JP5884496B2 - 血圧測定装置、および、血圧測定装置の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、血圧測定装置、および、血圧測定装置の制御方法に関し、特に、カフの加圧過程における血圧の測定に適した血圧測定装置、および、血圧測定装置の制御方法に関する。

一般的な電子血圧計としてオシロメトリック法を用いた電子血圧計が用いられている。オシロメトリック法を用いた電子血圧計では、空気袋を内蔵した腕帯を生体の一部に均等に巻き付け、その空気袋を空気により加減圧することにより、圧迫された動脈血管の容積変化を空気袋圧力（カフ圧）の変動の振幅変化として捕らえ、血圧を算出する。カフを加圧しながら精度よく血圧測定を行うためには、カフ内圧の加圧速度を適正に制御する必要がある。たとえば、等速加圧する必要がある。

特許文献１では、圧電素子を用いて駆動する圧電マイクロポンプが提案されており、電子血圧計への応用が考えられる。また、特許文献２および特許文献３などでは、駆動周波数は圧電素子とダイアフラムの材質で決定され、駆動周波数付近で制御することが提案されている。

従来の血圧計のポンプでは、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によってポンプ出力制御を行っているが、圧電ポンプ出力制御は駆動周波数にて駆動し、電圧制御によって出力制御するのが一般的と考えられる。

特開２００９−７４４１８号公報 特開２０１０−２５５４４７号公報 特開２０１０−１６２４８７号公報

しかしながら、このような圧電ポンプでは、（１）電圧制御精度がポンプ出力の精度となるため、加圧速度の適正制御のためには電圧制御精度が高くなければならない、（２）電圧制御精度を向上させようとすると、分解能を設定させるための部品点数等が増えることで回路が高価になってしまう、（３）更に電圧制御にＡＭ変調を追加することで分解能を向上させることが考えられるが、血圧計搭載のときに脈動の影響や発音の影響を受けてしまうといった問題があった。

この発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的の１つは、血圧測定のための加圧過程において圧電ポンプを用いて加圧制御する場合に、騒音の発生を抑制させること、ならびに、脈動の影響の低減および精度の高い加圧制御により血圧測定精度を向上させることが可能な血圧測定装置および血圧測定装置の制御方法を提供することである。

上述の目的を達成するために、この発明のある局面によれば、血圧測定装置は、血圧の測定部位に装着された場合に内部の流体の圧力で測定部位の動脈を圧迫するカフと、カフの内部の圧力を加圧する圧電ポンプと、カフの内部の圧力を減圧する減圧部と、カフの内部の圧力であるカフ圧を検出する圧力検出部と、制御部とを有する。

制御部は、圧電ポンプに印加する電圧の制御振幅と制御周波数とを決定する決定部と、決定部によって決定された制御振幅および制御周波数の電圧を圧電ポンプに印加するよう制御する印加電圧制御部と、圧電ポンプによってカフ圧を加圧する加圧過程において圧力検出部によって検出されるカフ圧に基づいて血圧値を算出する血圧測定部とを含む。印加電圧制御部は、電圧の振幅を所定段階で制御可能であり、決定部によって決定された制御振幅の電圧を印加した場合と圧電ポンプの出力が略等価になるように、制御振幅の上の少なくとも１つの段階の値および下の少なくとも１つの段階の値の振幅の電圧を、所定の順番で印加する。

好ましくは、印加電圧制御部は、２つの値の振幅の電圧を、交互に印加する。２つの値は、それぞれ、決定部によって決定された制御振幅に対して、所定段階、上の値、および、所定段階、下の値である。制御部は、さらに、決定部によって決定された制御振幅および２つの値に基づいて、制御振幅の電圧を印加した場合と圧電ポンプの出力が略等価になるように、２つの値の電圧を交互に印加する時間的割合を決定する印加割合決定部を含む。印加電圧制御部は、印加割合決定部によって決定された時間的割合で、２つの値の振幅の電圧を印加する。

さらに好ましくは、印加電圧制御部は、２つの値の差が最小となるように電圧を印加する。

好ましくは、印加電圧制御部は、決定部によって決定された２つの値の振幅の電圧を、同じ時間的割合で交互に印加する。制御部は、さらに、決定部によって決定された制御振幅に基づいて、制御振幅の電圧を印加した場合と圧電ポンプの出力が略等価になるように、制御振幅の、上の段階の値および下の段階の値の２つの値を決定する印加電圧決定部を含む。印加電圧制御部は、印加電圧決定部によって決定された２つの値の振幅の電圧を交互に印加する。

さらに好ましくは、印加電圧決定部は、２つの値の差が最小となるように値を決定する。

好ましくは、決定部は、印加電圧制御部によって印加される電圧の振幅の値に対して最適な周波数を制御周波数として決定する。

この発明の他の局面によれば、血圧測定装置の制御方法は、血圧の測定部位に装着された場合に内部の流体の圧力で測定部位の動脈を圧迫するカフと、カフの内部の圧力を加圧する圧電ポンプと、カフの内部の圧力を減圧する減圧部と、カフの内部の圧力であるカフ圧を検出する圧力検出部と、制御部とを有する血圧測定装置の制御方法である。

制御方法は、制御部が、圧電ポンプに印加する電圧の制御振幅と制御周波数とを決定するステップと、決定された制御振幅および制御周波数の電圧を圧電ポンプに印加するよう制御するステップと、圧電ポンプによってカフ圧を加圧する加圧過程において圧力検出部によって検出されるカフ圧に基づいて血圧値を算出するステップとを含む。制御するステップは、電圧の振幅を所定段階で制御可能であり、決定された制御振幅の電圧を印加した場合と圧電ポンプの出力が略等価になるように、制御振幅の上の少なくとも１つの段階の値および下の少なくとも１つの段階の値の振幅の電圧を、所定の順番で印加するステップを含む。

この発明に従えば、圧電ポンプに印加する電圧の制御振幅と制御周波数とが決定され、決定された制御振幅および制御周波数の電圧を圧電ポンプに印加するよう制御され、圧電ポンプによってカフ圧を加圧する加圧過程において圧力検出部によって検出されるカフ圧に基づいて血圧値が算出される。圧電ポンプの制御において、電圧の振幅は所定段階で制御可能であり、決定された制御振幅の電圧が印加された場合と圧電ポンプの出力が略等価になるように、制御振幅の上の少なくとも１つの段階の値および下の少なくとも１つの段階の値の振幅の電圧が、所定の順番で印加される。

印加する電圧を振幅変調することによって目標電圧が印加された場合と略等価になるように圧電ポンプを制御することもできる。しかし、この発明によれば、振幅変調により制御する場合と比較して、振幅変調の周波数の騒音の発生を抑制させることができる。また、振幅変調により制御する場合は、加圧されるカフ圧に脈動が発生するが、この発明によれば、脈動の影響を低減させることができる。さらに、この発明によれば、振幅変調により制御する場合と同等に精度の高い加圧制御をすることができる。

その結果、血圧測定のための加圧過程において圧電ポンプを用いて加圧制御する場合に、騒音の発生を抑制させること、ならびに、脈動の影響の低減および精度の高い加圧制御により血圧測定精度を向上させることが可能な血圧測定装置および血圧測定装置の制御方法を提供することができる。

この発明の実施の形態における血圧計の外観を示す斜視図である。 この実施の形態における血圧計の構成の概略を示すブロック図である。 等速加圧に必要な流量を示すグラフである。 圧電ポンプの制御電圧をＡＭ変調した場合のカフ圧の変化を示すグラフである。 この発明の圧電ポンプの電圧制御の概念を示す図である。 この発明の実施の形態にしたがって圧電ポンプを電圧制御した場合の制御結果を説明するためのグラフである。 第１の実施の形態における血圧計で実行される血圧測定処理の流れを示すフローチャートである。 第２の実施の形態における血圧計で実行される血圧測定処理の流れを示すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

［第１の実施の形態］
この実施の形態においては、オシロメトリック方式の加圧測定型の血圧計において加圧測定しているときの圧電ポンプの駆動制御についての発明の実施の形態を説明する。

まず、この実施の形態における血圧計１の構成について説明する。図１は、この発明の実施の形態における血圧計１の外観を示す斜視図である。図１を参照して、この実施の形態における血圧計１は、本体１０と、カフ４０と、エア管５０とを備えている。本体１０は、箱状の筐体を有しており、その上面に表示部２１および操作部２３を有している。本体１０は、測定時においてテーブル等の載置面に載置されて使用される。

カフ４０は、帯状でかつ袋状の外装カバー４１と、当該外装カバー４１に内包された圧迫用流体袋としての圧迫用空気袋４２とを主として有しており、全体として略環状の形態を有している。カフ４０は、測定時において被験者の上腕に巻き付けられて装着されることで使用される。エア管５０は、分離して構成された本体１０とカフ４０とを接続している。

図２は、この実施の形態における血圧計１の構成の概略を示すブロック図である。図２を参照して、本体１０は、上述した表示部２１および操作部２３に加え、制御部２０と、メモリ部２２と、電源部２４と、圧電ポンプ３１と、排気弁３２と、圧力センサ３３と、ＤＣ−ＤＣ昇圧回路６１と、電圧制御回路６２と、駆動制御回路６３と、増幅器７１と、Ａ／Ｄ変換器７２とを有している。圧電ポンプ３１および排気弁３２は、圧迫用空気袋４２の内圧を加減圧するための加減圧機構に相当する。

圧迫用空気袋４２は、装着状態において上腕を圧迫するためのものであり、その内部に内腔を有している。圧迫用空気袋４２は、上述したエア管５０を介して上述した圧電ポンプ３１、排気弁３２および圧力センサ３３のそれぞれに接続されている。これにより、圧迫用空気袋４２は、圧電ポンプ３１が駆動することで加圧されて膨張し、排出弁としての排気弁３２の駆動が制御されることでその内圧が維持されたり減圧されて収縮したりする。

制御部２０は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成され、血圧計１の全体を制御するための手段である。

表示部２１は、たとえばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）で構成され、測定結果等を表示するための手段である。

メモリ部２２は、たとえばＲＯＭ（Read-Only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）で構成され、血圧値測定のための処理手順を制御部２０等に実行させるためのプログラムを記憶したり、測定結果等を記憶したりするための手段である。

操作部２３は、被験者等による操作を受付けて、この外部からの命令を制御部２０や電源部２４に入力するための手段である。

電源部２４は、制御部２０および圧電ポンプ３１などの血圧計１の各部に電力を供給するための手段であり、この実施の形態においては、電池である。しかし、これに限定されず、電源部２４は、商用電源などの外部電源から電力の供給を受けるようにしてもよい。

制御部２０は、圧電ポンプ３１および排気弁３２を駆動するための制御信号を、電圧制御回路６２および駆動制御回路６３にそれぞれ入力したり、測定結果としての血圧値を表示部２１やメモリ部２２に入力したりする。また、制御部２０は、圧力センサ３３から増幅器７１およびＡ／Ｄ変換器７２を介して検出された圧力値に基づいて被験者の血圧値を取得する血圧情報取得部（不図示）を含んでおり、この血圧情報取得部によって取得された血圧値が、測定結果として上述した表示部２１やメモリ部２２に入力される。

なお、血圧計１は、測定結果としての血圧値を外部の機器、たとえば、ＰＣ（Personal Computer）やプリンタ等に出力する出力部を別途有していてもよい。出力部としては、たとえば、シリアル通信回線や各種の記録媒体への書き込み装置等が利用可能である。

ＤＣ−ＤＣ昇圧回路６１は、電源部２４である電池の電圧を、圧電ポンプ３１の駆動に適した電圧に昇圧する回路である。

電圧制御回路６２は、制御部２０から入力された制御信号で示される電圧値に基づいて圧電ポンプ３１に供給する電圧を制御する。

駆動制御回路６３は、制御部２０から入力された制御信号に基づいて圧電ポンプ３１および排気弁３２を制御する。具体的には、駆動制御回路６３は、制御部２０から入力された制御信号で示される制御周波数に基づいて圧電ポンプ３１に供給する電流の周波数を制御する。また、駆動制御回路６３は、制御部２０から入力された制御信号に基づいて排気弁３２の開閉動作を制御する。

圧電ポンプ３１は、圧迫用空気袋４２の内腔に空気を供給することにより圧迫用空気袋４２の内圧（以下、「カフ圧」とも称する）を加圧するためのものであり、その動作が上述した駆動制御回路６３によって制御される。圧電ポンプ３１は、所定の駆動周波数ｆ0で所定の振幅Ｖ0の交流の電流が印加されることによって、所定の流量の空気を吐出する。なお、交流としては、正弦波状の交流であってもよいし、矩形波状の交流であってもよい。以下において、圧電ポンプ３１に印加する電圧の値を示す場合には、ピーク間電位差Ｖp-pの値を用いる場合がある。振幅は、Ｖp-pの値の半分である。Ｖp-pの場合、たとえば、電圧の値は、−Ｖp-p／２からＶp-p／２までの値で変化する。

排気弁３２は、圧迫用空気袋４２の内圧を維持したり、圧迫用空気袋４２の内腔を外部に開放してカフ圧を減圧したりするためのものであり、その動作が上述した駆動制御回路６３によって制御される。

圧力センサ３３は、圧迫用空気袋４２の内圧を検知してこれに応じた出力信号を増幅器７１に入力する。増幅器７１は、圧力センサ３３から入力された信号のレベルを増幅する。Ａ／Ｄ変換器７２は、増幅器７１で増幅された信号をデジタル信号化し、生成したデジタル信号を制御部２０に入力する。

図３は、等速加圧に必要な流量を示すグラフである。図３を参照して、圧電ポンプ３１を一定電圧で制御する場合、電圧のピーク間電位差が１５Ｖp-pのときは、カフ圧が約０ｍｍＨｇのときは、圧電ポンプ３１から吐出される流量が約５０ｍｌ／ｍｉｎで、５０ｍｍＨｇのときは、約２５ｍｌ／ｍｉｎで、１１０ｍｍＨｇのときは、約０ｍｌ／ｍｉｎである。

同様に、電圧のピーク間電位差が２０Ｖp-pのときは、カフ圧が約０ｍｍＨｇ、５０ｍｍＨｇ、１００ｍｍＨｇ、１５０ｍｍＨｇ、１７０ｍｍＨｇと上昇するに従って、圧電ポンプ３１の吐出流量は、約１００ｍｌ／ｍｉｎ、約７０ｍｌ／ｍｉｎ、約３０ｍｌ／ｍｉｎ、約１０ｍｌ／ｍｉｎ、約０ｍｌ／ｍｉｎと減少する。

さらに、圧電ポンプ３１に印加する電圧のピーク間電位差が２５Ｖp-p、３０Ｖp-p、３５Ｖp-p、４０Ｖp-pである場合も、カフ圧の上昇に伴なって、圧電ポンプ３１の吐出流量は、減少する。

また、圧電ポンプ３１でカフ４０を等速加圧するときに必要な流量は、カフ４０の装着部位である手首周がカフ４０で対応可能な最小の長さである場合、カフ圧が３０ｍｍＨｇから２５０ｍｍＨｇまで上昇する間に、約３０ｍｌ／ｍｉｎから約３５ｍｌ／ｍｉｎまで上昇する。

一方、手首周がカフ４０で対応可能な最大の長さである場合、カフ圧が３０ｍｍＨｇのときは、等速加圧に必要な流量は、約１４５ｍｌ／ｍｉｎであるが、カフ圧の上昇とともに減少し、カフ圧が１００ｍｍＨｇのときは、約８０ｍｌ／ｍｉｎ、１５０ｍｍＨｇのときは、約７５ｍｌ／ｍｉｎ、２５０ｍｍＨｇのときは、約７５ｍｌ／ｍｉｎである。

手首周がカフ４０で対応可能な最小の長さから最大の長さまでの間である場合は、図３のグラフの斜線でハッチングしている等速加圧制御範囲でカフ圧に対する流量を制御することによってカフ４０を等速加圧することができる。

このため、手首周が最小である場合に、カフ圧の上昇に従って上述したように流量が変化するように制御して、カフ４０を等速加圧する場合は、圧電ポンプ３１に印加する電圧のピーク間電位差を、約１４Ｖp-pからカフ圧の上昇に従って増加させ、カフ圧が２５０
ｍｍＨｇに達したときには、約３３Ｖp-pに制御する必要がある。

また、手首周が最大である場合に、カフ圧の上昇に従って上述したように流量が変化するように制御して、カフ４０を等速加圧する場合は、圧電ポンプ３１に印加する電圧のピーク間電位差を、約２６Ｖp-pからカフ圧が約６０ｍｍＨｇに達するぐらいまでに約２３Ｖp-pに減少させ、その後増加させて、カフ圧が２５０ｍｍＨｇに達したときには、約３７Ｖp-pに制御する必要がある。

このように、カフ４０を等速加圧するためには、ある電圧の振幅の範囲（ここでは、ピーク間電圧が凡そ１２Ｖp-p〜４０Ｖp-pの範囲、つまり、振幅の範囲が６Ｖ〜２０Ｖ）で、圧電ポンプ３１を電圧制御する必要がある。また、デジタル制御であるため、加圧速度の制御の精度を向上させるためには、制御電圧の分解能を向上させる必要がある。しかし、このためには、高価な制御回路を用いる必要があるので、血圧計１の製造コストの上昇につながってしまう。

図４は、圧電ポンプ３１の制御電圧をＡＭ（Amplitude Modulation）変調した場合のカフ圧の変化を示すグラフである。図４を参照して、制御電圧の分解能を向上させるために、制御電圧をＡＭ変調することが考えられる。

しかし、このようにするとグラフで示すように増加するカフ圧に脈動が発生してしまう。このような脈動は、血圧計１による血圧測定に悪い影響（たとえば、測定精度の悪化）を与えてしまう。また、脈動が可聴範囲の周波数であれば、騒音が発生してしまう。そして、脈動の振幅が大きくなる程、騒音の音量も大きくなってしまう。

図５は、この発明の圧電ポンプ３１の電圧制御の概念を示す図である。図５を参照して、この実施の形態における血圧計１は、圧電ポンプ３１に印加する電圧等をデジタル制御するために、制御可能な電圧の振幅の値が段階的になる。たとえば、制御ステップが１Ｖである場合、目標電圧の振幅Ｖ0が、たとえば、２０．３Ｖである場合、２０Ｖや２１Ｖを圧電ポンプ３１に印加することはできるが、２０．３Ｖを圧電ポンプに印加することができない。

なお、１０Ｖから４０Ｖまでを、制御分解能１０ビットで制御する場合、約３０ｍＶの制御ステップで制御することができ、５ビットで制御する場合、約１Ｖの制御ステップで制御することができる。

この発明においては、このような場合に、ある周期１／ｆ_amのうちの割合Ｄ1の期間を、振幅Ｖ1の駆動電圧およびその振幅Ｖ1の駆動電圧に対する最適周波数ｆ1で駆動し、割合Ｄ2の期間を、振幅Ｖ2の駆動電圧およびその振幅Ｖ2の駆動電圧に対する最適周波数ｆ2で駆動することによって、振幅Ｖ0の目標電圧で駆動した場合と略等価な流量を吐出するよう、圧電ポンプ３１を制御する。

この実施の形態においては、Ｖ0＝Ｖ1×Ｄ1＋Ｖ2×Ｄ2（Ｖ2≦Ｖ0≦Ｖ1），Ｄ1＋Ｄ2＝１となるように、駆動電圧の振幅Ｖ1，Ｖ2およびＤＵＴＹ比Ｄ1，Ｄ2が定められる。

なお、ｆ_amは、図４で説明したようなＡＭ変調（振幅変調）の周波数と同程度の周波数であり、たとえば、３０Ｈｚ程度から２００Ｈｚ程度の値であるが、血圧の脈波成分が３０Ｈｚ以下の周波数に含まれるため、３０Ｈｚよりも大きい周波数である必要があるが、圧電ポンプの駆動周波数（たとえば、２０ｋＨｚ前後の値）よりも小さい周波数であれば、他の周波数であってもよい。

ｆ_amの値が高くなれば、制御の応答性が良くなるが、制御部２０の処理負荷が高くなるため、ｆ_amの値は、制御部２０の処理速度に基づいて定められる。

また、Ｖ1とＶ2との差は、できるだけ小さいほうが、脈動による騒音を抑えることができたり、騒音の音量を小さくすることができたりする。

たとえば、目標電圧の振幅Ｖ0＝２０．３Ｖであり、Ｖ1＝２１Ｖ、Ｖ2＝２０Ｖとした場合、Ｖ0＝Ｖ1×Ｄ1＋Ｖ2×Ｄ2、Ｄ1＋Ｄ2＝１の関係より、ＤＵＴＹ比Ｄ1＝０．３、Ｄ2＝０．７と算出することができる。

また、目標電圧の振幅Ｖ0＝２０．５Ｖであり、ＤＵＴＹ比Ｄ1＝Ｄ2＝０．５で固定とした場合、Ｖ0＝Ｖ1×Ｄ1＋Ｖ2×Ｄ2、Ｄ1＋Ｄ2＝１の関係より、Ｖ1＋Ｖ2＝４１と算出することができる。この場合、Ｖ1，Ｖ2は、さまざまな組合せとすることができ、たとえば、Ｖ1＝２９Ｖ、Ｖ2＝１２Ｖとしてもよいし、Ｖ1＝２２Ｖ、Ｖ2＝１９Ｖとしてもよい。ただし、上述したように、Ｖ1とＶ2との差はできるだけ小さい方がよいので、後者の方が望ましい。

図６は、この発明の実施の形態にしたがって圧電ポンプ３１を電圧制御した場合の制御結果を説明するためのグラフである。図６を参照して、一点鎖線で示したグラフ、および、破線で示したグラフは、それぞれ、２０Ｖおよび２１Ｖで圧電ポンプ３１を駆動した場合の加圧過程における圧電ポンプ３１の吐出流量の変化を示す。

また、実線で示したグラフは、目標電圧が２０．５Ｖである場合に、２０Ｖと２１ＶとをＤＵＴＹ比５０％で切替えて圧電ポンプ３１を駆動した場合の加圧過程における圧電ポンプ３１の吐出流量の変化を示す。このように、目標電圧２０．５Ｖで２０Ｖと２１Ｖとを切替えて制御した場合、２０Ｖで駆動した場合と、２１Ｖで駆動した場合とのちょうど中間あたりの吐出流量となることが示されている。

図７は、第１の実施の形態における血圧計１で実行される血圧測定処理の流れを示すフローチャートである。図７を参照して、ステップＳ１１１で、制御部２０は、カフ４０の巻付け状態（手首周、きつく巻いているか緩く巻いているか）、現在のカフ圧、および、等速加圧に必要な流量から、メモリ部２２に予め記憶されてる図３で示したグラフで示されるようなデータに基づいて、圧電ポンプ３１の目標電圧の振幅Ｖを決定する。

次に、ステップＳ１１２で、制御部２０は、図５で説明した方法にしたがって、所定のＡＭ変調周波数ｆ_amの周期１／ｆ_amのうちで、目標電圧Ｖ0と同様の流量を吐出するために、駆動電圧Ｖ1，Ｖ2を切替えて制御する場合のＶ1，Ｖ2およびＤＵＴＹ比Ｄ1，Ｄ2を算出する。

ステップＳ１１３では、制御部２０は、ステップＳ１１２で算出したＶ1，Ｖ2が｜Ｖ1−Ｖ2｜≦Ｌｉｍｉｔの関係を満たすか否か、つまり、Ｖ1とＶ2との差がＬｉｍｉｔ以下であるか否かを判断する。Ｌｉｍｉｔ以下でないと判断した場合（ステップＳ１１３でＮＯと判断した場合）、制御部２０は、実行する処理をステップＳ１１２の処理に戻す。

一方、｜Ｖ1−Ｖ2｜≦Ｌｉｍｉｔの関係を満たすと判断した場合（ステップＳ１１３でＹＥＳと判断した場合）、ステップＳ１１４で、制御部２０は、メモリ部２２に予め記憶された圧電ポンプ３１の特性データに基づいて、ステップＳ１１２で算出したＶ1，Ｖ2に適応する最適周波数ｆ1，ｆ2を決定する。ここでは、最適周波数は、最大流量を吐出することができる周波数であることとするが、ポンプ効率を最大とする周波数であってもよい。

次に、ステップＳ１２１で、ステップＳ１１２で算出した駆動電圧Ｖ1、および、ステップＳ１１４で算出した駆動周波数ｆ1で、時間Ｄ1／ｆ_amの間、圧電ポンプ３１を駆動するよう、電圧制御回路６２に電圧値を示す信号を送信するとともに駆動制御回路６３に駆動周波数を示す信号を送信する。

次いで、ステップＳ１２２で、ステップＳ１１２で算出した駆動電圧Ｖ2、および、ステップＳ１１４で算出した駆動周波数ｆ2で、時間Ｄ2／ｆ_amの間、圧電ポンプ３１を駆動するよう、電圧制御回路６２に電圧値を示す信号を送信するとともに駆動制御回路６３に駆動周波数を示す信号を送信する。

次に、ステップＳ１２３で、制御部２０は、圧力センサ３３で検出され、増幅器７１およびＡ／Ｄ変換器７２を介して制御部２０に入力された信号によって示されるカフ圧の変化に基づいて、従来の方法で、血圧値を算出する。

そして、ステップＳ１２４で、制御部２０は、血圧測定が完了したか否かを判断する。血圧測定が完了していないと判断した場合（ステップＳ１２４でＮＯと判断した場合）、制御部２０は、実行する処理をステップＳ１１１の処理に戻す。

一方、血圧測定が完了したと判断した場合（ステップＳ１２４でＹＥＳと判断した場合）、ステップＳ１２５で、制御部２０は、圧電ポンプ３１の駆動を停止するよう、電圧制御回路６２および駆動制御回路６３を制御する。

次に、ステップＳ１２６で、制御部２０は、血圧測定結果を表示するよう表示部２１を制御する。ステップＳ１２６の後、制御部２０は、血圧測定処理を終了させる。

［第２の実施の形態］
図８は、第２の実施の形態における血圧計１で実行される血圧測定処理の流れを示すフローチャートである。図８を参照して、ステップＳ１３１は、第１の実施の形態の図７で説明したステップＳ１１１の処理と同様であるので、重複する説明は繰返さない。

次に、ステップＳ１３２で、制御部２０は、ステップＳ１３１で算出した目標電圧Ｖ0に対して制御可能分解能の１つ上の電圧Ｖ1および１つ下の電圧Ｖ2を決定する。たとえば、制御可能分解能が１Ｖ単位で目標電圧Ｖ0＝２０．３Ｖである場合、Ｖ1＝２１Ｖ，Ｖ2＝２０Ｖと決定する。

次いで、ステップＳ１３３で、制御部２０は、図５で説明した方法にしたがって、所定のＡＭ変調周波数ｆ_amの周期１／ｆ_amのうちで、目標電圧Ｖ0と同様の流量を吐出するために、ステップＳ１３２で決定した駆動電圧Ｖ1，Ｖ2を切替えて制御する場合のＤＵＴＹ比Ｄ1，Ｄ2を算出する。

そして、ステップＳ１３４で、制御部２０は、メモリ部２２に予め記憶された圧電ポンプ３１の特性データに基づいて、ステップＳ１３２で算出したＶ1，Ｖ2に適応する最適周波数ｆ1，ｆ2を決定する。

ステップＳ１２１からステップＳ１２６までの処理は、図７で説明した処理と同様であるので、重複する説明は繰返さない。

以上説明したように、この実施の形態における血圧計１は、以下に示すような効果を発揮する。

（１） 血圧計１は、血圧の測定部位に装着された場合に内部の流体の圧力で測定部位の動脈を圧迫するカフ４０と、カフ４０の内部の圧力を加圧する圧電ポンプ３１と、カフの内部の圧力を減圧する排気弁３２と、カフ４０の内部の圧力であるカフ圧を検出する圧力センサ３３と、制御部２０とを有する。

制御部２０は、図７のステップＳ１１１からステップＳ１１４、図８のステップＳ１３１からステップＳ１３４で示したように、圧電ポンプ３１に印加する電圧の制御振幅と制御周波数とを決定し、図７、図８のステップＳ１２１、ステップＳ１２２で示したように、決定された制御振幅Ｖ1，Ｖ2および制御周波数ｆ1，ｆ2の電圧を圧電ポンプ３１に印加するよう制御し、図７、図８のステップＳ１２３で示したように、圧電ポンプ３１によってカフ圧を加圧する加圧過程において圧力センサ３３によって検出されるカフ圧に基づいて血圧値を算出する。また、図７のステップＳ１１１、ステップＳ１１２、図８のステップＳ１３１からステップＳ１３３、図７、図８のステップＳ１２１、ステップＳ１２２で示したように、制御部２０は、電圧の振幅を所定段階で制御可能であり、決定された制御振幅Ｖ0の電圧を印加した場合と圧電ポンプ３１の出力が略等価になるように、制御振幅の上の少なくとも１つの段階の値Ｖ1および下の少なくとも１つの段階の値Ｖ2の振幅の電圧を、所定の順番で印加する。

印加する電圧をＡＭ変調することによって目標電圧が印加された場合と吐出流量が略等価になるように圧電ポンプ３１を制御することもできる。しかし、この実施の形態の血圧計１によれば、ＡＭ変調により制御する場合と比較して、ＡＭ変調の周波数の騒音の発生を抑制させることができる。また、ＡＭ変調により制御する場合は、加圧されるカフ圧に脈動が発生するが、この実施の形態の血圧計１によれば、脈動の影響を低減させることができる。さらに、この実施の形態の血圧計１によれば、ＡＭ変調により制御する場合と同様に精度の高い加圧制御をすることができる。

その結果、血圧測定のための加圧過程において圧電ポンプ３１を用いて加圧制御する場合に、騒音の発生を抑制させること、ならびに、脈動の影響の低減および精度の高い加圧制御により血圧測定精度を向上させることができる。

（２） 第２の実施の形態において、図８のステップＳ１２１、ステップＳ１２２で示したように、制御部２０は、２つの値の振幅の電圧を、交互に印加する。２つの値は、決定された制御振幅Ｖ0の、所定段階（第２の実施の形態では「１」段階）、上の値Ｖ1、および、所定段階、下の値Ｖ2である。また、制御部２０は、図８のステップＳ１３３で示したように、決定された制御振幅Ｖ0および２つの値Ｖ1，Ｖ2に基づいて、制御振幅Ｖ0の電圧を印加した場合と圧電ポンプ３１の出力が略等価になるように、２つの値Ｖ1，Ｖ2の電圧を交互に印加する時間的割合Ｄ1，Ｄ2を決定する。そして、制御部２０は、図８のステップＳ１２１、ステップＳ１２２で示したように、決定された時間的割合Ｄ1，Ｄ2で、２つの値Ｖ1，Ｖ2の振幅の電圧を印加する。

このようにすれば、同じ所定数上下の段階の値Ｖ1，Ｖ2を決定するので、異なる上下の段階の値を決定する場合と比較して、印加する電圧の振幅を決定し易くすることができる。

（３） さらに、図８のステップＳ１３２、ステップＳ１２１、ステップＳ１２２で示したように、制御部２０は、２つの値Ｖ1，Ｖ2の差が最小となるように電圧を印加する。

これにより、脈動による騒音を抑えることができたり、騒音の音量を小さくすることができたりする。

（４） 第１の実施の形態の図５において示したように、制御部２０は、決定された２つの値Ｖ1，Ｖ2の振幅の電圧を、同じ時間的割合Ｄ1＝Ｄ2＝０．５で交互に印加するようにしてもよい。図７のステップＳ１１２で示したように、制御部２０は、決定された制御振幅Ｖ0に基づいて、制御振幅Ｖ0の電圧を印加した場合と圧電ポンプ３１の出力が略等価になるように、制御振幅Ｖ0の、上の段階の値Ｖ1および下の段階の値Ｖ2の２つの値を決定する。図７のステップＳ１２１、ステップＳ１２２で示したように、制御部２０は、決定された２つの値Ｖ1，Ｖ2の振幅の電圧を交互に印加する。

（５） 図７のステップＳ１１３では、制御部２０は、２つの値Ｖ1，Ｖ2の差が所定の値Ｌｉｍｉｔ以下であるか否かを判断し、以下でない場合は、２つの値Ｖ1，Ｖ2を再決定し、２つの値Ｖ1，Ｖ2の差がＬｉｍｉｔ以下となるようにした。さらに、制御部２０は、２つの値の差が最小となるように値を決定するようにしてもよい。

２つの値Ｖ1，Ｖ2の差をＬｉｍｉｔ以下とする場合および最小とする場合のいずれであっても、脈動による騒音を抑えることができたり、騒音の音量を小さくすることができたりする。

（６） 図７のステップＳ１１４、図８のステップＳ１３４で示したように、制御部２０は、印加される電圧の振幅の値Ｖ1，Ｖ2に対して最適な周波数ｆ1，ｆ2を制御周波数として決定する。

これにより、複数の振幅の電圧を切替えて印加する場合であっても、それぞれの電圧の場合に最適な周波数を印加することができる。このため、いずれのタイミングでも圧電ポンプ３１を最適に制御することができる。

次に、上述した実施の形態の変形例を記載する。
（１） 前述した実施の形態においては、圧電ポンプ３１からカフ４０に供給される流体は、空気であることとした。しかし、これに限定されず、圧電ポンプ３１からカフ４０に供給される流体は、他の流体、たとえば、液体またはゲルであってもよい。あるいは、流体に限定されるものではなく、マイクロビーズなどの均一な微粒子であってもよい。

（２） 前述した実施の形態においては、測定部位の大きさが手首周であることとしたが、これに限定されず、測定部位が異なれば、異なる大きさとなる。たとえば、測定部位が腕である場合は、腕周となる。

（３） 前述した実施の形態においては、図７および図８で示したように、制御目標Ｖ0を決定してＶ1，Ｖ2，ｆ1，ｆ2などの制御パラメータを更新する周期、および、血圧値を算出する周期が、Ｄ1／ｆ_am＋Ｄ2／ｆ_am＝１／ｆ_amの周期ごと、つまり、ＤＵＴＹ制御の１周期ごとであることとした。しかし、これに限定されず、制御パラメータの更新、および、血圧値の算出の周期が、ＤＵＴＹ制御の複数周期ごとであることとしてもよい。

（４） 前述した第１の実施の形態においては、図７のステップＳ１１２で、電圧の振幅Ｖ1，Ｖ2を先に決定して、それに対して、ＤＵＴＹ比Ｄ1，Ｄ2を算出するようにしていもよいし、ＤＵＴＹ比Ｄ1，Ｄ2を先に決定して、それに対して、電圧の振幅Ｖ1，Ｖ2を算出するようにしてもよい。

（５） 前述した実施の形態においては、２つの電圧の振幅Ｖ1，Ｖ2を切替えて制御する場合について説明した。しかし、これに限定されず、３つ以上の電圧の振幅を切替えながら制御してもよい。たとえば、２０．５Ｖの振幅の目標電圧と等価な流量を吐出できるよう、１９Ｖ、２０Ｖ、２１Ｖ、２２Ｖの４つの電圧の振幅を、それぞれ、０．２５のＤＵＴＹ比で順番に切替えて、制御してもよい。

（６） 前述した第２の実施の形態においては、図８のステップＳ１３２で説明したように、目標電圧Ｖ0に対して制御可能分解能の１つ上の電圧Ｖ1および１つ下の電圧Ｖ2を決定するようにした。これにより、Ｖ1とＶ2との差が最小となるように電圧を印加することができる。しかし、これに限定されず、目標電圧Ｖ0に対して制御分解能の２つ以上、上および下の電圧を決定するようにしてもよい。たとえば、目標電圧Ｖ0＝２０．３Ｖに対して、制御可能分解能の５つ上の電圧Ｖ1＝２５Ｖ、５つ下の電圧Ｖ2＝１６Ｖを決定する。Ｖ1とＶ2との差が前述したＬｉｍｉｔ以下であれば、脈動による騒音を悪化させることはない。

（７） 前述した実施の形態においては、血圧計１の装置として発明を説明した。しかし、これに限定されず、血圧計１の制御方法として発明を捉えることができる。また、血圧計１の制御プログラムとして発明を捉えることができる。

（８） 今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 血圧計、１０ 本体、２０ 制御部、２１ 表示部、２２ メモリ部、２３ 操作部、２４ 電源部、３１ 圧電ポンプ、３２ 排気弁、３３ 圧力センサ、４０ カフ、４１ 外装カバー、４２ 圧迫用空気袋、５０ エア管、６１ ＤＣ−ＤＣ昇圧回路、６２ 電圧制御回路、６３ 駆動制御回路、７１ 増幅器、７２ 変換器。

Claims (7)

1. 血圧の測定部位に装着された場合に内部の流体の圧力で前記測定部位の動脈を圧迫するカフと、
   前記カフの内部の圧力を加圧する圧電ポンプと、
   前記カフの内部の圧力を減圧する減圧部と、
   前記カフの内部の圧力であるカフ圧を検出する圧力検出部と、
   制御部とを有し、
   前記制御部は、
   前記圧電ポンプに印加する電圧の制御振幅と制御周波数とを決定する決定手段と、
   前記決定手段によって決定された前記制御振幅および前記制御周波数の電圧を前記圧電ポンプに印加するよう制御する印加電圧制御手段と、
   前記圧電ポンプによって前記カフ圧を加圧する加圧過程において前記圧力検出部によって検出されるカフ圧に基づいて血圧値を算出する血圧測定手段とを含み、
   前記印加電圧制御手段は、電圧の振幅を所定段階で制御可能であり、前記決定手段によって決定された前記制御振幅の電圧を印加した場合と前記圧電ポンプの出力が略等価になるように、前記制御振幅の上の少なくとも１つの段階の値および下の少なくとも１つの段階の値の振幅の電圧を、所定の順番で印加する、血圧測定装置。
2. 前記印加電圧制御手段は、２つの値の振幅の電圧を、交互に印加し、
   前記２つの値は、それぞれ、前記決定手段によって決定された前記制御振幅に対して、所定段階、上の値、および、前記所定段階、下の値であり、
   前記制御部は、さらに、
   前記決定手段によって決定された前記制御振幅および前記２つの値に基づいて、前記制御振幅の電圧を印加した場合と前記圧電ポンプの出力が略等価になるように、前記２つの値の電圧を交互に印加する時間的割合を決定する印加割合決定手段を含み、
   前記印加電圧制御手段は、前記印加割合決定手段によって決定された前記時間的割合で、前記２つの値の振幅の電圧を印加する、請求項１に記載の血圧測定装置。
3. 前記印加電圧制御手段は、前記２つの値の差が最小となるように電圧を印加する、請求項２に記載の血圧測定装置。
4. 前記印加電圧制御手段は、前記決定手段によって決定された２つの値の振幅の電圧を、同じ時間的割合で交互に印加し、
   前記制御部は、さらに、
   前記決定手段によって決定された前記制御振幅に基づいて、前記制御振幅の電圧を印加した場合と前記圧電ポンプの出力が略等価になるように、前記制御振幅の、上の段階の値および下の段階の値の前記２つの値を決定する印加電圧決定手段を含み、
   前記印加電圧制御手段は、前記印加電圧決定手段によって決定された前記２つの値の振幅の電圧を交互に印加する、請求項１に記載の血圧測定装置。
5. 前記印加電圧決定手段は、前記２つの値の差が最小となるように値を決定する、請求項４に記載の血圧測定装置。
6. 前記決定手段は、前記印加電圧制御手段によって印加される電圧の振幅の値に対して最適な周波数を前記制御周波数として決定する、請求項１に記載の血圧測定装置。
7. 血圧測定装置の制御方法であって、
   前記血圧測定装置は、
   血圧の測定部位に装着された場合に内部の流体の圧力で前記測定部位の動脈を圧迫するカフと、
   前記カフの内部の圧力を加圧する圧電ポンプと、
   前記カフの内部の圧力を減圧する減圧部と、
   前記カフの内部の圧力であるカフ圧を検出する圧力検出部と、
   制御部とを有し、
   前記制御方法は、前記制御部が、
   前記圧電ポンプに印加する電圧の制御振幅と制御周波数とを決定するステップと、
   決定された前記制御振幅および前記制御周波数の電圧を前記圧電ポンプに印加するよう制御するステップと、
   前記圧電ポンプによって前記カフ圧を加圧する加圧過程において前記圧力検出部によって検出されるカフ圧に基づいて血圧値を算出するステップとを含み、
   前記制御するステップは、電圧の振幅を所定段階で制御可能であり、決定された前記制御振幅の電圧を印加した場合と前記圧電ポンプの出力が略等価になるように、前記制御振幅の上の少なくとも１つの段階の値および下の少なくとも１つの段階の値の振幅の電圧を、所定の順番で印加するステップを含む、前記血圧測定装置の制御方法。

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