JP5107535B2 - 血圧測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、血圧測定装置に関し、特に阻血用カフを用いるオシロメトリツク方式を用いて非観血血圧測定を行う血圧測定装置に関する。

従来のオシロメトリック方式の血圧計によれば、収縮期血圧以上の高い圧力まで阻血用カフの圧力を徐々に上昇させるか、または収縮期血圧より高い圧力より下降させながら阻血カフの下に位置した動脈の容積変化に基づいて、カフ圧力の振動を検出し、振動の振幅変化により血圧を決定していた。

このような阻血用カフを用いた血圧測定法における収縮期血圧の求め方は阻血用カフの圧力を動脈内の最高圧力である収縮期血圧以上に上げることで、動脈の血流が止まる一方で、下げることで血流は流れる現象を検出して求めている。

これに対して、現在広く普及しているコロトコフ方式(聴診法)によれば、収縮期血圧以上に阻血用カフの圧力を上げて一度血流を止めた後に、徐々に阻血用カフの圧力を降下させ、血流の再開するタイミングで発生するコロトコフ音を阻血用カフの下流側で検出することにより収縮期血圧値（最高血圧値）を求めるものである。

上記のオシロメトリツク方式は、血流が再開する現象を、阻血用カフ下の動脈容積変化に基づく阻血用カフの圧力振動として捕らえる方法である。このため、オシロメトリック方式は、コロトコフ方式との比較においてコロトコフ音の検出を行うためのセンサー(含む聴診器)が不要となる。

聴診法では血圧測定時に発生するノイズ(カフ布、カフチューブの擦過音、振動)は、ノイズの周波数成分がコロトコフ音の周波数成分に近いことから誤検出されやすい欠点を有する。これに対してオシロメトリツク方式の測定時における圧力変動の周波数成分は低い。また、血圧測定時に発生するノイズ周波数と大きく乖離しているために、ノイズの影響を受けず、また被測定部位となる動脈に対するカフ装着時の位置ずれがあっても測定可能な方法であることから、主に自動血圧計用として用いられている。

しかしながら、オシロメトリツク方式には阻血用カフに用いられるリバロッチカフの血管圧迫特性に起因する収縮期血圧（最大血圧値）の検出に問題がある。すなわち、リバロッチカフは幅方向の中央部ではカフ圧力を反映した圧迫力を得ることができるが、中央部よりズレるとカフ圧を反映した圧迫力が得られず、中央部からカフの端部方向に圧迫力が徐々に減少してしまい、端部ではゼロとなる特性を示す。

このような特性により、まさに収縮期血圧を測定しようとするタイミングでの阻血用カフのカフ圧力が、収縮期血圧に近くやや高い状態の時に、血流はカフの中央部で止められていることになる。この結果、血流は心臓の拍動に同期して、阻血用カフの上流部から阻血用カフの中央部まで侵入しては戻される現象が生じる。この現象によって、収縮期血圧の検出ターゲットとなるカフの下流側（前腕側）への血流の再開現象を検出するために用いられる脈波の発生する以前から既に脈波が検出されてしまう。

また、阻血用カフのカフ圧力が収縮期血圧以下になり、血流が再開するとこの血流による容積変化が、阻血用カフ下の中央部から下流側で発生するが、この容積変化は、阻血用カフ圧力が動脈圧よりわずかに低い状態であるため、血管がわずかな時間の間、開いた後にすぐに閉じてしまう。この時の阻血用カフ下の下流側の容積変化は上流側の容積変化に比較すると非常に小さい。

オシロメトリック方式で検出される脈波は、上述の阻血用カフ下の上流側の容積変化と下流側の容積変化が重なった容積変化に基づいているので、脈波より血流再開に基づく変化のみを選択して検出することは、特に血流量が小さい場合には非常に困難になる。以上が、オシロメトリック方式がコロトコフ方式に較べて、収縮期血圧の測定におけるS/N比の悪化を招く原因となっている。

上述のように血流の再開による変化で検出が困難な場合がある。そこで、従来より、以下の対策を図っている。阻血用カフの圧力を収縮期血圧からさらに下降させていくと心臓の拍動周期の内、動脈圧が阻血用カフの圧力より高くなる時間が長くなることによる阻血用カフ下の下流側の容積変化の増加により、徐々に脈波の振幅が大きくなる。

また、鬱血の度合いにもよるが、阻血用カフより末梢部位の血管内圧が阻血用カフ圧より大きくなると、末梢からの圧反射が発生し、この反射によりあるカフ圧から脈波が急に大きくなる。さらに阻血カフ圧の減圧が進むと、阻血用カフの内圧よりも末梢部位の血管内圧が大きくなる時間が長くなり、血管が閉じている時間が無くなる寸前では、阻血用カフの上流部位と末梢部の血管が同時に全開となり脈波の振幅が最大となる。

このときの容積変化は、収縮期血圧測定時のタイミングにおける阻血用カフ下の容積変化は主に阻血用カフ下の血管容積の50%に相当するカフ中心部より上流側の変化であるので、収縮期血圧測定時脈波振幅の約2倍になる。これを利用して、最大脈波振幅の約５０％の脈波振幅になるタイミングを収縮期血圧とする方法を採用している。

しかしながら、この割合は、カフの巻き方による阻血用カフ下の脈波形成に寄与する上流部、下流部の容積のアンバランス、カフのコンプライアンスの差、末梢部位の血管内圧の上昇の程度、タイミングの影響を受ける。また、この末梢部位の血管内圧の上昇には、血圧測定の繰り返し時間の短さによる鬱血の程度が影響するが、主として生体の個体差である血圧値、末梢循環の程度、末梢側の血管コンプライアンスが影響している。

これらの問題解決を図るためにダブルカフ方式が考案されている。このダブルカフ方式は、血管の圧迫に用いる阻血用カフと、阻血用カフ下の中央部において脈波のみを検出する検出用カフを阻血機能とは分離して設けた方式である。このダブルカフ方式によれば、オシロメトリック方式で問題となる上記の収縮期血圧測定時の阻血用カフ下の上流側の容積変化に基づく脈波の影響を軽減でき、収縮期血圧の決定の目安になる阻血用カフ下の下流側の容積変化をS/N比良く検出することができる。（特許文献１）
しかし、収縮期血圧の検出タイミングでは、阻血用カフ下の上流側に侵入する血流は脈波検出用カフのすぐそばまで侵入する場合があり、これを脈波検出用カフが検出し、また、脈波検出用カフを阻血用カフ下に設けているので、阻血用カフで検出された阻血用カフ下の上流側の容積変化に基づくカフの振動が接している脈波検出用カフに顕著に伝わる現象が見られる場合もあり、収縮期血圧の測定のS/N比を悪化させることがあった。

そこで、阻血用カフにて血管が圧閉されている時に脈波検出用カフヘの上流側から侵入してくる血流を近づけないように、脈波検出用カフの圧迫性能を上げるためのバッキングを設置し、脈波検出用カフと阻血用カフの間に阻血用カフからの伝達脈波をダンピングするための緩衝材を設置し、さらに阻血用カフ下の上流側に脈波をダンピングするための緩衝材を設ける提案もなされている。（特許文献２）
しかしながら、この提案によれば、脈波検出用カフの圧迫力の向上をできるが、阻血ポイントを脈波検出用カフから離す程度にも限界がある。また、使用部材のダンピング特性にも限界があるので、脈波の比較的高い周波数成分の減衰は行うことができるが低い成分までは十分に減衰することができない場合もあった。このため、収縮期血圧をS/N比良く検出することができない場合があった。
特開２００４−１９５０５６号公報 特開２００４−３２１２５１号公報

したがって、本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、オシロメトリック方式による脈波検出用カフに対する阻血用カフの上流部の容積変化の影響をより効果的に排除することで、収縮期血圧の検出のためのS/N比を向上することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明にかかる血圧測定装置は、以下のような構成を備える。即ち、
血圧測定部位に装着されるカフ本体と、
前記カフ本体の加圧及び減圧を制御する本体部と、を備える血圧測定装置であって、
前記カフ本体は、
血圧測定部位の動脈を圧迫する阻血用カフと、
前記阻血用カフの下方の略中央部よりも心臓側に配置されるサブカフと、
前記阻血用カフと前記サブカフに対して分岐接続される配管と、
前記配管と前記サブカフとの間に接続される流体抵抗器と、
前記配管と前記サブカフとの間において、前記流体抵抗器と並列に接続される逆止弁と、を備え、
前記本体部は、
前記配管と接続されるカフ圧検出部と、
前記配管を介して前記阻血用カフ及び前記サブカフの加圧を行う加圧手段と、
前記配管を介して前記阻血用カフ及び前記サブカフの減圧を行う減圧制御部と、
前記カフ圧検出部に電気的に接続され、前記カフ圧検出部の検出カフ圧信号より、検出脈波信号を検出する脈波検出部と、
前記減圧制御部による減圧過程において、前記脈波検出部において検出された検出脈波信号と、前記カフ圧力検出部の検出カフ圧信号と、に基づき血圧値を決定する血圧検出部と、
前記血圧検出部からの血圧値を表示する血圧表示部と、を備え、
前記逆止弁は、前記加圧手段が収縮期血圧よりも高い圧力まで加圧を行う場合に開状態となり、前記加圧手段による加圧が停止した場合に閉状態となるよう制御されることを特徴とする。

また、前記阻血用カフと前記サブカフとの間にバッキング材を含む第１の裏打部材を配置したことを特徴としている。

また、前記阻血用カフと前記カフ本体との間にバッキング材を含む第２の裏打部材を配置したことを特徴としている。

ここで、さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。

本発明によれば、阻血カフに用いられるリバロッチカフの欠点である圧迫圧のカフ中央部よりカフ端に向けて生じる圧迫圧力の減少変化を無くすことができる。具体的には、阻血カフと同じ圧力を加えたサブカフの圧迫力で補強し、収縮期血圧測定のタイミングにおいて、阻血カフ下の上流部に血液が流入することを阻止し、また、阻血用カフの上流側から阻血用カフの中央部に向けて流入する血液により発生される容積変化をサブカフでガードし、さらにサブカフに接続された流体抵抗器により適度に減衰させて、阻血用カフに容積変化が伝わることを防止し、血流再開に基づいた阻血カフ下の下流側の容積変化による脈波変化のみをS/N比を向上させて精度よく検出することが可能となる。

以下に、本発明の実施形態について添付の図面を参照して説明すると、図１は本発明の一実施形態の血圧測定装置を示すブロック図である。

本図の実施形態によれば、脈波を検出する血圧測定用カフ１００（以下、カフと言う）は、血圧測定部位となる腕上に装着されるカフ本体となるカフ布５と、血圧測定部位の動脈Ｋを圧迫する阻血用カフ１と、この阻血用カフ１の下方の略中央部よりも心臓Ｈ側に配置されるサブカフ３とを備えている。また、阻血用カフ１とサブカフ３に対して分岐部６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを介して図示のように接続される配管６を設けており、この配管６の分岐部６ｂ、６ｄの間にオリフィスなどの流体抵抗器１１が接続されている。

サブカフ３は、阻血用カフ１の上流側の端と阻血用カフの中央部位との間に位置できるように、生体に接する側に配置されている。このサブカフ３は、図示の大きさに限定されず、阻血用カフの中央部より上流側（心臓側）において阻血用カフ１の図中の左側に一部がはみ出るようにしても良く、また阻血用カフ１と同じ上下方向の全長を備えていても良い。

図１に図示される血圧測定装置は、装置本体１０と血圧測定部位に装着されるカフ１００とから構成されている。

このカフ１００は、図示のようにカフ上流部を血圧測定部位の動脈の血流が流れ込む心臓左室側になるようにして装着される。このカフ１００は、阻血用カフ１と上記の流体抵抗器１１を介して接続されたサブカフ３とをカフ全体を包むカフ布５に設けて構成されており、カフ１００を血圧測定部に巻き付けたあとに固定するための面ファスナー（不図示）を有している。また、このカフ１００は、阻血用カフ１の生体に接する面と反対の側のカフ布５とカフの間に後述するバッキング材からなる裏打部材を設置する場合もある。

一方、配管６の分岐部６ｂ、６ｄからは配管７がさらに接続される場合があり、この配管７に対して流体抵抗器１１と並列に接続される逆止弁２１を接続することで、カフ１００の加圧時において逆止弁２１により流体抵抗器１１をバイパスしてサブカフ３を短時間内に加圧可能にしている。

このように加圧可能にすることで、例えば被血圧測定者の腕のサイズが大きくなり、サブカフの容積を大きく設定しなければならない場合に、流体抵抗器１１を介して加圧するとサブカフ３が十分に膨らまなくなることを防止できるように構成されている。

カフ１００と本体１０との間はコネクタ３８で着脱可能に接続されているが、一体配管としてもよい。

サブカフ３で検出される脈波を消去するために、阻血用カフ１とサブカフ３の間には流体抵抗器１１が図示のように接続されている。なお、サブカフ３の容量Ｂは、阻血用カフ１の容量をＡｍｌとして最大（Ａ／２）ｍｌとすることで収縮期血圧の測定のＳ／Ｎ比が向上する。

一方、カフ１００の配管７にはポンプ１８からの空気圧を制御する加圧制御部１９と、減圧の排気制御を行う減圧制御部２０とが図示のように配管されている。

また配管７は、圧力センサを備えたカフ圧検出部１３に接続されており、このカフ圧検出部１３の出力から、この出力に重畳している脈波を検出する脈波検出部１４に対して電気信号を送り、カフ圧力検出部１３からの検出カフ圧信号と脈波検出部１４からの検出脈波信号に基づき血圧検出部１５で血圧値が決定され、決定された血圧値を液晶表示装置などを備えた血圧表示部１６で表示するように構成されている。

また、本体１０は、バッテリーなどの電源部１７を備えており、上記のポンプおよび各制御部の制御を司るとともに、コンピュータにより読取り可能な各種制御プログラムを記憶したＲＯＭ，ＲＡＭ等を含むＣＰＵへの電源供給を行うようにしている。

ここで、流体抵抗器１１、逆止弁２１は双方またはいずれか一方を本体１０内に配設して、サブカフ３と別配管を介して接続することで、カフ１００の小型軽量化を図るようにしても良い。なお、上記の各検出部１３、１４、１５と表示部１６と、制御部１９、２０は不図示のＣＰＵ７０に内蔵されており、所定プログラムを実行可能にしている。

続いて図２（ａ）は、カフ１００を幅方向に破断し測定部位に装着した後の断面図である。また、図２（ｂ）は動作説明のための拡大配管図である。

図２（ａ）において、サブカフ３の圧迫特性を高めるために、阻血用カフ１とサブカフ３との間にバッキング材を含む第１の裏打部材３０が配置されている。また、阻血用カフ１とカフ布５との間にバッキング材を含む第２の裏打部材４０が配置されている。

図２（ａ）において、阻血カフ１と同じ圧力でサブカフ３が補強され、収縮期血圧測定のタイミングにおいて、阻血カフ１下の上流部に血液Ｋ１が流入することを阻止し、また、阻血用カフの上流側から阻血用カフの中央部に向けて流入する血液Ｋ１により発生される容積変化をサブカフ３でガードし、さらにサブカフ３に接続された流体抵抗器により適度に減衰させて、阻血用カフ１に容積変化が伝わることを防止できるので、血流再開に基づいた阻血カフ１下の下流側の容積変化による脈波変化のみをS/N比を向上させて精度よく検出することが可能になった。

以上のように構成されるカフ１００は各種の血圧測定装置に使用できるが、例えば図１に図示の血圧測定装置によれば、記憶された制御プログラムをコンピュータで読み出し、図３の血圧測定ルーチンのフローチャートのように動作することができる。

まず、血圧装置が起動されるとステップＳ１において加圧制御部により加圧が開始されて、図２（ｂ）において破線図示の矢印方向に加圧が行われて、ステップＳ２に進む。このステップＳ２では、予想される収縮期血圧より高い２０〜３０ｍｍＨｇ分以上を設定圧として、阻血用カフ１の圧力が設定圧力に到ったかをカフ圧力検出部の信号によりチェックし、設定圧力になるまで実行する。阻血用のカフ１の圧力が設定圧になったら加圧制御部は、ステップＳ３において加圧を停止する。ここで、上記の逆止弁２１として電磁弁を用いる場合には、ステップＳ１で開放動作を行い、ステップＳ３で停止動作に同期した閉動作が行われる。

続いてステップＳ４に進み、減圧制御部によりカフ圧力検出部からの信号を用いて、減圧速度が２〜３ｍｍＨｇ/秒になるように、図２（ｂ）において実線図示の矢印方向の減圧が開始される。これに続いてステップＳ５において、カフ圧力検出部からの信号より脈波の検出を開始する。脈波検出部で検出された脈波信号は血圧検出部内の記憶部に送られカフ圧と脈波振幅を一組にして記憶を行う。ステップＳ６において、血圧検出部では、脈波振幅の最大値の検出を行い、脈波振幅が連続して減少することを検出し減少を開始する一つ前の脈波を脈波最大値として検出する。

続いて、ステップＳ７に進み、血圧検出部にて脈波最大値の６０％以下になる脈波の検出を行い、その時のカフ圧力を拡張期血圧（最小血圧値）として決定する。拡張期血圧が決定されるとステップＳ８に進み、減圧制御部により急速排気される。そしてステップＳ９において、血圧検出部で記億されたカフ圧力と脈波振幅が一組になっているデータから、減圧開始してから最初に脈波振幅が50%以上、急に大きくなる変化を検出して、振幅が急に大きくなった脈波の圧力値を収縮期血圧として決定する。このようにして決定されるとステップＳ１０で、収縮期血圧値と拡張期血圧値の血圧表示部に表示して、一連の血圧計測動作を終了する。

図４は、血圧決定部に記憶された脈波振幅とカフ圧を時系列に表示したものである。（ａ）は、サブカフを用いない場合の検出脈波振幅変化を示し、（ｂ）は本発明のサブカフを用いた場合の検出脈波振幅変化を示す。

図示のように図４（ａ）の波形と比較して、図４（ｂ）の波形は、収縮期血圧検出タイミングの脈波振幅変化が明瞭である。

以上のように、阻血用カフ圧力が収縮期血圧より高い圧力の時でも、阻血用カフのカフ下上流部に侵入する血流をサブカフにより阻止できるので、血流再開により発生する脈波変化をＳ／Ｎ比の良い状態で検出することが可能となり、収縮血圧値の決定精度を向上することができた。

本発明の一実施形態の血圧測定装置を示すブロック図である。 （ａ）は、図１のカフ１００の断面図、（ｂ）は拡大配管図である。 図１の血圧測定装置の動作説明フローチャートである。 （ａ）は、サブカフを用いない場合の検出脈波振幅変化、（ｂ）は本発明のサブカフを用いた場合の検出脈波振幅変化について、血圧決定部に記憶された脈波振幅とカフ圧を時系列に表示した図表である。

符号の説明

１ 阻血用カフ
３ サブカフ
５ カフ布
６、７ 配管
１１ 流体抵抗器
２１ 逆止弁
１０ 本体
１００ カフ（血圧測定用カフ）

Claims (3)

1. 血圧測定部位に装着されるカフ本体と、
   前記カフ本体の加圧及び減圧を制御する本体部と、を備える血圧測定装置であって、
   前記カフ本体は、
   血圧測定部位の動脈を圧迫する阻血用カフと、
   前記阻血用カフの下方の略中央部よりも心臓側に配置されるサブカフと、
   前記阻血用カフと前記サブカフに対して分岐接続される配管と、
   前記配管と前記サブカフとの間に接続される流体抵抗器と、
   前記配管と前記サブカフとの間において、前記流体抵抗器と並列に接続される逆止弁と、を備え、
   前記本体部は、
   前記配管と接続されるカフ圧検出部と、
   前記配管を介して前記阻血用カフ及び前記サブカフの加圧を行う加圧手段と、
   前記配管を介して前記阻血用カフ及び前記サブカフの減圧を行う減圧制御部と、
   前記カフ圧検出部に電気的に接続され、前記カフ圧検出部の検出カフ圧信号より、検出脈波信号を検出する脈波検出部と、
   前記減圧制御部による減圧過程において、前記脈波検出部において検出された検出脈波信号と、前記カフ圧力検出部の検出カフ圧信号と、に基づき血圧値を決定する血圧検出部と、
   前記血圧検出部からの血圧値を表示する血圧表示部と、を備え、
   前記逆止弁は、前記加圧手段が収縮期血圧よりも高い圧力まで加圧を行う場合に開状態となり、前記加圧手段による加圧が停止した場合に閉状態となるよう制御されることを特徴とする血圧測定装置。
2. 前記阻血用カフと前記サブカフとの間にバッキング材を含む第１の裏打部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の血圧測定装置。
3. 前記阻血用カフと前記カフ本体との間にバッキング材を含む第２の裏打部材を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の血圧測定装置。

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