JP5375538B2 - 電子血圧計 - Google Patents

Description

この発明は、電子血圧計に関し、特に血圧測定値の信頼性を向上させる電子血圧計に関する。

血圧は循環器疾患を解析する指標の一つである。血圧に基づいて循環器疾患のリスク解析を行なうことは、たとえば脳卒中や心不全や心筋梗塞などの心血管系の疾患の予防に有効である。特に、早朝に血圧が上昇する早朝高血圧は心臓病や脳卒中などに関係している。さらに、早朝高血圧の中でも、モーニングサージと呼ばれる起床後１時間から１時間半ぐらいの間に急激に血圧が上昇する症状は、脳卒中との因果関係があることが判明している。そこで、時間（生活習慣）と血圧変化の相互関係を把握することが、心血管系の疾患のリスク解析に有用である。したがって、長期間にわたり、連続的に血圧測定することが必要となってきている。

また、近年の研究成果により、病院や健康診断時に測定する血圧（随時血圧）よりも、家庭で測定した家庭血圧が、より心血管系疾患の予防・診断・治療に有効であることが判明してきている。これにともない、家庭向け血圧計が広く普及し、家庭血圧値を診断に使用する動きも始まっている。

血圧計による測定精度を向上させるために、特許文献１に開示の発明によれば、血圧測定のための圧力センサの特性に依存した測定値の誤差を補正するための処理が、電子血圧計の生産時点で行なわれている。

特許文献２および３に開示の発明によれば、２つの圧力センサを用いて血圧測定値の信頼性を向上させる技術が開示されている。

特許文献１に開示される電子血圧計では、電子血圧計の生産時点で個別の電子血圧計における特性の相違に依拠して、圧力センサに関する補正をするが、病院等医療施設で用いる血圧計とは異なり、家庭向け血圧計は購入したあとは、故障したときなど特定の状況を除き、定期的な校正は行われないのが一般的である。

たとえば、血圧測定に最も重要な圧力センサの出力が、規定されている許容差以上にずれていたとしても、その現象を知る方法はなく、血圧測定値が正しいかどうかは不明であった。そのため、血圧測定値が通常の血圧値や随時血圧と大きく異なっていても、真に血圧値が異なっているのか、血圧計の圧力センサの誤差により異なっているのかが不明であり、使用者に不安を与える一因となっていた。

また、一部の医療施設向けの血圧計では、２個の圧力センサを搭載し、これら圧力センサの出力に基づき圧力の監視を行なうものがある。しかしながらこの血圧計においては、２個の圧力センサの機能は別の目的に用いられていた。つまり、一方の圧力センサで得られるカフ圧情報で血圧を算出し、他方の圧力センサの出力に基づき異常検出を行っていた。

具体的には、圧力センサの検出圧力値が、たとえば３００ｍｍＨｇを大きく超えたときに異常を検出する。この場合にはポンプを停止し、弁を開放して、安全が確保される。したがって、他方の圧力センサは、医療規格ＩＥＣ６０６０１−２−３０に規定される安全対策のために適用されるものであり、血圧測定に使用する一方の圧力センサの精度を保証するものではなかった。

したがって、血圧算出のための一方の圧力センサの精度は、当該圧力センサそのものによって保証する必要がある。そのため、温度変化などの外乱に影響されず、経年変化の少ない高精度の圧力センサが要求されるので、圧力センサが高価となるという欠点があった。また、別目的の機能の圧力センサが２個搭載されているということより、圧力センサが１個の血圧計に比較し、圧力センサの故障による血圧計の故障率が単純に２倍になる。

特開平７−５１２３３号公報 特開平２−１９１３３号公報 米国特許第７，５９４，８９２号明細書

一方、電子血圧計の測定精度を高めるために２個以上の複数の圧力センサを使用して、それぞれの圧力センサにおける圧力を計測し、比較または平均化することにより精度を高めることが考えられるが、この場合、演算処理回路であるＣＰＵ（Central Processing Unit）のセンサ入力端子であるアナログ入力端子の数が圧力センサの個数分必要となり、回路規模が大きくなるという問題があるとともに、従来の電子血圧計で用いていたＣＰＵを用いることはできない。

センサ入力端子であるアナログ入力端子の数が１つだけの安価なＣＰＵを用いる場合には、複数の圧力センサからの出力を切り替える回路が必要となり、複雑で高価なリレー回路あるいはアナログスイッチング回路が必要となる。また、当該回路については、圧力センサからの出力信号の振幅や周波数を変質させない伝搬特性とすることも考慮する必要がある。

また、複数の圧力センサからの出力信号は、回路上で電磁的に相互に干渉して誤動作を生じさせる可能性があり、正確な測定をするためには、回路基板上で十分な電磁遮蔽を施す必要がある。

さらに、複数の圧力センサを同時に使用すると、圧力センサの個数に比例して消費電力が増大し、特に電池駆動の製品では、使用回数が減少することにもなる。また、回路規模が大きいＣＰＵは消費電力も大きい。

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、簡易な方式で複数の圧力センサを使用して血圧測定値の信頼性を向上させることが可能な電子血圧計を提供することを目的とする。

本発明のある局面に従う電子血圧計は、測定部位に装着するカフと、カフに加える圧力を調整する加圧・減圧手段と、カフと接続された複数の圧力センサと、複数の圧力センサにそれぞれ対応して設けられ、圧力に応じた周波数の矩形波信号を出力する複数の発振回路と、複数の発振回路に対応して共通に設けられ、複数の発振回路からの出力のいずれか１つを通過させる発振回路調整回路と、発振回路調整手段からの矩形波信号の入力を受けて、矩形波信号の周波数から血圧を算出する制御回路とを含む。

好ましくは、発振回路調整回路は、複数の発振回路からの入力をそれぞれ受ける複数の入力ノードを有し、複数の入力ノードに入力される信号の論理演算結果に基づいて１つの信号を出力する論理回路を含む。

特に、各発振回路は、指示に従って活性化されて圧力に応じた周波数の矩形波信号を出力し、活性化されていない場合には、固定電圧信号を出力する。

好ましくは、制御回路は、複数の発振回路に対して活性化信号を出力して、複数の発振回路のうち活性化される発振回路を切り替える。

特に、制御回路は、複数の発振回路のうち第１の発振回路に第１の活性化信号を出力して、第１の発振回路から出力された第１の矩形波信号の周波数に応じた第１のカフ圧を検出する。制御回路は、複数の発振回路のうち第２の発振回路に第２の活性化信号を出力して、第２の発振回路から出力された第２の矩形波信号の周波数に応じた第２のカフ圧を検出する。制御回路は、第１のカフ圧と第２のカフ圧との差に基づいて、複数の圧力センサの異常を判定する。

特に、制御回路は、第１の活性化信号、第２の活性化信号を出力した後、複数の発振回路のうち第１の発振回路に第３の活性化信号を出力して、第１の発振回路から出力された第１の矩形波信号の周波数に応じた第３のカフ圧を検出し、制御回路は、第１のカフ圧と第３のカフ圧との平均と、第２のカフ圧との差に基づいて、複数の圧力センサの異常を判定する。

本発明によれば、複数の発振回路からの出力のいずれか１つを通過させる発振回路調整回路を設けて、制御回路が発振回路調整手段からの矩形波信号の入力を受けて、矩形波信号の周波数から血圧を算出することにより、簡易な方式で複数の圧力センサを使用して血圧測定値の信頼性を向上させることが可能である。

本発明の実施の形態に従う電子血圧計１の外観について説明する図である。 本発明の実施の形態に従う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従う電子血圧計１の本体部１０から表面カバー１１を取り外した状態における内部構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に従う電子血圧計１の機能構成を説明する図である。 本発明の実施の形態に従う調整回路３３５の回路構成を説明する図である。 本実施の形態に係る血圧測定の処理手順について説明する図である。 本実施の形態におけるオシロメトリック法による血圧算出方法の概念を説明する図である。 本発明の実施の形態に従う異常センサ検出処理を説明するフロー図である。 本発明の実施の形態に従う異常センサ検出処理時のカフ圧の測定を説明する図である。

以下、この発明に基づいた実施の形態における電子血圧計について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の構成を適宜組み合わせることは、当初から予定されている。各図中、同一符号は同一または相当部分を指し、重複する説明は繰返さない場合がある。

本実施の形態では、測定部位を上腕とし、オシロメトリック法で血圧を算出し、一例として圧力センサが２個搭載されている電子血圧計について説明する。なお、血圧算出のために適用される方法は、オシロメトリック法に限定されない。

（電子血圧計１の外観）
図１は、本発明の実施の形態に従う電子血圧計１の外観について説明する図である。

図２は、本発明の実施の形態に従う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。

図１および図２を参照して、電子血圧計１は、本体部１０と、表面カバー１１と、被測定者の上腕に巻付け可能なカフ２０とを備える。カフ２０は、空気袋２１を含む。表面カバー１１には、たとえば液晶など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複数のスイッチからなる操作部４１とが配置されている。

本体部１０は、上述の表示部４０および操作部４１に加え、各部を集中的に制御し各種の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ためのプログラムやデータを記憶するための処理用のメモリ４２と、測定した血圧データなどを格納するためのデータ格納用のメモリ４３と、本体部１０の各部に電力を供給するための電源４４と、現在時間を計時して計時データをＣＰＵ１００に出力するタイマ４５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と測定開始および終了の指示を受付ける測定／停止スイッチ４１Ａと、タイマ４５をセットするために操作されるタイマセットスイッチ４１Ｂと、メモリ４３に格納された血圧データなどの情報をメモリ４３から読出し、表示部４０に表示する指示を受付けるためのメモリスイッチ４１Ｃと、タイマセットの際の数字とメモリ呼び出しの際のメモリ番号の上げ下げの指示を受付けるための矢印スイッチ４１Ｄ，４１Ｅとを有する。

本体部１０は、さらに、ポンプ５１および排気弁（以下、弁という）５２を含むカフ圧の調整機構を有する。ポンプ５１、弁５２および空気袋２１内の圧力（カフ圧）を検出するための第１圧力センサ３２１および第２圧力センサ３２２からなるエア系は、カフ用エアチューブ３１を介して、カフ２０に内包される空気袋２１と接続される。

本体部１０は、さらに、上述したエア系と、カフ圧の調整機構と、第１発振回路３３１および第２発振回路３３２と、調整回路３３５とを含む。カフ圧の調整機構は、ポンプ５１および弁５２のほか、ポンプ駆動回路５３と弁駆動回路５４とを有する。

ポンプ５１は、カフ圧を加圧するために、空気袋２１に空気を供給する。弁５２は、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。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。

第１圧力センサ３２１および第２圧力センサ３２２には、一例として静電容量型の圧力センサを用いる。静電容量型の圧力センサは、検出するカフ圧に応じて容量値が変化する。第１発振回路３３１および第２発振回路３３２はそれぞれ、対応する圧力センサに接続されて、対応の圧力センサの容量値に基づき発振する。本例においては、第１発振回路３３１および第２発振回路３３２は、ＣＰＵ１００からの指示に応答して動作し、ＣＰＵ１００は、第１発振回路３３１および第２発振回路３３２の一方に対して活性化信号を出力する。

ＣＰＵ１００からの活性化信号を受けた第１発振回路３３１および第２発振回路３３２のいずれか一方は、対応する圧力センサの容量値に応じた周波数を有する信号（以下、周波数信号という）を出力する。出力した周波数信号は調整回路３３５を介してＣＰＵ１００に与えられる。

調整回路３３５は、第１発振回路３３１および第２発振回路３３２と接続されており、後述するがいずれか一方の周波数信号を通過させてＣＰＵ１００に出力する。

ＣＰＵ１００は、調整回路３３５を介して第１発振回路３３１または第２発振回路３３２から入力される周波数信号を圧力に変換することによって、圧力を検知する。

図３は、本発明の実施の形態に従う電子血圧計１の本体部１０から表面カバー１１を取り外した状態における内部構造を示す斜視図である。本実施の形態における電子血圧計１は、載置面Ｂに載置した状態において、表面カバー１１が傾斜する構造を有している。

ユーザ（被測定者）による表示部４０の視認容易性、および、表面カバー１１に設けられた操作部４１の操作容易性の観点から、ユーザ（被測定者）側（手前側：図３中Ｈ１側）が低く、奥側（図３中Ｈ２側）が高くなるように、表面カバー１１は傾斜（図３中Ｙ方向）している。そのため、内部に収容される内部基板１２も、表面カバー１１と並行に配置され、手前側（図３中Ｈ１側）が低く、奥側（図３中Ｈ２側）が高くなるように傾斜している。

図３に示すように、第１圧力センサ３２１および第２圧力センサ３２２は、内部基板１２の第１主面である表面側１２ａにおいて、電子血圧計１の表面カバー１１の傾斜方向とは交差する横方向（図３中Ｘ方向）に沿って配置されている。

図４には、本発明の実施の形態に従う電子血圧計１の機能構成が示される。
図４を参照して、ＣＰＵ１００には、圧力調整部１１１、血圧算出部１１２、切替部１１３、記録部１１４、および表示処理部１１５を備える。

圧力調整部１１１はポンプ駆動回路５３および弁駆動回路５４を介してポンプ５１および弁５２を制御し、カフ用エアチューブ３１を介して空気袋２１内に空気を流入・排出することにより、カフ圧を調整する。

血圧算出部１１２は、第１発振回路３３１または第２発振回路３３２から入力される周波数信号に基づき脈波振幅情報を検出し、検出した脈波振幅情報に基づきオシロメトリック法に従い収縮期血圧および拡張期血圧を算出し、ならびに検出した脈波振幅情報に基づき所定時間当たりの脈拍数を算出する。センサ異常検出部１１２２は、後述するが圧力センサの異常を検出する。

具体的には、圧力調整部１１１によりカフ圧を所定値まで徐々に加圧（または減圧）させる過程において、第１発振回路３３１または第２発振回路３３２から入力される周波数信号に基づいて脈波振幅情報を検出し、検出した脈波振幅情報に基づき被測定者の収縮期血圧および拡張期血圧を算出する。血圧算出部１１２によるオシロメトリック法に従う血圧の算出および脈拍の算出は、従来から知られている方法を適用することができる。

切替部１１３は、第１発振回路３３１および第２発振回路３３２の駆動を切り替える。
記録部１１４はメモリ４３のデータを読出し、またはメモリ４３に書込む機能を有する。具体的には、血圧算出部１１２からの出力データを入力し、入力したデータ（血圧測定データ）をメモリ４３の所定記憶領域に格納する。また記録部１１４は、操作部４１のメモリスイッチ４１Ｃの操作に基づきメモリ４３の所定記憶領域から測定データを読出し表示処理部１１５に出力する。

表示処理部１１５は、与えられるデータを入力し、表示可能な形式に変換して表示部４０に表示する。

図５には、本発明の実施の形態に従う調整回路３３５の回路構成が示されている。
図５（ａ）を参照して、調整回路３３５は、ＡＮＤゲートＩＣ３３６と、信号の伝搬特性等を調整するためのダンピング抵抗Ｒ１〜Ｒ３とを含む。ＡＮＤゲートＩＣ３３６は、入力端子ＩＰ１，ＩＰ２と、電源端子ＶＰ，ＧＰと、出力端子ＯＰとを含む。入力端子ＩＰ１は、ダンピング抵抗Ｒ１を介して第１発振回路３３１と接続される。入力端子ＩＰ２は、ダンピング抵抗Ｒ２を介して第２発振回路３３２と接続される。電源端子ＶＰは、電源電圧Ｖｃｃと接続され、電源端子ＧＰは、接地電圧ＧＮＤと接続される。なお、電源端子ＶＰ側には、電源容量Ｃ０も設けられている。

例えば、ここで、第１発振回路３３１が活性化されてＡＮＤゲートＩＣ３３６の入力端子ＩＰ１に第１発振回路３３１の最終段のＮＯＲ回路ＮＲ１からの矩形波の周波数信号が入力されるのものとする。

一方、第２発振回路３３２は、活性化されていないため第２発振回路３３２の最終段のＮＯＲ回路ＮＲ２からの出力信号は「Ｈ」レベルであるものとする。従って、ＡＮＤゲートＩＣ３３６の入力端子ＩＰ２には、固定電圧信号（本例においては「Ｈ」レベル）が入力されるものとする。そうすると、ＡＮＤゲートＩＣ３３６の入力端子ＩＰ１には、矩形波の周波数信号が入力され、入力端子ＩＰ２には、「Ｈ」レベルの固定電圧信号が入力されるためＡＮＤ論理演算結果として、入力端子ＩＰ１に依存した矩形波の周波数信号が出力端子ＯＰから出力される。

そして、当該出力信号をＣＰＵ１００は受けることになる。
なお、本例においては、第１発振回路３３１が活性化されて、第２発振回路３３２は、不活性化されている場合について説明したがその逆の場合においても同様である。

なお、本例においては、ＡＮＤゲートを用いたＡＮＤゲートＩＣについて説明したが、論理回路としてＡＮＤゲートではなく、例えばＯＲゲートとすることも可能である。例えば、その場合には、活性化されていないため発振回路の出力信号は「Ｌ」レベルであるものとする。また、ＡＮＤゲートあるいは、ＯＲゲートに限られず、論理の組み合わせに従って他の論理ゲートを用いるようにすることも当然に可能である。

図５（ｂ）は、別の調整回路３３５ａの回路構成が示されている。
図５（ｂ）を参照して、調整回路３３５ａは、ショットキーダイオードＳＤ１，ＳＤ２と、信号の伝搬特性等を調整するためのダンピング抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、プルアップ抵抗Ｒ４とを含む。プルアップ抵抗Ｒ４は、電源電圧ＶｃｃとノードＮ０との間に設けられる。

ショットキーダイオードＳＤ１は、アノード側がノードＮ０と接続され、カソード側がダンピング抵抗Ｒ１を介して第１発振回路３３１の最終段のＮＯＲ回路ＮＲ１と接続される。ショットキーダイオードＳＤ２は、アノード側がノードＮ０と接続され、カソード側がダンピング抵抗Ｒ２を介して第２発振回路３３２の最終段のＮＯＲ回路ＮＲ２と接続される。

例えば、ここで、第１発振回路３３１が活性化されて第１発振回路３３１の最終段のＮＯＲ回路ＮＲ１からの矩形波の周波数信号が入力されるのものとする。一方、第２発振回路３３２は、活性化されていないため第２発振回路３３２の最終段のＮＯＲ回路ＮＲ２からの出力信号は「Ｈ」レベルであるものとする。この場合、ノードＮ０は、初期状態においてプルアップ抵抗Ｒ４に従って「Ｈ」レベルに設定されているが、第１発振回路３３１の最終段のＮＯＲ回路ＮＲ１からの矩形波の周波数信号が「Ｌ」レベルとなるのに従い接地電圧ＧＮＤ側に引き込まれるため結果として第１発振回路３３１の出力信号に依存した矩形波の周波数信号が出力される。

そして、当該出力信号をＣＰＵ１００は受けることになる。
なお、本例においては、第１発振回路３３１が活性化されて、第２発振回路３３２は、不活性化されている場合について説明したがその逆の場合においても同様である。

図５（ｃ）は、別の調整回路３３５ｂの回路構成が示されている。
図５（ｃ）を参照して、調整回路３３５ｂは、バイポーラトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２と、信号の伝搬特性等を調整するためのダンピング抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、プルアップ抵抗Ｒ４と、バイアス抵抗Ｒ５，Ｒ６とを含む。プルアップ抵抗Ｒ４は、電源電圧ＶｃｃとノードＮ０との間に設けられる。

ＰＮＰ型バイポーラトランジスタＴｒ１は、エミッタがノードＮ０と接続され、コレクタが接地電圧ＧＮＤと接続され、ベースがダンピング抵抗Ｒ１を介して第１発振回路３３１の最終段のＮＯＲ回路ＮＲ１と接続される。また、ベースとエミッタとの間にバイアス抵抗Ｒ５が接続される。

ＰＮＰ型バイポーラトランジスタＴｒ２は、エミッタがノードＮ０と接続され、コレクタが接地電圧ＧＮＤと接続され、ベースがダンピング抵抗Ｒ２を介して第２発振回路３３２の最終段のＮＯＲ回路ＮＲ２と接続される。また、ベースとエミッタとの間にバイアス抵抗Ｒ６が接続される
例えば、ここで、第１発振回路３３１が活性化されて第１発振回路３３１の最終段のＮＯＲ回路ＮＲ１からの矩形波の周波数信号が入力されるのものとする。一方、第２発振回路３３２は、活性化されていないため第２発振回路３３２の最終段のＮＯＲ回路ＮＲ２からの出力信号は「Ｈ」レベルであるものとする。この場合、ノードＮ０は、初期状態においてプルアップ抵抗Ｒ４に従って「Ｈ」レベルに設定されているが、第１発振回路３３１の最終段のＮＯＲ回路ＮＲ１からの矩形波の周波数信号が「Ｌ」レベルとなるのに従いＰＮＰ型バイポーラトランジスタＴｒ１がオンして接地電圧ＧＮＤ側に引き込まれるため結果として第１発振回路３３１の出力信号に依存した矩形波の周波数信号が出力される。

そして、当該出力信号をＣＰＵ１００は受けることになる。
なお、本例においては、第１発振回路３３１が活性化されて、第２発振回路３３２は、不活性化されている場合について説明したがその逆の場合においても同様である。

上記で説明したように調整回路３３５を設けることにより、ＣＰＵ１００は、第１発振回路３３１あるいは第２発振回路３３２のいずれか一方からの周波数信号の入力を受けるためアナログ入力端子の数は１つで良い。したがって、２つの圧力センサを設けた場合であっても、ＣＰＵ１００の回路規模を縮小することができるとともに、従来の電子血圧計で用いていたＣＰＵを用いることが可能である。

また、調整回路３３５は、複雑で高価なリレー回路等ではなく、例えばＡＮＤゲートで構成されているため安価に構成することが可能である。

また、上述したように調整回路３３５には、２つの圧力センサの発振回路それぞれからの周波数信号の入力を受けるではなく、一方の発振回路からの入力のみ受け、他方は固定電圧信号の入力を受けるため回路上で電磁的に相互に干渉して誤動作を生じさせるという問題を回避することが可能であるとともに、回路基板上で十分な電磁遮蔽を施すといった費用がかかる工程を追加する必要もない。また、一方の発振回路のみ駆動されるため消費電力も低減し、電池駆動の寿命を延ばすことも可能である。さらには、ＣＰＵの回路規模が大きくなることを抑制することが可能であるため消費電力も低減することが可能である。

図６を参照して、本実施の形態に係る血圧測定の処理手順について説明する。
図６の処理手順を示すフローチャートは、予めプログラムとして、メモリ４２に格納されており、ＣＰＵ１００がメモリ４２から当該プログラムを読出し命令を実行することにより、図６の血圧測定処理が実現される。

まず、被測定者が測定／停止スイッチ４１Ａを操作（押す）すると（ステップＳＴ１）、ＣＰＵ１００は、図示のない作業用メモリを初期化する（ＳＴ２）。

続いて、第１圧力センサ３２１および第２圧力センサ３２２の０ｍｍＨｇの調整を行う（ＳＴ３）。

ここで、被測定者は、カフ２０を図１のように測定部位に巻付けて装着する。カフ２０を巻きつけた後、被測定者は測定／停止スイッチ４１Ａを操作（押す）すると（ステップＳＴ４）、圧力調整部１１１はポンプ駆動回路５３および弁駆動回路５４に制御信号を出力する。また、切替部１１３は、第１発振回路３３１に活性化信号を出力する。一方、第２発振回路３３２には活性化信号は出力しない。ポンプ駆動回路５３および弁駆動回路５４は制御信号に基づき弁５２を閉鎖した後に、ポンプ５１を駆動する。これにより、カフ圧は所定の圧力まで徐々に加圧される（ステップＳＴ５、ＳＴ６）。また、第１発振回路３３１は、活性化信号に応答してカフ圧に応じた第１圧力センサの容量値の変化に従う周波数信号を出力する。一方、第２発振回路３３２は、活性化されていないためその出力は、上述したように所定電圧信号（一例として「Ｈ」レベル）に固定されている。したがって、上述したように血圧算出部１１２には、第１発振回路３３１の周波数信号が入力されることになる。

次に、所定の圧力まで加圧した後（ステップＳＴ６で≧所定加圧値）、圧力調整部１１１はポンプ駆動回路５３および弁駆動回路５４に制御信号を出力する。ポンプ駆動回路５３および弁駆動回路５４は制御信号に基づきポンプ５１を停止し、その後、弁５２を徐々に開くように制御する。これにより、カフ圧は徐々に減圧していく（ステップＳＴ７）。

この減圧過程の初期において、本例においては、一例として異常センサの検出処理を実行する（ステップＳＴ７＃）。異常センサの検出処理については後述する。

また、この減圧過程において、血圧算出部１１２は第１発振回路３３１から出力される周波数信号に基づき第１圧力センサ３２１によって検出されたカフ圧信号を取得して、当該カフ圧信号に基づき脈波振幅情報を検出し、検出した脈波振幅情報に所定の演算を行う。この演算により収縮期血圧および拡張期血圧が算出される（ステップＳＴ８、ＳＴ９）。脈波振幅情報は、測定部位の動脈の容積変化成分を表し、検出するカフ圧信号に含まれる。なお、血圧測定は減圧過程に限らず、加圧過程（ステップＳＴ５）において行なわれてもよい。

収縮期血圧・拡張期血圧が算出されて決定すると（ステップＳＴ９でＹＥＳ）、圧力調整部１１１は弁駆動回路５４を介して弁５２を全開にし、カフ２０内の空気を急速排気する（ステップＳＴ１０）。

血圧算出部１１２により算出された血圧のデータは、表示処理部１１５と記録部１１４に出力される。表示処理部１１５は血圧データを入力して、表示部４０に表示する（ステップＳＴ１１）。また、記録部１１４は血圧データを入力し、タイマ４５から入力する時間データを関連付けて、メモリ４３の所定記憶領域に格納する（ステップＳＴ１２）。

なお、血圧算出部１１２は検出される脈波振幅情報に基づき脈拍数を算出することもできる。算出された脈拍数は表示処理部１１５により表示部４０に表示されるとともに、記録部１１４により血圧データと関連付けてメモリ４３に格納される。

ここで、図７を用いて、本実施の形態におけるオシロメトリック法による血圧算出方法の概念を説明する。図７（ａ）には、徐々に減圧されるカフ圧がタイマ４５が計時する時間軸に沿って示される。図７（ｂ）には、同一の時間軸に沿って、上述の脈波振幅情報に対応する脈波振幅の包絡線６００が示される。脈波振幅の包絡線６００は圧力センサからの信号（カフ圧）に重畳した脈波振幅信号を時系列に抽出することにより検出される。

図７（ａ）と（ｂ）を参照して、血圧算出部１１２は、脈波振幅の包絡線において振幅の最大値ＭＡＸを検出すると、その最大値に所定の定数（たとえば０．７および０．５）を乗じて２つの閾値TH_DBPおよびTH_SBPを算出する。そして、最大値ＭＡＸが検出された時点Ｔ０のカフ圧ＭＡＰ（平均血圧）よりもカフ圧が低い側において、閾値TH_DBPと包絡線６００とが交わった点におけるカフ圧を拡張期血圧として算出する。また、カフ圧ＭＡＰよりもカフ圧が高い側において、閾値TH_SBPと包絡線６００とが交わった点におけるカフ圧を収縮期血圧として算出する。

なお、本例においては、オシロメトリック法について一例として説明したが、当該方式に限られず、脈波振幅情報を抽出して収縮期血圧ＳＢＰおよび拡張期血圧ＤＢＰを算出する方式であれば他の方式を採用することも可能である。

（センサ異常の判断）
従来の電子血圧計では、血圧を算出するための最も重要な要素である圧力センサが正常か異常かを使用者が判断することが不可能であったため、血圧測定値が通常の値（例えば、前日の測定値、病院での測定値など）と大きく異なった場合（例えば１０ｍｍＨｇ以上相違していた場合）、それが生体の生理情報に起因するものなのか、圧力センサが故障したためなのかが不明であり、不安感を抱くことがあった。

そこで、本実施の形態の電子血圧計１は２個の圧力センサ３２１，３２２を搭載し、これら圧力センサが検出したカフ圧の値に基づいてセンサ異常の判断を実行する。これにより経年変化により一方の圧力センサが故障した場合であっても他方の圧力センサを用いて異常を判断することが可能であるので血圧測定値の信頼性を向上させることができる。

図８は、本発明の実施の形態に従う異常センサ検出処理を説明するフロー図である。
図８の処理手順を示すフローチャートは、予めプログラムとして、メモリ４２に格納されており、ＣＰＵ１００がメモリ４２から当該プログラムを読出し命令を実行することにより、センサ異常検出部１１２２により図８の異常センサ検出処理が実現される。

図９は、本発明の実施の形態に従う異常センサ検出処理時のカフ圧の測定を説明する図である。

図８および図９を参照して、まず、ＣＰＵ１００は、減圧が開始されたかどうかを判断する（ステップＳＴ２０）。減圧が開始されるまでは、ステップＳＴ２０の状態を維持する。

続いて、減圧が開始された場合（ステップＳＴ２０においてＹＥＳ）には、第１圧力センサ３２１のカフ圧を測定する（ステップＳＴ２２）。具体的には、既に活性化されている第１発振回路３３１から入力される周波数信号に基づいてカフ圧を測定する（カフ圧測定１回目）。図９においては、時刻Ｔ１に第１圧力センサ３２１におけるカフ圧測定１回目が示されている。

次に、第２圧力センサ３２２のカフ圧を測定する（ステップＳＴ２４）。具体的には、ＣＰＵ１００の切替部１１３は、第１発振回路３３１に対して出力していた活性化信号を第２発振回路３３２に対して出力する。これにより、第２発振回路３３２は、活性化信号に応答してカフ圧に応じた第２圧力センサ３２２の容量値の変化に従う周波数信号を出力する。一方、第１発振回路３３１は、活性化されていないためその出力は、上述したように所定電圧信号（一例として「Ｈ」レベル）に固定される。したがって、当該場合には、調整回路３３５は、第２発振回路３３２の周波数信号を通過させる。そして、当該第２発振回路３３２の周波数信号がＣＰＵ１００に入力され、入力される周波数信号に基づいてカフ圧を測定する。図９においては、時刻Ｔ２に第２圧力センサ３２２におけるカフ圧測定１回目が示されている。

次に、第１圧力センサ３２１のカフ圧を測定する（ステップＳＴ２６）。具体的には、ＣＰＵ１００の切替部１１３は、再び、第２発振回路３３２に対して出力していた活性化信号を第１発振回路３３１に対して出力する。これにより、第１発振回路３３１は、活性化信号に応答してカフ圧に応じた第１圧力センサ３２１の容量値の変化に従う周波数信号を出力する。一方、第２発振回路３３２は、活性化されていないためその出力は、上述したように所定電圧信号（一例として「Ｈ」レベル）に固定される。したがって、当該場合には、調整回路３３５は、第１発振回路３３１の周波数信号を通過させる。そして、当該第１発振回路３３１の周波数信号がＣＰＵ１００に入力され、入力される周波数信号に基づいてカフ圧を測定する（カフ圧測定２回目）。図９においては、時刻Ｔ３に第１圧力センサ３２１におけるカフ圧測定２回目が示されている。

次に、カフ圧を比較する（ステップＳＴ２８）。
具体的には、第１圧力センサ３２１において検出された２回のカフ圧を平均化する。そして、第１圧力センサ３２１において検出された平均化されたカフ圧と、第２圧力センサ３２２において検出されたカフ圧とを比較する。

図９に示されるようにカフ圧は変動してるため第１圧力センサ３２１で検出される時点におけるカフ圧と、第２圧力センサ３２２において検出される時点におけるカフ圧とは異なる。すなわち、同じタイミングで２つの圧力センサでカフ圧を測定することはできないため第１圧力センサ３２１において検出された２回のカフ圧を平均化することにより当該値が時刻Ｔ２において第１圧力センサ３２１で検出された値と仮定して、第２圧力センサ３２２で検出されたカフ圧と比較するようにしている。なお、当該異常センサ検出処理を実行する期間は、カフ圧が線形に変化している期間が望ましい。

なお、本例においては、一例であり、例えば、第１圧力センサ３２１と第２圧力センサ３２２とを入れ替えて、第２圧力センサ３２２で２回カフ圧を検出して、第１圧力センサ３２１で１回カフ圧を検出して同様の方式によりカフ圧を比較するようにしても良い。

あるいは、第１圧力センサ３２１と、第２圧力センサ３２２でそれぞれ１回ずつカフ圧を検出して、検出する時点が異なることに基づく所定の係数を少なくとも一方のカフ圧に乗算して比較するようにすることも可能であり、比較の方式には限定されない。

次に、比較に基づいて異常か否かを判定する（ステップＳＴ３０）。
具体的には、第１圧力センサ３２１において検出された平均化されたカフ圧と、第２圧力センサ３２２において検出されたカフ圧との両方の値の差が所定値（例えば５ｍｍＨｇ）を越えているかどうかを判断する。所定値を越えている場合には、異常と判定する。一方、所定値を越えていない場合には正常と判定する。

ステップＳＴ３０において、異常であると判定した場合（ステップＳＴ３０においてＹＥＳ）には、エラー判定とする（ステップＳＴ３２）。

一方、ステップＳＴ３０において、異常でないと判定した場合（ステップＳＴ３０においてＮＯ）には、正常判定とする（ステップＳＴ３４）。

そして、処理を終了する（リターン）。そして、上述したように、図６のステップＳＴ８の血圧算出処理を実行する。

センサ異常検出部１１２２によっていずれかの圧力センサが異常であると判断された場合には、血圧算出部１１２は、当該判断結果に基づき、算出した血圧測定データを表示・記録に使用しない、すなわち破棄することで、血圧測定値の信頼性を向上させることができる。また、破棄するのに代替して、圧力センサが異常であることを指示する情報（メッセージ）とともに、血圧測定データを表示部４０に表示してもよい。また、圧力センサが異常であることを指示するフラグと関連付けて当該血圧測定データを、メモリ４３に格納するようにしてもよい。この表示を確認した被測定者は、圧力センサが異常であるか否かを知ることができるので、血圧測定結果は通常の値を外れていたとしても、一応の安心感を得ることができる。また、血圧測定値への精度に対する不安を払拭することも可能である。

なお、本例においては、ステップＳＴ７＃の異常センサ検出処理は、図６で説明した血圧算出を実行するステップＳＴ８，ＳＴ９の処理と重ならない期間として、カフ圧が減圧されてすぐに実行するものとして説明したが、ステップＳＴ８，ＳＴ９と重ならない期間であれば、例えば、血圧が決定された後、カフ内の空気を廃棄するまでの間に当該異常検出処理を実行するようにしても良い。あるいは、加圧の際に当該処理を実行するようにしても良い。

このようにして２個の圧力センサを用いることにより、簡易な方式で血圧測定値の信頼性を向上させることが可能である。

なお、本例においては、一例として２個の圧力センサを用いる場合について説明したが、３個以上の圧力センサを用いる場合においても同様に適用可能である。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全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全ての変更が含まれることが意図される。

１ 電子血圧計、１０ 本体部、１１ 表面カバー、１２ 内部基板、１２ａ 表面側、２０ カフ、２１ 空気袋、３１ カフ用エアチューブ、４０ 表示部、４１ 操作部、４１Ａ 測定／停止スイッチ、４１Ｂ タイマセットスイッチ、４１Ｃ メモリスイッチ、４１Ｄ，４１Ｅ 矢印スイッチ、４２，４３ メモリ、４４ 電源、４５ タイマ、５１ ポンプ、５２ 弁、５３ ポンプ駆動回路、５４ 弁駆動回路、１００ ＣＰＵ（Central Processing Unit）、１１１ 圧力調整部、１１２ 血圧算出部、１１３ 切替部、１１４ 記録部、１１５ 表示処理部、３２１ 第１圧力センサ、３２２ 第２圧力センサ、３３１ 第１発振回路、３３２ 第２発振回路、３３５ 調整回路、１１２２ センサ異常検出部。

Claims (6)

1. 測定部位に装着するカフと、
   前記カフに加える圧力を調整する加圧・減圧手段と、
   前記カフと接続された複数の圧力センサと、
   前記複数の圧力センサにそれぞれ対応して設けられ、圧力に応じた周波数の矩形波信号を出力する複数の発振回路と、
   前記複数の発振回路に対応して共通に設けられ、前記複数の発振回路からの出力のいずれか１つを通過させる発振回路調整回路と、
   前記発振回路調整回路からの矩形波信号の入力を受けて、前記矩形波信号の周波数から血圧を算出する制御回路とを含む、電子血圧計。
2. 前記発振回路調整回路は、前記複数の発振回路からの入力をそれぞれ受ける複数の入力ノードを有し、前記複数の入力ノードに入力される信号の論理演算結果に基づいて１つの信号を出力する論理回路を含む、請求項１記載の電子血圧計。
3. 各前記発振回路は、指示に従って活性化されて前記圧力に応じた周波数の矩形波信号を出力し、活性化されていない場合には、固定電圧信号を出力する、請求項２記載の電子血圧計。
4. 前記制御回路は、前記複数の発振回路に対して活性化信号を出力して、前記複数の発振回路のうち活性化される発振回路を切り替える、請求項１記載の電子血圧計。
5. 前記制御回路は、前記複数の発振回路のうち第１の発振回路に第１の活性化信号を出力して、前記第１の発振回路から出力された第１の矩形波信号の周波数に応じた第１のカフ圧を検出し、
   前記制御回路は、前記複数の発振回路のうち第２の発振回路に第２の活性化信号を出力して、前記第２の発振回路から出力された第２の矩形波信号の周波数に応じた第２のカフ圧を検出し、
   前記制御回路は、前記第１のカフ圧と前記第２のカフ圧との差に基づいて、前記複数の圧力センサの異常を判定する、請求項４記載の電子血圧計。
6. 前記制御回路は、前記第１の活性化信号、前記第２の活性化信号を出力した後、前記複数の発振回路のうち前記第１の発振回路に第３の活性化信号を出力して、前記第１の発振回路から出力された第１の矩形波信号の周波数に応じた第３のカフ圧を検出し、
   前記制御回路は、前記第１のカフ圧と前記第３のカフ圧との平均と、前記第２のカフ圧との差に基づいて、前記複数の圧力センサの異常を判定する、請求項５記載の電子血圧計。

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