(57)【要約】【課題】  動脈の弾性を測るため、カフを用いた血圧測定法の血管内外圧差が都合よくかけられる利点を生かした動脈弾性測定装置の提供。【解決手段】  ダブルカフ法のカフを用い、血圧を測る過程で、カフ圧が収縮期血圧の時をカフ下の血管内外圧差がゼロの状態とし、また、カフ圧が収縮期血圧より２０ｍｍHg以内の規定圧下がったときの血管容積変化を、カフ下の血管内外圧差が規定圧掛かったときの血管容積変化と見なし、この血管容積変化を血圧測定時に検出された圧脈波から、該知の空気容量を注入したときのカフ圧変化よりもとめた空気−圧力変換関係を用いて計算し、かつ、求めた血管容積変化を血圧測定時に検出された脈波の容積変化最大値にて除算し正規化を行ない、カフ下血管の弾性指標として求めることにより、カフ末梢からの圧反射の影響を排除し、かつ、カフのエッジ効果、および、個体差を最小にした血管弾性特性測定装置。【選択図】  図１
2007313145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
阻血用空気袋と阻血用空気袋の概中央部の測定部位と阻血用空気袋の間に位置する脈波検出用空気袋を持ったカフと、該カフを加圧する加圧手段と、該カフから空気を漏らす排気兼減圧手段と、阻血用空気袋のカフ圧力と脈波検出用空気袋からの脈波を検出する圧力検出手段と、該圧力検出部からの信号からカフ圧と圧脈波信号を増幅分離しデジタル信号に変換する信号処理手段と、規定の空気容積を一定速度で脈波検出用空気袋に注入する空気注入手段と、収縮期血圧のときのカフ下の血管容積をゼロとして、収縮期血圧より規定圧力下がったときのカフ下血管容積変化を圧脈波信号から推定する容積推定手段と、カフ下の最大血管容積変化を圧脈波から推定する最大容積推定手段と、収縮期血圧より規定圧下がったときの該カフ下血管容積変化を該最大容積変化で正規化する容積正規化手段を有することを特徴とするカフ下血管弾性特性測定装置。
【請求項２】
該規定圧力値が、２０ｍｍＨｇ以下であることを特徴とする請求項１記載のカフ下血管弾性特性測定装置。
【請求項３】
該空気注入手段が、定速、定容量を注入可能なシリンジポンプとシリンジよりなることを特徴とする請求項１記載のカフ下血管弾性特性測定装置
【請求項４】
該容積推定手段が、該収縮期血圧のカフ圧下において、該空気注入手段により注入した空気の注入容積波形を入力、カフ圧変化を出力した場合の、伝達関数を求めることを特徴とする請求項１記載のカフ下血管弾性特性測定装置。  
【請求項５】
該最大容積推定手段が、該拡張期血圧のカフ圧下において、該空気注入手段により注入した空気の注入容積波形を入力、カフ圧変化を出力した場合の、伝達関数を求めることを特徴とする請求項１記載のカフ下血管弾性特性測定装置。
【請求項６】
該容積正規化手段は、該容積推定手段で求めた収縮期血圧より規定圧力低いときのカフ下血管容積をカフ下の最大容積変化で除することにより行うことを特徴とする請求項１記載のカフ下血管弾性特性測定装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、阻血用カフを用いた非観血血圧測定において検出される圧脈波を用い、カフ下の動脈血管の容積変化を測定しカフ下の動脈弾性特性を測定する装置に関する。特に、この現象を用い動脈弾性が劣化すると、測定血管に規定の血管内外圧差を加えたときに増加する容積が小さくなり、その程度を測定し、動脈弾性の指標とする血管弾性特性測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
心血管に関する疾患には、動脈硬化肥厚による病変の進行度の量的異常と、不安定プラ−クとよばれる粥種の表面の繊維状皮膜が薄く脆弱なため、破錠して、血栓や出血、閉塞、狭窄を起こして狭心症や心筋梗塞、脳梗塞を発症する異常がある。動脈硬化症の測定の目的は、その成因である無症候性の危険因子と、動脈硬化の進展具合を正しく評価して、心血管障害を発症させないように予防することにある。最近の無浸襲にて動脈硬化を測定する装置は、血管弾性、脈波伝播スピ−ド、生理的パラメ−タの診断とＣＴ、ＭＲＩ、超音波等の画像診断に分けられる。画像診断は動脈硬化の質的および量的な進行度を見るのに適しているが、まだ、解像度の上で十分な性能に到っておらず、かつ、造影剤のリスクがあり、装置も大掛かりであり、予防を目的とする集団検診への適用には不向きである。これに較べ、生理的パラメ−タの測定は、測定が手軽に短時間で行え、装置も比較的小さな規模で実現できるので、集団検診のように予防のためのスクリ−ニング的検診には適している。
【０００３】
生理的パラメ−タの測定法には、脈波伝搬速度測定法、加速度脈波法、Ａugumentaion  Index（ＡＩ法）、コロトコフ音スペクトル法があるが、どれも、対称となる動脈の硬化が影響した力学的変化を間接的に検出する方法である。また、血管は一種の弾性チュ−ブであり、弾性チュ−ブは伸びによりその弾性が変化する性質を有する。伸びたときには硬く、伸びていないときは柔らかい特性を示す。したがって、血管弾性は血管内の圧力である血圧値により影響をうける。たとえば、血管弾性を測定した時の収縮期血圧が１８０ｍｍＨｇの時と１５０ｍｍＨｇの時とで１５０ｍｍＨｇの方が柔らかく測定されることとなり、動脈の物性は変化しなくても、血圧が下がったことにより、動脈硬化の程度が改善されたような誤解を与える。臨床応用上、動脈血管内の圧力である血圧により補正が必要となる欠点を持っている。
【０００４】
最近、これらの欠点を解決するために、動脈の弾性をたとえば直接上腕動脈にて測定でき、かつ動脈の弾性を、血圧値による弾性変化特性として示す方法が提案されている（特許文献１：特開平７−１２４１２９号公報）。この方法は、動脈の血管内外圧差による弾性の変化特性を阻血用カフを用いた非観血血圧測定法において同時に行う方法である。光電容積脈波またはインピ−ダンス脈波を用いたＯＳＣ法による血圧測定時に検出された脈波の振幅を用いて、動脈の力学的特性である動脈内外圧−血管内容積特性を求め動脈弾性を測定するものである。
【特許文献１】特開平７−１２４１２９号公報
【０００５】
この方法は、阻血用のカフを用いて、カフ圧を収縮期血圧以上から拡張期血圧以下まで徐々に変化させ血圧を測定するときに検出した光電容積脈波またはインピ−ダンス脈波をカフ下の動脈の容積変化としてとらえ、Ｙ軸をこの脈波振幅として、Ｘ軸を、拡張期血圧を血管内外圧差の基準とする、血管内外圧差値（血管内圧−血管外圧（カフ圧））として、検出した脈波全てについて、Ｘ軸上の検出した脈波毎に、該当する血管内外圧差と該当する血管内外圧差より脈圧（収縮期血圧−拡張期血圧）分高い血管内外圧差によるＹ軸上の＋Δ変化がその脈波振幅値になるようにプロットし、その回帰曲線を求めこれを、動脈内外圧−血管内容積特性（動脈弾性特性）とし示す方法である。
【０００６】
特許文献１（特開平７−１２４１２９号公報）に開示されている動脈内外圧−血管内容積特性を求め動脈弾性を測定する方法は、阻血用カフを用いた非観血血圧測定において、カフ圧を拡張期血圧より低い圧力から収縮期血圧以上の圧力に、または、収縮期血圧より高い圧力から拡張期血圧以下の圧力に徐々に変化させた場合に検出される脈波を用いている。この脈波は収縮期血圧よりカフ圧が低くなってくると、カフの末梢側に流れる血流によりカフの末梢部位（上腕で測定する場合には前腕および手部）の動脈および静脈血管に流れた血液が徐々に貯まり、カフ末梢側血管の血管内圧が上昇する現象が起こる。この圧力の上昇はカフ下の血液の流を障害することとなりＫ音（コロトコフ音）の発生を減じる。一方、カフ下血管のラジアル方向にかかる圧力を上昇させることになる。この圧力が上昇すると脈波の振幅が大きくなる現象が生ずる。この現象は通常カフ圧が収縮期血圧から平均血圧にいたる間に生じ、この脈波より求めた動脈内外圧−血管容積特性に影響を与える。また、血管が太い場合には血管内外圧差に対する血管容積の変化は大きくなるため、血管の細い場合に較べて、血管コンプライアンスが大きく計測されてしまい、血管太さの個体差の影響を受ける問題点を有している。この問題を解決するためには、超音波断層装置かＣＴにより血管径を計測する必要があり、かなり大掛かりな検査となり、健康診断などの予防目的への利用の大きな障害になる。また、阻血用カフは、測定部位に巻いたときカフの幅方向のカフ中心部が最も測定部位を圧迫する力が強く、カフの幅方向の両端方向に圧迫する力が減衰し、端部出は圧迫する力はゼロになるエッジ効果を有する。このエッジ効果は、カフ構造、巻き方、測定部位の太さにより変化する。カフ下の、測定対象となる動脈の長さが、個体ごとに、また、測定ごとに不明になり、測定値間の比較が行えない問題点がある。
【０００７】
ラテックス等弾性をもった物質で作られた弾性管の内径変化と管内外圧差（内圧−外圧）との関係を調べると、内外圧差がマイナスの状態からプラスの状態になると、圧閉状態から急激に開き、大きな内径変化を示すという特徴的な現象がみられる。また、この弾性管の材質を変えずに管壁の厚みのみをかえると、外圧を大きくしないと圧閉できなくなる現象の発生とともに、圧閉状態から管内外圧差を大きくしていった時、発生する急激な内径の変化がおきにくくなる現象が見られる。この現象は動脈硬化になったときの動脈血管の性状とよく似ている。本発明は、この現象を用い、動脈弾性が劣化すると、測定血管に規定の血管内外圧差を加えたときに増加する容積が小さくなり、その程度を測定し、動脈弾性の指標とする測定装置に関するものである。カフ下の動脈血管は弾性特性をもった管であり、弾性管と同様に、血管壁の肥厚もなく正常なときには、血管内外圧差がプラスになると、圧閉されていた血管が急激に開く特性をもっている。動脈硬化になり血管が肥厚してくると、血管のコンプライアンスが小さくなり血管が開きにくくなる現象が見られる。血圧測定のときのカフ下の血管に掛かる血管内外圧差（血管内圧（血圧）−血管外圧（カフ圧））は、カフ圧が収縮期血圧と一致したときがゼロで、カフ圧が収縮期血圧よりΔＰ下がると、カフ下の血管にΔＰの血管内外圧差がかかることと等価になる。すなわち、カフを測定部位に巻いての血圧測定は、血管に内外圧差を都合よく掛けることが可能な方法である。しかし、血圧測定過程において、徐々にカフ圧を減圧して、カフ圧が収縮期血圧より低くなると、カフ末梢側に流れる血流により、徐々にカフ末梢側の血管内圧が上昇する現象が発生する。末梢側の圧力がカフ圧に近づいてくると末梢側からの圧力反射が生じ、カフ下の容積変化が大きくなる現象が生じ、血管内外圧差と容積変化の関係の計測に大きな影響をあたえるという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、動脈の弾性を測るための血管内外圧差をできるだけ小さく設定を行い、カフ末梢側への血液の拍出によりカフ末梢血管の内圧側が上がりカフ圧に近づく前に計測することにより、カフ末梢側からの圧力反射による影響を排除し、カフを用いた血圧測定法の血管内外圧差が都合よくかけられる利点を生かした動脈弾性測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の血管弾性特性測定装置は、阻血用空気袋と阻血用空気袋の概中央部の測定部位と阻血用空気袋の間に位置する脈波検出用空気袋を持ったカフと、このカフを加圧する加圧手段と、カフから空気を漏らす排気兼減圧手段と、阻血用空気袋のカフ圧力と脈波検出用空気袋からの脈波を検出する圧力検出手段と、圧力検出部からの信号からカフ圧と圧脈波信号を増幅分離しデジタル信号に変換する信号処理手段と、規定の空気容積を一定速度で脈波検出用空気袋に注入する空気注入手段と、収縮期血圧のときのカフ下の血管容積をゼロとして、収縮期血圧より規定圧力下がったときのカフ下血管容積変化を圧脈波信号から推定する容積推定手段と、カフ下の最大血管容積変化を圧脈波から推定する最大容積推定手段と、収縮期血圧より規定圧下がったときのカフ下血管容積変化を該最大容積変化で正規化する容積正規化手段を有することを特徴とするものである。また、規定圧力値が、２０ｍｍＨｇ以下であることを特徴とする。また、空気注入手段が、定速、定容量を注入可能なシリンジポンプとシリンジよりなることを特徴とする。また、容積推定手段が、収縮期血圧のカフ圧下において、空気注入手段により注入した空気の注入容積波形を入力、カフ圧変化を出力した場合の、伝達関数を求めることを特徴とする。最大容積推定手段が、拡張期血圧のカフ圧下において、空気注入手段により注入した空気の注入容積波形を入力、カフ圧変化を出力した場合の、伝達関数を求めることを特徴とする。容積正規化手段は、容積推定手段で求めた収縮期血圧より規定圧力低いときのカフ下血管容積をカフ下の最大容積変化で除することにより行うことを特徴とする。  
【００１０】
また、本発明の血管弾性特性測定装置は、測定部位の血管を阻血する阻血用空気袋と阻血用空気袋と測定部位間のカフ幅方向の概中央部に脈波検出用空気袋を持ったカフと、圧力センサ−からの信号から阻血用空気袋のカフ圧と脈波検出用空気袋にて検出した圧脈波を分離し、デジタル信号に変換する信号処理手段と、このカフを加圧する加圧手段と、カフから空気を漏らす排気兼減圧手段と、ダブルカフ法による血圧測定を行う脈波とカフ圧デ−タを検出する血圧測定デ−タ検出部、及び血圧を決定する血圧測定部からなる血圧測定手段と、規定の空気容積を一定の速度で脈波検出用空気袋に注入する空気注入手段と、カフ圧を概収縮期血圧値に加圧しホ−ルドした状態で、概空気注入手段により注入した空気容積変化により発生するカフ圧変化から、注入空気容積を入力、それにより生じたカフ圧変化を出力としたときの伝達関数を求め、この伝達関数を用いて、収縮期血圧より１拍高い脈波から、収縮期血圧より規定圧下がった圧力より１拍低い脈波まで検出された圧脈波に対応する容積変化を推定する容積変化検出部１と、カフ圧が収縮期血圧より規定圧力低いカフ圧の血管容積を該容積変化検出部１にて求めた容積変化から推定する容積推定部からなる容積推定手段と、同様にカフ圧を概拡張期血圧値に加圧しホ−ルドした状態で、注入した空気容積変化により発生するカフ圧変化から、注入空気容積を入力、それにより生じたカフ圧変化を出力としたときの伝達関数を求め、この伝達関数を用いて、拡張期血圧より規定圧力高いカフ圧から拡張期血圧までに検出された圧脈波に対応する容積変化を求める容積変化検出部２と、求めた容積変化から最大値を求め最大容積変化量を推定する最大容積変化推定部からなる最大容積推定手段と、該容積推定手段のより求めた容積変化推定値と最大値推定手段より求めた最大容積変化推定値の割合を計算する容積正規化手段、および、計算結果の正規化した容積である血管容積変化率、エラ−信号を表示する表示部からなる。血圧測定手段の該血圧測定デ−タ検出部では、カフ圧を収縮期血圧より約３０ｍｍＨｇ程度まで上げ、その後、カフ圧力を、２〜３ｍｍＨｇ/秒のほぼ一定の所定の減圧速度で徐々に減圧し、カフ圧が拡張期血圧より低い圧力になるまで、１０ｍｓ毎（所定秒毎）にカフ圧と、このカフ圧に重畳している圧脈波信号を分離してペアで内部メモリ−に記録する。血圧測定手段の血圧測定部は、血圧測定デ−タ検出部に記録されている圧脈波信号の振幅をカフの減圧が開始されてから時系列にチュックし、振幅が急におおきくなった時のカフ圧を収縮期血圧、振幅が減少開始した時のカフ圧を拡張期血圧として記録する。容積推定手段の該容積変化検出部１は、血圧測定終了後、収縮期血圧値に加圧した状態でのカフ及び生体のコンプライアンスを伝達関数として検出するために、収縮期血圧のカフ圧にそれぞれ再度加圧、圧力をホ−ルドした状態で、空気注入ポンプにて脈波の容積変化に近い規定の空気量を脈波検出カフに矩形波状に注入し、この注入により発生する圧力変化を検出し、容積を入力値、そのときのカフ圧変化を出力値とし、その入出力間の伝達関数を求める。容積推定手段の容積推定部は血圧測定デ−タ検出部に記録されている収縮期血圧時��ら規定の圧力値さがった圧力値より高いカフ圧にて最初に検出された脈波と、収縮期血圧から規定の圧力値さがった圧力値より低いカフ圧にて最初に検出された脈波に該当する容積変化の平均値を求め、デ−タ記憶部に記憶する。最大容積推定手段の容積変化検出部２は容積脈波検出部１と同様に拡張期血圧のカフ圧にて伝達関数を求める。カフ圧が拡張期血圧より規定圧力値高い圧より拡張期血圧間に検出されている圧脈波より脈波の容積変化を求め、内部メモリに記録する。最大容積推定部はカフ下の血管全開時の容積を求めるため、血圧測定時に記録した最大容積変化値を求める。デ−タ記憶部に記録されている拡張期血圧より規定圧力高いカフ圧から拡張期血圧までに検出された脈波に対する容積変化から最大容積変化を検出しメモリ−に記録する。容積正規化手段は、カフ末梢側に流れる血流に起因しない、カフの阻血用空気袋の中央部にて血管が圧閉されている状態にて、血管圧閉部位の近くまで、心臓収縮期にカフ上流部から侵入してくる血流により生じる容積変化を排除するため、阻血カフの中央部脈波検出用空気袋に収縮期血圧ポイントより１つ前の脈波に該当する容積を記憶するノイズ除去部と、カフ下の血管容積の変化が、血管が太い場合には細い場合に較べ大きく、血管径の個体差によるバラツキを持っているので、このバラツキを排除するためカフ下の血管が全開状態となる容積により正規化を行っている正規化部とよりなる。正規化部にては、メモリ−に記録されている容積変化からを同様にメモリ−に記録されているノイズ分の容積を引いたものを、同様に最大容積変化からノイズ分の容積を引いたもので除算し、１００倍して％で換算し、血管開口割合としてメモリ−に記憶する。表示部は、メモリに保管されている測定結果である収縮期血圧値、拡張期血圧値、血管容積変化率、及び、体動等ア−チファクトおよびノイズにより、計測ができなかった場合のエラ−内容を、ＬＣＤ等にて表示する。
【発明の効果】
【００１１】
特許文献１に開示されている動脈内外圧−血管内容積特性を求め動脈弾性を測定する方法にては、阻血用カフを用いた非観血血圧測定において、カフ圧を拡張期血圧より低い圧力から収縮期血圧以上の圧力に、または、収縮期血圧より高い圧力から拡張期血圧以下の圧力に徐々に変化させた場合に検出される脈波を用いている。この脈波は収縮期血圧よりカフ圧が低い場合にカフの末梢側に流れる血流により、阻血カフの末梢部位（上腕で測定する場合には前腕および手部）の動脈および静脈血管にこの流れた血液が徐々に貯まり、カフ末梢側血管の血管内圧が上昇する現象が起こる。この圧力の上昇はカフ下の血液の流を障害することとなる。一方、血管のラジアル方向にかかる圧力を上昇させることになる。この圧力が上昇すると脈波の振幅が大きくなる現象が生ずる。この現象はカフ圧が収縮期血圧から平均血圧にいたる間に生じ、この脈波より求めた動脈内外圧−血管容積特性に影響を与える。しかし、本発明の血管弾性特性測定装置によれば、血管内外圧差の規定圧を、拍出によるカフ末梢側の血管圧力がカフ圧に近づきカフ末梢からの圧反射による影響がでるような大きな値にしないことにより、この影響を排除できる。また、血管が太い場合には血管内外圧差に対する血管容積の変化は大きくなるため、血管の細い場合に較べて、血管コンプライアンスが大きく計測されてしまい、血管太さの個体差の影響を受ける問題点を有している。また、阻血用カフは、測定部位に巻いたときカフの幅方向のカフ中心部が最も測定部位を圧迫する力が強く、カフの幅方向の両端方向に圧迫する力が減衰し、端部出は圧迫する力はゼロになるエッジ効果をも有する。このエッジ効果はカフの構造、カフの巻き方、測定部位の太さで変化する問題点を有している。この問題は、超音波断層装置かＣＴによりカフ下の血管圧迫状況を計測し、補正する必要がある。かなり大掛かりな検査となり、健康診断などの予防目的への利用の大きな障害になりえる。これに対して、本発明の本発明の血管弾性特性測定装置によれば，阻血用空気袋の中央部にて完全に覆われている脈波検出用空気袋で脈波を検出することにより、エッジまで均一に圧迫されたカフで脈波を検出することにより、また、カフ下の血管容積最大値にて、規定血管内外圧差にての血管容積変化を正規化しているので、血管径の個体差、カフエッジ効果の影響を排除した動脈弾性特性が測定可能である。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照し説明する。なお、実施例は一例でありこれに限定されるものではない。図１は本実施形態の動脈弾性測定システムの構成を示すブロック図である。動脈弾性測定装置３０は、測定部位に装着する阻血用空気袋（阻血用カフ）２と脈波検出用空気袋（脈波検出用カフ）３を有する、いわゆるダブルカフ方式用のカフ１と、カフ１の空気を大気に開放する機能と密閉する機能と徐々に排気する機能を併せ持ったバルブ６による排気兼減圧手段と、カフ１を加圧する加圧ポンプ７による加圧手段と、カフ１が測定部位を加圧するカフ圧信号とこのカフ圧信号に重畳している脈波検出用空気袋３検出の圧脈波信号を検出する圧力センサ８と、脈波検出用空気袋３の検出する圧脈波信号のみを検出するために阻血用空気袋２により検出される圧脈波信号を減衰し、阻血用空気袋２の阻血圧力のみを検出するためのメカニカルフィルタを構成する流体抵抗５とバッファタンク４と、信号を増幅するＡｍｐ９と、カフ圧信号から重畳する圧脈波信号を分離するフィルタ１０と、カフ圧信号と分離した圧脈波信号をデジタル信号に変換しＣＰＵ（中央制御部）１３に送るＡ／Ｄコンバ−タ１１とよりなる信号処理手段と、カフ１を収縮期血圧以上に加圧ポンプ７にて加圧し、バルブ６にて拡張期血圧以下のカフ圧まで定速で減圧しながらカフ１からカフ圧と圧脈波を計測し、記憶部２０の血圧測定デ−タベ−ス２２に記憶する血圧測定デ−タ検出部（１）１４と、血圧測定デ−タベ−ス２２に記憶されたカフ圧と圧脈波を用いて収縮期血圧と拡張期血圧を求めて、記憶部２３の血圧値デ−タベ−スに記憶する血圧測定部１５と、圧脈波から容積脈波を求めるために使用する伝達関数を求めるために、血圧測定後、血圧値デ−タベ−ス２３に記憶した収縮期血圧値に再度カフ１を加圧し、カフ圧をホ−ルドした状態で、空気注入ポンプ１２にて、規定量の空気を、規定速度で注入し、そのときのカフ１のカフ圧変化を圧力センサ８の信号から検出し、伝達関数を求め、その伝達関数を用いて、血圧測定デ−タベ−スに記憶されている圧脈波より容積変化を計算しデ−タ記憶部２０の容積デ−タベ−ス２４に記憶する容積変化検出部（１）１６と、拡張期血圧値に再度カフ１を加圧し、カフ圧をホ−ルドした状態で、空気注入ポンプ１２にて、規定量の空気を、規定速度で注入し、そのときのカフ１のカフ圧変化を圧力センサ８の信号から検出し、伝達関数を求め、その伝達関数を用いて、血圧測定デ−タベ−スに記憶されている圧脈波より容積変化を計算しデ−タ記憶部２０の容積デ−タベ−ス２４に記憶する容積変化検出部（２）１７と、容積デ−タベ−ス２４に記憶されている容積変化と血管内外圧差がペアになったデ−タから、ノイズ除去部１８にて、カフ上流部にて発生するノイズを除去するためにもとめ、また、カフ下の血管に規定の内外圧差が掛かったときの血管容積変化を推定し、また、正規化部１９にて最大容積変化で正規化を行い、デ−タ記憶部２０のメモリ（４）２８に記憶する。最終結果である規定の血管内外圧差を加えたときの血管容積変化率を動脈弾性の指標として、また、測定した収縮期血圧値、拡張期血圧値を出力する表示部２１と、各部署の制御と演算等を行うＣＰＵ１３と各種デ−タを記憶するデ−タ記憶部２０と、各コンポ−ネントを接続するメインバスとを備える。なお、１３ａは装置３０全体の制御プログラム等が記憶されたＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、１３ｂはＲＡＭであり、ＣＰＵ１３から読み出されて、装置３０全体の制御（処理フロー）が実行される。
【００１３】
図２は本発明の実施例における動脈弾性測定装置における全体処理フロ−を示すフロ−チャ−トである。ステップＳ２０１で血圧測定に必要な圧脈波とカフ圧をペアにしたデ−タを規定のサンプリング周期で，一定速度で減圧しながら測定し、血圧測定デ−タベ−スに記憶する。具体的なデ−タ収集方法は、後述において、図３で説明する。
ステップＳ２０２にて血圧測定デ−タベ−ス２２に記憶したデ−タを用いて収縮期血圧、拡張期血圧を計算し、血圧値デ−タベ−ス２３に記憶する。具体的な血圧決定方法は、後述において、図４で説明する。
【００１４】
ステップＳ２０３にて、カフ圧を再度、脈波容積を測定したい収縮期血圧値および拡張期血圧値にカフ圧に上げ、そのカフ圧でホ−ルドし、規定空気容積を規定速度で注入し、そのときのカフ圧変化を収集し、容積を入力、カフ圧を出力としたときの伝達関数を求め、この伝達関数を用いて、血圧測定デ−タベ−ス２２に記憶した圧脈波デ−タより、収縮期血圧値から規定圧下がったときの血管容積変化と、脈波による最大容積変化を計算する。具体的な容積変化計測法と具体的な規定空気容積注入方法、および、具体的な伝達関数をもとめる方法は、後述において、図５、図６、図７で説明する。ステップＳ２０４にて、カフ下の血管に、規定の内外圧圧力差が掛かった時の血管容積変化が、カフ下の血管容積全体のどの程度割合かを計算する。ステップＳ２０５にて、この計算結果を血管開口割合として、また、測定した収縮期血圧値および拡張期血圧値と合わせて表示器に出力する。具体的な血管容積変化率を求める（演算）方法は、後述において、図８、図１０、図１１で説明する。
【００１５】
図３は本発明の実施形態による血圧測定デ−タの検出フロ−を示したフロ−チャ−トである。ステップＳ３０１にて圧力センサ−のゼロセットを行う。ステップＳ３０２にてバルブを閉じて、ステップＳ３０３にて加圧ポンプ７をＯＮし、収縮期血圧より所定高い圧力（例えば、３０ｍｍＨｇ程度高い圧力）を目標カフ圧として、ステップＳ３０４にてカフ圧が目標カフ圧に到ったかをチェックし、目標カフ圧を超えたらステップＳ３０５にて加圧ポンプ７をＯＦＦする。ステップＳ３０６にて、バルブ６を制御してカフ圧を２〜３ｍｍＨｇ/秒の減圧スピ−ドにて減圧を開始する。減圧が開始したら、ステップＳ３０８にてカフ圧が３０ｍｍＨｇ以下になったことを検出するまで、ステップＳ３０７にてＡ／Ｄコンバ−タより、所定間隔秒（例えば、１０ｍｓ毎）に、カフ圧と圧脈波信号を取り込み、血圧測定デ−タベ−ス２２に記憶することを繰り返し、カフ圧と圧脈波信号がペアになった時系列デ−タをつくる。カフ圧が３０ｍｍＨｇ以下になったら、ステップＳ３０９にてバルブ６を大気圧に開放する。
【００１６】
図４は本発明の実施形態による血圧値決定方法を示したフロ−チャ−トである。ステップＳ４０１にて、血圧測定デ−タベ−ス２２に記憶されている圧脈波デ−タを時間の古い方から新しい方に信号の変化を検索し、急な上昇ポイントを検出したら脈波のボトム点として、それに続く凸点をピ−ク点として検出したら、このボトムとピ−クを対にして圧脈波として検出する。ステップＳ４０２にて検出した圧脈波のピ−クからボトム差を振幅として、ボトム点のカフ圧値を圧脈波のカフ圧として血圧測定デ−タベ−ス２２に記憶する。これをステップＳ４０３にて、血圧測定デ−タベ−ス２２の１０ｍｓ毎の時系列デ−タのＥＮＤが検出されるまで繰り返す。ステップＳ４０４にて、血圧測定デ−タベ−ス２２に記憶した。圧脈波の振幅とカフ圧値が対になった時系列デ−タの時間の古い方から新しい方に圧脈波の振幅を検索しステップ状に増加した最初の圧脈波を収縮期血圧ポイントとしてこの圧脈波と対になっているカフ圧値を収縮期血圧値として血圧値デ−タベ−ス２３に記憶する。ステップＳ４０５にて、収縮期血圧ポイントより新しい時間方向にデ−タベ−スを検索し、脈波振幅が最大となり、初めて減少したポイントの脈波を拡張期血圧ポイントとしてこの圧脈波と対になっているカフ圧値を拡張期血圧値として血圧値デ−タベ−ス２３に記憶する。
【００１７】
図５は本発明の実施形態による容積変化検出全体を示したフロ−チャ−トである。ステップＳ５０１にてカフ圧が収縮期血圧値であるとき、流体注入手段としての空気注入手段（空気注入ポンプ）１２にて注入した流体注入容積信号（空気注入容積信号）を入力、これにより生じたカフ圧信号を出力とした場合の伝達関数を求める。ステップＳ５０２にて同様に、カフ圧が拡張期血圧値であるときの空気注入容積信号を入力、カフ圧信号を出力とした場合の伝達関数を求める。ステップＳ５０３にて、カフ圧が収縮期血圧値のときの伝達関数を用いて、収縮期血圧ポイントより１拍前に検出された圧脈波から、収縮期血圧値から規定圧下がったカフ圧までに検出されている圧脈波と、収縮期血圧値から該規定圧下がったカフ圧より低いカフ圧にて最初に検出されている圧脈波の容積変化を計算する。ステップＳ５０４にて、カフ圧が拡張期血圧値のときの伝達関数を用いて、拡張期血圧より規定圧高いカフ圧より、拡張期血圧ポイントまでに検出されている圧脈波の容積変化を計算する。
【００１８】
図６は図５に示した容積変化検出全体フロ−チャ−トのステップＳ５０１及びステップＳ５０２における伝達関数を求めるために行なう、規定の流体容積（空気容積）を、矩形波状に一定速で注入したときのカフ圧変化を測定する具体的な方法を示す。ステップＳ６０１にてバルブ６を閉じ、加圧ポンプ７をＯＮする。カフ圧が目標カフ圧に到ったかをステップＳ６０２にてチェックする。カフ圧が目標カフ圧を超えたらステップＳ６０３にて加圧ポンプ７をＯＦＦする。ステップＳ６０４でカフを含めた圧力系が落ち着くまで所定秒（例えば、１０秒程度）間待機する。所定秒（例えば、１０秒）経過したらステップＳ６０５にてカフ圧を所定秒（例えば１０ｍｓ）毎にＡ／Ｄコンバ−タ１１より読み込み容積デ−タベ−ス２４に記憶を開始する。ステップＳ６０６にて空気注入手段１２により、実際の人体の脈波の容積変化に近い規定量の空気を矩形波状に定速で注入する。ステップＳ６０７にて空気注入終了後、空気系が安定するまで所定秒（例えば、１０秒程度）待つ。所定秒（例えば、１０秒程度）経過したらステップＳ６０８にてカフ圧のデ−タ収集を終了する。ステップＳ６０９にてバルブ６を大気圧に開放する。
【００１９】
図７は図５に示した容積変化検出全体フロ−チャ−トのステップＳ５０１，ステップＳ５０２のおける伝達関数の具体的な求め方を示す。ステップＳ７０１にて、入力した注入空気容積（注入流体容積）をＱｎとして、出力を注入した空気により変化するカフ圧変化Ｙｎとし、カフ１の脈波検出用空気袋３の容積および生体のコンプライアンスがこの入出力間に並列に接続された状態と等価と考えられるので、入出力間に下記の漸化式（１）が成り立つ。
Ｙｎ＝Ａ（Ｑｎ＋Ｑｎ−１）＋ＢＹｎ-１                    （１）
計測した容積デ−タベ−ス２４の注入した空気の容積デ−タとカフ圧変化のデ−タを用い最小二乗法にて係数Ａ，Ｂを求める。ステップＳ７０２にて求めた漸化式の妥当性を評価するため、注入した空気の容積デ−タを用いて漸化式（１）を用いて計算した圧変化と、実際に測定し容積デ−タベ−ス２４に記憶してあるカフ圧変化との相関係数を求める。ステップＳ７０３にて求めた相関係数が所定以上（例えば、０．９５以上）かをチェックし、もし、所定未満（例えば、０．９５未満）の場合には、体動等ア−チファクトの影響を含めて測定がうまくいかなかったものとして、ステップＳ７０５にてエラ−を表示部２１に出力して測定を中断し終了する。相関係数が所定以上（例えば、０．９５以上）の場合には、計算した伝達関数として漸化式（１）を記憶する。
【００２０】
図８は本発明の実施例による血管容積変化率演算方法を示したフロ−チャ−トである。ステップＳ８０１にて、収縮期血圧より規定圧力低下したときの血管容積変化を演算することにより、カフ下の血管に規定の内外圧差を掛けた場合の血管容積変化を
求める。ステップＳ８０２にて、容積デ−タベ−ス２４に記憶されている容積変化から最大の容積変化値を求める。ステップＳ８０３にて、カフ下の血管に規定の内外圧差を掛けた場合の血管容積変化をカフ下の最大容積で正規化するため、求めた血管容積変化を求めた最大の容積変化値で除算し、血管の開口割合を計算する。
【００２１】
図１０は、図８に示した血管容積変化率演算方法フロ−チャ−トのステップＳ８０１の具体的な好適実施形態を示す。ステップＳ１００１にて、容積デ−タベ−ス２４より、収縮期血圧値より規定圧力値低いカフ圧Ｐより低いカフ圧で最初に検出されている脈波の容積変化を検出してＶｎ＋１とする。ステップＳ１００２にて、同様に、容積デ−タベ−ス２４より、収縮期血圧値より規定圧力値低いカフ圧Ｐより高いカフ圧で最初に検出されている脈波の容積変化を検出してＶｎ−１とする。ステップＳ１００３にて、Ｖｎ＝（Ｖｎ-１＋Ｖｎ+１）/２を求める。ステップＳ１００４にて、収縮期血圧より高いカフ圧にて、カフの中枢側からカフの圧閉部入り込んでくる血流により発生する容積変化ノイズを排除するため、収縮期血圧値より高いカフ圧値で最初に検出されている脈波の容積変化を容積デ−タベ−ス２４から求めこれをノイズ分として、Ｖｎから減算した値を、規定の血管内外圧差を加えた場合の血管容積変化として記録する。
【００２２】
図１１は、図８に示した血管開口割合演算方法フロ−チャ−トのステップＳ８０２の具体的な実施例を示す。ステップＳ１１０１にて、容積デ−タベ−ス２４より、容積変化の最大値Ｖｍａｘを検出する。ステップＳ１１０２にて、血管が阻血されている状態にても、カフ１の阻血用空気袋２の中枢側からカフの圧閉部入り込んでくる血流により発生する容積変化ノイズを排除するため、収縮期血圧値より高いカフ圧値で最初に検出されている脈波の容積変化を容積デ−タベ−ス２４から求めこれをノイズ分として、Ｖｍａｘから減算した値を、血管容積変化の最大値として記録する。なお、図９は、図５の容積変化検出方法フロ−チャ−トのステップＳ５０２、ステップＳ５０３の具体的な計算方法を示す。脈波の容積変化信号には高い周波数成分は含まれていないので、容積変化を求める漸化式は求める容積をデ−タ列をＱｎ、代入する圧脈波であるカフ圧変化のデ−タ列Ｙｎとすると
Ｑｎ＝（Ｑｎ＋Ｑｎ−１）／２＝（１/２）×（（Ｙｎ−ＢＹｎ-１）/  Ａ  ）        （２）
とする。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例の動脈弾性測定システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例の動脈弾性測定装置における全体処理フロ−を示すフロ−チャ−トである。
【図３】本発明の実施例の血圧測定デ−タの検出フロ−を示したフロ−チャ−トである。
【図４】本発明の実施例の血圧値決定方法を示したフロ−チャ−トである。
【図５】本発明の実施例の容積変化検出全体を示したフロ−チャ−トである。
【図６】図５に示した容積変化検出全体フロ−チャ−トのステップＳ５０１及びステップＳ５０２における伝達関数を求めるために行なう、規定の空気容積を、矩形波状に一定速で注入したときのカフ圧変化を測定する具体的な方法を示す図である。
【図７】図５に示した容積変化検出全体フロ−チャ−トのステップＳ５０１，ステップＳ５０２のおける伝達関数の具体的な求め方を示す図である。
【図８】本発明の実施例の血管容積変化率演算方法を示したフロ−チャ−トである。
【図９】図５の容積変化検出方法フロ−チャ−トのステップＳ５０２、ステップＳ５０３の具体的な計算方法を示す図である。
【図１０】図８に示した血管容積変化率演算方法フロ−チャ−トのステップＳ８０１の具体的な実施例を示す図である。
【図１１】図８に示した血管容積変化率演算方法フロ−チャ−トのステップＳ８０２の具体的な実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  カフ、２  阻血用空気袋、３  脈波検出用空気袋、８  圧力センサ１２  空気注入手段、１３  ＣＰＵ、１３ａ  ＲＯＭ、１３ｂ  ＲＡＭ、１４  血圧測定データ検出部、１５  血圧測定部、１６  容積変化検出部（１）、１７  容積変化検出部（２）、１９  正規化部、２０  データ記憶部、２１  表示部、２２  血圧測定データベース、２３  血圧値データベース、２４  容積データベース、３０  動脈弾性測定装置
【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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