JPH088906B2

JPH088906B2 - 電子血圧計

Info

Publication number: JPH088906B2
Application number: JP61112381A
Authority: JP
Inventors: 義徳宮脇; 和博松本; 修白崎
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1986-05-15
Filing date: 1986-05-15
Publication date: 1996-01-31
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: KR890002763B1; KR870010844A; JPS62268531A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、振動法を採用した電子血圧計に関する。

（ロ）従来の技術従来、振動法を採用した電子血圧計としては、カフ
と、このカフ内の空気を加圧する（以下カフを加圧する
という）加圧ポンプと、カフ内の空気を減圧する排気弁
と、カフ内の空気圧（以下カフ圧という）を検出する圧
力センサと、この圧力センサの出力信号に基づいて血圧
値を定量するマイクロコンピュータ（MPU）を備えたも
のが知られている。

この従来の電子血圧計の動作を第５図（ａ）、第５図
（ｂ）及び第５図（ｃ）に基づいて以下に説明する。

第５図（ａ）は、一旦カフを最高血圧値以上に加圧
し、その後、一定速度で減圧した場合のカフ圧の変化を
示しており、カフ圧Pcが減少する過程で脈波ｗが現れて
いる。また、第５図（ｂ）は、この脈波の１周期毎の振
幅値を実線で示している。さらに第５図（ｃ）は、第５
図（ｂ）の振幅値の包絡線を実線で示している。なお、
第５図（ａ）乃至第５図（ｃ）の横軸は、いずれも経過
時間である。

第５図（ｃ）において、最大振幅値Ap maxをとる点Ｍ
に対応するカフ圧が、平均血圧値に対応することが臨床
的に確認されている。そして、例えば第５図（ｃ）の点
Ｍ左側（脈波振幅値上昇過程）において、最大振幅値Ap
maxの50％に相当する点Ｓに対応するカフ圧が最高血圧
SYS、点Ｍ右側（脈波振幅値減少過程）における最大振
幅値Ap maxの70％に相当する点Ｄに対応するカフ圧が最
低血圧値DIAと決定される。

（ハ）発明が解決しようとする問題点一般に、脈波の振幅値の包絡線は、被測定者の肥満度
が進むほど、脈波振幅値の変化の少ない偏平なものとな
る。これは、肥満者は皮下脂肪層が厚く、血流の止めら
れた動脈の体積変化である脈波がこの皮下脂肪層で減衰
されて、カフに伝わるからである。

一方、カフを腕に巻着し、加圧した状態においては、
常にほぼ一定の振幅値を有する脈波（以下バックグラウ
ンド脈波という）が観測される。このバックグラウンド
脈波は、動脈に血液が流れる際に生じる、又は血流の止
められた動脈の心臓側の部分に生じる動脈の微小な体積
変化がカフに伝えられて観測されるものである。このバ
ックグラウンド脈波は、カフ圧を問わずに常に一定の振
幅値を取り、また肥満者であっても痩身者であっても、
その個人差は少ないことが本願発明者が病院において収
集したデータにより確認されている。

第５図（ｃ）は、上記バックグラウンド脈波が示され
ており、その振幅値はAbである。従って、真の最大脈波
振幅値Ap mgは、観測された最大脈波振幅値Ap maxより
バックグラウンド脈波Abを減算したものとなる。被測定
者が肥満でない場合にはAp maxはAbに比して十分大き
く、バックグラウンド脈波による影響はほとんど無視で
きる。

しかし、被測定者が肥満者である場合には、Ap maxが
Abに対して十分に大きいとはいえず、測定血圧値に大き
な誤差が生じる不都合があった。このことを、第５図
（ａ）及び第５図（ｃ）に基づいて説明すると、第５図
（ｃ）中の点Ｓ及び点Ｄは、最大脈波振幅値Ap maxによ
り決定されたものである。

一方、第５図（ｃ）には、脈波振幅値Apよりバックグ
ラウンド脈波振幅値Abを減じた部分について、脈波振幅
値増加側の真の最大脈波振幅値Ap mgの50％に相当する
点Sg及び脈波振幅値減少側の真の最大脈波振幅値Ap mg
の70％に相当する点Dgが示されている。

第５図（ａ）には、前記点Ｓ及び点Sgに対応するカフ
相Pcが、それぞれ測定最高血圧値SYS及び真の最高血圧
値SYSgとして示されている。測定最高血圧値SYSは、真
の最高血圧値SYSgよりも高くなっている。

同様に、第５図（ａ）には、点Ｄ及び点Dgに対応する
カフ圧Pcが、それぞれ測定最低血圧値DIA及び真の最低
血圧値DIAgとして示されている。この場合は、測定最低
血圧値DIAは真の最低血圧値DIAgよりも低くなってい
る。

上述したように、被測定者が肥満者である場合には測
定誤差が大きくなるが、また再現性が低下する不都合が
あった。第５図（ｂ）及び第５図（ｃ）中に示されてい
る破線は、同一被測定者について同一条件における他の
測定の結果得られた脈波振幅値Apを示している。この破
線の脈波振幅値Apについて設定された点Ｓ′及び点Ｄ′
が、第５図（ｃ）中に示されている。さらに、第５図
（ａ）には、この点Ｓ′及び点Ｄ′に対応する測定最高
血圧値SYS′及び測定最低血圧値DIA′が示されている。
測定最高血圧値SYSとSYS′、測定最低血圧値DIAとDIA′
は、それぞれ異なっている。

さらに、被測定者の肥満度が進むと、脈波振幅値Apの
包絡線はさらに偏平となり、第５図（ｄ）に示すよう
に、もはや最大脈波振幅値Ap maxの50％（又は70％）に
相当する点が存在しなくなり、測定エラーとなる不都合
があった。

この発明は、上記不都合に鑑みてなされたもので、ど
のように肥満度の進んだ被測定者についても、確実に血
圧値を測定でき、測定精度及び再現性に優れた電子血圧
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上記不都合を解決するための手段として、この発明の
電子血圧計は、カフと、このカフ内の流体を加圧する加
圧手段と、前記カフ内の流体を一定微速度又は急速に減
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、脈波成分を検出する脈波成分検出手段と、
この脈波成分検出手段の出力信号より脈波振幅値を算出
する脈波振幅値算出手段と、この脈波振幅値算出手段及
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
する血圧値決定手段とを備えてなるものにおいて、前記
脈波振幅値算出手段で算出された脈波振幅値のうちの最
大のものに基づいて補正パラメータを決定する補正パラ
メータ決定手段と、この補正パラメータ決定手段により
決定された補正パラメータを前記脈波振幅値算出手段で
算出された脈波振幅値より減算して脈波振幅値を補正す
る脈波振幅値補正手段とを特徴的に備えている。

（ホ）作用この発明の電子血圧計は、バックグラウンド脈波振幅
値の測定結果への影響度を示す補正パラメータ（予め定
められた１又は２以上の定数も含むものとする）を決定
し、この補正パラメータに基づいて脈波振幅値データを
補正し、測定結果よりバックグラウンド脈波に起因する
誤差を排除すると共に、再現性を向上させる。また、被
測定者の肥満度が進んだ場合であっても、最大脈波振幅
値の所定割合に相当する脈波振幅値が必ず抽出でき、確
実に血圧値を測定することができる。

（ヘ）実施例この発明の一実施例を、第１図、第２図、第３図、第
４図（ａ）、第４図（ｂ）及び第４図（ｃ）に基づいて
以下に説明する。

先ず、この実施例における脈波振幅値及び血圧値決定
の手順の概略を、第４図（ａ）乃至第４図（ｃ）を参照
しながら説明する。

第４図（ａ）は、脈波成分値Pu（ｉ）のデータ列を示
している（但し、サンプリング周期が短いため、その包
絡線で示している）。第４図（ｂ）は、第４図（ａ）に
示す脈波成分値Pu（ｉ）データ列より算出された脈波振
幅値Ap（ｎ）のデータ列を示す。この脈波振幅値Ap
（ｎ）データ列中の最大のものをAp maxとする。

第４図（ｂ）中に示されるAbは、バックグラウンド脈
波振幅値である。この実施例では、このAbを補正パラメ
ータとし、最大脈波振幅値Ap maxより決定している。

第４図（ｃ）には、脈波振幅値Ap（ｎ）データ列よ
り、各々前記バックグラウンド脈波振幅値Abを減算する
ことにより補正された補正脈波振幅値Ａ′ｐ（ｎ）デー
タ列が示されている。この補正脈波振幅値Ａ′ｐ（ｎ）
データ列は、バックグラウンド脈波の影響が排除された
ものであり、これに基づいて血圧値決定を行えば、高い
精度が得られる。

この実施例では、補正された最大脈波振幅値Ａ′p ma
xの50％に最も近い脈波振幅値増加側の補正脈波振幅値
Ａ′ｐ（ｎ）を点Ｓとし、これに対応するカフ圧Pcを最
高血圧値としている。また、脈波振幅値減少側の補正最
大脈波振幅値Ａ′p maxの70％に最も近い補正脈波振幅
値Ａ′ｐ（ｎ）を点Ｄとし、これに対応するカフ圧Pcを
最低血圧値としている。被測定者が肥満体質であり、脈
波振幅値Ap曲線が偏平となった場合であっても、確実に
補正最大脈波振幅値Ａ′p maxの50％となる補正脈波振
幅値Ａ′ｐ（ｎ）が抽出でき、測定エラーが生じること
はない。

次に、この実施例に係る電子血圧計１の具体的構成
を、第２図及び第３図を参照しながら説明する。

第２図は、電子血圧計１の外観斜視図である。２は帯
状の空気袋からなるカフである。このカフ２は、ゴム等
よりなるフレキシブルなチューブ３を介して、電子血圧
計本体４に接続される。電子血圧計本体４上面には、液
晶表示等よりなる表示器５、電源スイッチ６及び測定ス
イッチ７が設けられている。

第３図は、電子血圧計１の空気系と測定回路のブロッ
ク図を示す。カフ２には、チューブ３及び配管8a、8b、
8cを介して加圧ポンプ（加圧手段）９、排気弁（減圧手
段）10及び圧力センサ（圧力検出手段）11が接続され
る。排気弁10は、急速排気弁と微速排気弁の２つの弁を
含んでいる。圧力センサ11には、ひずみゲージを使用し
たダイヤフラム式圧力変換器又は半導体圧力変換素子等
を使用する。また、前記加圧ポンプ９と排気弁10は、後
述のマイクロコンピュータ（MPU）14によって制御され
る。

圧力センサ11の出力信号は、増幅器12で増幅され、ア
ナログ／デジタル（A/D）変換器13によりデジタル信号
に変換される。MPU14は、A/D変換器13よりデジタル変換
された圧力センサ11の出力信号を一定周期で取込む。MP
U14は、圧力センサ11の出力信号より脈波成分を検出す
る機能、脈波振幅値を算出する機能、脈波振幅値を補正
する機能、血圧値を決定する機能、加圧ポンプ９及び排
気弁10を制御する機能等を備えている。

MPU14には、さらに、決定された血圧値を表示するた
めの表示器５並びに電源スイッチ６及び測定スイッチ７
が接続されている。

次に、この実施例に係る電子血圧計１の動作を、第１
図を主に参照しながら以下に説明する。

最初に、カフ２を被測定者の上腕に巻着け、電源スイ
ッチ６をオンする。電源スイッチ６がオンされると、MP
U14は測定スイッチ７がオンされているか否かを判定
し、オンされていない場合にはこの判定処理を反復し、
待機する〔ステップST（以下STという）１、第１図参
照〕。

ST1で、測定スイッチ７がオンされるとST2に進み、MP
U14が加圧ポンプ９を作動され、カフ２が加圧される。M
PU14は、この間のカフ圧PcをA/D変換器13より取込み、
所定のカフ圧Pcに達したか否かを判定する。カフ圧が所
定値に達したと判定されると、ST4に進み、MPU14は加圧
ポンプ９を停止させ、さらにST5で排気弁10に微速排気
を開始させる。

次のST6では、先ずタイマT₁のカウントが開始され
る。このタイマT₁は、脈波成分より脈波振幅値Ap（ｎ）
を算出する周期を決定するためのものであり、１秒から
２秒の間に設定されている。さらにST7では、タイマT₂
のカウントが開始される。このタイマT₂は、MPU14がA/D
変換器13よりカフ圧Pc（ｉ）を取込むサンプリング周期
を決定するためのものである。この周期は、10〜50msの
間に設定されている。

ST8で、タイマT₂がタイムアップするまで待機し、タ
イマT₂がタイムアップしたと判定されると、ST9に進
む。ST9では、MPU14はカフ圧データPc（ｉ）をA/D変換
器13より取込む。さらにST10では、これらカフ圧データ
Pc（ｉ）より脈波成分値Pu（ｉ）が検出される。第４図
（ａ）は脈波成分値を、横軸に時間ｔを取って示してい
る。

脈波成分を検出する手段としては、帯域フィルタを使
用するアナログ的手段も多用されているが、この実施例
においては、MPU14の演算処理によるデジタルフィルタ
を採用している。このデジタルフィルタの演算処理は、
先ず、今回のサンプリングで取込まれたPc（ｉ）を変数
ｘとおく。

ｘ（ｉ）＝Pc（ｉ） ……（１）次に、前回のサンプリングで得られている変数ｘ（ｉ
−１）と他の変数ｙ（ｉ−１）より、変数ｙ（ｉ）の値
を以下の（２）式より算出する。

αｙ（ｉ）−βｙ（ｉ−１）＝ｘ（ｉ）−ｘ（ｉ−１）
……（２）さらに、前回のサンプリングで得られている他の変数
ｚ（ｉ−１）と前記変数ｙ（ｉ）、ｙ（ｉ−１）によ
り、以下の（３）式に従って今回のサンプリングでの変
数ｚ（ｉ）を算出する。

αｚ（ｉ）−βｚ（ｉ−１）＝ｙ（ｉ）−βｙ（ｉ−
１） ……（３）上式で得られたｚ（ｉ）が、今回のサンプリングで脈
波成分値Pu（ｉ）である。

Pc（ｉ）＝ｚ（ｉ） ……（４）なお、上記α及びβは、通常はそれぞれ以下のように
設定されている。

α＝0.98 ……（５） β＝0.95 ……（６）また、ｉ＝１の時、すなわち一番最初にデジタルフィ
ルタの演算処理が行われる時は、変数ｘ（ｏ）、ｙ
（ｏ）及びｚ（ｏ）が存在しないため、これら変数の値
を予め初期値とて零に設定しておく。

さらに、変数列ｘ（ｉ）、ｙ（ｉ）、ｚ（ｉ）につい
ては、実際の演算では１つ前の値しか使用しないため、
実際の演算処理においては１つ前の値だけをメモリに記
憶させ、メモリの容量を節約することができる。

ST10での脈波成分値Pu（ｉ）が検出されると、ST11へ
進み、タイマT₁がタイムアップしたか否かを判定する。
タイマT₁がタイムアップしていない場合には、ST7へ戻
り、脈波成分値Pu（ｉ）の検出が続行される。

タイマT₁がタイムアップした場合には、ST12へ進み、
今回のタイマT₁カウント中に検出された脈波成分値Pu
（ｉ）のデータ列より、脈波振幅値Ap（ｎ）が算出され
る。このAp（ｎ）算出は、脈波成分値Pu（ｉ）のデータ
列より最大値Pu max及び最小値Pu minを抽出し、これら
の差を取ることにより行われる。

Ap（ｎ）＝Pu max−Pi min ……（７）次のST13では、脈波振幅値Ap（ｎ）が増加しているか
否かを判定する。脈波振幅値Ap（ｎ）が増加中である場
合には、ST14でフラグＦを１とし、ST6に戻り、次の脈
波振幅値Ap（ｎ＋１）の算出を行う。

ST13で、脈波振幅値Ap（ｎ）が増加中でないと判定さ
れた場合には、ST15へ進み、前記フラグＦが１か否かを
判定する。Ｆ＝１と判定された場合はST16へ、そうでな
い場合はST21へ進む。

ST16では、先ずフラグＦを零とおく。さらにST17で
は、脈波振幅値Ap（ｎ）のデータ列中より最大のものAp
maxを抽出する。

次のST18では、バックグラウンド脈波振幅値Abを以下
の（８）式に基づいて最大脈波振幅値Ap maxより算出す
る。なお、（８）式は本願発明者が病院で収集したデー
タに基づいて決定された相関式である。

Ab＝0.12Ap max＋0.3 ……（８） ST19では、脈波振幅値Ap（ｎ）データ列のそれぞれの
値よりAbを減じ、補正脈波振幅値Ａ′ｐ（ｎ）のデータ
列とする。この時に、最大脈波振幅値Ap maxよりもAbが
減算され、補正最大脈波振幅値Ａ′p maxとされる。

ST20では、補正最大脈波振幅値Ａ′p maxの50％に最
も近い補正脈波振幅値Ａ′ｐ（ｎ）を検索し、これに対
応するカフ圧Pc（ｉ）を最高血圧（SYS）とする。SYSが
決定されるとST6へ戻り、最低血圧値（DIA）決定のため
の脈波振幅値Ap（ｎ）データ列の収集を続行する。

先と同様にST6〜ST12までの処理が行われ、脈波振幅
値Ap（ｎ）が算出される、ST13では、既に脈波振幅値Ap
（ｎ）は最大値を取り、減少過程にあるので〔第４図
（ｂ）参照〕、増加中ではないと判定され、ST15へ進
む。ささにST15では、先にST16でフラグＦは零とおかれ
ているためNOと判定され、ST21へ進む。

ST21では、脈波振幅値Ap（ｎ）よりバックグラウンド
脈波振幅値Abを減じ、補正脈波振幅値Ａ′ｐ（ｎ）を得
る。ST22では、この補正脈波振幅値Ａ′ｐ（ｎ）が補正
最大脈波振幅値Ａ′p maxの70％未満か否かを判定す
る。この判定がNOである場合にはST6へ戻り、次の脈波
振幅値Ap（ｎ＋１）を算出する。

ST22で、補正脈波振幅値Ａ′ｐ（ｎ）が補正最大脈波
振幅値Ａ′p maxの70％未満と判定された場合には、ST2
3に進む。ST23では、補正最大脈波振幅値Ａ′p maxの70
％の値に最も近い補正脈波振幅値Ａ′ｐ（ｎ）を検索し
（但し脈波最大振幅値Ap max出現後のもの）、これに対
応するカフ圧Pc（ｉ）を最低血圧値（DIA）とする。

次いで、ST24では、MPU14は表示器５に上記SYS及びDI
Aを表示させる。さらにST35では、MPU14が排気弁10に指
令を与え、カフ２内の空気を急速に排気し、測定を終了
する。

なお、上記実施例においては、バックグラウンド脈波
振幅値Abを最大脈波振幅値Ap maxより算出しているが、
脈波振幅値増加率等の他の数値より算出することも可能
である。あるいは、バックグラウンド脈波振幅値Abの個
人差は小さいので、定数としておくこともできる。

また、上記実施例においては、補正パラメータとして
バックグラウンド脈波振幅値を使用しているが、これに
限定されるものではなく、適宜変更可能である。

さらに、血圧値決定手段の手順も、上記実施例のもの
に限定されず、適宜変更可能である。

（ト）発明の効果この発明の電子血圧計は、補正パラメータ決定手段
と、この補正パラメータに基づいて脈波振幅値を補正す
る脈波振幅値補正手段とを備えてなるものであるから、
被測定者が肥満体質の場合であっても、バックグラウン
ド脈波に起因する誤差を防止し、測定の再現性を向上さ
せる利点を有すると共に、被測定者が極めて肥満であっ
ても、測定エラーを生じることなく、血圧値を測定でき
る利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る電子血圧計の動作
を説明するフロー図、第２図は、同電子血圧計の外観斜
視図、第３図は、同電子血圧計の回路ブロック図、第４
図（ａ）、第４図（ｂ）及び第４図（ｃ）は、同電子血
圧計における脈波振幅値補正の手順を説明する図、第５
図（ａ）、第５図（ｂ）、第５図（ｃ）及び第５図
（ｄ）は、従来の電子血圧計における問題点を説明する
図である。 2:カフ、9:加圧ポンプ、10:排気弁、11:圧力センサ、1
4:マイクロコンピュータ（MPU）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者白崎修京都府京都市右京区花園中御門町３番地株式会社立石ライフサイエンス研究所内 (56)参考文献特開昭61−45729（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カフと、このカフ内の流体を加圧する加圧
手段と、前記カフ内の流体を一定微速度又は急速に減圧
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、脈波成分を検出する脈波成分検出手段と、こ
の脈波成分検出手段の出力信号より脈波振幅値を算出す
る脈波振幅値算出手段と、この脈波振幅値算出手段及び
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
る血圧値決定手段とを備えて成る電子血圧計において、前記脈波振幅値算出手段で算出された脈波振幅値のうち
の最大のものに基づいて補正パラメータを決定する補正
パラメータ決定手段と、この補正パラメータ決定手段に
より決定された補正パラメータを前記脈波振幅値算出手
段で算出された脈波振幅値より減算して脈波振幅値を補
正する脈波振幅値補正手段とを備えたことを特徴とする
電子血圧計。