JP6176693B1 - 血圧測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】血圧を連続して高精度に測定することのできる血圧測定装置を提供する。【解決手段】血圧測定装置１０は、被験者の血管を圧迫するカフ２０と、カフによって圧迫された部分から圧脈波を測定するカフ圧センサと、血管に照射された光の反射光から容積脈波を測定する光電センサ３０と、データ処理装置４０とを備え、カフ圧の変化に伴う基準圧脈波の測定時に基準容積脈波を測定する予備測定の後に、容積脈波を測定する本測定を行う血圧測定装置であって、データ処理装置は、予備測定において得られた複数拍の基準圧脈波と、複数の基準容積脈波とに基づいて被験者の心拍毎の血圧値を算出する。【選択図】図３

Description

本明細書によって開示される技術は、血圧測定装置に関する。

例えば、血圧測定には、例えば、カフ（腕帯）によって動脈を圧迫し、徐々に減圧をする過程で血圧を検出するオシロメトリック法や、血管容積変化を赤外光の吸収減衰で検出する光電容積脈波法などがあり、オシロメトリック法と光電容積脈波法との比に基づいて血圧測定を行う血圧測定装置として、特開２０１１−２３４８７６号公報（下記特許文献１）に記載のものが知られている。

特開２０１１−２３４８７６号公報

ところで、上記の血圧測定装置は、測定開始時にカフにより動脈を圧迫し、徐々に減圧する過程の脈圧と容積脈波との関係が直線的に変化する場合、血圧を連続して高精度に測定することができる。しかしながら、例えば、循環器系に異常などがある被験者の場合には、圧脈波が直線的に変化しない虞があり、その場合には、血圧を連続して高精度に測定することができなくなってしまう。

本明細書では、血圧を連続して高精度に測定する技術を開示する。

本明細書によって開示される技術は、被験者の血管を圧迫するカフと、前記カフによって圧迫された部分から圧脈波を測定する圧脈波測定部と、前記血管に照射された光の透過光もしくは反射光から容積脈波を測定する容積脈波測定部と、制御部とを備え、カフ圧の変化に伴う前記圧脈波の測定時に前記容積脈波を測定する予備測定の後に、容積脈波を測定する本測定を行う血圧測定装置であって、前記制御部は、前記予備測定において得られた複数拍の前記圧脈波と、複数の前記容積脈波とに基づいて被験者の心拍毎の血圧値を算出する構成とした。

例えば、血圧測定を行う被験者が替わる都度、測定開始時にカフにより動脈を圧迫し、徐々に減圧する過程の圧脈波と容積脈波との関係解析を行えば、幼児から高齢者までの血管年齢による圧脈波と容積脈波との関係が直線的な一次直線となり、減圧する過程の一次直線から心拍毎の最高血圧値および最低血圧値を高精度に推定することができる。しかしながら、循環器系に障害などがある場合、被験者の圧脈波が直線的に変化せずに二次曲線的に変化する場合がある。
したがって、例えば、所定のカフ圧における圧脈波と、圧脈波を測定した際のカフ圧における容積脈波との直線的な関係に基づいて被験者の心拍毎の血圧値を算出すると、圧脈波が二次曲線的に変化した分だけ心拍毎の血圧値に誤差が生じてしまう。

ところが、このような構成の血圧計測装置によると、複数拍の圧脈波と、これに対応する複数拍の容積脈波に基づいて被験者の心拍毎の血圧値を算出するから、被験者の圧脈波が二次曲線的に変化する場合であっても、血圧値の算出精度を高めることができる。

本明細書によって開示される血圧測定装置は、以下の構成としてもよい。
前記制御部は、前記予備測定においてカフ圧の変化に伴う前記容積脈波に対応する変換血圧データを決定し、前記複数の変換血圧データと前記本測定において得られた前記容積脈波とに基づいて被験者の心拍毎の血圧値を算出する構成としてもよい。

このような構成によると、容積脈波の変化に伴う複数の変換血圧データに基づいて被験者の各心拍の血圧値を算出し、被験者の圧脈波が二次曲線的に変化する場合にも追従できるようにしたから、血圧値の算出精度をさらに高めることができる。

前記予備測定は、前記圧脈波が出現しないカフ圧にまで高めてから減圧させた期間における前記圧脈波および前記容積脈波を測定する構成としてもよい。
このような構成によると、予備測定において、カフ圧が最も高くなった状態からカフ圧が最も低くなった状態までの期間の圧脈波および容積脈波を測定しているから、本測定において被験者の多様な容積脈波の変化に併せて、血圧値を求めることができる。これにより、血圧値の算出精度をさらに高めることができる。

本明細書によって開示される技術によれば、血圧を連続して高精度に測定することができる。

カフのカフ圧センサによる血圧測定を示す図 光電センサによる血圧測定を示す図 血圧測定装置のブロック図 カフ圧に対応する圧脈波と容積脈波とを示した図 容積脈波に対応する変換圧を示した図 脈圧が最高状態における変換血圧波形を示した図 脈圧が最高から最低状態まで変化する過程であって、基準圧脈波が最大振幅となったとき変換血圧波形を示した図 脈圧が最低状態における変換血圧波形を示した図 容積脈波の一心拍を示した図 血圧値算出処理のフローチャート図

＜実施形態＞
本明細書に開示された技術における一実施形態について図１から図１０を参照して説明する。
本実施形態は、被験者Ｍの血圧測定を行う血圧測定装置１０であって、血圧測定装置１０は、図１から図３に示すように、被験者Ｍの上腕Ｍ１に装着されるカフ２０と、空気変動を測定するカフ圧センサ（「圧脈波測定部」の一例）２１と、血流量の変動に伴う吸光度の変化を測定する光電センサ（「容積脈波測定部」の一例）３０と、カフ圧センサ２１および光電センサ３０からのデータに基づいて演算処理を行うデータ処理装置（「制御部」の一例）４０とを備えて構成されている。

カフ２０は、図１に示すように、被験者Ｍの上腕Ｍ１に装着可能とされており、内部にゴム袋が内蔵されている。ゴム袋はエアー供給用のポンプ２２と接続されており、ゴム袋に対するエアーの供給と排気により、上腕Ｍ１における血管を圧迫する。

カフ圧センサ２１は、カフ２０内の空気の振動を、例えばゴムホースなどを経由して検知することで、カフ２０によって圧迫された上腕Ｍ１から血管の圧力変動である圧脈波を測定する。そして、カフ圧センサ２１において測定された圧脈波の測定信号は、図３に示すように、カフ圧センサ２１に接続された増幅器２５およびフィルタ回路２６を介すことで、所定周波数成分（ノイズ成分）がカットされた状態でデータ処理装置４０に入力される。

光電センサ３０は、図２に示すように、透過光を照射する投光器３０Ａと、投光器からの透過光を受光する受光器３０Ｂとを備えて構成されており、例えば、被験者Ｍの指Ｍ２を投光器３０Ａと受光器３０Ｂとで両側から挟み込むように取り付けられる。また、光電センサ３０は、投光器３０Ａから指Ｍ２に透過光を照射し、血管Ｍ３を透過した透過光を受光器３０Ｂによって受光するものであって、血管Ｍ３の拍動変動に伴う吸光度の変化を血流量の相対変化である容積脈波として測定する。光電センサ３０において測定された容積脈波の測定信号は、圧脈波の測定信号と同様に、光電センサ３０に接続された増幅器３５およびフィルタ回路３６を介すことで、所定周波数成分（ノイズ成分）がカットされた状態でデータ処理装置４０に入力される。

データ処理装置４０は、カフ圧センサ２１および光電センサ３０にフィルタ回路２６，３６を介して接続される演算処理部（「制御部」の一例）４１と、記憶部４２とを備えて構成されており、記憶部４２には、例えば、圧脈波とカフ圧から公知のオシロメトリックス法にしたがって基準となる血圧値を算出するための基準血圧算出プログラムや、カフ圧と圧脈波および容積脈波との関係から血圧値を算出するため血圧値算出プログラムなどの各種プログラムが記憶されている。

演算処理部４１は、図２および図３に示すように、タッチパネルなどの操作部１４および液晶ディスプレイなどの表示部１５と接続されており、操作部１４を通じて演算処理部４１への情報の入力や操作が行われ、表示部１５を通じて演算処理結果が表示される。

また、演算処理部４１は、カフ圧センサ２１から入力される圧脈波、光電センサ３０から入力される容積脈波および記憶部４２に記憶された血圧値算出プログラムに基づいて血圧値算出処理を実行し、血圧値を算出する。

以下に、血圧値算出処理について、図１０に示すフローチャートを参照しつつ、説明する。
血圧値算出処理では、まず、血圧値の測定に際して、予備測定を実施する。

予備測定では、まず、カフ２０を被験者Ｍの上腕Ｍ１に装着し、カフ圧センサ２１において圧脈波が検出されなくなるまでカフ２０のゴム袋へエアーを供給する。そして、図４の上段に示すように、圧脈波が出現しなくなる時点（カフ圧Ｐが最も高くなった状態）から再び圧脈波が出現しなくなる時点（カフ圧Ｐが最も低くなった状態）までカフ２０を減圧し、図４の中段に示すように、カフ圧センサ２１によって測定された圧脈波を基準圧脈波Ｐｗとして演算処理部４１に入力する（Ｓ１１）。なお、図４における上段のグラフは、カフ圧の時間推移を示すものであって、縦軸が圧力［ｍｍＨｇ］、横軸が時間を示しており、中段のグラフは、カフ圧に対応する圧脈波の時間的推移を示すものであって、縦軸が圧脈波の強度［Ｖ０］、横軸が時間を示している。

そして、演算処理部４１は、基準圧脈波Ｐｗをもとに血圧算出プログラムに従って、最高血圧値Ｐｓおよび最低血圧値Ｐｄを算出する。また、演算処理部４１は、基準圧脈波Ｐｗが最大振幅となったときのカフ圧Ｐを平均血圧値Ｐｍとして決定する（Ｓ１２）。

一方、被験者Ｍの指Ｍ２において、基準圧脈波Ｐｗの測定時期と同時期、すなわち、基準時において、図４の下段に示すように、光電センサ３０によって測定された容積脈波Ｖｗとして演算処理部４１に入力する（Ｓ１３）。なお、下段のグラフは、カフ圧に対応する基準容積脈波の時間的推移を示すものであって、縦軸が容積脈波の強度［Ｖ０］、横軸が時間を示している。

そして、基準圧脈波Ｐｗと容積脈波Ｖｗとが入力された演算処理部４１は、平均血圧値Ｐｍと最低血圧値Ｐｄとの間における各圧脈波面積（Ｐｗ５からＰｗ９の一拍毎の面積）と、基準圧脈波Ｐｗが最大振幅となったとき（平均血圧値Ｐｍが測定された時）の圧脈波面積（Ｐｗ４における面積）との比率（Ｐｗ５／Ｐｗ４，Ｐｗ６／Ｐｗ４，・・・，Ｐｗ９／Ｐｗ４）を算出する。そして、各比率（Ｐｗ５／Ｐｗ４，Ｐｗ６／Ｐｗ４，・・・，Ｐｗ９／Ｐｗ４）を、対応する容積脈波Ｖｗの面積に乗ずることで、図４の下段のグラフの一点鎖線で示すように、平均血圧から最低血圧まで（Ｍ４からＭ９）の変換容積脈波Ｍｗを算出する（Ｓ１４）。

また、最高血圧値Ｐｓから平均血圧値Ｐｍまで（Ｍ１からＭ３）の変換容積脈波Ｍｗは、平均血圧値Ｐｍが測定された時のカフ圧Ｐ４と、容積脈波Ｖｗに対応する各カフ圧Ｐｎとの比率（Ｐ１／Ｐ４，Ｐ２／Ｐ４，Ｐ３／Ｐ４）を算出し、平均血圧値Ｐｍにおける圧脈波面積Ｐｗ４に各カフ圧Ｐｎの比率（Ｐ１／Ｐ４，Ｐ２／Ｐ４，Ｐ３／Ｐ４）を乗ずることで算出する（Ｓ１５）。

次に、図４に示す最高血圧値Ｐｓから最低血圧値Ｐｄまでの変換容積脈波Ｍｗ（Ｍ１からＭ９）について、図５に示すように、対応する脈圧（ＰＰ１からＰＰ９）を変換圧ＰＰとして算出する（Ｓ１６）。ここで、図５は、例えば、循環器系に障害などにより、被験者Ｍの圧脈波が直線的に変化せず凹状となるように二次曲線的に変化している。

そして、この各脈圧ＰＰ（ＰＰ１からＰＰ９）および図４の各カフ圧（Ｐ１からＰ９）を元に各変換容積脈波Ｍｗ（Ｍ１からＭ９）における血圧値（最高血圧値、最低血圧値、平均血圧値）を算出する。そして、これらを変換血圧波形、変換血圧テーブルもしくは変換血圧方程式から算出した変換血圧算出値として記憶部４２に記憶する（Ｓ１７）。なお、変換血圧波形、変換血圧テーブルおよび変換血圧算出値が変換血圧データに相当する。

具体的には、血圧値の算出は、まず、各変換容積脈波（Ｍ１からＭ９）を求め、基準圧脈波Ｐｗによる脈圧（Ｐｓ−Ｐｄ）を変換容積脈波Ｍ１の脈圧（ＰＰ１）として基準比率を算出する。そして、基準比率を各変換容積脈波（Ｍ２〜Ｍ９）に乗ずることで、対応する脈圧（ＰＰ１からＰＰ９）を算出する。

そして、基準圧脈波Ｐｗの測定時における各カフ圧Ｐｎを、図５に示すＰｓ１からＰｓ９とし、以下の式（１）および（２）より、変換容積脈波Ｍｗ（Ｍ１からＭ９）に対応する最高血圧値（Ｐｓ１からＰｓ９）から最低血圧値（Ｐｄ１からＰｄ９）を算出する。ここで、Ｐｍｎは毎拍の容積脈波Ｍｗのｎ番目における平均血圧値、Ｐｓｎは毎拍の容積脈波Ｍｗのｎ番目における最高血圧値、Ｐｄｎは毎拍の容積脈波Ｍｗのｎ番目における最低血圧値、ＰＰｎは毎拍の容積脈波Ｍｗのｎ番目における脈圧とする。

Ｐｍｎ＝Ｐｓｎ−（（ＰＰｎ／３）×２）・・・・（１）
Ｐｄｎ＝Ｐｍｎ−（ＰＰｎ／３）・・・・・・・・（２）
そして、例えば、図５から図８に示すように、脈圧が最高状態（Ｈ１）における変換血圧波形（図６参照）、脈圧が最低状態（Ｈ９）における変換血圧波形（図８参照）、脈圧が最高から最低状態まで変化する過程において基準圧脈波Ｐｗが最大振幅となったとき（Ｈ４）の変換血圧波形（図７参照）など、各脈圧の変換血圧波形を記憶部４２に記憶する。
以上のように予備測定による毎拍の容積脈波Ｍｗに対応する血圧値が決定されたところで、本測定を行う。

本測定では、被験者Ｍに光電センサ３０のみを取り付け、光電センサ３０によって測定された容積脈波を演算処理部４１に入力する（Ｓ１８）。
演算処理部４１は、図９に示すように、入力された容積脈波から１心拍Ｔ毎の脈波面積Ｖｎを容積脈波の積分値より算出する（Ｓ１９）。

そして、各脈波面積Ｖｎに対応する血圧値（最高血圧値、最低血圧値、平均血圧値）を予備測定によって求めた変換血圧波形もしくは変換血圧テーブルから決定し（Ｓ２０）、連続した血圧値の推移を表示部１５に表示する（Ｓ２１）。

以上のように、本実施形態によると、予備測定において得られた基準圧脈波Ｐｗと、基準圧脈波Ｐｗの測定期間における複数拍の容積脈波Ｖｗに基づいて、各カフ圧Ｐｎの変化に対応する脈圧ＰＰｎを算出する。そして、これらの脈圧ＰＰｎを元に変換血圧波形もしくは変換血圧テーブルを決定し、この変換血圧テーブルを参照することで、容積脈波の心拍毎の血圧値（最高血圧値、最低血圧値、平均血圧値）を決定することができる。

つまり、例えば、被験者Ｍに循環器系に障害などがあることで、被験者Ｍの圧脈波が直線的に変化せず二次曲線的に変化する場合であっても、平均血圧における圧脈波と平均血圧における容積脈波との比率（図５の一点鎖線α）などに基づいて被験者の心拍毎の血圧値を算出するものに比べて、血圧値の算出精度を高めることができる。

また、本実施形態によると、予備測定において、圧脈波が出現しなくなるまでカフ圧Ｐが高められた状態から減圧してカフ圧Ｐが最も低くなった状態までの期間において基準圧脈波Ｐｗと容積脈波Ｖｗを測定し、変換血圧テーブルを算出しているから、本測定において被験者Ｍの容積脈波の変化に併せて血圧値を求めることができる。これにより、血圧値の算出精度をさらに高めることができる。

＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。
（１）上記実施形態では、光電センサ３０によって容積脈波を測定する構成にした。しかしながら、これに限らず、被験者に圧力センサを取り付けて拍動の変化を検出してもよく、また、超音波センサによる超音波の受信により拍動の変化を検出してもよい。さらには、圧電シート、静電シートまたは赤外線カメラ等から拍動の変化を検出してもよい。つまり、センサによって被験者の拍動の変化を検出できればよい。

（２）上記実施形態では、循環器系に障害などにより、被験者Ｍの基準圧脈波Ｐｗが直線的に変化せず凹状となるように二次曲線的に変化するものを一例として示した。しかしながら、これに限らず、被験者の体調によって圧脈波が直線的に変化せずに凸状となるように二次曲線的に変化する場合にも、本明細書で開示した技術を適用できる。

（３）上記実施形態では、カフ圧Ｐを圧脈波が出現しなくなるまで高めてから減圧する期間に基準圧脈波Ｐｗと容積脈波Ｖｗとを測定する構成とした。しかしながら、これに限らず、カフ圧を加圧して圧脈波が出現して再び出現しなくなるまでの期間に圧脈波と容積脈波とを測定する構成にしてもよい。
（４）上記実施形態では、光電センサ３０に指Ｍ２を光電センサ３０上に載置する構成とした。しかしながら、光電センサはカフ内に組み込まれる構成にしてもよい。
（５）上記実施形態では、投光器３０Ａからの透過光を受光器３０Ｂによって受光する構成にした。しかしながら、投光器などから照射した光の反射光を受光器によって受光する構成にしてもよい。

１０：血圧測定装置
２０：カフ
２１：カフ圧センサ（「圧脈波測定部」の一例）
３０：光電センサ（「容積脈波測定部」の一例）
４０：データ処理装置（「制御部」の一例）
４１：演算処理部（「制御部」の一例）
Ｍ：被験者
Ｍ３：血管

Claims (2)

1. 被験者の血管を圧迫するカフと、
   前記カフによって圧迫された部分から圧脈波を測定する圧脈波測定部と、
   前記血管に照射された光の透過光もしくは反射光から容積脈波を測定する容積脈波測定部と、
   制御部とを備え、
   カフ圧の変化に伴う前記圧脈波の測定時に前記容積脈波を測定する予備測定の後に、容積脈波を測定する本測定を行う血圧測定装置であって、
   前記制御部は、前記予備測定において、複数拍の前記圧脈波からなる基準圧脈波を測定すると共に、前記基準圧脈波を測定する基準時に、各圧脈波に対応する複数の容積脈波を測定し、前記基準圧脈波における一拍毎の各圧脈波面積と前記基準圧脈波が最大振幅となったときの圧脈波面積との比率を、対応する前記容積脈波の面積に乗ずることで平均血圧値から最低血圧値までの変換血圧データを決定し、かつ、平均血圧値の測定時におけるカフ圧と、複数の前記容積脈波に対応する各カフ圧との比率を、平均血圧値の測定時における前記基準圧脈波の圧脈波面積に乗ずることで最高血圧値から平均血圧値までの変換血圧データを決定し、
   前記変換血圧データと前記本測定において得られた前記容積脈波とに基づいて被験者の心拍毎の血圧値を算出する血圧測定装置。
2. 前記予備測定は、前記圧脈波が出現しないカフ圧にまで高めてから減圧させた期間における前記圧脈波および前記容積脈波を測定する請求項１に記載の血圧測定装置。

Images