JP3751114B2 - 血圧監視装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体の動脈内を伝播する脈波の伝播速度或いは伝播時間等の脈波伝播速度情報に基づいて、生体の血圧を監視する血圧監視装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
生体の動脈内を伝播する脈波の伝播速度情報である伝播速度VM (m/s )或いは伝播時間TDRP(sec)は、生体の血圧値BP(mmHg)と比例或いは反比例の関係を有することが知られている。そこで、予め測定される生体の血圧値BPと伝播速度VM から、たとえばBP=A(VM )+Bで表されるような関係式における係数A及びBを予め決定し、その関係式から、逐次測定される伝播速度VM に基づいて、生体の血圧値BPを監視する血圧監視装置が提案されている。ところで、上記伝播速度VM は、生体の心臓、動脈或いは末梢動脈上の2部位に装着される一対の脈拍同期波センサ等によりそれぞれ検出される一対の脈拍同期波の周期毎に発生する所定の部位間の時間差に基づいて所定の関係から算出される。一般には、時間差を大きくして伝播速度VM の測定精度を向上させるために、第1の脈波検出装置はより中枢側の心臓或いは動脈上に、また第2の脈波検出装置は末梢動脈上に装着される。
【0003】
【発明が解決すべき課題】
しかしながら、たとえば、動脈のうちの特に末梢動脈は精神的な緊張等によって収縮することが知られており、末梢動脈が収縮すると伝播速度VM は増大することから、監視期間内に付与される物理的刺激や投与される薬剤などの影響によって自律神経の緊張度が変化することにより動脈壁の硬さが変化するので、脈波伝播速度情報と血圧値との対応関係が変化して、血圧監視期間内において必ずしも充分な血圧監視精度が得られない場合があった。
【0004】
本発明は以上のような事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、生体の動脈内を伝播する脈波の伝播速度情報に基づいて生体の血圧値を監視する血圧監視装置において、高い血圧監視精度が得られるようにすることにある。
【0005】
【課題を解決するための第1の手段】
本発明者は以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、心拍周期の変動成分のうち、生体の呼吸周波数と略等しい比較的高い周波数成分から成る心拍周期変動高周波成分と、生体の呼吸周波数よりも所定割合だけ低い比較的低い周波数成分から成る伝播速度情報変動低周波成分とが生体の自律神経の活動状態に密接に反映することを利用して、それら心拍周期変動高周波成分および伝播速度情報変動低周波成分に基づいて前記対応関係を修正すると、好適な血圧監視精度が得られることを見いだした。本発明はこのような知見に基づいて為されたものである。
【0006】
すなわち、本第1発明の要旨とするところは、生体の血圧値とその生体の脈波伝播速度情報を表す値との予め求められた対応関係から、その生体の実際の脈波伝播速度情報を表す値に基づいてその生体の血圧を監視する血圧監視装置であって、(a)前記生体の心拍周期の変動からその生体の呼吸周波数と略等しい比較的高い周波数成分から成る心拍周期変動高周波成分を抽出する心拍周期変動高周波成分抽出手段と、(b)前記脈波伝播速度情報を表す値の変動からその生体の呼吸周波数よりも所定割合だけ低い比較的低い周波数成分から成る伝播速度情報変動低周波成分を抽出する伝播速度情報変動低周波成分抽出手段と、(c)前記心拍周期変動高周波成分抽出手段により抽出される心拍周期変動高周波成分および前記伝播速度情報変動低周波成分抽出手段により抽出される伝播速度情報変動低周波成分のそれぞれの信号強度に基づいて、前記対応関係を修正する対応関係修正手段とを、含むことにある。
【0007】
【第1発明の効果】
このようにすれば、心拍周期変動高周波成分抽出手段により生体の心拍周期の変動から生体の呼吸周波数と略等しい周波数成分から成る心拍周期変動高周波成分が抽出され、伝播速度情報変動低周波成分抽出手段により生体の呼吸周波数よりも低い所定の周波数成分から成る伝播速度情報変動低周波成分が抽出されると、対応関係修正手段により、これら心拍周期変動高周波成分と伝播速度情報変動低周波成分とのそれぞれの信号強度に基づいて前記対応関係が修正される。したがって、心拍周期変動高周波成分と伝播速度情報変動低周波成分のそれぞれの信号強度が変化した場合、すなわち、被測定者の自律神経の状態が変化した場合には、その変化傾向に基づいて前記対応関係が修正されることから、被測定者の自律神経の状態に拘らず常に正確な血圧値を決定することが可能になる。
【0008】
【発明の他の形態】
ここで、好適には、前記第1発明の血圧監視装置には、前記生体の一部を圧迫するカフを用いてその生体の血圧値を測定する血圧測定手段と、前記生体の血圧値とその生体の脈波伝播速度情報を表す値との予め求められた対応関係から、その生体の実際の脈波伝播速度情報を表す値に基づいて監視血圧値を逐次決定する監視血圧値決定手段と、その監視血圧値決定手段により逐次決定された監視血圧値が予め設定された判断基準値を越える異常値であるか否かを判定し、異常値を判定した場合には前記血圧測定手段により血圧測定を起動させる監視血圧値異常判定手段とが、さらに備えられる。このようにすれば、監視血圧値異常判定手段により監視血圧値が異常であると判定されると、前記血圧測定手段によるカフを用いた血圧測定が起動されることから、監視血圧異常時において自動的にカフを用いた血圧測定値が得られるので、血圧監視の信頼性が一層高められる。
【0009】
また、好適には、前記監視血圧値決定手段により逐次決定される監視血圧値を表示する表示器が備えられる。このようにすれば、表示器に表示される監視血圧値を見ることにより、上記血圧測定手段による血圧測定が行われない期間において、カフの圧迫による負担を与えない状態で生体の血圧値を連続的に監視できる。
【0010】
【課題を解決するための第2の手段】
また、前記課題を達成するための本第2発明の要旨とするところは、所定の周期で生体に装着されたカフの圧迫圧力を変化させ、その圧迫圧力の変化過程において発生する脈波の大きさの変化に基づいてその生体の血圧値を測定する血圧測定手段と、前記生体の2部位に装着した第1脈波検出装置および第2脈波検出装置によりそれぞれ検出される脈波検出の時間差に基づいて、その生体の動脈を伝播する脈波伝播速度情報を表す値を逐次算出する脈波伝播速度情報算出手段と、その脈波伝播速度情報算出手段により算出された脈波伝播速度情報を表す値の変化値が、予め設定された判断基準値を越えたことに基づいて前記血圧測定手段による血圧測定を起動させる監視血圧値変化判定手段とを備えた血圧監視装置であって、(a)前記生体の心拍周期の変動からその生体の呼吸周波数と略等しい比較的高周波の周波数成分から成る心拍周期変動高周波成分を抽出する心拍周期変動高周波成分抽出手段と、(b)前記脈波伝播速度情報を表す値の変動からその生体の呼吸周波数よりも所定割合だけ低い比較的低周波の周波数成分から成る伝播速度情報変動低周波成分を抽出する伝播速度情報変動低周波成分抽出手段と、(c)前記心拍周期変動高周波成分抽出手段により抽出される心拍周期変動高周波成分と前記伝播速度情報変動低周波成分抽出手段により抽出される伝播速度情報変動低周波成分とのそれぞれの信号強度に基づいて、前記監視血圧値変化判定手段による判定のための判断基準値を修正する判定修正手段とを、含むことにある。
【0011】
【第2発明の効果】
このようにすれば、監視血圧値変化判定手段により、脈波伝播速度情報算出手段により逐次算出された脈波伝播速度情報を表す値の変化値が予め設定された判断基準値を超えたことに基づいて前記血圧測定手段による血圧測定が起動させられる。このとき、心拍周期変動高周波成分抽出手段により生体の心拍周期の変動から生体の呼吸周波数と略等しい周波数成分から成る心拍周期変動高周波成分が抽出され、伝播速度情報変動低周波成分抽出手段により生体の呼吸周波数よりも低い所定の周波数成分から成る伝播速度情報変動低周波成分が抽出されると、判定修正手段により、これら心拍周期変動高周波成分と伝播速度情報変動低周波成分とのそれぞれの信号強度に基づいて前記監視血圧値変化判定手段による判定のための判断基準値が修正される。したがって、心拍周期変動高周波成分と伝播速度情報変動低周波成分のそれぞれの信号強度が変化した場合、すなわち、被測定者の自律神経の状態が変化した場合には、その変化傾向に基づいて監視血圧値変化判定手段による判定のための判断基準値が修正されることから、被測定者の自律神経の状態に拘らず常に正確な血圧値を監視することが可能になる。
【0012】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明が適用された血圧監視装置8の回路構成を説明するブロック線図である。
【0013】
図1において、血圧監視装置8は、ゴム製袋を布製帯状袋内に有して、たとえば患者の上腕部12に巻回されるカフ10と、このカフ10に配管20を介してそれぞれ接続された圧力センサ14、切換弁16、および空気ポンプ18とを備えている。この切換弁16は、カフ10内への圧力の供給を許容する圧力供給状態、カフ10内を徐々に排圧する徐速排圧状態、およびカフ10内を急速に排圧する急速排圧状態の3つの状態に切り換えられるように構成されている。
【0014】
圧力センサ14は、カフ10内の圧力を検出して、その圧力を表す圧力信号SPを静圧弁別回路22および脈波弁別回路24にそれぞれ供給する。静圧弁別回路22はローパスフィルタを備え、圧力信号SPに含まれる定常的な圧力すなわちカフ圧を表すカフ圧信号SKを弁別してそのカフ圧信号SKをA/D変換器26を介して電子制御装置28へ供給する。脈波弁別回路24はバンドパスフィルタを備え、圧力信号SPの振動成分である脈波信号SM1 を周波数的に弁別してその脈波信号SM1 をA/D変換器30を介して電子制御装置28へ供給する。この脈波信号SM1 が表すカフ脈波は、患者の心拍に同期して図示しない上腕動脈から発生してカフ10に伝達される圧力振動波である。
【0015】
上記電子制御装置28は、CPU29、ROM31、RAM33、および図示しないI/Oポート等を備えた所謂マイクロコンピュータにて構成されており、CPU29は、ROM31に予め記憶されたプログラムに従ってRAM33の記憶機能を利用しつつ信号処理を実行することにより、I/Oポートから駆動信号を出力して切換弁16および空気ポンプ18を制御する。
【0016】
心電誘導装置34は、生体の所定の部位に貼り着けられる複数の電極36を介して心筋の活動電位を示す心電誘導波、所謂心電図を連続的に検出するものであり、その心電誘導波を示す信号SM2 を前記電子制御装置28へ供給する。なお、この心電誘導装置34は、心臓内の血液を大動脈へ向かって拍出開始する時期すなわち大動脈内圧の脈波起始部に対応する心電誘導波のうちのQ波或いはR波を検出するためのものであることから、第1脈波検出装置として機能している。
【0017】
パルスオキシメータ用光電脈波検出プローブ38(以下、単にプローブという)は、毛細血管を含む末梢動脈へ伝播した脈波を検出する第2脈波検出装置として機能するものであり、例えば、被測定者のたとえば指尖部などの体表面40に図示しない装着バンド等により密着した状態で装着されている。プローブ38は、一方向において開口する容器状のハウジング42と、そのハウジング42の底部内面の外周側に位置する部分に設けられ、LED等から成る複数の第1発光素子44a および第2発光素子44b (以下、特に区別しない場合は単に発光素子44という)と、ハウジング42の底部内面の中央部分に設けられ、フォトダイオードやフォトトランジスタ等から成る受光素子46と、ハウジング42内に一体的に設けられて発光素子44及び受光素子46を覆う透明な樹脂48と、ハウジング42内において発光素子44と受光素子46との間に設けられ、発光素子44から前記体表面40に向かって照射された光のその体表面40から受光素子46に向かう反射光を遮光する環状の遮蔽部材50とを備えて構成されている。
【0018】
上記第1発光素子44a は、例えば660nm程度の波長の赤色光を発光し、第2発光素子44b は、例えば800nm程度の波長の赤外光を発光するものである。これら第1発光素子44a 及び第2発光素子44b は、一定時間づつ順番に所定周波数で発光させられると共に、それら発光素子44から前記体表面40に向かって照射された光の体内の毛細血管が密集している部位からの反射光は共通の受光素子46によりそれぞれ受光される。なお、発光素子44の発光する光の波長は上記の値に限られず、第1発光素子44a は酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの吸光係数が大きく異なる波長の光を、第2発光素子44b はそれらの吸光係数が略同じとなる波長の光をそれぞれ発光するものであればよい。
【0019】
受光素子46は、その受光量に対応した大きさの光電脈波信号SM3 をローパスフィルタ52を介して出力する。受光素子46とローパスフィルタ52との間には増幅器等が適宜設けられる。ローパスフィルタ52は、入力された光電脈波信号SM3 から脈波の周波数よりも高い周波数を有するノイズを除去し、そのノイズが除去された信号SM3 をデマルチプレクサ54に出力する。この光電脈波信号SM3 が表す光電脈波は、患者の脈拍に同期して発生する容積脈波である。なお、この光電脈波は前記脈拍同期波に対応している。
【0020】
デマルチプレクサ54は、電子制御装置28からの信号に従って第1発光素子44a 及び第2発光素子44b の発光に同期して切り換えられることにより、赤色光による電気信号SMR をサンプルホールド回路56及びA/D変換器58を介して、赤外光による電気信号SMIRをサンプルホールド回路60及びA/D変換器62を介して、それぞれ電子制御装置28の図示しないI/Oポートに逐次供給する。サンプルホールド回路56、60は、入力された電気信号SMR 、SMIRをA/D変換器58、62へ出力する際に、前回出力した電気信号SMR 、SMIRについてのA/D変換器58、62における変換作動が終了するまでに、次に出力する電気信号SMR 、SMIRをそれぞれ保持するためのものである。
【0021】
電子制御装置28のCPU29は、RAM33の記憶機能を利用しつつROM31に予め記憶されたプログラムに従って測定動作を実行し、駆動回路64に制御信号SLVを出力して発光素子44a 、44b を順次所定の周波数で一定時間づつ発光させる一方、それら発光素子44a 、44b の発光に同期して切換信号SCを出力してデマルチプレクサ54を切り換えることにより、前記電気信号SMR をサンプルホールド回路56に、電気信号SMIRをサンプルホールド回路60にそれぞれ振り分ける。上記CPU29は、血中酸素飽和度を算出するために予め記憶された演算式から上記電気信号SMR 、SMIRの振幅値に基づいて生体の血中酸素飽和度を算出する。なお、この酸素飽和度の決定方法としては、例えば、本出願人が先に出願して公開された特開平3−15440号公報に記載された決定方法が利用される。
【0022】
図2は、上記血圧監視装置8における電子制御装置28の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図2において、血圧測定手段70は、カフ圧制御手段72によってたとえばカフ10の圧迫圧力が所定の目標圧力値PCM(たとえば、180mmHg程度の圧力値)まで急速昇圧させた後に3mmHg/sec程度の速度で徐速降圧させられる徐速降圧期間内において、順次採取される脈波信号SM1 が表す脈波の振幅の変化に基づきよく知られたオシロメトリック法を用いて最高血圧値BPSYS および最低血圧値BPDIA などを決定する。
【0023】
脈波伝播速度情報算出手段として機能する脈波伝播速度算出手段74は、図3に示すように心電誘導装置34により逐次検出される心電誘導波の周期毎に発生する所定の部位たとえばR波から、プローブ38により逐次検出される光電脈波の周期毎に発生する所定の部位たとえば立ち上がり点或いは下ピーク点までの時間差(伝播時間)TDRPを逐次算出する時間差算出手段を備え、その時間差算出手段により逐次算出される時間差TDRPに基づいて、予め記憶される数式1から、被測定者の動脈内を伝播する脈波の伝播速度VM (m/sec )を逐次算出する。この逐次算出される伝播速度VM には、図4に示されるような変動が存在する。尚、数式1において、L(m)は左心室から大動脈を経て前記プローブ38が装着される部位までの距離であり、TPEP (sec)は心電誘導波形のR波から大動脈起始部脈波の下ピーク点までの前駆出期間である。これらの距離Lおよび前駆出期間TPEP は定数であり、予め実験的に求められた値が用いられる。
【0024】
【数1】
VM =L/(TDRP−TPEP )
【0025】
伝播速度情報血圧対応関係決定手段として機能する伝播速度血圧対応関係決定手段76は、血圧測定手段70により測定された最高血圧値BPSYS とそれぞれの血圧測定期間内における伝播速度VM 、たとえばその期間内における伝播速度VM の平均値に基づいて、数式2で表される伝播速度VM と最高血圧値BPSYS との関係式における係数A及びBを、また同じく血圧測定手段70により測定された最低血圧値BPDIA と血圧測定期間内における伝播速度VM に基づいて、数式3で表される伝播速度VM と最低血圧値BPDIA との関係式における係数C及びDを予め決定する。
【0026】
【数2】
BPSYS =A(VM )α+B
【0027】
【数3】
BPDIA =C(VM )α+D
【0028】
監視血圧値決定手段78は、生体の血圧値とその生体の脈波伝播速度との間の上記対応関係(数式2および数式3)から、脈波伝播速度算出手段74により逐次算出される生体の実際の脈波伝播速度VM に基づいて監視血圧値MBPSYS およびMBPDIA を逐次決定し、それを表示器32にそれぞれ表示させる。監視血圧値異常判定手段80は、上記監視血圧値決定手段78により逐次決定された監視血圧値MBPSYS が予め設定された判断基準値を越える異常値であるか否かを判定し、異常値を判定した場合には前記血圧測定手段70によるカフ10を用いた血圧測定作動を起動させる。
【0029】
心拍周期変動高周波成分抽出手段82は、心電誘導装置34により逐次検出される生体の心電誘導波の時間間隔たとえばR波間の時間間隔から生体の心拍周期TRRを1拍毎に連続的に算出する心拍周期算出手段を備えている。この心拍周期TRRは、図4に示されるような変動が存在する。心拍周期TRRの変動から、図5に示されるように、生体の呼吸周波数と略等しい周波数成分から成る心拍周期変動高周波成分HFC1 を逐次抽出する。また、伝播速度情報変動低周波成分抽出手段として機能する伝播速度変動低周波成分抽出手段84は、上記脈波伝播速度算出手段74により連続的に算出された生体の伝播速度VM の変動から、図5に示されるように、生体の呼吸周波数よりも所定割合だけ低い伝播速度変動低周波成分LFC2 を逐次抽出する。上記心拍周期変動高周波成分抽出手段82および伝播速度変動低周波成分抽出手段84は、たとえば高速フーリエ変換(FFT)法或いは自己回帰(AR)法などを用いて心拍周期TRRおよび伝播速度VM を周波数解析する。なお、連続的に測定される血圧値の変動から抽出される低周波数成分、すなわち伝播速度VM の変動は連続的に測定された監視血圧値の変動と略等しいという既知の事実から、上記伝播速度VM の変動から抽出される低周波数成分LFC2 は、生体の交感神経の活動度を定量的に表し、また、心拍周期TRRの変動から抽出される高周波数成分HFC1 は、生体の副交感神経の活動度を定量的に表している。
【0030】
対応関係修正手段86は、上記心拍周期変動高周波成分抽出手段82および伝播速度変動低周波成分抽出手段84によりそれぞれ逐次抽出される、生体の副交感神経の活動度を定量的に表す指標である心拍周期変動高周波成分HFC1 および生体の交感神経の活動度を定量的に表す指標である伝播速度変動低周波成分LFC2 との比較値、たとえばそれらの信号強度比SR〔=LFC2 /HFC1 〕或いは信号強度差SD〔=LFC2 −HFC1 〕を逐次算出し、その比較値のうち一周期前に算出された比較値と今回算出された比較値との変化量ΔSR〔SRn −SRn-1 〕、或いはΔSD〔=SDn −SDn-1 〕に基づいて、たとえば図6に示されるような表から、数式2で表される伝播速度VM と最高血圧値BPSYS との関係式の修正係数α、或いは数式3で表される伝播速度VM と最低血圧値BPDIA との関係式の修正係数αをそれぞれ決定する。尚、図6に表される関係は予め実験的に求められるものであり、ΔSRとαとの関係は実線で、ΔSDとαとの関係は破線で示されている。
【0031】
図7は、上記血圧監視装置8の電子制御装置28における制御作動の要部を説明するフローチャートである。図7において、ステップSA1(以下、ステップを省略する。)において図示しないカウンタやレジスタをクリアする初期処理が実行された後、脈波伝播速度算出手段74に対応するSA2では、カフ昇圧期間において、心電波形のR波からプローブ38により逐次検出される光電脈波の立ち上がり点までの時間差すなわち伝播時間TP(=TDRP−TPEP )が決定され、前記数式1からその伝播時間TPに基づいて脈波伝播速度VM (m/sec )がカフ昇圧の直前において算出される。
【0032】
次いで、前記カフ圧制御手段72に対応するSA3では、切換弁16が圧力供給状態に切り換えられ且つ空気ポンプ18が駆動されることにより、血圧測定のためにカフ10の急速昇圧が開始される。
【0033】
続くカフ圧制御手段72に対応するSA4では、カフ圧PC が180mmHg程度に予め設定された目標圧迫圧PCM以上となったか否かが判断される。このSA4の判断が否定された場合は、上記SA2以下が繰り返し実行されることによりカフ圧PC の上昇が継続される。しかし、カフ圧PC の上昇により上記SA4の判断が肯定されると、前記血圧測定手段70に対応するSA5において、血圧測定アルゴリズムが実行される。すなわち、空気ポンプ18を停止させ且つ切換弁16を徐速排圧状態に切り換えてカフ10内の圧力を予め定められた3mmHg/sec程度の緩やかな速度で下降させることにより、この徐速降圧過程で逐次得られる脈波信号SM1 が表す脈波の振幅の変化に基づいて、良く知られたオシロメトリック方式の血圧値決定アルゴリズムに従って最高血圧値BPSYS 、平均血圧値BPMEAN、および最低血圧値BPDIA が測定されるとともに、脈波間隔に基づいて脈拍数などが決定されるのである。そして、その測定された血圧値および脈拍数などが表示器32に表示されるとともに、切換弁16が急速排圧状態に切り換えられてカフ10内が急速に排圧される。
【0034】
次に、前記伝播速度血圧対応関係決定手段76に対応するSA6では、SA2において求められた脈波伝播速度VM と、SA5において測定されたカフ10による血圧値BPSYS 、BPMEAN、またはBPDIA との間の対応関係が求められる。すなわち、SA5において血圧値BPSYS 、BPMEAN、およびBPDIA が測定されると、それら血圧値BPSYS 、BPMEAN、またはBPDIA のうちの1つと、脈波伝播速度VM とに基づいて、脈波伝播速度VM と監視血圧値MBPとの間の対応関係(数式2、数式3)が決定されるのである。
【0035】
上記のようにして伝播速度血圧対応関係が決定されると、SA7において、心電誘導波形のR波および光電脈波が入力されたか否かが判断される。このSA7の判断が否定された場合はSA7が繰り返し実行されるが、肯定された場合は、前記脈波伝播速度算出手段74に対応するSA8において、新たに入力された心電誘導波形のR波および光電脈波についての脈波伝播速度VM がSA2と同様にして算出される。
【0036】
そして、監視血圧値決定手段78に対応するSA9において、上記SA6において求められた伝播速度血圧対応関係から、上記SA8において求められた脈波伝播速度VM に基づいて、監視血圧値MBP(最高血圧値および/または最低血圧値)が決定され、且つ一拍毎の監視血圧値MBPをトレンド表示させるために表示器32に出力される。
【0037】
次いで、前記監視血圧値異常判定手段80に対応するSA10では、SA9において決定された監視血圧値MBPが予め設定された判断基準範囲を越えたか否かが判断される。このSA10の判断が否定された場合はSA11が実行されるが、肯定された場合は、SA12において表示器32に血圧異常表示が行われた後、伝播速度血圧対応関係を再決定させるためにSA2以下が再び実行される。
【0038】
上記SA11では、SA5においてカフ10による血圧測定が行われてからの経過時間が予め設定された15乃至20分程度の設定周期すなわちキャリブレーション周期を経過したか否かが判断される。このSA11の判断が否定された場合には、前記SA7以下の血圧監視ルーチンが繰り返し実行され、監視血圧値MBPが1拍毎に連続的に決定され、且つその決定された監視血圧値MBPが表示器32において時系列的にトレンド表示される。しかし、このSA11の判断が肯定された場合には、前記対応関係を再決定するために前記SA2以下のカフキャリブレーションルーチンが再び実行される。
【0039】
図8は、図7と並列的に実行される関係修正ルーチンを示している。図8のSB1では、心電誘導装置34から逐次検出される心電誘導波のR波が検出されたか否かが判断される。この判断が否定された場合は、SB4以下が実行される。しかし、そのSB1の判断が肯定された場合には、前記心拍周期変動高周波成分抽出手段82に対応するSB2およびSB3において、心電誘導装置34により逐次検出される生体の心電誘導波の時間間隔たとえばR波間の時間間隔から生体の心拍周期TRRが逐次算出されるとともに、それまでに求められた所定区間内の心拍周期TRRの変動から、生体の呼吸周波数と略等しい周波数成分から成る心拍周期変動高周波成分HFC1 が、高速フーリエ変換(FFT)法或いは自己回帰(AR)法により逐次抽出される。
【0040】
次いで、SB4では、プローブ38から光電脈波が1拍検出されたか否かが判断される。このSB4の判断が否定された場合には本ルーチンが終了させられる。しかし、このSB4の判断が肯定された場合には、前記伝播速度変動低周波成分抽出手段84に対応するSB5およびSB6において、R波と光電脈波の立ち上がり点との時間差TDRPに基づいて、予め記憶された数式1から生体の動脈内を伝播する脈波の伝播速度VM が算出されるとともに、たとえば高速フーリエ変換(FFT)法或いは自己回帰(AR)法などが用いられることにより、それまで求められた所定区間の伝播速度VM の変動が周波数解析されることにより、生体の呼吸周波数よりも低い所定の周波数成分から成る伝播速度変動低周波成分LFC2 が抽出される。
【0041】
次いで、対応関係修正手段86に対応するSB7において、上記心拍周期変動高周波成分HFC1 と伝播速度変動低周波成分LFC2 との比較値すなわちそれぞれの信号強度の比SR〔=LFC2 /HFC1 〕、或いは差SD〔=LFC2 −HFC1 〕が算出されると共に、前回算出された比較値と今回算出された比較値の変化量ΔSR〔=SRn −SRn-1 〕或いはΔSD〔=SDn −SDn-1 〕に基づいて、たとえば図6に表されるような関係から予め記憶される数式2および数式3における係数αが決定される。
【0042】
上述のように本実施例によれば、心拍周期変動高周波成分抽出手段82に対応するSB2、SB3において、生体の心拍周期TDRPの変動から生体の呼吸周波数と略等しい周波数成分から成る心拍周期変動高周波成分HFC1 が抽出され、伝播速度変動低周波成分抽出手段84に対応するSB5、SB6において、生体の伝播速度VM の変動から生体の呼吸周波数よりも所定割合だけ低い伝播速度変動低周波成分LFC2 が抽出されると、対応関係修正手段86に対応するSB7により、これら心拍周期変動高周波成分HFC1 および伝播速度変動低周波成分LFC2 のそれぞれの信号強度の比或いは差の変化に基づいて前記伝播速度血圧対応関係決定手段76に対応するSA6により決定された血圧値MBPと伝播速度VM との対応関係が修正される。したがって、心拍周期変動高周波成分HFC1 および伝播速度変動低周波成分LFC2 のそれぞれの信号強度の比或いは差が変化した場合、すなわち、被測定者の自律神経の状態が変化した場合には、その変化値に基づいて前記対応関係が修正されることから、被測定者の自律神経の状態に拘らず常に正確な血圧値を決定することが可能になる。
【0043】
また、本実施例によれば、監視血圧値異常判定手段80(SA10)により、監視血圧値決定手段78により逐次決定される監視血圧値が異常であると判定されると、血圧測定手段70によるカフ10を用いた血圧測定が起動されることから、監視血圧異常時において自動的にカフを用いた血圧測定値が得られるので、血圧監視の信頼性が一層高められる。
【0044】
また、本実施例によれば、監視血圧値決定手段78により逐次決定される監視血圧値を表示する表示器32が備えられているので、表示器32に表示される監視血圧値を見ることにより、上記血圧測定手段70による血圧測定が行われない期間において、カフ10の圧迫による負担を与えない状態で生体の血圧値を連続的に監視できる。
【0045】
次に、本発明の他の実施例について図面に基づいて詳細に説明する。尚、上記実施例と同一の構成を有する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0046】
図9、図10および図11は、第2発明に対応する実施例である血圧監視装置の要部を説明する機能ブロック線図およびフローチャートである。本実施例の血圧監視装置では、装置の機構および回路構成は前述の図1の実施例と共通するが、電子制御装置28による血圧監視方法が相違する。すなわち、本実施例の血圧監視装置では、予め設定された血圧測定周期TB 毎にカフ10による血圧測定が行われる一方、血圧測定が行われない測定休止期間において、脈波伝播速度VM の変化値ΔVM が所定の判断基準値γを越えたか否かに基づいて血圧変動を監視し、変化値ΔVM が所定の判断基準値γを越えたと判定された場合には、カフ10による血圧測定を実行させて最新の血圧測定値が得られるようになっている。
【0047】
図9は、本実施例の血圧監視装置における電子制御装置28の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図において、血圧測定手段70は、予め設定された血圧測定周期TB 毎に血圧測定が起動されることによりカフ10を用いる血圧測定作動を実行し、表示器32に表示される血圧値を更新する。伝播速度情報変化値算出手段として機能する伝播速度変化値算出手段88は、脈波伝播速度算出手段74により一拍毎に算出された脈波伝播速度VM の変化値ΔVM を算出する。この変化値ΔVM は、たとえば脈波伝播速度算出手段74により逐次求められる脈波伝播速度VM の移動平均値VM AV或いは血圧測定手段70により前回血圧測定が実行されたときの脈波伝播速度VM に対する変化率或いは変化量である。監視血圧値変化判定手段90は、上記伝播速度変化値算出手段88により算出された脈波伝播速度VM の変化値ΔVM が予め設定された判断基準値γを超えたことに基づいて生体の血圧変化を判定し、その生体の血圧変化を表示器32に表示させるとともに、カフ10を用いた血圧測定値を得るために血圧測定手段70の血圧測定動作を起動させる。すなわち、上記監視血圧値変化判定手段90は、脈波伝播速度VM の変化値ΔVM が予め設定された判断基準値γを超えたときに血圧測定手段70の血圧測定動作を起動させる起動手段としても機能しているのである。
【0048】
判定修正手段92は、心拍周期変動高周波成分抽出手段82により抽出される心拍周期変動高周波成分HFC1 と前記伝播速度変動低周波成分抽出手段84により抽出される伝播速度変動低周波成分LFC2 とのそれぞれの信号強度に基づいて、上記監視血圧値変化判定手段90による判定を修正する。判定修正手段92は、たとえば心拍周期変動高周波成分HFC1 と伝播速度変動低周波成分LFC2 との比較値すなわちそれぞれの信号強度の比SR〔=LFC2 /HFC1 〕、或いは差SD〔=LFC2 −HFC1 〕を算出すると共に、前回算出された比較値と今回算出された比較値の変化量ΔSR〔=SRn −SRn-1 〕或いはΔSD〔=SDn −SDn-1 〕に基づいて、前記判断基準値γを修正する。
【0049】
図10は、本実施例の電子制御装置28の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図において、SC1ではSA1と同様の初期処理が実行された後、SC2では、心電誘導波形のR波および光電脈波が発生したか否かが判断される。このSC2の判断が否定された場合は、SC3において、SC8によるカフを用いた前回の血圧測定から予め設定された血圧測定周期TB が経過したか否かが判断される。この血圧測定周期TB は、たとえば十数分乃至数十分というように比較的長時間に設定される。このSC3の判断が否定された場合は本ルーチンが終了させられて、SC1以下が繰り返し実行されるが、肯定された場合は、周期的に到来する血圧測定期間であるので、前記血圧測定手段70に対応するSC8において、カフ10を用いてオシロメトリック法により血圧測定が実行されることにより、最高血圧値BPSYS および最低血圧値BPDIA が決定され且つ表示されてから、本ルーチンが終了させられる。
【0050】
上記SC2の判断が肯定された場合は、SC4において、心電誘導波形のR波および光電脈波がそれぞれ読み込まれるとともに、脈波伝播速度算出手段74に対応するSC5において、SA8と同様にして脈波伝播速度VM が算出される。次いで、伝播速度変化値算出手段88に対応するSC6において、上記脈波伝播速度VM の変化値ΔVM が算出される。この変化値ΔVM としては、移動平均値PWVAV〔=VM i-n +・・・+VM i-1 +VM i /(n+1)〕に対する変化量(=VM i −VM AV)、或いは変化率〔=(VM i −VM AV)/VM AV〕、または、前回カフによる血圧測定が実行されたときの脈波伝播速度VM m に対する変化量(=VM i −VM m )、或いは変化率〔=(VM i −VM m )/VM m 〕などが用いられる。
【0051】
そして、前記監視血圧値変化判定手段90に対応するSC7では、上記脈波伝播速度VM の変化値ΔVM が予め設定された判断基準値γ以上であるか否かが判断される。この判断基準値γは、患者の血圧値が生体の容体監視の上で問題となる程に変化したか否かを判断するために予め実験的に求められたものである。
【0052】
上記SC7の判断が否定された場合は、患者の血圧値が安定している状態であるので、SC8のカフ10を用いた血圧測定を実行させないで、SC3以下が実行される。しかし、上記SC7の判断が肯定された場合は、患者の血圧値が比較的大きく変化した状態であるので、SC8のカフ10を用いた血圧測定が直ちに開始され、監視血圧値の変化を示す文字或いは記号とカフ10を用いて測定された血圧値とが表示器36に表示される。
【0053】
図11は、上記図10のルーチンと並列的に実行される判定修正ルーチンである。図11のSD1乃至SD6は、図8のSB1乃至SB6と同様に実行される。判定修正手段92に対応するSD7では、心拍周期変動高周波成分抽出手段82に対応するSD3により抽出された心拍周期変動高周波成分HFC1 と前記伝播速度変動低周波成分抽出手段84に対応するSD6により抽出された伝播速度変動低周波成分LFC2 とのそれぞれの信号強度に基づいて、上記監視血圧値変化判定手段90による判定を修正する。たとえば心拍周期変動高周波成分HFC1 と伝播速度変動低周波成分LFC2 との比較値すなわちそれぞれの信号強度の比SR〔=LFC2 /HFC1 〕、或いは差SD〔=LFC2 −HFC1 〕の、前回算出された値と今回算出された値との間の変化量ΔSR〔=SRn −SRn-1 〕或いはΔSD〔=SDn −SDn-1 〕に基づいて、たとえば図6と同様の関係から前記判断基準値γが修正される。
【0054】
本実施例によれば、伝播速度変化値算出手段88(SC6)により、脈波伝播速度算出手段74(SC5)により算出された脈波伝播速度VM の変化値ΔVM が算出されると、監視血圧値変化判定手段90(SC7)により、その伝播速度変化値算出手段88により算出された脈波伝播速度VM の変化値ΔVM が予め設定された判断基準値γを超えたことに基づいて生体の血圧変化が判定され、血圧測定手段70に対応するSC8においてカフ10を用いた血圧測定が直ちに実行され、測定された血圧値が表示器32に表示される。このとき、心拍周期変動高周波成分抽出手段82(SD2、SD3)により生体の心拍周期TDRPの変動から生体の呼吸周波数と略等しい周波数成分から成る心拍周期変動高周波成分HFC1 が抽出され、伝播速度変動低周波成分抽出手段84(SD5、SD6)により生体の伝播速度情報である伝播速度VM の変動から生体の呼吸周波数よりも所定割合だけ低い伝播速度変動低周波成分LFC2 が抽出されると、判定修正手段手段92(SD7)により、監視血圧値変化判定手段90による判定が修正されることから、心拍周期変動高周波成分HFC1 と伝播速度変動低周波成分LFC2 のそれぞれの信号強度が変化した場合、すなわち、被測定者の自律神経の状態が変化した場合には、その変化傾向に基づいて監視血圧値変化判定手段90による判定が修正されることから、被測定者の自律神経の状態に拘らず常に正確な血圧値を監視することが可能になる。
【0055】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【0056】
たとえば、前述の実施例では、脈波伝播速度VM が脈波伝播速度情報として用いられ、血圧値との対応関係、監視血圧値等が決定されていたが、脈波伝播速度と一対一に対応する心電誘導波形のR波から光電脈波の周期毎に発生する所定の部位までの時間差(脈波伝播時間)TDRPを脈波伝播速度情報として用いても差し支えない。この場合、たとえば図2の脈波伝播速度算出手段74に代えて脈波伝播時間算出手段(時間差算出手段)により時間差TDRPが算出される。また、伝播速度血圧対応関係決定手段76の代わりに、伝播時間血圧対応関係決定手段が用いられ、数式4、数式5に基づいて伝播時間TDRPと最高血圧値BPSYS 或いは最低血圧値BPDIA との対応関係を決定し、その対応関係から、伝播時間TDRPに基づいて監視血圧値決定手段78において監視血圧値を決定する。また、伝播速度変動低周波成分抽出手段84の代わりに、伝播時間変動低周波成分抽出手段が用いられることにより伝播速度情報変動低周波成分として伝播時間変動低周波成分LFC2 ’が抽出され、対応関係修正手段86では上記伝播時間TDRPと血圧値との対応関係が修正される。なお、ここで抽出される伝播時間変動低周波成分LFC2 ’は、伝播速度と伝播時間が一対一に対応するため、前記伝播速度変動低周波成分LFC2 と実質的に同一である。
【0057】
【数4】
BPSYS =A((L/(TDRP−TPEP ))α+B
【0058】
【数5】
BPDIA =C((L/(TDRP−TPEP ))α+D
【0059】
また、この場合、他の実施例についても、たとえば図9における脈波伝播速度算出手段74に代えて脈波伝播時間算出手段(時間差算出手段)により時間差TDRPが算出される。また、伝播速度変化値算出手段88に代えて伝播時間変化値算出手段が用いられ、伝播時間TDRPの変化値ΔTDRPが算出され、監視血圧値変化判定手段90において伝播時間TDRPの変化値ΔTDRPが、判断基準値γ’を超えたかどうかが判断される。また、伝播速度変動低周波成分抽出手段84の代わりに、伝播時間変動低周波成分抽出手段が用いられ、伝播時間変動低周波成分LFC2 ’が抽出され、判定修正手段92において前記判断基準値γ’が修正される。
【0060】
また、前述の図2の実施例において、対応関係修正手段86は、数式2および数式3に示す伝播速度血圧対応関係に含まれる修正係数αを、図6の関係から心拍周期変動高周波成分HFC1 と伝播速度変動低周波成分LFC2 に基づいて修正するものであったが、数式2および数式3に用いられる伝播速度VM を予め修正するものであっても差し支えない。
【0061】
また、前述の図9の実施例において、判定修正手段92は、監視血圧値変化判定手段90において用いられる判断基準値γを心拍周期変動高周波成分HFC1 と伝播速度変動低周波成分LFC2 に基づいて修正するものであったが、その監視血圧値変化判定手段90において用いられる伝播速度VM を予め修正するものであっても差し支えない。
【0062】
また、前述の図8、図11の実施例では、R波および光電脈波が発生する毎に心拍周期変動高周波成分HFC1 および伝播速度変動低周波成分LFC2 が抽出されていたが、所定数のR波および光電脈波が発生する毎に抽出されるようにしてもよい。
【0063】
また、前述の実施例では、心電誘導装置34が第1脈波検出装置として機能していたが、頸動脈を押圧して脈波を検出する形式の脈波センサなどの他の形式のものが用いられ得る。
【0064】
また、前述の実施例では、オキシメータ用の光電脈波検出プローブ38が第2脈波検出装置として機能していたが、所定圧を保持したカフ10からカフ脈波を検出するカフ脈波センサ、撓骨動脈を押圧して脈波を検出する形式の圧脈波センサ、腕や指先などのインピーダンスを電極を通して検出するインピーダンス脈波センサ、指先に装着されて光電脈波を検出する形式の光電脈波センサなどの他の形式のものが用いられ得る。
【0065】
また、前述の実施例において、脈波伝播速度VM はR波から光電脈波の立ち上がり点までの時間差に基づいて算出されていたが、心電波形のQ波から光電脈波の立ち上がり点までの時間差を用いるなどの他の算出方式が用いられる。
【0066】
また、前述の実施例において、R波或いは光電脈波の1拍毎に血圧監視されていたが、2以上の拍数毎に血圧監視されるものであってもよい。
【0067】
なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲においてその他種々の変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である血圧監視装置の回路構成を説明するブロック線図である。
【図2】図1の実施例における電子制御装置28の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図3】図1の実施例における電子制御装置28の制御作動により求められる時間差TDRPを例示する図である。
【図4】図1の実施例における電子制御装置28の制御作動により求められる伝播速度VM と心拍周期TRRの変動を例示する図である。
【図5】図1の実施例における電子制御装置28の制御作動により求められる伝播速度VM と心拍周期TRRの変動が周波数解析されることにより抽出される心拍周期変動高周波成分HFC1 及び伝播速度変動低周波成分LFC2 を例示する図である。
【図6】伝播速度VM と血圧値BPとの対応関係を修正するための修正値αと、前回算出された心拍周期変動高周波成分HFC1 と伝播速度変動低周波成分LFC2 の信号強度比SRの変化量ΔSR或いは信号強度差SDの変化量ΔSDとの関係を例示する図である。尚、図において変化量ΔSRと修正値αとの関係は実線で、変化量ΔSDと修正値αとの関係は破線で示されている。
【図7】図1の実施例における電子制御装置28の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、血圧監視ルーチンを示す図である。
【図8】図1の実施例における電子制御装置28の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、関係修正ルーチンを示す図である。
【図9】本発明の他の実施例における電子制御装置28の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図であって、図2に相当する図である。
【図10】図9の実施例における電子制御装置28の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、血圧監視ルーチンを示す図である。
【図11】図9の実施例における電子制御装置28の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、血圧変化判定修正ルーチンを示す図である。
【符号の説明】
70:血圧測定手段
74:脈波伝播速度算出手段
76:伝播速度血圧対応関係決定手段
78:監視血圧値決定手段
80:監視血圧異常判定手段
82:心拍周期変動高周波成分抽出手段
84:伝播速度変動低周波成分抽出手段
86:対応関係修正手段
88:伝播速度変化値算出手段
90:監視血圧値変化判定手段
92:判定修正手段
Claims (3)
- 生体の血圧値と該生体の脈波伝播速度に関連する脈波伝播速度情報を表す値との予め求められた対応関係から、該生体の実際の脈波伝播速度情報を表す値に基づいて該生体の血圧を監視する血圧監視装置であって、
前記生体の心拍周期の変動から該生体の呼吸周波数と略等しい比較的高周波の周波数成分から成る心拍周期変動高周波成分を抽出する心拍周期変動高周波成分抽出手段と、
前記脈波伝播速度情報を表す値の変動から該生体の呼吸周波数よりも所定の割合だけ低い比較的低周波の周波数成分から成る伝播速度情報変動低周波成分を抽出する伝播速度情報変動低周波成分抽出手段と、
前記心拍周期変動高周波成分抽出手段により抽出される心拍周期変動高周波成分と前記伝播速度情報変動低周波成分抽出手段により抽出される伝播速度情報変動低周波成分とのそれぞれの信号強度に基づいて、前記対応関係を修正する対応関係修正手段と
を、含むことを特徴とする血圧監視装置。 - 前記生体の一部を圧迫するカフを用いて該生体の血圧値を測定する血圧測定手段と、前記生体の血圧値と該生体の脈波伝播速度情報を表す値との予め求められた対応関係から、該生体の実際の脈波伝播速度情報を表す値に基づいて監視血圧値を逐次決定する監視血圧値決定手段と、該監視血圧値決定手段により逐次決定された監視血圧値が予め設定された判断基準値を越える異常値であるか否かを判定し、異常値を判定した場合には前記血圧測定手段により血圧測定を起動させる監視血圧値異常判定手段をさらに含むものである請求項1の血圧監視装置。
- 所定の周期で生体に装着されたカフの圧迫圧力を変化させ、該圧迫圧力の変化過程において発生する脈波の大きさの変化に基づいて該生体の血圧値を測定する血圧測定手段と、前記生体の2部位に装着した第1脈波検出装置および第2脈波検出装置によりそれぞれ検出される脈波検出の時間差に基づいて、該生体の動脈を伝播する脈波伝播速度に関連する脈波伝播速度情報を表す値を逐次算出する脈波伝播速度情報算出手段と、該脈波伝播速度情報算出手段により算出された脈波伝播速度情報を表す値の変化値が、予め設定された判断基準値を越えたことに基づいて前記血圧測定手段による血圧測定を起動させる監視血圧値変化判定手段とを備えた血圧監視装置であって、
前記生体の心拍周期の変動から該生体の呼吸周波数と略等しい比較的高周波の周波数成分から成る心拍周期変動高周波成分を抽出する心拍周期変動高周波成分抽出手段と、
前記脈波伝播速度情報を表す値の変動から該生体の呼吸周波数よりも所定割合だけ低い比較的低周波の周波数成分から成る伝播速度情報変動低周波成分を抽出する伝播速度情報変動低周波成分抽出手段と、
前記心拍周期変動高周波成分抽出手段により抽出される心拍周期変動高周波成分と前記伝播速度情報変動低周波成分抽出手段により抽出される伝播速度情報変動低周波成分とのそれぞれの信号強度に基づいて、前記監視血圧値変化判定手段による判定のための判断基準値を修正する判定修正手段と
を、含むことを特徴とする血圧監視装置。
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