(57)【要約】【課題】  本発明は精度良く動脈壁硬化度を測定し得る動脈壁硬化度測定装置を提供する。【解決手段】  本発明の動脈壁硬化度測定装置１Ａは、生体の所定部位を圧迫するカフ１１と、カフ１１の圧力を検出する圧力検出部１３と、カフ１１が所定部位を圧迫する圧迫圧力を変化させる圧迫圧力制御部１２と、圧迫圧力変化過程で心拍により動脈に生じる脈波振幅を圧力検出部１３の圧力に基づいて検出する脈波振幅検出部１４と、脈波振幅検出部１４の脈波振幅とこれを検出した時点の圧迫圧力とに基づいて、圧迫圧力変化過程で心拍により動脈に生じる変形に基づく第１及び第２生体情報のデータ対を求める生体情報処理部１８Ａと、生体情報処理部１８Ａで求めた３組以上のデータ対の間における非線形な相互関係が線形と成るように変換する線形変換部１９Ａと、この変換したデータ対から得た直線の傾きに基づいて動脈の動脈壁硬化度を求める硬化度測定部２０Ａとを備える。【選択図】      図１
2006141849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の所定部位を圧迫する圧迫部と、
前記圧迫部の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧迫部が前記所定部位を圧迫する圧迫圧力を変化させる圧迫圧力制御部と、
検出される圧力に基づき、前記圧迫部の圧迫圧力を変化させる過程で心拍により前記所定部位における動脈に生じる脈波の大きさに関する脈波情報を検出する脈波情報検出部と、
前記脈波情報検出部で検出した脈波情報と該脈波情報を検出した時点における前記圧迫部の圧迫圧力とに基づいて、前記圧迫部の圧迫圧力を変化させる過程で心拍により前記所定部位における動脈に生じる変形に基づく第１及び第２生体情報のデータ対を求める生体情報処理部と、
前記生体情報処理部で求めた３組以上のデータ対を用いて該３組以上のデータ対の間における非線形な相互関係を線形な相互関係と成るように変換する線形変換部と、
前記線形変換部で変換したデータ対から得られた直線の傾きに基づいて前記動脈の動脈壁硬化度を求める硬化度測定部とを備えること
を特徴とする動脈壁硬化度測定装置。
【請求項２】
前記データ対は、前記第１生体情報が前記圧迫圧力であって前記第２生体情報が前記脈波振幅である脈波包絡線上のデータ対であること
を特徴とする請求項１に記載の動脈壁硬化度測定装置。
【請求項３】
前記３組以上のデータ対は、前記脈波振幅が最大であるデータ対を含む前記脈波振幅が最大となる場合の圧迫圧力より低圧側領域に係るデータ対であること
を特徴とする請求項２に記載の動脈壁硬化度測定装置。
【請求項４】
前記データ対は、前記第１生体情報が前記動脈の内外圧力差であって前記第２生体情報が前記動脈の内容積である圧−内容積特性曲線上のデータ対であること
を特徴とする請求項１に記載の動脈壁硬化度測定装置。
【請求項５】
前記３組以上のデータ対は、前記内外圧力差が０であるデータ対を含む前記内外圧力差が０以上の正領域に係るデータ対であること
を特徴とする請求項４に記載の動脈壁硬化度測定装置。
【請求項６】
前記線形変換部は、前記第１生体情報の所定値を基準第１生体情報とすると共に該基準第１生体情報に対応する前記第２生体情報を基準第２生体情報とする場合に、前記データ対の第１生体情報を前記基準第１生体情報で除した値の対数を演算すると共に前記データ対の第２生体情報を前記基準第２生体情報で除した値を演算することによって、前記３組以上のデータ対の間における非線形な相互関係を線形な相互関係と成るように変換すること
を特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の動脈壁硬化度測定装置。
【請求項７】
前記線形変換部は、前記第１生体情報の所定値を基準第１生体情報とすると共に該基準第１生体情報に対応する前記第２生体情報を基準第２生体情報とする場合に、前記データ対の第１及び第２生体情報から前記基準第１及び第２生体情報をそれぞれ減算した値を前記基準第１及び第２生体情報でそれぞれ除した値を演算することによって、前記３組以上のデータ対の間における非線形な相互関係を線形な相互関係と成るように変換すること
を特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の動脈壁硬化度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心拍により生体の動脈に生じる変形に基づく生体情報に基づいて動脈壁の硬さの程度を測定する動脈壁硬化度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝統的な血圧測定法は、空気袋（ブラダ）を備えたカフ（Cuff；マンシェット（Manschette）とも言う。）により上腕の動脈を阻血した後にカフの圧迫圧力を微速減圧させながら聴診器を用いてコロトコフ音（血管雑音）を検出することによって血圧を測定するコロトコフ法である。この方法では、コロトコフ音が発生する時の血圧が最高血圧（心臓の収縮期の血圧）とされ、コロトコフ音が消失する時の血圧が最低血圧（心臓の拡張期の血圧）とされる。
【０００３】
一方、近年では、エレクトロニクス等の進展により、伝統的なコロトコフ法に代わって、電気電子的に血圧を測定する血圧計が開発されている。この血圧計には、光電容積脈波法やオシロメトリック法（振動法）等の血圧測定手法が利用されている。
【０００４】
この光電容積脈波法は、カフの圧迫圧力を微速変化させながら生体の所定部位に近赤外光を照射してその反射光を光電センサで検出することによって得られる動脈の光電容積脈波から血圧を測定する方法である。この光電容積脈波法では、カフの圧迫圧力を微速減圧する過程で光電容積脈波を測定する場合には、光電容積脈波が出現する時の血圧が最高血圧とされる。
【０００５】
また、オシロメトリック法は、カフの圧迫圧力を微速変化させながらカフの圧力を検出することによって得られる脈波包絡線から血圧を測定する方法である。より詳細に説明すると、オシロメトリック法では、まず、生体の所定部位にカフを装着し、カフの圧迫圧力を加圧することによって所定部位下の動脈を阻血する。その後、カフの圧迫圧力を微速減圧させながらカフの圧力を検出する。
【０００６】
図１１は、微速減圧過程におけるカフの圧力の時間的変化を示す図である。図１１の横軸は、時間であり、その縦軸は、カフの圧力である。図１１において、微速減圧過程のカフの圧力１００１には、心拍に応じた複数の微小な圧変動１００２が発生する。この微速減圧過程のカフの圧力１００１に重畳された微小な圧変動１００２は、心拍に基づく脈動によってカフ下の動脈に容積変化が生じるために生じるものである。
【０００７】
即ち、圧迫圧力が最高血圧よりも高い場合には、阻血されるため、脈動による動脈の容積変化が生じないので、微小な圧変動１００２は、生じない。圧迫圧力が最高血圧近傍になると、原理的に、脈動による動脈に作用する内圧が動脈に作用している圧迫圧力（外圧）に抗することができるようになることから血流が生じ始め、そのため、脈動による動脈の容積変化が生じ始めて微小な圧変動１００２が生じ始める。なお、実際には、カフが丸く膨らむためカフの端部では、動脈を閉塞しきれずに最高血圧以上でも脈波は、検出される。
【０００８】
圧迫圧力が最高血圧から減圧されるに従って血管が次第に広がり、脈動による動脈の容積変化量も次第に大きくなるため、微小な圧変動１００２も次第に大きくなる。そして、圧迫圧力が平均血圧になると、微小な圧変動１００２が最大になる。さらに圧迫圧力が減圧されると、微小な圧変動１００２が次第に小さくなっていく。
【０００９】
これは、動脈壁の力学的特性によるものである。動脈壁は、内膜、中膜及び外膜の３層構造を為しており、弾性線維からなる内膜及び中膜が伸展性に富んでいる一方、膠原線維からなる外膜の伸展性が著しく低い。このため、動脈に作用する内圧が比較的低い領域では、外膜は伸展しないので、動脈壁の伸展性は、主に内膜及び中膜の力学的特性に依存することになる。この結果、動脈の内圧の変化に応じて動脈壁は、充分に伸縮する。一方、動脈に作用する内圧が比較的高い領域では、内膜及び中膜は十分に伸展しこの外側を覆う外膜も伸展するので、動脈壁の伸展性は、伸展性の低い外膜の力学的特性に依存することになる。この結果、動脈の内圧の変化に応じて動脈壁の伸縮は、著しく小さいものとなる。従って、圧迫圧力が平均血圧になると血管の内外圧力差が平均的に０となるので、この付近では内膜及び中膜の伸展性が最も大きくなるため、微小な圧変動１００２が最大になる。圧迫圧力が平均血圧を超えてさらに圧迫圧力が減圧されると、動脈壁が膨らむ結果、外膜が支配的に作用して動脈壁が硬くなるため、微小な圧変動１００２は、次第に小さくなる。
【００１０】
このため、この微速減圧過程のカフの圧力１００１に重畳された微小な圧変動１００２を心拍ごとに時系列で並べると、即ち、圧迫圧力に応じて並べると、図１２に実線で示すように、最高血圧時の微小な圧変動１００２−１から次第にその振幅が大きな微小な圧変動１００２−２、１００２−３、１００２−４、・・・となり、その振幅がピークに達すると、次第にその振幅が小さな微小な圧変動１００２となる。この結果、図１２に破線で示すように、心拍ごとに時系列で並べた微小な圧変動１００２の包絡線１００３は、山形となる。ここで、この微小な圧変動１００２を脈波といい、微小な圧変動１００２の振幅を脈波振幅といい、そして、この包絡線１００３を脈波包絡線という。
【００１１】
微速減圧過程のカフの圧力１００１に重畳されている微小な圧変動１００２は、このような原因によって生じているので、オシロメトリック法は、上述の微速減圧下におけるカフの圧力の検出に続けて、微速減圧させながら検出したこのカフの圧力から脈波を検出し、この検出した脈波から脈波包絡線を生成する。そして、オシロメトリック法は、この生成した脈波包絡線から最高血圧、平均血圧及び最低血圧等の血圧を求める。オシロメトリック法では、脈波包絡線の脈波振幅が最大脈波振幅となる圧迫圧力が平均血圧とされ、平均血圧より高圧側における脈波包絡線の変曲点の圧迫圧力が最高血圧とされ、そして、平均血圧より低圧側における脈波包絡線の変曲点の圧迫圧力が最低血圧とされる。実際には、脈波の変曲点によって最高血圧及び最低血圧を判定することは難しいので、オシロメトリック法による最高血圧及び最低血圧の判定は、コロトコフ法による最高血圧及び最低血圧との一致性が良くなるようにその血圧測定プログラムが工夫されている。
【００１２】
上述の説明から分かるように、圧迫圧力の変化に応じた脈波の脈波振幅の変化（脈波包絡線の形状）は、圧迫圧力の変化に伴う動脈の容積変化、延いては、動脈の実際の力学的特性を反映していると考えられ、物理的な（力学的特性に基づく）動脈の硬さの程度や、動脈硬化及び心疾患等の循環器系疾患を反映したものとなっている。なお、この物理的な（力学的特性に基づく）動脈の硬さの程度（度合い）を本明細書では動脈壁硬化度と呼称することとする。
【００１３】
図１３は、各種脈波包絡線を示す図である。図１３（ａ）は、健常者の場合の一例であり、図１３（ｂ）は、低血圧（最高血圧が低い状態（例えば１００ｍｍＨｇ以下の状態））の場合又は血管が柔らかい（血管壁の柔軟性のよいもの及び内圧に起因する外圧に応じた血管壁の追従性のよいものの少なくとも一方を含む）場合の一例であり、図１３（ｃ）は、動脈硬化が進行している場合又は高齢である場合の一例であり、図１３（ｄ）は、心臓に疾患がある場合の一例であり、そして、図１３（ｅ）は、高血圧であり且つ動脈硬化が進行している場合又は高齢である場合の一例である。
【００１４】
このように脈波包絡線の形状は、動脈の実際の力学的特性を反映していると考えられるため、近年では、オシロメトリック法によって得られる脈波包絡線を用いて動脈の硬さを判定する装置が研究、開発されており、例えば、特許文献１及び非特許文献１がある。
【００１５】
特許文献１に開示の動脈硬化度測定装置では、オシロメトリック法によって得られた脈波包絡線から、図１４に示すように、脈波包絡線上における最高血圧ＳＹＳに対応する変曲点ａ及び最大脈波振幅Ａｍａｘの６３．２％値に対応する点ｂの２点を結ぶ直線Ｃと横軸との成す角θを得て、この角θに基づいて動脈硬化度を判定している。あるいは、脈波包絡線上における最高血圧ＳＹＳに対応する変曲点ａから最大脈波振幅Ａｍａｘの６３．２％値に対応する点ｂに到達するまでの到達時間ｔを得て、この到達時間ｔに基づいて動脈硬化度を判定している。あるいは、脈波振幅Ａの、カフ圧Ｐの降圧割合に対する増加率を得て、この増加率に基づいて動脈硬化度を判定している。あるいは、脈波包絡線上における最大脈波振幅Ａｍａｘの９０％値に対応する２点ｃ、ｄ間の曲線幅Ｗを得て、最大脈波振幅Ａｍａｘと曲線幅Ｗとの比（Ａｍａｘ／Ｗ）を求めて、この比（Ａｍａｘ／Ｗ）に基づいて動脈硬化度を判定している。あるいは、最大脈波振幅Ａｍａｘと平均血圧ＭＥＡＮとの比（Ａｍａｘ／ＭＥＡＮ）を求めてこの比（Ａｍａｘ／ＭＥＡＮ）に基づいて動脈硬化度を判定している。
【００１６】
また、非特許文献１には、４０才男性の解剖例から得た大腿動脈を用いた実験から、式１０１に示すように、大腿動脈の内圧Ｐｉを所定の基準内圧（生理的血圧を考慮して１００ｍｍＨｇとしている）Ｐｉｓで除した値の対数ｌｎ（Ｐｉ／Ｐｉｓ）と、大腿動脈の外半径Ｒ０を基準内圧Ｐｓに対応する外半径Ｒｓで除した値Ｒ０／Ｒｓとの間に直線関係のあることが開示されている。
ｌｎ（Ｐｉ／Ｐｉｓ）＝β（Ｒ０／Ｒｓ−１）                    ・・・（式１０１）
なお、係数βは、直線の傾きであり、非特許文献１の著者らは、これをスティフネス・パラメータと呼んでいる。
【００１７】
また、非特許文献１には、式１０２に示すように、大腿動脈の内圧Ｐにおける増分△Ｐｉと、内圧Ｐｉにおける外半径の増分△Ｒ０との間に直線関係のあることが開示されている。
β”＝（△Ｐｉ／Ｐｉ）／（△Ｒ０／Ｒｓ）                      ・・・（式１０２）
なお、このβ”を非特許文献１の著者らは、これを修正スティフネス・パラメータと呼んでいる。
【００１８】
そして、臨床では、このスティフネス・パラメータβや修正スティフネス・パラメータβ”は、超音波を用いて頚動脈等から外半径を得ることによって演算されている。即ち、図１５に示すように、臨床では、最低血圧から最高血圧までにおける内圧−外半径特性曲線に基づいてスティフネス・パラメータβや修正スティフネス・パラメータβ”は、演算されている。
【特許文献１】特開平５−３８３３２号公報
【非特許文献１】林紘三郎、長沢史朗、鳴尾好人、半田肇「２．動脈壁のスティフネスと弾性」日本材料強度学会誌、１９８０．第１５巻第３号Ｐ８３−Ｐ９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ところで、特許文献１に開示の動脈硬化度測定装置は、何れも脈波包絡線の２点から得た値に基づく角θ、到達時間ｔ、増加率、曲線幅Ｗ、最大脈波振幅Ａｍａｘと曲線幅Ｗとの比（Ａｍａｘ／Ｗ）、及び、最大脈波振幅Ａｍａｘと平均血圧ＭＥＡＮとの比（Ａｍａｘ／ＭＥＡＮ）の何れかによって動脈硬化度を判定している。物理的な（力学的特性に基づく）動脈の硬さの程度や、動脈硬化及び心疾患等の循環器系疾患は、上述したように脈波包絡線の曲線形状の全体に反映されるものであるから、動脈壁硬化度や循環器系疾患をより精度良く検出するためには、特許文献１に開示の技術では不都合である。
【００２０】
また、非特許文献１に開示のスティフネス・パラメータβや修正スティフネス・パラメータβ”は、内圧Ｐ−外半径Ｒｓに基づいて求められたものである。そして、臨床では、非特許文献１に開示のスティフネス・パラメータβや修正スティフネス・パラメータβ”は、最低血圧から最高血圧までにおける内圧Ｐ−外半径Ｒｓに基づいて求められた値であり、動脈が潰れることはない状態における値である。即ち、動脈が潰れた状態から最低血圧時の動脈径となるまでの間における動脈の力学的特性が反映されていない。
【００２１】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、生体の所定部位に印加されている圧迫圧力を変化させる過程で心拍により所定部位における動脈に生じる変形に基づく生体情報に基づいてより精度良く動脈壁硬化度を測定し得る動脈壁硬化度測定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】
【００２２】
上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る動脈壁硬化度測定装置は、生体の所定部位を圧迫する圧迫部と、前記圧迫部の圧力を検出する圧力検出部と、前記圧迫部が前記所定部位を圧迫する圧迫圧力を変化させる圧迫圧力制御部と、検出される圧力に基づき、前記圧迫部の圧迫圧力を変化させる過程で心拍により前記所定部位における動脈に生じる脈波の大きさに関する脈波情報を検出する脈波情報検出部と、前記脈波情報検出部で検出した脈波情報と該脈波情報を検出した時点における前記圧迫部の圧迫圧力とに基づいて、前記圧迫部の圧迫圧力を変化させる過程で心拍により前記所定部位における動脈に生じる変形に基づく第１及び第２生体情報のデータ対を求める生体情報処理部と、前記生体情報処理部で求めた３組以上のデータ対を用いて該３組以上のデータ対の間における非線形な相互関係を線形な相互関係と成るように変換する線形変換部と、前記線形変換部で変換したデータ対から得られた直線の傾きに基づいて前記動脈の動脈壁硬化度を求める硬化度測定部とを備えることを特徴とする。
【００２３】
そして、この上述の動脈壁硬化度測定装置において、前記データ対は、前記第１生体情報が前記圧迫圧力であって前記第２生体情報が前記脈波振幅である脈波包絡線上のデータ対であることを特徴とする。
【００２４】
また、この上述の動脈壁硬化度測定装置において、前記３組以上のデータ対は、前記脈波振幅が最大であるデータ対を含む前記脈波振幅が最大となる場合の圧迫圧力より低圧側領域に係るデータ対であることを特徴とする。
【００２５】
さらに、その上述の動脈壁硬化度測定装置において、前記データ対は、前記第１生体情報が前記動脈の内外圧力差であって前記第２生体情報が前記動脈の内容積である圧−内容積特性曲線上のデータ対であることを特徴とする。
【００２６】
また、この上述の動脈壁硬化度測定装置において、前記３組以上のデータ対は、前記内外圧力差が０であるデータ対を含む前記内外圧力差が０以上の正領域に係るデータ対であることを特徴とする。
【００２７】
さらに、これら上述の動脈壁硬化度測定装置において、前記線形変換部は、前記第１生体情報の所定値を基準第１生体情報とすると共に該基準第１生体情報に対応する前記第２生体情報を基準第２生体情報とする場合に、前記データ対の第１生体情報を前記基準第１生体情報で除した値の対数を演算すると共に前記データ対の第２生体情報を前記基準第２生体情報で除した値を演算することによって、前記３組以上のデータ対の間における非線形な相互関係を線形な相互関係と成るように変換することを特徴とする。
【００２８】
そして、これら上述の動脈壁硬化度測定装置において、前記線形変換部は、前記第１生体情報の所定値を基準第１生体情報とすると共に該基準第１生体情報に対応する前記第２生体情報を基準第２生体情報とする場合に、前記データ対の第１及び第２生体情報から前記基準第１及び第２生体情報をそれぞれ減算した値を前記基準第１及び第２生体情報でそれぞれ除した値を演算することによって、前記３組以上のデータ対の間における非線形な相互関係を線形な相互関係と成るように変換することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
このような構成の動脈壁硬化度測定装置は、圧迫部が生体の所定部位を圧迫し、圧力検出部が圧迫部の圧力を検出し、圧迫圧力制御部が圧迫部の所定部位を圧迫する圧迫圧力を変化させ、脈波情報検出部が検出される圧力に基づき、圧迫部の圧迫圧力を変化させる過程で心拍により所定部位における動脈に生じる脈波の大きさに関する脈波情報を検出する。そして、生体情報処理部が、脈波情報検出部で検出した脈波情報とこの脈波情報を検出した時点における圧迫部の圧迫圧力とに基づいて、圧迫部の圧迫圧力を変化させる過程で心拍により所定部位における動脈に生じる変形に基づく第１及び第２生体情報のデータ対を求め、線形変換部が、生体情報処理部で求めた３組以上のデータ対を用いてこの３組以上のデータ対の間における非線形な相互関係を線形な相互関係と成るように変換し、硬化度測定部が、線形変換部で変換したデータ対から得られた直線の傾きに基づいて前記動脈の動脈壁硬化度を求める。従って、本発明に係る動脈壁硬化度測定装置は、生体の所定部位に印加されている圧迫圧力を変化させる過程で心拍により所定部位における動脈に生じる変形に基づく生体情報に基づいてより精度良く動脈壁硬化度を測定し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
（第１の実施形態の構成）
図１は、第１の実施形態における動脈壁硬化度測定装置の構成を示すブロック図である。図１において、第１の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ａは、カフ１１と、圧迫圧力制御部１２と、圧力検出部１３と、脈波振幅検出部１４と、中央処理部１５Ａと、出力部１６と、連通管１７とを備えて構成される。
【００３１】
カフ（cuff）１１は、被測定者（生体）の所定部位を圧迫する圧迫帯であり、例えば、生体の上腕部ＬＢに巻回された状態で取り付け可能なゴム製の袋を備えて構成される。圧迫圧力制御部１２は、連通管１７を介してカフ１１に接続され、カフ１１の圧迫圧力を変化させるものであり、例えば、カフ１１内に気体を供給することによってカフ１１内の圧力を加圧する加圧ポンプと、カフ１１内の気体を排気することによってカフ１１内の圧力を減圧する排気弁とを備えて構成される。圧迫圧力制御部１２は、中央処理部１５Ａの制御信号に従って、カフ１１内の圧力が被測定者の予想される最高血圧より高い所定の圧力になるようにカフ１１内の圧力を加圧し、その後、徐々にカフ１１内の圧力を減圧する。圧力検出部１３は、連通管１７を介してカフ１１に接続され、所定のサンプリング間隔でカフ１１内の圧力を検出し、この検出した圧力を中央処理部１５Ａに出力するものであり、例えば、圧力を電圧に変換することによって圧力を検出する圧力センサと、圧力センサの出力をアナログ信号からディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」と略記する。）とを備えて構成される。脈波振幅検出部１４は、動脈の脈波振幅を検出する回路であり、例えば、直流成分等の所定の周波数成分を圧力検出部１３の出力からカットするフィルタ回路（ハイパスフィルタ回路又はバンドパスフィルタ回路）を備え、圧力検出部１３の出力から所定の周波数成分をカットすることによって脈波信号を生成し、この生成した脈波信号の時間的変化から脈波を生成し、この生成した脈波から脈波振幅を検出する。脈波振幅検出部１４は、脈波情報検出部の一例であり、脈波振幅は、脈波情報の一例である。出力部１６は、動脈壁硬化度測定装置１Ａの動作中の状態や測定結果の動脈壁硬化度Ｈを出力する機器であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイ又はプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印字装置等である。
【００３２】
中央処理部１５Ａは、例えば、マイクロプロセッサ、記憶回路及びその周辺回路を備えて構成されたマイクロコンピュータを備えて構成され、機能的に、生体情報処理部１８Ａ、線形変換部１９Ａ及び硬化度測定部２０Ａを備え、圧迫圧力制御部１２、圧力検出部１３、脈波振幅検出部１４及び出力部１６を当該機能に応じてそれぞれ制御プログラムに従って制御することにより動脈壁硬化度測定装置１Ａ全体の制御を司るものである。記憶回路は、動脈壁硬化度Ｈを測定するために動脈壁硬化度測定装置１Ａを制御する動脈壁硬化度プログラム等の各種プログラム、及び、各種プログラムの実行に必要なデータ、各種プログラムの実行中や実行後に生じるデータ等の各種データを記憶する。記憶回路は、例えば、マイクロプロセッサの所謂ワーキングメモリとなるＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性の記憶素子、及び、プログラムやデータ等を記憶する、ＲＯＭ（Read Only Memory）や書換え可能なＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の不揮発性の記憶素子を備えて構成される。
【００３３】
生体情報処理部１８Ａは、脈波振幅検出部１４で検出した脈波振幅とこの脈波振幅を検出した時点におけるカフ１１の圧迫圧力とに基づいて、カフ１１の圧迫圧力を変化させる過程で心拍により生体の所定部位（上腕ＬＢ）における動脈に生じる変形に基づく第１及び第２生体情報のデータ対を求めるものである。線形変換部１９Ａは、生体情報処理部１８Ａで求めた３組以上のデータ対を用いてこの３組以上のデータ対の間における非線形な相互関係を線形な相互関係と成るように変換するものである。硬化度測定部２０Ａは、線形変換部１９Ａで変換したデータ対から得られた直線の傾きαに基づいて動脈の動脈壁硬化度Ｈを求めるものである。
【００３４】
ここで、第１の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ａは、第１及び第２生体情報のデータ対からなる特性曲線として脈波包絡線を用い、この脈波包絡線を形成する３組以上のデータ対を後述の第１圧対数変換を用いて線形変換し、その変換後のデータ対から得られた直線の傾きαに基づいて動脈壁硬化度を求める実施形態である。そのため、生体情報処理部１８Ａは、脈波処理部１８１と脈波振幅特性情報記憶部とを備えて構成され、線形変換部１９Ａは、脈波振幅特性対数線形変換部１９１Ａを備えて構成され、そして、硬化度測定部２０Ａは、脈波振幅特性対数動脈壁硬化度判定部２０１Ａと脈波振幅特性対数動脈壁硬化度判定テーブル記憶部２０２Ａとを備えて構成される。
【００３５】
脈波処理部１８１は、脈波振幅検出部１４で検出した脈波振幅とこの脈波振幅を検出した時点における圧力検出部１３で検出した圧迫圧力とを圧−脈波振幅のデータ対として対応付けて脈波振幅特性情報記憶部１８２に記憶する。
【００３６】
脈波振幅特性情報記憶部１８２は、脈波処理部１８１で生成した複数の圧−脈波振幅のデータ対を記憶する。そして、背景技術の説明から分かるように、この複数の圧−脈波振幅のデータ対を圧−脈波振幅座標系にプロットすることによって圧−脈波振幅特性曲線、即ち、脈波包絡線が得られる。なお、圧−脈波振幅特性曲線（脈波包絡線）の圧は、圧迫圧力である。また、第１の実施形態においては、圧迫圧力が第１生体情報に相当し、脈波振幅が第２生体情報に相当する。
【００３７】
脈波振幅特性対数線形変換部１９１Ａは、脈波振幅特性情報記憶部１８２に記憶されている３組以上の圧−脈波振幅のデータ対を用いて、所定の線形変換アルゴリズムによってこの３組以上のデータ対の間における非線形な相互関係を線形な相互関係と成るように変換する。
【００３８】
脈波振幅特性対数動脈壁硬化度判定テーブル記憶部２０２Ａは、脈波振幅特性対数動脈壁硬化度判定テーブルを記憶する。脈波振幅特性対数動脈壁硬化度判定テーブルは、線形変換された圧−脈波振幅のデータ対から得られる直線の傾きαから動脈壁硬化度Ｈを判定するためのテーブルであり、例えば、本実施形態では、予め統計的に調査することにより得た、線形変換された圧−脈波振幅のデータ対から得られた直線の傾きαと動脈壁硬化度Ｈとを対応付けたテーブルである。脈波振幅特性対数動脈壁硬化度判定部２０１Ａは、脈波振幅特性対数線形変換部１９１Ａで変換したデータ対から得られた直線の傾きαに基づいて脈波振幅特性対数動脈壁硬化度判定テーブル記憶部２０２Ａに記憶されている脈波振幅特性対数動脈壁硬化度判定テーブルを参照することによって動脈壁硬化度Ｈを求め、出力部１６に出力する。
【００３９】
次に、本実施形態の動作について説明する。
（第１の実施形態の動作）
図２は、第１の実施形態における動脈壁硬化度測定装置の動作を示すフローチャートである。
【００４０】
測定者又は被測定者自身は、動脈壁硬化度測定装置１Ａの電源を投入し、被測定者の上腕部ＬＢにカフ１１を装着し、そして、動脈壁硬化度の測定を開始すべく、例えば、図略の測定開始スイッチを操作する。
【００４１】
図２において、図略の測定開始スイッチの操作を中央処理部１５Ａが検出すると、中央処理部１５Ａは、カフ１１内の圧力を開始目標圧力まで急速に加圧すべく圧迫圧力制御部１２に制御信号を出力し、圧迫圧力制御部１２は、この制御信号に基づいてカフ１１内に気体を供給することによってカフ１１内を加圧する（Ｓ１１）。これによって被測定者の上腕部ＬＢがカフ１１によって強く圧迫され、カフ１１下における動脈の血流が阻血される。
【００４２】
中央処理部１５Ａは、圧力検出部１３で検出した圧力が開始目標圧力、例えば被測定者の予想される最高血圧より高い所定の圧力に到達すると、中央処理部１５Ａは、カフ１１内を徐々に減圧すべく圧迫圧力制御部１２に制御信号を出力し、圧迫圧力制御部１２は、この制御信号に基づいて徐々にカフ１１内の気体を排気することによってカフ１１内の微速減圧を開始する（Ｓ１２）。
【００４３】
次に、脈波振幅検出部１４は、圧力検出部１３の出力に基づいて一心拍の脈波を測定し、この測定した一心拍の脈波における脈波振幅を検出し、この検出した脈波振幅を生体情報処理部１８Ａの脈波処理部１８１に出力する（Ｓ１３）。即ち、カフ１１の微速減圧中において、圧力検出部１３は、所定のサンプリング間隔でカフ１１の圧力を検出し、この検出したカフ１１の圧力を圧迫圧力として脈波振幅検出部１４及び脈波処理部１８１に出力する。脈波振幅検出部１４は、圧力検出部１３の出力を時系列順にプロットすることによって一心拍の脈波を生成し、この生成した脈波から一心拍の脈波における脈波振幅を検出する。そして、脈波振幅検出部１４は、この検出した脈波振幅を脈波処理部１８１に出力する。
【００４４】
次に、生体情報処理部１８Ａの脈波処理部１８１は、脈波振幅検出部１４から一心拍の脈波における脈波振幅が入力されると、所定のサンプリング間隔で圧力検出部１３から入力されている圧力の中から、この入力された脈波振幅を検出した時点の圧迫圧力を検出する（Ｓ１４）。
【００４５】
次に、生体情報処理部１８Ａの脈波処理部１８１は、脈波振幅とこの脈波振幅を検出した時点における圧迫圧力とのデータ対を脈波振幅特性情報記憶部１８２に圧−脈波振幅のデータ対として記憶する（Ｓ１５）。
【００４６】
次に、中央処理部１５Ａは、圧力検出部１３で検出した圧力が終了目標圧力に到達したか否かを判断することによって、カフ１１の微速減圧が終了したか否かを判断する（Ｓ１６）。判断の結果、カフ１１の微速減圧が終了していない場合には、中央処理部１５Ａは、処理を処理Ｓ１３に戻し、一方、判断の結果、カフ１１の微速減圧が終了している場合には、中央処理部１５Ａは、処理を処理Ｓ１７を実行する。このように動作することによって、微速減圧中における心拍ごとに圧−脈波振幅のデータ対が測定され、そして、測定された圧−脈波振幅のデータ対が脈波振幅特性情報記憶部１８２に記憶される。
【００４７】
処理Ｓ１７において、微速減圧が終了すると、中央処理部１５Ａは、カフ１１内の圧力を略大気圧に戻すべく圧迫圧力制御部１２に制御信号を出力し、圧迫圧力制御部１２は、この制御信号に基づいてカフ１１内の気体を急速排気することによってカフ１１内を略大気圧まで減圧する。これによって被測定者の上腕部ＬＢがカフ１１の圧迫から開放される。
【００４８】
次に、線形変換部１９Ａの脈波振幅特性対数線形変換部１９１Ａは、生体情報処理部１８Ａの脈波振幅特性情報記憶部１８２に記憶されている３組以上の圧−脈波振幅のデータ対を用いて、所定の線形変換アルゴリズムによって３組以上の圧−脈波振幅のデータ対の間における相互関係が線形に成るように変換する（Ｓ１８）。
【００４９】
ここで、発明者らは、所定の圧迫圧力Ｃを基準圧迫圧力Ｃｓとすると共にこの基準圧迫圧力Ｃｓにおける脈波振幅Ａを基準脈波振幅Ａｓとする場合に、圧迫圧力Ｃを基準圧迫圧力Ｃｓで除した値Ｃ／Ｃｓの自然対数ｌｎ（Ｃ／Ｃｓ）と、脈波振幅Ａを基準脈波振幅Ａｓで除した値Ａ／Ａｓとの間に直線関係が成立し、その直線の傾きαが動脈壁硬化度Ｈをよく反映することを見出した。
【００５０】
そのため、圧−脈波振幅のデータ対を（Ｃｎ，Ａｎ）と表示することとすると、この第１圧対数変換による線形変換は、まず、基準圧迫圧力Ｃｓを脈波包絡線の脈波振幅Ａが最大脈波振幅Ａｍａｘとなる圧迫圧力Ｃとする。従って、基準脈波振幅Ａｓは、最大脈波振幅Ａｍａｘである。次に、圧−脈波振幅のデータ対（Ｃｎ，Ａｎ）をこれら基準圧迫圧力Ｃｓ及び基準脈波振幅Ａｓでそれぞれ除（割り算）し、圧迫圧力Ｃｎを基準圧迫圧力Ｃｓで除した値Ｃｎ／Ｃｓとこれに対応する脈波振幅Ａｎを基準脈波振幅Ａｓで除した値Ａｎ／Ａｓとのデータ対（Ｃｎ／Ｃｓ，Ａｎ／Ａｓ）を求める。次に、圧迫圧力Ｃｎを基準圧迫圧力Ｃｓで除した値Ｃｎ／Ｃｓの自然対数ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ）を求め、圧迫圧力Ｃｎを基準圧迫圧力Ｃｓで除した値Ｃｎ／Ｃｓの自然対数ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ）とこれに対応する脈波振幅Ａｎを基準脈波振幅Ａｓで除した値Ａｎ／Ａｓとのデータ対（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ），Ａｎ／Ａｓ）を求める。
【００５１】
ここで、横軸の座標原点をＡｓ／ＡｓにすべくＡｎ／Ａｓより１を減算し、（Ａｎ／Ａｓ−１）を横軸に、ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ）を縦軸として（Ａｎ／Ａｓ−１）−（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ））平面座標系にデータ対（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ），Ａｎ／Ａｓ−１）をプロットする。図３は、各領域におけるデータ対（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ），Ａ／Ａｓ−１）のグラフを示す図である。図３（Ａ）は、最大脈波振幅Ａｍａｘ（＝基準脈波振幅Ａｓ）に対応する基準圧迫圧力Ｃｓより高圧側領域におけるデータ対（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ），Ａｎ／Ａｓ−１）のグラフであり、図３（Ｂ）は、最大脈波振幅Ａｍａｘ（＝基準脈波振幅Ａｓ）に対応する基準圧迫圧力Ｃｓより低圧側領域におけるデータ対（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ），Ａｎ／Ａｓ−１）のグラフである。
【００５２】
次に、硬化度測定部２０Ａの脈波振幅特性対数動脈壁硬化度判定部２０１Ａは、脈波振幅特性対数線形変換部１９１Ａで変換したデータ対（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ），Ａｎ／Ａｓ−１）から直線を求め、この求めた直線の傾きαに基づいて脈波振幅特性対数動脈壁硬化度判定テーブル記憶部２０２Ａに記憶されている脈波振幅特性対数動脈壁硬化度判定テーブルを参照することによって動脈壁硬化度Ｈを判定する（Ｓ１９）。
【００５３】
ここで、図３（Ａ）に示す高圧側領域における３組以上のデータ対（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ），Ａｎ／Ａｓ−１）の各点から直線を求めて、その直線の傾きαｈを求めてもよく、また、図３（Ｂ）に示す低圧側領域における３組以上のデータ対（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ），Ａｎ／Ａｓ−１）の各点から直線を求めて、その直線の傾きαｌを求めてもよいが、高圧側領域及び低圧側領域における３組以上のデータ対（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ），Ａｎ／Ａｓ−１）の各点から直線を求めてもよい。そのために、例えば、図３（Ａ）に示す高圧側領域におけるデータ対（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ），Ａｎ／Ａｓ−１）を縦軸に対して折り返して、図３（Ｂ）に示す低圧側領域におけるデータ対（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ），Ａｎ／Ａｓ−１）を合わせると、図４に示すグラフとなり、このグラフの直線を求め、その直線の傾きαを求める。図４は、全体領域におけるデータ対（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ），Ａ／Ａｓ−１）のグラフを示す図である。なお、図３（Ｂ）に示す低圧側領域におけるデータ対（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ），Ａｎ／Ａｓ−１）を縦軸に対して折り返して、図３（Ａ）に示す高圧側領域におけるデータ対（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ），Ａｎ／Ａｓ−１）を合わせて、このグラフの直線を求め、その直線の傾き−αを求めてもよい。また、各データ対からの誤差を最も小さくする観点から、これらの直線は、例えば、最小二乗法を用いて求めてもよい。
【００５４】
そして、硬化度測定部２０Ａの脈波振幅特性対数動脈壁硬化度判定部２０１Ａは、この判定した動脈壁硬化度Ｈを出力部１６に出力する（Ｓ２０）。
【００５５】
このように第１の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ａは、阻血状態から微速減圧することによって脈波を得ているので、広範囲の圧迫圧力が動脈に印加された場合における動脈の力学的特性を反映した脈波包絡線（データ対）を得ることができる。また、動脈壁硬化度測定装置１Ａは、脈波包絡線の曲線形状そのものの形から動脈壁硬化度Ｈを判定するのではなく、脈波包絡線の曲線形状を線形変換し、線形変換して得られた直線の傾きαから判定しているので、容易に正確に動脈壁硬化度Ｈを判定することができる。そして、３組以上のデータ対からこの直線の傾きαを得ているので、脈波包絡線の曲線形状をより良く反映したものとなり、より精度良く動脈壁硬化度Ｈを測定し得る。
【００５６】
次に、別の実施形態について説明する。
（第２の実施形態の構成）
図５は、第２の実施形態における動脈壁硬化度測定装置の構成を示すブロック図である。図５において、第２の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ｂは、カフ１１と、圧迫圧力制御部１２と、圧力検出部１３と、脈波振幅検出部１４と、中央処理部１５Ｂと、出力部１６と、連通管１７とを備えて構成される。
【００５７】
これら第２の実施形態におけるカフ１１、圧迫圧力制御部１２、圧力検出部１３、脈波振幅検出部１４、出力部１６及び連通管１７は、第１の実施形態におけるカフ１１、圧迫圧力制御部１２、圧力検出部１３、脈波振幅検出部１４、出力部１６及び連通管１７とそれぞれ同様であるので、その説明を省略する。中央処理部１５Ｂは、例えば、マイクロプロセッサ、記憶回路及びその周辺回路を備えて構成されたマイクロコンピュータを備えて構成され、機能的に、脈波振幅検出部１４で検出した脈波振幅とこの脈波振幅を検出した時点における圧力部の圧迫圧力とに基づいて、カフ１１の圧迫圧力を変化させる過程で心拍により生体の所定部位における動脈に生じる変形に基づく第１及び第２生体情報のデータ対を求める生体情報処理部１７Ｂ、生体情報処理部１７Ｂで求めた３組以上のデータ対を用いてこの３組以上のデータ対の間における非線形な相互関係を線形な相互関係と成るように変換する線形変換部１９Ｂ、及び、線形変換部１９Ｂで変換したデータ対から得られた直線の傾きαに基づいて動脈の動脈壁硬化度Ｈを求める硬化度測定部２０Ｂを備え、制御プログラムに従い圧迫圧力制御部１２、圧力検出部１３、脈波振幅検出部１４及び出力部１６を当該機能に応じてそれぞれ制御することによって動脈壁硬化度測定装置１Ｂ全体の制御を司るものである。
【００５８】
ここで、第２の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ｂは、生体情報として圧−脈波振幅のデータ対（脈波包絡線）から得た圧−内容積特性曲線を用い、この圧−内容積特性曲線を形成する３組以上のデータ対を後述の第２圧対数変換を用いて線形変換し、その変換後のデータ対から得られた直線の傾きαに基づいて動脈壁硬化度Ｈを求める実施形態である。そのため、生体情報処理部１８Ｂは、脈波処理部１８１と脈波振幅特性情報記憶部１８２と圧−内容積特性変換部１８３と圧−内容積特性情報記憶部１８４とを備えて構成され、線形変換部１９Ｂは、圧−内容積特性対数線形変換部１９１Ｂを備えて構成され、そして、硬化度測定部２０Ｂは、圧−内容積特性対数動脈壁硬化度判定部２０１Ｂと圧−内容積特性対数動脈壁硬化度判定テーブル記憶部２０２Ｂとを備えて構成される。
【００５９】
脈波処理部１８１及び脈波振幅特性情報記憶部１８２は、第１の実施形態で説明した脈波処理部１８１及び脈波振幅特性情報記憶部１８２とそれぞれ同様であるので、その説明を省略する。圧−内容積特性変換部１８３は、脈波振幅特性情報記憶部１８２に記憶されている圧−脈波振幅のデータ対から圧−内容積のデータ対に変換するものである。この圧−脈波振幅のデータ対（脈波包絡線上のデータ対）から圧−内容積のデータ対（圧−内容積特性曲線上のデータ対）への変換は、公知の処理、例えば、特開平５−３０５０６１号公報や特開平７−１２４１２９号公報等に開示の処理を用いるので、その説明を省略する。圧−内容積特性情報記憶部１８４は、圧−内容積特性変換部１８３で生成した複数の圧−内容積のデータ対を記憶する。そして、この複数の圧−内容積のデータ対を圧−内容積座標系にプロットすることによって圧−内容積特性曲線が得られる。なお、圧−内容積特性曲線の圧は、動脈の内外圧力差である。また、第２の実施形態においては、この動脈の内外圧力差が第１生体情報に相当し、動脈の内容積が第２生体情報に相当する。
【００６０】
圧−内容積特性対数線形変換部１９１Ｂは、圧−内容積特性情報記憶部１８４に記憶されている３組以上の圧−内容積のデータ対を用いて、所定の線形変換アルゴリズムによってこの３組以上のデータ対に間における非線形な相互関係を線形な相互関係と成るように変換する。
【００６１】
圧−内容積特性対数動脈壁硬化度判定テーブル記憶部２０２Ｂは、圧−内容積特性対数動脈壁硬化度判定テーブルを記憶する。圧−内容積特性対数動脈壁硬化度判定テーブルは、線形変換された圧−内容積のデータ対から得られる直線の傾きαから動脈壁硬化度Ｈを判定するためのテーブルであり、例えば、本実施形態では、予め統計的に調査することにより得た、線形変換された圧−内容積のデータ対から得られた直線の傾きαと動脈壁硬化度Ｈとを対応付けたテーブルである。圧−内容積特性対数動脈壁硬化度判定部２０１Ｂは、圧−内容積特性対数線形変換部１９１Ｂで変換したデータ対から得られた直線の傾きαに基づいて圧−内容積特性対数動脈壁硬化度判定テーブル記憶部２０２Ｂに記憶されている圧−内容積特性対数動脈壁硬化度判定テーブルを参照することによって動脈壁硬化度Ｈを求め、出力部１６に出力する。
【００６２】
次に、本実施形態の動作について説明する。
（第２の実施形態の動作）
図６は、第２の実施形態における動脈壁硬化度測定装置の動作を示すフローチャートである。図７は、圧−内容積特性曲線を示す図である。図７の横軸は、内外圧力差を示し、その縦軸は、内容積を示す。
【００６３】
測定者又は被測定者自身は、動脈壁硬化度測定装置１Ｂの電源を投入し、被測定者の上腕部ＬＢにカフ１１を装着し、そして、動脈壁硬化度Ｈの測定を開始すべく、例えば、図略の測定開始スイッチを操作する。
【００６４】
図６において、図略の測定開始スイッチの操作を中央処理部１５Ｂが検出した後に実行される、開始目標圧力までカフ１１の急速加圧処理（Ｓ３１）から、カフ１１の微速減圧の開始処理（Ｓ３２）、脈波の測定、脈波振幅の検出処理（Ｓ３３）、脈波振幅検出時の圧迫圧力の検出処理（Ｓ３４）、圧−脈波振幅のデータ対の記憶処理（Ｓ３５）及び微速減圧の終了判定処理（Ｓ３６）を介して急速排気処理（Ｓ３７）に至る各処理は、第１の実施形態における開始目標圧力までカフ１１の急速加圧処理（Ｓ１１）から、カフ１１の微速減圧の開始処理（Ｓ１２）、脈波の測定、脈波振幅の検出処理（Ｓ１３）、脈波振幅検出時の圧迫圧力の検出処理（Ｓ１４）、圧−脈波振幅のデータ対の記憶処理（Ｓ１５）及び微速減圧の終了判定処理（Ｓ１６）を介して急速排気処理（Ｓ１７）に至る各処理とそれぞれ同様であるので、その説明を省略する。
【００６５】
そして、生体情報検出部１７Ｂの圧−内容積特性変換部１８３は、公知の手法により、脈波振幅特性情報記憶部１８２に記憶されている圧−脈波振幅のデータ対から圧−内容積のデータ対に変換し、圧−内容積のデータ対を圧−内容積特性情報記憶部１８４に記憶する（Ｓ３８）。
【００６６】
圧−内容積特性の圧は、動脈の内外圧力差、即ち、平均血圧−圧迫圧力である。背景技術で説明したように、動脈の内外圧力差が負の領域では、主に内膜及び中膜の力学的特性に依存することとなるため、圧迫圧力の減少に従って内容積は徐々に大きくなり、内外圧力差の単位変化に対する内容積の変化の割合も徐々に大きくなり、そして、動脈の内外圧力差＝０の点（平均血圧−圧迫圧力＝０の点）の付近では、内膜及び中膜の進展性が最も大きくなるため、内外圧力差の単位変化に対する内容積の変化の割合も最大となる。動脈の内外圧力差が正の領域では、主に中膜の力学的特性に依存する場合から中膜及び外膜の複合的な特性に依存する場合を経て主に外膜の力学的特性に依存する場合に移行することとなるため、圧迫圧力の減少に従って、内外圧力差の単位変化に対する内容積の変化の割合も徐々に小さくなり、内容積は、圧迫圧力の減少に従ってあまり増加しなくなる。従って、圧−内容積特性曲線は、図７に示すように、内外圧力差の増加（圧迫圧力の減少）に従って内容積が０から所定の内容積値まで増加する単調増加関数であるが、内外圧力差の単位変化に対する内容積の変化の割合は、内外圧力差の増加に従って、その内外圧力差が負の領域では内外圧力差の増加に従って徐々に大きくなり、動脈の内外圧力差＝０の点の付近で最大となり、その後、動脈の内外圧力差が正の領域では徐々に小さくなる。そのため、圧−内容積特性曲線の形状は、図７に示すように、０から急激に立上り、内外圧力差＝０で最大の傾きとなって、その後、なだらかな右肩上がりの曲線である。そして、特に、内外圧力差が正の領域では、同じ内外圧力差において柔らかい動脈ではその内容積が硬い動脈よりも大きくなるので、柔らかい動脈の圧−内容積特性曲線ｓは、図７で実線で示すようになり、硬い動脈の圧−内容積特性曲線ｈは、図７で破線で示すようになる。
【００６７】
次に、線形変換部１９Ｂの圧−内容積特性対数線形変換部１９１Ｂは、生体情報処理部１８Ｂの圧−内容積特性情報記憶部１８４に記憶されている３組以上の圧−内容積のデータ対を用いて、所定の線形変換アルゴリズムによって３組以上の圧−内容積のデータ対の間における相互関係が線形に成るように変換する（Ｓ３９）。
【００６８】
ここで、発明者らは、所定の内外圧力差Ｐを基準内外圧力差Ｐｓとすると共にこの基準内外圧力差Ｐｓにおける内容積Ｖを基準内容積Ｖｓとする場合に、内外圧力差Ｐを基準内外圧力差Ｐｓで除した値Ｐ／Ｐｓの自然対数ｌｎ（Ｐ／Ｐｓ）と、内容積Ｖを基準内容積Ｖｓで除した値Ｖ／Ｖｓとの間に直線関係が成立し、その直線の傾きαが動脈壁硬化度Ｈをよく反映することを見出した。
【００６９】
正の領域における３組以上のデータ対を用いる場合には、不都合はないが、図７に示す圧−内容積特性曲線をそのまま用いると負の領域においては対数を求めることができないので、圧−内容積特性曲線が全て正の値と成るように横軸の正方向に圧−内容積特性曲線が平行移動するように座標変換する。そして、この座標変換後の圧−内容積のデータ対を（Ｐｎ’，Ｖｎ）と表示することとすると、この第２圧対数変換による線形変換は、まず、任意に内外圧力差Ｐ’を基準内外圧力差Ｐｓとし、この基準内外圧力差Ｐｓに対応する内容積Ｖｎを基準内容積Ｖｓとする。次に、圧−内容積のデータ対（Ｐｎ’，Ｖｎ）をこれら基準内外圧力差Ｐｓ及び基準内容積Ｖｓでそれぞれ除（割り算）し、内外圧力差Ｐｎ’を基準内外圧力差Ｐｓで除した値Ｐｎ’／Ｐｓとこれに対応する内容積Ｖｎを基準内容積Ｖｓで除した値Ｖｎ／Ｖｓとのデータ対（Ｐｎ’／Ｐｓ，Ｖｎ／Ｖｓ）を求める。次に、内外圧力差Ｐｎ’を基準内外圧力差Ｐｓで除した値Ｐｎ’／Ｐｓの自然対数ｌｎ（Ｐｎ’／Ｐｓ）を求め、内外圧力差Ｐｎ’を基準内外圧力差Ｐｓで除した値の自然対数ｌｎ（Ｐｎ’／Ｐｓ）とこれに対応する内容積Ｖｎを基準内容積Ｖｓで除した値Ｖｎ／Ｖｓとのデータ対（ｌｎ（Ｐｎ’／Ｐｓ），Ｖｎ／Ｖｓ）を求める。
【００７０】
次に、硬化度測定部２０Ｂの圧−内容積特性対数動脈壁硬化度判定部２０１Ｂは、圧−内容積特性対数線形変換部１９１Ｂで変換したデータ対から直線を求めて、この求めた直線の傾きαに基づいて圧−内容積特性対数動脈壁硬化度判定テーブル記憶部２０２Ｂに記憶されている圧−内容積特性対数動脈壁硬化度判定テーブルを参照することによって動脈壁硬化度Ｈを判定する（Ｓ４０）。また、各データ対からの誤差を最も小さくする観点から、このデータ対から直線は、例えば、最小二乗法を用いて求めてもよい。
【００７１】
そして、硬化度測定部２０Ｂの圧−内容積特性対数動脈壁硬化度判定部２０１Ｂは、この判定した動脈壁硬化度Ｈを出力部１６に出力する（Ｓ４１）。
【００７２】
このように第２の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ｂは、阻血状態から微速減圧することによって得られた脈波に基づいて圧−内容積特性曲線を得ているので、広範囲の圧迫圧力が動脈に印加された場合における動脈の力学的特性を反映した圧−内容積特性曲線を得ることができる。また、動脈壁硬化度測定装置１Ｂは、圧−内容積特性曲線の曲線形状そのものの形から動脈壁硬化度Ｈを判定するのではなく、圧−内容積特性曲線の曲線形状を線形変換し、線形変換して得られた直線の傾きαから判定しているので、容易に正確に動脈壁硬化度Ｈを判定することができる。そして、３組以上のデータ対からこの直線の傾きαを得ているので、圧−内容積特性曲線の曲線形状をより良く反映したものとなり、より精度良く動脈壁硬化度Ｈを測定し得る。
【００７３】
次に、別の実施形態について説明する。
（第３の実施形態の構成）
図８は、第３の実施形態における動脈壁硬化度測定装置の構成を示すブロック図である。図８において、第３の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ｃは、カフ１１と、圧迫圧力制御部１２と、圧力検出部１３と、脈波振幅検出部１４と、中央処理部１５Ｃと、出力部１６と、連通管１７とを備えて構成される。
【００７４】
これら第３の実施形態におけるカフ１１、圧迫圧力制御部１２、圧力検出部１３、脈波振幅検出部１４、出力部１６及び連通管１７は、第１の実施形態におけるカフ１１、圧迫圧力制御部１２、圧力検出部１３、脈波振幅検出部１４、出力部１６及び連通管１７とそれぞれ同様であるので、その説明を省略する。中央処理部１５Ｃは、例えば、マイクロプロセッサ、記憶回路及びその周辺回路を備えて構成されたマイクロコンピュータを備えて構成され、機能的に、第２の実施形態と同様の生体情報処理部１８Ｂ、生体情報処理部１８Ｂで求めた３組以上のデータ対を用いてこの３組以上のデータ対の間における非線形な相互関係を線形な相互関係と成るように変換する線形変換部１９Ｃ、及び、線形変換部１９Ｃで変換したデータ対から得られた直線の傾きαに基づいて動脈の動脈壁硬化度Ｈを求める硬化度測定部２０Ｃを備え、制御プログラムに従い圧迫圧力制御部１２、圧力検出部１３、脈波振幅検出部１４及び出力部１６を当該機能に応じてそれぞれ制御することによって動脈壁硬化度測定装置１Ｃ全体の制御を司るものである。
【００７５】
ここで、第３の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ｃは、生体情報として圧−脈波振幅のデータ対（脈波包絡線）から得た圧−内容積特性曲線を用い、この圧−内容積特性曲線を形成する３組以上のデータ対を線形変換し、その変換後のデータ対から得られた直線の傾きαに基づいて動脈壁硬化度Ｈを求める実施形態であるが、第２の実施形態では、線形変換に第２圧対数変換を用いたが第３の実施形態では、後述の差分変換を用いる。そのため、生体情報処理部１８Ｂは、第２の実施形態と同様の脈波処理部１８１と脈波振幅特性情報記憶部１８２と圧−内容積特性変換部１８３と圧−内容積特性情報記憶部１８４とを備えて構成され、線形変換部１９Ｃは、圧−内容積特性差分線形変換部１９１Ｃを備えて構成され、そして、硬化度測定部２０Ｃは、圧−内容積特性差分動脈壁硬化度判定部２０１Ｃと圧−内容積特性差分動脈壁硬化度判定テーブル記憶部２０２Ｃとを備えて構成される。
【００７６】
圧−内容積特性差分線形変換部１９１Ｃは、圧−内容積特性情報記憶部１８４に記憶されている３組以上の圧−内容積のデータ対を用いて、所定の線形変換アルゴリズムによってこの３組以上のデータ対に間における非線形な相互関係を線形な相互関係と成るように変換する。
【００７７】
圧−内容積特性差分動脈壁硬化度判定テーブル記憶部２０２Ｃは、圧−内容積特性差分動脈壁硬化度判定テーブルを記憶する。圧−内容積特性差分動脈壁硬化度判定テーブルは、線形変換された圧−内容積のデータ対から得られる直線の傾きαから動脈壁硬化度Ｈを判定するためのテーブルであり、例えば、本実施形態では、予め統計的に調査することにより得た、線形変換された圧−内容積のデータ対から得られた直線の傾きαと動脈壁硬化度Ｈとを対応付けたテーブルである。圧−内容積特性差分動脈壁硬化度判定部２０１Ｃは、圧−内容積特性差分線形変換部１９１Ｃで変換したデータ対から得られた直線の傾きαに基づいて圧−内容積特性差分動脈壁硬化度判定テーブル記憶部２０２Ｃに記憶されている圧−内容積特性差分動脈壁硬化度判定テーブルを参照することによって動脈壁硬化度Ｈを求め、出力部１６に出力する。
【００７８】
次に、本実施形態の動作について説明する。
（第３の実施形態の動作）
第３の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ｃの動作は、第２の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ｂの図６に示す動作において、圧−内容積のデータ対の線形変換処理（Ｓ３９）の処理方法が異なる点を除き、第２の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ｂの図６に示す動作と同様である。このため、第３の実施形態における圧−内容積のデータ対の線形変換処理のみ以下に説明する。
【００７９】
ここで、発明者らは、所定の内外圧力差Ｐを基準内外圧力差Ｐｓとすると共にこの基準内外圧力差Ｐｓにおける内容積Ｖを基準内容積Ｖｓとする場合に、内外圧力差Ｐを基準内外圧力差Ｐｓで減算した値△Ｐ（＝Ｐ−Ｐｓ）の基準内外圧力差Ｐｓに対する比△Ｐ／Ｐｓと、内容積Ｖを基準内容積Ｖｓで減算した値△Ｖ（＝Ｖ−Ｖｓ）の基準内容積Ｖｓに対する比△Ｖ／Ｖｓとの間に直線関係が成立し、その直線の傾きαが動脈壁硬化度Ｈをよく反映することを見出した。
【００８０】
よって、圧−内容積のデータ対を（Ｐｎ，Ｖｎ）と表示することとすると、この差分変換による線形変換は、まず、任意に内外圧力差Ｐを基準内外圧力差Ｐｓとし、この基準内外圧力差Ｐｓに対応する内容積Ｖｎを基準内容積Ｖｓとする。次に、圧−内容積のデータ対（Ｐｎ，Ｖｎ）をこれら基準内外圧力差Ｐｓ及び基準内容積Ｖｓでそれぞれ除算し、内外圧力差Ｐｎを基準内外圧力差Ｐｓで減算した値△Ｐｎ（＝Ｐｎ−Ｐｓ）の基準内外圧力差Ｐｓに対する比△Ｐ／Ｐｓとこれに対応する内容積Ｖｎを基準内容積Ｖｓで減算した値△Ｖｎ（＝Ｖｎ−Ｖｓ）の基準内容積Ｖｓに対する比△Ｖｎ／Ｖｓとのデータ対（△Ｐｎ／Ｐｓ，△Ｖｎ／Ｖｓ）を求める。
【００８１】
このように第３の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ｃは、阻血状態から微速減圧することによって得られた脈波に基づいて圧−内容積特性曲線を得ているので、広範囲の圧迫圧力が動脈に印加された場合における動脈の力学的特性を反映した圧−内容積特性曲線を得ることができる。また、動脈壁硬化度測定装置１Ｃは、圧−内容積特性曲線の曲線形状そのものの形から動脈壁硬化度Ｈを判定するのではなく、圧−内容積特性曲線の曲線形状を線形変換し、線形変換して得られた直線の傾きαから判定しているので、容易に正確に動脈壁硬化度Ｈを判定することができる。そして、３組以上のデータ対からこの直線の傾きαを得ているので、圧−内容積特性曲線の曲線形状をより良く反映したものとなり、より精度良く動脈壁硬化度Ｈを測定し得る。
【００８２】
なお、第３の実施形態においては、差分変換による線形変換を圧−内容積のデータ対に対して適用したが、圧−脈波振幅のデータ対に対しても同様に適用することができる。
【００８３】
ここで、図７から分かるように、柔らかい動脈における圧−内容積特性曲線ｓと硬い動脈における圧−内容積特性曲線ｈとは、内外圧力差が０以上の領域において顕著に差が生じる。そこで、上述の第２及び第３の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ｂ、１Ｃにおいて、動脈壁硬化度Ｈを求めるために用いる３組以上の圧−内容積のデータ対は、内外圧力差が０であるデータ対を含む内外圧力差が０以上の正領域に係るデータ対であるとよい。あるいは、圧−内容積特性曲線を求める基礎となった脈波包絡線で考えると、上述の第１の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ａにおいて、動脈壁硬化度Ｈを求めるために用いる３組以上の圧−脈波振幅のデータ対は、脈波振幅が最大であるデータ対を含む脈波振幅が最大となる場合の圧迫圧力より低圧側領域に係るデータ対であるとよい。このような３組以上のデータ対を用いると、直線の傾きαが動脈壁硬化度Ｈの相違をより適切に反映した値となり、より精度よく動脈壁硬化度Ｈを測定することができる。
【００８４】
そして、上述の第１乃至第３の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、微速減圧過程におけるカフ１１内の圧力を圧力検出部１３で検出することによって脈波を測定したが、圧力検出部１３の代わりに、赤外光を発光する赤外光発光部と該赤外光を受光して受光量を検出する赤外光受光部とを備え、赤外光発光部から動脈に照射された赤外光の反射光を赤外光受光部で受光するようにこれら赤外線発光部及び赤外線受光部を配置した赤外光検出部を用い、この赤外光検出部で微速減圧過程における赤外光の光量を検出することによって脈波を測定するように構成してもよい。赤外光発光部は、例えば、赤外線発光ダイオードであり、赤外光受光部は、例えば、赤外線ホトダイオードである。
【００８５】
また、上述の第１乃至第３の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、カフ１１内の圧力が被測定者の予想される最高血圧より高い所定の圧力になるようにカフ１１内の圧力を加圧してその後の微速減圧過程において脈波を測定するように構成したが、カフ１１内の圧力が被測定者の予想される最高血圧より高い所定の圧力になるまで、徐々にカフ１１内の圧力を加圧する微速加圧過程において脈波を測定するように構成してもよい。この場合におけるカフ１１の圧力における時間変化の一例を図９に示す。
【００８６】
一方、背景技術で説明したように、脈波包絡線から血圧を測定することができるので、上述の第１乃至第３の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃに、脈波包絡線から血圧を測定する血圧測定部をさらに備え、血圧を測定することができるようにしてもよい。このように構成することにより、動脈壁硬化度Ｈを測定するためのカフ１１、圧迫圧力制御部１２、圧力検出部１３、脈波振幅検出部１４、脈波処理部１８１及び脈波振幅特性情報記憶部１８２を血圧を測定するために兼用することができ、血圧測定機能付きの動脈壁硬化度測定装置をコンパクトに低廉に構成することができる。
【００８７】
その一例として、第１の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ａに血圧測定機能を付加した動脈壁硬化度測定装置２を説明すると、図１０に示すように、この動脈壁硬化度測定装置２は、カフ１１と、圧迫圧力制御部１２と、圧力検出部１３と、脈波振幅検出部１４と、中央処理部１５Ｄと、出力部１６と、連通管１７とを備えて構成される。
【００８８】
中央処理部１５Ｄは、例えば、マイクロプロセッサ、記憶回路及びその周辺回路を備えて構成されたマイクロコンピュータを備えて構成され、機能的に、第１の実施形態と同様の生体情報処理部１８Ａ、線形変換部１９Ａ及び硬化度測定部２０Ａを備え、さらに、機能的に血圧測定部２１を備え、制御プログラムに従い圧迫圧力制御部１２、圧力検出部１３、脈波振幅検出部１４及び出力部１６を当該機能に応じてそれぞれ制御することによって動脈壁硬化度測定装置１Ｄ全体の制御を司るものである。
【００８９】
血圧測定部２１は、生体情報処理部１８Ａの脈波振幅特性情報記憶部１８２に記憶されている、圧−脈波振幅のデータ対から脈波包絡線を求め、この求めた脈波包絡線から所定の血圧を求め、この求めた血圧を出力部１６に出力するものである。所定の血圧は、例えば、平均血圧、最高血圧及び最低血圧である。背景技術の説明から分かるように、平均血圧は、脈波包絡線の脈波振幅が最大脈波振幅となる圧迫圧力から測定され、最高血圧は、この平均血圧より高圧側における脈波包絡線の変曲点の圧迫圧力から測定され、そして、最低血圧は、平均血圧より低圧側における脈波包絡線の変曲点の圧迫圧力から測定される。
【００９０】
そして、同一の血圧であっても動脈壁硬化度Ｈに応じて脈波包絡線の形状が異なるため、上述の第１乃至第３の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃに、脈波包絡線から血圧を測定する血圧測定部に加えて、この血圧測定部で測定した血圧を動脈壁硬化度Ｈに応じて補正する血圧補正部をさらに備えてもよい。このように構成することによって、血圧をより精度よく測定することができる。
【００９１】
その一例として、第１の実施形態における動脈壁硬化度測定装置１Ａに動脈壁硬化度Ｈによって血圧を補正する血圧測定機能を付加した動脈壁硬化度測定装置２’を説明すると、図１０に破線で示すように、中央処理部１５Ｄにさらに機能的に血圧補正部２２が備えられる。血圧補正部２２は、補正関数又は補正テーブルを用いて、血圧測定部２１で測定した血圧を硬化度測定部２０Ａの脈波振幅特性対数動脈壁硬化度判定部２０１Ａで測定した動脈壁硬化度Ｈに応じて補正し、この補正した血圧を出力部１６に出力するものである。補正関数及び補正テーブルは、例えば、本実施形態では、予め統計的に調査することにより得た、血圧と動脈壁硬化度Ｈと補正値とを対応付けたものである。
【００９２】
そして、上述の第１の実施形態では、第１生体情報として圧迫圧力を用い第２生体情報として脈波振幅を用い、上述の第２及び第３の実施形態では、第１生体情報として内外圧力差を用い第２生体情報として動脈の内容積を用いて、動脈壁硬化度Ｈを求めたが、脈波面積Ｓと脈波振幅とは相関するので、脈波振幅の代わりに脈波面積Ｓを用いてもよい。つまり、第１生体情報として圧迫圧力を用い第２生体情報として脈波面積Ｓを用いて動脈壁硬化度Ｈを求めてもよい。脈波面積Ｓは、脈波及び横軸（圧迫圧力）によって囲まれた面積である。一例を示すと、図１２に示す脈波１００２−４の脈波面積Ｓは、斜線で示す部分の面積となる。このように構成することによって、信号対雑音比（Signal to Noise Ratio、ＳＮ比）が向上してより精度よく動脈壁硬化度Ｈを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第１の実施形態における動脈壁硬化度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態における動脈壁硬化度測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】各領域におけるデータ対（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ），Ａ／Ａｓ−１）のグラフを示す図である。
【図４】全体領域におけるデータ対（ｌｎ（Ｃｎ／Ｃｓ），Ａ／Ａｓ−１）のグラフを示す図である。
【図５】第２の実施形態における動脈壁硬化度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施形態における動脈壁硬化度測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】圧−内容積特性曲線を示す図である。
【図８】第３の実施形態における動脈壁硬化度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図９】微速加圧過程におけるカフ内の圧力における時間変化を示す図である。
【図１０】第１の実施形態における動脈壁硬化度測定装置に血圧測定機能を付加した動脈壁硬化度測定装置の構成を示す図である。
【図１１】微速減圧過程におけるカフの圧力の時間的変化を示す図である。
【図１２】心拍ごとに時系列で並べた脈波及び脈波包絡線を示す図である。
【図１３】各種脈波包絡線を示す図である。
【図１４】特許文献１における動脈硬化度の測定を説明するための図である。
【図１５】最低血圧から最高血圧までにおける内圧−外半径特性を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、２’  動脈壁硬化度測定装置
１１  カフ
１２  圧迫圧力制御部
１３  圧力検出部
１４  脈波振幅検出部
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ  中央処理部
１６  出力部
１７  連通管
１８Ａ  生体情報処理部部
１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ  線形変換部
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ  硬化度測定部
２１  血圧測定部
２２  血圧補正部
１８１  脈波処理部
１８２  脈波振幅特性情報記憶部
１８３  圧−内容積特性変換部
１８４  圧−内容積特性情報記憶部
１９１Ａ  脈波振幅特性対数線形変換部
１９１Ｂ  圧−内容積特性対数線形変換部
１９１Ｃ  圧−内容積特性差分線形変換部
２０１Ａ  脈波振幅特性対数動脈壁硬化度判定部
２０１Ｂ  圧−内容積特性対数動脈壁硬化度判定部
２０１Ｃ  圧−内容積特性差分動脈壁硬化度判定部
２０２Ａ  脈波振幅特性対数動脈壁硬化度判定テーブル記憶部
２０２Ｂ  圧−内容積特性対数動脈壁硬化度判定テーブル記憶部
２０２Ｃ  圧−内容積特性差分動脈壁硬化度判定テーブル記憶部
【図１】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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