JPH0480688B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は電子血圧計、特に振動法採用の電子
血圧計に関する。

(ロ) 従来の技術 一般に、カフを上腕に巻き、最高血圧を越える
まで加圧した後、減圧してゆくと、カフ圧が動脈
拍動に伴い規則的に継続する振動（脈波）を生じ
る。そしてこの脈波は、減圧過程で当初は振幅が
小さく、徐々に大きくなり、最大振幅を経た後、
今度は徐々に小さくなつていく。このカフ圧と脈
波振幅の間に相関があり、最大振幅に対応するカ
フ圧が平均血圧、振幅が急に立上がる点のカフ圧
が最高血圧、振幅が急に立下がる点のカフ圧が最
低血圧に相当することが知られており、この原理
を利用して血圧測定を行うのが振動法による電子
血圧計である。

それゆえ、振動法採用の電子血圧計では、先
ず、所定値まで加圧したカフ圧の減圧過程での変
化する脈波振幅を検出する必要がある。

この脈波振幅の変化を検出するのに、従来は、
脈波の１拍毎の振幅（最大値と最小値の差）を連
続的に検出している。このため、脈波信号を１拍
毎に区切る操作（脈波区切）を行つていた。しか
し、脈波区切は実際の処理過程では諸要因による
様々な不都合が生じ、その不都合を回避するため
に特別の処理を施す必要があり、MPU内の
ROM上のプログラムが増大するという問題があ
つた。

そこで、この問題を解決するために、この出願
の発明者等は、脈波振幅を検出するのに、一定時
間区間毎にその区間内の脈波レベルの最大値と最
小値の差（パラメータ）を求め、このパラメータ
を１拍毎の脈波振幅であると近似するようにした
電子血圧計を創出し、既に出願した（特願昭59−
242054号）。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 上記の先出願に係る電子血圧計は、従来のもの
に比しプログラムが容易となり、ROM、RAM
が小容量のもので実現し得るようになつた。しか
しながら、一定時間区間毎の区間内の最大値と最
小値の差で脈波振幅を近似するものであるから、
良質な排気弁を用いないと排気速度が一定しない
ため、検出した脈波（パラメータ）とカフ圧との
対応が製品毎に異なり、測定誤差の原因となると
いう新たな問題が発生した。また、排気弁の良否
にかかわらず、被測定者の腕周長が異なる等のた
めに排気速度が一定しない場合もあり、やはり測
定誤差の誘因となつた。つまり、検出脈波と対応
カフ圧値を脈波振幅値対応圧力のグラフにプロツ
トすると、第９図に示すように、プロツト点が密
になる所と疎になる所が生じ、血圧決定の際に脈
波振幅値をもとに対応カフ圧を最高血圧（最低血
圧）とする場合に、疎の部分がそれに当該する
と、測定誤差を招くことになる。

この発明は、上記に鑑み、プログラムが容易で
ROM、RAMが小容量となる上、さらに測定誤
差の少ない高精度の電子血圧計を提供することを
目的としている。

(ニ) 問題点を解決するための手段 この発明の電子血圧計は、第１図に概略構成を
示すように、カフ１と、このカフに連結されたカ
フを加圧あるいは減圧するための圧力系２と、カ
フ圧を電気信号に変換する圧力センサ３と、この
圧力センサの出力をカフ圧信号として得るカフ圧
検出部４と、圧力センサの出力の脈波成分を検出
する脈波検出手段５と、カフ圧信号が所定値変化
してことを検出するカフ圧変化検出手段６と、カ
フ圧が所定値変化する毎に、このカフ圧区間内の
脈波検出手段で検出される脈波レベルの最高値と
最低値の差値を算出するカフ圧区間差値演算手段
７と、各カフ圧区間毎の差値を順次記憶する差値
記憶手段８と、差値の最高値を抽出する差値最高
値抽出手段９と、抽出された差値最高値に対応す
るカフ圧を被測定血圧とする血圧決定手段１０と
から構成されている。

この電子血圧計において、圧力系２によりカフ
１が所定値まで加圧され、その後減圧される過程
で、そのカフ圧が圧力センサ３を経てカフ圧検出
部４で検出される。また、圧力センサ３の出力に
含まれる脈波成分は、脈波検出手段５で検出され
る。この脈波レベルの検出は、比較的早い周期で
行われる。またカフ圧区間差値演算手段７では、
カフ圧変化検出手段６で検出される一定カフ圧の
変化（降下あるいは上昇）の区間毎に、上記脈波
レベルの最高値と最低値の差値を演算する。この
区間は、第２図ａに示すように、時間ｔの経過に
応じW₁、W₂、W₃、……と推移してゆくもので
あり、一区間は５mmHg降下（上昇）程度に設定
される。そして各区間W₁、W₂、W₃、……にお
ける算出された差値Ｈ(1)、Ｈ(2)、Ｈ(3)、……を区
間の近似的脈波振幅として得〔第２図ｂ参照〕、
この脈波振幅が記憶手段８に記憶される。このカ
フ圧と脈波振幅（差値）の関係は、第３図に示す
ようになるので、差値最高値抽出手段９で差値の
最高値が抽出され、さらに血圧決定手段１０で抽
出された差値最高値及びこの差値最高値に所定値
が乗算されて得られる差値に対応するカフ圧が抽
出、演算されて被測定血圧が決定される。

(ホ) 実施例 以下、実施例により、この発明をさらに詳細に
説明する。

第４図は、この発明が実施される電子血圧計の
ブロツク図である。同図において、カフ１１は腕
に巻回するためのゴム袋であつて、圧力系１２を
構成する排気弁１３及び加圧ポンプ１４に、ゴム
管１５により連通されている。また、圧力センサ
１６もゴム管１５によりカフ１１に連通され、カ
フ圧を電気信号に変換する。圧力センサ１６の圧
力端は、増幅器１７の入力端に接続され、圧力セ
ンサ１６の出力電気信号は増幅器１７で直流増幅
される。増幅器１７の出力端は、Ａ／Ｄ変換器１
８の入力の一端に接続されるとともに、帯域フイ
ルタ１９の入力端に接続されている。Ａ／Ｄ変換
器１８の出力端はMPU２０に接続され、増幅器
１７の出力と帯域フイルタ１９の出力がそれぞれ
Ａ／Ｄ変換器１８でデジタル信号に変換されて、
MPU２０に取込まれるようになつている。

MPU２０は、ROMやRAM等のメモリを内部
に含み、ROMに記憶されるプログラムに従い、
カフ圧変化順次の一定区間毎の脈波レベルの最高
値と最低値の差値の検出、区間毎の差値の記憶、
平均血圧、最高血圧の決定、最低血圧の決定をな
す機能等を有する。決定された血圧値は、表示部
２１に表示される。MPU２０はまた、信号ａに
より加圧ポンプ１４を駆動・停止させる制御機能
及び信号ｂにより排気弁１３の微速排気と急速排
気を切替制御する機能も備えている。さらにま
た、増幅器１７よりの脈波成分は信号ｃ 、ｄにより所定のサンプリング周期で読込まれる
ようになつている。

なお、この電子血圧計の血圧測定原理は、脈波
の振幅情報を用いる振幅法を採用しており、脈波
振幅の包絡曲線は、一般にカフの減圧過程におい
て第３図に示す形状となり、振動法はこの包絡曲
線を利用して血圧決定を行う。振動法による血圧
決定のアルゴリズムは種々あるが、この実施例電
子血圧計では、次の決定方法を採用している。

平均血圧：脈波振幅が最大となる時点のカフ
圧。

最高血圧：カフ圧が平均血圧より高い領域（脈
波振幅の上昇過程）で脈波振幅が最大振幅値
50％となる時点のカフ圧。

最低血圧：カフ圧が平均血圧より低い領域（脈
波振幅の下降過程）で脈波振幅が最大振幅値
の70％となる時点のカフ圧。

次に、第５図に示すフローチヤートを参照し
て、上記実施例電子血圧計の動作を説明する。

先ず、測定開始キーが押されて動作がスタート
すると、信号ａにより加圧ポンプ１４が動作を開
始し、カフ１１が加圧開始される〔ステツプST
（以下STと略す）１〕。そして測定に十分なカフ
圧になるまでカフ１１が加圧される（ST2）。カ
フ圧が所定のカフ圧に達すると、加圧ポンプ１４
の動作を停止し、加圧停止する（ST3）ととも
に、信号ｂにより排気弁１３が微速排気となり、
減圧を開始する（ST4）。そして以後、血圧測定
処理に移る。先ず、ST5で脈波振幅パラメータの
算出のために初期設定をし、続いてカフ圧、脈波
データの読込み、振幅パラメータＨ(i)（差値）の
算出、血圧決定の一連の処理がST6〜ST14で行
われる。この一連の処理は平均血圧、最高血圧が
決定された後、最低血圧が決定可能と判断される
まで繰返される。

脈波振幅パラメータは、上記繰返し処理が１循
する毎に１個算出される。そして、MPU２０内
のRAM（メモリ）に記憶される。

次に、ST6〜ST14の繰返し処理の各ステツプ
について説明する。

先ず、ST6でカフ圧データと脈波振幅データの
読込み及びパラメータＨ(i)の算出処理が行われ
る。このルーチンのさらに具体的な処理内容につ
いては、後述する。

ST7では、ST6でその時点で得られる脈波振幅
パラメータＨ(i)と、それ以前に得られているパラ
メータＨ(1)〜Ｈ（ｉ−１）中の最大値Hmaxとを
比較し、もしＨ(i)＞Hmaxなら次にST8〜ST10
の処理へ移る。つまり、脈波振幅包囲絡曲線が上
昇過程にある時はST8〜ST10が実行され、下降
過程にある時はST7からST11に飛ぶことになる。

ST8では、今回のパラメータＨ(i)を新たな最大
値HmaxとしてMPU２０のRAMに記憶する。
そして、このパラメータＨ(i)〔Hmax〕を基に、
平均血圧値を計算し、決定する（ST9）。この決
定方法については後述する。

さらに、それまでに得られた全てのパラメータ
Ｈ(1)〜Ｈ（ｉ−１）について、Hmaxの値の50％
に最も近いものを抽出し、そのパラメータに対応
するカフ圧区間（ウインドウ）の番号から最高血
圧を算出し、決定する（ST10）。この決定方法に
ついても後述する。

ST11では、パラメータＨ(i)が下降過程に入つ
ているか否かを確認するための非更新カウンタ
COUNT1に１を加える。そして、ST12に移り
“（COUNT1）≧２か”の判定が行われる。この判
定がYESであると、２回以上Hmaxの更新がな
かつたことになり、これはパラメータＨ(i)が下降
過程に入つたことを意味する。従つて、ST12の
判定がYESの場合、ST13に移り、Ｈ(i)＜Hmax
×0.7かの判定、つまりパラメータＨ(i)がHmax
の70％より小さくなつたかの判定がなされる。Ｈ
(i)がHmaxの70％以下にならない間は、ｉに＋１
して（ST14）、ST6にリターンし、次のパラメー
タに関する処理に移る。上記したように、ST6〜
ST14の一連の処理は、Ｈ(i)＜Hmax×0.7となる
まで、すなわち最低血圧が決定可能となるまで繰
返されるため、ST8〜ST10で算出されるHmax、
平均血圧及び最高血圧は何度か更新される。もつ
とも、脈波振幅の包絡曲線が最大値を越えると、
Ｈ(i)がHmaxよりも小となり、ST6の判定がNO
となり、ST11へ飛ぶので、ST8〜ST10が実行さ
れなくなり、平均血圧及び最高血圧が最終的に決
定される。

そして、脈波振幅の包絡曲線が下降過程に入る
と、ST13で脈波振幅パラメータＨ(i)がHmaxの
70％以下になつたか否か判定され、YESとなる
とST15に移り、ST6〜ST14の一連の繰返し処理
から抜け出す。ST13の判定がNOの間、すなわ
ちパラメータＨ(i)がHmaxの70％以下になるまで
は、ST11からST13、ST14を経てST6にリター
ンし、ST6〜ST14の一連の処理を繰返す。

ST13からST15に移行した場合は、その時点の
カフ圧を最低血圧とし（ST15）、続いて決定され
た平均血圧、最高血圧及び最低血圧を表示器２１
にて表示し（ST16）、さらに信号ｂにより、排気
弁１３を急速排気に切替えて（ST17）、カフ１１
の圧力を低下させ、血圧測定を終了する。

ここで、上記ST6の「パラメータＨ(i)の算出」
の処理について、さらに具体的に説明する。

第６図は、パラメータＨ(i)の算出のサブルーチ
ンを示すフローチヤートである。

この処理は、カフ圧が一定降下する区間、すな
わちウインドウ毎における脈波データの最大値と
最小値の差をパラメータとして算出するととも
に、MPU２０のメモリに記憶するものである。
なお、脈波データの読込みは、一定周期で行われ
るものとする。

第５図のメインフローにおいて、ST6に入り、
パラメータ算出ルーチンが呼出されると、先ず、
ST61でその時点のカフ圧値prを読込み、記憶す
る。次に、ウインドウ内の最大値pmax、最小値
pminを０にし、各値を初期化し、ST63でウイン
ドウ終了時の圧力値preをST61で得たカフ圧値pr
より５mmHg低い値に設定する。

続いて、脈波データpwとpminの大小関係を比
較して（ST65）、pwの方が小さければpminを
pwとして最小値pminを更新する（ST66）。逆に
pminの方が小さければST66をスキツプして、次
にpwとpmaxの大小関係を比較する（ST67）。こ
こでpwの方が大きければpmaxをpwとしてpmax
を更新する（ST68）。逆にpmaxの方が大きい
と、ST68をスキツプしてST69に移る。

ST69では、現時点のカフ圧値prを読込み、続
いて、このカフ圧値prと設定カフ圧preを比較す
る（ST70）。そして、カフ圧値prが設定カフ圧
preより小さいと、ウインドウ内のpmaxとpmin
の探索を終了してST71に進む。もしそうでなけ
れば、そのウインドウの終端がまた到来していな
いことを意味し、ST64に戻り、ST64からST70
までの処理が繰返され、pmaxとpminの探索が続
けられる。

ST71では、pmax−pminの計算がなされ、ウ
インドウ内の脈波データの最大値と最小値の差値
が得られる。この値差がパラメータＨ(i)として
MPU２０のメモリにアドレス順次に記憶される。
以上でパラメータ算出のサブルーチンの処理を終
了し、メインルーチンにリターンする。

次に、上記第５図のST9の平均血圧の決定方法
について説明する。処理がST9に入ると、第７図
に示す平均血圧決定のサブルーチンガ呼出され、
その時のカフ圧prを平均血圧としてMPU２０内
のメモリに記憶する（ST72）。

続いて、第５図のST10の最高血圧決定方法に
ついて説明する。

処理がST10に入ると、第８図に示す最高血圧
決定のサブルーチンが呼出される。先ず、ST81
でＨ(i)≒0.5＊Hmaxとなるウインドウ番号Nsys
（メモリのアドレス）を探索する。そしてその時
終了したウインドウの番号からNsysを減算し、
その結果をｋとする（ST82）。次に、その時のカ
フ圧prにｋ＊５（mmHg）に加算した結果値を最高
血圧としてMPU２０内のメモリに記憶する
（ST83）。そしてメインルーチンにリターンする。

なお、上記実施例において、脈波を抽出するの
にハイパスフイルタを用いているが、この発明で
はこれに代えてデジタルフイルタを用いてもよ
く、また、脈波成分を含むカフ圧信号をMPU内
に取込み、デジタルフイルタとは異なるソフト処
理により、カフ圧信号と脈波成分を分離してもよ
い。

(ヘ) 発明の効果 この発明によれば、脈波振幅検出につき、１拍
毎の脈波振幅を一定カフ圧変化区間毎の最大値と
最小値の差で与えられるパラメータにより近似す
るものであるから、一定時間区間毎に近似するも
のでないため、排気弁の品質のバラツキや被測定
者の腕周のバラツキ等による測定誤差を軽減でき
る。

また、各パラメータに対応するカフ圧値を逐次
記憶することを省略することも可能なので、極め
て小記憶容量のRAMを有するMPUで電子血圧
計を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の構成を示す概略図、第２
図は、この発明における差値算出を説明するため
の図であつて、第２図ａはカフ圧−脈波レベルを
示す図、第２図ｂは各区間毎の最大値と最小値の
差値を示す図、第３図は、圧力と脈波振幅の包絡
曲線を示す図、第４図は、この発明の一実施例を
示す電子血圧計のブロツク図、第５図は、同電子
血圧計の動作フローチヤート、第６図は、同フロ
ーチヤートのパラメータ算出のサブルーチンを示
すフローチヤート、第７図は、同平均血圧決定の
サブルーチンを示すフローチヤート、第８図は、
同最高血圧決定のサブルーチンを示すフローチヤ
ート、第９図は、従来の時間区間による脈波振幅
を近似する方法で得られる包絡線のパターンを示
す図である。 １……カフ、２……圧力系、３……圧力セン
サ、４……カフ圧検出部、５……脈波検出手段、
６……カフ圧変化検出手段、７……カフ圧区間差
値演算手段、８……差値記憶手段、９……差値最
高値抽出手段、１０……血圧決定手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カフと、このカフに連結され、カフを加圧あ
   るいは減圧するための圧力系と、カフ圧を電気信
   号に変換する圧力センサと、この圧力センサの出
   力をカフ圧信号として得るカフ圧検出部と、前記
   圧力センサの出力の脈波成分を検出する脈波検出
   手段と、前記カフ圧信号が所定値変化したことを
   検出するカフ圧変化検出手段と、カフ圧が所定値
   変化する毎にこのカフ圧区間内の前記脈波検出手
   段で検出される脈波レベルの最高値と最低値の差
   値を算出するカフ圧区間差値演算手段と、前記各
   カフ圧区間毎の差値を順次記憶する差値記憶手段
   と、前記差値の最高値を抽出する差値最高値抽出
   手段と、抽出された差値最高値に所定値を演算し
   て得られる差値に対応するカフ圧を被測定血圧と
   する血圧決定手段とを備えたことを特徴とする電
   子血圧計。 ２ 前記血圧決定手段は、差値最高値が抽出され
   た時点のカフ圧を平均血圧とする平均血圧決定手
   段と、前記差値最高値の記憶アドレス、差値最高
   値に所定値を演算して得られる差値の記憶アドレ
   ス及び前記カフ圧区間に相当する所定値とから最
   高血圧を演算する最高血圧決定手段と、前記差値
   最高値に所定値を演算して得られる差値が低カフ
   圧側で抽出された時点のカフ圧を最低血圧とする
   最低血圧決定手段とからなるものである特許請求
   の範囲第１項記載の電子血圧計。