JP5200956B2 - 血圧情報測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、血圧情報測定装置に関し、特に、容積補償法を用いて血圧を測定することのできる血圧情報測定装置に関する。

従来より、非侵襲で簡便に血圧を測定できる手法として、容積補償法による血圧測定が開発されている（特許文献１参照）。容積補償法とは次のようである。つまり、生体外からカフによって動脈を圧迫し、心拍に同期して脈動する動脈の容積を常時一定に保つことで測定部位を圧迫する圧力（カフ圧）と測定部位の動脈の内圧すなわち血圧とを平衡させ、この平衡状態を維持したときのカフ圧を検出することにより連続的に血圧値を得る方式である。

このような容積補償法では、動脈容積信号をフィードバックして、常に動脈容積が一定となるように、つまり、動脈容積値が制御目標値（動脈が無負荷状態にあるときの容積値）と一致するようにサーボ制御が行なわれる。したがって、血圧測定期間中、検出される動脈容積信号に応じて、測定部位への圧迫度合が変化する。

従来より、特許文献２に示すように、圧脈波や血圧の急増を検出する方法が存在する。

特公昭５９−００５２９６号公報 特開２００１−１７４００号公報

測定中、体動などが起きると血流の増加もしくはセンサのずれによって動脈容積信号が急激に変化することがある。動脈容積信号が急激に変化すると、制御偏差（制御目標値を基準とした動脈容積のレベル）が大きくなる。制御偏差が大きいと、フィードバック制御するため過剰に応答し、異常な血圧値が表示される。また、必要以上のカフ圧で測定部位を圧迫することになるため、被測定者の負担が増加する。

単純にカフ圧に対して制限を設ける方法があるが、通常想定される血圧値を大きく超える場合に対して制限するものであり（例えば２８０ｍｍＨｇ）、必要以上の圧迫を防ぐという点では不十分である。

また、容積補償法では動脈容積が一定となるように制御を行っており、カフ圧と血圧が等価である。したがって、特許文献２のように血圧の急増が検出されたとしても、すでに過剰な応答が起きた後に検出することになる。そのため、被測定者への負担を避けることができない。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、測定部位の過剰な圧迫を避けることのできる、容積補償法に従う血圧情報測定装置を提供することである。

この発明のある局面に従う血圧情報測定装置は、動脈の容積を検出することにより血圧情報を測定するための血圧情報測定装置であって、所定の測定部位に巻き付けるためのカフと、カフ内の圧力を加圧および減圧により調整するための圧力調整手段と、カフ内の圧力を表わすカフ圧を検出するための圧力検出手段と、カフの所定の位置に配置され、動脈の容積を示す動脈容積信号を検出するための容積検出手段と、動脈容積信号に基づいて、制御目標値を検出するための検出処理手段と、動脈容積信号の値が制御目標値に一致するように、圧力調整手段のサーボ制御を行なうためのサーボ制御手段と、サーボ制御の期間中、動脈容積信号の急激な変動を初期段階で検出するための変動検出手段と、変動検出手段により急激な変動が検出された場合に、過度な応答のないようにサーボ制御手段による圧力調整手段の制御量を調整するための調整処理手段とを備える。変動検出手段は、制御目標値を基準とした動脈容積信号のレベルを表わす制御偏差が、基準偏差の所定倍率以上となった場合に急激な変動が起きたと判断する。

好ましくは、調整処理手段は、動脈容積信号の急激な変動が収束するまで、制御量の調整を継続する。

好ましくは、調整処理手段は、所定期間、制御偏差が、適正ゲインにてサーボ制御を行なう前における初期制御偏差の所定倍率未満となった場合に、急激な変動は収束したと判断する。

好ましくは、検出処理手段は、さらに、サーボ制御での基準のカフ圧を表わす初期カフ圧を検出し、初期制御偏差は、制御ゲインが適正ゲインよりも低い初期値であり、かつ、カフ圧が初期カフ圧に設定された場合における制御偏差を表わす。

好ましくは、調整処理手段は、制御ゲインを初期値に設定することにより、圧力調整手段の制御量を調整する。

好ましくは、調整処理手段は、カフ圧を初期カフ圧に設定することにより、圧力調整手段の制御量を調整する。

好ましくは、基準偏差は、１拍以上前の制御偏差であることが予め定められる。

本発明によると、動脈容積の制御偏差を監視することによって動脈容積の急激な変動を初期段階で捉えることができる。したがって、測定部位を過剰に圧迫する前に、カフの制御量を調整することができる。その結果、被測定者への負担を軽減することができる。

また、別途、体動センサ等を設けなくてもよい。

本発明の実施の形態に係る血圧情報測定装置の外観斜視図である。 本発明の実施の形態に係る血圧情報測定装置のハードウェア構成を表わすブロック図である。 本発明の実施の形態に係る血圧情報測定装置の機能構成を示す機能ブロック図である。 動脈の力学特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態における各測定データのデータ構造例を示す図である。 本発明の実施の形態における血圧測定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における制御目標値検出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の血圧測定処理を説明するための図である。 本発明の実施の形態における制御量調整処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における動脈容積の急変の検出および制御出力の調整処理を説明するための図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

本発明の実施の形態における血圧情報測定装置は、容積補償法に基づいて血圧情報を測定する。本実施の形態において、「血圧情報」とは、循環器系の特徴を示す情報であり、少なくとも脈波（脈波信号）を含み、脈波に加え、脈波より算出可能な指標、たとえば、連続的な血圧値（血圧波形）、最高血圧、最低血圧、平均血圧、脈拍数、ＡＩ（Augmentation Index）値等をさらに含む。

上記血圧情報の一つである脈波には、捉える対象の違いから圧脈波と容積脈波が存在する。圧脈波は、心臓の拍動に伴う血管内容積の変動をカフの容積変化に変換することで、脈波をカフの容積変化に伴うカフ圧の変動として捉えたものであり、圧力センサからの出力に基づいて得ることができる。容積脈波は、脈波を心臓の拍動に伴う血管内容積の変動として捉えたものであり、動脈容積センサからの出力に基づいて得ることができる。なお、血管内容積の変動は、血管内の血液組織量変動として捉えることが可能である。

本明細書において使用する血圧情報測定装置という用語は、脈波を取得する機能を少なくとも有する装置全般を指すものであり、より特定的には、容積補償法に従うため、光学的な手法により血液組織量変動を検出して容積脈波を取得する装置を指すものである。その意味において、取得される容積脈波をそのまま測定結果として出力するものに限られず、取得された容積脈波に基づいて算出あるいは計測される上述のような特定の指標のみを測定結果として出力するものや、容積脈波および特定の指標の両方を測定結果として出力するものをも含む。

以下に説明する本実施の形態における血圧情報測定装置は、容積補償法により連続的に血圧を測定することで、血圧波形を取得する。

＜外観および構成について＞
（外観について）
図１は、本発明の実施の形態に係る血圧情報測定装置１の外観斜視図である。血圧情報測定装置１の外観は、一般的な血圧計と同様である。

図１を参照して、血圧情報測定装置１は、本体部１０と、被測定者の手首に巻き付け可能なカフ２０とを備える。本体部１０はカフ２０に取り付けられている。本体部１０の表面には、たとえば液晶等により構成される表示部４０と、ユーザ（被測定者）からの指示を受付けるための操作部４１とが配置されている。操作部４１は、複数のスイッチを含む。

なお、本実施の形態において、カフ２０は、被測定者の手首に装着されるものとして説明する。しかしながら、カフ２０が装着される部位（測定部位）は、手首に限定されるものではなく、たとえば、上腕であってもよい。

また、本実施の形態における血圧情報測定装置１は、図１に示されるように、本体部１０がカフ２０に取り付けられた形態を例に説明する。しかしながら、上腕式の血圧情報測定装置で採用されているような、本体部１０とカフ２０とがエアチューブ（図２においてエアチューブ３１）によって接続される形態のものであってもよい。

（ハードウェア構成について）
図２は、本発明の実施の形態に係る血圧情報測定装置１のハードウェア構成を表わすブロック図である。

図２を参照して、血圧情報測定装置１のカフ２０は、空気袋２１と、動脈容積センサ７０とを含む。動脈容積センサ７０は、発光素子７１と受光素子７２とを有する。発光素子７１は、動脈に対して光を照射し、受光素子７２は、発光素子７１によって照射された光の動脈の透過光または反射光を受光する。発光素子７１および受光素子７２は、たとえば、空気袋２１の内側に所定の間隔に配置される。

なお、動脈容積センサ７０は、動脈の容積が検出できるものであればよく、インピーダンスセンサ（インピーダンスプレスチモグラフ）により動脈の容積を検出するものであってもよい。その場合、発光素子７１および受光素子７２に代えて、動脈を含む部位のインピーダンスを検出するための複数の電極（電流印加用の電極対、および、電圧検知用の電極対）が含まれる。

空気袋２１は、エアチューブ３１を介して、エア系３０に接続される。
本体部１０は、上述の表示部４０および操作部４１に加え、エア系３０と、各部を集中的に制御し、各種演算処理を行なうためのＣＰＵ（Central Processing Unit）１００と
、ＣＰＵ１００に所定の動作をさせるプログラムや各種データを記憶するためのメモリ部４２と、測定された血圧情報を記憶するための不揮発性メモリ（たとえばフラッシュメモリ）４３と、ＣＰＵ１００に電力を供給するための電源４４と、計時動作を行なう計時部４５と、着脱可能な記録媒体１３２からプログラムやデータの読み出しおよび書き込みをするためのインターフェイス部４６と、アラーム音を発するためのブザー４７とを含む。

操作部４１は、電源をＯＮまたはＯＦＦするための指示の入力を受付ける電源スイッチ４１Ａと、測定開始の指示を受付けるための測定スイッチ４１Ｂと、測定停止の指示を受付けるための停止スイッチ４１Ｃと、フラッシュメモリ４３に記録された血圧などの情報を読み出す指示を受付けるためのメモリスイッチ４１Ｄとを有する。

エア系３０は、空気袋２１内の圧力（カフ圧）を検出するための圧力センサ３２と、カフ圧を加圧するために、空気袋２１に空気を供給するためのポンプ５１と、空気袋２１の空気を排出しまたは封入するために開閉される弁５２とを含む。

本体部１０は、上記エア系３０に関連して、発振回路３３と、ポンプ駆動回路５３と、弁駆動回路５４とをさらに含む。

圧力センサ３２は、静電容量形の圧力センサであり、カフ圧により容量値が変化する。発振回路３３は、圧力センサ３２の容量値に応じた発振周波数の信号をＣＰＵ１００に出力する。ＣＰＵ１００は、発振回路３３から得られる信号を圧力に変換し圧力を検知する。ポンプ駆動回路５３は、ポンプ５１の駆動をＣＰＵ１００から与えられる制御信号に基づいて制御する。弁駆動回路５４は弁５２の開閉制御をＣＰＵ１００から与えられる制御信号に基づいて行なう。

ポンプ５１、弁５２、ポンプ駆動回路５３および弁駆動回路５４は、カフ２０内の圧力を加圧および減圧により調整するための圧力調整ユニット５０を構成する。なお、圧力調整ユニット５０を構成する装置は、上記に限定されない。たとえば、圧力調整ユニット５０は、上記に加えて、エアシリンダと、エアシリンダを駆動するためのアクチュエータとを含んでいてもよい。

本体部１０は、動脈容積センサ７０との間で信号の授受を行なうことにより、動脈容積を測定するための動脈容積測定部７５をさらに含む。

本実施の形態において、動脈容積測定部７５は、発光素子駆動回路７３と、動脈容積検出回路７４とを含む。発光素子駆動回路７３は、ＣＰＵ１００からの指令信号に応じて発光素子７１を所定のタイミングで発光させる。動脈容積検出回路７４は、受光素子７２からの出力を電圧値に変換することで動脈容積を検知する。

なお、カフ２０には空気袋２１が含まれることとしたが、カフ２０に供給される流体は空気に限定されるものではなく、たとえば液体やゲルであってもよい。あるいは、流体に限定されるものではなく、マイクロビーズなどの均一な微粒子であってもよい。

（機能構成について）
図３は、本発明の実施の形態に係る血圧情報測定装置１の機能構成を示す機能ブロック図である。

図３を参照して、ＣＰＵ１００は、その機能として、目標値検出部１０４と、サーボ制御部１０６と、血圧決定部１０８と、変動検出部１１０と、調整処理部１１２とを含む。なお、図３には、説明の簡単のために、これらの機能ブロックとの間で直接的に信号やデータが授受される周辺のハードウェアのみ示されている。

目標値検出部１０４は、サーボ制御での制御目標値および初期カフ圧の検出処理を行なう。ここで、制御目標値について、図４を用いて簡単に説明する。

図４は、動脈の力学特性を示すグラフである。図４のグラフは、横軸に内外圧差Ｐｔｒ、縦軸に動脈容積Ｖをとり、内外圧差Ｐｔｒと動脈容積Ｖとの関係を示している。内外圧差Ｐｔｒは、動脈内圧Ｐａと、生体の外部からカフによって印加されるカフ圧Ｐｃの差を示す。

このグラフに示されるように、動脈の力学特性は、一般的に強い非線形性を示し、内外圧差Ｐｔｒが０（平衡状態）のとき、すなわち、動脈壁が無負荷状態のとき、動脈のコンプライアンス（脈動による容積の変化量）が最大となる。つまり、圧力変化に対する容積変化の追従性（進展性）が最大となる。容積補償法では、検出される動脈容積が常時、内外圧差Ｐｔｒが０となる時点の容積値になるように、生体外圧（カフ圧）を逐次制御することで血圧を測定する。そのために、血圧測定の前に、内外圧差Ｐｔｒが０となる時点の容積値、すなわち、制御目標値（「Ｖ０」）を決定する必要がある。

目標値検出部１０４は、たとえば公知の手法により、制御目標値を検出する（たとえば特公平１−３１３７０号公報、特開２００８−３６００４号公報）。初期カフ圧は、たとえば、制御目標値が検出された時点のカフ圧に対応する。

サーボ制御部１０６は、圧力調整ユニット５０と接続され、動脈容積が制御目標値と一致するようにサーボ制御を行なう。サーボ制御の方法としてはフィードバック制御のＰＩＤ制御（比例制御（Proportional Control)、積分制御（Integral Control)、微分制御（Derivative Control)を組み合わせて制御目標値に収束させる制御を指す）が用いられる。

血圧決定部１０８は、サーボ制御の期間中、血圧を連続的に決定（測定）する。具体的には、動脈容積検出回路７４からの動脈容積信号および発振回路３３から得られるカフ圧信号を時系列に取得し、動脈容積値と制御目標値との差が所定の閾値以下である時点のカフ圧を血圧として決定する。

変動検出部１１０は、サーボ制御の期間中、動脈容積信号の急激な変動を初期段階で検出する。変動検出部１１０は、具体的には、制御偏差が、基準偏差の所定倍率以上となった場合に急激な変動が起きたと判断（推定）する。なお、「制御偏差」とは、制御目標値を基準とした動脈容積信号のレベルを表わす。「基準偏差」とは、１拍以上前の制御偏差を表わし、本実施の形態では、前拍での制御偏差であることが予め定められる。ただし、基準偏差は、前拍での制御偏差に限定されず、たとえば直前の所定拍数の制御偏差の平均値であってもよい。

調整処理部１１２は、変動検出部１１０により急激な変動が検出された場合に、過度な応答のないようにサーボ制御部１０６による制御量を調整する。制御量の調整は、動脈容積信号の急激な変動が収束するまで継続される。

なお、一連の血圧測定期間中、ＣＰＵ１００は、発光素子駆動回路７３に指令信号を送信することにより、一定の間隔で発光素子７１を発光させているものとする。

血圧決定部１０８による連続血圧の測定結果は、表示部４０に表示され、また、フラッシュメモリ４３に格納される。

フラッシュメモリ４３に格納される各測定データのデータ構造例を図５に示す。
図５（ａ）は、本発明の実施の形態における各測定データのデータ構造を示す図である。

図５（ａ）を参照して、フラッシュメモリ４３に格納される測定データ８０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８１〜８３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８１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８２は、計時部４５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８３は、時系列の血圧データすなわち、血圧波形データを格納する。

図５（ｂ）は、測定データに含まれる血圧情報フィールド８３のデータ構造を示す図である。図５（ｂ）を参照して、血圧情報フィールド８３は、「時間データ」を格納する領域８３１と、「血圧データ」を格納する領域８３２とを有している。

領域８３１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８３２には、領域８３１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８３２中、「−」で示された領域は、その時点における動脈容積の値と目標値との差が所定値を越えていて血圧として記録されなかったこと、または、調整処理部１１２による制御量の調整が行なわれていたことを示している。

なお、格納形態は、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ればよい。

このように、フラッシュメモリ４３には、血圧情報が記憶される。この血圧情報は、最高血圧、最低血圧、平均血圧などの血圧値の他、脈拍数、ＡＩなど、脈波から算出可能な指標をも含んでよい。

なお、本実施の形態では、上述の各機能ブロックの動作は、メモリ部４２中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ものとするが、これらの機能ブロックのうち少なくとも１つについては、ハードウェアで実現されてもよい。

＜動作について＞
図６は、本発明の実施の形態における血圧測定処理を示すフローチャートである。図６のフローチャートに示す処理は、予めプログラムとしてメモリ部４２に格納されており、ＣＰＵ１００がこのプログラムを読み出して実行することにより、血圧測定処理の機能が実現される。

図６を参照して、ＣＰＵ１００は、電源スイッチ４１Ａが押下されたか否かを判断する（ステップＳ２）。電源スイッチ４１Ａが押下されたと判断した場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、ＣＰＵ１００は、初期化処理を行なう。具体的には、メモリ部４２の所定の領域を初期化し、空気袋２１の空気を排気し、圧力センサ３２の０ｍｍＨｇ補正を行なう。

初期化が終わると、ＣＰＵ１００は、測定スイッチ４１Ｂが押下されたか否かを判断する（ステップＳ６）。測定スイッチ４１Ｂが押下されるまで待機する。測定スイッチ４１Ｂが押下されたと判断すると（ステップＳ６においてＹＥＳ）、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８において、目標値検出部１０４は、制御目標値検出処理を実行する。すなわち、制御目標値および初期カフ圧が決定される。制御目標値検出処理については、図７および図８を用いて説明する。

図７は、本発明の実施の形態における制御目標値検出処理を示すフローチャートである。図８は、本発明の実施の形態の血圧測定処理を説明するための図である。図８には、カフ圧、動脈容積信号および動脈容積変化信号が、共通の時間軸に沿って示されている。

なお、動脈容積変化信号は、動脈容積信号をフィルタ処理することで得ることができる。動脈容積信号のフィルタ処理は、動脈容積検出回路７４において行なわれてもよいし、ＣＰＵ１００によって行なわれてもよい。

図７を参照して、目標値検出部１０４は、メモリ部４２の所定の領域に記憶される、動脈容積変化信号の最大値（容積変化最大値）およびカフ圧値を初期化する（ステップＳ１０２）。また、動脈容積値の初期化も行なう。

なお、以下の処理において動脈容積変化信号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「容積仮最大値」というものとする。

次に、ポンプ駆動回路５３を駆動制御して、カフ圧を加圧する（ステップＳ１０４）。
カフ圧を加圧する段階において、目標値検出部１０４は、動脈容積検出回路７４からの信号（動脈容積信号）を検出する（ステップＳ１０６）。目標値検出部１０４は、さらに、動脈容積信号から得られる動脈容積変化信号を検出する。

目標値検出部１０４は、動脈容積変化信号の値がメモリ部４２に記憶された容積仮最大値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。動脈容積変化信号の値が容積仮最大値以上であると判断された場合（ステップＳ１０８においてＹＥＳ）、ステップＳ１１０に進む。一方、動脈容積変化信号が容積仮最大値未満であると判断された場合（ステップＳ１０８においてＮＯ）、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１０において、目標値検出部１０４は、容積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Ｓ１１２に移される。

ステップＳ１１２において、目標値検出部１０４は、カフ圧が所定値（図８における点Ｐ１）以上であるか否かを判断する。カフ圧が所定値に達していないと判断した場合（ステップＳ１１２においてＮＯ）、ステップＳ１０４に戻る。一方、カフ圧が所定値以上であると判断した場合（ステップＳ１１２においてＹＥＳ）、ステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１４において、目標値検出部１０４は、ステップＳ１１０において最終的に記録された容積仮最大値を最大値として確定するとともに、最大値が検出された時点ｔｍにおけるカフ圧値を初期カフ圧として確定する。目標値検出部１０４は、さらに、時点ｔｍにおける動脈容積信号のたとえば平均値を、制御目標値（Ｖ０）として確定する。

目標値検出部１０４は、検出した初期カフ圧および制御目標値を、メモリ部４２の所定の領域に記憶する。

ステップＳ１１４の処理が終わると、処理はメインルーチンに戻される。
再び図６を参照して、制御目標値および初期カフ圧が決定されると、サーボ制御部１０６は、カフ圧を初期カフ圧に設定する（ステップＳ１０）。この時点において、サーボ制御のための制御ゲインは初期値（たとえば０）である。

カフ圧が初期カフ圧に設定されると、ＣＰＵ１００は、そのときの制御偏差を、初期制御偏差としてメモリ部４２の所定の領域に記憶させる（ステップＳ１１）。具体的には、最高血圧側の制御偏差（図８において「Verr_sys_gain0」）と、最低血圧側の制御偏差（図８において「Verr_dia_gain0」）とを一時記録する。

各初期偏差は、たとえば、複数拍分の動脈容積レベルの統計値（たとえば、平均値または最大値）であってよい。あるいは、所定拍目の動脈容積レベルであってもよい。

次に、サーボ制御部１０６は、動脈容積信号が制御目標値と一致するように、動脈容積一定制御を開始する（ステップＳ１２）。つまり、圧力調整ユニット５０を制御することにより、動脈容積変化信号の値がほぼゼロになるように、カフ圧をフィードバック制御する。

サーボ制御部１０６は、はじめ、サーボ制御に用いるための制御ゲイン（比例ゲイン）を検出する。具体的には、制御ゲインを初期値（たとえば０）から徐々に増加させていき、被測定者に最適な制御ゲインを検出する。

このように制御中に最適な制御ゲインを決定するために、たとえば「Yamakoshi K, Shimazu H, Togawa T, Indirect measurement of instantaneous arterial blood pressure in the rat, Am J Physiol 237, H632-H637, 1979.」に記載された手法を用いてよい。つまり、動脈容積変化信号の消去率（制御中の振幅/制御前の振幅）が所定値より小さくなる時の制御ゲインを最適な制御ゲインとして決定してもよい。

本実施の形態において、サーボ制御の際に用いられる（最適な）制御ゲインを、「適正ゲイン」という。

なお、本実施の形態では、制御中に適正ゲインを決定することとしたが、限定的ではない。たとえば、事前に、適正ゲインを決定してもよい。つまり、入力値を階段状に変動させた時に出力値が応答しはじめるまでに要する時間(無駄時間)と応答しはじめてからの変化の速度(時定数)を事前に測定して、それらの値に基づき制御ゲインを決定してもよい。

動脈容積一定制御が開始されると、変動検出部１１０は、１拍ごとに制御偏差（制御偏差の最大値および最小値）を検出する。そして、最高血圧側および最低血圧側それぞれの制御偏差が、前拍での制御偏差の所定倍率（たとえば１．５倍）未満か否かを判断する（ステップＳ１４）。これにより、制御偏差に急激な変動が起きたか、すなわち、動脈容積信号に急激な変動が起きたか否かが判断される。

なお、動脈容積一定制御の開始後の１拍目は、たとえば、初期制御偏差（Verr_sys_gain0，Verr_dia_gain0）の所定倍率（たとえば１／２倍）未満か否かを判断してもよい。

本実施の形態では、急激な（異常な）変動が起きたか否かの閾値を、前拍での制御偏差の１．５倍としたが、測定部位を過度に圧迫することがなければ、限定的ではない。

ステップＳ１４において、現在の両方の制御偏差が、前拍での制御偏差の１．５倍未満と判断された場合（ステップＳ１４において「＜（前拍での制御偏差×１．５）」）、急激な変動は起きていないとして、ステップＳ１８に進む。

一方、現在の制御偏差の少なくとも一方が、前拍での制御偏差の１．５倍以上と判断された場合（ステップＳ１４において「≧（前拍での制御偏差×１．５）」）、急激な変動が起きたとして、ステップＳ１６に進む。

なお、今回の制御偏差が前拍での制御偏差の１．５倍未満と判断された場合であっても、たとえば、今回の制御偏差が、初期制御偏差（Verr_sys_gain0，Verr_dia_gain0）の所定倍率（たとえば１．５倍）を越えた場合には、ノイズがのっている可能性が高いと判断し、ステップＳ１６に進んでもよい。

ステップＳ１６では、制御量調整処理が実行される。制御量調整処理については、後に詳述する。

制御量調整処理が終わると、ステップＳ１４に戻り、再び、急変の有無が検出される。
ステップＳ１８において、変動検出部１１０は、現在の制御偏差をメモリ部４２の所定の領域に記憶する。なお、制御偏差は最新のものだけが更新記憶されてよい。また、制御偏差とともに、脈周期も更新記憶されてよい。脈周期は、制御量調整処理で用いられる。

動脈容積一定制御に並行して、血圧決定部１０８は、動脈容積（動脈容積信号が示す値）と制御目標値との差は所定の閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０）。あるいは、容積変化信号の値がゼロに近いか（所定の閾値以下であるか）否かを判断してもよい。

動脈容積と制御目標値との差が閾値以下であると判断した場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、血圧決定部１０８は、そのときのカフ圧を血圧として決定し、フラッシュメモリ４３に格納する（ステップＳ２２）。なお、測定中は、血圧データをメモリ部４２に記憶しておき、一連の測定処理が終わった時点で、メモリ部４２に記憶していた血圧データをフラッシュメモリ４３にコピーしてもよい。

ステップＳ２２の処理が終わると、ステップＳ２４に進む。
一方、動脈容積と制御目標値との差が所定の閾値を超えると判断した場合（ステップＳ２０においてＮＯ）、ステップＳ２４に進む。つまり、動脈容積と制御目標値とがほぼ一致しているといえない場合には、そのときのカフ圧は血圧値として決定されない。

ステップＳ２４において、サーボ制御部１０６は、停止スイッチ４１Ｃが押下されたか否かを判断する。停止スイッチ４１Ｃが押下されていないと判断した場合（ステップＳ２４においてＮＯ）、ステップＳ１２に戻る。停止スイッチ４１Ｃが押下されたと判断した場合（ステップＳ２４においてＹＥＳ）、一連の血圧測定処理は終了される。

なお、本実施の形態では、停止スイッチ４１Ｃ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、たとえば、動脈容積一定制御が開始されてから所定時間経過した場合に、終了することとしてもよい。

（制御量調整処理について）
ここで、図６のステップＳ１６において実行される制御量調整処理について詳細に説明する。

図９は、本発明の実施の形態における制御量調整処理を示すフローチャートである。
図９を参照して、調整処理部１１２は、たとえば、制御ゲインを初期値に設定することにより、制御出力を調整する（ステップＳ２０２）。つまり、調整処理部１１２は、サーボ制御部１０６による比例制御の制御ゲインを０に設定する。これにより、サーボ制御部１０６による制御量の変化はなくなり、カフ圧は、ほぼ初期カフ圧に固定される。

フィードバック制御中に、動脈容積信号の急激な変動（つまり、動脈容積信号の異常な増加や減少）が起きると、それに応答してカフ圧が過剰に上昇する。その結果測定部位が過剰に圧迫され、被測定者は、苦痛を感じる。本実施の形態では、動脈容積信号の急激な変動を初期段階で検出して、直ちに制御ゲインを初期値に戻すので、過度な応答が起きる前に制御量を調整することができる。

「過度な応答」とは、脈動に伴なう動脈容積の変化のみに起因する応答よりも大きな応答、つまり、体動などのノイズが動脈容積信号に重畳した場合の応答をいう。

なお、本実施の形態では、制御ゲインを初期値に設定することで過度な応答を抑える（なくす）こととした。しかしながら、過度な応答が抑えられれば、初期値に限定されない。つまり、急激な変動が検出される前の正常状態における制御量以下となるように圧力調整ユニット５０が制御されれば、初期値に限定されない。

また、制御ゲインを変更することにより過度な応答を抑える形態に限定されない。たとえば、制御偏差によらず所定の制御出力とすることにより、フィードバック制御自体を中止してもよい。この場合、調整処理部１１２は、たとえば、サーボ制御部１０６に、フィードバック制御を中止し、カフ圧を初期カフ圧に設定するよう指示信号を出力してもよい。

制御出力の調整が行なわれると同時に、調整処理部１１２は、制御偏差の急変（動脈容積の急変）が検出されたことを報知する（ステップＳ２０４）。たとえば、表示部４０に所定のマークを表示して、当該マークを点灯させることにより、制御偏差の急変（異常な増加）が起きたことを報知してもよい。または、ブザー４７によってアラーム音を発生させてもよい。

続いて、調整処理部１１２は、所定時間ごとの制御偏差の最大値および最小値を取得する（ステップＳ２０６）。本実施の形態では、一定時間として、図６のステップＳ１８で記憶される脈周期ごとに、制御偏差の最大値および最小値を抽出することとする。なお、一定時間は、ノイズに対して十分に長い時間であればよく、たとえば２秒であってもよい。

そして、制御偏差の最大値および最小値が、それぞれ、制御初期カフ圧での制御偏差、すなわち初期制御偏差の所定倍率（たとえば１．５）未満か否かを判定する（ステップＳ２０８）。初期制御偏差（Verr_sys_gain0、Verr_dia_gain0）は、図６のステップＳ１１においてメモリ部４２に記憶されている。

制御偏差の最大値および最小値の少なくとも一方が、制御初期カフ圧での制御偏差の１．５倍以上であれば（ステップＳ２０８において「≧（制御初期カフ圧での制御偏差×１．５）」）、ステップＳ２０２に戻り、制御出力の調整を継続する。

制御偏差の最大値および最小値の両方が、制御初期カフ圧での制御偏差の１．５倍未満となったことが検出されると（ステップＳ２０８において「＜（制御初期カフ圧での制御偏差×１．５）」）、制御偏差の急激な変動は収束したと判断し、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０において、調整処理部１１２は、報知を解除し（ステップＳ２１０）、制御出力を元に戻す（ステップＳ２１２）。つまり、初期値に設定していた制御ゲインを、再度、適正ゲインに設定する。これにより、フィードバック制御が復活される。

なお、ステップＳ２０８において、予め定められた時間（たとえば３０秒）継続して、制御偏差が初期制御偏差の１．５倍以上であると判断されると、血圧測定処理を終了してもよい。

以上のような急変の検出および制御出力の調整について、具体例を挙げて説明する。
図１０は、本発明の実施の形態における動脈容積の急変の検出および制御出力の調整処理を説明するための図である。

図１０（ａ）には、時間軸に沿って、制御偏差が示されている。つまり、制御目標値を基準とした動脈容積信号（動脈容積検出回路７４から得られる）のレベル（縦軸の単位：Ｖ）が示されている。図１０（ａ）のグラフは、たとえば、図８において符号８０２で示した区間における動脈容積信号の一部（時間Ｔ３以降）が拡大して表わされている。

図１０（ｂ）には、図１０（ａ）と同一の時間軸に沿って、制御量が示されている。つまり、初期カフ圧を基準としたカフ圧信号（発振回路３３から得られる）のレベル（縦軸の単位：ｍｍＨｇ）が示されている。図１０（ｂ）のグラフは、たとえば、図８において符号８０１で示した区間におけるカフ圧信号の一部（時間Ｔ３以降）が拡大して表わされている。

図１０（ａ）を参照して、動脈容積一定制御の期間中、１拍ごとに前拍の制御偏差と比較し、現在の制御偏差が、前拍の制御偏差の１．５倍未満であれば、通常のフィードバック制御が行なわれる。つまり、現在の制御偏差の最小値および最大値が、それぞれ、前拍の制御偏差の最小値Verr_diaおよび最大値Verr_sysの１．５倍未満であるか否かが判定される。そして、両者とも前拍の値の１．５倍未満であれば、通常のフィードバック制御が行なわれる。このような場合、図１０（ｂ）の時間ＴＡまでの波形に示されるように、制御量の変化を示す波形は、ほぼ血圧波形と等しいと想定できる。

これに対し、現在の制御偏差の最小値が前拍の制御偏差の最小値Verr_diaの１．５倍以上になると、あるいは、現在の制御偏差の最大値が前拍の制御偏差の最大値Verr_sysの１．５倍以上になると、直ちに、制御ゲインを初期値に設定する。そのため、このような場合、図１０（ｂ）の時間ＴＡ〜ＴＢまでの波形に示されるように、制御量は０に固定される。つまり、図８における時間Ｔ１〜Ｔ２の区間と同様に、カフ圧は初期カフ圧に設定される。

このように、制御偏差を監視し続けることで、体動などにより動脈容積が急激に変動する場合でも、初期段階でそのような変動を検出することができる。したがって、カフを過剰に（急激に）圧迫する前に制御量を調整することができる。その結果、測定部位が過剰に圧迫されることによる被測定者の負担をなくすことができる。

さらに、制御量の調整中も制御偏差を監視し、最高血圧側および最低血圧側の制御偏差のいずれもが、初期制御偏差（Verr_sys_gain0，Verr_dia_gain0）の１．５倍未満となったか否かを検出する。そして、両者ともに、初期制御偏差の１．５倍未満となれば、急激な変動（急変）は収束したと判断され、制御ゲインは元の適正ゲインに戻される。

このように、本実施の形態によると、血圧測定中に制御偏差の急変が検出されたとしても、制御偏差の異常な変動が収束すれば、自動的にフィードバック制御を復活することができる。したがって、測定のやり直しをしなくてもよいので、ユーザの手間を必要としない。

また、制御偏差の急変が検出されると、制御偏差が収束するまでその旨ユーザに報知される。したがって、ユーザは、表示中の血圧が正しくないことを把握することができる。また、ユーザは、測定姿勢が崩れた可能性が高いことを認識することができる。その結果、測定姿勢が整えられると、再度、精度の良い血圧測定を行なうことができる。

また、本実施の形態では、１拍ごとに、制御偏差を記憶し、今回の制御偏差と前拍分の制御偏差とを比較することとした。血圧の変動があると、動脈容積の出力も上方にずれて、その後元に戻るということが起き得る。そのため、毎回、前回の制御偏差と比較することで、確実に、動脈容積の急激な変動を初期段階で検出することができる。

しかし、限定的ではなく、たとえば、複数拍ごとに制御偏差の平均値を記憶し、今回の制御偏差と記憶している制御偏差とを比較してもよい。

今回開示された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と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 血圧情報測定装置、１０ 本体部、２０ カフ、２１ 空気袋、３０ エア系、３１ エアチューブ、３２ 圧力センサ、３３ 発振回路、４０ 表示部、４１ 操作部、４１Ａ 電源スイッチ、４１Ｂ 測定スイッチ、４１Ｃ 停止スイッチ、４１Ｄ メモリスイッチ、４２ メモリ部、４３ フラッシュメモリ、４４ 電源、４５ 計時部、４６ インターフェイス部、４７ ブザー、５０ 圧力調整ユニット、５１ ポンプ、５２ 弁、５３ ポンプ駆動回路、５４ 弁駆動回路、７０ 動脈容積センサ、７１ 発光素子、７２ 受光素子、７３ 発光素子駆動回路、７４ 動脈容積検出回路、７５ 動脈容積測定部、１００ ＣＰＵ、１０４ 目標値検出部、１０６ サーボ制御部、１０８ 血圧決定部、１１０ 変動検出部、１１２ 調整処理部、１３２ 記録媒体。

Claims (7)

1. 動脈の容積を検出することにより血圧情報を測定するための血圧情報測定装置であって、
   所定の測定部位に巻き付けるためのカフと、
   前記カフ内の圧力を加圧および減圧により調整するための圧力調整手段と、
   前記カフ内の圧力を表わすカフ圧を検出するための圧力検出手段と、
   前記カフの所定の位置に配置され、前記動脈の容積を示す動脈容積信号を検出するための容積検出手段と、
   前記動脈容積信号に基づいて、制御目標値を検出するための検出処理手段と、
   前記動脈容積信号の値が前記制御目標値に一致するように、前記圧力調整手段のサーボ制御を行なうためのサーボ制御手段と、
   前記サーボ制御の期間中、前記動脈容積信号の急激な変動を初期段階で検出するための変動検出手段とを備え、
   前記変動検出手段は、前記制御目標値を基準とした前記動脈容積信号のレベルを表わす制御偏差が、基準偏差の所定倍率以上となった場合に急激な変動が起きたと判断し、
   前記変動検出手段により急激な変動が検出された場合に、過度な応答のないように前記サーボ制御手段による前記圧力調整手段の制御量を調整するための調整処理手段をさらに備える、血圧情報測定装置。
2. 前記調整処理手段は、前記動脈容積信号の急激な変動が収束するまで、前記制御量の調整を継続する、請求項１に記載の血圧情報測定装置。
3. 前記調整処理手段は、所定期間、前記制御偏差が、適正ゲインにて前記サーボ制御を行なう前における初期制御偏差の所定倍率未満となった場合に、急激な変動は収束したと判断する、請求項２に記載の血圧情報測定装置。
4. 前記検出処理手段は、さらに、前記サーボ制御での基準のカフ圧を表わす初期カフ圧を検出し、
   前記初期制御偏差は、制御ゲインが前記適正ゲインよりも低い初期値であり、かつ、カフ圧が前記初期カフ圧に設定された場合における前記制御偏差を表わす、請求項３に記載の血圧情報測定装置。
5. 前記調整処理手段は、制御ゲインを前記初期値に設定することにより、前記圧力調整手段の制御量を調整する、請求項４に記載の血圧情報測定装置。
6. 前記調整処理手段は、カフ圧を前記初期カフ圧に設定することにより、前記圧力調整手段の制御量を調整する、請求項４に記載の血圧情報測定装置。
7. 前記基準偏差は、１拍以上前の前記制御偏差であることが予め定められる、請求項１〜６のいずれかに記載の血圧情報測定装置。

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