[第1の実施形態]
以下、本発明の第1の実施形態に係る血圧測定装置1の一例について、図1乃至図6を用いて以下例示する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る血圧測定装置1の構成を模式的に示す説明図である。図2は、血圧測定装置1の装置本体2の構成を模式的に示すブロック図である。図3は血圧測定装置1の構成を示すとともに、血圧測定において各カフ71、73に供給する流体の流れの一例を示すブロック図である。図4は血圧測定装置1の構成を示すとともに、血圧測定後の流体の排出における流体の流れの一例を示すブロック図である。図5は、血圧測定装置1の血圧測定における各カフ71、73の圧力の変化及び注入量の変化の一例を示す説明図である。
血圧測定装置1は、生体に装着する電子血圧測定装置である。血圧測定装置1は、例えば、手首等の生体200に装着し、生体200の動脈210から血圧を測定する態様をもつ電子血圧測定装置である。図1、図3及び図4に示すように、血圧測定装置1は、装置本体2と、流体回路3と、を備える。また、例えば、図1に示すように、血圧測定装置1は、少なくとも流体回路3を生体200に固定する、ベルト等の固定具4を含む。なお、図1の生体200は手首を示しているが、生体200は上腕等であってもよい。
図2に示すように、装置本体2は、ケース11と、表示装置12と、操作装置13と、ポンプ14と、流路部15と、開閉弁16と、圧力センサ17と、電力供給部18と、通信装置19と、制御基板20と、を備えている。
ケース11は、例えば、表示装置12、操作装置13、ポンプ14、流路部15、開閉弁16、圧力センサ17、電力供給部18、通信装置19及び制御基板20を収容する。また、ケース11は、表示装置12の一部を外部から視認可能に表示装置12の一部を露出させるか、又は、透明の材料により形成する。なお、ケース11は、流体回路3の構成の一部を収容する構成であってもよい。
表示装置12は、電気的に制御基板20に接続される。表示装置12は、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)又は有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(OELD:Organic Electro Luminescence Display)である。表示装置12は、制御基板20からの制御信号に従って、日時や最高血圧及び最低血圧などの血圧値や心拍数等の測定結果を含む各種情報を表示する。
操作装置13は、使用者からの指令を入力する。例えば、操作装置13は、複数の釦を含み、釦の操作を検出するセンサ、ケース11や表示装置12等に設けられた、感圧式や静電容量式等のタッチパネル、音による指令を受け付けるマイクロフォン等である。操作装置13は、使用者が操作することで、指令を電気信号に変換し、該電気信号を制御基板20へ出力する。
ポンプ14は、例えば圧電ポンプである。ポンプ14は、流体を圧縮し、流路部15を介して圧縮した流体を流体回路3に供給する。ポンプ14は、電気的に制御基板20に接続される。ポンプ14は、制御基板20から与えられる制御信号に基づいて駆動する。ここで、流体は、任意の気体又は任意の液体を採用できる。本実施形態では、流体は、空気である。
流路部15は、ポンプ14、開閉弁16及び圧力センサ17を流体回路3に接続する。流路部15は、チューブ、配管、タンク並びにケース11に形成された中空部及び溝等のいずれか、又は、これらの組み合わせである。具体例として、流路部15は、ポンプ14から二次側への流路を形成するとともに、ポンプ14から二次側への流路の一部を分岐して開閉弁16へ接続する流路15aを形成する。また、流路部15は、開閉弁16を大気へ接続する流路15bを形成する。また、流路部15は、圧力センサ17を流体回路3へ接続する流路15cを形成する。
開閉弁16は、制御基板20と電気的に接続される。開閉弁16は、制御基板20によって制御される。例えば、開閉弁16は、制御基板20の制御によって開閉される。開閉弁16は、流路部15によって大気に接続され、開状態に切り替わることで、ポンプ14及び流体回路3を大気に接続する。
開閉弁16は、ポンプ14の二次側の流路を大気に開放させる排気弁である。また、例えば、開閉弁16は、例えば、開閉弁16の開度又は流路部15の開口面積が、流体抵抗を極力低くなるように設定され、急速な排気を可能とする急速排気弁である。なお、各図において、開閉弁16を急速排気弁16として示す。このような開閉弁16は、血圧測定時に流体回路3へ空気を供給するときにおいて、閉状態に切り替えられる。また、開閉弁16は、流体回路3を排気するときにおいて、制御基板20に制御されることで閉状態から開状態へ切り替えられる。また、開閉弁16は、開度の調整が可能に形成されていてもよい。
圧力センサ17は、流体回路3の二次側に配置されたカフの圧力、本実施形態においては流体回路3の後述するセンシングカフ73の圧力を検出する。具体例として、圧力センサ17は、流路部15を介してセンシングカフ73に流体的に接続され、センシングカフ73内の圧力を検出する。圧力センサ17は、制御基板20と電気的に接続される。圧力センサ17は、検出した圧力に対応する電気信号を制御基板20に出力する。
電力供給部18は、電源である。電力供給部は、例えば、リチウムイオンバッテリ等の二次電池である。電力供給部18は、制御基板20に電気的に接続される。具体例として、電力供給部18は、制御基板20に電力を供給する。電力供給部18は、制御基板20の各構成、並びに、制御基板20を介して表示装置12、操作装置13、ポンプ14、開閉弁16、圧力センサ17及び通信装置19に、駆動用の電力を供給する。
通信装置19は、外部の装置と無線又は有線によって情報を送受信可能に構成される。通信装置19は、例えば、制御基板20によって制御された情報や測定された血圧値及び脈拍等の情報を、外部の装置へ送信し、また、外部の装置からソフトウェア更新用のプログラム等を受信して制御部に送る。
本実施形態において、外部の装置は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ、スマートウォッチ等の外部端末である。
本実施形態において、通信装置19及び外部の装置とは、直接接続されてもよく、ネットワークを介して接続されてもよい。通信装置19及び外部の装置は、4G、5Gといった携帯通信網や、Wimax、Wi-Fi(登録商標)などの無線通信回線を介して接続されてもよい。また、通信装置19及び外部の装置は、Bluetooth(登録商標)、NFC(Near Filed Communication)、赤外線通信といった無線通信手段により接続されてもよい。さらに、通信装置19及び外部の装置は、USB(Universal Serial Bus)やケーブルによるLAN(Local Area Network)接続といった有線通信回線を介して接続されてもよい。このため、通信装置19は、無線アンテナ及びマイクロUSBコネクタ等の複数の通信手段を含む構成であってもよい。
制御基板20は、例えば、基板と、記憶部54と、制御部55と、を備えている。制御基板20は、記憶部54及び制御部55が基板に実装されることで構成される。
基板は、ケース11に固定される。
記憶部54は、基板に実装されるメモリである。記憶部54は、RAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory)等を含む。記憶部54は、各種データを記憶する。例えば、記憶部54は、血圧測定装置1全体及びポンプ14及び流体回路3を制御するためのプログラムデータ、血圧測定装置1の各種機能を設定するための設定データ、圧力センサ17で計測された圧力から血圧値や脈拍を算出するための算出データ等を変更可能に予め格納される。記憶部54は、測定された血圧値や脈拍等の測定値、圧力センサ17で計測された圧力値等の情報を格納する。記憶部54は、制御部55の測定処理部55aで生成された各種データを格納することもできる。
制御部55は、基板に実装される、単数又は複数のプロセッサを含む。プロセッサは、例えば、CPU(Central Processing Unit)である。制御部55は、記憶部54に格納されたプログラムに基づいて血圧測定装置1全体の動作、並びに、ポンプ14及び流体回路3の動作を制御し、所定の動作(機能)を実行させる。また、制御部55は、読み込んだプログラムに従い、当該制御部55内において、所定の演算、解析、処理等を実施する。
制御部55は、表示装置12、操作装置13、ポンプ14、開閉弁16及び各圧力センサ17に電気的に接続されるとともに、電力を供給する。また、制御部55は、操作装置13及び圧力センサ17が出力する電気信号に基づいて、表示装置12、ポンプ14及び開閉弁16の動作を制御する。
例えば、制御部55は、血圧測定装置1全体の動作を制御するメインCPU及び流体回路3の動作を制御するサブCPUを含む。なお、例えば、制御部55は、血圧測定装置1の全てを一つのCPUで行う構成であってもよい。また、例えば、メインCPUは、圧力センサ17が出力する電気信号から、最高血圧及び最低血圧などの血圧値や心拍数などの測定結果を求め、この測定結果に対応した画像信号を表示装置12へ出力する。
例えば、サブCPUは、操作装置13から血圧を測定する指令が入力されると、ポンプ14及び開閉弁16を駆動して流体回路3に圧縮空気を送る。また、サブCPUは、圧力センサ17が出力する電気信号に基づいて、ポンプ14の駆動及び停止、並びに、開閉弁16の開閉を制御する。サブCPUは、ポンプ14及び開閉弁16を制御することで、圧縮空気を流体回路3に供給するとともに、流体回路3を選択的に減圧する。
このような、制御部55は、制御部55が実行する各機能の一部または全部を、一つ或いは複数の集積回路等によりハードウェア的に構成する。例えば、制御部55は、測定処理部55aを有する。測定処理部55aは、例えば、ポンプ14及び開閉弁16を制御して流体回路3に空気を供給し、圧力センサ17で検出された流体回路3の後述するセンシングカフ73の圧力に基づいて、オシロメトリック法により、血圧を算出する。
流体回路3は、カフ構造体6と、管群7と、流体制御部9と、を備える。流体回路3は、管群7によって、カフ構造体6、流体制御部9を流体的に接続する。
なお、ポンプ14から流体回路3に空気を供給するときは、空気の流れはポンプ14側(装置本体2側)が一次側となり、流体回路3側が二次側となるが、排気時においては、開閉弁16側(装置本体2側)が二次側となり、流体回路3側が一次側となる。しかしながら、流体回路3の構成の説明においては、説明の便宜上、ポンプ14からカフ構造体6及び管群7に空気を供給するときの空気の流れ方向を基準に、一次側及び二次側を規定する。
カフ構造体6は、複数のカフを含む。ここで、カフとは、血圧を測定するときに生体の手首等に巻き付けられ、流体が供給されることで膨張する一つ又は多層の袋状構造体を含む。袋状構造体とは、流体により膨張するものである。本実施形態においては、流体が空気であることから、袋状構造体は空気袋である。袋状構造体は、例えば、一対のシート部材を重ねて溶着することで形成される。
例えば、カフ構造体6は、第1カフ71と、第2カフ73と、を含む。第1カフ71は、ポンプ14に流体的に接続される。第1カフ71は、ポンプ14からの空気により膨張する。第1カフ71は、膨張することで、第2カフ73を生体へ押圧する押圧カフである。以下、第1カフ71を押圧カフ71として説明する。押圧カフ71は、例えば、流体的に接続された複数の空気袋が第2カフ73の押圧方向に積層されることで形成される。
第2カフ73は、第1カフ71の二次側に設けられる。第2カフ73は、ポンプ14からの空気により膨張する。第2カフ73は、血圧測定装置1を生体に装着したときに、生体200の動脈210が存する領域に配置される。第2カフ73は、血圧測定において、血圧を算出するためのセンシングカフである。以下、第2カフ73をセンシングカフ73として説明する。センシングカフ73は、空気が供給され、そして、膨張した押圧カフ71によって押圧されることで、膨張した押圧カフ71を介在して生体200の動脈210が存する領域を圧迫する。センシングカフ73は、膨張した押圧カフ71により、生体200側に押圧される。センシングカフ73は、例えば、一つの空気袋により形成される。センシングカフ73は、押圧カフ71に流体制御部9を介して流体的に接続される。本実施形態においては、センシングカフ73が押圧カフ71の二次側に流体制御部9を介して流体的に接続される例を用いて説明する。
管群7は、管や、空気袋を構成するシート部材間に設けられた中空部等の集合である。管群7は、例えば、カフ構造体6に一体に設けられてもよく、また、カフ構造体6とは別体とし、カフ構造体6に接続されていてもよい。
管群7は、押圧カフ71、センシングカフ73、流体制御部9を流体的に接続する。また、管群7は、流路部15に接続される。本実施形態においては、流体制御部9が、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22を有する構成における管群7の例を説明する。
管群7は、例えば、流路部15を介してポンプ14及び開閉弁16と押圧カフ71とを流体的に接続する。管群7は、例えば、流路部15を介して、圧力センサ17とセンシングカフ73とを流体的に接続する。また、管群7は、例えば、押圧カフ71の二次側に第1流体抵抗21、第2流体抵抗22及び大気を直列に流体的に接続するとともに、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22との間にセンシングカフ73を流体的に接続する。
具体的には、管群7は、第1管7aと、第2管7bと、第3管7cと、第4管7dと、第5管7eと、を含む。第1管7aは、流路部15の流路15a及び押圧カフ71に接続される。第1管7aは、流路部15を介して、ポンプ14及び開閉弁16と押圧カフ71とを接続する。
第2管7bは、押圧カフ71及び第1流体抵抗21に接続される。
第3管7cは、一次側から二次側に向かう中途部に分岐部7c1を有し、分岐部7c1において二つの流路に分岐する分岐管である。第3管7cの一次側は、第1流体抵抗21と流体的に接続される。第3管7cの二次側であって、且つ、分岐する一方の管部7c2は、第2流体抵抗22に接続される。第3管7cの二次側であって、分岐する他方の管部7c3は、センシングカフ73に接続される。
第4管7dは、第2流体抵抗22及び大気を接続する。即ち、第4管7dは、一端が第2流体抵抗22の二次側に接続され、そして、他端が外部に開口する。第5管7eは、流路部15の流路15c及びセンシングカフ73に接続される。第5管7eは、流路部15を介して、圧力センサ17とセンシングカフ73とを接続する。
流体制御部9は、二つの流体抵抗21、22の流体抵抗比によって二つのカフ71、73の空気の圧力比を一定に制御する。図1、図4及び図5に示すように、流体制御部9は、例えば、押圧カフ71及びセンシングカフ73の間に設けられる。
流体制御部9は、直列に接続された第1流体抵抗21及び第2流体抵抗を備える。流体制御部9は、第1流体抵抗21の一次側の圧力、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の圧力、並びに、第2流体抵抗22の二次側の圧力に圧力差を生じさせる。流体制御部9は、これら圧力差によって、第1流体抵抗21の一次側の押圧カフ71と、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間に接続されるセンシングカフ73の圧力比を一定に制御する。
第1流体抵抗21は、通過する流体、本実施形態においては空気の抵抗となる。第1流体抵抗21は、例えば、第1流体抵抗21の一次側及び二次側の流路断面積、即ち、第2管7b及び第3管7cの流路断面積よりも小さい流路断面積を有する。第1流体抵抗21は、例えばオリフィスである。第1流体抵抗21は、押圧カフ71からセンシングカフ73までの流路上において、流路を絞ることにより、押圧カフ71へ供給される空気の流量よりも第1流体抵抗21の二次側へ供給される空気の流量を低減する。
第2流体抵抗22は、通過する流体、本実施形態においては空気の抵抗となる。第2流体抵抗22は、例えば、第2流体抵抗22の一次側及び二次側の流路断面積、即ち、第2管7b及び第3管7cの流路断面積よりも小さい流路断面積を有する。第2流体抵抗22は、例えばオリフィスである。
第2流体抵抗22は、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路から大気までの流路上において、流路を絞ることにより、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22に供給された空気の流量よりも第2流体抵抗22の二次側(大気)へ供給される空気の流量を低減する。即ち、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路に供給された空気の一部がセンシングカフ73及び大気へ流れるときに、第2流体抵抗22は、大気側への空気の流れの抵抗となり、センシングカフ73に注入される空気の流量及び大気へ流出する空気の流量を制御する。
このような第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の流体抵抗比は、例えば、第1流体抵抗21と第2流体抵抗22の抵抗比と測定誤差との関係を実験的に求めることで、最適な流体抵抗比を設定される。なお、最適な流体抵抗比とは、理想的には、例えば、手首200に巻かれた血圧測定装置1における動脈210への押圧カフ71による圧迫により、「圧迫力ロス=差圧=押圧カフ圧-センシングカフ圧」となる流体抵抗比である。
流体抵抗比の設定の具体例を挙げると、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の流体抵抗比を異なる流体抵抗比として、複数回血圧を測定し、それぞれの血圧誤差を求め、この血圧測定誤差から最適な流体抵抗比を推定する。例えば、第1の流体抵抗比(第1流体抵抗21/第2流体抵抗22)が0.67であるときの血圧誤差が約5mmHgであり、第2の流体抵抗比が1のときの血圧誤差が約-15mmHgであったとする。この関係性から血圧誤差が0mmHgとなる最適な流体抵抗比が0.75と推定できる。そして、この流体抵抗比となる第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22を設定する。なお、このような第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の流体抵抗比の関係性は血圧測定装置1のカフ71、73の圧迫力により変化するため、カフ71、73の特性に合わせて調整を行う。
次に、このような流体回路3に空気が供給されるときの押圧カフ71及びセンシングカフ73の圧力の変化の一例について、図3及び図5を用いて説明する。図3において、空気の流れを矢印にて、各弁が閉じている流路をXにて示す。
このような流体回路3は、血圧測定時に、制御部55の測定処理部55aによって開閉弁16が閉じられ、ポンプ14の駆動が開始されると、先ず押圧カフ71に供給される。そして、押圧カフ71に供給された空気の一部は第1流体抵抗21を通過して第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路に供給される。このとき、第1流体抵抗21の抵抗に応じた押圧カフ71に供給された空気の一部が、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路に供給される。
第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路に供給された空気の一部は、センシングカフ73に注入され、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路に供給された空気の他は第2流体抵抗22を通過して大気へと排気される。このとき、第2流体抵抗22の抵抗によって、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路に供給された空気のうち、センシングカフ73及び大気の各々に流れる空気の流量が変わる。
また、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の流体抵抗比が設定されていることから、図5(実施形態)に示すように、押圧カフ71の圧力とセンシングカフ73の圧力の圧力比がポンプ14による空気の供給開始から空気の供給停止まで一定となる。具体的に説明すると、図5に示す(従来技術)は、従来技術に係る血圧測定装置の圧力の変化の例である。従来技術の血圧測定装置は、各カフに開閉弁をそれぞれ設け、測定処理部55aで各開閉弁を開閉させ、各カフに接続された圧力センサにより各カフの圧力を制御する。このため、血圧測定開始時において、各開閉弁を制御するために調整を要する。一方で、本実施形態の流体制御部9は、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗の分圧を利用することで、供給された空気が第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22が通過するだけで空気の供給開始から空気の供給停止まで圧力比が一定となる。
次に、このような流体回路3に供給された空気を排気するときの押圧カフ71及びセンシングカフ73の圧力の変化の一例について、図4を用いて説明する。図4において空気の流れを矢印で示す。
流体回路3は、血圧測定後に流体回路3の排気が開始されると、制御部55の測定処理部55aによってポンプ14が停止し、開閉弁16が開く。これにより押圧カフ71の開閉弁16側が大気と接続することから、押圧カフ71内の空気が開閉弁16側へと流れる。また、センシングカフ73の空気は、第2流体抵抗22を介して大気に排気される。押圧カフ71の排気が進むと、押圧カフ71の圧力が減少し、押圧カフ71の圧力がセンシングカフ73の圧力よりも低圧となると、センシングカフ73の空気は、第2流体抵抗22を介した大気への排気に加え、第1流体抵抗21を通って押圧カフ71へ移動し、開閉弁16から大気へと排気される。このように、流体回路3の排気が行われる。
次に、このように構成された血圧測定装置1を用いた血圧測定時の制御の一例を、図6に示す流れ図を用いて説明する。
先ず、血圧測定装置1が生体200に装着された状態で、使用者が操作装置13を操作して血圧測定開始の指令を行う。操作装置13は、血圧測定開始の指令として、電気信号を制御部55に出力する。制御部55が操作装置13からの電気信号を受けると、測定処理部55aは、開閉弁16を閉状態に切り替え、ポンプ14の駆動を開始し、押圧カフ71及びセンシングカフ73の加圧を行う(ステップST101)。そして、測定処理部55aは、圧力センサ17で測定した圧力が所定の圧力であるか否かを判定する(ステップST102)。ここで、所定の圧力とは、センシングカフ73によって血圧が測定できるセンシングカフ73の圧力であり、予め記憶部54に記憶される。
センシングカフ73の圧力が所定の圧力でない場合(ステップST102のNO)には、測定処理部55aは、ポンプ14の駆動を継続する。センシングカフ73の圧力が所定の圧力に達すると(ステップST102のYES)、測定処理部55aは、ポンプ14を停止し、押圧カフ71への空気の供給を停止する。また、測定処理部55aは、開閉弁16を開状態に切り替えて、押圧カフ71の減圧を開始する(ステップST103)。このとき、測定処理部55aは、開閉弁16の開度を調整するか、又は、開閉弁16の開閉の切り替えを繰り返し行うことで、緩やかに押圧カフ71の減圧を行う。
測定処理部55aは、圧力センサ17で測定した圧力から血圧値を算出する(ステップST104)。次に、測定処理部55aは、算出した値を血圧値として決定してよいか否かを判定する(ステップST105)。なお、算出した値を血圧値として決定して良いか否かの閾値は、記憶部54に予め記憶される。また、血圧値を決定する閾値は、検出された血圧値、センシングカフ73の圧力等により適宜設定される。算出した値を血圧値として決定できない場合(ステップST105のNO)には、測定処理部55aは押圧カフ71の減圧を継続する(ステップST103)。算出した値を血圧値と決定した場合(ステップST105のYES)には、測定処理部55aは、表示装置12に血圧値を表示し(ステップST106)、記憶部54に測定した血圧値を記録(格納)する(ステップST107)。次いで、測定処理部55aは、開閉弁16の開度を最大とするか、開閉弁16を開状態とし、押圧カフ71及びセンシングカフ73の排気を行う(ステップST108)。そして、測定処理部55aは、血圧測定を終了し、次回、血圧測定開始の指令があるまで待機し、血圧測定開始の指令を受けると、再びステップST101に戻り、血圧測定を開始する。
このように構成された血圧測定装置1によれば、流体回路3は、押圧カフ71の二次側に第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22を設け、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路にセンシングカフ73を接続し、第2流体抵抗22の二次側を大気に接続する。この構成により、血圧測定においてポンプ14により空気が供給されると、押圧カフ71及びセンシングカフ73の圧力比が一定になる。このため、血圧測定において、制御部55の測定処理部55aによる空気の注入処理の工程が不要となり、測定時間の短縮となる。このため、体動等のアーチファクトの影響が解消され、血圧測定装置1は、実使用でのロバスト性が向上する。
また、押圧カフ71及びセンシングカフ73の圧力差は、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の流体抵抗比によって設定できる。このため、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22は、空気が通過するだけで、押圧カフ71及びセンシングカフ73が好適な圧力比で膨張する。よって、血圧測定装置1は、押圧カフ71及びセンシングカフ73の圧力比を一定にするために、ポンプ14及び開閉弁16以外の制御部55等により電気的に制御される構成部品を要しない。
よって、血圧測定装置1は、血圧測定における制御が簡素化できるとともに、消費電力を低減できる。また、電気的な制御を要さない第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22を装置本体2に配置する必要がなく、流体制御部9を装置本体2外に設けることで、装置本体2の小型化が可能となる。
さらに、図5に示すように、従来の血圧測定装置の押圧カフ71及びセンシングカフ73の一次側にそれぞれ開閉弁を設けて、検出した圧力に基づいて各開閉弁を制御する場合と比較して、血圧測定装置1は、ポンプ14の駆動開始時から圧力比を一定にできる。よって、ポンプ14の駆動開始から血圧の測定を行う迄の時間を短縮することができる。
また、流体回路3の排気時において、センシングカフ73の空気の排気は、第1流体抵抗21、押圧カフ71及び開閉弁16を介して大気へ排気するとともに、第2流体抵抗22を介して大気へ排気する二つの流路によって行われる。このため、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22を用いたとしても、センシングカフ73の排気効率の低下を極力抑制できる。また、第1流体抵抗21が押圧カフ71の二次側に配置されることから、生体をより圧迫する押圧カフ71を優先的に排気し、押圧カフ71の圧力がセンシングカフ73を下回った時にセンシングカフ73の排気速度が増加する。このため、血圧測定装置1は、血圧測定終了後の生体の圧迫による生体への負荷を低減することができる。
上述したように、第1の実施形態に係る血圧測定装置1によれば、押圧カフ71の二次側に第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22を設け、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路にセンシングカフ73を接続し、第2流体抵抗22の二次側を大気に接続した。よって、血圧測定装置1は、押圧カフ71及びセンシングカフ73の圧力比を一定とすることができる。
[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態に係る血圧測定装置1Aについて、図7乃至図9を用いて説明する。
図7は第2の実施形態に係る血圧測定装置1Aの構成を模式的に示す説明図である。図8は血圧測定装置1Aの構成を示すとともに、血圧測定において各カフ71、73に供給する流体の流れの一例を示すブロック図である。図9は血圧測定装置1の構成を示すとともに、血圧測定後の流体の排出における流体の流れの一例を示すブロック図である。なお、第2の実施形態に係る血圧測定装置1Aのうち、第1の実施形態に係る血圧測定装置1と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
血圧測定装置1Aは、血圧測定装置1と同様に、生体200に装着する電子血圧測定装置である。図7乃至図9に示すように、血圧測定装置1Aは、装置本体2Aと、流体回路3Aと、を備える。
流体回路3Aは、カフ構造体6と、管群7と、流体制御部9Aと、を備える。流体制御部9Aは、直列に接続された第1流体抵抗21及び第2流体抵抗と、第1流体抵抗21に並列に設けられた弁23と、を備える。
弁23は、一次側の圧力が二次側の圧力よりも低い場合に開く。具体的には、弁23は、押圧カフ71側の圧力が第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路(センシングカフ73)側の圧力以上であるときに閉じ、押圧カフ71側の圧力が第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路側の圧力よりも低くなると開く。このような弁23は、例えば、血圧測定時において押圧カフ71及びセンシングカフ73に空気を供給するときに常時閉である。また、弁23は、押圧カフ71の圧力がセンシングカフ73の圧力よりも下回ったときに開く。弁23は、例えば、チェックバルブである。各図において、弁23をチェックバルブ23として示す。
例えば、弁23のクラッキング圧は、押圧カフ71及びセンシングカフ73の排気に好適な圧力に設定される。具体例として、押圧カフ71の圧力がセンシングカフ73の圧力を下回ったときに弁23が開くよう、弁23のクラッキング圧は、0mmHgに設定される。
なお、弁23は、排気時に押圧カフ71の空気がセンシングカフ73側へと流れることを防止可能に、一次側の圧力が二次側の圧力よりも低い場合に開く構成である。しかしながら、流体回路3Aの排気において押圧カフ71からセンシングカフ73へ実質的に空気が流れないのであれば、弁23は、一次側の圧力が二次側の圧力よりも若干低い場合に開くクラッキング圧(例えば、15mmHg)に設定されていてもよい。
なお、弁23を第1流体抵抗21と並列に接続するために、例えば、第2管7bは、一次側から二次側に向かう中途部に分岐部7b1を有し、分岐部7b1において二つの流路に分岐する分岐管である。第2管7bの一次側は、押圧カフ71と流体的に接続される。第2管7bの二次側であって、且つ、分岐する一方の管部7b2は、第1流体抵抗21に接続される。第2管7bの二次側であって、分岐する他方の管部7b3は、弁23に接続される。
また、第3管7cは、一次側から二次側に向かう中途部に分岐部7c1を有し、分岐部7c1において三つの流路に分岐する分岐管である。第3管7cの一次側は、第1流体抵抗21と流体的に接続される。第3管7cの二次側であって、且つ、3つに分岐する第1の管部7c2は、第2流体抵抗22に接続される。第3管7cの二次側であって、3つに分岐する第2の管部7c3は、センシングカフ73に接続される。第3管7cの二次側であって、3つに分岐する第3の管部7c4は、弁23の二次側に接続される。
このような流体回路3Aは、血圧測定時に、制御部55の測定処理部55aによって開閉弁16が閉じられ、ポンプ14の駆動が開始されると、先ず押圧カフ71に空気が供給される。押圧カフ71に先に空気が供給されることから、弁23の一次側の圧力が二次側の圧力よりも高くなり、弁23は閉じる。そして、押圧カフ71に供給された空気の一部は第1流体抵抗21を通過して第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路に供給される。このとき、第1流体抵抗21の抵抗に応じた押圧カフ71に供給された空気の一部が、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路に供給される。
第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路に供給された空気の一部は、センシングカフ73に注入され、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路に供給された空気の他は第2流体抵抗22を通過して大気へと排気される。このとき、第2流体抵抗22の抵抗によって、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路に供給された空気のうち、センシングカフ73及び大気の各々に流れる空気の流量が変わる。
また、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の流体抵抗比が設定されていることから、押圧カフ71の圧力とセンシングカフ73の圧力の圧力比がポンプ14による空気の供給開始から空気の供給停止まで一定となる。
また、流体回路3Aは、血圧測定後に流体回路3Aの排気が開始されると、制御部55の測定処理部55aによってポンプ14が停止し、開閉弁16が開き、押圧カフ71の開閉弁16側が大気と接続することから、押圧カフ71内の空気が開閉弁16側へと流れる。また、センシングカフ73の空気は、第2流体抵抗22を介して大気に排気される。
また、押圧カフ71の排気が進み、押圧カフ71の圧力がセンシングカフ73の圧力よりも低圧となると、センシングカフ73の空気は、第2流体抵抗22を介した大気への排気に加え、第1流体抵抗21を通って押圧カフ71へ移動し、開閉弁16から大気へと排気される。
加えて、弁23が開き、弁23を通る流路がバイパス路となり、センシングカフ73の排気速度が増加する。そして、押圧カフ71及びセンシングカフ73の排気が進み、押圧カフ71及びセンシングカフ73の圧力が大気圧となる。このように、流体回路3Aの排気においては、押圧カフ71がセンシングカフ73よりも優先的に急速排気される。そして、流体回路3Aは、押圧カフ71の圧力がセンシングカフ73の圧力よりも下回ると、弁23が開き、押圧カフ71及びセンシングカフ73が急速排気される。これらのように、流体回路3Aの排気が行われる。
このように構成された血圧測定装置1Aによれば、上述した第1の実施形態に係る血圧測定装置1と同様の効果を奏する。加えて、第1流体抵抗21と並列に、弁23を設けることで、排気時にセンシングカフ73の圧力が押圧カフ71より高いときに弁23が開き、センシングカフ73の空気が第1弁23を通過し、流体抵抗21、22を通らないバイパス路を通り押圧カフ71を介して大気に排気される。よって、二つ流体抵抗21、22を設けても、流体抵抗が配置されていないバイパス路を介してセンシングカフ73の排気が可能となる。よって、血圧測定装置1は、流体抵抗21、22を有する構成であっても、センシングカフ73の排気速度が低下することを防止できる。
特に、このような流体制御部9Aの構成は、ポンプ14の能力が低いときに有効となる。即ち、ポンプ14の能力が低く大気圧への流入が大きい場合は、所定の流量以下となるように押圧カフ71と大気開放と間に配置される第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の流体抵抗値(第1流体抵抗の値+第2流体抵抗の値)を大きく設定することになる。このため、排気時にセンシングカフ73の空気が第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22を通過するときに流量が低下する。このため、センシングカフ73の排気速度が低下する。しかしながら、流体制御部9Aのように、バイパス路を設けることで、センシングカフ73の急速排気が可能となる。
上述したように、第2の実施形態に係る血圧測定装置1Aによれば、押圧カフ71の二次側に第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22を設け、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路にセンシングカフ73を接続し、第2流体抵抗22の二次側を大気に接続した。よって、血圧測定装置1Aは、押圧カフ71及びセンシングカフ73の圧力比を一定とすることができる。
[第3の実施形態]
次に、第3の実施形態に係る血圧測定装置1Bについて、図10乃至図12を用いて説明する。
図10は第3の実施形態に係る血圧測定装置1Bの構成を模式的に示す説明図である。図11は血圧測定装置1Bの構成を示すとともに、血圧測定において各カフ71、73に供給する流体の流れの一例を示すブロック図である。図12は血圧測定装置1の構成を示すとともに、血圧測定後の流体の排出における流体の流れの一例を示すブロック図である。なお、第3の実施形態に係る血圧測定装置1Bのうち、第2の実施形態に係る血圧測定装置1Aと同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
血圧測定装置1Bは、血圧測定装置1Aと同様に、生体200に装着する電子血圧測定装置である。図10及び図12に示すように、血圧測定装置1Bは、装置本体2と、流体回路3Bと、を備える。
流体回路3Bは、カフ構造体6と、管群7と、流体制御部9Bと、を備える。流体制御部9Bは、直列に接続された第1流体抵抗21及び第2流体抵抗と、第1流体抵抗21に並列に設けられた第1弁23と、第1流体抵抗21に並列、且つ、第1弁23と並列に接続された第2弁24及び第3流体抵抗25を備える。
第1弁23は、上述した第2の実施形態の血圧測定装置1Aに用いられる弁23である。
第2弁24は、一次側の圧力が二次側の圧力よりも高い場合に開く。具体的には、第2弁24は、押圧カフ71側の圧力がセンシングカフ73側の圧力よりも所定の圧力以上となると開く。このような第2弁24は、例えば、押圧カフ71の圧力がセンシングカフ73の圧力よりも所定の圧力だけ高いクラッキング圧となったときに開く。第2弁24は、例えば、チェックバルブである。
第3流体抵抗25は、通過する空気の抵抗となる。第3流体抵抗25は、例えば、第3流体抵抗25の一次側及び二次側の流路断面積、即ち、第3管7c及び第4管7dの流路断面積よりも小さい流路断面積を有する。第3流体抵抗25は、例えばオリフィスである。
このような第2弁24のクラッキング圧及び第3流体抵抗25の流体抵抗値は、血圧測定時に、押圧カフ71及びセンシングカフ73の圧力比を制御でき、且つ、センシングカフ73の圧力を早く所定の圧力にすることができる圧力に設定される。
なお、第2弁24及び第3流体抵抗25を、第1流体抵抗21と並列に接続するために、例えば、第2管7bは、一次側から二次側に向かう中途部に分岐部7b1を有し、分岐部7b1において三つの流路に分岐する分岐管である。
第2管7bの一次側は、押圧カフ71と流体的に接続される。第2管7bの二次側であって、且つ、分岐する三つの管部7b2、7b3、7b4は、第1流体抵抗21、第1弁23及び第2弁24にそれぞれ接続される。
また、第3管7cは、一次側から二次側に向かう中途部に分岐部7c1を有し、分岐部7c1において四つの流路に分岐する分岐管である。第3管7cの一次側は、第1流体抵抗21と流体的に接続される。第3管7cの二次側であって、且つ、4つに分岐する管部7c2、7c3、7c4、7c5は、第2流体抵抗22、センシングカフ73、第1弁23の二次側及び第3流体抵抗25に接続される。また、例えば、管群7は、第2弁24及び第3流体抵抗25を接続する第6管7fを備える。
このような流体回路3Bは、血圧測定時に、制御部55の測定処理部55aによって開閉弁16が閉じられ、ポンプ14の駆動が開始されると、先ず押圧カフ71に供給される。押圧カフ71に先に空気が供給されることから、第1弁23は、一次側の圧力が二次側の圧力よりも高くなったときに閉じる。また、第2弁24は、一次側の圧力が二次側の圧力よりも所定値(例えば、150mmHg)以上高くなったときに開く。そして、押圧カフ71に供給された空気の一部は第1流体抵抗21及び第3流体抵抗25を通過して第1流体抵抗21及び第3流体抵抗25と第2流体抵抗22との間の流路に供給される。このとき、第1流体抵抗21及び第3流体抵抗の抵抗値に応じた押圧カフ71に供給された空気の一部が、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路に供給される。
第1流体抵抗21及び第3流体抵抗25と第2流体抵抗22との間の流路に供給された空気の一部は、センシングカフ73に注入され、第1流体抵抗21及び第3流体抵抗25と第2流体抵抗22との間の流路に供給された空気の他は第2流体抵抗22を通過して大気へと排気される。このとき、第2流体抵抗22の抵抗によって、第1流体抵抗21及び第3流体抵抗25と第2流体抵抗22との間の流路に供給された空気のうち、センシングカフ73及び大気の各々に流れる空気の流量が変わる。
また、第1流体抵抗21及び第3流体抵抗25と第2流体抵抗22との流体抵抗比が設定されていることから、押圧カフ71の圧力とセンシングカフ73の圧力の圧力比がポンプ14による空気の供給開始から一定で、押圧カフ71及びセンシングカフ73の圧力が上昇する。
また、流体回路3Bは、血圧測定後に流体回路3の排気が開始されると、制御部55の測定処理部55aによってポンプ14が停止し、開閉弁16が開き、押圧カフ71の開閉弁16側が大気と接続することから、押圧カフ71内の空気が開閉弁16側へと流れる。また、センシングカフ73の空気は、第2流体抵抗22を介して大気に排気される。また、押圧カフ71の排気が進むと、押圧カフ71の圧力が減少し、センシングカフ73の圧力との差が所定値以下になると、第2弁24が閉じ、センシングカフ73の空気は、第2流体抵抗22を介した大気への排気に加え、第1流体抵抗21を通って押圧カフ71へ移動し、開閉弁16から大気へと排気される。加えて、押圧カフ71の圧力がセンシングカフ73の圧力よりも低圧となると、第1弁23が開き、センシングカフ73の空気は、第1弁23を介して押圧カフ71へ移動する。このように、流体回路3の排気が行われる。
このように構成された血圧測定装置1Bによれば、上述した第2の実施形態に係る血圧測定装置1Aと同様の効果を奏する。加えて、流体制御部9Bは、第1流体抵抗21と並列に、直列に配置した第2弁24及び第3流体抵抗25を備える。これにより、血圧測定装置1Bは、血圧測定時に、押圧カフ71とセンシングカフ73との差圧を低減し、センシングカフ73の圧力の所定の圧力への上昇速度を向上できる。また、ポンプ14の能力の低減が可能となる。
具体的に説明すると、圧力比を制御する場合、押圧カフ71の圧力が高くなるにつれ、センシングカフ73の圧力との差圧が大きくなるため、より能力の高いポンプが必要となる。しかしながら、血圧測定装置1Bは、第1流体抵抗21と並列に設けた第2弁24及び第3流体抵抗25によって、押圧カフ71及びセンシングカフ73の差圧を低減できる。よって、血圧測定装置1Bは、ポンプ14に高い能力を要求することなく、センシングカフ73を血圧測定に要する圧力へ上昇させる時間を短くできる。
[第4の実施形態]
次に、第4の実施形態に係る血圧測定装置1Cの構成を、図13及び図14を用いて説明する。なお、第4の実施形態に係る血圧測定装置1Cは、生体として手首200に装着するウェアラブルタイプの血圧測定装置に上述した第3の実施形態に係る血圧測定装置1Bを適用した例である。第4の実施形態に係る血圧測定装置1Cの構成のうち、上述した第3の実施形態に係る血圧測定装置1Bと同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図13に示すように、血圧測定装置1Cは、装置本体2と、流体回路3Bと、装置本体2を手首に固定する固定具であるベルト4と、ベルト4及び手首200の間に配置されるカーラ5と、を備える。
図13に示すように、装置本体2のケース11は、外郭ケース31と、外郭ケース31の手首200側とは反対側(外方側)の開口を覆う風防32と、を備える。また、ケース11は、外郭ケース31の内部の手首200側に設けられた裏カバーを備えている。
外郭ケース31は、円筒状に形成される。外郭ケース31は、外周面の周方向で対称位置にそれぞれ設けられた一対のラグ31aと、2つの一対のラグ31a間にそれぞれ設けられるバネ棒31bと、を備えている。風防32は、例えば、円形状のガラス板である。また、外郭ケース31内には、各構成品を支持する基部が設けられる。
表示装置12は、外郭ケース31の基部上であって、且つ、風防32の直下に配置される。
操作装置13は、使用者からの指令を入力可能に構成される。例えば、操作装置13は、図13に示すように、ケース11に設けられた複数の釦41と、釦41の操作を検出するセンサと、表示装置12又は風防32に設けられたタッチパネル43と、を備える。操作装置13は、使用者が操作することで、指令を電気信号に変換する。センサ及びタッチパネル43は、電気的に制御基板20に接続され、電気信号を制御基板20へ出力する。
図13に示すように、ベルト4は、一方の一対のラグ31a及びバネ棒31bに設けられた第1ベルト61と、他方の一対のラグ31a及びバネ棒31bに設けられた第2ベルト62と、第1ベルト61及び第2ベルト62を接続する接続具と、を備える。ベルト4は、カーラ5を介して手首200に巻き付けられる。なお、本実施形態において、接続具は、第1ベルト61が備える尾錠61bである。
第1ベルト61は、所謂親と呼ばれ、第2ベルト62と連結可能な帯状に構成される。第1ベルト61は、図13に示すように、ベルト部61a及び尾錠61bを有する。ベルト部61aは、帯状に構成される。ベルト部61aは、弾性変形可能な樹脂材料で形成される。また、ベルト部61aは、可撓性を有するとともに、ベルト部61aの長手方向の伸縮が抑制されるシート状のインサート部材を内部に有する。
ベルト部61aは、一方の端部にバネ棒31bが設けられ、他方の端部に尾錠61bが設けられる。第1ベルト61の一方の端部は、設けられたバネ棒31bが一対のラグ31aの間に配置されることで、第1ベルト61が外郭ケース31に回転可能に保持される。
第2ベルト62は、所謂剣先と呼ばれ、帯状に形成される。第2ベルト62は、弾性変形可能な樹脂材料で形成される。また、第2ベルト62は、例えば、可撓性を有するとともに、第2ベルト62の長手方向の伸縮が抑制されるシート状のインサート部材を内部に有する。
第2ベルト62は、尾錠61bに固定される。第2ベルト62は、一方の端部にバネ棒31bが設けられる。第2ベルト62の一方の端部に設けられたバネ棒31bが一対のラグ31aの間に配置されることで、第2ベルト62が外郭ケース31に回転可能に保持される。
このようなベルト4は、尾錠61bによって第1ベルト61及び第2ベルト62が一体に接続され、外郭ケース31とともに、手首200の周方向に倣った環状となる。ベルト4は、手首の周方向に倣った環状となることで、カーラ5を押圧し、カーラ5を血圧測定装置1Bの装着者の手首の周方向に倣うように、弾性変形させる。
カーラ5は、図13に示すように、手首200の周方向に倣って湾曲する帯状に構成される。カーラ5は、一端と他端が離間して形成される。カーラ5は、例えば、一端側の外面が装置本体2の裏カバー側に固定されるか、または、装置本体2の裏カバーや基部に一体に形成される。カーラ5は、例えば、一端及び他端が装置本体2よりも手首200の一方の側方側に突出した位置に配置される。これにより、カーラ5は、血圧測定装置1Bを手首200に装着したときに、一端及び他端が手首200の側方に配置される。また、カーラ5は、所定の距離だけ離間して一端及び他端が隣接する。カーラ5は、例えば、樹脂材料で形成される。
このようなカーラ5は、一端及び他端がベルト4の第2ベルト62と対向する向きで外郭ケース31に固定される。また、カーラ5は、少なくとも、手首200の手の平側と対向する位置が、手首200の手の平側に沿って周方向に沿って湾曲することで、手首200の手の平側と対向するカフ構造体6を、手首200の手の平側の形状に倣って湾曲させた状態で保持する。
また、カーラ5は、可撓性及び形状保持性を有する硬さを有する。ここで、可撓性とは、カーラ5にベルト4の外力が印加されたときに径方向に形状が変形することをいう。例えば、可撓性とは、ベルト4によってカーラ5が押圧されたときに、手首に近接するか、手首の形状に沿うか、又は、手首の形状に倣うように側面視の形状が変形することをいう。また、形状保持性とは、外力が印加されないときに、カーラ5が予め賦形された形状を維持できることをいう。例えば、形状保持性とは、本実施形態においてはカーラ5の形状が手首の周方向に沿って湾曲する形状を維持できることである。カーラ5は、内周面にカフ構造体6が配置される。
例えば、流体回路3Bは、カフ構造体6、管群7及び流体制御部9Bが一体に形成される。例えば、流体回路3は、カフ構造体6の一部に、管群7及び流体制御部9Bを一体に組み込むことで構成される。
具体例として、カフ構造体6は、図13及び図14に示すように、押圧カフ71と、センシングカフ73と、流体制御部9Bと、を含む。なお、図14は、カーラ5及びカフ構造体6の構成を示す展開図である。カフ構造体6は、カーラ5の手首の手の平側の内周面に、カーラ5の内周面から手首側に向かって、押圧カフ71及びセンシングカフ73の順に積層して固定される。
なお、カフ構造体6は、押圧カフ71及びセンシングカフ73の間に、例えば、センシングカフ73を支持する背板72を有している。具体例として、背板72は、手首200の手の平側を覆う長さに形成される。背板72は、手首の形状に沿った状態で、押圧カフ71からの押圧力をセンシングカフ73の背板72側の主面に伝達する。
押圧カフ71は、例えば、カーラ5の長手方向の長さと略同じ長さに設定される。押圧カフ71は、複数の、例えば二層の空気袋81と、長手方向の一端側に設けられた接続部84と、を含む。押圧カフ71は、長手方向の他端側に、流体制御部9Bが設けられる。
ここで、空気袋81とは、袋状構造体である。複数の空気袋81は、積層され、積層方向に流体的に連通する。空気袋81は、一方向に長い矩形状の袋形状に形成される。また、空気袋81は、短手方向の幅が、カーラ5の短手方向の幅と同じか又は若干小さい幅に設定される。空気袋81は、例えば、二枚のシート部材を組み合わせ、一方向に長い矩形枠状に熱により溶着することで構成される。また、二層の空気袋81は、二つの空気袋81を熱により溶着して一体に組み合わせるか、又は、隣り合う空気袋81の対向するシート部材同士を溶着したあとに空気袋81を溶着して形成することで構成される。
接続部84は、例えばニップルである。接続部84は、空気袋81から突出する。接続部84は、流路部15に接続される第1管7aである。
センシングカフ73は、例えば、手首の動脈が存する領域に配置可能な長さに設定される。センシングカフ73は、血圧測定装置1Bを手首に装着したときに、手首の動脈が存する領域に対向する。ここで、動脈とは、橈骨動脈及び/又は尺骨動脈である。センシングカフ73は、膨張することで手首の手の平側の動脈が存する領域を圧迫する。センシングカフ73は、膨張した押圧カフ71により、手首側に押圧される。
具体例として、センシングカフ73は、一つの空気袋91と、空気袋91と連通する流路体92と、流路体92の先端に設けられた接続部93と、を含む。このようなセンシングカフ73は、二枚のシート部材を一体に溶着することで構成される。
空気袋91は、一方向に長い矩形状に構成される。空気袋91は、例えば、手首の動脈が存する領域に配置可能な長さに設定される。空気袋91は、例えば、一方向に長い二枚のシート部材を組み合わせ、一方向に長い矩形枠状に熱により溶着することで構成される。
流路体92は、空気袋91の長手方向の一方の縁部の一部に一体に設けられる。具体例として、流路体92は、空気袋91の装置本体2に近い端部に設けられる。また、流路体92は、例えば、空気袋91の短手方向の幅よりも小さい幅で一方向に長い形状に形成され、先端が円形状に形成される。流路体92は、先端に接続部93を有する。
流路体92は、二枚のシート部材に接続部93を配置した状態で、二枚のシート部材を一方向に長い枠状に熱により溶着することで構成される。なお、空気袋91は、二枚のシート部材を矩形枠状に溶着する溶着部の一部を非溶着とし、流路体92を形成する溶着部と連続する構成とすることで、空気袋91及び流路体92が流体的に連続する。
接続部93は、例えばニップルである。接続部93は、流路体92の先端に設けられる。また、接続部93の先端は、流路体92を構成する二枚のシート部材のうち、カーラ5と対向する側のシート部材から外部に露出する。接続部93は、流路部15に接続される。
このような、流路体92及び接続部93は、接続部93を介して流路部15に接続され、空気袋91と圧力センサ17とを接続する第5管7eを構成する。
このように構成されたカフ構造体6は、押圧カフ71が管群7の第1管7aを含み、センシングカフ73が第5管7eを含む。
流体制御部9Bは、例えば、カーラ5の内面であって、且つ、手首の手の平側の端部に配置される。流体制御部9Bは、押圧カフ71及びセンシングカフ73の端部に一体に形成される。具体例として、流体制御部9Bは、押圧カフ71の端部に一体に形成され、そして、一部がセンシングカフ73と流体的に接続される。
例えば、流体制御部9Bは、第2管7bと、第3管7cと、第4管7dと、第1流体抵抗21と、第2流体抵抗22と、第1弁23と、第2弁24と、第3流体抵抗25と、を含む。流体制御部9Bは、第2管7bと、第3管7cと、第4管7dと、第1流体抵抗21と、第2流体抵抗22と、第1弁23と、第2弁24と、第3流体抵抗25とが一体に形成される。
第2管7b、第3管7c及び第4管7dは、例えば、押圧カフ71の一方の空気袋81を構成する一対のシート部材の一部により形成される。例えば、第2管7b、第3管7c及び第4管7dは、一対のシート部材を溶着するときに、第2管7b、第3管7c及び第4管7dを構成する領域を溶着しないことで一対のシート部材の間に形成される隙間である。第1流体抵抗21、第2流体抵抗22、第1弁23、第2弁24及び第3流体抵抗25は、第2管7b、第3管7c及び第4管7dを構成する一対のシート部材の間の隙間に配置される。また、第3管7dの合流部7c1の二次側の管部7c3は、センシングカフ73に接続される。
このように構成された血圧測定装置1Cは、上述した第3の実施形態に係る血圧測定装置1Bと同様の効果を奏する。加えて、血圧測定装置1Cは、第2管7b、第3管7c、第4管7d、第1流体抵抗21、第2流体抵抗22、第1弁23、第2弁24及び第3流体抵抗25を一体に形成して流体制御部9Bを形成し、押圧カフ71及びセンシングカフ73の端部に一体に接続する。また、流体制御部9Bは、カーラ5の端部に配置する構成とした。このような血圧測定装置1Cは、カーラ5上に押圧カフ71及びセンシングカフ73とともに一体に配置できる構成であることから、装置本体2に流体制御部9Bを配置する必要がなく、装置本体2の小型化が可能となる。加えて、カーラ5の端部に配置することから、血圧測定時に、流体制御部9Bが血圧測定を阻害することも防止できる。
[他の実施形態]
なお、本発明は上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した例では、各実施形態に係る血圧測定装置1、1A、1B、1Cにおいて、流体回路3、3A、3Bは、装置本体2外に配置される例を説明したがこれに限定されない。例えば、血圧測定装置1、1A、1Bは、流体回路3、3A、3Bの一部構成を装置本体2に収容する構成としてもよい。
具体例として、図15に示す第5の実施形態に係る血圧測定装置1Dのように、例えば、流体回路3Bの構成のうち、流体制御部9Bを構成する第1流体抵抗21、第2流体抵抗22、第1弁23、第2弁24及び第3流体抵抗25と、これらを他の構成と流体的に接続するための管群7の一部を装置本体2内に収容する構成としてもよい。また、流体制御部9、9Bも、同様に、装置本体2に収容する構成としてもよい。
また、上述した例では、第3の実施形態に係る血圧測定装置1Bを手首200に装着するウェアラブルタイプの血圧測定装置に適用する例として、第4の実施形態に係る血圧測定装置1Cの説明をしたがこれに限定されない。例えば、第1の実施形態に係る血圧測定装置1及び第2の実施形態に係る血圧測定装置1Aを第4の実施形態に係るウェアラブルタイプの血圧測定装置1Cと同等のウェアラブルタイプの血圧測定装置に適用してもよい。
また、血圧測定装置1、1A、1Bは、上腕に装着する構成であってもよい。このような構成とする場合においては、血圧測定装置1、1A、1Bは、第1カフ71を上腕に巻き付ける巻付カフ71とし、第2カフ73を測定用カフ73とすればよい。例えば、第6の実施形態に係る上腕に装着する血圧測定装置1Eの例を図16に示す。なお、上腕に装着する血圧測定装置1Aにおいても、同様に、第1カフ71を巻付カフとすればよい。また、このような上腕に装着する血圧測定装置1、1Aとした場合には、自動巻き付け機能を有する構成としてもよい。
また、上述した各血圧測定装置1、1A、1Bは、血圧測定の一例として、減圧測定方式を例示して説明したが、これに限定されない。各血圧測定装置1、1A、1Bは、血圧測定の一例として、加圧測定方式としてもよい。このような加圧測定方式の血圧測定装置1、1A、1Bとする場合には、第7の実施形態に係る血圧測定装置として、開閉弁16を、急速排気が可能な急速排気弁とし、加圧測定方式で血圧測定を行えばよい。
また、例えば、上述した例では、血圧測定装置1、1A、1B、1C、1Dは、二つのカフ71、73を有する構成を説明したがこれに限定されない。即ち、血圧測定装置は、3つ以上のカフを有する構成としてもよい。
複数のカフを有する血圧測定装置とする場合には、例えば、最も一次側のカフの二次側に複数の流体抵抗を直列に設け、隣り合う流体抵抗の間にそれぞれカフを接続するとともに、最も二次側の流体抵抗を大気に接続すればよい。
3つのカフを有する例として、図17に示す第8の実施形態に係る血圧測定装置1Fを用いて説明する。血圧測定装置1Fは、例えば、装置本体2と流体回路3Fを有する。そして、流体回路3Fは、押圧カフ71、センシングカフ73に加えて、第3カフ74として、手首の手の甲側に設けられ、膨張することで手首の手の側方を引っ張る引張カフ74や、手首の手の甲側を押圧するアシストカフ等を設けることができる。なお、カフは4以上であってもよい。
また、このように、3つのカフ71、73、74を有する構成とする場合には、例えば、図17に示すように、引張カフ74の二次側に第1~第3の流体抵抗21、22、26を直列に接続し、第3流体抵抗26を大気に接続する。また、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間に押圧カフ71を接続し、そして、第2流体抵抗22及び第3流体抵抗26の間に、センシングカフ73を接続する。また、例えば、第1弁23を第1流体抵抗21の一次側に接続するとともに、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の間の流路並びに第2流体抵抗22及び第3流体抵抗26の間の流路に接続する。また、例えば、第2弁24及び第4流体抵抗25を第2流体抵抗22に並列に接続する。
このような構成とすることで、3つのカフ71、73、74を有していても、流体抵抗21、22、26による分圧を利用して、圧力比を一定に制御できる。
また、複数のカフを設ける構成においては、上述した第8の実施形態に係る血圧測定装置1Fの構成に限定されない。例えば、図18に示す第9の実施形態に係る血圧測定装置1Gのように、押圧カフ71及びセンシングカフ73は、流体制御部9Bにより接続し、引張カフ74及び押圧カフ71は、第3弁27及び第4流体抵抗28を介して接続してもよい。
例えば、第3弁27は、引張カフ74の圧力が押圧カフ71の圧力より高く、引っ張りカフ74及び押圧カフ71の差圧が所定の差圧となった場合に開くチェックバルブである。第3弁27のクラッキング圧力及び第4流体抵抗28の抵抗値は、引張カフ74の二次側への空気の流入量や、各カフ71、73、74の膨張に要する圧力等によって適宜設定される。
このような血圧測定装置1Gは、引張カフ74を先行して膨張させ、押圧カフ71及びセンシングカフ73をその後膨張させることで、各カフ71、73、74の膨張時の皺を低減できる。また、血圧測定装置1Gは、第3弁27及び第4流体抵抗28の一方を設ける構成としてもよい。
また、他の例として、図19に示す第10の実施形態に係る血圧測定装置1Hの流体回路3のように、第8の実施形態に係る血圧測定装置1Fの構成と同様の構成とし、さらに、第1流体抵抗21の一次側にチェックバルブとして第3弁29を設ける構成としてもよい。例えば、図19に示すように、第3弁29を、引張カフ74の二次側と第3弁29の二次側の圧力が所定の差圧以上で開くクラッキング圧としてもよい。このような血圧測定装置1Hは、引張カフ74及び第3弁29の二次側の圧力が所定の圧力となると第3弁が開き、押圧カフ71及びセンシングカフ73に空気が供給される。また、このような血圧測定装置1Hとする場合には、第1弁23を2つ設ける構成としてもよい。なお、第1弁23を2つ設ける構成の例として、図19に第1チェックバルブ23、第4チェックバルブ23を示す。
また、血圧測定装置1Hの変形例として、図20に示す第11の実施形態に係る血圧測定装置1Iとして、流体回路3Iの第3弁29Iを引っ張りカフ74及び第3弁29の二次側の圧力が所定の圧力となると、第3弁29Iが閉じ、それ以降、押圧カフ71及びセンシングカフ73への空気の供給が停止する。
また、上述した例では、流体抵抗比によって複数のカフ及び大気の空気の圧力比を一定に制御(差圧制御)する流体制御部9、9A、9Bとして、二つ以上の流体抵抗21、22、24、25、28を用いる例を説明した。また、流体抵抗21、22、24、25、28は、オリフィスである例を説明した。ここで、オリフィスとは、流路を絞ることで、流体が流れたときに、オリフィスの下流側で圧力を下げる流量抵抗である。
ここで、オリフィスは、粘性の影響により低圧での流量抵抗(流体抵抗)が増加し、オリフィス径が小さい程、流量抵抗の増加が顕著となる。このため、小さいオリフィス径のオリフィスを並列接続することで、圧力依存性が高い流量抵抗を得ることができる。また、大きいオリフィス径のオリフィスを直列接続することで、圧力依存性の低い流量抵抗を得ることができる。例えば、直列に配置される流量抵抗のオリフィス径は、並列に配置される流量抵抗のオリフィス径よりも大径に設定される。このように、オリフィス径と、複数の流量抵抗の配置を設定することで、圧力依存性を加味した流体抵抗21、22、24、25、28とすることができる。
よって、血圧測定装置1に2つ以上用いられる流体抵抗21、22、24、25、28の少なくとも1つは、オリフィスである流量抵抗を複数組み合わせることで構成されてもよい。即ち、流体抵抗21、22、24、25、28は、複数の流量抵抗を直列、並列、又は、直列と並列との組み合わせとして、圧力依存性を適宜設定される構成であってもよい。
複数の流量抵抗を直列、並列、又は、直列及び並列に設けることで、流体抵抗21、22、24、25、28は、抵抗値と圧力依存性を任意に設定することができる。換言すると、複数の流量抵抗を適宜設定することで、流体制御部9、9A、9Bは、求めるカフ特性に厳密に一致させることができるようになる。即ち、流体制御部9、9A、9Bの差圧制御においては、カフ内の圧力値によっては差圧と押圧カフの圧迫力不足との乖離が大きくなることがある。しかし、流体抵抗21、22、24、25、28の圧力依存性を好適に設定することで、血圧測定装置は、カフ構造体6によって手首200を圧迫する圧力を低圧又は高圧といったように、任意の圧迫特性に設定できる。よって、差圧と押圧カフの圧迫力不足との乖離をカフ内の圧力値によらず小さくすることができ、血圧測定装置による血圧測定の精度を向上することができる。
次に、このような複数のオリフィス(流量抵抗)を用いた第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22を有する血圧測定装置1の例として、第12の実施形態に係る血圧測定装置1を図21乃至図29を用いて説明する。
図21は、第12の実施形態に係る血圧測定装置1を示す説明図である。例えば、図21に示すように、血圧測定装置1は、押圧カフ71とセンシングカフ73との間に設けられる第1流体抵抗21と、センシングカフ73と大気との間に設けられる第2流体抵抗22と、を備える。
例えば、第1流体抵抗21は、オリフィスにより形成された、直列に配置される複数、例えば3つの流量抵抗21a、21b、21cを有する。例えば、第2流体抵抗22は、オリフィスにより形成された、並列に配置される複数、例えば3つの流量抵抗22a、22b、22cを有する。また、直列に配置される流量抵抗21a、21b、21cのオリフィス径は、例えば、並列に配置される3つの流量抵抗22a、22b、22cのオリフィス径よりも大径に設定される。
このように構成された血圧測定装置1によれば、直列に3つの流量抵抗21a、21b、21cが接続される第1流体抵抗21とすることで、押圧カフ71及びセンシングカフ73の間において、圧力依存性の低い流量抵抗を得ることができる。また、並列に3つの流量抵抗22a、22b、22cが接続される第2流体抵抗22とすることで、センシングカフ73及び大気の間において、圧力依存性が高い流量抵抗を得ることができる。
なお、図22に示す第12の実施形態に係る血圧測定装置1の変形例のように、第1流体抵抗21を複数の流量抵抗21a、21b、21cが並列に接続される構成とし、第2流体抵抗22を複数の流量抵抗22a、22b、22cが直列に接続される構成としてもよい。また、例えば、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の一方を単体の流体抵抗(オリフィス)によって形成し、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22の他方を並列又は直列に複数の流量抵抗を接続する構成としてもよい。
なお、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22を、それぞれ複数の流体抵抗を直列に配置した構成としてもよく、また、それぞれ複数の流体抵抗を並列に配置した構成としてもよい。
なお、複数の流体抵抗を直列、並列、又は、直列及び並列とする場合には、オリフィスを複数組み合わせる構成であってもよいが、例えば、機器の小型化の為に、オリフィスフィルム又はオリフィスシートを用いる構成であってもよい。
次に、オリフィスフィルムを用いて並列に流量抵抗(オリフィス)が接続された流体抵抗100の例を、図23及び図24に示す。
例えば、流体抵抗100は、図21に示す第2流体抵抗22、又は、図22に示す第1流体抵抗21の一例であるが、上述した各実施形態の流体抵抗21、22、24、25、28に適宜用いることができる。流体抵抗100は、主本体101と、副本体102と、オリフィス孔110aが複数形成されたオリフィスフィルム110と、を備える。主本体101及び副本体102は、例えば、嵌合等によって固定されることで、オリフィスフィルム110をカシメて保持する。例えば主本体101及び副本体102は、主本体101の先端と副本体102の後端とが嵌合な径に設定される。
例えば、主本体101及び副本体102は、流路を形成可能に、中空の円筒状に形成される。オリフィスフィルム110は、主本体101及び副本体102の間に保持される。また、オリフィスフィルム110は、主本体101及び副本体の中空部と対向する領域に、複数のオリフィス孔110aが形成される。この各々のオリフィス孔110aが流量抵抗を形成する。なお、オリフィス孔110aの数及び径は、適宜設定できる。
このように構成された流体抵抗100によれば、複数の並列に配置された流量抵抗(オリフィス)をオリフィスフィルム110に形成された複数のオリフィス孔110aにより形成することができる。よって、流体抵抗100は、小型とすることができる。該流体抵抗100を用いることで、血圧測定装置を小型とすることができる。
次に、オリフィスフィルムを用いて直列に流量抵抗(オリフィス)が接続された流体抵抗100の例を、図25及び図26に示す。
例えば、流体抵抗100は、図22に示す第2流体抵抗22、又は、図21に示す第1流体抵抗21の一例であるが、上述した各実施形態の流体抵抗21、22、24、25、28に適宜用いることができる。流体抵抗100は、主本体101と、複数の副本体102と、キャップ103と、オリフィス孔110aが単数形成されたオリフィスフィルム110と、を備える。主本体101、複数の副本体102及びキャップ103は、例えば、嵌合等によって積層して固定されることで、間にそれぞれオリフィスフィルム110をカシメて保持する。
例えば、主本体101、複数の副本体102及びキャップ103は、流路を形成可能に、中空の円筒状に形成される。キャップ103は、例えば、先端部が平面状に形成され、先端部に他の部材が固定できない径に形成される。主本体101及び副本体102、隣り合う副本体102同士、副本体102及びキャップ103は、それぞれ嵌合可能な径に設定される。なお、流体抵抗100の小型化のために、先端側の副本体102及びキャップ103を固定してオリフィスフィルム110を保持する構成としたが、キャップ103を有さず、主本体101及び複数の副本体102で複数のオリフィスフィルム110を保持する構成としてもよい。
オリフィスフィルム110は、主本体101、複数の副本体102及びキャップ103の間に保持される。また、オリフィスフィルム110は、主本体101及び副本体の中空部と対向する領域に、オリフィス孔110aが形成される。この各々のオリフィス孔110aが流量抵抗を形成する。
このように構成された流体抵抗100は、複数の直列に配置された流量抵抗(オリフィス)であるオリフィス孔110aが形成されたオリフィスフィルム110を複数直列に配置することで形成できる。よって、流体抵抗100は、小型とすることができる。該流体抵抗100を用いることで、血圧測定装置を小型とすることができる。
なお、流体抵抗100は、これら構成に限定されず、例えば、特開2019-173796に開示されるように、軸方向に沿って隣接する各オリフィス孔が互いに径方向に偏移して形成されてもよい。また、図27及び図28に示すように、流路を形成可能に中空に形成された主本体101の先端にオリフィスシート110を接着する構成としてもよい。このような流体抵抗100のオリフィス孔110aが形成されたオリフィスシート110は、例えば、円筒状の基部104に一体成形されるか、又は、基部104に接着される。そして、基部104は、主本体101に接着される。例えば、オリフィスシート110及び基部104は、レーザー加工技術などの各種微細加工技術を用いて形成される。なお、微細加工技術は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)に用いられる加工技術と同様の技術を用いることができる。
また、複数のオリフィスを用いた第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22を有する血圧測定装置1の例として、複数の流量抵抗を直列及び並列に配置した第12の実施形態に係る血圧測定装置1の他の変形例を図29に示す。
図29に示すように、第1流体抵抗21及び第2流体抵抗22は、複数の流量抵抗を直列及び並列に接続することで構成される。第1流体抵抗21は、例えば、3つの流量抵抗21a、21b、21cを直列に接続するとともに、この流量抵抗21a、21b、21cと、単数の流量抵抗21d及び単数の流量抵抗21eをそれぞれ並列に接続する例である。第2流体抵抗22は、例えば、直列に接続した3つの流量抵抗22a、22b、22c、直列に接続した3つの流量抵抗22d、22e、22f、及び、直列に接続した3つの流量抵抗22g、22h、22iを並列に接続する構成である。
このように、複数の流体抵抗を直列及び並列に接続する構成とする場合には、図25に示すような主本体101、複数の副本体102及びキャップ103の間に配置する複数のオリフィスフィルム110のいずれか、又は、全てに、複数のオリフィス孔110aを設ける構成としてもよく、また、図23に示すような流体抵抗100を複数並列に接続する構成であってもよい。
これら第12の実施形態及びその変形例に示すように、血圧測定装置に2つ以上用いられる流体抵抗の少なくとも1つを、複数のオリフィス(流量抵抗)を直列、並列、又は、直列及び並列に用いることで、圧力依存性を管理して、差圧制御を行うことができる。
また、本発明は上述した各実施形態に限定されない。例えば、カフ構造体6では、複数のカフは、適宜設定可能であり、上述した押圧カフ、センシングカフ、引張カフ、巻き付けカフ、測定用カフ以外のカフであってもよい。
また、上述した例では、流体回路3の各構成部品は、電気的に制御されず、装置本体2外に設けられる構成部品によって定義したがこれに限定されない。即ち、流体回路3は、構成として、カフ構造体6、管群7及び流体制御部9、9A、9Bに加え、ポンプ14、開閉弁16及び圧力センサ17をさらに含む構成としてもよい。
また、流体回路3の構成部品は、装置本体2の小型化を鑑みると、装置本体2外に設けられることが好ましいが、装置本体2に収容されてもよいことは勿論である。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。