JP4773125B2 - 血圧測定装置、血圧測定方法、並びに制御プログラム - Google Patents

血圧測定装置、血圧測定方法、並びに制御プログラム Download PDF

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Description

本発明は血圧測定装置、血圧測定方法、並びに制御プログラム、特にカフ内圧力の加圧制御に関するものである。
従来、脈波信号に基づいて血圧を計測する血圧測定装置のカフ圧の自動加圧制御として2通りの方法が知られている。1つ目は、固定の目標加圧値を決定した後、カフを加圧し血圧測定をする方法(固定加圧制御)であり、2つ目は、固定の目標加圧値を決定せずにカフを加圧し、加圧中に脈波を監視することにより制御(例えば脈波消失をトリガに加圧を停止)する方法(脈波検出加圧制御)がとられている。
血圧値は固定加圧制御では加圧不足時に、再度加圧が必要になり被験者への負担が大きくなるという問題があり、脈波検出加圧制御では脈波検出のため加圧に時間がかかり、同じく被験者への負担となりうる。そこで特許文献1に示されるように、加圧時に加圧目標値を動的に変更可能とする方法が提案されている。
特公平6−116号公報
しかし、外耳及びその周辺を用いて血圧測定を行う場合には、カフ容積が少ないため加圧制御が困難であり、加圧時に脈波信号波形を崩さずに加圧することは困難である。特に、被験者によっては脈波信号が弱い場合があり、その際、脈波信号を基に加圧制御を行うのは困難であるという問題点がある。
そのため固定加圧制御を単独または併用して利用する方法が考えられるが、複数の加圧制御モードの切換、または、加圧値の変更の機能を備えると機器操作が複雑になりがちであり、利用者にとって使い勝手が悪くなるという問題点もあった。
上述の1以上の問題点を解決するために本発明の血圧測定装置は以下の構成を備える。すなわち、血圧測定装置は、外耳及びその周辺の適所を圧迫するカフと、前記カフに加圧される圧力値を制御する加圧手段と、前記加圧手段の制御に用いられる加圧制御モードを設定する設定手段と、脈波を検出する脈波検出手段と、測定動作開始後の所定の期間内における操作を検知し、その操作内容により前記加圧制御モードを変更する変更手段と、を有し、前記加圧制御モードは、前記脈波の変化を監視することにより目標加圧値を制御するモードを含む
本発明によれば、血圧を測定する際のカフ圧の複数の加圧制御モードの切換操作、または、加圧値の変更操作の簡単化を可能とする。また、測定動作の際の利用者への精神的・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。
(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、初期の加圧制御モードとして所定の圧力値にカフを加圧し測定する固定加圧モードが用いられ、所定の操作により脈波に基づき加圧値を動的に決定する脈波検出加圧モードへ変更が可能な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に第1実施形態の光電容積脈波血圧計の構成を示す。101はカフであり、血圧測定部位に固定する。102はエアチューブであり、カフ101内への空気の流路を成す。103は圧力ポンプであり、カフ101内に圧力空気を送り込む。104は急排弁であり、カフ101内の圧力を急速に減少させる。105は微排弁であり、カフ101内の圧力を一定速度(例えば2〜3mmHg/sec)で減少させる。106は圧力センサであり、カフ101内の圧力に応じて電気的パラメータを変化させる。107は圧力検出アンプ(AMP)であり、圧力センサ106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(不図示)を出力する。
108はカフ101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LED108a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108bを含む。109は脈波検出アンプ(AMP)であり、フォトトランジスタ108bの出力信号を増幅してアナログの脈波信号M(不図示)を出力する。ここで、LED108aには光量を自動的に変化させる光量制御部118が接続され、一方脈波検出アンプ109には、ゲインを自動的に変化させるゲイン制御部119aと時定数を変化させる時定数制御部119bとが接続されている。110はA/D変換器(A/D)であり、アナログ信号M,P(不図示)をデジタルデータに変換する。
111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。この制御の詳細は図7,図8(または、図4,図5)のフローチャートに従って後述する。112はROMであり、CPU111で実行される各種制御プログラムや、各種パラメータ(加圧値の初期値や圧力センサの出力信号からの圧力値導出のためのパラメータなど)が記憶されている。各種制御プログラムの例としては、CPU111が実行する例えば図7,図8(または、図4,図5)に示される制御を行うプログラムがある。113はRAMであり、データを一時的に記憶するデータメモリや画像表示のための画像メモリ等を備える。114は液晶表示器(LCD)であり、画像メモリの内容を表示する。116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。115はブザーであり、使用者に対して装置がキーボード116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、本実施形態では、CPU111に加圧値を記憶するためのレジスタ111aを設けたが、RAM113に設けてもよい。
図2に第1実施形態の光電容積脈波血圧計の外観斜視図を示す。200は血圧計本体であり、内部には図1のカフ101及び脈波センサ108を除く構成が含まれる。ここで、エアチューブ102は信号線(不図示)を含み、不図示のカフ101及び脈波センサ108に接続している。LCD114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201は電源スイッチで、キーボード116は測定開始スイッチ(ST)と各種設定値等を入力するためのテンキーとを有している。なお、ここでは、手動による数値入力も行えるようテンキーを有する血圧計を図示しているが、数値入力の必要が無い場合はテンキーは無くともよい。
<測定部位への装着方法>
図3に測定部位である外耳周辺部へのカフの装着例の図を示す。外耳部、特に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3に示される通り、たとえば耳珠を両側から挟んで圧迫するよう構成されている。
<装置の血圧測定動作>
図5に第1実施形態の光電容積脈波血圧計における血圧測定処理手順のフローチャートを示す。ただし、後述する加圧モード設定において、脈波検出加圧制御モードが選択された場合のフローについてのみ示している。なお、固定加圧制御モードが選択された場合は、後述する第3実施形態における図8のフローチャートとほぼ同様の動作となる。
装置に電源スイッチ201により電源投入すると、まずCPU111はROM112に記憶された自己診断プログラムおよび初期パラメータを読み込み、自己診断処理を行い装置の初期化が行われ、待機状態になる。その後、測定開始スイッチSTを押すことにより血圧測定処理が開始される。
ステップS501では、圧力センサから残圧値であるカフ圧値Pを読み取る。
ステップS502では、ステップS501において導出されたPが規定内の範囲(誤差範囲内)にあるかどうかを判断し、誤差範囲内である場合にはステップS503に進み、範囲外である場合にはステップS518に進み残圧エラーを表示する。
ステップS503では、カフの加圧制御モードの選択・変更を行う。この加圧制御方法の選択・変更動作については後程詳細に説明する。
ステップS504では、脈波信号のゲイン(光量及びゲイン)を設定する。
ステップS505,S506では、ゲイン設定および加圧値設定が終了した後、急排弁104及び微排弁105を閉じる。ステップS507では圧力ポンプ103を駆動開始し、ステップS508では、後述する図4の特徴点(b)に対応する特徴点が検出されるまでカフ圧を加圧する。つまり、脈波が消失するまで加圧する。なお、実際には脈波信号が消失したカフ圧より高い圧力値(たとえば+30mmHg)まで加圧することが望ましい。
ステップS509では、圧力ポンプ103を停止するとともに、ステップS510で微排弁105を開き、カフ圧を一定速度(例えば2〜3mmHg/sec)で減少開始させる。
ステップS511では、カフ圧の減少している期間に、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。この血圧値導出の動作は後程詳細に説明する。
ステップS512では、減圧時における最低血圧値の検出の有無(たとえば、後述する図4の特徴点(d)の検出の有無)を判別し、検出されている場合は測定が終了したと判断されステップS515に進む。
ステップS513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S511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S514でLCD114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してもよい。
ステップS515では、ステップS512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、カフ101の残りの空気を急速排気し、ステップS516でLCD114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S517でブザー115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なるトーン信号を送り、測定を終了し、次の測定開始を待つ。
<加圧制御方法(モード)の選択・変更詳細動作>
血圧測定装置は、内部のROM112内に、所与の加圧値まで加圧する”固定加圧制御モード”と脈波に基づき加圧値を動的に決定する”脈波検出加圧制御モード”を備えた制御プログラムを有している。以下では、説明の簡単化のため、通常状態では固定加圧制御モードで動作を行い、利用者による所定の変更操作がなされた場合に、脈波検出加圧制御モードで動作する血圧測定装置として説明する。
なお、固定加圧制御モードが選択された場合(つまり変更操作がなされなかった場合)は、後述する第3実施形態において説明する図9に相当するフローチャートと同様の動作となるよう構成してもよい。
図6に加圧モード設定(ステップS503に相当)の詳細なフローチャートを示す。
ステップS601では、CPUは、ROM112に記憶されている固定加圧制御モードのプログラムコード、および、加圧値の初期値(たとえば170mmHg)を読み取り、それぞれRAM113およびレジスタ111aに記憶し、ステップS602に進む。
ステップS602では、利用者によるボタン押下動作の待ち受けを開始する。この際、制御ソフトウェア内のタイマー機能を用いて待受経過時間の計測を開始し、ステップS603に進む。なお、ボタンは専用のボタンを具備しても構わないが、ここでは、キーボード116内のスイッチの1つであり、測定開始のトリガとして使用される測定開始スイッチ(ST)を兼用するものとする。
ステップS603では、待受経過時間が所定時間(例えば5秒)以内かを確認する。所定時間を経過していない場合は、ステップS604に進む。
ステップS604では、利用者によりボタンが押下されたか否かを確認する。押下された場合はステップS605に進み、押下されていない場合は、ステップS603に戻る。
ステップS605では、CPUは、ROM112に記憶されている脈波検出加圧制御モードのプログラムコードを読み取り、それぞれRAM113に記憶し、この際、モードに変更があったことを、表示部に表示(不図示)してもよい。また、ボタンが押下されたことを使用者が容易に確認可能なようにブザーを鳴動させてもよい。その後、図5におけるステップS504に進むことになる。
ステップS603において、待受経過時間が所定時間を経過すると、モードは変更されず、フローを終了し、図5におけるステップS504に進むことになる。
<血圧測定の詳細動作>
図4に血圧測定動作時の、カフ圧と脈波の時系列変化を表した模式図を示す。
測定開始スイッチ(ST)押下後、前述した加圧制御モードを設定した後加圧が開始され、カフ圧の変化に応じた脈波信号の特徴点(a)〜(d)が、現れる。
(a)および(d)は最低血圧に対応し、(b)および(c)は最高血圧に対応している。つまり、通常用いられることが多い、カフ圧降圧時の測定においては(c)および(d)の特徴点を検出することにより血圧測定が完了することになる。なお、カフ圧昇圧時測定も可能であり(a)および(b)を検出することにより達成される。
なお、図4では、モード設定期間後に加圧を開始するよう説明を行ったが、図7に示すように、モード設定期間中に加圧を開始するよう構成してもよい。また、カフ昇圧時に血圧測定を行うように構成してもよい。
その際、モード設定中はゆっくりと加圧し、モード設定の終了後に加圧速度を上げるよう構成することにより、外耳周辺部に装着するような小容量のカフにも対応可能となる。
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、血圧を測定する際のカフ内の圧力制御方法を簡単に選択可能とする血圧測定装置を提供することができる。
脈波の強弱は利用者毎の個人差に依存する部分が大きいことから、十分な脈波が得られることが事前に分かっていれば、脈波検出加圧モードに変更して測定することにより、その時点での血圧値に応じた加圧制御を行うことが可能となる。
(第2実施形態)
第2実施形態では、スタートボタンを再度押した際の動作が、所与の加圧値まで加圧する固定加圧モードから、利用者により手動操作によって加圧制御を行う手動加圧モードへ移行する点が第1実施形態と異なる。そのため、装置の動作に係る部分についてのみ詳細に述べる。加圧制御方法(モード)の選択・変更詳細動作自体は、第1実施形態における図6を用いた説明とほぼ同様のため、説明は省略する。
<装置の血圧測定動作>
手動加圧モードに設定した場合は、たとえば、LCD114に圧力センサ106により得られたカフ内の圧力値をリアルタイム表示するとともに、キーボード116のスイッチの1つであるボタン(ST)押下時に加圧動作、非押下時に停止するように構成されており、利用者は自由に加圧値を設定可能である。より精密な血圧測定が必要な際に利用され得る。
(第3実施形態)
第3実施形態では、装置構成は第1実施形態とほぼ同様であるが、スタートボタンを再度押した際の動作が、固定加圧モードにおける加圧値の変更である点が異なる。そのため、装置の動作に係る部分についてのみ詳細に述べる。
<装置の血圧測定動作>
図8に第3実施形態の光電容積脈波血圧計における血圧測定処理手順のフローチャートを示す。
装置に電源スイッチ201により電源投入すると、まずCPU111はROM112に記憶された自己診断プログラムおよび初期パラメータを読み込み、自己診断処理を行い装置の初期化が行われ、待機状態になる。その後、測定開始スイッチSTを押すことにより血圧測定処理が開始される。
ステップS801では、圧力センサから残圧値であるカフ圧値Pを読み取る。
ステップS802では、ステップS801において導出されたPが規定内の範囲(誤差範囲内)にあるかどうかを判断し、誤差範囲内である場合にはステップS803に進み、範囲外である場合にはステップS818に進み残圧エラーを表示する。
ステップS803では、カフの加圧値U(例えば120〜280mmHgなどの最高血圧値より大きい値)を設定する。この加圧値設定の動作は後程詳細に説明する。
ステップS804では、脈波信号のゲイン(光量及びゲイン)を設定する。
ステップS805,S806では、ゲイン設定および加圧値設定が終了した後、急排弁104及び微排弁105を閉じる。ステップS807では圧力ポンプ103を駆動開始し、ステップS808では、P>Uとなるまでカフ圧を加圧する。
ステップS809では、P>Uとなると圧力ポンプ103を停止しするとともに、ステップS810で微排弁105を開き、カフ圧を一定速度(例えば2〜3mmHg/sec)で減少開始させる。
ステップS811では、カフ圧の減少している期間に、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。この血圧値導出の動作は後程詳細に説明する。
ステップS812では、減圧時における最低血圧値の検出の有無を判別し、検出されている場合は測定が終了したと判断されステップS815に進む。
ステップS813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S811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S814でLCD114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してもよい。
ステップS815では、ステップS812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、カフ101の残りの空気を急速排気し、ステップS816でLCD114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S817でブザー115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なるトーン信号を送り、測定を終了し、次の測定開始を待つ。
<加圧値設定の詳細動作>
図9に加圧値設定(ステップS803に相当)の詳細なフローチャートを示す。ここでは、測定開始スイッチ(ST)押下後(つまりステップS801以降の期間)において、さらに測定開始スイッチの操作を行うことにより、加圧目標値(加圧値)を変化させる例を示している。
ステップS901では、ROM112に記憶されている加圧値の初期値(たとえば170mmHg)を読み取りレジスタ111aに記憶し、ステップS902に進む。
ステップS902では、利用者によるボタン押下動作の待ち受けを開始する。この際、制御ソフトウェア内のタイマー機能を用いて待受経過時間の計測を開始し、ステップS903に進む。なお、ボタンは専用のボタンを具備しても構わないが、ここでは、キーボード116内のスイッチの1つであり、測定開始のトリガとして使用される測定開始スイッチ(ST)を兼用するものとする。
ステップS903では、待受経過時間が所定時間(例えば5秒)以内かを確認する。所定時間を経過していない場合は、ステップS904に進む。
ステップS904では、利用者によりボタンが押下されたか否かを確認する。押下された場合はステップS905に進み、押下されていない場合は、ステップS903に戻る。
ステップS905では、レジスタ111aに記憶されている値に所定値を加算(例えば+10mmHg)し、導出された値をレジスタ111aに上書記憶する。この際、導出された値を、表示部に表示(不図示)してもよい。また、ボタンが押下されたことを使用者が容易に確認可能なようにブザーを鳴動させてもよい。その後、ステップS903に戻る。
ステップS903において、待受経過時間が所定時間を経過すると、加圧値設定の動作は終了し、図8におけるステップS804に進むことになる。なお、経過した時点におけるレジスタ111aに記憶されている値が、カフ圧の加圧値として使用されることになる。たとえば、待受経過時間の期間に3回ボタンを押下した場合、200mmHg(=170+10+10+10)が加圧値として使用される。
なお、ここでは所定時間経過後にフローを終了するような構成としたが、たとえば、一定時間入力が無いことを条件にフローを終了するように構成してもよい。
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、血圧を測定する際のカフ内の圧力制御を行う固定加圧制御において、簡単な加圧値変更を可能にする血圧測定装置を提供することができる。
また、本実施形態においては、加圧値変更のためのスイッチ(ボタン)を、キーボード116内のスイッチの1つである測定開始スイッチ(ST)とした。そのような構成とすることにより、制御ソフトウェアを変更することのみで実現可能であることから、装置コストを増大させること無く実現可能であるというメリットがある。
なお、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。その場合には、108aおよび108bが測定部を挟み込むように両側に配置されることとなる。また、カフ内圧力値の変化による圧脈波を用いてもよいし、マイク(不図示)を利用してコロトコフ音を用いることにより測定を行うよう構成してもよい。
(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実施形態に係る光電容積脈波血圧計の構成図である。 第1実施形態に係る光電容積脈波血圧計の外観斜視図である。 外耳周辺部へのカフの装着例を示す図である。 第1実施形態に係る光電容積脈波血圧計のカフ圧と脈波の時系列変化を表した模式図である。 第1実施形態に係る光電容積脈波血圧計の血圧測定処理手順のフローチャートである。 第1実施形態に係る光電容積脈波血圧計の加圧モード設定のフローチャートである。 第1実施形態に係る他の光電容積脈波血圧計のカフ圧と脈波の時系列変化を表した模式図である。 第3実施形態に係る光電容積脈波血圧計の血圧測定処理手順のフローチャートである。 第3実施形態に係る光電容積脈波血圧計の加圧値設定のフローチャートである。

Claims (5)

  1. 外耳及びその周辺の適所を圧迫するカフと、
    前記カフに加圧される圧力値を制御する加圧手段と、
    前記加圧手段の制御に用いられる加圧制御モードを設定する設定手段と、
    脈波を検出する脈波検出手段と、
    測定動作開始後の所定の期間内における操作を検知し、その操作内容により前記加圧制御モードを変更する変更手段と、
    を有し、
    前記加圧制御モードは、前記脈波の変化を監視することにより目標加圧値を制御するモードを含むことを特徴とする血圧測定装置。
  2. 前記加圧制御モードは、更に、手動により前記加圧手段を制御するモードを含むことを特徴とする請求項1に記載の血圧測定装置。
  3. 前記変更手段は、測定開始に使用されるスイッチと兼用され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. 外耳及びその周辺の適所をカフで圧迫する圧迫工程と、
    前記カフに加圧される圧力値を制御する加圧工程と、
    前記加圧工程の制御に用いられる加圧制御モードを設定する設定工程と、
    脈波を検出する脈波検出工程と、
    測定動作開始後の所定の期間内における操作を検知し、その操作内容により前記加圧制御モードを変更する変更工程と、
    を有し、
    前記加圧制御モードは、前記脈波の変化を監視することにより目標加圧値を制御するモードを含むことを特徴とする血圧測定方法。
  5. カフ内圧力を制御するための制御プログラムであって、
    コンピュータに、
    外耳及びその周辺の適所をカフで圧迫する圧迫工程
    前記カフに加圧される圧力値を制御する加圧工程
    前記加圧工程の制御に用いられる加圧制御モードを設定する設定工程
    脈波を検出する脈波検出工程と、
    測定動作開始後の所定の期間内における操作を検知し、その操作内容により前記加圧制御モードを変更する変更工程
    を実行させ、
    前記加圧制御モードは、前記脈波の変化を監視することにより目標加圧値を制御するモードを含むことを特徴とする制御プログラム。
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