JP2505462B2

JP2505462B2 - 脈波連続測定装置

Info

Publication number: JP2505462B2
Application number: JP62144357A
Authority: JP
Inventors: 則幸皆田; 親男原田
Original assignee: NIPPON COLLEEN KK
Current assignee: NIPPON COLLEEN KK
Priority date: 1987-06-10
Filing date: 1987-06-10
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JPS63309240A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は動脈の直上部に押圧された圧力センサによっ
て脈波を連続的に測定する装置に係り、特に、脈波の測
定過程における圧力センサの位置ずれを検知し得るよう
にした脈波連続測定装置に関するものである。

従来技術心臓の拍動に伴って発生させられ、動脈内を伝播する
圧力波あるいは動脈管壁の振動を一般に脈波というが、
この脈波からは、例えば心臓の運動状態などの種々の医
学的情報を得られることが知られている。そして、かか
る脈波を測定するための装置として、人体の体表面上で
あって動脈の直上部に押圧され、その動脈から発生する
脈波の圧力振動を検出してその圧力振動を表す圧力信号
を出力する圧力センサを備え、その圧力信号に基づいて
前記脈波を測定するようにしたものがある。実開昭61−
60901号公報等に記載されている装置はその一例であ
る。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、このような脈波測定装置を用いて脈波
を連続的に測定する場合には、人体の体動等に起因して
前記圧力センサの押圧位置がずれると、実際の脈波は変
化していないのに圧力センサから出力される圧力信号は
変化してしまい、充分な脈波測定精度を得られないとい
う問題があった。このため、圧力信号が変化した場合に
は、それが圧力センサの位置ずれによるものか実際の脈
波の変化によるものかを確かめるために、圧力センサを
一々当て直すなどの必要があった。

問題点を解決するための手段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、前記圧力センサの位置ず
れを検知し得るようにすることにある。

そして、かかる目的を達成するため、本発明は、人体
の体表面上であって動脈の直上部に押圧され、その動脈
から発生する脈波の圧力振動を検出してその圧力振動を
表す圧力信号を出力する圧力センサを備え、その圧力信
号に基づいて前記脈波を連続的に測定する装置におい
て、（ａ）前記圧力センサが配置された部位よりも前記
人体の末梢側に位置する部位に設けられ、その末梢側の
部位における脈波を検出してその脈波を表す脈波信号を
出力する脈波センサと、（ｂ）その脈波センサから出力
された脈波信号の信号レベルが変化しないのに拘らず前
記圧力センサから出力された王力信号の信号レベルが低
下したときに、圧力センサと前記動脈との相対的な位置
関係にずれが生じた旨の判定を行う判定手段とを設けた
ことを特徴とする。

作用および発明の効果このような脈波連続測定装置においては、脈波を連続
的に測定するための圧力センサの他に人体の末梢側部位
に脈波センサが設けられ、人体の末梢側の部位の脈波が
変化しないのに、それよりも心臓に近い中枢側の部位の
脈波が低下することはないことらら、判定手段により、
脈波センサから出力された脈波信号の信号レベルが変化
しないのに拘わらず前記圧力センサから出力された圧力
信号の信号レベルが低下したときには、圧力センサと動
脈との相対的な位置関係にずれが生じたことが判定され
る。したがって、この判定に基づいて、圧力信号の変化
のうち圧力センサの位置ずれによるものが区別されるの
で、その後の医療的判断を誤ることが防止される。ま
た、判定手段により相対的な位置関係にずれが生じた旨
の判定が為された場合にのみ、圧力センサが動脈の直上
部に位置するようにそれ等の相対的な位置関係を修正す
れば良いため、脈波の連続測定に伴う作業者の負担が軽
減される。

ここで、前記末梢側の部位とは、圧力センサが配置さ
れた部位よりも心臓からの距離が遠いことを意味するも
ので、例えば、圧力センサが前記人体の手首に配置され
て橈骨動脈から発生する脈波の圧力振動を検出するもの
である場合には、前記脈波センサは人体の指先に設けら
れて指尖脈波を検出するように構成される。なお、これ
等の圧力センサおよび脈波センサは同一の動脈の上流側
および下流側に設けることが望ましいが、圧力センサと
脈波センサとを互いに異なる手に配置したり、圧力セン
サを首に配置して頸動脈波を測定する場合に、脈波セン
サを指先に設けたりすることも可能である。

実施例以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図において、10はバンド12によって人体の手首14
に取り付けられた圧力センサであり、16は同じ手の人差
し指18に取り付けられた脈波センサである。圧力センサ
10は、第２図に詳しく示されているように、下端に開口
20を有する中空の本体ケース22と、その本体ケース22内
にダイヤフラム24を介して相対移動可能に保持された押
圧ケース26とを備えている。それ等の本体ケース22と押
圧ケース26との間には、ダイヤフラム24によって圧力室
28が形成されており、流体供給装置30から調圧弁32を経
て圧力エア等の圧力流体が供給されることにより、押圧
ケース26は手首14の体表面34に押圧される。

上記押圧ケース26は内部に空室36を備えており、その
空室36には、両端部において支持ブロック38,40に固定
された振動板42が配設されている。振動板42の中央部は
自身の弾性変形により上下方向の変位が可能とされてお
り、その上面には歪ゲージ44が設けられている一方、下
面には下方へ突き出す接触子46が固定されている。接触
子46は、脈波を検出すべき橈骨動脈48の直径よりも小径
の円柱形状を成していて、押圧ケース26の底部壁面に形
成された貫通穴内に僅かな隙間を有して上下方向の相対
移動可能に挿入されている。また、接触子46の先端は押
圧ケース26の下端面50と略一致させられて体表面34に接
触させられるようになっており、前記本体ケース22は、
この接触子46が橈骨動脈48の直上部に位置するように取
り付けられる。これにより、接触子46には橈骨動脈48か
ら発生する脈波の圧力振動が加えられ、その接触子46に
加えられた圧力振動によって振動板42が振動させられる
ことにより、その振動すなわち脈波に対応する圧力信号
SPが歪ゲージ44から出力される。なお、上記空室36はゴ
ム管52を介して大気に開放されている。

一方、前記脈波センサ26は、第３図に示されているよ
うに、人差し指18が挿入される挿入孔54が形成されたハ
ウジング56を備えており、そのハウジング56の挿入孔54
を挟んで対向する二位置には投光器58および受光器60が
設けられている。投光器58は発光ダイオードやランプ等
の発光素子を備え、赤色光乃至赤外波長の一定周波数の
光を一定の強度で受光器60に向かって照射するようにな
っている。また、受光器60はフォトトランジスタやフォ
トダイオード,CdSセル等の受光素子を備えており、人差
し指18を透過した投光器58からの光を受光し、その受光
量に応じた脈波信号SMを出力する。人差し指18を透過す
る光の量は、その人差し指18内を流れる血液の流量変
化、すなわち脈波に対応して変化するため、上記脈波信
号SMもその脈波に対応して変化する。これにより、前記
圧力センサ10が配置された手首14よりも人体の末梢側に
位置する人差し指18における指尖脈波が検出される。な
お、受光器60は、膨張袋62内に流体供給装置64から調圧
弁66を経て圧力エア等の圧力流体が供給されることによ
り、人差し指18に押圧されるようになっている。

そして、上記圧力センサ10および脈波センサ16から出
力された圧力信号SPおよび脈波信号SMは、それぞれ増幅
器68,70によって増幅された後バンドパスフィルタ72,74
に供給される。バンドパスフィルタ72,74は、何れも圧
力信号SP,脈波信号SMから人体の脈拍に同期する脈波成
分のみを取り出し、それをA/Dコンバータ76に供給す
る。A/Dコンバータ76は、供給された圧力信号SPおよび
脈波信号SMをそれぞれデジタル信号に変換した後CPU78
に供給する。このCPU78にはまた、押釦PBから起動信号S
Sが供給されるようになっている。

上記CPU78は、データバスラインを介して接続されたR
AM80およびROM82と共にマイクロコンピュータを構成し
ており、RAM80の一時記憶機能を利用しつつROM82に予め
記憶されたプログラムに従って信号処理を行い、D/Aコ
ンバータ84を介して前記調圧弁32,66にそれぞれ駆動信
号SD1,SD2を出力し、圧力室28,膨張袋62内に供給される
圧力流体の圧力を制御する。また、表示・記録装置86に
は表示信号SXを出力し、圧力信号SPに基づいて測定され
た脈波をブラウン管等に連続的に表示させるとともにチ
ャート等に記録させる。

次に、本実施例の作動を第４図のフローチャートを参
照しつつ説明する。

先ず、前記圧力センサ10を、その接触子46が橈骨動脈
48の直上部に位置するように手首14に取り付けるととも
に、人差し指18を脈波センサ16の挿入孔54内に挿入させ
る。この状態において、図示しない電源スイッチが投入
されると図示しない初期化ステップを経てステップS1が
実行され、押釦PBがON操作されたか否か、換言すれば起
動信号SSが供給されているか否かが判断され、起動信号
SSが供給されると続いてステップS2が実行される。ステ
ップS2においては、駆動信号SD1およびSD2が出力され、
前記調圧弁32,66がそれぞれ制御されることにより、圧
力室28,膨張袋62内に供給される圧力流体の圧力が、脈
波を検出する上で最適な押圧力にて押圧ケース26,受光
器60を押圧するように調整される。これは、例えば圧力
信号SP,脈波信号SMの振幅がそれぞれ最大となるように
調整される。

このようにして圧力センサ10,脈波センサ16の押圧力
がそれぞれ調整されると、次にステップS3が実行され、
圧力センサ10,脈波センサ16から供給された信号SP,SMか
らそれぞれ一つの脈波が検出されたか否か、換言すれば
一つ分の脈波に対応する圧力信号SP,脈波信号SMが供給
されたか否かが判断され、一つ分の脈波に対応する圧力
信号SP,脈波信号SMが供給されると、続いてステップS4
が実行される。ステップS4では、フラグＦの内容が１で
あるか否かが判断されるが、かかるフラグＦは前記初期
化ステップにおいて０とされており、この段階における
判断はNOで、続いてステップS5が実行される。ステップ
S5においては、供給された圧力信号SP,脈波信号SMの１
脈波分における平均値若しくは実効値がそれぞれ求めら
れ、それが基準信号レベルLP^*，LM^*として記憶される。
基準信号レベルLP^*は圧力信号SPに関するもので、基準
信号レベルLM^*は脈波信号SMに関するものである。

その後、ステップS6が実行されてフラグＦの内容が１
とされるとともに、ステップS7が実行され、表示・記録
装置86に表示信号SXが出力されて、圧力信号SPが表す脈
波、すなわち前記ステップS3において検出された一つの
脈波が表示・記録される。圧力信号SPを出力する圧力セ
ンサ10は、その接触子46が橈骨動脈48の直上部に位置す
るように手首14に取り付けられているため、脈波の測定
開始当初においては橈骨動脈48の直上部において検出さ
れた脈波が表示・記録される。なお、単に脈波を表示・
記録させるだけでなく、この測定した脈波の波形に基づ
いて心臓の活動状態等を自動診断させたり、脈波の最大
値，最小値から最高血圧値，最低血圧値を決定させたり
することもできる。

次に、ステップS8が実行され、押釦PBがOFF操作され
たか否か、換言すれば起動信号SSの供給が停止されたか
否かが判断され、OFF操作された場合には脈波測定は終
了するが、そうでない場合には前記ステップS3以下が実
行され、圧力センサ10による脈波測定が連続的に行われ
る。２回目からの脈波測定では、前記ステップS6におい
てフラグＦの内容が１とされているため、前記ステップ
S4の判断はTESとなり、そのステップS4に続いてステッ
プS9が実行される。

このステップS9の判定ルーチンにおいては、例えば第
５図に示されているように、先ずステップR1において、
前記ステップS5における基準信号レベルLP^*の算出と同
様にして前記ステップS3で検出された１脈波分の圧力信
号SPの信号レベルLP_nが算出される。そして、続くステ
ップR2においては、その信号レベルLP_nと前記基準信号
レベルLP^*とのレベル偏差Ｘが次式（１）によって求め
られ、そのレベル偏差Ｘが予め定められた一定値ａ以下
であるか否かがステップR3において判断される。

Ｘ＝（LP^*−LP_n）／LP^* ・・・（１）ステップR3における判断がYESの場合、すなわち測定
開始当初における基準信号レベルLP^*に対して現時点に
おける信号レベルLP_nがそれ程変化していない場合に
は、次にステップR4が実行されて正常である旨の判定が
行われる。しかし、レベル偏差Ｘが一定値ａよりも大き
くステップR3の判断がNOの場合、すなわち現時点におけ
る圧力信号SPの信号レベルLP_nが測定開始当初の基準信
号レベルLP^*に対して一定の割合以上低下している場合
には、続いてステップR5が実行される。

ステップR5においては、前記ステップS5における基準
信号レベルLM^*の算出と同様にして１脈波分の脈波信号S
Mの信号レベルLM_nが算出され、続くステップR6では、次
式（２）に従って基準信号レベルLM^*と信号レベルLM_nと
のレベル偏差Ｙが算出される。そして、このレベル偏差
Ｙが予め定められた一定値ｂ以上であるか否かがステッ
プR7において判断され、一定値ｂ以上の場合には前記ス
テップR4において正常である旨の判定が為されるが、一
定値ｂよりも小さい場合にはステップR8において異常で
ある旨の判定が為される。この一定値ｂは、人体の実際
の脈波が低下して前記レベル偏差Ｘが前記一定値ａとな
った場合におけるレベル偏差Ｙの値よりも小さく、例え
ば０に近い値に設定される。

Ｙ＝（LM^*−LM_n）／LM^* ・・・（２）ここで、上記ステップR7における判断がNOの場合、換
言すればレベル偏差Ｙが一定値ｂよりも小さい場合と
は、脈波センサ16から供給された脈波信号SMの信号レベ
ルLM_nは測定開始当初の基準信号レベルLM^*に比較してそ
れ程低下していないのに、圧力センサ10から供給された
圧力信号SPの信号レベルLP_nは測定開始当初の基準信号
レベルLP^*に対して一定の割合以上低下していることを
意味する。しかし、人体の手首14よりも末梢側に位置す
る人差し指18における実際の脈波が変化していないの
に、手首14における実際の脈波が低下することは有り得
ないため、その場合には、人体の体動等に起因して圧力
センサ10の位置がずれ、接触子46に伝達される脈波の圧
力振動が弱くなったものと考えるのが妥当である。した
がって、ステップR8において異常判定、すなわち圧力信
号SPの信号レベルLP_nの低下は実際の脈波の低下による
ものではなく、圧力センサ10の位置ずれによるものであ
るとの判定が為されるのである。

これに対し、ステップR7における判断がYESの場合
は、圧力信号SPの信号レベルLP_nおよび脈波信号SMの信
号レベルLM_nが共に低下していることを意味しており、
人体の実際の脈波が低下していると考えるのが妥当であ
る。したがって、この場合には、ステップR4において正
常判定、すなわち圧力信号SPの信号レベルLP_nの低下は
圧力センサ10の位置ずれによるものではなく、実際の脈
波の低下によるものであるとの判定が為される。

本実施例では、CPU78,RAM80,およびROM82による一連
の信号処理のうち、上記判定ルーチンを実行する部分が
判定手段に相当する。

そして、かかるステップS9の判定ルーチンが終了する
と、次にステップS10が実行され、ステップS9の判定結
果が正常であるか異常であるかが判断され、正常である
場合には前記ステップS7が実行されて圧力信号SPが表す
脈波が表示・記録される。また、ステップS9の判定結果
が異常である場合には、ステップS11が実行され、測定
不良表示すなわち圧力センサ10に位置ずれが生じた旨の
表示が行われる。この測定不良表示は、例えば圧力信号
SPが表す脈波の表示と共に行われ、その部分における脈
波の変化は圧力センサ10の位置ずれに起因するものであ
ることが判るように、異常を示す記号若しくは色などで
表示される。また、異常を示すランプを点灯させたりブ
ザーを鳴らしたりして、作業者に圧力センサ10の位置ず
れを知らせるようにすることもできる。

このように、本実施例の脈波連続測定装置において
は、ステップS9の判定ルーチンにより、脈波センサ16か
ら出力された脈波信号SMの信号レベルLM_nが変化しない
のに拘らず圧力センサ10から出力された圧力信号SPの信
号レベルLP_nが低下したときに、圧力センサ10と橈骨動
脈48との相対的な位置関係にずれが生じたことが判定さ
れる。そして、圧力センサ10の位置ずれによると判定さ
れた場合には測定不良表示が為されるようになっている
ため、測定された脈波に基づいて行われるその後の医療
判断等が誤って行われる恐れがない。

また、測定不良表示が為された場合にのみ圧力センサ
10の位置ずれを直せば良いため、従来のように測定され
た脈波の低下が圧力センサ10の位置ずれによるものか実
際の脈波の低下によるものかを確かめるためにその都度
圧力センサ10を当て直す場合に比較して、脈波の連続測
定に伴う作業者の負担が軽減される。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
したが、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例の判定ルーチンは信号レベルL
P_n，LM_nを基準信号レベルLP^*，LM^*と比較して判定を行
うようになっているが、１脈波分の信号SP,SMの最大ピ
ーク値や最小ピーク値、或いはそれ等の差である振幅の
大きさ等を、測定開始当初と比較して判定することもで
きる。すなわち、信号レベルLP_n，LM_nが変化すれば、信
号SP,SMの最大ピーク値や最小ピーク値、振幅の大きさ
等も変化するため、それ等の最大ピーク値等を用いて間
接的に信号レベルを比較することができるのである。

また、前記実施例では脈波の測定を開始したのち最初
に検出された一脈波分の信号SP,SMに基づいて基準信号
レベルLP^*，LM^*が算出されるようになっているが、一つ
前に検出された脈波を表す信号SP,SMの信号レベルL
P_n-1，LM_n-1を基準信号レベルLP^*，LM^*として判定を行
うようにしたり、ノイズによる影響を排除する等のため
に複数の脈波に対応する信号SP,SMに基づいて基準信号
レベルLP^*，LM^*を算出するようにしたりすることもでき
る。

また、前記実施例では圧力信号SPのレベル偏差Ｘが一
定値ａよりも大きい場合にのみ脈波信号SMのレベル偏差
Ｙを算出して正常か異常かの判定を行うようになってい
るが、レベル偏差Ｘの大きさに拘らず常にレベル偏差Ｙ
を算出して正常，異常の判定を行わせるようにしても差
支えない。

また、前記実施例の圧力センサ10や脈波センサ16はあ
くまでも本発明に好適に用いられるものの一例で、例え
ば感圧ダイオード等の圧電素子により圧力振動を検出し
たりスプリングによって押圧される圧力センサを用いた
り、人体のインピーダンス変化や皮膚の微小変位を検出
する脈波センサを採用したりするなど、よく知られた種
々のセンサを利用することができる。

その他一々例示はしないが、本発明はその精神を逸脱
することなく当業者の知識に基づいて種々の変更，改良
を加えた態様で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である脈波連続測定装置の構
成を説明するブロック線図である。第２図は第１図の装
置に備えられている圧力センサの縦断面図である。第３
図は第１図の装置に備えられている脈波センサの縦断面
図である。第４図は第１図の装置の作動を説明するフロ
ーチャートである。第５図は第４図におけるステップS9
の判定ルーチンを説明するフローチャートである。 10:圧力センサ、14:手首 16:脈波センサ、18:人差し指 34:体表面、48:橈骨動脈 78:CPU、80:RAM 82:ROM SP:圧力信号、SM:脈波信号ステップS9:判定ルーチン（判定手段）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】人体の体表面上であって動脈の直上部に押
圧され、該動脈から発生する脈波の圧力振動を検出して
該圧力振動を表す圧力信号を出力する圧力センサを備
え、該圧力信号に基づいて前記脈波を連続的に測定する
装置において、前記圧力センサが配置された部位よりも前記人体の末梢
側に位置する部位に設けられ、該末梢側の部位における
脈波を検出して該脈波を表す脈波信号を出力する脈波セ
ンサと、該脈波センサから出力された脈波信号の信号レベルが変
化しないのに拘らず前記圧力センサから出力された圧力
信号の信号レベルが低下したときに、該圧力センサと前
記動脈との相対的な位置関係にずれが生じた旨の判定を
行う判定手段とを設けたことを特徴とする脈波連続測定装置。
【請求項２】前記圧力センサは、前記人体の手首に配置
されて橈骨動脈から発生する脈波の圧力振動を検出する
ものであり、前記脈波センサは、前記人体の指先に設け
られて指尖脈波を検出するものである特許請求の範囲第
１項に記載の脈波連続測定装置。