特許 6807689 カフ圧制御装置およびその制御方法、並びに生体情報計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6807689

(24)【登録日】2020年12月10日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】カフ圧制御装置およびその制御方法、並びに生体情報計測装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/0245 20060101AFI20201221BHJP

   A61B 5/022 20060101ALI20201221BHJP

   A61B 5/0225 20060101ALI20201221BHJP

   A61B 5/02 20060101ALI20201221BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/0245 F

   A61B5/022 500N

   A61B5/0225 F

   A61B5/02 310J

【請求項の数】12

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-184637(P2016-184637)

(22)【出願日】2016年9月21日

(65)【公開番号】特開2018-47042(P2018-47042A)

(43)【公開日】2018年3月29日

【審査請求日】2019年9月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000112602

【氏名又は名称】フクダ電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076428

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 康徳

(74)【代理人】

【識別番号】100112508

【弁理士】

【氏名又は名称】高柳 司郎

(74)【代理人】

【識別番号】100115071

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 康弘

(74)【代理人】

【識別番号】100116894

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 秀二

(72)【発明者】

【氏名】吉野 健作

(72)【発明者】

【氏名】山本 智幸

【審査官】 姫島 あや乃

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６３−０５０３０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１１−２７６４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０８７０８９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０２４５

Ａ６１Ｂ ５／０２

Ａ６１Ｂ ５／０２２

Ａ６１Ｂ ５／０２２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カフが有するエアバッグに給気するポンプと、
前記エアバッグの内部と連結した気体流路の内圧を表す信号を出力する検出手段と、
前記エアバッグへの給気中、前記検出手段からの出力信号に含まれる、前記ポンプの動作に起因する信号成分の強度レベルの検出と、該強度レベルと予め定められた閾値との比較を繰り返し実行し、前記検出手段からの出力信号に前記ポンプの動作に起因する信号成分が前記予め定められた閾値以上の強度レベルで含まれると判定されない場合に、装置の異常を判定する判定手段と、
前記判定手段が装置の異常を判定すると、前記ポンプによる給気を停止するとともに、前記カフの排気を開始する制御手段と、
を有することを特徴とするカフ圧制御装置。

【請求項2】

前記検出手段の出力信号から、前記ポンプの動作に起因する信号成分を抽出する抽出手段をさらに有し、
前記判定手段は、前記抽出手段が抽出した信号成分の強度レベルが前記予め定められた閾値以上と判定されない場合に、装置の異常を判定することを特徴とする請求項１に記載のカフ圧制御装置。

【請求項3】

前記閾値が、前記ポンプの動作周波数に基づいて定まる周波数に関する強度レベルに基づいて設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカフ圧制御装置。

【請求項4】

前記ポンプが容積式往復動ポンプであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカフ圧制御装置。

【請求項5】

前記ポンプが容積式往復動ポンプであり、前記閾値が、前記ポンプの動作周波数および前記ポンプが有するダイヤフラムの数に基づいて定まる周波数に関する強度レベルに基づいて設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカフ圧制御装置。

【請求項6】

エアバッグを有するカフと、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のカフ圧制御装置と、
を有することを特徴とする生体情報計測装置。

【請求項7】

さらに、前記検出手段の出力信号から、前記ポンプの動作に起因する信号成分を除去して生体信号を抽出する生体信号抽出手段を有することを特徴とする請求項６に記載の生体情報計測装置。

【請求項8】

前記生体信号が脈波信号であることを特徴とする請求項７に記載の生体情報計測装置。

【請求項9】

前記生体信号と、前記検出手段の出力信号からＡＣ成分を除去した信号とに基づいて血圧値を決定する決定手段をさらに有することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の生体情報計測装置。

【請求項10】

前記カフを取り付ける被計測者に取り付けて、前記被計測者の生体情報を計測する計測手段をさらに有することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の生体情報計測装置。

【請求項11】

カフが有するエアバッグに給気するポンプを有するカフ圧制御装置の制御方法であって、
前記エアバッグの内部と連結した気体流路の内圧を表す信号を取得する取得ステップと、
前記エアバッグへの給気中、前記取得ステップで取得される信号に含まれる、前記ポンプの動作に起因する信号成分の強度レベルの検出と、該強度レベルと予め定められた閾値との比較を繰り返し実行し、前記取得ステップで取得される信号に前記ポンプの動作に起因する信号成分が前記予め定められた閾値が予め定められた閾値以上の強度レベルで含まれると判定されない場合に、前記カフ圧制御装置が異常であると判定する判定ステップと、
前記判定ステップで前記カフ圧制御装置が異常であると判定されると、前記ポンプによる給気を停止するとともに、前記カフの排気を開始する制御ステップと、
を有することを特徴とするカフ圧制御装置の制御方法。

【請求項12】

カフが有するエアバッグに給気するポンプを有するカフ圧制御装置のコンピュータに、請求項１１に記載のカフ圧制御装置の制御方法の各ステップを実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はカフ圧制御装置およびその制御方法、並びに生体情報計測装置に関し、特には装置の異常検出技術に関する。

【背景技術】

【0002】

脈波や血圧を計測するための生体情報計測装置においては、エアバッグを内蔵した帯状のカフを被計測者の計測部位に装着し、ポンプでエアバッグに給気することによって計測部位を加圧して計測を行うものが知られている。具体的には、ポンプとエアバッグとの給排気経路を分岐して圧力センサに接続し、加圧された部位の拍動による経路内の圧力変化を圧力センサによって電気信号に変換することで脈波を計測する。

【0003】

このような生体情報計測装置においては、圧力センサの出力に基づいてカフの加圧（給気）制御を行っている。そのため、圧力センサに異常が生じると適切な加圧制御ができなくなり、必要以上の圧力で加圧したり、必要以上の期間にわたって加圧したりしてしまう可能性がある。また、圧力センサが正常でも、ポンプの制御回路、ポンプ、あるいは気体の流路に異常があったりする場合には、やはりカフの加圧制御が正常に実施できない。従って、圧力センサの異常や故障を含む、カフの加圧制御に係る構成要素の異常や故障を検出する必要がある。

【0004】

特許文献１には、圧力センサを２重構成とし、両者の出力を比較することで一方の異常を検出する方法が記載されている。

【0005】

また、特許文献２には、１つの圧力センサを用いる血圧計において、圧力センサで内圧を測定可能なタンクを用いて圧力センサの異常を検出する構成が記載されている。具体的は、０ｍｍＨｇから圧力センサの出力が特定の圧力（７０ｍｍＨｇ）となるまでタンクに給気するためのポンプの駆動時間および駆動電圧を記憶しておく。そして、血圧測定時の初期化処理時に、記憶した駆動時間および駆動電圧でタンクに給気した際の圧力センサの出力と、７０ｍｍＨｇとの差が閾値以上であれば圧力センサ異常と判断する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第２９６５９９６号公報

【特許文献2】特開２０１１−９７９７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１の構成では圧力センサの異常検出のために圧力センサや測定に要する回路（例えばＡ／Ｄコンバータや増幅器）を２系統設ける必要があるため、コストおよび装置の小型化において不利であった。

【0008】

また、特許文献２の構成では、タンクや、ポンプがカフに給気する流路とタンクに給気する流路を切り替えるための弁や、弁の制御回路を設ける必要があり、やはりコストおよび装置の小型化において不利である。さらに、血圧測定時にセンサ異常を検出するために流路の切り替えや給気動作を行う必要があるため、測定に要する時間が長くなる。

【0009】

本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、装置の小型化ならびにコスト面において有利な方法で、カフの圧力制御に係る構成の異常を検出可能なカフ圧制御装置およびその制御方法、並びに生体情報計測装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述の目的は、カフが有するエアバッグに給気するポンプと、エアバッグの内部と連結した気体流路の内圧を表す信号を出力する検出手段と、エアバッグへの給気中、検出手段からの出力信号に含まれる、ポンプの動作に起因する信号成分の強度レベルの検出と、強度レベルと予め定められた閾値との比較を繰り返し実行し、検出手段からの出力信号にポンプの動作に起因する信号成分が予め定められた閾値以上の強度レベルで含まれると判定されない場合に、装置の異常を判定する判定手段と、
上述の目的は、判定手段が装置の異常を判定すると、ポンプによる給気を停止するとともに、カフの排気を開始する制御手段と、を有することを特徴とするカフ圧制御装置によって達成される。

【発明の効果】

【0011】

このような構成により、本発明によれば、装置の小型化ならびにコスト面において有利な方法で、カフの圧力制御に係る構成の異常を検出可能なカフ圧制御装置およびその制御方法、並びに生体情報計測装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係るカフ圧制御装置の一例としての血圧計の機能構成例を示すブロック図である。

【図2】実施形態に係る血圧計の動作に関するフローチャートである。

【図3】実施形態に係る血圧計の信号波形の例を示す図である。

【図4】図３に示したノイズ信号の周波数スペクトルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して本発明をその例示的な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下では本発明の実施形態に係るカフ圧制御装置を、生体情報計測装置の一例としての血圧計に適用した構成に関して説明する。しかし、本発明に係るカフ圧制御装置は、血圧計に限らず、脈波計、血流量計など、被計測者に取り付けられ、ポンプで給気されるエアバッグを用いて生体情報を計測する生体情報計測装置に適用可能である。

【0014】

●（血圧計の構成）
図１は、実施形態に係る血圧計１５０の機能構成例を示すブロック図である。血圧計１５０は、カフ１０を用いたオシロメトリック法により血圧を計測する。
カフ１０は、内部にエアバッグ１１を有し、エアバッグ１１にはエアホースHが接続されている。エアホースHの一端に設けられたコネクタを血圧計１５０のエアコネクタ２４に取り付けることによって、カフ１０が血圧計１５０に取り付けられる。血圧計１５０内ではエアコネクタ２４に圧力センサ１２、定排弁１４、急排弁１６、ポンプ１８が共通の気体流路Ｒで接続されている。従って、エアバッグ１１の内部はエアホースHおよびエアコネクタ２４を通じて血圧計内部の気体流路Ｒに接続されている。

【0015】

圧力センサ１２は例えばピエゾ素子などを用いた圧力−電気変換センサであり、エアバッグ１１の内部と連結した気体流路の内圧を表す電気信号を出力する。圧力センサ１２が出力する電気信号（センサ出力信号）は、ＡＤコンバータ２２によって所定周波数でサンプリングされ、デジタルデータ化される。

【0016】

定排弁１４、急排弁１６、ポンプ１８の動作は、カフ制御部２０が主制御部３０の制御に従って制御する。
定排弁１４は一定流量でエアバッグ１１から排気するための排気弁であり、排気流量を制御するために開口度を段階的に制御可能である。急排弁１６はエアバッグ１１から急速に排気するための排気弁である。急排弁１６による排気流量を制御する必要はなく、全閉と全開の２状態を制御可能な排気弁であってよい。カフ制御部２０は、計測開始時にポンプ１８の動作を開始させ、カフ１０（エアバッグ１１）に給気して加圧する。なお、カフ１０（エアバッグ１１）にポンプ１８から給気して加圧する際、カフ制御部２０は定排弁１４および急排弁１６を全閉の状態に制御する。また、カフ圧が目標値に達すると、カフ制御部２０はまずポンプ１８を止め定排弁１４を開き、カフ圧が所定の割合で低下するように必要に応じて定排弁１４による排気流量を調整する。また、主制御部３０によって血圧値が決定されると、カフ制御部２０はさらに急排弁１６を開く。カフ制御部２０は主制御部３０の制御に従って動作する。

【0017】

本実施形態では、説明及び理解を容易にするため、血圧計１５０にカフ１０が１つ接続される構成を示しているが、カフ１０が複数接続されてもよい。カフ１０が複数接続される場合、エアコネクタ２４、圧力センサ１２、定排弁１４、急排弁１６、およびポンプ１８については原則としてカフ１０と同数設ける。一方、カフ制御部２０、ＡＤコンバータ２２については必ずしもカフ１０と同数設ける必要はない。

【0018】

圧力センサ１２の出力信号（センサ出力信号）は、ＡＤコンバータ２２でデジタルデータ化されてポンプノイズ抽出フィルタ５０、脈波信号抽出フィルタ５１、および圧力信号抽出フィルタ５２に供給される。

【0019】

ポンプノイズ抽出フィルタ５０は、センサ出力信号に重畳しているポンプ１８の動作に起因する信号成分を抽出し、ノイズ信号として主制御部３０に出力する。なお、ポンプ１８の動作に起因する信号成分は従来ノイズ信号として取り扱われていたため、本明細書においても便宜上ポンプノイズ成分もしくはノイズ信号と呼ぶ。
脈波信号抽出フィルタ５１（生体信号抽出手段）は、センサ出力信号から容積脈波信号成分（以下、単に脈波信号成分という）を抽出して主制御部３０に出力する。
圧力信号抽出フィルタ５２は、センサ出力信号からポンプノイズ成分や脈波信号成分を除去して、主制御部３０に出力する。

【0020】

これらのフィルタはいずれも抽出する信号成分の帯域を通過させ、他の帯域を遮断もしくは大幅に減衰させる周波数特性を有するフィルタによって実現できる。例えばポンプ１８の動作に起因してセンサ出力信号に重畳する信号成分（ポンプノイズ成分）の周波数は、ポンプ１８の機構および動作周波数に依存する。そのため、使用するポンプ１８の種類および動作周波数に応じた周波数帯域を通過させるフィルタ、例えばローカットまたはハイパスフィルタをポンプノイズ抽出フィルタ５０として用いることができる。ポンプ１８の給気速度が一定であればポンプノイズ成分の周波数も一定であるため、ポンプノイズ抽出フィルタ５０の周波数特性も固定であってよい。例えば、ポンプ１８が容積式往復動ポンプ（ダイヤフラムポンプ、プランジャポンプ、ピストンポンプなど）の場合、使用されているダイヤフラムの数×動作周波数としてポンプノイズ成分の周波数を求めることができる。

【0021】

また、脈波信号抽出フィルタ５１は一般的な脈拍の周波数を通過する帯域通過フィルタにより実現することが可能である。なお、四肢の部位で計測される脈波と、足趾で計測される脈波とでは周波数帯域が異なるため、測定部位に応じた周波数特性の帯域通過フィルタを切り替え可能に備えたり、フィルタの周波数特性を変更可能に構成したりすることができる。
圧力信号抽出フィルタ５２は、センサ出力信号からポンプノイズ成分や脈波といったＡＣ成分を除去するローパスフィルタによって構成することができる。

【0022】

主制御部３０は例えば１つ以上のプログラマブルプロセッサ（ＭＰＵ）とメモリとを備え、メモリに記憶されたプログラムをＭＰＵで実行して血圧計１５０の各部の動作を制御することにより、血圧計１５０の機能を実現する。メモリには、プログラムの実行に用いる情報（各種の定数や設定値など）も記憶されてよい。なお、図１ではポンプノイズ抽出フィルタ５０、脈波信号抽出フィルタ５１、および圧力信号抽出フィルタ５２を主制御部３０と別個の構成として記載しているが、主制御部３０のＭＰＵによってプログラムを実行することでこれらフィルタの機能を実現してもよい。

【0023】

主制御部３０は、ノイズ信号、脈波信号、および圧力信号を取得し、圧力信号を、カフ制御部２０を通じたポンプ１８、定排弁１４および急排弁１６の動作制御に用いる。また、主制御部３０は、オシロメトリック法により、脈波信号の振幅が特定の条件を満たした際の圧力信号の値に基づいて血圧値を決定する。また、主制御部３０は、ノイズ信号に基づいて圧力センサ１２の動作状態を判定する。

【0024】

操作部６０は、例えばキー、スイッチ、ボタンなどであり、ユーザからの指示や設定などを受け付ける。例えば電源ボタン／スイッチ、血圧計測の開始を指示するためのスイッチ／ボタンや、実行中の血圧計測の中止を指示するためのスイッチ／ボタンなどが含まれる。なお、表示部７０がタッチパネルを有する場合、表示部７０におけるＧＵＩ表示とタッチパネルとの組み合わせもまた操作部６０の一部を構成する。操作部６０の操作は主制御部３０が監視しており、主制御部３０は検出された操作に応じた動作を実行する。

【0025】

表示部７０は例えばＬＣＤのようなドットマトリックス形式のディスプレイやＬＥＤランプなどから構成され、主制御部３０の制御に従って血圧計１５０の動作状態や計測結果、ガイダンスなどを表示する。なお、血圧計１５０は、表示部７０に代えて、あるいは表示部７０に加えて、スピーカやプリンタといった他の出力装置を備えてもよい。

【0026】

記憶部８０は計測データに関する情報（被計測者の情報など）や計測データなどを記憶する記憶装置であり、例えば不揮発性メモリであってよい。記憶部８０はメモリカードのような、血圧計１５０から取り外し可能な記録媒体を用いる構成であってもよい。なお、主制御部３０のＭＰＵが実行するプログラムやプログラムの実行に用いる情報のうち、少なくとも１部が記憶部８０に記憶されてもよい。

【0027】

外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）９０は、例えば計測した血圧値を用いる外部装置を血圧計１５０に接続するための有線および／または無線通信インタフェースである。血圧計１５０は、外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）９０を通じて外部装置と通信することができる。また、外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）９０を通じて外部装置から電源の供給を受けてもよい。

【0028】

本実施形態において、主制御部３０、カフ制御部２０、ポンプ１８、定排弁１４、急排弁１６、圧力センサ１２、ＡＤコンバータ２２、ポンプノイズ抽出フィルタ５０がカフ圧制御装置を構成する。ただし、カフ圧制御装置の異常検出にこれらの構成全てが必要な訳ではない。

【0029】

●（血圧計の動作）
図２は、本実施形態の血圧計１５０の血圧計測処理について説明するためのフローチャートである。例えば操作部６０のスタートボタン等の押下により血圧測定動作の開始が指示されると、Ｓ１０１で主制御部３０は、カフ制御部２０に、カフ１０への給気を開始するよう指示する。

【0030】

カフ制御部２０はこの指示に応答してポンプ１８を動作させる。これにより、エアバッグ１１への給気が開始される。なお、給気中、カフ制御部２０は、定排弁１４および急排弁１６をいずれも全閉の状態に制御する。圧力センサ１２からは、エアバッグ１１の静的な内圧（カフ圧）に加え、カフ装着部位の脈波による圧力変動と、ポンプ１８の動作中（給気中）にはさらにポンプの給気動作による圧力変動（ノイズ成分）とが重畳した電気信号が得られる。

【0031】

圧力センサ１２の出力信号はＡＤコンバータ２２によってデジタルデータ化された後、ポンプノイズ抽出フィルタ５０、脈波信号抽出フィルタ５１、および圧力信号抽出フィルタ５２に供給される。ポンプノイズ抽出フィルタ５０と脈波信号抽出フィルタ５１は、センサ出力信号から抽出したポンプノイズ成分（ノイズ信号）および容積脈波成分（脈波信号）を主制御部３０に供給する。圧力信号抽出フィルタ５２は、センサ出力信号からポンプノイズ成分および容積脈波成分を除去した圧力信号を主制御部３０に供給する。

【0032】

Ｓ１０３で主制御部３０は、圧力信号が表すカフ圧が予め定められた目標値に達したか否か判定し、達したと判定されればＳ１０５へ、達したと判定されなければＳ１２１へ、それぞれ処理を進める。

【0033】

Ｓ１２１で主制御部３０は、ノイズ信号の強度レベルが予め定められた閾値以上か否か判定し、閾値以上と判定されれば処理をＳ１０３へ戻して給気を継続し、閾値以上と判定されなければ処理をＳ１２３へ進める。例えば主制御部３０は、ノイズ信号を周波数解析し、給気時のポンプ１８の動作周波数に応じて定まるポンプノイズ成分の周波数近辺に存在するピーク強度レベルをノイズ信号の強度レベルとして算出し、閾値と比較する。なお、閾値は、ポンプ１８、圧力センサ１２、およびＡＤコンバータ２２が正常動作して給気している際に、ＡＤ変換後のセンサ出力信号（ＡＤコンバータ２２の出力信号）に重畳するポンプノイズ成分の強度レベルに基づいて予め決定しておくことができる。例えば正常動作時に計測されるポンプノイズ成分の強度レベルの平均値の８０％〜９０％の値を閾値として用いることができる。

【0034】

Ｓ１２３で主制御部３０は、
・ポンプ１８が正常に動作していない
・圧力センサ１２が正常に動作していない
・ＡＤコンバータ２２（または圧力センサ１２の出力から主制御部３０までの信号経路内の他の回路のいずれか）が正常に動作していない
など、カフ圧制御装置（主制御部３０から、カフ制御部２０、ポンプ１８、気体流路Ｒ、圧力センサ１２、ＡＤコンバータ２２を経て主制御部３０に戻る経路中）で何らかの故障や異常が発生したと判定し、血圧計測を強制終了させる。

【0035】

具体的には、主制御部３０はカフ制御部２０に、
・ポンプ１８の動作停止（給気停止）
・定排弁１４および急排弁１６の全開
を指示する。
このように、圧力センサ１２が異常である場合には、ポンプ１８や他の回路が故障していなくてもＳ１２１で検出することができる。

【0036】

Ｓ１２５でカフ制御部２０は、主制御部３０の指示に従ってポンプ１８の動作を停止させるとともに定排弁１４および急排弁１６を全開状態にする。

【0037】

Ｓ１２７で主制御部３０は、例えば表示部７０にメッセージを表示したり、アラーム音を出力したりして、装置異常を報知し、血圧計測処理を終了する。なお、主制御部３０はＳ１２３でカフ制御部２０に指示したら、カフ制御部２０の動作完了を待たずに処理をＳ１２７に進めてもよい。

【0038】

一方、Ｓ１０３でカフ圧が目標値に達していると判定された場合、Ｓ１０５で主制御部３０は、カフ制御部２０に給気停止を指示する。あるいは、Ｓ１０３で圧力信号が表すカフ圧が予め定められた目標値に達したと判定されなくても、脈波信号が一定時間継続して消失したことが確認された時点で処理をＳ１０５に進めてもよい。カフ制御部２０は、給気停止の指示に応答してポンプ１８の動作を停止させる。

【0039】

次いで主制御部３０は血圧決定処理を開始する。血圧決定処理はオシロメトリック法に基づく公知の任意の方法で実行することができるが、以下では実行可能な一例について説明する。まずＳ１０７で主制御部３０は、カフ制御部２０に対し、減圧率の予め定めた目標値（例えば５ｍｍＨｇ／秒）に対応する開口度で定排弁１４を開くように指示する。カフ制御部２０は指示に応じた開口度（流量）で定排弁１４を開く。これにより、カフ１０のエアバッグ１１からの排気が始まる。

【0040】

なお、Ｓ１０７において主制御部３０からカフ制御部２０に対して定排弁１４の開口度を明示的に指示する必要は無い。例えばカフ制御部２０は給気停止後、最初に指示される定排弁１４の開放指示に対しては特定の開口度で定排弁１４を開くように動作してもよい。

【0041】

主制御部３０は定排弁１４の開放を指示すると、脈波信号および圧力信号に基づいて血圧値の決定処理を開始する。例えば脈波信号の振幅の大きさが有意に変化した時点における圧力信号が示す圧力値を収縮期および拡張期血圧とするといった公知の方法で血圧値を決定することができる。なお、減圧中には暫定的な血圧値を決定し、減圧処理が終了してから最終的な血圧値を決定してもよい。

【0042】

Ｓ１０９で主制御部３０は、血圧決定処理を実行しながら圧力信号を監視し、減圧率が目標範囲内か否かを判定する。具体的には主制御部３０は、カフ圧が定排弁１４を開放してからの経過時間と目標減圧率から求まる目標値±許容誤差の目標範囲内にあるか否かを判定する。

【0043】

主制御部３０は、減圧率（カフ圧）が目標範囲内と判定されれば、処理をＳ１１１に進め、血圧決定処理が終了したかどうかを判定する。主制御部３０は血圧決定処理が終了したと判定されれば処理をＳ１１３に進め、血圧決定処理が終了したと判定されなければ処理をＳ１０９に戻す。上述の通り、血圧決定処理では暫定的な血圧値を決定してもよい。

【0044】

Ｓ１１３で主制御部３０はカフ制御部２０に対して定排弁１４および急排弁１６の両方を全開の状態にするように指示する。これに応答してカフ制御部２０は、定排弁１４および急排弁１６を全開の状態に制御する。
主制御部３０は例えば表示部７０に減圧中もしくはＳ１１３以降に決定した血圧値などの計測値を表示し、血圧計測処理を終了する。

【0045】

一方、Ｓ１０９において、減圧率（カフ圧）が目標範囲内と判定されない場合、主制御部３０は、Ｓ１１５〜Ｓ１１９で定排弁１４の開口度を調整する。具体的には、Ｓ１１５で主制御部３０は、減圧率（カフ圧）が目標範囲よりも低いか否かを判定し、低いと判定されればＳ１１９へ、低いと判定されなければＳ１１７へ処理を進める。

【0046】

Ｓ１１９で主制御部３０は、排気流量を多くするため、カフ制御部２０に定排弁１４の開口度を増加するように指示する。また、Ｓ１１７で主制御部３０は、排気流量を少なくするため、カフ制御部２０に定排弁１４の開口度を減少するように指示する。カフ制御部２０は、主制御部３０の指示に従い、定排弁１４の開口度を予め定められた割合だけ増加もしくは減少させる。そして、主制御部３０は処理をＳ１０９に戻す。

【0047】

従来の血圧計においては、センサ出力信号に重畳したポンプノイズ成分は不要な信号成分として、脈波信号抽出フィルタ５１や圧力信号抽出フィルタ５２によって除去することに注力されてきた。これに対し本実施形態では、これまで単なる除去対象であったポンプノイズ成分を装置の異常検出に利用する。これにより、例えば圧力センサを２つ設けたりすることなしに、圧力センサの異常を検出することができる。また、主制御部３０がプログラムを実行することでポンプノイズ成分を抽出するフィルタ処理を実行するようにすれば、従来の血圧計のハードウェア構成を変更することなしに実施形態を実行できる。

【0048】

図３は、給気時における信号例を示す図であり、横軸が時刻、縦軸が電圧（圧力）である。（ａ）はＡＤコンバータ２２の出力信号（圧力センサ１２の出力信号をデジタルデータ化したものであるため、便宜上センサ出力信号と呼ぶ）、（ｂ）がセンサ出力信号（ａ）から抽出した脈波信号、（ｃ）がセンサ出力信号（ａ）から抽出したノイズ信号である。時間の経過と共にカフ圧は上昇するため、センサ出力信号（ａ）の基線（ＤＣ成分）は上昇している。圧力信号抽出フィルタ５２でセンサ出力信号（ａ）からＡＣ成分を除去することにより、基線成分が圧力信号として得られる。

【0049】

脈波信号（ｂ）は、センサ出力信号（ａ）から基線成分（ＤＣ成分）と、脈波より高い周波数成分を除去することで得られる。脈波信号（ｂ）は例えばセンサ出力信号（ａ）にバンドパスフィルタを適用することで得られる。
ノイズ信号（ｃ）は、センサ出力信号（ａ）に、給気時のポンプノイズ成分のピーク周波数およびその周辺帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタを適用することで得られる。なお、バンドパスフィルタは、ローカットフィルタ（またはハイパスフィルタ）とローパスフィルタとの組み合わせで実現してもよい。

【0050】

図４は、ノイズ信号（ｃ）の周波数解析結果（周波数スペクトル）である。このように、一定周波数で動作するポンプに起因するノイズ信号は、特定の周波数に強度ピークを有する。図４の例では、ノイズ信号抽出フィルタ５１として８０―１００Ｈｚを通過帯域とするバンドパスフィルタを用いれば良い。

【0051】

主制御部３０は、例えば直近の所定区間（所定サンプル数）のノイズ信号を周波数解析し、ピークを有する周波数成分の強度レベルを閾値と比較することによってＳ１２１における判定を行うことができる。

【0052】

以上説明したように本実施形態によれば、圧力センサの出力信号に重畳するポンプ動作に起因するノイズ成分の大きさに基づいて、圧力センサを始めとしたカフ圧制御装置の構成部品の異常有無を検出する。そのため、異常検出を行うために圧力センサを２つ設けたり、流路を切り替えたりするための構成を設けたりする必要が無い。また、ハードウェアを追加しなくても実施可能であるため、従来のカフ圧制御装置においても、制御ソフトウェアを更新するだけで異常検出機能を追加できる。また、生体情報の計測と並行して異常検出が実施可能であるため、計測時間に影響を与えない。

【0053】

（他の実施形態）
なお、上述の実施形態ではＡＤコンバータ２２の出力する圧力信号からポンプノイズ成分を抽出するためにポンプノイズ抽出フィルタ５０を用いた。しかし、ＡＤコンバータ２２の出力する圧力信号から脈波信号および（圧力信号抽出フィルタ５２の出力する）圧力信号を減じた信号をノイズ信号として用いてもよい。

【0054】

また、例えば計測対象の生体情報（生体信号）の周波数帯域とポンプ１８の動作に起因する信号成分の周波数帯域が独立している場合などには、ポンプノイズ抽出フィルタ５０を用いなくてもよい。この場合、ＡＤコンバータ２２が出力するセンサ出力信号を主制御部３０に直接入力する。そして、Ｓ１２１で主制御部３０は、センサ出力信号のうち、閾値以上の振幅を有する所定区間内の隣接ピーク間距離（時間）の平均値の逆数（周波数）がポンプ１８の動作周波数もしくはその近傍帯域に含まれる場合、センサ出力信号には閾値以上の強度レベルのポンプノイズ成分が含まれると判定することができる。例えば、計測対象の生体情報が脈波の場合、周波数帯域は一般的に０．５〜３０Ｈｚの範囲であるため、ポンプの動作に起因する信号成分の周波数帯域が８０〜１００Ｈｚの範囲になるようにポンプを駆動する場合には、ポンプノイズ抽出フィルタ５０は用いなくてもよい。

【0055】

このように、Ｓ１２１における判定は、圧力センサ１２の出力信号にポンプ１８の動作に起因する信号成分が閾値以上の強度レベルで含まれるか否かの判定が可能であれば、どのような判定方法を用いてもよい。

【0056】

また、上述の実施形態では説明および理解を容易にするため、カフ圧制御装置の制御対象であるカフ１０（エアバッグ１１）の内圧を表す信号から生体情報（ここでは脈波および血圧）を計測する構成の生体情報計測装置について説明した。しかしながら、カフとは個別に、生体情報を計測する手段を備える生体情報計測装置においても本発明のカフ圧制御装置を適用可能である。例えば、マイクを用い、聴診法に基づいて血圧を計測する血圧計、光センサを用いて脈波および血圧を計測する血圧計、ドップラー血流計などが有するカフの制御にも、上述したカフ圧制御装置を適用することができる。

【0057】

なお、本発明に係るカフ圧制御装置の制御方法は、主制御部３０が有する１つ以上のプログラマブルプロセッサ（コンピュータ）に、上述した動作を実行させるプログラム（アプリケーションソフトウェア）として実現することもできる。従って、このようなプログラムおよび、プログラムを格納した記憶媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の光学記録媒体や、磁気ディスクのような磁気記録媒体、半導体メモリカードなど）もまた本発明を構成する。

【符号の説明】

【0058】

１０…カフ、１１…エアバッグ、１２…圧力センサ、１４…定排弁、１６…急排弁、１８…ポンプ、２０…カフ制御部、２２…ＡＤコンバータ、３０…主制御部、５０…ポンプノイズ抽出フィルタ、５１…脈波抽出フィルタ、５２…圧力抽出フィルタ、１５０…血圧計

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】