JPH037139A - 脈波検出装置 - Google Patents

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、生体の動脈を押圧することによりその動脈か
ら発生する脈波を検出する脈波検出装置に関するもので
ある。

従来の技術 多数の感圧素子が配列された押圧面を有し、生体の表面
の動脈上にそれら感圧素子の配列方向がその動脈と交差
するように押圧される脈波センサと、その脈波センサの
最適押圧力を決定し且つ維持する押圧力調節手段とを備
え、その最適押圧力に維持された前記脈波センサの感圧
素子のうち前記動脈の直上部に位置する感圧素子から出
力された脈波信号に基づいてその動脈から発生する脈波
を逐次検出する形式の脈波検出装置が知られている。た
とえば、本出願人が先に出願して公開された特開昭６３
−２９３４２４号公報に記載されたものがそれである。

発明が解決しようとする課題 ところで、斯かる脈波検出装置においては、脈波検出中
に、生体の体動等に起因して脈波センサの生体表面に対
する当たり方が変化すること等により脈波センサの押圧
力が低下して動脈壁の一部が平坦に圧迫されなくなる場
合があるが、このような場合には、脈波を好適に検出し
得なくなるため、脈波センサの最適押圧力を再決定する
ために前記押圧力調節手段を再び作動させることが望ま
れる。そこで、脈波検出に使用されている感圧素子から
検出される圧力値の変化に基づいて押圧力調節手段を再
起動させるか否かを判断することが考えられているが、
この場合には、脈波センサの押圧力が不適当になったこ
とによる前記圧力値の変化と血圧の変化に起因する前記
圧力値の変化とを確実に区別することは困難であるため
、脈波センサの押圧力は適当であるにも拘わらず押圧力
調節手段が再起動させられて脈波の検出が不要に中断さ
れてしまうおそれがあるのである。

本発明は以上のような事情を背景として為されたもので
あって、その目的とするところは、感圧素子から検出さ
れる圧力値の変化に基づいて前記押圧力調節手段を再起
動させるに際し、血圧の変化に起因して押圧力調節手段
が再起動させられるのを好適に防止し得る脈波検出装置
を提供することにある。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明は、上記のような形
式の脈波検出装置であって、第１図のクレーム対応図に
示すように、（ａ）前記感圧素子の配列方向において前
記動脈から離れた位置に位置している端部感圧素子を、
その端部感圧素子から出力される圧力信号に基づいて決
定する端部感圧素子決定手段と、（ｂ）前記端部感圧素
子にて検出された圧力値の当初からの変化量が予め定め
られた一定値を超えたときに、前記押圧力調節手段を再
び作動させる再起動手段とを含むことを特徴とする。

作用および発明の効果 斯かる構成の脈波検出装置によれば、端部感圧素子決定
手段により、感圧素子の配列方向においで動脈から離れ
た位１に位！している端部感圧素子が、その端部感圧素
子から出力される圧力信号に基づいて決定されるととも
に、その端部感圧素子にて検出された圧力値の当初から
の変化量が予め定められた一定値を超えたときに、再起
動手段により押圧力ＵＲ節手段が再び作動させられるこ
とにより、脈波センサの最適押圧力が再決定されて脈波
センサの押圧力がその再決定された最適押圧力に維持さ
れる。この場合において、動脈から離れた位置に位置す
る端部感圧素子により検出される圧力値は動脈の直上部
に位置する感圧素子により検出される圧力値に比べて血
圧の変化に伴う変動量が小さいため、血圧の変化に起因
して押圧力調節手段が再起動させられて脈波の検出が不
要に中断させられるのを好適に防止し得る。

実施例 以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に説
明する。

第４図は本発明の脈波検出装置を用いて血圧値をモニタ
する血圧モニタ装置の構成を示す図であって、１０は、
たとえば人体の上腕部１２などに巻回されてそれを圧迫
するゴム袋状のカフである。

カフ１０には、圧力センサ１４．切換弁１６、および電
動ポンプ１８が配管２０を介してそれぞれ接続されてい
る。電動ボンプエ８は、カフ１０内に空気等の流体を供
給してそれを昇圧する。圧力センサ１４は、カフ１０内
の圧力（カフ圧）を検出してそのカフ圧を表すカフ圧信
号ＳＫをＡ／Ｄ変換器２２を介してＣＰＵ２４へ出力す
る。切換弁１６は、カフ１０内への圧力の供給を許容す
る圧力供給状態、カフ１０内を徐々に排圧する律速排圧
状態、カフ１０内を急速に排圧する急速排圧状態の３つ
の状態に切り換えられるようになっている。

ＣＰＵ２４は、データバスラインを介してＲＯＭ２６．
ＲＡＭ２Ｂ、出力インタフェース３０と連結されており
、ＲＯＭ２６に予め定められたプログラムに従ってＲＡ
Ｍ２８の記憶機能を利用しつつ信号処理を実行し、図示
しない駆動回路をそれぞれ介して電動ポンプ１８を制御
し且つ切換弁１６の切換状態を制御することにより前記
カフ圧を調節するとともに、カフ１０内の律速降圧過程
で検出されるカフ圧の変動成分の大きさの変化に基づい
てたとえば最高血圧値および最低血圧値を決定する。

一方、手首３２には、第２図に示すように、脈波検出装
置のセンサ部３４が装着されている。このセンサ部３４
は、有底円筒形状を成し、開口端が手首３２の体表面３
６に対向する状態でバンド３日により手首３２に着脱可
能に取り着けられるハウジング４０と、そのハウジング
４０の内部においてハウジング４０にダイヤフラム４２
を介して相対移動可能に且つハウジング４０の開口端か
らの突出し可能に設けられた脈波センサ４４とを備えて
構成されており、これらハウジング４０とダイヤフラム
４２とによって圧力室４６が形成されている。この圧力
室４６には、第２図および第４図に示すように、前記電
動ポンプ１８から切換弁４８を経て圧力流体が供給され
るようになっており、これにより、脈波センサ４４は圧
力室４６内の圧力Ｐに応じた押圧力で前記体表面３６に
押圧される。切換弁４８は、比較的緩やかな速度で圧力
室４６内への圧力の供給を許容する圧力供給状態、圧力
室４６内の圧力を維持する圧力維持状態、および圧力室
４６内を排圧する排圧状態の３つの状態に切り換えられ
るようになっている。切換弁４８と圧力室４６との間に
は圧力センサ５０が設けられており、この圧力センサ５
０は圧力室４６内の圧力Ｐを検出してその圧力Ｐを表す
圧力信号ＳＰをＡ／Ｄ変換器５２を介してＣＰＵ２４へ
出力する。

脈波センサ４４は、第２図および第３図に示すように、
たとえば単結晶シリコン等の半導体チップの押圧面５４
に感圧ダイオード等の多数の感圧素子５６が互違いに２
列で配列されて成るものであって、それら感圧素子５６
の配列方向が撓骨動脈５８と略直交するように手首３２
の体表面３６に押圧されることにより、撓骨動脈５８か
ら発生して体表面３６に伝達される圧力振動波すなわち
脈波を検出し、その脈波を表す脈波信号ＳＭをＡ／Ｄ変
換器６０を介してＣＰＬＪ２４へ出力する。

なお、各感圧素子５６の配列方向における間隔は撓骨動
脈５８の直上部に複数の感圧素子５６を位置させ得るよ
うに充分小さ（決定されているとともに、配列方向にお
いて両端に位置する感圧素子５６間の距離は撓骨動脈５
８の押圧時の最大外径よりも充分大きくなるように決定
されている。本実施例においては、体表面３６が生体の
表面に、撓骨動脈５８が動脈にそれぞれ相当する。

ＣＰＵ２４は、ＲＯＭ２６に予め記憶されたプログラム
に従って、図示しない駆動回路を介して切換弁４８を制
御することにより、圧力室４６内の圧力Ｐを調節し、そ
の圧力室４６の昇圧過程で採取される脈波信号ＳＭに基
づいて多数の感圧素子５６の内から最適感圧素子５６ａ
を決定し且つ最適押圧力を決定するとともに、カフｌＯ
により測定された血圧値と脈波信号ＳＭの大きさとの関
係を求め、その関係から、最適押圧力において最適感圧
素子５６ａにより検出された実際の脈波信号ＳＭが表す
脈波の最高値および最低値に基づいて最高血圧値および
最低血圧値を逐次決定し、かつ血圧表示器６２に決定し
た血圧値を逐次表示させる一方、感圧素子５６の配列方
向において撓骨動脈５８から離れた位置に位置している
端部感圧素子５６ｅをその端部感圧素子５６ｅから出力
される脈波信号ＳＭに基づいて決定するとともに、その
端部感圧素子５６ｅにて検出された脈波信号ＳＭが表す
脈波の最低値の当初からの変化量に基づいて脈波センサ
４４の最適押圧力を再決定するための作動から血圧モニ
タ装置を適宜再起動させる。なお、本実施例においては
、前記端部感圧素子５６ｅから出力される圧力信号にも
撓骨動脈５８の脈動による変動成分が僅かに含まれてい
ることを前提として考えているため、クレームにおける
圧力信号は脈波信号ＳＭとして表されている。

次に、以上のように構成された血圧モニタ装置の作動を
第５図のフローチャートに従って説明する。

まず、カフ１０が被検者の上腕部１２に、脈波検出装置
のセンサ部３４がその被検者の手首３２にそれぞれ装着
された後、図示しない電源スィッチが投入されると、初
期処理（図示せず）が実行されて後述のカウンタＣ等が
クリアされるとともに、ステップＳｌが実行されて図示
しない手動起動スイッチがＯＮ操作されたか否かが判断
される。

この判断が否定されると待機状態とされるが、肯定され
るとステップＳ２が実行されて、電動ポンプ１８が駆動
され且つ切換弁４Ｂが圧力供給状態に切り換えられるこ
とにより、圧力室４６内の比較的績やかな昇圧が開始さ
れて脈波センサ４４による体表面３６に対する押圧が開
始されるとともに、ステップＳ３が実行されることによ
り、斯かる律速昇圧過程において各感圧素子５６からそ
れぞれ出力された１脈波に対応する脈波信号ＳＭが圧力
室４６内の圧力Ｐを表す圧力信号ＳＰと共に読み込まれ
る０次に、ステップＳ４が実行されることにより、圧力
Ｐが予め定められた圧力Ｐａ　　（たとえば２５０＋ｎ
ａＨｇ程度の圧力）に達したか否かが判断され、未だ達
しない場合にはステップＳ３およびステップＳ４が繰り
返し実行されて脈波が圧力Ｐと共に逐次読み込まれるが
、圧力Ｐａに達した場合には続くステップＳ５が実行さ
れる。

ステップＳ５においては、ステップＳ３にて読み込まれ
た各脈波の最高値Ｍｍａｘ　　（ｍＶ）および最低値Ｍ
ｎ＋ｉｎ　　（ｍ　Ｖ　）がそれぞれ求められるととも
に、それら最高値Ｍｍａｘおよび最低値Ｍｎ１ｎの差を
算出することにより各脈波の振幅Ａがそれぞれ求められ
る。次に、ステップＳ６が実行されることにより、各感
圧素子５６毎の振幅Ａの最大値がそれぞれ決定されて、
それら振幅Ａの最大値のうちの最大の振幅Ａ９の脈波を
検出した感圧素子５６が最適感圧素子５６ａとして決定
される。

次に、ステップＳ７が実行されることにより、最適感圧
素子５６ａにより最大の振幅Ａ０が検出されたときの圧
力室４６内の圧力Ｐ０が脈波センサ４４の最適押圧力に
対応する圧力として決定されるとともに、圧力室４６内
の圧力Ｐが圧力Ｐ０に調節された後切換弁４日が圧力維
持状態に切り換えられて前記最適押圧力にホールドされ
る。続くステップＳ８においては、たとえば、ステップ
Ｓ７にて決定された最適押圧力においてステップＳ５に
て求められている各感圧素子５６毎の振幅Ａのうち予め
定められた一定値α以下である振幅Ａの脈波を検出した
感圧素子５６であって配列方向において一端に位置する
１個の感圧素子５６が、撓骨動脈５８から離れた位置に
位置している端部感圧素子５６ｅとして決定される。上
記一定値αは、たとえば１５ｍｍ１ｇ程度の圧力に対応
する値（ｍＶ）に設定される０本実施例においては、上
記ステップＳ２乃至ステップＳ５およびステップＳ７、
切換弁４８等が押圧力調節手段に対応するとともに、上
記ステップＳ８が端部感圧素子決定手段に対応する。

次に、ステップ９が実行されて、所謂オシロメトリック
方式による血圧測定が行われる。すなわち、電動ポンプ
１８を駆動し且つ切換弁１６を圧力供給状態に切り換え
てカフ圧を被検者の予想される最高血圧値よりも高い圧
力（たとえば１８０５ｍ１ｇ程度の圧力）まで昇圧した
後、電動ポンプ１８を停止させ且つ切換弁１６を律速排
圧状態に切り換えてカフ圧をゆっくりと下降させること
により、斯かる降圧過程で検出されるカフ圧信号ＳＫの
変動成分の大きさの変化に基づいて最高血圧値Ｈ（ｍｍ
Ｈｇ）および最低血圧値Ｌ　（ｍｍｌ１ｇ）が決定され
るのである。このようにして血圧値が測定されると、切
換弁１６が急速排気状態に切り換えられてカフｌＯ内が
急速に排圧される。なお、血圧値はカフ１０内の昇圧過
程で測定することもできる。

続くステップＳｌＯにおいては、前記最適押圧力におい
て最適感圧素子５６ａにより検出される実際の脈波の最
高値Ｍ、□−１“よび最低値Ｍ１７−８から、最高血圧
値ＳＹＳおよび最低血圧値ＤＩＡ等の血圧値Ｐａを求め
るための、血圧値Ｐ。

と脈波信号ＳＭの大きさＭとの関係を示す関係式（１）
が、次式（２）および（３）に従って決定される。すな
わち、ステップＳ９においてカフｌＯにより測定された
最高血圧値Ｈおよび最低血圧値りと、ステップＳ５にて
求められた最高値Ｍ、□および最低値Ｍｏ１ｍのうちの
最適感圧素子５６ａによる各脈波の最高値Ｍ、□−１お
よび最低値Ｍ　ａ　ｉ　、１−　＊のうち、最適押圧力
に対応する最高値Ｍ　ＩＩ　ｍ　Ｘ　−ｍ′および最低
値Ｍ　ａ　＋　ｎ　−ｍｌとに基づいて、（］）弐にお
ける定数ａ、ｂが（２）式および（３）式からそれぞれ
決定されるのである。

Ｐ、　＝ａ−Ｍ＋ｂ　　　・　・・・（１）Ｈ＝ａ−Ｍ
ＩＩＩＸ−４”　十ｂ　　　・・’（２）Ｌ、＝ａ　・
Ｍｓｉｎ−ａ　”　＋　ｂ　　　・・・（３）次に、ス
テップＳ１１が実行されてカウンタＣがクリアされた後
、ステップＳ１２が実行されることにより、ステップＳ
６にて決定された最適感圧素子５６ａおよびステップＳ
８にて決定された端部感圧素子５６ｅにより１脈波に対
応する脈波信号ＳＭがそれぞれ検出される。続くステッ
プＳ１３においては、ステップＳ１２にて検出された最
適感圧素子５６ａによる脈波の最高値Ｍ　ａ　１１　Ｍ
　−１および最低値Ｍ　＊　ｉ　ｎ　−ｓ′が求められ
るとともに、ステップＳ１２にて検出された端部感圧素
子５６ｅによる脈波の最低値Ｍ　ａ　ｉ　ｎ　−ｅ８が
求められる。

次いで、ステップＳ１４が実行されることにより、ステ
ップＳ１３にて求められた最適感圧素子５６ａによる脈
波の最高値Ｍ　＊　ｍ　Ｘ　−ｓ。および最低値Ｍｓｉ
ｎ−ａ４に基づいて、ステップＳＩＯにて求められた上
記（１）弐にて示す関係から最高血圧値ＳＹＳおよび最
低血圧値ＤＩＡが決定され、且つそれら血圧値が血圧表
示器６２に表示される。

次に、ステップ３１５が実行されることにより、ステッ
プＳ５にて求められている最適押圧力における端部感圧
素子５６ｅによる当初の最低値Ｍ　ａ　Ｉ　ａ、。′と
ステップＳ１３にて求められた今回のサイクルの最低値
Ｍ　ａ　Ｉ　Ｒ−１１１との間の変化量が予め定められ
た一定値βを超えたか否かが判断される。

この一定値βは、たとえば２０［ｌｌｌｌｌ１１ｇ程度
の圧力に対応する値（ｍＶ）に設定される。ステップＳ
１５の判断が否定された場合には、前記ステップ８１１
以下が繰り返し実行されることにより、逐次検出される
脈波に基づいて最高血圧値ＳＹＳおよび最低血圧値ＤＩ
Ａが逐次決定され且つ表示されるが、ステップＳ１５の
判断が肯定された場合には、続くステップＳ１６が実行
されて前記カウンタＣの計数内容に「１」が加えられた
後、ステップＳ１７が実行される。このステップＳ１７
においては、ステップＳ１５の判断がたとえば１０回連
続して肯定されてカウンタＣの計数内容が「ｌＯＪに達
したか否かが判断される。カウンタＣの計数内容が未だ
「ｌＯ」に達していない場合にはステップ３１２以下が
繰り返し実行されるが、カウンタＣの計数内容が「１０
」に達した場合には、脈波センサ４４の押圧力が不適当
になったと判定して最適押圧力を再決定するために、続
くステップ８１８において圧力室４６内が排圧された後
前記ステンブＳ２以下が再び実行される。これにより、
再決定された最適押圧力において検出される脈波に基づ
いて血圧値のモニタが続行されることとなる０本実施例
においては、上記ステップＳ１５乃至ステップＳ１７が
再起動手段に対応するとともに、上記最低値Ｍ１．７−
０　＋ＭＩＩｉｅ−０゜４がクレームにおける圧力値に
相当する。

このように本実施例によれば、最適押圧力において各感
圧素子５６により検出された脈波の振幅へのうち予め定
められた一定値α以下である振幅Ａの脈波を検出した感
圧素子５６であって配列方向の一端に位置する感圧素子
５６が、撓骨動脈５８から離れた位置に位置している端
部感圧素子５６ｅとして決定されるとともに、その端部
感圧素子５６ｅにて最適押圧力において逐次検出される
脈波の最低値Ｍ　ａ　ｉ　ｅ−０′の当初の最低値Ｍ　
ａ　Ｉ　ｎ　−ｍ。

に対する変化量が予め定められた一定値βを超えたこと
に基づいて、脈波センサ４４の最適押圧力を再決定する
ために血圧モニタ装置が再起動させられる。この場合に
おいて、撓骨動脈５８から離れた位置に位置する端部感
圧素子５６ｅにより検出される脈波の最低値は、撓骨動
脈５８の直上部に位置する最適感圧素子５６ａ等により
検出される脈波の最低値に比べて血圧の変化に伴う変動
量が大幅に小さいため、血圧の変化に起因して前記最低
値Ｍ　ａ　ｌ　ｎ　−ａ′の前記最低値Ｍ　ｍ　ｉ　、
、−１゜。に対する変化量が前記一定値βを超えること
により血圧モニタ装置が再起動させられるのを好適に防
止することができ、これにより、脈波の検出および血圧
モニタが不要に中断させられるのを好適に防止すること
ができるのである。

また、本実施例によれば、撓骨動脈５８がら離れた位置
に位置している端部感圧素子５６ｅがら検出される脈波
の最低値の当初からの変化量に基づいて脈波センサ４４
の最適押圧力を再決定するａ・要があるか否かを判断す
るように構成されており、この脈波の最低値は最高値等
に比べて血圧の変化の影響を一層受は難いため、上記効
果が一層好適に得られる。

また、本実施例によれば、端部感圧素子５６ｅによる前
記最低値Ｍ　ａ　！　ａ　−ａｌの前記最低値Ｍ１□１
．′″に対する変化量がたとえば１０回連続して前記一
定値βを超えたときに、脈波センサ４４の最適押圧力を
再決定するために血圧モニタ装置が再起動させられるよ
うに構成されているので、脈波センサ４４の押圧力が一
時的に変化した場合やノイズにより過大な最低値Ｍ　ａ
　４　ｎ　−ａ８が検出された場合等において血圧モニ
タ装置が一々再起動させられるのを好適に防止すること
ができる。

なお、前述の実施例では、感圧素子５６配列方向におい
て一端に位置する１個の感圧素子５６が、撓骨動脈５８
から離れた位置に位置している端部感圧素子５６ｅとし
て決定されているが、必ずしもその必要はなく、配列方
向において一端部に位置する２個以上の感圧素子が端部
感圧素子として決定されてもよいし、あるいは配列方向
において両端に位置する感圧素子が端部感圧素子として
決定されてもよい、これらの場合には、たとえば、端部
感圧素子として決定された複数の感圧素子によりそれぞ
れ検出される脈波値の平均値の当初からの変化に基づい
て脈波センサの最適押圧力を再決定する必要があるか否
かが判断される。

また、前述の実施例では、端部感圧素子５６ｅにて検出
される脈波値として最低値が用いられているが、最高値
や平均値等を用いた場合においても本発明の一応の効果
を得ることができる。

また、前述の実施例において、端部感圧素子５６ｅによ
る最低４１Ｍ−ｒ、、−”の当初の最低値Ｍ１ｍ−＊ａ
”に対する変化量に基づいて血圧モニタ装置を再起動す
るに際し、所謂ファジー制御のような手段を用いること
により、被検査者や測定状態等の相違に拘らず脈波の検
出および血圧モニタを一層安定化させることも可能であ
る。

また、前述の実施例では、本発明の脈波検出装置により
検出された脈波に基づいて血圧値がモニタされるように
構成されているが、必ずしもその必要はなく、検出した
脈波に基づいて被検者の心臓の活動状態等を自動診断す
るように構成することもできる。

また、前述の実施例では、感圧素子５６は互違いに２列
で配列されているが、１列で配列されてもよいし、動脈
と交差する方向において一層多く配設するために３列以
上で配列されてもよい。

また、前述の実施例において、感圧素子５６として感圧
ダイトート等の半導体素子以外の他の感圧素子を用いて
もよい。

また、前述の実施例では、撓骨動脈５８がら脈波が検出
されているが、撓骨動脈以外の他の動脈、たとえば足背
動脈から脈波を検出してもよいことは勿論である。

その他、本発明はその趣旨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図はクレーム対応図である。第２図は本発明の脈波
検出装置のセンサ部の手首への装着状態を示す図であっ
て、一部を切り欠いて示す図である。第３図は第２図に
おける脈波センサを手首側から見た図である。第４図は
本発明の脈波検出装置を備えた血圧モニタ装置の構成を
示す回路図である。第５図は第４図の血圧モニタ装置の
作動を説明するためのフローチャートである。 ３６：体表面（住体の表面） ４４：脈波センサ ４８：切換弁（押圧力調節手段） ５４：押圧面 ５６：感圧素子 ５６ｅ：端部感圧素子 ５８：撓骨動脈（動脈） ＳＭ：脈波信号（脈波信号、圧力信号）Ｍ　ｍ　ｉ　ｎ
−。 ステップＳ ステップＳ ステップＳ Ｍ　ａ　ｉ　ｈ　−ａ。　：最低値（圧力値）２〜５．
１：（押圧力調節手段） ８：　（端部感圧素子決定手段） １５〜１７：　（再起動手段）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 多数の感圧素子が配列された押圧面を有し、生体の表面
   の動脈上に該感圧素子の配列方向が該動脈と交差するよ
   うに押圧される脈波センサと、該脈波センサの最適押圧
   力を決定し且つ維持する押圧力調節手段とを備え、該最
   適押圧力に維持された前記脈波センサの感圧素子のうち
   前記動脈の直上部に位置する感圧素子から出力された脈
   波信号に基づいて該動脈から発生する脈波を逐次検出す
   る形式の脈波検出装置であって、 前記感圧素子の配列方向において前記動脈から離れた位
   置に位置している端部感圧素子を、該端部感圧素子から
   出力される圧力信号に基づいて決定する端部感圧素子決
   定手段と、 前記端部感圧素子にて検出された圧力値の当初からの変
   化量が予め定められた一定値を超えたときに、前記押圧
   力調節手段を再び作動させる再起動手段と を含むことを特徴とする脈波検出装置。