(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管壁上に振動を誘発する誘発手段と、誘発された信号を検出する検出手段と、検出された信号を位相検波する位相検波手段とを有する非観血連続血圧計であって、前記位相検波された信号が複素数平面上で描く円弧の中心点位置のばらつき、および、円弧半径のばらつきをそれぞれ閾値と比較することによって前記信号の異常を検知する信号異常検知手段と、前記信号異常検知手段により信号の異常を検知するための判定パラメータを設定する信号異常判定パラメータ設定手段と、前記信号異常検知手段が信号の異常を検知したことを操作者に報知する信号異常報知手段とを備えることを特徴とする非観血連続血圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用器具の分野において、生体内血管に微弱な振動を与え、血管内を伝搬した振動を検出し、解析することで血圧を連続的に測定する非観血連続血圧測定装置に関し、特に被検体の体動などの外的要因による誤測定を防止することのできる非観血連続血圧測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非観血的かつ連続的に血圧を測定する装置および方法として特表平９-50602４号公報に開示された発明が知られている。これは、血圧の変化に応じて血管の弾性が変化することを利用し、血管中の信号の伝搬速度を検出することで血管の弾性を算出し、その血管の弾性から血圧を推定するものである。
【０００３】
その処理の概要は以下の通りである。被検体の体表から血管を振動させ、血管上を伝搬した振動を検出する。検出した振動をディジタル信号に変換した後、フィルタリング処理、位相検波処理を行い、血圧変動による位相変化を算出し、振動伝搬速度の変化を得る。振動伝搬速度変化は血管弾性の変化を表し、血管の弾性の変化は血圧の変化すなわち動圧を表す。この変化を同一被検体に別に設置したキャリブレーション用の血圧計による最高血圧および最低血圧の測定値でキャリブレーションすることにより、生体内の血圧を非観血的かつ連続的に計測する。
【０００４】
測定された血圧波形は、心電図、呼吸曲線、酸素飽和度の生体情報波形とともに同一のモニタ上に時間掃引されながら表示される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特表平9-506024号公報に開示された発明では、被検体の体動などの外的要因によって、測定された値が実際の血圧値とは異なることがある。このような場合に特表平9-505624号公報に開示された発明では再度キャリブレーションを行う必要があるが、血圧値変動の異常が被検体の容態の変化によるものなのか、被検体の体動などの外的要因によるものなのかを自動的に判定する方法については言及されていない。
【０００６】
本発明は、血圧測定に際して、被検体の体動などの外的要因によって実際の血圧値とは異なる数値が測定された場合に、誤測定が生じたことを自動的に判定して報知することのできる非観血連続血圧測定装置を実現することを目的とする。
【０００７】
また、センサ自身またはその取り付け状態の異常によって実際の血圧値とは異なる数値が測定された場合に、それらの異常を自動的に判定して報知することのできる非観血連続血圧測定装置を実現することを目的とする。
【０００８】
そして、被検体の体動などの外的要因によって実際の血圧値とは異なる数値が測定された場合に、正常な血圧測定値を用いてキャリブレーションを行うことのできる高信頼性かつ高精度の非観血連続血圧測定装置を実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために本発明は、血管壁上に振動を誘発する誘発手段と、誘発された信号を検出する検出手段と、検出された信号を位相検波する位相検波手段を有する非観血連続血圧測定装置において、位相検波された信号が複素数平面上で描く円弧の中心点位置のばらつき、および、円弧半径のばらつきをそれぞれ閾値と比較することによって信号の異常を検知する信号異常検知手段と、この信号異常検知手段により信号の異常を検知するための判定パラメータを設定する信号異常判定パラメータ設定手段と、信号異常検知手段が信号の異常を検知したことを操作者に報知する信号異常報知手段とを備える構成とした。このように構成したことにより、外的要因によって実際の血圧値とは異なる数値が測定された場合に、誤測定が生じたことを自動的に判定して報知することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、血管壁上に振動を誘発する誘発手段と、誘発された信号を検出する検出手段と、検出された信号を位相検波する位相検波手段とを有する非観血連続血圧測定装置であって、前記位相検波された信号が複素数平面上で描く円弧の中心点位置のばらつき（分散値）、および、円弧半径のばらつき（分散値）をそれぞれ閾値と比較することによって前記信号の異常を検知する信号異常検知手段と、前記信号異常検知手段により信号の異常を検知するための判定パラメータを設定する信号異常判定パラメータ設定手段と、前記信号異常検知手段が信号の異常を検知したことを操作者に報知する信号異常報知手段とを備えた非観血連続血圧計であり、外的要因によって実際の血圧値とは異なる数値が測定された場合に、誤測定が生じたことを自動的に判定して報知するという作用を有する。
【００１６】
以下、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。
【００１７】
図１は、本発明を適用した非観血連続血圧測定装置の構成を表すブロック図である。この図において、加振器１は被検体の体表に取り付けられ、その被検体の血管（図の動脈）壁上に振動を誘発するものである。加振器センサ２は加振器１に設けられており、加振器１の振動を検出するセンサである。伝搬波センサ３は被検体の体表に取り付けられ、加振器１によって誘発され血管壁上を伝搬してきた振動を検出するセンサである。増幅器４は加振器１を駆動する信号と、加振器センサ１および伝搬波センサ３によってそれぞれ検出された振動信号を増幅するアンプである。ＡＤ／ＤＡ変換器５は増幅器４からのアナログ信号をデジタル変換するＡＤ変換器と、後述するＭＰＵ６からのデジタル信号をアナログ変換するＤＡ変換器とからなる。ＭＰＵ６は加振器１を駆動するための信号波形などの生成と各種の演算処理を行うプロセッサであり、本発明に係る位相検波手段および信号異常検知手段を実現するものである。キャリブレーション用血圧計７は基準となる最高血圧、平均血圧、および最低血圧を測定するカフ式非観血血圧計である。カフ８はキャリブレーション用血圧計７によって基準となる血圧を測定するために使用されるものである。モニタ９はＭＰＵ６から与えられる連続血圧値や時系列波形、一心拍毎の最高血圧、平均血圧、最低血圧、心拍数などを表示する表示装置であり、本発明に係る信号異常報知手段および信号異常判定パラメータ設定手段を実現するものである。
【００１８】
次に、以上のように構成された連続血圧測定装置の動作について説明する。
【００１９】
ＭＰＵ６は、まず周波数f1の加振波形Ａsin(2πf1t)を生成する。この加振波形はＡＤ／ＤＡ変換器５によってＤＡ変換され、増幅器４によって増幅される。加振器１は増幅器４によって増幅された加振波形を血管上に誘発する。このときの振動は加振器センサ２によって検出され、増幅器４によって増幅され、ＡＤ／ＤＡ変換器５によってＡＤ変換されてＭＰＵ６に入力される。伝搬波センサ３は加振器１によって誘発され、血管壁を伝搬してきた振動を検出する。伝搬波センサ３によって検出された振動は増幅器４によって増幅され、ＡＤ／ＤＡ変換器５によってＡＤ変換されて振動信号Ｗ(n)(n=1,2,…）として周期Ｔ秒でＭＰＵ６に入力される。
【００２０】
ＭＰＵ６は、伝搬波センサ３によって検出された振動信号の入力と、キャリブレーション用血圧計７とカフ８によって測定された最高血圧値、平均血圧値および最低血圧値のうちの少なくともいずれか二つの値から、前述した特表平9-506024号公報に開示されている方式により連続血圧値を算出する。
【００２１】
また、ＭＰＵ６は入力された振動信号Ｗ(n)の異常検知も行う。図２はＭＰＵ６によって実行される信号異常検知ステップの手順を表している。
【００２２】
ＭＰＵ６に入力された振動信号Ｗ(i)は、ステップS101で直交検波として知られている方法により位相検波されて、位相変化分の実成分（Ｉ成分）であるＳI(i)と、虚成分（Ｑ成分）であるＳQ(i)が算出される。
【００２３】
ステップS102では、図３に示すように時刻iTから(i+N)Tの間にステップS101によって得られた(N+1)個の入力信号の位相変化分（ＳI(i)，ＳQ(i)）,（ＳI(i+1),ＳQ(i+1)）,…,（ＳI(i+N),ＳQ(i+N)）がＩ−Ｑ平面上で形成する円弧の中心点（ＣI(i),ＣQ(i)）の推定を行う。
【００２４】
ステップS103は、ステップS102によって推定された円弧の中心点（ＣI(i),ＣQ(i))と、それ以前の時刻jTから（j+mT）（j+M＜i）の間にステップS101によって得られた（M+1)個の入力信号の位相変化分からステップS102によって得られる円弧の中心点（ＣI(j),ＣQ(j)）の距離の二乗ｄ(i,j)を下記の式〔１〕によって算出する。
【００２５】
ｄ(i,j)＝｛ＣI(i)−ＣI(j)｝2＋｛ＣQ(i)−ＣQ(j)｝2…式〔１〕
ステップS103は、さらに推定された円弧の中心点と（ＳI(i),ＳQ(i)）,（ＳI(i+1),ＳQ(i+1)）,…,（ＳI(i+N),ＳQ(i+N)）との距離（円弧半径）の二乗ｒ(i),ｒ(i+1),…,ｒ(i+N)を下記の式〔２〕によって算出する。
【００２６】
ｒ(i+N)＝{ＳI(i+k)−ＣI(i)}2＋{ＳQ(i+k)−ＣQ(i)}2(k=1,2,…)…式〔２〕ステップS102によって得られる円弧の中心点の位置座標および円弧半径は理論的には常に一定であり、中心点が大きく移動したり円弧半径がばらつくということは被検体の体動、センサの取付位置がずれる、などの外的要因によって不適切な信号が入力されたために生じるものである。
【００２７】
従ってステップS104は円弧の中心点の移動距離の二乗であるｄ(i,j)の値がある閾値thresh-dよりも小さくて、なおかつ円弧半径ｒ(i),ｒ(i+1),…,ｒ(i+N)のばらつき（分散値）がある闘値thresh-rよりも小さいときには、ＭＰＵ６に入力される信号Ｗ(i),Ｗ(i+1),…Ｗ(i+N)は正常であると判断してステップS111に進み、特表平9-505624号公報に開示されている手順により連続血圧値を算出する。
【００２８】
もし、ｄ(i,j)がthresh-dよりも大きいか、もしくはｒ(i),ｒ(i+1),…,ｒ(i+N)のばらつき（分散値）がthresh-rよりも大きいときには、ステップS104はＭＰＵ６に入力される信号Ｗ(i),Ｗ(i+1),…Ｗ(i+N)は正常ではないと判断してモニタ９上に“SIGNAL ERROR”という文字を表示し、ステップS105に進む。また、モニタ９には連続血圧値の時系列波形および一心拍毎の最高血圧値、平均血圧値、最低血圧値と心拍数も表示される。
【００２９】
なお、ｊ、ｉ、Ｍ、Ｎ、thresh-d、thresh-rは操作者がモニタ９上のボタンで任意に設定し、ＭＰＵ６に記憶させることが可能である。
【００３０】
ステップS105は、図４に示すように、ステップS104が信号の異常を検知する直前の正常な入力信号によって算出された一心拍の最高血圧値、最低血圧値をキャリブレーション用の基準最高血圧値、基準最低血圧値として設定する。なお、キャリブレーションに要する時間は長くなるが、このステップにおいて基準最高血圧値、基準最低血圧値を求めるときに、キャリブレーション用血圧計７とカフ８を用いるように操作者が設定することもできる。
【００３１】
次のステップS106は、ステップS104と同様にして、順次ＭＰＵ６に入力されてきたＬ個の振動信号Ｗを直交検波する。また、ステップS107はステップS102と同様にして円弧の中心点（ＣI,ＣQ）を推定する。さらに、ステップS108はステップS103と同様にして円弧の中心点の移動距離ｄと円弧半径ｒを求める。そして、ステップS109はステップS104と同様にして入力信号が正常であるかどうかを判定する。ステップS109は入力信号が正常ではないと判断したときには、ステップS112に進み、入力信号が正常であると判断したときにはステップS110に進む。
【００３２】
ステップS110は、図４に示すように、入力信号が正常になった後の最初の一心拍中における血圧波形の最高点をステップS105で設定した基準最高血圧値に、最低点を基準最低血圧値にそれぞれ対応させ、血圧波形のキャリブレーションを行う。
【００３３】
ステツプS112では、異常な入力信号がＴOUT秒以上続いているか否かを判定する。もし異常な入力信号がＴOUT秒未満の場合にはステップS106に進む。また、もし異常な入力信号がＴOUT秒以上続いた場合には加振器１、加振器センサ２、もしくは伝搬波センサ３またはそれらの取り付け状態に異常が生じたと判断してステップS113に進む。ここで、ＴOUTは操作者がモニタ９上のボタンで任意に設定し、ＭＰＵ６に記憶させることが可能である。
【００３４】
ステップS113は、モニタ９上に“SENSOR ERROR”という文字を表示して加振器１、加振器センサ２、もしくは伝搬波センサ３またはそれらの取り付け状態の異常を操作者に報知する。
【００３５】
なお、以上の説明では、ステップS105において、最高血圧値と最低血圧値をキャリブレーション用の血圧値として設定したが、このステップでは最高血圧値、最低血圧値、平均血圧値のうちの少なくとも二つを設定すればよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、位相検波された信号が複素数平面上で描く円弧の中心点位置のばらつき（分散値）、および、円弧半径のばらつき（分散値）をそれぞれ閾値と比較することによって信号の異常を検知する信号異常検知手段と、この信号異常検知手段により信号の異常を検知するための判定パラメータを設定する信号異常判定パラメータ設定手段と、信号異常検知手段が信号の異常を検知したことを操作者に報知する信号異常報知手段とを備える構成としたので、外的要因によって実際の血圧値とは異なる数値が測定された場合に、誤測定が生じたことを自動的に判定して報知することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した非観血連続血圧測定装置の全体構成を示すブロック図、
【図２】本発明を適用した非観血連続血圧測定装置での検出信号の異常検知プログラムの手順を示すフロー図、
【図３】加振波形の位相変化分のＩ成分とＱ成分によってＩ−Ｑ平面上に形成される円弧を示す図、
【図４】本発明を適用した非観血連続血圧測定装置でのキャリブレーション方法を示す図である。
【符号の説明】
１  加振器
２  加振器センサ
３  伝搬波センサ
４  増幅器
５  ＡＤ／ＤＡ変換器
６  ＭＰＵ
７  キャリブレーション用血圧計
８  カフ
９  モニタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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