JP3840818B2 - 血圧監視装置 - Google Patents
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- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
Description
【０００１】
【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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記推定血圧値ＥＢＰと脈波伝播速度情報との対応関係を決定するに際しては、少なくとも２組の生体の血圧値ＢＰと脈波伝播速度情報を必要とするけれども、その関係を精度よく決定するためには、２つの生体の血圧値が可及的に離隔した値であることが望まれる。しかしながら、従来では、第２回目のカフによる血圧測定が実際の生体の血圧に拘わらず実行されていたため、必ずしも充分な精度で対応関係を決定することができなかった。また、上記２つの生体の血圧値の間が十分に離隔した測定値が得られるまでカフによる血圧測定を繰り返し実行させることが考えられるが、このような場合には、そのカフによる血圧測定の繰り返しのために長時間必要となるとともに、生体に不要な負担を与えるという不都合がある。
【０００４】
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、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推定血圧値を決定する血圧監視装置において、推定血圧値と脈波伝播速度情報との対応関係を十分な精度で効率よく決定できるようにすることにある。
【０００５】
本発明者は、以上の事情を背景として種々研究を重ねるうち、血管が硬くなると、その血管を脈波が伝播する速度が速くなり、血管が弛緩すると、その血管を脈波が伝播する速度は遅くなることを見いだした。すなわち、脈波伝播速度情報と、その脈波伝播速度情報に基づいて決定される推定血圧値との予め設定された直線関係における傾きは、血管の硬さに比例することを見いだした。本発明は、このような知見に基づいて為されたものであり、血管の硬さに基づいて、脈波伝播速度情報と推定血圧値との間の予め設定された直線関係の傾きを決定するようにしたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、前記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直線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を備えて、その推定血圧値決定手段により決定される推定血圧値に基づいて、前記生体の血圧を監視する血圧監視装置であって、(a) 生体の末梢部の脈波を逐次検出する末梢脈波検出装置と、(b) その末梢脈波検出装置により逐次検出される末梢部の脈波から、その末梢部の脈波に基づく末梢脈波情報を逐次算出する末梢脈波情報算出手段と、(c) その末梢脈波情報算出手段により逐次算出された末梢脈波情報に基づいて、前記生体の血管硬さ指数を逐次算出する血管硬さ指数算出手段と、(d) その血管硬さ指数算出手段において算出された血管硬さ指数に基づいて、前記予め設定された直線の傾きを更新する傾き更新手段とを、含むことにある。
【０００９】
【発明の効果】
このようにすれば、末梢脈波情報算出手段では、末梢脈波検出装置により逐次検出された末梢部の脈波から、その末梢部の脈波に基づく末梢脈波情報が逐次算出され、血管硬さ指数算出手段では、末梢脈波情報算出手段において逐次算出された末梢脈波情報に基づいて生体の血管硬さ指数が逐次算出される。そして、傾き更新手段において、その血管硬さ指数算出手段で逐次算出された血管硬さ指数に基づいて、前記予め設定された直線の傾きが逐次更新されるので、推定血圧値と脈波伝播速度情報との対応関係の精度が向上する。
【００１０】
【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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
図２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の圧迫圧力を所定の目標圧力値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。
【００２２】
脈波伝播速度情報算出手段７４は、図３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。
【００２３】
【数１】
ＶM ＝Ｌ／（ＤＴRP−ＴPEP ）
【００２４】
血管硬さ指数算出手段７６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（たとえば平均血圧値ＢＰMEAN）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）。なお、ここで言う血管とは、大動脈や、カフ１０が巻回されている上腕部の大きな動脈、または心臓からプローブ３８が装着されている部位までの動脈を指す。
【００２５】
対応関係決定手段７８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。
【００２６】
【数２】
ＥＢＰ＝α（ＤＴRP）＋β
（但し、αは負の定数、βは正の定数）
【００２７】
【数３】
ＥＢＰ＝α（ＶM ）＋β
（但し、αは正の定数、βは正の定数）
【００２８】
上記数式２または数式３に示された脈波伝播速度情報と推定血圧値ＥＢＰとの間の直線関係は、動脈内を伝播する脈波の脈波伝播速度情報が血圧値ＢＰと対応して変化することに基づいているが、脈波伝播速度情報は、脈波が伝播する動脈の硬さによっても変化する。図４は、血管硬さ指数Ｉa の異なる２つの場合において、平均血圧値ＢＰMEANと脈波伝播速度ＶM との関係を示す一例であり、血管硬さ指数Ｉa が異なると、血圧値ＢＰと脈波伝播速度ＶM との対応関係も異なることを示している。従って、より正確な推定血圧値ＥＢＰを算出するため、対応関係決定手段７８は、血管硬さ指数算出手段７６において算出された血管硬さ指数Ｉa に基づいて、対応関係を決定する。
【００２９】
すなわち本実施例においては、上記対応関係決定手段７８は、血管硬さ指数算出手段７６において算出された血管硬さ指数Ｉa に基づいて、上記数式２または数式３の傾きαを決定する傾き決定手段８０と、血圧測定手段７０において測定された血圧値ＢＰと、血圧測定手段７０による血圧測定時に決定された前記脈波伝速度情報とから、傾き決定手段８０において傾きαが決定された数式２または数式３の切片βを決定する切片決定手段８２とを備えている。
【００３０】
上記傾き決定手段８０は、たとえば数式４に示された血管硬さ指数Ｉa と係数αとの対応関係から、前記血管硬さ指数算出手段７６で算出された血管硬さ指数Ｉa に基づいて、数式２または数式３の係数αを決定する。なお、数式４において、定数ｋおよびｃの値は予め実験により決定された値であり、単一の値であってもよいし、患者毎、或いは疾患毎に決定されるものであってもよい。
【００３１】
【数４】
α＝ｋＩa ＋ｃ （ｋは正の定数、ｃは定数）
【００３２】
推定血圧値決定手段８４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を表示器３２にトレンド表示させる。
【００３３】
血圧測定起動手段８６は、推定血圧値決定手段８４により決定された推定血圧値ＥＢＰ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７０による血圧測定を起動させる。すなわち、血圧測定起動手段８６は、推定血圧値決定手段８４により決定された推定血圧値ＥＢＰが予め設定された判断基準値たとえば血圧測定手段７０による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以上変化したことを以て異常判定する推定血圧値異常判定手段としても機能し、推定血圧値ＥＢＰの異常が判定され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。
【００３４】
図６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。
【００３５】
図６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カウンタ、レジスタ等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時間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) が算出される。
【００３６】
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。
【００３７】
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ＢＰ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。
【００３８】
続く血管硬さ指数算出手段７６に対応するＳＡ６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（＝ＰM ／ＢＰMEAN）ことにより、血管硬さ指数Ｉa が算出される。
【００３９】
次に、前記対応関係決定手段７８に対応するＳＡ７乃至ＳＡ８が実行される。すなわち、傾き決定手段８０に対応するＳＡ７では、ＳＡ６で算出された血管硬さ指数Ｉa が、予め定数ｋ，ｃの値が決定されている数式４に代入されることにより係数αが算出され、その値が脈波伝播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）における傾きαとして決定される。
【００４０】
続く切片決定手段８２に対応するＳＡ８では、上記ＳＡ７で傾きαが決定された数式２または数式３に、ＳＡ５で決定された血圧値ＢＰ、たとえば最高血圧値ＢＰSYS と、その血圧値ＢＰが測定された時の脈波伝播速度情報、すなわちＳＡ２において算出された脈波伝播速度情報とが代入されることにより、数式２または数式３の切片βが算出される。
【００４１】
上記のようにして脈波伝播速度情報血圧対応関係が決定されると、ＳＡ９において、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ＳＡ９の判断が否定された場合はＳＡ９が繰り返し実行されるが、肯定された場合は、前記脈波伝播情報算出手段７４に対応するＳＡ１０において、新たに入力された心電波形のＲ波および光電脈波についての脈波伝播時間ＤＴRPおよび脈波伝播速度ＶM がＳＡ２と同様にして算出される。
【００４２】
そして、推定血圧値決定手段８４に対応するＳＡ１１において、上記ＳＡ７乃至ＳＡ８において求められた伝播速度情報血圧対応関係から、上記ＳＡ１０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。
【００４３】
次いで、前記血圧測定起動手段８６に対応するＳＡ１２では、推定血圧値ＥＢＰが予め設定された判断基準値を越えたか否かが判断される。このＳＡ１２の判断が否定された場合は、続くＳＡ１３において、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１５乃至２０分程度の設定周期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。
【００４４】
上記ＳＡ１３の判断が否定された場合には、前記ＳＡ９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ＳＡ１３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前記ＳＡ２以下のカフキャリブレーションルーチンが再び実行される。
【００４５】
また、前記ＳＡ１２の判断が肯定された場合は、ＳＡ１４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ＳＡ２以下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。
【００４６】
上述のように、本実施例によれば、血管硬さ指数算出手段７６（ＳＡ６）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、傾き決定手段８０（ＳＡ７）では、血管硬さ指数算出手段７６（ＳＡ６）において算出された血管硬さ指数Ｉa に基づいて数式２または数式３の傾きαが決定され、切片決定手段８２（ＳＡ８）では、血圧測定手段７０（ＳＡ５）において測定された血圧値ＢＰと、その血圧測定手段７０（ＳＡ５）による血圧測定時に決定された脈波伝播速度情報とから、その傾きαが決定された数式２または数式３の切片βが決定されるので、１回の血圧測定手段７０（ＳＡ５）による血圧測定により、推定血圧値ＥＢＰと脈波伝播速度情報との対応関係が決定できる。
【００４７】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前述の実施例と共通する部分は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４８】
図７は、請求項２に対応する発明の実施例における血圧監視装置の要部を説明する機能ブロック線図である。本実施例の血圧監視装置では、装置の機構および回路構成は前述の図１の実施例と共通するが、電子制御装置２８における制御作動において相違する。以下、その相違点を中心に説明する。
【００４９】
図７において、脈波面積算出手段８８は、本実施例において末梢脈波情報算出手段として機能するものであり、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８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。
【００５０】
血管硬さ指数算出手段９０は、脈波面積算出手段８８において逐次算出された正規化脈波面積ＶＲに基づいて、生体の血管硬さ指数Ｉa を逐次算出する。上記正規化脈波面積ＶＲは、生体の血圧に対応して変動するため、たとえば、脈波伝播速度情報算出手段７４において逐次算出される脈波伝播速度ＶM または脈波伝播時間ＤＴRPの逆数を、逐次算出される正規化脈波面積ＶＲで割った値を血管硬さ指数Ｉa とする（Ｉa ＝ＶM ／ＶＲ、（１／ＤＴRP）／ＶＲ）。
【００５１】
傾き更新手段９２は、血管硬さ指数算出手段９０において算出された血管硬さ指数Ｉa に基づいて、推定血圧値ＥＢＰと脈波伝播速度情報との対応関係を表す数式２または数式３の関係の傾きαを更新する。たとえば、数式５に示された血管硬さ指数Ｉa と係数αとの対応関係から、前記血管硬さ指数算出手段９０で算出された血管硬さ指数Ｉa に基づいて、数式２または数式３の係数αを更新する。なお、数式５において、定数ｋ’およびｃ’の値は予め実験的に決定された値であり、単一の値であってもよいし、患者毎、或いは疾患毎に決定されるものであってもよい。
【００５２】
【数５】
α＝ｋ’Ｉa ＋ｃ’（ｋ’は正の定数、ｃ’は定数）
【００５３】
なお、本実施例の対応関係決定手段７８は、前述の実施例と同様にして、傾き決定手段８０および切片決定手段８２を備えて、血管硬さＩa に基づいて対応関係を決定するものであってもよいが、従来と同様に、少なくとも２組の生体の血圧値ＢＰと脈波伝播速度情報に基づいて対応関係を決定する等、他の方法により対応関係を決定するものであってもよい。
【００５４】
図９は、本実施例の血圧監視装置における演算制御装置２８の制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【００５５】
図９において、まずＳＢ１乃至ＳＢ５では、前述の実施例のＳＡ１乃至ＳＡ５と同様の処理が実行されることにより、血圧値ＢＰが測定される。続く対応関係決定手段７８に対応するＳＢ６では、ＳＢ２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、ＳＢ５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、ＳＢ５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。
【００５６】
上記のようにして脈波伝播速度情報血圧対応関係が決定されると、ＳＢ７において、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ＳＢ７の判断が否定された場合はＳＢ７が繰り返し実行されるが、肯定された場合は、前記脈波面積算出手段８８に対応するＳＢ８において、新たに入力された光電脈波から正規化脈波面積ＶＲが算出される。
【００５７】
続く前記脈波伝播情報算出手段７４に対応するＳＢ９では、ＳＢ７において入力された心電波形のＲ波および光電脈波についての脈波伝播時間ＤＴRPおよび脈波伝播速度情報がＳＢ２と同様にして算出され、続く血管硬さ指数算出手段９０に対応するＳＢ１０では、上記ＳＢ９において算出された脈波伝播時間の逆数１／ＤＴRPまたは脈波伝播速度ＶM が、上記ＳＢ８において算出された正規化脈波面積ＶＲで割られることにより、血管硬さ指数Ｉa が算出される。
【００５８】
続く傾き更新手段９２に対応するＳＢ１１では、上記ＳＢ１０で算出された血管硬さ指数Ｉa が、前記数式５に代入されることにより係数αが新たに算出され、その新たに算出された係数αが前記ＳＢ６において決定された数式２または数式３の係数αとして更新される。
【００５９】
続くＳＢ１２乃至ＳＢ１５では、図６のＳＡ１１乃至ＳＡ１４と同様の処理が実行されることにより、ＳＢ１１において係数αが更新された数式２または３に基づいて、推定血圧値ＥＢＰが決定および出力され、その推定血圧値ＥＢＰに基づいて血圧測定手段７０による血圧測定を起動させるか否かが判断される。
【００６０】
上述のように、本実施例によれば、脈波面積算出手段８８（ＳＢ８）では、プローブ３８により逐次検出された末梢部の脈波から、正規化脈波面積ＶＲが逐次算出され、血管硬さ指数算出手段９０（ＳＢ１０）では、脈波面積算出手段８８（ＳＢ８）において逐次算出された正規化脈波面積ＶＲに基づいて生体の血管硬さ指数Ｉa が逐次算出される。そして、傾き更新手段９２（ＳＢ１１）において、その血管硬さ指数算出手段９０（ＳＢ１０）で逐次算出された血管硬さ指数Ｉa に基づいて、前記予め設定された数式２または数式３の傾きαが逐次更新されるので、推定血圧値ＥＢＰと脈波伝播速度情報との対応関係の精度が向上する。
【００６１】
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。
【００６２】
たとえば、前述の実施例では、末梢脈波検出装置として、オキシメータ用の光電脈波検出プローブ３８が用いられていたが、撓骨動脈を押圧して脈波を検出する形式の圧脈波センサ、腕や指先などのインピーダンスを電極を通して検出するインピーダンス脈波センサ、指先に装着されて光電脈波を検出する形式の透過型光電脈波センサなどの他の形式のものも用いられ得る。
【００６３】
また、前述の実施例では、脈波面積算出手段８８（ＳＢ８）が末梢脈波情報算出手段として機能し、末梢脈波情報として正規化脈波面積ＶＲが算出されていたが、その正規化脈波面積ＶＲに代えて、たとえば図８に示すような光電脈波の全体の面積Ｓのうちの最高ピークまでの前半部の面積Ｓ1 或いは最高ピーク以後の後半部の面積Ｓ2 を正規化したものが用いられてもよいし、図８に示すような光電脈波においてたとえばＬ・（２／３）に相当する高さの幅寸法ｌを正規化したｌ／Ｌが用いられてもよい。要するに、容積脈波の面積或いは上方への尖り具合（先鋭度）を示す値であればよいのである。
【００６４】
また、前述の第２発明に対応する図９に示される実施例では、一拍毎に逐次求められる正規化脈波面積ＶＲに基づいて、血管硬さ指数Ｉa が算出され、傾きαが更新されていたが、必ずしも一拍毎でなくてもよく、たとえば数拍おき或いは数秒乃至数十秒おきに傾きαが更新されてもよい。
【００６５】
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３】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４】血管硬さ指数の異なる２つの場合において、平均血圧値と脈波伝播速度との関係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る。
【図７】本発明の他の実施例における制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図８】図７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９】図７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る。
【符号の説明】
８：血圧監視装置
３８：プローブ（末梢脈波検出装置）
７０：血圧測定手段
７６：血管硬さ指数算出手段
７８：推定血圧値決定手段
８０：傾き決定手段
８２：切片決定手段
８８：脈波面積算出手段（末梢脈波情報算出手段）
９０：血管硬さ指数算出手段
９２：傾き更新手段
【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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記推定血圧値ＥＢＰと脈波伝播速度情報との対応関係を決定するに際しては、少なくとも２組の生体の血圧値ＢＰと脈波伝播速度情報を必要とするけれども、その関係を精度よく決定するためには、２つの生体の血圧値が可及的に離隔した値であることが望まれる。しかしながら、従来では、第２回目のカフによる血圧測定が実際の生体の血圧に拘わらず実行されていたため、必ずしも充分な精度で対応関係を決定することができなかった。また、上記２つの生体の血圧値の間が十分に離隔した測定値が得られるまでカフによる血圧測定を繰り返し実行させることが考えられるが、このような場合には、そのカフによる血圧測定の繰り返しのために長時間必要となるとともに、生体に不要な負担を与えるという不都合がある。
【０００４】
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、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推定血圧値を決定する血圧監視装置において、推定血圧値と脈波伝播速度情報との対応関係を十分な精度で効率よく決定できるようにすることにある。
【０００５】
本発明者は、以上の事情を背景として種々研究を重ねるうち、血管が硬くなると、その血管を脈波が伝播する速度が速くなり、血管が弛緩すると、その血管を脈波が伝播する速度は遅くなることを見いだした。すなわち、脈波伝播速度情報と、その脈波伝播速度情報に基づいて決定される推定血圧値との予め設定された直線関係における傾きは、血管の硬さに比例することを見いだした。本発明は、このような知見に基づいて為されたものであり、血管の硬さに基づいて、脈波伝播速度情報と推定血圧値との間の予め設定された直線関係の傾きを決定するようにしたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、前記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直線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を備えて、その推定血圧値決定手段により決定される推定血圧値に基づいて、前記生体の血圧を監視する血圧監視装置であって、(a) 生体の末梢部の脈波を逐次検出する末梢脈波検出装置と、(b) その末梢脈波検出装置により逐次検出される末梢部の脈波から、その末梢部の脈波に基づく末梢脈波情報を逐次算出する末梢脈波情報算出手段と、(c) その末梢脈波情報算出手段により逐次算出された末梢脈波情報に基づいて、前記生体の血管硬さ指数を逐次算出する血管硬さ指数算出手段と、(d) その血管硬さ指数算出手段において算出された血管硬さ指数に基づいて、前記予め設定された直線の傾きを更新する傾き更新手段とを、含むことにある。
【０００９】
【発明の効果】
このようにすれば、末梢脈波情報算出手段では、末梢脈波検出装置により逐次検出された末梢部の脈波から、その末梢部の脈波に基づく末梢脈波情報が逐次算出され、血管硬さ指数算出手段では、末梢脈波情報算出手段において逐次算出された末梢脈波情報に基づいて生体の血管硬さ指数が逐次算出される。そして、傾き更新手段において、その血管硬さ指数算出手段で逐次算出された血管硬さ指数に基づいて、前記予め設定された直線の傾きが逐次更新されるので、推定血圧値と脈波伝播速度情報との対応関係の精度が向上する。
【００１０】
【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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
図２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の圧迫圧力を所定の目標圧力値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。
【００２２】
脈波伝播速度情報算出手段７４は、図３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。
【００２３】
【数１】
ＶM ＝Ｌ／（ＤＴRP−ＴPEP ）
【００２４】
血管硬さ指数算出手段７６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（たとえば平均血圧値ＢＰMEAN）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）。なお、ここで言う血管とは、大動脈や、カフ１０が巻回されている上腕部の大きな動脈、または心臓からプローブ３８が装着されている部位までの動脈を指す。
【００２５】
対応関係決定手段７８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。
【００２６】
【数２】
ＥＢＰ＝α（ＤＴRP）＋β
（但し、αは負の定数、βは正の定数）
【００２７】
【数３】
ＥＢＰ＝α（ＶM ）＋β
（但し、αは正の定数、βは正の定数）
【００２８】
上記数式２または数式３に示された脈波伝播速度情報と推定血圧値ＥＢＰとの間の直線関係は、動脈内を伝播する脈波の脈波伝播速度情報が血圧値ＢＰと対応して変化することに基づいているが、脈波伝播速度情報は、脈波が伝播する動脈の硬さによっても変化する。図４は、血管硬さ指数Ｉa の異なる２つの場合において、平均血圧値ＢＰMEANと脈波伝播速度ＶM との関係を示す一例であり、血管硬さ指数Ｉa が異なると、血圧値ＢＰと脈波伝播速度ＶM との対応関係も異なることを示している。従って、より正確な推定血圧値ＥＢＰを算出するため、対応関係決定手段７８は、血管硬さ指数算出手段７６において算出された血管硬さ指数Ｉa に基づいて、対応関係を決定する。
【００２９】
すなわち本実施例においては、上記対応関係決定手段７８は、血管硬さ指数算出手段７６において算出された血管硬さ指数Ｉa に基づいて、上記数式２または数式３の傾きαを決定する傾き決定手段８０と、血圧測定手段７０において測定された血圧値ＢＰと、血圧測定手段７０による血圧測定時に決定された前記脈波伝速度情報とから、傾き決定手段８０において傾きαが決定された数式２または数式３の切片βを決定する切片決定手段８２とを備えている。
【００３０】
上記傾き決定手段８０は、たとえば数式４に示された血管硬さ指数Ｉa と係数αとの対応関係から、前記血管硬さ指数算出手段７６で算出された血管硬さ指数Ｉa に基づいて、数式２または数式３の係数αを決定する。なお、数式４において、定数ｋおよびｃの値は予め実験により決定された値であり、単一の値であってもよいし、患者毎、或いは疾患毎に決定されるものであってもよい。
【００３１】
【数４】
α＝ｋＩa ＋ｃ （ｋは正の定数、ｃは定数）
【００３２】
推定血圧値決定手段８４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を表示器３２にトレンド表示させる。
【００３３】
血圧測定起動手段８６は、推定血圧値決定手段８４により決定された推定血圧値ＥＢＰ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７０による血圧測定を起動させる。すなわち、血圧測定起動手段８６は、推定血圧値決定手段８４により決定された推定血圧値ＥＢＰが予め設定された判断基準値たとえば血圧測定手段７０による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以上変化したことを以て異常判定する推定血圧値異常判定手段としても機能し、推定血圧値ＥＢＰの異常が判定され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。
【００３４】
図６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。
【００３５】
図６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カウンタ、レジスタ等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時間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) が算出される。
【００３６】
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。
【００３７】
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ＢＰ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。
【００３８】
続く血管硬さ指数算出手段７６に対応するＳＡ６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（＝ＰM ／ＢＰMEAN）ことにより、血管硬さ指数Ｉa が算出される。
【００３９】
次に、前記対応関係決定手段７８に対応するＳＡ７乃至ＳＡ８が実行される。すなわち、傾き決定手段８０に対応するＳＡ７では、ＳＡ６で算出された血管硬さ指数Ｉa が、予め定数ｋ，ｃの値が決定されている数式４に代入されることにより係数αが算出され、その値が脈波伝播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）における傾きαとして決定される。
【００４０】
続く切片決定手段８２に対応するＳＡ８では、上記ＳＡ７で傾きαが決定された数式２または数式３に、ＳＡ５で決定された血圧値ＢＰ、たとえば最高血圧値ＢＰSYS と、その血圧値ＢＰが測定された時の脈波伝播速度情報、すなわちＳＡ２において算出された脈波伝播速度情報とが代入されることにより、数式２または数式３の切片βが算出される。
【００４１】
上記のようにして脈波伝播速度情報血圧対応関係が決定されると、ＳＡ９において、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ＳＡ９の判断が否定された場合はＳＡ９が繰り返し実行されるが、肯定された場合は、前記脈波伝播情報算出手段７４に対応するＳＡ１０において、新たに入力された心電波形のＲ波および光電脈波についての脈波伝播時間ＤＴRPおよび脈波伝播速度ＶM がＳＡ２と同様にして算出される。
【００４２】
そして、推定血圧値決定手段８４に対応するＳＡ１１において、上記ＳＡ７乃至ＳＡ８において求められた伝播速度情報血圧対応関係から、上記ＳＡ１０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。
【００４３】
次いで、前記血圧測定起動手段８６に対応するＳＡ１２では、推定血圧値ＥＢＰが予め設定された判断基準値を越えたか否かが判断される。このＳＡ１２の判断が否定された場合は、続くＳＡ１３において、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１５乃至２０分程度の設定周期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。
【００４４】
上記ＳＡ１３の判断が否定された場合には、前記ＳＡ９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ＳＡ１３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前記ＳＡ２以下のカフキャリブレーションルーチンが再び実行される。
【００４５】
また、前記ＳＡ１２の判断が肯定された場合は、ＳＡ１４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ＳＡ２以下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。
【００４６】
上述のように、本実施例によれば、血管硬さ指数算出手段７６（ＳＡ６）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、傾き決定手段８０（ＳＡ７）では、血管硬さ指数算出手段７６（ＳＡ６）において算出された血管硬さ指数Ｉa に基づいて数式２または数式３の傾きαが決定され、切片決定手段８２（ＳＡ８）では、血圧測定手段７０（ＳＡ５）において測定された血圧値ＢＰと、その血圧測定手段７０（ＳＡ５）による血圧測定時に決定された脈波伝播速度情報とから、その傾きαが決定された数式２または数式３の切片βが決定されるので、１回の血圧測定手段７０（ＳＡ５）による血圧測定により、推定血圧値ＥＢＰと脈波伝播速度情報との対応関係が決定できる。
【００４７】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前述の実施例と共通する部分は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４８】
図７は、請求項２に対応する発明の実施例における血圧監視装置の要部を説明する機能ブロック線図である。本実施例の血圧監視装置では、装置の機構および回路構成は前述の図１の実施例と共通するが、電子制御装置２８における制御作動において相違する。以下、その相違点を中心に説明する。
【００４９】
図７において、脈波面積算出手段８８は、本実施例において末梢脈波情報算出手段として機能するものであり、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８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。
【００５０】
血管硬さ指数算出手段９０は、脈波面積算出手段８８において逐次算出された正規化脈波面積ＶＲに基づいて、生体の血管硬さ指数Ｉa を逐次算出する。上記正規化脈波面積ＶＲは、生体の血圧に対応して変動するため、たとえば、脈波伝播速度情報算出手段７４において逐次算出される脈波伝播速度ＶM または脈波伝播時間ＤＴRPの逆数を、逐次算出される正規化脈波面積ＶＲで割った値を血管硬さ指数Ｉa とする（Ｉa ＝ＶM ／ＶＲ、（１／ＤＴRP）／ＶＲ）。
【００５１】
傾き更新手段９２は、血管硬さ指数算出手段９０において算出された血管硬さ指数Ｉa に基づいて、推定血圧値ＥＢＰと脈波伝播速度情報との対応関係を表す数式２または数式３の関係の傾きαを更新する。たとえば、数式５に示された血管硬さ指数Ｉa と係数αとの対応関係から、前記血管硬さ指数算出手段９０で算出された血管硬さ指数Ｉa に基づいて、数式２または数式３の係数αを更新する。なお、数式５において、定数ｋ’およびｃ’の値は予め実験的に決定された値であり、単一の値であってもよいし、患者毎、或いは疾患毎に決定されるものであってもよい。
【００５２】
【数５】
α＝ｋ’Ｉa ＋ｃ’（ｋ’は正の定数、ｃ’は定数）
【００５３】
なお、本実施例の対応関係決定手段７８は、前述の実施例と同様にして、傾き決定手段８０および切片決定手段８２を備えて、血管硬さＩa に基づいて対応関係を決定するものであってもよいが、従来と同様に、少なくとも２組の生体の血圧値ＢＰと脈波伝播速度情報に基づいて対応関係を決定する等、他の方法により対応関係を決定するものであってもよい。
【００５４】
図９は、本実施例の血圧監視装置における演算制御装置２８の制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【００５５】
図９において、まずＳＢ１乃至ＳＢ５では、前述の実施例のＳＡ１乃至ＳＡ５と同様の処理が実行されることにより、血圧値ＢＰが測定される。続く対応関係決定手段７８に対応するＳＢ６では、ＳＢ２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、ＳＢ５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、ＳＢ５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。
【００５６】
上記のようにして脈波伝播速度情報血圧対応関係が決定されると、ＳＢ７において、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ＳＢ７の判断が否定された場合はＳＢ７が繰り返し実行されるが、肯定された場合は、前記脈波面積算出手段８８に対応するＳＢ８において、新たに入力された光電脈波から正規化脈波面積ＶＲが算出される。
【００５７】
続く前記脈波伝播情報算出手段７４に対応するＳＢ９では、ＳＢ７において入力された心電波形のＲ波および光電脈波についての脈波伝播時間ＤＴRPおよび脈波伝播速度情報がＳＢ２と同様にして算出され、続く血管硬さ指数算出手段９０に対応するＳＢ１０では、上記ＳＢ９において算出された脈波伝播時間の逆数１／ＤＴRPまたは脈波伝播速度ＶM が、上記ＳＢ８において算出された正規化脈波面積ＶＲで割られることにより、血管硬さ指数Ｉa が算出される。
【００５８】
続く傾き更新手段９２に対応するＳＢ１１では、上記ＳＢ１０で算出された血管硬さ指数Ｉa が、前記数式５に代入されることにより係数αが新たに算出され、その新たに算出された係数αが前記ＳＢ６において決定された数式２または数式３の係数αとして更新される。
【００５９】
続くＳＢ１２乃至ＳＢ１５では、図６のＳＡ１１乃至ＳＡ１４と同様の処理が実行されることにより、ＳＢ１１において係数αが更新された数式２または３に基づいて、推定血圧値ＥＢＰが決定および出力され、その推定血圧値ＥＢＰに基づいて血圧測定手段７０による血圧測定を起動させるか否かが判断される。
【００６０】
上述のように、本実施例によれば、脈波面積算出手段８８（ＳＢ８）では、プローブ３８により逐次検出された末梢部の脈波から、正規化脈波面積ＶＲが逐次算出され、血管硬さ指数算出手段９０（ＳＢ１０）では、脈波面積算出手段８８（ＳＢ８）において逐次算出された正規化脈波面積ＶＲに基づいて生体の血管硬さ指数Ｉa が逐次算出される。そして、傾き更新手段９２（ＳＢ１１）において、その血管硬さ指数算出手段９０（ＳＢ１０）で逐次算出された血管硬さ指数Ｉa に基づいて、前記予め設定された数式２または数式３の傾きαが逐次更新されるので、推定血圧値ＥＢＰと脈波伝播速度情報との対応関係の精度が向上する。
【００６１】
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。
【００６２】
たとえば、前述の実施例では、末梢脈波検出装置として、オキシメータ用の光電脈波検出プローブ３８が用いられていたが、撓骨動脈を押圧して脈波を検出する形式の圧脈波センサ、腕や指先などのインピーダンスを電極を通して検出するインピーダンス脈波センサ、指先に装着されて光電脈波を検出する形式の透過型光電脈波センサなどの他の形式のものも用いられ得る。
【００６３】
また、前述の実施例では、脈波面積算出手段８８（ＳＢ８）が末梢脈波情報算出手段として機能し、末梢脈波情報として正規化脈波面積ＶＲが算出されていたが、その正規化脈波面積ＶＲに代えて、たとえば図８に示すような光電脈波の全体の面積Ｓのうちの最高ピークまでの前半部の面積Ｓ1 或いは最高ピーク以後の後半部の面積Ｓ2 を正規化したものが用いられてもよいし、図８に示すような光電脈波においてたとえばＬ・（２／３）に相当する高さの幅寸法ｌを正規化したｌ／Ｌが用いられてもよい。要するに、容積脈波の面積或いは上方への尖り具合（先鋭度）を示す値であればよいのである。
【００６４】
また、前述の第２発明に対応する図９に示される実施例では、一拍毎に逐次求められる正規化脈波面積ＶＲに基づいて、血管硬さ指数Ｉa が算出され、傾きαが更新されていたが、必ずしも一拍毎でなくてもよく、たとえば数拍おき或いは数秒乃至数十秒おきに傾きαが更新されてもよい。
【００６５】
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３】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４】血管硬さ指数の異なる２つの場合において、平均血圧値と脈波伝播速度との関係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る。
【図７】本発明の他の実施例における制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図８】図７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９】図７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る。
【符号の説明】
８：血圧監視装置
３８：プローブ（末梢脈波検出装置）
７０：血圧測定手段
７６：血管硬さ指数算出手段
７８：推定血圧値決定手段
８０：傾き決定手段
８２：切片決定手段
８８：脈波面積算出手段（末梢脈波情報算出手段）
９０：血管硬さ指数算出手段
９２：傾き更新手段
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直線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を備えて、該推定血圧値決定手段により決定される推定血圧値に基づいて、前記生体の血圧を監視する血圧監視装置であって、
生体の末梢部の脈波を逐次検出する末梢脈波検出装置と、
該末梢脈波検出装置により逐次検出される末梢部の脈波から、該末梢部の脈波に基づく末梢脈波情報を逐次算出する末梢脈波情報算出手段と、
該末梢脈波情報算出手段により逐次算出された末梢脈波情報に基づいて、前記生体の血管硬さ指数を逐次算出する血管硬さ指数算出手段と、
該血管硬さ指数算出手段において算出された血管硬さ指数に基づいて、前記予め設定された直線の傾きを更新する傾き更新手段と
を、含むことを特徴とする血圧監視装置。
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