JP5405860B2 - 血圧計 - Google Patents

Description

本発明は、中に挿入された被測定者の上腕を圧迫する空気袋と、空気袋に対して空気を給気する加圧手段とを有する血圧計に関する。

健康管理のため日常的に血圧を計測することができるように、家庭用の血圧計が普及しつつある。家庭用の血圧計は、血圧を正確に計測するだけではなく、操作方法が簡単で、廉価且つコンパクトであることが望ましい。

アームイン式の血圧計（例えば、特許文献１参照）では、上腕を挿入して所定のボタン操作をするだけで自動的に血圧を計測することができることから家庭用に好適である。

血圧計における血圧計測方法には主にコロトコフ方式とオシロメトリック方式がある。コロトコフ方式では空気袋にコロトコフ音（以下、Ｋ音ともいう。）を検出するセンサを設け、空気袋の圧力状態とＫ音の発生及び消滅に基づいて血圧値（最高血圧及び最低血圧）を求める。コロトコフ方式は、血圧値を高い精度で求めることができるとともにセンサを上腕に密着させてＫ音を検出することから空気袋の容量の影響がないという特徴があるが、反面、周囲の騒音及び振動の影響を受ける。

オシロメトリック方式は、空気袋の圧力状態と該空気袋の振動脈波の変動状態に基づいて血圧値を求める。オシロメトリック方式では、センサの位置は空気袋に連通している箇所ならどこにでも配置可能であるとともに周囲の騒音や振動の影響が少ないという特徴があるが、反面、空気袋の容量が大きいと圧力変動が生じにくく、計測誤差が大きくなる。すなわち、コロトコフ方式及びオシロメトリック方式はそれぞれ長所と短所を有している。

特許第３８２６９３８号公報

アームイン式の血圧計（すなわち、血圧を測定するために空気袋を上腕に巻き付ける必要のない方式）では、太い上腕に対しても計測可能であるように筒状のハウジングは適度に大径に設定されている。一方、細い上腕に対しても計測が可能であるように内部の空気袋は内径側に向かって十分に膨張可能な構成となっている。

ところが、このように十分な膨張を可能にするためには、空気袋の容量を大きくする必要があり、オシロメトリック方式では計測精度が低下する。このため、空気袋の容量を小さくするために螺旋状の空気袋を巻き取る巻取機構を備える血圧計が実用化されているが、巻取機構の存在により複雑化、大型化及び製品価格の高騰が避けられない。

特許文献１記載の血圧計では、空気袋を２層化し、その間に伸縮可能な円筒状の可撓性部材を設けておき、外層の可撓性部材圧迫用流体袋を膨張させることによって可撓性部材を縮径させ、その後に内層の生体圧迫用空気袋によって生体を圧迫する構成となっている。このような血圧計によれば、空気袋を巻き取る巻取機構が不要であって、比較的簡便で廉価な血圧計が得られる。

しかしながら、特許文献１記載の血圧計では、２層の空気袋の間に設けられた可撓性部材は、外層の可撓性部材圧迫用流体袋によって縮径されるのであって、初期状態においては太い上腕が触れない程度に大径に設定されている。したがって、可撓性部材圧迫用流体袋は可撓性部材を縮径させるだけの圧力が必要である。

また、２層の空気袋を設けることは必ずしも簡便ではなく、組み立て性に劣る。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、より簡便且つ廉価な構成で、計測精度の高い血圧計を提供することを目的とする。

本発明に係る血圧計は、丸められて設けられ、弾性的可撓性により拡径可能な支持帯と、前記支持帯の内側に設けられ、中に挿入された被測定者の上腕を圧迫する空気袋と、前記支持帯が拡径しないようにその一部を固定及び解除する固定手段と、前記空気袋に対して空気を給気する加圧手段とを有し、血圧計測開始の初期時で前記空気袋が非加圧状態のときに、前記支持帯は、中に上腕が挿入されることによって前記空気袋を介して拡径され、その後に前記固定手段によって前記支持帯が固定されることを特徴とする。

このように、中に上腕を挿入することによって支持帯が弾性的に拡径されることから、その状態において空気袋は潰されている。支持帯は固定手段によってそれ以上拡径しないように固定されることから空気袋は僅かに膨張するだけで上腕を圧迫することができるため、該空気袋の容量は小さくて足り、血圧の計測精度が高い。空気袋の巻取機構が不要であり、簡便且つ廉価に構成される。

前記初期時における前記支持帯の内径は、５０ｍｍ〜８０ｍｍであるとよい。

前記支持帯は渦形状に丸められ、外層側の一端がベース体に固定され、前記固定手段は、前記支持帯の重ね合わせ部で固定及び解除するようにしてもよい。重ね合わせ部を固定することにより、支持帯を安定して固定可能になる。

前記固定手段はアクチュエータに連動し、操作者の血圧計測開始操作によって自動的に固定動作をし、血圧計測終了にともなって自動的に解除動作をしてもよい。これにより、簡便な操作性が得られる。

前記固定手段は、進退する１以上の進退部を有し、前記支持帯には、前記進退部が嵌合する孔群が周方向に並設されていてもよい。これにより、簡便に固定手段を自動化することができる。

前記固定手段は、前記支持帯の一部を挟持するクランパであってもよい。

前記アクチュエータは、前記加圧手段によって駆動されてもよい。

本発明に係る血圧計によれば、中に上腕を挿入することによって支持帯が弾性的に拡径されることから、その状態において空気袋は潰されている。支持帯は固定手段によってそれ以上拡径しないように固定されることから空気袋は僅かに膨張するだけで上腕を圧迫することができるため、該空気袋の容量は小さくて足り、血圧の計測精度が高い。空気袋の巻取機構が不要であり、簡便且つ廉価に構成される。

本実施の形態に係る血圧計の斜視図である。 本実施の形態に係る血圧計の正面図である。 本実施の形態における腕帯の分解斜視図である。 支持帯の斜視図である。 展開した状態の空気袋の斜視図である。 展開した状態の空気袋の斜視図である。 上腕を挿入した状態の腕帯の断面正面図である。 本実施の形態における本体のブロック構成図である。 血圧計測の手順を示すフローチャートである。 変形例に係る本体のブロック構成図である。 固定手段にクランパを用いた血圧計の正面図である。

以下、本発明に係る血圧計について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１１を参照しながら説明する。

図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る血圧計１０は、いわゆるアームイン式であって、被測定者の上腕が挿入される腕帯（カフ又はマンシェットとも呼ばれる。）１２と、該腕帯１２を支持する本体（ベース体）１６とを有する。血圧計１０は卓上型であって、商用交流電源又は電池（二次電池を含む。）によって駆動される。図１及び図２では腕帯１２が視認されるように布カバー３８を省略している。

本体１６は、被測定者の上腕が挿入される筒状の挿入部を有するハウジング３０と、腕帯１２に対して空気を給気する加圧手段１８と、被測定者の血圧を計測する制御部２０と、制御部２０によって求められた血圧を表示する表示部２２と、操作ボタン２４とを有する。

ハウジング３０は、例えば、重さが３５０ｇ程度、外径が１４０ｍｍ程度、内径が１３５ｍｍ程度である。ハウジング３０は本体１６（加圧手段１８、制御部２０、表示部２２、操作ボタン２４）と別体であってもよい。

図３に示すように、腕帯１２はハウジング３０の挿入部の内側に配置される。腕帯１２は、軸方向に並列された２つのアクチュエータ３２と、ハウジング３０の挿入部の内側で渦形状に丸められて設けられ、弾性的可撓性により拡径可能な支持帯３４と、支持帯３４の内側に設けられ、中に挿入された被測定者の上腕を圧迫する空気袋３６（エアバッグ又はブラダーとも呼ばれる。）と、これらの部材が露呈されないように覆う柔軟な布カバー３８とを有する。ハウジング３０は、例えば、重さが３５０ｇ程度、外径が１４０ｍｍ程度、内径が１３５ｍｍ程度である。ハウジング３０は本体１６と一体構成であってもよい。布カバー３８は、軸方向及び周方向に伸縮可能なストレッチ素材で形成されている。布カバー３８は、筒形状のカバー本体と、該カバー本体の両端に設けられたリング状の２つのフレームとを有する。

図１及び図２に示すように、腕帯１２は、支持帯３４及び空気袋３６を配置した状態で、更に、ハウジング３０内に布カバー３８を挿入して、ハウジング３０の両端（挿入部の挿入口及び挿出口）に布カバー３８のフレームを嵌合することにより組み立てられている。

アクチュエータ３２は、ソレノイド又はシリンダ等であって、ピン（固定手段、進退部）３２ａを進退させることができる。ピン３２ａの進退方向はハウジング３０を基準とした径方向である。アクチュエータ３２は、ハウジング３０又は本体１６における下部に固定されている。初期状態においてピン３２ａは、弱いばね及び（又は）自重によって縮退している。

空気袋３６は、チューブ１４によって加圧手段１８に接続されており、給気及び排気がなされ、中に挿入された被測定者の上腕を全周にわたって圧迫するように環状になっている。

図４に示すように、支持帯３４は、例えば薄い樹脂板であって、板材としての曲げ方向の弾性的可撓性により拡径可能であるが、可撓性以外には伸びや歪みが生じにくい硬質材である。したがって、支持帯３４は、外部に圧力変動が伝達されたり、圧力変動を減衰させたりすることがない。

支持帯３４は、外力のない状態において渦形状に丸まった形状となっており、血圧計測開始の初期時で空気袋３６が非加圧状態のときに、中に上腕が挿入されることによって空気袋３６を介して拡径される。被測定者の上腕が細いときには僅かに拡径され、太いときには大きく拡径されることになる。

支持帯３４は、太い上腕の場合はもちろん、細い上腕であっても適度に巻き付くことができるように内径Ｄが５０ｍｍ〜８０ｍｍとなるように設定されている。内径が８０ｍｍ以下に設定されていることにより、細い上腕が挿入された場合にも適度に拡径され、該上腕に接触することができ、５０ｍｍ以上に設定されていることにより、太い上腕であっても挿入しやすい。

支持帯３４の外層端３４ａには、ピン３２ａが挿通する２つの孔３７が設けられる。孔３７は、ピン３２ａよりも十分に大きい。また、支持帯３４にはピン３２ａが嵌合する２列の孔群３９が設けられる。孔群３９は、２つのアクチュエータ３２に対応して２列が周方向に並設されており、内層端近傍から周方向に沿って適度な長さだけ延在している。孔群３９における各孔のピッチは適度に狭く設定されている。支持帯３４の外層端３４ａは、ハウジング３０の下端部に固定されている。

以下、腕帯１２及びその構成要素の説明については、上腕が挿入される縦方向をＸ方向、ハウジング３０の周に沿う方向をＹ方向とする。腕帯１２で、被測定者が上腕を挿入したとき、肘に近い側をＸ１側、肩に近い側をＸ２側とする。腕帯１２について上腕の挿入方向を理解しやすくするため、例えばＸ１方向側をやや細くしてもよい。

図５及び図６に示すように、空気袋３６は、樹脂シート４０によって形成されている。樹脂シート４０は、例えば幅１２０ｍｍ程度、長さ４２０ｍｍ程度の透明なウレタンシートである。

樹脂シート４０は、中央部でＹ方向の屈曲線４８において２つ折りにして周囲が溶着されて袋状となり、空気袋３６のベース体を形成する。樹脂シート４０は、端部にノズル５０を有する。ノズル５０は、例えばウレタン塩化ビニールであって、チューブ１４に接続される。樹脂シート４０において、内周側となる部分（図６において屈曲線４８よりもＸ１側）を内周面４０ａとし、外周側となる部分（図６において屈曲線４８よりもＸ２側）を外周面４０ｂとする。内周面４０ａの端部には、外周面４０ｂに対して折り返す折り代４０ｃが設けられている。

図７に示すように腕帯１２では、空気袋３６の外周面４０ｂは支持帯３４の内周面に接し、支持帯３４がアクチュエータ３２によって固定されているときはそれ以上外側に広がることはない。空気袋３６の内周面４０ａは、加圧ポンプ７８から加圧されることによって内側に向かって移動することになり、空気袋３６としては縮径することになる。空気袋３６は空気が供給されることにより、内径側に向かって適度に加圧膨張して上腕の周囲を圧迫することができる。この加圧力は圧力センサ８６（図８参照）の信号に基づいて制御される。

図８に示すように、制御部２０は血圧計１０の全体を統合的に制御する部分であって、ＣＰＵ６０がベースとなって構成されており、Ａ／Ｄ変換器６６と、ポンプドライバ６８と、排気バルブドライバ７０と、ロックドライバ７２と、記憶部７６とを有する。

加圧手段１８は、加圧ポンプ７８、排気バルブ８０及び圧力センサ８６等から構成されている。Ａ／Ｄ変換器６６は、圧力センサ８６のアナログ信号をデジタル値に変換してＣＰＵ６０に供給する。ポンプドライバ６８、排気バルブドライバ７０及びロックドライバ７２は、ＣＰＵ６０の作用下に加圧ポンプ７８、排気バルブ８０及びアクチュエータ３２の制御をする。排気バルブ８０は、空気袋３６の内圧を徐々に減圧可能なように開口度合いの制御が可能である。

記憶部７６は、ＣＰＵ６０のプログラム、変数及び血圧計測値等を記憶する部分であり、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びフラッシュメモリ等を含む。

ＣＰＵ６０は、ソフトウェア処理部として、圧力センサ８６を通して得られた脈波成分に基づいてオシロメトリック方式によって血圧を求める演算部８７と、血圧計測の動作手順を規定するシーケンス部８８と、演算部８７によって求められた血圧値の評価をする結果判断部９０とを有する。

結果判断部９０は、演算部８７によって求められた血圧値の適否を判断し、正常であればその値を表示部２２に表示させる。ここで、正常とは、健康状態のバロメータとしてではなく信号状態の適否であることはもちろんである。結果判断部９０は、演算部８７によって求められた血圧値が正常でないときには、所定のエラー表示をする。

結果判断部９０は、血圧値の適否として、例えば、脈が弱く、脈波の認識が行えず血圧を決定できない状況となっていないかの判断を行えばよい。

シーケンス部８８は、操作ボタン２４の操作に基づいて各部の動作を制御する。概略的には、操作ボタン２４によって血圧計測の開始操作がなされると、加圧ポンプ７８を制御して圧力センサ８６の信号を監視しながら空気袋３６を加圧する。その後、排気バルブ８０を制御して空気袋３６を減圧させる。

シーケンス部８８は、操作ボタン２４の操作を監視し、血圧の計測中において所定の中断操作がなされたときには対応する所定の処理を行う。また、所定の操作に基づいて、脈拍値や過去の計測値等の表示制御を行う。シーケンス部８８は、図９に示す手順の制御を行う。

次に、このように構成される血圧計１０の作用について説明する。血圧計１０は、初期状態では排気バルブ８０は開放され、空気袋３６は非加圧状態である。アクチュエータ３２のピン３２ａは縮退している。

まず、被測定者は図７に示すように腕帯１２に上腕Ａを挿入する。初期時における支持帯３４の内径Ｄは、５０ｍｍ〜８０ｍｍであることから（図７の仮想線参照）、腕帯１２の中に上腕が挿入されることによって、支持帯３４は空気袋３６を介して拡径されることになる。この状態では阻血されることがないように支持帯３４は適度に柔らかい。

また、空気袋３６は支持帯３４と上腕によって挟持され、弾性付勢されており、実質的に体積が０となっている。仮に空気袋３６に空気が多少残っている場合にも排気バルブ８０から排出される。

次いで、被測定者が操作ボタン２４の操作をすることによって制御部２０の作用下に血圧の計測が開始される。

図９のステップＳ１において、排気バルブ８０を閉状態とする。

ステップＳ２において、２つのアクチュエータ３２から各ピン３２ａを突出させて支持帯３４における内層側の孔群３９のいずれかの孔に挿入し、支持帯３４がそれ以上拡径しないように固定する。支持帯３４の拡径状態によってはピン３２ａが孔群３９のいずれの孔にも挿入されない場合もあるが、上腕を多少動かすことにより、又は後のステップＳ３で空気袋３６が膨張することによりピン３２ａはいずれかの孔に挿入される。

ステップＳ３において、加圧ポンプ７８を駆動して空気袋３６に給気する。

ステップＳ４において、制御部２０は圧力センサ８６の信号により空気袋３６及びチューブ１４に加わる内圧を監視する。

ステップＳ５において、内圧を監視しながら空気袋３６への加圧の終了判断を行う。すなわち、空気袋３６が膨張しようとすると支持帯３４との間には隙間がほとんどないことから内圧は即時に上昇するので、所定の阻血圧力まで上昇したことを確認しステップＳ６へ移る。空気袋３６への加圧を継続するときにはステップＳ４へ戻る。

このように、空気袋３６は支持帯３４によって軽くつぶされた状態から膨張をするのでその膨張量は十分に小さく、空気袋３６は小容量でよい。

ステップＳ６において、加圧ポンプ７８による加圧を終了する。

ステップＳ７において、排気バルブ８０を適度に開き、該空気袋３６を２〜５ｍｍＨｇ／ｓｅｃ程度に減圧する。安定した計測状態を得るために、空気袋３６は略定速の減圧とする。

ステップＳ８において、演算部８７は圧力センサ８６から得られる脈波の大きさを検出する。このとき、空気袋３６は十分に小容量であって、動脈が開いて脈波が発生するときには、該脈波は圧力センサ８６に伝達されやすい。

ステップＳ９において、演算部８７は、脈波振幅が急激に増大したことに基づいて、最高血圧値を仮に決定する。脈波が発生しない又は十分に小さいときにはステップＳ８へ戻る。

脈波振幅は更に増大していきピークをむかえる。この圧力は平均血圧である。以降、脈波振幅は減少していくがある圧力になると急激に脈波振幅が減少する。

ステップＳ１０において、演算部８７は、脈波が急激に減少することに基づいて、最低血圧値を仮に決定する。脈波が減少していないときにはステップＳ８へ戻る。

ステップＳ１１において、排気バルブ８０を開き、空気袋３６から排気し、内圧を０にする。空気袋３６は支持帯３４によって弾性的に押圧され迅速な排気が可能である。

ステップＳ１２において、各ピン３２ａを縮退させて支持帯３４における内層側の孔群３９の孔から抜く。これにより支持帯３４は開放され、被測定者は腕帯１２から上腕を抜くことができる。

このように、支持帯３４をピン３２ａによって固定及び開放するのは、排気バルブ８０の全閉タイミング（ステップＳ１、Ｓ２）及び開放タイミング（ステップＳ１１、Ｓ１２）に合わせるとよい。

ステップＳ１３において、結果判断部９０がステップＳ９及びＳ１０で仮に求められた最高血圧値及び最低血圧値の適否を判断する。

ステップＳ１４において、求められた最高血圧値及び最低血圧値を表示部２２にｍｍＨｇ又はＰａ単位で表示する。表示部２２には脈拍、脈圧等の付帯情報を表示させてもよい。異常がある場合には所定のエラー表示をする。

このように、本実施の形態に係る血圧計１０によれば、血圧計測開始の初期時で空気袋３６が非加圧状態のときに、支持帯３４は中に上腕が挿入されることによって空気袋３６を介して拡径される。これにより、その状態において支持帯３４が単独で上腕を軽く圧迫していることになり、空気袋３６は支持帯３４によって挟持されていることから、その後の膨張量は小さくて済み、容量を低減して圧力センサ８６の信号を検出しやすく、計測精度が高い。阻血手段は１つの空気袋３６で足り、簡便で、組み立て性に優れる。

血圧計１０は、空気袋３６を巻き取る巻取機構が不要であって、簡便且つ廉価である。

支持帯３４は渦形状に丸められ、外層端３４ａが本体１６に固定され、アクチュエータ３２は、支持帯３４の重ね合わせ部で固定及び解除する。このように支持帯３４の重ね合わせ部を固定することにより、該支持帯３４を安定して固定可能になる。

ピン３２ａはアクチュエータ３２に連動し、操作者の血圧計測開始操作によって自動的に固定動作をし、血圧計測終了にともなって自動的に解除動作をすることから、簡便な操作性が得られる。

支持帯３４の固定手段としてのピン３２ａは、孔群３９のいずれかの孔に嵌合することにより簡便且つ確実に固定が可能であり、自動化が容易である。ピン３２ａ及び孔群３９はＸ方向に離れて一対設けられており、支持帯３４を安定して固定することができる。

アクチュエータ３２はロックドライバ７２によって電気的に制御されるものとしたが、例えば、図１０に示すように、加圧ポンプ７８によって空気圧駆動されるようにしてもよい。これにより構造が簡便になるとともに制御手順が簡素化される。つまり、ＣＰＵ６０及びシーケンス部８８としては、アクチュエータ３２を駆動するための独立的な信号を発生させる必要はなく、加圧ポンプ７８の駆動によってピン３２ａを突出させ、排気バルブ８０を開放することによって縮退させることができる。

支持帯３４の固定手段としてはピン３２ａに限らず、図１１に示すように、支持帯３４の重ね合わせ部を挟持するクランパ９２を用いてもよい。この場合、支持帯３４の重ね合わせ部の対向面にはそれぞれＸ方向に延在する多数の筋を設けておき、周方向のずれを防止するとよい。クランパ９２はアクチュエータ３２で駆動し、前記のピン３２ａとは逆動作にするとよい。支持帯３４の固定手段は、レバー操作等によるマニュアル式であってもよい。

本発明に係る血圧計は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…血圧計 １２…腕帯
１４…チューブ １６…本体
１８…加圧手段 ２０…制御部
３２…アクチュエータ ３２ａ…ピン（固定手段）
３４…支持帯 ３４ａ…外層端
３６…空気袋 ３９…孔群
７８…加圧ポンプ ８０…排気バルブ
８６…圧力センサ ９２…クランパ（固定手段）

Claims (7)

1. 丸められて設けられ、弾性的可撓性により拡径可能な支持帯と、
   前記支持帯の内側に設けられ、中に挿入された被測定者の上腕を圧迫する空気袋と、
   前記支持帯が拡径しないようにその一部を固定及び解除する固定手段と、
   前記空気袋に対して空気を給気する加圧手段と、
   を有し、
   前記支持帯は、血圧計測開始の初期時で前記空気袋が非加圧状態のときに、中に上腕が挿入されることによって前記空気袋を介して拡径され、
   前記固定手段は、操作者の血圧計測開始操作に基づき前記支持帯を自動的に固定し、血圧計測終了にともなって前記支持帯の固定を自動的に解除するアクチュエータを有することを特徴とする血圧計。
2. 請求項１記載の血圧計において、
   前記初期時における前記支持帯の内径は、５０ｍｍ〜８０ｍｍであることを特徴とする血圧計。
3. 請求項１又は２記載の血圧計において、
   前記支持帯は渦形状に丸められ、外層側の一端がベース体に固定され、
   前記固定手段は、前記支持帯の重ね合わせ部で固定及び解除することを特徴とする血圧計。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の血圧計において、
   前記加圧手段は、閉状態で前記空気袋からの空気の排出を規制し、開放状態で前記空気袋からの空気の排出を許容する排気バルブを有し、
   前記アクチュエータは、前記排気バルブの閉塞に基づき前記支持帯を固定し、前記排気バルブの開放に基づき前記支持帯の固定を解除することを特徴とする血圧計。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の血圧計において、
   前記アクチュエータは、進退する１以上の進退部を有し、
   前記支持帯には、前記進退部が嵌合する孔群が周方向に並設されていることを特徴とする血圧計。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の血圧計において、
   前記アクチュエータは、前記支持帯の一部を挟持するクランパを有することを特徴とする血圧計。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の血圧計において、
   前記アクチュエータは、前記加圧手段によって駆動されることを特徴とする血圧計。

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