JPH06112B2

JPH06112B2 - 指用電子血圧計

Info

Publication number: JPH06112B2
Application number: JP60229443A
Authority: JP
Inventors: 勉山沢
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1985-10-14
Filing date: 1985-10-14
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: JPS6287128A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、脈波センサで検出されるカフ圧と、脈波セ
ンサで検出される脈波成分から抽出される脈波振幅とに
基づいて血圧を決定する指用電子血圧計に関する。

（ロ）従来の技術電子血圧計には、加圧手段で指の周囲に装着されたカフ
を加圧し、その後の減圧過程で、脈波センサで検出され
る脈波成分より脈波振幅を得、この脈波振幅と圧力セン
サで検出されるカフ圧とに基づいて最高血圧・平均血圧
・最低血圧等の血圧を決定するものがある。この種の電
子血圧計において、血圧決定の具体的なアルゴリズムは
種々あるが、時間の経過と共にカフ圧及び脈波振幅が例
えば第６図に示すように変化するとすると、脈波振幅が
スレッショルド値ＴＨを越える点に対応するカフ圧を最
高血圧ＳＹＳとし、脈波振幅がピークである点に対応す
るカフ圧を平均血圧ＭＡＰとし、さらにこれら最高血圧
ＳＹＳ及び平均血圧ＭＡＰにより、（３ＭＡＰ−ＳＹ
Ｓ）／２の計算で、最低血圧ＤＩＡが算出される。

この電子血圧計において、平均血圧及び最低血圧を決定
するのに、脈波振幅のピーク点を抽出する必要がある。
従来は、上記脈波振幅として、時間順次に導出される脈
波の最大レベルと最小レベルの差値を得ていた。これら
を時間軸（カフ圧）に配列すると、第６図に示すように
なるものであった。また、脈波振幅のピーク点を検出す
るのに、脈波振幅の時間に対する変化が上昇から下降に
転じ、下降が所定回（例：３回）連続すると、そこでそ
れまでの脈波振幅の最大値をピーク値と特定していた。

（ハ）発明が解決しようとする問題点脈波振幅の分布が第６図のようなものとなると、上記し
た手法で脈波振幅のピーク点を抽出することは可能であ
る。しかしながら、この出願の発明者の実験により、指
用電子血圧計では、脈波振幅が被測定者の呼吸により、
その影響を受け、第７図に示すように変動が生じること
が発見された。この呼吸による変動を無視して、従来の
ように、各脈波毎の脈波振幅の分布に基づき、脈波振幅
が上昇から下降に転じ、下降が所定回連続すると、それ
までの最大値をピーク値と特定すると、ピーク値点の誤
判定を招き、誤った測定結果を得るおそれがあるという
問題があった。

この発明は、上記に鑑み、呼吸による脈波振幅の変動を
除去し、脈波振幅のピーク点を正確に捉え、精度の高い
計測をなし得る指用電子血圧計を提供することを目的と
している。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この発明の指用電子血圧形は、第１図に概略構成を示す
ように、指を圧迫するためのカフ１と、このカフを加圧
する加圧手段２と、カフを減圧する減圧手段３と、前記
カフの圧力を検出する圧力センサ４と、前記カフに付設
され、脈波を検出する脈波センサ５と、この脈波センサ
で検出される脈波成分の脈波振幅を時間順次に抽出する
脈波振幅抽出手段６と、抽出された脈波振幅の移動平均
を算出する移動平均脈波振幅算出手段７と、この移動平
均脈波振幅算出手段で算出される移動平均脈波振幅と前
記圧力センサの出力であるカフ圧とにより血圧を決定す
る血圧決定手段８とから構成されている。

この指用電子血圧計では、脈波センサで検出される脈波
成分より、先ず脈波振幅抽出手段で各脈波毎の脈波振幅
を抽出し、さらに各脈波毎の脈波振幅の移動平均を移動
平均脈波振幅算出手段で算出する。そして、得られた移
動平均脈波振幅と圧力センサの出力であるカフ圧とによ
り、血圧決定がなされる。この場合、血圧決定に際し使
用される脈波振幅のピーク値は、移動平均脈波振幅に所
定の手法を適用して特定される。呼吸による脈波振幅の
変動は、脈波振幅の移動平均処理により、除去される。

（ホ）実施例以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明す
る。

第２図は、この発明が実施される指用電子血圧計の外観
斜視図であり、この指用電子血圧計は、本体１１とカフ
収納部１２とから構成され、これらはコード線１３によ
って結合されている。

本体１１のケース正面には、最高血圧・最低血圧・脈拍
数等を表示する表示器１４、加圧設定値を選択するため
の加圧値設定器１５、クリアキー１６、スタートキー１
７、電源キー１８が設けられている。

また、カフ収納部１２のケース内には、外形円筒状のカ
フゴム袋１９が収納されている。このカフゴム袋１９に
は、図示していないが、指脈波を検出するための脈波セ
ンサが設けられており、この脈波センサと本体１１とを
結ぶ電気信号線及びカフゴム袋１９と本体１１とを結ぶ
ゴム管は束ねられて、コード線１３として両者間に接続
されている。

第３図は、上記指用電子血圧計の回路ブロツク図を示し
ている。同図において、加圧値設定スイッチ１５ａ、ク
リアスイッチ１６ａ、スタートスイツチ１７ａ及び電源
スイツチ１８ａは、それぞれ加圧値設定器１５、クリア
キー１６、スタートキー１７、電源キー１８に対応し、
これらのキーが操作されるとオンするようになってい
る。これら各スイッチのオン／オフ信号、設定信号は、
ＣＰＵ２０に入力されるようになっている。

モータ駆動回路２１は、ＣＰＵ２０からの指令により、
ポンプのモータ２２をオン／オフするようになってい
る。このモータ２２のスタートにより、カフゴム袋１９
が加圧さるようになっている。

また、急速排気弁駆動回路２３は、ＣＰＵ２０からの指
令により、バルブ２４を開閉制御するように構成されて
いる。

上記モータ２２の駆動により、エアタンク２５を介して
カフゴム袋１９に空気圧が供給され、また、カフゴム袋
１９の圧力は、半導体圧力センサ２６で電気信号に変換
され、増幅回路２７を経てＡ／Ｄ変換器２８でデジタル
信号に変換され、ＣＰＵ２０に取込まれるようになって
いる。

さらにまた、ＬＥＤ駆動回路２９は、ＣＰＵ２０からの
指令により、カフゴム袋１９に付設される発光素子３０
を駆動し、一方、受光素子３１で受光される信号はフィ
ルタ３２、増幅回路３３を介して、Ａ／Ｄ変換器２８に
よりデジタル変換されて、やはりＣＰＵ２０に取込まれ
るようになっている。発光素子３０及び受光素子３１
で、脈波センサが構成されている。

ＣＰＵ２０からの表示データは、ＬＣＤ駆動回路３４を
介して表示器（ＬＤＣ）１４に表示されるようになって
いる。また、ＣＰＵ２０からの指令により、ブザー駆動
回路３５を経てブザー３６が駆動されるようになってい
る。なお、３７は微速排気弁である。

ＣＰＵ２０は、後述するフローチャートのプログラムに
従い、種々の機能を実行し、上記各構成回路は、ＣＰＵ
２０の制御のもと、血圧測定動作を実行する。

次に、第４図、第５図に示すフローチャートを参照し、
ＣＰＵ２０の機能及び指用電子血圧計の動作を説明す
る。

＜全体動作＞先ず、第４図のフローチャートを参照して、指用電子血
圧計の全体動作について説明する。

電源スイッチ１８ａがオンされると動作がスタートし、
表示器（ＬＣＤ）１４の全表示パターンが表示され〔ス
テツプＳＴ（以下ＳＴという）１〕、その後、表示器１
４の全表示パターンが消灯され、表示器１４が正常に動
作しているか否かチェックされる（ＳＴ２）。続いて、
準備完了マーク（）が表示器１４に表示される（ＳＴ
３）。この準備完了マークを見た測定者は、測定準備完
了状態に達したことを知り、指、例えば左手の人差指を
カフゴム袋１９内に挿入し、スタートスイッチ１７ａを
オンする。このスタートスイッチ１７ａのオンにより、
ＳＴ４の判定がＹＥＳとなり、続いて準備完了マークが
消灯される（ＳＴ５）。そして加圧処理に移る。

加圧処理は、具体的には、先ず発光素子３０をオンし
（ＳＴ６）、バルブ２４を閉じ（ＳＴ７）、ポンプ駆動
用のモータ２２をオンする（ＳＴ８）。これにより、エ
アタンク２５を介してカフゴム袋１９が加圧される。そ
して、加圧値設定器１５で設定される加圧設定値に現在
圧が達するまで加圧が継続され、カフ圧が加圧設定値に
達すると（ＳＴ９）、モータ２２をオフし（ＳＴ１
０）、加圧を終了する。以後、カフゴム袋１９の空気圧
は、微速排気弁３７を通して徐々に排気され、測定処理
に入る。

測定処理に入ると、先ず、脈波の安定チェックを行った
（ＳＴ１１）後、脈波振幅が所定のスレッショルド値を
越える点を抽出し〔別の処理で、脈波センサより出力さ
れる各脈波成分の脈波振幅が、それぞれ抽出される（脈
波振幅抽出手段）〕、対応するカフ圧を最高血圧と決定
する（ＳＴ１２）。次に、ＳＴ１３で脈波振幅（この脈
波振幅は、移動平均脈波振幅）を順次チェックし、脈波
振幅のピーク点を抽出し、対応するカフ圧を平均血圧と
するとともに、最低血圧＝（３×平均血圧−最高血圧）
／２を算出し、最低血圧を計算する（血圧決定手段）。
この処理は、この発明にとって重要なので、後に詳述す
る。

測定が終了すると、モータ２２がオフされ（ＳＴ１
４）、バルブ２４が開かれ（ＳＴ１５）、カフゴム袋１
９は急速排気される。現在カフ圧が２０mmHg以下となる
と（ＳＴ１６）、発光素子３０の発光を停止し（ＳＴ１
７）、再びＳＴ３に戻り、次の測定を待機することにな
る。

＜平均血圧決定、最低血圧計算＞次に、上記ＳＴ１３の平均血圧決定及び最低血圧計算の
詳細を、第５図のフローチャートを参照して説明する。

動作が第４図で示すＳＴ１３の処理に入ると、先ずＳＴ
２１でＡＭＰ_-MX、Ｃuff_-Tを０にし、ＡＭＰ_-Cを２とす
る。ここでＡＭＰ_−ＭＸは、５個の脈波振幅の移動平均
を求めるための記憶領域で、５個の脈波振幅の総和を記
憶するための領域であり、Ｃuff_-Tは、後に脈波振幅の
ピーク点から１０mmHg低いカフ圧を記憶するための領域
である。また、ＡＭＰ_-Cは、例えば連続して脈波振幅が
降下する場合の所定値をカウントするためのカウンタで
ある。

ＳＴ２１に続いて、タイマＴ_-1に1.5秒がセットされる
（ＳＴ２２）。このタイマＴ_-1の1.5秒は、ある脈波か
ら次の脈波までに1.5秒以上が経過すると、間隔があき
すぎということで、エラーと判断するためのものであ
る。

次に、ＡＭＰ_-MXがＡＭＰ_-1＋ＡＭＰ_-2＋ＡＭＰ_-3＋Ａ
ＭＰ_-4＋ＡＭＰ_-5以上であるか否か判定する（ＳＴ２
３）。この判定は、５個の脈波振幅が総和されたもの
と、すでにＡＭＰ_-MXに記憶されている脈被振幅の大小
関係を比較している。ここでＡＭＰ_-1、ＡＭＰ_-2、ＡＭ
Ｐ_-3、ＡＭＰ_-4、ＡＭＰ_-5は、現時点より新しい順の５
個の脈波振幅を記憶するための領域である。現時点より
前の５個分の脈波振幅データより移動平均を求めるに
は、ＡＭＰ_-1＋ＡＭＰ_-2＋……＋ＡＭＰ_-5をさらに５で
割ることになるが、ＡＭＰ_-MXの方も５で割ることにな
るので、比較判断は、双方を５で割ることを省略して
いる。当初はＡＭＰ_-MXは０であり、またＡＭＰ_-1＋…
…＋ＡＭＰ_-5も０であるので、判定はＹＥＳであり、次
にＳＴ２４に移り、今回のＡＭＰ_-1＋……＋ＡＭＰ_-5を
ＡＭＰ_-MXに記憶し、さらに第３番目のカフ圧Ｃuff
_-3（ＡＭＰ_-1、ＡＭＰ_-2、……、ＡＭＰ_-5に対応して、
対応するカフ圧もＣuff_-1、Ｃuff_-2、Ｃuff_-3、Ｃuf
f_-4、Ｃuff_-5に記憶している。またＣuff_-0に、Ｃuff_-1
に続く現脈波振幅検出時のカフ圧を記憶している）を平
均血圧ＭＡＰに記憶し、さらにＣuff_-Tに現脈波検出時
のカフ圧Ｃuff_-0から１０mmHgを減じたカフ圧を記憶す
る。このカフ圧は、ピーク時点から１０mmHg低い点のカ
フ圧である。また、ＡＭＰ_−Ｃに２を記憶する。

次にＳＴ２５に移り、シンボルを表示し、ピーという
ブザー音を２００ミリ秒間鳴らし、最低血圧表示部に現
時点のカフ圧Ｃuff_-0を表示する。続いて、クリアスイ
ッチ１６ａがオンされているか否か判定する（ＳＴ２
６）。通常、クリアスイッチ１６ａがオンされていない
場合は、この判定はＮＯであり、さらにタイマブザーＴ
_−ＢＵＺが０か否か判定される（ＳＴ２７）。２００ミ
リ秒に設定されたタイマブザーがタイムアップしていな
い時は、ここで２００ミリ秒間待機し、タイマブザーが
タイムアップすると、続いてシンボルを消灯し（ＳＴ
２８）、現在カフ圧Ｃuff_-Pが２０mmHgより以下か否か
判定し（ＳＴ２９）、さらにタイマＴ_-1がタイムアップ
して０となっているか否かを判定する（ＳＴ３０）。こ
の時点でカフ圧が２０mmHgになるか、タイマーＴ_−１が
タイムアップし、1.5秒間脈波が到来しない場合はエラ
ーであるとし、ＳＴ４３に移り、Ｈ_Bを０にするととも
に、Ｅｒ表示を行い、ピーという音を２秒間発音し、エ
ラーであることを報知し、ＳＴ１４に移って排気処理に
入る。

一方、ＳＴ２９でカフ圧Ｃuff_-Pが２０mmHg以下でな
く、タイマＴ_-1も０となつていない場合、つまり1.5秒
が経過していない状態で、なおクリアスイッチ１６ａが
オンされず（ＳＴ３１）、さらにＡＭＰ_-F（脈波フラ
グ）が０の場合には（ＳＴ３２）、ＡＭＰ_-Fが１となる
まで、つまり別の割込処理で進行する脈波のチェックに
よりＡＭＰ_-Fが１となるまで、ＳＴ２９〜ＳＴ３２の処
理が繰返される。２０mmHg以下になるまでにさらにタイ
マＴ_−１がタイムアップせず、1.5秒内にＡＭ _-Fが１
となると、すなわち脈波振幅が検出されると、ＳＴ３３
でＡＭＰ_-Fを０とした後、｛Ｈ_Ｂ＋（１５０−Ｔ_-1）｝
／２を新たなＨ_Ｂとして、脈拍数検出のための処理を行
い、ＳＴ２２に戻る。

尚、ＳＴ２９〜ＳＴ３２の処理が繰返されている段階
で、クリアスイッチ１６ａがオンされると、ＳＴ３１の
判定がＹＥＳとなり、記憶領域Ｈ_Ｂを０にすると共に、
最高血圧表示部を全消灯し（ＳＴ４２）、さらにピーと
いうブザー音を１秒間鳴らして（ＳＴ４１）、第４図の
ＳＴ１４に飛び、排気処理に入る。

前回よりも今回検出の脈波振幅の方が大きい間は、ＳＴ
２３の判定がＹＥＳとなり、上記した処理が進行する
が、脈波振幅がピーク点を過ぎて下降に入ると、ＳＴ２
３の判定がＮＯとなり、続いてＡＭＰ_-Cから１が減じら
れて、新たなＡＭＰ_-Cにストアされる（ＳＴ３４）。す
でにＡＭＰ_-Cには２が設定されているので、この回はＡ
ＭＰ_−Ｃに１が記憶されることになる。従つて、ＳＴ３
５での“ＡＭＰ_-C≧０か”の判定はＹＥＳとなり、ＳＴ
２５に飛び、前回と同様の処理が進行する。

次の段階で下降しはじめて、２回目の脈波振幅が得られ
ると、ＳＴ２３の判定はやはりＮＯとなり、ＳＴ３４で
ＡＭＰ_-C−１の処理がなされ、再び新たなＡＭＰ_-Cが記
憶される。この時点では、ＡＭＰ_-Cが１であるので、新
たに記憶されるＡＭＰ_-Cは０となり、ＳＴ３５の判定は
やはりＹＥＳであり、ＳＴ２５に飛び、前回、前々回と
同様に、ＳＴ２５〜ＳＴ３３までの一連の処理が続けら
れることになる。そして再びＳＴ２２に戻り、ＳＴ２３
で下降しはじめてから、第３番目の移動平均値もやはり
ＮＯとなり、この場合、ＳＴ３４では−１がＡＭＰ_-Cに
カウントされることになるので、ＳＴ３５の判定はＮＯ
となり、この３回目ではじめてＳＴ３６に移り、ここで
さらに“Ｃuff_-0≧Ｃuff_-Tか”の判定がなされ、現時点
のカフ圧Ｃuff_-0がピーク点のカフ圧より１０mmHg低く
設定したＣuff_-Tより大きいか否か判定する。現在脈波
検出時のカフ圧Ｃuff_-0の方が大きい場合は、それまで
の脈波振幅の最大値をまだピーク値と決定せず、ＳＴ２
５に移り、前回と同様の処理を行う。例えば、脈波周期
が非常に速く、３回の脈波検出がいずれも下降の傾向に
なるといえども、カフ圧がほとんど下降しない状況下に
おいては、真のピーク点と断定するのには危険があり、
このような処理をすることになる。

しかし、ＳＴ３６でＣuff_-0がＣuff_-Tよりも小さくなる
と、３回の脈波振幅検出でカフ圧自体もかなり降下して
いることを意味し、ＳＴ３６の判定ＮＯに続いて、ＳＴ
３７でその時点での、それまでの脈波振幅のピーク値に
対応するカフ圧を平均血圧ＭＡＰと決定し、この平均血
圧ＭＡＰと最高血圧ＳＹＳとから、最低血圧ＤＩＡを次
式より計算する。

そして、この最低血圧ＤＩＡを最低血圧表示部に表示す
る（ＳＴ３７）。

その後、６０００をＨ_Ｂで割ったものをＨ_Ｂにストアし
（ＳＴ３８）、このＨ_Ｂが２００以上か（ＳＴ３９）、
あるいは４０以下か（ＳＴ４０）をチェックし、いずれ
かの判定がＹＥＳの場合にはエラー処理（ＳＴ４３）す
るが、Ｈ_Ｂが２００未満、４０以上の場合には、脈拍数
が正常範囲ということで、ピーという１秒音を出して
（ＳＴ４１）、ＳＴ１４に移り、排気処理する。

（ヘ）発明の効果この発明によれば、脈波振幅とカフ圧とに基づいて血圧
決定を行うのに、移動平均脈波振幅を算出し、この移動
平均脈波振幅に対し、ピーク値検出処理を行うものであ
るから、たとえ呼吸により、各脈波の脈波振幅が変動し
ても、移動平均により、その変動が緩和されるので、正
しいピーク値を特定することが出来、精度の高い血圧測
定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の概略構成を示す図、第２図は、こ
の発明が実施される指用電子血圧計の外観斜視図、第３
図は、同指用電子血圧計の回路ブロック図、第４図は、
同指用電子血圧計の動作を説明するための全体フローチ
ャート、第５図は、同全体フローの平均血圧決定及び最
低血圧計算ルーチンをさらに詳細に示すフローチャー
ト、第６図は、カフ圧変化と脈波振幅変化を示す図、第
７図は、呼吸による脈波振幅変動を説明するための図で
ある。１：カフ、２：加圧手段、３：減圧手段、４：圧力センサ、５：脈波センサ、６：脈波振幅抽出手段、７：移動平均脈波振幅算出手段、８：血圧決定手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】指を圧迫するためのカフと、このカフを加
圧する加圧手段と、カフを減圧する減圧手段と、前記カ
フの圧力を検出する圧力センサと、前記カフに付設さ
れ、脈波を検出する脈波センサと、この脈波センサで検
出される脈波成分の脈波振幅を時間順次に抽出する脈波
振幅抽出手段と、抽出された脈波振幅の移動平均を算出
する移動平均脈波振幅算出手段と、この移動平均脈波振
幅算出手段で算出される移動平均脈波振幅と前記圧力セ
ンサの出力であるカフ圧とにより血圧を決定する血圧決
定手段とを備えてなる指用電子血圧計。