルタ処理を為すことにより中間膨張袋24からの脈波を示す脈波信号SM2を弁別する。そして、オシロメトリック式血圧値決定アルゴリズムを実行し、順次発生する脈波信号SM2の振幅あるいはその変化に基づいて最高血圧値SBP(mmHg)および最低血圧値DBP(mmHg)を決定する。上記オシロメトリック式血圧値決定アルゴリズムは、たとえば脈波信号SM2の振幅値を結ぶ包絡線(エンベロープ)が急激に上昇したときすなわちエンベロープの微分波形の極大ピーク点に対応する中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2を、最高血圧値SBPとして決定し、そのエンベロープが急激に減少したときすなわちエンベロープの微分波形の極小ピーク点に対応する中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2を、最低血圧値DBPとして決定する。
図7、図8、および図9は、上記電子制御装置70の制御作動の要部を説明するフローチャートおよびタイムチャートである。なお、図7のステップS17以外のステップは前記血圧測定起動判定手段84に対応し、また図7のステップS17と図8の全てのステップは前記自動血圧測定手段86に対応している。自動血圧測定装置14を起動するための図示しない電源スイッチが投入されると、図9の時間t0に示す初期状態とされ、図7に示すフローチャートが繰り返し実行される。上記初期状態では、第1開閉弁E1、第2開閉弁E2、第3開閉弁E3、および急速排気弁52は常開弁であるため開状態(非作動状態)とされ、排気制御弁54は常閉弁であるため閉状態(非作動状態)とされ、また、空気ポンプ50は非作動状態とされている。
図7のフローチャートが実行されると、先ず、ステップ(以下、「ステップ」を省略する)S1において、前記血圧測定起動操作装置が操作されることで血圧測出力定開始の合図となる信号が出力されたか否かが判定される。上記S1の判定が肯定されると、前記自動血圧測定手段86に対応する後述のS16が実行される。
上記S1の判定が否定されると、S2において、前記血圧監視起動操作装置が操作されることで生体の血圧監視開始の合図となる信号が出力されているか否かが判定される。
上記S2の判定が否定されると、S3において、血圧監視中において自動血圧測定が1回以上実行された場合に値が1とされる血圧測定実施判定フラグFの値が0とされた後、S1以下が繰り返し実行される。しかし、上記S2の判定が肯定されると血圧監視が開始させられる。図9のt1時点はこの状態を示す。
上記のようにS2の判定が肯定されると、S4において、空気ポンプ50、急速排気弁52、排気制御弁54、第1開閉弁E1、第2開閉弁E2、および第3開閉弁E3がそれぞれ制御されることにより、膨張袋22、24、および26による上腕10の動脈16への圧迫圧力値PC1、PC2、およびPC3が昇圧させられる。
次いで、S5において、中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が生体の最低血圧値DBPよりも充分に小さい値に予め設定された第1昇圧目標圧力値PCM1以上であるか否かが判定される。図9のt2時点より前では、上記S5の判定が否定されて図7のS4以下が繰り返し実行される。しかし、図9のt2時点では、上記S5の判定が肯定される。
上記のようにS5の判定が肯定されると、S6において脈波信号の採取が開始される。そして、S7においては、圧迫帯12の膨張袋22、24、および26の圧迫圧力値PCが第1昇圧目標圧力値PCM1とされた状態において、第1圧力センサT1および第3圧力センサT3からの出力信号に基づいて膨張袋22および26内の圧力変動である脈波を示す脈波信号SM1およびSM3が逐次採取される。具体的には、第1圧力センサT1および第3圧力センサT3からの出力信号に対してローパスフィルタ処理または数Hz乃至数十Hzの波長帯の信号を弁別するバンドパスフィルタ処理がそれぞれ為されることにより脈波信号SM1およびSM3が抽出される。これら脈波信号SM1およびSM3は例えばRAM74等の所定の記憶領域に記憶される。
次いで、S8においては、中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が上記第1昇圧目標圧力値PCM1以上となってから予め設定された低圧力値保持時間tc1が経過したか否かが判定される。すなわち、中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が上記第1昇圧目標圧力値PCM1以上となってからの時間ttが低圧力値保持時間tc1以上か否かが判定される。図9のt3時点より前では、上記S8の判定が否定されて図7のS7以下が繰り返し実行される。しかし、図9のt3時点では、上記S8の判定が肯定される。
上記のようにS8の判定が肯定されると、S9において、急速排気弁52が用いられて膨張袋22、24、および26内の圧力がそれぞれ大気圧まで排圧される。
次いで、S10においては、例えば図6に示されるような時間軸と圧迫圧力値軸との二次元座標内に示される前記記憶された脈波信号SM1の立ち上がり点a1の時間ta1が決定される。この時間ta1は、たとえば圧迫帯12の第1昇圧目標圧力値PCM1への昇圧開始からの時間であり、前記低圧力値保持時間tc1の間に採取された脈波信号SM1の拍数分が求められる。例えばX拍ある脈波振動SM1から一拍毎に立ち上がり点の時間ta1(1)〜ta1(X)が求められる。
次いで、S11においては、例えば図6に示されるような時間軸と圧迫圧力値軸との二次元座標内に示される前記記憶された脈波信号SM3の立ち上がり点a3の時間ta3が決定される。この時間ta3は、たとえば圧迫帯12の第1昇圧目標圧力値PCM1への昇圧開始からの時間であり、前記低圧力値保持時間tc1の間に採取された脈波信号SM3の拍数分が求められる。例えばX拍ある脈波振動SM3から一拍毎に立ち上がり点の時間ta3(1)〜ta3(X)が求められる。
次いで、S12においては、S10で決定された時間ta1(1)〜ta1(X)およびS11で決定された時間ta3(1)〜ta3(X)に基づいて、脈波振動SM3の各立ち上がり点a3とそれに対応する脈波信号SM1の各立ち上がり点a1との時間差t31(1)(=ta3(1)―ta1(1))〜t31(X)(=ta3(X)―ta1(X))がそれぞれ算出される。続いて、複数の時間差t31(1)〜t31(X)の平均値である平均時間差t31_averageが、脈波振動SM3と脈波振動SM1との位相差として算出される。この平均時間差t31_averageは、上流側膨張袋22から下流側膨張袋24への脈波伝播時間の平均値である。続いて、平均時間差t31_averageの変化率Rt31が算出される。上記変化率Rt31は、今回の血圧監視の開始後において血圧測定が未だ実行されていない場合すなわち血圧測定実施判定フラグFが0である場合には、今回の血圧監視の開始直後に算出された第1基準平均時間差t31_average(1)に対する変化率であり、第1基準平均時間差t31_average(1)と直前の平均時間差t31_averageとの差の絶対値を、第1基準平均時間差t31_average(1)で除して算出される。また、今回の血圧監視の開始後において血圧測定が1回以上実行されている場合すなわち血圧測定実施判定フラグFが1である場合には、前回の血圧測定直後に算出された第2基準平均時間差t31_average(2)に対する変化率であり、第2基準平均時間差t31_average(2)と直前の平均時間差t31_averageとの差の絶対値を、第2基準平均時間差t31_average(2)で除して算出される。
次いで、S13においては、S12で算出された変化率Rt31が予め設定された判定値Z(例えば10%)以上か否かが判定される。
上記S13の判定が否定されると、S14において、圧迫帯12の第1昇圧目標圧力値PCM1への昇圧開始から予め設定された血圧監視周期tsが経過したか否かが判定される。すなわち、圧迫帯12の第1昇圧目標圧力値PCM1への昇圧開始からの時間tが血圧監視周期ts以上か否かが判定される。図9のたとえばt1時点とt4時点との間、およびt4時点とt7時点との間では上記S14の判定が否定される。そして、S14の判定が否定されると、S15で1秒経過するまで待機させられて再びS14以下が実施される。しかし、図9の例えばt4時点やt7時点では上記S14の判定が肯定される。そして、S14の判定が肯定されると、S16で時間tがリセットされ即ち零とされて再びS1以下が実施される。
前記のようにS1の判定が肯定されるか、或いはS13の判定が肯定されると、S17の第1自動血圧測定ルーチンが実行される。この第1自動血圧測定ルーチンは後述する図8に示す。上記第1自動血圧測定ルーチンの実行後には、S18において血圧測定実施判定フラグFが1とされて、本ルーチンが終了させられる。
図8のフローチャートが実行されると、先ず、S20において、空気ポンプ50、急速排気弁52、排気制御弁54、第1開閉弁E1、第2開閉弁E2、および第3開閉弁E3がそれぞれ制御されることにより、膨張袋22、24、および26による上腕10の動脈16への圧迫圧力値PCが同時に急速に昇圧させられる。
次いで、S21においては、中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が生体の最高血圧値SBPよりも充分に高い値に予め設定された第2昇圧目標圧力値PCM2以上であるか否かが判定される。図9のt9時点とt10時点との間では、上記S21の判定が否定されて図8のS20以下が繰り返し実行される。しかし、図9のt10時点では、上記S21の判定が肯定される。
上記のようにS21の判定が肯定されると、昇圧させた膨張袋22、24、および26の圧迫圧力値PCを例えば2〜3mmHg/secに予め設定された徐速降圧速度でそれぞれ同時に徐速降圧させる。
次いで、S23においては、膨張袋22、24、および26の圧迫圧力値PC1、PC2、およびPC3がそれぞれ徐速降圧させられる過程において、第2圧力センサT2からの出力信号に基づいて中間膨張袋24内の圧力変動である脈波を示す脈波信号SM2と中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2を示すカフ圧信号PK2とがそれぞれ逐次採取される。具体的には、第2圧力センサT2からの出力信号に対してローパスフィルタ処理または数Hz乃至数十Hzの波長帯の信号を弁別するバンドパスフィルタ処理が為されることにより脈波信号SM2が抽出される。また、第2圧力センサT2からの出力信号に対してローパスフィルタ処理が為されることによりAC成分が除去された中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2を示すカフ圧力信号PK2が抽出される。これら脈波信号SM2およびカフ圧力信号PK2は例えばRAM74等の所定の記憶領域に記憶される。
次いで、S24においては、中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が測定終了圧力値PCEよりも小さいか否かが判定される。測定終了圧力値PCEは、動脈16における最低血圧値DBPよりも充分に低い値に予め設定される。図9のt11時点より前では、上記S24の判定が否定されて図8のS22以下が繰り返し実行される。しかし、図9のt11時点では上記S24の判定が肯定される。
上記のようにS24の判定が肯定されると、S25において、急速排気弁52が用いられて膨張袋22、24、および26内の圧力がそれぞれ大気圧まで排圧される。
次いで、S26においては、オシロメトリック式血圧値決定アルゴリズムが実行され、順次発生する脈波信号SM2の振幅あるいはその変化に基づいて最高血圧値SBP(mmHg)および最低血圧値DBP(mmHg)が決定される。上記オシロメトリック式血圧値決定アルゴリズムでは、たとえば脈波信号SM2の振幅値を結ぶ包絡線(エンベロープ)が作成される。そして、そのエンベロープが急激に上昇したときすなわちエンベロープの微分波形の極大ピーク点に対応する中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が、最高血圧値SBPとして決定され、そのエンベロープが急激に減少したときすなわちエンベロープの微分波形の極小ピーク点に対応する中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が、最低血圧値DBPとして決定される。
そして、S27において、表示装置78に生体の最高血圧値SBPおよび最低血圧値DBPが表示されて、本ルーチンが終了させられる。
本実施例の自動血圧測定装置14によれば、圧迫帯12は、幅方向に連ねられて生体の被圧迫部位である上腕10を各々圧迫する独立した気室を有する複数の膨張袋22、24、および26を有するものであり、その圧迫帯12の圧迫圧力値PCが第1昇圧目標圧力値(所定の低圧力値)PCM1とされた状態において複数の膨張袋22、24、および26のうちの少なくとも2つの膨張袋からそれぞれ抽出される脈波信号SM3とSM1との間の時間差t31を一拍毎に逐次算出し、それらの平均値である平均時間差(位相差)t31_averageを算出し、その平均時間差t31_average の変化率(変化値)Rt31が予め設定された判定値Z以上となった場合に生体の血圧測定を開始する。そのため、上記平均時間差t31_average の変化率(変化値)Rt31が判定値Z以下であって生体の血圧値BPの変化が小さく安定状態にあるときは血圧測定が行われないので、圧迫帯12を用いた血圧測定の頻度が低減され、生体に与える負担が軽減される。また、上記生体の血圧値BPの変化が小さく安定状態にあることが圧迫帯12だけで検出可能であり、例えば脈波センサなどの他のセンサ類を所定位置に精度良く装着する必要がない。そのため、生体の血圧監視時に生体に与える負担を軽減するとともに取り扱いが容易な自動血圧測定装置14が得られる。
因みに、従来の自動血圧測定装置で血圧監視を行うためには、良く知られたシングルカフの他に、生体の心拍に同期して発生する脈波を検出する一対の脈波センサを設け、それら一対の脈波センサを生体の相互に異なる部位にそれぞれ装着する必要があった。これにより、自動血圧測定装置の製造コストが増すとともに、取り扱いが容易でないという問題があった。そして、上記一対の脈波センサに相当するものとして心電図装置および光電脈波センサが用いられる場合には、心臓と大動脈弁とが開く間の変化の影響で血圧変化予測が不正確な場合があるという問題があった。
また、本実施例の自動血圧測定装置14によれば、第1昇圧目標圧力値(所定の低圧力値)PCM1は、生体の最低血圧値DBPよりも小さい値に設定されることから、平均時間差(位相差)t31_averageの算出を目的とした脈波採取時における圧迫帯12の圧迫圧力値PCが十分に小さくされるので、生体に与える負担を大幅に軽減することができる。
また、本実施例の自動血圧測定装置14によれば、圧迫帯12の圧迫圧力値PCは、予め設定された血圧監視周期ts毎に前記第1昇圧目標圧力値(所定の低圧力値)PCM1とされることから、平均時間差(位相差)t31_averageの算出を目的とした脈波採取のための圧迫帯12による上腕10の圧迫が所定の周期毎に行われるので、例えば常時圧迫が行われるような場合と比べて生体に与える負担が軽減される。
また、本実施例の自動血圧測定装置14によれば、平均時間差t31_average の変化率(変化値)Rt31は、血圧監視開始以後において血圧測定が未だ実行されていない場合には、血圧監視開始直後に算出された第1基準平均時間差t31_average(1)に対する変化率であり、血圧監視開始以後において血圧測定が1回以上実行されている場合には、前回の血圧測定直後に算出された第2基準平均時間差t31_average(2)に対する変化率である。そのため、生体の血圧値BPに応じて変化する脈波信号SM3とSM1との間の平均時間差t31_average の変化率Rt31を算出することにより、血圧監視開始直後あるいは前回の血圧測定直後と比べて血圧値BPが変化したか否かを把握することができる。
また、本実施例の自動血圧測定装置14によれば、圧迫帯12は、上腕10の長手方向に所定間隔を隔てて位置する可撓性シートから成る一対の上流側膨張袋22および下流側膨張袋26と、その上腕10の長手方向において連なるようにそれら一対の上流側膨張袋22および下流側膨張袋26の間に配置され、それら一対の上流側膨張袋22および下流側膨張袋26とは独立した気室を有する中間膨張袋24とを有するものであることから、圧力変動に関して互いに独立状態とされた上流側膨張袋22、中間膨張袋24、および下流側膨張袋26から上腕10内の動脈16に圧迫圧力が均等な圧力分布で加えられることで正確な脈波信号SM2が得られるので、その脈波信号SM2に基づいて精度の高い最高血圧値SBPおよび最低血圧値DBPが得られる。
また、本実施例の自動血圧測定装置14によれば、圧迫帯12の圧迫圧力値PCが第1昇圧目標圧力値(所定の低圧力値)PCM1とされた状態において、下流側膨張袋26からの脈波信号SM3と上流側膨張袋22からの脈波信号SM1との時間差t31を一拍毎に逐次算出し、それらの平均値である平均時間差(位相差)t31_averageを算出し、その平均時間差t31_average の変化率(変化値)Rt31が予め設定された判定値Z以上となった場合に生体の血圧測定を開始することから、中間膨張袋24を隔てて配置されることで圧力変動に関して互いに独立状態とされた上流側膨張袋22および下流側膨張袋26から得られる正確な脈波に基づいて、それら脈波間の平均時間差t31_average の変化率(変化値)Rt31を算出することにより、生体の血圧値BPの変化が小さく安定状態にあるか否かを正確に把握することができる。
次に、本発明の他の実施例について説明する。なお、以下の実施例の説明において、実施例相互に重複する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図10は、本発明の他の実施例の自動血圧測定装置100が有する電子制御装置102に備えられた制御機能の要部を説明するための機能ブロック線図である。図10において、自動血圧測定手段104は、血圧測定開始の合図となる信号が血圧測定スタートセンサ80または血圧測定起動判定手段82から供給された場合に、空気ポンプ50、急速排気弁52、排気制御弁54、第1開閉弁E1、第2開閉弁E2、および第3開閉弁E3をそれぞれ制御することにより、膨張袋22、24、および26による上腕10の動脈16への圧迫圧力値PCをその動脈16における最高血圧値SBPよりも充分に高い値に予め設定された第2昇圧目標圧力値PCM2(たとえば180mmHg)まで同時に急速に昇圧する。例えば、中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が上記第2昇圧目標圧力値PCM2以上となるまで各膨張袋を昇圧する。続いて、上記昇圧させた膨張袋22、24、および26の圧迫圧力値PCを例えば2〜3mmHg/secに予め設定された徐速降圧速度でそれぞれ同時に徐速降圧させる。このとき、所定量(たとえば1〜10mmHgの範囲内)の除速降圧毎に膨張袋22、24、および26の圧迫圧力値PCをそれぞれ所定時間保持する。そして、中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が、生体の最低血圧値DBPよりも充分に低い値に予め設定された測定終了圧力値PCE(たとえば30mmHg)よりも小さくなったときに、急速排気弁52を用いて膨張袋22、24、および26内の圧力をそれぞれ大気圧まで排圧する。
また、自動血圧測定手段104は、上記のように膨張袋22、24、および26の圧迫圧力値PC1〜PC3がそれぞれ徐速降圧させられる過程において、第1圧力センサT1、第2圧力センサT2、および第3圧力センサT3からの出力信号に基づいて上記膨張袋22、24、および26内の圧力変動である脈波を示す脈波信号SM1、SM2、およびSM3を逐次採取する。図11〜図18は、上記過程において発生する脈波信号SM1、SM2、およびSM3をそれぞれ例示する図である。これら図11〜図18に示す脈波信号SM1、SM2、およびSM3は、圧迫帯12の圧迫圧力値PCが151mmHg、135mmHg、127mmHg、110mmHg、86mmHg、72mmHg、58mmHg、および36mmHgであるときに、第1圧力センサT1からの出力信号がローパスフィルタ処理またはバンドパスフィルタ処理されることにより弁別されて得られた上流側膨張袋22からの脈波を示す脈波信号SM1(破線)、第2圧力センサT2からの出力信号がローパスフィルタ処理またはバンドパスフィルタ処理されることにより弁別されて得られた中間膨張袋24からの脈波を示す脈波信号SM2(実線)、および第3圧力センサT3からの出力信号がローパスフィルタ処理またはバンドパスフィルタ処理されることにより弁別されて得られた下流側膨張袋26からの脈波を示す脈波信号SM3(1点鎖線)である。続いて、上記得られた脈波信号SM1、SM2、およびSM3の振幅値A1、A2、およびA3を一拍毎にそれぞれ決定し、それら振幅値A1〜A3を、それら振幅値A1〜A3が決定された脈波信号SM1〜SM3に対応する中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2を示すカフ圧信号PK2とともに例えばRAM74等の所定の記憶領域に記憶する。
また、自動血圧測定手段104は、複数の膨張袋22、24、および26のうち、少なくとも2つからの脈波信号の振幅比に基づいて生体の最高血圧値SBPを決定する。このとき、圧迫圧力値PCが高いうちは各膨張袋相互間の振幅の差が大きく異なっているが圧迫圧力値PCが最高血圧値SBP付近になると各膨張袋相互間の振幅が類似してくることを利用して、最高血圧値SBPが決定される。具体的には、例えば、昇圧させた膨張袋22、24、および26の圧迫圧力値PCをそれら膨張袋22、24、および26により上腕部10を各々同じ圧力で圧迫する状態でそれぞれ徐速降圧する過程において、中間膨張袋(所定の膨張袋)24からの脈波信号SM2の振幅値A2を下流側膨張袋26からの脈波信号SM3の振幅値A3で除した値である第1の振幅比r23(=A2/A3)が第1振幅比判定値C1よりも小さくなり、且つ上流側膨張袋22からの脈波信号SM1の振幅値A1を中間膨張袋24からの脈波信号SM2の振幅値A2で除した値である第2の振幅比r12(=A1/A2)が予め設定された第2振幅比判定値C2よりも小さくなったときにおける中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2を、生体の最高血圧値SBPとして決定する。
ここで、本実施例の圧迫帯12の上流側膨張袋22から中間膨張袋24への振動伝達レベルはたとえば約30%である。すなわち上流側膨張袋22で発生した圧力振動の振幅値が1である場合、その圧力振動が中間膨張袋24に伝達されてその中間膨張袋24内で発生する圧力振動の振幅値は約0.3である。また、中間膨張袋24から下流側膨張袋26への振動伝達レベルはたとえば約30%である。すなわち、中間膨張袋24で発生した圧力振動の振幅値が1である場合、その圧力振動が下流側膨張袋26に伝達されてその下流側膨張袋26内で発生する圧力振動の振幅値は0.3であるとともに、上流側膨張袋22で発生した圧力振動の振幅値が1である場合、その圧力振動が中間膨張袋24を介して下流側膨張袋26に伝達されてその下流側膨張袋26内で発生する圧力振動の振幅値は約0.09である。それらを考慮して、上記第1振幅比判定値C1は例えば3.33よりも所定値だけ小さい値に設定される。第2振幅比判定値C2は例えば3.33よりも所定値だけ小さい値に設定される。
また、自動血圧測定手段104は、複数の膨張袋22、24、および26のうちの少なくとも2つからの脈波信号間の位相差と、圧迫帯12による圧迫下の動脈16における脈波伝播速度PWV[m/sec]とに基づいて前記生体の最低血圧値DBPを決定する。具体的には、最低血圧値決定手段90は、昇圧させられた膨張袋22、24、および26の圧迫圧力値PCがそれら膨張袋22、24、および26により上腕部10を各々同じ圧力で圧迫する状態でそれぞれ徐速降圧させられる過程において、例えば図19に示されるような時間軸と圧迫圧力値軸との二次元座標内に示される下流側膨張袋26からの脈波信号SM3の立ち上がり点a3と中間膨張袋24からの脈波信号SM2の立ち上がり点a2との第1の時間差t32と、上記二次元座標内に示される中間膨張袋24からの脈波信号SM2の立ち上がり点a2と上流側膨張袋22からの脈波信号SM1の立ち上がり点a1との第2の時間差t21とをそれぞれ逐次算出する。
本実施例において、上記立ち上がり点a1は、脈波信号SM1の立ち上がり部分の変曲点b1における接線Lt1と、脈波信号SM1の立ち上がり始点c1を通る時間軸に平行な横線Lw1との交点である。また、上記立ち上がり点a2は、脈波信号SM2の立ち上がり部分の変曲点b2における接線Lt2と、脈波信号SM2の立ち上がり始点c2を通る時間軸に平行な横線Lw2との交点である。また、上記立ち上がり点a3は、脈波信号SM3の立ち上がり部分の変曲点b3における接線Lt3と、脈波信号SM3の立ち上がり始点c3を通る時間軸に平行な横線Lw3との交点である。
また、自動血圧測定手段104は、昇圧させられた膨張袋22、24、および26の圧迫圧力値PCがそれら膨張袋22、24、および26により上腕部10を各々同じ圧力で圧迫する状態でそれぞれ徐速降圧させられる過程において、圧迫帯12による圧迫下の動脈16における脈波伝播速度PWVを逐次算出し、中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2に対する脈波伝播速度PWVの変化率RPWVを逐次算出する。脈波伝播速度PWVは、上記算出された第1の時間差t32を中間膨張袋24と下流側膨張袋26との間の幅方向の距離L32で除して算出される。また、脈波伝播速度PWVの変化率RPWVは、例えば、図20に示されるような圧迫圧力値軸と脈波伝播速度軸との二次元座標内に示される脈波伝播速度PWVと圧迫圧力値PC2との関係を示す曲線の接線の傾きで表わされる。
そして、自動血圧測定手段104は、昇圧させられた膨張袋22、24、および26の圧迫圧力値PCがそれら膨張袋22、24、および26により上腕部10を各々同じ圧力で圧迫する状態でそれぞれ徐速降圧させられる過程において、第1の時間差t32が予め設定された時間差判定値tcを通過する即ち時間差判定値tcよりも小さく、第2の時間差t21が上記時間差判定値tcを通過する即ち時間差判定値tcよりも小さく、且つ脈波伝播速度PWVの変化率RPWVが、図20に示すように圧迫圧力値PC2が下限値たとえば零から増加するに伴って変化率RPWVが連続的に増加する領域bにおいて、予め設定された変化率判定値Rcを通過する即ち変化率判定値Rcよりも小さくなるときの圧迫圧力値PC2を、前記生体の最低血圧値DBPとして決定する。
図20は、圧迫帯12による圧迫下の動脈16における脈波伝播速度PWV[m/sec]と圧迫圧力値PC2[mmHg]との関係を示す図である。図20に示すように、脈波伝播速度PWVは、圧迫圧力値PC2が零から増加するに伴って、零から最低血圧値DBP付近までは連続的に緩やかに減少し、最低血圧値DBPを超えた付近で連続的に急激に減少した後、最高血圧値SBPに向けて連続的に緩やかに減少する。すなわち脈波伝播速度PWVは圧迫圧力値PC2が大きくなるほど遅くなる。また、図中に矢印bで示す領域においては、圧迫圧力値PC2が零から増加するに伴って脈波伝播速度PWVの変化率RPWV(曲線の傾き)が連続的に増加する。圧迫圧力値PC2が最低血圧値DBPに一致するときの脈波伝播速度PWV1は被測定者によって様々であるが、圧迫圧力値PC2が最低血圧値DBPに一致するときの脈波伝播速度PWVの変化率RPWVは被測定者に拘わらず同様な値となる。脈波伝播速度PWVの変化率RPWVは、予め実験的に求められた図15に示すような関係から決定される。
図16は、下流側膨張袋26および中間膨張袋24からの脈波信号間の時間差すなわち第1の時間差t32と、圧迫圧力値PC2との関係を示す図である。図16に示すように、下流側膨張袋26と中間膨張袋24との間の脈波伝播時間に相当する第1の時間差t32は、圧迫圧力値PC2が最低血圧値DBPとなるときに時間差判定値tcとなる。時間差判定値tcは、予め実験的に求められた図16に示すような関係から決定される。
図7においてS17に代えて図22のS30が実行されるフローチャート、図23および図24のフローチャート、および図25のタイムチャートは、電子制御装置102の制御作動の要部を説明するものである。なお、図22のS30、および図23および図24の全てのステップは、前記自動血圧測定手段104に対応している。図示しない電源スイッチが投入されると、図25の時間t0に示す初期状態とされる。この状態では、第1開閉弁E1、第2開閉弁E2、第3開閉弁E3、および急速排気弁52は常開弁であるため開状態(非作動状態)とされ、排気制御弁54は常閉弁であるため閉状態(非作動状態)とされ、また、空気ポンプ50は非作動状態とされている。電子制御装置102における図25のt0時点〜t9時点間の制御作動は、実施例1の電子制御装置70における図9のt0時点〜t9時点間の制御作動と同じであるため、説明を省略する。
図7のS1の判定が肯定されるか或いはS13の判定が肯定されると、図22のS30の第2自動血圧測定ルーチンが実行される。この第2自動血圧測定ルーチンの内容は図23および図24に示す。図23のフローチャートが実行されると、先ず、S40においては、圧迫帯12が昇圧させられる。具体的には、図25に示すように、急速排気弁52が閉状態とされるとともに、空気ポンプ50が作動状態とされてその空気ポンプ50から圧送される圧縮空気により主配管56内およびそれに連通された膨張袋22、24、および26内の圧力が急速に高められる。そして、圧迫帯12による上腕10の圧迫が開始される。
次いで、S41においては、中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が予め設定された昇圧目標圧力値PCM(たとえば180mmHg)以上であるか否かが判定される。図25の時間t10より前の時点では、上記S41の判定が否定されて図23のS40以下が繰り返し実行される。しかし、図25の時間t10時点では上記S41の判定が肯定される。
上記のようにS41の判定が肯定されると、S42において、空気ポンプ50の作動が停止される。そして、昇圧させた膨張袋22、24、および26の圧迫圧力値PC1、PC2、およびPC3が例えば2〜3mmHg/secに予め設定された徐速降圧速度でそれぞれ同時に降圧するように排気制御弁54が作動させられ、徐速排気が開始される。このとき、膨張袋22、24、および26の圧迫圧力値PCの降圧量がたとえば1〜10mmHgの範囲内の所定量となるように排気制御弁54が制御され、その所定量の除速降圧毎に上記圧迫圧力値PCがそれぞれ所定時間保持されるように第1開閉弁E1、第2開閉弁E2、および第3開閉弁E3が作動させられる。上記圧迫圧力値PCを保持する場合には第1開閉弁E1、第2開閉弁E2、および第3開閉弁E3がそれぞれ閉状態とされる。図25のt10時点は上記徐速排気の開始時点であり、また時間t11〜t12時点の間は上記圧迫圧力値PCがそれぞれ所定時間保持されている時間である。
次いで、S43では、圧迫圧力値PC1、PC2、およびPC3がそれぞれ所定時間保持される間に、第1圧力センサT1、第2圧力センサT2、および第3圧力センサT3からの出力信号に対して数Hz乃至数十Hzの波長帯の信号を弁別するローパスフィルタ処理またはバンドパスフィルタ処理がそれぞれ為されることにより膨張袋22、24、および26からの脈波を示す脈波信号SM1、SM2、およびSM3が抽出されるとともに、第2圧力センサT2からの出力信号に対してローパスフィルタ処理が為されることによりAC成分が除去された中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2を示すカフ圧信号PK2が抽出される。そして、それらが互いに関連付けられて記憶される。図11〜図18は、上記抽出されて記憶される脈波信号SM1、SM2、およびSM3をそれぞれ例示する図である。
また、S43では、上記脈波信号SM1、SM2、およびSM3が得られる度にそれらの振幅値A1〜A3が一拍毎に決定され、それら振幅値A1〜A3と、それら振幅値A1〜A3が決定された脈波信号SMに対応するカフ圧信号PK2とに基づいて、例えば図26に示すような脈波信号の振幅値を結ぶ包絡線(エンベロープ)が作成されて記憶される。なお、図26のエンベロープにおいて、各測定点間の値は例えば曲線補完により求められる。
次いで、S44では、上記圧迫圧力値PCがそれぞれ所定時間保持される間に、中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が予め設定された測定終了圧力値PCE(たとえば30mmHg)以下であるか否かが判定される。図25のt19時点より前の時点では、上記S44の判定が否定されてS42以下が繰り返し実行される。しかし、図25のt19時点では上記S44の判定が肯定される。
上記のようにS44の判定が肯定されると、S45において、膨張袋22、24、および26内の圧力がそれぞれ大気圧まで排圧させられるように急速排気弁52が作動させられる。図25のt19時点以降はこの状態を示す。
次いで、S46においては、最高血圧値決定のために用いられる図26のエンベロープの圧迫圧範囲が、例えば100mmHg程度に予め設定された下限値以上に限定される。
次いで、S47では、本ルーチンでS47が最初に実行される場合には、図26のエンベロープが使用されてS46で限定された圧迫圧範囲内で最も大きい圧迫圧力値PC2をもつ測定点に対応する上流側膨張袋22からの脈波信号SM1の振幅値A1が決定される。また、本ルーチンで実行されるS47が2回目以降である場合には、図26のエンベロープが使用されて前回のS47での圧迫圧力値PC2よりも例えば1mmHg小さい所定の圧迫圧力値PC2に対応する上流側膨張袋22からの脈波信号SM1の振幅値A1が決定される。
次いで、S48では、本ルーチンでS48が最初に実行される場合には、図26のエンベロープが使用されてS46で限定された圧迫圧範囲内で最も大きい圧迫圧力値PC2をもつ測定点に対応する中間膨張袋24からの脈波信号SM2の振幅値A2が決定される。また、本ルーチンで実行されるS48が2回目以降である場合には、図26のエンベロープが使用されて前回のS48での圧迫圧力値PC2よりも例えば1mmHg小さい所定の圧迫圧力値PC2に対応する中間膨張袋24からの脈波信号SM2の振幅値A2が決定される。
次いで、S49では、本ルーチンでS49が最初に実行される場合には、図26のエンベロープが使用されてS46で限定された圧迫圧範囲内で最も大きい圧迫圧力値PC2をもつ測定点に対応する下流側膨張袋26からの脈波信号SM3の振幅値A3が決定される。また、本ルーチンで実行されるS49が2回目以降である場合には、図26のエンベロープが使用されて前回のS49での圧迫圧力値PC2よりも例えば1mmHg小さい所定の圧迫圧力値PC2に対応する下流側膨張袋26からの脈波信号SM3の振幅値A3が決定される。
次いで、S50では、直前のS47〜S49で決定された振幅値A1〜A3に基づいて、中間膨張袋24からの脈波信号SM2の振幅値A2を下流側膨張袋26からの脈波信号SM3の振幅値A3で除した値である第1の振幅比r23が算出される。また、上流側膨張袋22からの脈波信号SM1の振幅値A1を中間膨張袋24からの脈波信号SM2の振幅値A2で除した値である第2の振幅比r12が算出される。
次いで、S51では、直前のS50で算出された第1の振幅比r23が予め設定された第1振幅比判定値C1よりも小さく、且つ直前のS11で算出された第2の振幅比r12が予め設定された第2振幅比判定値C2よりも小さいか、否かが判定される。
上記S51の判定が否定される場合には、S47以下が繰り返し実行される。そして、上記S51の判定が肯定される場合には、S52において、そのときのS48で振幅値A2の決定に用いられた脈波信号SM2に対応する中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が、生体の最高血圧値SBPとして決定される。
次いで、図24のS53では、最低血圧値決定のために用いられる図26のエンベロープの圧迫圧範囲が、例えば100mmHg程度に予め設定された上限値以下に限定される。
次いで、S54では、本ルーチンでS54が最初に実行される場合には、図26のエンベロープのうち、上記S53で限定された圧迫圧範囲内で一番大きい圧迫圧力値PC2をもつ測定点における上流側膨張袋22からの脈波信号SM1に基づいて、その脈波信号SM1の立ち上がり点a1の時間ta1を決定する。この時間ta1は血圧測定が開始されてからの時間である。また、本ルーチンで実行されるS54が2回目以降である場合には、前回のS54で立ち上がり点a1の時間ta1決定に採用された測定点の次に小さい圧迫圧力値PC2をもつ測定点における上流側膨張袋22からの脈波信号SM1に基づいて、その脈波信号SM1の立ち上がり点a1の時間ta1を決定する。
次いで、S55では、本ルーチンでS55が最初に実行される場合には、図26のエンベロープのうち、上記S53で限定された圧迫圧範囲内で一番大きい圧迫圧力値PC2をもつ測定点における中間膨張袋24からの脈波信号SM2に基づいて、その脈波信号SM2の立ち上がり点a2の時間ta2を決定する。この時間ta2は血圧測定が開始されてからの時間である。また、本ルーチンで実行されるS55が2回目以降である場合には、前回のS55で立ち上がり点a2の時間ta2決定に採用された測定点の次に小さい圧迫圧力値PC2をもつ測定点における中間膨張袋24からの脈波信号SM2に基づいて、その脈波信号SM2の立ち上がり点a2の時間ta2を決定する。
次いで、S56では、本ルーチンでS56が最初に実行される場合には、図26のエンベロープのうち、上記S53で限定された圧迫圧範囲内で一番大きい圧迫圧力値PC2をもつ測定点における下流側膨張袋26からの脈波信号SM3に基づいて、その脈波信号SM3の立ち上がり点a3の時間ta3を決定する。この時間ta3は血圧測定が開始されてからの時間である。また、本ルーチンで実行されるS56が2回目以降である場合には、前回のS56で立ち上がり点a3の時間ta3決定に採用された測定点の次に小さい圧迫圧力値PC2をもつ測定点における下流側膨張袋26からの脈波信号SM3に基づいて、その脈波信号SM3の立ち上がり点a3の時間ta3を決定する。
次いで、S57では、直前のS54〜S56で決定された時間ta1〜ta3に基づいて、時間ta2と時間ta1との差から第2の時間差t21(=ta2−ta1)が算出され、また、時間ta3と時間ta2との差から第1の時間差t32(=ta3−ta2)が算出される。また、上記算出された第1の時間差t32を中間膨張袋24と下流側膨張袋26との幅方向の距離で除して脈波伝播速度PWVが算出され、続いて、図20に示されるような圧迫圧力値軸と脈波伝播速度軸との二次元座標内に示される脈波伝播速度PWVと圧迫圧力値PC2との関係を示す曲線の接線の傾きから、中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2に対する脈波伝播速度PWVの変化率RPWVが算出される。
次いで、S58では、第1の時間差t32が予め設定された時間差判定値tcよりも小さく、第2の時間差t21が上記時間差判定値tcよりも小さく、且つ脈波伝播速度PWVの変化率RPWVが、図20に示すように圧迫圧力値PC2が下限値たとえば零から増加するに伴って変化率RPWVが連続的に増加する領域bにおいて、予め設定された変化率判定値Rcよりも小さいか、否かが判定される。
上記S58の判定が否定される場合には、S54以下が繰り返し実行される。そして、上記S58の判定が肯定される場合には、S59において、直前のS55で用いられた脈波信号SM2に対応する中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2と、上記直前のS55よりも1つ前に実行されたS55で用いられた脈波信号SM2’に対応する中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2’とに基づいて、直線補完により生体の最低血圧値DBPが決定される。
そして、S60において、表示装置78に生体の最高血圧値SBPおよび最低血圧値DBPが表示されて、本ルーチンが終了させられる。
本実施例の自動血圧測定装置100によれば、圧迫帯12は、幅方向に連ねられて生体の被圧迫部位である上腕10を各々圧迫する独立した気室を有する複数の膨張袋22、24、および26を有するものであり、その圧迫帯12の圧迫圧力値PCが第1昇圧目標圧力値(所定の低圧力値)PCM1とされた状態において複数の膨張袋22、24、および26のうちの少なくとも2つの膨張袋からそれぞれ抽出される脈波信号SM3とSM1との間の時間差t31を一拍毎に逐次算出し、それらの平均値である平均時間差(位相差)t31_averageを算出し、その平均時間差t31_average の変化率(変化値)Rt31が予め設定された判定値Z以上となった場合に生体の血圧測定を開始する。そのため、上記平均時間差t31_average の変化率(変化値)Rt31が判定値Z以下であって生体の血圧値BPの変化が小さく安定状態にあるときは血圧測定が行われないので、圧迫帯12を用いた血圧測定の頻度が低減され、生体に与える負担が軽減される。また、上記生体の血圧値BPの変化が小さく安定状態にあることが圧迫帯12だけで検出可能であり、例えば脈波センサなどの他のセンサ類を新たに設ける必要がない。そのため、実施例1と同様に、生体の血圧監視時に生体に与える負担を軽減するとともに取り扱いが容易で安価な自動血圧測定装置14が得られる。
また、本実施例の自動血圧測定装置100によれば、圧迫帯12は、幅方向に連ねられて生体の被圧迫部位である上腕10を各々圧迫する独立した気室を有する複数の膨張袋22、24、および26を有するものであり、それら膨張袋22、24、および26のうちの上腕10内の動脈16の下流側に位置する下流側膨張袋26からの脈波信号SM3の振幅値A3と、その下流側膨張袋26よりも上流側に位置する中間膨張袋24からの脈波信号SM2の振幅値A2との振幅比である第1の振幅比r23を逐次算出し、その第1の振幅比r23に基づいて生体の最高血圧値SBPを決定することから、相互間が圧力変動に関して独立状態とされた複数の膨張袋22、24、および26から上腕10の動脈16に圧迫圧力を均等な圧力分布で加えることで正確な脈波信号SMが得られるので、それら脈波信号SM間の振幅比に基づいて精度の高い最高血圧値SBPが得られる。
本実施例の自動血圧測定装置100によれば、膨張袋22、24、および26のうちの上腕10内の動脈16の下流側に位置する下流側膨張袋26からの脈波信号SM3と、その下流側膨張袋26よりも上流側に位置する中間膨張袋24からの脈波信号SM2との位相差とを逐次算出し、その位相差に基づいて生体の最低血圧値DBPを決定することから、相互間が圧力変動に関して独立状態とされた複数の膨張袋22、24、および26から上腕10の動脈16に圧迫圧力を均等な圧力分布で加えることで正確な脈波信号SMがそれぞれ得られるので、それら脈波信号SM間の位相差に基づいて精度の高い最低血圧値DBPが得られる。
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。
例えば、実施例1および2では、脈波間の位相差として平均時間差t31_average の変化率(変化値)Rt31が算出されて用いられていたが、これに限らず、平均時間差t31_averageの変化量が脈波間の位相差として算出されて用いられてもよい。
また、実施例1および2では、予め設定された低圧力値保持時間tc1に採取された脈波信号SM1とSM3との間の位相差として平均時間差t31_averageが算出されて、その変化率Rt31が予め設定された判定値Z(例えば10%)以上となった場合に生体の血圧測定を開始するようになっていたが、例えば、X拍ある脈波信号SM1およびSM3から一拍毎に算出された複数の時間差t31(1)〜t31(X)の少なくとも1つが予め設定された判定値Z(例えば10%)以上となった場合に生体の血圧測定を開始するようにしてもよい。また、脈波信号SM1、SM2、およびSM3のうちの少なくとも2つの脈波信号間の位相差の変化値が所定値以上となった場合に血圧測定を開始するようにしてもよい。
また、実施例1および2では、脈波間の時間差t31の算出を目的とした脈波採取時における圧迫帯12の第1昇圧目標圧力値PCM1への昇圧は、予め設定された低圧力値保持時間tc1保持されるようになっていたが、例えば、X拍ある脈波から一拍毎に算出された複数の時間差t31(1)〜t31(X)の少なくとも1つが予め設定された判定値Z(例えば10%)以上となった時点で、圧迫帯12の第1昇圧目標圧力値PCM1への昇圧を中止して生体の血圧測定を開始するようにしてもよい。
また、実施例1および2では、第1昇圧目標圧力値PCM1は、生体の最低血圧値DBPよりも充分に小さい値に予め設定されていたが、必ずしも最低血圧値DBPよりも充分に小さい値でなくてもよい。例えば最低血圧値DBPに設定されてもよいし、最低血圧値DBPよりも大きい値に設定されてもよい。
また、実施例1および2では、脈波間の時間差t31の算出を目的とした脈波採取時における圧迫帯12の第1昇圧目標圧力値PCM1への昇圧は、予め設定された血圧監視周期ts毎に予め設定された低圧力値保持時間tc1だけ行われるようになっていたが、これに限らず、例えば血圧監視モードの成立時であって血圧測定時以外には常時行われるようにしてもよい。
また、実施例1および2では、脈波間の位相差の変化率(変化値)Rt31は、血圧監視モードの成立以後において血圧測定が未だ実行されていない場合には、血圧監視モードの成立直後に算出された第1基準平均時間差t31_average(1)に対する変化率であり、また、血圧監視モードの成立以後において血圧測定が1回以上実行されている場合には、前回の血圧測定直後に算出された第2基準平均時間差t31_average(2)に対する変化率であったが、これに限られない。たとえば、変化率Rt31を、血圧監視モードの成立以後における血圧測定の実施に拘わらず、血圧監視モードの成立直後に算出された第1基準平均時間差t31_average(1)に対する変化率としてもよい。また、変化率Rt31を、前回の時間差算出直後に算出された第3基準平均時間差t31_average(3)に対する変化率としてもよい。
例えば、実施例1および2において、第1昇圧目標圧力値PCM1、第2昇圧目標圧力値PCM2、および測定終了圧力値PCEは、予め設定されていたが、必ずしも予め設定されなくてもよい。例えば、自動血圧測定装置14の電源スイッチが投入されてからオペレータにより入力された前回測定の最高血圧値SBPおよび最低血圧値DBPに基づいて、上記入力された最高血圧値SBPに所定値(例えば30mmHg)を足した値を第2昇圧目標圧力値PCM2に設定し、上記入力された最低血圧値DBPに所定値(例えば30mmHg)を引いた値を第1昇圧目標圧力値PCM1および測定終了圧力値PCEに設定してもよい。または、カフ圧制御手段82による急速昇圧時(図17の時間t1〜t2の間)に例えば中間膨張袋24からの脈波信号SM2を抽出してエンベロープを作成し、そのエンベロープに基づいてよく知られたオシロメトリックアルゴリズムに従って生体の最高血圧値SBPおよび最低血圧値DBPを予測し、第2昇圧目標圧力値PCM2がその予測された最高血圧値SBPに所定値(例えば20mmHg)を足した値となるように設定し、第1昇圧目標圧力値PCM1および測定終了圧力値PCEが上記予測された最低血圧値DBPに所定値(例えば20mmHg)を引いた値となるように設定してもよい。
また、実施例2では、徐速降圧過程において膨張袋22、24、および26の圧迫圧力値PCが所定時間保持される間には、膨張袋22、24、および26からの脈波信号SM1、SM2、およびSM3が複数拍採取され、それら複数拍分の脈波信号SMの平均値に基づいて最高血圧値SBPおよび最低血圧値DBPが決定されてもよい。この場合には、より精度の高い血圧値が得られる。
また、実施例1および2では、包絡線(エンベロープ)は各測定点間の値が曲線補完により求められていたが、例えば直線補完やその他の公知の補完方法により補完されてもよい。
また、実施例2では、最高血圧値SBPを決定するに際して第1の振幅比r23および第2の振幅比r12が両方用いられていたが、必ずしも両方用いられる必要はない。少なくとも下流側膨張袋26から得られた振幅が用いらればよく、例えば、第1の振幅比r23が予め設定された第1振幅比判定値C1よりも小さくなったときにおける中間膨張袋24の圧迫圧力値PC2が、生体の最高血圧値SBPとして決定されてもよい。
また、実施例2では、最高血圧値SBPを決定するに際して用いられる振幅比は、必ずしも第1の振幅比r23でなくてもよく、上流側膨張袋22からの脈波信号SM1の振幅値A1を下流側膨張袋26からの脈波信号SM3の振幅値A3で除した値である第3の振幅比r13でもよいし、第1の振幅比r23や第2の振幅比r13の逆数であってもよい。
また、実施例2では、最低血圧値DBPを決定するに際して、必ずしも第1の時間差t32および第2の時間差t21が両方用いられる必要はない。少なくとも第1の時間差t32、第2の時間差t21、下流側膨張袋26からの脈波信号SM3の立ち上がり点a3と上流側膨張袋22からの脈波信号SM1の立ち上がり点a1との時間差である第3の時間差t31のうちの1つが用いらればよく、例えば、第1の時間差t32が予め設定された時間差判定値tc2よりも小さくなったときにおける中間膨張袋24の圧迫圧力値PCが、前記生体の最低血圧値DBPとして決定されてもよい。
また、実施例2では、最低血圧値DBPを決定するに際して用いられる位相差は、必ずしも下流側膨張袋26からの脈波信号SM3の立ち上がり点a3と下流側膨張袋26からの脈波信号SM3立ち上がり点a2との時間差(第1の時間差t32)でなくてもよい。例えば、変曲点b3と変曲点b2との時間差であってもよいし、或いは立ち上がり点c3と立ち上がり点c2との時間差であってもよい。または、下流側膨張袋26からの脈波信号SM3の他の点と下流側膨張袋26からの脈波信号SM3の他の点との差であってもよい。
また、実施例2において、自動血圧測定手段104は、最低血圧値DBPを決定するに際して、必ずしも脈波伝播速度PWVの変化率RPWVと、第1の時間差t32および第2の時間差t21との両方を用いる必要はない。脈波伝播速度PWVの変化率RPWVと、第1の時間差t32または第3の時間差t31とのいずれか1を用いればよい。たとえば、自動血圧測定手段104は、圧迫帯12の圧迫圧力値PC2を降圧させる過程において、第1の時間差t32が予め設定された時間差判定値tcを通過する即ち時間差判定値tcよりも小さくなる、第2の時間差t21が上記時間差判定値tcを通過する即ち時間差判定値tcよりも小さくなるときの圧迫圧力値PC2を、生体の最低血圧値DBPとして決定するように構成されてもよい。このようにすれば、相互間が圧力変動に関して独立状態とされた複数の膨張袋22、24、および26から上腕10の動脈16に圧迫圧力を均等な圧力分布で加えることで正確な脈波信号SMがそれぞれ得られるので、それら脈波信号SM間の位相差に基づいて精度の高い最低血圧値DBPが得られる。また、自動血圧測定手段104は、圧迫帯12の圧迫圧力値PC2を降圧させる過程において、脈波伝播速度PWVの変化率RPWVが、図20に示すように圧迫圧力値PC2が下限値たとえば零から増加するに伴って変化率RPWVが連続的に増加する領域bにおいて、予め設定された変化率判定値Rcを通過する即ち変化率判定値Rcよりも小さくなるときの圧迫圧力値PC2を、前記生体の最低血圧値DBPとして決定するように構成されてもよい。このようにすれば、脈波伝播速度PWVは圧迫圧力値PC2が大きくなるほど遅くなると共に、圧迫圧力値PC2に対する脈波伝播速度PWVの変化率RPWVは被測定者に拘わらず生体の最低血圧値DBP付近領域において急激に変化することを利用して、最低血圧値DBPが決定されるので、精度の高い最低血圧値DBPが得られる。
また、実施例2では、血圧測定時において、昇圧目標圧力値PCMまで昇圧した後、必ずしも圧迫圧力値PCを予め設定された徐速降圧速度でステップ的に降圧する必要はない。すなわち、圧迫圧力値PCは連続的に降圧させられてもよい。また、血圧値測定付近だけ除速降圧とし、他の区間は急速降圧として測定時間を短くしてもよい。例えば、先ず、昇圧目標圧力値PCMまで昇圧した後の徐速降圧過程において、膨張袋22、24、および26からの脈波信号SM1、SM2、およびSM3を抽出する度に図18に示すエンベロープの一部を作成して図15のS8〜S12を実行し、最高血圧値SBPを決定する。続いて、上記最高血圧値SBPの決定後に圧迫圧力値PCを予測された最低血圧値DBP’よりも予め設定された所定量(たとえば30mmHg)大きい圧力値まで急速に降圧させる。これにより、測定時間を短縮することができる。なお、上記予測された最低血圧値DBP’は、例えば、カフ圧制御手段82による急速昇圧時(図25の時間t9〜t10の間)に中間膨張袋24からの脈波信号SM2を抽出してエンベロープを作成し、そのエンベロープに基づいてよく知られたオシロメトリックアルゴリズムに従って予測される。
また、実施例1および2では、圧迫帯12の圧迫圧が降圧させられる過程で血圧値を決定する降圧測定が実施されていたが、これに限らず、圧迫帯12の圧迫圧が昇圧させられる過程で血圧値を決定する昇圧測定が実施されても良い。このような昇圧測定においても前述の最高血圧値決定アルゴリズムおよび最低血圧値決定アルゴリズムを用いることができ、同様の効果を得ることができる。
また、実施例1および2において、圧迫帯12に備えられる膨張袋は3つに限らず、4つ以上であってもよい。
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。