JP3972144B2 - 電子血圧計 - Google Patents

Description

この発明は、被測定者の姿勢検出機能を有する電子血圧計に関する。

一般に血圧計は、カフを心臓の高さにして測定することにより、正確な血圧値が得られる。しかし、手首用の電子血圧計、指用の電子血圧計等は、カフ（主として本体と一体）は、手首、指と所定の部位に装着されて使用されるが、手首や指は自由に動き得る部位であるために、心臓の高さと同じ高さに設定できず、正確な血圧を測定できないことがある。

このような不具合を避けるために、従来はカフもしくはその近傍に１軸の角度検出装置を設け、その検出角度からカフと心臓の位置関係を判定し、その結果を報知している。

しかしながら、上記した従来技術のように１軸の角度情報だけで心臓とカフの位置関係を判定すると、種々の誤差要因が血圧測定の精度に影響を及ぼす。

このような誤差要因としては、まず、被測定者の上腕長や前腕長のばらつきがある。例えば図１５に示すように、前腕長が相違するＬ１、Ｌ１ａの場合に、前腕の傾斜角が同じでも、前腕長がＬ１の場合に、カフ１００の高さが心臓１０１の高さと同じであるに対し、前腕長Ｌ１ａの場合には、カフ１００ａの位置が実際には心臓１０１よりもΔＨだけ低い位置にある。したがって、この検出した傾斜角で正しいと判断した場合には、前腕長の相違で正確な血圧を測定できないこともある。また、図１６に示すように、前腕長Ｌ１が同じで、かつ傾斜角が同じでも、上腕長がＬ２、Ｌ２ａと相違すると、上腕長Ｌ２の場合に、カフ１００の位置が心臓１０１の高さと同じであるに対し、上腕長がＬ２ａの場合には、カフ１００ａの位置が心臓１０１よりもΔＨだけ高い位置にある。したがって、この傾斜角で正しいと判断した場合には、上腕長の相違で、やはり正確な血圧を測定できないことがある。

また、被測定者の上腕の角度、つまり肘の位置によっては、前腕の角度が同じでも、心臓とカフの中央との高さの差は相違したものとなり、誤差の原因となる場合がある。例えば、図１７、図１８に示すように、図１７Ａで上腕Ｌ２を垂直にしている状態で、カフ１００と心臓Ｈの高さが同じで、差ΔＨが０であるとし、これと同じ前腕の角度を検出しても、図１７Ｂのように、上腕Ｌ２が身体の左右内方向に（ピッチ方向）に傾いている状態では、カフ１００の中央の方が心臓ＨよりもΔＨだけ高い位置となり、また同様に、図１８のように、上腕Ｌ２が身体の前後方向（ロール方向）に傾いている状態でも、カフ１００の中央の方が心臓ＨよりもΔＨだけ高い位置となっている。そのため、前腕Ｌ１の傾き角が図１７Ａの時と同じであるから、図１７Ｂ、図１８のような場合に、同じ高さだと判断すると、誤った結果を得るという問題がある。

また、上腕の動きによる肘の浮きが発生する場合とともに体が傾いている場合においても、前腕のピッチ方向の角度が同じでも、心臓Ｈとカフ１００の中央との高さの差は相違したものとなり、誤差の要因となる場合がある。例えば、図１９に示すように、点線で示される体の傾きが０°の場合と実線で示される体の傾きが３０°の場合に、同じ姿勢で体を傾けたとき、前腕の水平面に対する角度が小さくなるため、血圧計の位置を所定の範囲に合わせようとすると、心臓の位置からずれてしまう。また、図２０に実線で示すように前腕が鉛直方向に対して傾斜すると図１９に示す場合と同様に血圧計の位置が心臓の位置からずれてしまう。

本発明は、かかる従来技術の課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、カフと心臓の位置をより正確に判定することにより、正確に血圧を測定し得る電子血圧計を提供することにある。

この発明の電子血圧計は、所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段と、被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、検出した姿勢により、測定の適否を判定する適否判定手段と、適否判定手段によって判定された結果を報知する報知手段とを備えるものにおいて、前記姿勢検出手段が、測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、被測定者の前腕長と上腕長もしくはいずれか一方を入力できる生体情報入力手段とを含んで構成されている。

この電子血圧計では、被測定者の姿勢を測定部位の高さと入力された被測定者の前腕長
と上腕長もしくはいずれか一方とにより検出するので、被測定者の身体的なばらつきの影響を受けずに、測定の適否を判定できる。

また、この発明の電子血圧計は、所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段と、被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記血圧測定手段で測定された血圧値に、検出した姿勢に応じた補正を行う血圧値補正手段とを備え、この補正された血圧値を表示する表示手段を備えるものにおいて、前記姿勢検出手段が、測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、被測定者の前腕長と上腕長もしくはいずれか一方を入力できる生体情報入力手段とを含んで構成されている。

この電子血圧計では、被測定者の姿勢を測定部位の角度と、入力された被測定者の前腕長と上腕長もしくはいずれか一方とにより検出し、この検出した姿勢で測定血圧値を補正する。そのため、被測定者の身体的なばらつきの影響を受けることなく、正確に血圧を測定できる。

また、この発明の電子血圧計は、所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段と、被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、検出した姿勢により、測定の適否を判定する適否判定手段と、適否判定手段によって判定された結果を報知する報知手段とを備えるものにおいて、前記姿勢検出手段が、測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、被測定者の身長を入力できる生体情報入力手段とを含むとともに、前腕長と身長または上腕長と身長の相関より前記身長を前腕長と上腕長もしくはいずれか一方に変換する機能を有して構成されている。

また、この発明の電子血圧計は、所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段と、被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記血圧測定手段で測定された血圧値に、検出した姿勢に応じた補正を行う血圧値補正手段とを備え、この補正された血圧値を表示する表示手段を備えるものにおいて、前記姿勢検出手段が、測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、被測定者の身長を入力できる生体情報入力手段とを含むとともに、前腕長と身長または上腕長と身長の相関より前記身長を前腕長と上腕長もしくはいずれか一方に変換する機能を有して構成されている。

この発明によれば、姿勢検出手段として測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、被測定者の生体情報を入力する生体情報入力手段で構成し、この姿勢検出手段で検出された姿勢により、測定の適否又は姿勢の適否を測定し、あるいは姿勢検出手段からの出力を用いて測定した血圧値を補正するようにしたので、被測定者の上腕長、前腕長等のばらつきによる高さ測定精度の悪化を軽減できるので、より正確な血圧を測定できる。

（第１の実施形態）

以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子血圧計のハードウエア構成を示すブロック図である。この電子血圧計は、カフ１と、このカフ１を加圧する加圧ポンプ２と、カフ１を排気するための排気部３と、カフ１の空気圧を検出する圧力センサ４と、Ａ／Ｄ変換器５と、内蔵するプログラムにより、血圧測定のための処理を実行するＭＰＵ６と、加圧キー、前腕長、上腕長を入力するキー、その他のキーを含む操作入力部７と、入力データ、演算データ、測定結果等を記憶する記憶部８と、報知ためのブザー９と、測定結果を表示する表示部１０と、血圧計本体（カフ１も一体）の姿勢角を検出する角度検出器１１とを
備えている。

この実施形態に係る電子血圧計では、操作入力部７より、被測定者の前腕長、上腕長が入力できるようになっており、この入力された前腕長、上腕長と、角度検出器１１で検出される姿勢角から正確な装置の高さを検出できるようになっている。

ここで、この実施形態に係る電子血圧計の採用原理について説明する。

従来の電子血圧計では、装置の傾斜角を検出し、その傾斜角から装置（カフ）の高さを算出している。しかし、このように角度情報のみで高さ検出を行うと、図２に示すように、傾斜角φ’に対する高さの差Ｈの関係は、前腕長・上腕長の長い人の相関直線ａ、普通の人の相関直線ｂ、短い人の相関直線ｃとなり、腕の長さによって同じ角度でも実際の心臓との高さの差は大きく異なる。

この実施形態電子血圧計では、前腕長、上腕長が入力されるので、図２における相関直線のＹ切片と傾きを、上腕長Ｌ２と前腕長Ｌ１から予測できる。この上腕長Ｌ２と切片、及び前腕長Ｌ１と傾きの関係の結果をそれぞれ図３Ａ、図３Ｂに示す。

この結果から、差ΔＨは、ΔＨ＝ｆ（φ´）＝ｇ（φ´、Ｌ１、Ｌ２）となり、上腕長と前腕長のばらつきを取り除くことができ、高さ検出精度が人によるばらつきの影響を受けない。つまり、図４に示すように、検出角度φ´に対する高さの差Ｈは、ｇ（φ´）＝ｍ（Ｌ１）＊φ´＋ｎ（Ｌ２）となり、この式により、前腕長Ｌ１、上腕長Ｌ２を考慮し、装置（カフ）の正しい高さを検出できる。

また、図５Ａ、図５Ｂに示すように、上腕長Ｌ２と身長Ｌに相関があり、かつ前腕長Ｌ１と身長Ｌにも相関があるので、Ｈ＝ｇ（φ´、Ｌ１、Ｌ２）をＨ＝ｈ（φ´、Ｌ）とすることで、身長を入力するだけで上腕・前腕の長さのばらつきによる高さ検出誤差をなくすことができる。

上記電子血圧計は、上記した傾斜角と、上腕長、前腕長からカフの高さを検出する機能を備えている。

次に、この電子血圧計の処理動作を、図６に示すフロー図を参照して説明する。電源がＯＮされ、動作がスタートすると、先ずＬＣＤ（表示器）が全点灯され（ステップＳＴ１）、続いてＬＣＤを全消灯し（ステップＳＴ２）、表示機能を確認できる状態にし、続いてゼロセッティング、つまり初期リセットを完了する（ステップＳＴ３）。次に、表示部１０に上腕長と前腕長の入力を促す表示を行い、被測定者の上腕長・前腕長の入力を受ける（ステップＳＴ４）。角度検出部１１における姿勢角と入力された被測定者の上腕長・前腕長から高さの差を求め、所定の範囲にあるための前腕角度が所定の範囲にあるか否かを判定する（ステップＳＴ５）。前腕角度が所定の範囲にない場合はその旨、つまり、もう少し高くして下さい、あるいはもう少し低くして下さい、の表示を行うとともに、ブザーを鳴らし報知し（ステップＳＴ９）、ステップＳＴ５に戻る。

高さ修正の結果、前腕角度が所定の範囲に入ったか、あるいは最初から所定の範囲にあれば、加圧ポンプをＯＮして、測定を開始し（ステップＳＴ６）、最高血圧、最低血圧及び脈拍数の測定が完了する（ステップＳＴ７）と、測定結果を表示し（ステップＳＴ８）、動作を終了する。

（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る電子血圧計の機能構成を示すブロック図である
。この実施形態に係る電子血圧計は、圧力センサ４を含む圧力検出部２０と、圧脈波検出部３１、血圧値算出部３２を含む血圧算出部３０と、上腕・前腕長入力手段８ａ、角度センサ１１、前腕の角度検出部４１、カフ高さ検出部４２を含む姿勢検出部４０と、補正値算出部５１、血圧値補正部５２を含む血圧補正部５０と、表示部１０とから構成されている。この実施形態に係る電子血圧計のハードウエア構成は、図１に示すものと同様である。圧脈波検出部３１、血圧値算出部３２、カフ高さ検出部４２、補正値算出部５１、血圧値補正部５２等の各機能は、図１のＭＰＵ６でのソフト処理によって実現される。

次に、この実施形態に係る電子血圧計の処理動作を図８に示すフロー図を参照して説明する。電源がＯＮされ、動作がスタートすると、先ずＬＣＤ（表示器）が全点灯され（ステップＳＴ１１）、続いてＬＣＤを全消灯し（ステップＳＴ１２）、ゼロセッティング、つまり初期リセットを完了する（ステップＳＴ１３）。次に、表示部に上腕長と前腕長の入力を促す表示を行い、上腕・前腕長入力部８ａより、被測定者の上腕長・前腕長の入力を受ける（ステップＳＴ１４）。

また、角度センサ１１、前腕の角度検出部４１で、前腕の角度も測定される（ステップＳＴ１５）。ここで検出される前腕の角度は、図９に示すピッチ方向の角度φと、図１０に示すロール方向の角度θである。次に、入力された上腕長Ｌ１と、前腕長Ｌ２と、検出された前腕長の角度φ、θとに基づいて、本体高さを予測する（ステップＳＴ１６）。

本体の高さの予測値は、次のようにして算出する。今、一般的に長さＬ、ピッチ角度φ、ロール角をθとすると、高さＺは、Ｚ＝Ｌ＊ｓｉｎθ＊ｓｉｎφで求められる。それゆえ、図１１に示すように、前腕長をＬ１とすると、肘からの本体高さは、Ｈ＝Ｌ１＊ｓｉｎθ＊ｓｉｎφで求めることができる。続いて、この本体高さデータはメモリに記憶しておき、加圧ポンプをＯＮし、加圧を開始し、測定に入る（ステップＳＴ１７）。測定は、カフ圧を加圧目標値まで加圧した後、加圧を停止し、その後の減圧過程で圧脈波検出部３１でカフ圧中の圧脈波を検出するか、もしくは、加圧血圧算出部３２で一般的によく知られたアルゴリズム、例えば各脈波の振幅列データから振動法により、最高血圧値及び最低血圧値を決定する。血圧測定が終了すると（ステップＳＴ１８）、次に測定（決定）結果を補正する（ステップＳＴ１９）。血圧値補正は、補正値算出部５１で、先ずカフ高さ検出部で求めたカフ（本体）高さより、心臓と高さの差値を求め、差値に対応する圧力補正データを血圧値補正部５２に与え、決定した血圧値を補正し、測定結果として表示部１０に表示する（ステップＳＴ２０）。

角度のみによる補正と、角度と上腕長、前腕長による補正では、被験者３人について、予測ΔＨ（ｃｍ）と、実測ΔＨ（ｃｍ）を求めたところ、図１２に示す角度のみの場合に比し、図１３に示す角度と上腕長・前腕長による補正の方がばらつきの少ないことが確認できた。図１２は、理論解析による高さ検出特性（角度による補正の場合）を示し、平均値０．０１ｃｍ、標準偏差１．０８ｃｍである。また、図１３は、理論解析による高さ検出特性（角度、上腕長、前腕長による補正の場合）を示し、平均値−０．０２ｃｍ、標準偏差０．４１ｃｍである。

なお、この実施形態に係る電子血圧計において、血圧測定するに際し、図１４Ａから図１４Ｂに示すように、前腕のピッチ方向の角度を同じにしたまま、身体を傾けると、心臓と本体の位置が垂直方向において変化してしまう。この現象による高さ検出誤差を軽減するために、腕を身体に沿わせた測定姿勢とすることで、凭れ角を測定することができる。

図１は、この発明の第１の実施形態に係る電子血圧計の構成を示すブロック図である。 図２は、血圧測定における腕の傾斜角と高さの差の特性の前腕長・上腕長の相違による差異を示す図である。 図３は、図２の特性における上腕長と切片、前腕長と傾きの関係を示す図である。 図４は、上腕長、前腕長を考慮した傾き角と高さの差との関係を示す図である。 図５は、身長Ｌと上腕長及び前腕長の関係を示す図である。 図６は、第１の実施形態に係る電子血圧計の測定処理動作を説明するためのフロー図である。 図７は、この発明の第２の実施形態に係る電子血圧計の機能構成を示すブロック図である。 図８は、同実施形態に係る電子血圧計の測定処理動作を説明するためのフロー図である。 図９は、同実施形態に係る電子血圧計の角度検出器によるピッチ方向の傾き角を説明する図である。 図１０は、同実施形態に係る電子血圧計の角度検出器によるロール方向の傾き角を説明する図である。 図１１は、同実施形態に係る電子血圧計における検出角と前腕長より、本体の高さの算出を説明する図である。 図１２は、被験者による角度検出のみの本体の実測高さと予測高さの関係を示す特性図である。 図１３は、被験者による角度検出と上腕長・前腕長入力の場合の本体の実測高さと予測高さの関係を示す特性図である。 図１４は、身体上半身の傾きによる本体と心臓の高さの関係を示す図である。 図１５はピッチ角が同じで前腕の長さ相違による本体高さの相違を示す図である。 図１６はピッチ角が同じで上腕の長さ相違による本体高さの相違を示す図である。 図１７Ａ，Ｂは被測定者の上腕がピッチ方向に傾いている場合の問題点を説明する図である。 図１８は上腕がロール方向に傾いている場合の問題点を説明する図である。 図１９は被測定者の体が傾いている場合の問題点を説明する図である。 図２０は被測定者の前腕が傾斜する場合の問題点を説明する図である。

符号の説明

７ 操作入力部
８ 記憶部
９ ブザー
６ ＭＰＵ
１１ 角度検出器
１１ａ 重力加速度センサ
１１ｂ 重力加速度センサ
３０ 血圧算出部
３２ 血圧値算出部
８ａ 上腕・前腕長入力手段
４０ 姿勢検出部
４１ 前腕角度検出部
４２ カフ高さ検出部
５０ 血圧補正部
５２ 血圧値補正部

Claims (10)

1. 所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、
   被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
   前記姿勢検出手段により検出した姿勢に基づいて測定の適否を判定する適否判定手段と、
   前記適否判定手段によって判定された結果を報知する報知手段と、
   を備え、
   前記姿勢検出手段は、
   測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、
   被測定者の前腕長と上腕長もしくはいずれか一方を入力できる生体情報入力手段とを含む電子血圧計。
2. 所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、
   被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
   前記測定手段で測定された血圧値に、検出した姿勢に応じた補正を行う血圧値補正手段と、
   前記補正された血圧値を表示する表示手段と、
   を備え、
   前記姿勢検出手段は、
   測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、
   被測定者の前腕長と上腕長もしくはいずれか一方を入力できる生体情報入力手段とを含む電子血圧計。
3. 所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、
   被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
   前記姿勢検出手段により検出した姿勢に基づいて測定の適否を判定する適否判定手段と、
   前記適否判定手段によって判定された結果を報知する報知手段と、
   を備え、
   前記姿勢検出手段は、
   １軸又は２軸からの傾き角を検出し、この傾き角により、測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、
   被測定者の前腕長と上腕長もしくはいずれか一方を入力できる生体情報入力手段とを含む電子血圧計。
4. 所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、
   被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
   前記測定手段で測定された血圧値に、検出した姿勢に応じた補正を行う血圧値補正手段と、
   この補正された血圧値を表示する表示手段と、
   を備え、
   前記姿勢検出手段は、
   １軸又は２軸からの傾き角を検出し、この傾き角により、測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、
   被測定者の前腕長と上腕長もしくはいずれか一方を入力できる生体情報入力手段とを含む電子血圧計。
5. 所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、
   被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
   前記姿勢検出手段により検出した姿勢に基づいて測定の適否を判定する適否判定手段と、
   前記適否判定手段によって判定された結果を報知する報知手段と、
   を備え、
   前記姿勢検出手段は、
   測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、
   被測定者の身長を入力できる生体情報入力手段と、
   を含むとともに、前腕長と身長または上腕長と身長の相関より前記身長を前腕長と上腕長もしくはいずれか一方に変換する機能を有する電子血圧計。
6. 所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、
   被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
   前記測定手段で測定された血圧値に、検出した姿勢に応じた補正を行う血圧値補正手段と、
   前記補正された血圧値を表示する表示手段と、
   を備え、
   前記姿勢検出手段は、
   測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、
   被測定者の身長を入力できる生体情報入力手段と、
   を含むとともに、前腕長と身長または上腕長と身長の相関より前記身長を前腕長と上腕長もしくはいずれか一方に変換する機能を有する電子血圧計。
7. 所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、
   被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
   前記姿勢検出手段により検出した姿勢に基づいて測定の適否を判定する適否判定手段と
   、
   前記適否判定手段によって判定された結果を報知する報知手段と、
   を備え、
   前記姿勢検出手段は、
   １軸又は２軸からの傾き角を検出し、この傾き角により、測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、
   被測定者の身長を入力できる生体情報入力手段と、
   を含むとともに、前腕長と身長または上腕長と身長の相関より前記身長を前腕長と上腕長もしくはいずれか一方に変換する機能を有する電子血圧計。
8. 所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、
   被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
   前記測定手段で測定された血圧値に、検出した姿勢に応じた補正を行う血圧値補正手段と、
   この補正された血圧値を表示する表示手段と、
   を備え、
   前記姿勢検出手段は、
   １軸又は２軸からの傾き角を検出し、この傾き角により、測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、
   被測定者の身長を入力できる生体情報入力手段と、
   を含むとともに、前腕長と身長または上腕長と身長の相関より前記身長を前腕長と上腕長もしくはいずれか一方に変換する機能を有する電子血圧計。
9. 前記２軸の方向が手首のロール方向とピッチ方向である請求項３、４、７又は８記載の電子血圧計。
10. 前記２軸の方向が手首のピッチ方向と体の傾きである請求項３、４、７ 又は８記載の電子血圧計。

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