JP3042051B2 - 電子血圧計 - Google Patents

電子血圧計

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JP3042051B2
JP3042051B2 JP3194286A JP19428691A JP3042051B2 JP 3042051 B2 JP3042051 B2 JP 3042051B2 JP 3194286 A JP3194286 A JP 3194286A JP 19428691 A JP19428691 A JP 19428691A JP 3042051 B2 JP3042051 B2 JP 3042051B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、オシロメトリック式
血圧計に関する。
【0002】
【従来の技術】オシロメトリック式血圧計には、例えば
カフ圧を時間的に変化させ(図5のa参照)、このカフ
圧上に重畳する脈波の振幅の変化(図5のb参照)から
血圧を算出するものがある。図5の(b)は、このよう
な血圧計のカフ圧の減圧過程における脈波振幅の変化を
示したものであり、P点は最大振幅点(AMAX とする)
を示している。また、D点は、最大振幅点に対して0.
7AMAX の振幅を有する点であり、S点は、最大振幅点
に対して0.5AMAX の振幅を有する点である。そし
て、例えば図5の(b)のS点とD点に対応する図5の
(a)の点より、収縮期血圧(最高血圧)と振幅期血圧
(最低血圧)を決定していた。
【0003】オシロメトリック式血圧計では、以上のよ
うにして血圧値を決定するので、図5(b)のS点が検
出できる程度の加圧が必要であるが、計測前には収縮期
血圧(最高血圧)を予測できないので加圧停止値を適切
な値に設定することは難しく、血圧変動の激しい高血圧
者においては特に困難である。また、加圧停止値を、む
やみに高い値に設定すると被測定者に苦痛を強いること
にもなる。
【0004】そこで、従来は、カフ圧の加圧時におい
て、カフ圧信号を捕捉して、このカフ圧信号に重畳する
脈波の振幅の変化(脈波包絡線)を求めることによっ
て、簡易的に収縮期圧を推定していた。そして、この推
定した収縮期圧を基にして自動的に加圧停止点を設定し
ていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、脈波の重畳し
たカフ圧信号から脈波を分離する為にハイパスフィルタ
を使用するので、加圧開始時などのように信号が急激に
変化する点で過渡応答と呼ばれる大きな変動が生じてし
まい、収縮期圧を算出する為の包絡線を正常に捕捉でき
ないという問題点があった。具体的には、カフ圧の低圧
領域で異常な***が生じる為に、非常に低い値が収縮期
圧と推定されてしまい、この推定値を基にして加圧停止
点を設定すると、加圧不足により血圧測定ができないと
いう問題点があった。
【0006】この発明は、この問題点に着目してなされ
たものであって、過渡応答の影響を受けずに、カフ圧の
加圧過程で収縮期圧を推定することの出来る血圧計を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明にかかる血圧計は、生体動脈を圧迫するカ
フと、このカフを加圧する加圧手段と、カフ内の圧力を
検出する圧力センサと、この圧力センサの検出したカフ
圧信号からこのカフ圧信号に重畳する脈波成分を抽出す
る脈波抽出手段と、加圧開始後所定の条件が成立したか
を判定する条件判定手段と、この条件判定手段による条
件成立に応答して、前記脈波抽出手段の動作を開始させ
る動作開始制御手段と、カフ圧の加圧過程において脈波
信号とカフ圧に基づいて収縮期圧を推定する収縮期圧推
定手段と、この収縮期圧推定手段の推定した収縮期圧に
基づいて定まる所定のカフ圧に達すると前記加圧手段の
動作を停止させる加圧停止手段と、加圧停止後にカフ圧
を徐々に減圧する減圧手段と、カフ圧の減圧過程で脈波
信号を抽出し、その脈拍信号とカフ圧に基づいて血圧を
決定する血圧決定手段とで構成されている。条件判定手
段は加圧開始後、カフ圧が所定値を越えたことを検出す
るカフ圧検出手段であり、あるいは加圧開始から所定時
間が経過したことを検出する時間経過検出手段である。
または、その両方を備えるものであってもよい。
【0008】
【作用】加圧手段はカフを加圧し、圧力センサはカフ内
の圧力(脈波の重畳したカフ圧信号)を検出する。そし
て、脈波抽出手段は、加圧時及び減圧時のカフ圧信号よ
りこの信号に重畳する脈波成分を抽出する。条件判定手
段は、加圧開始後所定の条件、例えば加圧開始後カフが
所定値を越えたか、あるいは加圧開始後所定の時間が経
過したかを判定する。動作開始制御手段は、条件成立
応答して脈波抽出手段の動作開始させる。従って、過
渡応答時には脈波が抽出されず、収縮期圧推定手段は正
確に収縮期圧を推定する。加圧停止手段は、前記推定さ
れた収縮期圧の値に基づいて定まる加圧停止点で加圧を
停止し、その後、減圧手段がカフ圧を徐々に減圧する。
血圧決定手段は、このカフ圧減圧過程において、脈波抽
出手段によって抽出された脈波の振幅の変化に基づいて
血圧値を決定する。
【0009】
【実施例】図1はこの発明の一実施例である電子血圧計
のブロック図である。この電子血圧計は、生体動脈を圧
迫するカフ1と、カフ1を加圧するポンプ2と、カフ1
の圧力(空気圧)を急速排気する急速排気弁3と、カフ
1の空気を徐々にに排気する微速排気弁4と、カフ1の
圧力を検出する圧力センサ5と、ローパスフィルタ6
と、圧力センサ5の出力をデジタル値に変換するA/D
変換器7と、A/D変換器7からの信号を取り込み、後
述する種々の処理を行うMPU8と、測定した血圧値を
表示する表示器9を備えている。尚、ローパスフィルタ
6は加圧途上で脈波を抽出する場合において、カフ圧信
号上に混入する加圧ポンプ2の圧力ノイズを除去する為
に設けている。
【0010】図2は図1に示す電子血圧計の全体動作を
示すゼェネラルフローチャートである。尚、脈波抽出
処理(ST5,ST12)、脈波振幅算出処理(ST
6,ST13)、血圧推定処理(ST7)および血
圧算出処理(ST14)は、それぞれ以下の処理をする
部分である。 脈波抽出処理:カフ圧データから、カフ圧データに重
畳する脈波成分を抽出する処理である。 脈波振幅算出処理:脈波の起点と終点を1拍ごとに認
識して脈波の振幅を算出する処理である。 血圧推定処理:カフ圧の加圧過程における脈波振幅の
最大値AMAX を求め、この脈波振幅の最大値AMAX に基
づいて収縮期圧の推定値SPを決定するサブルーチンで
ある(図3参照)。 血圧算出処理:脈波振幅による脈波の包短線の変化よ
り、最高血圧(収縮期圧)と最低血圧(拡張期圧)を算
出するサブルーチンである(図4参照)。
【0011】以下、図2のフローチャートに従って、図
1に示す電子血圧計の動作を説明する。スタートスイッ
チなどにより動作が開始されると、MPU8はポンプ2
を駆動して加圧を開始する(ステップST(以下STと
略す)1)。次に、MPU8は圧力センサ5からの信号
を検出して増加してゆく圧力を監視し(ST2)、カフ
圧が所定値に到達したか否かを判断する(ST3)。カ
フ圧が所定値に達していなければST2に戻るが、所定
値に達したら次の処理(ST4)に進む。そして、測定
開始時から所定の時間(τ)だけ経過しているか否か判
定して、所定の時間τを経過していなければST2に戻
って待機する(ST4)。つまり、ST3とST4の処
理があるので、カフ圧が所定値以上になり、かつ所定時
間τを経過した場合のみ次の処理ST5に移ることにな
る。
【0012】カフ圧が所定値を越え、加圧開始から所定
の時間が経過すると、脈波抽出処理に移り、MPU8
は、カフ圧データから脈波成分を抽出する(ST5)。
その後、脈波振幅算出処理に移り1拍ごとの脈波振幅
を算出する(ST6)。そして、血圧推定処理を実行
する(ST7)。この処理では、最大振幅値AMAX が更
新される場合と収縮期圧推定値SPが求まる場合がある
が(詳しくは後述する)、カフ圧の上昇が不十分で未だ
収縮期圧推定値SPが求まっていない場合はST5に戻
ってST5〜ST7を繰り返す(ST8)。
【0013】収縮期圧推定値SPが求まった場合は、求
まった収縮期圧推定値SPを基にして加圧停止点(目標
圧)を計算し、この加圧停止点に達するまで加圧を持続
する(ST9)。なお、この加圧停止点は、収縮期圧の
推定誤差や加圧停止直後から脈波の振幅測定開始時まで
の圧力降下なども考慮して、例えば収縮期圧推定値SP
に30mmHgを加算した値に設定される。加圧停止点
に達したら加圧をストップし(ST10)、微速排気弁
4の動作による減圧を開始する(ST11)。
【0014】カフ圧の減圧過程に移行すると、先ず脈波
抽出処理によってカフ圧信号に重畳する脈波を抽出す
る(ST12)。そして、脈波振幅算出処理によって
脈波の振幅を算出し(ST13)、血圧算出処理をす
る(ST14)。この血圧算出処理では、拡張期圧DP
の値が求まる場合とそうでない場合があるが(詳しくは
後述する)、カフ圧の減圧が不十分で未だ拡張期圧DP
の値が求まっていない場合はST12に戻ってST12
〜ST15の処理を繰り返す(ST8)。この処理を繰
り返していると、やがて拡張期圧DPが決定できるの
で、その後は急速排気弁3を動作させてカフ内の圧力を
排除して(ST16)、血圧値を表示器9に表示して全
ての処理を終わる。
【0015】図3は血圧推定処理(図2のST7)を
更に詳細に示すフローチャートである。なお、図3にお
いてAMP(n)は抽出された脈波振幅を示しており、
nは抽出された脈波の順番を示す脈波番号である。ま
た、各脈波振幅AMP(n)に対する各カフ圧PC
(n)は、この処理の直前に実行される脈波振幅算出処
理(ST6)で算出されている。尚、脈波番号nと、
脈波振幅の最大値を求める為の変数AMAX は、共に0に
初期設定されている。以下、図3に従って血圧推定処理
の内容を説明する。
【0016】先ず、脈波の番号nを更新したうえで(S
T21)、脈波振幅AMP(n)を脈波振幅最大値A
MAX と比較する(ST22)。ここでAMP(n)≧A
MAX である場合は、脈波の包絡線が上昇過程にあり、未
だ極大点に達していないと判断してAMAX にAMP
(n)の値を代入して(ST23)、メインルーチンに
戻る。逆に、AMP(n)<AMAX の場合には、脈波振
幅の包絡線が極大点を通過して減少過程にあると判断し
て、脈波振幅AMP(n)を収縮期圧決定の為のしきい
値と比較する(ST24)。この実施例では、収縮期圧
決定の為のしきい値を例えば0.5AMAX に設定してお
り、AMP(n)≦0.5AMAX なら次の処理に移って
収縮期圧の推定値ESPを算出する(ST25)。逆
に、AMP(n)>0.5AMAX なら収縮期圧の推定値
を決定しないでメインルーチンに戻る。尚、加圧期間で
はカフ圧の変化が大きく、脈波間のカフ圧間隔が広い
為、脈波振幅がしきい値以下に減少した時点でのカフ圧
を、そのまま収縮期圧の推定値として採用すると精度が
悪い。そこで、本実施例では、以下の直線補完式を用い
て収縮期圧の推定値ESPを算出している。
【0017】
【数1】
【0018】尚、(数1)におけるTHS は、収縮期圧
決定の為のしきい値である。図4は、血圧算出処理
(図2のST14)を詳細に示すフローチャートであ
る。尚、脈波振幅AMP(n)やカフ圧P(n)は、脈
波抽出処理(ST12)、脈波振幅算出処理(ST1
3)において既に算出されており、また、脈波の番号n
や収縮期圧、拡張期圧の算出の為の変数SP、DP及び
脈波振幅の最大値を求める為の変数AMAX は全て0に初
期設定されている。
【0019】以下、図4のフローチャートに基づいて、
カフ圧の減圧過程で、どのようにして収縮期圧と拡張期
圧を算出するかを説明する。先ず、脈波の番号nの値が
更新された後(ST31)、脈波振幅AMP(n)が最
大値AMAXと比較される(ST32)。もしAMP
(n)>AMAX であれば脈波振幅の包絡線が未だ極大点
に達していないと判断してST40に移ってAMP
(n)の値をAMAX に代入した後、メインルーチンに戻
る(ST40)。
【0020】一方、AMP(n)≦AMAX である場合に
は、脈波振幅の包絡線は既に極大点を通過して減少過程
にあると判断して、収縮期圧SPが初期値0のままであ
るか否かを判定する(ST33)。ここで、もしSPが
0以外であれば、収縮期圧SPは既に決定されているの
であるからST38にスキップし、逆にSPが0であれ
ば収縮期圧SPを決定する為にST34に移行する(S
T33)。
【0021】すなわち、ST34以降は収縮期圧SPの
決定を行う処理である。まず脈波のカウンタjを現在の
脈波番号nにセットし(ST34)、カウンタjを1つ
づつ減算して(ST35)、jで指定される脈波振幅A
MP(j)を、収縮期圧決定の為のしきい値と比較する
(ST36)。この実施例では、収縮期圧SPを決定す
る為のしきい値を、例えば0.5AMAX に設定している
ので、AMP(j)>0.5AMAX である限りST35
とST36を繰り返す。そして、もしAMP(j)≦
0.5AMAX の関係を満たす脈波番号jが見つかれば、
その番号jに対するカフ圧PC(j)を収縮期圧SPと
して採用する(ST37)。
【0022】収縮期圧SPの決定が終わると、次に拡張
期圧DPの決定をする。先ず、AMP(n)の値が拡張期
圧DP決定の為のしきい値以下に減少したか否かを判定
する(ST38)。この実施例では、拡張期圧DP決定の
為のしきい値を0.7AMAX に設定しているのでAMP
(n)>0.7AMAX なら何もしないでメインルーチン
に戻るが、AMP(n)≦0.7AMAX なら、その時の
脈波番号nに対するカフ圧PC(n)を拡張期圧DPと
して採用してメインルーチンに戻る(ST39)。尚、
図4に示す血圧算出処理(ST14)は、拡張期圧を
決定するための変数DPが0である限り、繰り返し処理
されるので(ST15参照)、最大振幅AMAX が決定さ
れた後、脈波抽出処理ST12と脈波振幅算出処理ST
13を何回か繰り返すことによって拡張期圧DP(0.
7AMAX )を決定できる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
電子血圧計では、カフ圧の加圧開始付近では所定の条件
が成立するまで、例えばカフ圧が所定値まであるいは加
圧開始から所定時間が経過するまでは脈波の抽出処理を
しないので、血圧計の動作開始時に生じるノイズや体動
などの影響をより受けにくく、従って確実に、収縮期圧
を推定し、適正な加圧停止点を自動設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例である電子血圧計の回路ブ
ロック図である。
【図2】図1の電子血圧計の全体動作を説明する為のフ
ロー図である。
【図3】図1の電子血圧計の血圧推定処理を説明する為
のフロー図である。
【図4】図1の電子血圧計の血圧算出処理を説明する為
のフロー図である。
【図5】オシロメトリック方式の電子血圧計における血
圧決定方法を説明する為の図である。
【符号の説明】
1 カフ 2 ポンプ 3 急速排気弁 4 微速排気弁 5 圧力センサ 8 MPU

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】生体動脈を圧迫するカフと、このカフを加
    圧する加圧手段と、カフ内の圧力を検出する圧力センサ
    と、この圧力センサの検出したカフ圧信号からこのカフ
    圧信号に重畳する脈波成分を抽出する脈波抽出手段と、
    加圧開始後所定の条件が成立したかを判定する条件判定
    手段と、この条件判定手段による条件成立に応答して、
    前記脈波抽出手段の動作を開始させる動作開始制御手段
    と、カフ圧の加圧過程において脈波信号とカフ圧に基づ
    いて収縮期圧を推定する収縮期圧推定手段と、この収縮
    期圧推定手段の推定した収縮期圧に基づいて定まる所定
    のカフ圧に達すると前記加圧手段の動作を停止させる加
    圧停止手段と、加圧停止後にカフ圧を徐々に減圧する減
    圧手段と、カフ圧の減圧過程で脈波信号を抽出し、その
    脈拍信号とカフ圧に基づいて血圧を決定する血圧決定手
    段とを備えることを特徴とする電子血圧計。
  2. 【請求項2】 生体動脈を圧迫するカフと、このカフを加
    圧する加圧手段と、カフ内の圧力を検出する圧力センサ
    と、この圧力センサの検出したカフ圧信号からこのカフ
    圧信号に重畳する脈波成分を抽出する脈波抽出手段と、
    加圧開始後カフ圧が所定値を越えたことを検出するカフ
    圧検出手段と、加圧開始から所定時間が経過したことを
    検出する時間経過検出手段と、前記所定カフ圧及び所定
    時間経過の検出に応答して、前記脈波抽出手段の動作を
    開始させる動作開始制御手段と、カフ圧の加圧過程にお
    いて脈波信号とカフ圧に基づいて収縮期圧を推定する収
    縮期圧推定手段と、この収縮期圧推定手段の推定した収
    縮期圧に基づいて定まる所定のカフ圧に達すると前記加
    圧手段の動作を停止させる加圧停止手段と、加圧停止後
    にカフ圧を徐々に減圧する減圧手段と、カフ圧の減圧過
    程で脈波信号を抽出し、その脈拍信号とカフ圧に基づい
    て血圧を決定する血圧決定手段とを備えることを特徴と
    する電子血圧計。
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