JP2018166644A

JP2018166644A - 血圧測定装置

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Publication number: JP2018166644A
Application number: JP2017065003A
Authority: JP
Inventors: 啓陽菊地; Hiroharu Kikuchi
Original assignee: Nippon Koden Corp
Current assignee: Nippon Koden Corp
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2018-11-01
Anticipated expiration: 2037-03-29
Also published as: EP3600003A1; US11627886B2; JP6859154B2; CN110475506B; WO2018180783A1; EP3600003B1; US20200029824A1; CN110475506A

Abstract

【課題】カフの装着異常を検出し、装着状態が正常でないまま血圧が測定される事態を回避する。【解決手段】被検者に装着されるカフを用いて血圧を測定する血圧測定装置は、プロセッサとコンピュータが読み取り可能な命令を記憶するメモリとを備えている。当該命令がプロセッサにより実行されると、血圧測定装置は、カフの内圧を所定の加圧速度で上昇させつつ脈波信号Ｐを取得し、これを一次微分して一次微分信号ＰＤ１を取得する。血圧測定装置は、一次微分信号ＰＤ１の極小値ＰＤ１ｂと、極小値ＰＤ１ｂを含む一次微分信号ＰＤ１の単位時間あたりの振幅変化量と、一次微分信号ＰＤ１のピーク値ＰＤ１ｐの極小値ＰＤ１ｂに対する関係と、ピーク値ＰＤ１ｐを含む一次微分信号ＰＤ１の単位時間あたりの振幅変化量の極小値ＰＤ１ｂを含む一次微分信号ＰＤ１の単位時間あたりの振幅変化量に対する関係の少なくとも一つに基づいて、カフの装着状態の異常を検出する。【選択図】図３

Description

本発明は、被検者に装着されるカフを用いて血圧を測定する血圧測定装置に関する。

特許文献１に記載された血圧測定装置は、いわゆる加圧型と称される血圧測定装置であり、被検者に装着されたカフの内圧を上昇させながら当該被検者の最高血圧値などを特定する。

特開２００２−０７８６８５号公報

図６の（Ａ）は、上記のような加圧型の血圧測定装置の一般的な動作を示している。同図において、破線はカフの内圧を示しており、実線は圧力センサなどから得られる脈波信号の振幅を示している。脈波信号の振幅は、カフにより圧迫された動脈に生じる拍動に伴う振動の大きさに対応している。カフ圧を上昇させながら脈波信号の振幅の変化がモニタされ、振幅の大きさに基づいて血圧（最高血圧値や最低血圧値など）が特定される。すなわち、血圧を正確に特定するためには、脈波信号が正確に検出される必要がある。

カフの加圧中に、被検者に装着されたカフに位置ずれや緩みなどが生じる場合がある。図６の（Ｂ）は、このような場合におけるカフの内圧と脈波信号の経時変化を示している。カフに位置ずれや緩みなどが生じると、周期的なノイズが脈波信号に重畳する。同図において円で囲まれた区間においては、カフの位置ずれや緩みに起因する周期的ノイズが重畳している。当該ノイズもまた周期的であるため、本来の脈波信号との区別がつきにくい。したがって、脈波信号本来の振幅を正確に検出できず、血圧を正確に特定できない場合がある。

本発明は、カフの装着状態の異常を検出し、カフの装着状態が正常でないまま血圧の測定がなされる事態を回避できるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するための一態様は、被検者に装着されるカフを用いて血圧を測定する血圧測定装置であって、
プロセッサと、
前記プロセッサが読み取り可能な命令を記憶するメモリと、
を備えており、
前記命令が前記プロセッサにより実行されると、
前記カフの内圧を上昇させつつ前記被検者の脈波情報を取得し、
前記脈波情報に基づいて前記血圧を特定し、
前記脈波情報の一次微分値を取得し、
前記一次微分値の極小値と、当該極小値を含む当該一次微分値の単位時間あたりの第一変化量と、前記一次微分値の極大値の当該極小値に対する関係と、当該極大値を含む当該一次微分値の単位時間あたりの第二変化量の当該第一変化量に対する関係の少なくとも一つに基づいて、前記カフの装着状態の異常を検出する。

動脈の脈動に起因する圧力変化は、カフの内圧を上昇させるように作用する。この変化は、一次微分値が増大する方向への変化に反映される。他方、カフの位置ずれや緩みに起因するノイズは、カフの内圧を減少させるように作用する。この変化は、一次微分値が減少する方向への変化に反映される。したがって、カフの装着状態が正常でない場合の一次微分値は、極大値側よりも極小値側において顕著な特徴を持つようになる。

したがって、上記のような構成によれば、カフを加圧する過程で得られる脈波情報を一次微分するという簡易な処理でカフの装着状態の異常を検出できる。したがって、カフの装着状態が正常でないまま血圧の測定がなされる事態を回避しうる。

上記の目的を達成するための一態様は、被検者に装着されるカフを用いて血圧を測定する血圧測定装置であって、
プロセッサと、
前記プロセッサが読み取り可能な命令を記憶するメモリと、
を備えており、
前記命令が前記プロセッサにより実行されると、
前記カフの内圧を上昇させつつ前記被検者の脈波情報を取得し、
前記脈波情報に基づいて前記血圧を特定し、
前記脈波情報の二次微分値を取得し、
前記二次微分値の極小値と、当該極小値を含む当該二次微分値の単位時間あたりの第一変化量と、前記二次微分値の極大値の当該極小値に対する関係と、当該極大値を含む当該二次微分値の単位時間あたりの第二変化量の当該第一変化量に対する関係の少なくとも一つに基づいて、前記カフの装着状態の異常を検出する。

カフの装着状態の異常に係る特徴は、一次微分値よりも二次微分値の方により顕著に現れるため、カフの装着状態の異常をより正確に検出できる。したがって、カフの装着状態が正常でないまま血圧の測定がなされる事態をより確実に回避しうる。

一実施形態に係る血圧測定システムの機能構成を示している。図１の血圧測定装置の動作の一例を示している。図１の血圧測定装置の動作を説明するための図である。図１の血圧測定装置の動作を説明するための図である。図１の血圧測定装置の動作の一例を示している。加圧型血圧測定装置の動作を説明するための図である。

添付の図面を参照しつつ、実施形態の例を以下詳細に説明する。図１は、一実施形態に係る血圧測定システム１の機能構成を示している。血圧測定システム１は、血圧測定装置２とカフ３を備えている。

血圧測定装置２は、被検者１００に装着されるカフ３を用いて当該被検者の血圧を測定する装置である。血圧測定装置２は、加圧機構２１、制御部２２、および脈波取得部２３を備えている。

加圧機構２１は、チューブ３１を介してカフ３と接続されている。加圧機構２１は、ポンプ機能とバルブ機能を有している。ポンプ機能は、チューブ３１を通じてカフ３に空気を送り込むことにより、カフ３の内圧を上昇させる。バルブ機能は、チューブ３１と外気の連通を形成または解除する。ポンプ機能の非動作時においてチューブ３１と外気が連通されると、カフ３の内圧は低下する。

制御部２２は、プロセッサ２２１とメモリ２２２を備えている。プロセッサ２２１の例としては、ＣＰＵやＭＰＵが挙げられる。メモリ２２２は、コンピュータが読み取り可能な命令を記憶するように構成されている。メモリ２２２の例としては、各種の命令が記憶されたＲＯＭや、プロセッサ２２１により実行される各種命令が記憶されるワークエリアを有するＲＡＭなどが挙げられる。

脈波取得部２３は、被検者１００の脈波情報を取得するセンサである。脈波取得部２３は、被検者１００の動脈の脈動に対応する脈波信号Ｐを出力するように構成されている。具体的には、脈波取得部２３は、カフ３の内圧を検出する圧力センサからの出力にハイパスフィルタを通過させることによって、脈波信号Ｐを取得する。すなわち、脈波信号Ｐは、カフ３の内圧の経時変化を示す信号の高周波成分であると言える。脈波取得部２３から出力された脈波信号Ｐは、制御部２２に入力される。

制御部２２においてメモリ２２２に記憶された命令がプロセッサ２２１により実行されると、血圧測定装置２は、図２に示される処理を実行するように構成されている。

まず、血圧測定装置２は、加圧機構２１のポンプ機能を起動し、カフ３の内圧を所定の加圧速度で上昇させる（ステップＳ１）。

次に、血圧測定装置２は、脈波取得部２３を通じて被検者１００の脈波信号Ｐ（脈波情報の一例）を取得する（ステップＳ２）。脈波信号Ｐの取得は、加圧機構２１による加圧動作に先んじて開始されてもよい。

次に、血圧測定装置２は、脈波取得部２３から取得された脈波信号Ｐに対して一次微分処理を行ない、一次微分信号ＰＤ１を取得する（ステップＳ３）。すなわち、制御部２２は、被検者１００の脈波情報の一次微分値を取得する。

図３の（Ａ）は、カフ３の装着状態が正常である場合における脈波信号Ｐの波形と一次微分信号ＰＤ１の波形を示している。図３の（Ｂ）は、カフ３に位置ずれや緩みが生じている場合（カフ３の装着状態が正常でない場合）における脈波信号Ｐの波形と一次微分信号ＰＤ１の波形を示している。各図において水平に延びる一点鎖線は、一次微分信号ＰＤ１のゼロ点を示している。

動脈の脈動に起因する圧力変化は、カフ３の内圧を上昇させるように作用する。この変化は、一次微分信号ＰＤ１における振幅値が増大する方向への変化に反映される。他方、カフ３の位置ずれや緩みに起因するノイズは、カフ３の内圧を減少させるように作用する。この変化は、一次微分信号ＰＤ１における振幅値が減少する方向への変化に反映される。したがって、図３の（Ｂ）に示されるように、カフ３の装着状態が正常でない場合の一次微分信号ＰＤ１は、上に凸の波形要素よりも下に凸の波形要素が支配的あるいは顕著になる。

血圧測定装置２は、一次微分信号ＰＤ１に係る当該事実に基づいて、カフ３が正常に装着されているかを判定する（図２のステップＳ４）。

第一の例として、血圧測定装置２は、ある周期(脈波信号Ｐにおける所定の期間)における一次微分信号ＰＤ１の極小値ＰＤ１ｂ（一次微分値の極小値の一例）に基づいて判定を行なう。具体的には、ある周期における一次微分信号ＰＤ１のピーク値ＰＤ１ｐの直前に現れた極小値ＰＤ１ｂが所定値よりも小さければ、血圧測定装置２は、カフ３の装着状態が正常でないと判断する。当該所定値の例としては、図３に示される振幅の基線Ｒを１ｍｍＨｇ下回る値が挙げられる。

第二の例として、血圧測定装置２は、ある周期における一次微分信号ＰＤ１の極小値ＰＤ１ｂを含む波形部分の鋭さに基づいて判定を行なう。具体的には、ある周期における一次微分信号ＰＤ１のピーク値ＰＤ１ｐの直前に現れた極小値ＰＤ１ｂを含む単位時間当たりの振幅変化量（第一変化量の一例）に基づいて判定を行なう。

図４に示されるように、一次微分信号ＰＤ１は、複数の一次微分値によって構成されている。各一次微分値は、脈波信号Ｐを構成する複数の測定値の一つに対応している。複数の測定値は、一定の時間間隔で取得される。よって、複数の一次微分値もまた、一定の時間間隔で取得される。例えば、上記の単位時間は、極小値ＰＤ１ｂ、極小値ＰＤ１ｂに先立つ二つの一次微分値、および極小値ＰＤ１ｂに後続する二つの一次微分値を含む五つの一次微分値の取得に要する時間として定義されうる。この場合、上記の「極小値ＰＤ１ｂを含む単位時間当たりの振幅変化量」は、図４における変化量Δｂ１と変化量Δｂ２の和として定義されうる。血圧測定装置２は、変化量Δｂ１と変化量Δｂ２の和が所定値を上回ると、カフ３の装着状態が正常でないと判断する。

第三の例として、血圧測定装置２は、ある周期における一次微分信号ＰＤ１の極小値ＰＤ１ｂとピーク値ＰＤ１ｐの関係に基づいて判定を行なう。具体的には、ある周期における一次微分信号ＰＤ１のピーク値ＰＤ１ｐ（一次微分値の極大値の一例）の絶対値よりも、当該ピーク値ＰＤ１ｐの直前に現れた極小値ＰＤ１ｂ（一次微分値の極小値の一例）の絶対値が大きければ、血圧測定装置２は、カフ３の装着状態が正常でないと判断する。

第四の例として、血圧測定装置２は、ある周期における一次微分信号ＰＤ１の極小値ＰＤ１ｂを含む波形部分の鋭さとピーク値ＰＤ１ｐを含む波形部分の鋭さの関係に基づいて判定を行なう。具体的には、ある周期における一次微分信号ＰＤ１の極小値ＰＤ１ｂを含む波形部分が、当該周期における一次微分信号ＰＤ１のピーク値ＰＤ１ｐを含む波形部分よりも鋭ければ、血圧測定装置２は、カフ３の装着状態が正常でないと判断する。

極小値ＰＤ１ｂを含む波形部分の鋭さの求め方は、前述の通りである。ピーク値ＰＤ１ｐを含む波形部分の鋭さは、ピーク値ＰＤ１ｐを含む単位時間当たりの一次微分信号ＰＤ１の振幅変化量（第二変化量の一例）として求められうる。当該単位時間は、ピーク値ＰＤ１ｐ、ピーク値ＰＤ１ｐに先立つ二つの一次微分値、およびピーク値ＰＤ１ｐに後続する二つの一次微分値を含む五つの一次微分値の取得に要する時間として定義されうる。この場合、上記の「ピーク値ＰＤ１ｐを含む単位時間当たりの振幅変化量」は、図４における変化量Δｐ１と変化量Δｐ２の和として定義されうる。血圧測定装置２は、変化量Δｂ１と変化量Δｂ２の和が変化量Δｐ１と変化量Δｐ２の和を上回ると、カフ３の装着状態が正常でないと判断する。

血圧測定装置２は、これら四つの判断基準のうち、いずれか一つのみを採用してもよいし、複数を採用してもよい。後者の場合、血圧測定装置２は、採用した基準の少なくとも一つが満足された場合にカフ３の装着状態が正常でないと判断しうる。

図２に示されるように、カフ３の装着状態が正常であると判断されると（ステップＳ４においてＹ）、血圧測定装置２は、脈波信号Ｐに基づいて被検者１００の血圧を特定する（ステップＳ５）。

他方、カフ３の装着状態が正常でないと判断されると（ステップＳ４においてＮ）、血圧測定装置２は、その旨の報知を行なう（ステップＳ６）。報知は視覚的報知、聴覚的報知、触覚的報知の少なくとも一つを通じて行なわれる。

上記のような構成によれば、カフ３を加圧する過程で得られる脈波信号Ｐを一次微分するという簡易な処理でカフ３の装着状態の異常を検出できる。したがって、カフ３の装着状態が正常でないまま血圧の測定がなされる事態を回避しうる。

報知と併行して血圧の特定（ステップＳ５）そのものは行なわれてもよい。この場合、特定された血圧の妥当性は、報知の事実と併せて医療従事者に委ねられる。

あるいは、血圧測定装置２によって行なわれる上記の判定に所定の条件が満足された場合には、脈波信号Ｐに基づく血圧の特定を行わないように構成してもよい。所定の条件としては、カフ３の装着状態が正常でない蓋然性が高いと判断されうるものとして、以下の条件１と条件２の少なくとも一方が挙げられる。

条件１：ある周期における一次微分信号ＰＤ１のピーク値ＰＤ１ｐの直前に現れた極小値ＰＤ１ｂの絶対値が、当該ピーク値ＰＤ１ｐの絶対値よりも所定の比率以上大きい。所定の比率は、例えば１．５である。

条件２：ある周期における一次微分信号ＰＤ１のピーク値ＰＤ１ｐの直前に現れた極小値ＰＤ１ｂを含む波形部分の鋭さを示す振幅変化量が、当該ピーク値ＰＤ１ｐを含む波形部分の鋭さを示す振幅変化量よりも第一の所定比率以上大きく、かつ当該極小値ＰＤ１ｂの絶対値が、当該ピーク値ＰＤ１ｐの絶対値よりも第二の所定比率以上大きい。第一の所定比率は、例えば２であり、第二の所定比率は、例えば０．５である。

このような構成によれば、カフ３の装着状態が正常でないまま血圧の測定がなされる事態の防止が容易になる。

上述したカフ３の装着状態の異常を判定するための各処理例においては、ある周期における脈波信号の極小値Ｐｂ、一次微分信号ＰＤ１のピーク値ＰＤ１ｐおよび極小値ＰＤ１ｂに基づいて判定がなされている。しかしながら、これらの値は、それぞれ所定の時間内に取得された複数の値の平均値として取り扱われてもよい。所定の時間の例としては、被検者１００の五回分の心拍に相当する時間が挙げられる。

このような構成によれば、カフ３の装着状態の異常を判定するための処理に統計的な正確さを導入できる。すなわち、一次微分信号ＰＤ１の各パラメータが偶然に基準を満足することによってカフ３の装着状態の異常が判定される事態を回避しやすくなる。したがって、カフ３の装着状態が正常でないまま血圧の測定がなされる事態の防止が容易になる。

図３の（Ａ）と（Ｂ）は、脈波信号Ｐの二次微分信号ＰＤ２の波形も示している。各図において水平に延びる基線Ｒは、二次微分信号ＰＤ２のゼロ点も示している。二次微分信号ＰＤ２と一次微分信号ＰＤ１を比較すると、カフ３の装着状態が正常でない場合に下に凸の波形要素が顕著となる傾向が、より強調されていることが判る。また、カフ３の装着状態が正常でない場合に極大値への到達が早まる傾向が、より強調されていることが判る。なお、この両傾向のうちいずれか一方が現れる場合もある。

したがって、脈波信号Ｐを一次微分する上記の処理に加えてあるいは代えて、血圧測定装置２は、脈波信号Ｐを二次微分して二次微分信号ＰＤ２（脈波情報の二次微分値の一例）を取得してもよい。カフ３の装着状態の異常を判定するための基準は、前述した四つの例の少なくとも一つを採用しうる。

例えば、一次微分信号ＰＤ１によってはカフ３の装着状態の異常の判定が十分に行なえないと判断された場合、二次微分信号ＰＤ２に基づく判定処理が行なわれるように構成されうる。あるいは、一律に二次微分信号ＰＤ２の取得までが行なわれ、取得された二次微分信号ＰＤ２に基づく判定処理が行なわれてもよい。図５は、そのような血圧測定装置２の動作を示すフローチャートである。図２に示される処理と実質的に同じ処理については、同一の参照符号を付与している。ステップＳ１３が、二次微分信号ＰＤ２を取得する処理である。あるいは、一律に二次微分信号ＰＤ２の取得までが行なわれ、一次微分信号ＰＤ１に基づく判定結果と二次微分信号ＰＤ２に基づく判定結果が比較されてもよい。

カフ３の装着状態の異常に係る特徴は、一次微分信号ＰＤ１よりも二次微分信号ＰＤ２の方により顕著に現れるため、カフ３の装着状態の異常をより正確に検出できる。したがって、カフ３の装着状態が正常でないまま血圧の測定がなされる事態をより確実に回避しうる。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本発明の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。

血圧測定装置２における加圧機構２１と制御部２２は、必ずしも共通の筐体内に配置されていることを要しない。制御部２２の機能の少なくとも一部は、血圧測定装置２が接続されたコンピュータが備えている演算装置によって実現されうる。

脈波取得部２３は、必ずしも血圧測定装置２内に設けられることを要しない。脈波取得部２３は、被検者１００の身体に装着されるように構成されうる。

２：血圧測定装置、２２１：プロセッサ、２２２：メモリ、３：カフ、１００：被検者、Ｐ：脈波信号、ＰＤ１：一次微分信号、ＰＤ２：二次微分信号

Claims

被検者に装着されるカフを用いて血圧を測定する血圧測定装置であって、
プロセッサと、
前記プロセッサが読み取り可能な命令を記憶するメモリと、
を備えており、
前記命令が前記プロセッサにより実行されると、
前記カフの内圧を上昇させつつ前記被検者の脈波情報を取得し、
前記脈波情報に基づいて前記血圧を特定し、
前記脈波情報の一次微分値を取得し、
前記一次微分値の極小値と、当該極小値を含む当該一次微分値の単位時間あたりの第一変化量と、前記一次微分値の極大値の当該極小値に対する関係と、当該極大値を含む当該一次微分値の単位時間あたりの第二変化量の当該第一変化量に対する関係の少なくとも一つに基づいて、前記カフの装着状態の異常を検出する、
血圧測定装置。
前記極大値の前記極小値に対する関係と前記第二変化量の前記第一変化量に対する関係の少なくとも一方が所定の条件を満足する場合、前記脈波情報に基づく前記血圧の特定を行なわない、
請求項１に記載の血圧測定装置。
前記極小値、前記第一変化量、前記極大値、および前記第二変化量の少なくとも一つは、所定期間内に取得された複数の値の平均値として算出される、
請求項１または２に記載の血圧測定装置。
被検者に装着されるカフを用いて血圧を測定する血圧測定装置であって、
プロセッサと、
前記プロセッサが読み取り可能な命令を記憶するメモリと、
を備えており、
前記命令が前記プロセッサにより実行されると、
前記カフの内圧を上昇させつつ前記被検者の脈波情報を取得し、
前記脈波情報に基づいて前記血圧を特定し、
前記脈波情報の二次微分値を取得し、
前記二次微分値の極小値と、当該極小値を含む当該二次微分値の単位時間あたりの第一変化量と、前記二次微分値の極大値の当該極小値に対する関係と、当該極大値を含む当該二次微分値の単位時間あたりの第二変化量の当該第一変化量に対する関係の少なくとも一つに基づいて、前記カフの装着状態の異常を検出する、
血圧測定装置。
前記極大値の前記極小値に対する関係と前記第二変化量の前記第一変化量に対する関係の少なくとも一方が所定の条件を満足する場合、前記脈波情報に基づく前記血圧の特定を行なわない、
請求項４に記載の血圧測定装置。
前記極小値、前記第一変化量、前記極大値、および前記第二変化量の少なくとも一つは、所定期間内に取得された複数の値の平均値として算出される、
請求項４または５に記載の血圧測定装置。