JPH05111468A

JPH05111468A - 電子血圧計

Info

Publication number: JPH05111468A
Application number: JP4099419A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shirasaki; 修白崎; Teruya Nishina; 照也仁科; Yoshinori Miyawaki; 義徳宮脇; Masashi Fukuyoshi; 正史福良
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1991-05-01
Filing date: 1992-04-20
Publication date: 1993-05-07
Anticipated expiration: 2015-07-04
Also published as: JP3057892B2

Abstract

(57)【要約】【目的】カフ加圧終了直後に、加圧量が充分か否かを
判定することで、オシロメトリック式血圧計の操作性の
欠点を解消させ、測定不可能状態や過剰な加圧を防止し
得る電子血圧計を提供することを目的とする。【構成】カフ加圧中に、脈波を抽出し、抽出した脈波
について脈波振幅を算出し、この脈波振幅の最大値を検
出すると共に、この検出した最大値を基にしきい値を計
算するしきい値算出手段と、このしきい値算出手段によ
り算出したしきい値とカフ減圧過程の初期に捉えた脈波
振幅とを比較し、この減圧過程に移行した直後に検出し
た脈波振幅がしきい値より小さい場合にはカフ加圧充分
と判定し、大きい場合にはカフ加圧不足と判定するカフ
加圧不足判定手段を具備してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、オシロメトリック式
電子血圧計に関する。

【０００２】

【従来の技術】オシロメトリック式電子血圧計は、カフ
圧上に重畳する脈波を捕捉し、この振幅変化を基に血圧
を算出するものである。この振幅変化は、図７に示すよ
うに、カフ圧が収縮期圧（最高血圧）に対して充分に高
い時には小さく、その後、カフを減圧するに従って増大
し、カフ圧が拡張期圧（最低血圧）と等しくなる直前
（ほぼカフ圧＝平均血圧とされる）で最大となる。つま
り、脈波極大点Ｐ点となる。その後、減少していく。こ
の振幅変化を基に血圧を算出している。

【０００３】オシロメトリック法による血圧決定には、
図７で示すように、カフ圧変化に伴う脈波振幅の変化
（包絡線）が用いられる。この包絡線は、カフ圧がほぼ
平均血圧と等しくなった点で最大となり（Ｐ点）、その
圧力点から離れるに伴い振幅が減少する。血圧を算出す
るには、カフ圧が最高・最低血圧と等しくなる点（Ｓ点
・Ｄ点）を認識する必要がある。この２点は「脈波振幅
が最大振幅値の相対比と等しい点」として決定される。
カフ圧は予めある圧力値まで加圧され、その後除々に減
圧されるから、Ｓ点、Ｐ点、Ｄ点の順に通過することと
なる。従って、Ｓ点はＰ点通過まで検知できない。例え
ば、測定前の加圧がＳ点まで達していないとすると、Ｓ
点の脈波振幅が捕捉できないから最高血圧は測定不可
能、つまり加圧不足となる。しかし、この加圧不足が判
明するのはＰ点検出時点であり、それまでは加圧不足
（最高血圧測定不能）は判明しない。一般に、平均血圧
は最低血圧にかなり近いため、最高血圧測定が不可能で
あることは測定末期まで判明しないこととなる。このた
め、オシロメトリック式血圧計の使用者は、加圧の際、
収縮期圧を推測し、それに対して充分に高い加圧設定を
要求される。ところが、一般の使用者或いは血圧が変動
しやすい高血圧者の場合には、それが非常に困難であ
り、加圧不足は度々起こっているのが現状である。しか
も、加圧不足は測定末期まで判明しないから、実質上測
定はやり直さねばならず、これが測定の操作性、迅速
性、更に精度まで影響を与える等の不利があった。

【０００４】そこで、この不利を解決するために、従
来、オシロメトリック式血圧計では、加圧停止後の減圧
過程に入る時点で検出される脈波振幅と予め設定した基
準値と比較して加圧不足の有無を判断する方式（特開昭
６１−１３０２０２号）や、加圧停止時のカフ圧を利用
して基準値を設定し、減圧開始時点で検出される脈波振
幅と設定した基準値とを比較して加圧不足の有無を判断
する方式（特開昭６２−４７３３７号）が採用されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来方式で
は、加圧不足の有無をある程度判断し得るものの、予め
設定した基準値は、計器に固定の値であり、人によっ
て、脈波振幅の大きさに差がある個人差を吸収できない
し、また加圧停止時のカフを使用して基準値を設定する
と、血圧と脈波振幅に相間があり、高血圧と加圧停止時
のカフ圧も比例関係にあるのが通常であり、ある程度、
個人差が吸収できるが、加圧停止時のカフ圧は人為的に
設定できるものであり、したがって、その人の血圧が高
くなくても、かなり高い値まで加圧する場合もあり、必
ずしも適正な基準値を設定し得ないという問題がある。

【０００６】この発明は上記問題点に着目してなされた
ものであって、個人差等による脈波振幅の大小に対応し
て、適正な加圧不足検出をなし得る電子血圧計を提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】この目的を達成
させるために、この発明の電子血圧計では、次のような
構成としている。

【０００８】電子血圧計は、カフと、カフを加圧する加
圧手段と、加圧終了後にカフを減圧する減圧手段と、カ
フ内の流体圧力を検出する圧力検出手段と、前記カフ加
圧・減圧手段による加減圧中にカフ圧信号上に重畳した
脈波成分を抽出する脈波抽出手段と、抽出した一拍毎の
脈波について振幅を算出する脈波振幅算出手段と、カフ
減圧過程において前記脈波振幅算出手段の出力信号及び
前記圧力検出手段の出力信号に基づいて血圧値を決定す
る血圧決定手段とから成る電子血圧計であって、カフ加
圧中に抽出する脈波振幅の最大値を検出し、その最大値
を基にしきい値を計算するしきい値算出手段と、このし
きい値算出手段により算出したしきい値とカフ減圧過程
の初期に捉えた脈波振幅とを比較し、この減圧過程に移
行した直後に検出した脈波振幅がしきい値より小さい場
合にはカフ加圧充分と判定し、大きい場合にはカフ加圧
不足と判定するカフ加圧不足判定手段を具備してなるこ
とを特徴としている。

【０００９】このような構成を有する電子血圧計では、
カフ加圧中に脈波信号を捕捉し、脈波振幅の最大値を検
出し、この最大脈波振幅値からしきい値を算出する。こ
のしきい値は、例えば脈波最大値の５０％とされる。そ
して、カフ減圧過程、つまり血圧測定に移行した際に得
られる一拍目の脈波振幅がしきい値より小さいか否かを
判定する。仮に、カフ減圧過程における一拍目の脈波振
幅がしきい値より小さいとすると、最高血圧を過ぎてお
らずカフ加圧充分と判定し、そのまま血圧測定に進む。
逆に、一拍目の脈波振幅がしきい値よりも大きいとする
と、既に最高血圧を過ぎておりカフ加圧不足と判定す
る。この場合、例えばカフ加圧不足を使用者に報知する
と共に、血圧計が自動的に再加圧（追加の加圧）を実行
する。

【００１０】かくして、加圧終了直後に、カフ加圧量が
充分であるか否かを判定し得るから、測定不可能状態や
過剰な加圧を防止でき、操作性が向上すると共に、測定
の迅速化、測定時の苦痛の軽減を実現できる。特に、加
圧中の最大脈波振幅に基づいて、しきい値（基準値）を
算出するので、個人的に、脈波振幅の大小があっても、
応じて、しきい値も変化するので、個人差の影響を受け
ることなく、適正なしきい値を設定できる。

【００１１】

【実施例】図４は、この発明に係る電子血圧計の具体的
な一実施例を示す回路ブロック図である。

【００１２】電子血圧計は、カフ１と、カフ１を加圧す
る加圧ポンプ２、カフ内圧力を減圧するコントロール弁
（急速排気弁、微速排気弁）３が、それぞれエアチュー
ブ１ａを介して接続され空気系が構成されている。そし
て、この加圧ポンプ２及びコントロール弁３は後述する
ＣＰＵ８に電気的に接続され駆動制御されるようになっ
ている。また、エアチューブ１ａには圧力センサ４が配
備されている。この圧力センサ４は、例えばひずみゲー
ジを使用したダイヤフラム変換器、或いは半導体圧力変
換素子等が使用される。圧力センサ４の出力信号（アナ
ログ量）は、増幅器５を通じてローパスフィルタ６を介
し、Ａ／Ｄ変換器７に送られ、Ａ／Ｄ変換器７でデジタ
ル値に変換される。このローパスフィルタ６は、加圧途
上で脈波を検出するにおいて、カフ圧信号上に混入する
加圧ポンプの圧ノイズを除去するためのものである。Ｃ
ＰＵ８は、デジルタ値に変換されノイズが除去された圧
力センサ４の出力信号を一定周期で取り込む。このＣＰ
Ｕ８は、脈波抽出処理機能（カフ圧データから脈波を取
り込む機能）、脈波振幅算出機能（脈波の起点・終点を
一拍毎に認識し脈波振幅を算出する機能）、血圧算出処
理機能（得られた複数の脈波振幅、すなわち包絡線から
最高・最低血圧値を算出する機能）を有する。更に、Ｃ
ＰＵ８はカフ加圧中の最大脈波を基にいきし値を算出す
る機能（カフ圧不足を判定するためのしきい値、実施例
では脈波の最大値Ａｍａｘの５０％）、及びカフ減圧過
程直後（カフ加圧終了後の一拍目）の脈波振幅としきい
値とを比較し、一拍目の脈波振幅がしきい値より小さい
場合は加圧充分と判定し、一拍目の脈波振幅がしきい値
より大きい場合は加圧不足（最高血圧決定用データな
し）と判定するカフ加圧不足検出機能を有する。また、
カフ加圧不足と判定した場合は、自動的にカフを再加圧
（追加加圧）する機能を有する。更に、ＣＰＵ８は決定
した最高血圧、最低血圧値を表示器９に表示させる機能
を有している。

【００１３】図１は、実施例電子血圧計の具体的な処理
動作を示すフローチャートである。測定に際し、電源ス
イッチ及び加圧スイッチをＯＮすると、カフ１の加圧が
スタートする。〔ステップ（以下、ＳＴという）１〕。
なお、この時点では加圧目標値は、予め手動スイッチで
任意に設定されている。この加圧中に、圧力センサ４の
出力信号に基づいて、カフ圧データから脈波成分を抽出
する（ＳＴ２）。これは、プログラム上で実現ささるハ
イパスフィルタである。このフィルタの遮断周波数を、
例えば０．７Ｈｚ程度とすれば加圧開始時の過度応答時
間を約１秒程度に押さえられ、脈波認識をより迅速に開
始できる。次に、一拍毎の脈波振幅が算出される（ＳＴ
３）。そして、加圧中に捕捉される脈波のうち、最大の
振幅を持つものを認識し、その振幅値がメモリに記憶さ
れる、つまり脈波振幅の最大値が記憶される（ＳＴ
４）。ＳＴ５では、カフ圧が予め設定された加圧目標値
に到達したか否かを判定している。つまり、カフ圧が加
圧目標値に到達するまでＳＴ２乃至ＳＴ４が繰り返され
る。いま、カフ圧が加圧目標値に到達したとすると、こ
のＳＴ５の判定がＹＥＳとなり加圧停止される（ＳＴ
６）と同時に、微速排気が開始され（ＳＴ７）、血圧測
定に移行する。

【００１４】まず、ＳＴ８及びＳＴ９では、カフ加圧中
と同様にそれぞれ脈波抽出、脈波振幅算出を実行する。
ＳＴ１０では、加圧不足検出を行うために、一拍目の脈
波振幅が得られたか否かを判定している。得られた脈波
振幅が一拍目の脈波振幅である場合にのみ、次のＳＴ１
１へ進みカフ加圧不足検出処理を実行するが、そうでな
い場合にはＳＴ１５へジャンプし血圧算出処理に移行す
る。いま、一拍目の脈波振幅であるとすると、ＳＴ１０
の判定がＹＥＳとなり、加圧不足検出処理に移行する。
ここで、加圧中最大脈波振幅値と第１拍目の脈波振幅が
比較され、加圧不足の判定を行う（ＳＴ１２）。そし
て、加圧不足でないと判定された場合には、このＳＴ１
２の判定がＮＯとなり、ＳＴ１５の血圧測定算出処理に
移る。しかし、加圧不足と判定された場合には、ＳＴ１
２の判定がＹＥＳとなり、加圧目標値の変更が行われる
（ＳＴ１３）。これは、初期の加圧目標値に所定の圧力
値（例えば３０ｍｍＨｇ）を加えた値にする等の処理で
ある。続いて、加圧が再度開始された後、ＳＴ５へ進み
新たな加圧目標値までの加圧が実行される。

【００１５】血圧算出処理は、微速排気が進み拡張期圧
（ＤＰ）が決定されるまでＳＴ８乃至ＳＴ１５を繰り返
し、ＤＰが決定されるとＳＴ１６の判定がＹＥＳとな
り、急速排気され（ＳＴ１７）、血圧値の表示が行われ
る。

【００１６】図２は、上記加圧不足判定処理（上記ＳＴ
１２）の詳細な処理動作を示すフローチャートである。
この処理では、カフ減圧過程に移行した一拍目の脈波振
幅と加圧中に捕捉した最大脈波振幅とを比較して加圧不
足の判定を行う。まず、カフ加圧不足検出のためのしき
い値ＴＨを算出する（ＳＴ２１）。しきい値ＴＨは、加
圧中の最大脈波振幅に、例えば２つの係数Ｋ₁、Ｋ₂を
乗ずることによって算出する。つまり、ＴＨ＝（加圧中最大脈波振幅）×Ｋ₁×Ｋ₂ ここで、Ｋ₁は脈波抽出フィルタの特性に依存する係数
である。加圧中に脈波抽出を行うフィルタは、減圧中の
血圧測定にて用いられるものと同一のものでも良いが
（その場合は係数Ｋ₁は「１」となるが）、一般に、加
圧開始から数秒間はフィルタ出力上に過度応答が生じ、
脈波検出が阻害される。そこで、過度応答時間を短縮す
る目的でより高い遮断周波数のフィルタを用いることが
考えられる。その場合、脈波の比較的低い周波数成分が
除去されるため、脈波の振幅がほぼ一定の比率で圧縮さ
れる。そこで、それを補正するために係数Ｋ₁を乗じ
る。一方、Ｋ₂は収縮期圧算出のための脈波振幅の相対
比（ここでは０．５としている）である。

【００１７】ここで係数Ｋ₁の算出方法について説明す
る。たとえば、図５の減圧過程の脈波振幅包絡線ｄと加
圧過程の脈波振幅包絡線ｉで示すように、上記した理由
で加圧時の脈波振幅がある比率で小さくなる。この比率
は、図６の測定例（測定数５９９について、加圧過程の
最大振幅と減圧過程の最大振幅の交点をプロット）で
は、減圧過程の最大振幅をｘ、加圧過程の最大振幅をｙ
とし、ある程度ラフに考え、直線Ｌが原点を通るものと
するとｙ＝ａｘで表わされ、図例ではａ＝２／３程度で
ある。したがって測定例のような血圧計では、Ｋ₁＝
１．５と設定される。

【００１８】つまり、血圧測定開始直後の脈波振幅［こ
こでは第１拍目の脈波振幅・ＡＭＰ（１）としている］
が、最大脈波振幅の推定値（実施例では加圧中の最大脈
波振幅Ａｍａｘ_-ｉ×Ｋ₁で代用）に、Ｋ₂を乗じた値を
加圧不足判定のしきい値Ｔ_Hとしている。上記測定例の
概算のものでは、しきい値は、ＴＨ＝Ａｍａｘ_-ｉ×１．５×０．５となる。ＳＴ２２では、一拍目の脈波振幅Ａｐ（１）が
しきい値ＴＨより小さいか否かを判定している。つま
り、一拍目の脈波振幅がしきい値より大きければ、加圧
がＳ点（図７参照）に対応するカフ圧より低い、即ち加
圧不足である（最高血圧検出のためデータなし）と判定
される。この場合、ＳＴ２２の判定がＮＯとなり、加圧
不足と判定し（ＳＴ２４）リターンする。つまり、上記
ＳＴ１３へ進み加圧目標値の変更が実行される。逆に、
一拍目の脈波振幅がしきい値より小さければ、このＳＴ
２２の判定がＹＥＳとなり、加圧充分（最高血圧検出の
ためのデータあり）と判定され（ＳＴ２３）、リターン
する。つまり、ＳＴ１５へ進み血圧測定処理が実行され
る。

【００１９】なお、図６の加圧過程最大脈波振幅−減圧
過程最大脈波振幅の相間特性を示す、直線式は、厳密に
は、直線ＬがＹ軸と交叉するので、直線Ｌはｙ＝ａｘ＋
ｂとなり、これを考慮すると、しきい値はＴＨ＝［Ａｍ
ａｘ_-ｉ×Ｋ₃＋Ｋ₄］×Ｋ₂となる。このしきい値ＴＨを
上記概算のしきい値に代えて用いてもよい。図６の厳密
な直線Ｌを使用した、しきい値ＴＨの算出方法を説明す
る。

【００２０】サンプルデータより求めた直線Ｌは、ｙ＝ａｘ＋ｂ＝０．５３２１ｘ＋０．１９６５これはＡｍａｘ_-ｉ＝ａＡｍａｘ_-ｄ＋ｂと表わせる。
これを変形してＡｍａｘ_-ｄ＝（１／ａ）Ａｍａｘ_-ｉ−ｂ／ａしきい値はＴＨ＝減圧中最大脈波振幅×Ｋ₂で求めら
れるから、ＴＨ＝（１／ａ・Ａｍａｘ_-ｉ−ｂ／ａ）×Ｋ₂ ＝（Ｋ₃Ａｍａｘ_-ｉ−Ｋ₄）×Ｋ₂ となる。ここでＫ₃＝１／ａ＝１／０．５３２１＝１．
８８Ｋ₄＝ｂ／ａ＝０．１９６５／０．５３２１＝０．３７

【００２１】図３は、前記減圧中に実行される血圧算出
処理（上記ＳＴ十五）の詳細な処理動作を示すフローチ
ャートである。ここで、Ａｍｐ（ｎ）及びＰｃ（ｎ）等
の必要なデータは、直前に実行される脈波抽出・脈波振
幅算出処理において算出ずみとする。また、脈波の番号
（ｎ）及び収縮期圧ＳＰ、拡張期圧ＤＰは、それぞれ
「０」に初期化済みとする。

【００２２】まず、脈波の番号ｎが１インクリメントさ
れる（ＳＴ３１）。次のＳＴ３２では、算出直後のＡｍ
ｐ（ｎ）がＡｍａｘと比較される。つまり、Ａｍｐ
（ｎ）がＡｍａｘより小さいか否か判定している。ここ
で、予めＡｍａｘを「０」に設定しておくと、Ａｍｐ
（ｎ）はＡｍａｘより大きいため、このＡｍｐ（ｎ）の
値をＡｍａｘに代入した後（ＳＴ３３）、ＳＴ３１へリ
ターンし、この処理を繰り返す。そして、Ａｍｐ（ｎ）
がＡｍａｘよりも大きくなると、次のＳＴ３４へ進む。
Ａｍｐ（ｎ）がＡｍａｘより大きいとは、包絡線は既に
極大点を経過し減少過程にあることを意味する。次のＳ
Ｔ３４では、収縮期圧（最高血圧）ＳＰが「０」である
か否かを判定している。ここで、ＳＰが「０」であるな
ら、ＳＰが未決定あると判定する。この場合、ＳＴ３４
の判定がＹＥＳとなり、ＳＴ３５乃至ＳＴ３８でＳＰ算
出処理に移行する。逆に、ＳＰが決定ずみであれば、こ
のＳＴ３４の判定がＮＯとなり、ＳＴ３９へ移行し、Ｄ
Ｐ算出処理を実行する。今、ＳＰが「０」であり未決定
であるとすると、ＳＴ３５で脈波のカウンタｊを現在の
脈波番号ｎにセットする（ＳＴ３５）。次に、ｊを１デ
クリメントして（ＳＴ３６）、ｊで指定される脈波振幅
Ａｍｐ（ｊ）を極大値Ａｍａｘ×０．５と比較する（Ｓ
Ｔ３７）。ここで、Ａｍｐ（ｊ）がＡｍａｘ×０．５よ
りも大きければ、このＳＴ３７の判定がＮＯとなりＳＴ
３６へ戻り、逆にＡｍｐ（ｊ）がＡｍａｘ×０．５より
よりも小さければ、このＰＣ（ｊ）を収縮期圧（最高血
圧）ＳＰとする（ＳＴ３８）。そして、次に拡張期圧Ｄ
Ｐ算出処理に移行する。まず、ＳＴ３９ではＡｍｐ
（ｎ）がＤＰ算出しきい値（Ａｍａｘ×０．７）以下に
減少したか否かを判定する。Ａｍｐ（ｎ）がＡｍａｘ×
０．７以下に減少したとすると、このＳＴ３９の判定が
ＹＥＳとなり、Ｐｃ（ｎ）をＤＰとし（ＳＴ４０）、リ
ターンする。

【００２３】

【発明の効果】この発明では、以上のように、カフ加圧
中に抽出する脈波振幅の最大値を検出し、その最大値を
基にしきい値を計算し、カフ減圧過程の一拍目の脈波振
幅をしきい値と比較し、一拍目の脈波振幅がしきい値よ
り大きい場合にはカフ加圧不足と判定し、しきい値より
小さい場合にはカフ加圧充分と判定することとしたか
ら、カフ加圧終了直後にカフの過不足状態が正確に検出
できる。従って、オシロメトリック式血圧計の操作性が
向上し、今までより測定の迅速化、測定時の苦痛の軽減
実現し得る等、発明目的を達成した優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例電子血圧計の処理動作を示すメインフロ
ーチャートである。

【図２】実施例電子血圧計の加圧不足検出処理を示すフ
ローチャートである。

【図３】実施例電子血圧計の減圧中の血圧算出処理を示
すフローチャートである。

【図４】実施例電子血圧計の回路構成例を示すブロック
図である。

【図５】加圧過程と減圧過程における脈波振幅の相違を
説明する説明図である。

【図６】加圧過程最大脈波振幅と減圧過程最大脈波振幅
の相間を求めるための測定例を示す図である。

【図７】オシロメトリック血圧計における血圧決定過程
を示す説明図である。

【符号の説明】

１カフ２加圧ポンプ３コントロール弁６ローパスフィルタ８ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮脇義徳京都市下京区中堂寺南町17番地サイエンスセンタービル株式会社オムロンライフサイエンス研究所内 (72)発明者福良正史京都市下京区中堂寺南町17番地サイエンスセンタービル株式会社オムロンライフサイエンス研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カフと、カフを加圧する加圧手段と、加圧
終了後にカフを減圧する減圧手段と、カフ内の流体圧力
を検出する圧力検出手段と、前記カフ加圧・減圧手段に
よる加減圧中にカフ圧信号上に重畳した脈波成分を抽出
する脈波抽出手段と、抽出した一拍毎の脈波について振
幅を算出する脈波振幅算出手段と、カフ減圧過程におい
て前記脈波振幅算出手段の出力信号及び前記圧力検出手
段の出力信号に基づいて血圧値を決定する血圧決定手段
とから成る電子血圧計において、カフ加圧中に抽出する脈波振幅の最大値を検出し、その
最大値を基にしきい値を計算するしきい値算出手段と、
このしきい値算出手段により算出したしきい値とカフ減
圧過程の初期に捉えた脈波振幅とを比較し、この減圧過
程に移行した直後に検出した脈波振幅がしきい値より小
さい場合にはカフ加圧充分と判定し、大きい場合にはカ
フ加圧不足と判定するカフ加圧不足判定手段を具備して
なる電子血圧計。