(57)【要約】【課題】  電子血圧計に関するもので、特に超小型、カフレスとし、被験者の手首もしくは指に装着して、血圧を簡便に計測する装置を提供する。【解決手段】  生体表面に接する圧力検出手段と光電センサーを有する容積脈波検出手段と容積振動法に基づく血圧決定手段とを有し、手首橈骨動脈への圧力印加を従来のカフを用いることなく指による加圧を行い、手首橈骨動脈の脈波を繊細に感じることができる指の感覚を活用することによって計測位置の最適化を行い、均一な加圧を行うために、参考加圧量を表示手段に表示し、参考加圧量を追随できるよう、圧力検出手段で検出された圧力を同時に表示する表示手段を有することを特徴とする。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体表面に接する圧力検出手段と光電センサーを有する脈波検出手段と血圧決定手段とを備え、手首部橈骨動脈の脈波を検出するカフレス電子血圧計において、
血圧計本体と、光・圧力センサーユニットと、該光・圧力センサーユニットを介して前記手首部橈骨動脈を指で加圧する加圧手段とを有し、前記血圧決定手段が容積振動法を用いることを特徴とするカフレス電子血圧計。
【請求項２】
前記光・圧力センサーユニットは、弾性部材からなる基体部と、該基体部に埋設される圧力検出手段及び脈波検出手段とを有することを特徴とする請求項１記載のカフレス電子血圧計。
【請求項３】
前記光・圧力センサーユニットが指輪に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカフレス電子血圧計。
【請求項４】
前記光・圧力センサーユニットの基体部はヤング率が２ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の弾性部材からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカフレス電子血圧計。
【請求項５】
前記血圧計本体は参考加圧力を表示する参考加圧力表示手段と、前記圧力検出手段で検出された検出圧力を表示する検出圧力表示手段とを有し、前記手首部橈骨動脈を指で加圧する際に前記参考加圧力を追随できるように前記参考加圧力と前記検出圧力とが同時に表示されるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のカフレス電子血圧計。
【請求項６】
前記血圧計本体は容積脈波検出手段により検出された容積脈波から脈拍数、脈波振幅を抽出し、所定の値の範囲に入っているかどうか判定し、判定結果をブザーで報せる報知手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のカフレス電子血圧計。
【請求項７】
前記血圧計本体が前記光・圧力センサーユニットが設けられている指輪と一体に形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のカフレス電子血圧計。
【請求項８】
前記血圧計本体が腕時計に配設され、前記光・圧力センサーユニットが前記腕時計のバンドに配設されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のカフレス電子血圧計。
【請求項９】
前記光・圧力センサーユニットが前記圧力波形データと前記容積脈波波形データを送信する送信手段を備え、前記血圧計本体が前記圧力波形データと前記容積脈波波形データを受信する受信手段を備えていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のカフレス電子血圧計。
【請求項１０】
前記血圧決定手段が昇圧過程と減圧過程とで計測して得られる両者の血圧値を平均して血圧を決定することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のカフレス電子血圧計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子血圧計に関するもので、特に超小型とし、被験者の手首もしくは指に装着して、血圧を簡便に計測する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子血圧計ではオシロメトリック法が主に用いられている。オシロメトリック法では上腕もしくは手首に巻いたカフで血管を圧迫し、動脈圧に依存する血管壁の振動を反映したカフ圧の変動の挙動から最高血圧（収縮期血圧：ＳＢＰ）、最低血圧（拡張期血圧：ＤＢＰ）を求めている。カフのゆっくりとした減圧過程において、この振動波形は最高血圧近辺で増大し平均血圧時に最大になった後、最低血圧近辺以降はほぼ一定の振幅となる。この最高血圧と最低血圧の決定アルゴリズムは、一般には、カフのゆっくりとした減圧過程において得られるカフ圧の微小変動波形の最大振幅に対して高カフ圧側では閾値Ｋ１例えば０．５、低カフ圧側では閾値Ｋ２例えば０．７としてそれに対応する圧力センサーの値を最高血圧、最低血圧としている。閾値Ｋ１、Ｋ２は動脈中に圧力センサーを挿入する直接法やコロトコフ音を聞く聴診法の値と一致するように決定しているが、明確かつ厳密な原理に基づくものではない。また、血管を圧迫するためにカフを用いている従来の方法ではカフを加圧する手段として加圧ポンプを作動させなければならないため電力を必要とし大きな電池を用いていた。さらに、最高血圧に相当する圧力で動脈を押しつぶしたとしても、原理上カフの両端部では動脈が完全には閉塞されないため、そこに伝播する動脈の圧脈波がカフに伝達し、カフ圧の微小変動として圧力センサーの信号に現れてしまい、閾値Ｋ１、Ｋ２で最高最低血圧の判定を行うアルゴリズムにおいては、その残留する圧脈波成分のため、正確な血圧決定が行えなかった。また、上腕ないし手首全体を加圧するため骨や腱など解剖学的構造の影響で、過度の加圧を行っても動脈を完全に締め付けることが出来ず、正確な血圧測定の阻害要因となることが多々あった。これらの従来のカフ加圧法の問題点を克服する手段として、手首橈骨動脈の位置を触診により正確に検出し、その位置に圧力センサーを固定して用手法により血管を押圧し、いわゆる圧平法に基づいて血管内部の圧力を測定する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特表２００１−５１４９１６公報（第１７−１９頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来技術における圧平法は本質的に血管を押圧する位置に敏感であるため、特許文献１に記載された従来の測定方法で正確に血圧を測定することができるのは、被検者の脈を観ることに熟練した医師や看護師などに限られており、誰でもが正確にかつ容易に血圧測定を行えるものではなかった。
【０００４】
（発明の目的）
本発明の目的は、電子血圧計に関し、特に超小型とし、被験者の手首もしくは指に装着して、誰でも血圧を簡便にかつ正確に計測する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため本発明の血圧計では下記記載の手段を採用する。
生体表面に接する圧力検出手段と光電センサーを有する脈波検出手段と血圧決定手段とを備え、手首部橈骨動脈の脈波を検出するカフレス電子血圧計において、血圧計本体と、光・圧力センサーユニットと、該光・圧力センサーユニットを介して手首部橈骨動脈を指で加圧する加圧手段とを有し、血圧決定手段が容積振動法を用いることを特徴とする。
【０００６】
また、光・圧力センサーユニットは、弾性部材からなる基体部と、該基体部に埋設される圧力検出手段及び脈波検出手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
また、光・圧力センサーユニットが指輪に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、光・圧力センサーユニットの基体部はヤング率が２ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の弾性部材からなることを特徴とする。
【０００９】
また、血圧計本体は参考加圧力を表示する参考加圧力表示手段と、圧力検出手段で検出された検出圧力を表示する検出圧力表示手段とを有し、手首部橈骨動脈を指で加圧する際に参考加圧力を追随できるように参考加圧力と検出圧力とが同時に表示されるように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、血圧計本体は容積脈波検出手段により検出された容積脈波から脈拍数、脈波振幅を抽出し、所定の値の範囲に入っているかどうか判定し、判定結果をブザーで報せる報知手段を有することを特徴とする。
【００１１】
また、血圧計本体が光・圧力センサーユニットが設けられている指輪と一体に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、血圧計本体が腕時計に配設され、光・圧力センサーユニットが腕時計のバンドに配設されていることを特徴とする。
【００１３】
また、光・圧力センサーユニットが圧力波形データと容積脈波波形データを送信する送信手段を備え、血圧計本体が圧力波形データと容積脈波波形データを受信する受信手段を備えていることを特徴とする。
【００１４】
また、血圧決定手段が昇圧過程と減圧過程とで計測して得られる両者の血圧値を平均して血圧を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば橈骨動脈を直接加圧し、加圧された部位の血管壁の容積振動を光学的に直接検出し、容積振動法に基づいて血圧を決定するため、血圧測定の精度が向上し、誰でも血圧を簡便にかつ正確に計測することができる。また、カフ・空気ポンプ及びそれを駆動するための大きな電池が不要であり、通常の腕時計程度の大きさとなり、常時身に付けることが可能となり、いつでも、例えば、運動中や入浴中でも測定することができるなどの特徴を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下図面を用いて本発明の最適な実施形態を説明する。図１は本発明の電子血圧計の全体ブロック図を示すものである。この電子血圧計は圧力検出手段としての圧力検出部１及び脈波検出手段としての容積脈波検出部２とを含む光・圧力センサーユニット１８と、Ａ／Ｄコンバータ３、液晶表示器４、ＭＰＵ５、圧電ブザー６、操作部７とを含む血圧計本体６１とを備えている。
【００１７】
図２は光・圧力センサーユニット１８の構造を示している。光・圧力センサーユニット１８は基体部１３と、圧力検出手段としての圧力センサー１１、シリコンゲル１５と、脈波検出手段としての発光ダイオード１０、フォトダイオード１２とシート１４とを含む。圧力センサー１１はピエゾブリッジ抵抗式半導体センサーあるいは静電容量変化検出型圧力センサーであり、圧力を電気信号に変換する。発光ダイオード１０は生体透過性が良く
ヘモグロビンに対しては吸収のある近赤外線領域で発光する。発光波長は概ね８００〜９００ｎｍが好適である。フォトダイオード１２は、発光ダイオード１０から生体内に入射されて生体内で散乱吸収され、反射してきた光を受光し、電気信号に変換する。光・圧力センサーユニット１８全体は薄い丈夫なシート１４で包まれている。光・圧力センサーユニット１８の受圧部は基体部１３とシート１４の間にシリコンまたはウレタンからなるゲル１５が充填されていて、このゲル１５によって圧力センサー１１は覆われている。光・圧力センサーユニット１８の受圧部は生体表面に接したとき、その接触圧力（加圧力）を圧力センサー１１に正確に伝達し、検出できるようになっている。光・圧力センサーユニット１８の基体部１３は適度の弾性を有するシリコーンゴムを用いる。指３０が皮膚の下の動脈の脈動を感知し、最適な位置を検出するのにはシリコーンゴムのヤング率が２ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下であることが好適である。
【００１８】
次に、この発明の測定原理について図３、４を参照して説明する。図３は手首の断面図である。橈骨動脈２１が橈骨２６の上に位置している。橈骨動脈２１は通常、脈拍数などを調べるときに最も認識しやすい動脈であり、指で触れることによって、その位置が容易に分かる。橈骨動脈の直径は、身長・体重・体表面積などの体格因子に依存するが、一般に日本人男性では２．５−３．５ｍｍ、女性では２．２−３．０ｍｍである。動脈管に加わる圧力（内外圧差）と血管の内容積との関係は、一般に知られている管法則に従う形状となる。血管の内容積の変化を光学的な手段で検出したものが容積脈波であり、容積振動法によれば、容積脈波が最大振幅となるのは血管内平均血圧と血管外圧の差が０になったときであり、このときの外部印加圧力が平均血圧となる。さらに外部印加圧力を大きくしていき、血管が閉塞され、血液の流れが停止し、容積脈波が消失するときの外部印加圧力が最高血圧となる。容積振動法では動脈を直接加圧し、加圧された部位の血管壁の容積振動を光学的に直接検出し、血管の変位挙動から血圧を決定するため、血圧測定の精度が向上する。
【００１９】
本発明では手首橈骨動脈２１への圧力印加を光・圧力センサーユニット１８を介して、図４に示された指３０を用いて行う。前述のように、この光・圧力センサーユニット１８は弾性部材を基体部１３としているため光・圧力センサーユニット１８を介しても、指３０は手首橈骨動脈２１の脈波を十分感知することができる。この結果、動脈の計測位置の最適化が人間の感覚・感性を十分に活用することによって行なわれることになり、血圧決定手段としての容積振動法の正確性を加味すると、本発明の用手法による血圧決定法の正確さが保証される。
【００２０】
外部印加圧力と容積脈波の検出は図４のように圧力センサー１１と発光ダイオード１０及びフォトダイオード１２からなる光・圧力センサーユニット１８を用いて行なわれる。
【００２１】
被験者は自らの指３０で自分の橈骨動脈２１を２０秒程度かけて時間的に均一にゆっくり押していく。指３０が橈骨動脈２１の脈動を感じられなくなったら、逆にまた２０秒程度かけて減圧していく。このようにすることにより、図５のような容積脈波波形５１とそれに対応する外部印加圧力波形５０が得られる。
【００２２】
圧力波形５０には外部印加圧力に橈骨動脈２１の圧脈波が重畳されているため、移動平均処理を行って外部印加圧力とする。なお、重畳された圧脈波に関しては波形解析を行い、圧脈波波形の低部で波形のクランプが生じ始めた印加圧力を最低血圧に対応する圧力として定め、最低血圧判定の一つの情報とし、血圧計の精度向上に役立てることができる。
【００２３】
容積脈波が最大振幅を示した時点での外部印加圧力値から平均血圧（Ｐａ）が求まる。容積脈波が実質上消失するときの外部印加圧力の値から最高血圧（Ｐｍ）が求まる。血圧の決定は昇圧過程或いは減圧過程のどちらでも可能である。したがって、昇圧過程及び減
圧過程の双方で測定を行い、両者の平均値を算出することにより精度の高い血圧決定を行うことができる。最低血圧は、容積脈波波形と圧脈波波形が相似形となることを利用して最高血圧（Ｐｍ）、平均血圧（Ｐａ）とから推定することができる。
【実施例１】
【００２４】
以下、この発明の第一の実施例を説明する。図６は本発明の外観を示している。光・圧力センサーユニット１８が指輪６０の指腹部に対応する位置に配置されている。血圧計本体６１と一体型となっている指輪６０を指３０に装着する。 液晶表示器４に最高血圧６２、最低血圧６３、平均血圧６４が表示される。ボタン６８は血圧の取得操作を開始するためのスイッチである。
【００２５】
本実施例では昇圧過程で測定する方法について説明する。被験者は自らの指３０で自分の橈骨動脈２１を指輪６０に配置された光・圧力センサーユニット１８の部分を２０秒程度かけてゆっくり押していく。このとき検出圧力表示手段として血圧計本体６１の液晶表示器４には好適な参考加圧力を２０秒で一周する円周上のサークル６５で表示し、圧力センサー１１で検出された外部印加圧力を検出圧力として針６６で表示し、その針６６がサークル６５を追随するように被験者に知らせるようにしている。このとき検知した容積脈波強度があらかじめ決められた適正信号強度の範囲内であるとき、図示していないが血圧計本体６１に設けられた圧電ブザーより例えばピッピッと短く音を発し、被験者に測定が正常に行われていることを知らせる。脈波強度が適正信号強度に満たないときはエラー信号として例えばピーと長く音を発し、再測定を指示する。圧力センサー１１の指示する値があらかじめ設定しておいた最高加圧値に達したら加圧終了を周波数の異なる例えばブーと発し、測定終了を知らせる。容積脈波波形データと印加圧力波形データの時系列データはＡ／Ｄコンバータ３で逐次的にＡ／Ｄ変換されＭＰＵ５の中のメモリーに記録される。Ａ／Ｄコンバータ３のサンプリング時間間隔は１０ｍｓ程度が好ましい。
【００２６】
加圧終了後、ＭＰＵ５の中のメモリーに記録された容積脈波波形データ及び圧力波形データから公知の容積振動法に従って最高血圧と平均血圧を決定する。最低血圧は、容積脈波波形と圧脈波形が相似形となることを利用して最高血圧（Ｐｍ）、平均血圧（Ｐａ）とから推定することができる。求まった最高血圧と平均血圧及び最低血圧を液晶表示器４に表示する。
【００２７】
フォトダイオード１２に迷光として混入する蛍光灯などからの交流商用周波数の雑音や自然の外光や呼吸などに由来している低周波雑音、及び温度に依存するドリフト等の変動を除くため、発光ダイオードは１ｋHzのパルス駆動としている。さらに、その周波数を選択的に透過させるバンドパスフィルタを用い信号成分のみを検出することでよりS/Nを向上することができる。
【００２８】
本実施例は指輪６０と血圧計本体６１とを一体型としたが、指輪６０と血圧計本体６１とを無線でつなぎ、指輪６０で取得した波形データを血圧計本体６１に送信することも可能である。この場合は血圧計本体６１は腕時計型が好適である。
【００２９】
本方式では、自分の指で橈骨動脈を加圧するため最初は押し加減などが若干ばらつくが、ほとんどの人で２〜３回の測定の練習を行うだけで、十分正確な血圧測定を行えることが確認されている。
【００３０】
以上の説明は、被験者が自分の血圧を自ら測定する場合であったが、病院や介護などの場において看護師や介護師が被験者の血圧を測定する際に、被験者に負担をかけることなく、極めて容易に血圧測定を行うことができるという利点を有することは明らかである。また、超小型の血圧計であるため携帯の利便性が著しく向上し、看護師や介護師にとって
もその利するところ大である。
【実施例２】
【００３１】
図７は本発明を腕時計に適用した場合の腕時計の外観を示している。光・圧力センサーユニット１８を腕時計バンド７０の橈骨動脈２１に相当する位置に設ける。また、血圧計本体（図示しない）は腕時計の内部に配置する。腕時計バンドは全体は金属製であっても良いが、光・圧力センサーユニット１８を設ける部分は空洞７５になっている。光・圧力センサーユニット１８の両端はスライダー７１、７２で保持され、光・圧力センサーユニット１８は空洞７５内をスライド出来るようになっている。光・圧力センサーユニット１８の基体部１３はヤング率が２ＭＰａ以上１００ＭＰａの以下シリコーンゴムからなっていて、指３０が皮膚の下の動脈の脈動を感知し、最適な位置を検出するのに好適である。液晶表示器４に最高血圧６２、最低血圧６３及び平均血圧６４を表示する。ボタン６８は血圧の取得操作を開始するためのスイッチである。
【００３２】
本実施例では昇圧過程で測定する方法について説明する。被験者は自らの指３０で自分の橈骨動脈２１をバンド７０に設けられた光・圧力センサーユニット１８で２０秒程度かけてゆっくり押していく。このとき腕時計本体の液晶表示器４には好適な加圧量を２０秒で一周する外周上のサークル７７で表示し、圧力センサー１１で検出された圧力の値を外周上を移動する菱形７８で表示し、その菱形７８がサークル７７を追随するように被験者に知らせるようにしている。このときフォトダイオード１２で検知した容積脈波強度があらかじめ決められた適正信号強度の範囲内であるとき、図示していないが血圧計本体に設けられた圧電ブザーより例えばピッピッと短く音を発し、被験者に測定が正常に行われていることを知らせる。脈波強度が適正信号強度に満たないときはエラー信号として例えばピーと長く音を発し、再測定を指示する。検出された容積脈波が実質上ゼロになったらそのときの外部圧力を最高血圧と決定し周波数の異なる例えばブーと発し、測定終了を知らせる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の光・圧力センサーの構造を示す断面図である。
【図３】手首の動脈の位置を示す断面図である。
【図４】本発明の測定法を説明する図である。
【図５】本発明により得られる容積脈波波形と圧力波形を示す図である。
【図６】本発明の第一の実施例を示す図である。
【図７】本発明の第二の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    圧力検出部
２    容積脈波検出部
３    Ａ／Ｄコンバータ
４    液晶表示器
５    ＭＰＵ
６    圧電ブザー
７    操作部
１０    発光ダイオード
１１    圧力センサー
１２   フォトダイオード
１３   基体部
１４   被覆膜
１５   ゲル
１８    光・圧力センサーユニット
２１    橈骨動脈
２２    皮膚
２３    腱
２４    尺骨動脈
２５    尺骨
２６    橈骨
２７    静脈
３０    指
３１    生体組織
５０    圧力波形
５１    容積脈波波形
６０    指輪
６１    血圧計本体
６２    最高血圧表示
６３    最低血圧表示
６４    平均血圧表示
６５    サークル
６６    針
６７    ボタン
６８    ボタン
７１、７２  スライダー
７５    空洞
７７    サークル
７８    菱形
【図１】
2006239114.tif 000003
【図２】
2006239114.tif 000004
【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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