JP4455971B2 - 血圧測定装置および血圧測定方法、並びに制御プログラムおよびコンピュータ読取可能な記憶媒体 - Google Patents

血圧測定装置および血圧測定方法、並びに制御プログラムおよびコンピュータ読取可能な記憶媒体 Download PDF

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Description

本発明は血圧測定装置、特に異なる複数の脈波検出センサと体動を検出するセンサとを備えた耳珠およびその周辺部を測定部位とする血圧測定装置に関するものである。
従来の脈波を利用した血圧測定装置は、測定方式から、光電脈波方式、圧脈波方式およびコロトコフ方式に大別され、光電脈波方式はカフに脈波を検出するための発光素子と受光素子を備えたもので、発光素子から光を血管に照射し、血流により反射された光を受光素子で受光して血圧の測定を行い、圧脈波方式はカフに連続する空気系に配備された圧力センサによって、血管壁の振動により振動するカフ内の空気圧の変動を検出し血圧の測定を行っている。また、コロトコフ方式はカフ周辺部に配備されたマイクロフォンによって、コロトコフ音を検出し血圧の測定を行っている。上述の原理のため、いずれの測定においても体動による直接的または間接的要因により測定ノイズが発生するため、特許文献1のように異なる複数種類の測定方式を併用もしくは切り替えて測定を行い、最も確からしい結果を人が判断して選択する方法も提案されていた。
特許3240324号公報
従来、異なる複数種類の測定方式を併用もしくは切り替えて測定を行う場合において、測定方式それぞれで得られる血圧測定結果の妥当性の判断については、明らかな異常値でない限り人間が行わざるを得ず、客観的な判断が出来ないという問題点があった。
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、異なる複数種類の測定方式を併用もしくは切り替えて測定を行う場合において、客観的かつ妥当な血圧測定結果の選択を可能とする血圧測定装置および血圧測定方法を提供するものである。
この課題を解決するため、本発明による血圧測定装置は、第1の原理によって脈波信号を検出する第1の脈波信号検出手段と、第2の原理によって脈波信号を検出する第2の脈波信号検出手段と、外耳およびその周辺部(外耳およびその周辺部の適所)に装着され、第1の脈波信号検出手段と、第2の脈波信号検出手段とを適所に配備するカフと、体動を検出する体動検出手段と、体動検出手段により得られた体動の特徴に基づいて、第1の脈波信号検出手段により検出された脈波から導出される血圧値、もしくは、前記第2の脈波信号検出手段により検出された脈波から導出される血圧値のいずれかを選択する血圧値選択手段と、を備える。
また、本発明による血圧測定方法は、外耳およびその周辺部(外耳およびその周辺部の適所)に装着された第1のカフの適所において、第1の原理によって脈波信号を検出する第1の脈波信号検出工程と、前記第1のカフの適所において、第2の原理によって脈波信号を検出する第2の脈波信号検出工程と、体動を検出する体動検出工程と、前記体動検出工程により得られた体動の特徴に基づいて、前記第1の脈波信号検出工程により検出された脈波から導出される血圧値、もしくは、前記第2の脈波信号検出工程により検出された脈波から導出される血圧値のいずれかを選択する血圧値選択工程と、を備える。
また、本発明による血圧測定方法を実行するための制御プログラムであって、また、本発明による血圧測定の制御プログラムは、外耳およびその周辺部(外耳およびその周辺部の適所)に装着された第1のカフの適所において、第1の原理によって脈波信号を検出する第1の脈波信号検出工程を実行するためのプログラムコードと、前記第1のカフの適所において、第2の原理によって脈波信号を検出する第2の脈波信号検出工程を実行するためのプログラムコードと、体動を検出する体動検出工程を実行するためのプログラムコードと、前記体動検出工程により得られた体動の特徴に基づいて、前記第1の脈波信号検出工程により検出された脈波から導出される血圧値、もしくは、前記第2の脈波信号検出工程により検出された脈波から導出される血圧値のいずれかを選択する血圧値選択工程を実行するためのプログラムコードと、を備える。
本発明によれば、外耳およびその周辺部の適所の血圧測定期間中に体動レベル検出手段により得られた体動レベルを判断材料として用いることが可能となり、第1の血圧決定手段により得られた血圧値と第2の血圧決定手段により得られた血圧値の2つの血圧値から、客観的かつ妥当な血圧値の選択が可能な血圧測定装置を提供することが出来る。
以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
(第1実施形態)
本発明に係る血圧測定装置の第1実施形態として、耳珠およびその周辺部を測定部位とする血圧計を例に挙げて以下に説明する。
<装置構成>
図1は実施形態の血圧計の構成を示すブロック図である。図において、1はカフであり、血管を圧迫可能となるよう血圧測定部位に固定する。2はゴム管であり、カフ1内への空気の流路を成す。3は圧力ポンプであり、カフ1内に圧力空気を送り込む。4は急排弁であり、カフ1内の圧力を急速に減少させる。5は微排弁であり、カフ1内の圧力を一定速度(例えば2〜3mmHg/sec)で減少させる。6は圧力センサであり、カフ1内の圧力に応じて電気的パラメータを変化させる。7は圧脈波検出アンプ(AMP)であり、圧力センサ6の電気的パラメータを検出し、これを電気的信号に変換し、かつ増幅してアナログのカフ圧信号Pを出力する。
8はカフ1内に設置された脈波センサであり、脈動する血管血流に光を照射するLED8aと、該血管血流による反射光を検出フォトトランジスタ8bを含む(図2)。9は光電脈波検出アンプ(AMP)であり、フォトトランジスタ8bの出力信号を増幅してアナログの脈波信号Mを出力する。ここで、LED8aには光量を自動的に変化させる光量制御部18が接続され、一方脈波検出アンプ9には、ゲインを変化させるゲイン制御部19aとアンプ9の時定数を変化させる時定数制御部19bとが接続されている。また、体動を検知するために加速度センサ20および体動検出アンプ(AMP)21を有し、加速度信号Aを出力する。10はA/D変換器(A/D)であり、アナログ信号M、P、A(不図示)をデジタルデータD(不図示)に変換する。
11は制御部(CPU)であり、本血圧測定装置の主制御を行う。CPU11は調整圧力を記憶する調整圧力レジスタ11aを有している。この制御の詳細は図4のフローチャートに従って後述する。12はROMであり、CPU11が実行する例えば図3の制御プログラムを格納している。13はRAMであり、データメモリや画像メモリ等を備える。14は液晶表示器(LCD)であり、画像メモリの内容を表示する。16はキーボードであり、使用者の操作により測定開始指令や調整圧力値の設定等を行える。15はブザーであり、使用者に対して装置がキーボード16内のキーの押し下げを感知したことや測定終了等を知らせる。尚、本例では、CPU11に調整圧力レジスタ11aを設けたが、RAM13に調整圧力記憶部を設けてもよい。
図3は実施形態の血圧計の外観斜視図である。図において、17は血圧計本体であり、内部には第1図のカフ1および脈波センサ8を除く構成が含まれる。ここで、ゴム管2(エアチューブ)は脈波センサ8との信号線(不図示)を含み、不図示のカフ1および脈波センサ8に接続している。LCDの表示パネル14は、ドットマトリックス方式の表示パネルを使用しており、従って多様な情報(例えば文字,図形,信号波形等)を表示できる。また20は電源スイッチで、キーボード16は測定開始スイッチ(ST)とカフの圧力値等を入力するためのテンキーとを有している。
<測定部位への装着方法>
耳珠およびその周辺を測定部位とするために、カフを含む測定部は図7に示される通り、耳珠を両側から挟んで圧迫するよう構成されている。なお、測定部位の動きが血圧値判定に最も影響を及ぼすことを鑑みて、体動検出手段としての加速度センサ20は、測定部が装着された近辺または一体化して設けることが好ましい。
<装置の動作>
次に、本実施形態に係る血圧計の動作について以下に説明する。図4は第1実施形態の血圧計の測定処理手順のフローチャートである。
装置に電源投入すると、まず不図示の自己初期診断処理を行い装置の初期値化が行われる。その後、測定開始スイッチSTを押すことにより処理が開始される。
ステップS101ではカフ圧Pを読み取り、ステップS102でカフ1の残圧が規定値以内か否かを判別する。残圧が規定値を超えていれば、ステップS123でLCD14に「残圧エラー」を表示する。残圧が規定値以内であればステップS103でカフの加圧値(例えば120〜210mmHgの最高血圧値より大きい値)をキーボード16を使用して設定し、ステップS104で光量およびゲインを所定の値に設定する。
加圧値および光量・ゲインの設定が終わると、ステップS105,S106では急排弁4および微排弁5を閉じる。ステップS107では圧力ポンプ3を駆動開始し加圧(昇圧)を開始する。
ステップS108ではカフ圧がS103で設定した加圧値Uより高いか否かを判別する。P>Uでなければ引き続き加圧を行う。P>Uの時はステップS109で加圧ポンプ3を停止する。
ステップS110では微排弁5を開く。これが減圧(降圧)時の計測行程の開始であり、カフ圧は一定速度(例えば2〜3mmHg/sec)で減少を開始する。同時に体動検出手段(加速度センサ)による加速度の検出が開始され、第1の血圧決定手段(光電脈波方式)と第2の血圧決定手段(圧脈波方式)により、脈波の検出が開始される。なお、第1の血圧決定手段では、発光素子8aにより血管に光が照射され、血流により反射された反射光を受光素子8bで受光し、この受光量データ(血管内の血流量により変化する反射量)を光電脈波として検出し、同時に、第2の血圧決定手段では、カフ内の空気圧、つまり圧迫量に応じて変化する振動振幅(脈動に対応する血管壁の振動がカフを通じて振動するカフ内の空気圧)を圧力センサが圧脈波として検出する。この間にステップS111で各機能ブロックによるデータ処理が行われ、光電脈波信号および圧脈波信号のそれぞれに所定のアルゴリズムを適用して最高血圧および最低血圧の測定が行われる。ステップS112では減圧時の最低血圧値の検出の有無を判別する。光電脈波データおよび圧脈波データのそれぞれから測定される最低血圧値について双方が検出完了していなければ引き続き計測を行う。ステップS113ではカフ圧が所定値L(例えば40mmHg)より低いか否かを判別する。P<Lでなければまだ正常測定範囲にあり、フローはステップS111に戻る。一方、P<Lの時はもはやカフ圧が正常測定範囲よりも低いので、光電脈波信号および圧脈波信号の双方とも正常なデータが取得できなかった場合(例えば決定された最高血圧値が40mmHg以下等)は、ステップS114でLCD14に「測定エラー」を表示する。その際、必要なら「減圧時信号異常」等の詳細情報を付記表示する。ステップS115では急排弁4を開く。
ステップS116では加速度センサにより得られた値があらかじめ設定された所定値Cを超えているか否かにより、光電脈波から決定された最高血圧値と最低血圧値もしくは圧脈波から決定された最高血圧値と最低血圧値のいずれかを選択する。なおこの時、所定値Cを超えていた場合は測定中に大きな体動が有り、圧脈波によっては正確な血圧が得られないと判断し、光電脈波から決定された最高血圧値と最低血圧値を選択し、所定値C以下であれば、圧脈波から決定された最高血圧値と最低血圧値を選択するのが望ましい。
ステップS117では選択された、最高血圧値と最低血圧値をLCD14に表示し、ステップS118でブザーを鳴動させ測定終了を利用者に通知する。
以上説明したように、本実施形態の血圧計により、第1の血圧決定手段である光電脈波方式の血圧測定結果と、第2の血圧決定手段である圧脈波方式の血圧測定結果から、体動検出手段である加速度センサの信号強度から、所定の加速度に対応する閾値を超えたか否かを判断材料として、結果として表示する妥当な血圧の選択を客観的に行うことが可能となる。なお、耳珠およびその周辺部の測定に対しては頭部の動きによる影響が無視できないため特に有効である効果もあり、さらにこの事により、血圧の連続測定に適用が容易となるという効果も生まれる。
(第2実施形態)
本発明に係る血圧測定装置の第2実施形態として、例を挙げて以下に説明する。
装置構成および動作は、第1実施形態とほぼ同様であるが、体動周期検出手段として、加速度センサのデータを用い体動周期成分をCPU11を用いて算出する機能をさらに有しており、ステップS116における、光電脈波から決定された最高血圧値と最低血圧値もしくは圧脈波から決定された最高血圧値と最低血圧値のいずれかを選択する際、以下の理由により、より効果的に用いることが出来る。
血圧測定方法において光電脈波方式と圧脈波方式を比較するとその測定原理から、一般的には圧脈波方式の方がエアーを介して検出しているため、周期の短い(速い)体動による外乱振動はエアーで減衰されるので影響を受けにくいが、一方、光電脈波方式は周期の短い体動による影響を受けやすいという性質がある。そのため、体動レベルが所定値より小さくかつ周期の短い(速い)体動の存在する場合の測定においては、圧脈波方式による血圧決定がより望ましい。図5に血圧測定期間中の体動の特徴に基づく光電脈波方式と圧脈波方式を選択方法を例を示す。なお、本実施例では、ノイズが小さい時に光電脈波を用いることとしたが、測定部位によっては圧脈波のほうが安定して検出できる場合も考えられる。この場合にはノイズが小さい時に圧脈波を選択してもよい。
(第3実施形態)
本発明に係る血圧測定装置の第3実施形態を例に挙げて以下に説明する。
前述のように、第1および第2の実施形態では、耳珠および/またはその周辺部を挟む構成を有する一対のカフの一方側にのみに血管の血流に対して光を照射する照射部(LED8a)と血流からの反射光を検出する受光部(フォトトランジスタ8b)を備えるようにしている。
一方、第3の実施形態では、耳珠および/またはその周辺部を挟む一対のカフの双方に光の照射部(図6参照:LED8aおよび23a)と反射光を検出する受光部(図6参照:フォトトランジスタ8bおよび23b)とを有し、耳珠および/またはその周辺部における複数の部位、つまり耳珠の裏側および表側の血圧を同時に計測可能としている。なお、血圧測定に異なる測定原理(圧脈波を用いる方法等)を用いるセンサを利用しても良い。
その他の構成および動作については第1および第2の実施形態と共通であるので説明を省略する。
耳珠および/またはその周辺部の血管(細動脈)は脳内の血管に近接していることが知られており、脳内に由来する血圧変化が測定可能と考えられている。一方、耳珠周辺部には、耳の軟骨部(主に耳珠)に存在する血管(細動脈)の他に、心臓に直結する動脈(浅側頭動脈)も位置する。そのため、耳珠周辺部においては小さな装置で異なる情報(つまり脳内由来の血圧と心臓由来の血圧)をもつ血圧を同時に測定可能であるという利点がある。本実施形態の血圧測定装置により、血圧測定期間における体動の特徴に基づいて複数の方式による血圧測定結果から最も確からしい結果を客観的に選択することが可能となり、外耳周辺部の精度の高い血圧測定が可能となる。
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置が、供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明の技術的範囲に含まれる。
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、OSに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、MO、CD−ROM、CD−R、CD−RW、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM、DVD(DVD−ROM,DVD−R)などがある。
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるWWWサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。
また、本発明のプログラムを暗号化してCD−ROM等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOSなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
第1実施形態の装置のブロック図である。 光電脈波信号を検出するセンサの動作を示した説明図である。 第1実施形態の血圧計の外観図である。 第1実施形態の動作のフローチャートを示した説明図である。 第2実施形態の体動の特徴に基づく測定方法の選択を示した説明図である。 第3実施形態の装置のブロック図である。 カフを耳珠およびその周辺部に装着した様子を示す図である。

Claims (19)

  1. 第1の原理によって脈波信号を検出する第1の脈波信号検出手段と、
    第2の原理によって脈波信号を検出する第2の脈波信号検出手段と、
    外耳およびその周辺部に装着され、前記第1の脈波信号検出手段と、前記第2の脈波信号検出手段とを適所に配備する第1のカフと、
    体動を検出する体動検出手段と、
    前記体動検出手段により得られた体動の特徴に基づいて、前記第1の脈波信号検出手段により検出された脈波から導出される血圧値、もしくは、前記第2の脈波信号検出手段により検出された脈波から導出される血圧値のいずれかを選択する血圧値選択手段と、を備えることを特徴とする血圧測定装置。
  2. 前記体動検出手段は、
    体動の大きさを検出するレベル検出手段と、
    体動の周期を検出する周期検出手段とを含み、
    前記体動の特徴は、前記レベル検出手段により検出された体動の大きさと前記周期検出手段により検出された体動の周期の少なくとも一方であることを特徴とする請求項1に記載の血圧測定装置。
  3. 前記外耳およびその周辺部は、外耳道および/または耳介であることを特徴とする請求項1または2に記載の血圧測定装置。
  4. 前記外耳およびその周辺部は、耳珠および/またはその周辺部であることを特徴とする請求項1または2に記載の血圧測定装置。
  5. さらに、前記第1のカフとは異なる場所に装着され、少なくとも1つの血圧決定手段を適所に配備する第2のカフを有し、異なる箇所の血圧を同時に測定可能であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の血圧測定装置。
  6. 前記血圧決定手段は、
    第1の原理によって脈波信号を検出する第3の脈波信号検出手段と、
    第2の原理によって脈波信号を検出する第4の脈波信号検出手段と、
    前記体動検出手段により得られた体動の特徴に基づいて、前記第3の脈波信号検出手段により検出された脈波から導出される血圧値、もしくは、前記第4の脈波信号検出手段により検出された脈波から導出される血圧値のいずれかを選択する第2の血圧値選択手段と、
    により構成されることを特徴とする請求項5に記載の血圧測定装置。
  7. 外耳およびその周辺部に装着された第1のカフの適所において、第1の原理によって脈波信号を検出する第1の脈波信号検出工程と、
    前記第1のカフの適所において、第2の原理によって脈波信号を検出する第2の脈波信号検出工程と、
    体動を検出する体動検出工程と、
    前記体動検出工程により得られた体動の特徴に基づいて、前記第1の脈波信号検出工程により検出された脈波から導出される血圧値、もしくは、前記第2の脈波信号検出工程により検出された脈波から導出される血圧値のいずれかを選択する血圧値選択工程と、を備えることを特徴とする血圧測定方法。
  8. 前記体動検出工程は、
    体動の大きさを検出するレベル検出工程と、
    体動の周期を検出する周期検出工程とを含み、
    前記体動の特徴は、前記レベル検出工程により検出された体動の大きさと前記周期検出工程により検出された体動の周期の少なくとも一方であることを特徴とする請求項7に記載の血圧測定方法。
  9. 前記外耳およびその周辺部は、外耳道および/または耳介であることを特徴とする請求項7または8に記載の血圧測定方法。
  10. 前記外耳およびその周辺部は、耳珠および/またはその周辺部であることを特徴とする請求項7または8に記載の血圧測定方法。
  11. さらに、前記第1のカフとは異なる場所に装着された第2のカフの適所における血圧を決定する血圧決定工程を有し、
    異なる箇所の血圧を同時に測定可能であることを特徴とする請求項7乃至10の何れか1項に記載の血圧測定方法。
  12. 前記血圧決定工程は、
    第1の原理によって脈波信号を検出する第3の脈波信号検出工程と、
    第2の原理によって脈波信号を検出する第4の脈波信号検出工程と、
    前記体動検出工程により得られた体動の特徴に基づいて、前記第3の脈波信号検出工程により検出された脈波から導出される血圧値、もしくは、前記第4の脈波信号検出工程により検出された脈波から導出される血圧値のいずれかを選択する第2の血圧値選択工程と、
    により構成されることを特徴とする請求項11の血圧測定方法。
  13. 血圧測定方法を実行するための制御プログラムであって、
    外耳およびその周辺部に装着された第1のカフの適所において、第1の原理によって脈波信号を検出する第1の脈波信号検出工程を実行するためのプログラムコードと、
    前記第1のカフの適所において、第2の原理によって脈波信号を検出する第2の脈波信号検出工程を実行するためのプログラムコードと、
    体動を検出する体動検出工程を実行するためのプログラムコードと、
    前記体動検出工程により得られた体動の特徴に基づいて、前記第1の脈波信号検出工程により検出された脈波から導出される血圧値、もしくは、前記第2の脈波信号検出工程により検出された脈波から導出される血圧値のいずれかを選択する血圧値選択工程を実行するためのプログラムコードと、を備えることを特徴とする制御プログラム。
  14. 前記体動検出工程は、
    体動の大きさを検出するレベル検出工程と、
    体動の周期を検出する周期検出工程とを含み、
    前記体動の特徴は、前記レベル検出工程により検出された体動の大きさと前記周期検出工程により検出された体動の周期の少なくとも一方であることを特徴とする請求項13に記載の制御プログラム。
  15. 前記外耳およびその周辺部は、外耳道および/または耳介であることを特徴とする請求項13または14に記載の制御プログラム。
  16. 前記外耳およびその周辺部は、耳珠および/またはその周辺部であることを特徴とする請求項13または14に記載の制御プログラム。
  17. さらに、前記第1のカフとは異なる場所に装着された、第2のカフの適所における血圧を決定する血圧決定工程を実行するためのプログラムコードを有し、
    異なる箇所の血圧を同時に測定可能であることを特徴とする請求項13乃至16の何れか1項に記載の制御プログラム。
  18. 前記血圧決定工程は、
    第1の原理によって脈波信号を検出する第3の脈波信号検出工程と、
    第2の原理によって脈波信号を検出する第4の脈波信号検出工程と、
    前記体動検出工程により得られた体動の特徴に基づいて、前記第3の脈波信号検出工程により検出された脈波から導出される血圧値、もしくは、前記第4の脈波信号検出工程により検出された脈波から導出される血圧値のいずれかを選択する第2の血圧値選択工程と、
    により構成されることを特徴とする請求項17に記載の制御プログラム。
  19. 請求項13乃至18の何れか1項に記載の制御プログラムを格納することを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体。
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