JP5852586B2 - 非侵襲的血圧測定装置のカフを膨張させるための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は非侵襲的血圧測定に、特に非侵襲的血圧測定装置のカフを膨張させるための方法及び装置に関する。

侵襲的血圧測定とは対照的に、非侵襲的血圧測定は人体の血圧を間接的に測定する方法である。現在、非侵襲的血圧測定法の２つのカテゴリがある。

１つの方法は、聴診に基づく聴診測定法、すなわちコロトコフ音法である。コロトコフ音法では、血圧を測定される人の腕にカフが巻き付けられる必要があり、聴診器が上腕動脈に置かれる。最初に、動脈中の血流が遮断されるまでカフが膨張され、それからカフが収縮される。膨張過程中に音の変化が生じ、この音はコロトコフ音と呼ばれる。医師はコロトコフ音の変化を聞くことによって血圧を決定する。これがコロトコフ音法と呼ばれる。

他の方法は振動測定法である。実際には振動測定法はコロトコフ音法の延長である。これはカフを膨張させることによって血流を遮断し、それからカフがゆっくりと収縮される。血圧は収縮過程中の動脈の拍動によって生じる振動波を検出することによって決定される。

現在、電子自動血圧測定装置のほとんどは、高い再現性と一貫性と精度を持ち、臨床検査で広く使用されている振動測定法に基づいて血圧を測定する。

ＣＮ１０１１０３９０８Ａは非侵襲的血圧測定のための装置と安全保護法を開示する。測定装置の安全保護回路は独立して補助圧力測定回路と補助マイクロプロセッサ回路とで構成される。通常測定において、補助マイクロプロセッサ回路は補助圧力測定回路を用いてカフの圧力を周期的にサンプリングし、サンプリングされた圧力を公称過電圧保護値と比較する。これが公称過電圧保護値を超える場合、補助マイクロプロセッサ回路は空気圧が安全圧を下回るまで収縮弁を開くように制御信号を送信する。

非侵襲的血液測定の広い用途を考慮して、本発明の発明者らは非侵襲的圧力測定が新生児などの特定の人のためのある特定の要件を満たさなければならないことを認識している。新生児は比較的細い腕を持つので、比較的小さなカフを使用する。非侵襲的血圧測定中、カフ膨張速度が制御されない、又はうまく制御されない場合、非常に高い膨張速度によって過電圧現象が生じる可能性があり、これは新生児を不快に感じさせ、ひいては血圧測定に影響を及ぼす。

さらに、過電圧現象を防ぐために低いカフ膨張速度が適用される場合、非常に低い膨張速度のために測定時間が非常に長くなり得る。新生児が非常に長時間同じ姿勢でいなければならないために泣く場合、これは測定結果の精度に影響を及ぼし得る。

従って、新生児の非侵襲的血圧測定中、カフ膨張を制御する方法を知ることは非常に重要である。ＣＮ１０１１０３９０８Ａによって開示される方法は、カフの圧力が公称過電圧保護値を超える場合に収縮によって過電圧問題を解決することしかできない。これはカフを膨張させる過程中に過電圧現象を削減若しくは除去することはできず、低いカフ膨張速度の問題を解決することができない。

上記の技術的問題と従来技術の理解に基づき、非侵襲的血液測定中にカフ膨張速度を効果的に制御することが望ましい。

上記懸念の１つ以上によりよく対処するために、本発明の一態様の一実施形態によれば、非侵襲的血圧測定装置のカフを膨張させる方法が提供される。方法は以下のステップを有する。
複数の時点においてカフの複数の圧力値を得るステップ、
複数の圧力値、複数の時点におけるカフの複数の目標圧力値、及び複数の時点の隣接する２時点毎の間の各時間間隔に対応する複数の膨張速度パラメータに基づいて第１の膨張速度パラメータを計算するステップ、及び
複数の時点の最後の時点から複数の時点後最初の時点まで、第１の膨張速度パラメータに対応する速度でカフを膨張させるステップ。

基本的なアイデアは、前の時点において測定されたカフの実際の圧力値、カフの目標圧力値（すなわち所望の圧力値）、及び対応する膨張速度に基づいてカフ膨張速度を調節することである。目標圧力値を妥当なレベルに設定することにより、カフ膨張速度を制御するために、次の時間間隔のカフ膨張速度が、得られたカフ圧力値、カフ目標圧力値、及び前の膨張速度パラメータに基づいて決定されることができる。過電圧現象又は低速カフ膨張の状態が削減若しくは除去されることができるように、カフの目標圧力値が均一に変化するとき、均一なカフ膨張が達成されることができる。加えて、複数の圧力値を導入することにより、特定時点において得られたカフ圧力値に大きな誤差がある場合であっても、複数の圧力値の他の圧力値の誤差が小さいときはカフ膨張を正確に制御することがまだ可能である。

本発明の別の態様の一実施形態によれば、非侵襲的血圧測定装置のカフを膨張させるための装置が提供される。装置は以下を有する。
複数の時点においてカフの複数の圧力値を得るための圧力センサ、
複数の圧力値、複数の時点におけるカフの複数の目標圧力値、及び複数の時点の隣接する２時点毎の間の各時間間隔に対応する複数の膨張速度パラメータに基づいて第１の膨張速度パラメータを計算するためのプロセッサ、及び、
複数の時点の最後の時点から複数の時点後最初の時点まで、第１の膨張速度パラメータに対応する速度でカフを膨張させるための膨張ユニット。

本発明のこれらの及び他の態様は以下に記載の実施形態から明らかとなり、それを参照して解明される。

本発明の上記及び他の目的と特徴は添付の図面と関連して考慮される以下の詳細な説明からより明らかとなる。

本発明の一実施形態にかかる方法のフローチャートを描く。 本発明の一実施形態にかかる装置の略パラグラフを描く。

同じ参照数字は図面を通じて同様の部分を示すために使用される。

本発明の詳細な説明は添付の図面と関連して以下に与えられる。

図１は本発明の一実施形態にかかる方法のフローチャートを描く。

本発明の一実施形態によれば、非侵襲的血圧測定装置のカフを膨張させる方法が提供される。

非侵襲的血圧測定装置は人の血圧を測定するように構成され、独立して若しくはモニタリング装置と協働して使用されることができる。上記方法を適用する非侵襲的血圧測定装置は、大人、子供、及び新生児など、血圧測定を必要とするいかなる人にも使用されることができる。膨張方法は任意の寸法（すなわちサイズ）のカフに適する。方法の利点は、方法が新生児の血圧を測定するために使用される非侵襲的血圧測定装置に、及び／又は小型カフを持つ非侵襲的血圧測定装置に適用されるときにより明らかになる。

図１を参照すると、方法は複数の時点においてカフの複数の圧力値を得るステップ１１０を有する。

複数の時点は様々な方法で決定されることができる。例えば、膨張が開始する時点は複数の時点の最も早い時点として設定され、複数の時点の多数のその後の時点は隣接する２時点毎の間の時間間隔が所定期間であるというルールに従って選択される。一実施形態において、新生児の非侵襲的血圧測定の場合、所定期間は１００ｍｓ乃至８００ｍｓの範囲である。別の実施例の場合、所定期間膨張が開始した後の時点が複数の時点の最も早い時点として設定され、複数の時点の多数のその後の時点は隣接する時点間の時間間隔が等差数列と一致して変化するように所定の増加する等差数列に従って選択される。

各時点におけるカフの圧力値は様々な方法で得ることができる。例えば、カフの圧力は圧力センサを用いて得られる。別の実施例の場合、カフの圧力は主圧力センサと補助圧力センサを用いて得られる。

方法はさらに、複数の圧力値、複数の時点におけるカフの複数の目標圧力値、及び複数の時点の隣接する２時点毎の間の各時間間隔に対応する複数の膨張速度パラメータに基づいて第１の膨張速度パラメータを計算するステップ１２０を有する。

複数の時点におけるカフの複数の目標圧力値は様々な方法で決定されることができる。例えば、隣接する２時点毎における目標圧力値間の差は所定値、例えば６ｍｍＨｇである。別の実施例の場合、複数の目標圧力値は所定数列である。さらなる実施例の場合、複数の目標圧力値は血圧測定に必要な最大圧力値と膨張を終了するための推定総時間とに基づいて決定される。例えば、血圧測定に必要な最大圧力値は１００ｍｍＨｇであり、膨張を終了するための推定総時間は５秒であり、隣接時点間の時間間隔が５００ミリ秒に固定される場合、膨張が開始する時点から膨張が終了する時点までの時点に対応する目標圧力値は等差数列［０，１０ｍｍＨｇ，２０ｍｍＨｇ，……，１００ｍｍＨｇ］であり得る。複数の時点が３時点である場合、膨張開始後最初の１秒を開始して、対応する目標圧力値は２０ｍｍＨｇ，３０ｍｍＨｇ及び４０ｍｍＨｇである。膨張が開始する時点における目標圧力値は様々な方法で設定されることができ、例えばゼロに、又は膨張が開始するときのカフの実際の圧力値に設定されることができる。

目標圧力値を妥当なレベルに設定することにより、カフ膨張速度が制御されることができるように、次の時間間隔のカフ膨張速度が、得られたカフの圧力値、目標圧力値、及び対応する膨張速度パラメータに基づいて決定されることができる。過電圧現象若しくはカフ膨張の低速状態が削減若しくは除去されることができるように、カフの目標圧力値が均一に変化するとき、均一なカフ膨張が達成されることができる。

膨張速度パラメータはカフの膨張速度に関するパラメータであり（例えばカフ膨張速度と膨張速度パラメータの間には直線関係がある）、膨張速度パラメータはカフの対応する膨張速度に対応する。一実施形態においてカフ膨張速度はＰＷＭ（パルス幅変調）膨張制御法を用いて制御され、膨張速度パラメータはパルス占有率であり、大きなパルス占有率は速い膨張速度に対応する。別の実施形態において、カフ膨張速度は線形素子定電圧回路によって制御され、膨張速度パラメータは線形素子定電圧回路の出力電圧であり、高い出力電圧は速い膨張速度に対応する。

カフ膨張速度は前の時点において測定されたカフの実際の圧力値、カフの目標圧力値、及び前の膨張速度パラメータに基づいて効果的に調節されることができる。さらに、複数の時点における複数の圧力値を導入することにより、特定時点に得られたカフ圧力値に大きな誤差がある場合であっても、他の圧力値の誤差が小さいときはカフ膨張を正確に制御することがまだ可能である。

方法はさらに、複数の時点の最後の時点から複数の時点後最初の時点まで第１の膨張速度に対応する速度でカフを膨張させるステップ１３０を有する。

複数の時点後最初の時点は様々な方法で、例えば複数の時点を決定する方法と同様の方法を用いて最初の時点を決定することによって、決定されることができる。一実施形態において、複数の時点の隣接する２時点毎の間の時間間隔が所定期間である場合、複数の時点の最後の時点と上記最初の時点の間の時間間隔もまた所定期間である。

時間間隔（すなわち、複数の時点の最後の時点から複数の時点後最初の時点までの期間などの期間）に対応する膨張速度パラメータに基づいて、カフは膨張回路とインフレータを有する膨張ユニットなどの膨張ユニットによって上記膨張速度パラメータに対応する速度で膨張されることができる。例えば、カフ膨張速度がＰＷＭ膨張制御法を用いて制御され、膨張速度パラメータが１期間３０％であるパルス占有率であるとき、膨張回路はカフを膨張させるようにインフレータを制御するためにパルス占有率が３０％であるパルスを発生させる。別の実施例の場合、カフ膨張速度が線形素子定電圧回路によって制御され、膨張速度パラメータが１期間４Ｖである駆動電圧であるとき、膨張回路はカフを膨張させるようにインフレータを駆動するために４Ｖの駆動電圧を発生させる。

上記ステップ１２０は様々な方法で実施されることができる。

一実施形態において、ステップ１２０は式１に従って実施されることができる。

式１において、Ｓは第１の膨張速度パラメータ、ｎは複数の時点の総時点数、ＰＭ_ｉは複数の時点の時点ｉにおけるカフの目標圧力値、Ｐ_ｉは複数の時点の時点ｉにおけるカフの圧力値、Ｓ_ｉは時点ｉと時点ｉ＋１の間の時間間隔に対応する膨張速度パラメータ、ｋ_ｉは重み係数である。

カフ圧力値の変化がカフ膨張の速度を制御するよりよい方法で追跡されることができるように、各時間間隔の目標圧力値の変動値と実際の圧力値の変動値との比率が次の時間間隔の膨張速度を決定するための因子として適用される。

重み係数は様々な方法で決定されることができる。例えば、重み係数は最初の時点に比較的近い時点に対応する重み係数が比較的大きい、すなわちＫ_ｉ＋１≧Ｋ_ｉというルールに従って決定される。別の実施例の場合、重み係数は重み係数の和が固定値である、例えば

というルールに従って決定される。随意に、時間間隔（すなわち期間）に対応する膨張速度パラメータが第１の膨張速度を計算するために使用されるかどうかは、上記時間間隔に対応する重み係数をゼロ若しくは非ゼロに設定することによって決定される。

式１を用いて第１の膨張速度パラメータを計算する方法は以下の実施例で詳細に説明される。

例えば、時点ｔ１において、得られたカフ圧力値はＰ_１、対応する目標圧力値はＰＭ_１、時点ｔ２において、得られたカフ圧力値はＰ_２、対応する目標圧力値はＰＭ_２、時点ｔ３において、得られたカフ圧力値はＰ_３、対応する目標圧力値はＰＭ_３、時点ｔ１から時点ｔ２までの時間間隔で、対応する膨張速度パラメータはＳ_１、対応する重み係数は１／２、時点ｔ２から時点ｔ３までの時間間隔で、対応する膨張速度パラメータはＳ_２、対応する重み係数は１／２、そして時点ｔ３から時点ｔ４までの時間間隔に対応する膨張速度パラメータＳ_３は式２を用いて計算されることができる。

上記実施例において、時点ｔ１から時点ｔ２までの時間間隔で重み係数がゼロであり、時点ｔ２から時点ｔ３までの時間間隔で重み係数が１である場合、時点ｔ３から時点ｔ４までの時間間隔に対応する膨張速度パラメータＳ_３は式３を用いて計算されることができる。

別の実施例の場合、時点ｔ１において、得られたカフ圧力値はＰ_１、対応する目標圧力値はＰＭ_１、時点ｔ２において、得られたカフ圧力値はＰ_２、対応する目標圧力値はＰＭ_２、時点ｔ３において、得られたカフ圧力値はＰ_３、対応する目標圧力値はＰＭ_３、時点ｔ４において、得られたカフ圧力値はＰ_４、対応する目標圧力値はＰＭ_４、時点ｔ１から時点ｔ２までの時間間隔で、対応する膨張速度パラメータはＳ_１、対応する重み係数は１／６、時点ｔ２から時点ｔ３までの時間間隔で、対応する膨張速度パラメータはＳ_２、対応する重み係数は１／３、時点ｔ３から時点ｔ４までの時間間隔で、対応する膨張速度パラメータはＳ_３、対応する重み係数は１／２、そして時点ｔ４から時点ｔ５までの時間間隔に対応する膨張速度パラメータＳ_４は式４を用いて計算されることができる。

別の実施形態において、ステップ１２０は式５に従って実行される。

式５において、Ｓは第１の膨張速度パラメータ、ｎは複数の時点の総時点数、ＰＭ_ｉは複数の時点の時点ｉにおけるカフの目標圧力値、Ｐ_ｉは複数の時点の時点ｉにおけるカフ圧力値、Ｓ_ｉは時点ｉと時点ｉ＋１の間の時間間隔に対応する膨張速度パラメータ、ｋ_ｉは重み係数である。

カフの実際の圧力値と目標圧力値との差が、カフ膨張の速度を制御するよりよい方法で追跡されることができるように、各時間間隔の目標圧力値と実際の圧力値との比率が次の時間間隔の膨張速度を決定するための因子の１つとして適用される。

図２は本発明の一実施形態にかかる装置の略パラグラフを描く。

本発明の別の態様の一実施形態によれば、非侵襲的血圧測定装置のカフを膨張させるための装置２００が提供される。

図２を参照すると、装置２００は圧力センサ２１０、プロセッサ２２０及び膨張ユニット２３０を有する。

圧力センサ２１０は複数の時点においてカフの複数の圧力値を得るためのものである。圧力センサ２１０は様々な方法で実現されることができる。例えば、圧力センサは高精度圧力センサである。別の実施例の場合、圧力センサは主圧力センサと補助圧力センサを有する。

プロセッサ２２０は複数の圧力値、複数の時点におけるカフの複数の目標圧力値、及び複数の時点の隣接する２時点毎の間の各時間間隔に対応する複数の膨張速度パラメータに基づいて第１の膨張速度パラメータを計算するためのものである。随意に、隣接する２時点毎の間の各時間間隔は所定期間である。プロセッサ２２０は様々な方法で実現されることができる。例えば、プロセッサは高速ＡＭＲ７インナーコアマイクロコントローラである。別の実施例の場合、プロセッサは主マイクロプロセッサと補助マイクロプロセッサを有する。

膨張ユニット２３０は複数の時点の最後の時点から複数の時点後最初の時点まで第１の膨張速度パラメータに対応する速度でカフを膨張させるためのものである。膨張ユニット２３０は様々な方法で実現されることができる。例えば膨張ユニットは単一チップコンピュータによって制御されるＰＷＭ回路とインフレータを有する。別の実施例の場合、膨張ユニットは単一チップコンピュータによって制御される線形素子定電圧回路とインフレータを有する。

プロセッサ２２０は様々な方法で第１の膨張速度パラメータを計算することができる。

一実施形態において、プロセッサは式１を用いて第１の膨張速度パラメータを計算する。

別の実施形態において、プロセッサは式５を用いて第１の膨張速度パラメータを計算する。

上述の実施形態は本発明を限定するのではなく例示し、当業者は添付のクレームの範囲から逸脱することなく代替的実施形態を設計することができることが留意されるべきである。実施形態は限定ではなく例示である。本発明は本発明の範囲と精神の内にある例示され記載された実施形態への全ての修正と変更を含むことが意図される。クレームにおいて、括弧の間におかれる任意の参照符号はクレームを限定するものと解釈されてはならない。"有する"という語はクレーム若しくは説明に列挙されていない要素若しくはステップの存在を除外しない。ある要素に先行する"ａ"若しくは"ａｎ"という語はかかる要素の複数の存在を除外しない。複数のユニットを列挙する装置クレームにおいてこれらのユニットのいくつかはハードウェア若しくはソフトウェアの１つの同じ項目によって具体化され得る。第１、第２及び第３などの語の使用はいかなる順序付けも示さない。これらの語は名前として解釈されるものである。

Claims (10)

1. 非侵襲的血圧測定装置のカフを膨張させる方法であって、
   複数の時点において前記カフの複数の圧力値を得るステップと、
   前記複数の時点の隣接する２時点の間の時間間隔にそれぞれ対応する前記圧力値の複数の変動値、前記時間間隔にそれぞれ対応する前記カフの目標圧力値の複数の変動値、及び前記時間間隔にそれぞれ対応する複数の膨張速度パラメータに基づいて第１の膨張速度パラメータを計算するステップと、
   前記複数の時点の最後の時点から前記複数の時点後最初の時点まで、前記第１の膨張速度パラメータに対応する速度で前記カフを膨張させるステップとを有する、方法。
2. 前記第１の膨張速度パラメータを計算するステップが次式によって実行され、
   

   

   Ｓは前記第１の膨張速度パラメータ、ｎは前記複数の時点の総時点数、ＰＭ_ｉは前記複数の時点の時点ｉにおける前記カフの目標圧力値、Ｐ_ｉは前記複数の時点の時点ｉにおける前記カフの圧力値、Ｓ_ｉは時点ｉと時点ｉ＋１の間の時間間隔に対応する膨張速度パラメータ、ｋ_ｉは重み係数である、請求項１に記載の方法。
3. Ｋ_ｉ＋１≧Ｋ_ｉである、請求項２に記載の方法。
4. 隣接する２時点毎の間の各時間間隔が所定期間である、請求項１に記載の方法。
5. 前記所定期間が１００ｍｓ乃至８００ｍｓの範囲である、請求項４に記載の方法。
6. 非侵襲的血圧測定装置のカフを膨張させるための装置であって、
   複数の時点において前記カフの複数の圧力値を得るための圧力センサと、
   前記複数の時点の隣接する２時点の間の時間間隔にそれぞれ対応する前記圧力値の複数の変動値、前記時間間隔にそれぞれ対応する前記カフの目標圧力値の複数の変動値、及び前記時間間隔にそれぞれ対応する複数の膨張速度パラメータに基づいて第１の膨張速度パラメータを計算するためのプロセッサと、
   前記複数の時点の最後の時点から前記複数の時点後最初の時点まで、前記第１の膨張速度パラメータに対応する速度で前記カフを膨張させるための膨張ユニットとを有する、装置。
7. 前記プロセッサが次式を用いて前記第１の膨張速度パラメータを計算し、
   

   

   Ｓは前記第１の膨張速度パラメータ、ｎは前記複数の時点の総時点数、ＰＭ_ｉは前記複数の時点の時点ｉにおける前記カフの目標圧力値、Ｐ_ｉは前記複数の時点の時点ｉにおける前記カフの圧力値、Ｓ_ｉは時点ｉと時点ｉ＋１の間の時間間隔に対応する膨張速度パラメータ、ｋ_ｉは重み係数である、請求項６に記載の装置。
8. Ｋ_ｉ＋１≧Ｋ_ｉである、請求項７に記載の装置。
9. 隣接する２時点毎の間の各時間間隔が所定期間である、請求項６に記載の装置。
10. 前記所定期間が１００ｍｓ乃至８００ｍｓの範囲である、請求項９に記載の装置。

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