JPH021223A

JPH021223A - 血圧モニタ装置

Info

Publication number: JPH021223A
Application number: JP1044522A
Authority: JP
Inventors: Sukotsuto Haniieejiyaa Kebuin; ケヴィン・スコット・ハニーエージャー
Original assignee: KOORIN DENSHI KK; Colin Electronics Co Ltd
Current assignee: KOORIN DENSHI KK; Colin Electronics Co Ltd
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1990-01-05
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: US4924871A; JP2664982B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、生体の血圧を連続的且つ非観血的に測定する
血圧モニタ装置に関し、特に、モーションアーティファ
クトを検出するとともにそのアーティファクトに関連し
たエラーを防止することにより、正確な血圧測定が得ら
れる血圧モニタ装置に関するものである。

従来の技術近年、生体の血圧を連続的に測定し且つ監視する形式の
血圧モニタ装置の発達について、大きな関心が集まって
いる。血圧モニタの技術分野で有望なものにおいては、
シリコンチップに配列された複数の小さな感圧素子を有
する動脈圧力計（トノメータ）が用いられている。この
ように感圧素子列を用いた方式は、米国特許第３．１２
３，０６８号（Ｒ，Ｐ、ビグリアノ）、第３．２１９，
０３５号（Ｇ、Ｌ、ブレスマン、　Ｐ、Ｍ、ニューガー
ド、ジョン、Ｊ、アイグ）、第３，８８０．１４５号（
Ｅ、Ｆ、ブリック）、第４，２６９，１９３号（エラカ
ール）、第４．４２３．７３８号（Ｐ、Ｍ、ニューガー
ド）、および、「動脈血圧の連続的な非観血式測定用の
トランスジューサ」の第７３頁乃至第８１頁（Ｇ、Ｌ、
プレスマン、　Ｐ、Ｍ、ニューガード著：ＩＥＥＥ　（
電気電子学会）送信機、生物医学、電子工学部門、　１
９６３年４月発行）に記載されている。

血圧のモニタのための圧力測定においては、従来から、
皮膚近傍の動脈上に位置決めされた感圧素子列を含むト
ランスジューサに対して、動脈を閉塞させない程度に動
脈壁を平たくする押圧力を付与することが行われている
。個々の感圧素子は、血圧が測定される動脈の管腔より
も少なくとのその動脈の幅方向において寸法が小さくさ
れているとともに、トランスジューサ自体は、個々の感
圧素子のうちの一つ以上が少なくともその動脈の直上に
位置するように配置される。血圧のモニタに際しては、
各感圧素子のうちの一つからの出力信号が選択されて利
用される。このとき、動脈の略中央部上に位置する感圧
素子からの出力信号（圧脈波信号）を選択すれば、動脈
内の血圧が正確に測定されるのである。動脈上の中央部
以外に位置する他の感圧素子からの出力信号によっては
、通常、中央部からの出力信号と比較して正確な血圧測
定が得られない。これは、中央部上以外の感圧素子によ
っては、最高血圧値および最低血圧値と圧脈波信号の上
ピーク値および下ピーク値との偏差が正確に得られない
ためである。

発明が解決しようとする課題上述のような従来の血圧モニタ装置においては、前記感
圧素子は所謂モーションアーティファクトに対して反応
し易く、モーションアーティファクトを正常な脈波形と
誤って検出するおそれがあるため、血圧測定の精度が充
分に得られないという問題があった。本発明は、かかる
不都合を解決するため、モーションアーティファクトを
検出するとともにそのモーションアーティファクトが誤
って脈波形として検出されることを防止する手段を設け
たものである。

課題を解決するための手段本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり
、その要旨とするところは、感圧素子を生体内の動脈上
に位置させる圧力センサと、その圧力センサを動脈に向
かつて付勢する押圧手段とを備えたトランスジューサを
用い、前記感圧素子から出力される信号に基づいて前記
生体の血圧値を監視する形式の血圧モニタ装置であって
、（ａ）前記圧力センサの前記生体に対する相対的な押
圧力を検出する押圧力検出手段と、ω）前記押圧力が前
記生体の体動を検出するために予め定められた設定値を
超えたか否かを判定する判定手段と、を含むことにある
。

作用および発明の効果このようにすれば、たとえば生体の手首を動かすことな
どによりモーションアーティファクトが発生させられた
場合には、圧力センサの生体に対する相対的な押圧力が
そのモーションアーティファクトによって影響されるこ
とから、押圧力検出手段により検出された圧力センサの
押圧力が判定手段において予め定められた設定値を超え
たと判断されて、モーションアーティファクトの発生が
検出されるのである。

また、本発明は、好適には、前記圧力センサの押圧力が
前記設定値を超えたと判定された場合には、予め定めら
れた所定期間だけ前記感圧素子からの出力信号の読込み
を停止させる読込停止手段を含むものである。

このようにすれば、モーションアーティファクトが発生
して圧力センサの押圧力が設定値を超えた場合には、読
込停止手段により感圧素子からの出力信号の読込みが停
止させられるので、モーションアーティファクトが誤っ
て脈波形として読み込まれることが防止されて、血圧測
定が正確に行われるという利点がある。

実施例以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図には、本実施例にて採用されるトランスジューサ
１０が生体の手首において撓骨動脈上に装着された状態
が示されている。トランスジューサＩＯは、通常の腕時
計と同様にして、バンド１２が生体の一部に巻回される
ことにより固定されている。トランスジューサ１０に接
続されている配管１４には、トランスジューサ１０にお
いて送受信される電気信号を搬送するための電線が含ま
れている。また、配管１４には、トランスジューサ１０
内の圧力室４０に対して圧縮気体を供給する空気配管も
含まれており、その圧力室４０に圧縮気体が供給される
ことにより、後述の圧力センサ２０が生体の表皮に接触
させられるようになっている。

第２図は、第１図の２−２線から見た断面図であり、生
体の手首の撓骨動脈２４上にトランスジューサ１０が固
定されている状態を示している。

図において、トランスジューサＩＯの底面からは、押圧
部材１８を備えたピストン１６の一部がハウジング１１
から突き出しており、撓骨２８に向かって撓骨動脈２４
を押圧してそれを平たくする。

ピストンエ６はダイアフラム１７によって移動可能に支
持されており、圧力室４０内に供給される圧力に対応し
た推力で突き出される。押圧部材１８の底面には、圧力
センサ２０が固着されている。

また、バンド１２が生体の手首に強く巻回されているこ
とを表すため、バンド１２の両端部１２゜および１２′
′は、図において接地されているように示されているが
、実際には、バンド１２は通常の腕時計と同様にして手
首に巻回されている。

第３図は、矩形薄板状の単結晶シリコン基板から構成さ
れた圧力センサ２０の斜視図である。圧力センサ２０に
は、複数の感圧素子２２Ａ乃至２２Ｊが設けられている
。それら感圧素子２２Ａ乃至２２Ｊは、従来の集積回路
技術に基づいて、局部的に薄肉部が設けられることによ
り形成されている。予め定められた厚み寸法のシリコン
チップなどを形成するための技術については、米国特許
第３．８８８．７０８号（ワイズ他：　「シリコンにお
ける所定厚み領域の形成方法（Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　
Ｆｏｒｍｉｎｇ　Ｒｅｇｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｐｒｅｄｅｔ
ｅｒｍｉｎｅｄ　Ｔｈ１ｃｋｎｅｓｓ　ｉｎ　５ｉｌｔ
ｃｏｎ）」に記載されている。第３図に示す圧力センサ
２０においては、各感圧素子２２Ａ乃至２２Ｊが２列に
配列されている。但し、このような感圧素子２２Ａ乃至
２２Ｊの配列は、図を簡略化して理解を容易とするため
に示されたものである。実際には、感圧素子の数は、好
適な血圧測定が得られる範囲で種々変更が可能であり、
また、感圧素子はシリコン基板内において種々のパター
ンにて配置され得る。

第４図は、血圧モニタに際して実行される押圧作動にお
いて働く物理的要素を、それぞれ機械的要素に置き換え
て表す断面図である。なお、トランスジューサＩＯは、
前記米国特許第４，２６９．１９３号（Ｊ、Ｓ、エラカ
ール）に記載されているものと同様に構成されている。

トランスジューサアレイ２２を構成する各感圧素子２２
Ａ、’２２Ｂ、２２Ｃ。

・・・・２２Ｊは、それらのうちの−っ以上が撓骨動脈
２４の直上部に位置するように、撓骨動脈２４上に配置
される。各感圧素子２２Ａ乃至２２Ｊの寸法は、撓骨動
脈２４の直径よりもそれぞれ充分に小さくされているこ
とから、感圧素子２２Ａ乃至２２Ｊのうちの複数が撓骨
動脈２４直上部に位置し得るのである。生体の表皮２６
および撓骨動脈２４は、トランスジューサ１０に対して
供給される押圧力によって押圧される。撓骨動脈２４の
中央部上に位置する感圧素子からは、血圧モニタにおい
て用いられる圧力信号、すなわち撓骨動脈２４内に発生
する脈波を表す信号が出力される。動脈中央部上に位置
する感圧素子を選択する方法については、前記米国特許
第４．２６９．１９３号に記載されている。また、動脈
内に発生する実際の脈波形を最適に検出する感圧素子を
決定する方式については、本発明の出願と同日に米国へ
特許出願された「血圧モニタ装置（八ｃｔｉｖｅ　Ｅｌ
ｅｍｅｎｔ　５ｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｃｏｎｔｉ
ｎｕｏｕｓ　Ｂｌｏｏｄ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｍｏｎｊ
ｔｏｒＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ　）に記載されている。こ
こで、たとえば、感圧素子２２Ｅが撓骨動脈２４の中央
部上にあると判定された場合には、残りの感圧素子２２
Ａ乃至２２Ｄおよび２２Ｆ乃至２２Ｊは表皮２６および
撓骨動脈２４を押圧するための押圧面として機能する。

撓骨動脈２４は、第４図に示すように、撓骨２８により
支持されている。撓骨動脈２４の動脈壁は、張力は伝達
するが曲げモーメントは伝達しない薄膜と考えられる。

この動脈壁は、トランスジューサアレイ２２の押圧力に
対応して平坦部を形成するとともに、血圧測定期間中は
、撓骨２８上において支持された状態となる。図に示す
ように、トランスジューサ１０内の前記圧力室４０内に
圧縮気体が供給されると、トランスジューサｌＯおよび
ハンド１２によって、適当な押圧力が撓骨動脈２４に対
して付与されるとともに、感圧素子２２Ａ乃至２２Ｊが
撓骨動脈２４上にて位置固定とされることにより、撓骨
動脈２４内の圧力変動がトランスジューサアレイ２２の
うちの撓骨動脈２４上に対応する感圧素子によって検出
されるのである。以上のような押圧作動は、次のように
置き換えて説明することができる。すなわち、各感圧素
子２２Ａ乃至２２Ｊの一面は、一端を硬質の支持板３２
によりそれぞれ支持されている各スプリング３０Ａ、３
０Ｂ、３０Ｃ，３０Ｄ、３０Ｅ。

３０Ｆ、３０Ｇ、３０Ｈ，３０１，３０Ｊの他端により
それぞれ支持されており、その支持板３２と固定部材３
８との間には、押圧力発生器３６が設けられている。

ここで、仮に押圧力発生器３６が設けられていない場合
でも、固定部材３８と支持板３２との間の接続は非常に
強固であって、感圧素子２２Ａ乃至２２Ｊが撓骨２８と
の関係で強く押圧されるので、各感圧素子２２Ａ乃至２
２Ｊは撓骨動脈２４に対して位置固定とされ得るのであ
る。しかしながら、かかる方式は実用的ではないため、
本実施例においては、空気押圧装置を備えた押圧力発生
器３６が設けられることにより、感圧素子２２Ａ乃至２
２Ｊに対して固定部材３８から供給される押圧力が一定
に維持されるようになっている。この押圧力発生器３６
においては、ばね定数には殆ど零とされている。前記空
気押圧装置については、前述の米国特許第３，２１９，
０３５号および第４，２６９，１９３号や、「動脈血圧
の連続的な非観血式測定用のトランスジューサ」などの
文献に記載されている。

また、本発明の出願と同日に米国へ特許出願された「血
圧モニタ用押圧力制御装置（Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚａｔｉ
ｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　
Ｂｌｏｏｄ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｍｏｎ１ｔｏｒ　Ｔｒ
ａｎｓｄｕｃｅｒ）　Ｊには、さらに改良が加えられた
形態の空気押圧装置が記載されている。

感圧素子２２Ａ乃至２２Ｊが、支持板３２に対してそれ
ぞれ強固に固定されることにより、撓骨動脈２４が平坦
に押圧され、延いては血圧測定が正確に実行されるので
ある。したがって、スプリング３０Ａ乃至３０Ｊは、可
及的に固く、すなわちばね定数に＝ωとなるようにされ
ることが理想的である。

感圧素子２２Ａ乃至２２Ｊの歪みが小さくなるように、
スプリング３０Ａ乃至３０Ｊのばね定数が動脈から皮膚
に至る組織の定数の約１０倍程度とされると、トランス
ジューサ１０の押圧力が適当である場合には、実際の血
圧値が正確に測定されるのである。

第５図は、ピストン１６．圧力室４０．および圧力セン
サ２０を備えたトランスジューサ１０のシステム構成を
概略的に示すブロック線図である。

圧力センサ２０内の感圧素子２２Ａ乃至２２Ｊ（第５図
には図示せず）からの出力信号（圧脈波信号）は、配線
４２を介してマルチプレクサ４４に入力される。マルチ
プレクサ４４から出力された信号は、Ａ／Ｄ変換器４６
にてデジタル化された後、マイクロプロセッサ４８に供
給される。マイクロプロセッサ４８からは、レコーダ、
ＣＲＴ。

ＬＣＤなどから成る表示器等を備えた表示・記録装置５
０に対して信号が出力される。同時に、マイクロプロセ
ッサ４８からは、押圧力制御装置５２に対して信号が供
給される。この押圧力制御装置５２は、圧力供給源５４
を制御することにより、ピストン１６に供給される押圧
力を最適に維持するものである。また、マイクロプロセ
ッサ４８の作動は、記憶回路５６内に予め記憶されたプ
ログラムにより制御されるか、或いはキーボードなどの
入力手段５８を用いて使用者が入力することにより制御
される。トランスジューサ１０の圧力室４０内の圧力は
、圧力供給源５４に接続された圧カドランスジューサ５
３から出力されるフィードバック信号に対応して維持さ
れるのである。このフィードバック信号は、圧力室４０
内の圧力を表し、且つピストン１６の押圧力に比例して
いる。

フィードバック信号は、圧カドランスジューサ５３から
出力された後、Ａ／Ｄ変換器５５にてデジタル化されて
、マイクロプロセッサ４８に供給される。

第６図には、感圧素子２２Ａ乃至２２．Ｊのうちの一つ
から出力された信号波形（圧脈波）が示されている。な
お、その一つ以外の感圧素子からも、略同様の信号波形
が出力される。圧力センサ２０が最適の押圧力で押圧さ
れるとともに、感圧素子２２Ａ乃至２２Ｊのうちの撓骨
動脈２４の中央部上に位置する感圧素子が正確に選択さ
れた場合には、選択された感圧素子から出力される脈波
形は撓骨動脈２４内の血圧波形に対応するのである。

したがって、マイクロプロセッサ４８により選択された
感圧素子からの信号波形の上ピークおよび下ピークに対
応した、最高血圧値および最低血圧値と、各心拍におけ
る最高および最低血圧値間の差である脈波振幅とが決定
され、且つそれらが表示・記録装置５０上に表示される
。撓骨動脈２４の中央部上に位置する感圧素子にて検出
される信号波形を用いた方法は、前記米国特許第４，２
６９，１９３号に記載されているものであり、本実施例
においては説明を省略する。

圧力室４０内の圧力は、圧力供給源５４から供給される
圧縮気体に対応して、約Ｏｍ＋！！Ｈｇ乃至３０ｍｍ１
１ｇの範囲内で変化させられるが、その圧力室４０内の
圧力が、約７０　ｍｍ１１ｇ程度、すなわち撓骨動脈２
４に対する最適押圧力に一旦到達すると、その最適押圧
力において維持されるのである。

圧力室４０内の圧力が最適押圧力に一致させられた後、
通常は、圧力室４０内の圧力は１０ｍｍ１１ｇよりも小
さい値でしか変化しない。しかし、たとえば、腕を動か
すことなどの生体の体動に起因して、感圧素子にて誤っ
た信号が検出されてしまう。

圧力室４０内の圧力変化は、圧カドランスジューサ５３
にて検出されるとともに、その圧力変化を表すフィード
バック信号がＡ／Ｄ変換器５５を介してマイクロプロセ
ッサ４８に供給される。すなわち、圧カドランスジュー
サ５３からのフィードバック信号を用いて、生体の体動
が間接的に検出されるのである。そして、生体の体動が
検出されている間は、血圧測定の精度を阻害することの
ないように、感圧素子２２Ａ乃至２２Ｊからの出力信号
の読込みを一旦中止させる。

すなわち、第７図に示すフローチャートに沿ってマイク
ロプロセッサ４８の作動を説明すると、先ず、ステップ
３１において、圧力センサ２０の押圧力Ｐ、が圧カドラ
ンスジューサ５３からのフィードバック信号に基づいて
読み込まれる。次いで、ステップＳ２において、圧力セ
ンサ２０の押圧力Ｐ、が予め定められた判断基準値Ｐ０
を超えたか否かが判断される。判断基準値Ｐ。は、体動
を検出するために予め実験的に求められた値であり、た
とえば１０　ｍｍｔ１ｇ程度の値に設定される。押圧力
Ｐ、が判断基準値Ｐ０を超えない状態では、ステップＳ
３の実行が保留されて、通常の血圧モニタが実行される
。しかし、押圧力Ｐ、が判断基準値Ｐ。を超えると、ス
テップＳ３においてＡ／Ｄ変換器４６を通して供給され
る圧脈波を表す信号データの読込みが中止される。この
中止は、たとえば、体動の検出から一定時間（たとえば
３秒）あるいは一定拍数（たとえば３拍）ｍ続されても
よい。なお、血圧測定におけるモーションアーティファ
クトの影響に対してより鋭い、または鈍い反応をするよ
うに設定する場合には、上記１０ｍｍ１１ｇ或いは３秒
の設定値は種々変更し得るものであることはいうまでも
ない。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変更
が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である血圧モニタ装置に採用
されるトランスジューサが生体に装着された状態を示す
図である。第２図は、第１図のトランスジューサを２−
２線から見た断面図であり、トランスジューサが動脈に
対して適当な押圧力で押圧されている状態を示している
。第３図は第１図のトランスジューサに設けられた圧カ
センサ内の感圧素子が単結晶シリコン基板内に形成され
た状態を示す斜視図である。第４図は第１図のトランス
ジューサの動脈に対する押圧作動を機械的に置き換えて
説明するための断面図である。第５図は、複数の感圧素
子からの出力信号をモニタして動脈の血圧を測定するた
めの構成要素を示すブロック線図である。第６図は生体
の脈波形を経時的に示すことにより最高および最低血圧
値、脈波幅をそれぞれ示すタイムチャートである。第７
図は、第５図に示す装置の作動の要部を示すフローチャ
ートである。１０；トランスジューサ２０：圧力センサ２２Ａ−Ｊ：ｒ＄圧圧子子４：撓骨動脈（動脈）４０：圧力室５３：圧カドランスジューサ出願人　　コーリン電子株式会社Ｆｌｏ、３４−日ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）感圧素子を生体内の動脈上に位置させる圧力セン
サと、該圧力センサを該動脈に向かって付勢する押圧手
段とを備えたトランスジューサを用い、前記感圧素子か
ら出力される信号に基づいて前記生体の血圧値を監視す
る形式の血圧モニタ装置であって、前記圧力センサの前記生体に対する相対的な押圧力を検
出する押圧力検出手段と、前記押圧力が前記生体の体動を検出するために予め定め
られた設定値を超えたか否かを判定する判定手段と、を含むことを特徴とする血圧モニタ装置。
（２）前記押圧力が前記設定値を超えたと判定された場
合には、予め定められた所定期間だけ前記感圧素子から
の出力信号の読込みを停止させる読込停止手段をさらに
含むものである請求項１に記載の血圧モニタ装置。