JP2013013825A

JP2013013825A - 血圧計

Info

Publication number: JP2013013825A
Application number: JP2012236816A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Yamamoto; 智幸山本
Original assignee: Fukuda Denshi Co Ltd
Current assignee: Fukuda Denshi Co Ltd
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2013-01-24

Abstract

【課題】血圧計測精度を向上させること。
【解決手段】血圧計は、被検者に巻回可能なカフ、脈波成分を含むカフ圧を測定する圧力センサ、及びカフ圧のデータを取得するＣＰＵを有する。圧力センサは、前記カフの巻回時の幅方向において外側部での血管閉塞を解消するときは、脈波成分を含むカフ圧の測定可能範囲を漸次拡大し、前記カフの巻回時の幅方向において内側部での血管閉塞を解消するときは、前記測定可能範囲を急拡大する。また圧力センサは、前記外側部での血管圧迫を解消するときは、一部の範囲では残りの範囲に比べて高強度で脈波成分が重畳されたカフ圧を測定し、前記内側部での血管圧迫を解消するときは、全範囲にわたって均一強度で脈波成分が重畳されたカフ圧を測定する。ＣＰＵは、脈波周期毎の特定時相の形状が変形した時に測定され、取得したデータに示されたカフ圧に基づいて、血圧を判定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば血圧等の生体情報の測定に用いられる血圧計に関する。

一般的な血圧計測法の一つにオシロメトリック法と呼ばれるものがある（例えば特許文献１参照）。オシロメトリック法では、上腕に巻回したカフに対する空気の給排気によりカフ圧の加減圧を行い、その際に検出される脈波において、振幅増大が相対的に顕著な時（或いは振幅が最大値に対する特定の割合を超えた時等）のカフ圧を収縮期血圧（最高血圧）として判定し、振幅減少が相対的に顕著な時（或いは振幅が最大値に対する特定の割合を下回った時等）のカフ圧を拡張期血圧（最低血圧）として判定する。

特開２００７−４４４３７号公報

しかしながら、上記従来の血圧計測法においては、振幅増減の顕著性に基づく計測を行う場合でも、振幅最大値を基準に計測を行う場合でも、血圧計測中の一連の脈波振幅の変動を全て正確に且つ滑らかな波形として計測する必要がある。このため、収縮期血圧時と拡張期血圧時とのいずれとも異なる時点であったとしても血圧計測中に例えば不整脈や体動があった場合は、血圧の測定値に誤差が生じ得る。よって、血圧の計測精度に一定の限界があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、血圧計測精度を向上させることができる血圧計を提供することを目的とする。

本発明の血圧計は、空気袋を有し、被検者に巻回可能なカフと、前記空気袋に対し給排気を行うことにより、カフ圧の加減圧を行う加減圧部と、前記カフが被検者に巻回されたときに、脈波成分を含むカフ圧を測定するセンサと、測定したカフ圧の脈波成分に基づいて、脈波周期毎の特定時相の形状を検出する検出手段と、検出した形状が変形した時に測定されたカフ圧に基づいて、被検者の血圧を判定する判定手段と、を有し、前記空気袋は、前記加減圧部により給排気されるとき、前記カフの巻回時の幅方向において外側部での血管閉塞を解消した後、内側部での血管閉塞を解消し、前記センサは、前記外側部での血管閉塞を解消するときは、脈波成分を含むカフ圧の測定可能範囲を漸次拡大し、前記内側部での血管閉塞を解消するときは、前記測定可能範囲を急拡大する、構成を採る。

本発明の血圧計は、空気袋を有し、被検者に巻回可能なカフと、前記空気袋に対し給排気を行うことにより、カフ圧の加減圧を行う加減圧部と、前記カフが被検者に巻回されたときに、脈波成分を含むカフ圧を測定するセンサと、測定したカフ圧の脈波成分に基づいて、脈波周期毎の特定時相の形状を検出する検出手段と、検出した形状が変形した時に測定されたカフ圧に基づいて、被検者の血圧を判定する判定手段と、を有し、前記空気袋は、前記加減圧部により給排気されるとき、前記カフの巻回時の幅方向において外側部での血管圧迫を解消した後、内側部での血管圧迫を解消し、前記センサは、前記外側部での血管圧迫を解消するときは、一部の範囲では残りの範囲に比べて高強度で脈波成分が重畳されたカフ圧を測定し、前記内側部での血管圧迫を解消するときは、全範囲にわたって均一強度で脈波成分が重畳されたカフ圧を測定する、構成を採る。

本発明によれば、血圧計測精度を向上させることができる。

本発明の一実施の形態に係る血圧計の構成を示す図本発明の一実施の形態に係る血圧測定動作を説明するためのフロー図図２に示す血圧判定処理を説明するためのフロー図図２に示す血圧判定処理に用いられるカフ圧及び脈波の各波形を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る血圧計の構成を示すブロック図である。

図１において、血圧計１は、カフ１０、ホース１１、管１２、圧力センサ１３、ポンプ１４、排気弁１５、信号処理部１６、ポンプ駆動部１７、弁駆動部１８、表示部１９、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０、操作部２１及び記憶部２２を有する。

カフ１０は、被検者の血圧測定部位、例えば上腕部に巻回可能な帯状体であり、内部に、ホース１１及び管１２を介してポンプ１４と連通する空気袋（図示せず）を有する。空気袋は、内部空間への空気導入及び排気により膨縮可能である。空気袋は、カフ１０の幅方向（巻回時の幅方向）の中央部に位置合わせされて設けられている。したがって、給気により膨張すると中央部の厚さは端部の厚さよりも大となるため、カフ１０は、血圧測定時に一定幅をもって測定部位を圧迫するが、その圧迫力は、中央部の方が端部に比べて強力となる。

圧力センサ１３は、例えば半導体圧力センサを用いる圧力−電気変換器であり、管１２に設けられている。圧力センサ１３は、カフ１０の空気袋の空気圧（カフ圧）を電気信号に変換しこれをカフ圧信号として信号処理部１６に出力することにより、カフ圧の測定を行う。

信号処理部１６は、増幅器、ローパスフィルタ及びアナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換器を有し、圧力センサ１３から入力されるカフ圧信号の増幅を行い、増幅後の信号から広帯域雑音を除去する濾波を行い、濾波後の信号のＡ／Ｄ変換を行い、Ａ／Ｄ変換後の信号をカフ圧データとしてＣＰＵ２０に出力する。カフ圧データは、カフ圧の波形を示すものであり、血圧測定時には、カフ圧の波形には、被検者の脈波を表す信号成分である脈波成分等が重畳されている。

ポンプ１４は、管１２及びホース１１を介してカフ１０の空気袋に給気することにより、カフ圧を加圧する。ポンプ駆動部１７は、ＣＰＵ２０からの指示信号に従ってポンプ１４の駆動信号をポンプに出力してポンプ１４を駆動する制御回路を有し、ポンプ１４からカフ１０への給気の開始及び停止を行う。

排気弁１５は、例えば電磁式の弁であり、管１２に設けられている。排気弁１５は、閉弁時はカフ１０の空気袋からの排気を防止し、開弁時はカフ１０の空気袋内の空気をホース１１及び管１２を介して排気する。弁駆動部１８は、ＣＰＵ２０からの指示信号に従って排気弁１５の駆動信号を出力して排気弁１５を駆動する制御回路を有し、排気弁１５の開度を調節する。

ポンプ１４、ポンプ駆動部１７、排気弁１５及び弁駆動部１８は、カフ１０の空気袋に対し給排気を行うことによりカフ圧の加減圧を行う加減圧部を構成する。

操作部２１は、血圧計１の筐体（図示せず）上に設けられた押しボタン（図示せず）を有し、押しボタンが押下されたときにその旨を示す操作信号を生成してＣＰＵ２０に出力する。操作部２１は、例えば電源投入ボタンや血圧測定開始ボタン、血圧測定停止ボタンを有する。記憶部２２は、例えば半導体記憶装置であり、ＣＰＵ２０により実行されるソフトウェアプログラムや、血圧測定によって得られたデータを記憶する。表示部１９は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を有し、ＣＰＵ１９からの指示信号に従って画面に情報を表示する。

ＣＰＵ２０は、記憶部２２に記憶されたプログラムを実行することで、血圧計１内の各部の動作を制御し、血圧計１において、取得手段や検出手段、判定手段等としての様々な機能を実現する。

すなわち、ＣＰＵ２０は記憶部２２と共にデータ処理装置を構成する。

ＣＰＵ２０は、一例として図２のフロー図に示された血圧測定動作を制御する。

血圧測定動作において、まずＣＰＵ２０は、血圧測定開始ボタンの押下時に操作部２１で生成された操作信号を受信する（ステップＳ１０）。ＣＰＵ２０は、この操作信号に従って、排気弁１５を完全に閉止し全閉状態にさせる指示信号を弁駆動部１８に出力する（ステップＳ２０）。これと略同時に、ＣＰＵ２０は、ポンプ１４の駆動を開始させる指示信号をポンプ駆動部１７に出力し、ポンプ１４を始動させ、カフ１０への給気を開始させる（ステップＳ３０）。また、ＣＰＵ２０は、圧力センサ１３を始動させ、被検者の例えば上腕に巻回されたカフ１０内の空気圧（つまりカフ圧）の検出を開始させる（ステップＳ４０）。そして、ＣＰＵ２０は、信号処理部１６から入力されるカフ圧データに示されたカフ圧が所定値に到達するのを条件として（ステップＳ５０）、ポンプ１４の駆動を停止させる指示信号をポンプ駆動部１７に出力し、ポンプ１４を停止させ、カフ１０への給気を停止させる（ステップＳ６０）。これと略同時に、ＣＰＵ２０は、排気弁１５の開度を所定の低減圧速度に対応する値に調節し排気弁１５を半開状態にさせる指示信号を弁駆動部１８に出力し、カフ１０からの排気を開始させる（ステップＳ７０）。さらに、ＣＰＵ２０は、後述する血圧判定処理を行い、判定結果を得る（ステップＳ８０）。血圧判定処理終了後、ＣＰＵ２０は、排気弁１５の開度を所定の高減圧速度に対応する値に調節し排気弁１５を全開状態にさせる指示信号を弁駆動部１８に出力し、カフ１０からの排気を高速化させ（ステップＳ９０）、また、圧力センサ１３の動作を停止させる（ステップＳ１００）。最後にＣＰＵ２０は、判定結果を画面に表示させる指示信号を表示部１９に出力し、血圧測定の結果をユーザ又は被検者に通知する（ステップＳ１１０）。

以上のようにして、血圧測定動作が行われる。上記血圧測定動作におけるステップＳ８０の血圧判定処理として、ＣＰＵ２０は下記の一連の処理を実行する。

まず、カフ圧データを信号処理部１６から取り込み、記憶部２２に記憶させる（ステップＳ８１）。そして、取り込んだカフ圧データから、被検者の脈波を表す信号成分である脈波成分を抽出する（ステップＳ８２）。このとき、脈波成分と同様にカフ圧の波形に重畳され得る呼吸波の成分を、脈波成分に混入しないようフィルタリングにより除去又は分離することが好ましい。

そして、抽出した脈波成分に基づいて、脈波周期毎の特徴部の検出を行う（ステップＳ８３）。ここで、特徴部は、各脈波周期における特定時相の形状として定義される。検出される必要のある特徴部は、収縮期血圧の判定については、脈波のディクロティックノッチ（以下、単に「ノッチ」という）であり、拡張期血圧の判定については、脈波の立ち下がり部から立ち上がり部までを含む谷部である。波形の形状は、例えば脈波成分に対し微分演算を行うことによって得られる微分値に基づいて識別することができる。これにより、形状の変化を定量的に判断することができる。

そして、特徴部の検出結果に基づいて、ノッチが消失したか否かを脈波周期毎に判断する（ステップＳ８４）。ここで「ノッチの消失」とは、脈波のタイダルウェーブとその直後のディクロティックウェーブとの間隔が相当程度狭くなったり、タイダルウェーブのピークに比べディクロティックウェーブのピークが相当程度小さくなったりすることにより、タイダルウェーブとディクロティックウェーブとの間に急峻な窪み部が略消滅すること等を意味する。ノッチの消失を判断する理由については、後述する。

ノッチが消失したと判断した場合、ノッチの消失時に測定され、カフ圧データに示されたカフ圧を、被検者の収縮期血圧と判定し（ステップＳ８５）、これを記憶部２２に記憶させ、判定結果として保持する（ステップＳ８６）。なお、ノッチ消失時について一定の補正を加えたり、ノッチ消失時のカフ圧の値について一定の補正を加えたりする等、補正処理を行うことも可能である。

また、特徴部の検出結果に基づいて、脈波谷部がＵ字状からＶ字状に変形したか否かを脈波周期毎に判断する（ステップＳ８７）。ここで「Ｕ字状」とは、脈波の立ち下がり部と立ち上がり部との間に離間部が存在していることを意味し、「Ｖ字状」とは、脈波の立ち下がり部と立ち上がり部との間に離間部が存在しないことを意味する。つまり、「Ｕ字状からＶ字状に変化」とは、離間部が略消滅すること、或いは、立ち下がり部と立ち上がり部との位置が略一致すること等を意味する。Ｖ字変形を判断する理由については、後述する。

脈波谷部がＶ字変形したと判断した場合、Ｖ字変形時に測定され、カフ圧データに示されたカフ圧を、被検者の拡張期血圧と判定し（ステップＳ８８）、これを記憶部２２に記憶させ、判定結果として保持する（ステップＳ８９）。なお、Ｖ字変形時について一定の補正を加えたり、Ｖ字変形時のカフ圧の値について一定の補正を加えたり等、補正処理を行うことも可能である。

以上のようにして、血圧判定処理が行われる。

ここで、ノッチ消失及びＶ字変形の判断を行う理由について説明する。

カフ１０を用いた血圧測定では、動作が開始されると、カフ１０への給気によりカフ圧が上昇し、カフ１０の巻回時の幅方向において中央部を含む内側部から両端部を含む外側部に血管閉塞範囲が拡大する。カフ加圧を継続すると、やがてカフ１０の全幅にわたって血管が閉塞する。その後、カフ１０からの排気によるカフ減圧が開始され、カフ圧の測定が開始される。図４に、カフ減圧中に測定されるカフ圧Ｐ及びカフ圧から抽出される脈波成分Ｓの各波形を示す。

図４において、カフ減圧開始後の初期の期間では、測定部位の血管がカフ幅方向全域にわたって閉塞状態となっているため、カフ１０の心臓側端部でのみ、つまり一点でのみ、脈波成分Ｓが重畳されたカフ圧Ｐの測定が可能となる。このときの脈波成分Ｓには、パーカッションウェーブＳ_ＰＷ、タイダルウェーブＳ_ＴＷ及びディクロティックウェーブＳ_ＤＷという三つのピークが鮮鋭に出現する。また、タイダルウェーブＳ_ＴＷとディクロティックウェーブＳ_ＤＷとの間には、ディクロティックノッチＳ_ＤＮが鮮鋭に出現する。

カフ減圧が進行すると、それに伴って、カフ１０の両端部から中央部の方向に血管の閉塞範囲が漸次縮小し、脈波成分Ｓが重畳されたカフ圧Ｐの測定可能範囲が漸次拡大する。この範囲が一定幅を有する場合、ある時相の脈波成分Ｓが重畳されたカフ圧Ｐと、その時相から僅かにずれた時相の脈波成分Ｓが重畳されたカフ圧Ｐとが平均化された状態で、カフ圧Ｐが測定されることとなるため、脈波成分Ｓの波形になまりが生じる。このなまりは、カフ減圧の進行に伴って増大する。図４においては、ある脈波周期において破線ａで囲んだ範囲ではディクロティックノッチＳ_ＤＮが出現しているが、その直後の脈波周期において破線ｂで囲んだ範囲、つまり以前の脈波周期においてディクロティックノッチＳ_ＤＮが出現していた時相ではそれが出現していない。これは、血管閉塞が徐々に縮小し最終的にカフ１０の中央部により形成されていた閉塞が解消された瞬間Ｔ_Ｎに、それまで滞留していた血流が測定部位を通り抜けた結果、脈波成分Ｓが重畳されたカフ圧Ｐの測定可能範囲が急拡大し、これにより、ディクロティックノッチＳ_ＤＮの波形のなまりが著しく増大したためである。この瞬間Ｔ_Ｎは、脈波成分Ｓの振幅が顕著に増大する瞬間と略符合する。よって、ディクロティックノッチＳ_ＤＮが消失した瞬間Ｔ_Ｎを収縮期血圧の瞬間として判定することは有効である。しかも、一方にはディクロティックノッチＳ_ＤＮが存在し他方にはディクロティックノッチＳ_ＤＮが存在しない二つの連続する脈波を検出することさえできれば、正確な収縮期血圧の判定が可能である。

血管閉塞がなくなった後も、しばらくの間は、カフ１０により測定部位は圧迫され、カフ減圧の進行に伴って、カフ１０の両端部から中央部の方向に血管の圧迫が漸次解消される。カフ１０の外側部の血管圧迫が解消される時点では、カフ１０の中央部に比較的強度の血管圧迫が存在しているため、圧迫部に対して血流上流側の範囲で測定されるカフ圧Ｐの脈波成分Ｓが、圧迫部に対して血流下流側の範囲で測定されるカフ圧Ｐの脈波成分Ｓよりも強調された状態で、カフ圧Ｐが測定されることとなる。このため、本質的には急峻な窪み形状を有する脈波谷部の波形になまりが生じる。このなまりは、カフ減圧の進行に伴って減少する。図４に示す脈波Ｓにおいて、このなまりは、立ち下がり部Ｓ_ＤＯＷＮと立ち上がり部Ｓ_ＵＰとの離間部として出現する。ある脈波周期において破線ｃで囲んだ範囲では立ち下がり部Ｓ_ＤＯＷＮと立ち上がり部Ｓ_ＵＰとの離間部が出現し略Ｕ字状を成しているが、その直後の脈波周期において破線ｄで囲んだ範囲、つまり以前の脈波周期において離間部が出現していた時相ではそれが出現せず略Ｖ字状を成している。これは、血管圧迫が徐々に減少し最終的にカフ１０の中央部により形成された圧迫が解消され、カフ１０が血管に対して全く作用しなくなった瞬間Ｔ_Ｖに、他の範囲に比べて強調された脈波成分Ｓが重畳されたカフ圧Ｐを測定する範囲が消滅して、全範囲が均一強度で脈波成分Ｓが重畳されたカフ圧Ｐを測定する範囲となり、これにより、脈波谷部の波形のなまりが著しく減少し又は解消したためである。この瞬間Ｔ_Ｖは、脈波成分Ｓの振幅が顕著に減少する瞬間と略符合する。よって、脈波谷部がＵ字状からＶ字状に変形した瞬間Ｔ_Ｖを拡張期血圧の瞬間として判定することは有効である。しかも、一方の谷部形状がＵ字状であり他方の谷部形状がＶ字状である二つの連続する脈波を検出することさえできれば、正確な収縮期血圧の判定が可能である。

以上、ノッチ消失及びＶ字変形の判断を行う理由について説明した。

以上のように、本実施の形態によれば、ディクロティックノッチの消失や脈波谷部のＶ字変形といった、カフを用いた血圧測定において収縮期血圧と拡張期血圧とにそれぞれ対応する特定のタイミングでのみ発生する局部形状変化の発生を判断することにより、従来のような脈波振幅の変動追跡を行うことなく血圧測定を行うことができる。しかも、他のタイミングで不整脈や体動が発生したとしても局部形状変化が発生するタイミングには何ら影響ないため、血圧測定精度を向上させることができる。これは、脈波振幅が最大となるタイミング付近で不整脈や体動が発生すると正確な血圧測定が不可能となるような従来の血圧測定法に比べて非常に有利である。なお、本実施の形態に係る血圧計が、本実施の形態で説明した血圧測定方法と従来の血圧測定方法とを併用し得る場合は、血圧測定結果の信頼性を一層向上させることができる。

なお、本実施の形態では、カフ減圧中に血圧測定を行う場合を例にとって説明したが、カフ加圧中の血圧測定を行う場合にも適用可能である。この場合、収縮期血圧に関しては、ディクロティックノッチの出現を判断し、拡張期血圧に関しては、脈波谷部のＶ字状からＵ字状への変形を判断する。

また、本実施の形態では、血圧計において上記の血圧測定法を実現したが、動脈硬化度測定装置等、他の医療機器において実現することもできる。

また、本実施の形態では、上腕部を血圧測定部位とした場合を例にとって説明したが、ディクロティックノッチ、立ち下がり部、立ち上がり部等の、脈波の特徴部を検出可能な部位であれば、血圧測定部位とすることもできる。そのような部位としては上腕部の他に手首等が挙げられる。

以上、本発明の実施の形態について説明した。なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。つまり、上記装置の構成および使用時の動作についての説明は一例であり、本発明の範囲においてこれらの例に対する様々な変更や追加が可能であることは明らかである。

１血圧計
１０カフ
１３圧力センサ
１４ポンプ
１５排気弁
１７ポンプ駆動部
１８弁駆動部
２０ＣＰＵ
２１操作部
２２記憶部

Claims

空気袋を有し、被検者に巻回可能なカフと、
前記空気袋に対し給排気を行うことにより、カフ圧の加減圧を行う加減圧部と、
前記カフが被検者に巻回されたときに、脈波成分を含むカフ圧を測定するセンサと、
測定したカフ圧の脈波成分に基づいて、脈波周期毎の特定時相の形状を検出する検出手段と、
検出した形状が変形した時に測定されたカフ圧に基づいて、被検者の血圧を判定する判定手段と、
を有し、
前記空気袋は、前記加減圧部により給排気されるとき、前記カフの巻回時の幅方向において外側部での血管閉塞を解消した後、内側部での血管閉塞を解消し、
前記センサは、前記外側部での血管閉塞を解消するときは、脈波成分を含むカフ圧の測定可能範囲を漸次拡大し、前記内側部での血管閉塞を解消するときは、前記測定可能範囲を急拡大する、
ことを特徴とする血圧計。
空気袋を有し、被検者に巻回可能なカフと、
前記空気袋に対し給排気を行うことにより、カフ圧の加減圧を行う加減圧部と、
前記カフが被検者に巻回されたときに、脈波成分を含むカフ圧を測定するセンサと、
測定したカフ圧の脈波成分に基づいて、脈波周期毎の特定時相の形状を検出する検出手段と、
検出した形状が変形した時に測定されたカフ圧に基づいて、被検者の血圧を判定する判定手段と、
を有し、
前記空気袋は、前記加減圧部により給排気されるとき、前記カフの巻回時の幅方向において外側部での血管圧迫を解消した後、内側部での血管圧迫を解消し、
前記センサは、前記外側部での血管圧迫を解消するときは、一部の範囲では残りの範囲に比べて高強度で脈波成分が重畳されたカフ圧を測定し、前記内側部での血管圧迫を解消するときは、全範囲にわたって均一強度で脈波成分が重畳されたカフ圧を測定する、
ことを特徴とする血圧計。