JP2010131247A - 血圧測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】指以外の部分の四肢を被測定部位として採用した場合にも、連続的に高精度に血圧を測定することができる容積補償法に基づいた血圧測定装置を提供する。
【解決手段】血圧測定装置１Ａは、空気袋２０と、押圧機構と、カフ圧検出部と、制御部とを備える。押圧機構は、空気袋２０を押圧するための押圧面５１ａを有する押圧ブロック５１と、押圧ブロック５１を駆動するアクチュエータ５２とを含む。制御部は、カフ圧を初期カフ圧に合致させた後にアクチュエータ５２の駆動を制御してカフ圧を連続的に調整するサーボ制御部と、カフ圧のサーボ制御が行なわれている状態においてカフ圧検出部にて検出されたカフ圧情報に基づいて血圧を連続的に取得する血圧取得部とを含む。空気袋２０は、押圧ブロック５１によって空気袋２０が被測定部位に押圧されている状態において押圧面５１ａによって完全に覆われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、血圧測定装置（以下、単に血圧計とも称する）に関するものであり、より特定的には、容積補償法と呼ばれる血圧測定方式に基づいて血圧を連続的に測定することが可能な血圧測定装置に関するものである。

循環器系疾患の解析に使用される代表的な指標として血圧がある。血圧は、血液が動脈血管内を流れているときの動脈血管内圧のことであり、心臓の拍動に伴って時々刻々と変化する。血圧測定装置は、この血圧を測定するための装置である。

収縮期血圧（最高血圧）や拡張期血圧（最低血圧）等に代表される特徴的な血圧に基づいてリスク解析を行なうことは、たとえば脳卒中や心不全、心筋梗塞などの疾患の予防に有効である。特に、早朝に血圧が上昇する早朝高血圧は、心臓病や脳卒中等に関係していることが知られている。さらに、早朝高血圧の中でも、モーニングサージと呼ばれる起床後１時間から１時間半くらいの間に急激に血圧が上昇する症状は、脳卒中との因果関係があることが判明している。そのため、時間（または生活習慣）と血圧の相互関係を把握することは、循環器系疾患のリスク解析に有用であると言える。したがって、近年、所定の時間にわたって連続的に血圧の測定を行なうことが必要になってきている。

また、手術中の患者やＩＣＵ（Intensive Care Unit）における処置が必要な重症患者、人工透析中の患者等にあっては、容態の急変がないか監視を行なうことが必要である。このような患者の容態の監視を行なうためには、連続的に血圧の測定を行なうことが必要である。

また、１心拍毎の血圧波形（脈波）には、動脈硬化の進展や心機能の診断等に役立つ医学上きわめて利用範囲の広い情報が含まれている。そのため、血圧波形の変化を連続的に記録して解析することも重要視されてきている。

血圧測定方式の一つとして、オシロメトリック法と呼ばれる血圧測定方式がある。このオシロメトリック法に基づいて血圧を測定する場合には、被測定部位（たとえば手首や上腕等）にカフを巻き付け、巻き付けられたカフに内包された流体袋内の圧力（以下、カフ圧と称する）を収縮期血圧よりも高くなるまで加圧してその後減圧し、動脈で発生する脈動をこの加圧過程かあるいは減圧過程のいずれかにおいてカフ圧の変動として捉え、検出されたカフ圧の変動に所定のアルゴリズムを適用することで収縮期血圧と拡張期血圧とが決定される。

また、他の血圧測定方式として、マイクロホン法もある。このマイクロホン法は、カフ圧の加減圧中の血流の変化に依存して発生または消失する血流音（コロトコフ音）をマイクロホンを用いて検出することにより、収縮期血圧と拡張期血圧とを決定するものである。このマイクロホン法においては、カフ圧が収縮期血圧付近に達した場合にコロトコフ音が発生し、カフ圧が拡張期血圧付近に達した場合に消失する（もしくは微弱になる）特徴を利用している。

通常、上述のような血圧測定方式を採用した血圧計においては、カフに内包される流体袋を加減圧するための加減圧機構として、加圧ポンプと排気弁とが用いられている。加圧ポンプは、流体袋へ流体を流入させることによってカフ圧を上昇させるための手段であり、排気弁は、流体袋から流体を流出させることによってカフ圧を下降させるための手段である。なお、この他にも、エアシリンダとこのエアシリンダを駆動するためのアクチュエータとからなる加減圧機構を備えた血圧計も提案されている（たとえば特開昭６３−９２３３２号公報（特許文献１参照））。

しかしながら、これらの血圧測定方式を採用した場合には、収縮期血圧や拡張期血圧等の特徴的な血圧を測定することはできるものの、１心拍毎の血圧波形を測定することは不可能である。また、当該血圧測定方式を採用した場合には、収縮期血圧や拡張期血圧等の特徴的な血圧を測定するために数十秒程度の時間がかかり、これら特徴的な血圧を短いインターバルで連続して測定することも困難である。

１心拍毎の血圧波形を連続して測定する血圧測定方式としては、直接法と呼ばれる血圧測定方式がある。直接法は、測定対象である動脈にカテーテルを挿入し、このカテーテルに圧力センサを接続して動脈内圧の変動を直接的に測定する手法である。しかしながら、直接法では、動脈にカテーテルを挿入するため、その測定を医師の監視下で行なう必要があり、また侵襲式であるため苦痛や感染の危険など患者に精神的および肉体的苦痛を与えるため、手術中や手術後などの特定の環境下でのみしか実施できない問題がある。

そこで、非侵襲で１心拍毎の血圧波形を連続して測定する血圧測定方式が開発されており、その代表的なものとして、トノメトリ法と呼ばれる血圧測定方式と、容積補償法と呼ばれる血圧測定方式とがある。

トノメトリ法と呼ばれる血圧測定方式は、動脈が表在した部分の体表面を接触式の圧力センサを用いて圧迫し、動脈が平坦に圧迫された状態となった場合に圧力センサの平面状の感圧面と動脈内圧とが一致する原理を利用して、当該動脈が平坦に圧迫された状態を維持しつつ圧力センサの感圧面が受ける圧力を検出することにより、時々刻々と変化する血圧を連続的に測定するものである。

しかしながら、このトノメトリ法を採用した場合にも、実際には動脈のみを圧迫することは不可能であり、体表面に位置する他の生体組織をも同時に圧力センサにて押圧していることになり、必ずしも検出される圧力と動脈内圧とが一致しない問題がある。また、動脈を平坦に圧迫するためには動脈上に圧力センサを精度よく配置することが必要であり、その取扱いも非常に煩雑となってしまう。したがって、トノメトリ法は、手術中や手術後などの特定の環境下での利用のみにとどまっている。

一方、容積補償法は、生体外から流体袋を内包したカフによって動脈を圧迫し、脈動する動脈の単位長あたりの容積が一定に保たれた状態となった場合に動脈を圧迫する圧力（カフ圧）と動脈内圧（すなわち血圧）とが平衡する原理を利用して、当該平衡状態が維持されるようにカフ圧をサーボ制御（フィードバック制御）しつつカフ圧を圧力センサを用いて検出することにより、時々刻々と変化する血圧を連続的に測定するものである。この容積補償法と呼ばれる血圧測定方式が採用された血圧計が開示された文献としては、たとえば特公昭５９−５２９６号公報（特許文献２）や特公平１−３１３７０号公報（特許文献３）、実公平３−２２４６号公報（特許文献４）等がある。

上記特許文献２ないし４に開示の血圧計にあっては、被測定部位として指が採用されており、この指を覆うように流体袋が装着される構成が採用されている。そして、当該血圧計においては、流体袋の内圧であるカフ圧を上昇させていく過程において動脈容積の変動が最大振幅になる点が検出され、そのときのカフ圧がサーボ制御のための初期カフ圧として設定され、その後動脈容積の変動が抑制されるようにカフ圧がサーボ制御され、当該サーボ制御が行なわれている状態におけるカフ圧情報に基づいて被験者の血圧が連続的に測定される。したがって、これら特許文献２ないし４に開示の如くの容積補償法に基づいた血圧計は、トノメトリ法に基づいた血圧計に比べ、測定誤差が生じ難い点や装置の取扱いが容易である点等において優れたものであると言える。

なお、上記特許文献２に開示の血圧計にあっては、初期カフ圧を決定する際、カフ圧を当該初期カフ圧に合致させる際およびカフ圧のサーボ制御を行なう際のそれぞれにおいて流体袋を加減圧してカフ圧を変化させる手段として、振動発生器が採用されている。また、上記特許文献３に開示の血圧計にあっては、初期カフ圧を決定する際およびカフ圧を初期カフ圧に合致させる際のそれぞれにおいて流体袋を加減圧してカフ圧を変化させる手段として、リニアポンプが採用されており、カフ圧のサーボ制御を行なう際において流体袋を加減圧してカフ圧を変化させる手段として、加振器が採用されている。さらに、上記特許文献４に開示の血圧計にあっては、初期カフ圧を決定する際において流体袋を加減圧してカフ圧を変化させる手段として、リニアポンプおよび加振器等が採用されており、カフ圧を初期カフ圧に合致させる際およびカフ圧のサーボ制御を行なう際のそれぞれにおいて流体袋を加減圧してカフ圧を変化させる手段として、プランジャを駆動するリニアアクチュエータが採用されている。
特開昭６３−９２３３２号公報 特公昭５９−５２９６号公報 特公平１−３１３７０号公報 実公平３−２２４６号公報

上述した容積補償法に基づいた血圧計においては、被測定部位中を延在する動脈の容積が一定に保たれた状態（カフ圧と動脈内圧とが平衡した状態、すなわち動脈壁に負荷がかからない状態）を実現することが必要不可欠であり、当該状態を実現するための手段であるサーボ制御機構の構成が非常に重要となる。ここで、上述したように、上記特許文献２ないし４に開示の血圧計においては、被測定部位として指が採用され、この指を覆うように流体袋が装着され、サーボ制御のために当該流体袋を加減圧する機構としてポンプおよび排気弁、アクチュエータ等が利用されている。

しかしながら、被測定部位として指を採用した場合には、測定精度の点において問題が残る。これは、指に含まれる動脈の径が非常に小さいためであり、信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が小さくなって測定精度が低下してしまうことや、ストレス等の環境要因の影響を当該動脈が受け易いといったことに起因する。そのため、容積補償法に基づいた血圧計を開発するにあたっては、測定精度の向上の観点から、径が大きくかつ環境要因の影響を受け難い動脈を含む手首や上腕等の指以外の部分の四肢が被測定部位として採用されることが好ましい。

しかしながら、被測定部位として手首や上腕等の指以外の部分の四肢を採用した場合には、被測定部位として指を採用した場合に比べ、被測定部位自体の外形が大きくなるため、当該被測定部位を覆うように流体袋が装着される構成とした場合には流体袋の容積が大きくなってしまい、流体袋を加減圧する機構として上述したポンプおよび排気弁、アクチュエータ等を利用したのでは、そのサーボ制御の応答性が大幅に低下する問題が生じる。このようなサーボ制御の応答性の低下が生じた場合には、カフ圧を目標値に合致させること自体が困難になり、被測定部位中を延在する動脈の容積を一定に保った状態を実現することができなくなってしまう。そのため、従来においては、被測定部位として指以外の部分の四肢を採用した場合に容積補償法を利用して連続的に血圧を測定することができないという問題があった。

したがって、本発明は、上述の問題点を解決すべくなされたものであり、指以外の部分の四肢を被測定部位として採用した場合にも、連続的に高精度に血圧を測定することができる容積補償法に基づいた血圧測定装置を提供することを目的とする。

本発明に基づく血圧測定装置は、被験者の血圧を測定することが可能なものであって、流体袋と、上記流体袋を被測定部位に向けて押圧する押圧機構と、上記流体袋の内圧であるカフ圧を検出するカフ圧検出部と、被測定部位中を延在する動脈の容積を検出する動脈容積検出部と、上記押圧機構の駆動を制御するとともに被験者の血圧を連続的に取得する制御部とを備えている。上記押圧機構は、上記流体袋を押圧するための押圧面を有する押圧ブロックと、上記押圧ブロックを駆動するアクチュエータとを含んでいる。上記制御部は、カフ圧を所定の初期カフ圧に合致させるカフ圧初期設定部と、カフ圧を上記初期カフ圧に合致させた後に、上記動脈容積検出部にて検出される動脈容積情報に基づいて動脈容積の変動が抑制されるように上記アクチュエータの駆動を制御してカフ圧を連続的に調整するサーボ制御部と、上記サーボ制御部によるカフ圧のサーボ制御が行なわれている状態において、上記カフ圧検出部にて検出されたカフ圧情報に基づいて被験者の血圧を連続的に取得する血圧取得部とを含んでいる。上記流体袋は、上記押圧ブロックによって上記流体袋が被測定部位に押圧されている状態において上記押圧面によって完全に覆われる。

上記本発明に基づく血圧測定装置にあっては、上記流体袋が、少なくとも上記サーボ制御部によるカフ圧のサーボ制御が行なわれている間において、内部に封入された流体が外部に排出されないように密閉されていることが好ましい。ここで、少なくともサーボ制御が行なわれている間において流体袋が密閉されていることを実現するための具体的な方法としては、後述する加減圧機構を具備し、サーボ制御の際に当該加減圧機構と流体袋との流体連絡を解除して流体袋を一時的に密閉する方法や、後述する加減圧機構を具備せず、予め所定量の流体が流体袋に密閉されてなる流体袋を使用する方法等が考えられる。

上記本発明に基づく血圧測定装置にあっては、上記カフ圧初期設定部が、上記アクチュエータの駆動を制御することでカフ圧を上記初期カフ圧に合致させるものであることが好ましい。

上記本発明に基づく血圧測定装置にあっては、上記押圧機構が、上記アクチュエータの被測定部位に対する相対的な位置を可変に調節する補助アクチュエータをさらに含んでいることが好ましく、その場合に、上記カフ圧初期設定部が、上記補助アクチュエータの駆動を制御することでカフ圧を上記初期カフ圧に合致させるものであることが好ましい。

上記本発明に基づく血圧測定装置においては、上記流体袋に流体を出入りさせることによってカフ圧を加減圧する加減圧機構をさらに備えていることが好ましく、その場合に、上記カフ圧初期設定部が、上記加減圧機構の駆動を制御することでカフ圧を上記初期カフ圧に合致させるものであることが好ましい。

上記本発明に基づく血圧測定装置にあっては、上記制御部が、カフ圧を可変に制御しつつ、その際に上記カフ圧検出部にて検出されたカフ圧情報と上記動脈容積検出部にて検出された動脈容積情報とに基づいて上記初期カフ圧を決定する初期カフ圧決定部をさらに含んでいることが好ましい。なお、その場合には、上記初期カフ圧決定部が、上記アクチュエータ、上記補助アクチュエータおよび上記加減圧機構のいずれかの駆動を制御することでカフ圧を可変に制御するものであることが好ましく、また、上記初期カフ圧決定部が、動脈容積の変化量が最大となった時点におけるカフ圧を上記初期カフ圧に設定するものであることが好ましい。

上記本発明に基づく血圧測定装置にあっては、上記制御部が、カフ圧を可変に制御しつつ、その際に上記カフ圧検出部にて検出されたカフ圧情報に基づいて上記初期カフ圧を決定する初期カフ圧決定部をさらに含んでいてもよい。なお、その場合には、上記初期カフ圧決定部が、上記アクチュエータ、上記補助アクチュエータおよび上記加減圧機構のいずれかの駆動を制御することでカフ圧を可変に制御するものであることが好ましく、また、上記初期カフ圧決定部が、上記カフ圧検出部にて検出されたカフ圧情報に基づいて算出された拡張期血圧と同じ値のカフ圧を上記初期カフ圧に設定するものであることが好ましい。

上記本発明に基づく血圧測定装置にあっては、上記加減圧機構が、上記流体袋を加圧するための加圧ポンプと、上記流体袋を減圧するための排気弁とを含んでいることが好ましい。

上記本発明に基づく血圧測定装置にあっては、上記動脈容積検出部が、動脈に対して光を照射する発光素子と、上記発光素子によって照射された光の動脈の透過光または／および反射光を受光するための受光素子とを含んでいることが好ましい。

本発明によれば、指以外の部分の四肢を被測定部位として採用した場合にも、連続的に高精度に血圧を測定することができる容積補償法に基づいた血圧測定装置とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、被測定部位として手首が採用されたいわゆる手首式の血圧計に本発明を適用した場合を例示して説明を行なう。

（実施の形態１）
図１（Ａ）は、本発明の実施の形態１における血圧計の測定状態における模式断面図であり、図１（Ｂ）は、模式上面図である。また、図２は、図１（Ａ）に示す血圧計のハードウェアの構成を示すブロック図である。まず、これら図１（Ａ）、図１（Ｂ）および図２を参照して、本実施の形態における血圧計の構成について説明する。

図１（Ａ）に示すように、本実施の形態における血圧計１Ａは、載置台１０と、支持枠１１とを備える。載置台１０は、手首２００が載置される台であり、支持枠１１は、載置台１０上に配設された機枠である。載置台１０は、その上面の所定位置に手首２００を保持することが可能な凹部１０ａを有しており、凹部１０ａは、手首２００を傾斜姿勢にて保持することが可能な形状に形成されている。具体的には、凹部１０ａは、その形状が当該凹部１０ａが延在する方向と交差する断面において左右非対称とされており、これにより橈骨動脈２１２が表在する部分の手首表面が上方を向いた状態で手首２００が凹部１０ａによって保持されるように構成されている。支持枠１１の上部所定位置には、後述する押圧機構が組付けられている。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）および図２に示すように、血圧計１Ａは、上述した載置台１０および支持枠１１に加え、空気袋２０、圧力センサ３１、発振回路３４、発光素子４１、受光素子４２、発光素子駆動回路４３、受光量検出回路４４、アクチュエータ５２、アクチュエータ駆動回路５３、エンコーダ５４、制御部１００、表示部１１０、メモリ部１２０、操作部１３０、電源１４０を備えている。

空気袋２０は、被測定部位としての手首２００に装着される流体袋であり、膨張することによって手首２００に表在する橈骨動脈２１２を圧迫するためのものである。空気袋２０は、内部に空間を有しており、当該空間には予め所定量の空気が封入されて密閉されている。なお、本実施の形態における血圧計１Ａにあっては、流体袋として空気袋を採用することとしているが、他の流体（たとえば空気以外の気体や液体、ゲル等）が封入された流体袋を利用することも当然に可能である。

制御部１００は、たとえばＣＰＵ（Central Processor Unit）にて構成され、血圧計１Ａの各部を集中的に制御するとともに各種の演算処理を行なう部位である。表示部１１０は、たとえばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等にて構成され、測定結果としての血圧データや操作ガイド等を表示するための部位である。メモリ部１２０は、ＲＯＭ（Read-Only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）にて構成され、制御部１００に所定の動作を実行させるためのプログラムや測定結果等の各種データを記憶するための部位である。

操作部１３０は、たとえば各種のスイッチにて構成され、被験者等による操作を受け付けてこの外部からの命令を制御部１００や電源１４０に入力するための手段である。操作部１３０は、たとえば電源１４０のオン／オフを切り替える電源スイッチ１３１や、測定開始の指示を受け付ける測定スイッチ１３２、測定停止の指示を受け付ける停止スイッチ１３３、メモリ部１２０に記憶された各種データを呼び出して表示部１１０に表示させるためのメモリスイッチ１３４等を含んでいる。電源１４０は、制御部１００に電力を供給するための部位である。

圧力センサ３１は、空気袋２０の内圧であるカフ圧を検出するカフ圧検出部に相当し、空気袋２０の内圧に応じた出力信号を発振回路３４に向けて出力する。圧力センサ３１としては、たとえば静電容量式のものが利用可能である。発振回路３４は、圧力センサ３１から入力された信号に応じた発振周波数の信号を生成し、生成した信号を制御部１００に向けて出力する。

発光素子４１は、手首２００中を延在する部分の橈骨動脈２１２に向けて光を照射するものであり、たとえばＬＥＤ（Light Emitting Diode）にて構成される。受光素子４２は、発光素子４１によって照射された光の橈骨動脈２１２の透過光または／および反射光を受光するものであり、たとえばＰＤ（Photo Diode）にて構成される。これら発光素子４１および受光素子４２は、手首２００中の橈骨動脈２１２の容積を検出する動脈容積検出部に相当する。

動脈容積を精度良く検出するためには、生体組織を透過し易い近赤外光を検出光として利用することが好ましく、発光素子４１および受光素子４２としては、この近赤外光を照射および受光可能なものがそれぞれ好適に利用される。より具体的には、発光素子４１から照射されて受光素子４２にて受光される検出光としては、波長９４０ｎｍ付近の近赤外光が特に好適に使用される。なお、検出光としては、上記９４０ｎｍ付近の近赤外光に限られず、波長４５０ｎｍ付近の光や波長１１００ｎｍ付近の光等も使用可能である。

発光素子駆動回路４３は、制御部１００の制御信号に基づいて発光素子４１を発光させるための回路であり、所定量の電流を発光素子４１に印加することにより、発光素子４１を発光させるものである。発光素子４１に印加される電流としては、たとえば５０ｍＡ程度の直流電流が使用される。発光素子駆動回路４３としては、好適には、発光素子４１に所定のデューティでパルス電流を供給することによって発光素子４１を周期的にパルス発光させる回路が利用される。このように発光素子４１をパルス発光させることとすれば、発光素子４１への単位時間当たりの印加電力を抑制することが可能になり、発光素子４１の温度上昇を防ぐことが可能になる。なお、発光素子４１の駆動周波数としては、検出すべき動脈容積の変動に含まれる周波数成分（おおよそ３０Ｈｚ）よりも十分に高い周波数（たとえば３ｋＨｚ程度）とすることにより、より精緻に動脈容積を検出することが可能になる。

受光量検出回路４４は、受光素子４２から入力された信号に基づいて受光量に応じた電圧信号を生成し、これを制御部１００に向けて出力するための回路である。受光素子４２によって検出される光の光量は動脈容積に比例して変化するため、受光量検出回路４４にて生成される電圧信号も動脈容積に比例して変化することになり、これにより動脈容積が電圧値変動として捉えられることになる。ここで、受光量検出回路４４は、たとえばアナログフィルタ回路、整流回路、増幅回路、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換回路等の処理回路を含んでおり、アナログ値として入力された信号をデジタル値化した電圧信号として出力する。

アクチュエータ５２は、手首２００に装着された空気袋２０を手首２００に向けて押圧する押圧機構に相当し、軸方向に駆動される駆動軸５２ａを有している。アクチュエータ駆動回路５３は、制御部１００の制御信号に基づいてアクチュエータ５２を駆動する。エンコーダ５４は、アクチュエータ５２の駆動軸５２ａの位置を検出し、検出した位置情報を制御部１００に出力する。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、アクチュエータ５２の本体は、駆動軸５２ａが載置台１０に載置された手首２００側に向けて延びるように支持枠１１に固定されている。アクチュエータ５２の駆動軸５２ａの先端には、押圧ブロック５１が固定されており、これによりアクチュエータ５２が駆動されることによって押圧ブロック５１が図中矢印Ａ方向に移動することになる。押圧ブロック５１は、手首２００側に位置する下端に押圧面５１ａを有しており、当該押圧面５１ａは、手首２００の表面に沿うように湾曲形状とされている。なお、押圧面５１ａの手首２００の周方向に沿う方向の幅としては、手首２００に表在する橈骨動脈２１２およびその近傍の生体組織をカバーする程度の大きさとされることが好ましい。

押圧ブロック５１の押圧面５１ａには、上述した空気袋２０が貼着されている。そして、空気袋２０の内部には、上述した発光素子４１および受光素子４２が配置されている。ここで、発光素子４１および受光素子４２は、載置台１０に手首２００が載置された状態において、橈骨動脈２１２の直上に位置する部分の手首表面を挟みこむ位置に離間して配置されることが好ましい。

以上の構成とすることにより、アクチュエータ５２を駆動することによって空気袋２０を橈骨動脈２１２が表在した部分の手首表面に向けて押圧することが可能になる。その際、アクチュエータ５２の動作を制御することにより、空気袋２０が押し付けられることによって手首２００に印加されることとなる押圧力が適宜調節可能となる。したがって、この押圧力が橈骨動脈２１２の内圧と平衡するようにアクチュエータ５２の動作を制御してカフ圧をサーボ制御することにより、血圧の連続的な測定が可能になる。

ここで、本実施の形態における血圧計１Ａにあっては、空気袋２０が、測定状態（すなわち、空気袋２０が押圧ブロック５１によって手首２００に押圧された状態）において押圧ブロック５１の押圧面５１ａによって完全に覆われた状態とされている。具体的には、図１（Ｂ）に示すように、空気袋２０の押圧方向に沿って空気袋２０を平面視した場合に、空気袋２０の外形が押圧ブロック５１の押圧面５１ａの外形よりも小さく構成されるとともに、押圧ブロック５１によって空気袋２０が手首２００に向けて押圧された状態においても空気袋２０が当該押圧面５１ａからはみ出さないように、押圧面５１ａに十分なマージンが設けられてこれら空気袋２０と押圧面５１ａとが位置調節されて配置されている。

このように構成することにより、測定状態において空気袋２０が押圧ブロック５１の押圧面５１ａによって完全に覆われた状態となるため、空気袋２０が押圧面５１ａからはみ出して手首２００への押圧力が低下することが防止され、アクチュエータ５２の駆動軸５２ａの移動量に対するカフ圧の増減の割合を大きく設定することが可能となり、従来に比して応答性よくカフ圧をサーボ制御することが可能になる。

以下においては、従来の血圧計において使用されていた開ループ系の加減圧機構（加圧ポンプおよび排気弁を使用した加減圧機構）を採用した場合にカフ圧のサーボ制御が不可能になる理由と、本実施の形態における血圧計１Ａの如くの加減圧機構を採用した場合にカフ圧のサーボ制御が可能になる理由について、図１４ないし図１６を参照して説明する。

一般に、最高血圧と最低血圧の差（脈圧）は、大きい場合で１５０ｍｍＨｇ程度に達していることが知られている。また、高血圧症を患っている患者の最高血圧は、概ね２００ｍｍＨｇを超える程度であることが知られている。加えて、１拍毎の脈波に含まれる周波数成分は、安静時で平均１３Ｈｚ程度であり、運動時で平均２５Ｈｚ程度であることが知られている。以上の条件を考慮に入れ、一拍毎の血圧変化にカフ圧を追従させるための空気の流量を算出すると次のとおりとなる。

図１４は、一般的な脈波の形状を示す図であり、図１５は、被測定部位として手首を採用した場合のカフコンプライアンスの例を示す図である。図１４に示すように、脈波に含まれる周波数成分としては、脈波の立ち上がり部分（図中符号４００で示す部分）において最大となり、高血圧症の患者で約０．０４秒の間に最大１５０ｍｍＨｇ程度上昇する。したがって、カフ圧をサーボ制御して上述した動脈内圧とカフ圧との平衡状態を実現するためには、カフ圧を０．０４秒間の間に最大１５０ｍｍＨｇ加圧することが必要である。図１５に示すように、カフ圧がたとえば９０ｍｍＨｇから２４０ｍｍＨｇの範囲内でのカフコンプライアンスは、概ね０．１５ｍｌ／ｍｍＨｇであるため、この範囲内においてカフ圧を１５０ｍｍＨｇ上昇させるためには、０．１５［ｍｌ／ｍｍＨｇ］×１５０［ｍｍＨｇ］＝２２．５［ｍｌ］の空気の流量が必要となる。これを０．０４秒間で実現するためには、少なくとも２２．５［ｍｌ］／０．０４［秒］＝３３．７５［リットル／分］の空気の流量が必要となる。

上述した空気の流量の実現は、加圧ポンプや排気弁を用いた開ループ系の加減圧機構ではほぼ不可能である。具体的には、既存の加圧ポンプによる加圧制御を想定した場合には、加圧ポンプとして大容量のポンプが必要になり、血圧計自体が実用可能な範囲を超えて巨大化してしまうことになる。また、既存の排気弁による減圧制御を想定した場合には、流量が増大することによってその応答性が大幅に低下してしまうことが懸念され、また最小制御量も大幅に大きくなってしまうため、上述したカフコンプライアンスを実現することはほぼ不可能である。

また、上述した開ループ系の加減圧機構を採用した場合には、以下のような問題も生じる。図１６は、開ループ系の加減圧機構を用いた場合の流量−圧力特性を示す図であり、加圧ポンプの駆動電圧を一定にして空気袋を加圧するとともに、排気弁の駆動電圧を一定にして空気袋を減圧した場合の流量−圧力特性を示す図である。

図１６に示すように、開ループ系の加減圧機構では、加圧時において加圧ポンプおよび排気弁にかかる圧力が高くなればなるほど空気の流量が減少することが分かる。すなわち、加圧ポンプを一定電圧で駆動した場合には、制御対象であるカフ圧が高くなればなるほど加圧ポンプの吐出量が減少することが分かる。一方、減圧時においては、加圧ポンプおよび排気弁にかかる圧力が高くなればなるほど空気の流量が増大することが分かる。すなわち、排気弁を一定電圧で駆動した場合には、制御対象であるカフ圧が高くなればなるほど排気弁の排気量が増大することが分かる。また、この流量−圧力特定は、非線形であることも図１６より理解される。したがって、上述したカフコンプライアンスの観点と照らし合わせると、開ループ系の加減圧機構では、制御可能な圧力範囲が制限されることになり、高精度の血圧測定が困難になることが分かる。

これに対し、本実施の形態における血圧計１Ａの如くの閉ループ系の加減圧機構を採用した場合には、上述した問題の解決が図られることになる。すなわち、本実施の形態における血圧計１Ａにおいては、アクチュエータ５２の駆動軸５２ａに空気袋２０の外形よりも大きい押圧面５１ａを有する押圧ブロック５１を取付け、当該押圧ブロック５１によって空気袋２０が押圧される構成とすることにより、被測定部位として手首を採用した場合にも、応答性よくカフ圧をサーボ制御することが可能となり、高精度に連続的に血圧を測定することが可能となっている。

図３は、本実施の形態における血圧計の機能ブロックの構成を示すブロック図である。次に、この図３を参照して、本実施の形態における血圧計の機能ブロックの構成について説明する。

図３に示すように、制御部１００は、初期カフ圧を決定する初期カフ圧決定部１０２と、カフ圧を上記初期カフ圧に合致させるカフ圧初期設定部１０４と、血圧を連続的に測定するためにカフ圧をサーボ制御するサーボ制御部１０６と、血圧を連続的に取得する血圧取得部１０８とを含んでいる。なお、図３においては、これら初期カフ圧決定部１０２、カフ圧初期設定部１０４、サーボ制御部１０６および血圧取得部１０８との間で直接的に信号を授受する機能ブロックのみについてこれを図示している。

初期カフ圧決定部１０２は、アクチュエータ５２を用いてカフ圧を可変に制御しつつ、その際に圧力センサ３１を用いることで検出されたカフ圧情報と、発光素子４１および受光素子４２を用いることで検出された動脈容積情報とに基づいて初期カフ圧を設定する。具体的には、初期カフ圧決定部１０２は、アクチュエータ駆動回路５３に対してアクチュエータ５２の駆動の指令を与え、これに基づいてアクチュエータ５２は空気袋２０を手首２００に向けて徐々に押圧し、カフ圧が所定の値（たとえば２００ｍｍＨｇ）に達するまでその加圧を継続する。その際、初期カフ圧決定部１０２は、発光素子駆動回路４３に対して発光素子４１の駆動の指令を与え、発振回路３４から入力された信号に基づいてカフ圧を検出し、受光量検出回路４４から入力される信号に基づいて動脈容積信号を検出する。

ここで、初期カフ圧決定部１０２は、検出された動脈容積信号に基づいて１拍ごとの動脈容積の変化（振幅の変化）を示す容積変化信号を算出する。そして、初期カフ圧決定部１０２は、その時点において取得された容積変化信号と既にメモリ部１２０に記録されている容積変化信号とを比較し、よりその変化が大きいと判断された場合にのみ、算出された容積変化信号とその時点において検出されたカフ圧とをメモリ部１２０に上書き保存する。こうして、初期カフ圧決定部１０２は、上述したアクチュエータ５２による空気袋２０の加圧完了後に、最終的にメモリ部１２０に記録されているカフ圧を初期カフ圧として確定する。なお、初期カフ圧決定部１０２は、確定した初期カフ圧をカフ圧初期設定部１０４に出力する。

カフ圧初期設定部１０４は、初期カフ圧の入力を受けた後に、カフ圧をアクチュエータ５２を用いて初期カフ圧に合致させる。具体的には、カフ圧初期設定部１０４は、確定した初期カフ圧の入力を初期カフ圧決定部１０２から受けて、アクチュエータ駆動回路５３に対してアクチュエータ５２の駆動の指令を与え、これに基づいてアクチュエータ５２は手首２００に向けての空気袋２０の押圧を徐々に解除し、発振回路３４から入力された信号に基づいてカフ圧を検出し、カフ圧が上記初期カフ圧に合致した時点でアクチュエータ５２の駆動を停止する。カフ圧を上記目標値に合致させた後、カフ圧初期設定部１０４は、カフ圧の初期設定が完了したこと示す信号をサーボ制御部１０６に出力する。

サーボ制御部１０６は、カフ圧が初期カフ圧に合致した後に、発光素子４１および受光素子４２を用いることで検出される動脈容積情報に基づいて動脈容積の変動が抑制されるようにアクチュエータ５２の駆動を制御してカフ圧を連続的にサーボ制御する。具体的には、サーボ制御部１０６は、カフ圧初期設定部１０４からカフ圧の初期設定が完了したことを示す信号の入力を受けて、発光素子駆動回路４３に対して発光素子４１の駆動の指令を与え、受光量検出回路４４から入力される信号に基づいて動脈容積信号を検出し、これに基づいて容積変化信号を算出する。そして、サーボ制御部１０６は、動脈容積が常時一定に保たれるように（すなわち、算出される容積変化信号が予め定めた閾値（たとえば、初期カフ圧の決定段階において算出された容積変化信号の最大値に対する所定の割合の値）以下となるように）、アクチュエータ駆動回路５３に対してアクチュエータ５２の駆動の指令を与えることで手首２００に対する空気袋２０の押圧力を調整する。なお、サーボ制御部１０６は、カフ圧のサーボ制御を開始した時点で、カフ圧のサーボ制御を開始したことを示す信号を血圧取得部１０８に出力するとともに、算出された容積変化信号が予め定めた上記閾値以下であるか否か（すなわち、動脈容積が一定に保たれているか否か）を血圧取得部１０８に出力する。

血圧取得部１０８は、サーボ制御部１０６によるカフ圧のサーボ制御が行なわれている状態において、圧力センサ３１を用いることで検出されたカフ圧情報に基づいて被験者の血圧を連続的に取得する。具体的には、血圧取得部１０８は、サーボ制御部１０６からサーボ制御を開始したことを示す信号の入力を受けて、発振回路３４から入力される信号に基づいてカフ圧情報を生成する。このカフ圧情報の生成と並行して、血圧取得部１０８は、サーボ制御部１０６から算出された容積変化信号が予め定めた上記閾値以下であるか否かの信号を受け取り、当該算出された容積変化信号が上記閾値以下である場合のカフ圧を血圧として決定し、メモリ部１２０に時系列データとして格納する。

なお、制御部１００に含まれる上記各機能ブロックの動作は、メモリ部１２０に格納されたソフトウェアを実行することで実現されるように構成されていてもよいし、これらの機能ブロックのうちのいずれかまたはすべてが独立したハードウェアとして実現されるように構成されていてもよい。また、制御部１００に含まれていない上記各機能ブロックのうちのいずれかまたはすべての動作が、メモリ部１２０に格納されたソフトウェアを実行することで実現されるように構成されていてもよい。

図４は、本実施の形態における血圧計の血圧測定処理を示すフローチャートである。図４に示す処理は、予めメモリ部１２０に格納されたプログラムを制御部１００が読み出して実行することにより実現されるものである。

図４に示すように、制御部１００は、まず電源スイッチ１３１が押下されたか否かを判断する（ステップＳ１）。電源スイッチ１３１が押下されたと判断した場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）には、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、制御部１００は、初期化処理を行なう。具体的には、メモリ部１２０の所定の領域を初期化し、空気袋２０の空気を排気し、圧力センサ３１の補正を行なう。

初期化が終わると、制御部１００は、測定スイッチ１３２が押下されたか否かを判断する（ステップＳ３）。測定スイッチ１３２が押下されたと判断した場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）には、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、制御部１００の初期カフ圧決定部１０２は、初期カフ圧の決定処理を実行する。初期カフ圧の決定処理については、図５および図６を用いて詳細に説明する。図５は、初期カフ圧の決定処理を示すフローチャートであり、図６は、初期カフ圧の決定処理を説明するための模式図である。なお、図６（Ａ）は、時間軸に沿ったカフ圧Ｐｃを示すものであり、図６（Ｂ）は、時間軸に沿った動脈容積信号Ｓｉを示すものであり、図６（Ｃ）は、時間軸に沿った容積変化信号Ｓｉｉを示すものである。

図５に示すように、初期カフ圧決定部１０２は、メモリ部１２０の所定の領域に記憶されている容積変化信号Ｓｉｉの最大値およびカフ圧を初期化する（ステップＳ１０１）。なお、以下の処理において容積変化信号Ｓｉｉの最大値は随時更新されるものであるので、最終的に最大値として確定するまでの値を「容積変化仮最大値」と称することとする。

次に、初期カフ圧決定部１０２は、アクチュエータ駆動回路５３を介してアクチュエータ５２の駆動を制御して空気袋２０を加圧する（ステップＳ１０２）。空気袋２０を加圧する段階において、初期カフ圧決定部１０２は、受光量検出回路４４から入力される動脈容積信号Ｓｉを検出する（ステップＳ１０３）。初期カフ圧決定部１０２は、さらに動脈容積信号Ｓｉに基づいて容積変化信号Ｓｉｉを算出する。

初期カフ圧決定部１０２は、容積変化信号Ｓｉｉの値がメモリ部１２０に記憶された容積変化仮最大値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。容積変化信号Ｓｉｉの値が容積変化仮最大値以上であると判断された場合（ステップＳ１０４においてＹＥＳ）には、ステップＳ１０５に進む。一方、容積変化信号Ｓｉｉが容積変化仮最大値未満であると判断された場合（ステップＳ１０４においてＮＯ）には、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０５において、初期カフ圧決定部１０２は、容積変化仮最大値を更新するとともに、その時点におけるカフ圧を上書き記録する。この処理が終わると、処理はステップＳ１０６に移される。

ステップＳ１０６において、初期カフ圧決定部１０２は、カフ圧が所定値（図６における所定値Ｐ１（たとえば２００ｍｍＨｇ））以上であるか否かを判断する。カフ圧が所定値Ｐ１に達していないと判断した場合（ステップＳ１０６においてＮＯ）には、ステップＳ１０２に戻る。一方、カフ圧が所定値Ｐ１以上であると判断した場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）には、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７において、初期カフ圧決定部１０２は、ステップＳ１０５において最終的に記録された容積変化仮最大値Ｓｉｉｍを最大値として確定するとともに、容積変化仮最大値Ｓｉｉｍが検出された時刻ｔｍにおけるカフ圧を初期カフ圧Ｐｃｍとして確定する。初期カフ圧決定部１０２は、さらに、容積変化仮最大値Ｓｉｉｍに基づいて上述した容積変化信号Ｓｉｉの閾値を設定する。ステップＳ１０７の処理が終わると、処理はメインルーチンへと戻される。

図４に示すように、上述のような初期カフ圧の決定処理が終了すると、カフ圧初期設定部１０４は、アクチュエータ駆動回路５３を介してアクチュエータ５２の駆動を制御してカフ圧を初期カフ圧Ｐｃｍに合致させる（ステップＳ５）。図６を参照して、カフ圧初期設定部１０４は、カフ圧が初期カフ圧Ｐｃｍに設定された時刻ｔ１でアクチュエータ５２の駆動を停止する。このようにカフ圧が初期カフ圧Ｐｃｍに設定されると、容積変化信号Ｓｉｉは最大となる。

カフ圧が初期カフ圧Ｐｃｍに設定されると、カフ圧のサーボ制御が開始される（ステップＳ６）。具体的には、サーボ制御部１０６は、動脈容積信号Ｓｉの検出および容積変化信号Ｓｉｉの算出を行なうとともに、アクチュエータ駆動回路５３に制御信号を出力し、アクチュエータ５２の駆動を制御する。ここで、アクチュエータ５２は、容積変化信号Ｓｉｉの値が閾値以下（好ましくは概ねゼロ）になるように高速で駆動される。なお、図６においては、時刻ｔ２からサーボ制御が開始されたことを示している。

このようなサーボ制御に並行して、サーボ制御部１０６は、算出された容積変化信号Ｓｉｉが上述した閾値以下であるか否かを判断する。つまり、容積変化信号Ｓｉｉの値がゼロに近いか否かを判断する。算出された容積変化信号Ｓｉｉが上述した閾値以下であると判断した場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）には、血圧取得部１０８は、そのときのカフ圧を血圧として決定し、メモリ部１２０に格納する（ステップＳ８）。ステップＳ８の処理が終わると、ステップＳ９に進む。一方、算出された容積変化信号Ｓｉｉが上述した閾値を超えると判断した場合（ステップＳ７においてＮＯ）には、ステップＳ９に進む。図６に示される時刻ｔ３以降においては、サーボ制御が所定時間以上行なわれることによって容積変化信号Ｓｉｉの値がほぼゼロに近い状態となる。したがって、時刻ｔ３以降のカフ圧Ｐｃが血圧として取得されることになる。

ステップＳ９において、サーボ制御部１０６は、停止スイッチ１３３が押下されたか否かを判断する。停止スイッチ１３３が押下されていないと判断した場合（ステップＳ９においてＮＯ）には、ステップＳ６に戻る。停止スイッチ１３３が押下されたと判断した場合（ステップＳ９においてＹＥＳ）には、一連の血圧測定処理は終了される。

このように、本実施の形態における血圧計１Ａとすることにより、手首を被測定部位として採用した場合にも、連続的に高精度に血圧を測定することができる容積補償法に基づいた血圧計とすることができる。

なお、上記したように、本実施の形態における血圧計１Ａにおいては、血圧として決定されたカフ圧を時系列にメモリ部１２０に記録することとしたが、測定された血圧データの記録方法としてはこのような形態に限定されるものではない。たとえば、連続的に得られる血圧データ以外の他の血圧情報と当該血圧データとを関連付けてメモリ部１２０に記録することとしてもよいし、当該血圧データに基づいて算出される他の血圧情報を血圧データとは別途メモリ部１２０に記録することとしてよい。ここで、他の血圧情報としては、たとえば１拍の脈波ごとの最高血圧および最低血圧や脈拍数、ＡＩ（Augmentation Index）値等が挙げられる。また、メモリ部１２０に記録するのみではなく、測定結果として血圧データをリアルタイムで表示部１１０において表示することとしてもよい。

また、本実施の形態における血圧計１Ａにおいては、停止スイッチ１３３の押下が検知された場合に血圧測定処理を終了することとしたが、サーボ制御が開始されてから所定時間経過した場合に血圧測定処理を終了することとしてもよい。

図７（Ａ）は、本実施の形態における血圧計の各測定データのデータ構造を示す図であり、図７（Ｂ）は、測定データに含まれる血圧情報フィールドのデータ構造を示す図である。次に、これら図７（Ａ）および図７（Ｂ）を参照して、上述の血圧測定処理を実行することでメモリ部に格納されることとなる測定データのデータ構造について説明する。

図７（Ａ）に示すように、メモリ部１２０に格納される測定データ３００の各々は、一例として「ＩＤ情報」、「記録日時」、「血圧情報」の３つのフィールド３０１〜３０３を含む。各フィールドの内容について概略すると、「ＩＤ情報」フィールド３０１は、各測定データを特定するための識別番号などを格納し、「記録日時」フィールド３０２は、図示しないクロックにより計時された、各測定データの測定開始日時や測定期間などの情報を格納する。また、「血圧情報」フィールド３０３は、時系列の血圧データすなわち、連続血圧（脈波）データを格納する。

図７（Ｂ）に示すように、血圧情報フィールド３０３は、「時間データ」を格納する領域３０４と、「血圧データ」を格納する領域３０５とを有している。領域３０４には、サンプリング周期に応じた複数の時間データ１，２，３，・・・，Ｎが格納される。領域３０５には、領域３０４の時間データそれぞれと対応付けて、血圧データＢＤ（１），ＢＤ（２），・・・，ＢＤ（ｎ）が格納される。領域３０５中、「−」で示された領域は、その時点における容積変化信号が閾値を越えていて血圧として記録されなかったことを示している。なお、格納形態としては、このような例に限定されず、時間（時刻）と血圧とが対応付けられて記憶されていればどのような格納形態であってもよい。

なお、本実施の形態における血圧計１Ａにおいては、測定の都度、初期カフ圧決定部１０２によって初期カフ圧が決定される構成としているため、カフ圧のサーボ制御のために適正なカフ圧を初期カフ圧として設定することができる。ここで、本実施の形態における血圧計１Ａにあっては、カフ圧を可変に制御した場合に動脈容積の振幅が最大となった時点におけるカフ圧を初期カフ圧に設定する構成としていたが、この他にも、カフ圧を可変に制御する際にいわゆるオシロメトリック法に基づいて最低血圧を算出し、当該最低血圧と同じ値のカフ圧を初期カフ圧に設定することとしてもよいし、最低血圧に加えて最高血圧をも算出し、これら最高血圧と最低血圧との平均値である平均血圧と同じ値のカフ圧を初期カフ圧に設定することとしてもよい。

しかしながら、上述のように、測定の都度、初期カフ圧の決定処理が行なわれるように構成されている必要は必ずしもなく、メモリ部１２０に記憶された過去の測定結果に基づいて初期カフ圧が設定されるように構成してもよい。より具体的には、たとえば、直前に行なった測定において取得した連続血圧に基づいて初期カフ圧が設定されるように構成してもよい。このように、過去の血圧情報に基づいて初期カフ圧を設定する構成とした場合には、カフ圧を所定値Ｐ１（たとえば２００ｍｍＨｇ）まで上昇させる必要がなくなり、その結果、当初より動脈内圧とカフ圧とが平衡した状態に近い状態に設定することができ、被験者の被測定部位に対する拘束性を軽減することができる。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２における血圧計の測定状態における模式断面図である。なお、上述の実施の形態１における血圧計１Ａと同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。

図８に示すように、本実施の形態における血圧計１Ｂは、上述の実施の形態１における血圧計１Ａと異なり、手首２００に装着するための装着具１５を備えている。装着具１５は、手首２００の外側（手首２００の手の甲と連続する部分）に宛がわれる下側拘束部材１６と、手首２００の内側（手首２００の手の掌と連続する部分）に宛がわれる上側拘束部材１７とを含んでおり、下側拘束部材１６および上側拘束部材１７は、それぞれ手首２００に沿ってフィットするように湾曲状に形成されている。これら下側拘束部材１６および上側拘束部材１７のそれぞれは、その周方向の一端が軸支部１６ａと回動軸１７ａとによって連結されており、周方向の他端が締結部材１８によって着脱可能に固定されている。上側拘束部材１７の所定位置には、支持枠部１７ｂが設けられており、当該支持枠部１７ｂの上部所定位置に押圧機構としてのアクチュエータ５２の本体が固定されている。

このように、本実施の形態における血圧計１Ｂの如く、上述の実施の形態１における血圧計１Ａの載置台１０および支持枠１１に代えて、手首２００に装着される装着具１５を利用した場合にも、上述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。したがって、本実施の形態における血圧計１Ｂの如くの構成を採用することにより、テーブル等の載置面に載置される載置台を用いずとも連続的に血圧を測定することが可能なるため、より可搬性に優れた血圧計とすることができる。

（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３における血圧計の測定状態における模式断面図であり、図１０は、図９に示す血圧計のハードウェアの構成を示すブロック図である。なお、上述の実施の形態１における血圧計１Ａと同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。

図９および図１０に示すように、本実施の形態における血圧計１Ｃは、空気袋２０を手首２００に向けて押圧するアクチュエータ５２に加え、アクチュエータ５２の手首２００に対する相対的な位置を可変に調節する補助アクチュエータ６２と、この補助アクチュエータ６２を駆動する補助アクチュエータ駆動回路６３と、補助エンコーダ６４とを備えている。補助アクチュエータ６２は、上述したサーボ制御を実施するに当たり、カフ圧を初期カフ圧に合致させるために利用されるものである。

具体的には、図９に示すように、本実施の形態における血圧計１Ｃにあっては、載置台１０上の凹部１０ａを挟む位置に支柱１２Ａ，１２Ｂが立設されており、この支柱１２Ａ，１２Ｂに挿通するように可動枠１３が取付けられるとともに、この支柱１２Ａ，１２Ｂの上端に固定枠１４が固定されている。可動枠１３には、アクチュエータ５２が固定されており、固定枠１４には、補助アクチュエータ６２が固定されている。補助アクチュエータ６２は、軸方向に駆動される駆動軸６２ａを有しており、その先端は可動枠１３に固定されている。図１０に示すように、補助アクチュエータ駆動回路６３は、制御部１００の制御信号に基づいて補助アクチュエータ６２を駆動し、補助エンコーダ６４は、補助アクチュエータ６２の駆動軸６２ａの位置を検出し、検出した位置情報を制御部１００に出力する。

本実施の形態における血圧計１Ｃにおいては、初期カフ圧の決定後にアクチュエータ５２の駆動が停止され、その後補助アクチュエータ６２を駆動することによって可動枠１３が図中矢印Ｂ方向に移動させられ、空気袋２０のカフ圧が初期カフ圧に合致させられるように構成されている。また、初期カフ圧の決定処理においても、補助アクチュエータ６２を駆動することでカフ圧を可変に制御することとしてもよい。このように構成することにより、サーボ制御の際に駆動されるアクチュエータ５２のストロークを短く設定することができるため、小型のアクチュエータを利用することが可能となり、その制御性が向上するとともに、装置をより小型に構成することができる。

（実施の形態４）
図１１は、本発明の実施の形態４における血圧計の測定状態における模式断面図であり、図１２は、図１１に示す血圧計のハードウェアの構成を示すブロック図である。なお、上述の実施の形態１における血圧計１Ａと同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。

図１１および図１２に示すように、本実施の形態における血圧計１Ｄは、空気袋２０を加圧するための機構として、上述したアクチュエータ５２を用いた押圧機構に加え、加圧ポンプ３２および排気弁３３からなる加減圧機構をさらに備えている。加圧ポンプ３２は、加圧ポンプ駆動回路３５によってその動作が制御され、排気弁３３は、排気弁駆動回路３６によってその動作が制御される。

加圧ポンプ３２は、空気袋２０にエア管２１を介して接続されており、空気袋２０の内部に空気を送出することで空気袋２０を加圧する。排気弁３３は、空気袋２０にエア管２１を介して接続されており、空気袋２０の内部の空気を外部に排出することで空気袋２０を減圧する。加圧ポンプ駆動回路３５は、制御部１００の制御信号に基づいて加圧ポンプ３２を駆動する。排気弁駆動回路３６は、制御部１００の制御信号に基づいて排気弁３３を駆動する。

本実施の形態における血圧計１Ｄにおいては、初期カフ圧の決定処理とカフ圧を初期カフ圧に合致させる処理とが実行される際にこの加圧ポンプ３２および排気弁３３からなる加減圧機構が利用され、カフ圧のサーボ制御を行なう処理が実行される際にアクチュエータ５２からなる押圧機構が利用される。

図１３は、図１１に示す血圧計の機能ブロックの構成を示すブロック図である。次に、この図１３を参照して、本実施の形態における血圧計の機能ブロックの構成について説明するとともに、初期カフ圧の決定の際およびカフ圧を初期カフ圧に合致させる際の制御部および加減圧機構の動作について説明する。

図１３に示すように、制御部１００は、初期カフ圧を決定する初期カフ圧決定部１０２と、カフ圧を上記初期カフ圧に合致させるカフ圧初期設定部１０４と、血圧を連続的に測定するためにカフ圧をサーボ制御するサーボ制御部１０６と、血圧を連続的に取得する血圧取得部１０８とを含んでいる。なお、図１３においては、これら初期カフ圧決定部１０２、カフ圧初期設定部１０４、サーボ制御部１０６および血圧取得部１０８との間で直接的に信号を授受する機能ブロックのみについてこれを図示している。

初期カフ圧決定部１０２は、上述した加減圧機構を用いてカフ圧を可変に制御しつつ、その際に圧力センサ３１を用いることで検出されたカフ圧情報と、発光素子４１および受光素子４２を用いることで検出された動脈容積情報とに基づいて初期カフ圧を設定する。具体的には、初期カフ圧決定部１０２は、加圧ポンプ駆動回路３５に対して加圧ポンプ３２の駆動の指令を与え、これに基づいて加圧ポンプ３２は空気袋２０を加圧し、カフ圧が所定の値（たとえば２００ｍｍＨｇ）に達するまでその加圧を継続する。その際、初期カフ圧決定部１０２は、発光素子駆動回路４３に対して発光素子４１の駆動の指令を与え、発振回路３４から入力された信号に基づいてカフ圧を検出し、受光量検出回路４４から入力される信号に基づいて動脈容積信号を検出するとともに、この動脈容積信号に基づいて容積変化信号を算出し、これに基づいて初期カフ圧を確定する。なお、初期カフ圧決定部１０２は、確定した初期カフ圧をカフ圧初期設定部１０４に出力する。

カフ圧初期設定部１０４は、初期カフ圧の入力を受けた後に、加減圧機構を用いてカフ圧を初期カフ圧に合致させる。具体的には、カフ圧初期設定部１０４は、確定した初期カフ圧の入力を初期カフ圧決定部１０２から受けて、排気弁駆動回路３６に対して排気弁３３の駆動の指令を与え、これに基づいて排気弁３３は空気袋２０の内部の空気を排気し、発振回路３４から入力された信号に基づいてカフ圧を検出し、カフ圧が上記初期カフ圧に合致した時点で排気弁３３を閉状態にする。カフ圧を上記目標値に合致させた後、カフ圧初期設定部１０４は、カフ圧の初期設定が完了したこと示す信号をサーボ制御部１０６に出力する。

なお、サーボ制御部１０６および血圧取得部１０８の機能および動作については、上述の実施の形態１におけるそれと同様であるため、ここではその説明を省略する。

以上の如くの構成の血圧計１Ｄとした場合にも、上述の実施の形態１における血圧計１Ａとした場合の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、初期カフ圧の決定処理とカフ圧を初期カフ圧に合致させる処理とが実行される際に加圧ポンプ３２および排気弁３３からなる加減圧機構を利用することにより、簡便かつ迅速に初期カフ圧の決定および初期カフ圧への設定が可能になる。

以上において説明した本実施の形態１ないし４においては、被測定部位として手首を採用したいわゆる手首式の血圧計に本発明を適用した場合を例示して説明を行なったが、指以外の部分の四肢を被測定部位として採用した他の血圧計に本発明を適用することも可能である。なお、指以外の部分の四肢としては、上述した手首以外にも足首や上腕、大腿部などが挙げられる。

また、上述した本実施の形態１ないし４においては、動脈容積検出部として発光素子および受光素子を含む光電センサを利用した血圧計を例示して説明を行なったが、動脈容積検出部としては、この他にも電極を用いて生体インピーダンスの変動を測定することで動脈容積の変動を検出するインピーダンス測定機構等を利用することもできる。

このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明の実施の形態１における血圧計の構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１における血圧計のハードウェアの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における血圧計の機能ブロックの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における血圧計の血圧測定処理を示すフローチャートである。 初期カフ圧の決定処理を示すフローチャートである。 初期カフ圧の決定処理を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態１における血圧計の各測定データのデータ構造を示す図である。 本発明の実施の形態２における血圧計の構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態３における血圧計の構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態３における血圧計のハードウェアの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態４における血圧計の構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態４における血圧計のハードウェアの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態４における血圧計の機能ブロックの構成を示すブロック図である。 一般的な脈波の形状を示す図である。 被測定部位として手首を採用した場合のカフコンプライアンスの例を示す図である。 開ループ系の加減圧機構を用いた場合の流量−圧力特性を示す図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｄ 血圧計、１０ 載置台、１０ａ 凹部、１１ 支持枠、１２Ａ，１２Ｂ 支柱、１３ 可動枠、１４ 固定枠、１５ 装着具、１６ 下側拘束部材、１６ａ 軸支部、１７ 上側拘束部材、１７ａ 回動軸、１７ｂ 支持枠部、１８ 締結部材、２０ 空気袋、２１ エア管、３１ 圧力センサ、３２ 加圧ポンプ、３３ 排気弁、３４ 発振回路、３５ 加圧ポンプ駆動回路、３６ 排気弁駆動回路、４１ 発光素子、４２ 受光素子、４３ 発光素子駆動回路、４４ 受光量検出回路、５１ 押圧ブロック、５１ａ 押圧面、５２ アクチュエータ、５２ａ 駆動軸、５３ アクチュエータ駆動回路、５４ エンコーダ、６２ 補助アクチュエータ、６２ａ 駆動軸、６３ 補助アクチュエータ駆動回路、６４ 補助エンコーダ、１００ 制御部、１０２ 初期カフ圧決定部、１０４ カフ圧初期設定部、１０６ サーボ制御部、１０８ 血圧取得部、１１０ 表示部、１２０ メモリ部、１３０ 操作部、１３１ 電源スイッチ、１３２ 測定スイッチ、１３３ 停止スイッチ、１３４ メモリスイッチ、１４０ 電源、２００ 手首、２１０ 橈骨、２１２ 橈骨動脈、２２０ 尺骨、２２２ 尺骨動脈、２３０ 腱。

Claims (14)

1. 被験者の血圧を測定することが可能な血圧測定装置であって、
   流体袋と、
   前記流体袋を被測定部位に向けて押圧する押圧機構と、
   前記流体袋の内圧であるカフ圧を検出するカフ圧検出部と、
   被測定部位中を延在する動脈の容積を検出する動脈容積検出部と、
   前記押圧機構の駆動を制御するとともに被験者の血圧を連続的に取得する制御部とを備え、
   前記押圧機構は、前記流体袋を押圧するための押圧面を有する押圧ブロックと、前記押圧ブロックを駆動するアクチュエータとを含み、
   前記制御部は、カフ圧を所定の初期カフ圧に合致させるカフ圧初期設定部と、カフ圧を前記初期カフ圧に合致させた後に、前記動脈容積検出部にて検出される動脈容積情報に基づいて動脈容積の変動が抑制されるように前記アクチュエータの駆動を制御してカフ圧を連続的に調整するサーボ制御部と、前記サーボ制御部によるカフ圧のサーボ制御が行なわれている状態において、前記カフ圧検出部にて検出されたカフ圧情報に基づいて被験者の血圧を連続的に取得する血圧取得部とを含み、
   前記流体袋は、前記押圧ブロックによって前記流体袋が被測定部位に押圧されている状態において前記押圧面によって完全に覆われる、血圧測定装置。
2. 前記流体袋は、少なくとも前記サーボ制御部によるカフ圧のサーボ制御が行なわれている間において、内部に封入された流体が外部に排出されないように密閉されている、請求項１に記載の血圧測定装置。
3. 前記カフ圧初期設定部は、前記アクチュエータの駆動を制御することでカフ圧を前記初期カフ圧に合致させる、請求項１または２に記載の血圧測定装置。
4. 前記押圧機構は、前記アクチュエータの被測定部位に対する相対的な位置を可変に調節する補助アクチュエータをさらに含み、
   前記カフ圧初期設定部は、前記補助アクチュエータの駆動を制御することでカフ圧を前記初期カフ圧に合致させる、請求項１または２に記載の血圧測定装置。
5. 前記流体袋に流体を出入りさせることによってカフ圧を加減圧する加減圧機構をさらに備え、
   前記カフ圧初期設定部は、前記加減圧機構の駆動を制御することでカフ圧を前記初期カフ圧に合致させる、請求項１または２に記載の血圧測定装置。
6. 前記制御部は、カフ圧を可変に制御しつつ、その際に前記カフ圧検出部にて検出されたカフ圧情報と前記動脈容積検出部にて検出された動脈容積情報とに基づいて前記初期カフ圧を決定する初期カフ圧決定部をさらに含む、請求項１または２に記載の血圧測定装置。
7. 前記初期カフ圧決定部は、動脈容積の変化量が最大となった時点におけるカフ圧を前記初期カフ圧に設定する、請求項６に記載の血圧測定装置。
8. 前記制御部は、カフ圧を可変に制御しつつ、その際に前記カフ圧検出部にて検出されたカフ圧情報に基づいて前記初期カフ圧を決定する初期カフ圧決定部をさらに含む、請求項１または２に記載の血圧測定装置。
9. 前記初期カフ圧決定部は、前記カフ圧検出部にて検出されたカフ圧情報に基づいて算出された拡張期血圧と同じ値のカフ圧を前記初期カフ圧に設定する、請求項８に記載の血圧測定装置。
10. 前記初期カフ圧決定部は、前記アクチュエータの駆動を制御することでカフ圧を可変に制御する、請求項６から９のいずれかに記載の血圧測定装置。
11. 前記押圧機構は、前記アクチュエータの被測定部位に対する相対的な位置を可変に調節する補助アクチュエータをさらに含み、
    前記初期カフ圧決定部は、前記補助アクチュエータの駆動を制御することでカフ圧を可変に制御する、請求項６から９のいずれかに記載の血圧測定装置。
12. 前記流体袋に流体を出入りさせることによってカフ圧を加減圧する加減圧機構をさらに備え、
    前記初期カフ圧決定部は、前記加減圧機構の駆動を制御することでカフ圧を可変に制御する、請求項６から９のいずれかに記載の血圧測定装置。
13. 前記加減圧機構は、前記流体袋を加圧するための加圧ポンプと、前記流体袋を減圧するための排気弁とを含む、請求項５または１２に記載の血圧測定装置。
14. 前記動脈容積検出部は、動脈に対して光を照射する発光素子と、前記発光素子によって照射された光の動脈の透過光または／および反射光を受光するための受光素子とを含む、請求項１から１３のいずれかに記載の血圧測定装置。

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