JP5469977B2 - 電子血圧計 - Google Patents
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Description
このタイプの血圧計で測定上問題となるのが、腕帯部の腕への装着の仕方である。腕帯部内の空気袋の位置が上腕に対して適当でない場合や、上腕に対して巻き付け強さが適当でない場合に、腕帯部の空気袋の圧迫が上腕に正しく行われず、血圧が高く測定される場合がある。近年、これを解決するために、筒状の腕帯部に腕を挿入するだけで、自動的に腕帯部の空気袋を腕の正しい位置に配置し、正しい巻き付け強さにて血圧測定を行うことができるようにした血圧計本体と腕帯部を一体とした電子血圧計(以降、アームインタイプと呼ぶ)が開発されている(特許文献1を参照)。
そこで、このような擬似高血圧症の発生という不都合に対応するために、血圧計本体から腕帯部が分離できて、血圧計本体の設置場所が測定者から離れていても、測定者が座位にて背を伸ばした状態で腹圧の掛からない測定をすることが可能なタイプ(以降、スル−インタイプと呼ぶ)の電子血圧計が開発されている。このスルーインタイプの電子血圧計では、腕帯部内の空気袋に上腕を挿入して、その空気袋内に2つのポンプを用いて空気を供給し、そして空気の供給を停止してバルブを緩めながらマイクロフォンを用いて血管の脈波をマイクロフォンで取って最高血圧と最低血圧を検出している。
ところが、2つのポンプを同じ回転数で駆動しようとしても、2つのポンプの製造時のバラツキから2つのポンプ間ではわずかな回転数の差が生じることがある。このようにわずかな回転数の差により、2つのポンプ間ではビート(うなり)であるポンプ脈動が発生する。従って、2つのポンプを駆動して空気袋内に空気を供給して上腕の血管を加圧しようとすると、2つのポンプの間でポンプ脈動が発生して、このポンプ脈動が血管の脈波に重畳してしまい、必要とする正確な血管の脈波が得られず、正確な血圧測定ができないおそれがある。
そこで、上記課題を解消するために、本発明は、2つのポンプを駆動して空気袋内に空気を供給して上腕の血管を加圧しても、ポンプの脈動が血管の脈波に重畳することがなく、正確な血管の脈波を得ることができる電子血圧計を提供することを目的とする。
本発明の電子血圧計では、前記制御部は、前記血管の脈波を検出する際には前記第2ポンプを全出力の70%で駆動させることを特徴とする。上記構成により、2つのポンプを駆動して空気袋内に空気を供給して上腕の血管を加圧しても、ポンプの脈動が血管の脈波に重畳することがない。
本発明の電子血圧計では、前記制御部は、前記空気袋内の空気の圧力が停止目標圧力に接近した時に、前記第1駆動部に指令を与えて前記第1ポンプの駆動を停止し、前記第2駆動部に指令を与えて前記第2ポンプを全出力の70%で駆動させることを特徴とする。上記構成により、第1ポンプと第2ポンプを一気に停止すると、圧力センサ付近と空気袋の内圧との圧力差から、空気袋の内圧が大きく低下するのを避けて、空気袋の圧力の急激な低下を起こすことなく、停止目標圧力にスムーズに達することができる。
本発明の電子血圧計では、前記空気袋を保持する硬質の筒体を有する腕帯部と、前記第1ポンプと前記第2ポンプを有する血圧計本体とを有し、前記腕帯部と前記血圧計本体とは別体に形成されていることを特徴とする。
上記構成により、血圧計本体の設置場所が測定者から離れていても、測定者が座位にて背を伸ばした状態で腹圧の掛からない測定をすることができる。すなわち、腕帯を持ち上げて腕を入れるだけの簡単な操作で、お腹を圧迫することなくリラックスした正しい測定姿勢をとることができる
なお、上記課題を達成するために、本発明は、測定者の上腕を挿入して血管を加圧するための空気袋と、前記空気袋内に空気を供給する第1ポンプと第2ポンプと、前記第1ポンプを駆動する第1駆動部と、前記第2ポンプを駆動する第2駆動部と、前記第1駆動部に指令を与えて前記第1ポンプの駆動を制御し、前記第2駆動部に指令を与えて前記第2ポンプの駆動を制御し、前記血管の脈波を検出する際には、前記第1ポンプと前記第2ポンプとが互いに異なる出力で駆動され、異なる回転数で回転されるようにした制御部とを有する構成としてもよい。
すなわち、上記したように、電子血圧計を駆動する第1のポンプと第2のポンプを備える場合には、少なくともそのうちのひとつである第1のポンプを全出力で駆動することが効率上好ましいことは当然であるが、その点だけを回避して、いずれのポンプも「全出力」で駆動しないということは、本発明の思想を形式的に避けること(迂回発明)に他ならない。したがって、「前記血管の脈波を検出する際には前記第2ポンプを前記第1ポンプの出力よりも低い出力で駆動させる制御部」を備える場合にも、本発明の範囲に含まれることは当然である。
図1は、本発明の電子血圧計の好ましい実施形態を前側から示す斜視図であり、図2は、この電子血圧計を後側から示す斜視図である。図3(A)は、電子血圧計の腕帯部と血圧計本体を分離した状態を示す斜視図であり、図3(B)は、腕帯部に測定者の上腕を挿入した状態を示す斜視図である。
図1〜図3に示す電子血圧計1は、自動電子血圧計ともいい、血圧計本体10から腕帯部2を分離でき、血圧計本体10の設置場所が測定者から離れていても、測定者は座位にて背を伸ばして腹圧の掛からない状態で測定が可能なタイプ(以下では、スル−インタイプと呼ぶ。)の電子血圧計である。この電子血圧計1は、血圧測定方式の一例としてリバロッチ・コロトコフ法が用いられ、コロトコフ音(K音)を検出して血圧測定を行う装置である。図1〜図3に示すように、電子血圧計1は、腕帯部2と、血圧計本体10を備える。腕帯部2と血圧計本体10は別体であり、図3に示すように腕帯部2が血圧計本体10に固定できるとともに、腕帯部2が血圧計本体10から分離可能に形成されている。
図1に示すように、血圧計本体10は、ケーシング30と表示部31を有している。ケーシング30は、例えばプラスチック製の薄型の内部空間を有する部材であり、傾斜した上面部32と、前端面部33と後端面部34と、側面部35,36と、底面部42を有している。
図1に示すように、ケーシング30の上面部32には、傾斜した表示部31が配置されており、測定者が表示部31の表示内容を容易に確認できるようになっている。ケーシング30には、測定開始操作部の一例としての開始/停止ボタン37と、メモリ呼び出し・時刻・アラーム設定ボタン38と、モード選択ボタン39と、窪み部分40が設けられている。測定者が開始/停止ボタン37を押すことで、血圧測定操作の開始あるいは停止をするためのボタンである。
図3の窪み部分40と前端面部33の間には、表示部31がX方向に沿って配置されている。この表示部31は、例えば液晶表示装置を用いることができ、一例として図1に示すように、表示部31は、最高血圧値、最低血圧値、脈拍数、脈圧、測定動作中の表示マーク、電池交換の表示マーク等の各種の測定値等を表示することができる。
図4は、腕帯部2の構造例を示す斜視図である。図5は、腕帯部2の内部構造例を示す断面図である。
図3(B)に示すように、腕帯部2は、血圧測定時に測定者の上腕Tを挿入して圧迫するために、図1と図2に示すように上腕Tに差し込むことが可能な両端部が切れた略円筒状構造(筒状体)を有している。これにより、この腕帯部2は、通常の腕帯部と異なり測定者の上腕Tに対して巻き付ける必要が無く、左右のいずれの上腕Tへの挿入が可能で、測定者は容易に血圧測定ができる。
図4と図5に示す本体ケース11は、例えばプラスチックにより形成され略円筒状構造を有しており、開口部11Pと開口部11Rを有している。図1に示すように、本体ケース11は、D1方向に向かって先細りになるように形成され、開口部11Pの直径L1は開口部11Rの直径L2よりも大きい。本体ケース11は、開口部11R側に例えばほぼ扇型の把持部11Hを有している。
例えば、図5に示す左腕の上腕TをD1方向に挿入孔77に対して挿入し、あるいは逆方向に上腕Tを外す動作は、右手でこの把持部11Hを持って行うことができる。また、右腕の上腕TをD1方向に挿入穴77に挿入し、あるいは逆方向に上腕Tを外す動作は、左手でこの把持部11Hを持って行うことができる。これにより、測定者は左右いずれの上腕Tに対しても、腕帯部2の装着動作あるいは取り外し動作を容易に行うことができる。
さらに好ましくは、このマグネット40Mがプレート部材210を磁気的に吸着する力は、例えば血圧計本体10の重量を超えるように設定することができる。これにより、測定者が電子血圧計1を運ぶ際に、測定者が血圧計本体10を持たずに腕帯部2だけを持ち上げてしまった場合に、腕帯部2から血圧計本体10だけが不用意に落下することを防止できる。
図6(A)と図6(B)に示すように、ユニットUTは4つに折り曲げてほぼ正方形断面の開口部Gを形成することができる。ユニットUTは4つの折り曲げ部分200を有していることにより、図6(C)に示すように簡単に折りたたむことができる構造である。
図7(A)は、空気袋14とマイクロフォンMを示す斜視図であり、図7(B)は、空気袋14と外布16と内布カバー17Cと、マイクロフォンMを示す図である。図7に示すように、2つのマイクロフォンMが空気袋14に取り付けられ、2つのマイクロフォンMは互いに向かい合っている。
図8は、空気袋14を形成するためのシート例を示している。
図8に示すシートSWは、ほぼ長方形状の例えば透明のプラスチックシートであり、伸縮性を備えていない例えばほぼ長方形状のプラスチック製のシート、一例としてポリウレタンシートにより形成されている。このシートSWは、フィルタ付き接続管220、コードフック221、4つの折れ線部分222、接合部分223,224、2つのマイクロフォン保持部225を有している。
接続管220は、図1に示すチューブ4の端部を接続する。コードフック221は、図1に示す有線3とチューブ4を掛ける。接合部分223,224は熱圧着により空気袋14を形成する。マイクロフォン保持部225はそれぞれマイクロフォンMを保持できる。シートSWは4つの折れ線部分222の部分で折り曲げることにより、図7に示す形状の空気袋14を形成できる。
図9(A)に示すように、シートSWは、折り曲げ線226,227で折り曲げて,図9(B)に示すように接合部分223,224を接合する。そして、図9(C)に示すように、4つの折れ線部分222で折り曲げることで空気袋14が完成する。この空気袋14は、4つの側面部231,232,233,234を備える。
なお、図8(B)に示すように、この空気袋14内には、間隔をおいて3つのスペーサ240が配置されている。このスペーサ240は、弾性変形可能な直方体形状の部材であり、例えばプラスチックスポンジ等である。これにより、スペーサ240が配置されていることで、空気袋14が必要以上につぶれてしまうのを防止できる。
また、図8(B)と図10に示すように、空気袋14の幅Wは、好ましくは12cm以上である。空気袋14の内側が測定者の被測定面HMに対して少なくとも8cm以上当接していないと正しい血圧測定ができないので、8cm以上接しているためには、空気袋14の幅Wは12cm以上必要である。
図11に示す電子血圧計1の回路ブロックを説明する。電子血圧計1の回路ブロックを示している。電子血圧計1の回路ブロックの破線で示すように、血圧計本体10は、コロトコフ音(K音)検出システム50と、加圧システム51と、排気システム52と、圧力検出システム53と、電源システム54と、音声システム55と、制御システム56を有する。
すなわち、加圧して血管内の血流を止めた後に減圧し、再び血流が流れる時の最初のK音信号が検出された時点の圧力を最高血圧値に設定し、更に減圧を続けて血管の管路断面積が十分に拡がり、K音信号が検出されなくなったら、最後のK音信号が検出された時点の圧力を最低血圧値に設定する。また、制御システム56は、最高血圧値と最低血圧値から得られる血管脈動またはK音信号の出現間隔から脈拍数を演算する。
第1ポンプ44と第2ポンプ45は、圧力検出システム53の配管部63を通じて腕帯部2の空気袋14内に接続されている。
電子血圧計1では、腕帯部2内を第1ポンプ44と第2ポンプ45で加圧した後、微速度で排気して減圧しつつ圧力センサ64を用いて腕帯部2の空気袋内の圧力を検出すると同時に、マイクロフォンMを用いてコロトコフ音(K音)を検出する。そして、電子血圧計1は、K音信号と、このK音信号の発生ポイントと消滅ポイントを検出することで、最高血圧値と最低血圧値を算出して、算出した最高血圧値と最低血圧値を表示部31に表示できる。
血圧測定プログラムでは、例えば通常モードM1、最高血圧モードM2、最低血圧モードM3を有する。以下に、これらのモードを順番に説明する。
(通常モードM1)
図1に示す腕帯部2の本体ケース11のプレート部材210は、すでに説明したように本体ケース11の軸方向に沿って長くなるように形成されており、腕帯部2は、このプレート部材210を用いて、血圧計本体10のマグネット40Mにより血圧計本体10の窪み部分40において磁気的に吸着して結合されている。図3に示すように、測定者は、この腕帯部2を血圧計本体10の窪み部分40から、マグネット40Mの磁気的吸引力に抗して持ち上げることで、腕帯部2を血圧計本体10の窪み部分40から容易に外すことができる。このように、測定者が血圧測定をする際には、腕帯部2を血圧計本体10から簡単に取り外すことができる。これにより、血圧計本体10の設置場所が測定者から離れていても、測定者は座位にて背を伸ばして腹圧の掛からない状態で容易に血圧測定ができる。
図1に示すように、腕帯部2を血圧計本体10の窪み部分40に載置された場合に、開始/停止ボタン37は腕帯部2の下側に位置しており、測定者が腕帯部2を血圧計本体10の窪み部分40から持ち上げて外さないと、開始/停止ボタン37が外部に露出しないようになっている。これにより、測定者は、腕帯部2を持ち上げて上腕Tを通して測定しようとする状態になってから、開始/停止ボタン37を押すことができるので、測定しない時に不用意に開始/停止ボタン37を押してしまうといったことが無くなる。
そして、腕帯部2内を少しずつ減圧(例えば2〜5mmHg/秒)していき、最高血圧値と最低血圧値を検出する。最高血圧値と最低血圧値を図1の表示部31に表示して、ポンプ44,45と排気バルブ46を作動して腕帯部2内の空気袋14を急排気する。このように、最高血圧値と最低血圧値を表示部31に表示できた時点で、腕帯部2内の空気袋14を急排気することで、測定者の上腕に対する圧迫を即座に解消できるので、測定者への負担を軽減できる。
また、測定者は把持部11Hを把持しながら例えば右の上腕を開口部11Pから開口部11Rにかけて挿入する。測定者が図1に示すモード選択ボタン39を押して最高血圧モードM2を選択した場合には、測定者は図1の開始/停止ボタン37を押して血圧測定を開始する。図1のポンプ44,45が全速力で空気袋14を昇圧して、2つのマイクロフォンMが、測定者の血流音を検知して脈が消滅するまで全速力で腕帯部2内の空気袋14を昇圧する。制御システム56が脈の消失を判断したら腕帯部2内の空気袋14の昇圧を停止する。
また、測定者は把持部11Hを把持しながら例えば右の上腕を開口部11Pから開口部11Rにかけて挿入する。その後、測定者が図1に示すモード選択ボタン39を押して最低血圧モードM3を選択した場合には、測定者は図1の開始/停止ボタン37を押して血圧測定を開始する。少しずつ昇圧(例えば2〜5mmHg/秒)していき、図1のスピーカ43が腕帯部2内の空気袋14を昇圧時のカフ値毎に、例えば10mmHg毎に圧力値を音声アナウンスし、最低血圧値を検出する。その後、脈が消失したら昇圧を停止して、図3のスピーカ43が最低血圧値を音声によるガイドでアナウンスをするとともに、ポンプ44,45と排気バルブ46を作動して腕帯部2内の空気袋14を急排気する。
図12は、2つのポンプの回転数のわずかな差により生じるビート(うなり)であるポンプ脈動が発生した例を示している。 図12(A)に示すように、2つの回転数の互いに近い周波数F1、F2が合成されると、図12(B)に示すように、2つの回転数の差の周波数(極低周波)F3が現れることになる。例えば、2つのポンプの回転数の差が3%であった場合には、回転数が2600〜3000rpmであると、3000rpm/60sec=50Hzとして、50Hz×0.03=1.5Hzのビートが発生する。
そこで、本発明の実施形態では、2つのポンプ間でビートが発生しないようにして2つのポンプ間でのポンプ脈動が発生しないようにすることで、2つのポンプを駆動して空気袋内に空気を供給して上腕の血管を加圧しても、正確な血管の脈波を得ることができるように、以下の工夫を施している。
図14と図11の電子血圧計1のブロック構成図を参照して、第1ポンプ44と第2ポンプ45の駆動制御例を説明する。図14に示すポンプの駆動制御フローは、ステップS1〜ステップS8を有する。図14に示すステップS1の血圧測定の区間(1)〜ステップS8の血圧測定の区間(8)は、図15に示すカフ内圧曲線KCにおける血圧測定の区間(1)〜区間(8)に対応している。
図11に示す血圧計本体10に内蔵された圧力センサ64がこの空気袋14の内圧を測定する。その後、空気袋14の内圧が加圧開始から40mmHgになるまで、第1ポンプ44と第2ポンプ45は100%全速(全出力)で空気袋14の加圧を行う。これにより、第1ポンプと第2ポンプともに全出力で駆動することで、空気袋を加圧開始する際の立ち上がり時間を短縮できる。この加圧の間は、血管内圧の変動による空気袋14の内圧の微小な変動であるポンプ脈動は観測されない。
これにより、第1ポンプ44と第2ポンプ45の間では、回転数の差が大きいので、ポンプ脈動を発生することがなく、ポンプ脈動(共鳴)の混入していない血管の脈波の測定が可能になる。この血管の脈波は、同じ圧力センサ64で感知される空気袋14の内圧信号の微小変化に注目して、信号処理をすることで抽出できる。
図16には、空気袋の内圧と血管の扁平状態と、検出される脈波の大きさの関係比較を示している。図16に示すように、血管の脈波は、血管内圧と空気袋の内圧との差の関係から、空気袋14の内圧(カフ内圧)が最低血圧以下と最高血圧以上では検出されない。
上述した推定される加圧停止圧力(停止目標圧力)は、加圧する毎に脈波振幅を観察して更新され、残り10mmHgの地点で第1ポンプ44を停止し、第2ポンプ45の出力を70%にする。これは、加圧用の両方のポンプ44,45を停止目標圧力で一気に停止すると、圧力センサ付近と空気袋の内圧との圧力差から、空気袋の内圧が大きく低下するためである。これにより、空気袋の圧力の急激な低下を起こすことなく、停止目標圧力にスムーズに達することができる。
ステップS6は、図15に示す血圧測定の区間(6)に対応しており、マイクロフォンMを用いてK音を検出して最高血圧を測定する。
ステップS7は、図15に示す血圧測定の区間(7)に対応しており、マイクロフォンMを用いてK音消失の際の最低血圧を測定後、空気袋14内の空気を急速排気して、血圧測定を終了する。
ステップS8は、図15に示す血圧測定の区間(8)に対応しており、20mmHg以下に到達したら、血圧測定結果を図1に示す表示部31に表示できる。
本発明の各実施形態の電子血圧計では、2つのポンプを駆動して空気袋内に空気を供給して上腕の血管を加圧しても、正確な血管の脈波を得ることができる。本発明の各実施形態の電子血圧計では、測定しようとする時には腕帯部が血圧計本体から簡単に取り外しできるようにする一方、血圧測定をしない時には腕帯部が血圧計本体から脱落しないように固定できる。このため、測定者は電子血圧計を用いて血圧測定をする際に使用勝手を向上できる。
上述した本発明の実施形態では、電子血圧計は、血圧測定方式としてリバロッチ・コロトコフ法が用いられ、コロトコフ音(K音)を検出して血圧測定を行うようになっているが、圧脈波(オシロメトリック法)等の他の血圧測定方式を採用しても良い。
Claims (6)
- 測定者の上腕を挿入して血管を加圧するための空気袋と、
前記空気袋内に空気を供給する第1ポンプと第2ポンプと、
前記第1ポンプを駆動する第1駆動部と、
前記第2ポンプを駆動する第2駆動部と、
前記第1駆動部に指令を与えて前記第1ポンプの駆動を制御し、前記第2駆動部に指令を与えて前記第2ポンプの駆動を制御し、前記血管の脈波を検出する際には前記第1ポンプを全出力で回転駆動させ、前記第2ポンプを前記第1ポンプの前記全出力より低い前記第2ポンプの全出力の60%〜80%で駆動させる制御部と
を有することを特徴とする電子血圧計。 - 前記制御部は、前記血管の脈波を検出する際には前記第2ポンプを全出力の70%で駆動させることを特徴とする請求項1に記載の電子血圧計。
- 前記制御部は、前記血管の脈波を検出する前であって前記空気袋内に空気を送って加圧を開始してから40mmHgの圧力に達するまでは、前記第1ポンプを全出力で駆動させるとともに、前記第2ポンプも全出力で駆動させることを特徴とする請求項1または2に記載の電子血圧計。
- 前記制御部は、前記空気袋内の空気の圧力が停止目標圧力に接近した時に、前記第1駆動部に指令を与えて前記第1ポンプの駆動を停止し、前記第2駆動部に指令を与えて前記第2ポンプを全出力の70%で駆動させることを特徴とする請求項3に記載の電子血圧計。
- 前記空気袋内の空気の圧力が前記停止目標圧力に到達後、コロトコフ音(K音)を検出して最高血圧を検出し、前記コロトコフ音(K音)の消失により最低血圧を検出する
ためのマイクロフォンを有することを特徴とする請求項4に記載の電子血圧計。 - 前記空気袋を保持する硬質の筒体を有する腕帯部と、前記第1ポンプと前記第2ポンプを有する血圧計本体と、を有し、
前記腕帯部と前記血圧計本体とは別体に形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1つの項に記載の電子血圧計。
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