(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の血圧値を監視する血圧監視装置であって、
前記生体の動脈を圧迫するカフを用いて該生体の血圧値を測定する血圧測定手段と、
前記生体の容積脈波を検出する容積脈波検出手段と、
該容積脈波検出手段により検出された容積脈波の面積を、その周期および振幅に基づいて正規化して算出する正規化脈波面積算出手段と、
前記血圧測定手段によって血圧値が測定されたときには、該血圧測定手段によって測定された血圧値と、前記正規化脈波面積算出手段により正規化して算出された容積脈波の面積との間の脈波面積血圧対応関係を決定する脈波面積血圧対応関係決定手段と、
該脈波面積血圧対応関係決定手段により決定された脈波面積血圧対応関係から、容積脈波検出手段により検出された実際の容積脈波の正規化面積に基づいて、監視血圧値を逐次決定する監視血圧値決定手段と
を含むことを特徴とする血圧監視装置。
【請求項２】
前記監視血圧値決定手段により決定された監視血圧値が予め設定された判断基準範囲を越える異常値であるか否かを判定し、異常値を判定した場合には前記血圧測定手段を起動させる監視血圧値異常判定手段をさらに含むものである請求項１の血圧監視装置。
【請求項３】
前記監視血圧値決定手段により逐次決定された監視血圧値をトレンド表示する表示器をさらに含むものである請求項１または２の血圧監視装置。
【請求項４】
前記表示器は、前記監視血圧値異常判定手段により前記監視血圧値の異常値が判定されたことを表示するものである請求項３の血圧監視装置。
【請求項５】
所定の周期で、生体に装着されたカフの圧迫圧力を変化させ、該圧迫圧力の変化過程において発生する脈拍同期波の変化に基づいて該生体の血圧値を測定する血圧測定手段を備えた血圧監視装置であって、
前記生体の容積脈波を検出する容積脈波検出手段と、
該容積脈波検出手段により検出された容積脈波の面積を、その周期および振幅に基づいて正規化して算出する正規化脈波面積算出手段と、
該正規化脈波面積算出手段により正規化して算出された容積脈波面積の変化値を算出する脈波面積変化値算出手段と、
該脈波面積変化値算出手段により算出された容積脈波面積の変化値が予め設定された判断基準値を超えたことに基づいて前記生体の血圧変化を判定する監視血圧値変化判定手段と
を、含むことを特徴とする血圧監視装置。
【請求項６】
前記監視血圧値変化判定手段は、前記生体の血圧変化を判定した場合には、前記血圧測定手段を起動させるものである請求項５の血圧監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、生体の血圧値を１拍毎に監視可能な血圧監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生体の血圧値を比較的長期にわたって監視する血圧監視装置には、生体の一部に巻回されるカフを有して、そのカフによる圧迫圧力を変化させることによりその生体の血圧値を測定する血圧測定手段が所定の周期で自動的に起動させられるのが一般的である。この血圧測定手段によりカフを用いて測定される血圧測定値は比較的信頼性が得られるからである。
【０００３】
しかしながら、このような自動血圧監視装置による場合には、血圧監視の遅れを解消しようとして自動起動周期を短くすると、カフの生体に対する圧迫頻度が高くなるので大きな負担を生体に強いる欠点がある。また、カフによる圧迫頻度が極端に高くなると、鬱血が生じて正確な血圧値が得られなくなる場合もある。
【０００４】
これに対し、生体に装着されたカフの圧迫圧力を変化させ、その圧迫圧力の変化過程において発生する脈拍同期波の変化に基づいて生体の血圧値を測定する血圧測定手段と、前記生体の動脈に押圧されてその動脈から発生する圧脈波を検出する圧脈波センサと、前記血圧測定手段を所定の周期で起動させることにより、その圧脈波センサによって検出された圧脈波の大きさと上記血圧測定手段によって測定された血圧値との圧脈波血圧対応関係を決定する圧脈波血圧対応関係決定手段と、その圧脈波血圧対応関係から、実際の圧脈波に基づいて監視血圧値を逐次決定する監視血圧値決定手段とを備えた血圧監視装置が提案されている。これによれば、１拍毎に監視血圧値が得られて血圧監視の遅れが解消される利点がある。たとえば、特開平２−１７７９３７号公報に記載された血圧モニタ装置がその一例である。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】
しかしながら、上記血圧モニタ装置によれば、生体の動脈から発生する圧脈波を検出するために圧脈波センサを表皮上から動脈に向かって安定的に押圧することが必要であることから、圧脈波センサを押圧する場所が手首などの表皮直下に動脈が位置する場所に限定されるため、生体の疾患の部位によっては使用できない場合があったり、バンドなどを用いて圧脈波センサを生体に固定したとしてもその生体の体動などにより押圧状態が変化して圧脈波信号がずれるので、正確な監視ができないおそれがあるなどの不都合があった。
【０００６】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、生体にそれほど負担を強いることなく、生体への装着の制限がなくしかも正確な血圧監視が可能な血圧監視装置を提供することにある。
【０００７】
本発明者は、以上の事情を背景として種々研究を重ねるうち、生体の末梢部の血液容積の周期的変化を示す容積脈波、たとえばヘモグロビンが反射可能な波長帯の光を表皮に照射したときにその表皮内から放射される散乱光である光電脈波の面積が、生体の血圧値の変化と密接に関連して変化する事実を見いだした。本発明は、このような知見に基づいて為されたものであり、生体の血圧値の変化を上記容積脈波の面積の変化に基づいて監視し、カフによる血圧測定を可及的に回避するようにしたものである。
【０００８】
【課題を解決するための第１の手段】
すなわち本発明の要旨とするところは、生体の血圧値を監視する血圧監視装置であって、(a) 生体の動脈を圧迫するカフを用いてその生体の血圧値を測定する血圧測定手段と、(b) 前記生体の容積脈波を検出する容積脈波検出手段と、(c) その容積脈波検出手段により検出された容積脈波の面積を、その周期および振幅に基づいて正規化して算出する正規化脈波面積算出手段と、(d) 前記血圧測定手段によって血圧値が測定されたときには、その血圧測定手段によって測定された血圧値と、前記正規化脈波面積算出手段により正規化して算出された容積脈波の面積との間の脈波面積血圧対応関係を決定する脈波面積血圧対応関係決定手段と、(e) その脈波面積血圧対応関係決定手段により決定された脈波面積血圧対応関係から、容積脈波検出手段により検出された実際の容積脈波の正規化面積に基づいて、監視血圧値を逐次決定する監視血圧値決定手段とを、含むことにある。
【０００９】
【第１発明の効果】
このようにすれば、血圧測定手段によって血圧値が測定されたときには、脈波面積血圧対応関係決定手段により、その血圧測定手段によって測定された血圧値と、正規化脈波面積算出手段により正規化して算出された容積脈波の面積との間の脈波面積血圧対応関係が決定され、監視血圧値決定手段によって、その脈波面積血圧対応関係決定手段により決定された脈波面積血圧対応関係から、容積脈波検出手段により検出された実際の容積脈波の正規化面積に基づいて、監視血圧値が逐次決定される。したがって、一拍毎に監視血圧値を得ることが可能となることから、血圧監視の遅れを少なくするために血圧測定が短い周期で不要に実行されることが解消されるので、カフを用いた血圧値測定頻度が低減され、生体に対する負担が軽減される。また、容積脈波センサは生体の表皮上においてそれほどの制約なく装着され得るので、生体の疾患部位によって使用が制限されるおそれがなく、しかも、生体の体動などによって検出信号が変化することが極めて少ないので、正確な監視を継続できる利点がある。
【００１０】
【第１発明の他の態様】
ここで、好適には、前記監視血圧値決定手段により決定された監視血圧値が予め設定された判断基準範囲を越える異常値であるか否かを判定し、異常値を判定した場合には前記血圧測定手段を起動させる監視血圧値異常判定手段がさらに設けられる。このようにすれば、監視血圧値が異常と判定されたときには、血圧測定手段によりカフを用いた血圧測定が直ちに実行されて脈波面積血圧対応関係決定手段により脈波面積血圧対応関係が再決定されるので、監視血圧値異常時において一層信頼性の高いカフによる血圧値が自動的に得られると同時に、以後の監視血圧値の信頼性が高められる利点がある。
【００１１】
また、好適には、前記監視血圧値決定手段により逐次決定された監視血圧値をトレンド表示する表示器がさらに設けられる。このようにすれば、それまでの血圧変化傾向が的確に把握されるので、診断が正確且つ容易となる。
【００１２】
また、好適には、上記表示器は、前記監視血圧値異常判定手段により前記監視血圧値の異常値が判定されたことを表示するものである。このようにすれば、監視血圧値の異常を知ることができ、生体或いは血圧監視装置の状態を正確に把握できる。
【００１３】
また、好適には、前記容積脈波検出手段は、ヘモグロビンによって反射可能な波長帯の赤色光或いは赤外光を生体の表皮に向かって照射する光源と、表皮内からの散乱光を検出する光検出素子とを備え、毛細血管内の血液容積に対応する光電脈波を出力する光電脈波センサ、または、生体の表皮に所定間隔を隔てて接触させられる少なくとも２個の電極を備え、それら２個の電極間に位置する生体組織の血液容積に対応するインピーダンス脈波を出力するインピーダンス脈波センサから構成される。
【００１４】
【課題を解決するための第２の手段】
また、前記目的を達成するための第２発明の要旨とするところは、所定の周期で、生体に装着されたカフの圧迫圧力を変化させ、該圧迫圧力の変化過程において発生する脈拍同期波の変化に基づいて該生体の血圧値を測定する血圧測定手段を備えた血圧監視装置であって、(a) 前記生体の容積脈波を検出する容積脈波検出手段と、(b) その容積脈波検出手段により検出された容積脈波の面積を、その周期および振幅に基づいて正規化して算出する正規化脈波面積算出手段と、(c) その正規化脈波面積算出手段により正規化して算出された容積脈波面積の変化値を算出する脈波面積変化値算出手段と、(d) その脈波面積変化値算出手段により算出された容積脈波面積の変化値が予め設定された判断基準値を超えたことに基づいて前記生体の血圧変化と判定する監視血圧値変化判定手段とを、含むことにある。
【００１５】
【第２発明の効果】
このようにすれば、脈波面積変化値算出手段により、正規化脈波面積算出手段により正規化して算出された容積脈波面積の変化値が算出されると、監視血圧値変化判定手段により、その脈波面積変化値算出手段により算出された容積脈波面積の変化値が予め設定された判断基準値を超えたことに基づいて前記生体の血圧変化が判定される。一拍毎の容積脈波面積の変化により血圧変化が判定されることから、血圧監視の遅れを少なくするために血圧測定が短い周期で不要に実行されることが解消されるので、カフを用いた血圧値測定頻度が低減され、生体に対する負担が軽減される。また、容積脈波センサは生体の表皮上においてそれほどの制約なく装着され得るので、生体の疾患部位によって使用が制限されるおそれがなく、しかも、生体の体動などによって検出信号が変化することが極めて少ないので、正確な監視を継続できる利点がある。
【００１６】
【第２発明の他の態様】
ここで、好適には、前記監視血圧値変化判定手段は、前記生体の血圧変化を判定した場合には、前記血圧測定手段を起動させるものである。このようにすれば、監視血圧値変化判定手段によって生体の血圧異常が判定された場合には、血圧測定手段によるカフを用いた血圧測定が直ちに実行されるので、一層信頼性の高いカフによる血圧測定値が生体の血圧変化判定時に自動的に得られる利点がある。
【００１７】
また、好適には、前記容積脈波検出手段は、ヘモグロビンによって反射可能な波長帯の赤色光或いは赤外光を生体の表皮に向かって照射する光源と、表皮内からの散乱光を検出する光検出素子とを備え、毛細血管内の血液容積に対応する光電脈波を出力する光電脈波センサ、または、生体の表皮に所定間隔を隔てて接触させられる少なくとも２個の電極を備え、それら２個の電極間に位置する生体組織の血液容積に対応するインピーダンス脈波を出力するインピーダンス脈波センサから構成される。
【００１８】
【発明の好適な実施の態様】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、前記第１発明が適用された血圧監視装置８の構成を説明する図である。
【００１９】
図１において、血圧監視装置８は、ゴム製袋を布製帯状袋内に有してたとえば患者の上腕部１２に巻回されるカフ１０と、このカフ１０に配管２０を介してそれぞれ接続された圧力センサ１４、切換弁１６、および空気ポンプ１８とを備えている。この切換弁１６は、カフ１０内への圧力の供給を許容する圧力供給状態、カフ１０内を徐々に排圧する徐速排圧状態、およびカフ１０内を急速に排圧する急速排圧状態の３つの状態に切り換えられるように構成されている。
【００２０】
圧力センサ１４は、カフ１０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２２および脈波弁別回路２４にそれぞれ供給する。静圧弁別回路２２はローパスフィルタを備え、圧力信号ＳＰに含まれる定常的な圧力すなわちカフ圧ＰC を表すカフ圧信号ＳＫを弁別してそのカフ圧信号ＳＫをＡ／Ｄ変換器２６を介して電子制御装置２８へ供給する。
【００２１】
上記脈波弁別回路２４はバンドパスフィルタを備え、圧力信号ＳＰの振動成分である脈波信号ＳＭ1 を周波数的に弁別してその脈波信号ＳＭ1 をＡ／Ｄ変換器２９を介して電子制御装置２８へ供給する。この脈波信号ＳＭ1 が表すカフ脈波は、患者の心拍に同期して図示しない上腕動脈から発生してカフ１０に伝達される圧力振動波すなわちカフ脈波であり、上記カフ１０、圧力センサ１４、および脈波弁別回路２４は、カフ脈波センサとして機能している。
【００２２】
上記電子制御装置２８は、ＣＰＵ３０，ＲＯＭ３２，ＲＡＭ３４，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、ＣＰＵ３０は、ＲＯＭ３２に予め記憶されたプログラムに従ってＲＡＭ３４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切換弁１６および空気ポンプ１８を制御するとともに、表示器３６の表示内容を制御する。
【００２３】
容積脈波として機能する光電脈波センサ４０は、たとえば脈拍検出などに用いるものと同様に構成されており、生体の一部を収容可能なハウジング４２内には、ヘモグロビンによって反射可能な波長帯の赤色光或いは赤外光を生体の表皮に向かって照射する光源である発光素子４４と、表皮内からの散乱光を検出する光検出素子４６とを備え、毛細血管内の血液容積に対応する光電脈波信号ＳＭ2 を出力し、Ａ／Ｄ変換器４８を介して電子制御装置２８へ供給する。この光電脈波信号ＳＭ2 は、一拍毎に脈動する信号であって、表皮内の毛細血管内のヘモグロビンの量すなわち血液量に対応している。
【００２４】
図２は、上記血圧監視装置８における電子制御装置２８の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図において、カフ圧制御手段７２は、たとえば図３に示す脈波面積血圧対応関係のキャリブレーションのために所定の周期で起動させられる血圧測定手段７０の測定期間において、カフ１０の圧迫圧力をよく知られた測定手順にしたがって変化させる。たとえば、カフ圧制御手段７２は、生体の最高血圧より高い１８０mmHg程度に設定された昇圧目標値までカフ１０を昇圧させた後に、血圧測定アルゴリズムが実行される測定区間では３mmHg/sec程度の速度で緩やかに降圧させ、血圧測定が終了するとカフ１０の圧力を解放させる。血圧測定手段７０は、カフ１０の圧迫圧力の緩やかな変化過程においてカフ１０の圧力振動として得られた脈波の大きさの変化に基づいてよく知られたオシロメトリック法により患者の最高血圧値ＢＰSYS 、平均血圧値ＢＰMEAN、および最低血圧値ＢＰDIA をそれぞれ測定し、表示器３６に表示させる。
【００２５】
容積脈波センサに対応する光電脈波センサ４０は、そのハウジング４２内に収容された生体の指の表皮から発生する光電脈波を検出し、その光電脈波を示す光電脈波信号ＳＭ2 を出力する。正規化脈波面積算出手段７４は、その光電脈波の面積Ｓをその１周期Ｗおよび振幅Ｌに基づいて正規化して算出し、正規化脈波面積ＳF を出力する。すなわち、信号ＳＭ2 により表される光電脈波は、図４に示すように、数ミリ秒或いは十数ミリ秒毎のサンプリング周期毎に入力される光電脈波信号ＳＭ2 の大きさを示す点の連なりにより構成されており、その１周期Ｗ内において光電脈波信号ＳＭ2 を積分（加算）することにより光電脈波の面積Ｓが求められた後、Ｓ／（Ｗ×Ｌ）なる演算が行われることにより正規化脈波面積ＳF が算出されるのである。したがって、この正規化脈波面積ＳF は、その１周期Ｗと振幅Ｌとにより囲まれる矩形内における面積割合を表す無次元の値であり、％ＭＡＰとも称される。
【００２６】
脈波面積血圧対応関係決定手段７６は、前記血圧測定手段７０により血圧値が測定されると、上記正規化脈波面積算出手段７４により算出された正規化脈波面積ＳF と、その血圧測定手段７０により測定された血圧値ＢＰ（最高血圧値ＢＰSYS 、平均血圧値ＢＰMEAN、および最低血圧値ＢＰDIA のうちのいずれか１つ）との間の対応関係を、所定の生体について予め決定する。この対応関係は、たとえば図３に示すものであり、ＶＲＢＰ＝α・ＳF ＋βなる式により表される。但し、αは傾きを示す定数、βは切片を示す定数、ＶＲＢＰは監視血圧値を示している。ここで、一対の血圧値ＢＰおよびそれが測定されたときの正規化脈波面積ＳF から上記対応関係ＶＲＢＰ＝ｆ（ＳF ）が求められる場合には、上記の定数αおよびβとして統計的に求められた一般値が性別や年齢に応じて用いられるが、２対以上の血圧値ＢＰおよび正規化脈波面積ＳF から上記の対応関係ＶＲＢＰ＝ｆ（ＳF ）が求められる場合には、上記の定数αおよびβはその度に生体個人毎の値として決定される。また、それらの定数αおよびβが一旦求められた後は、血圧測定手段７０による血圧測定毎に学習により補正されてもよい。
【００２７】
監視血圧値決定手段７８は、上記脈波面積血圧対応関係決定手段７６により決定された対応関係ＶＲＢＰ＝ｆ（ＳF ）から、正規化脈波面積算出手段７４により逐次算出される正規化脈波面積ＳF に基づいて、監視血圧値ＶＲＢＰを逐次決定し、その決定した監視血圧値ＶＲＢＰを表示器３６に連続的にトレンド表示させる。上記脈波面積血圧対応関係決定手段７６において対応関係ＶＲＢＰ＝ｆ（ＳF ）が求められる場合に、血圧測定手段７０により測定された血圧値ＢＰとして最高血圧値ＢＰSYS が用いられたのであれば、監視血圧値ＶＲＢＰは最高血圧を示していることになるが、血圧値ＢＰとして平均血圧値ＢＰMEANが用いられたのであれば、監視血圧値ＶＲＢＰは平均血圧を示し、血圧値ＢＰとして最低血圧値ＢＰDIA が用いられたのであれば、監視血圧値ＶＲＢＰは最低血圧を示すこととなる。
【００２８】
図５は、上記電子制御装置２８の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図のステップＳＡ１（以下、ステップを省略する。）において図示しないカウンタやレジスタをクリアする初期処理が実行された後、前記カフ圧制御手段７２に対応するＳＡ２では、切換弁１６が圧力供給状態に切り換えられ且つ空気ポンプ１８が駆動されることにより、血圧測定のためにカフ１０の急速昇圧が開始される。
【００２９】
次いで、正規化脈波面積算出手段７４に対応するＳＡ３では、カフ昇圧期間において、光電脈波センサ４０により検出された図４に示す複数個の光電脈波信号ＳＭ2 から、光電脈波の面積Ｓ、周期Ｗ、振幅Ｌが求められるとともに、それらからＳ／（Ｗ×Ｌ）なる演算がそれぞれ行われ、それら各光電脈波に対応する複数個の正規化脈波面積ＳF が算出される。
【００３０】
続くＳＡ４では、カフ圧ＰC が１８０mmHg程度に予め設定された目標圧迫圧ＰCM以上となったか否かが判断される。このＳＡ４の判断が否定された場合は、上記ＳＡ２以下が繰り返し実行されることによりカフ圧ＰC の上昇が継続される。しかし、カフ圧ＰC の上昇により上記ＳＡ４の判断が肯定されると、前記血圧測定手段７０に対応するＳＡ５において、血圧測定アルゴリズムが実行される。すなわち、空気ポンプ１８を停止させ且つ切換弁１６を徐速排圧状態に切り換えてカフ１０内の圧力を予め定められた３mmHg/sec程度の緩やかな速度で下降させることにより、この徐速降圧過程で逐次得られる脈波信号ＳＭ1 が表す脈波の振幅の変化に基づいて、良く知られたオシロメトリック方式の血圧値決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 が測定されるとともに、脈波間隔に基づいて脈拍数などが決定されるのである。そして、その測定された血圧値および脈拍数などが表示器３６に表示されるとともに、切換弁１６が急速排圧状態に切り換えられてカフ１０内が急速に排圧される。
【００３１】
次に、前記脈波面積血圧対応関係決定手段７６に対応するＳＡ６では、正規化脈波面積算出手段７４に対応するＳＡ３において求められた複数個の正規化脈波面積ＳF と、上記血圧測定手段７０に対応するＳＡ５において測定されたカフ１０による血圧値ＢＰSYS 、ＢＰMEAN、またはＢＰDIA との間の対応関係が求められる。すなわち、ＳＡ５において血圧値ＢＰSYS 、ＢＰMEAN、およびＢＰDIA が測定されると、それら血圧値ＢＰSYS 、ＢＰMEAN、またはＢＰDIA のうちの１つと、複数個の正規化脈波面積ＳF とに基づいて、図３に示す正規化脈波面積ＳF と監視血圧値ＶＲＢＰとの間の対応関係（ＶＲＢＰ＝α・ＳF ＋β）が決定されるのである。
【００３２】
上記のようにして脈波面積血圧対応関係が決定されると、ＳＡ７において、光電脈波が入力されたか否かが判断される。このＳＡ７の判断が否定された場合はＳＡ７が繰り返し実行されるが、肯定された場合は、前記正規化脈波面積算出手段７４に対応するＳＡ８において、新たに入力された光電脈波の正規化脈波面積ＳF がＳＡ３と同様にして算出される。
【００３３】
そして、監視血圧値決定手段７８に対応するＳＡ９において、上記ＳＡ６において求められた脈波面積血圧対応関係（ＶＲＢＰ＝α・ＳF ＋β）から、上記ＳＡ８において求められた正規化脈波面積ＳF に基づいて、監視血圧値ＶＲＢＰが決定され、且つ一拍毎の監視血圧値ＶＲＢＰをトレンド表示させるために表示器３６に出力される。
【００３４】
次いで、ＳＡ１０では、上記ステップＳＡ５においてカフ１０による血圧測定が行われてからの経過時間が予め設定された１５乃至２０分程度の設定周期すなわちキャリブレーション周期を経過したか否かが判断される。このＳＡ１０の判断が否定された場合には、前記ＳＡ７以下の血圧監視ルーチンが繰り返し実行され、監視血圧値ＶＲＢＰが１拍毎に連続的に決定され、且つたとえば図６の実線に示すように表示器３６において時系列的にトレンド表示される。しかし、このＳＡ１０の判断が肯定された場合には、前記対応関係（ＶＲＢＰ＝α・ＳF ＋β）を再決定するために前記ＳＡ２以下のカフキャリブレーションルーチンが再び実行される。
【００３５】
上述のように、本実施例によれば、血圧測定手段７０（ＳＡ５）によって血圧値ＢＰSYS 、ＢＰMEAN、ＢＰDIA が測定されたときには、脈波面積血圧対応関係決定手段７６（ＳＡ６）により、その血圧測定手段７０によって測定された血圧値ＢＰSYS 、ＢＰMEAN、またはＢＰDIA と、正規化脈波面積算出手段７４（ＳＡ３）により正規化して算出された容積脈波の面積（正規化脈波面積）ＳF との間の脈波面積血圧対応関係（ＶＲＢＰ＝α・ＳF ＋β）が決定され、監視血圧値決定手段７８（ＳＡ９）によって、その脈波面積血圧対応関係決定手段７６により決定された脈波面積血圧対応関係から、光電脈波センサ４０により検出された実際の光電脈波の正規化脈波面積ＳF に基づいて、監視血圧値ＶＲＢＰが逐次決定される。したがって、一拍毎に監視血圧値を得ることから、血圧監視の遅れを少なくするために血圧測定が短い周期で不要に実行されることが解消されるので、カフを用いた血圧値測定頻度が低減され、生体に対する負担が軽減される。また、光電脈波センサ４０は生体の表皮上においてそれほどの制約なく装着され得るので、生体の疾患部位によって使用が制限されるおそれがなく、しかも、生体の体動などによって検出信号が変化することが極めて少ないので、正確な監視を継続できる利点がある。
【００３６】
また、本実施例において用いられる正規化光電脈波面積ＳF は、その１周期Ｗおよび振幅Ｌに基づいて正規化されていることから、脈拍数、体温などの変化の影響を受けることが抑制されて、波形変化が抽出されるので、信頼性の高い監視血圧値ＶＲＢＰを得ることができる。
【００３７】
因みに、図６のトレンドグラフには、上記正規化脈波面積ＳF に基づいて推定された監視血圧値ＶＲＢＰ（最高血圧）が実線で示され、それと並行して同時にＡ−ＬＩＮＥ（カテーテルを用いて血管内圧を検出する直接法）により測定された血圧値ＳＢＰ（最高血圧）が１点鎖線で示され、さらに、予め求められた光電脈波振幅ＡＭＰと生体の血圧値ＢＰとの関係から実際の光電脈波振幅ＡＭＰを用いて推定したＡＭＰＢＰ（最高血圧）が破線で示されている。また、図７には、上記監視血圧値ＶＲＢＰと上記Ａ−ＬＩＮＥにより測定された血圧値ＳＢＰとの間の相関を示し、図８は、上記光電脈波振幅ＡＭＰを用いて推定した血圧値ＡＭＰＢＰと上記Ａ−ＬＩＮＥにより測定された血圧値ＳＢＰとの間の相関を示している。
【００３８】
上記図６から明らかなように、正規化脈波面積ＳF に基づいて推定された監視血圧値ＶＲＢＰは、光電脈波振幅ＡＭＰを用いて推定した血圧値ＡＭＰＢＰに比較して、Ａ−ＬＩＮＥにより測定された血圧値ＳＢＰに忠実に追従して、それとの間の相関度が高く、時間経過しても大きくずれることがない。したがって、本実施例のように、正規化脈波面積ＳF に基づいて推定された監視血圧値ＶＲＢＰを用いる血圧監視では、血圧測定手段７０によるカフ１０を用いた血圧測定を実行して関係を再決定する必要性が大幅に少なくなる。
【００３９】
また、監視血圧値ＶＲＢＰと上記Ａ−ＬＩＮＥにより測定された血圧値ＳＢＰとの間の相関図を示す図７では、光電脈波振幅ＡＭＰを用いて推定した血圧値ＡＭＰＢＰと上記Ａ−ＬＩＮＥにより測定された血圧値ＳＢＰとの間の相関図を示す図８に比較して、実線に示す相関線の両側のプロットが正規分布していることから明らかなように、血圧推定可能な区間が大きく、本実施例のようにすれば、信頼性の高い監視血圧値ＶＲＢＰが得られることが明らかである。
【００４０】
また、本実施例によれば、前記監視血圧値決定手段７８（ＳＡ９）により逐次決定された監視血圧値ＶＲＢＰが表示器３６においてトレンド表示されるので、それまでの血圧変化傾向が的確に把握されるので、診断が正確且つ容易となる。
【００４１】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前述の実施例と共通する部分は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
図９および図１０は、請求項２に対応する発明の実施例における血圧監視装置の要部を説明する機能ブロック線図およびフローチャートである。本実施例の血圧監視装置では、装置の機構および回路構成は前述の図１の実施例と共通するが、電子制御装置２８に、監視血圧値が異常であることを判定する監視血圧値異常判定手段８０およびＳＡ１１、ＳＡ１２が付加されている点において相違する。以下、その相違点を説明する。
【００４３】
図９において、監視血圧値異常判定手段８０は、監視血圧値決定手段７８により決定された監視血圧値ＶＲＢＰと予め設定された判断基準範囲とを比較してその監視血圧値ＶＲＢＰが判断基準範囲を越える異常値であるか否かを判定し、異常値を判定した場合には、表示器３６に血圧異常を表示させるとともに、脈波面積血圧対応関係（ＶＲＢＰ＝α・ＳF ＋β）を再決定させるために血圧測定手段７０を起動させる。上記判断基準範囲は、生体の血圧値が異常に高くなったか或いは異常に低くなったかを判定するためのものであり、たとえば監視血圧値ＶＲＢＰが最高血圧を示す場合は、９０〜１８０mmHg程度の範囲に設定される。
【００４４】
図１０のフローチャートにおいて、上記監視血圧値決定手段７８に対応するＳＡ１１では、ＳＡ９において決定された監視血圧値ＶＲＢＰが予め設定された判断基準範囲を越えたか否かが判断される。このＳＡ１１の判断が否定された場合は前述の実施例と同様にＳＡ１０が実行されるが、肯定された場合は、ＳＡ１１において表示器３６に血圧異常表示が行われた後、脈波面積血圧対応関係（ＶＲＢＰ＝α・ＳF ＋β）を再決定させるためにＳＡ２以下が再び実行される。
【００４５】
本実施例によれば、光電脈波センサ４０を用いることにより、一拍毎に得られる監視血圧値ＶＲＢＰに基づいて生体の血圧値を遅れなく監視できることから、前述の実施例と同様の効果が得られるのに加えて、監視血圧値異常判定手段８０（ＳＡ１１、ＳＡ１２）により監視血圧値ＶＲＢＰが判断基準範囲を越える異常値であると判定された場合には、血圧測定手段７０（ＳＡ５）による血圧測定が再び開始されて、脈波面積血圧対応関係決定手段７６（ＳＡ６）により脈波面積血圧対応関係（ＶＲＢＰ＝α・ＳF ＋β）を再決定されるので、監視血圧値異常時において一層信頼性の高いカフによる血圧値が自動的に得られると同時に、以後の監視血圧値の信頼性が高められる利点がある。
【００４６】
図１１および図１２は、請求項５に対応する本発明の実施例の血圧監視装置の要部を説明する機能ブロック線図およびフローチャートである。本実施例の血圧監視装置では、装置の機構および回路構成は前述の図１の実施例と共通するが、電子制御装置２８による血圧監視方法が相違する。すなわち、本実施例の血圧監視装置では、予め設定された血圧測定周期ＴB 毎にカフ１０による血圧測定が行われる一方、血圧測定が行われない測定休止期間において、正規化脈波面積ＳF の変化値ΔＤが所定の判断基準値γを越えたか否かに基づいて血圧変動を監視し、変化値ΔＤが所定の判断基準値γを越えたと判定された場合には、カフ１０による血圧測定を実行させて血圧値が得られるようになっている。
【００４７】
図１１は、本実施例の血圧監視装置における電子制御装置２８の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図において、血圧測定手段８２は、予め設定された血圧測定周期ＴB 毎に血圧測定が起動され、前述の血圧測定手段７０と同様にしてよく知られたカフ１０を用いる血圧測定を実行し、表示器３６に表示される血圧値を更新する。脈波面積変化値算出手段８４は、正規化脈波面積算出手段７４により一拍毎に算出された正規化脈波面積ＳF の変化値ΔＤを算出する。この変化値ΔＤは、たとえば正規化脈波面積ＳF の移動平均値ＳFAV 或いは前回血圧測定手段８２により血圧測定が実行されたときの正規化脈波面積ＳF に対する変化率或いは変化量である。監視血圧値変化判定手段８６は、上記脈波面積変化値算出手段８４により算出された正規化脈波面積ＳF の変化値ΔＤが予め設定された判断基準値γを超えたことに基づいて生体の血圧変化を判定し、その生体の血圧変化を表示器３６に表示させるとともに、カフ１０を用いた血圧測定値を得るために血圧測定手段８２の血圧測定動作を起動させる。すなわち、上記監視血圧値変化判定手段８６は、正規化脈波面積ＳF の変化値ΔＤが予め設定された判断基準値γを超えたときに血圧測定手段８２の血圧測定動作を起動させる起動手段としても機能しているのである。
【００４８】
図１２は、本実施例の電子制御装置２８の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図において、ＳＢ１ではＳＡ１と同様の初期処理が実行された後、ＳＢ２では、光電脈波が発生したか否かが判断される。このＳＢ２の判断が否定された場合は、ＳＢ３において、ＳＢ８によるカフを用いた前回の血圧測定から予め設定された血圧測定周期ＴB が経過したか否かが判断される。この血圧測定周期ＴB は、たとえば十数分乃至数十分というように比較的長時間に設定される。このＳＢ３の判断が否定された場合は本ルーチンが終了させられて、ＳＢ１以下が繰り返し実行されるが、肯定された場合は、周期的に到来する血圧測定期間であるので、前記血圧測定手段８２に対応するＳＢ８において、カフ１０を用いてオシロメトリック法により血圧測定が実行されることにより、最高血圧値ＢＰSYS および最低血圧値ＢＰDIA が決定され且つ表示されてから、本ルーチンが終了させられる。
【００４９】
上記ＳＢ２の判断が肯定された場合は、ＳＢ４において、光電脈波センサ４０により検出された光電脈波が読み込まれるとともに、正規化脈波面積算出手段７４に対応するＳＢ５において、ＳＡ８と同様にして正規化脈波面積ＳF が算出される。次いで、脈波面積変化値算出手段８４に対応するＳＢ６において、上記正規化脈波面積ＳF の変化値ΔＤが算出される。この変化値ΔＤとしては、移動平均値ＳFAV 〔＝ＳFi-n＋・・・＋ＳFi-1＋ＳFi／（ｎ＋１）〕に対する変化量（＝ＳFi−ＳFAV ）、或いは変化率〔＝（ＳFi−ＳFAV ）／ＳFAV 〕、または、前回カフによる血圧測定が実行されたときの正規化脈波面積ＳFmに対する変化量（＝ＳF −ＳFm）、或いは変化率〔＝（ＳF −ＳFm）／ＳFm〕などが用いられる。
【００５０】
そして、前記監視血圧値変化判定手段８６に対応するＳＢ７では、上記正規化脈波面積ＳF の変化値ΔＤが予め設定された判断基準値γ以上であるか否かが判断される。この判断基準値γは、患者の血圧値が生体の容体監視の上で問題となる程に変化したか否かを判断するために予め実験的に求められたものである。
【００５１】
上記ＳＢ７の判断が否定された場合は、患者の血圧値が安定している状態であるので、ＳＢ８のカフ１０を用いた血圧測定を実行させないで、ＳＢ３以下が実行される。しかし、上記ＳＢ７の判断が肯定された場合は、患者の血圧値が比較的大きく変化した状態であるので、ＳＢ８のカフ１０を用いた血圧測定が直ちに開始され、監視血圧値の変化を示す文字或いは記号とカフ１０を用いて測定された血圧値とが表示器３６に表示される。
【００５２】
上述のように、本実施例によれば、脈波面積変化値算出手段８４（ＳＢ６）により、正規化脈波面積算出手段７４（ＳＢ５）により正規化して算出された光電脈波面積ＳF の変化値ΔＤが算出されると、監視血圧値変化判定手段８６（ＳＢ７）により、その脈波面積変化値算出手段８４により算出された正規化光電脈波面積ＳF の変化値ΔＤが予め設定された判断基準値γを超えたことに基づいて生体の血圧変化が判定される。この結果、一拍毎の正規化光電脈波面積ＳF の変化により血圧変化が判定されることから、血圧監視の遅れを少なくするために血圧測定が短い周期で不要に実行されることが解消されるので、カフを用いた血圧値測定頻度が低減され、生体に対する負担が軽減される。また、光電脈波センサ４０は生体の表皮上においてそれほどの制約なく装着され得るので、生体の疾患部位によって使用が制限されるおそれがなく、しかも、生体の体動などによって検出信号が変化することが極めて少ないので、正確な監視を継続できる利点がある。
【００５３】
また、本実施例によれば、監視血圧値変化判定手段８６（ＳＢ７）は、生体の血圧変化を判定した場合には、血圧測定手段８２を起動させるものであることから、その監視血圧値変化判定手段８６によって生体の血圧異常が判定された場合には、血圧測定手段８２によるカフ１０を用いた血圧測定が直ちに実行されるので、一層信頼性の高いカフによる血圧測定値が生体血圧変化判定時に自動的に得られる利点がある。
【００５４】
図１３は、容積脈波センサとして、所謂血中酸素飽和度測定のためのパルスオキシメータ８８の光電脈波検出プローブ９０が用いられた血圧監視装置の一例を示している。パルスオキシメータ８８は、血中酸素飽和度を測定するために光電脈波検出用プローブ９０（以下、単にプローブという）を備えている。このプローブ９０は、例えば、患者の額などの体表面３８に図示しない装着バンド等により密着した状態で装着されている。プローブ９０は、一方向において開口する容器状のハウジング９２と、そのハウジング９２の底部内面の外周側に位置する部分に設けられ、ＬＥＤ等から成る複数の第１発光素子９４ａおよび第２発光素子９４ｂ（以下、特に区別しない場合は単に発光素子９４という）と、ハウジング９２の底部内面の中央部分に設けられ、フォトダイオードやフォトトランジスタ等から成る受光素子９６と、ハウジング９２内に一体的に設けられて発光素子９４および受光素子９６を覆う透明な樹脂９８と、ハウジング９２内において発光素子９４と受光素子９６との間に設けられ、発光素子９４から前記体表面３８に向かって照射された光のその体表面３８から受光素子９６に向かう反射光を遮光する環状の遮蔽部材１００とを備えて構成されている。
【００５５】
上記第１発光素子９４ａは、例えば６６０ｎｍ程度の波長の赤色光を発光し、第２発光素子９４ｂは例えば８００ｎｍ程度の波長の赤外光をそれぞれ発光するものである。これら第１発光素子９４ａおよび第２発光素子９４ｂは、駆動回路１０１からの駆動電流にしたがって所定周波数で交互に発光させられると共に、それら発光素子９４から前記体表面３８に向かって照射された光の体内の毛細血管が密集している部位からの反射光は共通の受光素子９６によりそれぞれ受光される。
【００５６】
受光素子９６は、その受光量に対応した大きさの光電脈波信号ＳＭ3 をローパスフィルタ１０２を介して出力する。受光素子９６とローパスフィルタ１０２との間には、増幅器等が適宜設けられる。ローパスフィルタ１０２は、入力された光電脈波信号ＳＭ3 から脈波の周波数よりも高い周波数を有するノイズを除去し、そのノイズが除去された信号ＳＭ3 をデマルチプレクサ１０４に出力する。デマルチプレクサ１０４は、電子制御装置２８からの信号に従って第１発光素子９４ａおよび第２発光素子９４ｂの発光に同期して切り換えられることにより、赤色光による電気信号ＳＭR をサンプルホールド回路１０６およびＡ／Ｄ変換器１０９を介して、赤外光による電気信号ＳＭIRをサンプルホールド回路１０８およびＡ／Ｄ変換器１１０を介して、それぞれ酸素飽和度測定用電子制御装置１１２の図示しないＩ／Ｏポートに逐次供給する。サンプルホールド回路１０６，１０８は、入力された電気信号ＳＭR ，ＳＭIRをＡ／Ｄ変換器１０９，１１０へ逐次出力する際に、前回出力した電気信号ＳＭR ，ＳＭIRについてのＡ／Ｄ変換器１０９，１１０における変換作動が終了するまで次に出力する電気信号ＳＭR ，ＳＭIRをそれぞれ保持するためのものである。なお、上記電子制御装置１１２には、血液中酸素飽和度を表示するために図示しない表示器が接続されている。
【００５７】
電子制御装置１１２は、ＣＰＵ１１４、ＲＡＭ１１６、ＲＯＭ１１８などを備え且つ前記電子制御装置２８と相互に通信可能なマイクロコンピュータであり、ＣＰＵ１１４は、ＲＡＭ１１６の記憶機能を利用しつつＲＯＭ１１８に予め記憶されたプログラムに従って測定動作を実行し、上記電気信号ＳＭR ，ＳＭIRに従って酸素飽和度を算出して表示させる一方、図４に示すような波形を表す上記電気信号ＳＭR またはＳＭIRを容積脈波として前記電子制御装置２８へ逐次出力する。
【００５８】
なお、上記酸素飽和度の算出方法は、例えば、本出願人が先に出願して公開された特開平３−１５４４０号公報に記載された決定方法と同様であり、｛（ＶdR−ＶSR）／（ＶdR＋ＶSR）｝／｛（ＶdIR −ＶSIR ）／（ＶdIR ＋ＶSIR ）｝にて示される比と、酸素飽和度との間の予め求められた関係から実際の比に基づいて酸素飽和度が決定される。なお、上式において、ＶdR，ＶSRはそれぞれ赤色光による光電脈波形の上ピーク値，下ピーク値であり、ＶdIR ，ＶSIR はそれぞれ赤外光による光電脈波形の上ピーク値，下ピーク値である。また、ＶdR−ＶSRおよびＶdIR −ＶSIR は各光電脈波形の交流成分の振幅をそれぞれ表しており、ＶdR＋ＶSRおよびＶdIR ＋ＶSIR は各光電脈波形の直流成分を２倍したものをそれぞれ表している。
【００５９】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００６０】
たとえば、前述の実施例では、容積脈波センサとして、光電脈波センサ４０或いは酸素飽和度検出プローブ９０からの電気信号ＳＭR ，ＳＭIRが用いられていたが、インピーダンス脈波センサが用いられてもよい。このインピーダンス脈波センサは、生体の表皮に所定間隔を隔てて接触させられる少なくとも２個の電極を備え、それら２個の電極間に位置する生体組織の血液容積に対応するインピーダンス脈波を出力するように構成される。
【００６１】
また、前述の図１乃至図５、図９および図１０、図１１および図１２にそれぞれ示される実施例では、一拍毎に逐次求められる正規化脈波面積ＳF に基づいて生体の血圧が監視されていたが、必ずしも一拍毎でなくてもよく、たとえば数拍おき或いは数秒乃至数十秒おきに正規化脈波面積ＳF に基づいて生体の血圧が監視されてもよいのである。
【００６２】
また、前述の実施例では、光電脈波の全体の面積Ｓが正規化された正規化脈波面積ＳF に基づいて生体の血圧が監視されていたが、その正規化脈波面積ＳF に替えて、たとえば図４に示すような光電脈波の全体の面積Ｓのうちの最高ピークまでの前半部の面積Ｓ1 或いは最高ピーク以後の後半部の面積Ｓ2 を正規化したものが用いられてもよいし、図４に示すような光電脈波においてたとえばＬ・（２／３）に相当する高さの幅寸法ｌを正規化したｌ／Ｌが用いられてもよい。要するに、容積脈波の面積或いは上方への尖り具合（先鋭度）を示す値であればよいのである。
【００６３】
また、前述の脈波面積血圧対応関係決定手段７６（ＳＡ６）においては、一次式の関係（ＶＲＢＰ＝α・ＳF ＋β）が決定されていたが、二次以上の多項式であっても差し支えないし、補正項などが必要に応じて設けられる。
【００６４】
また、前述の血圧測定手段７０、８２では、カフ圧ＰC が徐々に降下させられる過程のカフ脈波の変化に基づいて生体の血圧値が決定されていたが、徐々に昇圧させる過程のカフ脈波の変化に基づいて生体の血圧値を決定するものであってもよい。
【００６５】
また、前述の実施例の血圧測定手段７０、８２は、所謂オシロメトリック法に従い、カフ１０の圧迫圧力に伴って変化する圧脈波の大きさの変化状態に基づいて血圧値を決定するように構成されていたが、所謂コロトコフ音法に従い、カフ１０の圧迫圧力に伴って発生および消滅するコロトコフ音に基づいて血圧値を決定するように構成されてもよい。
【００６６】
その他、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である血圧監視装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施例の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１の実施例において血圧監視に用いられる対応関係を例示する図である。
【図４】図１の実施例の光電脈波センサにより検出される光電脈波を説明する図である。
【図５】図１の実施例の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１の実施例により正規化脈波面積ＳF に基づいて逐次求められる監視血圧値ＶＲＢＰを、Ａ−ＬＩＮＥで測定した直接法による最高血圧ＳＢＰ、および光電脈波振幅による監視血圧値ＡＭＰＢＰと対比して示すトレンドグラフである。
【図７】図１の実施例により正規化脈波面積ＳF に基づいて逐次求められる監視血圧値ＶＲＢＰとＡ−ＬＩＮＥで測定した直接法による最高血圧ＳＢＰとの相関を示す図である。
【図８】光電脈波振幅による監視血圧値ＡＭＰＢＰとＡ−ＬＩＮＥで測定した直接法による最高血圧ＳＢＰとの相関を示す図である。
【図９】本発明の他の実施例における制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図１０】図９の実施例の制御装置における制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の他の実施例における制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図１２】図１１の実施例の制御装置における制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【図１３】本発明の他の実施例であって、容積脈波センサとしてオキシメータの光電脈波検出プローブを備えた血圧監視装置の要部を示す図である。
【符号の説明】
８：血圧監視装置
１０：カフ
３６：表示器
４０：光電脈波センサ（容積脈波センサ）
７０、８２：血圧測定手段
７４：正規化脈波面積算出手段
７６：脈波面積血圧対応関係決定手段
７８：監視血圧値決定手段
８０：監視血圧値異常判定手段
８４：脈波面積変化値算出手段
８６：監視血圧値変化判定手段
９０：光電脈波検出プローブ（容積脈波センサ）
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003666987.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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