JPH09108190A - 非侵襲血圧再生に関するオシロメータ式血圧測定のシミュレーション装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 非侵襲血圧モニタのテスト用に、患者のオシ
ロメータ式の実際の血圧を記録・格納し、再生するデー
タ再生装置を提供する。 【解決手段】 Ｄ／ＡおよびＡ／Ｄコンバータは夫々血
圧モニタの入力側と出力側に接続する。Ａ／Ｄコンバー
タは、カフ圧を感知し、コンピュータに信号を送る。す
るとコンピュータは、患者の格納されたデータから圧力
パルスデータを算出し、これをＤ／Ａコンバータを介し
てモニタに送る。Ｄ／Ａコンバータでは、圧力パルスデ
ータを電圧に変換し、テスト中の血圧モニタにより出力
される圧力トランスデューサ信号に電気的に合算する。
再生システムは、その時点での血圧モニタにおけるカフ
圧を読み込み、データファイルからの複合信号であっ
て、そのカフ圧に最も近い平均圧を持つものを再生す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オシロメータを用
いる血圧監視方法に係り、特にオシロメータによる血圧
モニタに患者を存在させてシミュレーションを行う自動
装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動血圧モニタの血圧計は、患者の血管
系を押圧・制御するのに、膨脹カフを用いる。米国特許
第4,349,034 号および同第4,360,029 号（ともに発明者
はMaynard III で、出願人は本出願人）に例示されてい
る型の一つは、オシロメータを用いている。これらの特
許によれば、膨脹カフは、患者の四肢に密着して取り付
けられ、心収縮期の圧力以上の所定の圧力までポンプで
脹ませる。ついで、カフの圧力を所定の刻みで減少さ
せ、各圧力レベルで心収縮によって引き起こされる動脈
圧の変動を監視する。心収縮の結果、動脈圧が上昇する
と、動脈の周長は、動脈壁の弾性のために増加する。こ
うして得られる動脈圧の最高値は、心収縮圧と呼ばれて
いる。心臓が心拍の間で弛緩すると、動脈の周長は通常
の大きさに戻り、動脈圧は、弛緩圧（拡張圧）と呼ばれ
る最小の値に戻る。心収縮とともに増加し、ついで心臓
の弛緩とともに弛緩圧状態に戻る動脈圧の閉じたサイク
ルは、血圧の「振動」あるいは「複合振動」と呼ばれて
いる。

【０００３】ところで、カフの圧力は収縮圧より高い圧
力から減少させていくため、血圧の複合振動は、平均動
脈圧（ＭＡＰ）と呼ばれるカフ圧の最高値まで、振幅が
増大していく。ＭＡＰは、収縮圧と弛緩圧の平均値を表
す。そして、カフ圧がその後減少すると、複合振動は、
今度は振幅が減少する。カフ圧が収縮圧より高い値から
弛緩圧より低い値まで低下するときに描く、複合信号の
最大振幅値の一般的な形状は、オシロメータ包絡線と呼
ばれる。

【０００４】動脈パルス信号は典型的には、動脈圧の脈
動によって引き起こされる小さな重畳変動成分をもつ直
流電圧からなる。複合振動は典型的には、動脈パルス信
号の振幅の約１％に当る振幅を有する。直流成分を拒絶
して振幅を目盛り刻みで与える適当なフィルタリングの
後、与えられたベースラインを越える振動の最大振幅を
測定して格納する。カフ圧の減少を継続すると、振動の
最大振幅値は通常、低い値から比較的高い値に増加し、
その後その患者にとっての上述のオシロメータ包絡線を
形成すべく減少を始める。振幅が最大値となるカフ圧の
最小値は、患者のＭＡＰを表す。収縮圧と弛緩圧は、Ｍ
ＡＰにおける振動の大きさの所定の一部として、あるい
はより精緻な方法として複合振動もしくはオシロメータ
包絡線を直接処理することによって求めることができ
る。

【０００５】先の二つの米国特許(Ramsey)にあるカフ圧
の段階的な減少幅の収縮技術は、商業的には標準的な操
作方法となっている。臨床的に用いることができる自動
血圧モニタの多くは、この方法の原理を利用している。
すなわち、血圧モニタを使用するときは、カフを患者に
取付け、オペレータが血圧測定を行う時間間隔を典型的
には１〜９０分の間で設定する。非侵襲の血圧モニタ
（ＮＩＢＰモニタ）は、この設定した時間間隔の終点
で、自動的に血圧の測定作業を開始する。

【０００６】図１は、先のRamseyの特許にあるオシロメ
ータを使った血圧モニタを簡略化して示したものであ
る。図において、患者の腕１００には、膨脹時には上腕
の動脈を閉塞する公知の可撓性膨脹・収縮カフ１０１が
取り付けられている。カフ１０１を、排気口１０３を備
えた収縮バルブ１０２を使って収縮させると、動脈の収
縮は徐々に解除される。収縮バルブ１０２を通じたカフ
１０１の収縮は、マイクロプロセッサ１０７によって、
制御ライン１０８を会して制御される。

【０００７】カフの圧力を感知する圧力トランスデュー
サ１０４は、導管１０５を介してカフ１０１に連結され
る。従来のオシロメータ技術によれば、動脈圧の変動
は、カフ１０１における反対圧力の変化によって感知さ
れ、これらの圧力変動は、トランスデューサ１０４によ
って電気信号に変換され、その後導線１０６を経てマイ
クロプロセッサに送られる。さらに、加圧空気源１０９
は、導管１１０を介して、インフレートバルブ１１１お
よび導管１１２を通って加圧カフ１０１と連結される。
インフレートバルブ１１１は、マイクロプロセッサ１０
７から接続線１１３を通して電気的に制御される。ま
た、デフレートバルブ１０２は、分岐接続線１１５を介
して、導管１１４により、カフ１０１に連なる導管１１
２に接続される。

【０００８】図１に示した装置を操作するときは、加圧
空気源１０９においては、通常約８〜１０psi の加圧空
気が利用できる。血圧の測定を開始するときは、マイク
ロプロセッサ１０７が、インフレートバルブ１１１を開
放するよう、接続線１１３を介して信号を送る。このと
き、デフレートバルブ１０２は閉止される。加圧空気源
１０９からの空気は、インフレートバルブ１１１と導管
１１２を通り、好ましくは患者の推定収縮圧よりも高い
圧力を与えるよう、カフ１０１を所望の程度脹らませ
る。マイクロプロセッサ１０７は、カフ１０１の圧力が
患者の推定収縮圧を越える所定の値に達したときは、圧
力トランスデューサ１０４から導線１０６を通じて送ら
れてくる信号に応答してカフ１０１の膨脹を中断させ
る。この中断は、導線１１３を通じてインフレートバル
ブ１１１を閉止させる信号を送ることにより行われる。
インフレートバルブ１１１が閉止したら、カフの段階的
な収縮あるいは連続的な収縮を行うルーチンを開始させ
ることにより、血圧測定が行われる。

【０００９】マイクロプロセッサ１０７は、圧力トラン
スデューサ１０４からの信号を処理して、前述のRamsey
の二つの特許にあるようにして、血圧データを与え、ア
ーチファクトデータを拒絶する。血圧は、Mederoらの米
国特許第4,543,962 号、Mederoの米国特許第4,546、775
号、Hood,Jr.らの米国特許第4,461、266 号、ならびにRa
msey,IIIらの米国特許第4,638,810 号、同第4,754,761
号、同第5,170,795 号および同第5,052,397 号（これら
の特許はすべて本出願人に譲渡済）に従って測定され
る。これら公知の技術は、血圧測定がアーチファクトデ
ータでなく実際の血圧データに基づいて行われるよう、
各カフ圧で得られる複合振動の質を測定するのに用いら
れる。

【００１０】マイクロプロセッサ１０７とデフレートバ
ルブ１０２の制御下に行われ、圧力トランスデューサ１
０４によって感知される実際の血圧の測定は、上述の各
特許にあるような適当な方法で行われる。各カフ圧での
測定サイクルが完了したら、デフレートバルブ１０２
は、排出口１０３を介してカフ圧を緩和するのに十分な
時間をかけて再度開放される。この後、デフレートバル
ブ１０２は、新しい測定サイクル開始のため閉止され
る。

【００１１】したがって、血圧を測定する場合は、カフ
圧が所定の値に達するまでは、圧力トランスデューサ１
０４がカフ圧を監視している間に、インフレートバルブ
１１１を開放する。この後インフレートバルブ１１１を
閉止し、マイクロプロセッサ１０７からの信号を用いて
デフレートバルブ１０２を操作し、血圧測定を行う。

【００１２】図２は、従来のＮＩＢＰモニタにおいてカ
フを段階的に収縮させて測定するサイクルから得られた
時間と血圧の関係を示す生データのグラフである。図示
のように、カフ１０１は収縮圧を上回る圧力まで加圧さ
れ、ついで次の圧力値まで段階的に減圧される。減圧さ
れた各圧力においては、信号処理回路が上述の各特許の
方法に従って複合振動を検索している間、各小休止（時
間ｄ）が与えらえる。小休止の終わりには、たとえ複合
振動が検出されなくても、カフ圧を減少させる。カフ圧
の減少と複合信号の検索プロセスは、少なくともＭＡＰ
（オシロメータ包絡線）２００が算出されるか、カフ圧
が所定の値以下に降下するまで繰り返される。ついで、
血圧測定の全プロセスが、ユーザが設定した時間間隔な
いし他の所定の時間間隔で、あるいは手動で繰り返され
る。

【００１３】図２に示すように、患者の動脈圧データ
は、異なるカフ圧下で測定される一組の振動振幅からな
るオシロメータ包絡線２００を形成する。オシロメータ
包絡線２００からは、典型的には、収縮圧、ＭＡＰおよ
び弛緩圧が算出される。上述の各特許に記されているよ
うに、オシロメータ包絡線２００が所望の振幅データだ
けを取り込むようにして血圧値の正確さを改善できるよ
う、アーチファクトデータはすべて拒絶するのが好まし
い。一般に、上述の各特許に述べられている型の非侵襲
血圧モニタは、よい振動値をアーチファクトから識別す
る手段の一つとして、各カフ圧に適合する振動振幅を使
用している。特に、振動の各対は、各カフ圧で比較し、
振幅ならびに、形状、振動曲線下の面積、勾配等の他の
属性が似ているかどうかを測定する。そして、振動が所
定の限度内に収まるならば、平均振幅とカフ圧は記憶さ
れ、カフ圧はさらなる振動測定に備えて、次の圧力値ま
でデフレートされる。しかし、振動が所定の限度内に収
まらない場合は、モニタはカフ圧を減少させはせず、代
わりに、これまでの一もしくはそれ以上の振動と比較す
るため次の振動を待つ。このプロセスは、二つの信号が
合致するか、時間制限を超過するまで継続される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
自動血圧モニタの試験は、被検者である患者が、時刻が
異なると圧力値が異なり、また患者が代わると血圧レベ
ルも異なるため、通常非常に難しい。その結果、実際に
オシロメータを使って血圧を測定する患者の腕に似せた
種々の模型の腕が開発される。例えば、本出願人に係る
米国特許第4,464,123 号（Gloverら）では、オシロメー
タ式血圧モニタのカフにおいて、事前にプログラムを組
んだカフ圧下でユーザが選択した収縮圧、弛緩圧、ＭＡ
Ｐおよびパルス繰り返し数のいずれかを指示する振幅を
有する圧力パルスを所定の選択した間隔で自動的に起誘
導させるモニタの較正器あるいはアームシミュレータが
開示されている。この特許におけるアームシミュレータ
は、印加された電気信号に対応する圧力パルスを生起さ
せる電気作動式のダイアフラムをもつ圧力チャンバを備
える。圧力パルスは、複合信号をシミュレートするた
め、カフからの圧力に加算される。患者の圧力脈動を、
選択した収縮圧、弛緩圧およびＭＡＰ値でシミュレート
するため、ダイアフラムを駆動させる信号は典型的に
は、選択したパルス繰り返し数を表す繰り返し頻度とカ
フに印加された圧力によって変化する振幅を有する。圧
力パルスの振幅と繰り返し数は、選択したパルス繰り返
し数および圧力値に応答して、マイクロプロセッサによ
って算出され、制御される。しかし、残念なことに、そ
のようなシミュレータは、そのダイナミックレンジと圧
力パルス発生器の解像力において、ダイアフラムによっ
て制限を受ける。

【００１５】このため、広範なダイナミックレンジと高
解像力をもつシミュレータが望まれている。

【００１６】また、機械的なダイアフラム等を用いない
で実際の患者のカフ圧データをシミュレーションレート
ないし再生できるシミュレータも待ち望まれている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気的なシミ
ュレーション信号を直接モニタの圧力トランスデューサ
回路に与えることによって、上述の業界での要望を満た
す装置と方法を提供する。本発明者らは、このようにす
ると、試験装置（ＵＵＴ）によって感知されるシミュレ
ーション信号をはるかに正確にでき、より正確なシミュ
レーションを行えることを発見した。本発明によれば、
電気シミュレーション信号はさらに、より実際的な非侵
襲血圧シミュレーションを行うべく再生される実際の患
者のカフ圧データを含むこともできる。

【００１８】本明細書に記載するシミュレーションシス
テムは、非侵襲血圧（ＮＩＢＰ）モニタとそのアルゴリ
ズムの試験用に用いることができる。本発明のシステム
は、包絡線とパルス形状の数学モデルを使ってＮＩＢＰ
信号をシミュレートすることができる。別の言い方をす
れば、本発明のシステムは、シミュレーションデータと
してＮＩＢＰ測定中に記録された実際のカフ圧信号を用
いることができる。

【００１９】本発明のシステムは、コンピュータとコン
バータの二つの装置からなる。コンバータは、コンピュ
ータに接続されたユニバーサル非同期送受信機（ＵＡＲ
Ｔ）ならびに、血圧モニタの入力装置と出力装置にそれ
ぞれ接続された１６ビットのＤ／ＡコンバータおよびＡ
／Ｄコンバータを備える。Ａ／Ｄコンバータは、カフ圧
を感知し、コンピュータにその信号を送る。すると、コ
ンピュータは、格納されていた患者のデータから圧力パ
ルスデータを算出し、これをＤ／Ａコンバータを介して
試験装置（ＵＵＴ）に送る。Ｄ／Ａコンバータでは、圧
力パルスデータは、電圧に変換され、ＵＵＴから出力さ
れるカフ圧トランスデューサの信号に加算される。この
プロセスは、オシロメータによる血圧測定の間、各カフ
圧レベルで繰り返される。

【００２０】患者からの生のカフ圧データは、圧力レベ
ル（ＤＣ）と圧力パルスデータ（ＡＣ）が組になってい
るため、この生のカフ圧データは、ＵＵＴに送られる前
にコンピュータで処理される。特に、カフ効果は、デー
タの終点が同じレベルとなるよう、圧力パルスを表すデ
ータを回していくことによって取り除かれる。ＤＣ圧力
成分もまた、取り除かれる。生のカフ圧データはさら
に、必要に応じて基準化され、時間調整される。再生の
ときは、システムは、ＵＵＴで生成したカフ圧を感知
し、カフ圧レベルに最も近い患者のデータを選択し、そ
して患者のデータを、ＵＵＴに接続し、データをカフ圧
信号に加算するＤ／Ａコンバータに送る。この圧力レベ
ルにおける患者のデータの格納は、ＵＵＴがカフ圧を新
しい圧力レベルに変更するまで繰り返される。ついで、
患者の包絡線が形成されるまで、新しい圧力レベルに最
も近い圧力レベルで格納された患者データに対してこの
処理が繰り返される。

【００２１】本発明のシミュレーションあるいは再生シ
ステムは、ＮＩＢＰ測定の最中にカフ圧の波形をデジタ
ル化することにより、生のデータを臨床の場で収集す
る。この後、デジタル化された波形はそれぞれ、実際の
複合信号、振幅およびカフ圧を抽出することにより、再
生データファイルに変換される。このデータの抽出を行
うと、元々の複合振動の形状と振幅が保存される。ま
た、生の波形を圧力に相関させるため、各ファイルとも
に、較正に関する情報も格納される。

【００２２】操作の際は、テストする血圧モニタは、カ
フの容積を元々の測定の際の容積に等しく保つよう、シ
リンダに巻き付けたカフに接続される。血圧モニタは、
常にカフの圧力を制御する。本発明のシミュレーション
システムあるいは再生システムはついで、圧力がデジタ
ル化して格納されたデータの圧力範囲にあるときは、複
合振動をカフ圧の波形に電気的に合算する。このシミュ
レーションあるいは再生システムは、血圧モニタのカフ
圧を時々刻々読み取り、データファイルから、平均圧力
がこのカフ圧に最も近くなる複合振動を再生する。この
複合振動は、カフ圧チャネルに合算される前に、一次
（線形）補間によって適当な振幅に基準化される。

【００２３】本発明の方法によれば、振動包絡線と患者
からのオリジナルデータに近い形状の複合振動を監視す
る血圧モニタが得られる。血圧モニタは、このモニタの
ダイナミックレンジにおいて、対応する血圧パラメータ
のために、この情報を解釈する。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明は、以下の添付の図面を参
照した好ましい態様についての詳細な説明を読めば、よ
りよく理解できるであろう。

【００２５】上述の目的を達成し、また他の利点も有す
る本発明の好ましい態様に係るシステムと方法を、以下
に図３ないし７を参照して説明する。当業者ならば、以
下の記述は、説明のためだけであって、本発明の範囲を
制限する意図はまったくないことは容易に理解できるで
あろう。また、以下の各図において、共通の要素を示す
場合は、同一の参照符号を付す。本発明の範囲について
の疑義は、特許請求の範囲を参照すれば、解決されるで
あろう。

【００２６】図８は、図２に示した型の患者の生のオシ
ロメータ式血圧データを収集するデータ収集システム３
００を示す。図示のように、カフ１０１を患者の腕に取
付け、患者の血圧を、Johnson & Johnson Medical 社の
DINAMAP(商品名）のようなオシロメータ式血圧モニタを
使って監視する。DINAMAP モニタは、カフ１０１内の圧
力を測定する圧力トランスデューサ１０４、この圧力ト
ランスデューサ１０４から送られてきた種々の成分が混
じり合った血圧データからＤＣ血圧データを取り除くア
ナログ式フィルタ３０２、およびこのアナログ式フィル
タ３０２から送られてきたフィルタリング済のオシロメ
ータ式複合信号データと、圧力トランスデューサ１０４
から直接与えられたＤＣ血圧データをデジタル形に変換
するＡ／Ｄコンバータ３０４、ならびにステップ式のイ
ンフレート／デフレート・ルーチンを実行するためイン
フレート／デフレート空気ポンプ３０６を制御するマイ
クロプロセッサ１０７を具備する。図示のように、本発
明のデータ収集システム３００は、圧力トランスデュー
サ１０４の出力側に接続し、オシロメータ式血圧測定の
最中に圧力トランスデューサ１０４から出力された生デ
ータを収集・格納する。

【００２７】好ましい態様においては、データ収集シス
テム３００は、ステートマシン(state machine) によっ
て駆動される高解像度（好ましくは１６ビット）Ａ／Ｄ
コンバータ３０８を備える。ＵＡＲＴ（図６）は、Ａ／
Ｄコンバータ３０８とコンピュータ３１０（例えばAppl
e Corporation のMACINTOSH(商品名））の間で、二方向
の通信を行う。コンピュータ３１０のアプリケーション
ソフトは、圧力トランスデューサ１０４からの生データ
を、データ格納装置３１２への格納のため、二進コード
データに変換する。データ収集のための制御用ソフトウ
エアは、例えば、二進コード化されたアナログ式の波形
をデジタル化し格納するためのアナログ／デジタルコン
バータ３０８とともに用いられるアプリケーションプロ
グラムでよい。好ましい態様においては、このアプリケ
ーションプログラムと関連するハードウエアは、１秒あ
たり９６０回（チャネル数）の最大サンプリング頻度に
おいて、８本のアナログチャネルまでデジタル化できる
ように設置される。収集した生データは、本発明の生理
学的なパラメータを測定する装置において使用するた
め、次は入力データとして使用される。さらに、Ａ／Ｄ
装置で用いる較正に関する情報は、二進コードファイル
に格納しておくのが好ましい。

【００２８】好ましい態様においては、波形のデータ
は、コンピュータ３１０のアプリケーションプログラム
を用いて、生データ格納装置３１２にある生データから
抽出される。このためのアプリケーションプログラム
は、生データファイルが読み込まれてユーザに表示され
ることを除いて、生データを収集するのに用いられるプ
ログラムと非常によく似ている。フィルタリングや波形
分析のような後処理も、この生信号について行われる。
関心のあるデータ部分は、選択、拡大され、および／ま
たは較正情報とともにテストファイルに出力される。

【００２９】生データファイルからの関連データの抽出
は、コンピュータ３１０のデータ再生プログラムに生デ
ータのサンプリング頻度を知らせるレコードして、１秒
間の時間間隔を選択し、これをテキストファイルに出力
することによって始める。図４は、図２に示した選択し
た生データファイルの一部分を示す。複合振動の開始点
とピークの間にある生のオシロメータ式データは、もう
一つのレコードとしてテキストファイルに追加される。
図４に示すように、二つの振幅（振幅［０］と振幅
［１］）を選択して、別々のレコードに格納するのが好
ましい。生データのステップに三つ以上の複合振動があ
るときは、最後に二つを用いる。なぜなら、これらは、
次の圧力レベルに向けてデフレートないしインフレート
する前にモニタが選択した複合振動だからである。これ
らのレコードは、複合振動の振幅を表す。二つのレコー
ドの平均値は、格納したオシロメータ式データの再生中
に、データの振幅を補間するのに用いられる。

【００３０】次に、複合信号全体の生データを、もう一
つのレコードとしてテキストファイルに追加する。複合
振動の一サイクルの開始点から次の複合信号の開始点ま
での時間をカバーするために、複合信号が選択される。
この複合信号としては、最初のモニタが選択した複合振
動の一つを、用いるのがよい。当業者ならば、デフレー
トステップのために、二つ以上の複合振動を格納できる
ことは理解できるであろう。しかし、これらは連続的な
ものでなければならない。

【００３１】二つの振幅、ついで複合振動全体を選択す
るプロセスは、検出可能な複合信号を含む生データファ
イルにおいて、各デフレートステップ用に繰り返され
る。さらに、テキストファイルは、例えばMacintosh Pr
ogrammers Workshop（ＭＰＷ）ツールを用いて、二進フ
ォーマットに変換される。これは、格納したデータファ
イルを読み込む頻度を上げるために行われる。後述する
ように、得られるレコードは、シミュレーション時に再
生されるデータファイルを形成する。

【００３２】要約すると、再生ファイルを形成する格納
波形データは、次のフォーマットを有する。ファイルの
第１ラインは較正データを有する。例えば６１４７Ａ／
Ｄ装置＠０mmHg；４５７３３Ａ／Ｄ装置＠１７１mmHgな
どである。較正情報は、各レコードについて繰り返され
る。

【００３３】第１のレコードは、データが収集された頻
度を測定するための１秒分のデータを保持する。以下の
三つのレコードはついで、生データにおける各圧力ステ
ップについて格納される。まず三つのレコードの第１番
目は、第１の複合振動の振幅を保持する。また、第２番
目は、第２の複合振動の振幅を保持する。そして、第３
番目は、複合振動データの全体を保持する。残りのレコ
ードは、各圧力ステップについて、これら三つのレコー
ドを繰り返す。

【００３４】図５は、本発明によるオシロメータ式血圧
シミュレーションデータ再生システム５００を示す。図
示のように、データ再生システム５００は、コンピュー
タ３１０が再生格納装置５０１に格納されたデータを読
み出し、加算器５０４において、カフ１０１が径が一定
のシリンダ５０４の回りに取り付けられたときの圧力ト
ランスデューサ１０４の出力（ＤＣ圧力）を示す電気信
号に加算するため、Ｄ／Ａコンバータ５０２を用いて出
力データをアナログ式に変換することを除いては、図３
に示したものとほぼ同じである。データ再生（患者のシ
ミュレーション）システムに関する詳細は、図６と７を
参照して以下に記載する。

【００３５】図６は、データ再生システム５００のシス
テムハードウエアを示す。図示のように、データ再生シ
ステム５００は、増幅器６００によるカフ圧の出力を監
視するのに、１６ビットＡ／Ｄコンバータ３０８を使用
する。カフ圧はついで、ＵＡＲＴ６０２を介してコンピ
ュータ３１０へ送られる。コンピュータ３１０はカフ圧
を読み取って、このカフ圧に最も近いデータを同定し、
ついでこのデータを適当なものかどうか比較する。デー
タはその後、ＵＡＲＴ６０２を介してコンピュータ３１
０からＤ／Ａコンバータ５０２へ送られ、トランスデュ
ーサ増幅器６００によって圧力トランスデューサ１０４
からの出力に合算される。

【００３６】ＮＩＢＰモニタを試験するときは、シミュ
レーション用に、再生メモリ５０１から適当なデータフ
ァイルが読み込まれる。そして、プロセッサのメモリに
データファイルを読み込んでいる間に、データをＵＵＴ
の基準値に変換するため、ＵＵＴの較正数をデータファ
イルにおける較正数とともに使用する。このＵＵＴの基
準値への変換の後、各複合信号の平均圧力をプロセッサ
のメモリに格納する。

【００３７】プロセッサメモリに格納されたデータは、
シミュレーションに使用する前に処理する。例えば、生
の複合信号の終点はそれぞれ異なるため（図７（ａ）参
照）、複合信号が繰り返し再生される場合は、不連続を
生ずると考えられる。この不連続を除去するため、各終
点が図７（ｂ）に示すように同じレベルになるまで、デ
ータを回す。この処理をすると、熱変化による圧力の変
化であるいわゆる「空気効果」と、カフの弾性による効
果とされているいわゆる「カフ効果」が取り除かれる。

【００３８】さらに、生データは、１〜８のデータチャ
ネルを使って１秒当たり９６０サンプルの頻度で収集さ
れるため、データ収集の頻度は、使用されるチャネル数
とデータ収集の際に選択するスピードに応じて変化す
る。対照的に、データ再生システム５００の好ましい態
様においては、データは、１秒当たり２４０サンプルの
頻度で出力される。データが１秒当たり２４０サンプル
の頻度で収集されない場合は、データ数は、この頻度ま
で調整される。これは、１秒当たり２４０サンプルとい
う所望の頻度を達成するため実際のサンプル数の間を補
間するかまたはサンプル数を１０分の１にすることによ
って実現される。

【００３９】シミュレーションの最中に血圧モニタへの
フィードバックに先立って行われるデータ準備の最後の
段階は、図７（ｃ）に示すようなＤＣ成分の複合信号か
らの分離である。最小値は、すべてのサンプルから差し
引かれる。

【００４０】再生システム５００のソフトウエア処理部
は、好ましくはスタートアップファイルに格納される。
言い換えれば、スタートアップファイルは、格納された
波形データにどのような型の処理を行うべきかを特定す
るパラメータを含む。例えば、好ましい態様において
は、スタートアップファイルは、振幅とデータ再生の処
理をランダムに変更するパラメータや、ノイズを再生デ
ータに付加するパラメータ、合成包絡線を生成する包絡
線のモードを選択するパラメータなどを含む。一旦スタ
ートアップファイルが読み込まれると、インプットファ
イルが再生格納装置５０１から読み出される。インプッ
トファイルはついで、スタートアップファイルにあるパ
ラメータに従って処理される。

【００４１】例えば、入力データは、再生の最中に補間
することもできる。測定した複合振動の振幅値はカフ圧
に依存するため、補間は望ましいことである。試験中の
装置（ＵＵＴ）のカフ圧は、シミュレーションデータが
収集されるときの圧力と同じであることはまれであるた
め、実際の測定のときに振幅がどの程度であったかを算
出するために補間が行われる。データはついで、加算器
５０４によってカフ信号に合算される前に、その振幅に
基準化される。データの基準化が行われないときは、制
御プロセスでは、現在のカフ圧に最も近いデータをとり
出し、再生前にデータの基準化をする代わりに、元々の
振幅値においてそのデータを再生する。

【００４２】デバッグモードを選択した場合は、コンピ
ュータ３１０は、再生格納装置５０１からのインプット
ファイルの処理に関する情報を打ち出すが、これによ
り、シミュレーションプロセスにエラーがないかどうか
監視できるようになる。

【００４３】Ａ／Ｄ装置におけるＵＵＴのゼロオフセッ
トも行われる。０より大きいオフセットパラメータがス
タートアップファイルによって通過したときは、ゼロ設
定は飛び越して行わない。それ以外は、オペレータは手
動で０の値を入力するか、または０の値の自動読み出し
を開始するよう命令される。もし０の値の自動読み出し
を選択したときは、オペレータはカフ１０１をデフレー
トさせるよう指示される。この時点で、サンプルが採取
され、ゼロオフセットを測定するよう平均される。

【００４４】パラメータはまた、０オフセット値と、Ｕ
ＵＴに対して２００mmHgのような所定の圧力の間で、Ａ
／Ｄ装置の数を測定すべく処理される。０より大きな値
のパラメータがスタートアップファイルを通過するとき
は、スパンに関する手続はとばす。それ以外の場合は、
オペレータは、手動でスパンの値を入力するか、または
スパンの値を自動読み出しを開始させるよう指示を受け
る。このとき自動読み出しの方を選択する場合は、オペ
レータは、カフ１０１を、所定の値、例えば２００mmHg
までインフレートさせるよう指示される。この時点で、
サンプルが採取され、スパン値を測定するよう平均され
る。

【００４５】振幅と頻度の変動の程度もまた、スタート
アップファイルにおいて選択することができる。振幅お
よび頻度の変動の程度が、オペレータが設定した限界内
で、振動の振幅および／または振動の周期がランダムに
変化することを可能にさせる。これらの特徴は、経時的
に変動する実際の患者のデータを概数にするのを手助け
する。

【００４６】この処理システムはまた、オペレータが、
外部のノイズファイルを、圧力トランスデューサ１０４
によって出力される信号と合算するのを可能にする。こ
の特徴から、このシステムは、ある改定したソフトウエ
アを他のソフトウエアと比較する開発ツールとして主に
用いられる。ノイズデータは、このノイズデータのｎ／
１００倍（ｎがノイズファイルの振幅の％を表す）に等
しいレベルにおいて複合振動データに合算される。一般
に、複合振動データと同じ方法で収集され、処理され
る。ノイズデータファイルのフォーマットは、振幅レコ
ードが使用されない点を除いて、複合振動データファイ
ルのそれと同じであるのが好ましい。

【００４７】最後に、本発明の非侵襲血圧再生システム
は、実際の患者について収集されたデータを使用する
か、またはシステム自身のデータを創り出すことができ
る。「包絡線モード」を選択した場合は、再生格納装置
５０１からの入力ファイルは無視され、非侵襲血圧モニ
タへの再生用に受け取ったパラメータの値に基づいて、
合成包絡線が創り出される。血圧の振動は、合成するこ
ともできるし、また合成包絡線にうまく合致するよう基
準化された実際の患者のデータのせいであることもあ
る。収縮圧、弛緩圧、ＭＡＰおよび包絡線の振幅は、個
々に調整することができる。包絡線モードにすると、オ
ペレータは、非侵襲血圧モニタのダイナミックレンジを
試験するためのいかなる血圧パラメータの設定に対して
も、テストを行うことができる。

【００４８】データ再生の間、データ再生システム５０
０は、スタートアップファイル名とデータファイル名を
入力することによって開始される。もしデバッグモード
を選択すると、データの操作に使用される多くの値は、
コンピュータ３１０の表示スクリーンに出力される。ス
タートアップファイルはついで解析にかけられ、オペレ
ータは、較正情報がスタートアップファイルに与えられ
ていない場合は、データ再生システム５００をＵＵＴに
合わせて較正するようせまられる。この情報は、データ
をデータファイルから受け取ったときに、ＵＵＴの較正
に対応するよう、データを基準化するのに用いられる。
基準化されたデータは、コンピュータ３１０のメモリに
格納され、その後、必要に応じて頻度を調整し、空気効
果とカフ効果を取り除き、ＤＣオフセットを除去するす
るルーチンに送られる。また、もしスタートアップファ
イルのパラメータが、ノイズファイルを使用すべきこと
を指示する場合は、ノイズファイル中のデータは、ＵＵ
Ｔの較正および所望のパーセンテージに合わせて基準化
され、ついで格納される。このノイズデータは、複合振
動データが出力されるときはいつでも、繰り返しカフ圧
チャネルに直接合算される。

【００４９】再生格納装置５０１からのデータをすべて
基準化し、読み込んだ後に、ＵＡＲＴ６０２からのカフ
圧チャネルを読み込む。つぎに、各複合振動が収集され
るカフ圧のレベルを調べ、「リアルタイム」の補間のた
め、シミュレーションの最中にカフ１０１のカフ圧を囲
む二つのカフ圧のレベル（一方は上の圧力、他方は下の
圧力）を選択する。リアルタイムの補間とは、そのとき
のカフ圧より上の圧力と下の圧力のデータから振動を選
び、補間を使ってそのときのカフ圧に最も近い振動を基
準化することである。この補間は、血圧の測定が進行中
に行われる。

【００５０】他方、補間は、再生データの前処理中に行
うこともできる。このような非リアルタイムの補間の場
合は、要求される振動は、現存するデータの間の点を補
間し、かつ補間データを含む、血圧測定の開始前に血圧
の測定に必要なすべての振動を格納することによって生
成される。振動は、測定の最中に装置が遭遇する各圧力
レベルについて生成される。これらの前処理振動は、所
定のカフ圧に対応するように格納され、カフ圧がその所
定の圧力にあるときに再生される。

【００５１】振幅の変動が選択された場合は、複合振動
は、０％からプラスマイナスランダムの範囲で、スター
トアップファイルで選択された％に合わせて基準化され
る。同様に、頻度の変動が選択された場合は、複合振動
の頻度は、オペレータあるいはスタートアップファイル
におけるパラメータにより選択された％だけ変動する。

【００５２】オペレータがノイズを導入しようとすると
きは、ノイズファイルデータと複合振動データが合算さ
れ、これら二つのデータは、Ｄ／Ａコンバータ５０２に
よってアナログに変換され、ついでＵＵＴのトランスデ
ューサ増幅器６００において、ＵＵＴの圧力チャネルに
加算される。トランスデューサ増幅器６００に出力され
るカフ圧は、この後読み込まれ、上述のプロセスは、次
の圧力レベルのために繰り返される。プロセスの全繰り
返し数は、１秒当たり２４０回である。図７（ｃ）に示
したように、複合信号は、ＵＵＴが次の圧力ステップに
デフレートされるまで、繰り返し再生される。

【００５３】当業者ならば、本明細書で述べた技術は、
プロセスが電気的に制御されて、電気・機械的なダイア
フラム等が必要ないため、多くのシミュレーションを可
能にすることが理解できるであろう。さらに、患者の実
際のデータを用いるため、人工波形のデータベースを開
発する必要がない。

【００５４】当業者はまた、これまでの記載は、本発明
の好ましい態様を記載したものであって、本発明の新規
な教示・利点から逸脱せずに、無数の変形例が可能であ
ることを理解できるであろう。例えば、当業者ならば、
本発明の技術は、例えば米国特許第4,461,266 号(Hood,
Jr.ら）にあるような、圧力を収縮圧から増加させてい
く型の血圧モニタをテストするのに用いることができる
ことが分るであろう。さらに、当業者ならば、本発明の
技術は、オシロメータ式に血圧を測定する連続インフレ
ート／デフレート型あるいはステップインフレート／デ
フレート型のモニタにおいても使用できることは分るで
あろう。したがって、このような変更例はいずれも、本
発明の範囲に含まれる。

【００５５】本発明の具体的な実施態様は以下の通りで
ある。 １）前記格納手段は、前記患者に対するオシロメータ式
血圧測定の際に前記圧力トランスデューサから出力され
たオシロメータ式血圧データをデジタル化する手段と、
前記デジタル化されたオシロメータ式血圧データを格納
データファイル用にフォーマットする手段と、前記フォ
ーマット済のデータを格納するメモリを含む請求項１記
載の装置。 ２）前記処理手段はさらに、前記データファイルからの
再生のために再生ファイルをつくり、各再生ファイル
は、モニタ較正データとサンプリング速度データ、複合
振動の振幅データ、ならびにオシロメータ式血圧測定の
際に複合振動を測定する各圧力レベルについて少なくと
も一個の複合振動を含む上記実施態様１）記載の装置。 ３）前記処理手段は、前記格納手段に格納されたオシロ
メータ式血圧データを、シミュレーションの際に前記オ
シロメータ式血圧モニタによって利用されるカフ圧に対
応するよう、選択的に補間する手段を含む請求項１記載
の装置。 ４）前記補間手段は、実際の血圧測定の際に必要とされ
るすべての複合振動を補間・格納し、カフ圧が特定の複
合振動が格納される圧力であるときシミュレーションの
際に特定の複合振動を読み出す手段を備える上記実施態
様３）記載の装置。 ５）前記補間手段は、前記複合振動データから、シミュ
レーション中のカフの圧力より高い複合振動と低い複合
振動を選択し、そのときの圧力に最も近い複合振動を基
準化することによってリアルタイムの再生複合振動を補
間する手段を備える上記実施態様３）記載の装置。 ６）前記処理手段は、オペレータが設定した範囲内で、
前記オシロメータ式血圧データの振幅とこのオシロメー
タ式血圧データの振動サイクルをランダムに変化させる
手段を含む請求項１記載の装置。 ７）前記処理手段は、オペレータが設定した範囲内で、
前記オシロメータ式血圧データのサンプリング頻度を変
更する手段を含む請求項１記載の装置。 ８）前記処理手段は、外部ノイズデータがシミュレーシ
ョン中に前記圧力トランスデューサの出力と電気的に合
算される前に、この外部ノイズデータを前記格納手段か
らの複合振動データと合算する手段を含む請求項１記載
の装置。 ９）前記処理手段は、前記格納手段における複合振動デ
ータの各ブロックの最後にあるデータが同じ振幅レベル
となるようこのブロックを回転させ、かつ前記再生手段
による処理済データの再生前にＤＣ圧力成分を除去する
手段を含む請求項１記載の装置。 １０）前記再生手段は、シミュレーション中に前記圧力
トランスデューサの出力をデジタル化する手段と、前記
処理手段からの処理済データを、前記圧力トランスデュ
ーサの出力との合算のためにアナログ信号に変換する手
段と、前記デジタル化手段と変換手段および処理手段の
間のデータ通信を制御する通信手段を含む請求項１記載
の装置。

【００５６】１１）前記格納工程は、前記患者に対する
オシロメータ式血圧測定の際に前記圧力トランスデュー
サから出力されたオシロメータ式血圧データをデジタル
化する工程と、前記デジタル化されたオシロメータ式血
圧データを格納データファイル用にフォーマットする工
程を含む請求項２記載の方法。 １２）前記フォーマット工程は、前記データファイルか
らの再生のために再生ファイルを作製する工程を含み、
各再生ファイルは、モニタ較正データとサンプリング速
度データ、複合振動の振幅データ、ならびにオシロメー
タ式血圧測定の際に複合振動を測定する各圧力レベルに
ついて少なくとも一個の複合振動を含む上記実施態様１
１）記載の方法。 １３）前記再生工程は、実際の血圧測定の際に必要とさ
れるすべての複合振動を補間・格納する工程と、カフ圧
が特定の複合振動が格納される圧力であるときシミュレ
ーションの際に特定の複合振動を読み出す工程を備える
請求項２記載の方法。 １４）前記再生工程は、シミュレーション中に前記圧力
トランスデューサの出力をデジタル化する工程と、シミ
ュレーション中にオシロメータ式血圧モニタにより複合
信号が検索されているカフ圧のレベルを測定する工程
と、その時点でのカフ圧に最も近い圧力レベルで収集さ
れ、前記格納工程で格納されている複合信号を選択する
工程と、前記選択工程で選択された複合信号をデジタル
化する工程を含む請求項２記載の方法。 １５）前記再生工程は、シミュレーションの際のカフ圧
レベルに対する複合振動の振幅を測定するため、シミュ
レーションのカフ圧レベルの上下両側にあるカフ圧のた
めに、前記格納工程中に格納されたオシロメータ式血圧
データを選択的に補間する工程をさらに含む上記実施態
様１４）記載の方法。 １６）前記再生工程は、オペレータが設定した範囲内
で、前記オシロメータ式血圧データの振幅とこのオシロ
メータ式血圧データの振動サイクルをランダムに変化さ
せる工程をさらに含む請求項２記載の方法。 １７）前記処理工程は、オペレータが設定した範囲内
で、前記オシロメータ式血圧データのサンプリング頻度
を変更する工程をさらに含む請求項２記載の方法。 １８）前記再生工程は、前記合算工程前に、外部ノイズ
データを複合振動データと合算する工程を含む請求項２
記載の方法。 １９）前記再生工程は、前記複合振動データの各ブロッ
クの最後にあるデータが同じ振幅レベルとなるようこの
ブロックを回転させる工程と、前記合算工程において複
合振動データを前記圧力トランスデューサの出力と合算
する前に、ＤＣ圧力成分を除去する工程を含む請求項２
記載の方法。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
患者のオシロメータ式の実際の血圧を記録・格納し、再
生するデータ再生装置が提供され、非侵襲血圧モニタの
テスト時に、より実際に即した非侵襲血圧シミュレーシ
ョンを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により試験した型の従来の非侵襲血圧モ
ニタ（ＮＩＢＰ）を示す説明図。

【図２】図１のＮＩＢＰモニタを用いて測定したデフレ
ートステップとこれに対応する複合振動を含む測定サイ
クルを示す時間と圧力の関係のグラフ図。

【図３】本発明によるオシロメータ式血圧データ収集シ
ステムのブロック図。

【図４】図２の生データファイルにおける単一のステッ
プの一部を示すグラフ図。

【図５】本発明によるオシロメータ式血圧シミュレーシ
ョンデータ再生システムのブロック図。

【図６】本発明の好ましい態様に係る再生システムハー
ドウエアの説明図。

【図７】（ａ）は図４に示した生データからとった複合
振動のグラフ図、（ｂ）は図７（ａ）の複合振動につい
てカフ効果を補正した後の態様を示すグラフ図、（ｃ）
は図７（ｂ）の複合振動についてＤＣ圧力成分を除去し
た後の態様を示すグラフ図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・ブース アメリカ合衆国、33634 フロリダ州、タ ンパ、アマンドサン・ストリート 6403

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力トランスデューサとインフレートお
   よびデフレート可能な圧力カフを備えたオシロメータ式
   血圧モニタによるオシロメータ式血圧測定のシミュレー
   ション装置であって、 実際のオシロメータ式血圧測定の際に患者から収集した
   オシロメータ式血圧データを格納する手段と、 前記格納手段に格納されたオシロメータ式血圧データを
   出力用に処理する手段と、 前記処理された手段を、オシロメータ式血圧測定シミュ
   レーションの最中に再生し、前記処理済のデータから得
   られた複合振動データを、前記シミュレーション時にお
   ける圧力カフの圧力に従って前記圧力トランスデューサ
   の出力と電気的に合算する再生手段を備える装置。
2. 【請求項２】 圧力トランスデューサとインフレートお
   よびデフレート可能な圧力カフを備えたオシロメータ式
   血圧モニタによるオシロメータ式血圧測定のシミュレー
   ション方法であって、 実際のオシロメータ式血圧測定の際に患者から収集した
   オシロメータ式血圧データを格納する工程と、 オシロメータ式血圧データのシミュレーション中に前記
   格納されたデータを処理する工程と、 前記再生工程中に再生された複合振動データを、前記シ
   ミュレーション時における圧力カフの圧力に従って、前
   記圧力トランスデューサの出力と電気的に合算する工程
   を含む方法。
3. 【請求項３】 圧力トランスデューサとインフレートお
   よびデフレート可能な圧力カフを備えたオシロメータ式
   血圧モニタによるオシロメータ式血圧測定のシミュレー
   ション方法であって、 実際のオシロメータ式血圧測定の際に患者から収集した
   オシロメータ式血圧データを格納する工程と、 合成包絡線を作成する工程であって、この合成包絡線に
   合致するよう真正のあるいは合成した複合振動を基準化
   する手段を含む合成包絡線を作成する工程と、 オシロメータ式血圧測定のシミュレーション中に前記合
   成包絡線データを再生する工程と、このシミュレーショ
   ン中に前記カフのその時点での圧力に従って、前記圧力
   トランスデューサの出力を前記合成包絡線のデータと電
   気的に合算する工程を含む方法。