JPH0636785B2

JPH0636785B2 - 電子血圧計

Info

Publication number: JPH0636785B2
Application number: JP60195272A
Authority: JP
Inventors: 義徳宮脇
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1985-09-03
Filing date: 1985-09-03
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2009-05-18
Also published as: JPS6264335A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野この発明は、振動法を採用した電子血圧計の脈波成分検
出手段の改良に関する。

(ロ)従来の技術従来、脈波信号を扱う電子血圧計としては、カフと、こ
のカフ内の空気を加圧する（以下カフを加圧するとい
う）加圧ポンプと、カフ内の空気を減圧する排気弁と、
カフ内の空気の圧力（以下カフ圧という）を検出する圧
力センサと、この圧力センサの出力信号の脈波成分を検
出するハイパスフィルタと、前記圧力センサ及びハイパ
スフィルタの出力信号に基づいて血圧値を定量する定量
手段としてのマイクロコンピュータ（ＭＰＵ）を備えた
ものが知られている。

このものの動作を、第６図及び第７図に基づいて説明す
る。

第６図は、カフ圧と測定操作中の経過時間との関係を示
し、カフを人体上腕等に巻付け、カフを所定の圧力まで
加圧した状態がＡ点として示される。ここで加圧が停止
され、排気弁が一定の微速度で排気を開始する。この排
気過程で、カフによって血流を止められていた動脈に、
血液を流そうとする心臓からの脈圧がカフに伝えられ
て、第６図に示すような脈波Ｗが発生する。この脈波Ｗ
は、カフ圧が減少するにつれて徐々に大きくなり、その
振幅が極大を迎えた後、徐々に減衰していく。脈波が減
衰するのは、カフ圧がある程度下がると動脈にスムース
に血液が流れるようになり、心臓からの脈動がカフに伝
わらなくなるためである。

第７図は、前記脈波成分の振幅と測定操作中の経過時間
との関係を示すものであり、始め脈波成分幅値は緩やか
に増加していくが、図中Ｓ点より急激に増加し、Ｍ点で
極大値を迎えた後、急速に減少し、Ｄ点よりは緩やかに
減少していく。この時、Ｓ点に対応するカフ圧が最高血
圧値、Ｄ点に対応するカフ圧が最低血圧値となることが
経験的に知られている。マイクロコンピュータは、脈波
成分データより、前記Ｓ点及びＤ点を求め、最高血圧値
及び最低血圧値を決定する。

なお、脈波Ｗが消えた時は、もはや血圧値算出のために
必要なデータは得られないので、排気弁を開放し、カフ
圧を急速に落とし（第６図Ｂ点）、測定を終了する。

(ハ)発明が解決しようとする問題点しかるに、このものでは、ハイパスフィルタのカットオ
フ周波数は約０．５Hzに固定されていたが、その過渡応
答性のため、第８図に示すように、ハイパスフィルタの
出力信号の基線レベルが安定する前に脈波が発生する場
合があった。この場合には、正確な脈波成分データが得
られないため、精度の高い血圧測定が行えないおそれが
あった。

そこで、ハイパスフィルタの出力信号の基線レベルが安
定する時間（通常２〜３秒）を取るため、最初にカフ圧
を通常よりも高く加圧して、微速排気開始から脈波が発
生しはじめるまでの時間を長く取るか、カフ圧を最初に
加圧した時、その状態を数秒間保持する等しなければな
らないが、カフ圧が高いため、あるいは測定時間が長く
なるため、被測定者に不要な苦痛を与えていた。

また、ハイパスフィルタの出力信号の基線レベルに安定
するのを早くするため、ハイパスフィルタのカットオフ
周波数を高くする、例えば５Hzとすると、脈波の周波数
は普通は５Hz未満であるため、脈波成分がほとんど検出
できず、正確な測定が行えない不都合があった。

この発明は、上記不都合に鑑みなされたもので、被測定
者に不要な苦痛を与えることなく、正確に血圧値を測定
できる電子血圧計の提供を目的としている。

(ニ)問題点を解決するための手段上記不都合を解決するための手段を、この発明の基本概
念を示す第１図に基づいて、以下に説明する。

カフ１には加圧手段２、減圧手段３及び圧力検出手段４
が、管路を介して接続されている。圧力検出手段４の出
力の１つは定量手段６へ、他の１つの出力は脈波成分検
出手段５で脈波成分を検出され、定量手段６に入力され
る。

前記脈波成分検出手段５には、そのカットオフ周波数を
可変にするカットオフ周波数可変手段７が付設される。

(ホ)作用この発明の作用を、第９図を参照しながら説明する。

最初に、カフが加圧され、微速排気が開始された時点で
は、カットオフ周波数可変手段７は脈波成分検出手段５
のカットオフ周波数を通常よりも高く設定する。このた
め、脈波成分の基線レベルは、第９図に示すように、急
速に減少する。一方、カットオフ周波数可変手段７は、
時間の経過又はカフ圧値の減少等に従って、段階的又は
連続的に脈波成分検出手段５のカットオフ周波数を通常
の値に下げるため、第９図に示すように、脈波成分が良
好に検出される。

(ヘ)実施例この発明の一実施例を、第２図乃至第５図に基づいて以
下に説明する。

第２図は、この発明の電子血圧計の外観斜視図を示し、
１は展開すると空気枕状であるカフであり、血圧計本体
２５とはゴム等よりなるフレキシブルなチューブ２３で
接続されている。血圧計本体２５上面には、液晶表示素
子等よりなる表示器２０、電源スイッチ２１及び測定ス
イッチ２２が設けられている。

第３図は、この実施例電子血圧計の空気系と測定回路の
ブロック図を示す。カフ１は、チューブ２３及び配管２
４ａ、２４ｂ、２４ｃを介して、加圧ポンプ１２、排気
弁１３及び圧力サンセ１４に接続される。圧力サンセ１
４は、ひずみゲージを用いたダイヤフラム式圧力変換器
や半導体圧力変換素子等、適切なものを採用できる。ま
た、前記加圧ポンプ１２と排気弁１３は、後述マイクロ
コンピュータ（ＭＰＵ）１６によって制御される。

一方、圧力センサ１４の出力は、増幅器１８及びＡ／Ｄ
変換器１９を介して、マイクロコンピュータ１６に入力
される。マイクロコンピュータ１６は、脈波成分検出手
段５、血圧値を定量する定量手段６及び前記加圧ポンプ
１２及び排気弁１３を制御する制御手段を含んでいる。

マイクロコンピュータ１６には、定量手段６によって得
られた血圧値を表示する表示器２０、電源スイッチ２１
及び測定スイッチ２２が接続されている。

次に、この実施例に係る電子血圧計の動作を、第４図及
び第５図に基づいて以下に説明する。

最初に、被測定者の上腕等にカフ１を巻付け、電源スイ
ッチ２１をオンし、次いで測定スイッチ２２をオンす
る。

第４図のフロー図を参照しながら説明を続けると、マイ
クロコンピュータ１６が加圧ポンプ１２を動作させ、カ
フ１の加圧が開始される（ステップＳＴ１）。次のステ
ップＳＴ２では、カフ圧が所定の値に達したか否か判定
し、カフ圧が所定値に達していない場合には、この判定
処理を繰返す。カフ圧が所定値に達した場合には、加圧
ポンプ１２を停止し（ステップＳＴ３）、排気弁１３が
一定の微速度で排気を開始する（ステップＳＴ４）。次
に、フラグ値Ｆを零、制御変数ｊを１とし（ステップＳ
Ｔ５）、脈波検出手段５のカットオフ周波数ｆｃを切替
えるためのタイマＴ_３のカウントを開始する（ステップ
ＳＴ６）。

次のステップＳＴ７では、制御変数ｉ及び後述するＰｔ
を共に零とする。ステップＳＴ８では、脈波成分を検出
する時間間隔を計測するタイマＴ_２の、ステップＳＴ９
では、カフ圧値Ｐｃ(i)をサンプリングする周期を計測
するタイマＴ_１のカウントを順次開始させる。ステップ
ＳＴ１０では、タイマＴ_１がタイムアップしたか否かを
判定し、タイムアップした場合には、次のステップＳＴ
１１に進む。

ステップＳＴ１１では、制御変数ｉを１増加させ、カフ
圧値Ｐｃ(i)をサンプリングする（ステップＳＴ１
２）。次のステップＳＴ１３では、このカフ圧値Ｐｃ
(i)を、カフ圧値の総和を求めて平均値を計算するため
の累積値Ｐｔに加算する。さらにステップＳＴ１４で
は、脈波成分の値Ｐｕ(i)検出するが、その詳細は後述
する。

次にタイマＴ_２がタイムアップしたか否か判定する（ス
テップＳＴ１５）。ステップＳＴ１５でタイマＴ_２がタ
イムアップしていないと判定された時は、ステップＳＴ
９に戻り、ステップＳＴ９〜ＳＴ１４の処理を繰返す。
一方、ステップＳＴ１５でタイマＴ_２がタイムアップし
たと判定された場合、つまり１脈波期間が経過した場合
には、次のステップＳＴ１６に進む。

ステップＳＴ１６では、脈波振幅値Ａｐ(j)が演算され
る。演算手段として、この実施例では、ステップＳＴ１
４で得られたＰｕ(i)列のうち、最大のものから最小の
ものを引いた値を脈波振幅値Ａｐ(j)としている。次の
ステップＳＴ１７では、前記Ｐｔをｉで除し、Ｐｃ(i)
の平均値を求め、これを脈波振幅値Ａｐ(j)に対応する
カフ圧値Ｐ(j)とする。カフ圧値Ｐ(j)を求める手段はこ
れに限定されず、例えば、カフ圧値Ｐｃ(i)のうち最新
のものをＰ(j)とするなど、適宜変更できる。その後の
ステップＳＴ１７では、制御変数ｊを１増加させる。

次のステップＳＴ１９で、脈波振幅値Ａｐ(j)が増加中
でないと判定された場合は、ステップＳＴ２１に進み、
増加中であると判定された場合には、ステップＳＴ２０
でフラグ値Ｆを１として、ステップＳＴ７に戻る。以
下、脈波振幅値Ａｐ(j)の増加が続く間は、ステップＳ
Ｔ７〜ＳＴ１８を繰返し、ステップＳＴ９〜ＳＴ１４を
得られた新しいカフ圧値Ｐｃ(i)列、脈波成分の値Ｐｕ
(i)列より、脈波振幅値Ａｐ(j)を検索し続ける。

脈波振幅Ａｐ(j)が増加中でなくなると（第７図に示す
Ｍ点を越えた状態）、ステップＳＴ２１でフラグ値Ｆ＝
１か否か判定し、Ｆ＝１である場合には増加中の脈波振
幅値が下降に転じたということでステップＳＴ２２へ、
Ｆ≠１である場合にはステップＳＴ２５へ進む。

ステップＳＴ２２では、脈波振幅値Ａｐ(j)列のうち、
最大値ＡｐMAXを抽出する。次のステップＳＴ２３で
は、この最大値ＡｐMAXの約５０％となる脈波振幅値Ａ
ｐ（）（１＜＜ｊ）を検索し、その検索された脈波
振幅値Ａｐ（）に対応するカフ圧値Ｐ（）を最高血
圧値Ｐ_ＳＹＳとして、マイクロコンピュータ１６のメモ
リ（図示せず）に記憶する。さらに、ステップＳＴ２４
では、フラグ値Ｆを零とし、ステップＳＴ７に戻り、ス
テップＳＴ７〜ＳＴ１９を再度行う。

再びステップＳＴ２１に進んできた場合には、フラグ値
Ｆは零であるので、つまり脈波振幅値はすでに下降に転
じているのでステップＳＴ２５に進み、以降、脈波振幅
値Ａｐ(j)が、その最大値ＡｐMAXの約７０％となる脈波
振幅値Ａｐ(j)のうち、最新のものであるＡｐ(m)（１＜
ｍ≦ｊ）を検索し、このＡｐ(m)に対応するカフ圧値Ｐ
(m)を最低血圧値Ｐ_ＤＩＡとして、マイクロコンピュー
タ１６のメモリに記憶する（ステップＳＴ２５）。

次のステップＳＴ２７では、メモリに記憶された最高血
圧値Ｐ_ＳＹＳ及び最低血圧値Ｐ_ＤＩＡを読出して、表示
器９に表示させる。さらに、ステップＳＴ２８では、マ
イクロコンピュータ１６は、排気弁１３に急速排気を行
わせ、１回の測定動作を終了する。

なお、ステップＳＴ２３及びＳＴ２６で、それぞれ最高
血圧値Ｐ_ＳＹＳ、最低血圧値Ｐ_ＤＩＡを求める際に用い
た手段は簡易なものであるが、従来のように、脈波振幅
Ａｐ(j)列より、第７図に示す脈波振幅値が急激に増大
するＳ点及び脈波振幅の急激な減少が終わるＤ点を求
め、それらに対応するカフ圧値Ｐ(j)列より、最高血圧
値Ｐ_ＳＹＳ及び最低血圧値Ｐ_ＤＩＡを決定することもで
きる。

次に、ステップＳＴ１４の脈波成分Ｐｕ(i)検出処理
を、第５図に基づいて、さらに詳細に説明する。

先ず、カフ値Ｐｃ(i)列より、脈波成分の値Ｐｕ(i)を求
める方法の原理を説明する。ｎは整数、ｘ(n)，ｙ(n)及
びｚ(n)変数、α及びβはパラメータである。始めに、
ｘ(n)をカフ圧値Ｐｃ(i)とおく〔第(1)式〕。

ｘ(n)＝Ｐｃ(i)……(1) ここで、ｚ(n-1)、ｙ(n-1)及びｘ(n-1)は、Ｐｕ(i-1)に
ついて演算処理した時、すなわちｚ(n)、ｙ(n)、ｘ(n)
の１つ前の値を意味する。

αｙ(n)−βｙ(n-1)＝ｘ(n)−ｘ(n-1)……(2) 第(2)式で得られたｙ(n)を、後記(3)式のｚ(n)とおく。
第(3)式は、第(2)式と同形の式であり、ここで最終的に
ｙ(n)が決定される。

αｙ(n)−βｙ(n-1)＝ｚ(n)−ｚ(n-1)……(3) 第(3)式より得られたｙ(n)が、脈波成分の値Ｐｕ(i)で
ある。

Ｐｕ(i)＝ｙ(n)……(4) この脈波成分Ｐｕ(i)検出手段のフィルタカットオフ周
波数ｆｃは、パラメータα及びβの値によって定まる。
この実施例で用いるカットオフ周波数ｆｃに対するパラ
メータα、βの値は、以下の通りである。

なお、上述の説明より、変数列ｘ(n)、ｙ(n)、ｚ(n)に
ついては、１つ前のｘ(n-1)、ｙ(n-1)、ｚ(n-1)しか使
わないいため、実際の演算処理においては、１つ前の値
だけをメモリに記憶させて、メモリの容量を節約するこ
とができる。

具体的処理は、第５図に示すように、ステップＳＰ１で
タイマＴ_３のチェックを行う。タイマＴ_３のカウント時
間がｔ_１未満である時はステップＳＰ２へ、ｔ_２未満で
ある時はステップＳＰ３へ、ｔ_２以上である時はステッ
プＳＰ４へ進む。

ステップＳＰ２では、α＝1.0055、β＝0.9945とし、以
下の演算処理においては、カットオフ周波数ｆｃが５Hz
となるように行われる。ステップＳＰ３及びＳＰ４にお
いても同様に、α、βが前述の如く設定され、カットオ
フ周波数ｆｃが、それぞれ１Hz・0.5Hzと設定される。

前述のｔ_１、ｔ_２は、この実施例では、それぞれ0.1
秒、0.2秒と設定されている。第３図に示すステップＳ
Ｔ６で、タイマＴ_３がスタートした時点から0.1秒経過
するまでのカットオフ周波数ｆｃは５Hz、0.2秒経過ま
でのカットオフ周波数ｆｃは１Hz、0.2秒経過後のカッ
トオフ周波数ｆｃは0.5Hzである。カットオフ周波数ｆ
ｃ＝0.5Hzが脈波成分の値Ｐｕ(i)を抽出するための通常
の値であり、あり、ｆｃ＝１Hz及びｆｃ＝５Hzは、脈波
成分の基線レベルを早く安定させるためのものである。

ステップＳＰ２〜ＳＰ４のいずれかで、パラメータα、
βの値を設定すると、次のステップＳＰ５へ進み、メイ
ンルーチン（第４図）の制御変数ｊが１であるか否かを
判定し、ｊ＝１である時はステップＳＰ６でＸｂ及びＹ
ｂを零とおいてステップＳＰ７へ、ｊ≠１の時は直接ス
テップＳＰ７へ進む。Ｘｂ、Ｙｂは前述の説明中のｘ(n
-1)、ｙ(n-1)、にそれぞれに相当するものであり、最初
の初期値として零とおくものである。

次のステップＳＰ７では、Ｘａ〔ｘ(n)に相当〕にカフ
圧値Ｐｃ(i)を入れて、ステップＳＰ８では第(2)式に基
づいて、Ｘａ、Ｘｂ、ＹｂによりＹａ〔ｙ(n)に相当〕
を算出する。さらに、次のステップＳＰ９では、Ｙａを
Ｚａ、ＹｂをＺｂに入れ〔Ｚａ、Ｚｂはそれぞれｚ
(n)、ｚ(n-1)に相当〕、これらＹｂ、Ｚａ及びＺｂよ
り、第(5)式に基づいてステップＳＰ１０でＹａを再び
算出する。このＹａを脈波成分の値Ｐｕ(i)とし（ステ
ップＳＰ１１）、最後にＸａをＸｂ、ＹａをＹｂに入れ
（ステップＳＰ１２）、メインルーチンに戻る。

なお、この実施例の脈波成分Ｐｕ(i)検出手段において
は、カットオフ周波数ｆｃを３段階に分けて減少させて
いるが、２段階又は４段階以上あるいは連続的に減少さ
せることもでき、各段階におけるカットオフ周波数の値
及び各段階の持続時間は、適宜変更することができる。

また、この実施例においては、タイマＴ_３によりカット
オフ周波数ｆｃを切替えて減少させているが、例えばカ
フ圧が最初にカフを加圧した時より何％減少しているか
によってカットオフ周波数ｆｃを変える、あるいは血圧
計本体２５にカットオフ周波数の切替スイッチを設け
て、手動でカットオフ周波数を変えるようにすることも
できる。

さらに、この実施例の脈波成分Ｐｃ(i)検出手段は、定
量手段６等と共に１つのマイクロコンピュータ１６内に
含まれているが、脈波成分Ｐｕ(i)検出手段のためのマ
イクロコンピュータ等を別に設けることもでき、適宜設
計変更可能である。

加えて、この実施例においては、加圧ポンプ１２及び排
気弁１３は、マイクロコンピュータ１６により自動的に
作動するように構成されているが、加圧ポンプ１２及び
排気弁１３は手動とすることもできる。

(ト)発明の効果この発明は、脈波成分検出手段のカットオフ周波数を切
り替えるカットオフ周波数可変手段と、カットオフ周波
数の切替時点を判別する判別手段とを設けたものである
から、脈波成分検出手段の出力信号の基線レベルが急速
に安定するため、余分にカフを加圧する必要がないと共
に、測定時間が短くなり、被測定者が感じる苦痛を必要
最低限に抑えることができる。

また、脈波成分検出手段の出力信号の基線レベルを急速
に安定させるため、カットオフ周波数を高く設定し、そ
の結果、脈波成分が正確に検出できないといった不都合
がなく、精度の高い血圧測定が行える利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の基本概念を説明する説明図、第２
図は、この発明の一実施例に係る電子血圧計の外観斜視
図、第３図は、同電子血圧計の回路の概略を示す回路ブ
ロック図、第４図は、同電子血圧計の動作を説明するフ
ロー図、第５図は、同電子血圧計における脈波成分検出
処理の詳細を説明するフロー図、第６図は、測定操作中
の経過時間とカフ圧との関係を説明する説明図、第７図
は、経過時間と脈波振幅値との関係を説明する説明図、
第８図は、従来の電子血圧計における経過時間と脈波成
分の関係を説明する説明図、第９図は、この発明に係る
電子血圧計における経過時間と脈波成分の関係を説明す
る説明図である。１：カフ、２：加圧手段、３：減圧手段、４：圧力検出手段５：脈波成分検出手段、６：定量手段、１２：加圧ポンプ、１３：排気弁、１６：マイクロコンピュータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カフと、このカフ内の流体を加圧する加圧
手段と、カフ内の流体を一定微速度又は急速に減圧する
減圧手段と、カフ内の流体圧を検出する圧力検出手段
と、この圧力検出手段よりの出力信号の所定周波数以下
の成分をカットし、出力信号中に含まれる脈波成分を検
出する脈波成分検出手段と、前記圧力検出手段及び脈波
成分検出手段よりの出力信号に基づいて血圧値を定量す
る定量手段を備えた電子血圧計において、前記脈波成分検出手段のカットオフ周波数を切り替える
カットオフ周波数可変手段と、カットオフ周波数の切替
時点を判別する判別手段とを備え、前記カットオフ周波
数可変手段は、減圧開始直後にはカットオフ周波数を脈
波成分検出時のカットオフ周波数よりも高く設定し、前
記判別手段の出力に基づいてカットオフ周波数を切り替
えることを特徴とする電子血圧計。
【請求項２】前記カットオフ周波数可変手段は、計時手
段を備え、この計時手段によってカウントされる時間に
基づいて、カットオフ周波数を変える特許請求の範囲第
１項記載の電子血圧計。
【請求項３】前記カットオフ周波数可変手段は、前記圧
力検出手段よりの出力信号に基づいてカットオフ周波数
を変える特許請求の範囲第１項記載の電子血圧計。