JP3940150B2 - Caffres electronic blood pressure monitor - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to an electronic sphygmomanometer, and particularly to an apparatus that is ultra-compact and that is easily mounted on a wrist or finger of a subject to easily measure blood pressure.
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。)。
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。
However, since the applanation method in the prior art is inherently sensitive to the position where the blood vessel is pressed, it is possible to accurately measure the blood pressure with the conventional measurement method described in
(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。
(Object of invention)
An object of the present invention relates to an electronic sphygmomanometer, and in particular, to provide a device that is ultra-compact and can be easily and accurately measured by anyone by wearing it on the wrist or finger of a subject.
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。
In order to achieve the above object, the blood pressure monitor of the present invention employs the following means.
A caffres electronic sphygmomanometer comprising a pressure detecting unit in contact with a living body surface, a pulse wave detecting unit having a photoelectric sensor, and a blood pressure determining unit, and detecting a pulse wave of a wrist radial artery, a sphygmomanometer body, and a light / pressure sensor unit And a pressurizing unit that pressurizes the wrist radial artery with a finger through the light / pressure sensor unit, and the blood pressure determining unit uses a volume vibration method.
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。 The light / pressure sensor unit includes a base portion made of an elastic member, and a pressure detection unit and a pulse wave detection unit embedded in the base unit.
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。 The light / pressure sensor unit is provided on the ring.
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。 The base portion of the light / pressure sensor unit is made of an elastic member having a Young's modulus of 2 MPa to 100 MPa.
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。 The sphygmomanometer main body has reference pressure display means for displaying the reference pressure and detection pressure display means for displaying the detected pressure detected by the pressure detection means, and presses the wrist radial artery with a finger. The reference pressurizing force and the detected pressure are displayed simultaneously so that the reference pressurizing force can be followed.
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。 In addition, the sphygmomanometer body extracts the pulse rate and pulse wave amplitude from the volume pulse wave detected by the volume pulse wave detection means, determines whether it is within a predetermined value range, and reports the determination result with a buzzer It has the means.
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。 Further, the sphygmomanometer body is formed integrally with a ring provided with a light / pressure sensor unit.
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。 Further, the sphygmomanometer body is disposed in the wristwatch, and the light / pressure sensor unit is disposed in the wristwatch band.
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。 The light / pressure sensor unit includes transmission means for transmitting pressure waveform data and volume pulse waveform data, and the sphygmomanometer body includes reception means for receiving pressure waveform data and volume pulse waveform data. And
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。 Further, the blood pressure determination means averages the blood pressure values obtained by measuring in the pressure increasing process and the pressure decreasing process to determine the blood pressure.
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。 As described above, according to the present invention, the radial artery is directly pressurized, the volume vibration of the vascular wall of the pressurized site is directly detected optically, and the blood pressure is determined based on the volume vibration method. Anyone can measure blood pressure easily and accurately. In addition, it does not require a cuff / air pump and a large battery to drive it, it is about the size of a normal wristwatch, it can be worn at all times, and can be measured at any time, for example during exercise or bathing It has features such as
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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an optimal embodiment of the present invention will be described using the drawings. FIG. 1 shows an overall block diagram of an electronic blood pressure monitor according to the present invention. This electronic sphygmomanometer includes a light /
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。
FIG. 2 shows the structure of the light /
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。
Next, the measurement principle of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view of the wrist. The
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。
In the present invention, pressure is applied to the wrist
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。
The detection of the externally applied pressure and the volume pulse wave is performed using a light /
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。
The subject pushes his
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。
Since the pressure waveform of the
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。
The average blood pressure (Pa) is obtained from the externally applied pressure value at the time when the volume pulse wave shows the maximum amplitude. The maximum blood pressure (Pm) is obtained from the value of the externally applied pressure when the volume pulse wave substantially disappears. The blood pressure can be determined by either the pressurization process or the decompression process. Therefore, it is possible to perform highly accurate blood pressure determination by performing measurement in both the pressurization process and the decompression process and calculating the average value of both. The minimum blood pressure can be estimated from the maximum blood pressure (Pm) and the average blood pressure (Pa) using the fact that the volume pulse waveform and the pressure pulse waveform are similar.
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。
The first embodiment of the present invention will be described below. FIG. 6 shows the appearance of the present invention. The light /
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。
In this embodiment, a method for measuring in the step-up process will be described. The subject slowly pushes the portion of the light /
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。
After the pressurization is completed, the maximum blood pressure and the average blood pressure are determined from the volume pulse waveform data and the pressure waveform data recorded in the memory in the MPU 5 according to a known volume vibration method. The minimum blood pressure can be estimated from the maximum blood pressure (Pm) and the average blood pressure (Pa) using the fact that the volume pulse waveform and the pressure pulse waveform are similar. The obtained maximum blood pressure, average blood pressure, and minimum blood pressure are displayed on the
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。
Light-emitting diodes are used to eliminate fluctuations such as AC commercial frequency noise from fluorescent lamps and the like mixed into the
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。
In this embodiment, the
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。 In this method, since the radial artery is pressurized with your finger, the amount of pressing will vary slightly at first, but most people can measure blood pressure with sufficient accuracy just by practicing a few measurements. It has been confirmed.
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。
The above explanation was a case where the subject measured his blood pressure himself, but when a nurse or caregiver measured the subject's blood pressure in a place such as a hospital or a nursing care, It is clear that the blood pressure measurement can be performed very easily. Moreover, since it is an ultra-small blood pressure monitor, the convenience of carrying is remarkably improved, and it is very useful for nurses and caregivers.
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。
FIG. 7 shows the appearance of a wristwatch when the present invention is applied to the wristwatch. The light /
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。
In this embodiment, a method for measuring in the step-up process will be described. The subject slowly pushes his
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
DESCRIPTION OF
6
Claims (9)
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カフレス電子血圧計。 A caffres electronic sphygmomanometer comprising a pressure detecting unit in contact with a living body surface, a pulse wave detecting unit having a photoelectric sensor, and a blood pressure determining unit, and detecting a pulse wave of a wrist radial artery, a sphygmomanometer body, and a light / pressure sensor unit And a pressurizing unit that pressurizes the wrist radial artery with a finger via the light / pressure sensor unit, and the blood pressure determining unit uses a volume vibration method,
The optical and pressure sensor unit, and the base portion made of an elastic member, wherein the to Luke Furesu electronic sphygmomanometer further comprising a pressure detecting means and the pulse wave detecting means are embedded in the base body.
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