JP4474565B2 - Non-invasive blood pressure monitor - Google Patents
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Description
本発明は、患者の手術中等における急激な血圧変動に対処するために血圧を測定する非観血血圧計に係り、特に血圧計の測定部に術者等が接触し、あるいは患者の体動によって発生するノイズ成分に基づく誤測定を防止するため、血圧の測定値に含まれるノイズ成分を簡便に除去することができ、しかも患者への負担も少なく常に適正な血圧測定を達成することができる非観血血圧計に関するものである。 The present invention relates to a non-invasive sphygmomanometer that measures blood pressure in order to cope with rapid blood pressure fluctuations during a patient's operation or the like. to prevent the measurement erroneous based on the noise component generated, it can be removed easily the noise component included in the measurement of the blood pressure, yet it is possible to achieve even less always proper blood pressure measurement burden on the patient non The present invention relates to a blood pressure monitor .
従来、非観血血圧計として、例えば被験者の収縮期血圧(最高血圧)を測定する装置として、カフを被験者の腕や手首に巻き、収縮期血圧以上の圧力値までカフを加圧することにより動脈を閉塞して血流を阻血した後、圧迫用カフの内部の圧力変動を観察することによって動脈の拍動による振動を検出して、この振動の振幅の変化から収縮期血圧を測定するオシロメトリック法が知られている。 Conventionally, as a non-invasive sphygmomanometer, for example, as a device for measuring a subject's systolic blood pressure (maximum blood pressure), the cuff is wound around the subject's arm or wrist and the artery is increased by pressurizing the cuff to a pressure value equal to or higher than the systolic blood pressure. Oscillometric that measures the systolic blood pressure from the change in amplitude of the vibration by observing the pressure fluctuation inside the compression cuff and blocking the blood flow and detecting the vibration due to the pulsation of the artery The law is known.
しかるに、このようなカフを用いる血圧測定に際しては、被験者の年齢や体格等に応じてカフの装着部分の面積等が変化するため、被験者に対するカフの装着が不適切であると、誤検出を生じる可能性がある。このような観点から、カフの装着すなわち巻き付けが適正であるか否かを判定することが可能な血圧計が提案されている(特許文献1参照)。 However, when measuring blood pressure using such a cuff, the area of the cuff wearing portion changes depending on the age, physique, etc. of the subject, and thus erroneous detection occurs if the cuff is inappropriately attached to the subject. there is a possibility. From such a viewpoint, a sphygmomanometer has been proposed that can determine whether or not the cuff is worn or wound properly (see Patent Document 1).
この特許文献1における血圧計は、血圧測定部位を圧迫する圧迫用カフを有し、カフ圧力の変化に伴う動脈壁の振動の変化に基づいて、血圧を測定する電子血圧計であって、前記圧迫用カフの任意位置において前記動脈壁の振動を計測する振動検出手段として計測用カフを設け、前記計測用カフにより計測される振動信号からピークを検出するピーク検出手段を設け、さらに前記ピーク検出手段により検出された信号を用いてカフの巻き付け状態を判定する巻き付け状態判定手段を設けた構成が開示されている。
The sphygmomanometer in
また、カフを用いて連続的に血圧測定を行うことができる血圧計として、血圧変動のみを計測する血圧計においては、脈波の変化量を元に血圧を算出するため、体動等により脈波波形に外乱が載ると、正確な血圧測定ができないという問題がある。このような観点から、心拍に同期する脈動成分から体動によるノイズを分離して、自由行動下でも正確にかつ連続的に血圧測定を可能とする非観血血圧計が提案されている(特許文献2参照)。 Moreover, in a sphygmomanometer that measures only blood pressure fluctuations as a sphygmomanometer that can continuously measure blood pressure using a cuff, the blood pressure is calculated based on the amount of change in the pulse wave. If a disturbance is placed on the wave waveform, there is a problem that accurate blood pressure measurement cannot be performed. From this point of view, a non-invasive blood pressure monitor has been proposed that separates noise due to body motion from a pulsating component synchronized with a heartbeat, and enables accurate and continuous blood pressure measurement even under free action (patent) Reference 2).
この特許文献2における非観血血圧計は、(1) 被験者の身体表面に保持され、心拍に同期して得られる脈動成分を検出してアナログ信号として出力する少なくとも2つ以上のセンサと、(2) 前記センサからアナログ信号を入力し、そのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換手段と、(3) 前記センサで検出された脈動成分に体動による外乱が含まれており、その外乱を含んだ脈動成分が前記センサで検出されるまでに周波数と位相が線形的に変化して、体動に伴う外乱と外乱を含んでいない心拍に同期した脈動成分とが混ざっていると見做される場合に、前記外乱を含んでいない脈動成分と前記外乱との統計的独立性を利用して、前記外乱を含んだ脈動成分から外乱を分離するための複数の分離マトリクスを計算する分離マトリクス計算手段と、(4) 前記A/D変換手段で変換されたデジタル信号に前記複数の分離マトリクスを作用させて、前記デジタル信号を、外乱を含まない心拍に同期した脈動成分と外乱を示す体動成分とに分離する信号分離計算手段と、(5)この信号分離計算手段から取り込まれる外乱を含まない心拍に同期した脈動成分を元に、連続的に血圧値を計算する血圧値計算手段とを、有する構成からなるものが開示されている。
The non-invasive sphygmomanometer in
しかるに、前記特許文献1に開示される電子血圧計においては、血圧測定部位を圧迫する圧迫用カフに対し、その任意位置において動脈壁の振動を計測する計測用カフを設けて、測定に用いるカフの巻き付けの状態が適正か否かを判定することを可能としたものであり、被験者の体動等によって血圧測定値に含まれるノイズ成分についての対策は全く考慮されていない。
However, in the electronic sphygmomanometer disclosed in
これに対し、前記特許文献2に開示される非観血血圧計においては、被験者の身体表面に保持させて心拍に同期して得られる脈動成分を検出するセンサを、2つ以上設け、これらのセンサによって得られた信号を分離マトリクス計算手段により、体動等による外乱を含んだ脈動成分から外乱を分離すると共に、外乱を含まない心拍に同期した脈動成分と外乱を示す体動成分とに分離する演算処理を行うことによって、前述したノイズ成分の除去を行うことを可能としたものである。しかしながら、この場合、ノイズ(外乱)源が1つであれば、前述した分離マトリクス計算手段によるノイズ(外乱)成分の除去は可能であるが、例えば異なる割合で複数のセンサにより検出されるノイズ成分の除去は困難である。すなわち、前述した複数のセンサは、それぞれ共通の1つのカフ上に設けられるため、各センサによって検出されるカフ圧波形は、相互に干渉し合うために前述した脈動成分と外乱を示す体動成分とを適正に分離することは困難である。
On the other hand, in the non-invasive blood pressure monitor disclosed in
そこで、本発明者等は、種々検討並びに試作を重ねた結果、被験者の身体表面に保持させて心拍に同期して得られる脈動成分を検出するセンサを、2つもしくはそれ以上設けると共に、被験者の身体測定部位に装着するカフに対し、それぞれ同一の圧力条件となるように設定した2つもしくはそれ以上の独立した構成からなるエアブラダー(空気袋)を設けた構成とし、前記各センサをそれぞれ独立したエアブラダーに取り付けて、各センサによりカフ圧波形信号を検出し、検出されたカフ圧波形信号を分離マトリクス法を適用してノイズ成分を適正に除去することができる非観血血圧計が得られることを突き止めた。 Thus, as a result of various examinations and trial manufactures, the present inventors have provided two or more sensors for detecting a pulsation component that is held on the subject's body surface and obtained in synchronization with the heartbeat, The cuff attached to the body measurement site is provided with two or more independent air bladders that are set to have the same pressure condition, and each of the sensors is independent. A non-invasive sphygmomanometer that can be attached to an air bladder, detect cuff pressure waveform signals with each sensor, and appropriately remove noise components by applying a separation matrix method to the detected cuff pressure waveform signals. I found out.
すなわち、例えば、被験者の身体表面に装着するカフに対し、2つのエアブラダーと2つのセンサを使用して、それぞれノイズ成分を含む心拍に同期して得られるカフ圧信号を検出する場合において、第1の圧力センサにより検出される第1のカフ圧信号CC1と、第2の圧力センサにより検出される第2のカフ圧信号CC2は、次式で表すことができる。
CC1=OSC1+BM1 …(1)
CC2=OSC2+BM2 …(2)
BM1/BM2=k …(3)
但し、OSC1とOSC2はオシレーション波形、BM1とBM2はノイズ成分を示し、kは実測値より求めた最適値とする。
前記式(1),(2),(3) に基づき、ノイズ成分を消去する。そこで、次式
CC1−k・CC2=OSC1−k・OSC2 …(4)
の関係から、ノイズ成分(BM1、BM2)を除去できることを突き止めた。
That is, for example, in the case where a cuff pressure signal obtained in synchronization with a heartbeat including a noise component is detected using two air bladders and two sensors for a cuff worn on the body surface of the subject, the first The first cuff pressure signal CC1 detected by the second pressure sensor and the second cuff pressure signal CC2 detected by the second pressure sensor can be expressed by the following equations.
CC1 = OSC1 + BM1 (1)
CC2 = OSC2 + BM2 (2)
BM1 / BM2 = k (3)
However, OSC1 and OSC2 indicate oscillation waveforms, BM1 and BM2 indicate noise components, and k is an optimum value obtained from an actual measurement value.
The noise component is eliminated based on the equations (1), (2), and (3). Therefore, the following formula CC1-k.CC2 = OSC1-k.OSC2 (4)
From this relationship, it was found that noise components (BM1, BM2) can be removed.
また、第1の圧力センサにより検出される第1のカフ圧信号s1がノイズ成分n1で汚染されて観測され、第2の圧力センサにより検出される第2のカフ圧信号s2がノイズ成分n2で汚染されて観測されることを想定し、観測されたそれぞれの信号からノイズ成分n′のみを得ると共に、このノイズ成分n′が前記ノイズ成分n1と相関のあるノイズ成分として、その誤差出力のパワーが最小となるように適応フィルタの係数ベクタhを設定することにより、適応フィルタの出力信号はノイズ成分で汚染されないカフ圧信号に収束し、その結果ノイズ成分が除去できることを突き止めた。 Further, the first cuff pressure signal s1 detected by the first pressure sensor is observed contaminated with the noise component n1, and the second cuff pressure signal s2 detected by the second pressure sensor is the noise component n2. Assuming that the signal is contaminated and observed, only the noise component n ′ is obtained from each observed signal, and the noise component n ′ is a noise component correlated with the noise component n1. By setting the coefficient vector h of the adaptive filter so as to minimize the noise, it was found that the output signal of the adaptive filter converges to a cuff pressure signal that is not contaminated by noise components, and as a result, the noise components can be removed.
従って、本発明の目的は、血圧計の測定部に術者等が接触し、あるいは患者の体動によって発生するノイズ成分に基づく誤測定を防止するため、血圧の測定値に含まれるノイズ成分を簡便に除去することができ、しかも患者への負担も少なく常に適正な血圧測定を達成することができる非観血血圧計を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to prevent a noise component included in a blood pressure measurement value in order to prevent erroneous measurement based on a noise component generated by an operator or the like in contact with a measurement unit of a sphygmomanometer or by a patient 's body movement. An object of the present invention is to provide a non-invasive sphygmomanometer that can be easily removed and can always achieve an appropriate blood pressure measurement with less burden on the patient.
前記の目的を達成するため、本発明の請求項1に記載の非観血血圧計は、被験者の身体表面に保持させて心拍に同期して得られる脈動成分を検出するカフに対し、それぞれ同一の圧力条件となるように設定した2もしくはそれ以上の独立した構成からなるエアブラダーを設けると共に、前記各エアブラダーに対応させてカフ圧波形信号を検出するための2もしくはそれ以上の圧力センサを接続配置し、前記各圧力センサにより検出されたカフ圧波形信号に基づいて、分離マトリクス法および/または適応フィルタを単独もしくは組合せて適用して演算処理し、体動等によるノイズ成分を除去した血圧信号を得る演算処理手段を設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the non-invasive blood pressure monitor according to
本発明の請求項2に記載の非観血血圧計は、2もしくはそれ以上の独立した構成からなるエアブラダーを設けたカフに対し、前記各エアブラダーへ給気するためのエアポンプと、各エアブラダーへの給気および排気を制御するための給排気制御弁を一体的に設け、前記各エアブラダーのカフ圧波形信号をそれぞれ検出する圧力センサを、前記カフより分離した装置本体に設けて、エアホースにより相互に接続構成すると共に、前記エアポンプおよび給排気制御弁を装置本体に設けた制御手段により制御するように構成したことを特徴とする。
A non-invasive blood pressure monitor according to
本発明の請求項3に記載の非観血血圧計は、2もしくはそれ以上の独立した構成からなるエアブラダーを設けたカフに対し、前記各エアブラダーからの排気を制御するための排気制御弁を一体的に設け、前記各エアブラダーのカフ圧波形信号をそれぞれ検出する圧力センサを、前記カフより分離した装置本体に設けて、エアホースにより相互に接続構成すると共に、前記エアホースを介して前記各エアブラダーへ給気するためのエアポンプと各エアブラダーへの給気を制御するための給気制御弁を前記装置本体に設け、前記エアポンプおよび給気制御弁、排気制御弁を装置本体に設けた制御手段により制御するように構成したことを特徴とする。
The non-invasive blood pressure monitor according to
本発明の請求項4に記載の非観血血圧計は、2もしくはそれ以上の独立した構成からなるエアブラダーを設けたカフに対し、前記各エアブラダーのカフ圧波形信号をそれぞれ検出する圧力センサを、前記カフより分離した装置本体に設けて、エアホースにより相互に接続構成すると共に、前記エアホースを介して前記各エアブラダーへ給気するためのエアポンプと各エアブラダーへの給気および排気を制御するための給排気制御弁を前記装置本体に設け設け、前記エアポンプおよび給排気制御弁を装置本体に設けた制御手段により制御するように構成したことを特徴とする。 The non-invasive blood pressure monitor according to claim 4 of the present invention is configured to provide a pressure sensor for detecting a cuff pressure waveform signal of each air bladder with respect to a cuff provided with an air bladder having two or more independent configurations. Provided in the apparatus main body separated from the cuff and connected to each other by an air hose, and an air pump for supplying air to each air bladder via the air hose and a supply for controlling supply and exhaust of each air bladder An exhaust control valve is provided in the apparatus main body, and the air pump and the supply / exhaust control valve are controlled by control means provided in the apparatus main body.
本発明の請求項5に記載の非観血血圧計は、2もしくはそれ以上の独立した構成からなるエアブラダーを設けたカフに対し、前記各エアブラダーのカフ圧波形信号をそれぞれ検出する圧力センサを、前記カフと一体的に構成配置した装置本体に設けて、エアホースにより相互に接続構成すると共に、前記エアホースを介して前記各エアブラダーへ給気するためのエアポンプと各エアブラダーへの給気および排気を制御するための給排気制御弁を前記装置本体に設け、前記エアポンプおよび給排気制御弁を装置本体に設けた制御手段により制御するように構成したことを特徴とする。
The non-invasive blood pressure monitor according to
本発明の請求項6に記載の非観血血圧計は、請求項1に記載の非観血血圧計において、 体動等によるノイズ成分を除去した血圧信号を得る演算処理手段は、
第1の圧力センサにより検出される第1のカフ圧信号CC1と、第2の圧力センサにより検出される第2のカフ圧信号CC2とを、それぞれオシレーション波形成分OSCとノイズ成分BMとの関係を次式で表し、
CC1=OSC1+BM1 …(1)
CC2=OSC2+BM2 …(2)
BM1/BM2=k …(3)
前記式(1),(2),(3) に基づき(kは実測値より求めた最適値とする)、次式
CC1−k・CC2=OSC1−k・OSC2 …(4)
の関係からノイズ成分BMを除去する前記分離マトリクス法によるノイズ成分除去の演算処理を行うように構成したことを特徴とする。
The non-invasive sphygmomanometer according to claim 6 of the present invention is the non-invasive sphygmomanometer according to
The first cuff pressure signal CC1 detected by the first pressure sensor and the second cuff pressure signal CC2 detected by the second pressure sensor are respectively related to the oscillation waveform component OSC and the noise component BM. Is expressed by the following equation:
CC1 = OSC1 + BM1 (1)
CC2 = OSC2 + BM2 (2)
BM1 / BM2 = k (3)
Based on the above formulas (1), (2), (3) (k is the optimum value obtained from the actual measurement value),
CC1-k.CC2 = OSC1-k.OSC2 (4)
The noise component removal arithmetic processing by the separation matrix method that removes the noise component BM from the relationship is performed.
本発明の請求項7に記載の非観血血圧計は、請求項1に記載の非観血血圧計において、体動等によるノイズ成分を除去した血圧信号を得る演算処理手段は、
第1の圧力センサにより検出される第1のカフ信号s1がノイズ成分n1で汚染されて観測され、第2の圧力センサにより検出される第2のカフ信号s2がノイズ成分n2で汚染されて観測されることを想定し、
観測された前記各信号に基づいてノイズ成分n′のみを得ると共に、このノイズ成分n′が前記ノイズ成分n1と相関のあるノイズ成分として、その誤差出力のパワーが最小となるように係数ベクタhを設定した適応フィルタを使用することにより、適応フィルタの出力信号は汚染されないカフ圧波形信号に収束させて、
ノイズ成分を除去する前記適応フィルタによるノイズ成分除去の演算処理を行うように構成したことを特徴とする。
The non-invasive sphygmomanometer according to
The first cuff signal s1 detected by the first pressure sensor is observed contaminated with the noise component n1, and the second cuff signal s2 detected by the second pressure sensor is observed contaminated with the noise component n2. Assuming that
Only the noise component n ′ is obtained based on the observed signals, and the coefficient vector h is set such that the noise component n ′ is a noise component correlated with the noise component n1 and the power of the error output is minimized. By using an adaptive filter that sets, the output signal of the adaptive filter is converged to an uncontaminated cuff pressure waveform signal,
The present invention is characterized in that a calculation process of noise component removal by the adaptive filter for removing the noise component is performed.
本発明の請求項1ないし5に記載の非観血血圧計によれば、非観血血圧測定における体動等によるノイズの影響を軽減して、より正確な非観血血圧測定を簡便に行うことができる。特に、本発明の非観血血圧計においては、エアブラダーが2つ以上設けられるが、外観上は従来のエアブラダーが1つのカフと同じであり、被測定者や測定者の負担が増大することはない。また、本発明の非観血血圧計によれば、ICUや小児、新生児等、動きを制止することができない被測定者でも、体動の影響を軽減し、非観血血圧測定を適正に行うことができる。 According to the noninvasive sphygmomanometer according to the first to fifth aspects of the present invention, the influence of noise due to body movement or the like in the noninvasive blood pressure measurement is reduced, and more accurate noninvasive blood pressure measurement is easily performed. be able to. In particular, in the non-invasive blood pressure monitor of the present invention, two or more air bladders are provided, but the appearance of the conventional air bladder is the same as one cuff, and the burden on the person being measured and the person to be measured increases. Absent. In addition, according to the noninvasive blood pressure monitor of the present invention, even the measurement subject who cannot restrain movement, such as an ICU, a child, or a newborn, can reduce the influence of body movement and appropriately perform noninvasive blood pressure measurement. be able to.
また、本発明の請求項6に記載の非観血血圧計によれば、それぞれのエアブラダーにより得られた検出信号成分の比を求め、ノイズが無い時は比が1となり、従来と同等の処理により非観血血圧を求めることができる。一方、この比が1でなくなった時には、体動等によるノイズが混入していることが示され、脈波成分とノイズ成分との分離が円滑に行われて、脈波成分の適正な抽出を容易に達成することができる。 Further , according to the non-invasive blood pressure monitor according to claim 6 of the present invention, the ratio of the detection signal components obtained by the respective air bladders is obtained. Thus, non-invasive blood pressure can be obtained. On the other hand, when this ratio is no longer 1, it is indicated that noise due to body movement or the like is mixed, and the separation of the pulse wave component and the noise component is performed smoothly, so that the pulse wave component can be properly extracted. Can be easily achieved.
従って、本発明の請求項6に記載の非観血血圧計によれば、比較的簡単な構成により、適正かつ簡便なノイズ成分の除去を行うことができる非観血血圧計を得ることができる。 Therefore, according to the non-invasive sphygmomanometer according to claim 6 of the present invention, it is possible to obtain a non-invasive sphygmomanometer that can perform appropriate and simple noise component removal with a relatively simple configuration. .
さらに本発明の請求項7に記載の非観血血圧計によれば、適応フィルタの使用により、比較的簡便な演算処理によって、ノイズ成分を除去した脈波成分の適正な抽出を容易に達成することができる。
Furthermore , according to the non-invasive blood pressure monitor according to
従って、本発明の請求項7に記載の非観血血圧計によれば、より簡単な構成により、適正かつ簡便なノイズ成分の除去を行うことができる非観血血圧計を得ることができる。 Therefore, according to the non-invasive sphygmomanometer according to the seventh aspect of the present invention, it is possible to obtain a non-invasive sphygmomanometer capable of appropriately and simply removing noise components with a simpler configuration.
次に、本発明に係る非観血血圧計の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。 Next, embodiments of the non-invasive blood pressure monitor according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
[非観血血圧計の構成例1]
図1ないし図3は、本発明に係る非観血血圧計の一構成例を示し、図1は非観血血圧計の概略ブロック構成図、図2は非観血血圧計の被験者に対する装着状態を示す概略構成説明図、図3は非観血血圧計の制御系統を示す概略ブロック結線図であって、参照符号10は非観血血圧計のカフを示すと共に、参照符号20は非観血血圧計の装置本体を示す。
[ Configuration example 1 of non-invasive blood pressure monitor ]
1 to 3 show a configuration example of a noninvasive blood pressure monitor according to the present invention, FIG. 1 is a schematic block diagram of the noninvasive blood pressure monitor, and FIG. FIG. 3 is a schematic block connection diagram showing a control system of the non-invasive blood pressure monitor.
本構成例の非観血血圧計において、前記カフ10は、互いに独立した構成からなる第1のエアブラダー12Aおよび第2のエアブラダー12Bを備えると共に、これらのエアブラダー12A、12Bに対して同時にエアポンプ14からの給気と外部への排気との制御を行う給排気制御弁16を備えた構成からなる。これに対し、前記装置本体20においては、前記各エアブラダー12A、12Bとエアホース13A、13Bを介してそれぞれ連通接続され、各エアブラダー12A、12Bにおいて発生する圧力変動を検出するための第1の圧力センサ22Aおよび第2の圧力センサ22Bが設けられている(図1および図2参照)。
In the non-invasive sphygmomanometer of this configuration example, the
しかるに、本構成例の非観血血圧計は、装置本体20において、前記第1の圧力センサ22Aおよび第2の圧力センサ22Bによって検出される圧力波形信号を、それぞれA/D変換器24A、24Bによりデジタル信号に変換して、CPU26に入力するように構成される。また、前記エアポンプ14および給排気制御弁16に対しては、血圧測定の制御を行うための制御信号をCPU26からそれぞれ出力すると共に、これらの制御信号をD/A変換器28によりアナログ信号に変換し、制御ライン29a、29bを介して前記エアポンプ14および給排気制御弁16に伝達し、それぞれ血圧測定のための制御を行うように構成される(図3参照)。
However, in the non-invasive blood pressure monitor of this configuration example, the apparatus
この場合、前記CPU26による、前記エアポンプ14および給排気制御弁16に対して、前記CPU26による血圧測定の制御を行うための制御信号として、非測定時および測定(加圧時および減圧時)に際しての操作条件は、図13の(a)に示すように設定される。すなわち、前記制御弁の開閉は、3方とも「Open」、もしくは3方とも「Close」で制御し、「Control」の時には、それぞれフィードバック制御等によりエアブラダー12A、12B間の圧力が等しくなるように制御する。
In this case, as a control signal for controlling the blood pressure measurement by the
また、前記CPU26においては、前記A/D変換器24A、24Bを介して入力される第1の圧力センサ22Aおよび第2の圧力センサ22Bによって検出される圧力波形信号に基づいて、後述するノイズ成分を除去するための演算制御を行うように構成される。そして、このCPU26に対しては、ノイズ成分の除去操作に伴う圧力波形信号等を表示するための表示手段30および制御操作を行うためのスイッチ手段32がそれぞれ設けられる。
In the
[非観血血圧計の構成例2]
図4ないし図6は、本発明に係る非観血血圧計の別の構成例を示すものであって、図4は非観血血圧計の概略ブロック構成図、図5は非観血血圧計の被験者に対する装着状態を示す概略構成説明図、図6は非観血血圧計の制御系統を示す概略ブロック結線図である。なお、説明の便宜上、前述した構成例と同一の構成要素については、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
[ Configuration example 2 of non-invasive blood pressure monitor ]
4 to 6 show another configuration example of the noninvasive blood pressure monitor according to the present invention. FIG. 4 is a schematic block diagram of the noninvasive blood pressure monitor, and FIG. 5 is a noninvasive blood pressure monitor. FIG. 6 is a schematic block connection diagram showing a control system of the non-invasive blood pressure monitor. For convenience of explanation, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described configuration example, and detailed description thereof will be omitted.
すなわち、本構成例の非観血血圧計において、前記カフ10は、互いに独立した構成からなる第1のエアブラダー12Aおよび第2のエアブラダー12Bを備えると共に、これらのエアブラダー12A、12Bに対して同時に排気制御を行う排気制御弁15Bを備えた構成からなる。これに対し、前記装置本体20においては、前記各エアブラダー12A、12Bとエアホース13A、13Bを介してそれぞれ連通接続され、各エアブラダー12A、12Bにおいて発生する圧力変動を検出するための第1の圧力センサ22Aおよび第2の圧力センサ22Bを設けると共に、前記エアブラダー12A、12Bに対し、前記エアホース13A、13Bを介して同時にエアポンプ14からの給気制御を行う給気制御弁15Aを備えた構成からなる(図4および図5参照)。
That is, in the non-invasive blood pressure monitor of the present configuration example, the
しかるに、本構成例の非観血血圧計は、装置本体20において、前記第1の圧力センサ22Aおよび第2の圧力センサ22Bによって検出される圧力波形信号を、それぞれA/D変換器24A、24Bによりデジタル信号に変換して、CPU26に入力するように構成される。また、前記エアポンプ14および給気制御弁15A、排気制御弁15Bに対しては、血圧測定の制御を行うための制御信号をCPU26からそれぞれ出力すると共に、これらの制御信号をD/A変換器28によりアナログ信号に変換し、制御ライン29a、29b、29cを介して前記エアポンプ14および給気制御弁25A、排気制御弁15Bに伝達し、それぞれ血圧測定のための制御を行うように構成される(図6参照)。この場合、前記CPU26による、前記エアポンプ14および給気制御弁15A、排気制御弁15Bに対して、前記CPU26による血圧測定の制御を行うための制御信号として、非測定時および測定(加圧時および減圧時)に際しての操作条件は、図13の(b)に示すように設定され、その操作内容は前述した通りである。その他の構成は、図1ないし図3に示す構成例と同じである。
However, in the non-invasive blood pressure monitor of this configuration example, the apparatus
[非観血血圧計の構成例3]
図7ないし図9は、本発明に係る非観血血圧計のさらに別の構成例を示すものであって、図7は非観血血圧計の概略ブロック構成図、図8は非観血血圧計の被験者に対する装着状態を示す概略構成説明図、図9は非観血血圧計の制御系統を示す概略ブロック結線図である。なお、説明の便宜上、前述した構成例と同一の構成要素については、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
[ Configuration example 3 of non-invasive blood pressure monitor ]
7 to 9 show still another configuration example of the noninvasive blood pressure monitor according to the present invention. FIG. 7 is a schematic block diagram of the noninvasive blood pressure monitor, and FIG. 8 is the noninvasive blood pressure monitor. FIG. 9 is a schematic block connection diagram showing a control system of a non-invasive blood pressure monitor. For convenience of explanation, the same components as those in the configuration example described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
すなわち、本構成例の非観血血圧計において、前記カフ10は、互いに独立した構成からなる第1のエアブラダー12Aおよび第2のエアブラダー12Bを備えた構成からなる。これに対し、前記装置本体20においては、前記各エアブラダー12A、12Bとエアホース13A、13Bを介してそれぞれ連通接続され、各エアブラダー12A、12Bにおいて発生する圧力変動を検出するための第1の圧力センサ22Aおよび第2の圧力センサ22Bを設けると共に、前記エアブラダー12A、12Bに対し、前記エアホース13A、13Bを介して同時にエアポンプ14からの給気と排気とを行う給排気制御弁17を備えた構成からなる(図7および図8参照)。
That is, in the non-invasive blood pressure monitor of the present configuration example, the
しかるに、本構成例の非観血血圧計は、装置本体20において、前記第1の圧力センサ22Aおよび第2の圧力センサ22Bによって検出される圧力波形信号を、それぞれA/D変換器24A、24Bによりデジタル信号に変換して、CPU26に入力するように構成される。また、前記エアポンプ14および給排気制御弁17に対しては、血圧測定の制御を行うための制御信号をCPU26からそれぞれ出力すると共に、これらの制御信号をD/A変換器28によりアナログ信号に変換し、制御ライン29a、29bを介して前記エアポンプ14および給排気制御弁17に伝達し、それぞれ血圧測定のための制御を行うように構成される(図9参照)。この場合、前記CPU26による、前記エアポンプ14および給排気制御弁17に対して、前記CPU26による血圧測定の制御を行うための制御信号として、非測定時および測定(加圧時および減圧時)に際しての操作条件は、図13の(c)に示すように設定され、その操作内容は前述した通りである。その他の構成は、図1ないし図3に示す構成例と同じである。
However, in the non-invasive blood pressure monitor of this configuration example, the apparatus
[非観血血圧計の構成例4]
図10ないし図12は、本発明に係る非観血血圧計の他の構成例を示すものであって、図10は非観血血圧計の概略ブロック構成図、図11は非観血血圧計の被験者に対する装着状態を示す概略構成説明図、図12は非観血血圧計の制御系統を示す概略ブロック結線図である。なお、説明の便宜上、前述した構成例と同一の構成要素については、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
[ Configuration example 4 of non-invasive blood pressure monitor ]
10 to 12 show another configuration example of the noninvasive blood pressure monitor according to the present invention. FIG. 10 is a schematic block diagram of the noninvasive blood pressure monitor, and FIG. 11 is a noninvasive blood pressure monitor. FIG. 12 is a schematic block connection diagram showing a control system of the non-invasive blood pressure monitor. For convenience of explanation, the same components as those in the configuration example described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
すなわち、本構成例の非観血血圧計において、前記カフ10は、互いに独立した構成からなる第1のエアブラダー12Aおよび第2のエアブラダー12Bを備えた構成からなる。これに対し、前記装置本体20は、前記カフ10と一体的に設けた構成からなる。従って、前記装置本体20においては、前記各エアブラダー12A、12Bとエアホース13A、13Bを介してそれぞれ連通接続され、各エアブラダー12A、12Bにおいて発生する圧力変動を検出するための第1の圧力センサ22Aおよび第2の圧力センサ22Bを設けると共に、前記エアブラダー12A、12Bに対し、前記エアホース13A、13Bを介して同時にエアポンプ14からの給気と排気とを行う給排気制御弁18を備えた構成からなる(図10および図11参照)。
That is, in the non-invasive blood pressure monitor of the present configuration example, the
しかるに、本構成例の非観血血圧計は、装置本体20において、前記第1の圧力センサ22Aおよび第2の圧力センサ22Bによって検出される圧力波形信号を、それぞれA/D変換器24A、24Bによりデジタル信号に変換して、CPU26に入力するように構成される。また、前記エアポンプ14および給排気制御弁18に対しては、血圧測定の制御を行うための制御信号をCPU26からそれぞれ出力すると共に、これらの制御信号をD/A変換器28によりアナログ信号に変換し、制御ライン29a、29bを介して前記エアポンプ14および給排気制御弁18に伝達し、それぞれ血圧測定のための制御を行うように構成される(図12参照)。この場合、前記CPU26による、前記エアポンプ14および給排気制御弁18に対して、前記CPU26による血圧測定の制御を行うための制御信号として、非測定時および測定(加圧時および減圧時)に際しての操作条件は、図13の(d)に示すように設定され、その操作内容は前述した通りである。その他の構成は、図1ないし図3に示す構成例と同じである。
However, in the non-invasive blood pressure monitor of this configuration example, the apparatus
次に、前記各構成からなる非観血血圧計において、血圧測定に際し体動等によるノイズ成分の除去を行う場合のCPU26による制御方法について説明する。
Next, a control method by the
[ノイズ成分の除去方法1]
例えば、被験者の身体表面に装着するカフ10に対し、2つのエアブラダー12A、12Bと、これらのエアブラダー12A、12Bに対応する2つの圧力センサ22A、22Bを使用して、それぞれノイズ成分を含む心拍に同期して得られるカフ圧波形信号を検出する場合において、第1の圧力センサ22Aにより検出される第1のカフ圧波形信号CC1と、第2の圧力センサ22Bにより検出される第2のカフ圧波形信号CC2は、次式で表すことができる。
[ Noise component removal method 1 ]
For example, for the
CC1=OSC1+BM1 …(1)
CC2=OSC2+BM2 …(2)
BM1/BM2=k …(3)
但し、OSC1とOSC2はオシレーション波形、BM1とBM2はノイズ源を示し、kはノイズ係数であって実測値より求めた最適値とする。
CC1 = OSC1 + BM1 (1)
CC2 = OSC2 + BM2 (2)
BM1 / BM2 = k (3)
However, OSC1 and OSC2 indicate oscillation waveforms, BM1 and BM2 indicate noise sources, k is a noise coefficient, and is an optimum value obtained from an actual measurement value.
前記式(1),(2),(3) に基づき、カフに設定したエアブラダーの条件設定から、ノイズ成分(BM1、BM2)を消去するには、CC1−k・CC2の関係が得られる。従って、次式(4) の関係から、前記ノイズ係数kの最適値を決定することにより、ノイズ成分(BM1、BM2)を除去することができる。 In order to eliminate the noise components (BM1, BM2) from the air bladder condition setting set in the cuff based on the equations (1), (2), (3), the relationship CC1-k · CC2 is obtained. Therefore, the noise components (BM1, BM2) can be removed by determining the optimum value of the noise coefficient k from the relationship of the following equation (4).
CC1−k・CC2=OSC1−k・OSC2 …(4) CC1-k.CC2 = OSC1-k.OSC2 (4)
そこで、前述した構成例からなる本発明の非観血血圧計により、前記ノイズ成分の除去方法1を使用した場合における、カフ圧波形およびオシレーション波形を観測したところ、図14の(a)、(b)および(c)に示すような結果が得られた。すなわち、図14の(a)は、ノイズ成分の除去処理前の信号波形図を示すものであって、第1のエアブラダー12Aおよび第2のエアブラダー12Bにそれぞれ作用する圧力信号P1およびP2の波形を示し、図14の(b)は、ノイズ成分の除去処理前の前記圧力信号P1およびP2に対応して第1の圧力センサ22Aおよび第2の圧力センサ22Bにより検出されたそれぞれノイズ成分を含む第1のオシレーション信号CC1および第2のオシレーション信号CC2の波形を示す。そして、図14の(c)は、ノイズ成分の除去処理後の信号波形図を示すものであって、前記オシレーション信号CC1、CC2からそれぞれ分離されたノイズ成分信号BMとオシレーション信号成分OSCの波形を示す。従って、図14の(c)によれば、ノイズ成分信号BMが適正に除去されたオシレーション信号成分OSCが得られることが確認される。
Therefore, when the cuff pressure waveform and the oscillation waveform in the case of using the noise
[ノイズ成分除去方法2]
また、第1の圧力センサ22Aにより検出される第1のオシレーション信号s1がノイズ成分n1で汚染され、第2の圧力センサ22Bにより検出される第2のオシレーション信号s2がノイズ成分n2で汚染されてそれぞれ観測されることを想定し、図15に示す分離マトリクス演算器42および適応フィルタ可調整係数演算器40を使用した演算回路を使用して、ノイズ成分の除去処理を行うように構成する。
[ Noise component removal method 2 ]
Further, the first oscillation signal s1 detected by the
まず、観測された第1のカフ圧信号s1+n1と第2のカフ圧信号s2+n2を分離マトリクス演算器42に入力して、ノイズ成分n′のみを得る。そこで、前記ノイズ成分n′を、フィルタ係数が所要の係数ベクタhで設定された適応フィルタ可調整係数演算器40を介して、適応フィルタ出力演算器44より出力することにより、ノイズ成分を除去したオシレーション信号成分を得ることができる。すなわち、前記適応フィルタ可調整係数演算器40においては、所望信号と出力信号の誤差eのパワーが最小となるように前記係数ベクタhを設定することにより、前記ノイズ成分n′と相関の強いノイズ成分が除去されて、所望のオシレーション信号成分を得ることができる(図16参照)。
First, the observed first cuff pressure signal s1 + n1 and second cuff pressure signal s2 + n2 are input to the
そこで、前記ノイズ成分の除去方法2を使用した場合における、カフ圧波形について観測したところ、図16の(a)ないし(c)、図17の(a)、(b)および図18に示すような結果が得られた。すなわち、図16の(a)ないし(c)、図17の(a)、(b)は、ノイズ成分の除去処理前の信号波形図を示すものであって、図16の(a)は生体の拍動として疑似設定した疑似生体信号s〔= sin(2π×k×0.002)〕、(b)は疑似ノイズ成分n1〔= sin(2π×k×0.004)〕、(c)は疑似ノイズ成分n2〔= sin(2π×k×0.008)〕の各波形を示す(但し、k=0,1,2,…1000)。また、図17の(a)は第1の圧力センサ22Aにより検出されたカフ圧波形信号x1〔=s+an1+bn2〕、(b)は第2の圧力センサ22Bにより検出されたカフ圧波形信号x2〔=s+cn1+dn2〕の波形をそれぞれ示す(但し、a= 0.7c,b= 0.5dの場合)。
Accordingly, when the cuff pressure waveform was observed when the noise
そして、図18は、ノイズ成分の除去処理後の信号波形図を示すものであって、第1の圧力センサ22Aにより検出されたカフ圧波形信号x1に対して、適応フィルタ可調整係数演算器40によりノイズ成分が除去された血圧信号成分s′が次第に疑似生体信号sに収束していき、ノイズ成分n1が除去されることが確認できる。
FIG. 18 shows a signal waveform diagram after the noise component removal processing. The adaptive filter
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前述した非観血血圧計の構成例に限定されることなく、例えばカフに設定するエアブラダーを2以上の複数設けると共に、これに対応する圧力センサも2以上の複数設けることが可能であり、またこれに伴うエアポンプおよびその給排気制御弁の設置およびその制御手段について適宜設計変更を行うこと、その他本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更を行うことが可能である。 The preferred embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described configuration example of the non-invasive blood pressure monitor. For example, two or more air bladders to be set in the cuff are provided. It is possible to provide two or more corresponding pressure sensors, and to change the design of the air pump and its supply / exhaust control valve and the control means accordingly, and to the extent that does not depart from the spirit of the present invention. Many design changes can be made.
10 非観血血圧計のカフ
12A、12B エアブラダー
13A、13B エアホース
14 エアポンプ
15A 給気制御弁
15B 排気制御弁
16 給排気制御弁
17 給排気制御弁
18 給排気制御弁
20 非観血血圧計の装置本体
22A、22B 圧力センサ
24A、24B A/D変換器
26 CPU
28 D/A変換器
29a、29b、29c 制御ライン
30 表示手段
32 スイッチ手段
40 適応フィルタ可調整係数演算器
42 分離マトリクス演算器
44 適応フィルタ出力演算器
DESCRIPTION OF
28 D /
Claims (7)
第1の圧力センサにより検出される第1のカフ圧信号CC1と、第2の圧力センサにより検出される第2のカフ圧信号CC2とを、それぞれオシレーション波形成分OSCとノイズ成分BMとの関係を次式で表し、
CC1=OSC1+BM1 …(1)
CC2=OSC2+BM2 …(2)
BM1/BM2=k …(3)
前記式(1),(2),(3) に基づき(kは実測値より求めた最適値とする)、次式
CC1−k・CC2=OSC1−k・OSC2 …(4)
の関係からノイズ成分BMを除去する前記分離マトリクス法によるノイズ成分除去の演算処理を行うように構成したことを特徴とする非観血血圧計。 The non-invasive blood pressure monitor according to claim 1, wherein the arithmetic processing means for obtaining a blood pressure signal from which a noise component due to body movement or the like is removed ,
The first cuff pressure signal CC1 detected by the first pressure sensor and the second cuff pressure signal CC2 detected by the second pressure sensor are respectively related to the oscillation waveform component OSC and the noise component BM. Is expressed by the following equation:
CC1 = OSC1 + BM1 (1)
CC2 = OSC2 + BM2 (2)
BM1 / BM2 = k (3)
Based on the above formulas (1), (2), and (3) (k is the optimum value obtained from the measured value),
CC1-k.CC2 = OSC1-k.OSC2 (4)
A non-invasive sphygmomanometer configured to perform a calculation process of noise component removal by the separation matrix method that removes the noise component BM from the above relationship .
第1の圧力センサにより検出される第1のカフ信号s1がノイズ成分n1で汚染されて観測され、第2の圧力センサにより検出される第2のカフ信号s2がノイズ成分n2で汚染されて観測されることを想定し、
観測された前記各信号に基づいてノイズ成分n′のみを得ると共に、このノイズ成分n′が前記ノイズ成分n1と相関のあるノイズ成分として、その誤差出力のパワーが最小となるように係数ベクタhを設定した適応フィルタを使用することにより、適応フィルタの出力信号は汚染されないカフ圧波形信号に収束させて、
ノイズ成分を除去する前記適応フィルタによるノイズ成分除去の演算処理を行うように構成したことを特徴とする非観血血圧計。 The non-invasive blood pressure monitor according to claim 1, wherein the arithmetic processing means for obtaining a blood pressure signal from which a noise component due to body movement or the like is removed ,
The first cuff signal s1 detected by the first pressure sensor is observed contaminated with the noise component n1, and the second cuff signal s2 detected by the second pressure sensor is observed contaminated with the noise component n2. Assuming that
Only the noise component n ′ is obtained based on the observed signals, and the coefficient vector h is set such that the noise component n ′ is a noise component correlated with the noise component n1 and the power of the error output is minimized. By using an adaptive filter that sets, the output signal of the adaptive filter is converged to an uncontaminated cuff pressure waveform signal,
A non-invasive sphygmomanometer configured to perform calculation processing of noise component removal by the adaptive filter that removes a noise component .
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