(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の一部を圧迫するために該生体の一部に装着されるカフと、該カフから採取されるカフ脈波の形状を解析する波形解析手段とを備えた波形解析機能付き血圧測定装置であって、
血圧測定のための前記カフによる圧迫終了後、カフ装着部位の生体組織が圧迫される前の状態に復帰する時間として予め設定された所定時間経過後に、前記波形解析手段による波形解析のためのカフ脈波の採取を実行するカフ脈波採取手段を、含むことを特徴とする波形解析機能付き血圧測定装置。
【請求項２】
前記波形解析手段は、前記カフ脈波の形状から振幅増加指数を決定するものであることを特徴とする請求項１に記載の波形解析機能付き血圧測定装置。
【請求項３】
前記波形解析手段は、生体内を脈波が伝播する速度に関連する脈波伝播速度情報を決定するために、前記カフ脈波の形状から所定の特徴点を決定するものであることを特徴とする請求項１に記載の波形解析機能付き血圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体に装着されたカフに発生するカフ脈波の形状を解析する波形解析機能を備えた血圧測定装置に関するものである。なお、本明細書では、波形解析とは、波形の全体的な形状を解析する場合だけでなく、ピーク、立ち上がり点などの波形の一点を決定する場合も含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】
血圧の測定は、生体の一部を圧迫するために、たとえば上腕などの生体の一部にカフを装着し、そのカフの圧迫圧力を徐速変化させ、その過程でそのカフから採取されるカフ脈波の振幅の変化あるいはコロトコフ音の発生などを検出することにより行われる。
【０００３】
また、血圧測定に付随して、上記カフから採取されるカフ脈波の形状を解析して、振幅増加指数や生体内を脈波が伝播する速度に関連する脈波伝播速度情報などの血圧以外の生体情報を得ることがある。たとえば、特許文献１には、カフ脈波を用いて脈波伝播速度ＰＷＶを測定する機能を備えた自動血圧測定装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１４０６７９号公報
【０００５】
ＡＩ（＝Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｅｘ）  として一般的に知られている振幅増加指数を算出するためには、たとえば、まず、カフ脈波の形状を解析して、そのカフ脈波を構成する進行波成分および反射波成分のピークをそれぞれ決定する。そして、進行波成分のピーク発生時におけるカフ脈波の大きさと、反射波成分のピーク発生時におけるカフ脈波の大きさとの差を、カフ脈波の脈圧で割ることにより振幅増加指数を算出する。また、脈波伝播速度情報である脈波伝播速度を算出するためには、まず、カフ脈波の形状を解析して、そのカフ脈波の周期的に発生する所定部位、たとえば立ち上がり点、ピーク、ノッチなどを決定する。そして、生体の他の部位で検出された心拍同期信号についても周期的に繰り返す所定部位を決定し、カフ脈波の所定部位の検出時間と上記心拍同期信号の所定部位の検出時間との検出時間差を算出する。そして、カフ装着部位と上記心拍同期信号の検出部位との間の伝播距離を上記検出時間差で割ることにより脈波伝播速度を算出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、血圧測定のために装着されるカフを利用し、カフから採取されるカフ脈波の形状を解析して振幅増加指数や脈波伝播速度情報を決定すれば、生体に装着するセンサの個数を減らすことができる利点があるが、カフから採取されるカフ脈波は、再現性が比較的低く、不安定な場合があった。そのため、カフ脈波の形状を解析することにより決定した生体情報は、その精度が十分ではなかった。
【０００７】
本発明は以上の事情を背景としてなされたものであって、その目的とするところは、血圧値に加えて、振幅増加指数や脈波伝播速度情報などの生体情報を得るためにカフ脈波を解析する波形解析機能付き血圧測定装置において、正確な形状のカフ脈波を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の事情を背景として種々検討を重ねた結果、以下の知見を見いだした。すなわち、従来は、血圧測定のためにもカフ脈波を採取することから、その血圧測定中に採取されるカフ脈波を利用して脈波伝播速度などの生体情報を測定することが多く、前述の特許文献１でも、カフの圧迫圧力が、一旦、最高血圧値以上の高い圧力まで昇圧させられた後の徐速降圧過程で得られるカフ脈波を用いて脈波伝播速度ＰＷＶが算出されている。しかし、血圧測定のためにカフ装着部位を高い圧力で圧迫すると、止血による充血および静脈還流停止や、止血後の圧迫圧力解放による血流の急激な増加に伴う血管拡張反応が生じるので、血圧測定中あるいは血圧測定直後は、血流量や血管径が一定ではない状態となり、また、血圧測定により、カフ装着部位の皮膚および皮下組織は一旦薄くさせられた後その厚みが回復するため、血圧測定が終了しても、しばらくの間は皮膚および皮下組織の厚みは一定しない。これら、血流量、血管径、皮膚および皮下組織の厚みがカフ脈波の形状に影響する結果、血圧測定中および血圧測定終了直後は、カフ脈波の再現性が低下することを見いだした。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、前記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、生体の一部を圧迫するためにその生体の一部に装着されるカフと、そのカフから採取されるカフ脈波の形状を解析する波形解析手段とを備えた波形解析機能付き血圧測定装置であって、血圧測定のための前記カフによる圧迫終了後、カフ装着部位の生体組織が圧迫される前の状態に復帰する時間として予め設定された所定時間経過後に、前記波形解析手段による波形解析のためのカフ脈波の採取を実行するカフ脈波採取手段を、含むことにある。
【００１６】
【発明の効果】
このようにすれば、カフ脈波採取手段によって、血圧測定のためのカフによる圧迫終了後、さらにカフ装着部位の生体組織が圧迫される前の状態に復帰した後に、波形解析のためのカフ脈波が採取されることから、そのカフにより圧迫される部位の血流量、血管径、皮膚、および皮下組織の状態が安定した状態でカフ脈波が採取されるので、再現性の良い正確なカフ脈波が得られる。
【００１７】
【発明の他の態様】
本発明の血圧測定装置においては、カフ脈波採取手段によりカフ脈波が採取される際のカフの圧力は予め設定されていてもよいが、本発明の血圧測定装置は、血圧測定のためのカフによる圧迫終了後にカフ脈波の採取を実行するので、血圧測定により得られた最低血圧値に基づいて脈波検出圧を決定し、カフの圧力がその脈波検出圧に維持されている状態でカフ脈波を採取することが好ましい。
【００１８】
前記波形解析手段は、たとえば、前記カフ脈波の形状から振幅増加指数を決定するもの、あるいは、生体内を脈波が伝播する速度に関連する脈波伝播速度情報を決定するために、前記カフ脈波の形状から所定の特徴点を決定するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明が適用され、波形解析機能として振幅増加指数測定機能を有する血圧測定装置１０の回路構成を示すブロック図である。なお、この血圧測定装置１０は動脈硬化検査装置として用いることができる。
【００２０】
図１において、カフ１２はゴム製袋を布製帯状袋内に有し、上腕部１４に巻回される。カフ１２には、圧力センサ１６、調圧弁１８が配管２０を介してそれぞれ接続されている。また、調圧弁１８には、配管２２を介して空気ポンプ２４が接続されている。調圧弁１８は、空気ポンプ２４により発生させられた圧力の高い空気を調圧してカフ１２内へ供給し、あるいは、カフ１２内の空気を排気することにより、カフ１２内の圧力を調圧する。
【００２１】
圧力センサ１６は、カフ１２内の圧力を検出してその圧力を表す圧力信号ＳＰを静圧弁別回路２６および脈波弁別回路（すなわち脈波弁別装置）２８にそれぞれ供給する。静圧弁別回路２６はローパスフィルタを備えており、圧力信号ＳＰに含まれる定常的な圧力すなわちカフ１２の圧迫圧力（以下、この圧力をカフ圧Ｐｃという）を表すカフ圧信号ＳＣを弁別してそのカフ圧信号ＳＣをＡ／Ｄ変換器３０を介して電子制御装置３２へ供給する。脈波弁別回路２８はたとえば１乃至３０  Ｈｚ程度の信号通過帯域を有するバンドパスフィルタを備えており、圧力信号ＳＰの振動成分であるカフ脈波信号ＳＭを弁別してそのカフ脈波信号ＳＭをＡ／Ｄ変換器３４を介して電子制御装置３２へ供給する。上記カフ脈波信号ＳＭは、被測定者の動脈からカフ１２に伝達される圧力振動であることからカフ脈波を表しており、また、その動脈は上腕動脈であることから、カフ脈波は上腕脈波を表している。
【００２２】
電子制御装置３２は、ＣＰＵ３６、ＲＯＭ３８、ＲＡＭ４０、および図示しないＩ／Ｏポート等を備えた所謂マイクロコンピュータにて構成されており、ＣＰＵ３６は、ＲＯＭ３８に予め記憶されたプログラムに従ってＲＡＭ４０の記憶機能を利用しつつ信号処理を実行することにより、Ｉ／Ｏポートから駆動信号を出力して空気ポンプ２４および調圧弁１８を制御する。ＣＰＵ３６は、その空気ポンプ２４および調圧弁１８を制御することによりカフ圧Ｐｃを制御する。また、ＣＰＵ３６は、図２に詳しく示す機能を実行することにより振幅増加指数ＡＩを算出し、さらに、表示器４２の表示内容を制御する。
【００２３】
図２は、血圧測定装置１０における電子制御装置３２の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【００２４】
カフ圧制御手段５０は、静圧弁別回路２６から供給されるカフ圧信号ＳＣに基づいて調圧弁１８および空気ポンプ２４を制御して、カフ圧Ｐｃを制御する。従って、静圧弁別回路２６、調圧弁１８、空気ポンプ２４およびカフ圧制御手段５０によりカフ圧制御装置が構成される。カフ圧制御手段５０は、血圧測定のためにカフ１２が巻回された上腕１４を脈波検出圧力値よりも十分に高い圧力たとえば被測定者の最高血圧値ＢＰＳＹＳよりも高い値で予め圧迫させるための血圧測定用圧迫手段５０ａと、その血圧測定用圧迫手段５０ａによる血圧測定のための圧迫に先立って、振幅増加指数ＡＩの測定のためのカフ脈波信号ＳＭを採取するために、たとえば被測定者の最低血圧値ＢＰＤＩＡよりも低い圧力に設定された脈波検出圧力値にカフ１２の圧力を維持させる脈波検出圧力維持手段５０ｂとを備え、カフ脈波採取のために、カフ圧Ｐｃを１拍分以上の間、被測定者の最低血圧値ＢＰＤＩＡよりも低い値に予め設定された脈波検出圧力値に維持し、次いで、その脈波検出圧力値から、上腕部１４における最高血圧値ＢＰＳＹＳよりも高い値に予め設定された昇圧目標圧力値（たとえば１８０ｍｍＨｇ）までカフ圧Ｐｃを急速に昇圧し、その後、２〜３ｍｍＨｇ／ｓｅｃに設定された徐速降圧速度でカフ圧Ｐｃを徐速降圧させ、そして後述する血圧値決定手段５２により最低血圧値ＢＰＤＩＡが決定された後にカフ圧Ｐｃを排圧する。
【００２５】
ここで、上記脈波検出圧力値は、カフ圧Ｐｃが最低血圧値ＢＰＤＩＡよりも高いと脈波弁別回路２８によって弁別されるカフ脈波に歪みが生じ、特に、平均血圧値ＢＰＭＥＡＮよりも高くなるとカフ脈波の歪みが大きくなって、正確な振幅増加指数ＡＩを算出することが困難になることから、平均血圧値ＢＰＭＥＡＮよりも低い値、好ましくは最低血圧値ＢＰＤＩＡよりも低い値であるが、カフ圧Ｐｃが低すぎても弁別されるカフ脈波が小さくなりすぎて正確な振幅増加指数ＡＩを算出することが困難になるので、脈波検出圧力値は、カフ脈波の大きさが十分な大きさとなる程度に高い値、たとえば４０乃至６０ｍｍＨｇ程度に設定される。
【００２６】
血圧値決定手段５２は、カフ圧制御手段５０によりカフ圧Ｐｃが徐速降圧させられる過程において、順次採取されるカフ脈波信号ＳＭが表すカフ脈波の振幅の変化および順次採取されるカフ圧信号ＳＣに基づき、良く知られたオシロメトリック法を用いて最高血圧値ＢＰＳＹＳ、最低血圧値ＢＰＤＩＡ、および平均血圧値ＢＰＭＥＡＮを決定し、その決定した最高血圧値ＢＰＳＹＳ等を表示器４２に表示させる。
【００２７】
カフ脈波採取手段５３は、上記血圧測定のためのカフ１２による圧迫すなわち前記血圧測定用圧迫手段５０ａによる圧迫に先立って、前記脈波検出圧力維持手段５０ｂによりカフ圧Ｐｃが脈波検出圧力値に維持されている状態で、振幅増加指数ＡＩを算出するためのカフ脈波信号ＳＭを少なくとも１拍分採取する。
【００２８】
波形解析手段として機能するピーク発生点決定手段５４は、上記カフ脈波採取手段５３により脈波検出圧力値に維持されているカフ１２から検出されたカフ脈波信号ＳＭに対して４次微分（４回微分）処理し、得られた４次微分波形に基づいてすなわちその４次微分波形の零交差（零クロス）点に基づいて、カフ脈波信号ＳＭに含まれる進行波成分のピーク点Ｐおよびその発生時点ｔＰと反射波成分のピーク点Ｒおよびその発生時点ｔＲとを決定する。図３および図４には、異なる形状のカフ脈波信号ＳＭとその４次微分波形とが同時相でそれぞれ示されており、進行波成分のピーク点Ｐおよびその発生時点ｔＰと反射波成分のピーク点Ｒおよびその発生時点ｔＲとが示されている。
【００２９】
たとえば、上記ピーク発生点決定手段５４は、カフ脈波採取手段５３により採取されたカフ脈波の基準点すなわち立上り点ｔ１およびノッチ点ｔ６を、カフ脈波の波形に基づいて決定する基準点決定手段５６と、その立上り点ｔ１を基準としてそれから所定時間後に開始あるいは終了されるｔ２時点からｔ３時点までの立上りウインドウ（時間ゲート）Ｗ１を設定するとともに、上記ノッチ点ｔ６を基準としてその所定時間前から開始あるいは終了されるｔ４時点からｔ５時点までのノッチウインドウ（時間ゲート）Ｗ２を設定するウインドウ設定手段５８と、カフ脈波採取手段５３により採取されたカフ脈波を４回微分演算する４次微分処理を実行する４次微分処理手段６０と、その４次微分処理手段６０により処理された４次微分波形のうち上記立上りウインドウＷ１およびノッチウインドウＷ２内の４次微分波形の零交差（零クロス）点に基づいて、そのカフ脈波に含まれる進行波成分のピーク点Ｐおよびその発生時点ピーク点Ｐと反射波成分のピーク点Ｒおよびその発生時点ｔＲとを決定する進行波反射波ピーク決定手段６２とを備えている。上記基準点決定手段５６では、たとえばカフ脈波の最小点と最大点との間の振幅の所定割合たとえば１／１０の高さ位置だけ極小点から立ち上がった場所が立上り点ｔ１として決定され、最大点以後における最初の極小点あるいは変曲点がノッチ点ｔ６として決定される。また、上記進行波反射波ピーク決定手段６２では、上記立上りウインドウＷ１内における４次微分波形の零交差のうち立上りウインドウＷ１の開始点から予め設定された順位たとえば最初の上から下へ向かう零交差点が進行波成分のピーク発生時点ｔＰとして決定され、上記ノッチウインドウＷ２内における４次微分波形の零交差のうちのノッチウインドウＷ２の開始点から予め設定された順位たとえば最初の下から上へ向かう零交差点が反射波成分のピーク発生時点ｔＲとして決定される。上記ウインドウ設定手段５８において用いられている、立上り点ｔ１から立上りウインドウＷ１の開始点あるいは終了点までの所定時間、およびノッチ点ｔ６からノッチウインドウＷ２の開始点あるいは終了点までの所定時間は、そのように予め実験的に求められた値である。
【００３０】
波形解析手段として機能する振幅増加指数算出手段６６は、まず、カフ脈波採取手段５３により採取されたカフ脈波の最大値および最小値を決定し、そして、その最大値と最小値との差である脈圧（最大振幅）ＰＰを決定する。さらに、反射波成分のピーク発生時点ｔＲにおけるカフ脈波信号ＳＭの大きさｂから進行波成分のピーク発生時点ｔＰにおけるカフ脈波信号ＳＭの大きさａを引いた差分値ΔＰ（＝ｂ−ａ）および脈圧ＰＰから、式１に示す関係を用いて振幅増加指数ＡＩを算出し、算出した振幅増加指数ＡＩを表示器４２に表示させる。
【００３１】
ＡＩ＝（ΔＰ／ＰＰ）×１００  （％）  ・・・（式１）
【００３２】
図５は、図２の機能ブロック線図に示したＣＰＵ３６の制御作動をさらに具体的に説明するフローチャートであり、図６は、図５の進行波および反射波のピーク発生点決定作動を説明するサブルーチンを示す図である。
【００３３】
図５において、図示しない測定起動操作が行われると、前記脈波検出圧力維持手段５０ｂに対応するステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、空気ポンプ２４が起動されるとともに調圧弁１８が制御されることにより、上腕１４に巻回されたカフ１２の圧力が前記脈波検出圧力値に維持される。次いで、前記カフ脈波採取手段５３に対応するＳ２では、カフ脈波信号ＳＭが少なくとも１拍分読み込まれた後、前記ピーク発生点決定手段５４に対応するＳ３において、たとえば図６に示すピーク発生点決定ルーチンが実行される。
【００３４】
図６において、前記基準点決定手段５６に対応するＳＡ１では、脈波検出圧力値に維持されているカフ１２から検出されるカフ脈波信号ＳＭの基準点すなわち立上り点ｔ１およびノッチ点ｔ６が、カフ脈波の波形に基づいて決定される。たとえば、カフ脈波信号ＳＭの最小点と最大点との間の振幅の所定割合たとえば１／１０の高さ位置だけ極小点から立ち上がった場所が立上り点ｔ１として決定され、最大点以後における最初の極小点あるいは変曲点がノッチ点ｔ６として決定される。次いで、前記ウインドウ設定手段５８に対応するＳＡ２では、上記の立上り点ｔ１を基準としてそれから所定時間後に開始されるｔ２時点からｔ３時点までの立上りウインドウ（時間ゲート）Ｗ１が設定されるとともに、上記ノッチ点ｔ６を基準としてその所定時間前から開始されるｔ４時点からｔ５時点までのノッチウインドウ（時間ゲート）Ｗ２が設定される。続いて、前記４次微分処理手段６０に対応するＳＡ３では、前記脈波検出圧力値に維持されているカフ１２から検出されるカフ脈波信号ＳＭが４次微分処理される。そして、前記進行波反射波ピーク決定手段６２に対応するＳＡ４では、上記ＳＡ３により処理された４次微分波形のうち上記立上りウインドウＷ１およびノッチウインドウＷ２内の４次微分波形の零交差（零クロス）点に基づいて、カフ脈波信号ＳＭに含まれる進行波成分のピーク点Ｐおよびその発生時点ｔＰと反射波成分のピーク点Ｒおよびその発生時点ｔＲとが決定される。
【００３５】
図５に戻って、上記のようにしてカフ脈波信号ＳＭに含まれる進行波成分のピーク点Ｐおよびその発生時点ｔＰと反射波成分のピーク点Ｒおよびその発生時点ｔＲとが決定されると、前記振幅増加指数算出手段６６に対応するＳ４において、前記脈波検出圧力値に維持されているカフ１２から検出されるカフ脈波信号ＳＭの脈圧（最大振幅）ＰＰが決定され、次いで、反射波成分のピーク発生時点ｔＲにおけるカフ脈波信号ＳＭの大きさｂから進行波成分のピーク発生時点ｔＰにおけるカフ脈波信号ＳＭの大きさａを引いた差分値ΔＰ＝（ｂ−ａ）が算出され、その差分値ΔＰおよび脈圧ＰＰから、前記式１に示す関係を用いて振幅増加指数ＡＩが算出され、表示器４２に表示される。
【００３６】
上記のようにして振幅増加指数ＡＩが求められた後には、血圧測定のためのステップＳ５乃至Ｓ１１が実行される。すなわち、Ｓ５では、血圧測定のために、上記脈波検出圧力値から、上腕部１４における最高血圧値ＢＰＳＹＳよりも高い値に予め設定された昇圧目標圧力値Ｐｃｍ（たとえば１８０ｍｍＨｇ）まで、カフ圧Ｐｃを急速に昇圧させる急速昇圧が開始される。次いで、Ｓ６では、カフ圧Ｐｃが上記昇圧目標圧力値Ｐｃｍを超えたか否かが判断される。このＳ６の判断が否定されるうちは、そのＳ６の判断が繰り返し実行されることにより待機させられてカフ圧Ｐｃの急速昇圧が継続される。しかし、カフ圧Ｐｃが昇圧目標圧力値Ｐｃｍを超えると、上記Ｓ６の判断が肯定されるので、Ｓ７において、空気ポンプ２４が停止させられるとともに調圧弁１８が制御されることにより、カフ圧Ｐｃがたとえば３乃至５ｍｍＨｇ／ｓｅｃ程度に設定された速度で徐速降圧させられる。上記Ｓ５乃至Ｓ７は、前記血圧測定用圧迫手段５０ａに対応している。
【００３７】
続くＳ８では、脈波弁別回路２８から供給されるカフ脈波信号ＳＭおよびカフ圧信号ＳＣが１拍分読み込まれた後、前記血圧値決定手段５２に対応するＳ９では、カフ圧Ｐｃの徐速降圧過程で上記Ｓ５において逐次得られるカフ脈波の振幅の変化およびその振幅発生時のカフ圧Ｐｃに基づいて、良く知られたオシロメトリック方式の血圧測定アルゴリズムに従って最高血圧値ＢＰＳＹＳ、平均血圧値ＢＰＭＥＡＮ、および最低血圧値ＢＰＤＩＡが決定される。続くＳ１０では、上記Ｓ５においてすべての血圧値ＢＰの決定が完了したか否かが判断される。このＳ１０の判断が否定されるうちは、前記Ｓ８以下が繰り返し実行されて血圧測定作動が継続されるが、肯定されると、Ｓ１１において、Ｓ９で決定された最高血圧値ＢＰＳＹＳ、平均血圧値ＢＰＭＥＡＮ、最低血圧値ＢＰＤＩＡが表示器４２に表示される。そして、Ｓ１２において、カフ圧Ｐｃが大気圧まで排圧される。
【００３８】
上述のように、本実施例によれば、カフ脈波採取手段５３（Ｓ２）によって、血圧測定のためのカフ１２による圧迫に先立って、振幅増加指数ＡＩを算出するためのカフ脈波信号ＳＭが採取されることから、そのカフ１２により圧迫される部位の血流量、血管径、皮膚および皮下組織の状態が安定した状態でカフ脈波が採取されるので、再現性の良い正確なカフ脈波が得られる。そのため、そのカフ脈波から算出される振幅増加指数ＡＩの精度が向上する。
【００３９】
また、本実施例によれば、血圧測定のためのカフ１２による圧迫に先立って、前記カフの圧力を予め設定された脈波検出圧力値に維持する脈波検出圧力維持手段５０ｂ（Ｓ１）が設けられ、カフ脈波採取手段５３（Ｓ２）は、その脈波検出圧力維持手段５０ｂ（Ｓ１）によりカフ１２の圧力が予め設定された脈波検出圧力値に維持された状態で、そのカフ１２に発生する圧力振動であるカフ脈波信号ＳＭを採取するものであるので、そのカフ脈波はカフ圧Ｐｃの変化の影響による歪みもない。そのため、そのカフ脈波から算出される振幅増加指数ＡＩは特に精度がよい。
【００４０】
また、本実施例によれば、脈波検出圧力維持手段５０ｂにより維持される脈波検出圧力値としては、被測定者の最低血圧値よりも低い値、たとえば４０乃至６０ｍｍＨｇの範囲内で設定された値が用いられることから、カフ１２の張力の影響による歪みのないカフ脈波信号ＳＭが得られる。そのため一層正確な振幅増加指数ＡＩが得られる。
【００４１】
また、本実施例によれば、血圧測定のために、前記カフの圧迫圧力を前記カフが装着されている部位の最高血圧ＢＰＳＹＳより高い圧力から最低血圧ＢＰＤＩＡより低い圧力まで徐速降圧させる徐速降圧過程を含む血圧測定制御を実行する血圧測定用圧迫手段５０ａは、振幅増加指数測定用のカフ脈波を採取するための脈波検出圧力維持手段５０ｂによるカフ圧制御から連続して実行されるので、血圧測定と同時に振幅増加指数ＡＩが得られる利点がある。
【００４２】
また、本実施例によれば、振幅増加指数算出機能を備えた血圧測定装置１０は動脈硬化検査装置として用いることができる。この場合の動脈硬化検査装置は、前記振幅増加指数算出手段６６により算出された振幅増加指数ＡＩに基づいて生体の動脈硬化が検査される。
【００４３】
また、本実施例によれば、ピーク発生点決定手段５４（Ｓ３）によって、４次微分処理手段６０（ＳＡ３）により算出されたカフ脈波信号ＳＭの４次微分波形に基づいてそのカフ脈波信号ＳＭに含まれる進行波成分のピーク発生点Ｐとそのカフ脈波信号ＳＭに含まれる反射波成分のピーク発生点Ｒとが決定され、振幅増加指数算出手段６６（Ｓ４）によって、そのピーク発生点決定手段５４により決定された進行波成分のピーク発生点Ｐのカフ脈波の振幅とそのピーク発生点決定手段により決定された反射波成分のピーク発生点Ｒのカフ脈波の振幅との差ΔＰの脈圧ＰＰに対する割合を示す振幅増加指数ＡＩが正確に算出される。
【００４４】
また、本実施例によれば、カフ脈波信号ＳＭの立上り点を決定する基準点決定手段５６（ＳＡ１）と、その基準点決定手段５６により決定されたカフ脈波信号ＳＭの立上り点を基準とする立上りウインドウＷ１を設定するウインドウ設定手段５８（ＳＡ２）とが設けられ、前記ピーク発生点決定手段５４は、その立上りウインドウＷ１内における前記４次微分波形の零交差点に基づいて進行波成分のピーク発生点Ｐを決定するものであるので、なだらかな波形のピーク検出処理に比較して、進行波成分のピーク発生点Ｐおよびそれから求められる振幅増加指数ＡＩが正確に算出される。
【００４５】
また、本実施例によれば、上記ピーク発生点決定手段５４は、前記立上りウインドウＷ１内における４次微分波形の零交差点のうちその立上りウインドウＷ１の開始点または終了点から予め設定された向きおよび順位の零交差点を前記進行波成分のピーク発生点Ｐとして決定するものであるので、進行波成分のピーク発生点Ｐおよびそれから求められる振幅増加指数ＡＩが一層正確に算出される。
【００４６】
また、本実施例によれば、カフ脈波信号ＳＭのノッチ発生点を決定する基準点決定手段５６（ＳＡ１）と、その基準点決定手段５６により決定されたカフ脈波信号ＳＭのノッチ発生点を基準とするノッチウインドウＷ２を設定するウインドウ設定手段５８（ＳＡ２）とが設けられ、前記ピーク発生点決定手段５４は、そのノッチウインドウＷ２内における４次微分波形の零交差点に基づいて反射波成分のピーク発生点Ｒを決定するものであるので、なだらかな波形のピーク検出処理に比較して、反射波成分のピーク発生点Ｒおよびそれから求められる振幅増加指数ＡＩが正確に算出される。
【００４７】
また、本実施例によれば、上記ピーク発生点決定手段５４は、前記ノッチウインドウＷ２内における４次微分波形の零交差点のうちそのノッチウインドウＷ２の開始点または終了点から予め設定された交差方向および順位の零交差点を反射波成分のピーク発生点Ｒとして決定するものであるので、なだらかな波形のピーク検出処理に比較して、反射波成分のピーク発生点Ｒおよびそれから求められる振幅増加指数ＡＩが正確に算出される。
【００４８】
次に、本発明の他の実施例について説明する。なお、以下の説明において、前述の実施例と同一の構成を有する部分には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図７は、本発明が適用され、波形解析機能として脈波伝播速度ＰＷＶを算出するための波形特徴点決定機能を有する血圧測定装置７０の回路構成を示すブロック図である。この血圧測定装置７０が前述の血圧測定装置１０と異なるのは、心音マイク７２、心音信号増幅器７４、入力装置７６が備えられていること、および電子制御装置３２の制御機能のみである。
【００５０】
心音マイク７２は、被測定者の図示しない胸部上に図示しない粘着テープ等により固定される。心音マイク７２は、心拍同期信号である心音を検出する心拍同期信号検出装置であり、心音マイク７２の図示しない内部に備えられている圧電素子において、被測定者の心臓から発生する心音等を電気信号すなわち心音信号ＳＨに変換する。心音信号増幅器７４には、心音の高音成分を良く記録するためにエネルギーの大きい低音成分を弱める図示しない４種類のフィルタが備えられており、心音信号増幅器７４は、心音マイク７２から供給される心音信号ＳＨを増幅し且つろ波した後に、図示しないＡ／Ｄ変換器を介して電子制御装置３２へ出力する。
【００５１】
入力装置７６は、被測定者の身長Ｔが入力されるための図示しない複数の入力キーを備えており、入力された被測定者の身長Ｔを表す身長信号ＳＴを電子制御装置３２へ供給する。
【００５２】
図８は、血圧測定装置７０におけるＣＰＵ３６の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【００５３】
脈波検出圧力判定手段８０は、血圧値決定手段５２により決定された最低血圧値ＢＰＤＩＡと、予め設定されている脈波検出圧力値とを比較することにより、その脈波検出圧力値が正確にカフ脈波を検出できる適切な圧力値となっているか否かを判定する。前述のように、脈波検出圧力値が最低血圧値ＢＰＤＩＡに比較して高すぎるとカフ脈波の歪みが大きくなってしまい、逆に、脈波検出圧力値が最低血圧値ＢＰＤＩＡに比較して低すぎるとカフ脈波信号ＳＭが小さくなりすぎる。従って、脈波検出圧力判定手段８０は、予め設定されている脈波検出圧力値が血圧値決定手段５２により決定された最低血圧値ＢＰＤＩＡに比較して高すぎる場合または低すぎる場合には、その脈波検出圧力値が不適切であると判定する。脈波検出圧力値と最低血圧値ＢＰＤＩＡとの比較は、たとえば、最低血圧値ＢＰＤＩＡと脈波検出圧力値との圧力差を算出し、その圧力差が予め実験に基づいて設定された所定範囲内であるか否かにより行う。
【００５４】
カフ圧制御手段８２は、前述のカフ圧制御手段５０と同じ血圧測定用圧迫手段５０ａおよび脈波検出圧力維持手段５０ｂを含み、さらに、第２脈波検出圧力維持手段８４を含んでいる。
【００５５】
第２脈波検出圧力維持手段８４は、脈波検出圧力判定手段８０により、予め設定された脈波検出圧力値が不適切であると判定された場合に、血圧値決定手段５２により決定された最低血圧値ＢＰＤＩＡに基づいて新たな脈波検出圧力値である第２脈波検出圧力値を決定し、血圧測定用圧迫手段５０ａによるカフ圧Ｐｃの制御が終了してから、カフ装着部位の生体組織が圧迫される前の状態に復帰する時間として予め設定された復帰時間Ｔｒ経過後に、カフ圧Ｐｃを第２脈波検出圧力値とする。この第２脈波検出圧力値は、たとえば、決定された最低血圧値ＢＰＤＩＡから、１０ｍｍＨｇ程度に設定された所定値αを引くことにより決定する。また、復帰時間Ｔｒは、たとえば数十秒に設定される。
【００５６】
カフ脈波採取手段８６は、前述の実施例のカフ脈波採取手段５３と同様に、前記血圧測定用圧迫手段５０ａによる圧迫に先立って、脈波検出圧力維持手段５０ｂによりカフ圧Ｐｃが脈波検出圧力値に維持されている状態でカフ脈波信号ＳＭを少なくとも１拍分採取し、さらに、第２脈波検出圧力維持手段８４によりカフ圧Ｐｃが第２脈波検出圧力値に維持されている状態でもカフ脈波信号ＳＭを少なくとも１拍分採取する。
【００５７】
波形解析手段として機能する波形特徴点決定手段８８は、脈波伝播速度ＰＷＶを算出するために、カフ脈波採取手段８６により採取されたカフ脈波の特徴点を決定する。上記特徴点は、たとえば、立ち上がり点、ピーク、ノッチ（切痕）など、脈波において周期的に発生する部位であればどこでもよい。
【００５８】
脈波伝播速度算出手段９０は、まず、波形特徴点決定手段８８により決定された特徴点の検出時間と、心音マイク７２により検出される心音信号ＳＨが表す心音波形において、カフ脈波の特徴点に対応する所定部位の検出時間との検出時間差を、心臓からカフ装着部位である上腕部１４までを脈波が伝播する時間すなわち脈波伝播時間ＤＴ（ｓｅｃ）として算出する。そして、入力装置７６から供給される身長信号ＳＴが表す被測定者の身長Ｔを、心臓から上腕部１４までの伝播距離Ｌと身長Ｔとの間の予め記憶された関係である式２に代入することにより、伝播距離Ｌを求め、得られた伝播距離Ｌと上記脈波伝播時間ＤＴとを、式３に代入することにより脈波伝播速度ＰＷＶ（ｃｍ／ｓｅｃ）を算出する。そして、算出した脈波伝播速度ＰＷＶを表示器４２に表示する。
Ｌ＝ａＴ＋ｂ  ・・・（式２）
（ａ，ｂは、実験に基づいて決定された定数）
ＰＷＶ＝Ｌ／ＤＴ  ・・・（式３）
【００５９】
なお、波形特徴点決定手段８８によるカフ脈波の特徴点の決定および脈波伝播速度算出手段９０による脈波伝播速度ＰＷＶの算出は、カフ脈波採取手段８６により採取された各カフ脈波毎に行う。従って、カフ圧Ｐｃが脈波検出圧力値に維持されている状態および第２脈波検出圧力値に維持されている状態で、カフ脈波採取手段８６によりそれぞれカフ脈波信号ＳＭが採取された場合には、それぞれのカフ脈波信号ＳＭに基づいて脈波伝播速度ＰＷＶを算出する。
【００６０】
図９は、図８の機能ブロック線図に示したＣＰＵ３６の制御作動をさらに具体化して説明するフローチャートである。なお、図９のフローチャートは、入力装置７６から身長信号ＳＴが予め供給されていることを条件として、図示しないスタートボタンの操作により開始されるようになっている。
【００６１】
ＳＢ１は図５のＳ１と同様の処理であり、空気ポンプ２４および調圧弁１８が制御されることにより、カフ圧Ｐｃが４０乃至６０ｍｍＨｇ程度に設定された脈波検出圧力値に維持される。
【００６２】
続くＳＢ２では、図１０に示す脈波伝播速度決定ルーチンが実行される。図１０において、ＳＣ１では、カフ圧Ｐｃが上記脈波検出圧力値に維持されている状態で、カフ脈波信号ＳＭおよび心音信号ＳＨがそれぞれ１拍分ずつ読み込まれる。
【００６３】
そして、波形特徴点決定手段８８に対応するＳＣ２では、上記ＳＣ１で読み込まれたカフ脈波信号ＳＭが表すカフ脈波が解析されて、特徴点としてノッチが決定される。このノッチは、たとえば、カフ脈波のピーク以降における最初の極小点に決定される。
【００６４】
続いて脈波伝播速度算出手段９０に対応するＳＣ３乃至ＳＣ６が実行される。まず、ＳＣ３では、上記ＳＣ１で読み込まれた心音信号ＳＨが表す心音波形において、カフ脈波のノッチに対応する部位であるＩＩ音の開始点が決定され、続くＳＣ４では、ＳＣ２で決定されたカフ脈波のノッチの検出時間と、ＳＣ３で決定された心音のＩＩ音の開始点の検出時間との時間差が脈波伝播時間ＤＴとして算出される。
【００６５】
続くＳＣ５では、予め供給されている身長信号ＳＴが表す被測定者の身長Ｔが、前記式２に代入されることにより伝播距離Ｌが算出され、続くＳＣ６では、ＳＣ４で算出された脈波伝播時間ＤＴおよびＳＣ５で算出された伝播距離Ｌが前記式３に代入されることにより脈波伝播速度ＰＷＶが算出されて、本ルーチンは終了させられる。
【００６６】
図９に戻って、ＳＢ３乃至ＳＢ１０は、図５のＳ５乃至Ｓ１２と同じ処理であり、カフ圧Ｐｃが制御され、そのカフ圧Ｐｃの制御過程において血圧値ＢＰが決定される。
【００６７】
続くＳＢ１１は脈波検出圧力判定手段８０に対応し、ＳＢ７において決定された最低血圧値ＢＰＤＩＡから予め設定されている脈波検出圧力値が差し引かれることにより圧力差が算出され、その圧力差が予め設定された所定範囲内である場合には脈波検出圧力値は適切であると判定され、その圧力差が上記所定範囲内ではない場合には脈波検出圧力値は不適切であると判定される。なお、圧力差が上記のように最低血圧値ＢＰＤＩＡから脈波検出圧力値が差し引かれることにより算出される場合には、上記所定範囲の上限値は、負の値に設定されるか、あるいは正の値であっても脈波検出圧力値よりも十分に小さい値に設定される。このように所定範囲の上限値が設定されることにより、脈波検出圧力値が最低血圧値ＢＰＤＩＡに比較して高すぎる場合にはその脈波検出圧力値は不適切であると判定される。
【００６８】
上記ＳＢ１１の判断が肯定された場合には、ＳＢ１２において、前記ＳＢ２で決定された脈波伝播速度ＰＷＶが表示器４２に表示された後、本ルーチンは終了させられる。一方、ＳＢ１１の判断が否定された場合には、図１１に示す脈波伝播速度再測定ルーチンが実行される。
【００６９】
図１１において、ＳＤ１乃至ＳＤ３は第２脈波検出圧力維持手段８４に相当する。ＳＤ１では、図９のＳＢ７で決定された最低血圧値ＢＰＤＩＡから、１０ｍｍＨｇ程度に設定された所定値αが差し引かれることにより、第２脈波検出圧力値が決定される。
【００７０】
続くＳＤ２では、血圧測定終了から（すなわち図９のＳＢ１０が実行されてから）の経過時間が、数十秒程度に設定された復帰時間Ｔｒを超えたか否かが判断される。この判断が否定された場合には、ＳＤ２の判断が繰り返し実行される。また、この間に、カフ１２による圧迫によって変化させられた血流量等が圧迫前の状態に次第に復帰する。
【００７１】
そして、ＳＤ２の判断が繰り返されるうちに血圧測定終了からの経過時間が復帰時間Ｔｒを超えるとＳＤ２の判断が肯定されて、ＳＤ３において、空気ポンプ２４および調圧弁１８が制御されることによりカフ圧ＰｃがＳＤ１で決定された第２脈波検出圧力値に維持される。
【００７２】
続くＳＤ４では、前述した図１０の脈波伝播速度決定ルーチンが再び実行される。これにより、カフ圧Ｐｃが第２脈波検出圧力値に維持されている状態で採取されたカフ脈波に基づいて脈波伝播速度ＰＷＶが決定される。なお、図９乃至図１１に示したフローチャートでは、図９のＳＢ２および図１１のＳＤ４において実行される図１０のＳＣ１がカフ脈波採取手段８６に相当する。
【００７３】
そして、ＳＤ４において脈波伝播速度ＰＷＶが算出されると、続くＳＤ５において、空気ポンプ２４および調圧弁１８が制御されることによりカフ圧Ｐｃが大気圧まで排圧させられ、続くＳＤ６において前記ＳＤ４で決定された脈波伝播速度ＰＷＶが表示器４２に表示された後、本ルーチンは終了させられる。
【００７４】
上述の実施例によれば、前述した第１実施例において述べた、血圧測定のためのカフ１２による圧迫に先立って波形解析用のカフ脈波信号ＳＭを採取することによる効果が得られることに加え、脈波検出圧力判定手段８０（ＳＢ１１）により脈波検出圧力値が不適切であると判定された場合には、カフ圧Ｐｃが、実際に測定された最低血圧値ＢＰＤＩＡに基づいて決定される適切な第２脈波検出圧力値とされている状態で、再度、波形解析のためのカフ脈波が採取されるので、波形特徴点決定手段８８（ＳＣ２）では、より歪みの少ないカフ脈波を用いて波形特徴点を決定することができる。従って、その波形特徴点に基づいて決定される脈波伝播速度ＰＷＶの精度が向上する。
【００７５】
以上、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００７６】
たとえば、前述の血圧測定装置１０、７０では、カフ１２は上腕部１４に装着されていたが、他の部位、たとえば大腿部や足首に装着されてもよい。
【００７７】
また、前述の血圧測定装置１０、７０では、カフ圧Ｐｃが脈波検出圧力値に維持された状態でカフ脈波が採取されていたが、カフ圧Ｐｃがたとえば徐速変化過程で採取されてもよい。性能の良いフィルタを通すことによって歪みの少ないカフ脈波が得られる。
【００７８】
また、振幅増加指数ＡＩの算出式（式１）は、分母が脈圧ＰＰであることが一般的であるが、分母が進行波成分のピーク発生時点または反射波成分のピーク発生時点における低圧時脈波の振幅であっても、算出される値は動脈硬化を反映するので、式１において脈圧ＰＰに代えて進行波成分のピーク発生時点または反射波成分のピーク発生時点における低圧時脈波の振幅を用いても良い。要するに、カフ脈波に含まれる進行波成分に対する反射波成分の割合を示すものであれば良い。
【００７９】
また、前述の実施例の進行波反射波ピーク決定手段６２は、立上りウインドウＷ１内の４次微分波形の最初の上から下への零交差を進行波のピーク点Ｐとして決定し、ノッチウインドウＷ２内における４次微分波形の最初の下から上への零交差点を反射波のピーク点Ｒとして決定していたが、その零交差の順位および交差方向は、立上りウインドウＷ１やノッチウインドウＷ２の設定、４次微分処理の正負に関連して適宜設定され得るものである。
【００８０】
また、前述の実施例のピーク発生点決定手段５４は、カフ脈波信号ＳＭの４次微分波形の零交差点に基づいて進行波のピーク発生点Ｐおよび反射波のピーク発生点Ｒを決定するものであったが、前記脈波検出圧が最高血圧ＢＰＳＹＳよりも高い圧力に設定されているときに得られたカフ脈波信号ＳＭのピークから決定されても良い。
【００８１】
また、前述の第１実施例では波形解析により振幅増加指数ＡＩが算出され、第２実施例では波形解析により脈波伝播速度ＰＷＶが算出されていたが、波形解析により決定される生体情報には特に制限はない。たとえば、カフ脈波のピーク高さＨすなわち脈圧に対するカフ脈波の面積の重心位置高さＧの割合（＝１００×Ｈ／Ｇ（％））である％ＭＡＰや、カフ脈波の立ち上がり点から頂点までの時間であるアップストロークタイム（ｕｐｓｔｒｏｋｅ  ｔｉｍｅ）などが波形解析により決定されても良い。
【００８２】
また、前述の第２実施例では、血圧測定のためのカフ１２による圧迫に先立って、まず、カフ圧Ｐｃが予め設定された脈波検出圧力値とされた状態で波形解析用のカフ脈波が採取され、血圧測定後に、脈波検出圧力判定手段８０により上記脈波検出圧力値が不適切と判定された場合にのみ、第２脈波検出圧力維持手段８４が実行されてカフ圧Ｐｃが第２脈波検出圧力値とされた状態で、波形解析用のカフ脈波が再度採取されていたが、血圧測定前にはカフ脈波が採取されず、常に、第２脈波検出圧力維持手段８４が実行されて血圧測定後にのみ波形解析用のカフ脈波が採取されても良い。
【００８３】
なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において、その他種々の変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用され、波形解析機能として振幅増加指数算出機能を備えた血圧測定装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】図１の振幅増加指数算出機能を備えた血圧測定装置における電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図３】図２におけるカフ脈波、４次微分波形、立上りウインドウＷ１やノッチウインドウＷ２、進行波のピーク点Ｐ、反射波のピーク点Ｒの相互関係を示すタイムチャートである。
【図４】図３とは異なる形状のカフ脈波についての、４次微分波形、立上りウインドウＷ１やノッチウインドウＷ２、進行波のピーク点Ｐ、反射波のピーク点Ｒの相互関係を示すタイムチャートである。
【図５】図１の振幅増加指数算出機能を備えた血圧測定装置における電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図６】図５のピーク発生点決定ルーチンの作動を説明する図である。
【図７】本発明が適用され、波形解析機能として脈波伝播速度ＰＷＶを算出するための波形特徴点決定機能を有する血圧測定装置の回路構成を示すブロック図である。
【図８】図７の血圧測定装置におけるＣＰＵの制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図９】図８の機能ブロック線図に示したＣＰＵの制御作動をさらに具体化して説明するフローチャートである。
【図１０】図９のＳＢ２および図１１のＳＤ４で実行される脈波伝播速度決定ルーチンを示す図である。
【図１１】図９のＳＢ１１の判断が否定された場合に実行される脈波伝播速度再測定ルーチンを示す図である。
【符号の説明】
１０：振幅増加指数測定機能付き血圧測定装置
１２：カフ
１４：上腕部（  生体の一部）
５０：カフ圧制御手段
５０ａ：血圧測定用圧迫手段
５０ｂ：脈波検出圧力維持手段
５３：カフ脈波採取手段
６６：振幅増加指数算出手段（波形解析手段）
７０：波形特徴点決定機能付き血圧測定装置
８０：脈波検出圧判定手段
８４：第２脈波検出圧力維持手段
８６：カフ脈波採取手段
８８：波形特徴点決定手段（波形解析手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003621395.tif 000008
【図８】
0003621395.tif 000009
【図９】
0003621395.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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