(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の腕に装着するカフと、カフに加圧空気を供給する加圧空気供給部と、カフの圧力を検出する圧力センサーと、カフの圧力の制御を行うカフ圧制御部と、圧力センサーで検出した脈波データを処理するデータ処理部と、データ処理部で処理した結果を表示する表示部とを備え、
前記カフ圧制御部では、カフ圧を最高血圧よりも高い所定のカフ圧に維持した後、急速減圧し、最高血圧を下回る所定の圧力でカフ圧に維持し、
前記データ処理部では、前記最高血圧を下回る所定のカフ圧に維持しているとき、最初に現れる第１脈波のカフ圧ピーク値と、その後の最高カフ圧ピーク値との比を算出し、その比が大きいと血管内皮機能が良い、と評価を行うことを特徴とする血管内皮機能評価システム。
【請求項２】
前記最高血圧を下回る所定の圧力は、最低血圧よりも高い所定のカフ圧であることを特徴とする請求項１に記載の血管内皮機能評価システム。 
【請求項３】
前記カフ圧制御部では、血圧測定用のカフ圧制御を行い、
前記データ処理部では、血圧も測定することを特徴とする請求項１に記載の血管内皮機能評価システム。
【請求項４】
前記データ処理部には第１脈波カフ圧ピーク値を記憶する第１記憶部と、第２脈波以降の最高カフ圧ピーク値を記憶する第２記憶部と、比演算部とを備え、
前記比演算部では、第１記憶部のデータと第２記憶部のデータを読み込み、比の演算を行うことを特徴とする請求項１に記載の血管内皮機能評価システム。
【請求項５】
前記最高血圧よりも低い所定のカフ圧は、平均血圧よりも低い圧力であることを特徴とする請求項１に記載の血管内皮機能評価システム。
【請求項６】
前記カフ圧を最高血圧よりも高い所定のカフ圧に維持する期間は、前記最高血圧より低い所定のカフ圧に減圧したとき、一酸化窒素により血管拡張が起こるのに充分な血流遮断時間であることを特徴とする請求項１に記載の血管内皮機能評価システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管内皮細胞の機能を評価する血管内皮機能評価システムに関し、特に人体に無侵襲で、家庭内においても簡易に血液内皮細胞の機能を評価することができ、血圧も測定できるようにした簡易型血管内皮機能評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
長寿社会化に伴い、老人の死亡、病気の原因として動脈硬化に伴うものが多く、したがって各人が動脈硬化の状態を容易に知ることができるようにすることが望まれている。動脈硬化の検査に際しては、従来より超音波画像検査、核磁気共鳴検査、ＣＴ検査、アイソトープを注射して観察する血流シンチグラム検査、カテーテルを使って直接造影剤で動脈を撮影する血管造影検査等が行われている。
【０００３】
また、上記のような検査の他、広く血圧検査に用いられているようなカフ（腕帯）を用いて血流を数分間止めてから解放した後に生じる血管拡張の状態や、血管拡張機能のあるアセチルコリンを投与した後の血管拡張の状態を超音波画像診断装置を用いて検査し、評価することも行われている。更に、生体の一部に装着したカフを加圧して止血した後、平均血圧値以下まで減圧し、この時得られる脈波の反射波成分としてのＡＩ（Augmentation Index）を経時的に算出することで評価する方法も提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−４１２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、血管内皮機能検査で行われてきた薬物投与や超音波画像診断装置を用いた検査は侵襲的であリ、患者に負担が大きい。或いは専門的技術や知識を要するという問題があり、更には大型で高価な機器を必要とする等の問題もあった。また、前記特許文献１に開示された脈波の反射波成分ＡＩを用いる技術は未だ確立された技術とはいえないため、この技術を一般家庭で広く用いることには問題がある。
【０００５】
したがって本発明は、家庭で誰もが簡単に用いることができ、且つ同じ装置により血圧も測定可能であり、しかも小型で安価な血管内皮機能評価システムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る血管内皮機能評価システムは、上記課題を解決するため、被験者の腕に装着するカフと、カフに加圧空気を供給する加圧空気供給部と、カフの圧力を検出する圧力センサーと、カフの圧力の制御を行うカフ圧制御部と、圧力センサーで検出した脈波データを処理するデータ処理部と、データ処理部で処理した結果を表示する表示部とを備え、前記カフ圧制御部では、カフ圧を最高血圧よりも高い所定のカフ圧に維持した後、急速減圧し、最高血圧を下回る所定の圧力でカフ圧に維持し、前記データ処理部では、前記最高血圧を下回る所定のカフ圧に維持しているとき、最初に現れる第１脈波のカフ圧ピーク値と、その後の最高カフ圧ピーク値との比を算出し、その比が大きいと血管内皮機能が良い、と評価を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る他の血管内皮機能評価システムは、前記血管内皮機能評価システムにおいて、前記最高血圧を下回る所定の圧力は、最低血圧よりも高い所定のカフ圧であることを特徴とする。  
【０００９】
また、本発明に係る他の血管内皮機能評価システムは、前記血管内皮機能評価システムにおいて、前記カフ圧制御部では、血圧測定用のカフ圧制御を行い、前記データ処理部では、血圧も測定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る他の血管内皮機能評価システムは、前記血管内皮機能評価システムにおいて、前記データ処理部には第１脈波カフ圧ピーク値を記憶する第１記憶部と、第２脈波以降の最高カフ圧ピーク値を記憶する第２記憶部と、比演算部とを備え、前記比演算部では、第１記憶部のデータと第２記憶部のデータを読み込み、比の演算を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る他の血管内皮機能評価システムは、前記血管内皮機能評価システムにおいて、前記最高血圧よりも低い所定のカフ圧は、平均血圧よりも低い圧力であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る他の血管内皮機能評価システムは、前記血管内皮機能評価システムにおいて、前記カフ圧を最高血圧よりも高い所定のカフ圧に維持する期間は、前記最高血圧より低い所定のカフ圧に減圧したとき、一酸化窒素により血管拡張が起こるのに充分な血流遮断時間であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、血圧測定と同じように上腕部に巻いたカフを加圧・減圧するだけで家庭で簡単に血管内皮機能を評価でき、同じ装置を用いて血圧測定も行うことができる。したがって、動脈硬化や脳卒中などにつながる血管内皮機能を家庭で簡単に評価できるようになり、予防医学的観点からも効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は家庭で誰もが簡単に用いることができる、小型で安価な血管内皮機能評価システムを提供するという課題を、被験者の腕に装着するカフと、カフに加圧空気を供給する加圧空気供給部と、カフの圧力を検出する圧力センサーと、カフの圧力の制御を行うカフ圧制御部と、圧力センサーで検出した脈波データを処理するデータ処理部と、データ処理部で処理した結果を表示する表示部とを備え、前記カフ圧制御部では、カフ圧を最高血圧よりも高い所定のカフ圧に維持した後、急速減圧し、最高血圧よりも低い所定のカフ圧に維持し、前記データ処理部では、前記最低血圧よりも高い所定のカフ圧に維持しているとき、最初に現れる第１脈波のカフ圧ピーク値と、その後の最高カフ圧ピーク値との比を算出し、その比の値により血管内皮機能の評価を行うことを特徴とする血管内皮機能評価システムとすることにより実現した。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例を図面に沿って説明する。図１（ａ）には本発明の実施の態様を機能ブロックと共に示した図であり、被験者の腕１にカフ２を装着し、加圧空気供給部３からの加圧空気を圧力調節弁４を介して供給し、供給する加圧空気の圧力を圧力センサー５で検出する。その際には図１（ｂ）に示すように、最初最高血圧よりも高いカフ圧であるＰ１迄加圧されたとき、これを圧力センサー５で検出し、カフ圧制御部６は圧力調節弁４を作動してそれ以上の圧力上昇を停止する。図１（ｂ）では、時間Ｔ１において最高血圧よりも高いカフ圧値であるＰ１に達し、その時点でこの圧力に保持するようにカフ圧力制御部６によって制御を行った例を示している。
【００１６】
この際、最高血圧よりも高いカフ圧Ｐ１の圧力状態を、後述するその後の一酸化窒素による血管拡張が起こるのに充分な血流遮断時間である所定の時間維持する。図１（ｂ）においてはこの状態をＴ１からＴ２迄維持している。その後、カフ圧力制御部６は圧力調節弁で調節しながら、最高血圧よりも低い適宜の所定カフ圧力にまで減圧する。このときのカフ圧力は、例えば最低血圧よりも高い適宜の所定カフ圧であるＰ２とする。このときの最低血圧よりも高い所定カフ圧は、平均血圧よりも低い圧力であることが好ましい。従って以下の説明では、最高血圧よりも低い適宜の所定カフ圧力として、最低血圧よりも高い所定は不圧力に設定した例について述べる。図１（ｂ）においてはＴ２からＴ３迄減圧し、Ｔ３において最低血圧よりも高い所定カフ圧Ｐ２迄減圧した例を示している。この時の最低血圧よりも高い所定カフ圧としては、例えば被験者の平均血圧に対する所定の割合（％）を設定しても良く、或いは例えば７０、８０ｍｍＨｇ等の所定の値を予め設定しても良い。
【００１７】
図１（ｂ）の例においては、この最低血圧よりも高い所定カフ圧Ｐ２をＴ３からＴ４迄維持して、この期間に一酸化窒素が放出される結果起こる血管拡張を観察する。そのため、予め多数の試験を行った後のデータにより、少なくともその観察を行うのに充分な時間に設定する。その期間終了後には検査終了としてカフの圧力を抜く。但し、最終的にその観察が終了し、血管内皮機能判定表示がなされて検査が終了したた旨の表示がなされたときに、利用者が装置を任意にリセットすることにより検査終了としてカフの圧力を抜いても良い。
【００１８】
従来より、血管内皮細胞はアセチルコリンや何らかのメカニカルなストレスによって一酸化窒素を産生し、放出して血管の拡張作用を行うことが知られており、そのときの血管の拡張作用は血管が硬化している程一酸化窒素の放出が少なく、血管の拡張作用が生じにくくなる。したがって本発明において上記のような圧力調節を行うとき、最高血圧よりも高いカフ圧Ｐ１から、最低血圧よりも高い所定のカフ圧Ｐ２迄急に低下させると、それまでカフ上流に貯留していた血液が一気にカフ下流へ流れ出るため血管に大きなズリ応力がかかり、前記のように最低血圧よりも高い所定のカフ圧Ｐ２に維持している状態で、血管の血管内皮機能の程度に応じた一酸化窒素の放出とそれによる血管拡張の脈動が生じる。
【００１９】
その結果、図１（ｂ）のＴ３〜Ｔ４における血管拡張観察期間において、同図に示すような脈波を図１（ａ）のデータ処理部７で観察することができる。この脈波について詳細に検討を行ったところ、脈波全体の大小は動脈硬化には直接関係せず、身体の大きさ等の生体の個性によって相違するが、最初に表れる脈波である第１脈波のピーク値（Pulse min）と、その後表れる脈波のうちでの最大ピーク値（Pulse max）の比、即ち第１脈波ピーク値に対する最大脈波ピーク値の比の値が、血管内皮機能の状態、即ち動脈の硬化の程度を表していることがわかった。またほぼ同様の理由により、前記のように所定の圧力に減圧してからの経過時間とカフ圧ピーク値の変化率から内皮機能を評価することができることもわかった。
【００２０】
この知見に基づき、図１の動脈硬化判定部としてのデータ処理部７には、第１記憶部としての第１脈波カフ圧ピーク値記憶部８と、第２記憶部としての第２脈波以降最高カフ圧ピーク値記憶部９とを設け、第２脈波以降最高カフ圧ピーク値記憶部９には第２脈波以降の脈波のピーク値の中で、より大きい値を更新して記憶する。比演算部１０では第１脈波ピーク値（Ｍ１）と第２脈波以降最高カフ圧ピーク値（Ｍｍａｘ）との比（Ｍｍａｘ／Ｍ１）を演算し、演算した比の値が予め多数の実験により得られている値の平均値、或いは他の所定の値と比較してどの程度かを判定し、被験者の血管内皮機能の程度としての動脈硬化の判定を行う。また、他の手法として、前記所定の圧力に減圧してからの経過時間とカフ圧ピーク値の変化率から血管内皮機能の評価を行うことができる。
【００２１】
上記のような機能ブロックからなる簡易型血管内皮機能評価システムは、例えば図２に示す作動フローに従って順に作動させることにより実施できる。以下に前記図１を参照しつつ順に説明する。図２の血管内皮機能評価処理においては、最初に被験者にカフを装着する（ステップＳ１）。次いでカフ１に加圧空気供給部３から加圧空気を供給する（ステップＳ２）。その後、最高血圧よりも高い所定のカフ圧（Ｐ１）になったか否かを判別する。この判別は、カフ圧力制御部６において、圧力センサー５で検出した加圧中のカフ圧とが、予め設定した最高血圧よりも高い所定のカフ圧（Ｐ１）とを比較することにより判別することができる。
【００２２】
ステップＳ３において未だ最高血圧よりも高い所定のカフ圧（Ｐ１）になっていないと判別したときには、ステップＳ２に戻ってカフに加圧空気を供給する作動を継続する。ここで最高血圧よりも高い所定のカフ圧（Ｐ１）になったと判別したときには、このカフ圧（Ｐ１）を維持し（ステップＳ３）、カフ下流の血流を遮断して血流を阻害し、カフ上流に血液を充満させる。その後所定の血液遮断時間が経過したか否かを判別し（ステップＳ５）、未だ所定の血液遮断時間が経過していないときにはステップＳ４に戻ってカフ圧（Ｐ１）の維持を継続する。これらの作動はカフ圧制御部６が圧力センサー５の圧力値を監視し、圧力調節弁、更には必要に応じて加圧空気供給部３を制御することによりこの圧力を維持する。
【００２３】
ステップＳ５において所定の血液遮断時間が経過したと判別したときには、カフ圧を急速に減圧し（ステップＳ６）、最高血圧よりも低い所定のカフ圧、好ましくは最低血圧より高く平均血圧より低い、所定のカフ圧（Ｐ２）になったか否かを判別する（ステップＳ７）。この判別も図１のカフ圧制御部６により行う。ここで最高血圧よりも低い所定のカフ圧（Ｐ２）に未だなっていないと判別したときには、ステップＳ６に戻ってカフ圧の急速減圧を継続する。ステップＳ７で最高血圧よりも低い所定のカフ圧（Ｐ２）になったと判別したときには、そのカフ圧（Ｐ２）を維持する（ステップＳ８）。その結果血管内皮細胞から一酸化窒素が放出されてカフ下流域の血管拡張が生じる。このようにカフを減圧してカフ下流域の血管拡張が生じると、血管内圧は高くなり、その結果カフを通して検出される脈波振幅が大きくなる。したがって、脈波振幅の変化は血管拡張の変化を反映した結果としてとらえることができる。
【００２４】
次いで、このカフ圧（Ｐ２）の状態で最初に表れる脈波である第１脈波のカフ圧のピーク値（Ｍ１）を検出し、第１記憶部に記憶する。この作動は図１のデータ処理部７において、第１脈波カフ圧ピーク値記憶部（第１記憶部）８にデータを記憶することにより行われる。その後第２脈波以降のカフ圧ピーク値を検出し、最高カフ圧ピーク値を第２記憶部に更新記録する。この処理はデータ処理部７において、第２脈波以降最高カフ圧ピーク値記憶部（第２記憶部）９に、第２脈波以降表れる脈波のピーク値をチェックすることにより、前の値よりも大きい値が表れたときに第２記憶部にその値を記憶することにより行うことができる。
【００２５】
第２の実施例においてはその後、脈波が消えたか否かを判別し（ステップＳ１１）、未だ脈波が消えていないときにはステップＳ１０に戻って第２記憶部の更新記録を継続する。ステップＳ１１で脈波が消えたと判別したときには、第１記憶部の第１脈波ピーク値（Ｍ１）と第２記憶部の脈波最高値（Ｍｍａｘ）を読み出して比（Ｒ）を算出する（ステップＳ１２）。次いで、算出した比（Ｒ）の値を予め求めている平均値、或いは所定の値と比較し、評価を行い（ステップＳ１３）、その評価結果を表示部１１に表示する。
【００２６】
上記のような本発明における評価に際しては、カフ圧を下げた直後に検出される最初の脈波振幅を基準にして、その後に検出される最大の脈波振幅との相対比率を求め、求めた脈波振幅の比率が大きいと血管内皮機能が良いと判定する。また、前記所定の圧力に減圧してからの経過時間とカフ圧ピーク値の変化率を演算し、その値から内皮機能を評価する。それにより、現在一般家庭で広く普及している血圧測定装置と同様の装置を用い、上腕部に巻いたカフを加圧・減圧する操作を行うだけで、家庭で簡単に血管内皮機能を評価でき、動脈硬化の判定を行うことができるようになる。また、同じ装置を用いて従来と同様の機能を付加し、血圧測定も行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は血管内皮機能を評価することにより動脈硬化の検査を一般家庭で行うことができるようになり、同じシステムを利用して血圧も測定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）は本発明の実施例の機能ブロック図であり、（ｂ）はカフに対する加圧及び減圧の制御、及び脈波の発生状態を示す図であり、（ｃ）は脈波部分の拡大図である。
【図２】本発明の作動フロー図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  腕
２  カフ
３  加圧空気供給部
４  圧力調節弁
５  圧力センサー
６  カフ圧力制御部
７  データ処理部
８  第１脈波カフ圧ピーク値記憶部
９  第２脈波以降最高カフ圧ピーク値記憶部
１０  比演算部
１１  表示部
【図１】
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【図２】
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