JPH021223A - 血圧モニタ装置 - Google Patents
血圧モニタ装置Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
血圧モニタ装置に関し、特に、モーションアーティファ
クトを検出するとともにそのアーティファクトに関連し
たエラーを防止することにより、正確な血圧測定が得ら
れる血圧モニタ装置に関するものである。
血圧モニタ装置の発達について、大きな関心が集まって
いる。血圧モニタの技術分野で有望なものにおいては、
シリコンチップに配列された複数の小さな感圧素子を有
する動脈圧力計(トノメータ)が用いられている。この
ように感圧素子列を用いた方式は、米国特許第3.12
3,068号(R,P、ビグリアノ)、第3.219,
035号(G、L、ブレスマン、 P、M、ニューガー
ド、ジョン、J、アイグ)、第3,880.145号(
E、F、ブリック)、第4,269,193号(エラカ
ール)、第4.423.738号(P、M、ニューガー
ド)、および、「動脈血圧の連続的な非観血式測定用の
トランスジューサ」の第73頁乃至第81頁(G、L、
プレスマン、 P、M、ニューガード著:IEEE (
電気電子学会)送信機、生物医学、電子工学部門、 1
963年4月発行)に記載されている。
皮膚近傍の動脈上に位置決めされた感圧素子列を含むト
ランスジューサに対して、動脈を閉塞させない程度に動
脈壁を平たくする押圧力を付与することが行われている
。個々の感圧素子は、血圧が測定される動脈の管腔より
も少なくとのその動脈の幅方向において寸法が小さくさ
れているとともに、トランスジューサ自体は、個々の感
圧素子のうちの一つ以上が少なくともその動脈の直上に
位置するように配置される。血圧のモニタに際しては、
各感圧素子のうちの一つからの出力信号が選択されて利
用される。このとき、動脈の略中央部上に位置する感圧
素子からの出力信号(圧脈波信号)を選択すれば、動脈
内の血圧が正確に測定されるのである。動脈上の中央部
以外に位置する他の感圧素子からの出力信号によっては
、通常、中央部からの出力信号と比較して正確な血圧測
定が得られない。これは、中央部上以外の感圧素子によ
っては、最高血圧値および最低血圧値と圧脈波信号の上
ピーク値および下ピーク値との偏差が正確に得られない
ためである。
圧素子は所謂モーションアーティファクトに対して反応
し易く、モーションアーティファクトを正常な脈波形と
誤って検出するおそれがあるため、血圧測定の精度が充
分に得られないという問題があった。本発明は、かかる
不都合を解決するため、モーションアーティファクトを
検出するとともにそのモーションアーティファクトが誤
って脈波形として検出されることを防止する手段を設け
たものである。
、その要旨とするところは、感圧素子を生体内の動脈上
に位置させる圧力センサと、その圧力センサを動脈に向
かつて付勢する押圧手段とを備えたトランスジューサを
用い、前記感圧素子から出力される信号に基づいて前記
生体の血圧値を監視する形式の血圧モニタ装置であって
、(a)前記圧力センサの前記生体に対する相対的な押
圧力を検出する押圧力検出手段と、ω)前記押圧力が前
記生体の体動を検出するために予め定められた設定値を
超えたか否かを判定する判定手段と、を含むことにある
。
どによりモーションアーティファクトが発生させられた
場合には、圧力センサの生体に対する相対的な押圧力が
そのモーションアーティファクトによって影響されるこ
とから、押圧力検出手段により検出された圧力センサの
押圧力が判定手段において予め定められた設定値を超え
たと判断されて、モーションアーティファクトの発生が
検出されるのである。
前記設定値を超えたと判定された場合には、予め定めら
れた所定期間だけ前記感圧素子からの出力信号の読込み
を停止させる読込停止手段を含むものである。
して圧力センサの押圧力が設定値を超えた場合には、読
込停止手段により感圧素子からの出力信号の読込みが停
止させられるので、モーションアーティファクトが誤っ
て脈波形として読み込まれることが防止されて、血圧測
定が正確に行われるという利点がある。
る。
10が生体の手首において撓骨動脈上に装着された状態
が示されている。トランスジューサIOは、通常の腕時
計と同様にして、バンド12が生体の一部に巻回される
ことにより固定されている。トランスジューサ10に接
続されている配管14には、トランスジューサ10にお
いて送受信される電気信号を搬送するための電線が含ま
れている。また、配管14には、トランスジューサ10
内の圧力室40に対して圧縮気体を供給する空気配管も
含まれており、その圧力室40に圧縮気体が供給される
ことにより、後述の圧力センサ20が生体の表皮に接触
させられるようになっている。
体の手首の撓骨動脈24上にトランスジューサ10が固
定されている状態を示している。
部材18を備えたピストン16の一部がハウジング11
から突き出しており、撓骨28に向かって撓骨動脈24
を押圧してそれを平たくする。
持されており、圧力室40内に供給される圧力に対応し
た推力で突き出される。押圧部材18の底面には、圧力
センサ20が固着されている。
とを表すため、バンド12の両端部12゜および12′
′は、図において接地されているように示されているが
、実際には、バンド12は通常の腕時計と同様にして手
首に巻回されている。
れた圧力センサ20の斜視図である。圧力センサ20に
は、複数の感圧素子22A乃至22Jが設けられている
。それら感圧素子22A乃至22Jは、従来の集積回路
技術に基づいて、局部的に薄肉部が設けられることによ
り形成されている。予め定められた厚み寸法のシリコン
チップなどを形成するための技術については、米国特許
第3.888.708号(ワイズ他: 「シリコンにお
ける所定厚み領域の形成方法(Method for
Forming Regions of Predet
ermined Th1ckness in 5ilt
con)」に記載されている。第3図に示す圧力センサ
20においては、各感圧素子22A乃至22Jが2列に
配列されている。但し、このような感圧素子22A乃至
22Jの配列は、図を簡略化して理解を容易とするため
に示されたものである。実際には、感圧素子の数は、好
適な血圧測定が得られる範囲で種々変更が可能であり、
また、感圧素子はシリコン基板内において種々のパター
ンにて配置され得る。
いて働く物理的要素を、それぞれ機械的要素に置き換え
て表す断面図である。なお、トランスジューサIOは、
前記米国特許第4,269.193号(J、S、エラカ
ール)に記載されているものと同様に構成されている。
A、’22B、22C。
24の直上部に位置するように、撓骨動脈24上に配置
される。各感圧素子22A乃至22Jの寸法は、撓骨動
脈24の直径よりもそれぞれ充分に小さくされているこ
とから、感圧素子22A乃至22Jのうちの複数が撓骨
動脈24直上部に位置し得るのである。生体の表皮26
および撓骨動脈24は、トランスジューサ10に対して
供給される押圧力によって押圧される。撓骨動脈24の
中央部上に位置する感圧素子からは、血圧モニタにおい
て用いられる圧力信号、すなわち撓骨動脈24内に発生
する脈波を表す信号が出力される。動脈中央部上に位置
する感圧素子を選択する方法については、前記米国特許
第4.269.193号に記載されている。また、動脈
内に発生する実際の脈波形を最適に検出する感圧素子を
決定する方式については、本発明の出願と同日に米国へ
特許出願された「血圧モニタ装置(八ctive El
ement 5etection for Conti
nuous Blood Pressure Monj
torTransducer )に記載されている。こ
こで、たとえば、感圧素子22Eが撓骨動脈24の中央
部上にあると判定された場合には、残りの感圧素子22
A乃至22Dおよび22F乃至22Jは表皮26および
撓骨動脈24を押圧するための押圧面として機能する。
支持されている。撓骨動脈24の動脈壁は、張力は伝達
するが曲げモーメントは伝達しない薄膜と考えられる。
対応して平坦部を形成するとともに、血圧測定期間中は
、撓骨28上において支持された状態となる。図に示す
ように、トランスジューサ10内の前記圧力室40内に
圧縮気体が供給されると、トランスジューサlOおよび
ハンド12によって、適当な押圧力が撓骨動脈24に対
して付与されるとともに、感圧素子22A乃至22Jが
撓骨動脈24上にて位置固定とされることにより、撓骨
動脈24内の圧力変動がトランスジューサアレイ22の
うちの撓骨動脈24上に対応する感圧素子によって検出
されるのである。以上のような押圧作動は、次のように
置き換えて説明することができる。すなわち、各感圧素
子22A乃至22Jの一面は、一端を硬質の支持板32
によりそれぞれ支持されている各スプリング30A、3
0B、30C,30D、30E。
それぞれ支持されており、その支持板32と固定部材3
8との間には、押圧力発生器36が設けられている。
でも、固定部材38と支持板32との間の接続は非常に
強固であって、感圧素子22A乃至22Jが撓骨28と
の関係で強く押圧されるので、各感圧素子22A乃至2
2Jは撓骨動脈24に対して位置固定とされ得るのであ
る。しかしながら、かかる方式は実用的ではないため、
本実施例においては、空気押圧装置を備えた押圧力発生
器36が設けられることにより、感圧素子22A乃至2
2Jに対して固定部材38から供給される押圧力が一定
に維持されるようになっている。この押圧力発生器36
においては、ばね定数には殆ど零とされている。前記空
気押圧装置については、前述の米国特許第3,219,
035号および第4,269,193号や、「動脈血圧
の連続的な非観血式測定用のトランスジューサ」などの
文献に記載されている。
圧モニタ用押圧力制御装置(Pressurizati
on System for Continuous
Blood Pressure Mon1tor Tr
ansducer) Jには、さらに改良が加えられた
形態の空気押圧装置が記載されている。
ぞれ強固に固定されることにより、撓骨動脈24が平坦
に押圧され、延いては血圧測定が正確に実行されるので
ある。したがって、スプリング30A乃至30Jは、可
及的に固く、すなわちばね定数に=ωとなるようにされ
ることが理想的である。
スプリング30A乃至30Jのばね定数が動脈から皮膚
に至る組織の定数の約10倍程度とされると、トランス
ジューサ10の押圧力が適当である場合には、実際の血
圧値が正確に測定されるのである。
サ20を備えたトランスジューサ10のシステム構成を
概略的に示すブロック線図である。
には図示せず)からの出力信号(圧脈波信号)は、配線
42を介してマルチプレクサ44に入力される。マルチ
プレクサ44から出力された信号は、A/D変換器46
にてデジタル化された後、マイクロプロセッサ48に供
給される。マイクロプロセッサ48からは、レコーダ、
CRT。
0に対して信号が出力される。同時に、マイクロプロセ
ッサ48からは、押圧力制御装置52に対して信号が供
給される。この押圧力制御装置52は、圧力供給源54
を制御することにより、ピストン16に供給される押圧
力を最適に維持するものである。また、マイクロプロセ
ッサ48の作動は、記憶回路56内に予め記憶されたプ
ログラムにより制御されるか、或いはキーボードなどの
入力手段58を用いて使用者が入力することにより制御
される。トランスジューサ10の圧力室40内の圧力は
、圧力供給源54に接続された圧カドランスジューサ5
3から出力されるフィードバック信号に対応して維持さ
れるのである。このフィードバック信号は、圧力室40
内の圧力を表し、且つピストン16の押圧力に比例して
いる。
出力された後、A/D変換器55にてデジタル化されて
、マイクロプロセッサ48に供給される。
から出力された信号波形(圧脈波)が示されている。な
お、その一つ以外の感圧素子からも、略同様の信号波形
が出力される。圧力センサ20が最適の押圧力で押圧さ
れるとともに、感圧素子22A乃至22Jのうちの撓骨
動脈24の中央部上に位置する感圧素子が正確に選択さ
れた場合には、選択された感圧素子から出力される脈波
形は撓骨動脈24内の血圧波形に対応するのである。
感圧素子からの信号波形の上ピークおよび下ピークに対
応した、最高血圧値および最低血圧値と、各心拍におけ
る最高および最低血圧値間の差である脈波振幅とが決定
され、且つそれらが表示・記録装置50上に表示される
。撓骨動脈24の中央部上に位置する感圧素子にて検出
される信号波形を用いた方法は、前記米国特許第4,2
69,193号に記載されているものであり、本実施例
においては説明を省略する。
圧縮気体に対応して、約Om+!!Hg乃至30mm1
1gの範囲内で変化させられるが、その圧力室40内の
圧力が、約70 mm11g程度、すなわち撓骨動脈2
4に対する最適押圧力に一旦到達すると、その最適押圧
力において維持されるのである。
通常は、圧力室40内の圧力は10mm11gよりも小
さい値でしか変化しない。しかし、たとえば、腕を動か
すことなどの生体の体動に起因して、感圧素子にて誤っ
た信号が検出されてしまう。
にて検出されるとともに、その圧力変化を表すフィード
バック信号がA/D変換器55を介してマイクロプロセ
ッサ48に供給される。すなわち、圧カドランスジュー
サ53からのフィードバック信号を用いて、生体の体動
が間接的に検出されるのである。そして、生体の体動が
検出されている間は、血圧測定の精度を阻害することの
ないように、感圧素子22A乃至22Jからの出力信号
の読込みを一旦中止させる。
ロプロセッサ48の作動を説明すると、先ず、ステップ
31において、圧力センサ20の押圧力P、が圧カドラ
ンスジューサ53からのフィードバック信号に基づいて
読み込まれる。次いで、ステップS2において、圧力セ
ンサ20の押圧力P、が予め定められた判断基準値P0
を超えたか否かが判断される。判断基準値P。は、体動
を検出するために予め実験的に求められた値であり、た
とえば10 mmt1g程度の値に設定される。押圧力
P、が判断基準値P0を超えない状態では、ステップS
3の実行が保留されて、通常の血圧モニタが実行される
。しかし、押圧力P、が判断基準値P。を超えると、ス
テップS3においてA/D変換器46を通して供給され
る圧脈波を表す信号データの読込みが中止される。この
中止は、たとえば、体動の検出から一定時間(たとえば
3秒)あるいは一定拍数(たとえば3拍)m続されても
よい。なお、血圧測定におけるモーションアーティファ
クトの影響に対してより鋭い、または鈍い反応をするよ
うに設定する場合には、上記10mm11g或いは3秒
の設定値は種々変更し得るものであることはいうまでも
ない。
、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変更
が加えられ得るものである。
されるトランスジューサが生体に装着された状態を示す
図である。第2図は、第1図のトランスジューサを2−
2線から見た断面図であり、トランスジューサが動脈に
対して適当な押圧力で押圧されている状態を示している
。第3図は第1図のトランスジューサに設けられた圧カ
センサ内の感圧素子が単結晶シリコン基板内に形成され
た状態を示す斜視図である。第4図は第1図のトランス
ジューサの動脈に対する押圧作動を機械的に置き換えて
説明するための断面図である。第5図は、複数の感圧素
子からの出力信号をモニタして動脈の血圧を測定するた
めの構成要素を示すブロック線図である。第6図は生体
の脈波形を経時的に示すことにより最高および最低血圧
値、脈波幅をそれぞれ示すタイムチャートである。第7
図は、第5図に示す装置の作動の要部を示すフローチャ
ートである。 10;トランスジューサ 20:圧力センサ 22A−J:r$圧圧子 子4:撓骨動脈(動脈) 40:圧力室 53:圧カドランスジューサ 出願人 コーリン電子株式会社 Flo、3 4−日g
Claims (2)
- (1)感圧素子を生体内の動脈上に位置させる圧力セン
サと、該圧力センサを該動脈に向かって付勢する押圧手
段とを備えたトランスジューサを用い、前記感圧素子か
ら出力される信号に基づいて前記生体の血圧値を監視す
る形式の血圧モニタ装置であって、 前記圧力センサの前記生体に対する相対的な押圧力を検
出する押圧力検出手段と、 前記押圧力が前記生体の体動を検出するために予め定め
られた設定値を超えたか否かを判定する判定手段と、 を含むことを特徴とする血圧モニタ装置。 - (2)前記押圧力が前記設定値を超えたと判定された場
合には、予め定められた所定期間だけ前記感圧素子から
の出力信号の読込みを停止させる読込停止手段をさらに
含むものである請求項1に記載の血圧モニタ装置。
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