(57)【要約】【課題】生体に簡易に装着でき、生体にそれほど負担を強いることなく、自動的に血圧測定開始を行なうカフ式血圧監装置を提供する。【解決手段】生体の表皮上に簡易に装着することができる光電脈波センサ、または心電電極、もしくは付属センサ無しに、連続的な心臓拍動周期による心拍周期を周波数成分に分解することにより周波数成分分析値の変動が予め設定された判断基準範囲を越えたことに基づいてカフ式血圧計の血圧測定を起動させる血圧監視装置。【選択図】図１
2008043356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の血圧を監視する血圧監視装置であって、前記生体の一部への圧迫圧力を変化させ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逐次検出する容積脈波検出装置と、または前記生体の心電波形を逐次検出する心電波形検出装置をそなえ、前記検出装置から心臓拍動周期を算出する心拍周期算出手段、得られた心拍周期情報を周波数成分に分解する周波数成分分析手段、および周波数成分分析値の変動値が予め設定された判断基準範囲を越えたことに基づいて前記血圧測定手段による血圧測定を起動させる血圧計測定起動手段とを、含むことを特徴とする血圧監視装置。
【請求項２】
前記周波数成分分析手段は分析周波数帯域を設定できるＦＦＴ周波数分析方法、またはＢＰＦで分析する方法を含むことを特徴とする請求項１に記載の血圧監視装置。
【請求項３】
前記周波数成分解析手段の分析周波数帯域は少なくとも、０．０５〜０．１５Ｈｚ、および０．２〜０．４Ｈｚの分析周波数を有することを特徴とする請求項２に記載の血圧監視装置。
【請求項４】
生体の血圧を監視する血圧監視装置であって、前記生体の一部への圧迫圧力を変化させ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、前記圧迫圧力を変化させるカフの圧力を血圧測定以外の時間に所定の圧力を印加する脈波検出カフ圧発生手段をなえ、前記脈波検出カフ圧発生手段で圧力を印加したカフから心臓拍動周期を算出する心拍周期算出手段、得られた心拍周期情報を周波数成分に分解する周波数成分分析手段、および周波数成分分析値が予め設定された判断基準範囲を越えたことに基づいて前記血圧測定手段による血圧測定を起動させる血圧計測定起動手段とを、含むことを特徴とする血圧監視装置。
【請求項５】
前記周波数成分分析手段は分析周波数帯域を設定できるＦＦＴ周波数分析方法、またはＢＰＦで分析する方法を含むことを特徴とする請求項４に記載の血圧監視装置。
【請求項６】
前記周波数成分分析手段の分析周波数帯域は少なくとも、０．０５〜０．１５Ｈｚ、および０．２〜０．４Ｈｚの分析周波数を有することを特徴とする請求項５に記載の血圧監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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おいて患者負担を軽減する血圧監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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カフ式間欠血圧測定方法で血圧計を所定の周期で自動的に起動して測定をするのが一般的である。
【０００３】
しかしながら、このような自動血圧監視装置による測定では、血圧監視の監視頻度を多く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。例えば夜間睡眠中に血圧測定が起動されると患者が覚醒することがあるし、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】
また、測定された血圧値は患者の生体現象を把握するための重要な指標とされるために、過去日常的に用いられてきたカフ式血圧計が生体の血圧値を測定する方法としては測定値の過去データとの連続性、および測定値の信頼性から、他の血圧測定方法で代替することは現実的でないとされている。
【０００５】
このために、２４時間携帯型血圧計、とかベッドサイド監視血圧計においては、カフ式間欠血圧測定方式で夜間睡眠時間中の血圧測定のためのカフによる圧迫圧力を避ける為に自動起動周期を１時間とか２時間と長くして用いられている。
【０００６】
しかし、生体の血圧値は刻々変化していて、自動起動周期を長くすると、血圧値から生体現象を充分に把握することが出来なくなる場合が生じる。したがってカフ式間欠血圧計の起動を患者負担を軽減し、かつ生体現象を充分に把握できる時間間隔で起動することは極めて重要なことになる。また２４時間携帯型血圧計においては、通常軽便性から電池による血圧監視装置の電源を供給していることからも、省電力化のためにカフによる圧迫圧力のためのポンプ等の加圧頻度は出来るだけ少なくすることが望まれている。
【０００７】
そこで、血圧変動を患者負担を軽減し、かつ血圧の監視頻度を多くする方法として、カフ式間欠血圧計にセンサを追加してセンサからの生体情報をもとに血圧変動を測定、もしくは推定してカフ式間欠血圧計の起動を行なう方法が用いられている。
【０００８】
例えば、特許文献１によれば、カフ式間欠血圧計以外のセンサとして心電電極、および脈波センサを用いて、それらのセンサから得られる立ち上がり成分の時間差から脈波伝播速度を求め、脈波伝播速度の変動分からその変化成分が所定の閾値を越えたが場合にカフ式間欠血圧計の起動を行なう方法が用いられている。
【０００９】
また、特許文献２によれば、カフ式間欠血圧計以外のセンサとして心電電極、および脈波センサを用いて、それらのセンサから得られる立ち上がり成分の時間差から脈波伝播速度を求め、さらに心電波形の拍動周期、および脈波センサからの容積脈波波形の面積と合わせて血圧値を推定し、その変化成分が所定の閾値を越えたが場合にカフ式間欠血圧計の起動を行なう方法が用いられている。
【００１０】
これらの、方法は何れも、カフ式間欠血圧計以外のセンサとして心電電極、および脈波センサの二種類のセンサを用いておりセンサ装着、およびセンサから血圧計への信号線の増加し、煩雑化する欠点を有していた。
【００１１】
また、カフ式間欠血圧計以外のセンサの煩雑さを低減する方法として、特許文献３による容積脈波センサの容積脈波の立ち上がり波形の角度を検出し、その変化成分が所定の閾値を越えたが場合にカフ式間欠血圧計の起動を行なう方法が提案されている。
【００１２】
これらの特許文献の方法では、血圧値の変化を検出する時間領域が容積脈波の立ち上がり波形の部分の数１００ミリ秒に限定され、心臓拍動にともなう一拍ごとの脈波形の特徴分析による方法であり、比較的応答が遅い、例えば生体の血圧調節機構に寄与するとされている交感・副交感神経系の２秒〜２０秒の現象は捉えていない欠点を有していた。
【００１３】
【特許文献１】特許第３２５９０８２号公報
【特許文献２】特許第３３３００７９号公報
【特許文献３】特開平１１−３０９１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、以上の点に鑑み、一般的に血圧計として測定値が正確さ、信頼性、および過去の患者データとの連続性を有しているカフ間欠血圧計の測定方法を生かしながら、カフ間欠血圧計以外のセンサ数を最小限でカフ間欠血圧計の起動を可能とする方法を提供するもので、血圧変動を患者負担を軽減しながら、かつ血圧の監視頻度を多くする方法として、カフ式間欠血圧計に最小限のセンサを追加してセンサからの生体情報をもとに血圧変動の生じ得ることを推定してカフ式間欠血圧計の起動を行なうものであり、血圧値の変動値を推定するものとは方法を異とするものである。
【００１５】
本発明でのカフ式間欠血圧計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計であり、カフの加圧値を生体の血圧値より３０〜４０ｍｍＨｇ高い圧力をかける必要があり、生体に負担をかけ、かつカフ圧のポンプによる加圧、血圧測定、及び排気などの測定補助時間も含め、１回の血圧測定に３０〜４０秒程度の時間を必要としていることからカフ式間欠血圧計の用語を用いた。また、カフ式間欠血圧計は、生体負担、鬱血、夜間睡眠の覚醒等から繰返し血圧測定の時間間隔は１０〜１５分以上の時間間隔を設けることが望ましいととされている。
【００１６】
本発明によると、カフ式間欠血圧計以外のセンサとしては、容積脈波センサ、または心電電極からの生体信号を心臓拍動周期成分を検出し、その心拍周期成分を周波数成分分析することにより生体信号の周波数成分を選択抽出して、血圧変動が生じることを推定し、その変化成分が所定の閾値を越えたが場合にカフ間欠血圧計の起動を行なうものである。
【００１７】
また、血圧変動が生じることを推定には、血圧変動値を推定するのではなく、生体の血圧調節機構に寄与するとされている交感・副交感神経系の２秒〜２０秒の比較的ゆっくりとして現象をとらえ、交感・副交感神経系の変動により生体に何らかの変化があることを認識し、その情報でカフ間欠血圧計を起動するものである。
【００１８】
この、生体の血圧調節機構に寄与するとされている交感・副交感神経系の分析には、センサからの検出信号から心臓拍動周期の時系列心拍周期信号を抽出し、この心拍周期信号の周波数成分分析を行ない、その大きさの時系列の変化成分から生体変化を検出する方法を用いている。
【００１９】
この生体の血圧調節機構に寄与するとされている交感・副交感神経系の分析の過去の文献によると、心臓拍動周期の周波数分析で、交感神経活動は０．１Ｈｚ中心に分散された変動が出現し、副交感神経系活動は０．２５Ｈｚ中心に分散された変動が出現するとされている。
【００２０】
本発明によると、カフ間欠血圧測定法以外の検出手段により時系列的な心臓拍動周期を求め、その心拍周期を周波数成分分析し、あらかじめ設定した周波数分析帯域内の周期信号成分の大きさの時系列的な変動を求め、その変動があらかじめ設定された閾値を越えた場合に、生体変動が生じたと判断して、カフ間欠血圧計を起動するものである。
【００２１】
この方法によると生体の血圧変動の基となる血圧調節機構に寄与するとされている交感・副交感神経系の解析による生体変動を判断の根拠としている為に、血圧変動も含めての生体変動を捉えることが出来るために、カフ式間欠血圧計で血圧測定間隔が１０〜１５分以上の時間間隔を設ける制約のもとに、血圧測定を生体変動の推定点で行なうことにより、血圧測定の最良化する方法提供するものと言える。
【００２２】
本発明によると、カフ式間欠血圧計以外のセンサとしては、容積脈波センサ、または心電電極センサ、もしくはこれらのセンサも用い無くても良い方法を提供するものである。
【００２３】
本発明は以上のような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、生体に簡易に装着でき、生体にそれほど負担を強いることなく、正確な血圧監視が可能なカフ間欠血圧装置を提供することにある。
【００２４】
本発明者は、カフ式間欠血圧計と光電脈波検出器、および心電電極による脈波周期情報測定機能を有した２４時間携帯型血圧計を背景として種々研究を重ねるうち、血圧値の長時間変動と生体の脈波周期変動が密接に関連して変化する事実を見いだした知見に基づいて為されたものであり、煩わしいセンサの追加を極力避け生体の血圧値の変化を上記脈波周期変動の変化に基づいて監視し、患者負担を軽減し、かつ血圧の監視頻度を多くする方法を実現したものである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
すなわち本発明の要旨とするところは、生体の血圧を監視する血圧監視装置であって、(a) 前記生体の一部への圧迫圧力を変化させ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逐次検出する容積脈波検出装置、と、または前記生体の心電波形を逐次検出する心電波形検出装置をそなえ、(c) その検出装置により心臓拍動周期を算出する心拍周期算出手段、(d) その得られた心拍周期情報を周波数成分に分解する周波数成分分析手段と、(e) その周波数成分分析値の変動値が予め設定された判断基準範囲を越えたことに基づいて前記血圧測定手段による血圧測定を起動させる血圧測定起動手段とを、含むことにある。
【００２６】
このようにすれば、心拍周期情報を周波数成分に分解する周波数成分分析手段によりその周波数成分分析値が予め設定された判断基準範囲を越えたことに基づいて前記血圧測定手段による血圧測定が起動される。
従って、その周波数成分分析値により血圧変動の起こり得る可能性が推定されて、カフ式間欠血圧計を起動し血圧値を実行することから、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て、正確な血圧監視ができる。
【００２７】
また、生体の血圧変動の基本となる生体の血圧調節機構に寄与するとされている交感・副交感神経系の寄与を求めるには周波数帯域毎の心臓拍動周期の成分の変動の大きさで判断することが出来るので、時系列的な心臓拍動周期をＦＦＴ周波数分析方法、またはバンドパスフイルタ（ＢＰＦ）で周波数帯域毎の成分を取りだし、その変動の時系列変化を解析することにより実現できる。
【００２８】
また、本発明では、前記周波数帯域毎の成分を取り出す為の周波数帯域は、生体の血圧調節機構に寄与するとされている交感・副交感神経系の変動成分が信号として現われる周波数帯域は０．０５Ｈｚ〜０．１５Ｈｚの低周波成分ＬＦ、また、呼吸調整機構に寄与される周波数帯域は０．２Ｈｚ〜０．４Ｈｚの高周波成分ＨＦとしている。
【００２９】
前記周波数帯域は血圧を測定する生体に応じて、応用時の目的、要求などにより適宜の値を設定しても良い。
【００３０】
このようにすれば、心拍周期情報を周波数成分に分解する周波数成分分析手段によりその周波数成分分析値の変動値が予め設定された判断基準範囲を越えたことに基づいて前記血圧測定手段による血圧測定が起動される。
従って、その周波数成分分析値により血圧変動の起こり得る可能性が推定されて、カフ式間欠血圧計を起動し血圧値を実行することから、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て、正確な血圧監視ができる。
【００３１】
本発明では、心拍周期情報を生体の容積脈波を逐次検出する容積脈波検出装置、と、または前記生体の心電波形を逐次検出する心電波形検出装置から検出しているが、心臓拍動に応じた心拍周期情報を得るものであれば、例えば血管部位の生体表面に圧力センサを押し付ける、および間欠血圧計のカフの生体側に脈圧検出用の圧力センサを挿入する等の、他の方法の検出器を用いても実現できる。
【００３２】
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、生体の血圧を監視する血圧監視装置であって、(a) 前記生体の一部への圧迫圧力を変化させ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) 前記圧迫圧力を変化させるカフの圧力を血圧測定以外の時間に所定の圧力を印加する脈波検出カフ圧発生手段をなえ、(c) 前記脈波検出カフ圧発生手段で圧力を印加したカフから心臓拍動周期を算出する心拍周期算出手段、(d) 得られた心拍周期情報を周波数成分に分解する周波数成分分析手段、(e)および周波数成分分析値の変動値が予め設定された判断基準範囲を越えたことに基づいて前記血圧測定手段による血圧測定を起動させる血圧計測定起動手段とを、含むことにある。
【００３３】
このようにすれば、心拍周期情報をカフ式間欠血圧測定に使用するカフを用いて、血圧測定値以外の時間に得ることでき、その心拍周期情報を周波数成分に分解する周波数成分分析手段によりその周波数成分分析値の変動値が予め設定された判断基準範囲を越えたことに基づいて前記血圧測定手段による血圧測定が起動される。この方法によると、間欠血圧計以外にセンサ、および追加回路を付加することなく、本発明の課題が解決される。
【００３４】
また、生体の血圧変動の基本となる生体の血圧調節機構に寄与するとされている交感・副交感神経系の寄与を求めるには周波数帯域毎の心臓拍動周期の成分の変動の大きさで判断することが出来るので、時系列的な心臓拍動周期をＦＦＴ周波数分析方法、またはＢＰＦで周波数帯域毎の成分を取りだし、その変動の時系列変化を解析することにより実現できる。
【００３５】
また、本発明では、前記周波数帯域毎の成分を取り出す為の周波数帯域は、生体の血圧調節機構に寄与するとされている交感・副交感神経系の変動成分が信号として現われる周波数帯域は０．０５Ｈｚ〜０．１５Ｈｚの低周波成分ＬＦ、また、呼吸調整機構に寄与される周波数帯域は０．２Ｈｚ〜０．４Ｈｚの高周波成分ＨＦとしている。
【００３６】
また、好適には、心臓拍動周期としての周期変動情報を同時に算出している為にこの測定値を利用することにより血圧値の変動を解析する補助情報として患者の状態の推定が出来る利点がある。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によると、容積脈波もしくは心電の心臓拍動の周期の変動を周波数分析することにより、また周波数帯域を所定の周波数範囲に設定することにより、生体変動の変化を推定することにより、カフ式間欠血圧計が有する最小繰返し血圧測定時間間隔の制約内で、患者負担を軽減するとともに、間欠血圧計に付属センサ、回路、結線を少ない方式で血圧測定起動を行い、カフ式間欠血圧計での測定値を生体現象把握のために有効活用するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
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、実施例である血圧監視装置の要部を説明する機能ブロック線図である。
【００３９】
図１において、血圧監視装置は、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に巻回されるカフ１１と、このカフ１１に配管を介してそれぞれ接続された圧力センサ１１０、排気弁１３１、および加圧用空気ポンプ１３０とを備えている。この排気弁１３１は、カフ１１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。
【００４０】
図２(ａ) に、本発明に係わる血圧測定方法の全体のフローチャートを示す。また図２(ｂ)は間欠血圧計起動判定Ｓ５３０、及び図２(ｃ)は間欠血圧計起動調整Ｓ５４０のフローチャートを示している。
以下、図１の機能ブロック線図、および図２のフローチャートにより、本発明の概要を説明する。
【００４１】
まず、図２(ａ) に初期処理Ｓ５１０で血圧監視装置での生体での測定開始にあたり、測定条件を設定する。
設定は図示はしてないが、通常のあらかじめ定められている設定内容を表示器、およびキイボードを用いて対話型手動設定方法で、容易に設定でき、設定された条件は図１の血圧測定手段１９、および血圧計起動判定手段４１の制御条件として記憶される。
【００４２】
設定条件としてはカフ式間欠血圧計の測定周期、心臓拍動周期成分の周波数分析帯域、周波数分析値の変動値の血圧計起動判定閾値、最小カフ式間欠血圧計起動時間間隔がある。この最小カフ式間欠血圧計起動時間間隔はカフ式血圧計の繰返し測定間隔の最小間隔時間を設定するもので、生体の昼夜、行動パターンを加味して時間帯毎の最小カフ式間欠血圧計起動時間間隔を設定しても良い。
【００４３】
測定が開始されると、まず、心臓拍動周期信号を得る為に光電容積脈波センサ３１により脈波を求める。
【００４４】
容積脈波検出装置として機能する図１の光電脈波センサ３１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、図３に示す様に生体の末梢部位に図示しないクリップ、装着バンド等により装着され、生体３１４の一部を収容可能なハウジング３１３内に、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３１５と、表皮内からの散乱光を検出する光検出素子３１６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を出力し、Ａ／Ｄ変換器を介して図１の全波形記憶手段３３に供給する。
この容積脈波信号は、心臓拍動の一拍毎に対応する脈動信号であって、表皮内の毛細血管内のヘモグロビンの量すなわち血液容積に対応している。
【００４５】
図３の例の容積脈波検出装置は透過型の例であるが、反射型でも良い。また、脈波検出部位は本例のような指先、上腕に先回される、またはカフと生体表面間に配置されるセンサでも良い。
【００４６】
次に、間欠血圧計起動の判定は図２(ｂ)に示す様に容積脈波信号は図１の脈波特徴点検出手段３５により、個別拍動毎の脈波の特徴部分を抽出し、脈波周期算出手段３８により脈波毎の特徴部分の経過時間を測定して脈波周期が算出される。この、脈波特徴点検出手段３５は時系列的に連続した脈波信号を微分しその正、または負のピークの時間位置を求めることにより行なわれる。脈波特徴点検出手段３５の実現方法は連続した脈波信号の一個の脈波の特徴点を検出できる方法であれば他の方法でも良い。
【００４７】
この、脈波周期算出手段３８では、脈波特徴点検出手段３５により特徴点を検出された時系列信号は脈波周期算出手段３８で得られた、時間軸に対して不等間隔な連続的なディスクリートな周期信号を時間軸に対し等間隔な周期信号に変換する為に、不等間隔な連続的なディスクリートな周期信号のラグランジェ補間を行い、さらに所定の例えば０．５秒毎にサンプリングを行い時間軸に対し等間隔な周期信号に変換することも行なわれる。これは、周波数成分分析では時間軸に対し等間隔な時系列信号の解析を行なえるための変換である。
【００４８】
本発明では、脈波周期算出手段３８で５ｍｓｅｃ程度のサンプリング信号で１２８、又は２５６の連続した脈波を時間軸に対して不等間隔な連続的なディスクリートな周期信号として求め、個別データが大きくずれた場合にデータを省く離れ値処理をし、ラグランジェ補間を行ったあと、２Ｈｚ信号でリサンプリングすることにより時間軸に対し等間隔な周期信号に変換している。
次に、この時間軸に対し等間隔な周期信号に対し脈波周期周波数分析手段３９により周波数成分分析を行なう。
【００４９】
周波数成分解析は、高速フーリエ変換法を利用した周波数分析をあらかじめ設定された所定の時間区間毎に施すことにより、周波数分析される。
周波数分析方法は高速フーリエ変換、連続ウエーブレット変換、最大エントロピー法等が利用できるが、本発明では周波数分解能は比較的必要としないために簡便な高速フーリエ変換法を用いている。
【００５０】
脈波周期周波数分析手段３９では時間軸に対し等間隔な周期信号の自己相関関数を求め、そのフーリエ変換によりパワースペクトルを求めている。脈波周期周波数分析手段３９での高速フーリエ変換は、時間軸に対し等間隔な周期信号に対する高速フーリエ変換であり、最近のマイクロプロセッサーでのデジタル信号処理技術により容易に実現できるので、説明からは省く。
【００５１】
図４に、周波数分析結果の例を示す。図４の例では最右縦軸の示す２４時間の経時時刻に従って脈波周期信号のパワースペクトル分析値を最左のグラフに、その周波数分析結果を周波数帯域０．０５Ｈｚ〜０．１５ＨｚのＬＦ帯域の信号成分の大きさを破線で、周波数帯域０．２Ｈｚ〜０．４ＨｚのＨＦ帯域の信号成分の大きさを実線として図４の中央のグラフとして示し、またＬＦ／ＨＦを最右のグラフに示している。図４では、図の煩雑性を避けるために３０分毎のグラフを示している。実際の脈波周期周波数分析手段３９からは２〜５分後とにパワースペクトルが出力される。
【００５２】
脈波周期周波数分析手段３９で得られた例では、１日２４時間の経時時刻について夜間就寝時２２時から２時にかけて周波数帯域０．０５Ｈｚ〜０．１５ＨｚのＬＦ帯域の信号成分が減少し、日昼の大きく時間帯では周波数帯域は０．２Ｈｚ〜０．４Ｈｚの高周波成分ＨＦ成分は低値を示している。
【００５３】
この脈波周期信号のＨＦ、ＬＦ、ＬＦ／ＨＦの各帯域に周波数分析された値は、患者の血圧値を決める自律神経活動と密接に関係し血圧調整機構、および呼吸調整機構の影響を受けた成分と解釈されている。周波数成分的には血圧調整機構と低周波成分ＬＦが関係し、その周波数帯域は０．０５Ｈｚ〜０．１５Ｈｚであり、自律神経活動としては交感神経、および副交感神経が調節に寄与しているとされ、また、呼吸調整機構は高周波成分ＨＦが関係し、その周波数帯域は０．２Ｈｚ〜０．４Ｈｚであり、自律神経活動としては副交感神経が調節に寄与しているとされている。
また低周波成分ＬＦ と高周波成分ＨＦの比のＬＦ／ＨＦは交感神経活動指標とされている。
【００５４】
この、血圧駆動の判断はＬＦ、ＨＦ、及びＬＦ／ＨＦで判断されるが、本発明では交感神経活動指標とされるＬＦ／ＨＦで判断するのが一番好ましいとされ、図４の最右のＬＦ／ＨＦグラフの変動特性を示す時間を、血圧変動も含めての生体変動を捉える生体変動が生じた所と推定している。
【００５５】
この周波数分析結果を基にした、ＬＦ／ＨＦグラフの変動特性を血圧起動判定手段４１によって、所定の変化幅、例えば１０％、もしくは２０％のような閾値と比較して生体変動を推定している。
この、生体変動を推定は実際応用時の目的、要求などにより、ＬＦ、ＨＦ、及びＬＦ／ＨＦの組合せで、かつ判定閾値も適宜の値を用いることが出来る。
【００５６】
さらに血圧起動判定手段４１では周波数分析手段３９により、脈波周期信号をＨＦ、ＬＦ、ＬＦ／ＨＦの各帯域に周波数分析された結果に基づいて血圧変動が生じることを推定することにより、間欠血圧計の起動が必要か否かの判定を行い、さらに間欠血圧測定が適度の時間間隔で起動することを決定する。
これは、間欠血圧測定では、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り、例えば夜間睡眠中に血圧測定が起動されると患者が覚醒することがあるし、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を考慮して、間欠血圧測定でのカフの圧迫頻度をある時間、例えば１５分以内に起動することを避ける為である。
【００５７】
血圧計起動判定手段４１では、図２(ｃ)に示す様に前回のカフ式血圧測定時刻と生体変動を推定された信号との時間間隔と、最小カフ式間欠血圧計起動時間間隔とを比較し、カフ式間欠血圧計起動間隔に制限を設けている。この間欠血圧計起動調整で判定された条件でカフ式血圧計の血圧測定開始信号が図１の血圧測定手段１９におくられ血圧測定が開始される。
【００５８】
図１の上部には間欠血圧計が示されていて、カフ圧制御手段１３は、予め設定された所定の周期で起動させられる血圧測定手段１９の測定期間において、カフ１１の圧迫圧力をよく知られた測定手順に従って変化させる。たとえば、カフ圧制御手段１３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１１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排気弁１３１と開放し、カフ１１の圧力を解放させる。血圧測定手段１９は、カフ１１の圧迫圧力の緩やかな変化過程においてカフ１１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、平均血圧値、および最低血圧値をそれぞれ測定し、血圧表示手段２３に表示させる。
【００５９】
また、好適には、図１のＳＰＯ２表示手段４５のような、容積脈波センサ３１を利用して経皮血管内酸素飽和度を求めて表示することによる補助情報として患者の状態の推定が出来る利点がある。
【００６０】
ここの説明では周波数分析方法について高速フーリエ変換法を利用した周波数分析方法で行なわれているが、この機能の実現することは、図５に示すバンドパスフィルタ法でも実現できる。
【００６１】
バンドパスフイルタで実現するには脈波周期算出手段３８で算出された時間軸に対し等間隔な周期信号を、図５に示す様にＨＦ、ＬＦに区分されたデジタル信号処理方式の各々のＢＰＦ ＨＦ、及びＢＰＦ ＬＦにより周波数分析が行なわれる。
【００６２】
バンドパスフィルタの所定のハイカット、及びローカットの周波数パラメータ、あらかじめ設定された値、もしくは使用目的に合わせて設定しても良い。
【００６３】
得られるＨＦ、ＬＦ信号の振幅を求めることにより、各々のＨＦ、ＬＦ、及びＬＦ／ＨＦ成分が得られる。血圧計起動判定手段４１以降の方法は前述の周波数分析方法と同じである。
これらの値は、実際応用時の目的、要求などにより適宜の値を用いることが出来る。
【００６４】
次に、本発明の第２の実施例について図面に基づいて詳細に説明する。尚、上記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。
【００６５】
図６は、本発明の他の実施例である血圧監視装置の要部を説明する機能ブロック線図である。本実施例の血圧監視装置では、脈波周期の検出方法が図１の光電脈波センサと異なり、心電電極センサ３２となっていることで、これに伴い全波形記憶手段３４、特徴点検出手段３６が心電電極からの信号からの特徴波形の検出となり異なるが、その他の装置の機構および回路構成は前述の図１の実施例と共通している。以下、その相違点を中心に説明する。
【００６６】
心電電極センサ３２は、胸部の心電電極の装着位置に配置され逐次検出された心電信号を、図示しないが心臓拍動に同期した信号として、増幅され、Ａ／Ｄ変換され全波形記憶手段に送られる。次に、心電信号は脈波特徴点検出手段３６により、個別拍動毎の心電信号の特徴部分を抽出し、心電周期算出手段３８により特徴部分の経過時間を測定して心電周期が算出される。
【００６７】
この、心電電極からの信号は特徴点検出手段３６で時系列的に連続した脈波信号を微分しその正、または負のピークの時間位置を求めることにより行なわれる。通常は心電波形の特徴としてＲ波のピークを求めることが一般的である。
【００６８】
心電周期信号は、その後は、実施例１と同様に周波数分析手段３９に送られ、高速フーリエ変換法を利用した周波数分析をあらかじめ設定された所定の時間区間毎に施すことにより、周波数分析される。
【００６９】
図６の周波数分析手段３９以降の血圧計起動判定手段４１、および間欠血圧計の起動の決定方法は第一に実施例の図２のフローチャ−トと同じ方法で実現できるので説明は省略する。
【００７０】
また、好適には、図６の心電波形表示手段５６のような、心電電極センサ３２を利用して心電波形を表示することによる補助情報として患者の状態の推定が出来る利点がある。
【００７１】
次に、本発明の第３の実施例について図面に基づいて詳細に説明する。尚、上記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。
【００７２】
図７は、本発明の第３の実施例である血圧監視装置の要部を説明する機能ブロック線図である。本実施例の血圧監視装置では、脈波周期の検出方法が図１の光電脈波センサ３１と異なり、カフ間欠血圧測定に使用するカフ１１から検出される脈波信号で行なわれる。これに伴い、特徴波形検出手段３７が心電電極からの信号からの特徴波形の検出となり異なるが、その他の装置の機構および回路構成は前述の図１の実施例と共通している。以下、その相違点を中心に説明する。
【００７３】
この脈波周期の検出は、間欠血圧計の圧迫圧力を変化させるカフを用いてその生体の血圧値を測定する血圧測定値以外の時間に、カフに、生体の血流に影響を与えない、またカフが所定の位置にとどまり、心臓拍動に同期した脈波周期の検出ができる所定の圧力を印加することにより実現している。この所定の圧力は２０〜３０ｍｍHgを用いている。
さらに、本発明の第３の実施例を間欠血圧計の血圧値を測定する時間、および血圧測定値以外の時間との関係を図８で説明する。
【００７４】
図８は横軸をカフ式間欠血圧計での血圧測定をする際の経過時間、縦軸は上図が間欠血圧測定ルーチンでカフに加えられる圧迫圧力を変化、下の図がカフから検出される圧力を示している。
図８の上図の破線は通常の間欠血圧測定ルーチンでのカフに加えられる圧迫圧力を変化を示しており、間欠血圧計での測定が開始されると,カフ加圧開始時刻から、０ｍｍHgカフ内圧力は図７の加圧ポンプ１３０でカフ内の圧力を加圧し、生体の最大血圧より高い圧力まで上昇させ、加圧ポンプ１３０を停止し、排気弁１３１から徐々に排気することによりカフ内圧力を降圧する。この降圧途中に血圧測定を行い、血圧測定が終了すると、排気弁をさらに大きく開口し、カフ内圧力を０ｍｍHgまで急激に降圧する。
【００７５】
図８の下図の中央部はこのときカフから検出される脈圧波形の様子を示している。カフ間欠血圧測定は、このカフから検出される脈圧波形をオシロメトリック法により図７の脈波検出手段１７および血圧測定手段１９で血圧測定を行なうが、血圧測定については間欠的に血圧測定が実施できれば良く、本発明の主要部ではないので説明を省く。
【００７６】
本発明の第３の実施例では、上記カフ間欠測定が行なわれる図８に示すカフ加圧開始時間からカフ排気開始時間以外の時間に、図８の上図実線で示すようにカフに、生体の血流に影響を与えない、またカフが所定の位置にとどまり、心臓拍動に同期した脈波周期の検出ができる所定の圧力を印加している。図８の下図の左右には、間欠血圧測定時間以外の時間にカフから連続的に検出される脈圧波形を示している。
【００７７】
この実施例３では間欠血圧計の血圧値を測定する血圧測定値以外の時間に、カフから検出される脈波を心臓拍動に伴う脈波の周期信号として用いる。
【００７８】
次に、脈波信号は図７の脈波特徴点検出手段３７により、個別拍動毎の脈波の特徴部分を抽出し、脈波周期算出手段３８により特徴部分の経過時間を測定して脈波周期が算出される。この、脈波特徴点検出手段３７は時系列的に連続した脈波信号を微分しその正、または負のピークの時間位置を求めることにより行なわれる。脈波特徴点検出手段３７の実現方法は連続した脈波信号の一個の脈波の特徴点を検出できる方法であれば他の方法でも良い。
【００７９】
脈波周期信号は、その後は、実施例１と同様に周波数分析手段３９に送られ、高速フーリエ変換法を利用した周波数分析をあらかじめ設定された所定の時間区間毎に施すことにより、周波数分析される。
【００８０】
図７の周波数分析手段３９以降の血圧計起動判定手段４１、およびカフ式間欠血圧計の起動の決定方法は第１実施例の図２のフローチャ−トと同じ方法で実現できるので説明は省略する。
【００８１】
また、前述の血圧測定手段１９では、カフ圧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。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の血圧監視装置の概略接続構成を示す図である。
【図２】図1の血圧監視装置の作動概要を示すフローチャートである。
【図３】本発明の血圧監視装置の光電脈波センサ３１の概略接続構成を示す図である。
【図４】本発明の脈波周期の周波数分析結果の例である。
【図５】本発明のバンドパスフイルタによる周波数分析の実施例の概略接続構成を示す図である。
【図６】本発明の血圧監視装置の第２の実施例の概略接続構成を示す図である。
【図７】本発明の血圧監視装置の第３の実施例の概略接続構成を示す図である。
【図８】本発明の血圧監視装置の第３の実施例の概略経時動作説明図である。
【符号の説明】
【００８３】
１１    カフ
１３    カフ圧制御手段
１５    カフ圧全波形記憶手段  
１７    カフ圧の脈波検出手段
１９    カフ間欠血圧測定手段
２３    血圧表示手段
３１    光電脈波センサ
３２    心電電極センサ
３３    光電脈波全波形記憶手段
３４    心電電極検出全波形記憶手段
３５    光電脈波の脈波特徴点検出手段
３６    心電電極検出信号の特徴点検出手段
３７    カフ脈波特徴点検出手段
３８    周期算出手段
３９    周期周波数分析手段
４１    血圧計起動判定手段
４５    ＳＰＯ２表示手段
５６    心電波計表示手段
１１０    圧力センサ
１３０    加圧ポンプ
１３１    排気弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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４】
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