JP5353106B2 - 電子血圧計 - Google Patents

Description

本発明は、電子血圧計に関し、特に、健康管理に有用な血圧指標、たとえば最高血圧および／または最低血圧を測定する電子血圧計に関する。

従来の一般的な電子血圧計では、オシロメトリック法に従い最高血圧と最低血圧が決定される。具体的には、測定部位にカフ（たとえば腕帯）を巻き、カフ内の圧力（カフ圧）を最高血圧より高く加圧する。そして、その後徐々に減圧していく過程において、動脈で発生する脈動をカフを介して圧力センサで検出し、カフ圧とその時の脈動の大きさ（脈波振幅）を利用して、最高血圧および最低血圧を算出する。

オシロメトリック法では、原理上、高い加圧レベルと長い測定時間が必要である。高い加圧レベルは、血圧が高い使用者の場合しばしば圧迫に伴う痛みを起こす。血圧測定中の痛みは単に不快感をもたらすだけでなく、血圧を上昇させる大きな原因である。そのため、血圧測定の正確性にも影響を及ぼす。また、一回の測定に時間がかかると、単に効率が低いだけではなく、前述の痛みを長く継続させることになり正確性を損なう。さらに、測定中にしばしば起こる血圧変動を捉えられない。

そこで、測定時間を短縮する方法として、動脈を圧迫するカフ圧を急速に加圧または減圧し、動脈圧＝カフ圧となった瞬間を示す脈波上の特徴点（動脈の閉塞開始／終了点）を検出し、その時点のカフ圧を血圧値として測定する方法がある（特許文献１、２、３）。

特許文献１の方法では、カフ圧を、最高血圧より十分高い圧力から最低血圧より十分低い圧力までの間で、脈拍の周波数よりも十分高い周波数の正弦波状に変動させることで、１心拍内において複数の血圧値を測定する。そして、測定された複数の血圧値のうちの最大値と最小値をそれぞれ最高血圧、最低血圧とする方法が示されている。

特許文献２の方法では、先行脈波の立ち上がり時間や脈拍間隔の情報から、次の脈波において最高血圧となるタイミングを推定して、最高血圧の時点でカフ圧が血圧と一致するように加圧または減圧の制御を行うことで、最高血圧を測定することが可能である。また、同様に、脈波が最低血圧となるタイミングを推定して、最低血圧の時点でカフ圧が血圧と一致するようカフ圧を制御することで、最低血圧を測定することが可能である。

特許文献３においては、閉塞開始／終了点と最高血圧時点または最低血圧時点の時間差を計測し、この時間差が所定の閾値以下になるまでカフの加減圧タイミングをずらしながら測定を繰り返す方法が示されている。
米国特許第４３４３３１４号明細書 米国特許第４６６０５６６号明細書 米国特許第６８０２８１６号明細書

特許文献１の方法では、１心拍内のどの時点でカフ圧と血圧が一致するか制御できないため、最高血圧と最低血圧を正確に測定できない。また、特許文献２の方法では、血圧値や脈拍間隔は常に変動しているため、カフ圧が血圧と一致するタイミングは一拍毎に変動する。そのため、測定される血圧値にも誤差が生じる。

特許文献３の方法によると、測定の正確性は向上するものの、血圧値や脈拍間隔は常に変動しているためにタイミングの調整に時間がかかり、測定時間が長くなるという問題点がある。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、短期間で血圧指標を測定することのできる電子血圧計を提供することである。

この発明のある局面に従う電子血圧計は、所定の測定部位に巻き付けるためのカフと、カフ内の圧力を加圧および減圧により調整するための調整手段と、カフ内の圧力を表わすカフ圧を検出するための圧力検出手段と、カフの所定の位置に配置され、カフの圧迫に伴なう動脈の容積の変化を表わす第１の動脈容積信号を検出するための第１の容積検出手段と、カフの上流側に配置され、動脈の拍動に伴なう容積の変化を表わす第２の動脈容積信号を検出するための第２の容積検出手段と、調整手段を制御することにより、カフ圧を１心拍単位で変化させるためのカフ圧制御を実行するカフ圧制御手段と、カフ圧制御ごとに、第１の動脈容積信号から動脈の閉塞端点を示す特徴点を抽出することにより、１心拍単位での血圧値を検出するための検出制御手段とを備え、検出制御手段は、さらに、第２の動脈容積信号より、特徴点が抽出された時点の動脈容積値を１心拍単位で検出し、制御手段は、検出された複数対の血圧値および動脈容積値の対応関係を示す動脈の血管特性を補間することにより、血圧指標を算出するための算出手段をさらに備える。

好ましくは、血圧指標は、最高血圧を含み、検出制御手段は、さらに、血圧値が最高血圧付近であるか否かを判定し、カフ圧制御手段は、最高血圧付近に少なくとも２つの血圧値が検出されるまでカフ圧制御を繰返す。

好ましくは、算出手段は、最高血圧付近の血管特性を直線近似することにより、血管特性を補間する。

好ましくは、算出手段は、直線近似された血管特性において、動脈の容積の最大値に対応する圧力値を最高血圧として算出する。

好ましくは、検出制御手段は、動脈容積値と、１心拍中に得られる第２の動脈容積信号の最大値とを比較することにより、血圧値が最高血圧付近であるか否かを判定する。

好ましくは、検出制御手段は、脈の立ち上りから特徴点が抽出されるまでの第１の時間と、立ち上りから第２の動脈容積信号の最大値が検出されるまでの第２の時間との差分値と、第２の時間とを比較することにより、血圧値が最高血圧付近であるか否かを判定する。

好ましくは、血圧指標は、最低血圧を含み、検出制御手段は、さらに、血圧値が最低血圧付近であるか否かを判定し、カフ圧制御手段は、最低血圧付近に少なくとも２つの血圧値が検出されるまでカフ圧制御を繰返す。

好ましくは、算出手段は、最低血圧付近の血管特性を直線近似することにより、血管特性を補間する。

好ましくは、算出手段は、直線近似された血管特性において、動脈の容積の最小値に対応する圧力値を最低血圧として算出する。

好ましくは、検出制御手段は、動脈容積値と、１心拍中に得られる第２の動脈容積信号の最大値とを比較することにより、血圧値が最低血圧付近であるか否かを判定する。

好ましくは、検出制御手段は、脈の立ち上りから特徴点が抽出されるまでの第１の時間と、立ち上りから第２の動脈容積信号の最大値が検出されるまでの第２の時間との差分値と、対応の１拍分の脈波周期とを比較することにより、血圧値が最低血圧付近であるか否かを判定する。

好ましくは、検出制御手段は、特徴点が抽出された時点のカフ圧を血圧値として検出する。

本発明によると、１心拍単位で、動脈の閉塞端点を示す特徴点が抽出された時点の血圧値とそのときの動脈容積値とを検出し、検出された複数対の血圧値と動脈容積値との対応関係を示す血管特性を補間することで、血圧指標を算出する。その結果、従来よりも、血圧指標の測定に要する時間を短縮することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

本発明の電子血圧計は、被測定者の血圧指標を測定する。「血圧指標」は、健康管理に有用とされる血圧値であり、最高血圧および最低血圧のうち少なくとも一方を含み、平均血圧を含んでもよい。本実施の形態における電子血圧計は、血圧指標として、最高血圧および最低血圧を測定するものとして以下説明する。

＜外観および構成について＞
（外観について）
図１は、本発明の実施の形態に係る電子血圧計１の外観斜視図である。

図１を参照して、電子血圧計１は、本体部１０と、被測定者の手首に巻き付け可能なカフ２０とを備える。本体部１０はカフ２０に取り付けられている。本体部１０の表面には、たとえば液晶等により構成される表示部４０と、ユーザ（被測定者）からの指示を受付けるための操作部４１とが配置されている。操作部４１は、複数のスイッチを含む。

なお、本実施の形態において、カフ２０は、被測定者の手首に装着されるものとして説明する。しかしながら、カフ２０が装着される部位（測定部位）は、手首に限定されるものではなく、たとえば、上腕であってもよい。

また、本実施の形態における電子血圧計１は、図３に示されるように、本体部１０がカフ２０に取り付けられた形態を例に説明する。しかしながら、上腕式の電子血圧計で採用されているような、本体部１０とカフ２０とがエアチューブ（図５においてエアチューブ３１）によって接続される形態のものであってもよい。

（ハードウェア構成について）
図２は、本発明の実施の形態に係る電子血圧計１のハードウェア構成を表わすブロック図である。

図２を参照して、電子血圧計１のカフ２０は、空気袋２１と、２つの動脈容積センサ７０Ａ，７０Ｂとを含む。動脈容積センサ７０Ａは、カフ２０の圧迫に伴なう動脈容積の変化を検出するために設けられ、発光素子７１Ａと受光素子７２Ａとを有する。動脈容積センサ７０Ｂは、カフ２０の圧迫の影響を受けることなく被測定者の拍動に伴なう動脈容積の変化を検出するために設けられ、発光素子７１Ｂと受光素子７２Ｂとを有する。

各発光素子７１Ａ，７１Ｂは、動脈に対して光を照射し、各受光素子７２Ａ，７２Ｂは、それぞれ、発光素子７１Ａ，７１Ｂによって照射された光の動脈の透過光または反射光を受光する。

図３は、動脈容積センサ７０Ａおよび動脈容積センサ７０Ｂの配置例を示す図である。図３を参照して、動脈容積センサ７０Ａを構成する発光素子７１Ａおよび受光素子７２Ａは、たとえば、空気袋２１の内側に所定の間隔に配置される。動脈容積センサ７０Ｂを構成する発光素子７１Ｂおよび受光素子７２Ｂは、カフ２０の上流側、すなわち、測定部位の表面のうち、カフ２０により圧迫される部分の外側かつ心臓に近い部分に配置されればよい。本実施の形態では、動脈容積センサ７０Ｂの少なくとも一部が、カフ２０に所定の間隔で接着されているものとするが、このような形態に限らず、動脈容積センサ７０Ｂは、カフ２０と別に設けられ、ユーザにより配置されてもよい。

なお、動脈容積センサ７０Ａ，７０Ｂは、動脈の容積が検出できるものであればよく、インピーダンスセンサ（インピーダンスプレスチモグラフ）により動脈の容積を検出するものであってもよい。その場合、各発光素子７１Ａ，Ｂおよび各受光素子７２Ａ，Ｂに代えて、動脈を含む部位のインピーダンスを検出するための複数の電極（電流印加用の電極対、および、電圧検知用の電極対）が含まれる。

空気袋２１は、エアチューブ３１を介して、エア系３０に接続される。
本体部１０は、上述の表示部４０および操作部４１に加え、エア系３０と、各部を集中的に制御し、各種演算処理を行なうためのＣＰＵ（Central Processing Unit）１００と、ＣＰＵ１００に所定の動作をさせるプログラムや各種データを記憶するためのメモリ部４２と、測定された血圧情報を記憶するための不揮発性メモリ（たとえばフラッシュメモリ）４３と、ＣＰＵ１００に電力を供給するための電源４４と、計時動作を行なう計時部４５と、着脱可能な記録媒体１３２からプログラムやデータの読み出しおよび書き込みをするためのインターフェイス部４６とを含む。

操作部４１は、電源をＯＮまたはＯＦＦするための指示の入力を受付ける電源スイッチ４１Ａと、測定開始の指示を受付けるための測定スイッチ４１Ｂと、測定停止の指示を受付けるための停止スイッチ４１Ｃと、フラッシュメモリ４３に記録された血圧などの情報を読み出す指示を受付けるためのメモリスイッチ４１Ｄとを有する。

エア系３０は、空気袋２１内の圧力（カフ圧）を検出するための圧力センサ３２と、カフ圧を加圧するために、空気袋２１に空気を供給するためのポンプ５１と、空気袋２１の空気を排出しまたは封入するために開閉される弁５２とを含む。

本体部１０は、発光素子駆動回路７３Ａ，７３Ｂと、動脈容積検出回路７４Ａ，７４Ｂと、上記エア系３０に関連して、発振回路３３と、ポンプ駆動回路５３と、弁駆動回路５４とをさらに含む。

発光素子駆動回路７３Ａは、ＣＰＵ１００からの指令信号に応じて発光素子７１Ａを所定のタイミングで発光させる。同様に、発光素子駆動回路７３Ｂは、ＣＰＵ１００からの指令信号に応じて発光素子７１Ｂを所定のタイミングで発光させる。

動脈容積検出回路７４Ａは、受光素子７２Ａからの出力を電圧値に変換することで動脈容積を検知する。同様に、動脈容積検出回路７４Ｂは、受光素子７２Ｂからの出力を電圧値に変換することで動脈容積を検知する。

なお、本実施の形態では、２つの発光素子７１Ａ，７１Ｂに対して、それぞれ２つの発光素子駆動回路７３Ａ，７３Ｂを設けたが、１つの発光素子駆動回路で各発行素子７１Ａ，７１Ｂを駆動させることとしてもよい。同様に、２つの受光素子７２Ａ，７２Ｂからの信号を１つの動脈容積検出回路が受け付けて、それぞれを区別してＣＰＵ１００に出力してもよい。

圧力センサ３２は、静電容量形の圧力センサであり、カフ圧により容量値が変化する。発振回路３３は、圧力センサ３２の容量値に応じた発振周波数の信号をＣＰＵ１００に出力する。ＣＰＵ１００は、発振回路３３から得られる信号を圧力に変換し圧力を検知する。ポンプ駆動回路５３は、ポンプ５１の駆動をＣＰＵ１００から与えられる制御信号に基づいて制御する。弁駆動回路５４は弁５２の開閉制御をＣＰＵ１００から与えられる制御信号に基づいて行なう。

なお、カフ２０内の圧力を加圧および減圧により調整するための調整機構として、ポンプ５１、弁５２、ポンプ駆動回路５３および弁駆動回路５４を示したが、これらに限定されるものではない。

また、カフ２０には空気袋２１が含まれることとしたが、カフ２０に供給される流体は空気に限定されるものではなく、たとえば液体やゲルであってもよい。あるいは、流体に限定されるものではなく、マイクロビーズなどの均一な微粒子であってもよい。

（機能構成について）
図４は、本発明の実施の形態に係る電子血圧計１の機能構成を示す機能ブロック図である。

図４を参照して、ＣＰＵ１００は、カフ圧取得部１０２と、カフ圧制御部１０４と、検出制御部１０６と、算出部１０８とを含む。なお、図４には、説明の簡単のために、これらの機能ブロックとの間で直接的に信号やデータが授受される周辺のハードウェアのみ示されている。

ここで、各部の具体的な機能の説明に先立ち、本実施の形態における血圧指標の算出原理を説明する。本実施の形態では、上記した米国特許第６８０２８１６号（特許文献３）の技術を利用する。

カフによって圧迫された動脈は、外圧すなわちカフ圧と血圧との大小関係に依存して容積変化を起こす。血圧は１心拍周期内で最高血圧と最低血圧の間で変化しているため、動脈の容積もそれに応じて変化する。

図５は、瞬時にカフ圧を減圧した場合における動脈容積信号の特性と最高血圧との関係を示す図である。図５（Ａ）には、拍動に伴なう容積変化を示した容積脈波（基準脈波）が時間軸に沿って示されている。図５（Ｂ）には、カフ圧の変化と仮想的な動脈内圧との関係が、図５（Ａ）と同一の時間軸に沿って示されている。図５（Ｃ）には、図５（Ａ）と同一の時間軸に沿って、カフ圧の変化に伴なう動脈容積信号の変化（計測用脈波）の典型例が示されている。図５（Ａ）に示した基準脈波は、動脈容積検出回路７４Ｂより得られ、図５（Ｃ）に示した計測用脈波は、動脈容積検出回路７４Ａより得られる。

図５（Ｂ）に示すとおり、カフ圧が動脈内圧より大きいと、動脈がカフ圧によって一時的に押しつぶされる。そうすると、図５（Ｃ）に示されるように、計測用脈波の波形も平坦になる。この区間を動脈の「閉塞区間」と呼ぶ。

図５（Ｂ），（Ｃ）を参照して、カフ圧を最高血圧（ＳＹＳ）より高い値から減圧した時の閉塞終了点Ｐｓ（反対にカフ圧を最低血圧より低い値から加圧した時は「閉塞開始点」と呼ぶ。）は、カフ圧が１心拍内のある時点の血圧と一致する瞬間である。したがって、その特徴点Ｐｓを検出することで、その時点での血圧値ＢＰｘを測定することができる。以下、このようにして測定された血圧値を「瞬時血圧値」ともいう。

また、図５（Ａ）に示すような、基準脈波としてカフ（空気袋）の上流側で検出した動脈容積波形を同時に記録することで、閉塞終了点Ｐｓにおける血圧値と動脈容積の関係を求めることができるとともに、閉塞終了点Ｐｓが１心拍周期中のどの時点で発生したか（すなわち、得られた瞬時血圧値ＢＰｘが１心拍周期中のどの時点の血圧値か）を測ることができる。したがって、閉塞終了点Ｐｓが最高血圧の時点Ｐｂで発生するようにカフ圧を適切に制御すれば、最高血圧が測定できる。

同様に、閉塞終了点Ｐｓが最低血圧（ＤＩＡ）の時点Ｐａで発生するようにカフ圧を適切に制御すれば、最低血圧も測定できる。瞬時にカフ圧を減圧した場合における動脈容積信号の特性と最低血圧との関係を図６に示す。図６（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、図５（Ａ）〜（Ｃ）と同様であるものとする。

しかし、血圧値や脈拍間隔は常に変動しているため、ちょうど最高血圧や最低血圧の時点Ｐａ，Ｐｂで血圧と一致するようにカフ圧を制御するのは非常に困難である。そのため、このような技術を用いても、カフ圧の加減圧のタイミング調整に時間がかかるため、測定時間が長くなる。

ところで、１心拍周期内における血圧と動脈容積の関係（圧−容積特性）は、典型的には図７のような曲線で表される。図７には、縦軸に動脈容積、横軸に血圧が示されている。測定ごとに、このような関係がわかれば、動脈容積波形（基準波形）から換算して１心拍周期内のすべての時点における血圧が算出できる。

図７の圧−容積特性の典型例を参照すると、最高血圧（ＳＹＳ）および最低血圧（ＤＩＡ）各々の付近においては、血圧と動脈容積の関係はほぼ直線関係にあることが分かる。したがって、最高血圧（ＳＹＳ）および最低血圧（ＤＩＡ）各々の付近において、血圧と動脈容積とを複数点検出すれば、測定対象の動脈の血圧と動脈容積との関係を容易に近似することができる。

本実施の形態では、これらの知見に基づいて血圧指標を算出する。つまり、動脈の閉塞端点の特徴を利用して、最高血圧付近と最低血圧付近に、各々、複数点（２点以上）の瞬時血圧値を測定し、同時にその時の動脈容積値を記録する。そして、これらの値から最高血圧付近および最低血圧付近それぞれの動脈の圧−容積特性を直線近似することにより、最高血圧と最低血圧を算出する。

なお、当然ながら、本実施の形態において最終的に出力される指標が最高血圧および最低血圧であるので、瞬時血圧値が最高／最低血圧付近であるかの判断は、仮想的な最高／最低血圧の付近であるか否かにより行なわれる。仮想的な最高／最低血圧の付近であるか否かの判断は、たとえば、基準脈波の複数の特徴点（たとえば、脈波立ち上り点、最大点、閉塞終了点が抽出された時点に対応する点、など）のレベル差または時間差に基づいて行なわれる。

以下に、本実施の形態においてＣＰＵ１００が実行する機能について具体的に説明する。なお、本明細書において、閉塞開始点および閉塞終了点を総称して「閉塞端点」ともいう。

カフ圧取得部１０２は、発振回路３３からの信号に基づいてカフ圧を取得する。より具体的には、発振回路３３により検出された発振周波数の信号を圧力に変換することにより、カフ圧を取得する。取得したカフ圧は、カフ圧制御部１０４および検出制御部１０６に出力される。

カフ圧制御部１０４は、ポンプ駆動回路５３および弁駆動回路５４を制御することで、カフ圧を１心拍単位で瞬時に変化させる。具体的には、所定の圧力値から少なくとも閉塞端点が検出されるまでの間を１心拍以内に変化させる。なお、「カフ圧を変化させる」とは、カフ圧を加圧すること、および、カフ圧を減圧することのいずれかであり、本実施の形態では、後者であるものとする。減圧の速度は、上記区間を被測定者の１心拍以内に減圧できるような速度であればよく、所定の速度であってよい。

検出制御部１０６は、カフ圧制御部１０４によるカフ圧制御ごとに、計測用脈波から動脈の閉塞終了点を抽出することにより、１心拍単位での瞬時血圧値を検出する。また、基準脈波の最大値および閉塞終了点が抽出された時点の動脈容積値を１心拍単位で検出する。

検出制御部１０６は、さらに、基準脈波の２つの特徴値、すなわち、検出された動脈容積値と１心拍中に得られる基準脈波の最大値とを比較することにより、瞬時血圧値が最高／最低血圧付近であるかどうかを判定する。そして、各付近において、少なくとも２つの（所定数の）瞬時血圧値が検出されたと判断されると、複数対の瞬時血圧値と動脈容積値とを算出部１０８に出力する。そうでなければ、カフ圧制御部１０４に再度のカフ圧制御を指示する。これにより、カフ圧制御部１０４によって、仮想的な最高血圧および最低血圧それぞれの付近において、少なくとも２つの瞬時血圧値が検出されるまで、カフ圧の急速減圧が繰返される。

このように、計測用脈波は、閉塞端点を示す特徴点を検出するために用いられ、基準脈波は、閉塞端点が１心拍周期中のどの時点で発生したかを検出するために用いられる。

算出部１０８は、検出制御部１０６により検出された複数対の瞬時血圧値および動脈容積値の対応関係を示す血管特性、すなわち、測定対象の動脈の圧−容積特性を補間することにより、最高血圧および最低血圧を算出する。より具体的には、最高血圧付近および最低血圧付近それぞれの圧−容積特性を直線近似することで、最高血圧および最低血圧を算出する。

なお、ＣＰＵ１００は、血圧測定処理中の少なくともカフ圧制御が行なわれている間は
、発光素子駆動回路７３Ａ，７３Ｂに指令信号を送信することにより、一定の間隔で発光素子７１Ａ，７１Ｂを発光させているものとする。

また、ＣＰＵ１００に含まれる各機能ブロックの動作は、メモリ部４２中に格納されたソフトウェアを実行することで実現されてもよいし、これらの機能ブロックのうち少なくとも１つについては、ハードウェアで実現されてもよい。

＜動作について＞
図８は、本発明の実施の形態における血圧測定処理を示すフローチャートである。図８のフローチャートに示す処理は、予めプログラムとしてメモリ部４２に格納されており、ＣＰＵ１００がこのプログラムを読み出して実行することにより、血圧測定処理の機能が実現される。

図８を参照して、ＣＰＵ１００は、電源スイッチ４１Ａが押下されたか否かを判断する（ステップＳ２）。電源スイッチ４１Ａが押下されたと判断した場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、ＣＰＵ１００は、初期化処理を行なう。具体的には、メモリ部４２のたとえば所定の領域を初期化し、空気袋２１の空気を排気し、圧力センサ３２の０ｍｍＨｇ補正を行なう。

初期化が終わると、ＣＰＵ１００は、測定スイッチ４１Ｂが押下されたか否かを判断する（ステップＳ６）。測定スイッチ４１Ｂが押下されるまで待機する。測定スイッチ４１Ｂが押下されたと判断すると（ステップＳ６においてＹＥＳ）、カフ圧制御が実行される（ステップＳ８）。カフ圧制御は図９のフローチャートに示す。

図９は、本発明の実施の形態におけるカフ圧制御を示すフローチャートである。本実施の形態では、急速減圧することとするが、急速加圧することとしてもよい。

図９を参照して、カフ圧制御部１０４は、カフ２０内の圧力を初期カフ圧に設定する（ステップＳ１０２）。急速減圧により瞬時血圧値を測定する場合、初期カフ圧は被測定者の最高血圧より十分高い圧力である必要がある。初期カフ圧は、所定値（たとえば３００ｍｍＨｇ）であってもよいし、フラッシュメモリ４３に記憶された過去の（たとえば直前の）最高血圧＋所定値（たとえば２０ｍｍＨｇ）であってもよい。

次に、カフ圧制御部１０４は、基準脈波から、脈の立上りを検出する（ステップＳ１０４）。脈の立ち上りは様々な方法で検出できるが、一般には脈波信号にハイパスフィルタや微分処理を施し立上りを強調した信号の振幅が所定の閾値を上回る点として検出できる。脈の立上りを検出すると、カフ圧制御部１０４は、減圧を開始する（ステップＳ１０６）。カフ圧の減圧は、閉塞終了点が検出されるまで実行される。

減圧の速度は、脈波の立ち上がり速度とほぼ同等になるよう、予め設定した値とする。例えば、脈圧（最高血圧と最低血圧の差）が５０ｍｍＨｇで脈の立上り時間が０．１秒の標準的な場合を想定する。その場合、減圧速度を５００ｍｍＨｇ／ｓとればよい。なお、減圧速度は、このような値に限定されず、一般的な成人の心拍数を考慮した速度、たとえば、３００〜８００ｍｍＨｇ／ｓの間に設定することが好ましい。

カフ圧制御以降の処理を、図１０および図１１に示した１心拍分の基本脈波を参照しながら説明する。図１０は、瞬時血圧値が最高血圧付近かどうかの判断基準を説明するための図である。図１１は、瞬時血圧値が最低血圧付近かどうかの判断基準を説明するための図である。これらの図において、脈波上の点Ｐａ１は、ステップＳ１０４で検出された脈の立ち上りを示している。

まず、検出制御部１０６は、基準脈波のピークＰｂを検出する（ステップＳ１０）。基準脈波のピークが検出されると、そのレベル（「Ａ＿ｍａｘ（ｉ）」と表わす）を一時保存する（ステップＳ１１）。

ステップＳ１０の処理と並行して、検出制御部１０６は、計測用脈波から閉塞終了点を検出する（ステップＳ１２）。閉塞終了点は様々な方法で検出できるが、例えば前述した基準脈波からの脈の立上り検出と同等の方法で計測用脈波の立上りを検出すればよい。閉塞終了点が抽出されるまで（ステップＳ１４においてＮＯ）、ステップＳ１０〜Ｓ１２の処理が繰返される。

閉塞終了点が抽出されると（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、検出制御部１０６は、その時にカフ圧取得部１０２が取得したカフ圧を瞬時血圧値（「ＢＰ（ｉ）」と表わす）として検出する（ステップＳ１６）。図１０，１１において、閉塞終了点が抽出された時刻が“ｔＰｓ”で示され、その時点に対応する脈波上の点（「閉塞終了対応点」ともいう）が“Ｐｃ”で示されているものとする。

同時に、検出制御部１０６は、その時点（ｔＰｓ）の基準脈波のレベル（「Ａ（ｉ）」と表わす）を検出する（ステップＳ１７）。

続いて、図１０，１１に示すように、基準脈波のピーク点Ｐｂと閉塞終了対応点Ｐｃとのレベル差（「ΔＡ（ｉ）」）を算出する（ステップＳ１８）。レベル差ΔＡ（ｉ）は、“Ａ＿ｍａｘ（ｉ）−Ａ（ｉ）”で表わされる。

続いて、検出制御部１０６は、検出した瞬時血圧値が最高／最低血圧付近であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。つまり、検出した瞬時血圧値が、最高血圧または最低血圧の算出に用いることができるか否かが判断される。瞬時血圧値が最高／最低血圧付近であるか否かの判定は、基準脈波の形状が、血圧波形の形状と相似していることを利用する。

瞬時血圧値が最高血圧付近であるかの判定は、たとえば、基準脈波の最大点Ｐｂと閉塞終了対応点Ｐｃとの位置関係に基づいて行なう。具体的には、レベル差ΔＡ（ｉ）が、特定の閾値を下回るかどうかを判断し、条件を満たす場合に、瞬時血圧値が最高血圧付近であると判定する。この閾値としては、例えば、最大レベルＡ＿ｍａｘ（ｉ）に所定の割合（たとえば０．２）を乗じた値が利用できる。

瞬時血圧値が最低血圧付近であるか否かの判定は、最高血圧の場合と同様に、たとえば、レベル差ΔＡ（ｉ）が、特定の閾値を上回るかどうかで行なう。この閾値としては、例えば、最大レベルＡ＿ｍａｘ（ｉ）に所定の割合（たとえば０．８）を乗じた値が利用できる。

なお、ここでは、瞬時血圧値が検出された時点のレベルＡ（ｉ）と最大レベルＡ＿ｍａｘ（ｉ）とを比較することにより瞬時血圧値が最高／最低血圧付近かどうかを判定したが、このような手法に限定されない。たとえば、基準脈波のピークＰｂから閉塞終了対応点Ｐｃまでの時間（「Δｔ（ｉ）」と表わす）の絶対値が、特定の閾値を下回るかどうかで判定してもよい。この閾値としては、例えば、基準脈波の立ち上りＰａ１からピークＰｂまでの時間（「Ｔ＿ｍａｘ（ｉ）」と表わす）に、所定の割合（たとえば０．２）を乗じた値が利用できる。つまり、脈波立ち上りＰａ１から閉塞終了点が抽出されるまでの時間（「Ｔ（ｉ）」と表わす）と、時間Ｔ＿ｍａｘ（ｉ）とを比較することにより、瞬時血圧値が最高血圧付近かどうかを判定してもよい。

同様に、瞬時血圧値が最低血圧付近であるか否かの判定は、時間差Δｔ（ｉ）（Ｔ＿ｍａｘ（ｉ）−Ｔ（ｉ））の絶対値が、特定の閾値を下回るかどうかで行ってもよい。この閾値としては、たとえば、脈波周期（「Ｔ＿ｐｅｒｉｏｄ（ｉ）」と表わす）に所定の割合（たとえば０．８）を乗じた値が利用できる。つまり、時間差Δｔ（ｉ）と、脈波周期Ｔ＿ｐｅｒｉｏｄ（ｉ）とを比較することにより、瞬時血圧値が最低血圧付近であるか否かを判定してもよい。脈波周期は、立ち上り点Ｐａ１から次の脈の立ち上り点Ｐａ２までの時間として算出される。

なお、このように基準脈波の各特徴点の時間差を用いる場合、たとえば、ステップＳ１１において、時間Ｔ＿ｍａｘ（ｉ）が検出され、ステップＳ１７において、時間Ｔ（ｉ）が検出され、ステップＳ１８において、時間差Δｔ（ｉ）が算出されればよい。

以上の処理が、最高血圧付近および最低血圧付近それぞれについて、必要数の瞬時血圧値が算出されるまで繰り返される（ステップＳ２２においてＮＯ）。瞬時血圧値の必要数は、たとえば３つとする。なお、ここでは３つとするが、２つ以上であればよく、数を増やすことで血圧測定の精度が向上する。

必要数の瞬時血圧値が算出されたと判断された場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、算出部１０８による血圧算出処理が実行される。血圧算出処理について、図１２をさらに参照して説明する。図１２は、本発明の実施の形態における血圧算出処理を説明するための図である。

はじめに、算出部１０８は、最高血圧付近と判定された３つの瞬時血圧値ＢＰｓ１，ＢＰｓ２，ＢＰｓ３と、これらの瞬時血圧値それぞれが検出された時点（つまり、閉塞終了点が検出された時点ｔＰｓ）の基準脈波のレベルＡｓ１，Ａｓ２，Ａｓ３（すなわち動脈容積値）から、動脈の圧−容積特性を近似する第１の直線Ｌｓを算出する（ステップＳ２４）。また、同様に、最低血圧付近の３つの瞬時血圧値ＢＰｄ１，ＢＰｄ２，ＢＰｄ３と、これらの瞬時血圧値それぞれが検出された時点の基準脈波のレベルＡｄ１，Ａｄ２，Ａｄ３から、動脈の圧−容積特性を近似する第２の直線Ｌｄを算出する。各近似直線は、一般的に、最小二乗法により算出されるが、その算出方法は限定されない。

算出部１０８は、算出された第１の直線Ｌｓおよび第２の直線Ｌｄを利用して、最高血圧および最低血圧を算出する（ステップＳ２６）。具体的には、第１の直線Ｌｓのｙ座標が基準脈波の最大値（「ＡＭＳ」と表わす）に対応する圧力値（ｘ座標）を、最高血圧として決定する。また、第２の直線Ｌｄのｙ座標が基準脈波の最小値（「ＡＭＤ」と表わす）に対応する圧力値（ｘ座標）を、最低血圧として決定する。なお、基準脈波の最大値ＡＭＳは、たとえば、３拍分の基準脈波の最大値Ａ＿ｍａｘ（ｉ）の平均値であってよい。基準脈波の最小値ＡＭＤは、たとえば、３拍分の基準脈波の立ち上り点Ｐａ１のレベル（図１１において「Ａ＿ｍｉｎ（ｉ）」の平均値であってよい。

算出部１０８により算出された最高血圧および最低血圧は、測定結果として表示部４０に表示される（ステップＳ２８）。また、決定された最高血圧および最低血圧は、フラッシュメモリ４３に、測定の際の日時と対応付けて記憶されてよい。

以上で本実施の形態における血圧測定処理は終了される。
上述のように、本実施の形態によると、各血圧指標は、３つの瞬時血圧値が検出されれば算出可能であることとした。そのため、少なくとも６拍分脈波を検出することになるが、１回の瞬時血圧値測定に要する時間が約０．５秒であるため、最速で３秒程度で２つの血圧指標を算出することができる。その結果、被測定者の拘束時間を大幅に減少させることができる。

なお、ここでは、２種類の血圧指標すなわち、最高血圧および最低血圧を算出することとしたが、いずれか一方のみを算出してもよい。その場合、さらに、血圧測定時間を短縮することができる。

また、本実施の形態では、各血圧値付近に所定数の瞬時血圧値が検出されれば各血圧指標を算出可能としたが、ユーザが数を設定および変更できてもよい。これにより、ユーザは、測定の度に、測定精度を重視するか、測定時間の短縮を重視するかを選択することができる。その結果、測定の際の状況に応じた測定が可能となり、血圧指標の測定に対するモチベーション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。

本発明の実施の形態に係る電子血圧計の外観斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電子血圧計のハードウェア構成を表わすブロック図である。 本発明の実施の形態における各動脈容積センサの配置例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る電子血圧計の機能構成を示す機能ブロック図である。 瞬時にカフ圧を減圧した場合における動脈容積信号の特性と最高血圧との関係を示す図である。 瞬時にカフ圧を減圧した場合における動脈容積信号の特性と最低血圧との関係を示す図である。 １心拍周期内における血圧と動脈容積の関係（圧−容積特性）の典型例を示す図である。 本発明の実施の形態における血圧測定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態におけるカフ圧制御を示すフローチャートである。 瞬時血圧値が最高血圧付近かどうかの判断基準を説明するための図である。 瞬時血圧値が最低血圧付近かどうかの判断基準を説明するための図である。 本発明の実施の形態における血圧算出処理を説明するための図である。

符号の説明

１ 電子血圧計、１０ 本体部、２０ カフ、２１ 空気袋、３０ エア系、３１ エアチューブ、３２ 圧力センサ、３３ 発振回路、４０ 表示部、４１ 操作部、４１Ａ
電源スイッチ、４１Ｂ 測定スイッチ、４１Ｃ 停止スイッチ、４１Ｄ メモリスイッチ、４２ メモリ部、４３ フラッシュメモリ、４４ 電源、４５ 計時部、４６ インターフェイス部、５０ 調整機構、５１ ポンプ、５２ 弁、５３ ポンプ駆動回路、５４ 弁駆動回路、７０Ａ，７０Ｂ 動脈容積センサ、７１Ａ，７１Ｂ 発光素子、７２Ａ，７２Ｂ 受光素子、７３Ａ，７３Ｂ 発光素子駆動回路、７４Ａ，７４Ｂ 動脈容積検出回路、１００ ＣＰＵ、１０２ カフ圧取得部、１０４ カフ圧制御部、１０６ 検出制御部、１０８ 算出部、１３２ 記録媒体。

Claims (12)

1. 所定の測定部位に巻き付けるためのカフと、
   前記カフ内の圧力を加圧および減圧により調整するための調整手段と、
   前記カフ内の圧力を表わすカフ圧を検出するための圧力検出手段と、
   前記カフの所定の位置に配置され、前記カフの圧迫に伴なう動脈の容積の変化を表わす第１の動脈容積信号を検出するための第１の容積検出手段と、
   前記カフの上流側に配置され、前記動脈の拍動に伴なう容積の変化を表わす第２の動脈容積信号を検出するための第２の容積検出手段と、
   前記調整手段を制御することにより、カフ圧を前記第２の動脈容積信号が示す脈の立ち上がりに基づいて１心拍単位で減圧変化させるためのカフ圧制御を実行するカフ圧制御手段と、
   前記カフ圧制御ごとに、前記第１の動脈容積信号から前記動脈の閉塞終了点における瞬時血圧値を抽出することにより、１心拍単位での血圧値を検出するための検出制御手段とを備え、
   前記検出制御手段は、さらに、前記第２の動脈容積信号より、前記瞬時血圧値が抽出された時点の動脈容積値を１心拍単位で検出し、
   前記カフ圧制御手段は、検出された複数対の前記血圧値および前記動脈容積値の対応関係を示す前記動脈の血管特性を補間することにより、血圧指標を算出するための算出手段をさらに備える、電子血圧計。
2. 前記血圧指標は、最高血圧を含み、
   前記検出制御手段は、さらに、前記血圧値が最高血圧付近であるか否かを判定し、
   前記カフ圧制御手段は、最高血圧付近に少なくとも２つの前記血圧値が検出されるまで前記カフ圧制御を繰返す、請求項１に記載の電子血圧計。
3. 前記算出手段は、最高血圧付近の前記血管特性を直線近似することにより、前記血管特性を補間する、請求項２に記載の電子血圧計。
4. 前記算出手段は、直線近似された前記血管特性において、前記動脈の容積の最大値に対応する圧力値を最高血圧として算出する、請求項３に記載の電子血圧計。
5. 前記検出制御手段は、前記動脈容積値と、１心拍中に得られる前記第２の動脈容積信号の最大値とを比較することにより、前記血圧値が最高血圧付近であるか否かを判定する、請求項２〜４のいずれかに記載の電子血圧計。
6. 前記検出制御手段は、脈の立ち上りから前記瞬時血圧値が抽出されるまでの第１の時間と、前記立ち上りから前記第２の動脈容積信号の最大値が検出されるまでの第２の時間との差分値と、前記第２の時間とを比較することにより、前記血圧値が最高血圧付近であるか否かを判定する、請求項２〜４のいずれかに記載の電子血圧計。
7. 前記血圧指標は、最低血圧を含み、
   前記検出制御手段は、さらに、前記血圧値が最低血圧付近であるか否かを判定し、
   前記カフ圧制御手段は、最低血圧付近に少なくとも２つの前記血圧値が検出されるまで前記カフ圧制御を繰返す、請求項１に記載の電子血圧計。
8. 前記算出手段は、最低血圧付近の前記血管特性を直線近似することにより、前記血管特性を補間する、請求項７に記載の電子血圧計。
9. 前記算出手段は、直線近似された前記血管特性において、前記動脈の容積の最小値に対応する圧力値を最低血圧として算出する、請求項８に記載の電子血圧計。
10. 前記検出制御手段は、前記動脈容積値と、１心拍中に得られる前記第２の動脈容積信号の最大値とを比較することにより、前記血圧値が最低血圧付近であるか否かを判定する、請求項７〜９のいずれかに記載の電子血圧計。
11. 前記検出制御手段は、脈の立ち上りから前記瞬時血圧値が抽出されるまでの第１の時間と、前記立ち上りから前記第２の動脈容積信号の最大値が検出されるまでの第２の時間との差分値と、対応の１拍分の脈波周期とを比較することにより、前記血圧値が最低血圧付近であるか否かを判定する、請求項７〜９のいずれかに記載の電子血圧計。
12. 前記検出制御手段は、前記瞬時血圧値が抽出された時点のカフ圧を前記血圧値として検出する、請求項１〜１１のいずれかに記載の電子血圧計。

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