JP3044228B2 - 血圧及び生体物理情報の検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カフと加圧機構と圧
力排気弁を使用した非観血血圧測定方法に於て、生体物
理情報と関連づけられているカフ圧力のみからその変動
を水銀血圧計の水銀柱の高さの変動として、ＣＲＴ、Ｌ
ＣＤ等の映像表示部にシュミレーション表示しながら、
機械振動等のノイズが多く含まれたカフの加圧過程でさ
え動脈血管壁の伸縮運動（血行動態）をリアルタイムで
信号処理し、血圧その他の生体物理情報を検出可能とす
るとともに、それらの情報をリアルタイムでモニター表
示したり、それらの情報を送受信し、へき地医療、在宅
医療等の現場においても利用することを可能とする血圧
及び生体物理情報の検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カフと加圧機構と圧力排気弁を使用した
非観血血圧測定に於ける血行動態の抽出方法には、マイ
クロホンを使用しコロトコフ音の強さのレベルのみをグ
ラフ表示する方法と、カフ圧力の振動波からカフ圧のー
定減少率成分のみ、ろ過した振動波を表示するオシロメ
トリク方法とがある。それらは次の技術によるものであ
る。

【０００３】カフとカフ内圧力を静かにしかもほぼ一定
減圧をなすための排気弁を使用している通常使用されて
いる非観血血圧測定装置を使用する時、コロトコフ音を
利用する聴診法を使用しなければ、最高、最低、平均血
圧を検出するにはオシロメトリック法を使用せざるを得
ない。その原理は、管壁運動により誘引されるカフ圧の
変動は動脈の脈動圧力に同期していて、特徴のあるカフ
圧力の変位振幅を誘引することに基づいている。具体的
には、カフ圧が、非同期的に動脈の圧力脈派の山に近づ
くと、そのカフ圧変動の振幅は急激に増大する。又、振
幅の最高値は平均血圧付近に接近すると生じる。急激な
振幅の減少はカフ圧が脈派の谷に近づいた時におこる。
しかしこれらのカフ圧力変動の急激な振幅値の変化はと
てもあいまいなのて実用化にあたり、如何にしてその急
激な変化を検出するかに関する数多くの実用的な技術や
方法が開発されている。それらは、米国特許４、７１
８、４２８（１９９８年１月）、米国特許４、７９６、
１８４、（１９８９年、１月）、米国特許４、７９３、
３６０、（１９８８年１２月）等に開示されている。

【０００４】出願人は先に、米国特許番号５２２０２
０、英国特許番号ＧＢ２２４１５８０Ｂ、特開平２−２
７７４３に記載された方法を提案しているが、そこに
は、減圧されてるカフ圧力（ＰＣ）により狭搾されてい
る動脈血管に対し、脈動血流の圧力変動が、その動脈血
管壁を伸縮させる時、その伸縮運動を検出するカフを使
用する血圧測定装置が開示されている。それによると、
先ず瞬時カフ圧力（ＰＣ）が、圧力検出手段で検出さ
れ、そしてその値が水銀柱の高さの変化としてＣＲＴや
ＬＣＤ上にリアルタイムで表示される。又同時に管壁の
伸縮運動を記述する動的な物理量も表示される。それら
は、基本的には、減圧されているカフ圧に対する脈動血
流により誘引される管壁運動の変位速度、加速度から導
出される。そして、それらは、心臓の機械的な循環サイ
クルを表す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、それには生体
物理情報量である管壁運動の速度、加速度等のいろいろ
な検出手段とそれによって構成される他の生体物理情報
量の検出手段は詳細に記述されていない。特に、加圧過
程に於いて、小型機械ポンプ等による振動ノイズがカフ
圧変動と同程度の大きさで混入した時、カフ圧のみから
最高、最低血圧を与える様な管壁運動の物理情報をいか
にして得るかはまったく開示されていない。又それら情
報処理方法は、特願平４−３５４８０９に部分的に開示
されているが、血圧測定に関する具体的方法は充分に示
されていない。

【０００６】更に先の出願人の提案においては、心電計
などの他の測定装置から得られた生体情報がいかに管壁
運動の物理情報と結び付けられたり、他の部分の管壁運
動の物理情報と如何に結び付けられているかが不明であ
り、血圧計や血行動態への実用的応用が不明とされてい
た。

【０００７】この発明はこうした従来の問題点に着目し
てなされたものであり、血管壁の収縮、伸展運動の検出
により、カフの加圧または減圧による影響を受けること
なく、血圧その他の生体物理情報を検出することを目的
とするものである。さらに、この発明は病院等の診療所
から遠隔地にいる被検者の非観血血圧測定方法及び血行
動態を主体に関する複数の物理的な情報量のリアルタイ
ム処理方法、モニター方法、そしてその装置の確立を目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであり、脈動している動脈血流
による血管壁の収縮、伸展通勤の特徴を検出するための
カフを用いた非観血による血圧及び生体物理情報の検出
装置であって、カフの加圧または減圧過程中におけるそ
の血管壁の運動の速度検出手段と、カフの加圧または減
圧過程中におけるその血管壁の運動の加速度検出手段
と、カフの加圧または減圧過程中におけるその血管壁の
運動のパワーを検出するパワー検出手段と、上記パワー
検出手段にて検出されたパワーの変化を予め設定された
しきい値と比較し、検出する第１の比較検出手段と、カ
フの加圧または減圧過程中におけるその血管壁の運動の
エネルギーを検出するエネルギー検出手段と、上記エネ
ルギー検出手段にて検出されたエネルギーの変化を予め
設定されたしきい値と比較し、検出する第２の比較検出
手段と、カフの加圧または減圧中において上記第１の比
較検出手段により、しきい値より急増または急減したパ
ワーを比較検出し、その状態でのカフ圧値より最高また
は最低血圧値を検出する手段、あるいは、カフの加圧中
または減圧中において、上記第２の比較検出手段によ
り、しきい値より急増または急減したエネルギーを比較
検出し、その状態でのカフ圧値より最高または最低血圧
値を検出する手段、あるいはカフの加圧中または減圧中
において上記各手段により得られる生体物理情報の検出
手段と、を備えることとしてなる血圧及び生体物理情報
の検出装置としたものである。

【０００９】また本発明は、同一生体における複数箇所
に取り付けられるカフに対し、ほぼ同圧力で同時に加圧
する手段を備え、複数の動脈における血圧及び生体物理
情報を検出可能としたものである。

【００１０】また本発明は、上記血圧及び生体物理情報
の検出装置において、前記各手段により得られる血管壁
の運動の生体物理情報を画像処理あるいは画像表示する
手段を備えるとともに、他の生体物理情報を受信し、こ
れを前記生体物理情報と同時に画像表示する手段、ある
いは他の生体物理情報を受信し、これを前記各手段によ
り情報処理し、これを前記生体物理情報と同時に画像表
示する手段、あるいは他の生体物理情報を受信し、これ
を前記各手段により情報処理し、これら情報処理された
生体物理情報を画像表示する手段を備えることとしてな
る血圧及び生体物理情報の検出装置としたものである。

【００１１】さらに本発明は、上記血圧及び生体物理情
報の検出装置において、各手段により得られる生体物理
情報、あるいはこれら各情報を画像表示するための画像
情報を送信または受信する送受信手段を備えることとし
てなる血圧及び生体物理情報の検出装置としたものであ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】先ず出願人の提案に係る血圧及び
生体物理情報の検出装置における各手段の概要を説明す
る。先ず出願人の提案に係る情報処理手段を用いて血圧
測定時の血管壁運動を表示する動的な各物理量を使用す
ると、非観血血圧測定に於いて機械的なポンプの加圧時
に発生する管壁運動と同程度のノイズがふくまれたカフ
圧変動からも最高、最低血圧付近の管壁運動の正確な情
報を検出することが可能となる。このことは、自動加圧
している時に血圧測定が可能となり、測定時に非倹者に
対する過度の加圧による痛みを和らげる作用がある。

【００１３】それら情報処理手段は、図７（ａ）、７
（ｂ），に示されているような速度検出機能を持つ関数
と、信号であるカフ圧、ＰＣ、との相関積分で速度を得
るように構成される速度検出手段と、これら速度検出関
数を様々な箇所に配置して、例えば、図８（ａ）、８
（ｂ）、９（ａ）、９（ｂ）等に示されるようにして得
られる加速度検出関数とＰｃとの相関積分で加速度を得
る様に構成された加速度検出手段と、図１０（ａ）、１
０（ｂ）、１１（ａ）、１１（ｂ）に示されるように速
度、加速度検出関数を様々な箇所に配置して得られた速
度と加速度の積を取ってパワーを検出する様に構成した
パワー検出手段と、速度検出手段やパワー検出手段によ
り得られるエネルギー検出手段からなる。

【００１４】なお、図７（ｂ）の様に構成される速度検
出手段により得られた速度、図８（ｂ）の様に構成され
た加速度検出手段により得られた加速度は、特願平４−
３５４８０９のそれぞれ速度、加速度検出手段により得
られた速度、加速度と本質的には同等なものとなる。

【００１５】管壁運動の仲縮運動に費やされるエネルギ
ー検出手段に関しては、管壁の１サイクルの収縮運動に
費やされるエネルギーＥｃがパワーの負の領域の積分値
で与えられる。その逆の正の領域の積分値は、伸展運動
に費やされたエネルギーＥｓとして与えられる。

【００１６】又、その１サイクル中に働いた収縮力Ｆｃ
は、加速度検出手段により得られた加速度の負の領域の
積分値をそれに費やした時間間隔で除した値に比例する
量として与えられるので、単に収縮力Ｆｃとすることが
できる。そして加速度の正の領域の積分値は、Ｆｃと同
様に、１サイクル中の伸展力Ｆｓと結び付けられる。

【００１７】この管壁の収縮運動の各サイクル時に働く
収縮力Ｆｃは、カフ等により動脈管壁が圧迫されると
（即ち拘束）を受けると、受けないときよりその値が大
きくなる。そして、図３に示されるようにＦｃは、カフ
圧が大動脈圧力波の振幅値の波高値から３分の２の付近
で最大となる。これは圧力脈派の平均圧力値、即ち平均
血圧値（ＭＥＡＮ）に管壁を拘束しているカフ圧力が等
しくなっているから脈動血流による管壁運動に作用する
動的な力のカフ内圧力への伝達作用が最大効率になるこ
とに起因している。この時、静的なパラメータであるカ
フ圧力変動の振幅値も最大になることが知られていて、
血圧測定のオシロメトリック法ではこの静的なパラメー
タの時間的な推移が利用されている。またＦｓもＦｃと
同様な性質を示す。カフ圧力の拘束を受けた管壁運動の
各サイクルに費やされるエネルギーＥｃ、ＥｓもＦｃと
同様な性質を持つ。

【００１８】血圧測定において、カフ圧力が減圧されて
いる過程で、動脈血管の管壁運動がカフ圧力による完全
な拘束を受けている時には、脈動血流はカフ下を流れる
ことができない。この時でもカフ圧力には、管壁が完全
に狭搾された箇所と脈動圧力脈波との衝突、反射作用に
よる変動が生じる。その拘束が一部解かれ始めると、つ
まりカフ圧力値が、脈動圧力脈波の波高値付近に接近し
始めた時、血流がカフ下の動脈管を流れ始めたことにな
る。逆にその拘束が完全に解かれ始めると、つまり脈動
圧力脈波の谷付近をカフ圧力値が通過し始めると、カフ
圧力により狭搾されていた血流の循環が元に回復したこ
とになる。

【００１９】この部分的な拘束の判定が、収縮力Ｆｃに
関しては、図３に示される予め設定されたしきい値レベ
ルＴＨによって与えられる。又、この部分拘束条件の判
定は管壁運動の収縮エネルギーＥｃ、伸展エネルギーＥ
ｓにもＴＨと同様なしきい値レベルとして与えられる。

【００２０】上記各検出手段により得られたエネルギ
ー、パワーは、求めようとする情報の動的な運動特性と
他の不必要な運動特性とを区別することができる。特
に、Ｅｃは、カフ圧による拘束が部分的でない限り、非
常に小さな値となり拘束条件の判定に有効に作用する。
従って、小型機械ポンプによる加圧過程中に、混入する
機械振動ノイズが、管壁運動に起因するカフ圧力変動と
同程度の振幅値を持っていて、必要とされる管壁運動に
起因する圧力変動を完全に汚していても、図１２、図１
５に示されるように、部分拘束条件が明確に検出され、
加圧過程に於ける血圧測定ができて、その効果は著し
い。

【００２１】得られた生体情報であるカフ圧変動を上記
各手段を用いて物理量で画像表示すると、心電計などの
他の測定装置から得られた生体情報が、如何に管壁運動
のこれら物理情報と結びつけられているかを知ることが
できる。また２番目の別のカフを他の部分の動脈血管上
に設置し、そのカフ下の管壁運動の物理情報といかに結
び付けられているか調べることもできる。つまり非局所
的な血流の循環に関する情報を得る手段としても使用で
きる。又これら手段を用いた測定装置にデータ送受信機
能を付加すると、専門医のいる病院等の診療所から家庭
など遠隔地にいる被検者の血行動態を主体にした同一生
体の心電情報も含めた複数の物理情報量をリヤルタイム
に近い状態でデータ回線を介してモニターできる。

【００２２】

【実施例】次に、上記出願人の提案に係る各手段を用い
て構成される血圧及び生体物理情報の検出装置を具体的
に説明する。なお、本検出装置について図１、図２、図
３、図４、図５、図６、図７（ａ）、７（ｂ）、図８
（ａ）、８（ｂ）、図９（ａ）、９（ｂ）、図１０
（ａ）、１０（ｂ）、図１１（ａ）、１１（ｂ）、図１
２、図１３、図１４、図１５とを用いて説明する。

【００２３】図１は本装置を示すブロック図で、生体４
ａの指か、腕か、足の動脈、（例えばカフ４ｂ下の腕の
動脈、カフ４ｃ下の指の動脈部分）を加圧圧迫するため
に巻き付けることの可能なカフとチューブ類１とそれら
を加圧、排気するための、加圧機構３、排気機構２ａ、
２ｂ、そして、そのカフ圧力を検出するための圧力トラ
ンスデューサー５ａ、５ｂ、又これら加圧、排気機構を
制御するためのマイクロコントローラー７、各速度、加
速度、パワー、エネルギー検出手段を構成してデータを
処理するデータープロセッサー部８およびそのデータを
記録するためのメモリー部９と、その処理データーの映
像表示部１２と伝送部１１と、別の生体信号である心電
信号（ＥＣＧＩ）１５ａと１５ｂ、大動脈圧力脈波（Ａ
Ｐ）１４、をＡ／Ｄ変換手段１３を介してそれらデータ
を受信、処理するデータ受信部１０、カフ４ｂ、４ｃに
同時に同圧力を供給するためカフ４ｃ方向のみ開閉する
圧力弁部６からなる非観血による血圧測定を可能とする
装置を構成する。ここでは他の生体信号のデータ受信の
一例として、他の生体計測装置により検出された大動脈
圧力波やＥＣＧ信号が受信される様子が示されている．
第２番目のカフ４ｃは、動脈血流の非局所的な循環に関
する情報を得るために、腕の動脈の末端部にある指の動
脈部に使用された例である。

【００２４】図２には、図１の装置を用いて腕と指との
間に関する血流の非局所的な循環情報が示された例であ
る。これはエアロバイクやジョギング等の運動前後にそ
の運動量がどれほど血圧を降下させるか調査するために
スポーツクラブで実施された７０人の被検者のテストケ
ースの一例である。

【００２５】まず圧力トランスデューサー５ａで変換さ
れたカフ４ｂの変動圧力値Ｐｃを、図示されるように、
既に映像表示されている水銀圧力計の圧力目盛り（ｍｍ
Ｈｇ）とガラス管内２２ａに、リヤルタイムで、水銀柱
の高さに、変換表示する。カフ圧力を被測定部の動脈の
最高血圧値より少し高めに加圧し、カフ圧力の排気が始
まる時点から、変動圧力の水銀柱の高さの変動表示２２
ｂに加え、ほぼ一定率で減圧されているカフ（４ｂ）内
圧力により狭搾されている腕の動脈血管に到達した脈動
血流の圧力変動がカフに伝達され、そのカフ圧力変動の
時間推移２０がＰｃとして表示される。それぞれ、時間
軸２３は横軸に取られ、その単位は秒（ＳＥＣ）であ
る。

【００２６】加速度検出手段により、カフ４ｂの圧力変
動Ｐｃから情報処理された腕の動脈血管壁の加速度
（Ａ）１６の時間推移が縦軸の２２ａの３００ｍｍＨｇ
のレベルを基準として任意のスケールで表示されてい
る。又同様に加速度検出手段により、指の動脈に巻かれ
たカフ（４ｃ）のカフ圧力変動から得られた管壁運動の
加速度（ＡＦ）１７の時間推移が、２５０ｍｍＨｇ基準
レベルとして描かれている。

【００２７】動脈血管壁の各大動脈圧力波サイクルに同
期した１回の伸縮運動に於ける総収縮力Ｆｃは、その値
がパルスの高さに比例する量として、又その時間推移が
２４として図示されている。またそのＦｃが部分的な拘
束状態にあるかどうかのしきい値レベルＴＨが２１とし
て表示されている。そのレベルの設定は、基本的には、
米国特許番号５２２２０２０、英国特許番号ＧＢ２２４
１５８０Ｂ、特開平２−２７７４３に基づくもので、こ
こではＦｃの最大値の３分の２の値が用いられた例であ
る。Ｆｃ上に与えられている数値は、それぞれのＦｃが
作用し始めたときのカフ圧力値である。従って最高血圧
値（ＳＹＳ）はＦｃが最初にＴＨに接近した時、つまり
カフ圧Ｐｃによる血管壁運動に対する拘束が部分的にな
り始めたときＰｃの値として与えられる。又逆にその拘
束が完全に自由となったとき、そのＰｃの値が最低血圧
値（ＤＩＡ）として与えられる。

【００２８】パワー検出手段により得られたパワーＰＷ
の時間推移波形１９は、１００ｍｍＨｇレベルを縦軸の
基準として描かれている。

【００２９】図中，２００ｍｍＨｇレベルを縦軸の基準
とした時間推移波形１８は、心電計により計測された１
５ａと１５ｂ間の電位差、ＥＣＧＩである。又、指に関
する管壁運動の他の物理情報は画像を見やすくするため
に図示されていない。

【００３０】図３には、指に関する管壁運動の情報を表
示しないで、その代わり大動脈圧力脈波（ＡＰ）の時間
推移波形２５が縦軸にＰｃと同一の水銀圧力値をスケー
ルとして表示された例である。心電波形、ＥＣＧＩ、の
上には記されたＰＶは心室の未熟収縮である。それらは
収縮力Ｆｃ、加速度Ａ上にも明らかに観察される。パワ
ーはＡＰ波形を見やすくするためにその大きさが縮小さ
れて表示されてある。

【００３１】図３にも、腕の動脈血管の管壁運動に対す
るＰｃによる部分拘束のしきい値レベルがＴＨとして表
示されている。従って、最高血圧値ＳＹＳと最低血圧値
ＤｌＡの値もそれぞれ１５０ｍｍＨｇ、９２ｍｍＨｇと
して検出されている。ＰｃとＡＰとの時間推移は非同期
で進行し、しかもＡＰの振幅値が絶えず変化しているに
も拘らず、それらの交差点はＡＰの山と谷にある。従っ
てそれら最高、最低血圧値を得るに、Ｆｃによる管壁運
動の部分拘束の判定が正しいかったことを示している。
又、加速度の下側のピークは、管壁運動が部分拘束下に
ある時ＡＰ上に観測される切痕に対応していて、切痕が
カフ圧変動から得られることも示している。つまり、カ
フ圧力変動から心臓の機械的な循環サイクルがＡＰと同
程度に情報として簡単に得られることを示している。従
って、図示されている様に、ＡＰの情報が無くても、Ｅ
ＣＧＩのＱＲＳピークが、心臓の機械サイクルを電気的
なトリガー信号として正常にコントロールしている様子
がＡとＥＣＧ信号から得られる。

【００３２】図４は、心臓の循環サイクルが正常に行わ
れていない心臓疾患者の臨床倒である。加速度Ａ上の切
痕やＦｃとＥＣＧＩ信号のＱＲＳピークとの同期が取れ
ていない。検出された、最高、最低、血圧値もＳＹＳと
ＤｌＡとして示されている。

【００３３】図４は、心室収縮期に発生する異常弁によ
る心音ノイズの検出例で、そのノイズが大動脈圧力波に
Ｆｃ付随する小さなノイズパルスとして検出された例で
ある。

【００３４】図５は、心房細動の臨床例で心臓の循環サ
イクルに対するトリガー信号であるＥＣＧＩのＱＲＳピ
ークが余りにも頻繁におき、その機械サイクルがＱＲＳ
ピークの間隔が少し開かないと追従できなく、心室の収
縮運動が起きない様子がＥＣＧＩとカフ圧変動に各検出
手段により得られた、Ａ、Ｆｃ、ＰＷからよく検出され
ている。

【００３５】図７（ａ）、図７（ｂ）には速度検出手段
で使用される速度検出用の関数とカフ圧変動Ｐｃ（ｔ）
との関係が時間軸ｔ上に現在時刻ｍと共に表示されてい
る。

【００３６】まず、Ｐｃ（ｔ）とφｖ（ｔ−ｍ）との相
関積分を時間ｔにつき−∞から＋∞まで取ると、速度Ｖ
は比例常数は別として次式て与えられる。

【００３７】

【数１】Ｖ＝∫ｄｔＰｃ（ｔ）φｖ（ｔ−ｍ） ＝４τ｛Ｐｃ（ｍ）−Ｐｃ（ｍ−４τ）｝

【００３８】ここで、ｍは現時刻、Ｐｃ（ｍ）とＰｃ
（ｍ−４τ）とは、Ｐｃ（ｔ）の（ｍ−４τ，ｍ］と
（ｍ−８τ，ｍ］間の時間平均である。これら時間間隔
は任意の間隔に設定できる。もし、Ｐｃ（ｔ）のサンプ
リング時間τで離散化し、Ｐｍを時刻ｍのＰｃ（ｔ）と
したとすれば、数１は次のように与えられる。

【００３９】

【数２】Ｖ＝τ｛（Ｐｍ−Ｐｍ−４τ）＋（ｐｍ−１τ
−Ｐｍ−５τ）＋（Ｐｍ−２τ−Ｐｍ−６τ）＋（Ｐｍ
−３τ−Ｐｍ−７τ）｝＝４τ｛（〈Ｐｍ〉４−〈Ｐｍ
−１τ〉４）＋（〈Ｐｍ−１τ〉４−〈Ｐｍ−２τ〉
４）＋（〈Ｐｍ−２τ〉４−〈Ｐｍ−３τ〉４）＋
（〈Ｐｍ−３τ〉４−〈Ｐｍ−４τ〉４）｝＝１６τ
（＜△＜Ｐｍ＞４＞４）

【００４０】ここで、△は一次差分を表し、＜＞４は次
式で定義されるように４個の移動平均を意味する。

【００４１】

【数３】

【００４２】もし、図７（ｂ）に示されているφｖ（ｔ
−ｍ）が使われると、最後の移動平均を外した次式とな
る。

【００４３】

【数４】Ｖ＝∫ｄｔＰｃ（ｔ）φｖ（ｔ−ｍ）＝４τ
（△＜ｐｍ＞４）

【００４４】加速度検出に関しては、例えば、図８
（ａ）に表示されるような、φａ（ｔ−ｍ）と、Ｐｃ
（ｔ）との時間に関する相関積分をとると数１と同様
に、定数項を除いて加速度Ａを得ることができる。

【００４５】

【数５】Ａ＝∫ｄｔＰｃ（ｔ）φａ（ｔ−ｍ）＝６４τ
（＜△＜△＜Ｐｍ＞４＞４＞４） 又、図８（ｂ）φａ（ｔ−ｍ）が使用されると、数５の
最後の移動平均を外すことができる。

【００４６】

【数６】Ａ＝∫ｄｔＰｃ（ｔ）φａ（ｔ−ｍ）＝１６τ
（△＜△＜Ｐｍ＞４＞４）

【００４７】速度、加速度検出用の関数形には方形波を
用いて構成したけれども、その形、幅、またその正と負
の間隔は、例えば、図９（ａ）、図９（ｂ）に示されて
いるような様々な検出用の形の様に構成することができ
る。また波形に関しては、１次差分が取れ、その時間に
関する積分値が零であれば如何なる関数で表示されるも
のを使用してもよい。

【００４８】次に、パワーＰＷ検出手段に使用される関
数形に関しては、定数項は別として、例えば、上記、速
度、加速度検出用の関数を図１０（ａ）、１０（ｂ）に
示される様に配置し、検出したＶとＡの積として与える
ことができる。又図１１（ａ）図１１（ｂ）に表示され
ているように、もしそれら検出様の関数の内積が零とな
る直行関係にあれば、そのテンソル積をパワー検出用の
関数とすることができる。その時、数２、４と数５、６
によって与えられるＶとＡの如何なる組合せの積でも、
そのパワー検出手段によって検出されたパワーとして定
義される。

【００４９】図１２は、人体の上腕に実施された非観血
血圧測定のデータで、上腕に巻かれたカフは、小型電動
ポンプで加圧過程中の壁運動と大動脈圧力脈波ＡＰの関
係を示す。またＥＣＧＩも表示されている。図７（ｂ）
に示される速度検出手段により検出された管壁運動の速
度Ｖ２６、と図８（ｂ）に示される加速度検出手段によ
り検出された加速度Ａとが、それぞれ縦軸の３２０ｍｍ
Ｈｇと２３０ｍｍＨｇを基準レベルとして表示されてい
る。更に図７（ａ）に示される速度検出手段で検出され
た速度Ｖと図８（ｂ）の加速度検出手段により検出され
た加速度の積で与えられるパワーＰＷが、０ｍｍＨｇレ
ベルを基準値としてその時間推移が表示されている。カ
フの圧力変動には、加圧ポンプの機械振動に起因するノ
イズと、カフ圧の圧迫による管壁運動の部分拘束下の動
脈血管の管壁運動に起因する必要な情報量とが重なって
いるが、パワーＰＷは、脈動血流に起因する管壁運動に
関する情報のみ抽出している。

【００５０】更に、パワーＰＷからエネルギー検出手段
により検出された管壁運動の収縮に費やされたエネルギ
ーＥｃの時間推移も、縦軸の−５０ｍｍＨｇを基準レベ
ルとして表示されている。Ｅｃのパルスの高さが費やさ
れたエネルギーに比例した量で、管壁運動のカフ圧によ
る拘束が部分的に作用している時のみ有効な大きさを持
っていることがわかる。従って、最低血圧値は、最初の
有効な大きさのＥｃの検出時に、そのＥｃを与えたＰＷ
の山の時のＰｃの値として与えられる。また最高血圧は
最後の有効なＥｃの検出を与えた一つ前のＰＷの山の時
のＰｃの値として与えられる。これは、最初のＥｃの値
を、拘束条件が無くなったかどうかの判定基準レベルに
している事による。従って、最高最低血圧値の検出が、
機械ポンプによるノイズを多く含んだ加圧中でも正確に
得ることが示されている実施例である。

【００５１】図１３は、図１２の計測の継続で最高、最
低血圧値を測定するために、機械ポンプを停止して圧力
を一定の排気率で下げ、それら最高、最低血圧値を与え
る管壁運動の特徴をカフ圧力変動から検出した実施例で
ある。ここでは、Ｆｃを用いた管壁運動のカフ圧による
拘束状態の判定の表示は省略されている。

【００５２】図中、ＰＷとＥｃ上につけられた矢印は、
カフ圧の圧迫による管壁運動に対する拘束が部分的に緩
み始める直前なので、それらの大きさは小さいが、拘束
が、ほぼ完全に緩んだ時点のＰＷやＥｃかどうかを判定
する基準レベルに使用でき、最低血圧値の検出に有効で
あることを示した実施例である。

【００５３】図１４は、図１３と同一のデータで、パワ
ーＰＷが別の速度、加速度検出手段により検出された例
である。それらは、図１１（ｂ）に示された関係にある
速度、加速度検出関数である。それはパワーＰＷの負の
領域を大きく拡大する作用があり、従ってＥｃのパルス
振幅値も大きくなる。

【００５４】図１５は、図３に於ける、一連の測定の前
段階の加圧過程中のものである。そのカフの圧力変動
は、加圧ポンプの機械振動に起因するノイズと、カフ圧
の圧迫による管壁運動の部分拘束下の動脈血管の管壁運
動に起因する血圧測定に不可欠な情報量とが混合してい
るが、図１２の場合と同様に、Ｅｃは、管壁運動が部分
的な拘束を受けているときのみ有効な値を取り、最初の
Ｅｃを与えたＰＷの山の検出時のＰｃの値が、最高血圧
として与えられている。また、最後に検出されたＥｃの
レベルは最初のものより大きいので、それを与えたＰＷ
の山の検出時のＰｃが最低血圧として与えられる。それ
ら検出された最低、最高血圧がカフ圧力波形Ｐｃと大動
脈波形ＡＰ波形の交点として非観血に正確に捉えられて
いることを表示している実施例である。なお心臓カテー
テルを用いて観血的に収集された大動脈の圧力波ＡＰ
は、被検者には重度の麻酔が施されていなので、腕の上
腕の動脈にそのまま伝達されている。

【００５５】例えば、オシロメトリッタ法として普及し
ている非観血血圧測定法において、カフと小型ＤＣ駆動
加圧ポンプを用いて上腕の動脈血管を狭搾する加圧過程
は、通常ＤＣモーターの軸回転を用い、その軸と直角方
向にゴム状のダイアフラムを運動させ加圧する方式なの
で、そのゴム振動が圧力変動としてカフ内に伝達され
る。大動脈の圧力脈波の最低血圧値に、カフ圧が近づく
と、血管運動が拘束を受け始める。その血管運動がカフ
に伝わり、カフ圧力を変動させる。この様にして抽出さ
れる血行動態の情報は、機械振動の圧力変動に埋もれて
いる。その様なカフの変動圧力信号から、上記実施例に
係る速度検出手段、加速度検出手段、これらの検出手段
から構成されるパワー検出手段、エネルギー検出手段な
どを備えた血圧及び生体情報の検出装置を構成すると、
機械振動からなるノイズの影響をほぼ除去でき、カフ圧
力に動脈血管の管壁運動が部分的に拘束されている状態
を正確にリアルタイムで検出できる。従って、加圧過程
で自動血圧測定ができ、例えば、カフ圧が過剰に加えら
れた時生じる被検者の不快感を、妨げる利点等がある。
また、加圧中に最高血圧値を検出できるので、検出する
とカフの加圧を止め、減圧過程で再度、自動的に、血圧
測定を行うことができる。

【００５６】また同一生体において取り付けられる第
二、第三のカフを同時に使用することができ、その際同
一圧力で同時に加圧することができるので、非局所的な
動脈血流の循環に関する情報が得られる。

【００５７】また例えば、他の装置からＥＣＧ等の生体
情報信号を受信し、同時処理できるので、カフ圧変動か
ら得られる心臓の機械的な循環サイクルと、ＥＣＧから
得られる電気的なサイクルとの比較から、非観血に、し
かも短時間に大量の臨床試験が実施でき、ジョギングや
スポーツ教育の直前に参加者の循環器の不調による健康
状態を検査できる。

【００５８】さらに上記装置の情報処理はリアルタイム
で実施でき、それらの情報は送受信手段１０、１１によ
り送受信できるので各家庭に本装置を設置すると病院等
と電話、データ等の各回線を利用し健康管理に関するネ
ツトワークを構成することができ、へき地医療、在宅医
療等の現場において活用することができる。又本装置の
各検出手段のソフトウエアー的要素はハードウエアーに
置き換えてもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
血管壁の収縮、伸縮運動を検出することにより、カフの
加圧または減圧による影響を受けることなく、血圧その
他の生体物理情報を簡易に検出することができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る検出装置の基本構成図
である。

【図２】図１の装置を用いて腕と指の間に関する動脈血
流の非局所的な循環を調べた各手段による波形図であ
る。

【図３】未熟心室収縮を持つ被検者の心臓カテーテルも
用いた臨床例を各手段により出力した波形図である。

【図４】心音の循環サイクルが異常な被検者の臨床例を
各手段により出力した波形図である。

【図５】心音ノイズを持つ健康な被検者の臨床例を各手
段により出力した波形図である。

【図６】心房細動を持つ被検者の臨床例を各手段により
出力した波形図である。

【図７】速度検出手段による出力データを示す各グラフ
である。

【図８】加速度検出手段による出力データを示す各グラ
フである。

【図９】加速度検出手段による出力データを示す各グラ
フである。

【図１０】パワー検出手段による出力データを示す各グ
ラフである。

【図１１】パワー検出手段による出力データを示す各グ
ラフである。

【図１２】加圧過程における管壁運動のカフ圧による拘
束状態の様子と血圧の測定状態を示す波形図である。

【図１３】図１２から連続して減圧過程に入った血圧測
定の様子を示す波形図である。

【図１４】図１３と同一条件の測定で、異なるパワー検
出手段を使用した状態を示す波形図である。

【図１５】図３の計測の加圧過程の実施例で、カフ圧力
の変動が、カフを加圧する小型電動ポンプによる機械振
動と、カフに狭搾されている動脈血管壁の伸縮運動によ
るもので、機械振動をノイズと見なし、血管壁の拘束条
件をエネルギー検出手段とで従来の技術で検出され得る
可能性のある運動変化検出方法と本発明の方法とのその
レベル検出で実施した例を比較して示す波形図である。

【符号の説明】

１、 カフにつながるチューブ ２ａ、２ｂ 排気手段（減圧手段） ３ 加圧機構 ４ａ、 被検者 ４ｂ、 腕用のカフ ４ｃ 指用のカフ ５ａ、５ｂ 圧力検出手段 ６ 一方向開閉手段 ７ マイクロコントローラ ８ データ処理手段 ９ メモリー部 １０ データ受信部 １１ データ送信部 １２ 表示手段 １３ アナログデジタル変換手段 １５ａ、１５ｂ、 ＥＣＧＩ信号 １６ 腕の動脈血管壁運動の加速度検出手
段による出力Ａ １７ 指の動脈血管壁運動の加速度検出手
段による出力ＡＦ １８ ＥＣＧＩ信号２４ １９ パワー検出手段による出力ＰＷ ２０ カフ圧力変動 ２１ 血管運動の部分拘束のＦｃに対する
判定レベル ２２ａ 水銀圧力計のガラスチューブ ２２ｂ カフ圧力から変換された水銀柱 ２３ 時間軸 ２４ 総収縮力Ｆｃ ２５ 心カテーテルを用いて計測された大
動脈圧力 ２６ 腕の動脈血管壁運動の速度検出手段
による出力Ｖ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−277433（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−146161（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−145628（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−257528（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−176439（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−230147（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−300886（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−39530（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 5/02 - 5/0295 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 脈動している動脈血流による血管壁の収
   縮、伸展通勤の特徴を検出するためのカフを用いた非観
   血による血圧及び生体物理情報の検出装置であって、 カフの加圧または減圧過程中におけるその血管壁の運動
   の速度検出手段と、 カフの加圧または減圧過程中におけるその血管壁の運動
   の加速度検出手段と、 カフの加圧または減圧過程中におけるその血管壁の運動
   のパワーを検出するパワー検出手段と、 上記パワー検出手段にて検出されたパワーの変化を予め
   設定されたしきい値と比較し、検出する第１の比較検出
   手段と、 カフの加圧または減圧過程中におけるその血管壁の運動
   のエネルギーを検出するエネルギー検出手段と、 上記エネルギー検出手段にて検出されたエネルギーの変
   化を予め設定されたしきい値と比較し、検出する第２の
   比較検出手段と、 カフの加圧または減圧中において上記第１の比較検出手
   段により、しきい値より急増または急減したパワーを比
   較検出し、その状態でのカフ圧値より最高または最低血
   圧値を検出する手段、あるいは、カフの加圧中または減
   圧中において、上記第２の比較検出手段により、しきい
   値より急増または急減したエネルギーを比較検出し、そ
   の状態でのカフ圧値より最高または最低血圧値を検出す
   る手段、あるいはカフの加圧中または減圧中において上
   記各手段により得られる生体物理情報の検出手段と、 を備えることとしてなる血圧及び生体物理情報の検出装
   置。
2. 【請求項２】 同一生体における複数箇所に取り付けら
   れるカフに対し、ほぼ同圧力で同時に加圧する手段を備
   え、複数の動脈における血圧及び生体物理情報を検出可
   能とする請求項１に記載の血圧及び生体物理情報の検出
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の血圧及び生体
   物理情報の検出装置において、 前記各手段により得られる血管壁の運動の生体物理情報
   を画像処理あるいは画像表示する手段を備えるととも
   に、 他の生体物理情報を受信し、これを前記生体物理情報と
   同時に画像表示する手段、あるいは他の生体物理情報を
   受信し、これを前記各手段により情報処理し、これを前
   記生体物理情報と同時に画像表示する手段、あるいは他
   の生体物理情報を受信し、これを前記各手段により情報
   処理し、これら情報処理された生体物理情報を画像表示
   する手段、 を備えることとしてなる血圧及び生体物理情報の検出装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３に記載の血圧及び生体
   物理情報の検出装置において、 各手段により得られる生体物理情報、あるいはこれら各
   情報を画像表示するための画像情報を送信または受信す
   る送受信手段を備えることとしてなる血圧及び生体物理
   情報の検出装置。