電子血圧計
【課題】想定以上の電力消費の推定を可能にする。
【解決手段】電子血圧計は、測定部位の周囲に巻付けられるカフに流体を供給するための圧電振動子を利用した圧電ポンプを制御することによりカフ圧を調整するための調整部と、調整部を駆動制御することにより、カフ圧を徐々に変化させるための駆動制御部３３と、カフ圧を検出するための圧力検出部３２と、検出されるカフ圧に基づいて血圧値を決定するための血圧決定部３４と、測定部位の周囲長を検出するための周囲長検出部３５１と、各部に電力を供給するための電池と、血圧測定中の電池の電圧降下値を検出するための降下量検出部３５２と、を備え、周囲長と、血圧測定開始時の初期加圧期間に検出される電圧降下値とに基づき、その後の血圧測定中における電圧降下値の範囲を推定する。
【解決手段】電子血圧計は、測定部位の周囲に巻付けられるカフに流体を供給するための圧電振動子を利用した圧電ポンプを制御することによりカフ圧を調整するための調整部と、調整部を駆動制御することにより、カフ圧を徐々に変化させるための駆動制御部３３と、カフ圧を検出するための圧力検出部３２と、検出されるカフ圧に基づいて血圧値を決定するための血圧決定部３４と、測定部位の周囲長を検出するための周囲長検出部３５１と、各部に電力を供給するための電池と、血圧測定中の電池の電圧降下値を検出するための降下量検出部３５２と、を備え、周囲長と、血圧測定開始時の初期加圧期間に検出される電圧降下値とに基づき、その後の血圧測定中における電圧降下値の範囲を推定する。
【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、測定部位から検出される脈波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】
血圧は循環器系疾患を解析する指標の一つであり、血圧に基づいてリスク解析を行うことは、例えば脳卒中や心不全や心筋梗塞などの心血管系の疾患の予防に有効である。従来は通院時や健康診断時などの医療機関で測定される血圧（随時血圧）により診断が行われていた。しかしながら近年の研究により、家庭で測定する血圧（家庭血圧）が随時血圧より循環器系疾患の診断に有用であることが判明してきた。それに伴い、家庭で使用する血圧計が普及している。
【０００３】
家庭向けの血圧計の多くがオシロメトリック法による血圧測定方法を採用している。オシロメトリック法による血圧測定は、カフを上腕などの測定部位に巻付け、カフの内圧（カフ圧）を収縮期血圧より所定圧（例えば３０ｍｍＨｇ）だけ高く加圧し、その後、徐々にまたは段階的にカフ圧を減圧していく。この減圧過程における動脈の容積変化をカフ圧に重畳した圧変化（脈波振幅）として検出し、この脈波振幅の変化より収縮期血圧および拡張期血圧を決定する方法である。オシロメトリック法では、カフ圧の加圧過程において発生する脈波振幅を検出して血圧を測定することも可能である。
【０００４】
これらの血圧測定において正確に脈波振幅を検出するためには、ポンプまたは弁によりカフ圧を一定速度で、加圧または減圧する必要がある。具体的には、等速加圧制御、または等速減圧制御では平均速度と目標速度との差に基づいて、平均速度が目標速度となるようにポンプまたは弁の駆動電圧をフィードバック制御する。フィードバック制御される血圧測定用のポンプには、モータを駆動源として用いるポンプ、圧電素子を駆動源として用いた圧電マイクロポンプなどを適用することができる。圧電マイクロポンプの構造は、たとえば特許文献１（特開２００９−７４４１８号公報）に開示がある。
【０００５】
また、ポンプの加圧速度を決定する方法として、特許文献２（特開平５−４２１１４号公報）には、電池電圧から加圧速度を決定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−７４４１８号公報
【特許文献２】特開平５−４２１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２の電池電圧により加圧速度を決定する方法は、血圧測定中の電池電圧が降下が考慮されていない。つまり、消費電力が大きいポンプでは、電池電圧降下が大きいため、加圧速度を精度よく決定することが困難となる。
【０００８】
圧電マイクロポンプの場合には、圧電素子が完全に破壊されていなくても、落下衝撃によるひび割れ等により圧電素子のインピーダンスが変化した場合、ポンプが完全に破壊されていないが消費電力が大きくなることがある。このような状態で使用し続けると、電池寿命が短くなり、ポンプの故障により機器が使用できなくなる。
【０００９】
それゆえに本発明の目的は、想定以上の電力消費の推定を可能にする電子血圧計の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のある局面に従う電子血圧計は、被測定者の測定部位の周囲に巻付けられるカフと、カフに流体を供給するための圧電振動子を利用した圧電ポンプを制御することによりカフ内の圧力を調整するための調整部と、調整部を駆動制御することにより、カフ内の圧力を徐々に変化させるための駆動制御部と、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部と、圧力検出部より検出されるカフ圧に基づいて血圧値を決定するための血圧決定部と、測定部位の周囲長を検出するための周囲長検出部と、各部に電力を供給するための電池と、血圧測定中の電池の電圧降下値を検出するための降下検出部と、を備え、周囲長と、血圧測定開始時の初期加圧期間に検出される電圧降下値とに基づき、その後の血圧測定中における電圧降下値の範囲を推定する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、周囲長と、血圧測定開始時の初期加圧期間に検出される電圧降下値とに基づき、その後の血圧測定中における電圧降下値の範囲を推定することにより、想定以上の電力消費の推定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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２】実施の形態に係る電子血圧計の機能構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態に係る周囲長を推定するために参照されるテーブルの一例を示す図である。
【図４】本実施の形態によるカフ圧−加圧時間特性（適切巻きの場合）のグラフである。
【図５】本実施の形態に係る環境温度と電池電圧の降下との関係を示すグラフである。
【図６】本実施の形態に係る環境温度と電池電圧の降下との関係に従うテーブルを示す図である。
【図７】本実施の形態に係る環境温度（低温、常温、高温）毎の周囲長に対応して、電池電圧降下値を判定するためテーブルを示す図である。
【図８】本実施の形態による推定した電池電圧の降下値の１２０％以上低下すると判定するケースを説明するためのグラフである。
【図９】本実施の形態に係る血圧測定処理のフローチャートである。
【図１０】本実施の形態に係る環境温度によるＢＬ電圧の可変変更を説明するための図である。
【図１１】本実施の形態に係る環境温度による初期加圧電圧の可変変更を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る電子血圧計１００のハードウェア構成を表わすブロック図である。図１を参照して、電子血圧計１００は血圧測定部位に装着されるカフ４０およびエア系を備える。カフ４０は空気袋２０を含む。空気袋２０は、エアチューブ３００を介して、エア系に接続される。
【００１５】
電子血圧計１００は、さらに表示部１２、操作部１３および各部を集中的に制御し、各種演算処理を行なうためのＣＰＵ（Central Processing Unit）１０、ＣＰＵ１０に所定の動作をさせるためのプログラムや各種データを記憶するためのメモリ１１、各部に電力を供給するための着脱自在の電池１５、計時動作を行なうためのタイマ１４を含む。メモリ１１は、測定された血圧を記憶するための不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリ）などを含む。不揮発メモリには、後述する周囲長検出部３５１により検索されるテーブル４３３、後述する降下量検出部３５２により検索されるテーブル４３４、および後述する電力推定部３５により検索されるテーブル４３５が格納される。
【００１６】
操作部１３は、電源をＯＮまたはＯＦＦするための操作を受付ける電源スイッチ、測定開始の操作を受付けるための測定スイッチ、測定停止の指示の操作を受付けるための停止スイッチ、およびユーザ（被測定者）を選択的に指定する操作を受付けるための使用者選択スイッチを有する。操作部１３は、フラッシュメモリに格納された測定血圧などの情報を読出し表示部に表示させる操作を受付けるためのスイッチも有する。
【００１７】
本実施の形態では、電子血圧計１００は複数の被測定者により共用されることから、使用者選択スイッチを備えるが、共用されない場合には使用者選択スイッチは省略されてよい。また、測定スイッチを、電源スイッチと兼用してもよい。その場合には、測定スイッチは省略することができる。
【００１８】
エア系は、空気袋２１内の圧力（以下、カフ圧という）を検出するための圧力センサ２１、カフ圧を加圧するために、空気袋２０に空気を供給するための圧電ポンプ２６、および空気袋２０の空気を排出しまたは封入するために開閉される排気弁２４を含む。電子血圧計１００は、エア系に関連して、増幅器２２およびＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換器２３、圧電ポンプ駆動回路２７、および排気弁駆動回路２５を含む。ここでは、圧電ポンプ２６、排気弁２４、圧電ポンプ駆動回路２７および排気弁駆動回路２５などは、カフ圧を調整するための調整部に相当する。
【００１９】
圧電ポンプ２６は、圧電素子を駆動源として用いたマイクロポンプである。圧電ポンプ２６は、振動制御電圧信号２７３によって駆動される圧電アクチュエータと、これに積層されたダイヤフラムと、ダイヤフラムの変位すなわち振動によって圧縮および膨張されるポンプ室とを有し、圧縮および膨張するポンプ室を介し空気が空気袋２０へ供給される。
【００２０】
圧電ポンプ駆動回路２７は、ＣＰＵ１０からの電圧制御信号２７１および周波数制御信号２７２に基づき、振動制御電圧信号２７３を生成し出力する。周波数制御信号２７２は、圧電アクチュエータおよびこれに積層されたダイヤフラムの寸法から決定される共振周波数に一致し、予めメモリ１１に格納される。また、電圧制御信号２７１は、上述したフィードバック制御により加圧速度目標に基づき決定される電圧値を指す。圧電ポンプ駆動回路２７は、電圧制御信号２７１と周波数制御信号２７２に基づき、共振周波数付近の交流電圧信号である振動制御電圧信号２７３を生成し、圧電アクチュエータに印加する。
【００２１】
排気弁駆動回路２５はＣＰＵ１０から与えられる制御信号に基づいて排気弁２４の開閉を制御する。
【００２２】
電池１５に関連してＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換器１６を備える。Ａ／Ｄ変換器１６は電池１５の電池電圧（電池１５の端子間の電圧）を入力しデジタルデータに変換して、電池電圧値を指す電圧信号５１３をＣＰＵ１０に出力する。電池１５は、乾電池などの充電不可能な１次電池、または充電可能な２次電池を適用することができる。
【００２３】
圧力センサ２１は、静電容量形の圧力センサであり、カフ圧により容量値が変化する。
圧力センサ２１は、カフ圧に応じた信号を増幅器２２に出力する。増幅器２２は、圧力センサ２１から入力した信号を増幅し、増幅後の信号をＡ／Ｄ変換器２３に出力する。Ａ／Ｄ変換器２３は、増幅器２２から入力した増幅後の信号（アナログ信号）を、デジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号をＣＰＵ１０に出力する。これにより、ＣＰＵ１０は、カフ圧を検出する。ＣＰＵ１０は、Ａ／Ｄ変換器２３から得られる信号を圧力に変換することによってカフ圧を検知する。
【００２４】
なお、カフ４０に供給される流体は空気に限定されるものではなく、例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。
【００２５】
（機能構成）
図２は、本実施の形態に係る電子血圧計１００の機能構成を示す機能ブロック図である。機能構成は、ＣＰＵ１０が有する機能と、その周辺部を用いて示される。
【００２６】
図２を参照して、ＣＰＵ１０は、操作部１３を介したユーザの操作を受付けるための操作受付部３０、Ａ／Ｄ変換器２３からの圧力信号を入力する脈波検出部３１および圧力検出部３２、圧電ポンプ駆動回路２７と排気弁駆動回路２５とに制御信号を出力する駆動制御部３３、オシロメトリック法に従って血圧値を決定する血圧決定部３４、メモリ１１のデータを読み書き（アクセス）するためのアクセス部３６、表示部１２の表示を制御する出力部３７、および電池１５の電圧降下値および電子血圧計１００における消費電力量を推定する電力推定部３５を備える。
【００２７】
駆動制御部３３は、血圧測定中に排気弁駆動回路２５および圧電ポンプ駆動回路２７を制御することにより、加圧速度目標に従ってカフ圧を加圧させるための機能を有する。駆動制御部３３は、カフ圧を調整するために、排気弁駆動回路２５および圧電ポンプ駆動回路２７に制御信号を送信する。具体的には、カフ圧を加圧し、または減圧するための制御信号を出力する。取分け、圧電ポンプ駆動回路２７に対する制御信号は、後述するフィードバック制御に従って出力される。
【００２８】
脈波検出部３１は、Ａ／Ｄ変換器２３からの圧力信号に重畳される動脈の容積変化を表す脈波信号を、フィルタ回路を用いて検出する。圧力検出部３２は、カフ圧を検出するために、Ａ／Ｄ変換器２３からの圧力信号を圧力値に変換し、出力する。
【００２９】
血圧決定部３４は、オシロメトリック式に従い血圧を決定する。具体的には、血圧測定時に圧力検出部３２から入力するカフ圧と、脈波検出部３１により検出された脈波とを用いて、脈波振幅の推移とカフ圧とに基づき血圧を決定する。例えば、脈波振幅の最大値に対応するカフ圧を平均血圧、また脈波振幅の最大値の５０％に相当する高カフ圧側の脈波振幅に対応するカフ圧を収縮期血圧、また脈波振幅の最大値の７０％に相当する低カフ圧側の脈波振幅に対応するカフ圧を拡張期血圧と決定する。また、脈拍数を、脈波信号を用いて公知の手順に従って算出する。取得された血圧値および脈拍数の測定データは、出力部３７を介して表示部１２に表示され、または、アクセス部３６を介してメモリ１１に格納される。表示または格納される測定データには、タイマ１４から入力した測定時間が含まれてよい。
【００３０】
（圧電ポンプ２６のフィードバック制御）
オシロメトリック式に従って血圧測定する場合には、測定精度を得るために、カフ圧を一定の加圧速度目標で加圧しなければならない。つまり、血圧測定開始時に駆動制御部３３は、加圧目標値に基づいた電圧を指す電圧制御信号２７１、および前述の周波数制御信号２７２を生成し圧電ポンプ駆動回路２７に出力する。これにより、圧電ポンプ駆動回路２７は、加圧目標値に従って振動を制御するための振動制御電圧信号２７３を生成し圧電ポンプ２６に出力する。
【００３１】
初期の加圧速度目標に従って加圧開始後、駆動制御部３３は、圧力検出部３２から入力するカフ圧に基づきカフ圧の加圧速度を算出し、算出した加圧速度と、現在の加圧速度目標とを比較し、比較結果に従う両者の差に基づく電圧を指す電圧制御信号２７１を生成し、圧電ポンプ駆動回路２７に出力する。このように電圧制御信号２７１を用いて、圧電ポンプ２６は、加圧速度が加圧速度目標となるようにフィードバック制御される。
【００３２】
圧電ポンプ２６の吐出流量は、駆動回路５３から与えられる電圧制御信号２７１が指す電圧または周波数制御信号２７２が指す周波数に比例することから、上述のフィードバック制御には、電圧制御信号２７１が指す電圧および周波数制御信号２７２が指す周波数の両方、または一方を変更することにより実現することができる。ここでは、説明を簡単にするために、上述のように、圧電ポンプ２６を電圧制御信号２７１を用いてフィードバック制御すると想定する。
【００３３】
電力推定部３５は、カフ４０が巻き付けられる測定部位の周囲長を検出する周囲長検出部３５１と電池１５の電池電圧の降下量を検出するための降下量検出部３５２を含む。電力推定部３５は、電池電圧の降下量と周囲長とに基づき、電子血圧計における電力の消費量を推定する。
【００３４】
（周囲長推定）
本実施の形態の周囲長検出部３５１による測定部位の周囲長の推定について説明する。図３は、本実施の形態に係る測定部位周囲長Ｌを推定するために参照されるテーブル４３３の一例を示す図である。テーブル４３３には、カフ４０の測定部位に対する巻付け状態が“適切巻き”の場合においてカフ圧を所定圧力だけ加圧するのに要する等速加圧の時間と、対応する周囲長Ｌが格納される。テーブル４３３のデータは、予め実験等により取得される。図４は、本実施の形態によるカフ圧‐加圧時間特性（適切巻きの場合）のグラフである。図３と図４のデータは、電子血圧計１００を用いて多くの被験者からサンプリングしたデータに基づく値を指す。ここで、“適切巻き”とは、測定部位の周囲長に対して巻付けられたカフ４０の内径（測定部位である腕の断面の径）による円周の長さにほぼ等しい状態を指す。本実施の形態では、適切巻きの状態において血圧測定がされると想定する。
【００３５】
測定部位に巻付けたカフ４０のカフ圧と、カフ４０内へ供給される流体（本実施の形態では、空気）の容積変化に基づき、カフ圧が、圧力Ｐ２から圧力Ｐ３になるまでに必要な空気は、流体容積ΔＶ２３であるとする（図４参照）。加圧過程で圧電ポンプ２６が等速加圧（一定回転数）の下で流体容積ΔＶ２３の空気を供給するのに要する加圧時間は、一定時間（ここでは、時刻Ｖ２〜時刻Ｖ３の時間Ｖ２３）となる。しかしながら、時間Ｖ２３は、測定部位の周囲長Ｌに依存して変化する。
【００３６】
例えば、周囲長が異なる測定部位に対して、適切巻きでカフ４０を巻付けた場合、図４のように、周囲長が小さい（細腕）ほど時間Ｖ２３は小さくなり、周囲長が大きい（太腕）ほどＶ２３は大きくなる。
【００３７】
周囲長検出部３５１は、初期の加圧速度目標で加圧開始後、検出されるカフ圧に基づき、カフ圧が０ｍｍＨｇ（圧力Ｐ２）から２０ｍｍＨｇ（圧力Ｐ３）まで変化するのに要した時間をタイマ１４によって計測する。そして、計測した時間に基づき、アクセス部３６を介してテーブル４３３を検索することにより、対応する周囲長Ｌを読出す。
【００３８】
なお、ここでは血圧測定時に周囲長Ｌを推定（測定）するとしているが、被測定者が測定時に操作部４１を操作して入力するとしてもよい。または、予めメモリ１１に被測定者毎に周囲長Ｌが格納されるとしてもよい。
【００３９】
（電圧降下値による温度の推定）
本実施の形態では電力消費量を検出するための電池電圧の降下値を検出する。ここで、電子血圧計１００が配置される使用時の環境温度により電池１５の内部抵抗値は、すなわち電圧降下値は相違する。つまり、環境温度が低い場合、電池１５の内部抵抗は増加するため、加圧速度目標など同じ条件で動作させても常温の環境温度の場合に比べて電池電圧の降下値は大きくなる。そこで、本実施の形態では、降下量検出部３５２は、初期加圧時に電圧信号５１３に基づき電池電圧の降下値を検出することで、環境温度を推定する。
【００４０】
図５は、本実施の形態に係る環境温度と電池電圧の降下との関係を示すグラフである。グラフは発明者らの実験により取得されたものであり、縦軸は電池電圧がとられ、横軸には測定時間がとられる。グラフによれば、同じ周囲長（標準腕周）および同じ加圧速度目標で血圧測定をした場合でも、環境温度が低温である場合には常温の場合に比較して電池電圧の降下値が大きいことがわかる。
【００４１】
図５の実験結果に従って、テーブル４３４には、図６に示すように、初期の加圧速度目標で等速加圧を開始してから所定時間（カフ圧を所定圧だけ加圧する時間）を経過したときの各種の電池電圧の降下値と、これら降下値のそれぞれに対応して環境温度（低温、常温、高温）が予め格納される。所定時間は、上述した周囲長Ｌを推定するための加圧に要する時間にほぼ相当する。
【００４２】
（周囲長による消費電力の推定）
また、図５のグラフによれば、同じ環境温度および同じ加圧速度目標で血圧測定をした場合には、周囲長により電池電圧の降下値が大きくなることがわかる。また、グラフによれば、同じ周囲長および同じ加圧速度目標で血圧測定をした場合には、環境温度により電池電圧の降下値が相違することがわかる。そこで、本実施の形態では、図５の実験結果に従って、メモリ１１には環境温度（低温、常温、高温）毎に図７のテーブル４３５が格納されて、各テーブル４３５には、周囲長（小、標準、大）と、周囲長のそれぞれに対応して、時間と初期降下値をパラメータに用いた電池電圧降下値を判定するための演算式である電圧降下式と、消費電力を算出するための演算式である消費電力算出式が格納される。
【００４３】
電圧降下式に、初期の加圧速度目標で等速加圧を開始してからの経過時間を代入して演算することにより、電池電圧の降下値を算出（推定）することができる。そこで、本実施の形態では、推定した電池電圧の降下値の例えば１２０％以上低下すると判定した場合は、圧電ポンプ２６の圧電素子の異常と判定し、すなわち、電子血圧計１００による消費電力が大きくなり、電池１５の寿命が短くなると判定する。この場合には、消費電力が大きいことを被測定者に報知することで、被測定者は電子血圧計１００の点検や買換えを早期に行うことができるようになる。
【００４４】
図８には、本実施の形態による推定した電池電圧の降下値の１２０％以上低下すると判定するケースを説明するためのグラフである。このグラフは、縦軸に電池電圧がとられ、横軸に血圧測定の経過時間がとられている。図８では、１例として、常温で周囲長Ｌは標準という条件下において血圧測定する場合の電圧降下値の経過時間に従う変化が実線のグラフで示されて、その降下値の１２０％低下する場合が破線のグラフで示される。ここでは、破線のグラフを電圧降下の「想定範囲」と呼ぶ。したがって、実際の血圧測定において一点鎖線のグラのように電圧降下値が測定された場合には、血圧測定開始後の時間ＴＡにおいて測定される電圧降下値は「想定範囲」以下であると判定されて、消費電力が異常に大きいことが被測定者に対し報知される。ここでは、テーブル４３５の電圧降下式は、実験により取得した演算式であって、周囲長Ｌと環境温度を異ならせたケース毎に実験により「想定範囲」のグラフ（図８の破線のグラフに相当）を取得し、取得したグラフを曲線近似して得た演算式を指す。
【００４５】
（フローチャート）
図９は、本実施の形態に係る血圧測定処理のフローチャートである。このフローチャートに従うプログラムは、予めメモリ１１に格納されて、ＣＰＵ１０によりメモリ１１から読出されて、実行される。
【００４６】
被測定者は、測定部位にカフ４０を適切巻きで巻き付けた状態で、操作部１３の電源スイッチ（または測定スイッチ）を操作すると、操作受付部３０により当該操作が受付けられて、受付けた操作に従う測定開始の指示信号が出力される。指示信号に応じて初期化処理が行われる（ステップＳ３）。具体的には、電力推定部３５は、電圧信号５１３を入力して初期の電池電圧である初期降下値を検出する。また、駆動制御部３３は、電圧制御信号２７１および周波数制御信号２７２を圧電ポンプ駆動回路２７に出力するとともに、排気弁駆動回路２５に排気弁２４を閉鎖するための制御信号を出力する。これにより、排気弁駆動回路２５によって排気弁２４は閉鎖される。
【００４７】
圧電ポンプ駆動回路２７は、入力する電圧制御信号２７１および周波数制御信号２７２に基づく振動制御電圧信号２７３を生成し圧電ポンプ２６に出力する。これにより、血圧測定が開始されて初期の加圧速度目標（例えば、５．５ｍｍＨｇ／ｓｅｃ）に従って、カフ圧が等速加圧されるように圧電ポンプ２６が動作する（ステップＳ５）。
【００４８】
タイマ１４を用いて等速加圧開始後から所定期間が経過したと判定されたとき、降下量検出部３５２は電圧信号５１３に基づき、初期降下値からの降下値を検出する（ステップＳ７）。そして、検出した電圧降下値に基づきメモリ１１のテーブル４３４を検索し、検索によって対応する温度のデータを読出す（ステップＳ８）。これにより環境温度が推定される。
【００４９】
また、等速加圧開始後において、周囲長検出部３５１は上述した手順に従い周囲長Ｌを推定する（ステップＳ９）。
【００５０】
電力推定部３５は、推定された環境温度に基づきメモリ１１を検索し、検索により環境温度に対応するテーブル４３５を特定する。そして、特定したテーブル４３５を、推定した周囲長Ｌに基づき検索し、検索により対応する電圧降下式を読出す。これにより「想定範囲」を算出するための演算式を得ることができる。
【００５１】
等速加圧と並行して、電力推定部３５は電圧信号５１３に基づき電池電圧を推定する（ステップＳ１３）。また、血圧決定部３４によりオシロメトリック式に従う血圧の推定が行われ（ステップＳ１５）、血圧が決定し測定完了と判定されると（ステップＳ１７でＹＥＳ）、駆動制御部３３は圧電ポンプ２６を停止し、且つ排気弁２４を開くような制御信号を出力する。これにより、空気袋２０の空気は排気されてカフ圧は減圧する。そして、測定結果はメモリ１１に格納されるとともに、表示部１２に表示され（ステップＳ２３）、処理は終了する。
【００５２】
まだ、十分に加圧されない期間は血圧を決定することができないので（ステップＳ１７でＮＯ）、処理はステップＳ１９に移行する。
【００５３】
電力推定部３５は、ステップＳ３で測定した初期の電池電圧と、電圧信号５１３に基づく現在の電池電圧とに基づき初期からの電圧降下値を算出し、算出した現在の電圧降下値が、ステップＳ１１で読出した電圧降下式により算出される「想定範囲」の値以下であるか否かを判定する。ここでは、電圧降下式のパラメータに、ステップＳ３で測定した初期電池電圧の値およびタイマ１４が計時する測定時間を代入して、当該電圧降下式に従う電圧降下値が「想定範囲」として算出される。なお、環境温度により、圧電ポンプ２６の圧電素子の流量特性が変化するため、電圧降下式のパラメータには、環境温度に依存した係数が含まれる。
【００５４】
電力推定部３５は、現在の電圧降下値が、「想定範囲」未満であると判定すると（ステップＳ１９でＹＥＳ）、処理はステップＳ１３に戻り、以降の処理が同様に行われるが、以上であると判定すると（ステップＳ１９でＮＯ）、電力推定部３５は、出力部３７を介して消費電力量が多すぎる旨を報知する（ステップＳ２１）。その後、処理はステップ１３に戻り、以降の処理が繰返される。
【００５５】
なお、消費電力が多すぎると判定されたときは、その判定結果を血圧測定結果と関連付けてメモリ１１に格納するようにしてもよい。これにより、電圧降下が大きすぎる圧電ポンプ２６は正常な制御ができないことから血圧測定精度が保障されないとの情報を格納し、または測定結果とともに表示することができる。
【００５６】
（変形例１）
一般に電圧降下値が大きくなると消費電力量は多くなることが知られているから、上述の実施の形態では、電圧降下値（以下、電圧降下値ΔＶと称する）を測定（検出）し、電圧降下値ΔＶを用いて消費電力量が多いことを判定し報知していたが、電力推定部３５は、これに代替し又は併せて、測定した電圧降下値から所定演算式を用いて消費電力量を算出し、算出した消費電力量の多少を判定し、判定結果を報知してもよい。この場合には、「想定範囲」は、図８の破線のグラフの電圧降下値ΔＶに従い所定演算式で算出される消費電力量となる。
【００５７】
消費電力量を算出するためにテーブル４３５から、周囲長に対応の消費電力算出式を読出し、これを上述の所定演算式として用いてもよい。消費電力を算出するための所定演算式は、たとえば、Ｗ＝ΔＶ×α＋βを指す。ただし、Ｗは消費電力量を指し、環境温度により電圧降下値ΔＶは変化するためαとβは環境温度に依存した所定係数値を指す。
【００５８】
（変形例２）
また、上述の実施の形態では環境温度を血圧測定開始後に検出したが、血圧測定開始前に基準抵抗を用いて、電池１５の電圧降下値を測定することで環境温度を測定するようにしてもよい。または、温度センサを備えて、温度センサにより環境温度を測定してもよい。
【００５９】
（変形例３）
本実施の形態では、駆動制御部３３は、電圧制御信号２７１を用いて圧電ポンプ２６をフィードバック制御することで加圧速度を制御する。フィードバック制御では、駆動制御部３３は、電圧制御信号２７１が指す電圧値を、電池１５について設定されたＢＬ（バッテリローの略）電圧値よりも大きい範囲で可変に変更する。
【００６０】
ここで、ＢＬ（バッテリロー）は、電子血圧計１００の設計仕様により決まる要求電圧であって、電子血圧計１００の正常動作を保証するために要求される電池電圧を指す。ＢＬ電圧の設定値を指すデータは常温時の値を指し、メモリ１１に予め格納される。
【００６１】
しかし、上述したように電池１５の内部抵抗値は環境温度により変化することから、図１０のように、環境温度によりＢＬ電圧を可変に変更するようにしてもよい。図１０には、本実施の形態によるＢＬ電圧の環境温度に従う変更例のグラフが示される。
【００６２】
図１０の縦軸には電池電圧がとられ、横軸には血圧測定の経過時間がとられる。低温時の電池１５の電圧降下は、常温時よりも急峻であることから、低温時の血圧測定において常温時のＢＬ電圧を用いた場合には、血圧測定が完了しないうちに電池１５の電圧降下値がＢＬ電圧を超えてしまい、正確なフィードバック制御が困難となる。
【００６３】
そこで、低温時はＢＬ電圧の値を、常温時のＢＬ電圧値よりも小さくなるように変更する。これにより、低温時であっても血圧測定完了まで、ＢＬ電圧が指す電圧範囲内でフィードバック制御をすることができる。
【００６４】
また、周波数制御信号２７２の周波数は上述にように圧電素子のサイズに依存して決定するとしたが、そのサイズは環境温度により変化（伸縮）することに着目し、周波数制御信号２７２の周波数を環境温度に従って可変に変更するとしてもよい。
【００６５】
（変形例４）
また、本実施の形態では、加圧速度目標（例えば、５．５ｍｍＨｇ／ｓｅｃ）となるように圧電ポンプ２６に供給する電圧制御信号２７１が指す初期加圧電圧を決定しているが、図１１のように環境温度により、初期加圧電圧を可変に変更してもよい。
【００６６】
図１１の縦軸には電池電圧がとられ、横軸には血圧測定の経過時間がとられる。低温時の電池１５の電圧降下は、常温時よりも急峻であることから、低温時の血圧測定において常温時の加圧速度目標で加圧をした場合には、血圧測定が完了しないうちに電池１５の電圧降下値が低温時のＢＬ電圧を超えてしまい、正確なフィードバック制御が困難となる。
【００６７】
そこで、血圧測定開始時の初期加圧において環境温度を検出し、環境温度により、圧電素子の流量特性が変化することに着目し、その後の加圧過程の加圧速度目標を決定する加圧電圧を環境温度毎に可変に変更する。図１１では、低温時の加圧電圧を常温時よりも低くしている。これにより、低温時であっても血圧測定完了まで、ＢＬ電圧が指す電圧範囲内でフィードバック制御をすることができる。
【００６８】
また、本実施の形態では、所定圧力だけ加圧するのに要する時間から周囲長Ｌを判定するが、このように環境温度毎に加圧電圧を可変に変更することで、周囲長Ｌの判定についても高い精度を得ることができる。
【００６９】
（変形例５）
電池１５には異なる種類の電池を用いることができる。ここで、電池１５として用いる２次電池と１次電池（乾電池）では電圧降下量が異なるため、操作部１３から、被測定者は予め電池１５の種類を入力させて、電力推定部３５は入力した電池の種類によって「想定範囲」を変化させても良い。また、入力操作に代替して、基準抵抗により環境温度を測定した後、血圧測定による電圧降下量に基づき、２次電池と１次電池（乾電池）を判別するようにしてもよい。
【００７０】
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。
【符号の説明】
【００７１】
２６ 圧電ポンプ、２７ 圧電ポンプ駆動回路、３１ 脈波検出部、３２ 圧力検出部、３３ 駆動制御部、３４ 血圧決定部、３５ 電力推定部、１００ 電子血圧計、２７１ 電圧制御信号、２７２ 周波数制御信号、２７３ 振動制御電圧信号、３５１ 周囲長検出部、３５２ 降下量検出部、４３３，４３４，４３５ テーブル、５１３ 電圧信号。
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子血圧計に関し、特に、測定部位から検出される脈波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】
血圧は循環器系疾患を解析する指標の一つであり、血圧に基づいてリスク解析を行うことは、例えば脳卒中や心不全や心筋梗塞などの心血管系の疾患の予防に有効である。従来は通院時や健康診断時などの医療機関で測定される血圧（随時血圧）により診断が行われていた。しかしながら近年の研究により、家庭で測定する血圧（家庭血圧）が随時血圧より循環器系疾患の診断に有用であることが判明してきた。それに伴い、家庭で使用する血圧計が普及している。
【０００３】
家庭向けの血圧計の多くがオシロメトリック法による血圧測定方法を採用している。オシロメトリック法による血圧測定は、カフを上腕などの測定部位に巻付け、カフの内圧（カフ圧）を収縮期血圧より所定圧（例えば３０ｍｍＨｇ）だけ高く加圧し、その後、徐々にまたは段階的にカフ圧を減圧していく。この減圧過程における動脈の容積変化をカフ圧に重畳した圧変化（脈波振幅）として検出し、この脈波振幅の変化より収縮期血圧および拡張期血圧を決定する方法である。オシロメトリック法では、カフ圧の加圧過程において発生する脈波振幅を検出して血圧を測定することも可能である。
【０００４】
これらの血圧測定において正確に脈波振幅を検出するためには、ポンプまたは弁によりカフ圧を一定速度で、加圧または減圧する必要がある。具体的には、等速加圧制御、または等速減圧制御では平均速度と目標速度との差に基づいて、平均速度が目標速度となるようにポンプまたは弁の駆動電圧をフィードバック制御する。フィードバック制御される血圧測定用のポンプには、モータを駆動源として用いるポンプ、圧電素子を駆動源として用いた圧電マイクロポンプなどを適用することができる。圧電マイクロポンプの構造は、たとえば特許文献１（特開２００９−７４４１８号公報）に開示がある。
【０００５】
また、ポンプの加圧速度を決定する方法として、特許文献２（特開平５−４２１１４号公報）には、電池電圧から加圧速度を決定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−７４４１８号公報
【特許文献２】特開平５−４２１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２の電池電圧により加圧速度を決定する方法は、血圧測定中の電池電圧が降下が考慮されていない。つまり、消費電力が大きいポンプでは、電池電圧降下が大きいため、加圧速度を精度よく決定することが困難となる。
【０００８】
圧電マイクロポンプの場合には、圧電素子が完全に破壊されていなくても、落下衝撃によるひび割れ等により圧電素子のインピーダンスが変化した場合、ポンプが完全に破壊されていないが消費電力が大きくなることがある。このような状態で使用し続けると、電池寿命が短くなり、ポンプの故障により機器が使用できなくなる。
【０００９】
それゆえに本発明の目的は、想定以上の電力消費の推定を可能にする電子血圧計の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のある局面に従う電子血圧計は、被測定者の測定部位の周囲に巻付けられるカフと、カフに流体を供給するための圧電振動子を利用した圧電ポンプを制御することによりカフ内の圧力を調整するための調整部と、調整部を駆動制御することにより、カフ内の圧力を徐々に変化させるための駆動制御部と、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部と、圧力検出部より検出されるカフ圧に基づいて血圧値を決定するための血圧決定部と、測定部位の周囲長を検出するための周囲長検出部と、各部に電力を供給するための電池と、血圧測定中の電池の電圧降下値を検出するための降下検出部と、を備え、周囲長と、血圧測定開始時の初期加圧期間に検出される電圧降下値とに基づき、その後の血圧測定中における電圧降下値の範囲を推定する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、周囲長と、血圧測定開始時の初期加圧期間に検出される電圧降下値とに基づき、その後の血圧測定中における電圧降下値の範囲を推定することにより、想定以上の電力消費の推定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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２】実施の形態に係る電子血圧計の機能構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態に係る周囲長を推定するために参照されるテーブルの一例を示す図である。
【図４】本実施の形態によるカフ圧−加圧時間特性（適切巻きの場合）のグラフである。
【図５】本実施の形態に係る環境温度と電池電圧の降下との関係を示すグラフである。
【図６】本実施の形態に係る環境温度と電池電圧の降下との関係に従うテーブルを示す図である。
【図７】本実施の形態に係る環境温度（低温、常温、高温）毎の周囲長に対応して、電池電圧降下値を判定するためテーブルを示す図である。
【図８】本実施の形態による推定した電池電圧の降下値の１２０％以上低下すると判定するケースを説明するためのグラフである。
【図９】本実施の形態に係る血圧測定処理のフローチャートである。
【図１０】本実施の形態に係る環境温度によるＢＬ電圧の可変変更を説明するための図である。
【図１１】本実施の形態に係る環境温度による初期加圧電圧の可変変更を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る電子血圧計１００のハードウェア構成を表わすブロック図である。図１を参照して、電子血圧計１００は血圧測定部位に装着されるカフ４０およびエア系を備える。カフ４０は空気袋２０を含む。空気袋２０は、エアチューブ３００を介して、エア系に接続される。
【００１５】
電子血圧計１００は、さらに表示部１２、操作部１３および各部を集中的に制御し、各種演算処理を行なうためのＣＰＵ（Central Processing Unit）１０、ＣＰＵ１０に所定の動作をさせるためのプログラムや各種データを記憶するためのメモリ１１、各部に電力を供給するための着脱自在の電池１５、計時動作を行なうためのタイマ１４を含む。メモリ１１は、測定された血圧を記憶するための不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリ）などを含む。不揮発メモリには、後述する周囲長検出部３５１により検索されるテーブル４３３、後述する降下量検出部３５２により検索されるテーブル４３４、および後述する電力推定部３５により検索されるテーブル４３５が格納される。
【００１６】
操作部１３は、電源をＯＮまたはＯＦＦするための操作を受付ける電源スイッチ、測定開始の操作を受付けるための測定スイッチ、測定停止の指示の操作を受付けるための停止スイッチ、およびユーザ（被測定者）を選択的に指定する操作を受付けるための使用者選択スイッチを有する。操作部１３は、フラッシュメモリに格納された測定血圧などの情報を読出し表示部に表示させる操作を受付けるためのスイッチも有する。
【００１７】
本実施の形態では、電子血圧計１００は複数の被測定者により共用されることから、使用者選択スイッチを備えるが、共用されない場合には使用者選択スイッチは省略されてよい。また、測定スイッチを、電源スイッチと兼用してもよい。その場合には、測定スイッチは省略することができる。
【００１８】
エア系は、空気袋２１内の圧力（以下、カフ圧という）を検出するための圧力センサ２１、カフ圧を加圧するために、空気袋２０に空気を供給するための圧電ポンプ２６、および空気袋２０の空気を排出しまたは封入するために開閉される排気弁２４を含む。電子血圧計１００は、エア系に関連して、増幅器２２およびＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換器２３、圧電ポンプ駆動回路２７、および排気弁駆動回路２５を含む。ここでは、圧電ポンプ２６、排気弁２４、圧電ポンプ駆動回路２７および排気弁駆動回路２５などは、カフ圧を調整するための調整部に相当する。
【００１９】
圧電ポンプ２６は、圧電素子を駆動源として用いたマイクロポンプである。圧電ポンプ２６は、振動制御電圧信号２７３によって駆動される圧電アクチュエータと、これに積層されたダイヤフラムと、ダイヤフラムの変位すなわち振動によって圧縮および膨張されるポンプ室とを有し、圧縮および膨張するポンプ室を介し空気が空気袋２０へ供給される。
【００２０】
圧電ポンプ駆動回路２７は、ＣＰＵ１０からの電圧制御信号２７１および周波数制御信号２７２に基づき、振動制御電圧信号２７３を生成し出力する。周波数制御信号２７２は、圧電アクチュエータおよびこれに積層されたダイヤフラムの寸法から決定される共振周波数に一致し、予めメモリ１１に格納される。また、電圧制御信号２７１は、上述したフィードバック制御により加圧速度目標に基づき決定される電圧値を指す。圧電ポンプ駆動回路２７は、電圧制御信号２７１と周波数制御信号２７２に基づき、共振周波数付近の交流電圧信号である振動制御電圧信号２７３を生成し、圧電アクチュエータに印加する。
【００２１】
排気弁駆動回路２５はＣＰＵ１０から与えられる制御信号に基づいて排気弁２４の開閉を制御する。
【００２２】
電池１５に関連してＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換器１６を備える。Ａ／Ｄ変換器１６は電池１５の電池電圧（電池１５の端子間の電圧）を入力しデジタルデータに変換して、電池電圧値を指す電圧信号５１３をＣＰＵ１０に出力する。電池１５は、乾電池などの充電不可能な１次電池、または充電可能な２次電池を適用することができる。
【００２３】
圧力センサ２１は、静電容量形の圧力センサであり、カフ圧により容量値が変化する。
圧力センサ２１は、カフ圧に応じた信号を増幅器２２に出力する。増幅器２２は、圧力センサ２１から入力した信号を増幅し、増幅後の信号をＡ／Ｄ変換器２３に出力する。Ａ／Ｄ変換器２３は、増幅器２２から入力した増幅後の信号（アナログ信号）を、デジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号をＣＰＵ１０に出力する。これにより、ＣＰＵ１０は、カフ圧を検出する。ＣＰＵ１０は、Ａ／Ｄ変換器２３から得られる信号を圧力に変換することによってカフ圧を検知する。
【００２４】
なお、カフ４０に供給される流体は空気に限定されるものではなく、例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。
【００２５】
（機能構成）
図２は、本実施の形態に係る電子血圧計１００の機能構成を示す機能ブロック図である。機能構成は、ＣＰＵ１０が有する機能と、その周辺部を用いて示される。
【００２６】
図２を参照して、ＣＰＵ１０は、操作部１３を介したユーザの操作を受付けるための操作受付部３０、Ａ／Ｄ変換器２３からの圧力信号を入力する脈波検出部３１および圧力検出部３２、圧電ポンプ駆動回路２７と排気弁駆動回路２５とに制御信号を出力する駆動制御部３３、オシロメトリック法に従って血圧値を決定する血圧決定部３４、メモリ１１のデータを読み書き（アクセス）するためのアクセス部３６、表示部１２の表示を制御する出力部３７、および電池１５の電圧降下値および電子血圧計１００における消費電力量を推定する電力推定部３５を備える。
【００２７】
駆動制御部３３は、血圧測定中に排気弁駆動回路２５および圧電ポンプ駆動回路２７を制御することにより、加圧速度目標に従ってカフ圧を加圧させるための機能を有する。駆動制御部３３は、カフ圧を調整するために、排気弁駆動回路２５および圧電ポンプ駆動回路２７に制御信号を送信する。具体的には、カフ圧を加圧し、または減圧するための制御信号を出力する。取分け、圧電ポンプ駆動回路２７に対する制御信号は、後述するフィードバック制御に従って出力される。
【００２８】
脈波検出部３１は、Ａ／Ｄ変換器２３からの圧力信号に重畳される動脈の容積変化を表す脈波信号を、フィルタ回路を用いて検出する。圧力検出部３２は、カフ圧を検出するために、Ａ／Ｄ変換器２３からの圧力信号を圧力値に変換し、出力する。
【００２９】
血圧決定部３４は、オシロメトリック式に従い血圧を決定する。具体的には、血圧測定時に圧力検出部３２から入力するカフ圧と、脈波検出部３１により検出された脈波とを用いて、脈波振幅の推移とカフ圧とに基づき血圧を決定する。例えば、脈波振幅の最大値に対応するカフ圧を平均血圧、また脈波振幅の最大値の５０％に相当する高カフ圧側の脈波振幅に対応するカフ圧を収縮期血圧、また脈波振幅の最大値の７０％に相当する低カフ圧側の脈波振幅に対応するカフ圧を拡張期血圧と決定する。また、脈拍数を、脈波信号を用いて公知の手順に従って算出する。取得された血圧値および脈拍数の測定データは、出力部３７を介して表示部１２に表示され、または、アクセス部３６を介してメモリ１１に格納される。表示または格納される測定データには、タイマ１４から入力した測定時間が含まれてよい。
【００３０】
（圧電ポンプ２６のフィードバック制御）
オシロメトリック式に従って血圧測定する場合には、測定精度を得るために、カフ圧を一定の加圧速度目標で加圧しなければならない。つまり、血圧測定開始時に駆動制御部３３は、加圧目標値に基づいた電圧を指す電圧制御信号２７１、および前述の周波数制御信号２７２を生成し圧電ポンプ駆動回路２７に出力する。これにより、圧電ポンプ駆動回路２７は、加圧目標値に従って振動を制御するための振動制御電圧信号２７３を生成し圧電ポンプ２６に出力する。
【００３１】
初期の加圧速度目標に従って加圧開始後、駆動制御部３３は、圧力検出部３２から入力するカフ圧に基づきカフ圧の加圧速度を算出し、算出した加圧速度と、現在の加圧速度目標とを比較し、比較結果に従う両者の差に基づく電圧を指す電圧制御信号２７１を生成し、圧電ポンプ駆動回路２７に出力する。このように電圧制御信号２７１を用いて、圧電ポンプ２６は、加圧速度が加圧速度目標となるようにフィードバック制御される。
【００３２】
圧電ポンプ２６の吐出流量は、駆動回路５３から与えられる電圧制御信号２７１が指す電圧または周波数制御信号２７２が指す周波数に比例することから、上述のフィードバック制御には、電圧制御信号２７１が指す電圧および周波数制御信号２７２が指す周波数の両方、または一方を変更することにより実現することができる。ここでは、説明を簡単にするために、上述のように、圧電ポンプ２６を電圧制御信号２７１を用いてフィードバック制御すると想定する。
【００３３】
電力推定部３５は、カフ４０が巻き付けられる測定部位の周囲長を検出する周囲長検出部３５１と電池１５の電池電圧の降下量を検出するための降下量検出部３５２を含む。電力推定部３５は、電池電圧の降下量と周囲長とに基づき、電子血圧計における電力の消費量を推定する。
【００３４】
（周囲長推定）
本実施の形態の周囲長検出部３５１による測定部位の周囲長の推定について説明する。図３は、本実施の形態に係る測定部位周囲長Ｌを推定するために参照されるテーブル４３３の一例を示す図である。テーブル４３３には、カフ４０の測定部位に対する巻付け状態が“適切巻き”の場合においてカフ圧を所定圧力だけ加圧するのに要する等速加圧の時間と、対応する周囲長Ｌが格納される。テーブル４３３のデータは、予め実験等により取得される。図４は、本実施の形態によるカフ圧‐加圧時間特性（適切巻きの場合）のグラフである。図３と図４のデータは、電子血圧計１００を用いて多くの被験者からサンプリングしたデータに基づく値を指す。ここで、“適切巻き”とは、測定部位の周囲長に対して巻付けられたカフ４０の内径（測定部位である腕の断面の径）による円周の長さにほぼ等しい状態を指す。本実施の形態では、適切巻きの状態において血圧測定がされると想定する。
【００３５】
測定部位に巻付けたカフ４０のカフ圧と、カフ４０内へ供給される流体（本実施の形態では、空気）の容積変化に基づき、カフ圧が、圧力Ｐ２から圧力Ｐ３になるまでに必要な空気は、流体容積ΔＶ２３であるとする（図４参照）。加圧過程で圧電ポンプ２６が等速加圧（一定回転数）の下で流体容積ΔＶ２３の空気を供給するのに要する加圧時間は、一定時間（ここでは、時刻Ｖ２〜時刻Ｖ３の時間Ｖ２３）となる。しかしながら、時間Ｖ２３は、測定部位の周囲長Ｌに依存して変化する。
【００３６】
例えば、周囲長が異なる測定部位に対して、適切巻きでカフ４０を巻付けた場合、図４のように、周囲長が小さい（細腕）ほど時間Ｖ２３は小さくなり、周囲長が大きい（太腕）ほどＶ２３は大きくなる。
【００３７】
周囲長検出部３５１は、初期の加圧速度目標で加圧開始後、検出されるカフ圧に基づき、カフ圧が０ｍｍＨｇ（圧力Ｐ２）から２０ｍｍＨｇ（圧力Ｐ３）まで変化するのに要した時間をタイマ１４によって計測する。そして、計測した時間に基づき、アクセス部３６を介してテーブル４３３を検索することにより、対応する周囲長Ｌを読出す。
【００３８】
なお、ここでは血圧測定時に周囲長Ｌを推定（測定）するとしているが、被測定者が測定時に操作部４１を操作して入力するとしてもよい。または、予めメモリ１１に被測定者毎に周囲長Ｌが格納されるとしてもよい。
【００３９】
（電圧降下値による温度の推定）
本実施の形態では電力消費量を検出するための電池電圧の降下値を検出する。ここで、電子血圧計１００が配置される使用時の環境温度により電池１５の内部抵抗値は、すなわち電圧降下値は相違する。つまり、環境温度が低い場合、電池１５の内部抵抗は増加するため、加圧速度目標など同じ条件で動作させても常温の環境温度の場合に比べて電池電圧の降下値は大きくなる。そこで、本実施の形態では、降下量検出部３５２は、初期加圧時に電圧信号５１３に基づき電池電圧の降下値を検出することで、環境温度を推定する。
【００４０】
図５は、本実施の形態に係る環境温度と電池電圧の降下との関係を示すグラフである。グラフは発明者らの実験により取得されたものであり、縦軸は電池電圧がとられ、横軸には測定時間がとられる。グラフによれば、同じ周囲長（標準腕周）および同じ加圧速度目標で血圧測定をした場合でも、環境温度が低温である場合には常温の場合に比較して電池電圧の降下値が大きいことがわかる。
【００４１】
図５の実験結果に従って、テーブル４３４には、図６に示すように、初期の加圧速度目標で等速加圧を開始してから所定時間（カフ圧を所定圧だけ加圧する時間）を経過したときの各種の電池電圧の降下値と、これら降下値のそれぞれに対応して環境温度（低温、常温、高温）が予め格納される。所定時間は、上述した周囲長Ｌを推定するための加圧に要する時間にほぼ相当する。
【００４２】
（周囲長による消費電力の推定）
また、図５のグラフによれば、同じ環境温度および同じ加圧速度目標で血圧測定をした場合には、周囲長により電池電圧の降下値が大きくなることがわかる。また、グラフによれば、同じ周囲長および同じ加圧速度目標で血圧測定をした場合には、環境温度により電池電圧の降下値が相違することがわかる。そこで、本実施の形態では、図５の実験結果に従って、メモリ１１には環境温度（低温、常温、高温）毎に図７のテーブル４３５が格納されて、各テーブル４３５には、周囲長（小、標準、大）と、周囲長のそれぞれに対応して、時間と初期降下値をパラメータに用いた電池電圧降下値を判定するための演算式である電圧降下式と、消費電力を算出するための演算式である消費電力算出式が格納される。
【００４３】
電圧降下式に、初期の加圧速度目標で等速加圧を開始してからの経過時間を代入して演算することにより、電池電圧の降下値を算出（推定）することができる。そこで、本実施の形態では、推定した電池電圧の降下値の例えば１２０％以上低下すると判定した場合は、圧電ポンプ２６の圧電素子の異常と判定し、すなわち、電子血圧計１００による消費電力が大きくなり、電池１５の寿命が短くなると判定する。この場合には、消費電力が大きいことを被測定者に報知することで、被測定者は電子血圧計１００の点検や買換えを早期に行うことができるようになる。
【００４４】
図８には、本実施の形態による推定した電池電圧の降下値の１２０％以上低下すると判定するケースを説明するためのグラフである。このグラフは、縦軸に電池電圧がとられ、横軸に血圧測定の経過時間がとられている。図８では、１例として、常温で周囲長Ｌは標準という条件下において血圧測定する場合の電圧降下値の経過時間に従う変化が実線のグラフで示されて、その降下値の１２０％低下する場合が破線のグラフで示される。ここでは、破線のグラフを電圧降下の「想定範囲」と呼ぶ。したがって、実際の血圧測定において一点鎖線のグラのように電圧降下値が測定された場合には、血圧測定開始後の時間ＴＡにおいて測定される電圧降下値は「想定範囲」以下であると判定されて、消費電力が異常に大きいことが被測定者に対し報知される。ここでは、テーブル４３５の電圧降下式は、実験により取得した演算式であって、周囲長Ｌと環境温度を異ならせたケース毎に実験により「想定範囲」のグラフ（図８の破線のグラフに相当）を取得し、取得したグラフを曲線近似して得た演算式を指す。
【００４５】
（フローチャート）
図９は、本実施の形態に係る血圧測定処理のフローチャートである。このフローチャートに従うプログラムは、予めメモリ１１に格納されて、ＣＰＵ１０によりメモリ１１から読出されて、実行される。
【００４６】
被測定者は、測定部位にカフ４０を適切巻きで巻き付けた状態で、操作部１３の電源スイッチ（または測定スイッチ）を操作すると、操作受付部３０により当該操作が受付けられて、受付けた操作に従う測定開始の指示信号が出力される。指示信号に応じて初期化処理が行われる（ステップＳ３）。具体的には、電力推定部３５は、電圧信号５１３を入力して初期の電池電圧である初期降下値を検出する。また、駆動制御部３３は、電圧制御信号２７１および周波数制御信号２７２を圧電ポンプ駆動回路２７に出力するとともに、排気弁駆動回路２５に排気弁２４を閉鎖するための制御信号を出力する。これにより、排気弁駆動回路２５によって排気弁２４は閉鎖される。
【００４７】
圧電ポンプ駆動回路２７は、入力する電圧制御信号２７１および周波数制御信号２７２に基づく振動制御電圧信号２７３を生成し圧電ポンプ２６に出力する。これにより、血圧測定が開始されて初期の加圧速度目標（例えば、５．５ｍｍＨｇ／ｓｅｃ）に従って、カフ圧が等速加圧されるように圧電ポンプ２６が動作する（ステップＳ５）。
【００４８】
タイマ１４を用いて等速加圧開始後から所定期間が経過したと判定されたとき、降下量検出部３５２は電圧信号５１３に基づき、初期降下値からの降下値を検出する（ステップＳ７）。そして、検出した電圧降下値に基づきメモリ１１のテーブル４３４を検索し、検索によって対応する温度のデータを読出す（ステップＳ８）。これにより環境温度が推定される。
【００４９】
また、等速加圧開始後において、周囲長検出部３５１は上述した手順に従い周囲長Ｌを推定する（ステップＳ９）。
【００５０】
電力推定部３５は、推定された環境温度に基づきメモリ１１を検索し、検索により環境温度に対応するテーブル４３５を特定する。そして、特定したテーブル４３５を、推定した周囲長Ｌに基づき検索し、検索により対応する電圧降下式を読出す。これにより「想定範囲」を算出するための演算式を得ることができる。
【００５１】
等速加圧と並行して、電力推定部３５は電圧信号５１３に基づき電池電圧を推定する（ステップＳ１３）。また、血圧決定部３４によりオシロメトリック式に従う血圧の推定が行われ（ステップＳ１５）、血圧が決定し測定完了と判定されると（ステップＳ１７でＹＥＳ）、駆動制御部３３は圧電ポンプ２６を停止し、且つ排気弁２４を開くような制御信号を出力する。これにより、空気袋２０の空気は排気されてカフ圧は減圧する。そして、測定結果はメモリ１１に格納されるとともに、表示部１２に表示され（ステップＳ２３）、処理は終了する。
【００５２】
まだ、十分に加圧されない期間は血圧を決定することができないので（ステップＳ１７でＮＯ）、処理はステップＳ１９に移行する。
【００５３】
電力推定部３５は、ステップＳ３で測定した初期の電池電圧と、電圧信号５１３に基づく現在の電池電圧とに基づき初期からの電圧降下値を算出し、算出した現在の電圧降下値が、ステップＳ１１で読出した電圧降下式により算出される「想定範囲」の値以下であるか否かを判定する。ここでは、電圧降下式のパラメータに、ステップＳ３で測定した初期電池電圧の値およびタイマ１４が計時する測定時間を代入して、当該電圧降下式に従う電圧降下値が「想定範囲」として算出される。なお、環境温度により、圧電ポンプ２６の圧電素子の流量特性が変化するため、電圧降下式のパラメータには、環境温度に依存した係数が含まれる。
【００５４】
電力推定部３５は、現在の電圧降下値が、「想定範囲」未満であると判定すると（ステップＳ１９でＹＥＳ）、処理はステップＳ１３に戻り、以降の処理が同様に行われるが、以上であると判定すると（ステップＳ１９でＮＯ）、電力推定部３５は、出力部３７を介して消費電力量が多すぎる旨を報知する（ステップＳ２１）。その後、処理はステップ１３に戻り、以降の処理が繰返される。
【００５５】
なお、消費電力が多すぎると判定されたときは、その判定結果を血圧測定結果と関連付けてメモリ１１に格納するようにしてもよい。これにより、電圧降下が大きすぎる圧電ポンプ２６は正常な制御ができないことから血圧測定精度が保障されないとの情報を格納し、または測定結果とともに表示することができる。
【００５６】
（変形例１）
一般に電圧降下値が大きくなると消費電力量は多くなることが知られているから、上述の実施の形態では、電圧降下値（以下、電圧降下値ΔＶと称する）を測定（検出）し、電圧降下値ΔＶを用いて消費電力量が多いことを判定し報知していたが、電力推定部３５は、これに代替し又は併せて、測定した電圧降下値から所定演算式を用いて消費電力量を算出し、算出した消費電力量の多少を判定し、判定結果を報知してもよい。この場合には、「想定範囲」は、図８の破線のグラフの電圧降下値ΔＶに従い所定演算式で算出される消費電力量となる。
【００５７】
消費電力量を算出するためにテーブル４３５から、周囲長に対応の消費電力算出式を読出し、これを上述の所定演算式として用いてもよい。消費電力を算出するための所定演算式は、たとえば、Ｗ＝ΔＶ×α＋βを指す。ただし、Ｗは消費電力量を指し、環境温度により電圧降下値ΔＶは変化するためαとβは環境温度に依存した所定係数値を指す。
【００５８】
（変形例２）
また、上述の実施の形態では環境温度を血圧測定開始後に検出したが、血圧測定開始前に基準抵抗を用いて、電池１５の電圧降下値を測定することで環境温度を測定するようにしてもよい。または、温度センサを備えて、温度センサにより環境温度を測定してもよい。
【００５９】
（変形例３）
本実施の形態では、駆動制御部３３は、電圧制御信号２７１を用いて圧電ポンプ２６をフィードバック制御することで加圧速度を制御する。フィードバック制御では、駆動制御部３３は、電圧制御信号２７１が指す電圧値を、電池１５について設定されたＢＬ（バッテリローの略）電圧値よりも大きい範囲で可変に変更する。
【００６０】
ここで、ＢＬ（バッテリロー）は、電子血圧計１００の設計仕様により決まる要求電圧であって、電子血圧計１００の正常動作を保証するために要求される電池電圧を指す。ＢＬ電圧の設定値を指すデータは常温時の値を指し、メモリ１１に予め格納される。
【００６１】
しかし、上述したように電池１５の内部抵抗値は環境温度により変化することから、図１０のように、環境温度によりＢＬ電圧を可変に変更するようにしてもよい。図１０には、本実施の形態によるＢＬ電圧の環境温度に従う変更例のグラフが示される。
【００６２】
図１０の縦軸には電池電圧がとられ、横軸には血圧測定の経過時間がとられる。低温時の電池１５の電圧降下は、常温時よりも急峻であることから、低温時の血圧測定において常温時のＢＬ電圧を用いた場合には、血圧測定が完了しないうちに電池１５の電圧降下値がＢＬ電圧を超えてしまい、正確なフィードバック制御が困難となる。
【００６３】
そこで、低温時はＢＬ電圧の値を、常温時のＢＬ電圧値よりも小さくなるように変更する。これにより、低温時であっても血圧測定完了まで、ＢＬ電圧が指す電圧範囲内でフィードバック制御をすることができる。
【００６４】
また、周波数制御信号２７２の周波数は上述にように圧電素子のサイズに依存して決定するとしたが、そのサイズは環境温度により変化（伸縮）することに着目し、周波数制御信号２７２の周波数を環境温度に従って可変に変更するとしてもよい。
【００６５】
（変形例４）
また、本実施の形態では、加圧速度目標（例えば、５．５ｍｍＨｇ／ｓｅｃ）となるように圧電ポンプ２６に供給する電圧制御信号２７１が指す初期加圧電圧を決定しているが、図１１のように環境温度により、初期加圧電圧を可変に変更してもよい。
【００６６】
図１１の縦軸には電池電圧がとられ、横軸には血圧測定の経過時間がとられる。低温時の電池１５の電圧降下は、常温時よりも急峻であることから、低温時の血圧測定において常温時の加圧速度目標で加圧をした場合には、血圧測定が完了しないうちに電池１５の電圧降下値が低温時のＢＬ電圧を超えてしまい、正確なフィードバック制御が困難となる。
【００６７】
そこで、血圧測定開始時の初期加圧において環境温度を検出し、環境温度により、圧電素子の流量特性が変化することに着目し、その後の加圧過程の加圧速度目標を決定する加圧電圧を環境温度毎に可変に変更する。図１１では、低温時の加圧電圧を常温時よりも低くしている。これにより、低温時であっても血圧測定完了まで、ＢＬ電圧が指す電圧範囲内でフィードバック制御をすることができる。
【００６８】
また、本実施の形態では、所定圧力だけ加圧するのに要する時間から周囲長Ｌを判定するが、このように環境温度毎に加圧電圧を可変に変更することで、周囲長Ｌの判定についても高い精度を得ることができる。
【００６９】
（変形例５）
電池１５には異なる種類の電池を用いることができる。ここで、電池１５として用いる２次電池と１次電池（乾電池）では電圧降下量が異なるため、操作部１３から、被測定者は予め電池１５の種類を入力させて、電力推定部３５は入力した電池の種類によって「想定範囲」を変化させても良い。また、入力操作に代替して、基準抵抗により環境温度を測定した後、血圧測定による電圧降下量に基づき、２次電池と１次電池（乾電池）を判別するようにしてもよい。
【００７０】
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。
【符号の説明】
【００７１】
２６ 圧電ポンプ、２７ 圧電ポンプ駆動回路、３１ 脈波検出部、３２ 圧力検出部、３３ 駆動制御部、３４ 血圧決定部、３５ 電力推定部、１００ 電子血圧計、２７１ 電圧制御信号、２７２ 周波数制御信号、２７３ 振動制御電圧信号、３５１ 周囲長検出部、３５２ 降下量検出部、４３３，４３４，４３５ テーブル、５１３ 電圧信号。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定者の測定部位の周囲に巻付けられるカフと、
カフに流体を供給するための圧電振動子を利用した圧電ポンプを制御することにより前記カフ内の圧力を調整するための調整部と、
前記調整部を駆動制御することにより、前記カフ内の圧力を徐々に変化させるための駆動制御部と、
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部と、
前記圧力検出部より検出されるカフ圧に基づいて血圧値を決定するための血圧決定部と、
前記測定部位の周囲長を検出するための周囲長検出部と、
各部に電力を供給するための電池と、
血圧測定中の前記電池の電圧降下値を検出するための降下検出部と、を備え、
前記周囲長と、血圧測定開始時の初期加圧期間に検出される電圧降下値とに基づき、その後の血圧測定中における電圧降下値の範囲を推定する、電子血圧計。
【請求項２】
検出される電圧降下値が前記範囲を超えると判定するときは、その旨を出力する請求項１に記載の電子血圧計。
【請求項３】
前記周囲長と、血圧測定開始時の初期加圧期間に検出される電圧降下値とに基づき、その後の血圧測定中における消費電力量の範囲を推定する、請求項１または２に記載の電子血圧計。
【請求項４】
検出される電圧降下値に基づき消費電力量を推定し、推定した消費電力量が前記範囲を超えると判定するときは、その旨を出力する、請求項３に記載の電子血圧計。
【請求項５】
前記電子血圧計の環境温度に基づき前記範囲を可変に変更する、請求項１から４のいずれかに記載の電子血圧計。
【請求項６】
前記カフ圧を所定圧力だけ加圧したときに前記降下検出部が検出する電圧降下値に基づき、前記環境温度を検出する、請求項３に記載の電子血圧計。
【請求項７】
血圧測定開始時の初期加圧期間に、前記カフ圧を所定圧力だけ加圧したときに前記降下検出部が検出する電圧降下値に基づき、前記環境温度を検出する、請求項６に記載の電子血圧計。
【請求項８】
前記周囲長検出部は、血圧測定開始時の初期加圧期間に、前記カフ圧を所定圧力だけ加圧するのに要する時間に基づき、前記周囲長を検出する、請求項１から７のいずれかに記載の電子血圧計。
【請求項９】
血圧測定開始時の初期加圧期間に、前記カフ圧を所定圧力だけ加圧したときに前記降下検出部が検出する電圧降下値に基づき、前記駆動制御部による前記調整部を介したカフ圧の加圧速度を可変に変化させる、請求項１から８のいずれかに記載の電子血圧計。
【請求項１０】
前記電池は１次電池および２次電池のいずれかであって、
前記範囲を、前記電池の種類に応じて可変に変更する、請求項１から９のいずれかに記載の電子血圧計。
【請求項１１】
前記カフ圧を所定圧力だけ加圧したときに前記降下検出部が検出する電圧降下値に基づき、前記種類を判別する、請求項１０に記載の電子血圧計。
【請求項１２】
被測定者の測定部位の周囲に巻付けられるカフに流体を供給するための圧電振動子を利用した圧電ポンプを用いる血圧計を制御する方法であって、
血圧測定のために前記圧電ポンプを制御することにより前記カフ内の圧力を徐々に変化させるステップと、
前記測定部位の周囲長を検出するステップと、
血圧測定中に前記血圧計の各部に電力を供給するための電池の電圧降下値を検出するステップと、
前記周囲長と、血圧測定開始時の初期加圧期間に検出される電圧降下値とに基づき、その後の血圧測定中における電圧降下値の範囲を推定するステップと、を備える、電子血圧計の制御方法。
【請求項１】
被測定者の測定部位の周囲に巻付けられるカフと、
カフに流体を供給するための圧電振動子を利用した圧電ポンプを制御することにより前記カフ内の圧力を調整するための調整部と、
前記調整部を駆動制御することにより、前記カフ内の圧力を徐々に変化させるための駆動制御部と、
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部と、
前記圧力検出部より検出されるカフ圧に基づいて血圧値を決定するための血圧決定部と、
前記測定部位の周囲長を検出するための周囲長検出部と、
各部に電力を供給するための電池と、
血圧測定中の前記電池の電圧降下値を検出するための降下検出部と、を備え、
前記周囲長と、血圧測定開始時の初期加圧期間に検出される電圧降下値とに基づき、その後の血圧測定中における電圧降下値の範囲を推定する、電子血圧計。
【請求項２】
検出される電圧降下値が前記範囲を超えると判定するときは、その旨を出力する請求項１に記載の電子血圧計。
【請求項３】
前記周囲長と、血圧測定開始時の初期加圧期間に検出される電圧降下値とに基づき、その後の血圧測定中における消費電力量の範囲を推定する、請求項１または２に記載の電子血圧計。
【請求項４】
検出される電圧降下値に基づき消費電力量を推定し、推定した消費電力量が前記範囲を超えると判定するときは、その旨を出力する、請求項３に記載の電子血圧計。
【請求項５】
前記電子血圧計の環境温度に基づき前記範囲を可変に変更する、請求項１から４のいずれかに記載の電子血圧計。
【請求項６】
前記カフ圧を所定圧力だけ加圧したときに前記降下検出部が検出する電圧降下値に基づき、前記環境温度を検出する、請求項３に記載の電子血圧計。
【請求項７】
血圧測定開始時の初期加圧期間に、前記カフ圧を所定圧力だけ加圧したときに前記降下検出部が検出する電圧降下値に基づき、前記環境温度を検出する、請求項６に記載の電子血圧計。
【請求項８】
前記周囲長検出部は、血圧測定開始時の初期加圧期間に、前記カフ圧を所定圧力だけ加圧するのに要する時間に基づき、前記周囲長を検出する、請求項１から７のいずれかに記載の電子血圧計。
【請求項９】
血圧測定開始時の初期加圧期間に、前記カフ圧を所定圧力だけ加圧したときに前記降下検出部が検出する電圧降下値に基づき、前記駆動制御部による前記調整部を介したカフ圧の加圧速度を可変に変化させる、請求項１から８のいずれかに記載の電子血圧計。
【請求項１０】
前記電池は１次電池および２次電池のいずれかであって、
前記範囲を、前記電池の種類に応じて可変に変更する、請求項１から９のいずれかに記載の電子血圧計。
【請求項１１】
前記カフ圧を所定圧力だけ加圧したときに前記降下検出部が検出する電圧降下値に基づき、前記種類を判別する、請求項１０に記載の電子血圧計。
【請求項１２】
被測定者の測定部位の周囲に巻付けられるカフに流体を供給するための圧電振動子を利用した圧電ポンプを用いる血圧計を制御する方法であって、
血圧測定のために前記圧電ポンプを制御することにより前記カフ内の圧力を徐々に変化させるステップと、
前記測定部位の周囲長を検出するステップと、
血圧測定中に前記血圧計の各部に電力を供給するための電池の電圧降下値を検出するステップと、
前記周囲長と、血圧測定開始時の初期加圧期間に検出される電圧降下値とに基づき、その後の血圧測定中における電圧降下値の範囲を推定するステップと、を備える、電子血圧計の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−９０８２６（Ｐ２０１３−９０８２６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５０１８（Ｐ２０１１−２３５０１８）
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【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２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【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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