JPH0634781B2 - 電子血圧計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、電子血圧計であって、カフの加圧初期段階
において最高血圧を推定し、この最高血圧推定値に基づ
いて被測定者の理想的なカフ加圧停止点を求める電子血
圧計に関する。

（ロ）従来の技術 一般的な電子血圧計は、カフを加圧して動脈を阻血し、
減圧過程において血圧を測定するものである。動脈を阻
血するためには、被測定者の最高血圧以上の圧をカフに
かける必要がある。従来の電子血圧計は、被測定者が予
め加圧目標値を設定（選択）して、目標値までカフを加
圧するようになっている。このため、被測定者が任意に
設定する加圧目標値が、被測定者の最高血圧に対して極
端に過不足がある場合には、正確な血圧測定をなし得な
い、或いは過度な圧によって苦痛を伴う等の不利があっ
た。

そこで、近年、カフの加圧初期段階において最高血圧を
推定し、この最高血圧推定値に基づいてカフ加圧停止点
を検出する電子血圧計が提案されている。この電子血圧
計によれば、被測定者の最高血圧を僅かに越えたカフ圧
を、カフ加圧停止点とすることが出来る。従って、被測
定者に対して余分な圧をかけ過ぎることがないから、血
圧測定時間の短縮を実現できる許かりでなく、過剰圧に
より測定部位が鬱血する等の不利も解消される。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記、近年提案されている最高血圧推定値に基づいてカ
フ加圧停止点を検出する電子血圧計では、カフを加圧す
る加圧手段（加圧ポンプ）は、加圧スイッチのＯＮ・Ｏ
ＦＦにより駆動・停止を実行するもので、加圧時は無制
御となっている。

このため、第８図に示すように、異なる患者Ａ、Ｂの腕
の太さ或いはカフの巻き方により、カフの圧力上昇速度
が極端に異なる場合が生じる。患者Ａでは、カフ圧上昇
速度が緩やかであるため、加圧時に血圧（最高血圧）を
推定し得、カフ加圧停止点を検出できる。しかし、患者
Ｂではカフ圧上昇速度が速すぎるため、例えば抽出され
る圧脈波等の数が少なくなり、血圧推定（カフ加圧停止
点検出）が困難となる等の欠点があった。

この発明は、以上のような課題を解消させ、カフ圧上昇
速度を適正速度に制御し、カフ加圧中に常に血圧を推定
し得、測定者に対応するカフ圧値でカフ加圧を停止する
ことの出来る電子血圧計を提供することを目的とする。

（ニ）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、特許請求の範囲第１項に
記載の発明（第１発明）の電子血圧計では次のような構
成としている。

電子血圧計は、カフと、カフを加圧する加圧手段と、カ
フ内圧力を減圧する減圧手段と、前記カフ内の流体圧を
検出する圧力検出手段と、加圧或いは減圧過程で血管情
報を検出する血管情報検出手段と、この血管情報検出手
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
て最高血圧及び最低血圧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、カフ加圧の初期段階において
カフ圧上昇速度を検出する圧上昇速度検出手段と、この
圧上昇速度検出手段により得られた圧上昇速度が基準速
度値より速いか否かを判別する判別手段と、この判別手
段により圧上昇速度が基準速度値より速いと判別された
時、圧上昇速度が基準値速度程度となるようにカフ加圧
の初期に加圧手段を制御する制御手段とを備えたことを
特徴としている。

このような構成を有する電子血圧計では、カフ加圧の初
期段階においてカフ圧上昇速度を検出する。一方、予め
基準速度値、つまり最高血圧推定に必要な血管情報（例
えば最大脈波振幅値）が得られる程度の一定時間におけ
るカフ圧上昇速度値が設定してある。従って、検出した
カフ圧上昇速度を基準速度値と比較する。仮に、カフ圧
上昇速度が基準速度値より小さい（上昇速度が緩やかで
ある）場合には、加圧手段の制御をせず、そのまま加圧
を続行し、推定した最高血圧より僅かに高い圧点（カフ
加圧停止点）でカフ圧をストップする。一方、カフ圧上
昇速度が基準速度値より大きい（上昇速度が急速であ
る）場合には、最高血圧推定に必要な血管情報が得られ
ないとして、加圧手段の駆動を制御する。つまり、カフ
圧上昇速度が基準速度値程度となるように加圧手段を制
御する。これにより、カフ加圧中において最高血圧推定
値が得られず、カフ加圧停止点の検出が不可能となる等
の不利が解消できる許かりでなく、常に測定者に対応し
た適正なカフ加圧停止点を得ることが出来、測定時間の
短縮は勿論、過剰な圧による苦痛を感じることがなくな
る。

また、特許請求の範囲第２項記載の発明（第２発明）の
電子血圧計では、次のような構成としている。

電子血圧計は、カフと、カフを加圧する加圧手段と、カ
フ内圧力を減圧する減圧手段と、前記カフ内の流体圧を
検出する圧力検出手段と、加圧或いは減圧過程で血管情
報を検出する血管情報検出手段と、この血管情報検出手
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
て最高血圧及び最低血圧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、カフ加圧の初期段階において
カフ圧上昇速度を検出する圧上昇速度検出手段と、前記
加圧手段に対する電源電圧を検出する電圧検出手段と、
前記カフ圧上昇速度及び電圧を入力としてファジィ推論
を実行するファジィ推論手段と、このファジィ推論手段
の推論結果に応じて加圧手段の駆動を制御する制御手段
とを備えたことを特徴としている。

このような構成を有する電子血圧計では、カフ加圧初期
段階において、圧上昇速度検出手段によりカフの圧上昇
速度が検出され、また電圧検出手段により加圧手段に対
する電圧が検出される。そして、これらのカフ圧上昇速
度と加圧手段に対する電圧がファジィ推論手段に入力さ
れる。ファジィ推論手段では、入力された圧上昇速度及
び電圧をもとに、所定のルールに基づくファジィ推論を
実行し、推論結果として加圧手段、例えば加圧ポンプを
駆動すＰＷＭ発振器に、加圧ポンプに与えるパルスのＤ
ＵＴＹを出力する。これにより、カフ加圧中において最
高血圧推定値が得られる程度のカフ圧上昇速度に、加圧
手段をコントロールする。

（ホ）実施例 第２図は、特許請求の範囲第１項記載の発明に係る電子
血圧計の空気系と測定回路の具体的な一実施例を示すブ
ロック図である。

カフ１には、チューブ１ａを介して加圧ポンプ２、圧力
センサ３、急速排気弁４、微速排気弁５が接続してあ
る。圧力センサ３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。前記加圧ポンプ２と急速排気弁４は、後述する
ＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット）８によっ
て制御される。圧力センサ３の出力信号（アナログ量）
は増幅器６で増幅され、Ａ／Ｄ変換器７でデジタル値に
変換される。ＣＰＵ８は、デジタル値に変換された圧力
センサ３の出力信号を一定周期で取り込む。また、上記
加圧ポンプ２は、ＣＰＵ８に電気的に接続されたＰＷＭ
発振器９と接続してある。この加圧ポンプ２は、ＣＰＵ
８の指令を受けるＰＷＭ発振器９のＰＷＭ信号にて制御
され、パルスのＤＵＴＹを変えることにより、アナログ
的にコントロールされる。更に、電池１２は各電源を必
要とする構成要素に対し、直接、電圧がかかるように接
続されると共に、上記Ａ／Ｄ変換器７に接続され、電池
１２の電圧（アナログ量）がＡ／Ｄ変換器７によりデジ
タル信号に変換され、ＣＰＵ８に取り込まれる。ＣＰＵ
８は、脈波振幅値を算出する機能、得られた脈波振幅値
及びカフ圧値から最低血圧値、最高血圧値を決定する機
能を有する。また、ＣＰＵは、カフの初期加圧段階にお
いて得られた脈波情報に基づいて、抽出された最大脈波
発生時点のカフ圧及び最高血圧を推定し、これをメモリ
に記憶させる機能を有する。更に、ＣＰＵ８はカフ加圧
初期段階においてカフ１の圧上昇速度を検出する機能
と、電池１２の電圧が一定電圧より高いか否か判断する
機能を有する。また、ＣＰＵ８はカフ１の圧上昇速度
が、基準速度値（カフ加圧中において最高血圧を推定し
得る程度のカフ圧上昇速度・３０mmHg/s）より速いか否
かを判断し、カフ圧上昇速度が基準速度値より速い場合
には、ＰＷＭ発振器９を介して加圧ポンプ２の駆動を制
御する機能を有している。また、ＣＰＵ８にはスタート
スイッチ１１及び血圧値を表示する表示器１０が電気的
に接続してある。

第１図は、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。

血圧計のスタートスイッチ１１をＯＮすると、加圧ポン
プ２が駆動しカフ１の加圧が開始される〔ステップ（以
下、「ＳＴ」という）１〕。カフ１の加圧が開始し、カ
フ加圧初期段階においてカフ１の圧とカフ圧にのる脈波
振幅値とが検出される。同時に、カフ加圧初期段階にお
いて電池電圧が検出される（ＳＴ２）。つまり、加圧ポ
ンプに印加される電圧が検出される。ＳＴ３では、ＳＴ
２で検出した電圧が一定電圧より高いか否かを判定して
いる。第４図に示すように、検出電圧が一定電圧より低
いとするとカフ１の圧上昇速度は緩やかであり、基準速
度値（基準の圧力上昇速度、例えば３０mmHg/s）Ｃより
遅い。従って、患者Ａ及び患者Ｂの場合、いずれも基準
速度値Ｃ以下の圧上昇速度となっている。従って、この
加圧速度のまま加圧を続行しても、加圧初期段階で最高
血圧値が推定でき、カフ加圧停止点を検出し得ると判断
する。この場合は、ＳＴ３の判定がＮＯとなってＳＴ７
へ進む。一方、ＳＴ３で検出電圧が一定電圧よりも高い
と判定した場合には、ＳＴ３の判定がＹＥＳとなり、カ
フの初期加圧から特徴量を抽出する（ＳＴ４）。つま
り、カフ１の圧上昇速度を検出する。ＳＴ５では、カフ
１の圧上昇速度が基準速度値より速いか否かを判定して
いる。第３図で示すように、検出電圧が一定電圧より高
い場合において、カフ加圧初期段階で患者Ｂのカフ圧上
昇速度が基準速度値Ｃより速くなっている。また、患者
Ａの場合は、同様の高い電圧のもとでも、基準速度値Ｃ
より圧上昇速度は遅い。従って、患者Ａの場合は加圧ポ
ンプ２の駆動を制御する必要がない。つまり、患者Ａの
場合はＳＴ５の判定がＮＯとなってＳＴ７へ進む。しか
し、患者Ｂの場合は、このカフ圧上昇速度のままでは、
最高血圧が推定できない（カフ加圧停止点を検出できな
い）。従って、患者Ｂの場合はＳＴ５の判定がＹＥＳと
なり、加圧ポンプ２の駆動を制御する（ＳＴ６）。つま
り、第５図に示すように、患者Ｂのカフ圧上昇速度Ｂ′
が基準速度値程度となるように、ＰＷＭ発振器９のＰＷ
Ｍ信号（パルスのＤＵＴＹ）を変えることで、加圧ポン
プ２の駆動を制限する。そして、このカフ圧上昇速度で
カフ加圧を続行し（ＳＴ７）、血圧（最高血圧）を推定
すると共に、カフ加圧停止点を検出する（ＳＴ８）。カ
フ１は、カフ加圧停止点で加圧がストップされ、測定者
に応じた適正な加圧（動脈阻血）が実行される。

第６図（Ａ）、第６図（Ｂ）、第６図（Ｃ）及び第７図
は、特許請求の範囲第２項記載の電子血圧計の具体的な
実施例を示す説明図である。

この電子血圧計の回路構成は、特許請求の範囲第１項の
発明（の実施例）で説明した、第２図のものとほぼ同様
であるので、回路構成の説明は省略する。この電子血圧
計の特徴は、ＣＰＵ８にファジィ推論機能を持たせた点
にある。つまり、電池電圧（ポンプ電圧）Ｖｐ及びカフ
１の初期加圧速度Ｐ_ｒを入力としてファジィ推論を実行
するファジィ推論手段を備え、ファジィ推論手段の推論
結果に応じて加圧手段（加圧ポンプ２及びＰＷＭ発振器
９）の駆動を制御する制御手段とを備えている点にあ
る。

ファジィルールメモリには、次に示すファジィルールが
記憶されている。

ｉｆ（もし）Ｐｒ＝ＶＢ、and Ｖｐ＝Ｂ then（であるなら）ＤＵＴＹ＝Ｖｓ（60％） ｉｆ Ｐｒ＝Ｂ、 and Ｖｐ＝Ｂ then ＤＵＴＹ＝ｓ （70％） ｉｆ Ｐｒ＝Ｍ、 and Ｖｐ＝Ｂ then ＤＵＴＹ＝ｍ （80％） ｉｆ Ｐｒ＝Ｓ、 and Ｖｐ＝Ｂ then ＤＵＴＹ＝Ｄ （90％） ｉｆ Ｐｒ＝ＶＳ and Ｖｐ＝Ｂ then ＤＵＴＹ＝Ｖｂ（100 ％） ｉｆ Ｐｒ＝ＶＢ and Ｖｐ＝Ｍ then ＤＵＴＹ＝ｍ ｉｆ Ｐｒ＝Ｂ and Ｖｐ＝Ｍ then ＤＵＴＹ＝ｂｓ ｉｆ Ｐｒ＝Ｍ and Ｖｐ＝Ｍ then ＤＵＴＹ＝Ｖｂ ｉｆ Ｐｒ＝Ｓ and Ｖｐ＝Ｍ then ＤＵＴＹ＝Ｖｂ ｉｆ Ｐｒ＝ＶＳ and Ｖｐ＝Ｍ then ＤＵＴＹ＝Ｖｂ ｉｆ Ｐｒ＝ＶＢ and Ｖｐ＝Ｓ then ＤＵＴＹ＝Ｖｂ ｉｆ Ｐｒ＝Ｂ and Ｖｐ＝Ｓ then ＤＵＴＹ＝Ｖｂ ｉｆ Ｐｒ＝Ｍ and Ｖｐ＝Ｓ then ＤＵＴＹ＝Ｖｂ ｉｆ Ｐｒ＝Ｓ and Ｖｐ＝Ｓ then ＤＵＴＹ＝Ｖｂ ｉｆ Ｐｒ＝ＶＳ and Ｖｐ＝Ｓ then ＤＵＴＹ＝Ｖｂ このルールをテーブル化して、第７図に示している。こ
のテーブルでは、横軸にポンプ電圧、縦軸にカフの初期
加圧速度を配置し、両者の交叉する欄に、それぞれ加圧
ポンプ２に与えるパルスのＤＵＴＹの出力を表してい
る。

上記ルールで使用されるポンプ電圧Ｖｐ、初期加圧速度
Ｐｒの入力、及び加圧ポンプに与えるパルスのＤＵＴＹ
の出力のメンバシップ関数例を第６図（Ａ）、第６図
（Ｂ）及び第６図（Ｃ）に示している。

第６図（Ａ）は、ポンプ電圧Ｖｐの入力メンバシップ関
数で、「ｓ」は電圧が２Ｖ以下で極端に小さく、スモー
ルである事、また「ｍ」は２Ｖから５Ｖの範囲で、ミド
ルである事、更に「ｂ」は５Ｖ以上で、ビッグである事
を表している。また、第６図（Ｂ）は初期加圧速度Ｐｒ
の入力メンバシップ関数で、例えば０から３０mmHg/s程
度の範囲を５区分し、１８mmHg/s以下を極端に速度が遅
い「ＶＳ」、１８mmHg/sから２２mmHg/sの範囲を速度が
やや遅い「Ｓ」、２０mmHg/sから２４mmHg/sの範囲を普
通の速度「Ｍ」、２２mmHg/sから２６mmHg/sの範囲を速
度がやや速い「Ｂ」、更に２６mmHg/s以上の範囲を速度
が極端に速い「ＶＢ」とすることを表している。

更に、第６図（Ｃ）は、加圧ポンプに与えるパルスのＤ
ＵＴＹの出力メンバシップ関数で、６０％から１００％
の範囲を５段階に区分し、「Ｖｓ」の出力６０％、出力
「ｓ」を７０％、出力「ｍ」を８０％、出力「ｂ」を９
０％、そして出力「Ｖｂ」を１００％と制御値を設定し
ている。

例えば、仮に電池１２が消耗しており、加圧ポンプ２に
印加される電圧が２Ｖ以下であり、カフ１の初期加圧速
度が１８mmHg/s以下であるとすると、ポンプ電圧Ｖｐが
「Ｓ」で、初期加圧速度Ｐｒが「ＶＳ」となり、第７図
のメモリテーブルで示すようにＤＵＴＹの出力は「Ｖｂ
（１００％）」の制御値とされる。一方、仮に電池１２
が新しく全く消耗しておらず、加圧ポンプ２に印加され
る電圧が５Ｖ以上であり、カフ１の初期加圧速度が２６
mmHg/s以上であるとすると、ポンプ電圧Ｖｐが「Ｂ」
で、初期加圧速度Ｐｒが「ＶＢ」となり、第７図のメモ
リテーブルで示すようにＤＵＴＹの出力は「Ｖｓ（６０
％）」の制御値とされる。つまり、カフの初期加圧速度
が速すぎ、カフ圧上昇が急激であるため、この速度のま
まではカフ加圧初期段階において血圧（最高血圧）が推
定できないとして、加圧ポンプ２の駆動を制限する。こ
れにより、カフ圧上昇速度が緩やかとなり、適正なカフ
加圧停止点が検出できる。このように、電池電圧及び初
期加圧速度より、ポンプに与えるパルスのＤＵＴＹをフ
ァジィルールを用いて出力することで、加圧ポンプ１２
の駆動を制御し、常にカフ加圧初期段階で最高血圧推定
が可能なカフ圧上昇速度にコントロールする。

（ヘ）発明の効果 以上のように、特許請求の範囲第１項記載の電子血圧計
では、カフ加圧の初期段階でカフ圧上昇速度を検出し、
この圧上昇速度が基準速度値より速い場合には、カフ加
圧の初期に加圧ポンプの駆動を制限し圧上昇速度を緩め
ることとしたから、常にカフ加圧初期段階において血圧
を測定できる。従って、カフ加圧停止点を確実に検出し
得るから、測定者に応じた適正なカフ圧で動脈を阻血で
き、測定時間の短縮は勿論、過度な加圧により測定部位
が鬱血する等の虞れも解消できる。

また、特許請求の範囲第２項記載の電子血圧計では、電
池電圧及び初期加圧速度を入力として、ファジィ推論を
実行し、このファジィ推論結果に応じて加圧ポンプの駆
動を制御することとしたから、カフ初期加圧段階におい
て血圧を推定し得る程度のカフ圧上昇速度にコントロー
ルし得る等、発明目的を達成した優れた効果を有する。

又、特許請求の範囲第１項及び第２項記載の電子血圧計
は、、加圧速度の計測に影響するような振幅の大きな脈
波が出現する以前（カフ加圧の初期）に計測を完了する
ため、簡便な処理にて正確に加圧速度を計測できる、と
いう効果を有する。

更に、加圧制御は加圧初期（即ち低圧領域）における一
度だけの動作であるため、測定に用いられる脈波成分が
加圧手段の制御動作によって消失したり、ノイズが発生
したりする恐れがない、という効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、特許請求の範囲第１項記載の実施例電子血圧
計の処理動作を示すフローチャート、第２図は、実施例
電子血圧計の回路ブロック図、第３図は、実施例電子血
圧計のポンプ電圧が高い場合の加圧初期段階における圧
力曲線を示す説明図、第４図は、実施例電子血圧計のポ
ンプ電圧が低い場合の加圧初期段階における圧力曲線を
示す説明図、第５図は、実施例電子血圧計による血圧測
定時の圧力曲線を示す説明図、第６図（Ａ）乃至第６図
（Ｃ）は、特許請求の範囲第２項記載の実施例電子血圧
計のメンバシップ関数を示す説明図で、第６図（Ａ）は
ポンプ電圧の入力メンバシップ関数を示す説明図、第６
図（Ｂ）は初期加圧速度の入力メンバシップ関数を示す
説明図、第６図（Ｃ）は、ポンプに与えるパルスのＤＵ
ＴＹの出力メンバシップ関数を示す説明図、第７図は、
メモリのルールテーブルを示す説明図、第８図は、従来
の電子血圧計における血圧測定時の圧力曲線を示す説明
図である。 １：カフ、２：加圧ポンプ、 ３：圧力センサ、８：ＣＰＵ、 ９：ＰＷＭ発振器、12：電池。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮脇 義徳 京都府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 稲毛 勝行 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (56)参考文献 特公 平３−20247（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平４−36633（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カフと、カフを加圧する加圧手段と、カフ
   内圧力を減圧する減圧手段と、前記カフ内の流体圧を検
   出する圧力検出手段と、加圧或いは減圧過程で血管情報
   を検出する血管情報検出手段と、この血管情報検出手段
   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
   最高血圧及び最低血圧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、 カフ加圧の初期段階においてカフ圧上昇速度を検出する
   圧上昇速度検出手段と、この圧上昇速度検出手段により
   検出されたカフ圧上昇速度が基準速度値より速いか否か
   を比較判別する比較判別手段と、この比較判別手段によ
   りカフ圧上昇速度が基準速度値より速いと判別された
   時、カフ圧上昇速度が基準速度値程度となるようにカフ
   加圧の初期に加圧手段を制御する制御手段とを備えて成
   る電子血圧計。
2. 【請求項２】カフと、カフを加圧する加圧手段と、カフ
   内圧力を減圧する減圧手段と、前記カフ内の流体圧を検
   出する圧力検出手段と、加圧或いは減圧過程で血管情報
   を検出する血管情報検出手段と、この血管情報検出手段
   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
   最高血圧及び最低血圧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、 カフ加圧の初期段階においてカフ圧上昇速度を検出する
   圧上昇速度検出手段と、加圧手段に対する電源電圧を検
   出する電圧検出手段と、前記圧上昇速度及び電圧を入力
   としてファジィ推論を実行するファジィ推論手段と、こ
   のファジィ推論手段を推論結果に応じて加圧手段の駆動
   を制御する制御手段とを備えてなる電子血圧計。