JPS61128939A

JPS61128939A - 電子血圧計

Info

Publication number: JPS61128939A
Application number: JP59250303A
Authority: JP
Inventors: 義徳宮脇; 諭上野; 聡江川; 修白崎
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1984-11-26
Filing date: 1984-11-26
Publication date: 1986-06-17
Also published as: JPH0480691B2

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】（イ）産業上の利用分野この発明は電子血圧計、特にカフ圧信号中に含まれる脈
波成分を利用して血圧決定を行う電子血圧計に関する。

（ロ）従来の技術一般に、カフを上腕に巻き、最高血圧を越えるまで加圧
した後、減圧してゆくと、カフ圧が動脈拍動に伴い規則
的に継続する振動（脈波）を生じる。そして、この脈波
は、減圧過程で当初は振幅が小さく、徐々に大きくなり
、最大振幅を経た後、今度は徐々に小さくなっていく。

このカフ圧と脈波振幅の間に相関があり、最大振幅に対
応するカフ圧が平均血圧、振幅が急に立上がる点のカフ
圧が最高血圧、振幅の立下がりがゆるやかになる点のカ
フ圧が最低血圧に相当することが知られており、この原
理を利用して血圧測定を行うのが振動法による電子血圧
計である。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記電子血圧計のカフ圧の減圧過程における脈波振幅曲
線（包絡線）を示すと、第４図に示す通りであり、図中
Ｓ点は最高血圧値を、Ｄ点は最低血圧値を示している。

この脈波振幅曲線において、今仮にカフが点Ａまで加圧
され、測定が開始されたとすると、カフの減圧過程で圧
力は点Ｓを通過するが、この時の脈波振幅（点Ｓ°付近
）の変化により、点Ｓの値が最高血圧であると認識され
る。

また、最低血圧についても点Ｄ゛付近脈波振幅変化によ
って同様に認識される。

ところが、初期加圧が不十分で、点Ｂまでしかカフ圧が
上昇しなかったとすると、圧力は点Ｓを通過することな
く減少し、最高血圧の決定が出来ない、また同様に点Ｃ
までしか加圧されなかった場合は、最低血圧も決定され
ないことになる。

しかし、振動法採用の従来の電子血圧計では、上記加圧
不足が生じたことを判定する手段を何ら持たず、そのた
めカフの初期圧力が不十分なときでも測定がそのまま継
続され、血圧値が決定されることなく測定を終了するも
のであった。つまり、−通りの測定が終了した時点で初
めて初期加圧不足が判明するものであり、使用者は測定
終了後加圧不足が判明すると、再度血圧測定を最初から
やり直さなければならず、被測定者の苦痛を増加させる
とともに、測定時間の増長を招くという問題があった。

この発明は、上記に鑑み、加圧不足を早期に検出し、上
記した被測定者の苦痛を軽減し、測定時間を短縮し得る
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上記問題点
を解決するために、第１の発明は第１図に示すように、
カフ１と、このカフ圧に連結され、カフｌを加圧あるい
は減圧するための圧力系２と、カフ圧を電気信号に変換
する圧力センサ４と、この圧力センサ３の出力であるカ
フ圧信号に含まれる脈波成分を検出する脈波検出手段４
と、脈波成分の波形情報（振幅等）とカフ圧信号に基づ
き血圧を決定する血圧決定手段５と、脈波成分の波形情
報と基準値とを比較し、加圧不足の有無を判定する加圧
不足判定手段６とから構成されている。

脈波検出手段４より出力される波形情報とカフ圧には、
一定の相関があるので、比較する波形情報の種別に対応
した基準値を予め設定したおき、この基準値と波形情報
を比較し１．波形情報が基準値を越えているか否かによ
り加圧不足の有無が判定される。

第２の発明は、第２図に概略構成を示すように、第１の
発明と同様にカフ１、圧力系２、圧力センサ３、脈波検
出手段４及び血圧決定手段５を備えるほか、測定開始時
の脈波振幅を検出する測定開始時脈波振幅検出手段７と
、脈波成分の脈波振幅の最大値を検出する脈波振幅最大
値検出手段８と、脈波振幅最大値と測定開始時脈波振幅
の比により加圧不足の有無を判定する加圧不足判定手段
９とを備えている。

脈波成分の振幅最大値と、最高血圧を決定する時点や最
低血圧を決定する時点の脈波振幅には所定の比率関係（
例えば最高血圧は最大値の７０％の振幅に対応するカフ
圧）にあるので、上記振幅最大値と測定開始時脈波振幅
の比が所定値以上であると、加圧不足が判定される。

（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３図は、この発明が実施される電子血圧計のブロック
図である。同図においてカフ１１は、腕に巻回するため
のゴム袋であって、圧力系１２を構成する排気弁１３及
び加圧ポンプ１４に、ゴム管１５により連通されている
。また、圧力センサ１６もゴム管１５によりカフ１１に
連通され、カフ圧を電気信号に変換する。圧力センサ１
６の出力端は、増幅器１７の入力端に接続され、圧力セ
ンサ１６の出力電気信号は、増幅器１７で直流増幅され
る。増幅器１７の出力端は、Ａ／Ｄ変換器１８の入力の
一端に接続されるとともに、帯域フィルタ■９の入力端
に接続されている。Ａ／Ｄ変換器１８の出力端はＭＰＵ
２０に接続され、増幅器１７の出力と帯域フィルタ１９
の出力がそれぞれＡ／Ｄ変換器１８でデジタル信号に変
換されてＭＰＵ２０に取り込まれるようになっている。

ＭＰＵ２０は、ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリを内部に含み
、ＲＯＭに記憶されるプログラムに従い、脈波成分とカ
フ圧を検出する機能、平均血圧、最高血圧の決定、最低
血圧の決定をなす機能等を有する。決定された血圧値は
、表示器２１に表示される。

また、信号ａにより加圧ポンプ１４を駆動・停止させる
制御機能及び信号すにより排気弁１３の微速排気と急速
排気を切替制御する機能も備えている。さらにまた、増
幅器１７よりのカフ圧信号、帯域フィルタ１９よりの脈
波成分は、信号ｃ、ｄにより所定のサンプリング周期で
読み込まれるようになっている。

また、ＭＰＵ２０は、手法の異なる４種の加圧不足検出
機能を備えている。これらの手法については後述する。

なお、この電子血圧計の血圧測定原理は、脈波の振幅情
報を用いる振動法を採用しており、脈波振幅の包絡曲線
は、一般にカフの減圧過程において第４図に示す形状と
なり、振動法はこの包絡曲線を利用して血圧測定を行う
。振動法による血圧決定のアルゴリズムは種々あるが、
この実施例電子血圧計では、次の決定方法を採用してい
る。

平均血圧：脈波振幅が最大となる時点のカフ圧。

最高血圧二カフ圧が平均血圧より高い領域（脈波振幅の
上昇過程）で脈波振幅が最大振幅値の５０％となる時点のカフ圧。

最高血圧；カフ圧が平均血圧より低い領域（脈波振幅の
下降過程）で脈波振幅が最大振幅値の７０％となる時点でカフ圧。

ここで、この電子血圧計に採用される上記４種の加圧不
足検出手法の各々について説明する。

（検出法１）一般的に、脈波振幅の絶対値は、被測定・者の個人差等
によるバラツキがある。それゆえ、最高血圧における脈
波振幅の絶対値もある範囲で様々な値をとる。しかし一
般的に考え得るこの最高血圧における脈波振幅の最大値
を第５図に示すようにスレッショルド値Ｔ）Ｉ（基準値
）として、測定開始時の脈波振幅がこのスレッショルド
値ＴＨよりも大きいと、いかなる場合でもカフ圧は最高
血圧Ｓより右側、つまり圧力の低い側にあることになり
、この場合は最高血圧が決定できない。従って測定開始
直後に脈波振幅がすでにＴＨを越えていれば加圧不足と
判定する。

く検出法２）第４図でもわかるように、十分加圧された場合の脈波振
幅は、測定開始直後において上昇過程にある。それゆえ
、測定開始直後の数回の脈波振幅を監視し、それらが上
昇過程にない場合は加圧不足とする。

〈検出法３ン第６図に示すように、脈波振幅の微分値の隣接値との差
分値（２次差分値）は、最高血圧点Ｓと最低血圧点りを
境界にして、正・負領域交互に存在している。これは、
脈波振幅曲線が最高血圧点、最低血圧点を変曲点として
、画点の間では上に凸な曲線を、両点の外側では下に凸
な曲線を描くことを示している。それゆえ、脈波振幅曲
線が上昇過程にある場合につき、曲線が上に凸か、下に
凸かを検出することにより、その時点の圧力が最高血圧
より大か小かを判別する。測定開始後に、この判別が最
高血圧より小であるとすると、加圧不足となる。

脈波振幅曲線が上に凸か、下に凸かを識別する方法には
、以下の２つがある。

第１の方法（検出法３−１）は、第６図に示す脈波振幅
値の２次差分値を１拍毎に算出し、測定開始直後に、そ
の値が負であるとき、上に凸であるとし、加圧不足とす
る。

第２の方法（検出法３−２）は、第７図に示す脈波振幅
曲線上のある振幅値Ｐｉと、Ｐｉを中心とした前後２拍
目の振幅値Ｐ　ｉ−２、Ｐｉ−１について、Ｐ、−２、
ｐｔ−ｚの平均値Ｐｃとした時、Ｐｉとの大小関係を比
較するＰｉ＞Ｐｃであるとき、その時点における脈波振
幅曲線は、上に凸であるとし、　゛加圧不足とする。

く検出法４〉第８図に示すように、カフ圧の減圧過程で得られる脈波
振幅曲線の極大値をＰＩＩＩａｘ、最高血圧点の脈波振
幅値をＰ　ｓｙｓとすると、Ｐ　ｖａａｘとＰｓｙｓと
の関係は、いかなる脈波振幅曲線においても、はぼＰｓｙｓ　ｗ　Ｐｒ５ａｘ　／　２であることが知られている。従って、脈波振幅の最大値
Ｐ　ｗａｘが検出された時点で、Ｐ　ｗａｘと測定開始
直後の脈波振幅値Ｐｓとの比Ｐ＋＋＋ａｘ　／　Ｐ　ｓ
を求め、この比値が、判定値αに及ばない場合、加圧不
足とする。αは実際に適した値を選定すれば良いが、こ
の実施例ではα−２としている。

加圧不足を検出するには、上記検出法のいずれかあるい
はその組合わせを使用すればよいが、この実施例電子血
圧計では、４つの検出法を併用している。

次に第９図に示すフローチャートを参照して、上記実施
例電子血圧計の動作を説明する。

先ず、測定開始キーが押されて動作がスタートすると、
信号ａにより加圧ポンプ１４が動作を開始し、カフ１１
が加圧開始される〔ステップＳＴ（以下ＳＴと略す）１
〕、そして、測定に十分なカフ圧になるまで、カフ１１
が加圧される（Ｓｒ１）、カフ圧が所定のカフ圧に達す
ると、加圧ポンプ１４の動作を停止し、加圧停止する（
Ｓｒ３）とともに、信号すにより排気弁１３が微速排気
となり減圧を開始する（Ｓｒ４）。そして以後、血圧測
定処理に移る。

先ず、Ｓｒ５で脈拍のカウンタｉを１にする。

この変数量は、以降脈拍認識される毎に、インクリメン
トされる（ＳＴ１６）。またＳｒ５では同、時に変数Ｆ
ＬＡＧを０とする。この変数ＦＬＡＣ；は、以降の処理
で最高・平均血圧が決定された時点で１となる（ＳＴ１
３）。次に、１拍毎の脈波振幅値Ｐｉが算出される（Ｓ
ｒ１）。そして脈波振幅値Ｐｉが算出される毎に、次の
Ｓｒ７の処理に移行する。

Ｓｒ７では、ＦＬＡＧ＝１かを判定することにより、極
大振幅値がすでに検出されているか否かを判断し、まだ
極大振幅値が検出されていない場合にはＳｒ８に移り、
Ｓｒ８〜５ＴＩＯで上記した検出法１〜検出法３により
、加圧不足の有無を判定する。これら検出法１〜検出法
３の具体的な処理手順については後述する。

Ｓｒ８〜５ＴＩＯにおけるいずれの検出法においても、
加圧不足が検出されない場合にのみ、次の５Ｔ１１へ進
み、それ以外の場合は５Ｔ１９へ飛び、加圧不足処理が
実行される。この加圧不足処理についても後述する。

５ＴＩＩでは、現在の脈波振幅Ｐｉが極大値か否か判定
され、極大値でない場合には５Ｔ１４へ飛び、極大値で
あると判定されると、次に上記検出法４による加圧不足
検出処理が実行される（ＳＴ１２）、ここで加圧不足処
理が実行されると、上記ＳＴ８〜５ＴＩＯの場合と同様
、５Ｔ１９に飛び、加圧不足処理が実行される。この検
出法４の具体的な処理手順についても後述する。

５Ｔ１２の検出法４でも、加圧不足が判定されない場合
は、その時点、すなわち脈波振幅Ｐｉの極大値に対応す
るカフ圧を平均血圧と決定し、またそれまでに得た全て
の脈波振幅Ｐ１〜ｐｉ−ｔについて、脈波振幅の極大値
Ｐ　ｗａｘＯ値の５０％に近いものを選び出し、その脈
波振幅値の得られた時点のカフ圧を最高血圧と決定する
。そして同時に最高・平均血圧を決定したことを示す変
数ＦＬＡＧを１にする（ＳＴ１３）。

続いて、５Ｔ１４でＦＬＡＧが１か否か判定し、ＦＬＡ
ＧがＯの場合は５Ｔ１６へ飛び、変数ｉをインクリメン
トして、ＳＴ６にリターンす。５Ｔ１４でＦＬＡＧが１
の場合には、５Ｔ１５に移、る。

つまり、最高・平均血圧が決定された後においてのみ５
Ｔ１５の処理が行われる。５Ｔ１５では、脈波振幅の極
大値Ｐ　ｗａｘと現在の脈波振幅ｐｉとの比較を行い、
ｐ　ｉ　＜０．７　Ｐｍａｘとなれば、最低血圧が決定
可能であるとして、５Ｔ１７へ移る。

そうでない場合は５Ｔ１６へ飛び、変数ｉをインクリメ
ントし、ＳＴ６にリターンし、次の脈波振幅検出に備え
る。

５Ｔ１５で、最低血圧が決定可能であると判定されると
、５Ｔ１７において、その時点におけるカフ圧を最低血
圧とし、血圧決定処理を全て終了する。

その後、信号すにより排気弁１３が急速排気に切り替え
られ、カフ１１内の圧力が低下除去されるとともに、決
定された最高・平均・最低の各血圧が表示器２１に表示
さる（ＳＴ１８）。これで全ての血圧計の動作を終了す
る。

次に、上記ＳＴ８〜５ＴＩＯ及び５Ｔ１２の加圧不足の
検出法１〜検出法４の具体的な処理について説明する。

検出法１は、第１０図に示すように、先ず最初にｉ　ｓ
ａｔ　ｌかの判定、すなわち脈波振幅値が、測定開始直
後１拍目か２拍目であるかどうかを判断しくＳＴ８１）
　、３拍目以降（３拍目となると、ＳＴ８におけるｉは
ｉ−２となる）、ものについては、検出対象から外し、
処理を行わず通過する。５Ｔ８１でｉ＝１の場合、すな
わち１拍目と２拍目の場合は、５Ｔ８２で脈波振幅値Ｐ
ｉとスレッショルドレベルＴＨとを比較し、Ｐｉの方が
大きいと、加圧不足であると判定して、加圧不足処理（
ＳＴ１９）へ飛ぶ、ＴＨの方が大きい場合には、このサ
ブルーチンを抜け、次の処理（ＳＴ９）に移る。

検出法２は、第１１図に示すように測定開始後５拍目（
ｉ＝５）の脈波が検出される時点を認識しくＳＴ９１）
　、５拍目の脈波が検出された時にのみ、続いて１拍目
と４拍目の脈波振幅値Ｐ０、Ｐ４を比較しくＳＴ９２）
　、ＰＩ　＜Ｐ４の場合に、さらに２拍目と５拍目の脈
波振幅値Ｐｇ　、Ｐｓを比較しくＳＴ９３）　、Ｐｇ　
＜Ｐｓの場合は脈波振幅が上昇中であるとして、このサ
ブルーチンを抜は出し、５Ｔ９２でＰ＋＜Ｐａでない場
合、あるいはＳＴ９３でＰ２＜Ｐｓでない場合のいずれ
かの場合に脈波振幅は下降中であるとし、加圧不足であ
ると判定し、加圧不足処理（ＳＴ１９）へ飛ぶ。

検出法３は２法あることをすでに述べたが、先ず、第１
の方法（検出法３−１）について説明する。

第１２図に示すように、先ず測定開始後、４拍目の脈波
が検出される時点を認識する（ＳＴＩＯｌ）。４拍目の
脈波が検出された時点にのみ、続いて脈波振幅値Ｐｉの
２次差分値り、についてり。

〉Ｏか、すなわち正負を判別する（ＳＴ　１０２）。

ここで２次差分ＤｉはＤｉ＝Ｐｉ−２Ｐ１−ｔ　＋Ｐ＝−ｚで定義される。５Ｔ１０２で判定がＹＥＳの場合は、さ
らに２次差分値Ｄ４についてもＤ４〉０かの判別を行う
（ＳＴ１０３）。この帆別もＹＥＳの場合は、現時点が
最高血圧点Ｓよりも左側にあるということになり、この
サブルーチンを抜は出す。５Ｔ１０２あるいは５Ｔ１０
３でＤ３が負、あるいはり、が負のいずれかである場合
は、加圧不足であると判定して加圧不足処理（ＳＴ１９
）に飛ぶ。

検出法３は、上記ｌの方法に代えて、次の第２の方法（
検出法３−２）を用いてもよい。

検出法３−２は、第１３図に示すように、先ず測定開始
後５拍目の脈波が検出される時点を認識する（ＳＴＩ　
１１）、５拍目の脈波が検出された時にのみ、続いて１
拍目及び５拍目の脈波振幅値Ｐ１、Ｐｓの平均値を算出
し、その値をＰｃとすとする（ＳＴＩ　１２）、次に平
均値Ｐｃと３拍目の振幅値Ｐ、を比較しくＳＴ　１１３
）　、Ｐ　ｃ　＞Ｐ３でなければ振幅曲線が上に凸であ
り、加圧不足であると判定し、加圧不足処理（ＳＴ１９
）へ移る。

５Ｔ１１３でＰｃ＞Ｐ、の場合、あるいは５Ｔ１１１で
ｉ＝５でない場合は、このサブルーチンを抜は出し、次
の処理に移る。

検出法４は、第４図に示すように、それまでに５Ｔ１１
ですでに検出されている最大振幅値をＰｍａｘとすると
、測定開始後１拍目の脈波振幅値Ｐ。

とＰｍａｘの関係が％Ｐｍａｘ＞ｐ、であるか判定しく
ＳＴＩ　２１）　、この式が満足されない場合は加圧不
足であるとし、加圧不足処理に飛ぶ。５ＴＩ２１の判定
ＹＥＳの場合は、次の処理へ移る。

この検出法４は、最大振幅値と１拍目の振幅値の比較に
よって判断されるので、個人差等により、脈波振幅値が
バラついても、その影響を受けることがない。

次に加圧不足処理について説明する。第９図の５Ｔ１９
に入ると、第１５図に示すように、先ず、表示器２１に
よって加圧不足であることが報知される（ＳＴ１９１）
。そして、加圧設定値を少し高い値に更新（例：＋２０
鶴Ｈｇ）　Ｌ、ＳＴＩにリターンする（ＳＴ１９２）。

もっとも５Ｔ１９１の報知後、ＳＴ、１９２を経ず、測
定を終了させてもよい。

なお上記実施例において、脈波の振幅値の検出は、１拍
毎に検出するものとして説明したが、所定の一定時間区
間（ウィンド）毎に、脈波の最大値と最小値を検出し、
この最大値と最小値の差値を脈波１拍の振幅値と近似し
たものを脈波振幅値としてもよい。

また上記実施例では、脈波成分を検出するのに、バイパ
スフィルタを用いているが、これに代えデジタルフィル
タを用いてもよいし、あるいは圧力センサの出力である
脈波成分を含むカフ圧信号をＭＰＵに取り込み、ソフト
処理で、微速で減圧されるカフ圧と脈波成分を分離して
もよい。

（へ）発明の効果第１の発明によれば、測定開始時に波形情報と基準値を
比較するものであるから、早期に加圧不足が検出でき、
加圧不足が検出されれば、直ちに次の措置が取れるので
、被測定者の苦情を最小限とできるし、むだな測定時間
の延長を抑えることができる。

また第２の発明によれは、脈波の最大振幅値と測定開始
時の脈波振幅値の比で加圧不足を判定するものであるか
ら、脈波振幅の個人差等の影響を受けることなく、精度
の高い加圧不足検出ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の概略構成を示す図、第２図は第２
の発明の概略構成を示す図、第３図は第１と第２の発明
が実施される電子血圧計のブロック図、第４図は振動法
による血圧測定を説明するための脈波振幅曲線（包絡線
）示す図、第５図、第６図、第７図及び第８図は、前記
実施例電子血圧計に採用される加圧不足検出法を説明す
るための図、第９図は同電子血圧計の動作を説明するた
めの全体フロー図、第１０図は同全体フロー図の加圧不
足検出法１の具体的処理を示すフロー図、第１１図は同
全体フロー図の加圧不足検出法２の具体的処理を示すフ
ロー図、第１２図及び第１３図は、同全体フロー図の加
圧不足検出法３の具体的処理を示すフロー図、第１４図
は同全体フロー図の加圧不足検出法４の具体的処理を示
すフロー図、第１５図は同全体フロー図の加圧不足処理
の具体的処理を示すフロー図である。１：カフ、　　　　２：圧力系、３：圧力センサ、　４：脈波検出手段、５：血圧決定手
段、６・９：加圧不足判定手段、７：測定開始次脈波振幅検出手段、８：脈波振幅最大値検出手段。特許出願人　　　　　　　　立石電機株式会社代理人　
　　　　弁理士　　中　村　茂　信ｊ１８１図第３図第４図 ′！ｇ５図第６図第７図第８図第９１）第η図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）カフと、このカフに連結され、カフを加圧あるい
は減圧するための圧力系と、カフ圧を電気信号に変換す
る圧力センサと、この圧力センサの出力であるカフ圧信
号に含まれる脈波成分を検出する脈波検出手段と、前記
脈波成分の波形情報と前記カフ圧信号に基づき血圧を決
定する血圧決定手段と、前記脈波成分の波形情報と基準
値とを比較し、加圧不足の有無を判定する加圧不足判定
手段とからなる電子血圧計。
（２）前記加圧不足判定手段は、脈波成分の波形情報が
測定開始時の脈波振幅であり、この脈波振幅とその基準
値とを比較するものである特許請求の範囲第１項記載の
電子血圧計。
（３）前記加圧不足判定手段は、測定開始時付近におけ
る脈波振幅の増加率の変化を検出する手段を含み、この
検出された増加率の変化と、その基準値とを比較するも
のである特許請求の範囲第１項記載の電子血圧計。
（４）カフと、このカフに連結され、カフを加圧あるい
は減圧するための圧力系と、カフ圧を電気信号に変換す
る圧力センサと、この圧力センサの出力であるカフ圧信
号に含まれる脈波成分を検出する脈波検出手段と、前記
脈波成分の波形情報と前記カフ圧信号に基づき血圧を決
定する血圧決定手段と、測定開始時の脈波振幅を検出す
る測定開始時脈波振幅検出手段と、前記脈波成分の脈波
振幅の最大値を検出する脈波振幅最大値検出手段と、前
記脈波振幅最大値と測定開始時脈波振幅の比により加圧
不足の有無を判定する加圧不足判定手段とからなる電子
血圧計。