JP2022064746A - 血圧監視装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】生体に与える負担を軽減し、短時間間隔で血圧を推定することができる血圧監視装置を提供する。【解決手段】血圧監視装置10によれば、固有関係生成部92は、生体の最低血圧値DAPよりも低い低圧区間において圧迫帯の複数の圧迫圧Pc下でそれぞれ検出された脈波伝播速度の2乗値PWV2と動脈の貫壁圧力(=血圧値AP-圧迫圧Pc)との間の予め記憶された線型関係に、実測した血圧値APRと前記低圧区間における実際の圧迫圧PcH1及びPcH2と前記低圧区間における実際の脈波伝播速度PWV1及びPWV2とを適用することで、血圧値APと圧迫圧Pcと脈波伝播速度PWVとの間の生体の固有関係を生成し、血圧推定部94は、前記低圧区間で得られた実際の圧迫圧PcHmおよび脈波伝播速度PWVmを、前記固有関係に逐次適用することで生体の推定血圧値APeを算出する。【選択図】図5
Description
本発明は、生体の肢体である被圧迫部位に巻き付けられる圧迫帯を備えた血圧監視装置に関するものである。
一般に用いられている非観血式血圧測定装置では、圧迫帯による圧迫圧を被測定者の最高血圧値以上の圧迫圧まで上昇させてからの降圧期間において、圧迫帯の圧力振動として得られる圧脈波の変化に基づいて被測定者の血圧値が決定されている。たとえば、特許文献1に記載の自動血圧測定装置がそれである。
特許文献1に記載の自動血圧測定装置では、3つの独立した気室をそれぞれ形成する3つの膨張袋を有する圧迫帯が用いられ、圧迫帯による圧迫圧が生体の最高血圧値よりも高く設定された目標圧力値まで昇圧された後、生体の最低血圧値よりも低く設定された測定終了圧力値までの降圧期間において採取された脈波信号の振幅の変化に基づいて最高血圧値及び最低血圧値が決定される。或いは、降圧期間において2つの膨張袋から採取された2つの脈波信号の振幅比に基づいて最高血圧値が決定され、2つの脈波信号の時間差に基づいて最低血圧値が決定される。
しかし、上記従来の血圧測定装置によれば、圧迫帯の圧力が生体の最高血圧値よりも高く設定された目標圧力値まで昇圧される。このため、圧迫帯が巻回された生体の四肢の動脈が止血するまで圧迫帯による圧力が高められるので、どこまで強く圧迫されるかについて生体に不安を与えたり、生体に与える負担が大きいという欠点があった。たとえば、生体の四肢の動脈が止血するまで圧迫帯による締めつけ力が高められるので、生体に不安を与え、測定中に生体の心理状態を不安定となって血圧測定の精度が得られない場合があった。また、24時間自由行動下で連続的に生体の血圧値を監視する場合には、生体の四肢の動脈が止血するまで圧迫帯による締めつけ力が高められると、生体に与えるストレスが大きく、自由行動下における血圧測定値の精度が得られない場合があった。また生体の最高血圧値で止血するまで圧迫帯で圧迫し、次いで生体の最低血圧値まで圧迫圧を降下する必要があり、1回の間歇的測定に時間がかかり測定は非連続的で、より短時間における血圧変動を検知できない場合があった。
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、連続的な血圧測定などにおいて、生体に与える負担を軽減することができる血圧監視装置を提供することにある。
本発明者等は、圧迫帯による圧迫圧と動脈の脈波伝播速度との関係を検討するうち、圧迫圧が生体の最低血圧値よりも低い範囲では、動脈の貫壁圧(動脈内血圧-圧迫圧)と脈波伝播速度の2乗値との関係が回帰直線により示されるという点を見出した。また、その回帰直線と生体の実際の血圧値と実際の圧迫圧及び脈波伝播速度とから、最高血圧値、最低血圧値、または、最高血圧値及び最低血圧値と、圧迫圧及び脈波伝播速度関連値との被測定者についての固有の関係を生成し、その固有の関係に実際の複数組の圧迫圧と脈波伝播速度とを適用すると、生体の血圧値を推定できるという点を見出した。本発明は、係る知見に基づいて為されたものである。
すなわち、第1発明の要旨とするところは、幅方向に連ねられた独立した気室を形成する複数の膨張袋を有し、被測定者の被圧迫部位に巻き付けられて前記被測定者の動脈を圧迫する圧迫帯を備え、前記被測定者の推定血圧値を繰り返し推定する血圧監視装置であって、生体の最低血圧値よりも低い低圧区間において前記圧迫帯の複数の圧迫圧下でそれぞれ検出された脈波伝播速度の2乗値と、前記動脈内の血圧値と前記圧迫帯の圧迫圧との圧力差である前記動脈の複数の貫壁圧との間の予め記憶された線型関係を記憶する線型関係記憶部と、前記被測定者の被圧迫部位を前記被測定者の最高血圧値よりも高い圧迫圧で圧迫した後の降圧過程で得られる前記動脈からの脈拍同期波に基づいて、前記被測定者の実際の血圧値を測定する血圧測定部と、前記被測定者について前記実際の血圧値と前記低圧区間における実際の圧迫圧と前記実際の圧迫圧下でそれぞれ得られた脈波間の伝播時間に基づく実際の脈波伝播速度とを前記線型関係に適用することで、前記被測定者の前記実際の血圧値と前記実際の圧迫圧と前記実際の脈波伝播速度との間の前記被測定者についての固有関係を生成する固有関係生成部と、前記被測定者について、前記低圧区間における実際の圧迫圧および前記実際の圧迫圧下で得られた実際の脈波伝播速度を前記被測定者についての固有関係に適用することで、前記推定血圧値を推定する血圧推定部と、を含むことにある。
第2発明の要旨とするところは、第1発明において、前記血圧推定部が推定する前記推定血圧値は、前記被測定者の推定最低血圧値DAPeであり、前記線型関係は、生体の脈波伝播速度をPWV、生体の最低血圧値をDAP、生体の圧迫圧をPcとすると、以下の(1)式により表される回帰直線であることにある。
PWV2=s・(DAP-Pc)+i ・・・ (1)
但し、sは前記回帰直線の傾きを示し、iは前記回帰直線の切片を示す。
PWV2=s・(DAP-Pc)+i ・・・ (1)
但し、sは前記回帰直線の傾きを示し、iは前記回帰直線の切片を示す。
第3発明の要旨とするところは、第2発明において、前記被測定者の固有関係は、それぞれ(1)式で示される2つの方程式に、前記被測定者について実測した最低血圧値DAPRをDAPとしてそれぞれ代入し、前記低圧区間内の異なる実際の圧迫圧をPcとしてそれぞれ代入し、前記異なる実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の極小部位間の伝播時間に基づく実際の脈波伝播速度PWVDをPWVとしてそれぞれ代入したときに、未知数iおよびsの解としてそれぞれ得られたiDおよびsDを実測校正値とすると、以下の(2)式により表されるものであることにある。
DAPe=PWVD 2/sD-iD/sD+Pc ・・・ (2)
DAPe=PWVD 2/sD-iD/sD+Pc ・・・ (2)
第4発明の要旨とするところは、第3発明において、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の極小部位間の伝播時間は、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の二次微分波形において、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の立ち上がり点に対応して発生する頂点間の伝播時間であることにある。
第5発明の要旨とするところは、第3発明又は第4発明において、前記血圧推定部は、前記被測定者について、前記低圧区間における実際の圧迫圧および前記実際の圧迫圧下で得られた実際の脈波伝播速度を(2)式の固有関係に逐次適用することで、前記推定最低血圧値を推定する最低血圧推定部を、含むことにある。
第6発明の要旨とするところは、第1発明において、前記血圧推定部が推定する前記推定血圧値は、前記被測定者の推定最高血圧値SAPeであり、前記線型関係は、生体の脈波伝播速度をPWV、生体の最高血圧値をSAP、生体の圧迫圧をPcとすると、以下の(3)式により表される回帰直線であることにある。
PWV2=s・(SAP-Pc)+i ・・・ (3)
但し、sは前記回帰直線の傾きを示し、iは前記回帰直線の切片を示す。
PWV2=s・(SAP-Pc)+i ・・・ (3)
但し、sは前記回帰直線の傾きを示し、iは前記回帰直線の切片を示す。
第7発明の要旨とするところは、第6発明において、前記被測定者の固有関係は、それぞれ(3)式でされる2つの方程式に、前記被測定者について実測した最高血圧値SAPRをSAPとしてそれぞれ代入し、前記低圧区間内の異なる実際の圧迫圧をPcとしてそれぞれ代入し、前記異なる実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の極大部位間の伝播時間に基づく実際の脈波伝播速度PWVSをPWVとしてそれぞれ代入したときに、未知数iおよびsの解として得られたiSおよびsSを実測校正値とすると、以下の(4)式により表されるものであることにある。
SAPe=PWVS 2/sS-iS/sS+Pc ・・・ (4)
SAPe=PWVS 2/sS-iS/sS+Pc ・・・ (4)
第8発明の要旨とするところは、第7発明において、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の極大部位間の伝播時間は、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の極大点間の伝播時間であることにある。
第9発明の要旨とするところは、第7発明又は第8発明において、前記血圧推定部は、前記被測定者について、前記低圧区間における、実際の圧迫圧および前記実際の圧迫圧下で得られた実際の脈波伝播速度を(4)式の固有関係に逐次適用することで、前記推定最高血圧値を推定する最高血圧推定部を、含むことにある。
第10発明の要旨とするところは、第1発明において、前記血圧推定部が推定する前記推定血圧値は、前記極大部位以後に局所的に形成される切痕部位の発生時の血圧である前記被測定者の推定切痕血圧値DNAPeであり、前記線型関係は、生体の脈波伝播速度をPWV、生体の切痕血圧値をDNAP、生体の圧迫圧をPcとすると、以下の(5)式により表される回帰直線であることにある。
PWV2=s・(DNAP-Pc)+i ・・・ (5)
但し、sは前記回帰直線の傾きを示し、iは前記回帰直線の切片を示す。
PWV2=s・(DNAP-Pc)+i ・・・ (5)
但し、sは前記回帰直線の傾きを示し、iは前記回帰直線の切片を示す。
第11発明の要旨とするところは、第10発明において、前記被測定者の固有関係は、それぞれ(5)式で示される2つの方程式に、前記被測定者について実測した切痕血圧値をDNAPとしてそれぞれ代入し、前記低圧区間内の異なる実際の圧迫圧をPcとしてそれぞれ代入し、前記異なる実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の切痕部位間の伝播時間に基づく実際の脈波伝播速度PWVDNをPWVとしてそれぞれ代入したときに、未知数iおよびsの解として得られたiDNおよびsDNを実測校正値とすると、以下の(6)式により表されるものであることにある。
DNAPe=PWVDN 2/sDN-iDN/sDN+Pc ・・・ (6)
DNAPe=PWVDN 2/sDN-iDN/sDN+Pc ・・・ (6)
第12発明の要旨とするところは、第11発明において、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の切痕部位間の伝播時間は、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の二次微分波形において、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の極大部位に対応する時点の後に発生する頂点間の伝播時間であることにある。
第13発明の要旨とするところは、第11発明又は第12発明において、前記血圧推定部は、前記被測定者について、前記低圧区間における、実際の圧迫圧および前記実際の圧迫圧下で得られた実際の脈波伝播速度を(6)式の固有関係に逐次適用することで、前記推定切痕血圧値を推定する切痕血圧推定部を、含むことにある。
第14発明の要旨とするところは、第13発明において、前記血圧推定部は、前記被測定者について、前記低圧区間における実際の圧迫圧および前記実際の圧迫圧下で得られた実際の脈波伝播速度を、前記被測定者について実測した最低血圧値と前記低圧区間における実際の圧迫圧と前記低圧区間における実際の脈波伝播速度との間の固有関係に適用することで、前記被測定者の推定最低血圧値を推定する最低血圧推定部と、前記最低血圧推定部により推定された推定最低血圧値と前記切痕血圧推定部により推定された前記推定切痕血圧値とに基づいて、前記低圧区間における脈波の大きさと推定血圧値との関係を生成し、前記関係に逐次求められる実際の脈波の最大値を適用することで推定最高血圧値を推定する最高血圧推定部と、を含むことにある。
第15発明の要旨とするところは、第1発明から第14発明のいずれか1の発明において、前記低圧区間内の複数の圧迫圧を、前記低圧区間内において、一時的に一定値に維持する複数の区間を形成するように段階的に降圧させる圧迫圧制御部と、前記複数の区間における圧迫圧下で前記複数の膨張袋内で脈拍に同期してそれぞれ発生する圧力振動である脈波を抽出する脈波抽出部と、前記複数の区間においてそれぞれ得られた脈波の時間差と前記複数の膨張袋間の距離とに基づいて前記脈波伝播速度を算出する脈波伝播速度算出部と、を含むことにある。
第16発明に要旨とするところは、第1発明から第15発明のいずれか1の発明において、前記圧迫帯は、生体の被圧迫部位に巻き付けられ、幅方向に連ねられて前記生体の被圧迫部位を各々圧迫する独立した上流側膨張袋、中間膨張袋、および下流側膨張袋を有し、前記上流側膨張袋、前記中間膨張袋、および前記下流側膨張袋によりそれぞれ同じ圧迫圧で前記被圧迫部位内の動脈を圧迫するものであることにある。
第1発明の血圧監視装置によれば、生体の最低血圧値よりも低い低圧区間において前記圧迫帯の複数の圧迫圧下でそれぞれ検出された脈波伝播速度の2乗値と、前記動脈内の血圧値と前記圧迫帯の圧迫圧との圧力差である前記動脈の複数の貫壁圧との間の予め記憶された線型関係を記憶する線型関係記憶部と、前記被測定者について前記実際の血圧値と前記低圧区間における実際の圧迫圧と前記実際の圧迫圧下でそれぞれ得られた脈波間の伝播時間に基づく実際の脈波伝播速度とを前記線型関係に適用することで、前記被測定者の前記実際の血圧値と前記実際の圧迫圧と前記実際の脈波伝播速度との間の前記被測定者についての固有関係を生成する固有関係生成部と、前記被測定者について、前記低圧区間における実際の圧迫圧および前記実際の圧迫圧下で得られた実際の脈波伝播速度を前記被測定者についての固有関係に適用することで、前記推定血圧値を推定する血圧推定部と、を含む。これにより、血圧測定部による被測定者の実際の血圧値を測定するときを除いて、推定血圧値の推定に際しては、圧迫帯による圧迫圧は被測定者の最低血圧値よりも低い値とされるので、被測定者に与える負担を軽減し、より連続的な血圧測定が行える。
第2発明および第3発明の血圧監視装置によれば、前記固有関係生成部において、被測定者について実測した最低血圧値と実際の圧迫圧およびその実際の圧迫圧下で得られた脈波の極小部位間の伝播時間に基づく脈波伝播速度とを用いて、最低血圧値と圧迫圧と脈波伝播速度との間の前記被測定者の固有関係が生成される。これにより、血圧推定部は、推定最低血圧値よりも低い低圧区間で得られた実際の圧迫圧およびその実際の圧迫圧下で得られた脈波間の極小部位間の時間差に基づく脈波伝播速度を、固有関係生成部により生成された生体に固有の関係に適用することで、被測定者の推定最低血圧値を容易に推定することができる。
第4発明の血圧監視装置によれば、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の極小部位間の伝播時間は、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の二次微分波形において、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の立ち上がり点に対応して発生する頂点間の伝播時間である。このようにすれば、脈波の極小部位間の伝播時間が容易に得られ、推定最低血圧値の推定精度が高められる。
第5発明の血圧監視装置によれば、前記血圧推定部は、前記被測定者について、前記低圧区間における実際の圧迫圧および前記実際の圧迫圧下で得られた実際の脈波伝播速度を(2)式の固有関係に逐次適用することで、前記推定最低血圧値を推定する最低血圧推定部を、含むので、被測定者の推定最低血圧値を容易に推定することができる。
第6発明および第7発明の血圧監視装置によれば、前記固有関係生成部において、被測定者について実測した最高血圧値と実際の圧迫圧およびその実際の圧迫圧下で得られた脈波の極大部位間の伝播時間に基づく脈波伝播速度とを用いて、最高血圧値と圧迫圧および脈波伝播速度との間の被測定者の固有関係が生成される。これにより、血圧推定部は、最低血圧値よりも低い低圧区間で得られた実際の圧迫圧およびその実際の圧迫圧下で得られた脈波間の極大部位間の時間差に基づく脈波伝播速度を、関係生成部により生成された被測定者の固有関係に適用することで、被測定者の推定最高血圧値を推定することができる。
第8発明の血圧監視装置によれば、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の極大部位間の伝播時間は、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の極大点間の伝播時間である。このようにすれば、脈波の極大部位間の伝播時間が容易に得られ、推定最高血圧値の推定精度が高められる。
第9発明の血圧監視装置によれば、前記血圧推定部は、前記被測定者について、前記低圧区間における、実際の圧迫圧および前記実際の圧迫圧下で得られた実際の脈波伝播速度を(4)式の固有関係に逐次適用することで、前記推定最高血圧値を推定する最高血圧推定部を、含むので、被測定者の推定最高血圧値を容易に推定することができる。
第10発明および第11発明の血圧監視装置によれば、前記固有関係生成部において、被測定者について実測した切痕血圧値と、実際の圧迫圧およびその実際の圧迫圧下で得られた脈波の切痕部位間の伝播時間に基づく脈波伝播速度とを用いて、切痕血圧値と圧迫圧および脈波伝播速度との間の前記被測定者の固有関係が生成される。これにより、血圧推定部は、最低血圧値よりも低い低圧区間で得られた実際の圧迫圧およびその実際の圧迫圧下で得られた脈波間の切痕部位間の時間差に基づく脈波伝播速度を、関係生成部により生成された生体に固有の関係に適用することで、被測定者の切痕血圧値を容易に推定することができる。
第12発明の血圧監視装置によれば、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の切痕部位間の伝播時間は、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の二次微分波形において、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の極大部位に対応する時点の後に発生する頂点間の伝播時間である。このようにすれば、脈波の切痕部位間の伝播時間が容易に得られ、切痕血圧値の推定精度が高められる。
第13発明の血圧監視装置によれば、前記血圧推定部は、前記被測定者について、前記低圧区間における、実際の圧迫圧および前記実際の圧迫圧下で得られた実際の脈波伝播速度を(6)式の固有関係に逐次適用することで、前記推定切痕血圧値を推定する切痕血圧推定部を、含むので、被測定者の推定切痕血圧値を容易に推定することができる。
第14発明の血圧監視装置によれば、前記血圧推定部は、前記被測定者について、前記低圧区間における実際の圧迫圧および前記実際の圧迫圧下で得られた実際の脈波伝播速度を、前記被測定者について実測した最低血圧値と前記低圧区間における実際の圧迫圧と前記低圧区間における実際の脈波伝播速度との間の固有関係に逐次適用することで、前記被測定者の推定最低血圧値を推定する最低血圧推定部と、前記最低血圧推定部により推定された推定最低血圧値と前記切痕血圧推定部により推定された前記推定切痕血圧値とに基づいて、前記低圧区間における脈波の大きさと推定血圧値との関係を生成し、前記関係に逐次求められる実際の脈波の最大値を適用することで推定最高血圧値を推定する最高血圧推定部と、を含む。これにより、被測定者の推定最高血圧値を容易に推定することができる。
第15発明の血圧監視装置によれば、前記低圧区間内の複数の圧迫圧を、前記低圧区間内において、一時的に一定値に維持する複数の区間を形成するように段階的に降圧させる圧迫圧制御部と、前記複数の区間における圧迫圧下で前記複数の膨張袋内で脈拍に同期してそれぞれ発生する圧力振動である脈波を抽出する脈波抽出部と、前記複数の区間においてそれぞれ得られた脈波の時間差と前記複数の膨張袋間の距離とに基づいて前記脈波伝播速度を算出する脈波伝播速度算出部と、を含む。これにより、圧迫圧が一定値に維持された区間においてそれぞれ得られた脈波は、圧迫圧の変動の影響による歪みのない波形であるので、脈波伝播速度が正確に得られるとともに、固有関係が正確に算出される。
第16発明の血圧監視装置によれば、前記圧迫帯は、生体の被圧迫部位に巻き付けられ、幅方向に連ねられて前記生体の被圧迫部位を各々圧迫する独立した上流側膨張袋、中間膨張袋、および下流側膨張袋を有し、前記上流側膨張袋、前記中間膨張袋、および前記下流側膨張袋によりそれぞれ同じ圧迫圧で前記被圧迫部位内の動脈を圧迫するものである。これにより、生体の四肢に対する圧迫を用いた血圧測定と、脈波伝播速度の検出とが同時に行なうことができる利点がある。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。
図1は、被測定者である生体14の、腕、足首のような生体の肢体である被圧迫部位例えば上腕16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血圧推定装置としても機能する血圧監視装置10(自動血圧測定装置)を示している。この血圧監視装置10は、上腕16内の動脈18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Pcを降圧させる過程において、動脈18の容積変化に応答して発生する圧迫帯12内の圧迫圧Pcの圧力振動である脈波を逐次抽出し、その脈波から得られる情報に基づいて生体14の最高血圧値SAP及び最低血圧値DAPを測定するものである。
図2は圧迫帯12を外周側面不織布20aの一部を切り欠いて示す図である。図2に示すように、圧迫帯12は、PVC(polyvinyl chloride)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及び内周側面不織布20b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、例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16を圧迫可能な上流側膨張袋22、中間膨張袋24、及び下流側膨張袋26と、を備える。この圧迫帯12は、外周側面不織布20aの端部に取り付けられた面ファスナ28aに内周側面不織布20bの端部に取り付けられた起毛パイル28bが着脱可能に接着されることによって、上腕16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及び下流側膨張袋26は、長手状の圧迫帯12の幅方向に連ねられて上腕16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及び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及び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、及び、下流側膨張袋26を示す平面図であり、図4は図3のIV-IV視断面図である。上流側膨張袋22、中間膨張袋24及び下流側膨張袋26は、それらにより圧迫された動脈18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及び下流側膨張袋26は、中間膨張袋24の両側に隣接した状態で配置され、中間膨張袋24は、上流側膨張袋22及び下流側膨張袋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。この上流側膨張袋22の中心と中間膨張袋24の中心とは距離L12だけ離れ、上流側膨張袋22の中心と下流側膨張袋26の中心とは、距離L13だけ離れている。なお、圧迫帯12が上腕16に巻き付けられた状態においては、上流側膨張袋22及び下流側膨張袋26は上腕16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は上腕16の長手方向において連なるように上流側膨張袋22及び下流側膨張袋26の間に配置されている。
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16の長手方向すなわち圧迫帯12の幅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、24gがそれぞれ形成されている。そして、上流側膨張袋22及び下流側膨張袋26の中間膨張袋24に隣接する側の端部22a及び26aが一対の折込溝24f、24g内にそれぞれ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の端部24aと上流側膨張袋22の端部22aとが相互に重ねられ、且つ、中間膨張袋24の端部24bと下流側膨張袋26の端部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及び下流側膨張袋26が等圧で上腕16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及び下流側膨張袋26も、マチ構造の側縁部を中間膨張袋24とは反対側の端部22b及び26bに備えている。すなわち、上流側膨張袋22の中間膨張袋24とは反対側の端部22b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が形成されている。また、下流側膨張袋26の中間膨張袋24とは反対側の端部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26gが形成されている。圧迫帯12の幅方向に飛び出ないように、折込溝22fを構成するシートは、上流側膨張袋22内に配置された貫通穴を備える接続シート38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。同様に、折込溝26gを構成するシートは、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及び下流側膨張袋26の端部22b及び26bにおいても上腕16の動脈18に対する圧迫圧Pc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、及び下流側膨張袋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及び24bと上流側膨張袋22の端部22a及び下流側膨張袋26の端部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及び下流側膨張袋26の中間膨張袋24とは反対側の端部22b及び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及び下流側膨張袋26の中間膨張袋24側の端部22a及び26aと、それが差し入れられている一対の折込溝24f、24g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42n、42mがそれぞれ介在させられている。遮蔽部材42nは、上流側膨張袋22と中間膨張袋24との重なり寸法と同様の長さ寸法を備えている。同様に、遮蔽部材42mは、下流側膨張袋26と中間膨張袋24との重なり寸法と同様の長さ寸法を備えている。
図3及び図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、及び、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24gとの間の隙間のうちの外周側の隙間には、長手状の遮蔽部材42n、42mがそれぞれ介在させられている。本実施例では、内周側の隙間に比較して外周側の隙間の方が遮蔽効果が大きいので長手状の遮蔽部材42n、42mは外周側の隙間に設けられているが、外周側の隙間と内周側の隙間との両方に設けられていてもよい。
遮蔽部材42n、42mは、上腕16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16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。遮蔽部材42nは、上流側膨張袋22の中間膨張袋24側の端部22a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。同様に、遮蔽部材42mは、下流側膨張袋26の中間膨張袋24側の端部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、血圧監視装置10においては、空気ポンプ50、急速排気弁52、及び、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、及び、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。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を備えている。第2分岐管62は、空気ポンプ50と中間膨張袋24との間を直接開閉するための第2開閉弁E2を備えている。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を備えている。
第1分岐管58には、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が接続され、第2分岐管62には、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が接続され、第3分岐管64には、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が接続され、主配管56には、圧迫帯12の圧迫圧Pcを検出するための第4圧力センサT4が接続されている。
電子制御装置70には、第1圧力センサT1から上流側膨張袋22内の圧力値すなわち上流側膨張袋22の圧迫圧Pc1を示す出力信号が供給され、第2圧力センサT2から中間膨張袋24内の圧力値すなわち中間膨張袋24の圧迫圧Pc2を示す出力信号が供給され、第3圧力センサT3から下流側膨張袋26内の圧力値すなわち下流側膨張袋26の圧迫圧Pc3を示す出力信号が供給され、第4圧力センサT4から圧迫帯12の圧迫圧Pcを示す出力信号が供給される。
電子制御装置70は、CPU72、RAM74、ROM76、表示装置78、及び図示しない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、血圧推定開始操作釦80の操作に応答して、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、及び第3開閉弁E3をそれぞれ制御することにより、自動血圧測定制御を実行し、測定結果を表示装置78に表示させる。
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、電子制御装置70は、線型関係記憶部82、血圧測定部84、圧迫圧制御部86、脈波抽出部88、脈波伝播速度算出部90、固有関係生成部92、最低血圧推定部96及び最高血圧推定部98を有する血圧推定部94を、機能的に備えている。図6は、圧迫圧制御部86による圧迫帯12の圧迫圧制御作動の要部を説明するタイムチャートである。
線型関係記憶部82は、生体14の最低血圧値DAPよりも低い低圧区間において、圧迫帯12の複数の圧迫圧Pc下でそれぞれ検出された複数の脈波伝播速度PWVの2乗値PWV2と動脈18内の血圧値APと圧迫圧Pcとの圧力差である動脈18の貫壁圧(AP-Pc)との間の記憶された線型関係を予め記憶する。具体的には、最低血圧値DAPに関しては(1)式により表される線型の関係である回帰直線を記憶し、最高血圧値SAPに関しては、(3)式により表される線型の関係である回帰直線を記憶する。
PWV2=s・(DAP-Pc)+i ・・・ (1)
PWV2=s・(SAP-Pc)+i ・・・ (3)
但し、sは回帰直線の傾きを示し、iは回帰直線の切片を示す。
PWV2=s・(SAP-Pc)+i ・・・ (3)
但し、sは回帰直線の傾きを示し、iは回帰直線の切片を示す。
以下において、上記の回帰直線を説明する。一般に、動脈内の脈波伝播速度は、(7)式に示すBramwell Hillの式が知られている。(7)式において、Vは動脈の容積、Pは動脈内の血圧、ρは血液の密度である。ここで、血管断面積をAとし、膨張袋間の距離をLとしたときの動脈容積Vは(8)式で表され、その(6)式の両辺をAで微分すると、(9)式となる。
PWV=√((V・dP)/(ρ・dV)) ・・・ (7)
V=A・L ・・・ (8)
dV=dA・L ・・・ (9)
V=A・L ・・・ (8)
dV=dA・L ・・・ (9)
また、血圧Pと血管断面積Aとは、(10)式に示す指数関数定数Po及び係数αを含む指数関数モデル式が確立されており、その(10)式は(11)式に書き替えられる。ここで、簡単化のために密度ρを1とすると、(7)式、(9)式、(11)式から、脈波伝播速度PWVと血圧値APとの関係は、(12)式により表される。
P=Po・eαA ・・・ (10)
dP=α・P・dA ・・・ (11)
PWV2=P・Ln(P/Po) ・・・ (12)
dP=α・P・dA ・・・ (11)
PWV2=P・Ln(P/Po) ・・・ (12)
生体の最低血圧値DAPが安定しているとしたとき、圧迫帯12による圧迫圧Pcを生体の最低血圧値DAPよりも低い圧力域(低圧区間)で変化させた際に、動脈18の血管壁にかかる圧力差である貫壁圧(DAP-Pc)と脈波伝播速度PWVとは個々の脈拍において逐次対応しながら変化する。そのため、上記(12)式はある脈拍において次の数式モデル式(13)式に置き換えられる。
PWV2=(DAP-Pc)・Ln((DAP-Pc)/Po)・・・(13)
但し、Pc<DAP
但し、Pc<DAP
上記(13)式において、右辺中のPoを含む項であるLn((DAP-Pc)/Po)と左辺PWV2の関係は、最低血圧値DAPが安定していて圧迫圧Pcが20mmHg~60mmHgの範囲、すなわち図7に示す範囲Bでは一定値であることが、本発明者等により見出された。図7は、脈波伝播速度の2乗値PWV2を示す横軸とLn((DAP-Pc)/Po)を示す縦軸との二次元座標であり、圧迫圧Pcが最低血圧値DAP以下の全範囲において圧迫圧Pcを変化させたときに脈波伝播速度PWVを測定したデータからPWV2及びLn((DAP-Pc)/Po)を算出したときの曲線を示している。そして、圧迫圧Pcが最低血圧値DAPよりも充分に低い圧たとえば20mmHg~60mmHgの範囲Bでは、Ln((DAP-Pc)/Po)が、略一定となる。
また、幅方向において連ねられた独立した上流側膨張袋22、中間膨張袋24、下流側膨張袋26を有する3連の圧迫帯12において、圧迫圧Pcの生体14の最低血圧値DAPよりも低い圧力域内で異なる複数段階で一定圧に維持させる段階的降圧過程において、一対の上流側膨張袋22及び下流側膨張袋26からそれぞれ得られる脈波の立ち上がり点の位相差(伝播時間)Δtとそのときの圧迫圧Pcとを同時に計測できる。一対の上流側膨張袋22及び下流側膨張袋26間の距離L13は既知であるため、各脈波毎の脈波伝播速度PWV(=L13/Δt)を逐次算出することができる。そして、上記(13)式中のLn((DAP-Pc)/Po)の項は、生体の最低血圧値DAPよりも低い圧力域(低圧区間)たとえば圧迫圧Pcが20~60mmの低域範囲では、一定値κを示すとすると、(13)式は、(14)式に示すように書き替えられる。
PWV2 ∝ κ・(DAP-Pc) ・・・ (14)
(14)式の脈波伝播速度PWVと貫壁圧(DAP-Pc)との間の関係をより一般化すると、傾きをs、切片をiとする回帰直線すなわち、前記の(1)式となる。所定の被測定者について、予め最低血圧値DAPRを実測し、次いで被測定者の最低血圧値DAPRよりも低い圧力域(低圧区間)内で相互に異なる複数の圧迫圧においてそれぞれ測定された複数組の圧迫圧Pc及び脈波伝播速度PWVを、(1)式と同じ2つの方程式に代入することで、それら連立方程式の2つの未知数であるi及びsの解としてそれぞれ得られたiD及びsDを実測校正値とすると、後述の(2)式に示す固有関係が得られる。
本発明者等は、同一の生体(犬)で、薬剤で血圧を広範に変化させた8時点で血圧測定血管内カテーテルを用いて最低血圧値DAPRをそれぞれ測定するとともに、それら生体の最低血圧よりも低い低圧区間内の相互に異なる複数の圧迫圧Pcと、その圧迫圧下においてそれぞれ測定された複数の脈波伝播速度PWVとの複数組のデータから、貫壁圧(DAP-Pc)を算出し、貫壁圧(DAP-Pc)と脈波伝播速度PWVの2乗値PWV2との間の回帰直線を求める実験をそれぞれ行なった。
図8~図15は、本発明者等が行なった、1頭の実験動物(犬)において薬剤で広範に血圧を変化させた8時点(8つの実験No.1からNo.8)で、血圧計測血管内カテーテルを用いて得られた複数のデータから、貫壁圧(DAP-Pc)と脈波伝播速度PWVの2乗値PWV2との関係を二次元座標に示した図である。図8~図15に示されるように、上記実験No.1からNo.8のいずれにおいても、回帰直線yの決定係数R2の値は0.94~0.99であって1に近い値が得られ、質の高い線型関係が得られた。すなわち、(1)式で表される回帰直線が血圧を大きく変動させても安定して得られることが確認された。
血圧測定部84は、固有関係生成部92による(2)式の固有関係の生成に先立って、被測定者の実際の最高血圧値SAPR及び実際の最低血圧値DAPRを測定する。この血圧測定では、たとえばよく知られたオシロメトリック法に従って、圧迫圧制御部86により被測定者の最高血圧よりも高い昇圧目標値まで圧迫帯12による圧迫圧Pcが昇圧させられた後、その圧迫圧Pcが徐速降圧される降圧過程で、中間膨張袋24の圧迫圧Pc2に重畳する、脈拍に同期して脈動する脈波が検出され、その脈波の振幅の最大値を結ぶエンベロープ(包絡線)の変曲点に対応する圧迫圧Pcに基づいて、最高血圧値SAPR及び最低血圧値DAPRが決定される。また、この血圧測定では、たとえばよく知られたコロトコフ音法に従って、上記降圧過程でマイクロホンにより検出される脈拍に同期して発生する血管音(コロトコフ音)が発生したときの圧迫圧Pc及び消滅したときの圧迫圧Pcに基づいて、実際の最高血圧値SAPR及び最低血圧値DAPRが決定されてもよい。上記脈波及び血管音は、生体の脈拍に同期して発生する脈拍同期波である。
圧迫圧制御部86は、図5に示す血圧推定開始操作釦80の操作に応答して、まず、被測定者となる生体14の実際の血圧値APRを得るための血圧測定部84による測定のために、急速排気弁52及び排気制御弁54を閉じ、第1開閉弁E1、第2開閉弁E2、及び第3開閉弁E3を開き、空気ポンプ50を作動させることにより、生体14の最高血圧値SAPよりも充分に高い圧、例えば180mmHgに予め設定された昇圧目標圧力値PCMとなるまで圧迫帯12の生体14に対する圧迫圧Pcを急速昇圧させる。
次いで、圧迫圧制御部86は、排気制御弁54を所定の周期で所定の期間繰り返し開くことで、圧迫帯12の圧迫圧Pcが生体14の最低血圧値DAPよりも充分に低い圧、例えば60mmHgに予め設定された測定終了圧力値PCEに到達するまでの間で複数の一定のステップ圧P1、P2、P3、・・・Pxが順次維持されるように、予め設定された降圧速度で圧迫帯12の圧迫圧Pcを、圧迫帯12の圧迫圧Pcが測定終了圧力値PCEよりも小さくなるまで、階段(ステップ)状に徐速降圧させる。このように制御された圧迫帯12の圧迫圧Pcは、上流側膨張袋22、中間膨張袋24、及び下流側膨張袋26は同じ圧迫圧Pcで生体14に対して圧迫するが、図6では第4圧力センサにより検出された圧迫帯12の圧迫圧Pcが示されている。
次いで、被測定者となる生体14の複数の脈波伝播速度PWVとして、実際の第1の脈波伝播速度PWV1及び第2の脈波伝播速度PWV2を得るために、圧迫圧制御部86は、一時的に一定の第1維持圧PcH1を維持する第1維持区間(tk2時点~tk3時点)、第1維持圧PcH1よりも低い第2維持圧PcH2を維持する第2維持区間(tk4時点~tk5時点)が順次形成されるように圧迫圧Pcを段階的に降圧させた後、急速排気弁52を用いて上流側膨張袋22、中間膨張袋24、及び下流側膨張袋26内の圧力をそれぞれ大気圧まで排圧する。第1維持圧PcH1及び第2維持圧PcH2は、被測定者である生体14の最低血圧値DAPよりも充分に低い圧、例えば20~60mmHgの範囲内において予め設定された値である。
そして、圧迫圧制御部86は、後述の固有関係生成部92によってたとえば後述の(2)式、及び、後述の(4)式に示す固有関係が生成された後は、(2)式及び(4)式から生体14の推定最高血圧値SAPe及び推定最低血圧値DAPeを推定するために、電子制御装置70において発生させられる所定の血圧推定周期たとえば数十秒から数分程度の周期で繰り返し出される血圧推定開始指令(tm1時点)に応答して、被測定者である生体14の最低血圧値DAPよりも充分に低い圧、例えば20~60mmHgの範囲内において予め設定された一定のモニタ圧PcHmをモニタ圧維持区間(tm2時点~tm3時点)維持するように圧迫圧Pcを制御する。
圧迫圧制御部86は、モニタ圧維持区間(tm2時点~tm3時点)が終了すると、急速排気弁52を用いて上流側膨張袋22、中間膨張袋24、及び下流側膨張袋26内の圧力をそれぞれ大気圧まで排圧する。圧迫圧制御部86は、繰り返し出される血圧推定開始指令(tm1時点)に応答して、このような血圧推定のための圧迫圧制御サイクルを繰り返し実行する。上記モニタ圧PcHmは、第1維持区間(tk2時点~tk3時点)において維持される第1維持圧PcH1、又は、第2維持区間(tk4時点~tk5時点)において維持される第2維持圧PcH2と同じであってもよいし、異なる維持圧であってもよい。
脈波抽出部88は、被測定者である生体14の最低血圧値DAPよりも充分に低い圧、例えば20~60mmHgの範囲内において予め設定された第1維持区間の第1維持圧PcH1下において、第1圧力センサT1からの上流側膨張袋22内の圧迫圧PcH1を示す出力信号、及び、第3圧力センサT3からの下流側膨張袋26の圧迫圧PcH1を示す出力信号から、0Hz~25Hz未満の波長帯の信号を弁別する脈波弁別用のローパスフィルタを通して得た1対の脈波MW11及び脈波MW13をそれぞれ抽出し、記憶させる。
また、脈波抽出部88は、第1維持圧PcH1よりも低い値に設定された第2維持区間の第2維持圧PcH2下において、第1圧力センサT1からの上流側膨張袋22内の圧迫圧PcH2を示す出力信号、及び、第3圧力センサT3からの下流側膨張袋26内の圧迫圧PcH2を示す出力信号から、上記脈波弁別用のローパスフィルタを通して1対の脈波MW21及び脈波MW23をそれぞれ抽出し、記憶させる。
一対の脈波MW11及び脈波MW13、及び一対の脈波MW21及び脈波MW23は、圧迫圧PcH1及び圧迫圧PcH2に重畳している脈拍に同期して発生する圧力振動波である。脈波抽出部88は、脈波MW11及び脈波MW13、及び、脈波MW21及び脈波MW23と、それらが発生したときの圧迫圧Pcとを互いに紐付けて記憶する。また、上記のように、脈波MW11及び脈波MW13、及び、脈波MW21及び脈波MW23は、0Hz~25Hz未満の波長帯の信号を弁別する脈波採取用ローパスフィルタ処理により得られるものであるから、脈波MW11及び脈波MW13、及び、脈波MW21及び脈波MW23の大きさは、たとえば後述の図16に示すように、圧迫圧Pcと同じ単位mmHgで表される。
脈波伝播速度算出部90は、圧迫帯12の圧迫圧Pcが生体14の最低血圧値DAPよりも充分に低い領域内の複数の区間、たとえば第1維持区間(tk2時点~tk3時点)及び第2維持区間(tk4時点~tk5時点)において、それぞれ得られた1対の脈波MW11及び脈波MW13間の時間差(伝播時間)Δt113、及び一対の脈波MW21及び脈波MW23間の時間差(伝播時間)Δt213を算出する。次いで、脈波伝播速度算出部90は、時間差Δt113及びΔt213と、伝播距離である上流側膨張袋22と下流側膨張袋26との間の距離L13とに基づいて、第1維持区間における脈波伝播速度PWV1(=L13/Δt113)、及び第2維持区間における脈波伝播速度PWV2(=L13/Δt213)を、それぞれ算出し、記憶させる。
図16は、脈波MWの振幅及びその一次微分波形dMW/dtを共通の時間軸上に同時相で重ねた図であって、脈波の一次微分波形dMW/dtの負から正へ向う零クロス点ZX1が脈波MWの極小部位(ローカルミニマム点)MWLMPと同じ時点であること、脈波の一次微分波形dMW/dtの正から負へ向う零クロス点ZX2が脈波MWの極大部位(最大ピーク点すなわちローカルマキシマム点)MWLXPと同じ時点であること、脈波の一次微分波形dMW/dtの負から正へ向う零クロス点ZX3が脈波MWの極大部位MWLXPよりも後の切痕部位(切痕点すなわちダイクロティックノッチ点)MWLNPと同じ時点であることを示している。
脈波伝播速度算出部90は、推定最低血圧値DAPeを推定する固有関係である(2)式を生成するために、時間差Δt113及びΔt213として、1対の脈波MW11及び脈波MW13の極小部位間の時間差Δt113D、一対の脈波MW21及び脈波MW23の極小部位間の時間差Δt213Dを、それぞれ算出する。脈波MW11及び脈波MW13の極小部位、及び脈波MW21及び脈波MW23の極小部位は、たとえば、脈波MW11及び脈波MW13の立ち上がり点或いは脈波MW11及び脈波MW13の一次微分波の負から正へ向う零クロス点、及び脈波MW21及び脈波MW23の立ち上がり点或いは脈波MW21及び脈波MW23の一次微分波の負から正へ向う零クロス点が用いられる。そして、脈波伝播速度算出部90は、第1維持区間における脈波伝播速度PWV1D(=L13/Δt113D)、及び第2維持区間における脈波伝播速度PWV2D(=L13/Δt213D)を、それぞれ算出する。
脈波伝播速度算出部90は、推定最高血圧値SAPeを推定する固有関係である(4)式を生成するために用いる時間差Δt113及びΔt213として、1対の脈波MW11及び脈波MW13の極大部位間の時間差Δt113S、一対の脈波MW21及び脈波MW23の極大部位間の時間差Δt213Sを、算出する。脈波MW11及び脈波MW13の極大部位、及び脈波MW21及び脈波MW23の極大部位は、たとえば、脈波MW11及び脈波MW13の最大ピーク点或いは脈波MW11及び脈波MW13の一次微分波の正から負へ向う零クロス点、及び脈波MW21及び脈波MW23の最大ピーク点或いは脈波MW21及び脈波MW23の一次微分波の正から負へ向う零クロス点が用いられる。脈波伝播速度算出部90は、推定最高血圧値SAPeの推定のために用いるための、第1維持区間における脈波伝播速度PWV1S(=L13/Δt113S)、及び第2維持区間における脈波伝播速度PWV2S(=L13/Δt213S)を、それぞれ算出する。
なお、図16では、脈波MWの一次微分波形dMW/dtを用いて、脈波MWの極小部位MWLMP、極大部位MWLXP、切痕部位MWLNP等が求められることが示されていたが、図17に示すように、脈波MW及びその二次微分波形d2MW/dt2を用いて求めることもできる。図17は、脈波MW及びその脈波MWの二次微分波形d2MW/dt2を共通の時間軸上に同時相で示す図であって、脈波MWの極小部位MWLMP及び切痕部位MWLNPと、その脈波MWの二次微分波形の頂点ZT1及びZT3との対応を示している。図17において、二次微分波形d2MW/dt2の周期内における1つ目の頂点(ピーク点)ZT1は脈波MWの立ち上がり時点である極小部位MWLMPと同じ時点となっている。また、脈波MWの極大部位MWLXPと同じ時点である二次微分波形の時点ZT2の後の二次微分波形上で最大値をとる頂点ZT3が、切痕部位MWLNPと同じ時点となっている。
図17に示す二次微分波形を用いる場合は、脈波伝播速度算出部90は、たとえば、推定最低血圧値DAPeを推定する固有関係である(2)式を生成するために用いる時間差Δt113及びΔt213として、1対の脈波MW11及び脈波MW13の二次微分波形の頂点(ピーク点)ZT1間の時間差Δt113D、一対の脈波MW21及び脈波MW23の二次微分波形の頂点(ピーク点)ZT1間の時間差Δt213Dを、それぞれ算出し、第1維持区間における脈波伝播速度PWV1D(=L13/Δt113D)、及び第2維持区間における脈波伝播速度PWV2D(=L13/Δt213D)を、それぞれ算出する。脈波伝播速度算出部90は、推定切痕血圧値DNAPeを推定する固有関係である(6)式を生成する場合も、二次微分波形から同様にして、時間差Δt113DN及びΔt213DN、脈波伝播速度PWV1DN、脈波伝播速度PWV2DNを、算出する。
脈波伝播速度算出部90は、(2)式及び(4)式の固有関係が生成された後は、血圧推定開始指令(tm1時点)毎に形成される一定のモニタ圧PcHmのモニタ圧維持区間(tm2時点~tm3時点)において、1対の脈波MW11及び脈波MW13の極小部位間の時間差Δt113D及び極大部位間のΔt113Sを算出し、それら時間差Δt113D及びΔt113Sから、(2)式の推定最低血圧値DAPeに用いる脈波伝播速度PWVD及び(4)式の推定最高血圧値SAPeの推定に用いる脈波伝播速度PWVSを、それぞれ算出する。
固有関係生成部92は、被測定者である生体14について、実際の最高血圧値SAPR、実際の最低血圧値DAPRと、前記低圧区間における実際の圧迫圧すなわち圧迫圧PcH1及び圧迫圧PcH2、及び、その圧迫圧PcH1及び圧迫圧PcH2下で得られた実際の脈波伝播速度PWV1S、脈波伝播速度PWV2SまたはPWV1D、PWV2Dとの間の、(2)式、(4)式に示す固有関係を、それぞれ生成し、記憶する。この固有関係は、以後の監視サイクルに繰り返し用いられる。
固有関係生成部92は、線型関係を示す(1)式でそれぞれ示される2つの方程式に、血圧測定部84により実測した最低血圧値DAPRをDAPとしてそれぞれ代入し、被測定者である生体14の最低血圧値DAPよりも低い低圧区間内の複数の圧迫圧(第1維持区間の第1維持圧)PcH1及び圧迫圧(第2維持区間の第2維持圧)PcH2毎にそれぞれ得られた一対の脈波の極小部位間の伝播時間Δt113D及び時間差Δt213Dに基づく実際の脈波伝播速度をPWV1D及びPWV2Dとしてそれぞれ代入したときに、2つの方程式の2つの未知数i及びsの解としてそれぞれ得られたiD及びsDを実測校正値とすることで、(2)式により表される最低血圧推定のための固有関係を、被測定者である生体14について生成する。
DAPe=PWVD
2/sD-iD/sD+Pc ・・・ (2)
固有関係生成部92は、線型関係を示す(3)式でそれぞれ示される2つの方程式に、血圧測定部84により実測した最高血圧値SAPRをSAPとしてそれぞれ代入し、被測定者である生体14の最低血圧値DAPよりも低い低圧区間内の複数の圧迫圧(第1維持区間の第1維持圧)PcH1及び圧迫圧(第2維持区間の第2維持圧)PcH2毎にそれぞれ得られた一対の脈波の極大部位間の伝播時間Δt113S及び時間差Δt213Sに基づく実際の脈波伝播速度をPWV1S及びPWV2Sとしてそれぞれ代入したときに、2つの方程式の2つの未知数i及びsの解としてそれぞれ得られたiS及びsSを実測校正値とすることで、(4)式により表される最高血圧推定のための固有関係を、被測定者である生体14について生成する。
SAPe=PWVS
2/sS-iS/sS+Pc ・・・ (4)
血圧推定部94は、最低血圧推定部96及び最高血圧推定部98を備えている。最低血圧推定部96は、(2)式に示す固有関係が求められた後において、血圧推定サイクル毎に、生体14の最低血圧値DAPよりも充分に低い低圧区間における実際の圧迫圧PcH1及びその圧迫圧PcH1下で得られた実際の脈波伝播速度PWV1D、または実際の圧迫圧PcH2及びその圧迫圧PcH2下で得られた実際の脈波伝播速度PWV2Dを、(2)式に示す固有関係に適用することで、被測定者である生体14の推定最低血圧値DAPeを推定する。圧迫圧制御に関しては、第1維持区間及び第2維持区間の一方だけが設けられてもよい。また、(2)式の示す固有関係に圧迫圧PcH1と脈波伝播速度PWV1Dとを適用することで得られた推定最低血圧値と、(2)式の示す固有関係に圧迫圧PcH2と脈波伝播速度PWV2Dとを適用することで推定された最低血圧値との平均値が推定最低血圧値DAPeとして推定されてもよい。
最高血圧推定部98は、(4)式に示す固有関係が求められた後において、血圧推定サイクル毎に、生体14の最低血圧値DAPよりも充分に低い低圧区間における実際の圧迫圧PcH1及びその圧迫圧PcH1下で得られた実際の脈波伝播速度PWV1S、または実際の圧迫圧PcH2及びその圧迫圧PcH2下で得られた実際の脈波伝播速度PWV2Sを、(4)式に示す固有関係に適用することで、被測定者である生体14の推定最高血圧値SAPeを推定する。
図18は、本発明者等が行なった、1頭の実験動物(犬)において薬剤で広範に血圧を変化させた8時点で、血圧計測血管内カテーテルを用いてそれぞれ実測した最低血圧値DAPRと、本実施例の血圧監視装置を用いて上記のように求めた固有関係式(2)式を用いて最低血圧推定部96によりそれぞれ推定した推定最低血圧値DAPeとの関係を示している。図18は、推定した推定最低血圧値DAPeを示す横軸と実測した最低血圧値DAPRを示す縦軸との二次元座標であって、そこに示された8点のプロットの回帰直線は、y=0.6648x+32.154であり、決定係数R2は、R2=0.95であるので、推定した推定最低血圧値DAPeと実測した最低血圧値DAPRとの間で高い相関性が存在していることが確認された。
図19は、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である。血圧推定開始操作釦80がオンに操作されると、圧迫圧制御部86に対応するステップ(以下、「ステップ」を省略する)S1では、圧迫帯12の圧迫圧Pcが昇圧される。具体的には、図6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内及びそれに連通された上流側膨張袋22、中間膨張袋24、及び下流側膨張袋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16の圧迫が開始される。
次いで、圧迫圧制御部86に対応するS2では、圧迫帯12の圧迫圧Pcを示す第4圧力センサT4の出力信号に基づいて、その圧迫圧Pcが予め設定された昇圧目標圧力値PCM(例えば180mmHg)以上であるか否かが判定される。図6の時間t2より前の時点では、上記S2の判定が否定されて図12のS1以下が繰り返し実行される。
圧迫圧Pcが昇圧目標圧力値PCMに到達してS2の判定が肯定されると、圧迫圧制御部86に対応するS3では、空気ポンプ50の作動が停止され、上流側膨張袋22、圧迫帯12の圧迫圧Pcが例えば3~5mmHg/sec毎に予め設定されたステップ圧P1、P2、P3、・・・Pxが順次形成されるステップ降圧で徐速排気するように排気制御弁54、第1開閉弁E1、第2開閉弁E2及び第3開閉弁E3が作動させられる。上記ステップ圧P1、P2、P3、・・・Pxを保持する場合には第1開閉弁E1、第2開閉弁E2、及び第3開閉弁E3がそれぞれ閉状態とされる。図6の時間t2は上記徐速排気の開始時点であり、また時間t3~t4の間は圧迫帯12の圧迫圧Pcがステップ圧P1に所定時間例えば2拍が発生する間保持されている時間である。
次いで、S4では、圧迫圧P1、P2及びP3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及び第3圧力センサT3からの出力信号に対して、たとえば0Hz~25Hz未満の波長帯の信号を弁別する脈波採取用ローパスフィルタ処理がそれぞれ為されることにより上流側膨張袋22、中間膨張袋24及び下流側膨張袋26からの脈波を示す脈波信号SM1、SM2及びSM3が抽出されるとともに、第4圧力センサT4からの出力信号に対してたとえば数Hz未満の波長帯のローパスフィルタ処理が為されることにより交流成分が除去された圧迫帯12の圧迫圧Pcが抽出され、記憶される。
圧迫圧制御部86に対応するS5では、圧迫圧Pcが予め設定された測定終了圧力値PCE(例えば60mmHg)以下であるか否かが判定される。このS5の判定が否定される場合、すなわち図6の時間t11より前の時点では、上記S5の判定が否定されてS3以下が繰り返し実行される。
上記S5の判断が肯定されると、血圧測定部84に対応するS6及びS7において、圧迫帯12の圧迫圧Pcが最高血圧値SAPよりも充分に高い予め設定された昇圧目標圧力値PCMから下降させられる過程で順次得られた脈波信号SM2(中間脈波)のピーク値を結ぶ包絡線(エンベロープ)の変曲点すなわちエンベロープの一次微分波形の極大点及び極小点にそれぞれ対応する一対の圧迫圧Pcが、被測定者となる生体14の実際の最高血圧値SAPR及び最低血圧値DAPRとしてそれぞれ測定される。これら実際の最高血圧値SAPR及び最低血圧値DAPRは、被測定者である生体14の血圧推定に用いる固有関係すなわち(2)式及び(4)式の生成のために用いられる。
次に、圧迫圧制御部86に対応するS8では、圧迫圧Pcが一時的に一定の第1維持圧PcH1を維持する第1維持区間(tk2時点~tk3時点)となるように制御される。
続いて、脈波抽出部88に対応するS9では、第1維持圧PcH1下において第1圧力センサT1からの上流側膨張袋22内の圧迫圧PcH1を示す出力信号、及び第3圧力センサT3からの下流側膨張袋26の圧迫圧PcH1を示す出力信号から、脈波弁別用のバンドパスフィルタを通して1対の脈波MW11及び脈波MW13がそれぞれ抽出され、記憶される。
次いで、脈波伝播速度算出部90に対応するS10では、1対の脈波MW11及び脈波MW13の極小部位間の時間差Δt113Dが算出され、その時間差Δt113Dから、第1維持区間における脈波伝播速度PWV1D(=L13/Δt113D)が算出される。同時に、また、S10では、1対の脈波MW11及び脈波MW13の極大部位間の時間差Δt113Sが算出され、その時間差Δt113Sから、第1維持区間における脈波伝播速度PWV1S(=L13/Δt113S)が算出される。
そして、圧迫圧制御部86に対応するS11では、圧迫圧Pcが第1維持圧PcH1よりも低い第2維持圧PcH2を維持する第2維持区間(tk4時点~tk5時点)となるように制御される。
続いて、脈波抽出部88に対応するS12では、第2維持圧PcH2下において第1圧力センサT1からの上流側膨張袋22内の圧迫圧PcH2を示す出力信号、及び第3圧力センサT3からの下流側膨張袋26の圧迫圧PcH2を示す出力信号から、脈波弁別用のバンドパスフィルタを通して1対の脈波MW21及び脈波MW23がそれぞれ抽出され、記憶される。
次いで、脈波伝播速度算出部90に対応するS13では、1対の脈波MW21及び脈波MW23の極小部位間の時間差Δt213Dが算出され、その時間差Δt213Dから、第2維持区間における脈波伝播速度PWV2D(=L13/Δt213D)が算出される。同時に、また、S13では、1対の脈波MW21及び脈波MW23の極大部位間の時間差Δt213Sが算出され、その時間差Δt213Sから、第2維持区間における脈波伝播速度PWV2S(=L13/Δt213S)が算出される。
固有関係生成部92に対応するS14では、線型関係を示す(1)式でそれぞれ示される2つの方程式に、S6で実測された最低血圧値DAPRをDAPとしてそれぞれ代入し、第1維持区間の第1維持圧PcH1及び第2維持区間の第2維持圧PcH2毎にそれぞれ得られた一対の脈波の極小部位間の伝播時間Δt113D及び時間差Δt213Dに基づく実際の脈波伝播速度をPWV1D及びPWV2Dとしてそれぞれ代入したときに、2つの方程式の2つの未知数i及びsの解としてそれぞれ得られたiD及びsDを実測校正値とすることで、(2)式により表される最低血圧推定のための固有関係が、被測定者である生体14について生成される。
また、S14では、線型関係を示す(3)式でそれぞれ示される2つの方程式に、S7で実測された最高血圧値SAPRをSAPとしてそれぞれ代入し、第1維持区間の第1維持圧PcH1及び第2維持区間の第2維持圧PcH2毎にそれぞれ得られた一対の脈波の極小部位間の伝播時間Δt113S及び時間差Δt213Sに基づく実際の脈波伝播速度PWV1S及び脈波伝播速度PWV2SをPWVとしてそれぞれ代入したときに、2つの方程式の2つの未知数i及びsの解としてそれぞれ得られたiS及びsSを実測校正値とすることで、(4)式により表される最高血圧推定のための固有関係が、被測定者である生体14について生成される。
続くS15では、上流側膨張袋22、中間膨張袋24及び下流側膨張袋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。
S16では、所定の血圧推定周期たとえば数十秒から数分程度の周期で繰り返し出される血圧推定開始指令が出されたか否かが判断される。このS16の判断が否定される場合は待機させられるが、肯定された場合は、S17以下の血圧推定ルーチンが実行される。
圧迫圧制御部86に対応するS17では、圧迫圧Pcが、生体14の最低血圧値DAPよりも低い、20~60mmHgの間の圧迫圧、たとえばモニタ圧PcHmまで昇圧され、そのモニタ圧PcHmを維持するモニタ圧維持区間(tm2時点~tm3時点)が形成されるように制御される。
続いて、脈波抽出部88に対応するS18では、モニタ圧維持区間におけるモニタ圧PcHm下において第1圧力センサT1からの上流側膨張袋22内の圧迫圧PcHmを示す出力信号、及び第3圧力センサT3からの下流側膨張袋26の圧迫圧PcHmを示す出力信号から、脈波弁別用のバンドパスフィルタを通して1対の脈波MWm1及び脈波MWm3がそれぞれ抽出され、記憶される。
次いで、脈波伝播速度算出部90に対応するS19では、1対の脈波MWm1及び脈波MWm3の極小部位間の時間差Δtm13Dが算出され、その時間差Δtm13Dから、モニタ圧維持区間における脈波伝播速度PWVmD(=L13/Δtm13D)が算出される。また、1対の脈波MWm1及び脈波MWm3の極大部位間の時間差Δtm13Sが算出され、その時間差Δtm13Sから、モニタ圧維持区間における脈波伝播速度PWVmS(=L13/Δtm13S)が算出される。
そして、最低血圧推定部96に対応するS20では、測定対象となる生体14の固有関係を示す(2)式に、モニタ圧PcHm及び脈波伝播速度PWVmDを適用することにより、推定最低血圧値DAPeが算出される。また、最高血圧推定部98に対応するS21では、測定対象となる生体14の固有関係を示す(4)式に、モニタ圧PcHm及び脈波伝播速度PWVmSを適用することにより、推定最高血圧値SAPeが算出される。
続くS22では、推定された推定最低血圧値DAPe及び推定最高血圧値SAPeが記憶されるとともに、表示装置78に表示される。続くS23では、上流側膨張袋22、中間膨張袋24及び下流側膨張袋26内の圧力がそれぞれ大気圧まで排圧させられる。そして、S24では、血圧推定開始操作釦80による停止(オフ)操作の有無が判断される。S24の判断が否定されるうちは、S16以下の血圧推定ルーチンが繰り替えされるが、S24の判断が肯定されると、血圧監視ルーチンが終了させられる。
以上のように、固有関係生成部92は、圧迫帯12による生体14の最低血圧値DAPよりも低い低圧区間内の複数の圧迫圧下でそれぞれ検出された複数の脈波伝播速度の2乗値PWV2と動脈18の貫壁圧(AP-Pc)との間の予め記憶された線型関係((1)式,(3)式)に示す回帰直線に、生体14の実際の血圧値APR(DAPR,SAPR)と生体14の最低血圧値DAPよりも低い低圧区間における実際の圧迫圧PcH1下の脈波伝播速度PWV1(PWV1D,PWV1S)及び実際の圧迫圧PcH2下の脈波伝播速度PWV2(PWV2D,PWV2S)とを適用することで、推定血圧値APe(DAPe,SAPe)と実際の圧迫圧PcH1、PcH2及び実際の脈波伝播速度PWV1(PWV1D,PWV1S)及び脈波伝播速度PWV2(PWV2D,PWV2S)との間の生体14の固有関係((2)式,(4)式)を生成し、血圧推定部94は、実際の圧迫圧PcHmと実際の脈波伝播速度PWVm(PWVmD,PWVmS)とを、固有関係((2)式,(4)式)に適用することで生体14の推定血圧値APe(SAPe,DAPe)を推定する。
上述のように、本実施例の血圧監視装置10によれば、幅方向に連ねられた独立した気室を形成する複数の膨張袋22,24,26を有し、生体(被測定者)14の上腕(被圧迫部位)16に巻き付けられて生体14の動脈18を圧迫する圧迫帯12を備え、生体14の推定血圧値APeを繰り返し推定する血圧監視装置10であって、生体14の最低血圧値DAPよりも低い低圧区間において圧迫帯12の複数の圧迫圧Pc下でそれぞれ検出された脈波伝播速度の2乗値PWV2と、動脈18内の血圧値APと圧迫帯12の圧迫圧Pcとの圧力差である動脈18の複数の貫壁圧との間の予め記憶された線型関係を記憶する線型関係記憶部82と、生体14の上腕16を生体14の最高血圧値SAPよりも高い圧迫圧Pcで圧迫した後の降圧過程で得られる動脈18からの脈拍同期波に基づいて、生体14の実際の血圧値APRを測定する血圧測定部84と、生体14について実際の血圧値APRと前記低圧区間における複数の実際の圧迫圧PcH1及びPcH2と実際の圧迫圧PcH1及びPcH2下でそれぞれ得られた脈波間の伝播時間に基づく実際の脈波伝播速度PWV1及びPWV2とを前記線型関係に適用することで、生体14の前記実際の血圧値APRと実際の圧迫圧PcH1及びPcH2と実際の脈波伝播速度PWV1及びPWV2との間の生体14についての固有関係を生成する固有関係生成部92と、生体14について、前記低圧区間における実際の圧迫圧PcHmおよび実際の圧迫圧PcHmで得られた実際の脈波伝播速度PWVmを生体14についての固有関係に適用することで、推定血圧値APeを推定する血圧推定部94と、を含む。これにより、血圧測定部84による生体14の実際の最高血圧値SAPR及び実際の最低血圧値DAPRを測定するときを除いて、圧迫帯12による圧迫圧Pcは生体14の最低血圧値DAPよりも低い値とされ、圧迫圧PcHmの適用は短時間(数秒間)で行え血圧測定は短時間間隔で可能なので、生体14に与える負担を軽減することができ、より短時間における血圧変動の連続推定が可能になる。
また、本実施例の血圧監視装置10によれば、固有関係生成部92において、生体14の実際の最低血圧値DAPRと、実際の複数の圧迫圧(第1維持圧PcH1及び第2維持圧PcH2)及びその実際の複数の圧迫圧でそれぞれ得られた脈波の極小部位間の時間差Δt113D及びΔt213Dに基づく脈波伝播速度(PWV1D及びPWV2D)とを用いて、推定最低血圧値DAPeと複数の圧迫圧(第1維持圧PcH1及び第2維持圧PcH2)と脈波伝播速度(PWV1D及びPWV2D)との間の生体14の固有関係式(2)式が生成されるので、最低血圧推定部96は、最低血圧値DAPよりも低い低圧区間で得られた実際の圧迫圧(たとえば第1維持圧PcH1)及びその実際の圧迫圧下で得られた脈波間の極小部位間の時間差Δt113Dに基づく脈波伝播速度PWV1Dを、固有関係生成部92により生成された(2)式の固有の関係に適用することで、生体14の推定最低血圧値DAPeを容易に推定することができる。
また、本実施例の血圧監視装置10によれば、一対の脈波MW11及び脈波MW13の極小部位間の時間差(伝播時間)Δt113Dは、脈波MW11及び脈波MW13のそれぞれの立ち上がり点間の伝播時間である。このようにすれば、一対の脈波MW11及び脈波MW13の極小部位間の時間差Δt113Dが容易に得られ、血圧推定精度が高められる。
また、本実施例の血圧監視装置10によれば、血圧推定部94は、被測定者である生体14について、生体14の最低血圧値DAPよりも低い低圧区間における、複数の実際の圧迫圧PcH1または実際の圧迫圧PcH2と、それら実際の圧迫圧PcH1または実際の圧迫圧PcH2下で得られた実際の脈波伝播速度PWV1DまたはPWV2Dとを、(2)式の固有関係に逐次適用することで、生体14の推定最低血圧値DAPeを推定する最低血圧推定部96を、含む。これにより、生体14に与える負担を軽減することができ、生体14の推定最低血圧値DAPeを容易に推定することができる。
また、本実施例の血圧監視装置10によれば、固有関係生成部92において、生体14の実際の最高血圧値SAPと実際の複数の圧迫圧(第1維持圧PcH1及び第2維持圧PcH2)及びその実際の複数の圧迫圧で得られた脈波の極大部位間の時間差Δt113S及びΔt213Sに基づく脈波伝播速度(PWV1S及びPWV2S)とを用いて、推定最高血圧値SAPeと圧迫圧及び脈波伝播速度との間の生体14の固有関係式(4)式が生成されるので、最高血圧推定部98は、最低血圧値DAPよりも低い低圧区間で得られた実際の圧迫圧(たとえば第1維持圧PcH1)及びその実際の圧迫圧で得られた脈波間の極大部位間の時間差Δt113Sに基づく脈波伝播速度PWV1Sを、固有関係生成部92により生成された(4)式に適用することで、生体14の推定最高血圧値SAPeを推定することができる。
また、本実施例の血圧監視装置10によれば、一対の脈波MW11及び脈波MW13の極大部位間の時間差(伝播時間)Δt113Sは、脈波MW11及び脈波MW13の極大点間の伝播時間である。このようにすれば、前記脈波の極大部位間の伝播時間が容易に得られ、血圧推定精度が高められる。
また、本実施例の血圧監視装置10によれば、血圧推定部94は、被測定者である生体14について、生体14の最低血圧値DAPよりも低い低圧区間における、実際の圧迫圧及び前記実際の圧迫圧毎に得られた実際の脈波伝播速度を(PcH1または実際の圧迫圧PcH2)と、それら実際の圧迫圧PcH1または実際の圧迫圧PcH2下で得られた実際の脈波伝播速度PWV1SまたはPWV2Sとを、(4)式の固有関係に逐次適用することで、生体14の推定最高血圧値SAPeを推定する最高血圧推定部98を含む。これにより、生体14に与える負担を軽減することができ、生体14の推定最高血圧値SAPeを容易に推定することができる。
また、本実施例の血圧監視装置10によれば、生体14の最低血圧値DAPよりも低い低圧区間内の複数の圧迫圧(第1維持圧PcH1及び第2維持圧PcH2)を、生体14の最低血圧値DAPよりも低い低圧区間内において、一時的に一定値に維持する複数の区間(第1維持区間及び第2維持区間)を形成するように段階的に降圧させる圧迫圧制御部86と、複数の区間における圧迫圧下で複数の膨張袋(上流側膨張袋22及び下流側膨張袋26)内で脈拍に同期してそれぞれ発生する圧力振動である脈波を抽出する脈波抽出部88と、前記複数の区間においてそれぞれ得られた脈波の時間差と前記複数の膨張袋間の距離(L13)とに基づいて前記脈波伝播速度を算出する脈波伝播速度算出部90とを、含む。これにより、圧迫圧が一定値に維持された区間(第1維持区間及び第2維持区間)においてそれぞれ得られた脈波は、圧迫圧の変動の影響による歪みのない波形であるので、脈波伝播速度PWVが正確に得られるとともに、生体14の固有関係式(2)式、(4)式が正確に算出される。
また、本実施例の血圧監視装置10によれば、圧迫帯12は、生体の被圧迫部位に巻き付けられ、幅方向に連ねられて前記生体14の被圧迫部位を各々圧迫する独立した上流側膨張袋22、中間膨張袋24、及び下流側膨張袋26を有し、上流側膨張袋22、中間膨張袋24、及び下流側膨張袋26によりそれぞれ同じ圧迫圧で前記被圧迫部位内の動脈18を圧迫するものである。これにより、生体14の四肢に対する圧迫を用いた血圧測定と、脈波伝播速度PWVの検出とが同時に行なうことができる利点がある。
次に、本発明の他の実施例の血圧監視装置110を説明する。以下において、前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
前述の実施例では、生体14の推定最高血圧値SAPeを推定するために、固有関係生成部92において、生体14の実際の最高血圧値SAPRと、実際の複数の圧迫圧(第1維持圧PcH1及び第2維持圧PcH2)及びその実際の複数の圧迫圧下で得られた脈波の極大部位間の時間差Δt113S及びΔt213Sに基づく脈波伝播速度(PWV1S及びPWV2S)とを用いて、推定最高血圧値SAPeと圧迫圧及び脈波伝播速度との間の前被測定者の固有関係式(4)式が生成され、最高血圧推定部98において、最低血圧値DAPよりも低い低圧区間で得られた実際の圧迫圧(たとえば第1維持圧PcH1)及びその実際の圧迫圧で得られた脈波間の極大部位間の時間差Δt113Sに基づく脈波伝播速度PWV1Sを、固有関係生成部92により生成された(4)式に適用することで、生体14の推定最高血圧値SAPeが推定されている。これに対して、本実施例では、上記と同様な推定方法を用いて極大部位以後に局所的に形成される切痕部位の発生時の圧迫圧である推定切痕血圧値DNAPeを推定し、その推定切痕血圧値DNAPeから推定最高血圧値SAPeを推定する点で、相違する。
図20は、本実施例における電子制御装置170の制御機能を説明する機能ブロック線図である。線型関係記憶部182は、線型関係記憶部82と同様に、生体14の最低血圧値DAPよりも低い低圧区間において、圧迫帯12の複数の圧迫圧Pc下でそれぞれ検出された複数の脈波伝播速度PWVの2乗値PWV2と動脈18内の血圧値APと圧迫圧Pcとの圧力差である動脈18の貫壁圧(AP-Pc)との間の記憶された(1)式及び(3)式の線型関係の他に、切痕血圧値DNAPに関して、(5)式により表される線型関係である回帰直線を記憶する。この(5)式により示される回帰直線は、前述の実施例1と同様に、Bramwell Hillの(7)式から、(8)式~(14)式を経て導き出されたものである。但し、(5)式の脈波伝播速度PWVは、生体14の最低血圧値DAPよりも低い圧力域内の一定圧期間において上流側膨張袋22及び下流側膨張袋26からそれぞれ得られる一対の脈波の切痕MWLNPの位置間の時間差Δtから求められるものである。この切痕MWLNPの位置は、上述の図16や図17で示されるように、脈波MWの一次微分波形や脈波MWの二次微分波形から求められる。
PWV2=s・(DNAP-Pc)+i ・・・ (5)
但し、sは回帰直線の傾きを示し、iは回帰直線の切片を示す。
但し、sは回帰直線の傾きを示し、iは回帰直線の切片を示す。
図21は、所定の生体14について貫壁圧(DNAP-Pc)と脈波伝播速度の2乗値PWV2との関係について、本発明者等が行なった実験No.9の結果を示す二次元座標データを、回帰直線y及び決定係数R2を示す図である。この結果における決定係数R2は0.9779であって1に近い値であるため、質の高い線型関係を示す回帰直線であった。
血圧測定部184は、血圧測定部84と同様に、固有関係生成部192による後述の(6)式の固有関係の生成に先立って、血圧測定装置を用いて被測定者である生体14の実際の最低血圧値DAPRを測定する。また、血圧測定部184は、血圧測定装置を用いて生体14の平均血圧値MAPを測定し、測定された平均血圧値MAPを生体14の実際の切痕血圧値DNAPRとして決定する。上記平均血圧値MAPは、脈波の最大振幅を示したときの圧迫圧Pcであり、たとえばオシロメトリック方式の自動血圧測定装置では、圧迫帯12の圧迫圧Pcが最高血圧値SAPよりも充分に高い予め設定された昇圧目標圧力値PCMから下降させられる過程で順次得られた脈波信号SM2(中間脈波)のピーク値を結ぶ包絡線(エンベロープ)の最大値(最大ピーク値)を示した時点の圧迫圧Pcが平均血圧値MAPとして測定される。このようにして測定された平均血圧値MAPは、生体14の切痕血圧値DNAPに近似していて同等である。図22は、本発明者等が行なった実験結果を示しており、動物(犬)において、カテーテルを用いて直接測定された切痕血圧値DNAPと、実測された平均血圧値MAPとの相関をしている。
圧迫圧制御部186は、圧迫圧制御部86と同様に、図6のt1時点からt11時点までの区間に示すように、血圧測定のための圧迫圧制御を実行し、続いて、(6)式の固有関係生成のためにtk1時点からtk5時点の間の区間に示す圧迫圧制御を行なう。そして、血圧測定部184は、生体14の推定切痕血圧値DNAPe及び推定最低血圧値DAPeから推定最高血圧値SAPeを推定するために、所定の血圧推定周期で繰り返される血圧推定開始指令(tm1時点)に応答して、図6のtm1時点からtm3時点のモニタ圧維持区間に示す一定のモニタ圧PcHmが形成されるように圧迫圧Pcを制御する。
脈波抽出部188は、脈波抽出部88と同様に、被測定者である生体14の最低血圧値DAPよりも充分に低い圧、例えば20~60mmHgの範囲内において、第1圧力センサT1からの上流側膨張袋22内の圧迫圧PcH1を示す出力信号、及び第3圧力センサT3からの下流側膨張袋26の圧迫圧PcH1を示す出力信号から、0Hz~25Hz未満の波長帯の信号を弁別する脈波弁別用のローパスフィルタを通して得た脈波信号SM1及びSM3から1対の脈波MW11及び脈波MW13をそれぞれ抽出し、記憶させる。あるいは、脈波抽出部188は、第1維持圧PcH1よりも低い値に設定された第2維持区間の第2維持圧PcH2下において、第1圧力センサT1からの上流側膨張袋22内の圧迫圧PcH2を示す出力信号、及び第3圧力センサT3からの下流側膨張袋26内の圧迫圧PcH2を示す出力信号から、25Hz未満の波長帯の信号を弁別する脈波弁別用のローパスフィルタを通して一対の上流側膨張袋22及び下流側膨張袋26から1対の脈波MW21及び脈波MW23をそれぞれ抽出し、記憶させる。
脈波伝播速度算出部190は、脈波伝播速度算出部90と同様に、所定の生体14における最低血圧値DAPと脈波伝播速度との間の(2)式の固有関係を生成するために、第1維持区間(tk2時点~tk3時点)において抽出された1対の脈波MW11及び脈波MW13の極小部位間の時間差Δt113Dを算出し、第1維持区間における脈波伝播速度PWV1D(=L13/Δt113D)を算出するとともに、第2維持区間(tk4時点~tk5時点)において抽出された一対の脈波MW21及び脈波MW23の極小部位間の時間差Δt213Dを算出し、第2維持区間における脈波伝播速度PWV2D(=L13/Δt213D)を算出し、記憶させる。
また、所定の生体14における切痕血圧値DNAPと脈波伝播速度PWVとの間の(6)式の固有関係を生成するために、脈波伝播速度算出部190は、第1維持区間(tk2時点~tk3時点)において抽出された1対の脈波MW11及び脈波MW13の切痕部位間の時間差Δt113DNを算出し、第1維持区間における脈波伝播速度PWV1DN(=L13/Δt113DN)を算出するとともに、第2維持区間(tk4時点~tk5時点)において抽出された一対の脈波MW21及び脈波MW23の切痕部位間の時間差Δt213DNを算出し、第2維持区間における脈波伝播速度PWV2DN(=L13/Δt213DN)を算出し、記憶させる。
脈波伝播速度算出部190は、(2)式及び(6)式の固有関係が生成された後は、血圧推定開始指令(tm1時点)毎に形成される一定のモニタ圧PcHmのモニタ圧維持区間(tm2時点~tm3時点)において、1対の脈波MW11及び脈波MW13の極小部位間の時間差Δt113D及び切痕部位間の時間差Δt113DNに基づいて算出し、(2)式を用いた推定最低血圧値DAPeの推定に用いる脈波伝播速度PWVD及び(6)式を用いた推定切痕血圧値DNAPeの推定に用いる脈波伝播速度PWVDNを、それぞれ算出し、記憶させる。
固有関係生成部192は、前述の実施例1の固有関係生成部92と同様に、被測定者である生体14について、実際の最低血圧値DAPRと、前記低圧区間における実際の圧迫圧すなわち圧迫圧PcH1及び圧迫圧PcH2、及び、その圧迫圧PcH1及び圧迫圧PcH2下で得られた実際の脈波伝播速度PWV1D、PWV2Dとの間の(2)式に示す固有関係を、それぞれ生成し、記憶する。そして、固有関係生成部192は、実際の切痕血圧値DNAPRと、前記低圧区間における実際の圧迫圧すなわち圧迫圧PcH1及び圧迫圧PcH2、及び、その圧迫圧PcH1及び圧迫圧PcH2下で得られた実際の脈波伝播速度PWV1DN、PWV2DNとの間の、(6)式に示す固有関係を、それぞれ生成し、記憶する。
DNAPe=PWVDN
2/sDN-iDN/sDN+Pc ・・・ (6)
固有関係生成部192は、線型関係を示す(5)式でそれぞれ示される2つの方程式に、血圧測定部184により実測した切痕血圧値DNAPRをDNAPとしてそれぞれ代入し、被測定者である生体14の最低血圧値DAPよりも低い低圧区間内の複数の圧迫圧(第1維持区間の第1維持圧)PcH1及び圧迫圧(第2維持区間の第2維持圧)PcH2毎にそれぞれ得られた一対の脈波の切痕部位間の伝播時間Δt113DN及び時間差Δt213DNに基づく実際の脈波伝播速度をPWV1DN及びPWV2DNとしてそれぞれ代入したときに、2つの方程式の2つの未知数i及びsの解としてそれぞれ得られたiDN及びsDNを実測校正値とすることで、(6)式により表される切痕血圧推定のための固有関係を、被測定者である生体14について生成する。
血圧推定部194は、最低血圧推定部196、切痕血圧推定部200及び最高血圧推定部198を備えている。最低血圧推定部196は、(2)式に示す固有関係が求められた後において、血圧推定サイクル毎に、生体14の最低血圧値DAPよりも充分に低い低圧区間における実際の圧迫圧PcH1及びその圧迫圧PcH1下で得られた実際の脈波伝播速度PWV1D、または実際の圧迫圧PcH2及びその圧迫圧PcH2下で得られた実際の脈波伝播速度PWV2Dを、(2)式に示す固有関係に適用することで、被測定者である生体14の推定最低血圧値DAPeを推定する。
切痕血圧推定部200は、(6)式に示す固有関係が求められた後において、血圧推定サイクル毎に、生体14の最低血圧値DAPよりも充分に低い低圧区間における実際の圧迫圧PcH1及びその圧迫圧PcH1下で得られた実際の脈波伝播速度PWV1DN、または実際の圧迫圧PcH2及びその圧迫圧PcH2下で得られた実際の脈波伝播速度PWV2DNを、(6)式に示す固有関係に適用することで、被測定者である生体14の推定切痕血圧値DNAPeを推定する。
最高血圧推定部198は、生体14の最低血圧値DAPよりも低い圧迫圧たとえばモニタ圧PcHmにおいて得られた脈波MWの大きさが圧迫圧Pcと同じ単位(mmHg)を有することから、図23に示すように脈波MWの極小部位が最低血圧値DAPに、極大部位が最高血圧値SAPに、切痕部位が切痕血圧値DNAPにそれぞれ対応していることを利用して、最低血圧推定部196により推定された推定最低血圧値DAPeと、切痕血圧推定部200において推定された推定切痕血圧値DNAPeと、測定対象となる生体14の実際の脈波MWの極小部位の圧迫圧Pcと、切痕部位の圧迫圧Pcとに基づいて図24に示す関係を生成する。
そして、最高血圧推定部198は、図24に示す関係から、その測定対象となる生体14からモニタ圧PcHmにおいて得られた実際の脈波MWの極大部位の大きさを示す圧迫圧(カフ圧)Pcに基づいて、推定最高血圧値SAPeを推定する。図24は、実際の脈波MWの極大部位の大きさが55.2mmHgであった場合に推定された推定最高血圧値SAPeが115mmHgであったことを示している。尚、図24では推定最低血圧値DAPe・推定切痕血圧値DNAPeと対応する圧迫圧Pcとの間に線形関係を仮定したうえで推定最高血圧値SAPeを推定しているが、指数関数などの非線形関係を仮定し用いても良い。
図25は、本実施例の電子制御装置170の制御作動の要部を説明するフローチャートである。以下においては、図19との相違点を中心に説明する。
S31からS36は、図19のS1からS6と同様である。血圧測定部184に対応するS37では、切痕血圧値DNAPRが測定される。たとえばオシロメトリック方式の自動血圧測定装置では、圧迫帯12の圧迫圧Pcが最高血圧値SAPよりも充分に高い予め設定された昇圧目標圧力値PCMから下降させられる過程で順次得られた脈波信号SM2(中間脈波)のピーク値を結ぶ包絡線(エンベロープ)の最大値(最大ピーク値)を示した時点の圧迫圧Pcが平均血圧値MAPとして測定される。
続く、圧迫圧制御部186に対応するS38では、図19のS8と同様に、第1維持圧PcH1が維持され、脈波抽出部188に対応するS39では、図19のS9と同様に、その第1維持圧PcH1において脈波が抽出される。
脈波伝播速度算出部190に対応するS40では、第1維持圧PcH1での脈波伝播速度PWV1D及び脈波伝播速度PWV1DNが算出される。脈波伝播速度PWV1Dは、所定の生体14における最低血圧値DAPと脈波伝播速度PWVとの間の(2)式の固有関係を生成するためものであり、第1維持区間(tk2時点~tk3時点)において抽出された1対の脈波MW11及び脈波MW13の極小部位間の時間差Δt113Dから算出された、第1維持区間における脈波伝播速度PWV1D(=L13/Δt113D)である。脈波伝播速度PWV1DNは、測定対象となる生体14の固有関係式(6)式を生成するために用いられるのであり、第1維持圧PcH1において抽出された一対の脈波MW11及び脈波MW13の切痕部位間の時間差Δt113DNから算出された、第1維持区間における脈波伝播速度PWV1DN(=L13/Δt113DN)である。
続く、圧迫圧制御部186に対応するS41では、図19のS11と同様に、第2維持圧PcH2が維持され、脈波抽出部188に対応するS42では、図19のS12と同様に、その第2維持圧PcH2において脈波が抽出される。
脈波伝播速度算出部190に対応するS43では、第2維持圧PcH2での脈波伝播速度PWV2D及び脈波伝播速度PWV2DNが算出される。脈波伝播速度PWV2Dは、所定の生体14における最低血圧値DAPと脈波伝播速度PWVとの間の(2)式の固有関係を生成するためものであり、第2維持区間(tk4時点~tk5時点)において抽出された1対の脈波MW21及び脈波MW23の極小部位間の時間差Δt213Dから算出された、第2維持区間における脈波伝播速度PWV2D(=L13/Δt213D)である。脈波伝播速度PWV2DNは、測定対象となる生体14の固有関係式(6)式を生成するために用いられるのであり、第2維持圧PcH2において抽出された一対の脈波MW21及び脈波MW23の切痕部位間の時間差Δt213DNから算出された、第2維持区間における脈波伝播速度PWV2DN(=L13/Δt213DN)である。
固有関係生成部192に対応するS44では、線型関係を示す(1)式でそれぞれ示される2つの方程式に、S36で実測された最低血圧値DAPRをそれぞれ代入し、第1維持区間の第1維持圧PcH1及び第2維持区間の第2維持圧PcH2毎にそれぞれ得られた一対の脈波の極小部位間の伝播時間Δt113D及び時間差Δt213Dに基づく実際の脈波伝播速度PWV1D及びPWV2Dをそれぞれ代入したときに、2つの方程式の2つの未知数i及びsの解としてそれぞれ得られたiD及びsDを実測校正値とすることで、(2)式により表される最低血圧推定のための固有関係が、被測定者である生体14について生成される。
また、S44では、線型関係を示す(5)式でそれぞれ示される2つの方程式に、S37で実測された切痕血圧値DNAPRをそれぞれ代入し、第1維持区間の第1維持圧PcH1及び第2維持区間の第2維持圧PcH2毎にそれぞれ得られた一対の脈波の切痕部位間の伝播時間Δt113DN及び時間差Δt213DNに基づく実際の脈波伝播速度PWV1DN及びPWV2DNをそれぞれ代入したときに、2つの方程式の2つの未知数i及びsの解としてそれぞれ得られたiDN及びsDNを実測校正値とすることで、(6)式により表される切痕血圧推定のための固有関係が、被測定者である生体14について生成される。
続くS45では、S15と同様にして、上流側膨張袋22、中間膨張袋24及び下流側膨張袋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。
S46からS48では、図19のS16からS18と同様に、血圧推定開始指令が出されると、圧迫圧Pcが、生体14の最低血圧値DAPよりも低い、20~60mmHgの間の圧迫圧、たとえばモニタ圧PcHmまで昇圧され、そのモニタ圧PcHmを維持するモニタ圧維持区間(tm2時点~tm3時点)が形成されるように制御され、モニタ圧維持区間におけるモニタ圧PcHm下において第1圧力センサT1からの上流側膨張袋22内の圧迫圧PcHmを示す出力信号、及び第3圧力センサT3からの下流側膨張袋26の圧迫圧PcHmを示す出力信号から、脈波弁別用のバンドパスフィルタを通して1対の脈波MWm1及び脈波MWm3がそれぞれ抽出される。
次いで、脈波伝播速度算出部190に対応するS49では、1対の脈波MWm1及び脈波MWm3の極小部位間の時間差Δtm13Dが算出され、その時間差Δtm13Dから、モニタ圧維持区間における脈波伝播速度PWVmD(=L13/Δtm13D)が算出される。また、1対の脈波MWm1及び脈波MWm3の切痕部位間の時間差Δtm13DNが算出され、その時間差Δtm13DNから、モニタ圧維持区間における脈波伝播速度PWVmDN(=L13/Δtm13DN)が算出される。
次に、最低血圧推定部196に対応するS50では、測定対象となる生体14の固有関係を示す(2)式に、モニタ圧PcHm及び脈波伝播速度PWVmDを適用することにより、推定最低血圧値DAPeが算出される。また、切痕血圧推定部200に対応するS51では、測定対象となる生体14の固有関係を示す(6)式に、モニタ圧PcHm及び脈波伝播速度PWVmDNを適用することにより、推定切痕血圧値DNAPeが算出される。
そして、最高血圧推定部198に対応するS52では、S50により推定された推定最低血圧値DAPeと、S51により推定された推定切痕血圧値DNAPeと、測定対象となる生体14の実際の脈波MWの極小部位及び切痕部位の圧迫圧Pcとに基づいて図24に示す関係が生成される。次いで、S52では、図24に示す関係から、その測定対象となる生体14からモニタ圧PcHmにおいて得られた実際の脈波MWの極大部位の大きさを示す圧迫圧Pcに基づいて、推定最高血圧値SAPeが推定される。尚、図24では線形関係を仮定し推定しているが、指数関数などの非線形関係を仮定し推定しても良い。
S53からS55では、図19のS22からS24と同様に、推定された推定最低血圧値DAPe及び推定最高血圧値SAPeが記憶されるとともに、表示装置78に表示される。血圧推定開始操作釦80による停止(オフ)操作が否定されるうちは、S46以下の血圧推定ルーチンが繰り替えされるが、血圧推定開始操作釦80による停止(オフ)操作が肯定されると、血圧監視ルーチンが終了させられる。
上述のように、本実施例の電子制御装置170によれば、固有関係生成部192において、被測定者となる生体14の実際の切痕血圧値DNAPRと、実際の圧迫圧である第1維持圧PcH1及び第2維持圧PcH2、及びその実際の圧迫圧である第1維持圧PcH1及び第2維持圧PcH2下でそれぞれ得られた脈波の切痕部位間の時間差Δt113DN及び時間差Δt213DNに基づく脈波伝播速度PWV1DN及びPWV2DNとを用いて、推定切痕血圧値DNAPeと圧迫圧及び脈波伝播速度との間の生体14の固有関係式(6)式が生成されるので、血圧推定部194は、生体14の最低血圧値DAPよりも低い低圧区間で得られた実際のモニタ圧PcHm及びその実際のモニタ圧PcHm下で得られた脈波間の切痕部位間の時間差に基づく脈波伝播速度PWVDNを、固有関係生成部192により生成された生体の固有関係式(6)式に適用することで、生体14の推定切痕血圧値DNAPeを容易に推定することができる。
また、本実施例の電子制御装置170によれば、複数の第1維持圧PcH1及び第2維持圧PcH2毎にそれぞれ得られた一対の脈波の切痕部位間の伝播時間(時間差Δt113DN及び時間差Δt213DN)は、脈波の一次微分波形において負から正に向う零クロス点間の伝播時間である。このようにすれば、一対の脈波の切痕部位間の伝播時間が容易に得られ、推定切痕血圧値DNAPeの推定精度が高められる。
また、本実施例の電子制御装置170によれば、血圧推定部194は、被測定者である生体14の最低血圧値DAPよりも低い低圧区間における、実際のモニタ圧PcHm及びモニタ圧PcHm下で得られた実際の脈波伝播速度PWVmDNを(6)式の固有関係に逐次適用することで、生体14の推定切痕血圧値DNAPeを推定する切痕血圧推定部200を含むので、生体14の推定切痕血圧値DNAPeを容易に推定することができる。
また、本実施例の電子制御装置170によれば、血圧推定部194は、被測定者である生体14の最低血圧値DAPよりも低い低圧区間における、実際のモニタ圧PcHm及びモニタ圧PcHm下で得られた実際の脈波伝播速度PWVmDを、(2)式の固有関係に逐次適用することで、生体14の推定最低血圧値DAPeを推定する最低血圧推定部196と、最低血圧推定部196により推定された推定最低血圧値DAPeと切痕血圧推定部200により推定された推定切痕血圧値DNAPeとに基づいて、最低血圧値DAPよりも低いモニタ圧PcHm区間における脈波の大きさと推定血圧値APeとの関係(図24)を生成し、その関係にモニタ圧PcHm下で逐次求められる実際の脈波の最大値を適用することで推定最高血圧値SAPeを推定する最高血圧推定部198とを、含む。これにより、モニタ圧PcHm下で逐次求められる一対の脈波の極大部位間の時間差が正確に求められない場合でも、被測定者の推定最高血圧値SAPeを容易に推定することができる。
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、前述の血圧監視装置10では、推定最高血圧値SAPe及び推定最低血圧値DAPeの両方が推定されていたが、推定最高血圧値SAPe及び推定最低血圧値DAPeの一方が推定されるように構成されてもよい。この場合には、たとえば、線型関係記憶部82に記憶された(1)式及び(3)式の回帰直線の一方が不要となり、最低血圧推定部96及び最高血圧推定部98の一方等が不要となる。
また、前述の実施例において、第1維持圧PcH1を維持する第1維持区間、第2維持圧PcH2を維持する第2維持区間、モニタ圧PcHmを維持するモニタ圧維持区間毎に、複数個の脈波が抽出され、それら複数個の脈波から採取される時間差の平均値が用いられてもよい。
また、実施例1及び実施例2において、圧迫帯12は3つの膨張袋すなわち上流側膨張袋22、中間膨張袋24、及び下流側膨張袋26を備えたものであったが、少なくとも2つの膨張袋が備えられていればよい。
また、実施例1及び実施例2では、圧迫帯12にステップ降圧が採用されていたが、連続的な徐速降圧であってもよい。
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。
10,110:血圧監視装置
12:圧迫帯
14:生体(被測定者)
16:上腕(被圧迫部位)
18:動脈
22:上流側膨張袋(膨張袋)
24:中間膨張袋(膨張袋)
26:下流側膨張袋(膨張袋)
82,182:線型関係記憶部
84,184:血圧測定部
86,186:圧迫圧制御部
88,188:脈波抽出部
90,190:脈波伝播速度算出部
92,192:固有関係生成部
94,194:血圧推定部
96,196:最低血圧推定部(血圧推定部)
98,198:最高血圧推定部(血圧推定部)
200:切痕血圧推定部
12:圧迫帯
14:生体(被測定者)
16:上腕(被圧迫部位)
18:動脈
22:上流側膨張袋(膨張袋)
24:中間膨張袋(膨張袋)
26:下流側膨張袋(膨張袋)
82,182:線型関係記憶部
84,184:血圧測定部
86,186:圧迫圧制御部
88,188:脈波抽出部
90,190:脈波伝播速度算出部
92,192:固有関係生成部
94,194:血圧推定部
96,196:最低血圧推定部(血圧推定部)
98,198:最高血圧推定部(血圧推定部)
200:切痕血圧推定部
Claims (16)
- 幅方向に連ねられた独立した気室を形成する複数の膨張袋を有し、被測定者の被圧迫部位に巻き付けられて前記被測定者の動脈を圧迫する圧迫帯を備え、前記被測定者の推定血圧値を繰り返し推定する血圧監視装置であって、
生体の最低血圧値よりも低い低圧区間において前記圧迫帯の複数の圧迫圧下でそれぞれ検出された脈波伝播速度の2乗値と、前記動脈内の血圧値と前記圧迫帯の圧迫圧との圧力差である前記動脈の複数の貫壁圧との間の予め記憶された線型関係を記憶する線型関係記憶部と、
前記被測定者の被圧迫部位を前記被測定者の最高血圧値よりも高い圧迫圧で圧迫した後の降圧過程で得られる前記動脈からの脈拍同期波に基づいて、前記被測定者の実際の血圧値を測定する血圧測定部と、
前記被測定者について前記実際の血圧値と前記低圧区間における実際の圧迫圧と前記実際の圧迫圧下でそれぞれ得られた脈波間の伝播時間に基づく実際の脈波伝播速度とを前記線型関係に適用することで、前記被測定者の前記実際の血圧値と前記実際の圧迫圧と前記実際の脈波伝播速度との間の前記被測定者についての固有関係を生成する固有関係生成部と、
前記被測定者について、前記低圧区間における実際の圧迫圧および前記実際の圧迫圧下で得られた実際の脈波伝播速度を前記被測定者についての固有関係に適用することで、前記推定血圧値を推定する血圧推定部と、を含む
ことを特徴とする血圧監視装置。 - 前記血圧推定部が推定する前記推定血圧値は、前記被測定者の推定最低血圧値DAPeであり、
前記線型関係は、生体の脈波伝播速度をPWV、生体の最低血圧値をDAP、生体の圧迫圧をPcとすると、以下の(1)式により表される回帰直線である
ことを特徴とする請求項1の血圧監視装置。
PWV2=s・(DAP-Pc)+i ・・・ (1)
但し、sは前記回帰直線の傾きを示し、iは前記回帰直線の切片を示す。 - 前記被測定者の固有関係は、それぞれ(1)式で示される2つの方程式に、前記被測定者について実測した最低血圧値をDAPとしてそれぞれ代入し、前記低圧区間内の異なる実際の圧迫圧をPcとしてそれぞれ代入し、前記異なる実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の極小部位間の伝播時間に基づく実際の脈波伝播速度PWVDをPWVとしてそれぞれ代入したときに、未知数iおよびsの解としてそれぞれ得られたiDおよびsDを実測校正値とすると、以下の(2)式により表されるものである
ことを特徴とする請求項2の血圧監視装置。
DAPe=PWVD 2/sD-iD/sD+Pc ・・・ (2) - 前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の極小部位間の伝播時間は、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の二次微分波形において、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の立ち上がり点に対応して発生する頂点間の伝播時間である
ことを特徴とする請求項3の血圧監視装置。 - 前記血圧推定部は、前記被測定者について、前記低圧区間における実際の圧迫圧および前記実際の圧迫圧下で得られた実際の脈波伝播速度を(2)式の固有関係に逐次適用することで、前記推定最低血圧値を推定する最低血圧推定部を、含む
ことを特徴とする請求項3または4の血圧監視装置。 - 前記血圧推定部が推定する前記推定血圧値は、前記被測定者の推定最高血圧値SAPeであり、
前記線型関係は、生体の脈波伝播速度をPWV、生体の最高血圧値をSAP、生体の圧迫圧をPcとすると、以下の(3)式により表される回帰直線である
ことを特徴とする請求項1の血圧監視装置。
PWV2=s・(SAP-Pc)+i ・・・ (3)
但し、sは前記回帰直線の傾きを示し、iは前記回帰直線の切片を示す。 - 前記被測定者の固有関係は、それぞれ(3)式でされる2つの方程式に、前記被測定者について実測した最高血圧値をSAPとしてそれぞれ代入し、前記低圧区間内の異なる実際の圧迫圧をPcとしてそれぞれ代入し、前記異なる実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の極大部位間の伝播時間に基づく実際の脈波伝播速度PWVSをPWVとしてそれぞれ代入したときに、未知数iおよびsの解として得られたiSおよびsSを実測校正値とすると、以下の(4)式により表されるものである
ことを特徴とする請求項6の血圧監視装置。
SAPe=PWVS 2/sS-iS/sS+Pc ・・・ (4) - 前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の極大部位間の伝播時間は、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の極大点間の伝播時間である
ことを特徴とする請求項7の血圧監視装置。 - 前記血圧推定部は、前記被測定者について、前記低圧区間における、実際の圧迫圧および前記実際の圧迫圧下で得られた実際の脈波伝播速度を(4)式の固有関係に逐次適用することで、前記推定最高血圧値を推定する最高血圧推定部を、含む
ことを特徴とする請求項7又は8の血圧監視装置。 - 前記血圧推定部が推定する前記推定血圧値は、前記極大部位以後に局所的に形成される切痕部位の発生時の圧迫圧である前記被測定者の推定切痕血圧値DNAPeであり、
前記線型関係は、生体の脈波伝播速度をPWV、生体の切痕血圧値をDNAP、生体の圧迫圧をPcとすると、以下の(5)式により表される回帰直線である
ことを特徴とする請求項1の血圧監視装置。
PWV2=s・(DNAP-Pc)+i ・・・ (5)
但し、sは前記回帰直線の傾きを示し、iは前記回帰直線の切片を示す。 - 前記被測定者の固有関係は、それぞれ(5)式で示される2つの方程式に、前記被測定者について実測した切痕血圧値をDNAPとしてそれぞれ代入し、前記低圧区間内の異なる実際の圧迫圧をPcとしてそれぞれ代入し、前記異なる実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の切痕部位間の伝播時間に基づく実際の脈波伝播速度PWVDNをPWVとしてそれぞれ代入したときに、未知数iおよびsの解として得られたiDNおよびsDNを実測校正値とすると、以下の(6)式により表されるものである
ことを特徴とする請求項10の血圧監視装置。
DNAPe=PWVDN 2/sDN-iDN/sDN+Pc ・・・ (6) - 前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の切痕部位間の伝播時間は、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の二次微分波形において、前記実際の圧迫圧毎にそれぞれ得られた脈波の極大部位に対応する時点の後に発生する頂点間の伝播時間である
ことを特徴とする請求項11の血圧監視装置。 - 前記血圧推定部は、前記被測定者について、前記低圧区間における、実際の圧迫圧および前記実際の圧迫圧下で得られた実際の脈波伝播速度を(6)式の固有関係に逐次適用することで、前記推定切痕血圧値を推定する切痕血圧推定部を、含む
ことを特徴とする請求項11又は12の血圧監視装置。 - 前記血圧推定部は、前記被測定者について、前記低圧区間における実際の圧迫圧および前記実際の圧迫圧下で得られた実際の脈波伝播速度を、前記被測定者について実測した最低血圧値と前記低圧区間における実際の圧迫圧と前記低圧区間における実際の脈波伝播速度との間の固有関係に逐次適用することで、前記被測定者の推定最低血圧値を推定する最低血圧推定部と、前記最低血圧推定部により推定された推定最低血圧値と前記切痕血圧推定部により推定された前記推定切痕血圧値とに基づいて、前記低圧区間における脈波の大きさと前記推定血圧値との関係を生成し、前記関係に逐次求められる実際の脈波の最大値を適用することで推定最高血圧値を推定する最高血圧推定部と、を含む
ことを特徴とする請求項13の血圧監視装置。 - 前記低圧区間内の複数の圧迫圧を、前記低圧区間内において、一時的に一定値に維持する複数の区間を形成するように段階的に降圧させる圧迫圧制御部と、前記複数の区間における圧迫圧下で前記複数の膨張袋内で脈拍に同期してそれぞれ発生する圧力振動である脈波を抽出する脈波抽出部と、前記複数の区間においてそれぞれ得られた脈波の時間差と前記複数の膨張袋間の距離とに基づいて前記脈波伝播速度を算出する脈波伝播速度算出部と、を含む
ことを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか1の血圧監視装置。 - 前記圧迫帯は、生体の被圧迫部位に巻き付けられ、幅方向に連ねられて前記生体の被圧迫部位を各々圧迫する独立した上流側膨張袋、中間膨張袋、および下流側膨張袋を有し、前記上流側膨張袋、前記中間膨張袋、および前記下流側膨張袋によりそれぞれ同じ圧迫圧で前記被圧迫部位内の前記動脈を圧迫するものである
ことを特徴とする請求項1から請求項15のいずれか1の血圧監視装置。
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