JP5169482B2 - 血圧測定装置 - Google Patents

Description

この発明は血圧測定装置に関し、特に、流体袋を内包する腕帯（カフ）を利用して血圧を測定する血圧測定装置に関する。

電子血圧計の採用する血圧の算出方法の１つとして、生体の一部に巻いた流体袋を内包する腕帯（カフ）を加圧することにより、圧迫された血管の容積変化から伝わる流体袋の容積変化を流体袋の圧力変化（圧脈波振幅）としてとらえ、血圧を算出するオシロメトリック法がある。

流体袋は、流体袋の圧力と流体袋の容積とが図１３に示されるような関係となるような特性を備えている。すなわち、図１３を参照して、Ａ部分に示される流体袋の圧力の低い領域では、流体袋の圧力の増加に対して流体袋の容積が急激に増加する。また、Ｂ部分に示されるように、流体袋の圧力が高くなるに連れて、流体袋の圧力の増加に対して流体袋の容積の増加率が徐々に減少する。図１４は流体袋内の流体密度が低いとき、図１５は流体袋内の流体密度が高いときの、血管の容積変化（Ａ）に伴う、流体袋の容積変化（Ｂ）、流体袋内の流体密度の変化（Ｃ）、および流体袋の圧力変化（Ｄ）を表わす図である。また、図１６は流体袋への流体の流入が早いとき、つまり単位時間当たりの流入量が多いとき、図１７は流体袋への流体の流入が遅いとき、つまり単位時間当たりの流入量が少ないときの、血管の容積変化（Ａ）に伴う、流体袋の容積変化（Ｂ）、および流体袋の圧力変化（Ｃ）を表わす図である。図１４〜図１７より、血管の容積変化の検出精度には、以下のような特徴があることが読取られる：
（１）流体袋の圧力が高いほど、流体袋内の流体密度は高い、
（２）流体袋の容積が大きいほど流体袋の容積変化に伴う流体袋内の流体密度変化は小さいため、血管の容積変化の検出精度は低い、
（３）流体袋の容積変化が同じ場合、流体袋の圧力が高いほど流体袋の容積変化に伴う流体袋内の流体密度変化が大きくなるため、血管の容積変化の検出精度は高くなる、
（４）流体袋の圧力が同じであっても、流体袋への流体の流入量によって血管の容積変化による流体袋の容積変化の大きさが変化するため、血管の容積変化の検出精度は異なる、
（５）流体袋への流体の流入量が多いほど、血管の容積変化による流体袋の容積変化は小さくなるため、血管の容積変化の検出精度は低くなる。

そのため、オシロメトリック法を用いた電子血圧計では、血管の容積変化の検出精度は、流体袋内の流体の密度、および流体袋への流体の流入量に依存する。

流体袋を一定の速度で加圧する血圧計は、図１８に示されるように、一定の速度で加圧するために（図１８の（Ａ））、流体袋の加圧速度や測定部位の周長に応じて、流体袋に注入する流体の量をポンプで制御している。このとき、流体袋に注入する流体の量は、流体袋の圧力や測定部位の周長に応じて変化していた（図１８の（Ｂ））。これにより、図１８の（Ｃ）に示されるように、流体袋の圧力が高い領域では血管の容積変化に対する圧脈波振幅が大きく、流体袋の圧力が低い領域では血管の一定の容積変化に対する圧脈波振幅が小さくなっていた。また、流体袋の圧力変化に伴う圧脈波振幅の変化量が測定部位の周長によって異なっていたため、これらが血圧測定の誤差要因となっていた。

また、流体袋を加圧するためのポンプの駆動電圧を一定にして加圧する血圧計では、図１９に示されるように、流体袋の加圧速度が流体袋の圧力や測定部位の周長に応じて変化していた（図１９の（Ａ））。また、流体袋に注入する流体の量が流体袋の圧力に応じて変化していた（図１９の（Ｂ））。これにより、図１９の（Ｃ）に示されるように、流体袋の圧力が高い領域では血管の一定の容積変化に対する圧脈波振幅が大きく、流体袋の圧力が低い領域では血管の一定の容積変化に対する圧脈波振幅が小さくなっていた。また、流体袋の圧力変化に伴う血管の容積変化の変化量が測定部位の周長によって異なっていたため、これらが血圧測定の誤差要因となっていた。

これらの問題を解消するための技術として、以下のような方法が開示されている。すなわち、特許第３１１３７３７号公報（特許文献１）は、流体袋の圧力に対する流体袋の容積変化特性を予め備えておき、流体袋の圧力変化の信号を容積変化へと換算しなおし、それを用いて血圧値を計測する方法を開示している。
特許第３１１３７３７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、流体袋の圧力と容積変化特性とを予め与えておく必要がある。しかしながら、この変化特性は、流体袋の巻き方や測定部位の太さ、人体の軟らかさなどにより無限に変化するために、十分な補正を行なうことができないという問題がある。また、より複雑な複数の補正（流量検出、測定部位のサイズ検出、巻き付け状態検出、人体の軟度検出など）が必要で、大掛かりな装置が必要であり、実用的ではないという問題もある。

つまり、特許文献１に開示されている方法では、流体袋の圧力と容積とが比例関係にないため、加圧しながら血圧測定を行なう場合は、測定部位の周長や流体袋の圧力によって流体袋への流体の流入量が異なっていた。これにより、測定部位の周長や流体袋の圧力によって血管の容積変化に対する圧脈波振幅の検出精度が異なっていた。従って、血管の容積変化が同じであっても血圧値や測定部位の周長によって圧脈波振幅の大きさに誤差が生じるため、血圧測定の精度が低下してしまう、という問題があった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、流体袋に注入する流体の流量と加圧速度とを比例関係にすることで、一定の血管の容積変化に対する圧脈波振幅を一定に近づけることができ、血圧測定の精度を向上させることのできる血圧測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、血圧測定装置は、流体袋と、流体袋に流体を注入して加圧する加圧手段と、流体袋の内圧変化を測定するセンサと、加圧手段によって流体袋に流体を注入する加圧過程においてセンサで得られる流体袋の内圧変化に基づいて、血圧値を算出する血圧測定手段と、加圧手段および血圧測定手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、加圧手段による流体袋への流体の単位時間当たりの注入量が流体袋の加圧速度と比例関係となるように、流体袋の内圧に基づいて加圧手段を制御するための制御量を決定し、加圧手段を制御する。

好ましくは、加圧手段は流体袋に流体を注入するためのポンプを含み、制御量はポンプを駆動するための駆動電圧であり、制御手段は、加圧過程において所定のタイミングで流体袋の内圧に基づいて駆動電圧を更新する。

より好ましくは、制御手段は、流体袋の内圧が最低血圧から最高血圧まで変化する時間内に所定数以上の脈拍数が含まれる加圧速度となるように制御量であるポンプを駆動するための駆動電圧を決定する。なお、より好ましくは、所定数は５であり、制御手段は、加圧速度が３mmHg/sec〜１３mmHg/secとなる制御量であるポンプを駆動するための駆動電圧を決定する。

好ましくは、制御手段は、測定部位の周長に関する情報を取得する取得手段を含み、制御手段は周長に基づいて、制御量であるポンプを駆動するための駆動電圧を制御するための制御パラメータを決定する。

より好ましくは、血圧測定装置は周長を入力する入力手段をさらに備え、取得手段は入力手段から入力によって周長に関する情報を取得する。

好ましくは、取得手段は、流体袋に内圧が所定の圧力となるまでの加圧手段での加圧時間に基づいて周長に関する情報を取得する。

好ましくは、取得手段は、ポンプの回転数と流体袋の内圧とに基づいて周長に関する情報を取得する。

好ましくは、血圧測定装置は流体袋を測定部位に巻き付ける巻付手段をさらに備え、巻付手段にはスライド抵抗が含まれ、取得手段は、巻付手段で流体袋を測定部位に巻き付けることでスライド抵抗から得られる抵抗値に基づいて周長に関する情報を取得する。

好ましくは、血圧測定装置は流体袋への流体の注入量を測定する測定手段をさらに備えて、制御手段は、測定手段で測定される流体袋への流体の単位時間当たりの注入量に基づいて、加圧過程において加圧手段による流体袋への流体の単位時間当たりの注入量が流体袋の加圧速度と比例関係となるように加圧手段を制御する。

好ましくは、制御手段は、流体袋の加圧速度が許容範囲内であるか否かを判断し、許容範囲内にないときに加圧手段における加圧を終了させる。

好ましくは、血圧測定装置は流体袋の容量を増加させる増加手段をさらに備え、加圧手段は、増加手段によって容積が増加された流体袋に対して流体を注入して加圧する。

より好ましくは、増加手段は前記流体袋に非圧縮性流体を注入する注入手段を含み、制御手段は、加圧手段で流体袋に流体を注入するよりも以前に注入手段で非圧縮性流体を流体袋に注入するよう制御する。

より好ましくは、制御手段は、加圧手段で流体袋に流体を注入するよりも以前に注入手段で所定量の非圧縮性流体を流体袋に注入するよう制御する。

好ましくは、制御手段は、流体袋の圧力が所定圧力に達するまで、または流体袋の加圧速度が所定の加圧速度に達するまで、加圧手段で流体袋に流体を注入するよりも以前に注入手段で非圧縮性流体を流体袋に注入するステップと、流体袋の圧力が所定圧力に達した後、または流体袋の加圧速度が所定の加圧速度に達した後に、流体袋の圧力を開放して大気圧とするステップと、流体袋の圧力を大気圧とした後に、流体袋を閉塞して加圧手段による流体の注入を開始するステップとを含む制御を実行する。

好ましくは、血圧測定装置は、流体袋と加圧手段で流体を注入するための注入口とを接続する部分に、流体は透過し、非圧縮性流体は透過しないフィルタを備える。

好ましくは、増加手段は、流体袋内に配される充填部材であり、より好ましくは、充填部材は、スポンジ、バネ、およびマイクロビーズのうちのいずれか１つを含む。

この発明によると、血圧測定装置において、血管の容積変化の検出精度を流体袋の圧力によらず一定に近づけることができる。これにより、血圧測定誤差を低減することができる。また、測定部位の周長によって流体袋の容積が異なっていても血管の容積変化の検出精度の変化の割合を一定に近づけることができる。これにより、血圧測定誤差を低減することができる。また、これにより測定部位の周長によって異なる流体袋の容積を補正する必要がなくなる。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる血圧測定装置である血圧計１のハードウェア構成の具体例を示すブロック図である。図１を参照して、血圧計１は、本体２と、測定部位に巻付けるカフ５とを備え、それらがチューブ１０で接続される。本体２の正面には、スイッチ等の操作部３と、測定結果等を表示する表示部４とが配備される。操作部３には、電源のＯＮ／ＯＦＦを指示するための電源スイッチ３１、測定の開始を指示するための測定スイッチ３２、測定の停止を指示するための停止スイッチ３３、および記録されている測定値を呼出して表示させるための記録呼出スイッチ３４などが含まれる。カフ５には流体袋１３が配置される。流体袋１３に注入され、流体袋１３から排出される流体は、たとえば空気が該当する。カフ５を測定部位に巻付けることで流体袋１３が測定部位に押付けられる。測定部位としては、たとえば上腕または手首などが挙げられる。

流体袋１３は、流体袋１３の内圧変化を測定する圧力センサ２３、流体袋１３に対する流体の注入／排出を行なうポンプ２１、および弁２２に接続される。圧力センサ２３、ポンプ２１、および弁２２は、各々、発振回路２８、ポンプ駆動回路２６、および弁駆動回路２７に接続され、さらに、発振回路２８、ポンプ駆動回路２６、および弁駆動回路２７は、各々、血圧計１全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）４０に接続される。

ＣＰＵ４０には、さらに、表示部４と、操作部３と、ＣＰＵ４０で実行されるプログラムを記憶したりプログラムを実行する際の作業領域となったりするメモリ６と、測定結果等を記憶するメモリ７と、電源５３とが接続される。

ＣＰＵ４０は、電源５３から電力供給を受けて駆動する。ＣＰＵ４０は周長情報取得部４１およびポンプ駆動電圧決定部４５を含む。これらは、ＣＰＵ４０が操作部３から入力される操作信号に基づいてメモリ６に記憶されている所定のプログラムを実行することで、ＣＰＵ４０に形成される。周長情報取得部４１は測定部位のサイズである周長情報を取得し、ポンプ駆動電圧決定部４５に入力する。ポンプ駆動電圧決定部４５は周長情報に基づいてポンプ２１を駆動させるための電圧（以下、駆動電圧Ｅｐ）を制御するための制御パラメータＡｐを決定する。さらに、制御パラメータＡｐと発振回路２８を介して入力される圧力センサ２３で測定される流体袋１３の圧力である内圧Ｐとに基づいて駆動電圧Ｅｐを決定する。ＣＰＵ４０は、ポンプ駆動回路２６に、ポンプ駆動電圧決定部４５で決定された駆動電圧Ｅｐに応じた制御信号を出力する。また、ＣＰＵ４０は、操作部３から入力される操作信号に基づいてメモリ６に記憶されている所定のプログラムを実行し弁駆動回路２７に制御信号を出力する。

ポンプ駆動回路２６および弁駆動回路２７は、制御信号に従ってポンプ２１および弁２２を駆動させる。ポンプ２１は、ＣＰＵ４０からの制御信号に従ったポンプ駆動回路２６によってその駆動が制御されて、流体袋１３内に流体を注入する。弁２２は、ＣＰＵ４０からの制御信号に従った弁駆動回路２７によってその開閉および開き幅が制御されて、流体袋１３内の流体を排出する。

圧力センサ２３は静電容量形の圧力センサであり、流体袋１３の内圧変化により容量値が変化する。発振回路２８は、圧力センサ２３の容量値に応じた発振周波数の信号に変換され、ＣＰＵ４０に入力される。ＣＰＵ４０は、圧力センサ２３から得られた流体袋１３の内圧変化に基づいて所定の処理を実行し、その結果に応じてポンプ駆動回路２６および弁駆動回路２７に上記制御信号を出力する。また、ＣＰＵ４０は、圧力センサ２３から得られた流体袋１３の内圧変化に基づいて血圧値を算出し、測定結果を表示部４に表示させるための処理を行ない、表示させるためのデータと制御信号とを表示部４に出力する。また、ＣＰＵ４０は、血圧値をメモリ７に記憶させるための処理を行なう。

図２は、血圧計１において測定スイッチ３２が操作されたタイミングで実行される処理の、第１の具体例を示すフローチャートである。図２のフローチャートに示される処理は、ＣＰＵ４０がメモリ６に記憶されている所定のプログラムを実行することにより実現される。

図２を参照して、ＣＰＵ４０は、操作部３からの操作信号の入力を監視し、測定スイッチ３２が操作されたことを検知すると、ステップＳ１０１でＣＰＵ４０の周長情報取得部４１は、測定部位のサイズである測定部位の周長を表わす周長情報を取得する。ここでは、操作部３を構成するスイッチなどによって、測定時にたとえば「太」、「細」などの周長情報が入力されるものとし、周長情報取得部４１は操作部３からの操作信号より周長情報を取得するものとする。

ステップＳ１０９でＣＰＵ４０のポンプ駆動電圧決定部４５は、ステップＳ１０１で取得された周長情報に基づいてポンプ２１の駆動電圧Ｅｐを制御するための制御パラメータＡｐを決定する。

なお、周長情報取得部４１での周長情報の取得方法は上述の方法には限定されない。たとえば、血圧計１において測定スイッチ３２が操作されたタイミングで実行される処理の第２の具体例として図３に示されるように、上記ステップＳ１０１に替えてステップＳ２０１の処理で周長情報を取得してもよい。詳しくは、ステップＳ２０１でＣＰＵ４０は、上記ステップＳ１０３，Ｓ１０５の処理が行なわれることで流体袋１３が所定圧力に達するまでの加圧時間を記憶する。図４（Ａ）に示されるように、ポンプ２１を駆動させる駆動電圧が同じ場合、測定部位の周長が大きくなるほど加圧速度は小さくなる。従って、図４（Ｂ）に示されるように、測定部位の周長が大きくなるほど加圧時間は大きくなる。つまり、流体袋１３が所定圧力に達するまでの加圧時間は測定部位の周長を表わす指標と言える。そこで、周長情報取得部４１は、ステップＳ２０１で記憶された加圧時間を周長情報として取得する。なお、周長情報取得部４１は、加圧時間に替えて、ポンプ２１の回転数と流体袋１３の圧力とからも、同様にして得られる。また、他の例として、流体袋１３を測定部位に巻きつける手段としての布（不図示）にスライド抵抗が含まれており、周長情報取得部４１は、流体袋１３を測定部位に巻きつけたときの上記スライド抵抗から得られる抵抗値から周長情報を取得してもよい。

ステップＳ１１１でＣＰＵ４０は、ステップＳ１０９で決定された制御パラメータＡｐと内圧Ｐとを用いて駆動電圧Ｅｐを決定し、決定された駆動電圧Ｅｐでポンプ２１を駆動させるよう制御信号をポンプ駆動回路２６に出力し、流体袋１３を加圧する。なお、ステップＳ１１１でＣＰＵ４０は、上述の処理を所定のタイミングで行なって、流体袋１３の内圧変化に応じて駆動電圧Ｅｐを決定してもよい。所定のタイミングとは、たとえば所定の時間間隔や、流体袋１３の圧力が所定の圧力に達したタイミングなどが挙げられる。そして、ステップＳ１１３でＣＰＵ４０は、加圧中に得られる流体袋１３の内圧に重畳した動脈の容積変化に伴う振動成分を抽出し、所定の演算により血圧値を算出する。なお、上記ステップＳ１１１での加圧速度が速すぎて上記ステップＳ１１３で血圧値が算出されないときや、逆に、上記ステップＳ１１１での加圧速度が遅すぎて加圧が進まないときなど（ステップＳ１１４でＮＯ）、ステップＳ１１７でＣＰＵ４０はエラーと判断して、弁２２を開放させるよう制御信号を弁駆動回路２７に出力し、流体袋１３内の流体を急速に排出する。そうでない場合、つまり上記ステップＳ１１３で血圧値が算出された場合には（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、ステップＳ１１５でＣＰＵ４０からの制御信号に従って弁２２が開放され、流体袋１３内の流体が排出される。

上記ステップＳ１０９のポンプ駆動電圧決定部４５での制御パラメータＡｐの決定、および上記ステップＳ１１１のポンプ駆動電圧決定部４５での駆動電圧Ｅｐの決定について説明する。

図５は、駆動電圧Ｅｐを一定に保持した場合の、測定部位の周長ごとの、流体袋１３の圧力と加圧速度との関係を表わす図である。図５を参照して、測定部位の周長が小さいほど全体的に加圧速度が大きい。逆に測定部位の周長が大きいほど、全体的に加圧速度が小さい。また、測定部位の周長が小さいほど加圧速度の変化度合いが大きく、測定部位の周長が大きいほど加圧速度の変化度合いが小さい。つまり、図５に示される関係より、測定部位の周長は駆動電圧Ｅｐを決定するためのパラメータであると言える。

そこで、上記ステップＳ１０９で、ポンプ駆動電圧決定部４５は上述の図５に示された関係を利用して制御パラメータＡｐを決定する。具体例として、ポンプ駆動電圧決定部４５は、以下の式（１）に上記ステップＳ１０１または上記ステップＳ２０１で取得された周長情報を代入することで制御パラメータＡｐを決定する：
制御パラメータＡｐ＝α×周長情報＋β …式（１）。

図６は、測定部位の周長をある大きさに固定した場合の、駆動電圧Ｅｐごとの、流体袋１３の圧力と流体袋１３への流体の流入速度、つまり単位時間当たりの流入量との関係を表わす図である。図６を参照して、駆動電圧Ｅｐが大きい（高い）ほど、つまりポンプ２１の駆動力が大きいほど全体的に流入速度が大きい。逆に、駆動電圧Ｅｐが小さい（低い）ほど、つまりポンプ２１の駆動力が小さいほど、全体的に流入速度が小さい。また、駆動電圧Ｅｐが大きいほど流入速度の変化度合いが大きく、駆動電圧Ｅｐが小さいほど流入速度の変化度合いが小さい。

そこで、上記ステップＳ１１１で、ポンプ駆動電圧決定部４５は上述の図６に示された関係を利用して駆動電圧Ｅｐを決定する。具体例として、上述のようにして決定された制御パラメータＡｐと流体袋１３の内圧Ｐとを以下の式（２）に代入することで、駆動電圧Ｅｐを決定する：
駆動電圧Ｅｐ＝制御パラメータＡｐ×内圧Ｐ …式（２）。

ステップＳ１０９，Ｓ１１１で上述の式（１），（２）が用いられることで、図７に示されるように、駆動電圧Ｅｐが測定部位の周長と内圧Ｐに比例した大きさで決定される。さらに、上記ステップＳ１１１では、上記ステップＳ１０５で流体袋１３の圧力が所定の圧力に達した段階で上述のように駆動電圧Ｅｐが決定されてさらに加圧されるのみならず、その後の所定のタイミングでさらに同様にして、駆動電圧Ｅｐが決定（更新）されてもよい。上記所定のタイミングで駆動電圧Ｅｐが決定される場合、ポンプ駆動電圧決定部４５はそのときの内圧Ｐを上記式（２）に代入することで駆動電圧Ｅｐを決定する。

なお、駆動電圧Ｅｐは、血圧測定を行なう加圧過程において、流体袋１３の圧力が血圧値程度の範囲となる大きさが好ましい。より詳しくは、駆動電圧Ｅｐは、加圧時の最低血圧と最高血圧との間に検出できる脈拍数が所定数以上となるような大きさが好ましい。より好ましくは、上記「所定数」は５である。なぜなら、本願出願人が先に出願して開示されている特許第３１７９８７３号公報にも記載されているように、加圧時の最低血圧と最高血圧との間に５程度の脈拍数が測定されるように加圧速度が制御されるよう加圧測定のアルゴリズムの性能を考慮して設定されることが妥当であるとされているためである。加圧時の最低血圧と最高血圧との間に５以上の脈拍数が測定されるような加圧速度は、好ましくは３mmHg/sec〜１３mmHg/sec程度である。または、図５に示される流体袋１３の圧力と加圧速度との関係より、加圧速度は流体袋１３の圧力が血圧値程度の範囲にある場合の速度であることが好ましく、具体的には３mmHg/sec〜１３mmHg/sec程度であることが好ましい。従って、上記式（１）の係数α，βは、流体袋１３の、最低血圧の算出から最低血圧の算出までの加圧速度を、３mmHg/sec〜１３mmHg/sec程度である目標とする加圧速度内とするような値とすることができる。このような係数α，βは、予め実験や図６に示される関係等によって求められ、血圧計１のメモリ６に記憶されているものとする。なお、上の例では、ステップＳ１０９で上記式（１）に取得された周長情報を入力して制御パラメータＡｐを決定するものとしているが、式（１）に替えて、メモリ６が周長情報と制御パラメータＡｐとの関係を規定するテーブルを記憶しておき、ポンプ駆動電圧決定部４５がそのテーブルから、取得された周長情報に対応する制御パラメータＡｐを読出してもよい。同様に、式（２）に替えて、メモリ６が周長情報と駆動電圧Ｅｐとの関係を規定するテーブルを記憶しておき、ポンプ駆動電圧決定部４５がそのテーブルから、取得された周長情報に対応する駆動電圧Ｅｐを読出してもよい。

上記ステップＳ１１１でＣＰＵ４０が、上記ステップＳ１０５で流体袋１３の圧力が所定の圧力に達した段階で上述のように駆動電圧Ｅｐを決定してさらに加圧する、またはステップＳ１１１で加圧しながら内圧Ｐに応じて駆動電圧Ｅｐを更新する。これにより、加圧時、流体袋１３への流体の単位時間当たりの流入量は、流体袋１３の圧力変化に伴って図８（Ａ）に示されるように制御される。このとき、流体袋１３の加圧速度は、流体袋１３の圧力変化に伴って図８（Ｂ）に示されるように変化（増加）する。これにより、血圧計１においては、流体袋１３に単位時間当たりに注入する流体の流量と流体袋１３の加圧速度とを比例関係に近づけることができる。そのため、測定精度を向上させることができる。つまり、図８（Ｃ）に示されるように、流体袋１３の圧力変化に関わらず、一定の容積変化に対する圧脈波振幅を測定部位の周長に応じた値で一定とすることができる。

図９は、流体袋１３の圧力と検出される脈波振幅との関係を説明するための図である。図９（Ａ）は、流体袋１３の時間経過に従った圧力変化と、動脈内圧の圧力変化とを示している。図９（Ａ）中の点線Ａは、従来の、流体袋の圧力を等速加圧するよう制御した場合の、流体袋１３の圧力変化を示している。それに対して、本実施の形態にかかる血圧計１において、駆動電圧Ｅｐを流体袋１３の圧力である内圧Ｐに応じて更新するよう制御して加圧した場合の流体袋１３の圧力変化は実線Ｂで示されている。血圧計１において加圧時にポンプ２１の駆動電圧Ｅｐが流体袋１３の圧力に応じて更新されることで、従来では図９（Ｂ）に示されるように流体袋１３の圧力変化（加圧）に従って測定される動脈内圧が、図９（Ｃ）に示されるように測定される。詳しくは、図９（Ｃ）において、図９（Ｂ）に示された動脈内圧の各測定値を結んで得られる線分が、点線で示されている。従来の、流体袋の圧力を等速加圧するよう制御される血圧計においては、図１４および図１５に示されたように、同じ動脈内圧であっても、流体袋の流体密度が低い領域では高い領域と比較して血管の容積変化の検出精度が低くなる。それに対して、本実施の形態にかかる血圧計１では、図９（Ｂ）と図９（Ｃ）とを比較することで示されるように、流体袋１３の圧力の低い領域における血管の容積変化の検出精度が、従来の、流体袋の圧力を等速加圧するよう制御される血圧計での検出精度よりも向上していることが顕著に示されている。同様に、圧力の高い領域における血管の容積変化の検出精度も向上していることが示されている。

なお、上の例では、上記ステップＳ１１１での加圧過程において、ＣＰＵ４０は駆動電圧Ｅｐを流体袋１３の圧力に基づいて更新している。しかしながら、血圧計１が上に示された構成に加えて、図２０に示されるように、流体袋１３への流体の流入量を測定する流量計５５をさらに含んで、加圧過程において、ポンプ駆動電圧決定部４５によって、流体袋１３への流体の単位時間当たりの流入量と加圧速度とが比例関係となるように駆動電圧Ｅｐが更新されてもよい。これによっても、流体袋１３への流体の単位時間当たりの流入量と加圧速度とを比例関係に近づけることができる。それにより、一定の血管の容積変化に対する圧脈波振幅を一定に近づけることができ、測定精度を向上させることができる。

［第２の実施の形態］
図１０は、本発明の第２の実施の形態にかかる血圧測定装置である血圧計１’のハードウェア構成の具体例を示すブロック図である。図１０を参照して、血圧計１’は、図１に示された第１の実施の形態の血圧計１のハードウェア構成に加えて、チューブ１０で流体袋１３に接続された、非圧性流体を保管するためのタンク５４をさらに備える。タンク５４は、ポンプ５１および弁５２に接続される。ポンプ５１および弁５２は、各々、ポンプ駆動回路５６および弁駆動回路５７に接続され、さらに、ポンプ駆動回路５６および弁駆動回路５７は、各々、ＣＰＵ４０に接続される。ＣＰＵ４０は、操作部３から入力される操作信号に基づいてメモリ６に記憶されている所定のプログラムを実行することで、ポンプ５１および弁５２を駆動させるための電圧を決定し、ポンプ駆動回路５６および弁駆動回路５７に、決定された電圧に応じた制御信号を出力する。ポンプ５１が駆動することで、タンク５４に保管されている非圧縮性流体がチューブ１０を介して流体袋１３に流入する。弁５２が駆動することで、流体袋１３内の非圧縮性流体が排出される。

流体袋１３と弁２２とを接続する部分にはフィルタ９が設けられている。タンク５４内の非圧縮性流体が流体袋１３に移動する際、流体袋１３に流体を注入する、または流体袋１３から流体を排出するための弁２２から非圧縮性流体が漏れ出すことを防止するため、フィルタ９の素材は、流体は透過させるが非圧縮性流体は透過させない素材であることが好ましい。

図１１は、血圧計１’において測定スイッチ３２が操作されたタイミングで実行される処理の具体例を示すフローチャートである。図１１のフローチャートに示される処理は、ＣＰＵ４０がメモリ６に記憶されている所定のプログラムを実行することにより実現される。

図１１を参照して、第２の実施の形態にかかる血圧計１’では、ステップＳ４０１でＣＰＵ４０は弁駆動回路２７に制御信号を出力し弁２２を閉塞して、流体袋１３への流体の流入口および排出口を封鎖する。その後、ステップＳ４０３でポンプ駆動回路５６に制御信号を出力しポンプ５１を駆動させて、流体袋１３が予め規定されている所定の圧力に達するまで、または所定の加圧速度に達するまでタンク５４内の非圧縮性流体を流体袋１３内へ流入させる。つまり、非圧縮性流体をタンク５４から流体袋１３に移動させる。流体袋１３の圧力が所定の圧力に達すると、または流体袋１３の加圧速度が所定の加圧速度に達すると（ステップＳ４０５でＹＥＳ）、ステップＳ４０７でＣＰＵ４０は弁駆動回路５７に制御信号を出力し弁５２を閉塞して、流体袋１３への非圧縮性流体の流入口を封鎖する。そして、封鎖後、ステップＳ４０９でＣＰＵ４０は弁駆動回路２７に制御信号を出力し弁２２を開放して、流体袋１３内の圧力を開放する。これにより、流体袋１３には所定量の非圧縮性流体が注入され、さらに内圧が大気圧となっている。

その後、第１の実施の形態にかかる処理と同様の、ステップＳ１１１の処理が実行され、流体袋１３が加圧されつつ、ステップＳ１１３で血圧値が算出される。血圧値の算出が終了すると（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、第２の実施の形態にかかる血圧計１’では、ステップＳ４１３でＣＰＵ４０は弁駆動回路５７に制御信号を出力し弁５２を開放し、流体袋１３内の非圧縮性流体を排出する。その後、ステップＳ１１５でＣＰＵ４０からの制御信号に従って弁２２が開放され、流体袋１３内の流体が排出される。

第２の実施の形態にかかる血圧計１’は、上記ステップＳ１１１での流体袋１３の加圧に先立って、所定量、非圧縮性流体を流体袋１３に注入して流体袋１３の容積を増加させておき、流入する流体の容量を軽減しておくことを特徴とする。これにより、初期状態からすべて流体を流入する方法に比べて、先に図１３を用いて説明されたように、図１３においてＡ部分で示されている、流体袋１３の圧力の低い領域での流体袋１３の容積変化が抑えられる。このため、血圧計１’においては、血管の容積変化の検出精度を向上させることができる。

なお、上の例では低圧領域での流体袋１３の容積変化の容積変化を抑える手段として非圧縮性流体を流体袋１３に流入するものとしているが、上記手段の他の具体例として、流体袋１３に予め充填部材を配してもよい。たとえば、図１２（Ａ）に示されるように、充填部材としてマイクロビーズ等のゲル素材を予め流体袋１３に流入しておく方法であってもよい。またたとえば、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）に示されるように、充填部材としてスポンジやバネ等の弾性素材を予め流体袋１３内に配しておいてもよい。これらの充填部材が予め流体袋１３内に配されることによって、流体袋１３の容積を加圧前に増加させることができる。なお、充填部材は、上述のゲル素材や弾性素材に限定されず、その他の素材であってもよい。また、充填部材はこれら複数の素材の組み合わせであってもよい。

さらに、第１の実施の形態にかかる加圧時の制御と、第２の実施の形態にかかる構成とを組合わせてもよい。つまり、血圧計１’における処理で図１１には示されていない上述のステップＳ１０１の処理を行なって周長情報取得部４１が周長情報を取得して、ポンプ駆動電圧決定部４５が制御パラメータＡｐを決定する。さらに、ステップＳ１１１’に替えて、上述のステップＳ１１１の処理を実行し、流体袋１３を加圧する際にポンプ駆動電圧決定部４５が制御電圧Ｅｐを決定する。または、ステップＳ１１１で加圧中に流体袋１３の内圧に応じてポンプ駆動電圧決定部４５が制御電圧Ｅｐを更新してもよい。このようにすることで、流体袋１３に単位時間当たりに注入する流体の流量と流体袋１３の加圧速度とを比例関係により近づけることができる。それにより、血管の容積変化の検出精度を一定に近づけることができ、測定精度を向上させることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態にかかる血圧測定装置である血圧計のハードウェア構成の具体例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる血圧計において測定スイッチが操作されたタイミングで実行される処理の、第１の具体例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態にかかる血圧計において測定スイッチが操作されたタイミングで実行される処理の、第２の具体例を示すフローチャートである。 測定部位の周長と加圧時間との関係（Ａ）、および測定部位の周長と加圧速度との関係（Ｂ）を示す図である。 測定部位の周長ごとの、ポンプの駆動電圧を一定に保持した場合の流体袋の圧力と加圧速度との関係を表わす図である。 ポンプの駆動電圧ごとの、流体袋の圧力と流体袋への単位時間当たりの流体の流入量との関係を表わす図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる血圧計において決定される、ポンプの駆動電圧と流体袋の圧力と測定部位の周長との関係を示す図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる血圧計における、流体袋の圧力と流体袋への流体の単位時間当たりの流入量との関係（Ａ）、流体袋の圧力と流体袋の加圧速度との関係（Ｂ）、および流体袋の圧力と一定の容積変化に対する圧脈波振幅値との関係（Ｃ）を示す図である。 流体袋の圧力と検出される脈波振幅との関係を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる血圧測定装置である血圧計のハードウェア構成の具体例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる血圧計において測定スイッチが操作されたタイミングで実行される処理の具体例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態にかかる血圧計の構成の他の具体例を示す図である。 流体袋の特性を説明する図である。 流体袋内の流体密度が低いときの、血管の容積変化に伴う、流体袋の容積変化、流体袋内の流体密度の変化、および流体袋の圧力変化を表わす図である。 流体袋内の流体密度が高いときの、血管の容積変化に伴う、流体袋の容積変化、流体袋内の流体密度の変化、および流体袋の圧力変化を表わす図である。 流体袋への流体の流入が早いとき、つまり単位時間当たりの流入量が多いときの、血管の容積変化に伴う、流体袋の容積変化、および流体袋の圧力変化を表わす図である。 流体袋への流体の流入が遅いとき、つまり単位時間当たりの流入量が少ないときの、血管の容積変化に伴う、流体袋の容積変化、および流体袋の圧力変化を表わす図である。 流体袋を一定の速度で加圧する血圧計における、流体袋の圧力と加圧速度との関係（Ａ）、流体袋の圧力と流体袋への流体の単位時間当たりの流入量との関係（Ｂ）、および流体袋の圧力と一定の容積変化に対する圧脈波振幅値との関係（Ｃ）を示す図である。 流体袋を加圧するためのポンプの駆動電圧を一定にして加圧する血圧計における、流体袋の圧力と加圧速度との関係（Ａ）、流体袋の圧力と流体袋への流体の単位時間当たりの流入量との関係（Ｂ）、および流体袋の圧力と一定の容積変化に対する圧脈波振幅値との関係（Ｃ）を示す図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる血圧測定装置である血圧計のハードウェア構成の他の具体例を示すブロック図である。

符号の説明

１，１’ 血圧計、２ 本体、３ 操作部、４ 表示部、５ カフ、６，７ メモリ、９ フィルタ、１０ チューブ、１３ 流体袋、３１ 電源スイッチ、２１ ポンプ、２２ 弁、２３ 圧力センサ、２６ ポンプ駆動回路、２７ 弁駆動回路、２８ 発振回路、３２ 測定スイッチ、３３ 停止スイッチ、３４ 記録呼出スイッチ、４０ ＣＰＵ、４１ 周長情報取得部、４５ ポンプ駆動電圧決定部、５１ ポンプ、５２ 弁、５３ 電源、５４ タンク、５５ 流量計、５６ ポンプ駆動回路、５７ 弁駆動回路。

Claims (17)

1. 流体袋と、
   前記流体袋に流体を注入して加圧する加圧手段と、
   前記流体袋の内圧変化を測定するセンサと、
   前記加圧手段によって前記流体袋に流体を注入する加圧過程において前記センサで得られる前記流体袋の内圧変化に基づいて、血圧値を算出する血圧測定手段と、
   前記加圧手段および前記血圧測定手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記加圧手段による前記流体袋への前記流体の単位時間当たりの注入量が前記流体袋の加圧速度と比例関係となるように、前記流体袋の内圧に基づいて前記加圧手段を制御するための制御量を決定し、前記加圧手段を制御する、血圧測定装置。
2. 前記加圧手段は前記流体袋に前記流体を注入するためのポンプを含み、
   前記制御量は前記ポンプを駆動するための駆動電圧であり、
   前記制御手段は、加圧過程において所定のタイミングで前記流体袋の内圧に基づいて前記駆動電圧を更新する、請求項１に記載の血圧測定装置。
3. 前記制御手段は、前記流体袋の内圧が最低血圧から最高血圧まで変化する時間内に所定数以上の脈拍数が含まれる加圧速度となるように前記制御量である前記ポンプを駆動するための駆動電圧を決定する、請求項２に記載の血圧測定装置。
4. 前記制御手段は、測定部位の周長に関する情報を取得する取得手段を含み、
   前記制御手段は前記周長に基づいて、前記制御量である前記ポンプを駆動するための駆動電圧を制御するための制御パラメータを決定する、請求項２または３に記載の血圧測定装置。
5. 前記周長を入力する入力手段をさらに備え、
   前記取得手段は前記入力手段から入力によって前記周長に関する情報を取得する、請求項４に記載の血圧測定装置。
6. 前記取得手段は、前記流体袋に内圧が所定の圧力となるまでの前記加圧手段での加圧時間に基づいて前記周長に関する情報を取得する、請求項４に記載の血圧測定装置。
7. 前記取得手段は、前記ポンプの回転数と前記流体袋の内圧とに基づいて前記周長に関する情報を取得する、請求項４に記載の血圧測定装置。
8. 前記流体袋を前記測定部位に巻き付ける巻付手段をさらに備え、
   前記巻付手段にはスライド抵抗が含まれ、
   前記取得手段は、前記巻付手段で前記流体袋を前記測定部位に巻き付けることで前記スライド抵抗から得られる抵抗値に基づいて前記周長に関する情報を取得する、請求項４に記載の血圧測定装置。
9. 前記流体袋への前記流体の注入量を測定する測定手段をさらに備えて、
   前記制御手段は、前記測定手段で測定される前記流体袋への前記流体の単位時間当たりの注入量に基づいて、前記加圧過程において前記加圧手段による前記流体袋への前記流体の単位時間当たりの注入量が前記流体袋の加圧速度と比例関係となるように前記加圧手段を制御する、請求項１または２に記載の血圧測定装置。
10. 前記制御手段は、前記流体袋の加圧速度が許容範囲内であるか否かを判断し、前記許容範囲内にないときに前記加圧手段における加圧を終了させる、請求項１〜４のいずれかに記載の血圧測定装置。
11. 前記流体袋の容量を増加させる増加手段をさらに備え、
    前記加圧手段は、前記増加手段によって容積が増加された前記流体袋に対して前記流体を注入して加圧する、請求項１〜１０のいずれかに記載の血圧測定装置。
12. 前記増加手段は前記流体袋に非圧縮性流体を注入する注入手段を含み、
    前記制御手段は、前記加圧手段で前記流体袋に流体を注入するよりも以前に前記注入手段で前記非圧縮性流体を前記流体袋に注入するよう制御する、請求項１１に記載の血圧測定装置。
13. 前記制御手段は、前記加圧手段で前記流体袋に流体を注入するよりも以前に前記注入手段で所定量の前記非圧縮性流体を前記流体袋に注入するよう制御する、請求項１２に記載の血圧測定装置。
14. 前記制御手段は、
    前記流体袋の圧力が所定圧力に達するまで、または前記流体袋の加圧速度が所定の加圧速度に達するまで、前記加圧手段で前記流体袋に流体を注入するよりも以前に前記注入手段で前記非圧縮性流体を前記流体袋に注入するステップと、
    前記流体袋の圧力が所定圧力に達した後、または前記流体袋の加圧速度が所定の加圧速度に達した後に、前記流体袋の圧力を開放して大気圧とするステップと、
    前記流体袋の圧力を大気圧とした後に、前記流体袋を閉塞して前記加圧手段による前記流体の注入を開始するステップとを含む制御を実行する、請求項１２または１３に記載の血圧測定装置。
15. 前記流体袋と前記加圧手段で前記流体を注入するための注入口とを接続する部分に、前記流体は透過し、前記非圧縮性流体は透過しないフィルタを備える、請求項１２〜１４のいずれかに記載の血圧測定装置。
16. 前記増加手段は、前記流体袋内に配される充填部材である、請求項１１に記載の血圧測定装置。
17. 前記充填部材は、スポンジ、バネ、およびマイクロビーズのうちのいずれか１つを含む、請求項１６に記載の血圧測定装置。

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