JP2602279B2 - 非侵襲性自動血圧モニタ - Google Patents

非侵襲性自動血圧モニタ

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JP2602279B2
JP2602279B2 JP63072146A JP7214688A JP2602279B2 JP 2602279 B2 JP2602279 B2 JP 2602279B2 JP 63072146 A JP63072146 A JP 63072146A JP 7214688 A JP7214688 A JP 7214688A JP 2602279 B2 JP2602279 B2 JP 2602279B2
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ペニャーズ ヤン
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    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/022—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非侵襲性自動血圧モニタ、すなわちインピー
ダンスまたは光電測定器のような体積測定器を設けた加
圧用カフ（caff）またはペローテ（pelotte）によって
体表面から圧縮することのできるヒトの動脈の血圧を測
定する装置であって、その測定器は少なくとも１つの増
幅器と位相調節器を介して電気−圧力変換器と接続され
ているような装置に関する。これらのすべての構成要素
はサーボシステムの閉ループを構成し、これはカフの圧
力を連続的かつ即時に変化させることによって動脈の体
積を動脈壁の引張力がゼロである状態に対応する値に維
持する。こうすることにより、カフ内の圧力は動脈内の
圧力に即時に追従する。このような機器内で目標値とゲ
インの自動的な設定および補正もまた可能である。
〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕
同様な機器は特許文献、例えばチェコスロバキア国特
許明細書第133205号、米国特許明細書第4,510,940号、
並びに医学雑誌および技術雑誌内の記事に公知である。
しかしながら、これまでに公知の機器は目標値とゲイン
の自動初期設定機能がないか、あるいは測定期間中にこ
れらのパラメータを補正する機能を有していない。この
ような補正機能を有する機器が提案されてはいるが、そ
の補正は測定を短かい期間中断して行なわれる。既に提
案された別の機器では別の循環領域上にカフを追加して
いるもので、１対のカフが必要となる。既に提案された
機器は容易に徹照することのできる指または他の領域の
動脈の血圧を測定することが可能であるが、他の動脈、
特により大きな動脈で連続的に血圧を測定することは不
可能である。
したがって本発明の主たる目的は、血圧測定を中断す
ることなく目標値とゲインの連続的な補正が可能な非侵
襲自動血圧モニタを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の非侵襲自動血圧モニタにおける基本サーボシ
ステムには、その振動周波数が血圧波形の最高高調波成
分の周波数よりも高い圧力振動発生器と、その入力が直
接または少なくとも１つの基本サーボシステムの増幅器
を介して体積測定器のセンサーへ接続されその出力が基
本サーボシステムの目標値を補正する回路の入力へ供給
される補正回路とが含まれている。
〔作 用〕
したがって、本発明の機器は同様な公知の機器とは異
なって、カフまたはペローテ内の基本圧力波形に重畳さ
れる圧力振動を発生する発振器と、該圧力振動によって
もたらされる血管体積の振動を連続的に観測し各パルス
期間内のその振幅および／または位相から補正信号を誘
導する補正回路とを包含する。補正信号が積分された後
に基本サーボシステムへ供給されるとその目標値すなわ
ち測定される血管の圧縮の強さが調節される。実は補正
回路は、血圧と共に、いわゆる動的血管コンプライアン
スを測定するものであり、これは血管壁の引張力と密接
な関係があってこの引張力を径壁の圧力伝達に最適な値
に調節する。自動ゲイン制御回路もまた同様な原理、す
なわち圧力振動によって発生する体積振動を測定するこ
とにより行なわれる。加圧用カフまたはペローテの体積
測定器は公知の同様な機器と対照的に反射光電式体積測
定器を使用している。
この種の公知の機器と比較した時、本発明の機器は多
くの利点を有している。目標値とゲインの補正は連続的
である、すなわち一時的に中断することなく血圧測定が
続けられる。補正のための信号は基本サーボシステムの
機能を提供する測定器と同一の測定器の信号から誘導さ
れるので、別の測定器を必要としない。したがって機器
は使用者にとっても製作者にとっても簡明である。しか
しながら別の実施例で示されるように、別の測定器を使
用する可能性は保留されている。補正は非常に効果的で
迅速であるから初期目標値を見い出すためのアルゴリズ
ムを必要としない。動脈の体積を測定するためのセンサ
ーとして反射光電式体積測定器を使用することにより、
非振襲性の血圧測定が指だけでなく体表に近い他の動脈
においても可能となる。
〔実施例〕
本発明の基本的具体例と好適な具体例について図面を
参照して説明する。
第１図は本発明の基本的具体例の構成を表わす図であ
る。図中、参照番号１は加圧用カフを表わす。加圧用カ
フ１には動脈体積測定器２が設けられており、測定圧域
３を取り巻いている。体積測定器２は加算要素４を介し
て増幅器５に接続され、増幅器５は電圧−圧力変換器６
に接続されている。加圧用カフ１の一端は電圧−圧力変
換器６に、他端は圧力振動発生器７に接続されている。
増幅器５の出力には補正回路８が接続され、その出力は
加算要素４に接続されている。
機能について述べると、加圧用カフ１、加算要素４、
増幅器５および電圧−圧力変換器６は基本サーボシステ
ムのループを構成し、そのサーボシステムは加圧用カフ
１内の圧力を即座に変化させることにより測定区域３の
動脈の体積を一定値に保つ。動脈は血管壁の引張力がゼ
ロになるように圧縮されるこの条件下においてのみ加圧
用カフ１内の圧力は動脈内圧力に一致する。このような
状態にあるか否かは圧力振動発生器７によって発生され
た圧力振動によって試され、補正回路８が必要な補正信
号を発生する。この補正信号は相応の極性で加算要素４
へ印加され、血管体積の圧縮度を血管壁の引張力がゼロ
になる条件が満たされるように連続的に調節する。
本発明に係る非振襲性の自動血圧モニタの好適な具体
例は第２図に示されている。加圧用カフ１は例えば指、
前腕、側頭領域等のように動脈12が天然の基礎、例えば
骨13または人工的支持体にもたれて柔軟な組織内を通っ
ている場所の適切な領域内に適用される。光源10および
光検知器11は加圧用カフ１の内部シート上に設置され、
動脈12が近接するかまたはそれらの間にあるような位置
になる。光検知器11は第１の加算要素14を介して第１の
増幅器15へ接続され、その出力は第２のスイッチ21と第
１の積分器22を介して第１の加算要素14の極性反転入力
へ接続されている。第１の増幅器15の出力はさらに電気
的に利得を制御することのできる第２の増幅器16へ接続
されている。該第２の増幅器16は位相補正器17と第１の
スイッチ18と第２の加算要素19を介して電圧−圧力変換
器６へ接続され、それは加圧用カフ１と電気マノメータ
20へ接続されている。第１の増幅器15の出力は狭帯域増
幅器25にも接続され、その出力は第１の検波器26を介し
て評価回路27へ接続され、それは第２のスイッチ21へ接
続されている。評価回路27の制御入力は第２の増幅器16
の出力へ接続されている。第２の増幅器16の出力信号は
高域フィルタ28と第２の検波器29を介して第２の積分器
30へ供給され、その出力信号は第２の増幅器16の利得を
制御する。第１のスイッチ18と第２のスイッチ21は制御
入力31へ供給される外部信号により制御される。
第１のスイッチ18は電圧源23へ接続され、第２の加算
要素19は発振器24へ接続される。
機器の機能は第１のスイッチ18と第２のスイッチ21に
よって制御される。測定開始の前はスイッチ18と21は共
に位置ａに設定される必要がある。スイッチ18,21のこ
の位置において、基本サーボシステムのループは開であ
って、加圧用カフ１内の圧力は電圧源23に設定された電
圧に対応し、自動ゼロ調整ループは開、すなわち第１の
積分器22は動脈12の体積に対応する光検知器11の電圧出
力の直流成分を徐々に補償する。数秒の後、第１の増幅
器15の出力電圧はゼロになり、スイッチ18,21はｂの位
置に設定される。評価回路27の出力の補償信号がゼロで
あれば、第１の積分器22の出力電圧には変化がなく、サ
ーボシステムは動脈12の体積に相当する光検知器11から
の光電信号をその初期値に保つ。この状態において、第
２の増幅器16の利得が適切に設定されPIDコントローラ
の性質を有する位相補正器17へ供給されれば、動脈体積
が任意に変化すると加圧用カフ１内の圧力が即座に変化
し誤差をほとんど残さず体積変化を補償する。初期体積
が動脈壁の引張力がゼロになるように選ばれれば加圧用
カフ１内の圧力したがって電気マノメータ20の出力電圧
は常に動脈内の圧力に対応する。
しかし、実際には初期の動脈体積すなわちサーボシス
テムの目標値を求めることは難かしく、さらにその値は
測定中に変化することが知られている。したがって、本
装置では必要なゼロ点は自動的に見い出され、連続的に
修正される。そのためには記録される圧力が大きい変化
に重畳して圧力波形に自然に含まれる周波数のどれより
も高い周波数における小さい圧力振動を加える。発振器
24はこのような振動の信号源であり、その振動の周期的
出力電圧が第２の加算要素19において位相補正器17の出
力電圧に加えられる。そして電圧−圧力変換器６が必要
な圧力変動を発生する。加圧用カフ１内の重畳された圧
力変動は動脈12の体積に小さいが測定可能な振動を発生
し、これは光検知器11によってもとの信号の共に検知さ
れ、第１の増幅器15で増幅され、発振器24の周波数を通
過させる狭帯域増幅器25でさらに増幅されて第１の検波
器26で検波される。この検波器26の出力信号は動的血管
コンプライアンス（dynamic vascular compliance）−D
VCと呼ばれる生理学的変数であり動脈壁の引張力に著し
く依存する。
第３図に示されるように光電信号の残留誤差すなわち
各鼓動の収縮期に相当する部分における血管体積PGの小
さな増加は、サーボシステムの目標値の設定に依存する
特徴的なDVCの変化をもたらす。第３図のＡ欄に表わさ
れるように目標値が適切に設定されていないためにサー
ボシステムによって血管体積PGが高過ぎる値に保たれる
ような場合には、記録される圧力CPは真の動脈内圧力BP
（破線）よりも低くなり、残留誤差のための偏差を生ず
る間の血管体積増加時にDVCが減少する。その反対のケ
ースが第３図Ｃ欄に示されている。血管がサーボシステ
ムによって強過ぎる力で圧縮されると、不当に高い圧力
を示し、DVCは鼓動の開始時において著しく増加する。
圧力モニタが正しく設定されれば（Ｂ欄）血管体積PGは
中間的な値をとり、記録される圧力CPは動脈内圧力BPに
等しい。装置の評価回路27（第２図）は原理的に第２の
増幅器16の出力において得られる残留誤差信号によって
トリガされるゲート増幅器であり、各鼓動の開始時にお
けるDVCの過渡的な偏差だけを検出し、それから誤差信
号Ｅ（第３図）を誘導し、第１の積分器22へ供給し、そ
の出力電圧は第１の加算要素14によりサーボシステムの
目標値となる。このようにして動脈の圧縮度は動脈壁の
引張力が最小となるように自動的連続的に修正される。
増幅度の連続的制御は電気的利得制御を備えた第２の
増幅器16（第２図）によっておよび高域フィルタ28と、
第２の検波器29と、第２の積分器30より構成される回路
とによって提供される。高域フィルタ28は第２の増幅器
16の出力信号からサーボシステム自身の最低推定振動周
波数およびカフ内で意図的に起こす圧力振動の周波数よ
りも高い周波数を選択する。このような周波数成分は交
流的に増幅され第２の検波器29で検波されサーボシステ
ムとして必要とされる利得に相当する一定電圧にも印加
された第２の積分器30で積分される。かくして第２の積
分器30の出力電圧は第２の増幅器16の利得をサーボシス
テムが非減衰振動を起こす値よりも充分に小さい値に保
つ。
〔発明の効果〕
この種の公知の機器と比較した時、本発明の機器は多
くの利点を有している。目標値とゲインの補正は連続的
である、すなわち一時的に中断することなく血圧測定が
続けられる。補正のための信号は基本サーボシステムの
機能を提供する測定器と同一の測定器の信号から誘導さ
れるので、別の測定器を必要としない。したがって機器
は使用者にとっても製作者にとっても簡明である。しか
しながら別の実施例で示されるように、別の測定器を使
用する可能性は保留されている。補正は非常に効果的で
迅速であるから初期目標値を見い出すためのアルゴリズ
ムを必要としない。動脈の体積を測定するためのセンサ
ーとして反射光電式体積測定器を使用することにより、
非侵襲性の血圧測定が指だけでなく体表に近い他の動脈
においても可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る非侵襲性自動血圧モニタの基本的
具体例の回路ブロック図、 第２図は本発明に係る非侵襲性自動血圧モニタの好適な
具体例の回路ブロック図、 第３図は第１図および第２図に示された回路の作用を説
明するための波形および曲線を示す図である。 図において、 １……加圧用カフ、６……電圧−圧力変換器、 10……光源、11……光検知器、 12……動脈、15……第１の増幅器、 16……第２の増幅器、17……位相補正器、 20……電気マノメータ、22……第１の積分器、 23……電圧源、24……発振器、 25……狭帯域増幅器、26……第１の検波器、 27……評価回路、28……高域フィルタ、 29……第２の検波器、30……第２の積分器、 BP（破線）……動脈内圧力、 CP……カフ圧力、PG……血管体積、 DVC……動的血管コンプライアンス、 Ｅ……誤差信号、Ｇ……ゲート信号。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】血管の体積測定器（２）を備えた加圧用カ
    フまたはペローテ（１）であって、該測定器は少なくと
    も１つの増幅器（5,15）と位相補正器（17）とスイッチ
    （18）を介して電圧−圧力変換器（６）へ体積測定信号
    を供給し、該電圧−圧力変換器（６）は加圧用カフ
    （１）へ基本カフ圧を供給し、これら構成要素は基本サ
    ーボシステムの閉ループを構成するものと、 該基本サーボシステムにおける目標値とゲインを自動設
    定および制御するための回路とを具備する体表面より圧
    縮可能な動脈内の血圧を測定するための非侵襲性自動血
    圧モニタにおいて、 該基本サーボシステムの該回路へは血圧鼓動波形の最高
    高調波成分の周波数を超える周波数の圧力振動の発生器
    （24）が接続され、該圧力振動は前記基本カフ圧に重量
    され、それによって動脈の圧力一体積関係を介して動脈
    に体積変動を引き起こし、それは前記基本体積測定信号
    とともに前記体積測定器（２）によって検知されるこ
    と、及び 該基本サーボシステムの該回路へはその他に補正回路が
    接続され、該補正回路の入力は直接かまたは該基本サー
    ボシステムの少なくとも１つの増幅器を介して該体積測
    定器へ接続され、該補正回路の出力は該基本サーボシス
    テムの加算要素へ接続され、該補正回路は前記圧力振動
    の周波数に同調されて血圧とは別の動的血管コンプライ
    アンスを測定することを特徴とする非侵襲性自動血圧モ
    ニタ。
  2. 【請求項２】前記圧力振動発生器は、その出力が第２の
    加算要素を介して電圧−圧力変換器へ接続された発振器
    であり、前記補正回路は該発振器の周波数に同調された
    狭帯域増幅器と第１の積分器に接続された評価回路へそ
    の出力が接続された第１の検波器とから構成される請求
    項１記載のモニタ。
  3. 【請求項３】前記基本サーボシステムの前記増幅器は第
    １の増幅器と電気的利得制御を備えた第２の増幅器とか
    らなり、該第２の増幅器は高域フィルタを介して第２の
    検波器と第２の積分器とに接続され、該第２の積分器の
    出力は第２の増幅器の利得を制御する入力へ接続される
    請求項１記載のモニタ。
  4. 【請求項４】前記体積測定器は反射光電式体積測定器で
    あり、該測定器の光検知器と光源は加圧用カフまたはペ
    ローテの内部シート内あるいは測定される動脈に近接し
    て対向する剛直な支持体上に設置される請求項１記載の
    モニタ。
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