JP6136111B2 - 血圧測定装置 - Google Patents

Description

本発明は血圧測定装置に関し、特に、被測定者がカフを手動で測定部位に巻付ける血圧測定装置に関する。

血圧は循環器系疾患を解析する指標の一つであり、血圧に基づいてリスク解析を行うことは、例えば脳卒中や心不全や心筋梗塞などの心血管系の疾患の予防に有効である。従来は通院時や健康診断時などの医療機関で測定される血圧（随時血圧）により診断が行われていた。しかしながら近年の研究により、家庭で測定する血圧（家庭血圧）が随時血圧より循環器系疾患の診断に有用であることが判明してきた。それに伴い、家庭で使用する血圧計が普及している。

家庭向けの血圧計の多くがオシロメトリック法による血圧測定方法を採用している。オシロメトリック法による血圧測定は、カフを上腕などの測定部位に巻付け、カフの内圧（カフ圧）を収縮期血圧より所定圧（例えば３０ｍｍＨｇ）だけ高く加圧し、その後、徐々にまたは段階的にカフ圧を減圧していく。この減圧過程における動脈の容積変化をカフ圧に重畳した圧変化（脈波振幅）として検出し、この脈波振幅の変化より収縮期血圧および拡張期血圧を決定する方法である。オシロメトリック法では、カフ圧の加圧過程において発生する脈波振幅を検出して血圧を測定することも可能である。

手動でカフを測定部位に巻く血圧測定装置の場合には、正確に血圧測定するためには、測定部位にカフを適切に巻く必要がある。そのため、カフの巻付強度を判定する方法が、たとえば特許文献１（特開２００８−１８８１９７号公報）および特許文献２（ＷＯ２０１０／０８９９１７号公報）に示される。

特許文献１の方法は、カフを測定部位に巻き付け、血圧測定を開始したあとのカフ圧の変化量によってカフの装着状態を判定し、カフの装着状態の良否を判定する基準値を電源電圧（電池電圧）により最適化している。

特開２００８−１８８１９７号公報 ＷＯ２０１０／０８９９１７号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、血圧測定中のカフ圧の変化はカフの装着状態の他に、測定部位のサイズ（周囲長）や質（筋肉質や脂肪質など）、カフの種類（サイズなど）、周囲環境（室温など）によって大きく変化するため、これらの要因を考慮せずに設定されている基準値では正確に装着状態を検出することが困難であるとの課題が残る。

特許文献２の方法は、カフ内の圧力変化を加圧/減圧時間から算出し、一定のカフ内の圧力変化に要した時間から、測定部位のサイズ等を推定することで、上記の課題を解決している。

このように特許文献２の方法はカフコンプライアンス量から推定するが、測定部位の肉質およびカフ装着状態によってはカフ圧が高くなるとカフコンプライアンス量の差異が小さくなり、その場合には、測定部位のサイズや質を推定することが困難であり、また正しくカフの巻き具合を判定することが困難になる。なお、カフコンプライアンス量とは、１ｍｍＨｇあたり加圧するのに必要なカフ内に送込む空気容量を示す。

それゆえに本発明の目的は、カフ内の容量の変化に依存せずにカフの巻付け状態を判定する血圧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測定装置は、被測定者の測定部位の周囲に巻付けられるカフのカフ圧から血圧値を決定する血圧測定装置であって、電圧が印加されることによりカフ内の流体量を可変に調整するための調整手段と、カフ圧を検出するための圧力検出手段と、調整手段に印加される電圧を可変に制御するための制御手段と、調整手段に印加される電圧値を検出するための電圧検出手段と、カフ内の流体量を可変に調整する調整過程において、測定部位の周囲に巻付けられたカフから検出されるカフ圧の変化と、当該カフ圧の変化に伴って検出される電圧値変化とに従う圧力−電圧変化関係から、カフが巻付けられた測定部位の周囲長を検出するための周囲長検出手段と、を備える。

本発明によれば、カフ内の容量の変化に依存せずにカフの巻付け状態を判定する。

本実施の形態に係る血圧測定装置の外観斜視図である。 本実施の形態に係る血圧測定装置１のハードウェア構成を表わすブロック図である。 本実施の形態に係る血圧測定装置の機能構成を示す機能ブロック図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、本実施の形態に係るテーブルの構成図である。 本実施の形態に係る血圧測定時のカフ圧変化を模式的に示す図である。 本実施の形態に係るカフ圧の変化に従うポンプ電圧の変化を模式的に示す図である。 本実施の形態に係るカフ圧の変化に従うポンプ電圧の変化を模式的に示す図である。 本実施の形態に係る処理フローチャートである。 本実施の形態に係る処理フローチャートの変形例を説明するための図である。 本実施の形態における減圧過程で周囲長を検出する手順を説明するための図である。 本実施の形態に係る血圧測定データの記録例を示す図である。 本実施の形態に係る血圧測定結果の表示例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

図１は、本実施の形態に係る血圧測定装置１の外観斜視図である。図１を参照して、血圧測定装置１は、本体部１００と、被測定者の測定部位（たとえば、手首）に手動で巻付けられるカフ４０とを備える。本体部１００はカフ４０に一体的に、または着脱自在に取付けられている。本体部１００の表面には、たとえば液晶等により構成される表示部１２と、ユーザ（被測定者）からの指示を受付けるための操作部１３とが配置されている。操作部１３は、複数のスイッチを含む。

なお、本実施の形態における血圧測定装置１としては、図１に示されるように、本体部１００がカフ４０に取り付けられた形態を例に説明するが、上腕式の血圧計で採用されているような、本体部１００とカフ４０とがエアチューブによって接続される形態のものであってもよい。

図２は、本発実施の形態に係る血圧測定装置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、血圧測定装置１は血圧測定部位に装着されるカフ４０およびエア系を備える。カフ４０は空気袋２０を含む。空気袋２０は、チューブ３００を介して、エア系に接続される。

血圧測定装置１は、さらに表示部１２、操作部１３および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）１０、ＣＰＵ１０に所定の動作をさせるためのプログラムや各種データを記憶するためのメモリ１１、各部に電力を供給するための着脱自在の電池１５、計時動作を行なうためのタイマ１４、および血圧測定装置１が設置されている環境温度を測定する温度センサ１７を含む。メモリ１１は、測定された血圧を記憶するための不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリ）などを含む。不揮発性メモリには、後述する推定部３５により検索されるテーブル４３３、テーブル４３４、およびテーブル４３５が格納される。これらテーブルは、図４で後述する。

操作部１３は、電源をＯＮまたはＯＦＦするための操作を受付ける電源スイッチ、測定開始の操作を受付けるための測定スイッチ、測定停止の指示の操作を受付けるための停止スイッチ、およびユーザ（被測定者）を選択的に指定する操作を受付けるための使用者選択スイッチを有する。操作部１３は、フラッシュメモリに格納された測定血圧などの情報を読出し表示部に表示させる操作を受付けるためのスイッチも有する。

本実施の形態では、血圧測定装置１は複数の被測定者により共用されることから、使用者選択スイッチを備えるが、共用されない場合には使用者選択スイッチは省略されてよい。また、測定スイッチを、電源スイッチと兼用してもよい。その場合には、測定スイッチは省略することができる。

エア系は、空気袋２０内の圧力（以下、カフ圧という）を検出するための圧力センサ２１、カフ圧を加圧するために、空気袋２０に空気を供給するためのポンプ２６、および空気袋２０の空気を排出または封入するために開閉される排気弁２４を含む。血圧測定装置１は、エア系に関連して、増幅器２２およびＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換器２３、ポンプ駆動回路２７、および排気弁駆動回路２５を含む。ここでは、ポンプ２６、排気弁２４、ポンプ駆動回路２７および排気弁駆動回路２５などは、カフ圧を調整するための調整部に相当する。ポンプ２６は、本実施の形態ではロータリーポンプを想定するが、ポンプの種類は、ロータリーポンプに限定されない。

血圧測定において正確に脈波振幅を検出するためには、ポンプ２６または排気弁２４によりカフ圧を一定速度で、加圧または減圧する必要がある。具体的には、等速加圧制御、または等速減圧制御では平均速度と目標速度との差に基づいて、平均速度が目標速度となるようにポンプ２６または排気弁２４を駆動するための駆動電圧をフィードバック制御する。

ポンプ駆動回路２７は、ＣＰＵ１０からの制御信号に基づき、駆動電圧信号２７３を生成し出力する。駆動電圧信号２７３はポンプ２６に印加する駆動電圧（以下、ポンプ電圧という）を示す。

排気弁駆動回路２５は、ＣＰＵ１０から与えられる制御信号に基づいて排気弁２４を制御する。

電池１５に関連してＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換器１６を備える。Ａ／Ｄ変換器１６は電池１５の電池電圧（電池１５の端子間の電圧）を入力しデジタルデータに変換して、電池電圧値を指す電圧信号５１３をＣＰＵ１０に出力する。電池１５は、乾電池などの充電不可能な１次電池、または充電可能な２次電池を適用することができる。したがって、ＣＰＵ１０は、検出する電池電圧の範囲内で各部を駆動することができる。

圧力センサ２１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。
圧力センサ２１は、カフ圧に応じた信号を増幅器２２に出力する。増幅器２２は、圧力センサ２１から入力した信号を増幅し、増幅後の信号をＡ／Ｄ変換器２３に出力する。Ａ／Ｄ変換器２３は、増幅器２２から入力した増幅後の信号（アナログ信号）を、デジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号をＣＰＵ１０に出力する。これにより、ＣＰＵ１０は、カフ圧を検出する。ＣＰＵ１０は、Ａ／Ｄ変換器２３から得られる信号を圧力に変換することによってカフ圧を検知する。

なお、ここではカフ４０に供給される流体は空気としているが、これに限定されるものではなく、例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）
図３は、本実施の形態に係る血圧測定装置１の機能構成を示す機能ブロック図である。図３の機能構成は、ＣＰＵ１０が有する機能と、その周辺部を用いて示される。

図３を参照して、ＣＰＵ１０は、操作部１３を介したユーザの操作を受付けるための操作受付部３０、Ａ／Ｄ変換器２３からの圧力信号を入力する脈波検出部３１および圧力検出部３２、ポンプ駆動回路２７と排気弁駆動回路２５とに制御信号を出力する駆動制御部３３、オシロメトリック法に従って血圧値を決定する血圧決定部３４、メモリ１１のデータを読み書き（アクセス）するためのアクセス部３６、表示部１２の表示を制御する出力部３７、および推定部３５を備える。

推定部３５は、カフ４０が巻付けられた測定部位の周囲長を検出（推定）する周囲長検出部３５１および測定部位に対するカフ４０の巻付強度を検出（推定）する巻付強度検出部３５２、および調整部に印加される電圧の検出電圧値を補正した後に、補正後の電圧値を出力する補正部３５３を含む。なお、電圧補正部３５３による補正は、検出電圧値を所定の条件に従って可変に変更することを示す。

駆動制御部３３は、血圧測定中に排気弁駆動回路２５およびポンプ駆動回路２７を制御することにより、加圧速度目標に従ってカフ圧を加圧・減圧させるための機能を有する。駆動制御部３３は、カフ圧を調整するために、排気弁駆動回路２５およびポンプ駆動回路２７に制御信号を送信する。具体的には、カフ圧を加圧し、または減圧するための制御信号を出力する。取分け、制御信号は、後述するフィードバック制御に従って出力される。

脈波検出部３１は、Ａ／Ｄ変換器２３からの圧力信号に重畳される動脈の容積変化を表す脈波信号を、フィルタ回路を用いて検出する。圧力検出部３２は、カフ圧を検出するために、Ａ／Ｄ変換器２３からの圧力信号を圧力値に変換し、出力する。

血圧決定部３４は、オシロメトリック式に従い血圧を決定する。具体的には、血圧測定時に圧力検出部３２から入力するカフ圧と、脈波検出部３１により検出された脈波とを用いて、脈波振幅の推移とカフ圧とに基づき血圧を決定する。例えば、脈波振幅の最大値に対応するカフ圧を平均血圧、また脈波振幅の最大値の５０％に相当する高カフ圧側の脈波振幅に対応するカフ圧を収縮期血圧、また脈波振幅の最大値の７０％に相当する低カフ圧側の脈波振幅に対応するカフ圧を拡張期血圧と決定する。また、脈拍数を、脈波信号を用いて公知の手順に従って算出する。取得された血圧値および脈拍数の測定データは、出力部３７を介して表示部１２に表示され、または、アクセス部３６を介してメモリ１１に格納される。表示または格納される測定データには、タイマ１４から入力した測定時間、検出される巻付強度または周囲長が含まれてよい。

（巻付強度の検出）
カフ４０は、図１のように略長方形の形状を有した帯状の袋であり、袋内に空気袋２０が内蔵される。測定部位に巻付ける場合には、カフ４０の長手方向に延びる辺を測定部位の周囲（腕周）に沿わせるようにして巻付ける。巻付けが完了した状態では、カフ４０は測定部位の周囲に沿った円筒状の形状を取る。この状態でカフ４０が測定部位に適度に巻付けられている場合には、腕周長とこの円筒の断面の円周の長さはほぼ等しくなり、測定部位に対する与圧は血圧測定のための適正レベルである‘ぴったり’巻きの状態となる。一方、腕周長に対して円周の長さが短い場合にはカフ４０が測定部位にきつめに巻かれて測定部位に対する与圧は適性レベルよりも高めである‘きつ’巻きの状態となる。逆に、長い場合にはカフ４０が測定部位にゆるく巻かれて測定部位に対する与圧は適性レベルよりも低い‘ゆる’巻きの状態となる。

このような‘きつ’巻きおよび‘ゆる’巻きの状態で血圧測定を開始した場合には、測定部位の動脈に対して適切な加圧をすることができず、血圧測定の精度は得られない。したがって、測定精度を得るためには、測定部位の動脈に対してカフ４０の内圧により適度に加圧することが可能な‘ぴったり’巻きであることが要求される。

＜巻付強度の検出の原理＞
本実施の形態では、出願人による特許文献２に記載の方法を用いて巻付強度が検出される。つまり、測定部位に被測定者が手動で巻付けたカフ４０のカフ圧と、カフ４０の空気袋２０内へ供給する流体（本実施の形態では、空気）の容積変化に基づきi）カフ圧が、大気圧Ｐ１１から圧力Ｐ２２になるまでに必要な流体容積ΔＶ１２と、ii）カフ圧が、圧力Ｐ２２から圧力Ｐ３３になるまでに必要な流体容積ΔＶ２３とを検出し、iii）流体容積ΔＶ１２とΔＶ２３の変化率を算出する、ことによって、カフ４０の測定部位に対する巻付強度を検出する。

ここでは、カフ圧を加圧する過程で求められるカフ圧−容積変化関係を用いているが、減圧する過程で求められるカフ圧−容積変化関係を用いて巻付強度を検出することもできる。

まず、上述の大気圧Ｐ１１から圧力Ｐ２２までの時間経過に従うカフ圧−容積変化関係と、圧力Ｐ２２から圧力Ｐ３３までの時間経過に従うカフ圧−容積変化関係の検出について述べる。

測定部位にカフ４０が巻付けられている状態で、ポンプ２６を加圧開始からの所定期間（図５の区間（Ａ））で単位時間当たり一定の吐出流量となるように駆動してカフ圧を加圧する。この加圧期間においては、排気弁２４によりカフ４０内には流体が閉じ込められた状態となる。この状態でカフ圧の変化（圧力Ｐ１１から圧力Ｐ２２への変化、または、圧力Ｐ２２から圧力Ｐ３３への変化）に要するタイマ１４を用いた経過時間の計時がカフ４０の容積を検出する容積検出部に相当する。

‘ぴったり’巻きであれば、カフ圧は、加圧の開始から一定の傾きをもって増加する。それに対し、‘きつ’巻きであれば加圧開始後、急激にカフ圧は上昇し、その後一定の傾きで上昇する。また、‘ゆる’巻きである場合には、加圧開始後、カフ圧が上昇を開始するまでの時間は長くなり、上昇を開始した後は、一定の傾きで上昇する。

つまり‘ぴったり’巻きである場合には、加圧時間に拘らず、カフ４０（空気袋２０）の容積のみに基づいた一定の圧力容積変化ΔＰ／ΔＶとなる。これに対し‘キツ’巻きの場合には、加圧開始直後は一定であるが、その後圧力容積変化ΔＰ／ΔＶの値は急激に小さくなり、その後、一定を維持する。これに対し、‘ゆる’巻きの場合には、加圧開始後からある一定時間は圧力容積変化ΔＰ／ΔＶの値はほとんど変化せず、ある時点で一気に増加すると、その後はほぼ一定の値をとり続ける。これらの特性を示すデータはメモリ１１に予め格納されており、巻付強度検出部３５２は上述の容積検出部を有し、脈波による血圧測定がされる前の区間（Ａ）で、容積検出部を用いて検出する圧力容積変化ΔＰ／ΔＶ値の変化を、メモリ１１の変化特性データを照合し、照合結果に基づき巻付強度を推定（検出）する。

なお、巻付強度は、被測定者が操作部１３を操作して入力することで取得されるとしてもよい。または、メモリ１１に格納されている被測定者の巻付強度の履歴から、ＣＰＵ１０が最頻値である巻付強度を読出すことで取得されるとしてもよい。

（ポンプ２６のフィードバック制御）
オシロメトリック式に従って血圧測定する場合には、測定精度を得るために、カフ圧を一定の加圧速度目標で加圧しなければならない。つまり、血圧測定開始時に駆動制御部３３は、加圧目標値に基づいた電圧を示す制御信号を生成しポンプ駆動回路２７に出力する。これにより、ポンプ駆動回路２７は、加圧目標値に従ってポンプ２６を駆動するための駆動電圧信号２７３を生成しポンプ２６に出力する。

初期の加圧速度目標に従って加圧開始後、駆動制御部３３は、圧力検出部３２から入力するカフ圧に基づきカフ圧の加圧速度を算出し、算出した加圧速度と、現在の加圧速度目標とを比較し、比較結果に従う両者の差に基づく電圧を示す制御信号を生成し、ポンプ駆動回路２７に出力する。このように制御信号を用いて、ポンプ２６は、加圧速度が加圧速度目標となるようにフィードバック制御される。

ポンプ２６の吐出流量は、駆動制御部３３から与えられる制御信号が示す電圧に比例する。したがって、上述のフィードバック制御は、駆動制御部３３が出力する制御信号が示す電圧を変更することにより実現することができる。

（加圧過程でのカフ圧とポンプ電圧の変化）
図５は、本発明の実施の形態に係る血圧測定時のカフ圧変化を模式的に示す図である。図６は、図５に関連してカフ圧Ｐｃの変化に従うポンプ電圧の変化を模式的に示す図である。

加圧過程で血圧測定する場合にカフ圧制御方法について説明する。図５を参照して、測定期間は（Ａ）急速加圧区間、（Ｂ）等速加圧区間、および（Ｃ）急速排気区間の３つの区間に分けられる。

（Ａ）急速加圧区間は、測定開始（加圧開始）からカフ圧が所定値Ｐ１となるまでの間。

（Ｂ）等速加圧区間は、カフ圧Ｐ１〜血圧算出終了までの間。
（Ｃ）急速排気区間は、血圧算出終了〜排気完了までの間。

図５の所定値Ｐ１は、等速加圧による一定速度加圧（脈波検出）を開始するためのカフ圧値であり、被測定者について想定される最も低い拡張期血圧（最低血圧）より十分に低い値に設定する。また、区間（Ｂ）は等速加圧開始からカフ圧が所定値Ｐ２となるまでの区間（１）、その後の初めて脈波検出がされる直前から直後の区間（２）、その後のカフ圧Ｐｃが加圧目標となるまでにおいて脈波が検出される区間（３）を含む。ここでは、所定値Ｐ２は実験などのデータから設定する。また、加圧目標は、被測定者の収縮期血圧（最高血圧）＋αｍｍＨｇ（ただし、α＞０）に設定する。

図５では、被測定者は、十分に排気がされたカフ４０を測定部位に巻き付けて加圧の開始操作をする。加圧開始時には排気弁２４は閉じている。加圧開始後の区間（Ａ）ではポンプ２６に一定電圧Ｖ１を示す駆動電圧信号２７３が印加される。これによりカフ圧Ｐｃは所定値Ｐ１まで急上昇する。その後の区間（Ｂ）では目標加圧速度（単位：ｍｍＨｇ/ｓｅｃ）で等速加圧できるようにポンプ電圧が可変制御される。等速加圧は上述のフィードバック制御によってカフ圧Ｐｃが加圧目標を示すまで継続する。その後の区間（Ｃ）ではポンプ２６は停止し、排気弁２４により、チューブ３００を介し空気袋２０から急速排気（カフ圧の急速減圧）される。

まず、区間（Ａ）では、巻付強度検出部３５２により巻付強度を検出する。カフ圧Ｐｃが圧力Ｐ１を示して区間（Ａ）が終了すると、推定部３５は、メモリ１１のテーブル４３３を、区間（Ａ）の所要時間に基づき検索することにより、等速加圧開始時の電圧Ｖｘ（またはＸｙ）を決定する。また、巻付強度により当該所要時間は異なるから、間接的には、電圧Ｖｘ（またはＸｙ）は巻付強度から決定することもできる。

図４（Ａ）を参照し、テーブル４３３は実験による取得したデータであって、所要時間３３Ａと、所要時間３３Ａのそれぞれに対応して、等速加圧開始時の電圧３３Ｂおよび巻付強度３３Ｃが格納される。推定部３５は区間（Ａ）で検出された所要時間または巻付強度に基づきテーブル４３３を検索することにより、対応する電圧３３Ｂを読出す。ＣＰＵ１０の駆動制御部３３は、電圧３３Ｂの電圧値を示す制御信号を生成し、ポンプ駆動回路２７に出力する。

これにより、区間（Ｂ）の等速加圧開始時にポンプ２６に印加する駆動電圧信号２７３が生成されて、ポンプ電圧が決定する。

なお、テーブル４３３から決定される等速加圧開始時の電圧３３Ｂが示すポンプ電圧Ｖｘ（Ｖｙ）は、ポンプ２６の上限駆動電圧（定格値）と区間（Ｂ）の所要時間（周囲長が違っても一定時間となるような所要時間を示す）と予め定めた等速加圧速度（単位：ｍｍＨｇ／ｓｅｃ）とに基づき、経験的に決められた値とされる。

等速加圧開始時のポンプ電圧が決定し、上記のフィードバック制御のもとで等速加圧が開始される。

（周囲長の検出）
本実施の形態では、カフ圧に依存するカフ容量よりもポンプ電圧の方の変化が顕著であることに着目し、周囲長検出のためにポンプ電圧を参照する。

図６には、発明者らの実験により取得された、区間（Ｂ）における上記の圧力−電圧変化関係が模式的にグラフで示される。グラフの横軸にはカフ圧Ｐｃがとられ、縦軸にはポンプ電圧がとられる。図６では、巻付強度が“ぴったり”巻きであるときの周囲長（太い、細い）別の圧力−電圧変化関係のグラフを例示する。

周囲長検出部３５１は、区間（Ｂ）の等速加圧過程において周囲長を検出する。ここでは、同じ巻付強度であっても、周囲長に依存して空気袋２０中の空気容量は異なることから、区間（Ｂ）におけるカフ圧変化に従うポンプ電圧の変化も周囲長で相違する。つまり、図６に示すように、同じ巻付強度であっても、周囲長が異なればカフ圧Ｐｃが所定値Ｐ２を示す時のポンプ電圧は異なる。この点に着目して、周囲長を検出する。

具体的には、周囲長検出部３５１は、区間（Ｂ）において検出されるカフ圧の変化と、当該カフ圧の変化に伴って検出されるポンプ電圧値の変化とに従った圧力−電圧変化関係から、カフ４０が巻付けられた測定部位の周囲長を検出する。

メモリ１１には、周囲長を検出するために参照される巻付強度毎のテーブル４３５が予め格納される。メモリ１１の各テーブル４３５のデータは予め実験による取得される。テーブル４３５は、カフ圧Ｐｃが所定値Ｐ２を示すとき検出されるポンプ電圧３５Ａのデータと、周囲長３５Ｂのデータとを対応づけて格納する。

動作において、周囲長検出部３５１は、区間（Ａ）で検出された巻付強度（ぴったり巻き、ゆる巻き、きつ巻き）に基づき、メモリ１１から対応するテーブル４３５を抽出する。そして、抽出したテーブル４３５を、カフ圧Ｐｃが所定値Ｐ２を示すときに検出されたポンプ電圧に基づき検索することにより、当該検出ポンプ電圧に該当するポンプ電圧３５Ａに対応した周囲長３５Ｂをテーブル４３５から読出す。これにより、周囲長が検出される。

他の検出方法として、図６に示すグラフの傾き、すなわち（（Ｖα−Ｖｘ）／（Ｐ２−Ｐ１））の値と、（（Ｖβ−Ｖｙ）／（Ｐ２−Ｐ１））の値を算出し、算出した傾きから検出するとしてもよい。具体的には、巻付強度毎の傾きを登録したテーブルをメモリ１１に格納しておく。各テーブルには、当該巻付強度の場合における周囲長別に、傾き値が予め登録される。検出した傾きに基づきテーブルを検索することにより、対応する周囲長をテーブルから読出す。なお、これらテーブルのデータも、予め実験により取得される。

（温度によるポンプ電圧の調整）
検出されるポンプ電圧は、ポンプ２６の、より特定的にはポンプ２６の構成要素の温度特性に基づき補正する、すなわち可変に変更するようにしてもよい。

ここで、ポンプ２６がロータリーポンプである場合には、ポンプ２６は構成要素として、チューブ３００に連通する空気吐出口および外部からの空気の吸込口が形成された空気室（チャンバ）と、空気室内に設置されて駆動電圧信号２７３によって回転するロータとを含む。空気室内でロータが回転することにより空気は吸込口から吐出口へ押し出され、チューブ３００を経由してカフ４０へ送出される。その結果、カフ圧は上昇する。

しかしながら、空気室およびロータのなどの部品材料は周囲の環境温度に依存して膨張するから、ポンプ電圧を環境温度に従って変更する必要がある。つまり、これら部品が膨張すると、ポンプ２６に印加されるポンプ電圧が同じであったとしても、吐出口から送出される空気容量が異なることになり、その結果、単位時間あたりに空気袋２０内に送り込むことのできる空気容量も変化し、ひいてはカフ圧も変化し、周囲長および巻付強度の正確な検出が困難となる。これを解消するために、本実施の形態では、検出されるポンプ電圧を、ポンプ２６の温度特性に基づき補正する。

ポンプ電圧を補正するために、図４（Ｂ）のテーブル４３４が参照される。図４（Ｂ）を参照して、テーブル４３４には異なる温度３４Ａと、温度３４Ａのそれぞれに対応して補正のための係数３４Ｂが格納される。テーブル４３４のデータは、予め実験により取得される。

推定部３５の電圧補正部３５３は、Ａ／Ｄ変換器２８から入力するポンプ電圧の値に基づきテーブル４３４を検索し、対応する係数３４Ｂを読出す。読出した係数と検出されたポンプ電圧の値とを用いた所定の演算式により、検出ポンプ電圧の値を補正する。

電圧補正部３５３は、このような補正により算出したポンプ電圧の値を周囲長検出部３５１および巻付強度検出部３５２に出力する。周囲長検出部３５１および巻付強度検出部３５２は、電圧補正部３５３から与えられるポンプ電圧を用いて、上述した周囲長および巻付強度を検出する。

これにより、ポンプ２６の温度特性に従って補正されたポンプ電圧を用いることが可能となり、周囲長および巻付強度をより正確に検出することが可能になる。

（ポンプの個体差によるポンプ電圧調整）
カフ圧が同じ値を示す場合であっても、ポンプ電圧はポンプ２６の、より特定的にはポンプ２６の構成要素が有する個体差に依る特性によってばらつくことから、本実施の形態では、検出されたポンプ電圧を当該個体差に従って可変に変更する。

ここでは、個体差による特性を示す値の１つとして、空気室の容積に着目する。同じポンプ電圧が印加されている場合であっても、空気室の容積が異なればカフ４０に送出される空気容量は相違する。したがって、等速加圧においては、カフ圧Ｐｃが所定値Ｐ２を示すときに検出されるポンプ電圧は、空気室の容積の差に起因して相違することになる。したがって、電圧補正部３５３では、検出されたポンプ電圧を当該容積差に基づき可変に変更し、変更後の（補正された）ポンプ電圧値を周囲長検出部３５１に出力する。

図７では、図６のグラフに空気室の容積の相違に従うグラフＬ１とＬ２を追加して示す。区間（Ｂ）の等速加圧過程においては上記の容積差により図７の一点鎖線のグラフＬ１（またはＬ２）が検出される。電圧補正部３５３は、グラフＬ１（またはＬ２）を実線のグラフに近似させるように、検出されるポンプ電圧を補正する。この補正のために、補正係数Ｒを用いる。

つまり、図４（Ｃ）のテーブル４３５の値を取得するために用いたポンプについて基準カフ圧Ｐ３が検出されるときに検出されるポンプ電圧（以下、基準電圧という）を予め実験により取得し、メモリ１１に格納しておく。ここで、基準カフ圧Ｐ３は（Ｐ１＜Ｐ３＜Ｐ２）の条件を満たす値である。したがって、等速加圧過程において補正係数Ｒを、（基準カフ圧Ｐ３における検出ポンプ電圧／基準電圧）の式で算出することができる。

電圧補正部３５３は、等速加圧過程においてカフ圧Ｐｃが所定値Ｐ２を示すときに検出されるポンプ電圧Ｖを入力すると、（ポンプ電圧Ｖ×Ｒ）の式により検出ポンプ電圧を補正し、補正後のポンプ電圧値を周囲長検出部３５１に出力する。したがって、周囲長検出部３５１は、テーブル４３５を補正後のポンプ電圧値により検索することができるから、ポンプ２６の個体差の特性（空気室の容積の相違）に依らない周囲長を検出することができる。なお、ポンプ２６の個体差に依る特性値は、空気室の容積に限定されるものではない。

（フローチャート）
図８には、本実施の形態に係る血圧測定のための処理フローチャートが示される。このフローチャートに従う処理は、予めプログラムとして、メモリ１１の所定記憶領域に格納されており、ＣＰＵ１０がプログラムをメモリ１１から読出し実行することにより、血圧測定処理が実現される。

なお、測定に際して、被測定者は予め測定部位にカフ４０を、手動で巻付けているものと想定する。

被測定者が、スイッチを操作して測定開始を指示すると、初期化処理が行なわれる（ステップＳ２０２）。これにより、カフ４０の空気袋２０内の空気は排気されて、カフ圧は、ほぼ大気圧に等しくなる。

続いて、排気弁２４が閉じられた後にポンプ２６が駆動されることで、区間（Ａ）の加圧が開始される。区間（Ａ）では、巻付強度検出部３５２により、上述のように巻付強度が検出される（ステップＳ２０４）。

巻付強度検出処理が終了すると、巻付強度の検出結果は、メモリアクセス部１５０を介してメモリ１１の所定の記憶領域に一時的に格納される（ステップＳ２０６）。一時的に格納された巻付強度の検出結果は、後述の血圧測定結果と関連付けて、メモリ１１に格納されるとしてもよい。

区間（Ａ）を経て、区間（Ｂ）の等速加圧過程では、周囲長検出部３５１により上述した手順で周囲長が検出され（ステップＳ２１２）、検出結果の表示部１２による表示（ステップＳ２１３）および血圧決定部３４により血圧測定がされる（ステップＳ２１４）。血圧測定の結果（収縮期血圧、拡張期血圧および脈拍数など）は、タイマ１４からの測定時間データと関連付けてメモリ１１に格納される。血圧測定が完了すると、一連の処理は終了する。なお、測定結果は表示部１２により表示され、血圧測定時に検出された巻付強度および周囲長も表示されて、被測定者に報知するとしてもよい。

（フローチャートの変形例）
図８のフローチャートは、ステップ２０４において検出された巻付強度によらず血圧測定（ステップ２１４）を実行するものであるが、“ぴったり巻き”と検出されたときにのみ血圧測定を実行するように変更してもよい。図９には、このように変更する場合に図８のフローチャートに追加されるべき処理が示される。

図９を参照して、“ぴったり巻き”と検出されたときにのみ血圧測定を実行する場合には、検出された巻付強度をメモリ１１に格納すると（ステップ２０６）、当該巻付強度を表示部１２に表示する（ステップ２０８）。表示を確認した被測定者は、カフ４０の測定部位に対する巻付け直しを行うことにより、“ゆるい”と確認した場合にはきつめに、また“きつい”と確認した場合にはゆるめに巻付け直すことで、ぴったり巻きにすることができる。なお、“ぴったり”と確認した場合には被測定者は巻付け直しをしないと想定する。

ＣＰＵ１０は、巻付強度検出部３５２の出力から、“ゆるい”または“きつい”と検出されたと判定すると（ステップＳ２１０でＮＯ）、ポンプ２６を停止して排気弁２４を開くことで、カフ４０内の空気袋２０の空気をすべて排気する（ステップＳ２１５）。これにより、血圧測定は中止（強制的に終了）する。ユーザは巻付け直しをスムーズに行うことができる。

ユーザは、巻付け直した場合には、再度、操作部１３の測定開始のスイッチを操作する。ＣＰＵ１００は、操作受付部３０の出力から測定開始スイッチがユーザにより操作されるか否かを判定する（ステップＳ２１６）。

スイッチが操作されたと判定すると（ステップＳ２１６でＹＥＳ）、血圧測定を開始するために、処理はステップＳ２０４に戻り、巻付強度検出処理（ステップＳ２０４）が同様に行われる。スイッチが操作されたと判定されないと（ステップＳ２１６でＮＯ）、血圧測定は行なわれずに一連の処理は終了する。

（減圧過程における周囲長検出）
上述では加圧過程で周囲長を検出したが、カフ圧の減圧過程で周囲長を検出するようにしてもよい。図１０は、本実施の形態における減圧過程で周囲長を検出する手順を説明するための図である。まず、排気弁２４の駆動方法について説明する。

・排気弁の駆動方法
排気弁駆動回路２５は、駆動制御部３３からの制御信号に基づいて排気弁２４の開閉動作を電磁誘導により制御する。排気弁２４は樹脂材料からなる弁体を有する。弁体は、チューブ３００に連通する排気弁２４側の開口部に位置する。排気弁駆動回路２５は、駆動制御部３３からの制御信号が示す電圧（以下、バルブ制御電圧という）に従って、排気弁２４を電磁力により自在に移動させる。排気弁２４の移動に連動して弁体が移動することにより、開口部から排気される空気量が調節される。

具体的には、駆動制御部３３は、上記したポンプ２６のフィードバック制御と同様にして、減圧速度が予め定めた目標速度となるようなバルブ制御電圧を決定し、排気弁駆動回路２５に制御信号を出力する。排気弁駆動回路２５は、駆動制御部３３からのバルブ制御電圧に従に従い電磁力を発生させる。排気弁２４は電磁力により自在に移動し、排気弁２４の移動に連動して弁体が、開口部側に近づく／離れるように移動し、当該移動により排気弁２４側から開口部への送圧量が可変に調整される。これにより、空気袋２０から開口部を介し排気される空気量が調節されて減圧速度が可変に変更される。

ここでは、排気弁２４は、高いバルブ制御電圧が印加されるほど上記の開口部への送圧量が多くなるように移動し、開口部からの排気量を少なくするように動作する。つまり、開口部が閉じられるように動作する。

このように、開口部に対する弁体の移動を制御することで減圧過程が実施される。また、減圧過程では、弁体を開口部から十分に離れるように移動させることで急速排気が実施される。なお、上述した加圧過程では弁体が開口部に当接した全閉状態となる。

図１０は、ぴったり巻きである場合の減圧過程におけるカフ圧変化とバルブ制御電圧の変化との関係を示すグラフである。グラフの縦軸には、バルブ制御電圧がとられ、横軸にはカフ圧Ｐｃがとられている。

図１０を参照して、カフ圧Ｐｃが加圧目標まで達したことが判定されると、駆動制御部３３はポンプ２６を停止し、且つ排気弁駆動回路２５に予め定めたバルブ制御電圧を印加し排気を開始させる。

動作において、ＣＰＵ１０は、予め定めたバルブ制御電圧が排気弁２４に印加されることで、圧力検出部３２からの出力に基づきカフ圧Ｐｃが加圧目標から、たとえばκ１（κ１＞０）ｍｍＨｇだけ減圧したと判定したとき、タイマ１４が計測する当該減圧のための所要時間に基づき、等速減圧開始時のバルブ制御電圧Ｖｐを決定する。バルブ制御電圧Ｖｐは、加圧過程のためのテーブル４３３と同様のテーブルを検索することで決定することができる。

等速減圧開始時のバルブ制御電圧Ｖｐが決定すると、等速減圧が開始される。つまり、目標速度の等速でカフ圧Ｐｃが減圧されるようにバルブ制御電圧がフィードバック制御により可変に変更される。等速減圧過程において、カフ圧Ｐｃが所定値Ｐ２ａ（たとえば、加圧目標からκ２（κ＞０）ｍｍＨｇだけ減圧された値）を示す時に、排気弁駆動回路２５に印加されているバルブ制御電圧Ｖｑと、予め定めたカフ圧変化（κ１（ｍｍＨｇ）〜κ２（ｍｍＨｇ））と当該カフ圧変化に従うバルブ制御電圧の変化（Ｖｐ−Ｖｑ）とによるカフ圧−電圧の関係から周囲長を推定する。この周囲長の推定においても、テーブル４３５に準じたテーブルをメモリ１１に予め格納しておき、このテーブルを検索することで周囲長を検出することができる。

図１０では、ぴったり巻きのもとで、周囲長が“細い”および“太い”のそれぞれのケースで、カフ圧−電圧の関係が示される。周囲長が太い場合には、巻付けられた状態で空気袋２０の容積は細い場合に比較して大きくなる。そのため、細い場合と同じ速度で減圧しようとすれば、太い方が開口部への送圧量をより少なくして排気量を多くすることになる。したがって、周囲長が細い場合と太い場合とでは、バルブ制御電圧は太い場合の方が速く低下する（図１０参照）。したがって、周囲長検出部３５１は、圧力検出部３２が検出するカフ圧と駆動制御部３３が決定するバルブ制御電圧とから、メモリ１１を利用して図１０のグラフのデータを取得し、取得したグラフの傾きから周囲長を推定することができる。

また、排気弁２４の弁体は樹脂材料であるから、血圧測定装置１の周囲の環境温度により膨張の程度が異なる。したがって、排気弁２４についても、ポンプ２６で適用した温度によるバルブ制御電圧を補正する。

上述の本実施の形態では、血圧測定を、等速加圧過程で実施するとしたが、等速加圧過程に代替して上記の等速減圧過程で行うようにしてもよい。

また、本実施の形態は、ポンプ電圧およびバルブ制御電圧をテーブルを検索することによる取得したが、予め定めた演算式から算出するようにしてもよい。

（測定データの格納例）
図１１は、本実施の形態に係る血圧測定に関するデータを記録するためのメモリ１１のテーブル３９４を示す図である、図１１を参照して、テーブル３９４は、血圧測定のデータをレコード単位で格納する。各レコードは、当該レコードを一意に識別するためのＩＤ(identification）のデータ３９Ｅ、被測定者（使用者）を識別するデータ３９Ｆ、測定の日時のデータ３９Ｇ、血圧値（収縮期血圧データＳＢＰと拡張期血圧データＤＢＰ）および脈拍数データＰＬＳを含むデータ３９Ｈ、測定部位におけるカフ４０の装着状態、すなわち巻付強度を示すデータ３９Ｉおよび測定条件のデータ３９Ｊを含む。データ３９Ｊが示す測定条件は、対応のデータ３９Ｈの血圧測定時にカフ４０が巻付けられた測定部位の周囲長を示す。周囲長は“Ｌ”と“Ｍ”のいずれかで指示される。“Ｌ”は周囲長が比較的長いことを指す。ここでは、Ｍ＜Ｌの関係を有する。

テーブル３９４における血圧測定データの記憶の態様は、図１１に示すようなレコード単位には限定されない。血圧が測定される毎に、検出されたデータ３９Ｅ〜３９Ｊが関連付けられて記録される態様であればよい。

（表示例）
図１２は、本実施の形態に係る血圧測定結果の表示例を示す図である。図１２を参照して、表示部１２には出力部３７によって、測定結果として、巻付強度のデータ４０Ｂと、収縮期血圧、拡張期血圧および脈拍数を含むデータ４０Ｃと、周囲長のデータ４０Ｄと、測定日時のデータ、などが同一画面に表示される。図１２ではデータ４０Ｂにより、巻付け強度が適切（“ぴったり”巻き）であったことが「ＧＯＯＤ」の文字によって表示される。また、データ４０Ｄによって、検出された周囲長（サイズＭ、Ｌ）の別が表示される。

このように本実施の形態では、カフ内の容量の変化に依存せずに、カフ圧の調整部であるポンプ２６または排気弁２４のための制御電圧を用いてカフ４０の巻付け状態（巻付強度および周囲長）を検出することができる。

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。

２６ ポンプ、２７ ポンプ駆動回路、３１ 脈波検出部、３２ 圧力検出部、３３ 駆動制御部、３４ 血圧決定部、３５ 推定部、１００ 電子血圧計、２７３ 駆動電圧信号、３５１ 周囲長検出部、３５２ 巻付強度検出部、４３３，４３４，４３５ テーブル。

Claims (9)

1. 被測定者の測定部位の周囲に巻付けられるカフのカフ圧から血圧値を決定する血圧測定装置であって、
   電圧が印加されることによりカフ内の流体量を可変に調整するための調整手段と、
   前記カフ圧を検出するための圧力検出手段と、
   前記調整手段に印加される電圧を可変に制御するための制御手段と、
   前記調整手段に印加される電圧値を検出するための電圧検出手段と、
   カフ内の流体量を予め定められた一定の目標等速度で可変に調整する調整過程において、前記測定部位の周囲に巻付けられたカフから検出されるカフ圧の変化と、当該カフ圧の変化に伴って検出される電圧値変化とに従う圧力−電圧変化関係から、前記カフが巻付けられた測定部位の周囲長を検出するための周囲長検出手段と、を備える、血圧測定装置。
2. 前記測定部位に対する前記カフの巻付強度を取得するための巻付強度取得手段を、さらに備え、
   前記周囲長検出手段は、
   取得された前記巻付強度と前記圧力−電圧変化とから、前記カフが巻付けられた測定部位の周囲長を検出する、請求項１に記載の血圧測定装置。
3. 前記巻付強度取得手段は、
   前記カフの容積を検出するための手段と、
   前記調整過程において、前記周囲長の検出に先だって、前記測定部位の周囲に巻付けられたカフから検出されるカフ圧の変化と、当該カフ圧の変化に伴って検出されるカフの容積変化とから、前記カフの巻付強度を検出する巻付強度検出手段と、を含む、請求項２に記載の血圧測定装置。
4. 前記周囲長検出手段は、カフ内の流体量を可変に調整する調整過程において、前記測定部位の周囲に巻付けられたカフから検出されるカフ圧が予め定めた圧力を示すときに検出される電圧値から、前記カフが巻付けられた測定部位の周囲長を検出する、請求項１または２に記載の血圧測定装置。
5. 前記電圧検出手段が検出する電圧値を、予め定めた条件を用いて可変に変更するための手段をさらに、備え、
   前記圧力−電圧変化関係は、前記変更後の電圧値により示される、請求項１または２に記載の血圧測定装置。
6. 前記予め定めた条件は、前記血圧測定装置の周囲の環境温度を示す、請求項５に記載の血圧測定装置。
7. 前記予め定めた条件は、前記調整手段の個体差による特性値を示す、請求項５に記載の血圧測定装置。
8. 被測定者の測定部位の周囲に巻付けられるカフのカフ圧から血圧値を決定する血圧測定装置であって、
   電圧が印加されることによりカフ内の流体量を可変に調整するための調整手段と、
   前記カフ圧を検出するための圧力検出手段と、
   前記調整手段に印加される電圧を可変に制御するための制御手段と、
   前記調整手段に印加される電圧値を検出するための電圧検出手段と、
   前記調整手段によりカフ内の流体量を予め定められた一定の目標等速度で可変に調整する調整過程において、前記測定部位の周囲に巻付けられたカフから検出されるカフ圧が予め定めた圧力を示すときに検出される電圧値から、前記カフが巻付けられた測定部位の周囲長を検出するための周囲長検出手段と、を備える、血圧測定装置。
9. 前記調整手段は、カフ圧を加圧するためにカフ内に流体を供給する手段を有し、
   前記調整過程は、前記流体を供給する手段により、前記予め定められた一定の目標等速度でカフ内に流体を供給する過程を含む、請求項８に記載の血圧測定装置。

Images