JP4673029B2 - 血圧測定装置及び血圧測定方法、並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は血圧測定装置、特に脈波信号に基づいて血圧を計測する血圧測定装置における脈波信号のレベル調整に関するものである。

従来の脈波信号に基づいて血圧を計測する血圧測定装置においては、何等かの理由により脈波信号レベルが小さいか又は大きく飽和してしまう場合には、適切な血圧測定が行えないため、エラー信号を出してカフの取り付け位置の変更を促し再測定を行うか、又は特許文献１に示される方法等により、信号増幅等による信号レベル調整を行った後、再度加圧を行い血圧測定を行っていた。
特公平６−１８５５５号公報

しかし、何等かの理由により脈波信号レベルが小さいか又は大きく飽和してしまう場合には、カフの適切な取り付け位置を変更するか、もしくは、適切な信号調整値を設定した後、再測定を行わなければならないという煩わしさがあった。また、結果的に被測定者は複数回の測定つまり複数回のカフによる圧迫が必要となり、身体的負担となっていた。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、適切な血圧測定を可能とするため脈波信号の信号レベルが所定の規格範囲内に収まるよう信号レベルを調整可能とすると同時に、血圧測定時間の短縮を可能とすることにより、カフ圧による利用者への身体的負担を軽減することを可能にする血圧測定装置及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、血圧測定するための適所に装着され、そこを圧迫するためのカフと、血管内の血液による脈波信号を検出する検出手段と、前記脈波信号の信号レベルを調整するレベル調整手段と、前記カフの加圧時に前記検出手段により検出された脈波信号から血圧を測定し、前記脈波信号の信号レベルが所定の範囲内に無かった場合、前記レベル調整手段により前記信号レベルが前記所定の範囲内に収まるよう調整を行いかつ前記カフの減圧時に血圧の測定を行うよう制御し、前記脈波信号の信号レベルが前記所定の範囲内にあった場合、ただちに血圧の測定を終了するよう制御する血圧測定制御手段と、を備える。

さらなる本発明の特徴は、下記発明を実施するための最良の形態及び添付図面により明らかになるものである。

本発明によれば、血圧を測定するための適所において適切な血圧測定を可能とするため脈波信号の信号レベルが所定の規格範囲内になるよう信号レベルを調整可能とする。また、血圧測定時間の短縮を可能とすることにより、カフ圧による利用者への身体的負担を軽減することも可能にする血圧測定装置を提供することができる。

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）
本発明に係る電子血圧計の第１実施形態として、光電容積脈波血圧計を例に挙げて以下に説明する。

＜装置構成＞
図１は実施形態の光電容積脈波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、血圧測定部位に固定する。２はエアチューブであり、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は圧力検出アンプ（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するフォトトランジスタ８ｂを含む（図２）。９は脈波検出アンプ（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、ゲインを自動的に変化させるゲイン制御部１９ａと脈波検出フィルタ・アンプ９を構成する後述するフィルタアンプ９１，９２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。１０はＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）であり、アナログ信号Ｍ，Ｐ（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、本光電容積脈波血圧計の主制御を行う。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，図５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４、図５に示される制御を行う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は実施形態の光電容積脈波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、内部には図１のカフ１及び脈波センサ８を除く構成が含まれる。ここで、ゴム管２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及び脈波センサ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＞
カフを含む測定部は、血圧測定するための適所、例えば上腕、手首、足首等の適所を適切に圧迫するよう構成されている。

＜装置の動作＞
次に、本実施形態に係る光電容積脈波血圧計の動作について以下に説明する。図４は第１実施形態の光電容積脈波血圧計の測定処理手順のフローチャートである。
装置に電源スイッチ２０により電源投入すると、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でカフの加圧上限値（例えば１２０〜２８０mmHg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で光量及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及び微排弁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。これが加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）で増加開始する。この間にステップＳ１０８で各機能ブロックによるデータ処理が行われ、最低血圧（拡張期血圧）及び最高血圧（収縮期血圧）の測定が行われる。最高血圧が測定される（Ｓ１０９）とステップＳ１１２で加圧ポンプ３を停止する。ステップＳ１１０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でなければまだ正常測定範囲にあり、引き続き測定を行う。一方、Ｐ＞Ｕの時はもはやカフ圧が設定値よりも高いのでステップＳ１１１でＬＣＤ１４に「測定エラー」を表示する。必要なら「加圧時信号異常」等の詳細情報を付記表示する。ステップＳ１１４では加圧時に得られた脈波信号の信号レベルを元に光量及びゲインの調整を行う。

光量・ゲインの調整が終わると、ステップＳ１１５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）で減少開始する。この間にステップＳ１１６で各機能ブロックによるデータ処理が行われ、最高血圧及び最低血圧の測定が行われる。ステップＳ１１７では減圧時の最低血圧値の検出の有無を判別する。検出されていなければ引き続き計測を行う。ステップＳ１１８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Ｓ１１６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ステップＳ１１９でＬＣＤ１４に「測定エラー」を表示する。必要なら「減圧時信号異常」等の詳細情報を付記表示する。

また、ステップＳ１１７の判別で測定終了の時は正常測定範囲で計測行程終了したことになり、ステップＳ１２０でＬＣＤ１４に測定した最高血圧値及び最低血圧値を表示し、ステップＳ１２１でブザー１５にトーン信号を送る。好ましくは、正常終了後と異常終了時とでは異るトーン信号を送る。ステップＳ１２２ではカフ１の残りの空気を急速排気し、次の測定開始を待つ。

＜血圧の算出動作＞
加圧時測定（ステップＳ１０８）の開始から減圧時測定（ステップＳ１１６）の終了までの時間におけるカフ圧と脈波信号のグラフ（模式図）を図６に示す。図６のグラフに対し血圧測定は概略以下のように行われる。すなわち、加圧時測定においては、脈波信号の大きさの変化が始まった点（ａ）のカフ圧を最低血圧、脈波信号の消失時点（ｂ）のカフ圧を最高血圧とする。一方、減圧時の血圧測定は加圧時の血圧測定とは逆となり、脈波信号の出現時点（ｃ）のカフ圧を最高血圧、脈波信号の大きさの変化が無くなった点（ｄ）のカフ圧を最低血圧とする。

＜装置光量及びゲインの調整の詳細動作＞
図５に図４のステップＳ１１４に示す光量及びゲインの調整の詳細なフローチャートを、図７にこの光量及びゲインの調整を実現する回路例を示す。

まず、光量及びゲイン調整時には、ステップＳ５１で図７のＳＷ１〜ＳＷ２をＯＮにして閉じ抵抗値を半分にすることにより、脈波フィルタアンプ９１，９２の時定数を半分にする。この状態で、ステップＳ５２で搬送波レベルを検出し、ステップＳ５３で脈波の搬送波が規格値（Ａ／Ｄ１０のフルスケールの２０〜４０％）内か否かがチェックされる。規格値以下の場合はステップＳ５４に進んで光量が最大か否かをチェックし、最大でなければステップＳ５６で光量制御部１８を制御して光量を上げる。光量が最大の場合は、ステップＳ５５でアンプ９０のフィードバックを制御してゲインを上げる。ステップＳ５５あるいはＳ５６の処理後は、ステップＳ５２に戻って再度搬送波のチェックを繰り返す。

一方、ステップＳ５３で搬送波レベルが規格値以上の場合は、ステップＳ５７でゲインが最小か否かがチェックされ、最小でないならばステップＳ５９でゲイン制御部１９ａによりアンプ９０のフィードバックを制御してゲインを下げる。最小ならばステップＳ５８で光量を下げる。ステップＳ５８あるいはＳ５９の処理が終ると、ステップＳ５２に戻って再度搬送波レベルがチェックされる。
ステップＳ５３で搬送波レベルが規格値内であれば、ステップＳ６０でＳＷ１〜ＳＷ２を開いて、脈波フィルタアンプ９１〜９２の時定数を元に戻し、ステップＳ６１で脈波ゲインをアンプ９３で調整してリターンする。

本実施形態では血管内の血液による反射光を検出する例を示したが、替わりに透過光を検出するものであってもよい。

以上説明したように、本実施形態の光電容積脈波血圧計により、脈波信号の信号レベルが所定の規格範囲内に収まるよう信号レベルを調整可能とし、精度の高い測定を可能とすると同時に、血圧測定時間の短縮を可能とすることにより、カフ圧による利用者への身体的負担を軽減することを可能にする光電容積脈波血圧計を提供することができる。

（第２実施形態）
本発明に係る電子血圧計の第２実施形態として、光電容積脈波血圧計を例に挙げて以下に説明する。本実施形態では加圧時の血圧測定時に先立って得られる、脈波信号を元に光量及びゲインの調整を行い加圧時測定のみで精度の高い血圧測定を提供している。
なお、装置の構成、測定部位への装着方法、血圧の算出動作および装置光量及びゲインの調整の詳細動作は第１実施形態と同様であるため説明は省略する。

＜装置の動作＞
次に、本実施形態に係る光電容積脈波血圧計の動作について以下に説明する。図８は第２実施形態の光電容積脈波血圧計の測定処理手順のフローチャートである。
装置に電源スイッチ２０により電源投入すると、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Ｓ２０１ではカフ圧Ｐを読み取り、ステップＳ２０２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Ｓ２２２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Ｓ２０３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Ｓ２０４で光量及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Ｓ２０５，Ｓ２０６では急排弁４及び微排弁５を閉じる。ステップＳ２０７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Ｓ２０８ではカフ圧がＳ２０３で設定した加圧値Ｃより高いか否かを判別する。Ｐ＞Ｃでなければ引き続き加圧を行う。一方、Ｐ＞Ｃの時はステップＳ２０９で加圧ポンプ３を停止する。ステップＳ２１０ではセンサ８を使用して、脈波信号を取得し、ステップＳ２１１で所定の信号レベルを得られる光量及びゲインの値に再設定する。ステップＳ２１２では圧力ポンプ３を駆動開始し再び加圧を開始する。これが加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）で増加開始する。この間にステップＳ２１３で各機能ブロックによるデータ処理が行われ、最低血圧及び最高血圧の測定が行われる。最高血圧が測定される（Ｓ２１４）とステップＳ２１７で加圧ポンプ３を停止し、ステップＳ２１８ではカフ１の残りの空気を急速排気する。

ステップＳ２１５ではカフ圧がＳ２０３で設定した加圧値Ｕより高いか否かを判別する。Ｐ＞Ｕでなければまだ正常測定範囲にあり、引き続き測定を行う。一方、Ｐ＞Ｕの時はもはやカフ圧が設定値よりも高いのでステップＳ２１６でＬＣＤ１４に「測定エラー」を表示する。必要なら「加圧時信号異常」等の詳細情報を付記表示する。

ステップＳ２１４の判別で測定終了の時は正常測定範囲で計測行程終了したことになり、ステップＳ２１９でＬＣＤ１４に測定した最高血圧値及び最低血圧値を表示し、ステップＳ２２０でブザー１５にトーン信号を送る。好ましくは、正常終了後と異常終了時とでは異るトーン信号を送る。

以上説明したように、本実施形態の光電容積脈波血圧計により、適切な血圧測定が可能とするため脈波信号の信号レベルが所定の規格範囲内に収まるよう信号レベルを調整可能とすると同時に、減圧時の血圧再測定の確率を低減させる効果を持つ。さらなる血圧測定時間の短縮を可能とすることにより、カフ圧による利用者への身体的負担を軽減することを可能にする光電容積脈波血圧計を提供することができる。 （第３実施形態）
本発明に係る電子血圧計の第３実施形態として、光電容積脈波血圧計を例に挙げて以下に説明する。前述のように、第１及び第２の実施形態では、カフを用いて血圧測定するための適所のうちの１箇所の測定部位の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、血圧測定するための適所のうち、例えば上腕部と足首にそれぞれカフを装着し、その双方に光の照射部（図９参照：ＬＥＤ８ａ及び２１ａ）と反射光を検出する受光部（図９参照：フォトトランジスタ８ｂ及び２１ｂ）とを有し、複数の部位の血圧を同時に計測可能としている。

図９に示されるように、第３の実施形態に係る血圧測定装置は、第１実施形態の装置構成（図１参照）に加え、もう一方のカフ２０内に脈波センサ２１を有している。カフ２０内部には脈動する血管血流に光を照射するＬＥＤ２１ａと、該血管血流による反射光を検出フォトトランジスタ２１ｂを有している。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。
その他の構成及び動作については第1及び第2の実施形態と共通であるので説明を省略する。

本実施形態の光電容積脈波血圧計により、複数の測定部位において、脈波信号の信号レベルが所定の規格範囲内に収まるよう信号レベルとすることが可能となり、精度の高い血圧測定が可能となる。同時に、血圧測定時間の短縮を可能とすることにより、カフ圧による利用者への身体的負担を軽減することを可能にする光電容積脈波血圧計を提供することができる。

（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実施形態の光電容積脈波血圧計の構成図である。 第１実施形態の光電容積脈波血圧計のカフ内のセンサ動作を示した説明図である。 第１実施形態の光電容積脈波血圧計の外観斜視図である。 第１実施形態の光電容積脈波血圧計の血圧測定動作のフローチャートを示した説明図である 第１実施形態の光電容積脈波血圧計の信号レベル調整動作のフローチャートを示した説明図である。 第１実施形態の光電容積脈波血圧計での測定中におけるカフ圧と脈波信号のグラフ（模式図）である。 第１実施形態の光電容積脈波血圧計の回路図である。 第２実施形態の光電容積脈波血圧計の血圧測定動作のフローチャートを示した説明図である。 第３実施形態の光電容積脈波血圧計の構成図である。

Claims (6)

1. 血圧測定するための適所に装着され、そこを圧迫するためのカフと、
   血管内の血液による脈波信号を検出する検出手段と、
   前記脈波信号の信号レベルを調整するレベル調整手段と、
   前記カフの加圧時に前記検出手段により検出された脈波信号から血圧を測定し、前記脈波信号の信号レベルが所定の範囲内に無かった場合、前記レベル調整手段により前記信号レベルが前記所定の範囲内に収まるよう調整を行いかつ前記カフの減圧時に血圧の測定を行うよう制御し、前記脈波信号の信号レベルが前記所定の範囲内にあった場合、ただちに血圧の測定を終了するよう制御する血圧測定制御手段と、
   を備えることを特徴とする血圧測定装置。
2. 異なる複数の箇所の血圧を測定することを特徴とする請求項１に記載の血圧測定装置。
3. 前記検出手段により検出される脈波信号は、血管内の血液による光の吸収および反射により得られる光電脈波信号であることを特徴とする請求項１又は２に記載の血圧測定装置。
4. 前記レベル調整手段は、
   発光素子からの出力光量を調整する光量調整手段と、
   受光素子からの信号レベルを調整するゲイン設定手段と、
   を含み、
   前記検出手段により検出された脈波信号の信号レベルが前記所定の範囲内に無かった場合、前記光量設定手段と前記ゲイン設定手段の少なくとも一方により信号レベルを前記所定の範囲内に収まるよう調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の血圧測定装置。
5. 血圧測定装置が実行する血圧測定方法であって、
   血圧測定するための適所に装着されたカフにより圧迫される血管内の血液による脈波信号を検出する検出工程と、
   前記脈波信号の信号レベルを調整するレベル調整工程と、
   前記カフの加圧時に前記検出工程により検出された脈波信号から血圧を測定し、前記脈波信号の信号レベルが所定の範囲内に無かった場合、前記レベル調整工程により前記信号レベルが前記所定の範囲内に収まるよう調整を行いかつ前記カフの減圧時に血圧の測定を行うよう制御し、前記脈波信号の信号レベルが前記所定の範囲内にあった場合、ただちに血圧の測定を終了するよう制御する血圧測定制御工程と、
   を備えることを特徴とする血圧測定方法。
6. コンピュータに、
   血圧測定するための適所に装着されたカフにより圧迫される血管内の血液による脈波信号を検出する検出工程と、
   前記脈波信号の信号レベルを調整するレベル調整工程と、
   前記カフの加圧時に前記検出工程により検出された脈波信号から血圧を測定し、前記脈波信号の信号レベルが所定の範囲内に無かった場合、前記レベル調整工程により前記信号レベルが前記所定の範囲内に収まるよう調整を行いかつ前記カフの減圧時に血圧の測定を行うよう制御し、前記脈波信号の信号レベルが前記所定の範囲内にあった場合、ただちに血圧の測定を終了するよう制御する血圧測定制御工程と、
   を実行させるためのプログラム。

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