WO2020026647A1 - 自動血圧測定装置 - Google Patents

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WO2020026647A1
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heartbeat
pressure measurement
wave
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Inventor
哲二 深水
Original Assignee
株式会社パラマ・テック
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/022—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers

Definitions

  • the present invention relates to an automatic blood pressure measurement device that measures a subject's blood pressure value based on a heartbeat synchronous wave obtained when a part of a subject's living body is compressed using a cuff, and more specifically, The present invention relates to an automatic blood pressure measurement device having an autonomic nervous analysis function for examining an autonomic nervous state during blood pressure measurement in addition to measurement.
  • Fluctuations in heart rate variability can be obtained by measuring the RR interval of an electrocardiographic waveform or a pulse wave.
  • the contraction cycle of the heart is not always constant, but usually has a subtle fluctuation as shown in FIG. It is said that the fluctuation of the contraction of the heart is governed by the autonomic nervous system, and it is said that the activity of the autonomic nervous system can be determined by analyzing the fluctuation of the contraction of the heart. Specifically, when an electrocardiograph is mounted on the subject and the frequency of the R-wave generation of the electrocardiogram is analyzed, peaks are detected at two places as shown in FIG.
  • LF Low frequency
  • HF High frequency
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating the overall configuration of a conventional automatic blood pressure measurement device with an autonomic nerve evaluation function (see Patent Document 1).
  • This automatic blood pressure measurement device 110 has a cuff 112 wound around a part of a living body, for example, an upper arm, a plurality of ECG electrodes including ECG electrodes 114a and 114b, and a plurality of keys provided on an upper surface of a main body 116.
  • An input keyboard 118, an image display 120 provided on the front of the main body 116, and an output printer 122 provided on the side of the main body 116 are provided.
  • the subject needs to attach the cuff 112 to the arm and attach a plurality of ECG electrodes 114a and 114b for acquiring an electrocardiogram to the subject. And complicated. It is also necessary to prepare an electrocardiogram detection device for detecting electrocardiogram.
  • the present invention is intended to solve the problem of such a conventional configuration.
  • the present invention does not provide an electrode for separately acquiring an electrocardiogram, and the autonomous measurement at the time of blood pressure measurement is performed.
  • An object is to provide an automatic blood pressure measurement device with an autonomic nervous analysis function capable of examining a nerve state.
  • the automatic blood pressure measurement device of the present invention provides an automatic blood pressure measurement device for a subject based on a heartbeat synchronous wave which is a pulse wave signal synchronized with a heartbeat obtained when a part of the living body of the subject is compressed using a cuff.
  • An automatic blood pressure measurement device that measures a blood pressure value, the pressure of the cuff is reduced until the blood pressure determination at the time of blood pressure measurement is completed, and the pressure reduction is stopped for a certain period after the blood pressure measurement is completed, so that the blood pressure measurement is performed and the blood pressure measurement is stopped.
  • Heart rate synchronizing wave obtaining means for obtaining a heart rate synchronizing wave with the time during which decompression is stopped for a certain period of time after the end, and heart rate cycle related value detecting means for detecting fluctuations of the heart rate cycle related value from the heart rate synchronizing wave obtained by the heart rate synchronizing wave obtaining means
  • Frequency analysis means for frequency-analyzing the fluctuation of the heartbeat cycle-related value detected by the heartbeat cycle-related value detection means to calculate the frequency component ratio between the low-frequency component and the high-frequency component; Those having a determining tone determining means of tone.
  • the pulse wave transmitted to the periphery by the contraction of the heart detected during the blood pressure measurement instead of the R wave of the electrocardiogram by performing the sampling process using the time of the heartbeat synchronous wave interval as the heartbeat cycle related value. That is, the activity of the autonomic nervous system can be estimated by detecting the fluctuation of the contraction of the heart from the generation interval of the heartbeat synchronous wave and analyzing the fluctuation of the fluctuation.
  • the automatic blood pressure measurement device of the present invention maintains the subject at rest for a certain period of time when the degree of tension of the subject determined by the degree of tension determination means exceeds a predetermined reference value, and again after a certain period of time. It is desirable to have a notification means for instructing to take a measurement or alerting the possibility that blood pressure is rising due to tension.
  • the degree of tension of the subject determined by the degree of tension determination means exceeds a predetermined reference value, the subject is kept at rest for a certain period of time, and is instructed to perform measurement again after a certain period of time, Alternatively, a warning is given that blood pressure may be rising due to tension.
  • Heart rate synchronizing wave obtaining means for obtaining the heart rate synchronizing wave
  • heart rate cycle related value detecting means for detecting fluctuations in the heart rate cycle related value from the heart rate synchronizing wave obtained by the heart rate synchronizing wave obtaining means
  • heart rate cycle related value detecting means Frequency analysis means for frequency-analyzing the fluctuation of the calculated heartbeat cycle-related value to calculate the frequency component ratio between the low-frequency component and the high-frequency component, and the degree of tension determination for determining the degree of tension of the subject based on the calculated frequency component ratio Means, the blood pressure measurement and the frequency analysis of the heartbeat cycle related value indicating the state of the autonomic nervous system can be performed simultaneously by one automatic blood pressure measurement device. It is possible to inspect the state.
  • the degree of tension of the subject determined by the degree of tension determination means exceeds a predetermined reference value
  • the subject is instructed to maintain rest for a certain period, and measurement is performed again after a certain period
  • the configuration having the notification means for giving a warning about the possibility that the blood pressure is increasing due to tension when the degree of tension of the subject at the time of blood pressure measurement exceeds a predetermined reference value, the subject Keeping the patient at rest and instructing them to take the measurement again after a certain period of time will enable accurate blood pressure measurement, and also be aware that blood pressure may not be an accurate blood pressure measurement result. It becomes possible to evoke.
  • FIG. 1 is a perspective view of an automatic blood pressure measurement device with an autonomic nerve analysis function according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a block diagram of an automatic blood pressure measurement device with an autonomic nerve analysis function according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the microcomputer circuit of FIG. It is a pulse wave diagram and a pulse wave peak position diagram of the automatic blood pressure measurement device with an autonomic nerve analysis function in the embodiment of the present invention. It is a pulse-wave interval graph figure of the automatic blood-pressure measuring device with an autonomic-nervous-analysis function in embodiment of this invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an equal time interval conversion of a pulse wave interval of the automatic blood pressure measurement device with an autonomic nerve analysis function according to the embodiment of the present invention. It is an autonomic nerve analysis result display screen of the automatic blood pressure measurement device with an autonomic nerve analysis function in the embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows the processing content of the software program of the automatic blood pressure measurement apparatus with an autonomic nerve analysis function in embodiment of this invention. It is a figure showing an example of fluctuation of a heartbeat synchronous wave. It is a figure showing an example of frequency analysis of fluctuation of a heartbeat synchronous wave. It is a perspective view explaining the whole structure of the conventional automatic blood pressure measuring device with an autonomic nerve evaluation function.
  • FIG. 1 is a perspective view of an automatic blood pressure measurement device with an autonomic nerve analysis function according to an embodiment of the present invention.
  • an automatic blood pressure measurement device 1 with an autonomic nervous analysis function mounts an arm insertion section 2 into which an arm 3 that is a part of a living body of a subject is inserted, and the arm 3. And an arm mounting table 4.
  • the arm insertion section 2 is provided with a cuff 5 for closing the arm when measuring blood pressure to block blood.
  • the automatic blood pressure measurement device 1 with an autonomic nervous analysis function includes a display unit 7 for displaying a blood pressure measurement result, an autonomic nervous analysis result, and the like.
  • the surface of the display unit 7 is a touch panel, and can perform various input processes.
  • the automatic blood pressure measurement device 1 with an autonomic nervous analysis function includes a printer 8 that prints a blood pressure measurement result, an autonomic nervous analysis result, and the like.
  • FIG. 2 is an internal block diagram of the automatic blood pressure measurement device 1 with an autonomic nervous analysis function of FIG.
  • an air supply pump 9 is a pump that supplies air to the cuff 5.
  • the air supply pump 9 is driven by an air supply pump drive circuit 16 controlled by a microcomputer circuit 14 described later.
  • the air supply pump 9 and the air supply pump drive circuit 16 constitute a pressurizing unit that pressurizes the pressure of the cuff 5.
  • the exhaust valve 10 is a valve for exhausting the air inside the cuff 5.
  • the exhaust valve 10 is driven by an exhaust valve driving circuit 17 controlled by a microcomputer circuit 14 described later.
  • the exhaust valve 10 is used to perform exhaust adjustment during blood pressure measurement, emergency exhaust, and the like by discharging air inside the cuff 5 to the outside.
  • the exhaust valve 10 and the exhaust valve drive circuit 17 constitute a pressure reducing unit that reduces the pressure of the cuff 5.
  • the cuff fixing means 11 includes a geared motor for tightening the cuff 5 wound around the subject's arm 3 and a brake solenoid for locking the geared motor.
  • the cuff fixing means 11 is driven by a cuff driving means 18 controlled by a microcomputer circuit 14 described later.
  • the cuff driving means 18 includes a belt drive control circuit for driving a geared motor and a brake control circuit for controlling a brake solenoid.
  • the subject's arm 3 When the subject's arm 3 is inserted into the cuff 5 with the palm 6 facing upward, the subject's ID is input on the touch panel of the display unit 7, and measurement is started with a measurement button (not shown).
  • the motor When the motor is driven, the cuff 5 is fastened to the subject's arm 3, the brake solenoid is energized, and the cuff 5 is fixed to the subject's arm.
  • the pressure detection circuit 12 includes a semiconductor pressure sensor and an electric circuit. At the time of blood pressure measurement, air is supplied from the air supply pump 9 to the cuff 5, and the inserted arm 3 is tightened to a specified pressure. At the time of this measurement, the pressure detection circuit 12 obtains an electric output proportional to the cuff pressure value. A pulse wave change is superimposed on this electric output.
  • the pulse wave detection circuit 13 performs a filtering process on the electric output obtained from the pressure detection circuit 12, and outputs only a change in the pulse wave.
  • the microcomputer circuit 14 includes an air supply pump drive circuit 16 (air supply pump 9), an exhaust valve drive circuit 17 (exhaust valve 10), a cuff drive unit 18, a pressure detection circuit (semiconductor pressure sensor) 12, and a pulse wave detection circuit 13.
  • the CPU to be connected.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the microcomputer circuit 14.
  • the microcomputer circuit 14 functions as each of the units 31 to 35 shown in FIG. 3 by controlling the operation of each of these elements by executing a program shown in a flowchart of FIG.
  • the heartbeat synchronizing wave acquisition means 31 drives the exhaust valve 10 by controlling the exhaust valve driving circuit 17 based on the inputs from the pressure detection circuit 12 and the pulse wave detection circuit 13, so that the blood pressure measurement
  • the pressure of the cuff 5 is reduced until the blood pressure determination is completed, and the decompression is stopped for a certain period after the blood pressure measurement is completed, so that a heartbeat synchronous wave is obtained during the blood pressure measurement and during the period when the decompression is stopped for a certain time after the blood pressure measurement is completed.
  • the pulse wave detection circuit 13 extracts a fluctuation part of the pressure (pneumatic pressure) obtained by the pressure detection circuit 12 to convert a heartbeat synchronous wave (pulse wave data), which is a pulse wave signal synchronized with the heart beat. obtain.
  • the heartbeat synchronizing wave acquisition means 31 controls the air supply pump drive circuit 16 to drive the air supply pump 9 to tighten the cuff 5 at a pressure higher than the systolic blood pressure, and the exhaust valve drive circuit 17 By controlling and driving the exhaust valve 10, the pressure is gradually reduced to the minimum blood pressure or lower at a constant pressure speed, and the blood pressure is determined.
  • the heartbeat synchronizing wave acquisition means 31 continues to reduce the pressure of the cuff 5 until the blood pressure determination at the time of the normal blood pressure measurement is completed, that is, until the generated pulse wave level becomes a certain value below the reference.
  • a heartbeat synchronous wave is obtained during the blood pressure measurement and during a period in which the depressurization is stopped for a certain time after the blood pressure measurement is completed.
  • FIG. 4 is a graph of pulse wave data sampled by the pulse wave detection circuit 13.
  • FIG. 4 is a diagram in which after extracting pulse wave data through a band-pass filter (0.7 Hz to 3.0 Hz) in the frequency band of the pulse wave, the position and value of the peak for each pulse wave are obtained.
  • a band-pass filter 0.7 Hz to 3.0 Hz
  • the heartbeat cycle related value detection means 32 is a means for detecting fluctuations in the heartbeat cycle related value from the heartbeat synchronization wave obtained by the heartbeat synchronization wave acquisition means 31.
  • the inter-heartbeat cycle related value is a value indicating an interval (interval time) for each beat of a heartbeat synchronous wave that periodically occurs in synchronization with the beat of the heart.
  • the heartbeat cycle related value detecting means 32 performs sampling processing using the time of the heartbeat synchronous wave interval as a heartbeat cycle related value, so that the heartbeat is transmitted to the periphery by the contraction of the heart detected during blood pressure measurement instead of the R wave of the electrocardiogram.
  • the fluctuation of the contraction of the heart is detected from the generated pulse wave, that is, the generation interval of the heartbeat synchronization wave.
  • FIG. 5 is a diagram in which the vertical interval indicates the peak interval of the pulse wave data in FIG. 4 and the horizontal axis indicates the generation time of the pulse wave, and the fluctuation of the peak interval of the generated pulse wave.
  • FIG. 6 is a diagram in which pulse wave data is replaced with equally-spaced data (500 msec) based on the peak interval of the generated pulse wave in FIG. 5 (Lagrange interpolation processing).
  • the frequency analysis means 33 is means for calculating the frequency component ratio of the low frequency component and the high frequency component by frequency-analyzing the fluctuation of the heartbeat cycle related value detected by the heartbeat cycle related value detection means 32 by Fourier transform or the like.
  • the calculated frequency component ratio is stored in the storage unit of the microcomputer circuit 14 and output to output means such as the LCD display 19, the recorder 20, the external memory 15, and the like.
  • the external memory 15 is a storage unit that stores the measurement result data as time-series data for each subject.
  • FIG. 7 is a display screen of an autonomic nerve analysis result of the automatic blood pressure device with an autonomic nerve analysis function according to the embodiment of the present invention.
  • the power spectrum density is obtained by frequency-analyzing fluctuations in heart rate variability and graphing the power spectrum intensity.
  • the power area from 0.04 to 0.15 Hz is a low frequency component obtained by frequency-analyzing the fluctuation of the pulse wave peak interval
  • the power area from 0.15 to 0.40 Hz is the frequency area.
  • This is the analyzed high frequency component.
  • LF (low-frequency component) and HF (high-frequency component) represent numerical results of frequency analysis
  • a frequency component ratio LF / HF is a component ratio between the low-frequency component and the high-frequency component.
  • Tension determination means 34 is means for determining the tension of the subject based on the frequency component ratio calculated by frequency analysis means 33. More specifically, the degree of tension determination unit 34 determines the degree of tension of the subject based on whether the calculated frequency component ratio LF / HF is within a predetermined reference range, and estimates the activity state of the autonomic nerve. .
  • the notifying unit 35 instructs the subject to maintain rest for a certain period of time when the tension of the subject determined by the tension determining unit 34 exceeds a predetermined reference value, and to perform measurement again after a certain period. Or a warning that the blood pressure is rising due to tension.
  • the instruction or alert by the notifying unit 35 is performed by an announcement by the LCD display 19 or the speaker 21, a message printing by the recorder 20, or the like.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the processing contents of a software program stored in the microcomputer circuit 14 used in the automatic blood pressure measurement device with an autonomic nervous analysis function according to the embodiment of the present invention.
  • the heartbeat synchronization wave acquisition means 31 sets the initial pressure value for pressurizing the cuff 5 wound around the subject's arm in S2 to 190 mmHg. I do.
  • the heartbeat synchronizing wave acquisition means 31 controls the air supply pump driving circuit 16 to drive the air supply pump 9 to start air supply from the air supply port of the cuff 5 in S3, and to perform the air supply in the cuff 5 in S4 and S5.
  • the pressure value reaches 190 mmHg, the air supply is stopped.
  • the heartbeat synchronizing wave acquisition means 31 stops the air supply in S5, it calculates the decompression speed in S6, operates the exhaust valve 10 by the exhaust valve driving circuit 17, and gradually reduces the pressure of the cuff 5 at a constant speed. Further, the heartbeat synchronizing wave acquisition means 31 continuously takes the pressure data of the cuff 5 and the pulse wave data into the storage unit (memory) of the microcomputer circuit 14 at a constant period in S7. The blood pressure is determined by the oscillometric method based on the acquired pressure data and pulse data.
  • the heartbeat synchronizing wave acquisition means 31 After the blood pressure value is determined to be normal as shown in S8, the heartbeat synchronizing wave acquisition means 31 starts capturing the pulse data for autonomic nervous analysis from the systolic blood pressure determination time as shown in S11. The operation is continued for a predetermined time, here, 30 seconds, until the elapse.
  • the pulse level detected as the decompression is advanced gradually decreases. Therefore, when the detected pulse level becomes equal to or less than ⁇ of the maximum pulse level, the heartbeat synchronous wave acquisition means 31
  • the exhaust valve drive circuit 17 closes the exhaust valve 10 to stop the decompression.
  • step S12 the heartbeat synchronizing wave acquisition means 31 acquires the pulse wave data until a predetermined time, here 30 seconds, has elapsed from the systolic blood pressure determination time, and then opens the exhaust valve 10 by the exhaust valve driving circuit 17 to cause the autonomic nervous system. Move to analysis processing.
  • the heartbeat cycle related value detecting means 32 detects the peak position of each of the sampled pulse trains in S13, and calculates the peak position data. Further, the heartbeat cycle related value detecting means 32 compares the RR interval between each pulse wave with the average RR of all the pulse waves, and replaces the average RR with the average RR when the average is equal to or higher than the specified level or equal to or lower than the specified level. And make corrections.
  • step S14 the heartbeat cycle related value detecting means 32 converts the peak position data into equal time interval data, calculates the time between pulse wave peaks, and converts it into time interval data.
  • the pulse wave peak interval value at each peak position can be obtained from the peak position data, but time-series data (data of a constant cycle) is required to perform frequency analysis. For this reason, it is necessary to interpolate the data at the time when there is no actual data using the pulse wave peak interval value (actual data) at each peak position obtained from the peak position data.
  • the interpolation is performed using Lagrange interpolation.
  • step S15 the frequency analysis unit 33 performs a Fourier transform on the equal time interval data (500 msec, 1024 points) obtained in step S14 to calculate a power spectrum.
  • the index value LF is a power spectrum area of 0.04 Hz to 0.15 Hz
  • HF is a power spectrum area of 0.15 Hz to 0.40 Hz.
  • step S16 the frequency analysis unit 33 records the index values LF and HF and the blood pressure value at that point in time in the external memory 15 as data of the subject whose ID matches the ID.
  • the tension determining means 34 determines whether or not the measured blood pressure value is within a proper value range. If the LF / HF obtained by frequency-analyzing the fluctuation of the heartbeat cycle related value is within the reference range, the notification unit 35 displays a normal result when the blood pressure is normal as shown in S18.
  • the notifying unit 35 displays an inappropriate result as shown in S19. More specifically, the notifying unit 35 keeps the subject at rest for a certain period of time when the tension of the subject determined by the The microcomputer circuit 14 instructs to perform the measurement again or warns of a possibility that the blood pressure is increasing due to tension, and the microcomputer circuit 14 performs the re-measurement process.
  • the automatic blood pressure measurement device 1 with the autonomic nervous analysis function performs the sampling process using the time of the heartbeat synchronization wave interval as the heartbeat period-related value, so that the blood pressure measurement is performed instead of the electrocardiogram R wave.
  • a pulse wave transmitted to the periphery by the detected heart contraction that is, a fluctuation of the heart contraction is detected from the generation interval of the heartbeat synchronizing wave, and the activity state of the autonomic nerve can be estimated by frequency analysis of the fluctuation.
  • the blood pressure measurement and the frequency analysis of the heartbeat cycle related value indicating the state of the autonomic nerve can be performed simultaneously, and the autonomic nerve state at the time of blood pressure measurement can be inspected.
  • the automatic blood pressure measurement device 1 with an autonomic nervous analysis function when the tension of the subject at the time of measuring the blood pressure exceeds a predetermined reference value, the subject is kept at rest for a certain period, By instructing the measurement to be performed again after the period, it is possible to perform an accurate blood pressure measurement, and it is possible to warn that the blood pressure measurement result may not be accurate due to tension.
  • a normal blood pressure value is estimated based on past blood pressure values and history data of tension recorded in the external memory 15 for each subject. You can also.
  • the automatic blood pressure measurement device of the present invention is useful as an automatic blood pressure measurement device with an autonomic nervous analysis function for examining an autonomic nervous state during blood pressure measurement in addition to blood pressure measurement.

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Abstract

血圧を測定するとともに、別途心電を取得するために電極を設けずに、血圧測定時の自律神経状態を検査することが可能な自律神経解析機能付きの自動血圧測定装置の提供。　血圧測定時の血圧判定が完了するまでカフの圧を減圧するとともに、血圧測定終了後一定期間減圧を停止することにより、血圧測定中と血圧測定終了後一定時間減圧を停止した間との心拍同期波を得る心拍同期波取得手段３１と、心拍同期波取得手段３１により得られる心拍同期波より心拍周期関連値の揺らぎを検出する心拍周期関連値検出手段３２と、心拍周期関連値検出手段３２により検出された心拍周期関連値の揺らぎを周波数解析して低周波成分と高周波成分の周波数成分比を算出する周波数解析手段３３と、算出された周波数成分比により被検者の緊張度を判定する緊張度判定手段３４とを有する。

Description

自動血圧測定装置
　本発明は、カフを用いて被検者の生体の一部を圧迫したときに得られる心拍同期波に基づいて被検者の血圧値を測定する自動血圧測定装置に係り、より詳しくは、血圧測定に加えて血圧測定時の自律神経状態を検査する自律神経解析機能付き自動血圧測定装置に関する。
　自律神経解析の一般的手法として、心拍変動の揺らぎを周波数解析する方法が知られている。心拍変動の揺らぎは、心電波形、あるいは脈波のＲ－Ｒ間隔を計測することで得ることができる。
　心臓の収縮の周期は必ずしも一定ではなく図９に示す如く微妙な揺らぎが有るのが普通である。この心臓の収縮の揺らぎは自律神経に支配されていると言われおり、この心臓の収縮のゆらぎを解析することにより自律神経の活動状態が分かるとされている。具体的には、被検者に心電計を装着し、心電のＲ波発生の間隔を周波数解析すると、図１０に示すように２か所にピークが検出される。
　このピークの低い方、つまりＬＦ（Ｌｏｗ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）は０．０５～０．２０Ｈｚであり、高い方ＨＦ（Ｈｉｇｈ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）は０．２０～０．３５Ｈｚである。ＬＦは緊張や興奮を支配する交感神経の活動を表し、ＨＦは逆に緊張や興奮を抑制する作用の副交感神経の活動を表している。
　従ってこの両成分の比率を知ることにより、被検者の緊張状態やリラックス状態の推測が可能になる。
　図１１は従来の自律神経評価機能付き自動血圧測定装置の全体的な構成を説明する斜視図である（特許文献１参照。）。この自動血圧測定装置１１０は、生体の一部たとえば上腕部に巻回されるカフ１１２と、ＥＣＧ電極１１４ａ，１１４ｂを含む複数のＥＣＧ電極と、本体１１６の上面に設けられた複数のキーを有する入力キーボード１１８と、本体１１６の前面に設けられた画像表示器１２０と、本体１１６の側面に設けられた出力プリンタ１２２とを備えている。
特許第５５８４１１１号公報
　上記従来の自律神経解析機能付き自動血圧測定装置１１０では、被検者が腕にカフ１１２を装着するとともに、心電を取得するための複数のＥＣＧ電極１１４ａ，１１４ｂを被検者に貼り付ける必要があり煩雑である。また、心電を検出するための心電検出装置も準備する必要がある。
　本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、血圧を測定するとともに、別途心電を取得するために電極を設けずに、血圧測定時の自律神経状態を検査することが可能な自律神経解析機能付きの自動血圧測定装置を提供することを目的とする。
　本発明の自動血圧測定装置は、カフを用いて被検者の生体の一部を圧迫したときに得られる心臓の拍動に同期した脈波信号である心拍同期波に基づいて被検者の血圧値を測定する自動血圧測定装置であって、血圧測定時の血圧判定が完了するまでカフの圧を減圧するとともに、血圧測定終了後一定期間減圧を停止することにより、血圧測定中と血圧測定終了後一定時間減圧を停止した間との心拍同期波を得る心拍同期波取得手段と、心拍同期波取得手段により得られる心拍同期波より心拍周期関連値の揺らぎを検出する心拍周期関連値検出手段と、心拍周期関連値検出手段により検出された心拍周期関連値の揺らぎを周波数解析して低周波成分と高周波成分の周波数成分比を算出する周波数解析手段と、算出された周波数成分比により被検者の緊張度を判定する緊張度判定手段とを有するものである。
　本発明によれば、心拍同期波間隔の時間を心拍周期関連値としてサンプリング処理を行うことで、心電のＲ波ではなく血圧測定中に検出される心臓の収縮により末梢に伝達される脈波、すなわち心拍同期波の発生間隔から心臓の収縮の揺らぎを検出し、それを周波数解析することにより自律神経の活動状態を推測することができる。
　また、本発明の自動血圧測定装置は、緊張度判定手段により判定される被検者の緊張度が所定の基準値を超えるときに、一定期間被検者に安静を維持し、一定期間後再度測定を行うよう指示するか、もしくは緊張のために血圧が上昇している可能性に対する注意喚起を行う通知手段を有することが望ましい。
　これにより、緊張度判定手段により判定される被検者の緊張度が所定の基準値を超えるときに、一定期間被検者に安静を維持し、一定期間後再度測定を行うよう指示するか、もしくは緊張のために血圧が上昇している可能性に対する注意喚起が行われる。
（１）血圧測定時の血圧判定が完了するまでカフの圧を減圧するとともに、血圧測定終了後一定期間減圧を停止することにより、血圧測定中と血圧測定終了後一定時間減圧を停止した間との心拍同期波を得る心拍同期波取得手段と、心拍同期波取得手段により得られる心拍同期波より心拍周期関連値の揺らぎを検出する心拍周期関連値検出手段と、心拍周期関連値検出手段により検出された心拍周期関連値の揺らぎを周波数解析して低周波成分と高周波成分の周波数成分比を算出する周波数解析手段と、算出された周波数成分比により被検者の緊張度を判定する緊張度判定手段とを有する構成により、一つの自動血圧測定装置で、血圧測定と自律神経の状態を示す心拍周期関連値の周波数解析を同時に行うことができ、血圧測定時の自律神経状態を検査することが可能となる。
（２）緊張度判定手段により判定される被検者の緊張度が所定の基準値を超えるときに、一定期間被検者に安静を維持するよう指示し、一定期間後再度測定を行うか、もしくは緊張のために血圧が上昇している可能性に対する注意喚起を行う通知手段を有する構成により、血圧測定時の被検者の緊張度が所定の基準値を超えるときに、一定期間被検者に安静を維持し、一定期間後再度測定を行うよう指示することで、正確な血圧測定を行うことが可能となり、また、緊張のために正確な血圧測定結果ではない可能性があることを注意喚起することが可能となる。
本発明の実施の形態における自律神経解析機能付き自動血圧測定装置の斜視図である。 本発明の実施の形態における自律神経解析機能付き自動血圧測定装置のブロック図である。 図２のマイクロコンピュータ回路の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態における自律神経解析機能付き自動血圧測定装置の脈波図と脈波ピーク位置図である。 本発明の実施の形態における自律神経解析機能付き自動血圧測定装置の脈波間隔グラフ図である。 本発明の実施の形態における自律神経解析機能付き自動血圧測定装置の脈波間隔の等時間間隔変換図である。 本発明の実施の形態における自律神経解析機能付き自動血圧測定装置の自律神経解析結果表示画面である。 本発明の実施の形態における自律神経解析機能付き自動血圧測定装置のソフトウエアプログラムの処理内容を示すフローチャートである。 心拍同期波の揺らぎの例を示す図である。 心拍同期波の揺らぎの周波数解析の例を示す図である。 従来の自律神経評価機能付の自動血圧測定装置の全体的な構成を説明する斜視図である。
　１　自律神経解析機能付き自動血圧測定装置
　２　腕挿入部
　３　腕
　４　腕載置台
　５　カフ
　６　手のひら
　７　表示部
　８　プリンタ
　９　送気ポンプ
　１０　排気弁
　１１　カフ固定手段
　１２　圧力検出回路
　１３　脈波検出回路
　１４　マイクロコンピュータ回路
　１５　外部メモリ
　１６　送気ポンプ駆動回路
　１７　排気弁駆動回路
　１８　カフ駆動手段
　１９　ＬＣＤ表示器
　２０　記録計
　２１　スピーカー
　３１　心拍同期波取得手段
　３２　心拍周期関連値検出手段
　３３　周波数解析手段
　３４　緊張度判定手段
　３５　通知手段
　図１は本発明の実施の形態における自律神経解析機能付き自動血圧測定装置の斜視図である。
　図１において、本発明の実施の形態における自律神経解析機能付き自動血圧測定装置１は、被検者の生体の一部である腕３を挿入する腕挿入部２と、腕３を載置する腕載置台４とを備える。腕挿入部２には、血圧測定のときに腕を締めて阻血するカフ５を備える。
　また、自律神経解析機能付き自動血圧測定装置１は、血圧測定結果や自律神経解析結果等を示す表示部７を備える。表示部７の表面はタッチパネルであり、各種入力処理を行うことができる。さらに、自律神経解析機能付き自動血圧測定装置１は、血圧測定結果や自律神経解析結果等をプリントするプリンタ８を備える。
　図２は図１の自律神経解析機能付き自動血圧測定装置１の内部ブロック図である。図２において、送気ポンプ９はカフ５に送気するポンプである。送気ポンプ９は、後述するマイクロコンピュータ回路１４により制御される送気ポンプ駆動回路１６によって駆動される。送気ポンプ９および送気ポンプ駆動回路１６はカフ５の圧を加圧する加圧手段を構成する。
　排気弁１０はカフ５の内部の空気を排気する弁である。排気弁１０は、後述するマイクロコンピュータ回路１４により制御される排気弁駆動回路１７によって駆動される。排気弁１０は、カフ５の内部の空気を外部へ排出することにより血圧測定中の排気調整や緊急時の排気等を行うためのものである。排気弁１０および排気弁駆動回路１７はカフ５の圧を減圧する減圧手段を構成する。
　カフ固定手段１１は、被検者の腕３に巻かれたカフ５を締め付けるギヤードモーターと、ギヤードモーターをロックするブレーキソレノイドとにより構成される。カフ固定手段１１は、後述するマイクロコンピュータ回路１４により制御されるカフ駆動手段１８により駆動される。カフ駆動手段１８は、ギヤードモーターを駆動するベルト駆動制御回路と、ブレーキソレノイドを制御するブレーキ制御回路とから構成される。
　被検者の腕３を、手のひら６を上に向けてカフ５に挿入し、表示部７のタッチパネルにて被検者のＩＤの入力を行い、図示しない測定釦にて測定を開始すると、ギヤードモーターが駆動され、カフ５が被検者の腕３へ締め付けられ、ブレーキソレノイドに通電が行われ、カフ５が被検者の腕に固定される。
　圧力検出回路１２は、半導体圧力センサと電気回路で構成されている。血圧測定時には、送気ポンプ９からカフ５に空気が送気され、挿入された腕３が規定圧まで締め付けられる。圧力検出回路１２では、この測定時には、カフ圧力値に比例した電気出力が得られる。この電気出力には脈波の変化分が重畳されている。
　脈波検出回路１３は、圧力検出回路１２から得られる電気出力にフィルタ処理を行い、脈波の変化分のみを出力するものである。
　マイクロコンピュータ回路１４は送気ポンプ駆動回路１６（送気ポンプ９）、排気弁駆動回路１７（排気弁１０）、カフ駆動手段１８、圧力検出回路（半導体圧力センサ）１２、脈波検出回路１３に接続するＣＰＵである。図３はマイクロコンピュータ回路１４の機能ブロック図である。マイクロコンピュータ回路１４は、後述の図８のフローチャートに示すプログラムを実行することによりこれらの各要素の動作を制御することで、図３に示す各手段３１～３５として機能する。
　図３において、心拍同期波取得手段３１は、圧力検出回路１２および脈波検出回路１３からの入力に基づいて排気弁駆動回路１７を制御することにより排気弁１０を駆動して、血圧測定時の血圧判定が完了するまでカフ５の圧を減圧するとともに、血圧測定終了後一定期間減圧を停止することにより、血圧測定中と血圧測定終了後一定時間減圧を停止した間との心拍同期波を得る手段である。
　通常の血圧測定時、被検者の腕３に巻き付けられたカフ５内の空気圧が動脈の血流に反応して変動する。脈波検出回路１３では、圧力検出回路１２により得られたこの圧力（空気圧）の変動部分を抽出することにより、心臓の拍動に同期した脈波信号である心拍同期波（脈波データ）を得る。
　心拍同期波取得手段３１は、通常の血圧測定時には、送気ポンプ駆動回路１６を制御して送気ポンプ９を駆動することにより最高血圧より高い圧でカフ５を締め付け、排気弁駆動回路１７を制御して排気弁１０を駆動することにより徐々に一定圧のスピードで最低血圧以下まで減圧し、血圧判定を行う。このとき、心拍同期波取得手段３１は、この通常の血圧測定時の血圧判定が完了するまで、すなわち発生脈波レベルが基準以下のある一定値になるまでカフ５の減圧を続け、その後減圧を停止することにより、血圧測定中と血圧測定終了後一定時間減圧を停止した間との心拍同期波を得る。
　図４は、脈波検出回路１３よりサンプリング処理された脈波データをグラフ化したものである。図４は脈波の周波数帯域のバンドパスフィルタ（０．７Ｈｚ～３．０Ｈｚ）を通して脈波データを抽出した後、脈波毎のピークの位置と値を求めて描いた図である。
　心拍周期関連値検出手段３２は、心拍同期波取得手段３１により得られる心拍同期波より心拍周期関連値の揺らぎを検出する手段である。心拍周期間関連値とは、心臓の拍動に合わせて周期的に発生する心拍同期波の拍動ごとのインターバル（間隔の時間）を示す値である。心拍周期関連値検出手段３２は、この心拍同期波間隔の時間を心拍周期関連値としてサンプリング処理を行うことで、心電のＲ波ではなく血圧測定中に検出される心臓の収縮により末梢に伝達される脈波、すなわち心拍同期波の発生間隔から心臓の収縮の揺らぎを検出する。
　図５は、図４の脈波データのピーク間隔を縦軸にとり、脈波の発生時刻を横軸にとり、発生した脈波のピーク間隔の揺らぎを描いた図である。
　図６は、図５の発生した脈波のピーク間隔をもとに、脈波データを等間隔データ（５００ｍｓｅｃ）に置き換えた（ラグランジェ補完処理）ものである。
　周波数解析手段３３は、心拍周期関連値検出手段３２により検出された心拍周期関連値の揺らぎをフーリエ変換等により周波数解析して低周波成分と高周波成分の周波数成分比を算出する手段である。算出された周波数成分比は、マイクロコンピュータ回路１４の記憶部に記憶されるとともに、ＬＣＤ表示器１９、記録計２０や外部メモリ１５等の出力手段に出力される。外部メモリ１５は、測定結果データを被検者別に時系列データとして記憶する記憶手段である。
　図７は、本発明の実施の形態における自律神経解析機能付き自動血圧装置の自律神経解析結果の表示画面である。パワースペクトル密度は、心拍変動の揺らぎを周波数解析し、そのパワースペクトル強度をグラフ化したものである。この図の場合、０．０４～０．１５Ｈｚまでのパワーの面積は脈波のピーク間隔のゆらぎを周波数解析した低周波成分であり、０．１５～０．４０Ｈｚまでのパワーの面積は前記周波数解析した高周波成分である。また、ＬＦ（低周波成分）、ＨＦ（高周波成分）は、周波数解析した結果を数値で表現したものであり、周波数成分比ＬＦ／ＨＦは前記低周波成分と前記高周波成分の成分比である。
　緊張度判定手段３４は、周波数解析手段３３により算出された周波数成分比により被検者の緊張度を判定する手段である。より詳しくは、緊張度判定手段３４は、算出された周波数成分比ＬＦ／ＨＦが所定の基準範囲内にあるか否かによって被検者の緊張度を判定し、自律神経の活動状態を推測する。
　通知手段３５は、緊張度判定手段３４により判定される被検者の緊張度が所定の基準値を超えるときに、一定期間被検者に安静を維持し、一定期間後再度測定を行うよう指示するか、もしくは緊張のために血圧が上昇している可能性に対する注意喚起を行う手段である。通知手段３５による指示または注意喚起は、ＬＣＤ表示器１９やスピーカー２１によるアナウンスや、記録計２０によるメッセージ印字等により行われる。
　図８は本発明の実施の形態における自律神経解析機能付き自動血圧測定装置に使用されるマイクロコンピュータ回路１４に記憶されたソフトウエアプログラムの処理内容を示すフローチャートである。
　Ｓ１においてＩＤと一致する被検者を選択し、測定開始を行うと、心拍同期波取得手段３１は、Ｓ２において被検者の腕に巻かれたカフ５を加圧する初期加圧値を１９０ｍｍＨｇとする。
　心拍同期波取得手段３１は、Ｓ３において、送気ポンプ駆動回路１６を制御して送気ポンプ９を駆動してカフ５の送気口より送気を開始し、Ｓ４、Ｓ５においてカフ５内の圧力値が１９０ｍｍＨｇに達すると送気を停止する。
　心拍同期波取得手段３１は、Ｓ５において送気を停止すると、Ｓ６において減圧速度を計算し、排気弁駆動回路１７により排気弁１０を操作してカフ５の圧を一定速度で徐々に減圧する。また、心拍同期波取得手段３１は、Ｓ７においてカフ５の圧力のデータおよび脈波データを一定周期で連続的にマイクロコンピュータ回路１４の記憶部（メモリ）に取り込む。この取り込んだ圧力データと脈派データにて、オシロメトリック法にて血圧を判定する。
　心拍同期波取得手段３１は、Ｓ８に示すように、血圧値が正常に判定された後は、自律神経解析のために、脈派データの取り込みを、Ｓ１１に示すように、最高血圧判定時刻から所定時間、ここでは３０秒間、経過するまで継続する。
　Ｓ９において、減圧を進めると検出される脈派レベルは、徐々に小さくなるので、検出される脈派レベルが、最大脈派レベルの１／２以下になった時点で、心拍同期波取得手段３１は、排気弁駆動回路１７により排気弁１０を閉じて減圧を停止する。
　心拍同期波取得手段３１は、Ｓ１２において、最高血圧判定時刻から所定時間、ここでは３０秒間、経過するまで脈波データを取り込んだ後、排気弁駆動回路１７により排気弁１０を開放し、自律神経解析処理へ移行する。
　自律神経解析データ処理では、心拍周期関連値検出手段３２は、Ｓ１３において、サンプリングされた脈派の各々のピーク位置を検出し、ピーク位置データを算出する。また、心拍周期関連値検出手段３２は、各々の脈波間のＲ－Ｒ間隔を全脈波の平均Ｒ－Ｒと比較し、規定水準以上もしくは規定水準以下の場合は、平均Ｒ－Ｒと置換し補正を加える。
　心拍周期関連値検出手段３２は、Ｓ１４において、ピーク位置データより、等時間間隔データへ変換を行い、脈波のピーク間の時間を計算し、時間間隔データに変換する。ピーク位置データから、各ピーク位置における脈波ピーク間隔値を得ることができるが、周波数解析を行うためには、時系列データ（一定周期のデータ）が必要となる。このため、ピーク位置データから得られる各ピーク位置における脈波ピーク間隔値（実データ）を使用して、実データの存在しない時点のデータを補間する必要がある。補間はラグランジュ補間を使用して行う。
　周波数解析手段３３は、Ｓ１５において、Ｓ１４で得られた等時間間隔データ（５００ｍｓｅｃ、１０２４点）のフーリエ変換を行い、パワースペクトルを算出する。指標値のＬＦは０．０４Ｈｚ～０．１５Ｈｚのパワースペクトル面積、ＨＦは０．１５Ｈｚ～０．４０Ｈｚのパワースペクトル面積である。
　周波数解析手段３３は、Ｓ１６において、指標値ＬＦ、ＨＦとその時点の血圧値をＩＤと一致する被検者のデータとして、外部メモリ１５に時系列に記録する。
　緊張度判定手段３４は、Ｓ１７において、測定された血圧値が適正値の範囲内であるかどうかを判定する。心拍周期関連値の揺らぎを周波数解析して得られるＬＦ／ＨＦが基準範囲内の場合、通知手段３５はＳ１８に示すように血圧が正常であると正常結果表示を行う。
　一方、通知手段３５は、ＬＦ／ＨＦが基準範囲外の場合はＳ１９に示すように不適正結果表示を行う。より具体的には、通知手段３５は、緊張度判定手段３４により判定される被検者の緊張度が所定の基準値を超えるときに、一定期間被検者に安静を維持し、一定期間後再度測定を行うよう指示するか、もしくは緊張のために血圧が上昇している可能性に対する注意喚起を行い、マイクロコンピュータ回路１４は再測定処理を行う。
　このように、本実施形態における自律神経解析機能付き自動血圧測定装置１では、心拍同期波間隔の時間を心拍周期関連値としてサンプリング処理を行うことで、心電のＲ波ではなく血圧測定中に検出される心臓の収縮により末梢に伝達される脈波、すなわち心拍同期波の発生間隔から心臓の収縮の揺らぎを検出し、それを周波数解析することにより自律神経の活動状態を推測することができ、一つの自動血圧測定装置１で、血圧測定と自律神経の状態を示す心拍周期関連値の周波数解析を同時に行うことができ、血圧測定時の自律神経状態を検査することができる。
　また、本実施形態における自律神経解析機能付き自動血圧測定装置１では、血圧測定時の被検者の緊張度が所定の基準値を超えるときに、一定期間被検者に安静を維持し、一定期間後再度測定を行うよう指示することで、正確な血圧測定を行うことが可能となり、また、緊張のために正確な血圧測定結果ではない可能性があることを注意喚起することができる。
　さらに、本実施形態における自律神経解析機能付き自動血圧測定装置１では、外部メモリ１５に被検者ごとに記録された過去の血圧値および緊張度の履歴データより、平常時の血圧値を推測することもできる。
　本発明の自動血圧測定装置は、血圧測定に加えて血圧測定時の自律神経状態を検査する自律神経解析機能付き自動血圧測定装置として有用である。

Claims (2)

  1. 　カフを用いて被検者の生体の一部を圧迫したときに得られる心臓の拍動に同期した脈波信号である心拍同期波に基づいて前記被検者の血圧値を測定する自動血圧測定装置であって、
    　血圧測定時の血圧判定が完了するまでカフの圧を減圧するとともに、血圧測定終了後一定期間減圧を停止することにより、血圧測定中と血圧測定終了後一定時間減圧を停止した間との心拍同期波を得る心拍同期波取得手段と、
    　前記心拍同期波取得手段により得られる心拍同期波より心拍周期関連値の揺らぎを検出する心拍周期関連値検出手段と、
    　前記心拍周期関連値検出手段により検出された心拍周期関連値の揺らぎを周波数解析して低周波成分と高周波成分の周波数成分比を算出する周波数解析手段と、
    　前記算出された周波数成分比により前記被検者の緊張度を判定する緊張度判定手段と
    を有する自動血圧測定装置。
  2. 　前記緊張度判定手段により判定される前記被検者の緊張度が所定の基準値を超えるときに、一定期間被検者に安静を維持し、一定期間後再度測定を行うよう指示するか、もしくは緊張のために血圧が上昇している可能性に対する注意喚起を行う通知手段を有する請求項１の自動血圧測定装置。
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