(57)【要約】【課題】単一の脈波から、脈波伝播速度を測定するための、脈波伝播速度測定装置であって、被験者の年齢に関係なく、脈波伝播速度を測定可能な脈波伝播速度測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】生体内を伝播する単一の脈波から、脈波伝播速度を測定するための脈波伝播速度測定装置であって、プロセッサが、進行波の開始点と算出する第１工程と、振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点、振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点、振動波形の１番目の極大点のＹ値、並びに振動波形の１番目の極小点及び３番目の変曲点のうちいずれか早く到達する時点におけるＹ値から、反射波の開始点を求める第２工程と、を有する演算を実行し、プロセッサにより計算された脈波伝播速度を、表示手段に表示する、脈波伝播速度測定装置。【選択図】図１
2019058653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内を伝播する単一の脈波から、脈波伝播速度を測定するための脈波伝播速度測定装置であって、
プロセッサ、振動波形センサ、及び表示手段を備え、
振動波形センサが、
回路基板と、
前記回路基板に設けられ、前記回路基板の振動を連続して測定し、振動波形を得る圧電素子と、
対象物に接触して、その振動を前記回路基板に伝達する振動導入体と、を有し、
時間軸に対する振動波形センサの出力Ｙの変化を振動波形とするとき、
プロセッサが、
単一の脈波の振動波形の２回微分波形の最初の極大点の時点を求めて、進行波の開始点とする第１工程と、
単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点、単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点、単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値、並びに単一の脈波の振動波形の１番目の極小点及び単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のうちいずれか早く到達する時点における単一の脈波の振動波形のＹ値から、反射波の開始点を求める第２工程と、
進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分を求める第３工程と、
入力された大動脈長の２倍の値を、進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分で除して、脈波伝播速度を求める第４工程と、を実行し、
プロセッサにより計算された脈波伝播速度を、表示手段に表示する、脈波伝播速度測定装置。
【請求項２】
第２工程において、下記式で計算される時点を、反射波の開始点とする、請求項１に記載の脈波伝播速度測定装置。
反射波の開始点＝（単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点）−｛（単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点）−（単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点）｝×Ｃ
（ここで、Ｃは、単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値、並びに単一の脈波の振動波形の１番目の極小点及び単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のうちいずれか早く到達する時点におけるＹ値から定められる値である。）
【請求項３】
単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも早く到達する場合、Ｃの値が、以下の式により求められる、請求項２に記載の脈波伝播速度測定装置。
Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の１番目の極小点のＹ値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値）−Ｃ２｝×Ｃ１
（ここで、Ｃ１は、１以上３以下の補正係数であり、Ｃ２は、−０．３以上０．３以下の補正係数である。）
【請求項４】
単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも早く到達する場合、Ｃの値が、以下の式により求められる、請求項２に記載の脈波伝播速度測定装置。
Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の１番目の極小点のＹ値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値）＋ＰＷ５０／Ｃ３＋Ｃ４｝×Ｃ１
（ここで、Ｃ１は、１以上３以下の補正係数であり、ＰＷ５０は、前記対象物の心臓の収縮能力に相関するパラメータであり、Ｃ３及びＣ４は、係数である。）
【請求項５】
単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも遅く到達する場合、Ｃの値が、以下の式により求められる、請求項２に記載の脈波伝播速度測定装置。
Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のＹ値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値）−Ｃ２｝×Ｃ１
（ここで、Ｃ１は、１以上３以下の補正係数であり、Ｃ２は、−０．３以上０．３以下の補正係数である。）
【請求項６】
単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも遅く到達する場合、Ｃの値が、以下の式により求められる、請求項２に記載の脈波伝播速度測定装置。
Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のＹ値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値）＋ＰＷ５０／Ｃ３＋Ｃ４｝×Ｃ１
（ここで、Ｃ１は、１以上３以下の補正係数であり、ＰＷ５０は、前記対象物の心臓の収縮能力に相関するパラメータであり、Ｃ３及びＣ４は、係数である。）
【請求項７】
前記ＰＷ５０は、単一の脈波の振動波形における振幅がピーク値の５０％を超える時間幅に対応する、請求項４又は６に記載の脈波伝播速度測定装置。
【請求項８】
振動波形を得る前、又は振動波形を得た後において、表示手段に、鎖骨中心−臍間の距離及び／又は身長を、大動脈中の実効反射サイトの位置を推定する基準値として入力することを促す表示を表示する、請求項１から７の何れかに記載の脈波伝播速度測定装置。
【請求項９】
橈骨手根骨関節近傍の１地点、上腕の１地点、又は頚動脈の１地点において測定される単一の脈波から、脈波伝播速度を測定する、請求項１から８の何れかに記載の脈波伝播速度測定装置。
【請求項１０】
生体内を伝播する単一の脈波から、脈波伝播速度を測定するための脈波伝播速度測定方法であって、
振動波形センサから、時間軸に対する出力Ｙの変化である振動波形を取得し、
単一の脈波の振動波形の２回微分波形の最初の極大点の時点に基づいて、進行波の開始点を求め、
単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点、単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点、単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値、並びに単一の脈波の振動波形の１番目の極小点及び単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のうちいずれか早く到達する時点における単一の脈波の振動波形のＹ値に基づいて、反射波の開始点を求め、
進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分を求め、
入力された大動脈長の２倍の値を、進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分で除して、脈波伝播速度を求め、
求めた脈波伝播速度を、表示手段に表示することを含む、
コンピュータにより実行される脈波伝播速度測定方法。
【請求項１１】
生体内を伝播する単一の脈波から、脈波伝播速度を測定するための脈波伝播速度測定用プログラムであって、
振動波形センサから、時間軸に対する出力Ｙの変化である振動波形を取得し、
単一の脈波の振動波形の２回微分波形の最初の極大点の時点に基づいて、進行波の開始点を求め、
単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点、単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点、単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値、並びに単一の脈波の振動波形の１番目の極小点及び単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のうちいずれか早く到達する時点における単一の脈波の振動波形のＹ値に基づいて、反射波の開始点を求め、
進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分を求め、
入力された大動脈長の２倍の値を、進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分で除して、脈波伝播速度を求め、
求めた脈波伝播速度を、表示手段に表示させる
処理を、コンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１２】
生体内を伝播する単一の脈波から、脈波伝播速度を測定するための処理装置であって、
振動波形センサから、時間軸に対する出力Ｙの変化である振動波形を取得し、
単一の脈波の振動波形の２回微分波形の最初の極大点の時点に基づいて、進行波の開始点を求め、
単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点、単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点、単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値、並びに単一の脈波の振動波形の１番目の極小点及び単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のうちいずれか早く到達する時点における単一の脈波の振動波形のＹ値に基づいて、反射波の開始点を求め、
進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分を求め、
入力された大動脈長の２倍の値を、進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分で除して、脈波伝播速度を求める
ように構成される、処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内を伝播する単一の脈波から、脈波伝播速度を測定するための脈波伝播速度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血管は、脳や各種の内臓を含む、全身の組織に血流を供給するための組織であり、大きく分けて、動脈と静脈に区分される。このうち、動脈は、元来、弾力性や柔軟性に富む組織であるが、加齢とともに、コレステロールや中性脂肪等が蓄積することにより、動脈硬化を引き起こして弾力性や柔軟性が失われることが知られている。この動脈硬化は、一般に、脳梗塞、脳出血等の脳血管障害や、狭心症、心筋梗塞等の心疾患の原因となることが知られており、加齢に伴う動脈硬化の進行を如何に防止するかが、これらの重篤な疾患の予防に重要であると言われている。
【０００３】
動脈硬化の進行の防止にあたっては、食生活や運動習慣の改善が非常に重要であるため、脳血管障害や心疾患のリスクを抱えた、いわゆる成人病患者に対しては、これらの生活習慣の改善を促す指導が必要となる。ここで、医師が、このような生活習慣の改善を促す指導を行うにあたって、動脈硬化の進行（動脈硬化度）を把握するため、脈波伝播速度を測定することが行われていた。
【０００４】
そのような目的のため、従来、生体の上肢と下肢とに巻回されるカフを用いて、上肢血圧値と下肢血圧値とを測定するとともに、上肢及び下肢の脈波検出装置を用いて、上肢及び下肢の脈波を検出し、脈波伝播速度を測定する血圧脈波測定装置を使用できることが知られている（例えば、特許文献１）。しかしながら、一般に、血圧脈波測定装置については、２点以上の地点の脈波を測定しなければ、脈波伝播速度を測定することができず、脈波伝播速度の測定に大掛かりな測定装置が必要となる他、末梢動脈に伝播された脈波をもとに脈波伝播速度が測定されるため、大動脈における脈波伝播速度のみを分離して算出することができなかった。
【０００５】
１地点の単一の脈波から、脈波伝播速度を測定するための、脈波伝播速度測定装置としては、例えば、特許文献２には、生体の所定部位に装着されて、当該所定部位における脈波を検出する脈波センサと、脈波センサにより検出される脈波に含まれる進行波成分のピークを決定する進行波ピーク決定手段と、脈波センサにより検出される脈波に含まれる反射波成分のピークを決定する反射波ピーク決定手段と、進行波ピーク決定手段により決定された進行波成分のピークと、反射波ピーク決定手段により決定された反射波成分のピークとの時間差に基づいて、脈波伝播速度情報を算出する脈波伝播速度情報算出手段と、を含むことを特徴とする脈波伝播速度測定装置が開示されている。
【０００６】
ところで、一般に、単一の脈波は進行波とやや遅れて到着する反射波が重ね合わされたものであり、そこから反射波の波形、すなわち進行波に対する反射波の到達タイミングや振幅を分離するためには脈波測定と同一箇所の動脈血流量情報が別途必要であることが知られている（Ｗａｖｅ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）。動脈硬化の進展に伴う脈波形状変化の主原因は、脈波伝播速度の増加による反射波の早期帰還、及び振幅の増大と考えられており、単一の脈波形状で明らかなのは振幅変化であり、反射波到達タイミングは不明確であるために、従来は振幅変化のみに着目した増強指数（Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｅｘ）で加齢状態を把握する方法がよく用いられていた（例えば、特許文献３参照）。従来の脈波伝播速度測定では、反射波は用いず、異なる２点間に別々に設置した脈波センサの伝達時間差から求めることが行われている（例えばｃｆＰＷＢ：頚動脈−鼠径部、ｂａＰＷＶ：上腕−足首）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２７２６８８号公報
【特許文献２】特開２００３−０１０１３９号公報
【特許文献３】特開２００３−３０５０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、一般に、単一の脈波における進行波のピークの位置に対する、反射波のピークの位置は、加齢に伴い変化することが知られており、特に、中年世代以降においては、進行波に反射波が近接干渉し重畳した波形となるため、進行波のピーク位置と反射波のピーク位置はそれぞれの真のピーク位置ではないと言われていた。これら進行波と反射波を分離するには、先に述べたように脈波と血流という２つの情報を使った波形分離計算（Ｗａｖｅ  Ｓｅｐａｔａｔｉｏｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）を行わなければならず簡便ではなかった。このため、単一の脈波から、脈波伝播速度を測定する場合に、従来の進行波と反射波のピークを用いた方法では被験者の年齢により、脈波伝播速度を正しく算出できない場合が含まれており、被験者の年齢に関係なく、脈波伝播速度を測定できる脈波伝播速度測定装置を開発することが求められていた。したがって、本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、単一の脈波から、脈波伝播速度を測定するための、脈波伝播速度測定装置であって、被験者の年齢に関係なく、脈波伝播速度を測定可能な脈波伝播速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】
【０００９】
本発明の発明者らは、上記課題に鑑み、鋭意研究を行った。その結果、所定の振動波形センサから得られる単一の脈波の振動波形及びその高次微分波形から、進行波の開始点、及び反射波の開始点を求め、それぞれの差分を求める操作を実行することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は、以下のものを提供する。
【００１０】
（１）生体内を伝播する単一の脈波から、脈波伝播速度を測定するための脈波伝播速度測定装置であって、プロセッサ、振動波形センサ、及び表示手段を備え、振動波形センサが、回路基板と、前記回路基板に設けられ、前記回路基板の振動を連続して測定し、振動波形を得る圧電素子と、対象物に接触して、その振動を前記回路基板に伝達する振動導入体と、を有し、時間軸に対する振動波形センサの出力Ｙの変化を振動波形とするとき、プロセッサが、単一の脈波の振動波形の２回微分波形の最初の極大点の時点を求めて、進行波の開始点とする第１工程と、単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点、単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点、単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値、並びに単一の脈波の振動波形の１番目の極小点及び単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のうちいずれか早く到達する時点における単一の脈波の振動波形のＹ値から、反射波の開始点を求める第２工程と、進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分を求める第３工程と、入力された大動脈長の２倍の値を、進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分で除して、脈波伝播速度を求める第４工程と、を実行し、プロセッサにより計算された脈波伝播速度を、表示手段に表示する、脈波伝播速度測定装置。
【００１１】
（２）第２工程において、下記式で計算される時点を、反射波の開始点とする、（１）に記載の脈波伝播速度測定装置。
【００１２】
反射波の開始点＝（単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点）−｛（単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点）−（単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点）｝×Ｃ
【００１３】
（ここで、Ｃは、単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値、並びに単一の脈波の振動波形の１番目の極小点及び単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のうちいずれか早く到達する時点におけるＹ値から定められる値である。）
【００１４】
（３）単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも早く到達する場合、Ｃの値が、以下の式により求められる、（２）に記載の脈波伝播速度測定装置。
【００１５】
Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の１番目の極小点のＹ値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値）−Ｃ２｝×Ｃ１
【００１６】
（ここで、Ｃ１は、１以上３以下の補正係数であり、Ｃ２は、−０．３以上０．３以下の補正係数である。）
【００１７】
（４）単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも早く到達する場合、Ｃの値が、以下の式により求められる、（２）に記載の脈波伝播速度測定装置。
【００１８】
Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の１番目の極小点のＹ値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値）＋ＰＷ５０／Ｃ３＋Ｃ４｝×Ｃ１
【００１９】
（ここで、Ｃ１は、１以上３以下の補正係数であり、ＰＷ５０は、前記対象物の心臓の収縮能力に相関するパラメータであり、Ｃ３及びＣ４は、係数である。）
【００２０】
（５）単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも遅く到達する場合、Ｃの値が、以下の式により求められる、（２）に記載の脈波伝播速度測定装置。
【００２１】
Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のＹ値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値）−Ｃ２｝×Ｃ１
【００２２】
（ここで、Ｃ１は、１以上３以下の補正係数であり、Ｃ２は、−０．３以上０．３以下の補正係数である。）
【００２３】
（６）単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも遅く到達する場合、Ｃの値が、以下の式により求められる、、（２）に記載の脈波伝播速度測定装置。
【００２４】
Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のＹ値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値）＋ＰＷ５０／Ｃ３＋Ｃ４｝×Ｃ１
【００２５】
（ここで、Ｃ１は、１以上３以下の補正係数であり、ＰＷ５０は、前記対象物の心臓の収縮能力に相関するパラメータであり、Ｃ３及びＣ４は、係数である。）
【００２６】
（７）前記ＰＷ５０は、単一の脈波の振動波形における振幅がピーク値の５０％を超える時間幅に対応する、（４）又は（６）に記載の脈波伝播速度測定装置。
【００２７】
（８）  振動波形を得る前、又は振動波形を得た後において、表示手段に、鎖骨中心−臍間の距離及び／又は身長を、大動脈中の実効反射サイトの位置を推定する基準値として入力することを促す表示を表示する、（１）から（７）の何れかに記載の脈波伝播速度測定装置。
【００２８】
（９）橈骨手根骨関節近傍の１地点、上腕の１地点、又は頚動脈の１地点において測定される単一の脈波から、脈波伝播速度を測定する、（１）から（８）の何れかに記載の脈波伝播速度測定装置。
【００２９】
（１０）生体内を伝播する単一の脈波から、脈波伝播速度を測定するための脈波伝播速度測定方法であって、
振動波形センサから、時間軸に対する出力Ｙの変化である振動波形を取得し、
単一の脈波の振動波形の２回微分波形の最初の極大点の時点に基づいて、進行波の開始点を求め、
単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点、単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点、単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値、並びに単一の脈波の振動波形の１番目の極小点及び単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のうちいずれか早く到達する時点における単一の脈波の振動波形のＹ値に基づいて、反射波の開始点を求め、
進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分を求め、
入力された大動脈長の２倍の値を、進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分で除して、脈波伝播速度を求め、
求めた脈波伝播速度を、表示手段に表示することを含む、
コンピュータにより実行される脈波伝播速度測定方法。
【００３０】
（１１）生体内を伝播する単一の脈波から、脈波伝播速度を測定するための脈波伝播速度測定用プログラムであって、
振動波形センサから、時間軸に対する出力Ｙの変化である振動波形を取得し、
単一の脈波の振動波形の２回微分波形の最初の極大点の時点に基づいて、進行波の開始点を求め、
単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点、単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点、単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値、並びに単一の脈波の振動波形の１番目の極小点及び単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のうちいずれか早く到達する時点における単一の脈波の振動波形のＹ値に基づいて、反射波の開始点を求め、
進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分を求め、
入力された大動脈長の２倍の値を、進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分で除して、脈波伝播速度を求め、
求めた脈波伝播速度を、表示手段に表示させる
処理を、コンピュータに実行させるプログラム。
【００３１】
（１２）生体内を伝播する単一の脈波から、脈波伝播速度を測定するための処理装置であって、
振動波形センサから、時間軸に対する出力Ｙの変化である振動波形を取得し、
単一の脈波の振動波形の２回微分波形の最初の極大点の時点に基づいて、進行波の開始点を求め、
単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点、単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点、単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値、並びに単一の脈波の振動波形の１番目の極小点及び単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のうちいずれか早く到達する時点における単一の脈波の振動波形のＹ値に基づいて、反射波の開始点を求め、
進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分を求め、
入力された大動脈長の２倍の値を、進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分で除して、脈波伝播速度を求める
ように構成される、処理装置。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の脈波伝播速度測定装置は、所定の振動波形センサから得られる単一の脈波の振動波形及びその高次微分波形から、進行波の開始点、及び反射波の開始点を求め、それぞれの差分を求める操作を実行し、大動脈長の２倍の値を、この差分で除算する。この方法によれば、進行波の開始点、及び反射波の開始点を正確に算出することができるので、被験者の年齢に関係なく、脈波伝播速度を正確に測定することができる。さらに、本発明の脈波伝播速度測定装置は、単一の脈波から、脈波伝播速度を測定するので、脈波伝播速度測定装置が大掛かりなものとなることがなく、周辺動脈で測定するにも関わらず末梢血管の影響を含まない、大動脈のみについての脈波伝播速度を容易に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の脈波伝播速度測定装置の基本構成を示す図面である。
【図２】本発明で使用する振動波形センサの（Ａ）断面図、（Ｂ）分解斜視図、（Ｃ）平面図を示す図面である。
【図３】本発明の振動波形センサの作動状態を示す図面である。
【図４】実施例２のシミュレーションにおいて使用した中年被験者と老年被験者の脈波を示す図面である。
【図５】ＰＷ５０の説明図である。
【図６】ＰＷ５０と年齢との相関性を示す図である。
【図７】他の実施形態に係る概略フローチャートである。
【図８】老年被験者の脈波に基づくシミュレーションの結果を示す図面である。
【図９】中年被験者の脈波に基づくシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１０】実施例３のシミュレーションによる、振動波形及び反射波を示す図面である。
【図１１】実施例３のシミュレーションにより得られた振動波形を、本発明で使用する演算処理を用いて演算した結果を示す図面である。
【図１２】実施例３のシミュレーションにより得られた振動波形を、本発明で使用する演算処理を用いて演算した結果を示す図面である。
【図１３】実施例３のシミュレーションにより得られた振動波形を、本発明で使用する演算処理を用いて演算した結果を示す図面である。
【図１４】本発明装置（実施例４）を使って実際に男性被験者及び女性被験者に群分けして測定した、脈波伝播速度と年齢の相関を示す図面である。
【図１５】実施例５の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００３５】
＜脈波伝播速度測定装置＞
図１は、本発明の脈波伝播速度測定装置１の基本構成を示す図面である。本発明の脈波伝播速度測定装置１は、生体内の動脈血管壁を伝播する単一の脈波から、脈波伝播速度を測定するための装置である。より具体的には、脈波伝播速度測定装置１は、プロセッサ２、振動波形センサ３、及び表示手段４を備え、必要に応じて、記憶手段５、入力手段６を備える。また、本発明においては、プロセッサ２及び振動波形センサ３に通信手段を設け、プロセッサ２と振動波形センサ３を無線通信により接続してもよい。
【００３６】
ここで、プロセッサ２は、振動波形センサ３及び表示手段４と接続しており、更に、記憶手段５、入力手段６とも接続している。振動波形センサ３において測定された振動波形は、プロセッサ２において、後述する各種の演算処理に供され、演算処理の結果が表示手段４に表示される。各種演算処理に先立って、又は各種演算処理の途中で、入力手段６よりデータが入力されると、プロセッサ２は、入力されたデータの内容も踏まえ、演算処理の結果を表示手段４に表示する。
【００３７】
［振動波形センサ］
本発明において、振動波形センサ３は、回路基板３１と、回路基板３１に設けられ、回路基板３１の振動を連続して測定し、振動波形を得る圧電素子３３と、対象物に接触して、その振動を回路基板３１に伝達する振動導入体３２と、を有する。このような振動波形センサの具体例としては、国際公開第２０１６／１６７２０２号パンフレットに開示されたものを挙げることができる。以下、振動波形センサの非限定的な具体例について説明する。
【００３８】
（回路基板及び圧電素子）
ここで、回路基板３１は、圧電素子３３を固定支持するとともに、その電極の引出や信号増幅を行うためのもので、ガラスエポキシやセラミック等により形成される。回路基板３１の主面には、中央付近に一対の電極ランド３４が設けられており、その周囲にはグランド導体３６が形成されている。電極ランド３４は、回路基板３１の裏面側にスルーホール３５により引き出されている。電極ランド３４には、圧電素子３３の端子（図示せず）が導電性接着剤等で接合されている。このように、電極ランド３４及びスルーホール３５によって、回路基板３１の裏面側に設けたアンプ（後述）等と圧電素子３３が接続されている。圧電素子３３としては、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が使用される。また、電極ランド３４を覆うように絶縁性の樹脂が設けられていてもよい。このとき、圧電素子３３も樹脂で覆われていてもよい。
【００３９】
（振動導入体）
次に、圧電素子３３には、それを囲むように、リング状の振動導入体３２が設けられており、振動導入体３２はグランド導体３６と電気的に接続されている。また、グランド導体３６は、スルーホール３５によって回路基板３１の裏面側に引き出されている。振動導入体３２は、例えば、ステンレスによって形成されて導電性を有しており、接触する人体の皮膚との間でグランド電位を共通するとともに、皮膚の振動を導入して、更に回路基板３１に伝達する。皮膚の振動は、振動導入体３２に伝達されるとともに、振動導入体３２から回路基板３１に伝達される。回路基板３１は、振動体としても機能し、振動導入体３２から伝達された振動は、圧電素子３３に伝達されるようになっている。このリング状の振動導入体３２により、キャビティ３７が形成されている。
【００４０】
（振動波形センサの動作）
図２は、本発明で使用する振動波形センサ３の（Ａ）断面図、（Ｂ）分解斜視図、（Ｃ）平面図を示す図面であり、図３は、本発明の振動波形センサ３の作動状態を示す図面である。この振動波形センサ３は、人体の心臓の拍動に伴って身体組織のある部分への血液の流入によって生じる血管の容積変化を体表面から波形としてとらえたものである脈波から、振動波形を得るものである。脈波は、皮膚を介して振動導入体３２に伝わり、振動導入体３２の振動は、更に、回路基板３１を振動させ、これが圧電素子３３に伝達される。すると、圧電素子３３が変位し、脈波の振動が電気信号に変換される。これが、回路基板３１のアンプにより増幅されて出力される。なお、出力される波形信号は、主に圧電素子３３の長辺方向の変位に基づくものである。
【００４１】
ここで、圧電素子３３は、その性質上、脈波の速度を検出する。本発明において使用される振動波形センサ３が、脈波の速度を検出することにより、機構的に、脈波を数学上１回微分した波形が、高精度で得られることとなる。本発明の脈波伝播速度測定装置１においては、振動波形やその高次微分波形を利用して進行波の開始点や、反射波の開始点を求めるが、振動波形センサ３において、実質的に、数学上１回微分した波形が得られていることにより、データ処理にあたり、ＳＮ比の低下をもたらす数学的処理である微分の回数を低減することができ、結果的に、脈波伝播速度を高い精度で求めることができる。ここで、微分操作を１回行った場合、周波数の上昇にともない＋６ｄＢ／ｏｃｔで出力が上昇することが知られているが、脈波信号には信号成分以外に電気回路等で付加されるノイズが含まれているため、それらのノイズも高域強調される結果、信号ＳＮＲが低下する。また、微分により信号オフセットが除去されるため、信号のデジタル捕捉に対する分解能要件を低下させる。すなわち、微分により振幅オフセットがないので信号は常に信号ベースラインにクランプされ、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）の設定量子化ビット数を信号振幅に最大限有効に使用することができるという利点もある。
【００４２】
［演算処理］
本発明においては、時間軸に対する振動波形センサ３の出力Ｙの変化を振動波形とするとき、脈波伝播速度測定装置１に備えられるプロセッサ２が、単一の脈波の振動波形について、以下に示す演算処理を行うことにより、脈波伝播速度を算出する。ここで、脈波伝播速度については、進行波の開始点と、反射波の開始点の時間差を求め、この時間差で、大動脈長の２倍の値を除算することにより求められる。よって、以下に示す第１工程から第４工程の演算処理は、進行波の開始点の時点を求めるステップ（第１工程）と、反射波の開始点の時点を求めるステップ（第２工程）と、進行波の開始点と、反射波の開始点の時間差を求めるステップ（第３工程）と、入力手段６により入力された、大動脈長の２倍の値を、第３工程で求めた時間差で除算するステップ（第４工程）と、から構成される。
【００４３】
（第１工程）
第１工程においては、単一の脈波の振動波形の２回微分波形の最初の極大点の時点を求めて、進行波の開始点とする。なお、信号ＳＮＲによっては誤差を減らすため単一脈波の振動波形の最初の負から正に至るゼロ点、あるいは両者の平均値の時点を進行波の開始点としてもよい。
【００４４】
（第２工程）
第２工程においては、単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点（図８中の丸１）、単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点（図８中の丸２）、単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値、単一の脈波の振動波形の１番目の極小点の時点におけるＹ値、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点の時点におけるＹ値から、反射波の開始点を求める。特に、上記のＹ値については、単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値に加えて、単一の脈波の振動波形の１番目の極小点及び３番目の変曲点のうちいずれか早く到達する時点におけるＹ値を利用する。ここで、従来の技術においては脈波に対する圧力センサを使用するため、反射波のピークや開始点の時点等を求めるために、３回微分から４回微分といった演算処理が行われている。しかしながら、上述のとおり、微分の回数が多くなればなるほど、ＳＮ比が低下してしまい、高い精度で脈波伝播速度を得ることができないという問題がある。本発明においては、振動波形及び１回微分波形、最も微分回数が多い場合でも、２回微分波形までの情報しか使用しないので、結果として、高精度で、反射波の開始点の時点を特定でき、高精度で脈波伝播速度を算出することができる。なお、単一の脈波の振動波形の極大点の時点とは、単一の脈波の振動波形の１回微分波形の正から負に至るゼロ点の時点と同義であり、単一の脈波の振動波形の極小点の時点とは、単一の脈波の振動波形の１回微分波形の負から正に至るゼロ点の時点と同義であり、単一の脈波の振動波形の変曲点の時点とは、単一の脈波の振動波形の２回微分波形のゼロ点の時点と同義である。
【００４５】
ここで、進行波の開始点と比較した、反射波の開始点の位置は、加齢とともに変化するため、単一の脈波の振動波形の形状が変化し、反射波を一律に求めることは困難である。このため、本発明においては、進行波の開始点と比較した、反射波の開始点の位置に応じて、異なる演算処理で反射波の開始点の時点を算出する。
【００４６】
より具体的には、反射波の開始点は、以下の式に従って算出する。
【００４７】
反射波の開始点＝（単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点）−｛（単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点）−（単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点）｝×Ｃ
【００４８】
（ここで、Ｃは、単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値、並びに単一の脈波の振動波形の１番目の極小点及び単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のうちいずれか早く到達する時点におけるＹ値から定められる値である。）
この係数Ｃについては、（１）単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも早く到達する場合と、（２）単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも遅く到達する場合とで、それぞれ異なる方式により計算される。
【００４９】
（１）単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも早く到達する場合
Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の１番目の極小点のＹ値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値）−Ｃ２｝×Ｃ１    （式１）
【００５０】
（２）単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも遅く到達する場合
Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のＹ値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値）−Ｃ２｝×Ｃ１    （式２）
なお、Ｃ１は、１以上３以下の補正係数であり、Ｃ２は、−０．３以上０．３以下の補正係数である。
【００５１】
上記式において、補正係数Ｃ１はサンプリング周波数や量子化ビット数に依存する重み付け係数であり、補正係数Ｃ２は、脈波の振動波形、及び振動波形の微分波形に含まれるノイズを低減するために用いられるＳａｖｉｔｚｋｙ−Ｇｏｌａｙ平滑化処理等の一般的な数学的操作に伴いその適用次数やデータポイント数に応じて考慮される係数である。
【００５２】
なお、一般に、大動脈の柔軟性や弾力性は、加齢とともに低下する傾向があるため、反射波の開始点は、進行波の開始点に、徐々に近接していく傾向にある。反射波と進行波とが十分に分離している場合には、単一の脈波の振動波形の１番目の極小点は、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも早く到達する傾向にあるが、反射波と進行波が近接する場合、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点は、単一の脈波の振動波形の１番目の極小点よりも早く到達することとなる。なお、単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも遅く到達する場合、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点の時点とは、単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２回目の極大点であり、単一の脈波の振動波形の２回微分波形の正から負に至るゼロ交差点である。
【００５３】
このように、本発明の脈波伝播速度測定装置１を使用することにより、被験者の年齢に関係なく、高精度で、反射波の開始点の時点を算出することができる。
【００５４】
（第３工程）
第３工程においては、第１工程で求めた進行波の開始点の時点と、第２工程で求めた反射波の開始点の時点の差分を算出する。
【００５５】
（第４工程）
第４工程においては、入力手段６により入力された大動脈長を２倍し、第３工程で得られた差分で除して、脈波伝播速度を算出する。なお、反射波は反射点で折り返し大動脈を往復して伝播し、その伝播時間が進行波の開始点と反射波の開始点の差分として測定されると考えられるから、大動脈長を２倍とする操作が必要となる。
【００５６】
そして、プロセッサ２により計算された脈波伝播速度は、表示手段４に表示される。
【００５７】
ここで、第４工程における計算の基礎となる大動脈長については、鎖骨中心−臍間の距離及び／又は身長を基準値として、大動脈中の実効反射サイト（反射波が大動脈中で生成するサイト）の位置を推定することが好ましく、近似的には、入力手段６を用いて、鎖骨中心−臍間の距離を入力することが好ましい。よって、本発明の脈波伝播速度測定装置１は、例えば、振動波形を得る前、又は振動波形を得た後において、表示手段４に、鎖骨中心−臍間の距離及び／又は身長を、これらの基準値として入力することを促してもよい。
【００５８】
［測定箇所］
本発明の脈波伝播速度測定装置１は、基本的には、人体の上半身の任意の場所で得られる脈波から、振動波形を得ることにより、脈波伝播速度を測定することができるものではあるが、好ましくは、橈骨手根骨関節近傍、上腕の１地点、又は頚動脈の１地点において測定される単一の脈波から、脈波伝播速度を測定することが好ましい。
【００５９】
［他の実施形態］
以下で説明する他の実施形態は、上述した実施形態における（式１）及び（式２）が、以下の（式３）及び（式４）でそれぞれ置換された点が異なる。
【００６０】
Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の１番目の極小点のＹ値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値）−Ｃ２−（１−ＰＷ５０／Ｃ３）｝×Ｃ１    （式３）
Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のＹ値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値）−Ｃ２−（１−ＰＷ５０／Ｃ３）｝×Ｃ１    （式４）
式３及び式４において、ＰＷ５０は、心臓収縮特性を表す指標であり、単一脈波の振動波形の５０％振幅位置での時間幅に対応する。なお、単一脈波の振動波形の５０％振幅位置での時間幅とは、単一の脈波の振動波形における０とピーク間を振幅としたとき、振動波形における振幅がピーク値の５０％を超える時間幅である。Ｃ３は補正係数（単位：ｍｓｅｃ）であり、例えば５０〜７０である。ＰＷ５０は、被験者ごとにリアルタイムに取得可能な測定値を用いることができる。
【００６１】
なお、式３及び式４を、より一般化すると、以下の通りである。
【００６２】
Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の１番目の極小点のＹ値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値）＋ＰＷ５０／Ｃ３＋Ｃ４｝×Ｃ１    （式３’）
Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のＹ値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値）＋ＰＷ５０／Ｃ３＋Ｃ４｝×Ｃ１    （式４’）
ここで、Ｃ４は、補正係数であり、Ｃ４＝−Ｃ２−１である。なお、Ｃ３及びＣ４は、多様な年齢に係る複数の被験者の測定結果に適合するように同定されてもよい。例えば、これまでに報告されているＰＷＶ測定における年齢対脈波伝搬速度の定性的な関連性が保持されるように同定される。
ここで、図５及び図６を参照して、ＰＷ５０等について更に説明する。図５は、ＰＷ５０の説明図である。図５には、横軸に時間を取り、縦軸に相対信号振幅（％）を取り、単一脈波の振動波形５０１と、その積分波形５０２が示されている。図６は、ＰＷ５０と年齢との相関性を示す図である。図６では、横軸に年齢を取り、縦軸にＰＷ５０（単位：ｍｓｅｃ）を取り、ＰＷ５０と年齢との相関性を示す直線６００が示される。図６には、健康な２０歳〜７３歳の男性（１８名）、及び女性（１７名）の計３５名の測定結果がプロットされている。
【００６３】
ところで、圧脈波（積分波形）の立ち上がりから最大振幅に至るまでの領域では、反射波が到達する前の段階であることから、この立ち上がり特性は血管の柔軟性のみならず心臓の収縮能力も反映されていると考えるべきである。
【００６４】
この点、従来の脈波解析手法では心臓の収縮能力の観点が見落とされてきた。
【００６５】
心臓の収縮期は心電図波形（ＥＣＧ波形）上の  ＱＲＳ  Ｃｏｍｐｌｅｘ  （Ｄｕｒａｔｉｏｎ  ）と対応することが知られている。
【００６６】
加齢ともにＱＲＳ幅が広がっていくとの報告があり（Ｖｉｎｃｅｎｔ  Ｐｒｏｂｓｔ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｈａｐｌｏｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｉｎ  Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ  Ｗｉｔｈ  Ａｇｉｎｇ  Ｃａｕｓｅｓ  ＳＣＮ５Ａ−Ｌｉｎｋｅｄ  Ｈｅｒｅｄｉｔａｒｙ  Ｌｅｎｅ｀ｇｒｅ  Ｄｉｓｅａｓｅ”  ＪＡＣＣ  ２００３；４１：６４３−６５２、図５の（Ｃ）ＱＲＳ  ｄｕｒａｔｉｏｎ）、ＱＲＳ幅が広がる傾向は心臓収縮時間の延長につながり、その結果脈波の急峻性は減少する方向と考えられる。また運動経験の有無やその程度などにより心臓収縮能力の個人的差異も少なくないと考えられる。
【００６７】
そこで、本実施形態では従来の脈波解析では考慮されたことのない上述の心臓収縮特性を表す指標であるＰＷ５０が使用される。
【００６８】
図６に示すように、ＰＷ５０値は年齢に対して上昇する傾向が確認でき、また個人的なばらつきも無視できないことが分かった。また、ＰＷ５０値と年齢との間に、正の相関が認められた（ｐ＜０．００１）。この結果から、脈波伝搬時間計算における補正式（＝上記の式３及び式４）を用いることで、年齢（及びそれに伴う心臓の収縮能力）に応じた最適な係数Ｃを用いて、反射波の開始点を算出できる。
【００６９】
図７は、他の実施形態に係る概略フローチャートである。図７は、あくまで一例であり、例えば、図７の処理フロー図（フローチャート）においては、各ステップの入力と出力の関係を損なわない限り、各ステップの処理順序を入れ替えてもよい。
【００７０】
ステップＳ６００では、プロセッサ２は、初期設定処理を実行する。初期設定処理は、被験者情報の取得等を含む。被験者情報は、例えば、年齢、性別、大動脈長等に関する情報を含む。
【００７１】
ステップＳ６０２では、プロセッサ２は、ステップＳ６００で得た被験者情報に基づいて、上述した補正係数Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３の各値を設定する。補正係数Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３は、年齢ごと及び性別ごとに用意されてよい。この場合、補正係数Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３と年齢及び性別との関係を表す情報（マップデータ）が記憶手段５に記憶される。
【００７２】
ステップＳ６０４では、プロセッサ２は、振動波形センサ３からセンサ信号に基づいて、今回の処理対象の単一の脈波の振動波形を取得する。なお、ある時間にわたって取得されるセンサ信号の各値は、例えば図５の振動波形５０１のような振動波形（単一の脈波の振動波形）を形成する。
【００７３】
ステップＳ６０６では、プロセッサ２は、今回の処理対象の単一の脈波の振動波形に基づいて、ＰＷ５０を算出する。
【００７４】
ステップＳ６０８では、プロセッサ２は、今回の処理対象の単一の脈波の振動波形に対して、当該振動波形の２回微分波形の最初の極大点の時点を求めて、進行波の開始点とする（第１工程）。
【００７５】
ステップＳ６１０では、プロセッサ２は、今回の処理対象の単一の脈波の振動波形に対して、当該振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点（図８中の丸１参照）、当該振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点（図８中の丸２参照）、当該振動波形の１番目の極大点のＹ値、当該振動波形の１番目の極小点のＹ値、及び、当該振動波形の３番目の変曲点の時点におけるＹ値を算出する。
【００７６】
ステップＳ６１２では、プロセッサ２は、今回の処理対象の単一の脈波の振動波形に関して、当該振動波形の１番目の極小点が、当該振動波形の３番目の変曲点よりも早く到達しているか否かを判定する。判定結果が“ＹＥＳ”の場合は、ステップＳ６１４に進み、それ以外の場合は、ステップＳ６１６に進む。
【００７７】
ステップＳ６１４では、プロセッサ２は、ステップＳ６０２で設定した補正係数Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３と、ステップＳ６１０で得た１番目の極小点のＹ値及び１番目の極大点のＹ値と、ステップＳ６０６で得たＰＷ５０とを、上記の式３に代入して、係数Ｃを算出する。
【００７８】
ステップＳ６１６では、プロセッサ２は、ステップＳ６０２で設定した補正係数Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３と、ステップＳ６１０で得た３番目の変曲点のＹ値及び１番目の極大点のＹ値を、上記の式４に代入して、係数Ｃを算出する。
【００７９】
ステップＳ６１８では、プロセッサ２は、ステップＳ６１０で得た１回微分波形の２番目の極大点の時点及び２回微分波形の２番目の極大点の時点と、ステップＳ６１４又はステップＳ６１６で得た係数Ｃとに基づいて、反射波の開始点を算出する（第２工程）。なお、反射波の開始点の算出方法は、上述したように、反射波の開始点＝（単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点）−｛（単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点）−（単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点）｝×Ｃである。
【００８０】
ステップＳ６２０では、プロセッサ２は、ステップＳ６０８で得た進行波の開始点と、ステップＳ６１８で得た反射波の開始点との差分を算出する（第３工程）。
【００８１】
ステップＳ６２２では、プロセッサ２は、ステップＳ６００で得た被験者情報（大動脈長）と、ステップＳ６２０で得た差分と基づいて、脈波伝播速度を算出する。具体的には、大動脈長をＬとし、差分をΔｔとすると、上述したように、脈波伝播速度＝２×Ｌ／Δｔとして求められてよい。
【００８２】
ステップＳ６２４では、プロセッサ２は、ステップＳ６２２で得た脈波伝播速度を表示手段４上に出力する。
【実施例】
【００８３】
以下、実施例を挙げて本発明について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。
【００８４】
＜実施例１：実験装置の構成＞
国際公開第２０１６／１６７２０２号パンフレットに記載された内容に従って、振動波形センサを作製した。この振動波形センサと、タブレット端末とを、無線通信で接続するとともに、タブレット端末に、以下の演算処理を実行させるようプログラムした。
【００８５】
［演算処理の内容］
第１工程
単一の脈波の振動波形の２回微分波形の最初の極大点の時点を求めて、進行波の開始点とする。
【００８６】
第２工程
以下の式に基づいて、反射波の開始点とした。
【００８７】
反射波の開始点＝（単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点）−｛（単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点）−（単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点）｝×Ｃ
ここで、係数Ｃについては、以下のように決定した。
【００８８】
（１）単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも早く到達する場合
Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の１番目の極小点のＹ値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値）−Ｃ２｝×Ｃ１
【００８９】
（２）単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも遅く到達する場合
Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のＹ値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値）−Ｃ２｝×Ｃ１
例えば、Ｃ１は、２．０又は２．２であり、Ｃ２は、０である。
【００９０】
第３工程
進行波の開始点、及び前記反射波の開始点の差分を求める。
【００９１】
第４工程
入力された大動脈長の２倍の値を、進行波の開始点、及び反射波の開始点の差分で除して、脈波伝播速度を求める。
【００９２】
＜実施例２：シミュレーションによる検討１＞
Ａｌｙｓｓａ  Ａ．Ｔｏｒｊｅｓｅｎ，ｅｔ．ａｌ．，“Ｆｏｒｗａｒｄ  ａｎｄ  Ｂａｃｋｗａｒｄ  Ｗａｖｅ  Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｍｅｎ  ａｎｄ  Ｗｏｍｅｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｆｒａｍｉｎｇｈａｍ  Ｈｅａｒｔ  Ｓｔｕｄｙ”，Ｈｙｐｅｒｔｅｎｓｉｏｎ（６４），２０１４，２５９−２６５の図１に開示された中年被験者の脈波（Ｌｏｗ  ＡＩ）と、老年被験者の脈波（Ｈｉｇｈ  ＡＩ）を図４に示す。なお、図４において、上側が圧脈波、下側が、抽出された反射波を示す。この２つの脈波から、それぞれ、振動波形、１回微分波形、２回微分波形を算出した（図８及び図９）。なお、図８は、Ｌｏｗ  ＡＩに関し、図９は、Ｈｉｇｈ  ＡＩに関する。
【００９３】
図８及び図９中、丸１は、単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点を示し、丸２は、単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２番目の極大点を示す。中年被験者の脈波であるＬｏｗ  ＡＩ、及び老年被験者の脈波であるＨｉｇｈ  ＡＩを、実施例１の実験装置で解析したところ、図８及び図９の太線で示す時点が、それぞれ、反射波の開始点であると算出された。なお、係数Ｃの算出にあたっては、Ｌｏｗ  ＡＩは単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも早く到達する場合、Ｈｉｇｈ  ＡＩは単一の脈波の振動波形の１番目の極小点が、単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点よりも遅く到達する場合に対応するため、それぞれ下記式で計算した。
【００９４】
Ｌｏｗ  ＡＩ：Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の１番目の極小点のＹ2値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ１値）−Ｃ２｝×Ｃ１、
Ｈｉｇｈ  ＡＩ：Ｃ＝｛（単一の脈波の振動波形の３番目の変曲点のＹ２値）／（単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ１値）−Ｃ２｝×Ｃ１
ここで、Ｃ１は２．０であり、Ｃ２は０である。
【００９５】
以上により求められた反射波の開始点は、上記論文の図１に示された反射波の開始点と概ね一致した。
【００９６】
なお、上記論文における解析方法は、進行波の立ち上がりと、反射波の立ち上がりを、時間軸と外挿した一次近似直線との交点として近似的に求める方法であるが、反射波の実際の波形は、その手前から立ち上がっており、厳密性に欠けると考えられる。しかしながら、本発明の脈波伝播速度測定装置によって求められた反射波の立ち上がりは、より厳密に観察すれば、上記論文により求められた反射波の開始点よりも、それぞれ若干前方にずれており、反射波の開始点として、より正確な時点が求められているものと推測される。
【００９７】
＜実施例３：シミュレーションによる検討２＞
図１０に示すように、実施例１の脈波伝播速度測定装置を使用して、６３歳男性被験者の脈波を実測した。得られた脈波の１回積分波形を、波形Ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｗａｖｅで示す。この６３歳男性被験者の脈波から、反射波を推定分離した。得られた反射波を、波形Ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ  ｗａｖｅで示す。なお、この６３歳男性被験者の脈波について、測定された進行波（Ｆｏｒｗａｒｄ  ｗａｖｅ）の開始点と反射波の開始点の差は、１２０ｍｓｅｃであった。この６３歳男性被験者よりもより若年の者の脈波のサンプルとして、反射波を＋４０ｍｓｅｃ移動させ振幅を０．７倍した脈波を合成した。また、この６３歳男性被験者よりもより高齢な者の脈波のサンプルとして、反射波を−４０ｍｓｅｃ移動させ振幅を１．１倍した脈波を合成した。若年者の反射波をＲｅｆｌｅｃｔｅｄ＋４０、高齢者の反射波をＲｅｆｌｅｃｔｅｄ−４０として、これを進行波Ｆと合成し、若年者の脈波の１回積分波形Ｅｓｔｉｍａｔｅｄ＋４０と、高齢者の脈波の１回積分波形Ｅｓｔｉｍａｔｅｄ−４０を合成した（図１０）。
【００９８】
ここで、上記のＭｅａｓｕｒｅｄ  ｗａｖｅ、Ｅｓｔｉｍａｔｅ＋４０、Ｅｓｔｉｍａｔｅ−４０の脈波を、本発明の算出方法で解析した結果を、それぞれ、図１１、図１２、及び図１３に示す。ここで、Ｃ１は２．２、Ｃ２は０であった。各図において、丸１が単一の脈波の振動波形の２回微分波形の２番目の極大点の時点であり、丸２が単一の脈波の振動波形の１回微分波形の２番目の極大点の時点であり、太線が反射波の開始点であり、Ｔｒは進行波の開始点と反射波の開始点との差分であり、Ｙ１は、単一の脈波の振動波形の１番目の極大点のＹ値であり、Ｙ２は、単一の脈波の振動波形の１番目の極小点のＹ値である。これらの脈波から推計される反射波の開始点は、加算前のＲｅｆｌｅｃｔｅｄ  ｗａｖｅ、Ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ＋４０及びＲｅｆｌｅｃｔｅｄ−４０の開始点とそれぞれほぼ一致した。
【００９９】
＜実施例４：男性及び女性の脈波伝播速度測定＞
血圧降下剤などの服用のない健康な男性１２名、及び女性３名について、実施例１の脈波伝播速度測定装置を用いて、脈波伝播速度を測定した。測定部位は左橈骨とし、サンプリング周波数４００Ｈｚ、量子化ビット数１２ｂｉｔ、遮断周波数３３ＨｚのＤｉｇｉｔａｌ  ｌｏｗ  ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ  ＯＮの条件で約４０秒間に得られた３０から４０の脈波を計算に用いた。
【０１００】
大動脈長は、あらかじめ実験的に求めておいた０．２８５３×（身長）−１０．２４３  （ｃｍ）の推定式を用いた。振動波形、１回微分波形、２回微分波形それぞれに対して３次２５ポイント数のＳａｖｉｔｚｋｙ−Ｇｏｌａｙ平滑化処理を行い、補正係数Ｃ１は２．２、Ｃ２は−０．１を用い、得られた各被験者の脈波伝播速度を縦軸に、被験者の年齢を横軸にして、グラフ上にプロットした。
【０１０１】
以上の結果を図１４に示す。一般に、脈波伝播速度と、年齢との間には、正の相関関係があることが知られており、実施例１の脈波伝播速度測定装置を用いた測定においても、脈波伝播速度と年齢との間に、正の相関が認められた（相関係数＝０．９０、ｐ＜０．０００１）。脈波伝播速度値も、従来より報告されているオーダと概ね一致しており妥当性があるものと考えられる。
【０１０２】
＜実施例５：男性及び女性の脈波伝播速度測定＞
実施例５として、上述した式３及び式４を用いてＡｏＰＷＶ（大動脈脈波伝播速度）値を推定した。
具体的には、血圧降下剤などの服用のない健康な２０歳〜７３歳の男性１８名、及び女性１７名の計３５名について、実施例１の脈波伝播速度測定装置を用いて、脈波伝播速度を測定した。測定部位は左橈骨とし、サンプリング周波数４００Ｈｚ、量子化ビット数１２ｂｉｔ、遮断周波数３３ＨｚのＤｉｇｉｔａｌ  ｌｏｗ  ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ  ＯＮの条件で約５０秒間に得られた４５から７５の脈波を計算に用いた。
【０１０３】
大動脈長は、あらかじめ実験的に求めておいた０．２８５３×（身長）−１０．２４３  （ｃｍ）の推定式を用いた。振動波形、１回微分波形、２回微分波形それぞれに対して３次２５ポイント数のＳａｖｉｔｚｋｙ−Ｇｏｌａｙ平滑化処理を行い、得られた各被験者の脈波伝播速度を縦軸に、被験者の年齢を横軸にして、グラフ上にプロットした。図１５は、その結果を示す。ここで、男性の補正値はＣ１＝１．５、Ｃ２＝０、Ｃ３＝５５、女性の補正値はＣ１＝２．０、Ｃ２＝０、Ｃ３＝５５をそれぞれ用いた。尚、シミュレーションでの上述の実施例２、３では、心臓収縮機能は同一と仮定し、上述した式３及び式４におけるＰＷ５０／Ｃ３＝１である場合に対応する。
【０１０４】
図１５に示すように、ＰＷ５０を考慮しない場合（図１４参照）と同様に、脈波伝播速度と年齢との間に、正の相関が認められた（ｐ＜０．０００１）。ＰＷ５０を考慮して推定された。具体的には、ＡｏＰＷＶ（大動脈脈波伝播速度）値は、加齢とともに男女ほぼ同じ傾きで単調増加する傾向が、０．８２という高い相関係数で得られるようになった。なお、ＰＷ５０補正無し時の相関係数は０．６０であった。これは、ＰＷ５０を考慮する場合、ＰＷ５０を考慮しない場合よりも相関係数が高くなり、脈波伝播速度と年齢との間の相関性を強く表すことができることを意味する。
なお、実施例４よりも相関係数がやや低下したのは測定被験者数が増加したためであり、特に６０歳以上の中高年女性の増加によるものと考えられる。一般的に、加齢とともに動脈硬化の進展度合いは個人による差が広がる傾向にあるためである。
【０１０５】
なお、加齢とともにＰＷＶが単調に増加する傾向は、従来報告されているｃｆＰＷＶ（ｃａｒｏｔｉｄ−ｆｅｍｏｒａｌ  ＰＷＶ）と同様であるが、ＰＷ５０を考慮して推定されたＡｏＰＷＶは、同様に健常者で測定されたｃｆＰＷＶの２／３程度の速度であり、これはむしろ大動脈部位のみのＰＷＶを非侵襲的に測定することができるＣＭＲ（ＣＭＲ：  Ｃａｒｄｉａｃ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ）−ＰＷＶに近い値である。
【０１０６】
ここで、ｃｆＰＷＶはその測定原理により大動脈の途中から大腿動脈までのパルス伝播時間を求めている。大動脈は弾性動脈であり大腿動脈は筋性動脈でありｃｆＰＷＶはその両方を含んだ経路の平均脈波伝播速度を示している。
【０１０７】
これに対して、ＡｏＰＷＶは、大動脈アーチ以降の鎖骨中心−臍間距離を仮定しており、純粋に大動脈だけの脈波伝播速度を推定する手法である。大動脈から大腿動脈までのＰＷＶ（弾性率）が周辺部位に行くに従って大きくなることが報告されてるので得られた結果には妥当性があり、単一のセンサを使って大動脈部位のみの脈波伝播速度を推定できたものと考えられる。
【０１０８】
このように単一の脈波から加齢に伴う動脈硬化の進行度合いを簡便な方法で脈波伝播速度として定量化できる本発明は、疾病を防ぎ健康長寿社会を実現する一つの測定ツールとしてその社会的価値は計り知れない。
【符号の説明】
【０１０９】
１      脈波伝播速度測定装置
２      プロセッサ
３      振動波形センサ
３１    回路基板
３２    振動導入体
３３    圧電素子
３４    電極ランド
３５    スルーホール
３６    グランド導体
３７    キャビティ
４      表示手段
５      記憶手段
６      入力手段
【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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