JP3840816B2 - 血圧監視装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体の動脈内を伝播する脈波の脈波伝播速度情報に基づいて、生体の血圧を監視する血圧監視装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
生体の動脈内を伝播する脈波の脈波伝播速度情報として、所定の2部位間の伝播時間DTや伝播速度VM (m/s )などが知られており、このような脈波伝播速度情報は、所定の範囲内では生体の血圧値BP(mmHg)と略比例関係を有することが知られている。そこで、予め測定される生体の血圧値BPと脈波伝播速度情報から、たとえばEBP=α(DT)+β(但しαは負の値)、或いはEBP=α(VM )+β(但しαは正の値)で表されるような関係式における係数α及びβを予め決定し、その関係式から、逐次検出される脈波伝播速度情報に基づいて、推定血圧値EBPを求めて生体の血圧値を監視し、その推定血圧値EBPの異常時にはカフによる血圧測定を起動させる血圧監視装置が提案されている。たとえば、本出願人が先に出願して公開された特開平10−43147号公報記載の血圧監視装置がそれである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、動脈硬化や一過性の血管収縮により、血管の弾性が失われている場合は、血圧の制御が行ないにくい状態にある。そのため、このような場合には、生体の血圧値を早期に測定し、処置の必要性を早期に判断する必要がある。同様に、降圧剤の投与等により、血管が弛緩しすぎてショック状態に近い状態にある場合にも、生体の血圧値を早期に測定し、処置の必要性を早期に判断する必要がある。
【0004】
また、脈波伝播速度情報と生体の血圧値との間の関係は、その脈波伝播速度情報が測定される血管の硬さによって変化する。すなわち、脈波伝播速度情報と推定血圧値EBPとの間の上記関係式における係数αの大きさは、血管の硬さによって変化する。そのため、血圧監視中に血管硬さが大きく変化すると、推定血圧値の正確性が低下し、カフによる血圧測定の起動が遅れる場合があるという問題があった。
【0005】
本発明は以上のような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、血管の硬さが大きく変化した場合に、カフによる血圧測定が迅速に起動される血圧監視装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、生体の一部への圧迫圧力を変化させるカフを用いてその生体の血圧値を測定する血圧測定手段と、その血圧測定手段による血圧値とその生体の脈波伝播速度情報との間の予め設定された関係から実際の生体の脈波伝播速度情報に基づいてその生体の推定血圧値を逐次決定する推定血圧値決定手段と、その推定血圧値決定手段により決定された推定血圧値が予め設定された判断基準値を越えたことに基づいて前記血圧測定手段による血圧測定を起動させる血圧測定起動手段とを備えた血圧監視装置であって、(a) 前記生体の末梢部に装着され、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの吸光係数が大きく異なる波長の光、および酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの吸光係数が略等しい波長の光の2つの光を用いて、その生体の末梢部の脈波を検出する光電脈波検出プローブと、(b) その光電脈波検出プローブにより検出された末梢部の脈波に基づいて、その末梢部の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出手段と、(c) その酸素飽和度算出手段において算出された酸素飽和度が予め設定された所定値よりも低くなった場合は、その酸素飽和度とその所定値との差に基づいて、前記血圧測定手段による血圧測定が起動させられやすくなるように、前記血圧測定起動手段における判断基準値を修正する判断基準値修正手段とを、含むことにある。
【0011】
【発明の効果】
このようにすれば、酸素飽和度算出手段において、光電脈波検出プローブにより検出された末梢部の脈波に基づいて末梢部の酸素飽和度が算出され、判断基準値修正手段では、その酸素飽和度が予め設定された所定値よりも低くなった場合に、その酸素飽和度とその所定値との差に基づいて、血圧測定手段による血圧測定が起動させられやすくなるように、血圧測定起動手段における判断基準値が修正される。従って、血管の硬さが大きく変化したことにより生体の血圧が変動した場合に血圧に先行して低下する末梢血管の酸素飽和度の異常の程度に基づいて、血圧測定手段による血圧測定が起動させられやすくなるため、早期に生体の血圧値が測定される。
【0012】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記血管硬さ指数算出手段は、前記血圧測定手段により測定された血圧値、およびその血圧値が測定された時の前記脈波伝播速度情報から、前記生体の血管硬さ指数を算出するものである。このようにすれば、推定血圧値の決定に用いられる脈波伝播速度情報に基づいて血管硬さ指数が算出されるので、前記血管硬さ指数の変化値が推定血圧値の正確性を好適に反映する。
【0013】
また、好適には、前記血圧監視装置は、予め設定された血圧測定周期毎に、前記血圧測定手段による血圧測定を起動させる血圧測定起動手段と、前記血圧測定手段による血圧値が予め設定された警戒値を下回った場合には、前記血圧測定周期を短くする血圧測定周期変更手段とを、さらに含むものである。このようにすれば、生体の血圧が予め設定された警戒値を下回った場合には、短周期で血圧測定手段による血圧測定が起動されるので、早期に生体の血圧値が測定される。
【0014】
【発明の好適な実施の形態】
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。図1は、本発明が適用された血圧監視装置8の回路構成を説明するブロック線図である。
【0015】
図1において、血圧監視装置8は、ゴム製袋を布製帯状袋内に有して、たとえば患者の上腕部12に巻回されるカフ10と、このカフ10に配管20を介してそれぞれ接続された圧力センサ14、切換弁16、および空気ポンプ18とを備えている。この切換弁16は、カフ10内への圧力の供給を許容する圧力供給状態、カフ10内を徐々に排圧する徐速排圧状態、およびカフ10内を急速に排圧する急速排圧状態の3つの状態に切り換えられるように構成されている。
【0016】
圧力センサ14は、カフ10内の圧力を検出して、その圧力を表す圧力信号SPを静圧弁別回路22および脈波弁別回路24にそれぞれ供給する。静圧弁別回路22はローパスフィルタを備え、圧力信号SPに含まれる定常的な圧力すなわちカフ圧を表すカフ圧信号SKを弁別してそのカフ圧信号SKをA/D変換器26を介して電子制御装置28へ供給する。脈波弁別回路24はバンドパスフィルタを備え、圧力信号SPの振動成分である脈波信号SM1 を周波数的に弁別してその脈波信号SM1 をA/D変換器30を介して電子制御装置28へ供給する。この脈波信号SM1 が表すカフ脈波は、患者の心拍に同期して図示しない上腕動脈から発生してカフ10に伝達される圧力振動波である。
【0017】
上記電子制御装置28は、CPU29、ROM31、RAM33、および図示しないI/Oポート等を備えた所謂マイクロコンピュータにて構成されており、CPU29は、ROM31に予め記憶されたプログラムに従ってRAM33の記憶機能を利用しつつ信号処理を実行することにより、I/Oポートから駆動信号を出力して切換弁16および空気ポンプ18を制御する。
【0018】
心電誘導装置34は、生体の所定の部位に貼り着けられる複数の電極36を介して心筋の活動電位を示す心電誘導波、所謂心電図を連続的に検出するものであり、その心電誘導波を示す信号SM2 を前記電子制御装置28へ供給する。なお、この心電誘導装置34は、心臓内の血液を大動脈へ向かって拍出開始する時期に対応する心電誘導波のうちのQ波或いはR波を検出するためのものであることから、第1脈波検出装置として機能している。
【0019】
パルスオキシメータ用光電脈波検出プローブ38(以下、単にプローブという)は、毛細血管を含む末梢動脈へ伝播した脈波を検出する第2脈波検出装置或いは末梢脈波検出装置としても機能するものであり、例えば、被測定者のカフの装着されていない側(たとえば左手)の指尖部などの生体皮膚すなわち体表面40に図示しない装着バンド等により密着した状態で装着されている。
【0020】
プローブ38は、一方向において開口する容器状のハウジング42と、そのハウジング42の底部内面の外周側に位置する部分に設けられ、LED等から成る複数の第1発光素子44a および第2発光素子44b (以下、特に区別しない場合は単に発光素子44という)と、ハウジング42の底部内面の中央部分に設けられ、フォトダイオードやフォトトランジスタ等から成る受光素子46と、ハウジング42内に一体的に設けられて発光素子44及び受光素子46を覆う透明な樹脂48と、ハウジング42内において発光素子44と受光素子46との間に設けられ、発光素子44から前記体表面40に向かって照射された光のその体表面40から受光素子46に向かう反射光を遮光する環状の遮蔽部材50とを備えて構成されている。
【0021】
上記第1発光素子44a は、酸素飽和度によりヘモグロビンの吸光係数が影響される第1波長λ1 例えば660nm程度の波長の赤色光を発光し、第2発光素子44b は、酸素飽和度によりヘモグロビンの吸光係数が影響されない第2波長λ2 例えば800nm程度の波長の赤外光を発光するものである。これら第1発光素子44a 及び第2発光素子44b は、一定時間づつ順番に数百Hz乃至数kHz程度の比較的高い所定周波数で発光させられると共に、それら発光素子44から前記体表面40に向かって照射された光の体内の毛細血管が密集している部位からの反射光は共通の受光素子46によりそれぞれ受光される。なお、発光素子44の発光する光の波長は上記の値に限られず、第1発光素子44a は酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの吸光係数が大きく異なる波長の光を、第2発光素子44b はそれらの吸光係数が略同じとなる波長、すなわち酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとにより反射される波長の光をそれぞれ発光するものであればよい。
【0022】
図2は、上記プローブ38のハウジング42の、その体表面40に対向する面を見た図である。ハウジング42の中央部には受光素子46が配置されており、前記円環状の遮光部材50が同心位置に固定されているとともに、複数個の第1発光素子44aおよび第2発光素子44bが、その遮光部材50の外側であって、1点鎖線に示す半径rの同心円に沿って順に配列されている。
【0023】
受光素子46は、その受光量に対応した大きさの光電脈波信号SM3 をローパスフィルタ52を介して出力する。受光素子46とローパスフィルタ52との間には増幅器等が適宜設けられる。ローパスフィルタ52は、入力された光電脈波信号SM3 から脈波の周波数よりも高い周波数を有するノイズを除去し、そのノイズが除去された信号SM3 をデマルチプレクサ54に出力する。
【0024】
デマルチプレクサ54は、電子制御装置28からの信号に従って第1発光素子44a 及び第2発光素子44b の発光に同期して切り換えられることにより、前記光電脈波信号SM3 をそれぞれの発光素子44a、44bからの反射光による光電脈波信号に分別する。すなわち、第1波長λ1 の赤色光による光電脈波信号SMR をサンプルホールド回路56及びA/D変換器58を介して、第2波長λ2 の赤外光による光電脈波信号SMIRをサンプルホールド回路60及びA/D変換器62を介して、それぞれ電子制御装置28の図示しないI/Oポートに逐次供給する。サンプルホールド回路56、60は、入力された光電脈波信号SMR 、SMIRをA/D変換器58、62へ出力する際に、前回出力した光電脈波信号SMR 、SMIRについてのA/D変換器58、62における変換作動が終了するまでに、次に出力する光電脈波信号SMR 、SMIRをそれぞれ保持するためのものである。
【0025】
電子制御装置28のCPU29は、RAM33の記憶機能を利用しつつROM31に予め記憶されたプログラムに従って測定動作を実行し、駆動回路64に制御信号SLVを出力して発光素子44a 、44b を順次所定の周波数で一定時間づつ発光させる一方、それら発光素子44a 、44b の発光に同期して切換信号SCを出力してデマルチプレクサ54を切り換えることにより、前記光電脈波信号SMR をサンプルホールド回路56に、光電脈波信号SMIRをサンプルホールド回路60にそれぞれ振り分ける。
【0026】
図3は、上記血圧監視装置8における電子制御装置28の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図2において、血圧測定手段70は、カフ圧制御手段72によってたとえば生体の上腕に巻回されたカフ10の圧迫圧力が所定の目標圧力値PCM(たとえば、180mmHg程度の圧力値)まで急速昇圧させた後に3mmHg/sec程度の速度で徐速降圧させられる徐速降圧期間内において、順次採取される脈波信号SM1 が表す脈波の振幅の変化に基づきよく知られたオシロメトリック法を用いて最高血圧値BPSYS 、平均血圧値BPMEAN、および最低血圧値BPDIA などを決定する。
【0027】
脈波伝播速度情報算出手段74は、図4に示すように心電誘導装置34により逐次検出される心電誘導波の周期毎に発生する所定の部位たとえばR波から、プローブ38により逐次検出される光電脈波の周期毎に発生する所定の部位たとえば立ち上がり点或いは下ピーク点までの時間差(脈波伝播時間)DTRPを逐次算出する時間差算出手段を備え、その時間差算出手段により逐次算出される時間差DTRPに基づいて、予め記憶される数式1から、被測定者の動脈内を伝播する脈波の伝播速度VM (m/sec )を逐次算出する。尚、数式1において、L(m)は左心室から大動脈を経て前記プローブ38が装着される部位までの距離であり、TPEP (sec)は心電誘導波形のR波から光電脈波の下ピーク点までの前駆出期間である。これらの距離Lおよび前駆出期間TPEP は定数であり、予め実験的に求められた値が用いられる。
【0028】
【数1】
VM =L/(DTRP−TPEP )
【0029】
対応関係決定手段76は、血圧測定手段70により測定された最高血圧値BPSYS とそれぞれの血圧測定期間内における脈波伝播時間DTRP或いは脈波伝播速度VM 、たとえばその期間内における脈波伝播時間DTRP或いは伝播速度VM の平均値に基づいて、数式2或いは数式3で示される脈波伝播時間DTRP或いは伝播速度VM と最高血圧値BPSYS との関係式における係数α及びβを、予め決定する。なお、上記最高血圧値BPSYS に代えて、血圧測定手段70により測定された平均血圧値BPMEAN或いは最低血圧値BPDIA と血圧測定期間内における脈波伝播時間DTRP或いは伝播速度VM との関係が求められてもよい。要するに、監視(推定)血圧値EBPを最高血圧値とするか、平均血圧値とするか、最低血圧値とするかによって選択される。
【0030】
【数2】
EBP=α(DTRP)+β
(但し、αは負の定数、βは正の定数)
【0031】
【数3】
EBP=α(VM )+β
(但し、αは正の定数、βは正の定数)
【0032】
推定血圧値決定手段78は、生体の血圧値BPとその生体の脈波伝播時間DTRP或いは伝播速度VM との間の上記対応関係(数式2および数式3)から、脈波伝播速度情報算出手段74により逐次算出される生体の実際の脈波伝播時間DTRP或いは伝播速度VM に基づいて推定血圧値EBPを逐次決定し、図5に示すように、その推定血圧値EBPを後述の心拍周期RRおよび脈波面積VRと共に表示器32に共通の時間軸に沿って対比可能にトレンド表示させる。
【0033】
心拍周期決定手段82は、心電誘導装置34により得られた心電波形の所定部位間の間隔たとえばR波間隔を計測することにより心拍周期RRを決定する。また、脈波面積算出手段84は、光電脈波検出プローブ38により得られた光電脈波の面積Sをその1周期Wおよび振幅Lに基づいて正規化して算出し、正規化脈波面積VRを算出する。すなわち、上記光電脈波は、図6に示すように、数ミリ或いは十数ミリ毎のサンプリング周期毎に入力される光電脈波の大きさを示す点の連なりにより構成されており、その1周期W内において光電脈波を積分(加算)することにより光電脈波の面積Sが求められた後、S/(W×L)なる演算が行われることにより正規化脈波面積VRが算出される。この正規化脈波面積VRは、その1周期Wと振幅Lとによって囲まれる矩形内における面積割合を示す無次元の値であり、%MAPとしても称される。
【0034】
血圧測定起動手段86は、推定血圧値決定手段78により決定された推定血圧値EBPに基づく推定血圧関連値が予め設定された判断基準値を越えたこと、且つ上記心拍周期RRに基づく心拍周期関連値および上記脈波面積VRに基づく脈波面積関連値の少なくとも一方が予め設定された判断基準値を越えたことに基づいて、または予め設定された20分程度の血圧測定周期TBP毎に、前記血圧測定手段70による血圧測定を起動させる。ここで、上記推定血圧関連値とは、推定血圧値EBP、または逐次決定される推定血圧値EBPの血圧測定時における推定血圧値EBPに対する変化率または変化量であり、同様に、上記心拍周期関連値は、心拍周期RR、または逐次決定される心拍周期RRの血圧測定時における心拍周期RRに対する変化率または変化量であり、上記脈波面積関連値は、脈波面積VR、または逐次算出される脈波面積VRの血圧測定時における脈波面積VRに対する変化率または変化量である。
【0035】
すなわち、血圧測定起動手段86は、推定血圧値決定手段78により決定された推定血圧値EBP、またはその推定血圧値EBPの、前回のカフ10による血圧測定時を基準とした変化率あるいは変化量が、予め設定された判断基準値を越えたことを以て推定血圧値EBPが異常であると判定する推定血圧値異常判定手段87、心拍周期決定手段82により決定された心拍周期RR、またはその心拍周期RRの、前回のカフ10による血圧測定時を基準とした変化率あるいは変化量が、予め設定された判断基準値を越えたことを以て心拍周期RRが異常であると判定する心拍周期異常判定手段88、脈波面積算出手段84により算出された脈波面積VR、またはその脈波面積VRの、前回のカフ10による血圧測定時を基準とした変化率あるいは変化量が、予め設定された判断基準値を越えたことを以て脈波面積VRが異常であると判定する脈波面積異常判定手段89、および予め設定された血圧測定周期TBPであるかを判定する血圧測定周期判定手段90を備え、上記推定血圧値異常判定手段87により推定血圧値EBPの異常が判定され、且つ心拍周期異常判定手段88により心拍周期RRの異常が判定されるか或いは脈波面積異常判定手段89により脈波面積VRの異常が判定された場合、または血圧測定周期判定手段90により周期的に到来する血圧測定周期TBPであると判定された場合に、前記血圧測定手段70による血圧測定を起動させる。
【0036】
血管硬さ指数算出手段92は、血圧測定手段70により測定された血圧値BPに基づいて、生体の血管硬さ指数Ia を算出する。すなわち、血圧測定手段70により測定された血圧値BPから脈圧PM (最高血圧値BPSYS と最低血圧値BPDIA との差)を算出し、その脈圧PM をその血圧値BPで割ることにより血管硬さ指数Ia を算出する(Ia =PM /BP)。または、血管が硬くなると脈波伝播速度VM が速くなる、すなわち脈波伝播時間DTRPが短くなることから、血圧値BPが測定された時の脈波伝播速度VM または脈波伝播時間DTRPの逆数を、その血圧値BPで割ることにより血管硬さ指数Ia を算出する(Ia =VM /BP、(1/DTRP)/BP)。
【0037】
変化値算出手段94は、血管硬さ指数算出手段92において算出された血管硬さ指数Ia の変化値ΔIa を算出する。この変化値ΔIa は、たとえば血管硬さ指数Ia の移動平均値IaAV 或いは前回血圧測定手段70により血圧測定が実行されたときの血管硬さ指数Ia に対する変化率或いは変化量である。
【0038】
酸素飽和度算出手段96は、高速フーリエ変換法を利用した周波数解析を予め設定された所定の区間毎に施すことにより、受光素子46から出力された光電脈波信号SMR 、SMIRから、その所定区間毎の光電脈波信号SMR の交流成分ACR および直流成分DCR と、光電脈波信号SMIRの交流成分ACIRおよび直流成分DCIRとをそれぞれ逐次決定する周波数解析手段と、上記周波数解析手段により決定された光電脈波信号SMR の交流成分ACR および直流成分DCR と、光電脈波信号SMIRの交流成分ACIRおよび直流成分DCIRとから、その光電脈波信号SMR 、SMIRの交直成分比(ACR /DCR )、(ACIR/DCIR)をそれぞれ算出する交直成分比算出手段とを含み、予め設定された数式4に示す関係から、光電脈波信号SMR の交直成分比(ACR /DCR )と、光電脈波信号SMIRの交直成分比(ACIR/DCIR)との比R〔=(ACR /DCR )/(ACIR/DCIR)〕に基づいて、前記生体の酸素飽和度SaO2を算出する。なお、数式4において、Aは傾きを示す負の定数であり、Bは切片を示す定数である。また、上記周波数解析手段により周波数解析が行なわれる区間は、呼吸性変動の影響を好適に解消するため、測定対象の生体の呼吸周期TREの半周期或いは1周期の整数倍、たとえば脈拍周期の2或いは4倍の時間の整数倍に設定される。
【0039】
【数4】
SaO2=A×R+B
【0040】
判断基準値修正手段98は、血管硬さ指数算出手段92において算出された血管硬さ指数Ia が予め設定された所定範囲を越えたこと、または変化値算出手段94において算出された変化値ΔIa が予め設定された所定値を越えたこと、または酸素飽和度算出手段96において算出された酸素飽和度SaO2が予め設定された所定値よりも低くなったことに基づいて、血圧測定手段70による血圧測定が起動させられやすくなるように、血圧測定起動手段86における判断基準値を修正する。なお、上記判断基準値の修正は、上記所定範囲または所定値を越えた場合に、予め定められた一定値に修正するものであってもよいし、上記所定範囲または所定値との差に基づいて段階的にまたは連続的に修正するものであってもよい。
【0041】
すなわち、推定血圧値異常判定手段87における判断基準値、心拍周期異常判定手段88における判断基準値、または脈波面積異常判定手段89における判断基準値の少なくとも一つの判断基準値を、血圧測定手段70による血圧測定が起動させられやすくなるように修正する。たとえば、上記推定血圧値異常判定手段87、心拍周期異常判定手段88、および脈波面積異常判定手段89において、推定血圧値EBP、心拍周期RR、および脈波面積VRが予め決定された正常範囲の下限値に設定された判断基準値を越えたことにより、それらの異常を判定する場合には、それらの判断基準値をそれまでの値よりも大きくなるように修正し、予め決定された正常範囲の上限値に設定された判断基準値を越えたことにより、それらの異常を判定する場合には、それらの判断基準値をそれまでの値よりも小さくなるように修正する。また、推定血圧値EBPの変化量または変化率、心拍周期RRの変化量または変化率、および脈波面積VRの変化量または変化率が予め設定された判断基準値を越えたことにより、推定血圧値EBP、心拍周期RR、および脈波面積VRの異常を判定する場合には、それらの判断基準値をそれまでの値よりも小さくなるように修正する。
【0042】
上記血管硬さ指数Ia の変動に基づいて上記判断基準値を修正する理由は、血管硬さ指数Ia が予め設定された所定範囲を越えた場合は、動脈硬化や一過性の血管収縮により血管が弾性を失い血圧が制御されにくい状態、または血管が弛緩し過ぎてショック状態に近い状態にあると考えられ、迅速な処置を必要とする可能性が高いためである。また、変化値ΔIa の変動に基づいて上記判断基準値を修正する理由は、変化値ΔIa が予め設定された所定値を越えた場合は、血圧監視中に血管硬さが大きく変化し、そのために推定血圧値EBPの正確性が低下するので、確実に血圧測定手段70による血圧測定を起動させるためである。また、酸素飽和度SaO2の変動に基づいて、上記判断基準値を修正する理由は、血管が収縮しすぎると末梢血管への血流は著しく制限され、末梢血流中の酸素飽和度は低下する。すなわち、血管が収縮したことにより血圧の異常値となる場合は、血圧に先行して末梢血管の酸素飽和度SaO2が低下する場合がある等、酸素飽和度SaO2が低下した場合は続いて血圧が異常値となる場合があるからである。
【0043】
血圧測定周期変更手段100は、血圧測定手段70による血圧値BPが予め設定された警戒値ALを下回った場合には、血圧測定周期TBPを短くする。たとえば、血圧測定手段70による最高血圧値BPSYS が予め設定された警戒値AL(たとえば80mmHg)を下回った場合、血圧測定周期TBPを10分程度の短周期に変更する。
【0044】
図7は、上記血圧監視装置8の電子制御装置28における制御作動の要部を説明するフローチャートであって、カフによる血圧測定時に実行される血圧測定時ルーチンである。
【0045】
図7において、ステップSA1(以下、ステップを省略する。)において図示しないフラグ、カウンタ、レジスタをクリアする初期処理が実行された後、脈波伝播速度情報算出手段74に対応するSA2では、心電波形のR波からプローブ38により逐次検出される光電脈波の立ち上がり点までの時間差すなわち脈波伝播速度DTRPが決定され、前記数式1からその脈波伝播時間DTRPに基づいて脈波伝播速度VM (m/sec) がカフ昇圧の直前において算出される。
【0046】
次いで、前記カフ圧制御手段72に対応するSA3およびSA4では、切換弁16が圧力供給状態に切り換えられ且つ空気ポンプ18が駆動されることにより、血圧測定のためにカフ10の急速昇圧が開始されるとともに、カフ圧PC が180mmHg程度に予め設定された目標圧迫圧PCM以上となったか否かが判断される。このSA4の判断が否定された場合は、上記SA2以下が繰り返し実行されることによりカフ圧PC の上昇が継続される。
【0047】
しかし、カフ圧PC の上昇により上記SA4の判断が肯定されると、前記血圧測定手段70に対応するSA5において、血圧測定アルゴリズムが実行される。すなわち、空気ポンプ18を停止させ且つ切換弁16を徐速排圧状態に切り換えてカフ10内の圧力を予め定められた3mmHg/sec程度の緩やかな速度で下降させることにより、この徐速降圧過程で逐次得られる脈波信号SM1 が表す脈波の振幅の変化に基づいて、良く知られたオシロメトリック方式の血圧値決定アルゴリズムに従って最高血圧値BPSYS 、平均血圧値BPMEAN、および最低血圧値BPDIA が測定されるとともに、脈波間隔に基づいて脈拍数などが決定されるのである。そして、その測定された血圧値および脈拍数などが表示器32に表示されるとともに、切換弁16が急速排圧状態に切り換えられてカフ10内が急速に排圧される。
【0048】
次に、前記対応関係決定手段76に対応するSA6では、SA2において求められた脈波伝播時間DTRP或いは脈波伝播速度VM と、SA5において測定されたカフ10による血圧値BPSYS 、BPMEAN、またはBPDIA との間の対応関係が求められる。すなわち、SA5において血圧値BPSYS 、BPMEAN、およびBPDIA が測定されると、それら血圧値BPSYS 、BPMEAN、またはBPDIA のうちの1つと、脈波伝播時間DTRP或いは脈波伝播速度VM とに基づいて、脈波伝播時間DTRP或いは脈波伝播速度VM と推定血圧値EBPとの間の対応関係(数式2或いは数式3)が決定されるのである。
【0049】
続くSA7では、上記SA5において測定された最高血圧値BPSYS が、たとえば80mmHgに予め設定された警戒値ALを下回ったか否かが判断され、この判断が否定された場合は、SA9以降が直接的に実行されるが、肯定された場合は、警戒を必要とする状態であるので、続く血圧測定周期変更手段100に対応するSA8において、予め20分程度に決定されている血圧測定周期TBPがたとえば10分程度の短周期に変更される。
【0050】
上記SA7の判断が否定された場合、または上記SA8が実行された場合は、続く血管硬さ指数算出手段92に対応するSA9が実行される。SA9では、上記SA5で決定された最高血圧値BPSYS 、平均血圧値BPMEAN、および最低血圧値BPDIA から血管硬さ指数Ia が算出される。すなわち、最高血圧値BPSYS と最低血圧値BPDIA との差すなわち脈圧PM が算出され、さらにその脈圧PM を平均血圧値BPMEANで割ることにより、血管硬さ指数Ia が算出される。
【0051】
続く変化値算出手段94に対応するSA10では、上記SA9で算出された血管硬さ指数Ia の、前回の本血圧測定時ルーチンにおいて算出された血管硬さ指数Ia に対する変化量が、血管硬さ指数Ia の変化値ΔIa として算出される。
【0052】
続くSA11では、上記SA9で算出された血管硬さ指数Ia が、予め設定された所定範囲、たとえば0.4〜0.6を越えたか否かが判断される。この0.4〜0.6の範囲は、血管硬さ指数Ia が上記SA9のようにして算出された場合に、血管の硬さが正常な範囲として実験的に決定された範囲であり、血管硬さ指数Ia が0.4よりも小さい場合は、血管が弛緩し過ぎていることを示し、血管硬さ指数Ia が0.6よりも大きい場合は、血管が弾性を失っていることを示している。
【0053】
上記SA11の判断が否定された場合、続くSA12において、上記SA10で算出された血管硬さ指数Ia の変化値(変化量)ΔIa が、たとえば0.1に予め設定された所定値を越えたか否かが判断される。この所定値は、上記SA10のようにして変化値ΔIa が算出された場合に、血管の硬さの変化が大きくて、推定血圧値EBPの正確性(信頼性)が低下している状態を示す値として実験的に決定された値である。
【0054】
上記SA12の判断が否定された場合は、本血圧測定時ルーチンは終了し、図10に示す血圧監視ルーチンが実行される。しかし、上記SA11の判断が肯定された場合、および上記SA12の判断が肯定された場合は、続く判断基準値修正手段98に対応するSA13が実行されて本血圧測定時ルーチンが終了する。SA13では、後述する図10のSB11における推定血圧値EBPの異常を判断する判断基準値が、たとえば図8および図9に示されるように修正される。すなわち、推定血圧値EBPの血圧測定時に対する変化率ΔEBPがたとえば25%に設定された上記判断基準値を越えたことを以て推定血圧値EBPの異常が判断される場合、上記SA9で算出された血管硬さ指数Ia が0.4〜0.6の範囲を越えた場合は、または、上記SA10で算出された変化値ΔIa が0.1を越えた場合、その判断基準値がたとえば20%に修正される。
【0055】
図7に示された血圧測定時ルーチンが終了すると、次に、図10に示される推定血圧値EBPに基づいて生体の血圧を監視する血圧監視ルーチンが実行される。まず、SB1では、心電波形のR波および光電脈波が入力されたか否かが判断される。このSB1の判断が否定された場合はSB1が繰り返し実行される。
【0056】
しかし、上記SB1の判断が肯定された場合は、続くSB2においてタイマカウンタCTの内容に「1」が加算された後、SB3において、タイマカウンタCTの内容が予め設定された判断基準時間T0 以上となったか否がが判断される。この判断基準時間T0 は、後述のSB4の周波数解析の対象となる単位区間の時間幅に対応するものであり、呼吸周期TREの半周期の整数倍たとえば測定対象である生体の脈波周期の2或いは4倍の時間の整数倍の時間に設定されている。
【0057】
当初は上記SB3の判断が否定されるので、後述するSB9以降が直接的に実行されるが、上記SB3の判断が肯定された場合は、酸素飽和度算出手段96に対応するSB4乃至SB6が実行される。まず前記周波数解析手段に対応するSB4において、上記の単位区間内の光電脈波信号SMR 、SMIRに対して周波数解析処理がそれぞれ実行されることにより、光電脈波信号SMR の交流成分ACR (信号電力値)および直流成分DCR (信号電力値)、光電脈波信号SMIRの交流成分ACIR(信号電力値)および直流成分DCIR(信号電力値)が抽出される。
【0058】
次いで、前記交直成分比算出手段に対応するSB5では、上記SB4において抽出された光電脈波信号SMR 、SMIRの交流成分ACR 、ACIRおよび直流成分DCR 、DCIRから、その光電脈波信号SMR 、SMIRの交直成分比ACR /DCR 、ACIR/DCIRがそれぞれ算出される。
【0059】
次いでSB6では、前述の数式4に基づいて、光電脈波信号SVR の交直成分比ACR /DCR と光電脈波信号SVIRの交直成分比ACIR/DCIRとの比R={(ACR /DCR )/(ACIR/DCIR)}に基づいて、生体の酸素飽和度SaO2が算出される。
【0060】
続くSB7では、上記SB6で算出された酸素飽和度SaO2が予め設定された所定値、たとえば90%よりも低いか否かが判断される。この判断が否定された場合は、SB9以降が直接的に実行されるが、肯定された場合は、血圧の低下に先行して低下する場合がある酸素飽和度SaO2が低下している場合であるので、続く判断基準値修正手段98に対応するSB8において、上記所定値とSB6において算出された酸素飽和度SaO2との差に基づいて、後述するSB11における推定血圧値EBPの異常を判断する判断基準値が、たとえば図11に示されるように修正される。すなわち、推定血圧値EBPの血圧測定時に対する変化率ΔEBPがたとえば25%に設定された上記判断基準値を越えたことを以て推定血圧値EBPの異常が判断される場合、上記判断基準値は、たとえば90%に設定された上記所定値と酸素飽和度SaO2との差に対して、負の比例関係に設定され、酸素飽和度SaO2がその所定値よりも低くなるほど、推定血圧値EBPの異常の判断基準値が、直線的に低くなるように設定されている。
【0061】
前記SB3の判断が否定された場合、または上記SB8が実行された場合は、続いてSB9以降が実行される。前記脈波伝播速度情報算出手段74に対応するSB9では、前記SB1で入力された心電波形および光電脈波に基づいて、心電波形のR波から光電脈波の立ち上がり点までの時間差すなわち伝播時間DTRPおよび脈波伝播速度が図7のSA2と同様にして算出される。
【0062】
そして、推定血圧値決定手段78に対応するSB10において、図7のSA6において求められた伝播速度血圧対応関係から、上記SB9において求められた脈波伝播時間DTRP或いは脈波伝播速度VM に基づいて、推定血圧値EBP(最高血圧値、平均血圧値、或いは最低血圧値)が決定され、且つ一拍毎の推定血圧値EBPをトレンド表示させるために表示器32に出力される。
【0063】
次いで、前記血圧測定起動手段86に対応するSB11では、たとえば図12に示す血圧測定起動判定ルーチンが実行されることにより、推定血圧値EBPが異常であると判断され、且つ前記心拍周期RRおよび脈波面積VRの少なくとも一方が異常であると判断されたことに基づいて前記血圧測定手段70による血圧測定を起動させる。
【0064】
図12において、前記心拍周期決定手段82に対応するSC1では、心電誘導装置34により得られた心電誘導波形から心拍周期RRが算出された後、前記心拍周期異常判定手段88に対応するSC2では、心拍周期RRが異常であるか否かが、たとえば前回のカフによる血圧測定時を基準としてそれから所定値或いは所定割合(たとえば上下へ5%)以上変化した状態が所定の拍数たとえば20拍以上連続して越えたことを以て判定される。このSC2の判断が否定された場合はSC4以下が直接的に実行されるが、肯定された場合は、SC3において上記心拍周期RRの異常を示すためのRRフラグがオン状態とされる。
【0065】
次いで、前記脈波面積算出手段84に対応するSC4では、光電脈波検出プローブ38により得られた光電脈波から正規化脈波VRが算出された後、SC5において、末梢部で検出された光電脈波が正常であるか否かが判断される。このSC5は、光電脈波の形状が異常、たとえば基線の傾斜が所定以上であるもの、或いは校正が入ることによって脈波形状が途中でずれているものなどを除去するためのものである。上記SC5の判断が否定された場合はSC10以下が実行されるが、肯定された場合には、SC6以下が実行される。
【0066】
前記脈波面積異常判定手段89に対応するSC6では、SC4において算出された正規化脈波VRが異常であるか否かが、たとえば前回のカフによる血圧測定時を基準としてそれから所定値或いは所定割合(たとえば上下へ3%)以上変化した状態が所定の拍数たとえば20拍以上連続して越えたことを以て判定される。このSC6の判断が否定された場合はSC8以下が直接的に実行されるが、肯定された場合は、SC7において上記脈波面積VRの異常を示すためのVRフラグがオン状態とされる。
【0067】
次いで、前記推定血圧値異常判定手段87に対応するSC8では、SA9において決定された推定血圧値EBPが異常であるか否かが、たとえば前回のカフによる血圧測定時を基準としてそれから所定値(たとえば上下へ25%)以上変化した状態が所定の拍数たとえば20拍以上連続して越えたことを以て判定される。このSC8の判断が否定された場合はSC10以下が直接的に実行されるが、肯定された場合は、SC9において上記推定血圧値EBPの異常を示すためのEBPフラグがオン状態とされる。
【0068】
そして、SC10では、EBPフラグがオン状態とされ且つRRフラグがオン状態とされているか否か、或いはEBPフラグがオン状態とされ且つVRフラグがオン状態とされているか否かが判断される。このSC10の判断が否定された場合は血圧測定周期判定手段90に対応するSB12が実行される。このSB12では、図7のSA5においてカフ10による血圧測定が行われてからの経過時間が予め設定された血圧測定周期TBPすなわちキャリブレーション周期を経過したか否かが判断される。このSB12の判断が否定された場合には、前記SB1以下の血圧監視ルーチンが繰り返し実行され、推定血圧値EBPが1拍毎に連続的に決定され、且つその決定された推定血圧値EBPが表示器32において時系列的にトレンド表示される。しかし、このSB12の判断が肯定された場合には、前記対応関係を再決定するために図7の血圧測定時ルーチンが再び実行される。
【0069】
しかし、上記SC10の判断が肯定された場合は、図10のSB13が実行されて推定血圧値EBPの異常表示が表示器32において行われた後、対応関係を再決定させるために図7の血圧測定時ルーチンが再び実行されることにより、カフによる血圧測定が起動される。
【0070】
上述のように、本実施例によれば、血管硬さ指数算出手段92(SA9)において、血圧測定手段70(SA5)により測定された血圧値BPに基づいて、前記生体の血管の硬さを表す血管硬さ指数Ia が算出され、判断基準値修正手段98(SA13)では、その血管硬さ指数Ia が予め設定された所定範囲を越えたことに基づいて、血圧測定手段70(SA5)による血圧測定が起動させられやすくなるように、推定血圧値異常判定手段87(SC8)における判断基準値が修正されるので、血管の弾性が失われている場合および血管が弛緩しすぎている場合には、血圧測定手段70(SA5)による血圧測定が起動させられやすくなるため、早期に生体の血圧値BPが測定される。
【0071】
また、本実施例によれば、血管硬さ指数算出手段92(SA9)において、血圧測定手段70(SA5)により測定された血圧値BPに基づいて、前記生体の血管の硬さを表す血管硬さ指数Ia が算出され、その血管硬さ指数の変化値ΔIa が変化値算出手段94(SA10)において算出され、判断基準値修正手段98(SA13)では、その変化値ΔIa が予め設定された所定値を越えたことに基づいて、血圧測定手段70(SA5)による血圧測定が起動させられやすくなるように、推定血圧値異常判定手段87(SC8)における判断基準値が修正されるので、血圧監視中に血管硬さが大きく変化し、推定血圧値EBPの正確性が低下した場合には、血圧測定手段70(SA5)による血圧測定が起動させられやすくなるため、早期に生体の血圧値BPが測定される。
【0072】
また、本実施例によれば、酸素飽和度算出手段96(SB6)において、光電脈波検出プローブ38により検出された末梢部の脈波に基づいて末梢部の酸素飽和度SaO2が算出され、判断基準値修正手段98(SB4乃至SB6)では、その酸素飽和度SaO2が予め設定された所定値よりも低くなった場合に、その酸素飽和度SaO2とその所定値との差に基づいて、血圧測定手段70(SA5)による血圧測定が起動させられやすくなるように、推定血圧値異常判定手段87(SC8)における判断基準値が修正されるので、血管の硬さが大きく変化したことにより生体の血圧が変動した場合に血圧に先行して低下する末梢血管の酸素飽和度SaO2の異常の程度に基づいて、血圧測定手段70(SA5)による血圧測定が起動させられやすくなるため、早期に生体の血圧値BPが測定される。
【0073】
また、本実施例の血圧監視装置8は、予め設定された血圧測定周期TBP毎に、血圧測定手段70(SA5)による血圧測定を起動させる血圧測定起動手段86(SB12)と、血圧測定手段70(SA5)による最高血圧値BPSYS が予め設定された警戒値AL(80mmHg)を下回った場合には、血圧測定周期TBPを短くする血圧測定周期変更手段100(SA8)とを、さらに含むものであることから、最高血圧値BPSYS が予め設定された警戒値ALを下回った場合には、短周期で血圧測定手段70(SA5)による血圧測定が起動されるので、早期に生体の血圧値BPが測定される。
【0074】
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、本発明はその他の態様においても適用される。
【0075】
たとえば、前述の実施例の図7に示された血圧測定時ルーチンでは、血管硬さ指数算出手段92に対応するSA9において、脈圧PM を平均血圧値BPMEANで割ることにより血管硬さ指数Ia が算出されていたが、SA2において算出される脈波伝播速度VM または脈波伝播時間の逆数1/DTRPを、SA5で測定された血圧値BPで割ることにより血管硬さ指数Ia が算出されるものであってもよい。この場合は、推定血圧値EBPの決定に用いられる脈波伝播速度情報に基づいて血管硬さ指数Ia が算出されるので、血管硬さ指数の変化値ΔIa が推定血圧値EBPの正確性を好適に反映する。
【0076】
また、前述の実施例では、血圧測定周期変更手段100(SA8)において血圧測定周期TBPを短周期に変更するか否かは、最高血圧値BPSYS が予め設定された警戒値ALを下回ったか否かによって判断されていたが、平均血圧値BPMEANまたは最低血圧値BPDIA が予め設定された警戒値ALを下回ったか否かによって判断されるものであってもよい。
【0077】
また、前述の実施例では、推定血圧値EBPは、対応関係決定手段76(SA6)において決定された前記数式2または数式3の関係から、逐次算出される実際の脈波伝播速度情報を用いて決定されていたが、心拍周期RRおよび脈波面積VRも生体の血圧と相関があるので、数式5から推定血圧値EBPが決定されてもよい。なお、数式5におけるα、β、γ、δは予め設定される定数である。
【0078】
【数5】
EBP=αVM +βRR+γVR+δ
【0079】
また、前述の実施例において、図10の判断基準値修正手段98に対応するSB8では、修正される推定血圧値EBPの異常を判断する判断基準値が、酸素飽和度SaO2と予め設定された所定値との差に対して負の比例関係になるように設定されていたが、修正される推定血圧値EBPの判断基準値が、酸素飽和度SaO2と所定値との差に対して反比例の関係になるように設定されてもよい。
【0080】
なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲においてその他種々の変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である血圧監視装置の回路構成を説明するブロック線図である。
【図2】図1の実施例に用いられる反射型光電脈波検出プロ−ブの体表面に対向する面を示す図である。
【図3】図1の実施例における電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図4】図1の実施例における電子制御装置の制御作動により求められる時間差DTRPを例示する図である。
【図5】図1の実施例において求められた推定血圧値EBP、心拍周期RR、および脈波面積VRが表示器にトレンド表示された例を示す図である。
【図6】図1の実施例において、脈波面積VRの正規化の方法を説明する図である。
【図7】図1の実施例のおける電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、カフによる血圧測定時に実行される血圧測定時ルーチンを示す図である。
【図8】図1の実施例において用いられる、血管硬さ指数Ia と推定血圧値EBPの異常を判断する判断基準値との関係を説明する図である。
【図9】図1の実施例において用いられる、血管硬さ指数の変化値ΔIa と推定血圧値EBPの異常を判断する判断基準値との関係を説明する図である。
【図10】図1の実施例における電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、血圧監視ルーチンを説明する図である。
【図11】図1の実施例において用いられる、酸素飽和度SaO2と推定血圧値EBPの異常を判断する判断基準値との関係を説明する図である。
【図12】図11のSB11における血圧測定起動判定ルーチンの作動を詳しく説明する図である。
【符号の説明】
8:血圧監視装置
70:血圧測定手段
78:推定血圧値決定手段
86:血圧測定起動手段
92:血管硬さ指数算出手段
94:変化値算出手段
98:判断基準値修正手段
Claims (1)
- 生体の一部への圧迫圧力を変化させるカフを用いて該生体の血圧値を測定する血圧測定手段と、該血圧測定手段による血圧値と該生体の脈波伝播速度情報との間の予め設定された関係から実際の生体の脈波伝播速度情報に基づいて該生体の推定血圧値を逐次決定する推定血圧値決定手段と、該推定血圧値決定手段により決定された推定血圧値が予め設定された判断基準値を越えたことに基づいて前記血圧測定手段による血圧測定を起動させる血圧測定起動手段とを備えた血圧監視装置であって、
前記生体の末梢部に装着され、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの吸光係数が大きく異なる波長の光、および酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの吸光係数が略等しい波長の光の2つの光を用いて、該生体の末梢部の脈波を検出する光電脈波検出プローブと、
該光電脈波検出プローブにより検出された末梢部の脈波に基づいて、該末梢部の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出手段と、
該酸素飽和度算出手段において算出された酸素飽和度が予め設定された所定値よりも低くなった場合は、該酸素飽和度と該所定値との差に基づいて、前記血圧測定手段による血圧測定が起動させられやすくなるように、前記血圧測定起動手段における判断基準値を修正する判断基準値修正手段と
を、含むことを特徴とする血圧監視装置。
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