JP6374687B2 - 生体情報計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、カフを用いて血圧等の計測を行う生体情報計測装置に関する。

従来、血圧等を測定する装置として、被検者の上肢或いは下肢に、袋状のベルト体であるカフを装着して血圧を測定する非観血血圧（ＮＩＢＰ：Non Invasive Blood Pressure）式の生体情報計測装置が知られている（例えば、特許文献１）。

ＮＩＢＰ式では、カフで被検者の測定部位を締め付けた後、カフを一定の割合で緩めつつ、血圧を測定する。よって、ＮＩＢＰ式の生体情報計測装置は、測定部位に巻き付けたカフに給気し、ある一定のカフ内圧にした後、エアを抜く（排気する）弁としての定排弁を用いて、カフ内のエアを一定の流量で減小する、つまり、カフ圧を一定の割合で減小することによって、測定部位の締め付けを緩めている。

特開２０１１−５０４３８号公報 特開２０１１−４１６８４号公報

上述したように血圧測定装置では、被検者に装着しているカフのカフ圧を一定割合で正確に減小する必要があるため、定排弁としては、エアの流量調整をより容易かつ正確に行わなければならない。よって、定排弁としては、開度（流量に相当）と、開度調整する供給電流の直線性が高い流量制御弁、つまり、弁の開度（流量に相当）の変化に対する供給電流の変化率が一定である流量制御弁を用いることが考えられる。

しかしながら、流量制御弁は、一般的に、供給電流の増減により、ある所定値以降では直線性を確保できなくなる特性を有することが知られている。よって、流量制御弁を血圧測定装置に、カフを減圧する定排弁として用いる場合、供給電流が所定値以降でも直線性を確保可能にする調整は困難であり、供給電流を複雑に制御したり、弁構成を複雑にする必要がある。また、このように複雑な制御や、複雑な弁構成にするには製品コストが嵩むという虞もある。

ところで、医療用の血圧測定装置では、給気した後でカフの排気を行う際の定排弁の故障を想定して、定排弁と、定排弁の他に、定排弁の故障時にカフを急排気する急排弁を設けるという指導がなされており、２つの排気用の弁を有する生体情報計測装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。急排弁は、定排弁の故障時、つまり、カフ圧が一定時間以上減小しない場合に動作するため、医療用の血圧測定装置では、通常、定排弁だけで、カフの排気を制御している。

このような２つの排気弁を有する構成を用いて、一般的な流量制御弁で、容易な制御でカフの排気を行いたいという要望がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、簡易な構造で、且つ、容易な制御でカフの排気を好適に行うことができる生体情報計測装置を提供することを目的とする。

本発明の生体情報計測装置の一つの態様は、
膨縮可能に構成されたカフに給気する給気部と、
それぞれ排気流量の調整が可能であり、前記給気部により膨張した前記カフの排気を行う第１排気弁及び第２排気弁と、
前記カフの排気開始時の、目標排気流量に応じた前記第１排気弁及び前記第２排気弁のそれぞれの開度に調整した後、前記第２排気弁の開度を一定の開度にしながら、前記第１排気弁の開度をフィードバック調整して、前記目標排気流量となるように、前記カフ内のカフ圧を減小する制御部と、
を有する
構成を採る。

本発明によれば、簡易な構造で、且つ、容易な制御でカフの排気を好適に行うことができる。

本発明に係る一実施の形態の生体情報計測装置の斜視図 本発明の一実施の形態の加圧装置を適用した生体情報計測装置の平面図 図２のＡ―Ａ線矢視断面図 図３のＦ部分の拡大図 本発明に係る一実施の形態の生体情報計測装置においてカフから装置本体を外した図 同生体情報計測装置において、連結部を介してカフに接続される装置本体の要部構成を示すブロック図 同生体情報計測装置における定排弁の特性を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態の加圧装置を適用した生体情報計測装置の構成を示す全体外観図である。

図１に示す生体情報計測装置１００は、加圧装置として、カフ１０と、カフ１０に対して給排気を行う装置本体２０とを備える。この加圧装置において、装置本体２０に、カフ１０を用いて取得したデータに基づいて血圧を測定する機能を備えることで、生体情報計測装置１００は構成される。

生体情報計測装置１００は、カフ１０を用いて血圧等の計測を行う非観血血圧（ＮＩＢＰ：Non Invasive Blood Pressure）式の生体情報計測装置である。ＮＩＢＰ式としては、聴診法（コロトコフ法）、オシロメトリック法等の方式のいずれの方式を用いてもよいが、ここでは、生体情報計測装置１００は、オシロメトリック法により血圧を測定する装置として説明する。オシロメトリック法では、測定対象となる患者の要部（測定部位）に巻回したカフ１０に対するエアの給排気によりカフ圧の加減圧を行い、その際に脈波を検出する。この検出する脈波において、振幅増大が相対的に顕著な時（或いは振幅が最大値に対する特定の割合を超えた時等）のカフ圧を収縮期血圧（最高血圧）として判定し、振幅減少が相対的に顕著な時（或いは振幅が最大値に対する特定の割合を下回った時等）のカフ圧を拡張期血圧（最低血圧）として判定する。なお、血圧の測定対象となる要部は、上腕、太もも、足首等が挙げられる。

図２は、本発明の一実施の形態の加圧装置を適用した生体情報計測装置１００の平面図であり、図３は、図２のＡ―Ａ線矢視断面図であり、図４は、図３のＦ部分の拡大図である。

図１〜図４に示す生体情報計測装置１００における装置本体２０は、カフ１０の外面に着脱自在に取り付けられている。ここでは、装置本体２０は、矩形平板状に形成されており、カフ１０の幅（詳細には帯状袋体１２の幅）方向の略中央部分において、一体的に取り付けられている。

装置本体２０は、カフ１０に対して給排気を行う給排気部２２を内部に備え、この給排気部２２の連結筒部２４を、底面２０ａから、外方に露出して配置している。この連結筒部２４が、カフ１０の備える帯状袋体１２の被連結部１２６に連結しており、これらの連結によって、給排気部２２とカフ１０（具体的には帯状袋体１２）とが接続して導通し、給排気部２２からカフ１０への給排気が可能となっている。なお、装置本体２０の詳細な説明は後述する。

カフ１０は、帯状袋体１２と、ホルダ１４とを有し、このホルダ１４を介して装置本体２０は帯状袋体１２に接続された状態で、カフ１０に取り付けられている。

帯状袋体１２は、長尺帯状であり、患者の測定部位に巻き付けて装着される帯状の空気袋を有する。帯状袋体１２において、被連結部１２６と連結筒部２４とが連結されることによって、空気袋が給排気部２２に接続され、給排気部２２の動作によって空気袋、つまり、カフ１０自体が膨張して、患者の測定部位（カフ装着部位）を圧迫する。なお、給排気部２２は、空気袋、つまり、カフ１０の排気を行うことによってカフ１０を収縮できる。

被連結部１２６は、帯状袋体１２の外面（測定部位に装着される面とは逆側の面）に設けられている。被連結部１２６は、ホルダ１４の取付部１４４の底面部１４４ａを介して、取付部１４４の取り付け面１１で露出するよう配置されている。

ホルダ１４は、帯状袋体１２を患者の測定部位に装着し易くするために、帯状袋体１２に対して、空気袋の外側に位置させて湾曲状に整形するとともに、装置本体２０を帯状袋体１２に取り付けて、帯状袋体１２に給排気部２２を連結させた状態を保持する。なお、帯状袋体１２は、ホルダ１４から着脱自在となっている。これにより、ホルダ１４から帯状袋体１２を外して帯状袋体１２自体を洗浄したり、ホルダ１４に対して、幅は同じで、長手方向の長さの異なる帯状袋体１２に変更したりできる。

ホルダ１４は、湾曲板状に形成された整形部１４２、１４３の両端部１４２ａ、１４３ａを帯状袋体１２の空気袋の外面側に配置させた状態で、帯状袋体１２に着脱自在に取り付けられている。また、取付部１４４は、整形部１４２の外面の一部に一体に形成されている。

図３及び図４に示すように、この取付部１４４に対して、装置本体２０が、その底面２０ａを取付部１４４の取り付け面１１に載置させた状態で、ロック機構８０を介して着脱自在に保持されている。

ここでは、取付部１４４は、表面が取り付け面１１である底面部１４４ａと、底面部１４４ａの両側辺部から上方に屈曲して形成され、且つ、弾性変形する両ガイド壁部１４４ｂ、１４４ｃとを有する。これら両ガイド壁部１４４ｂ、１４４ｃは、底面部１４４ａとでホルダ１４の取付部１４４を断面Ｕ字状、言い換えれば、取付部１４４の外面形状（取り付け面１１を含む形状）をＵ字状に形成している。この取付部１４４の外面形状は、装置本体２０の下部形状に対応している（図１、図３及び図５参照）。

ロック機構８０は、取付部１４４に設けられる係合部１５２と、係合部１５２に係合し、且つ装置本体２０に設けられる被係合部２７と、を有する。具体的には、係合部１５２は、両ガイド壁部１４４ｂ、１４４ｃのそれぞれに互いに対向するように突出して設けられたツメである。

一方、被係合部２７は、ツメである係合部１５２に係合する係合溝であり、装置本体２０の両側面において、係合部１５２と対応する位置に設けられている。装置本体２０の両側面は、装置本体２０の底面２０ａが取り付け面１１に載置した際に、両ガイド壁部１４４ｂ、１４４ｃに対向し、被係合部２７が係合部１５２に係合する。

ここでは、係合部（ツメ）１５２と被係合（係合溝）部２７とは、取付部１４４に対する装置本体２０の装着方向（両ガイド壁１４４ｂ、１４４ｃの互いに対向する端辺部から取り付け面１１側に挿入する向き）と、交差する方向で係合している。これにより、装置本体２０がカフ１０に対して、装着方向とは逆方向に外れることを防止している。

このような装置本体２０の両側面に形成された被係合部（ここでは溝部）２７と、係合部（ここでは溝部に係合するツメ部）１５２とを係合させることで、装置本体２０は、被連結部１２６と連結筒部２４とを連結した状態で、ホルダ１４に保持されている。

図３及び図４に示すように、装置本体２０側の連結筒部２４は、装置本体２０の底面２０ａに形成された突出筒部２４１と、突出筒部２４１の外周に囲むように設けられた外筒部２４２と、Ｏリング２８とを有する。Ｏリング２８は、連結筒部２４と被連結部１２６との間の気密性を確保する緩衝部材としての機能を有するものであり、突出筒部２４１の外周に、突出筒部２４１を囲むように配設されている。このＯリング２８を介して、連結筒部２４の突出筒部２４１と、カフ１０側の被連結部１２６とが、気密性を確保した状態で連結している。

一方、カフ１０側の被連結部１２６は、取り付け面１１に形成された凹部１２８内に、凹部１２８の内周面から離間した位置に配置されている。これにより、連結筒部２４と被連結部１２６とが互いの開口方向で挿入されることによって、筒状の被連結部１２６は、突出筒部２４１と外筒部２４２との間に挿入されつつ、突出筒部２４１にＯリング２８を介して気密的に嵌まった状態となっている。

このとき、装置本体２０側の外筒部２４２は、カフ１０側の被連結部１２６の外周で、凹部１２８内に挿入された状態となる。これにより、突出筒部２４１及び被連結部１２６は、凹部１２８内で且つ、外筒部２４２の内側で一層、気密的に連結された状態となっている。

このように連結筒部２４と被連結部１２６とが連結されることによって、給排気部２２と帯状袋体１２は接続されている。これにより、給排気部２２は、帯状袋体１２に対して確実に給排気でき、装置本体２０は、給排気制御することで血圧を測定可能となる。

なお、図３及び図５に示すように、ホルダ１４において両ガイド壁部１４４ｂ、１４４ｃのうち一方の壁部１４４ｃの端辺部１４４１には外方に突出してタブ１４６が形成されている。ここではタブ１４６は、端辺部１４４１の中央部分から、他方のガイド壁部１４４ｂの端辺部から離間する方向に向かって略水平方向に突出している。このタブ１４６をカフ１０側に押して変形し、一方のガイド壁部１４４ｃの端辺部１４４１を、対向する装置本体２０の側面から離間させることによって、係合部１５２であるツメが、ガイド壁部１４４ｃの係合溝から外れる。これにより、取付部１４４の装置本体２０に対する挟持状態が解除される。これにより、カフ１０から装置本体２０を外すと同時に、連結筒部２４と被連結部１２６との連結状態を解除できる。

図６は、同生体情報計測装置１００において、連結筒部２４を介してカフ１０に接続される装置本体２０の要部構成を示すブロック図である。

装置本体２０は、連結筒部２４を被連結部１２６に連結することによって、従来の血圧計と異なり、ホースを介することなく、カフ１０に着脱自在に接続される。

具体的には、装置本体２０は、連結筒部２４を有するマニホールド部２０２、第１圧力センサ２０４、第２圧力センサ２０６、測定用に使用する流量制御弁としての定速排気用の定排弁（第１排気弁）２０８、急速排気用の急排弁（第２排気弁）２１０、ポンプ２１２、制御部２１４と、入力部２１６、発音部２１８、ＲＴＣ２２０、表示部２２２、電源部２２４、無線モジュール部２２６を有する。なお、電源部２２４は、電池２２５から制御部２１４を含む各部に電源を供給し、供給された電源によって各部は駆動する。

マニホールド部２０２は、装置本体２０内部の空気路であり、連結筒部２４と、第１圧力センサ２０４、第２圧力センサ２０６、定排弁２０８、急排弁２１０及びポンプ２１２との間を互いに接続している。マニホールド部２０２は、連結筒部２４、第１圧力センサ２０４、第２圧力センサ２０６、定排弁２０８、急排弁２１０及びポンプ２１２に加えて制御部２１４等を用いて給排気部２２を構成する。

言い変えれば、装置本体２０において、カフ１０への給排気経路に第１圧力センサ２０４、第２圧力センサ２０６、定排弁２０８、急排弁２１０及びポンプ２１２が設けられている。

第１圧力センサ２０４は、カフ１０（空気袋）内のカフ圧を測定し制御部２１４に出力する。具体的には、第１圧力センサ２０４は、例えば、ピエゾ素子などを用いた圧力−電気変換センサであり、カフ１０に連結されたマニホールド部２０２内部の圧力を電気信号に変換して出力する。この電気信号（圧力信号）は、制御部２１４若しくは図示しないＡ／Ｄコンバータによって所定周波数でサンプリングされ、デジタルデータ化される。制御部２１４はデジタルデータ化された圧力信号に対してフィルタ処理などの信号処理を行い、圧力信号から脈波信号を抽出し、公知な方法に基づいて脈波信号を処理することにより血圧値を決定する。

第２圧力センサ２０６は、第１圧センサ２０４と同様に、カフ１０（空気袋）内のカフ圧を測定し制御部２１４に出力する。第２圧力センサ２０６は第１圧力センサ２０４と同様の構成でよく、測定された圧力信号もまた第１圧力センサ２０４で測定された圧力信号と同様に処理される。第２圧力センサ２０６で測定するカフ圧は、第１圧力センサ２０４で測定するカフ圧との比較に用いられる。なお、第２圧力センサ２０６は、第１圧力センサ２０４のカフ圧と比較する際に、第１圧力センサ２０４のカフ圧との差が所定値以内であるかを判別できれば、第１圧力センサ２０４よりも精度の低いセンサであってもよい。

なお、マニホールド部２０２は、カフ１０の空気袋を通じて接続された空間であるため、第１圧力センサ２０４と第２圧力センサ２０６とで測定される圧力信号は通常はほぼ等しい値となる。よって、制御部２１４は、第１圧力センサ２０４及び第２圧力センサ２０６からの信号の双方を監視し、第１圧力センサ２０４による測定の正確性を確保しつつ、カフ１０への給気、カフ１０の排気の制御を行う。具体的には、制御部２１４は、第１圧力センサ２０４で測定したカフ圧と、第２圧力センサ２０６で測定したカフ圧の差を監視する。カフ圧に所定値以上の差があれば、制御部２１４は、定排弁２０８及び急排弁２１０の一方を故障と判定して、定排弁２０８及び急排弁２１０の少なくとも一方を開く（ここでは両排気弁２０８、２１０を全開にする）等して、カフ１０の排気を強制的に行う。

定排弁２０８は、閉弁時にはカフ１０の空気袋内のエアの排気を防止し、開弁してカフ１０の空気袋内のエアを定速で排気する。定排弁２０８は、例えば電磁式の弁であり、定排弁２０８の開度は制御部２１４の制御に従って調整される。定排弁２０８は、カフ１０のカフ圧を減小する際の測定時に用いられる。

また、急排弁２１０は、閉弁時には空気袋内のエアの排気を防止し、開弁して空気袋内のエアを急速に排気する。急排弁２１０は、定排弁２０８と同様に、例えば、電磁式の弁であり、急排弁２１０の開度は制御部２１４の制御に従って調整される。急排気弁２１０は、カフ１０を用いた血圧測定が終了した際に、定排弁２０８とともに全開になり、カフ１０の排気を急速で行う。本実施の形態の急排弁２１０は、定排弁２０８とともに、ノーマリィーオープン式の弁であり、電圧をかけていないときに弁は全開している。これにより、カフ圧測定後、電源をオフにすることで、ノーマリィークローズ式の弁を用いる場合と異なり、定排弁２０８及び急排弁２１０の制御のための消費電力を無くすことができ、更に、カフ内に残存するエアによるカフ１０の患者への締め付けを防止できる。

また、急排弁２１０は、定排弁２０８の万が一の動作不良の場合にも対応し、定排弁２０８の駆動不良の際には、全開することでカフ１０内のエアを全て抜く。

これら定排弁２０８及び急排弁２１０は、カフ１０に給気する際には、閉じられ、所定量のエアを給気した後、脈波検出時には定排弁２０８が、血圧決定後にはさらに急排気弁２１０が、それぞれ制御部２１４の制御に基づいて開かれる。

なお、本実施の形態では、空気袋から排気する手段として、定排弁２０８或いは急排弁２１０が設けられているが、補助的な排気手段として、ポンプ２１２を利用することもできる。例えば、定排弁２０８を開くことによる排気だけでは不十分なとき、或いは高速排気が必要なときに、制御部２１４が、ポンプ２１２を逆回転させる制御を行う等する。これにより、確実且つ高速な排気が可能となる。

ポンプ（給気部）２１２は、カフ１０の空気袋の内部への給気を、制御部２１４の制御に従って行うことにより、カフ１０を加圧して、カフ圧（つまり、空気袋の内部の空気圧）を上昇させる。

制御部２１４は、装置本体２０全体の動作を制御し、自動血圧測定を実現する。なお、制御部２１４は、例えばマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）と、ＣＰＵが実行するための制御ソフトウェアを記憶した不揮発性メモリと、制御ソフトウェアの実行に用いられる揮発性メモリとを有し、ＣＰＵが制御ソフトウェアを実行して装置本体２０の各部を制御することにより、自動血圧測定を含む機能を実現する。

制御部２１４は、ポンプ２１２、定排弁２０８及び急排弁２１０の動作を制御する。具体的には、制御部２１４は、定排弁２０８及び急排弁２１０を閉じてポンプ２１２を駆動し、カフ１０に給気する。

制御部２１４は、所定圧までカフ圧を上げた後、定排弁２０８及び急排弁２１０の一方の弁を開きつつ、他方の弁の開度を調整して、カフ圧を減小させながら第１圧力センサ２０４を用いてカフ圧を測定する。加えて、制御部２１４は、カフ圧を下げていく際に、脈波を検出する。制御部２１４は、検出する脈波に基づいて、上述したように収縮期血圧（最高血圧）及び拡張期血圧（最低血圧）を判定する。

ここでは、制御部２１４は、カフ１０を給気した後、排気する際に、急排弁２１０を、所定の流量で排気するように一定の開度に調整しつつ、定排弁２０８を、第１圧力センサ２０４を用いて、測定したカフ圧をフィードバックしながら制御して、単位時間当たりに一定の流量で排気するよう調整する。尚、急排弁２１０の一定の開度は、例えば、３段階くらいの開度を用意するようにしてもよい。これは排気する流量に応じて適宜変更する。

なお、制御部２１４は、種類の異なるカフ（例えば、成人用カフ、小児用カフ等のように空気袋の大きさの異なるカフ）が接続される場合、給気開始直後のカフ圧変化（例えば第１圧力センサ２０４の出力に基づくカフ圧が１０から３０ｍｍＨｇに上昇するのに要する時間）に基づいて、カフ１０の種類（測定箇所に対応して異なる空気袋の大きさ）を判別してもよい。この場合、制御部２１４は、判別したカフの種類に応じて予め定められた給排気パターンを実現するよう、第１圧力センサ２０４の出力に従い、ポンプ２１２、定排弁２０８及び急排弁２１０の動作を制御する。定排弁２０８は、急排弁２１０よりも単位時間当たりの排気量が少なく、一般的には、例えば、５ｍｍＨｇ／秒程度の排気量を実現するが、１０ｍｍＨｇ／秒程度としてもよい。

なお、制御部２１４は、図示しない記憶部を有し、装置本体２０が動作するために必要な情報や、測定時に入力される情報（患者の情報など）、測定して得られたデータ等を記憶してもよい。記憶部としては、例えば、半導体メモリや、ハードディスクドライブを代表とする磁気記録装置等から構成したり、内蔵メモリと、メモリカードリーダとの組み合わせなど、複数種の記憶装置を組み合わせることで構成したりしても良い。制御部２１４が用いる情報（制御プログラム、ＧＵＩデータ、初期設定値など）は、記憶部に少なくとも一部を記憶しておくことができる。

ＲＴＣ２２０はＲＴＣ回路であり、現在の時刻を計測し、制御部２１４が血圧或いは脈波を測定する時刻の設定に用いられる。なお、ＲＴＣ２２０は、装置本体２０の電源部２２４からの電源供給がない場合、バックアップ電池２２１で駆動する。このバックアップ電池２２１は、電源供給が無いときの制御部２１４に対して電源供給を行うことで、制御部２１４の揮発性メモリ内容を保持するためのバックアップ用電池などとしても使用される。

表示部２２２は、例えばＬＣＤのようなドットマトリックス形式のディスプレイ等から構成され、制御部２１４の制御に従って装置本体２０の動作状態や測定結果、ガイダンスなどを例えばグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を用いて表示する。発音部２１８は、例えば、スピーカ等により構成され、制御部２１４の制御に従って、音声メッセージや警告音などを出力することができる。

キー入力部２１６は、キー以外に、ボタン等、ユーザが血圧計１００に指示を与えるために用いられる。キー入力部２１６の入力操作は制御部２１４が監視している。なお、キー入力部２１６は、表示部２２２にタッチパネルを取り付けた場合は、そのタッチパネルを用いても良い。

無線モジュール部２２６は、測定して得られた血圧のデータを、近距離無線通信方式を利用して外部機器に送信する。例えば、９２０ＭＨｚ帯で送受信可能な無線モジュールである。この無線モジュール部２２６と同様の通信モジュール部を受信部としてベッドサイドモニタ、テレメータ等のような他の生体情報収集装置に設けて、これら受信部を備えるベッドサイドモニタ、テレメータ等の他の生体情報収集装置に、生体情報計測装置１００で取得した血圧のデータを、リアルタイムで送信する。ベッドサイドモニタ或いはテレメータが血圧のデータを受信した際には、血圧のデータを、ベッドサイドモニタ或いはテレメータで取得した生体情報ととともに、一括で、セントラルモニタに送信できる。なお、無線モジュール部２２６の通信方式は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線ＬＡＮ（Ｗｉ−Ｆｉ）等の無線通信方式を利用しても良い。

上述の通り、本実施形態においては、装置本体２０では、連結筒部２４、マニホールド部２０２、第１圧力センサ２０４、第２圧力センサ２０６、定排弁２０８、急排弁２１０及びポンプ２１２は一体的に接続されている。

この装置本体２０を用いて血圧を測定する場合、まず、カフ１０のホルダ１４に装置本体２０を取り付けて、装置本体２０の連結筒部２４とカフ１０の被連結部１２６とを連結する。こうして装置本体２０と一体になったカフ１０を、患者の測定部位に巻き付けて血圧測定を開始する。

装置本体２０は、まず、全ての排気弁、つまり、定排弁２０８及び急排弁２１０を閉じて、装置本体２０のポンプ２１２からカフ１０の空気袋に至る経路内において、エアが抜けないようにする。そして、装置本体２０において、制御部２１４がポンプ２１２を駆動して、カフ１０を膨張させる。これにより、カフ１０のカフ圧が上昇し、患者の測定部位を圧迫する。カフ１０が所定のカフ圧に到達すると、第１圧力センサ２０４が、カフ圧が所定のカフ圧に到達したことを検知して、制御部２１４は、ポンプ２１２の駆動を停止する。次いで、制御部２１４は、定排弁２０８及び急排弁２１０の双方を制御して、カフ圧を減小（ここでは徐々に減小）していく。このとき、制御部２１４は、一方の弁（ここでは、急排弁２１０）の開度を一定の開度にして保持しつつ、他方の弁（ここでは、定排弁２０８）の開度をフィードバックで調整することによって、カフ１０の排気を、単位時間当たり所定の流量で行うようにする。つまり、制御部２１４は、一方の弁を開きつつ他方の弁の開度のみをフィードバック調整してカフ圧を単位時間当たり一定の割合で減小させている。

言い換えれば、制御部２１４は、急排弁２１０への供給電流を一定にして保持しつつ、定排弁２０８の開度だけをフィードバックで調整することによって、カフ１０の排気を単位時間当たり一定の流量で行う。定排弁２０８及び急排弁２１０は、それぞれ、供給電流に対して、供給電流に応じた所定の開度が直線的な関係となる範囲を有する。定排弁２０８及び急排弁２１０は、ノーマリィーオープン式の弁の場合一般的に、供給電流が減小していくと、ある所定値以降では直線性を確保できなくなる特性を有する。本実施の形態では、制御部２１４は、カフ１０の排気を行う際に、定排弁２０８及び急排弁２１０の各弁を、各弁において、開度（流量に相当）と、開度調整する供給電流とが直線性を有する範囲内で使用している。

図７は、本実施の形態の同生体情報計測装置における定排弁の特性を示す図である。

図７に示すように、定排弁２０８（急排弁２１０も同様）は、それぞれ、供給電流を小さくしていくと、所定の供給電流値までは、流量と線形性を有するが、所定の供給電流まで小さくなると開度が急激に大きくなる特性を有するノーマリィーオープン式の電磁弁である。

図７では、弁の特性として、ここでは、３段階で異なる圧力（２００ｍｍＨｇ（「−○−」で示す）、１００ｍｍＨｇ（「−●−」で示す）、５０ｍｍＨｇ（「−■−」で示す））で排気する際の弁の開度を調整するための供給電流ｍＡと、この供給電流ｍＡにより調整される弁の開度で排気するエアの流量ｍｌ／ｍｉｎとの関係を示している。

図７に示すように、弁（各排弁２０８、２１０）は、供給電流を減少していくと、所定電流までは供給電流と弁の開度（流量）は線形性を有しているが、所定電流以下になると、供給電流に対応した弁の開度調整、つまり、流量の調整にならない。

弁は、圧力５０ｍｍＨｇでは所定電流Ｐ１−Ｐ２間、圧力１００ｍｍＨｇではＰ３−Ｐ４間、圧力２００ｍｍＨｇではＰ５−Ｐ６間のそれぞれの範囲で示すように、異なるカフ圧に応じて、所定の傾きの範囲内で、供給電流と弁の開度（流量）でそれぞれ好適な線形性を有する。

本実施の形態の生体情報計測装置１００では、これら線形性を有する範囲の供給電流に対応する開度（線形性を有する開度）で、制御部２１４は、定排弁２０８と急排弁２１０の双方を制御して、カフ１０の排気流量が所望の排気流量となるよう、カフ圧を制御する。

ここでは、制御部２１４は、測定する圧力の最小圧力（５０ｍｍＨｇ）において線形性を有する最小の供給電流値Ｐ１〜測定する圧力の最大圧力（２００ｍｍＨｇ）において線形性を有する最大の供給電流値Ｐ６までの範囲の供給電流で弁を制御する。

例えば、単位時間当たりに所定流量で排気する場合、急排弁２１０への供給電流を一定にして、急排弁２１０を所定流量より小さい（３００ｍｌ／ｍｉｎ以下）一定の流量で流れるようしつつ、定排弁２０８への供給電流を調整して小さくしていくよう制御する。

例えば、排気流量を４００ｍｌ／ｍｉｎに設定したい場合、どの圧力値でカフの排気を行う場合でも流量２００ｍｌ／ｍｉｎ付近では線形性を有している。
よって、１００ｍｍＨｇで、排気流量４００ｍｌ／ｍｉｎで排気制御する場合、急排弁２１０の供給電流を２００ｍｌ／ｍｉｎとなるように電流値Ｐ７を一定に保持しつつ、定排弁２０８への供給電流を、流量２００ｍｌ／ｍｉｎとなる電流値Ｐ７となるように、フィードバック値を監視しつつ調整する。

また、例えば、圧力２００ｍｍＨｇにおいて、排気流量を６００ｍｌ／ｍｉｎに設定したい場合、急排弁２１０に電流値Ｐ９の電流を供給して、急排弁２１０の流量を、設定する排気流量６００ｍｌ／ｍｉｎの１／２である３００ｍｌ／ｍｉｎにする。加えて、定排弁２０８の流量が３００ｍｌ／ｍｉｎとなるように、流量３００ｍｌ／ｍｉｎで直線性を有する電流値Ｐ９を供給し、且つ、フィードバック値を監視しつつ、定排弁２０８への電流値Ｐ９のみを調整して定排弁２０８の開度を調整する。

より具体的には、所望の排気流量Ｑとした場合、急排弁２１０がＱの１／２の流量となるように、急排弁２１０へ電流を供給し、定排弁２０８への供給電流は、定排弁２０８の流量をＱの１／２にして、定排弁２０８への供給電流だけを、フィードバック調整して、定排弁２０８の流量を制御する。

このように本実施の形態によれば、まず、カフ１０を患者の測定部位に装着し、カフ１０に給気を行う（給気工程）。次いで、カフ１０に接続された急排弁２１０及び定排弁２０８の開度を制御して、カフ１０の排気、つまり、カフ１０のカフ圧を減小していく（排気工程）。カフ１０の排気を行う際に、急排弁２１０の開度を一定にしつつ、定排弁２０８の開度だけを調整することによって、カフ１０の排気を単位時間当たり一定の流量で行う。

これにより、一般的な通常の流量制御弁を用いて、定排弁２０８、急排弁２１０とともに、流量制御が不能となるまで供給電流を減小することなく、簡易な構造で、且つ、容易な制御で、カフの排気を好適に行うことができる。また、定排弁２０８及び急排弁２１０の一方を全閉するための消費電流を増加させることなく、定排弁２０８及び急排弁２１０を、開度と供給電流とが直線性を有する範囲において制御して、所望の排気流量で、カフの排気を行うことができる。これにより、例えば、電池駆動等といった小さい電流でも駆動可能であり、低コスト化を図りつつ、血圧、脈波を好適に測定できる。

なお、本実施の形態において、カフ圧を一定の割合で減小する際に、定排弁２０８が排気の流量を細かく調整し、急排弁２１０が一定の流量で排気する構成としたが、定排弁２０８と急排弁２１０を逆にしてもよい。例えば、定排弁２０８で一定の流量で排気し、急排弁２１０が排気の流量を細かく調整するようにして、カフの排気を行って、カフのカフ圧を減小してもよい。

また、本実施の形態において、定排弁２０８及び急排弁２１０は、それぞれノーマリィーオープン式の電磁弁を排気弁に適用して説明したが、これに限らず、ノーマリィークローズ式の電磁弁を用いて、制御するようにしてもよい。この場合、制御部２１４は、ノーマリィークローズ式の２つの排気弁のうち、一方の排気弁を開きつつ、他方の排気弁の開度を調整することにより、膨張したカフ１０の排気を単位時間当たり一定の流量で行ってカフ１０内のカフ圧を減小する制御を行う構成となる。

また、ここでは、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明をソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係るカフを減圧する方法のアルゴリズムをプログラム言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶しておいて情報処理手段によって、ポンプ２１２、定排弁２０８及び急排弁２１０を備える装置において実行させることにより、本発明に係る生体情報計測装置と同様の機能を実現することができる。

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。

本発明に係る生体情報計測装置は、カフを用いて血圧、脈波を計測する装置として有用である。

１０ カフ
１１ 取り付け面
１２ 帯状袋体
１４ ホルダ
２０ 装置本体
２２ 給排気部
２４ 連結筒部
２７ 被係合部
２８ Ｏリング
８０ ロック機構
１００ 生体情報計測装置
１２６ 被連結部
１２８ 凹部
１４２ 整形部
１４４ 取付部
１４６ タブ
１５２ 係合部
２０２ マニホールド部
２０４ 第１圧力センサ
２０６ 第２圧力センサ
２０８ 定排弁（第１排気弁）
２０ａ 底面
２１０ 急排弁（第２排気弁）
２１２ ポンプ（給気部）
２１４ 制御部
２１６ キー入力部
２１８ 発音部
２２１ バックアップ電池
２２２ 表示部
２２４ 電源部
２２５ 電池
２２６ 無線モジュール部
２４１ 突出筒部
２４２ 外筒部
１４４１ 端辺部
１４４ａ 底面部
１４４ｂ、１４４ｃ ガイド壁部

Claims (5)

1. 膨縮可能に構成されたカフに給気する給気部と、
   それぞれ排気流量の調整が可能であり、前記給気部により膨張した前記カフの排気を行う第１排気弁及び第２排気弁と、
   前記カフの排気開始時の、目標排気流量に応じた前記第１排気弁及び前記第２排気弁のそれぞれの開度に調整した後、前記第２排気弁の開度を一定の開度にしながら、前記第１排気弁の開度をフィードバック調整して、前記目標排気流量となるように、前記カフ内のカフ圧を減小する制御部と、
   を有する、
   生体情報計測装置。
2. 前記第１排気弁及び前記第２排気弁は、供給される電流に応じて排気流量を調整し、
   前記制御部は、前記第１排気弁への供給電流を一定にして対応する開度を維持しつつ、前記第２排気弁への供給電流を調整して、前記カフの排気を行う、
   請求項１記載の生体情報計測装置。
3. 前記第１排気弁は定速排気用の定排弁であり、
   前記第２排気弁は急速排気用の急排弁である、
   請求項１または２に記載の生体情報計測装置。
4. 前記カフ圧を測定する測定部を有し、
   前記制御部は、前記測定部を用いて、前記カフの排気中の前記カフのカフ圧を測定する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の生体情報計測装置。
5. 前記制御部は、測定したカフ圧を用いて、被検者の血圧或いは脈波を計測する、
   請求項４記載の生体情報計測装置。

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