(57)【要約】被測定者の身体的な特徴のばらつき、測定時の姿勢の影響を受けることなくカフと心臓との位置をより正確に判定することにより、正確に血圧測定を行う。本発明では、入力された被測定者の上腕長・前腕長、及び前腕のピッチ方向、ロール方向の検出角度に基づいてカフと心臓の高さを算出する。また、前腕の角度検出手段に加えて上腕に角度検出手段を設け、前腕と上腕の検出角度に基づいてカフと心臓の高さを算出する。また、２軸の角度検出手段により前腕のピッチ方向及びロール方向の角度を検出し、これらの検出値に基づいてカフと心臓の高さを算出する。
2002039893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、
被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
前記姿勢検出手段により検出した姿勢に基づいて測定の適否を判定する適否判定手段と、
前記適否判定手段によって判定された結果を報知する報知手段と、
を備え、
前記姿勢検出手段は、測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、被測定者の生体情報を入力できる生体情報入力手段とを含む電子血圧計。
【請求項２】
所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、
被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
前記測定手段で測定された血圧値に、検出した姿勢に応じた補正を行う血圧値補正手段と、
前記補正された血圧値を表示する表示手段と、
を備え、
前記姿勢検出手段は、測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、被測定者の生体情報を入力できる生体情報入力手段とを含む電子血圧計。
【請求項３】
所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、
被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
前記姿勢検出手段により検出した姿勢に基づいて測定の適否を判定する適否判定手段と、
前記適否判定手段によって判定された結果を報知する報知手段と、
を備え、
前記姿勢検出手段は、１軸又は２軸からの傾き角を検出し、この傾き角により、測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、被測定者の生体情報を入力できる生体情報入力手段とを含む電子血圧計。
【請求項４】
所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、
被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
前記測定手段で測定された血圧値に、検出した姿勢に応じた補正を行う血圧値補正手段と、
この補正された血圧値を表示する表示手段と、
を備え、
前記姿勢検出手段は、１軸又は２軸からの傾き角を検出し、この傾き角により、測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、被測定者の生体情報を入力できる生体情報入力手段とを含む電子血圧計。
【請求項５】
前記２軸の方向が手首のロール方向とピッチ方向である請求の範囲第３項又は第４項記載の電子血圧計。
【請求項６】
前記２軸の方向が手首のピッチ方向と体の傾きである請求の範囲第３項又は第４項記載の電子血圧計。
【請求項７】
前記生体情報入力手段は、前腕長と上腕長もしくはいずれか一方を入力する長さ情報入力手段を含む請求の範囲第１項、第２項、第３項又は第４項記載の電子血圧計。
【請求項８】
前記生体情報入力手段は、身長を入力する身長情報入力手段を含む請求の範囲第１項、第２項、第３項又は第４項記載の電子血圧計。
【請求項９】
所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、
被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
前記姿勢検出手段により検出した姿勢に基づいて測定の適否を判定する適否判定手段と、
前記適否判定手段によって判定された結果を報知する報知手段と、
本体とは別に設けられた、１つ以上の角度を検出する手段と、
を備えた電子血圧計。
【請求項１０】
所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、
被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
前記姿勢検出手段により検出した姿勢に応じた補正値を前記測定手段で測定した血圧値に演算する血圧値補正手段と、
前記血圧値補正手段により補正された血圧値を表示する表示手段と、
本体とは別に設けられた、１つ以上の角度を検出する手段と、
を備えた電子血圧計。
【請求項１１】
前記角度を検出する手段が上腕に設けられた請求の範囲第９項記載の電子血圧計。
【請求項１２】
前記電子血圧計と前記角度を検出する手段は、通信手段により、データ授受可能に構成されている請求の範囲第９項、第１０項又は第１１項記載の電子血圧計。
【請求項１３】
生体情報入力手段を備えた請求の範囲第９項、第１０項、第１１項又は第１２項記載の電子血圧計。
【請求項１４】
前記角度を検出する手段は、１軸もしくは２軸のセンサである請求の範囲第９項、第１０項、第１１項、第１２又は第１３項記載の電子血圧計。
【請求項１５】
前記角度を検出する手段の２軸は、被検者の身体左右の垂直面、及び被測定者の身体前後の垂直面である請求の範囲第１４項記載の電子血圧計。
【請求項１６】
前記角度を検出する手段の２軸は、被測定者の身体左右の垂直面、及び被測定者の身体前後の水平面である請求の範囲第１４項記載の電子血圧計。
【請求項１７】
所定部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、
２軸の角度を検出する２軸角度検出手段と、
前記２軸角度検出手段による検出角度を用いて被測定者の心臓と血圧計の所定の基準位置との鉛直方向高低差を算出する測定姿勢高低差算出手段と、
前記測定姿勢高低差算出手段による算出結果を用いて所定の高低差範囲に入っているかを判定する測定姿勢適否判定手段と、
前記測定姿勢適否判定手段による判定結果を被測定者に報知するための報知手段を備えた電子血圧計。
【請求項１８】
所定部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、
２軸の角度を検出する２軸角度検出手段と、
前記２軸角度検出手段による検出角度を用いて被測定者の心臓と血圧計の所定の基準位置との鉛直方向の高低差を算出する測定姿勢高低差算出手段と、
前記測定姿勢高低差算出手段による算出結果を用いて血圧の補正値を算出する補正圧力算出手段と、
前記補正圧力算出手段によって算出される補正値と前記測定手段によって測定される血圧値とを用いて補正後の血圧値を算出する補正後血圧算出手段と、
補正後血圧算出手段による算出結果を被測定者に報知する測定結果報知手段を備えた電子血圧計。
【請求項１９】
前記２軸の角度が電子血圧計を前腕に装着した際のピッチ方向の角度とロール方向の角度である請求の範囲第１７項又は第１８項記載の電子血圧計。
【請求項２０】
前記測定姿勢高低差算出手段は、前記ピッチ方向角度を前腕の水平面に対する角度とし、前記ロール方向角度を鉛直方向に対する体の傾き角度と胴の長手方向に対する上腕の角度の合成角度として、測定姿勢の高低差を算出する請求の範囲第１８項記載の電子血圧計。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、被測定者の姿勢検出機能を有する電子血圧計に関する。
背景技術
一般に血圧計は、カフを心臓の高さにして測定することにより、正確な血圧値が得られる。しかし、手首用の電子血圧計、指用の電子血圧計等は、カフ（主として本体と一体）は、手首、指と所定の部位に装着されて使用されるが、手首や指は自由に動き得る部位であるために、心臓の高さと同じ高さに設定できず、正確な血圧を測定できないことがある。
このような不具合を避けるために、従来はカフもしくはその近傍に１軸の角度検出装置を設け、その検出角度からカフと心臓の位置関係を判定し、その結果を報知している。
しかしながら、上記した従来技術のように１軸の角度情報だけで心臓とカフの位置関係を判定すると、種々の誤差要因が血圧測定の精度に影響を及ぼす。
このような誤差要因としては、まず、被測定者の上腕長や前腕長のばらつきがある。例えば図３２に示すように、前腕長が相違するＬ２、Ｌ２ａの場合に、前腕の傾斜角が同じでも、前腕長がＬ２の場合に、カフ１００の高さが心臓１０１の高さと同じであるに対し、前腕長Ｌ２ａの場合には、カフ１００ａの位置が実際には心臓１０１よりもΔＨだけ低い位置にある。したがって、この検出した傾斜角で正しいと判断した場合には、前腕長の相違で正確な血圧を測定できないこともある。また、図３３に示すように、前腕長Ｌ２が同じで、かつ傾斜角が同じでも、上腕長がＬ１、Ｌ１ａと相違すると、上腕長Ｌ１の場合に、カフ１００の位置が心臓１０１の高さと同じであるに対し、上腕長がＬ１ａの場合には、カフ１００ａの位置が心臓１０１よりもΔＨだけ高い位置にある。したがって、この傾斜角で正しいと判断した場合には、上腕長の相違で、やはり正確な血圧を測定できないことがある。
また、被測定者の上腕の角度、つまり肘の位置によっては、前腕の角度が同じでも、心臓とカフの中央との高さの差は相違したものとなり、誤差の原因となる場合がある。例えば、図３４、図３５に示すように、図３４Ａで上腕Ｌ２を垂直にしている状態で、カフ１００と心臓Ｈの高さが同じで、差ΔＨが０であるとし、これと同じ前腕の角度を検出しても、図３４Ｂのように、上腕Ｌ２が身体の左右内方向に（ピッチ方向）に傾いている状態では、カフ１００の中央の方が心臓ＨよりもΔＨだけ高い位置となり、また同様に、図３５のように、上腕Ｌ２が身体の前後方向（ロール方向）に傾いている状態でも、カフ１００の中央の方が心臓ＨよりもΔＨだけ高い位置となっている。そのため、前腕Ｌ１の傾き角が図３４Ａの時と同じであるから、図３４Ｂ、図３５のような場合に、同じ高さだと判断すると、誤った結果を得るという問題がある。
また、上腕の動きによる肘の浮きが発生する場合とともに体が傾いている場合においても、前腕のピッチ方向の角度が同じでも、心臓Ｈとカフ１００の中央との高さの差は相違したものとなり、誤差の要因となる場合がある。例えば、図３６に示すように、点線で示される体の傾きが０°の場合と実線で示される体の傾きが３０°の場合に、同じ姿勢で体を傾けたとき、前腕の水平面に対する角度が小さくなるため、血圧計の位置を所定の範囲に合わせようとすると、心臓の位置からずれてしまう。また、図３７に実線で示すように前腕が鉛直方向に対して傾斜すると図３６に示す場合と同様に血圧計の位置が心臓の位置からずれてしまう。
本発明は、かかる従来技術の課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、カフと心臓の位置をより正確に判定することにより、正確に血圧を測定し得る電子血圧計を提供することにある。
発明の開示
この発明の電子血圧計は、所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段と、被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、検出した姿勢により、測定の適否を判定する適否判定手段と、適否判定手段によって判定された結果を報知する報知手段とを備えるものにおいて、前記姿勢検出手段が、測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、被測定者の生体情報を入力できる生体情報入力手段とを含んで構成されている。
この電子血圧計では、被測定者の姿勢を測定部位の高さと入力された被測定者の生体情報とにより検出するので、被測定者の身体的なばらつきの影響を受けずに、測定の適否を判定できる。
また、この発明の電子血圧計は、所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段と、被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記血圧測定手段で測定された血圧値に、検出した姿勢に応じた補正を行う血圧値補正手段とを備え、この補正された血圧値を表示する表示手段を備えるものにおいて、前記姿勢検出手段が、測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、被測定者の生体情報を入力できる生体情報入力手段とを含んで構成されている。
この電子血圧計では、被測定者の姿勢を測定部位の角度と、入力された被測定者の生体情報とにより検出し、この検出した姿勢で測定血圧値を補正する。そのため、被測定者の身体的なばらつきの影響を受けることなく、正確に血圧を測定できる。
この発明の電子血圧計は、所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段と、被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、検出した姿勢により、測定の適否を判定する適否判定手段と、適否判定手段によって判定された結果を報知する報知手段を備えるものにおいて、本体とは別に、上腕の角度を検出する上腕角度測定手段を備えている。
この電子血圧計では、本体とは別に上腕角度測定手段によって、上腕の角度を検出でき、前腕のみならず、腕の角度もカフと心臓の高さ位置関係を算出するのに反映される。そのため、上腕の傾きの影響を受けることなく、測定の適否を判定できる。
また、この発明の電子血圧計は、所定の部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段と、被測定者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、検出した姿勢に応じた補正値を前記測定手段で測定した血圧値に演算する血圧値補正手段と、この補正された血圧値を表示する表示手段を備えるものにおいて、本体とは別に、上腕の角度を検出する上腕角度検出手段を備えている。
この電子血圧計では、本体とは別に上腕角度検出手段によって、上腕の角度を検出でき、前腕のみならず、上腕の角度もカフと心臓の高さ位置関係を算出するのに反映される。そして、正確に血圧値を補正する。そのため上腕の傾きの影響を受けずに、正確な血圧を測定できる。
この電子血圧計は、所定部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、２軸の角度を検出する２軸角度検出手段と、前記２軸角度検出手段による検出角度を用いて被測定者の心臓と血圧計の所定の基準位置との鉛直方向高低差を算出する測定姿勢高低差算出手段と、前記測定姿勢高低差算出手段による算出結果を用いて所定の高低差範囲に入っているかを判定する測定姿勢適否判定手段と、前記測定姿勢適否判定手段による判定結果を被測定者に報知するための報知手段を備える。このように２軸の角度を検出することにより被測定者の心臓と血圧計の所定の基準位置との鉛直方向の高低差をより正確に算出し、測定姿勢をより的確に判断することができる。
また、この電子血圧計は、所定部位に装着し、血圧あるいは循環動態を測定する測定手段を備えた電子血圧計であって、２軸の角度を検出する２軸角度検出手段と、前記２軸角度検出手段による検出角度を用いて被測定者の心臓と血圧計の所定の基準位置との鉛直方向の高低差を算出する測定姿勢高低差算出手段と、前記測定姿勢高低差算出手段による算出結果を用いて血圧の補正値を算出する補正圧力算出手段と、前記補正圧力算出手段によって算出される補正値と前記測定手段によって測定される血圧値とを用いて補正後の血圧値を算出する補正後血圧算出手段と、補正後血圧算出手段による算出結果を被測定者に報知する測定結果報知手段を備える。このように２軸の角度を検出することにより被測定者の心臓と血圧計の所定の基準位置との鉛直方向の高低差を正確に算出し、この算出値に基づいて血圧値の補正を行うので、より正確な血圧測定が可能となる。
発明を実施するための最良の形態
（第１の実施形態）
以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子血圧計のハードウエア構成を示すブロック図である。この電子血圧計は、カフ１と、このカフ１を加圧する加圧ポンプ２と、カフ１を排気するための排気部３と、カフ１の空気圧を検出する圧力センサ４と、Ａ／Ｄ変換器５と、内蔵するプログラムにより、血圧測定のための処理を実行するＭＰＵ６と、加圧キー、前腕長、上腕長を入力するキー、その他のキーを含む操作入力部７と、入力データ、演算データ、測定結果等を記憶する記憶部８と、報知ためのブザー９と、測定結果を表示する表示部１０と、血圧計本体（カフ１も一体）の姿勢角を検出する角度検出器１１とを備えている。
この実施形態に係る電子血圧計では、操作入力部７より、被測定者の前腕長、上腕長が入力できるようになっており、この入力された前腕長、上腕長と、角度検出器１１で検出される姿勢角から正確な装置の高さを検出できるようになっている。
ここで、この実施形態に係る電子血圧計の採用原理について説明する。
従来の電子血圧計では、装置の傾斜角を検出し、その傾斜角から装置（カフ）の高さを算出している。しかし、このように角度情報のみで高さ検出を行うと、図２に示すように、傾斜角φ’に対する高さの差Ｈの関係は、前腕長・上腕長の長い人の相関直線ａ、普通の人の相関直線ｂ、短い人の相関直線ｃとなり、腕の長さによって同じ角度でも実際の心臓との高さの差は大きく異なる。
この実施形態電子血圧計では、前腕長、上腕長が入力されるので、図２における相関直線のＹ切片と傾きを、上腕長Ｌ２と前腕長Ｌ１から予測できる。この上腕長Ｌ２と切片、及び前腕長Ｌ１と傾きの関係の結果をそれぞれ図３Ａ、図３Ｂに示す。
この結果から、差ΔＨは、ΔＨ＝ｆ（φ´）＝ｇ（φ´、Ｌ１、Ｌ２）となり、上腕長と前腕長のばらつきを取り除くことができ、高さ検出精度が人によるばらつきの影響を受けない。つまり、図４に示すように、検出角度φ´に対する高さの差Ｈは、ｇ（φ´）＝ｍ（Ｌ１）＊φ´＋ｎ（Ｌ２）となり、この式により、上腕長Ｌ１、前腕長Ｌ２を考慮し、装置（カフ）の正しい高さを検出できる。
また、図５Ａ、図５Ｂに示すように、上腕長Ｌ２と身長Ｌに相関があり、かつ前腕長Ｌ１と身長Ｌにも相関があるので、Ｈ＝ｇ（φ´、Ｌ１、Ｌ２）をＨ＝ｈ（φ´、Ｌ）とすることで、身長を入力するだけで上腕・前腕の長さのばらつきによる高さ検出誤差をなくすことができる。
上記電子血圧計は、上記した傾斜角と、上腕長、前腕長からカフの高さを検出する機能を備えている。
次に、この電子血圧計の処理動作を、図６に示すフロー図を参照して説明する。電源がＯＮされ、動作がスタートすると、先ずＬＣＤ（表示器）が全点灯され（ステップＳＴ１）、続いてＬＣＤを全消灯し（ステップＳＴ２）、表示機能を確認できる状態にし、続いてゼロセッティング、つまり初期リセットを完了する（ステップＳＴ３）。次に、表示部１０に上腕長と前腕長の入力を促す表示を行い、被測定者の上腕長・前腕長の入力を受ける（ステップＳＴ４）。角度検出部１１における姿勢角と入力された被測定者の上腕長・前腕長から高さの差を求め、所定の範囲にあるための前腕角度が所定の範囲にあるか否かを判定する（ステップＳＴ５）。前腕角度が所定の範囲にない場合はその旨、つまり、もう少し高くして下さい、あるいはもう少し低くして下さい、の表示を行うとともに、ブザーを鳴らし報知し（ステップＳＴ９）、ステップＳＴ５に戻る。
高さ修正の結果、前腕角度が所定の範囲に入ったか、あるいは最初から所定の範囲にあれば、加圧ポンプをＯＮして、測定を開始し（ステップＳＴ６）、最高血圧、最低血圧及び脈拍数の測定が完了する（ステップＳＴ７）と、測定結果を表示し（ステップＳＴ８）、動作を終了する。
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る電子血圧計の機能構成を示すブロック図である。この実施形態に係る電子血圧計は、圧力センサ４を含む圧力検出部２０と、圧脈波検出部３１、血圧値算出部３２を含む血圧算出部３０と、上腕・前腕長入力手段８ａ、角度センサ１１、前腕の角度検出部４１、カフ高さ検出部４２を含む姿勢検出部４０と、補正値算出部５１、血圧値補正部５２を含む血圧補正部５０と、表示部１０とから構成されている。この実施形態に係る電子血圧計のハードウエア構成は、図１に示すものと同様である。圧脈波検出部３１、血圧値算出部３２、カフ高さ検出部４２、補正値算出部５１、血圧値補正部５２等の各機能は、図１のＭＰＵ６でのソフト処理によって実現される。
次に、この実施形態に係る電子血圧計の処理動作を図８に示すフロー図を参照して説明する。電源がＯＮされ、動作がスタートすると、先ずＬＣＤ（表示器）が全点灯され（ステップＳＴ１１）、続いてＬＣＤを全消灯し（ステップＳＴ１２）、ゼロセッティング、つまり初期リセットを完了する（ステップＳＴ１３）。次に、表示部に上腕長と前腕長の入力を促す表示を行い、上腕・前腕長入力部８ａより、被測定者の上腕長・前腕長の入力を受ける（ステップＳＴ１４）。
また、角度センサ１１、前腕の角度検出部４１で、前腕の角度も測定される（ステップＳＴ１５）。ここで検出される前腕の角度は、図９に示すピッチ方向の角度φと、図１０に示すロール方向の角度θである。次に、入力された上腕長Ｌ１と、前腕長Ｌ２と、検出された前腕長の角度φ、θとに基づいて、本体高さを予測する（ステップＳＴ１６）。
本体の高さの予測値は、次のようにして算出する。今、一般的に長さＬ、ピッチ角度φ、ロール角をθとすると、高さＺは、Ｚ＝Ｌ＊ｓｉｎθ＊ｓｉｎφで求められる。それゆえ、図１１に示すように、前腕長をＬ１とすると、肘からの本体高さは、Ｈ＝Ｌ１＊ｓｉｎθ＊ｓｉｎφで求めることができる。続いて、この本体高さデータはメモリに記憶しておき、加圧ポンプをＯＮし、加圧を開始し、測定に入る（ステップＳＴ１７）。測定は、カフ圧を加圧目標値まで加圧した後、加圧を停止し、その後の減圧過程で圧脈波検出部３１でカフ圧中の圧脈波を検出するか、もしくは、加圧過程で圧脈波検出部でカフ圧中の圧脈波を検出し、血圧算出部３２で一般的によく知られたアルゴリズム、例えば各脈波の振幅列データから振動法により、最高血圧値及び最低血圧値を決定する。血圧測定が終了すると（ステップＳＴ１８）、次に測定（決定）結果を補正する（ステップＳＴ１９）。血圧値補正は、補正値算出部５１で、先ずカフ高さ検出部で求めたカフ（本体）高さより、心臓と高さの差値を求め、差値に対応する圧力補正データを血圧値補正部５２に与え、決定した血圧値を補正し、測定結果として表示部１０に表示する（ステップＳＴ２０）。
角度のみによる補正と、角度と上腕長、前腕長による補正では、被験者３人について、予測ΔＨ（ｃｍ）と、実測ΔＨ（ｃｍ）を求めたところ、図１２に示す角度のみの場合に比し、図１３に示す角度と上腕長・前腕長による補正の方がばらつきの少ないことが確認できた。図１２は、理論解析による高さ検出特性（角度による補正の場合）を示し、平均値０．０１ｃｍ、標準偏差１．０８ｃｍである。また、図１３は、理論解析による高さ検出特性（角度、上腕長、前腕長による補正の場合）を示し、平均値−０．０２ｃｍ、標準偏差０．４１ｃｍである。
なお、この実施形態に係る電子血圧計において、血圧測定するに際し、図１４Ａから図１４Ｂに示すように、前腕のピッチ方向の角度を同じにしたまま、身体を傾けると、心臓と本体の位置が垂直方向において変化してしまう。この現象による高さ検出誤差を軽減するために、腕を身体に沿わせた測定姿勢とすることで、凭れ角を測定することができる。
（第３の実施形態）
図１５は、本発明の第３の実施形態である電子血圧計の装着状態を示す図である。この実施形態に係る電子血圧計は、血圧計本体２１と、上腕角度測定部２２とから構成され、血圧計本体２１と上腕角度測定部２２は、それぞれ赤外線送受信器２３、２４を備え、赤外線２５による無線通信でデータ授受を行うようになっている。
図１６は、この実施形態に係る電子血圧計のハードウエア構成を示すブロック図である。この電子血圧計は、カフ１と、このカフ１を加圧する加圧ポンプ２と、カフ１を排気するための排気部３と、カフ１の空気圧を検出する圧力センサ４と、Ａ／Ｄ変換器５と、内蔵するプログラムにより、血圧測定のための処理を実行するＭＰＵ６と、加圧キー、その他のキーを含む操作入力部７と、入力データ、演算データ、測定結果等を記憶する記憶部８と、報知ためのブザー９と、測定結果を表示する表示部１０と、血圧計本体（カフ１も一体）の姿勢角を検出する前腕角度検出器１１、本体とは別体に設けられる上腕角度検出器１２とを備えている。
次に、この実施形態に係る電子血圧計の処理動作を、図１７に示すフロー図を参照して説明する。電源がＯＮされ、動作がスタートすると、先ずＬＣＤ（表示器）が全点灯され（ステップＳＴ３１）、続いてＬＣＤを全消灯し（ステップＳＴ３２）、表示機能を確認できる状態にし、続いてゼロセッティング、つまり初期リセットを完了する（ステップＳＴ３３）。次に、前腕角度検出器１１が検出した角度が所定の範囲内に存在するか否かを判定する（ステップＳＴ３４）、前腕の角度が所定の範囲に存在しない場合は、前腕の角度が所定範囲となるための誘導報知、例えば「血圧計本体を少し高くして下さい。」等の表示を行う（ステップＳＴ３５）。前腕の角度が所定範囲に存在、あるいは入ると、次に上腕角度検出器１２が検出した角度が所定の範囲に存在するか否かを判定する（ステップＳＴ３６）。上腕の角度が所定範囲に存在しない場合は、上腕の角度が所定範囲となるための誘導報知、例えば「上腕をもう少し立てて下さい。」等の表示を行う（ステップＳＴ３７）。上腕の角度が所定範囲に存在、あるいは入ると、加圧ポンプをＯＮして、測定を開始し（ステップＳＴ３６）、最高血圧、最低血圧及び脈拍数の測定が完了する（ステップＳＴ３７）と、測定結果を表示し（ステップＳＴ３８）、動作を終了する。
（第４の実施形態）
図１８は、本発明の第４の実施形態に係る電子血圧計の処理動作を示すフロー図である。なお、この実施形態に係る電子血圧計の回路部のハード構成は、図１６に示したものと同様である。この実施形態に係る電子血圧計は、電源がＯＮされ、動作がスタートすると、先ずＬＣＤ（表示器）が全点灯され（ステップＳＴ４１）、続いてＬＣＤを全消灯し（ステップＳＴ４２）、ゼロセッティング、つまり初期リセットを完了する（ステップＳＴ４３）。次に前腕角度検出器１１と上腕角度検出器１２により、前腕と上腕の角度を検出する（ステップＳＴ４４）。ここで検出する前腕の角度は図１９Ａに示すピッチ方向の角度φと、図１９Ｂに示すロール方向の角度θ、あるいは図２０Ａに示すピッチ方向の角度φと、図２０Ｂに示すもたれ方向の角度θである。若しくは、ピッチ方向の角度θと、図１９Ｂに示すロール方向の角度θと、図２０Ｂに示すもたれ方向の角度θの合成角である。この検出した前腕と上腕の角度から心臓とカフの高低差を予測する（ステップＳＴ４５）。次に、予測した心臓とカフの差値から対応する圧力補正値を換算する。この補正値はメモリに記憶しておく（ステップＳＴ４６）。加圧ポンプをＯＮし、加圧を開始し、測定に入る（ステップＳＴ４７）。測定は、カフ圧を加圧目標値まで加圧した後、加圧を停止し、その後の減圧過程でカフ圧中の圧脈波を検出するか、もしくは加圧過程で圧脈波検出部でカフ圧中の圧脈波を検出し、一般的によく知られたアルゴリズム、例えば各脈波の振幅列データから振動法により、最高血圧値及び最低血圧値を決定する。血圧測定が終了すると（ステップＳＴ４８）、次に測定（決定）結果を補正する（ステップＳＴ４９）。血圧値補正は、メモリに記憶してある圧力補正データを基に決定した血圧値に演算補正することにより行う。測定結果として、補正後の血圧値を表示部１０に表示する（ステップＳＴ５０）。
この実施形態に係る電子血圧計では、ステップＳＴ４４の前腕と上腕の角度を測定する前に、操作入力部７より被測定者の前腕長及び上腕長（生体情報）を入力し、ステップＳＴ４６で補正値を換算する際に、これら前腕長、上腕長の個人差を考慮した補正を行ってもよい。この前腕長、上腕長の予めの入力による個人差の補正は、図１７に示す実施形態にも適用できる。
ここで、上記実施形態に係る電子血圧計におけるカフと心臓の高さの差ΔＨの算出方法について詳述する。図２１、図２２に示すように上腕の左右方向の角度φａ、上腕の前後方向の角度θａ、前腕の上下方向の角度φｂ、前腕の前後方向の角度θｂ、体のもたれ角θｃ、前腕長Ｌ１、前腕長Ｌ２、肩から心臓までの高さＨ、肩からカフまでの高さＺとしたとき
ΔＨ＝Ｚ−Ｈ＝−Ｌ１＊ｓｉｎφｂ＊ｃｏｓ（θｂ＋θｃ）＋Ｌ２＊ｃｏｓφａ＊ｃｏｓ（θａ＋θｃ）−Ｈ　…基本の式
で表される。
しかし、従来の技術に記載の方法では、
ΔＨ＝α＊ｓｉｎφｂ＋β（α、βは定数である）
という推定式で表されていたため、Ｌ１、Ｌ２、φａ、θａ、θｂ、θｃによる推定精度のバラツキが発生する。
そこで、この実施形態電子血圧計では、
血圧計本体で測定した上下方向の角度をφ１（φｂ＝φ１）
血圧計本体で測定した前後方向の角度をθ１（θｂ＋θｃ＝θ１）
上腕の上腕に装着された角度センサの左右方向の角度をφ２（φａ＝φ２）
上腕の上腕に装着された角度センサの前後方向の角度をθ２（θａ＋θｃ＝θ２）
手入力された前腕長をＬ１、上腕長をＬ２とすると、
ΔＨ＝−Ｌ１＊ｓｉｎφｂ＊ｃｏｓ（θｂ＋θｃ）＋Ｌ２＊ｃｏｓφａ＊ｃｏｓ（θａ＋θｃ）−Ｈ
＝−Ｌ１＊ｓｉｎφ１＊ｃｏｓθ１＋Ｌ２＊ｃｏｓφ２＊ｃｏｓθ２−Ｈ　身長１４０〜２００ｃｍの被測定者を対象に推定式を算出したところ、
ΔＨ＝−Ｌ１＊ｓｉｎφ１＊ｃｏｓθ１＋０．９５７＊Ｌ２＊ｃｏｓφ２＊ｃｏｓθ２−１．１８１９
と表すことができる（ここで＋０．９５７、１．１８１９は、Ｈのパラメータを統計により近似値として求めたことによる数値である。）。
よって、心臓と血圧計のカフの高さの差を推定する精度が向上した。
なお、図１５に示した実施形態電子血圧計は、血圧計本体２１と上腕角度測定部２２は、赤外線による無線であるが、他の電波を用いても良いし、図２３に示すようにケーブル２６で接続し、有線でデータを授受して良い。
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係る電子血圧計は、第３及び第４の電子血圧計と同様な構成を有するが、上腕角度測定部を備えない点において異なる。
本実施形態では、手首に装着される電子血圧計の本体に設けられた２軸の角度検出手段を用いて、被測定者の測定姿勢、すなわち、心臓と血圧計の圧力基準位置との高低差を算出し、測定姿勢の判定又は血圧値の補正を行う。また、本実施形態に係る電子血圧計は、図２４に示すように腋を閉め前腕を胸に添える姿勢で測定を行うことが推奨される（このとき血圧計を装着したほうの腕の肘が体から離れないように他方の手を添えることが好ましい。）。電子血圧計本体２１も、手首に巻回されるベルト状のカフ１に対して親指側の側方に位置するように取付けられている。従って、図２４に示す測定姿勢をとった場合に、表示部１０が上方を向き、被測定者が容易に表示を確認することができる。
図２５は、第５の実施形態に係る電子血圧計の構成を示すブロック図である。第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を用いて説明を省略する。
図２６は、本実施形態に係る電子血圧計の主要部の機能ブロック図である。以下、図２６に従って、各部の機能について説明する。
被測定者の手首に装着される電子血圧計に設けられたピッチ方向の重力加速度センサ１１ａ及びロール方向の重力加速度センサ１１ｂから各測定方向の重力加速度に応じた電圧が出力される。
重力加速度センサ１１ａ，１１ｂから出力された電圧はＡ／Ｄ変換部１３に入力される。Ａ／Ｄ変換部１３では、重力加速度センサ１１ａ，１１ｂから出力されたアナログ値をディジタル値に変換する。Ａ／Ｄ変換部１３においてディジタル値に変換されたデータは角度算出部１４に入力される。
角度算出部１４では、特定の重力加速度状態に対応するディジタル値を所定の記憶領域に記憶させておき、その値とＡ／Ｄ変換部１３からの入力データとを比較することにより角度情報を算出する。例えば、ピッチ方向の重力加速度０Ｇのときのカウント値をＮφ０、ピッチ方向の重力加速度が＋１Ｇのときのカウント値をＮφｇ、現在のピッチ方向の重力加速度のカウント値をＮφとすると、
ｃｏｓφ＝（Ｎφ０−Ｎφ）／（Ｎφ０−Ｎφｇ）
としてピッチ方向の角度情報を算出することができる。ロール方向の角度情報も同様に算出することができる。
ここで、重力加速度センサ１１ａ，１１ｂに基づいて角度情報として取り出される角度を図２７を用いて説明する。ここでは、カフ１に取付けられた血圧計本体２１の内部に点ｒ（以下、「参照点」と呼ぶ。）を設定し、この参照点ｒを通り略立方体形状の血圧計本体２１の表示面に平行かつ血圧計本体２１に固定された平面Ｒ（以下、「参照面」と呼ぶ。）を想定する。本実施形態では、参照点ｒを通り、この参照面Ｒに直交する法線Ｎ（図２７Ａ参照）を含み、血圧計本体２１の長手方向（被測定者の前腕の長手方向に一致する。）に延びる平面への重力加速度ベクトルの射影成分Ｇ１と前記法線Ｎとのなす角度をΦと定義している（図２７Ｂ参照）。また、参照点ｒを通り、参照面Ｒに直交する法線Ｎ（図２７Ｃ参照）を含み、血圧計本体２１の短手方向（被測定者の前腕の長手方向に直交する方向に一致する。）に延びる平面への重力加速度ベクトルの射影成分Ｇ２と前記法線とのなす角度をΘと定義している（図２７Ｄ参照）。ここで説明したΦ及びΘは、血圧計本体における二つの重力加速度センサの配置に応じて定義されるものである。
算出された角度情報は高低差算出部１５に入力される。高低差算出部１５では、算出されたロール方向及びピッチ方向の角度から心臓と血圧計の圧力基準位置との高低差を算出する。例えば、鉛直方向における心臓と血圧計の圧力基準位置の差をΔＨ、前腕と鉛直線のなす角度をφ（図２８Ａ参照）、上腕と鉛直線とのなす角度をθ、上腕と胴の長手方向（例えば、肩の上腕骨頭を通る線を想定する。）とのなす角度をθ２、胴の長手方向と鉛直方向とのなす角度をθ１（図２８Ｂ参照）とすると、
ΔＨ＝Ｌ２＊ｃｏｓφａ＊ｃｏｓ（θａ＋θｃ）−Ｌ１＊ｃｏｓφＢ＊ｃｏｓ（θｄ＋θｃ＋θａ）−Ｈ
となる（θｄは上腕の長手方向と前腕の長手方向のなす角であり、ψＢ＝９０°−φｂである。）。ここで、θｄ＝０°とすると、
ΔＨ＝Ｌ２＊ｃｏｓφａ＊ｃｏｓθ−Ｌ１＊ｃｏｓφＢ＊ｃｏｓθ−Ｈ
となる。ここで、Ｌ１、Ｌ２、φａ、Ｈのばらつきを考慮すると、
ΔＨ＝Ａ＊ｃｏｓφＢ＋Ｂ＊ｃｏｓθ＋Ｃ
と表すことができる。ここでφ及びθのそれぞれに重力加速度センサの測定結果に基づいて算出された角度情報Φ及びΘを代入することにより、２軸の角度検出手段によって検出される角度を用いて心臓と血圧計の圧力基準位置との差を算出することができる。但し、ここでは、θｄがほぼ０°となり、手首をねじらない状態で測定を行うことが前提となる。
本実施形態では、図２４のような姿勢をとることにより、肘を置く台や枕等のような位置決めのための部材を使用することなく、手首に装着された血圧計本体に設けられた二つの角度検出手段による検出角度を用いて心臓と血圧計の圧力基準位置との差を精度良く算出することができる。すなわち、本実施形態に係る電子血圧計は、血圧計が装着される手首と心臓との高低差の算出誤差が、肘及び肩の自由度に依存するという人体の構造的特徴に着目し、精度向上を図るものである。また、角度検出手段を用いることにより、胴と腕の相対位置関係のみならず、凭れのような被測定者の姿勢に基づく誤差要因が存在する場合でも精度良く心臓と血圧計の圧力基準位置との差を算出することを可能としたものである。
高低差算出部１５において算出されたΔＨは高低差適否判定部１６に入力される。高低差適否判定部１６では、算出されたΔＨが適正範囲内に入っているか否かを判定する。また、適正範囲外であっても以下に説明するように適正範囲からのずれの程度を被測定者が認識できるように報知する。
ここで、角度算出部１４、高低差算出部１５、高低差適否判定部１６等の各機能は、図２５のＭＰＵのソフト処理によって実現される。
次に、図２９は本実施形態の電子血圧計の処理動作を示すフロー図である。
電源がＯＮされ、動作がスタートすると、まず表示部１０の表示が全点灯され（ステップＳＴ５１）、続いて表示部の表示が全消灯され（ステップＳＴ５２）、表示機能を確認できる状態とし、続いてゼロセッティングを完了する（ステップＳＴ５３）。次に、ピッチ方向の重力加速度センサ１１ａ及びロール方向の重力加速度センサ１１ｂを用いて検出された前腕の角度情報に基づいてＭＰＵ６が被測定者の手首の圧力基準位置と心臓の高低差ΔＨを算出し、ΔＨが所定範囲か否かを判定する（ステップＳＴ５４）。ΔＨが所定範囲外であれば、被測定者の手首の圧力基準位置と心臓が同じ高さとなるように誘導報知する（ステップＳＴ５５）。
ここで、図３０に基づいて本実施形態に係る電子血圧計における心臓と血圧計の圧力基準位置との高低差の適否の報知方法について説明する。図３０Ａ〜Ｅは心臓と血圧計の圧力基準位置との高低差の適否を報知するための表示部１０の表示例であり、図３０Ｆ〜Ｈはそれぞれ左隣に示される表示に対応する心臓Ｈと血圧計２１の圧力基準位置の関係を示す。
表示部１０の中央部には目標位置としてハートのマーク３４が表示される。心臓Ｈと血圧計２１の圧力基準位置との差に応じて、表示部１０の中央側に向かう三角形３５が左右に移動する。図３０Ｆに示すように血圧計２１の圧力基準位置が心臓よりも低い位置にある場合には、図３０Ａに示すように三角形３５はハートマーク３４の左側に位置し、血圧計２１の位置が適正範囲外にあることを被測定者に報知する。血圧計２１を心臓Ｈに近づけることにより、三角形３５は右側へ移動し（図３０Ｂ）、被測定者に血圧計２１の位置が適正な位置へ近づいていることを報知する。図３０Ｇに示すように血圧計２１の圧力基準位置が心臓と同じ高さになるとさん角形３５がハートマーク３４の位置に重なるが、このときハートマーク３４は図３０Ｃに示すようにハートに脈動が重なったような形状に変化し、被測定者に血圧計２１の圧力基準位置が心臓とほぼ同じ高さとなる適正範囲内にあることを報知する。このときブザーを鳴らすことにより被測定者は容易に血圧計２１が適正範囲内にあることを知ることができる。血圧計２１の位置を高くすると、三角形３５は左向きに向きが変わってハートマーク３４の右側に移動し（図３０Ｄ）、被測定者に血圧計２１の位置が適正な位置から遠ざかっていることを報知する。さらに、血圧計の位置を高くすると、三角形３５はさらにハートマーク３４の右側へ移動し（図３０Ｅ）、血圧計２１の位置が適正範囲外であることを被測定者に報知する。
ステップＳＴ５４において、被測定者の手首に装着された電子血圧計の圧力基準位置と心臓の高低差が所定範囲内にあるか又は所定範囲内に入るとＭＰＵ６が加圧ポンプ２をＯＮして測定を開始するよう指示し（ステップＳＴ５６）、最高血圧、最低血圧及び脈拍数の測定が完了すると（ステップＳＴ５７）、測定結果を表示し（ステップＳＴ５８）、動作を終了する。
上述のように表示部１０の左右に移動するマーク３５の位置によって血圧計２１の位置が適正範囲か否かを報知しているので、被測定者が血圧計２１の位置を調整しようとしてマークの動きに合わせて血圧計２１を装着した腕を体から離してしまい測定姿勢の再度の調整がさらに必要になってしまうという事態を避けることができ、効率的な位置調整が可能となり、短時間で測定に移行することができる。
本実施形態では、重力加速度センサを用いて角度を算出しているが、角度を検出する手段はこれに限られない。
（第６の実施形態）
図３１は、第６の実施形態に係る電子血圧計の主要部の機能ブロック図である。電子血圧計２１の全体構成は図２５に示す第５の実施形態と同様であり、同様の構成については同様の符号を用いて説明を省略する。
重力加速度センサ１１ａ，１１ｂ、Ａ／Ｄ変換部１３、角度算出部１４、高低差算出部１５の構成は図２６に示す第５の実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態では、高低差算出部１５で算出されたΔＨが補正圧力算出部１７に入力される。補正圧力算出部１７では、算出された心臓と血圧計２１の圧力基準位置との高低差に基づいて補正圧力を算出する。例えば、補正圧力をΔＰとすると、
ΔＰ＝ΔＨ＊７．８／１０
によって算出することができる。
補正圧力算出部１７において算出された補正圧力は補正後血圧算出部１８に入力される。補正後血圧算出部１８では、血圧計の測定によって得られたＳＹＳ´（補正前最高血圧）及びＤＩＡ´（補正前最低血圧）にΔＰを加算することにより補正後の血圧を算出する。すなわち、
補正後の最高血圧及び最低血圧を各々ＳＹＳ、ＤＩＡとすると、
ＳＹＳ＝ＳＹＳ´＋ΔＰ
ＤＩＡ＝ＤＩＡ´＋ΔＰ
として補正後の血圧値が算出される。
このようにして算出されたＳＹＳ、ＤＩＡは測定結果として表示部１０に表示される。
ここで、角度算出部１４、高低差算出部１５、補正圧力算出部１７、補正後血圧算出部１８等の各機能は、図２５のＭＰＵ６のソフト処理によって実現される。
産業上の利用可能性
この発明によれば、姿勢検出手段として測定部位の高さを検出する高さ検出手段と、被測定者の生体情報を入力する生体情報入力手段で構成し、この姿勢検出手段で検出された姿勢により、測定の適否又は姿勢の適否を測定し、あるいは姿勢検出手段からの出力を用いて測定した血圧値を補正するようにしたので、被測定者の上腕長、前腕長等のばらつきによる高さ測定精度の悪化を軽減できるので、より正確な血圧を測定できる。
この発明によれば、血圧計本体とは別に、上腕角度検出器を備え、この上腕角度検出器による上腕角度も心臓とカフとの高さの差値算出に反映できるので、測定姿勢に関係なく、血圧計のカフと心臓の高さの差値を正確に算出でき、自由度の高い測定姿勢で正確な血圧測定ができる。
この発明によれば、２軸の角度に基づいて心臓と血圧計の所定の基準位置との鉛直方向の高低差を算出し、的確に被測定者の測定姿勢を判定することができるので、他の位置決め部材等を使用することなく自由度の高い測定姿勢で簡便に正確な血圧測定ができる。
また、この発明によれば、２軸の角度に基づいて心臓と血圧計の所定の基準位置との鉛直方向の高低差を算出し、これに基づいて血圧値の補正を行うので、より正確な血圧測定ができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、この発明の第１の実施形態に係る電子血圧計の構成を示すブロック図であり、図２は、血圧測定における腕の傾斜角と高さの差の特性の前腕長・上腕長の相違による差異を示す図であり、図３は、図２の特性における上腕長と切片、前腕長と傾きの関係を示す図であり、図４は、上腕長、前腕長を考慮した傾き角と高さの差との関係を示す図であり、図５は、身長Ｌと上腕長及び前腕長の関係を示す図であり、図６は、第１の実施形態に係る電子血圧計の測定処理動作を説明するためのフロー図であり、図７は、この発明の第２の実施形態に係る電子血圧計の機能構成を示すブロック図であり、図８は、同実施形態に係る電子血圧計の測定処理動作を説明するためのフロー図であり、図９は、同実施形態に係る電子血圧計の角度検出器によるピッチ方向の傾き角を説明する図であり、図１０は、同実施形態に係る電子血圧計の角度検出器によるロール方向の傾き角を説明する図であり、図１１は、同実施形態に係る電子血圧計における検出角と前腕長より、本体の高さの算出を説明する図であり、図１２は、被験者による角度検出のみの本体の実測高さと予測高さの関係を示す特性図であり、図１３は、被験者による角度検出と上腕長・前腕長入力の場合の本体の実測高さと予測高さの関係を示す特性図であり、図１４は、身体上半身の傾きによる本体と心臓の高さの関係を示す図であり、図１５は、この発明の第３の実施形態に係る電子血圧計の装着状態を示す図であり、図１６は、この発明の第３の実施形態に係る電子血圧計の構成を示すブロック図であり、図１７は、上記実施形態に係る電子血圧計の測定処理動作を説明するためのフロー図であり、図１８は、この発明の第４の実施形態に係る電子血圧計の測定処理動作を説明するためのフロー図であり、図１９は、同実施形態に係る電子血圧計の角度検出器によるピッチ方向、ロール方向の傾き角を説明する図であり、図２０は、同実施形態に係る電子血圧計の角度検出器によるピッチ方向、凭れ方向の傾き角を説明する図であり、図２１は、同実施形態に係る電子血圧計において、カフと心臓の高さの差ΔＨの算出方法を説明するための図であり、図２２は、同実施形態に係る電子血圧計において、カフと心臓の高さの差ΔＨの算出方法を説明するための図であり、図２３は、この発明の第５の実施形態に係る電子血圧計の外観を示す斜視図であり、図２４は電子血圧計を用いた測定姿勢を示す図であり、図２５は第５の実施形態に係る電子血圧計の構成を示すブロック図であり、図２６は第５の実施形態に係る電子血圧計の主要部の機能ブロック図であり、図２７は測定される角度情報を説明する図であり、図２８はΔＨの算出に用いられる角度変数を説明する図であり、図２９は第５の実施形態に係る電子血圧計の処理動作を示すフロー図であり、図３０Ａ〜Ｈは第５の実施形態に係る電子血圧計による測定姿勢の報知方法を説明する図であり、図３１は第６の実施形態に係る電子血圧計の主要部の機能ブロック図であり、図３２はピッチ角が同じで前腕の長さ相違による本体高さの相違を示す図であり、図３３はピッチ角が同じで上腕の長さ相違による本体高さの相違を示す図であり、図３４Ａ，Ｂは被測定者の上腕がピッチ方向に傾いている場合の問題点を説明する図であり、図３５は上腕がロール方向に傾いている場合の問題点を説明する図であり、図３６は被測定者の体が傾いている場合の問題点を説明する図であり、図３７は被測定者の前腕が傾斜する場合の問題点を説明する図である。
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【国際調査報告】
2002039893.tif 000040
2002039893.tif 000041
2002039893.tif 000042
2002039893.tif 000043