(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上腕動脈の内皮機能を測定する上腕動脈用血管内皮機能測定装置であって、
前記上腕に巻回されて前記上腕を締めつけるための環状の圧迫帯と、前記圧迫帯の一部において前記上腕に密着可能に設けられた超音波透過可能な超音波透過板材と、前記圧迫帯の張力を調節して前記超音波透過板材の前記上腕に対する圧迫圧力を変化させることが可能なアクチュエータとを有する上腕圧迫装置と、
基台上に固設され、前記超音波透過板材によってふさがれた開口を有する容器と、
前記容器内に収容され、前記超音波透過板材を通して前記上腕との間で超音波を授受する超音波プローブと、
前記圧迫帯に巻回された上腕と前腕との間の肘を受ける肘受け台と前記前腕に連なる手の掌を受ける手掌載置台とを両端部に有し、前記肘受け台を通り前記基台に対して垂直な回動軸線まわりに回動可能に前記基台に設けられた回動ブラケットとを、備える
ことを特徴とする上腕動脈用血管内皮機能測定装置。
【請求項２】
前記容器は、液体が充填された密閉容器であり、前記超音波プローブは前記液体および超音波透過板材を通して前記上腕との間で超音波を授受する
ことを特徴とする請求項１の上腕動脈用血管内皮機能測定装置。
【請求項３】
前記上腕動脈の状態に基づいて前記上腕圧迫装置による前記上腕に対する圧迫圧力を制御する制御装置を、含む
ことを特徴とする請求項１又は２の上腕動脈用血管内皮機能測定装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記超音波プローブに受信された超音波信号に基づいて超音波断面画像を生成するとともに、前記超音波断面画像から前記上腕内の上腕動脈の内腔径を逐次算出し、前記上腕圧迫装置に前記上腕動脈へ一時的な圧迫を加えさせた後に拡張する前記上腕動脈の内腔径の最大値を判定し、前記上腕圧迫装置による圧迫前の内腔径に対する前記内腔径の最大値の変化率を算出して出力する
ことを特徴とする請求項３の上腕動脈用血管内皮機能測定装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記上腕の血管拡張反応の測定に際して、前記超音波断面画像に基づいて生体の１脈波周期の一部において前記生体内の動脈が潰れた状態とされる脈拍が所定数持続するように、前記上腕圧迫装置による前記上腕に対する圧迫圧力を制御することで、前記上腕動脈に対するずり応力を付与する
ことを特徴とする請求項３又は４の上腕動脈用血管内皮機能測定装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記超音波断面画像に基づく前記上腕内の血管の形状変化と前記圧迫装置による圧迫圧力の変化との割合から前記上腕内の血管の硬さを示す指標を算出し、出力する
ことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項の上腕動脈用血管内皮機能測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の上腕を固定し、その固定された上腕内の上腕動脈の超音波断面画像を生成し、その超音波画像中の上腕動脈の径の変化に基づいて内皮機能を測定する上腕動脈用血管内皮機能測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生体の動脈血管の変形量に基づいて動脈硬化等の診断等を行うために、生体の上腕内の動脈血管について、外部からの圧迫を用いて刺激を与えた後にその動脈血管の変形量を超音波断面画像で測定することが行われている。たとえば、特許文献１および特許文献２に記載の血管内皮機能測定装置および生体内管状体の内腔径測定装置がそれである。
【０００３】
たとえば、特許文献１および特許文献２には、動脈の内皮機能検査装置が提案されている。これらの内皮機能検査装置は、被検者の上腕を圧迫帯を用いて圧迫することにより動脈を止血してたとえば５分間維持し、その後に止血を解除したとき、超音波画像を用いて把握される上腕動脈の断面形状の変化たとえば血管内腔径の止血前の内皮径に対する最大変化率を超音波断面画像から測定し、その血管内腔径の最大変化率に基づいて動脈血管の内皮機能を評価している。
【０００４】
ところで、上記内皮機能検査装置に用いられる超音波プロ−ブは、圧電セラミックス等から構成された複数個の超音波振動子（超音波発振子）が一列に配列された超音波アレイを、備えたものであり、上記内皮機能検査装置では、生体の上腕と前腕との間の肘を肘支持部材上に載置し、且つ手を上向けとしてその手の背（甲）を手背支持部材上に載置した上で、超音波プローブの当接面に設けられた超音波アレイを上腕動脈上の皮膚に接触させた状態で、超音波プローブをスタンドに固定することで、超音波断面画像を取得していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０６１１８２号公報
【特許文献２】特開２００７−１９５６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記内皮機能検査装置に用いられる超音波プロ−ブの上腕動脈に対するわずかな位置ずれによって動脈血管の超音波画像が得られなくなる性質があるところ、動脈を阻血するために前腕に装着された圧迫帯による圧迫および解放によって皮膚が引っ張られることで、その皮膚に接触させられている超音波プローブの上腕動脈に対する位置のずれの発生が避けられず、１画像の取得およびその画像からの血管内皮径の取得を可能とする最適位置に超音波プローブを維持すること困難となり、オペレータの習熟や煩雑な手直し作業が必要となっていた。また、症状の改善や薬効を評価するために同一の生体に対して繰り返し測定することで、血管内径や血管内径変化率の値の経時的変化を取得するためには、測定毎に上腕動脈上の同じ部位において超音波プローブを位置決めする必要があるが、測定毎に上腕動脈上の同じ部位に精度よく位置決めすることが困難であった。
【０００７】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、圧迫装置の圧迫に由来する皮膚の引っ張りに関連する超音波プローブの上腕動脈に対する位置のずれがなく、しかも、測定毎に上腕動脈上の同じ部位において超音波プローブを位置決めすることができる上腕動脈用血管内皮機能測定装置を提供することにある。
【０００８】
本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねるうち、上腕に巻回されてその上腕を締めつけるための環状の圧迫帯の一部に超音波透過可能な超音波透過板材を位置固定に設け、その超音波透過板材に密着するように上腕を位置させてその超音波透過板材を通して超音波プローブから上腕内に超音波を送受信するとともに、生体の前腕が載置される回動ブラケットを、肘を受ける肘受け台を通る垂直線まわりに回動可能に設け、回動ブラケット上の前腕をその回動ブラケットと共に上記超音波透過板材を抱き込む方向に上腕に対して一旦曲げた後、前腕を上腕に対して直線状延ばした状態に位置決めすることで、超音波画像の取得およびその画像からの血管内皮径の取得を可能とする最適位置に超音波プローブを上腕動脈に対して維持することができ、しかも測定毎に上腕動脈上の同じ部位において超音波プローブを位置決めできることを見いだした。本発明はこのような知見に基づいて為されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、第１発明の要旨とするところは、（ａ）上腕動脈の内皮機能を測定する上腕動脈用血管内皮機能測定装置であって、（ｂ）前記上腕に巻回されて前記上腕を締めつけるための環状の圧迫帯と、前記圧迫帯の一部において前記上腕に密着可能に設けられた超音波透過可能な超音波透過板材と、前記圧迫帯の張力を調節して前記超音波透過板材の前記上腕に対する圧迫圧力を変化させることが可能なアクチュエータとを有する上腕圧迫装置と、（ｃ）基台上に固設され、前記超音波透過板材によってふさがれた開口を有する容器と、（ｄ）前記容器内に収容され、前記超音波透過板材を通して前記上腕との間で超音波を授受する超音波プローブと、（ｅ）前記圧迫帯に巻回された上腕と前腕との間の肘を受ける肘受け台と前記前腕に連なる手の掌を受ける手掌載置台とを両端部に有し、前記肘受け台を通り前記基台に対して垂直な回動軸線まわりに回動可能に前記基台に設けられた回動ブラケットとを、備えることにある。
【００１０】
第２発明の要旨とするところは、前記容器は液体が充填された密閉容器であり、前記超音波プローブは前記液体および超音波透過板材を通して前記上腕との間で超音波を授受することにある。
【００１１】
第３発明の要旨とするところは、前記上腕動脈の状態に基づいて前記上腕圧迫装置による前記上腕に対する圧迫圧力を制御する制御装置を、含むことにある。
【００１２】
第４発明の要旨とするところは、前記制御装置は、前記超音波プローブに受信された超音波信号に基づいて超音波断面画像を生成するとともに、前記超音波断面画像から前記上腕内の上腕動脈の内腔径を逐次算出し、前記上腕圧迫装置に前記上腕動脈へ一時的な圧迫を加えさせた後に拡張する前記上腕動脈の内腔径の最大値を判定し、上腕圧迫装置による圧迫前の内腔径に対する上記内腔径の最大値の変化率を算出して出力することにある。
【００１３】
第５発明の要旨とするところは、前記制御装置は、前記上腕の血管拡張反応の測定に際して、前記超音波断面画像に基づいて生体の１脈波周期の一部において前記生体内の動脈が潰れた状態とされる脈拍が所定数持続するように、前記上腕圧迫装置による前記上腕に対する圧迫圧力を制御することで、前記上腕動脈に対するずり応力を付与することにある。
【００１４】
第６発明の要旨とするところは、前記制御装置は、前記超音波断面画像に基づく前記上腕内の血管の形状変化と前記圧迫装置による圧迫圧力の変化との割合から前記上腕内の血管の硬さ（スティフネス）を示す指標を算出し、出力することにある。
【発明の効果】
【００１５】
第１発明は、（ａ）上腕内の断面画像を測定する上腕動脈用血管内皮機能測定装置であって、（ｂ）前記上腕に巻回されて前記上腕を締めつけるための環状の圧迫帯と、前記圧迫帯の一部において前記上腕に密着可能に設けられた超音波透過可能な超音波透過板材と、前記圧迫帯の張力を調節して前記超音波透過板材の前記上腕に対する圧迫圧力を変化させることが可能なアクチュエータとを有する上腕圧迫装置と、（ｃ）基台上に固設され、前記超音波透過板材によってふさがれた開口を有する容器と、（ｄ）前記容器内に収容され、前記超音波透過板材を通して前記上腕との間で超音波を授受する超音波プローブと、（ｅ）前記圧迫帯に巻回された上腕と前腕との間の肘を受ける肘受け台と前記前腕に連なる手の掌を受ける手掌載置台とを両端部に有し、前記肘受け台を通り前記基台に対して垂直な回動軸線まわりに回動可能に前記基台に設けられた回動ブラケットとを、備える。このことから、第１発明によれば、回動ブラケット上の前腕をその回動ブラケットと共に上記超音波透過板材を抱き込む方向に上腕に対して一旦曲げた状態で前記圧迫帯により上腕を位置決めすることで、超音波画像の取得およびその画像からの血管内皮径の取得を可能とする最適位置に超音波プローブを上腕動脈に対して維持することができ、しかも測定毎に上腕動脈上の同じ部位において超音波プローブを位置決めできる。また、上記のように位置決めされた上腕では、超音波プローブと上腕動脈との間に、超音波に対して良質な伝播媒体である上腕二頭筋が介在させられることから、ノイズの少ない正確な超音波断面画像が得られるので、上腕動脈の断面画像およびそれから測定される内腔径の精度が高められる。さらに、前記上腕圧迫装置の超音波透過板材による上腕内の圧迫部位と超音波プローブにより超音波透過板材を通して得られる上腕内の断面画像の位置とが一致するので、上腕圧迫装置による圧迫圧力に対する上腕内の断面画像の形状が、正確に得られる。
【００１６】
第２発明によれば、前記容器は液体が充填された密閉容器であり、前記超音波プローブは前記液体および超音波透過板材を通して前記上腕との間で超音波を授受することから、超音波の減衰が可及的に抑制されるので、一層明確な超音波断面画像が得られる。
【００１７】
第３発明によれば、前記超音波断面画像中の前記上腕動脈の状態に基づいて前記上腕圧迫装置による前記上腕に対する圧迫圧力を制御する制御装置を、含むことから、上腕動脈の断面形状に応じた圧迫圧力が得られる利点がある。たとえば、前記制御装置は、前記血管の断面形状に基づいて前記血管を潰れた状態たとえば圧平（平坦）形状に潰された状態を判定し、１拍の脈拍周期の一部または全部が潰れた状態内となるように、前記上腕圧迫装置による前記上腕に対する圧迫圧力を変化させることができる。
【００１８】
第４発明によれば、前記制御装置は、前記超音波プローブに受信された超音波信号に基づいて超音波断面画像を生成するとともに、前記超音波断面画像から前記上腕内の上腕動脈の内腔径を逐次算出し、前記上腕圧迫装置に前記上腕動脈へ一時的な圧迫を加えさせた後に拡張する前記上腕動脈の内腔径の最大値を判定し、上腕圧迫装置による圧迫前の内腔径に対する上記内腔径の最大値の変化率が算出されて出力される。これにより、ＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）測定が、正確な超音波断面画像に基づいて行われるので、精度の高い測定が得られる。
【００１９】
第５発明によれば、前記制御装置は、前記上腕の血管拡張反応の測定に際して、前記超音波断面画像に基づいて前記生体の１脈波周期の一部において前記上腕内の動脈が潰れた状態とされる脈拍が所定数持続するように、前記上腕圧迫装置による前記上腕に対する圧迫圧力を制御することで、前記上腕動脈に対するずり応力が付与されることから、前記上腕の動脈の内皮に対するずり応力の付与が効率よく行われる。たとえば、動脈に対して５分間の阻血した後に解放することによってずり応力が付与される従来のＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）測定に比較して、短時間でずり応力の付与が行われる。これにより、ＦＭＤ測定を短時間で行うことが可能となる。
【００２０】
第６発明によれば、前記制御装置は、前記超音波断面画像に基づく前記上腕内の血管の形状変化と前記圧迫装置による圧迫圧力の変化との割合から前記上腕内の血管の硬さ（スティフネス）を示す指標が算出され、出力される。これにより、動脈血管の硬さに基づいた診断が可能となる。たとえば、前記上腕内の動脈にずり応力が与えられた後のその動脈の拡径割合と併せることにより、動脈硬化に対する一層正確な診断が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例である上腕動脈用血管内皮機能測定装置を説明する斜視図である。
【図２】図１の上腕動脈用血管内皮機能測定装置の測定対象である血管に対する超音波プローブの姿勢を概略的に説明する斜視図である。
【図３】図１の上腕動脈用血管内皮機能測定装置の測定対象である血管の多層膜構成を概略的に示す拡大図である。
【図４】図１の上腕動脈用血管内皮機能測定装置に備え得られた上腕圧迫装置の構成をそれを収容する容器の一部を切り欠いて示すとともに、電子制御装置の機能の要部を機能ブロック線図で説明する図である。
【図５】図１の上腕動脈用血管内皮機能測定装置による血管拡張反応の測定に際して、回動ブラケットが基台の長手方向に対して直角な方向に位置させられた状態で、伸ばした右腕の上腕、肘、および手の掌が上腕載置台、肘受け台、および手掌載置台の上にそれぞれ載置された状態を説明する側面図である。
【図６】図５の状態に続いて、前腕が回動ブラケットと共に回動させられた状態を説明する平面図である。
【図７】上腕が圧迫帯により拘束された図６の状態に続いて、右腕が伸ばされた状態を説明する平面図である。
【図８】上腕が圧迫帯により拘束された図６の状態に続いて、右腕が伸ばされた状態を説明する斜視図である。
【図９】図４の電子制御装置の血管状態評価部の制御機能を詳しく説明する機能ブロック線図である。
【図１０】図１の動脈血管評価装置において行われる、動脈血管のＦＭＤ評価作動における血管内腔径の変化を例示したタイムチャートである。
【図１１】図４の血管状態評価部のＦＭＤ測定作動を示すＦＭＤ測定ルーチン作動を説明するフローチャートである。
【図１２】図４の血管状態評価部の動脈硬さ測定作動を示す動脈硬さ測定ルーチン作動を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００２３】
図１は、上腕動脈用血管内皮機能測定装置１０を示している。上腕動脈用血管内皮機能測定装置１０は、水平な上面を有する長手状の基台１２と、基台１２の一端部に固定され、超音波プローブ１４を収容する密閉容器１６と、密閉容器１６に設けられた上腕圧迫装置１８と、基台１２の他端部に固定された表示装置２０と、基台１２の下に配置された電子制御装置２２とを備えている。
【００２４】
超音波プローブ１４は、生体の右上腕２９内の上腕動脈２９ａに関連する生体情報すなわち血管パラメータを検出するためのセンサとして機能するものであって、図２に示すように、互いに平行な１対の第１短軸用超音波アレイ探触子Ａ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂと、それらの長手方向と直交する方向に長手状を成し、それらの長手方向中央部を連結する長軸用超音波アレイ探触子Ｃとを、１平面上すなわち平坦な探触面４６に有するＨ型の超音波プローブである。図４に示されるように、超音波プローブ１４は、ベース部材４６に固定された多軸位置決め装置４８に固定されている。第１短軸用超音波アレイ探触子Ａ、第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、及び長軸用音波アレイ探触子Ｃは、例えば後述する図２に示すように、圧電セラミックスから構成された多数個の超音波振動子（超音波発振子）ａ１〜ａｎが直線的に配列されることにより長手状にそれぞれ構成されている。
【００２５】
図２は、超音波プローブ１４に互いに平行に設けられた第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂと、それら第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂの長手方向の中央部間にそれらと直交して位置するように設けられた長軸用超音波アレイ探触子Ｃとを示す斜視図である。多軸位置決め装置４８は、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向と平行でその第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの超音波ビーム放射方向に位置し、上腕動脈２９ａ又はその付近を通る方向をｙ軸とし、長軸用超音波アレイ探触子Ｃの長手方向と平行でｙ軸と直交する方向をｘ軸とし、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａの長手方向と長軸用超音波アレイ探触子Ｃの長手方向との交点を通り且つｘ軸方向およびｙ軸と直交する方向をｚ軸とするとき、超音波プローブ１４は、多軸位置決め装置４８によって、ｙ軸方向に並進可能、且つ、ｙ軸およびｚ軸まわりに回動可能とされている。
【００２６】
図３は、上腕動脈用血管内皮機能測定装置１０の測定対象である上腕動脈２９ａの多層膜構成を概略的に示す拡大図である。この図３に示す上腕動脈２９ａは、内膜（内皮）Ｌ１、中膜Ｌ２、及び外膜Ｌ３の３層構造を備えている。超音波の反射は、一般に音響インピーダンスの異なる部分で発生することから、超音波を用いた上腕動脈２９ａの状態測定において、実際は血管内腔の血液と内膜Ｌ１の境界面、及び中膜Ｌ２と外膜Ｌ３との境界面が白く表示され、組織が白黒の班で表示される。
【００２７】
図４に詳しく示されるように、容器１６は、側方に開口する開口２４と互いに平行で平坦且つ基台１２に対して垂直な一対の側壁１６ａおよび１６ｂとを有し、音響インピーダンスが生体と類似していて超音波透過効率の高い材質たとえば酢酸ビニル系等の樹脂等の有機材料から構成されて超音波透過可能な超音波透過板材２６により開口２４が液密に閉じられている。これにより、音響インピーダンスが生体と類似していて伝搬損失の少ない超音波媒質たとえばオイル２８が容器１６の内部に充填されている。また、超音波透過板材２６は基台１２に対して垂直となるように容器１６に固定されており、超音波透過板材２６と一対の側壁１６ａおよび１６ｂとは相互に直角を成している。
【００２８】
図５から図８にも詳しく示されるように、上腕圧迫装置１８は、基台１２の長手方向の中央部であって幅方向の一端に固定され、右上腕２９が載置された状態でその上腕２９を支持する上腕載置台３０、および基台１２の長手方向の中央部であって幅方向の他端に固定され、右腕の肘３１が載置された状態でその肘３１を支持する肘受け台３２と、基台１２の肘受け台３２の直下の位置において基台１２の上面に対して垂直且つ肘受け台３２を通過する回動軸線Ｃ１まわりに回動可能に設けられた基端部と右手３３の掌が載置されてそれを支持する手掌載置台３４が設けられた先端部と有し、基台１２上から水平方向に突設されて前腕３５と共に回動する回動ブラケット３６と、可撓性ベルト３８から構成され、容器１６の開口２４の上側開口縁および下側開口縁にそれぞれ取り付けられた可撓性ベルト３８と、開口２４の上側開口縁および下側開口縁の間に位置する超音波透過板材２６とから成る環状の圧迫帯４０と、圧迫帯４０の内側に装着され、膨張することにより圧迫帯４０の張力を高める膨張袋４２とを、備えている。超音波透過板材２６は、実質的に圧迫帯４０の一部を構成している。上腕圧迫装置１８では、生体の右上腕２９が圧迫帯４０により巻回された状態で膨張袋４２が圧縮空気の供給によって膨張させられると、圧迫帯４０の張力が高められると同時に、生体の右上腕２９が超音波透過板材２６に押しつけられ、生体の右上腕２９が超音波透過板材２６によって圧迫されるようになっている。
【００２９】
上腕動脈用血管内皮機能測定装置１０における上腕動脈２９ａの内皮機能の測定に先立って、上腕２９が圧迫帯４０により密閉容器１６に固定される。この上腕２９の固定に際しては、密閉容器１６の開口２４を閉じるように装着された超音波透過板材２６とそれに直角な密閉容器１６の一対の側壁１６ａおよび１６ｂのうちの前腕３５側の側壁１６ａとを利用した以下の再現性の高い位置決め手順によって密閉容器１６に設けられた圧迫帯４０により固定される。まず、回動ブラケット３６が基台１２の長手方向に対して直角な方向に位置させられた状態で、伸ばした右腕の上腕２９、肘３１、および手３３の掌が上腕載置台３０、肘受け台３２、および手掌載置台３４の上にそれぞれ載置される。図５はこの状態を示している。このときの上腕２９には、圧迫帯４０が巻回されていないか、或いは圧迫帯４０が緩く巻回されていて、上腕２９が長手方向に移動可能とされている。
【００３０】
次に、図６に示されるように、前腕３５が密閉容器１６の前腕３５側の側壁１６ａに当接するまで、前腕３５を肘３１まわりに回動させるとともに、その前腕３５を支持する回動ブラケット３６も回動軸線Ｃ１まわりに回動させられる。好適には、前腕３５が密閉容器１６の前腕３５側の側壁１６ａに当接するまで回動させられる。これにより、肘３１の位置が密閉容器１６に対して定まる結果、超音波透過板材２６に沿って位置する上腕２９の長手方向の位置が密閉容器１６或いはその中の超音波プローブ１４に対して再現性よく定められる。この状態で、上腕２９に巻回された圧迫帯４０がある程度締めつけられることで、上腕２９が拘束される。図６はこの状態を示している。そして、上腕動脈用血管内皮機能測定装置１０による上腕動脈２９ａの内皮機能の測定に際しては、図７および図８に示すように、前腕３５が上腕２９に対して直線状となるまで回動ブラケット３６とともに回動させられ、腕が伸ばされる。
【００３１】
ところで、生体の腕において、手３３および上腕２９を固定しても肘３１は腕の長手方向軸まわりにある程度の角度で可能であるため、手掌載置台３４上に手３３を載置し、肘受け台３２の上に肘３１を載置し、上腕載置台３０の上に上腕２９を載置した姿勢では、肘３１の腕の長手方向軸まわりの姿勢がばらつく。このため、超音波プローブ１４と上腕動脈２９ａとの間には、音響インピーダンスが不均一な脂肪を含む皮下組織が介在するので、超音波断面画像がノイズの多い不鮮明な画像となる場合があった。これに対して、上記のような位置決め手順によって上腕２９が圧迫帯４０に締めつけられることにより上腕２９が固定される場合には、前腕３５が上腕２９に対して曲げられることで肘３１の内側が密閉容器１６に向いた姿勢で上腕２９が固定されるので、上腕二頭筋が上腕動脈２９ａと超音波透過板材２６との間に位置させられる。このため、上記のような位置決め手順によって前腕３５が上腕２９に対して曲げられると、肘３１の内側が密閉容器１６に向いた姿勢で上腕２９が固定されるので、超音波プローブ１４は音響インピーダンスが均一な上腕二頭筋を通して上腕動脈２９ａに対して超音波を授受できるので、上腕動脈２９ａの鮮明な超音波断面画像が得られる。
【００３２】
図４の電子制御装置２２は、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理するＣＰＵを有する所謂マイクロコンピュータである。電子制御装置２２は、超音波駆動制御回路５０および位置決めモータ駆動回路５２を、備えている。血管評価装置１０による血管状態の測定においては、電子制御装置２２によって超音波駆動制御回路５０から駆動信号が供給されると、超音波プローブ１４の第１短軸用超音波アレイ探触子Ａ、第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、及び長軸用超音波アレイ探触子Ｃからよく知られたビームフォーミング駆動によりビーム状の超音波が順次放射される。そして、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａ、第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂ、及び長軸用超音波アレイ探触子Ｃにより超音波の反射信号が検知され、電子制御装置２２へ入力させる。電子制御装置２２へ入力された反射波信号は、検波処理部８２により検波され、超音波信号処理部８４により画像合成可能な情報として処理される。これにより、皮膚下の超音波二次元断面画像が発生させられ、モニタ画面表示装置或いは画像表示装置として機能する表示装置２０に表示される。
【００３３】
多軸位置決め装置４８は、ｙ軸回動モータにより超音波プローブ１４の図２のｙ軸まわりの回動位置を位置決めするｙ軸回動機構と、ｙ軸並進モータにより超音波プローブ１４の図２のｙ軸方向に位置決めするｙ軸並進機構と、ｚ軸回動モータにより超音波プローブ１４の図２のｚ軸まわりの回動位置を位置決めするｚ軸回動機構とを備えている。位置決めモータ駆動回路５２は、ｙ軸回動モータ、ｙ軸並進モータ、およびｚ軸回動モータを、電子制御装置２２からの指令にしたがって制御する。
【００３４】
図４に示すように、電子制御装置２２は、位置決めモータ駆動制御部７８、超音波駆動制御部８０、検波処理部８２、超音波信号処理部８４、圧迫圧制御部８８、血管状態評価部９０、及び表示制御部９２を備えている。これらの制御機能は、電子制御装置２２に機能的に備えられたものであるが、それらの制御機能のうち一部乃至全部が電子制御装置２２とは別体の制御部として構成され、相互に情報の通信を行うことにより以下に詳述する制御を行うものであってもよい。
【００３５】
電子制御装置２２は、超音波プローブ１４から上腕動脈２９ａに対して出力される超音波の反射信号に基づいて、上腕動脈２９ａの超音波断面画像から血管断面画像を抽出し、その血管断面画像からその長手方向に直交する断面を示す超音波短軸画像を生成し、その超音波短軸画像から内径、内膜厚、プラーク等を測定し、さらにはＦＭＤ（Ｆｌｏｗ−Ｍｅｄｉａｔｅｄ  Ｄｉｌａｔｉｏｎ：血流依存性血管拡張反応）の評価を行う。このＦＭＤの評価に際して、表示装置２０は、上腕動脈２９ａにおける内膜の径のずり応力付与前の径に対する変化率すなわち内腔径の拡張率Ｒを時系列的に表示する。ＦＭＤの評価及び上腕動脈２９ａの超音波画像の生成等に際しては、超音波プローブ１４は、測定対象である上腕動脈２９ａ上の皮膚に対して繰り返し走査される。
【００３６】
電子制御装置２２による上腕動脈２９ａの血管状態の測定においては、超音波プローブ１４は、前記生体における上腕２９の皮膚下に位置する上腕動脈２９ａに対して超音波透過板材２６を通して超音波信号を放射し、その反射波を受信する。この状態で、位置決めモータ駆動制御部７８は、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａにより受信された超音波反射信号から超音波信号処理部８４により生成された上腕動脈２９ａの第１短軸断面画像の位置、第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂにより受信された超音波反射信号から超音波信号処理部８４により生成された上腕動脈２９ａの第２短軸断面画像の位置、長軸用超音波アレイ探触子Ｃにより受信された超音波反射信号から超音波信号処理部８４により生成された上腕動脈２９ａの長軸断面画像の位置に基づいて、上腕動脈２９ａが第１短軸用超音波アレイ探触子Ａおよび第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂの長手方向の中央部下に位置し、且つ長軸用超音波アレイ探触子Ｃと上腕動脈２９ａとが平行となるように、超音波プローブ１４を自動的に位置決めする。
【００３７】
超音波信号処理部８４は、上腕動脈２９ａと他の組織との伝播速度差によりそれらの境界から反射される超音波反射信号間の時間差処理等を行って、第１短軸用超音波アレイ探触子Ａ直下の超音波二次元画像である第１短軸断面画像、第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂ直下の超音波二次元画像である第２短軸断面画像、及び長軸用超音波アレイ探触子Ｃ直下の超音波二次元画像である長軸断面画像から成る画像データを所定の周期で繰り返し生成するとともに、その画像データを順次記憶する。
【００３８】
膨張することにより圧迫帯４０の張力を高める膨張袋４２は、図１に示すように、電子制御装置２２に備えられた圧迫圧制御部８８により空気ポンプ５８及び圧力制御弁６０等が制御されることにより実行される。例えば、電子制御装置２２からの指令に従って、空気ポンプ５８からの元圧が圧力制御弁６０で制御され、上腕２９に巻回された圧迫帯４０の膨張袋４２に供給される。具体的には、膨張袋４２内の圧迫圧力（圧迫圧）が昇圧させられることで、上腕２９内の上腕動脈２９ａが圧迫される。本実施例では、圧迫帯４０の一部が超音波透過板材２６により構成されており、超音波プローブ１４によりその超音波透過板材２６を通して上記上腕２９内の上腕動脈２９ａの圧迫部位に対して超音波信号の授受が行われるので、上腕動脈２９ａの被圧迫部位の断面画像が得られるようになっている。
【００３９】
血管状態評価部９０は、図９に示すように、血管形状算出部１００、血管拡張率測定制御部１０２、血管硬さ測定制御部１０４を、備えている。血管形状算出部１００は、上記のようにして生成される上腕動脈２９ａの断面画像から、その上腕動脈２９ａの外径、壁圧、或いは内皮Ｌ１の直径である内皮径（内腔径）ｄ１等を算出する。
【００４０】
血管形状算出部１００は、圧迫圧制御部８８により静脈圧よりも高く且つ最低血圧値Ｐｄよりも低い圧で上腕２９を圧迫させたとき、超音波断面画像中に存在する複数個の管状臓器を示す画像のうちで潰れない管状臓器を、上腕動脈２９ａとして判定し、超音波断面画像中で特定する処理を行う。これにより特定された上腕動脈２９ａについて、後述のように、上腕動脈２９ａの径、上腕動脈２９ａの内皮Ｌ１の直径である内皮径（内腔径）ｄ１、虚血反応性充血後のＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）を表す上腕動脈２９ａの血管内腔径の拡張率（変化率）Ｒ（％）、生体の最高血圧値Ｐｓおよび最低血圧値Ｐｄ、上腕動脈２９ａの硬さを表すスティフネスパラメータβ等の測定が行われる。このような動脈特定画像処理は、穿刺に際しても有用である。
【００４１】
血管拡張率測定制御部１０２は、上腕２９に巻回された圧迫帯４０により上腕動脈２９ａの内皮Ｌ１に対して血流を利用したずり応力を付与した後に、血流依存性血管拡張反応により一時的に拡大する内皮径（内腔径）ｄ１等を逐次算出し、ずり応力付与後のＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）を表す血管内腔径の拡張率（変化率）Ｒ（％）［＝１００×（ｄＭＡＸ−ｄａ）／ｄａ］を算出する。この式における「ｄａ」は、安静時の血管内腔径（ベース径、安静径）を示している。血管状態評価部９０は、ずり応力付与後のＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）を表す血管内腔径の拡張率（変化率）Ｒの測定部としても機能している。
【００４２】
血管拡張率測定制御部１０２による上腕動脈２９ａの拡張率（変化率）Ｒ（％）の測定では、生体における測定部位例えば上腕２９が上腕圧迫装置１８の圧迫帯４０によりにより圧迫されて上腕動脈２９ａの内皮Ｌ１に対して血流を利用したずり応力を付与されることで、血管壁の内皮Ｌ１へのずり応力増加に伴う内皮からの一酸化窒素（ＮＯ）の産生が起こり、その一酸化窒素に依存する平滑筋の弛緩状況が内皮径（内腔径）ｄ１を調べることで上腕動脈２９ａの内皮機能の判定が行われる。
【００４３】
図１０は、血管拡張率測定制御部１０２による上腕動脈２９ａのＦＭＤ評価における、阻血（駆血）開放後の血管内腔径ｄ１の変化を例示したタイムチャートである。この図１０においては、時点ｔ０までが安静期間、時点ｔ０から時点ｔ１までがずり応力付与期間、時点ｔ１以降がずり応力付与後の血流依存性血管拡張反応の測定期間を表しており、時点ｔ２から血管内腔径ｄ１が拡張し始め、時点ｔ３で血管内腔径ｄ１がその最大値ｄＭＡＸに達していることが示されている。従って、電子制御装置２２が算出する血管内腔径ｄ１の拡張率Ｒは、時点ｔ３で最大になる。
【００４４】
ここで、上記のような上腕動脈２９ａのＦＭＤ評価に際して血管拡張反応を発生させるために、従来では、上腕動脈２９ａの超音波断面画像を計測する部位よりも上流側位置または下流側位置をカフ等を用いて最高血圧値よりもたとえば５０ｍｍＨｇ程度高い圧力で所定時間たとえば５分間圧迫（阻血）した後にたとえば０．６秒程度で大気圧まで急解放することでそれまで零であった血流が開始されることにより上腕動脈２９ａにずり応力の付与が行われていた。このような従来の方法では、被測定者に最高血圧値よりもかなり高い圧力での５分間の圧迫による苦痛を強いることとなっていた。しかし、本実施例の血管拡張率測定制御部１０２は、上腕動脈２９ａの超音波断面画像において、１脈波周期の一部たとえば最低血圧Ｐｄのタイミング付近で上腕動脈２９ａの潰れた状態たとえば上腕動脈２９ａの断面が閉じられた閉塞状態（たとえば平坦に圧迫されて閉じられた圧平状態）或いは上腕動脈２９ａの断面が閉じられないまでも断面が局所的に狭窄された状態が超音波断面画像から観察或いは判定されるように膨張袋４２による上腕動脈２９ａへの所定の圧迫圧力を所定時間Ｔ１の間或いは所定脈拍数の間維持するように調圧することで、脈拍毎の上腕動脈２９ａの開閉でずり応力の付与を繰り返すので、ずり応力の付与を従来よりも低い圧力で且つ短期間で行うようになっている。
【００４５】
上記の所定の圧迫圧力は、脈拍毎の上腕動脈２９ａの開閉に伴う血液の乱流の繰り返しの発生によって効率的にずり応力を内皮Ｌ１に付与するずり応力付与圧と称されるべきものであり、１脈波周期の一部たとえば最低血圧Ｐｄのタイミング付近で上腕動脈２９ａの潰れた状態となるように、最高血圧値よりも低く且つ最低血圧値よりも高い圧力範囲Ｐ１内に設定される。また、上記所定時間Ｔ１或いは上記所定脈拍数は、上腕動脈２９ａのＦＭＤ評価に際して血管拡張反応を発生させるために必要且つ十分な値に、たとえば実験的値に基づいて設定される。上記所定時間Ｔ１或いは上記所定脈拍数は、たとえば数拍乃至数十拍、好適には１０拍乃至十数拍、或いは数秒乃至数十秒、好適には１０秒乃至十数秒に設定される。要するに、上腕動脈２９ａのＦＭＤ評価に際して血管拡張反応を発生させるためには、生体圧迫装置１８による圧迫は、所定の所定時間Ｔ１で、１脈波周期内の一部で上腕動脈２９ａが潰された区間を有する拍動となるように所定の圧力範囲Ｐ１内に制御されればよい。
【００４６】
圧迫圧制御部８８は、膨張袋４２内の圧迫圧を検出する圧力センサ６４からの信号に応じてその圧迫圧を検出する。そして、図１０においては、例えば、圧迫圧制御部８８は、ずり応力付与期間完了前の所定時間Ｔ１すなわち時点ｔ１前の所定時間Ｔ１にわたって圧迫圧を前記所定範囲の圧力値Ｐ１であるずり応力付与圧で圧迫し、時点ｔ１において圧迫圧を直ちに大気圧にまで減圧する。圧迫圧制御部８８は、ずり応力付与制御部としても機能している。
【００４７】
図９に戻って、血管硬さ測定制御部１０４は、まず、超音波信号処理部８４により生成された超音波断面画像内に示される生体の上腕動脈２９ａの形状と、圧迫圧制御部８８による圧迫後とから生体の最高血圧値Ｐｓおよび最低血圧値Ｐｄを決定する。すなわち、血管硬さ測定制御部１０４は、生体の最高血圧値Ｐｓより高く設定された昇圧値まで圧迫圧を上昇させた後、所定の減圧速度たとえば３〜６ｍｍＨｇ／ｓｅｃで圧迫圧を減少させる過程で、超音波断面画像内に示される生体の上腕動脈２９ａの断面が１脈波周期内で開かれた脈波の発生時点の圧迫圧を最高血圧値Ｐｓとして決定するとともに、上腕動脈２９ａの断面が１脈波周期内で閉じられなくなった時点の圧迫圧を最低血圧値Ｐｄとして決定し、最高血圧値Ｐｓの決定時点の上腕動脈２９ａの血管径Ｄｓおよび最低血圧値Ｐｄ決定時点の上腕動脈２９ａの血管径Ｄｄを、最高血圧値Ｐｓおよび最低血圧値Ｐｄと共に記憶する。
【００４８】
次いで、血管硬さ測定制御部１０４は、上腕動脈２９ａの硬さを表すスティフネスパラメータβを求める予め記憶された次式（スティフネスパラメータ算出式）から、最高血圧値Ｐｓの決定時点の上腕動脈２９ａの血管径Ｄｓ、最低血圧値Ｐｄ決定時点の上腕動脈２９ａの血管径Ｄｄ、最高血圧値Ｐｓ、および最低血圧値Ｐｄに基づいて、スティフネスパラメータβを算出する。
β＝（ｌｎＰｓ−ｌｎＰｄ）／（（Ｄｓ−Ｄｄ）／Ｄ０）
【００４９】
上式スティフネスパラメータ算出式のＤ０は、本来は無印加時の血管径であるべきであるが臨床的には計測ができないため、臨床指標として使われる場合には、血管壁厚を含む血管径（＝Ｄｄ＋２ＩＭＴ）が用いられる。このＩＭＴは、たとえば内膜および中膜の複合体の厚みである。
【００５０】
一般に、血管径Ｄを表す軸と血圧Ｐを表す軸との二次元座標では血圧Ｐの増加に対して血管径Ｄの増加が飽和する非線形の関係であるが、その二次元座標において血圧Ｐを表す軸を血圧の対数値ｌｎＰを表す軸に置換した片対数グラフにて表すと、線形な関係で表すことができる。この線形な関係において、血管径Ｄの変化率ΔＤと血圧Ｐの変化量ΔＰで成り立つ弾性率Ｅｐの式（Ｅｐ＝ΔＰ／２（ΔＤ／Ｄ）において、ΔＰの代わりに（ｌｎＰｓ−ｌｎＰｄ）を用いた関係において、弾性率Ｅｐに替わる指標としたのが、スティフネスパラメータβである。前記スティフネスパラメータ算出式は、上記の関係から導かれたものである。
【００５１】
表示制御部９２は、血管状態評価部９０において算出された上腕動脈２９ａの径、内皮Ｌ１の直径である内皮径（内腔径）ｄ１、虚血反応性充血後のＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）を表す上腕動脈２９ａの血管内腔径の拡張率（変化率）Ｒ（％）、生体の最高血圧値Ｐｓおよび最低血圧値Ｐｄ、上腕動脈２９ａの硬さを表すスティフネスパラメータβ等を、画像表示装置２０に表示させる。
【００５２】
図１１および図１２は、電子制御装置２２の制御作動の要部を説明するフローチャートであり、図１１は血管状態評価部９０に対応するＦＭＤ測定ルーチン、図１２は血管状態評価部９０に対応する動脈硬さ測定ルーチンを、それぞれ示している。上記動脈判定ルーチン、ＦＭＤ測定ルーチン、動脈硬さ測定ルーチンは、上腕動脈用血管内皮機能測定装置１０の起動操作に連動して実行されてもよいが、個別の起動操作に応答して実行されてもよい。
【００５３】
血管状態評価部９０に対応する図１１のＦＭＤ測定ルーチンにおいて、Ｓ１１では、超音波信号処理部８４により得られた超音波断面画像中の動脈として特定された画像から、たとえばテンプレートなどを用いて上腕動脈２９ａの断面画像が抽出される。
【００５４】
Ｓ１２では、上記Ｓ１１で抽出された上腕動脈２９ａの横断面画像から、動脈２９の径たとえば内皮Ｌ１の内径である内皮径（内腔径）ｄ１が測定される。そして、Ｓ１３では、Ｓ１２で測定された内皮径（内腔径）ｄ１が安静時の内腔径ｄａとして記憶される。図１０の時点ｔ０はこの状態を示している。
【００５５】
次いで、Ｓ１４では、上腕動脈２９ａの開閉の繰り返しに伴う血液の乱流の発生によって効率的にずり応力を内皮Ｌ１に付与できるずり応力付与圧となるように、上腕圧迫装置１８による圧迫により上腕２９が圧迫されて、上腕２９内の上腕動脈２９ａに対して血流に基づくずり応力の付与が開始される。図１０の時点ｔ０はこの状態を示している。このずり応力の付与は、たとえば数拍乃至数十拍或いは数秒乃至数十秒の所定時間Ｔ１で、１脈波周期内で上腕動脈２９ａが潰れたたとえば圧平された（平坦に閉じられた）区間を有する拍動となるように、上腕圧迫装置１８による圧迫圧が、所定の圧力範囲Ｐ１内に制御される。たとえば所定の圧力範囲Ｐ１内に設定された一定値に上記所定時間Ｔ１内に維持されるように制御されてもよいが、たとえば５〜６ｍｍＨｇ／ｓｅｃ程度での上昇過程或いは減少過程でその所定の圧力範囲Ｐ１を上記所定時間Ｔ１で通過させるように制御されてもよい。
【００５６】
次いで、Ｓ１５において、上記ずり応力の付与開始から所定時間Ｔ１が経過したか否かが判断される。このＳ１５の判断が否定されるうちはＳ１４以下が繰り返し実行さえるが、Ｓ１５の判断が肯定されると、Ｓ１６において、Ｓ１１と同様の動脈血管断面検出制御ルーチンが実行される。上記のように、繰り返し開閉される上腕動脈２９ａ内の血流に繰り返し乱流が発生して測定部位の血管２９ａの内皮Ｌ１に繰り返しずり応力が付与される。これにより、上腕動脈２９ａの内皮Ｌ１からの一酸化窒素（ＮＯ）の産生が起こり、その一酸化窒素に依存する平滑筋の弛緩によって上腕動脈２９ａの内皮径の一時的増加現象が発生する。
【００５７】
この状態において、Ｓ１６では、Ｓ１１と同様の動脈血管断面検出制御ルーチンが、所定の周期で繰り返される超音波プローブ１４の走査毎に実行される。そして、Ｓ１７では、Ｓ１２と同様に、Ｓ１６で生成された上腕動脈２９ａの横断面画像から、上腕動脈２９ａの径たとえば内皮Ｌ１の直径である内皮径（内腔径）ｄ１が、上記走査毎に測定され、順次測定された内皮径（内腔径）ｄ１が止血解放後の内腔径ｄ１として逐次記憶される。図１０の時点ｔ１以降はこの状態を示している。この止血解放後の内腔径ｄ１の測定は、Ｓ１８において止血解放後の上腕動脈２９ａの内腔径ｄが、図１０の時点ｔ３に示すように最大値ｄＭＡＸに到達すると判断されるまで、Ｓ１６以下が繰り返し実行される。
【００５８】
しかし、Ｓ１８において、ずり応力付与後の上腕動脈２９ａの内腔径ｄが最大値ｄＭＡＸに到達したと判断されると、Ｓ１９において、Ｓ１８において判定された最大値ｄＭＡＸとＳ１３において求められた安静時の上腕動脈２９ａの内皮Ｌ１の直径である内腔径ｄａとに基づいて、上腕動脈２９ａの内皮機能を評価するための虚血反応性充血後のＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）を表す血管内腔径の拡張率（変化率）Ｒ（％）［＝１００×（ｄＭＡＸ−ｄａ）／ｄａ］が算出され、表示制御部９２によって、表示装置２０に表示される。
【００５９】
血管硬さ測定制御部１０４に対応する図１２の動脈硬さ測定ルーチンにおいて、Ｓ２０では、上腕圧迫装置１８により上腕の最高血圧よりも高い圧力まで上腕２９に対する圧迫圧が高められた後、その圧迫圧が所定の速度たとえば３〜６ｍｍＨｇ／ｓｅｃで圧迫圧を減少させる過程で、超音波断面画像内に示される上腕動脈２９ａの断面が１脈波周期内で開かれた最初の脈波の発生時点の圧迫圧が最高血圧値Ｐｓとして決定されるとともに、上腕動脈２９ａの断面が１脈波周期内で閉じられなくなったときの脈波の発生時点の圧迫圧が最低血圧値Ｐｄとして決定された後、圧迫圧が解放される。次いで、Ｓ２１では、上記最高血圧値Ｐｓが決定された時点の上腕動脈２９ａの血管径Ｄｓおよび最低血圧値Ｐｄが決定された時点の上腕動脈２９ａの血管径Ｄｄが、超音波断面画像内に示される上腕動脈２９ａの断面が測定される。次に、Ｓ２２において、血圧測定が完了したか否かが判断される。このＳ２２の判断が否定さえるうちは、Ｓ２０以下が繰り返し実行されるが、肯定される場合は、Ｓ２３において、最高血圧値Ｐｓが決定された時点の上腕動脈２９ａの血管径Ｄｓおよび最低血圧値Ｐｄが決定された時点の上腕動脈２９ａの血管径Ｄｄが、最高血圧値Ｐｓおよび最低血圧値Ｐｄと共に記憶される。
【００６０】
次に、Ｓ２４では、前述のスティフネスパラメータ算出式）から、前述のＳ２３において記憶された、最高血圧値Ｐｓが決定された時点の上腕動脈２９ａの血管径Ｄｓおよび最低血圧値Ｐｄが決定された時点の上腕動脈２９ａの血管径Ｄｄと、最高血圧値Ｐｓおよび最低血圧値Ｐｄとに基づいて、上腕動脈２９ａの硬さに対応するスティフネスパラメータβが、算出される。そして、Ｓ２５では、そのスティフネスパラメータβが、表示装置２０に表示される。
【００６１】
上述のように、本実施例の上腕動脈用血管内皮機能測定装置１０によれば、上腕２９に巻回されてそれを締めつけるための環状の圧迫帯４０と、圧迫帯４０の一部において上腕２９に密着可能に設けられた超音波透過可能な超音波透過板材２６と、圧迫帯４０の張力を調節して超音波透過板材２６の上腕２９に対する圧迫圧力を変化させることが可能な膨張袋（アクチュエータ）４２とを有する上腕圧迫装置１８と、基台１２上に固設され、超音波透過板材２６によってふさがれた開口２４を有する密閉容器１６と、密閉容器１６内に収容され、超音波透過板材２６を通して上腕２９との間で超音波を授受する超音波プローブ１４と、圧迫帯４０に巻回された上腕２９と前腕３５との間の肘３１を受ける肘受け台３２と前腕３５に連なる手３３の掌を受ける手掌載置台３４とを両端部に有し、肘受け台３２を通り基台１２に対して垂直な回動軸線Ｃ１まわりに回動可能に基台１２に設けられた回動ブラケット３６とを、備える。このため、回動ブラケット３６上の前腕３５をその回動ブラケット３６と共に超音波透過板材２６を抱き込む方向に上腕２９に対して一旦曲げた状態で、上腕２９をそれに巻回された圧迫帯４０により位置決めし、次いで、上腕２９と直線状となるように前腕３５を伸ばすことで、超音波断面画像の取得およびその画像からの血管内皮径の取得を可能とする最適位置に超音波プローブ１４を上腕動脈２９ａに対して維持することができ、しかも測定毎に上腕動脈２９ａ上の同じ部位において超音波プローブ１４を位置決めできる。また、上記のように位置決めされた上腕２９では、超音波プローブ１４と上腕動脈２９ａとの間に、超音波に対して良質な伝播媒体である上腕二頭筋が介在させられることから、ノイズの少ない正確な超音波断面画像が得られるので、上腕動脈２９ａの断面画像およびそれから測定される内腔径の精度が高められる。さらに、上腕圧迫装置１８の超音波透過板材２６による上腕２９内の圧迫部位と超音波プローブ１４により超音波透過板材２６を通して得られる上腕２９内の断面画像の位置とが一致するので、上腕圧迫装置１８による圧迫圧力に対する上腕２９内の断面画像の形状が、正確に得られる。
【００６２】
また、本実施例の上腕動脈用血管内皮機能測定装置１０によれば、超音波プローブ１４が収容される容器は液体が充填された密閉容器１６であり、超音波プローブ１４はオイル（液体）２８および超音波透過板材２６を通して上腕動脈２９ａとの間で超音波を授受することから、超音波の減衰が可及的に抑制されるので、一層明確な超音波断面画像が得られる。
【００６３】
また、本実施例の上腕動脈用血管内皮機能測定装置１０によれば、超音波断面画像中の上腕動脈２９ａの状態に基づいて上腕圧迫装置１８による上腕２９に対する圧迫圧力を制御する電子制御装置（制御装置）２２を、含むことから、上腕動脈２９ａの断面形状に応じた圧迫圧力が得られる利点がある。たとえば、電子制御装置２２は、上腕動脈２９ａの血管断面形状に基づいて上腕動脈２９ａを潰れた状態たとえば圧平状態すなわち平坦形状に潰された状態を判定し、１拍の脈拍周期の一部または全部が潰れた状態内となるように、上腕圧迫装置１８による上腕２９に対する圧迫圧力を変化させて、ずり応力を付与することができる。
【００６４】
また、本実施例の上腕動脈用血管内皮機能測定装置１０によれば、電子制御装置（制御装置）２２は、超音波プローブ１４に受信された超音波信号に基づいて超音波断面画像を生成するとともに、前記超音波断面画像から上腕２９内の上腕動脈２９ａの内腔径ｄ１を逐次算出し、上腕圧迫装置１８に上腕動脈２９ａへ一時的な圧迫を加えさせた後に拡張する上腕動脈２９ａの内腔径の最大値ｄＭＡＸを判定し、上腕圧迫装置１８による圧迫前の安静時の内腔径「ｄａ」に対する上記内腔径の最大値の拡張率（変化率）Ｒ（％）［＝１００×（ｄＭＡＸ−ｄａ）／ｄａ］が算出されて出力される。これにより、ＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）測定が、正確な超音波断面画像に基づいて行われるので、精度の高い測定が得られる。
【００６５】
また、本実施例の上腕動脈用血管内皮機能測定装置１０によれば、電子制御装置（制御装置）２２は、上腕動脈２９ａの血管拡張反応の測定に際して、前記超音波断面画像に基づいて生体の１脈波周期の一部において上腕２９の上腕動脈２９ａが潰れた状態とされる脈拍が所定数持続するように、上腕圧迫装置１８による上腕２９に対する圧迫圧力を制御することで、上腕動脈２９ａに対するずり応力が付与されることから、上腕動脈２９ａの内皮に対するずり応力の付与が効率よく行われる。たとえば、上腕動脈２９ａに対して５分間の阻血した後に解放することによってずり応力が付与される従来のＦＭＤ（血流依存性血管拡張反応）測定に比較して、短時間でずり応力の付与が行われる。これにより、ＦＭＤ測定を短時間で行うことが可能となる。
【００６６】
また、本実施例の上腕動脈用血管内皮機能測定装置１０によれば、電子制御装置（制御装置）２２は、前記超音波断面画像に基づく上腕２９内の上腕動脈２９ａの血管形状変化と上腕圧迫装置１８による圧迫圧力の変化との割合から上腕動脈２９ａの血管の硬さを示す指標（スティフネスパラメータβ）が算出され、出力される。これにより、上腕動脈２９ａの硬さに基づいた診断が可能となる。たとえば、上腕動脈２９ａにずり応力が与えられた後のその動脈の拡径割合と併せることにより、動脈硬化に対する一層正確な診断が可能となる。
【００６７】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００６８】
たとえば、前述の実施例において、密閉容器１６が超音波プローブ１４を収容していたが、超音波プローブ１４を収容するのは解放型容器であってもよい。この場合は、密閉容器１６の開口２４に超音波透過板材２６が設けられておらず、超音波プローブ１４は直接上腕２９に接触させられる。
【００６９】
また、前述の実施例の密閉容器１６内にはオイル２８が充填されていたが、水或いは水溶性流体などの流体が充填されていてもよい。
【００７０】
また、前述の超音波プローブ１４は、互いに平行な２列の第１短軸用超音波アレイ探触子Ａ及び第２短軸用超音波アレイ探触子Ｂと、それらの長手方向中央部を連結する長軸用超音波アレイ探触子Ｃとを一平面に有して成るＨ型のハイブリッド型の超音波プローブであったが、一平面内において長手方向が交差する少なくとも一対の超音波アレイ探触子を有するものであればよい。上記一対の超音波アレイ探触子の交差角は、直角が好ましいが、やや計算が複雑となることが許容される場合には、必ずしも直角でなくてもよい。
【００７１】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１０：上腕動脈用血管内皮機能測定装置
１２：基台
１４：超音波プローブ
１６：密閉容器（容器）
１８：上腕圧迫装置
２０：表示装置
２２：電子制御装置（制御装置）
２４：開口
２６：超音波透過板材
２８：オイル（液体）
２９：上腕
２９ａ：上腕動脈
３０：上腕載置台
３１：肘
３２：肘受け台
３３：手
３４：手掌載置台
３５：前腕
３６：回動ブラケット
３８：可撓性ベルト
４０：圧迫帯
４２：膨張袋（アクチュエータ）
４６：探触面
４６：ベース部材
４８：多軸位置決め装置
５２：位置決めモータ駆動回路
５８：空気ポンプ
６０：圧力制御弁
６４：圧力センサ
７８：位置決めモータ駆動制御部
８０：超音波駆動制御部
８２：検波処理部
８４：超音波信号処理部
８８：圧迫圧制御部
９０：血管状態評価部
９２：表示制御部
１００：血管形状算出部
１０２：血管拡張率測定部
１０４：血管硬さ測定制御部
Ａ：第１短軸用超音波アレイ探触子
Ｂ：第２短軸用超音波アレイ探触子
Ｃ：長軸用超音波アレイ探触子
Ｃ１：回動軸線
【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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