JP2016053394A - 流量制御装置および血圧計 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁弁を駆動電圧によって開閉して流体の流量を制御する流量制御装置であって、電磁弁の駆動電圧を流始点電圧と限界電圧との間の範囲内に精度良く設定できるものを提供すること。
【解決手段】相関関係記憶部２５１は、電磁弁２３３と実質的に同じ特性をもつサンプル電磁弁について、サンプル電磁弁を通して流体が流れ始める流始点電圧とサンプル電磁弁が全開となる限界電圧との間の相関関係を記憶している。制御部２０１は、流体の流量の制御を開始するとき、電磁弁２３３の駆動電圧を変化させて、流量検出部が流体の流れ始めを検出した時の駆動電圧を流始点電圧として求める。電磁弁２３３の流始点電圧に基づいて、サンプル電磁弁についての相関関係を用いて、電磁弁が全開となる限界電圧を換算して求める。そして、電磁弁２３３の駆動電圧を流始点電圧と限界電圧との間の範囲内に設定する。
【選択図】図１

Description

この発明は流量制御装置に関し、より詳しくは、電磁弁によって流体の流量を制御する流量制御装置に関する。

また、この発明は、そのような流量制御装置を備えた血圧計に関する。

従来、血圧計としては、例えば特許文献１（特開平６−２４５９１１号公報）に示すように、電磁弁によって流体としての空気の流量を制御することにより、被測定部位を阻血するためのカフ（正確には、カフ内の流体袋）の圧力を調節するものが知られている。

特開平６−２４５９１１号公報

この種の血圧計では、流量制御のための電磁弁として常開タイプ（非通電時に弁体が流路を全開しているタイプ）のものを用い、動作時に電磁弁のソレノイドに駆動電圧を印加（通電）して、ソレノイドの電磁力によって弁体を移動させて流路の断面積を調節することが多い。非通電時には、上記電磁弁は全開状態になるので、上記カフは加圧されない。これは、万一の事故発生時など、電源がオフ（通電停止）したとき、被測定者の安全を図るためである。

一般的に、そのような電磁弁の流量対駆動電圧特性は、実効的な駆動電圧（したがって、通電電流）が十分に高ければ、電磁弁が全閉されて流量がゼロになる。駆動電圧が或る値（これを「流始点電圧」と呼ぶ。）まで小さくなると、電磁弁が開いて流体が流れ始める。さらに駆動電圧が小さくなると、次第に流量が増加し、駆動電圧が限界（これを「限界電圧」と呼ぶ。）を下回ると、電磁弁が全開して、流量が極端に増加する（つまり、流量が制御不能となる。）。したがって、動作時の電磁弁の駆動電圧は、流始点電圧と限界電圧との間の範囲（これを適宜「有効設定範囲」と呼ぶ。）内に設定される必要がある。

ここで、血圧計を測定する際には、カフ圧を被測定者の最高血圧（収縮期血圧）よりも一旦高くし、それに続く減圧過程で被測定部位の脈波を観測することが多い。その場合、減圧開始時には、電磁弁の駆動電圧を有効設定範囲内で限界電圧の近傍に設定して排気流量を大きくし、速やかに減圧を行うことが望まれる。

しかしながら、電磁弁の限界電圧は、カフ圧（電磁弁に対して上流側の圧力）、周囲温度、製品個体間のばらつきなどの要因によって変化することがある。このため、電磁弁の駆動電圧を有効設定範囲内で限界電圧の近傍に設定しようとすると、その電磁弁の限界電圧を下回ってしまう可能性がある。電磁弁の駆動電圧が限界電圧を一旦下回ると、流量が極端に増加してカフ圧が一気に低下してしまい、脈波を観測するための圧力範囲を十分に確保できない、という問題が生ずる。特に、安価な電磁弁は有効設定範囲が狭い傾向があるため、この問題が深刻になる。

そこで、この発明の課題は、電磁弁を駆動電圧によって開閉して流体の流量を制御する流量制御装置であって、上記電磁弁の駆動電圧を有効設定範囲内に精度良く設定できるものを提供することにある。

また、この発明の課題は、そのような流量制御装置を備えて、血圧測定に要する時間を短縮できるようにした血圧計を提供することにある。

この発明は、上記電磁弁を開閉させる駆動電圧について、上記電磁弁を通して流体が流れ始める流始点電圧と上記電磁弁が全開となる限界電圧との間に相関関係があるという、本発明者の発見に基づいて創出された。

上記課題を解決するため、この発明の流量制御装置は、
電磁弁を駆動電圧によって開閉して流体の流量を制御する流量制御装置であって、
上記電磁弁を通して流れる流体の流量を検出する流量検出部と、
上記電磁弁と実質的に同じ特性をもつサンプル電磁弁について、上記サンプル電磁弁を通して流体が流れ始める流始点電圧と上記サンプル電磁弁が全開となる限界電圧との間の相関関係を記憶している相関関係記憶部と、
上記流体の流量の制御を開始するとき、上記電磁弁の駆動電圧を変化させて、上記流量検出部が上記流体の流れ始めを検出した時の駆動電圧を流始点電圧として求め、上記電磁弁の上記流始点電圧に応じて、上記サンプル電磁弁についての上記相関関係に基づいて、上記電磁弁が全開となる限界電圧を換算して求めた後、上記電磁弁の駆動電圧を上記流始点電圧と上記限界電圧との間の範囲内に設定する制御部と
を備える。

ここで、「電磁弁」は、常開タイプと常閉タイプとのいずれであってもよい。

また、上記電磁弁と「実質的に同じ特性をもつサンプル電磁弁」とは、上記流体の流量を制御する電磁弁と実質的に同じ流量対駆動電圧特性を有するものを意味する。「実質的に同じ」とは、製造ばらつきによる個体間の特性の相違を許容することを意味する。例えば、「サンプル電磁弁」は、上記流体の流量を制御する電磁弁と同じ型番を持つ別の個体であってもよいし、上記電磁弁そのものであってもよい。また、「サンプル電磁弁」は、複数であってもよい。

「流始点電圧」と「限界電圧」とについては、電磁弁のタイプによって、流始点電圧が限界電圧よりも高い場合と、流始点電圧が限界電圧よりも低い場合とがある。

この発明の流量制御装置では、相関関係記憶部は、駆動すべき電磁弁と実質的に同じ特性をもつサンプル電磁弁について、上記サンプル電磁弁を通して流体が流れ始める流始点電圧と上記サンプル電磁弁が全開となる限界電圧との間の相関関係を記憶している。制御部は、上記流体の流量の制御を開始するとき、上記電磁弁の駆動電圧を変化させて、流量検出部が上記流体の流れ始めを検出した時の駆動電圧を流始点電圧として求める（なお、このときの駆動電圧の変化は、流始点電圧の近傍で、つまり限界電圧から十分に離れたところで行われる。）。次に、制御部は、上記電磁弁の上記流始点電圧に応じて、上記サンプル電磁弁についての上記相関関係に基づいて、上記電磁弁が全開となる限界電圧を換算して求める。この後、制御部は、上記電磁弁の駆動電圧を上記流始点電圧と上記限界電圧との間の範囲（有効設定範囲）内に設定し、この駆動電圧によって上記電磁弁を開閉して、上記流体の流量を制御する。

このように、この発明の流量制御装置では、上記サンプル電磁弁についての上記相関関係を用いて上記電磁弁が全開となる限界電圧を換算して求めているので、上記電磁弁の駆動電圧を有効設定範囲内に精度良く設定できる。

一実施形態の流量制御装置では、上記相関関係記憶部が記憶している上記サンプル電磁弁についての上記相関関係は、上記流体の圧力を複数可変して設定したときの関係を含むことを特徴とする。

ここで、上記流体の「圧力」は、サンプル電磁弁に加わる上流側と下流側との間の差圧を意味する。

上記流体の圧力が変化すると、電磁弁（またはサンプル電磁弁）が含むソレノイドの電磁力に抗して、上記電磁弁の弁体を押す流体の力が変化する。このため、実効的な駆動電圧が同じであっても、上記電磁弁を通る上記流体の流量が変化する。これに伴って、流始点電圧と限界電圧との間の相関関係が変化する可能性がある。そこで、この一実施形態の流量制御装置では、上記相関関係記憶部が記憶している上記サンプル電磁弁についての上記相関関係は、上記流体の圧力を複数可変して設定したときの関係を含む。これにより、上記電磁弁の限界電圧は、上記流体の圧力を加味したものとなる。したがって、上記電磁弁の駆動電圧を有効設定範囲内にさらに精度良く設定できる。

一実施形態の流量制御装置では、
上記流体の圧力を検出する圧力センサを備え、
上記制御部は、
制御開始時に上記圧力センサによって上記流体の圧力を検出し、
制御開始時の上記流体の圧力が、上記相関関係記憶部が記憶している上記相関関係を与えた複数の圧力以外の値をとるとき、上記複数の圧力に対応する上記相関関係に基づいて、補間法または補外法により、制御開始時の上記流体の圧力に対応する流始点電圧と限界電圧との間の相関関係を求め、
上記電磁弁の上記流始点電圧に基づいて上記限界電圧を換算して求めるとき、上記求めた相関関係を用いることを特徴とする。

この一実施形態の流量制御装置では、上記制御部は、制御開始時に上記圧力センサによって上記流体の圧力を検出する。制御開始時の上記流体の圧力が、上記相関関係記憶部が記憶している上記相関関係を与えた複数の圧力以外の値をとるとき、上記制御部は、上記複数の圧力に対応する上記相関関係に基づいて、補間法または補外法により、制御開始時の上記流体の圧力に対応する流始点電圧と限界電圧との間の相関関係を求める。そして、上記電磁弁の上記流始点電圧に基づいて上記限界電圧を換算して求めるとき、上記求めた相関関係を用いる。これにより、制御開始時の上記流体の圧力が、上記相関関係記憶部が記憶している上記相関関係を与えた複数の圧力以外の値をとるときであっても、上記電磁弁の駆動電圧を有効設定範囲内に精度良く設定できる。

一実施形態の流量制御装置では、
上記制御部は、
制御期間中に上記圧力センサによって上記流体の現在の圧力を検出し、
上記流体の現在の圧力が、制御開始時の圧力から変化したとき、上記複数の圧力に対応する上記相関関係に基づいて、上記電磁弁についての現在の流始点電圧と限界電圧を換算して求めることを特徴とする。

この一実施形態の流量制御装置では、上記制御部は、上記圧力センサによって上記流体の現在の圧力を検出する。上記流体の現在の圧力が、制御開始時の圧力から変化したとき、上記制御部は、上記複数の圧力に対応する上記相関関係に基づいて、上記電磁弁についての現在の流始点電圧と限界電圧を換算して求める。これにより、制御期間中に上記流体の圧力が変化する場合であっても、上記電磁弁の駆動電圧を有効設定範囲内に、リアルタイムで精度良く設定できる。

一実施形態の流量制御装置では、上記サンプル電磁弁についての上記相関関係は、周囲温度を複数可変して設定したときの関係を含むことを特徴とする。

ここで、「周囲温度」とは、上記サンプル電磁弁（または電磁弁）を取り巻く環境の温度を意味する。

周囲温度が変化すると、電磁弁（またはサンプル電磁弁）が含むソレノイドの電気抵抗が変化する。このため、実効的な駆動電圧が同じであっても、上記電磁弁に対する通電電流が変化して、上記電磁弁の開度が変化する。これに伴って、流始点電圧と限界電圧との間の相関関係が変化する可能性がある。そこで、この一実施形態の流量制御装置では、上記サンプル電磁弁についての上記相関関係は、周囲温度を複数可変して設定したときの関係を含む。これにより、上記電磁弁の限界電圧は、周囲温度を加味したものとなる。したがって、上記電磁弁の駆動電圧を有効設定範囲内にさらに精度良く設定できる。

一実施形態の流量制御装置では、
上記電磁弁の周囲温度を検出する温度センサを備え、
上記制御部は、
制御期間中に上記温度センサによって上記電磁弁の現在の周囲温度を検出し、
上記電磁弁の現在の周囲温度が、制御開始時の周囲温度から変化したとき、上記複数の周囲温度に対応する上記相関関係に基づいて、上記電磁弁についての現在の流始点電圧と限界電圧を換算して求めることを特徴とする。

この一実施形態の流量制御装置では、上記制御部は、制御期間中に上記温度センサによって上記電磁弁の現在の周囲温度を検出する。上記電磁弁の現在の周囲温度が、制御開始時の周囲温度から変化したとき、上記制御部は、上記複数の周囲温度に対応する上記相関関係に基づいて、上記電磁弁についての現在の流始点電圧と限界電圧を換算して求める。これにより、制御期間中に上記電磁弁の周囲温度が変化する場合であっても、上記電磁弁の駆動電圧を有効設定範囲内に、リアルタイムで精度良く設定できる。

この発明の血圧計は、
被測定部位を圧迫するためのカフと、
上記カフの圧力を調節するための電磁弁と、
上記流量制御装置と
を備える。

この発明の血圧計によれば、例えばカフ圧を被測定者の最高血圧（収縮期血圧）よりも一旦高くした後の減圧開始時には、上記電磁弁の駆動電圧を有効設定範囲内で限界電圧の近傍に精度良く設定できる。したがって、減圧開始時に排気流量を大きくして、速やかな減圧を行うことができる。この結果、血圧測定に要する時間を短縮できる。また、電磁弁の駆動電圧が限界電圧を下回ることがないので、血圧測定中にカフ圧が一気に低下して測定エラーとなるような事態を避けることができる。また、有効設定範囲が狭い傾向がある安価な電磁弁を採用することが容易になる。

特に、上記サンプル電磁弁についての上記相関関係が、周囲温度を複数可変して設定したときの関係を含む場合、上記制御部が換算して求めた上記電磁弁の限界電圧は、周囲温度を加味したものとなる。しかも、血圧測定は、周囲温度Ｔの変化を考慮する必要が無いような、比較的短期間（典型的には１分間程度）で行われることが多い。その場合、温度センサを備えなくても、上記電磁弁の駆動電圧を有効設定範囲内に精度良く設定できる。

以上より明らかなように、この発明の流量制御装置によれば、電磁弁の駆動電圧を有効設定範囲内に精度良く設定できる。

また、この発明の血圧計によれば、血圧測定に要する時間を短縮できる。また、血圧測定中にカフ圧が一気に低下して測定エラーとなるような事態を避けることができる。

この発明の一実施形態の流量制御装置のブロック構成を示す図である。 図２（Ａ）は上記流量制御装置によって電磁弁に印加される駆動電圧の波形を示す図である。図２（Ｂ）は上記電磁弁に対する駆動電圧（実効値）と通電電流（実効値）との関係を示す図である。 上記電磁弁の構造を示す図である。 上記電磁弁の作動時における弁体近傍の状態を示す図である。 上記電磁弁の周囲温度Ｔ＝＝２３℃における流量対駆動電圧特性（Ｑ−Ｖ特性）を示す図である。 上記電磁弁の周囲温度Ｔ＝＝４５℃におけるＱ−Ｖ特性を示す図である。 上記電磁弁の周囲温度Ｔ＝＝５℃におけるＱ−Ｖ特性を示す図である。 制御すべき電磁弁と実質的に同じ特性をもつ５個のサンプル電磁弁について、上流側の圧力Ｐを３００ｍｍＨｇに設定した条件下での流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆとの間の相関関係を示す図である。 制御すべき電磁弁と実質的に同じ特性をもつ５個のサンプル電磁弁について、上流側の圧力Ｐを１５０ｍｍＨｇに設定した条件下での流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆとの間の相関関係を示す図である。 上記流量制御装置の制御部による処理フローを示す図である。 制御期間中に上記電磁弁に対する流体の圧力が変化した場合に、現在の流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆを換算して求める仕方を模式的に示す図である。 制御開始時の圧力が、相関関係記憶部が記憶している相関関係を与えた圧力３００ｍｍＨｇと１５０ｍｍＨｇとの間の値をとるとき、補間法により、制御開始時の上記流体の圧力に対応する流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆとの間の相関関係を求める仕方を模式的に示す図である。 この発明の一実施形態の電子血圧計の外観を示す図である。 上記電子血圧計の概略的なブロック構成を示す図である。 上記電子血圧計の電磁弁の制御に関する要部のブロック構成を示す図である。 上記電子血圧計による血圧測定のフローを示す図である。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図３は、この発明の一実施形態の流量制御装置によって制御されるべき電磁弁２３３の構造を例示している。この電磁弁２３３は、例えばオムロンヘルスケア株式会社製「上腕式血圧計 ＨＥＭ−７３２０Ｆ」に搭載されているような、常開タイプのものである。

この電磁弁２３３は、コの字状のヨーク２７３と、このヨーク２７３の中央の壁２３７ａに固定された略円筒状のコア２７４と、付勢部としてのコイルスプリング２７５と、略丸棒状のプランジャ（可動鉄心）２７６と、ヨーク２７３に収容された非磁性のプラスチック材料からなるボビン２８０と、ヨーク２７３の開放端を塞ぐための略矩形板状のヨーク蓋２９０とを備えている。ヨーク２７３、コア２７４、プランジャ２７６、ヨーク蓋２９０は、作動時に磁気回路を構成するように、磁性材料からなっている。

ボビン２８０は、ソレノイドコイル２７９が巻回された円筒状部分２８１と、一対のエンドプレート２８２，２８３とを一体に備えている。一対のエンドプレート２８２，２８３は、ヨーク２７３の中央の壁とヨーク蓋２９０との間に挟まれて、ヨーク２７３に対して固定されている。

コア２７４は、ヨーク２７３の中央の壁２３７ａを貫通して、ボビン２８０の円筒状部分２８１の途中まで延在している。コア２７４の内部には、軸方向に、外端２７０ｅから内端２７０ｆへ向かって流体を流通させるための流通孔２７０が貫通して形成されている。

プランジャ（可動鉄心）２７６は、ボビン２８０の円筒状部分２８１内に、軸方向に摺動可能に収容されている。プランジャ２７６の一端（コア２７４の流通孔２７０に対向する側の端部）２７６ｅには、ゴムのような弾性体からなる弁体２６１が取り付けられている。

コイルスプリング２７５は、コア２７４とプランジャ２７６との間に縮装されて、プランジャ２７６をコア２７４から遠ざける方向に付勢するようになっている。

ソレノイドコイル２７９が無通電状態にある非作動時には、図３中に示すように、コイルスプリング２７５による付勢力によって、プランジャ２７６の一端２７６ｅに設けられた弁体２６１がコア２７４の内端（弁体２６１に対向する側の端部）２７０ｆから離れている。これにより、コア２７４の内端２７０ｆと弁体２６１との間の隙間Δは、全開状態にある。そして、プランジャ２７６の他端２７６ｆがヨーク蓋２９０から外部へ突出してボビン２８０の円筒状部分２８１の端部２８１ｆに当接して係止されている。流体は、上流側の圧力源（図示せず）からコア２７４の外端２７０ｅに供給され、流通孔２７０と上述の隙間Δとを通って、下流側のボビン２８０の円筒状部分２８１（外部環境へ開放された図示しない流体流出口を有する）へ流れる。

ソレノイドコイル２７９が通電状態にある作動時には、図４に示すように、ソレノイドコイル２７９が発生する磁力によってコイルスプリング２７５による付勢力に抗してプランジャ２７６とともに弁体２６１がボビン２８０内で移動される。これにより、コア２７４の内端２７０ｆと弁体２６１との間の隙間Δが狭まった状態になり、流通孔２７０を通して流通する流体の流量Ｑが調節される。

ソレノイドコイル２７９には、例えば図２（Ａ）に示すような矩形のパルス波形をもつ駆動電圧（ピーク値Ｖ_０）が印加される。ＰＷＭ（パルス幅変調）によってパルス波のデューティ比（ｔ１／ｔ２）が変化されて、駆動電圧の実効値Ｖが可変して設定される。図２（Ｂ）に示すように、ソレノイドコイル２７９に対する通電電流の実効値Ｉは、駆動電圧の実効値Ｖに比例する。以下では、駆動電圧の実効値を、単に駆動電圧Ｖと呼ぶ。また、通電電流の実効値を、単に通電電流Ｉと呼ぶ。

この電磁弁２３３は、流体としての空気について、図５〜図７に示すような流量対駆動電圧特性（Ｑ−Ｖ特性）を示す（駆動電圧Ｖを横軸とし、流量Ｑを縦軸としている。）。また、上流側から電磁弁２３３（の流通孔２７０の外端２７０ｅ）に供給される流体としての空気の圧力を、パラメータとして３０ｍｍＨｇ、１５０ｍｍＨｇ、３００ｍｍＨｇ（下流側の大気圧に対する差圧を意味する。以下同様。）と可変して設定している。なお、流量が制御されるべき対象は、空気に限られるものではないため、以下では適宜「流体」と呼ぶ。

図５に示すように、周囲温度Ｔ＝２３℃（常温）では、電磁弁に対する上流側の圧力Ｐが３０ｍｍＨｇ、１５０ｍｍＨｇ、３００ｍｍＨｇと高くなるにつれて、Ｑ−Ｖ特性は、曲線Ｃ_３０、Ｃ_１５０、Ｃ_３００で示すように右上へシフトする。この理由は、例えば図４において上流側（左側）の圧力Ｐが高くなると、ソレノイドコイル２７９の電磁力に抗して、弁体２６１を押す流体の力が大きくなるからである。このため、上流側の圧力Ｐが高くなると、実効的な駆動電圧Ｖが同じであっても、電磁弁２３３を通る流体の流量Ｑが大きくなる。換言すれば、上流側（左側）の圧力Ｐが高くなったときに同じ流量Ｑを維持するためには、ソレノイドコイル２７９に対する通電電流Ｉ（したがって磁力）を大きくして、弁体２６１をプランジャ２７６とともに上流側へより強く押さなければならない。この例では、上流側の圧力Ｐが３０ｍｍＨｇ、１５０ｍｍＨｇ、３００ｍｍＨｇと高くなるにつれて、流体が流れ始める流始点電圧Ｖｓが概ね２．５Ｖ、２．９Ｖ、３．３Ｖ（それぞれ↑印で示す）と順に高くなるとともに、電磁弁２３３が全開となる限界電圧Ｖｆが概ね１．１Ｖ、１．７Ｖ、２．１Ｖ（それぞれ△印で示す）と順に高くなっている。

図６に示すように、周囲温度Ｔ＝４５℃（高温）になると、Ｑ−Ｖ特性は、図５の周囲温度Ｔ＝２３℃（常温）のときの特性に対して、全体として右側へシフトする。この理由は、周囲温度Ｔが高くなるとソレノイドコイル２７９の電気抵抗が大きくなるので、同じ通電電流Ｉを維持するためには、駆動電圧Ｖを大きくしなければならないからである。この例では、上流側の圧力Ｐが３０ｍｍＨｇ、１５０ｍｍＨｇ、３００ｍｍＨｇのとき、それぞれ、流始点電圧Ｖｓが概ね２．８Ｖ、３．４Ｖ、３．９Ｖ（それぞれ↑印で示す）となり、限界電圧Ｖｆが概ね１．３Ｖ、１．９Ｖ、２．５Ｖ（それぞれ△印で示す）となっている。

逆に、図７に示すように、周囲温度Ｔ＝５℃（低温）になると、Ｑ−Ｖ特性は、図５の周囲温度Ｔ＝２３℃（常温）のときの特性に対して、全体として左側へシフトする。この理由は、周囲温度Ｔが低くなるとソレノイドコイル２７９の電気抵抗が小さくなるので、同じ通電電流Ｉを維持するためには、駆動電圧Ｖを小さくしなければならないからである。この例では、上流側の圧力Ｐが３０ｍｍＨｇ、１５０ｍｍＨｇ、３００ｍｍＨｇのとき、それぞれ、流始点電圧Ｖｓが概ね２．４Ｖ、２．８Ｖ、３．０Ｖ（それぞれ↑印で示す）となり、限界電圧Ｖｆが概ね１．１Ｖ、１．６Ｖ、２．０Ｖ（それぞれ△印で示す）となっている。

図５〜図７から分かるように、電磁弁２３３に対する上流側の圧力Ｐや、周囲温度Ｔが変化すると、流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆがともに変化する。ここで、本発明者は、電磁弁２３３およびそれと実質的に同じＱ−Ｖ特性をもつ電磁弁（これらを「サンプル電磁弁」と呼ぶ。）には、流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆとの間に共通の相関関係があることを発見した。

図８、図９は、電磁弁２３３と実質的に同じＱ−Ｖ特性（この例では、同じ型番）をもつ５個のサンプル電磁弁について、それぞれ上流側の圧力Ｐを３００ｍｍＨｇ、１５０ｍｍＨｇに設定した条件下での流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆとの間の相関関係を散布図として示している。これらの図中、各◇印は周囲温度Ｔ＝２３℃（常温）での１個のサンプル電磁弁のデータ点を表している。各□印は周囲温度Ｔ＝２℃（低温）での１個のサンプル電磁弁のデータ点を表している。また、各△印は周囲温度Ｔ＝５０℃（高温）での１個のサンプル電磁弁のデータ点を表している。

図８から分かるように、上流側の圧力Ｐ＝３００ｍｍＨｇの場合において、周囲温度Ｔがパラメータとして２℃、２３℃、５０℃と複数可変して設定されたとき、上記５個のサンプル電磁弁についての流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆとは、正の相関関係を示して変化している。この例では、この相関関係を線分ＲＬ_３００で近似している（以下では、適宜「相関関係ＲＬ_３００」と呼ぶ。）。また、図９から分かるように、上流側の圧力Ｐ＝１５０ｍｍＨｇの場合において、周囲温度Ｔがパラメータとして２℃、２３℃、５０℃と複数可変して設定されたとき、上記５個のサンプル電磁弁についての流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆとは、正の相関関係を示して変化している。この例では、この相関関係を線分ＲＬ_１５０で近似している（以下では、適宜「相関関係ＲＬ_１５０」と呼ぶ。）。

このように、上流側の圧力Ｐが３００ｍｍＨｇ、１５０ｍｍＨｇに設定されている場合において、周囲温度Ｔが変化したとき、流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆとは、正の相関関係ＲＬ_３００，ＲＬ_１５０を示す。したがって、電磁弁２３３の流始点電圧Ｖｓが分かれば、周囲温度Ｔにかかわらず、これらの相関関係を用いて、電磁弁２３３の限界電圧Ｖｆを換算して求めることができる。例えば上流側の圧力Ｐが３００ｍｍＨｇの場合、図８中に破線Ａ１で示すように電磁弁２３３の流始点電圧Ｖｓが３．１０Ｖであれば、図８中に破線Ａ２で示すように電磁弁２３３の限界電圧Ｖｆは約１．１０Ｖであると求めることができる。この場合、電磁弁２３３ののための駆動電圧Ｖを設定すべき範囲（有効設定範囲）は、約１．１０Ｖ〜３．１０Ｖとなる。なお、図８中には、線分ＲＬ_３００においてＶｓ＝３．１０Ｖ、Ｖｆ＝１．１０Ｖに対応した点を、符号Ｄ１で表している。

図８と図９とを比較すれば分かるように、圧力Ｐが３００ｍｍＨｇから１５０ｍｍＨｇまで変化すると、線分ＲＬ_３００に対して線分ＲＬ_１５０は左側へシフトしている。この理由は、流始点電圧Ｖｓは、限界電圧Ｖｆに比して、上流側の圧力Ｐの影響を大きく受けるからであると考えられる。

図１は、電磁弁２３３の流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆとの間に相関関係があるという発見に基づく、この発明の一実施形態の流量制御装置２００のブロック構成を示している。この流量制御装置２００は、電磁弁２３３によって流体の流量を制御するために、相関関係記憶部２５１と、制御部２０１と、デューティ算出部２０２と、パルス発生部２０３と、弁駆動回路２３０と、電源部２５３と、圧力センサ２３１と、流量検出部としての流量センサ２３２とを備えている。

電磁弁２３３は、流体流入口２２０につながる配管２３８と、流体流出口２４０につながる配管２３９との間に介挿されている。流体は、上流側の圧力源（図示せず）から流体流入口２２０と配管２３８を通して電磁弁２３３（の流通孔２７０の外端２７０ｅ）へ供給される。電磁弁２３３を通過した流体は、配管２３９と流体流出口２４０を通して外部環境（大気圧にある）へ放出される。なお、配管２３８、２３９による圧損は無視できるものとする。

圧力センサ２３１は、配管２３８を通る流体の圧力を検出する。この圧力センサ２３１としては、ピエゾ抵抗式の公知の圧力センサ、例えば市販されているミツミ電機株式会社製の圧力センサ（例えば品番ＭＭＲ９０１ＸＡ、動作圧力範囲０〜４０ｋＰａ（３００ｍｍＨｇ））などを用いることができる。

流量センサ２３２は、配管２３８を通る流体の流量を検出する。この流量センサ２３２としては、例えば市販されているオムロン株式会社製のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）フローセンサ（形Ｄ６Ｆ−０２Ａ１−１１０、流量検出範囲０〜２Ｌ／ｍｉｎ）などを用いることができる。

相関関係記憶部２５１は、制御すべき電磁弁２３３と実質的に同じ特性をもつサンプル電磁弁の駆動電圧について、サンプル電磁弁を通して流体が流れ始める流始点電圧Ｖｓとサンプル電磁弁が全開となる限界電圧Ｖｆとの間の相関関係を記憶している。この例では、図８，図９中に示した相関関係を表す線分ＲＬ_３００，ＲＬ_１５０の式を記憶している。この例では、相関関係記憶部２５１は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Programmable Read Only Memory）からなるが、それに代えて、ＲＡＭ（Random Access Memory）、メモリカード、またはＳＳＤ（Solid State Drive）などからなっていていもよい。

電源部２５３は、この流量制御装置２００の各部に電力を供給する。特に、この電源部２５３は、デューティ算出部２０２と弁駆動回路２３０に対してＤＣ電圧（図２（Ａ）中のＶ_０に相当する大きさをもつ。）を供給する。この例では、ＤＣ電圧Ｖ_０＝６Ｖであるものとする。

制御部２０１は、この流量制御装置２００全体の動作を制御する。特に、この制御部２０１は、圧力センサ２３１と流量センサ２３２の出力に基づいて、電磁弁２３３を通る流体の流量Ｑが目標流量（Ｑ_{ＴＡＲＧＥＴ}とする。）になるように、電磁弁２３３（のソレノイドコイル２７９）に対して印加すべき駆動電圧Ｖを算出して決定する。この例では、制御部２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算処理装置）からなり、図示しないメモリに記憶されたプログラムおよびデータに従って処理を実行する。

デューティ算出部２０２は、制御部２０１が決定した駆動電圧Ｖと電源部２５３が供給するＤＣ電圧Ｖ_０（＝６Ｖ）とを比較して、弁駆動回路２３０によって制御部２０１が決定した駆動電圧Ｖが得られるように、図２（Ａ）に示したような矩形のパルス波形を作成するためのデューティ比（ｔ１／ｔ２）を算出する。

パルス発生部２０３は、デューティ算出部２０２が算出したデューティ比（ｔ１／ｔ２）をもつ矩形のパルス波形を発生する。

これらのデューティ算出部２０２およびパルス発生部２０３の機能は、上述のＣＰＵの処理によって実現される。

弁駆動回路２３０は、電源部２５３からのＤＣ電圧Ｖ_０（＝６Ｖ）をオン、オフするためのスイッチング素子（図示せず）を含んでいる。このスイッチング素子は、パルス発生部２０３から矩形のパルス波形によってオン、オフ制御される（公知のＰＷＭ制御）。これにより、この弁駆動回路２３０は、電磁弁２３３に対して印加すべき駆動電圧（実効値Ｖ）として、図２（Ａ）に示したような矩形のパルス波形を出力する。出力されるパルス波形のデューティ比は（ｔ１／ｔ２）であり、ピーク値はＶ_０＝６Ｖである。

図１０は、この流量制御装置２００の制御部２０１による、電磁弁２３３によって流体の流量Ｑを制御する処理フローを示している。なお、この処理フローは、周囲温度Ｔの変化を考慮する必要が無いような、比較的短期間のためのフローである。

ｉ） 制御を開始すると、制御部２０１は、まず、図１０のステップＳ１に示すように、圧力センサ２３１によって流体の現在の圧力（つまり、制御開始時の圧力）Ｐを検出する。この例では、制御開始時の圧力はＰ＝３００ｍｍＨｇであったものとする。

ii） 次に、制御部２０１は、電磁弁２３３の駆動電圧Ｖを変化させて、流量センサ２３２によって電磁弁２３３を通して流体が流れ始めたことを検出し、その流体の流れ始めを検出した時の駆動電圧を流始点電圧Ｖｓとして求める（図１０のステップＳ２）。この例では、流始点電圧Ｖｓは、図８中に破線Ａ１で示した例のように３．１０Ｖであったものとする。なお、このときの駆動電圧Ｖの変化は、電磁弁２３３が流体を遮断している高電圧側から流始点電圧Ｖｓへ向かって、流始点電圧Ｖｓの近傍で行われる。つまり、駆動電圧Ｖの変化は、限界電圧Ｖｆ（この例では、約１．４Ｖから０．８Ｖまで）から十分に離れたところで行われる。

iii） 次に、制御部２０１は、図１０のステップＳ３に示すように、電磁弁２３３の流始点電圧Ｖｓに応じて、相関関係記憶部２５１に記憶されているサンプル電磁弁についての相関関係（この例では、図８中に示した相関関係を表す線分ＲＬ_３００の式）を用いて、電磁弁２３３が全開となる限界電圧Ｖｆを換算して求める。この例では、流始点電圧Ｖｓ＝３．１０Ｖであったことから、図８中に破線Ａ２で示したように、電磁弁２３３の限界電圧Ｖｆを１．１０Ｖとして求める。既述のように、この限界電圧Ｖｆは、周囲温度Ｔを検出しなくても求めることができる。

iv） 次に、制御部２０１は、図１０のステップＳ４に示すように、電磁弁２３３の駆動電圧Ｖを流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆとの間の範囲（有効設定範囲）内に設定して、流体の流量Ｑを制御する。この時点では、有効設定範囲を３．１０Ｖ〜１．１０Ｖに設定して、流体の流量Ｑを制御する。

具体的には、制御部２０１は、流量センサ２３２によって現在の流量Ｑを検出し、現在の流量Ｑと目標流量Ｑ_{ＴＡＲＧＥＴ}との差分（Ｑ−Ｑ_{ＴＡＲＧＥＴ}）を求める。そして、この差分がゼロになるように電磁弁２３３（のソレノイドコイル２７９）に対して印加すべき駆動電圧Ｖを算出する。ここで、制御部２０１が算出した駆動電圧（Ｖ_ＣＡＬＣとする。）が有効設定範囲３．１０Ｖ〜１．１０Ｖを外れた場合、例えばＶ_ＣＡＬＣ＝１．０５Ｖであったときは、制御部２０１は、駆動電圧Ｖを、有効設定範囲内で限界電圧Ｖｆ近傍の例えば１．１５Ｖに修正する（限界電圧Ｖｆに対するマージンとして０．０５Ｖを設けている。）。このようにして制御部２０１が有効設定範囲内に設定した駆動電圧Ｖは、図１中のデューティ算出部２０２、パルス発生部２０３および弁駆動回路２３０によって電磁弁２３３に印加される。これにより、流体の流量Ｑが目標流量Ｑ_{ＴＡＲＧＥＴ}になるようにフィードバック制御が行われる。

このように、この流量制御装置２００では、サンプル電磁弁についての相関関係を用いて電磁弁２３３が全開となる限界電圧Ｖｆを換算して求めているので、電磁弁２３３の駆動電圧Ｖを有効設定範囲内に精度良く設定できる。

ｖ） この後、図１０のステップＳ５に示すように、圧力センサ２３１が検出する圧力Ｐが変化しない限り（ステップＳ５でＮＯ）、一定周期でステップＳ４の制御を継続する。圧力変化の有無は、直前に検出した圧力（これをＰ_ＰＲＥＶとする。）と現在の圧力Ｐとの間の差分（絶対値、すなわち｜Ｐ−Ｐ_ＰＲＥＶ｜）が閾値（これをαとする。例えばα＝１０ｍｍＨｇとする。）を超えたか否かに応じて、制御部２０１が判断する。なお、制御開始時には、圧力センサ２３１が検出する現在の圧力ＰがＰ_ＰＲＥＶとして設定される。

vi） 一方、圧力センサ２３１が検出する圧力Ｐが変化した場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、つまり｜Ｐ−Ｐ_ＰＲＥＶ｜＞αとなった場合、図１０のステップＳ６に示すように、制御部２０１は、電磁弁２３３について現在の圧力Ｐに対応する現在の流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆを換算して求める。

図１１は、圧力センサ２３１が検出する圧力Ｐが変化した場合に、現在の流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆを換算して求める仕方を模式的に示している。この図１１には、図８中に示した線分ＲＬ_３００において制御開始時のＶｓ＝３．１０Ｖ、Ｖｆ＝１．１０Ｖに対応した点Ｄ１と、図９中に示した線分ＲＬ_１５０において上記Ｄ１に対応する点Ｄ２とを表している。また、圧力Ｐが３００ｍｍＨｇから１５０ｍｍＨｇまで変化したときの点Ｄ１から点Ｄ２へのＶｓ，Ｖｆのシフトを、ベクトルＢ１で表している。

ここで、現在の圧力Ｐが、例えば相関関係記憶部２５１が記憶している相関関係を与えた３００ｍｍＨｇと１５０ｍｍＨｇとの間の値Ｐｘ（単位ｍｍＨｇ）をとるものとする。このとき、図１１中に示すベクトルＢ１（点Ｄ１から点Ｄ２へのＶｓ，Ｖｆのシフトを表す）に、次式（１）の比
（３００ｍｍＨｇ−Ｐｘ）／（３００ｍｍＨｇ−１５０ｍｍＨｇ） …（１）
を乗算して、補間法により、点Ｄ１と点Ｄ２との間の内分点Ｄｘを求める。図１１の例では、この内分点Ｄｘは、現在の圧力Ｐ（＝Ｐｘ）対応する流始点電圧Ｖｓ＝２．９５Ｖ、限界電圧Ｖｆ＝１．１０Ｖ（図１１中に破線Ａ３，Ａ４で示す。）を表している。

このようにして、圧力センサ２３１が検出する圧力Ｐが変化した場合に、現在の流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆを換算して求めることができる。

なお、現在の圧力Ｐが、３００ｍｍＨｇ超または１５０ｍｍＨｇ未満の値をとるときは、補外法により外分点（図示せず）を求め、その外分点が表す流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆを求めてもよい。または、予め、相関関係記憶部２５１にそのような圧力Ｐをカバーする相関関係を記憶させておいて、補間法により求めてもよい。

vii） 次に、制御部２０１は、図１０のステップＳ４に戻って、電磁弁２３３の駆動電圧Ｖを現在の圧力Ｐに対応する流始点電圧Ｖｓ（＝２．９５Ｖ）と限界電圧Ｖｆ（＝１．１０Ｖ）との間の範囲（現在の有効設定範囲）内に設定して、流体の流量Ｑを制御する。

この後、制御部２０１は、圧力センサ２３１が検出する圧力Ｐが変化する度（ステップＳ５でＹＥＳ）に、ステップＳ６，Ｓ４の処理を繰り返す。これにより、制御期間中に上記流体の圧力Ｐが変化する場合であっても、電磁弁２３３の駆動電圧Ｖを有効設定範囲内に、リアルタイムで精度良く設定できる。

上の例では、図１０のステップＳ１において、制御開始時の圧力はＰ＝３００ｍｍＨｇとしたが、これに限られるものではない。制御開始時の圧力Ｐが例えば３００ｍｍＨｇと１５０ｍｍＨｇとの間の値（これをＰｙとする。）をとる場合は、相関関係記憶部２５１が記憶している線分ＲＬ_３００と線分ＲＬ_１５０の式を用いて、図１２に示すように、補間法により、その圧力Ｐｙに対応する流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆとの間の相関関係を表す線分ＲＬ_Ｐｙの式を求める。例えば、線分ＲＬ_３００の端点Ｅ１，Ｅ２からそれぞれ線分ＲＬ_１５０の対応する端点Ｅ３，Ｅ４までのシフトをベクトルＢ３，Ｂ４で表す。これらのベクトルＢ３，Ｂ４に、次式（２）の比
（３００ｍｍＨｇ−Ｐｙ）／（３００ｍｍＨｇ−１５０ｍｍＨｇ） …（２）
を乗算して、補間法により、点Ｅ１と点Ｅ３との間の内分点Ｄｙ、および点Ｅ２と点Ｅ４との間の内分点Ｄｙ′を求める。そして、これらの内分点Ｄｙ，Ｄｙ′を結ぶ線分の式を、圧力Ｐｙに対応する流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆとの間の相関関係を表す線分ＲＬ_Ｐｙの式として求める。この後、図１０のステップＳ３では、電磁弁２３３の流始点電圧Ｖｓに応じて、この相関関係を表す線分ＲＬ_Ｐｙの式を用いて、電磁弁２３３が全開となる限界電圧Ｖｆを換算して求める。例えば、図１２中に破線Ａ５，Ａ６で示すように、電磁弁２３３の流始点電圧Ｖｓが２．８５Ｖであれば、電磁弁２３３の限界電圧Ｖｆを１．１０Ｖとして求めることができる。これにより、制御開始時の圧力Ｐが例えば３００ｍｍＨｇと１５０ｍｍＨｇとの間の値Ｐｙをとる場合であっても、電磁弁２３３の駆動電圧Ｖを流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆとの間の範囲（有効設定範囲）内に精度良く設定できる。

なお、制御開始時の圧力Ｐが、３００ｍｍＨｇ超または１５０ｍｍＨｇ未満の値をとるときは、補外法により、その圧力Ｐに対応する流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆとの間の相関関係を表す線分の式を求めてもよい。または、予め、相関関係記憶部２５１にそのような圧力Ｐをカバーする相関関係を記憶させておいて、補間法により求めてもよい。

また、上述の処理フローは、周囲温度Ｔの変化を考慮する必要が無いような、比較的短期間のためのフローであるものとしたが、これに限られるものではない。

例えば、図１１中には、圧力Ｐ＝３００ｍｍＨｇの条件下で、周囲温度Ｔが２３℃（常温）から５０℃（高温）まで変化したときの点Ｄ１から対応する点Ｄ３までの、線分ＲＬ_３００に沿ったＶｓ，Ｖｆのシフトを、ベクトルＢ２で表している。温度センサ２３４（図１中に破線のブロックで示す。）を設けて、直前に検出した温度（これをＴ_ＰＲＥＶとする。）と現在の温度Ｔ（単位℃）との間の差分（Ｔ−Ｔ_ＰＲＥＶ）を検出する。周囲温度の変化の有無は、この差分（絶対値、すなわち｜Ｔ−Ｔ_ＰＲＥＶ｜）が閾値（これをβとする。例えばβ＝３℃とする。）を超えたか否かに応じて、制御部２０１が判断する。温度センサが検出する周囲温度Ｔが変化した場合、つまり｜Ｔ−Ｔ_ＰＲＥＶ｜＞βとなった場合、電磁弁２３３について現在の周囲温度Ｔに対応する現在の流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆを換算して求める。なお、制御開始時には、温度センサ２３４が検出する現在の周囲温度ＴがＴ_ＰＲＥＶとして設定される。

具体的には、図１１中に示したベクトルＢ２（点Ｄ１から点Ｄ３へのＶｓ，Ｖｆのシフトを表す）に、次式（３）の比
（Ｔ−２３℃）／（５０℃−２３℃） …（３）
を乗算して、補間法により、点Ｄ１と点Ｄ３との間の内分点Ｄｘ′を求める。この内分点Ｄｘ′は、現在の周囲温度Ｔに対応する流始点電圧Ｖｓ、限界電圧Ｖｆを表している（図１１中に破線Ａ３，Ａ４で示す。）。

これにより、制御期間中に周囲温度Ｔが変化する場合であっても、電磁弁２３３の駆動電圧Ｖを有効設定範囲内に、リアルタイムで精度良く設定できる。

なお、周囲温度Ｔが２３℃（常温）から低下する場合は、図８中の周囲温度Ｔが２３℃（常温）から２℃（低温）までのデータを用いることができる。その場合、式（３）に代えて、次式（４）の比
（２３℃−Ｔ）／（２３℃−２℃） …（４）
を用いる。

圧力Ｐと周囲温度Ｔとの両方が変化する場合は、ベクトルＢ１とベクトルＢ２との合成ベクトルを用いて、現在の圧力Ｐおよび周囲温度Ｔに対応する流始点電圧Ｖｓ、限界電圧Ｖｆを求めることができる。したがって、制御期間中に圧力Ｐと周囲温度Ｔとの両方が変化する場合であっても、電磁弁２３３の駆動電圧Ｖを有効設定範囲内に、リアルタイムで精度良く設定できる。

上の例では、電磁弁２３３は常開タイプであるものとしたが、これに限られるものではない。この発明の流量制御装置は、常閉タイプの電磁弁を制御するためにも使用され得る。また、「流始点電圧Ｖｓ」と「限界電圧Ｖｆ」とについては、電磁弁のタイプによって、流始点電圧Ｖｓが限界電圧Ｖｆよりも高い場合と、流始点電圧Ｖｓが限界電圧Ｖｆよりも低い場合とがある。この発明の流量制御装置は、いずれにも適用され得る。

図１３は、この発明の一実施形態の電子血圧計（全体を符号１で示す。）の外観を示している。この電子血圧計１は、被測定者の上腕に装着されるカフ２０と、本体１０と、これらのカフ２０と本体１０ととを接続するフレキシブルなチューブ３８とを備えている。カフ２０には上腕を圧迫するための流体袋２２が内包されている。本体１０には、表示器５０と、操作部５２とが設けられている。操作部５２は、この例では、電源スイッチ５２Ａと、メモリスイッチ５２Ｂと、進む／戻るスイッチ５２Ｃ，５２Ｄとを含んでいる。

図１４に示すように、本体１０には、上述の表示器５０と操作部５２に加えて、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００と、メモリ５１と、電源部５３と、ピエゾ抵抗式の圧力センサ３１と、流体袋２２に流体としての空気を供給するポンプ３２と、流体袋２２の圧力（カフ圧）を調節するための弁３３（既述の電磁弁２３３と同じもの）と、圧力センサ３１からの出力を周波数に変換する発振回路３１０と、ポンプ３２を駆動するポンプ駆動回路３２０と、弁３３を駆動する弁駆動回路３３０（図１中の弁駆動回路２３０に相当する）とが搭載されている。圧力センサ３１、ポンプ３２、弁３３は、本体内部に設けられたエア配管３９とこのエア配管３９に連通する上記チューブ３８とを介して、カフ２０に内包された流体袋２２と接続されている。これにより、圧力センサ３１、ポンプ３２、弁３３と、流体袋２２との間で、流体としての空気が流通するようになっている。

表示器５０は、ディスプレイおよびインジケータ等を含み、ＣＰＵ１００からの制御信号に従って所定の情報を表示する。

操作部５２では、電源スイッチ５２Ａは、電源部５３をオンオフする指示および血圧の測定開始の指示を受け付ける。メモリスイッチ５２Ｂは、メモリ５１に記憶された血圧値の測定結果のデータを表示器５０に表示させるための指示を受け付ける。進む／戻るスイッチ５２Ｃ，５２Ｄは、表示器５０に表示内容を過去に遡らせ又は進ませるなどの変更の指示を受け付ける。これらのスイッチ５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄは、ユーザによる指示に応じた操作信号をＣＰＵ１００に入力する。

メモリ５１は、電子血圧計１を制御するためのプログラム、電子血圧計１の各種機能を設定するための設定データ、血圧値の測定結果のデータを記憶する。また、メモリ５１は、相関関係記憶部として、制御すべき弁３３と実質的に同じ特性をもつサンプル電磁弁の駆動電圧について、サンプル電磁弁を通して流体が流れ始める流始点電圧Ｖｓとサンプル電磁弁が全開となる限界電圧Ｖｆとの間の相関関係を記憶している。また、メモリ５１は、プログラムが実行されるときのワークメモリなどとして用いられる。

電源部５３は、ＣＰＵ１００、圧力センサ３１、ポンプ３２、弁３３、表示器５０、メモリ５１、発振回路３１０、ポンプ駆動回路３２０、および弁駆動回路３３０の各部に電力を供給する。

発振回路３１０は、圧力センサ３１からのピエゾ抵抗効果による電気抵抗の変化に基づく電気信号値に基づき発振して、圧力センサ３１の電気信号値に応じた周波数を有する周波数信号をＣＰＵ１００に出力する。

ＣＰＵ１００は、メモリ５１に記憶された電子血圧計１を制御するためのプログラムに従って、操作部５２からの操作信号に応じて、ポンプ駆動回路３２０を介してポンプ３２を駆動するとともに、弁駆動回路３３０を介して弁３３を駆動する制御を行う。弁３３は、流体袋２２の空気を排出し、または封入してカフ圧を制御するために開閉される。また、ＣＰＵ１００は、圧力センサ３１からの信号に基づいて、血圧値を算出し、表示器５０およびメモリ５１を制御する。

特に、このＣＰＵ１００は、図１５（電磁弁の制御に関する要部のブロック構成）に示すように、弁３３によって流体としての空気の流量を調節するために、既述の制御部２０１、デューティ算出部２０２およびパルス発生部２０３（図１参照）として働くとともに、流量検出部２０４として働く。なお、図１５から分かるように、この例では温度センサは設けられていない。

流量検出部２０４は、カフ２０に内包された流体袋２２の容量と、圧力センサ３１が検出するカフ圧（流体袋２２の圧力）の変化とに基づいて、弁３３を通る流体の流量Ｑ（単位ｍｌ／ｍｉｎ）を算出する。

なお、弁３３を通過した流体としての空気は、弁３３の流体流出口３３ｅを通して外部環境（大気圧にある）へ放出される。

図１６は、この電子血圧計１による血圧の測定フローを示している。この電子血圧計１は、一般的なオシロメトリック法に従って血圧を測定する。なお、この測定フローは、周囲温度Ｔの変化を考慮する必要が無いような、比較的短期間のためのフローである。測定に際して、被験者の被測定部位（この例では上腕）に予めカフを巻き付けられ、操作部５２による操作によって測定開始が指示される。

ｉ） 血圧測定を開始すると、まず、ＣＰＵ１００は、弁駆動回路３３０を介して弁３３を閉鎖し、その後、ポンプ駆動回路３２０を介してポンプ３２を駆動して、圧力センサ３１によってカフ圧Ｐを観測しながら、流体袋２２に空気を送る制御を行う。これにより、流体袋２２を膨張させるとともにカフ圧を徐々に加圧していく（ステップＳ１１）。カフ圧が加圧されて目標圧力（被験者の最高血圧よりも高く設定されている。この例では３００ｍｍＨｇとする。）に達すると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ＣＰＵ１００は、ポンプ駆動回路３２０を介してポンプ３２を停止する。

ii） 次に、ＣＰＵ１００は、弁駆動回路３３０を介して弁３３の駆動電圧Ｖを徐々に降下させて（ステップＳ１３）、流量センサ２３２によって電磁弁２３３を通して空気が流れ始めたことを検出する（ステップＳ１４でＹＥＳ）。その空気の流れ始めを検出した時の駆動電圧を流始点電圧Ｖｓとして求める（ステップＳ１５）。続いて、この流始点電圧Ｖｓに基づいて、メモリ５１に記憶されているサンプル電磁弁についての相関関係（この例では、図８中に示した相関関係を表す線分ＲＬ_３００の式）を用いて、弁３３が全開となる限界電圧Ｖｆを換算して求める。そして、弁３３の駆動電圧Ｖを流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆとの間の範囲（有効設定範囲）内に設定して、空気の流量Ｑを制御する（ステップＳ１６）。メモリ５１に記憶されている線分ＲＬ_３００の式は、周囲温度Ｔを複数可変して設定したときの関係を含むので、ＣＰＵ１００が求めた電磁弁の限界電圧Ｖｆは、周囲温度Ｔに応じたものとなる。

これにより、弁３３の駆動電圧Ｖを有効設定範囲内で限界電圧Ｖｆの近傍に精度良く設定できる。したがって、減圧開始時に排気流量を大きくして、速やかな減圧を行うことができる。この結果、血圧測定に要する時間を短縮できる。また、弁３３の駆動電圧Ｖが限界電圧Ｖｆを下回ることがないので、血圧測定中にカフ圧が一気に低下して測定エラーとなるような事態を避けることができる。また、有効設定範囲が狭い傾向がある安価な電磁弁を採用することが容易になる。

iii) 次に、ＣＰＵ１００は、圧力センサ３１によってカフ圧Ｐを観測しながら、カフ圧Ｐを血圧測定に適した目標の減圧速度で減圧していく。この減圧過程において、被測定部位の脈波によるカフ圧Ｐの変化を取得する（ステップＳ１７）。

iv） この後、脈波によるカフ圧Ｐの変化の取得が終了するか（ステップＳ１７でＹＥＳ）、または、カフ２０から空気が完全に排気されてＣＰＵ１００が指示する駆動電圧Ｖが限界電圧Ｖｆに達すると（ステップＳ１８でＹＥＳ）、ＣＰＵ１００は、取得したデータ（脈波によるカフ圧Ｐの変化）に対してオシロメトリック法により公知のアルゴリズムを適用して、血圧値（収縮期血圧と拡張期血圧）を算出する（ステップＳ１９）。この後、ＣＰＵ１００は、算出した血圧値を表示器５０に表示させる（ステップＳ２０）。

この血圧測定は、周囲温度Ｔの変化を考慮する必要が無いような、１分間程度で行われる。しかも、上述のステップＳ１６でＣＰＵ１００が求めた電磁弁の限界電圧Ｖｆは、周囲温度Ｔに応じたものとなっている。したがって、温度センサを備えなくても、上記電磁弁の駆動電圧Ｖを有効設定範囲内に精度良く設定できる。

なお、上記減圧過程で、ＣＰＵ１００が、補間法によって現在のカフ圧Ｐに対応する相関関係を求める処理（図１０中のステップＳ６に相当）を、リアルタイムで実行してもよい。そのようにした場合、その時々の圧力に応じた流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆを換算によってリアルタイムで求めることができる。したがって、弁３３の駆動電圧Ｖを流始点電圧Ｖｓと限界電圧Ｖｆとの間の範囲（有効設定範囲）内に、リアルタイムで精度良く設定できる。

また、２４時間血圧測定を行う場合など、測定を長期間継続して行う用途では、制御期間中に圧力Ｐと周囲温度Ｔとの両方が変化する可能性がある。このような場合、さらに温度センサを備えて、弁３３の周囲温度Ｔを測定するのが望ましい。これにより、図１１中に示したベクトルＢ１とベクトルＢ２との合成ベクトルを用いた換算を行って、現在の圧力Ｐおよび周囲温度Ｔに対応する流始点電圧Ｖｓ、限界電圧Ｖｆを求めることができる。したがって、制御期間中に圧力Ｐと周囲温度Ｔとの両方が変化する場合であっても、弁３３の駆動電圧Ｖを有効設定範囲内に、リアルタイムで精度良く設定できる。

上述の実施形態は例示に過ぎず、この発明の範囲から逸脱することなく種々の変形が可能である。

１ 電子血圧計
２０ カフ
２２ 流体袋
３３ 弁
５１ メモリ
１００ ＣＰＵ
２００ 流量制御装置
２０１ 制御部
２３３ 電磁弁
２５１ 相関関係記憶部

Claims (7)

1. 電磁弁を駆動電圧によって開閉して流体の流量を制御する流量制御装置であって、
   上記電磁弁を通して流れる流体の流量を検出する流量検出部と、
   上記電磁弁と実質的に同じ特性をもつサンプル電磁弁について、上記サンプル電磁弁を通して流体が流れ始める流始点電圧と上記サンプル電磁弁が全開となる限界電圧との間の相関関係を記憶している相関関係記憶部と、
   上記流体の流量の制御を開始するとき、上記電磁弁の駆動電圧を変化させて、上記流量検出部が上記流体の流れ始めを検出した時の駆動電圧を流始点電圧として求め、上記電磁弁の上記流始点電圧に基づいて、上記サンプル電磁弁についての上記相関関係を用いて、上記電磁弁が全開となる限界電圧を換算して求めた後、上記電磁弁の駆動電圧を上記流始点電圧と上記限界電圧との間の範囲内に設定する制御部と
   を備えた流量制御装置。
2. 請求項１に記載の流量制御装置において、
   上記相関関係記憶部が記憶している上記サンプル電磁弁についての上記相関関係は、上記流体の圧力を複数可変して設定したときの関係を含むことを特徴とする流量制御装置。
3. 請求項２に記載の流量制御装置において、
   上記流体の圧力を検出する圧力センサを備え、
   上記制御部は、
   制御開始時に上記圧力センサによって上記流体の圧力を検出し、
   制御開始時の上記流体の圧力が、上記相関関係記憶部が記憶している上記相関関係を与えた複数の圧力以外の値をとるとき、上記複数の圧力に対応する上記相関関係に基づいて、補間法または補外法により、制御開始時の上記流体の圧力に対応する流始点電圧と限界電圧との間の相関関係を求め、
   上記電磁弁の上記流始点電圧に基づいて上記限界電圧を換算して求めるとき、上記求めた相関関係を用いることを特徴とする流量制御装置。
4. 請求項３に記載の流量制御装置において、
   上記制御部は、
   制御期間中に上記圧力センサによって上記流体の現在の圧力を検出し、
   上記流体の現在の圧力が、制御開始時の圧力から変化したとき、上記複数の圧力に対応する上記相関関係に基づいて、上記電磁弁についての現在の流始点電圧と限界電圧を換算して求めることを特徴とする流量制御装置。
5. 請求項１から４までのいずれか一つに記載の流量制御装置において、
   上記サンプル電磁弁についての上記相関関係は、周囲温度を複数可変して設定したときの関係を含むことを特徴とする流量制御装置。
6. 請求項５に記載の流量制御装置において、
   上記電磁弁の周囲温度を検出する温度センサを備え、
   上記制御部は、
   制御期間中に上記温度センサによって上記電磁弁の現在の周囲温度を検出し、
   上記電磁弁の現在の周囲温度が、制御開始時の周囲温度から変化したとき、上記複数の周囲温度に対応する上記相関関係に基づいて、上記電磁弁についての現在の流始点電圧と限界電圧を換算して求めることを特徴とする流量制御装置。
7. 被測定部位を圧迫するためのカフと、
   上記カフの圧力を調節するための電磁弁と、
   請求項１から６までのいずれか一つに記載の流量制御装置と
   を備えた血圧計。

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