JPH037138A

JPH037138A - 光電容積脈波血圧計

Info

Publication number: JPH037138A
Application number: JP1142047A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Soma; 孝博相馬
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1991-01-14
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: JPH0618555B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は光電容積脈波血圧計、特にその自動光量ゲイン
調整機能に関するものである。

［従来の技術］従来の光電容積脈波血圧計においては、何等かの理由に
より脈波が小さいか又は大きく飽和してしまう場合には
、エラー信号を出して送受光素子の位置をかえることを
うながすか、又は減圧過程中に発行素子の数を変えるか
の方法による調整を行なっており、広い範囲の調整をこ
まかく行なうことができなかった。すなわち、固定され
たゲイン・光量によると動脈と発光あるいは受光素子の
位置関係や皮膚色等生体のバラツキ等による脈波検出感
度のバラツキを吸収しきれず、発光あるいは受光素子の
位置をかえて感度の良い場所をさがさなければならない
煩わしさがあった。又２〜３個のＬＥＤにより減圧時に
光量調整しているものがあるが、調整範囲は狭く上記の
バラツキを吸収できるものではなかった。

又、検出脈波振幅が小さい場合にゲインを優先的に変え
たり、又振幅が大きい場合に光量を優先的に変えたりす
ると、ゲインが大きい状態で調整がなされてしまうため
、Ｓ／Ｎ比の悪化をまねいていた。すなわち、調整時に
、たとえば脈波検出感度が高い場合に光量を減らしても
調整できるがゲインが下がっておらずＳ／Ｎ比の悪化を
招く。

同様に、脈波検出感度が低い場合に光量を換えても調整
できるが、ゲインを上げてしまった場合にはＳ／Ｎ比の
悪化を招く。

更に、脈波増幅器はＡＣアンプであり、増幅度や光量を
換える゛ことによりアンプのバイアスレベルが大きく変
化してしまい、このアーチファクトを脈波と誤認識する
場合があるため、調整したあとにしばらく不感帯を設け
ることのよってこれに対応していた。すなわち、調整時
のＡＣ増幅回路の不安定な時間に調整波の確認の無い脈
波検出を行うと誤った確認がなされる為、ある時間の不
感帯を設けて対応するため、調整時間が長くなる欠点が
あった。特に、血圧計の場合は静脈を閉塞する圧力以上
で腕あるいは指をしめつけて調整しており、調整時間が
長いとうつ血を起しやすかった。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、前記従来の欠点を除去し、光量とゲインの両
方を広い調整範囲で調整でき、感度のバラツキを吸収可
能とした光電容積脈波血圧計を提供する。

又、光量及びゲインの調整をし、Ｓ／Ｎ比の悪化を極力
小さくする光電容積脈波血圧計を提供する。

又、調整時のＡＣ増幅器のバイアス点のあばれを小さく
して、不感時間を最小のレベルにし調整時間を短くする
光電容積脈波血圧計を提供する。

［課題′を解決するための手段］この課題を解決するために、本発明の光電容積脈波血圧
計は、カフ圧の減圧時に、赤外光の血液による吸光或は
乱反射により検出される脈波に基づいて血圧を計測する
光電容積脈波血圧計において、カフ圧を設定する圧力値設定手段と、該設定値で一時カ
フ圧の昇圧を止めて、圧力をホールドするカフ圧制御手
段と、前記圧力値のホールド時に、脈波の振幅が規格値
内に入るよう発光素子の光量及びゲインを調整する光量
ゲイン調整手段とを備える。

ここで、前記光量ゲイン調整手段は、脈波の振幅が規格
値以下の場合にはゲインを上げずに優先的に光量を増し
、一方脈波の振幅が規格値以上の場合には脈波増幅器の
ゲインを優先的に下げる。

更に、前記光量ゲイン調整手段はフィルタ増幅回路を有
し、前記光量ゲイン調整手段による光量及びゲインの調
整時には、フィルタ増幅回路の時定数を小さい値に変更
する時定数変更手段を端太る。

［実施例］以下、添付図面に従って本発明による実施例を詳細に説
明する。

第１図は実施例の光電容積脈波血圧計の構成を示すブロ
ック図である０図において、ｌはカフであり、人の上腕
手首又は指先に巻き付ける。２はゴム管であり、カフ１
内への空気の流路な成す。

３は圧力ポンプであり、カフｌ内に圧力空気を送り込む
、４は急排弁であり、カフｌ内の圧力を急速に減少させ
る。５は微排弁であり、カフｌ内の圧力を一定速度（例
えば２〜３　ｍｍｌ＋ｇ／５ｅｃ）で減少させる。６は
圧力センサであり、カフｌ内の圧力に応じて電気的パラ
メータを変化させる。７は圧力検出アンプ（ＡＭＰ）で
あり、圧力センサ６の電気的パラメータを検出し、これ
を電気的信号に変換し、かつ増幅してアナログのカフ圧
信号Ｐを出力する。

８はカフｌ内に設置された脈波センサであり、脈動する
動脈血流に光を照射するＬＥＤ８ａと、該動脈血流によ
る反射光を検出するフォトトランジスタ８ｂを含む、９
は脈波検出アンプ（ＡＭＰ）であり、フォトトランジス
タ８ｂの出力信号を増幅してアナログの脈波信号Ｍ（血
管内容積変化信号）を出力する。ここで、ＬＥＤ８ａに
は光量を自動的に変化させる光量制御部１８が接続され
、一方脈波検出アンブ９には、ゲインを自動的に変化さ
せるゲイン制御部１９ａと脈波検出フィルタ・アンプ９
を構成する後述するフィルタアンプ９１．９２の時定数
を変化させる時定数制御部１９ｂとが接続されている。

１０はＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）であり、アナログ信号Ｍ
、ＰをデジタルデータＤに変換する。

１１は制御部（ｃｐｕ）であり、本光電容積脈波血圧計
の主制御を行う、ＣＰＵＩ　ｌは調整圧力を記憶する調
整圧力レジスタｌｌａを有している。この制御の詳細は
第３図、第４図のフローチャートに従って後述する。１
２はＲＯＭであり、ＣＰＵＩＩが実行する例久ば第３図
、第４図の制御プログラムを格納している。１３はＲＡ
Ｍであり、データメモリや画像メモリ等を備える。

１４は波高表示器（ＬＣＤ）であり、画像メモリの内容
を表示する。１６はキーボードであり、使用者の操作に
より測定開始指令や調整圧力値の設定等を行久る。１５
はブザーであり、使用者に対して装置がキーボード１６
内のキーの押し下げを感知したことや測定終了等を知ら
せる。尚、本例では、ＣＰＵＩＩに調整圧力レジスタｌ
ｌａを設けたが、ＲＡＭ１３に調整圧力記憶部を設けて
もよい。

第２図は実施例の光電容積脈波血圧計の外観斜視図であ
る。図において、１７は血圧計本体であり、内部には第
１図のカフ１及び脈波センサ８を除く構成が含まれる。

ここで、ゴム管２は脈波センサ８との信号線（不図示）
を含み、不図示のカフ１及び脈波センサ８に接続してい
る。ＬＣＤの表示パネル１４は、比較的大型のドツトマ
トリックス方式の表示パネルを使用しており、従って多
様なドツトパターン情報（例えば文字。

図形、信号波形等）を表示できる。また２０は電源スィ
ッチで、キーボード１６は測定開始スイッチ（ＳＴ）と
調整圧力値を設定するためのテンキーとを有している。

第３図は実施例の光電容積脈波血圧計の測定処理手順の
フローチャートである。装置に電源スィッチ２０により
電源投入すると、まず不図示の自己初期診断処理を行い
装置の初期値化が行われる。その後、測定開始スイッチ
ＳＴを押すと、ことの処理に割込をする。

ステップＳｌではカフ圧Ｐを読み取り、ステップＳ２で
カフｌの残圧が規定値以内か否かを判別する。残圧が規
定値を超えていれば、ステップＳ２３でＬＣＤ１４に「
残圧エラー」を表示する。残圧が規定値以内であればス
テップＳ３で「調整圧力値の入力」との表示を行い、調
整圧力値の入力を待つ、調整圧力値が入力されると、ス
テップＳ４でこの圧力値を調整圧力レジスタＩＬａに格
納し、ステップＳ５．Ｓ６では急排弁４及び微排弁５を
閉じる。ステップＳ７では圧力ポンプ３を駆動別始し、
ステップＳ８ではカフ圧が調整設定値になるのを待つ、
尚、調整圧力の入力は通常の最高血圧／最低血圧を入力
するようにし、以下のステップＳ１２における設定値も
この入力に基づいて行ってもよい。カフ圧が設定値にな
るとステップＳ９で一時圧カポンプ３を停止し、ステッ
プＳＩＯで光量及びゲインの調整を行う。

光量・ゲインの調整が終わると、ステップＳｌｌで再び
加圧を開始する。ステップＳ１２では圧力値Ｐが設定値
（例えば１２０〜２１０ｍｍＨｇの最高血圧値より大き
い値）か否かがチエツクされ、設定値になればステップ
Ｓ１３で加圧ポンプ３を停止する。ステップＳ１４では
微排弁５を開く、これが計測行程の開始であり、カフ圧
は一定速度（例えば２〜３　ｍｍ１１ｇ／５ｅｃ）で減
少開始する。この間にステップＳ１６で各機能ブロック
によるデータ処理が行われ、最高血圧及び最低血圧の測
定が行われる。ステップＳ１６では測定終了か否かを判
別する。測定終了でなければ計測進行中であり、ステッ
プＳ１７でカフ圧が所定値しく例えば４０　ｍｍＨｇ）
より低いか否かを判別する。Ｐ＜Ｌでなければまだ正常
測定範囲にあり、フローはステップＳ１５に戻る。一方
、ＰＨ１−の時はもはやカフ圧は正常測定範囲よりも低
いのでステップＳ１８でＬＣＤ　１４に「測定エラー」
を表示する。必要なら「加圧不足」等の詳細情報を付記
表示する。

また、ステップＳ１６の判別で測定終了の時は正常測定
範囲で計測行程終了したことになり、ステップＳ１９で
ＬＣＤ　ｌ　４に測定した最高血圧値、平均血圧値及び
最低血圧値を表示し、ブザー１５にトーン信号を送る。

好ましくは、正常終了後と異常終了時とでは異るトーン
信号を送る。

ステップＳ２１．３２２ではカフ１の残りの空気を急速
排気し、次の測定開始を待つ。

第４図に第３図のステップＳＩＯに示す光量及びゲイン
の調整の詳細なフローチャートを、第５図にこの光量及
びゲインの調整を実現する回路例を示す。

まず、光量及びゲイン調整時には、ステップＳ５１で第
５図のＳＷ、〜ＳＷ２をＯＮにして閉じ抵抗値を半分に
することにより、脈波フィルタアンプ９１．９２の時定
数を半分にする。この状態で、ステップＳ５２で脈波を
検出し、ステップＳ５３で脈波の振幅が規格値（Ａ／Ｄ
　１０のフルスケールの２０〜４０％）内か否かがチエ
ツクされる。規格値以下の場合はステップＳ５４に進ん
で光量が最大か否かをチエツクし、最大でなければステ
ップ３５６で光量制御部１８を制御して光量を」二げる
。光量が最大の場合は、ステップＳ５５でアンプ９０の
フィードバックを制御してゲインを一トげる。ステップ
Ｓ５５あるいはＳ５６の処理後は、ステップＳ５２に戻
って再度脈波チエツクを繰り返す。

一方、ステップＳ５３で脈波振幅が規格値以上の場合は
、ステップＳ５７でゲインが最小か否かがチエツクされ
、最小でないならばステップＳ５９でゲイン制御部１９
ａによりアンプ９０のフィードバックを制御してゲイン
を下げる。最小ならばステップ３５８で光量を下げる。

ステップＳ５８あるいはＳ５９の処理が終ると、ステッ
プＳ５２に戻って再度脈波振幅かチエツクされる。

ステップＳ５３で脈波振幅が規格値内であれば、ステッ
プＳ６０でＳ　Ｗ　＋〜ＳＷ２を開いて、脈波フィルタ
アンプ９１〜９２の時定数を元に戻し、ステップＳ６１
で脈波ゲインをアンプ９３で調整してリターンする。

ステップＳ１５の血圧の測定は概略以下のように行われ
る。すなわち、脈波信号の出現時点のカフ圧を最高血圧
、脈波信号の振幅の最大となっへ時点のカフ圧を平均血
圧、脈波信号の大きさの変化が無くなった点のカフ圧を
最低血圧とする。５あるいは、平均血圧と最高血圧及び
平均血圧ポイントの脈波より求めた波形定数により最低
血圧を計算してもよい。

尚、本例では血液通路よりの反射光を検出する例を示し
たが、これは透過光を検出するものであってもよい。又
、受光素子を複数設けた光電容ｆ？Ｊ脈波血圧計におい
ては、第５図のような回路をそれぞれに設ければよい。

以−Ｙ説明したように、本実施例の光電容積脈波血圧計
では、（］）設正圧設定のたとえば５０％程度のカフ圧値にて
一時ストップし、その圧力値に保持された状態で光量及
びゲインの自動調整を行う。

（２）脈波フィルタアンプの時定数を、ゲイン・光里可
変時に小さな値になるよう切ｌ！２！える。

すなわち、ＳＷ＋、ＳＷ＞をＯＮすること（こより抵抗
器が半分になるようにした場合、コンピュータによりゲ
イ〕ノ・光ｍをかえるときに＋１０　、Ｎして時定数を
半分に小さくし、搬送波のゲイン、光量を調整しており
、脈波ゲインを検出するまで０）セラトリラグ時１？ｆ
ｌを最短にず！５９［発明の効果］本発明により、光量とゲインの両方を広い小１整範囲で
調整でき、感度のバラツキを吸収可能とした光電容積脈
波血圧計を提供できる。

又、光量及びゲインの調整をＳ／ｆ＼Ｊ比の悪化を極力
小さくする光電容積脈波血圧計を提供できる。

又、調整時のＡＣ増幅器のバイアス点のあばれを小さく
して、不感時間を最小のし・ベルに１７調整時間を短く
する光電容積脈波血圧計を提供できる。

詳細には、動脈と発光、受光素子との位置関係（プロー
ブの装着位置のずれ）、皮膚の色等の生体の透過、吸光
のバラツキをかなりな程度に吸収できる脈波感度調整機
能が実現でき、−度動脈上にセットすれば脈波が確実に
検出できるようになった。又、ゲインをいつも最低の状
態で調整が完了するためＳ／Ｎ比が向上された。又、調
整時間の短縮が行えるため、うっ血が起こりにくい状態
で計測が行えるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の光電容量脈波血圧計の構成を示すブ
ロック図、第２図は本実施例の光電容量脈波血圧計の外観を示す斜
視図、第３図は本実施例の光電容量脈波血圧計の測定処理手順
を示すフローチャート、第４図は第３図の光量、ゲイン調整ルーチンのフローチ
ャート、第５図は本実施例の光電容量脈波血圧計の光量布り及びゲイン調整部の回路Ｘを示す図である。図中、■・・・カフ、２・・・ゴム管、３・・・圧カボ
ンブ、４・・・急排弁、５・・・微排弁、６・・・圧力
センサ、７・・・圧力検出アンプ（ＡＭＰ）　　８・・
・脈波センサ、８ａ・・・ＬＥＤ、８ｂ・・・フォトト
ランジスタ、９・・・脈波検出アンプ（ＡＭＰ）　　　
１８・・・光量制御部、１９ａ・・・ゲイン制御部、１
９ｂ・・・時定数制御部、１０・・・Ａ／Ｄ変換器（Ａ
／Ｄ）　、１１・・・制御部（ＣＰＩＪ）　、ｌ　Ｉ　
ａ・・・調整圧力レジスタ、１２・・・ＲＯＭ、１３・
・・ＲＡＭ、１４・・・液晶表示器（ＬＣＤ）、１６・
・・キーボード、１５・・・ブザー１７・・・血圧計本
体、２０・・・電源スィッチである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）カフ圧の減圧時に、赤外光の血液による吸光或は
乱反射により検出される脈波に基づいて血圧を計測する
光電容積脈波血圧計において、カフ圧を設定する圧力値
設定手段と、該設定値で一時カフ圧の昇圧を止めて、圧力をホールド
するカフ圧制御手段と、前記圧力値のホールド時に、脈波の振幅が規格値内に入
るよう発光素子の光量及びゲインを調整する光量ゲイン
調整手段とを備えることを特徴とする光電容積脈波血圧
計。
（２）前記光量ゲイン調整手段は、脈波の振幅が規格値
以下の場合にはゲインを上げずに優先的に光量を増し、
一方脈波の振幅が規格値以上の場合には脈波増幅器のゲ
インを優先的に下げることを特徴とする請求項１記載の
光電容積脈波血圧計。
（３）前記光量ゲイン調整手段はフィルタ増幅回路を有
し、前記光量ゲイン調整手段による光量及びゲインの調
整時には、フィルタ増幅回路の時定数を小さい値に変更
する時定数変更手段を更に備えることを特徴とする請求
項１記載の光電容積脈波血圧計。