JP4227107B2 - 血圧測定装置 - Google Patents
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Description
また、上記取り付け構造では、光電センサを測定箇所に取り付けるのに、固定用のバンドを両手でつかんで拡げた状態にしておき、その後、測定箇所にバンドを被せてゆくといった作業が必要となり、この点においても改善の余地があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、指、手首に加えて耳たぶ等の平らな部分への取り付けが簡単に行うこと出来る光電センサ並びに、それを用いた血流量測定装置を提供することを目的とする。
受光素子を複数個備えていれば、受光信号の位相差から血流の速度を算出することが可能となる。そして、血圧値は圧脈波データ、血流量データに加えて、血流の速度も加味した上で決定されるから、決定される血圧値の信頼性が高まる。
ノイズを除去することが出来るから、測定精度が高まる。また、請求項3の発明によれば、被測定部位に対する光電センサの取り付けをワンタッチで行うことが出来るから、取り付け操作性に優れる。また、被測定部位を両保持部材間に挟み込んで保持する取り付け形式であるから、指、手首等に加えて、耳たぶへの取り付けも可能となる。
本発明に係る血圧測定装置を図1ないし図12を参照して説明する。
血圧測定装置1は基準となる血圧値(絶対値)を測定するためのカフ圧センサ4と、被験者の耳たぶに取り付けて同部位の血流量の変化(相対値)を経時的に測定する光電センサ40と、両センサ4、40から得られるデータに基づいて演算処理を行うデータ処理装置20とを備え、カフ圧センサ4並びに光電センサ40の双方のセンサを使用して予備測定(装置のキャリブレーション、並びに基準値の取得)を行った後、光電センサ40のみを使用して本測定を行い、被験者の血圧を連続して算出するものである。以下、カフ圧センサ4並びに光電センサ40の構成について説明し、その後、データ処理装置20内における具体的な処理手順について説明する。
なお、光電センサ40に接続されたローパスフィルタ14ではノイズとなる低周波成分を除去するためにこの実施形態では30HZ以下の成分をカットし、また、同じくハイパスフィルタ15では所定の高周波成分(150HZ以上)をカットすることが出来るような設定となっている。
R=L/(t2−t1)・・・・・・・・(a)
データ処理装置20は図1に示すように、A/D変換部21、CPU25、メモリ27から構成されており、カフ圧センサ4、並びに光電センサ40から出力された信号はA/D変換部21によってアナログ信号からディジタル信号に変換された後、CPU25に入力される。
CPU25ではカフ圧センサ4から圧脈波の入力があると、これに基づいて基準となる最高・最低の両血圧値及び脈拍数の各絶対値が算出される(図7におけるa、bの工程)。
続いて、最高、最低血圧算出の対象となった時(以下、基準時)における血圧面積(基準血圧面積)Aoが算出される(cの工程)。基準血圧面積Aoは時間を横軸に血圧を縦軸にとって、1心拍の周期To内における最高・最低の両血圧値Po1、Po2によって定まる平面図形の面積によって決定される。具体的には、図9に示すように、基準血圧面積Aoは横の辺が1心拍時間To、縦の辺が最低血圧Po2によって形成される長方形の領域(下部領域面積Aop2)と、底辺が1心拍時間To、高さが最高血圧Po1と最低血圧Po2の差となって表される三角形の領域(上部領域面積Aop1)との和、すなわち以下の(1)式から(3)式に基づいて算出される。
Aop1=(Po1−Po2)/2×To・・・・・・・・(1)
Aop2=Po2×To・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
Ao=Aop1+Aop2・・・・・・・・・・・・・・・(3)
ここで、Aop1とAop2との比をKとする。
Aop1:Aop2=K・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
尚、この基準脈波面積Vo並びに、後述する脈波面積Vtが本発明の血流データに相当するものである。
本測定では光電センサ40によって被験者の血管に対して検出光が照射され、両受光素子45、55により光電容積脈波が経時的に出力されるが、この場合においても、各受光素子55A、55Bからの受光信号はローパス・ハイパスの両フィルタ14、15によって所定周波数域の周波成分が除去された後、A/D変換部21によってデジタル信号に変換され、その後、CPU25に入力される。
Atp1=(Pt1−Pt2)/2×Tt・・・・・・・・(5)
Atp2=Pt2×Tt・・・・・・・・・・・・・・・・(6)
At=Atp1+Atp2・・・・・・・・・・・・・・・(7)
ここで、血圧面積Atの上部領域面積Atp1と下部領域面積Atp2との比率が、基準血圧面積Aoの上部領域面積Aop1と下部領域面積Aop2との比率Kと等しいと仮定すると次の(8)式が得られる。
Atp1:Atp2=K・・・・・・・・・・・・・・・・(8)
Atp1=K/(1+K)×At・・・・・・・・・・・・(9)
Atp2=1/(1+K)×At・・・・・・・・・・・・(10)
Pt2=At/((1+K)×Tt)・・・・・・・・・・(11)
Pt1=(2K+1)×At/((1+K)×Tt)・・・(12)
すなわち、基準速度Roに対して本測定時の光電容積脈波の速度Rtが大きな値である場合には、補正係数として1以上の値が上記(5)式から(12)式に基づいて算出された血圧値に対して乗ぜられる。これは、血流、光電容積脈波の速度が早ければ早いほど血圧(動圧成分)が上昇するためである。
一方、これとは反対に基準速度Roに対して、本測定時の光電容積脈波の速度Rtが小さな値である場合には、血圧値が上記数式で得られた値より小さくなるように補正係数は1以下の値とされている。
血圧の測定を行うにはまず基準となる血圧値を測定するために予備測定を行う。それには、カフバンド2を被験者の指先から奥側に向けて被せて、被験者の手首又は前腕にカフ圧センサ4をセットするとともに、以下の要領で被験者の耳たぶに対して光電センサ40の取り付けを行う。
一方、光電センサ40の投光素子45からは耳たぶの毛細血管に向けて検出光が照射される。光電センサ40からの検出光の一部は血管内において吸収されるが、検出光のうち血管を透過した透過光が隣接される2個の受光素子55によってそれぞれ受光され、各受光素子55からは透過光の光量に応じた大きさの受光信号が出力され、これがCPU25に入力される。
そして、CPU25ではa工程からfの工程を経て、最高・最低の両血圧Po1、Po2の測定、基準速度Ro、面積比(Ao/Vo)等の算出が行われる。
本実施形態の血圧測定装置1は上記した血圧値の算出の他に動脈血酸素飽和度(血中酸素飽和量)SaO2を算出するようになっており、以下その算出手順について図13のフローチャートを参照して説明する。
まず、前述したように、カフ圧センサ4及び光電センサ40より圧脈波、光電容積脈波を検出し、これらに基づきデータ処理装置20が血圧値を算出する。その後、血圧値から血管内の圧力変動ΔPを算出するとともに、実施形態1の(a)式に従って血流速度Rを算出する。
Q=π×d2×R・・・・・・・・・・・・・・・・(13)
Co=E×Q・・・・・・・・・・・・・・・・・・(14)
Cx=Co/S・・・・・・・・・・・・・・・・・(15)
E・・・脈拍
S・・・・体表面積(本実施形態では、S=3.4L/min/m2とする)
d・・・・血管径(本実施形態では、d=0.15cmとする)
SaO2=(CaO2−CvO2)×Cx・・・・・(16)
そして、動脈血酸素飽和度SaO2の推移がモニタ30に表示される。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
41、55…挟持板
45…投光素子
55…受光素子
62…コイルばね
Claims (3)
- 被測定部位の血管に対して所定波長の検出光を照射する投光素子と、前記投光素子から前記血管に向けて照射された前記検出光を受光するように配置され受光量に応じた大きさの受光信号をそれぞれ出力する複数個の受光素子とを備え、前記被測定部位内部の血管を流れる血流量の変化である光電容積脈波を各受光素子にて各々検出する光電センサと、
前記光電センサの備える一の受光素子から得られた光電容積脈波の脈波面積を1心拍ごとに決定する脈波面積決定手段と、
前記複数個の受光素子から得られる光電容積脈波の位相差に基づいて前記光電容積脈波の速度データを決定する速度決定手段と、
被験者の血管を圧迫するためのカフと、
このカフによって圧迫された部分から圧脈波を検出するカフ圧センサと、
前記カフ圧センサから得られる圧脈波データ、前記脈波面積、並びに前記光電容積脈波の速度データに基づいて被験者の血圧値を決定する血圧決定手段と、を有することを特徴とする血圧測定装置。 - 前記受光素子から得られる受光信号のノイズ成分を除去するノイズ除去回路を備えたことを特徴とする請求項1に記載の血圧測定装置。
- 前記光電センサは、
ヒンジによって回動可能に連結され、前記被測定部位を挟持可能な一対の保持部材と、
前記両保持部材の相手側に対する対向面にそれぞれ設けられ、前記投光素子、前記受光素子をそれぞれ収容させる凹部と、
前記両保持部材を挟み方向に付勢する付勢部材と、を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の血圧測定装置。
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