(57)【要約】【課題】測定時の種々の外的要因に影響されずに高精度な血管脈波測定を行なえるようにする。【解決手段】末梢血管の血管脈波を測定する光電式指尖容積脈波測定装置Ａの光プローブＡ１を被験者Ｅの指尖に装着し、光プローブＡ１の測定部位の上流位置には血管を狭窄し血流を停止させるためカフＢ１を装着する。血管脈波測定に際しては、カフＢ１を所定時間駆動することにより、血流を停止させた後、光電式指尖容積脈波測定装置Ａ／光プローブＡ１による血管脈波測定を行なう。ＤＣ（血流）成分信号（２）とＡＣ（脈波）成分信号（１）および加速度脈波信号（３）は、それぞれ制御部Ｄに入力され、制御部Ｄの信号処理を経てディスプレイＣに表示させる。制御部Ｄは、カフ圧制御装置Ｂに入力するカフ圧信号（４）もディスプレイＣに表示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
末梢血管の血管脈波を測定する脈波測定手段と、
前記脈波測定手段の測定部位の上流の血管を狭窄し血流を停止させる血流停止手段と、
前記血流停止手段により所定時間、血流を停止させた後、前記脈波測定手段による血管脈波測定を行なわせる制御手段を含むことを特徴とする血管脈波測定装置。
【請求項２】
前記脈波測定手段が血管脈波に関する情報として血管脈波の振幅または脈圧を測定することを特徴とする請求項１に記載の血管脈波測定装置。
【請求項３】
前記血流停止手段による前記血流停止時間として、血流停止し再開通後に生じる血流増大あるいは脈波振幅の増大が最大になる血流停止時間を用いることを特徴とする請求項１に記載の血管脈波測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管の脈波に関する情報を測定する血管脈波測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
心臓から送り出された血流は波動として末梢に伝達され、心拍動や細動脈系の状態などによって修飾されて波形のゆがみが生ずる。この波形のゆがみを評価して、心循環系の評価を行なう試みがなされている。
【０００３】
脈波を測定する方法として、従来より、血流の容積変動をとらえる容積脈波測定法と動脈内圧変化を圧脈波として測定する方法が知られている。
【０００４】
前者の容積脈波測定には種々の手法があるが、ヘモグロビンの吸光量を血流変動としてとらえる指尖光電管容積脈波計が広く用いられてきた。この指尖容積脈波計はその付近の動脈の圧脈波をかなり正確に推定でき、主に末梢血液循環動態や自律神経機能を反映する検査として用いられてきた。
【０００５】
近年、容積脈波の一次微分波形をさらに微分して、二次微分波形とした加速度脈波が提案され、その波形を評価することにより、動脈系全体の硬化性を反映する血管年齢の指標となると報告されている（下記の特許文献１）。
【０００６】
また、動脈内圧変化を圧脈波として測定する方法としては、カフ（マンシェット）などにより動脈を圧迫することにより血管壁張力を除去し、動脈内圧（脈波）を測定する手首橈骨動脈圧測定法が開発されている（下記の特許文献２）。
【０００７】
この手法によれば、心臓から拍出される血液によって生じる末梢動脈血管の駆出波と反射波の測定が可能になり、その波形解析をすることにより動脈硬化が推定できると考えられている。
【特許文献１】特開２０００−５１１６６号公報
【特許文献２】特許３１８４３４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
血管脈波は血管の器質的柔軟性（年齢や動脈硬化）と血管の生理的緊張状態の両者に依存している。血管の生理的緊張状態は自律神経や血液中物質による血管の収縮あるいは拡張により常に保持されている。
【０００９】
従って、血管の器質的柔軟性のみを測定するには、これらの血管緊張を除いた血管脈波を測定する必要がある。自律神経や血液中物質に影響を及ぼす外部要因としては、気温、ストレス、薬物や運動、入浴、食事、バイオリズムなど数多くが上げられる。
【００１０】
例えば、従来の容積脈波加速度測定法や手首橈骨動脈圧測定法においては、冷水負荷や喫煙、簡易起立負荷などの外的要因によって、見かけ上、高血管年齢や動脈硬化を示す測定結果が出力される可能性があった。
【００１１】
このため、従来技術では、被験者の測定条件を常に一定に制御して測定する必要があるが、測定条件のコントロールのみにより上記の外的要因の影響を除くことは極めて難しく、測定結果の変動が大きく、正確な診断ができない、という問題があった。
【００１２】
本発明の課題は、上記の問題に鑑み、測定時の種々の外的要因に影響されずに高精度な血管脈波測定を行なえるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
課題を解決するため、本発明では、末梢血管の血管脈波を測定する脈波測定手段と、前記脈波測定手段の測定部位の上流の血管を狭窄し血流を停止させる血流停止手段と、前記血流停止手段により所定時間、血流を停止させた後、前記脈波測定手段による血管脈波測定を行なわせる制御手段を含む構成を採用した。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成によれば、血管脈波測定を行なうに際して、測定部位の上流部においてカフ圧を加えて所定時間血流を停止し、開放した後に脈波測定を行なうよう制御することにより、血管の生理的緊張状態や、喫煙行動の有無などの種々の外的要因に影響されずに高精度な血管脈波測定を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例として、光電式指尖血液容積量測定に基づく構成と、手首橈骨動脈圧測定に基づく構成を示す。
【実施例１】
【００１６】
本実施例では、指尖血液容積量測定に基づいて脈波測定を行なう構成を例示する。本実施例の指尖血液容積量測定は指尖に血液（ヘモグロビン）の吸収波長の光を照射し、その透過光あるいは反射光を計測して指尖血管脈波を測定するもので、簡便容易に実施できる利点がある。
【００１７】
末梢血流を停止あるいは再開通させるためのカフとしては、血圧測定に用いられている手動式カフや自動式カフを用いる。さらには、脈波測定装置とカフを一体化したたとえば自動血圧計のような測定装置も可能である。
【００１８】
図１は本実施例の脈波測定装置の構成および測定手法を示している。
【００１９】
本実施例の装置は、光電式指尖容積脈波測定装置Ａと、カフＢ１の圧迫／開通（開放）を制御するカフ圧制御装置Ｂを用いたものである。
【００２０】
被験者Ｅの指に光電式指尖容積脈波測定装置（Ａ）の波長９４０ｎｍ（血液ヘモグロビンの吸収波長）の光プローブ（Ａ１）を装着し、それより被験者Ｅの心臓に近い部分、たとえば手首にカフＢ１を装着する。
【００２１】
カフ圧制御装置ＢおよびカフＢ１は、カフＢ１の空気圧の増減により血管を圧迫し血流の停止と再開通を自動的に行なうものであり、公知の自動血圧計などで用いられているハードウェア構成をそのまま流用することができる。このカフ圧信号は、ディスプレーに表示される。
【００２２】
光電式指尖容積脈波測定装置Ａは光プローブＡ１を装着した被験者Ｅの指の血液容積変化を光吸収量変化として計測する装置である。光電式指尖容積脈波測定装置Ａおよび光プローブＡ１も公知のハードウェア構成をそのまま流用できる。
【００２３】
光プローブＡ１から出力される信号は、図３に模式化して示すように脈波に相当する周波数０．１Ｈｚ〜１０ＨｚのＡＣ成分信号１と平均血液容積に相当する周波数０（ＤＣ）〜０．１Ｈｚの範囲のＤＣ成分信号２の二つに分離される。
【００２４】
図３のように、光プローブＡ１を介して得られる信号の原波形（０）は、ハイパスフィルターおよびローパスフィルター回路によりそれぞれ脈波成分（１）（ＡＣ成分）と原波形平均（２）（ＤＣ成分）とに分けられる。
【００２５】
なお、光プローブＡ１が測定しているのは血液容積量であるが、この情報を血流量と解釈してもよく、したがって、信号（２）は平均血液量と解釈してもよい。
【００２６】
脈波信号（１）は２次微分回路Ｆに入力され、２次微分された加速度脈波信号（３）が得られる。
【００２７】
ＤＣ（血流）成分信号（２）とＡＣ（脈波）成分信号（１）および加速度脈波信号（３）は、それぞれ制御部Ｄに入力され、制御部Ｄの信号処理を経てディスプレイＣに表示される。また、制御部Ｄは、カフ圧制御装置Ｂに入力するカフ圧信号（４）もディスプレイＣに表示する。制御部ＤおよびディスプレイＣには、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などのハードウェアを流用してもよい。制御部Ｄには、後述の血流停止／開放制御および測定処理を行なうソフトウェアを実行させる。
【００２８】
以上の構成において、被験者Ｅの脈波の測定を開始した後、カフ圧信号（４）によりカフ圧を加えることにより血管を狭窄して血流を一定時間停止させる。血流の停止は、脈波信号（１および３）の消失と、ＤＣ成分（血流）信号（２）の低下としてディスプレイＣ上で検者が検証することができる。
【００２９】
カフＢ１により血流を止めると測定部位の血液容積が減少するので、原波形は脈波成分の振幅が小さくなり０へと減少していき、当然、原波形の平均信号（２）も０へと減少していく。
【００３０】
カフ圧信号（４）の制御により行なう血流の停止時間は、血流の再開後、即ちカフ圧を零にした直後に生じる血流（ほぼＤＣ成分信号２）の増大が最大になる時間を設定するか、あるいは脈波信号１の脈波の振幅が最大になる時間を設定する。
【００３１】
これは、血流が最大になる時、血管は最大に拡張し、脈波の振幅が最大値を示すからである。血流停止時間は測定部位が指尖の場合は約３０秒から９０秒程度が適当であると考えられ、３０秒、６０秒、続いて９０秒間の血流停止操作を行い、平均血流量（信号（２））あるいは脈波の振幅（信号（１）あるいは（３））が最大になる時間を選択する。
【００３２】
被験者ごとに上記の３０秒、６０秒、続いて９０秒間の血流停止操作と、血流量の測定を行ない適切な血流停止時間を選択できるよう装置を構成してもよく、また、あらかじめ多数の測定を行なって得た測定例から適当な血流停止時間をデフォルトとして用いるよう装置を構成してもよいし、また、３０秒、６０秒、９０秒間といった固定的な血流停止時間を検者の判断で選択できるよう装置を構成してもよい。
【００３３】
あるいは、３０秒、６０秒、９０秒間といった固定的な血流停止時間の血流停止／血流量の測定、およびそれに続く下記の血管脈波測定処理を複数セット実行し、各セットの血流量測定結果に基づき、適切なセットの血管脈波測定結果を出力するようにしてもよい。
【００３４】
本実施例では、平均血流量を指標にして被験者ごとに血流停止操作と、血流量の測定を行なった上、血流停止時間を選択した。
【００３５】
その後行なう実際の脈波測定では、たとえば血流停止前の加速度脈波を５個平均加算して平均波形を求める。次に、血流再開後の血流が最大になった時点で測定した５個の加速度脈波を平均加算して平均波形を求める。
【００３６】
すなわち、図２に示した加速度脈波の振幅a、b、c、dのそれぞれについて、血流停止前の脈波５個の平均振幅値ｐｒｅＰＰを血流再開後の脈波５個の平均振幅値ｐｏｓｔＰＰで除した値Ｓ＝（ｐｒｅＰＰ／ｐｏｓｔＰＰ）×１００を求める。
【００３７】
図２に加速度脈波信号（３）の代表的パターンを示す。図２において、ｂ／ａ、ｃ／ａ、ｄ／ａ、ｅ／ａは動脈硬化や加齢に相関した指標である。高齢化や動脈硬化が進展するとｂ／ａの値は増大し、ｄ／ａとｅ／ａの値は減少する。
【００３８】
本実施例では、ｂ／ａを算出し、測定部位の動脈硬化あるいは血管年齢の指標とすることとした。表１に被験者Ｅに種々の負荷を与えた際の測定結果を示す。
【００３９】
【表１】
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表１から明らかなように、喫煙、呼吸停止、過呼吸などにより、カフ加圧前のｂ／ａ値（ｐｒｅｂ／ａ）は大きく変動するのに対し、カフ圧開放後のｂ／ａ値（ｐｏｓｔｂ／ａ）は変動が少ないことがわかる。
【００４０】
したがって、本実施例のように、血管脈波測定を行なうに際して、測定部位の上流部においてカフ圧を加えて所定時間血流を停止し、開放した後に脈波測定を行なうよう制御することにより、測定時の種々の外的要因に影響されずに高精度な血管脈波測定を行なうことができる。
【００４１】
本実施例におけるように、血管を一定時間狭窄して血流を停止させた後、狭窄を急激に解除して血流を再開させると、血管を流れる血液量は狭窄前の量より一過性に増大する。これは反応性充血と称される現象であり、血管の生理的緊張状態が消失した状態である。したがって、血流を停止させた後、血流が増大している時の脈波を解析することにより、血管の生理的緊張状態に依存しない血管の器質的柔軟性（年齢や動脈硬化）のみが測定可能となる。
【００４２】
すなわち、本実施例によれば、被験者の生理的状態や測定環境に依存することなく、血管の器質的柔軟性（血管年齢や動脈硬化）のみが測定可能となり、動脈硬化など生活習慣病の診断をより正確に行なえる利点がある。
【００４３】
なお、上記実施例のように血管の柔軟性の評価などを目的として血管脈波測定を行なう場合には血流停止後にカフ圧を急激に下げて脈圧の変化を観察するが、血流停止後に徐々にカフ圧を下げることにより、最高血圧と最低血圧および平均血圧を測定することができる。
【００４４】
したがって、本装置によって被験者Ｅの最高血圧、最低血圧、平均血圧Ｐｍｅａｎなどを測定することも可能であり、いわゆる通常の血圧測定も実施することができる。
【００４５】
このため、たとえば、本実施例の血管脈波測定機能は、既存の自動血圧計の付加機能として実施することもでき、血管脈波測定結果は、たとえば動脈硬化の度合あるいは動脈年齢などとしてユーザや検者に対して表示することができる。
【００４６】
以上では、ディスプレイＣおよび制御部Ｄの部分にＰＣを流用するものとしたが、上記より明らかなように自動血圧計のディスプレイや制御部のハードウェアを流用できるのはいうまでもない。
【００４７】
また、血流停止前の脈波の振幅と血流再開後の脈波の振幅を比較することにより、被験者Ｅの血管緊張度合いを評価することができる。
【実施例２】
【００４８】
本実施例は、実施例１での光電式指尖容積脈波測定装置Ａに代えて、橈骨動脈圧測定装置Ｐを用いて脈波測定を行なうようにしたものである。
【００４９】
本実施例では、図４に示すように被験者Ｅの手首に橈骨動脈圧測定装置ＰのプローブＰ１（圧センサ）を装着する。
【００５０】
橈骨動脈圧測定装置ＰはプローブＰ１を介して被験者Ｅの手首の橈骨動脈の圧変化を測定し、脈波に相当するＡＣ成分信号（１）、および平均血圧に相当するＤＣ成分信号（２）を出力する。
【００５１】
ディスプレイＣおよび制御部Ｄは、実施例１と同様に構成されており、制御部Ｄの制御によりＡＣ（脈波）成分信号（１）とＤＣ（平均血圧）成分信号（２）をディスプレイＣに表示する。
【００５２】
カフ圧制御装置ＢおよびカフＢ１も実施例１と同様に構成されているが、本実施例ではカフＢ１は被験者Ｅの上腕部に装着し、空気圧の増減により血管を圧迫し血流の停止と再開通を自動的に行なう。制御部Ｄがカフ圧制御装置Ｂに出力するカフ圧信号（４）もディスプレイに表示する。
【００５３】
被験者Ｅの脈波の測定を開始した後、カフ圧を加えることにより血管を狭窄して血流を一定時間停止させる。血流の停止は、脈波信号（１）の消失とＤＣ成分（平均血圧）信号（２）の低下としてモニター用ディスプレイＣ上で検証することができる。
【００５４】
本実施例でも、カフＢ１で血流を停止させた後、橈骨動脈圧測定装置Ｐにより血管脈波測定を行なう。
【００５５】
カフＢ１による血流停止時間は、カフ圧を零にした直後、血流の再開後に生じる脈波の振幅の増大が最大になる時間を設定する。
【００５６】
カフＢ１による血流停止時間の制御に関しては、実施例１で前述した手法を用いることができる。本実施例では、血流停止時間は１分（６０秒）に設定した。
【００５７】
測定に際しては、カフＢ１による血流停止前の脈波を入力し、測定した５個の脈波を平均加算して平均波形を求めた後、カフＢ１の圧力により血流を停止させ、続いて血流再開後の血流が最大になった時点で測定した５個の脈波を平均加算して平均波形を求める。
【００５８】
図５に、本実施例により測定される脈波信号（１）の代表的パターンを示す。図５において、特にＡＩ＝Ｐ２／Ｐ１は、心臓や大動脈にかかる負荷の大きさを表すとともに、動脈の硬さに相当するものとして血管の状態の評価に用いることができる。このＡＩ＝Ｐ２／Ｐ１の値は動脈硬化や年齢とともに増大する。
【００５９】
ここで、表２に本実施例の装置において被験者Ｅに種々の負荷を与えて行なった血管脈波測定結果を示す。
【００６０】
【表２】
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表２から明らかなように、喫煙、呼吸停止、過呼吸などにより、カフ加圧前のｂ／ａ値は大きく変動するのに対し、カフ圧開放後のｂ／ａ値は変動が少ないことがわかる。
【００６１】
本実施例でも、血管脈波測定を行なうに際して、測定部位の上流部においてカフ圧を加えて所定時間血流を停止し、開放した後に脈波測定を行なうよう制御することにより、測定時の種々の外的要因に影響されずに高精度な血管脈波測定を行なうことができ、前述の実施例同様の効果を期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、血流を停止可能なカフ（マンシェット）を必須とするもので、このため、本発明の血管脈波測定機能は前述の通り、自動血圧計などのハードウェアに光プローブ（実施例１）、あるいは圧力プローブ（実施例２）を追加することにより、該製品の付加機能として簡単安価かつ容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明を採用した血管脈波測定装置の構成を示した説明図である（実施例１）。
【図２】図１の構成において測定される加速度脈波信号を示した波形図である。
【図３】図１の構成において測定される脈波信号の特性を示した波形図である。
【図４】本発明を採用した血管脈波測定装置の異なる構成を示した説明図である（実施例２）。
【図５】図４の構成において測定される脈波信号の特性を示した波形図である。
【符号の説明】
【００６４】
Ａ  光電式指尖容積脈波測定装置
Ａ１  光プローブ
Ｂ  カフ圧制御装置
Ｂ１  カフ
Ｃ  ディスプレイ
Ｄ  制御部
Ｐ  橈骨動脈圧測定装置
Ｐ１  プローブ
【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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