JPS6329616A

JPS6329616A - 連続的血圧測定装置

Info

Publication number: JPS6329616A
Application number: JP61173273A
Authority: JP
Inventors: 中根　央; 丸山　仁司
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-07-23
Filing date: 1986-07-23
Publication date: 1988-02-08

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】（産業上の利用分野）この発明は連続的血圧測定装置に関し、特に間接的に月
、つ連続的に血圧を簡易に測定できる連続的血圧測定装
置に関するものである。

（従来の技術）血圧測定には、カテーテルを胆管内に１百接入れて連続
測定する方法とｆ腕に腕帯（カフ）を企いてコロトコフ
音をめやすに剪Ｉ定する万ン去か王にｆｔ用されている
。しかし、これらの測定法は安静時の被験者を対象とし
ており、連動時の使用には適さない、特に、運動時の直
圧は平常時に比べてと昇すること、また、急激な変動も
牛し易いことから高血圧患者、老人、連動選手なとの運
動負荷と賦圧変動の関係を明らかにすることか必要とさ
れている、血圧は心理的、生理的な状、萄によっても変化するため
、例えば、特公昭５９−５２９６号公＠算の連続血圧測
定装置に開示されるように、悲観皿的に指部の動脈血圧
を連続的に測定する間接的連続血圧測定′Ａ置か提案さ
れている。この装置では且管内圧変動に伴う血管内容積
変化を光電的に検出し、この変化を外圧によって峻時に
補償して容積を一定に保持する。この時の外圧か血管内
圧に等しくなるという原理（容積補償法）を便用する、
この装置は加減圧部に電磁式加圧器を用いるので大きく
、また、加減圧媒体として水を用いるため、移動および
携帯には困難である、そこで、この比願人は容積補償法
の原理を用いて、連動時に使用できうる装置の開発を行
い、先に特願昭６０−１０６６２８号明細書に記＋ｉｉ
されるように、小型軽量化、低油！？電力化、兼拘末化
を図るために被測定部位として耳を選び、加圧にはガス
の萎気圧を用い、減圧には電磁弁によって排気する装置
を提案した。

この連続血圧測定装置は第８図のブロック図に示すよう
に構成されている。囲ち、チャンバ７１の加圧側には固
定しぼり７２を介して、ポンベ７３か接続され、ボンベ
７３からフレオンガスをチャンバ７１に供給する。チャ
ンバ７１の減圧側には切換手段７４で、固定しぼり７５
と電磁弁７６の切換えか行われる。チャンバ７１には、
例えば、耳の被測定部（；７７７か挿入され、チャンバ
７１の圧力は圧カドランスデューサ７８で測定時の圧力
を電気信号に変換して記録計７９に記録する、この装置の動作は開ループと閉ループにわけられ、開ル
ープ時には切換手段７４を固定しぼつ７５側に接続し、
切換手段８０でチャンハフ１に設けた光学センサ８１を
初期設定部８２に接続し、連続測定を行う場合のサーボ
目標埴を決定する、このサーボ目標埴は容積振動法で容
積脈波か最大垢幅時の平均連通光量を用い、その値はサ
ンプルホールド回路８３に保持される。

閉ループ時には切換手段７４を電磁弁７６側に接続し、
切換手段８０で初期設定部８２か切り離され、比較手段
８４側に接続して連続測定を１Ｔう。光字センサ８１か
ら得られる光電脈波からの信号と、サーボ目標埴との差
の信号をＰＷＭ回路８５で変調する。光電脈波信号はサ
ーホ目標と一致するように、電磁弁７６の開閉がＰＷＭ
信号により制御され、チャンバ内圧が調整される。その
時のチャンバ内圧を圧カドランスデューサ７８で測定し
たものが血圧波形となる。

加圧源に用いたフレオンガスは絶対圧１．８５気圧（２
５°Ｃ）を有しており、容８１２５０　ｍ　ｌのカンに
封入すれば、６時間程度の使用がｄ［能である、減圧の
；ｌ！ｌ整には小型電磁弁７６（大きさ１５ｘｌ　５ｘ
４５ｍｍ、重さ　１４ｇ、γ肖費電力０．４８Ｗ）を使
用している。加圧時の上昇速度は同定しぼり７２の内径
と長さにより、減圧時のＦ降速度は電磁弁７６のオリフ
ィス径により特性付げられる。

（発明が解決しようとする間萌点）ところが、この装置と直接法または聴診法で■１１定し
た結果を比較すると血圧の変動の傾向はよく一致してい
るが、そ九らの絶対圧は一致しない場合かある。

この間覇を調べるために加減圧モデルを電気回路モデル
に置換えて動作解析を行フた。第９図（Ａ）は加減圧部
の構成図、第９図（Ｂ）はその電気回路モデル、第１０
図はその測定のシミュレーションを示したものである。

、第９図（Ｂ）において、スイッチＳＷを加圧１１１１
１　（１）にセットしてコンデンサ已に充電している状
態が、カフ内の加圧に対応し、減圧側（２）にセットす
る場合か逆の減圧に対応する。

第１０図はモデル血圧に対するチャンバ内圧の追従をシ
ミュレーションしたものである。第１０（ａ）では、モ
デル血圧波形のみを示し、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）図
では太い実線かモデル師圧波形を示す、第１０図（ｂ）
は（Ｃ）にくらべてループゲインが大きいものである、
動特性は前者（ｂ）の方がよい、後＠（Ｃ）はＰＷＭ動
作基本周波数の約半分の周波数のオーバーシュートを伴
いながら追従している。また、どちらもモテル波升モよ
り高いｍをとりなから変化し・ており、実験結果か何め
の値を示したことの説明かできる、この装置ではｆｌ＋
制御目標値と光電信号とが等しい場合、ＰＷＭ９Ｊｌの
チューディーファクタか０５となるように構成されてい
る。そこで、第１０図（ｄ）に目標血圧への追従に関係
なく弁のデユーティ−ファクタが０．５にセットしたと
きのチャンバ内圧の変動範囲を示す。これにより、モデ
ルユ圧とチャンバ内圧が等しく、即ち制御目標値と光電
信号とが等しくなったときに、実際のチャンバ内圧はデ
ユーティ−ファクタか０．５のときのチャンバ内圧値へ
近付くように変化することか判った、さらに、制御目標値との誤差をサンプリングし、その埴
をＰＷＭ変調して圧力を変化させる場合、系の状態は系
の応答速度とサンプリング周波数の間係により決まる。

また、この装置の構成では圧力の立ちヒがり特性はボン
ベ圧、固定しぼり、チャンバ容量なとの因子によって左
右される。

この発明はかかる点に鑑みなされたもので、チャンバの
加圧側と減圧側で、その制御バルブの状、態を組み合わ
せて、チャンバ内圧を制御する連続的血圧測定装置を提
供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段）この発明は前記の問題屯を解決するため、被検部位が挿
入されるチャンバと、このチャンバ内に気体を満たすた
めの気体供給手段と、航記被検品（ｑの血管の血圧脈動
的変化に伴って変動する容積の変化を検出する光電検出
手段と、前記チャンバの加圧側と減圧側とに備えられた
ｌ１ａ（ｌバルブと、前記光電検出手段からの出力（ｇ
−＋を基准信号との比較信号から、前記加圧側及び減圧
側に備えら九た制御バルブを駆動して、チャンバの内圧
を制御するバルブ３制御手段を備えたことを特徴として
いる６（作用）この発明では、チャンバの加圧側と減圧（１１１とに備
えられた制御バルブを、バルブ制御手段で駆動してチャ
ンバ内圧を制御するにの制御は、誤差４８号をサンプリ
ングし、光電検出手段からの出力信号との比較信号によ
って、加赦圧を行い、１サンプル間では連続的に誤差信
号を検出し、その信号の符号が逆転した場合は面制御バ
ルブとも閉鎖した状態にする。

（実施例）第１図はこの発明の基本構成図を示す構成ブロック図で
ある。

図において符号１は円環状のチャンバで、このチャンバ
１の加圧側には固定しぼり２、制御バルブ３を介してボ
ンへ４か接続され、フレオンガスをチャンバ１に供給す
る６チヤンバ１の減圧側には制御バルブ５、固定しぼり
６が接続され、さらに分岐管を介して、圧カドランスデ
ューサ７か接続され、測定時の圧力を電気信号に変換し
て記録計８に言己録する。前記制御パルプ３．５は小型
電磁弁を用いている。

前記チャンバｌ内には第２図に示すように被測定部Ｉ７
、例えば指９が挿入され、チャンバ１には１．８気圧の
フレオンカスが供給される。フレオンカスは安定で無害
かつ不燃焼であるため、その使用に適している、指９を挟んでチャンバ１内の対向面には発光素子１０、
例えばＬＥＤと、受光素子１１、例えばフォトトランジ
スタからなる光字センサ１２が設けられている。光字セ
ンサ１２で検出された指９の血管の光電信号は、血液中
のヘモグロビンに対する吸収特性に暴いて血管の血流容
積変化を示し、切換スイッチ１３を介して初期設定ｇＩ
Ｓ１４と、比較器１５とに切換えられる、初期設定回路
１４は交流（ＡＣ）増幅器１６、ピーク検出器１７、低
域ろ波器１８及びサンプルホールド回路１９からなり、
基猷しヘルを設定する。比較器１５では光字センサ１２
からの光電信号と、ル樵信号を比較して、その比較結果
をバルブ制御回路２０に送出する、この初期設定は予め脈圧変動に対応した容積脈波成分か
最大となるときの血管内容積をプリセットする。血管内
容には前記発光素子１０からの赤外線の透過量を受光素
子１１で計測することで検知される。

第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（ＤＪはフレオンガ
スによるチャンバ内圧、九電容積脈彼信号、脈波成分及
び低Ｆ＠波成分を示す。

図を参明すると、フレオンガスによるチャンハ内圧を、
Ｒ高血圧よりも十分高い圧から徐々に減圧させていくと
、ある点で九電容稙信号に重畳した正弦波状変動成分（
脈波成分）か出現する。容積補償法の原理から明らかな
ように、この出現点でのチャンバ内圧は最大血圧に対応
する。さらに、チャンバ内圧を減圧すると光電容積信号
の低Ｐ［成分はほぼ直線的に降下し、ある、噂で脈波成
分か最大となる。この点でのチャンバ内圧は平均血圧に
対応するから、その時の光電信号の低周波成分をプリセ
ットすれば良いことになる。

第１図と第４図を用いて更に詳細に電気的動作を説明す
る。

今、切換スイッチ１３を初期設定側に接続し、チャンバ
内圧を第４図（Ａ）のように徐々に下げていくと、光字
センサ１２からの光Ｗ（３号（第４図（Ｂ））は、一方
の信号はＡＣ増幅器１６を通って脈波成分だけが残り（
第４図（Ｃ））、ピーク検出器１７にてピークを検出し
て（第４図（Ｄ））、対応する信号を出力する（第４図
（Ｅ））。

また、光学センサ１２により検出された光電信号の出力
は、低域ろべ器（ＬＰＦ）１８を通って平均透過量を示
す１３号を出力する（第４図（Ｆ））。この（Ａ号はサ
ンプルホールド回路１９にてピーク検出器１７からの脈
波成分のピーク値信号をトリ力としてサンプルすると（
第４図（Ｇ））、それは制御目標値の血圧埴に相当し、
外部回路に２ｃ准信号として出力する。

こうして初期設定か終Ｔすると、切換スイッチ１３で光
学センサ１２と比較器１５とを接続して、減圧の自動計
測準備が完了する。光字センサ１２からの光電信号は比
較器１５に供給され、サンプルホールド回路１９からの
基准イ３号と比較され、光′纜信号と基准信号との偏差
（差分）の比較信号かバルブ促制御回路２０に送圧され
る、バルブＩＩ御回路２０では、比較結果に基いて制御
バルブ３．５を駆動して加圧（制御バルブ３を開放、海
；御バルブ５を閉鎖）、減圧（ｆ％制御バルブ３を閉鎖
、ＹＩＱＩＩバルブ５を開放）、保持（両制御バルブ３
．５を共に閉鎖）の制御をすることでチャンバ内圧を調
整する。

即ち、具体的には、誤差信号のサンプリングを一定周期
として、サンプリング時の誤差信号の正負の符号により
、チャンバ内圧の加赦圧を行い、次のサンプリング時ま
でに誤差信号が、０になったとき、即ち、チャンバ内圧
か加圧に等しくなったら、その（ａをホールドする。こ
の−制御により、第５図に示すように、血圧波影はチャ
ンバ内圧により階段状に近似され、チャンバ内圧の無駄
な加減圧を軽減することかできる６また、測定波形の誤
差もかなり抑えることかできるうさらに、制イ卸目標イ直との誤差をサンプリングし、そ
の値をＰＷＭ変凋して圧力を変化する場合、系の状態は
系の応答速度とサンプリング周波数の関係により決まり
、また圧力の立ちトかり特性はホンへ圧、固定しぼり、
チャンバ容量などの因子によって左右されるか、ホンへ
４とチャンバ１の間にざらにル制御バルブ（宣峨弁）３
を付は加えたことにより、サンプル点での誤差の符号に
よって制御バルブ（篭磁丼）３，５で加減圧を行うため
、ガスの加圧ｆＱｌｌ及び減圧側での制御バルブ３．５
の状態を組み合わせてチャンバ内圧を加圧、減圧、及び
保持することかできる。

それのシミュレーション結果は、第６図（Ａ）の加減圧
部の幕末構成図、第６図（Ｂ）のその電気回路モデル図
、第７図のその測定のシミュレーション図に示される、
第６図（Ｂ）において、スイッチＳＷを加圧側（１）に
セットしてコンデンサＥに充電している状態か加圧に、
中立側（２）にセットすると保持に、減圧側（３）にセ
ットした場合にはコンデンサの電荷は放電し、減圧に対
応している。

この制御ではＰＷＭ変凋変調制御方式題となった弁の動
作周波数による変動を小さくできること、また、識圧時
には加圧側制御バルブ３を閉鎖するのでガスの消費量を
節約できること、カスを消費することなくチャンバ内圧
を一定に保つことかできること、さらに、チャンバ内圧
か０まで下げることかできることなどの特徴を持つ。

また、ＰＷＭ方式で問題となった、ひとつのザイクルで
加圧と減圧の両方の動作を含んでいるためにチャンバ内
圧値のリップルが大きくなってしまうという欠点も、加
圧側と減圧側とに制御バルブ３．５を用いることで必要
以上の加減圧を避けることができる。

なお、上述実施例における光電脈波法に用いる九として
は、可視光または赤色光か適当である、さらに、フレオ
ンガスの代わりに他の気体を用いても良いことは明らか
である。

（発明の効果）この発明は前記のように、チャンバの加圧側と減圧側と
に制御バルブを備え、被検部位の血管の血圧脈動的変化
に伴って変動する容積の変化を光電検出手段て検出し、
この光電検出手段からの出力信号を基准信号と比較し、
加圧側及び減圧側に備えた制御バルブを駆動して、チャ
ンバの内圧を制御する。従って、ＰＷＭ変調制御方式時
に見ら九た制御バルブの動作周波数による変動を小さく
することかできる。しかも、両側開パルプの制御でガス
をｉ＃ｌｆｔすることなくチャンバ内圧を一定にげるこ
とかでき、血圧の追鑓性の改善、カスの低梢°稈化が可
峰となる。

さらに、ＰＷＭ方式て間Ｖとなった、ひとつのサイクル
で加圧と減圧の両方の動作を含んでいるためにチャンバ
内圧値のリップルか大きくなってしまうという欠点も、
必要以上の加減圧を避けることで小さくでき、リップル
やオーへ°−シュート等かなくなる。従って、固定絞り
の径や長さ、制御バルブのオリフィス径、誤差イ菖号増
幅率なとのＭ密な最適設計か不要となる、

【図面の簡単な説明】

第１図はεの発明の基本構成図、第２図はこの発明の実
施例である被検部（手指部）の模式図、第３図＋Ａ）〜
（Ｄ）ｇＬび第４図（Ａ）〜（Ｇ）はこの発明における
サーホ目標基准設定を説明するためのタイミングチャー
ト、第５図はこの発明のｆ１１方式を示す図、第６図（
Ａ）はこの発明の加減圧部の構成図、第６図（Ｂ）はそ
の電気モデル図、第７図はその埋１定のシュミレーショ
ン図、第８図は従来装置の基本構成図、第９図（Ａ）は
従来装着の加減圧部の構成図、第９図（Ｂ）はその電気
モデル図、第１０図はその測定のシュミレーシラン図で
ある。１・・・チャンバ２．６・−固定しぼり３．５・−制御バルブ４・・・フレオンガスホンベア・・・圧カドランスデューサ８・・−記録計９・・・指１０＝−発光素子１１　・・・受光素子１２・・−光字センサ１３・・・切替スイッチ１４−＝初期設定部１５−・・比較器１６・・・ＡＣ増幅器１７　・・・ピーク検出器１８−・・低域ろ波器（ＬＰＦ）１９　・・・サンプルホールド回路２０−・・バルブ制御回路

Claims

【特許請求の範囲】被検部位が挿入されるチャンバと、このチャンバ内に気
体を満たすための気体供給手段と、前記被検部位の血管
の血圧脈動的変化に伴って変動する容積の変化を検出す
る光電検出手段と、前記チャンバの加圧側と減圧側とに
備えられた制御バルブと、前記光電検出手段からの出力
信号を基準信号との比較信号から、前記加圧側及び減圧
側に備えられた制御バルブを駆動して、チャンバの内圧
を制御するバルブ制御手段を備えたことを特徴とする連
続的血圧測定装置。（２）前記バルブ制御手段は比較出力に基いて、チャン
バ内圧の加圧、減圧、保持の制御を連続的に行うことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の連続的血圧測定
装置。