JP6548493B2 - 血圧測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、カフを用いて被検者の血圧を測定する血圧測定装置に関する。

この種の血圧測定においては、成人、小児、新生児といった被検者区分に応じて異なる容積のカフが用いられる。被検者区分が異なると、血圧測定に適したカフの内圧も異なる。一般に、新生児用カフに適した当該内圧の値よりも、小児用カフに適した当該内圧の値は高く、成人用カフに適した当該内圧の値はより高い。したがって、新生児用カフの内圧が成人用カフに適した値とされる事態は回避されねばならない。

上記に鑑みて、被検者区分やカフ種別に応じたカフ内圧の目標値が設定される。例えば、新生児の場合におけるカフ内圧の最大値は、１５０ｍｍＨｇとされている（非特許文献１を参照）。特許文献１に記載された装置においては、カフの内圧を監視しつつ、当該目標値を超えないように加圧動作を停止あるいは抑制する制御が行なわれる。

米国特許第４９６９４６６号明細書

ＩＥＣ ８０６０１−２−３０（特に２０１．１２．１．１０４を参照）

ポンプ等の加圧機構による加圧動作を停止または抑制しても、機構や空気の慣性により、カフ内圧の上昇は即時に停止しない。そこで、カフ内圧が目標値に到達するタイミングを予測し、当該タイミングより前に加圧動作の停止または抑制を行なう必要がある。例えば、加圧過程においてカフ内圧の上昇速度をリアルタイムに測定することにより、当該測定値に基づいて目標値に到達するタイミングを予測できる。

そのような予測が成立するためには、加圧過程におけるカフ内圧の時間変化（加圧速度）が線形である必要がある。しかしながら、当該変化が非線形の場合がある。そのような場合、カフ内圧が目標値に達するタイミングの予測が難しくなる。適切なタイミングに先んじて加圧動作の停止または抑制が行なわれると、収縮期血圧が比較的高い被検者の血圧を適切に測定できない場合がある。適切なタイミングに遅れて加圧動作の停止または抑制が行なわれると、過剰加圧の問題を生じる場合がある。

本発明は、カフ内圧の加圧制御の正確性が改善された血圧測定装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明がとりうる一態様は、カフを用いて被検者の血圧を測定する血圧測定装置であって、
カフに連通するチューブが接続される接続部と、
前記接続部に連通している通気路と、
前記通気路を通じた前記カフへの送気と、前記通気路を通じた排気の少なくとも一方を実行することにより、前記カフの内圧を上昇または低下させる加減圧部と、
前記加減圧部に前記排気を実行させつつ前記送気を開始させ、前記内圧を過渡状態から定常状態、または定常状態から過渡状態にする第一制御部と、
前記内圧が過渡状態を経て定常状態に遷移しているかを判定する判定部と、
前記判定部の判定に基づいて、前記加減圧部に前記送気を継続させつつ前記排気を抑制または停止させる第二制御部と、
を備えている。

このような構成によれば、第二制御部による加圧動作に先立ち、通気路とチューブを含む流路内の圧力が一定になるように、第一制御部が加減圧部の動作を制御する。これにより、カフの内圧の変化が線形的になり、カフの内圧が目標値に達するタイミングの予測が容易となる。結果として、適切なタイミングで加圧動作の停止または抑制を行なうことができ、加圧目標値に対する加圧制御結果の誤差が軽減される。したがって、カフ内圧の加圧制御の正確性が改善された血圧測定装置を提供できる。

一実施形態に係る血圧測定装置の機能構成を示す図である。 上記の血圧測定装置により行なわれる制御を説明するための図である。

図１は、一実施形態に係る血圧測定装置１の機能構成を示している。血圧測定装置１は、カフ２０を用いて被検者の血圧を測定する装置である。血圧測定装置１は、接続部２、通気路３、加減圧部４、第一制御部５、判定部６、および第二制御部７を備えている。接続部２には、カフ２０に連通するチューブ３０が接続される。

通気路３は、接続部２と加減圧部４に連通している。加減圧部４は、通気路３を通じたカフ２０への送気と通気路３を通じた排気の少なくとも一方を実行することにより、カフ２０の内圧を上昇または低下させるように構成されている。

具体的には、加減圧部４は、ポンプ機能とバルブ機能を含んでいる。ポンプ機能は、通気路３を介してカフ２０に空気を送り込むことにより、カフ２０の内圧を上昇させる。バルブ機能は、通気路３と外気の連通を形成または解除する。ポンプ機能の非動作時において通気路１０と外気が連通されると、カフ２０の内圧は低下する。ポンプ機能の動作時において通気路３と外気が連通されると、カフ２０の上昇速度が低下する。ポンプ機能とバルブ機能は、それぞれ独立したポンプ装置とバルブ装置によって実現されうる。加減圧部４は、両機能を備える単一の装置により実現されてもよい。

第一制御部５は、加減圧部４の動作を制御してカフ２０の内圧を過渡状態から定常状態、または定常状態から過渡状態にするように構成されている。過渡状態とは、カフ２０の内圧の値が経時的に変化している状態を意味する。定常状態とは、カフ２０の内圧の値に実質的な経時的変化が見られない状態を意味する。上述のように、カフ２０の内圧の加減は、ポンプ機能とバルブ機能を適宜に組み合わせることにより実現できる。第一制御部５は、加減圧部４におけるポンプ機能とバルブ機能の寄与率を調節することにより、カフ２０の内圧を過渡状態または定常状態にするように構成されている。

カフの内圧が目標値に達するタイミングの予測を難しくする原因として、カフの内圧の時間変化が非線形となる場合があることを先に述べた。発明者らは、検討を重ねた結果、加圧動作の開始直後は通気路３とチューブ３０を含む流路内の圧力が一定になりにくく、これがカフの内圧の時間変化を非線形にしていることを突き止めた。換言すると、流路内の圧力が一定とされた状態で加圧動作を実行すれば、カフの内圧の時間変化を線形にできる旨が見出された。

本実施形態においては、第一制御部５は、加減圧部４に排気を実行させつつ送気を開始させるように構成されている。このような加圧動作を行なうことにより、カフ２０の内圧を比較的低い値に維持しつつ、通気路３とチューブ３０を含む流路内の圧力を一定にできる。このとき、カフ２０の内圧は、過渡状態を経て定常状態に遷移する。

図２は、血圧測定装置１によって実現されるカフ２０の内圧の経時的変化を示している。実線は、カフ２０が比較的小さい新生児用カフの場合における内圧変化特性Ｐ１を示している。破線は、カフ２０が比較的大きい新生児用カフの場合における内圧変化特性Ｐ２を示している。一点鎖線は、カフ２０が比較的小さい成人用カフの場合における内圧変化特性Ｐ３を示している。二点鎖線は、カフ２０が比較的大きい成人用カフの場合における内圧変化特性Ｐ４を示している。

時刻０において加減圧部４による加圧が開始されると、やや遅れてカフ２０の内圧が上昇を始める。すなわち、カフ２０の内圧が過渡状態に遷移する。内圧変化特性Ｐ１の場合、時刻ｔ１において過渡状態から定常状態に遷移したとみなせる。同様に、内圧変化特性Ｐ２の場合は時刻ｔ２において、内圧変化特性Ｐ３の場合は時刻ｔ３において、内圧変化特性Ｐ４の場合は時刻ｔ４において、過渡状態から定常状態に遷移したとみなせる。

判定部６は、カフ２０の内圧が過渡状態を経て定常状態に遷移しているかを判定するように構成されている。

第二制御部７は、判定部６によるカフ２０の内圧が過渡状態を経て定常状態に遷移しているとの判定に基づいて、加減圧部４に送気を継続させつつ排気を抑制または停止させるように構成されている。具体的には、加減圧部４のポンプ機能により実現される送気機能に対してバルブ機能により実現される排気機能を相対的に低くすることにより、カフ２０の内圧は、血圧測定のための上昇を開始する。加減圧部４による送気は維持されるため、血圧測定用の加圧過程へのシームレスな移行がなされうる。したがって、より迅速な血圧測定が可能になる。

図２の右側に示される各内圧変化特性Ｐ１〜Ｐ４より明らかなように、カフ２０の内圧の変化は、線形的である。第二制御部７による加圧動作に先立ち、通気路３とチューブ３０を含む流路内の圧力が一定になるように、第一制御部５が加減圧部４の動作を制御しているからである。これにより、カフ２０の内圧が目標値に達するタイミングの予測が容易となり、適切なタイミングで加圧動作の停止または抑制を行なうことができる。したがって、カフ内圧の加圧制御の正確性が改善された血圧測定装置を提供できる。

カフ２０の内圧が過渡状態を経て定常状態に遷移しているかを判定部６がどのように判定するかについて、より具体的に説明する。

図１に示されるように、血圧測定装置１は、計時部８をさらに備えている。計時部８は、加減圧部４による送気の開始からの経過時間を計測するように構成されている。判定部６は、計時部８により計測された経過時間に基づいて上記の判定を行なうように構成されている。具体的には、判定部６は、計時部８により計測された経過時間が図２に示される所定値Ｔ１を超えた場合に、カフ２０の内圧が過渡状態を経て定常状態に遷移していると判定する。

所定値Ｔ１は、血圧測定装置１に接続されうるカフ２０のうち最も容積の大きなもの（Ｐ３，Ｐ４）の内圧が定常状態に遷移するまでの時間（時定数）を上回るように設定される。具体的には、カフ２０の容積Ｖと定常状態に遷移するまでの時間（時定数）τの関係は、次式で表される。

Ｐ＝Ｐ０［１−ｅｘｐ（−ｔ／τ）］
τ＝Ｖ・Ｒ

ここで、Ｐはカフ２０の内圧であり、Ｐ０は、定常状態におけるカフ２０の内圧であり、Ｒは、通気路１０とチューブ３０を含む流路の抵抗である。所定値Ｔ１の具体例としては、５００ｍｓｅｃ〜１０００ｍｓｅｃが挙げられる。

このような構成によれば、計時部８により計測される経過時間のみに基づいて判定部６による判定が行なわれるため、カフ２０の内圧が目標値に達するタイミングの予測を容易にしつつ、血圧測定装置１の制御処理負荷の増大を抑制できる。

図１に示されるように、血圧測定装置１は、検出部９をさらに備えている。検出部９は、通気路３と接続されている。検出部９は、カフ２０の内圧を検出するように構成されている。検出部９は、圧力センサなどによって実現されうる。

前述した計時部８により計測される経過時間の所定値Ｔ１に基づく判定に加えてあるいは代えて、判定部６は、検出部９により検出されたカフ２０の内圧に基づいて、カフ２０の内圧が過渡状態を経て定常状態に遷移しているかを判定するように構成されうる。すなわち、カフ２０の内圧を直接的に監視することにより、過渡状態（内圧の値が経時的に変化している状態）と定常状態（内圧の値に実質的な経時的変化が見られない状態）とを区別する。

このような構成によれば、カフ２０の内圧に基づくより直接的な判定が可能となる。したがって、カフ２０の内圧が目標値に達するタイミングの予測精度を向上できる。

この場合、判定部６は、検出部９により検出されたカフ２０の内圧が最初の過渡状態の開始から所定時間内に定常状態に遷移しているかを判定するように構成されうる。第二制御部７は、当該判定に基づいて、カフ２０の内圧が低下するように加減圧部４の動作を制御するように構成されうる。

具体的には、加減圧部４による送気開始直後に検出部９により検出されたカフ２０の内圧が上昇を開始すると、判定部６は、カフ２０の内圧が最初の過渡状態に遷移したと判断する。最初の過渡状態への遷移が判断されると、計時部８が計時を開始する。図２における時点ｔ０は、計時の開始時点を示している。

次に判定部６は、時点ｔ０から所定時間Ｔ２内にカフ２０の内圧が上記最初の過渡状態から定常状態に遷移しているかを判定する。図２に示される例においては、内圧変化特性Ｐ１、Ｐ２は所定時間Ｔ２内に定常状態に遷移しており、内圧変化特性Ｐ３、Ｐ４は所定時間Ｔ２内に定常状態に遷移していない。

この判定に際しては、様々な手法が採用されうる。例えば、計時部８により時点ｔ０から時点ｔ１またはｔ２までの時間を計測し、所定時間Ｔ２と比較して判定が行なわれうる。あるいは、計時部８により時点ｔ０から所定時間Ｔ２を計時し、検出部９により検出された計時終了時におけるカフ２０の内圧の値に基づいて判定が行なわれうる。

したがって、内圧変化特性Ｐ１、Ｐ２の場合において、第二制御部７は、カフ２０の内圧を所定時間Ｔ２経過時点における値よりも低下させる。これにより、カフ２０の内圧は、二度目の過渡状態に移行する。その後、カフ２０の内圧は、二度目の定常状態に遷移する。時点ｔ５においては、内圧変化特性Ｐ１、Ｐ２の双方について、カフ２０の内圧が定常状態に遷移している。

これにより、判定部６は、カフ２０の内圧が（二度目の）過渡状態を経て（二度目の）定常状態に遷移していると判定する。当該判定に基づき、第二制御部７は、加減圧部４に送気を継続させつつ排気を抑制または停止させる。したがって、カフ２０の内圧は、血圧測定のための線形的な上昇を開始する。

前述のように、内圧変化特性Ｐ１、Ｐ２は、新生児用カフに対応している。すなわち、所定時間Ｔ２は、第一制御部５による加減圧部４の制御下において新生児用カフの内圧が定常状態に遷移するのに十分な時間として予め定められうる。上記のような構成によれば、身体組織の強度が十分でない新生児に対しするカフ２０による圧迫圧の累積を抑制できる。また、内圧が一旦低下された状態から血圧測定用の加圧が開始されるため、血圧分布が比較的低い新生児に対し、加圧測定を有効に実施できる。

本実施形態に係る血圧測定装置１において、第一制御部５による加圧制御を通じて実現される定常状態におけるカフ２０の内圧は、３０ｍｍＨｇ未満と定められうる。好ましくは、当該内圧は、１５ｍｍＨｇ未満と定められうる。より好ましくは、当該内圧は、５ｍｍＨｇ未満と定められうる。

カフ種別の判定に係る内圧の値を３０ｍｍＨｇ未満とすれば、成人用カフに対応する内圧変化特性Ｐ３、Ｐ４のように、カフ２０の内圧が一旦低下されない場合においても、血圧分布の比較的低い被検者に対して加圧測定を有効に行なえる。

カフ種別の判定に係る内圧の値を１５ｍｍＨｇ未満とすれば、IEC 80601-2-30:2009規格において成人被検者に対する「加圧状態」とみなされない。これにより「加圧状態」の継続時間などに係る諸々の制約から自由となり、装置の設計自由度が向上する。

カフ種別の判定に係る内圧の値を５ｍｍＨｇ未満とすれば、IEC 80601-2-30:2009規格において新生児被検者に対する「加圧状態」とみなされない。これにより「加圧状態」の継続時間などに係る諸々の制約からより自由となり、装置の設計自由度がより向上する。

上記の各実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の各実施形態に係る構成は、本発明の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。また、等価物が本発明の技術的範囲に含まれることは明らかである。

上記の各実施形態において、第一制御部５、判定部６、第二制御部７、および計時部８の機能の少なくとも一部は、通信可能に接続されたプロセッサとメモリの協働により実行されるソフトウェアにより実現されている。プロセッサの例としては、ＣＰＵやＭＰＵが挙げられる。メモリの例としては、ＲＡＭやＲＯＭが挙げられる。しかしながら、第一制御部５、判定部６、第二制御部７、および計時部８の少なくとも一つの機能は、回路素子などのハードウェアにより、あるいはハードウェアとソフトウェアの組合せにより実現されうる。また、第一制御部５、判定部６、第二制御部７、および計時部８のうち少なくとも二つは、共通のプロセッサおよびメモリにより実現されうる。

１：血圧測定装置、２：接続部、３：通気路、４：加減圧部、５：第一制御部、５：、６：判定部、７：第二制御部、８：計時部、９：検出部、２０：カフ、３０：チューブ

Claims (5)

1. カフを用いて被検者の血圧を測定する血圧測定装置であって、
   カフに連通するチューブが接続される接続部と、
   前記接続部に連通している通気路と、
   前記通気路を通じた前記カフへの送気と、前記通気路を通じた排気の少なくとも一方を実行することにより、前記カフの内圧を上昇または低下させる加減圧部と、
   前記加減圧部に前記排気を実行させつつ前記送気を開始させ、前記内圧を過渡状態から定常状態、または定常状態から過渡状態にする第一制御部と、
   前記内圧が過渡状態を経て定常状態に遷移しているかを判定する判定部と、
   前記判定部の判定に基づいて、前記加減圧部に前記送気を継続させつつ前記排気を抑制または停止させる第二制御部と、
   を備えている、
   血圧測定装置。
2. 前記送気の開始からの時間を計測する計時部を備えており、
   前記判定部は、前記計時部により計測された前記時間に基づいて前記判定を行なう、
   請求項１に記載の血圧測定装置。
3. 前記内圧を検出する検出部を備えており、
   前記判定部は、前記検出部により検出された前記内圧に基づいて前記判定を行なう、
   請求項１または２に記載の血圧測定装置。
4. 前記判定部は、前記検出部により検出された前記内圧が最初の過渡状態の開始から所定時間内に定常状態に遷移しているかを判定し、
   前記第二制御部は、当該判定に基づいて、前記内圧が低下するように前記加減圧部の動作を制御する、
   請求項３に記載の血圧測定装置。
5. 前記定常状態における圧力は、３０ｍｍＨｇ以下である、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の血圧測定装置。

Images