JPH0480691B2

JPH0480691B2 -

Info

Publication number: JPH0480691B2
Application number: JP59250303A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Myawaki; Satoshi Ueno; Satoshi Egawa; Osamu Shirasaki
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1984-11-26
Filing date: 1984-11-26
Publication date: 1992-12-21
Also published as: JPS61128939A

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。この脈波振幅曲線におい
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を
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初めて初期加
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。

この発明は、上記に鑑み、加圧不足を早期に検
出し、上記した被測定者の苦痛を軽減し、測定時
間を短縮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上記問題点を解決するために、第１の発明は第
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、脈波成分の波形情報（振幅等）とカフ圧信号
に基づき血圧を決定する血圧決定手段５と、脈波
成分の波形情報と基準値とを比較し、加圧不足の
有無を判定する加圧不足判定手段６とから構成さ
れている。

脈波検出手段４より出力される波形情報とカフ
圧には、一定の相関があるので、比較する波形情
報の種別に対応した基準値を予め設定しておき、
この基準値と波形情報を比較し、波形情報が基準
値を越えているか否かにより加圧不足の有無が判
定される。

第２の発明は、第２図に概略構成を示すよう
に、第１の発明と同様にカフ１、圧力系２、圧力
センサ３、脈波検出手段４及び血圧決定手段５を
備えるほか、測定開始時の脈波振幅を検出する測
定開始時脈波振幅検出手段７と、脈波成分の脈波
振幅の最大値を検出する脈波振幅最大値検出手段
８と、脈波振幅最大値と測定開始時脈波振幅の比
により加圧不足の有無を判定する加圧不足判定手
段９とを備えている。

脈波成分の振幅最大値と、最高血圧を決定する
時点や最低血圧を決定する時点の脈波振幅には所
定の比率関係（例えば最高血圧は最大値の70％の
振幅に対応するカフ圧）にあるので、上記振幅最
大値と測定開始時脈波振幅の比が所定値以上であ
ると、加圧不足が判定される。

(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３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。

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
の振幅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４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値幅
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値幅
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〉一般的に、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最大値を第５図に示すように
スレツシヨルド値TH（固定値）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４図でもわかるように、十分加圧された場合
の脈波振幅は、測定開始直後において上昇過程に
ある。それゆえ、測定開始直後の数回の脈波振幅
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６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・負領域交互に存
在している。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
最高血圧より大か小かを判別する。測定開始後
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６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７図に示す
脈波振幅曲線上のある振幅値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であるとき、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８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わ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９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１
４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ｉを１にする。こ
の変数ｉ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）。そして脈波振幅値Piが算出される
毎に、次の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）。
ここで加圧不足処理が実行されると、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、その脈波振幅値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へ移る。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１０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、測定
開始直後１拍目または２拍目であるかどうかを判
定し（ST81）、３拍目以降のものについては、検
出対象から外し、処理を行わず通過する。ST81
で、ｉ≦２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１１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３−１）について説明す
る。

第１２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TESの場合は、
さらに２次差分値D₄についてもD₄＞０からの判
別を行う（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、次の第２
の方法（検出法３−２）を用いてもよい。

検出法３−２は、第１３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４図に示すように、それまでに
ST11ですで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９図の
ST19に入ると、第１５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、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) 発明の効果第１の発明によれば、測定開始時に波形情報と
基準値を比較するものであるから、早期に加圧不
足が検出でき、加圧不足が検出されれば、直ちに
次の措置が取れるので、被測定者の苦情を最小限
とできるし、むだな測定時間の延長を抑えること
ができる。

また第２の発明によれば、脈波の最大振幅値と
測定開始時の脈波振幅値の比で加圧不足を判定す
るものであるから、脈波振幅の個人差等の影響を
受けることなく、精度の高い加圧不足検出ができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の概略構成を示す図、第２
図は第２の発明の概略構成を示す図、第３図は第
１と第２の発明が実施される電子血圧計のブロツ
ク図、第４図は振動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５図、
第６図、第７図及び第８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９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１０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１１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１２図及び第１３
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１４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１５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、
６，９……加圧不足判定手段、７……測定開始次
脈波振幅検出手段、８……脈波振幅最大値検出手
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、前記脈波成分の波形情報と基準値とを比較
し、加圧不足の有無を判定する加圧不足判定手段
とからなる電子血圧計。２前記加圧不足判定手段は、脈波成分の波形情
報が測定開始時の脈波振幅であり、この脈波振幅
とその基準値とを比較するものである特許請求の
範囲第１項記載の電子血圧計。３前記加圧不足判定手段は、測定開始時付近に
おける脈波振幅の増加率の変化を検出する手段を
含み、この検出された増加率の変化と、その基準
値とを比較するものである特許請求の範囲第１項
記載の電子血圧計。４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、測定開始時の脈波振幅を検出する測定開始
時脈波振幅検出手段と、前記脈波成分の脈波振幅
の最大値を検出する脈波振幅最大値検出手段と、
前記脈波振幅最大値と測定開始時脈波振幅の比に
より加圧不足の有無を判定する加圧不足判定手段
とからなる電子血圧計。