JP2023005370A - 血圧測定用駆動回路及び血圧測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能な血圧測定用駆動回路及び血圧測定装置を提供すること。【解決手段】 血圧測定用カフ７０に接続される流路を開閉する弁１６を駆動する第１の駆動信号と、カフ７０に流体を供給するポンプを駆動する第２の駆動信号とを生成する血圧測定用駆動回路５８であって、前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号は、電源回路５７から供給された共通の電源電圧から生成され、それらの包絡線は同じタイミングで変化する共通の形状を有する。【選択図】 図３

Description

本発明は、血圧測定に用いられる血圧測定用駆動回路及び血圧測定装置に関する。

近年、血圧の測定に用いる血圧測定装置は、医療施設においてのみならず、家庭内においても、健康状態を確認する手段として利用されている。血圧測定装置は、例えば、生体の上腕又は手首等に巻き付けたカフを膨張及び収縮させ、圧力センサによりカフの圧力を検出することで、動脈壁の振動を検出して血圧を測定する。

このような血圧測定装置は、血圧を測定するセンシングカフ及びセンシングカフを生体に向かって押圧する押圧カフを含む複数のカフを備える技術が知られている。血圧測定装置は、ポンプを有しており、ポンプによって流体、例えば空気をカフに供給する。また、カフに供給した空気を排気するために、例えば、血圧測定装置は、排気用の弁を有する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。例えば、ポンプは、圧電素子と圧電素子に連結されたダイアフラムとを備え、交流電圧が印加されることにより、圧電素子が振動し、圧電素子の振動によってダイアフラムが振動して、流体を送り出す圧電ポンプである。例えば、弁は、静電容量式であり、非通電時に弁体が流路を解放する常開タイプの排気弁である。

このような血圧測定装置は、ポンプを駆動するポンプ駆動回路と、弁を駆動する弁駆動回路とを有する。そして、血圧測定開始の指令が入力されると、血圧測定装置のプロセッサは、弁駆動回路に制御信号を出力する。弁駆動回路は、制御信号に基づいて、弁を閉鎖する。その後、プロセッサは、ポンプ駆動回路に制御信号を出力する。ポンプ駆動回路は、制御信号に基づいて、ポンプを駆動し、カフに空気を送る制御を行う。ポンプ駆動回路は、ポンプにより供給された空気によりカフを膨張させて、カフ圧を徐々に加圧していく。そして、血圧測定装置は、圧力センサにより検出されたカフの圧力から血圧値を算出する。血圧値の算出後、プロセッサは、ポンプ駆動回路へポンプを停止する信号を出力し、ポンプ駆動回路がポンプを停止する。また、プロセッサは、弁駆動回路に弁を開く制御信号を出力する。弁駆動回路は、弁を開き、これにより、カフ内の空気が排気される。このように、血圧測定装置は、プロセッサからの制御信号によって、弁駆動回路及びポンプ駆動回路によって弁及びポンプを制御し、血圧測定に要するカフの圧力を測定する。

特開２０１３－２２０２８８号公報

昨今、手首に装着するウエアラブルデバイスとして血圧測定装置の小型化が求められている。しかしながら、上述した従来の血圧測定装置において、ポンプと弁とは駆動電圧が異なることから、ポンプと弁との駆動回路は別々の回路ブロックにより構成される。そして、血圧測定時において、各駆動回路に対してプロセッサが個々の制御信号を出力して、ポンプと弁の制御を行う。

このようにポンプ駆動回路と弁駆動回路が別々の回路ブロックで構成されていると、駆動回路の回路面積が大きくなるとともに、部品点数も多くなる。これは血圧測定装置の小型化を阻害する要因になる。

そこで本発明は、小型化が可能な血圧測定用駆動回路及び血圧測定装置を提供することを目的とする。

一態様によれば、血圧測定用カフに接続される流路を開閉する弁を駆動する第１の駆動信号と、前記カフに流体を供給するポンプを駆動する第２の駆動信号とを生成する血圧測定用駆動回路であって、前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号は、電源回路から供給された共通の電源電圧から生成され、前記第１の駆動信号の波形及び前記第２の駆動信号のピーク電圧の包絡線は同じタイミングで変化する共通の形状を有する、血圧測定用駆動回路が提供される。

ここで、流体とは、液体及び空気を含む。カフとは、血圧を測定するときに生体の上腕や手首等に巻き付けられ、流体が供給されることで膨張する袋状構造体を含み、流体が空気であるときは、袋状構造体は、例えば空気により膨張する空気袋である。

この態様によれば、カフに接続される弁及びカフに流体を供給するポンプを、電源電圧回路から供給される共通の電源電圧により生成される第１の駆動信号及び第２の駆動信号によって駆動することができる。また、第１の駆動信号の波形及び第２の駆動信号の包絡線は、同じタイミングで変化する共通の形状を有する。このため、弁及びポンプにそれぞれ駆動回路を設けることなく、一つの血圧測定用駆動回路でポンプ及び弁を駆動することができる。よって、駆動回路を血圧測定装置に用いることで、血圧測定装置の小型化及び部品点数の削減が可能となる。

上記一態様の血圧測定用駆動回路であって、前記第２の駆動信号を出力する制御回路と、前記電源電圧を前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号に対応する電圧値に変圧し、前記制御回路及び前記弁に出力する変圧回路と、を含む血圧測定用駆動回路が提供される。

この態様によれば、ポンプ、及び、弁を、変圧回路で変圧した電圧によって駆動することができる。このため、駆動回路は、制御回路及び変圧回路を一体にすることができる。即ち、制御回路及び変圧回路は、１つの回路ブロックに設けることができるため、駆動回路の小型化及び部品点数の削減が可能となる。よって、駆動回路を血圧測定装置に用いることで、血圧測定装置の小型化ができる。

上記一態様の血圧測定用駆動回路であって、前記変圧回路は、前記電源電圧を昇圧する昇圧回路である、血圧測定用駆動回路が提供される。

この態様によれば、電源回路から出力された電圧が、ポンプ及び弁の駆動信号よりも低い電圧であっても、血圧測定用駆動回路は、ポンプ及び弁を駆動する電圧に昇圧することができる。

上記一態様の血圧測定用駆動回路であって、前記変圧回路は、前記弁及び前記制御回路へ出力する電圧値を漸次増加させる、血圧測定用駆動回路が提供される。

この態様によれば、カフの駆動の電圧が漸次増加することで、血圧測定用駆動回路は、血圧測定を行う場合に好適とされる、カフ内に一定速度で流体を供給してカフを加圧することができる。

上記一態様の血圧測定用駆動回路であって、前記弁が駆動する電圧は前記ポンプの駆動開始時の電圧よりも高く、前記変圧回路は、前記電源電圧を前記弁が駆動する電圧値に変圧し、その後、前記弁の駆動が維持される電圧値であって、且つ、前記ポンプを駆動する電圧値に変圧する、血圧測定用駆動回路が提供される。

この態様によれば、弁を駆動する電圧がポンプの駆動開始時の電圧よりも高い場合であっても、血圧測定用駆動回路は、弁及びポンプを同じ変圧回路及び制御回路を用いて駆動することができる。よって、血圧測定用駆動回路の小型化が可能となる。

上記一態様の血圧測定用駆動回路であって、前記制御回路は、前記弁及び前記ポンプが動作するために必要な電圧以上である実効電圧を有するＰＷＭ信号を前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号として前記ポンプ及び前記弁に出力する、血圧測定用駆動回路が提供される。

この態様によれば、制御回路が、カフに流体を供給するポンプ、及び、カフに接続される弁を動作するために必要な電圧以上の実効電圧を有するＰＷＭ信号を第１の駆動信号及び第２の駆動信号することができる。よって、制御回路は、１つの回路ブロックに設けることができるため、ポンプ及び弁を駆動する駆動回路の小型化及び部品点数の削減が可能となる。よって、血圧測定用駆動回路を血圧測定装置に用いることで、血圧測定装置の小型化ができる。

上記一態様の血圧測定用駆動回路であって、前記制御回路は、前記弁及び前記ポンプに出力する前記実効電圧の電圧値を漸次増加させる、血圧測定用駆動回路が提供される。

この態様によれば、カフの駆動の電圧が漸次増加することで、血圧測定用駆動回路は、血圧測定を行う場合に好適とされる、カフ内に一定速度で流体を供給してカフを加圧することができる。

上記一態様の血圧測定用駆動回路であって、前記弁が駆動する電圧値は前記ポンプの駆動開始時の電圧よりも高く、前記制御回路は、前記実効電圧を、前記弁が駆動する電圧値に設定し、その後、前記弁の駆動が維持される電圧値であって、且つ、前記ポンプを駆動する電圧値に設定する、血圧測定用駆動回路が提供される。

この態様によれば、弁を駆動する電圧がポンプの駆動開始時の電圧よりも高い場合であっても、血圧測定用駆動回路は、弁及びポンプを同じ変圧回路及び制御回路を用いて駆動することができる。よって、血圧測定用駆動回路の小型化が可能となる。

一態様によれば、流体が供給されるカフと、前記カフに前記流体を供給するポンプと、前記カフに接続される流路を開閉する弁と、電源回路と、上記一態様の血圧測定用駆動回路と、電圧の制御信号を、前記血圧測定用駆動回路に出力するプロセッサと、を備える血圧測定装置が提供される。

この態様によれば、カフに流体を供給するポンプ及びカフに接続される弁を、電源電圧回路から供給される共通の電源電圧により生成される第１の駆動信号及び第２の駆動信号によって駆動することができる。このため、弁及びポンプにそれぞれ駆動回路を設けることなく、一つの血圧測定用駆動回路でポンプ及び弁を駆動することができる。このため、血圧測定用駆動回路は、１つの回路ブロックに設けることができるため血圧測定用、駆動回路の小型化及び部品点数の削減が可能となる。よって、血圧測定装置の小型化ができる。

本発明は、回路面積を小さくし、部品点数を低減できる血圧測定用駆動回路及び血圧測定装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る血圧測定装置の構成を示す斜視図。 同血圧測定装置の装置本体の構成を模式的に示すブロック図。 同血圧測定装置の要部構成を示すブロック図。 同血圧測定装置を用いた血圧測定時における制御の一例を示す説明図。 同血圧測定装置の使用の一例を示す流れ図。 同血圧測定装置を手首に装着した状態を示す斜視図。 本発明の第２の実施形態に係る血圧測定装置を用いた血圧測定時における制御の一例を示す説明図。 本発明の第３の実施形態に係る血圧測定装置の要部構成を示すブロック図。

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態に係る血圧測定装置１の一例について、図１乃至図６を用いて以下例示する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る血圧測定装置１の構成を示す斜視図である。図２は、血圧測定装置１の装置本体２の構成を模式的に示すブロック図である。図３は血圧測定装置１のプロセッサ５６、電源回路５７、駆動ブロック５８、ポンプ１４及び弁１６の構成を模式的に示すブロック図である。図４は血圧測定装置１を用いた血圧測定時における制御の一例を示す説明図である。図５は、血圧測定装置１の血圧測定の一例を示す流れ図である。図６は、血圧測定装置１を手首２００に装着した状態を示す斜視図である。

血圧測定装置１は、生体に装着する電子血圧測定装置である。血圧測定装置１は、例えば、手首等の生体２００に装着し、生体２００の動脈から血圧を測定する態様をもつ電子血圧測定装置である。

図１乃至図３に示すように、血圧測定装置１は、装置本体２と、ベルト等の固定具４と、固定具４及び生体２００の間に配置されるカーラ５と、カフ７０を含むカフ構造体６と、を備える。なお、本実施形態において、血圧測定装置１は、生体２００として手首２００に装着される例を説明するが、生体２００は上腕等であってもよい。

図１及び図２に示すように、装置本体２は、ケース１１と、表示装置１２と、操作装置１３と、ポンプ１４と、流路部１５と、弁１６と、圧力センサ１７と、電力供給部１８と、通信装置１９と、制御基板２０と、を備えている。

ケース１１は、例えば、表示装置１２、操作装置１３、ポンプ１４、流路部１５、弁１６、圧力センサ１７、電力供給部１８、通信装置１９及び制御基板２０を収容する。また、ケース１１は、表示装置１２の一部を外部から視認可能に表示装置１２の一部を露出させるか、又は、一部を透明の材料により形成する。

ケース１１は、例えば、外郭ケース３１と、外郭ケース３１の手首２００側とは反対側（外方側）の開口を覆う風防３２と、を備える。また、ケース１１は、外郭ケース３１内に設けられた基部や、外郭ケース３１の手首２００側を覆う裏カバー、ケース１１を液密とするシール部材等を備えていてもよい。

外郭ケース３１は、円筒状に形成される。外郭ケース３１は、例えば、外周面の周方向で対称位置にそれぞれ設けられた一対のラグ３１ａと、２つの一対のラグ３１ａ間にそれぞれ設けられるバネ棒と、を備える。風防３２は、例えば、円形状のガラス板である。

表示装置１２は、電気的に制御基板２０に接続される。表示装置１２は、例えば、液晶ディスプレイ（LCD：Liquid Crystal Display）又は有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（OELD：Organic Electro Luminescence Display）である。表示装置１２は、制御基板２０からの制御信号に従って、日時や最高血圧及び最低血圧などの血圧値や心拍数等の測定結果を含む各種情報を表示する。

操作装置１３は、使用者からの指令を入力する。例えば、操作装置１３は、複数の釦４１を含む。また、操作装置１３は、釦４１の操作を検出するセンサ、ケース１１や表示装置１２等に設けられた、感圧式や静電容量式等のタッチパネル、音による指令を受け付けるマイクロフォン等を含む。操作装置１３は、使用者が操作することで、指令を電気信号に変換し、該電気信号を制御基板２０へ出力する。

ポンプ１４は、例えば圧電ポンプである。ポンプ１４は、流体を圧縮し、流路部１５を介して圧縮した流体をカフ７０に供給する。ポンプ１４は、電気的に制御基板２０に接続され、制御基板２０から与えられる駆動信号（第２の駆動信号）に基づいて駆動される。

具体例として、ポンプ１４は、圧電素子と圧電素子に連結されたダイアフラムとを備え、圧電素子に駆動信号である交流電圧が印加されることにより、圧電素子とともにダイアフラムが振動し、このダイアフラムの振動によって流体を送り出すポンプである。駆動信号は、例えば、矩形信号である。また、流体は、任意の気体又は任意の液体を採用できる。本実施形態では、流体は、空気である。圧電ポンプは、小型且つ薄型であることから、ポンプ１４に圧電ポンプを用いることで、血圧測定装置１の小型化が可能となる。

流路部１５は、ポンプ１４、弁１６及び圧力センサ１７をカフ７０に接続する。流路部１５は、チューブ、配管、タンク並びにケース１１に形成された中空部及び溝等のいずれか、又は、これらの組み合わせである。なお、流路部１５及びカフ７０の流体回路構成は、流体の流し方、カフ７０の数及び構成、複数のカフ７０の供給順、複数のカフ７０の排気方法、血圧測定方法等の種々の要因により適宜設計される。

弁１６は、制御基板２０と電気的に接続され、制御基板２０から与えられる駆動電圧（第１の駆動信号）に基づいて開閉される。弁１６は、カフ７０への流路を開閉する。弁１６は、流路部１５によって大気に接続され、開状態に切り替わることで、カフ７０を大気に接続し、カフ７０内の空気を排気する。

弁１６は、例えば、弁１６の開度又は流路部１５の開口面積が、流体抵抗を極力低くなるように設定され、急速な排気を可能とする急速排気弁である。弁１６は、血圧測定時にカフ７０へ空気を供給するときにおいて、閉状態に切り替えられる。また、弁１６は、カフ７０を排気するときにおいて、制御基板２０に制御されることで閉状態から開状態へ切り替えられる。また、弁１６は、開度の調整が可能に形成されていてもよい。

具体例として、弁１６は、常時開いており、所定の電圧が印加されることで閉じる常開タイプである。弁１６には、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いた静電駆動式が用いられる。静電駆動式弁には、駆動電圧にヒステリシス特性を有するものがある。すなわち、例えば常時開状態の弁に対して駆動電圧を上げて開状態から閉状態へいったん切り替えると、その後駆動電圧を下げても、ある限界値までは静電力によって閉状態が保持される。

圧力センサ１７は、カフ７０の圧力、本実施形態においてはカフ構造体６の複数のカフ７０のうち、少なくとも後述するセンシングカフ７３の圧力を検出する。具体例として、圧力センサ１７は、流路部１５を介してセンシングカフ７３に流体的に接続され、センシングカフ７３内の圧力を検出する。圧力センサ１７は、制御基板２０と電気的に接続される。圧力センサ１７は、検出した圧力に対応する電気信号を制御基板２０に出力する。

電力供給部１８は、電源である。電力供給部１８は、例えば、リチウムイオンバッテリ等の二次電池である。電力供給部１８は、制御基板２０に電気的に接続される。具体例として、電力供給部１８は、制御基板２０に電力を供給する。電力供給部１８は、制御基板２０の各構成、並びに、制御基板２０を介して表示装置１２、操作装置１３、ポンプ１４、弁１６、圧力センサ１７及び通信装置１９に、駆動用の電力を供給する。

通信装置１９は、外部の装置と無線又は有線によって情報を送受信可能に構成される。通信装置１９は、例えば、制御基板２０によって制御された情報や測定された血圧値及び脈拍等の情報を、外部の装置へ送信し、また、外部の装置からソフトウェア更新用のプログラム等を受信して制御部に送る。

本実施形態において、外部の装置は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ、スマートウォッチ等の外部端末である。

本実施形態において、通信装置１９及び外部の装置とは、直接接続されてもよく、ネットワークを介して接続されてもよい。通信装置１９及び外部の装置は、４Ｇ、５Ｇといった携帯通信網や、Ｗｉｍａｘ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）などの無線通信回線を介して接続されてもよい。また、通信装置１９及び外部の装置は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near Filed Communication）、赤外線通信といった無線通信手段により接続されてもよい。さらに、通信装置１９及び外部の装置は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）やケーブルによるＬＡＮ（Local Area Network）接続といった有線通信回線を介して接続されてもよい。このため、通信装置１９は、無線アンテナ及びマイクロＵＳＢコネクタ等の複数の通信手段を含む構成であってもよい。

図２に示すように、制御基板２０は、例えば、基板５１と、記憶部５４と、制御部５５と、を備えている。制御基板２０は、記憶部５４及び制御部５５が基板５１に実装されることで構成される。

基板５１は、ケース１１内に収容される。

記憶部５４は、基板５１に実装されるメモリである。記憶部５４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等を含む。記憶部５４は、各種データを記憶する。例えば、記憶部５４は、血圧測定装置１全体、並びに、ポンプ１４及び弁１６を含む流体回路を制御するためのプログラムデータ、血圧測定装置１の各種機能を設定するための設定データ、圧力センサ１７で計測された圧力から血圧値や脈拍を算出するための算出データ等を変更可能に予め格納される。記憶部５４は、測定された血圧値や脈拍等の測定値、圧力センサ１７で計測された圧力値等の情報を格納する。

制御部５５は、基板５１に実装される、単数又は複数のプロセッサ５６、電源回路５７及び駆動ブロック５８を含む。プロセッサ５６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部５５は、記憶部５４に格納されたプログラムや、電源回路５７及び駆動ブロック５８等の各種回路に基づいて血圧測定装置１全体の動作、並びに、ポンプ１４及び弁１６の動作を制御し、所定の動作（機能）を実行させる。また、制御部５５は、読み込んだプログラムに従い、当該制御部５５内において、所定の演算、解析、処理等を実施する。制御部５５は、制御部５５が実行する各機能の一部又は全部を、一つ或いは複数の集積回路等によりハードウェア的に構成する。

図２に示すように、制御部５５は、表示装置１２、操作装置１３、ポンプ１４、弁１６及び圧力センサ１７に電気的に接続されるとともに、電力を供給する。また、制御部５５は、操作装置１３及び圧力センサ１７が出力する電気信号に基づいて、表示装置１２、ポンプ１４及び弁１６の動作を制御する。制御部５５は、ポンプ１４及び弁１６を制御してカフ７０に空気を供給し、圧力センサ１７で検出されたセンシングカフ７３の圧力に基づいて、オシロメトリック法により、血圧を算出する。

例えば、プロセッサ５６は、血圧測定装置１全体の動作を制御するメインＣＰＵ及び流体回路の動作を制御するサブＣＰＵを含む。なお、例えば、制御部５５は、血圧測定装置１の全てを一つのＣＰＵで行う構成であってもよい。また、例えば、プロセッサ５６は、圧力センサ１７が出力する電気信号から、最高血圧及び最低血圧などの血圧値や心拍数などの測定結果を求め、この測定結果に対応した画像信号を表示装置１２へ出力する。

また、例えば、プロセッサ５６は、操作装置１３から血圧を測定する指令が入力されると、駆動ブロック５８にポンプ１４及び弁１６を駆動するための周波数信号や電圧信号等の指令値を出力する。そして、プロセッサ５６は、圧力センサ１７が出力する電気信号に基づいて、ポンプ１４の駆動及び停止、並びに、弁１６の開閉を制御する。プロセッサ５６は、ポンプ１４及び弁１６を制御することで、圧縮空気をカフ７０に供給するとともに、カフ７０を選択的に減圧する。

なお、本実施形態において、周波数信号とは、ポンプ１４を駆動する矩形波の周波数を指定する信号である。また、本実施形態において、電圧信号は、ポンプ１４及び弁１６を駆動するための電圧値を指定する信号である。電圧信号は、ポンプ１４及び弁１６に対して共通の信号であり、ポンプ１４及び弁１６へ出力する電圧値の情報である。

また、本実施形態において、弁１６は、開状態から閉状態へ切り替わるための駆動電圧が、血圧測定開始時においてポンプ１４へ出力される駆動信号の電圧よりも高く設定され、そして、閉状態から開状態へ切り替わる駆動電圧は、０Ｖか、又は、血圧測定時にポンプ１４へ出力される駆動信号の電圧よりも低く設定される。

電源回路５７は、電力供給部１８から供給された電力を駆動ブロック５８に供給する。なお、電源回路５７は、さらに、表示装置１２、操作装置１３、圧力センサ１７、通信装置１９及びプロセッサ５６に、駆動用の電力を供給する構成であってもよい。また、例えば、駆動ブロック５８に供給する電源回路５７に加え、電力供給部１８から供給された電力を表示装置１２、操作装置１３、圧力センサ１７、通信装置１９及びプロセッサ５６に供給する電源回路を制御部５５が備える構成であってもよい。

駆動ブロック５８は、変圧回路５９と、制御回路６０と、を含む。駆動ブロック５８は、変圧回路５９及び制御回路６０を１つの回路ブロックに構成する。駆動ブロック５８は、変圧回路５９及び制御回路６０によってポンプ１４及び弁１６を駆動する駆動回路である。駆動ブロック５８は、血圧測定用駆動回路である。

変圧回路５９は、電源回路５７から供給された電源電圧を変圧する。例えば、変圧回路５９は、電源回路５７から供給された電源電圧を昇圧させる昇圧回路である。本実施形態において、以下、変圧回路５９を昇圧回路５９として説明する。

図３に示すように、昇圧回路５９は、電源回路５７、制御回路６０、弁１６に接続される。昇圧回路５９の入力は、電源回路５７及び制御回路６０に接続される。昇圧回路５９の出力は、制御回路６０及び弁１６に接続される。

昇圧回路５９は、プロセッサ５６から出力された電圧信号に応じて、電源回路５７から入力された電圧を昇圧し、弁１６及び制御回路６０へ出力する。なお、プロセッサ５６から出力された電圧信号は、プロセッサ５６から直接的に、又は、制御回路６０を介して間接的に昇圧回路５９へ入力される。本実施形態においては、プロセッサ５６から出力された電圧信号が、制御回路６０を介して昇圧回路５９へ入力される例を用いて説明する。

制御回路６０は、プロセッサ５６、昇圧回路５９及びポンプ１４に接続される。制御回路６０の入力は、プロセッサ５６及び昇圧回路５９に接続される。制御回路６０の出力は、昇圧回路５９及びポンプ１４に接続される。制御回路６０は、プロセッサ５６から出力された周波数信号及び電圧信号が入力されると、電圧信号を昇圧回路５９へ出力する。また、制御回路６０は、昇圧回路５９で昇圧された電圧を、周波数信号に基づいて矩形信号として、ポンプ１４に出力する。

図１及び図６に示すように、固定具４は、所謂ベルトであり、一方の一対のラグ３１ａ及びバネ棒に設けられた第１ベルト６１と、他方の一対のラグ３１ａ及びバネ棒に設けられた第２ベルト６２と、を備える。血圧測定装置１を手首２００に装着するときに、固定具４は、カーラ５を介して手首２００に巻き付けられる。

第１ベルト６１は、所謂親と呼ばれ、第２ベルト６２と連結可能な帯状に構成される。第１ベルト６１は、ベルト部６１ａ及び尾錠６１ｂを有する。ベルト部６１ａは、帯状に構成される。ベルト部６１ａは、弾性変形可能な樹脂材料で形成される。また、ベルト部６１ａは、可撓性を有するとともに、ベルト部６１ａの長手方向の伸縮が抑制されるシート状のインサート部材を内部に有する。

尾錠６１ｂは、矩形枠状の枠状体６１ｅと、枠状体６１ｅに回転可能に取り付けられたつく棒６１ｆと、を有する。枠状体６１ｅは、つく棒６１ｆが取り付けられた一辺がベルト部６１ａに関して回転可能に取り付けられる。第１ベルト６１は、一対のラグ３１ａの間に、バネ棒を介して取り付けられ、外郭ケース３１に回転可能に保持される。

第２ベルト６２は、所謂剣先と呼ばれ、枠状体６１ｅに挿入可能な幅を有する帯状に構成される。第２ベルト６２は、弾性変形可能な樹脂材料で形成される。また、第２ベルト６２は、可撓性を有するとともに、第２ベルト６２の長手方向の伸縮が抑制されるシート状のインサート部材を内部に有する。

また、第２ベルト６２は、つく棒６１ｆが挿入される小孔６２ａを複数有する。第２ベルト６２は、一対のラグ３１ａの間に、バネ棒を介して取り付けられ、外郭ケース３１に回転可能に保持される。

固定具４は、第１ベルト６１及び第２ベルト６２が連結されると、装置本体２とともに手首２００の周方向に倣った環状となる。固定具４は、カーラ５を手首２００に向かって押圧し、カーラ５を血圧測定装置１の装着者の手首２００の周方向に倣うように、弾性変形させる。

カーラ５は、手首２００の周方向に倣って湾曲する帯状に構成される。カーラ５は、一端と他端が離間して形成される。カーラ５は、例えば、一端側の外面が装置本体２に固定される。カーラ５は、一端及び他端が手首２００の一方の側方側に突出した位置に配置される。これにより、カーラ５は、血圧測定装置１を手首２００に装着したときに、一端及び他端が手首２００の側方に配置される。また、カーラ５は、所定の距離だけ離間して一端及び他端が隣接する。カーラ５は、例えば、樹脂材料で形成される。

具体例として、カーラ５は、手首の周方向に倣って湾曲する帯状に構成される。また、具体例として、カーラ５は、装置本体２から一端までの短手側が、手首の手の甲側に配置され、そして、装置本体２から他端までの長手側が、手首の手の甲側から一方の側方を通って手首２００の手の平側まで延びる。

カフ構造体６は、複数のカフ７０を含む。カフ構造体６は、血圧を測定するときに生体の手首等に巻き付けられる。カフ７０は、血圧測定用カフである。カフ７０は、流体が供給される一層又は多層の袋状構造体を含む。袋状構造体とは、流体が供給されるものである。本実施形態においては、流体が空気であることから、袋状構造体は空気袋である。袋状構造体は、例えば、一対のシート部材を重ねて溶着することで形成される。

例えば、カフ構造体６は、カフ７０としての押圧カフ７１と、背板７２と、カフ７０としてのセンシングカフ７３と、を含む。カフ構造体６は、他のカフ７０として、引張カフを備えていてもよい。押圧カフ７１は、ポンプ１４に流体的に接続される。押圧カフ７１は、ポンプ１４からの空気により膨張する。押圧カフ７１は、膨張することで、センシングカフ７３を生体へ押圧する。押圧カフ７１は、例えば、流体的に接続された複数の空気袋がセンシングカフ７３の押圧方向に積層されることで形成される。

背板７２は、樹脂材料で板状に形成される。背板７２は、形状追従性を有する。

ここで、形状追従性とは、配置される手首２００の被接触箇所の形状に倣うように、背板７２が変形可能な機能をいい、手首２００の被接触箇所とは、背板７２が対向する手首２００の領域をいう。ここでの接触とは、背板７２の手首２００への直接的な接触及びセンシングカフ７３を介した手首２００への間接的な接触の双方を含む。背板７２は、手首２００の手の平側を覆う長さに形成される。背板７２は、手首２００の形状に沿った状態で、押圧カフ７１の膨張によりセンシングカフ７３を押圧する。

センシングカフ７３は、ポンプ１４により空気が供給される。センシングカフ７３は、血圧測定装置１を生体に装着したときに、手首（生体）２００の動脈が存する領域に配置される。センシングカフ７３は、血圧測定において、血圧を算出するための圧力を検出するために用いられるセンシングカフ７３は、空気が供給され、そして、膨張した押圧カフ７１によって押圧されることで、手首２００の動脈が存する領域を圧迫する。センシングカフ７３は、例えば、一つの空気袋により形成される。

次に、このような血圧測定装置１を用いた血圧測定開始時ｔ１から血圧測定終了時ｔ３までの電圧、矩形信号、弁の開閉、カフ７０の圧力の関係の一例について、図４を用いて以下説明する。なお、本例における血圧測定においては、カフ７０の圧力による矩形信号の補正は含めない例を説明する。

図４中、電圧１は、電源回路５７から昇圧回路５９へ出力される電圧である。電圧２は、昇圧回路５９から制御回路６０及び弁１６へ出力される電圧である。矩形信号は、制御回路６０からポンプ１４へ出力されるポンプ１４の駆動用の信号である。

先ず、操作装置１３等によって血圧測定開始の指令が入力されると、プロセッサ５６は、ポンプ１４の駆動信号としての、周波数信号及び電圧信号を制御回路６０に出力し、そして、制御回路６０は入力された電圧信号を昇圧回路５９へ出力する。このとき、プロセッサ５６は、血圧測定開始時の信号として、弁１６が閉鎖する電圧値となる電圧信号を制御回路６０に出力する。

昇圧回路５９は、電源回路５７から入力される電圧１を、制御回路６０から指令される電圧信号に基づき、弁１６が閉塞する方向に駆動する電圧２に昇圧させ、制御回路６０及び弁１６に出力する。制御回路６０は、電圧２及び周波数信号により矩形信号を生成し、ポンプ１４に出力する。ここで、プロセッサ５６から出力される電気信号は、血圧測定開始時ｔ１から、弁１６が確実に閉塞する所定時間経過時ｔ２までの間、弁１６が閉鎖する電圧値に維持される。これにより、ｔ１からｔ２までの間の電圧２によって、弁１６は閉塞する。そして、矩形信号の電圧値及び周波数に応じてポンプ１４のダイアフラムが振動することにより、カフ７０内の圧力が上昇する。

ここで、弁１６が開状態から閉状態へ切り替わるための駆動電圧Ｖ０は、閉状態から開状態へ切り替わるための駆動電圧よりも高く設定される。また、弁１６が閉状態から開状態へ切り替わるための駆動電圧は、ポンプ１４の駆動電圧の振幅値よりも低く設定される。よって、電圧２を、血圧測定開始時にはＶ０に引き上げることにより弁１６を開状態から閉状態へ切り替え、その後はポンプ１４の駆動に必要な電圧まで引き下げることにより、弁１６を閉状態に保ったままでポンプ１４の駆動を制御することができる。なお弁１６を開状態から閉状態に切り替えるために必要な時間ｔ２－ｔ１は数ｍｓ～数十ｍｓであり、ポンプ１４の駆動時間ｔ３－ｔ１に比べて非常に短いため、駆動電圧Ｖ０によるポンプ１４の駆動がカフ内の圧力制御に与える影響は無視できるほど小さい。

血圧測定開始時ｔ１から所定時間経過時ｔ２の後、プロセッサ５６は、ポンプ１４を駆動する電圧値であって、且つ、閉塞した弁１６が開放しない電圧値に対応する電圧信号を制御回路６０に出力する。このとき、ポンプ１４を駆動する電圧値が漸次増加するように、プロセッサ５６は、電圧信号を出力する。これにより、所定時間経過時ｔ２から血圧測定終了時ｔ３まで、弁１６は閉鎖状態が維持され、そして、昇圧回路５９から出力される電圧２の電圧が漸次増加する。制御回路６０は、入力された電圧２によって矩形信号を生成する。このため、ポンプ１４に入力される矩形信号の振幅値は、漸次増加していく。よって、ポンプ１４によるカフ７０へ供給される空気量が漸次増加し、カフ７０内の圧力が漸次増加する。

そして、血圧測定が終了すると、プロセッサ５６は、停止信号を制御回路６０に出力する。例えば、停止信号は、周波数０Ｈｚ及び電圧０Ｖ等の周波数信号及び電圧信号である。制御回路６０は、停止信号が入力されると、矩形信号の生成を停止するとともに、昇圧回路５９へ停止信号を出力する。昇圧回路５９は、停止信号が入力されると、電源回路５７から供給される電圧１の昇圧を停止して、弁１６及び制御回路６０への電圧２の出力を停止する。これにより、弁１６に入力される電圧が０Ｖとなり、血圧測定終了時ｔ３以降、弁１６に通電しなくなる。よって閉塞していた弁１６は、開放し、これにより、カフ７０内の空気が排気され、カフ７０内の圧力が大気圧となる。

次に、このような血圧測定装置１を用いた、血圧測定の一例を図５に示す流れ図を用いて説明する。
先ず、血圧測定にあたり、ユーザは、図６に示すように、手首２００に血圧測定装置１を装着し、血圧測定装置１の電源を投入する。そして、ユーザが操作装置１３を操作して血圧測定開始の指令を入力すると、プロセッサ５６は、周波数信号及び電圧信号を出力する（ステップＳＴ１１）。

昇圧回路５９は、プロセッサ５６で出力され、制御回路６０を介して入力された電圧信号によって電源回路５７から入力された電源電圧を昇圧する。そして、昇圧回路５９は、生成した昇圧電圧を弁１６に出力し、弁１６を駆動し、弁１６を閉塞させる（ステップＳＴ２１）。

制御回路６０は、プロセッサ５６から出力された周波数信号及び昇圧回路５９で生成された昇圧電圧から矩形信号を生成する。そして、制御回路６０は、生成した矩形信号をポンプ１４に出力し、ポンプ１４を矩形信号に基づいて駆動させる（ステップＳＴ３１）。なお、一定の速度でカフ７０に空気を供給するために、昇圧回路５９で昇圧された電圧が漸次増加するように、プロセッサ５６で出力される電圧信号が制御される。

プロセッサ５６は、弁１６が閉塞され、そして、ポンプ１４が駆動後に、カフ７０が目標速度で加圧されているか否かを判定する（ステップＳＴ１２）。例えば、プロセッサ５６は、カフ７０に接続された圧力センサ１７で検出されたカフ７０内の圧力の時間に対する変化量を算出し、カフ７０内の圧力の変化量と、記憶部５４に予め記憶された、カフ７０の加圧速度とを比較することで、カフ７０が目標速度で加圧されているか否かを判定する。カフ７０が目標の速度で加圧されていない場合、例えば、加圧速度が目標よりも速いか又は遅い場合（ステップＳＴ１２のＮＯ）には、修正した周波数信号及び電圧信号を制御回路６０へ出力する（ステップＳＴ１３）。

なお、修正した周波数信号及び電圧信号は、プロセッサ５６が記憶部５４に格納されたデータテーブルに基づいて読み出して修正用の周波数信号及び電圧信号を出力してもよく、また、プロセッサ５６がプログラム等に準じて修正する周波数信号及び電圧信号を算出してもよく、他の方法により修正した周波数信号及び電圧信号を生成してもよい。

制御回路６０は、修正された電圧信号を昇圧回路５９に出力する。制御回路６０は、昇圧回路５９で修正された電圧信号に基づく昇圧電圧が入力されると、周波数信号及び昇圧電圧に基づいて矩形信号を生成し、修正した矩形信号でポンプ１４を駆動させる（ステップＳＴ３２）。

カフ７０が目標の速度で加圧されている場合（ステップＳＴ１２のＹＥＳ）には、プロセッサ５６は、血圧測定が終了したか否かを判定する（ステップＳＴ１４）。血圧測定が終了していない場合（ステップＳＴ１４のＮＯ）には、プロセッサ５６は、ステップＳＴ１２に戻り、目標速度でカフ７０が加圧されているか否かを判定する。

血圧測定が終了した場合（ステップＳＴ１４のＹＥＳ）には、プロセッサ５６は、制御回路６０に停止信号を出力する（ステップＳＴ１５）。制御回路６０に停止信号が入力されると、制御回路６０は、昇圧回路５９に停止信号を出力する。昇圧回路５９は、停止信号が入力されると、電圧信号によって作り出す昇圧電圧がなくなる、即ち、昇圧電圧を生成しないことから、弁１６に昇圧電圧が入力されず、弁１６が開放される（ステップＳＴ２２）。また、制御回路６０は、昇圧回路５９から昇圧電圧が入力されず、矩形信号の生成が停止する。これにより、ポンプ１４が停止し（ステップＳＴ３３）、血圧測定が終了する。

このように構成された駆動ブロック（駆動回路）５８を含む血圧測定装置１によれば、弁１６の駆動及びポンプ１４を駆動する矩形信号の生成に、１つの昇圧回路５９から出力した昇圧電圧を用いることができる。即ち、弁１６の駆動電圧（第１の駆動信号）及びポンプ１４の駆動信号（矩形信号、第２の駆動信号）は同じ電圧値となる。即ち、弁１６の駆動電圧（第１の駆動信号）及びポンプ１４の駆動信号（矩形信号、第２の駆動信号）の包絡線は、同じタイミングで変化する共通の形状を有する。

具体的には、図４に示すように、弁１６を駆動する駆動信号（第１の駆動信号）の波形と、図４に一点鎖線で示す、ポンプ１４を駆動する駆動信号（第２の駆動信号）である矩形信号のピーク電圧の包絡線とは、同じタイミングで変化する傾きとなる。

よって、１つの回路ブロックに昇圧回路５９及び制御回路６０を一体に構成することができる。このため、ポンプ１４及び弁１６を駆動する駆動回路である駆動ブロック５８を小型化とすることができる。また、ポンプ１４及び弁１６を駆動する駆動ブロック５８を構成するための部品点数を削減できる。よって、駆動ブロック５８を小型化とすることができるため、血圧測定装置１の小型化が可能となる。

また、血圧測定装置１を用いて血圧測定を行う場合には、カフ７０内に一定速度で空気を供給し、カフを加圧することが好適である。このため、ポンプ１４の駆動電圧を漸次増加させる。このポンプ１４の駆動電圧の最も低い電圧値が弁１６を開放状態から閉塞状態へ切り換える駆動電圧か、又は、弁１６が閉塞状態に駆動したあと、当該閉塞状態を維持する電圧値よりも高く設定される。本実施形態においては、昇圧回路５９によって、弁１６を開放状態から閉塞状態へと駆動させる電圧に入力電圧を昇圧させて弁１６を駆動させた後、弁１６の閉塞状態を維持できる下限電圧よりも高い電圧値に昇圧電圧を下げて矩形信号を生成して、ポンプ１４の駆動を行う。そして、ポンプ１４の駆動のために、漸次昇圧電圧の電圧値を上昇させて、ポンプ１４を駆動できることから、ポンプ１４の駆動及び弁１６の閉塞状態の維持が可能となる。このように、駆動ブロック５８は、１つの昇圧回路５９によって、ポンプ１４及び弁１６の駆動のための昇圧電圧を生成できる。

また、血圧測定装置１は、カフ７０の排気を行う弁１６に常開タイプを用いる。よって、血圧測定装置１は、異常時に駆動ブロック５８を停止することで、ポンプ１４からカフ７０へ空気を供給することを停止することに加え、弁１６を開放し、カフ７０を急速排気することができる。

上述したように、本実施形態に係る駆動ブロック（駆動回路）５８及び血圧測定装置１によれば、回路面積を小さくし、部品点数を低減できるとともに、１つの駆動ブロック（駆動回路）５８により、ポンプ１４及び弁１６を駆動することができる。

［他の実施形態］
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した例では、弁１６は、開状態から閉状態へ切り替わるための駆動電圧が、血圧測定開始時においてポンプ１４へ出力される駆動信号の電圧よりも高く設定され、そして、閉状態から開状態へ切り替わる駆動電圧は、０Ｖか、又は、血圧測定時にポンプ１４へ出力される駆動信号の電圧よりも低い例を説明したがこれに限定されない。

例えば、図７に示す第２の実施形態に係る血圧測定装置１の制御の一例に示すように、弁１６は、開状態から閉状態へ切り替わるための駆動電圧が、血圧測定開始時ｔ１におけるポンプ１４を駆動する電圧と同じか、又は、ポンプ１４を駆動する電圧よりも低く設定されていてもよい。このような弁１６を用いる場合には、図７に示すように、血圧測定開始時ｔ１において、昇圧回路５９がポンプ１４を駆動する電圧に昇圧し、この昇圧電圧を制御回路６０及び弁１６に出力することで、ポンプ１４が駆動するとともに、弁１６が閉塞する。そして、ポンプ１４の駆動中において、弁１６の閉塞が維持される。

なお、弁１６は、常閉タイプを用いても良い。即ち、駆動ブロック５８によってポンプ１４及び弁１６を同じ電圧値で駆動する構成であれば、弁１６のタイプや使用方法は適宜設定できる。例えば、弁１６が常閉タイプである場合には、弁１６は、ポンプ１４及びカフ７０の間の流路に配置される。

また、例えば、上述した例では、駆動ブロック５８によりポンプ１４及び弁１６を駆動する例を説明したが、ポンプ１４及び弁１６は、複数であってもよい。即ち、血圧測定装置１は、ポンプ１４及び弁１６の一方又は双方を複数有する構成であっても、同じ電圧値で駆動させる制御とすれば、複数のポンプ１４及び／又は複数の弁１６を１つの駆動ブロック５８で駆動できる。また、ポンプ１４及び弁１６に接続されるカフ７０は、単数であっても複数であってもよい。ポンプ１４及び弁１６に複数のカフ７０が接続される場合には、例えば、図８に示す例のように、複数のカフ７０が直列に接続されていてもよく、また、図示しないが、複数のカフ７０が並列に接続されていてもよい。

また、上述した例では、駆動ブロック（駆動回路）５８の変圧回路５９が昇圧回路である例を説明したがこれに限定されない。例えば、変圧回路５９は、降圧回路であってもよく、また、昇降圧回路であってもよい。即ち、電源回路５７から出力される電圧をポンプ１４及び弁１６を駆動する電圧値に変圧可能であれば、変圧回路５９は適宜設定可能である。

また、上述した例では、駆動ブロック５８は、変圧回路５９を有する構成を説明したがこれに限定されない。例えば、弁１６とポンプ１４の駆動電圧が電源回路５７の出力電圧よりも低い場合には、図８に示すように、駆動ブロック５８は、変圧回路を有さなくてもよい。この場合、例えば、制御回路６０が、プロセッサ５６から出力された電圧信号に対応する実効電圧を有するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成する。即ち、矩形信号のデューティー比（＝パルス幅／周期）を制御することで、電圧信号に対応する実効電圧とする。

そして、制御回路６０は、このＰＷＭ信号を駆動信号として弁１６とポンプ１４に出力する。実効電圧は、弁１６が動作するために必要な電圧以上であり、かつポンプ１４から排出される空気量を制御するために適切な電圧として生成される。例えば、図４及び図７に示す電圧２及び矩形信号のように、実効電圧は、実効電圧の電圧値（実効値）を漸次増加させてもよく、また、弁１６の駆動電圧に対応する電圧値（実効値）に制御し、その後、ポンプ１４の駆動電圧に対応する電圧値（実効値）に制御する構成でもよい。なお、例えばポンプ１４にロータリー式、弁１６にソレノイド式を用いることができる。これにより、制御回路６０を含む駆動ブロック５８は、１つのＰＷＭ信号によってポンプ１４及び弁１６を駆動することができる。また、駆動ブロック５８は、デューティー比を制御する制御回路６０とすることで、変圧回路５９を要しないことから、小型化及び部品点数の削減が可能となる。

即ち、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。

１…血圧測定装置
２…装置本体
４…固定具
５…カーラ
６…カフ構造体
１１…ケース
１２…表示装置
１３…操作装置
１４…ポンプ
１５…流路部
１６…弁
１７…圧力センサ
１８…電力供給部
１９…通信装置
２０…制御基板
３１…外郭ケース
３１ａ…ラグ
３２…風防
４１…釦
５１…基板
５４…記憶部
５５…制御部
５６…プロセッサ
５７…電源回路
５８…駆動ブロック（駆動回路）
５９…変圧回路（昇圧回路）
６０…制御回路
６１…第１ベルト
６１ａ…ベルト部
６１ｂ…尾錠
６１ｅ…枠状体
６１ｆ…棒
６２…第２ベルト
６２ａ…小孔
７０…カフ
７１…押圧カフ
７２…背板
７３…センシングカフ
２００…手首（生体）

Claims (9)

1. 血圧測定用カフに接続される流路を開閉する弁を駆動する第１の駆動信号と、前記カフに流体を供給するポンプを駆動する第２の駆動信号とを生成する血圧測定用駆動回路であって、
   前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号は、電源回路から供給された共通の電源電圧から生成され、前記第１の駆動信号の波形及び前記第２の駆動信号のピーク電圧の包絡線は同じタイミングで変化する共通の形状を有する、血圧測定用駆動回路。
2. 前記第２の駆動信号を出力する制御回路と、
   前記電源電圧を前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号に対応する電圧値に変圧し、前記制御回路及び前記弁に出力する変圧回路と、
   を含む請求項１に記載の血圧測定用駆動回路。
3. 前記変圧回路は、前記電源電圧を昇圧する昇圧回路である、請求項２に記載の血圧測定用駆動回路。
4. 前記変圧回路は、前記弁及び前記制御回路に出力する電圧値を漸次増加させる、請求項２又は請求項３に記載の血圧測定用駆動回路。
5. 前記弁が駆動する電圧値は前記ポンプの駆動開始時の電圧よりも高く、
   前記変圧回路は、前記電源電圧を前記弁が駆動する電圧値に変圧し、その後、前記弁の駆動が維持される電圧値であって、且つ、前記ポンプを駆動する電圧値に変圧する、請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の血圧測定用駆動回路。
6. 前記制御回路は、前記弁及び前記ポンプが動作するために必要な電圧以上である実効電圧を有するＰＷＭ信号を前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号として前記ポンプ及び前記弁に出力する、請求項２に記載の血圧測定用駆動回路。
7. 前記制御回路は、前記弁及び前記ポンプに出力する前記実効電圧の電圧値を漸次増加させる、請求項６に記載の血圧測定用駆動回路。
8. 前記弁が駆動する電圧値は前記ポンプの駆動開始時の電圧よりも高く、
   前記制御回路は、前記実効電圧を、前記弁が駆動する電圧値に設定し、その後、前記弁の駆動が維持される電圧値であって、且つ、前記ポンプを駆動する電圧値に設定する、請求項６又は請求項７に記載の血圧測定用駆動回路。
9. 流体が供給されるカフと、
   前記カフに前記流体を供給するポンプと、
   前記カフに接続される流路を開閉する弁と、
   電源回路と、
   請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の血圧測定用駆動回路と、
   電圧の制御信号を、前記血圧測定用駆動回路に出力するプロセッサと、
   を備える血圧測定装置。
   

Images