JPH0480689B2

JPH0480689B2 -

Info

Publication number: JPH0480689B2
Application number: JP59253580A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Myawaki; Satoshi Ueno; Satoshi Egawa; Osamu Shirasaki
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1984-11-29
Filing date: 1984-11-29
Publication date: 1992-12-21
Also published as: JPS61131727A

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、特にカフ圧信号中に含
まれる脈波成分を利用して血圧決定を行う電子血
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、今後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、振幅の立上がる点のカフ圧
が最高血圧、振幅の立下がりがゆるやかになる点
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。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点上記電子血圧計のカフ圧の減圧過程における脈
波振幅曲線（包絡線）を示すと、第４図に示す通
りであり、図中Ｓ点は最高血圧値を、Ｄ点は最低
血圧値を示している。この脈波振幅曲線２おい
て、今仮にカフが点Ａまで加圧され、測定が開始
されたとすると、カフの減圧過程で圧力は点Ｓの
通過するが、この時の脈波振幅（点S′付近）の変
化により、点Ｓの値が最高血圧であると認識され
る。また、最低血圧についても点D′付近の脈波
振幅変化によつて同様に認識される。

ところが、初期加圧が不十分で、点Ｂまでしか
カフ圧が上昇しなかつたとすると、圧力は点Ｓを
通過することなく減少し、最高血圧の決定が出来
ない。また同様に点Ｃまでしか加圧されなかつた
場合は、最低血圧も決定されないことになる。

しかし、振動法採用の従来の電子血圧計では、
上記加圧不足が生じたことを判定する手段を何ら
持たず、そのためカフの初期圧力が不十分なとき
でも測定がそのまま継続され、血圧値が決定され
ることなく測定を終了するものであつた。つま
り、一通りの測定が終了した時点で始めて初期加
圧不足が判明するものであり、使用者は測定終了
後加圧不足が判明すると、再度血圧測定を最初か
らやり直さなければならず、被測定者の苦痛を増
加させるとともに、測定時間の増長を招くという
問題があつた。

そこで、振動法採用の電子血圧計においても、
何らか加圧不足検出手段が必要である。しかし、
単一の何らかの加圧不足検出手段を設けるのみで
は、一応の加圧不足は検出し得ても、個人差によ
りバラツキや測定方法による差により、加圧不足
を検出できなかつたり、逆に加圧不足でないのに
加圧不足と判定することになり、適正な測定を行
えないおそれがある。

この発明は、上記に鑑み、加圧不足を精度良く
早期に検出し、被測定者の苦痛を軽減し、測定時
間を短絡し得る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及び作用この発明の電子血圧計は、第１図に示すよう
に、カフ１と、このカフ１に連結され、カフ１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４と、この圧力
センサ３の出力であるカフ圧信号に含まれる脈波
成分を検出する脈波検出手段４と、この脈波検出
手段４よりの脈波成分の波形情報と前記カフ圧信
号に基づき血圧を決定する血圧決定手段５と、前
記脈波成分の波形情報を受け、それぞれ異なる手
段で加圧不足の有無を判定する２以上の加圧不足
判定手段６−１、６−２、……、６−ｎと、これ
らの加圧不足判定手段６−１、６−２、……、６
−ｎの少なくともいずれか１つが加圧不足を判定
すると、この判定出力に応答して加圧不足を処理
する手段７とから構成されている。

この電子血圧計では、２以上の加圧不足検出手
段の１つでも加圧不足を判定すると、これに応答
して加圧不足処理手段が作動する。そのため、互
いに他の加圧不足検出手段の判定漏れや不具合を
カバーし合うことになる。

(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２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の出
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
１８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に取り込まれるようになつている。

MPU２０は、RAMやROM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、
脈波成分とカフ圧を検出する機能、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、表示器２１に表示さ
れる。

MPU２０はまた、信号ａにより加圧ポンプ１
４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
のカフ圧信号、帯域フイルタ１９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
読み込まれるようになつている。

また、MPU２０は、手法の異なる４種の加圧
不足検出機能を備えている。これらの手法につい
ては後述する。

なお、この電子血圧計の血圧測定原理は、脈波
の脈波情報を用いる振動法を採用しており、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
線を利用して血圧測定を行う。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
の50％となる時点のカフ圧。

最高血圧：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％となる時点でカフ圧。

ここで、この電子血圧計に採用される上記４種
の加圧不足検出手法の各々について説明する。

〈検出法１〉一般に、脈波振幅の絶対値は、被測定者の個人
差等によるバラツキがある。それゆえ、最高血圧
における脈波振幅の絶対値もある範囲で様々な値
をとる。しかし一般的に考え得るこの最高血圧に
おける脈波振幅の絶対値を、第４図に示すように
スレツシヨルド値TH（基準値）として、測定開
始時の脈波振幅がこのスレツシヨルド値THより
も大きいと、いかなる場合でもカフ圧は最高血圧
Ｓより右側、つまり圧力の低い側にあることにな
り、この場合は最高血圧が決定できない。従つて
測定開始直後に脈波振幅がすでにTHを越えてい
れば加圧不足と判定する。

〈検出法２〉第３図でもわかるように、十分加圧された場合
の脈波振幅は、測定開始直前において上昇過程に
ある。それゆえ、測定開始直前の数回の脈波振幅
を監視し、それらが上昇過程にない場合は加圧不
足とする。

〈検出法３〉第５図に示すように、脈波振幅の微分値の隣接
値との差分値（２次差分値）は、最高血圧点Ｓと
最低血圧点Ｄを境界にして、正・負領域交互に依
存している。これは、脈波振幅曲線が最高血圧
点、最低血圧点を変曲点として、両点の間では上
に凸な曲線を、両点の外側では下に凸な曲線を描
くことを示している。それゆえ、脈波振幅曲線が
上昇過程にある場合につき、曲線が上に凸か、下
に凸かを検出することにより、その時点の圧力が
最高血圧より小かを判別する。測定開始時に、こ
の判別が最高血圧より小であるとすると、加圧不
足となる。

脈波振幅曲線が上に凸か、下に凸かを識別する
方法には、以下の２つがある。

第１の方法（検出法３−１）は、第５図に示す
脈波振幅値の２次差分値を１拍毎に算出し、測定
開始直後に、その値が負であるとき、上に凸であ
るとし、加圧不足とする。

第２の方法（検出法３−２）は、第６図に示す
脈波振幅曲線上のある脈波Piと、Piを中心とした
前後２拍目の振幅値P_i-2、P_i+2について、P_i-2、
P_i+2の平均値Pcとした時、Piとの大小関係を比較
する。Pi＞Pcである時、その時点における脈波
振幅曲線は、上に凸であるとし、加圧不足とす
る。

〈検出法４〉第７図に示すように、カフ圧の減圧過程で得ら
れる脈波振幅曲線の極大値をPmax、最高血圧点
の脈波振幅値をPsysとすると、PmaxとPsysとの
関係は、いかなる脈波振幅曲線においても、ほ
ぼ、 Psys＝Pmax／２であることが知られている。従つて、脈波振幅の
最大値Pmaxが検出された時点で、Pmaxと測定
開始直後の脈波振幅値Psとの比Pmax／Psを求
め、この比値が、判定値αに及ばない場合、加圧
不足とする。αは実際に適した値を選定すれば良
いが、この実施例ではα＝２としている。

加圧不足を検出するには、上記検出法のいずれ
か、あるいはその組合せを使用すればよいが、こ
の実施例電子血圧計では、４つの検出法を併用し
ている。

次に第８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で脈拍のカウンタを１にする。この
変数は、以降脈拍認識される毎に、インクリメン
トされる（ST16）。またST5では、同時に変数
FLAGを０とする。この変数FLAGは、以降の処
理で最高・平均血圧が決定された時点で１となる
（ST13）。次に、１拍毎の脈波振幅値Piが算出さ
れる（ST6）。そて脈波振幅値Piが算出される毎
に、次にST7の処理に移行する。

ST7では、FLAG＝１かを判定することによ
り、極大振幅値がすでに検出されているか否かを
判断し、まだ極大振幅値が検出されていない場合
にはST8に移り、ST8〜ST10で上記した検出法
１〜検出法３により、加圧不足の有無を判定す
る。これら検出法１〜検出法３の具体的な処理手
順については後述する。

ST8〜ST10におけるいずれの検出法において
も、加圧不足が検出されない場合にのみ、次の
ST11へ進み、それ以外の場合はST19へ飛び、加
圧不足処理が実行される。この加圧不足処理につ
いても後述する。

ST11では、現在の脈波振幅Piが極大値か否か
判定され、極大値でない場合にはST14へ飛び、
極大値であると判定されると、次に上記検出法４
による加圧不足検出処理が実行される（ST12）。
ここで加圧不足であると判定されると、上記ST8
〜ST10の場合と同様、ST19に飛び、加圧不足処
理が実行される。この検出法４の具体的な処理手
順についても後述する。

ST12の検出法４でも、加圧不足が判定されな
い場合は、その時点、すなわち脈波振幅Piの極大
値に対応するカフ圧を平均血圧と決定し、またそ
れまでに得た全ての脈波振幅P₁〜P_i-1について、
脈波振幅の極大値Pmaxの値の50％に近いものを
選び出し、その脈波振幅の得られた時点のカフ圧
を最高血圧と決定する。そして同時に最高・平均
血圧を決定したことを示す変数FLAGを１にする
（ST13）。

続いて、ST14でFLAGが１か否か判定し、
FLAGが０の場合はST16へ飛び、変数ｉをイン
クリメントとして、ST6にリターンす。ST１４
でFLAGが１の場合には、ST15に移る。つまり、
最高・平均血圧が決定された後においてのみ
ST15の処理が行われる。ST15では、脈波振幅の
極大値Pmaxと現在の脈波振幅Piとの比較を行
い、Pi＜0.7Pmaxとなれば、最低血圧が決定可能
であるとして、ST17で移る。そうでない場合は
ST16へ飛び、変数ｉをインクリメントし、ST6
にリターンし、次の脈波振幅検出に備える。

ST15で、最低血圧が決定可能であると判定さ
れると、ST17において、その時点におけるカフ
圧を最低血圧とし、血圧決定処理を全て終了す
る。

その後、信号ｂにより排気弁１３が急速排気に
切り替えられ、カフ１１内の圧力が低下除去され
るとともに、決定された最高・平均・最低の各血
圧が表示器２１に表示さる（ST18）。これで全て
の血圧計の動作を終了する。

次に、上記ST8〜ST10及びST12の加圧不足の
検出法１〜検出法４の具体的な処理について説明
する。

検出法１は第９図に示すように、先ず最初にｉ
＝１かの判定、すなわち脈波振幅値が、判定開始
直後１拍目か２拍目であるかどうかを判断し
（ST81）、３拍目以降（３拍目となると、ST8に
おけるｉはｉ＝２となる）ものについては、検出
対象から外し、処理を行わず通過する。ST81で
ｉ＝１の場合、すなわち１拍目と２拍目の場合
は、ST82で脈波振幅値Piとスレツシヨルドレベ
ルTHとを比較し、Piの方が大きいと加圧不足で
あると判定して、加圧不足処理（ST19）へ飛ぶ。
THの方が大きい場合には、このサブルーチンを
抜け、次の処理（ST9）に移る。

検出法２は、第１０図に示すように測定開始後
５拍目（ｉ＝５）の脈波が検出される時点を認識
し（ST91）、５拍目の脈波が検出された時点にの
み、続いて１拍目と４拍目の脈波振幅値P₁、P₄
を比較し（ST92）、P₁＜P₄の場合に、さらに２
拍目と５拍目の脈波振幅値P₂、P₅を比較し
（ST93）、P₂＜P₅の場合は脈波振幅が上昇中であ
るとして、このサブルーチンを抜け出し、ST92
でP₁＜P₄でない場合、あるいはST93でP₂＜P₅で
ない場合のいずれかの場合に脈波振幅は下降中で
あるとし、加圧不足であると判定し、加圧不足処
理（ST19）へ飛ぶ。

検出法３は２法あることをすでに述べたが、先
ず、第１の方法（検出法３の１）について説明す
る。

第１１図に示すように、先ず測定開始後、４拍
目の脈波が検出される時点を認識する（ST101）。
４拍目の脈波が検出された時点にのみ、続いて脈
波振幅値Piの２次差分値D₃についてD₃＜０か、
すなわち正負を判別する（ST102）。ここで２次
差分Diは Di＝Pi−2P_i-1＋P_i+2 で定義される。ST102で判定がYESの場合は、
さらに２次差分値D₄についてもD₄＞０かの判定
を行う（ST103）。この判別もYESの場合は、現
時点が最高血圧点Ｓよりも左側にあるということ
になり、このサブルーチンを抜け出す。ST102あ
るいはST103でD₃が負あるいはD₄が負のいずれ
かである場合は、加圧不足であると判定して加圧
不足処理（ST19）に飛ぶ。

検出法３は、上記１の方法に代えて、次に第２
の方法（検出法３の２）を用いてもよい。

検出法３の２は、第１２図に示すように、先ず
測定開始後５拍目の脈波が検出される時点を認識
する（ST111）。５拍目の脈波が検出された時に
のみ、続いて１拍目及び５拍目の脈波振幅値P₁、
P₅の平均値を算出し、その値をPcとすとする
（ST112）。次に平均値Pcと３拍目の振幅値P₃を
比較し（ST113）、Pc＞P₃でなければ振幅曲線が
上に凸であり、加圧不足であると判定し、加圧不
足処理（ST19）へ移る。ST113でPc＞P₃の場
合、あるいはST111でｉ＝５でない場合には、こ
のサブルーチンを抜け出し、次の処理に移る。

検出法４は、第１３図に示すように、それまで
にST11で既に検出されている最大振幅値を
Pmaxとすると、測定開始後１拍目の脈波振幅値
P₁とPmaxの関係が1/2Pmax＞P₁であるか判定
し（ST121）、この式が満足されない場合は加圧
不足であるとし、加圧不足処理に飛ぶ、ST121の
判定YESの場合は、次の処理へ移る。

この検出法４は、最大振幅値と１拍目の振幅値
の比較によつて判断されるので、個人差等によ
り、脈波振幅値がバラついても、その影響を受け
ることがない。

次に加圧不足処理について説明する。第８図の
ST19に入ると、第１４図に示すように、先ず表
示器２１によつて、加圧不足であることが報知さ
れる（ST191）。そして、加圧設定値を少し高い
値に更新（例：＋20mmHg）し、ST1にリターン
する（ST192）。もつともST191の報知後、
ST192を経ず、測定を終了させてもよい。

なお、上記実施例において、高精度の加圧不足検
出をなすために、４種の異なる手法の検出法を採
用しているが、任意の２種以上を選択してもよ
い。例えば検出法１と検出法２を併用すると、検
出法１のみであると、脈波振幅の絶対値は高カフ
圧側と低カフ圧側で同値をとる２点があるので、
加圧が極端に不足して測定開始時の脈波振幅値が
最低血圧点近傍のものであると、加圧不足とされ
ない場合もあるが、検出法２により脈波振幅が上
昇中か下降中であるかわかるので、下降中の場合
は脈波振幅値が基準値より小さくても加圧不足を
判定できる。

また、脈波振幅値の絶対値は個人差があり、傾
向的に肥満した人、女性等は脈波振幅が小さいと
云われている。そのため、通常人に対し検出法１
の基準値を設定した場合、脈波振幅値が小さい人
は全て加圧不足でないとされてしまうことにな
る。さりとて、脈波振幅の小さい人に合わせて基
準値を設定すると、通常人は加圧が適正でも加圧
不足とされる場合が多くなる。そのため、検出法
１による基準値は比較的小さく設定し、通常人に
はラフな設定とし、つまり検出法１では加圧不足
と判定されないようにしておき、検出法４で加圧
不足を検出するとよい。このようにすれば、脈波
振幅値の小さい人、大きい人に対しても、ともに
加圧不足を正確に検出できる。

なお上記実施例において、脈波の振幅値の検出
は、１拍毎に検出するものとして説明したが、所
定の一定時間区間（ウインド）毎に、脈波の最大
値と最小値を検出し、この最大値と最小値の差値
を脈波１拍の振幅値と近似したものを脈波振幅値
としてもよい。

また上記実施例では、脈波成分を検出するの
に、ハイパスフイルタを用いているが、これに代
えデジタルフイルタを用いてもよいし、あるいは
圧力センサの出力である脈波成分を含むカフ圧信
号をMPUに取り込み、ソフト処理で、微速で減
圧されるカフ圧と脈波成分を分離してもよい。

(ヘ) 発明の効果この発明の電子血圧計によれば、異なる手法に
よる複数の加圧不足検出手段を備え、それらの加
圧不足検出手段の少なくとも１つが加圧不足判定
をなすと、それに応じて加圧不足処理をなすもの
であるから、精度の良い適正な加圧不足判定をな
すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の概略構成を示す図、第２
図はこの発明が実施される電子血圧計のブロツク
図、第３図は振幅法による血圧測定を説明するた
めの脈波振幅曲線（包絡線）示す図、第４図、第
５図、第６図及び第７図は、前記実施例電子血圧
計に採用される加圧不足検出法を説明するための
図、第８図は同電子血圧計の動作を説明するため
の全体フロー図、第９図は同全体フロー図の加圧
不足検出法１の具体的処理を示すフロー図、第１
０図は同全体フロー図の加圧不足検出法２の具体
的処理を示すフロー図、第１１図及び第１２図は
同全体フロー図の加圧不足検出法３の具体的処理
を示すフロー図、第１３図は同全体フロー図の加
圧不足検出法４の具体的処理を示すフロー図、第
１４図は、同全体フロー図の加圧不足処理の具体
的処理を示すフロー図である。１……カフ、２……圧力系、３……圧力セン
サ、４……脈波検出手段、５……血圧決定手段、
６−１・６−２……６−ｎ：加圧不足判定手段、
７……加圧不足処理手段。

Claims

【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
力であるカフ圧信号に含まれる脈波成分を検出す
る脈波検出手段と、前記脈波成分の波形情報と前
記カフ圧信号に基づき血圧を決定する血圧決定手
段と、前記脈波検出手段より脈波成分の波形情報
を受け、それぞれ異なる手段で加圧不足の有無を
判定する２つ以上の加圧不足判定手段と、これら
の加圧不足判定手段の少なくともいずれか１つが
加圧不足を判定すると、この判定出力に応答して
加圧不足処理を行う手段とからなる電子血圧計。