JP2015047400A - 血圧測定装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】患者の身体的負荷を軽減できる血圧測定装置を提供すること。
【解決手段】脈波信号を取得する脈波信号取得手段3と、脈波信号に基づき血圧を測定する第1の血圧測定手段17と、カフ5を用いて血圧を測定する第2の血圧測定手段7、9、11、17と、第2の血圧測定手段の測定値と、少なくとも、第2の血圧測定手段の測定前における第1の血圧測定手段の測定値とを用いて校正値を算出する校正値算出手段17と、第1の血圧測定手段の測定値を、校正値を用いて校正する校正手段17とを備えた血圧測定装置1であって、校正値算出手段は、第1の血圧測定手段で用いる脈波信号が、以下の条件A、Bから選択される1以上の条件を充足することを条件として、第2の血圧測定手段の測定を実行することを特徴とする血圧測定装置。条件A:脈波信号のSNRが所定の閾値T以上である。条件B:脈波信号から算出される特徴量のばらつきが所定の閾値T以内である。
【選択図】図1

Description

本発明は、血圧測定装置に関する。
従来、脈波センサを用いて脈波信号を取得し、その脈波信号に基づき、血圧を推定する血圧測定装置が知られている。この血圧測定装置は、カフを使用するタイプの血圧測定装置に比べて、患者の身体的負荷が低いという長所を有する。
ただし、脈波信号に基づき推定した血圧値は、カフを用いて測定した値に比べて精度が低いことがある。そこで、同じ患者についての、脈波信号に基づき推定した血圧値と、カフを用いて測定した血圧値との差(校正値)を予め保存しておき、脈波信号に基づき推定した血圧値をその校正値を用いて校正する技術が提案されている(特許文献1参照)。
特許第3330079号公報
上記の校正値を算出するときには、脈波信号に基づき推定した血圧値と、カフを用いて測定した血圧値との両方が必要になる。
ところで、脈波センサで取得した脈波信号は種々の要因で不安定となることがある。この場合、脈波信号に基づく血圧値を正確に測定できないので、カフを用いた血圧測定を行ったとしても、結局、校正値を算出することはできない。その結果、カフを用いた血圧測定によって患者に身体的負荷をかけたものの、校正値は得られないということになってしまう。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、上述した課題を解決できる血圧測定装置を提供することを目的とする。
本発明の血圧測定装置は、脈波信号を取得する脈波信号取得手段と、脈波信号に基づき血圧値を測定する第1の血圧測定手段とを備え、血圧値を測定することができる。また、本発明の血圧測定装置は、校正手段により、第1の血圧測定手段の測定値を、校正値を用いて校正することができる。このことにより、精度の高い測定値を得ることができる。
上述した校正値は、校正値算出手段により、カフを用いて血圧値を測定する第2の血圧測定手段の測定値と、少なくとも、第2の血圧測定手段の測定前における第1の血圧測定手段の測定値とを用いて算出されるものである。
上記の校正値算出手段は、第1の血圧測定手段で用いる脈波信号が、以下の条件A、Bから選択される1以上の条件を充足することを条件として、第2の血圧測定手段の測定を実行することを特徴とする。
条件A:脈波信号のSNR(信号に対するノイズの量を対数で表したパラメータ)が所定の閾値T以上である。
条件B:脈波信号から算出される特徴量のばらつきが所定の閾値T以内である。
本発明の血圧測定装置は、脈波信号が不安定である(条件A、Bから選択される1以上の条件が充足されない)場合、第2の血圧測定手段の測定を実行しない。そのため、脈波信号が不安定であるために第1の血圧測定手段では血圧値が正確に測定できず、結局は校正値を正確に算出できない状態において、カフ測定(第2の血圧測定手段)を無駄に実行してしまうことを抑制できる。その結果、患者の身体的負荷を軽減できる。
前記校正値算出手段は、例えば、第2の血圧測定手段の測定値と、第2の血圧測定手段の測定前後における第1の血圧測定手段の測定値とを用いて校正値を算出することができる。この場合、一層正確な校正値を算出できる。
また、例えば、第2の血圧測定手段の測定後において、脈波信号が条件A、Bから選択される1以上の条件を充足しない場合、校正値算出手段は、第2の血圧測定手段の測定値と、第2の血圧測定手段の測定前における第1の血圧測定手段の測定値とを用いて校正値を算出することができる。この場合、第2の血圧測定手段の測定後における第1の血圧測定手段の測定値(脈波信号が不安定であるため、不正確である可能性が高い測定値)を用いないので、一層正確な校正値を算出できる。
血圧測定装置1の構成を表すブロック図である。 血圧測定装置1の構成を表す斜視図である。 脈波センサ3の構成を表す説明図である。 血圧測定装置1が実行する校正値算出処理を表すフローチャートである。 血圧測定装置1が実行する血圧測定処理を表すフローチャートである。 校正値Kを表す説明図である。 血圧測定装置1が実行する校正値算出処理を表すフローチャートである。
本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
<第1の実施形態>
1.血圧測定装置1の構成
血圧測定装置1の構成を図1〜図3に基づき説明する。血圧測定装置1は、図1に示すように、脈波センサ3、カフ5、ポンプ7、切換弁9、圧力センサ11、ディスプレイ13、校正スイッチ15、センサスイッチ16、制御部17、及びスタートボタン18を備える。
脈波センサ3は、図3に示すように、レンズ19、発光部21、受光部23、基板25、及びレンズ支持体27を備える。
レンズ19は、レンズ支持体27の上面27Aにおける中央に設けられており、上下方向に光を透過可能である。発光部21、及び受光部23はレンズ19の下方に位置し、基板25上に設けられている。発光部21は発光ダイオードから成り、緑色の光(5000Å〜8000Åの波長を含む光)を、レンズ19を通して上方に照射する。なお、この光は、レンズ19上に置かれた患者の指の毛細血管内で反射される。その反射光は、レンズ19を通り、受光部23で受光される。受光部23はフォトダイオードであり、上記の光を受光したとき、電気信号(脈波信号)を出力する。
レンズ支持体27は、下方が開放した略箱状の基本形態を有するとともに、その下端付近において、外側に張り出すフランジ部27Bを有している。レンズ支持体27のうち、フランジ部27B以外の部分は、血圧測定装置1の筐体29に設けられた矩形の開口部31内にはめ込まれており、フランジ部27Bは、開口部31周辺の筐体29の下側に潜り込んでいる。発光部21、受光部23、及び基板25はレンズ支持体27の内部に収容され、レンズ支持体27に対する位置が一定となるように固定されている。
フランジ部27Bの底面と後述する支持体33との間にはバネ35が設けられており、レンズ支持体27を上方向に付勢している。そのため、レンズ支持体27及びレンズ19を患者の指で下向きに押圧していないときは、フランジ部27Bが筐体29の裏面に当接するまで、レンズ支持体27は上方に押し上げられている。一方、レンズ支持体27及びレンズ19を患者の指で下向きに押圧すると、バネ35が縮み、レンズ支持体27は下方に移動する。
脈波センサ3の下方には、センサスイッチ16が設けられている。センサスイッチ16は、支持体33、固定端子37、可動端子39、及び押圧片41を備える。支持体33は、その上面に固定端子37及び可動端子39を支持する。可動端子39は可動であり、固定端子37に接触する位置にも、非接触の位置にも移動することができる。固定端子37と可動端子39とが接触しているとき、センサスイッチ16はONであり、脈波センサ3は測定を実行し、脈波信号を出力する。一方、固定端子37と可動端子39とが非接触であるとき、センサスイッチ16はOFFである。
押圧片41は、基板25の下面から下方に突出する部材である。そのため、押圧片41は、基板25の上下動(すなわちレンズ支持体27の上下動)にともなって上下動する。レンズ支持体27の位置が上方である場合、押圧片41も上方に位置し、可動端子39は押し下げられず、固定端子37と可動端子39とは非接触となる(センサスイッチ16はOFFとなる)。
一方、レンズ支持体27が患者の指で押し下げられたとき、押圧片41の位置も下がり、押圧片41が可動端子39を固定端子37の方向に押圧して両者を接触させ、センサスイッチ16はONとなる。
よって、患者が指でレンズ支持体27及びレンズ19を押し下げない状態においては、センサスイッチ16はOFFとなり、一方、患者が指でレンズ支持体27及びレンズ19を押し下げたとき、センサスイッチ16はONとなる。
図1に戻り、カフ5は、ゴム製袋を布製帯状袋内に収容した構造を有し、患者の上腕部に巻き回すことができる。ポンプ7は、空気配管101を通して、カフ5内に空気を供給する。切換弁9は、カフ5内への空気の供給を許容する状態と、カフ5内を徐々に排圧する状態と、カフ5内を急速に排圧する状態との間で切り換えることができる。圧力センサ11はカフ5内の圧力を検出する。
ディスプレイ13は周知の液晶ディスプレイであり、種々の画像を表示可能である。校正スイッチ15は、ONとOFFとのうちの一方を設定できるスイッチである。校正スイッチ15がONの場合、後述する校正値算出処理が実行される。校正値算出処理の詳細については後述する。また、校正スイッチ15がOFFの場合、通常の血圧測定処理が実行される。
制御部17は、CPU、ROM、RAM(いずれも図示略)等を備える周知のコンピュータであり、脈波センサ3の各部を制御し、後述する処理を実行する。スタートボタン18は、使用者(患者を含む)が押圧可能なボタンである。スタートボタン18が押圧されると、後述する校正値算出処理、又は血圧測定処理が開始される。
血圧測定装置1は、図2に示す外観を有する。脈波センサ3、校正スイッチ15、及びディスプレイ13は筐体29の上面に設けられている。また、筐体29の側面から、カフ5に至る空気配管101が導出されている。血圧測定装置1におけるその他の構成は筐体29内に収容されている。
なお、脈波センサ3は脈波信号取得手段の一実施形態である。制御部17は、第1の血圧測定手段、校正値算出手段、及び校正手段の一実施形態である。カフ5、ポンプ7、切換弁9、圧力センサ11、及び制御部17は、第2の血圧測定手段の一実施形態である。
2.血圧測定装置1が実行する校正値算出処理
血圧測定装置1が実行する校正値算出処理を、図4のフローチャートに基づき説明する。校正値算出処理は、校正スイッチ15がONの状態で、スタートボタン18が押圧されたときに実行される。なお、校正値算出処理の実行前に、予めカフ5を患者の上腕に巻き回しておく。
図4のステップ1では、ディスプレイ13に表示Aを表示する。この表示Aは、「校正を開始します。脈波センサに指をのせてください。」という文字の表示である。なお、この表示に応じて、患者は指を脈波センサ3にのせることができる。
ステップ2では、脈波センサ3を用いて脈波信号を取得する。
ステップ3では、前記ステップ2で取得した脈波信号が安定しているか否かを判断する。具体的には、以下の条件A、Bが充足されるか否かをそれぞれ判断する。
条件A:脈波信号のSNRが所定の閾値T以上である。
条件B:脈波信号から算出される特徴量のばらつきが所定の閾値T以内である。
ここで、条件Bにおける特徴量とは、例えば、駆出波のピーク、反射波の立ち上がり点、反射波のピークなどの高さや時間である。また、ばらつきとは、脈波信号における1拍ごとにそれぞれ、特徴量を算出したとき、各拍の特徴量のばらつきを意味する。任意の時間間隔でのt個の特徴量(X1,X2,X3,・・・,Xt)が得られた場合の特徴量のばらつきの大きさTは、以下の数式1で表される。
Figure 2015047400
次に、条件A、Bの両方が充足されているならば、脈波信号が安定していると判断し、ステップ5に進む。一方、条件A、Bのうちの一方でも充足されていないならば、脈波信号が安定していないと判断し、ステップ4に進む。ステップ4では、ディスプレイ13に表示Bを表示する。この表示Bは「脈波センサからの信号が不安定です。適切に指をのせているか確認して下さい。」という文字の表示である。ステップ4の表示後、ステップ2に戻る。
ステップ5では、前記ステップ2で取得した脈波信号に基づき血圧値を測定する。具体的には、脈波信号から、特徴量を算出し、その特徴量を血圧推定モデルにあてはめ、血圧の測定値を得る。なお、本ステップ5で用いる脈波信号は、前記ステップ3で安定していると判断された脈波信号である。
ステップ6では、ディスプレイ13に表示Cを表示する。この表示Cは、「カフを圧迫します。圧迫終了後も脈波センサに指をのせていて下さい。」という文字の表示である。
ステップ7では、カフ5を用いて血圧を測定する。この測定には周知の方法を適宜用いることができ、例えば、次の方法を用いることができる。カフ5の圧迫圧力を変化させ、その圧迫圧力の変化過程において発生する脈波の大きさの変化に基いて患者の血圧を自動的に測定する。すなわち、カフ5の圧迫圧力を所定の目標値(例えば180mmHg程度)まで急速昇圧させた後に3mmHg/sec程度の速度で徐速降圧してゆく徐速降圧期間内において、順次採取される脈波信号が表す脈波の振幅の変化に基づきオシロメトリック法を用いて最高血圧、最低血圧等を決定する。
ステップ8では、前記ステップ2と同様に、脈波センサ3を用いて脈波信号を取得する。
ステップ9では、前記ステップ8で取得した脈波信号が安定しているか否かを判断する。この判断の方法は、前記ステップ3と同様である。脈波信号が安定している場合はステップ11に進む。一方、脈波信号が安定していない場合はステップ10に進み、ディスプレイ13に表示Bを表示してから、ステップ8に戻る。
ステップ11では、前記ステップ8で取得した脈波信号に基づき血圧を測定する。その測定方法は前記ステップ5と同様である。
ステップ12では、前記ステップ5、11における血圧測定結果が妥当であるか否かを判断する。具体的には、前記ステップ5における測定値と、前記ステップ11における測定値との差の絶対値を算出し、その差の絶対値が所定の閾値以下であれば、血圧測定結果が妥当であると判断し、ステップ13に進む。一方、差の絶対値が閾値を超える場合は血圧測定結果が妥当ではないと判断し、本処理を終了する。
ステップ13では、前記ステップ5、11における測定値と、前記ステップ7における測定値とを用いて、校正値Kを算出する。具体的には、以下の数式2により、校正値Kを算出する。ここで、aは前記ステップ5における測定値であり、bは前記ステップ7における測定値であり、cは前記ステップ11における測定値である。
Figure 2015047400
算出された校正値Kは、制御部17が備える記憶装置(図示略)に記憶され、後述する血圧測定処理において使用される。既に校正値Kが記憶されていた場合は、新たな校正値Kで上書きする。
ステップ14では、ディスプレイ13に表示Dを表示する。この表示Dは、「校正を終了します。」という文字の表示である。その後、本処理を終了する。
3.血圧測定装置1が実行する血圧測定処理
血圧測定装置1が実行する血圧測定処理を図5のフローチャートを用いて説明する。血圧測定処理は、校正スイッチ15がOFFの状態で、スタートボタン18が押圧されたときに実行される。
ステップ21では、ディスプレイ13に表示Eを表示する。この表示Eは、「血圧測定を開始します。脈波センサに指をのせて下さい。」という文字の表示である。なお、この表示に応じて、患者は指を脈波センサ3にのせることができる。
ステップ22では、脈波センサ3を用いて脈波信号を取得する。
ステップ23では、前記ステップ22で取得した脈波信号に基づき血圧を測定する。その測定方法は前記ステップ5、11と同様である。
ステップ24では、制御部17に校正値Kが記憶されているか否かを判断する。記憶されている場合はステップ25に進み、記憶されていない場合はステップ27に進む。
ステップ26では、前記ステップ23で測定した血圧を、校正値Kを用いて校正する。具体的には、前記ステップ23で測定した血圧から校正値Kを差し引き、差し引いた後の値を校正後の血圧値とする。
ステップ27では、前記ステップ26で算出した、校正後の血圧値をディスプレイ13に表示する。その後、本処理を終了する。
一方、前記ステップ24で否定判断した場合はステップ27に進み、前記ステップ23で測定した値を(校正することなく)ディスプレイ13に表示する。このとき、ディスプレイ13には、表示中の値は校正されていないことを表示する。その後、本処理を終了する。
4.血圧測定装置1が奏する効果
(1)血圧測定装置1は、校正値Kを算出することができる。この校正値Kの概念を図6に示す。図6において、tは前記ステップ2において脈波信号を取得した期間であり、tは前記ステップ7においてカフ測定を行った期間であり、tは前記ステップ8において脈波信号を取得した期間である。また、aは前記ステップ5における測定値であり、bは前記ステップ7における測定値であり、cは前記ステップ11における測定値である。
血圧測定装置1は、血圧を測定するとき、校正値Kを用いて校正することで、正確な血圧を得ることができる。
(2)血圧測定装置1は、前記ステップ2で取得した脈波信号が安定していることを条件として、前記ステップ7のカフ測定に進む。すなわち、前記ステップ2で取得した脈波信号が安定していなければ、前記ステップ7のカフ測定は実行しない。
そのため、前記ステップ2で取得した脈波信号に基づく血圧値が正確に取得できず、結局は校正値を正確に算出できない状態において、カフ測定を無駄に実行してしまうことを抑制できる。その結果、患者の身体的負荷を軽減できる。
(3)カフ測定では上腕を圧迫するため、カフ測定の後、反応性充血により、正常な脈波信号を取得できないことがある。血圧測定装置1は、カフ測定後の前記ステップ9、11において、脈波信号が安定していることを条件として、脈波信号に基づき血圧を測定するので、正常でない脈波信号に基づき血圧を測定してしまうことを抑制できる。
(4)血圧測定装置1は、前記ステップ2〜5、8〜11において、脈波信号が安定するまで待ってから、安定した脈波信号に基づき血圧を測定することができる。そのため、血圧を正確に測定することができる。
(5)血圧測定装置1は、前記ステップ12、13において、血圧測定結果が妥当であることを条件として校正値Kを算出するので、一層正確な校正値Kを得ることができる。
<第2の実施形態>
1.血圧測定装置1の構成
本実施形態の血圧測定装置1の構成は前記第1の実施形態と同様である。
2.血圧測定装置1が実行する校正値算出処理
血圧測定装置1が実行する校正値算出処理を、図7のフローチャートに基づき説明する。校正値算出処理は、校正スイッチ15がONの状態で、スタートボタン18が押圧されたときに実行される。なお、校正値算出処理の実行前に、予めカフ5を患者の上腕に巻き回しておく。
図7のステップ31では、ディスプレイ13に表示Aを表示する。この表示Aは、「校正を開始します。脈波センサに指をのせてください。」という文字の表示である。なお、この表示に応じて、患者は指を脈波センサ3にのせることができる。
ステップ32では、脈波センサ3を用いて脈波信号を取得する。
ステップ33では、前記ステップ32で取得した脈波信号が安定しているか否かを判断する。その判断方法は前記第1の実施形態における前記ステップ3と同様である。脈波信号が安定している場合はステップ35に進み、安定していない場合はステップ34に進む。ステップ34では、ディスプレイ13に表示B(「脈波センサからの信号が不安定です。適切に指をのせているか確認して下さい。」という文字の表示)を表示してから、ステップ32に戻る。
ステップ35では、前記ステップ32で取得した脈波信号に基づき血圧を測定する。その測定方法は、前記第1の実施形態における前記ステップ5と同様である。
ステップ36では、ディスプレイ13に表示C‘(「カフを圧迫します。」という文字の表示)を表示する。
ステップ37では、カフ5を用いて血圧を測定する。この測定方法は、前記第1の実施形態における前記ステップ7と同様である。
ステップ38では、前記ステップ35、37における測定値を用いて、校正値Kを算出する。具体的には、以下の数式3により、校正値Kを算出する。ここで、aは前記ステップ35における測定値であり、bは前記ステップ37における測定値である。
Figure 2015047400
算出された校正値Kは、制御部17が備える記憶装置(図示略)に記憶される。既に校正値Kが記憶されていた場合は、新たな校正値Kで上書きする。
ステップ39では、ディスプレイ13に表示D(「校正を終了します。」という文字の表示)を表示する。その後、本処理を終了する。
3.血圧測定装置1が実行する血圧測定処理
本実施形態の血圧測定装置1は、前記第1の実施形態の場合と同様に、血圧測定処理を実行する。
4.血圧測定装置1が奏する効果
(1)本実施形態の血圧測定装置1は、前記第1の実施形態の場合と略同様の効果を奏することができる。
(2)本実施形態の血圧測定装置1は、カフ測定の後には、脈波信号に基づく血圧測定を行わないので、校正値算出処理を簡素化することができる。
<その他の実施形態>
(1)前記第1の実施形態において、前記ステップ9で否定判断が所定時間以上継続した場合は、ステップ13に進み、校正値Kを算出してもよい。この場合の校正値Kは、前記ステップ5で測定した値から、前記ステップ7で測定した値を差し引いた値とする。
(2)前記第1の実施形態における前記ステップ3、9、及び前記第2の実施形態における前記ステップ33において、条件Aのみの充足/非充足を判断し、条件Aが充足されていれば肯定判断し、条件Aが充足されていなければ否定判断するようにしてもよい。
また、前記第1の実施形態における前記ステップ3、9、及び前記第2の実施形態における前記ステップ33において、条件Bのみの充足/非充足を判断し、条件Bが充足されていれば肯定判断し、条件Bが充足されていなければ否定判断するようにしてもよい。
(3)条件Bにおける特徴量は、その他に、脈波形状を微分した速度脈波および脈波形状を2回微分した加速度脈波のピークの高さや時間等であってもよい。また、条件Bにおける特徴量のばらつきは、数式1以外の方法で表されるものであってもよく、例えば、特徴量の最低値と最高値の差から得られる特徴量変化幅などが挙げられる。
(4)前記第1、第2の実施形態における構成の一部又は全部を適宜組み合わせてもよい。
1…血圧測定装置、3…脈波センサ、5…カフ、7…ポンプ、9…切換弁、11…圧力センサ、13…ディスプレイ、15…校正スイッチ、16…センサスイッチ、17…制御部、18…スタートボタン、19…レンズ、21…発光部、23…受光部、25…基板、27…レンズ支持体、27A…上面、27B…フランジ部、29…筐体、31…開口部、33…支持体、35…バネ、37…固定端子、39…可動端子、41…押圧片、101…空気配管

Claims (3)

  1. 脈波信号を取得する脈波信号取得手段と、
    前記脈波信号に基づき血圧を測定する第1の血圧測定手段と、
    カフを用いて血圧を測定する第2の血圧測定手段と、
    前記第2の血圧測定手段の測定値と、少なくとも、前記第2の血圧測定手段の測定前における前記第1の血圧測定手段の測定値とを用いて校正値を算出する校正値算出手段と、
    前記第1の血圧測定手段の測定値を、前記校正値を用いて校正する校正手段と、
    を備えた血圧測定装置であって、
    前記校正値算出手段は、前記第1の血圧測定手段で用いる前記脈波信号が、以下の条件A、Bから選択される1以上の条件を充足することを条件として、前記第2の血圧測定手段の測定を実行することを特徴とする血圧測定装置。
    条件A:前記脈波信号のSNRが所定の閾値T以上である。
    条件B:前記脈波信号から算出される特徴量のばらつきが所定の閾値T以内である。
  2. 前記校正値算出手段は、前記第2の血圧測定手段の測定値と、前記第2の血圧測定手段の測定前後における前記第1の血圧測定手段の測定値とを用いて前記校正値を算出することを特徴とする請求項1に記載の血圧測定装置。
  3. 前記第2の血圧測定手段の測定後において、前記脈波信号が前記条件A、Bから選択される1以上の条件を充足しない場合、前記校正値算出手段は、前記第2の血圧測定手段の測定値と、前記第2の血圧測定手段の測定前における前記第1の血圧測定手段の測定値とを用いて前記校正値を算出することを特徴とする請求項2に記載の血圧測定装置。
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