(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大動脈の血圧である中心血圧を測定する中心血圧測定装置であって、
被検者の末梢動脈の脈波及び血圧を測定する末梢動脈脈波・血圧測定部と、
大動脈の電気的インピーダンス変化を計測することで、前記被検者の大動脈の脈波形状を測定する大動脈脈波測定部と、
前記末梢動脈脈波・血圧測定部により測定した末梢動脈脈波と、前記大動脈脈波測定部により測定した大動脈脈波形状とを用いて、前記中心血圧を推定する中心血圧推定部と、
を具備する中心血圧測定装置。
【請求項２】
前記中心血圧推定部は、前記大動脈脈波形状において特徴点を検出し、この特徴点に対応する位置の前記末梢動脈脈波の血圧レベルに基づいて中心血圧を推定する、
請求項１に記載の中心血圧測定装置。
【請求項３】
前記特徴点は、前記大動脈脈波形状におけるタイダルウェーブである、
請求項２に記載の中心血圧測定装置。
【請求項４】
前記特徴点は、前記大動脈脈波形状における主ピークである、
請求項２に記載の中心血圧測定装置。
【請求項５】
大動脈の血圧である中心血圧を測定する中心血圧測定方法であって、
被検者の末梢動脈の脈波及び血圧を測定する末梢動脈脈波・血圧測定ステップと、
大動脈の電気的インピーダンス変化を計測することで、前記被検者の大動脈の脈波形状を測定する大動脈脈波測定ステップと、
前記末梢動脈脈波・血圧測定ステップで測定した末梢動脈脈波と、前記大動脈脈波測定ステップで測定した大動脈脈波形状とを用いて、前記中心血圧を推定する中心血圧推定ステップと、
を含む中心血圧測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大動脈の血圧である中心血圧を測定する中心血圧測定装置及び中心血圧測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
中心血圧は、心臓など主要な臓器に直接かかる圧力であるため、その測定値は、動脈硬化や循環器疾患の指標値になると考えられている。
【０００３】
中心血圧を測定する一つの方法として、大動脈内にカテーテルを挿入するといった侵襲式の測定方法がある。しかし、この方法は、被検者の身体への負担が大きくなるという問題がある。
【０００４】
中心血圧を測定する別の方法としては、非侵襲的に測定した末梢動脈の容積脈波又は圧脈波（以下これらを単に脈波と呼ぶ）に基づいて中心血圧を推定する方法がある。この方法は、例えばカフを用いて上腕の血圧脈波を測定し、その上腕の血圧脈波のパーカッションウェーブ（percussion wave）に続いて現れるタイダルウェーブ（tidal wave）を検出し、このタイダルウェーブのレベルを中心血圧（中心血圧の最大血圧）とするものである。このようにして中心血圧を推定する方法は、例えばインターネット＜ＵＲＬ：http://www.colin.omron.co.jp/products/feature/127.html＞に開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したような末梢動脈の脈波を非侵襲的に測定し、その脈波のタイダルウェーブを検出し、このタイダルウェーブのレベルを中心血圧とする方法においては、タイダルウェーブの検出精度が中心血圧の測定精度（推定精度と言ってもよい）に大きな影響を及ぼす。
【０００６】
一般に、末梢動脈脈波におけるタイダルウェーブは、変曲点となっており、２次微分や４次微分により検出することができるが、測定された末梢動脈脈波波形中に、中心血圧に対応するタイダルウェーブ（変曲点）が必ずしもハッキリと現れているとは限らない。その場合、中心血圧の推定精度が低下し、或いは、推定が困難になる問題がある。
【０００７】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、高精度で中心血圧を測定することができる中心血圧測定装置及び中心血圧測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の中心血圧測定装置の一つの態様は、
大動脈の血圧である中心血圧を測定する中心血圧測定装置であって、
被検者の末梢動脈の脈波及び血圧を測定する末梢動脈脈波・血圧測定部と、
大動脈の電気的インピーダンス変化を計測することで、前記被検者の大動脈の脈波形状を測定する大動脈脈波測定部と、
前記末梢動脈脈波・血圧測定部により測定した末梢動脈脈波と、前記大動脈脈波測定部により測定した大動脈脈波形状とを用いて、前記中心血圧を推定する中心血圧推定部と、
を具備する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、末梢動脈脈波測定部により測定した末梢動脈脈波と、大動脈脈波測定部により測定した大動脈脈波とを用いて、中心血圧を推定したことにより、高精度で中心血圧を測定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態の原理の説明に供する図
【図２】末梢動脈脈波（図２Ａ）と、大動脈脈波（図２Ｂ）とを、時間軸を合わせて示した図
【図３】末梢動脈脈波と大動脈脈波との形状を用いた、中心血圧の推定の概念を示す図
【図４】実施の形態に係る生体情報測定装置の全体構成を示すブロック図
【図５】第１カフ及び第２カフを内面（装着面）方向から見た平面図
【図６】図５のＡ−Ａ’断面図
【図７】各電極の電気的接続及び作用の説明に供する図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
＜原理＞
先ず、実施の形態の構成を説明する前に、本実施の形態の原理について、図１、図２及び図３を用いて説明する。
【００１３】
図１に示すように、本実施の形態では、被検者１０の末梢動脈１１の末梢動脈脈波Ｐ１を非侵襲的に測定すると共に、被検者１０の大動脈１２の大動脈脈波Ｐ２を非侵襲的に測定する。
【００１４】
ここで、末梢動脈脈波Ｐ１は、カフによって血圧と一緒に測定する。末梢動脈脈波Ｐ１の振幅は血圧を表している。大動脈脈波Ｐ２は、後述するように、大動脈のインピーダンス変化を計測することにより測定できる。
【００１５】
大動脈脈波Ｐ２を測定する部分は、大動脈起始部である大動脈弓であってもよく、胸部大動脈や腹部大動脈であってもよい。
【００１６】
次に、大動脈脈波Ｐ２において特徴点を検出し、この特徴点に対応する位置の末梢動脈脈波Ｐ１の血圧レベルを中心血圧と推定する。ここで、検出する特徴点は、大動脈脈波Ｐ２におけるタイダルウェーブである。通常、大動脈脈波Ｐ２におけるタイダルウェーブは、大動脈脈波Ｐ２の主ピークとなるので、本実施の形態では、大動脈脈波Ｐ２の主ピークを検出する。
【００１７】
図２は、末梢動脈脈波Ｐ１（図２Ａ）と、大動脈脈波Ｐ２（図２Ｂ）とを、時間軸を合わせて示したものである。末梢動脈脈波Ｐ１のタイダルウェーブＰ１Ｘと大動脈脈波Ｐ２のタイダルウェーブＰ２Ｘは同一時点ｔ１に現れる。図からも分かるように、大動脈脈波Ｐ２のタイダルウェーブＰ２Ｘは、末梢動脈脈波Ｐ１のタイダルウェーブＰ１Ｘよりもハッキリと現れる。つまり、検出が容易である。本発明では、この点を利用して、先ず、大動脈脈波Ｐ２のタイダルウェーブ（実際には主ピーク）Ｐ２Ｘを検出し、その時点ｔ１の末梢動脈脈波Ｐ１の振幅（つまり血圧に相当）を見ることで、中心血圧を求めるようになっている。
【００１８】
また、本発明は、別の見方をすれば、測定した末梢動脈脈波Ｐ１と、大動脈脈波Ｐ２との形状に基づいて、末梢動脈脈波Ｐ１の中の大動脈脈波Ｐ２の主ピークに対応する位置を検出し、検出した主ピークに対応する位置の末梢動脈脈波Ｐ１の血圧レベルに基づいて中心血圧を推定する、と言うことができる。
【００１９】
図３は、本実施の形態による、末梢動脈脈波Ｐ１と大動脈脈波Ｐ２との形状を用いた、中心血圧の推定の概念を示す。図３は、末梢動脈脈波Ｐ１と大動脈脈波Ｐ２とを時間軸を合わせた状態で、大動脈脈波Ｐ２の縦方向のスケールを、主ピークＰ２Ｘが末梢動脈脈波Ｐ１に交わるように調整したものである。つまり、末梢動脈脈波Ｐ１上の交点が点Ｐ１Ｘである。
【００２０】
図３は、末梢動脈脈波Ｐ１の振幅で表される末梢動脈の血圧が、最低血圧８０ｍｍＨｇ、最高血圧１２０ｍｍＨｇであった場合の例である。図３の例では、末梢動脈脈波Ｐ１上の点Ｐ１Ｘの血圧は１０５ｍｍＨｇである。よって、中心血圧は１０５ｍｍＨｇであると推定される。
【００２１】
このように、本実施の形態では、従来は、２次微分や４次微分により求めていた末梢動脈脈波Ｐ１上のタイダルウェーブＰ１Ｘを、大動脈脈波Ｐ２を用いて求めたことにより、タイダルウェーブＰ１Ｘがハッキリとした変化点として現れていない場合でも、大動脈脈波Ｐ２のタイダルウェーブ（主ピーク）Ｐ２Ｘに対応するタイダルウェーブＰ１Ｘを高精度で検出することができ、その結果、高精度で中心血圧を測定することができるようになる。
【００２２】
＜構成＞
図４は、本発明の中心血圧測定装置が搭載された生体情報測定装置の全体構成を示す概略図である。
【００２３】
生体情報測定装置１００は、第１カフ１１０と第２カフ１２０とを有する。第１カフ１１０及び第２カフ１２０のそれぞれには第１電極１１１及び第２電極１２１が設けられている。第１カフ１１０は被検者の上肢に装着され、第２カフ１２０は被検者の下肢に装着される。本実施の形態では、第１カフ１１０は左上腕に装着され、第２カフ１２０は右足首に装着される。
【００２４】
さらに、生体情報測定装置１００は、血圧脈波計測部１３０、インピーダンス脈波計測部１４０、心電図計測部１５０、制御・演算部１６０、記憶部１７１、入力部１７２、表示部１７３、音声部１７４及び印字部１７５を有する。
【００２５】
制御・演算部１６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリ等を有し、メモリに記憶された生体情報測定プログラムをＣＰＵで実行することにより、装置内各部の動作を制御するほか、各種の生体情報を得るために必要な演算を行う。
【００２６】
記憶部１７１は、ハードディスク等の記憶装置であり、制御・演算部１６０の制御に従って測定結果等を記憶する。入力部１７２は、キーボード、マウス或いはボタン等の入力装置から構成されており、ユーザの操作に応じた操作信号を制御・演算部１６０に出力する。制御・演算部１６０は操作信号に応じた制御及び演算を行う。表示部１７３は、液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置であり、制御・演算部１６０の制御に従って設定画面、操作ガイダンス或いは生体情報検査結果レポート等を表示する。なお、表示部１７３をタッチパネルにより構成して、表示機能に加えて入力機能も備えたものとしてもよい。音声部１７４は、スピーカ装置であり、制御・演算部１６０の制御に従って操作ガイダンス或いはアラーム音等を出力する。印字部１７５は、サーマルプリンタ等のプリンタ装置であり、制御・演算処理部１６０の制御に従って生体情報検査結果レポート等を印字する。
【００２７】
血圧脈波計測部１３０は、被検者の末梢動脈の脈波及び血圧を測定する末梢動脈脈波・血圧測定部として機能するものである。血圧脈波計測部１３０は、各カフ１１０、１２０に対する給排気を行うポンプ及び排気弁、各カフ１１０、１２０の圧力を検出する圧力センサ、及び、圧力センサによる検出信号に対して増幅等の所定の信号処理を施す信号処理回路等から構成されている。血圧脈波計測部１３０は、ホースを介してカフ１１０、１２０の空気袋に空気を導入することでカフ１１０、１２０の内圧（以下、カフの内圧を「カフ圧」という）を加圧すると共に、空気袋から空気を排出することでカフ１１０、１２０のカフ圧を減圧する。加圧後のカフ圧の目標値は、脈波計測の場合と血圧計測の場合とで異なり、それぞれ個別に設定可能である。
【００２８】
本実施の形態の場合には、末梢動脈脈波の計測とインピーダンス脈波（大動脈脈波）の計測とが同時に行われる。
【００２９】
末梢動脈脈波の計測は、第１カフ１１０及び第２カフ１２０の両方、或いは、第１カフ１１０又は第２カフ１２０のいずれかを用いて行うことができる。本実施の形態の場合には、第１カフ１１０つまり上腕カフを用いて、末梢動脈脈波及び血圧を測定するようになっている。
【００３０】
末梢動脈脈波及びインピーダンス脈波（大動脈脈波）を計測する場合、血圧脈波計測部１３０は、先ず、カフ１１０、１２０のカフ圧が所定値になるまで加圧する。ここで、末梢動脈脈波を計測しない方のカフも加圧するのは、カフに設けられた電極をインピーダンス脈波の測定のために被検者にできるだけ密着させるためである。本実施の形態では、末梢動脈脈波及びインピーダンス脈波（大動脈脈波）を計測する場合のカフ圧を、３０〜４０ｍｍＨｇに制御する。
【００３１】
血圧脈波計測部１３０は、加圧後のカフ１２０のカフ圧の変動を末梢動脈脈波信号として圧力センサで検出し、検出した末梢動脈脈波信号を制御・演算部１６０に出力する。
【００３２】
一方、血圧計測の場合、血圧脈波計測部１３０は、減圧中にカフ１１０及び又は１２０のカフ圧の振動を圧力センサにより検出しながら、振幅の増大が始まる時点のカフ圧を収縮期血圧として検出すると共に、振動の減少が最も顕著なカフ圧を拡張期血圧として検出する。そして、血圧脈波計測部１３０は、検出した収縮期血圧及び拡張期血圧をそれぞれ示す血圧信号を制御・演算部１６０に出力する。
【００３３】
心電図計測部１５０は、各カフ１１０、１２０内に設けられた電極１１１、１２１に接続されている。心電図計測部１５０は、電極１１１、１２１により検出された検出信号に対して増幅等の所定の信号処理を施す信号処理回路を有する。心電図計測部１５０は、信号処理後の検出信号を心電図信号として制御・演算部１６０に出力する。
【００３４】
インピーダンス脈波計測部１４０は、電極１１１、１２１に高周波定電流を供給する高周波定電流電源と、高周波定電流を供給したときの電極１１１、１２１間の電圧を計測する電圧計と、計測された電圧に基づいてインピーダンス脈波を得るインピーダンス脈波形成部と、を有する。
【００３５】
インピーダンス脈波の計測原理は、既に知られているように、心臓２００を通る経路でのインピーダンスは、主に大動脈の血流量つまり血液量に応じて変化するといった事実に基づく。具体的には、インピーダンスは、血液量が多いほど小さくなる。ここで、大動脈弁開放前には、大動脈血流はほとんどなくインピーダンスは大きくなる。これに対して、大動脈弁開放後には、大動脈拍動流が生じて血流量が多くなりインピーダンスは小さくなる。インピーダンス脈波は、このような大動脈弁からの拍動流によって変動するインピーダンスを計測したものである。
【００３６】
ここで、一般にインピーダンス脈波を計測するために用いる高周波定電流の周波数は５０ｋＨｚ前後であり、一方、心電図の成分は高くとも１００Ｈｚ程度であり、周波数帯域が大きく離れている。よって、これらが混ざり合ったとしても、インピーダンス脈波の成分と心電図の成分はフィルタリングなどでの手法で容易に分離可能なので、インピーダンス脈波測定部１４０による計測と心電図計測部１５０による計測は同時に行うことができる。
【００３７】
制御・演算部１６０は、上述したように、血圧脈波計測部１３０によって得られた末梢動脈脈波Ｐ１と、インピーダンス脈波計測部１４０によって得られた大動脈脈波Ｐ２とを用いて、中心血圧を推定する。
【００３８】
図５は、本実施の形態の第１カフ１１０及び第２カフ１２０を内面（装着面）方向から見た平面図であり、図６は、図５のＡ−Ａ’断面を示す断面図である。
【００３９】
第１カフ１１０は腕に巻回させる腕帯１１２と、腕帯１１２内に設けられた空気袋１１３と、腕帯１１２の表面に固定して設けられた電極１１１と、を有する。電極１１１は、第１カフ１１０の幅方向に所定間隔だけ隔てられて設けられた２つの電極１１１ａ、１１１ｂからなる。
【００４０】
各電極１１１ａ、１１１ｂは、第１カフ１１０の長手方向に延在するように設けられている。電極１１１ａ、１１１ｂは銅などの金属箔により構成されている。なお、電極１１１ａ、１１１ｂを導電性の布により形成すれば、肌触りが良くなるので好適である。導電性の布は導電性の高い繊維から作成すればよい。
【００４１】
空気袋１１３には、血圧脈波計測部１３０へと繋がるホース１１４が取り付けられている。また、各電極１１１ａ、１１１ｂには、リード線（図示せず）が取り付けられている。各電極１１１ａ、１１１ｂに取り付けられたリード線は両方ともインピーダンス脈波計測部１４０に接続されていると共に、各電極１１１ａ、１１１ｂに取り付けられたリード線のうちいずれか一つは心電図計測部１５０に接続されている。
【００４２】
同様に、第２カフ１２０は足首に巻回させる足帯１２２と、足帯１２２内に設けられた空気袋１２３と、足帯１２２の表面に固定して設けられた電極１２１と、を有する。電極１２１は、第２カフ１２０の幅方向に所定間隔だけ隔てられて設けられた２つの電極１２１ａ、１２１ｂからなる。各電極１２１ａ、１２１ｂは、第２カフ１２０の長手方向に延在するように設けられている。電極１２１ａ、１２１ｂは銅などの金属箔により構成されている。なお、電極１２１ａ、１２１ｂを導電性の布により形成すれば、肌触りが良くなるので好適である。空気袋１２３には、血圧脈波計測部１３０へと繋がるホース１２４が取り付けられている。また、各電極１２１ａ、１２１ｂには、リード線（図示せず）が取り付けられている。各電極１２１ａ、１２１ｂに取り付けられたリード線は両方ともインピーダンス脈波計測部１４０に接続されていると共に、各電極１２１ａ、１２１ｂに取り付けられたリード線のうちいずれか一つは心電図計測部１５０に接続されている。
【００４３】
図７は、各電極１１１ａ、１１１ｂ、１２１ａ、１２１ｂの電気的接続及び作用の説明に供する図である。
【００４４】
高周波定電流電源１４１及び電圧計１４２は、インピーダンス脈波計算部１４０に設けられている。高周波定電流電源１４１には電極１１１ｂ、１２１ｂが接続され、これにより電極１１１ｂ、１２１ｂ間に高周波定電流が供給される。電極１１１ｂ、１２１ｂよりも内側（心臓２００に近い方）に配置された電極１１１ａ、１２１ａ間の電圧が電圧計１４２により測定され、インピーダンス脈波計測部１４０は測定された電圧に基づいてインピーダンス脈波（つまり心臓２００を通る経路でのインピーダンス）を計測する。なお、インピーダンス脈波の求め方は、既知の技術なのでここでの説明は省略する。例えば、インピーダンス脈波は、測定されたインピーダンスから心拍同期性成分を基本波とする成分をフィルタリングにより抽出することで検出することができる。
【００４５】
このように、電極１１１ｂ、１２１ｂに高周波定電流を供給すると、電極１１１ｂ、１２１ｂ間に電流が流れる。電極１１１ｂ、１２１ｂに流れる電流値は、一定電流であるので、電圧値は上述したように心臓から駆出される血液によって変化する。インピーダンス脈波計測部１４０は、この電圧値の変化を電圧計によって検出し、それを基にインピーダンス脈波（大動脈脈波Ｐ２）を得る。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、末梢動脈の脈波及び血圧を測定する末梢動脈脈波・血圧測定部としての血圧脈波計測部１３０と、大動脈の電気的インピーダンス変化を計測することで被検者の大動脈の脈波を測定する大動脈脈波測定部としてのインピーダンス脈波計測部１４０と、血圧脈波計測部１３０により測定した末梢動脈脈波Ｐ１と、インピーダンス脈波計測部１４０により測定した大動脈脈波Ｐ２とを用いて中心血圧を推定する中心血圧推定部としての制御・演算部１６０と、を設けたことにより、末梢動脈脈波Ｐ１上にタイダルウェーブＰ１Ｘがハッキリとした変化点として現れていない場合でも、大動脈脈波Ｐ２のタイダルウェーブ（主ピーク）Ｐ２ＸからタイダルウェーブＰ１Ｘを高精度で検出することができ、その結果、高精度で中心血圧を測定することができるようになる。
【００４７】
なお、上述の実施の形態では、カフに電極を設けることにより、インピーダンス脈波（大動脈脈波Ｐ２）の測定を行う場合について述べたが、インピーダンス脈波（大動脈脈波Ｐ２）の測定方法はこれに限らず、要は、大動脈の電気的インピーダンス変化を測定することで大動脈の脈波を測定すればよい。
【００４８】
また、上述の実施の形態では、カフを用いて末梢動脈の脈波及び血圧を測定した場合について述べたが、末梢動脈脈波の測定はカフ以外のものを用いて行ってもよい。末梢動脈脈波は、例えばトノメトリ方式、光電脈波方式、歪みセンサ方式、超音波方式等によって測定することもできる。
【００４９】
上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００５０】
本発明は、１拍毎に測定される末梢動脈脈波と大動脈脈波を１拍毎に比較して、１拍毎に中心血圧を求めることができる。また、本発明は、２４時間血圧計や生体情報モニタの血圧計に使用可能である。２４時間血圧計に使用した場合は、２４時間監視することによって、時間帯毎に中心血圧が高い状態を監視することができる。一方、生体情報モニタに使用した場合は、例えば、中心血圧が高いことを検知して、中心血圧高値のアラームを呈示するなどの処理を行うことができる。
【００５１】
なお、末梢動脈脈波として、収縮期より大きい圧力で加圧された又は拡張期よりも小さい圧力で加圧されたカフの容積脈波を用いるのが望ましい。特に、収縮期より大きい圧力で加圧されたカフの容積脈波は、振幅は小さいが、形状がクリアな（フォーカスが合った）脈波波形となるので、形状合わせによって中心血圧を推定する、本実施の形態の装置及び方法に用いるのに好適である。このように、収縮期より大きい圧力で加圧されたカフの容積脈波を用いることにより、より高精度に中心血圧を推定できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、大動脈の血圧である中心血圧を測定する装置に適用し得る。
【符号の説明】
【００５３】
１０  被検者
１１  末梢動脈
１２  大動脈
１００  生体情報測定装置
１１０、１２０  カフ
１１１、１２１  電極
１３０  血圧脈波計測部
１４０  インピーダンス脈波計測部
１６０  制御・演算部
Ｐ１  末梢動脈脈波
Ｐ２  大動脈脈波
Ｐ１Ｘ、Ｐ２Ｘ  タイダルウェーブ
【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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