電子血圧計
【課題】被験者にとって最適なサーボゲインを設定することのできる電子血圧計を提供すること。
【解決手段】動脈の脈圧と容積の変化量との関係に基づいて、動脈の弾性特性を推定するための特性推定部１０８と、特性推定部１０８により推定された動脈の弾性特性、および、弾性特性と容積変化消去率の目標値との関係を示す所定の相関式に基づいて、容積変化消去率の目標値である特定目標値を算出するための消去率目標値算出部１１０と、サーボ制御中に、容積変化消去率（現在の動脈容積信号の振幅／カフ圧を初期カフ圧に設定したときの動脈容積信号の振幅）が算出された特定目標値を下回った時点のサーボゲインを、血圧測定のための特定サーボゲインとして決定するためのゲイン決定処理部１１４とを含む。
【解決手段】動脈の脈圧と容積の変化量との関係に基づいて、動脈の弾性特性を推定するための特性推定部１０８と、特性推定部１０８により推定された動脈の弾性特性、および、弾性特性と容積変化消去率の目標値との関係を示す所定の相関式に基づいて、容積変化消去率の目標値である特定目標値を算出するための消去率目標値算出部１１０と、サーボ制御中に、容積変化消去率（現在の動脈容積信号の振幅／カフ圧を初期カフ圧に設定したときの動脈容積信号の振幅）が算出された特定目標値を下回った時点のサーボゲインを、血圧測定のための特定サーボゲインとして決定するためのゲイン決定処理部１１４とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子血圧計に関し、特に、容積補償法を用いて血圧を測定する電子血圧計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子血圧計は、オシロメトリック法に従い血圧を測定するものがある。オシロメトリック法とは、被測定者の測定部位に予め腕帯（カフ）を巻き付けておく。測定時には、カフ内の圧力（カフ圧）を最高血圧より高く加圧し、その後徐々に減圧していく。この減圧する過程において、測定部位の動脈で発生する脈動をカフを介して圧力センサで脈波信号として検出する。その時のカフ圧と検出した脈動の大きさ（脈波信号の振幅）を利用して最高血圧と最低血圧を決定している。
【０００３】
一方、非侵襲で連続的に血圧波形を測定することができ、且つ簡便な装置として、容積補償法式血圧計がある（特許文献１：特公昭５９−００５２９６号公報）。
【０００４】
容積補償法とは次のようである。つまり、生体外からカフによって動脈を圧迫し、心拍に同期して脈動する動脈の容積を常時一定に保つことで測定部位を圧迫する圧力（カフ圧）と測定部位の動脈の内圧すなわち血圧とを平衡させ、この平衡状態を維持したときのカフ圧を検出することにより連続的に血圧値を得る方式である。
【０００５】
したがって、容積補償法では、動脈が無負荷状態にあるときの容積値（制御目標値）の検出、および、この無負荷状態を維持すること（サーボ制御）の２点が重要となる。サーボ制御の方法としてはフィードバック制御のＰＩＤ制御（比例制御（Proportional Control)、積分制御（Integral Control)、微分制御（Derivative Control)を組み合わせて制御目標値に収束させる制御を指す）が用いられる。
【０００６】
ここで、高い精度で測定を行うためにはサーボゲインを制御対象（被測定者）に合わせて調整する必要がある。従来のサーボ制御では、制御対象の入力に対する応答性からサーボゲインを決定する手法が一般的である。具体的には入力値を階段状に変動させた時に出力値が応答しはじめるまでに要する時間(無駄時間)と応答しはじめてからの変化の速度(時定数)を事前に測定して、それらの値に基づきサーボゲインを設定する方法がとられる。
【０００７】
しかし、この方法は試行錯誤による調整を必要とするため調整に時間が掛かるので、迅速に制御を開始する必要がある血圧測定に適用するのは困難である。
【０００８】
また、この方法は、制御対象の応答性が不変であることを前提としており、体調の変化等により応答性が頻繁に変化する生体を対象とする血圧測定の制御に適用するのは困難である。
【０００９】
そこで、容積補償法による電子血圧計においては、事前の調整を行わずに制御を開始し、制御中に最適なサーボゲインを決定する必要が生じる。制御中に最適なサーボゲインを決定するために、非特許文献１においては、サーボゲインを徐々に増加させていき、動脈容積変化信号の消去率（制御中の振幅/制御前の振幅）が所定値より小さくなる時のサーボゲインを利用して血圧測定を行っている。
【特許文献１】特公昭５９−００５２９６号公報
【非特許文献１】Yamakoshi K, Shimazu H, Togawa T, Indirect measurement of instantaneous arterial blood pressure in the rat, Am J Physiol 237, H632-H637, 1979.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の容積補償法による電子血圧計では、動脈容積変化信号の消去率（以下「容積変化消去率」という）の目標値は、被測定者によらず一定の値が採用されている。そのため、必ずしも、被測定者個人にとって最適なサーボゲインが設定されているとはいえなかった。
【００１１】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、被験者にとって最適なサーボゲインを設定することのできる電子血圧計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明のある局面に従う電子血圧計は、容積補償法に従い血圧を測定するための電子血圧計であって、血圧の測定部位に装着されるカフと、カフ内の圧力を表わすカフ圧を検出するための圧力検出手段と、カフに設けられ、測定部位の動脈の容積を示す動脈容積信号を検出するための容積検出手段と、カフ圧を加圧および減圧により調整するためのカフ圧調整手段と、制御手段とを備える。制御手段は、カフ圧を、特定の圧力値を表わす初期カフ圧に設定するための設定手段と、カフ圧を初期カフ圧に設定した後に、検出される動脈容積信号に基づいて、動脈の容積が一定となるようにカフ圧調整手段をサーボ制御するためのサーボ制御手段と、サーボ制御手段によるサーボ制御と並行して、サーボゲインを徐々に増加させることにより、血圧測定のための特定サーボゲインを決定するための処理を行なう決定処理手段とを含み、決定処理手段は、サーボゲインを徐々に増加させる過程において、カフ圧を初期カフ圧に設定したときに検出された動脈容積信号の振幅と、現在の動脈容積信号の振幅との比率を表わす容積変化消去率を算出するための消去率算出手段と、算出された容積変化消去率と特定目標値とに基づいて、特定サーボゲインを決定するためのゲイン決定手段とを有する。制御手段は、動脈の脈圧と、動脈の脈圧間における容積の変化量との関係に基づいて、動脈の弾性特性を推定するための特性推定手段と、特性推定手段により推定された動脈の弾性特性、および、弾性特性と容積変化消去率の目標値との関係を示す所定の相関式に基づいて、動脈についての特定目標値を算出するための目標値算出手段とをさらに含む。
【００１３】
好ましくは、制御手段はカフ圧を所定値まで加圧させる過程、または、カフ圧を所定値から減圧させる過程において、動脈容積信号の振幅が最大となる時点における容積の平均値をサーボ制御手段によるサーボ制御の制御目標値として検出するための処理を行なう検出処理手段と、検出処理手段による処理と並行して、被測定者の最低血圧および最高血圧を推定するための血圧推定手段とをさらに含み、特性推定手段は、最低血圧および最高血圧それぞれが検出された時点間における動脈容積信号の値の差を、最高血圧と最低血圧との差で除算することにより、動脈の弾性特性を推定する。
【００１４】
好ましくは、ゲイン決定手段は、算出された容積変化消去率が特定目標値を下回った時点のサーボゲインを、特定サーボゲインとして決定する。
【００１５】
好ましくは、制御手段は、サーボ制御手段により特定サーボゲインでのサーボ制御が行なわれている際に、圧力検出手段からの検出信号を受付けて、検出信号に応じたカフ圧を血圧として決定するための血圧決定手段をさらに含み、血圧決定手段により決定された血圧を記憶するための記憶手段をさらに備える。
【００１６】
好ましくは、検出処理手段は、さらに、圧力検出手段からの検出信号および動脈容積信号に基づいて、初期カフ圧を導出する。
【００１７】
好ましくは、検出処理手段は、動脈容積信号の振幅が最大となる時点におけるカフ圧を、初期カフ圧として導出する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、動脈の弾性特性に応じて容積変化消去率の目標値が算出されるため、被験者にとって最適なサーボゲインを設定することができる。これにより、容積補償法にて精度良く血圧を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２０】
本発明の実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要について説明する。
従来の容積補償法を用いた電子血圧計においては、容積補償制御を行う際に、サーボゲインを徐々に増加させていき、容積変化消去率（制御中の振幅／制御前の振幅）が所定値より小さくなる点を検出して、この時のサーボゲインを利用して血圧測定を行っている。
【００２１】
しかし、容積変化消去率は、動脈の弾性特性すなわち動脈硬化度により異なる。具体的には、動脈が硬いほど押圧に対する応答性が悪くなるため制御が難しく、消え残り（制御中の脈波信号）が大きくなる。その結果、容積変化消去率は大きな値となる。反対に、動脈が柔らかいほど容積変化消去率は小さな値となる。そのため、本来、サーボゲインの最適値には個人差が生じる。
【００２２】
したがって、従来のように、容積変化消去率の目標値を固定的に予め定めておくと、血圧の測定精度が低下する。また、サーボゲインを最適値よりも高く設定すると、制御系が不安定になるため、制御信号において不要な高周波成分の振動が生じる。さらにゲインを増加すると、制御信号において異常発振が生じて制御不能になるという性質がある。
【００２３】
そこで、本発明は、動脈の弾性特性に応じて、容積変化消去率の目標値を設定（算出）することにより、被験者ごとに最適なサーボゲインを設定する。
【００２４】
以下に、本発明の実施の形態に係る、容積補償法を用いて血圧を測定する電子血圧計を説明する。容積補償法を用いた血圧測定は、たとえば特許文献１に開示される手順を利用する。
【００２５】
本実施の形態に係る電子血圧計は、容積補償法により連続的に血圧を測定する。電子血圧計は、生体外から動脈に外圧を加え、生体外圧と動脈内圧すなわち血圧とを常時平衡するようにフィードバック制御する。つまり、電子血圧計は、動脈壁が無負荷状態に維持されるようにカフ圧を微調整し、そのとき（無負荷状態）の生体外圧を測定することにより連続的に血圧を測定する。
【００２６】
（外観および構成について）
図１は、本発明の実施の形態に係る電子血圧計１の外観斜視図である。
【００２７】
図１を参照して、電子血圧計１は、本体部１０と、被測定者の四肢に巻き付け可能なカフ２０とを備える。本体部１０はカフ２０に取り付けられている。本体部１０の表面には、たとえば液晶等により構成される表示部４０と、ユーザ（被測定者）からの指示を受付けるための操作部４１とが配置されている。操作部４１は、複数のスイッチを含む。
【００２８】
本実施の形態において、「四肢」とは、上肢および下肢を表わす。つまり、四肢は、手首から腕の付け根までの部位と、足首から足の付け根までの部位とを含む。以下の説明においては、カフ２０は、被測定者の手首に装着されるものとする。
【００２９】
なお、本実施の形態における電子血圧計１は、図１に示されるように、本体部１０がカフ２０に取り付けられた形態を例に説明するが、上腕式の血圧計で採用されているような、本体部１０とカフ２０とがエアチューブ（後述の図３においてエアチューブ３１）によって接続される形態のものであってもよい。
【００３０】
図２は、本発明の実施の形態に係る電子血圧計１における血圧測定のためのカフ圧を制御する概念を表わした図である。図２には、カフ２０が、被測定者の手首２００に装着された様子が示される。
【００３１】
図２を参照して、本体部１０には、ポンプ５１および排気弁（以下、単に「弁」という）５２を含むカフ圧の調整機構が配置される。
【００３２】
ポンプ５１、弁５２、および空気袋２１内の圧力（カフ圧）を検出するための圧力センサ３２からなるエア系３０は、エアチューブ３１を介して、カフ２０に内包される空気袋２１と接続される。このように、エア系３０が本体部１０に設けられるため、カフ２０の厚みを薄く保つことができる。
【００３３】
空気袋２１の内側には発光素子７１と受光素子７２とが所定の間隔に配置される。本実施の形態では、カフ２０の装着状態における手首の周に沿って発光素子７１と受光素子７２とが並べられるが、このような配置例に限定されるものではない。また、カフ２０には空気袋２１が含まれることとしたが、カフ２０に供給される流体は空気に限定されるものではなく、たとえば液体やゲルであってもよい。あるいは、流体に限定されるものではなく、マイクロビーズなどの均一な微粒子であってもよい。
【００３４】
図３は、本発明の実施の形態に係る電子血圧計１のハードウェア構成を表わすブロック図である。
【００３５】
図３を参照して、電子血圧計１のカフ２０は、空気袋２１と、動脈容積センサ７０とを含む。動脈容積センサ７０は、上述した発光素子７１と受光素子７２とを有する。発光素子７１は、動脈に対して光を照射し、受光素子７２は、発光素子７１によって照射された光の動脈の透過光または反射光を受光する。
【００３６】
なお、動脈容積センサ７０は、動脈の容積が検出できるものであればよく、インピーダンスにより動脈の容積を検出するものであってもよい。その場合、発光素子７１および受光素子７２に代えて、動脈を含む部位のインピーダンスを検出するための複数の電極が含まれる。
【００３７】
本体部１０は、上述の表示部４０および操作部４１に加え、各部を集中的に制御し、各種の演算処理を行なうためのＣＰＵ（Central Processing Unit）１００と、ＣＰＵ１０
０に所定の動作をさせるプログラムや各種データを記憶するためのメモリ部４２と、測定された血圧データを後述の図８に従い記憶するための不揮発性メモリ（たとえばフラッシュメモリ）４３と、ＣＰＵ１００を介し各部に電力を供給するための電源４４、および現在時間を計時して計時データをＣＰＵ１００に出力するタイマ４５とを含む。操作部４１は、電源をＯＮまたはＯＦＦするための指示の入力を受付ける電源スイッチ４１Ａと、測定開始の指示を受付けるための測定スイッチ４１Ｂと、測定停止の指示を受付けるための停止スイッチ４１Ｃと、フラッシュメモリ４３に記録された血圧などの情報を読出す指示を受付けるためのメモリスイッチ４１Ｄと、被測定者を識別するためのＩＤ（Identifier）情報を入力するために操作されるＩＤスイッチ４１Ｅを有する。
【００３８】
本体部１０は、さらに、上述したエア系３０と、カフ圧の調整機構５０と、発振回路３３と、発光素子駆動回路７３と、動脈容積検出回路７４とを含む。
【００３９】
調整機構５０は、ポンプ５１および弁５２の他、ポンプ駆動回路５３と弁駆動回路５４とを有する。
【００４０】
ポンプ５１は、カフ圧を加圧するために、空気袋２１に空気を供給する。弁５２は、空気袋２１の空気を排出しまたは封入するために開閉される。ポンプ駆動回路５３は、ポンプ５１の駆動をＣＰＵ１００から与えられる制御信号に基づいて制御する。弁駆動回路５４は弁５２の開閉制御をＣＰＵ１００から与えられる制御信号に基づいて行なう。
【００４１】
発光素子駆動回路７３は、ＣＰＵ１００からの指令信号に応じて、発光素子７１を所定のタイミングで発光させる。動脈容積検出回路７４は、受光素子７２からの信号に基づき、動脈容積を検出する。
【００４２】
圧力センサ３２は、静電容量型の圧力センサでありカフ圧により容量値が変化する。発振回路３３は、圧力センサ３２の容量値に応じた発振周波数の信号をＣＰＵ１００に出力する。ＣＰＵ１００は、発振回路３３から得られる信号を圧力に変換し圧力を検知する。
【００４３】
図４は、本発明の実施の形態に係る電子血圧計１の機能構成を示す機能ブロック図である。なお、図４には、説明を簡単にするために、ＣＰＵ１００の有する各部との間で直接的に信号を授受する周辺のハードウェアのみ示されている。
【００４４】
図４を参照して、ＣＰＵ１００は、制御目標値検出部１０２と、カフ圧設定部１０４と、特性推定部１０８と、消去率目標値算出部１１０と、サーボ制御部１１２と、ゲイン決定処理部１１４と、血圧決定部１１６とを含む。
【００４５】
各部について、図５を参照しつつ説明する。図５は、本発明の実施の形態における一連の血圧測定処理の流れを説明するための図である。図５の上段には、圧力センサ３２によって検出されるカフ圧Ｐｃを示す信号がタイマ４５が計時する時間軸に沿って示される。図５の中段と下段には、同一の時間軸に沿った動脈容積変化信号PGacと動脈容積信号PGdcが示される。
【００４６】
制御目標値検出部１０２は、カフ圧を所定値（たとえば２００mmHg）まで加圧させる過程において、初期カフ圧（図５における符号ＭＢＰ）を導出し、かつ、制御目標値（図５における符号Ｖ０）を検出する。制御目標値検出部１０２は、ポンプ駆動回路５３にポンプ５１を駆動させるとともに、発光素子駆動回路７３に発光素子７１を駆動させる。ポンプ５１が駆動されることで、カフ圧が徐々に上昇する。発光素子７１の駆動により、受光素子７２が受付けた信号が、動脈容積検出回路７４に出力される。制御目標値検出部１０２は、動脈容積検出回路７４から出力される動脈容積信号および動脈容積信号の１拍ごとの変化（振幅）を表わす動脈容積変化信号を入力する。
【００４７】
制御目標値検出部１０２は、カフ圧が所定値となるまでポンプ駆動回路５３の駆動を制御する。カフ圧が所定値に達するまでの間、動脈容積変化信号の（仮の）最大値を検出するとともに、発振回路３３からの信号を入力し、入力した信号を圧力値に変換する。そして、検出された仮の最大値とその時点におけるカフ圧および動脈容積信号の値とを、フラッシュメモリ４３の所定の領域に記録する。仮の最大値とカフ圧と動脈容積信号の値は、記録された（仮の）最大値が更新されるたびに上書き記録されてよい。
【００４８】
最終的に動脈容積変化信号の最大値として確定した場合に、その最大値と対応付けられて記憶された動脈容積信号の値は、サーボ制御の際の制御目標値として確定される。また、動脈容積変化信号が最大値のときのカフ圧（サーボ制御の際の基準カフ圧）は、初期カフ圧として確定される。
【００４９】
制御目標値検出部１０２は、カフ圧が所定値となったことを検知すると、ポンプ駆動回路５３の駆動を停止する。そして、確定された初期カフ圧をカフ圧設定部１０４に出力する。
【００５０】
なお、カフ圧を所定値から減圧させる過程において、初期カフ圧としての基準カフ圧と制御目標値が導出されてもよい。
【００５１】
カフ圧設定部１０４は、発振回路３３からの信号を入力し、カフ圧が初期カフ圧となるまで弁駆動回路５４を駆動する。これにより、弁５２が空気を排出し、カフ圧が所定値のカフ圧から初期カフ圧まで減少される。
【００５２】
特性推定部１０８は、制御目標値および初期カフ圧の検出処理（以下、「制御目標値検出処理」という）において、すなわち、制御目標値検出部１０２による処理と並行して、動脈の弾性特性を推定する。特性推定部１０８は、発振回路３３および動脈容積検出回路７４からの信号を受付ける。
【００５３】
動脈の弾性特性は、動脈の圧−容積特性曲線から求めることが可能である。動脈の圧−容積特性曲線は、カフ圧を増加または減少させた時の光電容積脈波やインピーダンス脈波から得られる動脈容積信号（PGdc）であり、本実施の形態においては、制御目標値検出処理において検出される。圧−容積特性曲線の傾きと変化量は、動脈の弾性特性を表わす。
【００５４】
図６は、動脈の圧−容積特性を示す図であり、ｙ軸に動脈容積信号、ｘ軸に押圧力（単位：mmHg）が示されている。図６を参照して、柔らかい動脈の圧−容積特性が曲線Ｌａで示され、硬い動脈の圧−容積特性が曲線Ｌｂで示されている。曲線Ｌａは、内外圧差が０の付近（押圧力Ｐ０の付近）の傾きが大きく、曲線Ｌｂは傾きが小さい。つまり、硬化の認められる血管では、硬化の認められない（または少ない）血管よりも、内外圧差が０の付近（すなわち平均血圧の付近）において、圧−容積特性曲線（以下「特性曲線」と略す）の傾きが小さいという特徴を持つ。ここで、各特性曲線の傾きは、“ΔＰＧｄｃ／脈圧”で求められる。脈圧は、最高血圧と最低血圧との差分であり、ΔＰＧｄｃは、最低血圧検出時の動脈容積と最高血圧検出時点の動脈容積との差分である。
【００５５】
そのため本実施の形態では、特性推定部１０８は、制御目標値検出処理において、オシロメトリック法に従い被測定者の最高血圧および最低血圧を推定する。つまり、カフ圧を所定値まで徐々に加圧（または減圧）させる過程において、発振回路３３からの圧力検知信号に基づいて、被測定者の最高血圧および最低血圧を算出する。
【００５６】
最高血圧および最低血圧が推定されると、特性推定部１０８は、推定最高血圧および推定最低血圧が検出された時点における動脈容積信号の値（PGdc_SYS,PGdc_DIA）を特定する。PGdc_SYSとPGdc_DIAとの差であるΔＰＧｄｃを、脈圧（推定最高血圧−推定最低血圧）で割ることで、特性曲線の傾きを算出する。算出された値は、消去率目標値算出部１１０に出力される。
【００５７】
このように、本実施の形態では、制御目標値検出処理において検出されるカフ圧および動脈容積信号を利用して特性曲線の傾きを算出することができる。そのため、効率良く、かつ、高精度に動脈の弾性特性を推定することができる。しかしながら、必ずしも制御目標値検出処理において検出されるカフ圧および動脈容積信号を利用する必要はなく、たとえば、血圧決定部１１６による過去（たとえば直近）の測定データに基づいて弾性特性が算出されてもよい。
【００５８】
消去率目標値算出部１１０は、特性推定部１０８により算出された特性曲線の傾き、および、特性曲線の傾き（血管の弾性特性）と容積変化消去率との相関関係に基づいて、容積補償法におけるサーボゲイン調整に利用する容積変化消去率の目標値（以下、「消去率目標値」という）を決定する。
【００５９】
血管の特性曲線の傾きと容積変化消去率との相関関係は、図７に示される。２次元の座標平面においてＹ軸に「容積変化消去率」をとり、Ｘ軸に「圧−容積特性曲線の傾き」をとった場合の両者の相関関係は、おおよそ式７００で示す一次関数式（y=-7.3861x+0.5405）で表わされる。
【００６０】
図７の相関関係は、血管について侵襲状態で測定して得られた臨床データである。図７に示されるように、容積変化消去率は、特性曲線の傾きが小さいほど（すなわち動脈が硬いほど）大きく、特性曲線の傾きが大きいほど（すなわち動脈が柔らかいほど）小さくなる。
【００６１】
本実施の形態では、Ｙ軸の「容積変化消去率」を、「消去率目標値」に読み替えて、被験者ごとの消去率目標値を算出する。つまり、消去率目標値算出部１１０は、特性推定部１０８で算出された特性曲線の傾きを、上記一次関数式に基づいて、消去率目標値に換算する。なお、一次関数式に代えて、消去率目標値と特性曲線の傾きとの相関関係を表わすデータテーブルを用いてもよい。
【００６２】
消去率目標値算出部１１０により算出された消去率目標値は、ゲイン決定処理部１１４に出力される。
【００６３】
サーボ制御部１１２は、カフ圧が初期カフ圧に設定されると（図５における時間Ｔ１）、ゲイン決定処理部１１４から与えられるサーボゲインでフィードバック制御を行なう。サーボ制御部１１２は、発光素子駆動回路７３を駆動する。そして、動脈容積検出回路７４からの信号に基づいて、動脈の容積が一定となるようにポンプ駆動回路５３または弁駆動回路５４を制御する。
【００６４】
より具体的には、サーボ制御部１１２は、動脈容積検出回路７４から受付けた動脈容積信号と制御目標値との差が最小となるように（好ましくはゼロになるように）、ポンプ駆動回路５３または弁駆動回路５４を制御する。つまり、ポンプ駆動回路５３または弁駆動回路５４は、動脈容積変化信号の値（振幅）が所定の閾値以下となるようにポンプ５１の動作または弁５２の開閉を制御する。
【００６５】
ゲイン決定処理部１１４は、カフ圧が初期カフ圧に設定されると、サーボ制御に関するゲインの決定処理を行なう。ゲイン決定処理部１１４は、サーボ制御部１１２によるサーボ制御中にゲイン決定処理を行なう。ゲイン決定処理部１１４は、ゲインを徐々に（たとえば一定の割合で）増加させるとともに、容積変化消去率が、消去率目標値算出部１１０で算出された消去率目標値未満になったか否かを判断する。そして、容積変化消去率が、消去率目標値未満となったと時点におけるゲインを、血圧測定のためのサーボゲインとして決定する。
【００６６】
本実施の形態において、「血圧測定のためのサーボゲイン」とは、容積補償法により連続的に血圧を測定（決定）する期間、すなわち、カフ圧と動脈の内圧とが平衡状態に維持される期間のサーボ制御で用いられるゲインであり、以下「特定サーボゲイン」という。したがって、特定サーボゲインが決定されると、サーボ制御部１１２は、ゲインを特定サーボゲインに固定して（図５における時間Ｔ２）、サーボ制御を行なう。
【００６７】
血圧決定部１１６は、サーボ制御部１１２による制御が行なわれている際に、発振回路３３から入力する信号（「圧力検出信号」という）を連続的に（定期的に）受付けて、圧力検出信号に応じたカフ圧を、血圧として決定するための処理を行なう。より具体的には、サーボゲインが特定サーボゲインに固定された後に、血圧決定部１１６は、動脈容積信号の値と制御目標値との差が、所定の閾値以下であるか否かを判断する。そうである場合にのみ、そのときのカフ圧を血圧として決定する。決定された血圧は、フラッシュメモリ４３に時系列に格納される。
【００６８】
なお、図４に示したＣＰＵ１００に含まれる各機能ブロックの動作は、メモリ部４２中に格納されたソフトウェアを実行することで実現されてもよいし、これらの機能ブロックのうち少なくとも１つについては、ハードウェアで実現されてもよい。
【００６９】
あるいは、ハードウェア（回路）として記載したブロックのうち少なくとも１つについては、ＣＰＵ１００がメモリ部４２中に格納されたソフトウェアを実行することで実現されてもよい。
【００７０】
図８は、本発明の実施の形態のフラッシュメモリ４３に格納される測定データのデータ構造を示す図である。
【００７１】
図８を参照して、フラッシュメモリ４３は領域Ｅ１、作業領域Ｅ２および測定データの格納領域Ｅ３を含む。領域Ｅ１には、カフ圧データＰＣ１が格納される。カフ圧データＰＣ１は、制御目標値および初期カフ圧検出のために参照される。
【００７２】
領域Ｅ３には、複数の測定データ８０が格納される。測定データ８０の各々は、一例として、「ＩＤ情報」のフィールド８１と、「記録日時」のフィールド８２と、「血圧情報」のフィールド８３とを含む。フィールド８１には、血圧測定時のＩＤスイッチ４１Ｅの操作により入力したＩＤ情報が格納される。フィールド８２には、タイマ４５により計時された、各測定データの測定開始日時や測定期間などの情報が格納される。フィールド８３には、時系列の血圧データすなわち、脈波波形データが格納される。
【００７３】
図８には、フィールド８３の具体的なデータ構造例も示され、フィールド８３は、「時間データ」を格納する領域８３１と、「血圧データ」を格納する領域８３２とを有している。領域８３１には、サンプリング周期に応じた複数の時間データ１，２，３，・・・，Ｎが格納される。領域８３２には、領域８３１の時間データそれぞれと対応付けて、血圧データＢＤ（１），ＢＤ（２），・・・，ＢＤ（ｎ）が格納される。
【００７４】
なお、本実施の形態では、脈波波形データが格納されることとして説明するが、脈波波形データから得られる最高血圧および最低血圧が格納されてもよいし、脈拍，ＡＩなど、脈波から算出可能な指標が格納されてもよい。
【００７５】
また、動脈の弾性特性が、測定データに基づいて算出される場合、たとえば、領域８３１の時間データそれぞれと対応付けて、動脈容積信号PGdcの値および動脈容積変化信号PGacの値もさらに格納されるとよい。
【００７６】
（動作について）
次に、本実施の形態における電子血圧計１の動作について説明する。
【００７７】
図９は、本発明の実施の形態における血圧測定処理を示すフローチャートである。図９のフローチャートに示す処理は、予めプログラムとしてメモリ部４２に格納されており、ＣＰＵ１００がこのプログラムを読み出して実行することにより、血圧測定処理の機能が実現される。なお、被測定者は、血圧測定をするときには、電子血圧計１のカフ２０を図２に示すように測定部位である手首に装着していると想定する。
【００７８】
図９を参照して、ＣＰＵ１００は、電源スイッチ４１Ａが操作（たとえば押下）されたか否かを判断する（ステップＳ２）。電源スイッチ４１Ａが操作されたと判断した場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。
【００７９】
ステップＳ４において、ＣＰＵ１００は、初期化処理を行なう。具体的には、メモリ部４２の所定の領域を初期化し、空気袋２１の空気を排気し、圧力センサ３２の補正を行なう。また、ことのとき、サーボ制御のためのゲインが決定されたか否かを指示するためのフラグＦＬの値が初期化される。たとえば、フラグＦＬの値は０に更新される。フラグＦＬは、当該フローチャートのために準備される一時変数であり、ＣＰＵ１００の図示のない内部メモリの所定記憶領域を指している。
【００８０】
初期化が終わると、ＣＰＵ１００は、測定スイッチ４１Ｂが操作（たとえば押下）されたか否かを判断する（ステップＳ６）。測定スイッチ４１Ｂが操作されるまで待機する。測定スイッチ４１Ｂが押下されたと判断すると（ステップＳ６においてＹＥＳ）、ステップＳ８に進む。
【００８１】
ステップＳ８において、制御目標値検出部１０２は、初期カフ圧および制御目標値の検出の処理を実行する。初期カフ圧および制御目標値の検出は以下のように行う。
【００８２】
カフ圧を徐々に増加させながら、その時の動脈容積信号（容積脈波信号の直流成分）PGdcと動脈容積変化信号（容積脈波信号の交流成分）PGacを検出する。これら信号は、動脈容積検出回路７４により検出される。つまり、動脈容積検出回路７４は図示のないＨＰＦ（High Pass Filter）回路を有している。
【００８３】
動作において、動脈容積センサ７０から動脈の容積の変化を指す容積脈波信号を入力すると、その入力信号をＨＰＦ回路により、容積脈波信号の直流成分の動脈容積信号PGdcと交流成分の動脈容積変化信号PGacに分離して出力する。たとえば、フィルタ定数を１Ｈｚとして、１Ｈｚ以下の信号は直流成分として導出されて、１Ｈｚを超える信号は交流成分として導出される。制御目標値検出部１０２は、動脈容積信号PGdcと動脈容積変化信号PGacを入力する。
【００８４】
制御目標値検出部１０２は、現在検出される動脈容積変化信号PGacのレベルが最大であるかを判断し、その時に検出される動脈容積変化信号PGacのレベル値と動脈容積信号PGdcの値とカフ圧とを関連付けて所定のメモリ領域に格納する。カフ圧が所定の圧力に達するまでこの動作を繰り返す。この所定の圧力は、フラッシュメモリ４３から読出されるカフ圧データＰＣ１（たとえば２００ｍｍＨｇ）により指示される。
【００８５】
カフ圧が所定の圧力に達したことを検出したときに所定のメモリ領域に格納されている動脈容積変化信号PGacの値うちの最大値に関連付けられる動脈容積信号PGdcを制御目標値とし、関連して格納されていたカフ圧を制御初期カフ圧として確定する。これにより、制御目標値と初期カフ圧が検出される。
【００８６】
このような、制御目標値と初期カフ圧の検出について、図１０および上述の図５を用いて詳細に説明する。
【００８７】
図１０は、本発明の実施の形態における制御目標値検出処理を示すフローチャートである。
【００８８】
図１０を参照して、制御目標値検出部１０２は、メモリ部４２の所定の領域に記憶される、動脈容積変化信号PGacの最大値およびカフ圧値を初期化する（ステップＳ１０２）。なお、以下の処理において動脈容積変化信号PGacの最大値は随時更新されるものであるので、最終的に最大値として確定するまでの値を「容積変化仮最大値」というものとする。
【００８９】
次に、ポンプ駆動回路５３を制御して、カフ圧を加圧する（ステップＳ１０４）。
カフ圧を加圧する段階において、制御目標値検出部１０２は、動脈容積検出回路７４から入力する容積脈波信号に基づき、動脈容積信号PGdcと動脈容積変化信号PGacを検出する（ステップＳ１０６）。
【００９０】
制御目標値検出部１０２は、動脈容積変化信号PGacの値がメモリ部４２に記憶された容積変化仮最大値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。動脈容積変化信号PGacの値が容積変化仮最大値以上であると判断された場合（ステップＳ１０８においてＹＥＳ）、ステップＳ１１０に進む。一方、動脈容積変化信号PGacが容積変化仮最大値未満であると判断された場合（ステップＳ１０８においてＮＯ）、ステップＳ１１２に進む。
【００９１】
ステップＳ１１０において、制御目標値検出部１０２は、容積変化仮最大値を更新するとともに、その時点におけるカフ圧と動脈容積信号(PGdc)の値を上書き記録する。この処理が終わると、処理はステップＳ１１２に移される。
【００９２】
ステップＳ１１２において、消去率目標値導出処理が実行される。消去率目標値導出処理については、後に図１１のフローチャートを用いて詳述する。
【００９３】
ステップＳ１１２の処理が終わると、制御目標値検出部１０２は、検出するカフ圧Ｐｃが所定値ＰＣ１のカフ圧以上を指示するか否かを判断する（ステップＳ１１４）。カフ圧Ｐｃが所定値ＰＣ１のカフ圧以上を指示しないと判断した場合（ステップＳ１１４においてＮＯ）、ステップＳ１０４に戻る。一方、カフ圧Ｐｃが所定値ＰＣ１のカフ圧以上を指示すると判断した場合（ステップＳ１１４においてＹＥＳ）、ステップＳ１１６に進む。
【００９４】
ステップＳ１１６において、制御目標値検出部１０２は、ステップＳ１１０において最終的に記録された容積仮最大値を最大値として確定するとともに、最大値が検出された時刻Ｔ０において検出されたカフ圧Ｐｃの値を、初期カフ圧（図５の符号ＭＢＰが指すカフ圧）として確定する。制御目標値検出部１０２は、さらに、時刻Ｔ０において動脈容積変化信号PGacに関連付けされて格納されていた動脈容積信号PGdcの値を制御目標値Ｖ０として確定する。
【００９５】
ステップＳ１１６の処理が終わると、処理はメインルーチンに戻される。
ここで、消去率目標値導出処理（ステップＳ１１２）の流れについて説明する。図１１は、消去率目標値導出処理を示すフローチャートである。
【００９６】
図１１を参照して、はじめに、特性推定部１０８は、血圧推定処理を実行する（ステップＳ２００）。ここで、本実施の形態における血圧推定処理の具体例を図１２を参照しながら説明する。図１２は、オシロメトリック法による血圧推定方法の概念図である。図１２（ａ）には、徐々に加圧されるカフ圧がタイマ４５が計時する時間軸に沿って示される。図１２（ｂ）には、同一の時間軸に沿った動脈容積変化信号PGacの振幅の包絡線６００が示される。なお、ここでは、動脈容積変化信号PGacの振幅の包絡線６００を血圧推定処理に用いるが、圧力センサ３２からの信号（カフ圧）に重畳した脈波振幅の包絡線を用いてもよい。
【００９７】
図１２（ｂ）を参照して、特性推定部１０８は、動脈容積変化信号PGacの振幅の最大値ＭＡＸが検出されると、その最大値に所定の定数（たとえば０．７および０．５）を乗じて２つの閾値TH_DIAおよびTH_SYSを算出する。そして、最大値ＭＡＸが検出された時点Ｔ０のカフ圧ＭＥＡＮ（平均血圧）よりもカフ圧が低い側において、閾値TH_DIAと包絡線６００とが交わった点におけるカフ圧を最低血圧として推定する。また、カフ圧ＭＥＡＮよりもカフ圧が高い側において、閾値TH_SYSと包絡線６００とが交わった点におけるカフ圧を最高血圧として推定する。特性推定部１０８は、最低血圧が推定されると、たとえば、最低血圧が推定済みであるか否かを指示するフラグ（以下「ＤＩＡフラグ」という）を、０から１に更新する。最高血圧が推定されると、たとえば、最高血圧が推定済みであるか否かを指示するフラグ（以下「ＳＹＳフラグ」という）を、０から１に更新する。
【００９８】
特性推定部１０８は、最低血圧が推定済か否かを判断する（ステップＳ２０２）。具体的には、ＤＩＡフラグの値が１を指示するか否かを判断する。最低血圧が推定済と判断された場合（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、そのときの動脈容積信号PGdcの値を、最低血圧推定時の容積値“PGdc_DIA”として決定する（ステップＳ２０４）。決定した容積値PGdc_DIAは、内部メモリに一時記録される。この処理が終わると、ステップＳ２０６に進む。
【００９９】
ステップＳ２０２において、最低血圧が推定済でないと判断された場合（ステップＳ２０２でＮＯ）、ステップＳ２０６に進む。
【０１００】
ステップＳ２０６において、特性推定部１０８は、最高血圧が推定済か否かを判断する。具体的には、ＳＹＳフラグの値が１を指示するか否かを判断する。最高血圧が推定済と判断された場合（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、そのときの動脈容積信号PGdcの値を、最高血圧推定時の容積値“PGdc_SYS”として決定する（ステップＳ２０８）。決定した容積値PGdc_SYSは、内部メモリに一時記録される。この処理が終わると、ステップＳ２１０に進む。
【０１０１】
ステップＳ２０６において、最低血圧が推定済でないと判断された場合（ステップＳ２０６でＮＯ）、ステップＳ２１０に進む。
【０１０２】
ステップＳ２１０において、特性推定部１０８は、容積値PGdc_DIAと、容積値PGdc_SYSとが決定済か否かを判断する。決定済と判断された場合（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、ステップＳ２１２に進む。一方、決定済でないと判断された場合（ステップＳ２１０でＮＯ）、処理は、図１０のルーチンに戻される。
【０１０３】
ステップＳ２１２において、特性推定部１０８は、動脈の弾性特性として、特性曲線の傾きを算出する。特性曲線の傾きは、ステップＳ２００で推定された最高血圧および最低血圧と、ステップＳ２０４およびＳ２０８でそれぞれ決定された容積値PGdc_DIAおよびPGdc_SYSとに基づき、算出される。より具体的には、次式により算出される。
【０１０４】
特性曲線の傾き＝｛（PGdc_SYS）−（PGdc_DIA）｝／（推定最高血圧−推定最低血圧）
次に、消去率目標値算出部１１０は、消去率目標値ＴＨpdrを算出する（ステップＳ２１４）。具体的には、ステップＳ２１２で算出された特性曲線の傾きの値を、図７の式７００で表わされる上記一次関数式に代入することにより、消去率目標値ＴＨpdrを算出する。算出した消去率目標値ＴＨpdrは内部メモリに一時記録される。この処理が終わると、処理は、図１０のルーチンに戻される。
【０１０５】
なお、図１０においては、容積仮最大値およびカフ圧値を更新する処理（ステップＳ１０４〜Ｓ１１０）と直列的に、上記した消去率目標値導出処理（ステップＳ１１２）が実行されることとしたが、これらの処理は並行して行なわれてもよい。
【０１０６】
再び図９を参照して、上述のような制御目標値検出処理が終了すると、カフ圧設定部１０４は、弁駆動回路５４を制御して、カフ圧Ｐｃを初期カフ圧に設定する（ステップＳ１０）。図５を参照して、カフ圧設定部１０４は、カフ圧Ｐｃが初期カフ圧に設定された時点Ｔ１で、弁駆動回路５４を停止させる。
【０１０７】
このようにカフ圧が初期カフ圧に設定されると、動脈容積変化信号PGacが示す振幅は最大となる。
【０１０８】
カフ圧が初期カフ圧に設定されると、サーボ制御の最適ゲイン（特定サーボゲイン）が決定されるまでは（ステップＳ１２でＮＯ）、ゲイン決定処理（ステップＳ２６）が行なわれる。ステップＳ１２における最適ゲインが決定済みであるか否かの検出は、フラグＦＬの値に従い行なわれる。具体的には、フラグＦＬの値が１を指示すると判定すると、最適ゲインが決定済み（ステップＳ１２でＹＥＳ）と検出し、そうでないと（ステップＳ１２でＮＯ）、最適ゲインが未決定であると検出し、ゲイン決定処理部１１４による最適ゲインを決定するための処理（ステップＳ２６）に移行する。ゲイン決定処理部１１４によるゲイン決定の手順については後述する。
【０１０９】
ゲイン決定処理部１１４によって最適ゲインが決定済みの場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、決定したゲインを用いてサーボ制御部１１２によりサーボ制御による動脈容積一定制御が実行される（ステップＳ１４）。具体的には、サーボ制御部１１２は、動脈容積信号PGdcおよび動脈容積変化信号PGacを動脈容積検出回路７４から入力するとともに、ポンプ駆動回路５３および弁駆動回路５４に制御信号を出力し、ポンプ５１および弁５２を駆動する。検出される動脈容積信号PGdcのレベルと制御目標値Ｖ０との差が最小となるように、ポンプ５１および弁５２が駆動される。
【０１１０】
ポンプ５１および弁５２の制御信号は、具体的には動脈容積信号PGdcのレベルと制御目標値Ｖ０との差分にサーボゲインを掛け合わせた値から算出される。サーボゲインを大きくすれば、サーボ制御によってカフ圧が示す脈動が大きくなる。すなわち、本実施の形態において、サーボゲインとはサーボ制御によるカフ圧の脈動の大きさを決定する係数を指す。
【０１１１】
図５の例では、時刻Ｔ２から動脈容積一定制御（サーボ制御）が開始されたことが示される。時刻Ｔ１からＴ２までの期間においてゲイン決定処理が行われる。
【０１１２】
このような動脈容積一定制御に並行して、血圧決定部１１６は、血圧算出および血圧決定の処理（ステップＳ１６とＳ１８）を実行する。具体的には、動脈容積一定制御を行っている間において検出されるカフ圧Ｐｃを血圧として決定する（ステップＳ１８）。
【０１１３】
決定した血圧のデータはフラッシュメモリ４３に格納される（ステップＳ２０）。ステップＳ２０の処理が終わると、処理はステップＳ２２に移行する。
【０１１４】
図５に示される時刻Ｔ２以降は、決定したゲインを用いたサーボ制御により動脈容積と制御目標値Ｖ０との差はゼロに近い。すなわち、サーボ制御部１１２により動脈は無負荷状態に維持される。したがって、時刻Ｔ２以降において検出されるカフ圧Ｐｃが血圧として決定される。つまり、カフ圧Ｐｃを指す信号の１拍毎の振幅の最大値と最小値を当該信号の波形を微分処理などすることにより検出して、検出した最大値は最高血圧に、最小値は最低血圧に相当するとして算出される。
【０１１５】
続いて、ステップＳ２２において、サーボ制御部１１２は、停止スイッチ４１Ｃが操作（たとえば押下）されたか否かを判断する。停止スイッチ４１Ｃが操作されていないと判断した場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、処理はステップＳ１２に戻る。停止スイッチ４１Ｃが操作されたと判断した場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、測定された血圧データは、フラッシュメモリ４３に格納されるとともに、表示部４０に表示される（ステップＳ２４）。これにより、一連の血圧測定処理は終了する。
【０１１６】
本実施の形態では、停止スイッチ４１Ｃの操作が検知された場合に、血圧測定処理を終了することとしたが、動脈容積一定制御が開始されてから所定時間経過した場合に、終了することとしてもよい。
【０１１７】
次に、本実施の形態に係るゲイン決定処理（ステップＳ２６）を図１３のフローチャートに従い説明する。
【０１１８】
まず、サーボ制御部１１２は、サーボゲインを一定の割合で増加させる（ステップＳ３０２）。
【０１１９】
続いて、サーボ制御部１１２は、このサーボゲインを用いてサーボ制御を行う（ステップＳ３０４）。そして、ゲイン決定処理部１１４は、検出される動脈容積変化信号PGacに基づき一拍毎の振幅値を検出する（ステップＳ３０６）。なお、一拍毎の動脈容積変化信号PGacの振幅レベルのデータは、ＣＰＵ１００の内部メモリに格納される。動脈容積変化信号PGacの振幅レベルは、たとえば１拍分の動脈容積変化信号PGacの波形を抽出して、抽出した波形を微分処理することにより算出される最大値に相当する。
【０１２０】
続いて、容積変化消去率ＰＤＲ（現在の動脈容積変化信号PGacの振幅レベル／カフ圧を初期カフ圧に設定したときに検出された動脈容積変化信号PGacの振幅レベル）を算出する（ステップＳ３０８）。カフ圧を初期カフ圧に設定したときに検出された動脈容積変化信号PGacの振幅レベルは、ＣＰＵ１００の内部メモリに格納されていると想定する。
【０１２１】
次に、容積変化消去率ＰＤＲが、図１１のステップＳ２１４で算出された消去率目標値ＴＨpdr以上であるか否かを判断する（ステップＳ３１０）。容積変化消去率ＰＤＲが消去率目標値ＴＨpdr以上であると判断された場合（ステップＳ３１０でＹＥＳ）、現状のゲインは最適ゲインではないと判断され、処理は、図９のメインルーチンに戻される。
【０１２２】
これに対し、容積変化消去率ＰＤＲが消去率目標値ＴＨpdr未満であると判断された場合（ステップＳ３１０でＮＯ）、ゲイン決定処理部１１４は、血圧決定部１１６による血圧決定処理で使用するサーボゲイン（特定サーボゲイン）をこの時点の値に決定する（ステップＳ３１２）。決定したサーボゲインは、サーボ制御部１１２に与えられるので、サーボ制御部１１２は与えられるゲインに基づきサーボ制御を行うことができる。
【０１２３】
そして、ゲインが決定済みであることを指示するためにフラグＦＬに１を設定する（ステップＳ３１４）。
【０１２４】
以上の手順により、本実施の形態に係るゲイン決定（ステップＳ２６）の処理は終了する。
【０１２５】
このように、本実施の形態によると、血圧測定のためのサーボゲインが被測定者の動脈の弾性特性（硬化度）に応じて決定されるため、高精度に血圧を測定（決定）することができる。また、動脈の弾性特性は、被測定者の動脈の脈圧と脈圧間における動脈容積の変化量とに基づいて推定されるため、容積補償法による血圧測定では必須の処理である制御目標値検出処理において推定することができる。その結果、一連の血圧測定処理に要する時間を従来よりも延ばすことなく、被測定者ごとに最適なサーボゲインを決定することができる。
【０１２６】
なお、本実施の形態では、カフ圧の加圧および減圧を調整するためのデバイスとして、ポンプ５１および弁５２を用いたが、これらに限定されるものではなく、たとえば、エアシリンダなどを用いてもよい。
【０１２７】
また、本実施の形態では、上述のように、サーボ制御の際の基準カフ圧を初期カフ圧にセットすることとしたが、初期カフ圧は、被測定者の推定最低血圧から推定最高血圧の間であればよい。たとえば、初期カフ圧は、特性推定部１０８により推定される最低血圧または平均血圧であってもよい。
【０１２８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子血圧計の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電子血圧計における血圧測定のためのカフ圧を制御する概念を表わした図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電子血圧計のハードウェア構成を表わすブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る電子血圧計の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態における一連の血圧測定処理の流れを説明するための図である。
【図６】血管の圧−容積特性を示す図である。
【図７】血管の弾性特性と容積変化消去率との相関関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態のフラッシュメモリに格納される測定データのデータ構造を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態における血圧測定処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態における制御目標値と初期カフ圧検出処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態における消去率目標値導出処理を示すフローチャートである。
【図１２】オシロメトリック法による血圧推定方法の概念図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係るゲイン決定処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３０】
１ 電子血圧計、１０ 本体部、２０ カフ、２１ 空気袋、３０ エア系、３１ エアチューブ、３２ 圧力センサ、３３ 発振回路、４０ 表示部、４１ 操作部、４１Ａ 電源スイッチ、４１Ｂ 測定スイッチ、４１Ｃ 停止スイッチ、４１Ｄ メモリスイッチ、４１Ｅ ＩＤスイッチ、４２ メモリ部、４３ フラッシュメモリ、４４ 電源、４５ タイマ、５０ 調整機構、５１ ポンプ、５２ 弁、５３ ポンプ駆動回路、５４ 弁駆動回路、７０ 動脈容積センサ、７１ 発光素子、７２ 受光素子、７３ 発光素子駆動回路、７４ 動脈容積検出回路、１００ ＣＰＵ、１０２ 制御目標値検出部、１０４ カフ圧設定部、１０８ 特性推定部、１１０ 消去率目標値算出部、１１２ サーボ制御部、１１４ ゲイン決定処理部、１１６ 血圧決定部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子血圧計に関し、特に、容積補償法を用いて血圧を測定する電子血圧計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子血圧計は、オシロメトリック法に従い血圧を測定するものがある。オシロメトリック法とは、被測定者の測定部位に予め腕帯（カフ）を巻き付けておく。測定時には、カフ内の圧力（カフ圧）を最高血圧より高く加圧し、その後徐々に減圧していく。この減圧する過程において、測定部位の動脈で発生する脈動をカフを介して圧力センサで脈波信号として検出する。その時のカフ圧と検出した脈動の大きさ（脈波信号の振幅）を利用して最高血圧と最低血圧を決定している。
【０００３】
一方、非侵襲で連続的に血圧波形を測定することができ、且つ簡便な装置として、容積補償法式血圧計がある（特許文献１：特公昭５９−００５２９６号公報）。
【０００４】
容積補償法とは次のようである。つまり、生体外からカフによって動脈を圧迫し、心拍に同期して脈動する動脈の容積を常時一定に保つことで測定部位を圧迫する圧力（カフ圧）と測定部位の動脈の内圧すなわち血圧とを平衡させ、この平衡状態を維持したときのカフ圧を検出することにより連続的に血圧値を得る方式である。
【０００５】
したがって、容積補償法では、動脈が無負荷状態にあるときの容積値（制御目標値）の検出、および、この無負荷状態を維持すること（サーボ制御）の２点が重要となる。サーボ制御の方法としてはフィードバック制御のＰＩＤ制御（比例制御（Proportional Control)、積分制御（Integral Control)、微分制御（Derivative Control)を組み合わせて制御目標値に収束させる制御を指す）が用いられる。
【０００６】
ここで、高い精度で測定を行うためにはサーボゲインを制御対象（被測定者）に合わせて調整する必要がある。従来のサーボ制御では、制御対象の入力に対する応答性からサーボゲインを決定する手法が一般的である。具体的には入力値を階段状に変動させた時に出力値が応答しはじめるまでに要する時間(無駄時間)と応答しはじめてからの変化の速度(時定数)を事前に測定して、それらの値に基づきサーボゲインを設定する方法がとられる。
【０００７】
しかし、この方法は試行錯誤による調整を必要とするため調整に時間が掛かるので、迅速に制御を開始する必要がある血圧測定に適用するのは困難である。
【０００８】
また、この方法は、制御対象の応答性が不変であることを前提としており、体調の変化等により応答性が頻繁に変化する生体を対象とする血圧測定の制御に適用するのは困難である。
【０００９】
そこで、容積補償法による電子血圧計においては、事前の調整を行わずに制御を開始し、制御中に最適なサーボゲインを決定する必要が生じる。制御中に最適なサーボゲインを決定するために、非特許文献１においては、サーボゲインを徐々に増加させていき、動脈容積変化信号の消去率（制御中の振幅/制御前の振幅）が所定値より小さくなる時のサーボゲインを利用して血圧測定を行っている。
【特許文献１】特公昭５９−００５２９６号公報
【非特許文献１】Yamakoshi K, Shimazu H, Togawa T, Indirect measurement of instantaneous arterial blood pressure in the rat, Am J Physiol 237, H632-H637, 1979.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の容積補償法による電子血圧計では、動脈容積変化信号の消去率（以下「容積変化消去率」という）の目標値は、被測定者によらず一定の値が採用されている。そのため、必ずしも、被測定者個人にとって最適なサーボゲインが設定されているとはいえなかった。
【００１１】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、被験者にとって最適なサーボゲインを設定することのできる電子血圧計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明のある局面に従う電子血圧計は、容積補償法に従い血圧を測定するための電子血圧計であって、血圧の測定部位に装着されるカフと、カフ内の圧力を表わすカフ圧を検出するための圧力検出手段と、カフに設けられ、測定部位の動脈の容積を示す動脈容積信号を検出するための容積検出手段と、カフ圧を加圧および減圧により調整するためのカフ圧調整手段と、制御手段とを備える。制御手段は、カフ圧を、特定の圧力値を表わす初期カフ圧に設定するための設定手段と、カフ圧を初期カフ圧に設定した後に、検出される動脈容積信号に基づいて、動脈の容積が一定となるようにカフ圧調整手段をサーボ制御するためのサーボ制御手段と、サーボ制御手段によるサーボ制御と並行して、サーボゲインを徐々に増加させることにより、血圧測定のための特定サーボゲインを決定するための処理を行なう決定処理手段とを含み、決定処理手段は、サーボゲインを徐々に増加させる過程において、カフ圧を初期カフ圧に設定したときに検出された動脈容積信号の振幅と、現在の動脈容積信号の振幅との比率を表わす容積変化消去率を算出するための消去率算出手段と、算出された容積変化消去率と特定目標値とに基づいて、特定サーボゲインを決定するためのゲイン決定手段とを有する。制御手段は、動脈の脈圧と、動脈の脈圧間における容積の変化量との関係に基づいて、動脈の弾性特性を推定するための特性推定手段と、特性推定手段により推定された動脈の弾性特性、および、弾性特性と容積変化消去率の目標値との関係を示す所定の相関式に基づいて、動脈についての特定目標値を算出するための目標値算出手段とをさらに含む。
【００１３】
好ましくは、制御手段はカフ圧を所定値まで加圧させる過程、または、カフ圧を所定値から減圧させる過程において、動脈容積信号の振幅が最大となる時点における容積の平均値をサーボ制御手段によるサーボ制御の制御目標値として検出するための処理を行なう検出処理手段と、検出処理手段による処理と並行して、被測定者の最低血圧および最高血圧を推定するための血圧推定手段とをさらに含み、特性推定手段は、最低血圧および最高血圧それぞれが検出された時点間における動脈容積信号の値の差を、最高血圧と最低血圧との差で除算することにより、動脈の弾性特性を推定する。
【００１４】
好ましくは、ゲイン決定手段は、算出された容積変化消去率が特定目標値を下回った時点のサーボゲインを、特定サーボゲインとして決定する。
【００１５】
好ましくは、制御手段は、サーボ制御手段により特定サーボゲインでのサーボ制御が行なわれている際に、圧力検出手段からの検出信号を受付けて、検出信号に応じたカフ圧を血圧として決定するための血圧決定手段をさらに含み、血圧決定手段により決定された血圧を記憶するための記憶手段をさらに備える。
【００１６】
好ましくは、検出処理手段は、さらに、圧力検出手段からの検出信号および動脈容積信号に基づいて、初期カフ圧を導出する。
【００１７】
好ましくは、検出処理手段は、動脈容積信号の振幅が最大となる時点におけるカフ圧を、初期カフ圧として導出する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、動脈の弾性特性に応じて容積変化消去率の目標値が算出されるため、被験者にとって最適なサーボゲインを設定することができる。これにより、容積補償法にて精度良く血圧を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２０】
本発明の実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要について説明する。
従来の容積補償法を用いた電子血圧計においては、容積補償制御を行う際に、サーボゲインを徐々に増加させていき、容積変化消去率（制御中の振幅／制御前の振幅）が所定値より小さくなる点を検出して、この時のサーボゲインを利用して血圧測定を行っている。
【００２１】
しかし、容積変化消去率は、動脈の弾性特性すなわち動脈硬化度により異なる。具体的には、動脈が硬いほど押圧に対する応答性が悪くなるため制御が難しく、消え残り（制御中の脈波信号）が大きくなる。その結果、容積変化消去率は大きな値となる。反対に、動脈が柔らかいほど容積変化消去率は小さな値となる。そのため、本来、サーボゲインの最適値には個人差が生じる。
【００２２】
したがって、従来のように、容積変化消去率の目標値を固定的に予め定めておくと、血圧の測定精度が低下する。また、サーボゲインを最適値よりも高く設定すると、制御系が不安定になるため、制御信号において不要な高周波成分の振動が生じる。さらにゲインを増加すると、制御信号において異常発振が生じて制御不能になるという性質がある。
【００２３】
そこで、本発明は、動脈の弾性特性に応じて、容積変化消去率の目標値を設定（算出）することにより、被験者ごとに最適なサーボゲインを設定する。
【００２４】
以下に、本発明の実施の形態に係る、容積補償法を用いて血圧を測定する電子血圧計を説明する。容積補償法を用いた血圧測定は、たとえば特許文献１に開示される手順を利用する。
【００２５】
本実施の形態に係る電子血圧計は、容積補償法により連続的に血圧を測定する。電子血圧計は、生体外から動脈に外圧を加え、生体外圧と動脈内圧すなわち血圧とを常時平衡するようにフィードバック制御する。つまり、電子血圧計は、動脈壁が無負荷状態に維持されるようにカフ圧を微調整し、そのとき（無負荷状態）の生体外圧を測定することにより連続的に血圧を測定する。
【００２６】
（外観および構成について）
図１は、本発明の実施の形態に係る電子血圧計１の外観斜視図である。
【００２７】
図１を参照して、電子血圧計１は、本体部１０と、被測定者の四肢に巻き付け可能なカフ２０とを備える。本体部１０はカフ２０に取り付けられている。本体部１０の表面には、たとえば液晶等により構成される表示部４０と、ユーザ（被測定者）からの指示を受付けるための操作部４１とが配置されている。操作部４１は、複数のスイッチを含む。
【００２８】
本実施の形態において、「四肢」とは、上肢および下肢を表わす。つまり、四肢は、手首から腕の付け根までの部位と、足首から足の付け根までの部位とを含む。以下の説明においては、カフ２０は、被測定者の手首に装着されるものとする。
【００２９】
なお、本実施の形態における電子血圧計１は、図１に示されるように、本体部１０がカフ２０に取り付けられた形態を例に説明するが、上腕式の血圧計で採用されているような、本体部１０とカフ２０とがエアチューブ（後述の図３においてエアチューブ３１）によって接続される形態のものであってもよい。
【００３０】
図２は、本発明の実施の形態に係る電子血圧計１における血圧測定のためのカフ圧を制御する概念を表わした図である。図２には、カフ２０が、被測定者の手首２００に装着された様子が示される。
【００３１】
図２を参照して、本体部１０には、ポンプ５１および排気弁（以下、単に「弁」という）５２を含むカフ圧の調整機構が配置される。
【００３２】
ポンプ５１、弁５２、および空気袋２１内の圧力（カフ圧）を検出するための圧力センサ３２からなるエア系３０は、エアチューブ３１を介して、カフ２０に内包される空気袋２１と接続される。このように、エア系３０が本体部１０に設けられるため、カフ２０の厚みを薄く保つことができる。
【００３３】
空気袋２１の内側には発光素子７１と受光素子７２とが所定の間隔に配置される。本実施の形態では、カフ２０の装着状態における手首の周に沿って発光素子７１と受光素子７２とが並べられるが、このような配置例に限定されるものではない。また、カフ２０には空気袋２１が含まれることとしたが、カフ２０に供給される流体は空気に限定されるものではなく、たとえば液体やゲルであってもよい。あるいは、流体に限定されるものではなく、マイクロビーズなどの均一な微粒子であってもよい。
【００３４】
図３は、本発明の実施の形態に係る電子血圧計１のハードウェア構成を表わすブロック図である。
【００３５】
図３を参照して、電子血圧計１のカフ２０は、空気袋２１と、動脈容積センサ７０とを含む。動脈容積センサ７０は、上述した発光素子７１と受光素子７２とを有する。発光素子７１は、動脈に対して光を照射し、受光素子７２は、発光素子７１によって照射された光の動脈の透過光または反射光を受光する。
【００３６】
なお、動脈容積センサ７０は、動脈の容積が検出できるものであればよく、インピーダンスにより動脈の容積を検出するものであってもよい。その場合、発光素子７１および受光素子７２に代えて、動脈を含む部位のインピーダンスを検出するための複数の電極が含まれる。
【００３７】
本体部１０は、上述の表示部４０および操作部４１に加え、各部を集中的に制御し、各種の演算処理を行なうためのＣＰＵ（Central Processing Unit）１００と、ＣＰＵ１０
０に所定の動作をさせるプログラムや各種データを記憶するためのメモリ部４２と、測定された血圧データを後述の図８に従い記憶するための不揮発性メモリ（たとえばフラッシュメモリ）４３と、ＣＰＵ１００を介し各部に電力を供給するための電源４４、および現在時間を計時して計時データをＣＰＵ１００に出力するタイマ４５とを含む。操作部４１は、電源をＯＮまたはＯＦＦするための指示の入力を受付ける電源スイッチ４１Ａと、測定開始の指示を受付けるための測定スイッチ４１Ｂと、測定停止の指示を受付けるための停止スイッチ４１Ｃと、フラッシュメモリ４３に記録された血圧などの情報を読出す指示を受付けるためのメモリスイッチ４１Ｄと、被測定者を識別するためのＩＤ（Identifier）情報を入力するために操作されるＩＤスイッチ４１Ｅを有する。
【００３８】
本体部１０は、さらに、上述したエア系３０と、カフ圧の調整機構５０と、発振回路３３と、発光素子駆動回路７３と、動脈容積検出回路７４とを含む。
【００３９】
調整機構５０は、ポンプ５１および弁５２の他、ポンプ駆動回路５３と弁駆動回路５４とを有する。
【００４０】
ポンプ５１は、カフ圧を加圧するために、空気袋２１に空気を供給する。弁５２は、空気袋２１の空気を排出しまたは封入するために開閉される。ポンプ駆動回路５３は、ポンプ５１の駆動をＣＰＵ１００から与えられる制御信号に基づいて制御する。弁駆動回路５４は弁５２の開閉制御をＣＰＵ１００から与えられる制御信号に基づいて行なう。
【００４１】
発光素子駆動回路７３は、ＣＰＵ１００からの指令信号に応じて、発光素子７１を所定のタイミングで発光させる。動脈容積検出回路７４は、受光素子７２からの信号に基づき、動脈容積を検出する。
【００４２】
圧力センサ３２は、静電容量型の圧力センサでありカフ圧により容量値が変化する。発振回路３３は、圧力センサ３２の容量値に応じた発振周波数の信号をＣＰＵ１００に出力する。ＣＰＵ１００は、発振回路３３から得られる信号を圧力に変換し圧力を検知する。
【００４３】
図４は、本発明の実施の形態に係る電子血圧計１の機能構成を示す機能ブロック図である。なお、図４には、説明を簡単にするために、ＣＰＵ１００の有する各部との間で直接的に信号を授受する周辺のハードウェアのみ示されている。
【００４４】
図４を参照して、ＣＰＵ１００は、制御目標値検出部１０２と、カフ圧設定部１０４と、特性推定部１０８と、消去率目標値算出部１１０と、サーボ制御部１１２と、ゲイン決定処理部１１４と、血圧決定部１１６とを含む。
【００４５】
各部について、図５を参照しつつ説明する。図５は、本発明の実施の形態における一連の血圧測定処理の流れを説明するための図である。図５の上段には、圧力センサ３２によって検出されるカフ圧Ｐｃを示す信号がタイマ４５が計時する時間軸に沿って示される。図５の中段と下段には、同一の時間軸に沿った動脈容積変化信号PGacと動脈容積信号PGdcが示される。
【００４６】
制御目標値検出部１０２は、カフ圧を所定値（たとえば２００mmHg）まで加圧させる過程において、初期カフ圧（図５における符号ＭＢＰ）を導出し、かつ、制御目標値（図５における符号Ｖ０）を検出する。制御目標値検出部１０２は、ポンプ駆動回路５３にポンプ５１を駆動させるとともに、発光素子駆動回路７３に発光素子７１を駆動させる。ポンプ５１が駆動されることで、カフ圧が徐々に上昇する。発光素子７１の駆動により、受光素子７２が受付けた信号が、動脈容積検出回路７４に出力される。制御目標値検出部１０２は、動脈容積検出回路７４から出力される動脈容積信号および動脈容積信号の１拍ごとの変化（振幅）を表わす動脈容積変化信号を入力する。
【００４７】
制御目標値検出部１０２は、カフ圧が所定値となるまでポンプ駆動回路５３の駆動を制御する。カフ圧が所定値に達するまでの間、動脈容積変化信号の（仮の）最大値を検出するとともに、発振回路３３からの信号を入力し、入力した信号を圧力値に変換する。そして、検出された仮の最大値とその時点におけるカフ圧および動脈容積信号の値とを、フラッシュメモリ４３の所定の領域に記録する。仮の最大値とカフ圧と動脈容積信号の値は、記録された（仮の）最大値が更新されるたびに上書き記録されてよい。
【００４８】
最終的に動脈容積変化信号の最大値として確定した場合に、その最大値と対応付けられて記憶された動脈容積信号の値は、サーボ制御の際の制御目標値として確定される。また、動脈容積変化信号が最大値のときのカフ圧（サーボ制御の際の基準カフ圧）は、初期カフ圧として確定される。
【００４９】
制御目標値検出部１０２は、カフ圧が所定値となったことを検知すると、ポンプ駆動回路５３の駆動を停止する。そして、確定された初期カフ圧をカフ圧設定部１０４に出力する。
【００５０】
なお、カフ圧を所定値から減圧させる過程において、初期カフ圧としての基準カフ圧と制御目標値が導出されてもよい。
【００５１】
カフ圧設定部１０４は、発振回路３３からの信号を入力し、カフ圧が初期カフ圧となるまで弁駆動回路５４を駆動する。これにより、弁５２が空気を排出し、カフ圧が所定値のカフ圧から初期カフ圧まで減少される。
【００５２】
特性推定部１０８は、制御目標値および初期カフ圧の検出処理（以下、「制御目標値検出処理」という）において、すなわち、制御目標値検出部１０２による処理と並行して、動脈の弾性特性を推定する。特性推定部１０８は、発振回路３３および動脈容積検出回路７４からの信号を受付ける。
【００５３】
動脈の弾性特性は、動脈の圧−容積特性曲線から求めることが可能である。動脈の圧−容積特性曲線は、カフ圧を増加または減少させた時の光電容積脈波やインピーダンス脈波から得られる動脈容積信号（PGdc）であり、本実施の形態においては、制御目標値検出処理において検出される。圧−容積特性曲線の傾きと変化量は、動脈の弾性特性を表わす。
【００５４】
図６は、動脈の圧−容積特性を示す図であり、ｙ軸に動脈容積信号、ｘ軸に押圧力（単位：mmHg）が示されている。図６を参照して、柔らかい動脈の圧−容積特性が曲線Ｌａで示され、硬い動脈の圧−容積特性が曲線Ｌｂで示されている。曲線Ｌａは、内外圧差が０の付近（押圧力Ｐ０の付近）の傾きが大きく、曲線Ｌｂは傾きが小さい。つまり、硬化の認められる血管では、硬化の認められない（または少ない）血管よりも、内外圧差が０の付近（すなわち平均血圧の付近）において、圧−容積特性曲線（以下「特性曲線」と略す）の傾きが小さいという特徴を持つ。ここで、各特性曲線の傾きは、“ΔＰＧｄｃ／脈圧”で求められる。脈圧は、最高血圧と最低血圧との差分であり、ΔＰＧｄｃは、最低血圧検出時の動脈容積と最高血圧検出時点の動脈容積との差分である。
【００５５】
そのため本実施の形態では、特性推定部１０８は、制御目標値検出処理において、オシロメトリック法に従い被測定者の最高血圧および最低血圧を推定する。つまり、カフ圧を所定値まで徐々に加圧（または減圧）させる過程において、発振回路３３からの圧力検知信号に基づいて、被測定者の最高血圧および最低血圧を算出する。
【００５６】
最高血圧および最低血圧が推定されると、特性推定部１０８は、推定最高血圧および推定最低血圧が検出された時点における動脈容積信号の値（PGdc_SYS,PGdc_DIA）を特定する。PGdc_SYSとPGdc_DIAとの差であるΔＰＧｄｃを、脈圧（推定最高血圧−推定最低血圧）で割ることで、特性曲線の傾きを算出する。算出された値は、消去率目標値算出部１１０に出力される。
【００５７】
このように、本実施の形態では、制御目標値検出処理において検出されるカフ圧および動脈容積信号を利用して特性曲線の傾きを算出することができる。そのため、効率良く、かつ、高精度に動脈の弾性特性を推定することができる。しかしながら、必ずしも制御目標値検出処理において検出されるカフ圧および動脈容積信号を利用する必要はなく、たとえば、血圧決定部１１６による過去（たとえば直近）の測定データに基づいて弾性特性が算出されてもよい。
【００５８】
消去率目標値算出部１１０は、特性推定部１０８により算出された特性曲線の傾き、および、特性曲線の傾き（血管の弾性特性）と容積変化消去率との相関関係に基づいて、容積補償法におけるサーボゲイン調整に利用する容積変化消去率の目標値（以下、「消去率目標値」という）を決定する。
【００５９】
血管の特性曲線の傾きと容積変化消去率との相関関係は、図７に示される。２次元の座標平面においてＹ軸に「容積変化消去率」をとり、Ｘ軸に「圧−容積特性曲線の傾き」をとった場合の両者の相関関係は、おおよそ式７００で示す一次関数式（y=-7.3861x+0.5405）で表わされる。
【００６０】
図７の相関関係は、血管について侵襲状態で測定して得られた臨床データである。図７に示されるように、容積変化消去率は、特性曲線の傾きが小さいほど（すなわち動脈が硬いほど）大きく、特性曲線の傾きが大きいほど（すなわち動脈が柔らかいほど）小さくなる。
【００６１】
本実施の形態では、Ｙ軸の「容積変化消去率」を、「消去率目標値」に読み替えて、被験者ごとの消去率目標値を算出する。つまり、消去率目標値算出部１１０は、特性推定部１０８で算出された特性曲線の傾きを、上記一次関数式に基づいて、消去率目標値に換算する。なお、一次関数式に代えて、消去率目標値と特性曲線の傾きとの相関関係を表わすデータテーブルを用いてもよい。
【００６２】
消去率目標値算出部１１０により算出された消去率目標値は、ゲイン決定処理部１１４に出力される。
【００６３】
サーボ制御部１１２は、カフ圧が初期カフ圧に設定されると（図５における時間Ｔ１）、ゲイン決定処理部１１４から与えられるサーボゲインでフィードバック制御を行なう。サーボ制御部１１２は、発光素子駆動回路７３を駆動する。そして、動脈容積検出回路７４からの信号に基づいて、動脈の容積が一定となるようにポンプ駆動回路５３または弁駆動回路５４を制御する。
【００６４】
より具体的には、サーボ制御部１１２は、動脈容積検出回路７４から受付けた動脈容積信号と制御目標値との差が最小となるように（好ましくはゼロになるように）、ポンプ駆動回路５３または弁駆動回路５４を制御する。つまり、ポンプ駆動回路５３または弁駆動回路５４は、動脈容積変化信号の値（振幅）が所定の閾値以下となるようにポンプ５１の動作または弁５２の開閉を制御する。
【００６５】
ゲイン決定処理部１１４は、カフ圧が初期カフ圧に設定されると、サーボ制御に関するゲインの決定処理を行なう。ゲイン決定処理部１１４は、サーボ制御部１１２によるサーボ制御中にゲイン決定処理を行なう。ゲイン決定処理部１１４は、ゲインを徐々に（たとえば一定の割合で）増加させるとともに、容積変化消去率が、消去率目標値算出部１１０で算出された消去率目標値未満になったか否かを判断する。そして、容積変化消去率が、消去率目標値未満となったと時点におけるゲインを、血圧測定のためのサーボゲインとして決定する。
【００６６】
本実施の形態において、「血圧測定のためのサーボゲイン」とは、容積補償法により連続的に血圧を測定（決定）する期間、すなわち、カフ圧と動脈の内圧とが平衡状態に維持される期間のサーボ制御で用いられるゲインであり、以下「特定サーボゲイン」という。したがって、特定サーボゲインが決定されると、サーボ制御部１１２は、ゲインを特定サーボゲインに固定して（図５における時間Ｔ２）、サーボ制御を行なう。
【００６７】
血圧決定部１１６は、サーボ制御部１１２による制御が行なわれている際に、発振回路３３から入力する信号（「圧力検出信号」という）を連続的に（定期的に）受付けて、圧力検出信号に応じたカフ圧を、血圧として決定するための処理を行なう。より具体的には、サーボゲインが特定サーボゲインに固定された後に、血圧決定部１１６は、動脈容積信号の値と制御目標値との差が、所定の閾値以下であるか否かを判断する。そうである場合にのみ、そのときのカフ圧を血圧として決定する。決定された血圧は、フラッシュメモリ４３に時系列に格納される。
【００６８】
なお、図４に示したＣＰＵ１００に含まれる各機能ブロックの動作は、メモリ部４２中に格納されたソフトウェアを実行することで実現されてもよいし、これらの機能ブロックのうち少なくとも１つについては、ハードウェアで実現されてもよい。
【００６９】
あるいは、ハードウェア（回路）として記載したブロックのうち少なくとも１つについては、ＣＰＵ１００がメモリ部４２中に格納されたソフトウェアを実行することで実現されてもよい。
【００７０】
図８は、本発明の実施の形態のフラッシュメモリ４３に格納される測定データのデータ構造を示す図である。
【００７１】
図８を参照して、フラッシュメモリ４３は領域Ｅ１、作業領域Ｅ２および測定データの格納領域Ｅ３を含む。領域Ｅ１には、カフ圧データＰＣ１が格納される。カフ圧データＰＣ１は、制御目標値および初期カフ圧検出のために参照される。
【００７２】
領域Ｅ３には、複数の測定データ８０が格納される。測定データ８０の各々は、一例として、「ＩＤ情報」のフィールド８１と、「記録日時」のフィールド８２と、「血圧情報」のフィールド８３とを含む。フィールド８１には、血圧測定時のＩＤスイッチ４１Ｅの操作により入力したＩＤ情報が格納される。フィールド８２には、タイマ４５により計時された、各測定データの測定開始日時や測定期間などの情報が格納される。フィールド８３には、時系列の血圧データすなわち、脈波波形データが格納される。
【００７３】
図８には、フィールド８３の具体的なデータ構造例も示され、フィールド８３は、「時間データ」を格納する領域８３１と、「血圧データ」を格納する領域８３２とを有している。領域８３１には、サンプリング周期に応じた複数の時間データ１，２，３，・・・，Ｎが格納される。領域８３２には、領域８３１の時間データそれぞれと対応付けて、血圧データＢＤ（１），ＢＤ（２），・・・，ＢＤ（ｎ）が格納される。
【００７４】
なお、本実施の形態では、脈波波形データが格納されることとして説明するが、脈波波形データから得られる最高血圧および最低血圧が格納されてもよいし、脈拍，ＡＩなど、脈波から算出可能な指標が格納されてもよい。
【００７５】
また、動脈の弾性特性が、測定データに基づいて算出される場合、たとえば、領域８３１の時間データそれぞれと対応付けて、動脈容積信号PGdcの値および動脈容積変化信号PGacの値もさらに格納されるとよい。
【００７６】
（動作について）
次に、本実施の形態における電子血圧計１の動作について説明する。
【００７７】
図９は、本発明の実施の形態における血圧測定処理を示すフローチャートである。図９のフローチャートに示す処理は、予めプログラムとしてメモリ部４２に格納されており、ＣＰＵ１００がこのプログラムを読み出して実行することにより、血圧測定処理の機能が実現される。なお、被測定者は、血圧測定をするときには、電子血圧計１のカフ２０を図２に示すように測定部位である手首に装着していると想定する。
【００７８】
図９を参照して、ＣＰＵ１００は、電源スイッチ４１Ａが操作（たとえば押下）されたか否かを判断する（ステップＳ２）。電源スイッチ４１Ａが操作されたと判断した場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。
【００７９】
ステップＳ４において、ＣＰＵ１００は、初期化処理を行なう。具体的には、メモリ部４２の所定の領域を初期化し、空気袋２１の空気を排気し、圧力センサ３２の補正を行なう。また、ことのとき、サーボ制御のためのゲインが決定されたか否かを指示するためのフラグＦＬの値が初期化される。たとえば、フラグＦＬの値は０に更新される。フラグＦＬは、当該フローチャートのために準備される一時変数であり、ＣＰＵ１００の図示のない内部メモリの所定記憶領域を指している。
【００８０】
初期化が終わると、ＣＰＵ１００は、測定スイッチ４１Ｂが操作（たとえば押下）されたか否かを判断する（ステップＳ６）。測定スイッチ４１Ｂが操作されるまで待機する。測定スイッチ４１Ｂが押下されたと判断すると（ステップＳ６においてＹＥＳ）、ステップＳ８に進む。
【００８１】
ステップＳ８において、制御目標値検出部１０２は、初期カフ圧および制御目標値の検出の処理を実行する。初期カフ圧および制御目標値の検出は以下のように行う。
【００８２】
カフ圧を徐々に増加させながら、その時の動脈容積信号（容積脈波信号の直流成分）PGdcと動脈容積変化信号（容積脈波信号の交流成分）PGacを検出する。これら信号は、動脈容積検出回路７４により検出される。つまり、動脈容積検出回路７４は図示のないＨＰＦ（High Pass Filter）回路を有している。
【００８３】
動作において、動脈容積センサ７０から動脈の容積の変化を指す容積脈波信号を入力すると、その入力信号をＨＰＦ回路により、容積脈波信号の直流成分の動脈容積信号PGdcと交流成分の動脈容積変化信号PGacに分離して出力する。たとえば、フィルタ定数を１Ｈｚとして、１Ｈｚ以下の信号は直流成分として導出されて、１Ｈｚを超える信号は交流成分として導出される。制御目標値検出部１０２は、動脈容積信号PGdcと動脈容積変化信号PGacを入力する。
【００８４】
制御目標値検出部１０２は、現在検出される動脈容積変化信号PGacのレベルが最大であるかを判断し、その時に検出される動脈容積変化信号PGacのレベル値と動脈容積信号PGdcの値とカフ圧とを関連付けて所定のメモリ領域に格納する。カフ圧が所定の圧力に達するまでこの動作を繰り返す。この所定の圧力は、フラッシュメモリ４３から読出されるカフ圧データＰＣ１（たとえば２００ｍｍＨｇ）により指示される。
【００８５】
カフ圧が所定の圧力に達したことを検出したときに所定のメモリ領域に格納されている動脈容積変化信号PGacの値うちの最大値に関連付けられる動脈容積信号PGdcを制御目標値とし、関連して格納されていたカフ圧を制御初期カフ圧として確定する。これにより、制御目標値と初期カフ圧が検出される。
【００８６】
このような、制御目標値と初期カフ圧の検出について、図１０および上述の図５を用いて詳細に説明する。
【００８７】
図１０は、本発明の実施の形態における制御目標値検出処理を示すフローチャートである。
【００８８】
図１０を参照して、制御目標値検出部１０２は、メモリ部４２の所定の領域に記憶される、動脈容積変化信号PGacの最大値およびカフ圧値を初期化する（ステップＳ１０２）。なお、以下の処理において動脈容積変化信号PGacの最大値は随時更新されるものであるので、最終的に最大値として確定するまでの値を「容積変化仮最大値」というものとする。
【００８９】
次に、ポンプ駆動回路５３を制御して、カフ圧を加圧する（ステップＳ１０４）。
カフ圧を加圧する段階において、制御目標値検出部１０２は、動脈容積検出回路７４から入力する容積脈波信号に基づき、動脈容積信号PGdcと動脈容積変化信号PGacを検出する（ステップＳ１０６）。
【００９０】
制御目標値検出部１０２は、動脈容積変化信号PGacの値がメモリ部４２に記憶された容積変化仮最大値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。動脈容積変化信号PGacの値が容積変化仮最大値以上であると判断された場合（ステップＳ１０８においてＹＥＳ）、ステップＳ１１０に進む。一方、動脈容積変化信号PGacが容積変化仮最大値未満であると判断された場合（ステップＳ１０８においてＮＯ）、ステップＳ１１２に進む。
【００９１】
ステップＳ１１０において、制御目標値検出部１０２は、容積変化仮最大値を更新するとともに、その時点におけるカフ圧と動脈容積信号(PGdc)の値を上書き記録する。この処理が終わると、処理はステップＳ１１２に移される。
【００９２】
ステップＳ１１２において、消去率目標値導出処理が実行される。消去率目標値導出処理については、後に図１１のフローチャートを用いて詳述する。
【００９３】
ステップＳ１１２の処理が終わると、制御目標値検出部１０２は、検出するカフ圧Ｐｃが所定値ＰＣ１のカフ圧以上を指示するか否かを判断する（ステップＳ１１４）。カフ圧Ｐｃが所定値ＰＣ１のカフ圧以上を指示しないと判断した場合（ステップＳ１１４においてＮＯ）、ステップＳ１０４に戻る。一方、カフ圧Ｐｃが所定値ＰＣ１のカフ圧以上を指示すると判断した場合（ステップＳ１１４においてＹＥＳ）、ステップＳ１１６に進む。
【００９４】
ステップＳ１１６において、制御目標値検出部１０２は、ステップＳ１１０において最終的に記録された容積仮最大値を最大値として確定するとともに、最大値が検出された時刻Ｔ０において検出されたカフ圧Ｐｃの値を、初期カフ圧（図５の符号ＭＢＰが指すカフ圧）として確定する。制御目標値検出部１０２は、さらに、時刻Ｔ０において動脈容積変化信号PGacに関連付けされて格納されていた動脈容積信号PGdcの値を制御目標値Ｖ０として確定する。
【００９５】
ステップＳ１１６の処理が終わると、処理はメインルーチンに戻される。
ここで、消去率目標値導出処理（ステップＳ１１２）の流れについて説明する。図１１は、消去率目標値導出処理を示すフローチャートである。
【００９６】
図１１を参照して、はじめに、特性推定部１０８は、血圧推定処理を実行する（ステップＳ２００）。ここで、本実施の形態における血圧推定処理の具体例を図１２を参照しながら説明する。図１２は、オシロメトリック法による血圧推定方法の概念図である。図１２（ａ）には、徐々に加圧されるカフ圧がタイマ４５が計時する時間軸に沿って示される。図１２（ｂ）には、同一の時間軸に沿った動脈容積変化信号PGacの振幅の包絡線６００が示される。なお、ここでは、動脈容積変化信号PGacの振幅の包絡線６００を血圧推定処理に用いるが、圧力センサ３２からの信号（カフ圧）に重畳した脈波振幅の包絡線を用いてもよい。
【００９７】
図１２（ｂ）を参照して、特性推定部１０８は、動脈容積変化信号PGacの振幅の最大値ＭＡＸが検出されると、その最大値に所定の定数（たとえば０．７および０．５）を乗じて２つの閾値TH_DIAおよびTH_SYSを算出する。そして、最大値ＭＡＸが検出された時点Ｔ０のカフ圧ＭＥＡＮ（平均血圧）よりもカフ圧が低い側において、閾値TH_DIAと包絡線６００とが交わった点におけるカフ圧を最低血圧として推定する。また、カフ圧ＭＥＡＮよりもカフ圧が高い側において、閾値TH_SYSと包絡線６００とが交わった点におけるカフ圧を最高血圧として推定する。特性推定部１０８は、最低血圧が推定されると、たとえば、最低血圧が推定済みであるか否かを指示するフラグ（以下「ＤＩＡフラグ」という）を、０から１に更新する。最高血圧が推定されると、たとえば、最高血圧が推定済みであるか否かを指示するフラグ（以下「ＳＹＳフラグ」という）を、０から１に更新する。
【００９８】
特性推定部１０８は、最低血圧が推定済か否かを判断する（ステップＳ２０２）。具体的には、ＤＩＡフラグの値が１を指示するか否かを判断する。最低血圧が推定済と判断された場合（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、そのときの動脈容積信号PGdcの値を、最低血圧推定時の容積値“PGdc_DIA”として決定する（ステップＳ２０４）。決定した容積値PGdc_DIAは、内部メモリに一時記録される。この処理が終わると、ステップＳ２０６に進む。
【００９９】
ステップＳ２０２において、最低血圧が推定済でないと判断された場合（ステップＳ２０２でＮＯ）、ステップＳ２０６に進む。
【０１００】
ステップＳ２０６において、特性推定部１０８は、最高血圧が推定済か否かを判断する。具体的には、ＳＹＳフラグの値が１を指示するか否かを判断する。最高血圧が推定済と判断された場合（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、そのときの動脈容積信号PGdcの値を、最高血圧推定時の容積値“PGdc_SYS”として決定する（ステップＳ２０８）。決定した容積値PGdc_SYSは、内部メモリに一時記録される。この処理が終わると、ステップＳ２１０に進む。
【０１０１】
ステップＳ２０６において、最低血圧が推定済でないと判断された場合（ステップＳ２０６でＮＯ）、ステップＳ２１０に進む。
【０１０２】
ステップＳ２１０において、特性推定部１０８は、容積値PGdc_DIAと、容積値PGdc_SYSとが決定済か否かを判断する。決定済と判断された場合（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、ステップＳ２１２に進む。一方、決定済でないと判断された場合（ステップＳ２１０でＮＯ）、処理は、図１０のルーチンに戻される。
【０１０３】
ステップＳ２１２において、特性推定部１０８は、動脈の弾性特性として、特性曲線の傾きを算出する。特性曲線の傾きは、ステップＳ２００で推定された最高血圧および最低血圧と、ステップＳ２０４およびＳ２０８でそれぞれ決定された容積値PGdc_DIAおよびPGdc_SYSとに基づき、算出される。より具体的には、次式により算出される。
【０１０４】
特性曲線の傾き＝｛（PGdc_SYS）−（PGdc_DIA）｝／（推定最高血圧−推定最低血圧）
次に、消去率目標値算出部１１０は、消去率目標値ＴＨpdrを算出する（ステップＳ２１４）。具体的には、ステップＳ２１２で算出された特性曲線の傾きの値を、図７の式７００で表わされる上記一次関数式に代入することにより、消去率目標値ＴＨpdrを算出する。算出した消去率目標値ＴＨpdrは内部メモリに一時記録される。この処理が終わると、処理は、図１０のルーチンに戻される。
【０１０５】
なお、図１０においては、容積仮最大値およびカフ圧値を更新する処理（ステップＳ１０４〜Ｓ１１０）と直列的に、上記した消去率目標値導出処理（ステップＳ１１２）が実行されることとしたが、これらの処理は並行して行なわれてもよい。
【０１０６】
再び図９を参照して、上述のような制御目標値検出処理が終了すると、カフ圧設定部１０４は、弁駆動回路５４を制御して、カフ圧Ｐｃを初期カフ圧に設定する（ステップＳ１０）。図５を参照して、カフ圧設定部１０４は、カフ圧Ｐｃが初期カフ圧に設定された時点Ｔ１で、弁駆動回路５４を停止させる。
【０１０７】
このようにカフ圧が初期カフ圧に設定されると、動脈容積変化信号PGacが示す振幅は最大となる。
【０１０８】
カフ圧が初期カフ圧に設定されると、サーボ制御の最適ゲイン（特定サーボゲイン）が決定されるまでは（ステップＳ１２でＮＯ）、ゲイン決定処理（ステップＳ２６）が行なわれる。ステップＳ１２における最適ゲインが決定済みであるか否かの検出は、フラグＦＬの値に従い行なわれる。具体的には、フラグＦＬの値が１を指示すると判定すると、最適ゲインが決定済み（ステップＳ１２でＹＥＳ）と検出し、そうでないと（ステップＳ１２でＮＯ）、最適ゲインが未決定であると検出し、ゲイン決定処理部１１４による最適ゲインを決定するための処理（ステップＳ２６）に移行する。ゲイン決定処理部１１４によるゲイン決定の手順については後述する。
【０１０９】
ゲイン決定処理部１１４によって最適ゲインが決定済みの場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、決定したゲインを用いてサーボ制御部１１２によりサーボ制御による動脈容積一定制御が実行される（ステップＳ１４）。具体的には、サーボ制御部１１２は、動脈容積信号PGdcおよび動脈容積変化信号PGacを動脈容積検出回路７４から入力するとともに、ポンプ駆動回路５３および弁駆動回路５４に制御信号を出力し、ポンプ５１および弁５２を駆動する。検出される動脈容積信号PGdcのレベルと制御目標値Ｖ０との差が最小となるように、ポンプ５１および弁５２が駆動される。
【０１１０】
ポンプ５１および弁５２の制御信号は、具体的には動脈容積信号PGdcのレベルと制御目標値Ｖ０との差分にサーボゲインを掛け合わせた値から算出される。サーボゲインを大きくすれば、サーボ制御によってカフ圧が示す脈動が大きくなる。すなわち、本実施の形態において、サーボゲインとはサーボ制御によるカフ圧の脈動の大きさを決定する係数を指す。
【０１１１】
図５の例では、時刻Ｔ２から動脈容積一定制御（サーボ制御）が開始されたことが示される。時刻Ｔ１からＴ２までの期間においてゲイン決定処理が行われる。
【０１１２】
このような動脈容積一定制御に並行して、血圧決定部１１６は、血圧算出および血圧決定の処理（ステップＳ１６とＳ１８）を実行する。具体的には、動脈容積一定制御を行っている間において検出されるカフ圧Ｐｃを血圧として決定する（ステップＳ１８）。
【０１１３】
決定した血圧のデータはフラッシュメモリ４３に格納される（ステップＳ２０）。ステップＳ２０の処理が終わると、処理はステップＳ２２に移行する。
【０１１４】
図５に示される時刻Ｔ２以降は、決定したゲインを用いたサーボ制御により動脈容積と制御目標値Ｖ０との差はゼロに近い。すなわち、サーボ制御部１１２により動脈は無負荷状態に維持される。したがって、時刻Ｔ２以降において検出されるカフ圧Ｐｃが血圧として決定される。つまり、カフ圧Ｐｃを指す信号の１拍毎の振幅の最大値と最小値を当該信号の波形を微分処理などすることにより検出して、検出した最大値は最高血圧に、最小値は最低血圧に相当するとして算出される。
【０１１５】
続いて、ステップＳ２２において、サーボ制御部１１２は、停止スイッチ４１Ｃが操作（たとえば押下）されたか否かを判断する。停止スイッチ４１Ｃが操作されていないと判断した場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、処理はステップＳ１２に戻る。停止スイッチ４１Ｃが操作されたと判断した場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、測定された血圧データは、フラッシュメモリ４３に格納されるとともに、表示部４０に表示される（ステップＳ２４）。これにより、一連の血圧測定処理は終了する。
【０１１６】
本実施の形態では、停止スイッチ４１Ｃの操作が検知された場合に、血圧測定処理を終了することとしたが、動脈容積一定制御が開始されてから所定時間経過した場合に、終了することとしてもよい。
【０１１７】
次に、本実施の形態に係るゲイン決定処理（ステップＳ２６）を図１３のフローチャートに従い説明する。
【０１１８】
まず、サーボ制御部１１２は、サーボゲインを一定の割合で増加させる（ステップＳ３０２）。
【０１１９】
続いて、サーボ制御部１１２は、このサーボゲインを用いてサーボ制御を行う（ステップＳ３０４）。そして、ゲイン決定処理部１１４は、検出される動脈容積変化信号PGacに基づき一拍毎の振幅値を検出する（ステップＳ３０６）。なお、一拍毎の動脈容積変化信号PGacの振幅レベルのデータは、ＣＰＵ１００の内部メモリに格納される。動脈容積変化信号PGacの振幅レベルは、たとえば１拍分の動脈容積変化信号PGacの波形を抽出して、抽出した波形を微分処理することにより算出される最大値に相当する。
【０１２０】
続いて、容積変化消去率ＰＤＲ（現在の動脈容積変化信号PGacの振幅レベル／カフ圧を初期カフ圧に設定したときに検出された動脈容積変化信号PGacの振幅レベル）を算出する（ステップＳ３０８）。カフ圧を初期カフ圧に設定したときに検出された動脈容積変化信号PGacの振幅レベルは、ＣＰＵ１００の内部メモリに格納されていると想定する。
【０１２１】
次に、容積変化消去率ＰＤＲが、図１１のステップＳ２１４で算出された消去率目標値ＴＨpdr以上であるか否かを判断する（ステップＳ３１０）。容積変化消去率ＰＤＲが消去率目標値ＴＨpdr以上であると判断された場合（ステップＳ３１０でＹＥＳ）、現状のゲインは最適ゲインではないと判断され、処理は、図９のメインルーチンに戻される。
【０１２２】
これに対し、容積変化消去率ＰＤＲが消去率目標値ＴＨpdr未満であると判断された場合（ステップＳ３１０でＮＯ）、ゲイン決定処理部１１４は、血圧決定部１１６による血圧決定処理で使用するサーボゲイン（特定サーボゲイン）をこの時点の値に決定する（ステップＳ３１２）。決定したサーボゲインは、サーボ制御部１１２に与えられるので、サーボ制御部１１２は与えられるゲインに基づきサーボ制御を行うことができる。
【０１２３】
そして、ゲインが決定済みであることを指示するためにフラグＦＬに１を設定する（ステップＳ３１４）。
【０１２４】
以上の手順により、本実施の形態に係るゲイン決定（ステップＳ２６）の処理は終了する。
【０１２５】
このように、本実施の形態によると、血圧測定のためのサーボゲインが被測定者の動脈の弾性特性（硬化度）に応じて決定されるため、高精度に血圧を測定（決定）することができる。また、動脈の弾性特性は、被測定者の動脈の脈圧と脈圧間における動脈容積の変化量とに基づいて推定されるため、容積補償法による血圧測定では必須の処理である制御目標値検出処理において推定することができる。その結果、一連の血圧測定処理に要する時間を従来よりも延ばすことなく、被測定者ごとに最適なサーボゲインを決定することができる。
【０１２６】
なお、本実施の形態では、カフ圧の加圧および減圧を調整するためのデバイスとして、ポンプ５１および弁５２を用いたが、これらに限定されるものではなく、たとえば、エアシリンダなどを用いてもよい。
【０１２７】
また、本実施の形態では、上述のように、サーボ制御の際の基準カフ圧を初期カフ圧にセットすることとしたが、初期カフ圧は、被測定者の推定最低血圧から推定最高血圧の間であればよい。たとえば、初期カフ圧は、特性推定部１０８により推定される最低血圧または平均血圧であってもよい。
【０１２８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子血圧計の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電子血圧計における血圧測定のためのカフ圧を制御する概念を表わした図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電子血圧計のハードウェア構成を表わすブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る電子血圧計の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態における一連の血圧測定処理の流れを説明するための図である。
【図６】血管の圧−容積特性を示す図である。
【図７】血管の弾性特性と容積変化消去率との相関関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態のフラッシュメモリに格納される測定データのデータ構造を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態における血圧測定処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態における制御目標値と初期カフ圧検出処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態における消去率目標値導出処理を示すフローチャートである。
【図１２】オシロメトリック法による血圧推定方法の概念図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係るゲイン決定処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３０】
１ 電子血圧計、１０ 本体部、２０ カフ、２１ 空気袋、３０ エア系、３１ エアチューブ、３２ 圧力センサ、３３ 発振回路、４０ 表示部、４１ 操作部、４１Ａ 電源スイッチ、４１Ｂ 測定スイッチ、４１Ｃ 停止スイッチ、４１Ｄ メモリスイッチ、４１Ｅ ＩＤスイッチ、４２ メモリ部、４３ フラッシュメモリ、４４ 電源、４５ タイマ、５０ 調整機構、５１ ポンプ、５２ 弁、５３ ポンプ駆動回路、５４ 弁駆動回路、７０ 動脈容積センサ、７１ 発光素子、７２ 受光素子、７３ 発光素子駆動回路、７４ 動脈容積検出回路、１００ ＣＰＵ、１０２ 制御目標値検出部、１０４ カフ圧設定部、１０８ 特性推定部、１１０ 消去率目標値算出部、１１２ サーボ制御部、１１４ ゲイン決定処理部、１１６ 血圧決定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容積補償法に従い血圧を測定するための電子血圧計であって、
血圧の測定部位に装着されるカフと、
前記カフ内の圧力を表わすカフ圧を検出するための圧力検出手段と、
前記カフに設けられ、前記測定部位の動脈の容積を示す動脈容積信号を検出するための容積検出手段と、
カフ圧を加圧および減圧により調整するためのカフ圧調整手段と、
制御手段とを備え、
前記制御手段は、
カフ圧を、特定の圧力値を表わす初期カフ圧に設定するための設定手段と、
カフ圧を前記初期カフ圧に設定した後に、検出される前記動脈容積信号に基づいて、前記動脈の容積が一定となるように前記カフ圧調整手段をサーボ制御するためのサーボ制御手段と、
前記サーボ制御手段によるサーボ制御と並行して、サーボゲインを徐々に増加させることにより、血圧測定のための特定サーボゲインを決定するための処理を行なう決定処理手段とを含み、
前記決定処理手段は、
サーボゲインを徐々に増加させる過程において、カフ圧を前記初期カフ圧に設定したときに検出された前記動脈容積信号の振幅と、現在の前記動脈容積信号の振幅との比率を表わす容積変化消去率を算出するための消去率算出手段と、
算出された容積変化消去率と特定目標値とに基づいて、前記特定サーボゲインを決定するためのゲイン決定手段とを有し、
前記制御手段は、
前記動脈の脈圧と、前記動脈の脈圧間における容積の変化量との関係に基づいて、前記動脈の弾性特性を推定するための特性推定手段と、
前記特性推定手段により推定された前記動脈の弾性特性、および、弾性特性と容積変化消去率の目標値との関係を示す所定の相関式に基づいて、前記動脈についての前記特定目標値を算出するための目標値算出手段とをさらに含む、電子血圧計。
【請求項２】
前記制御手段は、
カフ圧を所定値まで加圧させる過程、または、カフ圧を所定値から減圧させる過程において、前記動脈容積信号の振幅が最大となる時点における容積の平均値を前記サーボ制御手段によるサーボ制御の制御目標値として検出するための処理を行なう検出処理手段と、
前記検出処理手段による処理と並行して、前記被測定者の最低血圧および最高血圧を推定するための血圧推定手段とをさらに含み、
前記特性推定手段は、前記最低血圧および前記最高血圧それぞれが検出された時点間における前記動脈容積信号の値の差を、前記最高血圧と前記最低血圧との差で除算することにより、前記動脈の弾性特性を推定する、請求項１に記載の電子血圧計。
【請求項３】
前記ゲイン決定手段は、前記算出された容積変化消去率が前記特定目標値を下回った時点のサーボゲインを、前記特定サーボゲインとして決定する、請求項１または２に記載の電子血圧計。
【請求項４】
前記制御手段は、前記サーボ制御手段により前記特定サーボゲインでのサーボ制御が行なわれている際に、前記圧力検出手段からの検出信号を受付けて、前記検出信号に応じたカフ圧を血圧として決定するための血圧決定手段をさらに含み、
前記血圧決定手段により決定された血圧を記憶するための記憶手段をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載の電子血圧計。
【請求項５】
前記検出処理手段は、さらに、前記圧力検出手段からの検出信号および前記動脈容積信号に基づいて、前記初期カフ圧を導出する、請求項２〜４のいずれかに記載の電子血圧計。
【請求項６】
前記検出処理手段は、前記動脈容積信号の振幅が最大となる時点におけるカフ圧を、前記初期カフ圧として導出する、請求項５に記載の電子血圧計。
【請求項１】
容積補償法に従い血圧を測定するための電子血圧計であって、
血圧の測定部位に装着されるカフと、
前記カフ内の圧力を表わすカフ圧を検出するための圧力検出手段と、
前記カフに設けられ、前記測定部位の動脈の容積を示す動脈容積信号を検出するための容積検出手段と、
カフ圧を加圧および減圧により調整するためのカフ圧調整手段と、
制御手段とを備え、
前記制御手段は、
カフ圧を、特定の圧力値を表わす初期カフ圧に設定するための設定手段と、
カフ圧を前記初期カフ圧に設定した後に、検出される前記動脈容積信号に基づいて、前記動脈の容積が一定となるように前記カフ圧調整手段をサーボ制御するためのサーボ制御手段と、
前記サーボ制御手段によるサーボ制御と並行して、サーボゲインを徐々に増加させることにより、血圧測定のための特定サーボゲインを決定するための処理を行なう決定処理手段とを含み、
前記決定処理手段は、
サーボゲインを徐々に増加させる過程において、カフ圧を前記初期カフ圧に設定したときに検出された前記動脈容積信号の振幅と、現在の前記動脈容積信号の振幅との比率を表わす容積変化消去率を算出するための消去率算出手段と、
算出された容積変化消去率と特定目標値とに基づいて、前記特定サーボゲインを決定するためのゲイン決定手段とを有し、
前記制御手段は、
前記動脈の脈圧と、前記動脈の脈圧間における容積の変化量との関係に基づいて、前記動脈の弾性特性を推定するための特性推定手段と、
前記特性推定手段により推定された前記動脈の弾性特性、および、弾性特性と容積変化消去率の目標値との関係を示す所定の相関式に基づいて、前記動脈についての前記特定目標値を算出するための目標値算出手段とをさらに含む、電子血圧計。
【請求項２】
前記制御手段は、
カフ圧を所定値まで加圧させる過程、または、カフ圧を所定値から減圧させる過程において、前記動脈容積信号の振幅が最大となる時点における容積の平均値を前記サーボ制御手段によるサーボ制御の制御目標値として検出するための処理を行なう検出処理手段と、
前記検出処理手段による処理と並行して、前記被測定者の最低血圧および最高血圧を推定するための血圧推定手段とをさらに含み、
前記特性推定手段は、前記最低血圧および前記最高血圧それぞれが検出された時点間における前記動脈容積信号の値の差を、前記最高血圧と前記最低血圧との差で除算することにより、前記動脈の弾性特性を推定する、請求項１に記載の電子血圧計。
【請求項３】
前記ゲイン決定手段は、前記算出された容積変化消去率が前記特定目標値を下回った時点のサーボゲインを、前記特定サーボゲインとして決定する、請求項１または２に記載の電子血圧計。
【請求項４】
前記制御手段は、前記サーボ制御手段により前記特定サーボゲインでのサーボ制御が行なわれている際に、前記圧力検出手段からの検出信号を受付けて、前記検出信号に応じたカフ圧を血圧として決定するための血圧決定手段をさらに含み、
前記血圧決定手段により決定された血圧を記憶するための記憶手段をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載の電子血圧計。
【請求項５】
前記検出処理手段は、さらに、前記圧力検出手段からの検出信号および前記動脈容積信号に基づいて、前記初期カフ圧を導出する、請求項２〜４のいずれかに記載の電子血圧計。
【請求項６】
前記検出処理手段は、前記動脈容積信号の振幅が最大となる時点におけるカフ圧を、前記初期カフ圧として導出する、請求項５に記載の電子血圧計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−２８５０２７（Ｐ２００９−２８５０２７Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３９２４７（Ｐ２００８−１３９２４７）
【出願日】平成２０年５月２８日（２００８．５．２８）
【出願人】（５０３２４６０１５）オムロンヘルスケア株式会社 (584)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２８日（２００８．５．２８）
【出願人】（５０３２４６０１５）オムロンヘルスケア株式会社 (584)
【Ｆターム（参考）】
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