JP3218890B2 - 血圧計測装置 - Google Patents

血圧計測装置

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  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、低拘束血圧測定を行
う血圧計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に間接血圧計測装置としては、カフ
(圧迫帯)を用いて動脈を圧迫し、その圧迫の変化過程
で血圧を測定するものと、カフを用いないで血圧を測定
するものがある。カフを用いる方法は、臨床でも長年使
用されており、その精度は社会的にも認知されている。
一方、カフを用いない血圧測定方法としては、脈波セン
サを心臓側と尖端側に設けて、脈波伝播時間(PTT)
を計測し、これから血圧を算出する方法が主流である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の血圧計
測装置のうち、カフを用いるものは、カフで上腕等を圧
迫しなければならないので、被測定者の拘束度は大き
く、またポンプ等のメカも多いので、装置自体の小型化
も難しいという問題がある。一方、脈波伝播時間による
血圧計測方法は、複数個のセンサを使用するが、メカ部
分が少ないので小型化が可能であり、被測定者の拘束度
も低いという利点がある反面、この方法は血圧にのみ依
存して血管性状が変化するという原理に基づいているた
め、精神ストレスなどで血管性状が血圧とは独立に変化
すると正確に血圧測定ができない、という問題がある。
【0004】この発明は上記問題点に着目してなされた
ものであって、低拘束性でかつ測定精度の良い血圧計測
装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明の血圧
計測装置は、心臓の電位を検出する心電電位検出手段
と、指先で光電的に動脈波を検出する指尖脈動波検出手
段と、前記心電電位検出手段で得られた心電位波形と前
記指尖脈動波検出手段で得られた指尖光電脈波とから脈
波伝播時間を算出する脈波伝播時間算出手段と、前記指
尖脈動波検出手段で得られた指尖光電脈波から血管性状
に関連したパラメータを算出するパラメータ算出手段
と、前記パラメータ算出手段により算出されたパラメー
タと前記脈波伝播時間算出手段により算出された脈波伝
播時間から血圧を算出する血圧算出手段とを備えてな
る。
【0006】この血圧計測装置では、心電電位検出手段
で得られた心電位波形と指尖脈動波検出手段で得られた
指尖光電脈波とから脈波伝播時間を算出する一方、指尖
脈動波検出手段で得られた指尖光電脈波から血管性状に
関連したパラメータを算出し、このパラメータと脈波伝
播時間から血圧を算出するので、血管は非常に低い拘束
度であり、しかもより簡単な構成で精度の良い測定を行
うことができる。
【0007】
【実施例】以下、実施例により、この発明をさらに詳細
に説明する。図1は、この発明が実施される血圧計測装
置のハード構成を示すブロック図である。この血圧計測
装置は、心電電極1、2と、これらの心電電極1、2が
入力される差動アンプ3と、差動アンプ3の出力から不
要分を除去するためのフィルタ4と、ノイズ等除去後の
信号を増幅するアンプ5と、アンプ5の出力をデジタル
信号に変換するA/D変換回路6と、指先で光電的に動
脈波を検出する指尖光電脈波センサ7と、脈波信号のノ
イズを除去するフィルタ8と、ノイズ除去後の脈波を増
幅するアンプ9と、このアンプ9の出力をそのままデジ
タル信号に変換するA/D変換回路10と、アンプ9か
ら出力される脈波を2次微分して出力する2次微分回路
11と、2次微分値をデジタル信号に変換するA/D変
換回路12と、スタートスイッチ13と、ストップスイ
ッチ14と、このスタートスイッチ13の操作で動作を
開始し、ストップスイッチ14の操作で動作を停止、A
/D変換回路6、10、12から入力される入力信号を
処理して血圧測定の処理を実行するCPU15と、測定
された血圧等を表示する表示部16を備えている。
【0008】図2は、この実施例血圧計測装置の測定時
における心電電極1、2及び指尖光電脈波センサ7の配
置、及び各電極センサによって検出される生体信号を概
念的に示したものである。また、図3、図4は実施例装
置で検出される心電位波形の原波形〔図3の(a)、図
4の(a)〕、指尖光電脈波の原波形〔図3の(b)
図4の(b)〕、及びパラメータとしての2次微分波形
〔図2の(c)〕である。
【0009】次に、図5、図6、図7に示すフロー図に
より、実施例血圧計測装置の動作を説明する。先ず、図
5により全体動作を説明する。動作がスタートすると、
変数Rt、Pt1 、Pt2 、HR、PTT、b、a、T
P、PI、PK1 、PK2 を初期化、つまり0とする
〔ステップST(以下STと略す)1〕。これら変数の
定義については後述する。初期化に続いて、心電位波形
を検出し(ST2)、指尖光電脈波を検出する(ST
3)。これら検出心電位波形、検出指尖光電脈波を時間
経過とともに見れば、図3の(a)、(b)の如き、波
形となる。
【0010】心電位波形及び指尖光電脈波の検出に続い
て、ST4で心電R波を検出し、R波が検出されれば、
現時刻をRt(R波出現時刻)に保存する(ST5)。
続いて、ST5から次のST6へ移り、あるいはST4
でR波が検出されない場合には、ST5をスキップして
ST6に移り、光電脈波の立上がりを検出し、続いて変
数Pt1 (光電脈波の立上がり開始時刻)が0か否かチ
ェックし(ST7)、0であれば現時刻をPt1 に保存
するが(ST8)、0でなければPt2 に現時刻を保存
する(ST9)。Pt2 は、脈波インターバルPIを求
めるため、脈波の立上がり時点から、次の脈波の立上が
り時点まで現時刻を保存、更新してゆくものである。
【0011】ステップST9に続いて、Rt≠0か否か
を判定する(ST10)。Rt≠0であれば、心電R波
が検出されていることを意味し、この場合にはPt2
Rtを脈波伝播時間を表す変数PTTとして保存する
(ST11)。次に、あるいはST10でRt=0であ
れば、ST11をスキップし、ST12でPt2 とPt
1 の差を求め、脈波インターバルを表す変数PIとして
保存する一方、その逆数をとって心拍数を表す変数HR
として保存する(ST13)。ST14では、それまで
のPt2 をPt1 にシフトし、ST15でPt2 を0と
する。
【0012】以上で、1脈波分の脈波データが得られた
ので、次に血管性状に関連したパラメータの算出を行い
(ST16)、このパラメータを変数TPに保存する。
続いて、以下の式から血圧値を算出する。 血圧〔BP(最高血圧(SYS)、最低血圧(DI
A)〕=α*HR+β*PTT+γ*TP+δ ただし、HRの単位:beat/min、PTTの単
位:msec、TPの単位:〔無次元〕で、α、β、
γ、δは統計的に得られた定数であり、SYSとDIA
で、それぞれ異なっている(SYSのとき、α=−0.
3〜−0.5程度、β=−0.4〜−0.7程度、γ=
−15〜−35程度、δ=250〜350程度、DIA
のとき、α=−0.4〜−0.6程度、β=−0.2〜
−0.4程度、γ=−25〜−45程度、δ=100〜
300程度)。
【0013】ST17で得られた血圧値は表示部16に
表示される(ST18)。次に、ST19で変数HR、
PTT、TPを0として初期化し、ストップスイッチ1
4が押されていたら動作を終了し(ST20)、そうで
なければST2にリターンする。そして、ST14が押
されるまでST2〜ST20の処理を繰り返す。
【0014】図6に示すフロー図により、上記図5のフ
ロー図の血管性状に関連したパラメータの算出詳細例を
説明する。このルーチンに入ると、先ず、指尖光電脈波
の2次微分波形〔図3の(c)参照〕を検出する(ST
31)。続いて、2次微分波形が正方向の第1ピークか
?を判定し(ST32)、判定YESであれば、その第
1波高値を変数(カウンタ)aに保存し(ST33)、
ST32で判定NOであれば、ST33をスキップす
る。また、このST32のNO判定、あるいはST33
に続いて2次微分の負の方向の第1波高分であるかを判
定し(ST34)、判定YESであれば、第2波高値を
bに保存し(ST35)、このaが0か0でないかを判
定し(ST36)、0でなければaとbの比b/aを求
めて血管性状に関連したパラメータを表す変数TPに保
存する(ST37)。求めた後、変数a、bを0にして
(ST38、ST36)、次の処理に移る。
【0015】さらに、血管性状に関連するパラメータ算
出の他の詳細の例について、図7のフロー図により説明
する。この処理ルーチンに入ると、先ず、指尖光電脈波
のピーク検出を行う(ST41)。続いて、PK1が0か
否かを判定する(ST42)。ここで、PK1が0である
ことは脈波の正方向第1波高〔第1のピーク〕(図4参
照)が検出されていず、0でない場合は、正方向第1波
高〔第1のピーク〕がすでに検出されていることを意味
する。仮りに、PK1=0でないとすると、脈波のピーク
検出で、PK1が0でない場合は、今回のピークが正方向
第2波高〔第2ピーク〕を意味し、現時刻を第2のピー
クの時点として変数PK2に保存し(ST43)、また、
ST42でPK1=0であったとすると、現時刻を変数P
K1に保存する(ST44)。そして、ST43の次にP
K2−PK1を求めて変数TP(基礎振動時間)に保存する
(ST45)。最後に、PK1、PK2をクリアして、次の
処理に移る。
【0016】
【発明の効果】この発明によれば、心電位波形と指尖光
電脈波とから脈波伝播時間を算出し、指尖光電脈波から
血管性状に関連したパラメータを算出し、パラメータと
脈波伝播時間から血圧を算出することとしたので、非常
に低い拘束度で、しかもシンプルな構成で精度の良い測
定が可能になる。
【0017】また、パラメータと脈波伝播時間の他に、
指尖光電脈波から心拍数を算出し、パラメータ、脈波伝
播時間及び心拍数から血圧を算出することで、より精度
の良い測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が実施される血圧計測装置のハード構
成を示すブロック図である。
【図2】同血圧計測装置の心電電極、指尖光電脈波セン
サの装着状態を説明する図である。
【図3】心電位波形、指尖光電脈波波形及び指尖光電脈
波の2次微分波形を説明する図である。
【図4】脈波波形の基礎振動時間TPを説明する図であ
る。
【図5】上記実施例血圧計測装置の全体動作を説明する
ためのフロー図である。
【図6】図5のフロー図の血圧性状に関連するパラメー
タの算出ルーチンの一例を詳細に示したフロー図であ
る。
【図7】図5のフロー図の血圧性状に関連するパラメー
タの算出ルーチンの他の例を詳細に示したフロー図であ
る。
【符号の説明】
1、2 心電電極 7 指尖脈波センサ 11 2次微分回路 15 CPU
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−200439(JP,A) 特開 平5−269092(JP,A) 特開 平4−156822(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/02 - 5/0295

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】心臓の電位を検出する心電電位検出手段
    と、指先で光電的に動脈波を検出する指尖脈動波検出手
    段と、前記心電電位検出手段で得られた心電位波形と前
    記指尖脈動波検出手段で得られた指尖光電脈波とから脈
    波伝播時間を算出する脈波伝播時間算出手段と、前記指
    尖脈動波検出手段で得られた指尖光電脈波から血管性状
    に関連したパラメータを算出するパラメータ算出手段
    と、前記パラメータ算出手段により算出されたパラメー
    タと前記脈波伝播時間算出手段により算出された脈波伝
    播時間から血圧を算出する血圧算出手段とを備えてなる
    ことを特徴とする血圧計測装置。
  2. 【請求項2】前記指尖脈動波検出手段で得られた指尖光
    電脈波から心拍数を算出する心拍数算出手段を備え、前
    記血圧算出手段は、前記心拍数と前記脈波伝播時間と前
    記パラメータとから血圧を算出するものである請求項1
    記載の血圧計測装置。
  3. 【請求項3】前記パラメータは、前記指尖脈動波検出手
    段で得られた指尖光電脈波において、1心拍周期内脈波
    の正方向第1ピークと正方向第2ピークの時間差である
    請求項1又は請求項2記載の血圧計測装置。
  4. 【請求項4】前記パラメータは、前記指尖脈動波検出手
    段で得られた指尖光電脈波において、脈波の2次微分波
    形の1心拍周期内脈波の正方向第1ピークと負方向第1
    ピークの波高比である請求項1又は請求項2記載の血圧
    計測装置。
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