JP4413431B2 - 電子血圧計及び血圧の測定方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、電子血圧計に関し、特に、手首にカフを装着して血圧を測定する場合などに好適な電子血圧計及び、この電子血圧計を用いた血圧の測定方法に関する。
背景技術
従来の電子血圧計は、カフを上腕に装着して血圧を測定していたが、カフの装着に際して袖を大きくまくり上げる必要があり煩わしかった。この煩わしさを避けるために、最近はカフを手首に装着するタイプの電子血圧計が提案されてきている。しかし、手首は上腕と異なり、主動脈が複数あるため、カフの装着状態によって検出される脈波が多様になり再現性がよくない。したがって、カフの装着の仕方によっては正確な血圧を測定することができないことがあった。
すなわち、手首にカフを装着する手首式の血圧計も、上腕にカフを装着する上腕式の血圧計と同じように、動脈をカフで圧迫することにより阻血して血圧を測定するものであるが、手首にはとう骨動脈と尺骨動脈があり、その周囲にはとう骨や尺骨等の障害物がある。このため、カフで手首を圧迫する場合、カフの圧迫圧力はこれらの骨を含む手首組織を介して、これら２本の動脈を圧迫することになる。
カフが動脈を圧迫する際の圧力伝達効率は、動脈の位置（手首表面からの深さ）や、動脈と手首組織（特に骨や腱）との位置関係によって決まるため、両動脈にかかる実質的な圧迫圧力は、必ずしも同じになるとは限らない。動脈にかかる圧迫圧力が異なる場合は、伝達効率の悪い動脈の脈波振幅は第１ピークとして高圧側で発生し、伝達効率のよい動脈の脈波振幅は第２ピークとして低圧側で発生することになる。このため、脈波検出手段が検出する脈波は、両動脈の脈波振幅の合成波を検出することになり、結果的に２ヵ所のピークを検出することになる。また、カフの圧迫圧の伝達効率は、カフの装着方法および被験者によって変わるため、得られる脈波振幅はばらついて多様になり、再現性がよくない。
このように、脈波検出手段が検出した脈波に第１ピークの脈波が含まれていた場合、得られた脈波振幅をそのまま使って血圧値を決定すると血圧値が高くなることがあり、血圧値がばらつく原因になる。
また、発明者が被験者１０人について調査を行った結果によると、血圧測定時に脈波のピークが２ヵ所で発生しやすい被験者については、カフの装着位置に拘わらず第１ピークの脈波は、最大振幅脈波より高圧側における、最大振幅脈波の５０〜８０％の振幅値を示すカフ圧において高い頻度で見られた。
なお、この第１ピークの脈波は、とう骨動脈と尺骨動脈にかかる圧力が実質上異なる場合には検出されるが、両動脈にかかる圧力が同じ場合は検出されない。また第２ピークのみを検出した直後に第１ピークと第２ピークを検出する場合もあり再現性が良くない。
一方、第２ピークの脈波の振幅は通常最大振幅をとることが多く、脈波振幅には再現性がある。
これらのことを総合的に勘案すると、カフを手首に装着する電子血圧計において、正確な血圧値を再現性よく測定するには、再現性の悪い第１ピークの脈波振幅をキャンセルして血圧値を算出することが必要となる。
本発明の目的は、電子血圧計、特にカフを手首に装着するカフ式の電子血圧計のように、カフ装着の仕方によって検出した脈波に乱れを発生するような場合、あるいは被験者の体調によって、検出した脈波に、ある程度の乱れがあるような場合でも、正確かつ再現性の良い血圧測定を行うことができる電子血圧計とこの電子血圧計を用いた血圧の測定方法を提供しようとするものである。
発明の開示
上記目的を達成するため、本発明の電子血圧計は、血管に圧力を加えるためのカフと、該カフにおける圧力を調整するためのカフ圧調整手段と、該カフ圧調整手段によって血管に加えられる圧力が減圧されるときのカフ内圧力を圧力信号として出力する圧力信号変換手段と、前記圧力信号から脈波を検出する脈波検出手段と、前記圧力信号からカフ内の圧力を検出するカフ圧検出手段と、前記カフ内の圧力と前記脈波から血圧を決定する血圧決定手段とにより構成される電子血圧計において、前記血圧決定手段が、前記脈波のうちから第１しきい値を超えた最初の脈波振幅を第１脈波振幅値として検出する第１脈波検出手段と、第２しきい値を超えた最初の脈波振幅を第２脈波振幅値として検出する第２脈波検出手段と、前記第１脈波振幅値を検出するときの第１カフ圧値を検出する第１カフ圧検出手段と、前記第２脈波振幅値を検出するときの第２カフ圧値を検出する第２カフ圧検出手段と、前記第１脈波振幅値，前記第２脈波振幅値及び前記第１カフ圧値，前記第２カフ圧値にもとづいてカフ圧と脈波振幅の関係を一次式化する脈波振幅一次式算出手段と、該脈波振幅一次式から最高血圧値を求める血圧算出手段とにより構成してある。
また、本発明の血圧測定方法は、脈波の振幅の変化によって形成される脈波振幅変化波形とカフ圧の変化によって血圧を決定する血圧の測定方法において、前記脈波が第１しきい値を超えたときの脈波振幅とカフ圧を検出して第１ポイントとするとともに、前記脈波が第２しきい値を超えたときの脈波振幅とカフ圧を検出して第２ポイントとし、次いで、この第１ポイントと第２ポイントを結ぶ脈波振幅一次式を算出し、この脈波振幅一次式にもとづいて、最高血圧値を求める方法としてある。
このような構成及び方法からなる本発明の電子血圧計及び血圧の測定方法によれば、カフを手首に装着するタイプの電子血圧計のように、カフの装着の仕方によって脈波振幅にばらつきを生じる場合、あるいは被験者の体調によって脈波にある程度の乱れがあるような場合でも、正確に血圧を測定することができる。
発明を実施するための形態
第１図に示す電子血圧計は、カフ１と、カフ圧調整手段３と、圧力信号変換手段４と、操作手段５と、制御手段６及び表示手段７を有している。
カフ１は、被験者の手首に圧力をかけて被験者の血管を締め付けるための袋であって、チューブ２によってカフ圧調整手段３と圧力信号変換手段４に接続されている。
カフ圧調整手段３は、カフ１に空気を送り、被験者の手首に圧力を加えるための加圧ポンプ３ａと、カフ１内の空気を排出するための排気弁３ｂと、カフ内の空気圧を一定速度で低下させる減圧弁３ｃとによって構成されている。
圧力信号変換手段４は、カフ１内の圧力を検出し電気信号に変換する。加圧ポンプ３ａと、排気弁３ｂ及び圧力信号変換手段４は、それぞれ制御手段６に接続されている。また、制御手段６には操作手段５と、表示手段７と、ブザー８が接続されている。
制御手段６は、図示しないＣＰＵ及びＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶手段を有するとともに、脈波検出手段６１とカフ圧検出手段６２及び血圧決定手段６３を有している。ここで、脈波検出手段６１は、圧力信号変換手段４からの圧力信号にもとづいて脈波を検出し脈波振幅の大きさを検出する。また、カフ圧検出手段６２は、圧力信号変換手段４からの圧力信号にもとづいてカフ圧を検出する。さらに、血圧決定手段６３は、脈波検出手段６１及びカフ圧検出手段６２からの信号を入力し、脈波振幅と、この脈波振幅に対応するカフ圧によって血圧を決定する。
この電子血圧計においては、操作者が、被験者の血管を締め付けることができるように被験者の手首にカフ１を装着し、操作手段５を操作して電源を投入する。制御手段６は、電源の投入により、圧力信号変換手段４にカフ１内の圧力検出を開始させて圧力信号を出力させる。また、制御手段６は、操作手段５により血圧測定開始が指令されると、加圧ポンプ３ａを始動させてカフ１に空気を送り、次いで、カフ１内の圧力が、ＲＡＭに記憶されている加圧設定値に達すると加圧ポンプ３ａを停止させ、続いて、減圧弁３ｃによりカフ１内の空気を徐々に排出し減圧させる。
減圧にともないカフ１内の圧力が下がり、被験者の血管がゆるめられ血液が流れ始める。血管がゆるめられ、最高血圧に近づくと血管は振動を開始するため、脈波検出手段６１は、心拍に連動して脈波振幅を検出する。第４図に示すように、脈波振幅はカフ圧の低下と共に徐々に大きくなり、カフによって圧迫されていた血管がゆるめられて本来の血液の流れに戻ったとき、脈波振幅は急速に小さくなり検出されなくなる。血圧決定手段６３は、カフ圧の低下にともなって変化する脈波振幅と、この変化していく脈波振幅に対応するカフ圧により血圧を決定する。
次に、第３図および第４図を用いて、血圧決定手段の構成および機能について詳細に説明する。
血圧決定手段６３は、最大振幅脈波検出手段６３ａ，第１及び第２脈波検出手段６３ｂ及び６３ｃ，第１及び第２カフ圧検出手段６３ｄ及び６３ｅ，脈波振幅一次式算出手段６３ｆ，血圧値算出手段６３ｇを備えている。
ここで、最大振幅脈波検出手段６３ａは、脈波検出手段６１が検出した脈波のうちから最大振幅脈波を検出する。第１脈波検出手段６３ｂは、脈波検出手段６１が検出した脈波のうち、最大振幅脈波より高圧側において、最大振幅脈波の振幅値の４０％である第１しきい値を超える最初の脈波の振幅を第１脈波振幅値として検出し、第２脈波検出手段６３ｃは、脈波検出手段６１が検出した脈波のうち、最大振幅脈波より高圧側において、最大振幅脈波の振幅値の９５％である第２しきい値を超える最初の脈波の振幅を第２脈波振幅値として検出する。
なお、本具体例では、第１しきい値を最大振幅脈波の振幅値の４０％としたが、装置によっては０％〜５０％の範囲のうちに別の最適値が存在することがあり、同様に、第２しきい値についても最大振幅脈波の振幅値の９５％ではなく、装置によっては８０％〜１００％の範囲のうちに別の最適値が存在することがあるので、第１及び第２しきい値は適宜変更することも可能である。
第１カフ圧検出手段６３ｄは、カフ圧検出手段６２を用いて第１脈波検出時の第１カフ圧値を検出し、第２カフ圧値検出手段６３ｅは、カフ圧検出手段６２を用いて第２脈波検出時の第２カフ圧値を検出する。脈波振幅一次式算出手段６３ｆは、第４図に示すように、第１脈波振幅値と第１カフ圧値とから得られる第１ポイントＰＮＴ４０と、第２脈波振幅値と前記第２カフ圧値とから得られる第２ポイントＰＮＴ９５とを結ぶ脈波振幅一次式を算出し、カフ圧と脈波振幅の関係を求める。
第４図の縦軸すなわち脈波振幅値をＹとし、横軸すなわちカフ圧をＸとすると、脈波振幅一次式は次のようになる。
Ｙ＝ａＸ＋ｂ ……………（１）
通常、血圧値を求める際には、下記のように（１）式を変形して使用する。
Ｘ＝（Ｙ−ｂ）／ａ ……（２）
血圧検出の動作は、血圧値算出手段６３ｇによって行なわれる。第４図では、最大振幅に対して一定比率の脈波振幅のカフ圧で最高血圧を決定している。
第４図に示すように、最高血圧脈波振幅一次式上における、最大振幅脈波の脈波振幅値である最大脈波振幅値Ｈｍａｘの７５％の脈波振幅値Ｈ７５におけるカフ圧Ｐ７５の値が最高血圧である。従って、求める最高血圧値Ｘは（２）式のＹにＨｍａｘの７５％を代入することになる。
Ｘ＝（０．７５×Ｈｍａｘ−ｂ）／ａ ……（３）
第４図に示した例は、標準的なカフ圧と脈波振幅値との関係を有する被験者の場合であるが、第５図及び第６図に示すような、標準的でないカフ圧と脈波振幅値との関係からなる場合であっても、第４図の例と同様にして血圧の測定が可能である。
すなわち、第５図に示す、再現性がなく第２ピークのみを有する場合は、第５図に示す最高血圧脈波振幅一次式を得て血圧値を決定することができる。同様に、第６図に示す、再現性がなく第１及び第２ピークを有する場合も、第６図に示す最高血圧脈波振幅一次式を得て血圧値を決定することができる。
最低血圧は、最大振幅より低圧側の領域の脈波振幅から求めるが、この領域ではピークが出現せず、また再現性も良好であることから、従来法と同じ最大脈波振幅値に対する一定比率の脈波振幅のカフ圧から求めることができる。通常は、この比率を７５％としており、Ｈｍａｘの７５％を下回ったときのカフ圧Ｐ７５の値として最低血圧を算出している。
しかし、最低血圧も、最高血圧と同様に脈波振幅一次式を求めておき、この式から算出すると、より再現性の良い結果が得られる。
次に、最低血圧を、脈波振幅一次式を用いて決定する方法について説明する。最大振幅脈波検出手段６３ａは、脈波検出手段６１が検出した脈波のうちから最大振幅脈波を検出する。第１脈波検出手段６３ｂは、脈波検出手段６１が検出した脈波のうち、最大振幅脈波より低圧側において、最大振幅脈波の振幅値の４０％である第３しきい値を下回る最初の脈波を第３脈波振幅値として検出し、第２脈波検出手段６３ｃは、脈波検出手段６１が検出した脈波のうち、最大振幅脈波より低圧側において、最大振幅脈波の振幅値の９５％である第４しきい値を下回る最初の脈波を第４脈波振幅値として検出する。
なお、本具体例では、最高血圧の場合と同様に第３しきい値を最大振幅脈波の振幅値の４０％としたが、装置によっては０％〜５０％の範囲のうちに別の最適値が存在することがあり、同様に、第４しきい値についても最大振幅脈波の振幅値の９５％ではなく、装置によっては８０％〜１００％の範囲のうちに別の最適値が存在することがあるので、第１及び第２しきい値は適宜変更することも可能である。
第１カフ圧検出手段６３ｄは、カフ圧検出手段６２を用いて第３脈波検出時の第３カフ圧値を検出し、第２カフ圧検出手段６３ｅは、カフ圧検出手段６２を用いて第４脈波検出時の第４カフ圧値を検出する。脈波振幅一次式算出手段６３ｆは、第７図に示すように、第３脈波振幅値と第３カフ圧値とから得られる第３ポイントＰＮＴ４０と、第４脈波振幅値と前記第４カフ圧値とから得られる第４ポイントＰＮＴ９５とを結ぶ最低血圧脈波振幅一次式を算出し、カフ圧と脈波振幅の関係を求める。
血圧値算出手段６３ｇにおいて、最低血圧脈波振幅一次式から最低血圧を決定する手順は、最高血圧脈波振幅一次式から最高血圧を決定する際の手順とまったく同様にして行うことができる。
なお、本具体例では、最高血圧及び最低血圧ともに血圧決定の比率を最大脈波振幅値Ｈｍａｘの７５％としたが、装置によっては別の最適値が存在することがある。また最大振幅を示すカフ圧や脈波振幅の全体形状等の脈波情報によってこの比率を適宜変えて、脈波振幅一次式から算出することもできる。
さらに、第１及び第２の脈波振幅値をそれぞれ第１及び第２のしきい値を超える脈波振幅値としたが、第１及び第２のしきい値近傍の脈波振幅値とすることもできる。第３及び第４脈波振幅値も同様に第３及び第４のしきい値を下回る脈波振幅値としたが、第３及び第４のしきい値近傍の脈波振幅値とすることもできる。
（実施例）
同一人の脈波振幅であって、再現性がなく第２ピークのみを有する第一例の場合（第５図，第８図）における最高／最低血圧値と、再現性がなく第１及び第２ピークを有する第二例の場合（第６図，第９図）における最高／最低血圧値を、聴診法で測定した場合と、手首にカフを装着し、本発明の電子血圧計を用いて測定した場合及び従来の電子血圧計で測定した場合とで比較した結果を、次の表に示す。

この表によると、本発明の電子血圧計を用いた場合には、聴診法による血圧測定に近い、正確な血圧測定を行えることが判明した。
産業上の利用可能性
本発明は、カフを手首などの障害物がある箇所に装着して血圧の測定を行う電子血圧計に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の好適な具体例の一例にかかる電子血圧計の機能ブロック図を示す。
第２図は、第１図における要部の機能ブロック図を示す。
第３図は、第２図における要部の機能ブロック図を示す。
第４図は、標準的なカフ圧と脈波振幅値との関係を示す特性グラフで、最高血圧脈波振幅一次式の算出例が示されている。
第５図は、脈波振幅の再現性がない人で第２ピークのみを有するカフ圧と脈波振幅値との関係を示す特性グラフで、最高血圧脈波振幅一次式の算出例が示されている。
第６図は、脈波振幅の再現性がない人で第１ピークと第２ピークを有するカフ圧と脈波振幅値との関係を示す特性グラフで、最高血圧脈波振幅一次式の算出例が示されている。
第７図は、標準的なカフ圧と脈波振幅値との関係を示す特性グラフで、最低血圧脈波振幅一次式の算出例が示されている。
第８図は、脈波振幅の再現性がない人で第２ピークのみを有するカフ圧と脈波振幅値との関係を示す特性グラフで、最低血圧脈波振幅一次式の算出例が示されている。
第９図は、脈波振幅の再現性がない人で第１ピークと第２ピークを有するカフ圧と脈波振幅値との関係を示す特性グラフで、最低血圧脈波振幅一次式の算出例が示されている。

Claims (10)

1. 血管に圧力を加えるためのカフと、該カフにおける圧力を調整するためのカフ圧調整手段と、該カフ圧調整手段によって血管に加えられる圧力が減圧されるときのカフ内圧力を圧力信号として出力する圧力信号変換手段と、前記圧力信号から脈波を検出する脈波検出手段と、前記圧力信号からカフ内の圧力を検出するカフ圧検出手段と、前記カフ内の圧力と前記脈波から血圧を決定する血圧決定手段とにより構成される電子血圧計において、
   前記血圧決定手段が、
   前記脈波のうちから第１しきい値を超えた最初の脈波振幅を第１脈波振幅値として検出する第１脈波検出手段と、
   第２しきい値を超えた最初の脈波振幅を第２脈波振幅値として検出する第２脈波検出手段と、
   前記第１脈波振幅値を検出したときの第１カフ圧値を検出する第１カフ圧検出手段と、
   前記第２脈波振幅値を検出したときの第２カフ圧値を検出する第２カフ圧検出手段と、
   前記第１脈波振幅値と前記第２脈波振幅値及び前記第１カフ圧値と前記第２カフ圧値にもとづいてカフ圧と脈波振幅の関係を一次式化する脈波振幅一次式算出手段と、
   該脈波振幅一次式から最高血圧値を求める血圧算出手段とにより構成されることを特徴とする電子血圧計。
2. 前記第１しきい値は、最大脈波振幅値の０％乃至５０％であることを特徴とするクレーム１記載の電子血圧計。
3. 前記第２しきい値は、最大脈波振幅値の８０％乃至１００％であることを特徴とするクレーム１又は２記載の電子血圧計。
4. 前記第１脈波検出手段が、第３しきい値を下回った最初の脈波振幅を第３脈波振幅値として検出し、
   前記第２脈波検出手段が、第４しきい値を下回った最初の振幅を第４脈波振幅値として検出し、
   前記第１カフ圧検出手段が、前記第３脈波振幅値を検出したときのカフ圧を第３カフ圧として検出し、
   前記第２カフ圧検出手段が、前記第４脈波振幅値を検出したときのカフ圧を第４カフ圧として検出し、
   前記脈波振幅一次式算出手段が、前記第３脈波振幅値と前記第４脈波振幅値と前記第３カフ圧値と前記第４カフ圧値とからカフ圧と脈波振幅の関係を一次式化し、
   前記血圧算出手段が、該脈波振幅一次式から最低血圧値を求めることを特徴としたクレーム１，２又は３記載の電子血圧計。
5. 前記第３しきい値は、最大脈波振幅値の０％乃至５０％であることを特徴とするクレーム４記載の電子血圧計。
6. 前記第４しきい値は、最大脈波振幅値の８０％乃至１００％であることを特徴とするクレーム４又は５記載の電子血圧計。
7. 前記血圧値算出手段が、前記脈波振幅一次式を用い、最大振幅脈波値に対し一定の比率の脈波振幅を代入して血圧値を決定することを特徴とするクレーム１〜６のいずれかに記載の電子血圧計。
8. 前記血圧値算出手段が、前記脈波振幅一次式を用い、脈波情報により最大振幅値に対し血圧値を決定する最大振幅に対する比率を変えることを特徴とするクレーム１〜７のいずれかに記載の電子血圧計。
9. 脈波の振幅の変化によって形成される脈波振幅変化波形とカフ圧の変化によって血圧を決定する血圧の測定方法において、
   前記脈波が第１しきい値を超えたときの脈波振幅とカフ圧を検出して第１ポイントとするとともに、前記脈波が第２しきい値を超えたときの脈波振幅とカフ圧を検出して第２ポイントとし、
   次いで、この第１ポイントと第２ポイントを結ぶ脈波振幅一次式を算出し、
   この脈波振幅一次式にもとづいて、最高血圧値を求めることを特徴とした血圧の測定方法。
10. 脈波の振幅の変化によって形成される脈波振幅変化波形とカフ圧の変化によって血圧を決定する血圧の測定方法において、
    前記脈波が第３しきい値を下回ったときの脈波振幅とカフ圧を検出して第３ポイントとするとともに、前記脈波が第４しきい値を下回ったときの脈波振幅とカフ圧を検出して第４ポイントとし、
    次いで、この第３ポイントと第４ポイントを結ぶ脈波振幅一次式を算出し、
    この脈波振幅一次式にもとづいて、最低血圧値を求めることを特徴とした血圧の測定方法。

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