УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О КРОВЯНОМ ДАВЛЕНИИ
DEVICE FOR MEASURING INFORMATION ABOUT BLOOD PRESSURE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к устройствам измерения информации о кровяном давлении и, в частности, к устройству измерения информации о кровяном давлении, допускающему измерение кровяного давления с использованием способа компенсации объема.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Как известно, измерение кровяного давления с использованием способа компенсации объема разрабатывалось как простой и удобный способ неинвазивного измерения кровяного давления. Способ компенсации объема, описанный в находящейся на рассмотрении заявке на патент Японии № 54-50175 (патентном документе 1), состоит в следующем. А именно, артерию сжимают манжетой снаружи тела, и объем артерии, пульсирующей синхронно с сердечным сокращением, стабильно выдерживается постоянным, чтобы поддерживать равновесие между давлением (манжетным давлением) сжатия места измерения и внутренним давлением артерии на месте измерения, то есть кровяным давлением. Значение кровяного давления непрерывно получают посредством определения манжетного давления, когда поддерживается состояние равновесия.
В процессе данного способа компенсации давления сигнал объема артерии передается в цепь обратной связи, и сервоуправление выполняется так, что объем артерии всегда является постоянным, то есть так, что значение объема артерии согласуется с контрольной заданной величиной (значением объема, когда артерия находится в ненагруженном состоянии). Поэтому в период измерения кровяного давления степень компенсации в месте измерения изменяется в соответствии с определенным сигналом объема артерии.
В находящейся на рассмотрении заявке на патент Японии № 2001-17400 (патентном документе 2) описан способ определения быстрого нарастания пульсовой волны давления или кровяного давления.
Патентный документ 1: Находящаяся на рассмотрении заявка на патент Японии № 54-50175
Патентный документ 2: Находящаяся на рассмотрении заявка на патент Японии № 2001-17400
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ЦЕЛИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сигнал объема артерии иногда резко изменяется из-за увеличения кровотока или сдвига датчика, когда происходит движение тела или что-то подобное в течение измерения. Если сигнал объема артерии быстро изменяется, то контрольное отклонение (уровень объема артерии, отсчитываемый от контрольной заданной величины в качестве опорной) становится большим. Если контрольное отклонение является большим, реакция становится чрезмерной из-за управления с обратной связью, и отображается аномальное значение кровяного давления. Кроме того, возрастает нагрузка на подлежащее измерению лицо, так как место измерения сжимается более чем необходимым манжетным давлением.
Известен простой способ обеспечения предела для манжетного давления, но данный предел является пределом при значительном превышении обычно допускаемого значения кровяного давления (например, 280 мм рт. ст.) и, следовательно, недостаточен с точки зрения предотвращения более чем необходимого сжатия.
Согласно способу компенсации объема, управление осуществляется так, что объем артерии становится постоянным, когда манжетное давление и кровяное давление равны по величине. Поэтому, даже если быстрое нарастание кровяного давления определяется, как в находящейся на рассмотрении заявке на патент Японии № 2001-17400 (патентном документе 2), данное определение будет иметь место после того, как уже случилась чрезмерная реакция. Следовательно, невозможно исключить нагрузку на подлежащее измерению лицо.
С учетом необходимости решения вышеописанной проблемы целью настоящего изобретения является создание устройства измерения информации о кровяном давлении, соответствующего способу компенсации объема, способного исключать чрезмерное сжатие места измерения.
СРЕДСТВА ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛИ
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, устройство измерения информации о кровяном давлении представляет собой устройство измерения информации о кровяном давлении, предназначенное для измерения информации о кровяном давлении посредством определения объема артерии, при этом устройство измерения информации о кровяном давлении содержит манжету, подлежащую оборачиванию вокруг предварительно заданного места измерения; блок регулировки давления для регулирования давления в манжете посредством компрессии и декомпрессии; блок определения давления для определения манжетного давления, представляющего давление в манжете; блок определения объема, расположенный в предварительно заданном положении манжеты, для определения сигнала объема артерии, указывающего объем артерии; определительный процессор для определения контрольной заданной величины на основании сигнала объема артерии; блок сервоуправления для выполнения сервоуправления блоком регулировки давления таким образом, чтобы значение сигнала объема артерии согласовалось с контрольной заданной величиной; блок определения колебания для определения быстрого колебания сигнала объема артерии в начальной стадии в течение периода сервоуправления; и регулировочный процессор для регулирования величины управления блока регулировки давления посредством блока сервоуправления таким образом, чтобы не создавалось чрезмерной реакции, когда блоком определения колебания определяется быстрое колебание. Блок определения колебания определяет, что произошло быстрое колебание, когда контрольное отклонение, представляющее уровень сигнала объема артерии, отсчитываемый от контрольной заданной величины в качестве опорной, становится больше чем или равным предварительно заданному увеличению опорного отклонения.
В предпочтительном варианте, регулировочный процессор продолжает регулирование величины управления, пока быстрое колебание сигнала объема артерии не конвергируется (затухнет).
В предпочтительном варианте, регулировочный процессор определяет, что быстрое колебание конвергировано, когда контрольное отклонение становится меньше, чем предварительно заданное увеличение исходного опорного отклонения, перед выполнением сервоуправления с соответствующим коэффициентом усиления в течение предварительно заданного периода.
В предпочтительном варианте, определительный процессор дополнительно определяет начальное манжетное давление, представляющее опорное манжетное давление при сервоуправлении; и исходное опорное отклонение является, предпочтительно, исходным значением, при котором коэффициент усиления системы управления ниже, чем соответствующий коэффициент усиления, и представляет собой контрольное отклонение, когда манжетное давление установлено равным начальному манжетному давлению.
В предпочтительном варианте, регулировочный процессор регулирует величину управления блока регулировки давления посредством установки коэффициента усиления системы управления на исходное значение.
В предпочтительном варианте, регулировочный процессор регулирует величину управления блока регулировки давления посредством установки манжетного давления на начальное манжетное давление.
В предпочтительном варианте, опорное отклонение задано заранее как контрольное отклонение, по меньшей мере, одного предыдущего биения.
ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением, быстрое колебание объема артерии можно определять в начальной стадии посредством контроля контрольного отклонения объема артерии. Следовательно, величину управления манжеты можно отрегулировать до чрезмерного сжатия места измерения. В результате, можно облегчить нагрузку на подлежащее измерению лицо.
Кроме того, больше не требуется отдельно устанавливать датчик движения тела или подобное устройство.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - перспективное изображение внешнего вида устройства измерения информации о кровяном давлении в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - блок-схема, представляющая аппаратную конфигурацию устройства измерения информации о кровяном давлении в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 - функциональная блок-схема, представляющая функциональную конфигурацию устройства измерения информации о кровяном давлении в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4 - график, отражающий механические характеристики артерии.
Фиг.5a и 5b - виды, представляющие примерные структуры данных для данных каждого измерения в варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6 - блок-схема последовательности операций способа измерения кровяного давления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7 - блок-схема последовательности операций процедуры определения контрольной заданной величины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.8 - изображение, поясняющее способ измерения кровяного давления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.9 - блок-схема последовательности операций процедуры регулирования величины управления в варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг.10a и 10b - изображения, поясняющие определение быстрого изменения объема артерии и процедуру регулирования управляющего выходного сигнала в варианте осуществления настоящего изобретения.
НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны в дальнейшем со ссылкой на чертежи. Одинаковые позиции обозначают одинаковые или соответствующие участки на чертежах, и их описания не повторяются.
Устройство измерения информации о кровяном давлении в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения измеряет информацию о кровяном давлении на основе способа компенсации объема. В настоящем варианте осуществления, «информация о кровяном давлении» является информацией, отражающей характеристики системы кровообращения, и содержит, по меньшей мере, пульсовую волну (сигнал пульсовой волны), а также содержит показатели, которые можно вычислить из пульсовой волны дополнительно к пульсовой волне, например непрерывное измеряемое значение кровяного давления (форму сигнала кровяного давления), систолическое кровяное давление, диастолическое кровяное давление, среднее кровяное давление, частоту пульса, значение Al (индекса приращения) и т.п.
Пульсовая волна, которая является единой информацией о кровяном давлении, содержит пульсовую волну давления и пульсовую волну объема, вследствие различия данных, задаваемых для сбора. Пульсовая волна давления фиксирует пульсовую волну как колебание манжетного давления, являющееся следствием изменения объема манжеты, посредством преобразования колебания внутрисосудистого объема, являющегося следствием сердечной пульсации, в изменение объема манжеты, и может быть получена на основании выходного сигнала датчика давления. Пульсовая волна объема фиксирует пульсовую волну как колебание внутрисосудистого объема, являющегося следствием сердечной пульсации, и может быть получена на основании выходного сигнала датчика объема артерии. Колебание внутрисосудистого объема можно получать как колебание количества крови в кровеносном сосуде.
Термин устройство измерения информации о кровяном давлении, применяемый в настоящем описании, относится, в целом, к устройству, обладающему, по меньшей мере, функцией получения пульсовой волны, и, в частности, относится к устройству для определения колебания количества крови оптическим способом и получения пульсовой волны объема, при выполнении данным устройством способа компенсации объема. При этом устройство не ограничено устройством для выдачи полученной пульсовой волны объема в полученной форме в качестве результата измерения и может быть устройством для выдачи только конкретного показателя, вычисленного или измеренного на основании полученной пульсовой волны объема, в качестве результата измерения, или устройством для выдачи как пульсовой волны объема, так и конкретного показателя в качестве результата измерения.
Устройство измерения информации о кровяном давлении в нижеописанном настоящем варианте осуществления получает форму сигнала кровяного давления посредством непрерывного измерения кровяного давления с использованием способа компенсации объема.
<Внешний вид и конфигурация>
(Внешний вид)
На фиг.1 представлено перспективное изображение внешнего вида устройства 1 измерения информации о кровяном давлении в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Внешний вид устройства 1 измерения информации о кровяном давлении аналогичен внешнему виду обычного устройства измерения кровяного давления.
Как показано на фиг.1, устройство 1 измерения информации о кровяном давлении содержит основной блок 10 и манжету 20 для оборачивания вокруг запястья подлежащего измерению лица. Основной блок 10 закреплен на манжете 20. Дисплейный блок 40, выполненный с использованием жидкого кристалла или подобного средства, и блок 41 управления для приема команды от пользователя (подлежащего измерению лица) расположены на поверхности основного блока 10. Блок 41 управления содержит множество переключателей.
В настоящем варианте осуществления описана манжета 20, которую накладывают на запястье подлежащего измерению лица. Однако место (место измерения), на которое надлежит налагать манжету 20, не ограничено запястьем и может быть плечом.
Как показано на фиг.1, устройство 1 измерения информации о кровяном давлении в соответствии с настоящим вариантом осуществления описано ниже с использованием, для примера, режима, в котором основной блок 10 прикреплен к манжете 20. Однако возможно использование режима, в котором раздельные основной блок 10 и манжета 20 соединены воздушной трубкой (воздушной трубкой 31, показанной на фиг.2), как принято в устройстве измерения информации о кровяном давлении наплечного типа.
(Аппаратная конфигурация)
На фиг.2 приведена блок-схема, представляющая аппаратную конфигурацию устройства 1 измерения информации о кровяном давлении в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг.2, манжета 20 устройства 1 измерения информации о кровяном давлении содержит пневматическую камеру 21 и датчик 70 объема артерии. Датчик 70 объема артерии содержит светоизлучающий элемент 71 и светоприемный элемент 72. Светоизлучающий элемент 71 излучает свет в артерию, и светоприемный элемент 72 принимает пропускаемый свет или отраженный артерией свет из света, излучаемого светоизлучающим элементом 71. Светоизлучающий элемент 71 и светоприемный элемент 72 расположены на предварительно заданном расстоянии между собой на внутренней стороне пневматической камеры 21.
Датчик 70 объема артерии должен быть просто выполнен с возможностью определять объем артерии, и объем артерии можно определять импедансным датчиком (импедансным плетизмографом). В последнем случае вместо светоизлучающего элемента 71 и светоприемного элемента 72 установлено множество электродов (электродная пара для подачи тока и электродная пара для определения напряжения) для определения импеданса места, содержащего артерию.
Пневматическая камера 21 соединена с пневматической системой 30 посредством воздушной трубки 31. Кроме дисплейного блока 40 и блока 41 управления, основной блок 10 содержит пневматическую систему 30, CPU (центральный процессор) 100 для централизованного управления каждым блоком и для выполнения вычислительных процедур различного типа, память 42 для хранения программ, назначающих центральному процессору (CPU) 100 выполнение предварительно заданных операций, и различные блоки данных, энергонезависимую память (например, флэш-память) 43 для хранения измеренной информации о кровяном давлении, источник 44 питания для подачи питания в центральный процессор (CPU) 100, блок 45 отсчета времени для выполнения операции отсчета времени, и интерфейсный блок 46 для считывания со съемного носителя 132 записи и для записи на него программы и данных, и звуковой сигнализатор 47 для испускания предупредительного звукового сигнала.
Блок 41 управления содержит переключатель 41A питания для получения ввода команды на включение или выключение питания, переключатель 41B измерения для получения команды на начало измерения, выключатель 41C останова для получения команды на прекращение измерения и переключатель 41D памяти для получения команды на считывание информации, например, о кровяном давлении, записанной во флэш-памяти 43.
Пневматическая система 30 содержит датчик 32 давления для определения давления (манжетного давления) в пневматической камере 21, насос 51 для подачи воздуха в пневматическую камеру 21 с целью нагнетания манжетного давления и клапан 52, который открывается и закрывается, чтобы выпускать из пневматической камеры 21 или запирать воздух в ней.
Основной блок 10 дополнительно содержит схему 33 генерации, схему 53 управления приводом насоса и схему 54 управления приводом клапана, относящиеся к вышеописанной пневматической системе 30.
Датчик 32 давления является емкостным датчиком давления, значение емкости которого изменяется в зависимости от манжетного давления. Схема 33 генерации выдает сигнал с частотой генерации, соответствующей значению емкости датчика 32 давления, в центральный процессор (CPU) 100. Центральный процессор (CPU) 100 преобразует сигнал, полученный из схемы 33 генерации, в давление и определяет давление. Схема 53 управления приводом насоса управляет приведением насоса 51 в действие по управляющему сигналу, представляемому из центрального процессора (CPU) 100. Схема 54 управления приводом клапана выполняет управление открыванием/закрытием клапана 52 по управляющему сигналу, представляемому из центрального процессора (CPU) 100.
Насос 51, клапан 52, схема 53 управления приводом насоса и схема 54 управления приводом клапана устанавливают конфигурацию блока 50 регулировки давления для регулирования давления в манжете 20 посредством компрессии и декомпрессии. Устройства, устанавливающие конфигурацию блока 50 регулировки давления, не ограничены вышеперечисленными устройствами. Например, блок 50 регулировки давления может содержать пневматический цилиндр и приводной элемент для привода пневматического цилиндра, в дополнение к вышеперечисленным устройствам.
Основной блок 10 дополнительно содержит блок 75 измерения объема артерии для измерения объема артерии посредством обмена сигналами с датчиком 70 объема артерии.
В настоящем варианте осуществления, блок 75 измерения объема артерии содержит схему 73 возбуждения светоизлучающего элемента и схему 74 определения объема артерии. Схема 73 возбуждения светоизлучающего элемента задает испускание света светоизлучающим элементом 71 в соответствии с предварительно заданной временной диаграммой по сигналу управления из центрального процессора (CPU) 100. Схема 74 определения объема артерии определяет объем артерии посредством преобразования выходного сигнала светоприемного элемента 72 в значение напряжения.
Пневматическая камера 21 расположена в манжете 20, однако текучая среда, подлежащая подаче в манжету 20, не ограничена воздухом и может быть жидкостью или гелем. В альтернативном варианте, текучая среда не ограничена упомянутыми текучими средами и может представлять собой однородные тонкодисперсные частицы, например микрошарики.
(Функциональная конфигурация)
На фиг.3 приведена функциональная блок-схема, представляющая функциональную конфигурацию устройства 1 измерения информации о кровяном давлении в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг.3, центральный процессор (CPU) 100 содержит, в виде функций, блок 104 определения заданной величины, блок 106 сервоуправления, блок 108 определения кровяного давления, блок 110 определения колебания и регулировочный процессор 112. На фиг.3, для упрощения описания, показаны только периферические аппаратные средства, которые непосредственно обмениваются сигналами и данными с упомянутыми функциональными блоками.
Блок 104 определения заданной величины выполняет процедуру определения контрольной заданной величины и начального манжетного давления в процессе сервоуправления. Контрольная заданная величина кратко описана ниже с использованием фиг.4.
На фиг.4 представлен график, отражающий механические характеристики артерии. График на фиг.4 отражает взаимосвязь между разностью Ptr внутреннего и внешнего давлений и объемом V артерии, при этом разность Ptr внутреннего и внешнего давлений отложена по горизонтальной оси, и объем V артерии отложен по вертикальной оси. Разность Ptr внутреннего и внешнего давлений указывает разность между внутренним кровяным давлением Pa и манжетным давлением Pc, прикладываемым манжетой снаружи тела.
Как показано на графике, механические характеристики артерии, в целом, демонстрируют значительную нелинейность, при этом эластичность артерии (величина изменения объема при пульсации) становится максимальной, когда разность Ptr внутреннего и внешнего давлений равна 0 (состояние равновесия), то есть когда стенка артерии находится в ненагруженном состоянии. То есть способность следования (способность движения) изменения объема за изменением давления достигает максимума. В способе компенсации объема искусственно создаваемым давлением (манжетным давлением) последовательно управляют для измерения кровяного давления таким образом, чтобы подлежащий определению объем артерии всегда определялся значением емкости в момент времени, когда разность Ptr внутреннего и внешнего давлений становится равной 0. С упомянутой целью значение емкости в момент времени, когда разность Ptr внутреннего и внешнего давлений становится равной 0, то есть перед измерением кровяного давления требуется определять контрольную заданную величину («V0»).
Блок 104 определения заданной величины определяет контрольную заданную величину известным способом (смотри, например, находящуюся на рассмотрении заявку на патент Японии № 1-31370, находящуюся на рассмотрении заявку на патент Японии № 2008-36004). Начальное манжетное давление соответствует манжетному давлению в момент времени, когда определяется контрольная заданная величина.
Блок 106 сервоуправления соединен с блоком 50 регулировки давления и выполняет сервоуправление таким образом, чтобы объем артерии согласовался с контрольной заданной величиной. Способ сервоуправления может быть PID-управлением (то есть управлением с приближением к контрольной заданной величине посредством сочетания пропорционального управления, интегрального управления и дифференциального управления) системы управления с обратной связью.
Блок 108 определения кровяного давления непрерывно определяет (измеряет) кровяное давление в период сервоуправления. В частности, сигнал объема артерии из схемы 74 определения объема артерии и сигнал манжетного давления, получаемый из схемы 33 генерации, собираются в виде временных последовательностей, и манжетное давление в момент времени, когда разность между значением объема артерии и контрольной заданной величиной становится меньше чем или равной предварительно заданной пороговой величине, определяется как кровяное давление.
Блок 110 определения колебания определяет быстрое колебание сигнала объема артерии в начальной стадии в течение периода сервоуправления. Блок 110 определения колебания, в частности, принимает решение (оценивает), что быстрое колебание произошло, когда контрольное отклонение становится равным или большим, чем предварительно заданная кратность увеличения опорного отклонения. «Контрольное отклонение» является уровнем сигнала объема артерии, отсчитываемым от контрольной заданной величины в качестве опорной. «Опорное отклонение» является контрольным отклонением одного биения или более раннего времени и задается заранее как контрольное отклонение в предыдущем биении в настоящем варианте осуществления. Однако опорное отклонение не ограничено контрольным отклонением во время предыдущего биения и может быть средним значением контрольных отклонений предварительно заданного числа непосредственно предшествующих биений.
Регулировочный процессор 112 регулирует величину управления посредством блока 106 сервоуправления таким образом, чтобы не создавалось чрезмерной реакции, когда блоком 110 определения колебания определяется быстрое колебание. Регулировка величины управления продолжается до конвергирования быстрого колебания сигнала объема артерии.
Предполагается, что центральный процессор (CPU) 100 задает светоизлучающему элементу 71 испускать свет с постоянными интервалами посредством передачи командного сигнала в схему 73 возбуждения светоизлучающего элемента в течение последовательности периодов измерения кровяного давления.
Результат измерения кровяного давления, непрерывно измеряемого блоком 108 определения кровяного давления, отображается на дисплейном блоке 40 или сохраняется во флэш-памяти 43.
Пример структуры данных для данных каждого измерения, хранящихся во флэш-памяти 43, показан на фиг.5a и 5b.
На фиг.5a показана структура данных для данных каждого измерения в варианте осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг.5a, данные 80 каждого измерения, хранящиеся во флэш-памяти 43, содержат три поля 81-83, например, «ID (идентификационную) информацию», «дату и время записи» и «информацию о кровяном давлении». В качестве схематичного описания содержания каждого поля можно указать, что поле «ID-информация» 81 хранит идентификационный номер или подобную информацию для обозначения данных каждого измерения, и поле «дата и время записи» 82 хранит такую информацию, как дата начала измерения и период измерения данных каждого измерения, выдержанных по времени блоком 45 отсчета времени. Поле «информация о кровяном давлении» 83 хранит данные кровяного давления временных последовательностей, то есть данные формы сигнала кровяного давления.
На фиг.5b показана структура данных поля 83 информации о кровяном давлении, содержащегося в данных измерения. Как показано на фиг.5b, поле 83 информации о кровяном давлении содержит область 831 для хранения «данных времени» и область 832 для хранения «данных кровяного давления».
Область 831 хранит множество данных времени 1, 2, 3, …, N, соответствующих периоду дискретизации. Область 832 хранит данные BD (1), BD (2), …, BD (n) кровяного давления в соответствии с каждыми данными времени области 831. В области 832 область, обозначенная символом «-», означает, что разность между значением объема артерии и заданной величиной в соответствующий момент времени превышает предварительно заданное значение и не записывается как кровяное давление, или что выполняется регулировка величины управления регулировочным процессором 112.
Режим запоминающего устройства не ограничен приведенным примером, и требуется просто хранить время (час) и кровяное давление в соответствии между собой.
Поэтому информацию о кровяном давлении хранят во флэш-памяти 43. Информация о кровяном давлении может содержать показатели, которые можно вычислить из пульсовой волны, например частоту пульса и Al (индекс приращения), отличающиеся от значения кровяного давления, например систолического кровяного давления, диастолического кровяного давления или среднего артериального давления.
В настоящем варианте осуществления, работа каждого функционального блока реализуется исполнением программного обеспечения, хранящегося в памяти 42, но, по меньшей мере, один из данных функциональных блоков может быть реализован в аппаратном обеспечении.
<Функционирование>
На фиг.6 приведена блок-схема последовательности операций способа измерения кровяного давления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ, показанный с помощью блок-схемы на фиг.6, заранее записан в памяти 42 в виде программы, и функция способа измерения кровяного давления реализуется, когда центральный процессор (CPU) 100 считывает и исполняет упомянутую программу.
Как показано на фиг.6, центральный процессор (CPU) 100 определяет, нажат ли переключатель 41A питания (этап S2). При определении, что переключатель 41A питания нажат (ДА на этапе S2), способ переходит на этап S4.
На этапе S4 центральный процессор (CPU) 100 выполняет процедуру инициализации. В частности, инициализируется предварительно заданная область памяти 42, выпускается воздух из пневматической камеры 21 и выполняется коррекция датчика 32 давления путем установки на 0 мм рт. ст.
После того как инициализация заканчивается, центральный процессор (CPU) 100 определяет, нажат ли переключатель 41В измерения (этап S6). Центральный процессор (CPU) 100 ожидает, пока не нажмут переключатель 41В измерения. Когда выполняется определение, что переключатель 41В измерения нажат (ДА на этапе S6), способ переходит на этап S8.
На этапе S8 блок 104 определения заданной величины выполняет процедуру определения контрольной заданной величины. Иначе говоря, выполняется определение контрольной заданной величины и начального манжетного давления. Процедура определения контрольной заданной величины описана в дальнейшем со ссылкой на фиг.7 и фиг.8.
На фиг.7 представлена блок-схема последовательности операций процедуры определения контрольной заданной величины в варианте осуществления настоящего изобретения. На фиг.8 представлено изображение, поясняющее способ измерения кровяного давления в варианте осуществления настоящего изобретения. На фиг.8 показаны манжетное давление, сигнал объема артерии и сигнал изменения объема артерии вдоль общей временной оси.
Сигнал изменения объема артерии может быть получен фильтрацией сигнала объема артерии. Фильтрация сигнала объема артерии может выполняться в схеме 74 определения объема артерии или может выполняться центральным процессором (CPU) 100.
Как показано на фиг.7, блок 104 определения заданной величины инициализирует максимальное значение (максимальное значение изменения объема) сигнала изменения объема артерии и значение манжетного давления, хранящиеся в предварительно заданной области памяти 42 (этап S102). Возможно также выполнение инициализации значения объема артерии.
В ходе следующей процедуры максимальное значение амплитуды сигнала изменения объема артерии корректируется, при необходимости, и, следовательно, значение, пока оно, в конечном итоге, не подтверждается как максимальное значение, именуется «временным максимальным значением объема».
Затем схема 53 управления приводом насоса приводится в действие для нагнетания манжетного давления (этап S104).
На стадии нагнетания манжетного давления блок 104 определения заданной величины определяет сигнал (сигнал объема артерии) из схемы 74 определения объема артерии (этап S106). Блок 104 определения заданной величины определяет сигнал изменения объема артерии, получаемый из сигнала объема артерии.
Блок 104 определения заданной величины определяет, является ли значение сигнала изменения объема артерии большим чем или равным временному максимальному значению объема, хранящемуся в памяти 42 (этап S108). При определении, что значение сигнала изменения объема артерии больше чем или равно временному максимальному значению объема (ДА на этапе S108), процедура переходит на этап S110. При определении, что сигнал изменения объема артерии меньше, чем временное максимальное значение объема (НЕТ на этапе S108), процедура переходит на этап S112.
На этапе S110 блок 104 определения заданной величины корректирует временное максимальное значение объема и перезаписывает его, и записывает манжетное давление в соответствующий момент времени. После того как вышеописанная процедура завершается, процедура переходит к этапу S112.
На этапе S112 блок 104 определения заданной величины определяет, является ли манжетное давление выше чем или равным предварительно заданному значению (точка P1 на фиг.8). При определении, что манжетное давление не достигло предварительно заданного значения (НЕТ на этапе S112), процедура возвращается на этап S104. При определении, что манжетное давление больше чем или равно предварительно заданному значению (ДА на этапе S112), процедура переходит на этап S114.
На этапе S114 блок 104 определения заданной величины подтверждает временное максимальное значение объема, записанное, в конечном итоге, на этапе S110, в качестве максимального значения, и подтверждает значение манжетного давления в момент tm времени, когда определяется максимальное значение, в качестве начального манжетного давления. Блок 104 определения заданной величины подтверждает среднее значение или подобное значение сигнала объема артерии в момент tm времени в качестве контрольной заданной величины.
Блок 104 определения заданной величины сохраняет найденные начальное манжетное давление и контрольную заданную величину в предварительно заданной области памяти 42.
После того как процедура на этапе S114 заканчивается, процедура возвращается к главной подпрограмме.
Как также показано на фиг.6, когда определены контрольная заданная величина и начальное манжетное давление, блок 106 сервоуправления устанавливает манжетное давление равным начальному манжетному давлению (этап S10). С данного момента времени коэффициент усиления системы управления для сервоуправления равен исходному значению (например, 0).
Когда манжетное давление устанавливается равным начальному манжетному давлению, центральный процессор (CPU) 100 сохраняет, в данный момент, контрольное отклонение в предварительно заданной области памяти 42 в качестве исходного контрольного отклонения (этап S11). В частности, временно записываются контрольное отклонение на стороне систолического кровяного давления («Verr_sys_gain0» на фиг.8) и контрольное отклонение на стороне диастолического кровяного давления («Verr_dia_gain0» на фиг.8).
Каждое исходное отклонение может быть статистическим значением (например, средним значением или максимальным значением) уровня объема артерии для множества биений. Упомянутое отклонение может быть также уровнем объема артерии предварительно заданного биения.
Блок 106 сервоуправления начинает постоянное управление объемом артерии таким образом, чтобы сигнал объема артерии и контрольная заданная величина согласовались (этап S12). То есть управление манжетным давлением выполняется с обратной связью таким образом, чтобы значение сигнала изменения объема артерии становилось, по существу, нулевым, посредством управления блоком 50 регулировки давления.
Блок 106 сервоуправления определяет коэффициент усиления системы управления (пропорциональный коэффициент усиления), подлежащий использованию в процессе сервоуправления. В частности, коэффициент усиления системы управления постепенно повышается от исходного значения (например, 0) для определения коэффициента усиления системы управления, наиболее подходящего для подлежащего измерению лица.
Для определения оптимального коэффициента усиления системы управления в течение управления можно применить способ, описанный в работе «Yamakoshi K, Shimazu H, Togawa T, Indirect measurement of instantaneous arterial blood pressure in the rat, AMJ Physiol 237, H632 - H637, 1979». Иначе говоря, коэффициент усиления системы управления в случае, когда скорость стирания сигнала изменения объема артерии (амплитуда во время управления/амплитуда перед управлением) становится меньше, чем предварительно заданное значение, можно определить как оптимальный коэффициент усиления системы управления.
В настоящем варианте осуществления, (оптимальный) коэффициент усиления системы управления, используемый при сервоуправлении, именуется «подходящим коэффициентом усиления».
В настоящем варианте осуществления, подходящий коэффициент усиления определяется во время управления, но без ограничения таким определением. Подходящий коэффициент усиления можно определять заранее. То есть время (непроизводительное время), необходимое до момента начала реагирования выходного значения, когда входное значение совершает ступенчатое колебание, и скорость (постоянная времени) изменения с момента начала реакции можно измерить заранее, и коэффициент усиления системы управления можно определить на основании упомянутых значений.
Когда постоянное управление объемом артерии начинается, блок 110 определения колебания определяет контрольное отклонение для каждого биения (максимальное значение и минимальное значение контрольного отклонения). Выполняется определение, является ли соответствующее контрольное отклонение на стороне систолического кровяного давления и диастолического кровяного давления меньше, чем предварительно заданное увеличение (например, 1,5-кратное) контрольного отклонения во время предыдущего биения (этап S14). Следовательно, выполняется определение, имело ли место быстрое колебание контрольного отклонения, то есть имело ли место быстрое колебание сигнала объема артерии.
Можно определить, является ли первое биение после начала постоянного управления объемом артерии меньше, чем предварительно заданное увеличение (например, ½-кратное) исходного контрольного отклонения (Verr_sys_gain0, Verr_dia_gain0).
В настоящем варианте осуществления, пороговая величина, которую может превышать или не превышать быстрое (аномальное) колебание, установлена в 1,5 раза больше контрольного отклонения во время предыдущего биения, но не ограничена приведенной установкой, пока место измерения не сжимается слишком сильно.
При определении, что оба текущих контрольных отклонения меньше, чем 1,5-кратное контрольное отклонение во время предыдущего биения, на этапе S14 («<(контрольного отклонения во время предыдущего биения×1,5)» на этапе S14), процедура переходит на этап S18 в предположении, что быстрого колебания не случилось.
При определении, что, по меньшей мере, одно из текущих контрольных отклонений больше чем или равно 1,5-кратному контрольному отклонению во время предыдущего биения «≥(контрольного отклонения во время предыдущего биения×1,5)», на этапе S14, процедура переходит на этап S16 в предположении, что быстрое колебание произошло.
Даже если выполнено определение, что контрольное отклонение в данное время меньше, чем 1,5-кратное контрольное отклонение во время предыдущего биения, то выполняется определение, что существует высокая вероятность того, что существует шум, если контрольное отклонение в данное время превышает предварительно заданное увеличение (например, 1,5-кратное) исходного контрольного отклонения (Verr_sys_gain0, Verr_dia_gain0), и процедура переходит на этап S16.
На этапе S16 выполняется процедура регулирования величины управления. Процедура регулирования величины управления подробно описана в дальнейшем.
После того как процедура регулирования величины управления закончена, процедура возвращается на этап S14, и снова определяется наличие или отсутствие быстрого изменения.
На этапе S18 блок 110 определения колебания сохраняет текущее контрольное отклонение в предварительно заданной области памяти 42. Корректировать и сохранять можно только самое последнее контрольное отклонение. Сердечный цикл можно корректировать и сохранять с контрольным отклонением. Сердечный цикл используют в ходе процедуры регулирования величины управления.
Параллельно с постоянным управлением объемом артерии блок 108 определения кровяного давления определяет, является ли разность между объемом артерии (значением, показывающим сигнал объема артерии) и контрольной заданной величиной меньше чем или равной предварительно заданной пороговой величине (этап S20). В альтернативном варианте возможно определение, является ли значение сигнала изменения объема близким к нулю (меньшим чем или равным предварительно заданной пороговой величине).
Если выполняется определение, что разность между объемом артерии и контрольной заданной величиной меньше чем или равна пороговой величине (ДА на этапе S20), то, в данном случае, блок 108 определения кровяного давления определяет манжетное давление как кровяное давление и сохраняет его во флэш-памяти 43 (этап S22). Во время измерения данные кровяного давления записываются в память 42, и данные кровяного давления, сохраненные в памяти 42, могут копироваться во флэш-память 43 в момент времени, когда заканчивается последовательность процедур измерения.
После окончания процедуры на этапе S22 процедура переходит на этап S24.
Если выполняется определение, что разность между объемом артерии и контрольной заданной величиной превышает предварительно заданную пороговую величину (НЕТ на этапе S20), то процедура переходит на этап S24. То есть если объем артерии и контрольную заданную величину нельзя считать, по существу, согласующимися, то, в данном случае, манжетное давление не определяется как значение кровяного давления.
На этапе S24 блок 106 сервоуправления определяет, нажат ли выключатель 41С останова. Если выполняется определение, что выключатель 41С останова не нажат (НЕТ на этапе S24), то процедура возвращается на этап S12. Если выполняется определение, что выключатель 41С останова нажат (ДА на этапе S24), то последовательность способа измерения кровяного давления заканчивается.
В настоящем варианте осуществления, способ измерения кровяного давления заканчивается, когда обнаруживается нажатие выключателя 41С, но может быть завершено после истечения предварительно заданного времени с начала постоянного управления объемом артерии.
(Процедура регулирования величины управления)
Ниже приведено подробное описание процедуры регулирования величины управления, выполняемой на этапе S16, показанном на фиг.6.
На фиг.9 представлена блок-схема последовательности операций процедуры регулирования величины управления в варианте осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг.9, регулировочный процессор 112 устанавливает коэффициент усиления системы управления в исходное значение для регулирования управляющего выходного сигнала (этап S202). То есть регулировочный процессор 112 устанавливает коэффициент усиления системы управления равным 0 для пропорционального управления блоком 106 сервоуправления. Тем самым исключается изменение величины управления блоком 106 сервоуправления, и манжетное давление фиксируется на, по существу, начальном манжетном давлении.
Когда, в процессе управления с обратной связью, происходит быстрое колебание сигнала объема артерии (т.е. аномальное повышение или снижение сигнала объема артерии), манжетное давление чрезмерно возрастает в ответ на данное изменение. В результате место измерения чрезмерно сжимается, и подлежащее измерению лицо может ощутить боль. В настоящем варианте осуществления, быстрое колебание сигнала объема давления определяется в начальной стадии, и коэффициент усиления системы управления немедленно возвращается в исходное значение, чтобы величину управления можно было отрегулировать до того, как происходит чрезмерная реакция.
«Чрезмерная реакция» означает реакцию более сильную, чем реакция, вызванная только изменением объема артерии, связанного с пульсацией, то есть реакцию в случае, когда шум, например движение тела, налагается на сигнал объема артерии.
В настоящем варианте осуществления, чрезмерная реакция подавляется (исключается) посредством установки коэффициента усиления системы управления в исходное значение. Однако упомянутая установка не ограничена исходным значением, при условии, что можно подавлять чрезмерную реакцию. То есть упомянутая установка не ограничена исходным значением, если блоком 50 регулировки давления управляют так, чтобы величина управления была меньше чем или равна величине управления в нормальном состоянии до того, как определено быстрое колебание.
Форма не ограничивается формой подавления чрезмерной реакции посредством изменения коэффициента усиления системы управления. Например, само управление с обратной связью можно отменить посредством принятия предварительно заданного управляющего сигнала, не зависящего от контрольного отклонения. В данном случае регулировочный процессор 112 может выдавать командный сигнал в блок 106 сервоуправления для отмены управления с обратной связью и установки манжетного давления в начальное манжетное давление.
В то же самое время, как выполняется регулирование управляющего выходного сигнала, регулировочный процессор 112 уведомляет, что определяется быстрое изменение контрольного отклонения (быстрое изменение объема артерии) (этап S204). Например, на дисплейном блоке 40 может отображаться предварительно заданная отметка, и данная отметка может высвечиваться для уведомления, что происходит быстрое изменение контрольного отклонения (аномальное повышение). Звуковым сигнализатором 47 может испускаться предупредительный звуковой сигнал.
После этого регулировочный процессор 112 может получать максимальное значение и минимальное значение контрольного отклонения для каждого предварительно заданного времени (этап S206). В настоящем варианте осуществления, максимальное значение и минимальное значение контрольного отклонения можно извлекать для каждого сердечного цикла, сохраненного на этапе S18, показанном на фиг.6, как постоянное время. Упомянутое постоянное время просто должно быть временем, достаточным длительным относительно шума, например двумя секундами.
Выполняется определение, являются ли максимальное значение и минимальное значение контрольного отклонения относительно меньше, чем предварительно заданное увеличение (например, 1,5) контрольного отклонения при начальном манжетном давлении управления, то есть исходного контрольного отклонения (этап S208). Исходное контрольное отклонение (Verr_sys_gain0, Verr_dia_gain0) сохраняется в памяти 42 на этапе S11, показанном на фиг.6.
Если, по меньшей мере, какое-то одно из максимального значения или минимального значения контрольного отклонения больше чем или равно 1,5-кратному контрольному отклонению при начальном манжетном давлении управления (≥«контрольное отклонение при начальном манжетном давлении управления×1,5» на этапе S208), то процедура возвращается на этап S202, и регулировка управляющего выходного сигнала продолжается.
При определении, что как максимальное значение, так и минимальное значение контрольного отклонения меньше, чем 1,5-кратное контрольное отклонение при начальном манжетном давлении управления (<«контрольное отклонение при начальном манжетном давлении управления×1,5» на этапе S208), то выполняется определение, что быстрое колебание контрольного отклонения конвергировано, и процедура переходит на этап S210.
На этапе S210 регулировочный процессор 112 выдает уведомление (этап S210) и возвращает управляющий выходной сигнал к исходному (этап S212). То есть коэффициент усиления системы управления, установленный в исходное значение, снова устанавливается равным подходящему коэффициенту усиления. Тем самым восстанавливается управление с обратной связью.
Если предварительно заданное время (например, 30 секунд) прошло и установлено, что контрольное отклонение больше чем или равно 1,5-кратному исходному контрольному отклонению на этапе S208, то способ измерения кровяного давления можно прекратить.
Определение быстрого изменения и регулирование управляющего выходного сигнала описано ниже на конкретных примерах.
На фиг.10a и 10b представлены изображения, поясняющие определение быстрого изменения объема артерии и процедуру регулирования управляющего выходного сигнала в варианте осуществления настоящего изобретения.
На фиг.10a представлено контрольное отклонение вдоль временной оси. То есть представлен уровень (единицы измерения по вертикальной оси: В) сигнала объема артерии (получаемого из схемы 74 определения объема артерии), отсчитываемый от контрольной заданной величины в качестве опорной. График на фиг.10a показывает одну часть (после времени T3) сигнала объема артерии в зоне, обозначенной позицией 802 на фиг.8, в увеличенном масштабе.
На фиг.10b представлена величина управления вдоль той же временной оси, как на фиг.10a. То есть представлен уровень (единицы измерения по вертикальной оси: мм рт. ст.) сигнала манжетного давления (получаемого из схемы 33), отсчитываемый от исходного манжетного давления в качестве опорного. График на фиг.10b показывает одну часть (после времени T3) сигнала манжетного давления в зоне, обозначенной позицией 801 на фиг.8, в увеличенном масштабе.
На фиг.10a показан случай, когда выполняется сравнение с контрольным отклонением предыдущего биения для каждого одного биения в течение периода постоянного управления объемом артерии, и выполняется нормальное управление с обратной связью, если текущее контрольное отклонение меньше, чем 1,5-кратное контрольное отклонение предыдущего биения. То есть выполняется определение, являются ли минимальное значение и максимальное значение текущего контрольного отклонения, соответственно, меньше, чем 1,5-кратное минимальное значение Verr_dia и максимальное значение Verr_sys контрольного отклонения предыдущего биения. Если оба упомянутых значения меньше, чем 1,5-кратное значение от предыдущего биения, то выполняется нормальное управление с обратной связью. В данном случае предполагается, что форма сигнала, показывающая изменение величины управления, по существу, равна форме сигнала кровяного давления, как показано формой сигнала до момента времени ТА на фиг.10b.
Когда минимальное значение текущего контрольного отклонения становится больше чем или равным 1,5-кратному минимальному значению Verr_dia контрольного отклонения предыдущего биения, или когда максимальное минимальное значение текущего контрольного отклонения становится больше чем или равным 1,5-кратному максимальному значению Verr_sys контрольного отклонения предыдущего биения, коэффициент усиления системы управления немедленно устанавливается в исходное значение. В данном случае величина управления фиксируется на 0, как показано формой сигнала с момента времени ТА по момент времени ТВ на фиг.10b. То есть манжетное давление устанавливается равным начальному манжетному давлению аналогично временной зоне от T1 до T2 на фиг.8.
Даже если объем артерии совершает быстрые колебания вследствие движения тела или чего-то подобного, колебание может быть определено в начальной стадии посредством непрерывного контроля контрольного отклонения. Следовательно, величину управления можно отрегулировать до чрезмерного (быстрого) сжатия манжеты. В результате можно исключить нагрузку на подлежащее измерению лицо, обусловленную чрезмерным сдавливанием места измерения.
Кроме того, контрольное отклонение контролируется даже в течение регулировки величины управления, и можно определять, являются ли контрольные отклонения как на стороне систолического кровяного давления, так и на стороне диастолического кровяного давления меньше, чем 1,5-кратное исходное контрольное отклонение (Verr_sys_gain0, Verr_dia_gain0). Если оба упомянутых отклонения меньше, чем 1,5-кратное исходное контрольное отклонение, то выполняется определение, что быстрое колебание (быстрое изменение) конвергировано, и коэффициент усиления системы управления возвращается к начальному подходящему коэффициенту усиления.
Следовательно, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, управление с обратной связью может автоматически восстанавливаться, если аномальное колебание контрольного отклонения конвергируется, даже если в течение измерения кровяного давления определяется быстрое изменение контрольного отклонения. Следовательно, измерение не нуждается в повторении и тревожить пользователя не требуется.
Когда определяется быстрое изменение контрольного отклонения, пользователь получает об этом уведомление, пока контрольное отклонение не конвергируется. Следовательно, пользователь может понять, что отображаемое кровяное давление не является верным. Пользователь может также понять, что измерительная поза, возможно, является неуравновешенной. В результате, можно выполнить точное измерение кровяного давления после исправления измерительной позы.
В настоящем варианте осуществления, контрольное отклонение сохраняется для каждого единичного биения, и контрольное отклонение в настоящий момент времени и контрольное отклонение предыдущего биения сравниваются. Если имеет место колебание кровяного давления, то выходной сигнал объема артерии также сдвигается в более высокую сторону и затем возвращается к исходному. Следовательно, быстрое колебание объема артерии можно надежно определять на начальной стадии каждый раз путем сравнения с контрольным отклонением в предшествующее время.
Однако, без ограничения вышеизложенным, в памяти можно сохранять среднее значение контрольного отклонения для каждого множества биений, и можно сравнивать контрольное отклонение в настоящий момент времени и сохраненное в памяти контрольное отклонение.
Вышеописанные варианты осуществления являются наглядными во всех отношениях и не подлежат толкованию в смысле ограничения. Объем настоящего изобретения определяется формулой изобретения, а не вышеприведенным описанием, и следует понимать, что все модификации, эквивалентные по смыслу формуле изобретения и находящиеся в пределах объема притязаний формулы изобретения, не выходят за пределы объема настоящего изобретения.
ОПИСАНИЕ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 устройство измерения информации о кровяном давлении
10 основной блок
20 манжета
21 пневматическая камера
30 пневматическая система
31 воздушная трубка
32 датчик давления
33 схема генерации
40 дисплейный блок
41 блок управления
41A переключатель питания
41B переключатель измерения
41C выключатель останова
41D переключатель памяти
42 память
43 флэш-память
44 источник питания
45 блок отсчета времени
46 интерфейсный блок
47 звуковой сигнализатор
50 блок регулировки давления
51 насос
52 клапан
53 схема управления приводом насоса
54 схема управления приводом клапана
70 датчик объема артерии
71 светоизлучающий элемент
72 светоприемный элемент
73 схема возбуждения светоизлучающего элемента
74 схема определения объема артерии
75 блок измерения объема артерии
100 центральный процессор (CPU)
104 блок определения заданной величины
106 блок сервоуправления
108 блок определения кровяного давления
110 блок определения колебания
112 регулировочный процессор
132 носитель записи