(57)【要約】【課題】血圧、脈拍及び血管の弾力性から心臓血管系を自己診断することができるように、血圧指標と脈信号とから血管の診断に役立つ分析を行うための装置を提供すること。【解決手段】心臓血管系の評価装置は、身体部分の周りに巻かれるように適合されかつ圧力センサに接続された膨張可能の嚢状物と、圧力増大過程と圧力調和過程とにおかれるように嚢状物を制御するためのマイクロプロセッサと、圧力調和過程において心電図信号を得るための少なくとも２つの電気接触子と、共鳴信号、脈波信号及び心電図信号を受け取り、少なくとも１つの血圧指標、少なくとも１つの血管指標及び少なくとも１つの心臓血管指標を得るため、受け取った信号をマイクロプロセッサによる生理学的指標の計算のためにデジタル形式に変換するように圧力センサに電気的に接続された信号処理モジュールとを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓血管系の評価装置であって、
身体部分の周囲に巻かれるように適合され、また圧力センサに接続された膨張可能の嚢状物と、
前記圧力センサが共鳴信号を捕捉する圧力増大過程と、前記圧力センサが脈波信号を捕捉する圧力調和過程とにおかれるように前記嚢状物を制御すべく該嚢状物に操作可能に接続されたマイクロプロセッサと、
前記圧力調和過程において心電図信号を得るために患者の皮膚に触れるように適合された少なくとも２つの電気接触子と、
前記共鳴信号、前記脈波信号及び前記心電図信号を受け取り、受け取った信号を少なくとも1つの生理学的指標の計算のためにデジタル形式に変換するために前記圧力センサに電気的に接続された信号処理モジュールと、
前記少なくとも1つの生理学的指標を表示するために前記マイクロプロセッサに電気的に接続された表示装置とを含み、
前記信号処理モジュールは、
前記共鳴信号と、前記圧力センサにより検出された脈波信号と、前記２つの電気接触子により検出された心電図信号とをアナログ形式にするアナログ信号分析装置と、
前記アナログ信号分析装置からの形式を整えられた信号を変換するアナログ/デジタル移送装置とを含む、心臓血管系評価装置
【請求項２】
前記マイクロプロセッサに電気的に接続されたポンプが前記嚢状物に接続され、また、排気弁が前記嚢状物に接続されており、前記マイクロプロセッサが前記ポンプ及び前記排気弁を介して前記嚢状物内の圧力を制御する、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記マイクロプロセッサは、さらに、少なくとも1つの生理学的指標を保存する記憶装置と、該記憶装置に保存された前記少なくとも1つの生理学的指標を伝達するための情報伝送モジュールとに接続されている、請求項２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心臓血管の機能評価装置、より詳細には、健康状態に応じて指標を与えるために心臓血管の働きを評価するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力検出の原理に基づく非侵襲的方法における血管状態の診察装置が臨床上発展してきた。この装置は、血管の摩滅を推定するために脈拍を検出することにより血管の硬直指数（ＳＩ）と反射指数（ＲＩ）とを算定するために用いられる。しかし、前記装置は高価であるだけでなく、臨床的使用に限定されたサイズを有する。患者が自己の血管状態を知りたい場合、その患者は、未だに、一連の異なる及び高価な装置を体験することによる専門的かつ完全なチェックのために病院へ行く必要がある。さらに、患者の心臓状態に関し、心電図は、心臓の鼓動に絶えず注意をし、また心臓の働きが正常であるかどうかをみるための最良の解決策のようにみえる。また、臨床的に、医師は、患者の心臓に欠陥があるかどうかを決定するための基準として、心電図の結果を利用することがある。
【０００３】
しかし、前記した指標は、血圧を除いて、個々人により容易にアクセスされるものではない。異なる種類の検査を行い、結果が出ることを待つことには多大の時間とエネルギを要する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明によれば、個々の心電図（ＥＣＧ）の信号及び加圧検出信号に基づいて心臓の状態を評価し、血圧を測定し、脈拍を捕捉するための装置が提供される。換言すると、本発明の装置は、収縮期圧、拡張期圧、平均動脈圧、血管硬直指数(vessel stiffness index)（ＳＩ）及び血管反射指数(vessel reflection index)（ＲＩ）を算定するために血圧と脈波とを測定するための膨張可能の嚢状物を用いる。さらに、脈波の速度（ＰＷＶ）、心拍数及び他の心臓血管の指標が心臓及び血管を観察することの基準として得られるように、心電図（ＥＣＧ）を得るための少なくとも２つの電気接触子が設けられている。
【０００５】
本発明の他の目的において、本発明は、さらに、オペレータが血圧、脈拍及び血管の弾力性から心臓血管系を自己診断することができるように、血圧指標と
脈信号とから血管の診断に役立つ分析を行うための装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明の装置は、ユーザーの腕の周りに取り付けられる膨張可能の嚢状物であって圧力センサが膨張中の前記嚢状物の圧力変化を表す信号を捕捉することができるような嚢状物と、この膨張可能の嚢状物の膨張過程を制御するためにポンプに電気的に接続されたマイクロプロセッサとを含み、前記膨張可能の嚢状物は圧力増大過程及び圧力調和過程を経るように制御される。前記圧力増大過程において、前記圧力センサは共鳴信号を捕捉することができ、また前記圧力調和過程において前記圧力センサにより脈波信号が捕捉される。少なくとも２つの電気接触子が本発明の装置に設けられており、前記圧力調和過程にある間、心電図（ＥＣＧ）を得るために患者の皮膚に取り付けられる。その後、信号処理モジュールが前記共鳴信号と、前記脈波信号と、前記心電図（ＥＣＧ）信号とを分析し、またこれらをデジタル形式に変換し、これらは、収縮期圧、拡張期圧、平均動脈圧、血管硬直指数（ＳＩ）、血管反射指数（ＲＩ）及び脈波速度（ＰＷＶ）のような患者の心臓血管指標が患者に提供され、自己の健康を理解し評価するように、前記マイクロプロセッサによりさらに処理される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１Ａに示すように、血圧計はユーザーの腕１２の周りに巻かれる膨張可能の嚢状物１０を含む。嚢状物１０内の圧力がポンプによる膨張により増大され、収縮期圧を超えると、図１Ｂに示すように、動脈血管１４が圧迫され、血液流動が妨げられる。嚢状物１０内の圧力が次第に減少すると、動脈血管１４における血液流動が再開し、これが血管１４の壁にわずかな脈を生じさせる。加えて、前記収縮期の作用のため、血管内の血流束が絶えず変化し、これは、また、嚢状物１０内の圧力変化を生じさせる。血管１４の脈を表す信号と嚢状物１４の圧力変化を表す信号とは圧力センサにより捕捉され、処理のために送信される。
【０００８】
図２を参照すると、前記した２つの信号が処理後に分離される。曲線Ａは嚢状物１０内の圧力変化を表し、曲線Ｂは血管１４の脈の変化を表す。発振振幅の最大値に達すると、圧力が平均動脈圧（ＭＡＰ）と定義され、これに応じて収縮期圧及び拡張期圧が概算される。例えば、嚢状物１０の圧力が高から低になると、前記最大振幅に達する前に収縮期圧が約１／２において生じる。拡張期圧は、前記最大振幅後、残りの振幅の約０．７８で生じる。
【０００９】
圧力測定の原理は、血圧測定において用いられるだけでなく脈信号の検出においても用いられる。心臓の収縮及び拡張から生じた異なる血液流動が血管の壁に別様に衝突する。脈はこの衝突から得られる。ユーザーの腕の脈波形を用いると、例えば図３に示すように、第１のピークＳは心臓が収縮するときの圧力を表し、また窪みＤは心臓の拡張動作を表す。第２のピークＲは身体の低位において血液の大動脈に沿って伝えられる反射信号である。第１のピークＳ及び第２のピークＲ間の遅延時間は、ユーザーの身体低位へ鎖骨下動脈に沿って伝わり、前記鎖骨下動脈へ反射して戻る脈の伝導時間に依存する。前記脈の伝導距離がユーザーの身長(height)に正比例すると仮定すると、大動脈から大血管への脈伝導時間は血管の弾力に関連する。したがって、動脈の硬直度を次の数式を用いて概算することができる。
【００１０】
【数１】
2006326293.tif 000003
ここに、ＳＩは硬直指数、Subject heightはユーザーの身長、△Ｔは脈波形における２つのピーク間の遅延時間である。
【００１１】
加えて、前記２つのピーク間の高さの変化は前記動脈において逆戻りして伝えられる反射された血液の反射指数すなわちＲＩを概算するために用いられ、次の数式に従って計算される。
【００１２】
【数２】
2006326293.tif 000004
ここに、ＲＩは反射指数、ａは第２のピークＲの振幅、ｂは第１のピークＳの振幅である。
【００１３】
加えて、脈波速度（ＰＷＶ）を計算するため、心電図の信号が必要とされる。脈波速度は心臓から四肢への血液の速度を求めることである。脈波速度の値が大きいほど、血管の壁は硬い。したがって、脈波速度は先に述べた硬直指数に関連する。このため、脈波速度の値が高いほど、心臓血管疾患を患っている恐れは大きい。脈波速度は、図４を参照して、次の数式により計算することができる。
【００１４】
【数３】
2006326293.tif 000005
ここに、Ｄは脈波の通過距離(transit distance)、ＰＴＴは脈通過時間(pulse transit time)である。
【００１５】
脈波速度を得る過程において、心臓が血液を送り出すときの正確な時間がわかるように、心電図信号が必要とされる。心電図において、ピークＲはたいてい検出可能であるため、ピークＲが基準とされる。また、前記脈信号波の第１のピークは前記脈波の到着点として定義される。同様に、前記脈波の通過距離は患者の身長に関連し、また患者の身体上の試験点によって異なる。
【００１６】
前記したところは血圧及び脈を検出するための原理である。血圧計は脈分析機能を有しないため、本発明は、心臓血管系の健全性の完全な評価を提供するため、血圧、脈指標及び心臓血管指標を検出するための装置を提供する。その実施例が以下に記載されている。
【００１７】
本発明のブロック線図を示す図５を参照すると、本発明は、看者の身体の一部、例えば腕、手首、又は指の周りに巻かれる膨張可能の嚢状物２０と、該嚢状物の内部の圧力変化を検出するために嚢状物２０に接続された圧力センサ２２と、前記腕の血管を次第に圧迫し、ついには血液流動を遮るように嚢状物２０を膨張させるために嚢状物２０に接続された空気ポンプ２４と、嚢状物２０内の圧力を減少させるために嚢状物２０に接続された排気弁２６と、嚢状物２０が圧力増大過程と圧力調和過程とにおかれるようにポンプ２４と圧力センサ２２とに電気的に接続され、これにより圧力センサ２２を介してそれぞれ前記圧力増大過程において共鳴信号が得られ、また前記圧力調和過程において脈波信号が得られるマイクロプロセッサ３０と、前記圧力調和段階にある間に心電図信号を得るために患者の皮膚に接するように適合された少なくとも２つの電気接触子２８，２８’と、圧力センサ２２及び電気接触子２８，２８’により検出された信号を処理するための信号処理モジュール３２とを含む。信号処理モジュール３２はアナログ信号分析装置３２０とアナログ/デジタル移送装置３２２とからなり、アナログ信号分析装置３２０は圧力センサ２２からの信号を分析しかつ分離するために用いられ、アナログ/デジタル移送装置３２２は前記処理された信号をデジタル信号に変換し、次いで、収縮期圧、拡張期圧、平均動脈圧、心拍数、血管反射指数、血管硬直指数及び脈波速度のような指標計算のために前記デジタル信号をマイクロプロセッサ３０に送る。マイクロプロセッサ３０による計算の結果は表示装置３４、好ましくは液晶表示（ＬＣＤ）パネル又は発光ダイオード（ＬＥＤ）表示パネルに送られ、これにより、表示装置３４を通して前記血圧指標及び脈指標に関する自己の健康情報を理解することができる。transfer
【００１８】
本発明の装置は、さらに、マイクロプロセッサ３０で処理された血圧指標、脈信号及び脈指標の保存のため、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＡＭ等のような記憶装置３６を含む。健康管理のための情報を提供するため、記憶装置３６に保存された前記信号及び指標は、ＵＳＢ、ブルートゥース（Ｂｌｕｅ  Ｔｏｏｔｈ）、赤外線伝送、ＲＳ２３２又は他のインタフェースのような情報伝送モジュール３８を通して、コンピュータ、ＰＤＡ、携帯電話、データベース・サーバ等のような外部情報装置４０に送ることができる。さらに、患者が本発明の装置の特定の操作を選択することを可能とすべく、制御装置４２がマイクロプロセッサ３０に電気的に接続されている。例えば、患者は、記憶装置３６に及び記憶装置３６から情報を加え/削除し、日付及び個人情報入力操作を行うことができる。制御装置４２の操作モードは、制御装置４２に取り付けられたボタン、ノブ又はタッチパネルを介して完了することができる。
【００１９】
図６は、本発明を実施して得られた信号測定を示す概略図である。本発明の測定は、圧力測定と心電図測定とを含む。前記圧力測定は、さらに、血圧検出段階と脈検出段階とに分けられる。その間、２つの電気接触子２８，２８’がそれぞれ患者の身体部分に触れ、単極誘導心電図信号を記録する。例えば、２つの電気接触子２８，２８’がそれぞれ両手に接続されるときは、誘導Ｉ心電図信号が得られる。また、２つの電気接触子２８，２８’がそれぞれ右足及び左足に接続されるときは、誘導ＩＩ心電図信号が得られる。前記血圧検知段階では、嚢状物２０内の圧力が、予め定められた臨界値、例えば１８０ｍｍＨｇに到達するまで、次第に増大する。以下、圧力増大過程と定義され、圧力上昇曲線５０が示されており、また血管中を流れる血液から生じる共鳴信号が圧力センサ２２により感知され、アナログ共鳴信号５２を得るため、圧力センサ２２は後に前記共鳴信号を信号処理モジュール３２に送る。共鳴信号５２は、共鳴のそれぞれの振幅のために、また最大振幅がどこにあるかを決定するためにマイクロプロセッサ３０により処理される。圧力上昇曲線５０と比較すると、最大振幅の圧力は平均動脈圧（Ｐｍ）として明示されている。収縮期圧（Ｐｓ）及び拡張期圧（Ｐｄ）の振幅及び位置を決定するため、エレメントの特性及び臨床結果に従いまたこれらに従って調整される０．５、０．８等が最大振幅にそれぞれ乗じられる。圧力信号５０と比較すると、収縮期圧Ｐｓと拡張期圧Ｐｄとが得られる。
【００２０】
次に、圧力調和過程において、マイクロプロセッサ３０が、１１０ｍｍＨｇ、１００ｍｍＨｇ又は９０ｍｍＨｇあるいはＰｓ、Ｐｍ及びＰｄのうちの一つ（Ｐｍが選択され、添付図面に表されている。）のような予め定められた圧力値に従って排気弁２６を介して嚢状物２０の内部の圧力を制御する。図面に示すように、嚢状物２０の圧力は、完全な脈信号を記録しかつ圧力作用曲線５４を現すのに十分な時間、例えば３．５秒間、平均動脈圧に維持される。血液が血管中を流れ、同時に血管壁に衝撃を与えるために、嚢状物２０内の脈信号５６が圧力センサ２２により検出される。その間に、患者の心電図信号５８を得るために２つの電気接触子２８，２８’が作動される。
【００２１】
その後、増幅、フィルタリングのようなさらなる信号処理のため、脈信号５６と心電図信号５８とが信号処理モジュール３２に送られる。アナログ/デジタル移送装置３２２によるアナログ/デジタル変換の後、数式（１）及び（２）を用いることによる血管反射指数及び血管硬直指数並びに数式(３)を用いることによる脈波速度のような指標の計算のため、脈信号５６と心電図信号５８とがマイクロプロセッサ３０により処理される。心拍数、ＳＴ部分、ＱＲＳ間隔等が前記心電図信号の計算結果として得られる。患者は、自己の血管及び心臓が健康であるかどうかを理解しかつ評価することができ、また早期の段階で潜在的問題を発見することができる。
【００２２】
前記心電図信号の記録に関して、圧力増加過程開始の際に２つの電気接触子２８，２８’が作動され、前記装置が脈波速度の指標を提供するだけでなく、より長時間内の心電図信号５８’もまた記録されるように、図７に示すように線図が得られ、これにより心臓血管指標の計算に対する信頼性と容易なアクセスとが提供される。
【００２３】
本発明の多くの特徴及び利点が本発明の構造及び作用の詳細と共に先に説明されたが、この開示は実施例であり、変更が詳細に、特に本発明の原理の範囲内での部分の形状、サイズ及び配列の事項について、特許請求の範囲に表された用語の広い一般的な意味により示された範囲まで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】本発明の膨張可能の嚢状物の配置を示す概略図である。
【図１Ｂ】嚢状物により圧迫された血管内の血液の流通が遮断されるように嚢状物内の圧力が増大されていることを示す概略図である。
【図２】血液指標の計算を示す概略図である。
【図３】血管の脈波を示す概略図である。
【図４】脈信号波と心電図信号波との間の相互関係を示す図である。
【図５】本発明に係る装置のブロック線図である。
【図６】本発明の装置に基づく信号測定の概略図である。
【図７】本発明の装置に基づく信号測定の概略図である。
【符号の説明】
【００２５】
２０  嚢状物
２２  圧力センサ
２４  空気ポンプ
２６  排気弁
２８，２８’  電気接触子
３０  マイクロプロセッサ
３２  信号処理モジュール
３４  表示装置
３６  記憶装置
３２０  アナログ信号分析装置
３２２  アナログ/デジタル移送装置
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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